KR102408586B1 - 금형 장치 및 사출 금형 방법 - Google Patents

금형 장치 및 사출 금형 방법 Download PDF

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Abstract

일 실시 예의 금형 장치는, 제품을 성형하기 위한 캐비티를 형성하고, 캐비티의 공간을 확장하도록 이동 가능한 가변 코어를 포함하는 코어 어셈블리, 캐비티 내부로 물질을 주입하는 투입 장치, 가변 코어를 상승 및 하강시켜 캐비티의 불륨을 가변하는 이동 부재, 및 투입 장치 및 이동 부재의 동작을 제어하는 프로세서를 포함하고, 프로세서는, 투입 장치가 제1 물질을 투입하면 가변 코어를 1차 상승시켜 캐비티의 제1 확장 공간을 마련하고, 투입 장치가 제1 확장 공간에 제2 물질을 투입하면 가변 코어를 2차 상승시켜 캐비티의 제2 확장 공간을 마련할 수 있다. 이 외에 다양한 실시 예들이 가능할 수 있다.

Description

금형 장치 및 사출 금형 방법{MOLDING APPARATUS AND METHOD OF INJECTION MOLD}
본 문서에 개시된 다양한 실시 예들은 금형 장치 및 사출 금형 방법에 관한 것이다.
금형 장치는 코어에 마련되어 제품을 성형하기 위한 캐비티에 제품을 투입시켜, 제품을 성형하여 사출하는 장치이다. 금형 장치는 대량 생산에 유리하여 다양한 산업 분야에서 이용되고 있으며, 예를 들면, 자동차, 전자 장치, 통신 장치 외에도 산업 설비 및 생활 용품의 제조에 있어서도 널리 이용되고 있다.
금형 장치는 이종의 물질로 이루어진 다중 레이어 구조를 갖는 사출물을 형성하기 위하여 성형 공정을 분리하여야 했고, 공정 이동 간에 생산성이 저하되고 작업 요소가 추가되며, 금형 장치가 차지하는 공간이 확보되어야 하는 문제점이 있었다.
예를 들면, 가죽 또는 섬유 재질의 최상층을 갖는 다중 레이어 구조를 갖는 사출물은, 최상층의 성형 이후 이를 커팅하는 공정으로 IMG 또는 IMX 공법을 이용해야 했고, 제품의 형상에 따라 Trimming jig, Cutting Mold, Razor Cutting 또는 수작업을 통한 다중 레이어 구조의 형성이 가능하였으나 공정 비용 및 공정 시간이 증가하는 한계가 있었다.
본 문서의 다양한 실시 예의 금형 장치 및 사출 금형 방법은, 가변 코어를 포함하여 캐비티의 공간을 확장해가며 다중 레이어 구조를 갖는 사출물을 성형할 수 있고, 상술한 문제점을 해결하여 공정을 단축시키고 제조 비용을 줄일 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시 예를 통해 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 한정되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 문서에 기재된 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 문서의 일 실시 예의 금형 장치는, 제품을 성형하기 위한 캐비티를 형성하고, 캐비티의 공간을 확장하도록 이동 가능한 가변 코어를 포함하는 코어 어셈블리, 캐비티 내부로 물질을 주입하는 투입 장치, 가변 코어를 상승 및 하강시켜 캐비티의 불륨을 가변하는 이동 부재, 및 투입 장치 및 이동 부재의 동작을 제어하는 프로세서를 포함하고, 프로세서는, 투입 장치가 제1 물질을 투입하면 가변 코어를 1차 상승시켜 캐비티의 제1 확장 공간을 마련하고, 투입 장치가 제1 확장 공간에 제2 물질을 투입하면 가변 코어를 2차 상승시켜 캐비티의 제2 확장 공간을 마련할 수 있다.
본 문서의 일 실시 예의 사출 금형 방법은, 코어 어셈블리 내부의 캐비티 내부로 제1 물질을 투입하여, 제1 층을 형성하는 동작, 캐비티에 제1 확장 공간을 형성하도록 코어 어셈블리의 가변 코어를 1차 상승시키는 동작, 제1 층 상에 제2 물질을 투입하여 제2 층을 형성하는 동작, 및 제2 층이 팽창하도록 캐비티에 제2 확장 공간을 형성하도록 가변 코어를 2차 상승시키는 동작을 포함할 수 있다.
본 문서의 다양한 실시 예의 금형 장치 및 사출 금형 방법은, 가변 코어를 포함하여 캐비티의 공간을 확장해가며 다중 레이어 구조를 갖는 사출물을 성형할 수 있다. 그러므로, 다중 레이어 구조를 형성하기 위한 이동 공정 및 추가 사출 공정을 생략할 수 있고, 제조 수율 및 제조 비용을 개선할 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 금형 장치를 도시한 측면도이다.
도 2a는 일 실시 예에 따른 금형 장치의 단면도이다.
도 2b는 일 실시 예에 따른 금형 장치의 단면도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 사출물의 사시도이다.
도 4a는 일 실시 예에 따른 금형 장치의 동작을 도시한 도면이다.
도 4b는 일 실시 예에 따른 금형 장치의 동작을 도시한 도면이다.
도 4c는 일 실시 예에 따른 금형 장치의 동작을 도시한 도면이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 사출물의 단면도이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 사출 금형 방법의 흐름도이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 사출 금형 방법의 흐름도이다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
다양한 실시 예들 및 이에 사용된 용어들은 본 개시에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시 예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시 예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다. 본 개시에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", "A 또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C", "A, B 및 C 중 적어도 하나", 및 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제1 ", "제2 ", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다. 어떤(예: 제1) 구성요소가 다른(예: 제2 ) 구성요소에, "기능적으로" 또는 "통신적으로"라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, "커플드" 또는 "커넥티드"라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 제3 구성요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.
다양한 실시 예들에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로와 같은 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 일 실시 예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 본 개시에 개시된 다양한 실시 예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory(CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 또는 두 개의 사용자 장치들(예: 스마트폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있으며, 복수의 개체 중 일부는 다른 구성요소에 분리 배치될 수도 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱 하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 금형 장치(10)를 도시한 측면도이고, 도 2a는 일 실시 예에 따른 금형 장치(10)의 단면도이고, 도 2b는 일 실시 예에 따른 금형 장치(10)의 단면도이다.
도 1 내지 도 2b를 참고하면, 일 실시 예의 금형 장치(10)는 코어 어셈블리(100), 투입 장치(50), 이동 부재(70)를 포함할 수 있다.
일 실시 예의 금형 장치(10)는 코어 어셈블리(100)에 마련된 캐비티(30)가 성형 전의 제품 또는 물질을 수용하고 형상을 성형하여 사출하는 장치일 수 있다. 예를 들면, 금형 장치(10)는 캐비티(30)로 용융 수지를 주입하여 경화시킬 수 있고, 또는, 글래스 또는 금속 판재를 주입하고 프레스 방식, 가열 방식, 롤링 방식 또는 하이드로 포밍 방식으로 성형물을 성형할 수 있다. 일 실시 예에서, 금형 장치(10)는 적어도 하나의 물질을 캐비티(30)에 주입한 후 열 또는 압력을 가할 수 있고, 또는 액상 물질을 경화시켜 3 차원 형상 또는 굴곡 영역을 갖도록 성형할 수 있다.
일 실시 예의 코어 어셈블리(100)는 내부에 제품을 성형하기 위한 캐비티(30)를 형성할 수 있다. 코어 어셈블리(100)는 캐비티(30)의 하부(예: -Z 방향)에 위치하는 하부 코어(101), 캐비티(30)의 측면(예: X-Y 평면 방향)에 위치하는 측면 코어(105) 및 캐비티(30)의 상부(예: +Z 방향)에 위치하는 상부 코어(102)를 포함할 수 있다. 하부 코어(101), 측면 코어(105) 및 상부 코어(102) 중 적어도 일부는 하나의 몸체로 이루어질 수 있으며, 금형 공정 중에는 고정될 수 있다.
일 실시 예의 코어 어셈블리(100)는 가변 코어(110)를 포함할 수 있다. 가변 코어(110)는 캐비티(30)의 공간을 확장하도록 이동 가능할 수 있다. 일 실시 예에서, 이동 부재(70)는 가변 코어(110)를 상승 및 하강시켜 캐비티(30)의 형상 및 부피를 가변할 수 있다.
예를 들면, 가변 코어(110)는 이동 부재(70)의 이동에 의하여 상승(예: + Z 방향) 또는 하강(예: - Z 방향)할 수 있고, 가변 코어(110)의 일부 영역은 캐비티(30)에 접할 수 있다. 다만, 가변 코어(110)의 이동을 설명함에 있어서 ‘상승’ 및 ‘하강’의 표현은 설명의 편의를 위하여 금형 장치(10)의 일 방향으로 가변 코어(110)가 이동 및 복귀하는 동작을 표현한 것으로, 실제 구현 시에는 이에 한정되지 아니하고, 3차원 입체 구조에 있어 캐비티(30)로부터 멀어지며 캐비티(30)를 확장하는 동작을 ‘상승’, 캐비티(30)로부터 가까워지며 캐비티(30)를 축소하는 동작을 ‘하강’으로 표현할 수 있다. 예를 들면, 가변 코어(110)는 ‘하부 코어 방향으로 상승(예: - Z 방향) 또는 하강(예: + Z 방향)’하거나, ‘측면 코어 방향으로 상승(예: X-Y 평면의 일 방향) 또는 하강(예: X-Y 평면의 타 방향)’하거나, 이에 한정되지 아니하고 캐비티(30)의 공간을 확장하는 다양한 경우를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 가변 코어(110)는 일 방향으로 선택적으로 이동하는 구조이거나, 또는 가변 코어(110)의 형상이 변화하거나 가변 코어(110)가 팽창 또는 축소하며 캐비티(30)의 면적이 가변 코어(110)가 이동에 의하여 확장되거나 축소될 수 있으며, 이 경우에도 캐비티(30)를 기준으로 캐비티(30)를 확장하는 동작은 ‘상승’, 캐비티(30)를 축소하는 동작은 ‘하강’으로 표현할 수 있다.
일 실시 예에서, 이동 부재(70)는 코어 어셈블리(100)로부터 일 방향(예: +/- Y 방향)으로 이동할 수 있다. 예를 들면, 이동 부재(70)는 탄성 물질을 포함하여 가변 코어(110)를 일 방향(예: + Z 방향)으로 밀어내는 상승 부재(75)를 포함할 수 있고, 이동 부재(70)는 유압 실린더(73)를 포함할 수 있고, 유압을 조절하여 가변 코어(110)를 기설정된 높이로 상승시킬 수 있다.
예를 들면, 도 2b에 도시된 바와 같이, 이동 부재(70)가 코어 어셈블리(100)의 내측에서 고정된 상태에서는 이동 부재(70)가 가변 코어(110)의 상면을 지지하여 가변 코어(110)가 상승 부재(75)에 의하여 상승하지 않도록 지지할 수 있다.
일 실시 예에서, 이동 부재(70)가 코어 어셈블리(100)의 외부 방향(예: - Y 방향)으로 기설정된 수치만큼 1차적으로 이동하면, 가변 코어(110)의 이동 부재(70)와의 접합면이 상승하고, 가변 코어(110)는 상승 부재(75)에 밀려 기설정된 제1 높이만큼 1차 상승할 수 있다. 캐비티(30)는 가변 코어(110)가 상승한 제1 높이에 대응되는 제1 확장 공간(31)이 형성될 수 있다.
일 실시 예에서, 이동 부재(70)가 코어 어셈블리(100)의 외부 방향(예: - Y 방향)으로 기설정된 수치만큼 2차적으로 이동하면, 이동 부재(70)는 가변 코어(110)로부터 이격되고, 가변 코어(110)는 상승 부재(75)에 밀려 기설정된 제2 높이만큼 2차 상승할 수 있다. 캐비티(30)는 가변 코어(110)가 상승한 제2 높이에 대응되는 제2 확장 공간(32)이 형성될 수 있다. 일 실시 예에서, 코어 어셈블리(100)는 가변 코어(110)의 상승에 의한 충격을 완화하기 위한 충격 방지 턱(113)을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 이동 부재(70)의 가변 코어(110)의 이에 의한 캐비티(30)의 공간 확장 동작은 이에 한정되지 아니하고, 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들면, 이동 부재(70)는 충격 방지 턱(113)이 상승 또는 하강하여 가변 코어(110)를 이동시킬 수 있고, 또는, 이동 부재(70)는 상승 부재(75)가 유압 실린더를 포함하여 기설정된 높이만큼 가변 코어(110)를 이동시킬 수 있다.
일 실시 예에서, 투입 장치(50)는 캐비티(30) 내부로 물질을 주입할 수 있다. 물질은 용융된 상태의 액상 수지 또는 연성 물질일 수 있으며, 캐비티(30) 내부로 주입되어 경화되며 성형될 수 있다. 일 실시 예에서, 투입 장치(50)는 제1 투입 장치(51)를 포함하고, 제1 투입 장치(51)는 제1 물질을 캐비티(30)에 투입할 수 있다.
일 실시 예에서, 투입 장치(50)는 제1 투입 장치(51)를 통하여 제1 물질, 제2 물질 및 제3 물질을 캐비티(30)에 투입할 수 있고, 또는, 투입 장치(50)는 제1 물질을 투입하는 제1 투입 장치(51) 및 제2 물질 및/또는 제3 물질을 투입하는 제2 투입 장치(52)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 제1 투입 장치(51) 및 제2 투입 장치(52)는 하나의 투입 장치(50)로 구현되어 상호 상이한 물질을 주입하는 2개 이상의 유로 또는 노즐로 구분될 수 있으며, 또는, 각각의 투입 장치(50)로 독립적으로 구현될 수 있다. 다양한 실시 예에 의한 투입 장치(50)가 투입하는 물질 및 투입 방식은 도 4를 참고하여 상세히 설명한다.
일 실시 예에서, 프로세서는 이동 부재(70) 및 투입 장치(50)의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들면, 프로세서는 투입 장치(50)가 제1 물질을 투입하면 가변 코어(110)를 1차 상승시켜 캐비티(30)의 제1 확장 공간(31)을 마련하고, 투입 장치(50)가 제1 확장 공간(31)에 제2 물질을 투입하면 가변 코어(110)를 2차 상승시켜 캐비티(30)의 제2 확장 공간(32)을 마련할 수 있다.
일 실시 예의 금형 장치(10)는 금형 장치(10)의 구동을 제어하는 프로세서를 포함할 수 있다. 프로세서는 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 금형 장치(10)의 프로세서는, 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 명령어들 중 적어도 하나의 명령을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이를 통하여 금형 장치(10)는 호출된 적어도 하나의 명령어에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 한다. 하나 이상의 명령어들은 컴파일러에 의해 생성된 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장 매체는, 비 일시적(non-transitory) 저장 매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, '비 일시적'은 저장 매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장 매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시로 저장되는 경우를 구분하지 않는다.
도 3은 일 실시 예에 따른 사출물의 사시도이다.
도 3을 참고하면, 일 실시 예의 사출물은 다중 레이어 구조를 가질 수 있다.
일 실시 예에서, 사출물은 사출물의 형상 및 구조를 결정하는 코어인 제1 층(210) 및 사출물의 외피인 제2 층(220)을 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 사출물의 목적에 따라 제1 층(210) 및 제2 층(220)은 이종의 물질로 구성될 수 있으며, 예를 들면, 사출물이 자동차, 전자 장치 또는 가전제품과 같은 완제품의 일 부품인 경우, 제1 층(210)은 다른 부품과 결합되어 완제품 내부에 배치될 수 있고, 제2 층(220)은 완제품의 외부에 배치되어, 사용자 또는 외부 요소와 접할 수 있다. 일 실 시 예에서, 제1 층(210) 및 제2 층(220)은 사출물의 용도와 완제품의 종류에 따라 각각 상이한 물질로 이루어질 수 있다.
일 실시 예의 제1 층(210)은 강성을 지닌 물질로 이루어질 수 있고, 충격에 의하여 파손되지 않도록 내구성을 가진 물질로 이루어질 수 있다. 제1 층(210)을 구성하는 제1 물질은 열가소성 수지를 포함할 수 있고, 예를 들면, 열가소성 수지는 폴리에틸렌, 폴리염화비닐, 나일론, 폴리아세탈 수지, 폴리아미드, 폴리스타일렌, ABS 수지 또는 아크릴 수지 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 제1 물질은 폴리프로필렌(polypropylene, PP) 또는 폴리락틱애시드(poly lactic acid, PLA) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시 예의 제2 층(220)은 사용자가 완제품을 사용하기 위하여 만지거나 피부에 닿는 영역일 수 있고, 또는 제2 층(220)은 완제품의 외부 노출되어 내부의 부품을 보호하는 영역일 수 있다. 예를 들면, 제2 층(220)의 외피를 이루는 최상층은 제2 물질로 이루어질 수 있고, 제2 물질은 고무 또는 천연 섬유를 포함하는 합성 물질 또는 친환경 소재로 이루어질 수 있다. 다양한 실시 예에서, 사출물의 제2 층(220)의 외측 면은 알킬암모늄(alkylammonium)을 섬유소에 결합 처리하여 수소성 표면을 형성하고 내구성을 개선할 수 있다.
일 실시 예에서, 제2 층(220)은, 제2 물질로 이루어지고, 사출물의 외부와 접하는 외피층(210a) 및 제2 물질로 이루어지고, 제1 층(210)과 접하는 접합층(210b)을 포함할 수 있고, 제2 층(220)은 외피층(210a) 및 접합층(210b)의 사이에 투입되어 제3 물질로 이루어진 중간층(230)을 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 제3 물질은 팽창성 물질을 포함하고, 제2 층(220)이 투입되면 제2 층(220) 내부에서 팽창하여 확장하여 형성될 수 있다.
일 실시 예에서, 제3 물질은 쇼어 경도(Hs, shore hardness)가 쇼어 A(shore A) 수치를 기준으로 150 이하인 고분자 물질 또는 그 물질의 발포형 플라스틱 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 제2 물질은 쇼어 경도가 쇼어 A 수치를 기준으로 200 이하인 고분자 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 쇼어 경도(Hs)는 시료의 경도를 측정하는 척도이고, 구체적으로, 다이아몬드를 부착한 추를 일정 높이에서 낙하시키고 추의 반동 높이를 통하여 경도를 측정한 수치이고, 쇼어 A 수치는 주로 연질의 물질, 예를 들면 고무, 플라스틱, 실리콘 또는 고분자 화합물을 대상으로 한 수치이다.
본 문서의 다양한 실시 예의 재료를 한정하는 쇼어 A 수치는, KS 규정에 따른 쇼어 경도의 기준(표준 번호 : KS B 5531) 또는 표준 경도의 시험 방법(표준 번호 : KS B 5527, KS B 0807)을 기준으로 측정된 수치일 수 있으며, 이에 한정되지 아니하고, 당업자가 용이하게 구현 가능한 다양한 실험 환경에서의 측정 결과를 포괄할 수 있다.
일 실시 예에서, 제3 물질은 에틸렌초산비닐(ethylene vinyl acetate, EVA), 에틸렌비닐알코올공중합체(ethylene vinylalcohol copolymer, EVOH) 또는 발포 플라스틱 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 4a는 일 실시 예에 따른 금형 장치(10)의 동작을 도시한 도면이고, 도 4b는 일 실시 예에 따른 금형 장치(10)의 동작을 도시한 도면이고, 도 4c는 일 실시 예에 따른 금형 장치(10)의 동작을 도시한 도면이다.
도 4a 내지 도 4c를 참고하면, 제2 투입 장치(52)는 제2 물질 및 제3 물질을 동시에 투입할 수 있다.
일 실시 예에서, 제2 투입 장치(52)는 제2 물질을 투입하는 제1 노즐(54), 제3 물질을 투입하는 제2 노즐(55) 및 투입구(53)를 포함할 수 있다. 제1 노즐(54) 및 제2 노즐(55)은 투입구(53)로 연결되어, 투입구(53)로 제2 물질 및 제3 물질을 선택적으로 제공할 수 있다. 일 실시 예의 제2 투입 장치(52)는 투입구(53)와 제1 노즐(54) 및 제2 노즐(55)과의 연결을 차단하거나 개방하고, 투입구(53)를 개폐하는 개폐 도어가 마련될 수 있다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 일 실시 예의 제2 투입 장치(52)는 제1 층(210) 위로 제2 물질을 투입하여 제2 층(220)을 형성할 수 있다. 일 실시 예에서, 제2 투입 장치(52)의 제1 노즐(54) 및 투입구(53)는 개방되고, 제2 노즐(55)은 폐쇄될 수 있다. 도 4a의 동작은 사출 금형 방법(S100, 도 7 참조)에 있어서, 제2 물질 및 제3 물질을 투입하여 제2 층(220)을 형성하는 동작(S135) 중 제2 물질을 투입하는 1차 투입 동작 일 수 있다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 일 실시 예의 제2 투입 장치(52)는 제1 층(210) 위로 제2 물질 및 제3 물질을 동시에 투입할 수 있다. 일 실시 예에서, 제2 투입 장치(52)의 제1 노즐(54), 제2 노즐(55) 및 투입구(53)는 개방할 수 있다. 도 4b의 동작은 사출 금형 방법(S100, 도 7 참조)에 있어서, 제2 물질 및 제3 물질을 투입하여 제2 층(220)을 형성하는 동작(S135) 중 제2 물질 및 제3 물질을 동시에 투입하는 2차 투입 동작일 수 있다.
도 4 c에 도시된 바와 같이, 일 실시 예의 제2 투입 장치(52)는 제1 층(210) 위로 제2 물질을 투입할 수 있다. 일 실시 예에서, 제2 투입 장치(52)의 제1 노즐(54) 및 투입구(53)는 개방하고 제2 노즐(55)을 폐쇄하여 제2 물질을 투입하고, 투입이 완료되면 투입구(53)를 폐쇄할 수 있다. 도 4c의 동작은 사출 금형 방법(S100, 도 7 참조)에 있어서, 제2 물질 및 제3 물질을 투입하여 제2 층(220)을 형성하는 동작(S135) 중 제2 물질을 투입하는 3차 투입 동작일 수 있다.
일 실시 예에서, 제2 투입 장치(52)는 제2 물질 및 제3 물질을 적어도 일부 영역에서는 동시에 투입할 수 있고, 제3 물질을 제2 물질 내부에 투입하여, 제2 층(220) 내부에 중간층(230)을 형성할 수 있다. 중간층(230)을 포함하는 제2 층(220)이 캐비티(30)에 투입된 이후, 프로세서(미도시)는 이동 부재(70)를 제어하여 가변 코어(110)를 2차 상승시켜 제2 확장 공간(32)을 마련하고, 제3 물질은 제2 확장 공간(32)에서 팽창하여 확장할 수 있다. 일 실시 예에서, 사출물은 제3 물질이 팽창하여 두께를 확보하고, 제2 층(220)의 질감을 개선하여 부드럽고 푹신한 질감을 형성할 수 있다.
일 실시 예에서, 도 4a 내지 도 4c의 제2 투입 장치(52)의 1차 내지 3차 투입 동작은 순차적으로 진행될 수 있으며, 적어도 일부 동작을 생략하거나 추가 동작을 포함하여 진행될 수 있다.
도 5는 일 실시 예에 따른 사출물의 단면도이다.
도 5를 참고하면, 일 실시 예의 사출물은 제1 층(210), 중간층(230) 및 제2 층(220)의 레이어 구조를 가질 수 있다.
일 실시 예에서, 사출물은 제1 층(210)의 외부에 제2 층(220)이 증착되고, 제1 층(210)과 제2층 사이에 중간층(230)이 충진될 수 있다. 일 실시 예에서, 금형 장치(10)는 제1 물질로 이루어진 제1 층(210)을 형성한 후, 가변 코어(110)를 1차 상승시켜 제1층의 외주면으로 제2층과 중간층(230)을 동시에 투입하고, 가변 코어(110)를 2차 상승시켜 중간층(230)의 제3 물질이 팽창하는 공간을 마련하여, 삼중 레이어 구조를 갖는 사출물을 성형할 수 있다.
다양한 실시 예에서, 금형 장치(10)는 캐비티(30)의 구조와 가변 코어(110)의 이동에 의한 제1 확장 공간(31), 제2 확장 공간(32)의 확장 방향, 부피 또는 형상에 따라 사출물의 레이어 구조를 다양하게 형성할 수 있다.
예를 들면, 제1 확장 공간(31)이 캐비티(30)의 일 면에 형성된 경우 도 3의 사출물과 같이 제1 층(210)의 일부 외부면에 한하여 제2 층(220)이 형성될 수 있고, 제1 확장 공간(31)이 캐비티(30)의 양 면에 형성된 경우 도 5의 사출물과 같이 제1 층(210)의 양측 면에 제2 층(220)이 형성될 수 있다.
일 실시 예에서, 제2 확장 공간(32)에 의하여 제3 물질이 팽창하고, 사출물의 전체적인 외형 구조가 결정될 수 있다. 예를 들면, 제2 확장 공간(32)이 제1 층(210)의 상면 및 하면 방향으로는 상대적으로 적은 공간이 확장되고, 상면 및 하면을 연결하는 측면 방향으로는 상대적으로 큰 공간이 확장된 경우, 도 5에 도시된 바와 같이 측면 방향으로 중간층(230)이 팽창되는 사출물을 형성할 수 있다.
본 문서의 다양한 실시 예의 금형 장치(10) 및 사출 금형 방법은 가변 코어(110)에 의한 제1 확장 공간(31) 및 제2 확장 공간(32)이 형성됨에 따라 사출물의 구조와 형상을 용이하게 성형하여 사출할 수 있다.
도 6은 일 실시 예에 따른 사출 금형 방법의 흐름도이다.
도 6을 참고하면, 사출 금형 방법은 복수의 동작이 흐름에 따라, 또는 적어도 일부는 독립적으로 수행될 수 있다. 이하에서 사출 금형 방법을 설명함에 있어, 금형 장치(10)를 구성하는 구성 요소에 관하여 상술한 설명과 중복되는 부분은 생략하거나 축약하여 설명한다.
일 실시 예에서 사출 금형 방법은 코어 어셈블리(100) 내부의 캐비티(30) 내부로 제1 물질을 투입하여, 제1 층(210)을 형성하는 동작(S110)을 포함할 수 있다. 제1 물질은 액상 수지 또는 고체 상태일 수 있으며, 캐비티(30)의 열 또는 압력에 의하여 성형 및 경화되어 사출물의 코어를 형성할 수 있다.
일 실시 예에서, 캐비티(30)에 제1 확장 공간(31)을 형성하도록 코어 어셈블리(100)의 가변 코어(110)를 1차 상승시키는 동작(S120)을 포함할 수 있다. 이동 부재(70)는 가변 코어(110)를 기설정된 제1 높이만큼 상승시킬 수 있고, 캐비티(30)는 제1 층(210) 위로 확장 공간을 형성하여 별도의 이송 동작이 없이 하나의 코어 어셈블리(100) 내에서 다중 레이어 구조의 사출물을 형성할 수 있다.
일 실시 예에서, 제1 층(210) 상에 제2 물질을 투입하여 제2 층(220)을 형성하는 동작(S130)을 포함할 수 있다. 제2 물질은 액상 수지 형태로, 캐비티(30) 및 제1 확장 공간(31)의 형상에 대응되도록 제2 층(220)을 형성할 수 있다. 제2 층(220)은 사출물의 외측 표면을 구성하는 층일 수 있다. 제2 층(220)은 팽창 가능한 물질을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 제2층이 팽창하도록 캐비티(30)에 제2 확장 공간(32)을 형성하도록 가변 코어(110)를 2차 상승시키는 동작(S140)을 포함할 수 있다. 이동 부재(70)는 가변 코어(110)를 기설정된 제2 높이만큼 상승시킬 수 있고, 제2 층(220)이 팽창하기 위한 공간을 마련할 수 있다. 구체적으로, 제2 층(220)의 내부, 예를 들면 중간층(230)에 마련되는 팽창성을 갖는 제3 물질은 제2 확장 공간(32)으로 팽창할 수 있고, 금형 장치(10)는 제1 확장 공간(31) 및 제2 확장 공간(32)의 형상에 의하여 하나의 코어 어셈블리(100)의 캐비티(30)를 이용하여 다중 레이어 구조를 갖는 사출물을 성형할 수 있다.
도 7은 일 실시 예에 따른 사출 금형 방법의 흐름도이다.
도 7을 참고하면, 일 실시 예의 사출 금형 방법은 제2 물질 및 제2 물질을 투입하는 동작(S135) 및 제3 물질 팽창 동작(S150)을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 제1 층(210) 상에 제2 물질을 투입하여 제2 층(220)을 형성하는 동작(S130, 도 6 참조)은 제2 물질 및 제2 물질과 상이한 제3 물질을 동시에 투입하는 동작(S135)일 수 있다. 일 실시 예에서, 제2 물질은 제2 층(220)에 있어서 외부에 노출되는 외피층(210a) 및/또는 제1 층(210)과 접하는 접합층(210b)을 형성할 수 있고, 제3 물질은 팽창성 물질을 포함하여 중간층(230)을 형성할 수 있다. 일 실시 예에서, 제3 물질을 제2 물질의 내부에 투입하여, 제2 층(220)의 내부에 중간층(230)을 형성할 수 있다. 구체적으로, 제3 물질은 제2 물질로 이루어진 외피층(210a)과 제2 물질로 이루어진 접합층(210b) 사이에 마련되어 중간층(230)을 형성할 수 있다.
일 실시 예에서, 가변 코어(110)를 2차 상승시키는 동작(S140) 후, 제3 물질이 캐비티(30)의 제2 확장 공간(32)에서 팽창하여 확장하는 동작(S150)을 포함할 수 있다. 다양한 실시 예에서, 제3 물질의 종류 및 금형 환경에 따라, 제2 확장 공간(32)이 형성되면 제3 물질을 스스로 팽창할 수 있고, 또는, 코어 어셈블리(100)의 온도를 조절하거나, 제2 층(220) 내부로 촉매를 투입하는 동작과 같이 제2 확장 공간(32)의 형성 이후 추가되는 후속 동작을 통하여, 제3 물질의 팽창을 유도할 수 있다.
다양한 실시 예의 금형 장치(10)는, 제품을 성형하기 위한 캐비티(30)를 형성하고, 캐비티(30)의 공간을 확장하도록 이동 가능한 가변 코어(110)를 포함하는 코어 어셈블리(100), 캐비티(30) 내부로 물질을 주입하는 투입 장치(50), 가변 코어(110)를 상승 및 하강시켜 캐비티(30)의 불륨을 가변하는 이동 부재(70), 및 투입 장치(50) 및 이동 부재(70)의 동작을 제어하는 프로세서(미도시)를 포함하고, 프로세서(미도시)는, 투입 장치(50)가 제1 물질을 투입하면 가변 코어(110)를 1차 상승시켜 캐비티(30)의 제1 확장 공간(31)을 마련하고, 투입 장치(50)가 제1 확장 공간(31)에 제2 물질을 투입하면 가변 코어(110)를 2차 상승시켜 캐비티(30)의 제2 확장 공간(32)을 마련할 수 있다.
다양한 실시 예에서, 투입 장치(50)는, 제1 물질을 투입하여 제1 층(210)을 형성하는 제1 투입 장치(51) 및 제1 층(210) 위로 제2 물질을 투입하여 제2 층(220)을 형성하는 제2 투입 장치(52)를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에서, 제2 투입 장치(52)는, 제2 물질 및 제2 물질과 상이한 제3 물질을 동시에 투입할 수 있다.
다양한 실시 예에서, 제2 투입 장치(52)는, 제3 물질을 제2물질의 내부에 투입하여, 제2 층(220)의 내부에 마련되는 중간층(230)을 형성할 수 있다.
다양한 실시 예에서, 제3 물질은, 팽창성 물질을 포함하고, 캐비티(30)의 제2 확장 공간(32)에서 팽창하여 확장할 수 있다.
다양한 실시 예에서, 제3 물질은, 쇼어 경도(shore hardness) 가 쇼어 A(shore A) 수치를 기준으로 150 이하인 고분자 물질 또는 그 물질의 발포형 플라스틱 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에서, 제2 물질은, 쇼어 경도(shore hardness) 가 쇼어 A(shore A) 수치를 기준으로 200 이하인 고분자 물질을 포함하는 합성 물질로 이루어질 수 있다.
다양한 실시 예에서, 제1 물질은, 열가소성 수지를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에서, 이동 부재(70)는, 유압 실린더를 포함하여, 가변 코어(110)를 기설정된 높이로 상승시킬 수 있다.
또 다른 다양한 실시 예에서, 사출 금형 방법(S100)은, 코어 어셈블리(100) 내부의 캐비티(30) 내부로 제1 물질을 투입하여, 제1 층(210)을 형성하는 동작(S110), 캐비티(30)에 제1 확장 공간(31)을 형성하도록 코어 어셈블리(100)의 가변 코어(110)를 1차 상승시키는 동작(S120), 제1 층(210) 상에 제2 물질을 투입하여 제2 층(220)을 형성하는 동작(S130), 및 제2 층(220)이 팽창하도록 캐비티(30)에 제2 확장 공간(32)을 형성하도록 가변 코어(110)를 2차 상승시키는 동작(S140)을을 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에서, 제1 층(210) 상에 제2 물질을 투입하여 제2 층(220)을 형성하는 동작(S130)은, 제2 물질 및 제2 물질과 상이한 제3 물질을 동시에 투입하는 동작(S135)일 수 있다.
다양한 실시 예에서, 제1 층(210) 상에 제2 물질을 투입하여 제2 층(220)을 형성하는 동작(S130)은, 제3 물질을 제2 물질의 내부에 투입하여, 제2 층(220)의 내부에 중간층(230)을 형성하는 동작일 수 있다.
다양한 실시 예에서, 사출 금형 방법(S100)은, 가변 코어(110)를 2차 상승시키는 동작 후, 제3 물질이 캐비티(30)의 제2 확장 공간(32)에서 팽창하여 확장하는 동작(S150)을 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에서, 제1 층(210) 상에 제2 물질을 투입하여 제2 층(220)을 형성하는 동작(S130)은, 제2 물질을 투입하는 1차 투입 동작, 제2 물질 및 제3 물질을 동시에 투입하는 2차 투입 동작, 및 제2 물질을 투입하는 3차 투입 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에서, 가변 코어(110)를 1차 상승시키는 동작(S120)은, 기설정된 제1 높이로 가변 코어(110)를 상승시키고, 가변 코어(110)를 2차 상승시키는 동작(S130)은, 기설정된 제2 높이로 가변 코어(110)를 상승시킬 수 있다.
이상에서는 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 개시는 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위 상에서 청구하는 요지를 벗어남이 없이 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.

Claims (15)

  1. 제품을 성형하기 위한 캐비티를 형성하고, 상기 캐비티의 공간을 확장 및 축소하도록 이동 가능한 가변 코어를 포함하는 코어 어셈블리;
    상기 캐비티 내부로 물질을 주입하는 투입 장치;
    상기 가변 코어를 이동시켜 상기 캐비티의 불륨을 가변하는 이동 부재; 및
    상기 투입 장치 및 상기 이동 부재의 동작을 제어하는 프로세서를 포함하고,
    상기 투입 장치는,
    제1 층을 형성하는 제1 물질을 투입하는 제1 투입 장치 및
    상기 제1 층 위로 제2 층을 형성하는 제2 물질 및 상기 제2 층 내부에 중간층을 형성하도록 팽창성 물질로 이루어진 제3 물질을 상기 제2 물질 내부에 투입하는 제2 투입 장치를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 제1 투입 장치가 상기 제1 물질을 투입하면, 상기 가변 코어를 기설정된 제1 높이로 1차 상승시켜 상기 제2 물질 및 상기 제3 물질을 투입하기 위한 상기 캐비티의 제1 확장 공간을 마련하고,
    상기 제2 투입 장치가 상기 제1 확장 공간에 상기 제2 물질 및 상기 제3 물질을 투입하면, 상기 가변 코어를 기설정된 제2 높이로 2차 상승시켜 상기 중간층의 상기 제3 물질이 팽창하여 확장하기 위한 상기 캐비티의 제2 확장 공간을 마련하는, 금형 장치.
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  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제3 물질은,
    쇼어 경도(shore hardness) 가 쇼어 A(shore A) 수치를 기준으로 150 이하인 고분자 물질 또는 그 물질의 발포형 플라스틱 중 적어도 하나를 포함하는, 금형 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 물질은,
    쇼어 경도(shore hardness) 가 쇼어 A(shore A) 수치를 기준으로 200 이하인 고분자 물질을 포함하는, 금형 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 물질은,
    열가소성 수지를 포함하는, 금형 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 이동 부재는,
    유압 실린더를 포함하여, 상기 가변 코어를 기설정된 높이로 상승시키는, 금형 장치.
  10. 코어 어셈블리 내부의 캐비티 내부로 제1 물질을 투입하여, 제1 층을 형성하는 동작;
    상기 캐비티에 제1 확장 공간을 형성하도록 기설정된 제1 높이로 가변 코어를 1차 상승시키는 동작;
    상기 제1 확장 공간에 상기 제1 층 위로 제2 물질 및 상기 제2 물질 내부에 중간층을 형성하도록 팽창성 물질로 이루어진 제3 물질을 투입하여 제2 층을 형성하는 동작; 및
    상기 캐비티에 제2 확장 공간을 형성하도록, 기설정된 제2 높이로 상기 가변 코어를 2차 상승시키는 동작; 및
    상기 중간층의 상기 제3 물질이 상기 캐비티의 제2 확장 공간에서 팽창하여 확장하는 동작을 포함하는, 사출 금형 방법.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제10항에 있어서,
    상기 제1 층 상에 제2 물질을 투입하여 제2 층을 형성하는 동작은,
    상기 제2 물질을 투입하는 1차 투입 동작;
    상기 제2 물질 및 상기 제3 물질을 동시에 투입하는 2차 투입 동작; 및
    상기 제2 물질을 투입하는 3차 투입 동작을 포함하는, 사출 금형 방법.
  15. 삭제
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