KR101840192B1

KR101840192B1 - 발포합성수지 금형용 미성형 방지형 조절식 벤트

Info

Publication number: KR101840192B1
Application number: KR1020160013234A
Authority: KR
Inventors: 강현석
Original assignee: 주식회사 현대공업
Priority date: 2016-02-03
Filing date: 2016-02-03
Publication date: 2018-05-04
Also published as: KR20170092206A

Abstract

본 발명은 자동차 내장용 완충재 등의 발포합성수지 성형물(12) 성형용 금형(10)에 설치되는 벤트(vent)(20)에 관한 것으로, 금형(10)에 형성된 벤트(20)와 금형(10) 외부의 조압실린더(30)를 연결하여, 발포성형시 금형(10) 내부 압력 및 금형(10)에 형성된 벤트(20)를 통한 가스 배기 압력을 자유롭게 조절함으로써, 성형물(12)의 미성형(未成形)을 방지할 수 있도록 한 것이다.
본 발명을 통하여, 발포합성수지 성형물(12)의 성형과정에서 발생될 수 있는 발포불량 또는 과발포를 방지할 수 있으며, 이로써 치밀하고 안정적인 조직의 발포합성수지 성형물(12)을 제조할 수 있고, 특히, 발포 가스의 기민하고 안정적인 배출이 가능하므로 종래기술에서의 최대 문제점이었던 미성형 등의 불량을 획기적으로 저감할 수 있다.

Description

발포합성수지 금형용 미성형 방지형 조절식 벤트{SHORT SHOT PREVENTING CONTROL TYPE VENT FOR FOAM PLASTIC MOLD}

본 발명은 자동차 내장용 완충재 등의 발포합성수지 성형물(12) 성형용 금형(10)에 설치되는 벤트(vent)(20)에 관한 것으로, 금형(10)에 형성된 벤트(20)와 금형(10) 외부의 조압실린더(30)를 연결하여, 발포성형시 금형(10) 내부 압력 및 금형(10)에 형성된 벤트(20)를 통한 가스 배기 압력을 자유롭게 조절함으로써, 성형물(12)의 미성형(未成形)을 방지할 수 있도록 한 것이다.

폴리우레탄폼(Polyurethane foam) 또는 발포폴리프로필렌(EPP, Expanded polypropylene) 등의 발포합성수지는 성형과정에서 이산화탄소 등의 발포 가스가 발생되어 성형물(12)의 조직내 기포가 형성됨으로써 특유의 가요성 및 복원성을 발현하는 것으로, 각종 가구 및 자동차용 좌석내 완충재 등 다양한 분야에 적용된다.

발포합성수지 제품은 도 1에서와 같이, 성형물(12)의 형상이 음각된 금형(10) 내부에 분출장치(15)가 액상의 발포합성수지 분출물(11)을 투입하고, 금형(10) 내에서 발포 및 경화 과정을 거친 후 완성된 성형물(12)을 금형(10)에서 분리하여 취출하는 방식으로 생산되는데, 발포성형 과정에서 발생되는 가스가 금형(10) 내부에 축적되면 분출물(11)의 원활한 팽창을 방해하고 완성된 성형물(12) 표면에 함몰부를 형성하는 등의 미성형(未成形) 불량이 발생되므로, 금형(10) 외부로 가스를 배출하는 벤트(20)가 설치되며, 이러한 발포합성수지 성형용 금형(10)의 벤트(20) 관련 종래기술로는 실용신안등록 제315537호를 들 수 있다.

실용신안등록 제315537호를 비롯한 발포합성수지 성형용 금형(10)의 벤트(20)는 그 사전적 의미에서와 같이, 금형(10) 내부에서 발생된 가스를 금형(10) 외부로 배출하는 배기구로서, 합성수지의 종류, 금형(10)의 구조 및 작업조건 등에 따라 구체적인 형상에는 차이가 있을 수 있으나, 도 1의 원내 확대부 A에서와 같이, 기본적으로 금형(10)을 관통하는 통공(21)이 형성된다.

도 1은 종래기술에 의한 자동차용 좌석내 완충재의 성형과정을 도시한 것으로, 동 도면에서와 같이, 산업용 로봇 등에 장착된 분출장치(15)가 개방된 금형(10) 내부에 액상의 발포합성수지 분출물(11)을 분출한 후, 금형(10)을 합형(合型)하면, 분출물(11)이 금형(10) 내부에서 발포 팽창하게 되는데, 이 과정에서 발생되는 가스는 동 도면의 원내 확대부 B에서와 같이 벤트(20)의 통공(21)을 통하여 금형(10) 외부로 배출된다.

도 1에서는 상형과 하형이 조합되어 내부에 성형공간이 형성되는 합형식 금형(10)이 적용되고, 하형에 액상 분출물(11)이 투입되며, 벤트(20)는 상형에 형성되어 있으나, 완제품의 특성에 따라 금형(10)의 구조 및 합형 여부, 분출물(11)의 투입위치가 변동될 수 있으며, 벤트(20)의 형성 위치 또한 상형에 국한되지 않고 변경될 수 있다.

이렇듯, 벤트(20)를 통한 발포 가스의 배출은 그 유량 내지 압력이 적정 수준으로 유지됨에 따라, 금형(10) 내부에 안정적으로 충만되면서도 치밀한 조직의 성형물(12)이 제조될 수 있는데, 도 1의 원내 확대부 C에서와 같이 벤트(20)의 배기 작용이 미비할 경우 해당 부위의 금형(10) 내부에 과도한 가스압이 형성되어 분출물(11)의 팽창을 방해하고 함몰부 형성 등 미성형 불량을 야기하며, 동 도면의 원내 확대부 D에서와 같이 벤트(20)의 배기 작용이 과도할 경우 분출물(11)의 과발포 또는 누출이 발생되어 해당 부위의 성형물(12) 조직 치밀도가 심각하게 저감되는 문제가 유발된다.

특히, 도 1의 원내 확대부 E에서와 같이, 분출물(11)의 벤트(20) 통공(21)을 통한 유출로 인하여 벤트(20)의 통공(21)이 폐색됨에 따라 벤트(20)의 기능이 상실될 수 있으며, 이로 인하여 벤트(20) 통공(21)을 매 성형시마다 청소하여야하는 불편이 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 감안하여 창안된 것으로, 발포합성수지 성형물(12)을 제조하는 금형(10)에 설치되는 벤트에 있어서, 금형(10) 내부와 외부를 연통하는 벤트(20)에는 연결관(25)이 연결되고, 연결관(25)에는 조압실린더(30)가 연결되어, 조압실린더(30)에 내장된 피스톤(31)이 왕복됨에 따라 연결관(25)을 통한 흡기 및 배기가 이루어짐을 특징으로 하는 발포합성수지 금형용 미성형 방지형 조절식 벤트이다.

또한, 상기 연결관(25)과 조압실린더(30) 사이에는 개폐관(26)이 연결되고, 개폐관(26)에는 밸브(27)가 설치됨을 특징으로 하는 발포합성수지 금형용 미성형 방지형 조절식 벤트이다.

본 발명을 통하여, 발포합성수지 성형물(12)의 성형과정에서 발생될 수 있는 발포불량 또는 과발포를 방지할 수 있으며, 이로써 치밀하고 안정적인 조직의 발포합성수지 성형물(12)을 제조할 수 있고, 특히, 발포 가스의 기민하고 안정적인 배출이 가능하므로 종래기술에서의 최대 문제점이었던 미성형 등의 불량을 획기적으로 저감할 수 있다.

도 1은 종래기술을 이용한 발포합성수지 성형물 제조방식 설명도
도 2는 본 발명의 사시도
도 3은 본 발명의 요부 발췌 사시도
도 4는 본 발명의 작동상태 대표 단면도
도 5는 본 발명의 잔류 분출물 제거방식 설명도
도 6은 본 발명의 흡기량 설정형 실시예 요부 발췌 사시도

본 발명의 상세한 구성 및 작동 원리를 첨부된 도면을 통하여 설명하면 다음과 같다.

우선 도 2는 본 발명의 외관을 도시한 사시도로, 동 도면에서와 같이, 본 발명은 발포합성수지 제품 성형용 금형(10)에 설치되는 벤트(20)로서, 벤트(20)에는 연결관(25)을 통하여 조압실린더(30)가 연결된다.

즉, 벤트(20)의 금형(10) 외부측 통공(21) 개방부가 대기중에 노출된 것이 아니라, 벤트(20)와 조압실린더(30)가 연결관(25)으로 연결되어, 조압실린더(30)에 의하여 연결관(25) 및 벤트(20) 내부 압력이 조절되는 것이다.

도 2에 도시된 실시예에서는 금형(10)의 상형에 다수 설치된 전체 벤트(20)가 연결관(25) 및 분기관(29)을 통하여 단일 조압실린더(30)에 연결되었으나, 각각의 벤트(20)에 별도의 조압실린더(30)가 연결될 수도 있으며, 일부 벤트(20)는 조압실린더(30)와 연결하고 나머지 벤트(20)는 종래기술에서와 같이 대기중에 노출하는 방식으로 운용될 수도 있다.

본 발명에 있어서 적용되는 조압실린더(30)는 그 사전적 의미에서와 같이 압력을 조절하는 실린더로서, 내장된 피스톤(31)이 왕복됨에 따라 조압실린더(30) 선단측의 노즐을 통하여 내부 기체가 압출되거나, 외부의 기체가 흡입된다.

도 3에서와 같이, 조압실린더(30)의 피스톤(31)과 연결된 피스톤로드(35)는 조압실린더(30) 후방측으로 돌출되어, 수동으로 조작되거나, 동 도면에 도시된 실시예에서와 같이 액튜에이터(40) 등의 구동수단이 연결되어 자동으로 작동될 수도 있다.

도 4에서와 같이, 금형(10) 내부와 외부를 연통하는 즉, 합형식 금형(10)을 합형함에 따라 격리되는 금형(10) 내부 공간과 금형(10) 외부를 연통하는 벤트(20)에는 연결관(25)이 연결되고, 연결관(25)에는 조압실린더(30)가 연결되어, 조압실린더(30)에 내장된 피스톤(31)이 왕복됨에 따라 연결관(25)을 통한 흡기 및 배기가 이루어진다.

즉, 조압실린더(30)의 피스톤(31)이 후퇴하여 연결관(25)을 통한 흡기가 이루어지면 벤트(20)와 연결된 금형(10) 내부 공간의 압력이 하강하고, 조압실린더(30)의 피스톤(31)이 전진하여 연결관(25)을 통한 송기가 이루어지면 벤트(20)와 연결된 금형(10) 내부 공간의 압력이 상승하는 것이다.

이러한 조압실린더(30)를 통한 조압 작용은 금형(10) 내부에 분출물(11)이 투입되고 발포 가스가 분출되는 상황에서는 조압실린더(30)의 피스톤(31) 후퇴 속도를 조절하는 방식으로 금형(10) 내부 압력을 조절할 수 있는데, 조압실린더(30)의 피스톤(31)을 신속하게 후퇴하여 발포 가스를 충분히 흡입하는 경우 금형(10) 내부 압력은 저하되고, 조압실린더(30)의 피스톤(31)을 느리게 후퇴하여 발포 가스를 완만하게 흡입하는 경우에는 금형(10) 내부 압력이 상승된다.

이렇듯 금형(10) 내부 압력을 조절함에 따라 발포 속도를 조절할 수 있음은 물론 발포 조직의 치밀도 역시 조절할 수 있을 뿐 아니라, 함몰부 형성 등 미성형(未成形)이 우려되는 지점에 본 발명 벤트(20)를 설치하고 조압실린더(30)를 연결하여, 도 4의 상부 도면에서와 같이, 발포 완료가 임박하였음에도 충분한 팽창이 이루어지지 않은 경우, 도 4의 하부 도면에서와 같이, 해당 벤트(20)를 흡입함으로써, 미성형 불량을 효과적으로 억제할 수 있다.

또한, 본 발명의 조압실린더(30)는 전술한 바와 같이 흡입압은 물론 기체의 압송 역시 가능한 바, 이러한 기능을 활용하여 도 5에서와 같이, 벤트(20) 또는 연결관(25)에 침착된 잔류 분출물(11)을 제거할 수도 있다.

즉, 성형물(12)의 탈형이 완료된 후 조압실린더(30)의 피스톤(31)을 민첩하게 전진시킴으로써 고압, 고속의 기류를 연결관(25)을 통하여 압송할 수 있으며, 이로써 도 5의 원내 확대부에서와 같이, 벤트(20) 또는 연결관(25)에 잔류된 분출물(11)을 간편하게 제거할 수 있는 것이다.

한편, 도 2 내지 도 4에서와 같이, 연결관(25)과 조압실린더(30) 사이에는 개폐관(26)을 연결하고, 개폐관(26)에는 밸브(27)를 설치함으로써, 조압실린더(30)를 일층 다양한 방식으로 운용할 수 있다.

우선, 도 5에서와 같이, 벤트(20)내 잔류 분출물(11)을 제거하는 상황에서, 조압실린더(30)내 피스톤(31)이 전진된 상태에서 벤트(20)내 잔류 분출물(11) 제거가 필요한 경우, 일단 개폐관(26)의 밸브(27)를 개방한 상태에서 조압실린더(30)의 피스톤(31)을 충분히 후퇴한 후, 개폐관(26)의 밸브(27)를 폐쇄하고 조압실린더(30)의 피스톤(31)을 전진시킴으로써, 강력한 기류를 압송할 수 있다.

또한, 발포합성수지 성형물(12)의 성형과정에서 다량의 발포 가스가 방출되어 조압실린더(30)의 1회 행정(行程)만으로는 발포 가스의 수용이 불가능하면, 개폐관(26)의 밸브(27)를 개방한 상태에서 피스톤(31)을 신속하게 전진하고, 다시 밸브(27)를 폐쇄하는 방식으로 조압실린더(30)의 용량이 회복될 수 있다.

그 뿐 아니라, 성형공정의 수행전 개폐관(26)의 밸브(27)를 개방하고 개폐관(26)을 통하여 이형제(離形劑)를 분사함으로써 연결관(25) 및 벤트(20) 내주면에 이형제를 도포할 수 있으며, 이로써 전술한 바와 같은 잔류 분출물(11)의 기류 제거시 일층 용이한 제거가 가능하게 된다.

이러한 본 발명의 조압실린더(30) 및 연관 구성은 탈착식으로 구성되어 다종 제품 생산에 따른 금형(10) 교체시, 반복 활용될 수 있는데, 이 경우 조압실린더(30)의 흡기량을 새로 적용될 금형(10)에 적합한 수준으로 조정할 필요가 있다.

이에, 본 발명에서는 도 6에서와 같이, 조압실린더(30)의 흡기량을 자유롭게 사전 설정할 수 있도록 구성하였으며, 이는 조압실린더(30) 피스톤로드(35)의 후퇴 거리를 조절함으로써 수행된다.

즉, 도 6에서와 같이, 피스톤로드(35)에는 돌출턱 등의 형태를 가지는 억지부(37)가 형성되고, 억지부(37)의 후방에는 금형(10) 또는 조압실린더(30)에 가변적으로 고정이 가능한 정지부(50)가 구성되어, 조압실린더(30)에서 피스톤로드(35)가 후퇴하여 흡기가 이루어지는 과정에서 억지부(37)가 정지부(50)에 도달함에 따라 피스톤로드(35)의 후퇴가 정지되는 것이다.

이러한 피스톤로드(35)의 후퇴 정지는 조압실린더(30)의 피스톤로드(35)를 액튜에이터(40)로 구동하거나, 인력으로 수동 구동하는 경우를 막론하고 적용이 가능하다.

억지부(37) 후방 정지부(50)를 금형(10) 또는 조압실린더(30)에 가변적으로 고정한다는 의미는 정지부(50)의 피스톤로드(35) 중심축 연장선상의 위치를 조절 가능하도록 구성한다는 의미로서, 도시된 실시예에서는 평면상 U자형의 판체로 정지부(50)를 구성하고, 정지부(50) 양측에는 조절판(51)을 구성하며, 조절판(51)에는 피스톤로드(35)와 평행한 장홈인 활동홈(53)을 절개 형성함으로써, 고정나사(54)가 활동홈(53)에 결합된 상태에서 조절판(51)을 활동(sliding) 시킴에 따라 정지부(50)의 위치가 변동될 수 있도록 하였다.

이렇듯, 활동홈(53)이 절개된 조절판(51) 및 이를 고정하는 고정나사(54)를 구성함으로써, 간소한 구성으로도 용이하고 안정적인 정지부(50)의 위치 조정이 가능하며, 특히, 도 6에 도시된 바와 같이, 조압실린더(30)의 후단부에 고정판(52)을 접합하고, 고정판(52)에 고정나사(54)를 설치함으로써, 금형(10) 교체에 따른 조압실린더(30)의 이설시, 전술한 조압실린더(30) 흡기량 조절 수단도 동반 이설될 수 있어, 작업 편의를 확보할 수 있다.

10 : 금형
11 : 분출물
12 : 성형물
15 : 분출장치
20 : 벤트
21 : 통공
25 : 연결관
26 : 개폐관
27 : 밸브
29 : 분기관
30 : 조압실린더
31 : 피스톤
35 : 피스톤로드
37 : 억지부
40 : 액튜에이터
50 : 정지부
51 : 조절판
52 : 고정판
53 : 활동홈
54 : 고정나사

Claims

발포합성수지 성형물(12)을 제조하는 금형(10)에 설치되는 벤트로서, 금형(10) 내부와 외부를 연통하는 벤트(20)에는 연결관(25)이 연결되고, 연결관(25)에는 조압실린더(30)가 연결되며, 조압실린더(30)에 내장된 피스톤(31)의 피스톤로드(35)는 조압실린더(30) 후방측으로 돌출되고 액튜에이터(40)와 연결되어, 조압실린더(30)에 내장된 피스톤(31)이 왕복됨에 따라 연결관(25)을 통한 흡기 및 배기가 이루어지는 발포합성수지 금형용 미성형 방지형 조절식 벤트에 있어서,
연결관(25)과 조압실린더(30) 사이에는 개폐관(26)이 연결되고, 개폐관(26)에는 밸브(27)가 설치되어,
개폐관(26) 밸브(27)의 개방 상태에서 조압실린더(30) 피스톤(31)이 후퇴된 후 밸브(27)가 폐쇄되고 피스톤(31)이 전진되면 기류가 압송되어 벤트(20)내 잔류 분출물(11)이 제거되고,
밸브(27)의 개방 상태에서 피스톤(31)이 전진된 후 밸브(27)가 폐쇄되면 조압실린더(30)의 용량이 회복됨을 특징으로 하는 발포합성수지 금형용 미성형 방지형 조절식 벤트.
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