KR20200047025A - 진공 금형 장치를 이용한 성형방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사상용 밥자리가 없는것이 특징인 고무금형 장치에 관한 것으로서, 형합 또는 형분리가능하게 마련되어, 형합면에 용융 수지가 성형되는 하나 이상의 캐비티가 형성된 제1금형 및 제2금형; 상기 제1금형 및 상기 제2금형의 캐비티와 연통하며 상기 캐비티의 공기가 배기되는 공기 배기로와, 상기 공기 배기로를 유동하는 공기가 수집되는 공기 수집로를 갖는 공기 수집부; 및 상기 공기 수집로와 연통하는 공기 배출로와, 상기 공기 배출로에 마련되어 상기 공기 배출로를 개폐하는 밸브와, 상기 캐비티의 공기를 상기 공기 배출로를 통해 배출시키는 공기 배출 수단을 가지며, 상기 캐비티가 진공을 이루도록 상기 캐비티의 공기를 배출시키는 공기 배출부를 포함하며, 고무금형이면 항상 캐비티 주위로 형성되던 사상용 밥자리가 없는 것을 특징으로 한다.

Description

사상용 밥자리가 없는 고무금형 장치{VACUUM MOLDING APPARATUS}

본 발명은, 사상용 밥자리(일종의 버)가 없는 고무금형에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 현제 고무금형에는 필연적으로 사상용 밥자리(일종의 버)가 있으나 고가의 재료를 이용하는 작업에서는 금전적 손실이 너무 크므로 재료의 로스를 줄이기 위하여 버(burr)가 없게 고무금형의 구조를 개선한 사상용 밥자리가 없는 고무금형 장치에 관한 것이다.

금형은 동일 규격의 제품을 대량으로 생산하기 위하여 만드는 금속성의 형(型)을 말한다.

금형은 전기/전자 제품을 비롯하여 자동차, 항공기, 반도체, 통신기기, 정밀기계 등 일상용품에서 부터 초정밀 제품에 이르기까지 광범위하게 쓰인다.

이러한 금형 장치는 금형 내의 캐비티(cavity)에 용융된 성형 재료, 예를 들어 열가소성 수지나 열경화성 수지를 주입하여 소정의 모양과 치수를 가진 제품을 제작하며, 이는 제1금형 및 제2금형이 분할 가능하게 구성된다.

그런데, 종래의 일반 고무금형 장치는 고무수지를 금형을 이용하여 성형할 때, 금형의 캐비티에 수용된 고무수지가 성형되는 과정 중에 캐비티 내의 공기가 금형에서 빠져 나가질 못해 제품에 기포가 발생하는 등 제품의 불량을 초래하며, 이를 방지키 위해 금형을 여닫아 가스빼기를 하는 동안 필연적으로 버(burr)가 발생하여 재료의 손실을 초래하게 된다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 진공 상태에서 성형을 하는 진공 성형 장치가 널리 알려져 있으나, 종래의 진공 성형 장치는 금형을 고정시키는 조방이 진공 챔버 내에 위치하므로, 진공 성형 장치의 전체적인 부피가 커지고, 빠른 속도로 캐비티의 공기를 흡입하지 못하여 성형 속도가 느려지게 되어, 이에 공정시간이 증가하여 생산성이 저하할 뿐만 아니라, 일반적인 금형 구조에 따른 작엽시 필연적으로 발생하는 버(burr)로 인하여 제조 원가도 상승하는 문제점이 있다.

국내공개실용신안공보 제20-2010-0000943호

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 저렴한 가격으로 단시간 내에 캐비티의 가스를 배출하면서, 캐비티를 진공으로 만들어, 성형되는 성형 수지로부터 공기를 뽑아내어, 성형품의 내구성 저하 및 기포 발생 등의 결함을 제거하여 성형품의 불량을 줄이고, 생산성을 향상 시키면서도 버(burr)로 인한 재료의 로스를 없게하여, 제조원가를 대폭 절감할 수 있는 사상용 밥자리가 없는 금형 장치를 제공하는 것을 발명의 목적으로 한다.

본 발명의 목적은, 형합 또는 형분리가능하게 마련되어, 형합면에 용융 수지가 성형되는 하나 이상의 캐비티가 형성된 제1금형 및 제2금형; 상기 제1금형 및 상기 제2금형의 캐비티와 연통하며 상기 캐비티의 공기가 배기되는 공기 배기로와, 상기 공기 배기로를 유동하는 공기가 수집되는 공기 수집로를 갖는 공기 수집부; 및 상기 공기 수집로와 연통하는 공기 배출로와, 상기 공기 배출로에 마련되어 상기 공기 배출로를 개폐하는 밸브와, 상기 캐비티의 공기를 상기 공기 배출로를 통해 배출시키는 공기 배출 수단을 가지며, 상기 캐비티가 진공을 이루도록 상기 캐비티의 공기를 배출시키는 공기 배출부를 포함하는, 진공 금형 장치에 의해 달성될 수 있다.

여기서, 상기 제1금형과 상기 제2금형의 캐비티 주위로 일반적으로는 형성되던 사상용 밥자리가 없는것이 특징이며, 적어도 상기 제1금형과 상기 제2금형 사이의 어느 하나의 형합면에 마련되어, 상기 제1금형과 상기 제2금형 사이의 기밀을 유지하는 금형 실링부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 복수의 캐비티로 성형 수지가 유동하는 런너를 포함하며, 상기 공기 배기로는 상기 런너에 비해 상대적으로 작은 단면적의 크기를 가질 수 있다.

상기 금형 실링부는, 실링부재; 및 상기 실링부재를 수용하는 수용홈을 포함할 수 있다.

상기 수용홈은 폐 루프 형상을 가지며, 상기 제1금형과 상기 제2금형의 각 형합면에 반원형의 단면형상으로 함몰 형성될 수 있다.

본 발명에 따르면, 저렴한 가격으로 단시간 내에 캐비티의 공기를 배출하면서, 캐비티를 진공으로 만들어, 성형되는 성형 수지로부터 공기를 뽑아내어 , 성형품의 내구성 저하 및 기포 발생 등의 결함을 제거하여 성형품의 불량을 줄이고, 생산성을 향상시키면서도 버(burr)로 인한 재료의 로스를 없게하여, 제조원가를 대폭 절감 하는 등 높은 가격 경쟁력을 가질수 있읍니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 금형 장치의 구성도,
도 2는 도 1의 제2금형의 저부 사시도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하, 첨부 도면들을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

도 1 및 도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 금형 장치가 도시되어 있다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 금형 장치(1)는 제1금형(10), 제2금형(20), 공기 수집부(30), 공기 배출부(41)를 포함한다.

제1금형(10)과 제2금형(20)은 형합(型合) 또는 형분리가능하도록 상호 분할가능하게 마련된다. 여기서, 본 실시예에서는 도 1의 하부에 위치한 금형을 제1금형(10)이라 하고, 제1금형(10)의 상부에 위치한 금형을 제2금형(20)이라고 한다.

제1금형(10)의 형합면에는 복수의 제1캐비티(11)가 형성되어 있고, 제2금형(20)의 형합면에는 제1캐비티(11)의 수량에 대응하는 복수의 제2캐비티(21)가 형성되어 있다. 이에 따라 제1금형(10)과 제2금형(20)이 형합함에 따라 예컨대, 제1금형(10)과 제2금형(20)이 상호 밀착함에 따라, 제1금형(10)과 제2금형(20)은 제1캐비티(11)와 제2캐비티(21)가 하나의 체적 공간을 형성하는 하나의 캐비티(11,21)를 형성한다.

제1금형(10)은 정반(조방)위에 설치되고, 제2금형(20)은 제1금형(10)에 대해 상호 밀착 또는 이격하여, 캐비티(11,21)를 폐쇄하거나 또는 개방한다.

여기서, 본 실시예에서는 캐비티(11,21)가 제1금형(10)과 제2금형(20)의 각 형합면에 형성되어 있는 것으로 도시되어 있지만, 이에 한정되지 않는다. 즉, 캐비티(11,21)는 제1금형(10)의 형합면에만 형성되거나, 또는 제2금형(20)의 형합면에만 형성될 수도 있다.

또한, 제1금형(10)과 제2금형(20)의 형합면에는, 제1금형(10)과 제2금형(20)이 형합될 때, 제1금형(10)과 제2금형(20) 사이의 기밀을 유지하기 위한 금형 실링부(15)가 마련되고, 제1금형(10)과 제2금형(20)의 캐비티 주위로 일반적으로는 형성되던 사상용 밥자리가 없다.

금형 실링부(15)는 실링부재(17)와, 실링부재(17)를 수용하는 수용홈(19)을 포함한다.

본 실시예에서는 실링부재(17)로서 폐루프 형상의 오링이 마련되어 있지만, 오링 대신에 메카니칼 시일이 마련될 수도 있다.

수용홈(19)은 폐 루프 형상을 가지며, 제1금형(10)과 제2금형(20)의 각 형합면에 반원형의 단면형상으로 함몰 형성된다.

이에 따라, 제1금형(10)과 제2금형(20)이 형합할 때 실링부재(17)가 수용홈(19)에서 탄성 변형하며 수용되어, 제1금형(10)과 제2금형(20) 사이의 기밀을 유지하여, 캐비티(11,21)의 진공 환경 조성 과정 중에 또는 진공 환경이 조성된 후에 외부 공기가 캐비티(11,21)로 유입되는 것을 차단할 수 있게 된다.

여기서, 본 실시예에서는 금형 실링부(15)가 제1금형(10)과 제2금형(20)의 형합면에 동시에 마련되어 있는 것으로 도시되어 있지만 이에 한정되지 않고, 금형 실링부(15)는 제1금형(10)의 형합면, 또는 제2금형(20)의 형합면에만 마련될 수도 있다.

한편, 제2금형(20)의 중앙에는 성형 수지를 복수의 캐비티(11,21)로 주입 시키기 위한 실린더가 드나드는 통로(23)가 형성되어 있다.

복수의 캐비티(21)는 통로(23)의 둘레를 따라 간격을 두고 배치되어 있으며, 통로(23)와 각 캐비티(21)는 성형 수지가 주입되는 런너(25)로 연통되어 있다.

공기 수집부(30)는 제1금형(10)과 제2금형(20)의 각 형합면에 마련되어, 각 캐비티(11,21)에서 발생하는 공기를 수집한다. 공기 수집부(30)는 공기 배기로(31)와, 공기 수집로(33)를 포함한다.

공기 배기로(31)는 제1금형(10)과 제2금형(20)의 각 캐비티(11,21)와 연통하며 각 캐비티(11,21)의 둘레에 방사상으로 마련된다. 공기 배기로(31)는 런너(25)에 비해 상대적으로 작은 단면적의 크기를 가진다.

공기 수집로(33)는 원형 단면의 폐루프 형상을 가지며, 각 캐비티(11,21)와 금형 실링부(15) 사이에 배치된다. 공기 수집로(33)는 각 공기 배기로(31)와 연통하며, 공기 배기로(31)를 유동하는 공기를 모으게 된다.

이와 같이, 공기수집부(30)를 마련하여 공기를 뽑아줌으로써, 성형 작업시 캐비티(11,21)로 수지가 잘 흐르게 되며, 제품 내부에 기포가 발생되는 것을 방지하고, 제품의 표면에 플로우 마크 또는 웰드 라인이 생성되는 것을 방지하며, 성형되는 제품의 표면을 매끄럽게 성형할 수 있게 된다.

공기 배출부(40)는 제2금형(20)의 일측에 마련되어, 캐비티(11,21)가 진공을 이루도록 캐비티(11,21)의 공기를 배출시킨다. 공기 배출부(40)는 공기 배출로(41)와, 밸브(47)와, 공기 배출 수단(49)을 포함한다.

공기 배출로(41)는 공기 수집로(33)와 연통하며, 캐비티(11,21)의 공기가 외부로 배출되도록 안내한다. 공기 배출로(41)는 공기 수집로(33)와 연통하도록 제2금형(20)에 관통 형성된 공기 유동로(43)와, 공기 유동로(43)와 연결된 공기 유동관(45)을 포함한다.

밸브(47)는 공기 유동관(45)에 마련되어, 공기 배출로(41)를 개폐한다. 밸브(47)는 캐비티(11,21)로부터 배출되는 공기가 캐비티(11,21)로 역류하는 것을 방지하도록 체크밸브로 구성되는 것이 바람직하다.

공기 배출 수단(49)은 캐비티(11,21)의 공기를 공기 배출로(41)를 통해 배출시켜, 캐비티(11,21)를 진공 상태로 조성한다. 공기 배출 수단(49)으로서 통상의 진공펌프가 마련될 수 있다.

여기서, 본 실시예에서는 공기 배출부(40)의 공기 유동로(43)와 공기 유동관(45)이 제2금형(20)에 형성 및 연결된 것으로 도시되어 있지만 이에 한정되지 않고, 공기 배출부(40)의 공기 유동로(43)와 공기 유동관(45)은 제1금형(10)에 형성 및 연결될 수도 있다.

이러한 구성에 의하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 금형 장치(1)를 이용하여 진공 성형하는 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 제1금형(10)을 정반위에 설치하고, 제2금형(20)을 제1금형(10)을 향해 하강시켜 제1금형(10)과 제2금형(20)을 형합한다.

이 때, 제1금형(10)과 제2금형(20)이 형합함에 따라, 도 1에 도시된 바와 같이 제1금형(10)과 제2금형(20)은 원하는 형상의 성형 제품을 형성하기 위한 복수의 캐비티(11,21)를 형성한다.

다음, 공기 배출 수단(49)을 가동하여, 캐비티(11,21)의 공기를 공기 수집부(30)와 공기 배출로(41)를 통해 외부로 배출하고, 캐비티(11,21)가 원하는 진공 상태에 도달토록 한다.

이어서, 성형 수지를 제2금형(20)에 형성된 통로(23)를 통해 유입하여 각 런너(25)를 거쳐 진공 상태의 캐비티(11,21)로 주입한다.

이 때, 성형 수지가 진공 상태의 캐비티(11,12)로 주입될 때, 캐비티(11,21)에 잔존하는 미량의 공기가 공기 배기로(31)와 공기 수집로(33)를 거쳐 공기 배출로(41)를 통해 배출되고, 이에 캐비티(11,21)로 수지가 잘 흐르게 되며, 제품 내부에 기포가 발생되는 것을 방지하고, 성형되는 제품의 표면에 플로우 마크 또는 웰드 라인이 생성되지 않으며, 성형되는 제품의 표면은 매끄럽게 성형된다.

캐비티(11,21)로 성형 수지의 주입이 완료된 후에 일정 시간이 경과하면, 제2금형(20)을 제1금형(10)으로부터 상승시켜 제1금형(10)과 제2금형(20)을 형분리한다.

제1금형(10)과 제2금형(20)의 형분리를 통해 캐비티(11,21)를 개방하고, 밀핀(eject pin, 미도시)을 작동시켜 성형품을 캐비티(11,21)로부터 분리하여, 완성된 성형품을 얻을 수 있게 된다.

이와 같이, 본 발명에 따르면, 캐비티의 진공 형성 및 성형 수지의 공급 방식을 개선하여, 캐비티의 공기를 단시간 내에 배출시켜 캐비티를 진공 형성함으로써, 생산성을 향상시킬 뿐만 아니라 금형 장치의 콤팩트화를 도모할 수 있게 된다.

또한, 캐비티를 진공으로 유지한 상태에서 성형이 이루어짐에 따라, 캐비티에서의 성형 수지와 공기의 접촉을 줄여, 성형품의 내구성 저하 및 기포 발생 등으로 인한 결함을 제거하고, 일반적으로는 고무금형이면 의례이 형성되던 사상용 밥자리가 없어 재료의 로스는 물론 성형품의 불량을 대폭 줄일 수 있다.

이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

1: 진공 금형 장치
10: 제1금형
20: 제2금형
11,21: 캐비티
30: 공기 수집부
40: 공기 배출부

Claims (5)

1. 형합 또는 형분리가능하게 마련되어, 형합면에 용융 수지가 성형되는 하나 이상의 캐비티가 형성된 제1금형 및 제2금형;
   상기 제1금형 및 상기 제2금형의 캐비티와 연통하며 상기 캐비티의 공기가 배기되는 공기 배기로와, 상기 공기 배기로를 유동하는 공기가 수집되는 공기 수집로를 갖는 공기 수집부; 및
   상기 공기 수집로와 연통하는 공기 배출로와, 상기 공기 배출로에 마련되어 상기 공기 배출로를 개폐하는 밸브와, 상기 캐비티의 공기를 상기 공기 배출로를 통해 배출시키는 공기 배출 수단을 가지며, 상기 캐비티가 진공을 이루도록 상기 캐비티의 공기를 배출시키는 공기 배출부를 포함하며,
   일반적 고무금형의 캐비티 주위로 보편적으로는 항상 형성되던 사상용 밥자리가 없는것이 특징인 고무금형 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1금형과 상기 제2금형의 적어도 어느 하나의 형합면에 마련되어, 상기 제1금형과 상기 제2금형 사이의 기밀을 유지하는 금형 실링부를 포함하는, 진공 금형 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 캐비티로 성형 수지가 유동하는 런너를 포함하며,
   상기 공기 배기로는 상기 런너에 비해 상대적으로 작은 단면적의 크기를 갖는, 진공 금형 장치.
4. 제2항에 있어서,
   상기 금형 실링부는,
   실링부재; 및
   상기 실링부재를 수용하는 수용홈을 포함하는, 진공 금형 장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 수용홈은 폐 루프 형상을 가지며, 상기 제1금형과 상기 제2금형의 각 형합면에 반원형의 단면형상으로 함몰 형성된, 진공 금형 장치.

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