KR101778001B1 - 급속가열 및 급속냉각을 위한 이동형 금형 및 성형방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 급속가열 및 급속냉각을 위한 이동형 금형에 관한 것으로, 상세하게는 제 1 금형 및 제 2 금형을 이웃하게 배치하되, 절연체를 맞닿게 하여 제 1 금형 및 제 2 금형 사이의 열전달 및 전류를 차단시킨 상태에서, 고온상태의 제 1 금형 및 저온상태의 제 2 금형 내를 수평이동할 수 있는 이동금형이 별도로 구비됨으로써, 이동금형을 급속 가열 및 냉각시켜 모노머를 중합하여 탄소복합소재를 생산할 수 있는 기술에 적용 가능한 효과가 있는 것을 특징으로 하는 급속가열 및 급속냉각을 위한 이동형 금형에 관한 것이다.

Description

급속가열 및 급속냉각을 위한 이동형 금형 및 성형방법{Movable mold and Method for rapid heating and cooling}

본 발명은 급속가열 및 급속냉각을 위한 이동형 금형에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제 1 금형 및 제 2 금형을 이웃하게 배치하되, 절연체를 맞닿게 하여 제 1 금형 및 제 2 금형 사이의 열전달을 차단시킨 상태에서, 고온상태의 제 1 금형 및 저온상태의 제 2 금형 내를 수평이동할 수 있는 이동금형이 별도로 구비됨으로써, 이동금형을 급속 가열 및 냉각시켜 모노머를 중합하여 섬유강화플라스틱(Fiber reinforced plastics)을 생산할 수 있는 기술에 적용 가능한 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, BMW 등의 자동차 프레임은 금속과 CFRP(탄소섬유강화플라스틱)를 사용하고 있다.

이 때, 자동차의 구조재는 대량생산을 위한 공정시간의 단축(5분이내)이 필수적이며, 일반적으로 적용되는 에폭시 등 열경화성 기지재(matrix)를 사용하는 경우 탄소복합소재 부품은 수지의 경화시간의 한계에 의해 대량생산에 부적합한 실정이다.

또한, 고가의 항공기 부품 및 자동차 부품에 사용되는 열경화성 수지(에폭시 등) 기반의 기존의 섬유강화플라스틱(FRP, Fiber reinforced plastics) 부품생산은 오토클레이브(autoclave), ATP(automatic tape placement), 진공백성형 등이며 대부분 비싼 장비와 긴 경화시간이 필요하여, 차량 구조용 부품 생산에 적절하지 않으며, 재사용 및 재활용이 불가능 하여 환경적 관점에서 심각한 문제를 유발할 수 있다.

또한 기존의 열가소성 수지기반의 섬유강화열가소성플라스틱(FRTP, Fiber reinforced thermoplastics)는 고점성에 의한 함침문제를 회피하고자 고온압착공정 및 열가소성 수지가 이미 함침된 섬유상을 이용함으로써 고가소재 및 고가장비가 필요하고 생산시간이 길어지게 된다.

이에 따라, 자동차 구조재로써 열가소성수지를 이용한 섬유강화열가소성플라스틱(FRTP, Fiber reinforced thermoplastics) 부품공정개발이 필요하며, 열가소성 수지의 높은 점성에 의해 섬유상 함침이 불가하기 때문에 금형 내에 단량체인 모노머(monomer)를 주입하여 섬유상에 함침하고 금형 온도제어를 통해 모노머를 중합(polymerization)하여 섬유강화열가소성플라스틱(FRTP, Fiber reinforced thermoplastics)을 생산하는 in-situ중합에 의한 복합재료 성형기술이 필요한 실정이다.

In-situ 중합을 이용할 경우 저점도 모노머를 이용하므로 함침이 빠르고 용이하며 간단한 장비로 빠르게 성형할 수 있어, 대량생산에 적합하며, 추가적인 기술적 장벽인 금형 급속 가열 및 냉각 기술을 개발하면 적용 가능할 수 있다.

그 일예로서, 일본공개특허 제2012-040847호("성형용 금형")에서와 같이 서로 대향하는 이면 중의 어느 한쪽의 면에 의장면이 설치된 성형품을 성형하는 성형용 금형으로서, 서로 대향해 배설되는 제1 금형부위 및 제2 금형부위를 구비하고, 상기 제1 금형부위 및 제2 금형부위는 상대적으로 근접 이간 방향으로 이동 가능하게 설치되어 상기 제1 금형부위의 상기 제2 금형부위에 대향하는 면에는 상기 성형품의 의장면을 형성하는 제1 형성면이 설치됨과 동시에, 상기 제1 형성면의 표면부는 자성체 재료에 의해 형성되고 상기 제2 금형부위의 상기 제1 금형부위에 대향하는 면에는 상기 성형품의 다른 한쪽의 면을 형성하는 제2 형성면이 설치됨과 동시에, 상기 제2 금형부위는 절연체 재료에 의해 형성되고 상기 제2 금형부위의 상기 제2 형성면의 부근에는 와전류를 발생시키는 고주파 가열 코일이 상기 제1 형성면을 따라 매설되는 구성이다.

이 때, 상기의 종래 특허는 대형금형 급속온도 제어기술로 전기저항을 이용한 가열방식에 있어서, 빠른 시간에 중합온도(140-180℃)에서 냉각온도(60℃)로 낮추는 냉각채널 및 냉각탱크가 있지만, 열용랑이 큰 금형을 빠르게 가열하고 냉각하기에 어려움이 있다.

일본 공개특허공보 특개2012-0040847호(2012.03.01.)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 제 1 금형 및 제 2 금형을 이웃하게 배치하되, 절연체를 맞닿게 하여 제 1 금형 및 제 2 금형 사이의 열전달을 차단시킨 상태에서, 고온상태의 제 1 금형 및 저온상태의 제 2 금형 내를 수평이동할 수 있는 이동금형이 별도로 구비됨으로써, 이동금형을 급속 가열 및 냉각시켜 모노머를 중합하여 탄소복합소재를 생산할 수 있는 기술에 적용 가능한 급속가열 및 급속냉각을 위한 이동형 금형을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 급속가열 및 급속냉각을 위한 이동형 금형은 내부에 제품소재가 주입되는 이동금형; 상기 이동금형이 삽입되며, 고온상태가 유지되는 고온유지몸체; 및 상기 고온유지몸체로부터 이동된 상기 이동금형이 삽입되며, 저온상태가 유지되는 저온유지몸체;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 고온유지몸체는 상부 및 하부금형이 합형되면서 제 1 캐비티를 형성하는 제 1 금형이며, 상기 저온유지몸체는 상기 제 1 금형과 이웃하게 배치되되, 상부 및 하부금형이 합형되면서 제 2 캐비티를 형성하는 제 2 금형인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제 1 금형 및 제 2 금형은 상기 제 1 금형의 상부금형과 상기 제 2 금형의 상부금형의 사이면 및 상기 제 1 금형의 하부금형과 상기 제 2 금형의 하부금형은 사이면에는 절연체가 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 이동금형은 상기 제 1 금형 및 제 2 금형에 비해 열용량이 작고 두께가 얇은 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제 1 금형은 고온상태를 유지하기 위한 고온의 열 전달 수단이 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제 2 금형은 저온상태를 유지하기 위한 저온의 열 전달 수단이 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 이동금형은 이동금형 상부와 이동금형 하부로 이루어지되, 상기 이동금형 상부와 이동금형 하부가 서로 합형되면서 내부에 제 3 캐비티가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 이동금형은 내부로 제품소재가 주입되는 주입구; 및 상기 상부 이동금형과 하부 이동금형을 체결하는 체결수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제 1 금형은 내부에 상기 이동금형이 다수 개가 삽입되며, 일측에서 고온 유체가 유입되어 지나가는 채널이 구비되는 병렬형의 삽입체인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제 2 금형은 내부에 상기 이동금형이 다수 개가 삽입되며, 일측에서 저온 유체가 유입되어 지나가는 채널이 구비되는 병렬형의 삽입체인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 고온유지몸체는 내부로 삽입되어 통과되는 상기 이동금형을 가열하는 발열장치가 구비되는 가열로이며, 상기 저온유지몸체는 상기 가열로로부터 이동되어 삽입되는 상기 이동금형을 냉각하는 냉각장치가 구비되는 냉각로인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 고온유지몸체는 일측에서 고온유체가 유입되어 타측으로 유출되는 고온유체용기인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 저온유지몸체는 일측에서 저온유체가 유입되어 타측으로 유출되는 저온유체용기인 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 급속가열 및 급속냉각을 위한 이동형 금형을 이용한 성형방법은 상기 이동금형의 내부로 제품소재를 삽입하는 단계; 상기 이동금형을 상기 고온유지몸체에 삽입하여 가열하는 단계; 및 상기 이동금형을 상기 저온유지몸체로 이동시켜 삽입하여 냉각하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성에 의한 본 발명에 따른 급속가열 및 급속냉각을 위한 이동형 금형은 제 1 금형 및 제 2 금형을 이웃하게 배치하되, 절연체를 맞닿게 하여 제 1 금형 및 제 2 금형 사이의 열전달을 차단시킨 상태에서, 고온상태의 제 1 금형 및 저온상태의 제 2 금형 내를 수평이동할 수 있는 이동금형이 별도로 구비됨으로써, 이동금형을 급속 가열 및 냉각시켜 모노머를 중합하여 탄소복합소재를 생산할 수 있는 기술에 적용 가능한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동형 금형의 형개시 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동형 금형의 합형시 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동형 금형의 형개시 단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동형 금형의 합형시 단면도.
도 5는 본 발명의 제 2 실이예에 따른 이동금형의 단면도
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 병렬형 고온 및 저온 이동형 금형 단면도.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 이동형 금형 가열 시스템 예시도.
도 8은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 이동형 금형 가열 시스템 예시도.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 성형 방법 순서도.

이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 급속가열 및 급속냉각을 위한 이동형 금형을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한, 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

이 때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.

본 발명은 급속가열 및 급속냉각을 위한 이동형 금형에 관한 것으로, 내부에 제품소재가 주입되는 이동금형과, 상기 이동금형이 삽입되며, 고온상태가 유지되는 고온유지몸체 및 상기 고온유지몸체로부터 이동된 상기 이동금형이 삽입되며, 저온상태가 유지되는 저온유지몸체를 포함하여 구성된다.

[실시예 1]

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동형 금형의 형개시 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동형 금형의 합형시 단면도이다.

도 1 및 2를 참조하면, 급속가열 및 급속냉각을 위한 이동형 금형은 상기 고온유지몸체는 상부 및 하부금형(110, 120)이 합형되면서 제 1 캐비티(130)를 형성하는 제 1 금형(100)이며, 상기 저온유지몸체는 상기 제 1 금형(100)과 이웃하게 배치되되, 상부 및 하부금형(210, 220)이 합형되면서 제 2 캐비티(230)를 형성하는 제 2 금형(200)일 수 있다.

또한, 상기 이동금형(300)은 상기 제 1 캐비티(130)와 제 2 캐비티(230) 내에 삽입되며, 내부로 제품소재(20)가 주입된다.

여기서, 상기 제 1 캐비티(130) 및 제 2 캐비티(230)는 본 발명에 따른 형상에 한정되는 것이 아니라 다양하게 실시될 수 있다.

또한, 여기서 이동형 금형이라 함은, 상기 제 1 금형(100) 및 제 2 금형(200)이 일체형으로 구비되며, 상기 제 1 금형(100) 및 제 2 금형(200) 내에 별도의 상기 이동금형(300)을 구비함으로써 상기 제 1 금형(100)과 제 2 금형(200) 및 이동금형(300)을 합하여 이동형 금형이라 칭할 수 있다.

이 때, 상기 제 1 금형(100) 및 제 2 금형(200)은 상기 이동금형(300)이 삽입되도록 상기 이동금형(300) 형상과 동일하게 상기 제 1 캐비티(130) 및 제 2 캐비티(230)가 형성될 수 있다.

또한, 상기 제 1 금형(100) 및 제 2 금형(200)은 상기 제 1 금형 상부(110)금형과 상기 제 2 금형 상부(210)금형의 사이에 절연체(10)가 구비될 수 있다. 또한, 상기 제 1 금형 하부(120)금형과 상기 제 2 금형 하부(220)금형 사이에도 절연체(10)가 구비될 수 있다.

상기 이동금형(300)이 이송 중에는 금형체결력이 상대적으로 낮아지기 때문에 유체의 유출이 생길 수 있으며, 이를 방지하기 위해서는 상기 제 1 금형(100)과 제 2 금형(200)의 거리를 최소화 하여야 한다. 도 1 및 도 2와 같이 상기 제 1 및 제 2 금형(100, 200)이 고온 및 저온을 유지하며 가까이 있을 경우, 중간에 상기 절연체(10)를 삽입하여 각각의 금형의 온도가 유지될 수 있도록 할 수 있다.

상기 제 1 금형(100)은 고온상태를 유지하기 위한 고온의 열 전달 수단이 구비될 수 있다. 또한, 상기 제 2 금형(200)은 저온상태를 유지하기 위한 저온의 열 전달 수단이 구비될 수 있다.

일반적으로 고온상태의 상기 제 1 금형(100)은 고온의 유체를 가열채널에 흘려 유지시키고, 저온상태의 상기 제 2 금형(200)은 저온의 유체를 냉각채널에 흘려 유지시킬 수 있으며, 상기 이동금형(300)을 적용하기 때문에 급속가열 및 급속냉각을 위해 추가적인 장비가 필요하지 않을 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동금형(300)의 형개시 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동금형(300)의 합형시 단면도이다.

도 3 및 4를 참조하면, 상기 이동금형(300)은 상기 제 1 금형(100) 및 제 2 금형(200)에 비해 열용량이 작고 두께가 얇을 수 있다.

상기 이동금형(300)은 제품의 형상을 따라 얇은 두께만큼 오프셋되어 구비된 것으로서, 이동금형 상부 및 하부(310, 320)로 구비되며 상하부의 금형을 합형하면, 내부에 제 3 캐비티(330)가 형성될 수 있다.

상기 제 3 캐비티(330)는 상기 제품소재(20)가 삽입되는 공간이며, 제품의 형상이 제작되는 공간일 수 있다.

또한, 상기 제품소재(20)는 섬유강화열가소성플라스틱(FRT P, Fiber reinforced thermoplastics)이 적용될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 상기 이동형 금형에 적용될 수 있는 다양한 소재가 실시될 수 있다.

여기서, 일반적으로, 자동차 구조재로써 열가소성수지를 이용한 섬유강화열가소성플라스틱(FRTP, Fiber reinforced thermoplastics) 부품공정개발이 필요하며, 열가소성 수지의 높은 점성에 의해 섬유상 함침이 불가하기 때문에 금형 내에 단량체인 모노머(monomer)를 주입하여 섬유상에 함침하고 금형 온도제어를 통해 모노머를 중합(polymerization)하여 섬유강화열가소성플라스틱(FRTP, Fiber reinforced thermoplastics)을 생산하는 in-situ중합에 의한 복합재료 성형기술이 필요하다.

또한, 상기 In-situ 중합을 이용할 경우 저점도 모노머를 이용하므로 함침이 빠르고 용이하며 간단한 장비로 빠르게 성형할 수 있어, 대량생산에 적합하며, 추가적인 기술적 장벽인 금형 급속 가열 및 냉각 기술을 개발하면 적용 가능할 수 있다.

이에 따라, 본 발명의 이동형 금형은 상기 제 1 금형(100) 및 제 2 금형(200)을 이웃하게 배치하되, 상기 절연체(10)를 맞닿게 하여 상기 제 1 금형(100) 및 제 2 금형(200) 사이의 열전달을 차단시킨 상태를 유지하며, 고온상태의 상기 제 1 금형(100) 및 저온상태의 상기 제 2 금형(200) 내를 수평이동할 수 있는 상기 이동금형(300)이 별도로 구비됨으로써, 상기 이동금형(300)을 급속 가열 및 냉각시켜 모노머를 중합하여 탄소복합소재를 생산할 수 있는 기술에 적용 가능할 수 있다.

이하는, 제 2 실시예 내지 제 4 실시예에 따라 상기 이동금형을 급속고온 또는 급속저온을 수행하기 위한 실시예이다.

[실시예 2]

본 발명에 따른 실시예 2의 급속가열 및 급속냉각을 위한 이동형 금형은 상기 고온유지몸체는 상부 및 하부금형(110, 120)이 합형되면서 제 1 캐비티(130)를 형성하는 제 1 금형(100)이며, 상기 저온유지몸체는 상기 제 1 금형(100)과 이웃하게 배치되되, 상부 및 하부금형(210, 220)이 합형되면서 제 2 캐비티(230)를 형성하는 제 2 금형(200)일 수 있다.

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 이동금형의 단면도이다.

도 5를 참조하여 설명하면, 상기 이동금형(300)은 상부 이동금형(310)과 하부 이동금형(320)으로 이루어지되, 내부로 제품소재(20)가 주입되는 주입구(340) 및 상기 상부 이동금형(310)과 하부 이동금형(320)을 체결하는 체결수단(350)을 포함하여 구성되기도 한다. 이러한 이동금형(300)은 체결수단(350)에 의해 체결력이 높은 장점이 있어, 이동이 용이하게 할 수 있다. 이때, 상기 체결수단(350)은 나사 및 클립 등과 같은 체결수단을 사용할 수 있다.

여기서, 상기 이동금형은 다양한 형상으로 형성될 수 있음에 따라 위의 설명의 이동금형 형상과 아래 내용에 대한 이동금형 형상이 도면에서 상이할 수 있음을 명시한다.

또한, 공통적으로 상기 이동금형은 금형의 기본적인 기능을 하도록 내부에 중공이 있고, 금형개폐면이 있고, 체결은 한 예로 볼트를 이용할 수 있다.

도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 병렬형 고온 및 저온 이동형 금형 단면도이다.

도 6을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 실시예 2의 급속가열 및 급속냉각을 위한 이동형 금형은 제1 금형이 내부에 상기 이동금형이 다수 개가 삽입되며, 일측에서 고온 유체가 유입되어 지나가는 채널이 구비되는 병렬형의 삽입체(400)일 수 있다. 또한, 제2 금형은 내부에 상기 이동금형이 다수 개가 삽입되며, 일측에서 저온 유체가 유입되어 지나가는 채널이 구비되는 병렬형의 삽입체(500)일 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 실시예 2의 제1 금형은 별도의 이동형 금형이 삽입될 수 있는 어레이 형태의 병렬형 고온 금형 삽입체(400)에 수지충전이 끝난 이동금형(300)을 공정에 따라 경화 및 중합이 필요한 온도까지 급격하게 상승시킬 수 있다. 열전도율이 높은 금속소재로 만들어진 병렬형 고온 금형 삽입체(400)는 수지충전이 끝난 이동금형(300)을 순차적으로 넣고 빠르게 고온을 유지하기 위함이며, 병렬형 고온 금형 삽입체(400)의 온도는 열선 및 고온유체 등 다양한 방법으로 유지될 수 있다.

또한, 상기 병렬형 고온금형 삽입체(400)는 양측부에 제 1 고온유체 입구(410) 및 제 1 고온유체 출구(420)가 형성될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 실시예 2의 제2 금형은 고온에서 경화 및 중합이 끝난 이동형 금형은 순차적으로 저온금형으로 이송되어 빠르게 냉각온도로 유지되도록 병렬형 저온금형 삽입체(500)로 이송될 수 있다. 병렬형 고온 금형 삽입체(400)와 마찬가지로 열전도도가 높은 저온 금형 삽입체(500)에 이동금형(300)을 순차적으로 삽입하는 형태일 수 있다. 고온삽입체와 저온삽입체의 이동형 금형 개수는 목표양산시간, 중합시간 및 냉각시간을 고려하여 산정할 수 있다.

또한, 상기 병렬형 저온금형 삽입체(500)는 양측부에 제 1 냉각수 입구(510) 및 제 1 냉각수 출구(520)가 형성될 수 있다.

[실시예 3]

하기는, 금형 형상의 고온 및 저온삽입체 뿐만 아니라 고온과 저온을 분위기 제어를 통해 연속공정으로도 구현할 수 있음을 나타낼 수 있다.

도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 이동형 금형 가열 시스템 예시도이다.

도 5 및 7을 참조하면, 고온 삽입체 대신 연속가열을 이용한 모식도일 수 있으며, 가열로(600) 내를 상기 이동금형(300)이 지나가는 구성일 수 있다.

즉, 본 발명은 급속가열 및 급속냉각을 위한 이동형 금형에 관한 것으로, 내부에 제품소재가 주입되는 이동금형과, 상기 이동금형이 삽입되며, 고온상태가 유지되는 고온유지몸체 및 상기 고온유지몸체로부터 이동된 상기 이동금형이 삽입되며, 저온상태가 유지되는 저온유지몸체를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 이동금형(300)은 도5에서 보는 바와 같이, 이동금형 상부(310)와 이동금형 하부(320)로 이루어진다. 또한, 상기 이동금형(300)은 내부로 제품소재(20)가 주입되는 주입구(340) 및 상기 상부 이동금형(310)과 하부 이동금형(320)을 체결하는 체결수단(350)을 포함하여 이루어진다.

도7에서 보는 바와 같이, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 고온유지몸체는 내부로 삽입되어 통과되는 상기 이동금형(300)을 가열하는 발열장치(630)가 구비되는 가열로(600)일 수 있다. 또한, 상기 저온유지몸체는 상기 가열로(600)로부터 이동되어 삽입되는 상기 이동금형(300)을 냉각하는 냉각장치(730)가 구비되는 냉각로(700)일 수 있다.

상기 가열로(600)는 일측에 이동금형(300)이 유입되는 가열로입구(610)와, 타측에 이동금형(300)이 유출되는 가열로출구(620)가 형성되기도 한다.

또한, 상기 가열로(600)는 이동금형(300)으로 열을 발산하는 발열장치(630)이 더 구비되기도 한다.

이러한 가열로(600)는 다수의 이동금형(300)이 가열로입구(610)로 순차적으로 연속 유입되고, 상기 발열장치(630)에 의해 순차적으로 가열되어, 가열로출구(620)로 유출된다.

상기 가열로(600)와 같은 연속가열 방식은 모노머의 경우 약 200도 부근까지 온도를 유지해야 하므로 전기적으로 밀폐공간을 가열하고 컨베이어 벨트와 같은 이송시스템으로 이동형 금형을 이송시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 이동형 금형 가열 시스템은 가열로(600) 이후에 냉각로(700)가 더 구비될 수도 있다.

상기 냉각로(700)는 일측에 이동금형(300)이 유입되는 냉각로입구(710)와, 타측에 이동금형(300)이 유출되는 냉각로출구(720)가 형성되기도 한다.

또한, 상기 냉각로(700)는 이동금형(300)을 냉각시키는 냉각장치(730)가 더 구비되기도 한다.

이러한, 냉각로(700)는 다수의 이동금형(300)이 냉각로입구(710)로 순차적으로 연속 유입되고, 상기 냉각장치(730)에 의해 순차적으로 냉각되어, 냉각로출구(720)로 유출된다.

또한, 상기 냉각로(700) 이동금형(300)을 이동시키는 컨베이어 벨트와 같은 이송시스템이 구비될 수도 있다.

[실시예 4]

도 8은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 이동형 금형 가열 시스템 예시도이다.

실시예 4의 본 발명은 급속가열 및 급속냉각을 위한 이동형 금형에 관한 것으로, 내부에 제품소재가 주입되는 이동금형과, 상기 이동금형이 삽입되며, 고온상태가 유지되는 고온유지몸체 및 상기 고온유지몸체로부터 이동된 상기 이동금형이 삽입되며, 저온상태가 유지되는 저온유지몸체를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 이동금형(300)은 도5에서 보는 바와 같이, 이동금형 상부(310)와 이동금형 하부(320)로 이루어진다. 또한, 상기 이동금형(300)은 내부로 제품소재(20)가 주입되는 주입구(340) 및 상기 이동금형 상부(310)와 이동금형 하부(320)를 체결하는 체결수단(350)을 포함하여 이루어진다.

도 8을 참조하면, 상기 고온유지몸체는 일측에서 고온유체가 유입되어 타측으로 유출되는 고온유체용기(pool)(800)일 수 있다. 또한, 상기 고온유체용기(800)는 양측부에 제 2 고온유체 입구(810) 및 제 2 고온유체 출구(820)가 형성될 수 있다.

또한, 상기 저온유지몸체는 일측에서 저온유체가 유입되어 타측으로 유출되는 저온유체용기(pool)(900)일 수 있다. 또한, 상기 저온유체용기(900)는 양측부에 제 2 냉각수 입구(910) 및 제 2 냉각수 출구(920)가 형성될 수 있다.

이와 같은, 제 4 실시예에 따른 이동형 금형 가열 시스템은 이동금형(300)을 상기 고온유체용기(800)에 넣는다. 이후, 이동금형(300) 내의 모노머가 약 200도 부근까지 온도를 유지시킨다. 이후, 상기 이동금형(300)을 고온유체용기(800)에서 빼낸 뒤, 저온유체용기(900)에 넣어 냉각시킬 수 있다.

이동금형(300) 내부의 주입된 제품소재(20)가 모노머의 경우 약 200도 부근까지 온도를 유지해야 하므로 전기적으로 밀폐공간을 가열하고 컨베이어 벨트와 같은 이송시스템으로 이동형 금형을 이송하며 고온을 유지하는 방식[실시예 3]을 이용할 수 있으며, 에폭시의 경우 고온유체를 이용한 유체용기[실시예 4]에서 고온을 유지할 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 성형 방법 순서도이다.

도 9를 참조하면, 급속가열 및 급속냉각을 위한 이동형 금형을 이용한 성형방법은 이동금형(300)의 내부로 제품소재(20)를 삽입하는 단계; 상기 이동금형(300)을 상기 고온유지몸체에 삽입하여 가열하는 단계; 및 상기 이동금형(300)을 상기 저온유지몸체로 이동시켜 삽입하여 냉각하는 단계;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 이동금형(300)을 상기 고온유지몸체에 삽입하여 가열하는 단계는 상기 이동금형(300) 내부로 모노머를 주입하며, 중합온도로 급속 가열하여 상기 제품소재(20)와 중합되는 단계가 포함될 수 있다.

또한, 상기 이동금형(300)을 상기 저온유지몸체로 이동시켜 삽입하여 냉각하는 단계는 급속 냉각시켜 상기 제품소재(20)를 성형 완료시키는 단계가 포함될 수 있다.

따라서, 상기 급속가열 및 급속냉각을 위한 이동형 금형을 이용한 성형방법은 열용량이 작은 얇은 상기 이동금형(300)을 상기 제 1 금형(100)인 고온금형에서 중합온도로 급속가열하고 상기 제 2 금형(200)인 저온금형으로 이동해 성형완료온도로 급속냉각할 수 있다. 이때, 탄소섬유를 상기 이동금형(300)에 넣고 합형한 후, 모노머를 주입 후 상기 제 1 금형(100)인 고온금형에 삽입하여, 중합온도로 급속가열할 수 있다. 이후, 상기 이동금형(300)은 상기 제 2 금형(200)인 저온금형에 옮겨, 성형완료 온도로 급속냉각시킬 수 있다.

이에 따라, 일반적으로 종래 금형은 열용량이 커서 중합온도로 가열하고 성형완료 온도로 냉각하는 시간이 오래 걸리는 반면, 본 발명에서의 상기 이동형 금형은 열용량이 작은 얇은 상기 이동금형(300)을 고온상태의 상기 제 1 금형(100)에서 중합온도로 급속가열하고 저온상태의 상기 제 2 금형(200)으로 이동해 성형완료온도로 급속냉각 할 수 있는 장점이 있다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 일 실시예에 한정되는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술되는 특허 청구 범위뿐 아니라 이 특허 청구 범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

100 : 제 1 금형 200 : 제 2 금형
300 : 이동금형 10 : 절연체
110 : 제 1 금형 상부 120 : 제 1 금형 하부
210 : 제 2 금형 상부 220 : 제 2 금형 하부
130 : 제 1 캐비티 230 : 제 2 캐비티
310 : 이동금형 상부 320 : 이동금형 하부
330 : 제 3 캐비티 20 : 제품소재
400 : 병렬형 고온금형 삽입체
410 : 제 1 고온유체 입구 420 : 제 1 고온유체 출구
500 : 병렬형 저온금형 삽입체
510 : 제 1 냉각수 입구 520 : 제 1 냉각수 출구
600 : 가열로
610 : 가열로입구 620 : 가열로출구
630 : 발열장치
700 : 냉각로
710 : 냉각로입구 720 : 냉각로출구
730 : 냉각장치
800 : 고온유체용기
810 : 제 2 고온유체 입구 820 : 제 2 고온유체 출구
900 : 저온유체용기
910 : 제 2 냉각수 입구 920 : 제 2 냉각수 출구

Claims (15)

1. 내부에 제품소재가 주입되는 이동금형;
   상기 이동금형이 삽입되며, 고온상태가 유지되는 고온유지몸체; 및
   상기 고온유지몸체로부터 이동된 상기 이동금형이 삽입되며, 저온상태가 유지되는 저온유지몸체;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 급속가열 및 급속냉각을 위한 이동형 금형.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 고온유지몸체는
   상부 및 하부금형이 합형되면서 제 1 캐비티를 형성하는 제 1 금형이며,
   상기 저온유지몸체는
   상기 제 1 금형과 이웃하게 배치되되, 상부 및 하부금형이 합형되면서 제 2 캐비티를 형성하는 제 2 금형
   인 것을 특징으로 하는 급속가열 및 급속냉각을 위한 이동형 금형.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 제 1 금형 및 제 2 금형은
   상기 제 1 금형의 상부금형과 상기 제 2 금형의 상부금형의 사이면 및 상기 제 1 금형의 하부금형과 상기 제 2 금형의 하부금형은 사이면에는 절연체가 구비되는 것을 특징으로 하는 급속가열 및 급속냉각을 위한 이동형 금형.
   
4. 제 2항에 있어서,
   상기 이동금형은
   상기 제 1 금형 및 제 2 금형에 비해 열용량이 작고 두께가 얇은 것을 특징으로 하는 급속가열 및 급속냉각을 위한 이동형 금형.
   
5. 제 2항에 있어서,
   상기 제 1 금형은
   고온상태를 유지하기 위한 고온의 열 전달 수단이 구비되는 것을 특징으로 하는 급속가열 및 급속냉각을 위한 이동형 금형.
   
6. 제 2항에 있어서,
   상기 제 2 금형은
   저온상태를 유지하기 위한 저온의 열 전달 수단이 구비되는 것을 특징으로 하는 급속가열 및 급속냉각을 위한 이동형 금형.
   
7. 제 2항에 있어서,
   상기 이동금형은
   이동금형 상부와 이동금형 하부로 이루어지되,
   상기 이동금형 상부와 상기 이동금형 하부가 서로 합형되면서 내부에 제 3 캐비티가 형성되는 것을 특징으로 하는 급속가열 및 급속냉각을 위한 이동형 금형.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 이동금형은
   내부로 제품소재가 주입되는 주입구; 및
   상기 이동금형 상부와 상기 이동금형 하부를 체결하는 체결수단;
   을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 급속가열 및 급속냉각을 위한 이동형 금형.
   
9. 제 8항에 있어서,
   상기 제 1 금형은
   내부에 상기 이동금형이 다수 개가 삽입되며, 일측에서 고온 유체가 유입되어 지나가는 채널이 구비되는 병렬형의 삽입체인 것을 특징으로 하는 급속가열 및 급속냉각을 위한 이동형 금형.
   
10. 제 8항에 있어서,
    상기 제 2 금형은
    내부에 상기 이동금형이 다수 개가 삽입되며, 일측에서 저온 유체가 유입되어 지나가는 채널이 구비되는 병렬형의 삽입체인 것을 특징으로 하는 급속가열 및 급속냉각을 위한 이동형 금형.
    
11. 제1항에 있어서,
    상기 이동금형은
    이동금형 상부와 이동금형 하부로 이루어지되,
    내부로 제품소재가 주입되는 주입구; 및
    상기 이동금형 상부와 상기 이동금형 하부를 체결하는 체결수단;
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 급속가열 및 급속냉각을 위한 이동형 금형.
    
12. 제11항에 있어서,
    상기 고온유지몸체는
    내부로 삽입되어 통과되는 상기 이동금형을 가열하는 발열장치가 구비되는 가열로이며,
    상기 저온유지몸체는
    상기 가열로로부터 이동되어 삽입되는 상기 이동금형을 냉각하는 냉각장치가 구비되는 냉각로인 것을 특징으로 하는 급속가열 및 급속냉각을 위한 이동형 금형.
    
13. 제11항에 있어서,
    상기 고온유지몸체는
    일측에서 고온유체가 유입되어 타측으로 유출되는 고온유체용기인 것을 특징으로 하는 급속가열 및 급속냉각을 위한 이동형 금형.
    
14. 제11항에 있어서,
    상기 저온유지몸체는
    일측에서 저온유체가 유입되어 타측으로 유출되는 저온유체용기인 것을 특징으로 하는 급속가열 및 급속냉각을 위한 이동형 금형.
    
15. 제 1항의 급속가열 및 급속냉각을 위한 이동형 금형을 이용한 성형방법으로서,
    상기 이동금형의 내부로 제품소재를 삽입하는 단계;
    상기 이동금형을 상기 고온유지몸체에 삽입하여 가열하는 단계; 및
    상기 이동금형을 상기 저온유지몸체로 이동시켜 삽입하여 냉각하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 급속가열 및 급속냉각을 위한 이동형 금형을 이용한 성형방법.

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