KR100771170B1

KR100771170B1 - 그물망 구조의 냉각채널을 구비한 금형 및 그 제작방법

Info

Publication number: KR100771170B1
Application number: KR1020060040645A
Authority: KR
Inventors: 양동열; 이석렬
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2006-05-04
Filing date: 2006-05-04
Publication date: 2007-10-29

Abstract

본 발명은 사출공정 작업에 사용되는 금형(100)에 관한 것으로서, 사출품으로 성형될 고온의 수지를 냉각할 수 있도록 냉각수가 통과될 수 있는 다수 개의 냉각채널(150)들이 그 내부에 형성되고, 다수 개의 냉각채널(150)들이 그물망 구조로 상호 교차되게 배열되는 것을 특징으로 한다. 이와 같이, 본 발명의 금형 및 그 제작방법은 다수 개의 냉각채널(150)들을 그물망 구조로 배열하고 냉각수의 유입방향과 배출방향을 각각 다르게 설정함으로써 사출품으로 성형될 고온의 수지를 균일하게 냉각하면서도 그 냉각효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

Description

그물망 구조의 냉각채널을 구비한 금형 및 그 제작방법{Die with Cooling Channel of Mesh Structure and Manufacturing Method thereof}

도 1은 종래기술에 따른 냉각관을 구비한 금형의 내부 단면도이고,

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 그물망 구조의 냉각채널을 구비한 금형의 사시도이고,

도 3은 도 2에 도시된 냉각채널이 형성된 제1 금형부를 나타낸 사시도이고,

도 4 및 도 5는 도 3에 도시된 냉각채널 내를 통과하는 냉각수의 유입방향과 배출방향을 예시적으로 각각 나타낸 개략도이고,

도 6은 도 2에 도시된 냉각채널이 사출공간의 형상에 따라 굴곡지게 배열 형성된 제1 금형부의 사시도이고,

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 그물망 구조의 냉각채널이 그 교차점에서 상호 엇갈리는 직조 형태로 형성되는 제1 금형부의 사시도이고,

도 8은 도 7에 도시된 냉각채널이 사출공간의 형상에 따라 굴곡지게 배열 형성된 제1 금형부의 사시도이고,

도 9는 도 2 및 도 7에 도시된 그물망 구조의 냉각채널을 구비한 금형의 제작과정을 나타낸 개략도이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

10, 100 : 금형

110, 120 : 금형부

13, 130 : 사출공간

150, 151 : 냉각채널

본 발명은 사출공정 작업에 사용되는 금형에 관한 것이며, 더욱 자세하게는 다수 개의 냉각채널들을 그물망 구조로 배열하고 냉각수의 유입방향과 배출방향을 각각 다르게 설정함으로써 사출품으로 성형될 고온의 수지를 균일하게 냉각하면서도 그 냉각효율이 향상되도록 제작되는 금형 및 그 제작방법에 관한 것이다.

도 1은 종래기술에 따른 냉각관을 구비한 금형의 내부 단면도이다.

도 1에 도시된 종래기술에 따른 금형(10)은 대한민국 특허출원번호 제10-2004-0012605호에 공지된 기술로서, 사출공간(13)에 충진되는 고온의 수지를 냉각하도록 냉각관(15, 16)이 형성되는 것을 특징으로 한다. 즉, 종래기술에 따른 금형(10)은 상부 블럭(11)과 하부 블럭(12)으로 나누어지고, 상부 블럭(11)과 하부 블럭(12)이 상호 맞접하는 상태에서 사출품의 외형에 적합한 사출공간(13)이 마련된다. 그리고, 종래기술의 금형(10)은 사출공간(13)의 내부에 사출품의 형상 제작 에 필요한 코어(14)가 삽입 부착되고, 사출품으로 성형될 수지를 냉각할 수 있도록 상하부 블럭(11, 12) 또는 코어(14)에 냉각관(15, 16)이 각각 설치된다.

하지만, 종래기술에 따른 금형(10)은 상하부 블럭(11, 12)들이 고온 고열의 수지에 견딜 수 있는 어느 일정 강도 이상의 소재로 제작되기 때문에, 열전달율이 높지 않을 뿐만 아니라 냉각관(15, 16)에서 열을 흡수하더라도 사출품으로 성형될 수지를 균일하게 냉각하기 어려운 문제점이 있다. 즉, 종래기술에 따른 금형(10)은 사출품의 냉각을 위한 다수 개의 냉각관(15, 16)들이 일정 간격으로 배열되고 이런 냉각관(15, 16)에 유입되는 냉각수가 일 방향으로만 흐르기 때문에, 냉각관(15, 16)의 입구측에 비해 그 출구측에서의 냉각수 온도가 낮아지게 된다. 이로 인해, 종래기술에 따른 금형(10)은 사출품으로 가공될 수지를 균일하게 냉각하기 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제공된 것으로서, 다수 개의 냉각채널들을 그물망 구조로 배열하고 냉각수의 유입방향과 배출방향을 각각 다르게 설정함으로써 사출품으로 성형될 고온의 수지를 균일하게 냉각하면서도 그 냉각효율이 향상되도록 제작되는 금형 및 그 제작방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

앞서 설명한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 금형은 사출품으로 성형될 고온의 수지를 냉각하도록 냉각수가 통과되는 다수 개의 냉각채널을 구비하며, 상기 다수 개의 냉각채널들이 그물망 구조로 상호 교차되게 배열되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 다수 개의 냉각채널들은 상호 엇갈리는 직조 형태로서 상호 교차되는 지점에서 두 개의 냉각채널이 높이 위상차를 가지도록 절곡되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 사출품을 성형하기 위한 사출공간이 형성되고 상기 고온의 수지에 직접 맞닿아서 열응력을 견딜 수 있도록 일정 이상의 강도를 갖는 재료로 제작되는 제1 금형부와; 상기 제1 금형부의 일면에 접하면서 상기 제1 금형부의 열을 용이하게 전달할 수 있도록 상기 제1 금형부의 재료와 다르면서 상기 제1 금형부보다 열전달율이 높은 재료로 제작되는 제2 금형부를 포함하며; 상기 다수 개의 냉각채널은 상기 제1, 제2 금형부의 접촉면 사이에 배열되는 것이 더 바람직하다.

본 발명에 따른 금형의 제작방법은 상기 사출품을 성형하기 위한 사출공간이 형성되고 상기 사출공간에 충진되는 고온의 수지의 열응력을 견딜 수 있도록 일정 이상의 강도를 갖는 재료의 제1 금형부, 또는 상기 제1 금형부의 재료와 다르면서 상기 제1 금형부보다 열전달율이 높은 재료의 제2 금형부 중 어느 하나를 제작하는 제1 단계와; 상기 제1, 제2 금형부 중 제작된 어느 하나를 성형틀 내에 위치시키고, 상기 제1, 제2 금형부 중 제작된 어느 하나의 일면에 다수 개의 냉각채널들을 상호 교차되는 그물망 구조로 배열시키는 제2 단계와; 상기 제1, 제2 금형부 중 나 머지 다른 하나의 재료를 상기 성형틀의 내부에 주입하여 성형하는 제3 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2 단계에서 상기 다수 개의 냉각채널은 상기 제1 금형부에 형성된 사출공간을 고려하여 절곡 변형되는 것이 바람직하다.

아래에서는 본 발명의 한 실시예에 따른 그물망 구조의 냉각채널을 구비한 금형을 첨부한 도면을 참조하면서 상세히 설명하겠다.

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 그물망 구조의 냉각채널을 구비한 금형의 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 냉각채널이 형성된 제1 금형부를 나타낸 사시도이고, 도 4 및 도 5는 도 3에 도시된 냉각채널 내를 통과하는 냉각수의 유입방향과 배출방향을 예시적으로 각각 나타낸 개략도이다.

도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 금형(100)은 사출품을 성형하기 위한 사출공간(130)이 형성되고 사출공간(130)에 충진되는 고온의 수지에 직접 맞닿아서 열응력을 견딜 수 있도록 일정 이상의 강도를 갖는 재료로 제작되는 제1 금형부(110)와, 제1 금형부(110)의 일면에 접하면서 제1 금형부(110)의 열을 용이하게 전달할 수 있도록 제1 금형부(110)의 재료와 다르면서 제1 금형부(110)보다 열전달율이 높은 재료로 제작되는 제2 금형부(120)로 구성된다. 특히, 본 발명의 금형(100)은 제1, 제2 금형부(110, 120)의 접촉면 사이에 다수 개의 냉각채널(150)들이 그물망 구조로 상호 교차되게 배열되고, 이런 다수 개의 냉각채널(150) 내를 통과하는 냉각수의 유동방향이 각각 다르게 설정되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제1 금형부(110)는 그 일면에 사출품의 성형을 위한 사출공간(130)이 형성되어, 고온의 수지가 사출품으로 성형되도록 지지하는 역할을 한다. 이를 위해, 제1 금형부(110)는 고온의 수지의 열응력에 견딜 수 있는 일정 이상의 강도를 갖는 재료(강과 같은 일반적인 사출금형 재료)로 제작된다. 그리고, 제1 금형부(110)는 사출공간(130)이 형성된 타면(접촉면)에 제1 금형부(110)보다 열전도율이 높은 재료로 제작되는 제2 금형부(120)가 일체로 부착 성형된다. 이런 제2 금형부(120)의 재료에는 구리, 암프콜로이(Ampcoloy) 등이 사용되는 것이 바람직하다.

냉각채널(150)은 제1, 제2 금형부(110, 120)의 접촉면 사이에 설치된다. 냉각채널(150)은 그 내부에 냉각수가 유동할 수 있는 비교적 직경이 작은 튜브로서, 냉각수가 흡열작용을 함으로써 주위 온도를 저하시키거나 냉각시킨다. 본 발명의 금형(100)에는 그물망 구조와 같이 다수 개의 냉각채널(150)들이 X축과 Y축 방향으로 상호 교차되게 배열된다. 그리고, 다수 개의 냉각채널(150)들은 그 내부를 통과하는 각각의 냉각수의 유입방향과 배출방향이 각각 다르게 설정된다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 금형(100)은 어느 특정 영역(B)을 보다 신속하게 냉각하고자 하는 경우에 해당 영역(B)의 근처에 위치한 냉각채널(150)들의 입구측에 냉각수가 유입되도록 설정된다. 그리고, 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 금형(100)은 전체 영역을 균일하게 냉각하고자 하는 경우에 인접하는 냉각채널(150)들에서의 냉각수의 유입방향과 배출방향을 각각 다르게 설정된다.

그리고, 본 발명의 금형(100)은 도 6에 도시된 바와 같이 사출공간(130)의 형상에 따라 그물망 구조의 냉각채널(150)들이 굴곡지거나 절곡되게 배열 형성될 수도 있다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 그물망 구조의 냉각채널이 그 교차점에서 상호 엇갈리는 직조 형태로 형성되는 제1 금형부의 사시도이고, 도 8은 도 7에 도시된 냉각채널이 사출공간의 형상에 따라 굴곡지게 배열 형성된 제1 금형부의 사시도이다.

도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 본 발명의 금형(100)은 그물망 구조의 냉각채널(151)들이 그물망 구조로 배열되지만, 그 교차되는 지점에서 직조형태로 상호 엇갈리게 절곡된다. 즉, 본 발명의 금형(100)은 다수 개의 냉각채널(151)들이 X축과 Y축 방향으로 배열되지만, 그 교차되는 지점에서 Z축 방향으로 다른 위상차를 갖도록 형성된다.

그리고, 본 발명의 금형(100)은 도 8에 도시된 바와 같이 사출공간(130)의 형상에 따라 그물망 구조의 냉각채널(151)들이 굴곡지거나 절곡되게 배열 형성될 수도 있다.

아래에서는 본 발명의 한 실시예에 따른 3차원 열교환 구조를 구비한 금형(100)의 제작방법에 대해 설명하겠으며, 도 9는 도 2 및 도 7에 도시된 그물망 구조의 냉각채널을 구비한 금형의 제작과정을 나타낸 개략도이다.

먼저, 본 발명은 사출품을 성형하기 위한 사출공간(130)이 형성되고 사출공 간(130)에 충진되는 수지의 열응력을 견딜 수 있는 일정 이상의 강도를 갖는 재료로 제1 금형부(110)를 금형제작공정에 따라 제작한다. 그리고, 본 발명은 제1 금형부(110)의 사출공간(130)이 하부를 향하도록 성형틀(180)의 내부에 제1 금형부(110)를 위치시키고, 제1 금형부(110)의 상부에 다수 개의 냉각채널(150)들을 그물망 구조로 배열한다. 그런 다음에 본 발명은 성형틀(180)의 내부에 열전달율이 높은 재료를 주입하여 제2 금형부(120)로 제작한다. 여기서, 제2 금형부(120)의 녹는점은 제1 금형부(110)의 녹는점에 비해 훨씬 낮다. 본 발명은 이렇게 제작 성형한 금형(100)을 최종적으로 다듬질 작업하여 완성한다(도 9참조).

또한, 본 발명에 따른 금형(100)의 제작방법은 제1 금형부(110)에 사출공간의 형상이 돌출된 경우에 사출공간을 고려하여 다수 개의 냉각채널(150)들을 배열하고서, 다수 개의 냉각채널(150)들을 압축함으로써 절곡 변형시키는 단계가 추가될 수도 있다.

또한, 본 발명에 따른 금형(100)의 제작방법은 상기와 동일한 원리에 의해 제작하지만, 제1, 제2 금형부(110, 120)의 제작순서를 바꿔서 제작할 수도 있다. 즉, 본 발명은 열전달율이 높은 재료로 제2 금형부(120)를 제작하고서, 성형틀(180)의 내부에 제2 금형부(120)를 위치시키고, 다수 개의 냉각채널(150)들을 그물망 구조로 배열한 후에 열응력을 견딜 수 있는 일정 이상의 강도를 갖는 재료를 주입하여 제1 금형부(110)로 제작할 수도 있다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 금형 및 그 제작방법은 다수 개의 냉각채널들을 그물망 구조로 배열하고 냉각수의 유입방향과 배출방향을 각각 다르게 설정함으로써 사출품으로 성형될 고온의 수지를 균일하게 냉각하면서도 그 냉각효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

이상에서 본 발명의 그물망 구조의 냉각채널을 구비한 금형 및 그 제작방법에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims

사출품으로 성형될 고온의 수지를 냉각하도록 냉각수가 통과되는 다수 개의 냉각채널들을 구비한 금형에 있어서,

상기 사출품을 성형하기 위한 사출공간이 형성되고 상기 고온의 수지에 직접 맞닿아서 열응력을 견딜 수 있도록 일정 이상의 강도를 갖는 재료로 제작되는 제1 금형부와;

상기 제1 금형부의 일면에 접하면서 상기 제1 금형부의 열을 전달할 수 있도록 상기 제1 금형부의 재료와 다르면서 상기 제1 금형부보다 열전달율이 높은 재료로 제작되는 제2 금형부; 및

상기 제1, 제2 금형부의 접촉면 사이에 그물망 구조로 상호 교차되게 배열되는 다수 개의 냉각채널들을 포함하는 것을 특징으로 하는 그물망 구조의 냉각채널을 구비한 금형.
청구항 1에 있어서, 상기 다수 개의 냉각채널들은 상호 엇갈리는 직조 형태로서 상호 교차되는 지점에서 두 개의 냉각채널이 높이 위상차를 가지도록 절곡되는 것을 특징으로 하는 그물망 구조의 냉각채널을 구비한 금형.
삭제
사출품을 성형하는 금형의 제작방법에 있어서,

상기 사출품을 성형하기 위한 사출공간이 형성되고 상기 사출공간에 충진되는 고온의 수지의 열응력을 견딜 수 있도록 일정 이상의 강도를 갖는 재료의 제1 금형부, 또는 상기 제1 금형부의 재료와 다르면서 상기 제1 금형부보다 열전달율이 높은 재료의 제2 금형부 중 어느 하나를 제작하는 제1 단계와;

상기 제1, 제2 금형부 중 제작된 어느 하나를 성형틀 내에 위치시키고, 상기 제1, 제2 금형부 중 제작된 어느 하나의 일면에 다수 개의 냉각채널들을 상호 교차되는 그물망 구조로 배열시키는 제2 단계; 및

상기 제1, 제2 금형부 중 나머지 다른 하나의 재료를 상기 성형틀의 내부에 주입하여 성형하는 제3 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 그물망 구조의 냉각채널을 구비한 금형의 제작방법.
청구항 4에 있어서, 상기 제2 단계에서 상기 다수 개의 냉각채널들은 상기 제1 금형부에 형성된 사출공간을 고려하여 절곡 변형되는 것을 특징으로 하는 그물망 구조의 냉각채널을 구비한 금형의 제작방법.