JP2010269585A - 射出金型及びそれを用いた射出成形方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】射出成形物と分離されて、捨てられる樹脂を減少させうる射出金型を提供する。
【解決手段】射出金型は、射出金型内に設けられ、一端部にノズルを有する延長管路、ノズルが挿入されるノズル挿入溝が形成されたノズル位置ガイダー、延長管路及びノズル位置ガイダーの下部に設けられ、一端部がゲート成形物と結合されるゲートロックピンを含み、ゲートロックピンの他端部が固設されるゲートロックピンホルダー、ゲートロックピンホルダーの下部に設けられるゲートストリッパ板、及びゲートストリッパ板の下部に形成され、射出成形物形状のキャビティが形成された上型板及び下型板を含む。
【選択図】図1

Description

本発明は、射出金型及びそれを用いた射出成形方法に関する。
一般的に、プラスチック成形物を成形するための射出金型は、キャビティ(cavity)が形成された上型板と下型板とで構成される。一般的に射出金型には2つの主要なタイプがある。一つは2段射出金型であり、もう一つは3段射出金型である。
射出成形物を取り出す時、上型板と下型板との間の一面が分離される2段射出金型は、構造は簡単であるが、射出後、射出金型から取り出される成形物にゲート(gate)成形物(ゲート部分での樹脂が硬化されて生じる成形物)が付着されているので、前記ゲート成形物を前記射出成形物から切断する別途の作業方法が必要である。
2段射出金型と異なり、上型板と上固定板との間にストリッパ板を設置しストリッパ板を利用して2面で分離可能な3段射出金型は、射出金型内で射出成形物からゲート成形物を分離しうる。よって、3段射出金型では、ピンポイントゲートを使用することができる。
一般的に、2段射出金型は、射出金型の構造が簡単なので、射出金型の外部から注入される溶融された樹脂が溶融状態を保持しつつ流れる、射出金型内部まで延長して形成した延長管路を利用することができる。2段射出金型と異なり、3段射出金型は、一般的に2段射出金型に比べて上固定板に固設されたロックピン及び前記上固定板の下部に設けられるストリッパ板をさらに備えるなどその構造が複雑なので、射出金型内に延長管路を備えることが難しい。したがって、一般的な3段射出金型では、射出金型内に供給される樹脂は、射出金型内の管路を流れながら硬化してしまう。ところで、このように硬化された樹脂は無駄に捨てられる樹脂である。したがって、一般的な3段射出金型では、捨てられる樹脂の量が相当多い。
一般的に、発光ダイオード(LED)リードフレーム(lead_frame)を成形する工程では、ピンポイントゲートを使用する3段射出金型が使われている。しかし、前述したように、従来の3段射出金型では、射出金型内で延長管路が利用できなかったので、捨てられる樹脂ロスが発生する。このように捨てられる成形物の量は、リードフレームの形成のために注入される樹脂の90%またはそれ以上である。
韓国公開特許2005−0048403号公報
本発明が解決しようとする技術的課題は、LEDリードフレームの射出成形のようにピンポイントゲートを用いる射出金型において、捨てられる樹脂の量を最小化する射出金型及びそれを用いた射出成形方法を提供することである。
本発明の技術的課題は、前述した技術的課題に限定されず、言及されていないさらに他の技術的課題は、下記の記載から当業者に明確に理解されるであろう。
前記課題を達成するための本発明の射出金型の一態様は、射出金型内に設けられ、一端部にノズルを有する延長管路、前記ノズルが挿入されるノズル挿入溝が形成されたノズル位置ガイダー、前記延長管路及び前記ノズル位置ガイダーの下部に設けられ、一端部がゲート成形物と結合されるゲートロックピンと、を含み、前記ゲートロックピンの他端部が固設されるゲートロックピンホルダー、前記ゲートロックピンホルダーの下部に設けられるゲートストリッパ板、及び前記ゲートストリッパ板の下部に形成され、前記射出成形物形状のキャビティが形成された上型板及び下型板を含む。
前記課題を達成するための本発明の射出成形方法の一態様は、射出金型内に設けられ、ノズル位置ガイダーに挿入されたノズルを含む延長管路内に溶融樹脂を供給する段階、射出成形物形状のキャビティが形成された上型板と、前記上型板と前記ノズル位置ガイダーとの間に設けられたゲートロックピンホルダー及び前記ゲートロックピンホルダーの下部に形成されたゲートストリッパ板を分離して、ゲート成形物と射出成形物とを分離する段階、前記ゲートストリッパ板と前記ゲートロックピンホルダーとを分離して、前記ゲート成形物と前記ゲート成形物に結合された前記ゲートロックピンとを分離する段階、及び前記上型板と、前記上型板の下部に形成された下型板とを分離する段階と、を含む。
その他の実施例の具体的な事項は、詳細な説明及び図面に含まれている。
本発明の一実施形態に係る射出金型を概略的に示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る延長管路を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係るノズル位置ガイダーを示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係るゲートロックピンを示す断面図である。 本発明の一実施形態に係るゲートロックピンホルダーを示す断面図である。 本発明の一実施形態に係るゲートロックピンホルダーを示す断面図である。 本発明の一実施形態に係るゲートストリッパ板を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係るゲートストリッパ板を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係るゲートストリッパ板を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係るゲートストリッパ板を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係るゲートストリッパ板を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る射出金型が段階別に分離される過程を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る射出金型が段階別に分離される過程を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る射出金型が段階別に分離される過程を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る射出金型が段階別に分離される過程を示す断面図である。
本発明の利点及び特徴、そして、それらを達成する方法は、添付図面と共に詳細に後述される実施形態を参照すれば、明確になる。しかし、本発明は、以下に開示される実施形態に限定されるものではなく、相異なる多様な形態に具現され、本実施形態は、単に本発明の開示を完全にし、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に、発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明は、請求項の範疇によってのみ定義される。したがって、いくつかの実施形態で、周知の工程段階、周知の素子構造及び周知の技術は、本発明が曖昧に解釈されることを避けるために、具体的には説明されない。明細書全体として同じ参照符号は、同じ構成要素を示す。
空間的に相対的な用語である”下(below)”、”下(beneath)”、”下部(lower)”、”上(above)”、”上部(upper)”などは、図示されているように、1つの素子または構成要素と他の素子または構成要素との相関関係を容易に記述するために使われうる。空間的に相対的な用語は、図示されている方向に付け加えて、使用時または動作時の素子の互いに異なる方向を含む用語として理解されねばならない。例えば、図示されている素子をひっくり返す場合、他の素子の”下(below)”または”下(beneath)”と記述された素子は、他の素子の”上(above)”に置かれうる。したがって、例示的な用語である”下”は、下及び上の方向をいずれも含みうる。素子は、他の方向にも配向され、これにより、空間的に相対的な用語は配向によって解釈されうる。
本明細書で、使われた用語は、実施例を説明するためのものであり、本発明を制限するものではない。本明細書で、単数型は文句で特に言及しない限り、複数型も含む。明細書で使われる”含む(comprises)”及び/または”含む(comprising)”は、言及された構成要素、段階、動作及び/または素子は、1つ以上の他の構成要素、段階、動作及び/または素子の存在または追加を排除しない。
別途の定義がなければ、本明細書で使われるあらゆる用語(技術及び科学的用語を含む)は、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に共通で理解される意味として使われうる。また、一般的に使われる予め定義されている用語は、特に明確な定義がされていない限り、異常にまたは過度に解釈されてはならない。
以下、図1ないし図6Eを参照して、本発明の実施形態に係る射出金型を詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る射出金型を概略的に示す断面図である。図1は、射出金型の閉状態を示す図面である。図2ないし図6Eは、本発明の一実施形態に係る延長管路(溶融シリンダ)、ノズル位置ガイダー、ゲートロックピン、ゲートロックピンホルダー、ゲートストリッパ板を各々示す斜視図である。
図1を参照すれば、上部側ベースパネルである上固定板1に、一端部にノズル3を有する延長管路2が設けられる。延長管路2は、射出金型の外部から射出金型内に溶融状態の樹脂を供給するために、射出金型内に延長された管路である。
図1及び図2を参照すれば、延長管路2は、例えば、上固定板1に設けられた溶融シリンダ4及び溶融シリンダ4の一端部に設けられたノズル3を含むことができる。溶融シリンダ4の内側には、ピストン5が設けられ、ピストン5にはバルブピン6が装着されている。溶融シリンダ4内のピストン5が昇降し、ピストン5の下部に装着されたバルブピン6が連動して昇降する。すなわち、ピストン5の昇降動作に伴って、バルブピン6はノズル3入口の開閉を調節し、ノズル3から射出される樹脂の量を調節及び遮断する。ノズル3は、例えば、金属で形成されてもよい。
本実施形態では、延長管路2内の樹脂が溶融状態を保持し続けるように、各延長管路2にはヒーター7が設けられる。ヒーター7は、例えば、延長管路2の外周面に巻きつけられたコイルとして実現されてもよい。本実施形態では、延長管路2内で樹脂が溶融状態を保持し続けるので、延長管路2内の樹脂が成形物として形成されない。したがって、捨てられる樹脂の量を顕著に減少させうる。
図1及び図3を参照すれば、ノズル3は、ノズル位置ガイダー11に形成されたノズル挿入溝12に挿入される。各ノズル挿入溝12は、それぞれの延長管路2の一端部に結合されるノズル3の位置をガイドする。ノズル挿入溝12の大きさは、ノズル挿入溝12にノズル3が挿入された時、ノズル挿入溝12とノズル3との間に、できる限り空間ができないように形成することが望ましい。仮に空間ができた場合は、ノズル挿入溝12とノズル3との間の空間を樹脂で充填してノズル3の周囲をさらに断熱させてもよい。
上述したように、ノズル挿入溝12が形成されたノズル位置ガイダー11を設置すれば、ノズル3の位置をガイドし、各ノズル挿入溝12がノズル3を取り囲むことによって、溶融された樹脂が決まった樹脂流路以外の流路に射出されることを防止しうる。またノズル位置ガイダー11にヒーターをさらに形成して、ノズル3の入口付近での溶融樹脂の硬化をさらに防止しうる。ノズル位置ガイダー11は、130℃ないし150℃程度の温度を保持することが望ましい。
図1及び図7を参照すれば、延長管路2及びノズル位置ガイダー11の下部には、一端部がゲート成形物29と結合されるゲートロックピン13及びゲートロックピン13の他端部が固設されたゲートロックピンホルダー14が設けられる。図7を参照すれば、射出金型が分離される時、ゲートロックピン13がゲート成形物29をゲートロックピン13に固定させることによって、射出成形物30からゲート成形物29を分離する。
図4を参照すれば、ゲートロックピン13の一端部には、ゲート成形物29と結合されるアンダ−カットされた突起部15が形成される。アンダ−カットされた突起部15がゲート成形物29内に嵌め込まれることによって、ゲート成形物29と結合する。
図5Aを参照すれば、ゲートロックピンホルダー14は、例えば、四角形の板状であり、ゲートロックピンホルダー14には、ゲートロックピン13を通すためのホール16及びゲートロックピンホルダー14を通過してゲート24内に樹脂を射出するホール17が形成される。
一方、図5Bは、ゲートロックピンホルダー14のさらに他の形態を示すものであり、ゲートロックピンホルダー14の下面、すなわち、ゲートストリッパ板19と対向する対向面を上面にして図示したものである。図5Bを参照すれば、ゲートロックピンホルダー14の下面に複数の突出部18が形成される。この場合、ゲートストリッパ板19に突出部18と締結される溝部を形成し、前記溝部に突出部18を嵌め込むことによって、ゲートストリッパ板19上にゲートロックピンホルダー14を位置させうる。しかし、ゲートロックピンホルダー14は上述した実施形態に限定されず、多様な形態に変形されてもよい。
ゲートロックピン13が設けられたゲートロックピンホルダー14は、ノズル位置ガイダー11の直下部に形成される。すなわち、ゲートロックピンホルダー14とノズル位置ガイダー11との間には他の層が介在されない。
ゲートロックピンホルダー14の下部には、ゲートストリッパ板19が設けられる。ゲートストリッパ板19には、引っ張りピン(puller_pin)23が設けられており、引っ張りピン23を引っ張ることによりゲートストリッパ板19がゲートロックピンホルダー14と分離される。
図6Aないし図6Eは、図1で示したゲートストリッパ板19の多様な変形実施形態を示す斜視図である。まず図6Aを参照すれば、ゲートストリッパ板19は、四角形の上部が平らな平板状でありうる。すなわち、図6Aに示されるゲートストリッパ板19は、窪部(recessed_portion:リセス部)が形成されていない平板状でありうる。ゲートストリッパ板19には、引っ張りピン23が通過するホール20a及びゲートロックピン13と樹脂が各々通過するホール20bが複数個形成されている。図6Bを参照すれば、他の変形実施形態に係るゲートストリッパ板19は、ゲートロックピンホルダー14が定着される窪部21を有する形状に形成しても良い。窪部21にゲートロックピンホルダー14を定着させることによって、ゲートロックピン13の長さをさらに短く形成しうる。したがって、ゲートストリッパ板19は、窪部21を有するように形成することが望ましい。
または、図6Cを参照すれば、別の変形実施形態に係るゲートストリッパ板19は、ゲートストリッパ板19の反対側の表面の両側面に各々インデント部(indented_portions)22を形成して、側面が段差を有する形態に形成してもよく、図6Dに図示されたさらに別の変形実施形態に係るゲートストリッパ板19のように、4側面にいずれもインデント部22を形成して、4側面がいずれも段差を有する形態に形成しても良い。例えば、4面に羽根部を有する四角コップ状に形成しても良い。図6C及び図6Dに図示されたゲートストリッパ板19は、ゲートストリッパ板19内で窪部21とその他の部分は強度の均衡が維持され、ゲートストリッパ板19と締結される相対部品の強度を補完可能にする。一方、図6Eを参照すれば、ゲートロックピンホルダー14を収容する窪部21は、ゲートストリッパ板19の側面まで延長して形成されてもよい。
図1を参照すれば、ゲートストリッパ板19の下部に上型板25及び下型板27が設けられる。上型板25と下型板27の間には、成形物の成形のためのキャビティ26が形成されており、キャビティ26内に樹脂が充填されてキャビティ26の形状の成形物が成形される。そして、上型板25には、キャビティ26内に樹脂を注入する樹脂流路のゲート24が形成される。この際、ゲート24は、キャビティ26と接する端部がピンポイント状のピンポイントゲート(pin−point_gate)でありうる。下型板27の下部には、下部ベースパネルである下固定板28が設けられる。
図7ないし図10は、図1に示された射出金型が段階別に分離される過程を示す断面図である。
図1に示したように、射出金型の閉状態で射出金型内に注入された溶融樹脂が延長管路2を経てノズル3の入口に到達する。ノズル3の入口から射出された樹脂は、ゲート24を経て対応するキャビティ26に充填され、キャビティ26の形状に硬化されて射出成形物30を形成する。この際、ゲート24にあった樹脂も硬化されて、ゲート成形物29を形成する。本実施形態では、射出金型の外部から射出金型内に樹脂を注入する管路を、射出金型内に延長した延長管路2とすることによって、延長管路2内の樹脂は成形されないので、捨てられる樹脂の量を顕著に減少させることができる。
ゲートロックピン13の一端は、対応するゲート成形物29と結合され、ゲートロックピン13の他端は、ゲートロックピンホルダー14と結合される。図4および図7を参照すると、ゲートストリッパ板19と上型板25を分離して射出金型が開かれるとき、ゲート成形物29はゲートロックピン13と結合して成形されるので、射出成形物30から分離され、ゲートロックピン13の一端であるアンダーカットされた突起部15は、一旦溶融樹脂が硬化すると対応するゲート成形物29と結合される。
図7を参照すれば、射出成形物の成形が終われば、上型板25と、ゲートロックピンホルダー14及びゲートストリッパ板19とを分離する。上型板25とゲートストリッパ板19とが分離される距離は、約60mm程度でありうる。この際、ゲート成形物29は、ゲートロックピン13と結合されているので、ゲート成形物29が射出成形物30から分離される。
次いで、図8を参照すれば、ゲートストリッパ板19に設けられた引っ張りピン23が引っ張る役割を行って、ゲートストリッパ板19とゲートロックピンホルダー14とを分離する。ゲートストリッパ板19とゲートロックピンホルダー14とが分離される距離は、約3ないし5mm程度でありうる。この際、ゲートロックピン13に結合されているゲート成形物29は、ゲートロックピン13から分離される。
次いで、図9を参照すれば、下型板27と上型板25とを分離する。この際、射出成形物30は、下型板27上に安着されている。次いで、図10を参照すれば、成形物を射出金型から取り出すイジェクター(ejector)を用いて、ゲート成形物29及び射出成形物30を射出金型から取り外す。
本実施形態によれば、射出金型内で射出成形物30からゲート成形物29を分離しうる射出金型において、従来の上固定板1に固設されるランナロックピンを除去することによって、上固定板1の下部に、延長管路2を設置することができる。これにより、上固定板1を通過する樹脂流路からの樹脂の成形を防止することによって、捨てられる樹脂の量を顕著に減少させうる。また、本実施形態によれば、ノズル3と上型板25との間に、ゲートロックピンホルダー14、ゲートロックピン13及びゲートストリッパ板19を設置することによって、射出金型内でゲート成形物29を射出成形物30から分離することがが、可能となる。
従来の3段射出金型構造では、ランナロックピンが上固定板に固設されるが、上固定板は、スプルーブッシュなどが設けられるために、厚く形成される。したがって、従来ロックピンは、約65ないし80mm程度、またはそれ以上に形成する。しかし、上述した本実施形態によれば、ロックピンが上固定板10に固設されず、延長管路2のノズル3の下部に別途のゲートロックピンホルダー14を設置し、ゲートロックピンホルダー14にゲートロックピン13の一端部を固設することによって、ゲートロックピン13の長さを短縮できる。また、ゲートストリッパ板19内に窪部21を形成し、窪部21内にゲートロックピンホルダー14を位置させることによって、ゲートロックピン13の長さをさらに顕著に短縮できる。上述した本実施形態によれば、ゲートロックピン13の長さを約15mm以下に短縮できる。ゲートロックピンの長さが、このように短縮できれば、射出金型の分離距離も縮められるので、射出金型の分離距離を大きく縮めることもできる。
以上、添付した図面を参照して本発明の実施例を説明したが、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者ならば、本発明がその技術的思想や必須的な特徴を変更せずとも、他の具体的な形態に実施されうるということが理解できるであろう。したがって、前述した実施例は、あらゆる面で例示的なものであり、限定的なものと理解してはならない。
本実施形態に係る射出金型は、ピンポイントゲートを用いる射出金型に特に有用であり、例えば、LEDリードフレームの射出に有用に用いられうる。
前記課題を達成するための本発明の射出金型の一態様は、射出金型内に設けられ、一端部にノズルを有する延長管路、前記ノズルが挿入されるノズル挿入溝が形成されたノズル位置ガイダー、前記延長管路及び前記ノズル位置ガイダーの下部に設けられ、一端部がゲート成形物と結合されるゲートロックピンと、を含み、前記ゲートロックピンの他端部が固設され、射出成形物から前記ゲート成形物を分離するゲートロックピンホルダー、前記ゲートロックピンホルダーの下部に設けられるゲートストリッパ板、及び前記ゲートストリッパ板の下部に形成され、前記射出成形物形状のキャビティが形成された上型板及び下型板を含む。

Claims (23)

  1. 射出金型内に設けられ、一端部にノズルを有する延長管路と、
    前記ノズルが挿入されるノズル挿入溝が形成されたノズル位置ガイダーと、
    前記延長管路及び前記ノズル位置ガイダーの下部に設けられ、一端部がゲート成形物と結合されるゲートロックピンを含み、前記ゲートロックピンの他端部が固設されるゲートロックピンホルダーと、
    前記ゲートロックピンホルダーの下部に設けられるゲートストリッパ板と、
    前記ゲートストリッパ板の下部に形成され、射出成形物形状のキャビティが形成された上型板及び下型板と、を含む射出金型。
  2. 前記ゲートストリッパ板は、前記ゲートロックピンホルダーを収容する窪部を含むことを特徴とする請求項1に記載の射出金型。
  3. 前記ゲートストリッパ板は、少なくとも両側面がインデント部を有する段差状に形成されたことを特徴とする請求項2に記載の射出金型。
  4. 前記ゲートストリッパ板は、上面が平らな平板状であることを特徴とする請求項1に記載の射出金型。
  5. 前記延長管路は、溶融シリンダを含むことを特徴とする請求項1に記載の射出金型。
  6. 前記溶融シリンダは、溶融シリンダ内に設けられたピストン及び前記ピストンに結合されて、前記ノズルから射出される樹脂の量を調節するバルブピンを含むことを特徴とする請求項5に記載の射出金型。
  7. 前記延長管路は、ヒーターを含むことを特徴とする請求項6に記載の射出金型。
  8. 前記ゲートストリッパ板は引っ張り作用により前記ゲートロックピンホルダーを前記ゲートストリッパ板から分離する引っ張りピンを備えることを特徴とする請求項1に記載の射出金型。
  9. 前記ゲートストリッパ板は、前記ゲートロックピンホルダーの直下部に形成されることを特徴とする請求項1に記載の射出金型。
  10. 前記ゲートロックピンホルダーは、前記ノズル位置ガイダーの直下部に形成されることを特徴とする請求項9に記載の射出金型。
  11. 前記キャビティに接するゲートの端部はピンポイント状であることを特徴とする請求項1に記載の射出金型。
  12. 射出金型内に設けられ、ノズル位置ガイダーに挿入されたノズルを含む延長管路内に溶融樹脂を供給する段階と、
    射出成形物形状のキャビティが形成された上型板と、前記上型板と前記ノズル位置ガイダーとの間に設けられたゲートロックピンホルダー及び前記ゲートロックピンホルダーの下部に形成されたゲートストリッパ板を分離して、ゲート成形物と射出成形物とを分離する段階と、
    前記ゲートストリッパ板と前記ゲートロックピンホルダーとを分離して、前記ゲート成形物と前記ゲート成形物に結合されたゲートロックピンを分離する段階と、
    前記上型板と、前記上型板の下部に形成された下型板とを分離する段階と、を含む射出成形方法。
  13. 前記ゲートストリッパ板に前記ゲートロックピンホルダーを収容する窪部をさらに形成することを特徴とする請求項12に記載の射出成形方法。
  14. 前記ゲートストリッパ板は、少なくとも両側面がインデント部を有する段差状に形成されることを特徴とする請求項12に記載の射出成形方法。
  15. 前記延長管路は、溶融シリンダを含むことを特徴とする請求項12に記載の射出成形方法。
  16. 前記溶融シリンダは、前記溶融シリンダ内に設けられたピストン及び前記ピストンに結合されて、前記ノズルから射出される樹脂の量を調節するバルブピンを含むことを特徴とする請求項15に記載の射出成形方法。
  17. 前記延長管路は、ヒーターを含むことを特徴とする請求項16に記載の射出成形方法。
  18. 前記ゲートストリッパ板は、前記ゲートロックピンホルダーの直下部に形成することを特徴とする請求項12に記載の射出成形方法。
  19. 前記ゲートロックピンホルダーは、前記ノズル位置ガイダーの直下部に形成することを特徴とする請求項18に記載の射出成形方法。
  20. 前記キャビティに接するゲートの端部は、ピンポイント状であることを特徴とする請求項12に記載の射出成形方法。
  21. 前記ゲートストリッパ板は、上面が平らな平板状であることを特徴とする請求項12に記載の射出成形方法。
  22. 前記ゲートストリッパ板には引っ張り作用により前記ゲートロックピンホルダーを前記ゲートストリッパ板から分離する引っ張りピンを備えることを特徴とする請求項12に記載の射出成形方法。
  23. 前記ゲートロックピンは、一端部が前記ゲート成形物と結合され、他端部は、前記ゲートロックピンホルダーに固設されることを特徴とする請求項12に記載の射出成形方法。
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