KR100938482B1 - 압출금형 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압출금형에 관한 것으로서, 압출품 제조장치에 한쌍으로 결합되며, 용융된 수지가 흐를 수 있는 수지유로가 결합면을 따라 형성되어 있는 제1,2 금형을 포함하는 압출금형으로서, 상기 제1 압출금형은, 상기 제조장치에 결합되는 제1 금형베이스, 그리고 상기 제1 금형베이스에 연결되어 있으며, 상기 수지유로의 일측면을 구성하는 제1 압출성형부를 포함하고, 상기 제2 압출금형은, 상기 제조장치에 결합되는 제2금형베이스, 그리고 상기 제2 금형베이스에 연결되어 있으며, 상기 수지유로의 타측면을 구성하는 제2 압출성형부를 포함하고, 상기 수지유로의 입구측 단면적보다 출구측 단면적이 넓게 형성된다.

이렇게 하면, 피씨(Polycarbonate ; 이하 PC)와 같이 상대적으로 흐름성이 나쁜 재료로써 압출 성형을 하더라도, 압출성형된 제품의 표면에 압출 진행방향과 수직되게 발생되는 물결형 무늬의 외관불량이 발생되지 않는다.

따라서, 표면이 매끄럽게 성형된 고(高) 투과율의 제품을 생산할 수 있어, 형광등 따위와 같이 조명기구에 사용함으로써, 고르면서도 높은 휘도의 조명을 구현할 수 있다.

압출, PC, 냉각, 투과율

Description

압출금형{The extrusion die}

본 발명은 압출금형에 관한 것이다.

일반적으로, 금형으로써 제품을 성형하기 위하여 PC, 피브이씨(Polyvinyl Chlo ride; 이하 PVC), 아크릴(Acrylic resin) 등과 같은 합성수지를 사용하는데, 상기와 같은 재료를 용융시켜 금형에 주입하여 일정한 형상을 성형한 다음 성형된 재료를 냉각시켜 완성시킨 후, 금형으로부터 분리시켜 제품을 완성하게 된다.

이와 같이, 금형을 이용하여 합성수지 제품을 성형하는 방법에는 사출성형 및 압출성형 방법 등이 있다. 일반적으로, 금형 내측에서 용융된 재료의 흐름이 나쁘거나 냉각이 너무 빨리 이루어지는 경우에는, 성형 제품의 표면에 웰드 라인(weld line)이라는 자국이 발생되는 바, 이는 외관 불량의 주요 원인이 된다.

더욱이, PC 수지를 이용하여 제품을 성형하는 경우, 용융된 PC 수지가 압출 과정에서 냉각되면서, 냉각된 부분이 상기 압출금형의 수지유로를 지나면서 불규칙하게 미끄럼 저항을 받게 되어, 압출제품의 이송속도가 불균일하게 된다.

그러므로, 압출금형 내측에서 압출제품이 불규칙하게 이송됨에 따라, 제품표면에는 이송방향과 대략 직각을 이루는 물결형 무늬가 간격을 이루면서 발생되는 데, 이는 냉각 과정에서 압출 제품과 금형사이에 작용하는 마찰력과 수지공급에 의한 압력사이의 불균형에 따라 나타나는 불량 현상으로서, 외관 불량의 주요 요인이 되었다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 압출금형 내측에서 원활한 제품 이송을 구현하므로, 이송방향과 직각을 이루는 물결형 무늬의 외관불량 현상이 발생되지 않도록 하는 압출금형을 제공하는 것이다.

본 발명의 한 실시예에 따른 압출금형은, 압출품 제조장치에 한쌍으로 결합되며, 용융된 수지가 흐를 수 있는 수지유로가 결합면을 따라 형성되어 있는 제1,2 금형을 포함하는 압출금형으로서, 상기 제1 압출금형은, 상기 제조장치에 결합되는 제1 금형베이스, 그리고 상기 제1 금형베이스에 연결되어 있으며, 상기 수지유로의 일측면을 구성하는 제1 압출성형부를 포함하고, 상기 제2 압출금형은, 상기 제조장치에 결합되는 제2금형베이스, 그리고 상기 제2 금형베이스에 연결되어 있으며, 상기 수지유로의 타측면을 구성하는 제2 압출성형부를 포함하고, 상기 수지유로의 입구측 단면적보다 출구측 단면적이 넓게 형성된다.

상기 제1 압출성형부는 상기 입구측으로부터 상기 출구측으로 구배가 형성되어 있을 수 있다.

상기 구배는 입구측에서 기설정된 거리만큼 떨어진 곳으로부터 시작될 수 있 다.

본 발명의 한 실시예에 따른 압출금형은, 상기 제1 압출성형부에 인접하게 형성되며, 내측에 냉각수가 흐를 수 있는 제1 냉각수유로를 더 포함한다.

본 발명의 한 실시예에 따른 압출금형은, 상기 제1 압출성형부 및 제2 압출성형부에 음각으로 처리되어 있으며, 상기 수지유로 내측을 흐르는 상기 수지에 음압을 가할 수 있는 제1 음압가압부 및 제1 음압가압부를 더 포함한다.

본 발명의 한 실시예에 따르면, 압출금형 내측에서의 원활한 제품 이송에 의하여, 제품의 표면에 이송방향과 직각을 이루는 물결형 무늬로 인한 외관 불량이 발생되지 않는다.

그리고, 외관이 양호한 상태로 압출 성형된 제품을 조명기구의 케이스로 사용하는 경우, 전구 등으로부터 발산되는 빛이 상기 케이스 밖으로 균일하게 투과됨으로써, 투과율이 높아져서 높은 휘도를 구현할 수 있다.

또한, 물결형 무늬의 외관 불량을 방지할 수 있어, 불량률 감소에 따라 제품의 제조 원가를 낮출 수 있다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록, 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다.

그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설 명하는 실시예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.

그러면, 본 발명의 한 실시예에 따른 압출금형에 대하여 도 1 내지 도 3을 참고하여 설명한다.

본 발명의 한 실시예에 따른 압출금형은 PC로써 단면적적이 반원형을 이루도록 압출성형한 다음, 일정한 길이로 절단하여 사용하는 엘이디(Light Emitted Diode: 이하 LED) 형광등 커버에 사용하는 것을 기초로 하여 설명하였으나, 이는 일실시예에 불과하며, 발광체를 가지는 각종 장치 따위의 전방에 배치되어 고 투과율을 발휘할 수 있다면 어떠한 경우에도 적용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 압출금형이 설치되어 있는 압출성형품 제조장치를 나타낸 전체 구조도이고, 도 2는 도 1에서, 압출금형을 나타낸 사시도이고, 도 3은 도 2에서, 압출금형의 분해사시도이다.

도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 압출금형(300)은 압출성형품 제조장치(1)의 실린더(3)로부터 공급되는 용융수지(P)로써 압출성형할 수 있는 장치로써, 한쌍으로 결합되며 결합되는 면의 일측에 수지유로(310)를 가지는 제1 금형(100) 및 제2 금형(200)을 포함한다.

그리고, 상기 한쌍의 금형(100,200)은 각각 제1,2 금형베이스(10,110), 제1,2 압출성형부(20,120), 제1,2 냉각수막이(30,130), 제1,2 음압가압부(40,140), 제1,2 냉각수공급공(50,150), 제1,2 냉각수유로(60,160)을 포함하여 이루어지며, 제1 압출성형부(20)와 제2 압출성형부(120)가 이루는 공간은 수지유로(310)를 형성 하며, 수지유로(310)를 통과하며 압출되는 용융수지(P)는 냉각과정을 거치면서, 비로소 LED 형광등 커버인 압출제품(400)이 된다.

제1,2 금형베이스(10,110)는, 본 발명의 한 실시예에 따른 압출금형(300)이 설치되어 있는 압출성형품 제조장치(1)에서 성형부(4) 본체에 결합되는 한쌍의 구조물로서, 일측에 제1,2 압출성형부(20,120) 및 제1,2 냉각수공급공(50)이 결합되거나 구성되는 구성요소이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 제1 압출성형부(20)는 제1 금형베이스(10)의 일측에 길이방향을 따라 볼록하게 구성되어 반원형의 압출제품(400)의 내주면을 형성하고, 제2 압출성형부(120)는, 제1 압출성형부(20)에 대응되어 제2 금형베이스(110)의 일측에 길이방향을 따라 오목하게 구성되므로 반원형의 압출제품(400)의 외주면을 형성한다.

따라서, 제1 압출성형부(20)와 제2 압출성형부(120)는 일정한 두께를 가지는 압출제품(400)의 양면을 형성시킨다. 제1,2 압출성형부(20,120)는, 제1,2 금형베이스(10,110)의 일측에 형성되는 구성요소이다.

여기서, 도 2 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 압출성형부(20)는, 제1 금형베이스(10)가 제2 금형베이스(110)와 결합된 상태에서 제2 압출성형부(120)와 함께 수지유로(310)를 이룬다. 즉, 제1 압출성형부(20)와 제2 압출성형부(120)는 압출금형(300)의 길이방향을 따라 공간을 형성시키고, 상기 공간을 따라 용융수지(P)가 흐른다.

그리고, 상기 수지유로(310)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 용융수지(P)가 공급되는 수지입구(I)에서부터 구배시작점(A)에 이르는 비 구배영역(A1)에서의 단면적은 동일하게 형성되나, 나머지구간 즉, 구배 영역(A2)에서의 단면적은 점점 크게 형성된다.

따라서, 구배시작점(A)보다 수지출구(O)에서의 단면적이 더욱 넓게 형성된다. 이는 제1 금형(100)에서의 제1 압출성형부(20)의 단면적이 점점 작아지도록 구배를 이루기 때문이다.

또한, 제1 금형(100)에서의 제1 압출성형부(20)의 단면적 및 제2 금형(200)에서의 제2 압출성형부(120)의 단면적이 동시에 구배를 가질 수 있으며, 비 구배영역(A1)이 없이 구배 영역(A2)으로만 구성될 수도 있다.

제2 압출성형부(120)는, 제2 금형베이스(110)가 제1 금형베이스(10)와 결합된 상태에서 제1 압출성형부(20)와 함께 수지유로(310)를 이룬다.

제1,2 냉각수유로(60,160)는, 반원형의 수지유로(310)를 따라 공급되는 용융수지(P)를 냉각시키기 위하여, 외부로부터 공급되는 냉각수(W)가 흐를 수 있는 구성요소이다.

제1,2 냉각수유로(60,160)는, 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 압출성형부(20) 및 제2 압출성형부(120)에 인접하게 각각 반원형으로 형성되며, 양단부는 각각 한쌍의 제1 냉각수막이(30) 및 제2 냉각수막이(130)에 의하여 막히도록 구성된다.

여기서, 제1,2 냉각수유로(60,160)는 제1,2 금형베이스(10,110)의 일측에 관통형성되어 있는 제1 냉각수공급공(50) 및 제2 냉각수공급공(150)과 각각 연결되어 있어, 그 내부를 따라 냉각수(W)가 흐르게 된다.

제1,2 음압가압부(40,140)는, 수지입구(I)에 인접한 수지유로(310)에 형성되는 것으로서, 용융수지(P)에 음압을 가하도록 구성된다. 이로써 수지입구(I)로부터 공급되는 용융수지(P)가 수지출구(O)를 향하여 이동되는 초기에 원하는 형상을 이루도록 수지유로(310)를 채울 수 있도록 한다.

그리고, 본 발명의 한 실시예에 따른 압출금형(300)이 설치되어 있는 압출성형품 제조장치(1)에서의 압출과정을 살펴본다.

도 1에 도시된 바와 같이, 일반적으로 압출성형품 제조장치(1)는 용융수지(P)를 공급하는 공급부(2), 실린더(3), 압출금형(300)을 가지는 성형부(4), 냉각부(5), 그리고 이송부(6)를 포함한다.

압출성형품 제조장치(1)에 따르면, 모터(2a)가 장착되어 주입구(2b)를 통해 주입되는 압출성형 원료를 용융시켜 실린더(3)를 통해 공급부(2)로 용융수지(P)를 공급한다. 실린더(3)를 통해 공급된 상기 용융 상태의 PC 용융수지(P)는 성형부(4)에 장착되어 있는 압출금형(300)을 거치며 LED 형광등 커버로 성형된다.

그리고, 성형부(4)를 통과하면서 어느 정도 냉각이 이루어진 LED 형광등 커버는 냉각부(5)에서 완전한 냉각을 이루고, 냉각이 이루어진 LED 형광등 커버는 이송롤러(6a)와 자동 커팅기(6b)가 구비된 이송부(6)를 거치면서 기설정된 길이로 커팅되어, LED 형광등 커버가 완성된다.

그리고, 도 4 내지 도 6을 참고하여 본 발명의 한실시예에 따른 압출과정에서의 용융수지의 흐름 및 냉각과정을 살펴본다.

도 4는 도 2에서, 용융수지 및 냉각수의 흐름을 Ⅱ-Ⅱ방향으로 절단하여 나타낸단면적도이고, 도 5는 도 2에서, 압출 금형을 Ⅲ-Ⅲ방향으로 절단하여 나타낸 단면적도이고, 도 6은 도 4에서, 냉각수 및 용융수지가 흐르는 것을 나타낸 단면적도이다.

도 4 내지 도 6을 참고하면, 압출성형품 제조장치(1)의 실린더(3)로부터 공급되는 용융수지(P)는, 성형부(4)에 장착되어 있는 압출금형(300)의 수지입구(I)로 이송된다. 그리고, 수지입구(I)로부터 공급되는 용융수지(P)는 수지유로(310)의 비 구배영역(A1)을 거친 후, 구배 영역(A2)을 지나서 수지출구(O)로 빠져나오게 된다.

그리고, 수지유로(310)를 통과하는 용융수지(P)는, 제1,2 냉각수공급공(50,150)에 연결되어 있는 제1 냉각수유로(60) 및 제2 냉각수유로(160)를 지나는 냉각수(W)에 의하여 기설정된 온도로 냉각되어 원하는 형태를 갖추게 된다.

이때, 비 구배영역(A1)을 거치면서 1차로 냉각되는 용융수지(P)는 점차 냉각되는바, 1차로 냉각된 용융수지(P)는 전 구간이 비 구배영역으로 구성되는 종래의 압출금형과 달리, 구배 영역(A2)의 제1 압출성형부(20)사이에 형성되는 틈새(G)를 따라 이송된다.

따라서, 수지유로의 전구간이 비 구배영역으로 구성되는 종래의 압출금형에서는 냉각되는 용융수지가 제1 압출성형부(20)에 밀착되면서 수지출구 쪽으로 이송되고, 이송되는 용융수지는 제1 압출성형부(20)과의 미끄럼저항에 의하여 이송속도가 급격하게 저하되다가, 계속 공급되는 용융수지의 압력에 의하여 또 다시 이송속 도가 증가된다.

이때, 압출제품의 표면에는 이송방향과 대략 직각을 이루는 물결형 무늬가 간격을 이루면서 생성된다. 이는, 압출제품의 외관에 나타나는 현상으로서, 제품의 외관 불량의 주요 요인이 되었다. 따라서, LED 형광등 커버와 같이 높은 투과율이 요구되는 제품은 압출성형방식으로는 생산할 수 없었다.

반면, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 냉각되어 이송되는 용융수지(P)가 구배 영역(A2)을 지날 때, 제1 압출성형부(20)의 외주면과 압출제품(400)의 내주면 사이에틈새(G)가 발생되고, 냉각된 용융수지(P)와 구배 영역(A2)의 제1 압출성형부(20) 사이에 미끄럼저항이 발생되지 않는다.

따라서, 본 발명의 한 실시예의 압출금형(300)로써 성형되는 압출제품(400)에는물결형 무늬가 발생치 않으므로, 이에 따른 외관 불량은 근원적으로 발생되지 않는다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 압출 금형이 설치되어 있는 압출 성형품 제조장치를 나타낸 전체 구조도이고,

도 2는 도 1에서, 압출 금형을 나타낸 사시도이고,

도 3은 도 2에서, 압출 금형의 분해사시도이고,

도 4는 도 2에서, 용융수지 및 냉각수의 흐름을 Ⅱ-Ⅱ방향으로 절단하여 나타낸 단면적도이고,

도 5는 도 2에서, 압출 금형을 Ⅲ-Ⅲ방향으로 절단하여 나타낸 단면적도이고,

도 6은 도 4에서, 냉각수 및 용융수지가 흐르는 것을 나타낸 단면적도이다.

<도면에 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 압출성형품 제조장치 2 : 공급부

2a : 모터 2b : 원료주입구

3 : 실린더 4 : 성형부

5 : 냉각부 6 : 이송부

6a : 이송롤러 6b : 자동커팅기

100 : 제1 금형 10 : 제1 금형베이스

20 : 제1 압출성형부 30 : 제1 냉각수막이

40 : 제1 음압가압부 50 : 제1 냉각수공급공

60 : 제1 냉각수유로 200 : 제2 금형

110 : 제2 금형베이스 120 : 제2 압출성형부

130 : 제2 냉각수막이 140 : 제2 음압가압부

150 : 제2 냉각수공급공 160 : 제2 냉각수유로

300 : 압출금형 310 : 수지유로

400 : 압출제품 A : 구배시작점

A1 : 비구배 영역 A2 : 구배 영역

G : 틈새 I : 수지입구

O : 수지출구 P : 용융수지

W : 냉각수

Claims (4)

1. 압출품 제조장치에 한쌍으로 결합되며, 용융된 수지가 흐를 수 있는 수지유로가 결합면을 따라 형성되어 있는 제1,2 금형을 포함하는 압출금형으로서,

   상기 제1 압출금형은, 상기 제조장치에 결합되는 제1 금형베이스, 그리고 상기 제1 금형베이스에 형성되고, 상기 수지유로의 일측면을 구성하는 제1 압출성형부를 포함하고,

   상기 제2 압출금형은, 상기 제조장치에 결합되는 제2금형베이스, 그리고 상기 제2 금형베이스에 형성되고, 상기 수지유로의 타측면을 구성하는 제2 압출성형부를 포함하고,

   상기 수지유로는 그 입구측 단면적보다 출구측 단면적이 넓게 형성되는

   압출금형.
2. 제1항에서,

   상기 수지유로는 단면적이 동일한 비 구배영역과, 단면적이 점차적으로 넓어지는 구배영역으로 구성되는 압출금형.
3. 제1항에서,

   상기 수지유로에 형성되어, 용융된 수지에 음압을 가하는 제1,2 음압가압부를 더 포함하는 압출금형.
4. 제1항에서,

   상기 제1 또는 제2 압출성형부가 냉각되도록 상기 압출성형부의 형상에 대응되도록 형성되어 있으며, 그 내측으로 냉각수가 흐를 수 있는 제1 또는 제2 냉각수유로를 더 포함하는 압출금형.

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