(19)대한민국특허청(KR)
(12) 등록특허공보(B1)
(51) 。Int. Cl.
B29C 45/72 (2006.01)
B29C 45/73 (2006.01)
B29C 45/78 (2006.01)
(45) 공고일자
(11) 등록번호
(24) 등록일자
2006년10월04일
10-0631336
2006년09월27일
(21) 출원번호 10-2006-0047100 (65) 공개번호
(22) 출원일자 2006년05월25일 (43) 공개일자
(73) 특허권자 (주)폴리텍
충북 청원군 강외면 서평리 153-1
(72) 발명자 유기종
인천 남동구 만수5동 902-2
권구섭
충북 청주시 흥덕구 복대1동 주은아파트 102동 902호
(74) 대리인 윤의상
(56) 선행기술조사문헌
JP10015982 A
JP2001328145 A
JP2005035242 A
JP10315292 A
JP2002273771 A
JP2005349646 A
* 심사관에 의하여 인용된 문헌
심사관 : 김경환
(54) 성형물의 공동성 기포 제거방법
요약
성형물이 제작되는 주 금형부와 연결되게 보조 금형부을 구비하고, 주 금형부와 보조 금형부의 냉각시간을 조절하여 보조
금형부 내의 용융물질이 주 금형부 측으로 거동하게 함으로써, 두께가 두껍거나 두께의 차등이 심한 성형물의 중심부에 형
성되는 공동성(空洞性) 기포의 발생 및 두께가 얇은 성형물의 싱크 마크의 발생을 방지할 수 있어, 제작된 성형물의 기계적
인 강성 및 신뢰성을 높일 수 있는 성형물의 공동성 기포 제거방법이 개시되어 있다. 본 발명에 따른 성형물의 공동성 기포
제거방법은 성형하고자 하는 성형물이 제작되는 주 금형부와 주 금형부과 연결되는 보조 금형부를 제작하고, 주 금형부 및
보조 금형부 측으로 용융수지를 투입한 후, 보조 금형부의 냉각을 지연시키면서 주 금형부를 냉각시킬 때 주 금형부 내의
용융수지가 고형화되는 시점에서 보조 금형부를 주 금형부와 같은 조건 하에서 냉각시키면서 보조 금형부의 끝단에 해당
하는 성형물의 표피를 천공하여 대기압에 의해서 보조 금형부 내의 용융수지가 주 금형부의 공동성 기포가 발생하는 측으
로 쉽게 거동되게 한다.
명세서
발명의 상세한 설명
등록특허 10-0631336
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발명의 목적
발명이 속하는 기술 및 그 분야의 종래기술
본 발명은 성형물의 공동성 기포 제거방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 성형물이 제작되는 주 금형부와 연결되게 보
조 금형부를 구비하고, 주 금형부와 보조 금형부의 냉각시간을 조절하여 보조 금형부 내의 용융물질이 주 금형부 측으로
거동하게 함으로써, 두께가 두껍거나 두께의 차등이 심한 성형물의 중심부에 형성되는 공동성 기포의 발생 및 두께가 얇은
성형물의 싱크 마크의 발생을 방지할 수 있어 제작된 성형물의 기계적인 강성 및 신뢰성을 높일 수 있는 성형물의 공동성
기포 제거방법에 관한 것이다.
일반적으로, 제품을 성형하고자 할 때, 두께가 두꺼운 성형물, 또는 두께의 차등이 심한 성형물을 성형 하면, 두께가 두꺼
운 성형물은 두께의 중심부위 또는 두께의 차등이 심한 성형물은 가장 두꺼워서 늦게 냉각되는 위치에서 공동성 기포(空氣
가 아닌)가 발생한다.
공동성 기포의 발생 원인으로는, 열로 용융물질(이하; 수지(樹脂)라 함)을 용융하게 되면 수지는 부피가 팽창하게 된다. 즉
비용적(比容積)이 커진다. 냉각과정에서 냉각되는 순서는 성형물의 외부부터 냉각이 시작되어 내부로 냉각이 되어간다. 따
라서 내부의 온도는 항상 외부보다 항상 높을 수 밖에 없다. 그러므로 외부 표면은 냉각되어 고형화가 되더라도 내부의 중
심부는 고형화가 되지 않고 유동성을 유지하고 있는 상태에서 내부는 성형 시 작용시킨 내부 압력이 비용적 저하로 인하여
부피 수축을 보상하지 못하게 되어 상대 압력이 점점 떨어지고, 궁극적으로 음압(마이너스 압력)이 점점 심화되어져서 충
진 할 수지가 부족한 결과가 되며, 수지는 점성에 의하여 가장 가까운 부위로 이동하고 나면 그 부위는 공동화가 된다.
특히 이러한 공동화 현상이 두꺼운 성형물에서 나타나고, 얇은 성형물에서는 발생하지 않는 이유는 얇은 성형물의 경우에
사출압과 사출 보압으로 보상이 되기 때문이며, 조금 더 두꺼운 성형물인 경우에는 싱크 마크(Sink mark;표피 주저앉는 현
상)로 나타난다. 그러나 내부에 발생한 음압이 싱크 마크로 수축을 일으키지 못할 정도로 두꺼운 성형물인 경우에는 공동
성 기포가 생기게 된다.
전술한 문제점을 해결하기 위해서 종래 개시된 성형물의 사출 성형방법으로는 첫째, 얇은 뚜께의 성형물을 연속적으로 적
층하는 방법과 둘째, 수지에 발포제와 발포 지연제를 혼입하여 성형하는 방법이 최근에는 널리 사용되고 있는 실정이다.
그런데, 전술한 성형방법 중 첫 번째의 방법으로 제작된 성형물에서는 공동성 기포가 발생하지 않으나 성형물 내부 또는
외부에 적층 경계가 존재하여 적층 경계가 박리되는 문제점이 있었다. 또한 성형물의 두께에 따라서 연속적으로 사출성형
이 이루어져야 하기 때문에 사출비가 증가하는 또 다른 문제점이 있었다.
또한, 두 번째 방법인 발포제와 발포 지연제를 혼입 사용하는 방법은 육안(肉眼)으로는 기포가 없는 것처럼 보이나, 큰 기
포가 작게 분산된 것으로 기계적 성능이 약한 문제점이 있었다. 또한 발포 지연제의 작용이 부적절하면 불량품이 많이 발
생하는 또 다른 문제점이 있었다.
발명이 이루고자 하는 기술적 과제
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 성형물이 제작되는 주 금형부와
연결되게 보조 금형부를 구비하고, 주 금형부와 보조 금형부의 냉각시간을 조절하여 보조 금형부 내의 용융물질이 주 금형
부 측으로 거동하게 함으로써, 두께가 두껍거나 두께의 차등이 심한 성형물의 두께가 두꺼운 측의 중심부에 형성되는 공동
성 기포의 발생 및 두께가 얇은 성형물의 싱크 마크의 발생을 방지할 수 있어 제작된 성형물의 기계적인 강성 및 신뢰성을
높일 수 있는 성형물의 공동성(空洞性) 기포 제거방법을 제공하는데 있다.
발명의 구성 및 작용
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위해서 본 발명은,
성형하고자 하는 성형물이 제작되는 주 금형부와 주 금형부과 연결되는 보조 금형부를 제작하고, 주 금형부 및 보조 금형
부 측으로 용융수지를 투입한 후, 보조 금형부의 냉각을 지연시키면서 주 금형부를 냉각시킬 때 주 금형부 내의 용융수지
등록특허 10-0631336
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가 고형화되는 시점에서 보조 금형부를 주 금형부와 같은 조건 하에서 냉각시키면서 보조 금형부의 끝단에 해당하는 성형
물의 표피를 천공하여 대기압에 의해서 보조 금형부 내의 용융수지가 주 금형부의 공동성 기포가 발생하는 측으로 쉽게 거
동되게 하는 성형물의 공동성 기포 제거방법을 제공한다.
이때, 보조 금형부는 주 금형부의 용융 상태와 냉각 상태의 용적 차이인 비용적 보다 큰 용적을 가진다.
바람직하게는 주 금형부는 통상의 냉각수를 이용하여 강제 냉각시키면서 보조 금형부를 자연적으로 냉각시킨다. 또는 주
금형부를 자연적으로 냉각시키면서 상기 보조 금형부를 통상의 열 공급 장치를 이용하여 가열시킨다, 또는 주 금형부를 통
상의 냉각수를 이용하여 강제 냉각시키면서 보조 금형부를 열 공급 장치를 이용하여 가열시킨다.
바람직하게는 보조 금형부의 냉각을 지연시키면서 주 금형부를 냉각시킬 때 주 금형부 내의 용융수지가 고형화(응고)가 진
행하여 음압이 발생하기 전에 보조 금형부를 주 금형부와 같은 조건 하에서 냉각시킨 후에 금형에서 성형물을 분리시키고
보조 금형부의 끝단에 해당하는 위치에 성형물의 냉각된 표피를 천공하여 대기압에 의해서 보조 금형부 내의 용융수지가
주 금형부 측으로 거동하여 주 금형부에 해당하는 위치의 성형물에 수지가 충진 되게 한다.
그리고 주 금형부 성형물 및 보조 금형부 성형물의 냉각이 완료되면 주 금형부 성형물 및 보조 금형부 성형물을 분리시킨
후, 보조 금형부에 의해 성형된 부위를 기계적으로 가공 처리하여 원하는 성형물 얻는다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 성형물이 제작되는 주 금형부와 연결되게 보조 금형부를 구비하고, 주 금형
부와 보조 금형부의 냉각시간을 조절하여 보조 금형부 내의 용융물질이 주 금형부 측으로 거동하게 함으로써, 두께가 두껍
거나 두께의 차등이 심한 성형물의 중심부에 형성되는 공동성 기포의 발생 및 두께가 얇은 성형물의 싱크 마크의 발생을
방지할 수 있어 제작된 성형물의 기계적인 강성 및 신뢰성을 높일 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 일 실시에 따른 성형물의 공동성 기포 제거방법에 대해 설명한다.
내부에 공동성 기포가 발생하지 않는 성형물을 성형하기 위해서는, 우선 성형하고자 하는 성형물이 제작되는 주 금형부와,
주 금형부과 연결되는 보조 금형부를 제작하여 준비한다. 보조 금형부는 주 금형부의 일측에 배치한다. 또는 성형물의 중
심부에 관통하는 홀(hole) 등이 형성된, 즉 통상의 볼 밸브(ball valve)의 볼(ball)과 같은 성형물에서는 주 금형부의 내부
측에서 외부 측으로 보조 금형부를 배치한다. 바람직하게는 보조 금형부의 용적은 주 금형부가 냉각으로 인한 비용적 저하
로 수지의 수축되는 부피와 비교하여 항상 큰 용적을 가지도록 형성한다.
주 금형부와 함께 보조 금형부가 제작되면, 통상의 사출 성형방법에 따라 용융수지를 주 금형부 또는 보조 금형부 중 어느
하나의 금형부 측으로 투입 한다. 바람직하게는 용융수지를 보조 금형부 측으로 투입하는 것이 효과적이다. 이렇게 보조
금형부 측으로 투입된 용융수지는 주 금형부 및 보조 금형부 내에 충진 된다.
전술한 바와 같이 주 금형부 및 보조 금형부에 용융수지의 충진이 완료되면, 주 금형부 및 보조 금형부를 냉각시키는데, 보
조 금형부의 냉각을 지연시키면서 주 금형부를 냉각시킨다. 이때, 냉각되는 주 금형부 내의 용융수지는 성형물의 외부에서
부터 고형화 되고 내부 중심에는 고형화가 늦어지게 되는데, 충진 된 수지는 가열할 때 부피가 증가(비용적 만큼)한 부피만
큼 냉각이 되면 부피가 수축을 하는데 외형은 이미 고형화가 완료되고 내부는 유동성이 있는 상태(gel 상태)에서 충진 된
수지가 부족한 결과가 되므로 가장 늦게 냉각되는 성형물의 중심부는 음압이 발생한다. 이러한 음압은 금형부에 용융물을
사출할 때 일정 압력을 가하여 사출을 하고 금형부 내부에는 어느 정도의 양압(플러스 압력)이 존재하고 있다가 용융된 수
지가 성형물의 외부로부터 냉각이 되므로 성형물 표피는 내부 압력에 변형이 발생하지 않을 정도로 두꺼운 층이 형성된 후
에 사출 시 가하여진 압력이 용융 수지가 냉각으로 인하여 수축된 부피에 상응하는 부피 수축이 이루어진 이 후에는 응고
되지 않는 수지의 수축되는 부피만큼 부피는 모자라게 되므로 발생하는, 즉 비용적 저하로 인하여 발생하는 주 금형부와
보조 금형부의 내부에는 음압이 증가할 때, 보조 금형부의 냉각을 지연 시키면 주 금형부의 음압보다 보조 금형부의 음압
이 낮게 되기 때문에 보조 금형부에 용융수지가 주 금형부 내의 공동성 기포가 발생하는 측으로 거동하여 공동성 기포가
발생하는 내부에 충진된다.
바람직하게는 주 금형부 및 보조 금형부의 냉각은 주 금형부를 통상의 냉각수를 이용하여 강제 냉각시키면서 보조 금형부
를 자연적으로 냉각시키거나, 또는 주 금형부를 자연적으로 냉각시키면서 보조 금형부를 통상의 열 공급장치, 예를 들어
통상의 히터를 이용하여 가열시키거나, 또는 주 금형부를 통상의 냉각수를 이용하여 강제 냉각시키면서 보조 금형부를 통
상의 히터를 이용하여 가열시킬 수 있다.
등록특허 10-0631336
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한편, 보조 금형부의 냉각을 지연시키면서 주 금형부를 냉각시킬 때 주 금형부 내의 용융수지가 고형화 되는 시점에서 보
조 금형부를 주 금형부와 같은 조건 하에서 냉각시키면서 보조 금형부에 끝단에 해당하는 성형물을 천공하는데, 이때 보조
금형부 내의 용융수지는 대기압에 의해서 주 금형부의 공동성 기포가 발생하는 측으로 쉽게 거동 충진 된다.
이와 같이 주 금형부 및 보조 금형부의 냉각이 완료되면, 주 금형부 및 보조 금형부를 분리시킨 후, 보조 금형부에 의해 성
형된 부위를 기계적으로 가공 처리하여 원하는 성형물을 얻는다.
발명의 효과
전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 성형물이 제작되는 주 금형부과 연결되게 보조 금형부을 구비하여 용융수지를 투입하
고, 용융수지가 주 금형부과 보조 금형부의 냉각시간을 조절하여 보조 금형부 내의 용융수지가 주 금형부 측으로 거동하게
함으로써, 두께가 두껍거나 두께의 차등이 심한 성형물의 중심부에 형성되는 공동성 기포의 발생을 방지할 수 있을 뿐만
아니라 두께가 비교적 얇은 성형물의 싱크 마크의 발생 및 성형물의 후 변형을 방지할 수 있으며, 성형물의 후 변형 및 성
형물의 기계적인 강성 및 신뢰성을 높일 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술 분야의 숙련된 당업자는 특허청구범위에 기
재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할
수 있을 것이다.
(57) 청구의 범위
청구항 1.
성형하고자 하는 성형물이 제작되는 주 금형부와 상기 주 금형부과 연결되는 보조 금형부를 제작하고, 상기 주 금형부 및
상기 보조 금형부 측으로 용융수지를 투입한 후, 상기 보조 금형부의 냉각을 지연시키면서 상기 주 금형부를 냉각시킬 때
상기 주 금형부 내의 용융수지가 고형화되는 시점에서 상기 보조 금형부를 상기 주 금형부와 같은 조건 하에서 냉각시키면
서 상기 보조 금형부의 끝단에 해당하는 성형물의 표피를 천공하여 대기압에 의해서 상기 보조 금형부 내의 용융수지가 상
기 주 금형부의 상기 공동성 기포가 발생하는 측으로 쉽게 거동되게 하는 것을 특징으로 하는 성형물의 공동성 기포 제거
방법.
청구항 2.
제 1 항에 있어서, 상기 보조 금형부는 상기 주 금형부의 용융 상태와 냉각 상태의 용적 차이인 비용적 보다 큰 용적을 가지
는 것을 특징으로 하는 성형물의 공동성 기포 제거방법.
청구항 3.
제 1 항에 있어서, 상기 주 금형부는 통상의 냉각수를 이용하여 강제 냉각시키면서 상기 보조 금형부를 자연적으로 냉각시
키는 것을 특징으로 하는 성형물의 공동성 기포 제거방법.
청구항 4.
제 1 항에 있어서, 상기 주 금형부는 자연적으로 냉각시키면서 상기 보조 금형부를 통상의 열 공급 장치를 이용하여 가열
시키는 것을 특징으로 하는 성형물의 공동성 기포 제거방법.
청구항 5.
등록특허 10-0631336
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제 1 항에 있어서, 상기 주 금형부는 통상의 냉각수를 이용하여 강제 냉각시키면서 상기 보조 금형부를 통상의 히터를 이
용하여 가열시키는 것을 특징으로 하는 성형물의 공동성 기포 제거방법.
청구항 6.
삭제
청구항 7.
제 1 항에 있어서, 상기 주 금형부 및 상기 보조 금형부의 냉각이 완료되면 상기 주 금형부 및 상기 보조 금형부를 분리시킨
후, 상기 보조 금형부에 의해 성형된 부위를 기계적으로 가공 처리하여 원하는 성형물을 얻는 것을 더 구비하는 성형물의
공동성 기포 제거방법.
등록특허 10-0631336
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