KR101883829B1 - 발포성형물 금형 장치 및 금형 장치를 이용한 발포성형물 제조방법 - Google Patents

Abstract

발포성형물 금형 장치 및 금형 장치를 이용한 발포성형물 제조방법을 개시한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 발포성형물 금형 장치 및 이를 이용한 발포성형물 제조과정 및 발포성형물의 공정 중 고정프레임과 이동프레임을 분리하는 단계에서, 두 프레임 사이에 잔존해있는 수분이 비산되는 것을 방지하여, 작업자의 화상, 습진등으로 부터 보호할 수 있는 발포성형물 금형 장치 및 금형 장치를 이용한 발포성형물 제조방법을 제공한다.

Description

발포성형물 금형 장치 및 금형 장치를 이용한 발포성형물 제조방법{FOAM ARTICLE MOLDING APPARATUS AND MANUFACTURING METHOD OF FOAM ARTICLE}

본 발명은 금형장치에 관한 것으로서, 상세하게는 발포 폴리프로필렌(Expanded Polypropylene: 이하 'EPP'라 함) 소재, 혹은 발포 폴리스티렌(Expanded Poly-Styrene: 이하 'EPS'라 함) 소재를 성형하는데 사용되는 금형장치에 관한 것이다.

EPP 또는 EPS 등과 같은 발포성수지성형물은 포장용기, 자동차 범퍼 등과 같이 그 활용범위가 매우 넓다.

이러한 발포성수지성형물을 성형하는 금형장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 고정베이스부(1), 이동베이스부(2)로 나누어 형성되고, 고정베이스부(1)는 고정프레임(3), 캐비티플레이트(5), 캐비티몰드(7)로 이루어지고, 물(14)을 분사할 수 있는 분사노즐(12)이 내부에 형성되어있다. 또한 이동베이스부(2)는 이동프레임(4), 코어플레이트, 코어몰드베이스(8), 코어몰드(9)로 이루어지고, 이동베이스부(2) 또한 물(14)을 분사할 수 있는 분사노즐(12)이 내부에 형성되어있다.

발포성수지성형물의 제조과정은 도 1 내지 4에 도시된 바와 같다.

고정베이스부(1)와 이동베이스부(2)는 발포물(13)을 넣는 과정에서 내부의 공기가 빠져나가기 용이하도록 하여, 발포물(13)을 피딩하는 속도를 높이기 위해서 소정의 간격을 이격시킨 후, 발포물(13)을 투입한다(도1). 발포물(13)의 투입이 완료되면, 이동베이스부(2)를 고정베이스부(1)쪽으로 이동을 시켜서 가압을 시킨다. 그 후 스팀으로 열을 가하여 발포물(13)을 성형시킨다(도2). 성형이 완료되면, 고온의 금형물을 식히고, 발포성수지성형물을 용이하게 분리하기 위해서, 분사노즐(12)를 이용하여 물(14)을 내부(각각의 몰드와 프레임 사이의 공간)에 투입한다(도3). 그 후, 온도가 낮아지면, 내부의 물은 드레인기 등을 이용해서 외부로 빼내고, 이동베이스부(2)를 이동시키고, 이젝터(11)를 이용하여 발포성수지성형물을 분리시킨다(도4).

분리된 발포성수지성형물은 아래로 떨어지고, 사람이 수작업으로 성형물을 이동 및 정리한다. 즉 작업자는 금형장치의 아래에 위치하고 있다.

이런 일련의 과정을 통해서 발포성형물 즉, 스트로폼 포장용기 등이 제조된다.
이러한 내용은 국내 등록특허공보 제 10-1358336에서 확인할 수 있다.

위의 발명의 배경이 되는 기술은 공지된 기술이 아니다.

종래 발포성수지성형물을 제조하는 과정에는 다음과 같은 문제점이 있다.

상기 금형 장치는 복수의 구성물, 즉 프레임, 플레이트, 몰드베이스, 몰드 등을 결합해서 제조하게 된다. 각각을 이격없이 결합을 하더라도, 구성물이 금속으로 되어 있기 때문에, 미세한 이격이 존재하게 된다.

이런 이격을 통해서 상기 내부(16)에만 존재해야 하는 물이 플레이트와 프레임 사이의 이격을 통해서 공극(15)에 흘러 들어가게 된다. 특히 물은 고온으로 인해 수증기 형태로 존재하고, 미세한 기압차 때문에 더 쉽게 이격을 통해서 공극(15)으로 들어가게 된다.

내부(16)에 존재하는 물의 제거는 수초간의 드레인과정을 통해서 이루어지기 때문에 공극(15)에 존재하는 물은 내부(16)로 다시 빨아들일 수가 없다.

공극(15)에 존재하는 물은 고정베이스부(1)와 이동베이스부(2)가 분리될 때, 기압차로 인해서, 분리와 동시에 퍼지게 된다. 물(14)로 인해서 금형장치의 내부온도가 내려갔다고 하더라도, 공극(15)에 존재하는 물의 온도는 여전히 높은 온도를 가지고 있고, 흩어지는 물은 작업자에게 튈 경우 화상을 입을 수가 있고, 주위 장비로 튈 경우에는 장비가 녹이 슬어서 노후되게 된다.

위와 같은 과제를 해결하기 위한 수단을 제공하는 발포성형을 하는 금형장치는 이동프레임, 코어플레이트, 코어몰드를 포함하며, 고정베이스부와 가까워지거나 멀어지도록 이동하는 것을 특징으로 하는 이동베이스부; 고정프레임, 캐비티플레이트, 캐비티몰드를 포함하며, 상기 이동베이스부와 대응되어 결합되는 고정베이스부; 이동프레임 및 코어플레이트와 코어몰드 사이에 형성된 제1 내부, 제1내부에 몰드의 온도를 낮추기 위해서 액체를 분사하는 제1 분사노즐; 고정프레임 및 캐비티플레이트와 캐비티몰드 사이에 형성된 제2 내부, 제2 내부에 몰드의 온도를 낮추기 위해서 액체를 분사하는 제2 분사노즐; 상기 코어몰드와 상기 캐비티몰드 사이에 성형물 형성을 위한 공간이 존재하고, 상기 공간에 수지발포물을 삽입 또는 충진하는 인젝터 또는 피더; 상기 이동프레임과 고정프레임을 결합하였을 경우, 상기 코어플레이트와 캐비티플레이트 사이에 형성되는 공극; 상기 이동프레임에 형성되고, 상기 공극과 상기 제1 내부를 관통하여 형성되는 제1배수홀부; 상기 고정프레임에 형성되고, 상기 공극과 상기 제2 내부를 관통하도록 형성된 제2 배수홀부로 구성이 된다.

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또한, 상기 공극에 존재하는 상기 온도를 낮추기 위해서 사용된 액체가 상기 배수홀부를 통해서, 공극에서 제1 내부와 제2 내부로 이동하여, 외부로 방출되도록 할 수 있다.

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발포성형물 금형 장치를 이용한 발포성형물 제조과정 및 발포성형물의 공정 중 고정프레임과 이동프레임을 분리하는 단계에서, 두 프레임 사이에 잔존해있는 수분이 비산되는 것을 방지하여, 작업자의 화상, 습진등으로 부터 보호할 수 있다.

또한, 비산된 수분에 의해서, 주위 장비들이 녹이 스는 것을 방지할 수 있고, 제거된 수분때문에, 발포성형물의 불량률도 감소하게 된다.

도 1 발포성형물을 제작을 위해서 수지발포물을 삽입 또는 충진하는 과정
도 2 삽입 또는 충진된 수지발포물을 가압하고, 가열하여 성형하는 과정
도 3 가열된 몰드의 온도를 낮추기 위해서 액체를 분사하는 과정
도 4 성형된 발포성형물을 분리하는 과정
도 5 내지 도 18 본 발명의 일 실시예

본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자,단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 발명의 일 실시예인 도 5 내지 도 18을 보면, 고정베이스부(101)의 캐비티플레이트(105)와 이동베이스부(102)의 코어플레이트(106) 사이부터 각각의 플레이트와 프레임사이까지에 금형장치의 구조적 및 재료적인 문제로 인해서 공극(110)이 존재하게 한다. 공극은 캐비티플레이트(105)와 코어플레이트(106)사이의 공극인 제1공극(110-1), 캐비티플레이트(105)와 고정프레임(103)을 결합하였을 경우 생기는 약3~5mm의 제2공극(110-2), 코어플레이트(106)과 이동프레임(104)를 결합하였을 경우 생기는 약3~5mm의 제3공극(110-3)으로 형성된다.

각각의 프레임(103, 104)의 하부(116)에는 제1/2 내부(111, 112)에 들어 있는 액체(물)을 제거하기 위해서 드레인홀(117)이 형성이 된다. 각각의 프레임(103, 104)의 하부는 드레인홀(117) 방향으로 경사가 지어져, 물이 잘 배수되도록 형성한다. 경사의 존재여부 및 각도는 제작되는 프레임의 형상에 의해서 최적화시킬 수 있다.

고정프레임(103)에는 제2 배수홀부(114)를 형성시키고, 이동프레임(104)에는 제1 배수홀부(113)을 형성시킨다. 각각의 배수홀부는 제3/2공극과 제1/2내부(111, 112)를 연결하도록 형성한다.

상기 제1/2 배수홀부은 복수개의 배수홀로 형성할 수 있으며, 상기 복수의 배수홀는 이동베이스부(102)가 움직이는 축방향을 X방향으로 정의하였을 경우, Z방향으로 배열되어 형성되고, Y축방향으로 보았을 경우, 상기 고정프레임과 이동프레임의 Y축 아래방향에만 위치하게 할 수 있다. Z방향으로 배열된 복수의 배수홀은 체결홀(115)이 사이에 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 공극(110)에 존재하는 액체(물)를 효과적으로 빼기 위해서, 각각의 배수홀부의 높이는 제2/3공극의 높이를 고려하여 빠른 시간에 공극(110)안에 존재하는 액체(물)를 빠른 시간에 뺄 수 있도록 형성되고, 각각의 배수홀부(113, 114)의 높이는 서로 다르게 제작될 수도 있고, 각각의 배수홀부(113, 114) 내부에 액체(물)이 드레인홀(117)로 잘 빠져나갈 수 있도록 경사면을 만들 수 있다.

효과적인 배수를 위해서, 각각의 프레임(103, 104) 하부(116)의 경사의 시작을 배수홀부(113, 114) 끝단과 맞닿게할 수 있고, 금형의 형상을 고려해서, 안맞닿게 할 수 있다. 안맞닿아도 드레인 과정에서 생기는 기압차로 인해서, 공극(110)에 존재하는 물은 잘 배수가 된다.(도면 12, 13 참조)

각각의 프레임(103, 104)은 드레인홀(117)을 바라보고, 경사가 지어져 있고, 그 경사는 프레임(103, 104)의 격벽부터 시작하는 것이 바람직하지만 프레임(103, 104)의 제작 특성상, 하부(116)의 평평한 면 또는 턱이 존재할 수도 있다.

상기 복수의 배수홀의 개수는 각각의 프레임의 형상 및 무게에 따라 결정되고, 도 8, 10에 개시된 것 처럼 z방향으로 길게 형성되어 있는 것이 바람직하다. 하지만 복수의 배수홀은 금형장치의 형상에 따라 최적의 형상을 선택할 수 있다. 이 과정에서는 공극(110)에 물을 얼마나 빠른 시간에 뺄 수 있느냐에 따라서 결정될 것이다.

상기 제1/2 배수홀부(113, 114)를 형성하고 금형장치를 결합하는 과정은 도면에 개시하였다.

제1/2 배수홀부(113, 114)는 대응하는 플레이트(106, 105)를 결합할 경우, 공극(110)이 보이고, 공극 사이로 제1/2 배수홀부(113, 114)가 보이도록 제작해야만 한다.

상기와 같이 제작된 금형장치를 이용하여 발포성형물을 제조하는 일 실시예는 다음과 같다.

제1 배수홀부를 포함하는 이동프레임, 코어플레이트, 코어몰드를 포함하며, 고정베이스부와 가까워지거나 멀어지도록 이동하는 것을 특징으로 하는 이동베이스부를 제2 배수홀부를 포함하는 고정프레임, 캐비티플레이트, 캐비티몰드를 포함하며, 상기 이동베이스부와 대응되어 결합되는 고정베이스부 방향으로 이동을 시킨다. 이동을 시킬 때, 소정의 이격거리를 두고 이동베이스부를 정지하고, 인젝터 또는 피더를 이용하여 수지발포물을 삽입 또는 충진한다. 그 후 이동베이스부를 이동하여, 수지발포물을 가열하여, 발포성형물을 성형한다.

가열된 몰드의 온도를 낮추기 위해서 물과 같은 액체를 이용하여, 온도를 낮추고, 온도를 낮추는 과정에서 사용된 액체가 공극으로 들어가게 된다.

그 후, 금형장치 내에 있는 액체를 제거하는 과정에서 공극에 존재하는 액체, 제1/2 배수홀부(113, 114)를 통해서 금형장치 외부로 빼내고, 이동베이스부를 고정베이스부의 반대방향으로 이동시켜서, 성형된 발포성형물을 몰드로부터 분리하여 발포성형물을 제조하게 된다.

1 고정베이스부
2 이동베이스부
3 고정프레임
4 이동프레임
5 캐비티플레이트
6 코어플레이트
7 캐비티몰드
8 코어몰드베이스
9 코어몰드
10 피더
11 이젝터
12 분사노즐
13 발포제
14 물
15 공극
16 내부
101 고정베이스부
102 이동베이스부
103 고정프레임
104 이동프레임
105 캐비티플레이트
106 코어플레이트
107 캐비티몰드
109 코어몰드
110 공극
111 제1내부
112 제2내부
113 제1 배수홀부
114 제2 배수홀부

Claims (5)

1. 발포성형을 하는 금형장치에 있어서,
   고정프레임, 캐비티플레이트, 캐비티몰드를 포함하며, 이동베이스부와 대응되어 결합되는 고정베이스부, 여기서, 고정프레임, 캐비티플레이트 및 캐비티몰드는 제2 내부를 형성하며, 상기 고정프레임은 상기 제2 내부에 들어있는 액체를 제거하기 위한 제2 드레인홀을 구비하며, 상기 제2 내부에 들어있는 액체의 제거 효율을 상승시키기 위해 상기 고정프레임의 하부는 상기 제2 드레인홀 방향으로 경사를 가짐;
   이동프레임, 코어플레이트, 코어몰드를 포함하며, 상기 고정베이스부와 가까워지거나 멀어지도록 이동하는 것을 특징으로 하는 이동베이스부, 여기서, 이동프레임, 코어플레이트 및 코어몰드는 제1 내부를 형성하고, 상기 이동프레임은 상기 제1 내부에 들어있는 액체를 제거하기 위한 제1 드레인홀을 구비하며, 상기 제1 내부에 들어있는 액체의 제거 효율을 상승시키기 위해 상기 이동프레임의 하부는 상기 제1 드레인홀 방향으로 경사를 가짐;
   상기 제1 내부에 몰드의 온도를 낮추기 위해서 액체를 분사하는 제1 분사노즐;
   상기 제2 내부에 몰드의 온도를 낮추기 위해서 액체를 분사하는 제2 분사노즐;
   상기 코어몰드와 상이 캐비티몰드 사이에 성형물 형성을 위한 공간이 존재하고, 상기 공간에 수지발포물을 삽입 또는 충진하는 인젝터 또는 피더;
   상기 이동프레임과 고정프레임을 결합하였을 경우, 상기 코어플레이트와 캐비티플레이트 사이에 형성되는 공극;
   상기 이동프레임에 형성되고, 상기 공극과 상기 제1 내부를 관통하여 형성되는 제1배수홀부;
   상기 고정프레임에 형성되고, 상기 공극과 상기 제2 내부를 관통하도록 형성된 제2 배수홀부을 포함하며,
   상기 공극으로 흘러든 액체를 상기 제1 드레인홀로 배출하는 효율을 상승시키기 위해, 상기 제1 배수홀부는 상기 제1 드레인홀 방향으로 경사를 가지며, 상기 제1 배수홀부의 일측 끝단이 상기 이동프레임의 하부의 경사의 시작점과 맞닿으며,
   상기 공극으로 흘러든 액체를 상기 제2 드레인홀로 배출하는 효율을 상승시키기 위해, 상기 제2 배수홀부는 상기 제2 드레인홀 방향으로 경사를 가지며, 상기 제2 배수홀부의 일측 끝단이 상기 고정프레임의 하부의 경사의 시작점과 맞닿으며,
   상기 온도를 낮추기 위해서 사용된 액체 중 상기 공극에 존재하는 액체가 상기 배수홀부를 거쳐 공극에서 제1 내부 또는 제2 내부로 이동하여, 드레인홀을 통해서 외부로 방출되는 것을 특징으로 하는 발포성형을 하는 금형장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 배수홀부 또는 제2 배수홀부는,
   복수개의 배수홀로 형성된 것을 특징으로 하는 발포성형을 하는 금형장치.
   
   
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