KR100346895B1 - 플라스틱 제품의 사출 블로우 성형방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플라스틱 제품의 사출 블로우 성형방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 먼저 사출·재료주입 및 취출이 용이하도록 각 부품이 상호간에 분리가능하고 단면적이 좁은 부분이 주입과정의 중간에 형성되어져 있는 패리슨 금형으로 패리슨 제품을 사출하고, 상기 사출된 패리슨 제품이 후술하는 블로우 금형 공정을 거치기 전에 자전과 공전이 동시에 되므로써 균일하게 예열되어지는 공정을 거치도록 하며, 이후 공기 주입 및 제품취출이 용이하도록 별도의 공기주입구가 구비되고 각 부품의 분리가 가능하도록 되어 있는 블로우 금형기로 블로우 성형함을 특징으로 하는 구성을 가지며, 패리슨 금형으로의 재료주입 및 성형된 패리슨 제품의 이탈이 스트리퍼 금형에 의해 용이하고, 블로우 금형으로의 공기 주입이 용이하며, 주입된 공기가 골고루 패리슨 제품을 불림으로써 사출 블로우 성형된 제품의 각각의 부위의 밀도 및 두께가 일정함과 동시에 설비비가 작고 다품종 대량생산에도 용이하며, 플라스틱 제품의 생산속도를 조절할 수 있는 효과를 갖는다.

Description

플라스틱 제품의 사출 블로우 성형방법 및 그 장치{Injection blow forming method of plastic product and apparatus thereof}

본 발명은 플라스틱 제품의 사출 블로우 성형방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로는 먼저 사출·재료주입 및 취출이 용이하도록 각 부품이 상호간에 분리가능하고 단면적이 좁은 부분이 주입과정의 중간에 형성되어 있는 패리슨 금형으로 패리슨 제품을 사출하고, 상기 사출된 패리슨 제품이 블로우 금형 공정을 거치기 전에 자전과 공전이 동시에 되므로써 균일하게 예열되는 공정을 거치도록 하며, 이후 공기 주입 및 제품취출이 용이하도록 별도의 공기주입구가 구비되고 각 부품의 분리가 가능하도록 되어 있는 블로우 금형기로 블로우 성형함으로써, 패리슨 금형으로의 재료주입 및 성형된 패리슨 제품의 이탈이 스트리퍼 금형에 의해 용이하고, 블로우 금형으로의 공기 주입이 용이하며, 주입된 공기가 골고루 패리슨 제품을 불림으로써 사출 블로우 성형된 제품의 각각의 부위의 밀도 및 두께가 일정함과 동시에 설비비가 작고, 다품종 대량생산에도 용이하며, 플라스틱 제품의 생산속도를 조절할 수 있는 플라스틱 제품의 사출 블로우 성형방법 및 그 장치에 관한 것이다.

종래의 사출 블로우 성형방법 및 장치로는 도 1에 도시된 바와 같이, 먼저 넥부위를 성형하기 위한 넥 금형(2)을 달고 코아금형(3)과 캐비티 금형(3)을 단 후에 코아 금형(3) 주위에서 수지를 사출해서 패리슨을 성형하며, 그 다음에 패리슨(4)을 코아 금형(3)을 지지체로 하여 캐비티 금형(1)에서 블로우 금형(5)으로 옮긴 후 블로우 금형을 달고 코아 금형(3)에 설치되어진 공기취입구(6)를 열어서 공기를 불어넣어 성형하고, 이후 냉각 후 넥 금형(2)과 블로우 금형(5)을 열어 완제품(8)을 취출한다.

그러나 상기한 종래의 사출 블로우 성형장치는 재료주입구(7)의 형상이 원뿔형으로 밑으로 내려갈수록 면적이 적어지므로 패리슨 금형을 위한 예열의 목적은 쉽게 달성할 수 있으나, 재료주입이 용이하게 되지 않아 세밀하거나, 깊거나, 큰 제품의 생산은 어려운 문제점이 있었다.

또한, 종래 패리슨 금형과정에서는, 블로우 금형에서도 함께 이용되는, 코아 금형(3)의 공기취입구(6)로 재료가 들어가기 용이하므로 이를 방지하기 위해선 주입된 재료의 압력 등에서 고도의 기술과 그에 따른 장치들이 요구되고, 재료가 패리슨 금형의 면적이 대단히 좁은 재료주입구의 첨단부로 주입되기 위해서도 그에 따른 장치들이 필요하므로, 결과적으로 설비비가 커지게 되는 문제점이 있었다.

나아가, 종래의 블로우 금형에선, 예열과정이 없어 블로우 금형의 시간이 오래 걸리고, 주입되는 공기압이 커지게 되며, 공기압이 커짐에 따라 불균일하게 금형되고, 제품취출의 과정이 복잡한 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 패리슨 금형으로의 재료주입 및 성형된 패리슨 재품의 이탈이 용이하고, 블로우 금형으로의 공기 주입이 용이하며, 주입된 공기가 골고루 패리슨 제품을 불림으로써사출 블로우 성형된 제품의 각각의 부위의 밀도 및 두께가 일정함과 동시에 설비비가 작고 다품종 대량생산에도 용이하며 플라스틱 제품의 생산속도를 조절할 수 있는 플라스틱 제품의 사출 블로우 성형방법 및 그 장치를 제공하는 데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 먼저 사출 및 재료주입이 용이하도록 각 부품이 상호간에 분리가능하고 단면적이 좁은 부분이 주입과정의 중간에 놓여져 있는 패리슨 금형으로 패리슨 제품을 사출하고, 상기 사출된 패리슨 제품이 블로우 성형 공정을 거치기 전에 자전과 공전이 동시에 됨으로써 균일하게 예열되어지는 공정을 거치도록 하며, 이후 공기 주입 및 제품취출이 용이하도록 별도의 공기주입기가 구비되고 각 부품의 분리가 가능한 블로우 금형기로 블로우 금형함을 특징으로 한다.

도 1은 종래의 사출 블로우 성형방법을 나타내는 제조공정도,

도 2는 본 발명의 사출 블로우 성형방법을 나타내는 제조공정도이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 패리슨 금형 11 : 고정측 부착판

12 : 가동측 부착판 13 : 코아 금형

14 : 스트리퍼 금형 15 : 캐비티 금형

16 : 재료주입구 17 : 재료성형부

20 : 패리슨 제품 30 : 가열로

31 : 외부원판 32 : 내부원판

33 : 축 34 : 패리슨 받침판

36 : 히터 40 : 블로우 금형

41 : 뚜껑 42 : 척킹링

43 : 고정측 블로우 금형 44 : 가동측 블로우 금형

45 : 공기주입구

이하 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 구성 및 작용을 각 공정별로 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 사출 블로우 성형방법에 관한 제조공정도로서, 도시된 바와 같이 본 발명은 패리슨 금형 공정, 패리슨 제품의 이탈 공정, 가열로에 의한 예열연화 공정, 블로우 금형 공정, 블로우 금형으로부터 제품을 취출하는 공정으로 이루어짐을 알 수 있다.

제 1공정 : 패리슨 금형 공정

상부의 고정측 부착판(11)과 하부의 가동측 부착판(12) 사이에 코아 금형(13)과 스트리퍼 금형(14) 및 캐비티 금형(15)을 단 후에 상기 캐비티 금형(15)의 상부로부터 재료인 플라스틱 수지를 주입하여 사출함으로써 패리슨을 성형한다.

본 발명에서 사용되는 플라스틱 수지는 최종적으로 만들어진 제품이 사용되는 용도에 따라 필요시 다양하게 내구성, 내열성 또는 내충격성 등이 우수한 재질이 사용되어질 수 있다. 또한 필요에 따라 경화제, 대전방지제, 가소제, 윤활제 등의 첨가물을 혼합하여 최종제품의 성능을 향상시킬 수도 있다.

한편, 본 발명에서는 캐비티 금형에서의 재료주입구(16)의 형상을 종래의 단순한의 원뿔형의 것과 다르게 그 단면적이 최소인 부분이 도시된 바와 같이 재료주입구(16)의 최상부와 재료성형부(17)의 최상부의 중간으로 하므로써 패리슨 금형을 위한 예열의 효과를 충분히 달성함과 동시에 재료주입을 용이하게 하고, 주입되는 재료가 재료성형부내 각 부분에 그 부피에 따라 골고루 분산되도록 코아 금형(13) 상단부에 그림과 같이 콜드 슬러그 웰을 줌으로서 게이트의 밀도가 저하되는 것을 방지함과 동시에 정밀한 패리슨 제품을 성형할 수 있다. 즉, 일반적으로 캐비티 금형(15)의 상부에는 재료주입구(16)에 상당한 압력을 가하는 재료주입기 사출기 노즐(도시안됨)이 있는 데, 재료주입구(16) 중 단면적이 최소인 부분은 상기 재료주입기의 단면적과 비교할 때 좁은 단면적인 관계상 주입되는 재료는 상기 재료주입구(16)중 단면적이 최소인 부분에서 온도가 올라갈 수 밖에 없어 예열의 효과를 충분히 달성함과 동시에 최소단면적 부분의 하부로는 서서히 그 단면적이 커지는 관계로 상기 재료성형부(17)로의 주입되는 재료는 재료성형부에서 빠르고 골고루 분산되고 이에 따라 최소단면적 상부의 재료를 최소단면적의 부분, 즉 하부로 강하게 끌어들이게 되어 결과적으로 재료주입이 용이하도록 구성되어 있다.

재료주입구(16)의 단면은 필요에 따라 사각형 또는 원형으로 형성되어질 수 있다.

제 2공정 : 패리슨 제품의 취출 공정

본 발명에서 패리슨 성형된 패리슨 제품(20)은 종래와 달리 패리슨 금형의 각 부품을 작동하게 함으로써 간단하게 패리슨 금형(10)의 캐비티 금형, 코아 금형으로부터 쉽게 이탈·취출되어질 수 있다. 또한, 본 발명에서 패리슨 성형후에 코아 금형이 캐비티 금형으로부터 용이하게 이탈·취출될 수 있도록, 상단에서 하단으로 갈수록 충분한 빼기 구배 약 2°∼5°정도 줘서 제작될 뿐만 아니라, 성형된 패리슨 제품이 패리슨 금형(10)의 코아 금형(13)으로부터 용이하게 취출되도록 별도의 스트리퍼 금형(14)이 코어 금형(13)과 상호 분리가능하도록 구성되어 있다.

상기한 패리슨 금형의 부품들이 상호 분리가능하도록 구성됨은 생산하고자 하는 플라스틱 제품의 형상에 따라 다양하게 여러가지 형상의 스트리퍼 금형, 캐비터 금형 등을 자체적으로 조립 및 보관하는 것을 가능케 함으로써 다품종 대량생산에도 용이하게 하는 작용을 한다.

제 3공정 : 가열로에 의한 예열연화 공정

본 발명에서는 예열연화과정을 거치므로서 후술하는 블로우 성형이 용이하도록 도 2에 도시된 횡단면도와 같이 가열로(30)가 구비되어 있다. 도시된 바와 같이, 원형의 가열로 내에는 외경이 큰 외부원판(31)과 외경이 작은 내부원판(32)이 구비되어 있으며 상기 외부원판(31)과 내부원판(32)의 중심은 축(shaft)으로 되어 있으며, 상기 축(shaft)(33)에는 내부원판 및 외부원판의 회전운동에 대한 모터의 축이 각각 결합되어진다. 즉, 외부원판(31)과 내부원판(32)의 내경은 각각 다르고 각각의 모터축이 별도로 구성되어 있다. 상기 외부원판의 주위로는 히터(36)가 장착되어 있으며, 그 수는 히터의 전원의 전압이 220 Volt 단상일 때는 4군데, 220 Volt 3상일 때는 3군데, 380 Volt일 때는 3군데임이 바람직하다. 상기 외부원판상에는 패리슨 제품의 ┛┗ 단면형의 하단부가 삽입되어지고 또한 삽입된 패리슨 제품이 회전가능하도록 구조되어 있는 원형의 패리슨 받침판(34)이 부착/결합되어 있다. 외부원판의 상부에는 그 외경이 상기 패리슨 받침판(34)에 삽입된 패리슨 제품의 외면과 맞닿아 그 회전에 따라 상기 패리슨 제품이 자전할 수 있도록 하는 내부원판(32)이 배치되어 있다.

결국 도시된 바와 같이 외부원판(31)이 반시계방향으로 회전하게 되면 내부원판을 시계방향으로 회전하게 하여 내부원판에 밀착된 패리슨 받침판(34) 및 상기 패리슨 받침판(34)에 삽입된 패리슨 제품이 반시계방향으로 공전하게 되고, 외부원판의 반시계방향의 회전과 동시에 내부원판이 시계방향으로 회전하게 되면 이에 맞닿아 있는 패리슨 받침판 및 받침판에 삽입된 패리슨 제품이 반시계방향으로 자전하게 된다. 또한, 이러한 가열로(30) 내부의 최상부 중앙에는 선풍기, 팬 등의 송풍수단(도시안됨)이 구비되어 있어 상기한 공전 및 자전과 함께 패리슨 제품이 균일하게 예열되게 함으로써 후술하는 블로우 금형시 균일하게 성형되도록 이바지하는 작용을 한다.

상술한 바들은 1단에 대한 설명이며, 그 상·하부에 똑같은 구성으로 생산하고자 하는 제품의 양에 따라 여러단으로 하여 대량생산에도 용이하게 할 수 있으며, 생산하고자 하는 제품의 크기 및 하부의 형상에 따라 패리슨 받침판의 크기 및 형상을 다르게 하여 다품종 생산에도 용이하게도 할 수 있다.

상기 히터(36)에는 히터 제어상자(control box, 도시안됨)가 연결되어 필요에 따라 예열의 온도를 조절할 수 있으며, 상기 모터에도 그 제어수단이 연결/구비되어 있어 패리슨 제품의 자전 및 공전 속도를 조절할 수 있다.

패리슨 제품의 인출·수납은 가열로의 일측면에 형성된 문을 통해 장갑을 끼고 인력에 의하거나, 기타 집게 등의 부착수단을 이용하여 이루어질 수도 있다.

제 4공정 : 블로우 금형 공정

상기 예열연화공정에 의해 예열연화된 패리슨 제품을 블로우 금형(40)에 도 2에 도시된 바와 같이 넣고, 뚜껑(41)을 덮은 다음 공기를 불어(blow) 넣어 제품을 성형한다.

블로우 금형(40)은 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 뚜껑(41)외에 척킹링(42), 고정측 블로우 금형(43), 가동측 블로우 금형(44)으로 이루어지며, 각각의 부품은 상호간 분리가능하도록 되어 있고, 생산하고자 하는 제품의 크기 및형상에 따라 그 크기 및 형상을 달리할 수 있도록 되어 있다.

또한, 가동측 블로우 금형(44)과 척킹링(42)에는 후술하는 제품취출의 용이를 위해 양쪽에 에어 실린더(도시안됨)가 부착되며, 상기 뚜껑(41) 내부의 공기주입구(45)에는 공기압을 조절할 수 있는 공기압 조절기(도시안됨)가 연결되어 있다.

본 발명의 블로우 금형에서의 공기의 주입은, 종래의 코아금형 내부의 공기취입구를 통해 압축공기를 공급하는 것과 비교할 때, 상부의 뚜껑에 별도의 공기주입구를 구비하여 이루어지고, 상기 공기주입구를 빠져나온 공기는 성형하려는 패리슨 제품의 내면에 골고루 팽창압력을 가할 수 있는 구성이다. 따라서, 본 발명의 공기주입과정은, 상기 예열연화공정과 더불어, 팽창 후 제품의 두께 및 밀도를 일정하게 할 수 있도록 하고, 필요공기압을 떨어뜨리며, 공기압의 조절을 용이하게 할 수 있는 작용을 한다.

블로우 금형에 필요로 되는 공기압은 예열연화의 정도, 필요로 되는 제품의 생산속도 등에 따라 달라지지만, 일반적으로 1.2 - 2.5 kg_f/㎠의 범위에 있으며, 블로우 금형에 소요되는 시간은 생산하려는 제품의 크기에 따라 달라지지만 일반적으로는 20 sec - 3 min 사이이다. 즉, 상기 예열연화과정의 예열속도, 예열온도와 더불어 블로우 금형과정의 공기압은 제품의 생산량을 조절할 수 있는 작용을 한다.

제 5공정 : 제품의 취출 공정

블로우 성형된 제품은 상기 블로우 금형(40)의 각각의 부품을 도 2에 도시된 바와 같이 다음의 순서에 의해 분리하므로써 취출된다.

즉, 먼저 뚜껑(41)을 상부로 올리고, 두번째 척킹링(42)을 에어실린더를 통해 양쪽으로 벌린 다음, 가동측 블로우 금형(44)을 하부로 이동시켜 제품을 꺼낸다.

최종 블로우 금형된 제품을 취출할 때의 온도는 일반적으로 60℃∼70℃ 정도 내외이다.

상기한 바와 같이 본 발명은

첫째, 상기 패리슨 금형의 구성에서 재료성형부로의 주입되는 재료는 빠르고 골고루 분산되고 이에 따라 최소단면적 상부의 재료를 최소단면적 쪽으로, 즉 하부로 강하게 끌어들이게 되어 결과적으로 재료주입이 용이하게 되는 효과를 가지며,

둘째, 종래와 비교할 때, 별도로 존재하는 스트리퍼 금형이 코어 금형과 상호 분리가능하도록 구성되므로 성형된 패리슨이 용이하게 패리슨 금형으로부터 취출되도록 하며, 또한 생산하고자 하는 플라스틱 제품의 형상에 따른 다양한 형상의 스트리퍼 금형, 캐비터 금형, 블로우 금형 등이 자체적으로 조립 및 보관되는 것도 가능하고, 생산하고자 하는 플라스틱 제품의 크기 및 하부의 형상에 따라 패리슨 받침판의 크기 및 형상이 다르게 되는 것이 가능하므로 다품종 생산에도 용이한 효과를 가지며,

세째, 예열연화공정의 가열로를 생산하고자 하는 제품의 양에 따라 여러단으로 함으로써 대량생산에도 용이한 효과를 가지며,

네째, 본 발명의 블로우 금형은, 종래의 코아금형 내부의 공기취입구를 통해 압축공기를 공급하는 것과 비교할 때, 블로우 성형하려는 패리슨 제품의 내면에 골고루 공기의 팽창압력을 가할 수 있는 구성이므로 상기 예열연화공정과 더불어 팽창 후 제품의 두께 및 밀도를 일정하게 할 수 있고, 필요공기압을 떨어뜨리며, 공기압의 조절을 용이하게 할 수 있는 효과를 갖는다.

다섯째, 예열연화공정에서 균일한 예열속도, 예열온도를 용이하게 조절할 수 있고 블로우 성형공정에서 공기압을 용이하게 조절할 수 있음으로 인해 결과적으로 제품의 생산량을 조절할 수 있는 효과를 갖는다.

상술한 본 발명의 사출 블로우 성형방법은 아크릴, 폴리카보네이트 등의 내열플라스틱으로 이루어지는 조명등 커버, 어항, 식품용기 등 다양한 플라스틱 제품을 생산하는 데 응용되어질 수 있다.

Claims (4)

1. 각 부품이 조립/결합되어지고 그 해체가 용이한 패리슨 금형(10)에 의해 플라스틱 수지를 주입하여 성형하는 패리슨 성형 공정;

   상기 패리슨 성형된 패리슨 제품(20)을 패리슨 금형(10)으로부터 취출시키는 패리슨 제품의 취출 공정;

   상기 취출된 패리슨 제품을 가열로(30)에 의해 예열을 하는 가열로에 의한 예열연화 공정;

   상기 예열연화공정에 의해 예열연화된 패리슨 제품을 각 부품이 조립/결합되어지고 그 분리가 용이한 블로우 금형(40)에서 블로우 금형하는 블로우 금형 공정;

   상기 블로우 금형된 제품을 상기 블로우 금형으로부터 취출하는 제품의 취출 공정을 포함하여 이루어지는 플라스틱 제품의 사출 블로우 성형방법.
2. 플라스틱 수지를 패리슨 금형 및 이탈시키기 위해 상부에 고정측 부착판(11), 하부에 가동측 부착판(12), 상기 고정측 부착판(11)과 가동측 부착판(12) 사이에 하부로부터 차례로 코아 금형(13)과 스트리퍼 금형(14) 및 캐비티 금형(15)으로 조립/결합되어지고 그 분리가 용이하도록 이루어진 패리슨 금형(10); 그 중심에 축(33)이 있고 회전가능한 외경이 큰 외부원판(31)과 외경이 작은 내부원판(32); 가열을 위한 히터(36) 및 히터 제어상자; 균일한 예열을 위한송풍수단으로 이루어진 예열하기 위한 가열로(30); 내부에 공기주입구(45)가 형성된 뚜껑(41), 상기 뚜껑(41)과 분리가능한 척킹링(42), 상기 예열연화된 패리슨 제품이 블로우되는 본체인 고정측 블로우 금형(43) 및 가동측 블로우 금형(44)이 조립/결합되어지고 그 분리가 용이하도록 이루어진 블로우 금형(40)

   을 포함하여 구비되어 있는 플라스틱 제품의 사출 블로우 성형장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 패리슨 금형(10)의 캐비티 금형(15)에는 재료성형부(17)와 재료주입구(16)가 형성되어 있고, 예열 및 재료주입을 용이하게 하고 주입되는 재료가 상기 재료성형부(17)내 각 부분에 골고루 분산되도록 상기 재료성형부(17)의 최상단과 재료주입구(16)의 최상단의 중간에 단면적이 최소인 부분이 위치하는 것을 특징으로 하는 플라스틱 제품의 사출 블로우 성형장치.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 가열로(30)의 외부원판(31)상에는 상기 패리슨 제품이 삽입되어지고, 상기 삽입된 제품이 상기 외부원판(31)의 공전에 따라 함께 공전가능하도록 형성된 원형의 패리슨 받침판(34)이 부착/결합되어 있고, 상기 내부원판(32)의 외경은 상기 내부원판(32)이 상기 패리슨 받침판(34)과 맞닿아 있어 상기 내부원판(32)의 공전에 따라 자전가능하도록 하는 길이로 되어 있음을 특징으로 하는 플라스틱 제품의 사출 블로우 성형장치.