KR101195951B1

KR101195951B1 - 발포폴리프로필렌 제품용 개방형 금형

Info

Publication number: KR101195951B1
Application number: KR1020120009947A
Authority: KR
Inventors: 이대형
Original assignee: 주식회사 현대마린테크
Priority date: 2012-01-31
Filing date: 2012-01-31
Publication date: 2012-10-29

Abstract

본 발명은 양식장 등에서 어망 등의 설치를 위해 사용되는 부자와 같은 중대형의 발포폴리프로필렌 제품을 성형할 때 사용하는 개방형 금형에 관한 것으로서, 화학적 발포제를 사용하지 않고 물리적으로 발포되는 발포폴리프로필렌(Expanded Polypropylene, EPP)으로 종래에는 불가능한 200mm 이상의 두꺼운 제품을 생산할 수 있도록 한 발포폴리프로필렌 제품용 개방형 금형을 제공코자 하는 것이다.
즉, 본 발명에서는 본 발명에서는 증기공급공이 캐비티 표면에 형성된 발포폴리프로필렌 제품용 개방형 금형을 구성함에 있어서, 고정되는 하형의 캐비티 가장자리에 스프링에 탄성 지지되는 가변 캐비티를 두어 상형의 가압 폭을 대폭 증대시켜 충분한 발포폴리프로필렌 입자들의 공급이 이루어질 수 있도록 하고, 캐비티 내측으로 중심에 근접하도록 증기공급공이 형성된 증기공급관을 돌출되게 형성하여 200mm 이상의 두꺼운 제품의 내부까지 증기공급이 원활히 이루어져 제품의 성형이 완벽하게 이루어질 수 있도록 한 것이다.

Description

발포폴리프로필렌 제품용 개방형 금형{Open sand mold for Expanded Polypropylene product}

본 발명은 양식장 등에서 어망 등의 설치를 위해 사용되는 부자와 같은 중대형의 발포폴리프로필렌 제품을 성형할 때 사용하는 개방형 금형에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 화학적 발포제를 사용하지 않고 물리적으로 발포되는 발포폴리프로필렌(Expanded Polypropylene, EPP)으로 종래에는 불가능한 200mm 이상의 두꺼운 제품을 생산할 수 있도록 한 발포폴리프로필렌 제품용 개방형 금형을 제공코자 하는 것이다.

재활용이 가능한 친환경소재인 발포폴리프로필렌(Expanded Polypropylene, EPP)의 경우 자동차 산업 등에서 완충내장재 등으로 널리 사용되고 있다.

그러나 발포폴리프로필렌의 경우 우수한 부력성과 활용성에 비해 100mm 이상에서의 성형성이 떨어져 대부분 100mm 이하의 얇은 판재나 단품에 적용되고 있는 실정이었다.

발포폴리프로필렌을 이용한 제품으로는 대한민국 등록특허공보(B1) 10-0686505호(2007.02.23.)호의 다층 폴리프로필렌 수지 발포 성형체, 이의 제조 방법, 및 다층 폴리프로필렌 수지 발포 성형체로 이루어진 용기, 차량용 충격 완충재 및 차량용 부재와, 대한민국 등록실용신안공보(Y1) 20-0319656호(2003.07.16.)의 미세 발포 폴리프로필렌 시트로 제작한 포장용 상자등 비교적 두께가 100mm 이하의 제품에만 한정하여 적용되고 있다.

이는 발포폴리프로필렌을 물리적 발포한 상태에서 고온고압의 증기를 이용하여 결합하게 되는데, 제품의 두께가 200mm 이상일 때 표면의 경우 올바르게 성형이 이루어지나 내부의 경우 증기압이 도달하지 않아 결합되지 않은 상태가 되므로 외력에 의한 내구성이 떨어지고, 외력에 의해 제품이 쉽게 파손되는 등의 문제점이 발생하게 되는 단점이 있었던 바, 스티로폼 등과 같은 부력을 제공하고 있지만 상기한 성형상의 문제점으로 인해 양식장용 부자 등으로의 사용이 제한되고 있는 실정으로, 업계에서는 이러한 문제점을 해결할 수 있는 신규한 구성의 금형장치 등이 요구되고 있는 실정이다.

KR 100686505 B1 2007.02.23. KR 200319656 Y1 2003.07.16.

이에 본 발명자는 상기한 종래 발포폴리프로필렌 금형의 제반 문제점을 해결하기 위해서 본 발명을 연구 개발한 것으로서, 본 발명에서는 화학적 발포제를 사용하지 않고 물리적으로 발포되는 발포폴리프로필렌(Expanded Polypropylene, EPP)으로 종래에는 불가능한 200mm 이상의 두꺼운 제품을 생산할 수 있도록 한 발포폴리프로필렌 제품용 개방형 금형을 제공함에 기술적 과제를 두고 본 발명을 완성한 것이다.

과제 해결수단으로 본 발명에서는 증기공급공이 캐비티 표면에 형성된 발포폴리프로필렌 제품용 개방형 금형을 구성함에 있어서, 고정되는 하형의 캐비티 가장자리에 스프링에 탄성 지지되는 가변금형을 두어 상형의 가압 폭을 대폭 증대시켜 충분한 발포폴리프로필렌 입자들의 공급이 이루어질 수 있도록 하고, 캐비티 내측으로 중심에 근접하도록 증기공급공이 형성된 증기공급관을 돌출되게 형성하여 200mm 이상의 두꺼운 제품의 내부까지 증기공급이 원활히 이루어져 제품의 성형이 완벽하게 이루어질 수 있도록 하였다.

본 발명에서 제공하는 발포폴리프로필렌 제품용 개방형 금형을 사용할 경우 종래 성형이 불가능했던 200mm 이상 두꺼운 제품의 생산이 가능하므로 양식장 등에서 사용하는 부자등을 제조할 수 있다.

또한 발포폴리프로필렌으로 부자를 제조할 경우 해수에 장시간 노출시에도 가수분해가 되지 않는 내부식성이 제공되므로 부자의 수명을 연장이 기대되며, 회수 후 전량 재활용이 가능하므로 환경오염을 최소화 할 수 있다.

도 1은 본 발명 발포폴리프로필렌 제품용 금형의 바람직한 일 실시예를 개방된 상태 사시도
도 2는 본 발명 발포폴리프로필렌 제품용 금형의 중요부분 확대 사시도
도 3은 본 발명 발포폴리프로필렌 제품용 금형의 측단면도로서 가변금형이 상승한 상태도
도 4는 본 발명 발포폴리프로필렌 제품용 금형의 측단면도로서 가변금형이 가압된 상태도
도 5는 본 발명에 적용된 가변금형의 작동상태를 보이기 위한 확대 단면도
도 6은 본 발명이 적용된 금형을 이용하여 제작한 양식장용 부자의 사시도
도 7은 도 6의 단면도

본 발명에서 제공하는 발포폴리프로필렌(Expanded Polypropylene, EPP) 제품용 금형은 종래 100mm 이하에 제품을 성형하는 단점을 보완하여 200~3000mm의 두꺼운 제품을 성형할 수 있도록 함에 특징이 있는 것으로, 이하에서 본 발명에서 제공하는 발포폴리프로필렌 부자 및 그 제조방법을 첨부 도면에 의거하여 설명한다.

도 1은 본 발명 발포폴리프로필렌 제품용 금형의 바람직한 일 실시예를 개방된 상태 사시도를 도시한 것이고, 도 2는 본 발명 발포폴리프로필렌 제품용 금형의 중요부분 확대 사시도, 도 3, 도 4는 본 발명 발포폴리프로필렌 제품용 금형의 측단면도로서 가변금형이 상승한 상태도 및 가압된 상태도, 도 5는 본 발명에 적용된 가변금형의 작동상태를 보이기 위한 확대 단면도등을 도시한 것으로 본 발명에서는 도시된 바에 의하면 지름이 300mm 이상인 양식장용 부자를 성형하는 금형을 도시한 예로 본 발명의 구성을 상세히 설명키로 한다.

본 발명에서 제공하는 발포폴리프로필렌 제품용 금형(1)은 도시된 바와 같이 상형(2)과 하형(3)으로 구성되며, 하형(3) 쪽에 가변금형(4)을 설치한 개방형으로 구성한다.

상기 상형(2)과 하형(3)에는 상형본체(21)와 하형본체(31)의 내측으로 증기공급공간(23)(33)이 형성되도록 각각 상부내형(22)과 하부내형(32)을 설치한다.

상기 상부내형(22)과 하부내형(32)에는 오목한 빈공간인 캐비티(5)를 형성하며, 캐비티(5) 쪽으로 관통되도록 증기공급구멍(6)을 형성한다. 캐비티(5)는 금형(1)의 크기에 따라 그 개수가 정해지며, 본 발명에서는 6개의 캐비티(5)가 적용된 예를 도시하고 있다.

증기공급공간(23)(33)으로는 상형(2)과 하형(3)에 배관되어 있는 증기공급라인(도시되지 않음)을 통해서 증기가 공급되며, 공급되는 증기는 180~190℃, 6~9kgf/㎠의 압력조건으로 공급되고, 상부내형(22)과 하부내형(32)에 형성된 증기공급구멍(6)을 통해서 캐비티(5) 내부로 공급된다. 이때 공급되는 증기압은 200mm 제품을 성형할 수 있다.

본 발명은 종래 성형이 불가능한 것으로 여겨지던 200mm 이상의 제품을 성형할 수 있도록 한 것이다. 이를 위해서 본 발명에서는 2가지 부분을 적극적으로 개발하였으며, 첫 번째가 가변금형(4) 구성이고, 두 번째가 제품의 중심근처까지 증기압을 제공하여 원활한 성형성을 보장할 수 있게 증기공급관(7)을 형성한 것이다.

상기 가변금형(4)은 하부내형(32)의 가장자리에 설치되며, 그 구성은 하부내형(32)의 바깥쪽에 상부 개방형 챔버(41)를 형성하고, 이 챔버(41)에 가변금형(4)을 스프링(42)에 탄성 지지되도록 설치한 것으로, 가변 폭은 제품의 크기에 따라 다양하게 변형되며, 바람직하기로는 20~60mm 범위에서 결정토록 한다.

가변금형(4)은 띠형으로 구성되어 있으며, 가변금형(4)의 하측으로는 챔버(41)의 바닥을 통과하여 챔버(41) 외부에 걸림되는 돌부(44)가 형성된 가이드핀(43)을 조립하여 가변금형(4)이 이탈 없이 안전하게 작동될 수 있게 한다.

이와 같이 구성되는 가변금형(4)은 금형(1)에 폴리프로필렌 입자를 투입할 때에는 스프링(42)의 탄성력에 의해 상향 이동된 가변금형(4)이 도 3 내지 도 5와 같이 상부내형(22)에 접지된 상태를 유지하고, 제품을 성형키 위해서는 도 4 내지 도 5와 같이 상형(2)을 하형(3) 쪽으로 가압할 때 상부내형(22)이 가변금형(4)을 가압하게 되고, 가변금형(4)은 챔버(41)에 내입되면서 성형이 이루어지게 되는 것이다.

그리고 제품의 중심근처까지 증기압을 제공하기 위한 수단으로 본 발명에서는 상부내형(22)과 하부내형(32)에 각각 증기공급관(7)을 캐비티(5) 쪽으로 돌출되게 형성한다.

이때 증기공급관(7)은 금형(1)의 개방과 성형된 제품의 취출에 문제가 없도록 금형(1)의 개방방향으로 돌출되도록 형성되며, 증기공급관(7)에는 상부내형(22) 및 하부내형(32)과 같이 캐비티(5) 쪽으로 증기를 공급하는 증기공급구멍(71)이 형성된다.

상기 상부내형(22)과 하부내형(32) 및 증기공급관(7)에 형성되는 증기공급구멍(6)(71)은 폴리프로필렌 입자의 직경보다 좁은 틈이 형성되도록 하여 증기공급구멍(6)(71)으로 폴리프로필렌 입자가 유실되는 것이 방지되도록 한다.

상기와 같이 증기공급관(7)을 형성할 경우 증기공급관(7)에 형성되어 있는 증기공급구멍(71)을 통해서 200mm 이상 되는 제품의 중심 근처까지 증기가 공급되어 폴리프로필렌 입자를 녹여 붙일 수 있게 되는 것이다.

한편 상기와 같이 캐비티(5) 쪽으로 돌출되는 증기공급관(7)을 형성할 경우 도 6에 도시되어 있는 양식장용 부자(100)와 같이 제품에 구멍(110)이 형성되는 것은 당연하다.

도면 중 미설명 부호 8은 제품을 취출할 때 사용하는 밀핀을 도시한 것이며, 필요에 따라서 밀핀에도 증기공급구멍을 형성할 수 있다.

이상과 같이 구성되는 본 발명의 발포폴리프로필렌 제품용 개방형 금형(1)은 주로 지름이 200mm 이상 되는 양식장용 부자(100)등과 같은 제품을 제조할 때 사용될 수 있는 것으로, 이하에서 본 발명의 작용을 설명한다.

본 발명으로 제품을 제조코자 할 시에는 먼저 가변금형(4)이 상향 이동된 상태에서 상형(2)을 가변금형(4)에 1차 밀착하고, 발포조에서 40~60℃의 온도로 12시간 가열하여 물리적 발포를 행한 폴리프로필렌 입자를 캐비티(5) 내부에 투입한다.

상기와 같이 폴리프로필렌 입자를 투입한 상태에서 상형(2)을 하형(3) 쪽으로 가압한다.

이때 캐비티(5) 내로는 180~190℃의 증기가 공급되고 금형은 6~9kgf/㎠의 압력으로 400~500초 동안 가압될 때 물리적 발포가 이루어진 입자들의 표면이 녹아 이웃하는 입자들과 결합이 이루어지게 되는데, 본 발명에 의하면 증기공급공(6)(71)을 통해서 양식장용 부자(100)의 축중심 부근까지 증기압이 제공되어 캐비티(5) 내부에 충진되는 발포폴리프로필렌 입자 전체에 고르게 증기압을 제공하게 되는 것이다.

상기와 같이 성형 후 수냉으로 성형된 제품을 냉각하고 금형(1)을 개방하여 완성된 제품을 취출하면 되는 것이다.

본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하고 있으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 보호 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 청구범위 뿐만 아니라 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

1:(발포폴리프로필렌 제품용) 금형 2:상형
21:상형본체 22:상부내형
23,33:증기공급공간 3:하형
31:하형본체 32:하부내형
4:가변금형 41:챔버
42:스프링 43:가이드핀
44:돌부 5:캐비티
6:증기공급구멍 7:증기공급관
71:증기공급구멍 100:양식장용 부자
110:구멍

Claims

상형본체(21)와 하형본체(31)의 내측으로 증기공급공간(23)(33)이 형성되도록 각각 캐비티(5)가 형성된 상부내형(22)과 하부내형(32)을 설치한 상형(2)과 하형(3)으로 구성되며, 상부내형(22)과 하부내형(32)에는 증기공급구멍(6)을 형성하여 캐비티(5) 내부로 증기압을 제공할 수 있게 한 통상의 발포폴리프로필렌 제품용 개방형 금형(1)을 구성함에 있어서,
상기 상부내형(22)과 하부내형(32)에 각각 증기공급관(7)을 캐비티(5) 쪽으로 돌출되게 형성하고, 증기공급관(7)에는 캐비티(5) 쪽으로 증기를 공급하는 증기공급구멍(71)이 형성하며,
상기 하부내형(32)의 가장자리에 가변금형(4)을 설치하며, 그 구성은 하부내형(32)의 바깥쪽에 상부 개방형 챔버(41)를 형성하고, 이 챔버(41)에 가변금형(4)을 스프링(42)에 탄성 지지되도록 설치하고,
상기 가변금형(4)의 하측으로는 챔버(41)의 바닥을 통과하여 챔버(41) 외부에 걸림되는 돌부(44)가 형성된 가이드핀(43)을 조립하여 가변금형(4)이 이탈 없이 작동되도록 한 것을 특징으로 하는 발포폴리프로필렌 제품용 개방형 금형.
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