KR100252564B1 - 사출 성형기용 사출 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사출 성형기용 사출 장치에 관한 것으로서, 상기 사출 장치는 분말형 충전제 첨가 수지를 성형할 때 분말형 충전제의 클로깅이나 합성 능력의 감소와 같은 불편함을 제거하며, 장섬유 충전 수지를 성형할 때 장섬유들의 파단을 방지할 수 있으며, 또한 증발 가스를 방출하는 피드 수지에 적용될 수 있으며, 매우 다양한 수지들에 사용될 수 있으며, 대체로 감소된 기계 길이로 제작될 수 있다. 그 결과 사출 장치는 합성용 탱크(2)와 사출 실린더(12)로 구성된다. 상기 합성용 탱크(2)는 연장되어 정렬된 수 많은 핀(4a)들을 구비한 내장형 믹싱 로드(4)을 가지며, 이로 인하여 피드 수지는 믹싱 로드(4)의 회전에 의하여 합성된다. 상기 사출 실린더(12)는 합성용 탱크(2)와 연결되며 내장형 사출 플런저(13)를 가지므로써 합성용 탱크(2)로부터 공급된 용융 수지(10)는 사출 플런저(13)에 의하여 몰드내에 사출된다. 특히, 본 발명에 사출 장치는 분말형 충전제 첨가 수지나 장섬유 충전 수지와 같은 피드 수지를 합성할 때와 몰드내에 상기 합성된 피드 수지를 사출할 때 유용하다.

Description

사출 성형기용 사출 장치

본 발명은 피드 수지(feed resin)를 합성하며 플라스틱용 사출 성형기(injection molding machine)에서 몰드내로 피드 수지를 사출하기 위한 사출 장치(injection unit)에 관한 것으로서, 특히 분말형 충전제 첨가 수지(powdery-filler-added resin)와 장섬유 충전 수지(long-fiber-filled resin)와 같은 피드 수지를 사출 성형하기에 적합한 사출 장치에 관한 것이다.

도 12은 사출 성형기에서 종래의 사출 장치의 전체 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 12에 도시한 바와 같이, 사출 장치는 호퍼(hoper; 102), 사출 실린더(103), 합성용 스크류(plasticating screw; 104), 히터(105), 노즐(106), 베어링 박스(107), 모터(108)와 유압 실린더(109)로 구성된다.

여기서, 상기 호퍼(102)는 사출 실린더(103)내로 공급될 피드 수지(101)를 내부에 저장하는 역할을 한다. 사출 실린더(103)는 내부에 합성용 스크류(104)를 수용하며 그 결과 합성용 스크류(104)가 회전하면서 전진/후진 방향(축 방향, 즉 도12에 도시한 바와 같은 수평 방향)으로 미끄러질 수 있으며, 사출 실린더의 자유 단부(전방 단부)에서 노즐(106)은 도시하지 않은 몰드내로 용융 및 합성 피드수지(용융 수지)를 사출하도록 형성된다.

합성용 스크류(104)의 자유 단부쪽(스크류 깃(104a)의 전방 자유 단부쪽)에서, 시트(115)와 스크류 팁(117)이 형성되며 체크 링(116)이 정렬된다.

일반적으로 사출 장치는, 합성용 스크류(104)의 자유 단부쪽에서, 합성 단계동안 용융 수지(114)가 합성용 스크류(104)의 전방 부분까지 통과하도록 하며, 사출시에 성형될 제품의 용량에 상응하는 양으로 용융 수지(114)를 사출하도록 용융 수지(114)의 역유동을 방지하는 체크 밸브와 같은 기능을 제공할 필요가 있다. 도 12에 도시한 종래의 사출 장치에서 이러한 기능은 체크 링(116)과 시트(115)에 의하여 제시된다.

특히, 체크 링(116)은 체크 링(116)과 스크류 팁(117) 사이에 공간(118)이 존재하는 방식으로 스크류 팁(117)의 외주상에 정렬되고 스크류 팁(117)에 상대적으로 미끄러질 수 있으며, 사출시에 수지가 역류하는 것을 방지하도록 합성용 스크류(104)의 외주상에 형성된 시트(115)와 체크 링(116)의 후방 단부가 접촉하게 된다.

추가하여, 체크 링(116)은 사출 실린더(103)의 내주벽(inner peripheral wall)과 접촉하도록 맞추어지며 내주벽을 따라 회전하고 미끄러질 수 있다. 시트(115)의 외경은 사출 실린더(103)의 내경보다 약간 더 작게 세트되어 시트(115)의 외주와 사출 실린더(103)의 내주변 사이에 간극(119)이 형성된다. 이들 시트(115)와 체크 링(116)은 그들이 합성용 스크류(104)의 회전 동안 스크류 팁(117)과 함께 회전하도록 정렬된다. 또한 후술하는 바와 같이, 합성 단계 동안 상술한 공간(118)과 간극(119)은 용융된 합성 수지가 통과하는 유동 통로로서 기능한다.

사출 실린더(103)내에서 합성용 스크류(104)(스크류 깃(104a))로 회전되는 수지를 가열하기 위하여 사출 실린더(103)의 외주상에 히터(105)가 배치된다. 사출 실린더(103)와 일체로 유압 실린더(109)가 형성되며, 이 유압 실린더(109)는 합성용 스크류(104), 베어링 박스(107), 모터(108)가 사출 실린더(103)에 대하여 스크류의 축방향(전방/후방)으로 이동하게 한다.

유압 실린더(109)내에서, 로드(110a)를 통하여 베어링 박스(107)에 고정된 유압 피스톤(110)은 전후방으로 미끄러질 수 있도록 유지된다. 포트(111)를 통하여 유압 실린더(110) 후방쪽의 유체 구획(109a)에 유압형 유체를 제공하므로써, 합성용 스크류(104)는 사출 실린더(103)에 대하여 전진하게 된다. 한편, 도시하지 않은 유압형 유체 공급 시스템으로부터 포트(112)를 통하여 유압 피스톤(110)의 전방쪽의 유체 구획(109b)에 유압형 유체를 공급하므로써, 합성용 스크류(104)는 사출 실린더(103)에 대하여 후퇴하게 된다.

상술한 바와 같이 제작된 종래의 사출 장치에서, 피드 수지(101)는 호퍼(102)로부터 사출 실린더(103)내의 합성용 스크류(104)(스크류 깃(104a))의 외주까지 공급되며, 히터(105)로 가열하므로써 용융되어 합성되며, 또한 합성용 스크류(104)에 의하여 회전하므로써 합성용 스크류(104) 전방의 한 지점으로 공급된다. 이때, 피드 수지는 유선(g)으로 표시한 바와 같이, 간극(119)과 공간(118)을 통하여 통과하게 되며, 그 후에 스크류 팁(117)의 전방 쪽에 용융 수지(114)로서 저장된다. 상기 합성 단계동안, 도 12에 도시한 바와 같이 체크 링(116)과 시트(115)사이에 공간이 유지된다.

합성용 스크류(104)의 전방 이동으로써, 용융 수지(114)는 노즐(6)을 통하여 도시하지 않은 몰드내로 사출되며, 그후에 냉각되어 성형 제품으로 굳어진다. 상기 사출 단계 동안, 유압 유체는 포트(111)를 통하여 유압 실린더(109)의 유체 구획(109a)에 공급된다. 그리하여 유압 피스톤(110)은 사출 실린더(103)에 대하여 전진하게 되며, 다시 말해서 합성용 스크류(104)는 사출 실린더(103)에 대하여 전진하게 된다. 이로 인하여 용융 수지(114)는 노즐(106)을 통하여 사출된다.

이때, 체크 링(116)은 용융 수지(114)의 반력에 의하여 후방으로 밀려서, 그 결과로 체크 링(116)은 체크 링(116)과 시트(115) 사이의 공간을 제거하도록 시트(115)와 긴밀히 접촉하게 된다. 그 결과 용융 수지(114)가 합성용 스크류(104)의 스크류 깃(104a)을 향하여 후방으로 유동하는 것을 방지할 수 있게 되어, 사출시에 용융 수지(114)는 성형될 제품의 용량에 상응하는 양만큼 사출될 수 있다.

그러나 상술한 종래의 사출 장치에 따라서, 합성용 스크류(104)의 전방 부분에 공급될 때 유선(g)으로 표시한 바와 같이, 합성형 수지는 체크 밸브의 기능을 하는 체크 링(116) 안쪽의 좁은 통로(공간(118))를 통하여 스크류 팁(117) 전방의 한 지점에 공급된다. 그 결과 유동 통로를 통하여 유동하는 수지는 상당한 유동저항과 마주친다. 그 결과 다음에 설명된 것들과 같은 문제점은 나무가루나 석탄재(coal ash)와 같은 분말형 충전제(powdery filler)로 충전된 수지나 장섬유(long fiber)로 채워진 수지가 사용될 때 발생한다.

분말형 충전제로 충전된 수지의 경우에서, 합성용 스크류(104)의 수지 공급능력(resin-feeding ability)은 보통의 펠렛형 수지(pellet-like resin)와 비교하여 분말형 충전제를 포함하므로서 저하되므로, 합성 능력은 대체로 감소될 수도 있다. 게다가, 체크 링(116) 내부의 좁은 유동 통로는 분말형 충전제로 클로깅(clogging)될 수도 있으며, 이것은 더 이상의 성형 작업을 불가능하게 한다.

장섬유로 충전된 수지의 경우에, 섬유는 합성용 스크류(104)의 외주상의 스크류 깃(104a)에 의하여 형성된 스크류 채널 내에서의 전단 작용(shearing action)과 체크 링(116) 안쪽에서 좁은 유동 통로내의 유동 저항에 기인하여 단섬유들로 절단될 수도 있다. 그리하여 성형 제품용 장섬유의 강도 개선 효과는 감소된다.

게다가, 나무가루에서의 목초산(pyrolignous acid)과 같이 합성시에 가스로 증발하는 구성 성분을 포함하는 피드 수지의 사용은, 성형 제품에서 기포나 연소흔적(burn mark)과 같은 흠집의 발생을 유도할 수도 있다(가스로 압축되기 때문에). 상기 합성 단계에서 가스의 발생을 피하기 위한 목적으로, 고온에서 성형피드 수지를 예열하여 건조하는 방법이 고려될 수도 있다. 그러나 이러한 예열은 여분의 시간과 비용을 필요로 하여 바람직하지 못하다.

도 12에 도시한 종래의 장치에 따라서, 피드 수지(101)는 합성용 스크류(104)의 회전에 의하여 전방으로 공급되는 동안 합성된다. 상기 수지의 형태에 따라서, 피드 수지(101)가 완전히 용융되기 전에 용융 수지(114)내로 공급되어 비용융 상태로 사출될 수도 있다는 잠재적인 문제점이 존재한다. 그 결과 동일한 합성용 스크류(104)를 이용하여 넓은 범위의 수지를 성형하기 곤란하다. 그리하여 일반적인 목적의 수지(폴리프로필렌, 폴리스틸렌 등등)와, 고점성 수지와, 비닐 염화수지(vinyl chloride resin)와 같은 다른 형태의 수지에는 다른 형상의 스크류들이 사용되어야 한다.

피드 수지(101)의 합성은 수지가 합성용 스크류(104) 전방의 한 지점(스크류 팀(117))에 공급되기 전에 완성되어야 하며, 용융 수지(114)는 합성용 스크류(104)전방의 한 지점에 소정량만큼 축적되어야 한다. 따라서 스크류 직경의 약 20배인 스크류 길이가 필요하며, 사출 장치는 더 긴 기계 길이를 갖는다. 이것은 여분의 설치 공간이 요구되는 문제점을 이끈다.

덧붙여 말하자면, 예를 들어 일본특허 제4-163015호는 사출 실린더에 분리형 합성 장치가 부착되며 합성 장치로 합성된 용융 수지가 사출 실린더내의 사출 플런저 전방의 한 지점에 공급되는 기술을 설명한다. 이 기술은 사출 장치가 더 짧은 기계 길이를 갖도록 제공할 수 있게 한다. 합성 장치에서, 연이은 것이 제공된 스크류가 사용되며 대체로 종래의 합성용 스크류와 동일 기능을 수행한다. 즉 합성 장치의 스크류가 회전할 때마다, 수지는 사출 실린더를 향하여 공급된다. 그 결과 수지가 스크류의 외주를 따라 사출 실린더내로 공급될때까지의 시간은 합성시간이며, 이것은 원하는데로 세트되지는 않는다. 짧은 스크류 길이의 경우에, 합성 시간은 충분치 않으므로 수지의 용융은 불충분하다. 비용융 수지는 사출 실린더내로 공급되어 비용융 상태로 사출될 수도 있다.

본 발명은 상술한 문제점의 관점에서 발생한다. 그 결과 본 발명의 목적은 사출 성형기용 사출 장치를 제공하는 것이며, 여기서 사출 장치는 합성 능력의 감소나 분말형 충전제 첨가 수지를 성형할 때 분말형 충전제의 클리깅과 같은 불편함이 없으며, 장섬유 충전 수지를 성형할 때 장섬유의 파단을 방지할 수 있으며, 또한 증발 가스를 방출하는 수지를 성형하도록 적용될 수 있으며, 다른 형상의 스크류의 필요없이 매우 다양한 수지에 사용될 수 있으며, 대체로 감소된 기계 길이로 제작될 수 있다.

그 결과 본 발명에 따른 사출 성형기용 사출 장치는, 믹싱 로드(mixing rod)로부터 연장되어 정렬된 많은 핀들을 구비한 내장형 믹싱 로드(built-in mixing rod)를 갖는 합성용 탱크를 포함하며, 여기서 피드 수지는 믹싱 로드의 회전에 의하여 합성된다. 또한 본 발명의 사출 장치는 합성용 탱크에 연결되며 내장형 사출 플런저를 갖는 사출 실린더를 포함하며, 이로 인하여 합성용 탱크로부터 공급된 용융 수지는 사출 플런저로 몰드내로 사출된다.

상기 사출 장치에서, 합성용 탱크는 상부에 벤트홀(vent hole)이 제공될 수 있으며, 합성용 탱크로부터 사출 실린더까지 연장된 교통 통로(communication passage)가 사출 플런저로 개방 및 폐쇄될 수도 있다.

합성시에, 핀들이 피드 수지를 사출 실린더의 반대 방향으로 공급하도록 믹싱 로드가 회전할 수도 있으며, 합성용 탱크로부터 사출 실린더내로 용융 수지를 공급할 때, 핀들이 사출 실린더를 향하여 용융 수지를 공급하도록 믹싱 로드가 회전할 수도 있다.

게다가 합성시에, 수 많은 핀들이 합성용 탱크로부터 사출 플런저에 의하여 폐쇄되는 교통 통로를 갖는 사출 실린더내로 용융 수지를 공급하는 방향으로 회전될 수도 있다.

본 발명에 따른 사출 성형기용 사출 장치에 따라서, 믹싱 로드로부터 연장하여 정렬된 수 많은 핀들을 구비한 내장형 믹싱 로드를 갖는 합성용 탱크가 사출 실린더에 연결되는 극단적으로 단순한 구조는, 사출 실린더를 향하여 피드 수지를 공급하지 않고도 합성용 탱크내에서 피드 수지를 합성하고 용융할 수 있으며, 필요한 시간 동안 믹싱 로드로 합성용 탱크에서 피드 수지를 혼합하는 동안 단지 합성용 탱크내에서 피드 수지를 용융한 후에만 수지를 사출 실린더내로 공급할 수 있다.

그 결과 본 발명에 따른 사출 장치는, 기록할 필요가 있는 합성용 스크류를 필요로 하지 않으며, 수지가 합성 이후에 유동하는 유동 통로로부터, 예를 들어 체크 링과 같은 대규모의 유동 저항 부품을 제거할 수 있다. 분말형 충전제가 첨가된 수지의 경우에, 분말형 충전제는 수지용 유동 통로를 클로깅하지도 않으며 합성능력을 저하하지도 않는다. 그 결과 피드 수지가 나무가루나 석탄재와 같은 많은 분말을 포함할 때 조차도 피드 수지를 용이하게 합성할 수 있다. 그 결과 본 발명에 따른 사출 장치는, 지금까지는 사출 성형이 곤란했던 고농도의 분말형 충전제를 포함하는 피드 수지를 사용할 수 있게 하며, 이로 인하여 피드 수지 원가가 감소될 수 있으며 성형 제품의 물리적인 성질이 상당히 개선될 수 있는 유익한 효과를 갖는다.

한편 장섬유로 충전된 수지의 경우에, 장섬유는 종래의 합성용 스크류로 적용된 것과 같은 상기의 전단력을 받지 않으며, 또한 체크 링 또는 이와 유사한 장치로 발생된 것과 같은 상기의 유동 저항을 갖지 않는다. 그 결과 장섬유의 파단을 피할 수 있다. 그리하여 최종 성형 제품은 장섬유를 증가된 비율로 포함하므로써 상당히 개선된 강도를 갖는 성형 제품을 제공한다.

그러한 수지가 비록 종래의 사출 장치로 처리될 때 하나 이상의 문제들을 일으킬지라도, 본 발명에 따른 사출 장치는 고농도의 분말형 충전제가 첨가된 피드수지나 상술한 바와 같은 장섬유로 충전된 피드 수지를 용이하게 성형한다. 그 결과 본 발명에 따른 사출 장치는 종래의 사출 장치보다 저가의 피드 수지를 사용할 수 있게 하며, 이로 인하여 제품의 비용을 실질적으로 감소시킨다. 추가하여, 본 발명에 따른 사출 장치는 분말형 충전제가 첨가된 수지를 성형하기에 적합하다. 따라서, 수지 제품을 분쇄(crushing)하여 이용할 수 있는 원자재를 성형할 때 문제없이 사용될 수 있으며, 이로 인하여 피드 수지의 재생을 용이하게 한다.

상술한 바와 같은 합성용 탱크내에서 원하는 시간 동안 합성을 수행할 수 있기 때문에, 수지가 상이한 형태의 또 다른 수지로 교환될 때 조차도 수지에 따라 필요한 만큼 오랜 기간 동안 합성을 실시할 수 있다. 그 결과 수지 형태에 따라 더 이상 장치의 부품을 변화할 필요는 없으며, 게다가 현재까지 필요로 하는 것과 같은 긴 스크류를 사용할 필요도 없다. 이것은 사출 실린더를 더 짧게 할 수 있으며, 그리하여 사출 장치의 기계 길이를 대체로 감소할 수 있으며, 이로 인하여 장치의 장착에 필요한 공간이 감소될 수 있는 추가의 유익한 효과를 일으킨다.

추가로, 합성용 탱크의 상부에서 벤트홀을 설치하므로써 합성시에 발생하는 증발된 가스를 벤트홀을 통하여 외부로 방출할 수 있다. 그 결과 피드 수지가 나무가루와 같은 가스 증발 성분을 수용할 때 조차도, 성형 제품상에서 기포나 연소흔적과 같은 흠집의 발생을 확실하게 피할 수 있다.

사출 플런저에 의한 합성용 탱크로부터 사출 실린더까지 연장한 교통 통로의 개방/폐쇄의 제어는, 합성시에는 사출 플런저에 의하여 유동 통로를 폐쇄할 수 있게 하여, 합성용 탱크 내부의 수지는 사출 실린더에 수지를 공급하지 않고도 원하는 만큼 긴 시간 동안 합성될 수 있으며, 합성 이후에는 유동 통로를 개방할 수 있게 하여 수지가 문제없이 사출 성형을 수행하도록 합성용 탱크로부터 사출 실린더까지 쉽게 공급될 수 있다.

게다가, 합성시에는 핀이 사출 실린더의 반대방향으로 수지를 공급하며, 합성용 탱크로부터 사출 실린더내로 용융 수지를 공급할 때에는 사출 실린더를 향하여 용융 수지를 공급하는 방식으로 믹싱 로드를 회전시키므로써, 핀에 의한 수지의 상향 공급과 핀들 사이의 공간을 통한 수지의 하향 역류 사이의 합성동안 균형을 유지할 수 있게 되어 수지는 적당하게 혼합될 수 있으며, 또한 합성 이후에 믹싱로드를 역전할 수 있게 되어 수지는 핀의 작용으로 합성용 탱크로부터 사출 실린더내로 쉽게 공급될 수 있다.

용융 수지가 합성용 탱크로부터 사출 실린더내로 공급될 수 있는 방향으로의 합성동안 사출 실린더에 의하여 폐쇄된 교통 통로를 갖는 믹싱 로드를 회전시키므로써 수지 압력을 증가시킬 수 있으며, 이로 인하여 수지에서 증발 가스의 발생 또는 수지에서 외부 공기의 혼합에 기인한 기포의 형성을 확실하게 피할 수 있다.

도 1-본 발명의 한 가지 실시예에 따른 사출 성형기용 사출 장치를 도시한 단면도.

도 2-상기 실시예의 필수 부품(합성용 탱크)을 도시한 단면도.

도 3-도 2의 화살표 III-III방향에서 취한 단면도.

도 4-상기 실시예에 따른 사출 장치에서 합성동안의 상태를 도시한 단면도.

도 5-상기 실시예에 따른 사출 장치에서 수지를 전달할 때의 상태를 도시한 단면도.

도 6-상기 실시예에 따른 사출 장치에서 사출을 시작할 때의 상태를 도시한 단면도.

도 7-상기 실시예에 따른 사출 장치에서 사출될 수지의 밀봉을 시작할 때의 상태를 도시한 단면도.

도 8-상기 실시예에 따른 사출 장치의 작업 단계를 설명하는 순서도.

도 9-상기 실시예에 의한 작업의 다른 형태(합성할 때 믹싱 로드의 회전)를 도시한 단면도.

도 10-상기 실시예에 따른 사출 장치에서 변경된 믹싱 로드의 핀들을 도시한 도면(도 3에 해당하는 위치에서의 단면도)

도 11-또 다른 변경된 형태를 설명하기 위하여, 상기 실시예에 따른 사출 장치에서 또 달리 변경된 믹싱 로드의 핀들을 갖춘 합성용 콘테이너를 도시한 도면도(도 2에 해당하는 위치에서의 단면도)

도 12-사출 성형기에서 종래의 사출 장치의 전체 구조를 개략적으로 도시한 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 합성용 탱크 4 : 믹싱 로드

4a : 핀 10 : 용융수지

12 : 사출 실린더 13 : 사출 플런저

19 : 유압 피스톤 20 : 유압 실린더

26 : 벤트홀

이하에서 본 발명의 실시예는 도면을 참조하여 설명할 것이다.

도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 사출장치는 합성용 탱크(2), 믹싱 로드(4), 사출 실린더(12), 사출 플런저(13), 연결판(connecting plate; 17), 로드(18), 유압 피스톤(19), 유압 실린더(20)와 이와 유사한 장치로 제작된다.

상기 실시예에서, 합성용 탱크(2)는 하단부에서 직경이 점차 감소된 실린더 형상이며, 수직 방향을 따라 내부에 조립된 믹싱 로드(4)와 합성용 탱크(2)의 외주상에 장착된 히터(7)가 제공된다. 믹싱 로드(4)의 외주벽상에는 많은 헬리컬형 핀(4a)이 그들 사이에서 간격을 두고 정렬되며 믹싱 로드(4)로부터 연장된다. 도 3에 도시한 바와 같이, 이웃한 헬리컬형 핀(4a)들 사이에는 컷-오프부(cut-off portion; 4b)(공간)가 형성된다. 덧붙여 말하자면, 또한 많은 헬리컬형 핀(4a)들은 믹싱 로드(4)의 외주벽에 형성되며 연장하여 정렬된 연이은 헬리컬형 핀(연이은 깃(continuous flight)) 사이에서 간격을 두고 컷-오프부를 형성하므로써 형성될 수 있다.

추가하여, 모터(6)는 믹싱 로드(4)의 상단부에 연결되어 화살표 a, b로 표시한 바와 같이 믹싱 로드(4)는 모터(6)에 의하여 양 방향으로 구동될 수 있다. 게다가 합성용 탱크(2)에는, 화살표 m으로 표시한 바와 같이 합성용 탱크(2)내로 피드 수지를 배취형태(batchwise)로 공급하기 위하여 상부에 피드 파이프(feed pipe; 25)와 화살표 v로 표시한 바와 같이 외부로 증발 가스를 방출하는 벤트 파이프(벤트 홀)(26)가 제공된다.

사출 실린더(12)는 사출 플런저(13)를 전후방(축방향, 즉 도 1에 도시한 바와 같은 수평 방향)으로 미끄러지게 수용(house)하며, 사출 실린더(12)의 외주상에 히터(14)가 제공된다. 이하에서 설명하는 바와 같이, 사출 플런저(13)는 사출 실린더(12)의 내주벽과 밀접하게 접촉하여 유지되는 동안 유압 실린더(20)에 의하여 전후방으로 구동된다.

사출 실린더(12)에 있어서, 상술한 합성용 탱크(2)는 그것의 축방향이 사출 실린더(12)의 축방향(사출 플런저의 미끄러짐 방향)과 직각으로 교차하도록 연결된다. 그들의 연결점은 사출 플런저(13)가 이동하는 범위내에 위치하며, 합성용 탱크(2)의 내부와 사출 실린더(12)의 내부는 사출 실린더(12)의 상부 벽부에 형성된 교통 통로(12a)를 통하여 서로 교통한다.

그 결과 상기 실시예는 사출 실린더(12)내로 개방된 교통 통로(12a)의 수지입구(12b)가 사출 플런저(13)의 위치에 따라 개방되거나 폐쇄되므로써 사출 플런저(13)는 합성용 탱크(2)로부터 사출 실린더(12)까지 연장하는 교통 통로(12a)를 개방 및 폐쇄하는 구조로 제작된다.

사출 실린더(12)내에서, 합성용 탱크(2)로부터 공급된 용융 수지(10)는 사출 플런저(13)의 전방에 형성된 빈 공간에 축적되며, 사출 플런저(13)의 작동에 의하여 몰드(도시하지 않음)내로 상기 축적된 용융 수지(10)를 사출하도록 사출 실린더(12)의 자유 단부(전방 단부)를 통하여 노즐(15)이 형성된다.

사출 실린더(12)와 일체로 유압 실린더(20)가 형성되어 사출 실린더(12)에 대하여 축방향(전후방)으로 사출 플런저(13)를 이동시키는 역할을 하며, 그 결과 사출 작업이 수행된다. 사출 플런저(13)의 후방 단부에 동축선상으로 연결된 사출램(injection ram; 13a)을 통하여 연결판(17)상에 고정된다.

추가로 유압 실린더(20)내로 전후방으로 미끄러지는 유압 피스톤(19)이 유지된다. 이 유압 피스톤(19)은 사출 램(13a)과 평행하게 정렬된 로드(18)를 통하여 연결판(17)에 연결된다. 따라서 사출 플런저(13)와 유압 피스톤(19)은 사출 램(13a)과, 연결판(17)과, 로드(18)를 통하여 서로 일체형으로 연결된다.

유압형 유체 공급 시스템(도시 안함)으로부터 포트(유체 포트; 21)를 통한 유압 피스톤(19)의 후방쪽의 유체 구획(20a)까지의 유압형 유체의 공급으로서, 사출 플런저(13)는 사출 실린더(12)에 대하여 전진하며, 한편 유체 공급 시스템으로부터 포트(유체 포트; 22)를 통한 유압 피스톤(19)의 전방쪽의 유체 구획(20b)까지의 유압형 유체의 공급으로서, 사출 플런저(13)는 사출 실린더(12)에 대하여 후퇴한다.

상술한 바와 같이 제작된 상기 실시예의 사출 장치의 작동에 관하여 도 1을 참조하여 간단히 설명한다. 피드 파이프(25)로부터 합성용 탱크(2)내로 간헐적으로 피드 수지가 공급되어 거기에 합성 수지(8)로써 저장된다. 합성용 수지(8)는 히터(7)에 의하여 가열되는 동안 혼합되어 용융되며, 또한 모터(6)에 의하여 구동된 믹싱 로드(4)의 헬리컬형 핀(4a)에 의하여 교반된다. 도 4를 참고하여 차후에 설명하는 바와 같이, 이 기간 동안 수지 입구(12b)는 사출 플런저(13)에 의하여 폐쇄된 채로 남아 있다. 덧붙여 말하자면, 또한 차후에 도 2와 도 3을 참조하여 합성용 탱크(2)와 믹싱 로드(4)의 특정한 작동을 설명한다.

합성용 탱크(2)에서 합성된 수지(8)는 화살표 f로 표시한 바와 같이 사출 실린더(12)의 수지 입구(12b)와 교통 통로를 경유하여 사출 실린더(12)내의 빈 공간(11)내로 전달되며, 사출 플런저(13) 전방의 한 지점에서 용융 수지(10)로서 축적된다. 사출 실린더(12)내에 축적된 용융 수지(10)는 사출 실린더(12)의 외주상에서 히터(14)에 의하여 일정 온도로 제어된다. 사출 플런저(13)의 전방 작동에 의해서, 노즐(15)을 통하여 도시하지 않은 몰드내로 용융 수지(10)을 사출하며, 그 후에 냉각되어 제품으로 굳어진다.

다음으로 도 2와 도 3을 참고하여, 합성용 탱크(2)와 믹싱 로드(4)의 작동을 상세하게 설명한다.

도 2와 도 3에 도시한 바와 같이, 합성용 탱크(2)에 조립된 믹싱 로드(4)는 헬리컬형 핀(4a)이 제공되므로써 믹싱 로드(4)가 화살표 a의 방향(합성 방향)으로 회전할 때 수지(8)상에 상향 공급력(upward feeding force)이 작용하지만, 믹싱 로드(4)가 화살표 b의 방향으로 회전할 때 수지(8)상에 하향 공급력이 작용한다.

도 3에 도시한 바와 같이 헬리컬형 핀(4a)은 연속적이지 않으며 오히려, 많은 헬리컬형 핀(4a)들 중 인접한 것들 사이에 컷-오프부(공간; 4b)가 형성된다. 그 결과 합성 동안 화살표 a방향으로의 믹싱 로드(4) 회전 때문에 상향으로 공급될 수지(8)는 중력의 작용하에서 컷-오프부(4b)를 통하여 아래쪽으로 떨어지며, 이로 인하여 수지(8)는 합성 탱크(2)내에서 혼합되고 교반된다.

즉, 수지는 합성시에 합성 탱크(2)로부터 유동하지 않으며 그 결과 원하는 만큼 긴 기간 동안 히터(7)로 수지(8)를 가열하므로써 거기에서 수지(8)를 용융시킬 수 있다. 수지(8)가 이 기간 동안 믹싱 로드(4)에 의하여 교반되기 때문에, 수지(8)를 가로지르는 열전달이 증진되어 수지(8)는 고루 용융된다. 나무가루나 석탄재와 같은 많은 분말형 충전제를 포함하는 피드 수지가 사용될지라도, 수지는 교반하에서 가열되며, 이로 인하여 문제없이 수지를 쉽게 용융시킬 수 있다.

게다가, 믹싱 로드(4)의 회전 속도는 마음대로 조절될 수 있으며, 그 결과 수지(8)에 작용된 힘은 회전 속도를 저하시키므로써 감소될 수 있다. 장섬유로 충전된 수지가 사용될 때, 섬유의 파단을 확실하게 피하기 위하여 합성동안 저하된 속도로 믹싱 로드(4)를 회전시키므로써 섬유상에 작용된 힘을 감소시킬 수 있다.

덧붙여 말하자면, 합성용 탱크(2)내로 피드 수지의 공급은 도 2의 화살표 m으로 표시한 바와 같이 피드 파이프(25)를 통하여 간헐적으로 실시된다. 이것은 수지의 낙하 시간의 측면에서 피드 수지를 천천히, 합성용 탱크(2)의 능력을 초과하지 않은 양으로만 공급하는 것이며, 그 결과 피드 수지는 합성용 탱크(2)로부터 외부로 지나치게 유동하지 않게 된다.

한편, 나무가루는 가열되면 목초산 가스를 방출하며 또한 일반적인 수지는 가열될 때 물, 유기 가스(organic gas) 및 기타 물질을 발생시킨다. 그들은 성형제품상에 기포나 연소 흔적과 같은 흠집을 일으킨다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 도 2에 도시한 바와 같은 합성용 탱크(2)의 상부에 벤트 파이프(26)가 정렬된다. 이러한 벤트 파이프(26)를 통하여, 화살표 v로 표시한 바와 같이 대기내로 증발 가스를 방출할 수 있다. 사출 장치는 상기의 경우에 벤트 파이프(26)에 진공펌프(도시 안함)나 그와 유사한 것을 연결하여 합성용 탱크(2)를 진공시키므로써 증발 가스를 강제로 제거하도록 고안될 수도 있다.

탱크의 저부를 통하여 하향으로(사출 실린더(12)내로) 합성 수지(8)를 전달하는 것이 필요할 때, 헬리컬형 핀(4a)들의 작용하에서 수지(8)를 하향으로 밀어내므로써 화살표 b의 방향으로 믹싱 로드(4)가 회전된다. 비록 도 3에 도시한 바와 같이 인접한 핀(4a)들 사이에 컷-오프부(공간; 4b)가 존재하더라도, 중력은 수지(8)상에 하향으로 작용하여, 수지(8)는 후방, 즉 컷-오프부(4b)를 통하여 상방으로 유동하지 않고도 이 기간에 하향으로 유동하게 된다. 도 3에서 4개의 헬리컬형 핀(4a)들은 1회전의 원주에 대하여 정렬된다. 그러나 헬리컬형 핀의 수는 1회전의 원주에 대하여 2, 3, 5개이거나 더 많을 수도 있으며 원하는 만큼의 헬리컬형 핀들의 수가 정렬될 수도 있다. 게다가, 인접한 핀(4a)들 사이의 컷-오프부(공간; 4b)의 크기는 필요한 만큼으로 결정될 수 있다.

도 4 내지 도 7에 관하여 설명하면, 본 실시예의 사출 장치에 의하여 수행된 사출 성형의 각 단계를 사출 플런저(13)의 위치와 관련하여 설명한다.

먼저, 도 4는 합성 단계를 도시한다. 도 4에 도시한 바와 같이, 사출 플런저(13)는 전진 위치에 있으며, 수지 입구(12b)는 사출 플런저(13)의 외주부로 폐쇄되어, 합성 탱크(2) 내부의 수지(8)는 사출 실린더(12)내로 유동하지 않는다. 이 상태에서, 결과적으로 믹싱 로드(4)는 원하는 시간 동안 화살표 a의 방향으로 모터(6)에 의하여 구동되며, 그 결과 헬리컬형 핀(4a)은 사출 실린더(12)에 대하여 반대방향(상방향)으로 수지(8)를 공급한다. 그 결과 수지(8)는 믹싱 상태에서 합성된다.

도 5는 수지 전달 단계를 도시한다. 수지(8)가 도 8에서 도시한 바와 같이 합성된 이후에, 사출 플런저(13)는 도 4에 도시한 전진 위치로부터 후퇴되는 위치에 정렬되어 수지 입구(12b)는 개방된다. 결과적으로 합성용 탱크(2)에서 합성된 수지(8)는 화살표 f로 표시한 바와 같이 교통 통로(12a)와 수지 입구(12b)를 통하여 사출 플런저(13) 전방의 한 지점에 위치한 빈 공간(11)으로 공급된다. 이때, 믹싱 로드(4)는 도 5에 도시한 바와 같이 화살표 b의 방향으로 모터(6)에 의하여 구동되며, 수지(8)는 헬리컬형 핀(4a)의 공급 작용에 의하여 하향으로 전달된다.

도 6은 사출이 시작할 때의 상태를 도시한다. 상술한 바와 같이, 수지(8)는 합성용 탱크(2)로부터 공급되며, 사출 실린더(12)는 용융 수지(10)로 채워진다. 덧붙여 말하자면, 믹싱 로드(4)의 회전은 사출 실린더(12)가 용융 수지(10)로 채워질 때 정확하게 정지된다.

도 7은 사출된 수지의 밀봉을 시작할 때의 상태를 도시한다. 사출 단계에서, 사출 플런저(13)는 노즐(15)을 통하여 몰드(도시 안함)내로 용융 수지(10)를 사출하기 위하여 유압 실린더(20)의 작용으로 전방으로 구동된다. 사출 플런저(13)가 이 시기에 약간 전진할 때, 수지 입구(12b)는 사출 플런저(13)에 의하여 폐쇄된다. 따라서, 그 후 수지는, 사출 단계가 도 7에 도시한 상태와 같이 끝마쳐지며 사출 플런저(13)가 도 4에 도시한 위치로 전진할 때까지, 사출 플런저(13)와 사출 실린더(12) 사이에서 밀봉된 채로 유지할 것이다. 그 결과 사출 플런저(13)의 전방에 위치한 용융 수지(10)는, 후방으로 유동하지 않고도 노즐(15)을 통하여 플런저(13)의 배면까지(합성용 탱크(2)내로)사출된다.

도 8은 순서도의 형태로 상술한 각 단계별 변화를 도시한다. 도 8에 도시한 바와 같이, 먼저 합성은 수지 입구(12b)가 사출 플런저(13)에 의하여 폐쇄되는 상태로 원하는 시간 동안 믹싱 로드(4)를 회전시키므로서 실시된다(단계 S1). 합성 만료시에, 사출 플런저(13)는 수지 입구(12b)를 개방시키도록 적당한 거리까지 후퇴시킨다(단계 S2). 후퇴 만료시에, 합성 수지(8)는 합성용 탱크(2)로부터 사출 실린더(12)내로 전달된다(단계 S3). 전달 만료시에, 즉 사출 실린더(12)가 용융수지(10)에 의하여 충전될 때, 사출 플런저(13)는 사출을 수행하도록 전진된다(단계 S4). 상기 단계 S1부터 S4까지의 작동은 반복한다. 물론, 상기 순서도에 도시한 각 단계들은 클램핑 장치의 몰드 개방/폐쇄 작동과 관련하여 그들의 시간을 조절하는 동안 수행된다.

본 발명의 실시예에 따른 사출 장치에 따라서, 믹싱 로드로부터 연장되어 정렬된 많은 핀(4a)을 구비한 내장형 믹싱 로드를 갖는 합성용 탱크(2)를 사출 실린더(12)에 연결하므로써, 상술한 바와 같이 합성용 탱크(2)내로 공급된 피드 수지가 믹싱 로드(4)와 함께 필요한 시간 동안 그것을 혼합하므로써 용융되게 하며, 그 후에 사출 실린더(12)내로 용융 수지를 공급하여 거기에 믹싱 로드(4)의 회전에 의하여 축적하게 한다.

즉, 피드 수지는 합성 동안 합성용 탱크(2)내에서 간단하게 혼합하며, 합성 이후에 수지가 유동하는 통로는 종래의 체크 링(도 12에서 도면번호 116으로 표시한 부품 참고)에서와 같은 대규모의 유동 저항의 어떠한 부분도 발생하지 않는다. 분말형 충전제를 첨가한 수지의 경우에서, 결과적으로 유동 통로는 분말형 충전제로 클로깅되지 않으며, 종래 기술과는 달리 합성동안 수지가 공급되지 않기 때문에 합성 능력은 분말형 충전재의 첨가동안 저하되지 않는다. 그 결과 나무가루나 석탄재와 같은 많은 분말형 충전재를 포함하는 피드 수지를 용이하게 합성하고 고르게 성형할 수 있다. 그리하여 상술한 바와는 다른 고농도의 분말형 충전제를 첨가한 피드 수지가 사용될 수 있으며, 이로 인하여 피드의 비용을 낮출 수 있으며 또한 대체로 개선된 물리적 성질을 갖는 성형 제품을 제공할 수 있다.

한편 장섬유로 충전된 수지의 경우에, 장섬유의 파단은 종래의 합성용 스크류에 의하여 발생된 전단력이 장섬유상에 작용하지 않으며 체크 링에 의하여 발생된 유동 저항이 발생하지 않는다. 따라서 성형 제품은 더 긴 섬유를 포함할 수 있으며 대체로 개선된 강도로 제공될 수 있다.

상술한 바와 같이, 비록 상기의 피드 수지는 종래의 사출 장치를 사용한다면 문제를 일으킬지라도, 상기 실시예의 사출 장치를 사용하므로서, 고농도의 분말형 충전제가 첨가되거나 더 긴 섬유로 충전된 피드 수지를 용이하게 성형한다. 그 결과 상기 실시예의 사출 장치는 종래의 사출 장치보다 더 저렴한 가격의 피드 수지를 사용할 수 있게 하며, 이로 인하여 제품의 비용을 실제로 감소시킨다. 추가하여 상기 실시예의 사출 장치는 분말형 충전제가 첨가된 수지를 성형하기에 적합하다. 따라서 수지 제품을 분쇄하므로써 이용할 수 있는 원자재를 성형할 때 문제없이 사용할 수 있으며, 이로 인하여 피드 수지의 재생을 용이하게 한다.

원하는 시간 동안 합성용 탱크(2)내에서 합성을 수행할 수 있기 때문에, 수지가 상이한 형태의 다른 수지에 의하여 대체 될지라도 수지에 따라 필요한 만큼 긴 기간 동안 합성을 실시할 수 있다. 그 결과 수지 형태에 따라 더 이상 장치의 부품을 변화시킬 필요가 없으며 게다가 기록할 필요가 있는 것과 같은 긴 스크류를 사용할 필요가 있다. 이것은 사출 실린더(12)를 더 짧게 할 수 있으며 그리하여 사출 장치의 기계 길이를 대체로 감소시킬 수 있으며, 이로 인하여 장치의 장착에 필요한 공간을 감소시킬 수 있다.

게다가, 합성용 탱크(2)의 상부에 이벤트 홀(26)의 설치는 벤트 홀(26)을 통하여 합성시에 발생한 증발 가스를 외부로 방출할 수 있게 한다. 그 결과, 나무가루와 같은 가스 증발 성분을 수용한 피드 수지가 사용될 때 조차도 기포나 연속 흔적과 같은 흠집의 발생을 확실하게 피할 수 있다.

상기 장치의 작동시에 제어 방법에 있어서, 합성용 탱크(2)로부터 사출 실린더(12)까지의 수지입구(12b)는 합성 동안 사출 플런저(13)의 외주부에 의하여 폐쇄될 수도 있으며, 합성용 탱크(2)로부터 사출 실린더(12)까지의 수지(8)를 공급할 때 사출 실린더(13)는 수지 입구(12b)를 개방시키도록 후퇴하게 할 수도 있다. 이러한 제어 방법은 사출 실린더(12)에 수지를 공급하지 않고도 합성시에 필요한 만큼의 긴 기간동안 합성용 탱크(2)내로 수지를 합성시킬 수 있으며, 합성 이후에 문제없이 사출 성형을 수행하기 위하여 합성용 탱크(2)로부터 사출 실린더(12)까지 수직(8)을 용이하게 공급할 수 있다.

합성용 탱크(2)내의 믹싱 로드(4)의 회전 방향에 관련하여, 합성시에 헬리컬형 핀(4a)은 사출 실린더(12)의 반대방향으로 수지(8)를 공급하고 합성용 탱크(2)로부터 사출 실린더(12)내로의 수지(8) 공급시에 사출 실린더(12)를 향하여 수지(8)를 공급하는 방식으로 믹싱 로드(4)를 회전시키므로써, 핀(4a)에 의한 수지(8)의 상방향 공급과(컷-오프부(4b)를 통하여) 핀(4a)들 사이의 수지(8)의 하방 역유동 사이에서의 합성 동안 균형을 유지할 수 있으며, 이로 인하여 수지(8)는 적당하게 혼합될 수 있고, 또한 합성 후에 믹싱 로드(4)를 역전시킬 수 있으며 이로 인하여 수지(8)는 핀(4a)들의 작용에 의하여 합성용 탱크(2)로부터 사출 실린더(12)내로 용이하게 공급될 수 있다.

상술한 실시예에서, 믹싱 로드(4)는 도 4에 도시한 바와 같은 합성 단계에서 화살표 a의 방향으로 회전되며, 그 결과 헬리컬형 핀(4a)들은 사출 실린더(12)의 반대 방향(상방향)으로 수지(8)를 공급한다. 다르게는, 믹싱 로드(4)의 회전 방향은 도 9에 표시한 바와 같은 합성 단계에서(화살표 b의 방향으로)역전될 수도 있다.

이 경우에, 믹싱 로드(4)는 도 9에 도시한 바와 같은 합성용 탱크(2)로부터 수지(8)를 하향으로 공급하도록 화살표 b의 방향으로 구동된다. 그러나 수지 입구(12b)는 사출 플런저(13)에 의하여 폐쇄된다. 그 결과 수지(8)는 하향(사출 실린더(2)내로)으로 유동할 수 없으므로, 수지(8)는 헬리컬형 핀(4a)에 의하여 압축된다. 그 결과 수지(8)의 압력이 증가하며, 이로 인하여 수지(8)에서 증발 가스의 발생 방지나 외부 공기의 혼합에 기인한 기포의 형성 기피를 보장한다.

상술한 실시예에서, 각각이 평면 형태인 헬리컬형 핀(4a)들은 1회전의 원주에 4개의 핀이 정렬된다. 그러나 본 발명은 그러한 실시예로 제한되지 않는다. 예를 들어 3개의 블레이드(4c)가 헬리컬형 피치당 정렬될 수도 있으며 이들 3개의 블레이드는 도 10에서 도시한 바와 같이 믹싱 로드(4)로부터 연장한다. 각 블레이드(4c)는 원하는 만큼의 구부러진 평면에 놓이도록 형성될 수도 있다. 추가로 도 11에서 도시한 바와 같이, 믹싱 로드(4)로부터 연장하여 정렬된 헬리컬형 핀(4d)은 날개와 같은 형상(wing-like shape)을 나타내도록 단면 두께가 변화될 수 있다. 상술한 바와 같이, 믹싱 로드(4)로부터 연장하여 정렬된 핀의 형상과 개수는 원하는 만큼으로 고안되며, 그 결과 그들은 수지의 하향(사출 실린더(12)를 향함) 전달과 합성용 탱크(2)내의 수지의 혼합을 위해 적합하게 된다. 핀들의 형상과 개수에 따라서, 그들은 상술한 실시예의 것들과 유사한 장점을 갖는다.

Claims (6)

1. 사출 성형기용 사출 장치에 있어서,

   수 많은 핀(4a)들이 연장되어 정렬된 내장형 믹싱 로드(4)를 갖는 합성용 탱크(2)와, 상기 합성용 탱크(2)와 연결되며 내장형 사출 플런저(13)를 갖는 사출 실린더(12)를 포함하며,

   피드 수지는 상기 믹싱 로드(4)의 회전에 의하여 합성되며, 상기 합성용 탱크(2)로부터 공급된 용융 수지는 상기 사출 플런저(13)에 의하여 몰드내로 사출되는 사출 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 합성용 탱크(2)는 이 합성용 탱크(2)의 상부에 벤트홀(26)이 제공되는 사출 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 합성용 탱크(2)로부터 상기 사출 실린더(12)까지 연장된 교통 통로(12a)는 상기 사출 플런저(13)에 의하여 개방 및 폐쇄되는 사출 장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 합성용 탱크(2)로부터 상기 사출 실린더(12)까지 연장된 교통 통로(12a)는 상기 사출 플런저(13)에 의하여 개방 및 폐쇄되는 사출 장치.
5. 제1항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서, 합성시에는 상기 수 많은 핀(4a)들이 상기 사출 실린더(12)의 반대방향으로 상기 피드 수지를 공급하는 방식으로 상기 믹싱 로드(4)가 회전하며,

   상기 합성용 탱크(2)로부터 상기 사출 실린더(12)까지 상기 용융 수지를 공급할 때에는 상기 수 많은 핀(4a)들이 상기 사출 실린더(12)를 향하여 상기 용융 수지를 공급하는 방식으로 상기 믹싱 로드(4)가 회전하는 하는 사출 장치.
6. 제3항 또는 제4항에 있어서, 합성시에는 상기 사출 플런저(13)에 의하여 교통 통로(12a)가 폐쇄된 상태에서 상기 수 많은 핀(4a)들이 상기 합성용 탱크(2) 로부터 상기 사출 실린더(12)내로 상기 용융 수지를 공급하는 방향으로 상기 믹싱 로드(4)가 회전하는 사출 장치.