KR860001640B1 - 배출주입성형에 의한 속이 빈 성형제품 제조방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

배출주입성형에 의한 속이 빈 성형제품 제조방법 및 장치

제1도는 본 발명에 따라 속이 빈 성형제품을 얻기 위한 슬립배출주입성형 장치의 일실시예를 도시한 부분단면 개략도.

제2도와 제3도는 본 발명에 따른 배출주입성형법과 탈형법을 각각 도시한 부분정면도.

제4도는 본 발명의 적절한 실시예에 따라 필터요소내에 포함되는 배수도관용의 다공질관이 고정된 가압스크리인 구조를 도시한 투시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 주형 2 : 내압용기

3 : 필터요소 4 : 주형공간

5 : 배수수단 6 : 슬립공급덕트

7 : 오우버플로우덕트 31 : 성형제품

32,33 : 철망케이지

본 발명은 배출주입성형에 의한 속이 빈 제품제조방법 및 제조장치에 관한 것으로서, 특히 슬립(slip) 배출주입성형에 의해 속이 빈 성형품을 만든 후 소성하므로서 위생도기, 예술도자기, 기타 도자기로 된 용기나 탱크 등과 같은 속이 빈 요업제품 또는 도자기제품을 제조할 수 있수 슬립배출주입성형법과 그 제조장치에 관한 것이다.

예를 들자면, 종래의 슬립배출주입성형법은 건조된 것으로서 몇개의 조립식 석고주형의 공동속으로 슬립을 충만시켜 슬립으로부터 물을 흡수시키는 석고의 작용에 의해 석고주형 표면에 슬립을 침착시키고 석고주형 속에 잔존하는 미침착된 슬립을 중력에 의해 배출시키며 침착된 슬립의 수분을 석고주형 속으로 흡수시켜 성형이 된 제품의 강도를 크게 한 뒤 손으로 주형을 제거하므로서 성형제품을 얻는 것이다. 그러나 이러한 종래의 방법에 의해서는 건조된 석고주형의 제한된 수분흡수력으로 인해 8시간내에 불과 2개 이하의 성형품만 제조할 수 있을 뿐이고 물을 흡수한 사용된 석고주형을 6-18시간 동안 건조시킨 후에야 다시 사용할 수 있는 것이다. 더우기 작업시간당 생산능력이 극히 작고 이러한 석고주형의 수명은 장기간의 건조시에 발생하는 열화로 인해 극히 짧다(약 80회 정도). 따라서, 이러한 성형품의 제조경비는 커지게 된다. 주형건조에 소요되는 시간을 단축하기 위한 한가지 방법으로서 미국특허 제3, 156, 751호에는 면으로 된 로우프같은 다공질도관을 매몰시켜 이 도관이 주형의 외부에 있는 덕트와 연결이 되도록 하여 슬립을 주입성형하는 흡수성 주형에 관해 상술되어 있다. 이 경우에 있어서, 덕트를 통해 다공질 도관속으로 압축공기를 불어 넣어주므로서 사용된 주형외부로 흡수된 수분을 배출하여 주형을 건조시키고 있다. 그러나 이러한 주형은 조립 및/또는 건조시에 복잡하고 번거로운 수동식 작업을 해야 하기 때문에 실용적이 되지 못한다.

다른 한편으로는 미국특허 제3, 243, 860호에는 고형(속이 비지 않은)의 성수품을 제조하기 위한 슬립주입성형법이 상술되어 있는데 이 방법에서는 구멍이 형성된 강철제 후비요소로 지지된 최소한 두가지의 주형부분을 포함하는 주형을 반복해서 사용하고 있다. 고형주입법을 실시하기 위해 사용되는 장치는 각각의 접합식 주형부분에 구멍이 많은 강철제의 후비요소를 구성하여 성형이 될 제품의 형상을 형성하도록 한 최소한 두가지의 접합주형 부분으로 된 주형을 이용하고 있다. 미국특허 제3, 243, 860호에서는 침착되지 않고 잔류하는 슬립을 배출시키는 단계에 관해서는 절대로 공개되어 있지 않는데 이 특허에 나온 장치로부터 침착되지 않은 슬립을 사실상 배출시킬 수가 없다. 특히 이 특허에 도시된 제1도를 보면 주형부분을 서로 접합시켜 고정시킬 수는 있겠으나 주형부분(12)과 (14)사이의 접합표면을 통해 주형공간속에 있는 공기를 배출시키므로 주형(10)의 공간속에 가압식으로 슬립을 충만시킬 수 있다. 따라서 접합표면 사이의 틈세가 슬립침착으로 인해 폐쇄된다. 그러므로, 진공작용에 의해 주형공간으로부터 미침착된 슬립을 배출시킬 수는 없다. 그 이유는 틈새가 폐쇄되므로 해서 공기가 이 틈새를 빠져나갈 수가 없기 때문이다. 이러한 미국특허에 의한 방법에 있어서 슬립에 대한 가압효과는 공정의 목적달성에 있어서 1/5 이하로 감소되는데 그 이유는 성형된 제품의 중심부분에 있는 슬립이 고도로 점성이 있는 액체상태에 있게 되므로 해서 제품을 주입성형하기에 장시간이 소요되기 때문이다. 주형을 제거하고 난 후라도 성형품으로부터 점성의 슬립을 배출시키기가 불가능하다. 더우기 이 특허에 의하면 이렇게 해서 성형된 제품을 파손이나 변형됨이 없이 주형으로부터 탈형시키기가 극히 어렵다. 실제로 필요로 하는 것은 주형속에서 성형품을 둔 후에 30분 이상 경화시킨 다음 탈형해야 하는데 위생도기 같은 대형제품을 탈형시킬 경우 성형품 중 약 50%정도는 파손되어 버린다.

이러한 관계로 해서 "거의 5분이내의 성형시간으로서도 성형이 가능하다"라고 하는 특허내용(미국특허 제3, 243, 860호의 제 4 단, 51행 및 52행 참조)을 주목해야 한다. 그러나, 이 표현은 접시류같은 소형의 고형제품의 주입성형 그 자체를 주형속에서 슬립을 5분이내에 탈수시켜 할 수는 있겠으나 주형속에서 상당히 장시간 경화시킨 후 수동식 조작으로 제품을 탈수시킨다는 것으로 이해된다. 그러므로, 이러한 미국특허에 나온 방법과 장치는 주형으로부터 탈형시키기가 곤란하므로 위생도기같은 대형의 무거운 성형제품을 효과적으로 제조하는 데는 성공적으로 사용할 수 없는 것이다.

본 발명자들은 주형을 반복 사용하므로서 효과적인 슬립의 배출주입성형법에 관해 철저한 연구를 하였다. 본 발명자들은 최소한 두 개의 분할접합식 주형부를 구성하고 내부에 필터요소를 가진 내압성의 기밀식 용기를 주형부속에 포함시키며, 필터요소에는 필터물질보다 훨씬 다공성인 도관 또는 수분배출관을 구성하고 용기의 외부에 있는 구멍과 도관이 서로 통하게 한 주형을 이용하므로서 상술한 여러 문제점을 해결했다. 따라서, 슬립을 가압시켜 배수도관을 통해 물을 배출시키며, 특히 도관을 감압시켜 배수시키므로서 슬립주입성형단계를 효과적으로 실시할 수 있다. 그러므로 배수도관을 감압시키므로서 진공에 의하여 한쪽 주형부에 대해 갓 주입성형된 제품을 유지시키고 다른 나머지 주형부를 제거하며 매달려 있는 제품 아래로 스탠드를 이동시켜 제품이 파손이나 변형됨이 없이 스탠드 위에 방출되어 정치하게 된다.

위생도기같은 대형 또는 중형의 성형제품을 일반적으로 속이 빈 제품으로 만들어 성형시간 단축 및 소성단계에서의 열에너지와 중량감소를 시킬 필요가 있고 또한 그렇게 하는 것이 좋은데, 갓 성형된 이러한 속이 빈 제품은 극히 강도가 약하여, 특히 주형으로부터 탈형시킬 경우 변형이나 파손될 우려가 많다는 점에 유의해야 한다. 또한 이러한 속이 빈 성형제품은 본 발명에 따라 효율적으로 생산이 가능한 도자기제 탱크 또는 속이 빈 용기제조에 필요로 하는 것이다.

본 발명의 한가지 목적은 주형을 반복 사용하여 속이 빈 성형된 도자기제품을 제조할 수 있는 효과적이고도 효율적인 슬립배출주입성형 방법을 제시함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 제품성형시간과 파손 또는 변형됨이 없이 주형으로부터 성형품을 탈형하는 시간을 극소화함에 있고, 또한 이러한 속이 빈 제품을 제조할 수 있는 장치를 제시함에 있다.

본 명세서에 나온 "배출주입성형"이란 말은 주형의 공간속에 잔류하는 침착되지 않은 슬립을 배출시켜 슬립을 속이 빈 제품으로 주입성형하는 조작을 뜻한다. 또한 "속이 빈 성형제품"이란 말은 속이 빈 부분으로 구성된 성형제품과 세면기같은 속이 빈 주부분과 고형의 부분으로 구성된 성형제품을 뜻한다.

본 발명에 따라 제시된 도자기제품으로 된 속이 빈 성형제품을 제조하기 위한 슬립의 배출주입성형법은 최소한 두개의 분할접합식 주형부를 이용하여 주형의 공간을 형성하고 각 주형부 속에는 내부에 필터요소를 가진 내압성의 기밀식 용기를 포함시키며 필터요소에는 슬립속에 함유된 물을 배출시키는 수단, 즉 배수도관을 용기의 외부에 있는 구멍과 서로 통하도록 하여 적당한 간격으로 설치하며, 오우버플로우덕트가 있는 주형부 하나를 용기 외부와 통하도록 하고 나머지 다른 주형부에는 슬립공급덕트를 구성하여서 된 장치를 이용하여 다음과 같이 실시한다.

공급된 슬립이 오우버플로우덕트를 흘러 넘칠 때까지 슬립공급덕트를 통해 장치의 주형공간 속으로 슬립을 공급하고,

슬립공급덕트를 폐쇄한 후 슬립을 가압하여 주형으로부터 물을 제거함과 아울러 주형의 필터요소 위에 소요의 두께가 되도록 슬립을 침착시키며,

슬립공급덕트 위치를 하향 조정하여 주형속에 잔류하는 미침착된 슬립을 슬립공급덕트를 통해 배출시키고,

한쪽 주형부에 있는 배수수단을 감압처리하고 나머지 다른 주형부의 배수수단에 가압공기를 공급하여 필터요소와 성형제품 사이에 있는 약간의 물을 배출시킨 후 주형부를 제거한 다음 나머지 주형부속으로 성형제품을 흡인한 채로 현수되어 있도록 하고,

현수되어 있는 제품 아래로 스탠드를 넣어주어 주형부의 배수수단에 가압공기를 공급하여 필터요소와 성형제품 사이에 있는 약간의 물을 배출시킨 후 스탠드 위에서 성형제품을 파손 또는 변형없이 안전하게 탈형시킨다.

또한 본 발명에 의한 성형된 도자기제품을 제조하기 위한 슬립의 배출주입성형장치는 용기 외부에 있는 구멍과 통하는 도관같은 배수수단을 적당한 간격으로 설치한 필터요소의 내면이 성형될 제품의 형상을 형성하도록 한 필터요소 및 내압성의 기밀식 용기를 각각 구성한 상부 주형부 및 하부 주형부로 구성되어 있고 한가지 주형부에는 슬립공급덕트가 있고 다른 나머지 주형부에는 오우버플로우덕트가 있는 것으로서 용기의 외부와 통하도록 구성된 주형부의 공간을 형성하는 최소한 두개의 분할접함식 주형부로 된 주형과,

도관을 통해 주형부의 슬립공급덕트와 연결된 슬립탱크, 밸브 및 펌프와,

다중지관식 밸브와 오우버플로우탱크를 통해 주형부의 오우버플로우덕트와 연결된 공기압축기와,

다중지관식 밸브를 거쳐 관을 통해 필터요소의 도관같은 각 배수수단의 구멍과 연결된 공기압축기와 흡입펌프와,

취소한 한가지 주형부는 접함위치에서부터 대기위치까지 이동식으로 지지되어 있게 한 것으로서 각 주형부를 지지하는 지지수단 및 성형제품을 안전하게 수용하는 이동스탠드로 되어 있다.

본 발명을 첨부된 도면을 따라 상술한다.

여기서 주의할 점으로는 오우버플로우덕트가 있는 주형부 중 하나를 상부 주형부로 도시하였고 슬립공급덕트가 있는 나머지 하나의 주형부를 하부 주형부로 도시하였다는 점이다. 그러나, 이들 주형부를 필요에 따라 다른 방법(예 : 수평으로)으로 배치할 수 있는데, 주형의 공간내에 잔류하는 슬립을 배출할 경우 슬립공급덕트가 있는 주형부를 중력식으로 하향위치로 설계하며 제품을 스탠드위로 탈영시킬 경우에는 한쪽 주형부가 성형제품을 흡인하여 유지할 수 있도록 설계한다.

제1도는 본 발명에 따라 슬립을 배출주입성형하는 장치의 일실시예를 도시한 부분단면 개략도이다. 제1도에서 주형(1)에는 주형공간(4)을 형성하는 상부 주형부(2a)와 하부 주형부(2b)로 되어 있는 최소한 두개의 분할접합식 주형부가 있다. 각각의 주형부에는 내압성의 기밀식 용기(2)와 이 용기(2) 내부에 있는 필터요소(3)(3')가 있다. 필터요소의 내면은 주형부가 서로 접합될 때 성형이 될 제품의 형상을 형성한다. 각 필터요소에는 배수도관 같은 배수수단(5)(5')이 적당한 간격으로 설치되어 있다. 배수수단(이후부터는 도관이라고 함)은 용기(2) 외부의 구멍과 통해 있다. 상부 주형부(2a)에는 상부에 오우버플로우덕트(7)가 있고 하부 주형부(2b)에는 바닥에 슬립공급덕트(6)가 있는데, 이 덕트는 주형의 공간(4)과 용기(2) 외부의 구멍과 연결되어 있다. 상부 주형부는 지지바아(supporting bar)(23)(23)에 고정되어 있고 이들 주형부의 접합 위치로부터 하부의 대기위치까지 제1도에 도시된 바와 같이 두개의 점으로 그린 선을 따라 이동한다. 이동바아(24)(24)는 엘리베이터(25)(25)에 의해 구동된다. 상부 및 하부 주형부(2a)(2b)가 서로 접합되면 외부 플렌지에 있는 클램프(26)(26)로 견고히 고정시킨다. 주형(1)은 대개 도면에 표시된 바와 같이 두개의 주형부로 되어 있으나 성형이 될 제품의 형상과 구조에 따라 여러개의 복수부분으로 나누어 설계할 수도 있다.

주형(1)은 다음과 같은 방법으로 도관으로 연결된다. 오오버플로우탱크(9)를 오우버플로우덕트(7)와 연결하고 액면준위검지기(10)를 구성하며 또한 상부 위치에서 3방향밸브(11)와 도연결시킨다. 밸브(11)의 한쪽 끝을 개방시켜 대기와 통하게 하고 다른쪽 끝을 공기압축기(도시하지 않음)와 연결한다. 배수도관(5 또는 5')와 연결된 외부관(8 또는 8')을 기액분리기(12 또는 12')와 연결한다. 이 분리기(12 또는 12')에는 배수용밸브(13 또는 13') 또는 3방향밸브(14 또는 14')를 구성한다. 3방향밸브(14 또는 14')의 한쪽 끝을 공기압축기(도시하지 않음)와 연결하고 나머지 다른쪽 끝을 흡입펌프(도시하지 않음)와 연결한다.

가요성관(16)을 통해 슬립공급덕트(6)를 슬립공급장치(15)의 밸브(22)와 연결한다. 이 장치(15)는 슬립탱크(17), 입구가 탱크(17) 바닥과 연결된 펌프(18), 펌프(18)출구 및 밸브(21)(22)와 연결된 밸브(19) 및 밸브(21)를 통해 밸브(22)와 연결된 슬립복귀관(20)으로 구성되어 있다. 슬립공급장치(15)를 제1도에 도시된 바와 같이 주형(1)보다 낮은 위치에 설치하여 슬립의 중력침강이 일어나도록 한다. 그러나 슬립배출펌프(도시하지 않음)를 이용하여 이 장치(15)를 주형(1)보다 높은 위치에 설치할 수 있다. 성형제품을 이동시키는 웨건(27)을 설치하는데 이 웨건(27)에는 테이블리프터(29)와 콘베이어(28)를 구성한다. 테이플리프터(29)는 대기 위치(제3도의 두개점선으로 나타낸 것)으로 부터 제품수용위치(제3도의 선으로 나타낸 것)까지 이동한다. 팰리트(pallet)(30)는 성형제품(31)을 수용하는 것으로서 콘베이어(28) 위에다 설치한다.

제1도에 도시된 슬립의 배출주입성형장치는 상부 위치에 고정된 상부 주형부(2a)와 하부 주형부(2b) 아래 위치에서 이동식으로 지지된 하부 주형부(2b)로 되어 있지만 주형부 지지조건은 항상 이러한 실시예에 대해 국한된 것은 아니다. 예를 들자면 슬링공급덕트가 있는 하부 주형부는 위쪽을 아래로 회전시키도록 지지바아를 이용하여 지지시키고 오우버플로우덕트가 있는 주형부를 상하 이동이 가능하도록 다른 주형부의 상부 위치에 지지시킨다. 이러한 실시예에 있어서, 상부 주형부가 먼저 움직이고 슬립공급덕트가 있는 하부 주형부는 위쪽을 아래로 가게 하므로서 성형제품이 스탠드 위로 탈형된다. 이 실시예는 거의 돌출한 부분을 가진 성형제품은 하부 주형부속에 돌출부가 들어가도록 주형을 설계함에 있어서 상부가 먼저 움직인 다음 탈형에 대비해서 현수되어 있는 성형제품과 함께 하부 주형부가 위쪽을 아래로 가게 하므로서 미침착된 슬립이 쉽사리 배출하게 되고 성형제품이 안전하게 스탠드 위로 탈형되게 하는 방식으로 돌출부가 있는 성형제품을 성공적으로 제조하는 경우에도 특히 사용된다.

위에 나온 필터요소(3)(3')는 여기에 가해지는 압력을 견디어 낼 수 있는 적당한 자기점착성 또는 응집성을 가진 다공성 필터재료로 되어 있다. 필터요소용 다공성물질로서는 석고, 다공성 시멘트, 다공성 플라스틱, 다공성 금속, 다공성 요업체 및 이들의 혼합물들로서 필터물질로 공지되어 있는 것들이다. 필터요소를 포함하는 주형을 효율적으로 조립한다는 관점에서 필터용 다공성물질은 특히 물 또는 액체속에서 분산이 되는 재질의 것이라야 한다. 상술한 도관같은 배수수단(5)(5')들을 필터물질보다 훨씬 다공질인 관 또는 코오드같은 투과성 도관으로 구성하는 것이 좋다. 이러한 투과성물질들은 필터물질보다 훨씬 투과성이고도 다공질인 한에 있어서 특별히 제한을 받지 않는다. 예를 들자면, 편직된 섬유(예 : 목면)로 된 관으로서 바깥 직경이 약 2mm-약 20mm의 것은 필터용으로 대표적인 물질로 효과적으로 사용된다.

배수도관(5)(5')을 가진 필터요소(3)(3')를 다음과 같은 방법으로 효과적으로 만들수 있다. 우선 필터요소(3)(3')와 배수도관(5)(5')의 내면 사이의 거리가 성형이 될 제품의 경우보다 큰 칫수(예 : 40mm-100mm)를 가진 형을 제조한 다음 이 형의 표면에 대해 철망을 압입하여 주므로서 필터요소(3)(3')의 형상과 유사한 형상을 가지며 제4도에 도시된 바와 같은 케이지(32)와 같은 가압된 철망케이지가 된다. 배수도관 형성을 위해 철망 주위에 관을 권취하여 주므로서 한개 이상 여러개의 다공질관을 인접한 관 사이의 적당한 간격으로, 즉 5-100mm의 간격으로 가압된 철망케이지(32)에다 고정시킨다.

다공질관의 고정된 가압성형된 철망케이지(제4도의 33)는 각각 상부 주형부(2a)와 하부 주형부(2b)의 내압용기속에 수용된다. 다공질관의 끌을 내압용기(2) 외부의 구멍(8)(8') 속에 삽입한 다음 성형이 될 제품의 원형의 각기 상응하는 부분을 가압성형된 철망케이지(33)와 내압용기로 된 하부 주형부(2b) 속에 설치하는데 가압성형된 철망케이지와 원형 사이의 거리가 필터요소의 유효두께를 형성한다. 상술한 필터물질로 된 슬러리를 하부 주형부(2b)의 용기와 원형사이에 형성된 공간속으로 부어넣은 후 경화시켜 하부 주형부를 형성한다. 다공질로 된 필터물질을 경화시킨 후 상부 주형부(2a)의 가압성형된 철망케이지(33)를 가진 용기를 하부 주형부(2b)와 접합시킨다. 이어서 액화된 필터물질(예 : 슬러리)을 상부 주형부92a)의 용기와 원형의 상부 사이에 형성된 공간속으로 부어넣고 경화시킨다.

마지막으로 내압용기(2)를 두 부분으로 나누고 성형이 될 제품용의 공간을 형성하던 원형을 제거한다. 따라서 두 개의 분할접합식 주형부를 가지며 각 주형부가 내압용기, 용기내의 필터요소 및 이 필터요소내에 적당한 간격으로 설치된 배수도관으로 구성되고 도관이 용기 외부의 구멍과 서로 통해 있는 하나의 주형이 성공적으로 제조되는 것이다.

배수도관 형성을 위한 다공질관 배치에 있어서 제4도에 개략적으로 도시된 바와 같이 바람직한 것은 하나의 연속도관 같은 것을 이용하여 가압성형된 철망케이지(32)의 한개 또는 두 표면만 포함하도록 하고 각 관의 한쪽 또는 양쪽 끝을 각 용기의 외부에 있는 구멍과 서로 통하도록 하므로서 배수처리, 물의 가압배수처리 및 감압처리에 의한 성형제품의 효과적인 주형부에의 흡입과 필터요소의 국부적인 파괴에 대한 대비가 가능한 것이다. 다시 말하자면, 필터요소에 포함된 배수도관을 다공질관 등으로 된 다수의 도관으로 형성시키는데(제4도의 경우에서는 4개 또는 5개의 도관) 각 도관은 서로 무관하게 내압용기 외부의 구멍과 통하도록 하는 것이 좋다.

필터요소와 장치에 대한 적합한 실시예를 보면 다음과 같다. 그러나 사용되는 필터물질, 사용되는 슬립등에 따라 제시된 내용에 입각하여 종래의 방법으로 이들 데이터를 쉽사리 보완할 수 있다.

(가) 필터요소의 유효두께

유효두께라 함은 필터요소의 내면과 배수도관 사이의 거리를 말한다. 소요의 두께는 필터요소의 기계적인 강도와 여과특성에 따라 좌우된다. 양호한 기계적인 강도를 가진 두께 1mm 이하의 다공판을 사용해도 된다. 석고같은 부서지기 쉬운 필터물질의 경우에 있어서 두께는 기계적인 강도를 고려하여 결정되며 배수도관 직경에 대해 1-8배의 두께범위로 하는데 약 2-5배 정도의 두께범위가 바람직하다. 예를 들자면, 직경이 10mm인 편직된 목면관의 경우에는 약 20mm 정도의 두께를 이용한다. 유효두께가 100mm 이상일 경우에는 주형으로부터 성형제품을 원활하게 탈형하기가 곤란해질 때가 간혹 있다.

(나) 필터물질의 기공율

이것은 필터물질의 기계적인 강도에 따라 좌우되는데 10-80% 범위가 보통이다. 석고의 경우 기공율은 50-60% 범위가 바람직하며, 약 40-45% 정도가 대표적이다.

(다) 필터물질의 기공크기

이것은 사용되는 슬립과 압력에 따라 좌우되는데 1-60미크론 범위가 보통이다. 석고의 경우 기공크기는 1-40미크론 범위가 바람직하며 1-30미크론 범위로 하는 것이 대표적이다.

(라) 필터물질의 투과성변화

필터물질의 투과성은 원칙적으로 거의 균일해야 하나 투과성이 약 15% 정도까지 변하는 것도 실험적으로 허용이 된다.

(마) 배수도관 사이의 거리 또는 간격

이것은 사용되는 슬립의 특성, 도관용 다공성재질 및 성형이 되는 제품의 형상과 크기에 따라 좌우된다. 외경이 10mm인 편직된 목면관의 경우에 있어서 도관 사이의 간격을 0-100mm 범위로 하는데 특히 5-60mm 범위가 바람직하며 10-50mm 범위가 대표적이다.

본 발명에 따른 슬립의 배출주입성형법을 제1도에 표시된 장치를 이용하여 다음과 같은 방법으로 실시한다.

펌프(18)를 이용하여 가압된 슬립을 밸브(19), 밸브(22), 가용성관(16) 및 슬립공급덕트(6)를 통해 상부 주형부(2a)와 하부 주형부(2b)가 서로 접합하여 생긴 주형의 공간(4)속으로 공급한다. 밸브(11)를 슬립공급 도중 개방하여 대기와 통하게 한다. 공급된 슬립이 오우버플로우덕트(7)를 통해 오우버플로우탱크(9)에 도달하면 액면검지기(10)가 지시하는 바에 따라 분명히 펌프(18)가 작동을 중지하게 되고 밸브(22)가 폐쇄된 다음 밸브(11)를 돌려주면 약 5-15kg/㎠ 정도의 압축된 공기가 오우버플로우탱크(9) 속으로 공급되면서 주형공간(4)속에 슬립이 가압 공급된다. 이와 동시에 밸브(13)(13')를 돌려주므로서 기액분리기(12)(12')내의 압력은 대기압으로 되거나 밸브(13)(13')를 폐쇄시키고 밸브(14)(14')를 돌려주므로서 약 300-700mmHg의 부압으로 된다. 이와같이 하여 주형의 공간(4)내에 있는 가압된 슬립이 필터요소(3)(3')의 표면에 신속히 침착되는데, 그 이유는 슬립중에 함유된 물은 필터요소를 통해 낮은 압력상태로 있는 배수도관(5)(5')속으로 배출되기 때문이다. 미리 설정된 시간, 즉 약 9분동안 9mm 두께로 침착처리한 후 오우버플로우탱크(9) 내의 압력은 밸브(11)를 돌려주게 되면 대기압으로 복귀되고 주형공간(4)에 잔류하는 미침착된 슬립은 밸브(22)(21)를 개방시키므로서 슬립공급덕트(6), 가요성관(16), 밸브(22), 밸브(21) 및 슬립복귀관(20)등을 경유하여 슬립탱크(17)로 복귀하게 된다(제2도 참조). 슬립을 배출시킨 후 밸브(11)를 가압공기공급원쪽으로 개방하고 밸브(22)를 폐쇄시키므로서 압축된 공기를 이용하며 침착된 슬립을 다시 가압하여 수분함량을 균일히 감소시킨다. 재가압처리 및 슬립배출 도중 기액분리기(12)(12')내의 압력은 대기압 또는 부압으로 유지된다.

이어서 기액분리기(12)내의 압력은 부압으로 되고 밸브(13')를 폐쇄하고 밸브(14')를 돌려주므로서 압축공기가 기액분리기(12') 속으로 공급되며 배수도관(5')은 가압되어 필터요소(3')의 표면과 성형제품 사이의 필터요소(3')에 잔류하고 있는 약간의 물이 빠져나와 이들 사이에서 물막(water film)을 형성한다. 하부 주형부(2b)는 상부 주형부(2a)와 분리되어 하향으로 이동하여 주형부(2b)를 떼어내게 되고 진공에 의해 성형제품(31)이 흡인되어 필터요소(3) 속으로 들어가서 상부 주형부에서 매달려 있게 된다. 성형제품용 웨건(27)은 현수된 제품(31) 밑에서 이동하며 태이블리프터(29)는 위로 올라가서 스탠드(30)가 성형제품(31)의 바닥에 도달하도록 한다. 이어서 밸브(14)를 돌려주면 기액분리기(12) 속으로 압축공기가 공급되므로서 배수도관(5)을 가압하게 된다. 이와같이 하여 필터요소(3)내에 잔류하는 약간의 물이 필터요소(3)와 성형제품(31) 사이에서 빠져나오므로서 이들 사이에 물막을 형성하고 성형제품(31)은 상부 주형부(2a)에서 방출되어 중력에 의해 스탠드(30) 위에 정치하게 된다. 이어서 태이블리프터(29)가 아래로 이동하고 성형제품용 웨건(27)이 제3도에 도시된 두 점으로 된 선으로 나타낸 대기위치로 이동하므로서 스탠드(30) 위에 놓인 속이 빈 성형제품(31)을 얻게 된다. 하부 주형부(2b)는 위로 올라가서 상부 주형부(2a)와 접합하여 클램프로 고정되어 그 다음 주입성형공정에 들어가게 된다.

상부 주형부를 먼저 이동시킨 다음 하부 주형부의 위쪽이 아래로 가게 하는 실시예에 있어서, 상부 주형부의 필터요소와 성형제품 사이에 우선 물막을 형성시키고 상부 주형부를 위쪽으로 이동시키므로서 성형제품을 하부 주형부속으로 흡인시킨 후 현수되어 있는 성형제품과 더불어 하부 주형부의 위쪽이 아래로 가도록 하는 점 외에는 앞서 상술된 조작방법과 동일한 조작을 한다.

슬립의 배출주입성형법의 적합한 실시예는 아래에 나와 있다. 그러나 이들 데이터는 필터물질, 슬립의 특성 등에 따라 본 내용에 입각하여 종래의 방법으로 쉽사리 보완할 수 있다.

( i ) 사용되는 슬립의 조성

주입성형 또는 배출주입성형에 종래부터 사용되던 슬립을 본 발명에 성공적으로 사용할 수 있다. 슬립의 조성은 다음에 나오는 실시예에 있는 바와 같은데 사용량은 wt%이고 고체조성물 중에는 약간의 수분이 함유되어 있다.

점 토 17-38%(대표치 24%)

도석분말 40-60%(대표치 48.5%)

장 석 10-20%(대표치 14%)

샤 모 트 8-10%(대표치 9%)

백 운 석 0.1-1.0%(대표치 0.5%)

고형성분에 대한 수분 35-50%(대표치 40%)

(ⅱ) 슬립온도

슬립의 온도범위는 보통 10-60℃인데 15-40℃가 바람직하며 25-35℃가 대표적이다. 실제로 차거운 기후조건에서 슬립을 28℃ 정도까지 가열하고 슬립을 온화하거나 뜨거운 기후조건에서 이 온도에서 유지한다. "슬립"이란 말은 위에서 주어진 온도에서 주입성형 또는 배출주입성형요의 요업 또는 도자기원료의 유동성 액상현탁물이다.

(ⅲ) 침착단계에서의 슬립에 가하는 압력

압력범위는 1kgf/㎠에서 부터 필터요소의 안전압까지인데 5-50kgf/㎠ 정도의 범위가 바람직하며 7-30kgf/㎠ 정도의 범위가 대표적이다.

(ⅳ) 침착단계에서의 배수도관의 감압

이 압력은 사용되는 도관과 필터요소에 따라 좌우된다. 감압 정도를 0으로 하는데 일반적으로 10mmHg에서부터 필터요소의 안전압까지의 범위로 하며 약 200mmHg 이상이 바람직하며 약 500mmHg 이상으로 하는 것이 대표적이다.

본 발명자들이 뜻하지 않게 발견한 사실로서는 필터요소 위로 슬립을 침착시키는 과정에 있어서 침착속도는 슬립에 가해진 압력과 도관을 통해 빠져나가는 압력의 합에 비례하지 않는다는 것이다. 특히 1차 침착과정에서 도관을 감압시켜도 필터요소가 건조하면 큰 차이가 생기지 않으나 후반의 침착과정에서는 침착속도와 성형제품의 경도는 배수도관을 감압시켜 주면 현저히 증가된다. 더우기 1차 침착과정에서 도관을 감압시키면 필터요소가 폐쇄될 때가 있다. 침착단계 중 후반 약 2/3-1/20 정도에서만 도관을 감압시키는 것이 효과적인데 약 1/2-1/10 정도에서 감압시키는 것이 좋다. 여하튼간에, 본 발명에 의한 슬립 침착단계에서 최소한 어느 정도의 침착도중 배수도관을 감압처리하는 것이 바람직하다.

(ⅴ) 슬립의 침착두께

속이 빈 성형제품의 경우 적절한 두께는 약 3mm-25mm 범위가 일반적인데 실제로는 약 10mm 정도이다. 침착량과 성형시간은 이 두께범위에 거의 비례한다.

(ⅵ) 성형제품탈형시의 표면경도

고무경도시험기(피이코크 컴퍼니제)로 경도를 측정한다. 본 발명에 따라 다음과 같은 경도를 가진 성형제품을 탈형하여 파손이나 변형됨이 없이 스탠드위에 둘 수 있다. 성형제품의 외부표면 60-80, 특히 70-80, 성형제품의 내부표면 30-40.

(ⅶ) 탈형시 물을 배출시키기 위해 도관에 가해지는 압력

이 압력은 필터요소에 따라 좌우되는데 0.5-9kgf/㎠의 범위가 일반적이고 1-7kgf/㎡ 범위가 바람직하며 2-5kgf/㎠의 범위가 대표적이다.

(ⅷ) 성형제품을 주형부의 필터요소 속으로 흡인하기 위한 도관의 배출

감압정도는 10mmHg 이상이 일반적이고 200mmHg 이상이 바람직하며 500mmHg 이상이 대표적이다.

[실시예 및 비교실시예]

제1도에서부터 제3도까지에 도시되었으며 앞서 상술된 바 있는 장치를 사용하여 배출주입성형조작을 하므로서 속이 빈 성형제품을 제조했다. 사용된 배수도관을 제4도에 도시된 바와 같다. 사용된 장치의 명세와 주입성형 및 탈형조건은 다음과 같다.

① 필터요소의 유효두께 : 약 70mm

② 필터물질의 기공율 : 약 42%

③ 필터물질의 기공 크기 : 약 3미크론

④ 투과성변화 : 약 10%

⑤ 배수도관 사이의 간격 : 약 30mm

⑥도관재료 및 외경 : 편직된 목면관, 약 10mm

⑦ 필터물질 : 석고

⑧ 사용된 슬립의 조성 : 앞서 상술된 대표적인 조성으로 된 것임.

⑨ 슬립온도 : 약 29℃

⑩ 침착단계에서 슬립에 가해진 압력 : 약 10kgf/㎠

⑪ 침착단계에서 배수도관의 감압 : 침착단계 후반 1/2도중 약 500mmHg

⑫ 슬립의 침착두께 : 약 9mm

⑬ 탈형시 성형제품의 고무경도계에 의한 경도 : 성형제품의 외부표면 약 70

성형제품의 내부표면 약 35

⑭ 성형제품의 치수 : 수조용 성형제품

약 200mm×약 360mm×약 390mm(높이)

제1도에서 제3도까지 도시된 것과 유사한 수조용 성형제품을 본 발명에 따라 제조했다. 슬립공급에서 시작하여 슬립의 배수처리 완료까지의 침착단계는 약 12분 소요되었다. 변형이나 파괴됨이 없이 안전하게 스탠드 위에 성형제품을 탈형시키는 단계는 약 2분 소요되었다.

비교를 하기 위해 본 발명의 조건외의 조건을 적용의 다음의 실험을 실시했다.

㉮ 성형제품을 흡인하여 현수시키기 위해 배수도관을 감압처리하지 않았을 경우에 있어서, 주형속에서 성형제품을 장시간 둔 후 번잡스런 수동식 조작에 의해 성형제품을 탈형해야 했다. 성형제품을 1시간 둔 후 탈형했을 때 성형제품은 파손되었다. 성형제품을 주형속에서 1.5시간 둔 후 수동식 조작에 의해 성형제품을 탈형했다.

㉯ 성형제품과 필터요소 사이에 있는 물을 배출시키기 위해 배수도관에 압축공기를 가하지 않았을 경우에 있어서 성형제품의 체적을 건조시켜 수축시키므로서 제품을 탈형시켜야 했다. 따라서 주형속에서 건조시켜 제품을 탈형시키는데 2시간이 소요되었다.

앞서 상술한 바와 같이 본 발명에 따라 속이 빈 성형제품제조용 장치를 사용하여 슬립을 배출주입성형하는 방법은 주형속에는 슬립을 가압하고 주형속에 형성한 배수수단을 통해 배수시키는 단계와, 성형제품과 주형부분 사이에 있는 약간의 물을 배출시켜 이 주형부분을 제거하고 나머지 다른 주형부분 위로 성형제품을 흡인시켜 현수되도록 하는 단계 및 성형제품과 2차 주형부의 필터요소 사이에 있는 약간의 물을 배출시켜 중력에 의해 스탠드 위에 성형제품이 놓이도록 하는 단계로 되어 있다. 따라서 무엇보다도 다음과 같은 우수한 효과를 실현할 수 있다.

(ⅰ) 미리 설정된 명세에 부합되는 것으로서 변형과 파손됨이 없는 주입성형된 제품을 스탠드 위에 신속히 제조할 수 있는데, 그 이유는 제조단계 도중 성형제품 하등의 국부적인 변형력이 작용하지 않기 때문이다.

(ⅱ) 슬립의 가압과 필터요소내에 형성된 도관을 통한 적극적인 배수처리에 의한 상승효과로 인해 슬립침착시간이 현저하게 단축되므로서 한개의 성형제품 제조를 위한 주입성형 및 탈형을 포함하는 전체조작시간은 약 15분 정도로 짧다.

(ⅲ) 필터요소를 건조시킴이 없이도 연속적으로 주입성형을 실시하므로서 종래의 수동식 조작에 의한 배출주입성형조작시에 1일당 두 개의 제품을 제조하는 능력에 비해 생산능력이 약 48배 정도 증가된다.

(ⅳ) 더우기 본 발명에 의한 장치에서의 주입성형은 약 800-1000회 정도의 성형조작에서도 내구성이 있다.

(ⅴ) 결과적으로 생산성은 크게 향상되고 성형제품 제조경비도 현저히 감소된다.

Claims (23)

1. 최소한 두 개의 분할접합식 주형부를 이용하여 주형의 공간을 형성하고 각 주형부속에는 내부에 필터요소를 가진 내압성의 기밀식 용기를 포함시키며 필터요소에는 용기의 외부에 있는 구멍과 연결되는 배수수단을 설치하며 주형부 하나에는 용기 외부와 통하는 오우버플로우덕트를 구성하고 나머지 다른 주형부에는 슬립공급덕트를 구성하여서 된 장치를이용 하여 거의 속이 빈 성형제품을 제조하기 위한 슬립의 배출주입성형법에 있어서, 공급된 슬립이 오우버플로우덕트를 흘러넘칠 때까지 슬립공급덕트를 통해 주형의 공간속으로 슬립을 공급하고, 슬립공급덕트를 폐쇄한 후 슬립을 가압하여 주형으로부터 배출되는 물을 제거하면서 주형의 필터요소 위에 소요의 두께가 되도록 슬립을 침착시키며, 슬립공급덕트 위치를 하향조정하여 주형속에 잔류하는 미침착된 슬립을 슬립공급덕트를 통해 배출시키고, 한쪽 주형부에 있는 배수수단을 감압하여 한쪽 주형부와 성형제품 사이에 진공을 형성하고 나머지 다른 주형부의 배수수단에 가압공기를 공급하여 필터요소와 성형제품 사이에 있는 약간의 물을 배출시킨 후 나머지 주형부를 성형제품으로부터 제거한 다음 한쪽 주형부속으로 성형제품을 현수하여 스탠드 위로 이동시키고, 주형부의 배수수단에 가압공기를 공급하여 주형부의 필터요소와 성형제품 사이에 있는 약간의 물을 배출시킨 후 스탠드 위에 성형제품을 안전하게 탈형시키는 단계로 된 배출주입성형에 의한 속이 빈 성형제품 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 슬립의 가압처리 도중 배수처리수단을 감압시키는 제조방법.
3. 제 2 항에 있어서, 배수처리수단의 감압처리를 침착단계의 후반 약 2/3-1/20 정도의 과정에서 실시하는 제조방법.
4. 제 1 항에 있어서, 배수처리수단으로서 배수도관을 사용하는 제조방법.
5. 제 2 항에 있어서, 배수처리수단으로서 배수도관을 사용하는 제조방법.
6. 제 1 항에 있어서, 슬립으로서 요업 또는 도자기 원료의 유동성 액체현탁물을 사용하는 제조방법.
7. 제 1 항에 있어서, 슬립을 배출한 후 가압공기를 가하여 침착된 슬립을 가압하고 성형제품의 수분함량을 저하시키는 제조방법.
8. 제 1 항에 있어서, 주형부를 상부와 하부 위치에 설치하여 서로 접합되도록 한 제조방법.
9. 제 8 항에 있어서, 1차로 상부 주형부를 제거하고 하부 주형부의 위쪽을 아래로 가도록 하여 성형제품을 현수시킨 후 스탠드 위로 탈형시키는 제조방법.
10. 제 9 항에 있어서, 슬립공급덕트가 있는 하부 주형부에 돌출부를 수용하도록 주형을 만드므로서 거의 돌출부를 가진 성형제품을 제조하는 제조방법.
11. 제 4 항에 있어서, 필터요소에 구성된 배수도관을 다수의 도관으로 나누고 각 도관을 내압성 용기 외부의 구멍과 연결시키는 제조방법.
12. 용기 외부에 있는 구멍과 통하는 배수수단을 가진 필터요소의 내면이 성형이 될 제품의 형상을 형성하도록 하며, 용기 내부에 필터요소와 내압성의 기밀식 용기를 포함시킨 각 주형부를 구성하여서 된 최소한 두 개의 분할접합식 주형부가 주형의 공간을 형성하도록 하고, 한쪽 주형부에는 슬립공급덕트를 구성하며 다른 한쪽 주형부에는 용기의 외부와 통하는 오우버플로우덕트를 구성하여서 된 주형과, 도관을 통해 주형부의 슬립공급덕트와 연결된 슬립탱크, 밸브 및 펌프와,

    다종지관식 밸브와 오우버플로우탱크를 통해 주형부의 오우버플로우덕트와 연결된 공기압축기와, 다종지관식 밸브를 거쳐 관을 통해 각 배수수단의 구멍과 연결된 공기압축기와 흡입펌프와, 최소한 한가지 주형부가 이동식으로 지지되게 한 것으로서 각 주형부를 지지하는 지지수단 및 성형제품을 안전하게 수용하는 이동스탠드로 구성된 슬립의 배출주입성형에 의한 성형제품 제조장치.
13. 제12항에 있어서, 배수수단으로서 배수도관을 사용하는 제조장치.
14. 제12항에 있어서, 최소한 한개의 주형부를 여러개의 주형부분으로 나눈 제조장치.
15. 제12항에 있어서,주형의 공간속에 잔류하는 미침착된 슬립을 배출할 경우 슬립공급덕트가 있는 주형부를 하향식으로 하고 제품을 스탠드 위로 탈형시킬 경우 주형부 하나를 이용해 성형제품을 흡인하여 현수할 수 있도록 한 제조장치.
16. 제12항에 있어서, 주형부를 상부 및 하부 위치에 설치하여 서로 접합되도록 한 제조장치.
17. 제16항에 있어서, 하부 주형부를 위쪽이 아래로 회전하도록 설계하여 성형제품을 스탠드 위에 탈형시킬 경우 성형제품을 흡인하여 현수시킬 수 있게 한 제조장치.
18. 제15항에 있어서, 거의 돌출부를 가진 성형제품 제조를 위해 슬립공급덕트가 있는 주형부에 돌출부를 포함시켜 성형제품을 흡인하여 현수시킬 수 있게 한 제조장치.
19. 제17항에 있어서, 거의 돌출부를 가진 성형제품를 제조를 위해 슬립공급덕트를 가진 하부 주형부속에 돌출부를 포함시킨 주형을 이용한 제조장치.
20. 제12항에 있어서, 다공성이지만 슬립을 여과하는 적합한 응집성 또는 자기결합성을 가진 내압성 필터물질로 된 필터요소로 된 제조장치.
21. 제13항에 있어서, 필터요소보다 휠씬 다공성인 투과성관 또는 코오드로 된 배수도관을 이용한 제조장치.
22. 제21항에 있어서, 투과성관으로서 편직된 섬유관을 이용한 제조장치.
23. 제13항에 있어서, 필터요소에 구성된 배수도관을 여러개의 도관으로 나누어 설치하고 각 도관을 서로 무관하게 내압성 용기의 외부에 있는 구멍과 통하도록 한 제조장치.

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