KR102039513B1 - 공냉식 버블시트용 열성형 금형장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의하면, 버블시트를 열성형하는 금형장치로서, 가열을 위하여 열매체유가 흐르는 열매체유 채널일 형성된 제1 형상 블록을 구비하는 제1 금형; 상기 제1 형상 볼록과 대향하고 상기 제1 형상 블록과 함께 상기 버블시트가 성형되는 성형 공간을 형성하는 제2 형상 블록을 구비하는 제2 금형; 및 상기 성형 공간으로 외기를 유입시키는 공기 유입 수단을 포함하는 버블시트용 열성형 금형장치가 제공된다.

Description

공냉식 버블시트용 열성형 금형장치 {AIR COOLING TYPE MOLDING APPARATUS FOR HEAT FORMING BUBBLE SHEET}

본 발명은 금형장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 버블시트(bubble sheet)를 성형하기 위한 금형 장치에 관한 것이다.

최근 고강성이 요구되는 러기지 커버(LUGGAGE COVER)와 같은 차량용 내장재로서 폴리프로필렌(PP) 등 수지재의 버블시트(BUBBLE SHEET)의 사용이 점차 늘어나고 있다.

버블시트는 러기지 커버 등과 같은 차량용 내장재로 사용하기 위하여 적절한 형태로 성형되어야 하는데, 버블시트는 주로 금형을 이용한 열성형에 의해 성형된다. 하지만, 성형이 완료된 금형 내 버블시트에 남아 있는 고온의 열이 버블시트에 과도하게 전달되어서, 버블시트가 손상되거나 변형되는 문제가 발생하고 있으므로, 이에 대한 대책이 요구된다.

대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-0779266호 "경량 판재 및 그의 제조방법" (2007.11.29.)

본 발명의 목적은 버블시트용 열성형 금형장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 성형 품질이 우수한 버블시트용 열성형 금형장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 성형공간을 신속하게 냉각시킬 수 있는 버블시트용 열성형 금형장치를 제공하는 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 버블시트를 열성형하는 금형장치로서, 가열을 위하여 열매체유가 흐르는 열매체유 채널일 형성된 제1 형상 블록을 구비하는 제1 금형; 상기 제1 형상 볼록과 대향하고 상기 제1 형상 블록과 함께 상기 버블시트가 성형되는 성형 공간을 형성하는 제2 형상 블록을 구비하는 제2 금형; 및 상기 성형 공간으로 외기를 유입시키는 공기 유입 수단을 포함하는 버블시트용 열성형 금형장치가 제공된다.

상기 제1 형상 블록는 상기 성형 공간의 테두리를 형성하면서 상기 제2 형상 블록을 향해 돌출된 압착 성형부를 구비하며, 상기 압착 성형부에는 외기가 상기 성형 공간으로 유입될 수 있도록 형성된 연통 홀이 상기 압착 성형부의 둘레방향을 따라서 복수개 형성될 수 있다.

상기 공기 유입 수단은 상기 성형 공간에 진공을 형성시키는 공기 배출기일 수 있으며, 상기 제1 금형 또는 상기 제2 금형에는 상기 성형 공간과 상기 진공 배출기 사이를 연통시키는 배기 채널이 형성될 수 있다.

상기 공기 유입 수단은 외부에서 상기 성형 공간으로 외기를 주입시키는 공기 공급기일 수 있다.

본 발명에 의하면 앞서서 기재한 본 발명의 목적을 모두 달성할 수 있다. 구체적으로는, 성형 공간에 설치되고 냉각수가 공급되는 냉각 패드를 구비하므로 신속한 냉각이 수행될 수 있다. 또한, 공기 배출기에 의해 성형 공간에 진공이 형성되어서 성형 공간으로 외기가 유입됨으로써, 성형 공간에 대한 신속한 냉각이 이루어질 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 버블시트용 열성형 금형장치의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 버블시트용 열성형 금형장치의 평면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 버블시트용 열성형 금형장치의 A-A'선에 대한 단면도이다.
도 4는 도 3의 B 부분을 확대하여 도시한 도면이다.
도 5는 도 1에 도시된 버블시트용 열성형 금형장치의 제1 금형에 대한 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 제1 금형의 제1 형상 블록에 대한 사시도이다.
도 7은 도 5에 도시된 제1 금형의 두 냉각 패드들에 대한 사시도이다.
도 6은 도 1에 도시된 버블시트용 열성형 금형장치의 제2 금형에 대한 사시도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예의 구성 및 작용을 상세하게 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 버블시트용 열성형 금형장치가 도 1에는 사시도로서 도시되어 있고, 도 2에는 평면도로서 도시되어 있으며, 도 3에는 도 2의 A-A'선에 대한 단면도로서 도시되어 있다. 도 1, 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 버블시트용 열성형 금형장치(100)는 제1 금형(110)과, 제1 금형(110)의 아래에 위치하는 제2 금형(160)을 포함한다. 위에 위치하는 제1 금형(110)이 아래에 위치하는 금형(160)과 가까워지거나 멀어지도록 이동하면서 버블시트를 열성형한다. 본 실시예에서는 제1 금형(110)이 이동하고 제2 금형(160)이 고정되는 것으로 설명하지만, 이와는 달리, 제1 금형(110)이 고정되고 제2 금형(160)이 이동하거나, 제1 금형(110)과 제2 금형(160)이 모두 이동할 수 있으며, 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것이다. 또한, 도시되지는 않았으나, 본 발명은 제1 금형(110)과 제2 금형(160) 사이의 거리를 변화시키는 구동기를 더 포함한다.

도 4는 도 3의 B 부분을 확대하여 도시한 것이며, 도 5는 제1 금형(110)의 사시도로서, 도 5에는 제1 금형(110)에서 제2 금형(160)과 대향하는 하부가 보이도록 도시되어 있다. 도 1 내지 도 5를 참조하면, 제1 금형(110)은 제1 베이스(111)와, 제1 베이스(111)에 고정되는 제1 형상 블록(120)과, 제1 베이스(111)와 제1 형상 블록(120)의 사이에 위치하는 열전도 억제 블록(130)과, 제1 형상 블록(120)에 제2 금형(160)과 대향하도록 설치되는 하나 이상의 냉각 패드(140)들과, 제1 형상 블록(120)과 냉각 패드(140)의 사이에 위치하는 단열재(150)를 구비한다.

제1 베이스(111)는 제1 금형(110)을 지지하는 구조물로서 기능한다. 제1 베이스(111)에서 제2 금형(160)과 대향하는 측(도 1 및 도 3에서 아래 측)에 열전도 억제 블록(130)을 사이에 두고 제1 형상 블록(120)이 고정된다. 제1 베이스(111)에 열매체유 유입부(112), 열매체유 배출부(113), 제1 냉각수 유입부(114), 제1 냉각수 배출부(115)와, 공기 배출기(116)가 설치된다. 열매체유 유입부(112)에 제1 형상 블록(120)을 가열시키는 열매체유를 공급하는 열매체유 공급 라인(미도시)이 결합된다. 열매체유 유입부(112)를 통해 제1 형상 블록(120)을 가열시키는 열매체유가 유입된다. 열매체유 배출부(113)에는 열매체유 배출 라인(미도시)이 결합된다. 열매체유 배출부(113)를 통해 제1 형상 블록(120)을 거친 열매체유가 배출된다. 제1 냉각수 유입부(114)에 냉각수를 공급하는 냉각수 공급 라인(미도시)가 결합되고, 제1 냉각수 배출부(115)에 냉각수가 배출되는 냉각수 배출 라인(미도시)가 결합된다. 공기 배출기(116)는 공기를 외부로 배출하는 구성으로서, 제1 금형(110)과 제2 금형(160) 사이에 형성된 성형 공간의 고온 공기를 외부로 배출시키는 기능을 한다.

제1 형상 블록(120)은 제1 베이스(111)에서 제2 금형(160)과 대향하는 측에 열전도 억제 블록(130)을 사이에 두고 설치된다. 제1 형상 블록(120)은 제1 금형(110)의 코어에 해당하는 것으로서, 버블시트의 성형 형태에 따라 교체되어서 사용될 수 있다. 도 6에는 제1 형상 블록(120)이 사시도로서 도시되어 있다.도 3 내지 도 6을 참조하면, 제1 형상 블록(120)에서 제2 금형(160)과 대향하는 면에는 성형 공간(C)에 대응하는 영역에 냉각 패드 설치 홈(121)이 형성된다. 냉각 패드 설치 홈(121)은 냉각 패드(140)의 수에 대응하여 복수 개로 분할되어서 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 냉각 패드(140)가 두 개이므로, 냉각 패드 설치 홈(121)의 두 개로 분할되어서 형성되는 것으로 설명하는데, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 제1 형상 블록(120)에는 열매체유가 지나가는 열매체유 채널(122)이 형성된다. 열매체유 채널(122)을 지나가는 열매체유에 의해 제1 형상 블록(120)이 버블시트의 성형을 위해 가열된다. 제1 형상 블록(120)은 성형 공간에 대응하는 영역의 테두리를 따라서 형성된 압착 성형부(124)와, 압착 성형부(124)의 바깥 끝단에 위치하는 커팅부(126)를 구비한다. 압착 성형부(124)는 제2 금형(160) 쪽으로 돌출된 단의 형태로서, 압착 성형부(124)에 의해 성형 과정에서 버블 시트의 테두리 부분이 압착된다. 압착 성형부(124)에는 압착 성형부(124)의 내측과 외측을 연통시키는 복수개의 연통 홀(128)들이 형성된다. 제1 베이스(111)에 설치된 공기 배출기(116)의 작동에 의해 연통 홀(128)들을 통해 외기가 성형 공간 안쪽으로 유입되어서 성형 공간의 고온 공기가 냉각될 수 있다. 커팅부(126)는 압착 성형부(124)의 바깥 끝단에 위치하며, 압착 성형부(124)로부터 제2 금형(160) 쪽으로 뾰족하게 돌출되어서 형성되며 대체로 'V'자 형태를 이룬다. 커팅부(126)에 의해 버블 시트의 외곽 형태가 원하는 형상으로 성형될 수 있다.

열전도 억제 블록(130)은 대체로 판상의 부재로서 제1 베이스(111)와 제1 형상 블록(120)의 사이에 위치하도록 설치되어서, 제1 형상 블록(120)의 열이 제1 베이스(111)로 전달되는 것을 억제한다. 열전도 억제 블록(130)은 열전도율이 낮은 재질로 형성된다.

냉각 패드(140)는 제1 형상 블록(120)에 형성된 냉각 패드 설치 홈(121)에 수용되도록 설치된다. 본 실시예에서는 냉각 패드(140)는 두 개로서, 두 냉각 패드 설치 홈(121)에 각각 하나씩 교체가 용이하도록 분리가능하게 설치된다. 두 냉각 패드(140)들 각각의 형상은 설치되는 냉각 패드 설치 홈(121)의 형상에 대응한다. 냉각 패드(140)에는 냉각수가 흐르는 제1 냉각수 채널(142)이 형성된다. 제1 냉각수 채널(142)에 제1 베이스(111)에 설치된 제1 냉각수 유입부(114)를 통해 유입된 냉각수가 흐르고, 제1 냉각수 채널(142)을 모두 거친 냉각수는 제1 베이스(111)에 설치된 제1 냉각수 배출부(115)를 통해 배출된다. 냉각 패드(140)에 의해 성형 공간(도 4의 C)의 고온 공기가 냉각된다. 냉각 패드(140)에는 두께 방향을 따라 관통하는 적어도 하나의 관통 구멍(143)이 형성된다. 관통 구멍(143)을 통해 성형 공간(도 4의 C)의 고온의 공기가 공기 배출기(116)의 작동에 의해 외부로 배출된다. 도시되지는 않았으나, 제1 금형(110)에는 관통 구멍(143)과 공기 배출기(116)를 연결하는 배기 채널이 형성된다. 본 실시예에서는 배기 채널이 제1 금형(110)에 형성되는 것으로 설명하지만, 공기 배출기(116)가 제2 금형(160)에 설치되는 경우 배기 채널은 제2 금형(160)에 형성될 수 있으며, 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것이다.

단열재(150)는 제1 형상 블록(120)과 냉각 패드(140)의 사이에 위치하여, 제1 형상 블록(120)과 냉각 패드(140) 사이의 열전달을 억제한다. 그에 따라, 냉각 패드(140)에 의한 냉각 성능은 더욱 향상된다. 단열재(150)는 제1 형상 블록(120)에 형성된 냉각 패드 설치 홈(121)의 바닥면에 설치된다.

도 8에는 제2 금형(160)이 사시도로서 도시되어 있다. 도 1, 도 3, 도 4 및 도 8을 참조하면, 제2 금형(160)은 제1 금형(110)의 아래에 위치하며, 제2 베이스(161)와, 제2 베이스(161)에 고정되는 제2 형상 블록(170)과, 제2 형상 블록(170)에 설치되는 복수개의 버블시트 가이드 블록(180)들을 구비한다.

제2 베이스(161)는 제2 금형(160)을 지지하는 구조물로서 기능한다. 제2 베이스(161)에서 제1 금형(110)을 대향하는 측(도 1 및 도 3에서 상면 측)에 제2 형상 블록(170)이 고정된다. 제2 베이스(161)에 제2 냉각수 유입부(191)과 제2 냉각수 배출부(192)가 설치된다. 제2 냉각수 유입부(191)에 냉각수를 공급하는 냉각수 공급 라인(미도시)가 결합되고, 제2 냉각수 배출부(192)에 냉각수가 배출되는 냉각수 배출 라인(미도시)가 결합된다.

제2 형상 블록(170)은 제2 베이스(161)에서 제1 금형(110)과 대향하는 측에 설치된다. 제2 형상 블록(170)은 제2 금형(160)의 코어에 해당하는 것으로서, 버블시트의 성형 형태에 따라 교체되어서 사용될 수 있다. 제2 형상 블록(170)의 상면에 성형 대상인 버블시트가 놓인다. 제2 베이스(161)의 상면 테두리 부분에는 복수개의 버블시트 가이드 블록(180)들이 설치된다. 제2 형상 블록(170)에는 냉각수가 지나가는 제2 냉각수 채널(175)이 형성된다. 제2 냉각수 채널(175)에 제2 베이스(161)에 설치된 제2 냉각수 유입부(191)를 통해 유입된 냉각수가 흐르고, 제2 냉각수 채널(175)을 모두 거친 냉각수는 제2 베이스(161)에 설치된 제2 냉각수 배출부(192)를 통해 배출된다.

복수개의 버블시트 가이드 블록(180)들은 제2 형상 블록(170)의 상면 테두리 부분에 위치하도록 설치된다. 복수개의 버블시트 가이드 블록(180)에 의해 제2 형상 블록(170)의 상면에 정확한 위치에 정렬되어서 안착될 수 있다. 버블시트 가이드 블록(180)들 각각은 제2 형상 블록(170)에 대해 이동가능하게 설치된다.

이제, 위에서 구성 중심으로 설명된 버블시트용 열성형 금형장치(100)를 작용 중심으로 설명한다.

상세히 도시되지는 않았으나, 제1 금형(110)과 제2 금형(160)이 분리된 상태에서 제2 금형(160)의 제2 형상 블록(170) 위에 성형 대상인 버블시트가 놓인다. 이때, 버블시트 가이드 블록(180)에 의해 버블시트는 정확한 위치에 정렬될 상태로 고정된다. 제1 금형(110)의 제1 형상 블록(120)은 버블시트의 성형을 위하여 제1 열매체유 채널(122)을 통과하는 열매체유에 의해 가열된다. 이후, 버블시트의 성형을 위하여 제1 금형(110)과 제2 금형(170)이 합쳐져서 버블시트용 열성형 금형장치(100)는 합형된다. 버블시트용 열성형 금형장치(100)의 합형에 의해 성형 공간(도 4의 C)에 수용되는 버블시트는 열성형되며, 압착 성형부(124)와 커팅부(126)에 의해 압착 성형 및 커팅이 이루어진다.

버블시트에 대한 열성형이 완료되면, 성형이 완료된 버블시트의 열에 의한 변형을 방지하기 위하여, 성형 공간(도 4의 C)에 대한 신속한 냉각이 이루어진다. 냉각은 냉각수에 의한 냉각과 공기에 의한 냉각으로 나누어진다.

냉각수에 의한 냉각은 냉각 패드(140)에 형성된 제1 냉각수 채널(142)을 흐르는 냉각수와 제2 형상 블록(170)에 형성된 제2 냉각수 채널(175)을 흐르는 냉각수에 의해 이루어진다.

공기에 의한 냉각의 경우, 공기 배출기(116)가 작동하면 외기가 연통 홀(128)을 통해 성형 공간(C)으로 유입되고, 성형 공간(C)으로 유입된 외기는 냉각 패드(140)에 형성된 관통 구멍(143)을 통해 외부로 배출되어서, 성형 공간(C) 및 성형 공간(C)의 버블 시트가 냉각된다.

상기 실시예에서는 공기 배출기(116)에 의해 성형 공간(C)에 진공이 형성되어서 외기가 유입되는 것으로 설명하였으나, 이와는 달리 펌프와 같은 공기 공급기로 외기를 성형 공간(C)으로 유입시켜서 성형 공간(C)의 고온 공기를 냉각시킬 수 있으며, 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것이다.

이상 실시예를 통해 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 실시예는 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정되거나 변경될 수 있으며, 본 기술분야의 통상의 기술자는 이러한 수정과 변경도 본 발명에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.

100 : 버블시트용 열성형 금형장치 110 : 제1 금형
111 : 제1 베이스 116 : 공기 배출기
120 : 제1 형상 블록 121 : 냉각 패드 설치 홈
122 : 열매체유 채널 124 : 압착 성형부
126 : 커팅부 130 : 열전도 억제 블록
140 : 냉각 패드 142 : 제1 냉각수 채널
143 : 관통 구멍 150 : 단열재
160 : 제2 금형 161 : 제2 베이스
170 : 제2 형상 블록 175 : 제2 냉각수 채널
180 : 버블시트 가이드 블록

Claims (7)

1. 버블시트를 열성형하는 금형장치로서,
   가열을 위하여 열매체유가 흐르는 열매체유 채널이 형성된 제1 형상 블록을 구비하는 제1 금형;
   상기 제1 형상 블록과 대향하고 상기 제1 형상 블록과 함께 상기 버블시트가 성형되는 성형 공간을 형성하는 제2 형상 블록을 구비하는 제2 금형;
   상기 성형 공간에 대응하여 상기 제1 형상 블록에 결합되고 냉각수가 흐르는 냉각수 채널이 형성되는 복수개의 냉각 패드들; 및
   상기 성형 공간 내 공기를 배출시켜서 상기 성형 공간으로 외기를 유입시키는 공기 배출기를 포함하며,
   상기 제1 형상 블록은 상기 성형 공간의 테두리를 형성하면서 상기 제2 형상 블록을 향해 돌출된 압착 성형부를 구비하며,
   상기 압착 성형부에는 외기가 상기 성형 공간으로 유입될 수 있도록 형성된 연통 홀이 형성되며,
   상기 제1 금형 또는 상기 제2 금형에는 상기 성형 공간과 상기 공기 배출기 사이를 연통시키는 배기 채널이 형성되며,
   상기 제1 형상 블록에서 상기 제2 형상 블록과 대향하는 면에는 상기 성형 공간에 대응하는 영역에 상기 복수개의 냉각 패드들 각각이 안착되는 복수개의 냉각 패드 설치 홈들이 분할되어서 형성되며,
   상기 복수개의 냉각 패드들 각각에는 상기 성형 공간과 연통되는 관통 구멍이 형성되며,
   상기 제1 금형에는 상기 공기 배출기와 상기 배출기와 상기 관통 구멍을 연통시키는 배기 채널이 형성되며,
   상기 공기 배출기의 작동에 의해, 상기 성형 공간 내의 공기는 상기 관통 구멍과 상기 배기 채널을 차례로 거쳐서 외부로 배출되고 외기가 상기 연통 홀을 통해 상기 성형 공간 내로 유입되어서, 상기 버블시트의 열성형 후 상기 성형 공간이 냉각되는, 버블시트용 열성형 금형장치.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 연통 홀은 상기 압착 성형부의 둘레방향을 따라서 복수개가 형성되는 버블시트용 열성형 금형장치.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제

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