KR102103929B1 - 미드솔 발포 성형 방법 및 미드솔 발포 성형을 위한 몰딩 인 발포 트랜스퍼 사출 성형기 - Google Patents

미드솔 발포 성형 방법 및 미드솔 발포 성형을 위한 몰딩 인 발포 트랜스퍼 사출 성형기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 실린더 내에서 용융시킨 합성수지를 금형 내에 사출한 후 발포시키는 기존의 발포 사출 성형기와는 달리, 1차 실린더 내에서 용융시킨 합성수지를 2차 실린더에서 30~80 부피%로 1차 발포시킨 후, 1차 발포시킨 발포체를 금형 내의 캐비티에 100 부피%가 채워지도록 2차 발포시켜 성형하는 것을 특징으로 하는 미드솔 발포 성형 방법 및 미드솔 발포 성형을 위한 몰딩 인 발포 트랜스퍼 사출 성형기에 관한 것이다.
본 발명은 실린더 내에서 용융시킨 합성수지를 금형 내에 사출한 후 발포시키는 기존의 발포 사출 성형기와는 달리, 1차 실린더 내에서 용융시킨 합성수지를 2차 실린더에서 50~100 부피%로 1차 발포시킨 후, 1차 발포시킨 발포체를 금형 내의 캐비티에 100 부피%가 채워지도록 2차 발포시켜 성형함으로써, 미드솔의 외형 및 성형성이 우수한 효과가 있고, 그리고, 금형 내에 충진시키는 합성수지를 사전에 발포시켜 합성수지의 부피(volume)를 미리 확보하여 금형내에 각 구석의 공간에 대한 충진성을 충분히 확보하고, 이로 인해 미드솔의 외형 및 성형성이 우수하므로 1 : 1 발포 시 성형성을 충분히 확보하고, 사출성형의 높은 생산성의 확보가 가능한 효과가 있으며, 또한, 용융된 소재를 바로 금형에 사출하는 것이 아니라 정량을 계량하여 별도의 가압장치에 보관하였다가 금형내로 사출 가열에 의한 발포공정을 분리하여 발포반응과 성형의 공간을 분리함으로써, 즉 기존 용융된 소재가 가압 실린지에서 발포반응을 먼저 거친 후, 가압된 상태에서 금형으로 사출되어 형내에서 발포 팽창되므로 미드솔의 외형 및 성형성이 우수한 효과가 있다.

Description

미드솔 발포 성형 방법 및 미드솔 발포 성형을 위한 몰딩 인 발포 트랜스퍼 사출 성형기{Midsole foaming molding method and Molded-in-foamming transfer-injection apparatus for forming midsole}
본 발명은 미드솔 발포 성형 방법 및 미드솔 발포 성형을 위한 몰딩 인 발포 트랜스퍼 사출 성형기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실린더 내에서 용융시킨 합성수지를 금형 내에 사출한 후 발포시키는 기존의 발포 사출 성형기와는 달리, 1차 실린더 내에서 용융시킨 합성수지를 2차 실린더에서 30~80 부피%로 1차 발포시킨 후, 1차 발포시킨 발포체를 금형 내의 캐비티에 100 부피%가 채워 지도록 2차 발포시켜 성형함으로써, 미드솔의 외형 및 성형성이 우수한 것을 특징으로 하는 미드솔 발포 성형 방법 및 미드솔 발포 성형을 위한 몰딩 인 발포 트랜스퍼 사출 성형기에 관한 것이다.
일반적인 발포성형은 특허문헌 1에 알려진 바와 같은 팽창식 발포 공법을 적용하는 발포성형방법에 의해 도 1에 도시된 바와 같이 사출성형장치(1)는 원재(m)와 발포제(b)가 함께 투입되는 호퍼(20)와, 호퍼(20)를 통해 투입된 원재와 발포제가 내부에 충진되는 배럴(10)과, 배럴(10) 내에 배치되어 회전됨으로써 배럴(10) 내에서 원재와 발포제를 혼합시키고, 배럴(10)을 따라 이동되면서 원재가 용융된 수지와 발포제로부터 생성된 기체 성분이 혼합된 혼합물을 배럴(10)의 선단에 구비된 노즐(13)을 통해 금형(40) 내에 주입하여 발포 성형한다.
상기와 같은 팽창식 발포 공법은 캐비티에 발포를 위한 배합물을 빈틈없이 채운 다음, 고온 고압 조건으로 일정시간동안 가교 후, 금형을 순간적으로 열면서 금형 내외부의 압력차에 의해 팽창 발포되도록 하는 것이다. 그러나 이와 같은 팽착식 발포 공법의 경우, 제품마다 팽창되는 정도가 다르고, 팽창 시 형태가 변형될 가능성이 높으며, 재가열시 수축이 심한 단점이 있다.
상기 팽창식 발포 공법의 단점을 보완하기 위해 개량된 공법으로 금형의 캐비티 내에서 발포가 완료되어 금형의 캐비티와 동일한 형태와 치수의 발포체가 성형되도록 하는 MIF(molded in foaming) 공법이 현재 주목받고 있다. 그러나 이와 같은 MIF 공법은 성형재료가 금형의 캐비티 내부에 100 부피%가 충진되지 않고, 캐비티의 10~70% 공간에만 투입된 다음 발포에 의해 캐비티 내부를 채우도록 하는 원리임에 따라, 컴파운드의 발포 특성에 따라 금형의 캐비티와 동일한 형태와 치수의 발포체 성형 성공 여부가 결정되었다.
그러나 대부분의 발포 컴파운드의 경우, 종래의 통상적인 MIF 공법 수행과정에서는 성형재료 발포 시 성형재료의 유동성이 현저히 저하되어 금형의 캐비티가 100% 채워지지 않는 현상이 종종 발생하였고, 이에 따라 발포효율과 성형성이 떨어지는 문제점이 있었다.
한편, 본 출원인은 상기와 같은 문제점을 개선하고자 솔리드 성형재료의 가변압 발포 성형방법을 개발하여 특허문헌 2로 특허등록을 받은 바 있다. 상기 특허문헌 2는 도 2에 도시된 바와 같이, 금형(20)의 캐비티(21) 일부 공간에 투입된 솔리드 성형재료(1)가 압축기체에 의해 가압된 다음, 해압(상압 조건)과 동시에 솔리드 성형재료(1)의 발포가 진행되도록 하는 방법에 관한 것으로, 발포된 솔리드 성형재료(1)가 금형(20)의 캐비티(21) 전체 공간에 100% 충진되어 세밀한 형상 성형으로 발포체(2)가 제조되게 하는 방법이지만, 금형 내에서 고압에서 상압으로의 가변압 및 발포 과정의 제어가 어려우며, 이로 인해 성형재료의 금형내 미충진 및 외경 불균일이 발생되는 문제점이 발생된다.
특허문헌 1 : 국내등록특허공보 제10-1425039호(2014.08.01. 공고) 발포성형방법, 발포제 및 발포 플라스틱 특허문헌 2 : 국내등록특허공보 제10-1771653호(2017.08.25. 공고) 솔리드 성형재료의 가변압 발포 성형방법
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 실린더 내에서 용융시킨 합성수지를 금형 내에 사출한 후 발포시키는 기존의 발포 사출 성형기와는 달리, 1차 실린더 내에서 용융시킨 합성수지를 2차 실린더에서 30~80 부피%로 1차 발포시킨 후, 1차 발포체를 금형 내의 캐비티 내에서 100 부피%가 채워 지도록 2차 발포시켜 성형함으로써, 미드솔의 외형과 성형성, 충진성을 확보하고, 안정된 발포, 가교 제어로 인한 낮은 수축률로 제품 안정성이 우수한 것을 특징으로 하는 미드솔 발포 성형 방법 및 미드솔 발포 성형을 위한 몰딩 인 발포 트랜스퍼 사출 성형기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은 금형 내에 충진시키는 합성수지를 1차 발포시켜 합성수지의 부피(volume)를 미리 확보하여 금형내에 각 구석의 공간에 대한 충진성을 충분히 확보할 수 있도록 하고, 금형 내의 캐비티 내에서 2차 발포시켜 성혐함으로써, 이로 인해 미드솔의 외형 및 성형성이 우수하므로 1 : 1 발포 시 성형성을 충분히 확보하고, 사출성형의 높은 생산성의 확보가 가능한 것을 특징으로 하는 미드솔 발포 성형 방법 및 미드솔 발포 성형을 위한 몰딩 인 발포 트랜스퍼 사출 성형기를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 용융된 소재를 바로 금형에 사출하는 것이 아니라 정량을 계량하여 별도의 가압장치에 보관하였다가 금형내로 사출 가열에 의한 발포공정을 분리하여 발포반응과 성형의 공간을 분리함으로써, 즉 기존 용융된 소재가 가압 실린지에서 발포반응을 먼저 거친 후, 가압된 상태에서 금형으로 사출되어 형내에서 발포 팽창되므로 미드솔의 외형 및 성형성이 우수한 것을 특징으로 하는 미드솔 발포 성형 방법 및 미드솔 발포 성형을 위한 몰딩 인 발포 트랜스퍼 사출 성형기를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
본 발명은 사출 성형기를 이용한 미드솔(MS) 발포 성형 방법에 있어서, 컴파운드(M)를 1차 실린더(10) 내에 투입하여 용융시켜 2차 실린더(20)로 이송하기 위한 용융 이송 단계(P100);와, 상기 1차 실린더(10)로부터 2차 실린더(20) 내로 유입된 용융된 컴파운드를 1차 발포시키는 발포 단계(P200); 및 상기 2차 실린더(20) 내에서 발포된 발포체를 금형(30)의 캐비티(cavity) 내에 충전시켜 가교반응에 의해 2차 발포시켜 미드솔(MS)을 성형하는 성형 단계(P300);로 이루어지는 것을 특징으로 하는 미드솔 발포 성형 방법을 과제의 해결 수단으로 한다.
그리고 본 발명은 미드솔(MS)을 발포 성형하기 위한 사출 성형기에 있어서, 컴파운드(M)를 투입하여 용융시킨 다음 2차 실린더(20)로 이송하기 위한 1차 실린더(10);와, 상기 1차 실린더(10)로 부터 유입된 용융된 컴파운드를 일정수준으로 발포 유지시키는 2차 실린더(20); 및 상기 2차 실린더(20) 내에서 1차 발포된 발포체를 캐비티(cavity) 내에 충전시켜 가교반응에 의해 2차 발포시켜 미드솔(MS)을 성형하는 금형(30);으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 몰딩 인 발포 트랜스퍼 사출 성형기를 과제의 다른 해결 수단으로 한다.
본 발명은 실린더 내에서 용융시킨 합성수지를 금형 내에 사출한 후 발포시키는 기존의 발포 사출 성형기와는 달리, 1차 실린더 내에서 용융시킨 합성수지를 2차 실린더에서 30~80 부피%로 1차 발포시킨 후, 1차 발포시킨 발포체를 금형 내의 캐비티에 100 부피%가 되도록 2차 발포시켜 성형함으로써, 미드솔의 외형 및 성형성이 우수한 효과가 있다.
그리고, 본 발명은 금형 내에 충진시키는 합성수지를 1차 발포시켜 합성수지의 부피(volume)를 미리 확보하여 금형내에 각 구석의 공간에 대한 충진성을 충분히 확보하여 2차 발포시킴으로써, 이로 인해 미드솔의 외형 및 성형성이 우수하므로 1 : 1 발포 시 성형성을 충분히 확보하고, 사출성형의 높은 생산성의 확보가 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 용융된 소재를 바로 금형에 사출하는 것이 아니라 정량을 계량하여 별도의 가압장치에 보관하였다가 금형내로 사출 가열에 의한 발포공정을 분리하여 발포반응과 성형의 공간을 분리함으로써, 즉 기존 용융된 소재가 가압 실린지에서 발포반응을 먼저 거친 후, 가압된 상태에서 금형으로 사출되어 형내에서 발포 팽창되므로 미드솔의 외형 및 성형성이 우수한 효과가 있다.
도 1은 종래의 사출성형장치의 측면 내부를 나타낸 도면
도 2는 종래의 솔리드 성형재료의 가변압 발포 성형방법의 개념도
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 미드솔 발포 성형 과정을 설명하기 위한 공정블럭도
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 몰딩 인 발포 트랜스퍼 사출 성형기를 이용한 발포 성형 과정을 설명하기 위한 개념도
도 5의 (a) 및 (b)는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 몰딩 인 발포 트랜스퍼 사출 성형기를 나타낸 도면 및 실제 사출 성형기의 사진
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 몰딩 인 발포 트랜스퍼 사출 성형기의 실린더 내의 원료가 금형 내부로 주입되기 전의 상태를 나타낸 단면도
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 발포 성형시킨 미드솔을 찍은 사진
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예와 대비되는 비교예에 따라 발포 성형시킨 미드솔을 찍은 사진
본 발명은 미드솔 발포 성형 방법 및 미드솔 발포 성형을 위한 몰딩 인 발포 트랜스퍼 사출 성형기에 관한 것으로써, 본 발명의 기술적 구성을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
그리고 본 발명의 명세서의 기재 내용 중에는 '몰드' 또는 '금형'이란 용어와 '트랜스퍼(transfer) 또는 '이송'이란 용어가 혼용되어 기재되고 있지만, 이는 명세서의 기재 내용에 따라 문맥상의 흐름을 원할히 하기 위하여 적절히 혼용되어 사용되고 있음에 유의하여야 한다.
이하, 본 발명에 따른 미드솔 발포 성형 방법을 도 3 및 도 4를 중심으로 설명하면 아래의 내용과 같다.
본 발명에 따른 미드솔 발포 성형 방법은 사출 성형기를 이용한 미드솔(MS) 발포 성형 방법에 있어서,
컴파운드(M)를 1차 실린더(10) 내에 투입하여 용융시켜 2차 실린더(20)로 이송하기 위한 용융 이송 단계(P100);와,
상기 1차 실린더(10)로부터 2차 실린더(20) 내로 유입된 용융된 컴파운드를 발포시키는 발포 단계(P200); 및
상기 2차 실린더(20) 내에서 1차 발포된 발포체를 금형(30)의 캐비티(cavity) 내에 충전시켜 가교반응에 의해 2차 발포시켜 미드솔(MS)을 성형하는 성형 단계(P300);로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명에 따른 미드솔 발포 성형 방법은 실린더 내에서 용융시킨 합성수지를 금형 내에 사출한 후 발포시키는 기존의 발포 사출 성형기와는 달리, 1차 실린더 내에 10~60부피%(충진 부피/금형 캐비티 부피)의 컴파운드를 투입하여 용융시킨 합성수지를 2차 실린더에서 용융된 컴파운드를 30~80 부피%(충진 부피/금형 캐비티 부피)가 되게 1차 발포시킨 후, 1차 발포시킨 발포체를 금형의 캐비티(cavity) 내에 100 부피%(충진 부피/금형 캐비티 부피)가 되도록 2차 발포시켜 성형함으로써, 미드솔의 외형 및 성형성이 우수하며, 금형 내에 충진시키는 합성수지를 사전에 발포시켜 합성수지의 부피(volume)를 미리 확보하여 금형내에 각 구석의 공간에 대한 충진성을 충분히 확보하고, 이로 인해 미드솔의 외형 및 성형성이 우수하므로 1 : 1 발포 시 성형성을 충분히 확보하고, 사출성형의 높은 생산성의 확보가 가능한 효과가 있다.
본 발명에 따른 미드솔 발포 성형 방법의 각 공정을 도 4를 중심으로 구체적으로 설명하면 아래의 내용과 같다.
용융 이송 단계(P100)는 1차 실린더(10) 내에 투입구(60)를 통해 10~60부피%(충진 부피/금형 캐비티 부피)의 컴파운드(M)를 투입하고, 용융시켜 2차 실린더(20)로 이송하기 위한 단계이다.
상기에서 1차 실린더(10) 내에 투입하는 컴파운드(M)의 양이 상기에서 한정한 범위 미만이 될 경우에는 투입되는 컴파운드(M)의 양이 작아 성형단계(P300)에서 발포시킨 성형물이 과발포되어 기계적 물성이 저하할 우려가 있고, 상기에서 한정한 범위를 초과할 경우에는 투입되는 컴파운드(M)의 양이 많아 성형단계(P300)에서 발포시킨 성형물이 충분하게 발포되지 아니하여 발포성형물로서의 물리적 특성이 제대로 발현되지 않을 우려가 있다.
그리고 본 단계에서는 사용하는 컴파운드는 사용하는 컴파운드의 종류에 따라 주재 폴리머의 용융온도, 가교제와 유기발포제의 분해온도, 캡슐발포제의 팽창온도 등이 상이하므로 사용하는 컴파운드의 종류에 따라 사출속도, 사출압력 및 스크류 온도 등이 적절히 조정되어진다.
통상적으로는 1차 실린더의 공정 조건은 스크류 온도 70~150℃, 사출속도 20~90 rpm, 사출압력 5~70 bar의 범위 내에서 컴파운드(M)를 용융시키는 것이 바람직하다. 1차 실린더의 공정 조건이 상기에서 한정한 공정 조건을 벗어날 경우에는 컴파운드에 함유된 주재 폴리머가 제대로 융융되지 아니하여 2차 실린더(20) 로 제대로 이송되지 아니하거나 또는 가교제와 유기발포제가 제대로 분해되지 아니하거나 또는 캡슐발포제가 제대로 팽창하지 않을 우려가 있다.
참고로 본 발명에서 사용하는 발포 성형용 컴파운드는 사용 용도에 따라 컴파운드에 혼합되는 원료 화합물의 종류가 다양하다. 본 발명에서는 미드솔 발포 성형체를 제조하기 위한 컴파운드는 폴리머 기재 100 중량부에 대하여, 발포제 1~20 중량부, 가교제 0.2~3.0 중량부, 가교조제 0.1~2.0 중량부, 금속산화물 1~15 중량부 및 적절히 소량 혼합하는 기타 첨가제들의 혼합물로 이루어지며, 컴파운드 조성물의 범위는 상기에서 열거한 범위에만 반드시 한정되지 아니하고, 폴리머 기재의 종류에 따라 각 조성 성분들의 조성비는 적절히 조정되어진다.
본 발명의 컴파운드에 사용하는 폴리머 기재는 주로 폴리우레탄, EVA, 폴리올레핀계 등의 소재를 사용하고, 유기발포제는 분해온도가 130~200℃인 아조디카르본아미드 등의 아조계 화합물, N, N'- 디니트로소펜타 메틸렌테트라아민 등의 니트로소계 화합물, 아조비소이소부티로니트릴, p-톨루엔술포닐히드라진, p,p'-옥시비스(벤젠술포닐히드라지드)계 화합물, 디아조아미노아조벤젠으로 이루어지는 군에서 1종 또는 그 이상을 선택하여 사용하는 것이 바람직하다.
가교제는 유기과산화물 또는, 유기과산화물과 금속아크릴레이트 혼합계 중 선택하여 사용할 수 있으며, 상기 유기과산화물은 사이클로헥사논퍼옥사이드, t-부틸퍼옥시이소프로필카르보네이트, t-부틸퍼옥시라우릴레이트, t-부틸퍼옥시아세테이트, 디-t-부틸디퍼옥시프탈레이트, t-디브틸퍼옥시말레인산, t-부틸큐밀퍼옥사이드, t-부틸하이드로퍼옥사이드, t-부틸퍼옥시벤조에이트, 디벤조일퍼옥사이드, 디큐밀퍼옥사이드 중에서 1종 이상을 선택, 병용하여 사용할 수 있으며, 상기 유기과산화물과 혼합될 수 있는 금속아크릴레이트는 진크아크릴레이트, 진크메타아크릴레이트, 진크메틸메타아크릴레이트, 진크디메틸아크릴레이트 중에서 1종 이상을 선택, 병용하여 사용할 수 있다.
가교조제는 소량의 황이나 트리알릴시아누레이트, 트리알릴이소시아누레이트, 트리메틸올, 프로판트리메타크릴레이트, 디에틸렌글리콜디아크릴레이트, 디에틸렌글리콜디메타그릴레이트, 부틸렌글리콜아크릴레이트, 부틸렌글리콜디메타크릴레이트 및 금속-아크릴레이트, 금속-메타크릴레이트로 이루어지는 군에서 1종 또는 그 이상을 선택하여 사용할 수 있다.
주재 폴리머, 유무기발포제 및 가교제 등의 종류는 상기에서 그 종류를 열거하였지만, 상기에서 열거한 종류에만 반드시 한정되지 아니하고 아래에서 열거한 원료들과 동등 이상의 성능을 갖는 화합물인 경우에는 모두 사용이 가능하며, 기타 첨가제들의 경우에는 해당 제품의 종류, 사용환경 및 원하는 기능에 따라 이미 공지된 다양한 기재 및 첨가제의 사용이 가능하다.
발포 단계(P200)는 1차 실린더(10)로부터 2차 실린더(20) 내로 유입된 용융된 컴파운드를 30~80 부피%(충진 부피/금형 캐비티 부피)가 되도록 1차 발포시키는 단계이다. 즉, 컴파운드를 선발포시켜 컴파운드의 부피(volume)을 확보하기 위한 공정이다.
그리고 본 단계에서 2차 실린더(20)의 공정 조건은 용융된 컴파운드의 종류에 따라 가교 및 발포반응 제어, 가교 및 발포반응 속도, 금형 내 주입 전 컴파운드의 비중 제어 등을 종합적으로 고려하여 2차 실린더(20)의 용융된 컴파운드의 발포 유지시간, 실린더 온도, 압력 제어 등을 적절하게 제어하여야 한다.
2차 실린더(20)의 공정 조건은 컴파운드의 종류에 따라 상이하겠지만, 실린더 내의 온도는 80~170℃, 체류시간은 2~10분, 발포는 15~70 부피%((충진 부피/금형 캐비티 부피)가 되도록 발포시키며, 가교도는 10~30% 정도 가교되도록 하는 것이 바람직하다.
본 단계는 용융된 컴파운드는 30~80 부피%(충진 부피/금형 캐비티 부피)가 되도록 발포시키는 것이 바람직하다. 이때 발포율이 상기에서 한정한 범위 미만이 될 경우에는 금형내에 미충진 할 우려가 있고, 상기에서 한정한 범위를 초과할 경우에는 팽창발포되어 수축이발생하며, 형태안정성이 저하될 우려가 있다.
그리고 2차 실린더(20)의 공정 조건이 상기에서 한정한 범위 미만이 될 경우에는 금형내 미충진으로 성형성이 저하될 우려가 있고, 상기에서 한정한 범위를 초과할 경우에는 사출과정에서 발포셀이 손상되어 발포체 형상이 변형될 우려가 있다.
이와 같이, 본 발명은 용융된 소재를 바로 금형에 사출하는 것이 아니라 정량을 계량하여 별도의 가압장치에 보관하였다가 금형내로 사출 가열에 의한 발포공정을 분리하여 발포반응과 성형의 공간을 분리함으로써, 즉 기존 용융된 소재가 가압 실린지에서 발포반응을 먼저 거친 후, 가압된 상태에서 금형으로 사출되어 형내에서 발포 팽창되므로 미드솔의 외형 및 성형성이 우수한 효과가 있다.
성형 단계(P300)는 2차 실린더(20) 내에서 1차 발포된 발포체를 금형(30)의 캐비티(cavity) 내에서 100 부피%(충진 부피/금형 캐비티 부피)가 되도록 가교반응에 의해 2차 발포시켜 미드솔을 성형하는 단계이다.
본 발명에서 미드솔(MS)를 발포 성형하기 위한 사용하는 가압프레스(40)는 도 6에 도시된 바와 같이 상부 프레스(40a)의 하부 면 및 하부 프레스(40b)의 상부 면에 각각 상부 열판(50a) 및 하부 열판(50b)이 장착되고, 상기 상부 열판(50a)의 하부 면 및 하부 열판(50b)의 상부 면에 각각 상형(30a) 및 하형(30b)가 장착된 구조로서, 본 단계에서 금형(30) 내의 성형 조건은 열판(50)을 통해 형내로 전달되는 열전달 효율, 컴파운드 흐름성, 가교 및 발포 최적화 등을 종합적으로 고려하여 금형(30)에 장착된 열판(50)의 온도를 적절히 제어하여야 한다.
본 단계에서 성형 공정 조건은 컴파운드의 종류에 따라 상이하겠지만, 금형의 열판 온도는 140~180 ℃인 것이 바람직하며, 상기에서 한정한 범위 미만이 될 경우에는 미성형 될 우려가 있고, 상기에서 한정한 범위를 초과할 경우에는 과발포 및 과가교되어 형태가 변형 및 수축될 우려가 있다.
본 단계에서는 발포체를 금형(30)의 캐비티(cavity) 내에 100 부피%(충진 부피/금형 캐비티 부피)가 되도록 발포시키는 것이 바람직하다. 이때 발포율이 상기에서 한정한 범위 미만이 될 경우에는 금형내 미충진되어 미성형 부위가 발생될 우려가 있다.
이하, 본 발명에 따른 미드솔(MS)을 발포 성형하기 위한 몰딩 인 발포 트랜스퍼 사출 성형기(Molded-in-foamming transfer-injection apparatus)에 대하여 도 5 및 도 6을 중심으로 설명하면 아래의 내용과 같다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 몰딩 인 발포 트랜스퍼 사출 성형기는 컴파운드(M)를 투입구(60)를 통해 투입하여 용융시킨 다음 2차 실린더(20)로 이송하기 위한 1차 실린더(10);와,
상기 1차 실린더(10)로 부터 유입된 용융된 컴파운드를 일정수준으로 발포 유지시키는 2차 실린더(20); 및
상기 2차 실린더(20) 내에서 발포된 발포체를 캐비티(cavity) 내에 충전시켜 가교반응에 의해 발포시켜 미드솔(MS)을 성형하는 금형(30);으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 몰딩 인 발포 트랜스퍼 사출 성형기에서, 미드솔(MS)을 발포 성형시키기 위해 사용하는 원료인 컴파운드(M)과, 1차 실린더(10)와, 2차 실린더(20) 및 금형(30)에서 발포 성형 시키기 위한 공정 조건은 상기 미드솔(MS)의 성형 방법의 설명시에 상세히 설명한 바 있으므로 여기서는 그 설명을 생략하기로 한다.
이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 구체적으로 설명하겠는 바, 본 발명이 다음 실시예에 의해 한정되는 것을 아니다.
1. 본 발명에 따른 몰딩 인 발포 트랜스퍼 사출 성형기에 의한 미드솔의 제조
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같은 몰딩 인 발포 트랜스퍼 사출 성형기를 사용하여 컴파운드(M)를 1차 실린더(10) 내에 투입하여 용융시킨 용융컴파운드(M)를 2차 실린더(20)로 이송한 다음 2차 실린더(20)에서 용융된 컴파운드를 1차 발포시킨 발포체를 금형(30)의 캐비티(cavity) 내에 충전시켜 가교반응에 의해 2차 발포시켜 미드솔을 성형하였다.
(실시예 1)
본 실시예 1에서 사용한 컴파운드(M)는 EVA 100 중량부에 대하여 금속산화물(산화아연) 15 중량부, 가교제(디큐밀퍼옥사이드) 1.5 중량부, 발포제(아조디카르본아미드) 4 중량부, 스테아린산은 0.7 중량부, 충전제(탄산칼슘) 1.0 중량부, 촉진제(트리알릴시아누르산염), 0.1 중량부인 것을 사용하였다. 그리고 1차 실린더 내에 컴파운드(M)를 10 부피%(충진 부피/금형 캐비티 부피) 투입하고, 스크류 온도가 90℃, 사출속도가 50 rpm, 사출압력이 20 bar인 공정 조건에서 컴파운드(M)를 용융시켜 2차 실린더로 이송한 다음 용융된 컴파운드는 실린더 내의 온도가 120℃, 가교도 30%가 가교되도록 3분간 체류시키면서, 컴파운드(M)가 30 부피%(충진 부피/금형 캐비티 부피)가 되도록 1차 발포시킨 발포체를 금형의 캐비티(cavity) 내에 투입하고, 금형의 열판 온도를 150℃가 되도록 10 분간 유지시켜 금형의 캐비티(cavity) 내에 100 부피%(충진 부피/금형 캐비티 부피)가 되도록 2차 발포시켜 미드솔을 발포 성형하였다.
(실시예 2)
본 실시예 2에서 사용한 컴파운드(M)는 POE 100 중량부에 대하여 금속산화물(산화아연) 5 중량부, 가교제(디큐밀퍼옥사이드) 1.0 중량부, 발포제(아조디카르본아미드) 4 중량부, 스테아린산은 0.7 중량부, 충전제(탄산칼슘) 1.0 중량부, 촉진제(트리알릴시아누르산염), 0.1 중량부인 것을 사용하였다. 그리고 1차 실린더 내에 컴파운드(M)를 60 부피%(충진 부피/금형 캐비티 부피) 투입하고, 스크류 온도가 90℃, 사출속도가 50 rpm, 사출압력이 20 bar인 공정 조건에서 컴파운드(M)를 용융시켜 2차 실린더로 이송한 다음 용융된 컴파운드는 실린더 내의 온도가 120℃, 가교도 30%가 가교되도록 5분간 체류시키면서, 컴파운드(M)가 80 부피%(충진 부피/금형 캐비티 부피)가 되도록 1차 발포시킨 발포체를 금형의 캐비티(cavity) 내에 투입하고, 금형의 열판 온도를 150℃가 되도록 10 분간 유지시켜 금형의 캐비티(cavity) 내에 100 부피%(충진 부피/금형 캐비티 부피)가 되도록 2차 발포시켜 미드솔을 발포 성형하였다.
2. 종래 사출 성형기에 의한 미드솔의 제조
도 1에 도시된 바와 같은 사출 성형기를 사용하여 컴파운드(M)를 실린더 내에 투입하여 용융시킨 용융컴파운드(M)를 금형의 캐비티(cavity) 내에 충전시켜 가교반응에 의해 발포시켜 미드솔을 성형하였다.
(비교예 1)
본 비교예 1은 실시예 1에서 사용한 컴파운드(M)와 동일한 원료를 사용하였다. 그리고 1차 실린더의 공정 조건은 스크류 온도 105℃, 사출속도 20 rpm, 사출압력 5 bar 에서 컴파운드(M)를 용융시킨 컴파운드는 금형의 캐비티(cavity) 내에 투입하고, 금형의 열판 온도를 150℃가 되도록 12 분간 유지시켜 100 부피%(충진 부피/금형 캐비티 부피)가 되도록 발포시켜 미드솔을 발포 성형하였다.
(비교예 2)
본 비교예 2는 실시예 2에서 사용한 컴파운드(M)와 동일한 원료를 사용하였다. 그리고 1차 실린더의 공정 조건은 105℃, 사출속도 20 rpm, 사출압력 5 bar 에서 컴파운드(M)를 용융시킨 컴파운드는 금형의 캐비티(cavity) 내에 투입하고, 금형의 열판 온도를 150℃가 되도록 12 분간 유지시켜 100 부피%(충진 부피/금형 캐비티 부피)가 되도록 발포시켜 미드솔을 발포 성형하였다.
3. 미드솔 발포 성형체의 평가
상기 실시예 1 ~ 2 및 비교예 1, 2에 따른 제조방법을 제조된 미드솔 발포 성형체의 성형성을 평가한 결과를 아래 [표 1] 및 도 7 및 도 8에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2
성형성1) ○ ○ × ×
미드솔 발포 성형체 도 7 참조 도 7 참조 도 8 참조 도 8 참조
주1)
성형 후, 탈형된 발포체의 외관을 육안으로 평가
○ : 금형의 형태와 동일한 형태를 가지며, 외관이 미려함
× : 금형의 형태와 유사한 형태를 가지지만, 외관이 미려하지 못하고 불량이 발생함
상기 [표 1] 및 도 7 및 도 8에서와 같이 본 발명의 실시예 1, 2에 따라 제조된 미드솔 발포 성형체는 비교예 1, 2에 따라 제조된 발포체에 비해 성형성이 우수함을 알 수 있다. 즉, 본 발명은 실린더 내에서 용융시킨 합성수지를 금형 내에 사출한 후 발포시키는 기존의 발포 사출 성형기와는 달리, 1차 실린더 내에서 용융시킨 합성수지를 2차 실린더에서 30~80 부피%로 1차 발포시킨 후, 1차 발포시킨 발포체를 금형 내의 캐비티에 100 부피%가 채워 지도록 2차 발포시켜 성형함으로써, 미드솔의 외형 및 성형성이 우수한 효과가 있으며, 금형 내에 충진시키는 합성수지를 사전에 발포시켜 합성수지의 부피(volume)를 미리 확보하여 금형내에 각 구석의 공간에 대한 충진성을 충분히 확보하고, 이로 인해 미드솔의 외형 및 성형성이 우수하므로 1 : 1 발포 시 성형성을 충분히 확보하고, 사출성형의 높은 생산성의 확보가 가능한 효과가 있는 것을 확인할 수 있었다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 미드솔 발포 성형 방법 및 미드솔 발포 성형을 위한 몰딩 인 발포 트랜스퍼 사출 성형기를상기의 바람직한 실시 예를 통해 설명하고, 그 우수성을 확인하였지만 해당 기술 분야의 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10 : 1차 실린더 20 : 2차 실린더
30 : 금형 40 : 가압 프레스
50 : 열판 60 : 투입구
M : 컴파운드 MS : 미드솔

Claims (5)

  1. 사출 성형기를 이용한 미드솔(MS) 발포 성형 방법에 있어서,
    컴파운드(M)를 1차 실린더(10) 내에 투입하여 용융시켜 2차 실린더(20)로 이송하기 위한 용융 이송 단계(P100);와,
    상기 1차 실린더(10)로부터 2차 실린더(20) 내로 유입된 용융된 컴파운드를 1차 발포시키는 발포 단계(P200); 및
    상기 2차 실린더(20) 내에서 발포된 발포체를 금형(30)의 캐비티(cavity) 내에 충전시켜 가교반응에 의해 2차 발포시켜 미드솔(MS)을 성형하는 성형 단계(P300);
    로 이루어지는 것을 특징으로 하는 미드솔 발포 성형 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 용융 이송 단계(P100)에서,
    실린더 내에 투입하는 컴파운드의 양은 10~60부피%(충진 부피/금형 캐비티 부피)인 것을 특징으로 하는 미드솔 발포 성형 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 발포 단계(P200)에서,
    용융된 컴파운드는 30~80 부피%(충진 부피/금형 캐비티 부피)가 되도록 발포시키는 것을 특징으로 하는 미드솔 발포 성형 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 성형 단계(P300)에서 상기 발포단계에서 1차 발포된 발포체를 금형(30)의 캐비티(cavity) 내에서 100 부피%(충진 부피/금형 캐비티 부피)가 되도록 발포시키는 것을 특징으로 하는 미드솔 발포 성형 방법.
  5. 미드솔(MS)을 발포 성형하기 위한 사출 성형기에 있어서,
    컴파운드(M)를 투입하여 용융시킨 다음 2차 실린더(20)로 이송하기 위한 1차 실린더(10);와,
    상기 1차 실린더(10)로 부터 유입된 용융된 컴파운드를 일정수준으로 발포 유지시키는 2차 실린더(20); 및
    상기 2차 실린더(20) 내에서 1차 발포된 발포체를 캐비티(cavity) 내에 충전시켜 가교반응에 의해 발포시켜 미드솔(MS)을 성형하는 금형(30);
    으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 몰딩 인 발포 트랜스퍼 사출 성형기.
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