KR20170062819A

KR20170062819A - 금형의 3차원 급속 가열 냉각구조 및 그 방법

Info

Publication number: KR20170062819A
Application number: KR1020150168464A
Authority: KR
Inventors: 박제현
Original assignee: 박제현
Priority date: 2015-11-30
Filing date: 2015-11-30
Publication date: 2017-06-08
Also published as: KR101824486B1

Abstract

본 발명은 제1금형의 제1성형판(상코어)에 제조할 사출물 외관에 대응하는 외관형상을 구성하고, 제1금형과 대향 배치되며 제1금형과 결합하여 대응하는 제2금형에 제조할 사출물 내면에 대응하는 제2성형판(하코어)을 포함하는 금형에 있어서, 상기 제1성형판을 가열시키기 위한 가열매체 또는 냉각시키기 위한 냉각매체 또는 냉각매체를 불어내기 위한 에어매체가 관통하는 다수 개의 급속가열및냉각수로를 더 포함하여 사출된 사출물을 고광택 웰드레스(Weldless) 제품으로 구현하는 금형의 3차원 급속 가열 냉각구조 및 그 방법에 관한 것이다.
이러한 본 발명은 성형부를 구성하는 캐비티(Cavity) 또는 코어(Core)를 2개 또는 그 이상으로 분할하여, 상판에 3차원 가열 냉각구조와 씰링 구조를 형성하고 하판에 지지면을 형성하며 이를 조립함으로써 사출성형시 금형내 고온 스팀(Steam)을 사용하여 급속 가열 및 급속 냉각한 후 에어분사(Air Blow)를 하여 고광택 웰드레스(Weldless) 제품을 구현함에 있어 금형 캐비티에 급속 가열 및 냉각효율이 향상되도록 개선시켜 생산성 향상 및 품질 개선 효과를 갖는다.

Description

금형의 3차원 급속 가열 냉각구조 및 그 방법{3D rapid heating and cooling structures and the method of the mold}

본 발명은 금형의 3차원 급속 가열 냉각구조 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 성형부를 구성하는 캐비티(Cavity) 또는 코어(Core)를 2개 또는 그 이상으로 분할하여, 상판에 3차원 가열-냉각구조와 씰링 구조를 형성하고 하판에 지지면을 형성하며 이를 조립하여 금형의 급속 가열 및 냉각효율이 향상되도록 개선시켜 생산성 향상 및 품질 개선 효과를 갖는 금형의 3차원 급속 가열 냉각구조 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 사출금형은 금형 내 성형부에 용융된 수지를 주입하여 캐비티에 대응하는 형태의 사출물을 양산하는 장치이다. 이런 사출금형은 사출물의 외관형상과 대응하는 캐비티가 구성된 상측금형(또는 제1금형)과 사출물의 내측형상과 대응하는 코어가 구성된 하측금형(또는 제2금형)과, 캐비티와 코어에 용융 수지를 주입하는 사출장치와, 용융 수지가 고화되어 양산된 제품을 취출하는 취출장치를 포함한다. 사출금형 사출시 성형제품의 품질을 위하여 금형의 온도를 조절해야 한다. 이는 성형제품의 외관품질, 수축율, 생산성 등에 영향을 주고 있다.

도 14는 종래 오링 씰링 방법의 모습을 보인 설명도로, "특허출원 제10-2002-0003897호인 오링 씰링 방법"을 설명한 것인바, 일반적으로 통용되고 있는 반도체 장비 및 의료기기, 선박, 오븐 등 고진공(HIGH VACUUM)이 요구되는 장비를 씰링(SEALING)하는 방법인 바, 고무재질(RUBBER MATERIAL)을 이용하는 오링 씰링 기술인 바, 이러한 오링 씰링 기술은, 오링의 상단면에 웨이브를 형성하고 하단면에 반 사각형의 구조를 형성한 후 플레이트로 가압시켜 씰링하여 진공을 극대화하는 것이다. 이런 고무재질은 특정한 첨가제를 집어넣은, 즉 컴파운딩(compounding) 된 원료(TIO2, BASO4, SIO2 등)를 일정한 온도로 가황(vulcanized) 및 가류(cure) 시켜 탄성 특성을 결정한다.

그러나, 이런 종래의 각각의 장비의 고진공(high vacuum)을 유지하기 위해 씰링(sealing)하는 방법은, 그 장비의 특성에 맞게 원형(ORING) 모양의 링으로 고무재료에 고무의 재질을 향상하기 위하여 일정한 첨가제( TIO2,BASO4,SIO2 등)를 첨가하여 가류 성형을 통한 제품으로 만들어지는바, 보다 고집적화를 요구하고 있는 반도체 장비 및 일반장비에서는 고진공화를 유지시키는 오링(o-ring)의 씰링(sealing) 방법이 많은 문제점으로 나타나게 되었다.

특히, 이런 종래기술은 일반적인 오링(O-Ring) 적용에 대한 오링홈과 눌림에 대한 구조로서 반 사각형의 구조를 갖는 것 외에 특이사항이 없고, 반 사각형의 구조를 가공시 양쪽이 터져 있는 평면 구간만 가공이 가능한 것인바, 3D 구조를 갖는 성형면 및 막혀 있는 구조에는 가공을 할 수 없는 문제점이 있었다.

또한, 도 15는 종래 적층방식 구조의 모습을 보인 단면도와 요부확대 단면도 및 사시도와 요부확대 사시도로, 래피트 툴링 기계(다른 명칭인 "레이저커징(LaserCusing))의 동작원리의 도면이고, 래피트 툴링 적층방식 가열-냉각 구조가 적용된 사례이다. 이런 종래기술은 래피트 툴링(Rapid Tooling) 방식의 레이저(Laser)를 이용하여 금속 분말을 3차원적으로 용융 및 적층하며 쌓아 급속 응고하여 3차원 가열-냉각구조를 구현한다. 구현방식은 3D 프린터와 동일하다.

그러나, 이런 종래 적층방식의 가열-냉각 구조는 금형의 작은 입자편만 적용 가능하다는 문제점이 있었다. 즉, 도 15와 같이, 설비의 크기(Size) 제약이 있어 메인캐비티 또는 메인코어(Main Cavity OR Main Core)(금형내 외관부를 이루고 있는 곳으로 가장 큰 코어를 칭함. 또는 메인케비티를 상코아, 메인코어를 하코아라 칭함)에 적용할 수 없으며, 주로 입자(狀子)코어(메인케비티 또는 메인코어의 일부에 포함되는 작은 코어)에 적용하며 또한 적층으로 인한 가공시간이 많이 소요되는 문제점이 있었다. 또한, 적층방식 가열-냉각 구조의 홀(Hole)이 3mm 이내로 제약되는 문제점이 있었다. 이는 다시 3차원 냉각코어 제작후 사출시 냉각이 막히며, 냉각 효율이 저하되는 문제점이 있었다.

또한, 도 16은 종래 금형의 확산 접합 구조의 모습을 보인 설명도로, 확산접합(Diffusion Bonding) 방법에 대하여 도시한 설명도이고, 확산접합 기술을 이용한 적층 금형 및 분할 금형에 적용된 급속 가열-냉각 구조의 예를 보인 설명도인 바, 이런 종래의 확산접합 기술은 가공된 금속을 제어된 분위기에서 재결정온도 이상으로 가열한 후, 거의 형상 변화가 생기지 않도록 가압하여 접합하는 방법으로, 상세하게는 모재를 밀착시켜서 모재의 융점 이하의 온도에서 가능한 한 소성변형이 되지 않을 정도로 가압하여 접합면 사이에 생기는 원자의 확산을 이용하여 접합하는 방법이다.

그러나, 이런 적층방식 가열 냉각 구조는 금형 적용 Size에 제한이 있는 문제점이 있었다. 즉, 중소형 금형에 적용 가능하며, 메인캐비티(Main Cavity) 또는 메인코어(Main Core) 크기가 최대 900ㅧ900mm로서 티브(TV), 세탁기, 에어컨, 자동차 대형 부품에는 적용할 수 없는 문제점이 있었다. 또한, 접합방식의 구조로서 접합부의 금형 수정 및 개조가 어렵다. 즉 전체를 새로 제작해야 하는 문제점이 있었다.

또한, 도 17은 종래 일반 원형홀 구조의 모습을 보인 사시도와 요부확대 사시도 및 요부확대 단면도로, 종래 줄 급속 냉각구조의 모습을 보인 설명도인 바, 건드릴로 가공한 일반직선 원형홀 구조로 이루어진다.

그러나, 이런 종래기술은 가열 및 냉각구조 일직선으로 되어 있어 성형부의 높이 차에 의해 외관 이색 문제, 사이클 타임 증가 등의 문제점이 있었다. 즉, 총 사출시간 중(사출, 보압, 냉각, 형개, 취출, 형패) 금형의 급가열 및 냉각시간이 길어지고, 고광택 제품의 외관에는 열 발생으로 열 마크가 발생하며, 부식을 적용시키는 제품의 외관에는 부식의 차이로 인해 외관 이색(二色) 현상이 발생되는 문제점이 있었다.

(1) 대한민국 특허출원 제10-2002-0003897호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 성형부를 구성하는 캐비티(Cavity) 또는 코어(Core)를 2개 또는 그 이상으로 분할하여, 상판에 3차원 가열 냉각구조와 씰링 구조를 형성하고 하판에 지지면을 형성하며 이를 조립함으로써 사출성형시 금형내 고온 스팀(Steam)을 사용하여 급속 가열 및 급속 냉각한 후 에어분사(Air Blow)를 하여 고광택 웰드레스(Weldless) 제품을 구현함에 있어 금형 캐비티에 급속 가열 및 냉각효율이 향상되도록 개선시켜 생산성 향상 및 품질 개선 효과를 갖는 금형의 3차원 급속 가열 냉각구조 및 그 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 금형의 3차원 급속 가열 냉각구조는, 제1금형의 제1성형판(상코어)에 제조할 사출물 외관에 대응하는 외관형상을 구성하고, 제1금형과 대향 배치되며 제1금형과 결합하여 대응하는 제2금형에 제조할 사출물 내면에 대응하는 제2성형판(하코어)을 포함하는 금형에 있어서,

상기 제1성형판을 가열시키기 위한 가열매체 또는 냉각시키기 위한 냉각매체 또는 냉각매체를 불어내기 위한 에어매체가 관통하는 다수 개의 급속가열및냉각수로를 더 포함하여 사출된 사출물을 고광택 웰드레스(Weldless) 제품으로 구현하는 특징이 있다.

상기 제1성형판은, 급속 가열 및 냉각 효율이 향상되도록 제1A 캐비티와 제1B 캐비티로 분할하여 구성하고, 상기 제1A 캐피티는 급속 및 균일한 온도제어가 가능하도록 두께를 일정하게 구성하여 성형면에 가장 가까운 3차원 분할면이 마련되며, 상기 제1성형판을 급속 가열 및 냉각할 수 있도록 급속가열및냉각수로를 구성하고, 상기 급속가열및냉각수로에는 스팀발생기의 공급라인 및 배출라인을 통해 가열, 냉각, 에어 매체가 각각 공급 또는 배출될 수 있도록 스팀공급홀과 스팀배출홀을 연통되게 구성하는 특징이 있다.

상기 1B 캐비티는 1A 캐비티와 일렬배치되고, 제1A 캐비티의 급속가열및냉각수로를 지지 구성하며, 상기 제1A 캐비티의 씰링부에 씰링재를 고정하는 씰링 고정부를 포함하고, 씰링부는 급속가열및냉각수로의 가열, 냉각, 에어 매체가 누수되는 것을 방지하며, 온도센서를 설치하여 급속 가열 및 냉각시 온도를 감지하여 상기 스팀발생기의 동작을 유도하는 특징이 있다.

상기 씰링부에 사용하는 씰링재는, 바이톤 오링 또는 고온용 씰리콘을 도포하거나 오링 중 어느 하나를 선택적으로 사용하는 특징이 있다.

상기 가열매체는 스팀발생기로 공급받은 스팀(Steam)을 적용하며, 스팀발생기에는 물을 스팀으로 변환하는 스팀장치와 스팀을 공급하는 공급장치, 냉각을 공급하는 물 공급장치, 에어를 발생시키고 불어내는 에어공급장치를 포함하되 순차적으로 공급할 수 있도록 구성하는 특징이 있다.

상기 제2금형은, 제1성형판과 결합하여 캐비티를 형성하고, 제2성형판 하부에는 스페이스블록과 제2설치판이 형성되며, 제2성형판과 제2설치판 사이에는 취출판이 위치하며, 상기 취출판이 상하 이동 가능하도록 배치될 수 있는 공간을 형성함과 동시에, 제2설치판 하부에 제3A 설치판, 제3B 밸브판, 제3C 밸브판을 포함하며, 다점의(다수개의) 핫밸브게이트를 포함하는 핫밸브판을 배치하여 제2금형의 외관을 형성하고, 사출물을 취출할 수 있는 밀핀을 구성하되 이는 취출판에 구속되어 취출하며, 상기 취출판은 실린더에 의해 동작하는 특징이 있다.

상기 취출판은 상밀판, 하밀판을 포함하며, 상밀판에는 사출물을 취출하는 밀핀을 포함하고, 밀핀은 상밀판, 하밀판에 장착되어 상하 이동하며, 일부는 제2성형판, 제2코어를 관통하여 사출물을 밀어올리는 특징이 있다.

또한, 본 발명의 금형의 3차원 급속 가열 냉각 방법은, 금형 형개시 가열매체를 통해 금형을 120∼180℃까지 가열하는 형개금형가열단계;

금형 가열 완료 후 형폐하여 사출을 진행을 진행하는 사출형폐단계;

사출시 레진 유동중 고화가 되는 것을 방지하기 위해 레진의 리멜트(Remelt) 온도인 120℃로 금형의 성형면을 가열하여 사출시 사출물의 고광택 웰드레스를 발현하는 금형성형면 가열사출단계;

사출 완료 후 냉각매체를 통해 금형을 60℃까지 냉각하는 금형냉각단계;

에어매체를 통해 금형의 상기 냉각매체를 에어로 불어내는 금형에어블로어단계; 및

금형을 형개한 후 사출품의 취출을 진행하는 사출품취출단계;로 이루어지는 특징이 있다.

상기 금형은, 제1금형의 제1성형판(상코어)에 제조할 사출물 외관에 대응하는 외관형상을 구성하고 제1금형과 대향 배치되며 제1금형과 결합하여 대응하는 제2금형에 제조할 사출물 내면에 대응하는 제2성형판(하코어)을 포함하며, 상기 제1성형판은 제1A 캐비티와 제1B 캐비티로 분할하여 구성하고, 상기 제1A 캐피티는 급속 및 균일한 온도제어가 가능하도록 두께를 일정하게 구성하여 성형면에 가장 가까운 3차원 분할면이 마련되며, 상기 제1성형판에 가열매체, 냉각매체, 에어 매체를 통해 각각 급속 가열 및 냉각, 에어 블로어할 수 있도록 다수개의 급속가열및냉각수로를 형성하는 특징이 있다.

상기 가열매체는, 스팀발생기로 공급받은 스팀(Steam)을 적용하며, 스팀발생기에는 물을 스팀으로 변환하는 스팀장치와 스팀을 공급하는 공급장치, 냉각을 공급하는 물 공급장치, 에어를 발생시키고 불어내는 에어공급장치를 포함하되 순차적으로 공급할 수 있도록 구성하는 특징이 있다.

이와 같이, 본 발명은 성형부를 구성하는 캐비티(Cavity) 또는 코어(Core)를 2개 또는 그 이상으로 분할하여, 상판에 3차원 가열 냉각구조와 씰링 구조를 형성하고 하판에 지지면을 형성하며 이를 조립함으로써 사출성형시 금형내 고온 스팀(Steam)을 사용하여 급속 가열 및 급속 냉각한 후 에어분사(Air Blow)를 하여 고광택 웰드레스(Weldless) 제품을 구현함에 있어 금형 캐비티에 급속 가열 및 냉각효율이 향상되도록 개선시켜 생산성 향상 및 품질 개선 효과가 있다.

또한, 제1금형의 제1캐비티와 제2캐비티를 분할하여 3차원 가열 및 냉각구조를 구현하여 금형의 가열시간 및 냉각시간을 단축하며, 싸이클 타임 단축효과가 있다.

또한, 3차원 냉각을 구현하기 위한 제1캐비티와 제2캐비티를 금형 자체적으로 구성함으로써 타 3차원 냉각 구현 대비 사이즈 제약이 없는 효과를 가지며, 외주공정이 없어 원가절감 효과가 있다.

또한, 기존 건드릴 홀방식에서 가공기계 가공방식으로 가공 납기 단축 및 외주공정이 없어 원가절감 효과가 있다.

또한, 금형 가열 및 냉각구조가 성형면과 일정한 거리를 유지함으로 사출품의 외관에 웰드라인, 이색, 제팅 등 사출 문제점을 제거하여 사출품질을 보다 향상시킬 수 있다.

또한, 사출불량 축소로 생산성을 향상시키며, 원재료를 절감할 수 있다.

또한, 씰링재인 오링의 상단면에 웨이브를 주고 하단면을 반 사각형의 구조를 주어 씰링하고, 고진공시 홈이 형성된 플레이트에 의해 오링과 플레이트 사이에 반발탄성력이 발생하여 완전한 씰링 형태를 유지시키며, 웨이브를 다양하게 줄 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 금형의 3차원 급속 가열 냉각구조에 따른 금형의 모습을 도시한 단면도,
도 2는 도 1의 금형 외관 상태를 보인 사시도,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 금형의 3차원 급속 가열 냉각구조로 제작되는 사출품으로 티브이(TV) 커버리어(Cover-Rear)를 도시한 정면사시도와 후면사시도,
도 4는 도 1에 도시한 제1금형의 제1A 캐비티와 제1B 캐비티를 상세하게 도시한 요부 확대 단면도,
도 5는 도 4의 표기 A의 확대 단면 사시도,
도 6은 도 4 및 도 5의 가열및냉각부의 가열냉각수로와 좌, 우측면에 설치된 씰링부의 형상을 보인 요부확대 단면도,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 금형의 3차원 급속 가열 냉각구조에 따른 제1A 캐비티에 실시예로 적용한 제품 외관, 분할면, 가열냉각수로, 씰링홈의 상태를 입체적으로 도시한 단면도와 사시도 및 요부확대 사시도,
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 금형의 3차원 급속 가열 냉각구조에서 제1B 캐비티가 1A 캐비티에 대응하는 분할면, 씰링고정부 및 제1성형판에 대응하는 제1B 캐비티 바닥의 상태를 입체적으로 도시한 사시도와 요부확대 사시도 및 절단사시도와 단면도,
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 금형의 3차원 급속 가열 냉각구조에서 제1A 캐비티와 제1B 캐비티를 다수개의 고정 볼트로 상호 조립하는 모습을 보인 사시도와 요부확대 사시도 및 설명도,
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 금형의 3차원 급속 가열 냉각구조에서 스팀발생기를 제1금형과 연결한 모습을 보인 평면도 및 사시도,
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 금형의 3차원 급속 가열 냉각구조에서 바이톤 오링과 실리콘 씰링의 실시 예를 보인 실제 제작 사진,
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 금형의 3차원 급속 가열 냉각구조를 갖는 금형으로 실제 사출하는 모습을 보인 사진,
도 13은 본 발명실시 예에 따른 금형의 3차원 급속 가열 냉각방법을 순차적으로 기재한 순서도,
도 14는 종래 오링 씰링 방법의 모습을 보인 설명도,
도 15는 종래 적층방식 구조의 모습을 보인 단면도와 요부확대 단면도 및 사시도와 요부확대 사시도,
도 16은 종래 금형의 확산 접합 구조의 모습을 보인 설명도,
도 17은 종래 일반 원형홀 구조의 모습을 보인 사시도와 요부확대 사시도 및 요부확대 단면도.

이하, 본 발명을 첨부된 도면에 의해 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

참고로 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단될 경우에는 그 상세한 설명을 생략하였다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운영자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다.

그러므로, 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것임은 물론이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 급속 가열 냉각구조를 갖는 금형의 모습을 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1의 금형 외관 상태를 보인 사시도로, 본 발명 금형(100)의 3차원 급속 가열 냉각 및 씰링구조는, 스팀발생기(160), 공급라인(161), 배출라인(162)을 포함한다. 즉, 금형(100)의 제1A 캐비티(113) 및 제1B 캐비티(114)에 스팀을 공급하여 금형(100)을 가열하고, 제1A 캐비티(113) 및 제1B 캐비티(114)에 냉각 및 에어를 공급하여 금형(100)을 냉각한다. 이렇게 금형(100)을 가열, 냉각, 에어의 순차적인 공급을 통하여 고광택 웰드레스 제품을 발현시키게 된다.

이런 본 발명의 금형(100)은 제1금형(110), 제2금형(120), 취출판(130) 및 핫밸브판(140)을 포함한다.

상기 제1금형(110)에는 제조할 사출물(150)의 외관에 대응하는 형상의 제1A 캐비티(113)와 제1B 캐비티(114)를 포함하며, 상기 제1A 캐비티(113)와 제1B 캐비티(114)는 외관에 대응하는 일정거리에 따라 3차원적으로 분할한다. 제1A 캐비티(113)에는 급속 가열 및 냉각할 수 있도록 급속가열및냉각수로(200)를 포함한다. 상기 급속가열및냉각수로(200)에는 씰링고정부(213)와 씰링홈(214)을 포함하며, 씰링홈(214)에는 씰링재(215)를 사용하여 마감 처리한다. 상기 제1A 캐비티(113)와 제2 캐비티(114)를 상호 조립하여 하나의 캐비티를 형성한다.

이런 제1금형(110)은 사출시 사출압력에 의해 발생할 수 있는 변형을 방지하고, 캐비티를 지지하는 제1설치판(111) 및 제1성형판(112)을 포함하며 제1설치판(111)은 제1성형판(112) 상부에 위치한다. 상기 제1B 캐비티(114)에 온도센서(115)를 설치하여 가열 및 냉각 온도를 감지하여 스팀발생기(160)의 온도를 제어할 수 있다.

상기 제2금형(120)은 제1금형(110)과 대향 배치되고, 제조할 사출물(150)의 배면(사출물 내면)에 대응하는 형상의 제2코어(123)를 포함한다. 상기 제2코어(123) 하부 내측에는 다점의(다수 개의) 핫밸브게이트(144)를 포함하여 사출기(미도시)로 부터 용융된 수지(레진)를 주입하여 사출물(150)을 형성한다.

이런, 제2금형(120)은 제2성형판(122), 스페이스블록(124), 제2설치판(121) 및 핫밸브판(140)을 포함한다. 상기 제2성형판(122), 스페이스블록(124), 제2설치판(121), 핫밸브판(140)은 하부에 순차적으로 위치되는 구조를 가질 수 있다. 제1금형(110)의 제1설치판(111) 및 제1성형판(112)와 함께 캐비티를 지지한다.

상기 핫밸브판(140)은 제3A 설치판(141), 제3B 밸브판(142), 제3C 밸브판(143)을 포함하며, 다점의(다수개의) 핫밸브게이트(144)를 구성한다.

상기 제2성형판(122)은 제1성형판(112)과 결합하여 캐비티를 형성하고, 제2성형판(122) 하부에는 스페이스블록(124)과 제2설치판(121)이 위치한다. 제2성형판(122)과 제2설치판(121) 사이에는 취출판(130)이 위치하며, 상기 취출판(130)이 상하 이동 가능하도록 배치될 수 있는 공간을 형성함과 동시에, 제2설치판(121) 하부에 핫밸브판(140)을 배치하여 제2금형(120)의 외관을 형성한다.

상기 취출판(130)은 상밀판(131), 하밀판(132)을 포함하며, 상밀판(131)에는 사출물(150)을 취출하는 밀핀(133)을 포함한다. 밀핀(133)은 상밀판(131), 하밀판(132)에 장착되어 상하 이동하며, 일부는 제2성형판(122), 제2코어(123)를 관통하여 사출물(150)을 밀어올릴 수 있다.

상기 제2성형판(122)에는 취출판(130)을 상하 이동할 수 있도록 다수개의 실린더(134)를 포함할 수 있으며, 실린더(134)는 사출기(미도시)의 유압라인을 통하여 동작한다.

상기 제1금형(110)을 가열시키기 위한 가열매체 또는 냉각시키기 위한 냉각매체가 유입될 수 있도록 공급라인(161)이 연결될 수 있고, 가열 및 냉각이 완료된 후 가열매체 또는 냉각매체가 제1금형(110)에서 배출되도록 배출라인(162)을 포함한다.

상기 가열매체는 스팀발생기(160)로 공급받은 스팀(Steam)을 적용하며, 스팀발생기(160)에는 물을 스팀으로 변환하는 스팀장치(도시않음)와 스팀을 공급하는 공급장치(도시않음), 냉각을 공급하는 물 공급장치(도시않음), 에어를 발생시키고 불어내는 에어공급장치(도시않음)를 포함하되 순차적으로 공급할 수 있도록 구성한다. 제2금형(120)의 온도조절은 별도의 온도조절기(미도시)에서 공급되는 온수 또는 냉수를 제2성형판(122), 제2코어(123)에 연결하여 금형을 냉각시킨다.

도 3은 본 발명 실시 예인 금형의 3차원 급속 가열 냉각구조로 제작된 사출품(150)으로 티브이(TV) 커버리어(Cover-Rear)를 도시한 정면사시도와 후면사시도로, 제품 외관(151)은 제1금형(110)의 제1A 캐비티(113)의 성형면에 구성하며, 제품 배면(152)은 제2금형(120)의 제2코어(123)의 성형면에 적용한다.

도 4는 도 1에 도시한 제1금형(110)의 제1A 캐비티(113)와 제1B 캐비티(114)를 상세하게 도시한 요부 확대 단면도로, 고광택 웰드레스 금형사출의 사상에 따라 금형(100)의 제1A 캐비티(113)을 급속 가열 및 급속 냉각을 위하여 제1A 캐비티(113)의 제품 외관(151)과 일정한 거리를 두고 분할면(221)을 가공하여 제1A 캐비티(113)의 형상을 이룬다. 상기 분할면(221)에 가열및냉각부(210) 수로를 형성한다. 제1B 캐비티(114)는 제1A 캐비티(113)에 분할면(221)을 기준으로 상호조립하여 단일 캐비티로 구성된다. 제1B 캐비티의 두께는 금형강도에 준한 두께가 설정된다. 가열및냉각부(210)의 형상은 아래의 도 7에서 상세히 설명한다.

도 5는 도 4의 표기 A의 확대 단면 사시도로, 가열및냉각부(210)의 가열냉각수로(211)에 대하여 단면형상을 도시하였고, 급속 가열 및 급속 냉각을 위한 스팀 공급홀(216)과 스팀 배출홀(217)을 포함한다.

도 6은 도 4 및 도 5의 가열및냉각부(210)의 가열냉각수로(211)와 좌, 우측면에 설치된 씰링부(212)의 형상을 보인 요부확대 단면도로, 가열냉각 수로(211)의 직경은 ㅨ8 ∼ ㅨ12mm까지 사용한다. 상기 씰링부(212)는 제1 캐비티(113)의 씰링홈(214)에 씰링재(215)을 설치하며, 제1B 캐비티(114)와 조립할 때 제1B 캐비티(114)의 씰링 고정부(213)과 씰링재(215)를 고정한다. 이로서 급속 가열-냉각시 씰링재(215)가 스팀의 압력에 의해 변형되는 것을 방지한다.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 금형의 3차원 급속 가열 냉각구조에서 제1A 캐비티(113)에 실시예로 적용한 제품 외관(151), 분할면(221), 가열냉각수로(211), 씰링홈(214)의 상태를 입체적으로 도시한 단면도와 사시도 및 요부확대 사시도이다. 미설명부호 220은 파팅라인(Parting line)이다.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 금형의 3차원 급속 가열 냉각구조에서 제1B 캐비티(114)가 1A 캐비티(113)에 대응하는 분할면(221), 씰링고정부(213) 및 제1성형판(112)에 대응하는 제1B 캐비티 바닥(222)의 상태를 입체적으로 도시한 사시도와 요부확대 사시도 및 절단사시도와 단면도이다.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 금형의 3차원 급속 가열 냉각구조에서 제1A 캐비티(113)와 제1B 캐비티(114)를 다수개의 고정 볼트(241)로 상호 조립하는 모습을 보인 사시도와 요부확대 사시도 및 설명도로, 제1A 캐비티(113)와 제1B 캐비티(114) 조립시 상호 위치 맞춤을 위하여 록킹(242)을 설치한다.

도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 금형의 3차원 급속 가열 냉각구조에서 스팀발생기(160)를 제1금형(110)과 연결한 모습을 보인 평면도 및 사시도로, 스팀발생기(160)에서 발생한 스팀은 공급라인(161)을 통하여 제1금형(110)의 공급조인트(163), 스팀파이프(165)를 통하여 공급되며, 사용된 가열매체, 냉각매체, 에어는 배출조인트(164), 배출라인(162)을 통하여 스팀발생기(160)로 다시 회수된다.

도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 금형의 3차원 급속 가열 냉각구조에서 씰링재로 바이톤 오링과 실리콘 씰링의 실시 예를 보인 실제 제작 사진이고, 도 12는 실시 예에 따른 금형의 3차원 급속 가열 냉각구조를 갖는 본 발명의 금형(100)으로 실제 사출하는 모습을 보인 사진이다.

도 13은 본 발명실시 예에 따른 금형의 3차원 급속 가열 냉각방법을 순차적으로 기재한 순서도로, 금형(100) 형개시 가열매체를 통해 금형(100)을 120∼180℃까지 가열하는 형개금형가열단계(101)와, 금형(100) 가열 완료 후 형폐하여 사출을 진행을 진행하는 사출형폐단계(102)와, 사출시 레진 유동중 고화가 되는 것을 방지하기 위해 레진의 리멜트(Remelt) 온도인 120℃로 금형(100)의 성형면을 가열하여 사출시 사출물의 고광택 웰드레스를 발현하는 금형성형면 가열사출단계(103)와, 사출 완료 후 냉각매체를 통해 금형(100)을 60℃까지 냉각하는 금형냉각단계(104)와, 에어매체를 통해 금형(100)의 상기 냉각매체를 에어로 불어내는 금형에어블로어단계(105)와, 금형(100)을 형개한 후 사출품의 취출을 진행하는 사출품취출단계(106)로 이루어진다.

상기 금형(100)은, 제1금형(110)의 제1성형판(상코어)(112)에 제조할 사출물 외관에 대응하는 외관형상을 구성하고 제1금형(110)과 대향 배치되며 제1금형(110)과 결합하여 대응하는 제2금형(120)에 제조할 사출물 내면에 대응하는 제2성형판(하코어)(122)을 포함하며, 상기 제1성형판(112)은 제1A 캐비티(113)와 제1B 캐비티(114)로 분할하여 구성하고, 상기 제1A 캐피티(113)는 급속 및 균일한 온도제어가 가능하도록 두께(T1)를 일정하게 구성하여 성형면에 가장 가까운 3차원 분할면(221)이 마련되며, 상기 제1성형판(112)을 가열매체, 냉각매체, 에어 매체를 통해 각각 급속 가열 및 냉각, 에어 블로어할 수 있도록 급속가열및냉각수로(200)를 형성하여서 이루어진다.

상기 가열매체는 스팀발생기(160)로 공급받은 스팀(Steam)을 적용하며, 스팀발생기(160)에는 물을 스팀으로 변환하는 스팀장치(도시않음)와 스팀을 공급하는 공급장치(도시않음), 냉각을 공급하는 물 공급장치(도시않음), 에어를 발생시키고 불어내는 에어공급장치(도시않음)를 포함하되 순차적으로 공급할 수 있도록 구성한다.

이상에서는 특정의 실시 예를 도시하고 설명하였다. 본 발명은 상기 실시 예에만 한정하지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.

100 : 금형
110 : 제1금형 111 : 제1설치판
112 : 제1성형판 113 : 제1A 캐비티
114 : 제1B 캐비티 115 : 온도센서
120 : 제2금형 121 : 제2설치판
122 : 제2성형판 123 : 제2코어
124 : 스페이스블록
130 : 취출판 131 : 상밀판
132 : 하밀판 133 : 밀핀
134 : 실린더
140 : 핫밸브판 141 : 제3A 설치판
142 : 제3B 밸브판 143 : 제3C 밸브판
144 : 핫밸브게이트
150 : 사출물 151 : 제품 외관
152 : 제품 배면
160 : 스팀발생기 161 : 공급라인
162 : 배출라인 163 : 공급조인트
164 : 배출조인트 165 : 스팀파이프
200 : 급속가열및냉각수로
210 : 가열및냉각부 211 : 가열냉각수로
212 : 씰링부 213 : 씰링고정부
214 : 씰링홈 215 : 씰링재
216 : 스팀공급홀 217 : 스팀배출홀
220 : 파팅라인(Parting line) 221 : 3차원 분할면
222 : 제1B 캐비티 바닥 223 : 볼트
241 : 고정볼트 242 : 록킹

Claims

제1금형(110)의 제1성형판(상코어)(112)에 제조할 사출물 외관에 대응하는 외관형상을 구성하고, 제1금형(110)과 대향 배치되며 제1금형(110)과 결합하여 대응하는 제2금형(120)에 제조할 사출물 내면에 대응하는 제2성형판(하코어)(122)을 포함하는 금형에 있어서,
상기 제1성형판(112)을 가열시키기 위한 가열매체 또는 냉각시키기 위한 냉각매체 또는 냉각매체를 불어내기 위한 에어매체가 관통하는 다수 개의 급속가열및냉각수로(200)를 더 포함하여 사출된 사출물(150)을 고광택 웰드레스(Weldless) 제품으로 구현하는 것을 특징으로 하는 금형의 3차원 급속 가열 냉각구조.
제 1 항에 있어서,
상기 제1성형판(112)은, 급속 가열 및 냉각 효율이 향상되도록 제1A 캐비티(113)와 제1B 캐비티(114)로 분할하여 구성하고, 상기 제1A 캐피티(113)는 급속 및 균일한 온도제어가 가능하도록 두께(T1)를 일정하게 구성하여 성형면에 가장 가까운 3차원 분할면(221)이 마련되며, 상기 제1성형판(112)을 급속 가열 및 냉각할 수 있도록 급속가열및냉각수로(200)를 구성하고, 상기 급속가열및냉각수로(200)에는 스팀발생기(160)의 공급라인(161) 및 배출라인(162)을 통해 가열, 냉각, 에어 매체가 각각 공급 또는 배출될 수 있도록 스팀공급홀(216)과 스팀배출홀(217)을 연통되게 구성하는 것을 특징으로 하는 금형의 3차원 급속 가열 냉각구조.
제 2 항에 있어서,
상기 1B 캐비티(114)는 1A 캐비티(113)와 일렬배치되고, 제1A 캐비티(113)의 급속가열및냉각수로(200)를 지지 구성하며, 상기 제1A 캐비티(113)의 씰링부(212)에 씰링재(215)를 고정하는 씰링 고정부(213)를 포함하고, 씰링부(212)는 급속가열및냉각수로(200)의 가열, 냉각, 에어 매체가 누수되는 것을 방지하며, 온도센서(115)를 설치하여 급속 가열 및 냉각시 온도를 감지하여 상기 스팀발생기(160)의 동작을 유도하는 것을 특징으로 하는 금형의 3차원 급속 가열 냉각구조.
제 3 항에 있어서,
상기 씰링부(212)에 사용하는 씰링재(215)는, 바이톤 오링 또는 고온용 씰리콘을 도포하거나 오링 중 어느 하나를 선택적으로 사용하는 것을 특징으로 하는 금형의 3차원 급속 가열 냉각구조.
제 1 항에 있어서,
상기 가열매체는 스팀발생기(160)로 공급받은 스팀(Steam)을 적용하며, 스팀발생기(160)에는 물을 스팀으로 변환하는 스팀장치(도시않음)와 스팀을 공급하는 공급장치(도시않음), 냉각을 공급하는 물 공급장치(도시않음), 에어를 발생시키고 불어내는 에어공급장치(도시않음)를 포함하되 순차적으로 공급할 수 있도록 구성하는 것을 특징으로 하는 금형의 3차원 급속 가열 냉각구조.
제 2 항에 있어서,
상기 제2금형(120)은, 제1성형판(112)과 결합하여 캐비티를 형성하고, 제2성형판(122) 하부에는 스페이스블록(124)과 제2설치판(121)이 형성되며, 제2성형판(122)과 제2설치판(121) 사이에는 취출판(130)이 위치하며, 상기 취출판(130)이 상하 이동 가능하도록 배치될 수 있는 공간을 형성함과 동시에, 제2설치판(121) 하부에 제3A 설치판(141), 제3B 밸브판(142), 제3C 밸브판(143)을 포함하며, 다점의(다수개의) 핫밸브게이트(144)를 포함하는 핫밸브판(140)을 배치하여 제2금형(120)의 외관을 형성하고, 사출물(150)을 취출할 수 있는 밀핀(133)을 구성하되 이는 취출판(130)에 구속되어 취출하며, 상기 취출판(130)은 실린더(134)에 의해 동작하는 것을 특징으로 하는 금형의 3차원 급속 가열 냉각구조.
제 6 항에 있어서,
상기 취출판(130)은 상밀판(131), 하밀판(132)을 포함하며, 상밀판(131)에는 사출물(150)을 취출하는 밀핀(133)을 포함하고, 밀핀(133)은 상밀판(131), 하밀판(132)에 장착되어 상하 이동하며, 일부는 제2성형판(122), 제2코어(123)를 관통하여 사출물(150)을 밀어올리는 것을 특징으로 하는 금형의 3차원 급속 가열 냉각구조.
금형 형개시 가열매체를 통해 금형을 120∼180℃까지 가열하는 형개금형가열단계;
금형 가열 완료 후 형폐하여 사출을 진행을 진행하는 사출형폐단계;
사출시 레진 유동중 고화가 되는 것을 방지하기 위해 레진의 리멜트(Remelt) 온도인 120℃로 금형의 성형면을 가열하여 사출시 사출물의 고광택 웰드레스를 발현하는 금형성형면 가열사출단계;
사출 완료 후 냉각매체를 통해 금형을 60℃까지 냉각하는 금형냉각단계;
에어매체를 통해 금형의 상기 냉각매체를 에어로 불어내는 금형에어블로어단계; 및
금형을 형개한 후 사출품의 취출을 진행하는 사출품취출단계;로 이루어짐을 특징으로 하는 금형의 3차원 급속 가열 냉각방법.
제 8 항에 있어서,
상기 금형(100)은, 제1금형(110)의 제1성형판(상코어)(112)에 제조할 사출물 외관에 대응하는 외관형상을 구성하고 제1금형(110)과 대향 배치되며 제1금형(110)과 결합하여 대응하는 제2금형(120)에 제조할 사출물 내면에 대응하는 제2성형판(하코어)(122)을 포함하며, 상기 제1성형판(112)은 제1A 캐비티(113)와 제1B 캐비티(114)로 분할하여 구성하고, 상기 제1A 캐피티(113)는 급속 및 균일한 온도제어가 가능하도록 두께(T1)를 일정하게 구성하여 성형면에 가장 가까운 3차원 분할면(221)이 마련되며, 상기 제1성형판(112)에 가열매체, 냉각매체, 에어 매체를 통해 각각 급속 가열 및 냉각, 에어 블로어할 수 있도록 다수개의 급속가열및냉각수로(200)를 형성하는 것을 특징으로 하는 금형의 3차원 급속 가열 냉각방법.
제 9 항에 있어서,
상기 가열매체는, 스팀발생기(160)로 공급받은 스팀(Steam)을 적용하며, 스팀발생기(160)에는 물을 스팀으로 변환하는 스팀장치(도시않음)와 스팀을 공급하는 공급장치(도시않음), 냉각을 공급하는 물 공급장치(도시않음), 에어를 발생시키고 불어내는 에어공급장치(도시않음)를 포함하되 순차적으로 공급할 수 있도록 구성하는 것을 특징으로 하는 금형의 3차원 급속 가열 냉각방법.