KR101183331B1 - 쇼트 브라스트머신을 이용하여 사출물의 부식패턴을 균일하게 하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금형에 의해 사출 성형된 합성수지 제품(핸드폰 케이스, 가전제품의 케이스 등)의 부식패턴을 균일하게 하는 방법에 관한 것으로, 표면이 부식 처리된 제품을 성형한 상태에서 표면에 이색현상(stress mark) 및 시각적으로 수축현상이 발생되었을 때 쇼트 브라스트머신을 이용하여 부식 깊이의 변화는 물론이고 표면의 색상 변화가 일어나지 않도록 외관을 미려하고 고급스럽게 마무리 가공하는 쇼트 브라스트머신을 이용하여 사출물의 표면을 마무리 가공할 수 있도록 한 것이다.
이를 위해, 연마재(15)가 분사되는 노즐(16)을 브라스트 공정이 진행되는 챔버(14)의 내부에 설치하여 피 가공물을 챔버(14)의 내부에 로딩한 다음 노즐(16)을 통해 연마재(15)를 분사하면서 피 가공물의 표면을 마무리 가공 처리하는 방법에 있어서, 상기 피 가공물인 사출물(1)을 인덱스 타입의 턴테이블(30)에 설치된 지그(32)에 얹어 챔버(14)의 내부로 로딩한 다음 크기가 0.1-0.5mm인 합성수지계열의 연마재(15)를 3-7kg/㎠의 에어분사압력으로 노즐(16)을 통해 분사하면서 표면이 부식 처리된 사출물(1)의 표면을 가공 처리하는 것을 특징으로 한다.

Description

쇼트 브라스트머신을 이용하여 사출물의 부식패턴을 균일하게 하는 방법{Method of Uniformalizing Etching Pattern of Injection Product Using Shot Blast Machine}

본 발명은 금형에 의해 사출 성형된 합성수지 제품(핸드폰 케이스, 가전제품의 케이스 등)의 부식패턴을 균일하게 하는 방법에 관한 것으로써, 좀더 구체적으로는 표면이 부식 처리된 제품을 성형한 상태에서 표면에 이색현상(stress mark) 및 시각적으로 수축현상이 발생되었을 때 쇼트 브라스트머신을 이용하여 부식 깊이의 변화는 물론이고 표면의 색상 변화가 일어나지 않도록 외관을 미려하고 고급스럽게 마무리 가공하는 쇼트 브라스트머신을 이용하여 사출물의 부식패턴을 균일하게 하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 사출 성형되는 합성수지제품은 금형의 가공방법에 따라 표면이 매끄러운 제품과, 표면이 부식 처리된 제품으로 대별된다.

표면이 매끄러운 금형을 이용하여 성형된 제품은 표면이 매끄러워 빛을 반사하므로 고급스러운 느낌을 주지만, 핸드폰 또는 MP3 등과 같이 휴대하는 제품인 경우에는 표면에 스크래치(scratch) 등과 같은 흠집이 발생되는 폐단이 있다.

따라서 근래에는 장기간 사용하더라도 쉽게 질리지 않으면서도 스크래치 등의 흠집이 발생되지 않도록 표면이 부식 처리된 제품의 출시가 늘고 있고, 또한 소비자들이 이러한 제품을 선호하고 있다.

상기한 바와 같이 표면이 부식 처리된 제품을 성형하기 위해서는 금형의 내부를 성형하고자 하는 제품의 형상과 동일하게 가공한 다음 그 표면을 부식 처리한 상태에서 사출 성형함에 따라 얻어지게 된다.

그러나 이러한 제품을 성형하고 나면 표면에 이색현상(stress mark) 또는 시각적 수축현상이 발생하게 되는데, 이러한 결함은 2차 가공에 의해 제거함으로써 완성품에 적용 가능하다.

상기한 바와 같이 부식 처리된 표면에 결함이 발생되면 이를 자동으로 해결하기 위한 장비 또는 방법이 제안된 바 없어, 현재에는 작업자가 양모를 이용하여 결함부위를 반복적으로 문질러 제거하고 있기 때문에 수작업에 의한 생산성의 저하는 물론이고 양모에 의해 문질러진 부위 및 그러하지 않은 부위에서의 색상차이로 인한 불량이 발생되는 치명적인 결함이 있었다.

즉, 양모에 의해 문질러진 부위의 부식깊이는 연마되어 얕아지고 문질러지지 않은 부위의 부식깊이는 원래의 깊이를 유지하기 때문이다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로써, 금속의 표면을 연마하는 브라스트머신에서 소프트(soft)한 연마재를 이용하여 제품의 표면에 형성되는 부식깊이에 영향을 주지 않으면서도 사출 성형 시 발생된 이색현상(stress mark) 또는 시각적 수축현상을 완벽하게 제거할 수 있는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면, 연마재가 분사되는 노즐을 브라스트 공정이 진행되는 챔버의 내부에 설치하여 피 가공물을 챔버의 내부에 로딩한 다음 노즐을 통해 연마재를 분사하면서 피 가공물의 표면을 마무리 가공 처리하는 방법에 있어서, 상기 피 가공물인 사출물을 인덱스 타입의 턴테이블에 설치된 지그에 얹어 챔버의 내부로 로딩한 다음 크기가 0.1-0.5mm인 합성수지계열의 연마재를 3-7kg/㎠의 에어분사압력으로 노즐을 통해 분사하면서 표면이 부식 처리된 사출물의 표면을 가공 처리하는 것을 특징으로 하는 쇼트 브라스트머신을 이용하여 사출물의 부식패턴을 균일하게 하는 방법이 제공된다.

본 발명은 기존에 사용하는 쇼트브라스트머신에서 노즐을 이용하여 사출 성형된 피 가공물의 표면에 소프트한 재질의 합성수지 연마재를 분사하면서 후 가공하게 되므로 부식 처리된 형태로 성형된 사출물의 표면 조도를 거의 균일하게 유지하면서도 사출 성형 시 표면에 발생된 이색현상이나 시각적 수축현상을 완벽하게 제거할 수 있게 되고, 이에 따라 불량품의 양산을 미연에 방지하게 됨은 물론 생산성을 극대화하는 효과를 얻게 된다.

도 1은 일반적인 쇼트 브라스트머신을 나타낸 종단면도
도 2는 본 발명의 일 실시예가 적용된 챔버의 사시도
도 3은 도 2의 횡단면도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 적용된 턴테이블의 사시도
도 5는 챔버의 내부에 노즐이 설치된 상태의 사시도
도 6a 및 도 6b는 사출물의 표면 조도변화를 가공 전, 후 비교하여 나타낸 그래프

이하, 본 발명을 각 실시예로 도시한 도 1 내지 도 4를 참고하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 일반적인 쇼트 브라스트머신을 나타낸 종단면도이고 도 2는 본 발명의 일 실시예가 적용된 챔버의 사시도이며 도 3은 도 2의 횡단면도로써, 본 발명에 적용되는 쇼트 브라스트머신은 도 1에 나타낸 바와 같이 본체(11)와, 상기 본체에 설치되어 복수 열(대개 1열에 10개 내외 정도)로 로딩(loading)되는 피 가공물인 사출물(1)을 이송시키는 컨베이어 유니트(12)와, 상기 컨베이어 유니트의 중간 부위에 밀폐되게 설치되어 사출물(1)의 표면 가공이 이루어지는 챔버(14)와, 상기 챔버에 설치된 노즐 장착판에 고정 설치되어 연마재(15)를 사출물 측으로 고압 분사시키는 복수 개의 노즐(16)과, 상기 노즐을 Y축 방향으로 이송시키는 Y축 모터(13)와, 상기 챔버의 일 측에 설치되어 가공된 사출물로부터 분진이 제거되도록 하는 크린 룸(17)과, 상기 크린 룸의 상부에 설치되어 사출물 측으로 압축공기를 분사하여 연마재 및 분진을 제거하는 압축공기 분사부(18)와, 상기 컨베이어 유니트의 하부에 설치되어 챔버(14)의 중심을 기준으로 상호 반대방향의 스크류가 고정되어 사출물을 가공하고 난 연마재 및 분진이 호퍼(19) 측으로 회수되도록 하는 스크류 컨베이어 유니트(20)와, 상기 호퍼와 제1연결관(21)으로 연결되어 연마재 및 분진을 분리하는 사이클론(22)과, 상기 사이클론의 하부에 설치되어 분진과 분리된 연마재가 담겨지도록 하여 연마재 공급관(도시는 생략함)을 통해 노즐로 재 분사되도록 하는 연마재 저장탱크(23)와, 상기 사이클론과 제2연결관(24)으로 연결되어 터보 팬(25)의 구동에 따라 흡입력을 발생시키는 더스트 콜렉터(26)와, 상기 더스트 콜렉터의 내부에 복수 개 설치되어 미세 분진을 제거하여 토출관(도시는 생략함)으로 청정공기만이 배출되도록 하는 백 필터 또는 카트리지(27)와, 상기 백 필터 또는 카트리지에 의해 분리된 분진이 담기는 더스트 회수박스(28)와, 상기 챔버의 일 측에 설치되어 일련의 구동을 제어하는 콘트롤러(29) 등으로 구성되어 있다.

이와 같이 구성된 쇼트 브라스트머신에서 노즐(16)을 통해 분사되는 연마재(15)가 본 발명에서는 소프트한 합성수지계열로 크기는 0.1-0.5mm정도로 되어 있는데, 이 때 노즐(16)을 통한 에어분사압력은 3-7kg/㎠의 조건을 갖도록 되어 있다.

상기 노즐(16)을 통해 분사되는 연마재(15)의 크기가 0.1mm 이하이면 이색현상 또는 시각적 수축현상을 제거하는데 오랜 시간이 걸려 생산성이 떨어지는 문제점이 발생되고, 0.5mm 이상이면 그 굵기가 너무 굵어 사출물(1)의 표면 조도가 떨어지는 문제점이 발생됨을 알 수 있었다.

또한, 노즐(16)을 통한 에어분사압력이 3kg/㎠ 이하이면 에어분사압력이 너무 낮아 사출물(1)의 표면 가공효과가 떨어져 생산성의 저하를 초래하고, 이와는 반대로 7kg/㎠ 이상이면 부식 깊이가 낮아져 표면이 평탄화되는 치명적인 결함을 나타내므로 에어분사압력을 5-7kg/㎠ 정도로 유지하는 것이 보다 바람직하다.

본 발명에서 소프트한 합성수지계열로는 다양한 실험을 실시하였던 바, 폴리아미드계열의 합성수지가 사출물(1)의 표면에 형성된 부식 깊이의 조도를 손상시키지 않으면서도 사출 시 발생된 이색현상이나 시각적 수축현상을 거의 완벽하게 해소하는 것을 알 수 있었다.

상기한 조건에서 사출 성형된 복수 개의 사출물(1)을 도 1에 나타낸 바와 같이 컨베이어 유니트(12)의 상면에 동시에 로딩(loading)한 다음 이를 챔버(14)의 내부로 이송시킨 후 노즐(16)을 통해 소프트한 연마재(15)를 연속적으로 분사하면서 표면 가공하여도 되지만, 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이 인덱스 타입의 턴테이블(30)을 이용하여 챔버(14)의 내부에 로딩하여 작업을 실시할 수도 있음은 이해 가능한 것이다.

즉, 도 2에 나타낸 바와 같이 챔버(14)의 외부로 노출된 턴테이블(30)에 장착된 어느 하나의 지그(32)에 가공할 사출물(1)을 로딩하면 상기 턴테이블(30)이 모터(31)의 구동에 따라 1스탭 회전하게 되므로 지그(32)에 로딩되었던 사출물(1)이 챔버(14)의 내부로 진입되는데, 이 때 가공이 완료되어 챔버(14)의 배출구(도시는 생략함)에 근접되게 위치된 지그에 로딩되어 있던 사출물은 챔버(14)의 외부로 빠져나오게 되므로 작업자에 의한 언로딩(unloading)이 가능해지게 된다.

상기한 바와 같은 동작으로 가공할 사출물(1)이 챔버(14)의 내부로 진입되고 나면 챔버(14)의 내부에 위치되어 있던 노즐(16)을 통해 소프트하면서 0.1-0.5mmm정도의 크기를 갖는 연마재(15)가 3-7kg/㎠의 분사압력으로 분사되므로 사출물(1)의 표면이 가공된다.

이 때, 연마재(15)를 분사하는 노즐(16)은 도 5에 나타낸 바와 같이 상, 하 또는 좌, 우로 회동하면서 사출물(1)의 표면으로 연마재를 보다 골고루 분사시키고, 사출물(1)이 로딩된 지그(32)는 도 3에 나타낸 바와 같이 벨트(33)에 의해 회전하게 되므로 사출물(1)의 표면을 보다 균일하게 가공할 수 있게 된다.

이하, 실시예에 따라 설명하면 다음과 같다.

실시예

공지의 쇼트 브라스트머신의 챔버(14)에 사출물(1)을 로딩한 상태에서 폴리아미드계열의 연마재(15)를 그 크기가 0.3mm로 하고, 노즐의 분사압력을 5kg/㎠로 하여 표면을 가공한 후 무작위로 10개를 선택하여 사출물의 초기 제품과 가공 완료 후 제품의 부식 깊이 변화를 표 1에 나타내었다.

[표 1]

도 6a는 가공 전의 조도를 그래프로 나타낸 것이고, 도 6b는 가공 후의 조도를 그래프로 나타낸 것으로, 가공 후의 결과를 표 2에 나타내었는데, 조도 Ra 값의 편차가 -0.073이므로 표면 처리 후 부식 깊이의 변화가 거의 발생되지 않음을 알 수 있었다.

[표 2]

이상에서와 같이 본 발명은 챔버(14)의 내부에 사출 성형된 사출물(1)을 컨베이어 유니트(12) 또는 턴테이블(30)을 이용하여 로딩한 다음 폴리아미드계열로써, 소프트하면서 그 크기가 0.1-0.5mm인 연마재(15)를 3-7kg/㎠의 분사압력으로 노즐(16)을 통해 사출물(1)의 표면에 분사하면서 가공함에 따라 사출 성형 시 발생되는 이색현상이나 시각적 수축현상을 거의 완벽하게 제거함과 동시에 부식 처리된 표면의 조도를 손상시키지 않으면서도 빠른 시간 내에 가공하게 됨을 알 수 있었다.

본 발명의 기술사상은 상기한 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 전술한 실시예들은 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다.

또한, 본 발명의 기술분야에서 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 다양하게 변화하여 실시할 수 있음은 이해 가능한 것이다.

1 : 사출물 12 : 컨베이어 유니트
14 : 챔버 15 : 연마재
16 : 노즐 30 : 턴테이블
32 : 지그

Claims (6)

1. 연마재(15)가 분사되는 노즐(16)을 브라스트 공정이 진행되는 챔버(14)의 내부에 설치하여 피 가공물을 챔버(14)의 내부에 로딩한 다음 노즐(16)을 통해 연마재(15)를 분사하면서 피 가공물의 표면을 마무리 가공 처리하는 방법에 있어서, 상기 피 가공물인 사출물(1)을 인덱스 타입의 턴테이블(30)에 설치된 지그(32)에 얹어 챔버(14)의 내부로 로딩한 다음 크기가 0.1-0.5mm인 합성수지계열의 연마재(15)를 3-7kg/㎠의 에어분사압력으로 노즐(16)을 통해 분사하면서 표면이 부식 처리된 사출물(1)의 표면을 가공 처리하는 것을 특징으로 하는 쇼트 브라스트머신을 이용하여 사출물의 부식패턴을 균일하게 하는 방법.
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