KR970002298B1 - 복합 재료의 사출 성형 방법과 장치 - Google Patents

Abstract

내용없음.

Description

복합 재료의 사출 성형 방법과 장치

제1도는 본 발명의 방법을 실시하기 위한 사출 장치의 수직 단면개략도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 실린더 2 : 피스톤

3 : 작동기 4 : 롯드

5 : 다이 8 : 재료공급장치

10 : 피스톤 11 : 실린더

12 : 작동기 13 : 형

14 : 캐버티 15 : 위치센서

본 발명은 열 경화성 수지와 유리 섬유와 같은 강화용 섬유와 충전재로 이루어진 복합 재료의 사출 성형 방법과 장치에 관한 것이다.

복합 재료의 기계적 특성, 특히 내충격성을 주로 하여 강화용 섬유의 길이와 배향에 의존하는 것은 공지되어 있다.

이들 복합재료의 공급에 따른 난점은, 사출할 수 있는 양의 복합재료를 계량 공급하고 형(moule) 내부로 복합재료를 사출 할 때 긴 강화용 섬유를 파손하지 않도록 하는 배려가 필요한 것이다.

공지의 사출 장치에 있어, 복합재료는 공급 장치에서, 고정 슬리브내에 배치된 스크류로 안내하고, 여기서 혼합된 다음, 슬리브내에서 스크류로의 이동에 의하여 형내에 사출된다. 사출 단계에서 복합재료가 스크류에 역류하지 않도록 역지 밸브 형성 장치가 스크류의 말단에 배치되어 있다. 이와 같은 밸브는 복합재료의 진로를 곡절시켜 강화용 섬유의 파손을 일으킬 수 있는 부품의 기계적 특성을 저하시키는 결점을 갖는다. 또, 이러한 종류의 장치는 형에 사출할 수 있는 양의 복합재료를 정확하게 계량 공급할 수 없다.

다른 공지 장치에서는 고정 슬리브내에 요동 자재에 장착된 복합재료 공급장치를 갖는 가동 슬리브내에 배치된 슬리브를 사용한다. 고정 슬리브내에서 사출 피스톤의 기능을 이루는 가동 슬리브는 고정 슬리브와 함께, 사출하는 복합자료를 수용하는 가변용적 챔버를 형성한다.

가동 슬리브는 또 스크류의 말단과 함께 밸브의 기능을 달성하고, 이에 의하여 사출단계에서 복합자료가 스크류로 역류하는 것을 저지한다. 이들 장치에서는 스크류의 말단에 폐쇄 밸브가 존재하지 않기 때문에 강화용 섬유의 파단은 회피할 수 있지만, 강화용 섬유는 가용 용적 챔버에 도입될 때 혼합 스크류에 의하여 손상된다. 그 이유는 스크류의 나선과 가동 슬리브의 내벽사이에서 복합재료의 전단이 생기기 때문이다. 이러한 형의 장치에서는 역으로 형내에 사출할 수 있는 양의 복합재료를 정확하게 계량공급하는 것이 가능하다.

또한, 사출할 수 있는 복합재료가 중공 사출 실린더에 배치되고, 이 실린더 내부에서 슬리브와 슬리브 내부의 사출 피스톤 내부의 사출 피스톤이 이동하는 다른 장치도 공지되어 있다. 이 슬리브는 사출 실린더 내부의 복합재료 도입 오리피스를 폐쇄하는 기능을 이룬다. 이 장치는 복합재료의 강화용 섬유를 손상하지는 않지만, 형내에 사출할 수 있는 양의 복합재료를 정확하게 계량 공급을 할 수는 없는 것이다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 결점을 시정하고, -한 개의 부품 형성에 필요한 양을 상회하는 양의 복합재료를 사출 장치의 중공 실린더에 도입하고, -복합재료의 일정한 압축율이 얻어질 때까지 실린더내에서 가동 피스톤에 의하여 중공 실린더에 수용되는 복합재료를 압축하고, -일정 압축율에 대응하는 피스톤의 위치를 검출하고, -끝으로, 원하는 부품 형성에 엄밀하게 필요한 량의 복합재료 사출에 대응하는 길이(L)만 상기 검출 위치에서 피스톤을 전진시킴을 특징으로 하는 복합재료의 사출방법을 제공하는데 있다.

또한 본 발명은 상기 방법을 실시하기 위한 장치를 제공한다. 본 발명의 장치는 오리피스를 사이에 두고 중공 실린더와 연통하는 공급장치로부터 복합재료를 수용하는 중공 실린더와, 작동기의 작용하에 중공 실린더 내에서 가동하는 피스톤과 중공 사출 실린더의 자유단에 고정되어 압력 센서를 갖는 사출 다이를 이룬다.

본 발명의 다른 특징과 이점은 첨부 도면에 도시된 바와 같은 비한정 구체예에 따라 설명하면 다음에 기재한 바와 같다.

첨부도면에 표시된 본발명의 사출 성형 장치는, 내부에 사출 피스톤(2)이 이동하는 중공 사출 실린더(1)를 갖고, 이 피스톤은 강성 롯드(4)로 접속되는 작동기(3)의 작용하에 이동한다. 작동기(3)의 반대쪽 중공 사출 실린더(1)의 자유단은 사출다이(5)에 고정되어 있다. 사출 다이의 입구 오리피스(6)는 원형이고, 중공 실린더(1)와 같은 직경을 갖고, 출구 오리피스(7)는 상하로 좁고 좌우로 넓은 가느다란 슬릿트 형상이고, 그 통과 단면적은 입구 오리피스(6)의 통과 단면적보다도 작다.

복합재료 공급장치(8)는 실린더(1)의 벽에 설치된 오리피스(9)에서 중공 실린더(1)로 개구한다. 장치(8)는 작동기(12)의 작용하에 중공 실린더(11)내에서 이동하는 담핑 피스토(10)을 갖는다. 공급장치(8)는 복수 부품 제조에 필요한 양의 복합재료를 수용하고 있다. 복합재료는 구성에 필요한 모든 성분 즉 열경화성 수지와 강화용 섬유와 충전재를 혼합한 공급장치(8)의 외부장치(도시되지 않았음) 내에서 조제되고, 공급장치(8)로 반송된다.

중공 실린더(1)와 작동기(3)과 다이(5)로 이루어진 아셈불리는 중공 실린더(1)의 축에 따라서 병진 자재에 장착되어 있고, 가는 스릿트 형상의 다이(5)의 출구 오리피스(7)가 가열된 형(13)의 입구 오리피스와 접하고 있다. 형(13)은 캐버티(14)를 형성하는 2개의 반부분(13a)(13b)로 이루어진다.

성형 캐버티(14)의 입구 오리피스도 다이(5)의 오리피스(7)와 실질적으로 동일한 높이를 갖는 슬릿트를 이룬다.

사출 피스톤(2)은(도시되지 않은) 컴퓨터에 접속된 위치 센서(15)를 가지고 있고, 중공 사출 실린더(1)내의 피스톤 위치가 각각 검지된다. 또 압력 센서(C1)가 피스톤(2)의 전면에 배치되어 있다.

중공 실린더(1), 다이(5)와 형(13)의 성형 캐버티(14)의 내부에도 압력 센서가 배치되어 있다. 도시한 구체예에서는 5개의 압력센서 C2, C3, C4, C5와 C6가 배치되어 있다. 이들 센서는 각종 사출 장치에서 복합재료의 정압을 측정한다.

사출 작동기(3)에도 압력 센서 C7가 배치되어 있고, 이 센서는 본 작동기의 내부 작동액의 액압을 측정한다.

상기 압력 센서 C1, C2, C3, C4, C5, C6와 C7은 모두 컴퓨터에 접속되어 있다. 컴퓨터는 여러 가지 센서로부터 수신한 정보에 기초하여 사출 방법의 모든 단계를 제어한다.

본 발명의 방법은 상기 장치를 사용하여 다음과 같이 행한다. 형(13)의 성형 캐버티(14)가 중합 직후의 복합 재료 부품을 수용하고 있다고 생각된다. 다이(5)의 말단과 형(13)이 접촉하고 있다. 중공 실린더(1)에 복합재료가 도입되도록 피스톤(2)은 후퇴한다. 이 후퇴 위치는 위치 센서(15)에 의하여 제어된다. 이 위치에서, 오리피스(9)가 열린다. 공급장치(8)가 구동되고, 한 개의 부품 성형에 엄밀하게 필요한 양을 상회하는 양의 복합재료가 피스톤(10)에 의하여 압출되어 중공 실린더(1)에 저압하에 도입된다.

사출 피스톤(2)은 작동기(3)의 작용하에 화살표 F방향으로 전진한다. 전진중에 피스톤은 오리피스(9)에 따라서 사출 실린더(1)를 폐쇄하여 이 실린더내의 복합재료를 압축한다. 다이(5)가 성형 캐비티(14)의 입구에 개구하고 있지만 이 캐비티가 선행 사이클에서 성형된 부품에 의하여 점령되어 있는 것이기 때문에 실린더내의 복합재료는 오리피스(7)에서 유출될 수 없다.

피스톤(2)이 실린더(1)내에서 전진을 계속하고, 이 사이에 복합재료는 일정한 압축율을 얻을 때까지 압축된다.

이 압축율은 압력 센서의 압력 표시에 의하여 검지된다.

일정 압축율에 도달하면 피스톤(2)의 전진이 중지되고 피스톤 위치가 위치 센서(15)에 의하여 검지되어 컴퓨터에 기억된다. 선행 사이클에서 성형된 부품을 수용한 형(13)은 취출되어, 빈 성형 캐비티(14)를 갖는 다른 형과 교환된다. 형 교환중에 실린더(1)와 다이(5)에 수용되어 있는 복합재료는 다이의 외부에 유출될 수 없다.

그 이유는 복합재료가 극히 높은 점도를 갖고, 다이(5)의 출구 오리피스(7)에 의하여 나타나는 통과 단면적이 작고, 피스톤(2)이 다소 후퇴하는데 있다.

새로운 형(13)이 다이(5)와 접촉하는 위치에 배치되면, 피스톤(2)이 전진을 재개하고, 새로운 부품의 제조에 정확하게 필요한 양의 복합재료를 사출할 수 있는 컴퓨터의 제어하에 일정 길이(L)의 행정을 이동한다. 길이(L)의 행정중 사출 피스톤(2)의 이동 속도는 일정하지 않고, 작동기(3)를 작동하는 작동액의 액압을 제어하는 예비 설정된 프로그램에 따라서 변조된다. 길이(L)의 행정을 종료한 피스톤(2)은 그 위치로 유지된다.

센서 C5와 C6은 형의 완전 충전을 제어한다. 다음에 형(13)의 캐비티(14)에 수용된 성형 부품의 중합 단계가 개시된다. 이 단계가 종료된 후, 피스톤(2)이 초기 위치까지 후퇴하고 새로운 사출 사이클이 재개된다.

본 발명은 다음과 같은 이점을 갖는다.

-복합재료를 형으로 사출하기 전에 일정 압축율까지 압축하기 때문에, 성분비가 같은 경우에는 일정 질량의 재료를 사출하여 얻는다. 즉, 사출 실린더에 도입된 복합재료는 조직 무리 때문에 표본마다 다른 밀도를 갖지만 압축 단계에서 이와 같은 조직 무리를 시정하여 얻는다.

-공지의 밀도를 갖는 복합재료의 압축에 의하여 사출된 재료의 양을 정확하게 계량공급한다. 즉, 조성이 같은 경우에는 비중합 복합 재료는 일정한 압축 압력하에 기지의 밀도를 갖는다. 압축단계가 종료된 후에 사출 실린더(1)에 수용된 재료의 밀도와 사출 피스톤(2)의 위치가 검지된다. 사출 실린더(1)의 횡단면 표면적도 알려져 있기 때문에 성형 부품에 대응하는 양의 복합재료를 사출하기 위하여 사출 피스톤에 나타날 수 있는 행정(L)을 용이하게 계산할 수 있다. 행정(L)은 압력 센서 C1, C2, C3 와 C4와 위치센서(15)가 접속되는 컴퓨터에 의하여 결정된다. 따라서 복합재료가 낭비되지 않는다.

-센서 C1, C2, C3, C4, C5 와 C6는 복합재료 흐름을 추적하고 형의 완전 충전을 확인하여 얻는다.

-사출 장치가 밸브를 전혀 갖지 않고 급격한 방향 전환을 이룰 수 없다. 그 결과, 예를 들어 긴 강화용 섬유에 있어서도 사출중에 전혀 손상이 없다. 이러한 방법으로 얻은 부품은 기계적으로 양질로 특히 내충격성에 우수하다. 이와 같이 본 발명의 방법에 의하면, 종래의 스크류-피스톤을 사용한 사출에 의하여 얻은 부품에 비하여 3~4배의 내충격성을 가지며, 계량 공급 스크류와 요동 슬리브를 사용한 사출에 의하여 얻은 부품에 비하여 2배의 감도를 갖는다.

-사출의 전단계가 자동화된 컴퓨터에 의하여 제어된다. 컴퓨터는 각종 센서에 의하여 나타난 값과 기억된 값을 각각 비교한다. 따라서, 극히 균일한 생산이 확보된다.

변형예로서, 다이(5)의 출구 오리피스(7)에 도시하지 않은 공지의 형인 폐쇄 수단을 설치하여도 좋다. 그 경우, 폐쇄 수단은 복합재료의 압축 단계에서 폐쇄되고 이 재료의 사출 단계에서 개방된다. 이 폐쇄 수단은 예를 들면 작동기에 의하여 작동되는 차단 플레이트도 좋다.

본 발명을 구체예를 들어 상기와 같이 설명했지만 본 발명은 그 모든 변형을 포함한다.

Claims (6)

1. 열 경화성 수지와 강화용 섬유와 충전제로 이루어진 복합재료의 사출 성형 방법에 있어서, 한 개의 부품 성형에 필요한 양을 상회한 양을 상회하는 양의 복합재료를 사출 장치의 중공 실린더에 도입하고, 복합재료의 일정한 압축율을 얻을 때까지 실린더내에서 가동하는 피스톤에 의하여 중공 실린더에 흡수된 복합재료를 압출하며, 일정 압축율에 대응하는 피스톤의 위치를 검출하고, 끝으로, 원하는 부품의 성형에 엄밀하게 필요한 양의 복합재료의 사출에 대응하도록 계산된 길이(L)만 상기 검출 위치로 피스톤을 전진시킴을 특징으로 하는 복합재료의 사출성형 방법.
2. 제1항에 있어서, 복합재료의 압축단계에서, 사출 장치의 사출 재료유출 말단을 폐쇄함을 특징으로 하는 사출 성형 방법.
3. 제1항에 있어서, 사출 방법의 각 단계를 컴퓨터에 의하여 제어함을 특징으로 하는 사출성형 방법.
4. 제1항에 있어서, 사출 단계에서 길이(L)만 전진시킨 때의 피스톤 속도가 가변함을 특징으로 하는 사출성형 방법.
5. 오리피스를 사이에 두고 중공 실린더와 연통하는 공급장치로부터 복합재료를 수요하는 중공 실린더와, 작동기의 작용하에 중공 실린더내에서 가동하는 피스톤과 중공 사출 실린더의 자유단에 고정된 사출 다이로 이루어지는 복합재료의 사출성형 장치에 있어서, 피스톤이 위치 센서와 본 피스톤의 전면에 배치된 압력 센서를 가지고 있고, 상기 센서가 컴퓨터에 접속되어 있음을 특징으로 하는 복합재료의 사출성형 장치.
6. 제5항에 있어서, 중공 실린더와 다이와 다이에 연통된 형의 성형 캐비티가 압력센서를 내장하고 있고, 상기 센서가 컴퓨터에 접속되어 있음을 특징으로 하는 장치.

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