KR20180046954A

KR20180046954A - 발포사출 성형장치

Info

Publication number: KR20180046954A
Application number: KR1020160141925A
Authority: KR
Inventors: 조지현; 이승원; 김승영
Original assignee: 주식회사 서연이화
Priority date: 2016-10-28
Filing date: 2016-10-28
Publication date: 2018-05-10
Also published as: KR101959325B1

Abstract

본 발명은 발포사출 성형장치에 관한 것으로, 상부금형과 하부금형을 밀착시켜 형성되는 밀폐된 내부공간에 발포체를 성형시키기 위한 발포금형; 상기 발포금형의 일측에 연결되어 가스가 유입되는 역압가스 유입관; 및 상기 역압가스 유입관에 설치된 내압배출부;를 포함한다.

Description

발포사출 성형장치{Apparatus of foam-injection moding}

본 발명은 발포사출 성형장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 가스역압공법(GCP; Gas Counter Pressure)을 사용하여 내장 발포 성형품의 품질을 개선할 뿐만 아니라 금형의 복잡성을 줄일 수 있는 발포사출 성형장치에 관한 것이다.

현재 자동차 내장재 중 도어 트림 등을 제조하는 방법 중 하나로 발포사출성형방법이 많이 사용되고 있다.

발포사출성형방법은 코어백 방식을 통한 화학적 발포 방법과, 사출 실린더에 초임계가스(N₂, CO₂)를 주입하여 수지와 혼합하는 방식으로 사출하는 물리적 발포 방법으로 분류할 수 있다.

일반적인 도어 트림의 발포사출성형방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 사출기의 투입호퍼를 통해 소재분말과 발포제를 사출기 내부에 투입 및 혼합하고 용융시킨 다음, 발포제가 혼합된 용융수지를 금형 내부에 사출한다.

이어서 금형을 미세하게 개방(미세형개)하여 발포시키는 방식으로 도어 트림을 성형한다.

그러나, 상기와 같은 발포성형방법에서 용융수지가 고압에 의해 금형의 캐비티에 사출되는 순간 금형 내부의 낮은 압력으로 인해 수지가 산발적으로 발포되면서 용융수지에 함유된 발포가스가 기재의 수지층에 침투하여 발포셀(cell)로 형성되지 못하고 수지층 표면에 잔류하여 가스 마크(가스의 유동흔적)를 발생시켜 표면 조도가 악화되는 문제가 있다.

이에 따라 상기 가스마크를 없애기 위한 후공정, 예를 들면 페인팅 공정이 필요하고, 이러한 페인팅 공정의 추가로 인해 원가 상승을 초래하여 양산성을 떨어뜨리는 문제점이 있다.

또한, 상기와 같이 표면조도가 악화되는 문제점을 개선하기 위해 발포시 발포층과 분리되지 않는 일정 두께의 표피층이 필요하고, 이를 위해 금형의 온도를 높여 표피층의 고화속도를 늦추는 방법이 일반적이지만, 이러한 방법은 근본적인 해결방안이라고 볼 수 없고, 금형의 내구성 저하 및 유지보수에 많은 문제점을 발생시킨다.

한편, 상기 가스마크의 문제를 해결하기 위한 종래기술로서 등록특허 10-0465686호에는 용융수지를 금형 내부로 사출하기 전에 캐비티에 별도의 가스를 공급하여 금형 내부에 사출방향과 반대되는 역방향 압력을 가함으로써 용융수지의 감압으로 인해 발생되는 가스마크를 제거하여 제품의 외관을 미려하게 하는 가스 역압 공법(GCP; Gas Counter Pressure)이 개시되어 있다.

그러나, 상기 등록특허는 캐비티를 통해 압력조절이 용이하지만, GCP 발포시에 금형 내압을 일정하게 유지하기 어려운 문제점이 있다.

한국 등록특허 제10-0465686호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 특히 가스 역압(GCP) 발포시에 금형 내압을 일정하게 유지하여 내장 발포 성형품의 품질을 개선할 뿐만 아니라 금형의 복잡성을 줄일 수 있도록 하는 발포사출 성형장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명의 일실시예에 따른 발포사출 성형장치는, 상부금형과 하부금형을 밀착시켜 형성되는 밀폐된 내부공간에 발포체를 성형시키기 위한 발포금형; 상기 발포금형의 일측에 연결되어 가스가 유입되는 역압가스 유입관; 및 상기 역압가스 유입관에 설치된 내압배출부;를 포함한다.

여기서, 발포금형의 타측에는 가스배출부가 구비되고, 발포금형의 내측에는 압력센서가 포함된다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 발포사출 성형장치는, 역압가스 유입관은 레귤레이터와 연결되며, 압력센서에서 수신된 압력신호를 근거로 상기 레귤레이터를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

여기서, 내압배출부는, 상기 역압가스 유입관에 일측이 연결된 소켓; 상기 소켓의 몸체 내부에 삽입되는 피스톤; 및 상기 피스톤을 승하강시키는 유압실린더를 포함할 수 있다.

상기 역압가스 유입관은, 가스 주입시 가스 압력에 의해 개방되고, 사출과 동시에 가스 주입이 멈추면서 닫히도록 구성될 수 있으며, 상기 가스배출부는 사출 수지 유입에 따른 가스를 포집하도록 사출품과 연결되는 다수의 에어벤트부를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 발포사출 성형장치는, 가스배출부에 연결되며, 상기 제어부의 제어신호를 받아 개폐되는 솔레노이드밸브를 더 포함할 수도 있다.

또한, 상기 솔레노이드밸브에 연결되는 진공펌프를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 발포사출 성형장치는, 제어부에 의해 사출이 개시 또는 종료되도록 제어되는 사출기를 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면 GCP발포시에 기설치된 역압가스 주입관에 내압배출부를 설치함으로써 금형의 복잡성을 줄일 뿐만 아니라, 발포 사출품의 품질을 향상시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 발포사출 성형장치를 도시한 구성도이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 발포사출 성형장치에 구비된 내압배출부를 도시한 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 발포사출 성형장치를 도시한 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 발포사출 성형장치(100)는, 발포체를 성형하는 발포금형(110)과, 발포금형에 역압가스를 유입시키는 역압가스 유입관(115)과, 역압가스 유입관(115)에 설치되는 내압배출부(120)을 포함한다.

발포금형(110)은, 상부금형(미도시)과 하부금형(미도시)으로 구성되어 사출시에는 서로 밀착되어 밀폐된 내부공간을 형성하게 된다. 이와 같이 형성된 발포금형(110)내의 내부공간으로 사출기(140)를 통해 발포체를 주입하여 원하는 형태의 성형물을 제조할 수 있게 된다.

여기서, 발포금형(110)의 일측에는 가스배출부(117)가 구비되는데, 상기 가스배출부(117)는 사출 수지 유입에 따른 가스를 포집하도록 사출품과 연결되는 다수의 에어벤트부(미도시)를 포함할 수 있다.

또한, 발포금형(110)의 내측에는 금형내의 압력을 측정하도록 압력센서(111)가 설치된다.

역압가스 유입관(115)는, 금형 내부에 사출방향과 반대되는 역방향 압력을 발생시키는 역압가스가 유입되는 유로를 형성하도록 발포금형(110)의 일측에 연결된다.

상기 역압가스 유입관(115)은, 가스 주입시 가스 압력에 의해 개방되고, 사출과 동시에 가스 주입이 멈추면서 닫히도록 구성될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 발포사출 성형장치(100)는, 역압가스 유입관(115)에 내압배출부(120)가 설치된다.

내압배출부(120)는, 가스 역압(GCP) 발포시에 금형 내압을 일정하게 유지하는 장치로서, 발포금형(110)에 설치된 압력센서(111)에서 발포금형(110) 내의 압력을 모니터링하여 압력변동시에 이를 보상하도록 제어부(200)에서 내압배출부(120)를 제어하여 적정 보상압력을 생성하도록 구성된다. 내압배출부(120)의 상세한 구성은 도 2를 참조하여 후술한다.

본 발명의 일실시예에 따른 발포사출 성형장치(100)는, 역압가스 유입관(115)의 일측단이 연결되는 레귤레이터(regulator, 130)을 포함한다.

레귤레이터(130)는, 역압가스 발생기(150)에서 생성되는 역압가스가 충압펌프(160)에 의해 발포금형(110)으로 공급될 때, 역압가스가 일정한 압력으로 공급되도록 기능한다.

여기서, 역압가스는, 불활성 가스를 이용할 수 있으며, 일례로 질소가스를 사용할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 발포사출 성형장치(100)에 포함된 제어부(200)는, 압력센서(111)에서 수신된 금형내의 압력신호를 수신한다. 제어부(200)는 수신된 압력신호를 근거로 레귤레이터(130)를 제어하여 적절한 역압을 갖는 가스가 발포금형(110)으로 공급되도록 한다.

다른 실시예로서, 도면에 개시되지 않았지만, 압력센서(111)에서 압력신호를 수신한 제어부(200)가 역압가스 발생기(150) 및/또는 충압펌프(160)을 제어하여 발포금형(110)으로 공급되는 역압을 제어하도로 구성할 수도 있다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 발포사출 성형장치(100)는, 제어부(200)에 의해 사출이 개시 또는 종료되도록 제어되는 사출기(140)를 포함한다.

사출기(140)는 사출 수지를 발포금형(110)으로 공급하는 장치로서, 사출시 압력센서(111)에서 측정된 압력값을 제어부(200)에서 수신하고, 이 값을 근거로 제어부(200)에서 내압배출부(120)을 제어하여 GCP발포 사출시 금형내의 압력을 일정하게 유지되도록 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 발포사출 성형장치(100)는, 가스배출부(117)와 연결되는 솔레노이드밸브(170)와, 진공펌프(180)을 포함할 수 있다.

제어부(200)는 제어신호를 생성하여 솔레노이드밸브(170)을 개방 또는 폐쇄시키고, 솔레노이드밸브(170)와 연결된 진공펌프(180)을 동작 또는 정지시킴으로써 발포금형(110)내의 가스를 배출시킬 수 있게 된다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 발포사출 성형장치에 구비된 내압배출부를 도시한 것이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 발포사출 성형장치에 구비된 내압배출부(120)는, 역압가스 유입관(115)와 연결되도록 구성된다.

여기서, 내압배출부(120)는, 역압가스 유입관(115)과 연결되도록 소켓(123)이 구비되고, 소켓(123)의 몸체 내부에 피스톤(122)이 삽입되며, 피스톤(122)을 승하강시키는 유압실린더(121)를 포함함으로써 압력을 상승 또는 하강시킬 수 있도록 구성된다.

예를 들면, 발포작업이 시작되는 초기 시점에서는 발포액의 흐름이 발포금형(미도시)의 외곽부까지 도달하지 않은 상태일 뿐만 아니라, 발포액에 의한 발포작용이 활성화되지 않은 상태이므로, 발포작업의 시작과 동시에 본 발명에 의한 내압배출부(120)를 작동시킬 필요성은 없으며, 발포작업의 시작후 어느 정도의 시간이 경과하여 발포액의 흐름이 발포금형(미도시)의 외곽부 근처까지 도달하는 시점에서 본 발명에 의한 내압배출부(120)를 작동시켜 도 2의 피스톤(122)을 우측으로 이동시키면 발포금형(미도시) 내의 상승된 압력을 보상하여 일정한 압력으로 유지시킬 수 있게 된다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 발포사출 성형장치
110: 발포금형
120: 내압배출부
130: 레귤레이터
140: 사출기
150: 역압가스 발생기
160: 충압펌프
170: 솔레노이드밸브
180: 진공펌프

Claims

상부금형과 하부금형을 밀착시켜 형성되는 밀폐된 내부공간에 발포체를 성형시키기 위한 발포금형;
상기 발포금형의 일측에 연결되어 가스가 유입되는 역압가스 유입관; 및
상기 역압가스 유입관에 설치된 내압배출부;를 포함하는, 발포사출 성형장치.
청구항 1에 있어서,
상기 발포금형의 타측에는 가스배출부가 구비되는, 발포사출 성형장치.
청구항 2에 있어서,
상기 발포금형의 내측에는 압력센서가 포함되는, 발포사출 성형장치.
청구항 3에 있어서,
상기 역압가스 유입관은 압력을 조절하는 레귤레이터와 연결되는, 발포사출 성형장치.
청구항 4에 있어서,
상기 발포사출 성형장치는,
상기 압력센서에서 수신된 압력신호를 근거로 상기 레귤레이터를 제어하는 제어부를 더 포함하는, 발포사출 성형장치.
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 내압배출부는,
상기 역압가스 유입관에 일측이 연결된 소켓;
상기 소켓의 몸체 내부에 삽입되는 피스톤; 및
상기 피스톤을 승하강시키는 유압실린더를 포함하는, 발포사출 성형장치.
청구항 1에 있어서,
상기 역압가스 유입관은,
가스 주입시 가스 압력에 의해 개방되고, 사출과 동시에 가스 주입이 멈추면서 닫히도록 구성되는, 발포사출 성형장치.
청구항 1에 있어서,
상기 가스배출부는 사출 수지 유입에 따른 가스를 포집하도록 사출품과 연결되는 다수의 에어벤트부를 포함하는, 발포사출 성형장치.
청구항 5에 있어서,
상기 발포사출 성형장치는,
상기 가스배출부에 연결되며, 상기 제어부의 제어신호를 받아 개폐되는 솔레노이드밸브를 더 포함하는, 발포사출 성형장치.
청구항 9에 있어서,
상기 발포사출 성형장치는,
상기 솔레노이드밸브에 연결되는 진공펌프를 포함하는, 발포사출 성형장치.
청구항 5에 있어서,
상기 발포사출 성형장치는,
상기 제어부에 의해 사출이 개시 또는 종료되도록 제어되는 사출기를 포함하는, 발포사출 성형장치.