KR20120103941A - 플라스틱 플레이트 성형을 위한 프레스 금형 및 이를 이용한 플라스틱 플레이트의 성형 방법 - Google Patents

Abstract

플라스틱 플레이트 성형을 위한 프레스 금형이 제공된다. 상기 프레스 금형은, 프레스 금형 상형(101), 성형시 플라스틱 플레이트 끝단의 바깥쪽에 위치하는 한 쌍의 홈(301, 302)을 가지는 프레스 금형 하형(102), 및 상기 한 쌍의 홈 상측에 배치되는 한 쌍의 블록(201, 202)을 포함하며, 상기 한 쌍의 블록은 상기 프레스 금형 상형과 상기 프레스 금형 하형이 프레스 작용을 할 때 상기 한 쌍의 홈(301, 302)에 삽입되어 상기 플라스틱 플레이트 끝단이 외부로 돌출되지 않도록 가이드할 수 있다. 상기 블록(201, 202) 및 탄성체(401, 402)를 통하여 플라스틱 플레이트 또는 고강도 플라스틱 플레이트의 일부가 성형과정에서 잘려나가는 것을 방지할 수 있으며, 이에 의해 bur 발생을 최소화 하며, 성형 전 후의 중량을 유지케 하여 차량용 백빔에 대한 프레스 성형에서 상기 백빔의 강도가 떨어지는 현상을 방지할 수 있다.

Description

플라스틱 플레이트 성형을 위한 프레스 금형 및 이를 이용한 플라스틱 플레이트의 성형 방법{PRESS MOLD FOR MOLDING PLASTIC PLATES AND MOLDING METHOD OF PLASTIC PLATES USING THE SAME}

본 발명은 플라스틱 플레이트 또는 고강도 플라스틱 플레이트의 성형을 위한 프레스 금형에 관한 것이다. 보다 상세하게는 충격을 효과적으로 흡수할 수 있도록 하는 자동차용 백빔 등으로 사용되는 고강도 플레이트를 프레스 금형에 넣어 성형하는 과정에 있어서 프레스 일면 금형에 블록을 설치하여 보다 강도가 높고 제품의 중량이 균일한 고강도 플라스틱 플레이드의 성형품을 제조할 수 있는 프레스 금형에 관한 것이다.

일반적인 플라스틱 플레이트와 함께 강화용 섬유를 열경화성 또는 열가소성 플라스틱과 결합시킨 고강도 플라스틱 복합재료는 고강도, 고강성, 저비중, 고내피로성 등의 뛰어난 기계적 물성을 가지고 있어, 산업상 폭넓은 용도로의 사용이 기대되고, 또한 중요한 재료로 주목받고 있다.

이는 자동차 백빔으로도 사용되는데, 일반적인 자동차용 범퍼 시스템을 보면, 자동차의 전면 및 후면에 장착되어 자동차의 충돌 시 그 충격을 흡수함으로써 자동차 및 자동차의 내부에 탑승하고 있는 운전자, 승차자를 보호하는 역할을 수행하는데, 자동차용 범퍼 시스템은 도 1에서 도시하고 있는 바와 같이, 외관을 장식하는 범퍼 커버(Fascia)와 폴리프로필렌 발포체나 우레탄 발포체 등의 탄성체로 형성되어 외부로부터 인가되는 충격 에너지를 흡수하는 에너지 업소버(Energy Absorber)와 상기 에너지 업소버를 지지하되, 스틸(Steel), 알루미늄, 장섬유 강화 플라스틱 등의 소재로 제작되는 백빔(Back Beam)과 상기 백빔을 차체에 연결하는 스테이(Stay) 및 사이드 멤버(Side Member)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 백빔은 에너지 업소버가 충분히 압축되면서 외부에서 인가되는 충격 에너지를 흡수할 수 있도록 에너지 업소버를 지지해주는 역할을 수행함과 동시에 백빔 자체가 변형(Deflection)되면서 외부에서 인가되는 충격 에너지를 흡수하는 역할을 수행하며, 상기 에너지 업소버는 최근 들어 EPP 폼(Foam)이 널리 사용된다.

상기 자동자용 백빔과 같은 고강도 플라스틱 플레이트 성형품을 제조하는 공정에 있어서, 프레스 금형을 통한 성형 공정을 거치는 데, 종래의 프레스 금형을 통한 성형과정을 보면, 도 3에서 나타낸 바와 같이 프레스 금형 사이에 고강도 플라스틱 플레이트를 정위치에 맞추는데 다소 어려움이 있어 왔으며, 특히 프레스의 상형과 하형이 압축될 때 압축되는 프레스 금형의 모서리 부분 또는 가장자리의 끝 끝단 부분이 금형에 완전히 밀차되기 전에 상형과 하형의 파팅라인에서 임의적으로 잘려나가는 문제가 있어 왔고, 이에 따른 프레스 공정 전후의 플라스틱 플레이트의 중량 차이로 백빔의 강도가 떨어지는 불량제품의 비율이 증가하는 문제와 제품의 균일성을 저해하는 문제가 있어왔다.

이는 종래의 고강도 플라스틱 플레이트의 성형을 위한 프레스 금형의 구성이 기본적으로는 철판 등에 사용하는 일반적인 프레스의 구성에 기초한 것으로서 철판 등의 압축과 달리 작은 연성을 가지는 고강도 플라스틱 플레이트의 특성을 고려하지 않아 상기와 같은 문제점이 발생한 것이라 볼 수 있었다.

따라서, 고강도 플라스틱 플레이트의 특징을 고려한 것으로서 그 성형에 적합한 프레스 금형구성이 요구된다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 구체적으로 보면, 고강도 플라스틱 플레이트가 프레스 안에서 정위치 하도록 하며, 특히 프레스 금형성형에 있어서 상기 고강도 플라스틱 플레이트에 대한 가장자리 부분이 잘려 나가는 것을 방지하여 각 제품 간의 중량 차이를 해소하고 성능이 균일한 제품을 생산할 수 있도록 함으로서 고강도 플라스틱 플레이트 성형품의 안정적인 생산을 꾀할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 플라스틱 플레이트 성형을 위한 프레스 금형은, 프레스 금형 상형(101); 성형시 플라스틱 플레이트 끝단의 바깥쪽에 위치하는 한 쌍의 홈(301, 302)을 가지는 프레스 금형 하형(102); 및 상기 한 쌍의 홈 상측에 배치되는 한 쌍의 블록(201, 202)을 포함하며, 상기 한 쌍의 블록은 상기 프레스 금형 상형과 상기 프레스 금형 하형이 프레스 작용을 할 때 상기 한 쌍의 홈(301, 302)에 삽입되어 상기 플라스틱 플레이트 끝단이 외부로 돌출되지 않도록 가이드할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 플라스틱 플레이트 성형을 위한 프레스 금형은, 프레스 금형 하형(102); 성형시 플라스틱 플레이트 끝단을 바깥쪽에 위치하는 한 쌍의 홈을 가지는 프레스 금형 상형(101); 및 상기 한 쌍의 홈 상측에 배치되는 한 쌍의 블록(201, 202)을 포함하며, 상기 한 쌍의 블록은 상기 프레스 금형 상형과 상기 프레스 금형 하형이 프레스 작용을 할 때 상기 한 쌍의 홈(301, 302)에 삽입되어 상기 플라스틱 플레이트 끝단이 외부로 돌출되지 않도록 가이드할 수 있다.

상기 한 쌍의 블록과 상기 한 쌍의 홈은 80°~ 100°의 세로 방향으로 형성될 수 있다. 상기 한 쌍의 홈 내부에 탄성체가 내장될 수 있다. 상기 탄성체는 스프링, 고무탄성체, 및 유압장치 중 어느 하나일 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라스틱 플레이트 성형품의 제조 방법은, 상기 프레스 금형 장치를 이용한 프레스 압축 공정을 통하여 플라스틱 플레이트를 성형하는 단계를 포함한다.

상기 플라스틱 플레이트 성형품은 자동차용 백빔일 수 있다.

파팅라인에서 플라스틱 플레이트(이하, '플라스틱 플레이트'는 '고강도 플라스틱 플레이트'를 포함하는 것으로 본다)가 하형에 완전히 밀착되기 전에 잘리는 현상을 방지하기 위하여 하형 또는 상형 금형에 블록(201, 202) 및 탄성체 구성(301, 302) 구성을 삽입하여 이러한 현상을 방지할 수 있다.

프레스(press)란, 지렛대, 나사, 물 따위의 누르는 힘을 이용하여 일정한 모양을 찍어내는 판금(板金)기계를 말하는데, 플라스틱 또는 섬유 등의 가공에도 사용된다. 여기사 프레스 금형이란 상기 프레스라는 공작기 기계를 사용하여 재료의 소성 및 전연성을 이용, 동일규격의 제품을 다량으로 생산하기 위하여 만든 틀이라 정의할 수 있다. 상기 프레스 금형의 경우 보통 금속을 주원료로 하도록 제작되는 것이므로 플라스틱 플레이트 또는 고강도 플라스틱 플레이트에 대한 성형을 위해서는 상기 플라스틱 또는 고강도 플라스틱의 연성 기탄 성질을 고려하여야 한다.

프레스의 상형(101) 또는 하형(102)에 대하여 프레스의 중심축을 중심으로 마주보는 일정한 크기로 이루어진 한 쌍의 홈(301, 302)을 만들고, 프레스 압축시에 상기 홈(301, 302) 안으로 삽입될 수 있도록 홈과 같은 크기의 블록(201, 202)이 위치하며, 상기 블록 하단에는 탄성체가 위치하고 있어 성형을 위한 압축 이후 다시 상형 금형이 위로 올라가면 상형 프레스와 상기 블록이 탄성체의 반발력으로 홈 위로 상승하는 구성으로서 이 경우 프레스 상형금형과 하형 금형 사이에 직교하며 마주보는 벽 형태로서 이루어진다.

위 블록을 통하여 상기 프레스 성형과정에서 플라스틱 플레이트 또는 고강도 플라스틱 플레이트가 프레스의 정위치에 간편하게 삽입되고 블록의 단면으로부터 이탈되지 않고 완전히 밀착하도록 할 수 있다. 특히, 탄성력에 따라 프레스의 압력을 일정한 힘으로 조절시킬 수 있어 플라스틱의 종류에 따라 프레스 성형시 가해지는 압력을 조절하여 성형과정에서 플라스틱 플레이트의 일부분이 잘려나가는 현상을 방지할 수 있다.

상기 블록은 프레스 금형 상형 또는 하형과 같은 재질을 사용할 수 있으며, 필요한 경우에 따라 적정한 재질로 교체가 가능하다.

상기 구성에 따른 본 발명의 효과로서, 플라스틱 플레이트 또는 고강도 플라스틱 플레이트에 대한 성형에 있어서 상기 플라스틱 플레이트 또는 고강도 플라스틱 플레이트가 압축과정에서 정위치를 유지함으로서 플라스틱에 대한 찌꺼기(Bur) 발생을 최소화함과 아울러 플라스틱 플레이트 또는 고강도 플라스틱 플레이트가 프레스 상형 또는 하형에 완전히 밀착되기 이전에 그 일부가 잘려나가는 현상을 방지할 수 있다.

나아가 성형 전 후의 플레이트에 대한 중량 유지가 가능하여 플레이트의 일부가 잘림으로 인한 제품의 강도 저하 현상을 줄일 수 있는데 이는 특히, 자동차용 백배의 경우 이러한 강도 저하 현상의 방지는 중요한 효과를 이룬다.

또한, 블록(201, 202) 하단에 위치하는 탄성체(401, 402)의 종류나 그 반발력을 조절함으로서 플라스틱 또는 고강도 플라스틱 종류에 따라 적정한 프레스 압력을 가하게 함으로서 다양한 플라스틱 프레이트 또는 고강도 플라스틱 플레이트 성형에 활용될 수 있다.

도 1은 자동차용 범퍼를 위한 백빔을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 프레스 금형 장치를 나타낸다.
도 3은 종래의 프레스 금형 장치를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 프레스 금형 장치를 이용하여 플라스틱 플레이트를 성형하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 프레스 금형에 있어서, 프레스 금형 상형(101)과; 중심축을 중심으로 마주하는 탄성체(401, 402)가 장착된 한 쌍의 홈(301, 302)을 가지는 프레스 금형 하형(102)과; 상기 탄성체(401, 402) 상측으로 블록(201, 202)이 위치하는 것을 특징으로 하는 프레스 금형 또는 프레스 금형 하형(101)과; 중심축을 중심으로 마주하는 탄성체(401, 402)가 장착된 한 쌍의 홈(301, 302)을 가지는 프레스 금형 상형(102)과; 상기 탄성체(401, 402) 상측으로 블록(201, 202)이 위치하는 것을 특징으로 하는 프레스 금형으로 구성된다.

상기 블록은 홈이 형성되지 않은 금형에 고정 설치될 수도 있고 탄성체를 내장한 홈의 상단에 탄성체와 결합하여 구비될 수도 있는 등 플라스틱 플레이트의 끝단을 내측으로 일정하게 가이드해 줄 수 있는 다양한 형태로 구비될 수 있다.

그리고 블록과 홈은 대체로 수직방향으로 세워지는 것이 바람직하나 성형물의 형태에 따라 다양한 각도로 세워질 수 있고 바람직하게는 80°~ 100°방향이 적절한 것으로 실제 적용될 수 있었다.

도 2에서 나타낸 바와 같이, 상기 프레스의 하형(102)에 중심축을 중심으로 등거리가 되는 한 쌍의 홈(301, 302)을 만들고 상기 홈 안에 들어갈 수 있는 탄성체(401, 402)를 위치시키고, 상기 탄성체의 상측에 블록(201, 202)을 설치한 경우를 보면, 프레스 금형 상형(101)의 형태는 일반적인 프레스 상형의 구성으로 이루어지지만, 프레스 금형 하형의 경우에는 상기 프레스 금형 하형의 중심 축을 중심으로 등거리로 마주보는 형태로 한 쌍으로 구성되는데, 상기 홈은 탄성체가 위치하면서 프레스 성형공정에 따라 프레스 금형의 상형(101)이 아래로 내려온 경우 상기 탄성체(401, 402) 상측에 위치하는 블록(201, 202)이 홈 안으로 들어가며, 프레스 금형의 상형(101)이 위로 올라갈 때에는 블록 아래에 위치하는 탄성체(401, 402)의 반발력에 의하여 상기 블록(201, 202)을 위로 밀어올려, 상형금형과 상기 블록이 맞닿을 수 있게 하는데, 상기 블록의 길이는 이러한 특징과 성형하려는 플레이트의 크기를 고려하여 적정하게 선택할 수 있다.

상기 블록의 경우 프레스 성형의 강축 강도에 따라 그 재질을 선택적으로 고려할 수 있으며, 성형을 하기 위한 플레이트의 크기에 따라 블록의 크기와 블록 간의 거리를 정할 수 있다. 블록의 거리를 고려하여 프레스 금형 하형에 대한 홈의 위치를 정하게 된다. 홈의 크기 또한 블록의 크기를 고려하여 프레스 압축시에 상기 블록(201, 202)이 홈 안으로 삽입될 수 있도록 홈의 크기를 정해야 한다.

상기 탄성체(401, 402)의 경우에는 플레이트의 연성을 고려한 재질 및 성형 형태를 고려하여 적절한 종류 및 반발력의 정도를 선택할 수 있는데, 유압장치, 솔라노이드, 스프링 기타 다양한 탄성체를 이용할 수 있으며, 자동차용 백빔을 성형하기 위한 경우에 있어서는 스프링을 사용하여 보다 안정적인 반발력을 유지하게 함이 바람직하고, 이 경우 스프링의 재질 및 개수 기타 반발력에 영향을 주는 요소를 고려하여 선택해야 한다.

상형에 상기 홈(301, 302) 및 탄성체(401, 402)가 위치하는 경우에도 마찬가지이며, 이 경우에도 상기와 같은 조건을 고려하여 홈(301, 302) 및 탄성체(401, 402)와 블록(201, 202)의 재질 또는 크기 등을 선택하여야 한다.

101 : 프레스 금형 상형
102 : 프레스 금형 하형
201, 202 : 블록
301, 302 : 홈
401, 402 ; 블록 아랫면에 삽입되는 탄성체

Claims (7)

1. 플라스틱 플레이트 성형을 위한 프레스 금형에 있어서,
   프레스 금형 상형;
   성형시 플라스틱 플레이트 끝단의 바깥쪽에 위치하는 한 쌍의 홈을 가지는 프레스 금형 하형; 및
   상기 한 쌍의 홈 상측에 배치되는 한 쌍의 블록을 포함하며,
   상기 한 쌍의 블록은 상기 프레스 금형 상형과 상기 프레스 금형 하형이 프레스 작용을 할 때 상기 한 쌍의 홈에 삽입되어 상기 플라스틱 플레이트 끝단이 외부로 돌출되지 않도록 가이드하는 것을 특징으로 하는 플라스틱 플레이트 성형을 위한 프레스 금형장치.
2. 플라스틱 플레이트 성형을 위한 프레스 금형에 있어서,
   프레스 금형 하형;
   성형시 플라스틱 플레이트 끝단의 바깥쪽에 위치하는 한 쌍의 홈을 가지는 프레스 금형 상형; 및
   상기 한 쌍의 홈 상측에 배치되는 한 쌍의 블록을 포함하며,
   상기 한 쌍의 블록은 상기 프레스 금형 상형과 상기 프레스 금형 하형이 프레스 작용을 할 때 상기 한 쌍의 홈에 삽입되어 상기 플라스틱 플레이트 끝단이 외부로 돌출되지 않도록 가이드하는 것을 특징으로 하는 플라스틱 플레이트 성형을 위한 프레스 금형장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 한 쌍의 블록과 상기 한 쌍의 홈은 80°~ 100°의 세로 방향으로 형성된 것을 특징으로 하는 플라스틱 플레이트 성형을 위한 프레스 금형장치.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 한 쌍의 홈 내부에 탄성체가 내장된 것으로 특징으로 하는 플라스틱 플레이트 성형을 위한 프레스 금형장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 탄성체는 스프링, 고무탄성체, 및 유압장치 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 플라스틱 플레이트 성형을 위한 프레스 금형장치.
6. 제 1 항 또는 제 2 항의 프레스 금형 장치를 이용한 프레스 압축 공정을 통하여 플라스틱 플레이트를 성형하는 단계를 포함하는 플라스틱 플레이트의 성형 방법.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 플라스틱 플레이트 성형품은 자동차용 백빔인 것을 특징으로 하는 플라스틱 플레이트의 성형 방법.
   

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