KR20170140504A - 발포체 금형제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 임의 형상의 성형 공간이 구비되는 하부 금형을 위치시키는 단계와; 상기 하부 금형의 성형 공간에 대
응하는 임의 형상의 성형 공간이 구비되되 상기 성형 공간은 상면의 유입 홀과 연통되는 상부 금형을 준비하여
상기 하부 금형 상부에 위치시키는 단계와; 상기 상부 금형의 유입 홀과 연결되는 하면의 주입 홀과 연통되되 적
어도 상기 상부 금형 및 하부 금형에 의해 형성되는 내부 성형 공간의 체적보다 많은 양의 성형 재료를 수용할
수 있는 수용 홈이 구비되는 주입 판을 상기 상부 금형 상부에 위치시키는 단계와; 상기 주입 판의 수용 홈에 일
정 양의 성형 재료를 채워넣는 단계와; 하면에는 상기 주입 판의 수용 홈 형상에 대응하는 돌출 단이 구비되는
가압 판을 상기 주입 판 상부에 위치시키는 단계와; 가압 가열하여 상기 주입 판의 수용 홈에 채워져 용융된 성
형 재료를 상기 가압 판의 돌출 단을 이용하여 상기 상부 금형 및 하부 금형의 합형에 의해 형성되는 내부 성형
공간으로 주입하는 단계와; 상부 금형 및 하부 금형의 내부 성형 공간에 채워진 성형 재료를 발포 성형하는 단계
를; 포함하여 이루어지는 발포체 제조방법을 제공한다.

Description

발포체 금형제조 방법{Method of production mold for foam body}

본 발명은 발포체를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 특히 임의 형상의 성형 [0001] 공간이 구비되는 하부 금형을 위치

시키는 단계와; 상기 하부 금형의 성형 공간에 대응하는 임의 형상의 성형 공간이 구비되되 상기 성형 공간은

상면의 유입 홀과 연통되는 상부 금형을 준비하여 상기 하부 금형 상부에 위치시키는 단계와; 상기 상부 금형의

유입 홀과 연결되는 하면의 주입 홀과 연통되되 적어도 상기 상부 금형 및 하부 금형에 의해 형성되는 내부 성

형 공간의 체적보다 많은 양의 성형 재료를 수용할 수 있는 수용 홈이 구비되는 주입 판을 상기 상부 금형 상부

에 위치시키는 단계와; 상기 주입 판의 수용 홈에 일정 양의 성형 재료를 채워넣는 단계와; 하면에는 상기 주입

판의 수용 홈 형상에 대응하는 돌출 단이 구비되는 가압 판을 상기 주입 판 상부에 위치시키는 단계와; 가압 가

열하여 상기 주입 판의 수용 홈에 채워져 용융된 성형 재료를 상기 가압 판의 돌출 단을 이용하여 상기 상부 금형 및 하부 금형의 합형에 의해 형성되는 내부 성형 공간으로 주입하는 단계와; 상부 금형 및 하부 금형의 내부

성형 공간에 채워진 성형 재료를 발포 성형하는 단계를; 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 발포체 제조

방법에 관한 것이다.

성형 재료를 가압, 가열하여 만들어지는 발포체는 경량이면서도 뛰어난 물성으로 [0002] 인하여 근자 그 적용 범위를

폭넓게 확장하고 있다. 이러한 발포체는 통상적으로 임의 형상으로 이루어지는 내부 성형 공간이 구비되는 금형

을 이용하여 만들어지며, 대표적인 발포체 제조 방식은 프레스 발포 성형 방식과 사출 발포 성형 방식이다.

[0003] 프레스 발포 성형 방식은 도 3에 개시된 것과 같이, 내부에 임의 형상의 성형 공간이 구비되는 상, 하부 금형

(10, 20)을 준비하여, 도면과 같이 금형을 개방하여 성형 재료를 성형 공간에 채워 넣은 다음, 금형을 합형하여

밀폐한 상태에서 가압, 가열하고, 일정 시간 후에 합형된 금형의 가압 상태를 해제하여 발포체를 구현하게

된다.

[0004] 그런데, 이러한 프레스 발포 성형 방식은 금형을 개방한 상태에서 성형 재료를 투입해야 하는데, 성형 공간에

채워지는 성형 재료가 고체로 이루어질 뿐 아니라, 사전에 성형 공간의 체적을 감안하여 계량된 양만큼 투입되

어야 한다는 점에서, 상, 하부 금형의 성형 공간 구획이 용이하지 않다. 즉, 프레스 발포 성형을 위한 금형의

형상은 현실적으로 그 제작 범위가 한정되는 단점이 있다.

[0005] 하지만, 사출 발포 성형 방식은 기본적으로 그 설비가 복잡할 뿐 아니라 다소 넓은 설치 면적이 필요하며, 장치

자체가 상당히 고가라는 점에서 현장 적용에 일정한 한계가 있다. 더욱이, 이 방식은 고체의 성형 재료를 사용

하는 것이 아니라, 용융된 액상의 성형 재료를 금형의 성형 공간으로 주입하는 방식이라는 점에서, 발포체에 다

양한 색상 또는 물성을 동시에 구현하는 것이 불가능한 단점이 있다.

본 발명은 프레스 발포 성형 방식이 지니는 이점은 그대로 유지한 상태에서 프레스 발포 성형 방식에 적용 가능

한 금형의 범위를 확대할 수 있는 발포체 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 임의 형상의 성형 공간(12)이 구비되는 하부 금형(10)을 위치

시키는 단계와; 상기 하부 금형(10)의 성형 공간(12)에 대응하는 임의 형상의 성형 공간(22)이 구비되되 상기

성형 공간(22)은 상면의 유입 홀(28)과 연통되는 상부 금형(20)을 준비하여 상기 하부 금형(10) 상부에 위치시

키는 단계와; 상기 상부 금형(20)의 유입 홀(28)과 연결되는 하면의 주입 홀(38)과 연통되되 적어도 상기 상부

금형(20) 및 하부 금형(10)에 의해 형성되는 내부 성형 공간(12, 22)의 체적보다 많은 양의 성형 재료를 수용할

수 있는 수용 홈(32)이 구비되는 주입 판(30)을 상기 상부 금형(20) 상부에 위치시키는 단계와; 상기 주입 판

(30)의 수용 홈(32)에 일정 양의 성형 재료를 채워넣는 단계와; 하면에는 상기 주입 판(30)의 수용 홈(32) 형상

에 대응하는 돌출 단(42)이 구비되는 가압 판(40)을 상기 주입 판(30) 상부에 위치시키는 단계와; 가압 가열하

여 상기 주입 판(30)의 수용 홈(32)에 채워져 용융된 성형 재료를 상기 가압 판(40)의 돌출 단(42)을 이용하여

상기 상부 금형(20) 및 하부 금형(10)의 합형에 의해 형성되는 내부 성형 공간(12, 22)으로 주입하는 단계와;

상부 금형(20) 및 하부 금형(20)의 내부 성형 공간(12, 22)에 채워진 성형 재료를 발포 성형하는 단계를; 포함

하여 이루어지는 것을 그 기술적 특징으로 한다.

[0009] 상기 주입 판(30)은 열판으로 이루어지는 것이 바람직하다.

[0010] 상기 상부 금형(20)과 주입 판(30) 사이에는 삽입 열판(50)이 위치하되, 상기 삽입 열판(50)의 상기 상부 금형(20)의 유입 홀(28)과 상기 주입 판(30)의 주입 홀(38)을 연결시키는 연결로(56)가 형성될 수 있다.

상기 주입 판(30)의 수용 홈(32)[0011] 은 복수 개로 이루어질 수 있다.

본 발명은 상, 하 작동 방식의 프레스 발포 성형 방식을 사용하되 금형을 밀폐한 상태에서 성형 재료를 용융시

켜 주입하는 방식을 가능하게 함으로써 금형의 성형 공간이 어떠한 형상으로 이루어지더라도 프레스 발포 성형

방식에 적용 가능하다는 이점이 있다.

[0013] 또한, 본 발명은 금형을 개방한 상태에서 성형 재료를 채워넣을 수 있는 프레스 성형 방식에 사출 발포 성형 방

식의 고유한 기능 즉, 재료 주입 기능을 별도의 재료 주입기 없이 프레스 발포 성형 장비 자체에 부가함으로써

부위별로 물성 및 색상이 다른 발포체를 제조할 수 있다는 점에서 종래 사출 발포 성형 방식이 지니는 한계를

어느 정도 극복할 수 있도록 해준다

도 1a 내지 도 1c 각각은 본 발명에 따른 발포체를 제조하기 위한 개략적인 일 단계도.
도 2a 내지 도 2c 각각은 본 발명에 따른 발포체를 제조하기 위한 개략적인 다른 단계도.
도 3은 종래 프레스 성형 방식으로 발포체를 제조할 때 사용하는 금형의 일 구성도.
도 4는 종래 사출 성형 방식으로 발포체를 제조할 때 사용하는 금형의 일 구성도

본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 살펴보면 다음과 같은데, 본 발명의 실시

예를 상술함에 있어 본 발명의 기술적 특징과 직접적인 관련성이 없거나, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서

통상의 지식을 가진 자에게 자명한 사항에 대해서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

[0016] 도 1a 내지 도 1c 각각은 본 발명에 따른 발포체를 제조하기 위한 개략적인 일 단계도로서, 본 발명은 금형, 주

입 판, 가압 판 각각을 준비하여 순서대로 위치시키는 단계와, 성형 재료를 용융시켜 금형의 성형 공간에 주입

하는 단계와, 성형 재료를 발포시키는 단계를 포함하여 이루어진다.

[0017] 금형은 통상적으로 발포체 제조에 사용되는 구조로서 상부 금형 및 하부 금형으로 이루어질 수 있으며, 상부 금

형 및 하부 금형에는 임의 형상으로 이루어지는 성형 공간이 형성된다. 상기 성형 공간은 최종 제품으로서의 발

포체 형상으로 이루어질 수 있다. 한편, 본 발명은 비록 프레스 발포 성형 방식이기는 하지만 금형을 밀폐한 상

태에서 성형 재료를 주입할 수 있다는 점에서 상부 금형 및 하부 금형에 형성되는 성형 공간은 사출 발포 성형

방식의 금형 구조와 같이 상부 금형에도 다양한 형상으로 자유롭게 구성할 수 있다.

[0018] 도 1a에는 임의 형상의 성형 공간(12)이 구비되는 하부 금형(10)과, 상기 하부 금형(10)의 성형 공간(12)에 대

응하는 성형 공간(22)이 구비되는 상부 금형(20)의 일례가 개시되어 있다. 전술한 바와 같이, 본 발명은 금형이

밀폐된 상태, 즉 상부 금형 및 하부 금형이 합형된 상태에서 성형 재료를 주입할 수 있다는 점에서 종래 프레스

성형 방식에 사용되는 금형의 구조와 달리 상부 금형에도 다양한 크기, 형상의 성형 공간을 구성할 수 있다. 미

설명 도면부호 26 및 28 각각은 유입로 및 유입 홀이다.

[0019] 상기 주입 판은 성형 재료를 수용하고, 용융된 성형 재료를 금형의 성형 공간으로 전달하기 위한 것으로서, 수

용 홈이 형성된다. 상기 수용 홈은 특별한 형상으로 제한되지 않으며 다양하게 변경될 수 있으나, 적어도 수용

되는 성형 재료의 양이 금형의 성형 공간 전체 체적보다 많을 수 있게 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 주입

판의 하면에는 주입로에 의해 상기 수용 홈과 연통되는 주입 홀이 형성되며, 상기 주입 홀은 상부 금형의 유입

홀에 대응하는 위치에 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명은 상기 주입 판이 열판으로 이루어지는 경우를 배제하지 않는다. 이 경우 용이한 열 전달을 위하

여 주입 판 내부에는 열매가 지나가는 관이 일정 간격 이격되어 구비될 수 있는데, 성형 재료는 열매에 의해 용

융되기 때문에 주입 판에 형성되는 수용 홈 및 주입로 각각의 크기 및 형성 위치는 열매가 지나가는 관의 위치

를 적절히 고려하여야 할 것이다.

[0021] 또한, 본 발명은 수용 홈이 복수 개로 이루어지는 경우를 배제하지 않는다. 이 경우 주입 판 하면에 형성되는

주입 홀은 단일 주입로를 통해 각 수용 홈과 연통될 수도 있으나, 별개의 주입로를 통해 각 수용 홈과 개별적으로 연통되는 구조로 이루어지는 것이 바람직하다.

도 1a에 단일의 수용 홈(32)이 구비되는 주입 판(30)의 일례가 개시되어 있다. 수용 [0022] 홈(32)은 주입로(36)에 의

해 주입 홀(38)과 연통된다. 주입 판(30)이 열판으로 이루어진다면 주입 판 내부에 열매의 이동 관이 더 구비될

수 있음은 자명하다.

[0023] 상기 가압 판은 주입 판을 가압하여 수용 홈에 채워져 있는 성형 재료를 금형의 성형 공간으로 밀어넣는 부분으

로서, 하면에는 돌출 단이 형성된다. 상기 돌출 단의 형상은 특별히 제한되지 않으나 성형 재료의 용이한 가압

을 위하여 주입 판의 수용 홈 형상에 대응하여 구성되는 것이 바람직하다. 주입 판의 수용 홈이 복수 개로 이루

어진다면 가압 판의 돌출 단 역시 각 수용 홈에 대응하여 복수 개로 이루어져야 함은 자명하다.

[0024] 도 1a에는 단일의 돌출 단(42)이 구비되는 가압 판(40)의 일례가 개시되어 있다. 돌출 단(42)이 주입 판(30)의

수용 홈(32) 형상에 대응하는 구성으로 이루어진 경우이다.

[0025] 금형, 주입 판 및 가압 판이 준비되면, 도 1a와 같이 하부 금형(10), 상부 금형(20, 주입 판(30), 가압 판(40)

순서로 위치시킨다. 하부 금형(10)은 미도시된 열판 상면에 안치되는 것이 바람직하다.

[0026] 다음으로 성형 재료를 주입 판의 수용 홈에 채워넣는다. 성형 재료는 프레스 발포 성형 방식에 사용되는 통상적

인 성형 재료로서 임의 형상으로 이루어지는 선성형체, 펠릿, 시트, 분말 등과 같이 다양한 형상의 고체로 이루

어질 수 있다. 성형 재료는 금형의 성형 공간을 감안하여 사전에 미리 계량된 양만큼 채워넣는 것이

바람직하다. 성형 재료를 수용 홈에 채워넣음에 있어 금형은 상부 금형 및 하부 금형이 합형된 상태이거나, 또

는 분리된 상태 중의 어느 하나일 수 있다.

도 1a에는 고체 상태의 성형 재료(1)가 수용 홈(32)에만 채워지는 경우가 개시되어 있으나, 본 발명은 수용 홈

(32)에 채워지는 성형 재료와 동종 또는 이종의 성형 재료, 또는 상이한 색상의 성형 재료가 성형 공간(12, 2

2)에 일부 채워지는 경우를 배제하지 않는다. 이럴 경우 종래 사출 발포 성형 방식은 물론 전통적인 프레스 발

포 성형 방식으로는 구현이 어려운 부위별로 다양한 물성 및 색상이 구비되는 발포체를 용이하게 만들 수 있게

된다. 만일 주입 판의 수용 홈이 복수 개로 이루어진다면 더욱 다양한 색상, 물성 등으로 이루어지는 발포체 제

조가 가능함은 물론이다.

[0028] 미리 계량된 양만큼의 성형 재료가 주입 판의 수용 홈에 채워지면, 일정한 힘으로 가압 판을 주입 판에 밀착시

킨다. 가압 판을 주입 판에 밀착시키기 이전에 금형은 밀폐된 상태, 즉 상부 금형 및 하부 금형이 합형된 상태

로 이루어져야 함은 자명하다. 가압은 하부 금형 하부에 설치되어 상방으로 작용하는 유압 실린더에 의해 이루

어질 수 있다.

[0029] 가압 판이 일정한 힘으로 주입 판에 밀착되면, 도 1b와 같이 주입 판(30)의 수용 홈(32)에 채워져 용융된 성형

재료(2)가 주입로(36) 및 상부 금형(20)의 유입로(26)를 통해 금형의 성형 공간(12, 22)으로 밀려 들어간다. 수

용 홈에 채워져 있던 성형 재료는 열판에서 전달되는 열에 의해 서서히 용융된다. 주입 판이 열판으로 이루어질

수 있음은 전술한 바와 같다. 이처럼, 본 발명은 기본적으로 프레스 발포 성형 방식을 이루되, 성형 재료를 용

융시켜 성형 공간을 채움으로써 마치 사출 발포 성형 방식이 접목된 것과 동일한 효과를 제공한다.

[0030] 용융된 성형 재료가 성형 공간에 빈틈없이 채워지면, 가압 가열이 이루어지는 그 상태에서 일정 시간 방치한 다

음, 합형된 금형을 일시에 개방시켜 성형 재료를 발포시킨다. 어느 정도로 가압, 가열할지 여부, 그리고 어느

정도 시간 동안 가압, 가열할지 여부는 성형 재료의 물성, 발포체의 특성 등을 종합적으로 감안하여 결정할 일

이다.

금형이 해제되어 발포가 이루어지면 도 1c에 개시된 것과 같이 최종 제품으로서의 발포체(3)가 구현된다. 상기

발포체(3)의 형상은 금형의 성형 공간(12, 22)에 대응하여 형성됨은 자명하다. 또한, 전술한 것과 같이, 본 발

명은 프레스 발포 성형 방식을 이용하되, 금형이 개방된 상태가 아닌 밀폐된 상태(합형)에서 성형 재료를 주입

하는 방식이라는 점에서, 발포를 위해 금형의 용이한 개방만 가능하다면 종래와 달리 금형의 성형 공간을 매우

다양하게 구성할 수 있게 되는 것이다.

[0032] 도 2a 내지 도 2c 각각은 본 발명에 따른 발포체를 제조하기 위한 개략적인 다른 단계도를 보여준다. 이 실시예

는 성형 재료의 가열을 위해 별도의 삽입 열판을 더 부가한다는 점에서 전술한 실시예와 차이가 있다.

[0033] 즉, 도 2a에 개시된 것과 같이, 상부 금형(20)과 주입 판(30) 사이에 삽입 열판(50)을 매개하는 것이다. 삽입

열판(50)에는 연결로(56)가 형성되며, 상기 연결로(56)는 도 2b와 같이 상부 금형(20)의 유입 홀(28)과 주입 판

(30)의 주입 홀(38) 상호 간을 연결한다. 이로 인해 용융된 성형 재료는 주입로(36), 연결로(56), 유입로(26)를순차적으로 거쳐 성형 공간(12, 24)으로 들어간다.

이에 따라, 주입 판(30)은 열판의 기능 없이 순순하게 성형 재료(1)의 일시 수용을 [0034] 위한 수용 홈(32)만이 형성

됨에 따라 다양한 구성의 수용 홈을 형성할 수 있을 뿐 아니라, 그 주입로 역시 다양한 구성으로 형성될 수 있

는 장점이 있다.

[0035] 이러한 삽입 열판, 그리고 삽입 열판의 부가로 인해 주입 판의 변경 구성을 제외하고는 전술한 실시예의 구성이

그대로 또는 일부 변경되어 적용될 수 있음은 물론이다. 특히, 수용 홈이 복수 개로 이루어지는 경우에는 전술

한 실시예보다 더욱 다양한 구조 및 형상이 적용될 수 있음은 자명하다.

[0036] 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들에 한정하여 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐이며, 본 발명은 이에

한정되지 않고 여러 다양한 방법으로 변경되어 실시될 수 있으며, 나아가 개시된 기술적 사상에 기초하여 별도

의 기술적 특징이 부가되어 실시될 수 있음은 자명하다 할 것이다.

1 : 성형 재료 3 : 발포체
10 : 하부 금형 20 : 상부 금형
30 : 주입 판 40 : 가압 판
50 : 삽입 열판

Claims (4)

1. 임의 형상의 성형 공간(12)이 구비되는 하부 금형(10)을 위치시키는 단계와;
   상기 하부 금형(10)의 성형 공간(12)에 대응하는 임의 형상의 성형 공간(22)이 구비되되 상기 성형 공간(22)은
   상면의 유입 홀(28)과 연통되는 상부 금형(20)을 준비하여 상기 하부 금형(10) 상부에 위치시키는 단계와;
   상기 상부 금형(20)의 유입 홀(28)과 연결되는 하면의 주입 홀(38)과 연통되되 적어도 상기 상부 금형(20) 및
   하부 금형(10)에 의해 형성되는 내부 성형 공간(12, 22)의 체적보다 많은 양의 성형 재료를 수용할 수 있는 수
   용 홈(32)이 구비되는 주입 판(30)을 상기 상부 금형(20) 상부에 위치시키는 단계와;
   상기 주입 판(30)의 수용 홈(32)에 일정 양의 성형 재료를 채워넣는 단계와;
   하면에는 상기 주입 판(30)의 수용 홈(32) 형상에 대응하는 돌출 단(42)이 구비되는 가압 판(40)을 상기 주입
   판(30) 상부에 위치시키는 단계와;
   가압 가열하여 상기 주입 판(30)의 수용 홈(32)에 채워져 용융된 성형 재료를 상기 가압 판(40)의 돌출 단(42)
   을 이용하여 상기 상부 금형(20) 및 하부 금형(10)의 합형에 의해 형성되는 내부 성형 공간(12, 22)으로 주입하
   는 단계와;
   상부 금형(20) 및 하부 금형(20)의 내부 성형 공간(12, 22)에 채워진 성형 재료를 발포 성형하는 단계를;
   포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 발포체 제조방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 주입 판(30)은 열판으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발포체 제조방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 상부 금형(20)과 주입 판(30) 사이에는 삽입 열판(50)이 위치하되, 상기 삽입 열판(50)의 상기 상부 금형
   (20)의 유입 홀(28)과 상기 주입 판(30)의 주입 홀(38)을 연결시키는 연결로(56)가 형성되는 것을 특징으로 하
   는 발포체 제조방법
4. 제2항 또는 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
   상기 주입 판(30)의 수용 홈(32)은 복수 개로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발포체 제조방법
   

Images