KR20040087087A - 성형제품용 몰드 및 그 제작방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 각종 성형제품을 성형하기 위한 몰드 및 그 제작방법에 관한 것으로서, 스틸 내지 알루미늄으로 이루어지던 몰드의 재질을 에폭시 소재로 대체함으로써, 제품 개발기간 단축 및 원가상승 요인을 억제할 수 있고 특히 몰드의 열전도성을 좋게 하기 위해 알루미늄 분말 사용과 함께 고온의 유체가 흐를 수 있도록 하는 동파이프(74)를 매설하여 제품 성형작업시 성형물이 단시간내에 경화될 수 있도록 하여 원래 금형 효과를 낼 수 있는 성형제품용 몰드 및 그 제작방법을 제공한다.

Description

성형제품용 몰드 및 그 제작방법{mold for molding goods and manu- facturing method thereof}

본 발명은 각종 성형제품을 성형하기 위한 몰드 및 그 제작방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스틸 내지 알루미늄으로 이루어지던 몰드의 재질을 에폭시 소재로 대체함으로써, 제품 개발기간 단축 및 원가상승 요인을 억제할 수 있고 특히 몰드의 열전도성을 좋게 하기 위해 알루미늄 분말 사용과 함께 고온의 유체가 흐를 수 있도록 하는 동파이프를 매설하여 제품 성형작업시 성형물이 단시간내에 경화될 수 있도록 하여 원래 금형 효과를 낼 수 있는 성형제품용 몰드 및 그 제작방법에 관한 것이다.

일반적으로 각종 성형제품을 성형하기 위하여 여러 공법이 사용되고 있다.

그중 하나인 FRP공법은 내식, 내열성이 우수하고 성형성이 우수하여 많은 제품에 응용되고 있으나, 수작업에 의한 성형방법과 적층 후 열경화를 위해 별도의 건조설비를 필요로 하며 한쪽 성형틀에 의한 성형이므로 별도의 컷팅작업을 필요로 함과 아울러 제품의 이면이 거칠어 품질저하의 요인이 되는 등 많은 문제점을 안고 있었다.

이러한 문제점을 보완하기 위하여 근래에는 FIM(FIBER INJECTION MOLDING)공법이 채용되고 있으며, 상기 FIM공법은 표면층을 다양하게 할 수 있을 뿐만 아니라 몰드가 상하구조로 이루어져 별도의 트리밍작업을 필요로 하지 않고 리브 및 보스 등의 인서트 처리가 가능하며 별도의 경화장치 등을 필요로 하지 않는 등 FRP공법 및 유사공법에 비해 많은 장점을 가지고 있다.

성형제품을 얻기 위해서는 최종적으로 만들고자 하는 제품의 형상과 동일한내부공간을 갖는 상형몰드 및 하형몰드를 준비하여, 상기 하형몰드의 내부 표면부에 이형제를 바르고 그 위에 성형물의 재료를 주입한 뒤 상형몰드를 덮어 프레스 기계 등을 이용하여 상,하형몰드를 압착하여 경화시킨 후 탈형을 하면 만들고자 성형제품을 얻을 수 있게 된다.

그러나, 종래 성형제품용 몰드는 그 재질이 스틸 또는 알루미늄 소재로 이루어져 몰드의 제작기간이 상당히 길어질 뿐만 아니라 제작비용도 상승하게 되는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 스틸 내지 알루미늄으로 이루어지던 몰드의 재질을 에폭시 소재로 대체함으로써, 제품 개발기간 단축 및 원가상승 요인을 억제할 수 있고 특히 몰드의 열전도성을 좋게 하기 위해 알루미늄 분말 사용과 함께 고온의 유체가 흐를 수 있도록 하는 동파이프를 매설하여 제품 성형작업시 성형물이 단시간내에 경화될 수 있도록 하여 원래 금형 효과를 낼 수 있는 성형제품용 몰드 및 그 제작방법을 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명에 따른 성형제품용 몰드의 구조를 설명하기 위한 단면도,

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 외곽틀의 평면도 및 측면도,

도 3은 본 발명에 따른 성형제품용 몰드의 제작과정을 순서적으로 도시한 도면.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

40 : 마스터 모델 50 : 겔코트층

60 : 알루미늄 분할 혼합물층 70 : 제1보강층

74 : 동파이프 78 : 제2보강층

80 : 외곽틀 82 : 지지면부

84 : 지지다리

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 표면을 형성하면서 성형하고자 하는 제품의 형상과 동일하게 이루어진 겔코트층과, 상기 겔코트층의 하부에 강화제와 알루미늄 분말의 혼합물이 일정두께로 적층되어 이루어지는 알루미늄 분말 혼합물층과, 상기 알루미늄 분말 혼합물층의 하부에 경화수지와 규사의 혼합물이 일정두께로 적층되어 이루어지고 그 하측 표면부에 접촉하여 일정간격으로 동파이프가 배치되는 제1보강층과, 상기 제1보강층의 하부에서 상기 동파이프를 매설시키면서 경화수지와 규사의 혼합물이 일정두께로 적층되어 이루어지는 제2보강층, 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 성형제품용 몰드를 제공한다.

또한, 상기 겔코트층과 알루미늄 분말 혼합물층 및 제1보강층을 떠받치면서 상기 제2보강층에 매몰된 상태로 하부로 연장 설치됨으로써 몰드를 지지하는 외곽틀이 더 포함되어 구성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 외곽틀은 철판과 파이프가 몰드의 표면 형상을 따라 격자로 설치되는 지지면부와, 상기 지지면부를 지지하면서 하부로 연장 설치되는 다수개의 지지다리로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구조의 성형제품용 몰드를 제작하기 위한 방법으로, 만들고자 하는 제품과 형태와 치수가 동일하도록 표면 가공하여 마스터 모델을 제작하는 공정과, 상기 마스터 모델의 테두리부에 외곽틀을 형성하는 공정과, 상기 마스터 모델의 표면에 이형제를 도포하여 건조시킨 뒤 그 표면위에 겔코트를 도포하여 경화시키는 공정과, 상기 겔코트층 위에 강화제와 알루미늄 분말의 혼합물을 일정두께로 도포하여 경화시키는 공정과, 상기 알루미늄 분말의 혼합물 경화 후 경화수지와 규사의 혼합물을 일정두께로 적층하여 경화시키는 공정과, 상기 경화수지와 규사의 혼합물로 이루어진 제1보강층 위에 동파이프를 일정 간격으로 배치하는 공정과, 상기 동파이프가 움직이지 않게 고정시킨 후 경화수지와 규사의 혼합물을 일정두께로 보강 적층하여 경화시키는 공정, 을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 성형제품용 몰드 제작방법을 제공한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 성형제품용 몰드의 구조를 설명하기 위한 단면도이고, 도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 외곽틀의 평면도 및 측면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 성형제품용 몰드의 제작과정을 순서적으로 도시한 도면이다.

먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 성형제품용 몰드는 상부로부터 겔코트층(50), 알루미늄 분말 혼합물층(60), 제1보강층(70), 제2보강층(78)으로 이루어지고, 상기 제1보강층(70)의 표면부에 접촉하여 동파이프(74)가 일정한 간격으로 배치된 구조로 이루어진다.

이때, 몰드의 테두리부에는 외곽틀(80)이 상기 제2보강층(78)에 매몰된 상태로 하부로 연장 설치됨으로써 몰드를 지지할 수 있도록 이루어지는 것이 보다 바람직하다.

상기 겔코트(gel coat)층(50)은 몰드의 표면을 형성하면서, 성형하고자 하는 제품의 형상과 동일하게 이루어진다.

그리고, 상기 겔코트층(50)의 하부에 일정두께로 적층되는 알루미늄 분말 혼합물층(60)은 강화제와 알루미늄 분말이 적절한 비율로 혼합된 알루미늄 분말 혼합물로 이루어지는데, 이러한 알루미늄 분말 혼합물은 표면층에 기포발생을 방지하고 열전도성을 좋게 한다.

상기 알루미늄 분말 혼합물층(60)의 하부에는 계속해서 제1보강층(70)이 적층되는데, 상기 제1보강층(70)은 경화수지와 규사의 혼합물로 이루어지며 그 하부 표면에는 일정간격으로 동파이프(74)가 일정간격으로 안착되어 배치된다.

상기한 동파이프(74)는 각종 고온의 유체(액상 또는 기상)가 지나면서 유체의 열이 표면쪽에 전달될 수 있도록 하는데, 이때, 상기 표면쪽으로부터 동파이프(74)까지의 거리가 일정하여야 표면쪽으로 열전도시 표면온도가 일정하게 유지될 수 있게 된다.

그러므로, 일정간격으로 매설된 동파이프(74)에서 표면까지의 거리가 일정하게 유지될 수 있도록 상기 겔코트층(50), 알루미늄 분말 혼합물층(60), 제1보강층 (70) 등은 각각 일정두께를 유지하며 형성되는 것이 바람직하다.

그리고, 계속해서 상기 제1보강층(70)의 하부에는 상기 동파이프(74)를 매설시키면서 경화수지와 규사의 혼합물이 일정두께로 보강 적층됨으로써 제2보강층 (78)을 형성한다.

본 발명에 따른 성형제품용 몰드는 상기한 바와 같이 서로 다른 재질의 다층구조만으로 이루어져 가장 하부에 위치한 제2보강층(78)에 의해 지지될 수 있도록 이루어질 수 있으나, 프레스 기계 등에 의해 상, 하형몰드가 압착되는 과정에서 충분한 강성을 유지할 수 있도록 외곽틀이 더 포함되어 설치되는 것이 보다 바람직하다.

본 발명의 일실시예에 따른 외곽틀은, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 몰드의 표면으로부터 일정간격을 유지하면서 표면 형상을 따라 철판과 사각 또는 원형 파이프가 서로 가로질러 격자로 설치되는 지지면부(82)와, 상기 지지면부(82)를 지지하면서 하부로 연장 설치되는 다수개의 지지다리(84)로 이루어져 몰드의 외곽을 형성함과 동시에 몰드를 지지할 수 있는 구조로 이루어진다.

이때, 몰드의 표면 형상을 따라 골조가 격자로 설치되는 상기 지지면부(82)는 몰드의 표면층이 함몰되지 않도록 표면부에서 하부로 일정간격을 두고 겔코트층(50)과 알루미늄 분말 혼합물층(60) 및 제1보강층(70)을 떠받치면서 제2보강층(78)의 내부에 매설되어 고정되는 것이 바람직하다.

이하, 상기와 같은 구조로 이루어진 성형제품용 몰드의 제작방법에 대해 도 3을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.

먼저, 수지 또는 목재 등 적절한 재료를 선정하여 최종적으로 성형하고자 하는 제품과 형태와 치수가 동일하도록 표면 가공하여 마스터 모델(master model ;40)을 제작한 뒤(S1), 상기 마스터 모델의 테두리부에 철판과 사각 또는 원형의 파이프를 사용하여 외곽틀(80)을 형성한다.(S2)

그리고, 상기 마스터 모델(40)의 표면에 이형제(박리제)를 도포하여 건조시킨 뒤, 그 표면위에 겔코트를 도포하여 경화시킴으로써 겔코트층(50)을 형성한다. (S3)

또한, 상기 경화된 겔코트층(50)의 상부에는 강화제와 알루미늄 분말을 적절한 비율로 조절하여 도포한 뒤 경화시켜 알루미늄 분말 혼합물층(60)을 형성한다.(S4)

계속해서, 상기 경화된 알루미늄 분말 혼합물층(60)의 상부에는 경화수지와 규사의 혼합물을 일정두께로 적층하여 경화시킴으로써 제1보강층(70)을 형성한다. (S5)

그리고, 상기 경화된 제1보강층(70)의 상부에는 일정간격으로 동파이프(74)를 배치하여 안착시킨 뒤,(S6) 상기 동파이프(74)를 움직이지 않게 고정시킨 후 다시 경화수지와 규사의 혼합물을 일정높이로 보강하여 적층시킨 뒤 경화시켜 제2보강층(78)을 형성하고,(S7) 일정시간 경과 후 마스터 모델(40)에서 탈형 및 반전시켜 완성된 하형몰드를 얻게 된다.(S8)

또한, 상기와 같이 하형몰드를 완성시킨 후, 쉬트왁스(sheet wax) 또는 목업(mock-up)을 이용하여 두께를 유지하고, 리브 및 보스 등을 설치하여 상기 하형몰드 제작과정을 반복 작업함으로써 상형몰드를 얻을 수 있다.

이하, 본 발명의 작용 및 효과를 상세하게 설명하도록 한다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 성형제품용 몰드는 겔코트층(50), 알루미늄 분말 혼합물층(60), 제1,2 보강층(70,78)을 포함한 에폭시 소재의 재질로 이루어지게 된다.

그리고, 상기 제1보강층(70)의 표면에는 동파이프(74)가 일정간격으로 배치된다.

그러므로, 제품을 성형하기 위해서는, 제품 형상을 따라 우레탄수지 등과 같은 제품의 재료를 하형몰드의 내부에 분사하고 상형몰드가 닫힌 상태에서 프레스기계에 의해 상기 상,하형몰드를 압착하여 일정시간이 경과되면 재료가 경화되면서 제품이 완성되게 된다.

이때, 몰드에 매설된 동파이프(74)로 고온의 유체(액상 또는 기상)를 공급하여 주게되면, 상기 동파이프(74)를 따라 흐르는 유체의 열이 알루미늄 분말 혼합물층(60)을 거쳐 표면부로 전달됨에 따라 제품의 경화가 보다 단시간내에 이루어질 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 성형제품용 몰드는 에폭시 소재의 재질로 이루어져 몰드의 제작기간을 단축시킬 수 있을 뿐만 아니라 제작비용을 크게 절감할 수 있게 된다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 성형제품용 몰드 및 그 제작방법에 의하면, 에폭시 소재의 재질을 이용하여 스틸 내지 알루미늄 금형의 구성효과를 충분히 만족할 수 있을 뿐만 아니라 단기간에 의한 제품 개발기간과 저렴한 재료를 사용하여 몰드제작이 가능함으로써 원가절감 및 생산효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 표면을 형성하면서, 성형하고자 하는 제품의 형상과 동일하게 이루어진 겔코트층과;

   상기 겔코트층의 하부에 강화제와 알루미늄 분말의 혼합물이 일정두께로 적층되어 이루어지는 알루미늄 분말 혼합물층과;

   상기 알루미늄 분말 혼합물층의 하부에 경화수지와 규사의 혼합물이 일정두께로 적층되어 이루어지고, 그 하측 표면부에 접촉하여 일정간격으로 동파이프가 배치되는 제1보강층과;

   상기 제1보강층의 하부에서 상기 동파이프를 매설시키면서 경화수지와 규사의 혼합물이 일정두께로 적층되어 이루어지는 제2보강층;

   을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 성형제품용 몰드.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 겔코트층과 알루미늄 분말 혼합물층 및 제1보강층을 떠받치면서 상기 제2보강층에 매몰된 상태로 하부로 연장 설치됨으로써 몰드를 지지하는 외곽틀이 더 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 성형제품용 몰드.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 외곽틀은 철판과 파이프가 몰드의 표면 형상을 따라 격자로 설치되는지지면부와, 상기 지지면부를 지지하면서 하부로 연장 설치되는 다수개의 지지다리로 이루어지는 것을 특징으로 하는 성형제품용 몰드.
4. 만들고자 하는 제품과 형태와 치수가 동일하도록 표면 가공하여 마스터 모델을 제작하는 공정과,

   상기 마스터 모델의 테두리부에 외곽틀을 형성하는 공정과;

   상기 마스터 모델의 표면에 이형제를 도포하여 건조시킨 뒤, 그 표면위에 겔코트를 도포하여 경화시키는 공정과;

   상기 겔코트층 위에 강화제와 알루미늄 분말의 혼합물을 일정두께로 도포하여 경화시키는 공정과;

   상기 알루미늄 분말 혼합물 경화 후, 경화수지와 규사의 혼합물을 일정두께로 적층하여 경화시키는 공정과;

   상기 경화수지와 규사의 혼합물로 이루어진 제1보강층 위에 동파이프를 일정간격으로 배치하는 공정과;

   상기 동파이프가 움직이지 않게 고정시킨 후, 경화수지와 규사의 혼합물을 일정두께로 보강 적층하여 경화시키는 공정;

   을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 성형제품용 몰드 제작방법.