KR20230081942A - 취출성 개선구조가 형성된 사출금형 - Google Patents

Abstract

취출성 개선구조가 형성된 사출금형이 개시된다. 본 발명에 따른 취출성 개선구조가 형성된 사출금형은, 캐비티에 용융수지를 주입하여 소정 형상의 성형품을 제작하는데 사용되는 제1 금형 및 제2 금형을 포함하는 사출금형으로서, 상기 성형품의 배면에 대응하는 캐비티의 일면을 구성하고, 적어도 하나 이상이 상기 제2 금형의 내측으로 삽입되는 돌출부가 형성된 상기 제1 금형; 상기 성형품의 정면에 대응하는 캐비티의 타면을 구성하고, 상기 돌출부에 대응하는 오목부가 형성된 상기 제2 금형; 및 상기 성형품의 취출이 용이하게 이루어지도록, 상기 제1 금형 또는 상기 제2 금형의 개폐방향에 대하여 소정의 구배를 갖는 상기 돌출부의 돌출면을 따라 형성되는 엠보패턴을 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 제1 금형 또는 제2 금형의 개폐방향에 대하여 소정의 구배를 갖는 돌출부의 돌출면(즉, 취출과정에서 성형품과 제1 금형 간 접촉저항이 큰 구간)에 접촉저항을 줄이는 엠보패턴이 형성됨에 따라, 제1 금형으로부터 성형품의 취출이 용이하게 이루어지는 것은 물론이고, 종래 이젝트핀과 같은 복잡한 작동구조가 요구되지 않아 금형 제조비용이 절감될 수 있으며, 금형의 유지관리가 용이해지는 효과가 있다.

Description

취출성 개선구조가 형성된 사출금형{INJECTION MOLD WITH IMPROVED STRUCTURE FOR TAKING OUT MOLDED PRODUCTS}

본 발명은, 취출성 개선구조가 형성된 사출금형에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 사출이 완료된 두께가 얇은 성형품을 금형으로부터 쉽게 분리할 수 있는 취출성 개선구조가 형성된 사출금형에 관한 것이다.

용융 상태의 수지를 금형의 내부에 주입한 후 냉각하여 제품을 제작하는 공법인 사출성형(injection molding)은, 압축성형, 압출성형 등과 같은 다른 성형공법에 비해 제품의 형태 및 사이즈에 제한이 적으며 생산성 및 작업성이 우수하여 플라스틱 제품의 성형에 폭넓게 사용되고 있다.

일반적으로 서로 개형(開型,개방) 및 합형(合型,폐쇄)되는 한 쌍의 금형으로 이루어지는 사출금형은, 위와 같은 장점으로 인해 더욱 얇고 복잡한 형태의 제품을 제조하기 위해 다양한 연구 개발이 이루어지고 있다.

특히, 자동차 실내에 탑승자의 안전을 위해 운전석 및 조수석 등의 전방에 설치되는 크래시패드(crash pad)는, 어느 정도의 충격을 흡수할 수 있는 발포제와, 표면 심미감을 위한 표피재로서 박막형으로 사출성형되는 스킨(skin)을 포함하는 구조로 제작될 수 있다.

여기서 박막형으로 사출성형되는 스킨은, 제품의 치수 정밀도뿐만 아니라 감성과 기능성을 충족시키기 위해 제품의 표면에 소정의 패턴을 넣거나 무광택의 고급스런 질감, 촉감, 미끄럼방지와 같은 기능성 등을 부가하는 방식으로 스킨에 대한 품질과 부가가치를 높이고 있다.

다만, 완성된 스킨을 금형으로부터 분리하는 과정에서 스킨 표면에 형성된 패턴 등이 금형에 쓸려 손상되거나 얇은 스킨을 금형으로부터 쉽게 분리하지 못하는 문제가 작업자의 숙련정도에 따라 발생하는 문제가 있었다.

이러한 문제를 저감하고자 금형을 열고 금형으로부터 돌출작동하는 별개의 장치인 이젝트핀(밀핀)을 이용하여 스킨을 분리하거나 대한민국등록특허 제10-1694025호(등록일: 2017년01월02일)와 같은 스킨 취출 장치 및 방법이 제안되고 있다.

그러나 위와 같은 선행기술은, 종래 사출금형의 구조에 작동구조를 별도로 부가하기 때문에 금형을 복잡하게 만들어 금형의 제조비용을 상승시키는 것은 물론이고, 금형의 두께 증대로 설치공간을 제약하고, 이젝트핀 등의 오작동이나 고장으로 인해 성형품의 불량이나 품질 및 생산성의 저하가 발생할 수 있다는 점에서 이를 근본적으로 해소할 수 있는 개선이나 개량이 필요한 실정이다.

대한민국등록특허 제10-1694025호(등록일: 2017년01월02일)

본 발명의 목적은, 종래 성형품의 취출을 위해 사출금형에 설비되는 이젝트핀과 같은 복잡한 작동구조를 부가하지 않고, 구조적으로 성형품의 취출을 어렵게 하는 사출금형의 특정 위치에 단순한 형상 내지 구조를 적용함으로써 사출이 완료된 두께가 얇은 성형품도 금형으로부터 쉽게 분리되도록 한 사출금형을 제공하는 것이다.

상기 목적은, 캐비티에 용융수지를 주입하여 소정 형상의 성형품을 제작하는데 사용되는 제1 금형 및 제2 금형을 포함하는 사출금형으로서, 상기 성형품의 배면에 대응하는 캐비티의 일면을 구성하고, 적어도 하나 이상이 상기 제2 금형의 내측으로 삽입되는 돌출부가 형성된 상기 제1 금형; 상기 성형품의 정면에 대응하는 캐비티의 타면을 구성하고, 상기 돌출부에 대응하는 오목부가 형성된 상기 제2 금형; 및 상기 성형품의 취출이 용이하게 이루어지도록, 상기 제1 금형 또는 상기 제2 금형의 개폐방향에 대하여 소정의 구배를 갖는 상기 돌출부의 돌출면을 따라 형성되는 엠보패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 취출성 개선구조가 형성된 사출금형에 의해 달성된다.

상기 제2 금형은, 용융수지를 캐비티로 제공하는 게이트가 적어도 하나 이상 구비되고, 상기 소정의 구배는, 언더컷의 발생 방지를 위해, 0.5° 내지 5.0°일 수 있다.

상기 엠보패턴은, 에칭가공법에 의해 0.1mm 내지 0.3mm의 깊이로 식각될 수 있다.

상기 엠보패턴은, 상기 성형품의 둘레에 대응하는 상기 돌출면에 대하여 복수의 영역에 형성될 수 있다.

상기 엠보패턴이 형성된 상기 돌출면에는, 상기 제1 금형 또는 상기 제2 금형의 개방 후, 공압을 분사하는 분리유도홀이 형성될 수 있다.

본 발명에 의하면, 성형품의 배면에 대응하는 캐비티의 일면을 구성하는 제1 금형에 제2 금형의 내측으로 삽입되는 돌출부가 적어도 하나 이상 형성되고, 성형품의 정면에 대응하는 캐비티의 타면을 구성하는 제2 금형에 돌출부에 대응하는 오목부가 형성된 구조에서, 제1 금형 또는 제2 금형의 개폐방향에 대하여 소정의 구배를 갖는 돌출부의 돌출면(즉, 취출과정에서 성형품과 제1 금형 간 접촉저항이 큰 구간)에 접촉저항을 줄이는 엠보패턴이 형성됨에 따라, 제1 금형으로부터 성형품의 취출이 용이하게 이루어지는 것은 물론이고, 종래 이젝트핀과 같은 복잡한 작동구조가 요구되지 않아 금형 제조비용이 절감될 수 있으며, 금형의 유지관리가 용이해지는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 취출성 개선구조가 형성된 사출금형의 제1 금형을 위쪽과 아래쪽에서 각각 바라본 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 취출성 개선구조가 형성된 사출금형이 개형된 상태와 제2 금형의 내부를 바라본 사시도이다.
도 3는 본 발명의 실시예에 따른 취출성 개선구조가 형성된 사출금형에 의해 제작된 성형품을 위쪽과 아래쪽에서 각각 보여주는 사시도이다.
도 4는 합형된 본 발명의 실시예에 따른 사출금형을 도 3의 절단선 A-A에 따라 절단한 단면도이다.
도 5은 본 발명의 실시예에 따른 취출성 개선구조가 형성된 사출금형의 제2 금형이 개방된 상태 보여주는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 취출성 개선구조가 형성된 사출금형의 제1 금형으로부터 성형품을 취출한 상태를 보여주는 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 취출성 개선구조가 형성된 사출금형의 제1 금형을 위쪽과 아래쪽에서 각각 바라본 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 취출성 개선구조가 형성된 사출금형이 개형된 상태와 제2 금형의 내부를 바라본 사시도이고, 도 3는 본 발명의 실시예에 따른 취출성 개선구조가 형성된 사출금형에 의해 제작된 성형품을 위쪽과 아래쪽에서 각각 보여주는 사시도이고, 도 4는 합형된 본 발명의 실시예에 따른 사출금형을 도 3의 절단선 A-A에 따라 절단한 단면도이고, 도 5은 본 발명의 실시예에 따른 취출성 개선구조가 형성된 사출금형의 제2 금형이 개방된 상태 보여주는 단면도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 취출성 개선구조가 형성된 사출금형의 제1 금형으로부터 성형품을 취출한 상태를 보여주는 단면도이다.

발명의 설명 및 청구범위 등에서 방향을 지칭하는 상(위쪽), 하(아래쪽), 좌우(옆쪽 또는 측방), 전(정,앞쪽), 후(배,뒤쪽) 등은 권리의 한정의 용도가 아닌 설명의 편의를 위해서 도면 및 구성 간의 상대적 위치를 기준으로 정한 것으로, 3개의 축은 서로 대응되게 회전하여 바뀔 수 있으며, 특별히 다르게 한정하는 경우 외에는 이에 따른다.

본 발명에 따른 취출성 개선구조가 형성된 사출금형(10)은, 종래 사출금형에 설비되는 이젝트핀과 같은 복잡한 작동구조 없이, 구조적으로 성형품(1)의 취출을 어렵게 하는 사출금형의 특정 위치에 단순한 형상 내지 구조를 적용하여 두께가 얇은 성형품(1)도 금형으로부터 쉽게 분리되도록 하기 위해 안출된 발명이다.

상술한 바와 같은 기능 내지 작용을 구체적으로 구현하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 취출성 개선구조가 형성된 사출금형(10)은, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 캐비티에 용융수지를 주입하여 소정 형상의 성형품(1)을 제작하는데 사용되는 제1 금형(100) 및 제2 금형(200)과, 성형품(1)의 취출이 용이해지도록 기능을 하는 엠보패턴(300a,300b) 등을 포함하여 구성될 수 있다.

여기서 캐비티(Cavity)는, 한 쌍으로 된 제1,2 금형(100,200)이 합형될 때 성형품(1)의 체적에 대응한 형상을 이루게 되는 금형 내부의 빈공간을 통칭하는 용어로서, 후술할 제1 금형(100)은 성형품(1)의 배면(1a)에 대응하는 캐비티의 일면을 형성하고, 후술할 제2 금형(200)은 성형품(1)의 정면에 대응하는 캐비티의 타면을 형성하게 됨으로써 하나의 밀폐된 공간인 캐비티를 구성하게 된다.

위와 같이 서로 대향되는 캐비티의 면을 형성하는 제1 금형(100)과 제2 금형(200)은, 서로 형폐된 후, 사출성형기(미도시)로부터 압출되어 캐비티에 충진된 용융수지의 냉각 및 고화를 통해 성형품(1)을 반복 제작하게 된다.

본 발명에서 제1 금형(100)과 제2 금형(200)은 한 쌍으로 이루어지는 금형을 서로 구분하기 위하여 다른 용어를 사용한 것일 뿐이므로, 필요에 따라서는 제1 금형(100)(또는 제2 금형(200))이 가동측 금형이 될 수 있고, 반대로 제1 금형(100)(또는 제2 금형(200))이 고정측 금형이 될 수 있다.

이렇게 위와 같이 사출성형기로부터 압출된 용융수지를 제1,2 금형(100,200)에 투입하여 성형품(1)을 양산하는 사출성형법은, 이미 널리 알려져 상용화된 제조기술이므로, 본 발명의 설명을 위해 특별히 언급되는 내용 이외에 기본적인 기술 내용에 대하여는 구체적인 설명을 생략하기로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 사출금형(10)의 캐비티에 의해 성형되는 성형품(1)은, 도 4에 도시된 바와 같이 크래시패드의 표피재인 박막형 스킨으로서, 제1,2 금형(100,200)의 개폐방향(OD)에 대하여 소정의 구배(α)로 돌출된 입체적인 구조로 이루어질 수 있다.

이러한 입체적인 구조의 성형품(1)을 사출성형하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 제1 금형(100)은, 성형품(1)의 배면(1a) 즉, 외부에 노출되지 않는 성형품(1)의 내측면에 대응하는 캐비티의 일면을 구성하며 고정측(또는 가동측)에 배치되되, 후술할 제2 금형(200)의 내측으로 삽입되는 돌출부(110)가 적어도 하나 이상이 형성될 수 있다.

이때, 제1 금형(100)에 형성되는 돌출부(110)는, 도 1의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 크래시패드의 박막형 스킨을 구성하는 성형품(1)의 입체적인 돌출구조에 대응하여 2개의 영역에 각각 형성될 수 있다.

성형품(1)의 입체적인 돌출구조는 사출성형 후 취출하는 과정에서 취출방향 또는 금형의 개폐방향(OD)에 따라 접촉저항을 과도하게 발생시켜 취출을 어렵게 하는 문제가 있어 후술하는 바와 같은 엠보패턴(300a,300b)이 필요하게 된다.

본 발명의 실시예에 따른 제2 금형(200)은, 상술한 제1 금형(100)에 대응하여 성형품(1)의 입체적인 돌출구조를 형성하기 위해, 성형품(1)의 정면 즉, 외부에 노출되는 성형품(1)의 외측면에 대응하는 캐비티의 타면을 구성하며 가동측(또는 고정측)에 배치되되, 상술한 돌출부(110)에 대응하는 오목부(210)가 형성될 수 있다.

이때, 제2 금형(200)에 형성되는 오목부(210)는, 도 2의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 크래시패드의 박막형 스킨을 구성하는 성형품(1)의 입체적인 돌출구조에 대응하여 2개의 영역에 각각 형성될 수 있다.

이러한 제2 금형(200)에는, 용융수지를 캐비티로 제공하는 게이트(G)가 적어도 하나 이상 구비될 수 있는데, 이는 성형품(1)의 정면 즉, 노출되는 면을 형성하는 제2 금형(200)측에 인접하여 용융수지가 일정한 압력을 유지하며 주입되도록 하기 위한 것이다.

구체적으로 게이트(G)는 상술한 캐비티와 사출성형기(미도시)가 서로 연통되도록 금형 상에 다양한 형태와 규격으로 제작되는 유로로서, 사출성형기에서 압출되어 스프루 등을 통해 제공된 용융수지가 적절한 토출압으로 확산되며 캐비티에 균일하게 공급되도록 하는 기능을 수행하게 된다.

상술한 바와 같이 제2 금형(200)에 게이트(G)가 함께 인접 설치됨으로 인해, 성형품(1)의 정면(표면)에 대한 치수 정밀도는 물론이고, 감성 및 기능성 등을 충족시킬 수 있는 소정의 패턴, 무광택의 고급스런 질감이나 촉감, 미끄럼방지와 같은 기능성이 효과적으로 구현될 수 있게 된다.

엠보패턴(300a,300b)은, 상술한 제1 금형(100)으로부터 성형품(1)의 취출이 용이하게 이루어지도록 하기 위해 본 발명에서 특별히 제안된 구성요소로서, 제1 금형(100) 또는 제2 금형(200)의 개폐방향(OD)에 대하여 소정의 구배(α)를 갖는 돌출부(110)의 돌출면(112)을 따라 형성됨으로써 이루어지게 된다.

이때, 엠보패턴(300a,300b)을 제1 금형(100)의 캐비티를 형성하는 표면 중 돌출부(110)의 돌출면(112)에 한정하여 형성한 이유는, 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이 제1 금형(100)에 형성된 돌출부(110)의 돌출면(112)을 제1 금형(100)(또는 제2 금형(200))의 개폐방향(OD)이나 취출방향과 거의 나란한 수준으로 형성되면, 성형품(1)의 취출과정에서 성형품(1)의 돌출구조 배면(2a,2b)이 제1 금형(100)에 형성된 돌출면(112)과 그 길이만큼 접촉저항을 형성하여 성형품(1)의 취출을 어렵게 하기 때문이다.

따라서 본 발명의 실시예에서는 위와 같이 제1 금형(100)(또는 제2 금형(200))의 개폐방향(OD) 또는 취출방향에 대하여 제1 금형(100)에 형성된 돌출부(110)의 돌출면(112)이 구체적으로 소정의 구배(α) 즉, 0.5° 내지 5.0°를 형성하는 경우, 성형품(1)과 제1 금형(100) 간의 접촉저항을 감소시키기 위해, 엠보패턴(300a,300b)을 돌출면(112)을 따라 형성하게 된다.

이때, 제1 금형(100)(또는 제2 금형(200))의 개폐방향(OD) 또는 취출방향에 대하여 돌출면(112)이 0.5° 미만의 구배(α)를 형성하게 되면 언더컷으로 작용하기 쉽고 접촉저항이 과도하게 길어질 수 있으며, 5.0° 초과하는 구배(α)를 형성하게 되면 성형품(1)과 제1 금형(100) 간의 접촉저항이 거의 미미한 수준으로 발생하게 되므로, 각각의 경우에는 엠보패턴(300a,300b) 형성에 따른 효과를 기대하기 어려울 수 있기 때문에 상술한 범위로 구배(α)를 제한하게 된다.

위와 같은 엠보패턴(300a,300b)은, 그라비아 인쇄된 필름을 이용하여 수압 전사하는 방식, 포토레지스트 도포 및 자외선 처리 후 여러 번 에칭하는 가공방법에 의해 0.1mm 내지 0.3mm의 깊이로 식각된 가죽무늬 또는 도트 무늬 등으로 형성될 수 있다.

이때, 엠보패턴(300a,300b)의 식각된 깊이가 0.1mm 미만인 경우 엠보패턴(300a,300b) 형성에 따른 효과를 기대하기 어렵고, 식각된 깊이가 0.3mm를 초과하는 경우 용융수지의 충진에 따라 오히려 성형품(1)의 취출을 방해할 수 있기 때문에 상술한 범위로 식각 깊이를 제한하게 된다.

상술한 바와 같은 구배(α)의 돌출면(112)과 식각 깊이로 형성된 엠보패턴(300a,300b)은, 성형품(1)의 돌출구조 배면(2a,2b)에서 충진압력이 저하된 상태의 용융수지와 제1 금형(100) 간의 완전한 밀착을 방해하는 작용, 마치 엠보패턴(300a,300b)에 접착테이프를 부착하는 것과 같은 작용을 수행함으로써, 제1 금형(100)으로부터 성형품(1)의 취출이 손쉽게 이루어지는 것이다.

나아가 복수 개의 돌출구조를 갖는 성형품(1)이 더욱 손쉽게 제1 금형(100)에서 분리될 수 있도록 하기 위해, 엠보패턴(300a,300b)은, 도 1에 도시된 바와 같이 성형품(1)의 둘레에 대응하는 돌출면(112)에 대하여 복수의 영역에 형성될 수 있다.

또한, 엠보패턴(300a,300b)이 형성된 돌출면(112)에는, 도 1의 (a) 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 금형(100) 또는 제2 금형(200)의 개방 후, 공압을 분사하는 분리유도홀(120)이 형성될 수도 있음은 물론이다.

앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

1: 성형품
1a: 배면
1b: 정면
2a,2b: 돌출구조 배면
10: 취출성 개선구조가 형성된 사출금형
100: 제1 금형
110: 돌출부
112: 돌출면
α: 구배
OD: 개폐방향
120: 분리유도홀
200: 제2 금형
210: 오목부
G: 게이트
300a,300b: 엠보패턴

Claims (5)

1. 캐비티에 용융수지를 주입하여 소정 형상의 성형품을 제작하는데 사용되는 제1 금형 및 제2 금형을 포함하는 사출금형으로서,
   상기 성형품의 배면에 대응하는 캐비티의 일면을 구성하고, 적어도 하나 이상이 상기 제2 금형의 내측으로 삽입되는 돌출부가 형성된 상기 제1 금형;
   상기 성형품의 정면에 대응하는 캐비티의 타면을 구성하고, 상기 돌출부에 대응하는 오목부가 형성된 상기 제2 금형; 및
   상기 성형품의 취출이 용이하게 이루어지도록, 상기 제1 금형 또는 상기 제2 금형의 개폐방향에 대하여 소정의 구배를 갖는 상기 돌출부의 돌출면을 따라 형성되는 엠보패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 취출성 개선구조가 형성된 사출금형.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제2 금형은,
   용융수지를 캐비티로 제공하는 게이트가 적어도 하나 이상 구비되고,
   상기 소정의 구배는,
   언더컷의 발생 방지를 위해, 0.5° 내지 5.0°인 것을 특징으로 하는 취출성 개선구조가 형성된 사출금형.
3. 제2항에 있어서,
   상기 엠보패턴은,
   에칭가공법에 의해 0.1mm 내지 0.3mm의 깊이로 식각되어 형성되는 것을 특징으로 하는 취출성 개선구조가 형성된 사출금형.
4. 제2항에 있어서,
   상기 엠보패턴은,
   상기 성형품의 둘레에 대응하는 상기 돌출면에 대하여 복수의 영역에 형성되는 것을 특징으로 취출성 개선구조가 형성된 사출금형.
5. 제2항에 있어서,
   상기 엠보패턴이 형성된 상기 돌출면에는,
   상기 제1 금형 또는 상기 제2 금형의 개방 후, 공압을 분사하는 분리유도홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 취출성 개선구조가 형성된 사출금형.
   

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