KR101377666B1 - 발포수지성형장치의 조립식 금형 - Google Patents

Abstract

발포수지 성형물을 제작함에 있어 이용되는 조립식 금형이 개시된다. 본 발명에 따른 조립식 금형은, 평평한 성형면을 갖는 베이스와, 베이스 상에서 틀을 형성하는 프로파일로 구성되며, 프로파일은, 평판상의 평면 프로파일과, 두 평면 프로파일이 수직으로 만나는 모서리 지점에 설치되며 내측에 계합부를 갖는 조립틀과, 조립틀의 계합부에 조립식으로 끼워져 교체 가능한 곡면 프로파일로 이루어져, 곡면 프로파일 만을 교체하는 것으로 다양한 반경의 라운드 처리된 모서리를 갖는 성형물을 제작할 수 있다.

Description

발포수지성형장치의 조립식 금형{Assembly type mold of particle foam plastic molding apparatus}

본 발명은 포장재, 단열재, 차량부품 등을 포함한 각종 산업용품 제작을 위한 발포수지성형장치에 관한 것으로, 상세하게는 성형물 사이즈에 맞게 금형의 확대 또는 축소가 가능하고, 부분 교체를 통해 다양한 반경으로 라운드 처리된 모서리를 갖는 성형물의 제작이 가능한 발포수지성형장치의 조립식 금형에 관한 것이다.

일반적으로 발포성형을 통해 제작되는 발포성형물의 경우 가벼우면서도 완충 및 단열 효과가 매우 뛰어나, 제품 반송을 위한 포장재를 비롯하여 단열재, 차량부품 등을 포함, 산업 전반에 걸쳐 다양한 목적과 그 목적에 부합되는 형태로 널리 이용되고 있다. 도 1은 위와 같은 발포수지성형물 제작을 위해 일반적으로 채택되고 있는 발포수지성형장치의 구성을 개략적으로 나타내고 있다.

도 1을 참조하면, 발포수지성형장치는 합형 시 중앙에 제품 성형을 위한 캐비티(cavity, 3)를 형성하는 한 쌍의 가동 금형(1)과 고정 금형(2), 캐비티(3)에 발포된 비드(bead)를 충전시키는 비드충전기(4), 캐비티에 충전된 비드에 열을 가하거나 이를 냉각시키기 위해 각 금형 내에 설치되는 냉각수파이프(6) 및 스팀파이프(7)로 구성되며, 각 금형의 성형면에는 스팀파이프에 의한 스팀을 토출하는 스팀토출구(5)가 형성되어 있다.

종래 구성에서 상기 가동 금형(1)과 고정 금형(2)은 속이 빈 중공의 구조로 이루어져 그 안에 설치되는 상기 스팀파이프(7)에서 토출된 스팀이 유동할 수 있는 스팀실(부호 생략)을 형성하고 있고, 스팀실에 도입된 스팀으로 두 금형은 약 120~150℃의 고온까지 전열, 가열되며 일부 스팀은 상기 스팀토출구(5)를 통해 금형 바깥으로 흘러나와 두 금형의 합형에 의한 상기 캐비티(3) 내의 성형원료 즉, 발포된 비드에 직접 열을 가하게 된다.

위와 같은 발포수지성형장치로서 제품을 성형함에 있어서는, 사용 목적, 디자인 등을 고려한 시장의 요청 등에 따라 다양한 사이즈와 다양한 반경으로 라운드 처리된 모서리를 갖도록 제작이 이루어진다. 성형물의 사이즈와 라운드 처리되는 모서리의 반경은 상기 금형 사이즈에 의해 결정되며, 종래 발포수지성형장치에는 강성확보를 위하여 주조로 두껍게(15~20mm) 금형을 제작하거나 괴상(塊狀)의 알루미늄을 직접 가공하여 주조 금형에 비해 두께를 다소 줄인(12~16mm) 금형을 채택하고 있다.

이에 따라 장치 구현을 위한 금형 제작에 있어 제작단가가 상당히 높다는 단점이 있으며, 특히 수요자 니즈(needs)에 의해 성형물의 사이즈와 라운드 처리되는 모서리의 반경이 다른 제품을 성형하려면, 그 때마다 고가의 금형을 새로이 제작해야 하는 등 막대한 비용손실이 발생하게 되는 문제가 있다. 또한 금형의 두께가 두꺼우면 열흡수율은 높아지고 성형물로의 열전달율은 떨어져, 연료비 증가 물론 생산성이 저하되어 제조원가가 높아지게 된다.

대한민국 공개특허 제2010-0044679호

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 압출 성형된 비철금속 프로파일을 이용하여 조립식으로 금형을 구현함으로써, 금형의 전체적인 두께를 줄이면서도 제품을 성형하기에 충분한 강성을 확보하도록 하는 것이다.

또한 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 압출 성형된 비철금속 프로파일을 조립식으로 제작하여 금형의 제작단가를 크게 낮추면서 생산 제품의 치수변경 시 해당 사이즈에 맞도록 금형을 용이하게 확대 또는 축소가 가능토록 하는 것이다.

또한 본 발명은, 부분 교체를 통해 다양한 반경으로 라운드 처리된 모서리를 갖는 성형물의 맞춤 제작이 가능한 발포수지성형장치의 조립식 금형을 제공하고자 하는 것이다.

과제를 해결을 위한 수단으로서 본 발명은, 발포수지 성형물을 제작함에 있어 이용되는 금형으로서, 평평한 성형면을 갖는 베이스; 및 베이스 상에서 틀을 형성하는 프로파일;로 구성되고, 상기 프로파일은, 평판상의 평면 프로파일과, 두 평면 프로파일이 수직으로 만나는 모서리 지점에 설치되며 내측에 계합부를 갖는 조립틀과, 상기 조립틀의 계합부에 조립식으로 끼워져 교체 가능한 곡면 프로파일로 구성되는 것을 특징으로 하는 발포수지성형장치의 조립식 금형을 제공한다.

본 실시예에서 상기 평면 프로파일은 평평한 성형면을 내측에 갖고 성형면과 대향되는 외측면에는 그 높이방향을 따라 일정한 간격으로 보강대가 형성된 구성일 수 있다.

그리고 상기 평면 프로파일은 그 양단부에 볼록부와 요홈부가 각각 형성되어, 상기 평면 프로파일의 볼록부를 다른 평면 프로파일의 요홈부에 삽입함으로써 상호 조립되는 구성일 수 있다.

또한 본 실시예에서 상기 볼록부는 바깥으로 갈수록 확경되는 단면을 갖는 외확장형 돌기이며, 상기 요홈부는 상기 외확장형 돌기에 맞물림 가능한 내확장형 요홈일 수 있다.

본 실시예에서 상기 조립틀은 수직으로 절곡된 단면을 갖는 프로파일이며, 상기 평면 프로파일 단부 외측에 조립식으로 체결되어 직각 배치를 이루는 두 평면 프로파일을 수직으로 연결하는 구성일 수 있다.

이때 볼트를 매개로 평면 프로파일과 상기 조립틀이 상호 분해조립 가능하게 결합될 수 있다.

이와는 다르게, 조립틀과 평면 프로파일에는 볼록부와 요홈부 또는 요홈부와 볼록부가 각각 형성되어, 상기 조립틀의 볼록부 또는 요홈부를 평면 프로파일의 요홈부 또는 볼록부에 삽입함으로써 상호 조립식으로 결합될 수 있다.

이 경우 상기 볼록부는 바깥으로 갈수록 확경되는 단면을 갖는 외확장형 돌기이며, 상기 요홈부는 상기 외확장형 돌기에 맞물림 가능한 내확장형 요홈일 수 있다.

본 실시예에서 상기 곡면 프로파일은 성형물의 라운드 처리된 모서리 형성을 위한 곡선상의 성형면을 내면에 갖고, 양단부에는 상기 조립틀의 계합부에 맞도록 예정된 계합면을 가져서, 상기 조립틀에 슬라이딩 방식으로 조립되는 구성일 수 있다.

본 발명에 따른 발포수지성형장치의 조립식 금형에 따르면, 금형의 틀을 형성하는 프로파일 중 평면 프로파일이 상호 연결 가능한 조립식으로 이루어진 구조를 갖는다. 따라서 수요자 요구에 따라 제품의 치수가 다양하게 변경되더라도 금형을 새로이 제작하지 않고도 그에 맞게 금형을 용이하게 확대하거나 축소할 수 있어서 원하는 사이즈로 성형물의 맞춤 제작이 가능하다.

또한, 압출 성형된 비철금속 프로파일을 이용하여 조립식으로 금형을 구현함으로써, 금형의 전체적인 두께는 줄이면서도 제품을 성형하기에 충분한 강성을 확보할 수 있다. 이에 따라 금형을 제작함에 있어 제작단가 크게 낮추면서도, 성형품에 비해 상대적으로 현열량이 큰 금형의 질량을 낮춰 에너지 및 생산 코스트를 크게 절감시킬 수 있고, 반면 생산성은 크게 향상시킬 수 있다.

더욱이, 금형의 틀을 구획하는 상기 평면 프로파일 두 개가 수직으로 만나는 모서리 지점에 조립틀이 마련되고, 그 조립틀에 다양한 곡률반경의 곡선상의 성형면을 갖는 곡면 프로파일을 조립식으로 끼워 넣을 수 있다. 따라서 사용 목적, 디자인 등을 고려한 시장의 요청 등에 따라 라운드 처리되는 모서리 반경이 상이한 성형물 제작이 요구되더라도 상기 곡면 프로파일만 교체하면 된다.

결과적으로 본 발명에 따른 발포수지성형장치의 조립식 금형에 따르면, 성형물 사이즈에 맞게 금형의 확대 또는 축소가 가능하고, 성형물 모서리의 곡률반경의 변경은 곡면 프로파일을 교체하는 것으로 쉽게 변경 가능함으로써, 금형 전체를 교체하거나 새로이 제작하지 않고도 수요자의 요구에 맞게 다양한 형상의 성형물 제작이 가능하고 따라서 종래와 같은 금형 제작에 따른 비용손실을 최소화할 수 있다.

도 1은 종래 발포수지성형장치의 전체적인 구성을 개략적으로 나타낸 개략 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 발포수지성형장치의 조립식 금형의 사시도.
도 3은 도 2에 나타난 조립식 금형의 주요부 확대 사시도.
도 4는 도 3에 나타난 본 발명 주요부의 확대 단면도.
도 5는 본 발명의 주요 구성요소인 평면 프로파일의 사시도.
도 6은 본 발명의 주요 구성요소인 조립틀의 사시도.
도 7은 본 발명의 주요 구성요소인 곡면 프로파일의 사시도.
도 8은 본 발명인 조립식 금형의 다른 실시예에 따른 주요부 확대 단면도.
도 9는 본 발명에 따른 조립식 금형의 다양한 변형예를 나타낸 도면.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 살펴보기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어 공지된 구성에 대해서는 그 상세한 설명은 생략하며, 또한 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 소지가 있는 구성에 대해서도 그 상세한 설명은 생략하기로 한다. 또한 이하 사용되는 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 발포수지성형장치의 조립식 금형의 사시도이며, 도 3은 도 2에 나타난 조립식 금형의 주요부 확대 사시도이고, 도 4는 도 3에 나타난 본 발명 주요부의 확대 단면도이다. 그리고 도 5 내지 도 7은 본 발명을 이루는 주요 구성요소인 평면 프로파일, 조립틀, 곡면 프로파일의 사시도를 나타내고 있다.

도 2 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 조립식 금형은 작은 구슬(비드, bead) 형상의 발포수지를 성형원료 하여 발포수지 성형물을 제작함에 있어 이용되는 금형이고, 베이스(10)와, 베이스(10) 상에서 직사각 또는 정사각의 틀을 구획하는 프로파일(20)로 구성된다. 베이스(10)는 평평한 성형면을 갖는 중공의 구조체이고, 프로파일(20)은 성형되는 제품형상에 따라 다양한 사이즈로 베이스(10) 상에 틀을 구획한다.

금형을 이루는 중공의 상기 베이스(10) 내에는 금형 합형 시 제품 성형을 위한 캐비티에 충전된 성형원료를 가열하거나 냉각시키기 위한 스팀파이프와 냉각수파이프가 설치된다. 그리고 상부로 노출되는 베이스(10)의 성형면에는 스팀파이프를 통해 베이스(10) 내부로 토출된 스팀 중 일부가 바깥으로 흘러나와 두 금형의 합형에 의한 상기 캐비티 내의 성형원료를 직접 가열할 수 있도록 경로를 형성하는 스팀토출구가 형성된다(전술한 배경기술 참조).

베이스(10) 상으로 설치되는 상기 프로파일(20)은 상호 조립 가능한 다수의 구성요소로 이루어진다. 상기 프로파일(20)은 구체적으로, 평판상의 평면 프로파일(22)과, 두 평면 프로파일(22)이 수직으로 만나는 모서리 지점에 설치되는 조립틀(24)과, 상기 조립틀(24)에 끼워지는 곡면 프로파일(26)로 구성된다. 여기서 상기 조립틀(24)은 그 내측에 계합부(244)를 갖고, 그 계합부(244)에 상기 곡면 프로파일(26)이 조립식으로 끼워진다.

평면 프로파일(22)은 평평한 성형면을 내측에 갖고 이러한 성형면과 대향되는 외측면에는 그 높이방향을 따라 일정한 간격으로 강성 보강을 위한 보강대(220) 형성된 구성을 이룬다. 그리고 그 양단부에는 볼록부(222)와 요홈부(224)가 각각 형성되어, 평면 프로파일(22)의 볼록부(222)를 이웃하는 다른 평면 프로파일(22)의 요홈부(224)에 삽입함으로써 직선상으로 연속될 수 있게 상호 조립이 가능한 구성을 이룬다.

바람직하게는 도면과 같이, 볼록부(222)는 바깥으로 갈수록 확경되는 단면을 갖는 외확장형 돌기이고, 요홈부(224)는 상기 외확장형 돌기에 맞물림 가능한 내확장형 요홈이어서, 그 길이방향을 따라 두 개의 평면 프로파일(22)이 상호 슬라이딩 조립되어 연결되는 구성일 수 있다. 하지만 볼록부와 요홈부는 도시된 형상 및 개수로 국한되는 것은 아니다. 인접하는 두 평면 프로파일(22)을 조립식으로 연결할 수 있는 구성이면 특별한 제한은 없다.

조립틀(24)은 'ㄱ'자 형으로 절곡된 단면을 갖는 프로파일일 수 있다. 조립틀(24)은 상기 평면 프로파일(22) 단부 외측에 조립식으로 결합됨으로써 상호 직각 배치를 이루는 두 개의 평면 프로파일(22)을 수직으로 연결한다. 이러한 조립틀(24)은 한 몸체로 된 일체형 구성이거나, 도면(도 4 또는 도 6)에서 파선을 기준으로 세 개의 부분으로 나뉘어져 전술한 평면 프로파일(22)과 같은 분리/조립 가능한 구조된 구성일 수 있다.

평면 프로파일(22) 단부 외측에 상기 조립틀(24)이 조립식으로 결합되도록 구현함에 있어서는 도 4의 일 실시예의 도시와 같이, 볼트(B)와 같은 체결부재를 이용하여 상호 분리/조립 가능한 결합구조를 이루도록 할 수 있다. 다르게는 도 8의 다른 실시예의 도시와 같이, 조립틀(24)과 평면 프로파일(22)에 앞서도 설명한 볼록부와 요홈부(부호 생략) 또는 요홈부와 볼록부(부호 생략)를 각각 형성함으로써 상호 분리/조립되는 결합구조가 구현될 수 있다.

조립틀(24) 내측에 형성되는 상기한 계합부(244)에는 앞서도 간단하게 언급한 바와 같이 곡면 프로파일(26)이 조립식으로 끼워진다. 곡면 프로파일(26)은 성형물의 라운드 처리된 모서리 형성을 위한 곡선상의 성형면(262)을 그 내면에 형성하고 있다. 그리고 그 양단부에는 조립틀(24)의 상기 계합부(244)에 맞도록 예정된 계합면(264)이 형성됨으로써, 상기 조립틀(24)에 슬라이딩 방식으로 교체 가능하게 조립될 수 있다.

조립틀(24)에 교체 가능하게 조립되는 상기 곡면 프로파일(26)로서 성형물의 형상에 따라 그 내면에 형성되는 곡선상의 성형면(262)의 곡률반경이 각기 다른 것을 채택할 수 있다. 즉 도 9의 다양한 변형예의 도시와 같이, 조립틀(24)에 다양한 곡률반경의 곡선상의 성형면(262)을 갖는 곡면 프로파일(26)을 선택 조립하는 것과 같이 곡면 프로파일(26)만 교체하면, 라운드 처리되는 모서리의 반경이 각기 다른 성형물을 제작할 수 있다.

베이스와 틀을 구획하는 프로파일로 이루어진 상기한 조립식 금형은 가벼우면서도 우수한 내구성과 고온 내열성을 갖는 압출 성형된 비철금속을 소재로 제작될 수 있다. 가벼우면서도 내구성과 고온 내열성이 우수한 비철 금속소재의 바람직한 예로 알루미늄(AL)이나 스테인레스가 있다. 물론 이에 한정되는 것은 아니며, 위와 같이 가벼우면서도 우수한 내구성과 고온 내열성을 갖는 소재라면 특정 소재에 국한됨이 적용 가능하다.

이상의 살펴본 본 발명에 따른 발포수지성형장치의 조립식 금형에 따르면, 본 발명에 따른 발포수지성형장치의 조립식 금형에 따르면, 금형의 틀을 형성하는 프로파일 중 평면 프로파일이 상호 연결 가능한 조립식으로 이루어진 구조를 갖는다. 따라서 수요자 요구에 따라 제품의 치수가 다양하게 변경되더라도 금형을 새로이 제작하지 않고도 그에 맞게 금형을 용이하게 확대하거나 축소할 수 있어서 원하는 사이즈로 성형물의 맞춤 제작이 가능하다.

또한, 압출 성형된 비철금속 프로파일을 이용하여 조립식으로 금형을 구현함으로써, 금형의 전체적인 두께는 줄이면서도 제품을 성형하기에 충분한 강성을 확보할 수 있다. 이에 따라 금형을 제작함에 있어 제작단가 크게 낮추면서도, 성형품에 비해 상대적으로 현열량이 큰 금형의 질량을 낮춰 에너지 및 생산 코스트를 크게 절감시킬 수 있고, 반면 생산성은 크게 향상시킬 수 있다.

더욱이, 금형의 틀을 구획하는 상기 평면 프로파일 두 개가 수직으로 만나는 모서리 지점에 조립틀이 마련되고, 그 조립틀에 다양한 곡률반경의 곡선상의 성형면을 갖는 곡면 프로파일을 조립식으로 끼워 넣을 수 있다. 따라서 사용 목적, 디자인 등을 고려한 시장의 요청 등에 따라 라운드 처리되는 모서리 반경이 상이한 성형물 제작이 요구되더라도 상기 곡면 프로파일만 교체하면 된다.

결과적으로 본 발명에 따른 발포수지성형장치의 조립식 금형에 따르면, 성형물 사이즈에 맞게 금형의 확대 또는 축소가 가능하고, 성형물 모서리의 곡률반경의 변경은 곡면 프로파일을 교체하는 것으로 쉽게 변경 가능함으로써, 금형 전체를 교체하거나 새로이 제작하지 않고도 수요자의 요구에 맞게 다양한 형상의 성형물 제작이 가능하고 따라서 종래와 같은 금형 제작에 따른 비용손실을 최소화할 수 있다.

이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

10 : 베이스 20 : 프로파일
22 : 평면 프로파일 24 : 조립틀
26 : 곡면 프로파일
220 : 보강대 222 : 볼록부
224 : 오목부 244 : 계합부
262 : 곡선상의 성형면 264 : 계합면

Claims (9)

1. 발포수지 성형물을 제작함에 있어 이용되는 금형으로서,
   평평한 성형면을 갖는 베이스; 및
   베이스 상에서 틀을 형성하는 프로파일;로 구성되고,
   상기 프로파일은,
   평판상의 평면 프로파일과,
   두 평면 프로파일이 수직으로 만나는 모서리 지점에 설치되며 내측에 계합부를 갖는 조립틀과,
   상기 조립틀의 계합부에 조립식으로 끼워져 교체 가능한 곡면 프로파일로 구성되며,
   상기 평면 프로파일 일측과 대향부 타측에는 볼록부와 요홈부가 각각 형성되어, 상기 평면 프로파일의 볼록부를 다른 평면 프로파일의 요홈부에 삽입함으로써 상호 조립되되,
   상기 볼록부는 바깥으로 갈수록 확경되는 단면을 갖는 외확장형 돌기이며,
   상기 요홈부는 상기 외확장형 돌기에 맞물림 가능한 내확장형 요홈인 것을 특징으로 하는 발포수지성형장치의 조립식 금형.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 평면 프로파일은 평평한 성형면을 내측에 갖고 성형면과 대향되는 외측면에는 그 높이방향을 따라 일정한 간격으로 보강대가 형성된 구성인 것을 특징으로 하는 발포수지성형장치의 조립식 금형.
   
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 조립틀은 수직으로 절곡된 단면을 갖는 프로파일이며,
   상기 평면 프로파일 단부 외측에 조립식으로 체결되어 직각 배치를 이루는 두 평면 프로파일을 수직으로 연결하는 것을 특징으로 하는 발포수지성형장치의 조립식 금형.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   볼트를 매개로 평면 프로파일과 상기 조립틀이 상호 분해조립 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 발포수지성형장치의 조립식 금형.
   
7. 제 5 항에 있어서,
   조립틀과 평면 프로파일에는 볼록부와 요홈부 또는 요홈부와 볼록부가 각각 형성되어, 상기 조립틀의 볼록부 또는 요홈부를 평면 프로파일의 요홈부 또는 볼록부에 삽입함으로써 상호 조립식으로 결합되는 것을 특징으로 하는 발포수지성형장치의 조립식 금형.
   
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 볼록부는 바깥으로 갈수록 확경되는 단면을 갖는 외확장형 돌기이며,
   상기 요홈부는 상기 외확장형 돌기에 맞물림 가능한 내확장형 요홈인 것을 특징으로 하는 발포수지성형장치의 조립식 금형.
   
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 곡면 프로파일은 성형물의 라운드 처리된 모서리 형성을 위한 곡선상의 성형면을 내면에 갖고,
   양단부에는 상기 조립틀의 계합부에 맞도록 예정된 계합면을 가져서, 상기 조립틀에 슬라이딩 방식으로 조립되는 것을 특징으로 하는 발포수지성형장치의 조립식 금형.

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