KR102146258B1

KR102146258B1 - 다단 강압 성형품 제조 방법

Info

Publication number: KR102146258B1
Application number: KR1020190052115A
Authority: KR
Inventors: 이춘우; 이현주
Original assignee: (주)코모텍
Priority date: 2019-05-03
Filing date: 2019-05-03
Publication date: 2020-08-20

Abstract

본 발명은 성형품 제조 방법에 관한 것으로, 특히 성형품에 대응하는 성형 공간보다 더 넓은 밀폐 공간을 형성하기 위하여 하부 메인 프레임과 상부 메인 프레임이 밀착되도록 1차 강압을 수행한 상태에서 원료 공급과 스팀 주입을 진행하여 1차 성형 수행 단계를 진행하고, 이후 성형 공간을 형성하기 위하여 상부 성형틀만을 상부 경계 라인까지 이동되도록 2차 강압을 수행한 상태에서 추가 스팀 주입을 진행하여 2차 성형 수행 단계가 진행될 수 있도록 구성함으로써, 성형 공간의 중앙 영역까지 충분히 스팀이 전달 및 통과되어 성형 공간의 중앙 영역에서도 용융 또는 발포 성능이 향상 또는 유지될 수 있도록 하고, 이로 인하여 성형품의 직경 또는 두께가 크더라도, 중앙 부분까지 단단하고 견고성이 유지될 수 있는 내구성이 향상된 성형품을 성형할 수 있도록 하는 다단 강압 성형품 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명인 다단 강압 성형품 제조 방법을 이루는 구성수단은, 성형품 제조 방법에 있어서, 상부 성형틀이 하부 성형틀에 삽입되도록 하여 상기 상부 성형틀과 상기 하부 성형틀에 의하여 성형 공간을 포함하는 밀폐 공간이 형성되도록 하는 1차 강압 단계; 상기 성형 공간을 포함하는 밀폐 공간에 원료를 투입한 후 스팀을 공급하여 1차 성형 공정을 수행하는 1차 성형 수행 단계; 상기 상부 성형틀만을 추가 강압하여 상기 상부 성형틀과 상기 하부 성형틀에 의하여 성형 공간이 형성되도록 하는 2차 강압 단계; 상기 성형 공간에 스팀을 공급하여 2차 성형 공정을 수행하는 2차 성형 수행 단계; 상기 2차 성형 수행 단계 완료 후, 냉각 공정을 수행한 후 성형품을 취출하는 후처리 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

다단 강압 성형품 제조 방법{Method for manufacturing molded products through multi-step pressing}

본 발명은 성형품 제조 방법에 관한 것으로, 특히 성형품에 대응하는 성형 공간보다 더 넓은 밀폐 공간을 형성하기 위하여 하부 메인 프레임과 상부 메인 프레임이 밀착되도록 1차 강압을 수행한 상태에서 원료 공급과 스팀 주입을 진행하여 1차 성형 수행 단계를 진행하고, 이후 성형 공간을 형성하기 위하여 상부 성형틀만을 상부 경계 라인까지 이동되도록 2차 강압을 수행한 상태에서 추가 스팀 주입을 진행하여 2차 성형 수행 단계가 진행될 수 있도록 구성함으로써, 성형 공간의 중앙 영역까지 충분히 스팀이 전달 및 통과되어 성형 공간의 중앙 영역에서도 용융 또는 발포 성능이 향상 또는 유지될 수 있도록 하고, 이로 인하여 성형품의 직경 또는 두께가 크더라도, 중앙 부분까지 단단하고 견고성이 유지될 수 있는 내구성이 향상된 성형품을 성형할 수 있도록 하는 다단 강압 성형품 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 비드(Bead)형 발포체에 있어서 발포폴리스티렌(EPS:Expandable Polystyrene, 이하 'EPS'라 함) 제품이 현재 범용포장재로 가장 널리 사용되고 있으나 상품의 고급화, 정밀화가 진행됨에 따라 제품 포장의 고급화 및 안전성 향상 요구가 증가되고 있다.

이에 EPS 제품의 물리적(깨짐성, 반복 완충성) 취약성을 보강하는 대체 제품으로 PP(Polypropylene) 수지를 원료로 하여 EPS보다 깨짐성, 반복 완충성, 유연성 및 내약품성 등이 우수하여 제품 포장의 안정성 향상 및 포장 부피 소형화에 장점이 있는 발포폴리프로필렌(EPP:Expanded Polypropylene, 이하 'EPP'라 함)가 개발되었으며, 현재, 일반 완충용 포장용기에는 EPS가 사용되고, 전자 제품 포장, 자동차 부품 및 구조물 등에는 EPP가 사용되고 있는 실정이다.

상기와 같은 EPS, EPP등과 같이 비드(Bead)를 원료로 하는 발포체는 양측으로부터 조립되는 상부 성형틀과 하부 성형틀의 사이에 마련되는 성형 공간(제조하고자 하는 성형품의 형상과 크기에 대응하는 공간)으로 공급된 상태에서 상기 상부 성형틀 및 하부 성형틀을 각각 관통하여 마련된 스팀홀에 삽입된 스팀캡을 통해 성형 공간으로 공급되는 스팀과 같은 가열물질에 의해 용융됨과 아울러, 상기 상부 성형틀과 하부 성형틀중 적어도 하나의 성형틀이 대향하는 성형틀을 향해 이동하는 것에 의해 강하게 압착되면서 성형 공간 내에서 소정형상의 성형품으로 만들어지게 된다.

또한 일반적으로, 발포 폴리 프로필렌(EPP), 발포 폴리스틸렌(EPS), 발포 폴리에틸렌(EPE), 하나세란 등의 제품 성형 금형은, 높은 압력의 스팀을 이용하여, EPP, EPS, EPE, 하나세란 등의 제품 성형 금형의 성형 공간에 채워진 EPP, EPS, EPE, 하나세란 등의 알갱이들을 융착시킴으로써, 일정 형상의 EPP, EPS, EPE, 하나세란 등의 제품을 성형시킨다.

이러한 EPP, EPS, EPE, 하나세란 제품은, 특히 우레탄과 같은 소재보다 친환경적이기 때문에 차량에 장착되는 핸들(Handle) 특히 림(Rim)용, 차량의 선바이저(Sun Viser)용, 안정용(PAD), 생활가전용 기능성 부품 및 포장용 상자 등으로 많이 사용되고 있다.

상기 EPP, EPS, EPE, 하나세란 제품 역시 비드(Bead)를 원료로 하는 발포체로 성형되고, 이 역시 양측으로부터 조립되는 상부 성형틀과 하부 성형틀의 사이에 마련되는 성형 공간으로 공급된 상태에서 상기 상부 성형틀 및 하부 성형틀을 각각 관통하여 마련된 스팀홀에 삽입된 스팀캡을 통해 성형 공간으로 공급되는 스팀과 같은 가열물질에 의해 용융됨과 아울러, 상기 상부 성형틀과 하부 성형틀중 적어도 하나의 성형틀이 대향하는 성형틀을 향해 이동하는 것에 의해 강하게 압착되면서 성형공간 내에서 소정형상의 성형물로 만들어지게 된다.

이와 같은 종래의 일반적인 발포폼 성형을 위한 금형, 즉 발포폼 성형 금형 또는 성형품 제조 장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 상부 금형(10)과 하부 금형(30)의 조합으로 이루어진다. 전체적으로, 상기 상부 금형(10)과 하부 금형(30)은 서로 마주보도록 구성되고, 상기 하부 금형(30)에는 성형품에 대응되는 공간에 해당하는 성형 공간(s)으로 원료를 주입하기 위한 원료 주입 모듈이 구비되어 있고, 성형품을 성형 공간에서 이탈시키기 위한 이젝트 모듈이 결합되어 있는 것이 일반적이다.

상기 상부 금형(10)은 상부 메인 프레임(11), 상기 상부 메인 프레임(11)에 결합되는 상부판(13), 상기 상부판(13)에 볼트 체결에 의하여 결합되는 상부 성형틀(15)을 포함하여 이루어진다.

상기 상부 메인 프레임(11)은 성형품 제조 장치의 외관과 뼈대를 구성하는 것으로, 상기 상부판(13)과 볼트 체결에 의하여, 상기 상부판(13)을 안정적으로 배치시킨다. 이와 같은 상기 상부판(13)은 교체 가능하게 결합된다. 상기 상부 메인 프레임(11)은 상기 상부판(13) 및 상부 성형틀(15)과 함께 내부 공간, 즉 상측 밀폐 공간(tv)을 형성시킨다. 상기 상측 밀폐 공간(tv)은 상부 금형(10)의 상부 메인 프레임(110)을 통해 주입되는 냉각수 및 스팀이 공급 또는 퍼지는 공간에 해당한다.

상기 상부판(13)은 내부에 개구부가 형성되어 있고, 외측단이 상기 상부 메인 프레임(11)에 볼트 체결에 의하여 결합되고, 개구부가 형성되는 내측단에는 상기 상부 성형틀(15)이 볼트 체결에 의하여 결합된다. 상기 상부판(13)은 상기 상부 성형틀(15)에 볼트 체결에 의하여 결합되되, 교체가 가능하게 결합될 수 있다.

상기 상부판(13)은 일단이 상기 상부 메인 프레임(11)에 볼트 체결에 의하여 결합되되, 내부에 개구부가 형성되어 있다. 따라서, 상기 상부판(13)은 외측단이 상기 상부 메인 프레임(11)에 볼트 체결에 의하여 결합되고, 개구부가 형성되어 있는 내측단에는 상기 상부 성형틀(15)이 볼트 체결에 의하여 결합된다.

상기 상부 성형틀(15)은 상기 상부판(13)의 개구부에 배치되되, 상기 상부판(13)의 타단 즉, 내측단에 볼트 체결에 의하여 결합된다. 상기 상부 성형틀(15)은 상기 하부 금형(30)을 구성하는 하부 성형틀(35)에 삽입되어 상기 하부 성형틀(35) 내부에 성형 공간(s)이 형성되도록 한다. 상기 성형 공간(s)은 최종 성형 산물인 성형품에 대응되는 공간으로 성형품과 동일한 형상 및 사이즈를 가진다.

상기 상부 금형(10)에 대응되는 하부 금형(30)은 상기 상부 금형(10)의 상부 성형틀(15)과 결합함으로써, 성형 공간(s)를 형성시킨다. 상기 하부 금형(30)은 하부 메인 프레임(31), 상기 하부 메인 프레임(31)에 결합되는 하부판(33), 상기 하부판(33)의 개구부에 배치되되, 상기 하부판(33)의 개구부에 볼트 체결에 의하여 결합되는 하부 성형틀(35)을 포함하여 이루어진다.

상기 하부 메인 프레임(31)은 성형품 제조 장치의 외관과 뼈대를 구성하는 것으로, 상기 하부판(33)과 볼트 체결에 의하여, 상기 하부판(33)을 안정적으로 배치시킨다. 상기 하부판(33)은 내부에 개구부가 형성되어 있고, 외측단이 상기 하부 메인 프레임(31)에 볼트 체결에 의하여 결합되고, 개구부가 형성되는 내측단에는 상기 하부 성형틀(35)이 볼트 체결에 의하여 결합된다. 즉, 상기 하부판(33)은 상기 하부 메인 프레임(31)에 결합되되, 상기 상부판(13)에 대향 배치되고, 판면에 개구부가 형성되는 구조를 가진다. 상기 하부 메인 프레임(31)은 상기 하부판(33) 및 하부 성형틀(35)과 함께 내부 공간, 즉 하측 밀폐 공간(dv)을 형성시킨다. 상기 하측 밀폐 공간(dv)은 하부 금형(30)의 하부 메인 프레임(31)을 통해 주입되는 냉각수 및 스팀이 공급 또는 퍼지는 공간에 해당한다.

상기 하부판(33)은 일단이 상기 하부 메인 프레임(31)에 볼트 체결에 의하여 결합되되, 내부에 개구부가 형성되어 있다. 따라서, 상기 하부판(33)은 외측단이 상기 하부 메인 프레임(31)에 볼트 체결에 의하여 결합되고, 개구부가 형성되어 있는 내측단에는 상기 하부 성형틀(35)이 볼트 체결에 의하여 결합된다.

상기 하부 성형틀(35)은 상기 하부판(33)의 개구부에 배치되되, 상기 하부판(33)의 타단 즉, 내측단에 볼트 체결에 의하여 결합된다. 상기 하부 성형틀(35)은 상기 상부 금형(10)을 구성하는 상부 성형틀(15)이 삽입되어 내부에 성형 공간(s)을 형성한다.

정리하면, 종래의 일반적인 성형품 제조 장치는 상부 금형(10)과 하부 금형(30)으로 구성되고, 상기 상부 금형(10)은 상부 메인 프레임(11), 상부판(13), 및 상부 성형틀(15)을 포함하여 구성되고, 상기 하부 금형(30)은 하부 메인 프레임(31), 하부판(33), 및 하부 성형틀(35)을 포함하여 구성된다.

이와 같은 종래의 일반적인 성형품 제조 장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 성형 공간(s) 내로 스팀을 유입시키기 위한 스팀홀(17, 37)을 구비하고 있다. 구체적으로, 상기 상부 성형틀(15)의 측면 및 하부면에는 상기 성형 공간(s) 내로 스팀을 유입시키기 위한 상부 스팀홀(17)이 형성되어 있고, 상기 하부 성형틀(35)의 측면 및 하부면에는 상기 성형 공간(s) 내로 스팀을 유입시키기 위한 하부 스팀홀(37)이 형성되어 있다. 상기 상하부 스팀홀(17, 37)에는 상술한 바와 같이 각각 스팀캡(19, 39)이 삽입 장착되어 상기 성형 공간(s) 내로 스팀이 소정 압력으로 분산되어 유입될 수 있도록 한다.

한편, 상기 성형 공간(s)은 상술한 바와 같이, 최종 성형 산물인 성형품에 대응되는 공간으로서, 성형품의 형상 및 사이즈에 대응되는 공간에 해당한다. 즉, 상기 성형 공간은 상기 상부 금형(10) 및 상기 하부 금형(30) 중, 어느 하나가 대향 배치되는 상대방 금형으로 이동하여 상기 상부 메인 프레임(11)과 상기 하부 메인 프레임(31)이 밀착되면, 상기 상부 성형틀(15)과 상기 하부 성형틀(35)에 의하여 형성되는 공간(도 1에서 검정색의 사각형 실선으로 표시됨)에 해당된다.

더 구체적으로, 일반적인 성형품 제조 장치에서 상기 성형 공간은 성형 공간의 상부 경계 라인(tl)과 하부 경계 라인(dl) 사이의 공간을 의미하고, 상기 하부 경계 라인(dl)은 상기 하부 성형틀(35)의 내부 바닥면에 해당하고, 상기 상부 경계 라인(tl)은 상기 상부 형성틀(15)의 외부 바닥면에 해당한다. 따라서, 종래의 일반적인 성형품 제조 장치는 상기 상부 메인 프레임(11)과 상기 하부 메인 프레임(31)이 밀착되면, 성형품에 대응되는 상기 성형 공간(c)이 형성되고, 이 때 상기 하부 경계 라인(dl)은 상기 하부 성형틀(35)의 내부 바닥면에 해당하고, 상기 상부 경계 라인(tl)은 상기 상부 형성틀(15)의 외부 바닥면에 해당한다.

대한민국 등록특허 제10-1520776호(2015. 05. 18. 공고, 발명의 명칭 : 발포폼 성형 금형)에는 스팀 투과량 및 냉각수 투과량을 증대시켜 성형 시간을 단축시킬 수 있는 발포폼 형성 금형을 제안하고 있다. 이 선행특허는 상하부 성형틀의 하부면 및 측면에 보다 많은 스팀캡을 구비하도록 함으로써, 스팀 투과량을 증대시키고 이로 인하여 성형 시간을 단축하여 생산 효율을 증대시키는 방법을 채택하고 있다.

그런데, 상기 선행특허는 상하부 성형틀에 의하여 형성되는 성형 공간(s)의 두께가 크지 않다. 즉 상기 선행특허인 발포폼 성형 금형에 의하여 성형 제작되는 성형품은 그 두께가 크지 않다. 따라서, 상기 선행특허인 발포폼 성형 금형에 구비되는 스팀홀에 삽입 장착된 스팀캡을 통해 유입되는 스팀은 상기 성형 공간(s)의 가운데 부분까지 충분이 공급될 수 있고, 이로 인하여 상기 성형품의 가운데 부분 역시 용융 또는 발포가 잘 진행될 수 있다.

그러나, 성형품 제조 장치에 의하여 성형 제작되는 성형품의 두께가 얇지 않고, 상당히 두껍다면, 이와 같은 성형품을 성형하기 위한 성형품 제조 장치의 성형 공간 역시 큰 직경을 가지게 된다.

결국, 상당한 두께를 가지거나 큰 직경을 가지는 성형품을 성형하기 위한 성형품 제조 장치는 상하부 성형틀(15, 35)에 형성된 상하부 스팀홀(17, 37)을 통해 상기 성형 공간(s)의 중앙 영역(c)까지 스팀을 충분히 공급할 수 없는 문제점을 가진다. 따라서, 직경이 크거나 두께가 두꺼운 성형품은 일반적인 종래의 성형품 제조 장치에 의하여 성형될 때, 그 중앙 부분(c)에 대한 용융 또는 발포 성형이 잘 이루어지지 않아 단단하지 않고, 내구성이 떨어지는 단점을 가진다.

한편, 상기 기존의 성형품 제조 장치를 통한 기존의 일반적인 성형품 제조 방법은 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 상부 성형틀이 상기 하부 성형틀에 삽입되어 성형 공간(s)이 형성되도록 하는 성형 공간 형성 단계(s1), 상기 성형 공간(s)에 원료를 투입하는 원료 투입 단계(s3), 상기 성형 공간(s)에 스팀을 공급하여 성형 공정을 수행하는 성형 수행 단계(s5) 및 상기 성형 수행 단계 완료 후, 냉각 공정을 수행한 후 성형품을 취출하는 단계(s7)를 포함하여 구성된다.

상기 성형 공간 형성 단계(s1)는 상기 상부 금형(10) 또는 상기 하부 금형(30)을 대향 배치되는 상대방 금형과 밀착시켜 상기 상부 메인 프레임(11)과 상기 하부 메인 프레임(31)이 밀착된 상태가 되도록 하는 단계이다. 이 단계에서 상기 상부 성형틀(15)은 상기 하부 성형틀(35)에 삽입되고, 이를 통해 상기 상부 성형틀(15)과 상기 하부 성형틀(35)에 의하여 성형품에 대응되는 성형 공간(s)이 형성된다.

이와 같이, 상기 성형품의 형상과 사이즈에 대응되는 상기 성형 공간(s)을 형성한 후, 상기 원료 투입 단계(s3)에서 상기 성형 공간(s) 내로 원료를 투입한 후, 다음 단계인 성형 수행 단계(s5)에서 상기 성형 공간(s) 내로 스팀을 공급하여 성형 공정을 수행한다.

그런데, 상기 성형품의 형상과 사이즈에 대응하는 상기 성형 공간(s) 내에 원료를 가득 주입하기 때문에, 원료들의 밀도가 높고 원료들끼리 가압 밀착되어 원료들 사이의 틈과 간극이 작아지거나 없어진다. 따라서, 상기 성형 수행 단계(s5)에서 상기 성형 공간(s) 내로 스팀을 공급하더라도, 주입되는 스팀이 원료 전체를 따라 통과 또는 진행할 수 없게 되고, 결과적으로 원료 전체가 균일하게 용융 또는 발포될 수 없는 문제점이 발생하고, 특히 성형품의 두께가 상당한 경우에는 성형 공간(s)의 중앙 영역(c)으로 스팀의 통과량 또는 진행량이 작거가 스팀의 도달이 어려워서 중앙 영역(c)에 대한 용융 또는 발포 불량이 발생하여 결과적으로 성형품 불량의 원인이되는 문제점이 발생한다.

대한민국 등록특허공보 제10-1520776호(2015. 05. 18. 공고, 발명의 명칭 : 발포폼 성형 금형)

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 성형품에 대응하는 성형 공간보다 더 넓은 밀폐 공간을 형성하기 위하여 하부 메인 프레임과 상부 메인 프레임이 밀착되도록 1차 강압을 수행한 상태에서 원료 공급과 스팀 주입을 진행하여 1차 성형 수행 단계를 진행하고, 이후 성형 공간을 형성하기 위하여 상부 성형틀만을 상부 경계 라인까지 이동되도록 2차 강압을 수행한 상태에서 추가 스팀 주입을 진행하여 2차 성형 수행 단계가 진행될 수 있도록 구성함으로써, 성형 공간의 중앙 영역까지 충분히 스팀이 전달 및 통과되어 성형 공간의 중앙 영역에서도 용융 또는 발포 성능이 향상 또는 유지될 수 있도록 하고, 이로 인하여 성형품의 직경 또는 두께가 크더라도, 중앙 부분까지 단단하고 견고성이 유지될 수 있는 내구성이 향상된 성형품을 성형할 수 있도록 하는 다단 강압 성형품 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 1차 강압 상태에서 충분히 스팀을 주입한 후, 성형품에 대응하는 성형 공간을 형성하기 위하여 상부 성형틀만을 상부 경계 라인까지 이동되도록 2차 강압을 수행한 상태에서 추가 스팀 주입을 통해 2차 성형 수행 단계가 진행될 수 있도록 구성함으로써, 원료가 가압 및 압축된 상태에서 표면에 대한 익히는 공정을 추가 진행할 수 있고, 이로 인하여 성형품의 표면에 대한 그레이징(glazing) 효과를 향상시킬 수 있도록 하는 다단 강압 성형품 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 제안된 본 발명인 다단 강압 성형품 제조 방법을 이루는 구성수단은, 성형품 제조 방법에 있어서, 상부 성형틀이 하부 성형틀에 삽입되도록 하여 상기 상부 성형틀과 상기 하부 성형틀에 의하여 성형 공간을 포함하는 밀폐 공간이 형성되도록 하는 1차 강압 단계; 상기 성형 공간을 포함하는 밀폐 공간에 원료를 투입한 후 스팀을 공급하여 1차 성형 공정을 수행하는 1차 성형 수행 단계; 상기 상부 성형틀만을 추가 강압하여 상기 상부 성형틀과 상기 하부 성형틀에 의하여 성형 공간이 형성되도록 하는 2차 강압 단계; 상기 성형 공간에 스팀을 공급하여 2차 성형 공정을 수행하는 2차 성형 수행 단계; 상기 2차 성형 수행 단계 완료 후, 냉각 공정을 수행한 후 성형품을 취출하는 후처리 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 1차 강압 단계는 상부 금형 또는 하부 금형을 이동시켜 상부 메인 프레임과 하부 메인 프레임이 밀착된 상태가 되도록 하는 단계이고, 상기 2차 강압 단계는 상기 1차 강압 단계에서, 상기 상부 성형틀만을 강압 이동시켜 상기 상부 성형틀이 상기 성형 공간의 상부 경계 라인까지 이동하는 단계인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 1차 성형 수행 단계는 하부 메인 프레임, 하부판 및 하부 성형틀로 구획되는 하측 밀폐 공간을 통해 스팀을 공급하는 과정 및 상부 메인 프레임, 하부판 및 상부 성형틀로 구획되는 상측 밀폐 공간을 통해 스팀을 공급하는 과정을 포함하고, 상기 2차 성형 수행 단계는 상기 하측 밀폐 공간과 상기 상측 밀폐 공간을 통해 스팀을 동시 공급하는 단계인 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 과제 및 해결 수단을 가지는 본 발명인 다단 강압 성형품 제조 방법에 의하면, 성형품에 대응하는 성형 공간보다 더 넓은 밀폐 공간을 형성하기 위하여 하부 메인 프레임과 상부 메인 프레임이 밀착되도록 1차 강압을 수행한 상태에서 원료 공급과 스팀 주입을 진행하여 1차 성형 수행 단계를 진행하고, 이후 성형 공간을 형성하기 위하여 상부 성형틀만을 상부 경계 라인까지 이동되도록 2차 강압을 수행한 상태에서 추가 스팀 주입을 진행하여 2차 성형 수행 단계가 진행될 수 있도록 구성하기 때문에, 성형 공간의 중앙 영역까지 충분히 스팀이 전달 및 통과되어 성형 공간의 중앙 영역에서도 용융 또는 발포 성능이 향상 또는 유지될 수 있도록 하고, 이로 인하여 성형품의 직경 또는 두께가 크더라도, 중앙 부분까지 단단하고 견고성이 유지될 수 있는 내구성이 향상된 성형품을 성형할 수 있도록 하는 효과가 발생한다.

또한, 본 발명에 의하면, 1차 강압 상태에서 충분히 스팀을 주입한 후, 성형품에 대응하는 성형 공간을 형성하기 위하여 상부 성형틀만을 상부 경계 라인까지 이동되도록 2차 강압을 수행한 상태에서 추가 스팀 주입을 통해 2차 성형 수행 단계가 진행될 수 있도록 구성하기 때문에, 원료가 가압 및 압축된 상태에서 표면에 대한 익히는 공정을 추가 진행할 수 있고, 이로 인하여 성형품의 표면에 대한 그레이징(glazing) 효과를 향상시킬 수 있도록 하는 장점이 발생된다.

도 1은 종래의 일반적인 성형품 제조 장치의 개략적인 단면도이다.
도 2는 종래의 일반적인 성형품 제조 장치를 통한 성형품 제조 방법을 설명하기 위한 플로차트이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다단 강압 성형품 제조 방법에 관한 플로차트이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다단 강압 성형품 제조 방법을 구현하기 위한 다단 강압 성형품 제조 장치의 결합 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 다단 강압 성형품 제조 방법을 구현하기 위한 다단 강압 성형품 제조 장치의 1차 강압 상태에서 절단된 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 다단 강압 성형품 제조 방법을 구현하기 위한 다단 강압 성형품 제조 장치의 1차 강압 상태에서 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 다단 강압 성형품 제조 방법을 구현하기 위한 다단 강압 성형품 제조 장치의 2차 강압 상태에서 절단된 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 다단 강압 성형품 제조 방법을 구현하기 위한 다단 강압 성형품 제조 장치의 2차 강압 상태에서 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 상기와 같은 과제, 해결수단 및 효과를 가지는 본 발명인 다단 강압 성형품 제조 방법에 관한 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.

도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.

어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다단 강압 성형품 제조 방법에 관한 플로차트이다. 도 3에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 다단 강압 성형품 제조 방법은 다양한 성형품 제조 장치를 통해 구현될 수 있지만, 도 4 및 도 8에 도시된 다단 강압 성형품 제조 장치를 통해 구현되는 것이 가장 바람직하다. 따라서 이하에서 설명하는 본 발명의 실시예에 따른 다단 강압 성형품 제조 방법은 도 4 내지 도 8에 도시된 다단 강압 성형품 제조 장치를 통해 구현될 수 있다는 것을 전제로 설명한다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 다단 강압 성형품 제조 방법을 설명하는 과정에서 나오는 구성요소들은 도 4 내지 도 8에 도시된 참조 번호를 그대로 따르고 기술적 특징 역시 도 4 내지 도 8을 참조하여 설명한 후술하는 기술적 특징을 따른다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 다단 강압 성형품 제조 방법은 성형품 제조 방법에 있어서, 상부 성형틀(15)이 하부 성형틀(35)에 삽입되도록 하여 상기 상부 성형틀(15)과 상기 하부 성형틀(35)에 의하여 성형 공간(s)을 포함하는 밀폐 공간이 형성되도록 하는 1차 강압 단계(s10), 상기 성형 공간(s)을 포함하는 밀폐 공간에 원료를 투입한 후 스팀을 공급하여 1차 성형 공정을 수행하는 1차 성형 수행 단계(s30), 상기 상부 성형틀(15)만을 추가 강압하여 상기 상부 성형틀(15)과 상기 하부 성형틀(35)에 의하여 성형 공간(s)이 형성되도록 하는 2차 강압 단계(s50), 상기 성형 공간(s)에 스팀을 공급하여 2차 성형 공정을 수행하는 2차 성형 수행 단계(s70) 및 상기 2차 성형 수행 단계 완료 후, 냉각 공정을 수행한 후 성형품을 취출하는 후처리 단계(s90)를 포함하여 구성된다.

상기 1차 강압 단계(s10)는 상부 금형(10)과 하부 금형(30)이 밀착되어, 그들에 의하여 이루어진 내부 공간이 밀폐되지만, 상부 성형틀(15)과 하부 성형틀(35)에 의하여 형성되는 공간이 성형품에 대응되는 성형 공간(s)이 아니고, 상기 성형 공간(s)보다 더 넓은 밀폐 공간, 즉 상기 성형 공간(s)을 포함한 밀폐 공간이 되도록 하는 단계이다.

상기 1차 강압 단계(s10)는 상부 금형(10) 또는 하부 금형(30) 중 어느 하나가 대향하는 다른 금형을 향해 이동하여 상부 메인 프레임(11)과 하부 메인 프레임(31)이 밀착되는 단계에 해당한다. 기존의 성형품 제조 방법에서, 상부 메인 프레임(11)과 하부 메인 프레임(31)이 밀착되도록 하는 단계를 진행하면, 상부 성형틀(15)이 하부 성형틀(35)에 삽입되어 바로 성형 공간(s)이 형성되지만, 본 발명에 따른 상기 1차 강압 단계(s10)에서는 상기 상부 성형틀(15)이 상기 하부 성형틀(35)에 삽입되지만, 그들에 의해 바로 성형 공간(s)이 형성되는 것이 아니라 상기 성형 공간(s)보다 더 넓은 밀폐 공간, 즉 상기 성형 공간(s)을 포함하는 밀폐 공간이 형성된다.

상기 성형 공간(s)을 포함하는 상기 밀폐 공간은 상기 성형 공간(s)의 120% 내지 300%의 체적을 가지는 것이 바람직하다. 특히 상기 밀폐 공간은 상기 성형 공간(s)의 200% 내지 300%의 체적을 가지는 것이 원료의 용융 성능의 향상을 위하여 가장 바람직하다.

상기 1차 가압 단계(s10)를 통해 상기 상부 성형틀(15)과 상기 하부 성형틀(35)에 의하여, 상기 성형 공간(s)을 포함하는 밀폐 공간이 형성되면, 상기 1차 성형 수행 단계(s30)에서 상기 밀폐 공간에 성형품을 성형하기 위한 원료를 투입한 후 스팀을 공급하여 1차 성형 공정을 수행한다.

상기 밀폐 공간에 투입되는 원료의 양은 상기 성형 공간(s)에 대응되는 성형품을 성형하기 위한 정도이기 때문에, 기본적으로 상기 투입되는 원료는 상기 밀폐 공간을 가득 채우지 못하고 최소한 상호 가압 밀착되지 않는다. 따라서, 상기 밀폐 공간으로 투입되는 원료들은 인접하는 원료들과의 사이에서 간극 또는 틈을 충분하게 형성한다.

이와 같이, 상기 밀폐 공간 내에 투입되는 원료들 사이에 충분한 간극 또는 틈이 존재하기 때문에, 상기 밀폐 공간으로 스팀을 주입하면, 상기 주입되는 스팀은 상기 밀폐 공간 내에 주입되는 전체 원료들을 균일하게 통과 또는 지나갈 수 있다. 따라서, 상기 밀폐 공간 내에 투입되는 원료들은 위치에 관계없이 균일하게 용융 또는 가열 또는 발포될 수 있다. 결과적으로, 상기 밀폐 공간으로 주입된 원료들의 가운데 부분, 구체적으로 중앙 영역(c)에도 충분히 다른 부분과 대동소이하게 용융 또는 가열 또는 발포될 수 있다.

상기 1차 성형 수행 단계(s30)가 완료되면, 상기 2차 강압 단계(s50)에서, 성형틀 가압 구동기(50)를 구동하여 상부 성형틀(15)만을 추가 강압시킨다. 그러면, 상기 상부 성형틀(15)과 상기 하부 성형틀(35)에 의하여 성형품에 대응하는 상기 성형 공간(s)이 형성된다.

상기 2차 강압 단계(s50)에서, 상기 상부 성형틀(15)이 추가 강압되어 상기 하부 성형틀(35)과 함께 상기 성형 공간(s)이 형성되면, 상기 1차 성형 수행 단계(s30)에서 용융된 원료 덩어리는 가압 밀착된다. 이 과정에서 상기 용융된 원료 덩어리는 상기 성형 공간(s) 내에서 성형품에 대응하는 형상으로 성형된다.

상기 2차 가압 단계(s50)가 완료되면, 상기 성형 공간(s)으로 스팀을 공급하여 2차 성형 공정을 수행하는 2차 성형 수행 단계(s70)를 진행한다. 상기 2차 성형 수행 단계(s70)는 상기 1차 성형 수행 단계(s30)와 별도로 추가 진행하는 성형 수행 단계로서, 상기 성형 공간(s)으로 스팀을 주입하여 상기 성형품의 표면을 익히고 그레이징(glazing)할 수 있는 단계이다. 물론, 상기 성형 공간(s)으로 주입되는 스팀은 상기 가압 밀착된 용융된 원료 덩어리를 추가적으로 용융시킬 수 있다. 다만 상기 가압 밀착된 용융된 원료 덩어리는 상기 1차 성형 수행 단계(s30)에서 충분히 용융 또는 가열 또는 발포되었고 이로 인하여 간극이 거의 존재하지 않기 때문에, 추가 용융은 미세하게 발생하고, 오히려 성형품 표면에 대한 그레이징 효과 및 익힘 효과를 상승시키는 기능을 주로 수행한다.

상기 2차 성형 수행 단계(s70)가 완료되면, 냉각 공정을 수행한 후, 이형 및 이젝팅 과정을 거쳐 성형품을 취출하는 후처리 단계(s90)를 수행한다. 이 후처리 단계(s90)를 거쳐 최종적으로 성형품을 제조 완성할 수 있다.

상기 냉각 공정은 상측 밀폐 공간(tv)과 하측 밀폐 공간(dv) 중, 적어도 하나의 밀폐 공간에 냉각수를 주입하여 냉각하는 냉각수에 의한 냉각 공정을 반드시 포함하고, 추가적으로 상측 밀폐 공간(tv)과 하측 밀폐 공간(dv) 중, 적어도 하나의 밀폐 공간을 진공 흡입하여 냉각하는 진공 흡입에 의한 냉각 공정, 자연적인 공기 흐름에 의해 냉각하는 방냉 공정, 공기를 주입하여 냉각하는 공기 주입 냉각 공정 중, 적어도 하나의 냉각 공정을 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 공기 주입 냉각 공정은 이형을 위해 주입되는 공기를 통해 진행되는 공정인 것이 바람직하다.

이와 같은 냉각 공정이 완료되면, 이형 및 이젝팅 과정을 거쳐 최종적으로 성형품을 취출하여 성형품을 제조 완료할 수 있다.

이상에서 설명한, 본 발명인 다단 강압 성형품 제조 방법에 의하면, 성형품에 대응하는 성형 공간보다 더 넓은 밀폐 공간을 형성하기 위하여 하부 메인 프레임과 상부 메인 프레임이 밀착되도록 1차 강압을 수행한 상태에서 원료 공급과 스팀 주입을 진행하여 1차 성형 수행 단계를 진행하고, 이후 성형 공간을 형성하기 위하여 상부 성형틀만을 상부 경계 라인까지 이동되도록 2차 강압을 수행한 상태에서 추가 스팀 주입을 진행하여 2차 성형 수행 단계가 진행될 수 있도록 구성하기 때문에, 성형 공간의 중앙 영역까지 충분히 스팀이 전달 및 통과되어 성형 공간의 중앙 영역에서도 용융 또는 발포 성능이 향상 또는 유지될 수 있도록 하고, 이로 인하여 성형품의 직경 또는 두께가 크더라도, 중앙 부분까지 단단하고 견고성이 유지될 수 있는 내구성이 향상된 성형품을 성형할 수 있도록 하는 효과가 발생한다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 다단 강압 성형품 제조 방법을 구성하는 상기 1차 강압 단계(s10)는 상부 금형(10) 또는 하부 금형(30)을 이동시켜 상부 메인 프레임(11)과 하부 메인 프레임(31)이 밀착된 상태가 되도록 하는 단계이고, 상기 2차 강압 단계(s50)는 상기 1차 강압 단계(s10)에서, 상기 상부 성형틀(15)만을 강압 이동시켜 상기 상부 성형틀(15)이 상기 성형 공간(s)의 상부 경계 라인(tl)까지 이동하는 단계이다.

상기 1차 강압 단계(s10)는 기존의 성형품 제조 방법과 동일하게 상부 금형(10) 또는 하부 금형(30)을 이동시키는 단계이지만, 본 발명에서의 상기 1차 강압 단계(s10)는 상부 메인 프레임(11)과 하부 메인 프레임(31)이 강하게 밀착된 상태가 되고, 이때 반드시 상기 상부 성형틀(15)과 상기 하부 성형틀(35)에 의하여 성형 공간(s)이 형성되는 것이 아니라, 상기 성형 공간(s)보다 더 넓은 밀폐 공간, 즉 상기 성형 공간을 포함한 밀폐 공간이 형성된다.

또한, 상기 2차 강압 단계(s50)는 다른 구성요소는 고정된 상태에서 상기 상부 성형틀(15)만이 성형틀 강압 구동기(50)에 의하여 추가 가압되는 단계이다. 상기 2차 강압 단계(s50)는 반드시 상기 1차 강압 단계(s10), 즉 상기 상부 메인 프레임(11)과 하부 메인 프레임(31)이 강하게 밀착된 상태가 되고, 상기 상부 성형틀(15)과 상기 하부 성형틀(35)에 의하여 성형 공간을 포함한 밀폐 공간이 형성된 상태에서, 상기 상부 성형틀(15)만을 상기 성형 공간(s)의 상부 경계 라인(tl)까지 강압 이동시키는 단계이다. 결과적으로, 상기 2차 강압 단계(s50)를 통해 상기 상부 성형틀(15)과 상기 하부 성형틀(35)에 의하여 성형 공간(s)이 형성된다.

한편, 상기 1차 성형 수행 단계(s30)는 하부 메인 프레임(31), 하부판(33) 및 하부 성형틀(35)로 구획되는 하측 밀폐 공간(dv)을 통해 스팀을 공급하는 과정 및 상부 메인 프레임(11), 하부판(33) 및 상부 성형틀(15)로 구획되는 상측 밀폐 공간(tv)을 통해 스팀을 공급하는 과정을 포함하고, 상기 2차 성형 수행 단계(s70)는 상기 하측 밀폐 공간(dv)과 상기 상측 밀폐 공간(tv)을 통해 스팀을 동시 공급하는 단계이다.

본 발명에 따른 상기 하측 밀폐 공간(dv)은 기존의 성형품 제조 장치 및 그 방법과 동일하게 하부 메인 프레임(31), 하부판(33) 및 하부 성형틀(35)로 구획되는 반면, 본 발명에 따른 상기 상측 밀폐 공간(tv)은 본 발명에 따른 상부 금형(10)이 기존과 달리 상부판(33)을 포함하지 않기 때문에, 상부 메인 프레임(11), 하부판(33) 및 상부 성형틀(15)로 구획된다.

상기 1차 성형 수행 단계(s30)는 상기 성형 공간을 포함한 밀폐 공간으로 스팀을 공급하는 단계이다. 이를 위하여 상기 1차 성형 수행 단계(s30)에서는 하측 밀폐 공간(dv)을 통해 스팀을 공급하는 과정과 상측 밀폐 공간(tv)을 통해 스팀을 공급하는 과정을 순차적으로 진행한다. 즉, 하측 밀폐 공간(dv)을 통해 스팀을 공급하는 과정을 먼저 수행한 후 상측 밀폐 공간(tv)을 통해 스팀을 공급하는 과정을 수행할 수도 있고, 반대로 상측 밀폐 공간(tv)을 통해 스팀을 공급하는 과정을 먼저 수행한 후 하측 밀폐 공간(dv)을 통해 스팀을 공급하는 과정을 수행할 수도 있다.

상기 하측 밀폐 공간(dv)을 통해 스팀을 공급하는 과정은 하부 메인 프레임(31)에 형성된 하부 스팀 주입부(38)를 통해 상기 하측 밀폐 공간(dv)으로 스팀을 주입하고, 주입 압력에 의하여 상기 하측 밀폐 공간(dv)으로 주입된 스팀이 하부 성형틀(35)에 형성되는 하부 스팀홀(37)을 통해 상기 성형 공간을 포함하는 밀폐 공간으로 공급되는 과정이다. 또한, 상기 상측 밀폐 공간(tv)을 통해 스팀을 공급하는 과정은 상부 메인 프레임(11)에 형성된 상부 스팀 주입부(18)를 통해 상기 상측 밀폐 공간(tv)으로 스팀을 주입하고, 주입 압력에 의하여 상기 상측 밀폐 공간(tv)으로 주입된 스팀이 상부 성형틀(15)에 형성되는 상부 스팀홀(17)을 통해 상기 성형 공간을 포함하는 밀폐 공간으로 공급되는 과정이다. 이와 같은 스팀 공급 과정을 포함하는 상기 1차 성형 수행 단계(s30)를 통해 상기 성형 공간을 포함한 밀폐 공간에 주입된 모든 원료들은 위치에 상관없이 균일하게 용융 또는 가열 또는 발포될 수 있다.

또한, 상기 2차 성형 수행 단계(s70)는 상기 하측 밀폐 공간(dv)과 상기 상측 밀폐 공간(tv)을 통해 스팀을 동시 공급하는 단계이다. 즉, 상술한 상기 하측 밀폐 공간(dv)을 통해 스팀을 공급하는 과정과 상기 상측 밀폐 공간(tv)을 통해 스팀을 공급하는 과정이 동시 수행된다. 이와 같은 2차 성형 수행 단계에서의 스팀 공급 과정을 통해, 상기 성형 공간(s) 내에 가압 밀착되어 있는 용융된 원료 덩어리들은 하부면과 상부면 모두에서 주입되는 스팀에 의하여 익혀지고 그레이징될 수 있다. 따라서, 표면이 매끄럽고 조도가 우수한 성형품을 성형할 수 있다

이하에서는 상술한 본 발명의 실시예에 따른 다단 강압 성형품 제조 방법을 구현하기 위한 가장 바람직한 다단 강압 성형품 제조 장치에 대하여 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다단 강압 성형품 제조 방법을 구현하기 위한 다단 강압 성형품 제조 장치의 결합 사시도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 다단 강압 성형품 제조 방법을 구현하기 위한 다단 강압 성형품 제조 장치의 1차 강압 상태(상부 메인 프레임과 하부 메인 프레임이 밀착된 상태)에서 절단된 사시도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 다단 강압 성형품 제조 방법을 구현하기 위한 다단 강압 성형품 제조 장치의 1차 강압 상태(상부 메인 프레임과 하부 메인 프레임이 밀착된 상태)에서 단면도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 다단 강압 성형품 제조 방법을 구현하기 위한 다단 강압 성형품 제조 장치의 2차 강압 상태(상부 성형틀이 성형 공간(s)의 상부 경계 라인(tl)까지 강압된 상태)에서 절단된 사시도이며, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 다단 강압 성형품 제조 방법을 구현하기 위한 다단 강압 성형품 제조 장치의 2차 강압 상태(상부 성형틀이 성형 공간(s)의 상부 경계 라인(tl)까지 강압된 상태)에서 단면도이다.

도 4 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 다단 강압 성형품 제조 방법을 구현하기 위한 다단 강압 성형품 제조 장치(100)는 상부 금형(10)과 하부 금형(30)의 조합으로 이루어진다. 전체적으로, 상기 상부 금형(10)과 하부 금형(30)은 서로 마주보도록 구성되고, 상기 하부 금형(30)에는 기존 일반적인 성형품 제조 장치와 유사하게, 성형 공간(s)으로 원료를 주입하기 위한 원료 주입 모듈(미도시)이 구비되어 있고, 성형품을 성형 공간에서 이탈시키기 위한 이젝트 모듈(미도시)이 결합되어 있다.

상기 상부 금형(10)에 대응되는 하부 금형(30)은 상기 상부 금형(10)의 상부 성형틀(15)과 결합함으로써, 성형 공간(s)(하부 성형틀(35)과 성형 공간의 상부 경계 라인(tl) 사이의 공간) 또는 성형 공간(s)을 포함한 밀폐 공간(도 5 및 도 6에 도시된 상태에서의 상부 성형틀(15)과 하부 성형틀(35)에 의하여 형성된 밀폐 공간)을 형성시킨다. 상기 하부 금형(30)은 하부 메인 프레임(31), 상기 하부 메인 프레임(31)에 결합되는 하부판(33), 상기 하부판(33)의 개구부에 배치되되, 상기 하부판(33)의 개구부에 일체 또는 볼트 체결에 의하여 결합되는 하부 성형틀(35)을 포함하여 이루어진다. 본 발명에 따른 하부 금형(30)은 기존 성형품 제조 장치와 동일한 구성을 가지는 것이 바람직하다.

상기 하부 메인 프레임(31)은 다단 강압 성형품 제조 방법을 구현하기 위한 다단 강압 성형품 제조 장치의 하부 금형(30)의 외관과 뼈대를 구성하는 것으로, 상기 하부판(33)과 볼트 체결에 의하여, 상기 하부판(33)을 안정적으로 배치시킨다. 상기 하부판(33)은 내부에 개구부가 형성되어 있고, 외측단이 상기 하부 메인 프레임(31)에 볼트 체결에 의하여 결합되고, 개구부가 형성되는 내측단에는 상기 하부 성형틀(35)이 일체 또는 볼트 체결에 의하여 결합된다. 즉, 상기 하부판(33)은 상기 하부 메인 프레임(31)에 결합되되, 판면에 개구부가 형성되는 구조를 가진다.

상기 하부판(33)은 일단이 상기 하부 메인 프레임(31)에 볼트 체결에 의하여 결합되되, 내부에 개구부가 형성되어 있다. 따라서, 상기 하부판(33)은 외측단이 상기 하부 메인 프레임(31)에 볼트 체결에 의하여 결합되고, 개구부가 형성되어 있는 내측단에는 상기 하부 성형틀(35)이 일체 또는 볼트 체결에 의하여 결합된다.

상기 하부 성형틀(35)은 상기 하부판(33)의 개구부에 배치되되, 상기 하부판(33)의 타단 즉, 내측단에 일체 또는 볼트 체결에 의하여 결합된다. 상기 하부 성형틀(35)은 상기 상부 금형(10)을 구성하는 상부 성형틀(15)이 결합되어 내부에 성형 공간(s) 또는 성형 공간(s)을 포함하는 밀폐 공간(도 5 및 도 6에 도시된 상태에서 상부 성형틀(15)과 하부 성형틀(35)에 의하여 형성되는 밀폐 공간)을 형성한다. 즉, 상기 하부 성형틀(35)은 상기 하부판(33)의 개구부에 설치되되, 상기 상부 성형틀(15)과 결합된 상태에서 상기 상부 성형틀(15)과 함께 성형 공간(s)(도 7 및 도 8에 도시된 상태에서 상부 성형틀(15)과 하부 성형틀(35)에 의하여 형성되는 성형 공간) 또는 성형 공간(s)을 포함한 밀폐 공간(도 5 및 도 6에 도시된 상태에서 상부 성형틀(15)과 하부 성형틀(35)에 의하여 형성되는 밀폐 공간)을 형성시킨다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 다단 강압 성형품 제조 방법을 구현하기 위한 다단 강압 성형품 제조 장치(100)는 기존의 성형품 제조 장치에 적용되는 하부 금형(30)과 동일한 하부 금형(30)을 채택 적용한다. 따라서, 상기 하부 메인 프레임(31), 상기 하부판(33) 및 상기 하부 성형틀(35)에 의하여 구획되는 밀폐 공간에 해당하는 하측 밀폐 공간(dv)이 기존의 성형품 제조 장치와 동일하게 형성된다.

한편, 도 4 내지 도 8에는 도시되지 않았지만, 상기 하부 성형틀(35)에는 기존 성형품 제조 장치와 동일하게 하부 스팀홀(37)이 형성되고, 상기 하부 스팀홀(37)에는 스팀캡(39)이 장착된다.

또한, 상기 하측 밀폐 공간(dv)은 상기 하부 메인 프레임(31)의 일측에 형성된 하부 냉각수 주입부(39a)를 통해 냉각수가 주입되는 공간에 해당되고, 상기 주입된 냉각수는 상기 하부 메인 프레임(31)의 타측에 형성된 하부 냉각수 배출부(39b)를 통해 배출된다. 또한, 상기 하측 밀폐 공간(dv)은 상기 하부 메인 프레임(31)에 형성된 하부 스팀 주입부(38)를 통해 스팀이 주입 및 퍼지는 공간에 해당되고, 상기 주입된 스팀은 상기 하부 성형틀(35)에 형성된 하부 스팀홀(37)을 통해 상기 성형 공간(s) 또는 성형 공간(s)을 포함한 밀폐 공간으로 공급된다.

다음, 본 발명에 적용되는 상부 금형(10)은 기존의 성형품 제조 장치와 상이한 구성을 가진다. 특히, 본 발명에 따른 상부 금형(10)은 기존의 성형품 제조 장치의 상부 금형(10)을 구성하는 상부판(13)을 구비하지 않는다. 또한, 본 발명에 따른 상부 금형(10)이 이동하여 상기 하부 금형(30)에 밀착된 상태, 즉 상기 상부 메인 프레임(11)이 상기 하부 메인 프레임(31)에 밀착된 상태(1차 강압 상태)에서, 상기 상부 성형틀(15)은 상기 하부 성형틀(35)과 함께 성형품에 대응하는 상기 성형 공간(s)을 형성하는 것이 아니라, 상기 성형 공간(s)보다 더 넓은 밀폐 공간, 즉 도 5 및 도 6에 도시된 상태에 해당하는 상기 성형 공간(s)을 포함하는 밀폐 공간을 형성한다.

상기 상부 금형(10)은 상기 하부 메인 프레임(31)에 대향 배치되는 상부 메인 프레임(11)과 상기 하부 성형틀(31)에 대향 배치되어 이동 가능하게 설치되되, 상기 하부 성형틀(31)과 결합된 상태에서 상기 하부 성형틀(31)과 함께 성형 공간(s) 또는 성형 공간(s)을 포함하는 밀폐 공간을 형성시키는 상부 성형틀(15)을 포함하여 이루어진다.

상기 상부 메인 프레임(11)은 다단 강압 성형품 제조 방법을 구현하기 위한 다단 강압 성형품 제조 장치를 구성하는 상부 금형(10)의 외관과 뼈대를 구성하는 것으로, 기존의 성형품 제조 장치와 달리 상부판(13)이 결합되지 않기 때문에 하부가 개방된 형태를 가진다. 다만, 상기 상부 메인 프레임(11)은 상기 하부 메인 프레임(31)에 대향 배치되기 때문에, 상부 금형(10) 또는 하부 금형(30)이 이동함에 따라 상기 하부 메인 프레임(31)에 밀착될 수 있다.

상기 상부 성형틀(15)은 상기 상부 메인 프레임(11)의 개방된 하부에 배치되되, 상기 하부 성형틀(35)에 대향 배치되어 이동 가능하게 설치된다. 즉, 본 발명에 따른 하부 성형틀(35)은 기존의 성형품 제조 장치와 같이 상부판(13)에 고정 결합되는 것이 아니라, 본 발명에서 새롭게 채택 적용하는 성형틀 강압 구동기(50)에 의하여 이동 가능하게 결합된다.

상기 상부 성형틀(15)에는 역시 기존의 성형품 제조 장치의 상부 성형틀과 같이 상부 스팀홀(17)이 형성되고, 상기 상부 스팀홀(17)에는 스팀캡(19)이 장착된다. 따라서, 상기 상측 밀폐 공간(tv)으로 유입된 스팀이 상기 상부 스팀홀(17)을 통해 상기 상부 성형틀(15)과 상기 하부 성형틀(35)에 의해 형성되는 성형 공간(s) 또는 상기 성형 공간(s)을 포함하는 밀폐 공간으로 공급될 수 있다.

기존의 성형품 제조 장치와 같이, 성형 공정은 상기 상부 금형(10) 또는 상기 하부 금형(30)이 대향하는 상대방 금형으로 이동하여 밀착된 상태, 즉 상기 상부 메인 프레임(11)이 상기 하부 메인 프레임(31)에 밀착된 상태에서 진행된다. 본 발명에서는 상기 상부 금형(10)이 고정되어 있는 하부 금형(30)을 향하여 이동할 수 있도록 구성되는 것을 예시한다. 따라서, 상기 상부 금형(10)이 상기 하부 금형(30)을 향하여 이동하면, 상기 상부 메인 프레임(11)은 상기 하부 메인 프레임(31)에 밀착된 상태(1차 강압 상태)가 된다.

상기 상부 메인 프레임(11)이 상기 하부 메인 프레임(31)에 밀착된 상태(1차 강압 상태)가 되면, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 성형틀 강압 구동기(50)에 연결되어 있는 상기 상부 성형틀(15)은 상기 하부 성형틀(35)에 삽입되어 상기 성형 공간(s)을 포함하는 밀폐 공간을 형성시킨다. 즉, 상기 1차 강압 상태에서, 상기 상부 성형틀(15)과 상기 하부 성형틀(35)은 성형품에 대응하는 상기 성형 공간(s)만을 형성하는 것이 아니라, 상기 성형 공간(s)보다 더 넓은 밀폐 공간을 형성시킨다.

상기 1차 강압 상태에서, 상기 상부 메인 프레임(11)과 상기 하부 메인 프레임(31)은 밀착된 상태를 유지하기 때문에, 이들에 의해 형성되는 밀폐 공간, 즉 상측 밀폐 공간(tv)이 형성된다. 상기 상측 밀폐 공간(tv)은 상기 상부 메인 프레임(11), 상기 하부 성형틀(35)에 삽입된 상태를 유지하는 상기 상부 성형틀(15) 및 상기 하부 성형틀(35)에 결합되는 하부판(33)에 의하여 구획된다.

한편, 도 4 내지 도 8에는 도시되지 않았지만, 상기 상부 성형틀(15)에는 기존 성형품 제조 장치와 동일하게 상부 스팀홀(17)이 형성되고, 상기 상부 스팀홀(17)에는 스팀캡(19)이 장착된다. 또한, 상기 상측 밀폐 공간(dv)은 상기 상부 메인 프레임(11)의 일측에 형성된 상부 냉각수 주입부(19a)를 통해 냉각수가 주입되는 공간에 해당되고, 상기 주입된 냉각수는 상기 상부 메인 프레임(11)의 타측에 형성된 상부 냉각수 배출부(19b)를 통해 배출된다. 또한, 상기 상측 밀폐 공간(dv)은 상기 상부 메인 프레임(11)에 형성된 상부 스팀 주입부(18)를 통해 스팀이 주입 및 퍼지는 공간에 해당되고, 상기 주입된 스팀은 상기 상부 성형틀(15)에 형성된 상부 스팀홀(17)을 통해 상기 성형 공간(s) 또는 성형 공간(s)을 포함한 밀폐 공간으로 공급된다.

상술한 바와 같이, 상기 상부 성형틀(15)은 상기 하부 성형틀(35)에 삽입되어 상기 성형 공간(s)이 형성되도록 하거나(도 7 및 도 8에 도시된 2차 강압 상태) 또는 상기 성형 공간(s)보다 더 넓은 밀폐 공간(도 5 및 도 6에 도시된 1차 강압 상태)이 형성되도록 한다.

구체적으로, 성형 공정을 진행하기 위하여, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 상부 메인 프레임(11)과 상기 하부 메인 프레임(31)을 밀착시키면, 상기 상부 성형틀(15)은 1차 강압 상태에 있고, 상기 1차 강압 상태에서 상기 상부 성형틀(15)은 상기 하부 성형틀(35)에 삽입되어 상기 성형 공간(s)보다 더 넓은 밀폐 공간, 즉 상기 성형 공간(s)을 포함하는 밀폐 공간이 형성되도록 한다. 이때, 상기 상부 성형틀(15)은 상기 성형 공간(s)의 상부 경계 라인(tl)까지 강압되지 않고, 상기 상부 경계 라인(tl)보다 상측에 있는 지점까지 강압된다. 따라서, 상기 1차 강압 상태에서 상기 상부 성형틀(15)과 상기 하부 성형틀(35)에 의하여 형성되는 밀폐 공간은 상기 성형 공간(s)보다 더 넓은 공간에 해당한다.

상기 1차 강압 상태에서, 성형품을 위한 원료를 투입하고 스팀을 공급하는 과정을 통해 성형 공정을 시작하는데, 이때 상기 성형틀(15)과 상기 하부 성형틀(35)에 의하여 형성되는 밀폐 공간은 상기 성형 공간(s)보다 더 넓은 공간에 해당되기 때문에, 밀폐 공간으로 투입된 원료들 사이의 틈 또는 간극은 충분히 형성된다. 따라서, 상기 밀폐 공간으로 투입되는 스팀은 용이하게 밀폐 공간에 투입된 원료들 사이로 통과 및 진행할 수 있고, 이로 인하여 밀폐 공간에 투입된 원료 전체에 대하여 균일하게 용융 또는 발포시킬 수 있다.

상기 1차 강압 상태에서, 원료를 투입하고 스팀을 주입하면, 상기 밀폐 공간 내에 존재하는 원료 전체에 대하여 용융 또는 발포 성능이 달성될 수 있지만, 성형품의 형상이 만들어지지 않고, 성형품의 표면이 매끄럽지 못한 상태가 된다. 따라서, 본 발명에서는 상기 상부 성형틀(15)이 상기 성형틀 강압 구동기(50)에 의하여 구동되어 강압될 수 있도록 한다.

구체적으로, 상기 1차 강압 상태에서 성형 과정이 진행 완료되면, 상기 성형틀 강압 구동기(50)를 구동하여 상기 상부 성형틀(15)이 더 강압되어 상기 하부 성형틀(35)에 더 삽입된 상태, 즉 2차 강압 상태가 되도록 한다.

구체적으로, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 상부 성형틀(15)을 상기 하부 성형틀(31) 내로 더 삽입시키면, 상기 상부 성형틀(15)은 2차 강압 상태가 된다. 상기 2차 강압 상태에서 상기 상부 성형틀(15)은 상기 하부 성형틀(35)에 더 삽입되어 상기 성형 공간(s)이 형성되도록 한다. 이때, 상기 상부 성형틀(15)은 상기 성형 공간(s)의 상부 경계 라인(tl)까지 강압된다.

상기 2차 강압 상태에서, 추가 스팀을 공급하는 과정을 통해 추가 성형 과정을 진행하는데, 이때 상기 성형틀(15)과 상기 하부 성형틀(35)에 의하여 형성되는 성형 공간(s)은 상기 1차 강압 상태에서의 밀폐 공간보다 좁지만, 1차 강압 상태에서의 성형 과정에 의하여 원료들에 대한 용융 또는 발포가 충분히 이루어진 상태이기 때문에, 투입되는 스팀이 원료들 사이로 통과 또는 진행될 필요는 없다. 오히려, 상기 투입되는 스팀은 2차 강압에 의하여 성형품의 형상을 유지하는 용융된 원료 덩어리의 표면을 익히는 효과를 발생시키고 더 나아가 그레이징 효과를 발생하게 된다. 이와 같이, 상기 상부 성형틀(15)을 2차 강압하고, 상기 2차 강압 상태에서 추가 스팀을 상기 성형 공간(s)으로 투입함에 따라, 전체적으로 용융 또는 발포가 잘 이루어진 원료 덩어리를 가압하여 성형품 형상을 유지할 수 있고, 성형품 표면에 대한 익힘 효과 및 그레이징 효과를 향상시킬 수 있다.

상술한 바와 같이, 상기 상부 성형틀(15)은 상기 성형틀 강압 구동기(50)에 의하여 2차 강압 상태로 이동한다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 다단 강압 성형품 제조 방법을 구현하기 위한 다단 강압 성형품 제조 장치(100)에서 채택 적용한 상기 성형틀 강압 구동기(50)는 상기 상부 성형틀(15)이 강압되도록 구동하는 동작을 수행한다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 다단 강압 성형품 제조 방법을 구현하기 위한 다단 강압 성형품 제조 장치(100)는 상기 상부 성형틀(15)이 강압되도록, 즉 2차 강압 상태로 전환될 수 있도록 구동하는 성형틀 강압 구동기(50)를 포함하여 구성되기 때문에, 원료 전체에 대하여 충분히 용융 또는 발포된 원료 덩어리를 가압하여 성형품의 형상을 용이하게 만들어낼 수 있고, 표면이 매끄럽고 그레이징 효과가 상승한 성형품을 제조할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 적용되는 상기 성형틀 강압 구동기(50)는 상기 하부 메인 프레임(31)과 상기 상부 메인 프레임(11)이 밀착된 상태에서, 상기 상부 성형틀(15)이 상기 성형 공간(s)의 상부 경계 라인(tl)까지 이동할 수 있도록 강압 구동한다. 즉, 상기 성형틀 강압 구동기(50)는 1차 강압 상태(도 5 및 도 6에 도시된 상태), 즉 상기 하부 메인 프레임(31)과 상기 상부 메인 프레임(11)이 밀착된 상태에서, 일정한 성형 과정이 진행 완료된 후, 상기 상부 성형틀(35)이 2차 강압 상태(도 7 및 도 8에 도시된 상태), 즉, 상기 상부 성형틀(15)이 상기 성형 공간(s)의 상부 경계 라인(tl)까지 이동한 상태가 되도록 강압 구동한다.

상기 성형틀 강압 구동기(50)는 상기 상부 성형틀(35)을 1차 강압 상태에서 2차 강압 상태로 전환될 수 있도록 강압 구동할 수 있다면 다양한 형태 및 조합으로 구성될 수 있다. 본 발명에서는 간단한 구조 및 안정적인 동작이 가능한 구조를 가지는 성형틀 가압 구동기(50)를 채택 적용한다.

본 발명에 적용되는 상기 성형틀 강압 구동기(50)는 도 4 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 상부 메인 프레임(11)에 지지되도록 배치되되 내측에 개방부가 형성되는 장착 프레임(51), 상기 장착 프레임(51)의 개방부를 가로질러서 지지되도록 배치되는 지지 플레이트(52), 상기 지지 플레이트(52)에 고정 지지되도록 장착되는 구동 수단(53) 및 상기 구동 수단(53)의 구동력에 따라 승하강 이동되되, 상기 상부 메인 프레임(11)을 관통하여 상기 상부 성형틀(15)에 고정 연결되는 연결바(56)를 포함하여 구성된다.

상기 장착 프레임(51)은 가운데 부분이 뚫려 있는 사각 프레임 형태로 형성되고, 상기 상부 메인 프레임(11) 상에 안착 배치되는 것이 바람직하다. 상기 장착 프레임(51)은 무게를 최소화시키고 다른 구성요소들이 간섭 없이 동작 가능하도록 배치하기 위하여 가운데 부분이 뚫려서 형성되는 개방부를 구비하는 것이 바람직하다.

상기 지지 플레이트(52)는 길게 형성된 한 형상이고 상기 구동 수단(53)을 고정 안착할 수 있을 정도의 너비만 가지는 판상의 플레이트인 것이 바람직하다. 상기 지지 플레이트(52)는 상기 장착 플레이트(51)의 개방부를 가로 질려 배치되되, 일단은 상기 장착 플레이트(51)의 일측 상단에 안착 지지되고 타단은 상기 장착 플레이트(51)의 타측 상단에 안착 지지되도록 배치된다.

상기 장착 플레이트(51)가 일정한 높이 또는 두께를 가지기 때문에, 상기 장착 플레이트(51) 상에 안착 지지되는 상기 지지 플레이트(52)와 상기 상부 메인 프레임(11)의 상부면 사이는 일정한 거리로 이격된다. 따라서, 상기 지지 플레이트(52)와 상기 상부 메인 프레임(11)의 상부면 사이의 공간에 상기 연결바(56) 및 상기 연결바(56)를 안정적으로 이동시키기 위한 부가 구성요소들을 배치시킬 수 있다.

상기 구동 수단(53)은 상기 지지 플레이트(52)에 견고하게 장착된다. 상기 구동 수단(53)은 구동력을 전달하는 구동축(54)이 상기 지지 플레이트(52)의 하측 방향으로 향하도록 배치된다. 상기 구동 수단(53)은 수직 왕복 운동을 위한 구동력을 발생시킬 수 있다면 다양한 형태 및 조합으로 구성될 수 있다. 본 발명에서는 구조적인 단순화를 위하여, 상기 구동 수단(53)을 실린더로 구성한다.

상기 구동 수단(53)의 구동축(54)은 상기 구동 수단(53)에서 발생한 구동력을 전달한다. 상기 구동축(54)은 상기 연결바(56)에 바로 연결될 수도 있다. 즉, 상기 연결바(56)는 상기 상부 메인 프레임(11)에 관통된 상태로 그 일단이 상기 구동축(54)에 연결되고, 타단이 상기 상부 성형틀(15)에 연결될 수 있다. 이와 같은 구성을 통하여, 상기 구동 수단(53)이 구동력을 발생하면, 상기 구동축(54)과 연결된 상기 연결바(56)는 수직 방향으로 이동할 수 있고, 결과적으로 상기 연결바(56)에 연결된 상기 상부 성형틀(15) 역시 수직 방향으로 이동할 수 있고, 이와 같은 구동을 통하여 상술한 2차 강압 상태로 전환될 수 있다.

한편, 상기 상부 성형틀(15)은 무게가 상당하기 때문에, 하나의 연결바(56)에 연결되어 승하강되는 구조보다 복수개의 연결바(56)에 연결되어 승하강되는 구조가 안정적인 동작을 위하여 바람직하다. 이를 위하여, 본 발명에 적용되는 상기 성형틀 강압 구동기(50)는 적어도 하나의 연결바(56), 즉 복수의 연결바(56)를 장착 연결할 수 있는 이동 플레이트(55)를 더 포함한다.

상기 이동 플레이트(55)는 상부면을 통해 상기 구동축(54)과 연결되고, 하부면을 통해 복수의 연결바(56)에 연결된다. 상기 이동 플레이트(55)에 연결되는 복수의 연결바(56)는 각각 상기 상부 메인 프레임(11)을 관통한 상태로 그 일단이 상기 이동 플레이트(55)에 고정 연결되고 그 타단이 상기 상부 성형틀(15)에 고정 연결된다. 이와 같은 구성을 통하여, 상기 구동 수단(53)이 구동력을 발생하면, 상기 구동축(54)과 연결된 상기 이동 플레이트(55)는 승하강할 수 있고, 상기 이동 플레이트(55)에 고정 연결되는 복수의 연결바(56) 역시 수직 방향으로 이동할 수 있으며, 결과적으로 상기 복수의 연결바(56)에 연결된 상기 상부 성형틀(15) 역시 수직 방향으로 이동할 수 있고, 이와 같은 구동을 통하여 상기 상부 성형틀(15)은 구조적인 측면에서 보다 안정적으로 상술한 2차 강압 상태로 전환될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 다단 강압 성형품 제조 방법을 구현하기 위한 다단 강압 성형품 제조 장치(100)는 역시, 상기 성형 공간(s) 또는 상기 성형 공간(s)을 포함하는 밀폐 공간 내로 스팀을 유입시키기 위한 스팀홀(17, 37)을 구비하고 있다. 구체적으로, 상기 상부 성형틀(15)에는 상측 밀폐 공간(tv)에서 상기 성형 공간(s) 또는 상기 성형 공간(s)을 포함하는 밀폐 공간 내로 스팀을 유입시키기 위한 상부 스팀홀(17)이 형성되어 있고, 상기 하부 성형틀(35)에는 하측 밀폐 공간(dv)에서 상기 성형 공간(s) 또는 상기 성형 공간(s)을 포함하는 밀폐 공간 내로 스팀을 유입시키기 위한 하부 스팀홀(37)이 형성되어 있다. 상기 상하부 스팀홀(17, 37)에는 기존과 비슷하게 각각 스팀캡(19, 39)이 삽입 장착되어 상기 성형 공간(s) 또는 상기 성형 공간(s)을 포함하는 밀폐 공간 내로 스팀이 소정 압력으로 분산되어 유입될 수 있도록 한다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 다단 강압 성형품 제조 방법을 구현하기 위한 다단 강압 성형품 제조 장치(100)는 상기 성형 공간(s)을 포함하는 밀폐 공간으로 원료가 주입된 후, 상기 상하부 스팀홀(17, 37)에 삽입 장착된 스팀캡을 통해 상기 성형 공간(s) 또는 상기 성형 공간(s)을 포함하는 밀폐 공간으로 스팀을 주입하여 상기 원료가 소정 온도 및 압력 하에서 용융 또는 가열 또는 발포되도록 하는 성형 공정을 수행한다. 그런 다음 냉각 과정을 거친 후, 상기 상부 금형(10)과 하부 금형(30)을 분리하고, 상기 성형 공간(s)으로부터 성형품을 이젝팅하여 최종 성형품을 성형하게 된다.

본 발명의 실시예에 따른 다단 강압 성형품 제조 방법을 구현하기 위한 다단 강압 성형품 제조 장치(100)는 직경이 크거나 두께가 두꺼운 성형품 또는 직경이 크거나 두께가 두꺼운 부분을 포함하는 성형품을 성형하기 위하여 채택 적용할 때 유리하다. 여기서 "직경이 큰 또는 직경이 큰 부분을 포함하는 성형품" 또는 "두께가 두꺼운 또는 두께 두꺼운 부분을 포함하는 성형품"은 것은 절대 기준 이상이거나 특정 직경 또는 두께의 기준 값을 초과한 성형품을 의미하지 않고, 성형 공간(s)의 중앙 영역(c)에 스팀이 충분하게 공급되지 않아서 용융 또는 발포 성능이 떨어진 상태로 성형될 수 있는 성형품을 의미한다.

여기서 상기 성형 공간(s)의 "중앙 영역(c)"은 상기 성형 공간(s)의 절대적인 중앙 부분의 영역 또는 중심에서 정해진 거리만큼의 직경을 가지는 중앙 부분의 영역을 의미하는 것이 아니라, 상기 스팀홀을 통해 유입되는 스팀이 잘 전달되지 않는 성형 공간의 일정한 중앙 부분의 영역을 의미하는 것이다. 따라서, 상기 성형 공간(s)의 "중앙 영역(c)"은 상기 상부 스팀홀(17) 또는/및 하부 스팀홀(37)을 통해 유입되는 스팀이 전혀 전달되지 않은 중앙 영역을 의미하지도 않고, 일정하게 전달될 수 있는 영역을 포함하는 영역을 의미한다.

이와 같이, 상당한 두께 또는 직경을 가지는 성형품 또는 상당한 두께 또는 직경을 가지는 부분을 포함하는 성형품을 성형하기 위하여 유리하게 적용될 수 있는 본 발명의 실시예에 따른 다단 강압 성형품 제조 방법을 구현하기 위한 다단 강압 성형품 제조 장치(100)는 성형품의 중앙 영역도 다른 부분과 대동소이한 용융 또는 발포 성능을 가질 수 있거나 향상된 발포 성능을 가질 수 있도록, 상기 성형 공간(s)을 형성한 상태에서 원료를 투입한 후 스팀을 주입하여 성형 과정을 시작하는 것이 아니라, 상기 성형 공간(s)보다 더 넓은 공간에 해당하는 밀폐 공간을 형성한 상태(1차 강압 상태)에서 원료를 투입한 후 스팀을 투입하여 성형 과정을 시작하도록 구성된다.

상기 1차 강압 상태에서는 상기 밀폐 공간에 주입된 원료들이 상호 가압 밀착된 상태가 아니기 때문에, 원료들 사이의 간극 또는 틈이 충분히 존재한다. 따라서, 상기 밀폐 공간으로 투입된 스팀은 전체 원료들을 거쳐 균일하게 통과 및 전달될 수 있다. 따라서, 상기 밀폐 공간에 투입된 원료들은 전체적으로 균일하고 충분하게 용융 또는 가열 또는 발포될 수 있다.

상술한 바와 같이, 상기 1차 강압 상태에서 원료를 주입하고 스팀을 투입하여 성형 과정을 거치면, 상기 상부 성형틀(15)을 강압하여 2차 강압 상태로 전환한 후, 스팀을 추가 투입하여 추가 성형 과정을 진행한다. 그러면, 성형품의 형상이 만들어지고 표면이 매끄러운 성형품을 성형할 수 있다.

한편, 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 다단 강압 성형품 제조 방법을 구현하기 위한 다단 강압 성형품 제조 장치(100)는 상부 금형(10)에 상부 스팀 주입부(18), 상부 냉각수 주입부(19a) 및 상부 냉각수 배출부(19b)를 채택 적용하고, 하부 금형(30)에 상부 스팀 주입부(38), 상부 냉각수 주입부(39a) 및 상부 냉각수 배출부(39b)를 채택 적용한다.

상기 상부 스팀 주입부(18)는 성형 공정 중에, 외부로부터 공급된 스팀이 상기 상측 밀폐 공간(tv)으로 주입 공급될 수 있도록 한다. 그러면, 상기 상측 밀폐 공간(tv)로 주입된 스팀은 상술한 바와 같이, 상부 스팀홀(17)을 통해 상기 성형 공간(s) 또는 상기 성형 공간(s)을 포함한 밀폐 공간으로 주입되어 용융, 가열, 발포 성형 성능이 향상될 수 있도록 한다.

상기 상부 스팀 주입부(18)와 별도로 상기 하부 금형(30)에는 상기 하부 스팀 주입부(38)이 형성된다. 상기 하부 스팀 주입부(38)는 성형 공정 중에, 외부로부터 공급된 스팀이 상기 하측 밀폐 공간(bv)으로 주입 공급될 수 있도록 한다. 그러면, 상기 하측 밀폐 공간(bv)로 주입된 스팀은 상기 하부 성형틀(35)에 형성된 하부 스팀홀(37)을 통해 상기 성형 공간(s) 또는 상기 성형 공간(s)을 포함한 밀폐 공간으로 주입될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 다단 강압 성형품 제조 방법을 구현하기 위한 다단 강압 성형품 제조 장치(100)는 성형 공정 마지막에 냉각수를 공급하여 성형품이 완성되도록 하는데, 이를 위하여, 상술한 바와 같이, 상부 금형(10)에 상부 냉각수 주입부(19a)와 상부 냉각수 배출부(19b)를 구비하고, 상기 하부 금형(30)에도 별도로 하부 냉각수 주입부(39a)와 하부 냉각수 배출부(39b)를 구비한다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

s10 : 1차 강압 단계 s30 : 1차 성형 수행 단계
s50 : 2차 강압 단계 s70 : 2차 성형 수행 단계
s90 : 후처리 단계
s : 성형 공간 c : 중앙 영역
tl : 상부 경계 라인 dl : 하부 경계 라인
tv : 상측 밀폐 공간 dv : 하측 밀폐 공간
10 : 상부 금형 11 : 상부 메인 프레임
13 : 상부판 15 : 상부 성형틀
17 : 상부 스팀홀 18 : 상부 스팀 주입부
19a : 상부 냉각수 주입부 19b : 상부 냉각수 배출부
21 : 스팀 전달 홀 23 : 스팀 이동 홈
30 : 하부 금형 31 : 하부 메인 프레임
33 : 하부판 35 : 하부 성형틀
37 : 하부 스팀홀 38 : 하부 스팀 주입부
39a : 하부 냉각수 주입부 39b : 하부 냉각수 배출부
50 : 성형틀 강압 구동기 51 : 장착 프레임
52 : 지지 플레이트 53 : 구동 수단
54 : 구동축 55 : 이동 플레이트
56 : 연결바 100 : 다단 강압 성형품 제조 장치

Claims

성형품 제조 방법에 있어서,
상부 성형틀이 하부 성형틀에 삽입되도록 하여 상기 상부 성형틀과 상기 하부 성형틀에 의하여 성형 공간을 포함하는 밀폐 공간이 형성되도록 하는 1차 강압 단계;
상기 성형 공간을 포함하는 밀폐 공간에 원료를 투입한 후 스팀을 공급하여 1차 성형 공정을 수행하는 1차 성형 수행 단계;
성형틀 가압 구동기를 구동하여 상기 상부 성형틀만을 추가 강압하여 상기 상부 성형틀과 상기 하부 성형틀에 의하여 성형 공간이 형성되도록 하는 2차 강압 단계;
상기 성형 공간에 스팀을 공급하여 2차 성형 공정을 수행하는 2차 성형 수행 단계;
상기 2차 성형 수행 단계 완료 후, 냉각 공정을 수행한 후 성형품을 취출하는 후처리 단계를 포함하고,
여기서, 상기 1차 강압 단계는 상부 금형 또는 하부 금형을 이동시켜 상부 메인 프레임과 하부 메인 프레임이 밀착된 상태가 되도록 하는 단계이고, 상기 2차 강압 단계는 상기 1차 강압 단계에서, 상기 상부 성형틀만을 강압 이동시켜 상기 상부 성형틀이 상기 성형 공간의 상부 경계 라인까지 이동하는 단계이고,
상기 1차 성형 수행 단계는 하부 메인 프레임, 하부판 및 하부 성형틀로 구획되는 하측 밀폐 공간을 통해 스팀을 공급하는 과정 및 상부 메인 프레임, 하부판 및 상부 성형틀로 구획되는 상측 밀폐 공간을 통해 스팀을 공급하는 과정을 포함하고, 상기 2차 성형 수행 단계는 상기 하측 밀폐 공간과 상기 상측 밀폐 공간을 통해 스팀을 동시 공급하는 단계이며,
상기 성형틀 가압 구동기는 상기 상부 메인 프레임에 지지되도록 배치되되 내측에 개방부가 형성되는 장착 프레임, 상기 장착 프레임의 개방부를 가로질러서 지지되도록 배치되는 지지 플레이트, 상기 지지 플레이트에 고정 지지되도록 장착되는 구동 수단, 상기 구동 수단의 구동축과 상부면을 통해 연결되는 이동 플레이트 및 상기 구동 수단의 구동력에 따라 승하강 이동되되, 상기 이동 플레이트의 하부면을 통해 연결되고, 각각 상기 상부 메인 프레임을 관통한 상태로 그 일단이 상기 이동 플레이트에 고정 연결되고 그 타단이 상기 상부 성형틀에 고정 연결되는 복수의 연결바를 포함하는 것을 특징으로 하는 다단 강압 성형품 제조 방법.
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