KR100589828B1 - 엘라스토머 성형제품 및 듀로머 성형제품을 제조하기 위한 사출성형기계 - Google Patents

Abstract

본 발명은 별도로 가열가능한 각각의 충전장치, 사출장치 및 가교공구를 갖는 사출성형기계를 이용하여 사출성형공정을 통해 엘라스토머 성형제품 및 듀로머 성형제품을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다. 충전장치는 가공될 플라스틱의 가교 반응에 대해 비임계적인 온도로 가열된다. 본 발명은 사출장치(3)가 사용된 성형재료의 가교 온도 보다 약간 낮은 온도로 가열됨을 특징으로 한다.

Description

엘라스토머 성형제품 및 듀로머 성형제품을 제조하기 위한 사출성형기계{INJECTION MOLDING MACHINE FOR THE PRODUCTION OF ELASTOMER AND DUROMER MOLDED ITEMS}

본 발명은 별도로 가열가능한 각각의 충전장치, 사출장치 및 가교공구를 갖는 사출성형기계를 이용하여 사출성형공정을 통해 엘라스토머(Elastomer) 성형제품 및 듀로머(Duromer) 성형제품을 제조하기 위한 방법에 관한 것이며, 상기 충전장치 및 사출장치는 가공될 플라스틱의 가교 반응에 대해 비임계적인 온도로 가열된다. 또한 본 발명은 상기 방법을 실시하기 위한 사출성형기계에 관한 것이다.

사출성형방법 및 이를 실시하기 위해 필요한 사출성형기계는 폭넓은 사용영역을 갖는다. 상기 사출성형기계를 잘 활용하기 위해서는 가급적 짧은 가황시간이 요구된다. 1cm의 벽 두께를 갖는 부품을 가황하는데 걸리는 시간은 몇 분이다.

가황시간을 단축시키기 위해서 충전장치와 가교공구 사이에 주기적으로 작동하는 가열장치가 삽입되며, 충전장치에 의해 가공된 엘라스토머의 일부가 가교공구의 가열장치에서 가교 온도에 거의 상응하는 온도로 가열되는 방식을 제공하는 사출성형기계가 US 특허 제4,370,150호에 공지되어 있다. 이러한 가교공정이 개별 사출공정에서 반복적으로 수행된다. 이러한 경우에 엘라스토머의 예비 가교가 수행됨으로써, 가교공구에서의 최종 가교가 시간적으로 크게 단축된다. 그러나 이러한 장치는 가열구역 내에서 사출공정을 방해하는 경화가 발생할 수 있다는 단점이 있다. 엘라스토머 성형제품 및 듀로머 성형제품을 제조하기 위한 통상적인 사출성형기계에서는 성형재료가 충전장치에서 가교 반응에 대해 비임계적인 섭씨 70°내지 90°의 온도에서 가소화(plastification)된다. 가교 온도로의 예열이 이루어지는, 가교공구 안으로의 분사 직후에 가교 반응이 시작된다. 성형재료가 가교 온도에 도달하게 되면, 가교는 최대 속도를 달성한다. 가교될 성형재료의 열전도율이 낮기 때문에, 개별 사출공정의 순환시간(cycle time)은 실질적으로는 가교 시간에 의해 결정된다. 이러한 경우에 공구 벽으로부터 성형제품의 내부로의 열 전달 시간이 최대 가교속도를 달성하는데 결정적인 역할을 한다.

본 발명의 목적은 제품 생산성을 향상시키기 위한 방식으로 사출성형방법 및 이와 관련한 사출성형기계를 개선시키는데 있다. 본 발명의 목적은 특히 두꺼운 벽을 갖는 성형제품을 가교공구에서 가교하는 시간을 확실히 단축시키는데 있다. 또한 본 발명의 목적은 균일한 가교 구조를 갖는 성형제품을 제공하는데 있다.

상기 목적은 청구항 1항 및 3항의 특징들에 의해 달성된다. 종속항 2항, 그리고 4항 내지 8항은 본 발명의 바람직한 구체예를 제시한 것이다.

본 발명에 따르면, 사출장치 자체는 가교 온도 보다 약간 낮은 온도로 가열된다. 이러한 조치에 의해서 가황시간이 크게 단축된다는 사실을 실험으로부터 알 수 있었다. 사출장치 중 엘라스토머의 머무름 시간이 바람직하게는 최소값으로 짧아진다. 특히 가열구간과 같은 사출성형기계에 있는 추가 부분들은 그럴 필요가 없다.

상기 방법을 실시하기 위한 사출성형기계는 공지된 바에 따르면 충전장치, 사출장치 및 가교공구를 가지며, 이들은 별도로 가열될 수 있다. 성형재료가 충전장치를 떠난 뒤에 가급적 짧은 머무름 시간을 달성하기 위해서, 사출장치는 링 피스톤을 구비한 링 실린더를 갖게 된다. 링 실린더 및 실린더 코어의 가열은 이에 상응하게 형성된 가열부재에 의해 이루어질 수 있다. 이러한 가열부재는 이와 동시에 제어될 수 있다. 사출장치에서 성형재료를 예열하게 되면 가교공구 내에 있는 공동(cavity)이 완전히 충전된 직후에 최대 속도로 가교가 시작된다는 장점이 있다. 가교될 성형재료의 열전도율이 낮음에도 불구하고 전체 횡단면에 걸쳐서 거의 균일한 온도 분포가 달성된다.

그 결과 전체 부품 두께에 걸쳐서 거의 균일한 가교 구조가 나타나는데, 그 이유는 거의 가교온도로 예열된 재료의 전 영역에 걸친 가교반응이 공동 내에서 거의 동시에 최대 속도로 실행되기 때문이다. 이러한 방식으로 부품 제조시에 순환시간의 단축으로 인해 고품질의 엘라스토머 성형제품이 보장된다. 바람직하게 실린더 챔버는 가교 온도의 적어도 90%까지 가열된다. 가교 온도의 95% 내지 98%까지 가열되면 매우 바람직한 결과가 달성된다. 통상적으로 실린더 챔버 내에 포함되어서 거의 가교 온도로 가열된 성형재료의 부피는 공구 내 공동의 부피에 상응하도록 선택된다. 이와 같은 방식으로 실린더 챔버 내 성형재료의 완전 교체가 보장된다. 피스톤링 챔버는 그 하부측에서 슬라이더(slider)에 의해 차단될 수 있다. 이에 상응하는 피스톤 행정의 형성에 의해서 부피가 개별 사출공정에 맞게 가변될 수 있다.

첨부된 도면을 참고로 본 발명의 실시예를 살펴보면 다음과 같다.

각각의 도면은 개략적으로 도시된다:

도 1은 충전시의 사출성형기계의 개략도이며,

도 2는 충전후의 사출성형기계의 개략도이며,

도 3은 사출공정을 위한 준비 상태에 있는 사출성형기계의 개략도이며,

도 4는 사출공정을 실행한 후의 사출성형기계의 개략도이다.

도 1은 충전장치(2), 사출장치(3) 및 가교공구(4)로 이루어진 사출성형기계(1)가 개략적으로 도시된 것이다. 여기서는 충전공정 중에 있는 사출성형기계(1)가 도시된다. 집수영역(5) 안으로 삽입된 성형재료(6)는 웜(worm)(7) 및 충전장치(2)의 피스톤에 의해서 사출장치(3)의 링 챔버(8) 내로 운반된다. 이 경우에 링 피스톤(9)은 화살표(10)로 표시된 바와 같이 위쪽으로 움직인다. 링 피스톤(9)의 상부 단부에 압력 피스톤(11)이 제공되는데, 상기 압력 피스톤(11)은 사출공정을 위해서 필요하다. 상기 웜(7)은 기어장치(13)를 사이에 두고서 모터(12)에 의해 구동된다. 상기 웜 하우징(14)은 별도의 가열장치(15)를 갖는다. 링 실린더(16)는 가열장치(17)를 갖는다. 바람직하게 실린더 코어(18)는 가열장치(19)를 갖는다. 사출장치(3) 보다 아래에 배치된 가교공구(4)는 고유의 가열장치(20)를 갖는다. 공구 공동(21)의 부피와 피스톤링 챔버(8)의 부피는 서로 매칭되는데, 이때 피스톤 링 챔버(8)의 충전이 공구 공동(21)의 충전에 상응한다. 피스톤링 챔버(8)의 하부측에 있는 슬라이더(22)는 충전 이후에 피스톤 링 챔버(8)의 차단을 위해서 사용된다.

아래에 설명될 부품들에 대한 도면부호는 도 1에 상응한다.

도 2는 피스톤 링 챔버(8)의 충전이 종결된 것이다. 웜(7)은 정지상태에 있다. 슬라이더(22)가 피스톤 링 챔버(8)를 차단시킨다. 도 1에서와 같이 충전장치에서의 온도는 대략 섭씨 80°이고, 사출장치(3)에서의 온도는 대략 섭씨 165°이며, 가교공구에서의 온도는 대략 섭씨 180°이다.

도 3은 사출장치(3)가 가교공구(4)와 연결되고 슬라이더(22)는 개방된 것이다. 충전장치(2)는 정지상태에 있다. 사출장치(3)는 사출공정을 시작하며, 이는 화살표(30)로 표시된다. 3개의 모든 기계 부품에서의 세팅 온도는 계속 유지된다.

도 4는 사출공정의 종결 상태를 도시한 것이다. 링 피스톤(9)의 하부 단부는 차단되고 성형재료(6)는 피스톤 링 챔버(8)로부터 가교공구(4)의 공동(21) 안으로 가압된다. 이로써 사출공정의 한 순환이 종결되고 도 1에 따른 부품들의 결합시에 또다시 공정이 시작될 수 있다.

Claims (8)

1. 삭제
2. 삭제
3. 별도로 가열가능한 각각의 충전장치(2), 사출장치(3) 및 가교공구(4)를 갖는 사출성형기계(1)로서,

   사출장치(3)가 피스톤 링 챔버 (8), 링 피스톤(9)과 실린더 코어(18)를 갖는 링 실린더(16)를 가지며, 링 실린더(16)와 실린더 코어(18)가 가열 부재(17, 19)를 갖는 사출성형기계.
4. 삭제
5. 삭제
6. 제 3항에 있어서, 링 실린더(16)와 실린더 코어(18)의 가열부재(17, 19)가 동시에 제어될 수 있음을 특징으로 하는 사출성형기계.
7. 제 3항 또는 제 6항에 있어서, 피스톤 링 챔버(8) 내에 포함되어서 거의 가교 온도로 가열된 가교될 성형재료(6)의 부피가 공구 공동(21)의 부피에 상응함을 특징으로 하는 사출성형기계.
8. 제 3항 또는 제 6항에 있어서, 피스톤 링 챔버(8)가 하부측에서 슬라이더(22)에 의해 차단될 수 있음을 특징으로 하는 사출성형기계.

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