WO2023158120A1 - 발포용 몰드 장치 및 이를 이용한 물리 발포 공정 - Google Patents

발포용 몰드 장치 및 이를 이용한 물리 발포 공정 Download PDF

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WO2023158120A1
WO2023158120A1 PCT/KR2023/000956 KR2023000956W WO2023158120A1 WO 2023158120 A1 WO2023158120 A1 WO 2023158120A1 KR 2023000956 W KR2023000956 W KR 2023000956W WO 2023158120 A1 WO2023158120 A1 WO 2023158120A1
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mold
cavity
resin
gas
porous core
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PCT/KR2023/000956
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배성수
김승현
이재혁
강원준
송한수
강철이
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한화솔루션 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a physical foaming technology, and more particularly, to a foaming mold device capable of simultaneously performing foaming and molding and a physical foaming process using the same.
  • the polymer foaming process is largely divided into a chemical foaming process and a physical foaming process.
  • the chemical foaming process proceeds in the order of mixing, molding, heating, and foaming of the resin and the chemical foaming agent, and foaming is performed while the chemical foaming agent is decomposed by heating to generate gas. While the initial cost of the chemical foaming process is low, the degree of weight reduction, mechanical strength, and surface quality of the product are low compared to physical foaming, and harmful components are generated in the process of decomposition of the chemical foaming agent, which may cause environmental problems.
  • the physical foaming process is a process of injecting and dissolving gas into the resin and then foaming it. It mainly dissolves and saturates the gas in the resin to prepare a single-phase mixture, and phase separation by heating or instantaneous depressurization Through this, it proceeds in the order of foaming by generating bubbles in the resin.
  • the physical foaming process has a high initial cost due to high-pressure equipment, but compared to the chemical foaming process, the product has excellent weight reduction, mechanical strength, and surface quality.
  • a currently widely used physical foaming process is a phase separation method by heating. This proceeds in the order of saturating the resin with gas in a low-temperature ultra-high pressure autoclave, taking it out after about 48 hours, moving it to an oil-bath, and slowly foaming it by heating in the oil-bath.
  • This method has a disadvantage in that the process time is relatively long and the production cost is high because expensive equipment is required.
  • a method using instantaneous release pressure may be implemented as a press-type mold device. Resin is injected into the cavity of the mold device, gas is injected into the injected resin, the gas is dissolved in the resin by maintaining a certain pressure, and molding and foaming are performed simultaneously by injecting the resin into the mold device and depressurizing the inside by momentarily opening the mold device.
  • This method has advantages in that the process is simple compared to the heating method, the process time is shortened, and a foam that meets the required physical properties can be easily manufactured.
  • a large difference in molding quality may occur depending on the location and shape of the gas injection channel connected to the cavity.
  • the gas injection channel may be blocked due to reverse flow of the resin, and the gas may not be uniformly dissolved throughout the resin, resulting in an imbalance in foaming ratio depending on the distance from the gas injection channel.
  • problems such as a post-processing being required due to remaining protrusions corresponding to gas injection channels in the foam may occur.
  • the present invention is a physical foaming technology using a press-type mold device, in which there is no clogging of the gas injection channel, a high foaming ratio can be realized by dissolving the gas uniformly throughout the resin, and the surface quality of the foam can be improved. It is intended to provide a foaming mold device with an improved supply structure and a physical foaming process using the same.
  • a foaming mold apparatus includes a porous core mold and a base mold.
  • a cavity for accommodating a resin is located inside the porous core mold, and at least a portion surrounding the cavity of the porous core mold is made of a porous material, and internal pores provide a fine gas passage communicating with the cavity.
  • a base mold serves to surround the porous core mold and acts to close or open the cavity.
  • a gas injection channel for supplying gas to the porous core mold is positioned inside the base mold.
  • the porous core mold may include a detachable first member and a second member, the second member may be disposed over the first member, and at least one of the first member and the second member includes a recess for forming a cavity. can do.
  • the first member may include a concave portion and a flange surrounding the concave portion, and the second member may be configured in a flat plate shape covering the concave portion and the flange. Both the first member and the second member may be made of a porous material.
  • the base mold may include a lower mold supporting the first member and an upper mold covering the second member from above.
  • the gas injection channel may extend from a side surface of the base mold to the first member and the second member through insides of the lower mold and the upper mold, respectively.
  • the first member and the second member may be manufactured separately from the base mold, and may be mounted on the base mold and separated from the base mold after use.
  • the first member may be integrally configured with the lower mold
  • the second member may be integrally configured with the upper mold.
  • the gas injection channel includes a first channel extending horizontally from the side surface of the upper mold, at least two second channels extending downward from the first channel toward the second member, and extending from the first channel to the inside of the lower mold. It may include a third channel extending downward, a fourth channel extending horizontally from the third channel, and at least two fifth channels extending upward from the fourth channel toward the first member.
  • the average size of the internal pores provided in the porous core mold may be 10 ⁇ m to 150 ⁇ m.
  • the physical foaming process uses the above-described foaming mold device, and includes the steps of injecting a resin into a cavity, closing the cavity using a base mold, gas injection channel and fine gas passage Injecting the diffusion gas to the entire surface of the resin, dissolving the diffusion gas in the resin by maintaining the cavity at a constant pressure, and releasing the pressure by opening the cavity to simultaneously perform foaming and molding. do.
  • Pressing pressure of the base mold for closing the cavity may be 100 kg f / cm 2 to 200 kg f / cm 2 .
  • the gas injected into the resin may include at least one selected from the group consisting of nitrogen, carbon dioxide, supercritical carbon dioxide, argon, and helium, and may be pressurized and injected at a pressure of 5 MPa to 20 MPa.
  • Dissolving the diffusion gas in the resin may be performed at a pressure of 5 MPa to 20 MPa and a temperature of 50 °C to 200 °C. Dissolving the diffusion gas in the resin may be performed for 1 minute to 100 minutes.
  • the diffusion gas can be uniformly supplied to all surfaces of the resin, it is possible to easily manufacture a foam with a low specific gravity by increasing the expansion ratio of the foam, and the uniformity of the expansion ratio It is possible to easily manufacture foams with complex shapes by increasing the In addition, it is possible to increase the production efficiency by omitting post-processing by improving the surface quality of the foam.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a mold device for foaming according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a coupled state of a foaming mold device cut along line II-II of FIG. 1 .
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a coupled state of a foam mold device cut along line III-III of FIG. 1 .
  • FIG. 4 is an enlarged picture of a porous core mold in the foaming mold apparatus shown in FIG. 1 .
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a physical foaming process according to an embodiment of the present invention.
  • Example 6 is a photograph of a foam produced by the method of Example.
  • FIG. 7 is a photograph of a foam produced by the method of a comparative example.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a mold device for foaming according to an embodiment of the present invention
  • FIGS. 2 and 3 are cross-sectional views of the mold device for foaming shown in FIG. 1 in a coupled state.
  • FIG. 2 shows a cross section taken along line II-II in FIG. 1
  • FIG. 3 shows a cross section taken along line III-III in FIG.
  • the foaming mold apparatus 100 has a dual structure of a porous core mold 10 and a base mold 20 provided to surround the porous core mold 10. .
  • a cavity 30, which is an empty space for accommodating resin, is located inside the porous core mold 10, and the base mold 20 operates to close or open the cavity 30.
  • the porous core mold 10 may be composed of two detachable parts.
  • the porous core mold 10 is a combination of a first member 11 having a concave recessed portion, that is, a concave portion 12, and a flat second member 15 covering the first member 11.
  • the concave portion 12 of the first member 11 provides a cavity 30 where the resin is located, and the first member 11 has the concave portion 12 corresponding to the shape of the foam (final molded product) at the center.
  • the first member 11 may include a concave portion 12 corresponding to the shape of the foam and a flange 13 surrounding the concave portion 12, and the second member 15 may include a concave portion 12 And the flange 13 can be manufactured in a size that covers both.
  • the flange 13 of the first member 11 is a part in contact with the second member 15, and when the base mold 20 closes the cavity 30, it is strongly adhered to the second member 15 to form a cavity ( 30) to ensure that the pressure is not leaking.
  • the concave portion 12 may also be provided in the second member 15 if necessary. That is, the second member may also include a concave portion and a flange. And the concave portion 12 shown in the drawing is only one example, and is made of various shapes corresponding to the foam.
  • At least a portion of the porous core mold 10 surrounding the cavity 30 is made of a porous material.
  • the porous core mold 10 only a portion surrounding the cavity 30 is made of a porous material and the rest is made of a general metal or ceramic, or the entirety thereof may be made of a porous material. In all cases, the entire surface of the resin filled in the cavity 30 is in contact with the porous material.
  • a portion overlapping the concave portion 12 of the first member 11 and the concave portion 12 of the second member 15 may be made of a porous material.
  • the entirety of the first member 11 and the second member 15 may be made of a porous material.
  • the porous core mold 10 may be made of porous metal (eg, stainless steel) or porous ceramic, and has a fine gas passage communicating with the cavity 30 by a myriad of pores existing therein. That is, as the porous core mold 10 is made of a porous material, innumerable fine gas passages connecting the cavity 30 and the outside air outside the porous core mold 10 exist in the porous core mold 10.
  • Fine gas passages provided in the porous core mold 10 exist in all directions of the resin filled in the cavity 30 .
  • the cavity 30 is in the form of a sheet
  • fine particles surrounding the resin in all directions including the thickness direction (vertical direction with respect to the drawing) and the width direction (left-right direction with respect to the drawing) of the cavity 30
  • the fine gas passage diffuses the provided gas and uniformly injects the diffusion gas over the entire surface of the resin.
  • the average size of the pores may be between approximately 10 ⁇ m and 150 ⁇ m. If the average size of the pores is less than 10 ⁇ m, diffusion of the injected gas may not be smooth, and if the average size of the pores exceeds 150 ⁇ m, the injected resin may be stuck to the pores on the surface of the porous core.
  • FIG. 4 is an enlarged picture of a porous core mold in the foaming mold apparatus shown in FIG. 1 .
  • the porous core mold of FIG. 4 is made of SUS316, the porosity of the porous core mold is approximately 40%, and the average size of pores is approximately 80 ⁇ m.
  • the base mold 20 is a press-type mold and is composed of a lower mold 21 and an upper mold 25 surrounding the porous core mold 10 .
  • the porous core mold 10 may be manufactured separately from the base mold 20 so as to be detachable/attachable to the base mold 20 or integrally manufactured with the base mold 20 .
  • the first member 11 of the porous core mold 10 may be seated in the concave space of the lower mold 21, and the second member 15 and the upper mold 25 are placed on the first member 11. ) may be located in sequence.
  • the first member 11 of the porous core mold 10 may be integrally provided in the lower mold 21, and the second member 15 of the porous core mold 10 may be integrally formed with the upper mold 25 It may be provided integrally with.
  • the former case is more advantageous in repair work and design replacement of the porous core mold 10 than the latter case.
  • a gas injection channel 40 for injecting gas into the porous core mold 10 is positioned inside each of the lower mold 21 and the upper mold 25 .
  • the gas injection channel 40 is connected to the high-pressure gas cylinder 50 through a pipe in which a valve is installed, and receives gas required for resin foaming from the gas cylinder 50 .
  • the gas injection channel 40 may be any shape capable of injecting gas into the porous core mold 10 by penetrating the inside of the base mold 20 .
  • the gas injection channel 40 penetrates the upper mold 25 and can contact the second member 15 of the porous core mold 10 at at least two points, and penetrates the lower mold 21. Thus, it can be in contact with the first member 11 of the porous core mold 10 at at least two points.
  • the gas injection channels 40 include a first channel 41 extending laterally from the side of the upper mold 25 and at least one channel extending downward from the first channel 41 towards the second member 15.
  • each of the at least two second channels 42 and the at least two fifth channels 45 is in the longitudinal direction of the porous core mold 10 (horizontal with respect to the drawing). direction), the gas may be more uniformly distributed toward the porous core mold 10 .
  • the gas injection channel 40 shown in FIGS. 1 and 3 is only an example and can be modified in various ways.
  • the porous core mold 10 is provided inside the base mold 20, and a solid form of resin such as a sheet or pellet is injected into the cavity 30, and the upper
  • the mold 25 strongly presses the lower mold 21 to close the cavity 30 while surrounding the porous core mold 10 .
  • a gas for foaming is supplied.
  • the gas is provided to the porous core mold 10 through the gas injection channel 40 of the base mold 20 and widely diffused through the internal pores of the porous core mold 10. reach the resin That is, the gas firstly passes through the gas injection channel 40 of the base mold 20 and secondarily passes through the fine gas passage inside the porous core mold 10 and spreads widely before reaching the resin.
  • the mold apparatus 100 for foaming of the present embodiment can supply a uniformly diffused gas to all surfaces of the resin. As a result, it is possible to increase the expansion ratio of the foam and improve the uniformity of the expansion ratio.
  • a foam having a complex shape can be easily manufactured, and a foam having a specific gravity as low as about 0.19 g/cc can be easily manufactured.
  • the surface quality of the foam can be improved and post-processing can be omitted.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a physical foaming process according to an embodiment of the present invention.
  • the physical foaming process includes a first step of injecting a resin into a cavity (S10), a second step of closing the cavity using a base mold (S20), a gas injection channel and The third step (S30) of injecting the diffusion gas into the resin through the fine gas passage, the fourth step (S40) of dissolving the diffusion gas in the resin by maintaining the cavity at a constant pressure, and releasing the pressure by opening the cavity.
  • a fifth step (S50) of simultaneously performing foaming and molding is included.
  • the porous core mold 10 is provided inside the base mold 20.
  • the first member 11 of the porous core mold 10 may be inserted into the concave portion of the lower mold 21 and seated in the lower mold 21, and the concave portion 12 of the first member 11 ), and the second member 15 of the porous core mold 10 may be disposed on the first member 11 to cover the resin.
  • the resin may include an ethylene vinyl acetate copolymer and an olefin-based elastomer, but is not limited thereto.
  • the resin may be in a solid state processed in the form of a sheet or pellet, and may be injected to occupy 50% to 110% of the total volume of the cavity 30 . If the volume of the resin is less than 50% of the volume of the cavity, molding is impossible, and if the volume of the resin exceeds 110% of the volume of the cavity, the resin flows out of the cavity and forms burrs in the foam, which is not preferable.
  • the upper mold 25 presses the lower mold 21 so that the base mold 20 surrounds the porous core mold 10 and closes the cavity 30 .
  • the pressing pressure of the base mold 20 for closing may be in the range of approximately 100 kg f /cm 2 to 200 kg f /cm 2 . When the pressing pressure is less than 100 kg f / cm 2 When the base mold 20 is closed, gas tightness is not secured, and the injected gas may leak, and when the pressing pressure exceeds 200 kg f / cm 2 The base mold made of aluminum ( 20) may be damaged.
  • gas from the gas cylinder 50 is injected into the base mold 20 by opening a valve connected to the gas cylinder 50 .
  • the injected gas is supplied to the porous core mold 10 through the gas injection channel 40, diffuses widely while passing through internal pores of the porous core mold 10, and is supplied to the resin.
  • the diffusion gas can be uniformly supplied to all surfaces of the resin.
  • the gas may include at least one of nitrogen, carbon dioxide, supercritical carbon dioxide, argon, and helium, and may be pressurized and injected at a pressure of approximately 5 MPa to 20 MPa. If the gas injection pressure is less than 5 MPa, gas permeation efficiency into the resin may decrease, and if the gas injection pressure exceeds 20 MPa, the load of the base mold 20 may be increased.
  • the base mold 20 maintains a constant internal pressure to dissolve the injected gas into the resin.
  • the fourth step (S40) may be performed for about 1 minute to 100 minutes under a pressure condition of about 5 MPa to 20 MPa and a temperature condition of 50 °C to 200 °C.
  • the total time required for the physical foaming process mainly depends on the fourth step (S40).
  • the fourth step (S40) is maintained for about 30 to 70 minutes, the physical foaming process of one embodiment is different from the existing chemical foaming process. A similar processing time can be run.
  • the resin is saturated with gas, taken out after 48 hours, moved to an oil-bath, and then slowly foamed by heating in the oil-bath.
  • the physical foaming process of an embodiment can significantly shorten the process time and increase manufacturing efficiency.
  • the cavity 30 is opened as the pressure of the base mold 20 is momentarily released.
  • the resin is instantaneously released under pressure, and at this time, foaming and molding are simultaneously performed.
  • the cell size of the foam may be in the range of approximately 5 ⁇ m to 1 mm, and foams having various cell sizes may be easily manufactured by changing process conditions.
  • the aforementioned foam may be an insole, a midsole, or an outsole of shoes, but is not limited thereto, and may be applied to various products other than shoes.
  • the porous core mold 10 According to the physical foaming process described above, by using the porous core mold 10, it is possible to uniformly supply the diffused gas to the entire surface of the resin in all directions including the thickness direction and the width direction of the resin. Therefore, it is possible to easily manufacture a foam with low specific gravity by increasing the expansion ratio of the foam, easily manufacture a foam having a complex shape by increasing the uniformity of the expansion ratio, and improve the surface quality of the foam.
  • a foam was manufactured through the process sequence shown in FIG. 5 using the foaming mold apparatus shown in FIGS. 1 to 4. Specifically, 95 g of the resin composition in the form of a sheet was put into the cavity of the porous core mold. The volume of the injected resin composition corresponds to approximately 95% of the cavity volume. Then, the cavity was closed with a press pressure of 150 kg f /cm 2 , and nitrogen was injected at 15 MPa to fill the cavity. Then, the resin was saturated with gas at 150° C. for 30 minutes, and then the cavity was opened instantaneously to prepare a foam.
  • Example 6 is a photograph of a foam produced by the method of Example.
  • the foam produced by the method of the examples has a low specific gravity of about 0.19 g/cc, and realizes excellent surface quality.
  • a foam was manufactured using the foaming mold device of Comparative Example not equipped with a porous core mold.
  • the mold apparatus for foaming of the comparative example has a structure in which a cavity is located in a base mold and a gas injection channel is directly connected to the cavity.
  • a foam was prepared under the same conditions as in the Example except that the porous core mold was not used.
  • FIG. 7 is a photograph of a foam produced by the method of a comparative example.
  • the foam produced by the comparative example expands into the gas injection channel during the foaming process and has protrusions corresponding to the gas injection channel.
  • the foam produced by the method of the comparative example has a lower release magnification than other places because gas injection is not smooth at a portion far from the gas injection channel, for example, a corner portion of the foam.
  • a post-processing process such as removing protrusions of the foam is necessarily required, and it is difficult to manufacture a foam having a complex shape due to non-uniform expansion ratio.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

발포용 몰드 장치와 이를 이용한 물리 발포 공정이 개시된다. 발포용 몰드 장치는 다공성 코어 몰드와 베이스 몰드를 포함한다. 다공성 코어 몰드의 내부에는 수지를 수용하기 위한 캐비티가 위치하며, 다공성 코어 몰드는 적어도 캐비티를 둘러싸는 부분이 다공성 재질로 구성되어 내부 기공들에 의해 캐비티와 통하는 미세 가스 통로를 제공한다. 베이스 몰드는 다공성 코어 몰드를 둘러싸도록 제공되며, 캐비티를 폐쇄하거나 개방하도록 작동한다. 베이스 몰드의 내부에는 다공성 코어 몰드로 가스를 공급하는 가스 주입 채널이 위치한다.

Description

발포용 몰드 장치 및 이를 이용한 물리 발포 공정
관련 출원(들)과의 상호 인용
본 출원은 2022년 2월 18일자 한국 특허 출원 제10-2022-0021378호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원들의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본 발명은 물리 발포 기술에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 발포와 성형을 동시에 수행할 수 있는 발포용 몰드 장치 및 이를 이용한 물리 발포 공정에 관한 것이다.
고분자 발포 공정은 크게 화학 발포 공정과 물리 발포 공정으로 구분된다. 화학 발포 공정은 수지와 화학 발포제의 혼합, 성형, 가열, 및 발포의 순으로 진행되며, 화학 발포제가 가열에 의해 분해되어 가스를 생성하면서 발포가 이루어진다. 화학 발포 공정은 초기 비용이 낮은 반면 물리 발포 대비 제품의 경량화 정도, 기계적 강도, 및 표면 품질이 낮으며, 화학 발포제가 분해되는 과정에서 유해성분이 발생하여 환경문제를 야기할 수 있다.
물리 발포 공정은 수지에 가스를 주입하여 용해시킨 후 발포하는 공정으로, 주로 수지 내 가스를 용해 및 포화시켜 단상(single-phase) 혼합물을 제조하고, 가열 또는 순간적 해압에 의한 상 분리(phase separation)를 통해 수지 내 기포를 생성하여 발포하는 순으로 진행된다. 물리 발포 공정은 고압 장비로 인해 초기 비용이 높지만, 화학 발포 공정 대비 제품의 경량화 정도, 기계적 강도, 및 표면 품질이 뛰어난 장점이 있다.
현재 널리 사용되고 있는 물리 발포 공정은 가열에 의한 상 분리 방법이다. 이는 저온의 초고압 오토클레이브(autoclave)에서 수지에 가스를 포화시키고, 약 48시간 후 꺼내어 오일-배스(oil-bath)로 이동시키고, 오일-배스에서 가열하여 천천히 발포시키는 순으로 진행된다. 이 방법은 공정 시간이 비교적 길고, 고가의 설비가 요구되어 생산 단가가 높은 단점이 있다.
순간적인 해압을 이용하는 방법은 프레스형 몰드 장치로 구현될 수 있다. 몰드 장치의 캐비티(cavity)에 수지를 투입하고, 투입된 수지에 가스를 주입 후 일정 압력을 유지하여 수지에 가스를 용해시키고, 몰드 장치의 순간적인 개방으로 내부를 해압시켜 성형과 발포를 동시에 수행할 수 있다. 이 방법은 가열 방법 대비 공정이 단순하고, 공정 시간이 단축되며, 요구되는 물성에 부합하는 발포체를 용이하게 제작할 수 있는 장점이 있다.
그런데 프레스형 몰드 장치를 사용함에 있어서 캐비티와 이어진 가스 주입 채널의 위치와 형태 등에 따라 성형 품질에 큰 차이가 발생할 수 있다. 예를 들어, 수지의 역류로 인해 가스 주입 채널이 막힐 수 있고, 수지 전체에 가스가 균일하게 용해되지 못하여 가스 주입 채널과의 거리에 따라 발포 배율의 불균형이 발생할 수 있다. 또한, 발포체에 가스 주입 채널에 대응하는 돌기가 잔류하여 후처리가 요구되는 등의 문제가 발생할 수 있다.
본 발명은 프레스형 몰드 장치를 이용하는 물리 발포 기술에 있어서, 가스 주입 채널의 막힘이 없고, 수지 전체에 가스를 균일하게 용해시켜 높은 발포 배율을 구현할 수 있으며, 발포체의 표면 품질을 향상시킬 수 있도록 가스 공급 구조를 개선한 발포용 몰드 장치와, 이를 이용한 물리 발포 공정을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발포용 몰드 장치는 다공성 코어 몰드와 베이스 몰드를 포함한다. 다공성 코어 몰드의 내부에는 수지를 수용하기 위한 캐비티가 위치하며, 다공성 코어 몰드는 적어도 캐비티를 둘러싸는 부분이 다공성 재질로 구성되어 내부 기공들에 의해 캐비티와 통하는 미세 가스 통로를 제공한다. 베이스 몰드는 다공성 코어 몰드를 둘러싸도록 제공되며, 캐비티를 폐쇄하거나 개방하도록 작동한다. 베이스 몰드의 내부에는 다공성 코어 몰드로 가스를 공급하는 가스 주입 채널이 위치한다.
다공성 코어 몰드는 분리 가능한 제1 부재와 제2 부재를 포함할 수 있고, 제2 부재는 제1 부재 위에 배치될 수 있으며, 제1 부재와 제2 부재 중 적어도 하나가 캐비티 형성을 위한 오목부를 포함할 수 있다.
제1 부재는 오목부와, 오목부를 둘러싸는 플랜지를 포함할 수 있고, 제2 부재는 오목부와 플랜지를 덮는 평평한 판형으로 구성될 수 있다. 제1 부재와 제2 부재 전체는 다공성 재질로 구성될 수 있다.
베이스 몰드는 제1 부재를 지지하는 하부 몰드와, 제2 부재를 위에서 덮는 상부 몰드를 포함할 수 있다. 가스 주입 채널은 베이스 몰드의 측면으로부터 하부 몰드와 상부 몰드 각각의 내부를 관통하여 제1 부재와 제2 부재까지 확장될 수 있다.
제1 부재와 제2 부재는 베이스 몰드와 별개로 제작될 수 있고, 베이스 몰드에 장착되어 사용 후 베이스 몰드로부터 분리될 수 있다. 다른 한편으로, 제1 부재는 하부 몰드와 일체형으로 구성될 수 있고, 제2 부재는 상부 몰드와 일체형으로 구성될 수 있다.
가스 주입 채널은, 상부 몰드의 측면으로부터 수평 방향으로 확장된 제1 채널과, 제1 채널로부터 제2 부재를 향해 아래로 확장된 적어도 두 개의 제2 채널과, 제1 채널로부터 하부 몰드의 내부까지 아래로 확장된 제3 채널과, 제3 채널로부터 수평 방향으로 확장된 제4 채널과, 제4 채널로부터 제1 부재를 향해 위로 확장된 적어도 두 개의 제5 채널을 포함할 수 있다.
다공성 코어 몰드에 제공된 내부 기공들의 평균 크기는 10μm 내지 150μm일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 물리 발포 공정은 전술한 발포용 몰드 장치를 이용하는 것으로서, 캐비티에 수지를 투입하는 단계와, 베이스 몰드를 이용하여 캐비티를 폐쇄하는 단계와, 가스 주입 채널과 미세 가스 통로를 통해 수지의 표면 전체에 확산 가스를 주입하는 단계와, 캐비티를 일정 압력으로 유지하여 수지에 확산 가스를 용해시키는 단계와, 캐비티를 개방하여 압력을 해제함으로써 발포와 성형을 동시에 수행하는 단계를 포함한다.
캐비티 폐쇄를 위한 베이스 몰드의 프레싱 압력은 100kgf/cm2 내지 200kgf/cm2 일 수 있다. 수지에 주입되는 가스는 질소, 이산화탄소, 초임계 이산화탄소, 아르곤, 및 헬륨으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 5MPa 내지 20MPa의 압력으로 가압되어 주입될 수 있다.
수지에 확산 가스를 용해시키는 단계는 5MPa 내지 20MPa의 압력과, 50℃ 내지 200℃의 온도 조건에서 수행될 수 있다. 수지에 확산 가스를 용해시키는 단계는 1분 내지 100분 동안 수행될 수 있다.
실시예에 의한 발포용 몰드 장치와 물리 발포 공정에 따르면, 수지의 모든 면에 확산 가스를 균일하게 공급할 수 있으므로, 발포체의 발포 배율을 높여 저비중 발포체를 용이하게 제작할 수 있고, 발포 배율의 균일성을 높여 복잡한 형상의 발포체를 용이하게 제작할 수 있다. 또한, 발포체의 표면 품질을 높여 후처리 가공을 생략함으로써 제조 효율을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발포용 몰드 장치의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 기준으로 절개한 발포용 몰드 장치의 결합 상태 단면도이다.
도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선을 기준으로 절개한 발포용 몰드 장치의 결합 상태 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시한 발포용 몰드 장치 중 다공성 코어 몰드의 확대 사진이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 물리 발포 공정을 나타낸 순서도이다.
도 6은 실시예의 방법으로 제작된 발포체의 사진이다.
도 7은 비교예의 방법으로 제작된 발포체의 사진이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발포용 몰드 장치의 분해 사시도이고, 도 2와 도 3은 도 1에 도시한 발포용 몰드 장치의 결합 상태 단면도이다. 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 기준으로 절개한 단면을 나타내고, 도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선을 기준으로 절개한 단면을 나타낸다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 일 실시예에 따른 발포용 몰드 장치(100)는 다공성 코어 몰드(10)와, 다공성 코어 몰드(10)를 둘러싸도록 제공된 베이스 몰드(20)의 이중 구조로 이루어진다. 다공성 코어 몰드(10)의 내부에는 수지를 수용하기 위한 빈 공간인 캐비티(cavity)(30)가 위치하며, 베이스 몰드(20)는 캐비티(30)를 폐쇄하거나 개방하도록 작동한다.
다공성 코어 몰드(10)는 분리 가능한 두 개의 부품으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 다공성 코어 몰드(10)는 오목하게 함몰된 부분, 즉 오목부(12)를 가진 제1 부재(11)와, 제1 부재(11)를 덮는 평평한 제2 부재(15)의 조합으로 구성될 수 있다. 제1 부재(11)의 오목부(12)는 수지가 위치할 캐비티(30)를 제공하며, 제1 부재(11)는 발포체(최종 성형품)의 형상에 대응하는 오목부(12)를 중앙에 형성한다.
제1 부재(11)는 발포체의 형상에 대응하는 오목부(12)와, 오목부(12)를 둘러싸는 플랜지(13)로 구성될 수 있고, 제2 부재(15)는 오목부(12)와 플랜지(13) 모두를 덮는 크기로 제작될 수 있다. 제1 부재(11)의 플랜지(13)는 제2 부재(15)와 접촉하는 부분으로서, 베이스 몰드(20)가 캐비티(30)를 폐쇄할 때 제2 부재(15)에 강하게 밀착되어 캐비티(30)의 압력이 새지 않도록 한다.
위에서는 오목부(12)가 제1 부재(11)에 위치하는 경우를 예로 들어 설명하였으나, 오목부(12)는 필요에 따라 제2 부재(15)에도 제공될 수 있다. 즉 제2 부재 또한 오목부와 플랜지를 포함할 수 있다. 그리고 도면에 나타난 오목부(12)는 하나의 예시일 뿐이며, 발포체에 대응하는 다양한 형상으로 이루어진다.
다공성 코어 몰드(10)는 적어도 캐비티(30)를 둘러싸는 부분이 다공성 재질로 구성된다. 구체적으로, 다공성 코어 몰드(10)는 캐비티(30)를 둘러싸는 부분만 다공성 재질로 구성되고 나머지는 일반 금속 또는 세라믹으로 구성되거나, 그 전체가 다공성 재질로 구성될 수 있다. 모든 경우, 캐비티(30)에 채워진 수지는 표면 전체가 다공성 재질과 접촉한다.
예를 들어, 제1 부재(11) 중 오목부(12)와, 제2 부재(15) 중 오목부(12)와 중첩되는 부분이 다공성 재질로 구성될 수 있다. 다른 한편으로, 제1 부재(11)와 제2 부재(15) 전체가 다공성 재질로 구성될 수 있다. 제조의 편의를 위해 다공성 코어 몰드(10)는 그 전체가 다공성 재질로 구성되는 것이 바람직하다.
다공성 코어 몰드(10)는 다공성 금속(예를 들어 스테인리스 스틸) 또는 다공성 세라믹으로 구성될 수 있으며, 내부에 존재하는 무수히 많은 기공들에 의해 캐비티(30)와 통하는 미세 가스 통로를 구비한다. 즉 다공성 코어 몰드(10)가 다공성 재질로 구성됨에 따라, 다공성 코어 몰드(10)에는 캐비티(30)와 다공성 코어 몰드(10) 바깥의 외기를 연결하는 무수히 많은 미세 가스 통로가 존재한다.
다공성 코어 몰드(10)에 제공된 미세 가스 통로는 캐비티(30)에 채워진 수지의 모든 방향으로 존재한다. 예를 들어, 캐비티(30)가 시트 형상인 경우 캐비티(30)의 두께 방향(도면을 기준으로 상하 방향)과 폭 방향(도면을 기준으로 좌우 방향)을 포함하는 모든 방향으로 수지를 둘러싸는 미세 가스 통로가 존재한다. 미세 가스 통로는 제공받은 가스를 확산시키며, 수지 표면 전체에 확산 가스를 균일하게 주입하는 기능을 한다.
다공성 코어 몰드(10)에는 크기가 다른 무수히 많은 기공들이 존재한다. 일 실시예에서, 기공들의 평균 크기는 대략 10㎛ 내지 150㎛에 속할 수 있다. 기공들의 평균 크키가 10㎛ 미만이면 주입된 가스의 확산이 원활하지 않을 수 있고, 기공들의 평균 크기가 150㎛를 초과하면 투입된 수지가 다공성 코어 표면의 기공에 끼어 들러붙을 수 있다.
도 4는 도 1에 도시한 발포용 몰드 장치 중 다공성 코어 몰드의 확대 사진이다. 도 4의 다공성 코어 몰드는 SUS316 재질로 제작되었으며, 다공성 코어 몰드의 기공률은 대략 40%이고, 기공들의 평균 크기는 대략 80㎛이다.
다시 도 1 내지 도 3을 참고하면, 베이스 몰드(20)는 프레스형 몰드로서 다공성 코어 몰드(10)를 둘러싸는 하부 몰드(21)와 상부 몰드(25)로 구성된다. 다공성 코어 몰드(10)는 베이스 몰드(20)에 탈/부착 가능하도록 베이스 몰드(20)와 별개로 제작되거나, 베이스 몰드(20)에 일체형으로 제작될 수 있다.
전자의 경우, 다공성 코어 몰드(10)의 제1 부재(11)는 하부 몰드(21)의 오목한 공간에 안착될 수 있고, 제1 부재(11) 위에 제2 부재(15)와 상부 몰드(25)가 차례로 위치할 수 있다. 후자의 경우, 다공성 코어 몰드(10)의 제1 부재(11)는 하부 몰드(21)에 일체형으로 구비될 수 있고, 다공성 코어 몰드(10)의 제2 부재(15)는 상부 몰드(25)에 일체형으로 구비될 수 있다. 전자의 경우가 후자의 경우보다 다공성 코어 몰드(10)의 보수 작업과 디자인 교체에 더 유리하다.
하부 몰드(21)와 상부 몰드(25) 각각의 내부에는 다공성 코어 몰드(10)를 향해 가스를 주입하기 위한 가스 주입 채널(40)이 위치한다. 가스 주입 채널(40)은 밸브가 설치된 배관을 통해 고압의 가스 실린더(50)와 연결되며, 가스 실린더(50)로부터 수지 발포에 필요한 가스를 공급받는다.
가스 주입 채널(40)은 베이스 몰드(20) 내부를 관통하여 다공성 코어 몰드(10)에 가스를 주입할 수 있는 형상이면 모두 적용 가능하다. 예를 들어, 가스 주입 채널(40)은 상부 몰드(25)를 관통하여 다공성 코어 몰드(10)의 제2 부재(15)와 적어도 두 곳의 지점에서 접할 수 있고, 하부 몰드(21)를 관통하여 다공성 코어 몰드(10)의 제1 부재(11)와 적어도 두 곳의 지점에서 접할 수 있다.
일 실시예에서, 가스 주입 채널(40)은 상부 몰드(25)의 측면으로부터 옆으로 뻗은 제1 채널(41)과, 제1 채널(41)로부터 제2 부재(15)를 향해 아래로 뻗은 적어도 두 개의 제2 채널(42)과, 제1 채널(41)로부터 하부 몰드(21)의 내부까지 아래로 뻗은 제3 채널(43)과, 제3 채널(43)로부터 옆으로 뻗은 제4 채널(44)과, 제4 채널(44)로부터 제1 부재(11)를 향해 위로 뻗은 적어도 두 개의 제5 채널(45)로 구성될 수 있다.
다공성 코어 몰드(10)가 대략적인 직육면체 형상일 때, 적어도 두 개의 제2 채널(42)과 적어도 두 개의 제5 채널(45) 각각은 다공성 코어 몰드(10)의 길이 방향(도면을 기준으로 수평 방향)을 따라 서로 이격되어 다공성 코어 몰드(10)를 향해 가스를 보다 균일하게 분배할 수 있다. 도 1과 도 3에 도시한 가스 주입 채널(40)은 하나의 예시일 뿐이며 다양하게 변형 가능하다.
전술한 구성의 발포용 몰드 장치(100)에서, 다공성 코어 몰드(10)는 베이스 몰드(20)의 내측에 제공되고, 캐비티(30)에 시트 또는 펠렛과 같은 고체 형태의 수지가 투입되며, 상부 몰드(25)가 하부 몰드(21)를 강하게 눌러 다공성 코어 몰드(10)를 둘러싸면서 캐비티(30)를 폐쇄하게 된다.
이후 발포를 위한 가스가 공급되는데, 가스는 베이스 몰드(20)의 가스 주입 채널(40)을 통해 다공성 코어 몰드(10)로 제공되고, 다공성 코어 몰드(10)의 내부 기공을 통해 넓게 확산된 후 수지에 도달한다. 즉 가스는 베이스 몰드(20)의 가스 주입 채널(40)을 1차로 통과하고, 다공성 코어 몰드(10) 내부의 미세 가스 통로를 2차로 통과하면서 넓게 확산된 후 수지에 도달한다.
이때 수지는 전체 표면이 다공성 코어 몰드(10)와 접촉하고 있고, 가스 공급 방향은 수지의 두께 방향과 폭 방향을 포괄하는 모든 방향이다. 따라서 본 실시예의 발포용 몰드 장치(100)는 수지의 모든 면에 균일하게 확산된 가스를 공급할 수 있다. 그 결과, 발포체의 발포 배율을 높임과 동시에 발포 배율의 균일성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시예의 발포용 몰드 장치(100)에 따르면, 복잡한 형상의 발포체를 용이하게 제작할 수 있고, 대략 0.19g/cc 정도의 낮은 비중을 가지는 발포체도 용이하게 제작할 수 있다. 또한, 발포체의 표면 품질을 높여 후처리 가공을 생략할 수 있다.
다음으로, 발포용 몰드 장치를 이용한 물리 발포 공정에 대해 설명한다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 물리 발포 공정을 나타낸 순서도이다.
도 5를 참고하면, 일 실시예에 따른 물리 발포 공정은 캐비티에 수지를 투입하는 제1 단계(S10)와, 베이스 몰드를 이용하여 캐비티를 폐쇄하는 제2 단계(S20)와, 가스 주입 채널과 미세 가스 통로를 통해 수지에 확산 가스를 주입하는 제3 단계(S30)와, 캐비티를 일정 압력으로 유지하여 수지에 확산 가스를 용해시키는 제4 단계(S40)와, 캐비티를 개방하여 압력을 해제함으로써 발포와 성형을 동시에 수행하는 제5 단계(S50)를 포함한다.
도 1 내지 도 5를 참고하면, 제1 단계(S10)에서 다공성 코어 몰드(10)는 베이스 몰드(20)의 내부에 제공된다. 예를 들어, 다공성 코어 몰드(10)의 제1 부재(11)가 하부 몰드(21)의 오목한 부분에 끼워져 하부 몰드(21)에 안착될 수 있고, 제1 부재(11)의 오목부(12)에 수지가 투입될 수 있으며, 다공성 코어 몰드(10)의 제2 부재(15)가 제1 부재(11) 위에 배치되어 수지를 덮을 수 있다.
수지는 에틸렌비닐아세테이트 공중합체와 올레핀계 엘라스토머를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 수지는 시트(sheet) 또는 펠릿(pellet) 형태로 가공된 고체 상태일 수 있으며, 캐비티(30) 전체 부피의 50% 내지 110%를 차지하도록 투입될 수 있다. 수지의 부피가 캐비티 부피의 50% 미만이면 성형이 불가능하고, 수지의 부피가 캐비티 부피의 110%를 초과하면 수지가 캐비티 바깥으로 흘러 발포체에 버어(burr)가 생성되므로 바람직하지 않다.
제2 단계(S20)에서 상부 몰드(25)가 하부 몰드(21)를 가압하여 베이스 몰드(20)가 다공성 코어 몰드(10)를 둘러싸면서 캐비티(30)를 폐쇄한다. 폐쇄를 위한 베이스 몰드(20)의 프레싱 압력은 대략 100kgf/cm2 내지 200kgf/cm2의 범위에 속할 수 있다. 프레싱 압력이 100kgf/cm2 미만인 경우 베이스 몰드(20) 폐쇄 시 가스 기밀이 확보되지 않아 주입된 가스가 누설될 수 있고, 프레싱 압력이 200kgf/cm2을 초과하는 경우 알루미늄으로 구성된 베이스 몰드(20)의 손상이 발생할 수 있다.
제3 단계(S30)에서 가스 실린더(50)와 연결된 밸브의 개방으로 가스 실린더(50)의 가스가 베이스 몰드(20)로 주입된다. 주입된 가스는 가스 주입 채널(40)을 거쳐 다공성 코어 몰드(10)에 공급되고, 다공성 코어 몰드(10)의 내부 기공을 통과하면서 넓게 확산되어 수지에 공급된다. 이때 수지의 전체 표면이 다공성 코어 몰드(10)와 접촉하고 있으므로, 수지의 모든 면에 확산 가스를 균일하게 공급할 수 있다.
가스는 질소, 이산화탄소, 초임계 이산화탄소, 아르곤, 및 헬륨 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 대략 5MPa 내지 20MPa의 압력으로 가압되어 주입될 수 있다. 가스의 주입 압력이 5MPa 미만이면 수지에 대한 가스 침투 효율이 감소할 수 있고, 가스의 주입 압력이 20MPa을 초과하면 베이스 몰드(20)의 부하가 가중될 수 있다.
제4 단계(S40)에서 베이스 몰드(20)는 내부 압력을 일정하게 유지하여 주입된 가스를 수지에 용해시킨다. 제4 단계(S40)는 대략 5MPa 내지 20MPa의 압력 조건과 50℃ 내지 200℃의 온도 조건에서 대략 1분 내지 100분 동안 수행될 수 있다.
이때 온도 조건이 50℃ 미만이거나 시간 조건이 1분 미만인 경우, 투입된 수지가 용융되지 않아 성형이 불가능하고, 수지에 가스가 충분히 용해되지 못하여 발포체의 발포배율이 낮아지게 된다. 또한, 온도 조건이 200℃를 초과하거나 시간 조건이 100분을 초과하는 등 수지가 고온 및 고압에 장시간 노출되는 경우에도 발포체의 불량이 발생할 수 있다.
물리 발포 공정의 전체 소요 시간은 주로 제4 단계(S40)에 의존하는데, 제4 단계(S40)가 대략 30분 내지 70분 동안 유지되는 경우, 일 실시예의 물리 발포 공정은 기존의 화학 발포 공정과 유사한 공정 시간으로 진행될 수 있다.
한편, 물리 발포 공정 중 가열에 의한 상 분리 방법에서는 수지에 가스를 포화시키고 48시간 후 꺼내어 오일-배스로 이동한 다음 오일-배스에서 가열하여 천천히 발포시키는 과정을 거친다. 일 실시예의 물리 발포 공정은 가열에 의한 상 분리 방법과 비교할 때, 공정 시간을 현저하게 단축시켜 제조 효율을 높일 수 있다.
제5 단계(S50)에서 베이스 몰드(20)의 압력이 순간적으로 해제되면서 캐비티(30)가 개방된다. 캐비티(30)의 개방으로 수지에 순간적인 해압이 이루어지며, 이때 발포와 성형이 동시에 이루어진다.
구체적으로, 캐비티(30)를 순간 개방하면 가압 가스가 방출되고, 캐비티(30)에 상압이 작용하게 되어 열역학적 불안정성(thermodynamic instability)이 유도되며, 수지에 포화된 가스의 기화가 촉발되어 수지가 팽창하면서 발포가 이루어진다. 이때 발포체는 캐비티(30)와 같은 형상이 되므로 발포와 성형이 동시에 이루어진다.
발포체의 셀(cell) 사이즈는 대략 5㎛ 내지 1mm의 범위에 속할 수 있으며, 공정 조건을 변화시켜 다양한 셀 사이즈의 발포체를 용이하게 제조할 수 있다. 전술한 발포체는 신발의 안창(insole), 중창(midsole), 또는 아웃솔(outsole)일 수 있으나, 여기에 한정되지 않으며, 신발 이외의 다양한 제품에 적용 가능하다.
전술한 물리 발포 공정에 따르면, 다공성 코어 몰드(10)를 이용함으로써 수지의 표면 전체에 수지의 두께 방향과 폭 방향을 포괄하는 모든 방향으로 확산된 가스를 균일하게 공급할 수 있다. 따라서 발포체의 발포 배율을 높여 저비중 발포체를 용이하게 제작할 수 있고, 발포 배율의 균일성을 높여 복잡한 형상의 발포체를 용이하게 제작할 수 있으며, 발포체의 표면 품질을 향상시킬 수 있다.
다음으로, 실시예의 방법으로 제작된 발포체와 비교예의 방법으로 제작된 발포체에 대해 설명한다.
실시예
도 1 내지 도 4에 도시한 발포용 몰드 장치를 이용하여 도 5에 나타낸 공정 순서를 거쳐 발포체를 제조하였다. 구체적으로, 다공성 코어 몰드의 캐비티에 시트 형태의 수지 조성물 95g을 투입하였다. 투입된 수지 조성물의 부피는 캐비티 부피의 대략 95%에 해당한다. 이후 150kgf/cm2의 프레스 압력으로 캐비티를 폐쇄하고, 15MPa의 질소를 주입하여 캐비티에 충전하였다. 그리고 150℃ 조건에서 30분 동안 수지에 가스를 포화시킨 다음 캐비티를 순간적으로 개방하여 발포체를 제조하였다.
도 6은 실시예의 방법으로 제작된 발포체의 사진이다. 실시예의 방법으로 제작된 발포체는 대략 0.19g/cc의 낮은 비중을 가지며, 우수한 표면 품질을 구현한다.
비교예
다공성 코어 몰드를 구비하지 않은 비교예의 발포용 몰드 장치를 이용하여 발포체를 제조하였다. 비교예의 발포용 몰드 장치는 베이스 몰드에 캐비티가 위치하고, 가스 주입 채널이 캐비티까지 직접 이어진 구조로 이루어진다. 다공성 코어 몰드가 없는 것을 제외하고 실시예와 동일한 조건에서 발포체를 제조하였다.
도 7은 비교예의 방법으로 제작된 발포체의 사진이다. 비교예의 방법으로 제작된 발포체는 발포 과정에서 가스 주입 채널로 팽창하여 가스 주입 채널에 대응하는 돌기를 구비한다. 또한, 비교예의 방법으로 제작된 발포체는 가스 주입 채널과 먼 부분, 예를 들어 발포체의 코너 부분에서 가스 주입이 원활하지 않아 발표 배율이 다른 곳보다 낮다. 비교예의 방법에서는 발포체의 돌기 제거와 같은 후처리 과정이 반드시 요구되며, 발포 배율의 불균일로 인해 복잡한 형상의 발포체를 제작하는데 어려움이 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

Claims (14)

  1. 내부에 수지를 수용하기 위한 캐비티가 위치하며, 적어도 캐비티를 둘러싸는 부분이 다공성 재질로 구성되어 내부 기공들에 의해 캐비티와 통하는 미세 가스 통로를 제공하는 다공성 코어 몰드; 및
    상기 다공성 코어 몰드를 둘러싸도록 제공되며, 상기 캐비티를 폐쇄하거나 개방하도록 작동하고, 상기 다공성 코어 몰드로 가스를 공급하는 가스 주입 채널이 내부에 위치하는 베이스 몰드를 포함하는 발포용 몰드 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다공성 코어 몰드는 분리 가능한 제1 부재와 제2 부재를 포함하고,
    상기 제2 부재는 상기 제1 부재 위에 배치되며,
    상기 제1 부재와 상기 제2 부재 중 적어도 하나가 상기 캐비티 형성을 위한 오목부를 포함하는 발포용 몰드 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 부재는 오목부와, 오목부를 둘러싸는 플랜지를 포함하고,
    상기 제2 부재는 상기 오목부와 상기 플랜지를 덮는 평평한 판형으로 구성되는 발포용 몰드 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 부재와 상기 제2 부재 전체는 다공성 재질로 구성되는 발포용 몰드 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 베이스 몰드는 상기 제1 부재를 지지하는 하부 몰드와, 상기 제2 부재를 위에서 덮는 상부 몰드를 포함하며,
    상기 가스 주입 채널은 상기 베이스 몰드의 측면으로부터 상기 하부 몰드와 상기 상부 몰드 각각의 내부를 관통하여 상기 제1 부재와 상기 제2 부재까지 확장되는 발포용 몰드 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 부재와 상기 제2 부재는 상기 베이스 몰드와 별개로 제작되고, 상기 베이스 몰드에 장착되어 사용 후 상기 베이스 몰드로부터 분리 가능한 발포용 몰드 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1 부재는 상기 하부 몰드와 일체형으로 구성되고,
    상기 제2 부재는 상기 상부 몰드와 일체형으로 구성되는 발포용 몰드 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 가스 주입 채널은,
    상기 상부 몰드의 측면으로부터 수평 방향으로 확장된 제1 채널;
    상기 제1 채널로부터 상기 제2 부재를 향해 아래로 확장된 적어도 두 개의 제2 채널;
    상기 제1 채널로부터 상기 하부 몰드의 내부까지 아래로 확장된 제3 채널;
    상기 제3 채널로부터 수평 방향으로 확장된 제4 채널; 및
    상기 제4 채널로부터 상기 제1 부재를 향해 위로 확장된 적어도 두 개의 제5 채널을 포함하는 발포용 몰드 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 다공성 코어 몰드에 제공된 내부 기공들의 평균 크기는 10㎛ 내지 150㎛인 발포용 몰드 장치.
  10. 제1항에 따른 발포용 몰드 장치를 이용하여 발포체를 제조하는 물리 발포 공정에 있어서,
    상기 캐비티에 수지를 투입하는 단계;
    상기 베이스 몰드를 이용하여 상기 캐비티를 폐쇄하는 단계;
    상기 가스 주입 채널과 상기 미세 가스 통로를 통해 상기 수지의 표면 전체에 확산 가스를 주입하는 단계;
    상기 캐비티를 일정 압력으로 유지하여 상기 수지에 확산 가스를 용해시키는 단계; 및
    상기 캐비티를 개방하여 압력을 해제함으로써 발포와 성형을 동시에 수행하는 단계를 포함하는 물리 발포 공정.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 캐비티 폐쇄를 위한 상기 베이스 몰드의 프레싱 압력은 100kgf/cm2 내지 200kgf/cm2인 물리 발포 공정.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 수지에 주입되는 가스는 질소, 이산화탄소, 초임계 이산화탄소, 아르곤, 및 헬륨으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하며, 5MPa 내지 20MPa의 압력으로 가압되어 주입되는 물리 발포 공정.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 수지에 확산 가스를 용해시키는 단계는 5MPa 내지 20MPa의 압력과, 50℃ 내지 200℃의 온도 조건에서 수행되는 물리 발포 공정.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 수지에 확산 가스를 용해시키는 단계는 1분 내지 100분 동안 수행되는 물리 발포 공정.
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