KR102461700B1 - 성형기 - Google Patents

Abstract

유압회로의 공간 절약화 및 간소화를 실현 가능하게 구성된 성형기를 제공하는 것이다. 개폐 가능하도록 구성되는 제1 및 제2금형의 사이에 용융 수지를 사출하여 파리손을 배치한 상태에서 제1 및 제2금형을 닫아 보압함으로써 성형체를 형성하도록 구성되는 성형기로서, 유압을 발생시키는 기름을 도통시키는 유압회로와, 상기 유압회로에 포함되는 유량 조정 밸브, 압력 조정 밸브 및 경로 제어 밸브를 구비하고, 적어도 상기 사출, 상기 개폐 및 상기 보압을 실시하는 각 유압기구가 상기 유압에 의해 구동되고, 상기 유량 조정 밸브는 상기 기름의 유량을 조정하고, 상기 압력 조정 밸브는 상기 유압을 조정하고, 상기 경로 제어 밸브는 상기 유압 회로에서 상기 기름의 도통 경로를 결정하고, 상기 유량 조정 밸브와 상기 압력 조정 밸브와 상기 경로 제어 밸브가 이들을 일체로 구비하는 다기능 밸브 유닛에 수용되는 것을 특징으로 하는 성형기가 제공된다.

Description

성형기

본 발명은 성형기에 관한 것이다.

(제1관점)

종래부터, 수지를 사출하여 개폐 가능하도록 구성되는 분할 금형의 캐비티 내에 도입하여 해당 분할 금형을 닫아 보압(保壓)함으로써 성형체를 형성하도록 구성되는 성형기가 있다. 또한, 이러한 성형기에 있어서, 수지의 사출 공정이나 분할 금형의 개폐 공정 및 보압 공정에서, 동력으로서 유압이 사용된다. 즉, 유압을 발생시키는 기름을 도통(導通)시키는 유압 회로가 성형기에 설치된다.

(제2관점)

발포 성형에서는, 사출부로부터 발포 용융 수지를 사출하여 형성된 발포 파리손을 한 쌍의 분할 금형의 사이에 배치하고, 그 상태에서 분할 금형을 닫음으로써 발포 성형체가 형성된다(특허문헌 1을 참조).

（특허문헌1）WO2013/111692

(제1관점)

유압회로는 기름을 저류하는 탱크, 이것을 송압(送壓)하는 펌프를 포함하고, 그 이외에, 유량 조정 밸브, 압력 조정 밸브 및 복수의 경로 제어 밸브를 포함한다. 여기에서 말하는 경로 제어 밸브는, 기름의 도통 경로를 결정하는 밸브이며, 예를 들면 각종의 로직 밸브(Logic valve)나 이것을 작동시키기 위한 전자 밸브(電磁弁)이다. 일반적으로, 밸브마다 유압회로 중의 배치 위치가 다르며, 예를 들면, 유량 조정 밸브나 압력 조정 밸브는 상류측(탱크나 펌프에 가까운 위치)에 배치되고, 전자 밸브나 로직 밸브 등의 경로 제어 밸브는, 하류측(제어 대상의 유압기구에 가까운 위치)에 배치되는 것으로 된다. 그 때문에, 유압회로가 스페이스를 취하는 동시에 복잡하게 되는 문제점이 있고 다시 말하면, 종래 기술에 따른 성형기는 전체적으로 대형화되는 경향이 있다고 할 수 있다.

본 발명의 제1관점은 이러한 사정을 감안하여 실시된 것이며, 유압회로의 공간 절약화 및 간소화를 실현 가능하도록 구성된 성형기를 제공하는 것이다.

(제2관점)

발포 용융 수지는, 사출부로부터 사출된 직후로부터 기포가 성장을 시작한다. 이 때문에, 사출부로부터 발포 용융 수지를 사출하여 분할 금형이 닫혀질 때까지의 시간이 길면, 기포가 과도하게 성장하여 파포(破泡)되고, 그 결과 발포 성형체의 발포 배율이 저하되어 버리는 문제가 있다.

본 발명의 제2관점은, 이러한 사정을 감안하여 실시된 것이며, 발포 성형체의 발포 배율을 높일 수 있는 성형기를 제공하는 것이다.

본 발명의 제1관점에 의하면, 개폐 가능하도록 구성되는 제1 및 제2금형의 사이에 용융 수지를 사출하여 파리손을 배치한 상태에서 제1 및 제2금형을 닫아 보압함으로써 성형체를 형성하도록 구성되는 성형기로서, 유압을 발생시키는 기름을 도통시키는 유압회로와, 상기 유압회로에 포함되는 유량 조정 밸브, 압력 조정 밸브 및 경로 제어 밸브를 구비하고, 적어도 상기 사출, 상기 개폐 및 상기 보압을 실시하는 각 유압기구가 상기 유압에 의해 구동되고, 상기 유량 조정 밸브는 상기 기름의 유량을 조정하고, 상기 압력 조정 밸브는 상기 유압을 조정하고, 상기 경로 제어 밸브는 상기 유압 회로에서 상기 기름의 도통 경로를 결정하고, 상기 유량 조정 밸브와 상기 압력 조정 밸브와 상기 경로 제어 밸브가 이들을 일체로 구비하는 다기능 밸브 유닛에 수용되는 것을 특징으로 하는 성형기가 제공된다.

본 발명의 제1관점에 따른 성형기는, 유압회로에 있어서 다기능 밸브 유닛을 구비하고 해당 다기능 밸브 유닛에 있어서 유량 조정 밸브, 압력 조정 밸브 및 경로 제어 밸브가 일체로 수용되는 것을 특징으로 한다. 종래는 떨어져 설치되어 있었던 유량 조정 밸브 및 압력 조정 밸브와, 경로 제어 밸브가 일체로 수용됨으로써, 성형기에 있어서의 유압회로의 공간 절약화, 간소화를 실현할 수 있다. 나아가서는 성형기 전체로서 소형화를 실현할 수 있다.

이하, 본 발명의 여러가지 실시 형태를 예시한다. 이하에 나타내는 실시 형태는 서로 조합 가능하다.

바람직하게는, 펌프를 더 구비하고, 상기 펌프는 상기 기름을 저장하는 탱크로부터 상기 기름을 흡출하여 이것을 하류측으로 도통시키며, 상기 유압회로에 있어서의 상류측으로부터 하류측을 향해 상기 펌프, 상기 다기능 밸브 유닛 및 상기 각 유압기구가 설치되고, La>Lb이며, 상기 La는 상기 유압 회로에 있어서의 상기 다기능 밸브 유닛-상기 각 유압기구의 경로 길이의 평균치이며, 상기 Lb는 상기 유압회로에 있어서의 상기 펌프-상기 다기능 밸브 유닛 사이의 경로 길이이다.

바람직하게는, 상기 다기능 밸브 유닛은 대략 직방체 형상을 갖고, 해당 대략 직방체의 면상(面上)에 있어서 상기 유량 조정 밸브, 상기 압력 조정 밸브 및 상기 경로 제어 밸브가 설치된다.

바람직하게는, 상기 다기능 밸브 유닛에 있어서의 복수의 유로는 상기 대략 직방체의 면상으로부터 해당 면의 수직방향을 향해 연장되도록 설치된다.

바람직하게는, 상기 성형기는 상하 2단 구성이며 상기 수지를 사출하는 수지 공급장치를 구비하고, 상기 수지 공급장치는 원료수지를 용융 혼련(混鍊)하여 용융 수지로 하는 압출기를 구비하고, 제1 및 제2금형 및 상기 다기능 밸브 유닛은 하단에 설치되고, 상기 수지 공급장치는 상단에 설치되며, 제1 및 제2금형 및 상기 다기능 밸브 유닛은 상기 압출기의 길이 방향에 따라 배치되고, 제1 및 제2금형은 상기 압출기의 길이 방향에 따라 개폐된다.

본 발명의 제2관점에 의하면, 유압회로와, 사출용 유압기구와, 개폐용 유압기구와, 사출부와, 제1 및 제2금형이 장착되는 제1 및 제2플래튼을 구비하고, 상기 유압회로는 유압을 발생시키는 기름을 도통시키고, 상기 사출용 유압기구 및 상기 개폐용 유압기구는 유압에 의해 구동되며, 상기 사출부는 상기 사출용 유압기구에 의해 구동되어 제1 및 제2금형의 사이에 용융 수지를 사출하여 파리손을 형성하고, 제1 및 제2플래튼은 상기 개폐용 유압기구에 의해 구동되어 제1 및 제2금형을 개폐 가능하도록 구성되고, 상기 유압회로는 기름을 축적하는 제1어큐물레이터를 구비하고,

상기 사출용 유압기구 및 상기 개폐용 유압기구는 제1어큐물레이터로부터 토출된 기름에 의해 발생한 유압에 의해 순서대로 구동되는 성형기가 제공된다.

본 발명의 성형기에서는, 제1어큐물레이터로부터 토출된 기름에 의해 발생한 유압에 의해 사출용 유압기구 및 개폐용 유압기구를 순서대로 구동하고 있다. 이 때문에, 사출 및 형 폐쇄를 고속으로 실시할 수 있기 때문에 파포를 방지할 수 있고, 발포 성형체의 발포 배율을 높일 수 있다.

이하, 본 발명의 여러가지 실시 형태를 예시한다. 이하에 나타내는 실시 형태는 서로 조합 가능하다.

바람직하게는, 제1어큐물레이터는 복수로 분할되어 있다.

바람직하게는, 보압용 유압기구를 구비하고, 상기 보압용 유압기구는 유압에 의해 구동되고, 상기 보압용 유압기구는 제1 및 제2금형이 닫혀진 상태에서 제1 및 제2금형을 보압하도록 구성되며, 상기 유압회로는 기름을 축적하는 제2어큐물레이터를 구비하고, 상기 보압용 유압기구는 제2어큐물레이터로부터 토출된 기름에 의해 발생한 유압에 의해 구동된다.

바람직하게는, 제2어큐물레이터로부터 토출된 기름에 의해 발생한 유압은, 상기 개폐용 유압기구 및 상기 사출용 유압기구를 구동하지 않는다.

바람직하게는, 상기 사출부 내에 용융 수지가 주입될 때의 상기 사출용 유압기구 내의 배압을 조정하는 배압 조정 밸브를 구비한다.

바람직하게는, 상기 성형기는 원료수지를 용융하여 용융 수지로 하는 압출기를 구비하고, 제1어큐물레이터는 상기 압출기의 하측이며 상기 개폐용 유압기구의 배면측에 배치된다.

또한 본 발명의 제2관점에 따른 다른 관점에 의하면, 상기 기재의 성형기를 사용한 발포 성형체의 제조 방법으로서, 상기 사출용 유압기구에 의해 구동되어 제1 및 제2금형의 사이에 발포 용융 수지를 사출하여 발포 파리손을 형성하는 사출 공정과, 상기 개폐용 유압기구에 의해 구동되어 제1 및 제2금형을 닫는 형 폐쇄 공정을 구비하고, 상기 사출용 유압기구 및 상기 개폐용 유압기구는 제1어큐물레이터로부터 토출된 기름에 의해 발생한 유압에 의해 순서대로 구동되는 발포 성형체의 제조 방법이 제공된다.

바람직하게는, 상기 보압용 유압기구에 의해 제1 및 제2금형을 닫은 상태에서 보압하는 보압 공정을 구비하고, 상기 보압용 유압기구는 제2어큐물레이터로부터 토출된 기름에 의해 발생한 유압에 의해 구동된다.

도1은 본 발명의 제1실시 형태에 따른 성형기(1)의 측면에서 본 개요도이다.
도2는 본 발명의 제1실시 형태에 따른 성형기(1)의 하단(3)의 구성을 나타내는 개념도이며, 특히 도2a는 금형(21, 22)의 형 개방(mold opening) 시, 도2b는 금형(21, 22)의 형 폐쇄(mold clamping) (보압 때도 동일함) 시를 나타내고 있다.
도3은 본 발명의 제1실시 형태에 따른 유압회로의 전체 회로도이다.
도4는 유압회로의 주요한 부분에 관한 개략도이다.
도5는 도4에서, 용융 수지(11a)의 사출 시의, 유압회로에 있어서의 기름의 도통 경로를 나타낸다.
도6은 도4에서, 금형(21, 22)을 닫을 때의, 유압회로에 있어서의 기름의 도통 경로를 나타낸다.
도7은 도4에서, 금형(21, 22)을 보압(형 체결)할 때의, 유압회로에 있어서의 기름의 도통 경로를 나타낸다.
도8은 도4에 있어서, 금형(21, 22)을 열 때의, 유압회로에 있어서의 기름의 도통 경로를 나타낸다.
도9는 본 발명의 제1실시 형태에 따른 다기능 밸브 유닛(U)의 특징을 나타내는 블록 도이다.
도10은 본 발명의 제1실시 형태에 따른 다기능 밸브 유닛(U)으로부터 각종 밸브를 제거한 사시도이며, 특히 도10b에서는 내부를 투과하여 나타내고 있다.
도11은 본 발명의 제1실시 형태에 따른 다기능 밸브 유닛(U)과 이것과 접속되는 일부 유로를 나타내는 사시도이다.
도12는 본 발명의 제1실시 형태에 따른 다기능 밸브 유닛(U)과 이것과 접속되는 일부의 유로를 나타내는 다른 사시도이다.
도13은 본 발명의 제1실시 형태에 따른 다기능 밸브 유닛(U)의 정면도이다.
도14는 본 발명의 제1실시 형태에 따른 다기능 밸브 유닛(U)의 좌측면도이다.
도15는 본 발명의 제1실시 형태에 따른 다기능 밸브 유닛(U)의 평면도이다.
도16은 본 발명의 제2실시 형태의 발포 성형체의 제조 방법에서 사용 가능한 성형기(1)의 일례를 제시한다.
도17은 본 발명의 제2실시 형태에 따른 유압회로(C)의 전체 회로도이다.
도18은 유압회로(C)의 주요한 부분에 관한 개략도이며, 어큐물레이터(A1, A2)에 기름을 축적할 때의, 기름의 도통 경로를 나타낸다.
도19는 유압회로(C)의 주요한 부분에 관한 개략도이며, 용융 수지(211a)의 사출 시의 기름의 도통 경로를 나타낸다.
도20은 유압회로(C)의 주요한 부분에 관한 개략도이며, 금형(221, 222)을 닫을 때의 기름의 도통 경로를 나타낸다.
도21은 유압회로(C)의 주요한 부분에 관한 개략도이며, 금형(221, 222)을 보압(형 체결)할 때의 기름의 도통 경로를 나타낸다.
도22는 유압회로(C)의 주요한 부분에 관한 개략도이며, 금형(221, 222)을 열 때의 기름의 도통 경로를 나타낸다.
도23은 유압회로(C)의 주요한 부분에 관한 개략도이며, 사출부(218)에 용융 수지를 주입할 때의 기름의 도통 경로를 나타낸다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명한다. 이하에 나타내는 실시 형태 중에서 예시하는 각종 특징사항은 서로 조합 가능하다. 또한, 각 특징사항에 대해 독립적으로 발명이 성립한다. 제1 및 제2실시 형태는, 각각 제1 및 제2관점의 발명에 특히 관련된다.

1. 제1실시 형태

먼저, 본 발명의 제1실시 형태에 대해 설명한다.

1.1 전체 구성

먼저, 본 발명의 제1실시 형태에 따른 성형기에 대해 설명한다. 도1은 본 발명의 제1실시 형태에 따른 성형기(1)의 외관 사시도(사진) 및 측면에서 본 개요도이다. 도시한 바와 같이, 성형기(1)는 전체로서는 대체로 직방체 형상을 이루고 횡폭w보다 안쪽 길이d의 길이가 길다. 또한, 높이h방향에 대해 상단(2)과 하단(3)으로 이루어지는 상하 2단구성인 특징을 갖는다. 이하, 상단(2), 하단(3)의 각 구성에 대해 상세하게 설명한다.

1.1.1 상단(2)의 구성

먼저, 상단(2)의 구성에 대해 설명한다. 상단(2)에는 수지 공급장치(5)와, 사출부(18)가 설치된다. 수지 공급장치(5)는 호퍼(12)와, 압출기(13)를 구비한다. 압출기(13)는 연결관(25)을 통해 사출부(18)에 연결된다.

<호퍼(12), 압출기(13)>

호퍼(12)는 원료수지(11)를 압출기(13)의 실린더(13a) 내에 투입하기 위해 사용된다. 원료수지(11)의 형태는 특별히 한정되지 않지만, 통상은 펠렛(pellet) 형상이다. 원료수지(11)는 예를 들면 폴리올레핀 등의 열가소성수지이며, 폴리올레핀으로서는, 저밀도 폴리에틸렌, 직쇄상(直鎖狀) 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌 공중합체 및 그 혼합물 등을 들 수 있다. 원료수지(11)는 호퍼(12)로부터 실린더(13a) 내에 투입된 후, 실린더(13a) 내에서 가열됨으로써 용융 혼련되어 용융 수지로 된다. 또한, 실린더(13a) 내에 배치된 스크루의 회전에 의해 실린더(13a)의 선단을 향해 반송된다. 스크루(Screw)는 실린더(13a) 내에 배치되고, 그 회전에 의해 용융 수지를 혼련하면서 반송한다. 스크루의 기단에는 기어 장치가 설치되어 있고, 기어 장치에 의해 스크루가 회전 구동된다. 실린더(13a) 내에 배치되는 스크루의 개수는 1개이어도 되고 2개 이상이어도 된다.

<사출용 유압기구(17), 사출부(18)>

용융 수지(11a)는 실린더(13a)의 수지 압출구로부터 압출되고, 연결관(25)을 통해 사출부(18) 내에 주입된다. 사출부(18)는 실린더(18a)와, 그 내부에서 접동(摺動) 가능한 피스톤(18b)과, 맨드릴(mandrel)(18c)을 구비하고 있고, 실린더(18a) 내에 용융 수지(11a)가 저류 가능하도록 되어 있다. 그리고, 실린더(18a) 내에 용융 수지(11a)가 소정량 저류된 후에 피스톤(18b)을 이동시킴으로써 용융 수지(11a)를 사출부(18)의 선단에 설치된 다이 슬릿(die slit)으로부터 사출하여 수하시켜 파리손(23)을 형성한다. 도1에 있어서는 파리손(23)의 형상은 원통 형상이지만, 해당 예에 한정되지 않고 다른 형상(예를 들면 시트 형상)이어도 된다.

피스톤(18b)의 일단은 사출용 유압기구(17)에 연결되어 있다. 유압기구(17)는 실린더(17a)와, 그 내부에서 접동 가능한 피스톤(17b)을 구비한다. 피스톤(17b)은 연결 플레이트(17c)를 통해 피스톤(18b)에 연결되어 있다. 피스톤(17b)은 실린더(17a) 내의 유압을 제어함으로써 구동 가능하도록 되어 있다. 피스톤(17b)을 구동하기 위한 유압회로는 후술한다.

1.1.2 하단(3)의 구성

계속하여 하단(3)의 구성에 대해 설명한다. 도2a 및 도2b는 본 발명의 제1실시 형태에 따른 성형기(1)의 하단(3)의 구성을 나타내는 개념도이다. 하단(3)에는, 제1금형(21) 및 제2금형(22)과, 이 개폐 및 보압을 실시하는 형 개폐·보압장치(30)와, 후술하는 유압회로에 따른 탱크(T1), 펌프(P) 및 다기능 밸브 유닛(U)이 설치된다. 금형(21, 22) 및 다기능 밸브 유닛(U)은 압출기(13)의 길이 방향에 따라 배치되어 있다.

<제1 및 제2금형(21, 22)>

금형(21, 22)에 의해 구성되는 분할 금형은 안쪽 길이 d 방향(압출기(13)의 길이 방향)에 개폐 가능하도록 구성된다. 개폐 가능한 구성에 관해서는 다음의 형 개폐·보압장치(30)에서 상세하게 설명한다. 도1 ~ 도2에 나타낸 바와 같이, 파리손(23)을 금형(21, 22)의 사이에 배치한 상태에서 금형(21, 22)을 닫고, 보압함으로써 성형체를 형성할 수 있다. 금형(21, 22)을 이용한 성형의 방법은 특별히 한정되지 않고, 금형(21, 22)의 캐비티 내에 에어를 불어넣어 성형을 실시하는 블로우 성형이어도 되고, 금형(21, 22)의 캐비티의 내면으로부터 캐비티 내를 감압하여 파리손의 성형을 실시하는 진공 성형이어도 되고 그 조합이어도 된다. 용융 수지가 발포제를 함유할 경우, 파리손은 발포 파리손으로 된다.

<형 개폐·보압장치(30)>

형 개폐·보압장치(30)는 도2a 및 도2b에 나타낸 바와 같이, 제1 및 제2형판(31, 32)과, 수압판(33)과, 타이 바(Tie bar)(34)와, 형 개폐용 유압기구(35)와, 보압용 유압기구(45)를 구비한다. 제1실시 형태에서는, 유압기구(35)는 한 쌍의 유압 실린더 기구에 의해 구성된다. 유압기구(45)는 1개의 유압 실린더 기구에 의해 구성된다.

제1형판(31)은 후표면에 있어서 제1금형(21)을 구비한다. 제2형판(32)은 전표면에 있어서, 제1형판(31)에 대향한다. 제2형판(32)은 제2금형(22)을 구비한다. 제2금형(22)은 제1금형(21)에 대향하도록 유지된다. 수압판(33)은 제2형판(32)으로부터 볼 때 제1형판(31)과는 반대측에 설치되어 있다. 타이 바(34)는 제1형판(31), 제2형판(32) 및 수압판(33)에 걸쳐 관통되어 있다. 유압기구(35, 45)는 제2형판(32)과 수압판(33)의 사이에 설치되어 있다.

유압기구(35, 45)는 각각 실린더와, 그 내부에서 접동 가능한 피스톤을 구비한다. 피스톤은 실린더 내의 유압을 제어함으로써 구동 가능하도록 되어 있다. 구체적으로는, 안쪽 길이 d 방향에의 피스톤의 돌출량은 후술하는 유압회로를 도통하는 기름의 유압에 의해 제어된다. 유압기구(35)는 금형(21, 22)의 개폐에 사용된다. 또한, 유압기구(45)는 금형(21, 22)의 보압에 사용된다.

예를 들면, 유압기구(35)에 있어서의 실린더가 신장되면, 타이 바(34)에 고정되어 있는 제1형판(31) 및 수압판(33)이 연동하여 도2a에 있어서의 화살표A+ 방향으로 타이 바(34)와 함께 슬라이드하는 동시에, 타이 바(34)를 관통하고 있는 제2형판(32)이 도2a에 있어서의 화살표A- 방향으로 슬라이드한다. 그 결과, 형판(31, 32)에 설치된 금형(21, 22)이 형 개방 상태(도2a)로부터 형 폐쇄 상태(도2b)로 된다. 또한, 도2b의 상태로부터, 유압기구(45)에 의해 더 폐쇄하는 방향으로 압력을 가함으로써, 금형(21, 22)의 보압이 실시된다. 동일하게, 유압기구(35)에 있어서의 실린더가 수축되면, 타이 바(34)에 고정되어 있는 제1형판(31) 및 수압판(33)이 연동하여 도2b에 있어서의 화살표A-방향으로 슬라이드하는 동시에, 타이 바(34)를 관통하고 있는 제2형판(32)이 도2b에 있어서의 화살표A+ 방향으로 슬라이드한다. 그 결과, 형판(31, 32)에 설치된 금형(21, 22)이 형 폐쇄 상태(도2b)로부터 형 개방 상태(도2a)로 된다.

<탱크(T1), 펌프(P), 다기능 밸브 유닛(U)>

탱크(T1)에는 유압회로를 도통하는 기름이 저장되어 있다. 펌프(P)는 배관(41)을 통해 탱크(T1)와 접속되고, 탱크(T1)로부터 기름을 흡출하는 동시에 다기능 밸브 유닛(U)이 위치하는 하류측에 기름을 송압한다. 다기능 밸브 유닛(U)은 복수의 배관과 복수의 밸브를 구비하고, 특히 유량 조정 밸브와 압력 조정 밸브와 경로 제어 밸브가 모두 1개의 유닛으로서 수용되는 것을 특징으로 한다. 유량 조정 밸브는 예를 들면 조리개 형상(constriction shape)을 이루고 이로 인해 경로 단면적을 작게 하여 유압회로를 도통하는 기름의 유량을 조정할 수 있다. 압력 조정 밸브는, 유압회로를 도통하는 기름의 일부를 다른 경로로 보내도록 구성되며, 이로 인해 유압을 조정할 수 있다. 경로 제어 밸브는 예를 들면 전기 조작에 의해 회로의 전환을 하도록 구성되는 전자 밸브 등이며, 이러한 경로 제어 밸브는 다기능 밸브 유닛(U)에 있어서 복수 설치된다. 유압회로를 전환함으로써, 수지의 사출에 따른 사출용 유압기구(17), 금형(21, 22)의 개폐에 따른 형 개폐용 유압기구(35) 및 보압에 따른 보압용 유압기구(45)가 제어된다. 한편, 모두 실린더 기구를 사용하고 있지만, 이것은 어디까지나 일례이며 다른 액츄에이터(구동 기구)를 사용해도 된다.

1.2 유압회로

계속하여 각 공정 목적별로 유압회로에 있어서의 기름의 도통 경로에 대해 설명한다. 유압회로는 유압을 발생시키는 기름을 도통시키는 회로이다.

도3은 본 발명의 제1실시 형태에 따른 유압회로의 전체 회로도이다. 도3에 나타낸 바와 같이, 유압회로는 각 유압기구에 있어서의 피스톤 부분에 압력을 가하도록 기름을 도통시키는 메인유로와, 메인유로로부터 분기되는 파일럿 유로로 이루어진다. 파일럿 유로에는 전자 밸브가 설치되며, 파일럿 유로를 도통하는 기름의 도통 경로를 제어함으로써 메인유로 중에 설치된 로직 밸브 등의 동작 제어를 실시한다. 즉, 따라서 메인유로에 있어서의 기름의 도통 경로가 결정된다. 이하, 시인성(視認性)을 고려하여 유압회로의 일부인 주요한 회로의 도(도4 ~ 도8)를 이용하여 설명한다.

도4는 유압회로의 주요한 부분에 관한 개략도이다. 탱크(T1)는 성형기(1)에 내장되고, 여기에 각 공정에 있어서 유압회로를 도통하는 기름이 저류된다. 탱크(T2)는 성형기(1)와 외부 접속되고, 후술하는 형 폐쇄 공정에 있어서 사용하는 추가 기름이 저류된다. 한편, 도4에 있어서는 탱크(T1)와 탱크(T2)와는 별체이지만, 도시하지 않은 유로에 있어서 서로 접속되어 있어도 되다.

1.2.1 각종 밸브의 설명

<유량 조정 밸브(V1)>

유량 조정 밸브(V1)는 예를 들면 조리개 형상을 이루고 이로 인해 경로 단면적을 작게 하여 유압회로를 도통하는 기름의 유량을 조정할 수 있다.

<압력 조정 밸브(V2)>

압력 조정 밸브(V2)는 유압회로를 도통하는 기름의 일부를 다른 경로로 보내도록 구성되고 이로 인해 유압을 조정할 수 있다.

<경로 제어 밸브(V3 ~ V9)>

경로 제어 밸브(V3 ~ V6)는 개폐에 의해 기름의 도통 가부(可否)를 제어함으로써 도통 경로를 결정하는 로직 밸브(V3 ~ V6)이다. 경로 제어 밸브(V7)는 해당 위치의 기름의 도통 가부를 제어 가능하도록 구성되는 전자 밸브(V7)이다. 경로 제어 밸브(V8)는 필요 시에 탱크(T2)로부터 유압기구(45)를 향해 다량의 기름을 흡입하고, 동시에 유압기구(45)로부터 탱크(T2)에의 역류를 저지하도록 구성되는 프리필 밸브(prefill valve)(V8)이다. 경로 제어 밸브(V9)는 설정치를 초과하는 압력이 가해졌을 때에 열린 상태로 되어 압력을 해방하는 릴리프 밸브이다. 경로 제어 밸브(V3 ~ V9) 중, 로직 밸브(V3 ~ V6), 프리필 밸브(V8), 릴리프 밸브(V9)는 파일럿 유로(도3 참조, 도4 ~ 도8에서는 도시하지 않음)와 접속되고 각각 대응하는 전자 밸브에 의해 동작이 제어된다.

1.2.2 도통 경로의 설명

<용융 수지(11a)의 압출 공정>

도5는 도4에서, 용융 수지(11a)의 사출 시의, 유압회로에 있어서의 기름의 도통 경로를 나타내고 있다. 한편, 감압을 위해 압력 조정 밸브(V2)에 의해 주요한 유로로부터 회피된 기름의 흐름에 대해서는 도시를 생략하고 있다. 이후의 도면에 있어서도 동일하다. 용융 수지(11a)의 사출 시에는, 로직 밸브(V3, V5) 및 프리필 밸브(V8)를 닫은 상태, 로직 밸브(V4)를 열린 상태로 하도록 도시하지 않은 전자 밸브를 제어한다. 이러한 상태에서, 펌프(P)가 탱크(T1)에 저류된 기름을 하류측에 송압한다. 송압된 기름은 유량 조정 밸브(V1)를 통과함으로써 유량이 조정된다. 그리고, 열린 상태인 로직 밸브(V4)를 통과하여 유압기구(17)의 실린더(17a) 내에 기름이 주입되어 피스톤(17b)을 눌러 내린다. 이러한 공정에 의해 용융 수지(11a)의 사출이 실시되어 도1에 나타낸 바와 같이, 용융 수지(11a)를 사출부(18) 내에 설치된 다이 슬릿으로부터 압출하고 수하시켜 파리손(23)이 형성된다. 또한, 압출기(13)를 작동시켜 사출부(18) 내에 용융 수지(11a)를 주입하면, 용융 수지(11a)의 압력에 의해 피스톤(17b)을 밀어 올려, 실린더(17a) 내의 기름이 압출된다. 이 기름은 도시하지 않은 파일럿 유로를 통과하여 도4에 나타내는 회복 위치B로 도통하고, 그 후 탱크(T1)로 돌아가도록 구성된다.

<금형(21, 22)의 형 폐쇄 공정>

도6은, 도4에 있어서, 금형(21, 22)을 닫을 때의, 유압회로에 있어서의 기름의 도통 경로를 나타내고 있다. 금형(21, 22)의 형 폐쇄 시에는, 도5의 상태로부터 적어도 로직 밸브(V5)를 연 상태, 로직 밸브(V4)를 닫은 상태로 변경한다. 보다 상세하게는, 로직 밸브(V3, V4, V6)를 닫은 상태, 로직 밸브(V5)를 열린 상태로 하도록 도시하지 않은 전자 밸브를 제어한다. 또한, 전자 밸브(V7)을 닫은 상태로 한다. 한편, 전자 밸브(V7)에 있어서의 닫은 상태는, 엄밀하게는 도7에 나타낸 바와 같이, 전자 밸브(V7)의 상류측으로부터 하류측으로의 도통이 제한되어 있는 상태이다. 이러한 상태에서, 펌프(P)가 탱크(T1)에 저류된 기름을 하류측으로 송압한다. 송압된 기름은 유량 조정 밸브(V1)를 통과하는 것으로써 유량이 조정된다. 그리고, 열린 상태인 로직 밸브(V5)를 통과하여 유압기구(35)의 실린더(35a) 내에 기름이 주입되어 금형(21, 22)의 형 폐쇄 방향(화살표X 방향)으로 피스톤(35b)을 이동시킨다. 이렇게 하여 금형(21, 22)의 형 폐쇄가 실시된다. 또한, 형 폐쇄가 실시되면 유압기구(35)의 도6 중 우측에 위치하는 기름이 송출되고 릴리프 밸브(V9)를 통과하여 탱크(T1)로 돌아간다.

또한, 유압기구(45)의 실린더(45a)는 프리필 밸브(V8)를 통해 탱크(T2)에 접속되어 있다. 피스톤(35b)의 이동에 따라 형판(32)이 화살표X 방향으로 이동하면, 피스톤(45b)도 화살표X 방향으로 이동한다. 이 이동에 따라, 탱크(T2)로부터의 기름이 실린더(45a) 내로 인입된다. 유압기구(45)의 실린더(45a)는 대용량이며, 펌프(P)로부터의 기름을 실린더(45a) 내에 주입하도록 구성하면, 대용량을 출력 가능한 펌프(P)를 사용할 필요가 있어 펌프(P)가 대형화된다. 한편, 제1실시 형태에서는, 피스톤(35b)의 이동에 따라, 탱크(T2)로부터의 기름을 수동적으로 실린더(45a) 내에 주입하도록 하고 있기 때문에 펌프(P)의 대형화가 억제된다.

<금형(21, 22)의 보압 공정>

금형(21, 22)의 형 폐쇄 공정 이외에, 서로 닫는 방향으로 압력을 부가하는 공정이 더 실시된다. 이러한 공정을 보압이라 칭한다. 보압 공정은 형 폐쇄 공정의 도중에 시작해도 되고 형 폐쇄 공정이 완전히 종료한 후에 실시해도 된다. 도7은 도4에 있어서, 금형(21, 22)을 보압할 때의, 유압회로에 있어서의 기름의 도통 경로를 나타내고 있다. 즉, 도7에서는 형 폐쇄 공정의 도중으로부터 추가적으로 보압 공정을 실시했을 경우에 따른 기름의 도통 경로를 나타냈지만, 실제로는 금형(21, 22)이 접촉하여 형 폐쇄 공정이 완료하면 기름의 흐름 자체는 멈추면서 금형(21, 22)에 압력이 가해지는 것에 유의해야 한다. 다시 말하면, 이러한 상태에서는 기름은 대부분 유동하지 않고 피스톤(45b)에 유압이 가해진다. 금형(21, 22)의 보압 시에는, 도6의 상태로부터 적어도 전자 밸브(V7)를 열린 상태로 변경한다. 보다 상세하게는, 로직 밸브(V3, V4, V6)를 닫은 상태, 로직 밸브(V5)를 열린 상태로 되도록 도시하지 않은 전자 밸브를 제어한다. 또한, 전자 밸브(V7)를 열린 상태로 한다. 이러한 상태에서, 펌프(P)가 탱크(T1)에 저류된 기름을 하류측으로 송압한다. 송압된 기름은 유량 조정 밸브(V1)를 통과함으로써 유량이 조정된다. 그리고, 열린 상태인 로직 밸브(V5), 전자 밸브(V7)를 통과하고, 유압기구(45)의 실린더(45a)를 화살표X방향으로 가압함으로써, 금형(21, 22)이 보압된다.

<금형(21, 22)의 형 개방 공정>

도8은 도4에 있어서, 금형(21, 22)을 개방 시의, 유압회로에 있어서의 기름의 도통 경로를 나타내고 있다. 금형(21, 22)의 형 개방 시에는, 도9의 상태로부터 적어도 로직 밸브(V5) 및 전자 밸브(V7)를 닫은 상태로, 로직 밸브(V3, V6)를 열린 상태로 변경한다. 보다 상세하게는, 로직 밸브(V5)를 닫은 상태, 로직 밸브(V3, V6)를 열린 상태로 되도록 도시하지 않은 전자 밸브를 제어한다. 또한, 전자 밸브(V7)를 닫은 상태로 한다. 이러한 상태에서, 펌프(P)가 탱크(T1)에 저류된 기름을 하류측으로 송압한다. 송압된 기름은 유량 조정 밸브(V1)를 통과함으로써 유량이 조정된다. 그리고, 열린 상태인 로직 밸브(V3)를 통과하고, 유압기구(35)의 피스톤(35b)을 도8 중의 화살표Y 방향으로 가압한다. 이렇게 하여 금형(21, 22)의 형 개방이 실시된다. 또한, 형 개방이 실시되면, 실린더(35a) 내의 피스톤(35b)의 왼쪽에 위치하는 기름이 압출되어, 로직 밸브(V6)를 통과하여 탱크(T1)로 돌아간다. 또한, 형 개방 시에는, 실린더(45a) 내의 기름이 압출되어 전자 밸브(V7) 및 로직 밸브(V6)를 통과하여 탱크(T1)로 돌아간다.

1.3 다기능 밸브 유닛

계속하여 다기능 밸브 유닛(U)에 대해 설명한다. 도9는 본 발명의 제1실시 형태에 따른 다기능 밸브 유닛(U)의 특징을 나타내는 블록도이다. 다기능 밸브 유닛(U)은 상술한 유량 조정 밸브(V1), 압력 조정 밸브(V2) 및 각종의 경로 제어 밸브(V3~V9)와, 이것들을 접속하는 배관을 구비한다. 유압회로에 있어서는, 상류측으로부터 하류측을 향해 펌프(P), 다기능 밸브 유닛(U) 및 유압기구(17, 35, 45)가 설치된다.

제1실시 형태에 있어서는, 도9에 나타낸 바와 같이, 다기능 밸브 유닛(U)-각 유압기구(유압기구(17), 유압기구(35, 45))사이의 경로 길이의 평균치를 La, 다기능 밸브 유닛(U)-펌프(P) 사이의 경로 길이를 Lb로 하면, La>Lb인 것을 특징으로 한다. 다기능 밸브 유닛(U)과 펌프(P)의 사이는 압력이 높기 때문에, 이 사이의 거리를 짧게 함으로써 배관의 파손을 억제할 수 있다. La/Lb의 값은 예를 들면 2 ~ 100이며, 구체적으로는 예를 들면, 2, 3, 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100이며, 여기에서 예시한 임의의 2개 수치 사이의 범위 내이어도 된다.

도10a 및 도10b는, 본 발명의 제1실시 형태에 따른 다기능 밸브 유닛(U)으로부터 각종 밸브를 제거한 사시도이며, 특히 도10b는 내부를 투과하여 나타내고 있다. 도11 및 도12는 본 발명의 제1실시 형태에 따른 다기능 밸브 유닛(U)과 이것과 접속되는 일부의 유로를 나타내는 사시도이다. 또한, 도13 ~ 도15는 각각 본 발명의 제1실시 형태에 따른 다기능 밸브 유닛(U)의 정면도, 좌측면도 및 평면도이다. 도시한 바와 같이, 다기능 밸브 유닛(U)은 거의 직방체 형상을 갖는다.

다기능 밸브 유닛(U)에 있어서의 이 복수의 유로는, 다기능 밸브 유닛(U)의 표면으로부터 내부를 향해 형성된 혈(穴) 또는 공(孔) (예를 들면 도10a에 나타내는 유로 구멍(h1 ~ h3))이다. 즉, 임의의 유로나 다기능 밸브 유닛(U)에 따른 거의 직방체의 임의의 면상으로부터 해당 면의 수직방향을 향해 연장되도록 설치되어 있다. 이러한 구성으로 함으로써 용이하게 원하는 유로를 형성할 수 있다.

또한, 대략 직방체의 면상에 있어서의 밸브 설치 위치(V1a ~ V9a)에 있어서 상술한 유량 조정 밸브(V1), 압력 조정 밸브(V2) 및 각종의 경로 제어 밸브(V3 ~ V9)가 설치된다. 예를 들면, 도10a에 나타내는 면상의 밸브 설치 위치(V3a, V5a, V8a, V9a)에는 각각 로직 밸브(V3, V5), 프리필 밸브(V8), 릴리프 밸브(V9)가 설치된다. 또한, 밸브 설치 위치(V5a)에 포함되는 유로구멍(h1, h2)은 로직 밸브(V5)를 통해 도통/차단 가능하도록 서로 접속될 수 있다. 밸브 설치 위치(V3a, V9a)에 대해서도 동일하다. 한편, 또한 밸브 설치 위치(V8a)에 포함되는 유로구멍(h3)은 프리필 밸브(V8)를 통해 다기능 밸브 유닛(U)과는 다른 외부의 유로와 도통/차단 가능하도록 접속될 수 있다. 한편, 도11 ~ 도15에 있어서는, 유량 조정 밸브(V1) 및 압력 조정 밸브(V2)를 일체의 밸브로서 나타내고 있는 것에 유의해야 한다. 한편, 도10a 및 도10b, 도11 ~ 도15에 나타내는 제1실시 형태는 어디까지나 일례이며, 구체적인 부분에 있어서는 다른 유로구성이어도 된다. 또한, 이들에 관해서는 도시하지 않았지만, 로직 밸브(V3 ~ V6), 프리필 밸브(V8), 릴리프 밸브(V9)에 접속되는 파일럿 유로나, 이들을 제어하는 전자 밸브에 대해서도 다기능 밸브 유닛(U)에 설치되는 것이 바람직하다.

1.4 효과

제1실시 형태에 따른 성형기(1)에 의하면, 이하의 효과를 나타낼 수 있다.

(1) 다기능 밸브 유닛(U)에 있어서 유량 조정 밸브(V1), 압력 조정 밸브(V2) 및 경로 제어 밸브(V3 ~ V9) 등이 일체로 수용되는 것을 특징으로 한다. 종래는 떨어져서 설치되어 있었던 유량 조정 밸브(V1) 및 압력 조정 밸브(V2)와, 경로 제어 밸브(V3 ~ V9)가 일체로 수용됨으로써 성형기에 있어서의 유압회로의 공간 절약화, 간소화를 실현할 수 있다. 나아가서는 성형기 전체로서 소형화를 실현할 수 있다.

(2) 금형(21, 22)의 개폐 방향을 성형기(1)의 길이 방향인 안쪽 길이 d 방향으로 함으로써, 금형(21, 22)의 개폐 방향을 가로 폭w 방향으로 할 경우에 비해 공간절약화를 실현할 수 있다.

(3) 다기능 밸브 유닛(U)에 있어서의 어느 유로나 다기능 밸브 유닛(U)에 따른 거의 직방체의 임의의 면상으로부터 해당 면의 수직방향을 향해 연장되도록 설치되기 때문에, 복잡하고 코스트가 높은 가공을 필요로 하지 않고 생산 코스트를 억제하여 효율적으로 다기능 밸브 유닛(U)을 생산할 수 있다.

2. 제2실시 형태

계속하여 본 발명의 제2실시 형태에 대해 설명한다.

2.1 성형기

본 발명의 제2실시 형태의 성형기(201)는 도16에 나타낸 바와 같이, 수지 공급장치(202)와, 사출부(218)와, 제1 및 제2금형(221, 222)이 장착되는 제1 및 제2플래튼(platen)(231, 232)과, 사출용 유압기구(217)와, 개폐용 유압기구(235)와, 보압용 유압기구(245)를 구비한다. 수지 공급장치(202)는 호퍼(212)와, 압출기(213)와, 인젝터(216)를 구비한다. 압출기(213)와 사출부(218)는 연결관(225)을 통해 연결된다. 유압기구(217, 235, 245)는 도17에 나타내는 유압회로(C)에 있어서 발생한 유압에 의해 구동된다. 유압기구(235)는 금형(222)의 대각선 상에 2개 설치되어 있고, 유압기구(245)는 2개의 유압기구(235)의 중간에 배치되어 있다. 성형기(201)는 바람직하게는, 발포 성형용의 발포 성형기이다. 이하, 각 구성에 대해 상세하게 설명한다.

<호퍼(212), 압출기(213)>

호퍼(212)는 원료수지(211)를 압출기(213)의 실린더(213a) 내에 투입하기 위해 사용된다. 원료수지(211)의 형태는 특별히 한정되지 않지만, 통상은 펠렛 형상이다. 원료수지는 예를 들면 폴리올레핀 등의 열가소성수지이며, 폴리올레핀으로서는 저밀도 폴리에틸렌, 직쇄상 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌 공중합체 및 그 혼합물 등을 들 수 있다. 원료수지(211)는 호퍼(212)로부터 실린더(213a) 내에 투입된 후, 실린더(213a) 내에서 가열됨으로써 용융되어 용융 수지로 된다. 또한, 실린더(213a) 내에 배치된 스크루의 회전에 의해 실린더(213a)의 선단을 향해 반송된다. 스크루는 실린더(213a) 내에 배치되고 그 회전에 의해 용융 수지를 혼련하면서 반송한다. 스크루의 기단에는 기어 장치가 설치되어 있고 기어 장치에 의해 스크루가 회전 구동된다. 실린더(213a) 내에 배치되는 스크루의 개수는 1개이어도 되고 2개 이상이어도 된다.

<인젝터(216)>

실린더(213a)에는 실린더(213a) 내에 발포제를 주입하기 위한 인젝터(216)가 설치된다.

원료수지(211)를 발포시키지 않는 경우에는 인젝터(216)는 생략 가능하다. 인젝터(216)로부터 주입되는 발포제는 물리발포제, 화학발포제 및 그 혼합물을 들 수 있지만 물리발포제가 바람직하다. 물리발포제로서는 공기, 탄산 가스, 질소 가스, 물 등의 무기계 물리발포제 및 부탄, 펜탄, 헥산, 디클로로메탄, 디클로로에탄 등의 유기계 물리발포제, 또한 그들의 초임계유체를 사용할 수 있다. 초임계유체로서는 이산화탄소, 질소 등을 이용하여 만드는 것이 바람직하고, 질소일 경우 임계 온도 -149.1℃, 임계 압력 3.4MPa 이상, 이산화탄소일 경우 임계 온도 31℃, 임계 압력 7.4MPa 이상으로 함으로써 얻을 수 있다. 화학발포제로서는 산(예: 구연산 또는 그 들의 염)과 염기(예: 중조(重曹))와의 화학반응에 의해 탄산 가스를 발생시키는 것을 들 수 있다. 화학발포제는 인젝터(216)로부터 주입하는 대신에 호퍼(212)로부터 투입해도 된다.

<사출부(218)>

발포제가 첨가되어 있는 용융 수지(발포 용융 수지)(211a) 또는 첨가되지 않은 용융 수지(솔리드 용융 수지)(211a)는 실린더(213a)의 수지 압출구로부터 압출되고, 연결관(225)을 통해 사출부(218) 내에 주입된다. 사출부(218)는 실린더(218a)와, 그 내부에서 접동 가능한 피스톤(218b)과, 맨드릴(218c)을 구비하고 있고, 실린더(218a) 내에 용융 수지(211a)가 저류 가능하도록 되어 있다. 그리고, 실린더(218a) 내에 용융 수지(211a)가 소정량 저류된 후에 피스톤(218b)을 이동시킴으로써 용융 수지(211a)를 사출부(218)의 선단에 설치된 다이 슬릿으로부터 사출하고 수하시켜 파리손(223)을 형성한다. 도16에 있어서는 파리손(223)의 형상은 원통 형상이지만 해당 예에 한정되지 않고, 다른 형상(예를 들면 시트 형상)이어도 된다. 한편, 도16에서는 사출부(218)는 헤드 내에 어큐물레이터가 설치되어 있는 다이 내(內) 어큐물레이터식의 사출부를 나타내고 있지만, 사출부(218)는 헤드에 인접하여 어큐물레이터가 설치된 사이드 어큐물레이터식의 사출부이어도 된다.

<사출용 유압기구(217)>

피스톤(218b)의 일단은 사출용 유압기구(217)에 연결되어 있다. 사출부(218)는 유압기구(217)에 의해 구동되어 금형(221, 222)의 사이에 용융 수지(211a)를 사출하여 파리손(223)을 형성한다. 유압기구(217)는 실린더(217a)와, 그 내부에서 접동 가능한 피스톤(217b)을 구비한다. 피스톤(217b)은 연결 플레이트(17c)를 통해 피스톤(218b)에 연결되어 있다. 피스톤(217b)은 실린더(217a) 내의 유압을 제어함으로써 구동 가능하도록 되어 있다. 피스톤(217b)을 구동하기 위한 유압회로(C)는 후술한다.

<제1 및 제2금형(221, 222)>

도16에 나타낸 바와 같이, 파리손(223)을 금형(221, 222)의 사이에 배치한 상태에서 금형(221, 222)을 닫고 바람직하게는 보압함으로써 성형체를 형성할 수 있다. 금형(221, 222)을 이용한 성형의 방법은 특별히 한정되지 않고, 금형(221, 222)의 캐비티 내에 에어를 불어넣어 성형을 실시하는 블로우 성형이어도 되고, 금형(221, 222)의 캐비티의 내면으로부터 캐비티 내를 감압하여 파리손의 성형을 실시하는 진공성형이어도 되며 그 조합이어도 된다. 용융 수지가 발포제를 함유할 경우, 파리손은 발포 파리손이 된다.

<제1 및 제2플래튼(platen)(231, 232), 개폐용 유압기구(235), 보압용 유압기구(245)>

금형(221, 222)은 플래튼(231, 232)에 장착된다. 금형(222)은 플래튼(232)을 통해 개폐용 유압기구(235) 및 보압용 유압기구(245)에 연결되어 있다. 플래튼(231, 232)은 개폐용 유압기구(235)에 의해 구동되어 금형(221, 222)을 개폐 가능하도록 구성되어 있다. 상기 보압용 유압기구는 금형(221, 222)이 닫힌 상태에서 금형(221, 222)을 보압하도록 구성되어 있다.

유압기구(235, 245)는 각각 실린더(235a, 245a)와, 그 내부에서 접동 가능한 피스톤(235b, 245b)을 구비한다. 피스톤(235b, 245b)은 실린더(235a, 245a) 내의 유압을 제어함으로써 구동 가능하도록 되어 있다.

2.2 유압회로(C)의 구성

계속하여 각 공정 목적별로 유압회로(C)에 있어서의 기름의 도통 경로에 대해 설명한다. 유압회로(C)는 유압을 발생시키는 기름을 도통시키는 회로이다.

2.2.1 전체 회로도

도17은 본 발명의 제2실시 형태에 따른 유압회로(C)의 전체 회로도이다. 도18 ~ 도23은 유압회로(C)의 주요구성 부분만을 나타내는 회로도이다. 유압회로(C)는 탱크(T)와, 펌프(P)와, 밸브(V1 ~ V17)와, 제1어큐물레이터(A1)와, 제2어큐물레이터(A2)를 구비한다. 각 구성 요소는 배관으로 연결되어 있다. 탱크(T)에는 유압회로(C)로 송출되는 기름이 저장되어 있다. 펌프(P)는 배관을 통해 탱크(T)와 접속되고 탱크(T)로부터 기름을 흡출하여 하류측으로 기름을 송출한다. 밸브(V1)는 로직 밸브이며, 개폐에 의해 기름의 도통 가부를 제어한다. 로직 밸브는 도시하지 않은 전자 밸브를 이용하여 개폐 제어 가능하도록 되어 있다. 밸브(V2~V7)는 체크밸브이며, 상류("<"측)로부터 하류("○"측)로만 유체를 통과시키고, 하류에서 상류에의 흐름을 저지한다. 밸브(V8 ~ V13)는 방향 제어 밸브이며 기름의 흐름을 전자 제어한다. 밸브(V14 ~ V15)는 릴리프 밸브이며, 설정치를 초과하는 압력이 가해졌을 때에 열린 상태로 되어 압력을 해방한다. 밸브(V16 ~ V17)는 감압 밸브이며, 상류측의 압력을 감압하여 하류측으로 전달한다. 어큐물레이터(A1, A2)는 기름을 축적하고 필요 시에 축적한 기름을 방출하는 기능을 갖는다. 어큐물레이터 내에는 가스가 봉입되어 있고 어큐물레이터가 접속되어 있는 배관 내의 유압이 어큐물레이터 내의 기압보다 높을 때에는 어큐물레이터 내에 기름이 축적되고 낮을 때에는 어큐물레이터 내의 기름이 토출된다. 도16에 나타낸 바와 같이, 어큐물레이터(A1, A2)는 압출기(213)의 하측이며 유압기구(235)의 배면측에 배치된다. 어큐물레이터(A1, A2)는 통상 사이즈가 크지만 이렇게 배치함으로써 성형기(201)의 설치 스페이스를 증대시키지 않고 어큐물레이터(A1, A2)를 설치하는 것이 가능하게 된다. 또한, 어큐물레이터(A1)는 복수로 분할되어 있다. 분할된 각 어큐물레이터(A1)는 각각 병렬로 배관에 접속되어 있다. 이 때문에, 어큐물레이터(A1) 중의 하나가 고장나도 성형기(201)의 가동을 계속할 수 있다.

2.2.2 기름의 도통 경로의 설명

성형기(201)에서는, 기름의 축적 공정, 용융 수지(211a)의 사출 공정, 금형(221, 222)의 형 폐쇄 공정, 금형(221, 222)의 보압 공정, 금형(221, 222)의 형 개방 공정, 사출부(218)에의 용융 수지 주입 공정이 실시된다. 이하, 각 공정에서의 기름의 도통 경로에 대해 설명한다.

<기름의 축적 공정>

도18은 어큐물레이터(A1, A2)에 기름을 축적할 때의 기름의 도통 경로를 나타낸다. 밸브(V1, V8)가 닫혀져 있다. 펌프(P)로부터 송출된 기름은 밸브(V2)를 통해 어큐물레이터(A1)에 축적되고 또한 밸브(V3)를 통해 어큐물레이터(A2)에 축적된다.

<용융 수지(211a)의 사출 공정>

도19는 용융 수지(211a)의 사출 시의 기름의 도통 경로를 나타낸다. 밸브(V8, V11, V13)가 닫혀져 있고, 밸브(V1, V12)가 열려 있다.

도18의 상태로부터 밸브(V1)가 열리면, 어큐물레이터(A1) 내의 기름이 배관 내로 토출되고 밸브(V1)를 통과하여 밸브(V17)에서 감압되고 밸브(V12)을 통과하여 실린더(217a) 내의 피스톤(217b)의 배면측으로 주입된다. 이로 인해 피스톤(217b)이 압출된다(실린더로부터의 돌출량이 증대하도록 이동한다). 피스톤(217b)이 압출되면 실린더(217a) 내의 피스톤(217b)의 전면 측의 기름이 압출되고 밸브(V12)를 통과하여 탱크(T)로 돌아간다. 피스톤(217b)이 압출되면, 도16에 나타내는 피스톤(218b)이 눌러 내려지고, 사출부(218)의 실린더(218a) 내의 용융 수지(211a)가 사출되어 파리손(223)이 형성된다.

어큐물레이터(A1)는 고속으로 기름을 토출할 수 있기 때문에 펌프(P)의 능력이 작을 경우에도 어큐물레이터(A1)로부터 토출된 기름에 의해 발생한 유압에 의해 유압기구(217)를 구동함으로써, 용융 수지(211a)를 고속으로 사출할 수 있다. 또한, 용융 수지(211a)가 발포 용융 수지일 경우, 기포의 성장이 억제되어 파포가 억제된다.

이 공정에서는, 어큐물레이터(A1)로부터 토출된 기름은 실린더(235a, 245a)에는 공급되지 않고 실린더(217a)에만 공급된다. 이 기름이 실린더(235a, 245a)에 공급되면, 사출이 불안정해질 경우가 있지만, 이 기름이 실린더(217a)에만 공급됨으로써 사출이 고속에서 안정적으로 된다.

한편, 본 공정 및 이하에 나타내는 공정의 설명 중에서는, 펌프(P)의 설명에 대해서는 적당히 생략하고 있지만, 펌프(P)는 적당히 가동하여 배관 내에 기름을 공급하여 유압을 발생시키고 있다. 예를 들면, 펌프(P)는 어큐물레이터에 축적된 기름량이 적어지면 동작하도록 제어할 수 있다. 이 경우, 펌프(P)를 상시 가동하지 않기 때문에 에너지 소비를 저감할 수 있다.

<금형(221, 222)의 형 폐쇄 공정>

도20은 금형(221, 222)을 닫을 때의 기름의 도통 경로를 나타낸다. 밸브(V8, V10, V12)가 닫겨져 있고 밸브(V1, V11, V14)가 열려 있다.

도19의 상태로부터 밸브(V12)가 닫혀지고 밸브(V11)가 열리면, 어큐물레이터(A1) 내의 기름이 배관 내로 토출되어 밸브(V1)를 통과하고 밸브(V16)에서 감압되며 밸브(V11)를 통해 실린더(235a) 내의 피스톤(235b)의 배면측으로 주입된다. 이로 인해 피스톤(235b)이 압출된다(즉, 금형(221, 222)의 형 폐쇄 방향(화살표X방향)으로 피스톤(235b)이 이동한다). 피스톤(235b)이 압출되면, 실린더(235a) 내의 피스톤(235b)의 전면 측의 기름이 압출되고 밸브(V14, V11)를 통과하여 탱크(T)로 돌아간다.

또한, 유압기구(245)의 실린더(245a)는 밸브(V7)를 통해 탱크(T)에 접속되어 있다. 피스톤(235b)의 이동에 따라 형판(32)이 화살표X 방향으로 이동하면, 피스톤(245b)도 화살표X 방향으로 이동한다. 이 이동에 따라, 탱크(T)로부터의 기름이 실린더(245a) 내로 인입된다. 유압기구(245)의 실린더(245a)는 대용량이며 어큐물레이터(A1)로부터의 기름을 실린더(245a) 내로 주입하도록 구성하면 그만큼 어큐물레이터(A1)가 대형화된다. 한편, 제2실시 형태에서는, 피스톤(235b)의 이동에 따라, 탱크(T)로부터의 기름을 수동적으로 실린더(245a) 내로 주입하도록 하고 있기 때문에 어큐물레이터(A1)의 대형화가 억제된다.

어큐물레이터(A1)는 펌프(P)보다 고속으로 기름을 토출할 수 있기 때문에 어큐물레이터(A1)로부터 토출된 기름에 의해 발생한 유압에 의해 유압기구(235)를 구동함으로써, 금형(221, 222)을 고속으로 닫을 수 있다. 또한, 용융 수지(211a)가 발포 용융 수지일 경우, 기포의 성장이 억제되어 파포가 억제된다.

이 공정에서는, 어큐물레이터(A1)로부터 토출된 기름은 실린더(217a, 245a)에는 공급되지 않고 실린더(235a)에만 공급된다. 이 기름이 실린더(217a, 245a)에 공급되면 형 폐쇄가 불안정해질 경우가 있지만, 이 기름이 실린더(235a)에만 공급됨으로써 형 폐쇄가 고속에서 안정적으로 된다.

이와 같이, 어큐물레이터(A1)로부터의 기름은 용융 수지(211a)의 사출 공정에서는 실린더(217a)에만 공급되고 금형(221, 222)의 형 폐쇄 공정에서는 실린더(235a)에만 공급된다. 이로 인해, 유압기구(217, 235)가 순서대로 구동된다. 이 기름을 실린더(217a, 235a)에 동시에 공급하는 것이 아니고 순서대로 공급함으로써 동작이 안정된다.

또한, 유압기구(217, 235)는 공통의 어큐물레이터(A1)로 구동되기 때문에 각각 전용의 어큐물레이터를 설치할 경우에 비하여 설치 스페이스를 저감할 수 있다.

<금형(221, 222)의 보압 공정>

금형(221, 222)이 서로 접촉(형 폐쇄)한 후에도, 서로 닫는 방향으로 압력을 부가하는 공정이 더 실시된다. 이러한 공정을 보압으로 칭한다. 도21은 금형(221, 222)을 보압(형 체결)할 때의 기름의 도통 경로를 나타낸다. 밸브(V10, V12)가 닫혀져 있고 밸브(V1, V8, V9, V11, V14)가 열려 있다.

도20의 상태로부터 밸브(V8, V9)가 열리면, 어큐물레이터(A2) 내의 기름이 배관 내로 토출되고 밸브(V8, V9)를 통과하여 실린더(245a) 내의 피스톤(245b)의 배면측으로 주입된다. 이로 인해 피스톤(245b)에 압력이 가해지고 금형(221, 222)이 닫힌 상태에서 보압된다.

어큐물레이터(A2)로부터 토출된 기름은 실린더(217a, 235a)에는 공급되지 않고, 실린더(245a)에만 공급된다. 어큐물레이터로부터 토출되는 기름에 의해 발생하는 유압은 기름의 토출에 따라 어큐물레이터의 내압이 저하함으로써 저하되지만 어큐물레이터(A2)로부터 토출된 기름을 실린더(245a)에만 공급함으로써 피스톤(245b)에 대해 높은 유압을 가할 수 있다.

금형(221, 222)이 접촉한 후에 보압 공정이 개시되었을 경우, 기름은 대부분 유동하지 않고 피스톤(245b)에 유압이 가해진다. 한편, 금형(221, 222)이 접촉하기 전에 밸브(V8, V9)를 열어 어큐물레이터(A2)로부터의 기름을 실린더(245a) 내로 주입할 수도 있다. 이 경우, 금형(221, 222)이 닫힐 때까지는 도21에 나타내는 도통 경로에서 기름이 유동하고 금형(221, 222)이 닫히면 기름의 유동이 정지된다.

<금형(221, 222)의 형 개방 공정>

도22는 금형(221, 222)을 열 때의 기름의 도통 경로를 나타낸다. 밸브(V12)가 닫겨 있고 밸브(V1, V9, V11, V14)가 열려 있다. 밸브(V9, V11)는 금형(221, 222)의 보압 공정과는 경로가 전환되어 있다. 즉, 밸브(V9, V11)는 금형(221, 222)의 보압 공정에서는 양단의 배관을 평행하도록 접속했지만, 금형(221, 222)의 형 개방 공정에서는 양단의 배관을 교차시켜 접속시키고 있다.

도21의 상태로부터 밸브(V10)가 열리고 밸브(V9, V11)의 경로가 전환되면, 어큐물레이터(A1) 내의 기름이 밸브(V1)를 통과하고 밸브(V16)에서 감압되고 밸브(V11, V6)을 통과하여 실린더(235a) 내의 피스톤(235b)의 전면 측으로 주입된다. 이로 인해 피스톤(235b)이 압입되면(즉, 금형(221, 222)의 형 개방 방향(화살표Y 방향)으로 피스톤(235b)이 이동한다). 피스톤(235b)이 압입되면, 실린더(235a) 내의 피스톤(235b)의 배면측의 기름이 압출되고 밸브(V10) 및 밸브(V11)를 통과하여 탱크(T)로 돌아간다.

또한, 피스톤(235b)의 이동에 따라 형판(32)이 화살표Y 방향으로 이동하면 피스톤(245b)도 화살표Y 방향으로 이동한다. 이 이동에 따라, 실린더(245a) 내의 기름이 밸브(V9)를 통과하여 탱크(T)로 돌아간다.

<사출부(218)에의 용융 수지 주입 공정>

도23은 사출부(218)에 용융 수지를 주입할 때의 기름의 도통 경로를 나타낸다. 밸브(V12)가 닫겨지고 밸브(V13, V15)가 열려 있다. 압출기(213)를 작동시켜 사출부(218) 내에 용융 수지(211a)를 주입하면 용융 수지(211a)의 압력에 의해 피스톤(218b)이 밀어 올려진다. 피스톤(218b)이 밀어 올려지면 피스톤(217b)이 실린더(217a) 내로 압입된다. 그러면, 실린더(217a) 내의 피스톤(217b)의 배면측의 기름이 압출되고, 밸브(V13, V15, V5)를 통과하여 실린더(217a) 내의 피스톤(217b)의 전면측으로 이동한다. 실린더(217a) 내의 피스톤(217b)의 배면측으로부터 전면측까지의 배관 중에서의 압력은 밸브(배압(背壓) 조정 밸브)(15)에 의해 규정되어 있고 이로 인해 피스톤(217b)의 배면측의 압력(배압)이 조정된다.

용융 수지(211a)가 발포 용융 수지일 경우, 피스톤(217b)의 배압이 낮으면, 사출부(218) 내에서 기포가 성장하여 파포가 일어나기 쉽게 된다. 그래서, 제2실시 형태에서는, 밸브(V15)에 의해 피스톤(217b)의 배압을 조정하여 사출부(218) 내의 용융 수지(211a)에 적당한 압력을 지속적으로 가함으로써 파포를 억제하고 있다.

또한, 이 공정을 실시하고 있는 사이에도 펌프(P)는 가동하고 있고 밸브(V1) 및 밸브(V8)가 닫혀져 있기 때문에 상술하는 기름의 축적 공정과 마찬가지로 어큐물레이터(A1, A2)에 기름이 축적된다. 즉, 기름의 축적 공정과 사출부(218)에의 용융 수지 주입 공정을 동시에 실시할 수 있다.

2.3 발포 성형체의 제조 방법

상기의 성형기(201)는 사출 및 형 폐쇄를 고속으로 실시할 수 있으며 발포 성형체의 제조에 활용했을 경우, 파포를 억제하여 발포 성형체의 발포 배율을 향상시킬 수 있다.

제2실시 형태의 발포 성형체의 제조 방법은 사출 공정과, 형 폐쇄 공정과, 보압 공정을 구비한다. 보압 공정은 생략 가능하다.

사출 공정에서는, 유압기구(217)에 의해 구동되어 금형(221, 222)의 사이에 발포 용융 수지를 사출하여 발포 파리손을 형성한다. 형 폐쇄 공정에서는, 유압기구(235)에 의해 구동되어 금형(221, 222)을 닫는다. 이 공정에 있어서, 금형(221, 222)에 의해 발포 파리손의 성형을 실시하여 발포 성형체를 형성할 수 있다. 유압기구(217, 235)는 어큐물레이터(A1)로부터 토출된 기름에 의해 발생한 유압에 의해 순서대로 구동된다. 이로 인해, 사출 및 형 폐쇄를 안정적으로 고속으로 실시할 수 있다.

보압 공정에서는, 유압기구(245)에 의해 금형(221, 222)을 닫은 상태에서 보압한다. 이로 인해, 발포 성형체의 파팅 라인에서의 용착이 강하고 견고하게 된다. 유압기구(245)는 어큐물레이터(A2)로부터 토출된 기름에 의해 발생한 유압에 의해 구동된다. 이로 인해, 강한 유압으로 보압할 수 있게 된다.

3. 결언

이상과 같이, 제1실시 형태에 의하면, 유압 회로의 공간 절약화 및 간소화를 실현 가능하도록 구성된 성형기(1)가 제공되고 제2실시 형태로 의하면, 발포 성형체의 발포 배율을 향상시킬 수 있는 성형기(201)가 제공될 수 있다.

본 발명에 따른 실시 형태를 설명했지만, 이들은 예로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 해당의 새로운 실시 형태는 기타의 여러가지 형태로 실시되는 것이 가능하며 발명의 요지를 이탈하지 않는 범위에서 각종 생략, 치환, 변경을 실시할 수 있다. 해당 실시 형태나 그 변형은 발명의 범위나 요지에 포함되는 동시에 특허청구의 범위에 기재된 발명과 그 균등한 범위에 포함되는 것이다.

1: 성형기, 2: 상단, 3: 하단, 5: 수지 공급장치, 11: 원료수지, 11a: 용융 수지, 12: 호퍼, 13: 압출기, 13a: 실린더, 17: 사출용 유압기구, 17a: 실린더, 17b: 피스톤, 17c: 연결 플레이트, 18: 사출부, 18a: 실린더, 18b: 피스톤, 18c: 맨드릴, 21: 제1금형, 22: 제2금형, 23: 파리손, 25: 연결관, 30: 형 개폐·보압장치, 31: 제1형판, 32: 제2형판, 33: 수압판, 34: 타이 바, 35: 형 개폐용 유압기구, 35a: 실린더, 35b: 피스톤, 41: 배관, 45: 보압용 유압기구, 45a: 실린더, 45b: 피스톤, B: 회복 위치, P: 펌프, T1: 탱크, T2: 탱크, U: 다기능 밸브 유닛, V1: 유량 조정 밸브, V1a: 밸브 설치 위치, V2: 압력 조정 밸브, V3: 로직 밸브(경로 제어 밸브), V3a: 밸브 설치 위치, V4: 로직 밸브(경로 제어 밸브), V5: 로직 밸브(경로 제어 밸브), V5a: 밸브 설치 위치, V6: 로직 밸브(경로 제어 밸브), V7: 전자 밸브(경로 제어 밸브), V8: 프리필 밸브(경로 제어 밸브), V8a: 밸브 설치 위치, V9: 릴리프 밸브(경로 제어 밸브), h1: 유로구멍, h2: 유로구멍, h3: 유로구멍, 201: 성형기, 202: 수지 공급장치, 211: 원료수지, 211a: 용융 수지, 212: 호퍼, 213: 압출기, 213a: 실린더, 216: 인젝터, 217: 사출용 유압기구, 217a: 실린더, 217b: 피스톤, 217c: 연결 플레이트, 218: 사출부, 218a: 실린더, 218b: 피스톤, 218c: 맨드릴, 221: 제1금형, 222: 제2금형, 223: 파리손, 225: 연결관, 231: 제1플래튼, 232: 제2플래튼, 235: 개폐용 유압기구, 235a: 실린더, 235b: 피스톤, 245: 보압용 유압기구, 245a: 실린더, 245b: 피스톤, A1: 제1어큐물레이터, A2: 제2어큐물레이터

Claims (13)

1. 개폐 가능하도록 구성되는 제1 및 제2금형의 사이에 용융 수지를 사출하여 파리손을 배치한 상태에서 상기 제1 및 제2금형을 닫아 보압함으로써 성형체를 형성하도록 구성되는 성형기로서,
   유압을 발생시키는 기름을 도통시키는 유압회로와, 상기 유압회로에 포함되는 유량 조정 밸브, 압력 조정 밸브 및 경로 제어 밸브를 구비하고,
   적어도 상기 사출, 상기 개폐 및 상기 보압을 실시하는 각 유압기구가, 상기 기름을 저장하는 동일한 탱크로부터 동일한 펌프를 이용하여 흡출되어 하류측으로 도통된 상기 기름에 의해 발생하는 상기 유압에 의해 구동되고,
   상기 유량 조정 밸브는 상기 기름의 유량을 조정하고,
   상기 압력 조정 밸브는 상기 유압을 조정하고,
   상기 경로 제어 밸브는 상기 유압 회로에서 상기 기름의 도통 경로를 결정하고, 로직 밸브와 전자 밸브를 구비하고,
   상기 유압 회로는,
   상기 로직 밸브 및 상기 전자 밸브 각각의 개폐 상태를 전환함으로써,
   상기 탱크로부터 상기 사출을 실시하는 상기 유압기구로 상기 기름을 도통시키고, 또한 상기 탱크로부터 상기 개폐를 실시하는 상기 유압기구 및 상기 보압을 실시하는 상기 유압기구로 상기 기름을 도통시키지 않는 상태와,
   상기 탱크로부터 상기 개폐를 실시하는 상기 유압기구 및 상기 보압을 실시하는 상기 유압기구의 적어도 한쪽에 상기 기름을 도통시키고, 또한 상기 탱크로부터 상기 사출을 실시하는 상기 유압기구로 상기 기름을 도통시키지 않는 상태를 전환 가능하도록 구성되고,
   상기 유량 조정 밸브와 상기 압력 조정 밸브와 상기 경로 제어 밸브가 이들을 일체로 구비하는 다기능 밸브 유닛에 수용되는 것을 특징으로 하는 성형기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 유압회로에 있어서의 상류측으로부터 하류측을 향해 상기 펌프, 상기 다기능 밸브 유닛 및 상기 각 유압기구가 배치되고,
   La>Lb이며,
   상기 La는 상기 유압 회로에 있어서의 상기 다기능 밸브 유닛-상기 각 유압기구의 경로 길이의 평균치이며, 상기 Lb는 상기 유압회로에 있어서의 상기 펌프-상기 다기능 밸브 유닛 사이의 경로 길이인 성형기.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 다기능 밸브 유닛은 직방체 형상을 갖고,
   상기 직방체의 면상에 있어서 상기 유량 조정 밸브, 상기 압력 조정 밸브 및 상기 경로 제어 밸브가 설치되는 성형기.
4. 제3항에 있어서,
   상기 다기능 밸브 유닛에 있어서의 복수의 유로는 상기 직방체의 면상으로부터 상기 면의 수직방향을 향해 연장되도록 설치되는 성형기.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 성형기는 상하 2단 구성이며 상기 수지를 사출하는 수지 공급장치를 구비하고,
   상기 수지 공급장치는 원료수지를 용융 혼련하여 용융 수지로 하는 압출기를 구비하고,
   상기 제1 및 제2금형 및 상기 다기능 밸브 유닛은 하단에 설치되고,
   상기 수지 공급장치는 상단에 설치되며,
   상기 제1 및 제2금형 및 상기 다기능 밸브 유닛은 상기 압출기의 길이 방향에 따라 배치되고,
   상기 제1 및 제2금형은 상기 압출기의 길이 방향에 따라 개폐되는 성형기.
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