KR101318049B1

KR101318049B1 - 성형체 제조장치, 성형체의 제조방법 및 성형체

Info

Publication number: KR101318049B1
Application number: KR1020127008188A
Authority: KR
Inventors: 다이스케 히로카네; 아키하루 사토; 마사미 야마자키
Original assignee: 스미토모 베이클리트 컴퍼니 리미티드
Priority date: 2009-08-31
Filing date: 2010-07-09
Publication date: 2013-10-14
Also published as: CN104227885B; KR20120049384A; CN104227886B; JPWO2011024566A1; US8876510B2; CN104210050A; CN104210050B; CN102481711B; JP5741437B2; TWI423870B; CN104227885A; US20120165502A1; CN102481711A; MY162478A; WO2011024566A1; SG178610A1; TW201107107A; CN104227886A

Abstract

성형체 제조장치는, 이형제 도포기구가 캐비티 내로의 성형재료의 충전에 앞서, 상부 펀치가 캐비티의 상단 개구면보다도 위쪽에 위치한 상태에서, 상부 펀치면을 향하여 이형제를 분사함으로써, 상부 펀치면에 이형제를 도포함과 아울러, 하부 펀치면이 캐비티 내에서 그 상단 개구면보다도 아래쪽에 위치한 상태에서, 하부 펀치면을 향하여 이형제를 분사함으로써, 하부 펀치면 및 하부 펀치면보다도 상측으로 노출한 캐비티의 내주면에 각각 이형제를 도포한다. 이 때문에, 상부 펀치면, 하부 펀치면 및 캐비티의 내주면에 대한 성형재료의 고착이 방지된다.

Description

성형체 제조장치, 성형체의 제조방법 및 성형체 {MOLDED BODY PRODUCTION DEVICE, MOLDED BODY PRODUCTION METHOD, AND MOLDED BODY}

본 발명은 성형체 제조장치, 성형체의 제조방법 및 성형체에 관한 것이다.

분말상의 성형재료를 압축성형함으로써 성형체(압분체(壓粉體))를 제조하는 성형체 제조장치는, 일반적으로, 상하방향으로 개구하는 통 모양의 캐비티를 구비하는 성형 형틀과, 성형 형틀의 하측으로부터 캐비티 내에 삽입되는 하부 펀치면을 구비하는 하부 펀치와, 성형 형틀의 상측으로부터 캐비티 내에 삽입되는 상부 펀치면을 구비하는 상부 펀치를 가지고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

이와 같은 성형체 제조장치에서는, 예를 들면, 상부 펀치를 캐비티의 상단 개구면보다도 위쪽에 위치시킴과 아울러, 하부 펀치면을 캐비티 내에서 그 상단 개구면보다도 아래쪽에 위치시킨 상태에서, 하부 펀치면상의 캐비티 내에 성형재료를 공급하고, 그 후, 상부 펀치면을 하강시킴으로써, 하부 펀치면과 상부 펀치면으로 성형재료를 압축성형한다.

종래, 이와 같은 성형체 제조장치에 있어서, 하부 펀치면 및 상부 펀치면에 대한 성형재료의 부착 또는 고착의 방지 등의 목적으로부터, 상술한 바와 같은 캐비티 내로의 성형재료의 공급에 앞서, 하부 펀치면 및 상부 펀치면에 각각 이형제를 도포하는 것이 행해지고 있다.

종래에서는, 특허문헌 1에 개시되어 있는 바와 같이, 상부 펀치를 캐비티의 상단 개구면보다도 위쪽에 위치시킴과 아울러, 하부 펀치면을 캐비티 내에서 그 상단 개구면에 일치시킨 상태에서, 하부 펀치와 상부 펀치와의 사이에 노즐을 가져와, 그 노즐로부터 상하로 이형제를 분무함으로써, 하부 펀치면 및 상부 펀치면에 각각 이형제를 도포한다.

그렇지만, 특허문헌 1에 관한 성형체 제조장치에서는, 이형제를 하부 펀치면 및 상부 펀치면에만 도포할 수밖에 없기 때문에, 성형 형틀의 캐비티의 내주면으로의 성형재료의 부착 또는 고착을 방지할 수 없다. 이 때문에, 얻어지는 성형체의 품질 불량이 발생하고, 그 결과, 생산성의 저하를 초래한다고 하는 문제가 있었다. 이와 같은 문제는 부착성이 높은 성형재료를 이용한 경우나, 압축성형시의 압축율이 높은 경우 등에 특히 현저하게 된다.

특허문헌 1 : 국제공개 제2003/037589호

본 발명의 목적은, 뛰어난 생산성으로 고품질인 성형체를 얻을 수 있는 성형체의 제조방법 및 성형체 제조장치 및 고품질인 성형체를 제공하는 것에 있다.

이와 같은 목적은 하기 (1) ~ (13)에 기재한 본 발명에 의해 달성된다.

(1) 성형재료를 압축성형함으로써 성형체를 제조하는 성형체 제조장치로서,

상기 성형재료가 충전되는 상하방향으로 개구하는 캐비티를 구비하는 성형 형틀과,

상기 캐비티 내에 그 상단 측으로부터 삽입되는 상하방향으로 이동 가능한 상부 펀치면을 구비하는 상부 펀치와,

상기 캐비티 내에 그 하단 측으로부터 삽입되는 상하방향으로 이동 가능한 하부 펀치면을 구비하는 하부 펀치와,

상기 상부 펀치면을 향하여 이형제를 분사함과 아울러, 상기 하부 펀치면을 향하여 이형제를 분사할 수 있는 적어도 1개의 노즐구멍을 구비하는 이형제 분사수단을 가지고,

상기 이형제 분사수단은 상기 캐비티 내로의 상기 성형재료의 충전에 앞서, 상기 상부 펀치가 상기 캐비티의 상단 개구면보다도 위쪽에 위치한 상태에서, 상기 상부 펀치면을 향하여 이형제를 분사함으로써, 상기 상부 펀치면에 이형제를 도포함과 아울러, 상기 하부 펀치면이 상기 캐비티 내에서 그 상단 개구면보다도 아래쪽에 위치한 상태에서, 상기 하부 펀치면을 향하여 이형제를 분사함으로써, 상기 하부 펀치면 및 상기 하부 펀치면보다도 상측으로 노출한 상기 캐비티의 내주면에 각각 이형제를 도포하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 성형체 제조장치.

(2) 상기 이형제 분사수단은 상기 노즐구멍으로서, 이형제를 위쪽을 향하여 분사하는 상부 노즐구멍과, 이 상부 노즐구멍과 별체로서 마련되고, 상기 이형제를 아래쪽을 향하여 분사하는 하부 노즐구멍을 구비하고 있는 상기 (1)에 기재한 성형체 제조장치.

(3) 상기 이형제 분사수단은 상기 상부 노즐구멍 및 상기 하부 노즐구멍의 위치 및/또는 자세를 독립적으로 변경할 수 있도록 구성되어 있는 상기 (2)에 기재한 성형체 제조장치.

(4) 상기 이형제 분사수단은 상기 노즐구멍으로부터의 이형제의 분사방향을 위쪽과 아래쪽으로 전환 가능하게 구성되어 있는 상기 (1)에 기재한 성형체 제조장치.

(5) 상기 이형제 분사수단은 상기 노즐을 상하로 이동 가능하게 구성되어 있는 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재한 성형체 제조장치.

(6) 상기 이형제 분사수단은 상기 노즐의 자세를 변경할 수 있도록 구성되어 있는 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재한 성형체 제조장치.

(7) 상기 이형제 분사수단에 의한 이형제의 분사시에서의 상기 하부 펀치면과 상기 캐비티의 상단 개구면과의 사이의 거리를 A로 하고, 상기 상부 펀치면 및 상기 하부 펀치면에 의한 상기 캐비티 내의 상기 성형재료의 압축성형시에서의 상기 하부 펀치면과 상기 캐비티의 상단 개구면과의 사이의 거리를 B로 했을 때,

A/B는 0.5 ~ 1.5인 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 기재한 성형체 제조장치.

(8) 상기 상부 펀치면, 상기 하부 펀치면 및 상기 캐비티의 내주면에 도포되는 이형제의 평균 두께는, 각각, 0.001 ~ 50㎛인 상기 (1) 내지 (7) 중 어느 하나에 기재한 성형체 제조장치.

(9) 상기 성형재료는 분말상을 이루고, 수지재료를 포함하는 것인 상기 (1) 내지 (8) 중 어느 하나에 기재한 성형체 제조장치.

(10) 상기 수지재료는 엑폭시계의 수지재료인 상기 (9)에 기재한 성형체 제조장치.

(11) 상기 이형제는 실리콘계의 이형제를 포함하는 상기 (1) 내지 (9) 중 어느 하나에 기재한 성형체 제조장치.

(12) 상기 (1) 내지 (11) 중 어느 하나에 기재한 성형체 제조장치를 이용하여 성형체를 제조하는 성형체의 제조방법으로서,

상기 상부 펀치가 상기 캐비티의 상단 개구면보다도 위쪽에 위치한 상태에서, 상기 상부 펀치면을 향하여 이형제를 분사함으로써, 상기 상부 펀치면에 이형제를 도포함과 아울러, 상기 하부 펀치면이 상기 캐비티 내에서 그 상단 개구면보다도 아래쪽에 위치한 상태에서, 상기 하부 펀치면을 향하여 이형제를 분사함으로써, 상기 하부 펀치면 및 상기 하부 펀치면보다도 상측으로 노출한 상기 캐비티의 내주면에 각각 이형제를 도포하는 도포공정과,

상기 캐비티 내에 상기 성형재료를 충전하는 충전공정과,

상기 캐비티 내에 충전된 상기 성형재료를 상기 하부 펀치 및 상기 상부 펀치로 압축성형하는 성형공정을 가지는 것을 특징으로 하는 성형체의 제조방법.

(13) 상기 (1) 내지 (11) 중 어느 하나에 기재한 성형체 제조장치를 이용하여 제조된 것을 특징으로 하는 성형체.

본 발명에 따르면, 성형재료의 압축성형에 앞서, 상부 펀치면, 하부 펀치면 및 캐비티의 내주면에 대해서 각각 이형제를 도포할 수 있으므로, 상부 펀치면, 하부 펀치면 및 캐비티의 내주면에 대한 성형재료의 고착을 방지할 수 있어, 얻어지는 성형체를 고품위인 것으로 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 관한 성형체 제조장치의 전체 구성을 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 성형체 제조장치의 둘레방향에서의 전개도(단면도)이다.
도 3은 도 1에 나타내는 성형체 제조장치의 부분 확대 단면도이다.
도 4는 도 1에 나타내는 성형체 제조장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 1에 나타내는 성형체 제조장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시형태에 관한 성형체 제조장치의 부분 확대 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시형태에 관한 성형체 제조장치의 부분 확대 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태를 첨부 도면에 근거하여 설명한다.

<제1 실시형태>

우선, 본 발명의 제1 실시형태를 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 관한 성형체 제조장치의 전체 구성을 나타내는 단면도, 도 2는 도 1에 나타내는 성형체 제조장치의 둘레방향에서의 전개도(단면도), 도 3은 도 1에 나타내는 성형체 제조장치의 부분 확대 단면도, 도 4 및 도 5는 도 1에 나타내는 성형체 제조장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

또한, 본 실시형태에서는, 성형재료로서 반도체 봉지용의 재료(분말상의 수지 조성물)를 이용한 경우를 대표적으로 설명하지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 예를 들면, 성형재료로서 압축성형에 의해 성형체를 얻을 수 있는 것이면, 각종 무기재료, 각종 유기재료를 포함하는 조성물을 이용할 수 있다.

도 1에 나타내는 본 실시형태의 성형체 제조장치(1)는, 이른바 로터리식의 성형체 제조장치(타정기(打錠機, tablet press machine))이다.

이와 같은 성형체 제조장치(1)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 프레임(2)과, 이 프레임(2)에 지지된 Z축 둘레로 회전 가능한 샤프트(3)와, 이 샤프트(3)에 장착된 회전반(4)을 가지고 있다.

그리고, 회전반(4)에는 복수의 성형 형틀(5)과, 복수의 상부 형틀(6)과, 복수의 하부 형틀(7)이 장착되어 있다.

또, 샤프트(3)의 주위에는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 상부 형틀 승강기구(8)와, 하부 형틀 승강기구(9)와, 이형제 도포기구(10)와, 취출가이드(11)와, 성형재료 공급기구(12)가 각각 프레임(2)에 대해서 고정적으로(비회전으로) 마련되어 있다. 또한, 도 2에서는, 후술하는 캠(82, 92)의 설치위치(즉 후술하는 본압(本壓)을 행하는 위치)를 기준(0°)으로 하여, 축선(Z) 둘레의 각도를 나타내고 있다.

이와 같은 성형체 제조장치(1)에서는, 복수의 성형 형틀(5), 복수의 상부 형틀(6) 및 복수의 하부 형틀(7)이 회전반(4)과 함께 Z축 둘레로 회전하면서, 그 회전반(4)의 회전에 수반하여, 상부 형틀 승강기구(8)가 각 상부 형틀(6)을 상하방향으로 이동시킴과 아울러, 하부 형틀 승강기구(9)가 각 하부 형틀(7)을 상하방향으로 이동시킨다.

한편, 각 성형 형틀(5)은 그 회전각도에 따라서, 선택적으로, 이형제 도포기구(10)에 의한 이형제의 도포, 성형재료 공급기구(도시생략)에 의한 성형재료의 충전에 제공된다.

그 때, 각 성형 형틀(5)에 대해 선택적으로, 이형제 도포기구(10)에 의한 이형제의 도포(이형제 도포공정), 성형재료 공급기구(12)에 의한 성형재료의 충전(성형재료 충전공정), 성형 형틀(5) 내에 충전된 성형재료의 상부 형틀(6) 및 하부 형틀(7)에 의한 압축성형(압축성형공정), 압축성형에 의해서 얻어진 성형체의 하부 형틀(7)의 상승에 의한 성형 형틀(5) 밖으로(위쪽으로) 압출, 압출된 성형체의 취출가이드(11)에 의한 취출(성형체 취출공정)이 차례로 행해진다.

이하, 이와 같은 성형체 제조장치(1)를 구성하는 각 부를 차례차례 상세하게 설명한다.

샤프트(3)는 베어링(31, 32, 33)을 통하여 프레임(2)에 지지되고, 연직인 축선(Z) 둘레로 회전 가능하게 되어 있다.

이와 같은 샤프트(3)의 하단부에는 웜 휠(worm wheel)(34)이 마련되어 있다(고착되어 있다). 이 웜 휠(34)은 도시하지 않은 구동기구에 의해 회전구동되는 웜(35)에 치합(齒合)하고 있다.

또, 샤프트(3)에는 회전반(4)이 마련되어 있다(고착되어 있다).

회전반(4)은 복수의 성형 형틀(5)이 고정되는 스테이지(41)와, 복수의 상부 형틀(6)이 상하방향으로 이동 가능하게 유지되는 상부 형틀 유지부(42)와, 복수의 하부 형틀(7)이 상하방향으로 이동 가능하게 유지되는 하부 형틀 유지부(43)를 가지고 있다.

스테이지(41)에는 복수의 성형 형틀(5)이 상하방향으로 관통하도록 마련되어 있다.

복수의 성형 형틀(5)은 축선(Z)에 대한 이간거리가 서로 동일하고(즉 축선(Z)을 중심으로 하는 동일 반경위치에 마련되고), 또한, 축선(Z) 둘레의 둘레방향으로 등간격으로 마련되어 있다.

각 성형 형틀(5)은 상하방향으로 개구하는 캐비티(51)를 구비하고 있다.

본 실시형태에서는, 캐비티(51)는 상하방향으로 연장하는 원기둥 모양을 이루고 있다. 즉, 캐비티(51)의 횡단면이 원형을 이루고 있음과 아울러, 캐비티(51)의 횡단면적이 상하방향에서의 대략 전역에서 일정하게 되어 있다. 또한, 캐비티(51)의 횡단면 형상은 목적으로 하는 성형체의 형상 등에 의해서 결정되는 것으로, 원형 모양에 한정되지 않고, 예를 들면, 타원 형상, 다각 형상 등이라도 된다. 또, 캐비티(51)의 횡단면적은 국소적으로 확대 또는 축소하고 있는 부분을 가지고 있어도 된다.

이와 같은 캐비티(51)의 내부에는 성형재료 공급기구(12)에 의해 성형재료가 공급(충전)된다.

성형재료 공급기구(12)는 도시하지 않은 호퍼로부터 성형재료의 공급을 받는 오목부(121)를 구비하는 공급부(122)를 가지고 있다.

이 공급부(122)는 축선(Z)을 중심으로 하여 성형 형틀(5)과 동일 반경위치에서, 또한, 축선(Z) 둘레의 둘레방향에서의 소정 위치에 마련되어 있다. 또, 공급부(122)는 회전반(4)의 스테이지(41)의 상면에 대해서 슬라이딩 가능하게 되어 있다.

그리고, 오목부(121)는 아래쪽으로 개구하고 있다.

이와 같은 성형재료 공급기구(12)에서는 오목부(121)의 아래쪽으로 캐비티(51)가 가지고 와졌을 때, 오목부(121) 내의 성형재료가 캐비티(51) 내로 낙하하여 충전된다.

성형재료로서는, 압축성형에 의해 성형체를 얻을 수 있는 것이면, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 반도체의 봉지에 이용하는 타블렛을 제조하는 경우, 경화성 수지 및 경화제를 포함하여 구성된 성형재료(수지 조성물)가 이용된다.

경화성 재료로서는, 예를 들면, 페놀 노볼락(phenol novolac) 수지, 크레졸 노볼락(cresol novolak) 수지, 비스페놀(bisphenol) A형 노볼락 수지 등의 노볼락형 페놀 수지, 레졸(resol)형 페놀 수지 등의 페놀 수지, 페놀 노볼락형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지 등의 노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지 등의 비스페놀형 에폭시 수지, 하이드로퀴논(hydroquinone)형 에폭시 수지, 비페닐(biphenyl) 형태 에폭시 수지, 스틸벤(stilbene)형 에폭시 수지, 트리페놀 메탄(triphenol methane)형 에폭시 수지, 알킬 변성 트리페놀 메탄형 에폭시 수지, 트리아진(triazine) 핵함유 에폭시 수지, 디시클로펜타디엔(dicyclopentadiene) 변성 페놀형 에폭시 수지, 나프톨(naphthol)형 에폭시 수지, 나프타렌형 에폭시 수지, 페닐렌(phenylene) 및/또는 비페닐렌(biphenylene) 골격을 가지는 페놀 아랄킬(aralkyl)형 에폭시 수지, 페닐렌 및/또는 비페닐렌 골격을 가지는 나프톨 아랄킬형 에폭시 수지 등의 아랄킬형 에폭시 수지 등의 에폭시 수지, 유리어(urea)(요소) 수지, 멜라민 수지 등의 트리아진환을 가지는 수지, 불포화 폴리에스테르수지, 비스말레이미드(bismaleimide) 수지, 폴리우레탄 수지, 디알릴프탈레이트(diallylphthalate) 수지, 실리콘 수지, 벤조옥사진(benzoxazine)환을 가지는 수지, 시아네이트 에스테르(cyanate ester) 수지 등을 들 수 있으며, 이들 중 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있지만, 에폭시 수지가 바람직하게 이용된다.

또, 상기 성형재료가 분말상을 이루는 것인 경우, 성형체 제조장치(1)는 성형체로서 압분체를 얻을 수 있다. 또, 상기 성형재료가 분말상을 이루는 것인 경우나, 성형하는 분체의 연화(軟化)온도가 낮은 경우, 상기 수지재료가 엑폭시계의 수지재료를 포함하는 것인 경우, 성형재료는, 압축성형시에, 후술하는 상부 펀치면(621), 하부 펀치면(721) 및 캐비티(51)의 내주면에 고착하기 쉽다. 따라서, 이와 같은 경우, 본 발명을 적용함으로써, 그 효과가 현저하게 된다.

또, 경화제로서는, 예를 들면, 디에틸렌트리아민(diethylenetriamine)(DETA), 트리에틸렌테트라민(triethylenetetramine)(TETA), 메타크실렌디아민(metaxylenediamine)(MXDA) 등의 지방족 폴리아민, 디아미노디페닐 메탄(diaminodiphenyl methane)(DDM), m-페닐렌 디아민(MPDA), 디아미노디페닐 설폰(diaminodiphenyl sulfone)(DDS) 등의 방향족 폴리아민 외에, 디시안디아미드(dicyandiamide)(DICY), 유기산 디히드라지드(dihydrazide) 등을 포함하는 폴리아민 화합물 등의 아민계 경화제, 노볼락형 페놀 수지, 페놀 폴리머 등의 페놀계 경화제(페놀성 수산기를 가지는 경화제), 헥사히드로 무수 프탈산(hexahydro phthalic anhydride)(HHPA), 메틸 테트라 히드로 무수 프탈산(MTHPA) 등의 지환족(脂環族) 산무수물(액상 산무수물), 무수 트리멜리트산(trimellitic acid)(TMA), 무수 피로멜리트산(pyromellitic acid)(PMDA), 벤조페논 테트라카르복실릭산(benzophenone tetracarboxylic acid)(BTDA) 등의 방향족 산무수물 등의 산무수물계 경화제, 폴리아미드 수지, 폴리설파이드(polysulfide) 수지를 들 수 있으며, 이들 중 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있지만, 특히, 상기의 경화성 수지로서 에폭시 수지를 이용하는 경우, 페놀계 경화제(페놀성 수산기를 가지는 경화제)가 바람직하게 이용된다.

또한, 반도체의 봉지에 이용하는 타블렛의 성형재료에는, 상기의 경화성 수지 이외의 수지나 무기 충전제가 포함되어 있어도 되고, 경화촉진제, 커플링제, 착색제, 난연제, 저응력제, 산화 방지제 등의 각종 첨가제가 포함되어 있어도 된다.

이와 같은 복수의 성형 형틀(5)이 고정되는 스테이지(41)의 상측에는 상부 형틀 유지부(42)가 마련되어 있다.

상부 형틀 유지부(42)에는 복수의 상부 형틀(6)이 상하방향으로 이동 가능하게 마련되어 있다.

복수의 상부 형틀(6)은 상술한 복수의 성형 형틀(5)에 대응해서 마련되고, 각각, 대응하는 성형 형틀(5)의 캐비티(51) 내에 상측으로부터 삽입할 수 있도록 되어 있다.

즉, 복수의 상부 형틀(6)은 축선(Z)에 대한 이간거리가 상술한 성형 형틀(5)과 축선(Z)과의 이간거리와 같은 거리로 서로 동일하고(즉 축선(Z)을 중심으로 하는 동일 반경위치에 마련되고), 또한, 상술한 축선(Z) 둘레의 둘레방향에서 복수의 성형 형틀(5)의 피치와 같은 피치로 등간격으로 마련되어 있다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 각 상부 형틀(6)은 상부 형틀 본체(61)와, 이 상부 형틀 본체(61)에 장착된 상부 펀치(62)로 구성되어 있다.

상부 형틀 본체(61)는 상부 형틀 유지부(42)에 대해서 상하방향으로 슬라이딩 가능하게 마련되어 있다.

이 상부 형틀 본체(61)의 하부에 상부 펀치(62)가 장착되어 있다.

상부 펀치(62)는 그 하단에 마련된 상부 펀치면(621)을 구비한다(도 3 참조). 이 상부 펀치면(621)은 이것에 대응하는 캐비티(51) 내에 그 상단 측으로부터 삽입되는 상하방향으로 이동 가능한 것이다.

이와 같은 복수의 상부 형틀(6)이 유지되는 상부 형틀 유지부(42)에 대해서 상술한 스테이지(41)을 통하여 대향하도록 하부 형틀 유지부(43)가 마련되어 있다. 즉, 스테이지(41)의 하측에는 하부 형틀 유지부(43)가 마련되어 있다.

하부 형틀 유지부(43)에는 복수의 하부 형틀(7)이 상하방향으로 이동 가능하게 마련되어 있다.

복수의 하부 형틀(7)은 상술한 복수의 성형 형틀(5)에 대응하여 마련되고, 각각, 대응하는 성형 형틀(5)의 캐비티(51) 내에 하측으로부터 삽입할 수 있도록 되어 있다.

즉, 복수의 하부 형틀(7)은 축선(Z)에 대한 이간거리가 상술한 성형 형틀(5)과 축선(Z)과의 이간거리와 같은 거리로 서로 동일하고(즉 축선(Z)을 중심으로 하는 동일 반경위치에 마련되고), 또한, 상술한 축선(Z) 둘레의 둘레방향에서 복수의 성형 형틀(5)의 피치와 같은 피치로 등간격으로 마련되어 있다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 각 하부 형틀(7)은 하부 형틀 본체(71)와, 이 하부 형틀 본체(71)에 장착된 하부 펀치(72)로 구성되어 있다.

하부 형틀 본체(71)는 하부 형틀 유지부(43)에 대해서 상하방향으로 슬라이딩 가능하게 마련되어 있다.

이 하부 형틀 본체(71)의 상부에 하부 펀치(72)가 장착되어 있다.

하부 펀치(72)는 그 상단에 마련된 하부 펀치면(721)을 구비한다(도 3 참조). 이 하부 펀치면(721)은 이것에 대응하는 캐비티(51) 내에 그 하단 측으로부터 삽입되는 상하방향으로 이동 가능한 것이다.

이와 같은 각 상부 형틀(6)은 상부 형틀 승강기구(8)에 의해서 상하방향으로 이동되며, 또, 각 하부 형틀(7)은 하부 형틀 승강기구(9)에 의해서 상하방향으로 이동된다.

상부 형틀 승강기구(8)는 가이드 레일(81)과 캠(82, 83)을 가지고 있다.

가이드 레일(81)은 샤프트(3)의 주위에 둘레방향에 따라서 마련되어 있다.

이 가이드 레일(81)은 상술한 각 상부 형틀(6)의 상단부에 맞물리고, 그 맞물림부의 상하방향에서의 위치가 둘레방향으로 변화하도록 형성되어 있다. 따라서, 가이드 레일(81)은 회전반(4)의 회전에 수반하여, 각 상부 형틀(6)을 상하방향으로 이동시킨다.

캠(82, 83)은, 각각, 상술한 가이드 레일(81)의 단부 또는 도중의 소정 위치에 마련되어 있다.

이 캠(82, 83)은, 각각, 상부 형틀(6)을 아래쪽으로 가압하는 기능을 가진다.

하부 형틀 승강기구(9)는 가이드 레일(91)과 캠(92, 93, 94)을 가지고 있다.

가이드 레일(91)은 샤프트(3)의 주위에 둘레방향을 따라서 마련되어 있다.

이 가이드 레일(91)은 상술한 각 하부 형틀(7)의 하단부에 맞물리고, 그 맞물림부의 상하방향에서의 위치가 둘레방향으로 변화하도록 형성되어 있다. 따라서, 가이드 레일(91)은 회전반(4)의 회전에 수반하여, 각 하부 형틀(7)을 상하방향으로 이동시킨다.

캠(92, 93, 94)은, 각각, 상술한 가이드 레일(91)의 단부 또는 도중의 소정 위치에 마련되어 있다.

이 캠(92, 93, 94)은, 각각, 상부 형틀(6)을 아래쪽으로 가압하는 기능을 가진다. 특히, 캠(92)은 상술한 캠(82)에 대응하여(회전반(4)을 통하여 대향하도록) 마련되어 있다. 또, 캠(93)은 상술한 캠(83)에 대응하여(회전반(4)을 통하여 대향하도록) 마련되어 있다.

이와 같이, 캠(82) 및 캠(92)이 쌍을 이루고, 또, 캠(83) 및 캠(93)이 쌍을 이루고 있다.

후에 상술하지만, 캠(83, 93)은 상부 형틀(6)(상부 펀치(62)) 및 하부 형틀(7)(하부 펀치(72))에 대해서 성형 형틀(5)의 캐비티(51) 내의 성형재료를 예비적으로 압축성형(예압)하는 가압력을 부여하는 것이다. 또, 캠(82, 92)은, 상기 예압 후에, 상부 형틀(6)(상부 펀치(62)) 및 하부 형틀(7)(하부 펀치(72))에 대해서 성형 형틀(5)의 캐비티(51) 내의 성형재료를 최종적으로 압축성형(본압)하는 가압력을 부여하는 것이다.

또, 캠(94)은 압축성형에 의해서 얻어진 성형체를 캐비티(51) 밖으로 압출하는 가압력을 하부 형틀(7)(하부 펀치(72))에 대해서 부여하는 것이다.

이와 같은 캠(94)에 대해서 후단 측(도 2에서 우측)에는 회전반(4)의 스테이지(41)상에 취출가이드(11)가 마련되어 있다.

이 취출가이드(11)는 프레임(2)에 대해서 고정적으로 마련되며, 상술한 캠(94)의 가압력에 의해서 성형 형틀(5)상으로 압출된 성형체(M)를 회전반(4) 외의 소정 위치로 유도하는 것이다.

이와 같은 취출가이드(11)에 대해서 후단 측(도 2에서 우측)에는 이형제 도포기구(10)의 노즐(101)이 마련되어 있다.

여기서, 도 3에 근거하여, 이형제 도포기구(10)에 대해서 상세하게 설명한다.

이 이형제 도포기구(10)는 상술한 상부 펀치면(621)을 향해서 이형제(L)를 분사함과 아울러, 하부 펀치면(721)을 향해서 이형제(L)를 분사할 수 있는 것이다.

특히, 이 이형제 도포기구(이형제 분사수단)(10)는, 후에 상술하는 바와 같이, 캐비티(51) 내로의 성형재료의 충전에 앞서, 상부 펀치면(621), 하부 펀치면(721) 및 캐비티(51)의 내주면에 각각 이형제(L)를 도포하는 것이다.

구체적으로는, 이형제 도포기구(10)는 상부 펀치(62)가 캐비티(51)의 상단 개구면보다도 위쪽에 위치한 상태에서, 상부 펀치면(621)을 향해서 이형제(L)를 분사함으로써, 상부 펀치면(621)에 이형제(L)를 도포함과 아울러, 하부 펀치면(721)이 캐비티(51) 내에서 그 상단 개구면보다도 아래쪽에 위치한 상태에서, 하부 펀치면(721)을 향해서 이형제(L)를 분사함으로써, 하부 펀치면(721) 및 하부 펀치면(721)보다도 상측으로 노출한 캐비티(51)의 내주면에 각각 이형제를 도포하도록 구성되어 있다.

본 실시형태에서는, 상부 펀치면(621)을 향한 이형제(L)의 분사와, 하부 펀치면(721)을 향한 이형제(L)의 분사가 동시에 행해진다.

이것에 의해, 성형재료의 압축성형에 앞서, 상부 펀치면(621), 하부 펀치면(721) 및 캐비티(51)의 내주면에 대해서 각각 이형제(L)를 도포할 수 있다. 이 때문에, 상부 펀치면(621), 하부 펀치면(721) 및 캐비티(51)의 내주면에 대한 성형재료의 부착 또는 고착을 방지할 수 있다. 그 결과, 얻어지는 성형체에 줄무늬, 깨짐 등이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

이와 같은 이형제 도포기구(이형제 분사수단)(10)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 노즐(101)과 이형제 공급장치(102)를 구비하고 있다.

노즐(101)은 길이가 긴 모양을 이루며, 그 선단부는 축선(Z)을 중심으로 하여 성형 형틀(5)과 동일 반경위치에서, 또한, 축선(Z) 둘레의 둘레방향에서의 소정 위치에서 스테이지(41)와 상부 형틀 유지부(42)와의 사이에 임(臨)하도록 마련되어 있다.

이 노즐(101)의 선단부에는 위쪽으로 개구하는 노즐구멍(상부 노즐구멍)(103)과, 아래쪽으로 개구하는 노즐구멍(하부 노즐구멍)(104)이 마련되어 있다.

노즐구멍(103)은 위쪽을 향하여 이형제를 분사(분무)하는 것이고, 노즐구멍(104)은 노즐구멍(103)과는 별체로서 마련되고, 아래쪽을 향하여 이형제를 분사(분무)하는 것이다.

또, 노즐(101) 내에는 그 길이방향에 따라서, 노즐구멍(103, 104)에 각각 연통하는 유로가 형성되어 있다. 당해 유로는 이형제가 유통하는 유로이며, 이형제 공급장치(102)에 접속되어 있다.

본 실시형태에서는, 노즐(101)은 도시하지 않은 조정기구를 통하여 프레임(2)에 지지되고, 상하방향으로 이동 가능함과 아울러, 자세를 변경할 수 있도록 되어 있다.

즉, 이형제 도포기구(10)는 노즐구멍(103, 104)이 상하로 이동 가능함과 아울러, 노즐구멍(103, 104)의 자세를 변경할 수 있도록 구성되어 있다.

노즐구멍(103, 104)을 상하로 이동시킴으로써, 노즐구멍(103)과 상부 펀치면(621)과의 거리 및 노즐구멍(104)과 하부 펀치면(721)과의 거리를 각각 최적화하여, 상부 펀치면(621), 하부 펀치면(721) 및 캐비티(51)의 내주면에 대해서 각각 이형제(L)를 도포할 수 있다.

또, 노즐구멍(103, 104)의 자세를 변경함으로써, 성형 조건을 변경한 경우라도, 상부 펀치면(621), 하부 펀치면(721) 및 캐비티(51)의 내주면에 대해서 각각 이형제(L)를 균일하고 확실히 도포할 수 있다.

이형제 공급장치(102)는 이형제(이형제 용액)를 노즐(101)에 공급하는 것이다. 이 이형제 공급장치(102)는 노즐(101)의 각 노즐구멍(103, 104)으로부터 이형제를 분사할 수 있는 것이면, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 이형제를 수납하는 탱크와, 이 탱크 내의 이형제를 가압하면서 노즐(101)에 공급하는 펌프와, 이 펌프의 가압력을 조정하는 밸브 등의 조정기구를 포함하여 구성할 수 있다.

이형제로서는, 이용하는 성형재료에 따라 결정되는 것으로, 성형재료에 대해서 이형성을 발휘할 수 있는 것이면, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 오가노 폴리실록산(organo polysiloxane) 등의 실리콘계 이형제, 폴리 테트라 플루오르 에틸렌 등의 불소계 이형제, 폴리비닐 알코올 등의 알코올계 이형제, 파라핀, 고급 지방산, 고급 지방산 금속염, 에스테르계 왁스, 폴리올레핀계 왁스, 폴리에틸렌, 산화 폴리에틸렌 등의 왁스류 등을 들 수 있으며, 이들 중 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다.

그 중에서도, 이형제로서는, 실리콘계 이형제를 이용하는 것이 바람직하고, 특히, 카르복실 변성 디메틸 폴리실록산을 이용하는 것이 바람직하다. 이와 같은 이형제는, 성형재료에 대한 이형성이 뛰어나다. 따라서, 상부 펀치면(621), 하부 펀치면(721) 및 캐비티(51)의 내주면에 대한 성형재료의 고착 또는 부착을 보다 확실히 방지할 수 있다. 또, 얻어지는 성형체에 영향을 미치기 어렵다고 하는 이점이 있다.

이와 같은 이형제의 성상(性狀)은 특별히 한정되는 것이 아니고, 예를 들면, 저점도의 액체, 고점도의 액체 또는 분말상의 고체가 사용 가능하다. 또, 이와 같은 이형제는 액체 상태인 것을 그대로, 혹은, 액체 상태 또는 고체 상태인 것을, 용제를 이용하여 희석 또는 용해시켜 이용할 수 있다.

이와 같은 용제로서는, 이형제를 용해할 수 있는 것이면, 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 헥산, 펜탄, 하이드로 플루오르 에테르, 데카플루오르(decafluoro) 펜탄 등의 일반적인 용제를 이용할 수 있다. 그 중에서도, 용제로서는, 펜탄(보다 구체적으로는, n-펜탄)을 이용하는 것이 바람직하다. 펜탄은 실리콘계 이형제와의 상용성이 뛰어나기 때문에, 펜탄에 실리콘계 이형제를 용해한 이형제(이형제 용액)를 이용한 경우, 이형제를 균일하게 희석, 분무할 수 있다. 또, 펜탄은 지극히 휘발성이 높기 때문에, 이형제 용액 중의 용매가 이형제 용액의 분무 후에 신속하게 휘발하므로, 용매가 제품(성형체)에 혼입하는 것을 방지할 수 있다.

이형제가 우베로데 점도계(Ubbelohde viscometer)에 의해 측정한 25℃에서의 동점도가 3×10^-3㎡/s 이상인 고점도의 액체 또는 분말상의 고체인 경우는 용제에 용해한(이형제 용액으로 한) 상태로 이용하는 것이 바람직하다. 이 경우, 이형제와 용제와의 사용 비율은 이형제가 용제에 용해하고 있으면, 특별히 한정되지 않지만, 용제에 대해서 이형제가 0.01 ~ 10중량%가 바람직하고, 0.05 ~ 5중량%가 더욱 바람직하며, 0.1 ~ 3중량%가 한층 더 바람직하다. 이것에 의해, 스프레이 등에서의 분무가 용이하게 되어, 이형제를 얇고 또한 균일하게 도포할 수 있다. 또, 이형제가 우베로데 점도계에 의해 측정한 25℃에서의 동점도가 3×10^-3㎡/s 미만인 저점도의 액체의 경우는 이형제를 그대로 이용할 수 있지만, 필요에 따라서 용제에 용해한(이형제 용액으로 한) 상태로 이용할 수도 있다. 이 경우, 이형제와 용제와의 사용 비율은 이형제가 용제에 용해하고 있으면, 특별히 한정되지 않지만, 용제에 대해서 이형제가 0.1 ~ 50중량%가 바람직하고, 1 ~ 20중량%가 보다 바람직하다. 이것에 의해, 이형제를 얇고 또한 균일하게 도포할 수 있음과 아울러, 용제의 사용량을 억제할 수 있다.

다음으로, 상술한 바와 같이 구성된 성형체 제조장치(1)를 이용하여 성형체를 제조하는 경우를 일례로서, 본 발명의 성형체의 제조방법에 대해서 설명한다.

성형체 제조장치(1)에서는, 각 성형 형틀(5)은 이것에 대응하는 상부 펀치(62) 및 하부 펀치(72)와 함께 회전반(4)의 Z축 둘레의 회전에 수반하여 회전하고, 그 회전각도에 따라서, 이형제 도포공정, 성형재료 충전공정, 압축성형공정, 성형체 취출공정이 차례로 행해진다.

즉, 성형체 제조장치(1)를 이용한 성형체의 제조방법은, [1] 이형제 도포공정과, [2] 성형재료 충전공정과, [3] 압축성형공정과, [4] 성형체 취출공정을 가진다.

이하, 각 공정에 대해서 차례차례 상세하게 설명한다.

[1] 이형제 도포공정

우선, 도 4의 (a)에 나타내는 바와 같이, 상부 펀치면(621), 하부 펀치면(721) 및 캐비티(51)의 내주면(511)에 이형제(L)를 도포한다.

이 때, 성형 형틀(5), 상부 펀치(62) 및 하부 펀치(72)의 축선(Z) 둘레의 회전각도는 120°이다.

또, 상부 펀치(62)의 상부 펀치면(621)은 상부 형틀 승강기구(8)의 가이드 레일(81)의 작용에 의해, 성형 형틀(5)의 상단 개구면보다도 위쪽에 위치하고 있다(이간하고 있다). 또, 하부 펀치면(721)의 하부 펀치면(721)은 하부 형틀 승강기구(9)의 가이드 레일(91)의 작용에 의해, 성형 형틀(5) 내에서 그 상단 개구면보다도 아래쪽에 위치하고 있다.

또, 노즐(101)의 선단부가 상부 펀치면(621)과 하부 펀치면(721)과의 사이에 임하도록 가져와 있다.

이와 같은 성형 형틀(5), 상부 펀치(62), 하부 펀치(72) 및 노즐(101)의 배치하에서, 노즐(101)의 노즐구멍(103)으로부터 위쪽으로(상부 펀치면(621)을 향해서) 이형제가 분사됨과 아울러 노즐구멍(104)으로부터 아래쪽으로(하부 펀치면(721)을 향해서) 이형제가 분사된다.

이것에 의해, 노즐(101)의 노즐구멍(103)으로부터 분사된 이형제는 상부 펀치면(621)에 도포된다. 또, 상술한 바와 같이, 하부 펀치면(721)의 하부 펀치면(721)은 성형 형틀(5) 내에서 그 상단 개구면보다도 아래쪽에 위치하고 있으므로, 노즐구멍(104)으로부터 분사된 이형제는 하부 펀치면(721) 뿐만이 아니라, 성형 형틀(5)의 캐비티(51)의 내주면(511) 가운데, 하부 펀치면(721)보다도 위쪽으로 노출한 부분에 도포된다.

본 공정에서, 이형제 도포기구(10)에 의한 이형제(L)의 분사시에서의 하부 펀치면(721)과 캐비티(51)의 상단 개구면과의 사이의 거리를 A로 하고, 상부 펀치면(621) 및 하부 펀치면(721)에 의한 캐비티(51) 내의 성형재료(m)의 압축성형시(후술하는 공정 [3]의 본압시)에서의 하부 펀치면(721)과 캐비티(51)의 상단 개구면과의 사이의 거리를 B로 했을 때, A/B는 0.5 ~ 1.5인 것이 바람직하고, 0.7 ~ 1. 2인 것이 보다 바람직하다. 이것에 의해, 후술하는 공정 [3] 후에, 캐비티(51)의 내주면에 성형재료(m)가 부착 또는 고착하는 것을 보다 확실히 방지할 수 있다.

또, 캐비티(51) 내로의 성형재료(m)의 충전시(후술하는 공정 [2]의 분량(分量)시)에서의 하부 펀치면(721)과 캐비티(51)의 상단 개구면과의 사이의 거리를 C로 했을 때, A/C는 0.4 ~ 1. 2인 것이 바람직하고, 0.5 ~ 1.0인 것이 보다 바람직하다. 이것에 의해, 후술하는 공정 [2]에서 캐비티(51)의 내주면 중 성형재료(m)가 접하는 부분에 이형제(L)를 도포할 수 있다.

또, 상부 펀치면(621), 하부 펀치면(721) 및 캐비티(51)의 내주면(511)에 도포되는 이형제(L)의 두께(평균 두께)는, 각각, 특별히 한정되지 않지만, 0.001 ~ 50㎛인 것이 바람직하고, 0.01 ~ 50㎛인 것이 보다 바람직하고, 0.05 ~ 10㎛인 것이 더욱 바람직하다. 이것에 의해, 최종적으로 얻어지는 성형체(M)에 대한 이형제(L)의 악영향을 방지하면서, 상부 펀치면(621), 하부 펀치면(721) 및 캐비티(51)의 내주면(511)에 대한 성형재료(m)의 부착 또는 고착을 방지할 수 있다. 또한, 이러한 이형제(L)(이형제(L)에 의하는 층)의 두께는 각종 두께측정장치를 이용하여 실측할 수도 있고, 상부 펀치면(621), 하부 펀치면(721) 및 캐비티(51)의 내주면(511)의 표면적, 이형제(L)의 용제(溶劑) 희석율 및 공급량으로부터 산출할 수도 있다.

[2] 성형재료 충전공정

다음으로, 캐비티(51) 내에 성형재료(m)가 충전된다.

보다 구체적으로는, 우선, 도 4의 (b)에 나타내는 바와 같이, 캐비티(51) 내로의 성형재료(m)의 충전이 개시된다.

이 때, 성형 형틀(5), 상부 펀치(62) 및 하부 펀치(72)의 축선(Z) 둘레의 회전각도는 180°이다.

또, 성형재료 공급기구(12)의 오목부(121)의 아래쪽에 성형 형틀(5)의 캐비티(51)가 가져와 있다. 이것에 의해, 오목부(121) 내의 성형재료가 캐비티(51) 내에 낙하해 충전된다.

그 후, 도 4의 (c)에 나타내는 바와 같이, 캐비티(51) 내의 성형재료(m)의 분량이 행해져, 캐비티(51) 내로의 성형재료(m)의 충전이 완료된다.

이 때, 성형 형틀(5), 상부 펀치(62) 및 하부 펀치(72)의 축선(Z) 둘레의 회전각도는 255°이다.

또, 하부 펀치(72)의 하부 펀치면(721)은 하부 형틀 승강기구(9)의 가이드 레일(91)의 작용에 의해, 소망한 성형재료의 분량에 따른 높이(상하방향에서의 위치)가 되도록 위치 조정된다.

[3] 압축성형공정

다음으로, 캐비티(51) 내에 충전된 성형재료(m)를 상부 펀치(62) 및 하부 펀치(72)에 의해 압축성형한다.

보다 구체적으로는, 우선, 도 5의 (a)에 나타내는 바와 같이, 상부 펀치(62) 및 하부 펀치(72)에 의해 예비적으로 가압(예압)한다.

이 때, 성형 형틀(5), 상부 펀치(62) 및 하부 펀치(72)의 축선(Z) 둘레의 회전각도는 315°이다.

또, 상부 형틀(6)(상부 펀치(62)) 및 하부 형틀(7)(하부 펀치(72))은 캠(83, 93)의 작용에 의해, 서로 접근하는 방향으로 가압된다. 이것에 의해, 성형 형틀(5)의 캐비티(51) 내의 성형재료가 예비적으로 압축성형(예압)된다.

그 후, 도 5의 (b)에 나타내는 바와 같이, 상부 펀치(62) 및 하부 펀치(72)에 의해 상기의 예압보다도 높은 압력으로 가압(본압)한다.

이 때, 성형 형틀(5), 상부 펀치(62) 및 하부 펀치(72)의 축선(Z) 둘레의 회전각도는 360°(0°)이다.

또, 상부 형틀(6)(상부 펀치(62)) 및 하부 형틀(7)(하부 펀치(72))은 캠(82, 92)의 작용에 의해, 서로 접근하는 방향으로 더욱 가압된다. 이것에 의해, 성형 형틀(5)의 캐비티(51) 내의 성형재료가 최종적으로 압축성형(본압)된다.

본 공정에서, 캠(82, 92)에 의한 상부 펀치면(621) 및 하부 펀치면(721)의 가압력은 특별히 한정되지 않지만, 150 ~ 1000㎫이 바람직하고, 250 ~ 700㎫이 보다 바람직하며, 300 ~ 600㎫이 더욱 바람직하다.

또, 캠(82, 92)에 의한 상부 펀치면(621) 및 하부 펀치면(721)의 가압시간은 특별히 한정되지 않고, 회전반(4)에 회전속도에 의해 조정할 수 있다.

또, 본 공정의 처리온도는 특별히 한정되지 않지만, 15 ~ 30℃가 바람직하고, 18 ~ 28℃가 보다 바람직하며, 20 ~ 25℃가 더욱 바람직하다.

이상과 같이 하여, 캐비티(51) 내의 성형재료(m)가 상부 펀치(62) 및 하부 펀치(72)에 의해 압축성형된다. 이것에 의해, 성형체(M)가 얻어진다.

[4] 성형체 취출공정

다음으로, 도 5의 (c)에 나타내는 바와 같이, 성형체(M)를 캐비티(51)로부터 취출한다.

보다 구체적으로 설명하면, 우선, 상부 펀치면(621)을 취출가이드(11)의 상단보다도 위쪽으로 상승시킴과 아울러, 하부 펀치면(721)을 캐비티(51)의 상단 개구면과 일치하도록 상승시킨다.

이것에 의해, 성형체(M)가 캐비티(51)의 외부로 압출된다.

그 상태에서, 회전반(4)의 회전에 수반하여, 압출된 성형체(M)가 취출가이드(11)에 맞닿아, 회전반(4) 외의 소정 위치로 유도된다.

이와 같이 하여, 성형체(M)가 캐비티(51)로부터 취출된다.

이상 설명한 바와 같이 하여, 성형체 제조장치(1)(본 발명의 성형체의 제조방법)는 성형체(M)를 제조할 수 있다.

또한, 상술한 바와 같은 공정이 차례차례 반복됨으로써, 성형체(M)를 연속적으로 제조할 수 있다. 또한, 성형체(M)를 연속적으로 제조하는 경우, 이형제 도포공정은 매회 행해도 되고, 수 회(수 회전)에 1회 행하도록 해도 된다.

이상 설명한 것 같은 성형체 제조장치(1)(본 발명의 성형체의 제조방법)에 의하면, 성형재료(m)의 압축성형에 앞서, 상부 펀치면(621), 하부 펀치면(721) 및 캐비티(51)의 내주면에 대해서 각각 이형제(L)를 도포할 수 있다. 이 때문에, 상부 펀치면(621), 하부 펀치면(721) 및 캐비티(51)의 내주면에 대한 성형재료(m)의 부착 또는 고착을 방지할 수 있다. 그 결과, 얻어지는 성형체(M)를 고품위(高品位)인 것으로 할 수 있다.

특히, 본 실시형태에서는, 이형제 도포기구(10)가 위쪽 분사용 및 아래쪽 분사용의 독립한 2개의 노즐구멍(103, 104)을 가지고 있으므로, 상부 펀치면(621), 하부 펀치면(721) 및 캐비티(51)의 내주면에 대한 이형제(L)의 도포를 동시에 행할 수 있다. 이 때문에, 이들에 대한 이형제(L)의 도포에 필요로 하는 시간을 짧게 하여, 성형체(M)의 생산성을 향상시킬 수 있다.

이와 같이 하여, 본 발명에 관한 성형체 제조장치(1)(본 발명의 성형체의 제조방법)는 뛰어난 생산성으로 고품질인 성형체(M)를 얻을 수 있다.

<제2 실시형태>

다음으로, 본 발명의 제2 실시형태를 설명한다.

도 6은 본 발명의 제2 실시형태에 관한 성형체 제조장치의 부분 확대 단면도이다.

이하, 제2 실시형태에 대해서, 상술한 제1 실시형태와의 차이점을 중심으로 설명하고, 동일한 사항에 대해서는 그 설명을 생략한다. 또한, 도 6에서는 상술한 제1 실시형태와 동일한 구성에 대해서는 동일 부호를 부여하고 있다.

본 실시형태의 성형체 제조장치(1A)는 이형제 도포기구(이형제 분사수단)(10A)를 구비하고 있다.

이 이형제 도포기구(10A)는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 2개의 노즐(105, 107)을 구비하고 있다.

노즐(105)은 길이가 긴 모양을 이루고, 그 선단부는 위쪽을 향하여 굴곡하고 있다.

이 노즐(105)의 선단면에는 위쪽으로 개구하는 노즐구멍(상부 노즐구멍)(106)이 마련되어 있다.

이 노즐구멍(106)은 위쪽을 향하여 이형제를 분사하는 것이다. 또, 노즐(105) 내에는 그 길이방향을 따라서 노즐구멍(106)에 연통하는 유로가 형성되어 있다.

한편, 노즐(107)은 길이가 긴 모양을 이루고, 그 선단부는 아래쪽을 향하여 굴곡하고 있다.

이 노즐(107)의 선단면에는 아래쪽으로 개구하는 노즐구멍(상부 노즐구멍)(108)이 마련되어 있다.

이 노즐구멍(108)은 아래쪽을 향하여 이형제를 분사하는 것이다. 또, 노즐(107) 내에는 그 길이방향에 따라서 노즐구멍(108)에 연통하는 유로가 형성되어 있다.

본 실시형태에서는, 노즐(105)은 도시하지 않은 제1 조정기구를 통하여 프레임(2)에 지지되고, 상하방향으로 이동 가능함과 아울러, 자세를 변경할 수 있도록 되어 있다. 즉, 이형제 도포기구(10A)는 노즐구멍(106)이 상하로 이동 가능함과 아울러, 노즐구멍(106)의 자세를 변경할 수 있도록 구성되어 있다.

한편, 노즐(107)은 도시하지 않은 제2 조정기구를 통하여 프레임(2)에 지지되고, 상하방향으로 이동 가능함과 아울러, 자세를 변경할 수 있도록 되어 있다. 즉, 이형제 도포기구(10A)는 노즐구멍(108)이 상하로 이동 가능함과 아울러, 노즐구멍(108)의 자세를 변경할 수 있도록 구성되어 있다.

이와 같이, 이형제 도포기구(10A)는 노즐구멍(106) 및 노즐구멍(108)의 위치 및/또는 자세를 독립적으로 변경할 수 있도록 구성되어 있으므로, 성형 조건을 변경한 경우라도, 상부 펀치면(621), 하부 펀치면(721) 및 캐비티(51)의 내주면에 대해서 각각 이형제(L)를 균일하고 또한 확실히 도포할 수 있다.

이상 설명한 바와 같은 제2 실시형태에 관한 성형체 제조장치(1A)에 의해서도, 상술한 제1 실시형태의 성형체 제조장치(1)와 동일한 효과를 발휘할 수 있다.

<제3 실시형태>

도 7은 본 발명의 제3 실시형태에 관한 성형체 제조장치의 부분 확대 단면도이다.

이하, 제3 실시형태에 대해서, 상술한 제1 실시형태와의 차이점을 중심으로 설명하고, 동일한 사항에 대해서는 그 설명을 생략한다. 또한, 도 7에서는 상술한 제1 실시형태와 동일한 구성에 대해서는 동일 부호를 부여하고 있다.

본 실시형태의 성형체 제조장치(1B)는 이형제 도포기구(이형제 분사수단)(10B)를 구비하고 있다.

이 이형제 도포기구(10B)는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 노즐(109)을 구비하고 있다.

노즐(109)은 길이가 긴 모양을 이루고, 그 선단부는 굴곡하고 있다.

이 노즐(109)의 선단면에는 개구하는 노즐구멍(110)이 마련되어 있다. 또, 노즐(109) 내에는 그 길이방향에 따라서 노즐구멍(110)에 연통하는 유로가 형성되어 있다.

본 실시형태에서는, 노즐(109)은 도시하지 않은 조정기구를 통하여 프레임(2)에 지지되고, 상하방향으로 이동 가능함과 아울러, 자세를 변경할 수 있도록 되어 있다. 즉, 이형제 도포기구(10B)는 노즐구멍(110)이 상하로 이동 가능함과 아울러, 노즐구멍(110)의 자세를 변경할 수 있도록 구성되어 있다.

특히, 이형제 도포기구(10B)는 노즐구멍(110)으로부터의 이형제(L)의 분사방향을 위쪽과 아래쪽으로 전환 가능하게 구성되어 있다. 이것에 의해, 이형제 도포기구(10B)의 소형화를 도모하면서, 이형제(L)를 상부 펀치면(621) 및 하부 펀치면(721)에 대해서 순서대로 도포할 수 있다.

이와 같은 이형제 도포기구(10B)를 이용하는 경우, 노즐구멍(110)에 의한 위쪽(상부 펀치면(621))으로의 이형제(L)의 분사와, 노즐구멍(110)에 의한 하부(하부 펀치면(721))에의 이형제(L)의 분사와의 전후는 특별히 한정되지 않는다.

노즐구멍(110)에 의한 위쪽으로의 이형제(L)의 분사는 노즐구멍(110)에 의한 아래쪽으로의 이형제(L)의 분사보다도 앞선 경우, 상술한 제1 실시형태의 [4] 성형체 취출공정과 일치 또는 중복시킬 수 있다. 이 경우, [4] 성형체 취출공정 후에, 노즐구멍(110)에 의한 아래쪽으로의 이형제(L)의 분사를 행할 수 있다. 이와 같이, 노즐구멍(110)에 의한 위쪽으로의 이형제(L)의 분사와 노즐구멍(110)에 의한 아래쪽으로의 이형제(L)의 분사와의 변경을 행함으로써, 이형제 도포공정이 단독으로 차지하는 시간을 짧게 하여, 성형체의 제조의 효율화를 도모할 수 있다.

한편, 노즐구멍(110)에 의한 위쪽으로의 이형제(L)의 분사는 노즐구멍(110)에 의한 아래쪽으로의 이형제(L)의 분사보다도 뒤인 경우, 상술한 제1 실시형태의 [2] 성형재료 충전공정과 일치 또는 중복시킬 수 있다. 이 경우, [2] 성형재료 충전공정 전에, 노즐구멍(110)에 의한 아래쪽으로의 이형제(L)의 분사를 완료시켜 둔다. 이와 같이, 노즐구멍(110)에 의한 위쪽으로의 이형제(L)의 분사와, 노즐구멍(110)에 의한 아래쪽으로의 이형제(L)의 분사와의 변경을 행하는 것에 의해서도, 이형제 도포공정이 단독으로 차지하는 시간을 짧게 하여, 성형체의 제조의 효율화를 도모할 수 있다.

이상 설명한 바와 같은 제3 실시형태에 관한 성형체 제조장치(1B)에 의해서도, 상술한 제1 실시형태의 성형체 제조장치(1)와 동일한 효과를 발휘할 수 있다.

이상, 본 발명의 성형체 제조장치, 성형체의 제조방법 및 성형체를 도시의 실시형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것이 아니고, 성형체 제조장치 등을 구성하는 각 부는 동일한 기능을 발휘할 수 있는 임의의 구성의 것으로 치환할 수 있다. 또, 임의의 구성물이 부가되고 있어도 된다.

<산업상의 이용 가능성>

본 발명의 성형체 제조장치는, 성형재료를 압축성형함으로써 성형체를 제조한다. 특히, 본 발명의 성형체 제조장치는 상기 성형재료가 충전되는 상하방향으로 개구하는 캐비티를 구비하는 성형 형틀과, 상기 캐비티 내에 그 상단 측으로부터 삽입되는 상하방향으로 이동 가능한 상부 펀치면을 구비하는 상부 펀치와, 상기 캐비티 내에 그 하단 측으로부터 삽입되는 상하방향으로 이동 가능한 하부 펀치면을 구비하는 하부 펀치와, 상기 상부 펀치면을 향하여 이형제를 분사함과 아울러, 상기 하부 펀치면을 향하여 이형제를 분사할 수 있는 적어도 1개의 노즐구멍을 구비하는 이형제 분사수단을 가지고, 상기 이형제 분사수단은 상기 캐비티 내로의 상기 성형재료의 충전에 앞서, 상기 상부 펀치가 상기 캐비티의 상단 개구면보다도 위쪽에 위치한 상태에서, 상기 상부 펀치면을 향하여 이형제를 분사함으로써, 상기 상부 펀치면에 이형제를 도포함과 아울러, 상기 하부 펀치면이 상기 캐비티 내에서 그 상단 개구면보다도 아래쪽에 위치한 상태에서, 상기 하부 펀치면을 향하여 이형제를 분사함으로써, 상기 하부 펀치면 및 상기 하부 펀치면보다도 상측으로 노출한 상기 캐비티의 내주면에 각각 이형제를 도포한다. 이것에 의해, 성형재료의 압축성형에 앞서, 상부 펀치면, 하부 펀치면 및 캐비티의 내주면에 대해서 각각 이형제를 도포할 수 있다. 이 때문에, 상부 펀치면, 하부 펀치면 및 캐비티의 내주면에 대한 성형재료의 고착을 방지할 수 있다. 그 결과, 얻어지는 성형체를 고품위인 것으로 할 수 있다. 따라서, 산업상의 이용 가능성을 가진다.

Claims

성형재료를 압축성형함으로써 성형체를 제조하는 성형체 제조장치로서,
상기 성형재료가 충전되는 상하방향으로 개구하는 캐비티를 구비하는 성형 형틀과,
상기 캐비티 내에 그 상단 측으로부터 삽입되는 상하방향으로 이동 가능한 상부 펀치면을 구비하는 상부 펀치와,
상기 캐비티 내에 그 하단 측으로부터 삽입되는 상하방향으로 이동 가능한 하부 펀치면을 구비하는 하부 펀치와,
상기 상부 펀치면을 향하여 이형제를 분사함과 아울러, 상기 하부 펀치면을 향하여 이형제를 분사할 수 있는 적어도 1개의 노즐구멍을 구비하는 이형제 분사수단을 가지고,
상기 이형제 분사수단은 상기 캐비티 내로의 상기 성형재료의 충전에 앞서, 상기 상부 펀치가 상기 캐비티의 상단 개구면보다도 위쪽에 위치한 상태에서, 상기 상부 펀치면을 향하여 이형제를 분사함으로써, 상기 상부 펀치면에 이형제를 도포함과 아울러, 상기 하부 펀치면이 상기 캐비티 내에서 그 상단 개구면보다도 아래쪽에 위치한 상태에서, 상기 하부 펀치면을 향하여 이형제를 분사함으로써, 상기 하부 펀치면 및 상기 하부 펀치면보다도 상측으로 노출한 상기 캐비티의 내주면에 각각 이형제를 도포하도록 구성되어 있으며,
상기 이형제 분사수단은 상기 노즐구멍으로서, 이형제를 위쪽을 향하여 분사하는 상부 노즐구멍과, 이 상부 노즐구멍과 별체로서 마련되고, 상기 이형제를 아래쪽을 향하여 분사하는 하부 노즐구멍을 구비하고 있으며,
상기 이형제 분사수단은 상기 상부 노즐구멍 및 상기 하부 노즐구멍의 위치 및/또는 자세를 독립적으로 변경할 수 있도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 성형체 제조장치.
성형재료를 압축성형함으로써 성형체를 제조하는 성형체 제조장치로서,
상기 성형재료가 충전되는 상하방향으로 개구하는 캐비티를 구비하는 성형 형틀과,
상기 캐비티 내에 그 상단 측으로부터 삽입되는 상하방향으로 이동 가능한 상부 펀치면을 구비하는 상부 펀치와,
상기 캐비티 내에 그 하단 측으로부터 삽입되는 상하방향으로 이동 가능한 하부 펀치면을 구비하는 하부 펀치와,
상기 상부 펀치면을 향하여 이형제를 분사함과 아울러, 상기 하부 펀치면을 향하여 이형제를 분사할 수 있는 적어도 1개의 노즐구멍을 구비하는 이형제 분사수단을 가지고,
상기 이형제 분사수단은 상기 캐비티 내로의 상기 성형재료의 충전에 앞서, 상기 상부 펀치가 상기 캐비티의 상단 개구면보다도 위쪽에 위치한 상태에서, 상기 상부 펀치면을 향하여 이형제를 분사함으로써, 상기 상부 펀치면에 이형제를 도포함과 아울러, 상기 하부 펀치면이 상기 캐비티 내에서 그 상단 개구면보다도 아래쪽에 위치한 상태에서, 상기 하부 펀치면을 향하여 이형제를 분사함으로써, 상기 하부 펀치면 및 상기 하부 펀치면보다도 상측으로 노출한 상기 캐비티의 내주면에 각각 이형제를 도포하도록 구성되어 있으며,
상기 이형제 분사수단은 상기 노즐구멍으로부터의 이형제의 분사방향을 위쪽과 아래쪽으로 전환 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 성형체 제조장치.
성형재료를 압축성형함으로써 성형체를 제조하는 성형체 제조장치로서,
상기 성형재료가 충전되는 상하방향으로 개구하는 캐비티를 구비하는 성형 형틀과,
상기 캐비티 내에 그 상단 측으로부터 삽입되는 상하방향으로 이동 가능한 상부 펀치면을 구비하는 상부 펀치와,
상기 캐비티 내에 그 하단 측으로부터 삽입되는 상하방향으로 이동 가능한 하부 펀치면을 구비하는 하부 펀치와,
상기 상부 펀치면을 향하여 이형제를 분사함과 아울러, 상기 하부 펀치면을 향하여 이형제를 분사할 수 있는 적어도 1개의 노즐구멍을 구비하는 이형제 분사수단을 가지고,
상기 이형제 분사수단은 상기 캐비티 내로의 상기 성형재료의 충전에 앞서, 상기 상부 펀치가 상기 캐비티의 상단 개구면보다도 위쪽에 위치한 상태에서, 상기 상부 펀치면을 향하여 이형제를 분사함으로써, 상기 상부 펀치면에 이형제를 도포함과 아울러, 상기 하부 펀치면이 상기 캐비티 내에서 그 상단 개구면보다도 아래쪽에 위치한 상태에서, 상기 하부 펀치면을 향하여 이형제를 분사함으로써, 상기 하부 펀치면 및 상기 하부 펀치면보다도 상측으로 노출한 상기 캐비티의 내주면에 각각 이형제를 도포하도록 구성되어 있으며,
상기 이형제 분사수단은 상기 노즐의 자세를 변경할 수 있도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 성형체 제조장치.
청구항 1에 있어서,
상기 이형제 분사수단은 상기 노즐구멍으로부터의 이형제의 분사방향을 위쪽과 아래쪽으로 전환 가능하게 구성되어 있는 성형체 제조장치.
청구항 1에 있어서,
상기 이형제 분사수단은 상기 노즐을 상하로 이동 가능하게 구성되어 있는 성형체 제조장치.
청구항 1에 있어서,
상기 이형제 분사수단은 상기 노즐의 자세를 변경할 수 있도록 구성되어 있는 성형체 제조장치.
청구항 1에 있어서,
상기 이형제 분사수단에 의한 이형제의 분사시에서의 상기 하부 펀치면과 상기 캐비티의 상단 개구면과의 사이의 거리를 A로 하고, 상기 상부 펀치면 및 상기 하부 펀치면에 의한 상기 캐비티 내의 상기 성형재료의 압축성형시에서의 상기 하부 펀치면과 상기 캐비티의 상단 개구면과의 사이의 거리를 B로 했을 때,
A/B는 0.5 ~ 1.5인 성형체 제조장치.
청구항 1에 있어서,
상기 상부 펀치면, 상기 하부 펀치면 및 상기 캐비티의 내주면에 도포되는 이형제의 평균 두께는, 각각, 0.001 ~ 50㎛인 성형체 제조장치.
청구항 1에 있어서,
상기 성형재료는 분말상을 이루고, 수지재료를 포함하는 것인 성형체 제조장치.
청구항 9에 있어서,
상기 수지재료는 엑폭시계의 수지재료인 성형체 제조장치.
청구항 1에 있어서,
상기 이형제는 실리콘계의 이형제를 포함하는 성형체 제조장치.
청구항 1 내지 11 중 어느 한 항에 기재한 성형체 제조장치를 이용하여 성형체를 제조하는 성형체의 제조방법으로서,
상기 상부 펀치가 상기 캐비티의 상단 개구면보다도 위쪽에 위치한 상태에서, 상기 상부 펀치면을 향하여 이형제를 분사함으로써, 상기 상부 펀치면에 이형제를 도포함과 아울러, 상기 하부 펀치면이 상기 캐비티 내에서 그 상단 개구면보다도 아래쪽에 위치한 상태에서, 상기 하부 펀치면을 향하여 이형제를 분사함으로써, 상기 하부 펀치면 및 상기 하부 펀치면보다도 상측으로 노출한 상기 캐비티의 내주면에 각각 이형제를 도포하는 도포공정과,
상기 캐비티 내에 상기 성형재료를 충전하는 충전공정과,
상기 캐비티 내에 충전된 상기 성형재료를 상기 하부 펀치 및 상기 상부 펀치로 압축성형하는 성형공정을 가지는 것을 특징으로 하는 성형체의 제조방법.
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