KR200211090Y1 - 가황고무코어를구비한다이어프램성형금형 - Google Patents

Abstract

직물 양면을 배합고무로 도포한 고무시이트를 열판프레스에서 가압 가황하여 다이어프램을 가황 성형하는데 사용되는 가황고무코어를 구비한 다이어프램 성형금형이 개시되어 있다. 개시된 다이어프램 성형금형은 고무시이트를 가압 성형할 때 가황고무코어에 조절된 적정 공기압을 작용시킴으로써 제품의 심도를 균일하게 하고자 한 것으로서, 가황고무코어(14)가 결합되어 있는 상부금형(11)의 몸체(11a)와 그 가황고무코어(14)의 이면(14a) 사이에 형성된 밀폐된 공간부(15) 및 그 공간부(15)로 공기를 주입 또는 배기할 수 있는 에어벤트(16)를 가진다. 제품 성형시 상부금형(11)과 하부금형(12)이 프레스기계의 상부열판(17)과 하부열판(18)에 의해 서로 가압된 상태에서 압축공기를 주입하여 가황고무코어(14)가 그 압축공기의 압력으로 소재를 가압 가황하게 한 것이다. 이같이 공기압을 이용하면 소재에 균일한 압력을 가할 수 있어 성형완료되는 다이어프램의 심도 불균일 문제를 크게 개선할 수 있고, 또한 가황고무코어의 수명을 연장시킬 수 있게 된다.

Description

가황고무코어를 구비한 다이어프램 성형금형{DIAPHRAGM FORMING DIE WITH VULCANIZING RUBBER CORE}

본 고안은 다이어프램(diaphragm) 등의 고무제품을 가황 성형하는데 사용되는 가황고무코어(vulcanizing rubber core)를 구비한 성형금형에 관한 것으로서, 특히 가황고무코어의 이면에 적정 공기압을 작용시켜서 제품을 성형하도록 개선된 가황고무코어를 구비한 다이어프램 성형금형에 관한 것이다.

다이어프램 제품은 가스 미터기 등 각종의 계기를 비롯하여, 밸브, 연료펌프, 가스압력 조절기, 및 제어기계 등에서 내용물인 기체나 액체에 직접 작동유체를 접촉시키지 않고 작용시키기 위해 사용된다. 이러한 다이어프램 제품을 제작함에 있어서는, 직물을 고무로 도포한 고무시이트를 소재로 하여 가황온도로 가열된 금형에 그 고무시이트를 넣고 가압 가황하여 원하는 형상으로 성형하는 것이다. 필요에 따라서는 두장의 순수 고무시이트 사이에 직물이나 금속선재 등 다른 소재를 겹쳐놓고 압착 및 성형을 동시에 하기도 한다. 다이어프램 성형을 위한 금형은 사용 기계기구에서 요구하는 구조와 치수와 성능 및 조립성 등을 감안한 형상을 본뜬 상부금형과 하부금형으로 이루어지며, 통상 그 상부금형과 하부금형은 서로 가압되도록 프레스 기계의 상부열판과 하부열판에 각각 장착된다.

가황 프레스 기계에서 비교적 두께가 얇은 다이어프램을 성형하는 경우에는 일반적으로 내열성 가황고무로 된 코어를 구비한 금형이 사용된다. 첨부된 도 1은 가황고무코어를 구비한 종래의 다이어프램 성형금형을 예시한 단면도이다. 도시된 바와 같이 상부금형(1)에 내열성 가황고무코어(2)가 결합되어 있으며, 그 가황고무코어(2)와 하부금형(3) 사이에 제품 성형을 위한 캐비티(4)가 형성된다. 여기서 가황고무코어(2)는 캐비티(3) 사이에서 고무시이트 변형시 안전을 고려하여 그 캐비티(4)의 굴곡에 신축적으로 대응하여 기계적인 무리없이 가압 가황하도록 구비된 것이다. 도면에는 없으나, 요철이 심한 금형을 장착하는 경우에, 톱핑(topping) 프릭션(friction) 그리고 호인(糊引)한 코드지나 테프론시이트(Teflon sheet) 등은 면이 구겨짐이 없이 균정하게 펼져진 상태에서 압착될 수 있도록 시이트의 가장자리를 철판으로 눌러주거나 스프링으로 눌러서 잡아주는 구조로 되어 있다.

한편, 또 다른 종래 기술로서 실용신안공보 공고번호 95-4233에 의하면, 금속제의 성형금형에 있어서도 코어부에 쿠숀부재를 씌움으로써 다이어프램 성형시 이물질이 침입한 경우라도 균일하게 가압 성형하는 기술이 알려져 있다. 이와 같이 고무제 코어는 고무제품의 가압 가황뿐 아니라 이물질 침입에 대비한 성형불량의 문제를 해결하는 데에도 시도되고 있었다.

그러나, 현재 국내외에서 보편화되어 있는 상기 언급된 종래의 가황고무코어 또는 이와 유사한 형태의 쿠숀부재를 구비한 다이어프램 성형금형에서는, 제품성형시 기계적인 가압력이 신축성 있는 코어를 통해 소재에 가하여지므로 정확한 압력조절이 어렵고 또한 그 압력이 캐비티 내의 소재 전면에 균일하게 작용하지 못하여 성형되는 제품의 심도 불량률이 10%이상 발생되고 있는 등, 공정손실이 크게 유발되는 문제점이 있다.

또한 종래의 가황고무코어를 구비한 다이어프램 성형금형에 있어서는 가황고무코어가 기계적인 가압력 수용을 위해 충분한 두께로 제공되어야 하기 때문에 그 제작시 소요되는 재료비가 많이 드는 데다, 무리한 기계적 가압력에 의해 쉽게 피로해져 사용수명이 600회 정도에 불과한 비경제적인 문제점도 지니고 있다.

본 고안의 목적은 다이어프램 제품 성형시 기계적인 압력대신 공기압을 작용시켜서 소재 전면을 균일하게 그리고 정확히 조절된 압력으로 가압 가황할 수 있도록 개선함으로써 제품의 불량률을 낮추고 아울러 수명을 연장시킬 수 있는 가황고무코어를 구비한 다이어프램 성형금형을 제공하는데 있다.

도 1은 종래에 사용된 가황고무코어를 구비한 다이어프램 성형금형의 구조설명을 위해 나타낸 단면도.

도 2는 본 고안에 따른 가황고무코어를 구비한 다이어프램 성형금형의 구조설명을 위해 나타낸 단면도.

도 3은 본 고안에 따른 가황고무코어를 구비한 다이어프램 성형금형의 다른 실시예를 나타낸 단면도.

도 4는 본 고안에 따른 가황고무코어를 구비한 다이어프램 성형금형에서 성형완료된 다이어프램 제품을 부분절단한 사시도.

도 5는 다이어프램 완제품의 심도측정 상태를 보인 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

11 : 상부금형 12 : 하부금형

13 : 캐비티 14 : 가황고무코어

15 : 공간부 16 : 에어벤트

20 : 다이어프램 제품 23 : 심도계

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 고안은, 상부금형과 하부금형으로 이루어지고 그 어느 일측에 결합되는 가황고무코어를 구비하고, 그 가황고무코어와 타측 금형 사이에 제품 성형을 위한 캐비티를 형성하고, 상기 가황고무코어의 이면을 공기압으로 가압하는 공기가압수단을 구비하여 되는 가황고무코어를 구비한 다이어프램 성형금형에 있어서, 상기한 공기가압수단이 상기한 가황고무코어의 내부에 일체로 형성되는 밀폐된 공간부와, 이 공간부로 공기를 주입하고 배기할 수 있는 에어벤트를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 가황고무코어를 구비한 다이어프램 성형금형을 제공한다.

본 고안에 따르면, 제품성형시 고무시이트 소재를 가압하는 가황고무코어에 작용하는 힘이 공기압에 의한 것이므로, 그 원하는 제품의 심도에 따라 정확한 압력으로 조절하여 가압할 수 있다. 또한 공기압은 가황코무코어 이면에 균일하게 작용하게 되고, 따라서 고무시이트 소재가 가압되면서 재료가 어느 한쪽으로 쏠리면서 가황되는 현상을 방지할 수 있어 그만큼 다이어프램을 균일한 심도로 성형하는 것이 가능해진다. 또한 적정하게 조절된 공기압을 작용시키므로 기계적인 무리없이 소재를 가압 성형할 수 있다. 기계적인 무리가 없으므로 가황고무코어의 수명연장이 가능하고 한편으로는 그 두께를 줄일 수 있어서 코어제작에 소요되는 재료비까지 절감할 수 있는 것이다.

이러한 본 고안에 따른 가황고무코어를 구비한 다이어프램 성형금형의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도면중 도 2 및 도 3은 본 고안에 따른 가황고무코어를 구비한 다이어프램 성형금형의 단면도이고, 도 4는 도 2 및 도 3에 도시된 금형에서 고무시이트를 가압하여 성형 완료된 다이어프램 제품을 보인 부분절단 사시도이다.

도 2를 참조하면, 본 고안에 따른 가황고무코어를 구비한 다이어프램 성형금형에 있어서는, 상부금형(11)에 내열성 가황고무코어(14)가 결합되어 있고, 이 가황고무코어(14)와 하부금형(12) 사이에 도 4에 도시된 바와 같은 다이어프램 제품(20)에 대응하는 캐비티(13)가 형성된다. 또한 상부금형(11)의 몸체(11a)와 가황고무코어(14)의 이면(14a) 사이에 공간부(15)가 형성되어 있으며, 이 공간부(15)는 상부금형(11)의 몸체(11a)를 관통하는 에어벤트(16)를 통해 도시하지 않은 외부의 공압제어설비와 연결되어 그로부터 압축공기를 주입 받거나 배기되어질 수 있다. 도면중 미설명된 부호 17과 18은 프레스 기계의 상부열판과 하부열판이다.

다른 실시예가 도시된 도 3을 참조하면, 본 고안에 따른 가황고무코어를 구비한 다이어프램 성형금형은 상부금형(11)에 결합된 가황고무코어(14') 내에 형성된 공간부(15')를 가질 수 있다.

본 고안에 따른 상기한 바와 같은 가황고무코어를 구비한 다이어프램 성형금형을 사용하여 다이어프램을 가황 성형하는 과정을 설명하면, 상부금형(11)과 하부금형(12) 사이의 캐비티(13)에 도시하지 않은 고무시이트 소재를 집어넣고 프레스 기계를 작동시켜 그 프레스 기계의 상부열판(17)과 하부열판(18)을 1차 가압한다. 그리고 1차 가압된 상태에서 도시하지 않은 외부의 공압제어설비를 가동하여 상부금형(11)에 있는 에어벤트(16)를 통해 그 상부금형(11) 몸체(11a)와 가황고무코어(14)의 이면(14a) 사이에 형성되어 있는 공간부(15)로, 또는 다른 실시예에 의한 가황고무코어(14') 내의 공간부(15')로 압력 조절된 압축공기를 주입한다. 이때 주입되는 압축공기의 압력은 성형될 다이어프램의 두께등 그 성형조건을 감안하여 적절히 조정한다. 압축공기가 주입되면 잘 밀폐된 공간부(15,15') 내에서 압축공기의 압력이 가황고무코어(14,14')의 이면(14a)에 고른 분포로 작용하게 되고 이 작용을 통해 가황고무코어(14,14')는 캐비티(13)에 개재된 고무시이트 소재를 캐비티(13)의 형상을 따라서 전면을 균일하게 가압 가황하게 된다. 이렇게 성형한 다음에는 압축공기를 배기하고 프레스 기계의 상부열판(17)과 하부열판(18)을 복귀시켜서 캐비티(13) 내에서 성형 완료된 다이어프램 제품(20)을 취출하는 것이다.

한편, 도 3에 도시한 실시례의 경우에는 공간부(15')가 가황고무코어(14')의 내부에 일체로 형성되기 때문에 이 공간부(15')를 밀폐상태로 유지하기 위한 별도의 기밀유지수단을 구비하지 않아도 되며, 공간부(15')에서의 누설을 확실하게 방지할 수 있게 되는 것이다.

다음, 도 5는 본 고안에 의하여 성형 완료된 다이어프램의 불량여부를 가리기 위해 심도계로 심도를 측정하는 예를 보인다. 도시된 바와 같이 심도 측정을 위해 샘플링된 다이어프램 제품(20)이 평활한 상태로 지지될 수 있도록 그 가장자리를 받침대(21)의 홈(부호생략)에 균정하게 안치시킨다. 다음에 평면조정용 지그(22)를 다이어프램 제품(20)의 구멍(부호 생략)에 맞추어서 가볍게 올려놓고, 받침대(21) 상에 있는 다이어프램 제품(20)의 가장자리를 덮개(23)로 덮어 고정시킨다. 덮개(22) 위에는 심도계(24)를 얹어 놓는다. 이런 상태로 하여 심도계(24)의 프로브(25)를 통해 감지되어 표시되는 눈금을 읽어서 심도를 파악한다. 물론 심도계(24)의 눈금을 미리 영(零)점조정한 후 측정하는 것이다.

실시예 1

본 고안에 따른 가황고무코어를 구비한 다이어프램 성형금형에서 성형된 다이어프램 제품을 무작위로 100개 샘플링하여 도 4와 같은 방법으로 심도측정한 결과를 토대로 그 불량률을 표1에 나타내었다. 표 1에는 또한 비교예로서 종래의 도 1과 같은 금형에서 성형 완료되는 다이어프램을 동일한 방법으로 측정한 결과를 함께 나타내었다.

	심도불량률(%)
본고안	2.0
비교예(종래)	11.7

실시예 2

본 고안에 따른 가황고무코어를 구비한 다이어프램 성형금형에서 다이어프램 제품을 10,000개 생산하여 그때 가황고무코어의 평균 사용수명을 측정한 결과를 다음 표 2에 나타내었다. 표 2에는 비교예로서 종래의 도 1과 같은 금형에 있는 가황고무코어에 대해서도 동일한 조건으로 측정한 결과를 함께 나타내었다.

	사용수명(회)
본고안	9,975
비교예(종래)	624

이상에 실시된 바와 같이 본 고안은 가황고무코어를 구비한 다이어프램 성형금형을 종래의 기계적인 가압구조에서 공기압으로 가압하는 구조로 개량함으로써, 상기 표 1에서 보는 바와 같이 다이어프램의 심도 불균일에 따른 불량률을 종래의 11.7%에서 2%로 대폭 낮출 수 있었으며, 또한 가황고무코어의 사용수명을 종래의 624회에서 9,975회로 연장시킬 수 있었다. 한편, 본 고안에 따르면, 동일한 다이어프램 제품의 형성조건에서 가황고무코어의 두께를 종래에 비하여 약 1/2로 얇게 할 수 있으며, 이에 따른 재료비를 포함한 다이아프램 제품의 제조원가를 종래에 비하여 85%의 수준으로 낮출 수 있는 것이다.

이와 같이 본 고안은 다이어프램을 성형하기 위한 금형의 수명연장과 함께 다이어프램의 품질향상 그리고 저가보급을 가능케 하는 효과를 제공한다.

Claims (1)

1. 상부금형과 하부금형으로 이루어지고 그 어느 일측에 결합되는 가황고무코어를 구비하고, 그 가황고무코어와 타측 금형 사이에 제품 성형을 위한 캐비티를 형성하고, 상기 가황고무코어의 이면을 공기압으로 가압하는 공기가압수단을 구비하여 되는 가황고무코어를 구비한 다이어프램 성형금형에 있어서,

   상기한 공기가압수단이 상기한 가황고무코어의 내부에 일체로 형성되는 밀폐된 공간부와, 이 공간부로 공기를 주입하고 배기할 수 있는 에어벤트를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 가황고무코어를 구비한 다이어프램 성형금형.