KR100462637B1 - 고무성형용 웨이스트레스 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고무제품성형을 종래의 압축, 주입, 사출등의 방법으로 성형할시 백해 무익한 웨이스트(Waste)가 발생하는 문제점이 고무성형 업계의 숙원 과제로 되어있다.

본 발명의 고무성형용 웨이스트레스 성형장치는 전기의 문제점을 해결하기 위한 수단으로서 종래의 홋트식 트랜스퍼 시스템 (Hot type transfer system)과 다른 새로운 콜드식 트랜스퍼 시스템 (Cold type transfer system)에 의한 주입성형 방법으로서 압축성형용 유압프레스에 본 웨이스트레스 장치를 설치하여 폿트(Pot)와 금형에서 발생하는 각종의 웨이스트에 의한 성형재료의 손실을 방지하고 압축성형시의 전처리 및 후처리 공정을 생략(省略)하게 하여 생산성과 품질을 향상시키고 재 사용이 불가능한 폐기물의 처리비용 등을 절감시켜 종합적으로 생산 원가를 절감시키는 혁신적인 웨이스트레스 장치를 공급함으로서 현재까지 해결하지 못한 숙원과제를 해결한 콜드식 트랜스퍼 시스템에 의한 주입 성형 방법인 고무성형용 웨이스트레스 장치이다.

Description

고무성형용 웨이스트레스 장치{Wasteless equipment for rubber correction of deformities}

본 발명은 고무성형용 웨이스트레스(Wasteless)장치에 관한 것으로 고무제품 성형시 가장 문제가 되고 아직도 해결하지 못한 웨이스트 발생을 방지하는데 있다.

이의 실시예로서 고가의 사출성형기를 사용하지 않고 저가의 기존 유압프레스에 본 발명의 웨이스트레스 장치를 설치하여 주입 성형한 결과

종래의 트랜스퍼 시스템은 성형시 매회별로 폿트(콜드 챔버)의 하부에 웨이스트가 발생하고 플런저와 폿트의 섭동면과 2개 이상 분할면을 갖는 금형의 접합면에 발생하는 플러시도 발생하지 않는 것을 알게 되었다.

전술한 바와 같은 성형업계에 숙원적인 문제점을 해결한 혁신적이고 경제성 있는 고무성형용 웨이스트레스 장치를 공급하는데 있다.

종래의 고무성형용 방법은 압축, 압출, 주입, 사출등이 있고 일반적으로는 압축성형과 사출성형이 대부분이다.

압축, 주입, 사출, 성형은 2개 이상의 분할 금형을 사용하고 있다. 초기투자비가 큰 사출성형과 초기투자가 적은 압축성형 그 중간의 주입성형방법이 있다. 주입성형 방법은 유압프레스에 트랜스퍼 장치를 설치하고 금형을 장착한 후 금형의케비티에 성형용 재료를 수동, 반자동, 자동으로 충진하고 가압, 가열을 하여 성형한다.

성형 시 트랜스퍼 장치의 주입부분인 폿트의 하면과 섭동면, 스프루 홀에는 성형횟수 별로 웨이스트가 발생하고 금형부분에는 가열에 의한 열 팽창력과 성형압력이 금형의 분할 접합면에 있는 극소한 틈새에 작용하여 플러시를 발생하게 한다.

전술한 바와 같이 현재 사용하고 있는 성형방법과 성형장치로서는 웨이스트가 발생되고 있어 이를 해결하기 위하여 모든 성형업체와 성형장치의 제조업체가 지속적으로 연구개발하고 있으나 현재까지도 해결하지 못한 숙원적인 과제로 되어있다.

본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위해 고무제품을 성형할 시 고가의 사출성형기를 사용하지 않고 저가의 압축성형기에 본 발명의 콜드식 트랜스퍼 장치에 의한 웨이스트레스 장치를 설치하여 주입 성형함으로서 백해무익한 웨이스트가 발생하지 않고 품질성능의 향상, 생산성의 향상등 제조원가가 절감되는 경제적인 특성이 있고 본 장치의 내용은 콜드식 트랜스퍼의 주입부분과 금형 부분으로 구성되어 있으며 미가류 온도 조절, 성형압력흡수 방법, 가공 정밀도의 관계치수 설정등의 원리를 적용한 것이다.

고무제품의 성형방법 중 압축방법은 성형용 재료를 재단(裁斷) 계량하여 금형의 케비티에 수동으로 장입한 후 가열, 가압하여 성형을 하고 주입방법과 사출 방법은 성형용 재료를 재단하여 주입 장치와, 사출 장치에 장입한 후 가열하여 금형의 케비티에 자동으로 충진하고 가열, 가압하여 성형을 하는 것이 일반적인 방법이다.

전술한 성형 방법은 성형시 필요한 성형압력과 2개이상의 분할 금형의 분할면에 작용하는 분할력 즉 성형용 재료에 가해지는 압축에 의한 팽창력과 가열에 의한 팽창력이 파팅 라인(Partinglile)면에서 분할하게 하는 힘이 발생하게 됨으로 이를 억제하기 위한 금형의 형체력으로서 분할면을 밀착시켜 플러시 발생을 방지하는 수단으로 되어있으나 성형압력이 형체력과 동일하게 되었을 시는 이론적으로는 플러시가 발생하지 않은 것이 기본적인 원리이다.

성형 압력과 형체력의 관계는 형체력이 같거나 높을 시는 금형의 분할면이 밀착되어 플러시가 발생하지 않고 형체력이 낮을 시는 분할면이 밀착되지 않아 플러시가 발생된다.

형체력을 높게 하는 방법은 압축 유압프레스와 사출기를 큰 용량으로 하는데 한계가 있고 또한 금형 분할면의 가공 정밀도의 한계와 경제성 등으로 실현화 되지 않고 있다.

본 발명의 콜드식 트랜스퍼 장치에 의한 웨이스트레스 장치의 원리는

첫째, 폿트 즉 콜드 챔버에 가열과 냉각기능을 갖는 열 교환용 냉각수 및 온수홀을 설치하여 폿트속에 장입된 성형용 재료가 주입이 용이하게 되면서 미가류 상태의 온도인 40℃∼70℃로 유지 조정되어 연속적인 성형작업이 진행될 수 있도록 한 온도조절의 원리를 적용한 웨이스트레스 장치라는 것을 알게되었다.

둘째, 성형 압력의 흡수 방법으로서 성형압력이 형체력 보다 적게하기 위한수단으로서 게이트 판 이상의 스프루 부시 노즐, 스프루, 폿트에 있는 성형재료가 미가류 상태에서 성형압력을 흡수하는 원리로서, 흡수하게 하여 성형압력이 형체력 보다 적게 조정되어 금형의 분할면이 밀착 밀봉되어 플러시가 발생되지 않는 이론을 적용한 웨이스트레스 성형장치임을 알게되었다.

섯째, 가공 정밀도의 한계 설정 방법으로서 주입장치의 플런저, 폿트(콜드 챔버), 체결판, 보호판, 단열판, 가열판의 평행도와 평면도를 0.01∼0.03mm로 설정하고 금형의 분할면의 평행도, 평면도를 0.01∼0.03mm로 표면 조도를 0.4S∼0.8S로 설정하여 이 범위 내에서 실시한 결과 주입장치는 성형압력을 흡수하고 금형은 플러시가 발생하지 않는 것을 알게되었다.

넷째, 트랜스퍼 시스템의 플런저와 폿트(콜드 챔버)의 섭동면에 발생하는 플러시 발생은 이론적으로 섭동면의 틈새가 없도록 하는 수단으로 플런저에 씰을 설치하여 제로 터치(Zero touch)의 밀착밀봉 작동원리를 적용하여 플러시 발생을 방지하는 제로터치원리를 적용한 장치를 알게되므로써 고무성형용 웨이스트레스 장치를 발명한 것으로 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

제 1 도은 본 발명의 콜드식 트랜스퍼 장치의 단면도.

제 2 도는 제1도의 (A)부분 확대도.

제 3 도은 제1도의 (B)부분 확대도.

제 4 도는 본 발명의 콜드식 트랜스퍼 장치의 평면도.

제 5 도는 본 발명의 콜드식 트랜스퍼 장치의 주입식 금형 단면도.

제 6 도은 제5도의 (C)부분 확대도.

제 7 도은 본 발명의 콜드식 트랜스퍼 장치의 주입식 금형 평면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 취부판

2 : 플런저

2-1 : 에어 밸브

2-2 : 씰

2-3 : 에어 밴트

3 : 풋트(콜드 챔버)

3-1 : 스프루

3-2 : 온도조절 홀(냉각수 및 온수용 홀)

4 : 체결판

5 : 보호판

6 : 단열판

7 : 가열판

7-1 : 히타 홀

8 : 스프루 부시 노즐

8-1 : 스프루 부시 노즐의 조립용 홀

8-2 : 스프루 부시 노즐의 삽입 간격(열전도 방지간격)

8-3 : 스프루 부시 노즐의 하단면 형상(접촉 단면도)

9 : 숄드 볼트 조립용 홀

10 : 녹크 핀

01 : 게이트 판

01-1 : 게이트 상부 단면

02 : 상형

02-1 : 상형 게이트 단면

02-2 : 상형 게이트 홀

03 : 상중형

03-1 : 상중형 케비티 단면

04 : 하중형

04-1 : 하중형 케비티 단면

04-2 : 케비티(제품평면형상)

05 : 하형

제1도는 본 발명의 실시예를 표시하는 콜드식 트랜스퍼 장치의 성형용 장치에 대한 단면도이다.

콜드식 트랜스퍼 장치의 성형용 주입장치는 취부판(1), 플런저(2), 폿트(콜드 챔버)(3), 체결판(4), 보호판(5), 단열판(6), 가열판(7)으로 구성되어 있으며 폿트(콜드 챔버)(3)과 플런저(2)의 공간에 성형용 재료를 절단하여 장입하고 폿트(콜드 챔버)(3)의 온도를 40℃∼70℃로 조정하여 성형용 재료가 미가류 상태로 유지되어 폿트 섭동면에 웨이스트가 발생하지 않고 가온된 후 플런저(2)를 하향 가압하면 성형용 재료는 폿트(콜드 챔버)(3)에 설치된 복수의 스프루(3-1)를 거쳐 스프루 부시노즐(8)을 통하여 금형의 상부에 설치된 게이트 판(01)의 게이트 상부단면(01-1)를 거쳐 금형의 상형(02)의 상형 게이트 단면(02-1)을 통하여 상중형 (03)의 상중형 케비티 단면(03-1)과 하중형(04)의 하중형 케비티 단면(04-1)에 가압 주입되어 성형되는 구조로 되어 있다.

이와 같이된 본 장치의 폿트(콜드 챔버)(3)에 플런저(2)가 상하동작을 하는 섭동면의 극소한 틈새에 플런저(2)의 압입 압력에 의해 성형 재료가 압입 유출되는 플러시의 웨이스트가 발생한다.

이를 방지하기 위하여 플런저(2)에 밀착밀봉의 제로 터치(Zero touch) 수단의 씰(2-2)을 설치하여 밀봉하게 한것과 플런저(2)의 상부에 에어 밸브(2-1)를 설치하여 성형완료후 에어를 공급하여 플런저(2)와 폿트(콜드 챔버)(3)을 용이하게 자동으로 분리하게 하고 씰(2-2)의 섭동면에 극히 미소한 에어 밴트(2-3)를 설치하여 폿트(콜드 챔버)(3) 속에 있는 공기를 플런저(2)가 하강 작동시 배출시켜 성형제품의 에어홀 발생을 방지하게 하고 폿트(콜드 챔버)(3)에 복수의 스프루(3-1)을 유동 압입성을 증가하게 하는 형상 설계를 하여 설치하고 폿트의 하단부에 체결판 (4), 보호판(5), 단열판(6), 가열판(7)을 숄드 볼트 조립용 홀(9)에 숄드 볼트로 각판의 취부, 보호, 단열, 가열의 기능을 갖는 4개의 판을 조립 고정하고 4개의 판에 복수의 특수한 스프루 부시 노즐(8)의 상단부를 체결판(4)에 고정설치하고 보호판(5), 단열판(6), 가열판(7)의 3개판에는 종방향으로 일정한 스프루 부시 노즐의 삽입간격(8-2)를 두고 관통 삽입 설치하게 하여 스프루(3-1)와 스프루 부시 노즐(8)을 통하여 케이트 상부 단면(01-1)과 상형 케이트 단면(02-1)을 거쳐 상중형 케비티 단면(03-1)과 하중형 케비티 단면(04-1)에 주입될 시 스프루(3-1)와 스프루 부시 노즐(8)의 속에 있는 성형 재료가 미가류 상태에서 성형압력을 흡수하는 구조로 설계 장착되어 성형 압력을 게이트 판(01) 상부에 있는 미가류 상태의 성형재료가 흡수함에 따라 성형압력이 형체력 보다 적어져 2개이상의 분할면을 갖는 금형의 분할면이 밀착 밀봉되어 플러시 발생을 방지하면서 연속 주입성형이 되도록 한 웨이스트레스 장치다.

특히, 체결판(4)은 폿트(콜드 챔버)(3)를 녹크핀(10)으로 고정하고 보호판 (5)은 물성이 취약한 단열판(6)을 보호하고 단열판(6)은 가열판(7)의 가열, 열이 폿트(콜드 챔버)(3)에 전열되지 않도록 단열시키고 가열판(7)에는 가열용 히이타를 히이타 홀(7-1)에 설치하여 스프루 부시 노즐(8)을 통과하는 성형용 재료의 유동성을 증가시켜 미가류 상태에서 주입이 용이하게 되도록 하고 스프루 부시 노즐의 하단면 형상(8-3)은 게이트 판(01)의 상부면과 면접합시 단면적을 최소한 형상설계로서 밀착 밀봉하게하는 동시에 전열 면적을 적게하여 게이트 상부의 성형소재가 미가류 상태로 연속 작업이 되도록 한 특징이 있다.

제5도는 본 발명의 콜드식 트랜스퍼 장치의 주입식 금형의 단면도이다.

본 주입식 금형은 2개이상의 분할면과 복수의 케비티를 갖는 것으로서 게이트 판(01), 상형(02), 상중형(03), 하중형(04), 하형(05)으로 구성되어 있는 5단금형이다.

분할 금형의 단수는 성형제품에 따라 다르나 일반적으로 2단에서 3단 금형이 많으며 형상이 난이한 것은 단수가 증가된다.

본 실시예에서는 5단으로 실시하였으며 게이트 판(01)은 2∼3mm의 엷은 박판 (薄板)으로 하고 압력에 의해 변형을 해도 복원이 되는 스프링 기능을 갖고 스프루 부시 노즐의 하단면 형상(8-3)의 단면이 게이트 판(01)에 복수로 설치되어 있는 게이트 상부 단면(01-1)의 상부단면에 중심이 일치되면서 밀착 밀봉하게하고 제품 취출시 게이트 판(01)만 취출하면 자동적으로 제품과 게이트가 분리되어 게이트 제거 공수를 없애게 한 것과 상형(02)에는 복수의 상형 게이트 홀(02-2)을 설치하고 성형재료가 게이트 판(01)의 게이트 상부 단면(01-1)을 거쳐 상형 게이트 단면(02-1)을 통하여 상중형(03)과 하중형(04)에 설치된 케비티에 가압주입되어 성형된다.

이 때에 분할면이 접합하는 게이트 판(01)과 스프루 부시 노즐(8)의 평행도는 0.01∼0.03mm가 되어야 하고 상형(02)의 하면 상중형(03), 하중형(04)의 상하면 하형(05)의 상면은 평행도와 평면도의 가공 정밀도가 0.005∼0.02mm가 되도록 하여 여러번 시험결과 접합면의 플러시가 발생하지 않고 연속 주입성형이 되는 것을 알게된 웨이스트레스 장치이다.

이와 같은 본 발명은 첫째, 플런저(2)와 폿트(콜드 챔버)(3) 부분에서 발생하는 웨이스트 발생을 방지함으로서 재료의 손실을 없게 하고 손실물(폐기물) 처리비용과 재료비 절감의 효과를 증대시킨다.

둘째, 고가의 고무 사출성형기를 사용하지 않고 저가의 기준 유압프레스에 본 발명의 장치를 설치하여 압축성형기와 사출성형기 보다 제품의 품질성능과 생산성이 향상되는 효과가 있다.

셋째, 사출 성형 방법 보다 설비투자비의 절약효과가 크다.

넷째, 금형 부분에서 발생하는 플러시 재료의 절약과 플러시 폐기물 처리비용 플러시 후가공비, 게이트, 오버프로의 후가공비 금형 청소비, 금형비의 절감등의 생산원가의 절감 효과가 크다.

다섯째, 압축성형 공정의 재료 절단, 계량, 장입, 후가공 등의 많은 공정이 있으나 본 장치는 절단, 장입, 공정만으로 이루어지는 공정단축에 의한 생산 원가 절감의 효과가 크다.

여섯째, 압축성형기의 노휴화로 인한 정반 정밀도가 저하되어도 본 장치에서 정도가 조정됨으로 기계 내용연수가 증대되고 고무 성형의 백해 무익한 숙원 적인 과제인 플러시 발생의 문제점을 해결함으로서 종합적인 경제성을 증대시킨 효과가 크다.

Claims (5)

1. 콜드식 트랜스퍼 주입 장치의 구조는 취부판(1), 플런저(2), 폿트(콜드 챔버)(3), 체결판(4), 보호판(5), 단열판(6), 가열판(7)등으로 구성되어 있으며 폿트(콜드 챔버)(3)이하의 체결판(4)에서 가열판(7)까지의 각판에 걸쳐 폿트(콜드 챔버)(3)에 복수의 스프루(3-1)와 동일 수량의 스프루 부시 노즐(8)을 수직으로 중심과 동심도가 일치하게 삽입 설치하여 스프루(3-1)와 스프루 부시 노즐(8) 속에 있는 성형용 재료가 각판의 기능에 의하여 미가류 상태에서 게이트를 통하여 금형의 성형부인 케비티(04-2)에 충진주입될 시 성형 압력을 흡수하여 체결압력이 성형압력보다 커서 2개이상 분할 금형의 접합면이 압착 밀봉되어 플러시가 발생하지 않는 원리와 구조를 특징으로 하는 고무성형용 웨이스트레스 장치.
2. 제1항에 있어서 플런저(2)의 상부에 에어 밸브(2-1)을 설치하여 플런저(2)와 폿트(3)을 자동으로 분리 작동하게 하고 플런저(2)의 섭동면 상부에 씰(Seal)(2-2)를 설치하여 플런저(2)와 폿트(콜드 챔버)(3)의 섭동면의 틈새에 압출되는 풀러시의 발생을 방지하는 것을 특징으로 하는 고무성형용 웨이스트레스 장치.
3. 제1항에 있어서 폿트(콜드 챔버)(3)에 수평방향으로 온도 조절 홀(3-2)(냉각과 가열용 온수홀)을 설치하여 폿트(콜드 챔버)(3)와 스프루(3-1) 속에 있는 성형용 재료가 미가류 상태의 온도인 40℃∼70℃로 조정 유지되어 매 성형시 폿트(콜드 챔버)(3)의 하부에 발생하는 웨이스트를 방지하는 것을 특징으로 하는 고무성형용 웨이스트레스 장치.
4. 제1항에 있어서 금형구조는 2개이상의 분할면을 갖는 성형(02), 상중형(03), 하중형(04), 하형(05)등 2단∼5단으로 구성되어 금형의 상부에 설치되는 게이트 판(01)에는 복수의 스프루(3-1)수와 동일한 게이트 상부 단면(01-1)을 설치하고 박판의 스프링 기능을 하는 게이트 판(01)은 스프루 부시 노즐(8)의 하단부 단면에 설치되어 게이트 판(01)의 상부단면과 스프루 부시 노즐(8)의 하단부 단면의 접합면에 설치되어 게이트 판(01)의 상부단면과 스프루 부시 노즐(8)의 하단부 단면의 접합면이 밀착되게 하는 스프링 역할로서 미세 이동하여 밀봉하게 하는 것과 게이트 판(01)만 취출시 성형제품과 게이트는 분리됨으로 게이트 제거 작업이 생략되는 것을 특징으로 하는 고무성형용 웨이스트레스 장치.
5. 제4항에 있어서, 금형 부분은 분할 접합면의 평행도와 평면도의 가공 정밀도가 0.005∼0.02mm의 범위로 하고 표면 조도가 0.4S∼0.8S 이내에서 가공 조립하게 함을 특징으로 하는 고무성형용 웨이스트레스 장치