KR100573803B1 - 사출성형기용 핫런너노즐 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사출금형에 있어서 노즐의 게이트와 주입구 끝단부 사이에서 발생하는 수지의 늘어짐 및 늘어진 수지로 인해 생성되는 실과 같은 형상의 찌꺼기스크랩이 생기는 것을 방지하도록 하는 사출성형기용 핫런너노즐에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 관체형으로 형성되는 경화구본체의 내측 중심부에 끝단부가 주입구 끝단부와 일치하는 경화핀이 방사형 격벽에 의해 형성되는 경화구를 핫런너노즐의 노즐본체 내측 하부에 삽입식으로 설치함으로서, 종래에 발생하던 수지용액의 누설과 노즐의 크랙을 방지하고, 노즐의 게이트에서 게이트스크랩이 용이하게 빠져 나올 수 있도록 하기 위한 것이다.

본 발명은 주입관(8)의 말단부에 게이트(10)를 통하게 형성한 노즐본체(18)의 외주연에 히터(9)가 설치되고, 히터(9)가 설치된 노즐본체(18)의 외주연에는 히터(9)를 감싸는 하우징(20)이 설치되며, 상기 노즐본체(18)의 소정위치에는 온도감지기(21)가 삽입 설치된 사출성형기용 핫런너노즐에 있어서, 상기 노즐본체(18)는 주입관(8)이 상하로 관통된 상부몸체(23)와, 이 상부몸체(23)의 하부에 나사식으로 체결되며 게이트(10)를 형성한 노즐팁(24)으로 분리 구성되며, 상기 상부몸체(23)의 하부와 노즐팁(24)의 사이에는 중심부에 끝이 뾰족한 경화핀(33)이 방사형으로 형성되는 격벽(34)에 의해 수직 형성되어 수직방향으로 수지홀(35)을 형성하는 경화구(25)가 삽입 설치된 것을 특징으로 한다.

핫런너노즐, 사출, 런너, 게이트, 게이트스크랩, 경화구

Description

사출성형기용 핫런너노즐{Hot runner nozzle for injection molding}

도 1은 일반적인 핫런너노즐이 설치된 사출금형의 단면도.

도 2는 핫런너노즐이 설치된 사출금형에서 나온 사출성형물의 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 핫런너노즐의 일실시예를 나타내는 단면도.

도 4는 도 3에 도시된 일실시예의 하부를 분해하여 도시한 단면도.

도 5의 (가)(나)는 도 3에 도시된 일실시예의 주요구성요소인 경화구의 정면사시도와 저면사시도.

도 6의 (가)(나)는 도 3에 도시된 일실시예의 주요구성요소인 경화구의 다른 실시예를 나타내는 평면도.

도 7은 본 발명에 따른 핫런너노즐의 이실시예를 나타내는 단면도.

도 8은 도 7에 도시된 이실시예의 주요구성요소인 경화구의 사시도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 고정설치판 2 : 주입구 3 : 스프루부시

4 : 스페이스블록 5 : 고정측상원판 6 : 런너

7 : 매니폴드블록 8 : 주입관 9 : 히터

10 : 게이트 11 : 핫런너노즐 12 : 가동측하원판

13 : 사출성형물 14 : 사출성형부 15 : 사출제품부

16 : 게이트스크랩 17 : 찌꺼기스크랩 18 : 노즐본체

19 : 상부케이스 20 : 하우징 21 : 온도감지기

22 : 전선 23 : 상부몸체 24 : 노즐팁

25 : 경화구 26 : 삽입공간부 27 : 암나사부

28 : 몸체 29 : 주입관끝단부 30 : 경화구삽입부

31 : 숫나사부 32 : 본체 33 : 경화핀

34 : 격벽 35 : 수지홀

본 발명은 사출금형에 있어서 노즐의 게이트와 주입구 끝단부 사이에서 발생하는 수지의 늘어짐 및 늘어진 수지로 인해 생성되는 실과 같은 형상의 찌꺼기스크랩이 생기는 것을 방지하도록 하는 사출성형기용 핫런너노즐에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 관체형으로 형성되는 경화구본체의 내측 중심부에 끝단부가 주입구 끝단부와 일치하는 경화핀이 방사형 격벽에 의해 형성되는 경화구를 핫런너노즐의 노즐본체 내측 하부에 삽입식으로 설치함으로서, 종래에 발생하던 수지용액의 누설과 노즐의 크랙을 방지하고, 노즐의 게이트에서 게이트스크랩이 완벽하게 빠져 나올 수 있도록 하기 위한 것이다.

도 1에서는 일반적인 핫런너노즐이 설치된 사출금형을 나타내고 있다.

상기 종래의 일반적인 핫런너노즐이 설치된 사출금형은 도 1에 도시된 바와 같이 고정설치판(1)의 중앙에는 수지용액이 주입되는 주입구(2)를 구비한 스프루부시(3)가 하향 설치되고, 이 고정설치판(1)의 하부에는 양측에 스페이스블록(4)을 개재시킨 상태로 고정측상원판(5)이 고정설치판(1)과 간격을 두고 볼트에 의해 결합되어 있다.

그리고, 고정설치판(1)과 고정측상원판(5) 사이의 스프루부시(3) 하단부에는 주입구(2)와 연통되는 런너(6)를 구비한 매니폴드블록(7)이 설치되며, 상기 고정측상원판(5)에는 매니폴드블록(7)을 런너(6)와 연통되는 히터(9)를 구비하고 외주연에 히터(9)가 설치되며 하단부에 게이트(10)를 형성한 핫런너노즐(11)을 설치하되, 이 핫런너노즐(11)의 상측 선단부는 매니폴드블록(7)의 런너(6)과 연통되게 설치된다.

또한, 상기 고정측상원판(5)의 하부에는 가동측하원판(12)이 고정측상원판(5)과 붙었다 떨어질 수 있도록 설치되는데, 이 가동측하원판(12)의 상면과 고정측상원판(5)의 저면에는 사출 성형하고자 하는 사출성형물(13)의 형상대로 소정의 형상을 형성한 사출성형부(14)가 형성되어 있다.

상기와 같이 구성된 사출금형에서 사출성형물(13)을 사출성형하는 것은 공지된 기술로서, 주입구(2)의 2)로 주입된 수지용액이 매니폴드블록(7)의 런너(6)와 핫런너노즐(11)의 주입관(8)를 통하여 주입관(8)의 끝단부에 형성된 게이트(10)를 통하여 서로 맞닿은 고정측상원판(5)과 가동측하원판(12) 사이에 공간형태로 형성되는 사출성형부(14)로 채워지면서 수초가 경과한 뒤에, 상기 수지용액이 굳어져서 사출성형물(13)을 형성하게 되는 것이며, 이렇게 사출성형물(13)이 형성된 뒤에는 가동측하원판(12)이 고정측상원판(5)과 간격이 벌어지면서 사출성형부(14)에서 사출성형물(13)을 분리해내면 사출성형물(13)의 사출작업이 1차적으로 완료하게 되는 것이다.

상기와 같이 사출성형부(14)에서 분리해낸 사출성형물(13)은 도 2에서 보는 바와 같이 사출성형부(14)에서 사출성형부(14)의 형상대로 완제품이 되게 형성된 사출제품부(15)와, 그 상면에 게이트(10)의 형상대로 사출제품부(15)와 일체로 달려 나오는 게이트스크랩(16)으로 이루어지게 되며, 게이트스크랩(16)의 상부에는 사출성형물(13)이 취출될 때 핫런너노즐(11)의 노즐본체와 게이트(10) 부분의 온도차이에 의해 실모양의 찌꺼기스크랩(17)이 달려 나오게 된다.

상기 사출성형물(13)은 최종적으로 사출제품부(15)에서 게이트스크랩(16)을 절단하여 완제품을 얻을 수 있게 되는 것이며, 상기 실모양의 찌꺼기스크랩(17)은 사출제품부(15)에 달라붙을 경우에 제품이 불량이 되게 되고, 금형에 붙을 경우 금형을 손상시킴과 더불어 불량품을 발생시키게 되는 문제가 있다.

따라서, 종래의 문제점을 해결하기 위하여 게이트 내부에 핀형태의 마감봉을 횡단 설치한 "사출성형기용 노즐"이 실용신안으로 출원되었으며, 이 선출원된 종래고안(실용등록 제268843호)의 요지와 문제점은 다음과 같다.

상기 종래고안의 요지는 사출성형기용 노즐의 게이트 선단부와 주입관의 끝단 사이에 관형상의 연장관이 형성됨과 더불어, 상기 연장관의 중앙부에 상기 연장관의 방향과 수직을 이루도록 마감봉이 체결됨에 따라, 상기 사출성형기의 주입관에 잔존하는 수지가 상기 노즐의 연장관을 통해 흘러내리면서 그 일부가 냉각되어 절단이 용이하게 됨은 물론, 상기 연장관의 중앙부에 체결된 마감봉에 이른 상기 수지가 상기 마감봉에 의해 그 흐름이 차단됨과 더불어, 마감봉과 상기 연장관의 내주면이 이루는 공간에서 상기 액상 수지의 장력을 유도하여 상기 수지의 차단 및 절단을 이루도록 된 것이다.

그러나, 이는 연장관에 마감봉을 횡단 설치하기 위하여 수평 방향으로 마감봉 설치용 통공을 형성한 뒤에 그 통공으로 마감봉을 삽입 설치하는데, 이는 사출작업시 수지용액의 분사압력에 의해 통공과, 통공에 끼워진 마감봉의 미세한 틈새로 수지용액이 누설되는 문제가 발생되게 되었다.

따라서, 상기와 같이 수지용액이 누설되는 것을 해결하기 위하여 핀형태의 마감봉이 삽입된 외측 양단부를 접시형으로 홈을 형성한 뒤에 그 접시형 홈부에 용접작업 후, 외부면을 갈아내게 되는데, 이 경우는 용접부위에서 크랙이 발생되게 되었고, 크랙이 발생됨에 따라 그 미세한 틈새로 수지용액이 누설되는 문제가 또 다시 재현되게 되었다.

또한, 상기 실모양의 찌꺼기스크랩을 방지하기 위한 마감봉의 설치위치가 주입관끝단부와 이격된 위치, 즉 주입관끝단부와 게이트의 선단부 사이에 연장 형성된 연장관에 설치되는데, 이 마감봉이 설치된 위치와 히터가 설치된 부분과는 소정의 거리를 두고 있어서, 가동측하원판(종래는 제2금형이라 칭하고 있음)이 벌어지면서 게이트의 끝단부가 대기중에 노출될 때 주입관끝단부 보다 마감봉 부근이 먼저 냉각되게 된다.

상기와 같이 마감봉 부근이 먼저 냉각되는 것은 마감봉을 포함한, 연장관부 분과 그 내부의 수지용액이 냉각되고 있는 것이며, 이렇게 마감봉 주변의 수지용액이 굳어지고 있는 상태에서 마감봉은 연장관 내부에 횡단 설치되어 있음에 따라 응고되기 시작하는 수지용액(게이트스크랩)이 연장관 내의 마감봉에 걸려서 취출이 잘 안되는 심각한 문제를 지니고 있었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 관체형으로 형성되는 경화구본체의 내측 중심부에 끝단부가 주입구 끝단부와 일치하는 경화핀이 방사형 격벽에 의해 형성되는 경화구를 핫런너노즐의 노즐본체 내측 하부에 삽입식으로 설치함으로서, 종래에 발생하던 수지용액의 누설과 노즐의 크랙을 방지하고, 노즐의 게이트에서 게이트스크랩이 완벽하게 빠져 나올 수 있도록 하는 것을 기술적 과제로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 주입관의 말단부에 게이트를 통하게 형성한 노즐본체의 외주연에 히터가 설치되고, 히터가 설치된 노즐본체의 외주연에는 히터를 감싸는 하우징이 설치되며, 상기 노즐본체의 소정위치에는 온도감지기가 삽입 설치된 사출성형기용 핫런너노즐에 있어서, 상기 노즐본체는 주입관이 상하로 관통된 상부몸체와, 이 상부몸체의 하부에 나사식으로 체결되며 게이트를 형성한 노즐팁으로 분리 구성되며, 상기 상부몸체의 하부와 노즐팁의 사이에는 중심부에 끝이 뾰족한 경화핀이 방사형으로 형성되는 격벽에 의해 수직 형성되어 수직방향으로 수지홀을 형성한 경화구가 삽입 설치된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 사출성형기용 핫런너노즐에 대하여 첨부된 도면 도 1 내지 도 8을 참고하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 3 내지 도 6에 도시된 본 발명의 일실시예는 중심부에 형성되는 주입관(8)의 말단부에 게이트(10)를 형성한 노즐본체(18)의 외주연에 히터(9)가 설치되고, 이 노즐본체(18)의 상부 외주연에는 상부케이스(19)가 설치되며, 히터(9)가 설치된 노즐본체(18)의 외주연에는 히터(9)를 감싸는 하우징(20)이 설치되고, 상기 노즐본체(18)의 소정위치에는 온도감지기(21)가 삽입 설치된 사출성형기용 핫런너노즐에 있어서, 상기 노즐본체(18)는 주입관(8)이 상하로 관통된 상부몸체(23)와, 이 상부몸체(23)의 하부에 나사식으로 체결되며 게이트(10)를 형성한 노즐팁(24)으로 분리 구성된다.

상기 주입관(8)이 상하로 관통된 상부몸체(23)의 하부에는 경화구(25)가 얹혀진 노즐팁(24)의 상부가 삽입될 삽입공간부(26)가 형성되고, 이 삽입공간부(26)의 하측 내주연에는 암나사부(27)가 형성되어 있다.

그리고, 상기 노즐팁(24)은 몸체(28) 내부에 내경이 주입관(8)과 동일하며 하부가 역 반구형 홈 형태로 주입관끝단부(29)가 게이트(10)의 상부와 통하게 형성되고, 이 주입관끝단부(29)의 상부의 몸체(28)에는 경화구(25)가 얹혀질 경화구삽입부(30)가 형성되며, 이 몸체(28)의 상부외주연에는 상부몸체(23)의 암나사부(27)에 체결되는 숫나사부(31)가 형성되어 있다.

상기 노즐팁(24)의 경화구삽입부(30)에는 내경이 주입관끝단부(29) 및 주입관(8)과 동일한 원통관 형태로 형성되는 본체(32)의 중심부에 끝이 뾰족한 경화핀 (33)이 본체(32)의 내면과 본체(32)의 외주연과의 사이에 방사상으로 형성되는 격벽(34)에 의해 하향 형성되어 인접한 격벽(34)의 사이에 수지홀(35)이 형성된 경화구(25)가 얹혀지게 삽입된다.

상기 경화핀(33)의 뾰족한 끝단은 도 3에서 보는 바와 같이 주입관끝단부(29)의 끝부분 중심부, 즉, 주입관끝단부(29)의 끝부분과 게이트(10)의 상단부가 연결되는 지점에 위치하게 삽입 설치되며, 상기 경화핀(33)이 경화구(25)의 본체(32) 내부의 중심부에 방사상으로 형성되는 격벽(34)의해 하향 형성됨에 따라 각각의 격벽(34)과 본체(32)의 사이에 수지용액이 통과하는 수지홀(35)이 격벽(34)의 개수만큼 형성되게 된다.

상기 격벽(34) 및 수지홀(35)은 도 5 및 도 6에서 보는 바와 같이 2~4개가 형성되는데, 이는 수지용액의 재료에 따라 경화속도가 다름에 따라 격벽(34) 및 수지홀(35)의 개수를 선택할 수 있는 것이며, 이렇게 형성된 경화구(25)가 노즐팁(24)의 경화구삽입부(30)에 얹혀진 상태로 상부몸체(23)의 암나사부(27)에 노즐팁(24)의 숫나사부(31)가 체결되면 경화구(25)의 상부가 상부몸체(23)의 삽입공간부(26)에 끼워져 조립이 완료된다.

다음은 도 7 및 도 8에 도시된 본 발명의 이실시예에 대한 설명인데, 일실시예에서는 경화구(25)의 경화핀(33)이 본체(32)의 하측으로만 하향 돌출되었으나, 이실시예에서 경화구(25)는 경화핀(33)이 본체(32)의 상하로 각각 돌출형성된 것만 상이하므로 이실시예에 대한 구체적인 설명을 생략한다.

이실시예에서 경화핀(33)이 본체(32)의 상하측으로 돌출되게 형성한 것은 수 지용액의 재료에 따라 경화속도가 다름에 따라 가용하는 수지용액의 재료에 따라 경화핀(33)이 상하로 돌출된 것이나, 또는 하측으로만 돌출된 것을 선택적으로 사용할 수 있는 것이다.

도면 부호중 미설명부호 "22"는 온도감지기(21)와 연결된 전선이다.

상기와 같이 구성되어 있는 본 발명의 작용 관계를 도 1 내지 도 8을 참고하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 핫런너노즐(11)은 도 1에 도시된 바와 같이 상부가 매니폴드블록(7)에 결합되면서 몸체 전체가 고정측상원판(5)에 설치되는 것은 종래의 일반적인 사출성형기의 금형에 설치되는 것과, 고정설치판(1)의 중앙에 설치된 스프루부시(3)의 주입구(2)로 수지용액이 주입되어 주입구(2)와 연통된 매니폴드블록(7)의 런너(6)와 핫런너노즐(11)의 주입관(8)과 게이트(10)를 통하여 고정측상원판(5)과 가동측하원판(12) 사이에 형성되는 공간인 사출성형부(14)에 채워져 사출성형부(14)의 형상대로 사출성형물(13)을 형성하는 것도 종래와 동일하므로, 종래와 동일한 부분에 대한 설명은 생략하고, 본 발명에 직접적으로 관련된 부분에 대한 설명만 한다.

상기와 같이 본 발명의 핫런너노즐(11)의 주입관(8)으로 주입되는 수지용액은 최초 스프루부시(3)의 주입구(2)로 주입될 때부터 고열에 의해 용융된 상태로서 핫런너노즐(11)의 주입관(8)까지 이동하게 되며, 핫런너노즐(11)의 상부몸체(23) 외주연에 설치된 히터(9)에 의해 주입관(8)의 내부에서도 적정온도의 용융상태로 유지하고 있다.

상기와 같이 용융된 상태의 수지용액은 주입관(8)의 하단에 삽입식으로 설치된 경화구(25)의 수지홀(35)을 통하여 노즐팁(24)의 역 반구형 주입관끝단부(29)와 게이트(10)를 거쳐 고정측상원판(5)과 가동측하원판(12)의 사이에 형성되는 공간인 사출성형부(14)로 채워지게 되고, 이렇게 사출성형부(14)로 수지용액이 채워지게 되면 수지용액의 공급이 차단되게 되며, 그 뒤에 가동측하원판(12)이 이동하여 고정측상원판(5)과 가동측하원판(12)의 사이가 벌어지게 된다.

위와 같이 가동측하원판(12)이 개방됨에 따라 사출성형물(13)이 대기중에 노출되면서 사출성형물(13)이 응고하게 되며, 그와 더불어 노즐팁(24) 부분이 대기에 의해 냉각되어 게이트(10)에 차있던 수지용액도 응고되게 된다.

상기 응고된 사출성형물(13)을 꺼내면 사출성형물(13)에 대한 사출성형이 1차적으로 완료하게 되는 것이며, 그 뒤에 사출성형물(13)의 상면에 돌출된 게이트스크랩(16)을 제거하면 사출제품부(15)만 남아서 사출작업을 완료하게 된다.

상기와 같이 가동측하원판(12)이 열리면서 대기와 근접한 경화구(25)도 함께 냉각이 이루어지는데, 그 중에서도 대기와 가장 가까우며 끝이 뾰족한 경화핀(33)의 끝 부분이 가장 먼저 냉각되게 되고, 이 경화핀(33)의 뾰족한 끝부분은 주입관끝단부(29)와 게이트(10)의 선단부가 만나는 작은 구멍의 중심부에 위치하므로 이 부분에서 종래에 발생하는 실과 같은 찌꺼기스크랩(17)이 발생하지 않게 된다.

그리고, 경화핀(33)의 상부 외측과 동일 높이 선상의 상부몸체(23) 외측에는 히터(9)가 설치되어서 히터의 열기에 의해 경화구(25)의 수지홀(35)까지는 고열이 작용하여 수지용액이 용융상태를 유지하고 있으며, 응고되기 시작하는 부분은 경화 핀(33)의 뾰족한 끝 부분 아래이므로 게이트스크랩(16)이 빠져나오는데 아무런 지장을 주지 않게 되는 것이다.

도 6에 도시된 바와 같이 본체(32)의 내부에 격벽(34)이 3개 또는 4개가 형성된 것과, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 경화핀(33)이 상하로 돌출된 것은 위에서 언급한 바와 같이 수지용액의 종류에 따라 용융 및 냉각온도가 다르므로 수지용액의 재료에 따라 격벽(34)의 개수와 경화핀(33)이 상하로 돌출된 것, 또는 하측으로만 돌출된 것을 선택적으로 사용할 수 있는 것이다.

상기와 같이 본 발명의 사출성형기용 핫런너노즐은, 사출성형 후에 금형에서 가동측하원판이 열릴 때, 주입관에 잔존하는 수지가 흘러내려 실과 같은 형상의 찌꺼기스크랩을 생성하는 것을 방지하는 경화구가 주입관의 하부에 삽입식으로 설치됨에 따라 종래에 발생하던 수지용액이 누설되는 것과, 노즐에 크랙이 발생하는 등의 문제가 완벽하게 해소되는 장점을 지니고 있으며, 경화핀이 설치되는 위치가 주입관끝단부의 중심부에 설치되어서 응고를 시작하는 게이트스크랩은 경화핀의 하측에 위치하므로 게이트스크랩이 빠져나가는데 아무런 지장을 주지 않게 되는 등의 효과가 있는 것이다.

Claims (4)

1. 주입관(8)의 말단부에 게이트(10)를 통하게 형성한 노즐본체(18)의 외주연에 히터(9)가 설치되고, 히터(9)가 설치된 노즐본체(18)의 외주연에는 히터(9)를 감싸는 하우징(20)이 설치되며, 상기 노즐본체(18)의 소정위치에는 온도감지기(21)가 삽입 설치된 사출성형기용 핫런너노즐에 있어서,

   상기 노즐본체(18)는 주입관(8)이 상하로 관통된 상부몸체(23)와, 이 상부몸체(23)의 하부에 나사식으로 체결되며 게이트(10)를 형성한 노즐팁(24)으로 분리 구성되며,

   상기 상부몸체(23)의 하부와 노즐팁(24)의 사이에는 관체형 본체(32)의 중심부에 끝이 뾰족한 경화핀(33)이 방사형으로 형성되는 격벽(34)에 의해 수직 형성되어 격벽(34)의 사이로 수지홀(35)이 형성된 경화구(25)가 삽입 설치된 것을 특징으로 하는 사출성형기용 핫런너노즐.
2. 제 1항에 있어서, 상기 경화핀(33)이 본체(32)의 상하로 돌출되게 형성된 것을 특징으로 하는 사출성형기용 핫런너노즐.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 상부몸체(23)의 하부에는 경화구(25)가 얹혀진 노즐팁(24)의 상부가 삽입될 삽입공간부(26)가 형성되고, 이 삽입공간부(26)의 하측 내주연에는 암나사부(27)가 형성되며,

   상기 노즐팁(24)은 몸체(28) 내부에 내경이 주입관(8)과 동일하며 하부가 역 반구형 홈 형태의 주입관끝단부(29)가 게이트(10)의 상부와 통하게 형성되고, 이 주입관끝단부(29)의 상부에는 경화구(25)가 얹혀질 경화구삽입부(30)가 형성되며, 이 몸체(28)의 상부외주연에는 상부몸체(23)의 암나사부(27)에 체결되는 숫나사부(31)가 형성되는 것을 특징으로 하는 사출성형기용 핫런너노즐.
4. 제 3항에 있어서, 상기 경화핀(33)의 끝단이 주입관끝단부(29)의 끝부분과 게이트(10)의 상단부가 연결되는 지점에 위치하게 삽입 설치되는 것을 특징으로 하는 사출성형기용 핫런너노즐.

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