KR100352247B1 - 캐비티급속가열수단을가지는플라스틱사출성형금형 - Google Patents

Abstract

수지 충진시 캐비티의 표면을 급속 가열함으로써 주입되는 수지와 캐티비 표면과의 온도차이를 줄여 캐비티 표면 온도와 수지와의 큰 온도 차이로 인해 발생되는 성형품의 각종 외관불량을 억제할 수 있는 캐비티 급속가열수단을 가지는 플라스틱 사출 성형 금형이 개시된다. 개시된 본 발명은 고정측금형과 가동측금형이 결합되는 것에 의해 형성된 캐비티에 플라스틱 수지를 충진하여 제품을 성형하고, 가동측금형을 분리하여 성형된 제품을 취출하도록 된 플라스틱 사출 성형 금형에 있어서, 상기 캐비티로의 수지 충진시 수지가 주입되는 순간에 캐비티의 표면을 급속 가열하는 수단과, 수지 충진 완료시 작동하여 캐비티의 표면을 급속 냉각하는 수단을 포함하며, 이에 의해, 플라스틱 수지가 충진는 동안에는 캐비티의 표면 온도가 수지의 온도와 가까운 고온으로 유지되어, 성형되는 제품의 외관불량을 억제할 수 있다. 캐비티 급속가열수단은, 고정측금형의 캐비티 가장자리를 따라 일정간격을 유지하여 배설된 발열체; 상기 발열체의 열이 캐비티의 전면에 걸쳐 고르게 확산되도록 캐비티의 표면에 코팅되며, 실제 충진되는 수지와의 접촉면을 이루는 열전도층; 및 상기 발열체의 작동을 제어하기 위한 콘트롤러를 포함하며, 상기 발열체는 가동측금형이 고정측금형으로부터 분리되는 시점에서부터 수지의 충진이 완료되는 시점까지 작동하면서 캐비티의 표면을 급속 가열한다.

Description

캐비티 급속가열수단을 가지는 플라스틱 사출 성형 금형

본 발명은 플라스틱 사출기에 적용되는 금형에 관한 것이다. 특히 본 발명은 수지 충진시 캐비티의 표면을 급속 가열함으로써 주입되는 수지와 캐티비 표면과의 온도차이를 줄여 캐비티 표면 온도와 수지와의 큰 온도 차이로 인해 발생되는 성형품의 각종 외관불량을 억제할 수 있는 캐비티 급속가열수단을 가지는 플라스틱 사출 성형 금형에 관한 것이다.

플라스틱 사출기에 적응되는 금형의 전형적인 한 예가 도 1에 단면도로 도시되어 있다. 도 1a는 금형 닫힘 상태도 이고, 도 1b는 열림 상태, 즉 성형된 제품의 취출 상태도이다.

도면에서 보는 바와 같이, 일반적인 플라스틱 사출 성형 금형은 크게, 고정측금형(10)과, 이 고정측금형(10)에 대하여 이동 가능하게 설치되는 가동측금형(20)으로 구성되어 있다.

상기 고정측금형(10)은 상지지판(11)과, 이 상지지판(11)에 설치된 상원판(12)을 포함한다. 상기 상원판(12)에는 그 중앙부에 소정깊이로 함몰되는 홈부(12a)가 형성되어 있고, 일측에는 가이드홀(12b)이 형성되어 있다.

상기 가동측금형(20)은 하지지판(21)과, 이 하지지판(21)에 설치되며 한 쌍의 서포터(23)에 의해 하지지판(21)과 일정간격을 두고 설치된 하원판(22)을 포함한다. 상기 하원판(22)의 중앙부에는 가동측금형(20)과 고정측금형(10)의 결합시 고정측금형(10)의 홈(12a)과 협동하여 제품 성형부, 즉 캐비티를 형성하는 코아(22a)가 결합되어 있다. 그리고 하원판(22)의 일측에는 고정측금형(10)의 가이드홀(12b)에 삽입되는 가이드핀(22b)이 형성되어 있다. 상기 가이드홀(12b)과 가이드핀(22b)에 의해 고정측금형(10)과 가동측금형(20)의 결합시 정확한 위치가 결정된다.

그리고, 상기 가동측금형(20)의 하지지판(21)관 하원판(22) 사이의 공간에는 밀판(30)이 이동 가능하게 설치되어 있다. 또 이 밀판(30)에는 수개의 밀핀(31)이 코아(22b)를 관통하여 설치되어 있다. 상기 밀핀(31)은 밀판(30)이 이동하는 것에 의해 함께 움직이면서 성형된 제품(40)을 밀어 취출시킨다.

상기 밀판(30)은, 금형이 닫힌 상태에서는 도 1a에서 보는 바와 같이, 하지 지판(21) 측에 위치되어 있으며, 이에 따라 밀핀(31)의 선단은 코아(22b)의 상면과 일치되어 있다. 이와 같은 상태에서 수지 주입구(도시되지 않음)를 통해 수지가 캐비티에 충진되어 제품(40)이 성형된다.

수지 충진이 완료되면, 소정의 경화시간을 거친 후, 가동측금형(20)이 이동하는 것에 의해 도 1b에서 보는 바와 같이, 금형이 열린다. 이 때 성형된 제품(40)은 코아(22b)에 위치되어 있다. 상기 제품(40)은 연이어 작동하는 밀판(30)의 밀핀(31)에 의해 코아(22b)로부터 분리되어 취출된다. 이 후, 금형은 다시 닫히고, 수지가 충진되는 과정을 반복하게 된다.

그러나, 상기한 바와 같은 일반적인 플라스틱 사출 성형 금형에 있어서는, 차거운(cold) 상태의 캐비티내에 고온의 플라스틱 수지가 주입되기 때문에, 고온의 수지가 차거운 캐비티 표면에 접촉하면서 급격히 냉각되게 된다. 이에 의해 성형되는 제품의 표면에는 각종 마크와 더불어 외관불량이 나타나게 된다. 종래에는 상기와 같은 사출물의 외관불량을 근본적으로 치유할 수 없음으로써, 사출후 제품의 표면을 도장하여 제품의 외관 품질을 확보하고 있었다. 따라서 요망하는 플라스틱 제품을 생산하기 위한 별도의 도장 설비를 갖추어야 하므로 설비 투자 비용이 증대되고, 또 페인트에 의한 작업 공간의 오염으로 작업 환경이 열악해지는 것을 피할 수 없었다. 더욱이 페인트는 환경 오염의 한 요인으로 작용함으로써 이의 사용을 배제할 필요가 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 플라스틱 수지가 주입되는 순간에 캐비티의 표면온도를 높여 캐비티와 플라스틱 수지와의 온도차이를 줄임으로써, 온도 차이로 인해 나타나는 제품의 각종 외관불량을 근본적으로 해소할 수 있는 캐비티 급속가열수단을 가지는 플라스틱 사출 성형 금형을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 사출물 자체로 미려한 외관을 얻음으로써 성형된 제품의 외관 개선을 위한 별도의 도장작업이 필요없는 캐비티 급속가열수단을 가지는 플라스틱 사출 성형 금형을 제공하는데 있다.

도 1a 및 도 1b는 일반적인 플라스틱 사출 성형 금형의 구조를 보인 단면도로써, 1a는 금형 닫힘 상태도 이고, 1b는 금형 열림 상태도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐비티 급속가열수단을 가지는 플라스틱 사출 성형 금형의 구조를 보인 단면도이며,

도 3은 본 발명의 요부인 캐비티 급속가열수단을 나타낸 도 2의 A부 상세도이고,

도 4는 본 발명에 따른 캐비티 급속가열수단을 갖춘 금형이 채용된 사출기를 나타낸 도면 이며,

도 5는 본 발명에 따른 금형을 이용한 성형 공정 및 각 공정에서의 금형 표면 온도를 나타낸 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10;고정측금형 11;상지지판

12;상윈판 12a;홈부

20;가동측금형 21;하지지판

22;하원판 22a;코아

23;서포터 30;밀판

31;밀핀 40;성형 제품

51;열전도층 52;와이어 히터

53;가열수단 컨트롤러 54;단열재

61;냉각홀 63;냉각수단 컨트롤러

70;메인 컨트롤러 100;사출기 본체

200;금형장치 300;수지주입장치

상기와 같은 목적은, 고정측금형과 가동측금형이 결합되는 것에 의해 형성된 캐비티에 플라스틱 수지를 충진하여 제품을 성형하고, 가동측금형을 분리하여 성형된 제품을 취출하도록 된 플라스틱 사출 성형 금형에 있어서, 상기 캐비티로의 수지 충진시 수지가 주입되는 순간에 캐비티의 표면을 급속 가열하는 수단과, 수지 충진 완료시 작동하여 캐비티의 표면을 급속 냉각하는 수단을 포함하며, 이에 의해, 플라스틱 수지가 충진되는 동안에는 캐비티의 표면 온도가 수지의 온도와 가까운 고온으로 유지되어, 성형되는 제품의 외관불량을 억제할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 캐비티 급속가열수단을 가지는 플라스틱 사출 성형 금형을 제공하는 것에 의해 달성된다.

상기 캐비티 급속가열수단은, 고정측금형의 캐비티 가장자리를 따라 일정간격을 유지하여 배설된 발열체, 상기 발열체의 열이 캐비티의 전면에 걸쳐 고르게 확산되도록 캐비티의 표면에 코팅되며, 실제 충진되는 수지와의 접촉면을 이루는 열전도층; 및 상기 발열체의 작동을 제어하기 위한 콘트롤러를 포함하며, 상기 발열체는 가동측금형이 고정측금형으로부터 분리되는 시점에서부터 수지의 충진이 완료되는 시점까지 작동하면서 캐비티의 표면을 급속 가열한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 발열체의 열확산 방향을 유도하는 단열재가 각 발열체의 후방부에 배치되어, 열전도층 이외의 다른 부분으로는 발열체의 열이 확산되지 않도록 되어 있다.

또한, 상기 캐비티 급속냉각수단은, 고정측금형의 캐비티 주위에 일정 간격을 유지하여 형성된 복수의 냉각홀; 상기 냉각홀을 따라 순환하는 냉각수를 공급하는 냉각수 공급원; 및 냉각수의 공급을 제어하기 위한 컨트롤러를 포함하며, 상기 냉각수는 수지의 충진 완료시점에서터 소정의 경화시간동안 공급되고 제품 취출을 위하여 가동측금형이 분리되는 시점에서 공급이 중단된다.

이에 의하면, 캐비티의 표면 온도가 높아진 상태에서 플라스틱 수지가 주입되어 충진되므로, 캐비티의 표면 온도와 플라스틱 수지간의 온도차이를 최소화 할수 있다. 따라서 캐비티의 표면 온도와 플라스틱 수지간의 큰 온도차이로 인해 발생되는 성형 제품의 각종 외관불량을 억제할 수 있다. 또한 성형 제품의 외관불량이 억제됨에 따라 별도의 도장작업을 할 필요가 없으므로, 불필요한 도장 설비를 갖추지 않아도 된다. 뿐만 아니라 도장작업이 제거되므로 페인트에 의한 공장내 오염을 방지할 수 있으며, 환경 오염 물질의 배출을 억제할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 설명한다.

도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐비티 급속가열수단을 가지는 플라스틱 사출 성형 금형이 단면도로 도시되어 있으며, 또한 도 3에는 본 발명의 요부인 캐비티 급속가열수단이 상세하게 도시되어 있다.

도면을 통하여 악 수 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 금형의 기본 구조는 이미 설명한 일반적인 금형과 같다. 따라서 이하의 설명에서는 일반적인 금형과 동일한 부분에 대해서는 동일한 부호를 인용하며, 또 중복되는 설명은 가급적 생략하고, 본 발명의 특징적인 구성을 중심으로 설명한다..

도시된 바와 같이, 고정측금형(10)은 상지지판(11)과 상원판(12)을 포함하고 있다. 상기 상원판(12)의 중앙부에는 소정 깊이로 함몰되는 홈부(12a)가 형성되어 있고, 일측에는 가이드공(12b)이 형성되어 있다. 또한 고정측금형(10)은 수지 주입구를 구비하고 있으나, 도면에서는 도시를 생략하고 있다.

상기 상원판(12)의 홈부(12a)는 가동측금형(20)의 하원판(22)에 결합된 코아(22a)와 협동하여 제품 성형을 위한 공간을 이루는 캐비티를 형성한다. 이 캐비티는 수지 주입구와 연통되어 있고, 수지 주입구를 통하여 적정량의 플라스틱 수지가 주입되어 캐비티에 충진됨으로써 소망하는 형상의 제품을 얻을 수 있다.

상기 캐비티를 이루는 고정측금형(10)의 홈부(12a)에는 열전도층(51)이 코팅되어 캐비티 표면을 이루고 있다. 또한 상기 열전도층(51)의 외측, 즉 상원판(12)의 홈부(12a) 주변에는 복수의 와이어 히터(52)가 일정 간격으로 배설되어, 상기 열전도층(51)을 가열하도록 되어 있다. 이에 의해 캐비티 표면을 급속 가열할 수 있으며, 따라서 수지 충진시 캐비티 표면 온도를 주입되는 고온의 수지와 가까운 온도로 유지할 수 있다. 이러한 구조에 의해 캐비티로의 수지 충진시 주입되는 수지와 캐비티 표면과의 온도 차이가 거의 없게 되고, 따라서 주입되는 수지와 캐비티 표면과의 큰 온도차이로 인한 제품의 외관불량을 억제할 수 있다.

상기 와이어 히터(52)는 도 4에 나타낸 바와 같이, 가열수단 컨트롤러(53)에 의해 작동이 제어되며, 상기 가열수단 컨트롤러(53)는 사출기의 메인 컨트롤러(70)에 연결되어, 이로부터 작동 및 정지 신호를 받도록 되어 있다. 구체적으로 보면, 상기 와이어 히터(52)는 도 5에서 보는 바와 같이, 금형이 열리는 시점에서 '온'되어 금형의 캐비티 표면을 가열하기 시작한다. 그리고 수지의 충진이 완료되는 시점에서 '오프' 된다.

도 2 및 도 3에서 참조 부호 54는 와이어 히터(52)의 열확산 방향을 유도하기 위한 단열재이다. 도시된 바와 같이 상기 단열재(54)는 각 와이어 히터(52)의 후방에 배설되어, 와이어 히터(52)의 열이 열전도층(51) 이외의 다른 방향으로 확산 유도되는 것을 방지함으로써, 보다 효과적으로 캐비티 표면을 가열하도록 한다.

한편, 도 2 및 도 3에서 참조 부호 61은 본 발명의 캐비티 급속냉각수단을 이루는 냉각홀이다. 이 냉각홀(61)에는 급냉각을 위한 부동액을 함유한 저온의 냉각수가 선택적으로 공급되며, 이에 의해 캐비티 내에서 성형된 제품을 냉각시킨다. 이와 등시에 상기 냉각홀(61)을 포함하는 캐비티 급속냉각수단은 와이어 히터(52)에 의해 가열된 캐비티 표면을 급속 냉각시킴으로써, 제품의 취출을 용이하게 한다.

상기와 같은 캐비티 급속냉각수단은 냉각홀(61)과, 이 냉각홀(61)을 순환하는 냉각수를 공급하는 냉각수 공급원(도시되지 않음)과, 냉각수 공급을 제어하는 컨트롤러(63)를 포함하며, 상기 컨트롤러(63)와 냉각홀(61)을 연결하는 배관상에는 차단밸브(64)가 설치된다. 그리고, 상기 냉각수단 컨트롤러(63)는 도 4에서 보는 바와 같이, 사출기의 메인 컨트롤러(70)에 연결되어, 이로부터 작동 및 정지 신호를 받도록 되어 있다. 구체적으로 보면 도 5에서 보는 바와 같이, 상기 냉각수단은수지의 충진이 완료되는 시점, 즉 가열수단이 '오프'되는 시점에서 '온'되어 냉각하기 시작한다. 그리고 금형이 열리는 시점에서 '오프'되며, 동시에 가열수단은 '온'되어 캐비티 표면을 가열하기 시작한다.

첨부한 도 4는 본 발명에 따른 캐비티 급속가열수단을 갖는 금형이 채용된 사출기를 나타낸 도면으로서, 도면에서 부호 100은 사출기 본체, 200은 금형장치, 300은 수지주입장치이다.

여기서, 메인 컨트롤러(70)는 사출기 전체적인 작동을 제어하며, 가열수단 컨트롤러(53) 및 냉각수단 컨트롤러(63)은 메인 컨트롤러(70)로부터 신호를 받아 금형장치(200)의 캐비티 급속가열수단 및 급속냉각수단의 작동을 제어한다.

그리고, 첨부한 도 5는 본 발명에 따른 금형을 이용한 성형 공정 및 각 공정에서의 금형 표면 온도를 나타낸 도면이다.

이하, 상기 도면을 참조로 본 발명의 금형이 채용된 사출기의 작동을 설명한다.

기본적인 사출 성형 공정은, 도 5에서 보는 바와 같이, 금형열림(S100), 제품취출(S110) , 금형닫힘 (S120), 수지주입장치전진(S130) , 사출(충전+보양)(140) 수지주입장치후퇴(S150), 냉각(S160) 및 금형열림(S170) 단계를 포함하며, 이들 단계들을 반복적으로 실시한다.

여기서, 사출기의 메인 컨트롤러(70)로부터 금형열림(S100) 신호를 받은 가열수단 컨트롤러(53)는 와이어 히터(52)에 전원을 공급하기 시작하고, 제품을 취출한 금형은 닫힌다(S120). 금형단힘 완료시 금형의 표면 온도는 와이어 히터가 계속작동하는 것에 의해 95∼100℃ 정도로 올라가게 된다. 사출과 동시에 캐비티 표면 온도는 뜨거운 온도의 플라스틱 수지와 만나면서 110∼115℃까지 상승하게 된다. 즉 캐비티의 표면을 와이어 히터로 가열하는 것에 의해 캐비티 표면의 온도를 고온의 수지와 가까운 온도로 유지할 수 있는 것이다.

사출 시작(충진+보압 : S140) 신호를 받은 가열수단 컨트롤러(53)는 제품의 깊은 월드-라인을 없애기 위해, 금형열에 의한 플라스틱 수지측의 열확산을 유도하도록 충진후 수 초의 릴레이 타임을 갖은 후, 와이어 히터를 '오프'시킨다.

와이어 히터의 '오프'와 동시에 냉각수단 컨트롤러(63)에 의해 냉각홀로의 냉각수 공급이 시작되면서 캐비티 표면을 급속 냉각한다. 상기의 급속냉각수단은 별도의 타이머에 의해 그 작동을 멈추며, 냉각이 완료된 후, 금형열림 신호를 받음과 동시에 가열수단 컨트롤러가 와이어 히터에 전원을 공급하기 시작한다.

상기와 같은 기본적인 사출 성형 공정에 캐비티 급속가열수단 및 냉각수단의 작용이 병행하여 함께 이루어지면서 1사이클의 제품 성형이 완료된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 플라스틱 사출 성형 금형은 캐비티 표면을 급속 가열하고 냉각하는 수단을 구비함으로써, 캐비티의 표면 온도가 높아진 상태에서 플라스틱 수지가 주입되어 충진되므로, 캐비티의 표면 온도와 플라스틱 수지간의 온도차이를 최소화 할 수 있다. 따라서 캐비티의 표면 온도와 플라스틱 수지간의 큰 온도차이로 인해 발생되는 성형 제품의 각종 외관불량을 억제할 수 있다.

그리고, 본 발명에 의하면, 성형된 제품의 외관불량이 억제됨에 따라 별도의도장작업을 할 필요가 없으므로, 불필요한 도장 설비를 갖추지 않아도 된다. 뿐만 아니라 도장작업이 제거되므로 페인트에 의한 공장내 오염을 방지할 수 있으며, 환경 오염 물질의 배출을 억제할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능함은 물론 이며, 그와 변형은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.

Claims (5)

1. 고정측금형과 가동측금형이 결합되는 것에 의해 형성된 캐비티에 플라스틱 수지를 충전하여 제품을 성형하고, 가동측금형을 분리하여 성형된 제품을 취출하도록 된 플라스틱 사출 성형 금형에 있어서,

   상기 캐비티로의 수지 충진시 수지가 주입되는 순간에 캐비티의 표면을 급속 가열하는 캐비티 급속가열수단과, 수지 충진 완료시 작동하여 캐비티의 표면을 급속 냉각하는 캐비티 급속냉각수단을 포함하며,

   상기 캐비티 급속가열수단은, 고정측금형의 캐비티 가장자리를 따라 일정간격을 유지하여 배설된 발열체와, 상기 발열체의 열이 캐비티의 전면에 걸쳐 고르게 확산되도록 캐비티의 표면에 코팅되며, 실제 충진되는 수지와의 접촉면을 이루는 열전도층과, 상기 발열체의 작동을 제어하기 위한 콘트롤러를 포함하며;

   상기 발열체는 상기 가동측금형이 상기 고정측금형으로부터 분리되는 시점에서부터 수지의 충진이 완료되는 시점까지 작동하며, 이에 의해 플라스틱 수지가 충진되는 동안에는 캐비티의 표면 온도가 수지의 온도와 가까운 고온으로 유지되어, 성형되는 제품의 외관물량을 억제할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 플라스틱 사출 성형 금형.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 발열체의 열확산 방향을 유도하는 단열재가 각 발열체의 후방부에 배치되어, 열전도출 이외의 다른 부분으로는 발열체의 열이 확산 되지 않도록 된 것을 특징으로 하는 플라스틱 사출 성형 금형.
3. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 발열체는 와이어 히터인 것을 특징으로 하는 플라스틱 사출 성형 금형.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 캐비티 급속냉각수단은,

   고정측금형의 캐비티 주위에 일정간격을 유지하여 형성된 복수의 냉각홀;

   상기 냉각홀을 따라 순환하는 냉각수를 공급하는 냉각수 공급원; 및

   냉각수의 공급을 제어하기 위한 컨트롤러를 포함하며,

   상기 냉각수는 수지의 충진 완료시점에서터 소정의 경화시간동안 공급되고 제품 취출을 위하여 가동측금형이 분리되는 시점에서 공급이 중단되는 것을 특징으로 하는 플라스틱 사출 성형 금형.
5. 사출기 본체 ;

   고정측금형 및 이 고정측금형에 대하여 이동 가능한 가동측금형을 구비하여 상기 본체의 일측에 설치되며, 상기 고정측금형과 가동측금형이 서로 결합되는 것에 의해 제품 성형을 위한 캐비티를 형성하는 금형장치,

   상기 금형장치의 캐비티로 플라스틱 수지를 충진시키기 위한 수지주입장치;

   상기 수지주입장치에 의한 캐비티로의 수지 충진시 캐비티의 표면을 급속 가열하는 수단,

   상기 수지주입장치에 의한 캐비티로의 수지 충진 완료시 작동하여 캐비티 표면을 급속 냉각하는 수단;

   상기 금형장치 및 수지주입장치의 작동을 제어하기 위한 메인 컨트롤러;

   상기 메인 컨트롤러로부터 신호를 받아 금형장치의 캐비티 급속가열수단의 작동을 제어하는 가열수단 컨트롤러; 및

   상기 메인 컨트롤러로부터 신호를 받아 금형장치의 캐비티 급속냉각수단의 작동을 제어하는 냉각수단 컨트롤러를 포함하는 플라스틱 사출기.