KR20160128037A - 발포 사출 성형용 금형 및 발포 사출 성형 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발포 사출 성형용 금형(1000)에 관한 것으로, 상세하게는 상기 하원판(200)에 별도의 상기 작동코어를 설치함과 동시에 상기 작동코어 상면에 상기 실링부재를 구비함으로써 코어백(core back)시 주입되는 가스(gas)의 누수를 방지하며, 제품 외관의 가스마크 발생을 방지하여 외관을 미려하게 할 수 있을 뿐만 아니라, 후공정의 삭제로 원가가 절감되어 양산성을 확보할 수 있는 효과가 있는 것을 특징으로 하는 발포 사출 성형용 금형(1000)에 관한 것이다.

Description

발포 사출 성형용 금형 및 발포 사출 성형 방법 {Foam-injection molding mold and foam-injection molding method}

본 발명은 발포 사출 성형용 금형 및 발포 사출 성형 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제품의 품질을 개선할 수 있도록 발포 사출 성형과정 중 코어백(core back)시 주입되는 가스(gas)의 누수를 방지하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 발포 사출 성형 방법은 코어백 방식을 통한 화학적 발포 방법과, 뮤셀 발포로 널리 알려져 있는 사출 실린더에 초임계가스(N2, CO2)를 주입하여 수지와 혼합하는 방식으로 사출하는 물리적 발포 방법으로 분류할 수 있다.

발포 사출 성형 방법을 설명하면 다음과 같다.

사출기의 투입호퍼를 통해 PPF(PP에 고무와 탈크(Talc)라는 무기 충진제(filler)를 컴파운드한 소재) 소재분말과 발포제를 사출기 내부에 투입 및 혼합하고 용융시킨 다음, 발포제가 혼합된 용융수지를 금형 내부에 사출한다. 이어서 금형을 미세 형개하여 발포시키는 방식이다.

이 때, 미세 형개 시키는 것을 코어백이라고 한다.

그 일예로서, 도 1에 도시된 일본공개특허 1998-9094("코어백 사출 성형용 금형")은 고정측 금형 및 이것에 대향해서 배치된 가동측 금형 및 상기 고정측 금형과 상기 가동측 금형과의 몰드 클램핑 상태에서 이들과 함께 금형 캐비티 형성면을 진퇴가능한 이동 코어와 상기 이동 코어를 그 이동 방향과 동 방향 또는 수직인 방향에서 액추에이터를 통해 캐비티를 축소시키는 방향으로 전진 이동시켜 일차 사출에 대응하는 제 1 캐비티를 형성하고, 상기 일차 사출 후 소정치수만 후퇴 이동시켜 제2 캐비티를 형성하는 것과 동시에 상기 이동 코어를 통해 2차 사출용 게이트를 개구하는 이동 보조 부재를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 선행문헌은 상기와 같은 발포성형방법은 용융수지가 고압(예, 25bar)에 의해 금형의 캐비티에 사출되는 순간 금형 내부의 낮은 압력으로 인해 수지가 발포되면서 용융수지에 함유된 발포가스가 불균일하게 소재의 수지층에 침투하여 발포셀(cell)로 형성되지 못하고 수지층 표면에 잔류하여 가스 마크(가스의 유동흔적)를 발생시켜 표면 거칠기가 악화되는 문제가 있다.

이에 따라 상기 가스마크를 없애기 위한 후공정, 예를 들면 페인팅 공정이 필요하고, 이러한 페인팅 공정의 추가로 인해 원가 상승을 초래하여 양산성을 떨어뜨리는 문제점이 있다.

일본공개특허 1998-9094(공개일자 1998.05.)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 하원판에 별도의 작동 코어를 설치함과 동시에 작동 코어 상면에 실링부재를 구비함으로써 코어백(core back)시 주입되는 가스(gas)의 누수를 방지하며, 제품 외관의 가스마크 발생을 방지하여 외관을 미려하게 할 수 있을 뿐만 아니라, 후공정의 삭제로 원가가 절감되어 양산성을 확보할 수 있는 발포 사출 성형용 금형 및 발포 사출 성형 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 발포 사출 성형용 금형은 육면체로 이루어지며 하면에는 홈이 형성되되, 상기 홈의 내면이 제품의 제 1캐비티면;으로 형성되며 제품 원료 주입구;가 상면에 통공되어 형성된 상원판; 육면체로 이루어지며 상면에는 돌출된 코어;가 형성되되, 상기 코어의 상면이 제품의 제 2캐비티면;으로 형성되며 제 1캐비티면과 마주하는 하원판; 상기 상원판과 하원판 사이에 형성되며 제품 소재가 충전되는 캐비티; 상기 코어의 둘레면을 따라 상기 하원판에 형성된 홈에 구비되며 상기 상원판을 지지하는 작동코어; 상기 작동코어 상면에 배치되며 상기 상원판의 하면과 맞닿는 실링부재;및 상기 작동코어 하부에 배치되며 상기 작동코어를 구동시키는 작동코어 동력부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하원판은 상기 상원판으로부터 반대 방향으로 설정 거리만큼 이동시키는 장치가 전동식으로 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 작동코어 동력부는 상기 작동코어의 길이방향으로 팽창 및 수축하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 작동코어는 일체로 형성되며 하부에 수평으로 대칭되어 돌출된 지지 돌기부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 발포 사출 성형 방법은 제품 소재가 상기 원료 주입구를 통해 상기 캐비티로 사출되는 단계; 상기 하원판이 설정 거리만큼 코어백(core back)되는 동안 상기 작동코어는 상기 작동코어 동력부에 의해 상기 상원판에 밀착되는 단계; 상기 금형이 형개되는 단계;및 제품이 이젝팅되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성에 의한 본 발명에 따른 발포 사출 성형용 금형는 하원판에 별도의 작동 코어를 설치함과 동시에 작동 코어 상면에 실링부재를 구비함으로써 코어백(core back)시 주입되는 가스(gas)의 누수를 방지하며, 제품 외관의 가스마크 발생을 방지하여 외관을 미려하게 할 수 있을 뿐만 아니라, 후공정의 삭제로 원가가 절감되어 양산성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 발명의 일 실시예에 따른 코어백 사출 성형용 금형의 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발포 사출 성형용 금형의 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발포 사출 성형용 금형의 코어백시 단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발포 사출 성형용 금형의 하원판 평면도.

이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 사출 성형 금형(1000)를 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한, 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

이 때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발포 사출 성형용 금형(1000)의 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발포 사출 성형용 금형(1000)의 코어백시 단면도이다.

도 2를 참조하면, 육면체로 이루어지며 하면에는 홈이 형성되되, 상기 홈의 내면이 제품의 제 1 캐비티면(110);으로 형성되며 제품 원료 주입구(120);가 상면에 통공되어 형성된 상원판(100); 육면체로 이루어지며 상면에는 돌출된 코어(220);가 형성되되, 상기 코어(220)의 상면이 제품의 제 2 캐비티면(210);으로 형성되며 제 1 캐비티면(110)과 마주하는 하원판(200); 상기 상원판(100)과 하원판(200) 사이에 형성되며 제품 소재가 충전되는 캐비티(300); 상기 코어(220)의 둘레면을 따라 상기 하원판(200)에 형성된 홈에 구비되며 상기 상원판(100)을 지지하는 작동코어(400); 상기 작동코어(400) 상면에 배치되며 상기 상원판(100)의 하면과 맞닿는 실링부재;및 상기 작동코어(400) 하부에 배치되며 상기 작동코어(400)를 구동시키는 작동코어 동력부(600);를 포함할 수 있다.

다시 말해서, 본 발명에 따른 금형(1000)은 상기 상원판(100)과 상기 상원판에 대해 전후로 이동 가능한 하원판(200) 및 작동코어(400)로 구성되는 금형(1000)일 수 있다.

이하에서, 발포 사출 성형용 금형(1000)의 금형(1000)으로서 도 2에 나타내는 금형(1000)을 이용해 설명하지만, 이 발명은 이 금형(1000)으로 한정되는 것이 아니다.

또한, 상기 상원판(100)과 하원판(200) 사이에 형성되는 캐비티(300)를 구성하기 위한 제 1 캐비티면(110) 및 제 2 캐비티면(210)이 형성될 수 있다.

여기서, 제 1 캐비티면(110) 및 제 2 캐비티면(210)은 본 발명에 따른 형상에 한정되는 것이 아니라 다양하게 실시될 수 있다.

또한, 상기 하원판(200)의 홈 하단면에 상기 상원판(100)의 방향으로 누르는 힘이 작용하는 상기 작동코어 동력부(600)가 구비되며, 상기 작동코어 동력부(600) 상단에 상기 작동코어(400)가 결합될 수 있다.

이 때, 상기 작동코어(400)는 상기 하원판(200)에 별도로 코어백을 위해 구비될 수 있다.

이어서, 상기 금형(1000)이 닫힌 상태에 있어서는 상기 작동코어(400)는 상기 상원판(100)에 밀착되어 있어 상기 캐비티(300)는 밀폐 상태가 될 수 있다.

한편, 상기 작동코어 동력부(600)는 상기 작동코어(400)의 길이방향으로 팽창 및 수축하는 기구일 수 있다.

따라서, 상기 작동코어 동력부(600)는 가스 스프링으로 구비될 수 있으며, 상기의 일 실시예에 한정되지 않고 다양하게 실시될 수 있다.

또한, 상기 가스 스프링은 피스톤 로드부(610)와 바디부(620)가 결합된 구성이다.

이어서, 상기 피스톤 로드부(610)의 상단부는 상기 작동코어(400)의 하단과 나사 결합 시킬 수 있으며, 상기 바디부(620)는 상기 하원판(200)의 홈 하단면에 나사 결합하여 고정 설치될 수 있다. 이 때, 상기 작동코어 동력부(600)가 상기 작동코어(400) 및 하원판(200)과 결합되는 방식 또한 다양하게 실시될 수 있다.

이 때, 상기 작동코어 동력부(600)는 금형(1000)의 무게 및 지지해야하는 압력의 세기에 따라 다수 개로 구비될 수 있다.

또한, 상기 하원판(200)이 미세하게 상기 상원판(100)과 반대방향으로 이동하여 코어백 상태일 때는 상기 작동코어 동력부(600)의 탄성력에 의해, 상기 작동코어(400)는 상기 상원판(100)을 지지하여 결과적으로, 상기 캐비티(300)의 밀폐 상태는 유지될 수 있다.

여기서, 코어백(core back)이란 제품 소재를 금형(1000)내에 사출 후 사출기의 제어를 통해 설정 거리만큼 미세하게 형개하는 방식을 의미할 수 있다.

다시 말해서, 상기 하원판(200)을 상기 상원판(100)에 합형시킨 후 제품 소재를 상기 캐비티(300) 내로 사출하고, 이어서 하원판(200)을 상기 상원판(100)과 반대방향으로 설정 거리만큼 미세하게 형개시킴으로써 제품 소재를 발포시키는 방식일 수 있다.

또한, 코어백 시 상기 하원판(200)을 이동시키는 수단으로서 전동식, 즉 모터를 이용하여 작동시킬 수 있다. 이 때, 작동 수단을 전동식으로 사용됨에 따라 보다 정밀한 수치 이동이 가능할 수 있다.

이에 따라, 유압식 또는 토글식으로 작동시켰을 때보다 설정한 거리의 오차범위가 훨씬 감소되어 보다 정확한 코어백이 이루어질 수 있으므로, 제품의 질이 향상될 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발포 사출 성형용 금형(1000)의 하원판(200) 평면도이다.

도 4를 참조하면, 상기 작동코어(400)는 일체로 형성될 수 있다.

또한, 도 3을 참조하면, 상기 작동코어(400) 하부에 수평으로 대칭되어 돌출된 지지 돌기부(420)가 형성될 수 있다.

상기 지지 돌기부(420)는 코어백시 상기 하원판(200)의 걸림부(230)에 밀착됨에 따라 제품 소재가 발포되면서 생기는 가스의 압력에 의해 상기 하원판(200)이 하측으로 밀리는 것을 방지할 수 있다.

나아가, 상기 작동코어(400) 상면 홈(410)에 부착된 실링부재가 상기 상원판(100)을 밀착함에 따라 원료가 발포되는 과정에서 분출하는 가스의 누수를 방지할 수 있다. 여기서, 상기 실링부재는 오링(O-Ring) 또는 실링(sealing)되는 부재는 다양하게 실시될 수 있다.

또한, 가스는 원료에 포함된 발포제가 발포되면서 분출되는 질소 및 탄산 가스 등을 나타낼 수 있다.

이어서, 가스가 상기 캐비티(300) 외부로 새어나가는 것이 방지됨에 따라 제품의 외관 불량인 가스마크가 생기는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 상기 금형(1000)은 발포 가스에 따른 일정 압력이 유지될 수 있도록 파팅부, 변형/작동코어(400), 밀핀, 보스 슬리브 핀 등의 도시되지 않았으나 작동되는 모든 구조에 실링부재인 오링(O-Ring) 등을 구비하여 기밀을 유지함으로써 가스의 누수를 방지할 수 있다.

다음으로, 상기의 발포 사출 성형용 금형(1000)을 이용한, 발포 사출 성형 방법에 대해서 설명한다.

첫째, 제품 소재가 상기 원료 주입구(120)를 통해 상기 캐비티(300)로 사출되는 단계일 수 있다.

다시 말하자면, 발포 수지 원료를 용융상태로 상기 캐비티(300)에 원료 주입구(120)에 주입이 될 수 있다.

이 때, 발포 수지 원료는 원료 수지와 발포제와의 혼합물이다. 또한, 원료 수지는 열가소성 수지이면 특별히 제한되지 않으며, 주입 시의 온도는 원료 수지가 용융되는 온도이면, 특별히 제한되지 않는다.

또한, 상기 발포제는 하원판(200)을 코어백(core back)시 원료 수지를 발포시키기 위한 것이다. 이러한 발포제로서는, 질소가스, 탄산가스를 발생시키는 화학 발포제, 초임계 유체 등을 들 수 있다.

둘째, 상기 하원판(200)이 설정 거리만큼 코어백(core back)되는 동안 상기 작동코어(400)는 상기 작동코어 동력부(600)에 의해 상기 상원판(100)에 밀착되는 단계일 수 있다.

여기서, 상기 하원판(200)을 코어백(core back) 될 때, 상기 캐비티(300) 내의 원료 수지가 발포될 수 있다.

셋째, 상기 금형(1000)이 형개되는 단계일 수 있다.

이 때, 상기 금형(1000)을 냉각 후, 상기 금형(1000)을 형개시킬 수 있다.

넷째, 제품이 이젝팅되는 단계일 수 있다.

이 때, 사출 발포 성형체인 제품을 취할 수 있다.

또한, 형개 및 이젝팅되는 과정은 일반적인 발포 사출 성형의 방식과 동일하므로 도시하지 않을 수 있다.

다시 한 번 말하자면, 상기 금형(1000) 구조를 적용하여 외관의 가스 마크 발생을 방지함으로써 외관을 다듬는 후공정을 삭제하고 그에 따른 원가가 절감되어 가격 면에서 경쟁력 있는 제품을 제조할 수 있다.

뿐만 아니라, 발포셀을 균일하게 형성함으로써 제품의 품질을 향상시킬 수 있고, 제품의 경량화에 기여 및 제품이 쓰이는 부품의 성능을 향상시킬 수 있다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 일 실시예에 한정되는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술되는 특허 청구 범위뿐 아니라 이 특허 청구 범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

100 : 상원판 200 : 하원판
300 : 캐비티 400 : 작동코어
500 : 실링부재 600 : 작동코어 동력부
110 : 제 1 캐비티면 120 : 원료 주입구
210 : 제 2 캐비티면 220 : 코어
230 : 걸림부 410 : 작동코어의 홈
420 : 지지 돌기부 610 : 피스톤 로드부
620 : 바디부 1000 : 금형

Claims (5)

1. 육면체로 이루어지며 하면에는 홈이 형성되되, 상기 홈의 내면이 제품의 제 1 캐비티면(110);으로 형성되며 제품 원료 주입구(120);가 상면에 통공되어 형성된 상원판(100);
   육면체로 이루어지며 상면에는 돌출된 코어(220);가 형성되되, 상기 코어(220)의 상면이 제품의 제 2 캐비티면(210);으로 형성되며 제 1 캐비티면(110)과 마주하는 하원판(200);
   상기 상원판(100)과 하원판(200) 사이에 형성되며 제품 소재가 충전되는 캐비티(300);
   상기 코어(220)의 둘레면을 따라 상기 하원판(200)에 형성된 홈에 구비되며 상기 상원판(100)을 지지하는 작동코어(400);
   상기 작동코어(400) 상면에 배치되며 상기 상원판(100)의 하면과 맞닿는 실링부재;및
   상기 작동코어(400) 하부에 배치되며 상기 작동코어(400)를 구동시키는 작동코어 동력부(600);를 포함하는 것을 특징으로 하는 발포 사출 성형용 금형(1000).
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 하원판(200)은 상기 상원판(100)으로부터 반대 방향으로 설정 거리만큼 이동시키는 장치가 전동식으로 구비되는 것을 특징으로 하는 발포 사출 성형용 금형(1000).
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 작동코어 동력부(600)는 상기 작동코어(400)의 길이방향으로 팽창 및 수축하는 것을 특징으로 하는 발포 사출 성형용 금형(1000).
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 작동코어(400)는 일체로 형성되며 하부에 수평으로 대칭되어 돌출된 지지 돌기부(420);가 형성되는 것을 특징으로 하는 발포 사출 성형용 금형(1000).
   
5. 발포 사출 성형 방법에 있어서,
   제품 소재가 상기 원료 주입구(120)를 통해 상기 캐비티(300)로 사출되는 단계;
   상기 하원판(200)이 설정 거리만큼 코어백(core back)되는 동안 상기 작동코어(400)는 상기 작동코어 동력부(600)에 의해 상기 상원판(100)에 밀착되는 단계;
   상기 금형(1000)이 형개되는 단계;및
   제품이 이젝팅되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 발포 사출 성형 방법.

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