KR102533448B1

KR102533448B1 - 열압착 프레스금형 가열장치

Info

Publication number: KR102533448B1
Application number: KR1020210143663A
Authority: KR
Inventors: 박태인
Original assignee: 주식회사 서연이화
Priority date: 2021-10-26
Filing date: 2021-10-26
Publication date: 2023-05-17
Also published as: KR20230059452A

Abstract

본 발명은 열압착 프레스금형 가열장치에 관한 것으로, 상부 프레스금형에 구비되고, 하부 프레스금형의 안착면과 함께 캐비티를 형성하는 상부 코어; 및 상기 상부 프레스금형에 상기 상부 코어의 상면에 접촉되게 구비되는 상부 면상발열체;를 포함함으로써, 가열수 방식에 비하여 캐비티의 승온 속도를 높여 전력 소비를 절감시키는 동시에 캐비티의 균일한 온도 분포를 가능하게 하여 제품 품질을 향상시킨다.

Description

열압착 프레스금형 가열장치{APPARATUS FOR HEATING THERMOCOMPRESSION BONDING PRESS MOLD}

본 발명은 열압착 프레스금형 가열장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열압착 프레스 금형의 상부금형에 형성되는 캐비티면을 가열하는 열압착 프레스금형 가열장치에 관한 것이다.

열압착 프레스금형은 금형에서 발생하는 열을 원재료에 가하여 제품을 스탬핑 성형하거나 복수개의 제품을 겹쳐 놓고 접합하는 데 사용되는 금형 장치이다. 열압착 프레스금형은 산업 전반에 걸쳐 폭넓게 사용되고 있으며, 특히, 차량 내장재 제조분야에서 경질의 기재를 열압착하여 소정 형태로 성형하는데 널리 사용되고 있다.

열압착 프레스는 고온의 분위기에서 제품을 성형하는 특성 상 상부 프레스금형의 온도를 높이기 위해 가열장치를 적용하고 있다.

즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 열압착 프레스금형 가열장치는 상부 프레스금형(110)과 하부 프레스금형(120)을 포함하는 프레스금형에 적용되되, 상기 상부 프레스금형(110) 내부에 가열수 라인(130)을 구비하고 온수를 공급하여 히팅시키는 방식을 적용하였다.

그러나, 상기 가열수 라인(130)을 통해 온수를 공급하여 상기 상부 프레스금형(110)을 가열하는 방식은 상기 가열수 라인(130)이 드릴 가공에 의해 형성되므로 직선관 형태로 형성될 수 밖에 없기 때문에 제품의 곡면이 깊거나 형상이 복잡한 경우 제품 표면을 따라 균일하게 상기 가열수 라인(130)을 배치할 수 없는 한계가 있었다.

나아가, 제품 표면을 따라 균일하게 상기 가열수 라인(130)을 배치할 수 없는 한계로 인하여 상기 상부 프레스금형(110)의 캐비티면(111)의 온도 분포가 불균일해지고 제품의 표면을 균일한 온도로 가열한 후 열압착시키지 못하게 됨으로써 제품 품질을 저하시키는 문제점이 있었다.

아울러, 상기 가열수 라인(130)은 상기 상부 프레스금형(110)의 구조를 복잡하게 만들고 온수를 가열하는 데에도 상당한 시간이 소요되는 문제점이 있었다.

대한민국등록특허 제10-1414463호(2014.06.26 등록)

전술한 문제점을 해소함에 있어, 본 발명의 목적은 가열수 방식에 비하여 캐비티의 승온 속도를 높여 전력 소비를 절감시키는 동시에 캐비티의 균일한 온도 분포를 가능하게 하여 제품 품질을 향상시키는 열압착 프레스금형 가열장치를 제공함에 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결하고자 하는 과제는 이하의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 기술을 가지는 사람에 의하여 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 열압착 프레스금형 가열장치는, 상부 프레스금형에 구비되고, 하부 프레스금형의 안착면과 함께 캐비티를 형성하는 상부 코어; 및 상기 상부 프레스금형에 상기 상부 코어의 상면에 접촉되게 구비되는 상부 면상발열체;를 포함한다.

이 경우, 상기 상부 프레스금형은, 상기 캐비티와 연통하여 상기 상부 코어를 수용하는 상부 코어안착부를 구비하고, 상기 상부 코어안착부와 연통하여 상기 상부 면상발열체를 수용하는 상부 발열체수용홈을 구비하는 것이 바람직하다.

이 경우, 상기 상부 코어는, 그 양 단에 상부 플랜지부가 형성되는 것이 바람직하다.

이때, 상기 상부 프레스금형은, 상부 메인금형부; 및 상기 상부 메인금형부에 탈착 가능하게 결합되고, 상기 상부 메인금형부와 함께 상기 상부 플랜지부를 물어잡는 상부 플랜지결합부;를 포함하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 상부 코어는, 그 하면이 제품의 상면 형상과 동일하게 형성되어 상기 상부 코어안착부에 수용되고, 상기 상부 면상발열체는, 그 하면이 상기 상부 코어의 상면 형상과 동일하게 형성되어 상기 상부 발열체수용홈에 수용되는 것이 바람직하다.

본 발명의 실시예에 따른 열압착 프레스금형 가열장치는, 상기 상부 면상발열체의 상면에 적층되고, 상기 상부 면상발열체에서 전달되는 열을 차단하는 상부 단열부;를 더 포함할 수 있다.

이 경우, 본 발명의 실시예에 따른 열압착 프레스금형 가열장치는, 상기 상부 단열부의 상면에 적층되고, 상기 상부 면상발열체의 복사열을 상기 캐비티 측으로 반사하는 상부 반사부;를 더 포함할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 열압착 프레스금형 가열장치는 가열수 방식에 비하여 캐비티의 승온 속도를 높여 전력 소비를 절감시키는 동시에 캐비티의 균일한 온도 분포를 가능하게 하여 제품 품질을 향상시킨다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과는 이하의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 기술을 가지는 사람에 의하여 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 종래의 열압착 프레스금형 가열장치를 개략적으로 나타내는 일측 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열압착 프레스금형 가열장치의 분해 상태를 개략적으로 나타내는 일측 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 열압착 프레스금형 가열장치에 단열부와 반사부가 더 추가된 결합 상태를 개략적으로 나타내는 일측 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 상부 면상발열체를 개략적으로 나타내는 일측 단면도이다.

본 발명에 있어 첨부된 도면은 종래 기술과의 차별성 및 명료성, 그리고 기술 파악의 편의를 위해 과장된 표현으로 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어로써, 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 기술적 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 한편, 실시예는 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적 사항에 불과하고, 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니며, 권리범위는 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술적 사상을 토대로 해석되어야 한다.

명세서 전체에서, 어떤 구성이 어떤 구성을 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 그 외 다른 구성을 제외하는 것이 아니라 다른 구성들을 더 포함할 수도 있음을 의미한다.

또한, 어떤 구성이 다른 구성에 "연결", "접속" 또는 "결합"되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결', '직접적으로 접속' 또는 '직접적으로 결합'되어 있는 경우 만이 아니라, '그 중간에 다른 구성을 개재한 채로 연결', '그 중간에 다른 구성을 개재한 채로 접속' 또는 '그 중간에 다른 구성을 개재한 채로 결합'되는 경우도 있을 수 있음을 의미한다. 반면에, 어떤 구성이 다른 구성에 "직접 연결", "직접 접속" 또는 "직접 결합"되어 있다고 할 때는, 중간에 다른 구성이 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

또한, "전", "후", "상", "하", "좌", "우", "일 단", "타 단", "양 단" 등과 같은 방향성 용어가 사용될 때 이는 개시된 도면들의 배향과 관련하여 예시적으로 사용되는 것이므로 제한적으로 해석되어서는 안 되고, "제 1", "제 2"등의 용어가 사용될 때 이는 각 구성을 구별하기 위한 용어로서 제한적으로 해석되어는 안 된다.

본 발명의 실시예의 특징을 보다 명확히 설명하기 위하여, 이하의 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람에게 널리 알려져 있는 사항들에 관해서 자세한 설명은 생략하기로 한다. 그리고, 도면에서 실시예와 설명과 관계없는 부분에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열압착 프레스금형 가열장치의 분해 상태를 개략적으로 나타내는 일측 단면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 열압착 프레스금형 가열장치에 단열부와 반사부가 더 추가된 결합 상태를 개략적으로 나타내는 일측 단면도이며, 도 4는 도 3에 도시된 상부 면상발열체를 개략적으로 나타내는 일측 단면도이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 열압착 프레스금형 가열장치는 특정 타입의 상부 프레스금형(10)과 하부 프레스금형(20)을 포함하는 열압착 프레스금형에 적용되는 것으로, 상부 코어(30) 및 상부 면상발열체(40)를 포함한다.

상기 상부 프레스금형(10)은 캐비티(1)와 연통하여 상기 상부 코어(30)를 수용하는 상부 코어안착부(12)를 구비하고, 상기 상부 코어안착부(12)와 연통하여 상기 상부 면상발열체(40)를 수용하는 상부 발열체수용홈(14)을 구비하는 구성이다.

상기 상부 코어안착부(12)와 상기 상부 발열체수용홈(14)은 위치 공간을 나타내는 개념이다.

구체적으로, 상기 상부 프레스금형(10)은 상부 메인금형부(11), 및 상기 상부 메인금형부(11)에 탈착 가능하게 결합되고 상기 상부 메인금형부(11)와 함께 상기 상부 코어(30)의 상부 플랜지부(31)를 물어잡는 상부 플랜지결합부(15)를 포함할 수 있다.

상기 상부 코어안착부(12)는 그 내측벽에 상기 상부 코어(30)의 상기 상부 플랜지부(31)가 삽입 안착되는 상부 플랜지삽입홈(13)이 형성될 수 있다. 이 때, 상기 상부 플랜지결합부(15)에도 상기 상부 코어(30)의 상부 플랜지부(31)가 삽입 안착되는 상부 플랜지안착홈(16)이 형성될 수 있다.

상기 상부 플랜지결합부(15)는 상기 상부 메인금형부(11)에 상부 결합피스(17)로 나사 결합될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 상부 코어(30)의 상부 플랜지부(31)가 상기 상부 메인금형부(11)의 상기 상부 플랜지삽입홈(13)과 상기 상부 플랜지결합부(15)의 상부 플랜지안착홈(16)에 안착된 상태에서 상기 상부 플랜지결합부(15)를 상기 상부 메인금형부(11)에 상기 상부 결합피스(17)로 나사 결합하여 상기 상부 코어(30)를 상기 상부 프레스금형(10)에 고정시키게 된다. 상기 상부 플랜지결합부(15)는 상기 상부 메인금형부(11)와 함께 상기 상부 플랜지부(31)를 물어잡아 고정시키게 되는 것이다.

이 경우, 상기 상부 결합피스(17)를 풀게 되면 상기 상부 플랜지결합부(15)는 상기 상부 메인금형부(11)로부터 분리되어 상기 상부 코어(30)를 해체시킬 수 있게 된다. 이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 프레스금형 가열장치는 상기 상부 코어(30)를 간편하게 고정 설치하고 분리시킬 수 있어 상기 상부 면상발열체(40)를 쉽게 분리 교체하거나 수리할 수 있게 한다.

상기 하부 프레스금형(20)은 상면에 제품이 안착되는 안착면(21)이 형성된 구성으로 상기 상부 프레스금형(10)과 형합 시 상기 상부 프레스금형(10)의 내벽, 상기 상부 코어(30)의 하면과 함께 제품(피성형물)이 성형(열압착 가공)되는 공간인 상기 캐비티(1)를 제품(피성형물)을 성형하게 된다.

상기 상부 코어(30)는 상기 상부 프레스금형(10)에 구비되고, 상기 하부 프레스금형(20)의 안착면(21)과 함께 상기 캐비티(1)를 형성하는 구성이다.

상기 상부 코어(30)는 그 하면이 제품(피성형물)의 상면 형상과 동일하게 형성되어 상기 상부 코어안착부(12)에 수용되는 것이 바람직하다. 이러한 구조를 통해 상기 상부 코어(30)는 제품(피성형물)의 모든 접촉면에 균일하게 열을 전달할 수 있게 된다. 즉, 제품(피성형물)이 자동차 시트 패드와 같이 3차원 곡면 형상으로 형성될 경우 상기 상부 코어(30)는 제품(피성형물)의 상면 형상을 따라 3차원 곡면 형상으로 형성됨으로써 상기 상부 면상발열체(40)로부터 가해지는 열을 제품(피성형물) 상면의 접촉면 전체로 균일하게 전달할 수 있게 되는 것이다.

또한, 상기 상부 코어(30)는 전체적으로 동일한 두께로 형성되는 것이 더욱 바람직하다. 이러한 구조를 통해 상기 상부 코어(30)는 상기 상부 면상발열체(40)에 의해 균일한 온도 분포로 가열되어 제품(피성형물)의 모든 접촉면에 더욱 균일하게 열을 전달할 수 있게 된다.

상기 상부 코어(30)는 그 양 단에 상기 상부 플랜지부(31)가 돌출 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 상부 면상발열체(40)를 상기 상부 코어(30)의 상면에 설치하기 위해서는 상기 상부 코어(30)를 상기 상부 프레스금형(10)과 별물로 제작하고 상기 상부 면상발열체(40)와 상기 상부 코어(30)를 결합한 후 상기 상부 코어(30)를 상기 상부 프레스금형(10)에 결합시켜야 하는데, 이러한 결합 방식이 가능하도록 상기 상부 플랜지부(31)를 새롭게 도출하고 상기 상부 메인금형부(11)와 상기 상부 플랜지결합부(15)가 상기 상부 코어(30)의 상부 플랜지부(31)를 물어잡아 상기 상부 코어(30)를 상기 상부 프레스금형(10)에 고정 결합시킬 수 있는 구조를 제시한 것이다.

상기 상부 코어(30)는 상기 상부 메인금형부(11)와 동일한 금속 재질로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 상부 면상발열체(40)는 상기 상부 프레스금형(10)에 상기 상부 코어(30)의 상면에 접촉되게 구비되는 구성이다. 상기 상부 면상발열체(40)는 발열함에 따라 상기 상부 코어(30)를 가열하게 된다.

상기 상부 면상발열체(40)는 그 하면이 상기 상부 코어(30)의 상면 형상과 동일하게 형성되어 상기 상부 발열체수용홈(14)에 수용되는 것이 바람직하다. 이러한 구조를 통해 상기 상부 면상발열체(40)는 상기 상부 코어(30)의 모든 접촉면에 균일하게 열을 전달할 수 있게 된다. 즉, 제품(피성형물)이 자동차 시트 패드와 같이 3차원 곡면 형상으로 형성될 경우 상기 상부 면상발열체(40)는 제품(피성형물)의 상면 형상을 따라 3차원 곡면 형상으로 형성된 상기 상부 코어(30) 상면의 접촉면 전체로 균일하게 열을 전달할 수 있어 종국적으로 제품(피성형물) 상면의 접촉 면 전체에도 균일하게 열을 전달할 수 있게 된다.

또한, 상기 상부 면상발열체(40)는 전체적으로 동일한 두께(보다 상세하게는 후술하는 상부 발열부(43)의 두께를 의미)로 형성되는 것이 더욱 바람직하다. 이러한 구조를 통해 상기 상부 면상발열체(40)는 상기 상부 코어(30)와의 접촉면에 더욱 균일하게 열을 전달할 수 있게 된다.

예를 들어, 상기 상부 면상발열체(40)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 상부 베이스부(41), 상기 상부 베이스부(41) 하면에 형성되는 상부 전극부(42), 상기 상부 베이스부(41)와 상기 상부 전극부(42)을 덮으면서 각각의 하면에 적층되고 상기 상부 전극부(42)에 의해 전원을 인가받아 발열하는 상기 상부 발열부(43), 및 상기 상부 발열부(43)를 덮는 상부 커버레이(44)를 포함할 수 있다.

상기 상부 베이스부(41)는 그 상면이 후술하는 상부 단열부(50)에 접착층을 매개로 부착될 수 있다.

상기 상부 베이스부(41)는 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리에틸렌테레프탈레이트 (Polyethyleneterephthalate, PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(Polyethylenenaphthalate, PEN) 등의 재질로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 상부 전극부(42)는 양극과 음극을 포함하고, 상기 상부 베이스부(41)의 하면에 에칭(Etching) 공법에 의해 패턴 형태로 형성된다. 이때, 상기 상부 전극부(42)는 별도의 전원부(미도시) 및/또는 제어부(미도시)와 연결될 수 있다.

상기 상부 발열부(43)는 양 단이 상기 상부 전극부(42)의 양극과 음극에 각각 접촉되어 전기적으로 연결되도록 구성된다. 이를 통해, 상기 상부 발열부(43)는 상기 상부 전극부(42)에 전원이 인가되면 상기 상부 전극부(42)의 양극과 음극을 전기적으로 연결하는 저항체로 작용하여 발열하게 된다.

상기 상부 발열부(43)는 탄소나노튜브(Carbon nanotube, CNT) 등의 재질로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 상부 발열부(43)는 구리, 은 등의 도전성 물질의 페이스트를 도포하여 제조할 수도 있을 것이다.

상기 상부 커버레이(44)는 상기 상부 발열부(43) 뿐만 아니라 상기 상부 베이스부(41)의 일부(상기 상부 전극부(42)의 일부가 더 포함될 수도 있음)를 덮도록 최하단에 적층 개재되는 구조를 가질 수 있으며, 접착층을 매개로 각 구성에 적층될 수 있다. 상기 상부 커버레이(44)는 그 하면에 상기 상부 코어(30)가 부착된다.

상기 상부 커버레이(44)는 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리에틸렌테레프탈레이트 (Polyethyleneterephthalate, PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(Polyethylenenaphthalate, PEN) 등의 재질로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 상부 단열부(50)는 상기 상부 면상발열체(50)의 상면, 즉, 상기 상부 베이스부(51)의 상면에 적층되고, 상기 상부 면상발열체(40)에서 전달되는 열을 차단하는 역할을 수행한다.

상기 상부 단열부(50)는 폴리우레탄(Polyurethane, PU) 등의 재질로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 상부 단열부(50)는 고온에 내구성이 있는 멜라민 폼 등으로 구성될 수도 있을 것이다.

상기 상부 반사부(60)는 상기 상부 단열부(50)의 상면에 적층되고, 상기 상부 면상발열체(40)의 복사열을 상기 캐비티(1) 측으로 반사하는 역할을 수행한다.

상기 상부 반사부(60)는 복사열을 반사하는 다양한 금속 재질로 구성될 수 있을 것이다.

이상에서와 같이, 본 발명에 의한 열압착 프레스금형 가열장치는 가열수 방식에 비하여 캐비티의 승온 속도를 높여 전력 소비를 절감시키는 동시에 캐비티의 균일한 온도 분포를 가능하게 하여 제품 품질을 향상시킨다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 기초로 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해해야 한다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 이하 기술할 청구범위에 의하며, 상술한 발명의 구체적 내용을 토대로 정해져야 할 것이다.

본 발명은 열압착 프레스금형 가열장치에 관한 것으로, 프레스금형을 가열하여 제품을 열압착 가공하는 열압착 프레스 가공과 관련된 산업 분야에 이용 가능하다.

1: 캐비티
10: 상부 프레스금형 11: 상부 메인금형부
12: 상부 코어안착부 13: 상부 플랜지삽입홈
14: 상부 발열체수용홈 15: 상부 플랜지결합부
16: 상부 플랜지안착홈 17: 상부 결합피스
20: 하부 프레스금형 21: 안착면
30: 상부 코어 31: 상부 플랜지부
40: 상부 면상발열체 41: 상부 베이스부
42: 상부 전극부 43: 상부 발열부
44: 상부 커버레이
50: 상부 단열부
60: 상부 반사부

Claims

상부 프레스금형에 구비되고, 하부 프레스금형의 안착면과 함께 캐비티를 형성하는 상부 코어; 및 상기 상부 프레스금형에 상기 상부 코어의 상면에 접촉되게 구비되는 상부 면상발열체;를 포함하고,
상기 상부 프레스금형은, 상기 캐비티와 연통하여 상기 상부 코어를 수용하는 상부 코어안착부를 구비하고, 상기 상부 코어안착부와 연통하여 상기 상부 면상발열체를 수용하는 상부 발열체수용홈을 구비하며,
상기 상부 코어는, 그 양 단에 상부 플랜지부가 형성되고,
상기 상부 프레스금형은, 상부 메인금형부; 및 상기 상부 메인금형부에 탈착 가능하게 결합되고, 상기 상부 메인금형부와 함께 상기 상부 플랜지부를 물어잡는 상부 플랜지결합부;를 포함하며,
상기 상부 면상발열체의 상면에 상기 상부 면상발열체에서 전달되는 열을 차단하는 상부 단열부;가 구비되고,
상기 상부 단열부의 상면에 상기 상부 면상발열체의 복사열을 상기 캐비티 측으로 반사하는 상부 반사부;가 구비되는 것을 특징으로 하는 열압착 프레스금형 가열장치.
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제1항에 있어서,
상기 상부 코어는,
그 하면이 제품의 상면 형상과 동일하게 형성되어 상기 상부 코어안착부에 수용되고,
상기 상부 면상발열체는,
그 하면이 상기 상부 코어의 상면 형상과 동일하게 형성되어 상기 상부 발열체수용홈에 수용되는 것을 특징으로 하는 열압착 프레스금형 가열장치.
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