KR20140110894A - 와이어 쏘오용 사출 몰드, 와이어 쏘오의 제조 방법 및 이로부터 제조되는 와이어 쏘오 - Google Patents

Abstract

쏘잉 코드에서, 스틸 코드와, 소잉 비드와, 비드 사이의 슬리브 중합체, 이 세 구성요소는 최적으로 연동하여야 한다. 사출 성형의 품질을 향상시키기 위해, 본 발명자는 사출 채널이 스틸 코드의 대향하는 양측으로부터 사출 공동 내로 중합체를 사출하는 사출 몰드를 개시한다. 사출 몰드는 폐쇄될 때 사출 공동을 형성하는 두 개의 반몰드를 포함한다. 나무 구조, 바람직하게는 이진 채널 나무, 바람직하게는 균형잡힌 이진 나무, 가장 바람직하게는 공급 채널로부터 각각의 사출 채널까지의 경로의 길이가 동일한 균형잡힌 이진 나무의 사용을 포함하여, 다양한 바람직한 실시예가 개시된다. 가열 채널의 사용이 개시되며, 가열 채널 대 비가열 채널의 수효 사이의 균형을 잡기 위한 규칙이 설명된다. 또한 이런 몰드를 사용하는 방법과 이런 몰드를 통해 생성되는 제품이 청구된다.

Description

와이어 쏘오용 사출 몰드, 와이어 쏘오의 제조 방법 및 이로부터 제조되는 와이어 쏘오{INJECTION MOULD FOR WIRE SAW, METHOD TO PRODUCE A WIRE SAW AND THE WIRE SAW RESULTING THEREFROM}

본 발명은 사출 성형에 의해 중합체로 쏘잉 코드(sawing cord)를 코팅하기 위한 몰드와, 중합체로 쏘잉 코드를 코팅하는 방법과, 이런 방법에 의해 획득되는 쏘잉 코드에 관한 것이다.

다양한 용도로 쓰이는 석판으로 자연석을 쏘잉하기 위해 쏘잉 코드가 갈수록 관심을 끌고 있다. 쏘잉 코드는 보다 빠른 선형 속도(통상 100 km/h 내지 120 km/h)를 가능하게 하고, 따라서 보다 빠른 절삭 속도를 가능하게 하기 때문에 종래의 박판 원형 톱날을 대체하고 있다. 요홈 시브(grooved sheave) 상에 평행하게 연장되는 60 개 이상의 폐쇄형 쏘잉 코드 루프를 구비한 석재 절삭기가 근래에 도입되고 있다. 이런 기계는 기존의 연동 톱(gang saw)에 비해 생산성이 뛰어나고 전반적인 석재 절삭기 가동비용이 저감되기 때문에 빠른 추세로 연동 톱을 대체하고 있다.

본질적으로 쏘잉 코드는 세 개의 기본 요소를 포함한다.

- 서로 꼬여 코드를 형성하는 스틸 필라멘트로 제조되는 중앙 캐리어 코드. 스틸 코드는 약 5 mm 또는 3.5 mm의 두께를 가지는데, 근래에는 3 mm나 2 mm와 같은 작은 직경이 검토되고 있다.

- 규칙적인 간격으로 코드에 부착되는 쏘잉 비드. 미터당 비드의 수효는 절삭 대상 석재의 유형에 따라 달라진다. 쏘잉 로프에는 미터당 약 25개 내지 40개의 비드가 존재한다. 비드 자체는 연마층이 부착되는 금속 슬리브 외부에 존재한다. 연마층은 금속 매트릭스에 유지되는 다이아몬드 그리트(grit)를 포함한다. 연마층이 레이저 클래딩에 의해 도포되는 비드를 시험 중이긴 하지만, 연마층은 현재 분말 야금술에 의해 획득된다. 비드의 총 직경은 예정 용례에 따라 7 mm이거나 11 mm이다. 비드는 목걸이에 진주를 꿰는 것과 대체로 동일한 방식으로 스틸 캐리어 로프에 꿰어진다.

- 스틸 로프에 가해지는 원동력이 비드로 전달되도록 비드는 캐리어에 고정되어야 한다. 과거에는 기계적 고정 방법이 검토되었지만, 중합체에 의해 비드를 적소에 유지하는 기술이 우세하였다. 중합체는 비드 사이에 사출되며, 이로써 스틸 코드를 둘러싸는 슬리브를 형성한다. 이렇게 하여 스틸 코드는 비드에 의해 쏘잉된 연마재 잔해와 냉각제로부터 밀봉된다. 접착력이 우수한 화학성분은 스틸 코드에 계속 슬리브를 고정하면서 비드를 적소에 견고히 유지하는 데 도움을 준다. 중합체의 접착력이 불량하면 "비드 와해", 즉 비드 중 하나가 절개부에 갇힐 때 비드가 코드에 축적되는 현상을 초래할 수 있다.

쏘잉 코드의 세 요소는 서로 양호하게 연동하여야 한다. 스틸 코드는 충분한 내피로성을 가져야 하고, 쏘잉 비드는 금속 매트릭스로부터 다이아몬드 그리트를 점진적으로 노출시켜야 하며, 중합체는 스틸 코드에 대한 접착력을 유지해야 한다. 이들 중 어느 하나에 조기 장애가 발생하면 전체 로프의 조기 고장을 초래한다.

쏘잉 로프의 많은 고장 사례를 분석한 끝에, 본 발명자는 비드의 금속 슬리브 단부에 발생하는 코드의 고장이 지배적인 고장 모드 중 하나라는 것을 알아내었다. 이 고장 모드의 원인 중 하나는 로프가 비드의 슬리브의 중앙에 정확히 위치하지 않아서 스틸 코드가 금속 슬리브와 접촉한다는 것이다. 이 접촉으로 인해, 스틸 코드의 외측 필라멘트가 해당 접촉 장소에서 마모되고 부식되어 로프의 조기 고장을 초래한다. 또한, 스틸 로프가 일련의 비드 내에 동일한 반경 방향으로 편심 배치되는 것은 사용 중에 쏘잉 로프의 비회전(non-rotating)을 초래할 수 있다. 원형 비드의 연마면이 균일하게 마모되려면, 비드는 사용 중에 반드시 회전해야 한다.

코드가 편심 배치되는 이유는 (본 발명자의 견해로는) 중합체 슬리브가 결함 있는 사출 성형에 의해 스틸 로프 상에 코팅되기 때문이다. 사출 성형시, 스틸 로프에 꿰어진 비드는 획득하고자 하는 슬리브의 음각에 대응하는 세장형 리세스를 갖는 하부 반몰드(half-mould)에 배치된다. 비드를 수납하기 위한 공동이 규칙적인 간격으로 마련된다. (하부 반몰드의 거울상인) 상부 반몰드가 하부 반몰드 상에서 폐쇄되고, 중합체가 리세스 내로 사출된다. 냉각 후에 몰드를 개방하고, 비드를 구비한 새 스틸 코드 가닥을 배치하기 위해 완성된 쏘잉 로프를 몰드에서 꺼내어 옮긴 후 사출 사이클을 반복한다. 몰드의 예는 US 2007/0194492 A1의 도 1에 도시되어 있다.

US 5,216,999에서는 편심 문제가 다루어지는데, 사출 성형 중에 스틸 코드를 보다 중앙에 유지하는 환형 돌출부(도 7의 항목 212)를 가지는 사출 몰드를 사용하여 이 문제를 해결한다. 그러나, 이런 종류의 몰드를 사용하더라도, 코드가 돌출부에서는 중합체로 코팅되지 않아 거기에서 부식이 시작되는 것을 방지하기 위해서는 코드와 환상 돌출부 사이에 약간의 유격이 남아있어야 하기 때문에 완벽한 센터링은 여전히 가능하지 않다.

이 중심성 문제에 대한 해법을 찾기 위해 노력한 끝에, 본 발명자는 아래에 기술된 해법을 찾아냈다.

본 발명의 주된 목적은 쏘잉 코드의 중심성 문제를 해소하는 것이다. 본 발명의 추가적인 목적은 이 문제를 해결하는 몰드와 방법을 제공하는 것이다. 본 개시에서, 낭비를 줄이고 사이클 시간을 향상시키고 공정 중에 중합체의 손상을 저감하는 본 몰드와 방법의 신규하고 진보적인 특징을 확인할 수 있다. 이로써, 편심 문제를 나타내지 않아 중합체가 사용 중에 열화되지 않고, 재료의 낭비를 줄이면서 효율적이고 신속하게 제조될 수 있는 쏘잉 코드를 얻게 된다.

본 발명의 제1 양태에 따르면, 사출 성형에 의해 중합체로 쏘잉 코드를 코팅하기에 적절한 몰드가 청구된다. 사출 성형 전에, 쏘잉 코드는 비드가 꿰어진 스틸 코드만을 포함한다. 사출 성형 후에, 쏘잉 코드는 이격된 비드 사이에 중합체 재킷을 추가로 포함한다.

"사출 성형"은 플라스틱 분말 또는 플라스틱 과립이 호퍼로부터 나사식 이송 스크류가 설치된 튜브로 공급되는 공정이다. 튜브가 가열되어 특정 연화 온도에 도달하면, 이송 스크류는 연화된 플라스틱 용융물을 가열된 튜브를 통해 몰드 내로 밀어내며, 몰드 내에서는 플라스틱 재료가 소기의 형상으로 냉각된다. 이 경우, 비드가 연결된 스틸 코드는 플라스틱 사출 전에 몰드에 배치된다. 사출 후, 이송 스크류는 왕복 운동을 할 수 있고 새 플라스틱 펠릿 충전물이 튜브 내로 진입한다. 왕복이동식 스크류 대신에 램 사출기(ram injector)를 사용할 수 있다. 냉각 후에 몰드가 개방되고, 사출 성형된 부분(이 경우에는 10개 이상의 비드가 꿰어진 짧은 쏘잉 코드 피스)이 제거된다. 쏘잉 코드가 옮겨지고 다음 스틸 코드 단부와 비드가 배치된 후 몰드가 폐쇄되어 사이클이 반복된다.

몰드(mould) - '몰드(mold)', '몰드 공구(mould tool)', '몰드 공구(mold tool)' 또는 '공구'도 본 출원의 목적상 동일한 것으로 간주됨 - 는 함께 몰드를 형성하는 제1 반몰드와 제2 반몰드를 포함한다. 제1 반몰드와 제2 반몰드가 합체되면, 즉 몰드가 폐쇄되면, 공동이 몰드 내에 형성된다. 공동은 쏘잉 코드가 몰드 내에 배치될 때 쏘잉 코드의 중심축에 꼭 맞게 대응하는 중심축을 가진다. 공동 내로 뜨거운 플라스틱 용융물의 사출은 상기 제1 반몰드와 제2 반몰드에 마련되는 사출 채널을 통해 수행된다. 분명히, 적어도 하나의 사출 채널이 각각의 비드 쌍 사이에 존재해야 한다. 일반적으로 더 많이 존재한다.

몰드는 바람직하게는 P-등급 공구강과 같은 공구강, 예컨대 DIN X45NiCriMo4(W-Nr. 1.2767, AISI 6 F 7 및 2767 ISO-B와 동등)와 같은 니켈-크롬-몰리브덴 강으로 제조된다. 경도를 증가시키기 위해 몰드는 열처리된다.

본 몰드의 특징은 사출 채널이 상기 축의 대향하는 양측(opposite sides)에 배치된다는 것이다. "대향하는 양측"은 사출 채널이 해당 분할 평면의 양측에서 발견될 수 있도록 중심축을 포함하지만 어떤 사출 채널도 절단하지 않는 분할 평면을 확인할 수 있다는 것을 의미한다.

중심축의 대향하는 양측에 사출 채널을 배치함으로써, 플라스틱은 양측으로부터 진입하게 되고 스틸 코드는 적소에, 즉 공동의 중심에 보다 양호하게 남아있게 된다.

이는 와이어를 과도하게 인장하거나(통상 취해지는 뻔한 옵션) 몰드의 공동에 포지션 홀더를 도입하지 않고서도 실현될 수 있다. 스틸 코드가 비드에 대해 보다 중심에 위치함으로써, 비드의 단부에서 스틸 코드의 마모가 감소한다. 또한, 모든 비드가 보다 중심에 위치한다는 사실로 인해, 쏘잉 코드는 절개부 내에서 보다 용이하게 회전한다.

추가적인 바람직한 실시예에서, 사출 채널은 축을 포함하는 평면 내에 배치되지만 여전히 중심축의 대향하는 양측에 배치된다. 예컨대, 사출 채널의 중심은 단일 평면 내에 있다. 사출시 사출 채널에서 사출 플라스틱에 의해 스틸 코드에 인가되는 힘이 보다 균형잡힌 상태가 된다.

다른 바람직한 실시예에서, 분할 평면의 양측에 있는 사출 채널의 수효는 동일하다. 이로 인해, 플라스틱이 양측으로부터 사출될 때 전체적인 균형이 최선의 상태가 된다. 훨씬 더 바람직한 실시예에서, 모든 사출 채널은 서로 직경방향으로 대향하여 위치된다. 이들은 중심축을 포함하는 동일 평면 내에 배치될 뿐만 아니라 중심축에 수직한 동일 평면 내에도 존재한다. 이것이 "직경방향으로 대향"한다는 것이 의미하는 바이다. 이때, 사출 채널은 쌍으로 장착된다. 두 사출 채널이 플라스틱 용융물을 동일하게 공급받는다고 하면, 코드에 가해지는 힘의 국소 균형은 0이 된다.

바람직하게는, 사출 채널 자체는 분지 채널을 거쳐 적어도 하나의 공급 채널에 의해 공급받는다. 단일 이송 스크류 또는 램 사출기에 의해 공급받는 단일 공급 채널이 바람직한데, 이는 이로써 상이한 공급 사이의 (압력 또는 사출 시간의) 불균형이 방지되기 때문이다. 이런 공급 구조는 나무와 유사한 것으로, 공급 채널은 나무의 줄기에 대응하고 분지 채널은 나무의 가지에 대응하며 사출 채널은 나무의 말단 가지에 달린 잎에 대응한다.

바람직하게는, 나무 구조는 이진(binary) 나무이다. 이진 나무는 모든 가지(또는 줄기)가 정확히 두 개의 가지로 갈라지거나 두 개의 잎으로 끝나는 나무이다. 몰드의 나무 구조에서, 매 분기점 전의 단면은 분기된 채널의 단면의 합과 대략 동일하다. 이렇게 하여, 채널을 통과할 때 플라스틱 용융물의 유속은 증가하지도 감소하지도 않는다. 채널 벽 면적 대 채널 체적의 비가 증가함에 따라, 용융물에 대한 전단력이 용융물의 점성으로 인해 증가하기 때문에 사출 채널 측으로 갈수록 유동 저항이 증가한다.

이진 나무 구조가 균형잡힌 이진 나무라면 훨씬 더 바람직하다. 균형잡힌 이진 나무에서는, 공급 채널을 향해 임의의 사출 채널을 따라갈 때 만나는 채널 합류점의 수효가 모든 사출 채널에 대해 동일하다. 따라서, 균형잡힌 이진 나무에서 사출 채널의 수효는 2^N으로, 여기서 N은 분기점 또는 합류점의 수효이다.

공급 채널에서 사출 채널까지 이동될 때 플라스틱 용융물이 따르는 경로의 길이가 어떤 사출 채널에 대해서든 동일하다면 가장 바람직하다. 이렇게 하여, 공급 채널에서 사출 채널까지 이동시 플라스틱 용융물이 마주치는 유동 저항이 모든 사출 채널에 대해 거의 동일해지고, 즉, 사출 채널 사이의 불균형이 존재하지 않는다. 이는 공급 진입부로부터 상이한 길이에 배치되는 상이한 사출 채널로 단일 공급 채널이 직접 공급하는 최신 기술보다 발전한 것이다.

또한, 동일한 길이의 균형잡힌 이진 나무는 많은 중합체가 광범위한 유동 특성을 갖도록 처리될 수 있다는 추가적인 장점을 가진다. 특히 바람직한 중합체로는 고무, 열가소성 폴리우레탄 또는 폴리올레핀, 예컨대 고밀도 또는 저밀도 폴리에틸렌(HDPE, LDPE)이나 폴리프로필렌(PP)이 있다. 이보다는 덜 바람직하지만 특수한 경우에는 유용할 수 있는 중합체로는 폴리아미드(PA), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리옥시메틸렌(POM), 폴리카보네이트(PC) 또는 채널을 통해 밀어내기에 충분한 용융 액체일 수 있는 임의의 다른 중합체가 있다.

제1 반몰드와 제2 반몰드는 몰드의 폐쇄시 서로 대면하는 제1 면과 제2 면을 각각 가진다. 부정합이 발생하면 중앙 공동의 누출이 초래되어 쏘잉 코드의 품질이 떨어지기 때문에 두 면은 아주 정확히 정합하여야 한다. 몰드의 면은 비평면 형상, 예컨대 서로 정확히 정합하는 두 개의 원통형 면일 수 있다. 이런 형상은 폐쇄시 보다 양호한 상호 정렬이 이루어진다는 점에서 어느 정도 장점이 있을 수 있긴 하지만, 평면 형상이 미크론 정밀도까지의 가공이 가장 용이하기 때문에 훨씬 바람직하다. 폐쇄시 두 면의 정렬은 반몰드의 모서리에 배치되는 정합 정렬 핀과 홀에 의해 이루어진다.

사출 채널은 제1 면과 제2 면에 수직한 방향으로 사출 공동에 공급한다. 따라서, 홀이 제1 반몰드와 제2 반몰드에 천공되어야 하는데, 이는 언제나 용이한 것은 아니다. 따라서, 채널이 반몰드의 일측이나 양측 면에 엠보싱되는 것이 바람직하다. 폐쇄시, 양측 면이 합체되고 엠보싱된 채널이 폐쇄되어 폐쇄된 채널을 형성한다. 예컨대, 제1 반몰드의 제1 면은 완전히 편평할 수 있는데 반해, 제2 반몰드의 제2 면은 'U자" 형상의 엠보싱된 리세스를 가진다. 몰드가 폐쇄되면 ('U자') 채널이 형성된다. 채널은 바람직하게는 반몰드의 제1 면이나 제2 면에 정밀 밀링된다. 대안으로서, 몰드의 폐쇄시 원형 단면을 갖는 완전한 채널이 형성되도록 양측 면에 (반원형 단면을 갖는) 동일한 반채널(semi-channel)이 마련되는 것이 (대칭상의 이유로) 바람직하다. 사출 채널은 중심축에 수직하게 플라스틱 용융물을 정확히 공급한다. 원형 단면은 표면적 대 체적비가 최소이기 때문에 바람직하다. 반채널의 사용은 몰드의 개방 후 분지 채널과 사출 채널 내에 남은 고화된 폐재료를 가장 용이하게 제거할 수 있다는 추가적인 장점을 가진다.

적어도 사출 채널은 면 중 하나에 형성된 상기 반채널에 의해 형성되어야 한다. 부가적으로 그리고 선택적으로, 특정 수효의 분기점이 생길 때까지, 예컨대 1개, 2개 또는 3개의 분기점이 생길 때까지 몇몇 중간 분지 채널이 제1 면과 제2 면에 반채널로서 구현될 수 있다. 특별하게는, 제1 면과 제2 면에 구현되지 않는 공급 채널만을 남기고, 모든 분지 채널이 제1 면과 제2 면에 구현될 수 있다.

개선된 사출 몰드는 가열되지 않는 채널['콜드러너(cold runner)']과 대조적인 가열 채널[때로는 '핫러너(hot runner)'라고 칭함]을 가진다. 가열 채널에서, 중합체는 후속 샷 중에 용융된 상태로 남아있다. 비가열 채널은 몰드의 개방 전에 사이클이 진행되는 동안 냉각되도록 되어있다. 사출시, 비가열 채널은 이를 통과하는 뜨거운 플라스틱 재료로 인해 온도가 당연히 상승하지만, 이는 의도적인 것은 아니다. 따라서, 플라스틱이 고화될 수 있으려면 사출 공동이 그 개방 전에 냉각되어야 하기 때문에 비가열 채널은 사출 공동 가까이에 존재하여야 한다. 매 사출 사이클마다, 비가열 채널 내의 과잉 재료가 제거되어야 하며, 따라서 재료의 손실을 초래한다. 따라서, 비가열 채널의 체적은 최소로 유지되어야 한다.

바람직하게는, 비가열 채널은 제1 면 및/또는 제2 면에 밀링되며, 가열 채널은 제1 몰드나 제2 몰드에 존재한다. 설계의 용이성을 위해서, 가열 채널의 평면은 비가열 채널의 평면에 수직하게 배향되는 것이 바람직하다.

플라스틱 용융물은 너무 오랜 시간 동안 계속 고온 상태로 있어서는 안되는데, 이는 중합체의 열화를 초래하기 때문이다. 따라서, 가열 채널의 체적은 너무 커서는 안 되는데, 이는 중합체가 뜨거운 상태에 체류하는 시간이 증가하기 때문이다. 본 발명자는 가열 채널 내 중합체의 체류 시간('t_r')을

t_r=((핫러너 체적/콜드러너 체적)+1)×t_cycle

로 추산하였고, 여기서 '핫러너 체적'은 모든 가열 채널의 총 체적이고 '콜드러너 체적'은 비가열 채널의 총 체적이다. t_cycle은 전체 사출 사이클(예컨대 첫 번째 몰드 폐쇄에서 다음 몰드 폐쇄까지)의 총 지속시간이다. 사출기(왕복이동식 스크류 또는 램 사출기) 내 체류 시간을 산정하기 위해 일 사이클이 추가된다. 체류 시간과 온도의 조합은 각각의 특정 중합체에 대해 특정 값을 초과해서는 안 된다. 중합체의 열화를 방지하려면, 예컨대 열가소성 폴리우레탄은 융점보다 높은 온도에 10분 내지 15분보다 오래 머물러선 안 된다. 몰드의 폐쇄시에는, 사출 압력이 크기 때문에(약 400 bar 내지 약 1200 bar), 반몰드의 폐쇄 상태를 유지하려면 큰 힘이 반몰드에 가해져야 한다. 제1 면과 제2 면에서 압력을 받는 표면(즉, 돌출된 채널 벽면)이 클수록, 프레스의 폐쇄력이 커져야 한다. 이로 인해 몰드의 길이에는 한계가 존재하는데, 이보다 긴 몰드는 성형 프레스에 의해 더 이상 폐쇄 상태로 유지될 수 없다. 대개 이 힘은 100 kN 또는 150 kN보다 크거나 훨씬 더 크다. 제1 몰드면과 제2 몰드면에 수직한 평면 내의 채널은 클램핑 힘을 증가시키지 않는다. 바람직하게는, 이들 채널은 가열 채널인데, 그렇지 않을 경우 고화된 폐재료의 제거가 어려워지기 때문이다. 따라서, 수직으로 배향되고 선택적으로는 가열되는 채널이 보다 많은 수준으로 존재한다면 폐쇄력은 현저히 저감될 수 있다. 대안으로서, 폐쇄력을 동일하게 유지하면서 몰드의 길이를 증가시킬 수 있으며, 이로써 사이클당 생산성이 훨씬 향상된다. 이렇게 하여, 16개나 32개, 심지어 64개에 달하는 비드를 갖는 쏘잉 코드 가닥이 단일 사이클에서 처리될 수 있다.

본 발명자에 의해 이루어진 몰드의 추가 개량은 제1 반몰드나 제2 반몰드에 삽입 가능하고 비드와 스틸 코드를 수납하기 위한 몰드 공동을 형성하는 하나 이상의 몰드 인서트를 사용하는 것이다. 선택적으로, 사출 채널과 분지 채널도 이런 인서트로 구현될 수 있다. 쏘잉 비드와 스틸 코드는 모두 비교적 경질 재료이기 때문에, 몰드 폐쇄시 우발적으로 부정확한 정렬이 이루어지면 정밀 연마된 제1 면과 제2 면이 심각한 손상을 입을 수 있다. 폐쇄 손상 발생이 발생할 경우에는, 전체 몰드는 그대로 놔두고 인서트 피스만 새것으로 교체하는 것으로 충분하다. 몰드와 마찬가지로, 인서트도 금속, 바람직하게는 앞의 [0016] 단락에서 언급한 것과 같은 공구강으로 제조된다. 바람직하게는 인서트는 경도를 증가시키기 위해 열처리된다.

공동 자체는 스틸 코드만을 유지하는 축방향 섹션과, 쏘잉 비드와 스틸 코드를 유지하는 축방향 섹션을 가진다. 후자의 섹션에서, 비드 리세스는 사출 성형 중에 쏘잉 비드를 수납하기 위해 존재한다. 본 발명자에 의해 이루어진 몰드의 추가적인 중요한 개량은 각각의 비드 리세스가 비드 리세스의 양측 축방향 단부에 사출 채널을 가져야한다는 것, 즉 첫 번째 비드 리세스와 마지막 비드 리세스도 양측 축방향 단부에 사출 채널을 구비해야 한다는 것이다. 이는 단부에 배치된 비드가 일측을 통해서만 플라스틱을 공급받아 사용 중에 불량한 피로 거동을 나타내는 것을 방지한다. 이런 거동은 실제로 본 분야에서 관찰되었다.

본 발명의 제2 양태에 따르면, 위에 기술된 형태를 취하는 몰드를 사용하여 사출 성형에 의해 쏘잉 코드를 코팅하는 방법이 청구된다. 본 방법은 하기 단계를 포함한다.

a. 쏘잉 비드가 연결된 스틸 코드 마련 단계. 비드는 공지된 방식으로 스틸 코드에 꿰어질 수 있거나 WO 2011 061166 A1에 기술된 방식 중 임의의 방식으로 스틸 코드 상에 체결될 수 있다. 후자의 방법은 공정을 중단하지 않고서도 극히 긴 쏘잉 코드 가닥을 제조할 수 있다는 장점이 있다.

b. 몰드 개방 단계.

c. 선택사항으로서, 쏘잉 비드를 구비한 스틸 코드를 사출 성형 전에 가열할 수 있다. 스틸 코드의 사전가열로 인해 용융된 플라스틱이 고화 전에 스틸 코드의 필라멘트 사이로 진입할 수 있기 때문에 이는 상당한 장점이 있다. 이렇게 하여 스틸 필라멘트가 외부로부터 보다 양호하게 밀봉되며, 이로써 전체 제품의 수명이 향상된다. 가열은 적외선 가열, 열풍 가열 또는 저항 가열과 같은 다양한 수단에 의해 수행될 수 있다.

d. 상기 스틸 코드와 상기 쏘잉 비드를 축을 따라 배치하는 단계.

e. 선택적으로 스틸 코드를 인장하는 단계. 스틸 코드를 팽팽하게 유지하기 위해 최소한의 장력이 요구된다. 인장된 스틸 코드를 그 중심에서 밀어내기 위해서는 작은 힘만 있으면 되기 때문에, 너무 강한 장력은 불필요하고 중심성 문제를 극복하는 데 도움이 되지 않는다.

f. 이어서 몰드가 폐쇄됨에 따라 비드를 구비한 스틸 코드가 사출 공동에 의해 둘러싸인다. 반몰드가 계속해서 견고히 폐쇄되도록 폐쇄력이 인가된다.

g. 중합체가 사출 채널을 통해 사출 공동 내로 사출된다. 짧은 냉각 시간 후에 중합체가 고화된다.

h. 몰드를 개방하고 완성된 쏘잉 코드 가닥을 몰드에서 꺼낸다.

그 후, 완성된 쏘잉 코드 가닥 대신에, 비드가 연결된 새 스틸 코드 가닥을 몰드 내로 옮기고 전체 사이클을 재개한다.

본 방법의 특징은 중합체의 사출이 양측으로부터 사출 공동의 중심축을 향해 수행된다는 것이다.

상기 단계가 기술된 순서는 본 발명을 제한하지 않는다. 기술분야의 기술자라면 예컨대 단계 'd'(비드의 배치)와 같은 특정 단계가 단계 'a'(스틸 코드의 마련)에 바로 뒤이어 수행되고, 이와 동시에 단계 'b'(몰드의 개방)가 수행될 수 있다는 것을 알 것이다. 또한, 단계 'e'(스틸 코드의 인장)는 단계 'f'(몰드의 폐쇄) 전에 언제라도 수행될 수 있다. 단계 'c'(스틸 코드의 가열)도 단계 'g'(중합체의 사출)에 앞서기만 한다면 공정 중 언제라도 수행될 수 있다.

본 발명의 제3 양태에 따르면, 스틸 코드와, 이에 부착된 쏘잉 비드를 포함하는 쏘잉 코드가 청구된다. 쏘잉 비드 사이에는 중합체 슬리브가 존재한다. 중합체 슬리브는 확대경으로 용이하게 관찰할 수 있는 사출 채널의 미세 흔적을 그 외면에 항상 나타낸다. 본 쏘잉 코드의 특징은 사출 채널의 흔적이 쏘잉 코드의 중심축의 양측에 존재한다는 것이다. 기술분야의 기술자라면 이것이 상술한 방법의 상술한 몰드가 남기는 "특징(signature)"이라는 것을 알 것이다.

도 1은 종래 기술의 몰드와, 이들이 쏘잉 코드에 남기는 흔적을 도시한다.
도 2는 본 발명의 일반적인 원리를 도시한다.
도 3a와 도 3b는 본 발명의 두 개의 각기 다른 바람직한 실시예를 도시한다.
도면에서, 10의 자리의 숫자와 1의 자리의 숫자는 상이한 도면에 걸쳐 유사 부품을 나타내고, 100의 자리의 숫자는 도면 번호에 대응한다.

도 1은 상이한 제조업체에서 제조된 쏘잉 코드를 통해 추정되는 상이한 종래 기술의 사출 몰드(100)를 도시한다(비교 1, 비교 2, 비교 3, 비교 4). 비드(104)가 스틸 코드(106)에 꿰어져 있다. 공지된 사출 몰드는 축의 일측에만 사출 채널을 가지며, 사출 채널은 코드의 축에 평행하게 선형으로 배열된다. 이는 중합체 슬리브의 형상이 음각(negative) 몰드 공동의 양각(positive) 복제본(replica)이기 때문에, 기존의 쏘잉 코드 자체로부터 추론할 수 있다. 실제로 사출 채널은 기존의 쏘잉 코드에서 용이하게 찾아낼 수 있는 작은 스터브를 표면에 남긴다. 공지된 쏘잉 코드에서는 이들 스터브가 축의 일측에만 선형으로 나타난다. 각각의 몰드 우측에 도시된 단면이 나타내는 바와 같이, 이들 스터브는 정사각형(예컨대 1×1 ㎟, 0.5×0.5 ㎟)이거나 타원형(길이 2 mm×폭 0.6 mm)이거나 라운드형일 수 있다. 때로는 비드 쌍 사이에서 단 하나의 스터브만을 식별할 수 있지만(비교 1), 대개는 두 개의 스터브가 존재한다(비교 2, 비교 3, 비교 4).

비드 슬리브의 단부에 위치한 쏘잉 코드를 절단해보면, 중합체가 슬리브 내로 얼마나 잘 진입했는지를 추론할 수 있다. 조사한 모든 쏘잉 코드에 있어, 중합체가 슬리브 내로 불량하고 불완전하게 진입했음이 적어도 하나의 비드에서 나타났다. 또한, 규칙적인 간격으로(예컨대, 여덟 번째 비드마다) 생기는 이런 결함 있는 비드는, 단부 슬리브에의 사출은 항상 일측을 통해 이루어지고, 타측은 일종의 멈춤부(108)에 의해 저지된다는 것을 보여준다. 몰드 내의 코드를 옮긴 후에는 슬리브의 타측을 통한 사출이 이루어지긴 했지만, 여전히 비대칭적인 사출이 뚜렷이 나타났다.

본 분야에서 사용된 쏘잉 코드를 분석함으로써, 본 발명자는 슬리브 단부에 나타나는 스틸 코드의 마모와 중합체 진입의 완전성 여부 사이에는 상관관계가 존재한다는 것을 발견하였다. 불완전한 중합체의 진입으로 인해 스틸 코드가 슬리브 단부에서 과도하게 마모되었다. 또한, 본 분야에서 파열이 발생한 다수의 쏘잉 코드는 중합체가 슬리브 내로 불완전하게 진입했음을 보여준다. 그리고, 중합체의 불완전한 진입은 몰드 내의 단부 비드와 관련이 있기 때문에, 단부 비드에 대한 중합체의 결함 있는 침투가 문제라는 결론을 내릴 수 있다.

도 2는 본 발명의 몰드의 바람직한 실시예를 도시한다. 폐쇄 전의 상태인 두 개의 반 몰드(200A, 200B)가 도시되어 있다. 비드(222)가 꿰어진 스틸 코드(220)는 몰드 내에 배치될 준비가 되어 있다. 세장형 사출 공동은 스틸 코드(220) 수납부(212)와, 쏘잉 비드(222) 수납용 추가 리세스(210)를 규칙적인 간격으로 가진다. 공동은 중심축(214)을 가진다. 세장형 사출 공동 내로 중합체를 사출하기 위한 사출 채널(208)이 존재한다. 사출 채널은 중심축(214)의 대향하는 양측에 존재한다.

도 2의 실시예에서, 사출 채널(208)은 중심축을 포함하는 평면 내에 있다. 또한, 이 실시예에서 중심축의 대향하는 양측에 존재하는 사출 채널의 수효는 서로 동일하다. 즉 양측에 8개씩 있다. 또한, 사출 채널(208)은 서로 직경방향으로 대향하게 배열된다.

몰드(200A)는 사출 공동의 양측에 공급하기 위한 두 개의 공급 채널(202, 202')을 추가로 가진다. 각각의 공급 채널(202, 202')은 분지 채널(206)로 후속 분할될 수 있는 분지 채널(204)로 분할된다. 결국 분지 채널은 사출 채널(208)에서 종단된다. 이로써, 공급 채널이 줄기이고 분지 채널이 나무의 가지이고 사출 채널이 나무의 잎인 나무 구조가 형성된다. 두 개의 이런 나무를 식별할 수 있는데, 각각의 나무는 하나의 공급 채널(202 또는 202')에 의해 공급받는다. 분할될 때마다 채널의 단면은 감소한다. 대안적인 실시예(미도시)에서는, 단 하나의 공급 채널이 두 개의 채널(202, 202')에 공급할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같은 바람직한 실시예가 각각의 공급 채널 또는 분지 채널이 두 갈래로 나뉘는 2진 나무이긴 하지만, 분할될 때마다 셋 이상의 채널로 나뉘는 것(미도시)도 가능하다. 묘사된 바람직한 실시예에서는, 공급 채널을 향해 사출 채널의 경로를 따라갈 때 어떤 사출 채널에서든 세 개의 분기점을 만나게 되기 때문에 두 개의 나무 각각은 균형을 이룬다. 또한, 도 2의 바람직한 실시예의 나무 구조에서, 사출 채널의 출구로부터 공급 채널의 입구까지의 경로의 길이는 모든 사출 채널에 대해 동일하다.

도 2의 바람직한 실시예에서, 사출 채널은 두 반몰드(200A, 200B)의 면(207, 207')에 엠보싱되는 두 개의 반채널(208, 208')에 의해 형성된다. 몰드가 폐쇄되면 두 반채널(208, 208')은 원형 단면을 갖는 사출 채널을 형성한다. 분지 채널도 서로 꼭 맞는 두 개의 반채널(206, 206')로서 형성된다. 반채널을 사용함으로써, 몰드의 개방 후에 고화된 폐기물을 제거하기가 매우 용이해진다.

도 3a는 중심축에 수직한 평면에 의해 형성되는 폐쇄된 몰드의 단면과, 두 개의 비드 사이의 직경방향으로 대향하는 두 사출 채널의 단면이 어떻게 보이는지를 도시한다. 두 반몰드는 300A와 300B로 표시되어 있다. 비드(322)가 꿰어진 스틸 코드(320)는 반원(312, 312')에 의해 형성되는 공동 내에 유지된다. 비드(322)는 약간 더 큰 비드 리세스(310) 내에 유지된다. 사출 채널(308)은 반몰드의 면(328)이 만날 때 형성된다. 이 경우 스틸 코드는 7×7 스틸 코드이고, 즉, 킹 스트랜드를 형성하는 킹 와이어와 6개의 주변 와이어를 갖는 코어 스트랜드와, 역시 외측 와이어로 둘러싸인 킹 와이어로 제조되고 킹 스트랜드 주위에 휘감기는(twisted) 6개의 외측 스트랜드로 구성된다. 화살표(330)는 어떻게 용융물이 양측으로부터 동일하게 공동 내로 흘러들어 스틸 코드(320)의 중심축 위아래로 분할되는지를 보여준다.

도 3b에는 대안적인 실시예가 도시되어 있다. 여기서는 사출 채널(308')이 반몰드(300A)에 형성되고 반몰드(300B)의 편평한 정합부에 의해 폐쇄된다. 따라서, 채널(308')은 완전히 반몰드(300B)의 면(328) 상부에 있다. 사출 채널이 반몰드(300B)의 밖으로 가공되어 반몰드(300A)의 편평부에 의해 폐쇄되는 쏘잉 케이블의 대향측에서는 상황이 반대가 된다. 이 배열은 비축(off-axis) 사출 유동(330')을 초래한다. 본 발명자는 이렇게 함으로써 스틸 코드(320)의 우수한 중심성을 획득할 수 있다고 주장한다.

이제 도 2를 다시 참조하면, 반몰드(200A)의 채널(204, 202)은 모두 가열 가능하다. 면(207, 207')의 채널(206, 206', 208, 208')은 가열되지 않는다.

사출 공동(210, 212), 사출 채널(208, 208') 및 분지 채널(206, 206')은 인서트(213)에서 구현되는데, 해당 인서트는 쏘잉 비드(222) 및/또는 스틸 코드(220)의 오정렬로 인해 인서트가 손상을 입을 경우 용이하게 교체할 수 있다.

각각의 비드 리세스(210)는 상기 비드 리세스의 양측 축방향 단부에 두 개의 사출 채널을 가진다. 이로써, 단부 비드 역시 충분한 중합체 진입도를 나타낸다.

핫러너와 콜드러너는 분기 레벨의 수효면에서 정확히 균형이 잡혀야 한다.

- 'N'을 나무 전체의 분기 레벨의 총 수효라 하고,

- 'n'을 비가열 분지 채널 또는 사출 채널로 들어가는 분기 레벨의 수효라 하고,

- 'm'을 가열 분지 채널 또는 공급 채널로 들어가는 분기의 수효라 하자. 따라서, N=n+m이다.

따라서, 나무당 2^N 개의 사출 채널이 존재한다. 도 2의 실시예에서는, n=1, m=2, N=3으로, 나무당 2³ 개의 사출 채널이 존재한다.

증가⇒	차가운 분기점 'n'	뜨거운 분기점 'm'
장점	● 보다 낮은 비용 ● 낮은 핫 중합체 체류 시간	● 보다 짧은 사이클 내 냉각 시간 ● 보다 약한 클램핑 힘 ● 보다 적은 재료 낭비
단점	● 보다 많은 재료 낭비 ● 보다 강한 클램핑 힘 ● 보다 긴 사이클 내 냉각 시간	● 높은 핫 중합체 체류 시간 ● 보다 높은 비용

"보다 낮은 비용"은 "보다 낮은 몰드 제작 비용"을 의미한다. N은 5개(32개의 사출 채널)로 일정하게 유지되었지만 뜨거운 분기점의 수효를 고려한 상이한 실시예는 다음과 같은 결과를 초래하였다.

N의 분할	냉각 시간(초)	클램핑 힘(kN)	핫 중합체 체류 시간
n=5, m=0	97	1200	0 사이클
n=2, m=3	26	550	7 사이클
n=1, m=4	9	250	14 사이클

약간의 케이블 장착 시간이 사이클 시간에 마련되어야 한다는 사실을 고려할 때, 본 발명자는 실시예(n=2, m=3)가 최적 선택이라는 것을 알아내었다. 따라서, 32개의 사출 채널로 끝나는 비가열 분기점으로 흘러드는 가열 분지 채널이 도합 8개 존재한다.

쏘잉 코드를 제조하는 방법은 다음과 같은 특정 단계를 포함하는 사출 성형 공정이다.

- 쏘잉 비드가 연결된 스틸 코드를 마련한다. 바람직하게는 비드는 스틸 코드 상에서 여전히 약간 변위된 상태일 수 있다.

- 이런저런 방식으로, 예컨대 관형 오븐에서 가열함으로써 스틸 코드를 사전가열하는 것이 바람직하다. 스틸 코드의 사전가열로 인해 중합체는 보다 느리게 고화된다. 이로써, 중합체는 "동결(freeze)"되기 전에 필라멘트 사이로 보다 양호하게 침투할 수 있다. 차가운 스틸 코드 상으로 뜨거운 중합체를 사출하면 중합체가 즉시 고화되어 스틸 코드의 필라멘트 사이로 중합체가 추가 침투하는 것을 차단하게 된다.

- 비드를 구비한 스틸 코드의 배치에 앞서 몰드가 개방된다. 반몰드의 과도한 냉각을 방지하고 반몰드를 제어된 온도 상태로 유지하려면 몰드를 최대한 폐쇄된 상태로 유지해야 한다.

- 비드를 구비한 스틸 코드가 하부 반몰드의 사출 공동에 배치된다. 비드와 코드가 여전히 양호하게 적소에 유지되도록 스틸 코드는 팽팽하게 유지된다.

- 몰드가 폐쇄되고 중합체가 사출 공동 내로 사출된다.

- 다음 코드 가닥이 사전가열되는 동안, 몰드 내의 중합체가 고화된다.

- 몰드가 개방되면, 쏘잉 코드가 하부 몰드로부터 인출되고 다음 여덟 개의 비드가 도입된다.

사출 채널과 비가열 채널에 형성된 폐 중합체를 제거함으로써 쏘잉 코드가 완성된다. 두 개의 비드 사이에는, 쏘잉 로프 축에 둘씩 대향하여 있는 네 개의 스터브가 사용된 몰드의 양각 복제물로서 남아있다.

Claims (15)

1. 사출 성형에 의해 중합체로 쏘잉 코드를 코팅하기 위한 몰드로서, 제1 반몰드와 제2 반몰드를 포함하고, 상기 제1 반몰드와 제2 반몰드는 합체될 때 세장형 사출 공동을 형성하고, 상기 사출 공동은 중심축을 가지고, 상기 제1 반몰드와 제2 반몰드에는 상기 사출 공동 내로 중합체를 사출하기 위한 사출 채널이 마련되는, 몰드에 있어서,
   상기 사출 채널은 상기 중심축의 대향하는 양측에 배치되는 것을 특징으로 하는 몰드.
2. 제1항에 있어서, 상기 사출 채널은 상기 축을 포함하는 평면 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 몰드.
3. 제2항에 있어서, 상기 축의 상기 대향하는 양측에 배치되는 사출 채널의 수효가 서로 동일한 것을 특징으로 하는 몰드.
4. 제3항에 있어서, 상기 사출 채널은 서로 직경방향으로 대향하게 배치되는 것을 특징으로 하는 몰드.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 사출 채널은 분지 채널을 거쳐 적어도 하나의 공급 채널에 의해 공급받고, 상기 공급 채널, 분지 채널 및 사출 채널은 나무 구조를 구성하는 것을 특징으로 하는 몰드.
6. 제5항에 있어서, 상기 나무 구조는 이진 나무 구조인 것을 특징으로 하는 몰드.
7. 제6항에 있어서, 상기 이진 나무 구조는 균형잡힌 이진 나무 구조인 것을 특징으로 하는 몰드.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 반몰드와 제2 반몰드는 합체될 때 서로 대면하는 제1 면과 제2 면을 각각 가지며, 상기 제1 면 또는 제2 면은 상기 몰드가 합체될 때 상기 채널 중 하나 이상이 형성되도록 상기 제1 면 또는 제2 면에 엠보싱되는 채널을 가지는 것을 특징으로 하는 몰드.
9. 제8항에 있어서, 상기 제1 면과 제2 면은 상기 몰드가 합체될 때 상기 채널 중 하나 이상이 반채널에 의해 형성되도록 상기 제1 면과 제2 면에 엠보싱되는 반채널을 가지는 것을 특징으로 하는 몰드.
10. 제9항에 있어서, 상기 몰드가 폐쇄될 때 상기 사출 채널과, 선택적으로 상기 분지 채널들 중 전부 또는 일부가 형성되는 것을 특징으로 하는 몰드.
11. 제10항에 있어서, 상기 적어도 하나의 공급 채널과 상기 분지 채널들 중 전부 또는 일부가 가열가능한 것을 특징으로 하는 몰드.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공동과, 선택적으로 상기 채널 중 하나 이상은 하나 이상의 몰드 인서트에 의해 형성되고, 상기 몰드 인서트는 상기 제1 반몰드 또는 제2 반몰드에 삽입가능한 것을 특징으로 하는 몰드.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공동은 사출 성형 중에 쏘잉 비드를 수납하기 위한 비드 리세스를 추가로 포함하고, 각각의 상기 비드 리세스는 상기 비드 리세스의 양측 축방향 단부에 사출 채널을 가지는 것을 특징으로 하는 몰드.
14. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 몰드를 사용하여 사출 성형에 의해 쏘잉 코드를 코팅하기 위한 방법으로서,
    - 쏘잉 비드가 연결된 스틸 코드를 마련하는 단계와,
    - 상기 몰드를 개방하는 단계와,
    - 선택적으로 상기 스틸 코드를 가열하는 단계와,
    - 상기 축을 따라 상기 스틸 코드와 상기 쏘잉 비드를 배치하는 단계와,
    - 선택적으로 상기 스틸 코드를 인장하는 단계와,
    - 상기 몰드의 폐쇄에 의해, 상기 몰드의 상기 사출 공동에 상기 스틸 코드와 쏘잉 비드를 봉입하는 단계와,
    - 상기 사출 공동 내로 중합체를 사출하는 단계와,
    - 상기 몰드를 개방하는 단계를 포함하는, 쏘잉 코드를 코팅하기 위한 방법에 있어서,
    상기 중합체의 상기 사출은 대향하는 양측으로부터 상기 중심축을 향해 수행되는 것을 특징으로 하는, 쏘잉 코드를 코팅하기 위한 방법.
15. 스틸 코드와, 이에 부착되는 쏘잉 비드를 포함하는 쏘잉 코드로서, 상기 쏘잉 비드는 중심축을 가지고, 상기 쏘잉 비드는 중합체 슬리브에 의해 이격되고, 상기 중합체 슬리브는 사출 채널의 흔적을 가지는 쏘잉 코드에 있어서,
    상기 사출 채널의 흔적은 상기 중심축의 양측에 존재하는 것을 특징으로 하는 쏘잉 코드.

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