KR101769680B1 - 멀티 토출구를 가진 진공주형 장치 - Google Patents

Abstract

캐비티에 침적되어 있는 공기 및 기포와 같은 가스를 원활하게 배출하고 액상수지의 결핍이 없이 정확하게 캐비티에 공급하여, 성형품의 두께의 균일성을 확보하는 멀티 토출구를 가진 진공주형 장치를 제시한다. 그 장치는 격벽에 의해 분리되며 탈진공 상태인 상부챔버 및 진공상태인 하부챔버를 포함하고, 하부챔버는 캐비티를 내재하는 하부금형 및 상부금형으로 이루어진 금형과, 상부금형에 형성되고 상부챔버에 입구가 위치하며 압력을 가하여 액상수지를 캐비티에 공급하는 주입구 및 상부금형에 형성되며 캐비티와 연통되는 적어도 2개의 멀티 토출구를 포함하고, 멀티 토출구는 캐비티로부터 넘쳐흐르는 액상수지를 압력에 의한 자연적인 유동에 의해 상부금형의 외부로 배출한다.

Description

멀티 토출구를 가진 진공주형 장치{Apparatus of vacuum casting having multi outlet}

본 발명은 진공주형 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가압에 의한 자연적인 유동으로 액상수지의 주입이 용이하게 이루어지고 가스가 잘 배출되게 하는 멀티 토출구를 활용하는 진공주형 장치에 관한 것이다.

진공주형은 미리 제작된 마스터를 이용하여 실리콘 몰드를 제작한 후, 진공 상태에서 액상수지를 주입하고 건조로에서 경화시켜 성형하는 장치 내지 방법을 말한다. 구체적으로, 먼저 마스터인 목업(mock-up)을 제작한 후에, 3차원 형상에 맞게 실리콘 수지를 가공하여 실리콘 몰드를 만든다. 그후, 진공상태에서 실리콘 몰드 사이의 캐비티(cavity)에 액상수지를 주입하고, 건조로에서 경화시켜 원하는 제품을 얻는다. 진공주형은 다품종 소량 생산에 적합하며, 자동차 부품, 의료기기, 전자제품의 케이스 등의 제조에 많이 활용되고 있다. 이러한 진공주형은 제품을 보다 정밀하고 용이하게 성형할 수 있도록, 다양한 방식으로 발전되고 있다.

한편, 진공주형에서는 성형품의 두께를 균일하게 유지하여야 한다. 이를 위하여, 캐비티에 침적되어 있는 공기 및 기포를 적절하게 배출하고, 액상수지의 결핍이 없어야 한다. 특히, 상기 기포는 진공에 의해 끓어서 발생하는 것으로, 성형품의 두께를 균일성을 저하시키는 치명적인 요인이다. 국내등록특허 제10-0930737호는 캐비티 가스를 흡입하는 진공흡입수단을 제시하고 있다. 상기 흡입수단은 그 구조가 지나치게 복잡하여 실용성이 떨어지고, 두께의 균일성을 확실하게 확보할 수 없다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 캐비티에 침적되어 있는 공기 및 기포와 같은 가스를 원활하게 배출하고 액상수지의 결핍이 없이 정확하게 캐비티에 공급하여, 성형품의 두께의 균일성을 확보하는 멀티 토출구를 가진 진공주형 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 과제를 해결하기 위한 멀티 토출구를 가진 진공주형 장치는 격벽에 의해 분리되며, 탈진공 상태인 상부챔버 및 진공상태인 하부챔버를 포함한다. 이때, 상기 하부챔버는 캐비티를 내재하는 하부금형 및 상부금형으로 이루어진 금형과, 상기 상부금형에 형성되고 상기 상부챔버에 입구가 위치하며, 압력을 가하여 액상수지를 상기 캐비티에 공급하는 주입구 및 상기 상부금형에 형성되며 상기 캐비티와 연통되는 적어도 2개의 멀티 토출구를 포함하고, 상기 멀티 토출구는 상기 캐비티로부터 넘쳐흐르는 상기 액상수지를 상기 압력에 의한 자연적인 유동에 의해 상기 상부금형의 외부로 배출한다.

본 발명의 장치에 있어서, 상기 금형의 측면은 상기 상부금형 및 상기 하부금형을 접촉하는 부분을 커버하는 보강시트가 부착될 수 있다. 상기 상부금형의 상면은 상기 멀티 토출구로부터 배출되는 상기 액상수지를 저장하도록, 상기 상면의 둘레를 따라 설치된 펜스를 포함한다. 상기 펜스 내부에 저장된 상기 액상수지는 상기 진공상태가 해제되어 발생하는 상기 캐비티에서의 상기 액상수지의 부족분을 채워준다. 상기 펜스는 상기 금형의 측면에서 상기 상부금형 및 상기 하부금형을 접촉하는 부분을 커버하는 보강시트와 별도로 또는 일체로 설치될 수 있다.

본 발명의 바람직한 장치에 있어서, 상기 멀티 토출구는 상기 캐비티가 꺾인 부분 또는 변곡점에 위치할 수 있다. 상기 멀티 토출구에서 상기 상부금형의 상면에 노출되는 부분은 그 직경이 점진적으로 확대되어 깔때기 형상을 가질 수 있다. 상기 멀티 토출구는 상기 캐비티에서 상기 상부금형의 상면으로 갈수록 직경이 확장되는 원뿔대 형상일 수 있다.

본 발명의 멀티 토출구를 가진 진공주형 장치에 의하면, 액상수지를 토출하는 멀티 토출구를 상부금형에 형성함으로써, 캐비티에 침적되어 있는 공기 및 기포와 같은 가스를 원활하게 배출하고 액상수지의 결핍이 없이 정확하게 캐비티에 공급하여, 성형품의 두께 균일성을 확보할 수 있다. 특히, 진공으로 끓어서 발생하는 기포를 가압에 의한 자연적인 유동으로 멀티 토출구를 통하여 실시간으로 배출함으로써, 상기 기포로 인하여 발생하는 성형품의 두께 편차를 없앨 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 멀티 토출구를 가진 진공주형 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 진공주형기를 설명하기 위한 사시도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다음에서 설명되는 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다.

본 발명의 실시예는 액상수지를 토출하는 멀티 토출구를 상부금형에 형성함으로써, 캐비티에 침적되어 있는 공기 및 기포와 같은 가스를 원활하게 배출하고 액상수지의 결핍이 없이 정확하게 캐비티에 공급하여, 성형품의 두께 균일성을 확보하는 진공주형 장치를 제시한다. 이를 위해, 멀티 토출구를 가진 진공주형 장치의 구조를 구체적으로 살펴보고, 멀티 토출구의 역할 및 기능을 상세하게 설명하기로 한다. 본 발명의 진공주형은 다품종 소량생산에 적합하며, 자동차 부품, 의료기기, 전자제품의 외장케이스, 가전제품의 부품 등을 제조하는 데 활용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 멀티 토출구를 가진 진공주형 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 2는 도 1의 진공주형기(100)를 설명하기 위한 사시도이다. 한편, 본 발명의 범주 내에서 진공주형 장치의 동작을 원활하게 하기 위한 별도의 장치가 부가될 수 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 진공주형 장치는 격벽(15)에 의해 분리된 상부챔버(10) 및 하부챔버(20)를 포함한다. 하부챔버(20)에는 진공주형기(100)에 설치되며, 액상수지(50)를 주입하는 주입구(40)는 격벽(15)에 부착되어 일부가 상부챔버(10)에 노출되어 있다. 즉, 액상수지(50)는 상부챔버(10)에서 확장된 주입구(40)를 통하여 투입된다. 즉, 주입구(40)의 입구는 상부챔버(10)에 위치한다. 상부챔버(10)는 대기압 상태와 같이 탈진공 상태이며, 하부챔버(20)는 진공 상태이다. 하부챔버(20)가 진공상태인 이유는 진공주형기(100)에 의해 성형품을 성형하기 때문이다. 진공주형기(100)는 캐비티(33)를 내재하는 하부금형(31) 및 상부금형(32)로 이루어진 금형(30)을 포함한다. 금형(30)은 다양한 재료가 가능하나, 실리콘이 바람직하다.

캐비티(33)에 액상수지(50)가 채워지면, 캐비티(33)의 형상대로 원하는 성형품이 제작된다. 본 발명의 실시예에 의한 진공주형 장치에 적용되는 캐비티(33)는 꺾이는 부분, 변곡점 등을 많이 보유하고 있고, 상대적으로 복잡한 형상을 가져도 무방하다. 금형(30)의 측면은 구조적인 안정성을 위하여, 보강시트(36)를 부착할 수 있다. 보강시트(36)는 접착제가 도포된 접착시트가 바람직하며, 본 발명의 범주 내에서 다른 시트를 사용할 수 있다. 보강시트(36)에 의해, 금형(30)은 진공주형을 하는 과정에서 발생할 수 있는 미세한 변위를 방지할 수 있다. 보강시트(36)는 금형(30) 측면 전체를 커버할 수 있고, 하부금형(31) 및 상부금형(32)이 접촉하는 부분을 커버할 수 있다.

상부금형(32)에는 캐비티(33)와 각각 연통되는 주입구(40) 및 멀티 토출구(34)가 설치되어 있다. 주입구(40) 및 멀티 토출구(34)는 공간적으로 이격되어 있으며, 멀티 토출구(34)는 적어도 2개가 배치한다. 각각의 멀티 토출구(34)는 본 발명의 진공주형 장치로 성형품을 제작하는 과정에서, 액상수지(50)의 토출이 요구되는 캐비티(33) 지점을 파악하여, 장착되는 위치를 적절하게 정할 수 있다. 바람직하게는, 멀티 토출구(34)는 캐비티(33)가 꺾이는 부분, 변곡점 근처에 형성되는 것이 좋다. 도면에서는 3군데의 꺾이는 부분에 멀티 토출구(34)가 형성된 것을 보여주고 있다. 그런데, 멀티 토출구(34)는 반드시 꺾이는 부분, 변곡점 근처에 형성하지 않아도, 본 발명의 제2 액상수지(52) 및 제3 액상수지(53)의 유동을 고려하여, 상기 꺾이는 부분, 변곡점 근처 이외의 지점에도 형성될 수 있다.

액상수지(50)는 주입구에 투입되는 제1 액상수지(51), 캐비티(33)를 흐르는 제2 액상수지(52), 멀티 토출구(34)의 제3 액상수지(53) 및 오버플로우되는 제4 액상수지(54)로 구분된다. 진공주형 방식으로 성형품을 제조하는 과정에서, 액상수지(50)는 제1 내지 제4 액상수지(51, 52, 53, 54) 방향으로 유동한다. 액상수지(50)는 고분자 수지(resin)로써, 본 발명의 성형품의 종류, 형상 등에 따라 그 종류가 결정된다.

제1 액상수지(51)는 상부챔버(10)에서 압력을 가해져서 주입된다. 제1 액상수지(51)에 압력을 가하는 이유는, 멀티 토출구(34)를 통하여, 제2 액상수지(52)를 거쳐 제3 액상수지(53)가 용이하게 토출되게 하기 위함이다. 만일, 제1 액상수지(51)에 압력을 가하지 않으면, 제3 액상수지(53)가 쉽게 토출되지 않는다. 구체적으로, 진공에 의해 제2 액상수지(52)가 끓어서 발생하는 기포가 제2 액상수지(52)가 캐비티(33)에 골고루 퍼지는 것을 방해하고, 제3 액상수지(53)가 멀티 토출구(34)로 토출되는 것을 막기 때문이다. 하지만, 본 발명의 실시예에서와 같이 압력을 가하면, 상기 기포를 강제로 멀티 토출구(34) 방향으로 밀어 넣는다. 이때, 상기 압력은 대기압일 수 있다. 주입되는 제1 액상수지(51)의 양은 밸브(42)에 의해 조절된다.

제3 액상수지(53)는 상부금형(32)에 형성된 멀티 토출구(34)를 통하여, 펜스(35)로 제한된 상부금형(32)의 상면에 채워진다. 펜스(35)는 상부금형(32)의 둘레를 따라 설치되며, 오버플로우되는 제4 액상수지(54)가 채워지는 저장공간(a)을 제공한다. 펜스(35)의 높이는 본 발명의 진공주형이 수행하는 동안, 오버플로우되는 제4 액상수지(54)를 충분하게 저장될 정도를 가진다. 펜스(35)는 보강시트(36)와는 독립적으로 설치될 수 있고. 보강시트(36)와 일체로 하여 설치될 수도 있다. 도시되지는 않았지만 액상수지(50)의 원활한 흐름을 위하여, 멀티 토출구(34)에서 상부금형(32)의 상면으로 노출되는 부분은 그 직경이 점진적으로 확대되어 깔때기 형상을 가질 수 있다. 나아가, 멀티 토출구(34)는 캐비티(33)에서 상부금형(32)의 상면으로 갈수록 직경이 확장되는 원뿔대 형상일 수 있다.

한편, 진공주형 과정에서, 캐비티(33)에 주입된 제2 액상수지(52)에는 침적된 공기 및 발생된 기포와 같은 가스로 인하여, 제2 액상수지(52)의 부피가 팽창한다. 상기 기포는 상기 진공에 의해 액상수지(50)가 끓는 현상으로 발생되는 것이다. 이러한 기포는 제2 액상수지(52)를 팽창시키는 주요 원인이다. 상기 진공을 해제하면, 상기 가스가 사라지면서 제2 액상수지(52)의 부피가 축소된다. 이렇게 되면, 캐비티(33) 내에서의 제2 액상수지(52)가 부족하게 되어, 원하는 형태의 성형품을 얻을 수 없다. 또한, 상기 가스는 성형품의 표면에 자국(burr)을 남겨 품질을 저하시키므로, 상기 자국을 없애는 후가공처리가 필요하다. 종래에는 모터 등이 장착된 별도의 장치를 통하여 상기 가스를 수시로 제거한다.

하지만, 본 발명의 실시예에 의한 멀티 토출구(34)는 상기 가스가 제거되는 통로가 여러 군데 형성되어, 대기압에 의해 강제로 제2 액상수지(52)를 토출하므로, 별도의 장치가 없이 간단한 방법으로 상기 가스를 실시간에 연속적으로 제거한다. 강제로 제2 액상수지(52)를 멀티 토출구(34)를 거쳐 저장공간(a)으로 토출함으로써, 상기 가스가 제2 액상수지(52)에 침적되어 팽창하는 것을 억제한다. 또한, 상기 가스가 발생하거나 침적될 수 있는 부분에 멀티 토출구(34)를 적절하게 배치하기 때문에, 효율적으로 상기 가스의 배출할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에 의한 진공주형 장치는 상기 가스의 영향을 최대한 줄인다. 상기 가스의 영향을 최대한으로 줄이면, 성형품의 두께의 균일성을 확보하는 데 보다 유리하다.

진공을 해제하면 상기 가스가 사라지면서, 제2 액상수지(52)의 부피가 축소된다. 이와 같이, 부피가 축소된 부분은 추가적인 제2 액상수지(52)가 충진되어야 한다. 하지만, 종래와 같이 상기 가스를 수시로 제거하면, 충진되어야 하는 제2 액상수지(52)가 부족하다. 그런데, 본 발명의 실시예에 의한 진공주형 장치에서는 상기 가스의 영향을 최대한으로 줄였으므로, 제2 액상수지(52)의 결핍이 거의 일어나지 않는다. 그럼에도 불구하고, 부족한 제2 액상수지(52)가 생기면, 펜스(35) 내의 저장공간(a)에 저장된 제4 액상수지(54)를 활용한다. 즉, 부족한 제2 액상수지(52)는 펜스(35) 내의 저장공간(a)의 제4 액상수지(54)로 다시 충진된다.

본 발명의 실시예에 의한 진공주형 장치는 캐비티(33)에 침적되어 있는 공기 및 기포와 같은 가스를 원활하게 배출하고, 또한 제2 액상수지(52)의 결핍이 없이 정확하게 캐비티(33)에 공급한다. 이는 강제로 액상수지(50)를 공급하고, 멀티 토출구(34)를 통하여 액상수지(50)를 유동시켜서 달성된다. 즉, 진공으로 끓어서 발생하는 기포를 가압에 의한 자연적인 유동으로 멀티 토출구를 통하여 실시간으로 배출함으로써, 상기 기포로 인하여 발생하는 성형품의 두께 편차를 없앨 수 있다. 상기 가스가 원활하게 배출되고, 저장공간(a)에 저장된 제4 액상수지(54)를 활용하게 되면, 성형품의 두께를 균일하게 할 수 있다.

이상, 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

10; 상부챔버 15; 격벽
20; 하부챔버 30; 금형
31; 하부금형 32; 상부금형
33; 캐비티 34; 멀티 토출구
35; 펜스 36; 보강시트
40; 주입구 50; 액상수지
51, 52, 53, 54; 제1 내지 제4 액상수지
100; 진공주형기

Claims (8)

1. 격벽에 의해 분리되며, 탈진공 상태인 상부챔버 및 진공상태인 하부챔버를 포함하고,
   상기 하부챔버는 캐비티를 내재하는 하부금형 및 상부금형으로 이루어진 금형;
   상기 상부금형에 형성되고 상기 상부챔버에 입구가 위치하며, 압력을 가하여 액상수지를 상기 캐비티에 공급하는 주입구; 및
   상기 상부금형에 형성되며, 상기 캐비티와 연통되는 적어도 2개의 멀티 토출구를 포함하고,
   상기 멀티 토출구는,
   상기 캐비티로부터 넘쳐흐르는 상기 액상수지를 상기 압력에 의한 자연적인 유동에 의해 상기 상부금형의 외부로 배출하고,
   상기 상부금형의 상면은 상기 멀티 토출구로부터 배출되는 상기 액상수지를 저장하도록 상기 상면의 둘레를 따라 설치된 펜스를 포함하며, 상기 펜스 내부에 저장된 상기 액상수지는 상기 진공상태가 해제되어 발생하는 상기 캐비티에서의 상기 액상수지의 부족분을 상기 펜스에 저장된 상기 액상수지 자체의 중량에 의해 채워주는 것을 특징으로 하는 멀티 토출구를 가진 진공주형 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 금형의 측면은 상기 상부금형 및 상기 하부금형을 접촉하는 부분을 커버하는 보강시트가 부착된 것을 특징으로 하는 멀티 토출구를 가진 진공주형 장치.
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서, 상기 펜스는 상기 금형의 측면에서 상기 상부금형 및 상기 하부금형을 접촉하는 부분을 커버하는 보강시트와 별도로 또는 일체로 설치되는 것을 특징으로 하는 멀티 토출구를 가진 진공주형 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 멀티 토출구는 상기 캐비티가 꺾인 부분 또는 변곡점에 위치하는 것을 특징으로 하는 멀티 토출구를 가진 진공주형 장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 멀티 토출구에서 상기 상부금형의 상면에 노출되는 부분은 그 직경이 점진적으로 확대되어 깔때기 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 멀티 토출구를 가진 진공주형 장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 멀티 토출구는 상기 캐비티에서 상기 상부금형의 상면으로 갈수록 직경이 확장되는 원뿔대 형상인 것을 특징으로 하는 멀티 토출구를 가진 진공주형 장치.

Images