KR20170102685A - 고분자 복합수지 시편 제작용 금형 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고분자 복합수지 시편 제작용 금형에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 금속이 아닌 고분자 복합수지물을 이용하여 전자파 차폐물을 제작하는 것에 있어서 펠릿의 용융 및 프레싱을 통해 시편 제작이 용이하게 이루어질 수 있도록 한 고분자 복합수지 시편 제작용 금형에 관한 것이다.
이를 위해, 고분자 복합수지 펠릿(pellet)을 수용하는 공간이 형성된 하부 케이스;상기 하부 케이스의 공간에 대응되되 프레싱에 의해 하부 케이스의 공간 바닥으로 하강되면서 용융된 고분자 복합수지 펠릿을 가압하며, 가압된 고분자 복합수지 펠릿의 용융물이 상방으로 새어나오는 누출공이 형성된 중간 가압판;상기 중간 가압판의 상부에 배치되며, 누출공을 통해 새어나온 고분자 복합수지 펠릿의 용융물을 가두는 테두리를 포함하는 스페이서;상기 스페이서의 테두리에 배치되며, 프레스의 상부 프레임에 의해 프레싱 되는 상판:을 포함하여 구성된 고분자 복합수지 시편 제작용 금형을 제공한다.

Description

고분자 복합수지 시편 제작용 금형{A mold for a polymer composite resin specimen manufacture}

본 발명은 고분자 복합수지 시편 제작용 금형에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고분자 복합 수지 펠릿을 용융후 프레싱하여 시편을 제작할 수 있도록 한 고분자 복합수지 시편 제작용 금형에 관한 것이다.

최근 들어 전자, 통신 기술의 발달에 힘입어 다양한 기능을 갖는 단위 회로들을 좁은 공간에 밀집시켜 사용하는 것이 기술적으로 가능하게 되었지만, 이와 더불어 인접 회로들 간 전자파의 상호 간섭으로 인하여 기기의 오작동 등을 일으키는 등의 전자파 장애(EMI: Electromagnetic Interference) 문제가 심각해지고 있다.

전자파(Electromagenetic Waves)는 전자기파(電磁氣波)의 약어로서 주기적으로 세기가 변하는 전자기장이 공간을 통해 전파해 가는 현상을 말하며, 그 주파수나 파장에 따라 저주파, 고주파 또는 단파, 장파 등으로 분류되며, 그 전자기적 특성 또한 다양하여 각종 전기, 전자기기나 통신기기등 다양한 분야와 용도에 이용되고 있다.

특히, 전기자동차, 하이브리드자동차 등 전기적으로 제어하는 자동차 부품들이 증가하면서 전장부품의 중요도는 점차 높아진 반면, 불필요한 전자파 방사로 차량의 오작동 및 급발진 등의 안전사고 발생이 문제되고 있다.

특히, 자동차의 조향장치는 차량의 이동 방향을 제어하는 안전부품으로서, 각종 전자제어부품 및 장치로 인해 유해 전자파가 다량 방출되고, 불필요한 전자파 방사로 인한 전자파 간섭 등에 의한 오작동시 운전자의 안전에 치명적인 영향을 줄 수 있어 전자파 차폐에 대한 필요성이 특히 중요시 되고 있다.

아울러, 전자 기기로부터 발생하는 전자파의 경우 열작용에 의해 생체 조직세포의 온도를 상승시켜 면역기능을 약화시키거나, 유전자의 변형 등과 같이 인체에 악영향을 미치고 있음이 계속해서 보고되고 있으며, 인체에 미치는 전자기파의 영향을 방지하기 위한 전자파 흡수체의 필요성은 최근 들어 더욱 강조되고 있다.

이에 따라, 전자부품 및 전자기기에는 전자파의 방출 및 침입을 차단 및 흡수하기 위해 전자파 차폐재가 필수적으로 사용되고 있다.

이러한 차폐재는 주로 금속기재(metal based material)를 직접 가공하거나 또는 금속기재를 전도성막에 도장 또는 도금하는 방법이 있다.

금속기재를 직접 가공하는 방법은 금속기재가 복잡한 패턴을 가지고 있는 경우 가공성이 좋지 않고, 무게가 많이 나가는 단점이 있다.

또한, 금속기재를 전도성막에 도금하는 방법은 탈지단계, 에칭단계, 중화단계, 활성화단계, 금속증착단계, 도금단계와 같이 복잡한 프로세스를 거쳐야 하므로,생산성 측면에서 부담이 되는 단점이 있다.

또한, 장기간 사용에 따라 금속기재가 탈착되어 사용안정성이 나쁜 단점이 있다.

또한, 기존의 전자파 차폐 소재인 일반적인 경량 금속을 적용한 전자파 차폐용 플라스틱 복합소재 제품의 경우, 전자파 차폐 성능은 우수하나 다이캐스팅 공정 시 적용되는 가공 및 후처리 공정을 고려한 최종 제품 가격 및 생산성 부분에서 취약한 문제가 있었다.

이러한 문제들을 해소하기 위해, 최근에는 고분자 복합수지를 응용한 전기전도성 및 전기파 차폐물이 개발되고 있다.

고분자 복합수지는 열가소성 수지에 전도성이 있는 탄소섬유, 금속파우더, 금속섬유, 자성체, 유전체 등 2종 이상의 탄소소재 복합 적용을 통해 전자파 차폐 효율을 높일 수 있으며, 경량화율 증대와 열가소성 수지를 매트릭스로 하여 가공성 및 생산성을 향상 시킬 수 있다.

특히, 자동차의 전자식 조향장치 하우징에 고분자 복합수지가 적용될 수 있으므로, 자동차용 차세대 기능성 소재의 가장 큰 요구사항인 경량화 측면에서 30% 이상의 경량화를 구현할 수 있어 연비 향상을 기대할 수 있으며, 가공 및 후처리 공정 생략을 통한 최종 제품 가격 및 생산성 부분에서 상대적으로 우위를 점할 수 있는 효과가 있다.

또한, 고분자 복합수지는 경량 금속을 이용한 소재와는 달리, 사출하는 공정만으로 제품화가 가능하기 때문에 생산가격 및 생산성 측면에서 이점이 상당하다 할 수 있다.

한편, 상기한 고분자 복합수지를 이용한 전자파 차폐물을 제작하기 위해서는, 전자파 차폐물에 포함되는 물질의 종류나 함유량은 전자파 차폐물의 특성을 크게 좌우하는 것이므로, 제조 공정에서 이러한 성분을 정확하게 분석하고 파악하는 것은 소재의 특성파악 및 품질 관리상 극히 중요하다.

따라서, 전자파 차폐물 성형품을 제작하기 전에, 고분자 복합수지물을 이용한 시편을 먼저 제작하여 그 물성을 분석하는 과정을 거치게 된다.

종래에는 부품 제작을 위한 소재의 시편을 채취하는 과정에 있어서, 금속으로 제공됨으로써 프레싱이나 절단을 통해 시편 채취가 이루어졌으나, 상기와 같이 고분자 복합수지의 경우에는 시편을 관찰하기 위해 상기 시편을 따로 제작해야하는 과정이 따르게 된다.

이를 위해, 부품 제작을 위한 고분자 복합수지의 시편을 제작하기 위한 설비가 마련되어야 하는 실정이다.

대한민국 등록번호 제20-0230225호 대한민국 등록번호 제20-0211392호호 대한민국 공개번호 제10-2014-0081614호

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 경량율 및 전자파 차폐율을 높일 수 있는 전자파 차폐물을 제작하기 위해 고분자 복합수지를 소재로 한 전자파 차폐물 제작에 있어서, 고분자 복합수지 소재의 성능 테스트를 위한 시편 제작이 용이하게 이루어질 수 있도록 한 고분자 복합수지 시편 제작용 금형을 제공하고자 한 것이다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여, 고분자 복합수지 펠릿(pellet)을 수용하는 공간이 형성된 하부 케이스;상기 하부 케이스의 공간에 대응되되 프레싱에 의해 하부 케이스의 공간 바닥으로 하강되면서 용융된 고분자 복합수지 펠릿을 가압하며, 가압된 고분자 복합수지 펠릿의 용융물이 상방으로 새어나오는 누출공이 형성된 중간 가압판;상기 중간 가압판의 상부에 배치되며, 누출공을 통해 새어나온 고분자 복합수지 펠릿의 용융물을 가두는 테두리를 포함하는 스페이서;상기 스페이서의 테두리에 배치되며, 프레스의 상부 프레임에 의해 프레싱 되는 상판:을 포함하여 구성된 고분자 복합수지 시편 제작용 금형을 제공한다.

이때, 상기 하부케이스의 둘레는 일정 너비를 갖는 테두리부를 형성하고, 상기 중간 가압판은, 하부 케이스의 바닥으로 하강되어 고분자 복합 수지 펠릿을 가압하고, 누출공이 형성된 몸체;상기 몸체의 둘레로부터 외측으로 연장 형성되어 하부케이스의 테두리부에 대향되는 연장편:을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 누출공은 중간 가압판의 일측에서 타측으로 형성된 슬릿(slit) 형태로 이루어진 것이 바람직하다.

또한, 상기 상판의 저면에는 중간 가압판의 누출공을 통해 새어나온 고분자 복합 수지물의 용융물 양이 과도할 경우, 외부로 배출시키는 관로인 범람유로가 형성된 것이 바람직하다.

또한, 상기 하부케이스와 상판 중 하나 이상의 내부에는 공냉 튜브가 설치된 것이 바람직하다.

본 발명에 고분자 복합수지 시편 제작용 금형은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 고분자 복합 수지를 소재로 하는 부품의 시편을 용이하게 제작할 수 있는 효과가 있다.

즉, 수지재를 용융하고, 그 용융물을 이용해 다양한 크기 및 형태로 시편을 제작할 수 있으므로, 시편 제작의 효율성을 높일 수 있는 것이다.

둘째, 고분자 복합수지를 이용한 전자파 차폐물 시편 제작에 있어서, 기존 설비인 프레스 설비를 이용할 수 있어, 설비 마련을 위한 경제적 부담을 줄일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고분자 복합수지 시편 제작용 금형을 나타낸 분해사시도
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고분자 복합수지 시편 제작용 금형을 나타낸 분해측면도
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고분자 복합수지 시편 제작용 금형을 나타낸 사시도
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고분자 복합수지 시편 제작용 금형에 의해 시편이 제작되는 과정을 나타낸 단면도.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하, 첨부된 도 1 내지 도 4b를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고분자 복합수지 시편 제작용 금형(이하, '시편 제작용 금형'이라 함)에 대하여 설명하도록 한다.

시편 제작용 금형은 전자파 차폐 효율을 높이기 위한 부품 제작을 위해, 전자파 차폐 효율을 높이고 경량화가 가능한 고분자 복합수지를 소재로 한 부품 제작에 있어서, 미리 물성 분석을 하기 위한 시편을 용이하게 제작할 수 있도록 한 기술적 특징이 있다.

이를 위한 시편 제작용 금형은, 도 1에 도시된 바와 같이 하부 케이스(100)와, 중간 가압판(200)과, 스페이서(300)와, 상판(400)을 포함하여 구성된다.

하부 케이스(100)는 고분자 복합수지 펠릿(이하, '펠릿'이라 함)을 수용하며, 공간(110)을 형성한다.

이때, 하부 케이스(100)의 둘레는 일정 너비를 갖는 테두리부(120)를 형성한다.

테두리부(120)는 중간 가압판(200)이 하부 케이스(100)의 공간으로 하강할 때, 중간 가압판(200)의 과도한 하강을 억제하며, 중간 가압판(200)이 하부 케이스(100)에 원활하게 위치되도록 하는 구성이다.

그리고, 하부 케이스(100)의 테두리부(120)에는 탈형홈(121)이 형성된다.

탈형홈(121)은 금형을 구성하는 부품 간에 분리 작업이 용이하게 이루어지도록 하기 위한 구성으로서, 테두리부(120)의 외측이 개구된 형태로 이루어진다.

또한, 하부 케이스(100)의 측면에는 복수의 관통공(130)이 형성된다.

관통공(130)은 하부 케이스(100)의 측부를 관통하며, 필렛의 용융물을 경화시키기 위한 공냉 튜브(T)가 설치되기 위한 구성이다.

즉, 관통공(130)은 하부 케이스(100) 공간(110)의 바닥면 하부에 위치되며, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 관통공(130)에는 에어가 순환되는 공냉 튜브(T)가 설치될 수 있는 것이다.

다음으로, 중간 가압판(200)은 프레스의 프레싱에 의해 하부 케이스(100)의 공간(110)에 수용된 펠릿을 가압하는 역할을 하며, 하부 케이스(100)의 공간(110)에 대응된다.

정확하게는, 상기 중간 가압판(200)은 하부 케이스(100) 공간에서 펠릿의 용융에 의해 형성된 수지 용융물을 가압하는 것이다.

중간 가압판(200)은 하부 케이스(100)의 공간(110)으로 하강되면서 수지 용융물을 가압하는 몸체(210)와, 몸체(210)의 둘레로부터 외측으로 연장된 연장편(220)을 포함한다.

이때, 몸체(210)에는 누출공(211)이 형성된다.

누출공(211)은 몸체(210)가 하부 케이스(100) 공간으로 하강되면서 수지 용융물을 가압할 때, 상기 수지 용융물이 상방으로 새어나오도록 하기 위한 구성이다.

누출공(211)은 몸체(210)의 상,하부를 관통하여 형성되며, 몸체(210)에 복수로 형성됨이 바람직하다.

이때, 누출공(211)의 형태 및 형성 위치는 제한되지 않지만, 도 1에 도시된 바와 같이 몸체(210)의 양측에 슬릿(slit) 형태로 이루어짐이 바람직하다.

즉, 누출공(211)은 몸체(210)의 일측에서 타측으로 길고 가늘게 형성된 장공(長空)의 형태로 이루어진 것이다.

또한, 몸체(210)의 둘레면에는 씰링부재(212)가 설치됨이 바람직하다.

씰링부재(212)는 중간 가압판(200)의 하강시 수지 용융물이 누출공(211) 외에 다른 곳으로 새어 나오는 것을 방지하기 위함이다.

다음으로, 스페이서(300)는 중간 가압판(200)의 누출공(211)을 통해 새어나온 수지 용융물을 가둬, 시편의 형태가 이루어지게 하는 역할을 한다.

스페이서(300)는 중간 가압판(200)의 몸체(210) 상면에 위치되며, 그의 전체 너비는 중간 가압판(200)의 전체 너비에 비해 작게 형성됨이 바람직하다.

스페이서(300)는 수지 용융물을 가둘 수 있도록 중간이 관통된 테두리를 형성하며, 그의 형태 및 높이는 제한되지 않는다.

즉, 스페이서(300)의 형태에 따라 시편의 형태가 가변될 수 있으며, 스페이서(300)의 높이에 따라 시편의 두께가 가변될 수 있는 것이다.

다음으로, 상판(400)은 프레스의 상부 프레임의 힘을 받는 부위이며, 스페이서(300) 위에 배치된다.

즉, 상판(400)은 프레스의 프레싱에 의해 중간 가압판(200)을 눌러 하부 케이스(100) 공간(110)의 수지 용융물이 누출공(211)을 통해 새어나오게 한 것이다.

이때, 상판(400)의 측면에는 측부를 관통하는 관통공(410)이 형성된다.

상기 관통공(410) 역시 하부 케이스(100)의 관통공(130)과 마찬가지로 공냉 튜브(T)가 설치되는 공간으로서, 스페이서(300) 안에 위치된 수지 용융물을 경화시키기 위한 구성이다.

그리고, 상판(400)의 저면 가장자리에도 탈형홈(420)이 형성된다.

상기 탈형홈(420) 역시 상판을 분리하기 용이하게 한 구성으로서, 하부 케이스(100)에 형성된 탈형홈(121)에 대응된다.

그리고, 상판(400)의 저면에는 도 1에 도시된 바와 같이 범람유로(430)가 형성된다.

범람유로(430)는 중간 가압판(200)의 누출공(211)을 통해 새어나온 수지 용융물이 상기 스페이서(300) 테두리 안에 수용할 수 있는 양보다 많을 경우 상기 수지 용융물을 외부로 배출시키기 위한 유로이다.

상기 범람유로(430)는 스페이서(300)로부터 범람된 수지 용융물을 일시 수용하는 수용홈(431)과, 수용홈(431)으로부터 상판(400)의 외부로 수지 용융물을 배출시키는 배출홈(432)으로 구성된다.

한편, 상기한 금형을 구성하는 각 부품에는 가이드공(H)이 형성됨이 바람직하다.

가이드공(H)은 프레스의 프레싱 작동시, 상판(400)이 스페이서(300), 중간 가압판(200), 하부 케이스(100)로 하강되는 경로를 일정하게 가이드하는 역할을 한다.

이를 위해, 가이드공(H)에는 각 가이드공(H)을 통과하는 가이드핀(미도시)이 설치된다.

이하, 상기한 구성으로 이루어진 시편 제작 금형을 이용한 시편 제작 과정에 대하여 살펴보도록 한다.

프레스의 하부 프레임에 하부 케이스(100)를 안착시킨 후, 고분자 복합수지 펠릿을 하부 케이스(100) 공간(110)에 넣는다.

다음으로, 하부케이스(100) 위에 중간 가압판(200)을 배치시키고, 중간 가압판(200) 위로 스페이서(300) 및 상판(400)을 차례로 배치시킨다.

이후, 프레스의 하부 프레임을 히팅하여 하부 케이스(100) 공간에 수용된 복수의 펠릿을 용융시킨다.

이후, 하부케이스(100) 공간(110) 안에 펠릿이 녹아 용융물이 되면, 프레스의 상부 프레임을 하강하여 상판(400)을 가압시킨다.

이때, 상판(400)은 하강되며, 스페이서(300)와 중간 가압판(200)을 동시에 하강시킨다.

이때, 중간 가압판(200)이 하부케이스(100) 내로 하강됨에 따라, 하부 케이스 (100)안의 수지 용융물은 중간 가압판(200)에 의해 프레싱 되면서 중간 가압판(200)의 누출공(211)을 통해 몸체(210)의 상면으로 새어나오게 된다.

이후, 수지 용융물은 스페이서(300)의 테두리에 의해 갇히게 된다.

이때, 누출공을(211) 통해 새어나온 수지 용융물이 과도하게 많을 경우, 수지 용융물의 일부는 범람 유로(430)를 통해 금형의 부로 빠져나오게 된다.

이에 따라, 수지 용융물은 스페이서(300)의 형태 및 높이에 맞는 형태가 된다.

다음으로, 프레싱이 완료되어 수지 용융물이 스페이서(300) 내에 차게 되면, 상판(400)과 하부케이스(100) 각각에 설치된 공냉 튜브(T)를 통해 에어를 유입시킨다.

이에 따라, 스페이서(300)의 테두리 안에 수용된 수지 용융물은 에어에 의해 공냉된 후 경화된다.

이후, 상부 프레임을 상승시킨 후, 상판(400)을 들어올려 스페이서(300)를 개방시킨다.

이때, 상판(400)에 형성된 탈형홈(420)에 공구를 넣거나, 작업자가 들어올려 스페이서(300)를 개방시킨다.

이후, 스페이서(300) 안에서 경화된 수지 용융물을 꺼내, 물성 분석을 위한 일련의 과정을 실시한다.

또한, 하부케이스(100)에 형성된 탈형홈(121)에 공구를 넣거나 작업자가 탈형홈(121)에 손을 넣어 중간 가압판(200)을 들어올려 분리시킨다.

이로써, 고분자 복합 수지 시편 제작용 금형을 이용한 시편 제작이 완료된다.

지금까지 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 고분자 복합수지 시편 제작용 금형은 고분자 복합수지를 소재로하는 전자파 차폐물 제작에 있어서, 물성 테스트를 위한 전자파 차폐물의 시편을 용이하게 제작할 수 있도록 한 기술적 특징이 있다.

이에 따라, 시편 분석을 통해 양질의 전자파 차폐물 제품을 생산할 수 있게 된다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대하여 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정은 첨부된 특허 청구범위에 속함은 당연한 것이다.

100 : 하부케이스 110 : 공간
120 : 테두리부 121, 420 : 탈형홈
130, 410 : 관통공 200 : 중간 가압판
210 : 몸체 211 : 누출공
212 : 씰링부재 220 : 연장편
300 : 스페이서 400 : 상판
430 : 범람유로 431 : 수용홈
432 : 배출홈

Claims (5)

1. 고분자 복합수지 펠릿(pellet)을 수용하는 공간이 형성된 하부 케이스;
   상기 하부 케이스의 공간에 대응되되 프레싱에 의해 하부 케이스의 공간 바닥으로 하강되면서 용융된 고분자 복합수지 펠릿을 가압하며, 가압된 고분자 복합수지 펠릿의 용융물이 상방으로 새어나오는 누출공이 형성된 중간 가압판;
   상기 중간 가압판의 상부에 배치되며, 누출공을 통해 새어나온 고분자 복합수지 펠릿의 용융물을 가두는 테두리를 포함하는 스페이서;
   상기 스페이서의 테두리에 배치되며, 프레스의 상부 프레임에 의해 프레싱 되는 상판:을 포함하여 구성된 고분자 복합수지 시편 제작용 금형.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 하부케이스의 둘레는 일정 너비를 갖는 테두리부를 형성하고,
   상기 중간 가압판은,
   하부 케이스의 바닥으로 하강되어 고분자 복합 수지 펠릿을 가압하고, 누출공이 형성된 몸체;
   상기 몸체의 둘레로부터 외측으로 연장 형성되어 하부케이스의 테두리부에 대향되는 연장편:을 포함하는 것을 특징으로 하는 고분자 복합수지 시편 제작용 금형.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 누출공은 중간 가압판의 일측에서 타측으로 형성된 슬릿(slit) 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 고분자 복합수지 시편 제작용 금형.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 상판의 저면에는 중간 가압판의 누출공을 통해 새어나온 고분자 복합 수지물의 용융물 양이 과도할 경우, 외부로 배출시키는 관로인 범람유로가 형성된 것을 특징으로 하는 고분자 복합수지 시편 제작용 금형.
5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 하부케이스와 상판 중 하나 이상의 내부에는 공냉 튜브가 설치된 것을 특징으로 하는 고분자 복합수지 시편 제작용 금형.
   
   
   

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