KR100701229B1 - Mold temperature control system for injection molding of polymer resin by rapid thermal process and method of injection molding thereby - Google Patents

Mold temperature control system for injection molding of polymer resin by rapid thermal process and method of injection molding thereby Download PDF

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Abstract

A mold temperature control system for injection molding a polymer resin by a rapid thermal process and a method for injection molding by using the same are provided to prevent a weld line from being generated by improving a flow property in the injection molding. A mold temperature control system for injection molding a polymer resin by a rapid thermal process includes a pair of molds(100,110), a hot water supplying system, a cold water supplying system, a first controller(125,135), a second controller(145,155), a temperature sensing sensor(120), and a vacuum system. A cavity represents a fixing mold and a core represents a movable mold. A fluid moving path is provided in the cavity and the core to pass the hot water and the cold water. The mold temperature control system is connected to a hot water remaining water tank(130) to play a role of separating air at the hot water discharged passing through the fluid moving path of the cavity and the core. And, each of the constitution elements of the hot water supplying system are connected to each other by a hot water supplying line and a cold water supplying line.

Description

급속열처리에 의한 고분자수지 성형용 금형온도 제어 장치 및 이를 이용한 성형 방법{Mold temperature control system for injection molding of polymer resin by rapid thermal process and method of injection molding thereby}Mold temperature control device for molding polymer resin by rapid heat treatment and molding method using the same {Mold temperature control system for injection molding of polymer resin by rapid thermal process and method of injection molding thereby}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고분자수지 성형용 금형온도 제어 장치 전체를 나타내는 도면이다.1 is a view showing the entire mold temperature control apparatus for molding a polymer resin according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 고분자수지 성형용 금형온도 제어 장치를 보다 자세하게 설명하는 시스템회로도이다.2 is a system circuit diagram illustrating in more detail the mold temperature control apparatus for molding a polymer resin according to an embodiment of the present invention.

도 3은 급속가열, 급속냉각을 위한 타임차트로서 본 발명의 시스템별 작동순서와 조절시간을 나타낸다.3 is a time chart for rapid heating and rapid cooling, and shows an operation sequence and an adjustment time for each system of the present invention.

도 4는 본 발명에서 사용되는 금형 내부의 공기배출을 설명하기 위한 도면이다.4 is a view for explaining the air discharge in the mold used in the present invention.

도 5는 금형내부에서 열전도를 막기위한 금형내부의 구조를 나타낸다.5 shows the structure inside the mold to prevent heat conduction in the mold.

도 6는 도 3의 급속가열 및 급속냉각의 타임차트를 보다 상세하게 나타낸 것이다.6 illustrates in more detail the time chart of rapid heating and rapid cooling of FIG. 3.

본 발명은 급속열처리에 의한 고분자수지 성형제품의 제조방법 및 고분자수지 성형용 금형온도 제어 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 금형온도를 성형되는 고분자수지의 열변형 온도보다 높게 설정하되 금형의 승온속도 및 냉각속도가 100 ~ 200℃/분의 값을 가지도록 하여 생산속도를 빠르게 할 수 있는 급속열처리에 의한 고분자수지 성형제품의 제조방법 및 상기의 급속열처리가 가능하도록 하는 고분자수지 성형용 금형온도 제어 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a polymer resin molded product by rapid heat treatment and to a mold temperature control device for molding a polymer resin, and more particularly, to set a mold temperature higher than a heat deformation temperature of a polymer resin to be molded, And a method of manufacturing a polymer resin molded product by rapid heat treatment to increase the production speed by having a cooling rate of 100 to 200 ° C / min and a mold temperature control for polymer resin molding to enable the rapid heat treatment. Relates to a device.

성형(injection molding)이란 고분자수지(polymer resin)에 열을 가하여 가소화 시켜서 유압으로 용융된 고분자수지를 금형(mold)에 쏘아 넣어 제품을 만들어 내는 것을 말한다. Injection molding refers to the production of a product by inserting a hydraulic resin melted into a mold by plasticizing it by applying heat to a polymer resin.

이러한 성형은 크기가 작은 것에서부터 대형제품까지 매우 손쉽게 고분자수지 제품을 제조할 수 있으며 연속사출을 통한 대량생산이 가능하다는 점에서 고분자 수지의 성형방법 중 가장 많이 이용되고 있는 성형방법이기도 하다.This molding is also the most widely used molding method of the polymer resin molding method in that polymer resin products can be produced very easily from small size to large products, and mass production through continuous injection is possible.

일반적인 고분자수지의 성형은 용융된 수지가 금형내부에서 만나면서 생기는 웰드라인(weld)라인 때문에 외관이 아름답지 못하고, 그 표면의 광택성 또한 뛰어나지 못하다는 문제점이 있기 때문에, 이러한 문제점을 개선하기 위하여 금형의 온도를 성형되는 고분자 수지의 용융온도 보다 높게 설정해주는 가열성형방법이 널리 사용되는데, 그 예로는 일본공개특허 특개소45-22020호(열풍에 의한 가열방법), 특개소51-22759호(전기히터에 의한 가열 방법과 수냉각법), 특개소55-109639호(고주 파유도가열방법),특개소57-165229호(캐비티 내에 증기를 불어서 가열하는 방법), 특개소 61-79614호(캐비티와 코어 사이에 열판을 끼우는 방법), 특개평4-265720호(전기전도층에 의한 금형 표면 가열 방법)등이 있다.In general, molding of polymer resin has a problem in that the appearance is not beautiful due to the weld line formed when the molten resin meets inside the mold, and the glossiness of the surface is not excellent. Heating molding method that sets the temperature higher than the melting temperature of the polymer resin to be molded is widely used, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 45-22020 (heating method by hot air), Japanese Patent Laid-Open No. 51-22759 (electric heater Heating method and water cooling method), Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-109639 (High Frequency Oil Flow Heating Method), Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-165229 (by blowing steam into the cavity), and Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-79614 (cavity and core) A method of sandwiching a hot plate in between), and Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-265720 (method of heating a mold surface by an electrically conductive layer).

그러나, 이와 같이 금형을 고분자수지의 용융온도보다 높게 설정하여 고분자 수지를 성형할 경우 웰드라인이 생기지 않고 광택성과 같이 외관품질 측면에서는 개선이 되지만 높은 금형온도로 인해 냉각시간이 길어지게 되며 전체적인 성형사이클이 길어지게 되어 생산효율이 떨어지게 되고, 고분자 수지를 그 용융온도 이하로 냉각시켜 금형에서 분리하는 것이 아니기 때문에 수축에 의한 변형이 일반사출에 비해서 커지게 된다는 문제가 있다.However, when molding the polymer resin by setting the mold higher than the melting temperature of the polymer resin as described above, the weld line does not occur and the appearance quality is improved in terms of glossiness, but the cooling time becomes longer due to the high mold temperature and the overall molding cycle. This increases the production efficiency is lowered, there is a problem that the deformation caused by shrinkage is larger than the general injection because the polymer resin is not cooled to below the melting temperature and separated from the mold.

상기와 같이 초기에 사용되었던 금형 가열 방식들은 금형표면을 가열하는 가열속도(heating rate)가 낮아서 금형을 가열하는 데에 시간이 오래 걸리고, 이로 인해 전체적인 제품성형시간(cycle time)이 길어지면서 생산성이 떨어지고, 금형의 온도를 상당히 높은 온도로 할 경우에는 냉각시간이 길어지는 문제가 있다.As described above, the mold heating methods used in the early days take a long time to heat the mold due to a low heating rate for heating the surface of the mold, thereby increasing the overall product cycle time and improving productivity. There is a problem that the cooling time is long when falling and the temperature of the mold is set to a very high temperature.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 성형을 위한 금형에 급속가열 및 급속냉각 방식을 적용하여 기존의 금형 가열 성형방식 대비 성형사이클을 획기적으로 단축시키면서 성형 된 제품의 외관광택을 향상시키고, 웰드라인을 없앨 수 있는 급속열처리에 의한 고분자수지 성형제품의 제조방법을 제공하는 데에 있다.The technical problem to be achieved by the present invention is to improve the appearance gloss of the molded product by eliminating the weld line by drastically shortening the molding cycle compared to the conventional mold heating molding method by applying a rapid heating and rapid cooling method to the mold for molding. The present invention provides a method for producing a polymer resin molded product by rapid heat treatment.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기와 같은 급속가열 및 급속 냉각이 가능한 고분자수지 성형용 금형온도 제어 장치를 제공하는 데에 있다.Another object of the present invention is to provide a mold temperature control apparatus for molding a polymer resin capable of rapid heating and rapid cooling as described above.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Technical problems to be achieved by the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 고분자수지 성형제품의 제조방법은 금형의 온도를 성형되는 고분자수지의 열변형 온도보다 높게 설정하여 사출형성을 실시하되, 금형의 가열속도와 금형의 냉각속도를 각각 100℃/분 이상 200℃/분 이내가 되도록 하여 성형사이클을 단축시키는 것을 특징으로 한다.In the manufacturing method of the polymer resin molded product according to the embodiment of the present invention for solving the above technical problem, the injection molding is performed by setting the temperature of the mold higher than the heat deformation temperature of the polymer resin to be molded, It characterized in that the molding cycle is shortened by allowing the cooling rate of the mold to be 100 ° C / min or more and 200 ° C / min, respectively.

상기 다른 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 고분자수지 성형용 금형온도 제어 장치는 고분자 수지 성형용 금형, 금형을 급속가열하기 위한 가압액체를 저장, 공급하기 위한 열수 저장 장치, 열수를 이송시키는 펌프 및 배관을 포함하는 가압액체 이송 장치, 금형을 급속냉각하기 위한 냉수를 저장, 공급하기 위한 냉각유체 저장 장치, 냉수를 이송시키는 펌프 및 배관을 포함하는 냉각유체 이송장치, 및 가압액체와 냉각유체의 공급 및 배출을 조절하는 콘트롤러를 포함한다.Mold temperature control apparatus for molding a polymer resin according to an embodiment of the present invention for solving the other technical problem is a polymer resin molding mold, a hydrothermal storage device for storing, supplying a pressurized liquid for rapid heating the mold, hot water A pressurized liquid conveying apparatus including a pump and piping for conveying, a cooling fluid storage apparatus for storing and supplying cold water for rapid cooling of a mold, a cooling fluid conveying apparatus including a pump and piping for conveying cold water, and a pressurized liquid; And a controller for controlling the supply and discharge of cooling fluid.

다만, 상기 제어 장치에서 가압액체는 열수(heated water), 비열이 낮은 오일(oil), 기타 액체 등을 100℃ 이상으로 가열한 후 대기압 이상으로 가압된 것이 사용될 수 있으며, 냉각유체는 냉수(cool water), 암모니아, HCFC, 및 HFC 등의 비염소계 냉매를 냉각공정에 사용되는 목표 온도로 냉각하여 가압된 것이 사용될 수 있다.However, in the control device, the pressurized liquid may be heated water, low specific heat oil, other liquids, etc., heated to 100 ° C. or higher, and pressurized to atmospheric pressure or higher. The cooling fluid may be cold water. Non-chlorine-based refrigerants such as water, ammonia, HCFC, and HFC may be used after cooling to a target temperature used in the cooling process.

다만, 이하에서는 설명의 편의를 위해 가압액체를 열수로 한정하고, 냉각유체를 냉수로 한정하여 설명하기로 한다.However, hereinafter, the pressurized liquid is limited to hot water and the cooling fluid is limited to cold water for convenience of description.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 첨부 도면들에 포함되어 있다.Specific details of other embodiments are included in the detailed description and the accompanying drawings.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, only the present embodiments to make the disclosure of the present invention complete, and common knowledge in the art to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the person having the scope of the invention, which is defined only by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.

또한, 도면에서 발명을 구성하는 구성요소들의 크기는 명세서의 명확성을 위하여 과장되어 기술된 것이며, 어떤 구성요소가 다른 구성요소의 "내부에 존재하거나, 연결되어 설치된다"고 기재된 경우, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소와 접하여 설치될 수도 있고, 그 소정의 이격거리를 두고 설치될 수도 있으며, 이격거리를 두고 설치되는 경우엔 상기 어떤 구성요소를 상기 다른 구성요소에 고정 내지 연결시키기 위한 제3의 수단에 대한 설명이 생략될 수도 있다.In addition, the size of the components constituting the invention in the drawings are exaggerated for clarity of the specification, when any component is described as "exists inside, or is installed in connection with" other components, any of the above configuration An element may be installed in contact with the other component, or may be installed at a predetermined distance from the other component, and when installed at a distance, a third element for fixing or connecting the component to the other component The description of the means of may be omitted.

본 발명의 실시예에 따른 급속열처리에 의한 고분자수지 성형제품의 제조방법을 실현하기 위해서는 급속가열 및 급속냉각이 이루어져야 하는데, 이는 열수 및 냉수가 성형용 금형(mold) 내부를 관통하도록 설계되어 있는 관을 따라 흐르게 함으로써 실현할 수 있다.In order to realize a method for producing a polymer resin molded product by rapid heat treatment according to an embodiment of the present invention, rapid heating and rapid cooling should be performed, which is a pipe in which hot water and cold water are designed to penetrate inside a molding mold. This can be achieved by flowing along the stream.

즉, 성형용 금형의 성형부 표면의 온도를 열수를 이용하여 100℃/분~200℃/분의 가열속도로 급속가열하여 표면의 온도를 높여서 성형하고 성형이 끝나면, 즉시 냉수를 공급하여 100℃/분~200℃/분의 냉각속도로 급속 냉각하는 방식이 이용된다.In other words, the temperature of the surface of the molding part of the molding die is rapidly heated at a heating rate of 100 ° C./min to 200 ° C./min using hot water to increase the surface temperature, and after the molding is completed, immediately supply cold water to supply 100 ° C. Rapid cooling at a cooling rate of / min ~ 200 ℃ / min is used.

이에 대한 작동법을 보다 자세하게 설명하면, 성형용 금형을 열기 시작하면서 금형의 급속가열이 시작되고, 금형의 온도가 설정온도(통상적으로 설정온도는 성형되는 고분자 수지의 열변형 온도보다 0 ~ 50℃ 정도 높은 온도에서 설정된다)에 도달하면 성형이 시작되며, 이때 금형을 급속가열시키고 금형을 관통하는 관에 남아 있는 잔류 열수는 압축공기를 이용하여 온수잔수탱크로 보내지게 된다.In more detail, the operation of the mold is started in detail, and the mold is rapidly opened, and the mold is heated. Molding begins when the mold is set at a high temperature), where the mold is rapidly heated and the remaining hot water remaining in the tube passing through the mold is sent to the hot water residual tank using compressed air.

성형공정이 진행됨에 따라서 금형속의 압축된 공기를 뽑아주는 진공장치가 작동하게 되며, 사출이 끝나면 열수와 마찬가지로 금형을 관통하는 관을 통해 들어오는 냉수로 금형을 냉각하고, 냉각이 종료되면 금형속에 잔류하는 냉각유체를 압축공기를 이용하여 냉각유체탱크로 배출하게 된다. 상기의 방법을 반복하게 되면 급속열처리에 의한 고분자 수지의 성형품이 대량생산된다.As the molding process proceeds, a vacuum device that extracts the compressed air in the mold is activated.After injection, the mold is cooled with cold water coming in through the tube through the mold, and when the cooling is finished, The cooling fluid is discharged to the cooling fluid tank by using compressed air. When the above method is repeated, a molded article of the polymer resin by rapid heat treatment is mass-produced.

상기와 같은 급속가열, 급속냉각을 이용한 성형방식의 가장 큰 장점은 금형의 온도를 성형되는 고분자 수지의 열변형온도보다 높게 해주어 성형함으로써, 성 형되는 고분자 수지가 사출금형 내부에서 유동성을 좋게 해주어 웰드라인(weld line)이 생기지 않고, 또한 성형된 제품의 표면 광택이 매우 우수해 고품질의 성형품을 얻을 수 있다는 장점이 있다. 뿐만 아니라, 성형 후 금형 외부에서 성형 제품을 냉각하는 것이 아니라, 금형내부에서 성형품이 냉각되게 함으로써 성형 이후에 발생되는 후변형을 개선할 수 있으며, 이러한 가열 및 냉각 공정이 100℃/분~200℃/분의 급속가열 및 급속 냉각 방식에 의해 이루어지게 함으로써 공정사이클이 획기적으로 단축될 수 있다.The biggest advantage of the molding method using the rapid heating and rapid cooling as described above is that by forming the mold temperature higher than the heat deformation temperature of the polymer resin to be molded, the polymer resin to be molded to improve the fluidity inside the injection mold weld There is no weld line, and the surface gloss of the molded product is very excellent, so that a high quality molded product can be obtained. In addition, it is possible not to cool the molded product outside the mold after molding, but to allow the molded product to be cooled inside the mold to improve post-deformation occurring after molding, and such heating and cooling processes may be performed at 100 ° C / min to 200 ° C. The process cycle can be dramatically shortened by the rapid heating and rapid cooling methods per minute.

상기에서 가압액체 주입라인과 냉각유체 주입라인은 장치의 단순화 및 금형의 설계 자유도를 높이는 측면에서 동일한 라인으로 설계하는 것이 바람직하며, 또한 열효율을 보다 높이기 위하여 가압액체를 이용하여 성형공정이 완료된 후, 냉수를 이용하여 냉각을 하기 전에 공기, 질소 또는 불활성 기체를 이용하여 관(pipe)을 퍼징(purging)시킨 후 냉수를 유입하며, 냉각 공정이 완료된 후 다시 열수를 이용하여 가열 공정을 진행하기 전에 관에 남아 있는 냉수를 공기, 질소 또는 불활성 기체를 이용하여 퍼징 시킨 후 열수를 공급한다.
또한, 상기 급속 가열 및 급속 냉각 방식의 온도 조절에 있어서 설정된 소정의 온도에서 일정시간 유지되도록 하는 것이 바람직하다.
In the above, the pressurized liquid injection line and the cooling fluid injection line are preferably designed in the same line in terms of simplifying the device and increasing the degree of freedom of design of the mold. Also, after the forming process is completed using the pressurized liquid in order to increase the thermal efficiency, Before cooling with cold water, the pipe is purged with air, nitrogen, or inert gas, and then cold water is introduced, and after the cooling process is completed, the pipe is heated again with hot water. The remaining cold water is purged with air, nitrogen, or an inert gas to supply hot water.
In addition, it is preferable to maintain a predetermined time at a predetermined temperature set in the temperature control of the rapid heating and rapid cooling method.

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상기와 같이 급속 가열 및 급속 냉각 방식의 온도 조절에 있어서 설정된 소정의 온도에서 일정시간 유지해주게 되면, 첫째 가열의 측면에서는 성형과정 중 표면에서 원료가 식어 고화(solidation) 되는 것을 방지할 수 있고, 또한 성형과정 중 성형부 내부에 주입된 원료의 열이 외부로 발산되는 것을 방지할 수 있는 효과 가 있고, 둘째, 냉각의 측면에서는 성형된 제품이 몰드 내부에서 충분히 식은 상태로 외부로 배출(eject) 시켜줌으로써, 배출 후 성형품이 변형되는 것을 방지할 수 있게 된다.As described above, if it is maintained for a predetermined time at a predetermined temperature set in the temperature control of the rapid heating and rapid cooling method, in the first heating aspect, the raw material cools on the surface during the molding process and can be prevented from solidifying. There is an effect to prevent the heat of the raw material injected into the molding portion during the molding process to be discharged to the outside, and secondly, in the aspect of cooling, the molded product is ejected to the outside in a sufficiently cool state inside the mold In this way, the molded article can be prevented from being deformed after discharge.

이하에서는 본 발명의 급속열처리가 가능하도록 하는 고분자수지 성형용 금형온도 제어 장치의 작동원리와 금형의 구조도면 등을 구체적인 도면을 이용하여 설명하기로 한다.Hereinafter, the operation principle of the mold temperature control apparatus for polymer resin molding and the structural drawing of the mold to enable rapid heat treatment of the present invention will be described with reference to specific drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고분자수지 성형용 금형온도 제어 장치 전체를 나타내는 도면이다.1 is a view showing the entire mold temperature control apparatus for molding a polymer resin according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 고분자수지 성형용 금형온도 제어 장치는 성형용 금형 중 고정되는 금형(100, 110), 열수공급시스템, 냉수공급시스템, 제1 콘트롤러(125, 135), 제2 콘트롤러(145, 155), 온도감지센서(120), 및 진공시스템을 포함한다.Referring to FIG. 1, a mold temperature control apparatus for molding a polymer resin according to an exemplary embodiment of the present invention includes molds 100 and 110 fixed in a molding die, a hot water supply system, a cold water supply system, and a first controller 125 and 135. ), Second controllers 145 and 155, temperature sensor 120, and a vacuum system.

캐비티(cavity; 100)는 성형용 금형에 있어서 고정되어 있는 금형을 지칭하며, 코어(core; 110)는 움직이는 금형을 지칭한다. 그리고 상기 캐비티(100)와 코어(110)는 그 내부에 열수와 냉수가 통과할 수 있도록 하는 유체 이동통로를 구비하고 있는데, 유체 이동통로에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.Cavity 100 refers to a mold which is fixed in a molding die, and core 110 refers to a moving mold. In addition, the cavity 100 and the core 110 have a fluid movement passage that allows the hot and cold water to pass therein. A detailed description of the fluid movement passage will be described later.

열수공급시스템은 상기 캐비티(100)와 코어(110) 내부의 유체 이동통로에 열수를 공급하기 위한 시스템으로 캐비티(100)와 코어(110)를 100℃/분 ~ 200℃/분의 승온속도로 급속가열시켜주는 기능을 한다.The hot water supply system is a system for supplying hot water to the fluid movement passages inside the cavity 100 and the core 110. The cavity 100 and the core 110 are heated at a temperature of 100 ° C./min to 200 ° C./min. Rapid heating function.

열수공급시스템은 캐비티(100)와 코어(110)의 유체 이동통로를 통과하여 배 출되는 열수에서 공기를 분리해주는 역할을 하는 온수잔수탱크(130), 온수잔수탱크(130)에 연결되어 있으며 캐비티(100)와 코어(110)에 상기 열수를 공급하기 전까지 열수를 보관하는 온수보조탱크(140), 온수보조탱크(140)에 연결되며 상기 열수를 소정의 온도까지 가열시켜주는 히터탱크(heater tank; 150), 온수보조탱크(140)와 히터탱크(150) 사이에서 열수를 가압하여 일정항 유속을 가지도록 해주는 온수펌프(160)를 포함하고 있으며, 상기의 이러한 열수공급시스템의 구성부분들은 온수공급라인(H1)과 온수배출라인(H2)에 의해 서로 연결되어 있다.The hot water supply system is connected to the hot water residual tank 130 and the hot water residual tank 130 which serve to separate air from the hot water discharged through the fluid movement passages of the cavity 100 and the core 110. And a heater tank connected to the hot water auxiliary tank 140 and the hot water auxiliary tank 140 for storing the hot water until the hot water is supplied to the cavity 100 and the core 110 and heating the hot water to a predetermined temperature ( Heater tank 150, and a hot water pump 160 to pressurize the hot water between the hot water auxiliary tank 140 and the heater tank 150 to have a constant flow rate, the components of such a hot water supply system They are connected to each other by hot water supply line (H1) and hot water discharge line (H2).

냉수공급시스템은 캐비티(100)와 코어(110)의 유체 이동통로에 냉수를 공급하여 열수공급시스템에 의해 가열된 캐비티(100)와 코어(110)를 100℃/분 ~ 200℃/분의 냉각속도로 급속냉각 시켜 주기 위한 시스템이다.The cold water supply system supplies cold water to the fluid movement path of the cavity 100 and the core 110 to cool the cavity 100 and the core 110 heated by the hot water supply system at 100 ° C./min to 200 ° C./min. It is a system for rapid cooling at speed.

냉수공급시스템은 캐비티(100)와 코어(110)의 유체 이동통로를 통과하여 배출되는 냉수에서 공기를 분리하는 관이 연결되는 배수보조탱크(170), 배수보조탱크(170)에 연결되며 상기 냉수를 소정의 온도 이하로 냉각시켜주는 냉각탑(180), 냉각탑(180)에서 냉각된 냉수를 캐비티(100)와 코어(110)에 공급하기 전까지 냉수를 보관하는 냉수보조탱크(190), 냉수보조탱크(190)에서 나오는 냉수를 가압하여 일정한 유속을 갖도록 해주는 증압펌프(191)를 포함하고 있으며, 상기의 이러한 냉수공급시스템의 구성부분들은 냉수공급라인(C1)과 냉수배출라인(C2)에 의해 서로 연결되어 있다.The cold water supply system is connected to the drainage auxiliary tank 170 and the drainage auxiliary tank 170 to which the pipe separating the air from the cold water discharged through the fluid movement passage of the cavity 100 and the core 110 is connected to the cold water supply system. Cooling tower 180 for cooling the temperature below a predetermined temperature, Cold water auxiliary tank 190, Cold water auxiliary tank for storing cold water until the cold water cooled in the cooling tower 180 to the cavity 100 and the core 110 It includes a booster pump 191 for pressurizing the cold water coming from the 190 to have a constant flow rate, the components of the cold water supply system of the cold water supply line (C1) and the cold water discharge line (C2) It is connected.

제1 콘트롤러(125, 135)는 열수공급라인(H1)과 냉수공급라인(C1)이 만나는 지점에 설치되며, 캐비티공급라인콘트롤러(125)와 코어공급라인콘트롤러(135)로 구 성된다.The first controller 125, 135 is installed at the point where the hot water supply line (H1) and the cold water supply line (C1) meets, and comprises a cavity supply line controller 125 and the core supply line controller 135.

캐비티공급라인콘트롤러(125)는 상기 히터탱크(150)에서 나오는 열수와 상기 냉수보조탱크(190)에서 나오는 냉수가 공급되어 캐비티(100)에 냉수와 열수를 공급하기 위한 콘트롤로로서, 캐비티(100)에 가열이 필요한 경우에는 캐비티(100)에 열수가 공급되도록, 캐비티(100)에 냉각이 필요한 경우에는 캐비티(100)에 냉수가 각각 공급되도록 콘트롤 한다. 상기 캐비티공급라인콘트롤러(125)를 거친 열수와 냉수는 하나의 공급라인(126)을 이용하여 캐비티(100)에 공급된다.The cavity supply line controller 125 is a control for supplying cold water and hot water to the cavity 100 by supplying hot water from the heater tank 150 and cold water from the cold water auxiliary tank 190, and the cavity 100. In the case where heating is required, the control unit is configured to supply hot water to the cavity 100, and to supply the cold water to the cavity 100 when the cavity 100 needs cooling. The hot and cold water passing through the cavity supply line controller 125 is supplied to the cavity 100 using one supply line 126.

코어공급라인콘트롤러(135)는 상기 히터탱크(150)에서 나오는 열수와 상기 냉수보조탱크(190)에서 나오는 냉수가 공급되어 코어(110)에 냉수와 열수를 공급하기 위한 콘트롤로로서, 코어(110)에 가열이 필요한 경우에는 코어(110)에 열수가 공급되도록, 코어(110)에 냉각이 필요한 경우에는 코어(110)에 냉수가 각각 공급되도록 콘트롤 한다. 상기 코어공급라인콘트롤러(125)를 거친 열수와 냉수는 하나의 공급라인(136)을 이용하여 캐비티(100)에 공급된다.The core supply line controller 135 is a controller for supplying cold water and hot water to the core 110 by supplying hot water from the heater tank 150 and cold water from the cold water auxiliary tank 190. In the case where heating is required, the control unit is configured to supply hot water to the core 110, and to supply the cold water to the core 110 when cooling is required to the core 110. Hot water and cold water that have passed through the core supply line controller 125 are supplied to the cavity 100 using one supply line 136.

제2 콘트롤러(145, 155)는 열수배출라인(H2)과 냉수배출라인(C2)이 만나는 지점에 설치되며, 캐비티배출라인콘트롤러(145)와 코어배출라인콘트롤러(155)로 구성된다.The second controllers 145 and 155 are installed at the point where the hot water discharge line H2 and the cold water discharge line C2 meet, and include a cavity discharge line controller 145 and a core discharge line controller 155.

캐비티배출라인콘트롤러(145)는 상기 캐비티(100)의 유체 이동통로에서 나오는 열수와 냉수가 공급되어, 열수가 배출될 때는 열수공급시스템의 온수잔수탱크(130)로 열수를 보내주고, 냉수가 배출될 때는 냉수공급시스템의 배수보조탱크(170)로 열수를 각각 보내주는 역할을 한다. 상기 캐비티(100)의 유체 이동통로를 통과하여 나오는 열수와 냉수는 각각 하나의 배수라인(146)을 통해서 캐비티배출라인콘트롤러(145)로 유입된다.The cavity discharge line controller 145 is supplied with the hot water and cold water from the fluid movement passage of the cavity 100, and when the hot water is discharged, the hot water is sent to the hot water residual tank 130 of the hot water supply system, and the cold water When discharged to serve each of the hot water to the drainage auxiliary tank 170 of the cold water supply system. Hot water and cold water passing through the fluid movement passage of the cavity 100 are introduced into the cavity discharge line controller 145 through one drain line 146.

코어배출라인콘트롤러(155)는 상기 코어(110)의 유체 이동통로에서 나오는 열수와 냉수가 공급되어, 코어(110)에서 열수가 나올 때는 열수공급시스템의 온수잔수탱크(130)로 열수를 보내주고, 코어(110)에서 냉수가 나올 때는 냉수공급시스템의 배수보조탱크(170)로 냉수를 각각 보내주는 역할을 한다. 상기 코어(110)의 유체 이동통로를 통과하여 나오는 열수와 냉수는 각각 하나의 배수라인(156)을 통해서 코어배출라인콘트롤러(155)로 유입된다.
다만, 캐비티 공급라인 콘트롤러(125)가 작동하는 경우에는 캐비티 배출라인 콘트롤러(145)가 연동되어 작동되도록 하고, 코어 공급라인 콘트롤러(135)가 작동하는 경우에는 코어 배출라인 콘트롤러(155)가 연동되어 작동되도록 하는 것이 바람직하다.
The core discharge line controller 155 is supplied with hot water and cold water from the fluid movement passage of the core 110, and when the hot water comes out of the core 110, it sends hot water to the hot water residual tank 130 of the hot water supply system. And, when cold water comes out from the core 110 serves to send the cold water to the drainage auxiliary tank 170 of the cold water supply system, respectively. Hot water and cold water that pass through the fluid movement passage of the core 110 are introduced into the core discharge line controller 155 through one drain line 156.
However, when the cavity supply line controller 125 is operated, the cavity discharge line controller 145 is interlocked to operate. When the core supply line controller 135 is operated, the core discharge line controller 155 is interlocked. It is desirable to allow it to work.

온도감지센서(120)는 캐비티(100)와 코어(110)에 직접부착되어 캐비티(100)와 코어(110)의 온도를 감지하고, 가열이 필요한 경우에는 제1 콘트롤러(125, 135)에서 캐비티(100)로 열수가 공급되도록 하고, 냉각이 필요한 경우에는 제1 콘트롤러(125, 135)에서 캐비티(100)로 냉수가 공급되도록 하는 전기적 신호를 보내는 역할을 한다.The temperature sensor 120 is directly attached to the cavity 100 and the core 110 to detect the temperature of the cavity 100 and the core 110, and when heating is required, the first controller 125 and 135 are in the cavity. The hot water is supplied to the 100, and when cooling is required, the first controller 125 and 135 serve to transmit an electrical signal to supply the cold water to the cavity 100.

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진공시스템은 캐비티(100)와 코어(110)의 내부에 잔류공기를 빼주는 역할을하는 것으로, 캐비티(100)에 연결되는 진공라인(176)과 코어(110)에 연결되는 진공라인(177)을 통해 캐비티(100)와 코어(110) 내부의 공기를 빼주게 되며, 이들 진공라인(176,177)은 진공펌프(165)에 의해 진공상태가 유지되고 있는 진공탱크(175)에 연결되어 있다.
이러한 진공 시스템은 성형되는 수지의 성형 효율을 극대화시키며, 성형 사이클 단축에도 기여한다.
The vacuum system serves to drain residual air into the cavity 100 and the core 110, and the vacuum line 176 connected to the cavity 100 and the vacuum line 177 connected to the core 110 are removed. The air in the cavity 100 and the core 110 is discharged through the vacuum lines 176 and 177, and the vacuum lines 176 and 177 are connected to the vacuum tank 175 in which the vacuum state is maintained by the vacuum pump 165.
This vacuum system maximizes the molding efficiency of the resin to be molded and contributes to shortening the molding cycle.

도 1에 도시된 압축공기공급원(113)은 캐비티(100)와 코어(110) 내부에 잔류하는 열수와 냉수를 각각 온수잔수탱크와 냉각유체탱크로 내보내 주는 역할을 한다.The compressed air supply source 113 shown in Figure 1 serves to discharge the hot and cold water remaining in the cavity 100 and the core 110 to the hot water residual tank and the cooling fluid tank, respectively.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 고분자수지 성형용 금형온도 제어 장치를 보다 자세하게 설명하는 시스템회로도이다.2 is a system circuit diagram illustrating in more detail the mold temperature control apparatus for molding a polymer resin according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 캐비티(100)와 코어(110)가 만나는 성형부 근처에 온도센서(120)를 각각 장착하고(2~12개의 온도센서가 장착됨), 온도센서(120)에서 감지된 온도를 관리한다.Referring to FIG. 2, the temperature sensor 120 is mounted near the molding part where the cavity 100 and the core 110 meet each other (two to twelve temperature sensors are mounted), and the temperature sensor 120 is detected. Manage the temperature.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 고분자수지 성형용 금형온도 제어 장치는 열수공급라인과 열수배수라인, 그리고 냉수공급라인과 냉수배수라인이 구분되어 있으며, 금형내부의 공기를 빼기 위한 라인으로 관로체계가 나타나 있다.As shown in Figure 2, the mold temperature control apparatus for molding a polymer resin according to an embodiment of the present invention is divided into a hot water supply line and a hot water drainage line, and a cold water supply line and a cold water drainage line, the air inside the mold The pipeline system is shown as a line for subtraction.

금형(100, 110)의 온도를 상승시키려면 온수보조탱크(HWAT), 온수펌프(HWP), 히터(heater)가 작동하는 온수탱크(HWT)를 거쳐 온수전환밸브(HSV 1, 2), 역류방지밸브(체크밸브)와 금형을 통과하고, 역류방지밸브, 온수전환밸브(HSV3, 4)를거쳐 온수보조탱크(HWAT)로 복귀되고, 계속해서 열수가 순환하게 되며 금형속의 센서에 감지된 온도가 설정된 온도에 도달하게 되면, 온수펌프(HWP), 온수전환밸브(HSV1,2,3,4)가 멈추게 되고 성형기계로 사출명령을 보내게 된다.In order to increase the temperature of the molds 100 and 110, the hot water auxiliary tank (HWAT), the hot water pump (HWP), the hot water tank (HWT) in which the heater operates, and the hot water switching valve (HSV 1 and 2) It passes through the check valve and the mold, returns to the hot water auxiliary tank (HWAT) through the non-return valve and the hot water switching valve (HSV3, 4), and the hot water circulates continuously and the temperature detected by the sensor in the mold When the temperature reaches the set temperature, the hot water pump (HWP), the hot water conversion valve (HSV1, 2, 3, 4) is stopped and sends an injection command to the molding machine.

이 명령을 받은 성형기계는 즉시 성형을 시작하게 되며, 이때 멈추었던 온수공급시스템은 급형내부와 관로 및 호스에 잔류하는 온수를 온수잔수탱크(DHWAT)로 역류방지밸브를 거쳐 압축공기전환밸브(ASV1,2, AHS1,2)를 개방하여 보내게 되며, 온수잔수보조탱크(DHWAT)로 들어온 고온압축공기는 역류방지밸브와 공기배기밸브(WLSV3)를거쳐 냉수배수라인으로 배출되며, 개방을 종료하는 신호는 시스템컨토롤러에서 시간을 설정하고 개방 후, 0.1~10초 정도 후에 멈추게 하고 사출종료신호를 사출기계에서 받아서 시스템은 급속냉각을 시작하게 된다.The molding machine that has received this command starts molding immediately. At this time, the hot water supply system stops the hot water remaining in the inside of the mold and the pipe and hose through the backflow prevention valve to the hot water residual tank (DHWAT). ASV1,2, AHS1,2) are opened and sent, and the hot compressed air entering the DHWAT is discharged to the cold water drain line through the non-return valve and the air exhaust valve (WLSV3). The end signal is set by the system controller and set to open and then stops after 0.1 ~ 10 seconds. After the injection end signal is received from the injection machine, the system starts rapid cooling.

이때 외부(냉각탑, 냉각기)에서 냉수를 공급받아 냉수보조탱크(CWAT), 냉수증압펌프(CWP), 냉수전환밸브(CSV1,2), 역류방지밸브(체크밸브), 금형을 차례대로 통과하고 역류방지밸브와 냉수전환밸브(CSV3,4)를 거쳐 배수보조탱크(CWAT1), 배수펌프(CWP1)를 통과하여 외부로 배출된다.
이때, 배수라인에 역부하(배압)가 없으면 냉수를 바이패스(bypass) 관로로 배출시킬 수 있으며, 역부하가 있거나 냉각속도를 빠르게 하려면 배수보조탱크(CWAT1)와 배수펌프(CWP1)를 가동하는 것이 바람직하다.
금형냉각이 설정온도에 도달하게 되면 냉수증압펌프(CWP), 냉수전환밸브(CSV1,2,3,4), 배수펌프(CWP1)를 멈추고 압축공기를 공급하여 금형의 유체 관로에 잔류하는 냉각유체를 외부로 배출시킨다.
At this time, cold water is supplied from outside (cooling tower, cooler) to pass through cold water auxiliary tank (CWAT), cold water boost pump (CWP), cold water switching valve (CSV1, 2), non-return valve (check valve), mold and It is discharged to the outside through the drain auxiliary tank (CWAT1) and the drain pump (CWP1) through the prevention valve and the cold water switching valve (CSV3, 4).
At this time, if there is no reverse load (back pressure) in the drain line, the cold water can be discharged to the bypass pipe, and if there is a reverse load or to increase the cooling rate, the drain auxiliary tank (CWAT1) and the drain pump (CWP1) are operated. It is preferable.
When the mold cooling reaches the set temperature, the cold water boost pump (CWP), the cold water switching valves (CSV1, 2, 3, 4) and the drain pump (CWP1) are stopped and the compressed air is supplied to the cooling fluid remaining in the mold fluid line. To the outside.

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냉각과 잔류냉각유체 제거 공정이 완료되면 성형기계는 성형품을 취출하기 위하여 금형을 열게 되는데 금형을 열기 시작하면 시작점부터 열수를 보내는 공정이 다시 시작된다.
진공장치는 성형이 시작되면 성형기계로부터 신호를 받아 작동하기 시작하며 진공대기시간과 진공실행시간을 조절하여 금형 내부에 압축된 체류 기체를 제거함으로써 성형성을 개선시키는 역할을 한다. 진공장치는 필터(F)와 역류방지밸브, 진공탱크(VCT), 역류방지밸브를 거쳐 진공펌프(VCP)로 금형 내부의 압축된 기체를 빠른 속도로 배출시킨다. 진공펌프(VCP)의 작동은 진공탱크(VCT)에 부착된 진공스위치에 의하여 작동된다.
온수보조탱크(HWAT), 온수탱크(HWT)의 매체가 없거나 부족할 경우에는 수위센서(WL1,2)에 의하여 감지상태에 따라 매체공급밸브(WLSV1)와 공기배기밸브(WLSV2,3)가 작동되어 매체를 보충시켜주며 온수탱크(HWT)의 온도조절은 센서(sensor1)에 의하여 온도가 감지되며 히터(heater)를 가동하여 온도를 관리하게 된다.
After the cooling and residual cooling fluid removal process is completed, the molding machine opens the mold to take out the molded product. When the mold starts to open, the hot water is restarted from the starting point.
The vacuum apparatus starts to operate by receiving a signal from the molding machine when the molding is started, and improves moldability by removing the retained gas compressed in the mold by adjusting the vacuum waiting time and the vacuum running time. The vacuum device discharges the compressed gas inside the mold at a high speed through the filter (F), the non-return valve, the vacuum tank (VCT), the non-return valve and the vacuum pump (VCP). The operation of the vacuum pump (VCP) is operated by a vacuum switch attached to the vacuum tank (VCT).
If there is no medium in the hot water auxiliary tank (HWAT) or hot water tank (HWT), the medium supply valve (WLSV1) and the air exhaust valve (WLSV2, 3) are operated by the water level sensor (WL1, 2) according to the detection state. Replenishing the medium, the temperature control of the hot water tank (HWT) is sensed by the sensor (sensor1) to operate the heater (heater) to manage the temperature.

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도 3은 급속가열, 급속냉각을 위한 타임차트로서 본 발명의 시스템별 작동순서와 조절시간을 나타낸다.3 is a time chart for rapid heating and rapid cooling, and shows the operating procedure and adjustment time for each system of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 금형을 열기 시작하면서 온수가 투입되어 금형의 가열이 시작되며 모든 장치가 도 3의 타임차트와 같이 작동 및 정지를 하게 된다.
도 3의 하단에 있는 표 내부의 점선부는 가변조절이 가능한 부분이다.
열수 회수, 냉수 회수 단계는 금형내, 관로, 호스 내에서 잔류하는 매체를 제거하는 공정을 의미하며, 공기흡입밸브(VCSV1,2) 공정과 함께 시간의 조절이 가능한 공정이다.
As shown in FIG. 3, the hot water is added while the mold starts to open, and heating of the mold is started, and all the apparatuses are operated and stopped as in the time chart of FIG. 3.
The dotted line inside the table at the bottom of Figure 3 is a variable adjustable portion.
The hot water recovery and cold water recovery steps mean a process of removing the media remaining in the mold, the pipeline, and the hose, and the time can be adjusted together with the air suction valve (VCSV1, 2) process.

도 4는 본 발명에서 사용되는 금형 내부의 공기배출을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 금형의 성형부에 돌기, 구멍, 홈, 리브, 보스 등과 주입구(gate)가 2개 이상이면 수지가 서로 만나는 곳, 즉 웰드라인(weld line)이 형성된다. 양 방향에서 수지가 공급되면 금형 내부에 있던 공기와 가열된 수지로부터 발생하는 가스(gas)가 압축되기 시작한다. 금형에 수지를 어느 정도 주입하고 난 후, 진공 대기시간과 진공 실행시간을 조절하여 진공이 되도록 조절한다.
성형이 진행되면 웰드라인에 기체가 모이게 되므로 웰드라인 부위에 공기 배출구(gas vent)를 위치하게 하고, 코어 안쪽에 홈과 구멍을 뚫고 금형 외벽에 닛플을 장착하여 진공장치와 연결한다.
4 is a view for explaining the air discharge in the mold used in the present invention.
Referring to FIG. 4, when two or more protrusions, holes, grooves, ribs, bosses, and the like have two injection holes, weld lines are formed where resins meet each other. When the resin is supplied in both directions, air from the mold and gas generated from the heated resin start to be compressed. After the resin is injected into the mold to some extent, the vacuum wait time and the vacuum run time are adjusted to adjust the vacuum.
As the molding proceeds, the gas collects in the weld line, so the gas vent is positioned at the weld line, a groove and a hole are drilled inside the core, and a nipple is mounted on the outer wall of the mold to connect with the vacuum apparatus.

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도 5는 금형내부에서 열전도를 막기위한 금형내부의 구조를 나타낸다.5 shows the structure inside the mold to prevent heat conduction in the mold.

도 5를 참조하면, 급속가열 및 급속냉각을 할 때 금형의 성형부쪽이 급속열전도가 되어야 하므로 성형부 반대편으로 열이 전도되면 열량의 손실이 있으므로 열전도 속도가 떨어지게 된다. 이 경우, 열량은 과소모되어 열에너지의 손실이 많아지고, 작은 관로에 수량이 적게 통과되므로 잃어버리는 열량이 많아져 가열시간과 냉각시간이 길어져 성형제품의 생산사이클이 길어진다.
도 5의 우측하단의 단열재 증착 상세도면과 같이 성형부가 아닌 부위는 파이프 전체를 단열시키고, 성형부 부위는 파이프 둘레의 1/3 가량을 절삭 가공하여 홈을 형성시킴으로써 금형의 반대 편으로 열손실이 없도록 하여 단열효과를 극대화 시킬 수 있다.
도 5의 좌측 하단과 같이 가열/냉각 매체 관로의 옆쪽 및 뒤쪽을 단열시키기 위하여 가공이 가능한 범위 내에서 몇 개의 구멍을 뚫어 단열재 봉을 장착할 수도 있다.
도 5의 우측상단 도면과 같이 금형의 구조에 따라 가열/냉각 매체의 통로가 원판(모금형)을 거쳐 성형부 코어로 들어가는 방식이 있고, 성형부 코어로 직접 들어가는 방식도 있다. 성형부 코어로 직접 통과 시키는 것이 매체의 이동 속도 및 열교환 속도가 빠르지만, 금형설계, 성형제품의 구조에 따라 적절한 방식을 따른다.
이와 같은 선택적 단열구조를 이용하면 기존 장치에 비해 2/5 내지 1/2의 에너지 공급만으로도 가열/냉각이 가능하고, 가열 및 냉각속도도 10~20% 정도 단축된다.
Referring to FIG. 5, when the rapid heating and the rapid cooling are performed, the molded part of the mold should be subjected to rapid thermal conduction, so that the heat conduction rate decreases when heat is conducted to the opposite side of the molded part. In this case, the amount of heat is excessively consumed to increase the loss of thermal energy, and the amount of heat is lost because the quantity of water is passed through a small pipe, so that the amount of heat lost is increased, resulting in a long heating and cooling time, thereby increasing the production cycle of the molded product.
As shown in the detailed drawing of the heat insulating material deposition at the lower right of FIG. It can maximize the insulation effect.
In order to insulate the sides and the rear side of the heating / cooling medium pipeline as shown in the lower left of FIG. 5, a plurality of holes may be drilled and installed to insulate the insulating rod.
According to the structure of the mold as shown in the upper right of FIG. 5, the passage of the heating / cooling medium enters the molded part core through the disc (mold), and the method directly enters the molded part core. Passing directly through the core of the molded part is faster than the moving speed and heat exchange rate of the medium, but it follows the proper method according to the mold design and the structure of the molded product.
Using such a selective insulation structure can be heated / cooled only by the energy supply of 2/5 to 1/2 compared to the existing device, the heating and cooling rate is also reduced by 10 to 20%.

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도 6는 도 3의 급속가열 및 급속냉각의 타임차트를 보다 상세하게 나타낸 것이다.6 illustrates in more detail the time chart of rapid heating and rapid cooling of FIG. 3.

도 6는 매체온도와 실제금형온도를 나타내고 있으며 가열시작은 금형을 열기시작하면서부터 시작하여 금형속의 온도가 설정온도에 도달되면 공급되던 온수를 정지시키고 압축공기로 잔류온수를 제거하고 이후 사출공정이 완료되면 냉수를 공급하여 냉각을 하고 냉각이 완료되면 잔류냉수를 압축공기로 제거하는 순서로 공정 이 진행된다. 다만, 금형에 부착된 온도센서가 고장난 상태이거나, 센서가 부착되지 않은 경우에는 콘트롤러에 부착된 시간조절기로도 콘트롤 하는 것이 가능하다.6 shows the media temperature and the actual mold temperature. The heating starts from the beginning of opening the mold and when the temperature in the mold reaches the set temperature, the supplied hot water is stopped and the residual hot water is removed by compressed air. When the cooling is completed, the cooling process is performed by supplying cold water, and when the cooling is completed, the process proceeds in the order of removing residual cold water by compressed air. However, if the temperature sensor attached to the mold is broken or the sensor is not attached, it can be controlled by the time controller attached to the controller.

이때, 도 6과 같이 하단의 사출기계의 성형공정과 전기적 신호를 상호 인터페이스하여 도 6과 같이 성형공정이 진행된다.At this time, as shown in FIG. 6, the molding process of the injection molding machine and the electrical signal are interfaced with each other.

압축공기를 이용하여 잔류온수 및 잔류냉수를 제거하는 것은 앞서 실행하였던 매체가 금형속과 관로, 호스에 그대로 잔류하면 온수는 냉수탱크로 냉수는 온수탱크로 바뀌어서 들어가 열량의 손실이 발생하므로, 온수는 온수탱크로, 냉수는 냉수탱크로 보내도록 시스템이 구성되고 공정이 진행된다.To remove residual hot water and residual cold water using compressed air, if the medium previously carried out remains in the mold, pipe, and hose, the hot water turns into cold water tank and cold water turns into hot water tank. The system is configured to process hot water and cold water to the cold water tank.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 고분자수지 성형용 금형온도 제어 장치에 의할 때, 에너지 효율이 좋아지고 가열 및 냉각시간이 단축되어 전체적인 제품생산 사이클이 짧아지게 된다는 것을 구체적인 실험예들을 들어 설명한다. 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략한다.Hereinafter, by using the mold temperature control apparatus for molding a polymer resin according to an embodiment of the present invention, the energy efficiency is improved and the heating and cooling time is shortened to explain the specific experimental examples that the overall product production cycle is shortened. . Details not described herein are omitted because they can be sufficiently inferred by those skilled in the art.

표 1은 기존에 사용되던 시스템(보일러, 경유)과 본 발명에 의한 시스템을 비교하였을 때, 월평균가열에너지 사용금액, 냉각기 가동비, 제품생산사이클 시간을 비교한 결과이다. 양 시스템 모두 사출되는 수지의 양이 1 사이클 당 약 500g인 경우를 가정하여 1개월당 투입되는 에너지 비용을 비교하였다.Table 1 shows the results of comparing the monthly average heating energy use amount, cooler operation cost, and product production cycle time when the system (boiler, diesel) and the system according to the present invention are used. In both systems, the cost of energy injected per month was compared assuming that the amount of resin injected was about 500 g per cycle.

Figure 112006040380724-pat00009

표 1에 나타난 바와 같이 월평균 가열에너지 사용금액, 냉각비가동비 및 제품생산사이클 시간 모든 측면에서 본 발명에 의한 시스템이 종래의 시스템에 비해 우수하다는 것을 알 수 있다. 구체적으로는 가열 및 냉각을 위한 에너지 비용은 종래기술보다 월 2,400만원 이상의 비용절감 효과가 있으며, 생산 사이클은 약 13%가 단축되는 우수한 효과가 있는 것을 확인할 수 있다.
이와 같은 우수한 효과는 금형 내부에 잔류하는 열수를 압축 공기 등을 사용하여 퍼지함으로써 공정사이클을 단축시키고, 진공장치를 사용함으로써 금형의 가열온도를 약 8~10℃ 낮춤으로써 얻어진 것이다.
즉, 진공장치 없이 성형품 내부의 공기를 제거하기 위해서는 금형을 일정온도 이상으로 계속 가열하여야 하는 반면, 진공장치를 이용하면 별도로 가열하지 않더라도 성형품 내부의 공기를 제거할 수 있어서 금형의 가열온도를 낮출 수 있고 공정사이클도 10~20% 더 단축시킬 수 있다.
Figure 112006040380724-pat00009

As shown in Table 1, it can be seen that the system according to the present invention is superior to the conventional system in terms of monthly average heating energy use amount, cooling operation ratio and product production cycle time. Specifically, the energy cost for heating and cooling has a cost-saving effect of more than 24 million won per month compared to the prior art, and it can be seen that the production cycle has an excellent effect of shortening about 13%.
This excellent effect is obtained by shortening the process cycle by purging the hot water remaining in the mold using compressed air or the like, and lowering the heating temperature of the mold by about 8 to 10 ° C by using a vacuum apparatus.
In other words, in order to remove the air inside the molded article without the vacuum device, the mold must be continuously heated above a certain temperature, while the vacuum device can reduce the heating temperature of the mold by removing the air inside the molded product even without heating separately. And the process cycle can be further reduced by 10 – 20%.

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상기한 바에 의하면 본 발명에 의한 급속열처리에 의한 고분자수지 제조방법, 고분자수지 금형온도 제어 장치를 성형에 한정하여 이를 설명하였으나, 본 발명에 의한 급속열처리 방법 및 금형온도 제어 장치는 성형법 외에도 트랜스퍼성형법, 압축성형법, 반응성형법, 블로(blow)성형법, 열성형법 등에도 사용가능하다. 또한, 성형법으로서는, 통상의 성형법이외에, 사출압축법, 국부가열-가압법, 가스프레스법, 가스어시스트법, 중공성형법, 샌드위치성형법, 2색성형법, 인몰드성형법, 푸쉬풀(push-pull)성형법, 고속성형법 등이 있다.According to the above, the method of manufacturing the polymer resin by the rapid heat treatment according to the present invention and the polymer resin mold temperature control device are limited to the molding. However, the rapid heat treatment method and the mold temperature control device according to the present invention include a transfer molding method, It can also be used for compression molding, reactive molding, blow molding, thermoforming and the like. As the molding method, in addition to the usual molding method, injection molding method, localized heat-pressing method, gas press method, gas assist method, blow molding method, sandwich molding method, two-color molding method, in-mold molding method, push-pull molding method , High-speed molding method.

본 발명에 의한 고분자수지 성형용 금형온도 제어 장치에 의해 성형될 수 있는 원료수지로는, 폴리염화비닐(경질수지 및 연질수지를 포함한 수지조성물, 이하 상동), 아크릴산 에스테르수지(산으로서 아크릴산, 메타크릴산 등과, 알킬기로서 메틸기, 에틸기 등을 함유하는 물질), 폴리스티렌(일반형, 고충격내성형 등), 아크릴로니트릴-스티렌수지, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌계수지, 변성폴리페닐렌옥사이드, 폴리카보네이트, 폴리술폰, 폴리아크릴레이트, 폴리에테르이미드, 폴리에테르술폰 등의 비정질 폴리머수지, 폴리에틸렌(저밀도, 선형상저밀도, 중간밀도, 고밀도 등), 폴리프로필렌(호모폴리머, 랜덤폴리머, 블록폴리머 등), 폴리부텐-1, 폴리메틸펜탄-1, 폴리플루오르카본(폴리비닐리덴플루오라이드 등), 폴리옥시메틸렌, 폴리아미드(6,66 등), 테레프탈산 에스테르수지(폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등), 폴리페닐렌술피드, 폴레에테르에테르케톤, 폴레에테르케톤, 폴리이미드 등의 결정성 폴리머, 액정폴리머(방향족 폴리에스테르, 방향족 폴리에스테르아미드 등), 에폭시수지, 멜라민수지, 페놀수지, 요소수지, 불포화폴레에스테르수지, 폴리우레탄, 실리콘수지, 알키드수지 등의 열경화성 수지, 알로이 또는 충전재(탤크 등의 입자형상 충전재, 유리섬유 등의 섬유형상물질) 및 상기 수지의 컴파운드(compound) 등을 들 수 있다.Examples of the raw material resin that can be molded by the mold temperature control apparatus for molding a polymer resin according to the present invention include polyvinyl chloride (a resin composition including a hard resin and a soft resin, hereinafter, homologous), an acrylic ester resin (acrylic acid as acid, meta, and meta). Krillic acid and the like, substances containing methyl group, ethyl group, etc. as alkyl group), polystyrene (general type, high impact resistance type, etc.), acrylonitrile-styrene resin, acrylonitrile-butadiene-styrene resin, modified polyphenylene oxide, Amorphous polymer resins such as polycarbonate, polysulfone, polyacrylate, polyetherimide, polyethersulfone, polyethylene (low density, linear low density, medium density, high density, etc.), polypropylene (homopolymer, random polymer, block polymer, etc.) ), Polybutene-1, polymethylpentane-1, polyfluorocarbon (polyvinylidene fluoride, etc.), polyoxymethylene, polyamide (6,66, etc.) ), Crystalline polymers such as terephthalic acid ester resins (polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, etc.), polyphenylene sulfide, polyether ether ketone, polyether ketone, polyimide, liquid crystal polymer (aromatic polyester, aromatic polyester) Amides, etc.), epoxy resins, melamine resins, phenol resins, urea resins, unsaturated polyester resins, polyurethane, silicone resins, thermosetting resins such as alkyd resins, alloys or fillers (particulate fillers such as talc, fibers such as glass fibers) Shape material), the compound of the resin (compound) and the like.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited to the above embodiments but may be manufactured in various forms, and having ordinary skill in the art to which the present invention pertains. It will be understood by those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive.

본 발명의 실시예에 따른 급속열처리에 의한 고분자수지 성형제품의 제조방법 및 고분자수지 성형용 금형온도 제어 장치에 의하면, 성형되는 고분자 수지가 사출금형 내부에서 유동성이 개선되어 웰드라인(weld line)이 생기지 않고, 또한 성형된 제품의 표면 광택이 매우 우수해 고품질의 성형품을 얻을 수 있다는 장점이 있다. 뿐만 아니라, 성형 후 금형 외부에서 성형 제품을 냉각하는 것이 아니라, 금형내부에서 성형품이 냉각되게 함으로써 성형 이후에 발생되는 후변형을 개선할 수 있으며, 이러한 가열 및 냉각 공정이 100℃/분 내지 200℃/분의 급속가열 및 급속 냉각 방식으로 진행 함으로써 공정사이클을 획기적으로 단축시킬 수 있다.According to the method for manufacturing a polymer resin molded product by rapid heat treatment and a mold temperature control apparatus for molding a polymer resin according to an embodiment of the present invention, the polymer resin to be molded has improved fluidity inside the injection mold, thereby improving a weld line. It does not occur, and also has the advantage that the surface gloss of the molded product is very excellent to obtain a high quality molded article. In addition, it is possible to improve the post-deformation generated after molding by cooling the molded product inside the mold instead of cooling the molded product outside the mold after molding, and the heating and cooling process is 100 ° C / min to 200 ° C. The process cycle can be dramatically shortened by proceeding in a rapid heating and rapid cooling manner per minute.

Claims (16)

고분자 수지 성형용 금형온도 제어장치에 있어서,In the mold temperature control device for polymer resin molding, 금형 내부에서 가열액체 및 냉각유체가 동일한 배관 내로 번갈아 순환하게 할 수 있는 이송 배관;A transfer pipe that allows the heating liquid and the cooling fluid to alternately circulate into the same pipe in the mold; 상기 금형 내부를 진공상태로 유지하기 위한 진공장치;A vacuum apparatus for maintaining the inside of the mold in a vacuum state; 상기 금형을 급속가열하기 위한 가열액체를 저장, 공급하기 위한 가열액체 저장 장치;A heating liquid storage device for storing and supplying a heating liquid for rapidly heating the mold; 상기 가열액체를 이송시키는 펌프 및 배관을 포함하는 가열액체 이송 장치;A heating liquid transfer device including a pump and a pipe for transferring the heating liquid; 상기 금형을 급속냉각하기 위한 냉수를 저장, 공급하기 위한 냉각유체 저장 장치;A cooling fluid storage device for storing and supplying cold water for rapidly cooling the mold; 상기 냉수를 이송시키는 펌프 및 배관을 포함하는 냉각유체 이송장치;A cooling fluid transfer device including a pump and a pipe for transferring the cold water; 금형 내부에 잔류하는 가열액체 또는 냉각유체를 강제로 제거하기 위한 압축기체 공급장치; 및Compressor supply device for forcibly removing the heating liquid or cooling fluid remaining in the mold; And 상기 가열액체와 냉각유체의 공급 및 배출을 조절하는 콘트롤러를 포함하고, 금형의 급속 가열 및 급속 냉각이 100℃/분 내지 200℃/분의 범위에서 이루어지는 고분자수지 성형용 금형온도 제어 장치.And a controller for controlling the supply and discharge of the heating liquid and the cooling fluid, wherein the rapid heating and rapid cooling of the mold is performed in a range of 100 ° C./min to 200 ° C./min. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 가열액체는 가압된 열수(heated water)인 것을 특징으로 하는 고분자수지 성형용 금형온도 제어 장치.The heating liquid is a mold temperature control device for molding a polymer resin, characterized in that the pressurized hot water (heated water). 제 1 항에 있어서The method of claim 1 상기 냉각유체는 냉수(cooling water)인 것을 특징으로 하는 고분자수지 성 형용 금형온도 제어 장치.The cooling fluid is a mold temperature control device for molding a polymer resin, characterized in that the cooling water (cooling water). 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 금형 내부에 유체 이동통로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 고분자수지 성형용 금형온도 제어 장치.Mold temperature control apparatus for molding a polymer resin, characterized in that the fluid movement passage is formed in the mold. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 금형 내부에 가열액체 공급 라인과 냉각유체 공급 라인을 동일 라인으로 사용하는 것을 특징으로 하는 고분자 수지 성형용 금형 온도 제어 장치.Mold temperature control apparatus for molding a polymer resin, characterized in that the heating fluid supply line and the cooling fluid supply line in the mold using the same line. 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 급속 가열 및 급속 냉각 방식의 온도 조절에 있어서 설정한 온도에서 일정 시간 동안 온도를 유지하도록 하는 것을 특징으로 하는 고분자수지 성형용 금형온도 제어 장치.Mold temperature control device for molding a polymer resin, characterized in that for maintaining a temperature for a predetermined time at a temperature set in the temperature control of the rapid heating and rapid cooling method. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 금형에 온도감지센서가 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 고분자수지 성형용 금형온도 제어 장치.Mold temperature control device for molding a polymer resin, characterized in that the temperature sensor is attached to the mold. 삭제delete 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 콘트롤러가 금형에 가열액체와 냉수를 번갈아 공급되도록 조절하는 제1 콘트롤러; 및 가열액체와 냉수를 각각 분리하여 배출하도록 조절하는 제2 콘트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 고분자수지 성형용 금형온도 제어 장치.A first controller configured to control the controller to alternately supply heating liquid and cold water to a mold; And a second controller configured to separate and discharge the heating liquid and the cold water, respectively. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 가열액체 저장 장치가 가열액체를 100℃ 이상으로 가열하기 위한 가열 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고분자수지 성형용 금형온도 제어 장치.Molding temperature control apparatus for molding a polymer resin, characterized in that the heating liquid storage device further comprises a heating device for heating the heating liquid to 100 ℃ or more. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 냉수 저장 장치가 냉수를 냉각시키기 위한 냉각 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고분자수지 성형용 금형온도 제어 장치.Mold temperature control apparatus for molding a polymer resin, characterized in that the cold water storage device further comprises a cooling device for cooling the cold water. 고분자 수지 성형용 금형에 가열액체를 공급하여 급속 가열하는 단계;Rapid heating by supplying a heating liquid to a mold for molding a polymer resin; 금형을 진공상태로 유지하면서 성형할 수지를 금형에 공급하는 단계;Supplying a resin to be molded to the mold while maintaining the mold in a vacuum state; 가열액체를 금형에 체류시켜 일정 온도를 유지시키는 단계;Maintaining the temperature at which the heating liquid is held in the mold; 가열액체를 배출시키고 압축기체를 이용하여 잔류 가열액체를 퍼지(purge)시키는 단계;Discharging the heating liquid and purging the residual heating liquid using the compressor liquid; 고분자 수지 성형용 금형에 냉각유체를 공급하여 급속 냉각하는 단계;Rapid cooling by supplying a cooling fluid to a mold for molding a polymer resin; 냉각유체를 금형에 체류시켜 일정 온도를 유지시키는 단계;Maintaining a constant temperature by allowing the cooling fluid to remain in the mold; 냉각유체를 배출시키고 압축기체를 이용하여 잔류 냉각유체를 퍼지(purge)시키는 단계; 및Discharging the cooling fluid and purging the residual cooling fluid using the compressor fluid; And 성형된 사출품을 금형에서 제거하는 단계를 포함하되, 상기 금형의 온도를 성형되는 고분자 수지의 열변형 온도보다 높게 설정하여 성형을 실시하되, 금형의 가열속도 및 냉각속도를 각각 100℃/분 내지 200℃/분의 범위로 조절하는 고분자 수지의 성형방법.Including the step of removing the molded injection molded product, the molding is carried out by setting the temperature of the mold higher than the heat deformation temperature of the polymer resin to be molded, the heating rate and cooling rate of the mold to 100 ℃ / min to Molding method of the polymer resin adjusted to the range of 200 ℃ / min. 삭제delete 삭제delete
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