KR100713178B1 - Injection Unit with Gas Plug - Google Patents
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Abstract
본 발명은 호퍼를 통해 공급된 수지를 배럴 내부에 형성된 스크류에 의해 사출시키는 사출장치에 관한 것으로서, 수지 등의 사출시에 고온, 고압 상태인 배럴의 내부에서 발생하는 가스나 수증기의 배출을 원활히 함으로써 가스의 연소나 성형품의 불완전성형 및 투명도 저하 등을 방지하여 성형성을 개선하고자 한 것이다. 이러한 목적을 달성하기 위해서 본 발명에 의한 사출장치는 배럴의 상부에 관통공이 형성되어 있고 관통공에 긴밀하게 끼워져 결합됨과 동시에 플러그헤드가 배럴의 외면에 걸림되어 안착되는 가스플러그가 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to an injection apparatus for injecting the resin supplied through the hopper by a screw formed in the barrel, by smoothly discharging the gas or water vapor generated in the barrel at a high temperature and high pressure during the injection of the resin, etc. The purpose of the present invention is to improve the formability by preventing the combustion of gas, incomplete molding of the molded article, and decrease in transparency. In order to achieve the above object, the injection apparatus according to the present invention has a through hole formed in an upper portion of the barrel, and is fitted with a tightly coupled through hole. It is done.
가스플러그, 관통공, 플러그헤드, 플러그바디, 플러그단부, 벤트홀 Gas Plug, Through Hole, Plug Head, Plug Body, Plug End, Vent Hole
Description
도 1a는 본 발명에 따른 사출장치의 수직 단면도.Figure 1a is a vertical sectional view of the injection apparatus according to the present invention.
도 1b는 도 1a에서 도시된 가스플러그 부분에 대한 확대 단면도.FIG. 1B is an enlarged cross sectional view of the gas plug portion shown in FIG. 1A; FIG.
도 2는 본 발명에 의한 가스플러그의 사시도.2 is a perspective view of a gas plug according to the present invention.
도 3은 도 2에서 도시된 플러그단부에 대하여 A-A' 면의 단면도.3 is a sectional view taken along the line A-A 'of the plug end shown in FIG.
도 4는 본 발명에 의한 가스플러그의 다른 실시예를 도시한 사시도.Figure 4 is a perspective view showing another embodiment of a gas plug according to the present invention.
<도면의 주요부재에 대한 설명><Description of main members in drawing>
3 : 호퍼 4 : 스크류3: hopper 4: screw
5 : 배럴 5: barrel
10 : 히터 20 : 관통공10: heater 20: through hole
21 ; 상부관통공 22 : 하부관통공21; Upper through hole 22: Lower through hole
40 : 가스플러그 41 : 플러그헤드40
42 : 플러그바디 43 : 플러그단부42: plug body 43: plug end
51 : 1차벤트 52 : 벤트홀51: primary vent 52: vent hole
53 : 2차벤트53: secondary vent
본 발명은 사출장치에 적용되는 배럴에 설치되는 가스빼기 노즐에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사출장치의 배럴 외부에 가스플러그를 설치하여 계량시 발생하는 기포 및 가스의 배출을 통해 사출성형품의 성형불량률을 줄이는 것을 목적으로 하는 사출장치에 관한 것이다.The present invention relates to a gas bleed nozzle installed in a barrel applied to the injection device, and more particularly, the installation defect rate of the injection molded product through the discharge of bubbles and gas generated during the metering by installing a gas plug outside the barrel of the injection device It relates to an injection apparatus aimed at reducing pressure.
일반적으로 사출성형기에서 사출장치라 함은 호퍼를 통해 공급된 수지를 유압모터나 전기모터에 의해 회전하는 스크류와 히터를 감은 배럴 사이에서 전단열과 히터열을 이용하여 용융상태로 만든 후에 금형내에 성형 조건에 적합한 압력과 속도로 주입시키는 장치를 일컫는다.In general, in the injection molding machine, the injection device is a molding condition in the mold after the resin supplied through the hopper is melted using shear heat and heater heat between the screw rotating by the hydraulic motor or the electric motor and the barrel wound the heater. Refers to a device for injecting at a pressure and speed suitable for the
사출성형에 사용되는 수지는 보통 수분을 함유하고 있어 고온의 배럴 내부에서 기화하여 수증기를 생성하는 한편 과도한 열과 전단력에 의해 수지가 분해되어 가스를 생성하기도 한다.The resin used in injection molding usually contains water, and vaporizes in a hot barrel to generate water vapor, while the resin is decomposed by excessive heat and shear force to generate gas.
사출성형장치에 있어서 사출성형을 할 때 통상적으로 성형재료의 고유특성에 의한 가스가 배럴내에서 발생하게 되고 이러한 이유로 성형제품의 불량요인인 미성형, 기포, 타버림 이 발생하여 성형성을 저하시키는 문제점을 초래하고 있다.In injection molding apparatus, gas is usually generated in the barrel due to the inherent characteristics of the molding material. For this reason, moldability, bubbles, and burnout, which are defective factors of the molded products, are generated, thereby reducing moldability. It is causing a problem.
구체적으로는 호퍼로 공급된 고체 상태의 수지는 스크류의 회전을 통해 발생하는 전단열과 배럴의 외부에서 공급되는 히터열에 의해 상태변화가 일어난다. 고체상태의 수지는 스크류의 공급부에 공기와 섞인 상태로 대부분 고체상태를 유지하면서 스크류 전단부로 이송된다. Specifically, the state of the solid resin supplied to the hopper is caused by the shear heat generated through the rotation of the screw and the heater heat supplied from the outside of the barrel. The resin in the solid state is conveyed to the front end of the screw while most of the solid state is mixed with air in the supply portion of the screw.
공급부에서 히터에 의한 열과 스크류 및 배럴의 상대운동에 따른 전단열을 받으며 압축부로 이송될수록 고체상태에서 액체상태로 상변화가 서서히 진행되게 된다. 공급부를 통해 이송된 수지는 이송면적이 급격히 작게 변화하는 스크류의 압축부를 통과하면서 압축력을 받게 되어 고체 상태의 수지가 액체 상태로 상변화를 일으키게 된다. 이 때 온도 및 전단력의 급격한 상승으로 수지가 함유하고 있는 수분은 기화되어 수증기 상태로 되고 수지의 열분해에 의한 가스가 다량으로 발생하게 된다.The supply part receives heat from the heater and shear heat due to the relative movement of the screw and the barrel. The phase change progresses gradually from the solid state to the liquid state as it is transferred to the compression unit. The resin transferred through the supply part receives a compressive force while passing through the compression part of the screw whose transfer area changes rapidly, and the resin in the solid state causes a phase change to the liquid state. At this time, due to the rapid increase in temperature and shear force, the water contained in the resin is vaporized to become a water vapor state, and a large amount of gas is generated by thermal decomposition of the resin.
수증기, 열분해에 의한 가스 및 호퍼를 통해 수지와 함께 들어간 가스의 일부분은 스크류 압축부의 압력에 비해 상대적으로 저압인 호퍼 방향으로 이동하여 호퍼를 통해 배출되며, 호퍼를 통하여 배출되지 못한 일부 가스는 용융된 수지와 함께 압축부의 압력에 비해 저압부분인 스크류의 계량부를 통과하여 스크류헤드의 전단부에 쌓이게 된다.Water vapor, pyrolysis gas and a part of the gas that enters the resin through the hopper move toward the hopper which is relatively low pressure relative to the pressure of the screw compression part, and are discharged through the hopper. The resin passes through the metering part of the screw, which is a low pressure part compared to the pressure of the compression part, and accumulates at the front end of the screw head.
스크류의 전단부에 쌓인 수지와 가스는 스크류의 전진에 의해 금형내로 사출되는데 이 경우 가스는 고속사출에 의해 탄화되거나 수지의 흐름을 방해하여 성형품의 외관에 영향을 미치거나 투명성을 떨어뜨리는 원인이 된다.Resin and gas accumulated in the front end of the screw are injected into the mold by the advancement of the screw. In this case, the gas is carbonized by the high-speed injection or interrupts the flow of the resin, which may affect the appearance of the molded product or reduce transparency. .
따라서 사출장치의 배럴 내부에서 발생하는 가스나 수증기 등을 배럴의 내부에서 제거할 수 있는 사출장치의 개발이 절실히 요구되어져 왔다.Therefore, there has been a great demand for the development of an injection apparatus capable of removing gas or water vapor generated in the barrel of the injection apparatus from the inside of the barrel.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 배럴의 상부에 가스노즐을 형성함으로써 스크류의 회전에 의한 수지의 압축 및 계량시에 발생하는 가스와 수증기의 배출을 원활히 하고, 이로써 스크류헤드의 전단부로 이동하는 가스 의 양을 대폭 감소시켜 미성형 발생 및 성형품 내의 기포 발생을 방지함으로써 성형성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.Therefore, the present invention is to solve the above problems by forming a gas nozzle on the top of the barrel to facilitate the discharge of gas and water vapor generated during the compression and metering of the resin by the rotation of the screw, thereby to the front end of the screw head It is an object to improve the formability by significantly reducing the amount of gas to be moved to prevent unmolding and bubbles in the molded article.
이하에서는 본 발명에 따른 사출장치의 바람직한 실시예들의 구성에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings with respect to the configuration of the preferred embodiment of the injection apparatus according to the present invention will be described in detail.
도 1a는 본 발명에 따른 사출장치의 수직 단면도이다. 호퍼(3)는 사출장치의 공급부(60)에 위치하며 사출될 수지 등의 재료를 공급하는 기능을 하게 되고 이렇게 호퍼(3)를 통해서 공급되는 수지는 스크류(4)에 의해 배럴(5)의 내부에서 압축되면서 전진하게 된다. Figure 1a is a vertical sectional view of the injection apparatus according to the present invention. The
수지는 사출장치의 공급부(60), 압축부(61) 및 계량부(62)를 거치면서 높은 압력 상태에 놓이게 됨과 동시에 외부의 히터(10)에 의해 배럴(5)로 공급되는 열에 의해 고온의 상태에 놓이게 되면서 용융상태로 천이하게 되고 다량의 가스와 수증기를 발산하며 금형으로 사출된다.The resin is placed at a high pressure while passing through the
도 1a에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 사출장치는 배럴(5)의 상부에 관통공(20)을 형성하고 관통공(20)에 가스플러그(40)를 매입하여 설치하는 것을 특징으로 한다. 따라서 배럴(5)의 내부에서 발생하게 되는 가스와 수증기 등이 외부로 발산할 수 있도록 한 것이다.As shown in FIG. 1A, the injection apparatus according to the present invention is characterized in that a
도 1b는 도 1a에서 도시된 본 발명에 의한 가스플러그(40) 부분만을 확대하여 도시한 것이다. Figure 1b shows only an enlarged portion of the
가스플러그(40)는 전체적으로 원통형의 형상을 가지며 단속적으로 그 직경이 작아지면서 플러그헤드(41), 플러그바디(42), 플러그단부(43)가 일체로서 형성되어 있고, 플러그헤드(41), 플러그바디(42), 플러그단부(43)의 중앙부를 길이방향으로 관통하는 2차벤트(53)가 구비되어 있으며 플러그단부(43)에는 벤트홀(52)이 형성되어 있고, 벤트홀(52)은 1차벤트(51) 및 2차벤트(53)와 연결되어 있다. The
플러그헤드(41)는 납작한 원통형으로 형성되어 있으며 배럴(5)의 상면에 걸림되어 안착되는데 그 중심에 서로 대칭되게 4개의 나사홀이 형성되어 있어 볼팅 또는 리벳팅에 의한 방법으로 배럴(5)과 견고하게 결합된다. The
플러그바디(42)는 플러그헤드(41)와 일체로서 형성되고 전체적으로 원통형의 형상을 가지고 있으며 그 하면은 후술하게 될 상부관통공(21)의 하면에 걸림되어 안착하게 된다. The
플러그단부(43)는 플러그바디(42)와 일체로서 형성되며 전체적으로 원기둥 또는 육각, 팔각 등의 다각기둥의 형상으로 이루어져 있고, 반경방향으로 복수개의 벤트홀(52)이 형성되어 있다.The
상부관통공(21)은 배럴(5)에 형성된 관통공의 상부에 해당하는 것으로 내경이 플러그바디(42)의 외경과 일치하여 전술한 플러그바디(42)가 끼워질 수 있도록 형성되어 있고, 전술한 바와 같이 상부관통공(21)의 하면에는 플러그바디(42)의 하면이 걸림되어 안착된다.The upper through
도 1b에서는 상부관통공(21) 및 플러그바디(42)의 형상이 원기둥의 형상으로만 도시되어 있으나, 이외에도 사각기둥, 오각기둥, 육각기둥 등 다양한 형상으로 형성하는 것이 얼마든지 가능하며 이러한 실시예들도 모두 본 발명의 범주에 속한 다고 볼 것이다.In Figure 1b, the shape of the upper through-
하부관통공(22)은 배럴(5)에 형성된 관통공의 하부에 해당하는 것으로서 상부관통공(21)과 연속적으로 일체로서 형성된다. 한편 하부관통공(22)은 전체적으로 원기둥의 형상을 가지고 있고 플러그단부(43)는 각기둥으로 이루어져 있기 때문에 하부관통공(22)의 내면과 플러그단부(43)의 외면 사이에는 틈이 발생하게 되고 이러한 틈은 후술할 1차벤트(51)를 형성하게 된다.The lower through hole 22 corresponds to the lower portion of the through hole formed in the
1차벤트(51)는 하부관통공(22)과 플러그단부(43)로 마련되는 틈으로서 바람직하게는 1/10 mm 이하의 크기로 형성되는데, 배럴(5) 내부에서 형성된 가스 등은 배럴(5) 내부의 고압으로 인하여 1차벤트(51)로 유입된 후에 플러그단부(43)의 벤트홀(52)을 거쳐 벤트홀(52)에 연결된 2차벤트(53)를 따라 외부로 방출되게 된다.The
2차벤트(53)는 일정한 직경을 가지며 플러그헤드(41), 플러그바디(42) 및 플러그단부(43)의 중앙부를 연속적으로 관통하면서 형성되어 벤트홀(52)에까지 이르게 된다.The
도 2는 본 발명에 의한 가스플러그(40)의 사시도로서 도 1b에서 설명한 바와 같이 크게 나누어 플러그 헤드(41), 플러그바디(42) 및 플러그단부(43)로 구성되어 있다.FIG. 2 is a perspective view of the
나사홀(45)은 2차벤트(53)를 중심으로 서로 마주보며 4개가 형성되어 있고 나사홀(45)에는 리벳이나 볼트가 끼워짐으로써 플러그헤드(41)를 배럴(5)에 견고히 결합시키는 작용을 한다. Four screw holes 45 are formed to face each other centering on the
플러그 헤드(41)에는 도 2에 도시한 바와 같이 4개의 나사홀(45)이 형성되어 있으며 전체적으로 납작한 모양의 원통형으로 형성되어 있다. 물론 플러그헤드(41)의 형상은 도 2에서 도시한 원기둥의 형상 이외에도 사각기둥, 오각기둥, 육각기둥 등의 여러 다양한 형상으로 할 수도 있는 것이고, 이러한 변형예들은 모두 당업자라면 누구나 용이하게 구상할 수 있는 본 발명의 단순한 설계변경에 불과한 것이라고 할 것이다. As shown in FIG. 2, four
플러그바디(42)는 위로는 플러그헤드(41)와, 아래로는 플러그단부(43)와 일체로서 형성되고 원기둥 또는 각기둥 등의 다양한 형상으로 형성하는 것이 가능하다는 것은 도 1b에서 이미 설명한 바이므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다. Since the
플러그단부(43)는 도 2에 도시된 바와 같이 육각기둥의 형상을 가지며 각 측면에는 벤트홀(52)이 반경방향으로 형성되어 있는데 플러그단부(43)의 저면은 배럴(5)의 내부에서 압출되는 수지와 직접적으로 접촉하는 부분에 해당하게 된다. 플러그단부(43)의 형상은 도 2에 도시된 육각기둥 이외에도 팔각기둥 등의 형상으로 할 수도 있음은 물론이다.The
2차벤트(53)는 플러그헤드(41), 플러그바디(42), 플러그단부(43)를 관통하여 일정한 직경으로 형성되어 있어 벤트홀(52)에 이르게 된다는 것은 도 1b에서 이미 설명한 바이다.The
도 3은 도 2에서 도시된 플러그단부(43)에 대하여 벤트홀(52)의 위치에서 수평방향으로의 단면도이다. 3 is a cross-sectional view in the horizontal direction at the position of the
플러그단부(43)는 전체적으로 육각기둥의 형상으로 이루어져 있으므로 그 단면은 육각의 형상을 가지며 각 모서리는 하부관통공(22)의 내면에 접촉하도록 형성 되어 있다. Since the
벤트홀(52)은 플러그단부(43)의 각 측면에서 반경방향으로 플러그단부(43)를 관통하면서 형성된 원형 단면의 구멍으로서, 각각의 벤트홀(52)은 플러그단부(43)의 길이방향으로 형성되어 있는 2차벤트(53)로 모두 수렴하면서 연결되도록 이루어져 있다. 따라서 각각의 벤트홀(52)로 유입되는 가스는 플러그단부(43)의 중앙으로 집합되어 2차벤트(53)를 통해 외부로 배출되게 된다.The
도 3에서는 벤트홀(52)의 개수가 6 개인 것으로 도시하였으나 이는 본 발명의 일실시예에 불과한 것으로서 벤트홀(52)의 개수는 배럴(5)에서 발생하는 가스, 수증기 등의 양이나 플러그단부(43)의 형상 등을 고려하여 알맞은 개수로 증감할 수 있는 것이고 바람직하게는 4 ~ 12 개 정도가 적절하다.In FIG. 3, the number of the vent holes 52 is 6, but this is only an embodiment of the present invention. The number of the vent holes 52 is the amount of gas, water vapor, etc. generated in the
1차벤트(51)는 플러그단부(43)의 측면과 하부관통공(22)의 내면에 의해서 마련되는 틈새로 이루어지는 공간으로 형성되며 배럴(5) 내부의 가스가 1차적으로 유입되는 통로의 역할을 담당하게 된다. 1차벤트(51)의 직경 크기는 압출되는 성형재료의 특성에 따라 알맞게 조정이 가능한 것이지만 5/100 mm의 크기로 하는 것이 적절하다.The
도 4는 본 발명에 의한 가스플러그의 다른 실시예를 도시한 사시도이다.4 is a perspective view showing another embodiment of a gas plug according to the present invention.
플러그헤드(41)와 플러그바디(42)에 관한 설명은 도 2에서와 동일하므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.Since the description of the
플러그단부(43a)는 전체적으로 원기둥의 형상을 가지며, 플러그단부(43a)가 하부관통공(22)의 내면에 밀착되어 접촉할 수 있도록 하기 위하여 플러그단부(43a) 의 외경이 하부관통공(22)의 내경에 일치하도록 형성되어 있다. The
따라서 배럴(5)의 내부에서 발생하는 가스는 후술할 오목벤트(54)를 통해서만 배출이 가능하게 된다.Therefore, the gas generated inside the
오목벤트(54)는 플러그단부(43a)의 측면에 길이방향으로 형성되어 배럴(5)의 내부로부터 벤트홀(52)에 이르게 되고 반원형의 단면 형상을 가진다. 오목벤트(54)는 배럴(5)의 내부에서 발생한 가스 등이 1차적으로 유입되어 벤트홀(52)로 빠져나갈 수 있도록 하는 작용을 하는데 그 직경의 크기는 전술한 1차벤트(51)와 마찬가지로 1/10 mm 정도로 형성하는 것이 바람직하고, 5/100 mm 정도로 형성하는 것이 적절하다.The
도 4에서 오목벤트(54)의 개수는 4 개인 것으로 도시하였으나 오목벤트(54)의 개수는 발생하는 가스의 양에 따라 증감이 가능하고 3 ~ 8 개로 형성하는 것이 바람직하다.In FIG. 4, the number of the
한편 도 2 및 도 4에서 직접적으로 도시하지는 않았지만 플러그단부(43)는 플러그바디(42)와 별체로서 제작될 수도 있는 것이며, 특히 플러그단부(43)를 도 4에서와 같이 형성할 경우 오목벤트(54)의 개수가 서로 다른 다양한 종류의 플러그단부(43a)를 플러그바디(42)와 별체로서 제작함으로써 가스플러그(40) 전체를 교환하는 일이 없이 가스의 발생량에 맞추어 다양하게 적용이 가능하도록 할 수 있을 것이다.Although not shown directly in FIGS. 2 and 4, the
이상에서 설명한 바와 같이 구성되고 작용하는 본 발명은 스크류를 이용한 사출장치에 있어서, 배럴의 상부에 가스플러그를 형성함으로써 스크류의 회전에 의한 수지의 압축 및 계량시에 발생하는 가스와 수증기의 배출을 원활히 하고, 이로써 스크류헤드의 전단부로 이동하는 가스의 양을 대폭 감소시켜 미성형, 기포 등의 발생을 방지함으로써 성형성을 향상시키는 효과를 가진다.The present invention constructed and functioning as described above, in the injection device using a screw, forms a gas plug on the top of the barrel to smoothly discharge the gas and water vapor generated during the compression and metering of the resin due to the rotation of the screw. In this way, the amount of gas that moves to the front end of the screw head is greatly reduced, thereby preventing the occurrence of unmolding, bubbles, etc., thereby improving the formability.
비록 발명이 상기에서 언급된 바람직한 실시례에 관하여 설명되어졌으나, 발명의 요지와 범위를 벗어남이 없이 다양한 다른 가능한 수정과 변형이 이루어질 수 있다. 따라서, 첨부된 특허청구범위는 발명의 진정한 범위내에서 속하는 이러한 수정과 변형을 포함할 것으로 예상된다.Although the invention has been described with reference to the preferred embodiments mentioned above, various other possible modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the appended claims are intended to cover such modifications and variations as fall within the true scope of the invention.
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- 2005-06-10 KR KR1020050049923A patent/KR100713178B1/en not_active IP Right Cessation
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