KR20180034995A - 사출 성형용 발포 성형장치 및 이를 이용한 발포 성형방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 핫런너 시스템에서 발포 성형이 가능하도록 사출 성형용 발포 성형장치를 이용한 발포 성형방법에 있어서, (a) 수지 사출기를 통해 용융수지를 노즐부의 내부에 충진하는 수지 충진단계; (b) 밸브핀을 작동시켜 상기 노즐부에 충진된 용융수지를 수지 토출홀 측으로 토출시켜 제품의 내면을 이루는 제2스킨층을 성형하는 제2스킨층 성형단계; (c) 상기 제2스킨층 성형단계 이후, 발포수지 성형기로부터 공급된 발포수지를 수지 토출홀을 통해 게이트 측으로 토출시키고, 코어백 공정에 의해 상기 발포수지를 발포성형하여 코어층을 성형하는 코어층 성형단계; 및 (d) 상기 (c) 단계 이후, 용융수지를 게이트 측으로 토출시켜 제품의 외면을 이루는 제1스킨층(10)을 성형하는 제1스킨층 성형단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

사출 성형용 발포 성형장치 및 그 방법{Foam molding apparatus and method for an injection molding}

본 발명은 사출 성형용 발포 성형장치 및 그 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 핫런너 시스템에서 발포 성형이 가능하도록 제품의 외관을 형성하는 수지 사출기와 발포층을 형성하는 발포 성형기가 각각 금형에 연결 구성되어 수지 내에 발포수지를 주입하여 발포가 이루어지도록 함으로써, 플라스틱 제품의 부품 차열성, 단열성 및 경량화를 위해 기체 주입하기 위한 별도의 장치가 필요 없으며, 코어백 구조를 적용하여 냉각 적용시 제품의 외관 및 변형을 방지할 수 있고, 발포 성형과 함께 제품의 두께를 늘리는 과정에서 부품의 경량화를 제공할 수 있는 사출 성형용 발포 성형장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 사출 금형은 내부에 용융된 수지를 주입하여 캐비티에 충진하는 과정을 통해 플라스틱 제품을 양산하는 장치로서, 사출실린더에서 금형의 캐비티에 이르는 합성수지의 흐름 부위에 열을 가하여 수지유로를 통과하는 합성수지가 용융된 상태를 계속 유지할 수 있도록 하는 사출성형용 핫런너 시스템이 구비된다.

또한, 발포 성형은 플라스틱 원료에 발포제를 넣어 기포를 발생시키는 성형 방법으로, 사출시 수지에 일정 함량의 화학발포제를 배합하여 호퍼를 통해 사출기 스크류 내부로 유입시켜 사출하는 일반 화학 발포성형 공법과, 사출기의 실린더 내부로 질소를 주입하여 성형재료와 가스를 혼합시켜 금형의 내부로 사출한 후, 고분자 재료의 내부에 미세한 크기의 기포를 생성하여 플라스틱 제품을 성형하는 초임계 발포성형공법이 있다.

그러나 일반 화학 발포성형 공법은 화학 발포제 함량을 조절함에 있어서, 셀의 크기, 형태, 분포가 불규칙하고, 다른 가공 공정에 비해 변수가 많아 두꺼운 제품을 성형함에 있어 사출 후 잠열에 의한 외관 변형이 심한 문제점이 있다.

또한, 초임계 발포성형 공법은 발포 셀의 크기, 형태 및 분포가 불균일하고 플라스틱 표면 부위에 압력 차이로 기포 등 표면 불량이 발생하며, 이로 인해 단순히 제품의 경량화를 목적으로만 사용되고 있을 뿐, 플라스틱 외관 제품에는 표면 불량 등과 같은 문제점으로 인해 외관 품질의 구현이 어려워 사출 양산이 어려운 문제점이 있다.

예를 들면, 성형품의 내부가 치밀한 기포구조로 구성되는 발포 플라스틱 성형품을 제조하는 발포사출 성형방법에 관한 종래기술로는 일본 공개특허공보 소62-246710호에 개시된 것이 알려져 있다.

이 공보에서는 사출성형기의 사출구에 결합되는 성형형(型)을 고정형과 그 고정형에 대하여 진퇴하는 가동형(型)으로 구성하고, 그들의 사이에 성형되는 캐비티를 가동형의 진퇴에 의해서 확대 축소할 수 있도록 하여, 사출성형기로부터 성형형 내로 발포제가 사출되기 이전에 가동형을 후퇴시켜 캐비티를 소정의 크기까지 확대하는 발포수지의 사출 성형방법이 개시되어 있다.

그러나 일본 공개특허공보 소62-246710호에 개시된 기술에서는 사출과 동시에 캐비티의 용적을 확대하기 때문에, 성형품의 표면부분에서 기포의 파열이 일어나, 무발포 또는 저발포로 치밀한 기포구조를 가진 표면(스킨 층)이 얻어지지 않는다. 또, 캐비티 공간이 크게 되어 있어 게이트에서 떨어진 위치에 엷은 두께부(유동저항이 큰개소)가 있는 금형을 이용한 경우, 완전한 충전이 어려운 문제점이 있다.

일본 공개특허공보 소62-246710호

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 전술한 배경기술에 의해서 안출된 것으로, 핫런너 시스템에서 발포 성형이 가능하도록 제품의 외관을 형성하는 수지 사출기와 내부 발포 성형을 이루는 발포 성형기가 각각 금형에 연결 구성되고, 수지 내에 발포수지를 주입하여 발포가 이루어지도록 하는 사출 성형용 발포 성형장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 3 Layer 구조로 이루어진 핫런너 노즐을 통해 발포 성형이 이루어지도록 구성되고, 기체 주입하기 위한 별도의 장치가 없어도 플라스틱 제품의 부품 차열성, 단열성 및 경량화가 가능한 사출 성형용 발포 성형장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 핫런너 시스템에 발포 성형을 위하여 코어백 구조를 적용하여 냉각 적용시 제품의 외관 및 변형을 방지할 수 있고, 발포 성형과 함께 제품의 두께를 늘리는 과정에서 부품의 경량화를 제공할 수 있는 사출 성형용 발포 성형장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일실시 예에 따르면, 핫런너 시스템에서 3Layer로 구성된 발포 플라스틱 제품의 성형이 이루어지도록 용융수지 및 발포수지가 주입되는 고정금형과, 상기 발포수지의 셀 성장을 위해 코어백 공정이 수행되는 이동금형으로 이루어진 금형; 상기 고정금형의 내부에 구성되어 밸브핀이 승하강 작동 가능하게 구성되고, 상기 용융수지 및 발포수지를 게이트 측으로 토출시키는 노즐부; 상기 고정금형의 일면에 연결 구성되며, 용융수지를 주입하는 수지 사출기; 및 상기 고정금형에 연결되며, 상기 수지 사출기와 수직한 방향에 설치되어 발포수지를 주입하는 발포 성형기를 포함하고, 상기 고정금형에는 상기 수지 사출기와 연결되어 용융수지가 유입되는 수지 유입부와, 상기 발포 성형기와 연결되어 발포수지가 유입되는 발포수지 유입부가 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시 예에 따르면, 상기 노즐부는 상기 게이트와 연결되어 용융수지와 발포수지를 토출시키는 수지 토출홀과, 상기 밸브핀의 승하강 작동을 지지하며, 상기 용융수지 및 발포수지를 상기 수지 토출홀 측으로 안내하는 가이드 유로와, 상기 가이드 유로와 연결되어 용융수지를 상기 게이트 측으로 공급하는 수지 공급홀 및 상기 가이드 유로와 연결되어 발포수지를 상기 게이트 측으로 공급하는 발포수지 공급홀을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시 예에 따르면, 상기 노즐부는 상기 가이드 유로의 단부에 구성되고, 수지 토출홀과 연통되어 용융수지의 유동을 안내하며, 제1스킨층의 성형이 이루어지도록 하는 제3공급유로와, 상기 수지 공급홀의 하부에 구성되며, 상기 용융수지를 수지 토출홀 측으로 안내하여 제2스킨층의 성형이 이루어지도록 하는 제1공급유로와, 상기 발포수지 공급홀과 연통되게 구성되며, 상기 발포수지를 수지 토출홀 측으로 안내하여 코어층의 성형이 이루어지도록 하는 제2공급유로가 더 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시 예에 따르면, 상기 고정금형은 상기 수지 사출기 및 발포 성형기와 연결되어 용융수지 및 발포수지를 상기 노즐부 측으로 공급하는 매니폴드 블록이 더 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시 예에 따르면, 핫런너 시스템에서 발포 플라스틱 제품을 성형하는 사출 성형용 발포 성형장치를 이용한 발포 성형방법에 있어서, (a) 수지 사출기를 통해 용융수지를 노즐부의 내부에 충진하는 수지 충진단계; (b) 밸브핀을 작동시켜 상기 노즐부에 충진된 용융수지를 수지 토출홀 측으로 토출시켜 제품의 내면을 이루는 제2스킨층을 성형하는 제2스킨층 성형단계; (c) 상기 제2스킨층 성형단계 이후, 발포수지 성형기로부터 공급된 발포수지를 수지 토출홀을 통해 게이트 측으로 토출시키고, 코어백 공정에 의해 상기 발포수지를 발포성형하여 코어층을 성형하는 코어층 성형단계; 및 (d) 상기 (c) 단계 이후, 용융수지를 게이트 측으로 토출시켜 제품의 외면을 이루는 제1스킨층(10)을 성형하는 제1스킨층 성형단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시 예에 따르면, 상기 (a) 단계는 상기 용융수지의 충진이 이루어질 때, 발포 성형을 위해 발포수지 성형기의 내부로 발포수지를 충진시키는 단계가 더 수행되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시 예에 따르면, 상기 (b) 단계는 상기 밸브핀의 작동시, 상기 발포수지 성형기의 성형노즐을 통해 노즐부 측으로 발포수지를 주입하여 충진하는 단계가 더 수행되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시 예에 따르면, 상기 (d) 단계는 상기 코어층 성형단계에 의해 토출되는 발포수지와 함께 용융수지를 토출시켜 코어층의 발포성형과 함께 제1스킨층의 성형이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명의 일실시 예에 따르면, 제품의 외관을 형성하는 수지 사출기와 내부 발포 성형을 이루는 발포 성형기가 각각 금형에 연결하여 발포성형이 이루어지도록 함으로써, 핫런너 시스템에서 발포 성형이 가능한 효과가 있다.

또한, 본 발명의 일실시 예에 따르면, 3 Layer 구조로 이루어진 핫런너 노즐을 통해 발포 성형이 이루어지도록 함으로써, 제품의 내부에 기포를 생성하여 고분자 수지 내에 균일하게 분산시킬 수 있어 제품의 강도 향상 및 경량화가 가능한 교화가 있다.

또한, 본 발명의 일실시 예에 따르면, 기체 주입하기 위한 별도의 장치가 없어도 플라스틱 제품의 부품 차열성, 단열성 및 경량화가 가능한 효과가 있다.

또한, 본 발명의 일실시 예에 따르면, 핫런너 시스템에 코어백 구조를 적용하여 발포 성형을 위한 냉각 적용시 제품의 외관 및 변형을 방지할 수 있고, 제품의 우순한 표면을 제공할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 사출 성형용 발포 성형장치를 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 사출 성형용 발포 성형장치의 수지 사출기 및 발포 성형기가 금형에 결합된 상태를 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 사출 성형용 발포 성형장치의 노즐부를 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 사출 성형용 발포 성형장치의 수지 흐름 과정을 확대하여 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 사출 성형용 발포 성형장치를 통해 성형된 제품의 수지층을 나타낸 단면도.
도 6은 본 발명의 일실시 예에 따른 사출 성형용 발포 성형장치를 이용한 발포 성형 방법을 나타낸 순서도.
도 7은 본 발명의 일실시 예에 따른 발포 성형방법의 각 공정별 상태를 나타낸 그래프.
도 8은 본 발명의 일실시 예에 따른 발포 성형방법의 코어백 프로세스를 나타낸 단면도.

이하, 본 발명의 일실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속" 된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 1 및 2는 사출 성형용 발포 성형장치, 수지 사출기 및 발포 성형기가 금형에 결합된 상태를 나타낸 구성도 및 사시도, 도 3은 사출 성형용 발포 성형장치의 노즐부를 나타낸 단면도, 도 4는 수지 흐름 과정을 확대하여 나타낸 단면도, 도 5는 사출 성형용 발포 성형장치를 통해 성형된 제품의 수지층을 나타낸 단면도다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 사출 성형용 발포 성형장치는 금형(100)의 일측으로 플라스틱 제품의 외관을 이루는 용융수지를 주입하는 수지 사출기(200)가 연결 구성되고, 이 수지 사출기(200)와 수직한 방향으로 용융수지의 내부로 발포수지를 주입하는 발포 성형기(300)가 연결 구성된다.

여기서, 금형(100)은 핫런너 시스템에 의해 플라스틱 제품을 양산할 수 있도록 구성되는 고정금형(102) 및 금형(100)의 형개 및 형폐 공정이 이루어지도록 고정금형(102) 측으로 이동하고, 제품의 성형이 완료되면, 성형된 제품의 취출이 이루어지는 이동금형(104)으로 구성된다.

고정금형(102)은 수지 사출기(200)의 사출노즐(250)과 연결되어 용융수지가 유입되는 수지 유입부(110)와, 발포 성형기(300)의 발포노즐(350)과 연결되어 발포수지가 유입되는 발포수지 유입부(120)가 각각 서로 수직한 위치에 구성된다.

이때, 수지 유입부(110)는 금형(100)의 상고정판 상에 구성되고, 발포수지 유입부(120)는 금형(100)의 보강판 상에 구성될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.

이러한 고정금형(102)에는 수지 사출기(200)의 사출노즐(250) 및 발포 성형기(300)의 발포노즐(350)과 각각 연결 구성되어 용융수지와 발포수지를 금형(100)의 게이트 측으로 토출시켜 플라스틱 제품의 성형 및 발포가 이루어지도록 하는 노즐부(140)가 구성된다.

노즐부(140)는 상부가 사출노즐(250) 및 발포노즐(350)과 각각 연결되게 구성되며, 하단부에는 금형의 게이트(106)와 연결되어 사출 성형의 공정에 따라 용융수지와 발포수지를 순차적으로 토출이 이루어지도록 수지 토출홀(145)이 구성된다.

이러한 노즐부(140)는 수지 토출홀(145)을 선택적으로 개방하여 용융수지, 발포수지가 게이트 측으로 순차 공급이 이루어지도록 함으로써, 제품이 3Layer로 구성될 수 있도록 하는 밸브핀(148)이 구성된다.

여기서, 3Layer란, 도 5에 도시된 바와 같이, 제품의 외면을 이루는 용융수지로 이루어지는 제1스킨층(10)과, 제품이 내면을 이루는 제2스킨층(20) 및 제1 및 제2스킨층(10, 20) 사이에 발포수지에 의해 형성되는 코어층(30)으로 이루어지는 것을 말한다.

또한, 노즐부(140)는 밸브핀(148)의 승하강 작동이 이루어지도록 구성되며, 발포수지 및 용융수지가 금형(100)의 게이트(106) 측으로 이동할 수 있도록 가이드하는 가이드 유로(142)와, 가이드 유로(142)의 하측 단부에 연통되게 형성되어 사출노즐(250)로부터 공급되는 용융수지를 금형의 게이트로 공급하는 수지 공급홀(144)과, 발포노즐(350)로부터 공급되는 발포수지를 금형의 게이트로 공급하는 발포수지 공급홀(146)이 구성된다.

가이드 유로(142)는 그 하측 단부가 게이트(106)와 연통되게 형성되고, 밸브핀(148)의 작동 여부에 따라 개폐되면서 용융수지 및 발포수지를 토출시키는 수지 토출홀(145)이 형성된다.

또한, 가이드 유로(142)는 수지 토출홀(145)과 연통되어 하부에 용융수지의 유동을 안내하는 제3공급유로(142a)가 형성된다.

여기서, 제3공급유로(142a)는 밸브핀(148)의 승강 작동에 의해 분기유로(144a)에 의해 공급된 용융수지를 수지 토출홀(145) 측으로 토출시켜 제품의 제1스킨층(10)에 대한 성형이 이루어지도록 한다.

수지 공급홀(144)은 수지 사출기(200)로부터 유입된 용융수지를 수지 토출홀(145) 측으로 공급하는 것으로, 밸브핀(148)의 승하강 작동 여부에 따라 용융수지를 수지 토출홀(145) 측으로 안내하여 제품의 외관에 대한 성형이 이루어지도록 제1공급유로(144b)가 형성된다.

여기서, 제1공급유로(144b)는 밸브핀(148)의 승강 작동시 가장 먼저 수지 토출홀(145) 측으로 토출이 이루어지면서 제품의 제2스킨층(20)에 대한 성형이 이루어지도록 한다.

이러한 수지 공급홀(144)은 가이드 유로(142)의 제3공급유로(142a)와 연통되게 구성되어 유입되는 용융수지가 제3공급유로(142a)를 통해 수지 토출홀(145) 측으로 공급될 수 있도록 하는 분기유로(144a)가 형성된다.

발포수지 공급홀(146)은 발포수지 성형기(300)와 연결되어 발포수지 유입부(120)를 통해 발포수지가 유입되고, 유입된 발포수지가 일정량 충진되며, 충진된 발포수지를 수지 토출홀(145) 측으로 토출시키는 것으로, 밸브핀(148)의 승하강 작동 여부에 의해 개폐되면서 발포수지를 수지 토출홀(145) 측으로 토출시켜 제품의 발포 성형이 이루어지도록 하는 제2공급유로(146a)가 형성된다.

이때, 제1 및 제2공급유로(144b, 146a)는 나선형의 형상으로 형성되어 용융수지 및 발포수지의 용이한 유동이 이루어지도록 구성됨이 바람직하다.

한편, 고정금형(102)에는 상기 용융수지 및 발포수지가 공급되는 매니폴드 블록(130)이 구성될 수 있으며, 매니폴드 블록(130)은 각각 수지 사출기(200)와 발포수지 성형기(300) 및 노즐부(140)와 연결구성되는 제1블록(132) 및 제2블록(134)으로 독립적으로 분할 구성될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 상기 제1 및 제2블록(132, 134)이 일체로 구성될 수 있음은 물론이다.

수지 사출기(200)는 플라스틱 제품의 외면 즉, 스킨층을 성형하기 위해 용융수지를 고정금형(102) 측으로 주입하는 것으로, 내부에 용융수지를 고정금형(102) 측으로 이동시키는 수지 이동로가 형성된 사출 하우징(210)과, 사출 하우징(210)의 단부에 구성되며, 수지 이동로를 통해 이동하는 수지를 고정금형(102)의 내부로 주입하는 사출노즐(250)을 포함하여 구성된다.

이때, 사출 하우징(210)에는 상부 일측 단부에 용융수지가 주입되는 제1공급호퍼(220)가 구성되고, 내부에는 제1공급호퍼(220)를 통해 공급된 용융수지를 고정금형(102)의 수지 유입부(110) 측으로 이송하고, 용융수지의 공급량을 조절하는 제1유량 조절부재(240)가 구성된다.

또한, 사출 하우징(210)의 외주면에는 공급되는 용융수지의 온도를 일정하게 유지시켜 주는 제1히터(230)가 더 구성된다.

아울러, 사출 하우징(210)의 단부에는 수지 유입부(110)와 연결되어 유량 조절부재(240)에 의해 이송되는 용융수지를 수지 유입부(110) 측으로 주입하여 수지 유입부(110)와 연결되는 매니폴드 블록(130), 또는 노즐부(140)로 공급하여 제1 및 제2스킨층(10, 20)의 성형이 이루어지도록 하는 사출노즐(250)이 형성된다.

발포 성형기(300)는 핫런너 시스템의 내부에서 발포 성형이 이루어질 수 있도록 고정금형(102)의 일측부에 연결 구성되어 발포성형에 의한 코어층(30)을 발포성형하기 위하여 발포수지를 주입하는 구성요소이다.

이러한 발포 성형기(300)는 내부에 발포수지를 고정금형(102) 측으로 주입하기 위해 제2공급호퍼(320)가 구성된 성형 하우징(310)과, 성형 하우징(310)의 내부에 구성되어 제2공급호퍼(320)를 통해 공급된 발포수지를 고정금형(102)의 발포수지 유입부(120) 측으로 이송하는 제2유량 조절부재(340)와, 발포수지의 온도를 일정하게 유지시켜 주는 제2히터(330) 및 발포수지 유입부(120)와 연결되어 발포수지를 발포수지 유입부(120) 측으로 주입하는 성형노즐(350)을 포함하여 구성된다.

여기서, 성형노즐(350)은 선단부로 갈수록 배럴과 내주면 사이의 면적이 작아지는 구간을 통과하며, 가압되어 상변화가 이루어지는 구간으로 용융점보다 보다 높은 온도인 220℃~180℃ 설정하여 화학 발포제의 활동이 이루어지도록 함이 바람직하다.

또한, 발포 성형기(300)는 수지 사출기(200)와 서로 수직한 위치에 구성되게 고정금형(102)에 결합되도록 설명하였으나, 발포수지와 용융수지가 각각 독립적으로 노즐부(140)로 공급될 수 있다면, 설치 위치는 설계 변경에 의해 변경될 수 있음은 물론이다.

이와 같이 구성된 본 발명의 사출 성형용 발포 성형장치는 핫런너 시스템 상에서 발포성형이 이루어질 수 있도록 하는 것으로, 수지 사출기(200)를 통해 용융수지가 수지 공급홀(144) 측으로 공급되면, 분기유로(144a)를 통해 제3공급유로(142a) 측으로 용융수지의 일부가 이동하고, 이와 동시에 제1공급유로(144b) 측으로 충진이 이루어지게 된다.

이후, 밸브핀(148)이 수지 토출홀(145)을 개방하면, 제1공급유로(144b)에 충진된 용융수지가 수지 토출홀(145)을 통해 게이트(106) 측으로 토출되면서 제품의 제2스킨층(20)에 대한 성형이 이루어지게 되며, 이와 동시에 발포 성형기(300)를 통해 발포수지가 발포수지 공급홀(146) 측으로 주입이 이루어지게 된다.

이때, 제2스킨층(20)은 그 두께가 1.3~1.4mm의 두께를 이루도록 성형이 이루어진다.

이후, 밸브핀(148)이 승강 작동하면서 발포수지 공급홀(146)을 개방하여 발포수지를 제2공급유로(146a) 측으로 유입하고, 수지 토출홀(145)을 통해 토출시켜 코어층(30)의 발포 성형이 이루어지도록 한다.

이때, 이동금형(104)은 코어백 공정이 진행되면서 코어층(30)이 5.0~5.2mm의 두께로 이루어지도록 한다.

발포수지의 토출이 완료되면, 밸브핀(148)은 제3공급유로(142a)를 개방하여 용융수지를 토출시켜 1.5~1,7mm의 두께를 이루는 제1스킨층(10)을 성형함으로써, 제품의 성형이 이루어지게 되는 것이다.

도 6 내지 8은 본 발명의 사출 성형용 발포 성형장치를 이용한 발포 성형 방법을 순서도, 그래프 및 단면도로 나타낸 것으로서, 도시된 바와 같이, 핫런너 시스템 내에서 발포 플라스틱 제품의 성형이 이루어질 수 있도록 용융수지를 노즐부(140) 측으로 주입하는 수지 주입단계(S410)가 수행된다.

수지 주입단계(S410)는 도 7의 A 및 B 구간에 해당하는 것으로, 수지 사출기(200)를 통해 용융수지를 수지 공급홀(144) 측으로 공급하여 노즐부(140)의 내부에 형성된 가이드 유로(142) 및 수지 공급홀(144)에 충진하는 단계이다.

이때, 발포수지 성형기(300)는 발포수지를 제2공급호퍼(320)를 통해 공급받아 성형노즐(350)에 충진시키고, 발포수지의 주입전 대기상태를 유지하도록 한다.

노즐부(140) 측으로 용융수지의 주입이 완료되면, 도 7의 B 및 C 구간과 같이, 노즐부(140)에 충진된 용융수지를 수지 토출홀(145) 측으로 토출시켜 제품의 내면을 이루는 제2스킨층(20)을 성형하는 제2스킨층 성형단계(S420)가 수행된다.

제2스킨층 성형단계(S420)는 노즐부(140)에 구성된 밸브핀(148)을 작동시켜 수지 토출홀(145)을 개방하여 충진된 용융수지를 게이트(106) 측으로 토출시켜 제2스킨층(20)의 성형이 이루어지도록 하는 단계이다.

이때, 발포수지 성형기(300)에서는 밸브핀(148)의 작동신호가 전송되면, 성형노즐(350)을 통해 노즐부(140)의 발포수지 공급홀(146) 측으로 발포수지를 주입하여 충진이 이루어지도록 한다.

이후, 제2스킨층(20) 성형 및 발포수지의 충진이 완료되면, 도 7의 C 및 D 구간과 같이, 밸브핀(148)이 승강 작동하면서 발포수지 공급홀(146)을 개방하여 발포수지를 수지 토출홀(145)을 통해 토출시켜 발포성형에 의한 코어층(30)을 성형하는 코어층 성형단계(S430)가 수행된다.

코어층 성형단계(S430)는 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 핫런너 시스템의 금형(100) 측으로 발포수지의 충진이 완료되면, 도 8의 (b) 및 (c)에 도시된 바와 같이, 이동금형(104)의 코어백 공정이 이루어지면서 발포수지의 셀 성장이 이루어지게 되고 이에 따라 제품의 두께 증대 및 경량화를 제공하는 코어층(30)을 성형하는 단계이다.

아울러, 상기 코어층 성형단계(S430)에 의해 발포수지의 토출이 완료되면, 밸브핀(148)은 제3공급유로(142a)를 개방하여 용융수지를 토출시켜 제1스킨층(10)을 성형하는 제1스킨층 성형단계(S440)가 수행된다.

여기서, 제1스킨층 성형단계(S440)는 제1스킨층(10) 성형시, 상기 코어층 성형단계(S430)에 의해 토출되는 발포수지와 함께 용융수지를 토출시켜 코어층(30)의 발포성형과 함께 제1스킨층(10)의 성형이 이루어지도록 한다.

또한, 제1스킨층(10)의 성형이 완료되면, 제품의 취출단계가 이루어질 수 있도록 밸브핀(148)을 하강시켜, 도 7의 D 및 E 구간과 같이, 수지 토출홀(145)을 통해 토출되는 용융수지 및 발포수지의 토출을 중단하고, 이후, 도 7의 E 및 F 구간과 같이, 수지 사출기(200) 및 발포수지 성형기(300)의 내부로 각각 용융수지 및 발포수지를 충진하여 제품 성형을 위한 수지 주입단계(S410)가 진행될 수 있도록 할 수 있을 것이다.

이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 하며, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다.

또한, 이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 일실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 일실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 - 금형 102 - 고정금형
104 - 이동금형 106 - 게이트
110 - 수지 유입부 120 - 발포수지 유입부
130 - 매니폴드 블록 140 - 노즐부
142 - 가이드 유로 144 - 수지 공급홀
146 - 발포수지 공급홀 200 - 수지 사출기
210 - 사출 하우징 220 - 제1공급호퍼
230 - 제1히터 240 - 제1유량 조절부재
250 - 사출노즐 300 - 발포수지 성형기
310 - 성형 하우징 320 - 제2공급호퍼
330 - 제2히터 340 - 제2유량 조절부재
350 - 성형노즐

Claims (8)

1. 핫런너 시스템에서 3Layer로 구성된 발포 플라스틱 제품의 성형이 이루어지도록 용융수지 및 발포수지가 주입되는 고정금형과, 상기 발포수지의 셀 성장을 위해 코어백 공정이 수행되는 이동금형으로 이루어진 금형;
   상기 고정금형의 내부에 구성되어 밸브핀이 승하강 작동 가능하게 구성되고, 상기 용융수지 및 발포수지를 게이트 측으로 토출시키는 노즐부;
   상기 고정금형의 일면에 연결 구성되며, 용융수지를 주입하는 수지 사출기; 및
   상기 고정금형에 연결되며, 상기 수지 사출기와 수직한 방향에 설치되어 발포수지를 주입하는 발포 성형기;
   를 포함하고,
   상기 고정금형에는 상기 수지 사출기와 연결되어 용융수지가 유입되는 수지 유입부와, 상기 발포 성형기와 연결되어 발포수지가 유입되는 발포수지 유입부가 구성되는 것을 특징으로 하는 사출 성형용 발포 성형장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 노즐부는 게이트와 연결되어 용융수지와 발포수지를 토출시키는 수지 토출홀;
   상기 밸브핀의 승하강 작동을 지지하며, 상기 용융수지 및 발포수지를 상기 수지 토출홀 측으로 안내하는 가이드 유로;
   상기 가이드 유로와 연결되어 용융수지를 상기 게이트 측으로 공급하는 수지 공급홀; 및
   상기 가이드 유로와 연결되어 발포수지를 상기 게이트 측으로 공급하는 발포수지 공급홀;
   을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사출 성형용 발포 성형장치.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 노즐부는 가이드 유로의 단부에 구성되고, 수지 토출홀과 연통되어 용융수지의 유동을 안내하며, 제1스킨층의 성형이 이루어지도록 하는 제3공급유로;
   상기 수지 공급홀의 하부에 구성되며, 상기 용융수지를 수지 토출홀 측으로 안내하여 제2스킨층의 성형이 이루어지도록 하는 제1공급유로; 및
   상기 발포수지 공급홀과 연통되게 구성되며, 상기 발포수지를 수지 토출홀 측으로 안내하여 코어층의 성형이 이루어지도록 하는 제2공급유로;
   가 더 구성되는 것을 특징으로 하는 사출 성형용 발포 성형장치.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 고정금형은 수지 사출기 및 발포 성형기와 연결되어 용융수지 및 발포수지를 상기 노즐부 측으로 공급하는 매니폴드 블록;
   이 더 구성되는 것을 특징으로 하는 사출 성형용 발포 성형장치.
   
5. 핫런너 시스템에서 발포 플라스틱 제품을 성형하는 사출 성형용 발포 성형장치를 이용한 발포 성형방법에 있어서,
   (a) 수지 사출기를 통해 용융수지를 노즐부의 내부에 충진하는 수지 충진단계;
   (b) 밸브핀을 작동시켜 상기 노즐부에 충진된 용융수지를 수지 토출홀 측으로 토출시켜 제품의 내면을 이루는 제2스킨층을 성형하는 제2스킨층 성형단계;
   (c) 상기 제2스킨층 성형단계 이후, 발포수지 성형기로부터 공급된 발포수지를 수지 토출홀을 통해 게이트 측으로 토출시키고, 코어백 공정에 의해 상기 발포수지를 발포성형하여 코어층을 성형하는 코어층 성형단계; 및
   (d) 상기 (c) 단계 이후, 용융수지를 게이트 측으로 토출시켜 제품의 외면을 이루는 제1스킨층(10)을 성형하는 제1스킨층 성형단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 사출 성형용 발포 성형장치를 이용한 발포 성형방법.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 (a) 단계는 용융수지의 충진이 이루어질 때, 발포 성형을 위해 발포수지 성형기의 내부로 발포수지를 충진시키는 단계;
   가 더 수행되는 것을 특징으로 하는 사출 성형용 발포 성형장치를 이용한 발포 성형방법.
   
7. 청구항 5에 있어서,
   상기 (b) 단계는 밸브핀의 작동시 발포수지 성형기의 성형노즐을 통해 노즐부 측으로 발포수지를 주입하여 충진하는 단계;
   가 더 수행되는 것을 특징으로 하는 사출 성형용 발포 성형장치를 이용한 발포 성형방법.
   
8. 청구항 5에 있어서,
   상기 (d) 단계는 코어층 성형단계에 의해 토출되는 발포수지와 함께 용융수지를 토출시켜 코어층의 발포성형과 함께 제1스킨층의 성형이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 사출 성형용 발포 성형장치를 이용한 발포 성형방법.

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