KR200259858Y1 - 무발포 폴리우레탄 신발밑창을 성형하기 위한 캐스팅 성형장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 무발포 폴리우레탄 신발밑창을 성형하기 위한 캐스팅 성형장치에 관한 것이다.

본 고안은 주원료탱크 및 경화제탱크(10)(12), 이에 각각 저부에 장착된 이송펌프(14)(14'), 그리고 이를 공급파이프(P)(P')로 각각 연결하여 이송펌프의 펌핑에 의해 공급받은 수지원료액을 고르게 혼합하도록 내부에 수직상으로 설치된 교반날개(18)와 이를 구동하기 위해 상부에 장착된 모터(M) 및 저부에 압출호스(20)로 구성되는 교반기(16)와, 압출호스(20)와 접속,연결된 주입노즐(32)을 고정하여 상,하조절 및 횡축상으로 절첩,연장이 가능하게 구성된 승강지지수단(24)을 실린더로드(23)에 의해 상,하 승강시키는 에어실린더(22)와, 주입노즐의 저부로 운행되도록 설치되며 일정구간에는 히팅터널부(36)가 구성된 이송콘베이어(34)로 이루어짐을 특징으로 한다.

Description

무발포 폴리우레탄 신발밑창을 성형하기 위한 캐스팅 성형장치{Casting formation machine for formating of polyurethane out sole}

본 고안은 무발포 폴리우레탄 신발밑창을 성형하기 위한 캐스팅 성형장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 고밀도의 균일한 성형제품을 가공할 수 있는 일련의 자동화 캐스팅 성형장치를 제공하여 대량생산을 도모할 수 있는 무발포 폴리우레탄 신발밑창을 성형하기 위한 캐스팅 성형장치에 관한 것이다.

종래에 폴리우레탄의 성형제품을 제조하는 방법으로는 일반적으로 사출성형법과 캐스팅(Casting) 방법을 이용하는데, 사출성형법은 고분자화 된 수지를 고온(200℃)에서 녹여 수지원료액으로 가공하고, 이 수지원료액을 스크류에 의한 강제이송방식이나 플런저에 의한 강제주입방식에 의해 일정한 압을 가하여 성형몰드(100)의 주입구(104)를 통해 사출성형하는 방법으로 본 고안에서 가공하고자 하는 무발포 폴리우레탄 신발밑창의 특유의 물성과 기능 즉, 슬립(Slip), 굴곡, 인장, 마모성등을 고려해볼 때 제품을 성형가공하는데 있어서는 적합하지 못하였다.

따라서 본 고안에서는 무발포 폴리우레탄 신발밑창의 특유의 물성과 기능을 충분히 부여할 수 있는 캐스팅 성형법을 적용하는 바, 이 캐스팅 성형법은 2액형 반응성 혼합물(이소시아네이트액과 폴리올액)을 각각 따로 계량하여 일정한 탱크에서 충분히 혼합시킨 후, 이 혼합된 조성물을 중력에 의한 자유낙하하는 방식으로 캐스팅 성형몰드에 주입하고 이 캐스팅 성형몰드를 일정온도에서 가열시켜 수지화 반응을 일으킴으로서 제품을 성형하는 방법으로 비교적 저온에서 성형작업이 가능하고 설비비용이 저렴하다는 장점이 있다.

그러나 종래의 이러한 캐스팅 성형법은 혼합된 조성물이 중력에 의해 낙하하는 방식으로 주입을 이루기 때문에 성형과정에서 기포가 많이 발생한다. 따라서 제품의 불량률이 크고 또 미반응성물의 생성으로 인하여 고밀도의 균일한 성형제품을 제조하기에 어려움이 있을 뿐만 아니라 이를 구현할 수 있는 자동화 캐스팅 성형장치가 전무한 실정이어서 모든 작업공정을 자동화하지 못하고 일일이 수작업에 의존하고 있어 대량생산이 불가능하였다.

본 고안은 이러한 문제점을 개선하기 위하여 일련의 자동화 캐스팅 성형장치를 제공하여 생산성을 크게 증대시키는 한편, 주입노즐의 주입압력이 성형몰드의 주입구에도 동일하게 작용할 수 있도록 함으로서 고밀도의 균일한 성형제품을 가공하여 제품에 대한 신뢰성을 확보하도록 하는 것을 목적으로 한다.

도 1는 본 고안에 따른 캐스팅 성형장치의 전체구성도

도 2는 본 고안의 주요부를 발췌하여 확대하여 보인 작동상태도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 주원료탱크 12 : 경화제탱크

14,14' : 이송펌프 P : 공급파이프

16 : 교반기 18 : 교반날개

20 : 압출호스 21 : 형상구조물

22 : 에어실린더 23 : 실린더 로드

24 : 승강지지수단 25 : 승강판체

26 : 가이드봉 28 : 지지봉

30 : 원형고정구 32 : 주입노즐

34 ; 이송콘베이어 35 : 접촉감지 센서

36 : 히팅터널부 M : 모터

본 고안은 주원료탱크 및 경화제탱크(10)(12), 이에 각각 저부에 장착된 이송펌프(14)(14'), 그리고 이를 공급파이프(P)(P')로 각각 연결하여 이송펌프의 펌핑에 의해 공급받은 수지원료액을 고르게 혼합하도록 내부에 수직상으로 설치된 교반날개(18)와 이를 구동하기 위해 상부에 장착된 모터(M) 및 저부에 압출호스(20)로 구성되는 교반기(16)와, 압출호스(20)와 접속,연결된 주입노즐(32)을 고정하여 상,하조절 및 횡축상으로 절첩,연장이 가능하게 구성된 승강지지수단(24)을 실린더로드(23)에 의해 상,하 승강시키는 에어실린더(22)와, 주입노즐의 저부로 운행되도록 설치되며 일정구간에는 히팅터널부(36)가 구성된 이송콘베이어(34)로 이루어진다.

상기 승강지지수단(24)은 저면 일측이 실린더로드(23)에 고정되며 타측에는 가이드봉(26)이 수직상으로 고정,구성된 승강판체(25)와, 가이드봉의 외면에 조임볼트에 의해 상,하 선택적으로 고정되며 횡축으로는 절첩,연장이 가능하고 타단에 원형고정구(30)를 갖는 지지봉(28)으로 구성되어 에어실린더와 연동하여 상,하승강되도록 이루어진다.

상기 지지봉(28)은 성형몰드의 사양에 따라서 높낮이를 달리할 수 있으므로 도 2에서 도시한 바와 같이, 가이드봉(26)의 외면에서 조임볼트에 의해서 상,하로 위치를 선택적으로 고정시킬 수 있으며 또한, 횡축상으로 절첩 및 연장이 가능한 구조로 어떤 형태로든 성형몰드가 위치하더라도 그 주입구에 일치되게 상,하 높낮이는 물론, 좌,우로 절첩 및 연장시켜 자유로이 조절이 가능하도록 하였다.

이송콘베이어(34)는 도 1에서 나타난 바와 같이, 캐스팅 성형장치와 병행하여 나란히 설치된 것으로 도시되어 있으나, 이는 본 고안의 캐스팅 성형장치의 전체구성에 대한 이해를 돕기 위해 일렬되게 도시한 것으로, 실제로는 도 2에서와 같이, 일렬된 성형장치에 대하여 직교하는 방향으로 배치된다. 또 경우에 따라 시설면적이나 작업환경등을 고려하여 적합한 형태로 다양하게 배치될 수 있으며, 바람직하게는 주입노즐이 상,하승강하는 위치를 기점으로 하여 순환운행하도록 원회설치할 수 도 있도록 함으로서 적은 시설면적내에서도 배치가 가능하고 특히, 작업자가 이송콘베이어의 한지점에 머물면서 성형몰드를 이송콘베이어에 세팅,공급하고 또 순환하여 되돌아오는 성형몰드에서 제품을 회수하는 작업까지 일괄적으로 수행할 수 있게 된다.

그리고 주입노즐(32)이 위치하는 이송콘베이어(34)의 측단 프레임(도시생략)에는 접촉감지 센서(35)를 구성하여 이송되어온 성형몰드의 측단면이 순간적으로 접촉될 때 접촉감지 센서는 컨트롤박스(도시없음)로 전기적 신호를 보내어 이송콘베이어를 구동하는 구동원(도시없음)을 제어시키도록 이루어지며, 이때 성형몰드의 주입구는 상부에 위치한 주입노즐에 수직상으로 정확이 일치된 상태를 이룬다. 이는 이송콘베이어의 상면에 구성된 몰드고정수단(도시없음)에 의해 이미 일정간격지게 성형몰드를 세팅시킴으로서 가능한 것이다.

한편, 이송콘베이어(34)의 일정구간에 구성된 히팅터널부(36)는 내측면으로 전열선이 배열되어 있는 통상적인 히팅구조로 수지화반응에 필요한 온도를 제공하며 외측에 별도의 온도조절기(도시없음)에 의해 조절이 가능하도록 이루어진다.

또한 교반기(16)의 저면에 구성된 압출호스(20)는 연질의 투명한 플라스틱 재질로 어느방향으로든 구부림이 가능하여 주입노즐(32)의 외면에 접속되어 상,하승강 작동하는데 무리는 없으며, 내측면에는 지그재그형상으로 압출호스(20)의 내면을 따라 길게 연계된 형상구조물(21)(통상 'Static mixer' 라고 칭함)이 게재되어 있는데, 이는 교반기(16)에서 혼합되어 배출된 수지원료액이 압출호스를 통과하면서 재차 혼합되도록 하는 기능을 수행한다.

본 고안의 캐스팅 성형장치는 일련의 관련구성으로 이송펌프(14)(14')를 포함한 모터(M) 및 에어실린더(22), 그리고 이송컨베이어(34)는 컨트롤박스(도시없음)에 의해 전원공급 및 제어가 이루어지도록 전기적으로 연결되어 있으며, 모터(M)는 교반기에 공급된 수지원료액을 지속적인 교반할 수 있도록 연속구동되는 한편, 이와는 별도로 에어실린더(22)와 이송콘베이어(34)는 컨트롤박스의 제어에 의해 연동되며, 이는 통상의 지식을 가진 당업자라면 기존의 자동화시스템을 응용하여 본 고안에 적용할 수 있도록 설계가 가능하며 용이하게 실시할 수 있을 정도의 것으로 본 고안에서는 이에 대한 기술적인 설명은 배제하기로 한다.

이하 본 고안에 따른 캐스팅 성형장치의 작동설명 및 작동효과에 대한 설명을 첨부한 도 1 및 도 2을 참조하여 설명하기로 한다.

먼저, 콘트롤박스의 전원공급 및 제어에 의해 구동하는 이송콘베이어(34)의 상면에 작업자가 성형몰드를 연속적으로 세팅시켜 일측으로 즉 주입노즐(32)이 위치하는 지점으로 연속공급이 이루어진다. 이때 주입노즐(32)이 위치하는 지점에서 이송콘베이어의 측단 프레임에 구성된 접촉감지 센서(35)에 이송되어온 성형몰드가 접촉하게 되면 접촉감지 센서(35)는 콘트롤박스에 전기적 신호를 보내어 이송콘베이어(34)의 작동이 멈추도록 제어된다.

그리고 접촉감지 센서(35)에 접촉된 성형몰드는 그 주입구가 상부에 위치한 주입노즐(32)과 수직상으로 정확이 일치된 상태이며, 이와 동시에 에어를 흡입하여 실린더로드(23)를 상사점에 위치시킨 에어실린더(22)는 곧 배기작용에 의해 실린더 로드(23)를 하사점으로 하강시키게 되며, 이와 함께 실린더 로드의 끝단에 고정된 승강판체(25)도 에어실린더(22)와 연동하여 하강함에 따라 이 승강판체(25)의 일측 저면에 수직상으로 고정된 가이드봉(26)의 외면에 조임볼트에 의해 고정된 지지봉(28)이 하강하게 된다. 따라서 이 지지봉의 끝단에 원형고정구(30)에 끼워져 조임볼트로 고정된 주입노즐(32)은 수직상으로 정확히 위치한 성형몰드의 주입구에 긴밀히 끼워진다.

한편, 주입노즐(32)이 성형몰드의 주입구에 긴밀히 끼워짐과 동시에 주원료탱크(10) 및 경화제탱크(12)의 저부에 각각 장착된 이송펌프(14)(14')는 각각 펌핑작동하여 각 탱크에 저장된 수지원료액의 일정량을 각 공급파이프(P)(P')를 통해 압송하여 교반기(16)내로 유입시킨다.

수지원료액의 유입과 동시에 교반기(16) 내측에 수직상으로 설치된 교반날개(18)는 상부에 장착된 모터(M)의 구동에 의해 일측으로 회전하면서 유입된 수지원료액을 고르게 혼합한다. 그리고 고르게 혼합된 수지원료액은 교반날개(18)의 선회방향을 따라 저부로 밀려나가 교반기 저면에 구성된 압출호스(20)로 인출된다.

이때 교반기(16)에서 혼합하여 인출된 수지원료액은 압출호스 내측에 내설된 지그재그형상의 형상구조물(21)을 통과하면서 재차 고르게 혼합하게 되고 압출호스와 접속연결된 주입노즐(32)을 통과하여 성형몰드의 주입구를 통해 내측 몰드부로 주입을 이룬다.

성형몰드에 주입이 완료되면 이송펌프(14)(14')는 작동이 일시정지되도록 제어되며, 이와 동시에 에어실린더(22)는 공압작동하여 실린더로드(23)를 다시 상사점으로 위치시킴에 따라 이와 연동하도록 승강판체의 가이드봉 외면에 고정된 지지봉(28)이 상부로 상승하여 주입노즐(32)은 성형몰드의 주입구로부터 분리된다. 이와 함께 이송콘베이어(34)는 재구동하여 주입이 완료된 성형몰드를 일측으로 이송하며 연이어 후배치되는 성형몰드가 주입노즐의 저부로 위치하는 연속적이며 주기적인 일련의 반복동작이 수행된다. 한편, 수지원료액이 주입된 성형몰드는 이송콘베이어(34)의 일정구간에 구성된 히팅터널부(36)를 통과하게 되는데 대략 3분동안 110℃의 온도에서 가열되며 성형몰드내에 수지원료액은 수지화반응을 일으켜 고형화된다. 물론, 성형몰드가 히팅터널부(36)에 인입되어 타측 출구로 인출되어 나오는 시간이 3분정도 소요되도록 히팅터널부는 그 구간이 정해진다.

본 고안은 이상에서 설명한 바와 같이, 종래에 수작업에 의존하였던 캐스팅 성형공정을 일률적인 장치에 의해 자동화함으로서 대량생산을 기대할 수 있을 뿐만 아니라 에어실린더(22)로 승강작동하는 승강지지수단에 의해 주입노즐이 성형몰드의 주입구에 긴밀히 끼워짐으로서 압력이 누출될 염려가 없고, 또 주입노즐에 작용하는 압력이 성형몰드의 주입구는 물론, 내측에 몰드부에 까지 동일하게 작용하는 사출방식의 긴밀한 주입이 수행된다. 따라서 주입과정시 외부공기로 인한 기포발생을 방지하여 제품의 불량률을 감소하고 또 미반응성물이 생성되지 않도록 함으로서 제품에 대한 신뢰성을 확보할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안은 일련의 자동화 캐스팅 성형장치를 제공함으로서 인력절감 및 대량생산을 기대할 수 있으며, 특히 주입노즐에 작용하는 압력이 성형몰드의 주입구에 동일하게 작용하는 사출방식으로 주입이 수행되어 무발포 폴리우레탄 신발밑창의 특유의 물성과 기능을 만족할 수 있는 무발포 제품을 얻을 수 있다.

본 고안은 특히 저렴한 비용으로 보다 우수한 성형제품을 제공할 수 있을 뿐만 아니라 다품종 소량생산을 요구하는 시장의 흐름에 호응하여 상업적 가치를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 주원료탱크 및 경화제탱크(10)(12), 이에 각각 저부에 장착된 이송펌프(14)(14'), 그리고 이를 공급파이프(P)(P')로 각각 연결하여 이송펌프의 펌핑에 의해 공급받은 수지원료액을 고르게 혼합하도록 내부에 수직상으로 설치된 교반날개(18)와 이를 구동하기 위해 상부에 장착된 모터(M) 및 저부에 압출호스(20)로 구성되는 교반기(16)와, 압출호스(20)와 접속,연결된 주입노즐(32)을 고정하여 상,하조절 및 횡축상으로 절첩,연장이 가능하게 구성된 승강지지수단(24)을 실린더로드(23)에 의해 상,하 승강시키는 에어실린더(22)와, 주입노즐의 저부로 운행되도록 설치되며 일정구간에는 히팅터널부(36)가 구성된 이송콘베이어(34)로 이루어짐을 특징으로 하는 무발포 폴리우레탄 신발밑창을 성형하기 위한 캐스팅 성형장치.
2. 제 1항에 있어서, 승강지지수단(24)은 저면 일측이 실린더로드(23)에 고정되며 타측에는 가이드봉(26)이 수직상으로 고정,구성된 승강판체(25)와, 가이드봉의 외면에 조임볼트에 의해 상,하 선택적으로 고정되며 횡축으로는 절첩,연장가능하고 타단에 원형고정구(30)를 갖는 지지봉(28)으로 구성되어 에어실린더와 연동하여 상,하승강됨을 특징으로 하는 무발포 폴리우레탄 신발밑창을 성형하기 위한 캐스팅 성형장치.
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