KR102181368B1 - 주형 우레탄용 사출장치 및 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주형 우레탄을 사출하는 사출장치에 관한 발명으로서, 금형에 주형 우레탄을 인젝션하기 위한 사출기, 상기 사출기에 정량의 주형 우레탄을 주입하기 위한 정량주입부 및 상기 정량주입부에 주형 우레탄을 공급하기 위한 배치탱크를 포함하되, 상기 주형 우레탄이 인젝션되는 금형의 온도가 주형 우레탄보다 높은 주형 우레탄용 사출장치이며, 여기에서 금형은 이동금형 및 가동금형으로 이루어지되 이동금형 또는 가동금형에는 진공펌프와 연결되는 통로가 형성되고, 상기 통로는 상기 이동금형 또는 가동금형 내에 위치하는 핀의 구동에 의하여 개폐될 수 있다.

Description

주형 우레탄용 사출장치 및 제조방법{Injection Machine and Manufacturing Method for casting polyurethane}

본 발명은 주형 우레탄용 사출장치 및 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 금형 내부, 사출기 및 배치탱크를 개량하여, 사출장치를 안정적이면서 연속적으로 사용하고, 플라스틱 제품에 미성형, 기포 등 문제가 발생하지 않도록 하기 위한 것이다.

사출성형은 가압 및 가열 후 액상으로 변한 열가소성수지를 이용하여 플라스틱 제품을 성형하는데 통상적으로 사용되는 방식이다.

사출성형의 원재료인 펠렛(Pellet)은 호퍼를 거쳐 사출기의 스크류 노즐로 공급된다. 고온 및 고압 하에서, 스크류의 회전에 따라 펠렛은 180 내지 250도 사이의 온도로 액상화된다. 액상화된 원료는 사출기 노즐에서 30 내지 60도 정도의 금형에 인젝션되어 플라스틱 제품이 만들어지게 된다.

사출성형은 금형에 원료가 주입되면 냉각으로 플라스틱 제품이 만들어지기 때문에, 액상화된 원료를 인젝션할 때 필수적으로 고압 고속이 요구된다. 플라스틱 사출기는 이런 특성을 만족하기 위하여, 고속 인젝션, 금형 냉각을 유지하기 위한 기술 등이 요구되며, 이에 대한 기술이 개발되고 있다.

플라스틱 제품을 성형함에 사출성형 이외에 주조성형 방식도 있다. 대표적으로 열경화성수지인 주형 우레탄(Casting Polyurethane, 액상 우레탄)을 주형에 부은 후 경화 또는 응고되기를 기다리는 것이다.

주조성형 방식은 사출성형에 비하여 작업 생산성이 떨어져 대량 생산이 어렵고, 작업시마다 작업자의 능력에 따라 제품의 물성이 달라지는 점이 존재하기는 하지만, 그 자체로 존립 의의를 충분히 가지고 사용되고 있다. 다만 주형 우레탄은 주조성형에 특화된 것으로서, 이를 사출하여 플라스틱 제품을 만든다는 것은 상상하기 쉽지 않았다.

주형 우레탄을 사출하여 플라스틱 제품을 생산한 종래기술이 특허공보 제1388650호에 개시되어 있다. 이는 주형 우레탄을 사출할 수 있다는 점을 처음으로 제시한 발명이라고 할 수 있다.

종래기술은 금형에 주형 우레탄을 인젝션하기 위한 사출기, 사출기에 정량의 주형 우레탄을 주입하기 위한 정량주입부, 상기 정량주입부에 주형 우레탄을 공급하기 위한 배치탱크, 상기 배치탱크에서 정량주입부로 향하는 주형 우레탄의 유입을 개폐하는 밸브, 상기 정량주입부에서 사출기로 향하는 주형 우레탄의 토출을 개폐하는 밸브를 포함하고 있다.

종래기술은 주형 우레탄을 제조하고, 배치탱크 내에 질소를 충진하여 그 질소 압력으로 주형 우레탄을 정량주입부에 배출하고, 주형 우레탄의 공급과 토출을 개폐하는 밸브 등을 거쳐 사출기에서 주형 우레탄을 금형 내에 인젝션하는 것이다.

(선행기술 001) 한국 등록특허공보 제10-1388650호

플라스틱 제품을 성형하는 방법으로는 사출과 주조가 있고, 이들은 결코 호환될 수 없는데, 종래기술은 주형 우레탄을 사출하여 플라스틱 제품을 성형할 수 있다는 점을 처음으로 제시하였다는 점에 상당한 의의가 있다.

이처럼 주형 우레탄을 사출에 사용하는 기술이 등장하였지만, 사출 성형 제품 내부에 기포 또는 미성형 등의 문제가 없고, 주형 우레탄을 사용하는 사출장치가 오랜 시간 동안 정상적으로 작동하도록 하는 기술이 개발되어야 하는데, 그렇지 않은 실정이다.

본 발명은 상술한 점을 해결하고자, 연속작동이 가능한 주형 우레탄용 사출장치를 제공하고, 사출성형 제품에 기포 및 미성형 문제가 없도록 하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 금형에 주형 우레탄을 인젝션하기 위한 사출기, 상기 사출기에 정량의 주형 우레탄을 주입하기 위한 정량주입부 및 상기 정량주입부에 주형 우레탄을 공급하기 위한 배치탱크를 포함하되, 상기 주형 우레탄이 인젝션되는 금형의 온도가 주형 우레탄보다 높은 주형 우레탄용 사출장치를 제공한다.

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아울러 본 발명은 주형 우레탄보다 온도가 높은 금형에 주형 우레탄을 인젝션하기 위한 사출기; 상기 사출기에 정량의 주형 우레탄을 주입하기 위한 정량주입부; 및 상기 정량주입부에 주형 우레탄을 공급하기 위한 배치탱크를 포함하며, 상기 금형은 이동금형 및 가동금형를 포함하는 사출장치로 제품을 제조하는 방법으로서, 고정금형과 가동금형의 온도를 70도 내지 90도로 유지하고, 주형 우레탄을 인젝션하는 단계; 고정금형 또는 가동금형에 연결된 진공펌프로 -85kpa 진공압력을 유지하는 단계; 정해진 시간 동안 탈포를 진행하여 주형 우레탄의 기포를 제거하는 단계; 고정금형과 가동금형의 온도를 130도 내지 170도 상승하여 유지하는 단계; 주형 우레탄 경화 후 가동금형을 이동하고 제품을 취출하는 단계:를 포함하는 제조 방법을 제공한다.

본 발명에 따른 주형 우레탄용 사출장치를 사용하는 경우, 주형 우레탄을 사출하여 정상적으로 연속작동이 가능하고, 플라스틱 제품에 기포 또는 미성형 등이 존재하지 않는 장점이 있다. 다만 본 발명의 효과는 문언적 기재에만 한정되는 것이 아니라, 본 발명을 통해 통상의 기술자가 유추할 수 있는 것까지 모두 포함한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예로서 주형 우레탄용 사출장치를 나타내는 도면
도 2는 본 발명의 일 실시예로서 사출기를 나타내는 도면
도 3은 본 발명의 일 실시예로서 금형을 나타내는 도면
도 4a 내지 4c는 본 발명의 일 실시예로서 금형 내 기포를 제거하는 방식
도 5는 본 발명의 일 실시예로서 배치탱크의 정면을 나타내는 도면
도 6은 본 발명의 일 실시예로서 배치탱크의 평면을 나타내는 도면

본 발명의 구체적인 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 실시예들은 통상의 기술자에게 본 발명을 쉽게 설명하기 위하여 제공되고, 본 발명이 실시예들에 한정되지는 않는다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 실시예들을 설명하기 위해 사용되었으며, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 구성이 존재한다는 것을 의미하지, 다른 구성의 존재 가능성을 배제하지 않는다. 도면은 본 발명을 이해하기 쉽도록 작성되었으며, 반드시 축척으로 그려진 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 주형 우레탄용 사출장치를 나타내고 있으며, 이는 종래기술과 동일하다. 금형(20)에 주형 우레탄을 인젝션하기 위한 사출기(10), 상기 사출기(10)에 정량의 주형 우레탄을 주입하기 위한 정량주입부(110), 상기 정량주입부(110)에 주형 우레탄을 공급하기 위한 배치탱크(120), 상기 배치탱크(120)에서 정량주입부(110)로 향하는 주형 우레탄의 유입을 개폐하는 밸브(145), 상기 정량주입부(110)에서 사출기(10)로 향하는 주형 우레탄의 토출을 개폐하는 밸브(155)를 포함하고 있다.

일반적인 플라스틱 사출은 펠렛을 고온과 고압으로 녹인 후, 180 내지 250도 온도의 재료를 30 내지 50도 사이의 금형에 주입하여 냉각시키는 고속 고압의 방식으로 이루어진다. 멜팅된 원재료는 점도가 상당히 높기 때문에 중력에 영향을 받지 않으며, 스크류 압력에 의해서 고압으로 인젝션이 된다.

그 반면 본 발명에서의 주형 우레탄은 기본적으로는 캐스팅에 사용되는 것으로서 일반적인 플라스틱 사출 방식에서의 재료와는 상당히 다르다. 점도가 5,000 내지 20,000cps(센티포이즈) 정도로서 상당히 낮으며, 통상적으로 온도가 90도 이상 정도가 되면 경화가 발생하기 시작한다. 또한 낮은 점도로 인하여 중력의 영향을 받을 수밖에 없는데, 사출기의 대부분은 중앙에 재료 공급노즐이 위치하고 있어서 주형 우레탄을 주입하는 경우 그 내에 기포가 발생하거나 미성형되는 점이 있었다.

본 발명은 이러한 점을 도 1의 주형 우레탄용 사출장치에서 금형 내의 온도 및 진공 등을 제어하여 해결하였다. 이에 관하여 도 2의 사출기 도면, 도 3의 금형도면을, 도 4a 내지 도 4c의 금형 내 기포를 제거하는 방식을 이용하여 설명한다.

본 발명은 종래 사출과는 달리 인젝션되는 주형 우레탄의 온도가 금형 내의 온도보다 낮도록 하였다.

구체적으로 금형(20)의 온도를 90도 이상으로 바람직하게는 130 내지 170도로 유지하고, 여기에 40 내지 50도 정도의 주형 우레탄을 인젝션하며, 1 내지 10분 정도의 시간이 지나면 주형 우레탄이 형태를 갖추면서 경화되도록 한 것이다. 금형(20) 내부의 온도가 170도보다 높으면 급속 경화가 발생하여 플라스틱 제품 표면에 기포 또는 균열 등이 발생할 수 있으며, 130도보다 낮은 경우 제품 생산에 오랜 시간이 걸려서 130 내지 170도가 바람직하다.

아울러 금형(20) 내부의 온도를 130 내지 170도로 유지하기 위하여 금형(20)에 열선 또는 히터봉과 같은 가열수단 및 온도센서(미도시)를 설치하여 제어부를 통해 그 온도를 유지하고, 또한 그와 별도로 주형 우레탄은 40 내지 50도로 유지하도록 한다. 주형 우레탄의 온도 유지에 관하여는 아래에서 다시 설명한다.

주형 우레탄을 인젝션하여 제품을 성형함에 있어서, 가장 중요한 부분은 주형 우레탄의 기포를 제거하는 것이다. 주형 우레탄의 기포를 제거하기 위하여 3가지 방법이 사용될 수 있다.

우선 금형 내의 진공을 이용하는 방법으로서 이에 대하여 설명한다. 금형 내부를 실리콘오링(24)으로 밀폐하고 진공펌프(25)를 이용하여 금형 내부에 대한 진공을 행한 후 사출기의 노즐부분에서 사출을 한다. 여기에서의 진공은 진공도가 99% 이상으로서 통상적인 사출에서 사용하는 80% 정도의 진공도와는 다르며, 기존 사출금형 방식과는 다르게 진행된다.

금형(20)은 고정금형(22) 또는 가동금형(23)으로 이루어지는데, 고정금형(22) 또는 가동금형(23) 중 어느 하나의 내부에 통로(29)가 형성되고, 그 통로(29)를 통해 주형 우레탄이 인젝션되는 부분과 진공펌프(25)가 연결된다. 통로(29)에는 핀(28)이 위치하는데, 핀(28)은 셧오프밸브(27)의 구동에 의하여 상하 이동하면서 고정금형(22) 또는 가동금형(23) 내부에 있는 통로(29)를 개방하거나 폐쇄하게 된다.

도 4a를 이용하여 구체적으로 설명하면, 고정금형(22)과 가동금형(23)이 형폐가 된 후, 사출기(10)의 노즐부가 고정금형(22)의 주입부(21)에 접촉을 한다. 그리고 금형 내부에 진공을 형성하기 위하여 진공펌프(25)가 작동을 하며, 진공도가 사전에 결정된 수치, 예를 들어 -99kpa에 도달하면 고정금형(22) 또는 가동금형(23)에 설치된 셧오프밸브(27)가 작동하여 핀(28)이 주형 우레탄이 인젝션되는 부분과 진공펌프가 연결된 통로(29)를 차단한다.

통로(29)가 차단되었다 하더라도, 진공상태가 깨지는 것을 방지하기 위하여 진공펌프(25)는 계속 작동을 한다. 그리고 사출기(10) 노즐부를 통해 액상 우레탄을 상당히 빠른 속도로 충전하는데 금형에 어느 정도 충전되는 시점, 예를 들어 95% 정도 충전되는 시점에 진공펌프(25)는 작동을 중지하고 퍼지를 진행한다.

이 상태에서도 셧오프밸브(27) 구동으로 핀(28)은 계속 통로(29)를 폐쇄하고 있으며, 제품 성형이 완료되면 셧오프밸브(27)는 오프되고 핀(28)이 통로(29)를 개방하게 된다. 그 이후 사출기의 노즐부는 금형(20)에서 떨어지고, 가동금형(23)은 이동을 하여 성형된 플라스틱 제품을 얻을 수 있게 된다.

일반적인 플라스틱 사출에서 원재료는 점도가 높기 때문에 높은 사출압력과 높은 형판압력이 요구된다. 아울러 원재료가 금형에 분사되었을 때 원재료보다 낮은 금형 온도로 인하여 점도가 급격하게 올라가므로, 금형이 매우 견고해야 하고 높은 점도의 소재로 인한 기계의 변형이 발생하지 않도록 제작되어야 한다. 종래방식은 금형에 가스빼기홀 등을 설치하고, 가스가 몰리는 부위에서 벤트를 하였는데, 점도가 높으므로 고압이 되었을 때 금형 내부에서 기체가 쉽게 빠져 나갔다. 다만 종래방식에서도 진공을 사용하기는 하였는데, 이는 금형의 청결유지, 금형의 오염제거 등을 위한 것이고, 진공도는 -80 내지 -85kpa 정도이다.

그런데 본 발명의 주형 우레탄은 종래와는 달리 점도가 상당히 낮으므로 종래보다 낮은 사출압력과 낮은 형폐압으로 사출이 가능하다. 다만 점도가 상당히 낮기 때문에 정량의 재료를 사출하고 성형하여도, 주형 우레탄이 금형의 밀폐면 사이로 누출되고, 이런 누출이 제품의 미성형이나 다량의 기포를 발생시키는 요인이 되었다.

따라서 주형 우레탄 사출시 금형 내 가스를 원활하게 제거하면서 정량의 원재료가 금형에 들어갈 수 있는 방법이 필요한데, 이를 위하여 금형 내의 진공을 이용한 것이다. 금형 내를 거의 완벽한 수준의 진공으로 하여 저점도의 우레탄을 저압으로 분사하여도 공기저항이 없이 원하는 형상을 만들 수 있는 것이다.

이처럼 종래 사출방식과 달리, 본 발명에서 진공을 하는 이유는 제품의 기포제거 측면에서 접근을 한 것이며, 그 진공도 역시 상당히 다르다. 이런 진공시스템 및 진공도를, 고정금형(22) 또는 가동금형(23) 중 어느 하나의 내부에는 진공펌프(25)가 연결된 통로(29)가 형성되고, 핀(28)의 구동으로 통로(29)를 개폐하는 것에 의하여 달성하는 것이다.

한편 기포제거를 위하여, 도 4b에 도시되어 있는 것과 같이 금형(20) 형폐를 2단계 압력을 사용하여 행하는 사출 공정이 사용될 수 있다.

우선 고정금형(22)과 가동금형(23)을 형폐시 주형 우레탄이 흘러 내리지 않을 정도로서 저압의 1차 압력으로 형폐를 한다.

그 이후 주형 우레탄을 금형(20)에 충진하는데, 90% 정도 충진시 그 인젝션 속도를 낮춘다. 그리고 낮춘 속도 상태로, 최종 제품에 필요한 주형 우레탄 양 대비하여 101 내지 102% 정도, 즉 1 내지 2% 정도 많이 인젝션을 한다. 90% 인젝션 후 속도를 낮추는 것은 주형 우레탄이 저압으로 형페되어 있는 고정금형(22)과 가동금형(23) 사이로 넘치거나 흐르는 것을 어느 정도라도 방지하기 위한 것이다.

그리고 일정 시간 경과 후 금형(20) 형폐 압력을 1차 압력보다 고압으로 올리는데, 이로 인하여 주형 우레탄이 가압되게 된다. 그리고, 예를 들어 102% 충진을 하였을 경우, 가압 후 2% 재료와 함께 내부의 기포도 제거가 되도록 하는 것이다. 경화 완료 후 금형(20)을 개폐하여 제품을 꺼내고 제품 모서리에 형성된 스크랩을 제거한다.

이 방식은, 고정금형(22)과 가동금형(23)이 1차 압력인 저압으로 형폐하기 전까지, 금형(20)을 개폐하여 제품을 꺼낸 후의 과정은 위에서 언급한 진공 방식과 동일하며, 다만 이 방식은 형페압을 2단으로 조절하는 것이 기포제거를 위한 수단인 것이다.

그뿐만 아니라 기포제거를 위하여 또 다른 수단이 사용될 수 있다. 도 4c를 이용하여 설명을 하면, 고정금형(22)과 가동금형(23)의 온도를 주형 우레탄의 온도인 40도 내지 50도 보다 높은 70도 내지 90도로 유지하고, 사출작업을 진행한다.

위 온도로 유지되는 동안 금형(20)에 연결된 진공펌프(25)을 이용하여 금형 내 우레탄에 대한 기포를 제거한다. -85kpa 정도 진공 압력을 유지하면서, 일정 시간 예를 들어 10초에서 5분 동안 탈포를 진행하여 기포를 제거하고, 퍼지작업을 행한다.

그 이후 금형(20) 온도를 130 내지 170도로 상승 유지하고 주형 우레탄 경화를 진행한 후 탈형을 하여 제품을 생산하게 된다. 그리고 금형(20) 온도는 그 다음 제품 생산을 위하여 다시 70 내지 90도를 유지하도록 냉각된다. 일정 온도에서 액상을 유지하는 특성이 있는 액상 주형 우레탄을 일정 온도 금형에 투입한 후 금형 내에서 진공압을 이용하여 기포 및 미성형을 없애도록 탈포를 행하고, 온도를 높여 경화를 하는 것이다.

다만 이런 방식의 경우, 금형은 열전달이 좋은 소재이어야 하며, 금형은 냉각과 히팅을 반복하는데 냉각은 열매유에 의하여, 히팅은 열히팅봉에 의하여 행하여지게 된다.

본 발명의 사출기(10)에 대하여 설명한다,

금형(20) 내부의 온도는 130 내지 170도 사이에 있으며, 사출기(10)의 노즐부는 주형 우레탄 사출시 금형(20)과 1 내지 10분 정도 접촉을 하게 된다. 금형(20)은 그 온도를 유지해야 하기 때문에 그것과 접촉하는 사출기(10) 노즐부는 온도가 상승하게 된다. 그런데 사출기(10) 노즐부는 그 내부에 액상 우레탄이 경화되지 않고 원래의 성질을 유지하도록 40도 정도로 유지하여야 한다.

이를 위하여 본 발명은 노즐부의 노즐부 커버(12) 내에 냉각용 홈(13)을 설치하고 냉각수 등을 이용하여 냉각을 한다. 아울러 이런 냉각용 홈(13)은 노즐부 일부만 국부적으로 냉각되지 않도록 전체적으로 설치되며, 일종의 나선형상으로 설치될 수도 있으며, 주형 우레탄의 온도가 40도 정도로 유지되도록 냉각수의 양과 온도 등을 제어할 수 있다.

한편 사출기에 주형 우레탄이 주입되는 몸체부에는 노즐부와 달리, 대기와 접하고 있어서 그 온도는 40도 이하이다. 따라서 그 내부에 있는 주형 우레탄의 온도를 40도 정도로 유지하기 위하여 몸체부는 가열을 하여야 한다.

가열을 위하여 열매유와 열선 등을 사용할 수 있는데, 몸체부 커버(17) 내에 히팅용 홈(18)을 형성하고, 열매유를 이용하여 몸체부를 전체적으로 가열할 수 있다. 히팅용 홈(18)은 몸체부 전체를 감싸는 일종의 나선 형상으로 형성될 수 있으며, 열매유는 후술하는 열매유탱크(160)의 열매유를 사용할 수도 있다.

다음으로 본 발명의 배치탱크(120)와 열매유탱크(160)에 대하여 설명한다.

배치탱크(120)는 주형 우레탄의 온도를 40 내지 50도로 유지하기 위하여 그 외부에 열매유 공간(121)를 가지고 있다. 액상 주형 우레탄이 국부적인 열에 의하여 경화되거나 물성이 저하되는 현상이 발생하지 않도록 탱크 외부에서 열매유 히팅을 적용한 중탕방식을 사용하며, 열매유를 하부에서 상부로 순환함으로써 온도의 편차를 줄인다.

한편 배치탱크(120)는 진공공정을 통해 기포를 제거하고, 액상 우레탄을 정량공급부(110)에 공급하는 압력 실린더의 역할을 수행한다. 추가적인 혼합을 통해 기포를 제거하도록 진공펌프와 진공호스연결포트(127)를 통해 연결된다. 진공정도를 확인할 수 있도록 진공게이지(124)가 설치되어 있으며, 진공작업 완료 후 배기할 수 있는 퍼지용 밸브도 설치되어 있다.

배치탱크(120) 내부는 진공공정시 재료들의 추가적인 혼합 및 기포 제거를 위하여 상하 2열의 교반용 날개(122)가 부착되어 있으며, 교반모터(125) 및 감속기(126)를 이용하여 적절한 속도로 회전할 수 있다. 1 내지 2시간 정도의 진공작업을 통해 재료들의 혼합 및 그 내부에 있는 기포를 제거할 수 있다.

진공작업 후 배치탱크(120)에는 질소연결포트(128)를 통해 질소충전을 하게 된다. 주형 우레탄은 공기 중에 함유되어 있는 수분과 반응이 일어나므로, 수분과의 접촉을 방지하기 위하여 행하여 진공공정을 제외하고 항상 2 내지 7bar 정도의 질소로 유지, 가압되고 있다. 이런 질소 압력을 이용하여 주형 우레탄을 정량주입부(110)에 공급하는 것도 가능하게 된다.

배치탱크(120)에 열매유를 공급하기 위하여 열매유탱크(160)가 설치되는데, 그 내부의 열매유는 열매유 히팅봉(164)에 의하여 가열이 되며, 이 열매유는 배치탱크(120) 뿐만 아니라 앞서 설명한 사출기의 몸체부의 가열에 사용될 수 있다.

한편 액상 우레탄은 재료를 믹싱하여 형성한 후 가능한 장시간 보관 및 사용할 수 있도록 하여야 한다. 일정 시간만 사용할 수 있다면, 전체 장비가 액상 우레탄을 보관함에 상당히 제한적이기 때문이다. 더구나 일정 시간 이상 보관될 경우 전체 사출 장비를 분해한 후 청소하여야 하는 문제점이 있기 때문이다.

가장 중요한 부분은 배치탱크 내의 액상 우레탄 온도와 탱크 내부의 습도이다. 액상 우레탄이 습도와 접촉하는 경우 경화되는 현상이 발생하므로 배치탱크 내에는 수분이 없도록 질소로 가압을 한다. 액상 우레탄의 온도는 부분 경화가 발생하지 않도록 하여야 하는데, 부분 경화가 발생하지 않는 최저 온도를 유지하는 편이 바람직하며, 최저 온도는 40 내지 50도인 것이 바람직하다.

이와 같이 최저 온도인 경우 상대적으로 점도가 높기 때문에 이를 주입하기 위하여 다른 방식이 요구된다. 질소의 압력을 이용하여 주형 우레탄을 정량주입부(110)에 채우는 경우 주형 우레탄이 그 점도로 인하여 채워지지 않는 경우가 발생하므로, 정량주입부(110)의 실린더(112) 내 피스톤로드(116)를 유압을 이용하여 후진하면서 동시에 배치탱크(120) 내의 질소의 압력을 이용하여 정량주입부(110) 내의 공간(115)에 주형 우레탄을 공급함으로써 주형 우레탄을 공급한다. 즉 주형 우레탄 공급을 앞에서 당기고 뒤에서 밀어주는 방식으로 행하는 것이다.

아울러 배관의 사이즈도 높은 점도에 맞게 그 크기를 적절하게 조절하는 것이 바람직하며, 배치탱크(120) 뿐만 아니라, 정량주입부(110) 및 배치탱크(120)에서 정량주입부(110) 까지의 유입관(140), 정량주입부(110)에서 사출기(10)까지의 토출관(150) 역시 그 내부 주형 우레탄이 40 내지 50도가 유지될 수 있도록 보온재가 설치된다.

전체 부품들 및 각 부품에서 온도차로 인한 부분 경화가 발생하지 않도록 하며, 주형 우레탄의 흐름을 원활하게 할 수 있도록 액상 우레탄과 접촉하는 정량 주입부 내부 및 각 연결관들로서 유입관(140), 토출관(150)의 내부는 코팅을 진행하여액상 우레탄이 정체됨이 없이 매끄럽게 흘러가게 하는 것이 바람직하다..

한편 본 발명의 사출기(10)는 액상 우레탄을 인젝션하기 위하여 플런져(실린더) 타입이 바람직하며, 아울러 정량주입부(110)는 사출기(10)의 노즐부의 용량보다 1.5 내지 2배 크기로 함으로써 정량주입부(110)에서 가압을 하면서 사출기(10)의 플런져에서 완충이 되지 않는 것을 방지하도록 한다.

또한 본 발명은 사출기(10), 정량주입부(110), 배치탱크(120), 배치탱크(120)와 정량주입부(110) 사이 및 정량주입부(110)와 사출기(10) 사이에 밸브를 포함하고 있는데, 그 이외에 사출기(10), 배치탱크(120) 및 사출기(10)와 배치탱크(120) 사이 밸브로 이루어질 수도 있다. 배치탱크(120) 내의 질소 압력에 의해 액상 우레탄이 가압되어 사출기(10)에 진입되고, 인젝션되는 양은 사출기(10)에서 플런져의 내경과 전진길이(스트로크)에 의하여 조절하는 것이다.

이런 경우 배치탱크(120)에서 액상 우레탄을 가압하는 질소 압력이 일정하도록 하는 편이 바람직한데, 압력센서를 이용하여 배치탱크(120) 내의 통해 질소 압력을 측정하고 일정하게 제어하도록 할 수 있다. 그리고 배치탱크(120)와 사출기(10) 사이의 밸브가 열리고, 배치탱크(120)에서 재료를 가압하여 사출기(10)에 완충한 후 밸브는 폐쇄되며 이어 금형에 사출을 하는 방식으로 진행된다.

이상과 같이 본 발명은 주형 우레탄을 이용한 사출장치에 관한 것으로서, 전술한 설명 및 첨부된 도면에 도시된 모든 사항은 예시적인 것이며 제한적인 의미로 해석되어서는 아니된다.

10 : 사출기 11 : 사출기 노즐부 12 : 노즐부 커버
13 : 냉각용 홈 16 : 사출기 몸체부 17 : 몸체부 커버
18 : 히팅용 홈 20 : 금형 21 : 주입구
22 : 고정금형 23 : 가동금형 24 : 오링
25 : 진공펌프 26 : 진공센서 27 : 셧오프밸브
28 : 핀 29 : 유로 110 : 정량 주입부
112 : 실린더 114 : 주입구 115 : 정량 주입부 공간
116 : 실린더 120 : 배치탱크 121 : 열매유 공간
122 : 교반용 날개 123 : 질소 게이지 124 : 진공 게이지
125 : 교반 모터 126 : 감속기 127 : 진공호스연결포트
128 : 질소연결포트 130 : 우레탄투입구 131 : 압력안전밸브
132 : 내부창 133 : 플렉시블 호스 140 : 유입관
145 : 유입개폐밸브 150 : 토출관 155 : 토출개폐밸브
160 : 열매유탱크 161 : 탱크 본체 162 : 열매유 펌프기어
163 : 열매유 가스 배출부 164 : 열매유 히팅봉
165 : 열매유 투입구 170 : 제어반

Claims (6)

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6. 주형 우레탄보다 온도가 높은 금형(20)에 주형 우레탄을 인젝션하기 위한 사출기(10); 상기 사출기(10)에 정량의 주형 우레탄을 주입하기 위한 정량주입부(110); 및 상기 정량주입부(110)에 주형 우레탄을 공급하기 위한 배치탱크(120)를 포함하며, 상기 금형(20)은 이동금형(22) 및 가동금형(23)를 포함하는 사출장치로 제품을 제조하는 방법으로서,
   고정금형(22)과 가동금형(23)의 온도를 70도 내지 90도로 유지하고, 주형 우레탄을 인젝션하는 단계; 고정금형(22) 또는 가동금형(23)에 연결된 진공펌프(25)로 -85kpa 진공압력을 유지하는 단계; 정해진 시간 동안 탈포를 진행하여 주형 우레탄의 기포를 제거하는 단계; 고정금형(22)과 가동금형(23)의 온도를 130도 내지 170도 상승하여 유지하는 단계; 주형 우레탄 경화 후 가동금형(23)을 이동하고 제품을 취출하는 단계:를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법

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