KR0148822B1 - 밸브게이트제어형 런너리스 사출성형방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 간헐적인 온도제어를 하고, 게이트부 근방의 용융 또는 고화수지의 물성을 강제적으로 변화시켜 고정밀하고, 잘 갖추어지지 않아 볼품없는 게이트 자취를 남기지 않은 성형가공을 행하게 하는 밸브게이트 제어형 런너리스 사출성형방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 상기 밸브게이트 제어형 런너리스 사출성형장치는 용융수지를 저장하고 사출통로를 구성하는 보온기구를 구비하는 런너부(3)와, 상기 런너부(3)의 선단에 개두한 공동부(2)에 통하는 게이트(1)와, 상기 런너부(3)에 길이방향으로 통하여 상기 게이트(1)를 개폐하는 밸브핀(4)과, 게이트부 근방을 국부적으로 가열, 냉각하는 간헐온도제어기구(19)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

밸브게이트제어형 런너리스사출성형방법 및 그 장치

제1도는 본 발명에 관한 한 실시예를 도시한 주요부의 종단면도.

제2도는 본 발명에 관한 다른 실시예를 도시한 종단면도.

제3도는 본 발명에 관한 또 다른 실시예를 도시한 주요부의 종단면도.

제4도는 본 발명에 관한 또 다른 실시예를 도시한 주요부의 종단면도.

제5도는 종래의 한 예를 도시한 게이트 밸브 시스템의 종단면도.

제6도는 종래의 다른예를 나타낸 게이트 밸브 시스템의 종단면도.

제7도는 본 발명에 관한 또 다른 실시예의 주요부 종단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 게이트 2 : 공동부

3 : 런너부 4 : 밸브핀

4a : 밸브핀의 선단 5 : 밸브기구

6 : 실린더 7 : 피스톤

17 : 팁히터 P : 간헐온도제어기구

19,19a : 강제냉각기구

본 발명은 간헐적인 온도제어를 하고 게이트 부근방의 용융 또는 고화수지의 물성을 강제적으로 변화시켜서 고정밀하고, 또 잘 갖추어지지 않아 볼품없는 게이트 자취를 남기지 않는 성형가공을 하도록 한 밸브게이트 제어형 런너리스(runnerless)사출성형 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

종래 일반적으로 알려진 이러한 종류의 밸브게이트 시스템의 런너리스 사출성형장치에 대해서 제5도 및 제6도를 참조하여 설명한다.

각 도면 에 있어서 1은 게이트, 2는 공동부, 3은 런너부, 4는 이 런너부(3)에 길이방향으로 통한 밸브핀을 나타내고 그 선단(4a)이 상기 게이트(1)의 게이트 랜드(1a)와 걸고 이탈되거나, 또는 접속 분리하여 게이트(1)를 개폐할 수 있도록 되어있고, 밸브핀(4)이 전후왕복운동을 할 수 있고 원하는 밸브기구(5)를 구비한다.

제5도에 있어서는 밸브기구(5)는 유압, 공압 등의 구동원으로 움직이는 실린더(6)와, 이 실린더(6)내에 설치한 피스톤(7)을 상기 밸브핀(4)의 기저단에 고정 정착하여 구성되고, 유체압 제어에 의해 왕복 운동하는 피스톤(7)을 통해서 밸브핀(4)의 선단(4a)을 게이트(1)에 대해 걸고 이탈시켜 원하는 밸브의 개폐를 할 수 있게 되어 있다.

또 제6도에 있어서, 밸브기구(5)는 런너부(3)내에 설치한 팽창재(8)의 중공실(9)내에서 코일 스프링(10)으로 게이트측에 압압된 피스톤체(11)가 설치되어 구성되어 있다. 따라서 밸브핀(4)은 통산 코일스프링(10)으로 가압되는 피스톤(11)의 작용에 따라 그 선단(4a)이 게이트(1)의 내부단과 접촉하여 게이트(1)를 닫고 있다. 사출성형조작이 개시되어 원하는 설정된 사출압에 의해 게이트(1)에 접촉하고 있는 밸프핀(4)을 코일스프링(10)에 저항하여 밀어내어 자동적으로 밸브를 열어 사출조작이 정지하면, 사출압이 줄어들기 때문에, 코일스프링(10)의 장력에 의해 다시 밸브핀(4)은 그 선단을 게이트(11)에 접촉하여 자동적으로 밸브를 닫게한 것이다.

또 동일도면에 있어서, 12는 런너부(3)를 바깥에서 가열하는 환형의 본체히터, 13은 런너부(3)내의 온도를 검지 하는 온도센서, 14는 매니폴드, 15는 도선을 각각 표시한다.

이와 같은 밸브게이트 시스템에 의한 런너리스사출성형에 있어서는 게이트 근방의 온도제어를 하지 않고, 금형의 환경온도에 맡긴 방법이기 때문에, 게이트근방에 여러 문제, 특히 저온 금형에서 하이 사이클 성형을 하는 경우 등에서 「게이트부의 냉각부족」에 의해 밸브핀(4)이 국부적으로 고온으로 되어 성형폼의 외관과 강도 등에 문제를 일으킨다. 또 「게이트부의 가열부족」에 의해 고점성수지의 성형과 냉각시간을 길게 필요로 하는 성형의 경우, 게이트부는 금형으로의 방열에 의해 온도가 저하하고, 이 때문에 수지점도의 불균형이 발생하여 성형품불량(외관, 길이등)의 원인이 되는 동시에 밸브핀의 작동불량과 파손의 원인이 되고 있다. 그 이외 이하에 서술하는 여러 문제점이 있다.

1. 밸브핀 선단에 냉각부족으로 인해 성형품 게이트부의 수축, 만입, 주름, 거친면 및 둘출부등이 발생한다.(특히 저온금형을 필요로 하는 수지 및 하이사이클 성형에서 발생)

2. 역으로 성형사이클이 긴 경우, 게이트부의 수지가 고화하고 밸브핀의 전진이 저해되기 때문에 게이트부의 상승(잔존)이 발생한다.

3. 게이트가 대구경이 되면 될수록 대구경 밸브핀을 필요로 하고, 커지면 커질수록 밸브핀은 냉각이 어려워진다.

4. 고점도의 수지(폴리카보네이트 등)에 있어서, 게이트 근방의 온도상승 부족에 의해 게이트랜드부에 수지의 미용용 또는 고화부가 발생하여 게이트 시일이 불완전해진다.

5. 폴리아미드 수지가 PET 수지와 같은 게이트 근방온도의 고저의 미세 조정이 불가결한 수지는 성형이 곤란하다.

본 발명은 위에 서술한 점에 착안하여 이루어진 것으로, 용융수지를 용융상태로 유지하는 런너부내에 미끄럼 운동이 자유롭게 길이방향으로 설치한 밸브핀과, 게이트에서 공동부내로 용융수지를 사출시키는 경우 상기 밸브핀의 선단에 의해 개폐될 수 있는 게이트를 포함하는 밸브게이트시스템을 이용하는 밸브게이트제어형 런너리스사출성형방법에 있어서, 용융수지의 사출성형 조작시, 밸브핀에 의해 게이트를 개폐할 때마다 게이트 부분을 국부적으로 가열, 냉각의 간헐적 온도변화를 부여하는 단계를 포함하는 밸브게이트제어형 런너리스 사출성형방법이고 ; 또 용융수지를 저장하고 사출통로를 구성하는 보온기구를 구비한 런너부와, 이 런너부의 선단에 개구한 공동부에 통하는 게이트와, 상기 런너부에 길이방향으로 통하게 되어 상기 게이트를 개폐하는 밸브핀과, 게이트부 근방을 국부적으로 가열, 냉각하는 간헐 온도제어기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브게이트제어형 런너리스 사출성형장치이다.

그리고, 상기 간헐온도 제어기구는 게이트부 근방에서 게이트랜드를 거쳐서 뒤쪽으로 확대되는 원추형의 구조의 외주를 따라서 팁히터를 설치하여 이루어진 것을 특징으로 하는 밸브게이트제어형 런너리스 사출성형장치에 관한 것이다. 또한, 상기 간헐온도제어기구는 게이트부 근방의 외주를 따라서 냉매를 공급하여 게이트부를 국부적으로 간헐 냉각할 수 있는 강제 냉각기구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동시에, 밸브피내에 냉매를 유통시켜 밸브핀의 선단부분을 간헐 냉각할 수 있는 강제 냉각기구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브게이트제어형 런너리스 사출성형 장치이다.

밸브게이트를 개폐하는 밸브핀의 작동을 가하고 게이트부분에 설치한 간헐온도 제어기구의 작동에 의해 협소한 게이트부의 수지의 냉각고화 또는 가열용융을 확실히 할 수 있다.

다음에 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 설명한다. 우선 제1도 및 제2도에 나타낸 실시예는 게이트(1)를 구성하는 부재가 런너구성부재와 별도인지, 일체인지의 차이가 있을 뿐이고 그 외는 구성이 전혀 동일하기 때문에 양실실예에 대해서 설명한다.

또 부호 1내지 7 및 12, 14, 15는 종래 예의 구성과 동일하기 때문에 그 설명을 생략한다. 제1도에 있어서는 본체히터(12)를 외부둘레부로 올린 런너구성부재와 별도의 게이트(1)를 구비한 원추형부재(16)를 독립하여 설치하고, 이 게이트(1) 부분의 원추형부재(16)내에 설치한 팁히터(17)에 의해 부분적으로 가열할 수 있게 되어있다.

또 제2도에는 본체히터(12)를 구비한 런너구성부재의 선단에 연속해서 접한 팁히터부(18)를 구비하고, 전기적으로 상호 별도의 회로로서 구성된 팁히터(17)가 감겨져 있다. 그리고 제1도 및 제3도의 팁히터(17)는 어느 것이나 간헐 온도제어기구(P)를 구성하고 있다. 어떤 실시예에 있어서는 도시한 사출성형상태에서 사출성형조작을 하는 경우는 게이트(1)는 냉각고화되어 있기 때문에 팁히터(17)에 우선 통전하고 게이트(1)부를 가열한다. 즉시에 용융하여 게이트(1)는 열리고, 원하는 사출압으로 사출성형조작이 행해지고 용융수지는 런너부(3)에서 게이트(1)를 거쳐 공동부(2)에 사출충전된다. 밸프핀(8)은 직접 전진하여 게이트(1)와 맞닿아 걸어 맞춰지고 또는 용융하여 게이트(1)를 닫는것과 동시에 팁히터(17)로의 통전을 중지하고, 게이트(1)부를 방열냉각시킨다. 그 사이 공동부(1)의 충전수지는 금형내의 냉각수의 냉각작용에 의해 냉각고화된다.

다음에 금형개방 조작에 의해 성형품을 빼낸 후, 다시 팁히터(17)에 통전하고 게이트(1)부를 충분히 가열한후 밸브핀(4)을 이동시켜 최초의 위치상태로 한다.

그후 다시 동일조작을 반복하여 반복 연속적인 사출성형을 할 수 있다.

제3도는 제1도의 실시예의 구성에 대해서, 별도로 강제냉각 기구(19)를 설치하여 간헐온도제어기구(P)로 한 실시예이고 이 강제냉각기구(19)는 원추형 부재(16)의 선단에 형성된 게이트(1)의 외부둘레에 설치된 환형채널(20)과 이 환형 채널(20)에 통하는 공기 등의 냉매를 유통하는 입력측통로(21), 출력측통로(22)를 가지고 구성되고, 양 통로(21)(22)는 금형(23)내에 형성된다.

따라서 제1도의 실시예의 작용에 있어서 게이트(1)부의 팁히터(17)로의 통전가열을 정지하고, 게이트(1)부를 방열냉각하는 과정에서 강제냉각기구(19)를 동작시켜서, 공기 등의 냉매를 입력측통로(21)에서 환형 채널(20)에 유통시켜 급속냉각을 행하게 하여 용융수지의 냉각고화를 재촉할 수 있는 것이다.

따라서 게이트(1)의 개구경이 크고 공동부의 용적이 큰 성형품의 밸브 게이트시스템에 가장 적합하다. 이 실시예가 상기 실시예에 있어서 히터가열정지후의 방열냉각이라는 불편함을 강제냉각작용으로 보충하도록 한 구성이다.

또 도면중 제1도와 동일 구성에 대해서는 동일한 부호를 붙이고 상세한 설명을 생략했다. 제4도의 실시예는 제3도와 같이 강제냉각기구(19a)를 제1도의 실시예에 설치하여 간헐온도 제어기구(P)로 한 것이다. 제3도의 실시예는 게이트(1)의 외부둘레에 환형 채널(20)을 설치한 구성으로 하고 있지만, 이 실시예는 밸브핀(4)의 선단에 설치한 점 즉 밸브핀(4)에 길이방향으로 통한 중심구멍(24)을 기저단에서 선단 가까이 까지 뚫고 이 중심구멍(24)에 가는 관(25)을 삽입하고 그 선단을 밸브핀(4)의 선단 가까이 에서 개구하여 설치하는 동시에, 밸브핀(4)의 기저부 가까이의 밸브핀(4)의 전후 운동을 지지하는 다이 플레이트 등의 금형(23)에 구멍이 나있는 공기 등의 냉매의 통로(26)와 연속해서 통할 수 있는 측 구명(27)을 뚫어 구성하고 있다. 또 이 측 구멍(27)은 그 일부를 밸브핀(4)의 전후 운동행정과 대략 같은 길이로 뚫려 있다.

따라서 본 실시예의 강제냉각기구(19a)는 밸브핀(4)의 중심구멍(24)에 삽입한 가는 관(25)과, 이 가는 관(25)의 선단개구부(25a)에서 중심구멍(24)과 가는 관(25)의 사이에 형성된 간극(28)과, 이 간극(28)과 통하는 측구멍(27)과, 이 측구멍(27)과 통하는 통로(26)로 구성되고 가는 관(25)의 기저단 개구부(25b)에서 강제적으로 공급되는 냉매를 밸브핀(4)의 선단 내측에 공급하고 밸브핀(4)을 국부적 또는 강제적으로 냉각할 수 있도록 되어 있다.

본 실시예의 경우도, 상기 실시예와 같이 밸브핀(4)이 게이트(1)내에 삽입하여 게이트를 폐쇄할 때, 팁히터(17)로의 통전가열을 정지하고, 게이트(1)를 방열냉각하는 조작에 대신하여, 강제적으로 강제 냉각기구(19a)를 동작하게 하는 것으로, 공동부의 냉각시도 냉각조작을 계속함으로 전체로의 냉각고화시간을 단축하여 다음 조작을 빨리 하고 사출성형사이클을 현저하게 향상할 수 있는 동시에, 특히 게이트(1)가 대구경의 경우 매우 유효하다.

또 제3도에 도시한 실시예는 게이트(1)의 외부둘레를 강제적으로가열하는데 대해서, 제4도의 실시예에서는 밸브핀(4) 내부에서 직접 게이트(1)부를 강제적으로 냉각할 수 있기 때문에 냉각 효과는 매우 높다.

위에 서술한 밸브핀을 왕복 운동시키는 각종 밸브게이트 시스템을 더하고 게이트부를 국부적으로 가열하는 히터 및 게이트부를 국부적으로 냉각하는 간헐온도 제어기구의 동작에 의해 「게이트부의 냉각부족」이라는 문제는 해소되는 동시에, 게이트 자취의 성형불량을 현저하게 개선할 수 있는 효과가 있다.

또 간헐온도제어기구는 게이트부의 주위를 국부적으로 간헐가열시키고 게이트부를 간헐가열작용으로 제어하거나, 또는 이와 같은 온도제어에 더해서 냉매를 이용한 강제 냉각기구를 끼워 맞춤에 따라 간헐가열과 간헐 냉각과의 병용을 꾀하고, 보다 성형성이 뛰어났고 또한 게이트 구경도 크고, 성형용량도 큰 사출성형 방법 및 장치에 적합한 동시에 성형성이 곤란한 폴리아미드수지 및 PET수지와 같은 원료수지의 셩형에도 매우 유효하다.

제7도는 본 발명의 다른 실시예의 구성을 도시한 단면도이고, 본 실시예는 오토런너 금형을 사용한 밸브게이트제어형 사출성형장치이다.

31은 가열프로브이고, 기저부는 매니폴드(14)에 맞닿아 선단에는 노즐팁(16)이 장착되어 있고, 내부에는 매니폴드(14)에서 노즐팁(16)에 통한 용융수지통로(32) 및 밸브핀(4)에 끼워 맞춰지는 밸프핀 삽입구멍(33)이, 그리고 외부둘레부에는 본체히터(12)가 형성되어있다.

밸브핀(4)은 가열 프로브(31)내의 밸브핀 삽입통구멍(33)을 슬라이드하고 가열프로브(31)의 선단에 장착한 노즐팁(16) 선단의 게이트(1)를 개폐한다.

34는 슬리브핀이고, 한쪽의 단부를 온도 조정판(35)에 장착해서 그 끝 단면을 고정측 설치판(36)에 맞붙게 하고, 매니폴드(14)에 삽입하여 다른 쪽의 단부를 가열프로브(31)에 접합하고 있다. 그리고 내부에는 밸브핀(4)을 슬라이드 가능하게 삽입하는 밸브핀 삽입구멍(37)이 관통하고 있다.

고정측 설치판(36)에는 실린더(38) 및 피스톤(7)으로 이루어진 유압에 의해 밸브핀(4)을 슬라이드 구동시키는 구동기구가 조립되어 있고, 피스톤(7)에 밸브핀(4)의 단부가 걸려 있다.

매니폴드(14)에는, 가열프로브(31)의 용융수지통로(32)에 연통하는 용융수지통로(3)가 설치해 있고, 가열프로브(31)선단의 노즐팁(16)에 용융수지를 공급할 수 있도록 구성하고 있다.

가열프로브(31), 매니폴드(14), 온도조정판(35)에는 각각 적절한 온도로 제어하기 위한 온도조절물구멍(39)이 설치해 있다.

또 도시는 생략하고 있지만, 매니폴드(14)에는 상기 구성의 가열프로브(31)를 복수 설치하여 다수 설치식의 구성으로 되어있다.

다음에 본 실시예의 특징 있는 구성부분에 대해서 설명한다.

슬리브핀(34)에는 밸브핀 삽입구멍(37)의 단부구멍에서 고정측 설치판(36)에 맞닿은 끝단면(40)에는 가스 배출흠(41)이 형성되어 있다. 그리고 상기 가스 빠짐홈(41)에 연속해서 통한 가스배출홈(42)이 고정측 설치판(36)에 접한 온도조정판(35)의 끝단면부분에 형성하고 있다.

또 온도조정판(35)에 장착한 슬리브핀(34)의 외주면의 일부에 오목부(43)가 형성되어있고, 온도조정판(35)과의 사이에 온도조정용 유체가 흐르는 온도조절 물구명(44)이 구성하고 있다.

다음에 본 실시예의 작용 및 효과에 대해서 설명한다. 가열프로브(31)내에서 고온, 고압의 용융상태에 있는 수지는, 밸브핀(4)이 슬라이드하여 개방되는 노즐팁(16)의 선단 게이트(1)에서 공동부내에서 사출되어 성형된다.

가열프로브(31)내의 고온, 고압의 용융수지에서 발생한 가스는 밸브핀(4)과 가열프로브(31)내의 밸브핀 삽입구멍(33) 그리고 슬리브핀(34)내의 밸브핀(37)과의 미끄럼운동면을 통하고, 슬리브핀(34)의 고정측 설치판(36)에 맞닿은 끝단면(40) 부분 그리고 고정측 설치판(36)에 접한 온도조정판(35)의 끝단면 부분에 설치한 가스배출구멍(41)(42)을 통하여 온도 조정판(35)의 외부로 배출된다. 그러나 온도조정판(35)에 장착한 슬리브핀(34)의 외주면과 온도조정판(35)의 사이에 설치한 온도조절물구멍(44)에 온도조정용의 유체가 흐르고, 슬리브핀(34)의 고정측 설치판(36)에 맞닿은 측의 온도를 제어함에 따라, 누설되게 하는 용융수지의 온도를 내려 점도를 높이게 하여 누출을 방지할 수 있다.

동시에 고정측 설치판(36)에 설치 또는 구동기구로의 열전도는 감소하여 구동기구의 가열을 방지할 수 있다.

Claims (6)

1. 용융수지를 용융상태로 유지하는 런너부내에 미끄럼 운동이 자유롭게 길이방향으로 설치한 밸브핀과, 게이트에서 공동부내로 용융수지를 사출시키는 경우 상기 밸브핀의 선단에 의해 개폐될수 있는 게이트를 포함하는 밸브게이트시스템을 이용하는 밸브게이트 제어형 런너리스사출성형방법에 있어서, 용융수지의 사출성형 조작시 밸브핀에 의해 게이트를 개폐할 때마다 게이트부분을 구구적으로 가열, 냉각의 간헐적 온도변화를 부여하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브게이트 제어형 런너리스사출성형방법.
2. 용융수지를 저장하고 사출통로를 구성하는 보은기구를 구비한 런너부와, 상기 런너부의 선단에 개구한 공동부에 통하는 게이트와, 상기 런너부에 길이 방향으로 통하여 상기 게이트를 개폐하는 밸브핀과, 게이트부 근방을 국부적으로 가열, 냉각하는 간헐온도 제어기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브게이트 제어형 런너리스사출성형장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 간헐온도제어기구는 게이트부 근방에서 게이트 랜드를 거쳐 뒤쪽으로 확대되는 원추형의 구조의 외주를 따라서 팁히터를 설치하여 이루어진 것을 특징으로 하는 밸브게이트제어형 런너리스사출성형장치.
4. 제2항에 있어서, 장기 간헐온도제어기구는 게이트부 근방의 외주를 따라서 냉매를 공급하고 게이트부를 국부적으로 간헐 냉각할 수 있는 강제냉각 기구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브게이트 제어형 런너리스사출성형장치.
5. 제2항에 있어서, 상기 간헐온도제어기구는 밸브핀내에 냉매를 유통시키고 밸브핀의 선단부분을 간헐 냉각할 수 있는 강제 냉각기구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브게이트제어형 런너리스사출성형장치.
6. 제2항에 있어서, 한쪽의 단부를 온도조정판에 장착하고 그 끝단면을 고정측 설치판에 맞닿게 하고 매니폴드에 삽입하여 다른 쪽의 단부를 가열프로브에 접합하고 내부의 밸브핀 삽입구멍에 상기 밸브핀을 슬라이드 가능하게 삽입한 슬리브핀과, 고정측 설치판측에 설치되어 상기 밸브핀을 슬라이드 시키는 구동기구와, 상기 가열프로브의 용융수지 통로에 용융수지를 공급하는 용융수지 통로를 갖는 매니폴드와, 상기 슬리브핀의 밸브핀 삽입구멍에서 고정측 설치판에 맞닿은 슬리브핀의 끝단면 부분 그리고 고정측 설치판에 접한 온도 조정판의 끝단면 부분을 통하여 온도 조정판의 외부에 통하는 가스 배출홈과, 온도조정판에 장착하는 슬리브핀 부분의 온도를 제어하는 온도 조정용 유체를 흐르는 온도조절물구멍을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브게이트 제어형 사출성형장치.