KR20020087069A - 주입성형에 의해 플라스틱 부품을 제조하는 냉각 및 역압방법 - Google Patents

주입성형에 의해 플라스틱 부품을 제조하는 냉각 및 역압방법 Download PDF

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에스크리바노안드레스파블로
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그루포 안톨린-인제니리아 에스. 에이.
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Abstract

적어도 냉각 과정중에, 2개의 몰드 부분(1, 2)에 의해 형성된 캐비티 내부에 체류하는 가압 가스를 사용하여, 주입성형에 의해 플라스틱 부품을 제조하는 냉각 방법이 제공된다. 이 냉각 가스와 그것의 응용은 코팅된 부품과 코팅되지 않은 부품 모두와 관련된다.

Description

주입성형에 의해 플라스틱 부품을 제조하는 냉각 및 역압 방법{COOLING AND COUNTER-PRESSURE METHOD FOR PRODUCING PLASTIC PARTS BY INJECTION}
본 발명은, 플라스틱 필름, 플라스틱 발포체, 직물 등이 사용될 수 있는 장식 코팅이 그것의 일면을 차지하거나 차지하지 않을 수 있는 부품의 일면인 눈에 보이는 면이 양호한 외관을 얻도록 하는 것이 중요한, 주입성형에 의해 플라스틱 부품을 제조하는 냉각 및 역압(counterpressure) 또는 배압(backpressure) 방법에 관한 것이다.
코딩되거나 코딩되지 않거나에 관계없이, 이와 같은 종류의 플라스틱 부품을 얻기 위해 가장 널리 사용되는 공정중 한가지는 통상적인 플라스틱 주입성형으로, 이와 같은 일반적인 기술 내에서, 주입 압력을 낮출 수 있는 변형기술인 시퀀셜 인젝션(sequential injection) 및 주입압축 공정이 존재한다.
이들 공정들은 다음과 같은 단계로 구성된다:
- 코팅된 부품을 취급할 때 몰드 내부에 코딩을 배치하는 단계
- 몰드의 완전 또는 부분적인 폐쇄(후자는 주입압축 공정)
- 몰드의 캐비티(cavity) 내부로의 물질의 주입
- 몰드의 완전 폐쇄(주입압축의 경우에만 해당)
- 콤팩트화(compacting)
- 몰드 내부의 냉각 순환로 또는 기타 냉각 시스템 내부의 유체의 순환에 근거를 둔 냉각
- 몰드의 개방
- 부품의 배출 또는 제거.
전술한 것과 같이, 일부 공정에서는, 특히 자동차 공업용 부품에 대해서는, 부품을 장식 및/또는 단열시키기 위해 캐비티의 내부에서 코팅이 가해진다.
몰드 충전 단계중에, 캐비티의 내부에 코팅이 가해지면, 주입될 때 발생하는 물질의 고온과 캐비티 내부에서 생성되는 고압으로 인해 이 코팅의 외관이 악화된다.
부품이 코딩되지 않을 때에는, 부품의 눈에 보이는 부분인 가시부에 해당하는 몰드의 절반부를 완벽하게 복제하고, 물질의 수축을 보상하기 위해서는, 일단 몰드 내부의 캐비티의 충전이 완료되었을 때, 콤팩트화 또는 압축 압력으로 불리는 압력을 가할 필요가 있다.
이 과정을 거친 후에, 몰드는 특정한 시간동안 냉각되는데, 이 과정에서 냉각시간은 몰드의 생산성에 직접적으로 영향을 미치며, 그 결과 제조하려는 부품의 최종 비용에 영향을 미친다.
플라스틱 주입성형의 분야에서는, 열가소성 물질이 가열되는 동안, 플라스틱 물질을 몰드 내부에 주입하는 것과 동시에, 또는 주입 직후에, 저압에서의 공기가 복합물질을 통해 몰드 내부의 캐비티 내부에 주입되는 방법이 US-A-3,345,687에 공지되어 있다.
이 기술을 사용하면, 제조되는 부품에 대해 적절한 역압이 얻어지지 않아, 코팅된 부품의 경우에는 코팅이 적절히 보호되지 않는 한편, 코팅되지 않은 부품의 경우에는, 원치 않는 움푹 패인 구멍이나 휘어짐을 피할 수 없게 된다.
더구나, 냉각공정의 상대적인 지체로 인해 실제적으로 역압이 불충분한 것으로 밝혀졌는데, 이것은 제조된 각각의 부품에 대해 상당한 비용을 발생한다.
마찬가지로, 이와 같은 기술을 사용하면, 부품의 완제품이 코팅되거나 코팅되지 않거나에 무관하게 양호한 표면 품질이 얻어지지 않으며, 코팅된 부품의 경우에는, 이 코팅이 그것의 초기 외관에 비해 상당히 변경되어, 다듬질을 필요로 한다는 것이 밝혀졌다.
결국, 본 발명의 한가지 목적은, 부품이 코팅되거나 코팅되지 않거나에 무관하게, 적절한 역압을 제공하여 부품의 고품질의 표면 외관을 제공할 수 있는, 주입성형에 의해 플라스틱 부품을 제조하는 냉각 및 역압 공정을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 냉각 및 응고시간의 상당한 절감을 달성하여, 전체 사이클 시간을 줄일 수 있으며, 부품을 더욱 경제적으로 제조할 수 있는, 주입성형에 의해 플라스틱 부품을 제조하는 냉각 및 역압 공정을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 제조하고자 하는 부품에 있어서, 어떠한 형태의 움푹 패임이나 휘어짐을 방지할 수 있는 공정을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 부품 상의 코팅의 형태를 실제로 변경시키지 않아, 부품이 열화되는 것을 방지할 수 있는 공정을 제공함에 있다.
이들 목적을 달성하기 위해, 출발점은, 2개의 부품인 가동 부분과 고정 부분으로 구성된 몰드의 사용을 포함하는 종래의 기술이며, 이때 이들 몰드 중에서 한 개는 부품과 접촉하는 표면의 영역에서 적어도 일부가 다공성 물질로 이루어진다.
이와 같은 다공성 물질의 영역은 유체의 공급을 허용하는 장치에 연결되고, 이때 다공성 물질은 명백하게 해당 유체를 통과시킬 수 있으며, 사용되는 유체는 가압된 가스이다.
본 발명의 범주 내에서, 본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위해 냉각 가스의 사용을 필요로 하는데, 이 가스는 -196℃ 내지 50℃의 온도 범위와 5 내지 500 바아의 압력 범위에 포함된다.
온도와 압력에 관한 이들 조건에서는, 가스가 폐쇄된 몰드 내부에, 바람직하게는 코팅을 구비한 물질을 취급하는 경우에는, 이 물질의 가시면 상에 있는 다공성 물질을 통해 주입된다.
플라스틱 물질의 주입은, 부품의 가장자리를 통해 수행하는 경우를 제외하고는, 일반적으로 몰드의 고정 부분을 통해 수행된다.
전술한 압력 및 온도 상태에 있는 가스의 흡입은, 가스가 캐비티의 내부를 통해 순환하도록 하며, 이 가스는 예를 들면 조정가능한 밸브 등의 적절한 수단을 통해 외부로 배출 또는 제거된다.
플라스틱 부품의 가시부는, 코팅되거나 코팅되지 않거나에 무관하게, 몰드의 가동 부분측에 해당한다.
어떤 경우에도, 일단 몰드가 폐쇄되었을 때 몰드 캐비티 주위에 배치된 적절한 가스켓과, 압력을 유지하면서 가스의 제거를 허용하는 1개 이상의 출구 통로에의해, 몰드 내부의 냉각 가스의 순환이 조절 및 유지된다.
본 발명에 따르면, 코팅되지 않은 부품에 대한 제조 사이클의 단계는 다음과 같을 수 있다:
- 몰드의 폐쇄
- 몰드의 고정 부분을 통한, 180 내지 320℃의 공정온도에서의 플라스틱 물질의 주입
- 특정한 시간 동안, -196℃ 내지 50℃의 온도와 5 내지 500 바아의 압력에서의 몰드의 고정 부분에 배치된 다공성 물질을 통한 몰드 내부로의 가스의 주입. 이와 같은 가스주입 단계에서, 서로 다른 압력, 온도 및 공정 시간을 사용하여 다수의 단계로 조정이 이루어질 수 있다. 마찬가지로, 전술한 것과 같이 배기 또는 배출구 또는 구멍을 사용하여 가스의 순환이 조절될 수 있다.
- 냉각 시간
- 몰드의 개방
- 부품의 배출 또는 제거.
코팅된 부품에 대해서는, 제조 사이클이 다음과 같이 구성될 수 있다:
- 예를 들면, 핀 또는 클립으로 고정될 수 있는, 몰드의 가동 부분 내부에의 코팅의 배치
- 몰드의 폐쇄
- 몰드의 고정 부분을 통한, 180 내지 320℃의 공정온도에서의 플라스틱 물질의 주입
- 이 주입과 동시에, 또는 이 플라스틱의 주입 후에, -196℃ 내지 50℃의 온도와 5 내지 500 바아의 압력에서 몰드 내부에 가스가 주입된다. 코팅되지 않은 부품의 경우와 마찬가지로, 가스주입 단계는 서로 다른 압력, 온도 및 공정 시간을 사용하여 다수의 단계로 조정될 수 있다. 가스는 몰드의 가동 부분에 배치된 다공성 물질을 통해 가해진다.
- 냉각 시간
- 몰드의 개방
- 부품의 배출 또는 제거.
다음의 첨부도면을 참조하여 본 발명의 작동 방법을 설명한다:
도 1은 비코팅된 부품을 처리할 때 본 발명에 따른 작동방법을 나타낸 개략도이고,
도 2는 코팅된 부분에 대한 작동방법을 나타낸 이와 유사한 또 다른 개략도이며,
도 3은 도 2의 주요부분의 확대도이다.
도 3을 참조하면, 몰드의 고정 부분(1)과 가동 부분(2)이 도시되어 있다. 가동 부분에는, 분포된 다공성 영역(3)이 존재하는데, 가스는 공급 파이프(4)를 통해 이 다공성 영역에 도달한다.
몰드의 고정 부분(1) 내부에는, 플라스틱 물질의 주입 시스템(8)과 이미 완성된 부품을 배출 또는 방출하는 시스템(9)이 도시되어 있다.
캐비티 내부에는, 주입된 물질(6)과 해당 코팅(5) 및 이 캐비티 주위에 있는 외주 가스켓(7)이 존재하며, 이 가스켓은 가스를 제거하기 위한 배출 구멍들을 구비할 수 있다.
몰드의 가동 부분(2)의 다공성 영역(3)은 떨어져 위치하거나, 이와 달리 상기한 가동 부분에서 한 개의 다공성 영역을 형성한다. 또한, 이 다공성 영역은 후술하는 것과 같이 몰드의 고정 부분에 배치될 수도 있다.
도 1에는, 플라스틱 물질을 위한 주입구(8)와, 흡입구(4)에 있는 다공성 물질의 영역들(3)과 플라스틱 물질을 수납하기 위한 캐비티(10)를 갖는 몰드의 고정 부분(1)이 도시되어 있다.
제조하고자 하는 코팅되지 않은 부품(A)이 이 도면에 도시되어 있는데, 이것은 몰드의 가동 부분(2)에 절개된 캐비티(10')의 기저부와 일치하는 가시부를 갖는다.
이하, 도 2를 참조하면, 캐비티(10)와 플라스틱을 위한 주입구(8)를 갖는 몰드의 고정 부분(1)이 도시되어 있다. 몰드의 가동 부분은, 이 경우에는, 다공성 물질(3)과, 가스 흡입구(4)와 캐비티(10')를 포함한다.
제조하고자 하는 코팅된 부품(B)은, 플라스틱 기재(C)와, 몰드의 가동 부분(2)에 있는 캐비티(10')의 기저부 상에 있는 코팅(5)으로 구성된다.
냉각과 이와 같은 냉각에 따른 부품들의 가시부의 품질을 향상시키는데 사용되는 가스는 보통 불활성 가스이지만, 때때로 예를 들면 물질의 결정성 레벨을 낮추거나 그것의 투명도 레벨을 상승시킴으로써, 제조하고자 하는 물질의 품질에 대해서는 악영향을 미치지 않으면서 이들 부품의 화학 구조의 변형을 가능하게 하는 화학적으로 활성을 갖는 가스가 사용될 수도 있다.
이 가스는, 최종 제품의 다른 변형을 달성할 수 있도록 하는 첨가제를 포함할 수도 있다.
가스의 통과를 위한 다공성 물질은, 부품이 코팅되거나 코팅되지 않는지에 무관하게, 얻고자 하는 부품의 표면 전체 또는 일부를 커버할 수 있다.
가스의 배출을 위한 배출공은, 예를 들면, 가스켓이 없는 몰드가 사용될 때에는 일반적인 출구, 몰드 내부의 홈 절개부, 밀봉 가스켓 형태가 사용될 때에는 밀봉 가스켓 내부의 개방 영역, 몰드 내부의 밸브에 의해 조절되는 구멍과 일체화된 누출 방지 체결부 등과, 심지어 이들 구성의 조합과 같은, 다양한 형태를 가질 수 있다.
플라스틱 물질 주입단계의 시작시에, 주입중의 중간 단계에서, 또는 일단 이 주입이 완료되었을 때에도, 가스가 다공성 물질 내부에 체류할 수 있다.
전술한 것과 같이, 사용된 가스의 배출 또는 제거는 다양한 방법을 사용하여 수행될 수 있다.
예를 들면, 몰드 그 자체의 폐쇄 시스템을 통해 이루어질 수 있는데, 이것은 보통 완전히 누출 방지되지 않으므로, 이와 같은 배출을 허용한다.
마찬가지로, 몰드 그 자체 내부에 홈들이나 구멍들을 형성함으로써, 가스가 적절하게 빠져나가도록 허용될 수 있다.
시스템이 밀봉제를 포함하는 경우에는, 이 시스템은 가스의 배출을 수행하기 위한 밸브들을 포함할 수 있으며, 이들 밸브들은 그 자신의 구조에 배출이 행해질 수 있는 분리 영역들을 갖거나, 밸브와 비연속적인 영역들의 조합이 될 수 있다.

Claims (12)

  1. 몰드의 고정 부분(1)과 동일한 몰드의 가동 부분(2) 사이에 설치된 캐비티(10, 10')를 사용하여, 캐비티가 폐쇄되었을 때 상기 캐비티 내부로 플라스틱 물질이 주입되고, 상기 캐비티가 가스가 몰드 내부에 장착된 다공성 물질(3)을 통해 캐비티의 내부를 거쳐 순환할 수 있도록 하기 위한 보조 흡입구(4)를 갖는, 주입성형에 의해 플라스틱 부품을 제조하는 냉각 및 역압 방법에 있어서,
    캐비티(10, 10') 내부에 도입되는 가스는 -190℃ 내지 50℃의 저온을 갖고, 냉각과정 동안 플라스틱 물질 내부 또는 이 플라스틱 물질의 측면들 중에서 일면 위로 상기 캐비티를 통해 순환하며, 캐비티를 통해 주입되고 순환되는 가스는 5 내지 100 바아의 압력을 갖는 것을 특징으로 하는 주입성형에 의해 플라스틱 부품을 제조하는 냉각 및 역압 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    제조하고자 하는 부품은 코팅으로 덮인 부품일 때, 가스는 몰드의 가동 부분(2)에 장착된 다공성 물질(3)을 통해 코팅을 수행하려는 측에서 몰드 내부의 캐비티에 주입되어 순환되는 것을 특징으로 하는 주입성형에 의해 플라스틱 부품을 제조하는 냉각 및 역압 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    제조하려는 부품이 코팅되지 않은 부품일 때, 가스가 몰드의 고정 부분(1)에 장착된 다공성 물질(3)을 통해 이 부품의 가시면의 반대측에 있는 캐비티 내부에 체류하여 순환되는 것을 특징으로 하는 주입성형에 의해 플라스틱 부품을 제조하는 냉각 및 역압 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    플라스틱 물질의 주입의 개시시에 가스가 캐비티 내부에 주입되어 순환하는 것을 특징으로 하는 주입성형에 의해 플라스틱 부품을 제조하는 냉각 및 역압 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    공정의 시작후에, 플라스틱의 주입 중에, 가스가 캐비티 내부에 체류하여 순환하는 것을 특징으로 하는 주입성형에 의해 플라스틱 부품을 제조하는 냉각 및 역압 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    다공성 물질(3)은 제조하고자 하는 부품의 표면의 적어도 일부를 커버하는 것을 특징으로 하는 주입성형에 의해 플라스틱 부품을 제조하는 냉각 및 역압 방법.
  7. 제 1항, 제 2항 및 제 3항에 있어서,
    가스켓(7)이 몰드의 캐비티 주위에 장착되는 것을 특징으로 하는 주입성형에 의해 플라스틱 부품을 제조하는 냉각 및 역압 방법.
  8. 제 1항, 제 2항 및 제 3항에 있어서,
    가스 주입 과정중에, 이 가스가 서로 다른 온도, 압력 및 공정시간을 사용하여 다수의 단계로 조정되는 것을 특징으로 하는 주입성형에 의해 플라스틱 부품을 제조하는 냉각 및 역압 방법.
  9. 제 1항에 있어서,
    사용된 가스는 불활성 가스인 것을 특징으로 하는 주입성형에 의해 플라스틱 부품을 제조하는 냉각 및 역압 방법.
  10. 제 1항에 있어서,
    사용된 가스는 활성 가스인 것을 특징으로 하는 주입성형에 의해 플라스틱 부품을 제조하는 냉각 및 역압 방법.
  11. 제 9항 및 제 10항에 있어서,
    가스는 첨가제를 포함하는 것을 특징으로 하는 주입성형에 의해 플라스틱 부품을 제조하는 냉각 및 역압 방법.
  12. 제 1항에 있어서,
    가스의 순환이 가스의 배출을 촉진시키는 시스템에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는 주입성형에 의해 플라스틱 부품을 제조하는 냉각 및 역압 방법.
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