KR20180093673A - 합성수지 발포체용 금형장치 - Google Patents

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KR20180093673A
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른, 합성수지 발포체용 금형장치는 제1 프레임과 상기 제1 프레임 상부에 승강 가능하게 설치된 제2 프레임을 포함하는 프레임; 양 단이 상기 제1 프레임에 고정된 캐비티 금형; 양단이 상기 제2 프레임에 고정되어, 상기 제2 프레임을 따라 상기 캐비티 금형 방향으로 승강되는 코어 금형; 및 상기 캐비티 금형과 코어 금형 사이로 신장되어 제품이 성형되는 내부공간을 형성할 수 있도록, 상기 제 2 프레임에 신장가능하게 설치되어 상기 캐비티 금형 및 코어 금형과 합형되되, 상기 내부공간을 형성하는 면이 곡면으로 형성된 것을 특징으로 하는 파팅 유닛;을 포함한다.

Description

합성수지 발포체용 금형장치{MOLD APPARATUS FOR SYNTHETIC RESIN FOAM}
본 발명은 발포 폴리프로필렌(EPP), 발포 폴리스틸렌(EPS) 등과 같은 발포합성수지를 원료를 하여 합성수지 발포체를 성형하는 합성수지 발포체용 금형장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 모서리가 라운딩진 합성수지 발포체 성형을 용이하게 하고, 금형의 모서리 부위의 칼날 형상의 에지(edge)가 형성되지 않도록 하여 금형 파손을 최소화하는 합성수지 발포체용 금형장치에 관한 것이다.
일반적으로 발포 폴리프로필렌(EPP), 발포 폴리스틸렌(EPS) 등과 같은 발포합성수지 원료를 이용하여 합성수지 발포체를 성형하는 금형장치는 캐비티 금형과 코어 금형으로 이루어진다.
도 1은 종래 일반적인 합성수지 발포체용 금형장치를 보여주는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 일반적인 합성수지 발포체용 금형장치를 이용하여 합성수지 발포체를 성형하는 방법은 먼저 캐비티 금형(10)과 코어 금형(20)을 조립하여 형성되는 내부공간으로 발포합성수지를 주입한 뒤, 고압으로 압축시켜 일정 형상의 합성수지 발포체를 성형하며, 성형시 원료에 스팀(steam)을 공급하기도 한다.
발포과정이 완료되면 성형된 제품을 냉각시킨 후 캐비티 금형(10)과 코어 금형(20)을 분리하고 합성수지 발포체를 취출하고 작업이 종료된다.
상기와 같이, 발포합성수지를 주입하는 과정을 보다 상세히 설명하면 캐비티 금형(10)과 코어 금형(20)을 정상 결합상태보다 약 5~20㎜ 이격된 상태로 가결합시킨 후, 피더 건(Feeder gun) 등을 이용하여 발포합성수지를 1.0~1.3bar의 압력으로 약 3초간 주입시킨 다음, 캐비티 금형(10)과 코어 금형(20)을 완전히 닫고 성형하게 된다.
이때, 캐비티 금형(10)과 코어 금형(20)이 결합되어 형성되는 모서리 부위가 라운딩지게 제조되는 합성수지 발포체를 제조하기 위해서는 캐비티 금형에 삽입되는 코어 금형에는 필연적으로 칼날형상을 갖는 결합단부(21)가 형성된다.
상기와 같은 칼날형상의 결합단부(21)는 캐비티 금형(10)과 코어 금형(20)을 개폐하는 과정에서 파손되기 쉬워 제조되는 합성수지 발포체의 불량을 유발하거나 코어 금형 마모 및 파손 등으로 인한 금형장치 수명이 단축시키는 문제점을 가지고 있었다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것을 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여서는 안될 것이다.
공개특허공보 제10-2013-0019255호(2013. 02. 26.)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 모서리가 라운딩진 합성수지 발포체 성형을 용이하게 하고, 금형장치의 내구성을 향상시킬 수 있는 합성수지 발포체용 금형장치를 제공한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 본 발명의 기재로부터 당해 분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 합성수지 발포체용 금형장치는 제1 프레임과 상기 제1 프레임 상부에 승강 가능하게 설치된 제2 프레임을 포함하는 프레임; 양 단이 상기 제1 프레임에 고정된 캐비티 금형; 양단이 상기 제2 프레임에 고정되어, 상기 제2 프레임을 따라 상기 캐비티 금형 방향으로 승강되는 코어 금형; 및 상기 캐비티 금형과 코어 금형 사이로 신장되어 제품이 성형되는 내부공간을 형성할 수 있도록, 상기 제 2 프레임에 신장가능하게 설치되어 상기 캐비티 금형 및 코어 금형과 합형되되, 상기 내부공간을 형성하는 면이 곡면으로 형성된 것을 특징으로 하는 파팅 유닛;을 포함한다.
상기 파팅 유닛은, 상기 내부공간을 형성하는 면이 곡면으로 형성된 함체형상의 곡면 형성부; 및 일단이 상기 곡면 형성부의 평면에 고정되고 타단이 상기 2 프레임에 설치되어 상기 곡면 형성부를 상기 내부공간 방향으로 이동시키는 이동부;를 포함할 수 있다.
상기 파팅 유닛은, 상기 곡면 형성부 합형시 충격을 흡수할 수 있도록, 상기 이동부의 외주면을 감싸면서 양단이 각각 상기 제2 프레임의 저면 및 상기 곡면 형성부의 평면에 접촉되는 완충 스프링;을 더 포함할 수 있다.
상기 곡면 형성부는, 육면체에서 상기 내부공간을 형성하는 모서리가 곡면으로 잘려진 칠면체로 형성되고, 상기 코어 금형의 측면에 접촉되는 변은 상기 코어 금형의 측면 두께에 대응되는 길이로 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
이때, 상기 제2 프레임의 저면 및 상기 곡면 형성부의 평면에는 각각 상기 완충 스프링이 삽입되는 스프링 삽입홈이 형성되는 것이 바람직하다.
상기 곡면 형성부는, 상기 내부공간을 형성하는 곡면의 양 끝단은 상기 코어 금형의 저면 및 캐비티 금형 내측벽과 동일 선상에 위치되고, 그 접선이 각각 상기 코어 금형의 저면 및 캐비티 금형 내측벽과 평행하도록 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 모서리가 라운딩진 합성수지 발포체 성형을 용이하게 하고, 성형 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 금형에서 모서리 부위가 칼날 형상으로 형성되는 것을 방지함으로써, 금형 마모 및 손상을 최소화하여 수명을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 라운딩진 모서리를 갖는 합성수지 발포체를 제조하기 위한 금형장치를 보여주는 단면도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 합성수지 발포체용 금형장치의 단면도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 합성수지 발포체용 금형장치의 결합을 설명하기 위한 부분 확대도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 파팅 유닛의 작동을 설명하기 위한 도면이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 이러한 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 합성수지 발포체용 금형장치의 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 합성수지 발포체용 금형장치의 결합을 설명하기 위한 부분 확대도이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 합성수지 발포체용 금형장치는 프레임(100)과, 합성수지 발포체가 성형되는 캐비티가 형성된 캐비티 금형(200)과 캐비티 금형(200)의 상부에 승강 가능하게 설치된 코어 금형(300) 및 캐비티 금형(200)과 코어 금형(300) 사이로 신장되어 합형되는 파팅 유닛(400)을 포함한다.
프레임(100)은 그 위치가 고정된 제1 프레임(110) 및 제1 프레임(110)의 상부에 수직 방향으로 승강가능하게 설치되는 제2 프레임(120)으로 구성된다.
본 발명에서는 고정된 제1 프레임(110) 방향으로 제2 프레임(120)이 승강 가능한 구성으로 설명하지만, 제2 프레임(120)을 고정시키고 제1 프레임(110)을 제2 프레임(120) 방향으로 승강시키거나, 제1, 2 프레임(110, 120) 모두 승강 가능하도록 구성할 수 있다.
캐비티 금형(200)은 내부에 제조하고자 하는 합성수지 발포체의 외형이 음각된 캐비티가 형성되어 양단이 제1 프레임(110)에 고정되며, 코어 금형(300)은 제2 프레임(120)에 양단이 고정되어 제2 프레임(120)이 승강 됨에 따라, 캐비티 금형(200) 방향으로 승강되면서 캐비티 금형(200)과 합형 또는 분리된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 파팅 유닛(400)은 금형 합형 시 캐비티 금형(200)과 코어 금형(300) 사이로 신장되어 캐비티 금형(200) 및 코어 금형(300)과 함께 합형되어 합성수지 발포체, 즉 제품이 성형되는 내부공간(500)을 형성한다.
이때, 파팅 유닛(400)은 캐비티 금형(200) 및 코어 금형(300)과 합형되어 형성되는 내부공간(500)을 형성하는 면이 곡면으로 형성되는 것이 바람직하다. 이에, 파팅 유닛(400)이 캐비티 금형(200)과 코어 금형(300)이 결합되는 결합부위에 라운딩 진 내벽을 형성함으로써, 캐비티 금형(200) 또는 코어 금형(300)에 칼날 형상의 단부가 형성되는 것을 방지할 수 있다.
이에, 합성수지 발포체 성형을 위한 합형 또는 분리과정에서 금형장치의 파손 및 손상을 최소화하면서 성형되는 합성수지 발포체의 모서리 부위를 라운딩지게 성형할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 파팅 유닛(400)은 크게 내부공간(500)을 형성하는 면이 곡면으로 형성된 함체 형상의 곡면 형성부(410)와, 곡면 형성부(410)를 캐비티 금형(200)과 코어 금형(300) 사이로 이동시키는 이동부(420)로 구성된다.
이동부(420)는 실린더 또는 랙피니언 구조 등으로 곡면 형성부(410)를 이동시킬 수 있는 다양한 구조로 마련될 수 있다.
곡면 형성부(410)는 육면체에서 내부공간(500)을 형성하는 측면의 모서리가 잘려진 칠면체 형상으로 형성되며, 잘린 면은 곡면으로 형성되어 제조되는 합성수지 발포체의 모서리 부위를 라운딩지게 성형하게 된다.
보다 바람직하게, 본 발명의 일 실시예에 따른 파팅 유닛(400)은 곡면 형성부(410)의 평면과 결합된 이동부(420) 로드 외주면을 감싸면서 양단이 제2 프레임(120)의 저면 및 곡면 형성부(410)의 평면에 접촉되는 완충 스프링(430)을 더 포함할 수 있다.
이에, 금형 조립 시 발생되는 충격을 흡수하여 손상 및 파손을 최소화할 수 있을뿐만 아니라, 내부공간(500)으로 발포합성수지를 주입하기 위해 이동부(420)를 이용하여 곡면 형성부(410)를 캐비티 금형(200)과 코어 금형(300) 사이로 신장시, 그 저면이 캐비티 금형(200)의 측벽 평면과 접촉되도록 탄성력을 제공함으로써, 캐비티 금형(200)과 코어 금형(300)을 약 5~20㎜ 이격시킨 상태로 발포합성수지 주입시 캐비티 금형(200)과 코어 금형(300) 사이로 발포합성수지가 누설되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
더 나아가, 원료 즉 발포합성수지를 내부공간(500)에 충진시 보다 높은 압력으로 충진하는 것이 가능하여 원료 미충전 등으로 인한 미성형 구간이 발생되는 것을 최소화 할 수 있어 제조되는 합성수지 발포체의 불량률을 최소화하고 성형 품질을 향상시킬 수 있다.
이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 곡면 형성부(410)는 코어 금형(300)의 측면에 접촉되는 변의 길이 즉, 코어 금형(300)의 측면에 접촉되는 면의 높이가 제2 프레임(120)에 고정되는 코어 금형(300)의 측면 두께과 동일하게 형성되는 것이 바람직하다.
왜냐하면, 상기와 같이 발포합성수지 주입이 완료되면, 제2 프레임(120)을 하강시켜 캐비티 금형(200)과 코어 금형(300) 및 파팅 유닛(400)을 완전히 결합하여 고압으로 합성수지 발포체를 성형하게 되는데, 이러한 성형과정에서 고압으로 유지되는 내부공간(500)을 유지하도록 곡면 형성부(410)에 충분한 지지력을 제공할 수 있기 때문이다.
이에, 내부에 높은 압력으로 수용된 발포합성수지가 외부로 유출되는 것을 방지하여, 원료의 유실을 최소화하고 제조되는 제품의 성형품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
보다 바람직하게, 본 발명의 일 실시예에 따른 파팅 유닛(400)은 이동부(420)의 일측이 설치되는 제2 프레임(120)의 저면과 타측이 결합되는 곡면 형성부(410)의 평면에는 완충 스프링(430)이 삽입되는 스프링 삽입홈(431)이 형성될 수 있다.
이에, 캐비티 금형(200)과 코어 금형(300) 및 곡면 형성부(410)가 완전히 결합되어 완전 합형되는 경우, 완충 스프링(430)이 곡면 형성부(410)의 평면 및 제2 프레임(120)의 저면에 형성된 스프링 삽입홈(431)에 수납됨으로써, 고압 성형시 곡면 형성부(410)가 충분한 지지력을 확보할 수 있기 때문이다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른, 곡면 형성부(410)는 코어 금형(300)과 캐비티 금형(200) 사이에서 내부공간(500)을 형성하는 곡면은 양 끝단이 각각 코어 금형(300)의 저면 및 캐비티 금형(200)의 내측벽과 동일 선상에 위치되되, 그 접선이 각각 코어 금형(300)의 저면 및 캐비티 금형(200)의 내측벽과 평행하게 형성되는 것이 바람직하다.
이에, 제조되는 합성수지 발포체에서 코어 금형(300)과 캐비티 금형(200)의 결합부위에 위치되는 모서리 부위를 라운딩지게 하면서, 단차 등 결함이 발생되는 것을 방지하여 성형 품질을 향상시킬 수 있기 때문이다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 합성수지 발포체용 금형장치를 이용한 합성수지 발포체를 제조하는 과정에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
제2 프레임(120)에 설치된 곡면 형성부(410)의 저면이 캐비티 금형(200)의 측벽 평면과 접촉하도록 제2 프레임(120)을 제1 프레임(110)의 평면 방향으로 하강시켜, 완전 합형상태의 캐비티 금형(200)과 코어 금형(300) 사이 간격보다 5~20㎜ 이격된 가합형 상태를 형성함으로써, 발포합성수지가 주입되는 내부공간(500)을 마련한다.
상기와 같이 내부공간(500)이 형성되면, 2~5초간 1.0~1.3bar의 압력으로 발포합성수지를 내부공간에 충전시킨다.
발포합성수지의 충전이 완료되면, 캐비티 금형(200)과 코어 금형(300) 그리고 곡면 형성부(410)가 완전히 합형되도록, 제2 프레임(120)을 2차 하강시키고 합성수지 발포체를 성형시킨다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 파팅 유닛의 작동을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하여, 발포합성수지의 주입 및 금형의 합형에 대해 보다 상세하게 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 파팅 유닛(400)은 코어 금형(300)과 캐비티 금형(200)이 5~20㎜ 더 이격된 가합형 상태 시 곡면 형성부(410)는 완충 스프링(430)의 탄성에 의해 그 저면이 캐비티 금형(200)의 측벽 평면과 접촉상태를 유지한다.
이와 같은, 가합형 상태에서 피더 건(Feeder gun) 등을 이용하여 내부공간(500)으로 발포합성수지를 주입시킨 후, 제2 프레임(120)을 하강시켜 캐비티 금형(200)과 코어 금형(300) 및 곡면 형성부(410)를 완전히 닫아 완전 합형상태로 만든 후, 합성수지 발포체를 성형시킨다.
이때, 합성수지 발포체를 성형하는 과정은 고압으로 압축시켜 일정 형상의 합성수지 발포체를 발포성형하며, 성형시 별도의 스팀(steam)을 공급할 수 있다.
발포성형 과정이 완료되면, 캐비티 금형(200) 및 코어 금형(300)으로 냉각수를 공극하여 고온, 고압의 환경에서 성형된 합성수지 발포체를 냉각시킨후, 제2 프레임(120)을 상승시켜, 코어 금형(300) 및 곡면 형성부(410)를 캐비티 금형(200)으로부터 이격시켜 분리한 다음, 성형 제조된 합성수지 발포체를 취출하고 작업이 종료된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 프레임 110: 제1 프레임
120: 제2 프레임 200: 캐비티 금형
300: 코어 금형 400: 파팅 유닛
410: 곡면 성형부 420: 이동부
430: 완충 스프링 431: 스프링 삽입홈
500: 내부공간

Claims (6)

  1. 제1 프레임과 상기 제1 프레임 상부에 승강 가능하게 설치된 제2 프레임을 포함하는 프레임;
    양 단이 상기 제1 프레임에 고정된 캐비티 금형;
    양단이 상기 제2 프레임에 고정되어, 상기 제2 프레임을 따라 상기 캐비티 금형 방향으로 승강되는 코어 금형; 및
    상기 캐비티 금형과 코어 금형 사이로 신장되어 제품이 성형되는 내부공간을 형성할 수 있도록, 상기 제 2 프레임에 신장가능하게 설치되어 상기 캐비티 금형 및 코어 금형과 합형되되, 상기 내부공간을 형성하는 면이 곡면으로 형성된 것을 특징으로 하는 파팅 유닛;을 포함하는, 합성수지 발포체용 금형장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 파팅 유닛은,
    상기 내부공간을 형성하는 면이 곡면으로 형성된 함체형상의 곡면 형성부; 및
    일단이 상기 곡면 형성부의 평면에 고정되고 타단이 상기 2 프레임에 설치되어 상기 곡면 형성부를 상기 내부공간 방향으로 이동시키는 이동부;를 포함하는, 합성수지 발포체용 금형장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 파팅 유닛은,
    상기 곡면 형성부 합형시 충격을 흡수할 수 있도록, 상기 이동부의 외주면을 감싸면서 양단이 각각 상기 제2 프레임의 저면 및 상기 곡면 형성부의 평면에 접촉되는 완충 스프링;을 더 포함하는, 합성수지 발포체용 금형장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 곡면 형성부는,
    육면체에서 상기 내부공간을 형성하는 모서리가 곡면으로 잘려진 칠면체로 형성되고, 상기 코어 금형의 측면에 접촉되는 변은 상기 코어 금형의 측면 두께에 대응되는 길이로 형성된 것을 특징으로 하는, 합성수지 발포체용 금형장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제2 프레임의 저면 및 상기 곡면 형성부의 평면에는 각각 상기 완충 스프링이 삽입되는 스프링 삽입홈이 형성된 것을 특징으로 하는, 합성수지 발포체용 금형장치.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 곡면 형성부는,
    상기 내부공간을 형성하는 곡면의 양 끝단은 상기 코어 금형의 저면 및 캐비티 금형 내측벽과 동일 선상에 위치되고, 그 접선이 각각 상기 코어 금형의 저면 및 캐비티 금형 내측벽과 평행하도록 형성된 것을 특징으로 하는, 합성수지 발포체용 금형장치.
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