KR20110019796A - 압축코어를 이용한 사출압축 성형장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 압축코어를 이용한 사출압축 성형장치는, 금형상판; 상기 금형상판에 형폐되는 금형하판; 및 상기 금형상,하판 사이에서 유압공급수단에 의해 직선운동하면서 사출 제품에 균일한 압축력을 인가하는 압축코어;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 오일의 충진 후 압축단계에서 유압전달 시스템을 통해 압축력을 가함에 따라 금형의 형폐 후, 압축코어가 이동하여 제품에 균일한 압력을 전달함으로써, 종래 형체력을 압축력으로 이용하는 기계적인 방법에서 탈피하여 제품의 전면에 균일한 압력을 인가하므로써, 압력 분포의 제어 효율이 향상된다.

또한, 상기한 압력 분포의 제어 효율 향상에 따라 금형의 장기 사용에도 구동 부품의 마모, 변형 등과 같은 성능 저하를 개선시킬 수 있다.

사출압축, 금형상판, 금형하판, 스트로크, 압축코어

Description

압축코어를 이용한 사출압축 성형장치 및 방법{Apparatus for injection-compression molding by using compression core and the method thereof}

본 발명은 사출압축 성형공법에 관한 것으로, 특히 오일 캐비티와 압축 코어를 포함한 금형 구조를 통해, 압축 단계에서 제품 전면에 균일한 압력을 인가하여 압력 분포의 정확한 제어를 할 수 있도록 구성된 압축코어를 이용한 사출압축 성형장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 사출압축 성형공법은 일반사출 공법과는 달리, 낮은 압력에서 수지를 충분히 채운 후 압력을 가하는 방법으로서, 주로 낮은 형체력(clamping force)으로 큰 제품을 성형하는 방법으로 개발되었다.

기존의 일반사출 공법은 형폐 작업 후 정해진 공간 안으로 계량된 용융 수지를 충전한다. 이때 정해진 공간 안에 고압의 수지가 채워지면서 성형압력이 걸리게 되는데, 과도한 압력은 제품에 영향을 주어 외관 문제, 휨 불량, 복굴절 등의 문제를 야기한다.

특히 최근 도광판이나 광학 제품 등의 박막 성형품 개발이 이슈화되면서 기존의 일반사출 공법보다 적은 압력으로 최상의 제품을 만들고자 사출압축 성형공법이 주목받고 있다.

도 1을 참조하면, 사출압축 성형공법은 도 1a와 같이 용융 수지(3)의 충진이 시작되기 전에 금형(1a,1b)(2)을 압축하고자 하는 스트로크(stroke) 만큼 열어 놓고 사출을 시작한다.

이후, 도 1b와 같이 용융 수지(3)가 적정 부피만큼 금형(1a,1b)(2)안으로 들어간 후, 도 1c와 같이 금형(1a,1b)(2)을 완전히 닫아 압착을 가해서 제품(4)을 성형한다. 이때 상기 용융 수지(3)는 초기 사출 시 기존 제품의 두께보다 큰 용적의 공간에 흘러 들어가기 때문에 유도 저항이 적어져 보다 낮은 압력으로 충전된다. 또한 압축단계를 거치므로 용융 수지의 패킹(packing) 효과로 인해 제품의 밀도가 커지게 된다.

이와 같이 사출압축 성형은 기존의 일반사출 방식과 달리 기본적으로 용융 수지가 금형안으로 충진될 때 제품부의 초기 두께보다 넓은 공간으로 흘러 들어가므로 보다 적은 압력으로 용이하게 흘러 들어갈 수 있다. 이러한 성형방식에서는 전술한 바와 같이 용융 수지의 유도 저항이 아주 적어져서 단위 투여면적당 성형압력은 일반사출 성형법에 비해 크게 줄일 수 있다.

또한, 적어진 유도 저항으로 인해 용융 수지의 배향을 줄일 수 있고, 압축 공정을 통해 밀도가 높은 성형품을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 용융 수지가 정지된 상태에서 압축압력이 투영면적 전체에 작용하기 때문에 내압의 균일화를 이룰 수 있다.

이런 특징 때문에 광디스크와 같은 높은 정밀도와 낮은 잔류응력이 요구되는 제품의 성형에 효과적이라 할 수 있다.

한편, 상기한 사출압축 성형 중 형체력(clamping force)을 통해 금형 전체에 압축을 가하는 경우, 기존의 기계적인 방법으로는 제품의 전면에 균일한 압축력을 인가하는 압력 분포의 정확한 제어 효율이 떨어지며, 이에 따라 장기 사용시 구동 부품의 마모, 변형 등과 같은 성능 저하를 초래시키는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 금형의 형폐 후, 압축코어가 이동하여 제품에 균일한 압력을 전달함에 따라 제품의 전면에 균일한 압력을 인가하므로써, 압력 분포의 제어 효율이 향상되는 압축코어를 이용한 사출압축 성형장치 및 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 압력 분포의 제어 효율 향상에 따라 금형의 장기 사용에도 구동 부품의 마모, 변형 등과 같은 성능 저하를 개선시킬 수 있는 압축코어를 이용한 사출압축 성형장치 및 방법을 제공하는 데 있다.

상기한 본 발명의 목적은, 금형상판; 상기 금형상판에 형폐되는 금형하판; 및 상기 금형상,하판 사이에서 유압공급수단에 의해 직선운동하면서 사출 제품에 균일한 압축력을 인가하는 압축코어;를 포함하여 구성되는 압축코어를 이용한 사출압축 성형장치에 의하여 달성된다.

바람직하게는 이러한 본 발명에서 상기 유압공급수단은, 유압 시스템과 연결되고, 상기 압축코어의 후방에서 압축코어를 이동시키는 오일 캐비티(oil cavity)와; 상기 오일 캐비티에 연결되어 오일이 유입되는 오일 인렛(oil inlet)과; 상기 오일 캐비티내의 압력을 조절하는 오일 드레인(oil drain)을 포함한다.

또한, 이러한 본 발명에서 상기 압축코어의 양 단부에는, 상기 오일 캐비티의 벽면을 따라 그 이동을 용이하게 하기 위한 마찰감소수단이 구비된다.

또한, 이러한 본 발명에서 상기 압축코어는, 상기 금형상판 또는 금형하판에 선택적으로 설치된다.

한편, 상기한 본 발명의 목적은, (a) 금형상판과 금형하판을 형폐시키는 단계; (b) 상기 금형상판 또는 금형하판에 설치된 압축코어가 압축할 스트로크만큼 후퇴되는 단계; (c) 상기 금형상판 또는 금형하판을 통해 용융 수지를 주입하는 단계; (d) 유압공급수단에 의해 상기 압축코어를 직선운동시키면서 상기 용융 수지를 압축하는 단계; 및 (e) 상기 압축 후 냉각을 거친 제품을 취출하는 단계;로 이루어지는 압축코어를 이용한 사출압축 성형방법에 의하여 달성된다.

상기한 바와 같은 본 발명의 압축코어를 이용한 사출압축 성형장치 및 방법 에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 오일의 충진 후 압축단계에서 유압전달 시스템을 통해 압축력을 가함에 따라 금형의 형폐 후, 압축코어가 이동하여 제품에 균일한 압력을 전달함으로써, 종래 형체력을 압축력으로 이용하는 기계적인 방법에서 탈피하여 제품의 전면에 균일한 압력을 인가하므로써, 압력 분포의 제어 효율이 향상된다.

둘째, 상기한 압력 분포의 제어 효율 향상에 따라 금형의 장기 사용에도 구동 부품의 마모, 변형 등과 같은 성능 저하를 개선시킬 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 압축코어를 이용한 사출압축 성형장치 및 방법을 설명하기로 한다. 이하에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 고안자는 그 자신의 고안을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 고안의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 압축코어를 이용한 사출압축 성형장치의 구성을 나타낸 분리 사시도이고, 도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 압축코어를 이용한 사출압축 성형장치의 작동 과정을 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명에 따른 압축코어를 이용한 사출압축 성형방법의 흐름도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 압축코어를 이용한 사출압축 성형장치는 금형상판(10), 금형하판(20) 및 압축코어(40)를 포함한다.

본 발명에 따른 압축코어(40)는 제품(50)의 형상에 따라 금형상판(10) 또는 금형하판(20)에 선택적으로 설치가 가능하며, 도 2에는 압축코어(40)가 금형하판(20)에 설치되는 것이 나타나 있다.

상기 금형상판(10)은 상부코어(12)에 설치된 용융 수지 주입부(14)를 통해 용융 수지(16)가 주입된다. 도 2에서는 용융 수지 주입부(14)가 금형상판(10)의 상부코어(12)에 수직 방향으로 1점 주입부로 입설된 것이 나타나 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 성형할 제품(50)의 형상에 따라 상기 용융 수지 주입부(14)는 상부코어(12)의 측면 또는 다점 주입부등 여러 형태로 설치가 가능하다.

또한, 상기 압축코어(40)의 후방에 압축코어를 직선운동시키면서 사출 제품(50)에 균일한 압축력을 인가하기 위한 유압공급수단이 설치되어지되, 상기 유압공급수단은, 상기 금형하판(20)의 내측 중앙부에 오일 캐비티(oil cavity)(30)가 구비되고, 상기 오일 캐비티(30)는 밸브(미도시)가 장착된 유압 시스템(미도시)에 연결되며, 상기 금형하판(20)의 일측을 횡방향으로 관통하여 상기 오일 캐비티(30)내의 압력 조절을 위한 오일 드레인(oil drain)(34)이 구비되어 있다.

또한, 오일이 유입되는 오일 인렛(oil inlet)(32)이 상기 오일 캐비티(30)에 연결되어 있다. 상기 압축코어(40)는 양 단부에 상기 오일 캐비티(30)의 벽면을 따라 그 이동을 용이하게 하기 위해 실리콘 러버(silicon rubber)(42)로 구성되는 마찰감소수단이 각각 장착되어 있다.

한편, 본 발명에 따른 압축코어를 이용한 사출압축 성형방법은 상기한 성형 장치를 통해 이루어지며, 도 3을 참조로 하여 상세히 설명한다.

우선, 사출 초기 금형하판(20)을 이용하여 형폐가 시작된다(S11, 도 3a 참조). 이때, 도 2를 참조하면 압축코어(40)는 금형하판(20)에 설치되며, 상기와 같은 상태에서 금형하판(20)에 설치된 압축코어(40)를 압축하기 위한 적절한 스트로크(stroke)로서 후퇴시킨다(S12).

상기 압축코어(40)의 후퇴동작은 형폐 전, 제품 취출 단계에서부터 이루어질 수 있으며, 형폐 단계 및 형폐 후에 이격될 수 있다.

이후, 사출이 시작되어 상기 용융 수지 주입부(14)를 통해 제품(50)의 두께보다 넓은 공간으로 용융 수지(16)를 주입한다(S13, 도 3b 참조).

이후, 상기 오일 인렛(32)을 통해 오일을 공급함에 따라 오일이 오일 캐비티(30)에 채워지면서 오일 캐비티(30)가 압축코어(40)의 후방에서 압축코어를 밀게 되고, 이에 따라 상기 금형상판(10)과 압축할 스트로크만큼 이격되어 있던 압축코어(40)는 금형상판(10)과 금형하판(20) 사이를 직선운동하면서 융융 수지(16)를 압축하며(S14, 도 3c 참조), 압축코어(40)를 제품(50) 두께까지 밀어내면서 제품(50)에 균일한 압축력을 인가한다. 상기와 같이 하여 압축이 완료되면 충분한 냉각을 거친 후 금형이 형개되고, 제품(50)은 이젝팅(ejecting) 시스템에 의해 취출된다(S15, 3d 참조).

상기와 같은 과정에서 압축코어(40)와 오일 캐비티(30)를 통해, 오일의 충진 후 압축단계에서 유압전달 시스템을 통해 압축력을 가함에 따라 금형의 형폐 후, 압축코어(40)가 이동하여 제품(50)에 균일한 압력을 전달함으로써, 종래 형체력을 압축력으로 이용하는 기계적인 방법에서 탈피하여 제품의 전면에 균일한 압력을 인가하므로써, 압력 분포의 제어 효율이 향상된다.

또한, 상기한 바와 같은 압력 분포의 제어 효율 향상에 따라 금형의 장기 사용에도 구동 부품의 마모, 변형 등과 같은 성능 저하를 개선시킬 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 압축코어를 이용한 사출압축 성형장치 및 방법을 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않으며 그 발명의 기술사상 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

도 1a 내지 도 1c는 종래 사출압축 성형공법을 나타낸 도면,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 압축코어를 이용한 사출압축 성형장치의 구성을 나타낸 분리 사시도,

도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 압축코어를 이용한 사출압축 성형장치의 작동 과정을 나타낸 도면,

도 4는 본 발명에 따른 압축코어를 이용한 사출압축 성형방법의 흐름도이다.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

10 : 금형상판 12 : 상부코어

14 : 용융 수지 주입부 20 : 금형하판

30 : 오일 캐비티 32 : 오일 인렛

34 : 오일 드레인 40 : 압축코어

42 : 실리콘 러버 50 : 제품

Claims (6)

1. 금형상판;

   상기 금형상판에 형폐되는 금형하판; 및

   상기 금형상,하판 사이에서 유압공급수단에 의해 직선운동하면서 사출 제품에 균일한 압축력을 인가하는 압축코어;를 포함하여 구성되는 압축코어를 이용한 사출압축 성형장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 유압공급수단은,

   유압 시스템과 연결되고, 상기 압축코어의 후방에서 압축코어를 이동시키는 오일 캐비티(oil cavity)와;

   상기 오일 캐비티에 연결되어 오일이 유입되는 오일 인렛(oil inlet)과;

   상기 오일 캐비티내의 압력을 조절하는 오일 드레인(oil drain)을 포함하는 것을 특징으로 하는 압축코어를 이용한 사출압축 성형장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 압축코어의 양 단부에는,

   상기 오일 캐비티의 벽면을 따라 그 이동을 용이하게 하기 위한 마찰감소수단이 구비된 것을 특징으로 하는 압축코어를 이용한 사출압축 성형장치.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 압축코어는,

   상기 금형상판 또는 금형하판에 선택적으로 설치되는 것을 특징으로 하는 압축코어를 이용한 사출압축 성형장치.
5. (a) 금형상판과 금형하판을 형폐시키는 단계;

   (b) 상기 금형상판 또는 금형하판에 설치된 압축코어가 압축할 스트로크만큼 후퇴되는 단계;

   (c) 상기 금형상판 또는 금형하판을 통해 용융 수지를 주입하는 단계;

   (d) 유압공급수단에 의해 상기 압축코어를 직선운동시키면서 상기 용융 수지를 압축하는 단계; 및

   (e) 상기 압축 후 냉각을 거친 제품을 취출하는 단계;로 이루어지는 압축코어를 이용한 사출압축 성형방법.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 (d) 단계에서의 상기 유압공급수단은,

   유압 시스템과 연결되고, 상기 압축코어의 후방에서 압축코어를 이동시키는 오일 캐비티(oil cavity)와;

   상기 오일 캐비티에 연결되어 오일이 유입되는 오일 인렛(oil inlet)과;

   상기 오일 캐비티내의 압력을 조절하는 오일 드레인(oil drain)을 포함하는 것을 특징으로 하는 압축코어를 이용한 사출압축 성형방법.

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