KR20240070978A - 진공성형 시스템의 수지 성형 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진공성형 시스템에서 수지를 성형하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 진공성형 시스템에서 진공성형 단계에서 진공성형의 압력을 자동으로 1차 및 2차 배출압력이 변환되도록 하여 수지 시트를 성형함으로써, 연화된 수지판이 굴곡진 금형에 따라 전면적으로 보다 견고하게 밀착되기 때문에, 금형의 형상에 따른 적정한 규격 및 형태의 성형물을 성형하여, 성형물의 오차 및 불량률을 최소화하고, 제작되는 성형물의 규격 및 형상을 일정하게 유지한 자동 진공성형 시스템에서 대량으로 성형할 수 있으며, 다품종 소량 생산에서도 진공성형 시스템에서 제작되는 성형물에 따른 교체 제작 등이 용이하고 간편하게 이루어질 수 있도록 한 것이다.

Description

진공성형 시스템의 수지 성형 방법 { Molding method of vacuum forming system }

본 발명은 진공성형 시스템에서 수지를 성형하는 방법에 관한 것으로, 특히 수지 소재의 진공성형 단계에서 진공압력을 자동으로 변화시키도록 하여 성형함으로써, 연화된 수지판이 굴곡진 금형에 밀착되기 때문에, 금형의 형상에 따른 성형물을 성형하여, 성형물의 오차 및 불량률을 최소화하고, 성형물의 규격 및 형상을 일정하게 유지하여 대량으로 성형할 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 각종의 수지 소재를 성형하기 위하여, 수지 소재의 사출성형방법 및 압출성형방법, 또는 진공성형방법 및 압공성형방밥 등으로 성형물을 제조하고 있다.

이러한 수지 소재를 성형하는 진공성형법은, 진공성형 시스템을 이용하여 열가소성 수지재를 일정한 형상과 규격으로 대량 생산하도록 하고 있으며, 각종 수지 소재의 포장박스, 차량용품, 의료기기, 오락기기, 욕실용품, 조명기기, 광고판 등의 산업계의 폭넓고 다양한 업종과 기기에 적용되어 활용하고 있다.

상기한 수지 소재의 진공성형 시스템은, 주로 제조하고자 하는 형상과 모양의 금형을 제작하고, 제작된 금형을 진공 성형기에 설치한 후에, 일정 고온으로 연화된 수지 소재의 시트(Sheet)를 이송하여, 금형의 상면에 위치되도록 하고, 금형내부의 공기를 적정한 압력으로 배출하도록 하여, 금형 형태의 일정한 형상과 모양으로 각종의 성형물을 제조하고 있다.

이와 같은 진공성형 시스템에 관련하여, 본 출원인은 진공성형에 관련하여 다수의 특허를 출원하여 특허등록받은 바 있으며, 진공형성 시스템에 관련한 종래의 선행기술문헌으로는, 대한민국 등록특허공보 제10-1852182호의 발명의 명칭 ‘ 진공성형장치의 확장형 금형 ’이 있다.

상기한 종래의 발명은 진공성형장치의 상부에서 이동하는 금형에 길이와 폭 방향으로 신축되도록 하는 확장부를 형성하여, 진공성형공법으로 금형에 따른 굴곡 등의 제작이 까다로운 형상과 복잡한 모양의 다양한 성형물을 대량으로 신속하게 제작할 수 있을 뿐만 아니라, 성형물의 중앙부나 하부의 폭과 길이가 넓은 형상의 성형물을 용이하게 제작할 수 있도록 한 것이다.

그리고 다른 선행기술문헌으로서, 대한민국 등록특허공보 제10-1623014호의 발명의 명칭 ‘ 관류의 진공성형방법 및 그 장치 ’는, 파이프 내부에서 압착하여 진공성형하도록 함으로써, 파이프의 일측을 굴곡진 형상으로 제작이 가능할 뿐만 아니라, 일정한 형상의 파이프를 대량으로 신속하게 제조, 생산할 수 있도록 한 것이다.

그러나 상기한 종래의 진공성형 시스템의 수지 성형 방법은, 금형에서 연화된 수지 시트를 진공압력으로 성형할 경우, 그 진공 성형압력을 대부분 수작업으로 동작하기 때문에, 제작되는 각 성형물의 성형되는 형상과 규격 등이 일정하지 못한 문제점이 발생하였다.

또한, 진공성형 시스템에서 성형되는 성형물의 모서리 부위 및 심한 굴곡 부위 등의 형태가 불규칙한 부위는 진공성형의 일정 압력에 의해, 제대로 성형되지 못하여, 성형물의 불량률이 높아지는 단점이 나타날 뿐만 아니라, 진공 성형물의 대량 제작 및 다품종의 소량 제작에 부적합하여, 이와 관련한 연구와 개발이 필요한 실정이었다.

상기한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 진공성형 시스템에서 진공성형 단계에서 진공 성형압력을 자동으로 1차와 2차의 배출 압력으로 변환되도록 하여 수지 시트를 성형함으로써, 연화된 수지판이 굴곡진 금형에 따라 전면적으로 보다 견고하게 밀착되기 때문에, 금형의 형상에 따른 적정한 규격 및 형태의 성형물을 성형하여, 성형물의 오차 및 불량률을 최소화하고, 성형물의 규격 및 형상을 일정하게 유지한 자동의 성형시스템에서 대량으로 성형할 수 있도록 하는데 그 목적이 있는 것이다.

본 발명은 수지 소재의 시트를 소정의 온도로 연화시키도록 하여, 별도의 이송수단을 통해 금형의 상부로 이송되도록 시트 연화 및 이송단계와;

금형이 상승하여 상부에 위치되어 연화된 시트에 요입되면서 금형의 형태로 성형되도록 하는 금형 이동단계와;

금형의 내부에 구비된 통기로 및 통기공을 통해, 설정된 소정의 압력으로 공기를 배출시키도록 하는 1차 진공성형단계와;

1차 진공성형단계가 종료되면, 자동으로 1차의 배출되는 압력보다 높은 기설정된 고압의 압력으로 2차 진공성형을 진행하도록 하여, 시트를 금형의 형상에 따라 견고하게 밀착시키도록 하는 2차 진공성형단계와;

2차 진공성형이 완료되면, 별도로 구비된 공기 주입기를 통해, 금형의 내부 공간으로 공기를 주입하도록 하여, 금형의 내부 공간에 형성된 고온의 공기를 환기시켜 금형의 온도를 냉각시키도록 하는 냉각단계와;

냉각된 금형을 하강시키도록 하여, 경화된 시트와 분리되도록 하여 성형물을 완성하도록 하는 금형 하강 및 분리단계;

로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 진공성형 시스템에서 진공성형 단계에서 진공성형의 압력을 자동으로 1차 및 2차 배출압력이 변환되도록 하여 수지 시트를 성형함으로써, 연화된 수지판이 굴곡진 금형에 따라 전면적으로 보다 견고하게 밀착되기 때문에, 금형의 형상에 따른 적정한 규격 및 형태의 성형물을 성형하여, 성형물의 오차 및 불량률을 최소화하고, 제작되는 성형물의 규격 및 형상을 일정하게 유지한 자동 진공성형 시스템에서 대량으로 성형할 수 있으며, 다품종 소량 생산에서도 진공성형 시스템에서 제작되는 성형물에 따른 교체 제작 등이 용이하고 간편하게 이루어질 수 있도록 한 유익한 발명인 것이다.

도 1은 본 발명의 본 발명의 진공성형 시스템을 나타낸 장치도이고, 도 2는 본 발명의 금형의 상승상태를 나타낸 장치도이고, 도 3은 본 발명의 금형의 하강상태를 나타낸 장치도이고, 도 4는 본 발명의 실시예를 나타낸 블록도이다.
우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

시트 연화 및 이송단계 (S1)

수지 소재의 시트를 소정의 온도로 연화시키도록 하여, 별도의 이송수단을 통해 금형의 상부로 이송되도록 한다.

그리고, 시트의 위치를 고정시키도록 하기 위해, 시트의 외주 부위를 별도의 클램프 및 그리퍼 등을 이용하여 시트를 고정시키도록 하는 것이 바람직하나, 이를 반드시 한정하는 것은 아니다.

금형 이동단계 (S2)

금형이 상승하여 상부에 위치되어 연화된 시트에 요입되면서 금형의 형태로 성형되도록 한다.

이때, 금형이 상승되어 시트에 요입 성형되는 과정에서 시트는 클램프 또는 그리퍼 등에 의해 견고하게 고정되기 때문에, 성형과정에서의 성형물 불량 방지 및 불량 오차를 최소화할 수 있으며, 상하부식 금형에서는 상부 금형의 하강 이동시에 클램프 및 그리퍼에서 고정된 수지를 분리되도록 하고, 다시 상부금형의 상승 이동시에는 수지의 외주 부위를 체결 고정하도록 하여, 성형물의 불량을 차단하도록 하는 것이 바람직하다.

그리고, 금형이 상승하는 적정한 상승 위치에, 별도의 센서 또는 리밋스위치 등의 스토퍼를 구비하도록 하여, 시트에 요입되도록 상승하는 금형의 상승 높이를 적정하게 제어할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

1차 진공성형단계 (S3)

금형의 내부에 구비되는 통기로 및 통기공을 통해, 소정의 압력으로 공기를 배출시키도록 함으로써, 금형의 상면으로 위치된 시트를 밀착시키도록 하여, 미리 설정된 일정 압력으로 1차 진공성형을 진행한다.

이때, 금형의 공기를 배출하는 압력은 시트의 소재 및 두께 및 크기, 또는 성형물의 형상 등에 따라 상이할 수 있기 때문에, 별도의 콘트롤박스를 통하여 적정하게 산출된 압력 수치를 설정 입력하도록 한다.

2차 진공성형단계 (S4)

1차 진공성형단계(S4)가 종료되면, 자동으로 1차의 배출되는 압력보다 높은 압력으로 2차 진공성형을 진행하도록 하여, 금형에 밀착되는 성형물의 모서리 부위 및 굴곡이 심한 부위 등을 견고하게 밀착시키도록 함으로써, 금형의 형상 및 형태에 따른 적정한 성형물의 진공성형이 이루어지도록 한다.

2차 진공성형의 공기 배출 압력은 콘트롤박스에 기설정하여, 1차 진공성형의 공기 배출의 진행 이후, 자동적으로 더 높게 설정된 비교적 고압의 배출 압력으로 공기를 배출함으로써, 진공 성형물의 완성도를 높이고 불량률을 최소화할 수 있도록 한다.

냉각단계 (S5)

2차 진공성형이 완료되면, 별도로 구비된 공기 주입기를 통해, 금형의 내부 공간으로 공기를 주입하도록 하여, 금형의 내부 공간에 형성된 고온의 공기를 환기되도록 함으로써, 금형의 온도를 신속하게 냉각시키도록 한다.

이때, 별도의 분무 수단을 통해, 주입되는 공기와 더불어 냉각용수가 분무되도록 하여, 보다 신속하게 금형의 냉각이 진행될 수 있도록 할 수 있으나, 이를 반드시 한정하는 것은 아니다.

금형 하강 및 분리단계 (S6)

냉각된 금형을 하강시키도록 하여, 일정 상태로 경화된 시트와 분리되도록 하여 성형물을 완성하도록 한다.

이때, 금형이 하강하는 적정한 위치에는 별도의 센서 또는 리밋스위치 등의 스토퍼를 구비하도록 하여, 금형의 하강 위치를 적정하게 제어할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

미설명부호 P는 시트이고, M은 금형이고, S는 진공성형 시스템이다.

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 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 보호 범위는 아래 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

도면 주요 부분에 대한 부호의 설명
S1 : 시트 연화 및 이송단계 S2 : 금형 이동단계
S3 : 1차 진공성형단계 S4 : 2차 진공성형단계
S5 : 냉각단계 S6 : 금형 하강 및 분리단계

Claims (5)

1. 수지 소재의 시트를 소정의 온도로 연화시키도록 하여, 별도의 이송수단을 통해 금형의 상부로 이송되도록 시트 연화 및 이송단계(S1)와;
   금형이 상승하여 상부에 위치되어 연화된 시트에 요입되면서 금형의 형태로 성형되도록 하는 금형 이동단계(S2)와;
   금형의 내부에 구비된 통기로 및 통기공을 통해, 설정된 소정의 압력으로 공기를 배출시키도록 하는 1차 진공성형단계(S3)와;
   1차 진공성형단계(S4)가 종료되면, 자동으로 1차의 배출되는 압력보다 높은 기설정된 고압의 압력으로 2차 진공성형을 진행하도록 하여, 시트를 금형의 형상에 따라 견고하게 밀착시키도록 하는 2차 진공성형단계(S4)와;
   2차 진공성형이 완료되면, 별도로 구비된 공기 주입기를 통해, 금형의 내부 공간으로 공기를 주입하도록 하여, 금형의 내부 공간에 형성된 고온의 공기를 환기시켜 금형의 온도를 냉각시키도록 하는 냉각단계(S5)와;
   냉각된 금형을 하강시키도록 하여, 경화된 시트와 분리되도록 하여 성형물을 완성하도록 하는 금형 하강 및 분리단계(S6);
   로 구성되는 것을 특징으로 하는 진공성형 시스템의 수지 성형 방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   시트 연화 및 이송단계(S1)에서,
   시트의 외주 부위는 별도의 클램프 및 그리퍼를 이용하여 체결되도록 하여, 시트의 위치를 고정시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 진공성형 시스템의 수지 성형 방법.
   
3. 제1항에 있어서,
   금형 이동단계(S2)는,
   금형이 상승하는 위치에 센서 및 스토퍼를 구비하여, 시트에 요입되도록 상승하는 금형의 상승 높이를 제어하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 진공성형 시스템의 수지 성형 방법.
   
4. 제1항에 있어서,
   1차 진공성형단계(S3) 및 2차 진공성형단계 (S4)에서,
   금형의 공기를 1차 및 2차로 배출하는 압력은, 콘트롤박스를 통해 기설정 입력하여, 저압의 1차 배출압력에서 고압의 2차 압력으로 자동 변환되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 진공성형 시스템의 수지 성형 방법.
   
5. 제1항에 있어서,
   냉각단계(S5)는,
   금형의 내부 공간으로 냉각공기의 주입 및 분무 수단에 의한 냉각용수의 분무가 이루어지도록 하여, 금형의 냉각이 진행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 진공성형 시스템의 수지 성형 방법.