KR100312765B1 - 사출성형장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 사출실린더(20)와 그 내부에서 작동하는 사출피스톤(10)으로 이루어진 사출유닛(1)이 구비된 사출성형장치에 관한 것이다. 여기서, 상기 사출실린더 (20)는 사출피스톤(10)에 구성된 피드채널(12)을 통해 충진되며 사출실린더(20)에 형성된 토출구(24)를 통해 비워진다. 피드채널(12)에 형성된 오리피스(14)는 그 위치가 토출구(24)와 떨어져 있으며 온도도 다르게 구성된다. 따라서, 토출구(24)에 있는 재료를 완전히 가황시키는 것이 가능해 진다.

Description

사출성형장치{INJECTION MOULDING DEVICE}
EP 0 287 001 A1은 성형구(an extruder outlet)를 가진 성형유닛이 구비된 사출성형장치에 관한 것으로 상기 사출성형장치에는 사출피스톤 및 토출구(a discharge opening)를 가진 사출채널 또한 구비되어 있다. 상기 성형유닛의 성형구는 사출유닛이 충진되도록 사출피스톤의 토출구에 연결되어 있다. 사출이 진행됨에 따라, 상기 성형구는 토출구와 분리되고, 사출채널은 성형틀과 연결된다.
DE 91 10 240 U1은 성형유닛이 사출피스톤에 고정 연결된 사출성형장치에 관한 것으로, 상기 사출피스톤은 피드채널을 통해 사출실린더에 연결된다.
사출실린더에서 분리된 선단부는 성형유닛의 성형구에 연결된다. 피드채널의 입구는 사출피스톤 자유단의 원뿔형 선단부에 위치된다. 상기 사출실린더의 바닥면은 사출작업에 의해 형성되며, 사출피스톤 자유단의 형태에 따라 원뿔형으로 이루어진다. 사출작업 중에 토출구는 사출피스톤의 피드채널에 형성된 입구와 일렬로 배출된다. 사출유닛의 충진을 위해 토출구는 록킹바에 의해 폐쇄되고 재료가 성형유닛으로부터 성형구를 통해 사출실린더로 공급되며, 이에 따라 사출피스톤이 움직이게 된다. 다음에, 상기 록킹바가 원위치되어 사출유닛이 성형틀에 연결된다. 그리고, 상기 사출피스톤이 사출실린더 내로 삽입되는 바, 이때, 피드채널의 체크밸브는 폐쇄위치로 밀려나고, 재료는 사출실린더에서 성형틀의 공동으로 주입된다. 사출피스톤이 사출실린더에 완전히 삽입되면, 상기 피드채널의 오리피스는 토출구와 연결된다. 일정시간이 지난 후에 상기 사출유닛은 사출 채널의 가황화된 일부분을 빼냄으로써 성형틀과 분리된다.
본 발명의 목적은 작동이 쉽게 이루어지는 사출성형장치를 제작하는 것이다. 본 발명은 청구범위에 의해 달성된다.
본 발명은 사출성형장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고무, 탄성고무(caout chouc), 또는 각종 합성고무, 열경화성 플라스틱 및 교차결합 폴리머 등의 재료를 이용하는 사출성형장치에 관한 것이다.
도 1은 사출유닛이 충진된 상태에서의 본 발명의 실시예에 따른 사출성형장치를 나타낸 도면
도 1a는 도 1의 상세도
도 2는 도 1에서 성형틀이 충진된 상태를 나타낸 도면
도 2a는 도 2의 상세도
도 3은 도 1에서 사출유닛과 성형틀의 입구가 분리된 상태를 나타낸 도면
도 3a는 도 3의 상세도
각 도면에서 동일한 부분의 부호는 동일하게 표기된다.
본 발명에 따른 사출성형장치에는 사출실린더와 그 내부에서 움직이는 사출피스톤으로 이루어진 사출유닛이 구비된다. 상기 사출실린더는 사출피스톤에 배열된 피드채널을 통해 충진되고 최소한 하나의 오리피스를 구비한다. 상기 사출실린더는 토출구를 통해 비게 된다. 상기 피드채널의 오리피스는 공간적으로 그리고/또는 열적으로 토출구와 분리된다. 이에 따라 사출유닛이 성형틀에 연결되었을 때 피드채널 내의 재료가 온도상승에 영향을 받지 않게 된다는 이점이 발생한다. 때문에 토출구 내에서 재료의 가황화가 조절된다. 사출유닛이 성형틀에서 분리되면 성형된 물품에 점착된 가황된 재료가 토출구에서 떨어진다. 따라서, 토출구에는 잔유물이 남지 않게 된다. 따라서, 재료의 잔유물이 다음 사출단계에서 성형된 물품에 점착되는 것을 방지하게 된다. 즉, 본 발명에 따른 사출성형장치는 그 조작이 수월하게 이루어진다.
사출피스톤과 사출실린더에는 사출실린더의 삽입위치에서 서로 결속되는 최소하나의 밀착면이 각각 구비된다. 이에 따라, 사출피스톤이 삽입될 경우 피드채널의 오리피스가 토출구를 사출실린더 내에서 밀폐한다는 이점이 발생한다. 때문에, 오리피스까지 도달한 피드채널이 성형틀에 충진된 재료에서 확실히 분리된다. 더욱이, 다음 사출단계에서 정확한 양의 재료가 충진된다.
처리되는 재료에 따라, 피드채널 영역에서의 온도는 바람직하게 피드채널내의 재료가 가황처리되지 않도록 조절된다. 사출성형장치가 성형틀에 연결되면, 성형틀과 사출실린더 사이 및 사출실린더와 사출피스톤 사이의 접점들은 열전도된다. 따라서, 예를 들면 성형틀의 온도가 대략 180℃이고, 토출구 영역에서의 사출실린더의 온도가 대략 120℃이고, 피드채널 영역에서의 사출실린더의 온도가 80℃가 되는 방법으로 조절된다. 온도조절은 각 부품의 열저항과 열전도율을 고려하여 행해진다.
본 발명의 실시예에 의하면 사출피스톤의 자유단은 테이퍼진 형태로 이루어지고, 사출실린더의 바닥면은 보완하는 형상으로 이루어진다. 사출피스톤의 앞선단은 부분적으로 토출구내로 돌출되는 형상으로 이루어진다. 이에 따라, 사출피스톤이 삽입된 상태에서, 사출실린더에 충진된 재료가 토출구를 통해 완전히 토출된다는 이점이 발생한다.
좀더 바람직하게는 사출피스톤의 테이퍼 영역에서 형성된 피드채널의 오리피스가 선단으로부터 일정거리만큼 떨어지게 된다.
본 발명에 따른 이점으로는 사출피스톤의 자유단이 원뿔형으로 이루어지고 사출실린더의 바닥면은 이와 대응되는 형태로 이루어지며, 토출구는 선단의 영역에 형성된다는 것이다. 피드채널의 오리피스는 원뿔형 선단의 표면에 구성된다.
삽입부재는 사출피스톤의 자유단에 구성된다. 상기 삽입부재는 사출피스톤에 최소한 하나의 테이퍼진 자유단을 구성한다. 상기 삽입부재는 사출피스톤과 다른 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 나아가서, 삽입부재는 별도로 제작되며, 단열재로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 실시예에서는 사출실린더의 바닥부에 토출구를 가진 마우스피스가 구비되며, 마우스피스 삽입부재는 단열재질로 이루어진다. 마우스피스 삽입부재는 V2A, V4A와 같은 크롬니켈강이나 소결합성된 세라믹으로 이루어지는 것이 바람직하다. 따라서, 사출유닛이 성형틀에 연결되면, 토출구에서 피드채널로의 열전도가 이루어지지 않고 토출구의 오리피스가 폐쇄된다는 이점이 발생한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 스크류 배출기가 사출피스톤 내에 길이방향으로 장착된다. 본 발명의 또 다른 실시예에서는 상기 스크류 배출기와 피드채널 사이에 체크밸브가 구비된다. 상기 채크밸브는 사출실린더의 압력이 스크류 배출기의 압력보다 높으면 자동으로 폐쇄된다.
상기 체크밸브는 삽입부재의 뒷선단과 스크류 배출기의 자유단 사이에 구비되는 것이 바람직하다. 이러한 구조는 사출피스톤에 구성된 피드채널의 길이가 짧고, 삽입부재의 길이와 일치되며, 상기 삽입부재를 제거함으로써 체크밸브에 쉽게 도달할 수 있다는 이점을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 사출성형장치에는 기본적으로 사출실린더(20)와 상기 사출실린더(20) 내에서 움직이는 사출피스톤(10)으로 이루어진 사출유닛(1)이 구비된다. 상기 사출피스톤(10)의 자유단에는 삽입부재(16)가 배치된다. 상기 자유단은 삽입부재(16)와 함께 원뿔형을 이루게 된다. 상기 삽입부재(16)에는 하나의 유입구와 세 개의 분기된 배출구를 갖는 피드채널(12)이 형성된다. 상기 배출구의 오리피스(14)는 각각 그 선단이 일정한 간격을 두고 떨어져 있으며 120°의 간격을 두고 삽입부재(16)의 표면을 따라 배치된다.
상기 사출실린더(20)는 그 자유단이 마우스피스(25)에 연결되는 중공실린더 형태로 이루어진다. 상기 마우스피스(25)에는 마우스피스 삽입부재(26)가 설치되는바, 상기 마우스피스(25)와 마우스피스 삽입부재(26)는 그 표면이 실린더의 내부를향한 원뿔형으로 이루어지고, 사출피스톤의 선단과 여각을 이루게 된다. 상기 마우스피스 삽입부재(26)에는 토출구(24)를 구비한 사출채널(22)이 형성된다. 상기 마우스피스 삽입부재(26)는 스크류 결합 등에 의해 그 상부가 마우스피스(25)에 삽입된다. 이러한 구조에 의해 마우스피스(25)로의 열전단율이 높아진다. 마우스피스(25)는 채널시스템(39)을 통해 흐르는 온도조절액체에 의해 그 온도가 70에서 80℃ 사이의 범위에서 유지된다. 상기 마우스피스 삽입부재(26)의 하부는 마우스피스(25)로부터 벗어나 돌출된다. 마우스피스(25)로부터 벗어나 돌출된 마우스피스 삽입부재(26)의 일단에서 사출채널(22)에는 외측으로 확대되는 형태의 확산부가 형성된다.
본 발명의 또 다른 실시예(미도시)에서는 중공실린더와 마우스피스가 일체로 형성된다. 그 외의 다른 구조는 앞에서 기술된 실시에와 동일하게 구성된다.
사출피스톤(10)은 구동기구(미도시)에 의해 사출실린더(20) 안에서 원위치와 삽입위치 사이를 이동하게 되는 바, 상기 삽입위치에서는 사출피스톤의 원뿔형 선단이 마우스피스 또는 마우스피스 삽입부재의 원뿔형 표면과 접하게 된다.
상기 사출피스톤(10)에는 성형유닛(3)이 구비된다. 상기 성형유닛(3)은 기본적으로 사출피스톤(10) 내에 길이방향으로 장착된 중공형 실린더(32)와 그 내부에 설치된 스크류 배출기(screw extruder)(30)로 이루어진다. 상기 스크류 배출기(30)의 뒷부분에는 흡입구(34)가 형성되고, 자유단에는 배출구(36)가 형성된다. 상기 스크류 배출기(30)는 구동기구(미도시)에 의해 구동된다.
상기 배출구(36)와 삽입부재(16)의 후선단 사이에는 체크밸브(40)가 구비된다. 상기 체크밸브(40)는 그 내부에 장착된 볼이 사출실린더의 압력이 배출기의 압력을 초과하면 배출기의 배출구를 폐쇄하게 된다. 반대방향에서는 통로가 개방된다.
성형틀(5)은 서로 합치되어 성형공(52)을 형성하는 두 개의 부분으로 이루어진다. 상기 성형공(52)은 사출구(54)를 통해 충진된다. 상기 성형틀(5)의 상부에는 사출유닛(1)이 삽입되는 합몰부(56)가 형성된다.
본 발명의 실시예에는 바람직하게는 사출실린더(20)의 토출구(24)를 폐쇄하는 클로징바(60)가 구비된다. 상기 클로징바(60)는 사출피스톤(10)의 축방향과 수직으로 왕복운동하는 클로징 플레이트(62)를 포함하여 구성되는 바, 상기 클로징 플레이트(62)는 실린더(66) 내에서 움직이는 피스톤(64)과 같은 수단에 의해 작동하게 된다.
이어서, 본 발명에 따른 사출성형장치의 작동을 첨부된 도면을 참고로하여 더욱 상세히 설명한다.
도 1과 도 1a에 나타난 것처럼 토출구(24)는 클로징 플레이트(62)가 마우스피스 삽입부재(26)의 외측면과 밀착됨으로써 폐쇄된다. 그리고, 구동기구를 통해 스크류 배출기(30)를 작동시킴으로써 재료(7)가 흡입구(34)와 배출구(36) 및 피드채널(12)을 지나 사출실린더(20)로 주입된다. 동시에, 사출피스톤(20)이 구동기구 그리고/또는 사출실린더(20) 내의 압력상승에 의해 원위치로 복귀한다. 이러한 작동에 의해 다음 사출에 알맞은 양의 재료(7)가 사출실린더(20)에 주입된다.
도 2와 도 2a에 나타난 것과 같이 클로징바는 원위치에 있게 된다. 사출유닛은 성형틀의 함몰부로 삽입되어 상기 성형틀과 연결된다. 그리고, 사출채널은 사출구와 연결된다. 사출피스톤은 사출실린더 내에 완전히 삽입됨으로써 재료가 모두 성형공 내로 주입된다. 사출실린더의 삽입도중 체크밸브는 배출구의 반대방향으로 피드채널을 막게된다. 사출피스톤이 완전히 삽입된 위치에서 사출피스톤의 원뿔형 선단은 마우스피스 내의 원뿔형 요홈부에 근접하여 안착된다. 특히, 삽입부재의 선단은 근접 안착됨으로써 마우스피스 삽입부재를 막게 된다. 따라서, 피드채널 내의 재료는 사출채널 또는 성형공 내의 재료와 완전히 분리된다.
도 2a는 온도 T1, T2및 T3를 나타내는 것으로, 상기 온도 T1은 재료를 소성 가공하기에 적합한 온도이다. 여기서, 상기 소성가공은 60에서 90℃ 사이의 온도 T1에서 이루어지는 바, 상기 온도 T1은 70에서 80℃ 사이가 되는 것이 더욱 바람직하다.
상기 온도 T3는 성형틀 내에서 재료를 가황처리하기에 적합한 온도가 되는 바, 그 범위는 160에서 180℃ 사이에서 설정된다. 온도 T2는 온도 T1과 T3사이에서 설정되며, 대략 120℃ 정도가 되는 것이 바람직하다. 사출실린더와 사출피스톤의 온도조절 및, 특히 피드채널의 온도조절을 통해 온도 T1을 조절하게 된다. 즉, 사출피스톤(10)에는 채널시스템(38)이 구비되는 바, 상기 채널시스템(38)을 통해 일정한 온도를 가진 유체가 흐르게 된다. 사출실린더에는 또 다른 채널시스템(39)이 구비되는 바, 상기 채널시스템(39)을 통해서는 그 온도가 다른 유체가 흐르게된다. 상기 온도 T3는 성형틀 하부(58)의 저면과 성형틀 상부(59)의 상면에 배치된 히터 플레이트(57)와 같은 수단에 의해 조절된다. 몇몇 플레이트는 상기 히터 플레이트(57)의 외측면에 배치되는 바, 이러한 플레이트는 I. a. 의 절연특성을 갖는다. 마우스피스 삽입부재의 상부는 마우스피스(25)와 열전도율이 높게 연결되며, 그 하부(26)는 상기 마우스피스(25)로부터 벗어나 돌출된다. 따라서, 마우스피스(25)의 하부가 플레이트(59)(T3) 상에 일정시간 동안 남게 되면 사출채널(22) 내의 재료는 충분히 가황되어 마우스피스 삽입부재(26)가 플레이트(59)에서 들어올려지면 사출채널에서 분리된다. 그리고, 사출채널(22)은 다음 사출과정을 진행하게 된다. 마우스피스 삽입부재(26) 하부의 온도는 T2가 된다.
도 3과 도 3a에 나타난 것과 같이 사출유닛(1)은 성형틀(5)에서 분리되며, 성형틀 하부(58) 역시 성형틀 상부(59)에서 분리되고 성형된 물품(70)이 성형틀(5)에서 나오게 된다. 성형된 물품(70)에는 가황처리된 선단(71)이 형성되는 바, 상기 선단(71)은 성형틀(5)의 상 하부가 분리될 때 사출채널(22) 또는 토출구(24)와 사출구(54)에서 빠져나온 것이다. 상기 사출채널(22)과 사출구(54)에는 잔유물이 남지 않게 된다. 본 발명의 실시예에 따른 사출성형장치는 다음과 같은 사출과정에 있어서도 유용하다.
본 발명에 따른 사출성형장치의 이점은 사출유닛이 성형틀과 연결될 때 피드 채널 내의 재료가 훼손되지 않는다는 것이다. 특히, 본 발명에 따르면 재료가 가황처리되지 않아 피드채널에 점착되지 않는다는 이점이 발생한다. 재료는 성형유닛과 피드채널에서 약 70에서 80℃ 사이의 성형온도로 유지된다. 성형틀 내에서 재료는 가황처리를 위해 약 160에서 180℃ 사이의 온도로 가열된다. 피드채널의 오리피스는 토출구와 그 온도가 다르기 때문에 피드채널 내의 재료는 열손상을 입지 않게 된다. 상기 삽입부재는 단열재로 제작되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 피드채널내의 재료는 분리된 공간으로 인해 열손상을 입지 않게 된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 마우스피스 삽입부재는 단열재로 이루어지는 바, V2A, V4A와 같은 크롬니켈강이나 소결합성된 세라믹으로 이루어지는 것이 바람직하다.
또 다른 방법으로는 상기 마우스피스 삽입부재의 내면에 단열코팅이 되는 것이다.
본 발명의 기본적인 개념은 재료가 피드채널 및 사출채널과 공간적으로 분리됨과 동시에 열적으로도 분리되도록 하는 것이다. 본 발명에 따른 사출성형장치는 그 구조가 간단하고 작동이 간편하다는 이점을 가지고 있다.

Claims (15)

  1. 사출실린더(20)와 그 내부에서 움직이는 사출피스톤(10)으로 이루어진 사출유닛을 포함하고;
    상기 사출피스톤(10)은 자유단 측으로 테이퍼진 형태로 이루어지고 선단(16)을 포함하며;
    상기 사출실린더는 상기 사출피스톤에 배열된 피드채널(12)을 통해 충진되고 상기 사출실린더에 구비된 토출구(24)를 통해 토출되고;
    상기 피드채널은 적어도 하나의 오리피스(14)를 포함하고;
    상기 사출실린더의 바닥면은 상기 사출피스톤과 대응하도록 형성되고;
    상기 토출구(24)는 상기 사출피스톤의 선단(16)이 적어도 부분적으로 상기 토출구내로 돌출되도록 상기 사출실린더의 바닥면에 형성되고;
    상기 오리피스(14)와 토출구(24) 사이의 거리에 의해 상기 피드채널의 재료(7)가 가황화되는 것을 방지하도록 상기 피드채널 영역의 온도(T1)가 조절되는 사출성형장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 사출피스톤(10)과 사출실린더(20) 중 적어도 하나는 상기 사출피스톤(10)이 삽입된 위치에서 상기 토출구(24)로부터 상기 오리피스(14)를 분리시키는 최소한 하나의 밀착면을 포함하는 사출성형장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 피드채널의 오리피스(14)는 상기 사출피스톤(10)의 테이퍼진 영역에 형성되는 사출성형장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 사출피스톤의 자유단은 원뿔형으로 이루어지고 상기 원뿔형 표면에 형성된 피드채널의 오리피스는 상기 선단으로부터 떨어져 있으며, 상기 사출실린더(20)의 바닥면은 원뿔형으로 이루어지고, 상기 토출구(24)는 상기 선단 근처에 형성되는 사출성형장치.
  5. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 사출피스톤의 자유단에 삽입부재(16)가 구비되는 사출성형장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 사출피스톤 삽입부재(16)는 단열재로 만들어지는 사출성형장치.
  7. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 사출실린더의 바닥면에는 마우스피스(25)가 구비되고, 상기 마우스피스에는 상기 토출구(24)가 형성된 마우스피스 삽입부재가 구비되는 사출성형장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 마우스피스 삽입부재는 첫 번째 영역에서 상기 마우스피스(25)와 열전도율이 높은 구조로 연결되고, 다른 영역에서 상기 마우스피스(25)로부터 돌출되는 사출성형장치.
  9. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 피드채널(12) 영역의 온도(T1)는 재료의 성형에 적합하도록 70∼80℃의 범위인 사출성형장치.
  10. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    사출되는 동안 성형틀(5) 내에 도입된 재료가 토출구까지 가황되고 상기 성형틀이 개방되었을 때 상기 토출구 내에 가황된 재료가 탕구와 함께 토출구(24)로부터 배출되도록 상기 토출구 근처의 온도를 조절하는 히터 플레이트를 포함하는 사출성형장치.
  11. 제 5 항에 있어서,
    상기 사출피스톤 삽입부재는 크롬니켈강이나 세라믹 중 하나로 만들어지는사출성형장치.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 마우스피스 삽입부재는 단열재로 만들어지는 사출성형장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 마우스피스 삽입부재는 크롬니켈강이나 세라믹 중 하나로 만들어지는 사출성형장치.
  14. 제 7 항에 있어서,
    상기 마우스피스 삽입부재의 내부면은 단열 코팅되는 사출성형장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 코팅재는 크롬니켈강이나 세라믹으로 이루어지는 사출성형장치.
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