KR20090125098A - 다이나믹 몰드 툴 - Google Patents

Abstract

몰드 틀은 팽창된 강성의 초기 본체를 생산하기 위해 본질적으로 평행한 프레스 표면들을 가지는 프레스 내에 배열되며, 상기 몰드 툴은 프레스 표면에 수직하게 서로에 대해 운동가능한 제 1 몰드 부재 및 제 2 몰드 부재 및 일부의 상대운동 동안 본질적으로 헤미틱 밀봉부를 제공하는 밀봉 수단을 포함하며, 이로 인해 가변 체적의 밀폐된 몰드 공동을 형성하며, 상기 제 1 몰드 부재는 일부분 이상의 몰드 공동 체적을 형성하며, 외측 주변의 변부를 포함하며, 상기 제 2 몰드 부재는 제 1 몰드 부재의 외측 주변의 변부를 밀접하게 둘러싸는 림을 포함하며, 상기 밀봉 수단은 림과 외측 주변의 변부 사이에 형성된 틈 내에 배열된다.

몰드, 몰드 툴, 몰드 공동, 프레스

Description

다이나믹 몰드 툴{DYNAMIC MOULD TOOL}

본 발명은 몰드 툴(mould tool)에 관한 것이며, 더 상세하게 본 발명은 팽창된 강성의 초기 본체(rigid expanded polymer embryo bodies)의 생산을 위해 실질적으로 평행한 프레스 면을 가진 프레스 내부에 배열되는 몰드 툴에 관한 것이다.

오늘날, 강성 발포 폴리머 재료(rigid foam polymer materials)에 기초한 PVC는, 해양 분야 또는 항공 분야에서 주로 샌드위치 구조물 내부의 심재(core material)로써 또는 건축 분야에서 열/음향 절연제로써, 널리 이용된다. 샌드위치 구조에서 코어(core)는 구조적으로, 섬유 강화 플라스틱(fibre reinforced plastics (FRP)), 금속 또는 이와 유사한 것과 같은, 두 개의 강성 재료(rigid materials)로 구분된다. 종래의 단층구조물과 비교해 볼 때, 상기 샌드위치 구조물은 상대적으로 낮은 하중, 절연 특성과 같은 많은 장점을 가진다. 발포 폴리우레탄(foamed polyurethane) 등과 같은, 다른 강성 발포 폴리머 재료가 연속적인 압출 방법을 이용하여 제조될 수 있는 반면에, 강성 발포 폴리머 재료에 기초한 PVC의 제조는 프레스 내부의 높은 압력 하에서 부분적으로 별개의 팽창된 본체(이하, 초 기 본체라고 한다)의 몰딩과 관련 있다. 그 후에 상기 초기 본체는 화학적-물리적 처리되어 강성 발포 폴리머 재료가 획득된다.

더 상세하게, 초기에 강성 발포 폴리머 재료에 기초한 PVC의 생산 공정은 분말(PVC 및 다른 합성물)과 액체 물질(특히, 이소시아네이트(isocyanates))의 혼합물로 구성된 플라스티졸 페이스트(plastisol paste)의 형성과 관련 있다. 상기 페이스트는 밀폐된 몰드 공동(mould cavity) 내부에 채워지며 부분적으로 팽창된 초기 본체에 기인한 높은 압력하에서 가열 가공 및 그 후의 냉각 가공된다. 그 후, 초기 본체는 물 및/스팀 오븐 내부에서 추가적인 가열 처리를 통하여 더욱 팽창된다. 최종 강성 발포 재료의 형성은 재료 내부에서 이소시아네이트(isocyanate) 그룹의 존재에 대한 가수분해 반응(hydrolysis reaction)의 결과물이며, 그 후 화학적 구조를 교차결합한(crosslink) 폴리머가 형성된다(build up).

현재, 초기 본체의 생산 방법은 완제품 내에 폴리머 내용물에 대해 초과된 양의 페이스트를 이용하여 각각의 몰드를 충진하는 것(filling)과 관련 있다. 그 이후에 초과된 양은 몰딩 프레세스 동안 몰드로부터 누출된다. 몰딩 프로세스는 밀폐 몰드 내부에 플라스티졸을 가열하는 단계를 포함하며, 그로 인하여 플라스티졸 에 용해된 발포제(blowing agent)의 활성화 및 플라스티졸의 열 팽창에 의해 높은 압력은 형성된다. 상기 팽창 단계 동안, 초과된 양은 누출된다. 플라스티졸이 상승된 온도에서 사전 정해진 시간 동안 유지되어 플라스티졸은 젤라틴화되며, 그 후에 몰드 공동이 몰드로부터 초기 본체가 분리되기에 충분한 낮은 온도로 냉각된다. 중량으로 환산하면, 초과된 양은 몰드에서 분리된 제품의 약 8중량％와 대략 동일하 다.

초과된 페이스트는 몰드의 상 변부로부터 빠져나온다. PVC는 젤라틴화되며(gelatinizes) 발포제 물질의 일부는 높은 온도에서 질이 나빠져서, 결과적으로 재료의 회복가능하지 못한 손실이 있다.

2000년 2월 15일에 출원된 Olivier Giacoma의 US 6352421은 제 2 몰드 컴파트먼트(compartment)를 제공하는 가열 단계 동안 몰드로부터 페이스트의 이탈에 대한 문제점을 해결하며, 초과된 페이스는 가열 단계 동안 상기 컴파트먼트 내부로 공급되며, 소량의 페이스트는 상기 컴파트먼트(compartment)로부터 주변 잉여-수집 그루브(waste-collecting groove) 내로 새어나오게 된다. 공개된 방법에 따르면, 페이스트는 1차 몰드 컴파트먼트 내부에서 상부까지 채워지며, 가열 단계 동안 페이스트는 약 8％가 팽창되며 초과된 페이스트는 연결 그루브(connecting grooves)에 의해 제 2 컴파트먼트로 공급된다. 제 2 컴파트먼트는 제 1 컴파트먼트의 약 8％보다 작은 체적을 가진다. 그러므로, 잉여 페이스트(waste paste)는 제 2 컴파트먼트 체적의 약 8％까지 감소되며, 상기 체적은 제 1 컴파트먼트의 체적의 0.64％와 대략 동일하다.

1950년 12월 5일에 출원된 Lindemann사의 US 2768407은 열가소성 재료로부터 밀폐된 셀 세포체(closed cell cellular bodies)들의 제조와 관련 있다. 가열 단계 동안 실행시에 팽창제(expansion agent)를 포함하는 완전히 밀봉된 매스(mass)로 채워진 몰드를 유지하는 것은 불가능하다는 점이 종래 기술의 문제점이다. 상기 문제점의 해결은 하기한 바와 같이 제안된다. 가스가 매스 내부에서 압력으로 용해되 고 상기 매스가 완전히 젤라틴화된 후에, 원래 체적의 1/5 내지 2/5까지 몰드 체적은 팽창된다. 운동가능한 다이(moveable die)를 포함하는 몰드의 이용이 제안되고, 팽창제의 분해를 늦추고 가스를 용해시키기 위해서, 예를 들면 150 내지 300 atm (bar)과 같은 높은 압력을 가하는 것이 필요하다는 것이 제안된다. 또한, 적당한 열가소성 플라스틱(thermo-plastics)이 폴리염화비닐(polyvinyl- chloride)을 포함하는 것이 제안된다.

본 발명의 목적은 확장된 강성 폴리머 초기 본체의 생산을 위한 신규한 몰드 툴을 제공하는 것이며, 상기 몰드 툴은 종래의 결점을 극복한다. 독립항에 정의된 몰드 툴에 의해 상기한 바는 성취된다.

모든 재료의 생산 프로세스와 유사하게, 팽창된 강성 폴리머 재료를 생산할 때, 초기 본체를 몰딩하기 위한 중요한 파라미터는 예를 들면, 재료 소비, 에너지 소비, 일 흐름 및 처리시간이다. 제안된 몰드 툴은 하나 이상의 상기 파라미터와 관련하여 종래기술보다 우월하다.

본 발명의 실시예는 종속항으로 규정된다.

본 발명은 도면과 관련하여 아래에서 상세하게 기술될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 몰드 툴(10)의 제 1 실시예의 개략적 투시도이다.

도 2a에서 2d는 초기 본체를 몰딩하는 서로 다른 단계 내에서 A-A를 따라 도 1의 몰드 툴에 대한 횡단면도를 개략적으로 도시한다.

도 3은 도 2에 따른 4개의 몰드 툴(10)을 개략적으로 도시하며, 상기 몰드 툴들은 각각의 몰드 툴의 양 측부 상에 배열된 온도 조절 플레이트를 이용하여 프레스 내부에 각각 몰드 툴의 상부 상에 쌓인다.

도 4a에서 4c는 정지된 몰드 툴의 또 다른 실시예를 도시한다.

도 5는 정지된 몰드 툴의 또 다른 실시예를 도시한다.

도 6a 및 6b은 충진 위치(filling position)에 위치된 몰드 툴을 도시한다.

도 7은 본 발명에 따른 프레스 시스템에 대한 일 실시예의 횡단면도를 개략적으로 도시한다.

도 8은 본 발명에 따른 프레스 시스템에 대한 일 실시예의 횡단면도를 개략적으로 도시한다.

도 9는 본 발명에 따른 프레스 시스템에 대한 일 실시예의 횡단면도를 개략적으로 도시한다.

생산 프로세스의 가열 및 냉각 단계 동안 개시된 몰드 툴은 몰드 상에 필요한 압력을 가하기 위한 본질적으로 평행한 프레스 표면들을 포함한 프레스 내에 이용된다. 바람직한 재료 특성을 성취하기 위해서 상기 프레스는 몰드 공동 내에 요구되는 압력을 제공할 수 있는 종래의 큰 스케일 프레스 설비 또는 임의의 적합한 프레스 시스템일 수 있다. 한 실시예에 따르면, 상기 프레스는 생산 프로세스 동안 몰드 툴을 가열 및/또는 냉각하기 위한 온도 조절 수단(control means)을 포함한다. 선택적으로, 몰드 툴에 적합한 온도 조절 수단이 제공될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 몰드 툴(10)의 제 1 실시예의 개략적인 투시도이다. 상기 몰드 툴(10)은 제 1 몰드 부재(first mould member, 20) 및 제 2 몰드 부재(30)를 포함한다. 도 1에서, 상기 몰드 툴(10)은 개방된 상태로 도시되며, 상기 제 2 몰드 부재(30)는 제 1 몰드 부재(20)에서 들어 올려지며 아래로 접혀진다. 제 1 몰드 부재(20) 내에 리세스(50)는 몰드 공동 체적의 부분을 형성하며(다음부터 또한 도면 부호 50으로 언급된다) 밀봉 수단(sealing means,40)은 제 1 몰드 부재(20)의 외부 주변의 변부를 따라 끼워 맞춰진다(fitted). 도 2a에서 2c는 초기 본체를 몰딩하는 서로 다른 단계에서 A-A을 따라 도 1의 몰드 툴(10)의 횡단면도를 도시한다. 도면 2a 및 2b에서 도시된 바와 같이, 몰드 공동 내부에서 요구되는 압력을 보존하기 위해서, 제 1 몰드 부재(20) 및 제 2 몰드 부재(30)는 프레스 시스템의 프레스 표면(도 3을 참조)에 수직 방향으로 서로에 대해 이동가능하며, 밀봉 수단(40)은 적어도 일부의 상대 운동 동안 제 1 몰드 부재 및 제 2 몰드 부재 사이에서 본질적으로 허메틱 실(hermetic seal)을 제공하기 위해 배열된다. 함께, 제 1 몰드 부재(20) 및 제 2 몰드 부재(30)는 가변 체적의 밀폐된 몰드 공동(50)을 밀폐하고 형성한다. (도 2a 및 도 2b에서, 상기 공동(50)이 플라스티졸로 채우지는 것이 도시된다)

개시된 실시예에서, 상기 몰드 공동(50)은 평평한 사각 패널 모양의 초기 본 체를 제조하도록 형성되어, 프로세스의 나중 단계에서는 우수한 기계적 특성을 포함하는 경직 발포 폴리머 재료의 패널을 형성하도록 더욱 팽창되며 경화된다(cured). 경직발포 폴리머 재료의 적용에 따르면, 상기 몰드 공동은 구형, 관형, 실린더형 등의 서로 다른 모양으로 형성될 수 있다.

개시된 실시예에 따르면, 제 1 몰드 부재(20) 및 제 2 몰드 부재(30)는 개별적으로 개별적인 프레스 표면과 평행한 주요벽(major wall, 60 및 70)을 포함하며, 개별적인 프레스 표면에 인접하게 위치되게 배열된다. 제 1 몰드 부재(20)는 주요벽(60)을 둘러싸는 실질적으로 수직 측벽(perpendicular side wall, 80)을 포함하며, 측벽(80)은 밀봉 수단(40)이 끼워 맞추지는 제 1 몰드 부재의 외측 주변부(outer periphery, 90)를 형성한다.

제 2 몰드 부재(30)는 림(rim,100)을 포함하며, 상기 림은 제 1 몰드 부재의 외측 주변의 변부(90)를 둘러싸며 밀봉 수단(40)은 림(100) 및 외측 주변의 변부(90) 사이에서 형성된 틈(gap)을 밀봉하도록 배열된다.

상기한 바와 같이, 상기 몰드 공동(50)은 도 2a에서 플라스티졸로 채워진다. 상기 몰드 공동(50)이 플라스티졸로 채워질 때 몰드 부재(20 및 30) 사이에서 트랩된 공기의 배출을 달성하기 위해서, 개시된 실시예에서 상기 제 2 몰드 부재(30)는 작은 배출 개구부(evacuation opening, 180)가 제공된다. 상기 배출 개구부(180)는 공기가 통과하도록 형성되나, 몰드 공동(50)으로부터 프라스티졸의 이탈을 방지한다.

한 실시예에 따르면, 배출 개구부(180)가 작아서 높은 점성 때문에 플라스티 졸이 그 자체로 개구부를 밀폐하며, 그것에 의하여 단지 소량의 플라스티졸만이 몰드 외부로 누출되게 한다. 밸브 타입의 개구부와 같이, 자체 밀폐 배출 개구부(self closing evacuation openings)의 다른 형태가 이용될 수 있지만, 상기 플라스티졸은 개구부를 밀폐하도록 밸브 몸체에 작용한다. 몰드 부재(20 및 30)로부터 초기 본체(110)의 제거를 실행하기 위해서, 젤라틴화된 초기 본체가 그 안에서 막히는 것을 방지되기 위해 배출 개구부는 형성된다.

상기한 바를 방지하기 위한 하나의 방법은 챔버로 넓은 단부 개구부 및 몰드의 외부로 개방된 작은 상부 개구부를 포함하는 원뿔 형상의 배출 개구부를 제조하는 것이다. 하기에 설명될 바와 같이, 몰드 툴(10)은 프레스 평면(press planes)들을 포함하는 프레스 시스템 내에 이용되도록 적용되며, 상기 작은 상부 개구부는 프레스 평면에 의해 밀폐되며(covered) 상기 개방 영역은 더 감소된다. 상기된 바와 같이, 몰딩 과정는 밀폐 몰드 내에 플라스티졸을 가열하는 것이 포함되며, 높은 압력은 플라스티졸의 열팽창 및 그 안에 용해된 발포제의 활성화에 의해 형성된다.

몰드(10)는 몰드로부터 초기 본체가 제거되도록 충분히 낮은 온도로 냉각된 후에, 상기 플라스티졸이 상승된 온도에서 사전 정해진 시간에 동안 유지되어 플라스티졸이 젤라틴화된다. 도 2b는 생산 프로세스의 가열 단계 후에, 상기 몰드 공동 체적은 이용되는 프로세스 파라미터 및 플라스티졸 혼합 형태에 의한 충진 체적과 비교하면 5 내지 20 페센트 증가된 몰드 툴(10)을 도시한다. 도 2c는 몰드 툴을 도시하며, 제 2 몰드 부재가 제 1 부재에서 들어 올려질 때, 상기 압축된 초기 본체(110)는 내부 팽창력(expansion forces)에 의해 몰드(10)로부터 튀어나오기 시작 하는 몰드 툴을 도시하며, 도 2d는 제 2 부재가 제 1 몰드 부재(20)로부터 튀어나온 후에, 분리된(relaxed) 초기 본체를 도시한다. 도 2b 내지 도 2d에서, 상대적으로 제 1 몰드 부재 및 제 2 몰드 부재의 상대 운동의 결과는 도시 목적상 과장되었으며, 측벽(80)의 상부 표면 및 제 2 몰드 부재의 주요벽(70) 사이의 초과한 재료(120)는 제거되어야만 하는 초과 재료의 상당한 양을 나타낸다. 그러나, 스케일 몰드 툴(10)의 생산에서, 초과 재료(120)는 이전 수용된 누출 체적의 8％보다 작다. 상기 배출 개구부(180)는 젤라틴화된 초기 본체 상에 니플(190)이 형성되며, 상기 니플은 초과된 재료(120)와 함께 제거된다.

가변적인 몰드 공동 체적을 포함하는 종래 플런거 타입(plunger type)의 몰드 툴과 비교해 볼 때, 개시된 실시예는 상대적으로 얇은 주요벽(69,70)으로 모두 제조될 수 있고, 몰드 툴 높이는 가능한 낮게 유지될 수 있으며, 상대적으로 많은 수의 몰드 툴(10)은 사전 정해진 크기(높이)의 한 프레스 내에서 가공될 수 있다. 게다가, 얇은 주요벽(60,70)은 몰드 공동(50) 내부에 상대적으로 정확한 온도 조절을 조장하며, 상기한 바는 매우 중요하다. 그러므로, 제조된 초과 재료(120)는 보상될 수 있다. 더욱이, 상기한 바와 같이 일부분 이상의 초기 본체(110)가 연장되며 심지어 측벽(80)의 상부 면을 초과한다는 점 때문에, 종래의 플런거 몰드 툴의 경우에 항상 발생하지 않지만, 상기 툴이 개방되자마자, 초기 본체(110)는 그 자체에 의해 몰드 툴이 자동적으로 튀어나오기 쉽다.

도 3은 도 2에 따른 프레스(130) 내부에 각각의 상부에 쌓인 4개의 몰드 툴(10)을 개략적으로 도시하며, 각각의 몰드 툴(10)의 양 측부 상에 온도 조절 플 레이트가 배열된다. 상기 프레스(130)는 몰드 툴의 스택(stack) 상에 요구되는 압력을 가할 수 있는 임의의 타입의 프레스일 수 있다. 상기 온도 조절 플레이트(140)는 가열/냉각 매체(150)를 위한 도관(conduits)들이 제공된다. 상기 도면으로부터, 얇은 주요벽(60, 70)의 이점인 온도 조절 및 툴 높이가 증명된다. 하나의 프레스(130) 일제히 쌓인 몰드 툴(10)의 수는 프레스의 개구부 높이에 의해 제한되며, 상기 높이는 팽창 프로세스 후에 프레스로부터 몰드 툴의 제거 과정에 필요한 높이와 관련된다. 한 실시예에서, 도 2d로부터 이해될 수 있는 것과 같이, 제 1 몰드 부재(20) 위에 꽤 많은 공간이 필요하며, 초기본체가 여전히 프레스(130)에 있을 때, 초기 본체(110)는 몰드 툴(10)로부터 제거된다. 또 다른 실시예에서, 프레스가 개방되고 초기 본체(110)가 튀어나오게 되기 전에, 몰드 툴(10)은 프레스(130)로부터 제거된다.

몰드 부재(20,30)는 합당한 열 전도성을 가지는 임의의 적합한 강성 재료로 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 몰드 부재는 알루미늄, 스테인리스 스틸 또는 이와 유사한 것과 같은 금속으로 구성될 수 있다. 선택적으로 또는 조합으로, 상기 몰드 부재는 섬유 강화 플라스틱과 같은 복합 재료(composite material)로 구성될 수 있다.

도 4a 내지 4c는 또 다른 실시예를 도시하며, 또한 상기 도면에서 제 2 몰드 부재(30)는 초기 충진 체적(50)의 일부분을 형성하며, 이로써 또한 제 1 몰드 부재(20)와 같은 동일한 방식으로 주요벽(70)을 둘러싼 측벽(150)을 포함한다. 그 이후에, 제 2 몰드 부재(30)의 림(100)은 측벽(150)의 연장부로써 형성된다. 상기 실 시예를 비교해볼 때, 상기 몰드 툴(10)은 밀폐된 위치에서 충진 되어야만 하나, 하기 될 바와 같이, 개방된 상태에서 제 1 부재를 충진 하는 것과 비교해 볼 때, 밀폐된 상태에서 몰드를 충진 하는 것과 그 후 그 위에 제 2 부재를 적용하는 것은 다양한 견지에서 유리하다.

몰딩 과정 동안 몰드 내에서 200 atm 까지 및 200 atm를 초과하는 높은 압력 때문에, 선호적으로 외측 주변의 변부(90)와 림(100) 사이에서 몰드 부재(20, 30)의 측벽(80, 150)들은 틈의 크기(dimension)가 보존되도록 설계된다. 한 실시예에 따르면, 측벽(80, 150)들이 일정한 크기로 만들어져서, 외측 주변의 변부(90) 및 림(100) 사이에서 틈의 감소는 25％보다 작게, 선호적으로 20％보다 작게, 가장 선호적으로 200 atm의 내부 압력에서 15％보다 작게 형성된다.

도 5는 몰드 툴의 일 실시예를 도시하며, 중대한 변형 없이 관련된 높은 압력을 견디기 위해서, 상기 측벽(80)의 하부는 큰 단면을 포함하나, 상기 상부(85)는 제조된 초과 재료(120)를 최소화하기 위해서 상대적으로 얇다.

몰딩 동안, 플라스티졸은 틈에서 밀봉 수단과 접촉하며 높은 압력이 가해진다. 제 위치에 밀봉수단을 보유하기 위해서, 외측 주변의 변부(90)는 밀봉 수단(40)을 보유하도록 형성된다. 플라스티졸 및 밀봉 수단(40)의 몇몇 조합을 위해, 밀봉 수단(40)의 재료의 특성 및/또는 물리적 모양 때문에, 상기 플라스티졸은 밀봉 수단에 강하게 부착된다. 일부 실시예에서, 높은 압력 등에 기인한 밀봉 수단의 성능 저하(degradation) 및/또는 초기 본체에 대한 밀봉 수단(40)의 부착(adhesion)에 의해 각각의 몰딩 사이클 후에 밀봉 수단(40)이 교체되어야할 필요 가 있다. 도 2b에서 도시된 바와 같이, 밀봉 수단의 제거 단계가 생략되고, 주변의 변부(90) 및 밀봉 수단(40)을 형성함으로써, 밀봉 수단(40)은 몰딩된 초기 본체(110)와 함께 몰드 부재(20)로부터 분리된다. 개시된 초과 재료(120)를 이용하여 생산된 초기 재료(110)는 몰딩 후에 초과 재료(120)가 제거되는 것이 요구되며, 거기에 부착된 밀봉 수단은 동일 프로세스에서 제거될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에서, 밀봉 수단(40)은 예를 들면, 고무, 실리콘 또는 그와 유사한 것을 포함한 엘라스토머 밀봉 부재(elastomeric seal member)를 포함한다. 도면에 도시된 바와 같이, 엘라스토머 밀봉 부재는 원형 횡단 모양을 가지거나 선택적으로 바람직한 밀봉 효과를 달성하는 하나 이상의 리지(ridge)를 가진다.

초기 본체 상에 표면 결점을 방지하기 위해, 몰딩 사이클이 시작되기 전에 본질적으로 모든 공기가 몰드 툴(10)로부터 비워지는 것은 매우 중요하다. 몰드 툴(10)에서 공기가 갇히는 것(entrapment)을 방지하기 위해서, 몰드가 충진 위치에 위치될 때, 방출 출구(evacuation outlet, 160)는 몰드 공동(50)의 최상점 부근에서 또는 최상점에서 배열될 수 있다. 도 6a는 플라스티졸 입구(170) 및 방출 출구(160)를 포함하는 몰드 툴(10)을 도시한다. 도 6a에서, 몰드 툴(10)은 충진 위치에 위치되며, 상기 몰드는 기울여져 있어서, 방출 출구(160)는 몰드 공동(50)의 최상점에 본질적으로 위치된다. 상기 플라스티졸 입구(170)는 몰드 공동(50)의 하부 영역에 배열될 수 있으나, 또한 플라스티졸의 점성에 따라, 중간 또는 심지어 높은 위치에 배열될 수 있다. 도 6b는 정사각 몰드 공동(rectangular mould cavity 50)의 개략도를 도시하며, 프라스티졸의 점성에 무관하게 몰드 공동이 완전히 비워지 는 것을 보장하기 위해서, 상기 사각 몰드 공동은 최상부 코너에 방출 출구(160) 및 최하부 코너에 플라스티졸 입구(170)가 위치된다. 몰드 공동이 완전히 충진될 때, 입구(170) 및 출구(160)는 밀폐되게 닫혀진다.

상기 개시한 바와 같이, 몰딩 과정 동안 플라스티졸의 팽창은 5 내지 20 사이이며, 상기 프로세스 동안 몰드 내에서 고압이 보존되는 것은 중요하다. 그러나 특정 환경하에서, 부적합한 플라스티졸 혼합 또는 과잉충진 때문에 몰드 내에 쌍힌 압력은 극한 수준까지 이른다. 일 실시예에 따르면, 밀봉 효과는 몰드 공동에서 과도한 압력을 방지하는 것을 감소하기 위해 배열된 후에 충진 체적과 관련하여 6％ 내지 20％ 사이에서 정해진 수치의 몰드 공동 체적 증가되는 본질적인 밀폐되는 밀봉 효과를 운동가능한 몰드 부재가 제공하도록 몰드 툴은 설계된다. 선택적인 실시예에 따르면, 밀봉 효과는 점진적으로 감소되어, 몰드 부재 중 하나는 조절가능한 팽창 한계(adjustable expansion limit)를 제공하도록 설계될 수 있다.

평평한 패널들을 생산할 때, 몰딩 동안 운동가능한 몰드 부재(20 및 30)가 평행하게 유지되는 것이 요구된다. 비 평행 표면의 경우에, 몰드된 패널은 평행 주 표면을 제조하기 위해 기계가공되어야만 하며, 추가적인 과잉 재료가 초래된다. 도면 7 내지 9에서 개시된 일 실시예에 따르면, 상기한 바에 따라 가변적인 체적의 다중 몰드 툴(10)을 이용하는 팽창된 강성 폴리머 초기 본체의 생산을 위한 프레스 시스템(130)이 제공된다. 상기 프레스 시스템(130)은 본질적으로 수평인 주 프레스 표면(130a 및 130b) 및 다수의 중간 온도 조절 플레이트(140)들을 포함한다. 상기 프레스 시스템(130)은 선택적인 부재에 온도 조절 플레이트(140)들 사이 안에서 몰 드 툴(10)을 수용하도록 배열되며, 모든 몰드 툴(10)들을 위한 평행 프레스 표면들을 제공하기 위해서, 몰딩 프로세스 동안 상기 프레스 시스템(130)은 온도 조절 플레이트(140)가 평행하게 유지되도록 배열된 병렬구조의 수단(paralleling means, 200)을 포함한다. 평행 프레스 표면은 프레스 시스템(130)에서 모든 몰드 툴들을 위해 달성되는 한 상기 병렬구조의 수단(200)은 서로 타입일 수 있다. 도 7에서 개시된 실시예에 따르면, 상기 병렬구조의 수단은 온도 조절 플레이트(140)의 각각 쌍에서 대칭적으로 배열된 세 개 이상의 압축 스프링 부재(compression spring members, 210)를 포함한다. 상기 스프링 부재(210)는 선택되고 위치되어, 반력(counter force)을 균일화하는 것(levelling)이 달성되며 모든 온도 조절 플레이트(140)들은 평행하게 유지되어서, 워딩(wording)은 대칭되게 배열된다. 도 8에 개시된 실시예에 따르면, 상기 병렬구조의 수단은 기다란 가이드(elongated guides, 220)들 및 온도 조절 플레이트(140)들 상에 연결된 가이드 블록(guide blocks,230)들을 포함한다. 도 9에 개시된 실시예는 온도 조절 플레이트(140)들의 각각이 쌍 사이에서 대칭적으로 배열된 셋 이상의 운동 제한 부재(movement limiting members, 240)들을 포함한다. 상기 운동 제한 부재(240)들은 각각의 운동 제한 부재(240)에서 국부 운동에 의해 증가하는 반력이 가해짐에 따라 사전에 결정된 지점을 넘어, 온도 조절 플레이트의 계속된 운동을 방해하기 위해 형성된다. 도 9에 개시된 실시예에 따르면, 각각의 운동 제한 부재(240)는 온도 조절 플레이트(140)의 상면으로 부착된 쓰레드된 볼트(threaded bolt, 250) 및 위를 향하게 인접한 온도 조절 프레이트(140)의 바닥면에 부착된 슬리브(260)을 포함한다. 상기 쓰레드된 볼 트는 상단부에 플랜지(flange, 270) 및 흘랜지의 하단부에 슬리브 내부 플랜지(280)를 가진다. 슬리브가 볼트(250)이 상단부를 둘러싸도록 상기 슬리브(260)는 배열되며 압축 스프링(compression spring, 290)은 볼트 플랜지(270) 및 슬리브 내부 플랜지 사이 안에서 배열된다. 상기 스프링(290)은 플레이트가 평행하게 유지되도록 요구되는 반력을 제공하도록 선택될 수 있다.

상기 볼트의 쓰레딩에 의해 제한적 특성은 조절되며, 최종 몰드 체적은 가변 될 수 있다.

Claims (18)

1. 팽창된 강성 폴리머 초기 본체의 제조를 위해 실질적으로 평행한 프레스 면들을 가진 프레스 내에 배열되는 몰드 툴에 있어서,

   상기 몰드 툴은, 프레스 면에 수직한 방향으로 서로에 대해 운동가능한 제 1 몰드 부재 및 제 2 몰드 부재를 포함하고 적어도 일부의 상기 상대운동시 제 1 몰드 부재 및 제 2 몰드 부재 사이에서 본질적으로 밀봉된 밀봉부를 제공하는 밀봉 수단를 포함하여, 상기 몰드 툴은 가변 체적의 밀폐된 몰드 공동을 형성하며,

   상기 제 1 몰드 부재는 적어도 일부분의 몰드 공동 체적을 형성하고 외측 주변의 변부를 포함하며, 상기 제 2 몰드 부재는 제 1 몰드 부재의 외측 주변부를 밀접하게 둘러싼 림을 포함하며,

   상기 밀봉 수단은 상기 림과 상기 외측 주변의 변부 사이에 형성된 틈 내에 배열되는 것을 특징으로 하는 몰드 툴.
2. 제 1 항에 있어서, 몰딩되어야 하는 상기 초기 본체는 평평한 패널로써 형성되며, 상기 제 1 몰드 부재 및 제 2 몰드 부재 중 한 부재 각각은 주요벽을 포함하며, 개별 프레스 표면과 평행하고 개별 프레스 표면에 근접하게 배열되며, 상기 제 1 몰드 부재는 주요벽을 둘러싸고 본질적으로 수직인 측벽을 포함하고, 측벽의 외측 주변부가 외측 주변의 변부를 형성하는 것을 특징으로 하는 몰드 툴.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 주요벽들은 본질적으로 동일한 열특성을 가지는 것을 특징으로 하는 몰드 툴.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 주요벽들은 본질적으로 동일한 두께 및 동일한 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는 몰드 툴.
5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주요벽은 알루미늄, 스테인리스 스틸 또는 그와 유사한 금속으로 제조되는 것을 특징으로 하는 몰드 툴.
6. 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2 몰드 부재는 주요벽을 둘러싼 측벽을 포함하며, 상기 림은 측벽의 연장부로서 형성되는 것을 특징으로 하는 몰드 툴.
7. 제 2 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외측 주변의 변부(90) 및 상기 림(100) 사이에서 틈은 200 atm의 내부 압력에서 25％보다 작거나, 선호적으로 20％보다 작거나 가장 선호적으로 15％보다 작게 감소되도록 상기 측벽의 치수가 형성되는 것을 특징으로 하는 몰드 툴.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외측 주변의 변부는 밀봉 수단을 보유하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 몰드 툴.
9. 제 8 항에 있어서, 외측 주변의 변부가 몰드 압력에 노출될 때, 상기 외측 주변의 변부는 밀봉 수단을 지탱하지만, 상기 외측 주변의 변부에 의해 밀봉 수단이 상기 몰드된 초기 본체에 부착되고 분리되는 것을 특징으로 하는 몰드 툴.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밀봉 수단은 엘라스토머 밀봉 부재(elastomeric seal member)를 포함하는 것을 특징으로 하는 몰드 툴.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 엘라스토머 밀봉 부재는 고무 오링(o-ring)인 것을 특징으로 하는 몰드 툴.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 몰드가 충진 위치에 위치될 때, 방출 출구는 몰드 공동의 최상점의 부근 또는 최상점에 배열되는 것을 특징으로 하는 몰드 툴.
13. 팽창된 강성 폴리머 초기 본체 제조을 위해 가변 체적의 밀폐된 몰드 공동을 포함하는 몰드 툴에 있어서,

    상기 몰드 툴은, 몰딩 동안 몰드 공동 체적을 변화시키는 한 개의 운동 부재(moveable member) 및 하나 이상의 정적 부재(static member)를 포함하며,

    충진 체적에 대해 몰드 공동 체적이 6％ 내지 20％의 정해진 수치로 증가하 며 상기 정적 부재 및 운동 부재 사이에서 본질적으로 밀폐된 밀봉부를 제공하는 밀봉수단을 포함하며, 다음에 몰드 공동 내에서 과압력을 방지하도록 밀봉효과가 감소되는 것을 특징으로 하는 몰드 툴.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 밀봉 효과는 점진적으로 감소되는 것을 특징으로 하는 몰드 툴.
15. 팽창된 강성의 초기 본체의 제조를 위한 프레스 시스템은, 실질적으로 평행한 프레스 면들을 포함하고 프레스 면들 사이에 배열된 다수의 온도 조절 플레이트(140)들을 포함하며,

    상기 프레스 시스템은 온도 조절 플레이트(140)들 사이에서 전항들을 따르는 몰드 툴을 선택적으로 수용하도록 배열되며,

    상기 프레스 시스템은 몰딩 과정 동안 온도 조절 플레이트(140)들을 평행하게 유지하도록 배열되는 병렬구조의 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 프레스 시스템.
16. 제 15 항에 있어서, 상기 병렬구조의 수단은 온도 조절 플레이트 상에 연결된 가이드 블록들 및 기다란 가이드들을 포함하는 것을 특징으로 하는 프레스 시스템.
17. 제 15 항에 있어서, 상기 병렬구조의 수단은 각각의 온도 조절 플레이트 쌍 사이에서 대칭적으로 배열된 셋 이상의 압축 스프링 부재들을 포함하는 것을 특징으로 하는 프레스 시스템.
18. 제 15 항에 있어서, 상기 병렬구조의 수단은 각각의 온도 조절 플레이트 쌍 사이에 대칭적으로 배열된 셋 이상의 운동 제한 부재들을 포함하는 것을 특징으로 하는 프레스 시스템.

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