KR101673538B1

KR101673538B1 - Dcpd 반응사출성형용 금형 및 금형 제작방법

Info

Publication number: KR101673538B1
Application number: KR1020140168995A
Authority: KR
Inventors: 강병윤
Original assignee: (주)휴텍스; 에스지생활안전 주식회사
Priority date: 2014-11-28
Filing date: 2014-11-28
Publication date: 2016-11-07
Also published as: KR20160064825A

Abstract

본 발명은 DCPD (다이사이클로펜타다이엔;dicyclopentadiene) 반응사출성형용 금형 및 금형 제작방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유리섬유강화프라스틱(FRP;fiberglass reinforced plastic)을 이용하는 간단한 구성이면서도 경량으로 이루어지고, 아울러 온도조절을 간편하게 제공할 수 있는 사용편리성을 제공하는 DCPD 반응사출성형용 금형 및 금형 제작방법을 제공코자 하는 것이다.
즉, 본 발명은 상형과 하형 사이에 캐비티(cavity)가 형성되도록 구성되는 DCPD 반응사출성형용 금형에 있어서; 상기 상형과 하형은 온도제어수단에 의해 제어되는 발열체가 매립상태로 제공되도록 유리섬유강화프라스틱으로 형성하되, 상형과 하형의 안쪽인 캐비티 쪽으로 겔코트층을 형성하고, 바깥쪽에는 상형과 하형을 지지하는 경량 지지체를 일체로 결합하여 구성한 DCPD 반응사출성형용 금형 및 금형 제작방법을 제공한 것이다.

Description

DCPD 반응사출성형용 금형 및 금형 제작방법{Mold for DCPD reaction injection molding AND mold production method}

본 발명은 DCPD (다이사이클로펜타다이엔;dicyclopentadiene) 반응사출성형용 금형 및 금형 제작방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유리섬유강화프라스틱(FRP;fiberglass reinforced plastic)을 이용하는 간단한 구성이면서도 경량으로 이루어지고, 아울러 온도조절을 간편하게 제공할 수 있는 사용편리성을 제공하는 DCPD 반응사출성형용 금형 및 금형 제작방법을 제공코자 하는 것이다.

DCPD (다이사이클로펜타다이엔;dicyclopentadiene)는 화학식 C10H12. 사이클로펜타다이엔 C5H6은 콜타르, 나프타분해 부생유(副生油) 등에 함유되어 있으며 상온에서 중합되어 대부분이 다이사이클로펜타다이엔의 형태로 존재한다. 녹는점 33.6℃, 끓는점 170.0℃이다. 끓는점 이상으로 가열하면 쉽게 분해하여 사이클로펜타다이엔으로 재생되기 때문에 사이클로펜타다이엔은 보통 안정한 이합체로 제품화된다.

성형하는 방법으로는 순도 97%의 DCPD에 반응제와 촉매 및 난연제를 함께 가압하에서 혼합하고 금형에 사출하여 단시간에 중합시켜 성형하는 반응 사출 성형 (RIM;reaction injection molding)에 의해 이루어진다.

반응 사출 성형의 선행기술로는 대한민국 등록특허공보(B1)10-0796991호(2008.01.22.)의 대형 반응사출성형장치 및 정화조 제조방법, 대한민국 공개특허공고(A)10-2000-0017599호(2000.03.25.)의 반응성 중합 성형방법 및 성형장치 등이 제안되고 있다.

한편 상기와 같은 반응성 중합 성형방법에 사용되고 있는 금형의 경우 이들 선행기술에 상세히 나타나 있지는 않지만 대부분 금속 구성으로 이루어진 것으로, 중량으로 취급성이 떨어지는 등의 문제점이 있었다.

-DCPD를 이용하는 반응성 중합 성형법은 하기와 같은 기능성을 제공한다.

-저점도의 액상 수지이기 때문에 대형이고, 복잡하며, 두꺼운 성형물을 얻을 수 있는 것으로 폭 넓은 성형성을 보장할 수 있다.

-성형시 압력, 온도가 낮기 때문에 금형비가 싸다. 저렴한 RIM기 사용가능한 등 저렴한 설비 투자로 생산이 가능하다.

-내충격성, 강성 등 높은 수준에서 강인한 성형물을 얻을 수 있는 등 높은 물성 발란스를 제공한다.

-온도에 따른 물성변화가 적고, 저온에도 쉽게 깨지지 않는다.

-내식성, 특히 내후, 내알카리성이 우수하다.

-성형 후, 표면에 산화 피막이 형성되어 도료와의 밀착성이 양호. 도금도 가능하다.

DCPD 제품들의 적용예로는 자동차의 범퍼, 골프장 카트의 차체외장, 파이프 조인트, 농업용 수로, 농기계용 커버, 중장비용 보닛이나 베터리 커버 등으로 사용될 수 있다.

DCPD 제품들의 경우 대형인 제품, 복잡한 구성이면서, 소량으로 생산하는 제품에 주로 사용되고 있는 바, 종래와 같이 금속으로 금형을 제작할 경우 제작시간이 많이 소요되는 것은 물론이고 제작비용도 상승하는 등의 문제점이 있었다.

KR 100796991 B1 2008.01.22. KR 1020000017599 A 2000.03.25.

이에 본 발명자는 상기와 같이 소량 다품종에 사용되고 있는 DCPD 사출성형용 금형을 금속으로 구성할 경우 제작성이 떨어져 금형 제작비용이 상승하는 점, 중량체에서 취급성이 떨어지는 점 등을 일소코자 본 발명을 연구 개발한 것으로서,

본 발명에서는 DCPD의 녹는점이 33.6℃의 상온에서 이루어지고 낮은 압력에서 성형이 이루어지는 것에 착안하여 사출성형용 금형을 유리섬유강화프라스틱으로 제공함으로 해서 제작비용을 획기적으로 줄이고, 경량화시켜 취급성을 개선토록 하였으며, 또한 캐비티 내부의 온도조절이 간편하게 이루어질 수 있도록 하여 성형성 및 사용 편리성을 두루 제공할 수 있도록 하는 DCPD 반응사출성형용 금형 및 금형 제작방법을 제공함에 발명의 기술적 과제를 두고 본 발명을 완성한 것이다.

과제 해결수단으로 상형과 하형 사이에 캐비티(cavity)가 형성되도록 구성되는 DCPD 반응사출성형용 금형에 있어서; 상기 상형과 하형은 온도제어수단에 의해 제어되는 발열체가 매립상태로 제공되도록 유리섬유강화프라스틱으로 형성하되, 상형과 하형의 안쪽인 캐비티 쪽으로 겔코트층을 형성하고, 바깥쪽에는 상형과 하형을 지지하는 경량 지지체를 일체로 결합하여 구성한 것을 특징으로 한다.

상기 경량 지지체는 합판으로 구성되며, 합판 외면에는 유리섬유강화프라스틱 코팅층이 형성되며, 지지체들의 외부에는 마감재가 씌워진 것을 특징으로 한다.

상형과 하형 사이에 캐비티(cavity)가 형성되도록 구성되는 DCPD 반응사출성형용 금형 제작방법에 있어서;

제품의 형상에 부합하도록 목형을 제작하는 목형제작단계와; 목형의 외면에 이형제를 도포하는 이형제 도포단계와; 이형제 위에 겔코트를 도포하여 겔코트층을 형성하는 겔코트층 형성단계와; 겔코트층 위에 유리섬유강화프라스틱을 일정 두께로 도포하는 1차 유리섬유강화프라스틱 도포단계와; 1차 도포된 유리섬유강화프라스틱 위에 발열체를 배열하는 발열체 배열단계와; 발열체 위에 유리섬유강화프라스틱을 일정 두께로 도포하는 2차 유리섬유강화프라스틱 도포단계와; 2치 도포된 유리섬유강화프라스틱 위에 합판을 격자(格子)형으로 지지체를 배치하고, 지지체 표면에 유리섬유강화프라스틱을 도포하는 지지체 설치단계와; 지지체의 외부에 보온성이 우수한 폼 재질의 마감재를 씌워 고정하는 마감재 설치단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 제공하는 DCPD 반응사출성형용 금형 및 금형 제작방법에 의하면 소량 다품종에 적용되는 DCPD 반응사출성형용 금형을 보다 저렴한 비용으로 제작 보급할 수 있는 것으로 제품의 생산 코스트를 획기적으로 절감할 수 있는 것이다.

또한 유리섬유강화프라스틱으로 구성되는 금형은 경량으로 제공할 수 있는 것으로, 취급성이 양호하며, 금형을 예열하는 등의 불편 없이 신속한 성형 작업을 시행할 수 있는 사용 편리성을 제공하게 되는 것이다.

도 1은 본 발명에서 제공하는 DCPD 반응사출성형용 금형의 바람직한 일 실시례를 보인 사시도
도 2는 본 발명에서 제공하는 DCPD 반응사출성형용 금형의 단면도
도 3은 본 발명에서 제공하는 DCPD 반응사출성형용 금형의 제작순서를 보인 블록도

이하 본 발명에서 제공하는 DCPD 반응사출성형용 금형의 바람직한 실시례를 첨부 도면에 의거하여 설명한다.

도 1은 본 발명에서 제공하는 DCPD 반응사출성형용 금형의 바람직한 일 실시례를 보인 사시도를 도시한 것이고, 도 2는 본 발명에서 제공하는 DCPD 반응사출성형용 금형의 단면도를 도시한 것이다.

본 발명에서 제공하는 DCPD 반응사출성형용 금형(1)은, 소량 다품종 제품에 적용하도록 금속판을 이어 붙이거나 가공하여 제공하는 종래 금형과는 달리 유리섬유플라스틱을 이용하여 구성함으로 해서 제작비용을 획기적으로 절감하면도 정밀한 금형을 신속하게 제작할 수 있고, 또한 금형을 경량화 하여 취급성을 개선할 수 있도록 하는 특징을 갖도록 한 것이다.

통상 DCPD 반응사출성형용 금형(1)은 상형(2)과 하형(3) 사이에 캐비티(4)(cavity)가 형성되도록 구성한다.

본 발명에서는 이와 같은 DCPD 반응사출성형용 금형(1)에 있어서, 상기 상형(2)과 하형(3)은 온도제어수단(5)에 의해 제어되는 발열체(6)가 매립상태로 제공되도록 유리섬유강화프라스틱으로 형성한다. 이때 발열체(6)로는 판상발열체와 같은 히팅매트, 열선 등 다양한 것들이 선택적으로 제공될 수 있으며, 외부에 노출된 온도제어수단(5)과 전기적으로 연결하여 상형(2)과 하형(3)이 성형온도에 부합할 수 있도록 가열할 수 있도록 한다.

상형(2)과 하형(3)의 안쪽인 캐비티(4) 쪽으로 겔코트층(7)을 형성한다. 겔코트층(7)은 제품을 성형할 때 기계가공면과 같은 정밀한 판면을 제공할 수 있도록 하는 기능성을 제공하게 된다.

그리고 상형(2)과 하형(3)의 바깥쪽에는 상형(2)과 하형(3)을 지지하는 경량의 지지체(8)를 일체로 결합하여 구성한다.

상기 경량의 지지체(8)는 철판, 앵글, 합판 등 다양한 구성의 것이 선택적으로 제공될 수 있으며, 격자형으로 배치하여 견고한 지지력을 제공하고, 또한 열에 의해 상형(2)과 하형(3)이 틀어지는 것이 방지될 수 있게 한다. 또한 상기 지지체(8)에는 후술할 마감재(9)의 외부로 노출되도록 손잡이(10)를 설치하여 취급성을 제공할 수 있도록 한다.

본 발명에서는 합판을 잘라 붙인 구성의 것을 제안하고 있으며, 지지체(8)의 표면에는 합판으로 구성되어 지지체(8)가 손상되는 것을 방지할 수 있도록 유리섬유강화프라스틱 코팅층(8a)을 형성하여 수분 등으로부터 안전성을 보장받을 수 있게 한다.

한편 지지체(8)들의 외부에는 마감재(9)가 씌워진다. 마감재(9)는 지지체(8)가 외부로 노출되어 발생하는 미관성을 일소할 수 있으며, 상형(2)과 하형(3)에 매립 설치되어 있는 발열체(6)에서 발생하는 열기가 대기로 방열되는 것을 방지하는 보온재 역할도 함께 병행하게 되는 것이다.

도 3은 본 발명에서 제공하는 DCPD 반응사출성형용 금형(1)의 제작순서를 보인 블록도를 도시한 것이다. 도명에는 상형을 제작하는 예가 도시되어 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 DCPD 반응사출성형용 금형(1)은, 1)목형제작단계와, 2)이형제 도포단계와, 3)겔코트층(7) 형성단계와, 4)1차 유리섬유강화프라스틱 도포단계와, 5)발열체(6) 배열단계와, 6)2차 유리섬유강화프라스틱 도포단계와, 7)지지체(8) 설치단계와, 8)마감재(9) 설치단계로 이루어지는 것으로, 이하에서 각 공정을 보다 구체적으로 설명한다.

1)목형제작단계

설계된 제품의 모양, 크기에 부합하도록 나무를 이용하여 목형을 형성한다. 필요에 따라서 석고를 이용하여 형성할 수도 있다.

2)이형제 도포단계

상기와 같이 형성된 목형의 표면에 이형제를 도포한다.

이형제는 반응사출성형용 금형(1)이 완성된 상태에서 목형과 쉽게 분리하기 위해 도포하는 것으로서, 점착성이 없는 활석분이나 실리콘유 등을 사용토록 하며, 반응사출성형용 금형(1)을 완성한 후 세척한다.

3)겔코트층(7) 형성단계

상기와 같이 목형 표면에 이형제를 도포하고 그 상측으로 겔코트층(7)을 형성한다. 상기 겔코트(Gelcoat)는 불포화 폴리에스테르 수지에 안료를 첨가한 FRP(유리섬유강화플라스틱의 표면용 페인트로서 붓이나 분무기 등을 사용하여 일정한 두께로 도포하면 된다,

겔코트는 일정 시간이 경과하면 경화된다.

4)1차 유리섬유강화프라스틱 도포단계

상기와 같이 겔코트를 도포 후 경화된 겔코트층(7) 위에 일정 두께로 되도록 유리섬유를 적층하고 합성수지를 합치고 롤러나 붓을 이용하여 평평하게 하고, 적층작업에 명시된 두께가 될 때까지 반복한다.

5)발열체(6) 배열단계

상기와 같이 유리섬유강화프라스틱을 도포하여 층을 형성하고, 그 위에 방열체를 배열한다.

상기 발열체(6)는 열선이나 면상발열체(6) 등 다양한 구성의 것이 제공될 수 있으며, 캐비티(4) 전체에 고르게 열이 전달될 수 있도록 배열한다.

그리고 상기 발열체(6)에 전원을 공급하고 또 온도를 조절할 수 있는 기능성을 제공하는 온도제어수단(5)과 전기적으로 연결한다.

6)2차 유리섬유강화프라스틱 도포단계

상기와 같이 발열체(6)를 도포 후 경화된 겔코트층(7) 위에 일정 두께로 되도록 유리섬유를 적층하고 합성수지를 합치고 롤러나 붓을 이용하여 평평하게 하고, 적층작업에 명시된 두께가 될 때 가지 반복한다

7)지지체(8) 설치단계

2차 유리섬유강화프라스틱을 도포 형성한 상태에서 합성수지가 경과되지 전에 미리 제작해 둔 지지체(8)를 올려 지지체(8)의 하단이 유리섬유강화프라스틱에 하단이 매립 상태가 되게 하고, 지지체(8)의 외면에 유리섬유강화프라스틱을 도포한다.

상기 지지체(8)는 경량으로 구성될 수 있도록 합판을 사용토록 하며, 격자형으로 배치하여 견고한 지지력을 제공토록 한다.

8)마감재(9) 설치단계

지지체(8)의 외부에 보온성이 우수한 폼 재질의 마감재(9)를 씌워 고정한다.

이상과 같이 구성되는 본 발명은 자동차 범퍼, 중장비용 보닛이나, 배터리 커버 등 중대형 제품이나 소량 다품종 제품을 생산하기 위한 금형으로 제공될 수 있는 것으로, 저렴한 비용으로 정밀도가 우수한 금형을 제공할 수 있어 제품의 생산 코스트를 획기적으로 절감할 수 있는 것이며, 금형을 경량으로 제공할 수 있어 취급성이 양호하고, 금형을 예열하는 등의 불편 없이 신속한 성형 작업이 가능하게 되는 것이다.

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

1:(DCPD 반응사출성형용) 금형 2:상형
3:하형 4:캐비티
5:온도제어수단 6:발열체
7:겔코트층 8:지지체
8a:코팅층 9:마감재
10:손잡이

Claims

상형(2)과 하형(3) 사이에 캐비티(4)(cavity)가 형성되도록 구성되는 DCPD 반응사출성형용 금형(1)에 있어서;
상기 상형(2)과 하형(3)은 온도제어수단(5)에 의해 제어되는 발열체(6)가 매립상태로 제공되도록 유리섬유강화프라스틱으로 형성하며, 상형(2)과 하형(3)의 안쪽인 캐비티(4) 쪽으로 겔코트층(7)을 형성하고, 바깥쪽에는 상형(2)과 하형(3)을 지지하는 경량 지지체(8)를 결합하되,
상기 지지체(8)의 외면에는 유리섬유강화프라스틱 코팅층(8a)이 형성되며, 지지체(8)들의 외부에는 마감재(9)가 씌워진 것을 특징으로 하는 DCPD 반응사출성형용 금형.
삭제
상형(2)과 하형(3) 사이에 캐비티(4)(cavity)가 형성되도록 구성되는 DCPD 반응사출성형용 금형(1) 제작방법에 있어서;
제품의 형상에 부합하도록 목형을 제작하는 목형제작단계와;
목형의 외면에 이형제를 도포하는 이형제 도포단계와;
이형제 위에 겔코트를 도포하여 겔코트층(7)을 형성하는 겔코트층(7) 형성단계와;
겔코트층(7) 위에 유리섬유강화프라스틱을 일정 두께로 도포하는 1차 유리섬유강화프라스틱 도포단계와;
1차 도포된 유리섬유강화프라스틱 위에 발열체(6)를 배열하는 발열체(6) 배열단계와;
발열체(6) 위에 유리섬유강화프라스틱을 일정 두께로 도포하는 2차 유리섬유강화프라스틱 도포단계와;
2차 도포된 유리섬유강화프라스틱 위에 합판을 격자(格子)형으로 지지체(8)를 배치하고, 지지체(8) 표면에 유리섬유강화프라스틱을 도포하는 지지체(8) 설치단계와;
지지체(8)의 외부에 보온성이 우수한 폼 재질의 마감재(9)를 씌워 고정하는 마감재(9) 설치단계;를 포함하는 DCPD 반응사출성형용 금형 제작방법.