KR100246930B1 - 온도제어가 용이한 금형구조 - Google Patents

Abstract

사출성형, 가스어시스트성형 등의 성형법에 적용되는 금형의 승온, 온도강하의 온도제어를 효율적으로 단시간에 행할 수 있는 금형구조를 제공하는 것으로서, 금형에 있어서의 온도제어를 용이하게 하기 위하여 주형과, 제품형상을 형성하는 캐비티를 별도의 부품으로서 성형하고, 그 캐비티부를 코아방식으로 하고, 양자간에 단열층을 설치한 금형구조이다.

Description

온도제어가 용이한 금형구조

본 발명은 열가소성수지의 일반사출성형 및 가스어시스트성형 등의 성형법에 있어서, 각종 제품의 외장부품, 외판, 정밀부품 등의 성형품에서 고품질의 표면, 치수정밀도가 요구되며, 또한 하이사이클이 요구되는 분야의 성형방법에 적용가능한 금형구조에 관한 것이다.

본 발명은 특히 각종 성형품의 웰드라인과 젯팅 등의 외관불량, 치수정밀도 불량, 무기필러충전재에 있어서의 외관불량을 해소하기 위하여 금형온도를 높게 한 경우의 하이사이클성형용 금형구조에 관한 것이다.

종래, 엔지니어링플라스틱의 성형에 있어서, 성형잔류응력과 성형품외관의 문제, 무기필러를 충전한 수지에 있어서는 필러의 들뜸의 문제로 금형온도를 수지의 열변형온도보다도 5-20℃정도 낮게 설정하는 일이 많았다. 그러나 금형의 온도상승, 하강에 시간이 너무 걸리는 100℃를 넘는 금형온도는 오르지 않는 성형사이클이 길어진다는 문제가 있었다.

본 발명은 종래의 사출성형, 가스어시스트성형 등에 있어서, 성형사이클의 단축에 효과가 있는 금형의 온도상승, 하강의 온도제어가 효율적으로 단시간내에 가능한 성형용 금형구조를 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명의 과제는, 사출성형용 금형에 있어서, 금형온도제어를 효율적으로 행하기 위해 주형(主型)과, 제품형상을 성형하는 캐비티를 별도의 부품으로 하여 그 캐비티를 코아방식으로 한 금형구조에 의해 해결된다.

이 금형구조에 있어서, 상기 주 형과 코아의 사이에는 단열층을 설치할 수 있다. 단열층으로서는 주형과 코아의 사이에 열전도율 30W/m·k이하의 금속재료, 예를들어 스텐레스강, 티탄 등의 금속을 설치하고 또한 열전도율이 나쁜 금속과 코아의 사이에 단열판, 예를들어 베이크라이트를 설치함으로써 이중구조의 단열층을 형성할 수 있다.

본 발명에 따른 금형구조를 이용함으로써, 차량용의 루프레일, 도어핸들, 그립 등의 자동차부품, FAX, 복사기 등의 사무기기, 가정용 전기제품의 하우징과 샤시 등에 적합한 성형품이 얻어진다. 이 금형은 열가소성수지의 사출성형, 중공성형부를 갖는 가스어시스트성형 등의 각종 성형법에 적용할 수 있다.

본 발명에서 사용하는 온도를 효율적으로 신속하게 승온, 강하시키는 금형구조는 전술한 바와 같이 금형의 외형을 형성하는 주형과, 제품형상을 형성하는 캐비티와 코어를 별도의 부품으로 하고, 이 들 양자를 코아방식으로 하는 것이다.

또한 이들 주형과 코아사이에는 열전도율 30W/m·K이하의 금속재료와 단열판의 이중구조로 된 단열층을 설치하고, 또한 주형과 단열층의 접촉면, 코아와 단열판의 접촉면에 금형강도상 문제가 없는 범위에서 공극을 형성함으로써 실현할 수 있다.

이 때, 코아를 형성하는 금속은 열전도율 60W/m·K이하의 재료, 예를들어 아연, Be-Cu(베릴륨-구리), 알루미늄 및 이들을 주성분으로 하는 합금, 프리하드닝강으로 제조한다. 또한, 금형온도조절관로는 코아부에 직접 설치하고 코아부만 온도제어한다.

본 발명에 의하면, 금형온도의 승온, 온도강하를 효율적으로 신속하게 행할수 있으며, 작업준비의 소요시간을 단축할 수 있다. 또한, 100℃이상의 금형온도도 용이하고 단시간에 실현할 수 있다.

본 발명에 의하면, 성형 1사이클의 동안에 금형온도를 승온, 강하시키는 금형냉열사이클에 있어서, 성형사이클을 길게 하지 않고 실현할 수 있다.

제1도는 본 발명에 의한 금형구조의 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 고정측 주형 2 : 가동측 주형

3 : 캐비티 4 : 고정측 코아

5 : 가동측 코아 6 : 단열층(스텐레스강)

7 : 단열판 8 : 주형과 단열층사이의 공극

9 : 코아와 단열판사이의 공극 10 : 금형온도조절관로

11 : 열전대

이하, 실시예를 나타내는 첨부도면을 참조하면서 본 발명을 상세히 개시한다. 제1도는 본 발명에 의한 금형구조의 단면도이다. 이 금형은 고정측 주형(1)과 가동측주형(2)의 주형(2)의 결합면에 캐비티(3)가 형성된다. 캐비티(3)는 고정측 코아(4)와 가동측 코아(5)에 의해 형성된다.

고정측 주형(1)과 코아(4) 및 가동측 주형(2)과 코아(5)의 사이에 각각 단열층이 설치되어 있다. 이 단열층은 열전도율이 낮은 금속인 스텐레스강제 단열층(6)과 베이크라이트제의 단열판(7)으로 구성되어 있다.

고정측 주형(1) 및 가동측 주형(2)과 스텐레스강(6)의 사이에는 금형강도상 문제가 없는 범위에서 공극(8)이 형성되어 있다. 또한 고정측 코아(4) 및 가동측 코아(5)와 단열판(7)의 사이에 금형강도상 문제가 없는 범위에서 공극(9)기 형성되어 있다.

이 금형의 온도제어를 행하기 위하여 금형온도조절관로(10)와 열전대(11)을 고정측 코아(4)(도시하지 않음) 및 가동측 코아(5)에 설치한다.

[실시예 1]

실시예 1에서는 온도조절기 TURBU-TD-U4-H((주)시스코제)를 사용하고, 100℃의 가압열수를 1200L/hr로 본 발명의 금형에 순회시키며, 금형표면온도의 승온속도의 측정과 금형냉각기 그라시에시리즈 포터블칠러-NXGW-10((주)시스코제)를 사용하고 3℃의 냉수를 1000L/hr로 본 발명의 금형에 순회시켜 금형표면의 온도강하속도를 측정하였다. 비교예로서 동일한 금형에서 코아구조를 취하지 않는 경우에서의 동일실험을 하여 비교하였다.

승온속도에 대해서는 본 발명은 비교예의 30배의 속도이며, 온도강하속도에 대해서는 본 발명은 비교예의 20배의 속도였다. 표 1에 그 결과를 나타낸다.

[실시예 2]

실시예 2에서는 온도조절기 TURBU-TD-U4-H((주)시스코제)를 사용하고, 140℃의 가압열수를 1200L/hr로 본 발명의 금형에 순회시키고, 금형표면온도가 몇도가 되는 가를 평가하였다. 비교예로서 동일한 금형에서 코아구조를 취하지 않는 경우에서의 동일한 실험을 하여 비교하였다.

본 발명의 금형에 있어서는 열수순회개시후 3분후에 캐비티표면온도는 140℃가 된 것에 비하여 비교예에서는 열수순회개시후 1시간이 지나서 100℃였다. 표 2에 실시예 2의 금형표면온도의 결과를 나타낸다.

본 발명에 따르면, 금형의 승온, 온도강하를 효율적으로 단시간에 가능하게 하며 성형장비의 작업시간을 단축할 수 있다. 또한, 100℃이상의 금형온도에 대해서도 확실하게 설정온도대로 할 수 있다. 그 결과, 하이사이클성형이 가능하게 된다.

Claims (11)

1. 사출 성형용 금형에 있어서, 금형 온도 제어를 효율적으로 행하기 위하여 주형과 제품 형상을 형성하는 캐비티를 별도의 부품으로 성형하고 그 캐비티를 코어방식으로 하는 것을 특징으로 하는 온도 제어가 용이한 금형 구조.
2. 제1항에 있어서, 상기 주형과 코어사이에 단열층을 설치하는 것을 특징으로하는 온도 제어가 용이한 금형 구조.
3. 제2항에 있어서, 상기 단열층은 열전도율이 30W/mK 이하의 금속으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 온도 제어가 용이한 금형 구조.
4. 제1항에 있어서, 상기 주형과 코어사이에 적절한 재질의 단열판을 설치하는 것을 특징으로 하는 온도 제어가 용이한 금형 구조.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한항에 있어서, 상기 주형과 상기 금형사이에 설치되는 상기 단열층과 상기 주형의 접촉면에 금형이 파손되지 않는 범위 내에서 공극을 설치하는 것을 특징으로 하는 온도 제어가 용이한 금형 구조.
6. 제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 주형과 상기 금형사이에 설치되는 상기 단열판과 상기 코어사이에 금형이 파손되지 않는 범위내에서 공극을 설치하는 것을 특징으로 하는 온도 제어가 용이한 금형 구조.
7. 제1항에 있어서, 상기 코어에는 금형의 온도 제어를 위한 금형 온도 조절관로가 독립 설치되고, 금형이 파손되지 않는 범위 내에서 많이 설치되는 것을 특징으로 하는 온도 제어가 용이한 금형 구조.
8. 제1항에 있어서, 상기 코어는 열 전도율이 60W/mK 이상의 금속 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 온도 제어가 용이한 금형 구조.
9. 제1항 또는 제8항에 있어서, 상기 코어를 형성하는 금속 재료는 아연, Be-Cu(베릴륨-구리), 알루미늄 및 이들을 주성분으로 하는 합금, 프리하드닝강중의 어느 것인 것을 특징으로 하는 온도 제어가 용이한 금형 구조.
10. 제7항에 있어서, 상기 코어에 형성된 온도조절관로는 캐비티를 형성하는 코어에 설치하는 것을 특징으로 하는 온도 제어가 용이한 금형 구조.
11. 제1항 또는 제3 또는 4항에 있어서, 상기 주형 주형, 단열층, 단열판은 주형, 단열층, 단열판, 금형의 순으로 형성되는 것을 특징으로 하는 온도 제어가 용이한 금형 구조.

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