KR102212147B1 - 발포폼 성형용 광폭 공용 프레임 조립체의 스팀 유동성 향상 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발포폼 성형용 광폭 공용 프레임 조립체의 스팀 유동성 향상 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기존 금형을 변형하지 않으면서 멀티캐비티 형성이 가능케 하여 생산효율을 현저히 향상시킬 수 있도록 개선된 발포폼 성형용 광폭 공용 프레임 조립체의 스팀 유동성 향상 구조에 관한 것이다.

Description

발포폼 성형용 광폭 공용 프레임 조립체의 스팀 유동성 향상 구조{Steam flowability structure of wide common frame assembly for expanded foam molding}

본 발명은 발포폼 성형용 광폭 공용 프레임 조립체의 스팀 유동성 향상 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발포폼 성형기에 장착되는 금형을 캐비티를 포함하는 누드금형과 프레임으로 분리 구성하여 프레임을 공용화시킴으로써 누드금형만 교체하면 쉽고 빠르게 다른 형상의 발포폼 성형제품을 만들 수 있어 조립에 따른 비용과 시간을 줄여 공정손실을 최소화시킬 뿐만 아니라, 멀티캐비티 형성이 가능케 하여 생산효율을 현저히 향상시키면서 스팀의 유동성도 향상시킬 수 있도록 개선된 발포폼 성형용 광폭 공용 프레임 조립체의 스팀 유동성 향상 구조에 관한 것이다.

일반적으로 이피피(EPP:Expanded Polypropylene) 발포 성형금형은, 높은 압력과 스팀을 이용하여 이피피 발포 성형금형의 성형공간에 채워진 이피피 알갱이들을 융착시킴으로써 소정 형상의 이피피 성형품을 성형시킨다.

이피피 제품은 특히 우레탄과 같은 소재보다 친환경적이기 때문에 차량에 장착되는 핸들(Handle)의 림(Rim)용, 선바이저(Sun Viser)용, 시트, 툴 케이스(Tool case), 도어 패드(Door pad)를 포함한 충격흡수용 에너지업소버 등으로 많이 사용되고 있으며, 차량에 단독적으로 장착되기 보다는 여러가지 사출품과 결합되어 차량에 장착된다.

특히, 에너지업소버(Energy absorber)는 도 1의 예시와 같이, 범퍼빔(14)과 패시아(12) 사이에 조립되어 차량 충돌시 발생되는 충돌에너지를 흡수함으로써 차체를 보호하게 된다.

때문에, 이러한 에너지업소버(10)는 차량에 있어 매우 중요한 부품이며, 최근에는 경량화를 달성하면서 충돌흡수력도 좋고 내구성도 향상시킬 수 있는 이피피 성형방식이 주류를 이루고 있다.

이 경우, 발포폼은 EPP에 국한되지 않으며, EPS를 포함한 발포가능한 수지는 모두 해당되며, 본 발명과 관련해서는 EPP를 예시적으로 설명한다.

이와 같은 발포폼 에너지업소버를 성형할 수 있는 성형기는 크게 3종류로 유럽 크루츠형, 유럽 엘렌바흐형, 국산 800PP형으로 대별된다.

그런데, 이들 성형기들은 다수의 플레이트를 이용하여 프레임에 개별 캐비티금형들을 일일이 조립 고정한 다음, 캐비티금형들이 조립된 프레임을 성형기에 장착하는 구조를 갖기 때문에 형상 혹은 사이즈가 다른 제품을 성형하고자 할 때는 성형기에서 프레임을 분해 탈거한 후 다시 프레임에 조립되어 있는 캐비티금형들을 일일이 하나씩 분해하고, 그런 후에 다시 바꿀 캐비티금형들을 일일이 하나씩 재조립한 후 이렇게 바뀐 캐비티금형들이 조립된 프레임을 다시 성형기에 장착해야 하므로 탈거, 분해, 재조립에 따른 시간과 비용 낭비가 너무 커 매우 비효율적이라는 단점이 있다.

이러한 불편을 해소하기 위해서는 제품별로 각각의 금형(캐비티금형+프레임)을 새로 만들어서 준비하고 있다가 성형기에서 프레임을 분리 교체만하도록 할 수 있으나, 이는 비용낭비가 너무 커 실효성이 없다.

뿐만 아니라, 이들 성형기에서는 도 2의 (a)와 같이 에너지업소버를 형성하기 위한 캐비티금형(30)들이 프레임(20) 상에 장축방향인 가로로 배치되어 성형된다.

때문에, 프레임(20)과 캐비티금형(30) 사이에는 여유공간이 생겨 부대되는 부품들의 연결설치가 쉬운 장점이 있다.

하지만, 가로방향으로 설치되는 특성상 캐비티금형(30)들을 설치할 수 있는 개수가 적어 배치공간 증대가 어려우므로 생산성이 낮다는 단점이 있다.

하여, 도 2의 (b)와 같이 프레임(20)의 단축방향인 세로로 캐비티금형(30)을 배치하면 배치공간 증대를 구현할 수 있지만, 이것은 성형기마다 장착될 수 있는 프레임(20)의 크기가 다르고 또한 단축방향으로 캐비티금형(30)을 장착할 수 있는 충분한 길이를 갖는다고 해도 실제 캐비티금형(30)을 장착할 수 있는 크기는 프레임(20)의 외형 크기에 훨씬 못 미치기 때문에 이또한 실효성이 떨어진다.

대한민국 특허 등록번호 제10-0907443호(2009.07.06.) '금형 장치 및 그 성형품' 대한민국 특허 등록번호 제10-1610216호(2016.04.01.) '이피피 발포 폼 성형금형' 대한민국 특허 등록번호 제10-1788138호(2017.10.13.) '앵커를 EPP에 인서트시키는 슬라이드 코어를 구비한 범퍼빔 성형용 금형'

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 발포폼 성형기에 장착되는 금형을 캐비티를 포함하는 누드금형과 프레임으로 분리 구성하여 프레임을 공용화시킴으로써 누드금형만 교체하면 쉽고 빠르게 다른 형상의 발포폼 성형제품을 만들 수 있어 조립에 따른 비용과 시간을 줄여 공정손실을 최소화시킬 뿐만 아니라, 멀티캐비티 형성이 가능케 하여 생산효율을 현저히 향상시키면서 스팀의 유동성도 향상시킬 수 있도록 개선된 발포폼 성형용 광폭 공용 프레임 조립체의 스팀 유동성 향상 구조를 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 금형프레임(100)과, 상기 금형프레임(100)에 조립되고 다수의 에너지업소버 캐비티(210)를 갖춘 캐비티누드금형(200)이 분리 구성된 발포폼 성형용 광폭 공용 프레임 조립체의 스팀 유동성 향상 구조에 있어서;
상기 에너지업소버 캐비티(210)는 상기 금형프레임(100)의 단축 방향으로 배열되어 배치공간을 증대시킬 수 있고;
상기 금형프레임(100)의 모서리에 내부에는 공간을 갖는 블럭 형태의 스팀터미널(230)이 형성되고, 상기 누드금형백플레이트(220)에는 그 길이방향으로 스팀관(240)이 배관되며, 상기 스팀관(240)의 외주면에는 다수의 배출구멍이 형성되고;
상기 배출구멍은 상기 스팀관(240)이 접속되는 스팀터미널(230) 반대쪽으로 갈수록 더 많이 뚫린 형태를 갖도록 구성되며;
상기 스팀터미널(230)에는 돌출턱(TUK)이 형성되고, 상기 스팀관(240)에는 상기 돌출턱(TUK)에 대응 삽입되는 삽입구멍(HOL)이 형성되며, 이들 사이는 씰링부재로 씰링되고;
상기 캐비티누드금형(200)의 양단은 상기 금형프레임(100)의 측벽(110)과 각각 최소한 10mm 이상 이격되게 배치된 것을 특징으로 하는 발포폼 성형용 광폭 공용 프레임 조립체의 스팀 유동성 향상 구조를 제공한다.

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본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

첫째, 발포폼 성형기에 장착되는 금형을 캐비티를 포함하는 누드금형과 프레임으로 분리 구성하여 프레임을 공용화시킬 수 있어 활용성이 커지고 효율성이 높아진다.

둘째, 누드금형만 교체하면 되므로 쉽고 빠르게 다른 형상의 발포폼 성형제품을 만들 수 있다.

세째, 성형기에 조립하거나 분리하는 비용과 시간을 줄일 수 있다.

네째, 조립 및 분리에 따른 시간을 줄이므로 공정손실을 최소화시킬 수 있고, 프레임 공용화에 따라 멀티캐비티 형성이 가능하므로 생산효율을 현저히 향상시킨다.

다섯째, 프레임의 공용화된 구조 변경에 따른 스팀의 유동성 저하를 막고 유동성을 향상시켜 발포 효율 향상에 기여한다.

도 1은 종래 일반적인 에너지업소버의 설치예를 보인 예시도이다.
도 2는 에너지업소버 성형을 위한 종래예 및 종래 문제점을 설명하기 위한 캐비티금형의 배열예를 보인 예시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 발포폼 성형용 광폭 공용 프레임 조립체의 예시적인 분해사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 발포폼 성형용 광폭 공용 프레임 조립체의 조립예를 보인 예시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 발포폼 성형용 광폭 공용 프레임 조립체의 조립순서를 예시한 예시도이다.
도 6은 도 4에서 코어금형 부분을 제외한 A-A선 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 발포폼 성형용 광폭 공용 프레임 조립체의 스팀 유동성 향상 구조를 갖추기 위한 스팀터미널의 설치예를 설명하기 위한 요부 단면도이다.
도 8은 도 7의 예시적인 사시도이다.
도 9는 도 7의 스팀터미널 설치 배경을 설명하는 설명도이다.
도 10은 본 발명에 따른 발포폼 성형용 광폭 공용 프레임 조립체의 스팀 유동성 향상 구조의 요부를 발췌하여 보인 예시도이다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에 따른 발포폼 성형용 광폭 공용 프레임 조립체의 스팀 유동성 향상 구조는 광폭 공용 프레임 조립체에 구현되므로 먼저 광폭 공용 프레임 조립체에 대하여 설명하자면 다음과 같다.

즉, 도 3 내지 도 5의 예시와 같이, 발포폼 성형용 광폭 공용 프레임 조립체는 금형프레임(100)과, 상기 금형프레임(100)에 조립되는 캐비티누드금형(200)을 포함한다.

즉, 본 발명은 금형프레임(100)을 공용화시킬 수 있도록 금형프레임(100)과 캐비티누드금형(200)을 분리구성하되, 금형프레임(100)의 세로방향, 즉 단축방향으로 배치공간 증대가 가능하다면 기존 프레임을 그대로 활용할 수도 있다.

물론, 초기에 금형프레임(100) 하나를 기존 프레임보다 크게 만들면 캐비티누드금형(200)만 바꾸어 조립 사용할 수 있기 때문에 매번 새로운 제품(형상 및 사이즈)에 따라 설계된 에너지업소버 캐비티 설치를 위해 그에 맞게 프레임까지 다시 만들어야 하는 문제를 해소할 수 있다.

이때, 상기 캐비티누드금형(200)은 다수의 에너지업소버 캐비티들이 다수의 플레이트들에 의해 조립 고정되어 이루어진 금형으로서, 프레임이 없는 상태이므로 누드금형이라 칭하며, 금형프레임(100)을 기준으로 볼 때 단축방향으로 배열되게 구비되어 배치공간 증대가 가능하도록 설계 조립된다.

다시 말해, 상기 캐비티누드금형(200)은 기존처럼 각기 별개의 에너지업소버 캐비티들이 다수의 플레이트들을 통해 금형프레임(100)에 각각 개별적으로 하나씩 조립되는 불편을 없애기 위해 다수의 에너지업소버 캐비티들이 미리 서로 묶여 고정된 상태를 유지하는 캐비티 금형이며, 이 캐비티누드금형(200)을 차종별로 서로 다른 형상과 사이즈를 갖는 에너지업소버 제품에 맞게 구비하도록 구성될 수 있다.

그리하여, 성형기에서 에너지업소버를 성형하다가 다른 형상과 크기의 에너지업소버 성형이 필요할 경우, 성형기에서 금형프레임(100)을 분리한 후 금형프레임(100)으로부터 캐비티누드금형(200)만 빼고 성형할 다른 형상과 크기의 캐비티를 갖는 캐비티누드금형을 삽입 고정한 후 다시 금형프레임(100)만 성형기에 장착하면 곧바로 성형작업이 가능하므로 매우 편리하고, 교체에 따른 복잡한 과정(해체 조립)을 거치지 않아도 되므로 비용과 시간을 줄이며, 작업의 번거로움도 해소할 수있다.

만약, 그렇지 않을 경우에는 일일이 개별적으로 고정되어 있는 에너지업소버 캐비티들을 모두 분해 제거한 후 다시 바뀐 에너지업소버 캐비티들을 하나씩 순차로 재조립해야만 한다.

이와 같은 본 발명에 따르면, 캐비티누드금형(200)은 금형프레임(100)에 도 4와 같은 형태로 조립되며, 이 조립체를 성형기의 코어금형(300) 위에 올려 놓고 체결하게 되면 발포폼 성형을 위한 배치공간 증대가 가능하게 된다.

이러한 조립관계를 좀 더 이해하기 쉽게 설명하자면, 도 5의 예시와 같이, 먼저 코어금형을 코어프레임과 체결하여 코어금형 조립체를 만들고, 이어 캐비티누드금형을 금형프레임에 조립 체결하여 프레임 조립체를 만든 다음, 이 프레임 조립체를 코어금형 조립체 위에 올려 놓고 체결고정하는 순서로 조립이 이루어진다.

아울러, 도 4의 코어금형(300)을 제외한 A-A선 단면도에서와 같이, 캐비티누드금형(200)은 누드금형백플레이트(220)를 구비하여 다수개의 에너지업소버 캐비티(210)를 동시에 조립 설치할 수 있도록 구성된다.

때문에, 에너지업소버 캐비티(210)를 하나씩 조립하던 기존에 비해 조립 효율이 현저히 향상된다.

또한, 본 발명에서는 스팀터미널(230)과, 상기 스팀터미널(230)로 도입된 스팀을 고르게 분산시키도록 누드금형백플레이트(220)의 길이방향으로 배관된 스팀관(240)을 더 포함한다.

이때, 상기 스팀터미널(230)은 도 7 및 도 8의 요부 확대도에서와 같이, 금형프레임(100)의 모서리에 내부에 공간을 갖는 블럭 형태로 형성되고, 상기 스팀관(240)은 캐비티누드금형(200)이 삽입 조립될 때 상기 스팀관(240)에 형성된 구멍과 상기 스팀터미널(230)이 연통되면서 스팀을 도입할 수 있도록 구성된다.

이 경우, 접속부는 접속의 용이성을 확보하기 위해 스팀터미널(230)에는 돌출턱(TUK)이 형성되고, 스팀관(240)에는 대응되는 위치에 형합가능한 삽입구멍(HOL)이 형성되며, 이들 사이는 씰링부재로 씰링되게 함으로써 서로 형합하기만 하면 자동으로 통로가 형성되어 외부로부터 공급된 스팀이 원활하게 공급될 수 있도록 구성된다. 이때, 상기 씰링부재로는 오링, 마커, 고무씰러, 실리콘씰러 중 하나가 될 수 있다.

특히, 접속부로부터 접속부 반대쪽으로 갈수록 스팀관(240)에 형성되는 배출구멍은 더 많이 뚫린 형태를 갖도록 하여 최대한 단시간내 전체 공간에 걸쳐 균일한 스팀 배출이 이루어지도록 구성됨이 바람직하다.

따라서, 외부에서 공급한 스팀은 상기 스팀터미널(230)을 거쳐 상기 스팀관(240)으로 공급되기 때문에 에너지업소버 캐비티(210) 내부에 채워진 피성형물(구형상의 EPP 비드)을 발포 성형할 수 있게 된다.

여기에서, 상기 스팀터미널(230)이 필요한 이유는 도 9의 예시와 같이, 통상 종래 스팀관인 스팀파이프(STP)는 금형프레임(100)에 설치되기 때문에 캐비티누드금형(200)을 조립할 때 상호 간섭에 의해 캐비티누드금형(200)을 금형프레임(100)에 조립하기가 매우 어렵다.

이러한 문제 때문에 본 발명에서는 스팀파이프(STP)를 캐비티누드금형(200)에 배치하여 스팀관(240)을 만들고, 금형프레임(100)에는 이와 도킹되면서 외부로부터 스팀을 공급할 수 있는 스팀터미널(230)을 구성하여 상술한 문제를 해소한 것이다.

또한, 상기 누드금형백플레이트(220)에 수직하게 고정된 다수의 서포터(250)들은 기존과 동일하게 캐비티누드금형(200)과 코어금형(300)의 플레이트간을 연결하면서 성형시 누드금형백플레이트(220)의 휨 등 변형을 방지하는 역할을 하게 된다.

뿐만 아니라, 상기 캐비티누드금형(200)의 외측은 스토퍼(260)에 의해 고정되며, 최소한 15mm 이상을 갖도록 하여 강성을 충분히 유지할 수 있도록 구성된다.

아울러, 이와 같은 구조를 갖게 되면 캐비티누드금형(200) 내부의 스팀 유동공간이 부족해질 수 있다.

따라서, 스팀 유동성을 향상시키기 위해 캐비티누드금형(200) 내부 공간을 증대시킬 필요가 있으며, 그 일환으로 도 10의 예시와 같이, 금형프레임(100)의 측벽(110)을 기존보다 10mm 외측으로 치우치게 설계하여 길이방향으로 볼 때 좌,우 각각 10mm씩 총 20mm의 유동공간을 확보할 수 있게 된다.

이를 통해, 스팀의 유동을 원활하게 유도한다.

그런데, 이와 같이 측벽(110)을 외측으로 치우치게 구성하게 되면 강성이 저하되면서 수명이 단축될 수 있다.

이를 방지하기 위해, 본 발명에서는 도 4의 예시와 같이, 측벽(110) 외측면에 설치되는 보강대(120)를 기존보다 2배로 더 설치한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 기존 캐비티누드금형을 공용하되, 그에 맞춰 캐비티누드금형을 금형프레임의 단축방향으로 배열하여 배치공간 증대가 가능토록 함으로써 생산효율을 현저히 향상시킬 수 있게 된다.

100: 금형프레임
200: 캐비티누드금형
300: 코어금형

Claims (4)

1. 금형프레임(100)과, 상기 금형프레임(100)에 조립되고 다수의 에너지업소버 캐비티(210)를 갖춘 캐비티누드금형(200)이 분리 구성된 발포폼 성형용 광폭 공용 프레임 조립체의 스팀 유동성 향상 구조에 있어서;
   상기 에너지업소버 캐비티(210)는 상기 금형프레임(100)의 단축 방향으로 배열되어 배치공간을 증대시킬 수 있고;
   상기 금형프레임(100)의 모서리에 내부에는 공간을 갖는 블럭 형태의 스팀터미널(230)이 형성되고, 상기 캐비티누드금형(200)의 누드금형백플레이트(220)에는 그 길이방향으로 스팀관(240)이 배관되며, 상기 스팀관(240)의 외주면에는 다수의 배출구멍이 형성되고;
   상기 배출구멍은 상기 스팀관(240)이 접속되는 스팀터미널(230) 반대쪽으로 갈수록 더 많이 뚫린 형태를 갖도록 구성되며;
   상기 스팀터미널(230)에는 돌출턱(TUK)이 형성되고, 상기 스팀관(240)에는 상기 돌출턱(TUK)에 대응 삽입되는 삽입구멍(HOL)이 형성되며, 이들 사이는 씰링부재로 씰링되고;
   상기 캐비티누드금형(200)의 양단은 상기 금형프레임(100)의 측벽(110)과 각각 최소한 10mm 이상 이격되게 배치된 것을 특징으로 하는 발포폼 성형용 광폭 공용 프레임 조립체의 스팀 유동성 향상 구조.
   
   
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