KR101591952B1 - 발포수지를 이용한 블로우 성형방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발포수지를 이용한 블로우 성형방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 각종 합성수지 중에서 내부에 수많은 공기층이 존재하여 무게가 가벼우면서도 필요한 강도를 유지할 수 있는 발포수지의 경우 블로우 성형시 낮은 인장력으로 찢어짐이나 터짐 현상이 발생하여 불량이 발생이 높은 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로;
블로우 성형 방법에 있어서;
P.P 또는 P.E 소재에 가스를 전체부피의 5%에서 10%의 부피만큼 균일하게 혼합하여 발포수지를 형성시키는 단계와; 발포수지를 투입하고 금형을 닫는 단계와; 금형 내부로 에어를 주입하여 블로우성형을 시작하는 단계와; 주입되는 에어의 량이 30%에서 50%에 도달할 때 진공펌프의 동작에 의하여 금형과 발포수지 사이의 공기를 흡입하여 발포수지가 금형에 안정적으로 밀착되도록 하는 단계와; 공급되던 에어 투입을 중지하고 성형된 발포수지제품을 냉각시키는 단계와; 진공펌프의 동작을 멈추고 금형을 여는 단계와; 제품을 추출하는 단계와; 후가공단계의 일련의 단계가 연속적으로 이루어짐을 특징으로 하는 발포수지를 이용한 블로우 성형방법 및;
제1 금형과 제2 금형을 포함하는 두 개 이상의 금형의 사이에 패리슨을 투입한 후 금형을 닫고 에어를 주입하여 캐비티의 내벽면으로 패리슨을 팽창시켜 성형하도록 하는 블로우 성형장치에 있어서; 상기 금형은 진공펌프에 의한 진공압을 받도록 금형의 외부에 위치한 별도의 매니폴더의 내부에 형성되는 공간인 진공덕트를 구비하고, 상기 진공덕트에서 캐비티의 내벽면까지 관통하며 중간에 밸브를 구비하는 관통홀을 구비하여 패리슨과 캐비티의 내벽면 사이에 진공압을 부여하도록 구성됨을 특징으로 하는 발포수지를 이용한 블로우 성형방법에 관한 것이다.

Description

발포수지를 이용한 블로우 성형방법 및 그 장치{The blow molding method and apparatus using an expandable polystyrene}

본 발명은 발포수지를 이용한 블로우 성형방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 좀더 상세하게 설명하면 각종 합성수지 중에서 내부에 수많은 공기층이 존재하여 무게가 가벼우면서도 필요한 강도를 유지할 수 있는 발포수지의 경우 블로우 성형시 낮은 인장력으로 찢어짐이나 터짐 현상이 발생하여 불량이 발생이 높은 문제점을 해결하기 위하여 개발된 발포수지를 이용한 블로우 성형방법에 관한 것이다.

합성수지를 이용한 성형은 다양한 방법이 사용되는데 그 중에서 블로우 성형은 주로 중공 플라스틱 성형품을 얻기 위한 것으로 각종 음료 등의 액체를 저장하는 용기를 주로 성형하는데 사용하고 있으나 내부가 비어있다는 특성은 동일한 형상의 성형품과 비교하면 원재료의 소모가 줄어들고 경량의 제품을 생산할 수 있다는 점에서 그 영역이 점차 확대되고 있다.

도 10은 종래 블로우 성형과정을 나타낸 개념도로서, 제1 금형(21)과 제2 금형(22)의 두 개 이상의 금형(2)으로 이루어져 각 금형이 서로 이격된 상태에서 패리슨(1 ;parison)이 주입되면 금형(1)이 조립 밀착되고, 그 상태에서 공기를 불어넣어 캐비티(23) 즉 내부 공간의 내벽면에 패리슨(1)이 밀착되도록 한 후 다시 금형(1)을 이격시긴 후 제품(3)을 추출하는 과정으로 이루어진다.

이러한 블로우 성형은 예비성형품(preform) 또는 패리슨(parison)이라고 불리는 중간성형품을 융점 또는 연화점 이하이며 유리전위점 이상의 온도영역범위에서 연신 적성온도로 온도를 조정한 후에 수직과 수평축으로 연신하면, 연신에 의해 분자간 배열상태를 더욱 밀착시켜 인장강도와 찬단성을 향상시키며 낙하 충격강도와 투명성을 높이고, 용기의 경량화를 이룰 수 있다.

블로우성형에 쓰이는 플라스틱재료는 PET, PAN, PVC, PP 등이 있으나 음료 용기로 사용되고 있는 PET와 PVC가 많이 사용되고 있기 때문이다.

하지만 블로우 성형에서 내부가 많은 공기층이 존재하여 무게가 가벼운 발포수지는 단열재와 충격완화를 위한 포장재로 많이 사용되고 있는 발포수지는 그 특성에 의하여 가볍고 내충격성이 뛰어나다는 장점이 있으나 용융된 다른 수지와 같이 자연스럽게 늘어나는 것이 아니라 중간에 끊어짐 터짐이 발생하는 특성상 블로우 성형을 이용하기 어려웠던 문제점이 있었다.

(특허 문헌 1) 대한민국특허등록 제10-0774325-0000호 (2007년11월01일) (특허 문헌 2) 대한민국공개특허 제10-2013-0076792호 (2013년07월08일) (특허 문헌 3) 대한민국공개특허 제10-2013-0091068호 (2013년08월16일)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 그 목적은 발포수지를 이용하여 패리슨에 공기를 불어넣으면서 팽창할 때 패리슨이 찢어지거나 끊어지지 않고 팽창할 수 있도록 하는 발포수지를 이용한 블로우 성형방법 및 장치를 개발하는 것에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 블로우 성형 방법에 있어서;

P.P 또는 P.E 소재에 가스를 전체부피의 5%에서 10%의 부피만큼 균일하게 혼합하여 발포수지를 형성시키는 단계와;

발포수지를 투입하고 금형을 닫는 단계와;

금형 내부로 에어를 주입하여 블로우성형을 시작하는 단계와;

주입되는 에어의 량이 30%에서 50%에 도달할 때 진공펌프의 동작에 의하여 금형과 발포수지 사이의 공기를 흡입하여 발포수지가 금형에 안정적으로 밀착되도록 하는 단계와;

공급되던 에어 투입을 중지하고 성형된 발포수지제품을 냉각시키는 단계와;

진공펌프의 동작을 멈추고 금형을 여는 단계와;

제품을 추출하는 단계와;

후가공단계의 일련의 단계가 연속적으로 이루어짐을 특징으로 한다.

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또한, 제1 금형과 제2 금형을 포함하는 두 개 이상의 금형의 사이에 패리슨을 투입한 후 금형을 닫고 에어를 주입하여 캐비티의 내벽면으로 패리슨을 팽창시켜 성형하도록 하는 블로우 성형장치에 있어서;
상기 금형은 진공펌프에 의한 진공압을 받도록 금형의 외부에 위치한 별도의 매니폴더의 내부에 형성되는 공간인 진공덕트를 구비하고, 상기 진공덕트에서 캐비티의 내벽면까지 관통하며 중간에 밸브를 구비하는 관통홀을 구비하여 패리슨과 캐비티의 내벽면 사이에 진공압을 부여하도록 구성됨을 특징으로 한다.

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상술한 바와 같이 본 발명은 패리슨이 팽창하기 위하여 불어넣는 공기의 힘과 함께 금형의 캐비티의 내벽을 통하여 패리슨을 당기는 힘이 작용하도록 진공압을 부여하여 패리슨의 찢어짐이나 끊어짐을 방지하면서 양호한 성형상태를 유지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 블록도
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 블록도
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 블로우금형의 구조를 나타낸 개념도
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 블로우금형에 의한 성형과정을 나타낸 개념도
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 블로우금형의 구조를 나타낸 개념도
도 8 내지 도 9는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 블로우 금형에 의한 성형과정을 나타낸 개념도
도 10은 종래 블로우 성형과정을 나타낸 개념도

이에 본 발명의 구성을 첨부된 도면에 의하여 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 블록도이고, 도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 블록도로서, 블로우 성형 방법에 있어서;

P.P 또는 P.E 소재에 가스를 전체부피의 5%에서 10%의 부피만큼 균일하게 혼합하여 발포수지를 형성시키는 단계와;

발포수지를 투입하고 금형을 닫는 단계와;

금형 내부로 에어를 주입하여 블로우성형을 시작하는 단계와;

진공펌프의 동작에 의하여 금형과 발포수지 사이의 공기를 흡입하여 발포수지가 금형에 안정적으로 밀착되도록 하는 단계와;

공급되던 에어 투입을 중지하고 성형된 발포수지제품을 냉각시키는 단계와;

진공펌프의 동작을 멈추고 금형을 여는 단계와;

제품을 추출하는 단계와;

후가공단계의 일련의 단계가 연속적으로 이루어짐을 특징으로 하는 발포수지를 이용한 블로우 성형방법을 나타내었다.

여기서 블로우성형은 이미 공지된 기술로 금형과 패리슨에 의한 각 내용부분은 기존 기술과는 차이가 없다.

하지만 본원은 종래에 발포수지로 불가능하였던 블로우 성형을 적용하기 위하여 별도의 진공펌프에 의한 진공압을 금형의 캐비티와 완전히 팽창하기 전의 패리슨 사이 공간에 부여하도록 하여 내측에서 미는 함과 외측에서 당기는 힘이 동시에 작용하여 발포수지로 이루어진 패리슨이 팽창도중에 찢어지거나 끊어지는 것을 방지하도록 하는 것에 그 특징이 있다고 할 수 있다.

또한 본 발명은 추가적인 실시 예에서, 진공펌프의 동작에 의하여 금형과 발포수지 사이의 공기를 흡입하여 발포수지가 금형에 안정적으로 밀착되도록 하는 단계에서는 투입된 공기의 량이 30%에서 50%에 도달할 때 진공펌프를 동작하도록 함을 특징으로 하는 실시 예를 제시하였다.

상기 실시 예는 최초 에어를 주입할 때에는 패리슨의 찢어짐이나 끊어짐의 우려가 없는 만큼 동시에 진공압을 부여하기 보다는 어느 정도 패리슨이 팽창한 후 진공압을 부여하도록 하는 실시 예이다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 블로우금형의 구조를 나타낸 개념도이고, 도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 블로우금형에 의한 성형과정을 나타낸 개념도로서, 제1 금형(21)과 제2 금형(22)을 포함하는 두 개 이상의 금형(2)의 사이에 패리슨(1)을 투입한 후 금형(2)을 닫고 에어를 주입하여 캐비티(23)의 내벽면으로 패리슨(1)을 팽창시켜 성형하도록 하는 블로우 성형장치에 있어서;

상기 금형(2)은 진공펌프(26)에 의한 진공압을 받는 공간인 진공덕트(24)를 구비하고 상기 진공덕트(24)에서 캐비티(23)의 내벽면까지 관통하는 관통홀(25)을 구비하여 패리슨(1)과 캐비티(23)의 내벽면 사이에 진공압을 부여하도록 구성됨을 특징으로 하는 발포수지를 이용한 블로우 성형장치를 나타내었다.

여기서 본원에 따른 성형과정은 전술한 방법의 설명에서 기술하였으므로 상세한 설명은 생략하기로 하겠다.

다만 본원에서 관통홀(25)은 단순히 진공압을 부여하는 것이 아니라 관통홀(25)의 수와 위치는 패리슨(1)이 팽창하는 과정에서 압력이 균등하게 분배되어 일 지점의 인장력이 지나치게 크게 작용되어 발생하는 찢어짐이나 끊어짐을 방지하는 것으로 매우 중요한 요소로 작용되는 것이다.

따라서 금형(2)을 설계하고 제작하는 과정에서는 제품의 형상과 패리슨(1)의 팽창과정을 면밀하게 분석하여 관통홀(25)의 위치와 수를 결점함이 바람직하다.

도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 블로우금형의 구조를 나타낸 개념도로서, 상기 진공덕트(24)는 금형(2)의 외부에 위치한 별도의 매니폴더(27)의 내부에 형성되고, 상기 관통홀(25)과 매니폴더 사이에는 밸브(28)가 추가로 형성됨을 특징으로 하는 실시 예를 제시하였다.

상기 실시 예는 전술한 바와 같이 관통홀(25)의 위치와 수가 중요한 만큼 각 관통홀에서 공기를 흡입하는 진공압 또한 중요하다고 할 수 있다.

이에 각 관통홀(25)에 의하여 작용되는 진공압에 차별을 두기 위한 밸브(28)를 형성한 것이며 밸브(28)를 장착하기 위해서는 진공덕트(24)는 금형(2)과 분리된 위치에서 연결되는 구성이 필요한 것이다.

도 8 내지 도 9는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 블로우 금형에 의한 성형과정을 나타낸 개념도로서, 상기 제1 내지 제2 금형(21, 22)을 포함하는 금형(2)의 내부 캐비티(23)를 통하는 입구를 막고 고정볼트(291)에 의하여 고정되는 우레탄 또는 실리콘으로 이루어진 판막(29)을 추가로 구비하여 패리슨(1)의 팽창에 따라 캐비티(23)의 내벽면에 밀착되었다가 다시 수축 복원되도록 구성됨을 특징으로 하는 실시 예를 나타내었다.

패리슨(1)은 팽창하는 과정에서 패리슨을 지지하는 수단이 없기에 자중 그리고 팽창하는 압력의 차이에 의하여 부분적으로 인장력이 다르게 작용하여 부분적으로 인장되어 두께가 얇아지는 부분 또는 찢어짐이나 끊어짐이 발생하는 부분이 생기는 것이다.

이를 방지하기 위한 수단으로 탄성복원력 즉 팽창하고 수축이 용이한 판막(29)을 두고 이러한 판막이 패리슨(1)이 밀착된 후 팽창하도록 하면 인장력이 부분적으로 작용하는 현상을 줄일 수 있어 전술한 찢어짐이나 끊어짐이 밸상하는 경우와 두께가 균일하지 않게 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.

1 : 패리슨
2 : 금형
21 : 제1 금형 22 : 제2 금형
23 : 캐비티 24 : 진공덕트
25 : 관통홀 26 : 진공펌프
27 : 매니폴더 28 : 밸브
29 : 판막 291 : 고정볼트
3 : 제품

Claims (5)

1. 삭제
2. 블로우 성형 방법에 있어서;
   P.P 또는 P.E 소재에 가스를 전체부피의 5%에서 10%의 부피만큼 균일하게 혼합하여 발포수지를 형성시키는 단계와;
   발포수지를 투입하고 금형을 닫는 단계와;
   금형 내부로 에어를 주입하여 블로우성형을 시작하는 단계와;
   주입되는 에어의 량이 30%에서 50%에 도달할 때 진공펌프의 동작에 의하여 금형과 발포수지 사이의 공기를 흡입하여 발포수지가 금형에 안정적으로 밀착되도록 하는 단계와;
   공급되던 에어 투입을 중지하고 성형된 발포수지제품을 냉각시키는 단계와;
   진공펌프의 동작을 멈추고 금형을 여는 단계와;
   제품을 추출하는 단계와;
   후가공단계의 일련의 단계가 연속적으로 이루어짐을 특징으로 하는 발포수지를 이용한 블로우 성형방법.
3. 삭제
4. 제1 금형(21)과 제2 금형(22)을 포함하는 두 개 이상의 금형(2)의 사이에 패리슨(1)을 투입한 후 금형(2)을 닫고 에어를 주입하여 캐비티(23)의 내벽면으로 패리슨(1)을 팽창시켜 성형하도록 하는 블로우 성형장치에 있어서;
   상기 금형(2)은 진공펌프(26)에 의한 진공압을 받도록 금형(2)의 외부에 위치한 별도의 매니폴더(27)의 내부에 형성되는 공간인 진공덕트(24)를 구비하고, 상기 진공덕트(24)에서 캐비티(23)의 내벽면까지 관통하며 중간에 밸브(28)를 구비하는 관통홀(25)을 구비하여 패리슨(1)과 캐비티(23)의 내벽면 사이에 진공압을 부여하도록 구성됨을 특징으로 하는 발포수지를 이용한 블로우 성형장치.
5. 삭제

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