KR101428292B1 - 발포 일체 사출 금형의 실링 장치 - Google Patents

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Abstract

크래쉬패드 등의 발포 일체 사출 성형시에 금형 공차나 재료 수축 등으로 인한 기재와 스킨 간의 갭을 제거하여 발포액의 누액을 효과적으로 방지할 수 있는 실링 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 발포 일체 사출 금형의 실링 장치는 일체로 동시에 작동하며, 이동금형으로 상부에 배치되어 기재 사출을 위한 상부금형 및 스킨 성형을 위한 진공성형금형; 및 기재 사출 성형 및 발포 성형 시 공용으로 사용되는 하부금형을 포함하고, 상기 상부금형과 하부금형 사이에서 기재 사출 성형 시 기재와 일체로 성형되고, 탄성복원력을 이용하여 기재가 성형된 하부금형과 스킨이 성형된 진공성형금형이 합형된 상태에서 기재와 스킨을 밀착시키는 탄성실링수단을 더 포함하여, 기재와 스킨 사이의 발포 공간을 실링할 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.

Description

발포 일체 사출 금형의 실링 장치{Sealing apparatus for foam-injection mold}
본 발명은 기재와 스킨 사이의 발포층을 가지는 제품을 제조하기 위한 발포 일체 사출 금형 장치에서 기재와 스킨 사이의 발포 공간을 실링하여 발포액 누액을 방지하는 발포 일체 사출 금형의 실링 장치에 관한 것이다.
일반적으로 자동차 실내 전방에 설치되는 내장재로 운전석 및 조수석 등의 전방 내측에는 사고 등으로 인해 승객이 충돌할 경우 승객을 최대한 안전하게 보호할 수 있는 크래쉬패드(crash pad)가 설치되고 있다.
이러한 크래쉬패드는 발포재(폼(foam)재)를 사용하여 탄성적인 쿠션 성능과 어느 정도의 충격을 흡수할 수 있는 성질을 가지면서도 외관상 아름다운 표면상태를 가지도록 제작되고 있다.
통상 자동차용 크래쉬패드는 아름다운 표면상태를 제공하기 위한 표피재인 스킨(skin)과, 상기 스킨 내측에서 크래쉬패드의 골조 역할을 하는 기재(core)로 구성되며, 상기 스킨과 기재 사이에는 쿠션 성능 및 충격 흡수 성능을 제공하기 위한 폴리프로필렌 폼(PP foam), 폴리우레탄 폼(PU foam) 등의 발포층이 개재된다.
도 1은 종래의 크래쉬패드를 제조하는 공정도로서, 기재(1)는 고분자 사출 성형의 방법으로, 스킨(2)은 진공 흡착 성형의 방법으로, 발포층(3)은 발포 성형의 방법으로 성형하는데, 그 과정을 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 고분자 수지 원료(1a)를 상부금형(4) 및 하부금형(5)으로 이루어진 사출금형 내에 저압 사출하여 기재(1)를 성형하고(a), 이와 별도로 메일(male) 타입의 진공성형금형(6)에서 예열된 스킨(2)을 장입하여 진공 흡착하는 방식으로 성형한다(b).
여기서, 진공성형금형(6)에는 도면상 나타내지는 않았으나 스킨(2)을 진공 흡착하기 위한 미세한 진공홀들이 형성되어 있으며, 이 진공홀들은 금형 내 하나의 통로로 연결된 뒤 외부의 대용량 진공펌프와 연결된다.
또한 하부금형(5)의 기재(1) 위로 발포액(3a)을 주입한 뒤 스킨(2)이 부착된 발포용 상부금형(7)을 닫아주어, 상부금형(7)에 부착된 스킨(2)을 하부금형(5)의 발포액(3a) 위에서 압착하여 접합한다.
이후 성형된 스킨(2) 및 발포층(3)의 불필요한 가장자리 부분(발포액 누액 부분 등)을 함께 커팅하여 제거하거나(트리밍), 스킨(2)의 가장자리 부분을 발포층(3)이 감싸지도록 하여 접착제로 기재(1)에 접착 고정한다.
그러나, 이러한 종래의 제조방법에는 다음과 같은 문제점이 있다.
먼저, 기재(1)와 스킨(2), 발포층(3)을 모두 별도의 금형에서 각각 성형해야 하므로 총 3벌의 금형(기재 사출용 상부금형과 하부금형, 진공성형금형, 발포용 상부금형)이 필요하고, 이로 인해 금형 비용 등의 투자비 상승 및 원가 상승의 문제점이 있다.
또한 하부금형(5)과 발포용 상부금형(7)의 경우 닫힌 상태에서도 캐비티 가장자리 부분이 오픈되는 구조로 되어 있으므로 발포액이 오픈된 가장자리 부분을 통해 누액될 수 있다(발포액 과다 손실 및 원가 상승의 문제점 초래).
또한 도 1의 (d)에 나타낸 바와 같이 제조 후에는 발포액이 누액되어 고화된 가장자리 부분과 스킨(2)의 가장자리 부분을 별도로 커팅하거나, 누액된 부분만 커팅한 후 스킨(2)의 가장자리 부분을 감싸서 접착제로 접착해야 하는 별도 공정이 필요하다.
또한 오픈된 캐비티 공간(발포 공간) 내에 발포액을 주입해야 하므로 발포액 주입 온도를 가능한 한 규정된 온도 범위 내에서 정밀하게 제어 및 유지해야 하는 어려움이 있다.
또한 발포 공간이 개방된 구조 및 발포액이 누액될 수 있는 구조에서는 발포액의 조기 고화로 인해 발포층(3)의 최소 두께가 일정 두께(예, 5 mm) 이상의 균일한 두께로 설계되어야 하고, 이는 크래쉬패드의 디자인 자유도를 저하시키는 요인이 되고 있다(오픈 발포의 문제점).
이러한 문제점을 해결하기 위하여 진공성형금형과 발포용 상부금형을 하나의 공용 금형으로 통합하면서 슬라이드 금형으로 스킨의 가장자리 부분을 기재에 밀착시켜 발포 공간을 실링(sealing)하는 금형 장치가 제시된 바 있다.
이는 금형 수 축소, 비용 및 원가 절감의 이점을 제공함은 물론 발포액의 과다 손실의 문제를 해소해주고, 크래쉬패드의 디자인 자유도를 향상시킬 수 있도록 해준다.
도 2는 발포액 누액 방지용 슬라이드 금형을 구비한 종래의 발포 일체 사출 금형 장치를 도시한 개략도로서, 도시된 크래쉬패드 제조장치에서는 IMG 발포 일체 사출 성형 방식으로 크래쉬패드를 제조하는 것이 가능하다.
여기서, IMG(In-Mold Grain) 발포 공법은 스킨(예, TPO(Thermoplastic Olefin) 재질)을 성형하기 위한 금형(진공성형금형) 내측면에 엠보(embossment)를 형성하여, 스킨 가열 및 금형 내 진공 흡입을 통해 스킨을 성형함 동시에 스킨 표면에 엠보 형상을 성형하는 공법을 말한다.
도시된 바와 같이, 기재 사출용 금형(10,11)의 합형 상태에서 금형 내에 수지를 사출하여 기재(1)를 성형하고, 동시에 진공성형금형(12)에서 스킨(2)을 진공 흡착하여 성형한다.
이어 상부 회전수단에 의해 금형이 회전 및 이송되어 기재(1)가 성형된 하부 금형(11)에 스킨(2)이 성형된 진공성형금형(12)이 합형되고, 이어서 발포액을 기재(1)와 스킨(2) 사이에 주입 및 발포하여 발포층(3)을 형성한다.
발포액이 주입될 때 슬라이드 금형(12a)은 스킨(2)의 가장자리 부분을 기재(1)에 밀착시켜 발포 공간을 실링하게 되며, 이때 슬라이드 금형(12a)은 발포시 실링을 위해 정해진 양만큼만 전진 이동된 후 고정되어 실링을 유지하고, 발포 후에는 제품 취출(ejecting)을 위해 후진된다.
이때, 도 3에 나타낸 바와 같이 기재(1)에 형성된 실링돌기부(1c)가 스킨(2)과 오버랩(overlap)되면서 실링이 이루어지고, 이로써 실링돌기부(1c)에 의해 발포액이 금형 밖으로 누액되는 것을 방지할 수 있다.
이와 같은 금형 장치는 발포액의 누액을 어느 정도 방지할 수 있으면서 일부 금형을 공용화함으로써 금형 수, 금형 비용 및 투자비 절감, 원가 절감의 이점이 있다.
그러나, 발포액의 누액 방지를 위해서는 실링돌기부(1c)와 스킨(2) 사이의 오버랩량이 일정 수준(예, 0.3mm) 이상을 유지되어야 하고, 실링돌기부(1c)와 스킨(2) 사이의 갭(gap)이 발생하지 않아야 한다.
하지만, 도 3에 표시한 금형 공차(ⓐ,ⓐ') 및 재료 수축량(ⓑ,ⓒ)으로 인해 실링돌기부(1c)와 스킨(2) 사이에는 갭이 발생할 수 있다.
이로 인해 발포 공정에서 발포액이 누액되어 발포압 및 발포량에 대한 보증이 되지 않고, 누액된 발포액이 금형에 묻게 되면서 제품과 금형 사이를 접착시키므로 제품 취출이 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 크래쉬패드 등의 발포 일체 사출 성형시에 금형 공차나 재료 수축 등으로 인한 기재와 스킨 간의 갭을 제거하여 발포액의 누액을 효과적으로 방지할 수 있는 실링 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 발포 일체 사출 금형의 실링 장치는 일체로 동시에 작동하며, 이동금형으로 상부에 배치되어 기재 사출을 위한 상부금형 및 스킨 성형을 위한 진공성형금형; 및 기재 사출 성형 및 발포 성형 시 공용으로 사용되는 하부금형을 포함하고, 상기 상부금형과 하부금형 사이에서 기재 사출 성형 시 기재와 일체로 성형되고, 탄성복원력을 이용하여 기재가 성형된 하부금형과 스킨이 성형된 진공성형금형이 합형된 상태에서 기재와 스킨을 밀착시키는 탄성실링수단을 더 포함하여, 기재와 스킨 사이의 발포 공간을 실링할 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 탄성실링수단은 기재의 가장자리부를 따라 연속해서 성형되어, 기재의 가장자리 부분과 스킨의 가장자리 부분을 밀착시킬 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 탄성실링수단은 기재의 가장자리부에 형성되어 스킨에 밀착되는 실링돌기부와, 상기 기재의 가장자리부 하단에 오목하게 형성되어 하부금형과 진공성형금형의 합형 시 실링돌기부와 스킨을 밀착시키기 위한 탄성복원력을 제공하는 탄성변형홈부로 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 하부금형에 상하방향으로 이동가능하게 설치되는 슬라이더 금형을 더 포함하고, 상기 기재 사출 성형 시 슬라이더 금형의 상승으로 탄성변형홈부가 성형되고, 발포 성형 시 슬라이더 금형의 하강으로 탄성변형홈부의 내부에 공간이 형성되어 기재에 돌출 형성된 실링돌기부와 스킨 간을 오버랩시킬 수 있는 탄성 복원력을 제공하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 슬라이더 금형의 상단부는 삼각형 혹은 쐐기형 단면 형상으로 뾰족하게 형성되어, 슬라이더 금형이 탄성변형홈부에서 용이하게 후퇴가능하고, 탄성변형홈부의 탄성변형이 용이하게 이루어질 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 슬라이더 금형은 유압식 혹은 공기압식 실린더 기구에 의해 작동되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 탄성실링수단은 기재의 가장자리부에 돌출형성되고, 하부금형과 진공성형금형의 합형 시 스킨과 접촉되어 접히는 방식으로 탄성변형되는 탄성돌기부이며, 상기 탄성돌기부의 탄성복원력에 의해 기재와 스킨 간을 오버랩시킬 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에서, 상기 탄성돌기부는 기재의 외측면에서 측방향으로 라운드지게 돌출형성되는 원형 곡면부를 포함하여, 탄성돌기부와 스킨 사이에서 원활한 미끄러짐 접촉을 유도하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에서, 상기 탄성돌기부는 하단에서 측방향으로 돌출형성되는 밀착돌기부를 포함하여, 기재와 스킨 간의 밀착력을 극대화시킬 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 발포 일체 사출 금형의 실링 장치의 장점을 설명하면 다음과 같다.
크래쉬패드 등의 발포 일체 사출 성형시에 탄성적으로 변형 가능한 기재의 탄성 구조로 발포 공간의 가장자리 부분을 완벽히 실링할 수 있고, 이로써 발포액의 누액을 방지할 수 있게 된다.
특히, 본 발명의 실링 장치는 금형 공차나 재료 수축 등으로 인한 기재와 스킨 간의 갭을 제거하여 규정된 오버랩량을 항상 유지시키며, 이를 통해 발포액의 누액을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.
도 1은 종래의 크래쉬패드를 제조하는 공정도
도 2는 발포액 누액 방지용 슬라이드 금형을 구비한 종래의 발포 일체 사출 금형 장치를 도시한 개략도
도 3은 도 2의 "A" 확대도
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 A 타입의 탄성변형이 적용된 발포 공간 가장자리 부분의 실링 장치를 설명하는 단면도
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 B 타입의 탄성실링수단이 적용된 발포 공간 가장자리 부분의 실링 장치를 설명하는 단면도
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명의 실링 장치는 고분자 수지로 기재를 사출 성형함과 동시에 스킨을 진공 성형하고 성형된 기재와 스킨 사이에 발포액을 주입하여 발포층을 발포 성형함으로써 기재와 스킨 사이에 발포층을 가지는 제품을 제조하는 발포 일체 사출 금형 장치에 적용될 수 있는 것이다.
여기서, 제품은 자동차의 크래쉬패드가 될 수 있으며, 본 발명은 IMG(In-Mold Grain) 발포 일체 사출 공법으로 크래쉬패드를 제조하는 금형 장치에 유용하게 적용될 수 있다.
또한 본 발명이 적용되는 발포 일체 사출 금형 장치는 합형된 상태에서 형성되는 기재 성형 공간에 수지가 사출됨으로써 기재를 성형하는 상부금형 및 하부금형과, 스킨을 진공 성형하기 위한 진공성형금형을 포함하는 것이 될 수 있다(도 2 참조).
이때, 발포 일체 사출 금형 장치는 성형된 스킨이 부착된 상태의 진공성형금형이 하부금형과 합형된 상태일 때 스킨과 하부금형의 기재 사이의 발포 공간이 형성되고, 하부금형에 상기 기재 성형 공간으로 용융 수지를 사출하기 위한 사출통로와, 상기 발포 공간으로 발포액을 주입하기 위한 발포액 주입통로가 각각 구비되어, 하부금형이 진공성형금형과 함께 발포용 금형으로도 사용되는 금형 장치일 수 있다.
또한 상부 회전수단에 의해 금형이 회전 및 이송되어 기재 사출을 위한 상부금형과 스킨 성형 및 발포 성형을 위한 진공성형금형이 교대로 하부금형과 합형되는 금형 장치가 될 수 있다.
이러한 발포 일체 사출 금형 장치의 구성은 도 2에 나타낸 바와 차이가 없으며, 이하 설명에서는 발포액의 누액이 발생하지 않도록 발포 공간을 밀폐하는 본 발명의 실링 장치에 대해 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실링 장치는 발포 공정 동안 스킨을 기재에 밀착시켜 기재와 스킨 사이의 발포 공간을 실링하고, 금형 공차 및 재료 수축 등으로 인한 기재와 스킨 간의 갭을 제거하면서(갭이 발생하더라도 탄성변형부의 탄성복원을 통해 갭을 제거함), 합형시 기재의 실링돌기부와 스킨 간의 규정된 오버랩량을 항상 유지시키는 역할을 한다.
이를 위해, 본 발명에 따른 실링 장치는 탄성복원력을 이용하여 기재의 가장자리부를 스킨에 밀착시키는 방식으로 기재와 스킨 사이의 발포 공간을 밀폐시킬 수 있을 뿐만 아니라 기존의 재료 수축(ⓒ) 및 금형 공차(ⓑ)에 의한 갭(gap) 발생시 갭을 제거하고 규정된 오버랩량(0.3mm)을 유지할 수 있도록 된 탄성실링수단을 제공한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 A 타입의 탄성변형이 적용된 발포 공간 가장자리 부분의 실링 장치를 설명하는 단면도로서, 이를 참조하여 실링 장치를 설명하면 다음과 같다.
도 4에서 (a)는 기재(20) 사출 공정에서 기재(20)가 하부금형(11)에 성형되어 있는 상태를 보여주고; (b)는 슬라이더 금형(14)이 후퇴한 후 스킨(2)이 부착되어 있는 진공성형금형(12)이 합형되고 있는 상태를 보여주고; (c)는 진공성형금형(12)과 하부금형(11)이 합형된 경우에 기재의 탄성변형홈부(21b)가 변형된 상태를 보여주고; (d)는 진공성형금형(12)과 하부금형(11)이 합형된 상태에서 발포액이 주입되기 전 재료 수축(점선으로 표시됨) 및 금형 공차에 의해 갭이 발생하는 경우 실링돌기부(21a)와 스킨(2)을 점선으로 표시하고 있고; (e)는 진공성형금형(12)과 하부금형(11)이 합형된 상태에서 탄성변형홈부(21b)의 탄성복원력에 의해 오버랩이 유지되는 모습을 보여준다.
이하, 본 명세서에서는 기재(1)가 성형되어 있는 하부금형(11)을 제1금형이라 칭하며, 스킨(2)이 부착되어 있는 진공성형금형(12)을 제2금형이라 칭하기로 한다.
도 4(a)에 도시한 바와 같이, 상기 탄성실링수단의 일실시예로 기재의 가장자리부의 하단에서 내측 상방향으로 오목하게 형성된 탄성변형홈부(21b)를 적용한다.
상기 탄성변형홈부(21b)는 기재(20)의 내부에 형성되는 하나의 공간으로서, 외부로부터 힘을 받으면 탄성변형홈부(21b)의 일부가 탄성적으로 변형되어 탄성변형홈부(21b)의 체적이 축소되고, 외부의 힘이 해제되면 탄성변형홈부(21b)가 원래 위치로 복원된다.
보다 상세하게는, 탄성변형홈부(21b)의 상단부가 막혀있고 탄성변형홈부(21b)의 하단에 개구부가 형성되어 있고, 탄성변형홈부(21b)는 상방향의 홈깊이가 측방향의 폭에 비해 상대적으로 깊고, 탄성변형홈부(21b)가 이의 외부 측면에서 개구부쪽으로 측방향 힘을 받으면 측방향으로 압축되고, 상기 측방향 힘이 해제되면 탄성력에 의해 다시 원래대로 복원된다.
상기 탄성변형홈부(21b)는 기재 사출 공정 시 슬라이더 금형(14)에 의해 성형된다.
상기 슬라이더 금형(14)은 제1금형(11)에 상하 이동가능하게 설치되고, 기재(20) 사출 성형 시 슬라이더 금형(14)이 기재성형공간(캐비티;cavity)으로 돌출되는 경우에 탄성변형홈부(21b)가 슬라이더 금형(14)의 형상에 맞게 성형된다.
슬라이더 금형(14)은 기재(20)의 가장자리부를 따라 연속해서 형성되고, 슬라이더 금형(14)의 상단부는 상방향으로 갈수록 단면적이 작아지도록 뾰족하게 형성된다.
예를 들어 슬라이더 금형(14)의 상단부의 단면 형상은 삼각형 혹은 쐐기형 단면으로 이루어진다.
이와 같이 슬라이더 금형(14)의 상단부가 삼각형 혹은 쐐기형 단면 형상인 경우에 기재 성형 후 슬라이더 금형(14)이 탄성변형홈부(21b)에서 용이하게 후퇴할 수 있고, 탄성변형홈부(21b)의 외측면에서 측방향의 가압력을 받을 경우에도 탄성변형홈부(21b)가 상단의 꼭지점(정점)을 기점으로 안쪽으로 탄성변형되기 쉬운 단점이 있다.
상기 슬라이더 금형은 별도의 구동 기구에 의해 상하방향으로 작동된다.
상기 구동 기구는 실린더 기구로 구현될 수 있고, 실린더 기구는 내부에 작동유체로 오일 혹은 압축공기가 저장되어 있는 실린더 본체와, 실린더 본체에서 전후진 작동하는 피스톤 로드로 구성될 수 있다.
상기 실린더 기구는 컨트롤러로부터 제어신호를 받아 제어되고, 기재 사출 성형 시 피스톤 로드가 상방향으로 돌출되어 피스톤 로드에 연결된 슬라이더 금형(14)이 제1금형(11)에서 기재성형공간으로 돌출된다.
기재(20) 사출 성형 공정을 설명하면, 상부금형을 제1금형(하부금형;11)으로 이송하여 합형시킨 후 슬라이더 금형(14)을 기재성형공간으로 돌출시키고, 돌출된 슬라이더 금형(14)의 체적을 제외한 나머지 공간에 용융수지를 사출시킴으로써, 기재(20)가 성형 완료되어 기재(20)의 가장자리부 하단에 탄성변형홈부(21b)가 오목하게 형성된다.
또한, 기재(20) 사출 성형을 위한 상부금형에는 실링돌기홈이 기재성형공간의 상부면 가장자리부를 따라 연속해서 형성되어 있고, 기재(20) 사출 성형 시 용융수지가 기재성형공간 뿐만 아니라 실링돌기홈에도 사출되어 기재의 가장자리부 외측면에 실링돌기부(21a)가 측방향으로 연속해서 돌출형성된다.
이때, 상기 실링돌기부(21a)와 스킨(2) 사이의 초기 오버랩량을 0.8mm로 확보할 수 있도록 한다.
그리고, 상기 기재(20)를 사출 성형에 의해 성형함과 동시에 제2금형(12)에서 진공흡착 방식에 의해 스킨을 성형한 후, 스킨이 성형된 제2금형(12)을 회전수단에 의해 상부금형과 교대로 180도 회전시켜 자리를 바꾼다.
그 다음, 도 4(b)에 도시한 바와 같이 슬라이더 금형(14)을 하방향으로 후퇴시킨 후 스킨(2)이 성형된 제2금형(12)을 하방향으로 이동시켜 제1금형(11)과 합형시킨다.
계속해서, 상기 도 4(c)에 도시한 바와 같이 제2금형(12)의 이동으로 실링돌기부(21a)가 가압되며, 실링돌기부(21a)를 통해 외부로부터 측방향 힘이 전달됨에 따라 탄성변형홈부(21b)가 측방향으로 압축변형된다.
이때, 제2금형(12)의 스킨(2)이 기재(20)의 실링돌기부(21a)를 가압하는 경우에 스킨(2)과 실링돌기부(21a) 사이의 오버랩량은 0.3mm로 유지되고, 잠재 오버랩량은 0.5mm(=0.8mm-0.3mm)가 된다.
상기 제2금형(12)의 합형시 재료 수축 및 금형 공차 없이 통상적으로 스킨과 실링돌기부(21a) 사이의 오버랩량은 0.3mm이고, 재료 수축 및 금형 공차로 인해 발생할 수 있는 갭의 최대값이 0.5mm라고 할 때, 상기 잠재 오버랩량은 탄성변형홈부(21b)의 탄성복원력을 통해 실링돌기부(21a)를 상기한 갭의 최대값만큼 스킨에 더 밀착시켜 잠재적으로 오버랩시킬 수 있는 량을 말한다.
만약, 도 4(d)에 도시한 바와 같이 재료 수축 및 금형 공차로 인한 갭이 발생하는 경우에 압축변형되었된 탄성변형홈부(21b)는 탄성력에 의해 상기 갭 만큼 외측방향으로 팽창변형되며 도 4(e)의 굵은 선으로 표시한 바와 같이 실링돌기부(21a)를 스킨(2;점선)에 밀착시킴으로써, 재료 수축 및 금형 공차로 인해 발생된 갭을 제거하고 기재(20;굵은 선)와 스킨(2;점선) 사이의 발포 공간을 밀폐시킬 뿐만 아니라 실링돌기부(21a;굵은 선)와 스킨(2;점선) 사이의 오버랩량을 규정된 0.3mm로 유지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 B 타입의 탄성실링수단이 적용된 발포 공간 가장자리 부분의 실링 장치를 설명하는 단면도로서, 이를 참조하여 실링 장치를 설명하면 다음과 같다.
도 5에서 (a)는 기재(30) 사출 공정에서 기재(30)가 제1금형(11)에 성형되어 있는 상태를 보여주고; (b)는 스킨(2)이 부착되어 있는 제2금형(12)이 합형되고 있는 상태를 보여주고; (c)는 제1 및 제2금형(11,12)이 합형된 경우에 기재(20)의 탄성돌기부(31)가 변형된 상태를 보여주고; (d)는 제2금형(12)과 제1금형(11)이 합형된 상태에서 발포액이 주입되기 전 재료 수축(점선으로 표시됨) 및 금형 공차에 의해 갭이 발생하는 경우 탄성돌기부(31)와 스킨(2)을 점선으로 표시하고 있고; (e)는 제2금형(12)과 제1금형(11)이 합형된 상태에서 탄성돌기부(31)의 탄성복원력에 의해 오버랩이 유지되는 모습을 보여준다.
도 5(a)에 도시한 바와 같이, 상기 탄성실링수단의 다른 실시예로 기재(30)의 가장자리부를 따라 외측면에 연속해서 돌출형성된 탄성돌기부(31)를 적용한다.
상기 탄성돌기부(31)는 기재(30) 사출 공정 시 기재(30)의 가장자리부 측면에서 측방향으로 일체로 성형되며, 탄성돌기부(31)가 외부로부터 측방향 힘을 받으면 하방향으로 접히고, 외부의 힘이 해제되면 원래 형상대로 복원됨으로써, 발포 공정 시 기재(30)와 스킨(2) 사이의 발포공간을 밀폐시키고 기재(30)와 스킨(2) 사이의 오버랩량을 규정된 값으로 유지하는 역할을 한다.
보다 상세하게는, 도시하지는 않았지만 기재(30) 사출 성형을 위한 상부 금형의 내측면에 탄성돌기홈이 기재성형공간의 가장자리를 따라 연속해서 형성되어 있다.
상기 기재(30) 사출 공정을 살펴보면, 기재(30) 사출을 위한 용융수지를 기재성형공간에 사출하면 용융수지가 기재성형공간 뿐만 아니라 상부금형의 탄성돌기홈에도 사출되어 탄성돌기부(31)가 기재(30)의 가장자리부를 따라 연속해서 성형된다.
상기 기재(30)의 가장자리부에서 상하방향의 단면을 기준으로 본 발명의 일실시예에 따른 탄성돌기부(31)의 단면 형상을 살펴보면, 탄성돌기부(31)는 기재의 외측면에서 측방향으로 라운드지게 돌출형성된 원형 곡면부(31a)를 가진다.
이때, 상기 원형 곡면부(31a)는 기재(30)의 측면에서 하방향 안쪽 혹은 하방향 바깥쪽으로 라운드지게 형성될 수 있다.
상기한 설명에서 원형 곡면부(31a)는 기재(30)의 측면으로부터 측방향으로 라운드지게 돌출형성되는 것으로 설명하였지만, 이에 한정되지 않고 경사 평면 형태로 경사지게 형성될 수도 있다.
다만, 상기 원형 곡면부(31a)가 측방향으로 라운드지게 형성되는 경우 제2금형(12)이 하방향으로 이동하면서 스킨(2)이 원형 곡면부(31a)의 상부를 하방향으로 누를 때 상기 경사평면 대비 스킨(2)과의 원활한 미끄러짐 접촉을 유도할 수 있을 뿐만 아니라, 원형 곡면부(31a)에 힘을 효율적으로 전달할 수 있고, 원형 곡면부(31a)가 용이하게 접히도록 할 수 있다.
또한, 상기 원형 곡면부(31a)의 하단에 밀착돌기부(31b)가 측방향으로 돌출형성되어, 이 밀착돌기부(31b)는 제1 및 제2금형(11,12)의 합형 시 기재(30)와 스킨(2) 사이의 밀착력을 극대화시킬 수 있는 이점이 있다.
이때, 상기 탄성돌기부(31)는 스킨(2)과 직접적인 접촉이 이루어지고, 초기에 탄성돌기부(31)와 스킨(2) 사이의 초기 오버랩량은 예를 들어 0.8mm로 설정될 수 있다.
그리고, 스킨(2) 성형은 기재(30) 사출 성형과 동시에 이루어진 후, 제1 및 제2금형(11,12)의 합형 전에 회전수단에 의해 180도 회전되어 기재 사출 성형용 상부금형과 스킨 성형을 위한 제2금형(12)이 서로 자리를 바꾼다.
그 다음, 도 5(b)에 도시한 바와 같이 스킨(2)이 성형되어 있는 제2금형(12)이 하강하여 기재(30)가 성형된 제1금형(11)과 합형이 이루어진다.
상기 제1 및 제2금형(11,12)의 합형 시 스킨(2)은 기재(30)의 가장자리부에서 돌출형성된 탄성돌기부(31)의 상부에 접촉됨과 동시에 탄성돌기부(31)를 하방향으로 누른다.
이어서, 도 5(c)에 도시한 바와 같이 제1 및 제2금형(11,12)의 합형이 완료되면 탄성돌기부(31)는 스킨(2)에 의해 가압되면서 하방향 안쪽으로 접히며 탄성변형된다.
이때, 제2금형(12)의 합형시 스킨(2)과 탄성돌기부(31) 사이의 오버랩량은 0.3mm로 유지되고, 재료 수축 및 금형 공차에 의한 갭 발생 시 탄성돌기부(31)의 탄성복원력에 의해 잠재적으로 탄성돌기부(31)와 스킨(2) 사이에 더 오버랩시킬 수 있는 잠재 오버랩량은 0.5mm(=0.8mm-0.3mm)가 된다.
만약, 도 5(d)에 도시한 바와 같이 재료 수축 및 금형 공차로 인한 갭이 발생하는 경우에 접힘변형되었된 탄성돌기부(31)는 탄성복원력에 의해 상기 갭 만큼 외측방향으로 전개변형가능하며, 도 5(e)의 굵은 선으로 표시한 바와 같이 탄성돌기부(31)가 스킨(2;점선)에 밀착됨으로써, 재료 수축 및 금형 공차로 인해 발생된 갭을 제거하고 기재(30;굵은 선)와 스킨(2;점선) 사이의 발포 공간을 밀폐시킬 뿐만 아니라 탄성돌기부(31;굵은 선)와 스킨(2;점선) 사이의 오버랩량을 규정된 0.3mm로 유지할 수 있다.
11 : 하부금형(제1금형)
12 : 진공성형금형(제2금형)
14 : 슬라이더 금형
20 : 기재
21a : 실링돌기부
21b : 탄성변형홈부
30 : 기재
31 : 탄성돌기부
31a : 원형 곡면부
31b : 밀착돌기부

Claims (9)

  1. 일체로 동시에 작동하며, 이동금형으로 상부에 배치되어 기재(20) 사출을 위한 상부금형 및 스킨 성형을 위한 진공성형금형(12); 및 기재(20) 사출 성형 및 발포 성형 시 공용으로 사용되는 하부금형(11)을 포함하고,
    상기 상부금형과 하부금형(11) 사이에서 기재 사출 성형 시 기재(20)와 일체로 성형되고, 탄성복원력을 이용하여 기재(20)가 성형된 하부금형(11)과 스킨(2)이 성형된 진공성형금형(12)이 합형된 상태에서 기재(20)와 스킨(2)을 밀착시키는 탄성실링수단을 더 포함하여, 기재(20)와 스킨(2) 사이의 발포 공간을 실링할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 발포 일체 사출 금형의 실링 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 탄성실링수단은 기재(20)의 가장자리부를 따라 연속해서 성형되어, 기재(20)의 가장자리 부분과 스킨(2)의 가장자리 부분을 밀착시킬 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 발포 일체 사출 금형의 실링 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 탄성실링수단은 기재(20)의 가장자리부에 형성되어 스킨(2)에 밀착되는 실링돌기부(21a)와, 상기 기재(20)의 가장자리부 하단에 오목하게 형성되어 하부금형(11)과 진공성형금형(12)의 합형 시 실링돌기부(21a)와 스킨(2)을 밀착시키기 위한 탄성복원력을 제공하는 탄성변형홈부(21b)로 구성된 것을 특징으로 하는 발포 일체 사출 금형의 실링 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 하부금형(11)에 상하방향으로 이동가능하게 설치되는 슬라이더 금형(14)을 더 포함하고, 상기 기재(20) 사출 성형 시 슬라이더 금형(14)의 상승으로 탄성변형홈부(21b)가 성형되고, 발포 성형 시 슬라이더 금형(14)의 하강으로 탄성변형홈부(21b)의 내부에 공간이 형성되어 기재(20)에 돌출 형성된 실링돌기부(21a)와 스킨(2) 간을 오버랩시킬 수 있는 탄성 복원력을 제공하는 것을 특징으로 하는 발포 일체 사출 금형의 실링 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 슬라이더 금형(14)의 상단부는 삼각형 혹은 쐐기형 단면 형상으로 뾰족하게 형성되어, 상기 슬라이더 금형(14)이 탄성변형홈부(21b)에서 용이하게 후퇴가능하고, 탄성변형홈부(21b)의 탄성변형이 용이하게 이루어질 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 발포 일체 사출 금형의 실링 장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 슬라이더 금형(14)은 유압식 혹은 공기압식 실린더 기구에 의해 작동되는 것을 특징으로 하는 발포 일체 사출 금형의 실링 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 탄성실링수단은 기재(30)의 가장자리부에 돌출형성되고, 하부금형(11)과 진공성형금형(12)의 합형 시 스킨(2)과 접촉되어 접히는 방식으로 탄성변형되는 탄성돌기부(31)이며, 상기 탄성돌기부(31)의 탄성복원력에 의해 기재(30)와 스킨(2) 간을 오버랩시킬 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 발포 일체 사출 금형의 실링 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 탄성돌기부(31)는 기재(30)의 외측면에서 측방향으로 라운드지게 돌출형성되는 원형 곡면부(31a)를 포함하여, 탄성돌기부(31)와 스킨(2) 사이에서 원활한 미끄러짐 접촉을 유도하는 것을 특징으로 하는 발포 일체 사출 금형의 실링 장치.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 탄성돌기부(31)는 하단에서 측방향으로 돌출형성되는 밀착돌기부(31b)를 포함하여, 기재(30)와 스킨(2) 간의 밀착력을 극대화시킬 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 발포 일체 사출 금형의 실링 장치.
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