KR100822125B1 - 공사출 성형 시스템 제어 장치, 공사출 몰드, 몰드 공동 내로의 제2 용융물 사출 방지 방법 및 다층 성형 물품 사출 성형 방법 - Google Patents

Abstract

공사출 성형 시스템 제어 장치 및 방법은, 제1 용융물의 비교적 소량을 공사출 핫 러너 노즐 내의 제1 용융물 채널의 먼 단부로부터 공사출 핫 러너 노즐 내의 제2 용융물 채널의 먼 단부로 유동시키기 위해 제2 용융물 상의 압력을 저감하도록 구성되는 유동 제어 구조물 및/또는 단계를 포함한다. 이는 다음 제1 용융물 샷이 사출될 때 제2 용융물의 상당량이 몰드 공동 내로 끌려들어가는 것을 방지한다.

공사출 핫 러너 노즐, 용융물 채널, 유동 제어 구조물, 압력 저감 구조물, 용융물 슈팅 포트, 체크 밸브

Description

공사출 성형 시스템 제어 장치, 공사출 몰드, 몰드 공동 내로의 제2 용융물 사출 방지 방법 및 다층 성형 물품 사출 성형 방법 {COINJECTION MOLDING SYSTEM CONTROL APPARATUS, COINJECTION MOLD, METHOD OF PREVENTING A SECOND MELT FROM BEING INJECTED INTO A MOLD CAVITY AND METHOD OF INJECTION MOLDING A MULTILAYER MOLDED ARTICLE}

본 발명은 공사출 핫 러너 시스템에 용융물을 공급하기 위한 제어 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 몰드 공동에 적어도 두 개의 용융물 재료를 사출하기 위한 공사출 슈팅 포트중 적어도 하나를 작동시키기 위해 DCF(Dynamic Clamp Feed)를 사용하는 것이 바람직하다. 용융물 재료중 하나는 공정 중에 다른 재료의 노즐 용융물 채널 내로 역류되는 것이 바람직하다. 이 감압(decompression) 단계는 슈팅 포트의 재충진 이후에 이루어지는 것이 바람직하다.

공사출 성형(coinjection molding)은 통상 적층 벽 구조를 갖는 다층 플라스틱 패키징 물품을 성형하는데 사용된다. 각각의 층은 통상 단일 노즐 구조물 내의 상이한 환형 또는 원형 통로를 통해서 이동하며, 각각의 층은 동일 게이트를 통해서 부분적으로, 순차적으로 사출된다. 일부 공사출 핫 러너 시스템은, 다중-공동 몰드의 각 공동이 성형 사이클에서 그 수지의 정확한 정량을 수용하도록 하나의 플라스틱 수지의 재료를 계량하기 위해 슈팅 포트를 구비한다. 이러한 시스템은 또한 성형 공정 중에 용융물에 보충 압력을 부과하기 위해 슈팅 포트를 사용할 수도 있다. 이러한 시스템에서는, 몰드 공동에 수지를 사출하는 동안 수지가 슈팅 포트 로 역류하는 것을 방지하기 위해 체크 밸브가 종종 사용된다.

둘 다 Krishnakumar에 의한 미국 특허 제4,609,516호 및 4,990,301호는 슈팅 포트를 사용하는 핫 러너 시스템을 채용하는 공사출 성형 공정을 개시한다. 이들 양 특허는 몰드 공동에 다수의 재료가 사출되는 순서를 도시하는 순서도를 개시한다.

Schad에 의한 미국 특허 제6,152,721호는 공사출 핫 러너 시스템의 슈팅 포트를 작동시키기 위한 슈팅 포트 액추에이터 기구를 개시한다.

그러나, 오늘날의 공사출 노즐/슈팅 포트 구조에서는, 상이한 성형 사이클 단계 중에 체크 밸브와 밸브 게이트 사이에 트랩되는 수지 재료가 가압 상태로 남아있다. 이 결과 종종 수지가 원치않게 밸브 게이트 및/또는 몰드 공동 내로 흘러들거나 누설된다. 보다 구체적으로, 밸브 게이트가 다음 제1 수지 샷을 사출하기 위해 후퇴될 때 공사출 노즐 용융물 채널 내의 제2 수지가 가압 상태로 남아있으면, 제2 수지의 일부는 그 용융물 채널의 전방으로 이동하고, 게이트 영역으로 이동할 수도 있다. 이후, 다음 제1 수지 샷이 게이트를 통해서 이동할 때, 이는 상기 제2 수지 부분을 끌고 들어갈 수 있다. 제1 수지 샷 중에 제2 수지가 존재하면 결함 부품이 제조될 수 있다. 종래 기술에서는 체크 밸브와 밸브 게이트 사이에서의 이러한 압력 생성을 완화하기 위한 어떠한 수단도 제안한 바 없다. 감압 밸브로서 작용하도록 신규 구조물을 채택하게 되면 성형기의 기계적 구조가 복잡해질 것이고, 이는 제작비 및 유지보수 비용의 증대를 초래한다.

따라서, 성형 사이클 중에 체크 밸브와 밸브 게이트 사이에서의 압력 생성을 완화할 수 있는 공사출 성형 제어 장치가 요구된다. 양호하게는, 이러한 해결책은 실시하고 유지하기 위한 최소의 새로운 하드웨어 및/또는 소프트웨어를 요구할 것이다.

본 발명의 장점은 종래 기술의 문제점을 해결하고, 성형 사이클 도중에 체크 밸브와 밸브 게이트 사이에 압력이 생성되는 것을 완화시키는 공사출 성형기 제어 시스템을 제공하는 것이다. 양호하게는, 이 제어 시스템은 소량의 제1 수지가 밸브 게이트 내로 유동하고 공사출 핫 러너 노즐 내의 제2 용융물 채널 내로 유동할 수 있도록 공사출 핫 러너 노즐의 제2 용융물 채널 내의 제2 수지 상의 압력을 저감하여, 압력을 동등화하고, 제1 수지의 다음 샷이 사출될 때 제2 수지가 공동 내로 끌려들어가는 것을 방지하도록 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 제1 태양에 따르면, 제1 용융물을 공사출 핫 러너 노즐 내의 제1 용융물 채널로부터 공사출 핫 러너 노즐 내의 제2 용융물 채널로 유동시키도록 구성되는 유동 제어 구조물을 포함하는 공사출 성형 시스템 제어 장치에 대해 구조 및/또는 단계의 신규한 조합이 제공된다. 유동 제어 구조물은 제2 용융물 슈팅 포트와, 제2 용융물 슈팅 포트 피스톤과, 판, 로드, 제2 피스톤 및 제2 실린더를 포함하는 작동 구조물을 포함한다.

본 발명의 제2 태양에 따르면, 게이트를 갖는 몰드 공동, 및 제1 용융물 채널과 제2 용융물 채널을 갖는 공사출 핫 러너 노즐을 구비하는 공사출 몰드에 대해 구조 및/또는 단계의 신규한 조합이 제공된다. 상기 공사출 핫 러너 노즐은 (i) 제1 용융물을 상기 몰드 게이트와 상기 제1 용융물 채널을 통해서 상기 몰드 공동 내로 사출하고 (ⅱ) 제2 용융물을 상기 몰드 게이트와 상기 제2 용융물 채널을 통해서 상기 몰드 공동 내로 사출하도록 구성된다. 밸브 스템은 상기 몰드 게이트를 개폐하도록 구성된다. 제1 핫 러너 매니폴드는 상기 제1 용융물 채널에 제1 용융물을 제공하도록 구성되고, 제2 핫 러너 매니폴드는 상기 제2 용융물 채널에 제2 용융물을 제공하도록 구성된다. 압력 저감 구조물은 제1 용융물이 상기 몰드 공동 내로 사출되기 전에 제2 핫 러너 매니폴드 내의 제2 용융물 상의 압력을 저감하도록 구성된다.

본 발명의 제3 태양에 따르면, 공사출 핫 러너 노즐에 있어서, 제1 용융물이 공사출 핫 러너 노즐을 통해서 사출될 때 제2 용융물의 일부가 몰드 공동 내로 사출되는 것을 방지하는 방법에 대해 신규한 단계 조합이 제공된다. 제1 용융물의 일부를 공사출 핫 러너 노즐 내의 제1 용융물 채널로부터 공사출 핫 러너 노즐 내의 제2 용융물 채널의 먼 단부로 유동시키도록 공사출 핫 러너 노즐 내의 제2 용융물 상의 압력이 저감된다.

본 발명의 제4 태양에 따르면, 제1 및 제2 용융물로 다층 성형 물품을 사출 성형하는 방법이며, (i) 성형될 물품의 제1 층의 적어도 일부를 형성하기 위해 제1 용융물을 공사출 핫 러너 노즐 내의 제1 용융물 채널을 통해서, 밸브 게이트를 통해서, 몰드 공동 내로 사출하는 단계, (ⅱ) 성형될 물품의 제2 층의 적어도 일부를 형성하기 위해 제2 용융물을 공사출 핫 러너 노즐 내의 제2 용융물 채널을 통해서, 밸브 게이트를 통해서, 몰드 공동 내로 사출하는 단계, 및 (ⅲ) 제2 용융물의 먼 부분이 제2 용융물 채널의 먼 단부로부터 멀리 이동되도록 제2 용융물 상의 압력을 저감하는 단계를 포함하는 사출 성형 방법에 대해 신규한 단계 조합이 제공된다.

이제 본 발명의 오늘날 바람직한 특징의 예시적인 실시예에 대하여 첨부도면을 참조하여 설명할 것이다.

도1은 양 슈팅 포트가 충진되고 몰드가 폐쇄되어 있는, 성형 사이클의 시작을 도시하는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공사출 핫 러너 몰드의 개략 단면도이다.

도2는 클램프가 슈팅 포트중 하나를 작동시켜 "A" 수지를 몰드 내로 사출하는, 성형 사이클의 다음 단계를 도시하는 도1 몰드의 개략 단면도이다.

도3은 이동반 뒤의 판이 다른 슈팅 포트를 작동시켜 "C" 수지를 몰드 내로 사출하는, 성형 사이클의 다음 단계를 도시하는 도1 몰드의 개략 단면도이다.

도4는 밸브 스템이 개방 위치에 있고 수지 "A"가 노즐 조립체의 "C" 수지 채널로 밀려나는 것을 도시하는, 성형 사이클의 다음 단계에서의 도1 몰드의 노즐 조립체의 개략 단면도이다.

도5는 밸브 스템이 폐쇄 위치에 있는 것을 도시하는, 성형 사이클의 다음 단계에서의 도4 실시예의 노즐 조립체의 개략 단면도이다.

도6은 밸브 게이트가 폐쇄되고, 성형 부품이 냉각되며, "C" 샷 크기가 설정된 것을 도시하는, 성형 사이클의 다음 단계에서의 도1 몰드의 개략 단면도이다.

도7은 "A" 사출기 유닛이 "A" 슈팅 포트를 충진하고 "C" 사출기 유닛이 "C" 슈팅 포트를 충진하거나 충진완료한 것을 도시하는, 성형 사이클의 다음 단계에서의 도1 몰드의 개략 단면도이다.

도8은 몰드가 개방 위치에 있고 부품이 방출되는 것을 도시하는, 성형 사이 클의 다음 단계에서의 도1 몰드의 개략 단면도이다.

도9는 몰드 구조물에 포함된 "C" 슈팅 포트 액추에이터 및 "A" 사출기 유닛과 나란히 장착된 "C" 사출기 유닛을 도시하는, 몰드의 제2 실시예의 개략 단면도이다.

도10은 성형 공정의 각 단계를 도시하는 순서도이다.

1. 서론

본 발명은 이제 플라스틱 수지 공사출 성형기가 "A" 수지와 "C" 수지를 공사출 핫 러너 노즐을 통해서 몰드 공동에 사출하는 몇가지 실시예에 대해 설명할 것이다.

간략히 말해서, 본 발명의 바람직한 실시예는, 공사출 핫 러너 노즐 내의 제2 수지의 용융물 유동 방향을 역전시켜서, 성형 사이클 도중에 제1 수지를 제2 수지의 공사출 핫 러너 노즐 용융물 채널 내로 유동시킨다. 이는 제2 수지 상의 압력을 저감시켜, 제2 수지가 원치않게 몰드 공동 내로 유동하는 것을 방지한다. 이 유동 역전은 슈팅 포트의 재충진 이후 제2 수지를 감압하여 수지 상의 압력이 동등해지도록 제2 수지가 역류할 수 있게 함으로써 이루어질 수 있다. 감압 특징은 볼 체크 밸브와 함께 작동하는 것이 바람직하며, 따라서 체크 밸브는 제2 수지가 제2 사출 유닛에 진입하는 것을 방지한다. 따라서 이러한 감압 제어 구성은 실시를 위한 외부 기구 또는 기타 하드웨어를 전혀 필요로 하지 않으며, 자급(自給)적이고, 감압 체적 및/또는 압력을 가변 제어할 수 있다. 특히 바람직한 실시예에서는, 수지 유동성 및 반응성을 향상시키기 위해 조형 기뢰(shaped torpedo)가 체크 밸브 폐쇄체로서 사용될 수 있다.

2. 바람직한 실시예의 구성

도1 내지 도8은 공사출 핫 러너 몰드와 그 상세중 일부의 개략 단면도로서, 다층 벽을 갖는 성형 부품 또는 물품을 제조하기 위한 성형 사이클 도중의 여러 단계에서의 시스템을 도시한다. 도10은 성형 공정에서의 각 단계를 순차적으로 도시하며 도1 내지 도8에 대응하는 순서도이다.

도1을 참조하면, 몰드는 코어 블록(10)과 공동 블록(11)을 구비하며, 이들 블록이 함께 몰드 공동(12)을 형성한다. 공사출 핫 러너 노즐(13)은 수지 "A"와 같은 제1 용융물을 이송하기 위한 제1 용융물 채널(14), 및 수지 "C"와 같은 제2 용융물을 이송하기 위한 제2 용융물 채널(15)을 구비한다. 상기 노즐은 히터(16)에 의해 작동 온도로 유지되고, 위치결정 절연체(17)에 의해 공동 블록(11) 내에 위치되며, 스프링 팩(18)에 의해 매니폴드와 밀봉 접촉된다. 공사출 핫 러너 노즐(13)은 또한 용융물 채널(14, 15)을 몰드 공동(12)에 연결하는 게이트(22)를 개폐하도록 실린더(21) 내의 피스톤(20)에 의해 작동되는 밸브 스템(19)을 수용한다.

상기 몰드는 두 개의 핫 러너 매니폴드를 갖는다. 제1 핫 러너 매니폴드(30)는 수지 "A"를 취급하고, 히터(31)에 의해 수지 "A"에 대한 최적의 작동 온도로 유지된다. 제1 핫 러너 매니폴드(30)에는, 수지 "A"를 제1 기계 사출 유닛(33)으로부터 이송하는 제1 스프루(sprue: 탕구)(32)가 부착된다. 제1 핫 러너 매니폴드(30)에는 또한 제1 용융물 슈팅 포트 피스톤(35)을 수용하는 제1 용융물 슈팅 포트(34)가 부착된다. 제2 핫 러너 매니폴드(40)는 수지 "C"를 취급하고, 히터(41)에 의해 수지 "C"에 대한 최적의 작동 온도로 유지된다. 제2 핫 러너 매니폴드(40)에는, 수지 "C"를 제2 기계 사출 유닛(43)으로부터 이송하는 제2 스프루(42)가 부착된다. 제2 핫 러너 매니폴드(40)에는 또한 제2 슈팅 포트 피스톤(45)을 수용하는 제2 슈팅 포트(44)가 부착된다. 조합된 제1 및 제2 매니폴드 구성이 부품의 열 팽창을 다룰 수 있도록 제2 핫 러너 매니폴드(40)는 보상 요소(46)에 의해 제1 핫 러너 매니폴드(30)로부터 이격된다.

제1 핫 러너 매니폴드(30)와 제2 핫 러너 매니폴드(40) 양자는, 볼트(도시되지 않음)와 같은 체결 수단에 의해 공동 블록(11)에 결합되는 매니폴드 판(50)에 배치된다. 양 매니폴드(30, 40)는 그 각각의 용융물 채널이 공사출 핫 러너 노즐(13) 내의 그 상대 용융물 채널과 정렬하여 밀봉되도록 공사출 핫 러너 노즐(13)에 대해 밀봉되어, 밸브 스템(19)이 개방되고 각각의 슈팅 포트 피스톤(35, 45)이 작동될 때 수지 "A"와 "C" 각각을 슈팅 포트(34, 44)로부터 몰드 공동(12)으로 이송한다.

매니폴드 판(50)은 기계 고정반(53)에 체결되는 매니폴드 배킹판(52)에 장착된 가이드 핀(51)에 배치되어 안내된다. 제1 사출 유닛(33)이 제1 용융물 슈팅 포트(34)를 수지 "A"로 충진할 때, 슈팅 포트 내로의 수지 진입은 매니폴드/공동 블록 조립체를 도1에 도시하듯이 매니폴드 배킹판(52)으로부터 거리 "b"만큼 변위시킨다. (이동반(63)에 부착되는) 칼럼(67)을 통한 기계 클램프 피스톤(60)의 작동은, 몰드 조립체를 고정반(53)쪽으로 이동시켜서 상기 거리 "b"를 없애고, 제1 용융물 슈팅 포트 피스톤(35)(매니폴드 배킹판(52) 및/또는 고정반(53)에 고정 결합됨)이 수지 "A"를 제1 용융물 슈팅 포트(34)로부터 제1 핫 러너 용융물 채널(70)을 통해서 공사출 핫 러너 노즐(13)의 제1 용융물 채널(14) 내로 또한 그로인해 몰드 공동(12) 내로 사출하게 한다. 제1 공급 채널(37) 내의 제1 볼 체크 밸브(36)는 사출된 수지가 제1 사출 유닛(33) 내로 역류하는 것을 방지한다. 제1 사출 유닛(33)은 제1 사출 유닛(33)에 결합된 제1 실린더(54)와 고정반(53)에 연결되는 제1 피스톤(55)에 의해 매니폴드와 공동 블록의 이러한 이동 중에 제1 스프루(32)와 밀봉 접촉 상태로 유지된다.

제2 슈팅 포트 피스톤(45)은, 기계의 이동반(63) 뒤에 장착되고 제2 실린더(69) 내에 배치된 제2 피스톤(68)에 의해 이동되는 판(62)에 연결되는 로드(rod)(61)에 의해 작동된다. 제2 사출 유닛(43)이 제2 슈팅 포트(44)를 수지 "C"로 충진할 때, 슈팅 포트 내로의 수지 진입은 제2 슈팅 포트 피스톤(45)을, 판(62)에 의해 수지 "C"에 대한 소정의 샷 크기에 위치한 로드(61)와 접촉할 때까지 제2 핫 러너 매니폴드(40)로부터 변위시킨다. 판(62)이 전방 이동하면 로드(61)는 제2 슈팅 포트 피스톤(45)을 전진시키며 수지 "C"를 제2 슈팅 포트(44)로부터 매니폴드(40) 내의 제2 핫 러너 채널(64), 공사출 핫 러너 노즐(13) 내의 제2 용융물 채널(15)을 통해서, 또한 개방 밸브 게이트(22)를 통해서 몰드 공동(12) 내로 배출한다. 제2 공급 채널(66) 내의 제2 볼 체크 밸브(65)는 사출된 수지가 제2 사출 유닛(43) 내로 역류하는 것을 방지한다. 제2 사출 유닛(43)은 몰드 조립체 위에 장착되어 몰드의 가동 섹션과 함께 이동함으로써 성형 사이클 내내 제2 스프루(42)와의 밀봉 접촉을 유지한다.

체크 밸브(36, 65)는 볼 폐쇄체의 직경보다 적어도 두 배 긴 종방향 길이를 갖는 체크 밸브 챔버 내에서 이동하는 폐쇄체로서 볼을 사용하는 것이 바람직하다. 대체 실시예에서, 체크 밸브 챔버 길이는 볼 직경보다 세 배 이상일 수 있으며, 볼 직경의 두 배가 가장 바람직하다. 이제 볼이 긴 체크 밸브 챔버 내에서 연장된 길이를 이동하기 때문에, 이는 대응 슈팅 포트 내에서의 샷 크기를 감소시키지 않고도 대응 핫 러너 용융물 채널내 수지에 대해 약간의 감압을 제공한다. 이 대체 실시예에서는, 볼 주위에서의 일체의 수지 유동을 차단하도록 볼 직경이 체크 밸브 챔버의 내경과 거의 매치되는 것이 바람직하다.

다른 대체 실시예에서는, 개선된 수지 유동 제어를 제공하기 위해 체크 밸브 폐쇄체가 볼 이외의 다른 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 폐쇄체는 하나 이상의 원추형 단부를 갖는 실린더를 포함할 수 있다. 아니면, 폐쇄체는 수지의 정확한 유동 제어를 달성하기 위해 체크 밸브 챔버 내의 대응 형상과 협력하도록 구성된 공기역학적 유선형 형상을 가질 수도 있다. 이러한 폐쇄체는 그 내부에 수지가 통과할 수 있도록 배치되는 하나 이상의 종방향 슬롯을 구비함으로써 특정 환경에서 수지의 보다 정밀한 유동/압력 제어를 제공할 수 있다. 이러한 대안적인 "기뢰" 형상은 통과 유동하는 수지를 차등 및/또는 가변 압력 제어하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 기뢰는 그 길이에 걸쳐서 차등 압력을 갖도록 설계될 수 있다.

다양한 기계 요소(예를 들면, 제1 및 제2 사출 유닛(33, 43), 클램프 피스톤(60), 판(62), 제2 피스톤 및 실린더(68, 69) 등)의 움직임을 제어하기 위해, 임의 형태의 콘트롤러 또는 프로세서(100)가 다양한 공지된 액추에이터(도시되지 않음)를 제어하는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 하나 이상의 범용 컴퓨터, ASIC(Application Specific Integrated Circuit), DSP(Digital Signal Processor), 게이트 어레이, 아날로그 회로, 전용 디지털 및/또는 아날로그 프로세서, 배선(hard-wired) 회로 등이 입력을 수신하여 본원에 개시된 여러 제어가능한 부품에 출력을 제공할 수 있다. 하나 이상의 이러한 콘트롤러 또는 프로세서를 제어하기 위한 지령은 플로피 디스켓, 하드 드라이브, CD-ROM, RAM, EEPROM, 자성 매체, 광학 매체, 광자기 매체 등과 같은 임의의 바람직한 컴퓨터-판독가능한 매체 및/또는 데이터 구조물에 저장될 수 있다.

3. 바람직한 실시예의 과정

작동 시에, 성형 사이클은 도1에 도시된 구조, 즉 양 슈팅 포트(34, 44)가 그 각각의 수지로 충진되고 밸브 게이트(19)가 폐쇄되며 몰드 코어 블록(10)과 몰드 공동 블록(11)이 폐쇄된 구조에서 시작된다. 도2는 성형 사이클에서의 다음 단계를 도시한다. 밸브 게이트(19)는 밸브 스템 피스톤(20)에 의해 개방되어 있고, 기계 클램프 피스톤(60)은 칼럼(67)을 이동시키도록 작동되며, 이로인해 이동반(63), 몰드 코어 블록(10), 몰드 공동 블록(11), 및 매니폴드 조립체는 거리 "b"가 점유될 때까지 고정반(53)을 향하여 이동된다. 이 작용은 제1 용융물 슈팅 포트(34) 내의 수지 "A"를 제1 핫 러너 용융물 채널(70) 및 공사출 핫 러너 노즐(13) 내의 제1 용융물 채널(14)을 통해서 몰드 공동(12) 내로 사출하는 제1 용융물 슈팅 포트 피스톤(35)을 변위시킨다. 이 계량된 수지 "A"의 제1 샷은 몰드 공동(12)을 적어도 부분적으로 충진한다.

도3은 성형 사이클에서의 다음 단계를 도시한다. 판(62)은 로드(61)를 제2 슈팅 포트 피스톤(45)에 대해 밀어내도록 작동되며, 제2 슈팅 포트 피스톤은 제2 슈팅 포트(44) 내의 수지 "C"를 제2 핫 러너 매니폴드(40) 내의 제2 핫 러너 용융물 채널(64) 및 공사출 핫 러너 노즐(13) 내의 제2 용융물 채널(15)을 통해서 몰드 공동(12) 내로 사출한다. 이 계량된 수지 "C"의 제2 샷은 바람직하게 수지 "A"의 이전 계량된 샷 내에서 유동하여, 수지 "A"를 공동을 따라서 더 밀어내고 부품 내에 공지된 방식으로 다층 벽을 셋업한다. 이제까지 사출된 수지의 조합된 양은 몰드 공동(12)을 부분적으로만 충진하는 것이 바람직하다.

이후 제1 사출 유닛(33)은 수지 "A"의 제2 샷(수지의 샷은 전부 셋)을 제1 스프루(32) 내의 제1 스프루 용융물 채널(71), 제1 용융물 슈팅 포트(34) 내의 제1 체크 밸브 공급 채널(37)을 통해서 직접 사출하여, 제1 볼 체크 밸브(36) 내의 볼을 도시된 그 개방 위치로 밀어낸다. 이후 수지 "A"의 제2 샷은 제1 핫 러너 매니폴드(30) 내의 제1 핫 러너 용융물 채널(70)을 통해서 그리고 최종적으로 공사출 핫 러너 노즐(13) 내의 제1 용융물 채널(14)을 통해서 이동하여 몰드 공동(12)을 충진 및 패킹한다. 이 때 몰드는 클램프 피스톤(60)에 의해 밀접하게 클램핑되기 때문에, 슈팅 포트 피스톤(35)에 작용하는, 제1 스프루 용융물 채널(71)을 통해서 유동하는 용융물 상의 압력은 클램프력으로 인해 피스톤(35)이 이동할 수 없으므로 슈팅 포트(34)에 진입할 수 없다.

바람직한 실시예에 따른 감압 특징이 도4에 보다 자세히 도시되어 있다. 감압 단계는 제3 샷이 사출되고 패킹 단계가 시작된 후에 이루어지는 것이 바람직하다. 물론, 감압은 특정 사출 용도에 따라서 아무 때나 임의의 용융물 채널/슈팅 포트 조합으로 이루어질 수 있다. 도4는 성형 사이클의 다음 단계에서의, 도1의 몰드의 공사출 핫 러너 노즐(13)을 도시하며, 밸브 스템(19)이 개방 위치에 있고, 수지 "A"가 공사출 핫 러너 노즐(13)의 "C" 수지 용융물 채널(15) 내로 밀려나오는 것을 도시한다. 이는 제2 슈팅 포트 피스톤(45)으로부터 "예비-후퇴" 상태로 지칭되는 소정 상태로 로드(61)를 약간(예를 들면, 1.0mm) 견인하도록 판(62)을 후퇴시킴으로써 달성된다. 성형 사이클의 이 시점에서 개방 게이트(22)를 통해서 성형 물품을 패킹하는, 공사출 핫 러너 노즐(13)의 "A" 용융물 채널(14) 내의 가압 수지는, "C" 슈팅 포트 내의 압력이 "A" 수지 패킹 압력과 평형을 이룰 때까지, "A" 수지의 먼 부분의 소량이 제1 용융물 채널(14)의 먼 단부로부터 및/또는 공동(12)으로부터 및/또는 게이트(22)로부터 공사출 핫 러너 노즐(13) 내의 "C" 용융물 채널(15) 내로 유출되게 한다. 따라서, "C" 수지의 먼 부분은 제2 용융물 채널(15)의 먼 단부로부터 멀리 상향 이동하여, "A" 수지의 다음 샷이 사출될 때 "C" 수지의 상당량이 몰드 공동에 진입하지 못하게 한다.

수지 "C"의 이 감압 역류 중에, "C" 수지 볼 체크 밸브(65)는 "C" 수지가 "C" 사출기 유닛(43) 내로 역류하는 것을 방지하고, 따라서 "C" 슈팅 포트 피스톤(45)을, 판(62)에 의해 이 "예비-후퇴" 상태로 유지된 로드(61)와 접촉할 때까지 후방 이동시킨다. 소량의 "A" 수지가 공사출 핫 러너 노즐(13) 내의 "C" 채널(15)에 진입할 수 있게 됨으로써, 다음 성형 사이클이 시작될 때("A" 수지의 제1 샷이 사출될 때), "C" 수지가 그 제1 샷 내로 전혀 유출되지 않을 것이다. 이는 "A" 수지의 제1 샷이 일체의 "C" 수지에 의해 오염되지 않아야 하기 때문에 유리하며, 그렇지 않을 경우 성형 물품은 내부에 갭이나 구멍이 난 층을 가질 수 있고, 결함 부품을 만들 수 있다. "C" 수지 노즐 용융물 채널 내에 소량의 "A" 수지가 존재하는 것은 불리하지 않은 바, "C" 수지의 다음 샷이 "A" 수지의 제1 샷을 이미 수용하고 있는 몰드 공동에 사출될 것이기 때문이다.

도5는 제1 사출 유닛(33)에 의해 유지되는 패킹 압력의 짧은 인터벌 이후에 밸브 스템(19)이 피스톤(20)에 의해 폐쇄되고 성형 부품이 계속 냉각되는, 성형 사이클의 다음 단계를 도시한다.

도6은 성형 사이클에서의 다음 단계를 도시한다. 성형 물품 또는 부품의 냉각 중에, "C" 슈팅 포트(44)에서의 샷 크기는 로드(61)를 소정의 "후퇴" 상태로 더 후퇴시킴으로써 설정된다. 이는 판(62)을 소정 위치로 후퇴시키도록 제2 실린더(69) 내에서 작동하는 제2 피스톤(68)에 의해 이루어진다. 성형 부품이 계속 냉각됨에 따라, 제2 슈팅 포트(44)는, 제2 스프루 용융물 채널(74)을 통해서 수지 "C"를 공급하는 제2 사출기(43)에 의해서 수지 "C"로 재충진된다. 밸브 스템(19)이 폐쇄 위치에 있기 때문에, 진입하는 수지 "C"는 제2 슈팅 포트(44) 내로만 유동할 수 있고, 따라서 제2 슈팅 포트 피스톤(45)을 로드(61) 및 판(62)과 접촉할 때까지 변위시켜 샷 크기를 소정 크기로 제한할 수 있다. 제2 슈팅 포트(44)에는 잔여 압력이 남아있는 바, 그 피스톤(45)이 로드(61)에 의한 이동이 억제되기 때문이다. 대안적으로, "C" 슈팅 포트(44)의 재충진은 "A" 수지 슈팅 포트(34)의 재충진과 동시에 이루어질 수 있는 바, 양 매니폴드(30, 40)(및 그 각각의 사출 유닛(33, 43))가 독립적으로 작동될 수 있기 때문이다. 제2 슈팅 포트(44)가 재충진된 후, 판(62)은 로드(61)를 계속 후퇴시켜 제2 슈팅 포트(44) 내의 수지 "C"를 감압시키도록 작동되고, 따라서 로드(61)의 먼 단부는 도7에 도시하듯이 공동 블록(11)으로부터 빠져나간다. 이로인해 로드(61)는 도8에 도시하듯이 몰드가 개방될 때 몰드 분할선 위에서 노출되지 않는 것이 보장된다.

도7은 소정의 냉각 기간 이후 클램프 피스톤(60)이 감압되고 제1 용융물 슈팅 포트(34)가 제1 체크 밸브 공급 채널(37)을 통해서 수지 "A"를 공급하는 제1 사출 유닛(33)에 의해 수지 "A"로 재충진되는 것을 도시한다. 밸브 스템(19)이 폐쇄 위치에 있기 때문에, 유입되는 수지 "A"는 제1 용융물 슈팅 포트(34) 내로만 유동할 수 있고, 따라서 제1 용융물 슈팅 포트 피스톤(35)을 변위시키며, 이 피스톤이 다시 가동 몰드부(코어 블록(10), 공동 블록(11), 매니폴드(30, 40), 및 매니폴드 판(50))와 이동반(63)을 매니폴드 배킹판(52)으로부터 멀리 밀어내서, 도7에 도시하듯이 공간 "b"를 생성한다. 클램프 피스톤(60)의 위치는 "A" 슈팅 포트(34)에서의 샷 크기를 설정하기 위해 소정 위치에서 정지하도록 제어된다. 따라서, 유입되는 수지 "A"가 제1 용융물 슈팅 포트(34)를 충진했을 때, 그 안에는 잔여 압력이 남아있는 바, 이는 슈팅 포트 실린더가 클램프 피스톤(60)에 의해 이동 억제되기 때문이다. "C" 슈팅 포트는 아직 재충진되지 않았으면, 대체 사이클 사건(event)으로서 전술된 바와 같이 "A" 슈팅 포트의 재충진과 동시에 재충진될 수 있다.

도8은 성형 사이클에서의 최종 단계를 도시한다. 성형 부품은 방출되기 위해 충분히 냉각되며, 따라서 몰드가 개방되어 제1 용융물 슈팅 포트(34) 내의 수지 "A"를 감압시키고, 성형 부품(73)은 종래 방식으로 코어 블록(10)으로부터 방출된다. 필요할 경우 방출된 부품을 집어내기 위해 로봇이 진입할 수 있도록 분할선을 클리어하기 위해 로드(61)가 후퇴됨에 유의해야 한다. 양 슈팅 포트(34, 44)는 재충진되었으며, 몰드가 사이클을 계속하기 위해 폐쇄될 때 사출할 준비가 된다.

도9는 "C" 슈팅 포트 제어판(80)과 그 작동 수단(81)(바람직하게는 도시하듯이 피스톤과 실린더)이 몰드의 몰드 코어 절반부(10) 내에 구성되는 대체 실시예를 도시한다. 또한, "C" 수지 사출기 유닛(82)은 "A" 수지 사출기 유닛(85)과 나란히 장착되고, 성형 사이클 내내 실린더 수단(84)에 의해 "C" 매니폴드 스프루(83)와 밀봉 접촉 유지된다.

도10은 전체 성형 사이클을 나타내는 사건들의 순서도이다. 도시하듯이, 성형 사이클은 몰드 코어(10)와 몰드 공동(11)이 폐쇄되고 슈팅 포트(34, 44)가 그 각각의 수지 "A"와 "C"로 충진된 상태에서 시작된다. 가동 핫 러너 매니폴드(30, 40)와 매니폴드 판(50) 사이에는 공간 "b"가 설정된다. 이후, 밸브 스템(19)이 개방되어, 게이트(22)를 개방한다. 클램프 피스톤(60)은 이후 조합된 코어 블록, 공동 블록, 및 핫 러너 매니폴드를 매니폴드 판(50) 쪽으로 가압하여, 수지 "A"의 계량된 샷을 제1 용융물 슈팅 포트(34)로부터 공동(12) 내로 사출한다. 클램프 피스톤(64)은 수지 "A"의 소정 샷이 공동(12) 내로 적절히 사출되도록 보장하기 위해 클램프 중량을 인가한다. 이후 피스톤(68)과 실린더(69)는 수지 "C"를 제2 슈팅 포트(44)로부터 공동(12) 내로 배출하도록 판(62)과 로드(61)를 구동한다. 수지 "A"의 제2 샷은 몰드 공동이 충진될 때까지 제1 사출 유닛(33)에 의해 사출된다. 이후 제1 사출 유닛(33)은 패킹 압력을 잠깐 유지한다. 이후 수지 "C"는 전술했듯이 판(62)의 후방 이동에 의해 감압되는 것이 바람직하다. 즉, 제1 사출 유닛(33)은 피스톤(68)과 실린더(69)가 판(62)과 로드(61)를 후퇴시키는 동안 사출 압력을 유지하고, 제2 슈팅 포트 피스톤(45)을 후퇴시켜 전술했듯이 소량의 수지 "A"가 공사출 핫 러너 노즐(13) 내의 "C" 수지 용융물 채널에 진입할 수 있게 한다.

이후, 밸브 스템(19)은 전방으로 이동하여 밸브 게이트(22)를 폐쇄한다. 이 구성에서, 성형 부품이 냉각된다. 부품이 냉각되는 동안, 판(62)은 "C" 수지의 다음 계량된 샷을 위해서 소정 위치로 후퇴한다. 이후 제2 사출 유닛(43)이 제2 슈팅 포트(44)를 수지 "C"로 재충진한다. 이후 "C" 수지 슈팅 포트(44)가 감압되고, "C" 사출 유닛(43)은 회수된다. 이 공정 중에 아무 때나 몰드가 클램핑되고 있지 않을 때 "A" 사출 유닛(33)은 "A" 슈팅 포트(34)를 재충진하고, 전술했듯이 핫 러너 매니폴드(30, 40)를 고정반(53)으로부터 거리 "b"만큼 분리시킨다. "A" 슈팅 포트(34)는 거리 "b"의 조작에 의해 감압될 수 있고, 이후 "A" 사출 유닛(33)이 회수된다. 최종적으로, 몰드가 개방되고 성형 부품이 방출된다.

4. 결론

본 발명에 따른 유리한 특징에는 하기 사항이 포함된다:

ㄱ) 수지들 중 하나가 다른 수지의 노즐 조립체 내의 용융물 채널에 진입하기 위해 역방향으로 유동하는 공사출 성형 공정.

ㄴ) 슈팅 포트 중 적어도 하나가 충진 이후 그 배출 이전에 감압되는 공사출 성형 공정.

따라서, 전술한 것은 성형 사이클 중에 체크 밸브와 밸브 게이트 사이의 수지에 축적되는 압력을 완화할 수 있는 공사출 성형 제어 시스템이다.

첨부도면에서 블록으로 지칭되거나 개략 도시된 개별 부품은 모두 사출 성형 분야에서 주지된 것이며, 그 특정 구조 및 작동은 본 발명을 실시하기 위한 최선의 모드 또는 작동에 중요하지 않다.

본 발명을 오늘날 바람직한 실시예일 것으로 간주되는 것을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 않는 것임을 알아야 한다. 오히려, 본 발명은 청구범위의 범주에 포함되는 다양한 변형예 및 균등예를 커버하는 것으로 이해되어야 한다. 후술하는 청구범위의 범위는 이러한 변형예 및 균등한 구조와 기능을 모두 망라하도록 최광의로 해석되어야 할 것이다.

Claims (19)

1. 공사출 성형 시스템 제어 장치이며,

   유동 제어 구조물을 포함하고,

   상기 유동 제어 구조물은 예비-후퇴 상태로 작동될 수 있으며,

   상기 예비-후퇴 상태에서는 제1 용융물이 공사출 핫 러너 노즐(13) 내의 제1 용융물 채널(14)로부터 공사출 핫 러너 노즐(13) 내의 제2 용융물 채널(15)로 유동되는 공사출 성형 시스템 제어 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 유동 제어 구조물은 제1 용융물을 공사출 핫 러너 노즐(13)의 제1 용융물 채널(14)로부터, 밸브 게이트(22)를 통해서, 공사출 핫 러너 노즐(13) 내의 제2 용융물 채널(15) 내로 유동시키도록 구성되는 공사출 성형 시스템 제어 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 유동 제어 구조물은 제2 핫 러너 매니폴드(40) 내의 제2 용융물의 감압을 초래하도록 구성되는 공사출 성형 시스템 제어 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 유동 제어 구조물은,

   제2 용융물 슈팅 포트(44),

   제2 용융물 슈팅 포트 피스톤(45), 및

   상기 제2 용융물 슈팅 포트 피스톤(45)을 상기 제2 용융물 슈팅 포트(44) 내부의 제2 용융물 상의 압력을 저감하는 방향으로 이동시키도록 구성되는 작동 구조물을 포함하는 공사출 성형 시스템 제어 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 유동 제어 구조물은,

   밸브 스템(19),

   밸브 스템 피스톤(20),

   밸브 스템 피스톤 액추에이터(21), 및

   상기 밸브 스템 피스톤 액추에이터(21)와 작동 구조물을 제어하도록 구성되는 콘트롤러를 추가로 포함하는 공사출 성형 시스템 제어 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 밸브 스템(19)을 보유하도록 구성되는 공사출 핫 러너 노즐(13)을 추가로 포함하는 공사출 성형 시스템 제어 장치.
7. 공사출 몰드이며,

   게이트(22)를 갖는 몰드 공동(12),

   제1 용융물 채널(14)과 제2 용융물 채널(15)을 갖는 공사출 핫 러너 노즐(13)로서, (i) 제1 용융물을 상기 몰드 게이트(22)와 상기 제1 용융물 채널(14)을 통해서 상기 몰드 공동(12) 내로 사출하고 (ⅱ) 제2 용융물을 상기 몰드 게이트(22)와 상기 제2 용융물 채널을 통해서 상기 몰드 공동(12) 내로 사출하도록 구성되는 공사출 핫 러너 노즐(13),

   상기 몰드 게이트(22)를 개폐하도록 구성되는 밸브 스템(19),

   상기 제1 용융물 채널(14)에 제1 용융물을 제공하도록 구성되는 제1 핫 러너 매니폴드(30),

   상기 제2 용융물 채널(15)에 제2 용융물을 제공하도록 구성되는 제2 핫 러너 매니폴드(40), 및

   압력 저감 구조물을 포함하고,

   상기 압력 저감 구조물은 예비-후퇴 상태로 작동될 수 있으며,

   상기 예비-후퇴 상태는 상기 몰드 공동(12) 내에 제1 용융물이 사출되기 전에 제2 핫 러너 매니폴드(40) 내의 제2 용융물 상의 압력을 저감시키는 공사출 몰드.
8. 제7항에 있어서, 상기 압력 저감 구조물은 제1 용융물이 제2 용융물 채널(15) 내로 유동할 수 있도록, 제2 핫 러너 매니폴드(40) 내의 제2 용융물 상의 압력을 저감하도록 구성되는 공사출 몰드.
9. 제7항에 있어서, 제1 용융물을 제1 핫 러너 매니폴드(30) 내로 사출하도록 구성되는 제1 용융물 슈팅 포트(34),

   상기 제1 용융물 슈팅 포트(34)로부터 제1 용융물을 배출하도록 구성되는 제1 용융물 슈팅 포트 피스톤(35),

   제2 용융물을 제2 핫 러너 매니폴드(40) 내로 사출하도록 구성되는 제2 슈팅 포트(44), 및

   상기 제2 슈팅 포트(44)로부터 제2 용융물을 배출하도록 구성되는 제2 슈팅 포트 피스톤(45)을 추가로 포함하고,

   상기 압력 저감 구조물은 제2 슈팅 포트 피스톤(45)을 제2 슈팅 포트(44)로부터 후퇴시킴으로써 제2 핫 러너 매니폴드(40) 내의 제2 용융물 상의 압력을 저감하는 공사출 몰드.
10. 제9항에 있어서, 상기 압력 저감 구조물은 제2 슈팅 포트(44)가 충진된 후 상기 제2 슈팅 포트 피스톤(45)에 의해 배출되기 전에 제2 핫 러너 매니폴드(40) 내의 제2 용융물 상의 압력을 저감하는 공사출 몰드.
11. 제10항에 있어서, 제1 사출 유닛(33)으로부터 상기 제1 핫 러너 매니폴드(30)로의 제1 용융물 유동을 제어하도록 구성되는 제1 체크 밸브(36), 및

    제2 사출 유닛(43)으로부터 상기 제2 핫 러너 매니폴드(40)로의 제2 용융물 유동을 제어하도록 구성되는 제2 체크 밸브(65)를 추가로 포함하며,

    상기 제2 체크 밸브(65)는 상기 압력 저감 구조물이 제2 핫 러너 매니폴드(40) 내의 제2 용융물 상의 압력을 저감할 때 제2 용융물이 상기 제2 사출 유닛(43) 내로 역류하는 것을 방지하도록 구성되는 공사출 몰드.
12. 제11항에 있어서, 상기 제2 체크 밸브(65)는 비구형 형상을 갖는 밸브 폐쇄 기뢰(torpedo)를 구비하는 공사출 몰드.
13. 공사출 핫 러너 노즐에 있어서 제1 용융물이 공사출 핫 러너 노즐(13)을 통해서 사출될 때 제2 용융물이 몰드 공동(12) 내로 사출되는 것을 방지하는 방법이며,

    제1 용융물의 계량된 부분을 공사출 핫 러너 노즐(13) 내의 제1 용융물 채널(14)로부터 공사출 핫 러너 노즐(13) 내의 제2 용융물 채널(15)의 말단부로 유동시키도록 공사출 핫 러너 노즐(13) 내의 제2 용융물 상의 압력을 저감하기 위해 유동 제어 구조물을 예비-후퇴 상태로 작동시키는 단계를 포함하는 방법.
14. 제13항에 있어서, 상기 작동 단계는 제1 용융물을 제2 용융물 채널(15)의 말단부로 유동시키기에 충분한 거리만큼 제2 용융물 슈팅 포트 피스톤(45)을 제2 용융물 슈팅 포트(44)로부터 후퇴시키는 단계를 포함하는 방법.
15. 제14항에 있어서, 상기 작동 단계는 제2 용융물 슈팅 포트(44)가 제2 용융물로 충진된 후 제2 용융물 슈팅 포트(44)가 배출되기 전에 이루어지는 방법.
16. 제1 및 제2 용융물로 다층 성형 물품을 사출 성형하는 방법이며,

    성형될 물품의 제1 층을 형성하기 위해 제1 용융물을 공사출 핫 러너 노즐(13) 내의 제1 용융물 채널(14)을 통해서, 밸브 게이트(22)를 통해서, 몰드 공동(12) 내로 사출하는 단계,

    성형될 물품의 제2 층을 형성하기 위해 제2 용융물을 공사출 핫 러너 노즐(13) 내의 제2 용융물 채널(15)을 통해서, 밸브 게이트(22)를 통해서, 몰드 공동(12) 내로 사출하는 단계, 및

    제2 용융물의 말단 부분이 제2 용융물 채널(15)의 말단부로부터 멀리 이동되도록 제2 용융물 상의 압력을 저감하기 위해 유동 제어 구조물을 예비-후퇴 상태로 작동시키는 단계를 포함하는 사출 성형 방법.
17. 제16항에 있어서, 상기 작동 단계는 제2 용융물 슈팅 포트가 충진되는 동안 제2 용융물 슈팅 포트가 비워지기 전에 이루어지는 사출 성형 방법.
18. 제16항에 있어서, 상기 작동 단계는 제2 용융물 슈팅 포트(44) 내부의 제2 용융물 상의 압력이 저감되도록 제2 용융물 슈팅 포트 피스톤(45)을 이동시킴으로써 이루어지는 사출 성형 방법.
19. 제16항에 있어서, 제1 용융물 슈팅 포트(34)가 충진되는 동안 제1 용융물 슈팅 포트가 비워지기 전에 제1 용융물 상의 압력을 저감하는 단계를 추가로 포함하는 사출 성형 방법.

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