KR101896980B1

KR101896980B1 - 몰드

Info

Publication number: KR101896980B1
Application number: KR1020187005190A
Authority: KR
Inventors: 노베르트 로이베르; 미카엘 안스만; 크리스챤 클루게; 게르드 로트닝거; 막시밀리안 쿠르츠
Original assignee: 쿠르츠 게엠베하
Priority date: 2015-07-24
Filing date: 2016-07-08
Publication date: 2018-09-10
Also published as: WO2017016845A1; CN108025464A; KR20180025980A; DE102015112149A1; EP3325245A1; US20180215084A1

Abstract

본 발명은 입자 발포체 제품을 제조하는 데에 사용되는 장치를 위한 몰드에 관한 것이다. 몰드는 몰드 공동(mold cavity)을 한정한다. 몰드는 공동 체이스(cavity chase)(12) 및 공동 체이스에 대해 상대적으로 이동 가능한 하나 이상의 몰드 플레이트(mold plate)(13)를 포함한다. 공동 체이스(12)는 몰드 공동과 마주하는 내벽(15)보다 더 단단한 전벽(16)을 갖는다는 점에 특징이 있다. 본 발명의 다른 양태에 따르면, 몰드 플레이트는 몰드 플레이트의 중공 챔버 구조체(23)와 독립적으로 설계된 강화 구조체를 포함하고, 증기는 몰드 플레이트의 중공 챔버 구조체를 통해서만 전도된다. 나아가 중공 챔버 구조체의 핀(45)이 비스듬해서, 중공 챔버 구조체에 형성된 응축수가 몰드 플레이트의 내벽으로부터 흘러나가게 된다. 추가의 양태에 따르면, 밀봉 부재(33)가 몰드 플레이트를 둘러싼다. 상기 밀봉 부재는 공기 주입식 튜브로 설계된다.

Description

몰드

본 발명은 입자 발포체 제품(particle foam article)의 제조를 위한 몰드(mold)에 관한 것이다.

WO 2013/120479 A1는 몰드 체이스(mold chase)로 둘러싸인 두 개의 몰드 플레이트(mold plate)를 포함하는 경량 공구를 개시한다. 몰드 플레이트는 몰드 공동(mold cavity)을 한정하는 얇은 내층을 갖는 다층 구조로 형성된다. 얇은 내층을 통해, 성형될 때 교차의 열응력을 받는 재료의 부피가 현저하게 감소한다. 또한 다층 구조는 내층 이외에 지지층 및 운반층을 포함한다. 지지층은 각각 다수의 함몰부(recess)를 포함하고 내층에 대해 직각으로 배치된 다수의 지지 리브(rib)로 형성된다. 함몰부와 지지 리브간의 자유 공간을 통해, 지지층 내의 자유 유체 유동이 가능해지고, 이 때문에 몰드 전도층으로 불리기도 한다. 운반층은 안정적인 플레이트로 구성된다.

WO 2013/120479 A1의 청구항에서, 몰드 체이스가 그러한 다층 구조로 형성되는 것이 제공되고 있다.

경량 공구는 일반적으로, 다층 구조로 인해 가열될 열용량이 종래의 공구에 비해 현저히 감소하고, 이에 의해 시간 사이클이 단축될 수 있고 에너지를 절약할 수 있다는 점에서 그 가치를 입증한다.

내부 실험에서, 공구의 몰드 플레이트와 유사하게, 몰드 체이스를 함몰부 및 증기 전도용 중공 공간(hollow space)을 포함하는 지지층으로 형성하였다. 또한 이러한 층 구조는 얇은 내층, 지지층, 및 내층에 비해 두꺼운 플레이트인 운반층으로 구성된다.

이 몰드 체이스에는, 용접 시에 발생하는 변형으로 인한 심각한 문제가 있다. 얇은 시트로 인해, 처분할 수 있는 재료가 거의 없어서 후처리가 어렵다. 몰드 공동을 한정하는 내층 또는 내벽은 심각한 변형이 있을 수 있다. 이는 매우 큰 문제가 될 수 있는데, 몰드 플레이트가 몰드 체이스에서 미끄러질 수 있게 배치되어야 하지만, 미끄러짐이 변형으로 인해 불가능하거나 또는 미끄러질 수 있는 몰드 플레이트 및 몰드 체이스 사이의 밀봉이 믿을 수 있을 만큼 확실하지 않기 때문이다. 추가적으로, 몰드 체이스 내벽에서의 변형은 이를 가지고 제조된 입자 발포체 제품이 원하는 형태를 갖지 못함을 의미한다.

다층 몰드 체이스가 갖는 이러한 문제점으로 인해, 경량 공구는 종래의 몰드에서 알려졌던 고체 몰드 체이스로 형성되었다. 몰드 플레이트만이 다층 구조로 형성된다.

몰드 체이스의 개별 벽은 좁고 신장된 몸체인데, 이는 한편으로는 매우 정밀한 내부 공간으로 형성되어 하고, 다른 한편으로는 상당한 힘을 흡수하여야 한다. WO 2013/120479 A1에서 알려진 종래의 몰드 체이스를 포함하는 몰드에서는, 많은 열이 흡수되고, 다층 몰드 플레이트를 통해 얻어지는 장점들이 뚜렷하게 영향을 받았다.

DE 20 2004 003 679 U1는 두 개의 절반의 공구(tool half)로 이루어지는 입자 발포체 부품을 제조하기 위한 공구를 개시한다. 각 절반의 공구에는 미끄러질 수 있도록 배치된 벽이 제공되어, 몰드 공간이 설치될 수 있다.

DE 15 04 494 A는 두 개의 절반의 공구로 이루어지는 공구로 입자 발포체 제품을 제조하기 위한 장치에 관한 것이다. 도식적 도면의 설명에서, 절반의 몰드(mold half)의 벽이 상이한 두께로 형성된다. 결과적으로, 입자가 고주파 방사선에 의해 가열되어 서로 용접된다. 이는 공급된 고주파 에너지를 전달할 수 있는 유전체로부터 공구가 제조되기 때문이다.

DE 10 2008 016 883 A1는 발포체 플라스틱 물질로 만들어진 성형품을 제조하는 방법 및 상기 방법을 실시하기 위한 장치를 개시한다. 이 공구에서는, 몰드의 중공 공간 및 증기 챔버가 함유한 기체가 수증기 퍼징에 의해 제거될 수 있어야 한다. 이를 위하여, 증기 공급체 및 진공 장치가 제공된다.

본 발명의 목적은 입자 발포체 제품을 제조하기 위한 몰드를 제공하는 것으로, 상기 몰드는 낮은 열용량을 갖는 몰드 체이스(mold chase)를 포함하고, 다른 한편으로 필요한 정밀도로 제조될 수 있으며, 기계적으로 안정하다.

상기 목적은 독립 청구항의 특징을 갖는 몰드를 통해 달성된다. 유익한 구현예들이 각각의 종속 청구항에서 제공된다.

본 발명의 첫번째 양태에 따르면, 입자 발포체 제품의 제조 장치를 위한 몰드가 제공되는데, 몰드는 몰드 공동(mold cavity)을 한정하고, 몰드 체이스 및 몰드 체이스에 대해 상대적으로 이동 가능한 하나 이상의 몰드 플레이트(mold plate)를 포함한다. 몰드 체이스는 공동을 한정하는 얇은 내벽(inner wall) 및 내벽의 모서리로부터 외부를 향해 방사상으로 확장하는 두 개의 전벽(front wall)을 포함하고, 전벽은 내벽보다 더 단단하고 특히 더 두껍게 형성된다.

단단한 전벽은 몰드 체이스에 높은 안정성을 부여한다. 단단한 또는 두꺼운 전벽과 몰드 공동 사이의 열적 연결이 낮아서, 전벽은 몰드 체이스의 열용량에 거의 영향을 미치지 않는다. 따라서 전벽은 임의의 편리한 두께 자체로 형성될 수 있다.

전벽은 전벽이 거의 변형하지 않기 때문에 용접층 또는 용접지점의 위치를 정확하게 정의할 수 있으므로 내벽을 전벽에 용접할 때 발생하는 변형이 적다는 사실의 한 원인이 된다.

내벽 및 전벽은 용접, 특히 레이저 용접에 의해 서로 연결될 수 있다.

바람직하게는, 몰드 체이스의 개별 부재는 레이저 용접에 의하여 서로 연결되는데, 레이저 용접이 거의 변형을 일으키지 않는 매우 얇은 용접층을 생성하기 때문이다.

강한 전벽은 그 외표면 상에서 평면으로 밀링 될 수 있다. 또한 전벽은 그 재료의 두께에 따라 후처리될 수 있다.

바람직하게는, 몰드 체이스를 강화하기 위한 벌집 구조체가 몰드 체이스의 내벽 상에서 외부를 향해 방사상으로 배치된다.

몰드는 두 개의 몰드 체이스를 포함할 수 있고, 각 몰드 체이스에서 몰드 플레이트가 미끄러질 수 있게 배치된다.

두 개의 몰드 체이스는 바람직하게는 각각 전벽과 인접하도록 배치되고, 이때 다른 몰드 체이스와 마주보도록 배치되는 전벽의 하나는 몰드 체이스를 서로에 대해 상대적으로 밀봉하는 밀봉 부재를 포함할 수 있다.

얇은 내벽은 더 두꺼운 전벽에 비해 더 얇게 형성되거나 또는 얇은 벽체로 형성될 수 있다.

얇은 내벽은 특히 전벽에 비해 낮은 열용량을 갖는데, 이에 의하여 가열 시에 몰드 공동으로부터 열을 거의 빼내지 않는다.

전벽은 내벽보다 상당히 높은 비열용량을 갖는다. 전벽이 그 전면으로 내벽에만 연결되기 때문에, 몰드 공동으로의 열적 연결이 낮아서 전벽의 열용량은 몰드 공동의 가열이나 냉각에 뚜렷하게 영향을 미치지 않는다.

얇은 내벽은 최대 3mm, 바람직하게는 최대 2.5mm, 특히 최대 2mm의 두께로 형성된다.

단단한 전벽은 최소 8mm, 바람직하게는 최소 9mm, 특히 최소 10mm의 두께를 갖는다.

몰드 체이스는 바람직하게 네 개의 체이스 부품으로 형성되는데, 이때 각 체이스 부품은 스트립(strip) 형태의 평면의 내벽 섹션을 포함한다.

몰드는 바람직하게는 먼저 각각에서 내벽 섹션의 하나를 포함하는 체이스 부품, 벌집 구조체, 및 각각에서 두 개의 전벽 섹션을 함께 결합시키고, 그 다음 몰드 체이스를 형성하는 체이스 부품을 조립함으로써 제조된다.

몰드 체이스의 개별 벽 부품은 용접으로 결합될 수 있다. 이들 부품은 또한 플러그 연결에 의해 서로에게 연결될 수 있는데, 이때 상응하는 밀봉 부재가 제공되어야 한다.

외부를 향한 전벽의 표면은 정면 밀링(face-milling) 될 수 있다. 입자 발포체 제품을 제조하기 위한 장치에서, 예를 들어, 두 개의 몰드 체이스가 두 개의 가압 표면(pressing surface) 사이에 배치되어, 각각에서 두 개의 가압 표면의 하나와 인접하는 하나의 전벽과 다른 몰드 체이스와 인접하는 다른 전벽을 몰드 체이스가 갖는다. 이때, 정면 밀링된 표면은 한편으로 가압 표면에 대한 몰드 체이스의 정밀한 방향성을 보장하고 다른 한편으로 전벽의 전체 표면에 대한 압력의 전달을 보장하므로, 정면 밀링된 표면이 유리하다. 나아가 두 개의 몰드 체이스에 인접한 전벽은 평면의 방식으로 인접하므로 밀봉 부재가 있든 없든 간에 잘 밀봉된다.

바람직하게는, 벽체 부품은 증기를 몰드 공동에 공급하기 위한 증기 채널(vapor channel)로 형성되지 않는다. 따라서 벽 측부의 후면 덮개가 없을 것이 요구되는데, 이는 몰드 벽의 벽체 부품의 제조를 상당히 촉진시킨다.

대안적으로, 증기 채널은 벽체 부품과 일체가 될 수 있는데, 특히 실리콘 튜브로 받칠 수 있다. 실리콘 튜브는 바람직하게는 몰드 공동을 향하는 면에서 천공되어, 증기가 몰드 공동으로 탈출할 수 있다. 내벽은 여기서 상응하는 관통-개구(through-opening)를 포함한다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 입자 발포체 제품의 제조 장치를 위한 몰드가 제공되는데, 몰드는 몰드 공동을 한정하고, 몰드 체이스 및 몰드 체이스에 대해 상대적으로 이동 가능한 하나 이상의 몰드 플레이트를 포함한다. 몰드 체이스는 내벽과, 그 안에서 증기 채널이 형성되는 인접한 중공 챔버 구조체(hollow chamber structure)로 만들어지는데, 이때 내벽으로부터 멀어지는 쪽을 향하는 중공 챔버 구조체의 면에 강화 구조체가 구비된다.

강화 구조체는 중공 챔버 구조체의 외부에 배치된다. 강화 구조체는 증기 채널을 포함하지 않는다. 강화 구조체는 몰드 플레이트에 견고함을 부여하지만, 온도 사이클에서의 중공 챔버 구조체와 같은 정도로 가열 또는 냉각되지 않는다. 결과적으로, 온도 사이클에서 가열 또는 냉각되어야 하는 열용량은 실질적으로 중공 챔버 구조체 및 내벽을 통해서만 결정된다. 중공 챔버 구조체는 내벽으로부터 강화 구조체로 압력만을 전달할 필요가 있다. 몰드 플레이트의 강성은 실질적으로 강화 구조체를 통해 발생한다. 따라서 중공 챔버 구조체는 얇은 벽으로 형성될 수 있는데, 이는 다시 열용량을 낮은 수준으로 유지한다.

내벽은 증기 통로 개구를 포함하고, 중공 챔버 구조체의 증기 채널은 증기 공급관(vapor supply pipe)을 연결하기 위한 포트가 구비된다.

중공 챔버 구조체는 응축수 배출관(condensate drain pipe)을 연결하기 위한 하나 이상의 포트를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 입자 발포체 제품의 제조 장치를 위한 몰드가 제공된다. 몰드는 몰드 공동을 한정하고, 몰드 체이스 및 하나 이상의 몰드 플레이트를 포함한다. 몰드 플레이트는 얇은 내벽 및 인접의 중공 챔버 구조체를 가지고, 상기 구조체에서 증기 채널이 형성된다. 중공 챔버 구조체는 내벽으로부터 멀어지는 쪽으로 확장하는 핀(fin)을 포함한다. 수직으로 움직이지 않는 핀은 내벽으로부터 멀어지는 방향으로 아래를 향해 비스듬하게 배치되어, 핀에 축적된 응축수가 몰드 플레이트의 내벽으로부터 흘러나오게 된다. 이는 응축수가 몰드 플레이트의 내벽에 인접하여 축적되지 않도록 보장하는데, 이는 국부적으로 내벽을 냉각시키고 몰드 공동에서 발포체 입자의 소결에 영향을 미친다.

바람직하게는, 중공 챔버 구조체의 비스듬한 핀에 관통-개구(through-opening)가 구비된다. 관통-개구는 특히 내벽으로부터 멀어지게 배치된 핀의 영역에 배치되어, 응축수가 관통-개구를 통해 아래로 흘러나간다. 응축수는 흡입(suction) 장치로 중공 챔버 구조체로부터 제거될 수 있다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 입자 발포체 제품의 제조 장치를 위한 몰드가 제공된다. 몰드는 몰드 공동을 한정한다. 몰드는 몰드 체이스 및 몰드 플레이트를 포함한다. 몰드 플레이트는 몰드 체이스에 대해 상대적으로 이동 가능하게 배치된다. 몰드 플레이트에는 몰드 체이스에 대해 몰드 플레이트를 밀봉하는 주변 밀봉 부재가 구비된다. 밀봉 부재는 공기 주입식 튜브로 형성된다. 몰드 플레이트를 이동시키기 위하여, 기체 또는 가스가 튜브로부터 배출되어 몰드 플레이트가 몰드 체이스에 대해 자유롭게 이동 가능하게 된다. 몰드 플레이트가 정확하게 위치하면, 튜브는 기체 또는 다른 가스로 팽창되고, 이에 의해 몰드 플레이트는 몰드 체이스에 대하여 밀봉된다.

튜브는 바람직하게는 몰드 플레이트의 모서리 영역에서의 고무-탄성체 코너 피스(corner piece)를 포함하는데, 상기 피스가 몰드 체이스의 영역에 대하여 몰드 플레이트의 모서리 영역을 밀봉한다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 입자 발포체 제품의 제조 장치를 위한 몰드가 제공된다. 몰드는 몰드 공동을 한정한다. 몰드는 몰드 공동으로부터 멀어지는 방향을 향하는 면에서 내벽에 형성된 중공 채널(hollow channel)을 특징으로 한다. 중공 채널은 플라스틱 재료 튜브를 따라 늘어서 있다. 중공 채널의 영역에서, 내벽을 관통하여 플라스틱 재료 튜브의 인접 벽으로 확장하는 증기 통로 개구가 형성된다.

중공 채널은 몰드 플레이트 및/또는 몰드 체이스 내에 형성될 수 있다. 플라스틸 재료 튜브는 실리콘 튜브일 수 있으나, 또한 온도-저항성인 다른 플라스틱 재료가 증기를 유도하기 위해 사용될 수 있다.

본 발명의 상기 설명된 양태들에서, 몰드는 두 개의 몰드 체이스와 두 개의 이동 가능한 몰드 플레이트로 형성되고, 이때 각각에서 하나의 몰드 플레이트는 몰드 체이스 내에 배치된다. 본 발명의 범위 안에서, 하나 이상의 몰드 플레이트가 몰드 체이스의 공간에 고정되는 것도 가능하다.

본 발명의 상기 설명된 양태는 서로에 대해 독립적으로 실시되거나 또는 조합하여 실시될 수 있다.

본 발명은 첨부한 도면의 도움으로 하기에서 더 상세하게 설명된다. 도면은 다음을 도시한다:
도 1: 본 발명에 따른 몰드로 입자 발포체 제품을 제조하는 장치의 개념도;
도 2: 투시도에서 본 발명에 따른 몰드의 몰드 체이스;
도 3: 몰드 체이스의 개별 체이스 부품이 각각 묘사된 도 2의 몰드 체이스;
도 4: 횡단면도에서 도 2의 몰드 체이스;
도 5: 투시도에서의 몰드 플레이트;
도 6: 분해도에서 도 5의 몰드 플레이트;
도 7: 측면도에서 도 5의 몰드 플레이트;
도 8: 얇은 내벽과 강화 구조체뿐만 아니라 인접의 중공 챔버 구조체의 확대된 묘사가 있는 도 5의 몰드 플레이트의 단면도;
도 9a-d: 상이한 측면에서 비스듬한 핀을 갖는 몰드 플레이트에 대한 중공 챔버 구조체;
도 10a, b: 몰드 체이스에 대해 몰드 플레이트를 밀봉하는 밀봉 부재의 개념도.

입자 발포체 제품을 제조하기 위한 장치(1)는 각각에서 몰드(2)로 표현되는 두 개의 절반의 몰드(mold half)를 일반적으로 포함한다(도 1). 몰드(2)가 닫힌 위치에서 가압 장치의 도움으로 함께 가압되어 두 개의 몰드(2)가 함께 몰드 공동을 한정하는 방식으로, 몰드(2)는 두 개의 가압 체이스(pressing chase)(3, 4)를 갖는 가압 장치에 배치된다. 개방 위치(도 1 참조)에서, 가압 체이스(3, 4)가 펼쳐져서 두 개의 몰드(2)가 서로에 대해 떨어지게 된다. 개방 위치에서, 몰드(2)는 제조된 입자 발포체 제품으로부터 탈형될 수 있다. 하나 이상의 가압 체이스(4)는 미끄러질 수 있게 지지되고, 예를 들어, 유압 실린더로 형성되는 작동 기구(actuating mechanism)(5)에 의해 작동된다.

가압 체이스(3, 4), 작동 기구(5), 및 가압 체이스(3, 4)를 안내하기 위한 안내봉(guiding rod)(6)이 단단한 스틸 지지체로 형성된 구부러지지 않는 하우징 체이스(housing chase)에 배치된다.

두 개의 몰드(2)의 하나 이상은 도관(conduit)(8)을 통해 재료 저장 컨테이너(material storage container)(9)로 연결되는 주입관(filling pipe)(7)이 구비된다. 도관(8)은 재료 저장 컨테이너(9)로부터 발포체 입자를 공급하도록 형성된다. 발포체 입자는 압축공기의 부가로써 주입관으로 운반된다. 발포체 입자가 만들어지는 재료가, 예를 들어 발포 열가소성 폴리우레탄(eTPU)과 같이 높은 응착력을 가지면, 재료 저장 컨테이너(9)로부터 주입관(7)으로의 도중에 발포체 입자의 응집을 방지하기 위하여 압축공기에 더하여 증기를 도관(8)에 적절하게 공급할 수도 있다.

두 개의 몰드(2)는 각각 하나 이상의 증기 공급관(10) 및 하나 이상의 응축수 배출관(11)이 구비된다. 증기 공급관(10)은 증기 생성기(도시되지 않음)로 연결된다. 응축수 배출관(11)은 진공펌프(도시되지 않음)로 연결된다.

몰드(2)는 각각에서 몰드 체이스(12) 및 각 몰드 체이스(12) 내에서 이동 가능하게 배치된 몰드 플레이트(13)로 형성된다.

몰드 체이스(12)는 그 내부 표면과 함께 일정한 횡단면 표면의 경계를 한정하는 주변 체이스를 형성한다. 몰드 플레이트(13)는 평면도에서 대략적으로 몰드 체이스(12)에 의해 경계가 한정되는 형태를 갖는 플레이트이다. 몰드 플레이트(13)의 주변에서, 각각에서 공기 주입식 튜브로 형성되는 밀봉 부재(33)가 주변으로 배치된다(도 10a). 공기주입식 튜브는 튜브 상에서 경화되는 모서리 영역에서 대략 삼각형인 고체 고무 부품(34)을 외부에 포함한다(도 10b). 이들 삼각형의 고체 고무 부품(34)은 튜브가 팽창하였을 때 몰드 체이스(12)의 모서리를 충전한다. 밀봉 부재(33)는 자동적으로 튜브를 팽창 및 수축시키는 압축공기 장치로 연결된다. 몰드 체이스(12) 내에서 몰드 플레이트(13)를 이동시키기 위하여, 공기가 밀봉 튜브(33)로부터 빠져나와 몰드 체이스(12)의 몰드 플레이트(13)가 움직일 수 있게 된다. 몰드 플레이트(13)가 바람직한 위치에 있으면, 밀봉 튜브(3)는 팽창하여 몰드 플레이트(13) 및 몰드 체이스(12) 간의 사이 공간을 완전하게 밀봉시킨다.

몰드 체이스(12) 내에서 몰드 플레이트(13)를 이동시키기 위하여, 각각에서 슬라이딩 장치가 구비된다. 슬라이딩 장치는 푸시봉(push rod)에 연결된 몰드 플레이트(13)를 이동시키는 스핀들 구동부(spindle drive)를 갖는 다수의 푸시봉(도시되지 않음)을 포함한다.

몰드 플레이트(13)는 스프링 편향형인(spring-biased) 사출봉(ejection rod)(14)이 구비된다. 작동 기구(5)에 의해 몰드(2)의 절반을 뒤로 이동시켰을 때, 사출봉(14)이 방해 플레이트(baffle plate)(도시되지 않음)에 대해 타격한다. 이에 의하여, 사출봉(14)은 몰드 플레이트(13)를 관통하여 몰드 플레이트(13)에서 지지되는 단부와 함께 밀쳐지고, 공구에서 성형된 입자 발포체 제품을 사출시킨다.

이러한 몰드 체이스의 예시적 구현예가 도 2 내지 도 4b에 도시되어 있다. 몰드 체이스는 1mm 내지 3mm의 두께로 형성된 얇은 내벽(15)을 포함한다. 전벽(16)은 내벽의 모서리로부터 외부를 향해 방사상으로 확장한다. 전벽(16)은 내벽보다 더 단단하게 형성된다. 본 예시적 구현예에서, 전벽(16)은 10 내지 12mm의 두께를 갖는다. 벌집 구조체(17)가 전벽(16) 사이의 영역에서 내벽(15) 상에서 외부를 향해 방사상으로 인접하여 위치한다. 본 예시적 구현예에서, 벌집 구조체(17)는 서로 직교하는 얇은 벽체의 판조(sheet strip)로 형성되는 직사각형의 벌집 형태를 포함한다.

몰드 체이스(12)는 네 개의 체이스 부품(18)으로 형성되는 정면에서 직사각형인 형태를 갖는다. 각 체이스 부품은 스트립(strip) 형태의 평면의 내벽 섹션, 두 개의 전벽 섹션 및 벌집 구조체의 상응하는 섹션으로 형성된다(도 3).

내벽(15)은 벌집 구조체(17)로 성형된 위치 플러그가 삽입되는 작은 홀(hole)(19)을 갖는다. 따라서 벌집 구조체(17)는 플러그 연결로써 내벽(15)으로 연결된다.

몰드 체이스(12)를 제조할 때, 먼저 개별의 체이스 부품(18)은 각각의 내벽 섹션, 벌집 구조체의 섹션 및 전벽 섹션으로부터 각기 조립한다. 개별 부재는 서로에게 용접될 수 있다. 바람직하게는, 이들은 개별적인 용접점을 통해 서로에게 연결된다.

개별적인 체이스 부품(18)은 그 뒤에 각기 조절된다. 그 때에만 이들은 조립되어 서로에게 연결된다. 바람직하게는, 이들은 용접을 통해 서로에게 연결된다. 특히, 레이저 용접층이 매우 가늘고 변형을 거의 유발하지 않으므로 레이저 용접이 적합하다.

전벽(16)이 단단한 판조, 특히 강판조(steel sheet strip)로 형성되므로, 이들은 전체 몰드 체이스(12)의 안정성에 상당히 기여한다. 특히 이들은 체이스 부품(18)이 제조공정 동안 변형되거나 또는 전체 몰드 체이스(12)가 변형되는 것을 방지한다. 최소한 이들은 변형이 거의 없어서 개별의 체이스 부품(18)을 몰드 체이스(12)로 조립한 후에 이들이 조정될 수 있도록 보장한다. 전벽(16)의 두께로 인해, 벽체를 정면 밀링(face-milling)하여 내벽의 내부 표면과 관련하여 전벽의 표면을 서로에 대해 정확하게 수직이 되도록 정렬할 수 있다.

이 예시적 구현예에 따른 몰드 체이스(12)는 증기를 몰드 공동에 공급하는 증기 채널이 없다. 증기 채널을 한정하는 밀봉된 챔버가 요구되지 않으므로, 이는 몰드 체이스(12)의 제조를 상당히 촉진하고 변형의 위험을 감소시킨다.

도 4a는 주입관을 포함하지 않는 몰드 체이스의 구현예를 횡단면에서 보여준다. 도 4b는 도관(8)을 통해 재료 저장 컨테이너(9)로 연결될 수 있는 주입관(7)이 구비된 다른 구현예의 몰드 체이스의 유사한 횡단면을 보여준다. 주입관(7)은 몰드 공동의 섹션이 한정되는 몰드 체이스(12)의 내부 영역에서 내벽(15) 상의 상응하는 개구(20)를 통해 개방된다.

얇은 벽으로 형성된 내벽(15)은 몰드 공동의 부분을 한정한다. 내벽은 두꺼운 벽에 비해 낮은 열용량을 갖고 있어서 이에 의해 가열될 때 몰드 공동으로부터 열을 빼낸다.

전벽(16)은 내벽(15)에 비해 상당히 더 높은 비열용량을 갖는다. 전벽(16)이 그 정면에서 내벽(15)으로만 연결되기 때문에, 몰드 공동으로의 열적 연결이 거의 없어서, 전벽(16)의 열용량은 몰드 공동의 가열이나 냉각에 현저하게 영향을 미치지 않는다. 전벽(16)의 고강성율로 인해, 몰드 체이스(12)는 변형의 위험을 감소시키는 고강성율을 갖는다. 추가적으로, 전벽(16)의 표면의 정면 밀링 또는 정면 연삭(face-grinding)을 통해 미세한 변형만이 있어, 내벽(15)의 내부 표면 뿐만 아니라 전벽(16)의 외부 표면도 서로에 대해 정확하게 직교하도록 정렬될 수 있다. 이는 몰드 체이스(12)의 모든 부재의 최종 조립 후에 표면을 교정할 수 있도록 한다.

상대적으로 두꺼운 전벽(15)은 또한 밀봉 부재를 수용하기 위한 홈(groove)(도시되지 않음)을 도입할 수 있게 한다. 몰드(2)의 닫힌 상태에서 인접하는 두 개의 전벽의 하나 이상에서 주변 밀봉 부재(21)(도 1)를 적절하게 제공할 수 있다. 밀봉 부재는 바람직하게는 실리콘 밀봉이다.

몰드 체이스(12)의 추가 예시적 구현예(도 4c)에서는 주변 증기 채널(35)이 구비된다. 그 외에 몰드 체이스(12)는 상기에서 설명된 몰드 체이스(12)와 동일한 방식으로 형성된다. 증기 채널(35)은 내벽(15), 판조 또는 벌집 구조체의 핀(fin)(36) 및 두 개의 추가적으로 배치된 판조(37, 38)를 통해 한정된다. 판조(37, 38)는 두세 개의 용접점에 의해서만 내벽(15) 또는 핀(36)으로 그리고 서로에게 고정된다. 이에 의해 한정되는 채널은 밀봉되지 않는데, 이는 증기 채널(35)을 밀봉하는 튜브 형태의 실리콘 라이닝(39)이 증기 채널을 한정하는 내벽(15)의 판조(37, 38), 핀(36)의 내표면에 위치하기 때문이다. 관통-개구(40)를 정렬시키는 실리콘 라이닝(39)이 내벽(15)에 인접하는 섹션과 내벽(15) 자체에서 형성되는데, 이를 통해 증기가 증기 채널(35)에서 배출되어 몰드 체이스(12)를 통해 한정되는 몰드 공동으로 들어갈 수 있다.

증기 채널(35)로부터 의도되지 않은 증기의 배출이 실리콘 라이닝(39)으로 인해 신뢰할 수 있게 방지되기 때문에, 실리콘 라이닝(39)은 금속 부품(15, 36, 37 및 39)을 비-밀봉(not-sealed) 방식으로 연결할 수 있게 한다. 금속 부품(15, 36, 37 및 39)의 비-밀봉 연결은 몰드 체이스(12)에서의 변형을 유발하지 않는 용접점을 거의 필요로 하지 않는다.

몰드 플레이트(13)(도 5 내지 도 8)는 얇은 내벽(22)을 포함한다. 내벽은 1 내지 3mm의 두께로 형성된다. 내벽(22)의 외부에서, 중공 챔버 구조체(23)가 형성된다. 중공 챔버 구조체(23)는 몰드 체이스(12)의 벌집 구조체(17)와 유사하게 얇은 벽의 스트립 형태인 시트에 의해 형성된 직사각형의 벌집 형태를 포함하고 있다. 그러나 중공 챔버 구조체(23)는 정면의 주변 측벽(24) 및 내벽(22)의 맞은 편에 배치된 후벽(25)으로써 기밀(gas-tight) 방식으로 실질적으로 밀봉된다. 본 예시적 구현예에서, 중공 챔버 구조체(23)의 주변 영역에서의 후벽(25)은 내벽(22) 방향으로 다소 확장한다. 동일한 방식으로, 측벽(24)이 중공 챔버 구조체(23)의 전체 높이에 대해 또는 후면으로의 영역에 대해 다소 안쪽으로 확장하는 것도 가능하다. 실질적 기밀(gas-tight)은 중공 챔버 구조체가 절대적으로 밀봉되지 않도록 형성되는 것을 의미하는데, 몰드 플레이트(13)의 내벽(22)이 증기 통로 개구를 포함하여 증기가 중공 챔버 구조체(23)로부터 내벽(22)을 관통하여 몰드 공동으로 도입될 수 있기 때문이다. 나아가 후벽(25)은 증기 공급관(27) 및 응축수 배출관(28)을 연결시키기 위한 포트(26)를 포함한다.

중공 챔버 구조체(23)의 벌집 형태를 한정하는 판조(29)에서, 관통-개구(30)가 구비되어, 다수의 벌집 형태가 증기 채널로 연결되고, 증기 공급관(27)을 통해 공급된 증기가 상기 채널을 따라 중공 챔버 구조체(23)에 확산될 수 있게 된다. 도 6에 도시된 예시적 구현예에서, 자유 채널(40)이 중공 챔버 구조체(23)의 판조가 없는 중공 챔버 구조체(23)에서 형성된다. 자유 채널(40)은 몰드 플레이트(13)의 거의 모든 종단 방향과 거의 모든 횡단 방향으로 확장한다. 증기 공급관(27) 및 응축수 배출관(28)은 자유 채널(40)에서 직접 개방된다. 예시적 구현예에서, 각각에서 증기 공급관(27) 및 응축수 배출관(28)은 짧은 관 섹션(42)이 각각에서 후벽(25)의 개구(43)로 이어지는 통상적인 연결 피스(connection piece)(4)로 연결된다. 개구(43)는 자유 채널(40)에 인접하여 배치된다.

중공 챔버 구조체(23)는 얇은 벽의 시트로 사실상 형성되는데, 이때 후벽(25), 측벽(24), 내벽(22) 및 판조(29)는 3mm 이하, 바람직하게는 2.5mm 이하, 특히 2mm 이하의 두께를 갖는다.

중공 챔버 구조체(23)의 높이, 즉 내벽(22) 및 후벽(25) 사이의 거리는 5cm 이하, 바람직하게는 4cm 이하, 특히 3cm 이하이다.

따라서 중공 챔버 구조체(23)는 그 자체로 높은 고유 강성율이 없는 상대적으로 얇은 벌집 부재이다. 그러므로 강화 구조체(31)는 내벽(22)으로부터 멀어지는 쪽을 향하는 중공 챔버 구조체(23)의 옆면에서 배치된다. 강화 구조(31)는 서로에게 종단 및 횡단적으로 이어져서 직교 그리드를 형성하도록 배치된 두꺼운 판조(32)의 틀 구조이다. 개별의 판조는 내벽(22)의 평면에 대해 수직으로 배치된다. 종단 및 횡단으로 이어지는 판조는 용접 또는 납땜을 통해 서로에게 연결되어 일체형 강화 구조체(31)을 형성하도록 한다. 내벽(21) 또는 후벽(25)에 대한 판조(32)의 수직적 배치는, 한편으로는 내벽(22)의 평면에 대해 횡단하는 중공 챔버 구조체(23)의 새깅(sagging)에 대한 높은 휨 강성을 가져오고, 다른 한편으로는 판조(32)만이 전면으로써 후벽(25)에 인접하여, 접촉 표면 및 그에 따라 후벽(25)으로부터 강화 구조체(31)로의 열 전달이 매우 작게 된다.

본 예시적 구현예에서, 몰드 플레이트(13)는, 예를 들어, 60cm × 120cm 또는 50cm × 100cm 또는 60cm × 125cm인, 표면에 대하여 확장한다. 몰드 플레이트(13)의 이러한 크기에서, 강화 구조(31)의 중량은 약 25kg이다. 후벽(25) 및 내벽(22)을 포함하는 중공 챔버 구조체(23)의 중량은 약 5kg이다. 중공 챔버 구조체(23)의 중량만이 열 사이클 동안 공급되는 증기를 통해 가열 또는 냉각되기 때문에, 몰드 플레이트(13)의 열용량에 따른 손상이 매우 낮다. 아울러, 열 사이클 동안 실질적으로 가열 및 냉각되지 않는 고 강성의 강화 구조체(31)가 구비된다. 따라서 몰드 플레이트(13)는 한편으로는 높은 안정성을 가지고 다른 한편으로는 공급되는 증기와 접촉하게 되는 낮은 열용량만을 갖는다.

그러므로 중공 챔버 구조체(23)는 강화 구조체를 포함하는 전체 몰드 플레이트(13)의 중량의 30% 이하, 특히 20% 이하, 바람직하게는 15% 이하인 중량을 갖는다. 나아가 푸시봉을 체결하기 위한 체결점(fastening point)(44)이 강화 구조체(31)에 구비된다. 네 개의 체결점(44)이 강화 구조체(31)의 모서리 영역에 배치된다.

도 9a 내지 9d는 몰드 플레이트(13)의 중공 챔버 구조체(23)의 다른 구현예를 도시한다. 중공 챔버 구조체(23)는 수평의 판조(sheet strip) 또는 핀(fin)(45) 및 수직의 판조 또는 핀(46)의 벌집 같은 형태로 형성된다. 수평 핀(45)은 내벽(22) 상에 수직인 평면에 대한 반대쪽으로 각도 α(도 9d)로 비스듬하게 배치된다. 몰드 플레이트(13)의 내벽(22)의 수평 핀(45)이 어느 정도 하방으로 매달리는 방식으로 비스듬함이 형성된다. 이에 의하여, 중공 챔버 구조체(23)에서 증기를 압축하여 생성되는 물이 몰드 플레이트(13)의 내벽(22)으로부터 배출된다. 컷어웨이(cutaway)(47)(도 9b)가 내벽(22)으로부터 떨어진 수평 핀(45)의 모서리에 형성된다. 중공 챔버 구조체(23)에서 수증기를 압축하여 형성되는 물은 수평 핀(45)의 비스듬함으로 인해 몰드 플레이트(13)의 내벽(22)으로부터 배출되고, 수평 핀(45)의 컷어웨이(47) 또는 기타 개구(30)를 통해 몰드 플레이트(13)의 더 낮은 영역으로 이동한다. 이때 적어도, 진공 펌프가 있는 흡입 장치가 몰드 플레이트(13)로부터 응축수를 배출하도록 구비된다. 수평 핀(45)의 이러한 비스듬한 배치로, 응축수는 몰드 플레이트(13)의 내벽(22)에 인접하여 축적되지 않게 된다. 이는 내벽(22)이 응축수가 인접하는 영역에서 상당하게 냉각되고 몰드 공동에 있는 발포체 입자의 용접 또는 소결이 신뢰할 만하게 실행될 수 없도록 한다. 나아가, 흡입 장치는 또한 몰드 플레이트(13)의 다른 위치에 구비될 수 있다.

1: 입자 발포체 제품을 제조하기 위한 장치
2: 몰드(mold)
3: 가압 체이스(pressing chase)
4: 가압 체이스(pressing chase)
5: 작동 기구(actuating mechanism)
6: 안내봉(guiding rod)
7: 주입관(filling pipe)
8: 도관(conduit)
9: 재료 저장 컨테이너(material storage container)
10: 증기 공급관(vapor supply pipe)
11: 응축수 배출관(condensate drain pipe)
12: 몰드 체이스(mold chase)
13: 몰드 플레이트(mold plaate)
14: 사출봉(ejection rod)
15: 내벽(inner wall)
16: 전벽(front wall)
17: 벌집 구조체(honeycomb structure)
18: 체이스 부품(chase part)
19: 홀(hole)
20: 개구(opening)
21: 밀봉 부재(sealing element)
22: 내벽(inner wall)
23: 벌집 구조체(honeycomb structure)
24: 측벽(side wall)
25: 후벽(rear wall)
26: 포트(port)
27: 증기 공급관(vapor supply pipe)
28: 응축수 배출관(condensate drain pipe)
29: 판조(sheet strip)
30: 관통-개구(through-opening)
31: 강화 구조체(reinforcing structure)
32: 판조(sheet stripe)
33: 밀봉 부재(sealing element)
34: 모서리 밀봉 부품(corner sealing part)
35: 증기 채널(vapor channel)
36: 핀(fin)
37: 판조(sheet stripe)
38: 판조(sheet stripe)
39: 실리콘 라이닝(silicone lining)
40: 자유 채널(free channel)
41: 연결 피스(connection piece)
42: 도관 섹션(conduit section)
43: 개구(opening)
44: 체결점(fastening point)
45: 수평 핀(horizontal fin)
46: 수직 핀(vertical fin)
47: 컷어웨이(cutaway)

Claims

입자 발포체 제품의 제조 장치를 위한 몰드(mold)에 있어서, 몰드는 몰드 공동(mold cavity)을 한정하고, 몰드 체이스(mold chase) 및 몰드 체이스에 대해 상대적으로 이동 가능한 하나 이상의 몰드 플레이트(mold plate)를 포함하며, 몰드 체이스는 몰드 공동을 한정하는 얇은 내벽(inner wall) 및 내벽의 모서리로부터 외부를 향해 방사상으로 확장하는 두 개의 전벽(front wall)을 포함하고, 전벽은 내벽보다 더 단단하도록 형성되는, 몰드.
제1항에 있어서,
몰드 체이스를 강화하기 위한 벌집 구조체가 몰드 체이스의 내벽 상에서 외부를 향해 방사상으로 배치되는 것을 특징으로 하는 몰드.
제1항에 있어서,
몰드가 두 개의 몰드 체이스를 포함하고, 각 몰드 체이스에서 몰드 플레이트가 미끄러질 수 있게 배치되는 것을 특징으로 하는 몰드.
제3항에 있어서,
두 개의 몰드 체이스는 각각에서 인접하는 하나의 전벽과 함께 배치되고, 이때 다른 몰드 체이스를 마주보는 전벽 중의 하나는 두 개의 몰드 체이스를 서로에 대해 상대적으로 밀봉하는 밀봉 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 몰드.
제1항에 있어서,
내벽은 최대 3mm, 최대 2.5mm, 또는 최대 2mm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 몰드.
제1항에 있어서,
전벽이 8mm 이상의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 몰드.
제1항에 있어서,
몰드 체이스가 네 개의 체이스 부품으로 형성되고, 이때 각 체이스 부품은 스트립 형태의 평면의 내벽 섹션을 포함하는 것을 특징으로 하는 몰드.
제7항에 있어서,
각각에서 내벽 섹션의 하나, 벌집 구조체 및 각각에서 두 개의 전벽 섹션을 포함하는 체이스 부품을 먼저 조립하고, 그 뒤 몰드 체이스를 형성하는 체이스 부품을 조립함으로써 제조되는 것을 특징으로 하는 몰드.
제1항에 있어서,
외부를 향한 전벽의 표면이 정면 밀링(face-milling) 된 것을 특징으로 하는 몰드.
제1항에 있어서,
내벽 및 정면 벽은 용접에 의하여 서로에게 연결되는 것을 특징으로 하는 몰드.
제1항에 있어서,
몰드는 몰드 공동을 한정하고, 몰드 체이스 및 몰드 체이스에 대해 상대적으로 이동 가능한 하나 이상의 몰드 플레이트를 포함하고, 몰드 플레이트는 얇은 내벽 및 인접의 중공 챔버 구조체(hollow chamber structure)를 포함하고, 상기 구조체에서 증기 채널이 형성되고, 이때 내벽으로부터 멀어지는 쪽을 향하는 중공 챔버 구조체의 면에서 강화 구조체가 구비되는, 몰드.
제1항에 있어서,
몰드는 몰드 공동을 한정하고, 몰드 체이스 및 하나 이상의 몰드 플레이트를 포함하고, 몰드 플레이트는 얇은 내벽 및 인접의 중공 챔버 구조체를 포함하고, 상기 구조체에서 증기 채널이 형성되고, 이때 중공 챔버 구조체는 내벽으로부터 멀어지는 쪽으로 확장하는 핀(fin)을 포함하고, 수직으로 움직이지 않는 핀은 내벽으로부터 멀어지는 방향으로 아래를 향해 비스듬하게 배치되어, 핀에 축적된 응축수가 내벽으로부터 흘러나가는, 몰드.
제12항에 있어서,
중공 챔버 구조체의 비스듬한 핀이 내벽으로부터 멀어지게 배치되는 관통-개구(through-opening)를 포함하여 응축수가 관통-개구를 통해 아래로 흘러나가는 것을 특징으로 하는 몰드.
제12항에 있어서,
중공 챔버 구조체로부터 응축수를 흡입하는 흡입장치가 구비되는 것을 특징으로 하는 몰드.
제11항에 있어서,
내벽이 증기 통로 개구를 포함하는 것을 특징으로 하는 몰드.
제11항에 있어서,
중공 챔버 구조체가 증기 공급관을 연결하는 하나 이상의 포트와 함께 구비되는 것을 특징으로 하는 몰드.
제1항에 있어서,
몰드는 몰드 공동을 한정하고, 몰드 체이스 및 몰드 체이스에 대해 상대적으로 이동 가능하게 배치되는 하나 이상의 몰드 플레이트를 포함하고, 이때 몰드 플레이트는 몰드 체이스에 대해 몰드 플레이트를 밀봉하는 주변 밀봉 부재를 포함하고, 밀봉 부재는 공기 주입식 튜브인 것을 특징으로 하는 몰드.
제17항에 있어서,
튜브가 자동적으로 튜브를 팽창시키고 수축시키는 압축공기 장치에 연결되는 것을 특징으로 하는 몰드.
제17항에 있어서,
튜브가 몰드 체이스의 모서리 영역에서 몰드 플레이트를 밀봉하는 다수의 고무-탄성체 모서리 피스(corner piece)를 구비하는 것을 특징으로 하는 몰드.
제1항에 있어서,
몰드는 몰드 공동을 한정하고, 몰드는 몰드 공동을 한정하는 얇은 내벽을 포함하고, 이때 중공 채널(hollow channel)이 몰드 공동으로부터 멀어지는 방향을 향하는 면에서 내벽에 형성되고, 중공 채널이 플라스틱 튜브를 따라 늘어서 있고, 이때 내벽를 관통하여 플라스틱 튜브의 인접 벽으로 확장하는 증기 통로 개구가 중공 채널의 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 몰드.
제10항에 있어서,
상기 용접은 레이저 용접인 것을 특징으로 하는 몰드.