KR100435028B1 - 이중 플라이트를 갖는 사출장치의 사출 스크류 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사출 장치의 사출 스크류에 관한 것으로, 수지와 혼합되는 첨가제 및 착색제와의 혼합능력을 향상시키고 아울러 가소화 시간을 대폭 단축시켜서 생산성을 향상시키는 이중 플라이트를 갖는 사출 스크류를 제공하는데 있다. 실린더 배럴(50) 내에서 스크류 축(10)을 따라 나선형의 주 플라이트(20)를 갖는 사출 스크류 (1)에 있어서, 상기 스크류 축(10)은 상기 스크류 축(10) 지름이 일정한 공급부 (100)와 계량부(120) 및 상기 스크류 축(10) 지름이 테이퍼 형상을 가지는 압축부 (110)로 구획되며; 상기 압축부(110)는 나선형의 압축 플라이트(30)와 보조 플라이트(40)로 구비된 것을 특징으로 하는 이중 플라이트를 갖는 사출장치의 사출 스크류이다.

Description

이중 플라이트를 갖는 사출장치의 사출 스크류{An Injection Screw With A Double Flight Of The Injection Molding Machine}

본 발명은 사출장치에 적용되는 사출 스크류(Injection Screw)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사출 스크류의 압축부에 이중 플라이트를 설치하여 수지의 혼합 능력을 향상시킨 이중 플라이트를 갖춘 사출장치의 사출 스크류에 관한 것이다.

일반적으로 사출 스크류는 수지와 안료의 혼합물을 용융/압축하여 성형조건에 적합하도록 일정한 압력과 속도로 주입하는 장치로써, 성형제품은 혼합물의 혼합상태에 따라 품질의 큰영향을 받는다.

종래의 일반적인 사출 스크류는 스크류 축을 따라 형성된 하나의 나선형의 플라이트 형상으로 제작되어 스크류 내부에서의 수지와 안료의 혼합이 단순하였다.

따라서 안료(65)와 수지(75)의 혼합 능력이 저하되며, 수지(75)를 녹이는 가소화 시간이 길어져 싸이클 타임(Cycle Time)의 연장에 따른 생산성이 저하되는 문제점이 발생하였다.

그에 따른 예로 도 5는 종래의 사출스크류의 계량부에서 안료와 수지의 혼합 상태도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 혼합 상태에서의 안료(65)는 입자가 크고 수지(75)와 고르게 혼합되어 있지 않는 상태를 나타내고 있으며, "A" 구간은 100㎛이다.

그리고, 도 7은 종래의 사출스크류의 계량부에서 안료의 면적 분포도이다.도 7에 도시된 바와 같이, X축은 면적(㎛²)이고 Y축은 수량을 나타낸다. 안료(65)의 평균면적 (Mean)은 16.86이고 안료 면적의 표준편차(SD)는 16.19로 비교적 큰 수치를 나타내고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써, 본 발명의 목적은 수지의 혼합능력을 향상시키고 수지의 가소화 시간을 단축하여 생산성을 향상시키는 이중 플라이트를 갖는 사출 장치의 사출 스크류를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적은, 실린더 배럴(50) 내에서 스크류 축(10)을 따라 나선형의 주 플라이트(20)를 갖는 사출 스크류(1)에 있어서, 상기 스크류 축(10)은 상기 스크류 축(10) 지름이 일정한 공급부(100)와 계량부(120)및 상기 스크류 축(10) 지름이 테이퍼 형상을 가지는 압축부(110)로 구획되며; 상기 압축부(110)는 나선형의 압축 플라이트(30)와 보조 플라이트(40)로 구비된 것을 특징으로 하는 이중 플라이트를 갖는 사출장치의 사출 스크류에 의하여 달성된다.

또한, 상기 압축 플라이트(30)는 상기 주 플라이트(20)와 같은 피치의 나선형으로 제작된 것을 특징으로 하는 이중 플라이트를 갖는 사출장치의 사출 스크류가 바람직하다.

그리고, 상기 보조 플라이트(40)는 상기 압축 플라이트(30)와 같은 시작점에서 시작하며, 주 플라이트(20)보다 큰 피치의 나선형으로 제작된 것을 특징으로 하는 이중 플라이트를 갖는 사출 장치의 사출 스크류가 적절하다.

그리고, 상기 스크류 축(10)은 70~165mm의 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 이중 플라이트를 갖는 사출 장치의 사출 스크류가 바람직하다.

본 발명이 그밖의 목적, 특정한 장점 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 분명해질 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 사출 스크류의 평면도,

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 사출 스크류의 정면도,

도3 내지 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 사출 스크류의 회전 속도 변화에따른 계량능력 선도,

도 5는 종래의 사출 스크류의 계량부에서 안료와 수지의 혼합 상태도,

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 사출 스크류의 계량부에서 안료와 수지의 혼합 상태도,

도 7은 종래의 사출 스크류의 계량부에서 안료의 면적 분포도,

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 사출 스크류의 계량부에서 안료의 면적 분포도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10 : 스크류 축 20 : 주 플라이트

30 : 압축 플라이트 40 : 보조 플라이트

100: 공급부 110: 압축부

120: 계량부

이하 본 발명에 따른 이중 플라이트를 갖는 사출장치의 사출 스크류에 대해 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이중 플라이트를 갖는 사출 스크류의 평면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 사출 스크류(1)는 크게 공급부(100), 압축부(11 0), 계량부(120)로 구분 된다.

상기 공급부(100)는 스크류 축(10)의 직경이 일정한 구간이고, 압축부(110)는 스크류 축(10)의 직경이 테이퍼 형상의 구간이고, 계량부(120)는 스크류 축(10) 직경이 일정한 구간으로 설정되어 있다

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 사출 스크류의 정면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 사출 스크류(1)는 실린더 배럴(50)내에 스크류 축(10)의 직경이 90 mm를 가지며, 공급부(100)에서 압축부(110)를 지나 계량부(120)까지 나선형의 주 플라이트(20)에 의해 감싸여 있다.

상기 압축부(110)는 플라이트 골(22)의 사이로 주 플라이트(20)와 동일한 피치를 갖으며 형성된 나선형의 압축 플라이트(30)가 설치되어 있는 두줄 나사 형상으로 제작되었다. 즉 플라이트의 피치는 나선각과 비례관계에 있고, 주 플라이트의 피치(P₁)와 압축 플라이트의 피치(P₂)가 동일하기 때문에, 주 플라이트의 나선각(θ₁)은 압축 플라이트의 나선각(θ₂)과 일치한다.

그리고 상기 압축부(110)는 같은 피치를 갖는 주 플라이트(20)와 압축 플라이트(30)외에 또 다른 나선형의 보조 플라이트(40)를 형성하고 있다.

상기 보조 플라이트(40)는 압축부(110)의 주 플라이트(20)보다 피치가 크며 압축부(110)의 주 플라이트(20) 및 압축 플라이트(30)와 같은 시작점을 갖는 나선형을 형성하고 있다. 즉, 보조 플라이트(40)의 피치가 주 플라이트(20)의 피치보다 크기 때문에, 보조 플라이트의 나선각(θ₃)은 주 플라이트의 나선각(θ₁)보다 크다.

이하 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 이중 플라이트를 갖는 사출 장치의 사출 스크류의 일실시예를 통해 결합 및 작용에 대해 설명하기로 한다.

상기 사출 스크류(1)는 공급부(100)에서 수지(70) 원료를 공급시키며, 압축부 (110)는 공급부(100)로부터 이송되어지는 수지(70) 원료를 실린더 배럴(50)과 스크류 축(10) 사이에서 전단열과 히터열로 용융/압축시킨다.

상기 압축부(110)는 압축 플라이트(30)와 보조 플라이트(40)에 의해 스크류 (1) 내부에서의 수지(70)의 흐름을 보다 유동적이고 반복되는 혼합을 통하여 안료 (60)의 입자를 미세화 시키면서 수지와 고른 분포로 섞이게 만든다.

이와 같이 혼합된 용융/압축된 수지(70)는 계량부(120)로 이송되고, 계량부 (120)는 용융 수지(70)를 일정량씩 사출시킨다.

상기와 같은 구성요소들의 관계에 따른 계량능력을 설명하기 위하여 다음과 같은 실험을 하였다.

도3 내지 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 사출 스크류의 회전 속도 변화에 따른 계량능력 선도이다. 도 3과 도 4의 X축은 배압(Back Pressure, %)이고 Y축은 계량능력(Kg/Hr)을 도시하고 있다.

도 3과 도 4는 직경이 90mm인 사출 스크류(1)의 회전수를 각각 90RPM, 140 RPM으로 실험을 한 경우 배압(%)에 따른 계량능력(Kg/Hr)을 그래프로 나타낸 것이며, 본 발명의 실험선도(Q)와 비교되는 종래의 선도(s)도 함께 도시되어 있다.

도 3과 같이 90RPM에서는 종래의 선도(s)에 비해서 본 발명의 실험선도(Q)의 계량능력이 60.9%가 향상되었고, 도 4에서의 140RPM에서는 실험선도(Q)가 61.8% 향상되었음을 알수 있다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 사출스크류의 계량부에서 안료와 수지의 혼합 상태도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, "A" 구간은 100㎛로써 본 발명의 사출 스크류(1)를 사용시 안료(60)와 수지(70)의 혼합 상태는 종래의 도 5와 비교하여 안료(65)의 입자가 작고 고르게 분포되어 있는 것을 알수 있다.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 사출스크류의 계량부에서 안료의 면적 분포도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 면적 분포도의 X축은 면적(㎛²)이고 Y축은 수량을 나타낸다.

상기 도8을 보다 쉽게 이해하기 위하여 계량부(120)에서 안료(60)의 평균면적 (Mean) 및 면적의 표준편차(SD)를 종래의 도 7과 비교하면 표 1과 같다.

	평균면적(Mean)	면적 표준편차(SD)
종래 스크류	16.86	16.19
본원 스크류	12.21	8.21

상기 표 1에서와 같이 종래의 스크류에 비해 본 발명에 의한 스크류(1)는 안료(60)의 평균면적이 30%이상 줄어들어 결과적으로 혼합능력이 30%이상 증가하였음을 보여주고 있다. 또한, 수지(70) 내부의 안료(60)의 면적에 대한 표준 편차값이 종래 스크류에 비하여 49%가량 줄어들어 종래 스크류에 비해 본 발명의 스크류(1)에서 더 고른 안료(60)의 혼합이 이루어졌음을 보여주고 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에서는 압축 플라이트(30) 및 보조 플라이트(40)를 압축부(110)에 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 이에 국한되지 않고 압축 플라이트(30) 및 보조 플라이트(40)는 공급부(100)와 계량부(120)에도 적용할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에서는 스크류 축(10)의 직경을 90mm로 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이에 국한되는 것이 아니고 스크류 축(10)의 직경을 70 ~165mm를 갖는 사출 스크류(1)에 적용된다.

상기와 같이 본 발명에 의한 이중 플라이트를 갖는 사출장치의 사출 스크류에 의하여 착색제 및 첨가제를 수지와 혼합시 고른 분포를 통한 혼합 성능을 향상시킨다.

또한, 수지를 녹이는 가소화 능력이 증대하여 짧은 사이클 타임으로 생산량을 증대시키는 효과가 있다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만,발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

Claims (4)

1. 실린더 배럴(50) 내에서 스크류 축(10)을 따라 나선형의 주 플라이트(20)를 갖는 사출 스크류(1)에 있어서,

   상기 스크류 축(10)은 상기 스크류 축(10) 지름이 일정한 공급부(100)와 계량부(120) 및 상기 스크류 축(10) 지름이 테이퍼 형상을 가지는 압축부(110)로 구획되며;

   상기 압축부(110)는 나선형의 압축 플라이트(30)와 보조 플라이트(40)를 구비하며;

   상기 압축 플라이트(30)는 상기 주 플라이트(20)와 같은 피치의 나선형으로 제작된 것을 특징으로 하는 이중 플라이트를 갖는 사출장치의 사출 스크류.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서, 상기 보조 플라이트(40)는 상기 압축 플라이트(30)와 같은 시작점에서 시작하며, 주 플라이트(20)보다 큰 피치의 나선형으로 제작된 것을 특징으로 하는 이중 플라이트를 갖는 사출 장치의 사출 스크류.
4. 제 1항에 있어서, 상기 스크류 축(10)은 70~165mm의 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 이중 플라이트를 갖는 사출 장치의 사출 스크류.