KR20140131010A

KR20140131010A - 인 몰드 코팅장치

Info

Publication number: KR20140131010A
Application number: KR20130049761A
Authority: KR
Inventors: 윤재성; 유영은; 최두선
Original assignee: 한국기계연구원
Priority date: 2013-05-03
Filing date: 2013-05-03
Publication date: 2014-11-12
Also published as: KR101536399B1

Abstract

본 발명은 인 몰드 코팅장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 인 몰드 코팅장치는, 상호 결합에 의해 내부 캐비티를 형성하여 상기 캐비티에 코팅대상물이 위치하거나 성형되도록 마련되는 제1몰딩과 제2몰딩; 상기 제1몰딩과 상기 제2몰딩 중 어느 하나에 형성되어 코팅수지가 주입되는 코팅수지용 게이트; 코팅용 용융수지와 경화제를 혼합시켜 상기 코팅수지를 형성하도록 마련되며, 상기 코팅수지용 게이트를 통해 상기 코팅수지를 주입시키도록 결합되는 믹싱헤드; 상기 코팅수지용 게이트의 적어도 일부를 포함하며, 상기 제1몰딩 중 상기 제2몰딩과 대향되는 면에 돌출형성되는 제1차단부; 상기 제2몰딩 중 상기 제1차단부가 내입되어 상기 캐비티를 외부와 차단시키도록 함몰형성되는 제2차단부; 및, 상기 제1차단부와 상기 제2차단부가 맞닿는 부분 중 적어도 일부에 상기 코팅수지가 분할되면서 통과되어 상기 코팅용 용융수지와 상기 경화제가 믹싱되도록 형성되는 믹싱채널을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 믹싱헤드에서 코팅용 용융수지와 경화제를 1차적으로 혼합시켜 형성한 코팅수지를 코팅수지용 게이트로 주입시, 코팅수지용 게이트 상에 형성된 믹싱채널을 통해 코팅수지가 분할 및 결합되면서 통과되도록 하여 상기 코팅용 용융수지와 상기 경화제 간의 혼합을 2차적으로 유도하여 경화제의 균일한 분포를 도모할 수 있어 코팅층 전체에 균일한 경화속도를 담보할 수 있으며, 코팅수지 주입을 위한 간격 확보시, 상기 믹싱채널이 형성된 부분을 차단되도록 하여 몰딩 내부의 기밀성을 확보할 수 있는 인 몰드 코팅장치가 제공된다.

Description

인 몰드 코팅장치 {IN MOLD COATING DEVICE}

본 발명은 인 몰드 코팅장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 경화제와 용융수지가 혼합된 코팅수지를 주입하는 게이트에 몰드 내부의 기밀성 확보를 위한 차단부를 형성하고, 상기 차단부에 상기 차단부를 통과하여 주입되는 코팅수지의 믹싱이 이뤄지는 믹싱채널을 형성한 인 몰드 코팅장치에 관한 것이다.

일반적으로, 사출성형은 플라스틱 성형재료를 실린더 안에서 가열하여 부드럽게 한 뒤 이것을 차가운 금형 안으로 밀어넣어 성형하는 방법으로서 열가소성 수지를 성형하는 방법이 중심이다.

상기 사출성형은 작고 가벼운 것부터 크고 무거운 것까지 성형할 수 있기 때문에 성형 범위가 압출 성형 또는 압축 성형 등에 비해 성형 영역이 넓고, 많은 양을 손쉽게 생산할 수 있으므로 작업 능률도 좋은 성형법으로 알려져 있으며, 일반적으로 성형온도가 높으므로 열에 안정하며, 점도가 그다지 크지 않은 플라스틱 성형에 알맞은 방법이다.

이를 이용한 코팅방법으로 인 몰드 코팅방법은 도 1에서와 같은 공정으로 진행된다.

먼저, 모재 성형단계로서, 고정측인 하부몰딩(120)에 가동측인 상부몰딩(110)이 결합되어 내부가 폐쇄되고, 몰딩 내부의 캐비티(cavity)로 모재용 주입게이트(121)를 통해 용융수지를 주입하여 모재(130)를 성형한다.

그리고, 코팅층 공간 형성단계로서, 상부몰딩(110)을 상향으로 거리 "d" 만큼 이동시켜 코팅수지(150)가 주입되는 공간을 확보한 후, 코팅수지 주입기용 믹싱헤드(140)를 상부몰딩(110)에 형성된 믹싱헤드 결합홈(112)에 결합시킨다.

여기서, 믹싱헤드(140)는, 코팅용 용융수지와 경화제를 혼합시키는 수단으로서, 일 측에는 코팅용 용융수지가 주입되고, 타 측에는 경화제가 주입되어 내부에서 믹싱되도록 형성된다. 그리고, 후방에서 밀어주는 실린더에 의해 전방측으로 상기 코팅용 용융수지와 상기 경화제가 믹싱된 코팅수지(150)가 배출되도록 마련된다.

이어, 코팅수지 주입 단계로서, 상기 믹싱헤드(140)로부터 배출되는 코팅수지는 모재(130)의 상측에 형성된 공간으로 완충되지 않도록 일정량을 주입한다.

그리고, 코팅층 형성 단계로서, 상부몰딩(110)을 하향으로 일정거리만큼 이동하여 코팅수지(150)를 압착하여 스프레드되도록 함으로써 모재(130)의 상면 전체에 코팅층(151)을 형성한다.

이때, 캐비티(cavity)에서 발생하는 각종 가스 등은 상부몰딩(110)에 형성된 가스벤트(113)를 통해 배출된다.

이어, 코팅층(141)이 냉각되는 일정 시간 경과 후, 상부몰딩(110)과 하부몰딩(120)을 개형하여, 코팅층(141)이 형성된 모재를 취출함으로써 공정이 완료된다.

그런데, 상기와 같은 종래의 코팅공정에서는 코팅수지가 믹싱헤드 내부에서 충분히 믹싱되지 못한 상태로 주입되어 경화되는 코팅용 용융수지가 부분적으로 경화시간이 달라지는 문제점이 있었다.

또한, 코팅층 공간 형성단계에서 코팅수지 주입을 위해 일정 간격을 확보하는 경우 내외부가 연통되어 내부 기밀성이 확보되지 못하는 문제점이 있었다.

아울러, 코팅층 형성 단계에서 상부몰딩(110)이 코팅수지(140)을 압착시 믹싱헤드(140) 측으로 주입된 코팅수지가 역류하여 외부로 누출되는 문제점이 있었다.

대한민국 공개특허 제2004-0002837호

본 발명의 과제는 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 믹싱헤드에서 코팅용 용융수지와 경화제를 1차적으로 혼합시켜 형성한 코팅수지를 코팅수지용 게이트로 주입시, 코팅수지용 게이트 상에 형성된 믹싱채널을 통해 코팅수지가 분할 및 결합되면서 통과되도록 하여 상기 코팅용 용융수지와 상기 경화제 간의 혼합을 2차적으로 유도할 수 있는 인 몰드 코팅장치를 제공함에 있다.

또한, 믹싱채널을 통해 한번 더 혼합되게 함으로써 경화제의 균일한 분포를 유도하여 코팅층 전체에 균일한 경화속도를 담보할 수 있는 인 몰드 코팅장치를 제공함에 있다.

또한, 코팅수지 주입을 위한 간격 확보시, 상기 믹싱채널이 형성된 부분을 차단되도록 하여 몰딩 내부의 기밀성을 확보할 수 있는 인 몰드 코팅장치를 제공함에 있다.

상기 과제는, 본 발명에 따라, 인 몰드 코팅장치에 있어서, 상호 결합에 의해 내부 캐비티를 형성하여 상기 캐비티에 코팅대상물이 위치하거나 성형되도록 마련되는 제1몰딩과 제2몰딩; 상기 제1몰딩과 상기 제2몰딩 중 어느 하나에 형성되어 코팅수지가 주입되는 코팅수지용 게이트; 코팅용 용융수지와 경화제를 혼합시켜 상기 코팅수지를 형성하도록 마련되며, 상기 코팅수지용 게이트를 통해 상기 코팅수지를 주입시키도록 결합되는 믹싱헤드; 상기 코팅수지용 게이트의 적어도 일부를 포함하며, 상기 제1몰딩 중 상기 제2몰딩과 대향되는 면에 돌출형성되는 제1차단부; 상기 제2몰딩 중 상기 제1차단부가 내입되어 상기 캐비티를 외부와 차단시키도록 함몰형성되는 제2차단부; 및, 상기 제1차단부와 상기 제2차단부가 맞닿는 부분 중 적어도 일부에 상기 코팅수지가 분할되면서 통과되어 상기 코팅용 용융수지와 상기 경화제가 믹싱되도록 형성되는 믹싱채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 인 몰드 코팅장치에 의해 달성될 수 있다.

여기서, 상기 제1몰딩에는 돌출되는 제1차단부가 형성되며, 상기 제2몰딩에는 상기 제1차단부가 내입되어 상기 캐비티를 외부와 차단시키도록 함몰되는 제2차단부가 형성된 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1차단부와 상기 제2차단부의 대향되는 대향면에는 상기 믹싱채널을 형성하는 제1믹싱채널 형성부와 제2믹싱채널 형성부가 각각 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1몰딩 또는 상기 제2몰딩 중 어느 하나에는 상기 코팅대상물을 성형하기 위한 모재용 용융수지가 주입되는 모재용 게이트가 형성된 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 믹싱헤드에서 코팅용 용융수지와 경화제를 1차적으로 혼합시켜 형성한 코팅수지를 코팅수지용 게이트로 주입시, 코팅수지용 게이트 상에 형성된 믹싱채널을 통해 코팅수지가 분할 및 결합되면서 통과되도록 하여 상기 코팅용 용융수지와 상기 경화제 간의 혼합을 2차적으로 유도할 수 있는 인 몰드 코팅장치가 제공된다.

또한, 믹싱채널을 통해 한번 더 혼합되게 함으로써 경화제의 균일한 분포를 유도하여 코팅층 전체에 균일한 경화속도를 담보할 수 있는 인 몰드 코팅장치가 제공된다.

또한, 코팅수지 주입을 위한 간격 확보시, 상기 믹싱채널이 형성된 부분을 차단되도록 하여 몰딩 내부의 기밀성을 확보할 수 있는 인 몰드 코팅장치가 제공된다.

도 1은 종래 인 몰드 코팅의 제조공정도,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 인 몰드 코팅장치의 개략도,
도 3은 도 2의 부분 확대도이고,
도 4는 도 3의 사시도,
도 5는 도 3의 믹싱채널 형성도이고,
도 6은 코팅수지의 믹싱상태도,
도 7 내지 도 9는 본 발명의 제1실시예에 따른 인 몰드 코팅장치를 이용한 제조공정도이다.

설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 인 몰드 코팅장치에 대하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 인 몰드 코팅장치의 개략도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 인 몰드 코팅장치는 제1몰딩(20) 및 제2몰딩(30)에 의해 형성되는 캐비티로 코팅수지(11)를 주입하도록 마련되는 믹싱헤드(10)와, 상호 결합에 의해 내부 캐비티를 형성하는 제1몰딩(20)과 제2몰딩(30)을 포함하여 구성된다.

상기 믹싱헤드(10)는 종래에서와 같이 일 측은 코팅용 용융수지가 주입되고, 타 측은 경화제가 주입되도록 형성되며, 주입된 코팅용 용융수지와 경화제는 내부에서 믹싱되어 코팅수지(11)를 형성하도록 마련된다. 또한, 후방에서는 전방으로 코팅수지(11)를 가압하도록 유체실린더 등이 결합된다.

여기서, 상기 코팅용 용융수지는 형성할 코팅층의 성질에 따라 다양한 성분이 선택가능하며, 바람직하게는 알키드, 폴리에스테르, 우레탄계, 아미노 수지, 페놀계 수지 및 실리콘 수지 등일 수 있으며, 상기 경화제는 통상적인 에폭시 수지를 사용할 수 있다.

상기 제1몰딩(20)은 가동측으로서, 내부에 캐비티를 형성할 제1캐비티(21)가 형성되고, 우측에는 하향으로 돌출형성된 제1차단부(22)가 형성되며, 좌측에는 제1캐비티(21)와 연통되는 벤트(24, vent)가 형성된다.

상기 제2몰딩(30)은 고정측으로서, 상기 제1캐비티(21)와 함께 용융수지가 충진되는 영역인 캐비티를 형성하는 제2캐비티(31)가 내부에 형성되고, 하측으로부터 모재용 용융수지가 주입되는 모재용 게이트(34)가 형성되며, 제2캐비티(31)의 우측에는 코팅수지(11)가 주입되는 코팅수지용 게이트(35)가 형성된다.

상기 모재용 게이트(34)를 통해 주입되는 모재용 용융수지에 의해 캐비티 내측에서 모재인 코팅대상물(a)이 성형된다. 이때, 별도의 몰딩에서 성형된 코팅대상물(a)이 상기 캐비티 내부에 안착되도록 할 수도 있다.

본 실시예에서는 제1몰딩(20)이 가동측으로 설치되고, 제2몰딩(30)이 고정측으로 설치되는 것에 대해 설명하였으나 필요에 따라 제2몰딩(30)을 가동측으로 제1몰딩(20)을 고정측으로 또는 제1몰딩(20) 및 제2몰딩(30) 모두를 가동측으로 변경가능하다.

또한, 상기된 바는 코팅수지용 게이트(35)가 제2몰딩(30)에 형성된 것에 대해 설명하고 있으나, 필요에 따라 제1몰딩(20)에 형성될 수도 있고, 제1몰딩(20)과 제2몰딩(30)에 부분적으로 형성되어 상호 결합에 의해 코팅수지용 게이트(35)가 형성될 수도 있다.

상기 코팅수지용 게이트(35) 상에는 상기 제1몰딩(20)의 제1차단부(22)가 내입되도록 함몰형성된 제2차단부(32)가 형성되며, 상기 제2차단부(32)는 상기 제1차단부(22)와 함께 차단부를 형성한다.

즉, 제1몰딩(20)과 제2몰딩(30)의 결합에 의해 제1차단부(22)의 외측면은 제2차단부(32)의 내측면과 서로 맞닿은 상태로 내입되어 내부 캐비티는 믹싱헤드(10) 측 외부와 차단될 수 있다.

도 3은 도 2의 부분 확대도이고, 도 4는 도 3의 사시도이다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 제1차단부(22)에는 상기 제2차단부(32)와 대향되는 대향면에는 제1믹싱채널 형성부(23)가 형성되고, 상기 제2차단부(32)에는 제1믹싱채널 형성부(23)와 함께 주입되는 코팅수지(11)가 통과되면서 분할되는 믹싱채널(A)을 형성하는 제2믹싱채널 형성부(33)가 형성된다.

본 실시예에서는 제1믹싱채널 형성부(23)가 실린더 형상의 돌출부로 형성되고, 제2믹싱채널 형성부(33)는 상기 돌출부가 내입되도록 함몰된 함몰부로 형성된 것이 도시되어 있으며, 이외에 각 대향면에 헤링본(herringbone)패턴을 엇갈리게 배치하여 코팅수지(11)가 통과가능한 다수의 채널을 형성하고, 상기 채널로 통과하는 코팅수지(11)의 분할 및 결합을 유도하여 코팅수지(11)를 구성하는 성분 간의 혼합도를 향상시키도록 구성할 수도 있다.

아울러, 본 실시예에서는 제1믹싱채널 형성부(23)와 제2믹싱채널 형성부(33)가 상호 대향되는 각각의 바닥면에 형성된 것이 도시되어 있으나, 코팅수지(11)가 내측으로 주입되는 경로 상에 위치하는 어떠한 대향면에서도 형성될 수 있다.

상기 제1믹싱채널 형성부(23)와 상기 제2믹싱채널 형성부(33)에 의해 형성되는 믹싱채널(A)에 대해 구체적으로 설명하면 아래와 같다.

도 5는 도 3의 믹싱채널 형성도이고, 도 6은 코팅수지의 믹싱상태도이다. 도 5 및 도 6을 참조하면, 제1몰딩(20)과 제2몰딩(30)이 상호 결합되면, 상기 제1믹싱채널 형성부(23)가 상기 제2믹싱채널 형성부(33)에 내입되어, 이웃하는 제1믹싱채널 형성부(23)의 사이에 믹싱채널(A)이 형성된다.

상기 믹싱채널(A)을 통해 주입되는 코팅수지(11)는 믹싱채널(A)을 통과하면서 분할, 합류되면서 혼합되며, 특히 제1믹싱채널 형성부(23)에 의한 와류 등이 발생하면서 혼합도는 더욱 향상되게 된다. 결과적으로, 코팅수지(11)를 구성하는 경화제와 코팅용 용융수지의 혼합도는 믹싱채널(A)을 통과하면서 향상되며, 경화제가 어느 한쪽으로 쏠리지 않고 균일하게 분포하도록 할 수 있다.

다음으로, 상기와 같은 인 몰드 코팅장치를 이용한 제조방법에 대해 설명한다. 도 7 내지 도 9는 본 발명의 제1실시예에 따른 인 몰드 코팅장치를 이용한 제조공정도이다. 먼저, 도 7을 참조하면, 제1몰딩(20)과 제2몰딩(30)을 내부에 캐비티를 형성하면서 폐쇄되도록 상호 결합시킨다. 그리고, 모재용 게이트(34)를 통해 모재용 용융수지를 주입시켜 코팅대상물(a)을 성형한다.

그리고, 도 8에서와 같이, 상기 코팅대상물(a)의 상부면에 코팅을 하기 위해 제1몰딩(20)을 상향으로 일정 간격을 이동시키고, 믹싱헤드(10)를 제2몰딩(30)에 결합시킨 후, 믹싱헤드(10)로부터 경화제와 코팅용 용융수지를 믹싱한 코팅수지(11)를 코팅수지용 게이트(35)로 주입한다.

이때, 제1차단부(22)는 제2차단부(32)에 내입되어 외부와 차단되므로, 제1몰딩(20)과 제2몰딩(30) 간의 간격의 크기를 더 증가시킨다고 하더라도 내부는 외부와 차단될 수 있다.

또한, 코팅수지용 게이트(35)로 통과하는 코팅수지(11)는 믹싱채널(A)을 통해 분할되면서 서로 결합된다. 즉, 코팅수지(11)를 구성하는 경화제와 코팅용 용융수지의 혼합이 더 잘 이뤄진 상태로 코팅대상물(a)의 상측으로 주입된다.

그리고, 도 9에서와 같이, 코팅수지(11)를 일정량을 주입한 후에 제1몰딩(20)을 하향으로 이동시켜 압착시켜 코팅수지(11)가 코팅대상물(a)의 상부면 전체에 스프레드되도록 하여 코팅층(b)을 형성한다. 이때, 발생되는 가스 등은 벤트(24)를 통해 외부로 방출되도록 할 수 있다.

또한, 코팅수지(11)를 압착하여 스프레드되도록 할 때, 압착시 제1차단부 측벽(22a)은 코팅수지용 게이트(35)를 차단함으로써 캐비티 내부의 기밀성이 확보될 수 있다.

이후, 제1몰딩(20)과 제2몰딩(30)을 서로 분리시키고, 코팅층(b)이 형성된 코팅대상물(a)을 취출하여 공정을 완료한다.

상기와 같은 방법을 이용하면, 코팅층 형성시 외부와 차단된 상태로 압착이 가능하여 설계된 코팅수지의 주입량에 대한 오차를 줄임으로써 취출된 대상물에서의 버(burr) 형성을 최소화할 수 있다.

또한, 믹싱채널(A)을 통해 경화제가 균일하게 혼합되도록 함으로써 코팅층 전체에 걸쳐 균일한 경화속도를 담보할 수 있어 불량률을 감소시킬 수 있다.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.

※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※
10 : 믹싱헤드 11 : 코팅수지
20 : 제1몰딩 21 : 제1캐비티
22 : 제1차단부 22a : 제1차단부 측벽
23 : 제1믹싱채널 형성부 24 : 벤트
30 : 제2몰딩 31 : 제2캐비티
32 : 제2차단부 33 : 제2믹싱채널 형성부
34 : 모재용 게이트 35 : 코팅수지용 게이트
a : 코팅대상물 b : 코팅층
A : 믹싱채널

Claims

인 몰드 코팅장치에 있어서,
상호 결합에 의해 내부 캐비티를 형성하여 상기 캐비티에 코팅대상물이 위치하거나 성형되도록 마련되는 제1몰딩과 제2몰딩;
상기 제1몰딩과 상기 제2몰딩 중 어느 하나에 형성되어 코팅수지가 주입되는 코팅수지용 게이트;
코팅용 용융수지와 경화제를 혼합시켜 상기 코팅수지를 형성하도록 마련되며, 상기 코팅수지용 게이트를 통해 상기 코팅수지를 주입시키도록 결합되는 믹싱헤드;
상기 코팅수지용 게이트의 적어도 일부를 포함하며, 상기 제1몰딩 중 상기 제2몰딩과 대향되는 면에 돌출형성되는 제1차단부;
상기 제2몰딩 중 상기 제1차단부가 내입되어 상기 캐비티를 외부와 차단시키도록 함몰형성되는 제2차단부; 및,
상기 제1차단부와 상기 제2차단부가 맞닿는 부분 중 적어도 일부에 상기 코팅수지가 분할되면서 통과되어 상기 코팅용 용융수지와 상기 경화제가 믹싱되도록 형성되는 믹싱채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 인 몰드 코팅장치.
제 1항에 있어서,
상기 제1차단부와 상기 제2차단부의 대향되는 대향면에는 상기 믹싱채널을 형성하는 제1믹싱채널 형성부와 제2믹싱채널 형성부가 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 인 몰드 코팅장치.
제 1항에 있어서,
상기 제1몰딩 또는 상기 제2몰딩 중 어느 하나에는 상기 코팅대상물을 성형하기 위한 모재용 용융수지가 주입되는 모재용 게이트가 형성된 것을 특징으로 하는 인 몰드 코팅장치.