KR100946323B1 - 단열수단을 구비한 사출시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사출성형을 위한 시스템에 관한 것으로, 특히 수지 손실을 줄이고 성형품질을 높일 수 있는 사출시스템 중 용융 수지를 분배하는 분배수단 및 노즐 각각이 외부금형 및 금형과 접하는 부위에 단열수단을 구비하고 있어 분배수단과 노즐의 잦은 재가열로 인한 에너지 손실 및 재가열에 따른 용융수지 변성을 방지하여 성형품질을 개선할 수 있도록 한 사출시스템에 관한 것이다.

본 발명에 따른 사출시스템은 사출기로부터 공급된 용융수지를 분배하도록 주입구와 배출구를 갖고, 전열부재를 구비한 분배수단; 상기 분배수단의 배출구에 구비된 노즐; 및 상기 노즐과 접하고, 스페이스를 갖는 금형;을 포함하여 이루어지되, 상기 노즐과 금형의 접면에는 제1단열수단이 구비되어 있고, 상기 제1단열수단은 금속면에 형성된 외곽보호부에 의하여 감싸져 있는 내화물층인 것을 특징으로 한다.

사출, 성형, 단열, 내화물, 전열부재

Description

단열수단을 구비한 사출시스템{INJECTION SYSTEM}

본 발명은 사출성형을 위한 시스템에 관한 것으로,

특히 수지 손실을 줄이고 성형품질을 높일 수 있는 사출시스템 중 용융 수지를 분배하는 분배수단 및 노즐 각각이 외부금형 및 금형과 접하는 부위에 단열수단을 구비하고 있어

분배수단과 노즐의 잦은 재가열로 인한 에너지 손실 및 재가열에 따른 용융수지 변성을 방지하여 성형품질을 개선할 수 있도록 한 사출시스템에 관한 것이다.

일반적으로 사출 성형기는 칩 또는 분말 상태의 합성수지를 용융상태로 하여 일정형태의 금형에 주입하고 금형 형상에 맞게 제품을 성형하는 기계로서

가열히터에 의해서 용융된 합성수지가 사출기의 이송스크류에 의해 분배수단으로 일단 주입된 후,

분배수단의 다수의 출구를 거쳐 금형으로 주입되는데,

분배수단에 전열부재를 도입하여 수지의 용융상태를 유지하여 수지손실을 줄 이고 성형품질을 높일 수 있는 시스템이 사출 성형장치의 대세를 이루고 있다.

그럼에도 가열되어 승온된 부분과 상온을 유지하고 있는 차가운 부분의 온도차이에 따른 열전도로 인한 열손실 문제와,

기준 온도 미만일 경우 전열부재가 켜져서 재가열이 이루어지는데, 온냉 부분 사이의 열전도로 인하여 상대적으로 잦은 재가열이 필요하게 되어 에너지 손실이 발생되며,

또 재가열과 온도편차에 따라 수지가 편중 가열되어 타는 문제가 발생되어 문제를 일으키고, 수지가 연소될 경우 금형의 스페이스와 수지 통로에 가스가 차게 되므로 성형품질에 심각한 문제를 일으키게 된다.

이러한 문제는 사용되는 수지가 범용 플라스틱이 아닌 엔지니어링 플라스틱인 경우 온도 민감성이 높아지게 되므로 더 큰 문제를 야기하게 된다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 시도로는 대호교역 주식회사 등의 실용신안등록 제0252327호(2001년10월17일) [금형의 노즐장치]에는 노즐의 선단에 단열재(티타늄계의 부싱로 구성)를 도입하고, 노즐 외측에도 단열수단(노즐 보다 강도가 큰 금속재와 일반 금속재를 이중으로 설치하여 구성)을 도입한 기술이 제시되어 있으나,

높은 제조 단가가 우려되며,

무엇보다도 엔지니어링 수지류의 사출 성형시에도 특수 금속재를 사용하므로 노즐 수명을 유지하는 것에 주안점을 두고 있어 차이가 있고,

기본적으로 열전도도가 큰 금속을 사용하여 단열재를 구성하므로 열전도로 인한 항온 유지 저해 문제는 여전히 안고 있게 된다.

또 닛세이 쥬시 고교社의 특허등록 제0799809호(2008년01월24일) [점도의 온도의존성이 높은 수지의 사출성형용 노즐]에는 노즐 팁을 열전도율이 낮은 금속으로 캡형상으로 형성하고, 노즐 본체와 노즐 팁의 합친 부분에, 세라믹 등에 의한 단열판을 개재시킨 기술을 제시하고 있으나,

기본적으로 강도가 약한 세라믹 소재의 단열판이 유통 및 사용 중에 파손되는 문제에 대한 해결방안을 제시하고 있지 않다.

또 김관표의 특허등록 제0761529호(2007년09월18일) [사출성형장치]에는 금형으로의 열전달을 저해하도록 열전도성이 낮은 재질로 이루어진 게이트부시와, 금형의 온도상승을 방지하기 위해 게이트부시와 금형 사이에 마련되고 냉각수가 유통될 수 있는 구조를 갖는 냉각관을 도입한 기술을 제시하고 있는데,

주된 기술이 노즐에서 발생하는 열이 사출물에 직접 전달되는 것을 방지하는 것에 주안점을 두고 있어서, 분배수단 및 노즐의 열이 전도로 인하여 낮아지게 되는 상황으로 인한 문제점을 해결하고자 하는 기술과는 차이가 있다.

한편, 분배수단을 거쳐 금형의 스페이스로 공급되어지는 수지의 용융상태를 유지할 수 있도록 분배수단 본체에 형성된 채널에 전열부재가 장착되도록 하는 기술 중 특허공개 제1994-0013783호(1994년07월16일) [전기 가열선이 매립된 사출 성형기의 분배수단]에서는,

분배수단의 상,하면에 전기 가열히타를 매립하되, 분배수단의 상,하면에 삽입홈을 형성하여 이에 상기 전기 가열히타를 삽입하고, 지지홈이 형성된 카버를 상기 삽입된 전기 가열히타에 압압하여 삽입시켜 상기 지지홈이 상기 전기 가열히타를 지지하도록 하고 있으나,

선행기술은 분배수단의 삽입홈 형상 및 상기 삽입홈에 삽입된 전기 가열히타에 정확히 맞게 커버를 제조하기가 어렵고,

또 제조된 커버의 지지홈을 분배수단의 삽입홈에 삽입된 전기 가열히타에 맞추어 삽입하는 것 또한 어려우며,

또 삽입하였다 하더라도 일부가 삽입홈에 지나치게 삽입되어 더 들어가거나 일부가 삽입홈에 완전히 삽입되지 못하고 분배수단의 상,하면에서 돌출될 수 있음은 물론, 강제 압압에 의한 삽입 방식에 의하여 상기 전기 가열히타나 커버가 손상될 수 있고,

또 상기 커버가 압압에 의해서만 상기 분배수단에 고정되어 있기 때문에 외부의 충격이나, 특히 전기 가열히타의 열팽창에 의하여 분리 이탈될 수 있으며,

또 분배수단의 삽입홈 형상이 변경될 경우 커버 형상이 변경되어야 하는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 분배수단과 노즐의 잦은 재가열로 인한 에너지 손실 및 재가 열에 따른 편중된 과열로 인한 용융수지 변성을 방지하기 위하여 금형과 접하는 노즐 및 외부금형과 접하는 분배수단 각각에 제1 및 제2 단열수단을 도입한 사출시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또 본 발명은 상기 제1 및 제2 단열수단이 금속면에 부착된 내화물층으로 이루어져 있어 열전도 차단성능 향상을 기대할 수 있고,

이 경우 내화물층 파손 방지를 위하여 상기 내화물층을 감싸는 외곽보호부가 구비된 형태로 구성한 사출시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

나아가 본 발명은 상기 내화물층의 부착력 강화를 위하여 금속면에 요철을 형성한 변형예와, 내화물층을 감싸는 외곽보호부 중 외곽의 것에 비하여 내측의 것은 높이를 상대적으로 낮게 하여 내화물층에 파묻히거나 내화물층보다 낮아 금형이나 외부금형과의 접촉을 차단할 수 있어 내화물층 보호와 열전도 저하라는 효과를 얻을 수 있는 변형예와 관련된 사출시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

아울러 본 발명은 분배수단의 항온 유지를 위한 전열부재의 외피가 가요성을 갖는 외피로 이루어져 분배수단 본체의 채널에 대한 투입이 용이하고, 특히 채널 단면이 상협하광(上峽下廣) 형상으로 이루어져 채널에 투입된 전열부재의 이탈이 방지되며, 또한 전열부재의 외피 단면이 사각형으로 이루어져 가압에 따른 변형의 용이성을 확보하고,

나아가 본체 채널의 형상에 맞게 전열부재를 변형한 후, 전열부재를 본체 채널에 투입하고, 가압하여 결합시킴으로써, 열에 의한 팽창이 발생하더라도 채널로부터 전열부재가 이탈되는 것을 방지한 전열부재의 장착방법을 제공하고, 본체와 전열부재의 결합 후 전열부재의 노출면을 연마하는 평탄화 작업을 수행하여 외관 품질 향상을 기대하고 상부 돌출된 전열부재 외피 부분까지 가열해야 하는 문제를 해결하여 열효율을 높인 전열부재의 장착방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 사출시스템은

사출기로부터 공급된 용융수지를 분배하도록 주입구와 배출구를 갖고, 전열부재를 구비한 분배수단;

상기 분배수단의 배출구에 구비된 노즐; 및

상기 노즐과 접하고, 스페이스를 갖는 금형;

을 포함하여 이루어지되,

상기 노즐과 금형의 접면에는 제1단열수단이 구비되어 있고,

상기 제1단열수단은 금속면에 형성된 외곽보호부에 의하여 감싸져 있는 내화물층인 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 사출시스템에서 상기 제1단열수단은 상기 노즐 자체에 형성되어 있고,

대안적으로 상기 제1단열수단은 상기 노즐과 상기 금형 사이에 배열된 단열링에 구비된 내화물층으로, 상기 내화물층은 상기 노즐 또는 상기 금형, 또는 이 둘 모두와의 접면에 배열된 것이며,

나아가 상기 분배수단을 감싸는 외부금형을 더 포함하며, 상기 외부금형과 분배수단의 접면에는 제2단열수단이 구비된 것이 바람직하다.

아울러 본 발명에 따른 사출시스템에서 상기 분배수단은 개구부를 갖는 채널이 형성되어 있고, 주입구와 배출구를 갖는 본체; 및

상기 본체의 채널에 결합되며, 상기 채널에 투입시 외력을 가하지 않은 상태에서 본체 표면 위로 솟게 되는 가요성(可撓性, flexible) 외피를 포함하는 전열부재;

를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 분배수단 본체의 채널은 단면이 상협하광(上狹下廣) 형상인 것이 바람직하고,

또 상기 전열부재의 외피는 단면이 사각형인 것이 바람직하다.

또 상기 외피 내부에는 전열선이 내장되고, 외피와 전열선 사이에는 충진체가 채워져 있는 것이 바람직하다.

한편, 상기 분배수단에의 전열부재 장착방법은,

개구부를 갖는 채널이 형성되어 있고, 주입구와 배출구를 갖는 본체, 및

상기 본체의 채널에 결합되며, 상기 채널에 투입시 본체 표면 위로 솟게 되는 가요성(可撓性, flexible) 외피를 포함하는 전열부재를 상호 결합함에 있어,

상기 본체 채널의 형상에 맞게 상기 전열부재를 변형한 후,

전열부재를 본체 채널에 투입하고,

가압하여 결합시키는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 본체와 상기 전열부재의 결합 후, 전열부재의 노출면을 연마하여 평탄화 작업을 수행하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 사출시스템은 금형과 접하는 노즐 및 외부금형과 접하는 분배수단 각각에 제1 및 제2 단열수단을 도입하여 분배수단과 노즐의 잦은 재가열로 인한 에너지 손실 및 재가열에 따른 편중된 과열로 인한 용융수지 변성을 방지할 수 있다.

또 본 발명에 따른 사출시스템은 상기 제1 및 제2 단열수단이 금속면에 부착된 내화물층으로 이루어져 있어 열전도 차단성능 향상을 기대할 수 있고, 이 경우 내화물층 파손 방지를 위하여 상기 내화물층을 감싸는 외곽보호부가 구비된 형태로 구성하여 내구성을 높이고, 나아가 상기 내화물층의 부착력 강화를 위하여 금속면에 요철을 형성한 변형예와, 내화물층을 감싸는 외곽보호부 중 외곽의 것에 비하여 내측의 것은 높이를 상대적으로 낮게 하여 내화물층에 파묻히거나 내화물층보다 낮아 금형이나 외부금형과의 접촉을 차단할 수 있어 내화물층 보호와 열전도 저하라는 효과를 얻을 수 있다.

아울러 본 발명에 따른 사출시스템은 분배수단의 항온 유지를 위한 전열부재 의 외피가 가요성을 갖는 외피로 이루어져 분배수단 본체의 채널에 대한 투입이 용이하고, 특히 채널 단면이 상협하광(上峽下廣) 형상으로 이루어져 채널에 투입된 전열부재의 이탈이 방지되며, 또한 전열부재의 외피 단면이 사각형으로 이루어져 가압에 따른 변형의 용이성을 확보하고, 나아가 본체 채널의 형상에 맞게 전열부재를 변형한 후, 전열부재를 본체 채널에 투입하고, 가압하여 결합시킴으로써, 열에 의한 팽창이 발생하더라도 채널로부터 전열부재가 이탈되는 것을 방지한 전열부재의 장착방법을 제공하고, 본체와 전열부재의 결합 후 전열부재의 노출면을 연마하는 평탄화 작업을 수행하여 외관 품질 향상을 기대하고 상부 돌출된 전열부재 외피 부분까지 가열해야 하는 문제를 해결할 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.

본 발명에 따른 사출시스템의 개략적인 전체 단면도인 도 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 사출시스템은 크게 용융된 합성수지를 공급하는 스크류 타입의 피스톤(미도시됨, 특허공개 제1994-0013783호 참조)이 내장된 사출기 실린더(C)와, 사출기로부터 공급된 용융수지를 분배는 분배수단(D), 이 분배수단의 배출구(13)에 구비된 노즐(N), 그리고 스페이스(M3)를 갖는 금형(M), 그리고 단열수단으로 이루어진다.

전열부재를 구비한 사출시스템은 초기 시설비용은 크나 사출압력 다운이 가능하고, 수지통로부분으로 인한 합성수지의 손실이 없으며(이러한 점에서 'runnerless system'으로도 불린다), 사출품질이 높고, 생산성이 큰 사출시스템을 위한 분배수단(D)는 통상적으로 전열부재(20)를 구비하고 있으며, 용융수지 소통을 위한 주입구(12)와 배출구(13)가 구비되어 있으며, 금형(M) 스페이스(M3)에 보다 빠르게 합성수지가 충진되도록 하기 위하여 상기 배출구는 복수 개인 것이 일반적이다.

배출구가 복수일 경우, 배출구(13) 마다 구비되는 노즐(N)에는 도시되지는 않았으나 분배수단과 마찬가지로 전열부재가 구비되는 것이 일반적이며, 또 노즐에는 온도센서가 구비되어 측정된 온도가 하한 기준값 미만인 경우 분배수단 및 노즐의 전열부재를 on시켜 온도를 상한 기준값까지 상승시켜 합성수지의 유동성 및 제품 품질에 문제가 없도록 한다.

상기 노즐(N)과 접하는 금형(M)은 실 설치시 통상 중력방향을 기준으로 좌우로 분리(이 경우 도 1의 도면은 실재 중력방향을 기준으로 사출 실린더(C)에서 금형(M)까지 수직으로 배열된 것이 아나라 좌우로 배열되어야 한다)되거나 상하로 분리(다대 또는 입평 사출기의 경우)되는데,

(따라서 본 명세서에서 '상부' 또는 '하부'라는 용어는 도면을 기준으로 한 지칭이다)

도 1에서는 스페이스(M3)를 형성하는 고정측에 해당하는 상부캐피티(M1) 및 가동측에 해당하는 하부코어(M2)로 구성된 것으로 도시되어 있다.

본 발명에 따른 사출시스템에서 핵심은 단열수단에 해당되는데, 이 중 제1단열수단은 노즐(N)과 금형(M)의 접면에 구비되며,

특히 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제1단열수단(S1)은 노즐(N)의 단부에 치우친 위치의 금속면에 부착된 내화물층(Sc), 보다 상세하게는 노즐 단부의 환형 홈(미지칭 됨)에 충진된 내화물층(Sc)을 포함하여 구성된다.

그러나 이러한 제1단열수단(S1)은 도 2에서 확인할 수 있는 바와 같이,

금형(M), 특히 상부 캐비티(M1)와의 접면에 고정 배열된 되는 형태로 변형될 수 있는데,

이는 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 마치 제2단열수단(S1)을 이루는 패널부재(S2a)와 같이 별도의 패널을 도입하고, 이 패널에 내화물층을 형성하는 형태로도 변형될 수 있는데,

그 구현예는 도 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 단열링(R1)의 홈에 형성된 내화물층(Sc)으로,

도 2의 상부 [A], [B], [C]에서와 같이, 상기 단열링(R1)은 각각 상기 내화물층(Sc)이 상기 노즐([A]에 해당) 또는 상기 금형([B]에 해당), 또는 이 둘 모 두([C]에 해당)와의 접면에 배열된 것일 수 있다.

본 명세서에서 '금속면'이라 함은 단열수단을 이루는 열전도성인 낮은 부재, 특히 내화물층이 부착되는 금속체의 해당 면을 의미하며, 특히 금속성인 노즐(N), 패널부재(S2a) 또는 단열링(R1)(R2)의 해당 면을 의미한다.

나아가 도 3에는 상기 하부 단열링(R1)과 금형(M)의 상부 캐비티(M1)의 밀착성(결국은 노즐(N)과 금형의 밀착성을 향상시키기 위함임)을 높이기 위하여 와셔 유사 형상의 판스프링(Rs1)들을 도입하여 수지 누출을 방지하는 것을 도모하고 있는데

(이를 위하여 단열링(R1)에는 스프링(Rs1) 수용홈이 형성되어 있다),

도 3의 상부 [A], [B], [C]에서와 같이, 역시 상기 단열링(R1)은 각각 상기 내화물층(Sc)이 상기 노즐([A]에 해당) 또는 상기 금형([B]에 해당), 또는 이 둘 모두([C]에 해당)와의 접면에 배열된 것일 수 있다.

도 4에서 확인할 수 있는 바와 같이, 상기 노즐(N1)은 상부 플렌지에 노즐 조립 후 회전이 방지되도록 평탄부(N1)를 갖는다.

또 도 1, 도 2, 도 4에서는 노즐(N) 상부와 외부금형(Me) 사이에 별도의 단열링(R2)을 도입하고,

이 상부 단열링(R2)에도 단열수단(S1a)으로 내화물층(Sc)을 도입하였으며(도 4 참조),

또 접촉면적을 줄이기 위하여 접촉면적 축소홈(R2a)을 형성하였고(도 4의 하부에서 단열링을 뒤집어 도시한 원 내 도면 참조),

상부 단열링(R2)에도 판스프링(Rs2)이 구비되어 있어 노즐(N)과 금형(M)의 상부 캐비티(M1)와의 밀착성 배가를 도모하고 있다.

이러한 단열링(R1)(R2)과 판스프링(Rs1)(Rs2)의 도입으로 분배수단(D)과 노즐(N) 사이, 그리고 노즐(N)과 금형(M)의 상부 캐비티(M1) 사이에 배열되어

미세한 공차에도 불구하고 각 부재(D)(N)(M1) 사이의 밀착성이 스프링의 가압에 의하여 향상되어 수지 유입 통로에서 발생될 수 있는 수지 누설 문제를 원천 차단하고 있다.

이러한 스프링의 도입은 제2단열수단(S2)을 이루는 패널부재(S2a)에도 도입될 수 있다.

한편, 사출시스템은 지지와 보호를 위하여 상기 분배수단(D)을 감싸는 외부금형(Me)을 더 포함하는 것이 일반적인데,

상기 노즐(N)과의 접촉 면적을 가능한 줄이기 위하여 상기 외부금형의 하부구조물은 다양한 구조를 취할 수 있다.

상기 외부금형(Me)과 분배수단(D)의 접면,

보다 본질적으로는 사출기 실린더(C) 팁(tip)과 분배수단(D)의 주입구(12) 접면에는 제2단열수단이 구비되는 것이 바람직한데,

이러한 제2단열수단(S1)은 역시 내화물층(Sc)을 포함하는 것이 바람직하고,

내화물층(Sc)은 금속면, 특히 도 1 및 도 5에서 확인할 수 있는 바와 같이, 단열수단의 보다 현실적이고 용이한 도입을 위한 패널부재(S2a)의 금속면에 부착된 내화물층인 것이 바람직하다. 특히 상기 패널부재는 사출기 실린더(C)의 토출공과 분배수단(D) 본체(10)의 주입구(12)와 연통될 수 있도록 중공(미(未)지칭됨)을 갖는 형상인 것이 바람직하고, 당연히 분배수단(D) 본체(10)의 주입구(12) 위치에 배열된다.

여기서 '패널부재'라는 표현은 그 어의가 뜻하는 '형상'에 국한된 의미로 해석되지 않아야 하며, 소재와도 무관한 지칭이라 할 수 있고,

이러한 사항은 '단열링'에도 동일하게 적용된다.

그러나 이러한 제2단열수단은 사출기와 연결된 부품을 노즐 형태로 하고, 이 노즐에 도입되는 형태로 변형될 수 있다

(통상 '노즐 로케이터(C1)'라는 부품이 실린더(C)와 분배수단(D) 본체(10)의 주입구(12)연결을 위하여 사용되며,

사출기 실린더(C) 단부와 외부금형(Me) 상부에는 로케이트링(C2)이 배열되는데,

사출기의 일부를 이루는 노즐 로케이터와 외부금형이 접하며,

이때 제2단열수단은 이 노즐 로케이터와 분배수단 사이에 위치하게 될 것이며, 각 구성요소는 연통되는 용융 수지 통로를 갖는다).

이상의 제1 또는 제2 단열수단(S1)(S2), 또는 이들 모두는 특히 단열성능이 우수한 지르코늄 계열의 세라믹이 사용될 수 있고, 해당 금속면에의 세라믹 부착은 공지의 용사(溶射, thermal spraying) 공법을 사용할 수 있다.

나아가 상기 내화물층(Sc)은 금속면에 형성된 외곽보호부에 의하여 감싸여 보호되는 것이 바람직한데, 이는 앞서 언급한 바와 같이 내구성이 약하여 파손되기 쉬운 세라믹이 유통, 장착, 사용 중에 파손되는 것을 방지하기 위한 것이다.

이를 보다 구체적으로 살펴보면 도 4 및 도 6의 (가)에서와 같이, 노즐(N)의 하단부는 제1단열수단(S1)을 이루는 내화물층(Sc)에 대하여 상하 외곽보호부(Sr1)(Sr2) 또는 상하 외곽보호부와 아울러 중간 외곽보호부(Sr3)로 구성될 수 있고,

상기 외곽보호부(Sr1)(Sr2)(Sr3) 사이에 위치하는 내화물층(Sc)이 용사 공법에 의하여 형성될 경우 추가적으로 평탄화를 위한 연마 공정을 거치는 것이 바람직하다.

다음으로 도 5의 [가] [나] [다] [라] ([다] 및 [라]는 각각 같은 형태의 패널부재에 대한 단면도 및 부분 절개 사시도의 관계인데, [라]의 부분 절개 사시도에서는 내화물층이 형성되지 않은 형태로 도시되어 있다)에 도시된 바와 같이, 제2단열수단(S1)을 이루는 패널부재(S2a) 역시 다양한 외곽보호부(Sr1)(Sr2)(Sr3)를 구비하고 있으며,

[나] 및 [다]에 도시된 바와 같이, 각 상부(도 1의 설치상태를 기준으로 보 면 '하부'에 해당하나, 도 5를 기준으로 상하를 구분하기로 한다) 외곽보호부의 단부가 첨단부를 이루는 것이 금속성 패널부재와 분배수단(D) 본체(10) 상면의 접촉 면적을 가능한 줄이는 기능을 할 수 있다.

또 도 5의 [가] [나] [다] [라]에서와 같이, 패널부재(S2a)의 측면(분배수단(D) 본체(10) 상면과 접촉하는 부분)에도 내화물층을 도입하기 위한 환형 홈을 형성하는 형태로 할 수 있고,

이 경우 [다] 및 [라]에 도시된 바와 같이, 각 외곽보호부가 첨단부를 갖는 형태인 것이 바람직하고,

나아가 내화물층 파손에 문제가 없는 한도에서 [다] 및 [라]에서와 같이, 상부 내측 외곽보호부(Sr1)는 내화물층(Sc)에 파묻히는 형태로 하여 단열성능 향상에 기여할 수 있다.

다음으로 단열성 향상과 관련하여 도 6에서, [가]에는 노즐(N)의 중간 외곽보호부(Sr3)가 내화물층(Sc)에 파묻히는 형태의 변형예가 도시되어 있고,

[나]에는 패널부재(S2a)의 중간 외곽보호부(Sr3)가 내화물층(Sc)에 파묻히는 형태(상부 내측 외곽보호부(Sr1) 역시)의 변혀예가 도시되어 있다.

이어서 도 7에서, [가]에는 노즐(N)의 환형홈에 미세 요철(Sp)을 형성하여 부착된 내화물층(Sc)의 결합력 향상에 기여할 수 있도록 한 변형예가 도시되어 있고,

[나]에는 패널부재(S2a)의 환형홈(특히 외곽 환형홈)에 역시 미세 요철(Sp) 을 형성하여 부착된 내화물층(Sc)의 결합력 향상에 기여할 수 있도록 한 변형예가 도시되어 있다.

이러한 미세 요철(Sp)은 강산 또는 강염기 등과 같은 화공약품을 이용한 공지의 타겟 부식 가공 공정을 통하여 얻을 수 있다.

또 도 7의 [다]에는 부식에 의하여 가공되어 중간 확대 원 내에 비하여 좌측 확대 원내의 상부 중간 외곽보호부(Sr3)가 낮아진 변형예가 도시되어 있으며, 이 경우 단열성 향상을 기대할 수 있다.

이상의 외곽보호부의 개념 및 내화물층 결합력 강화 수단은 상기 단열링(R1)(R2)에도 동일하게 적용될 수 있다.

다음으로 도 1 및 도 8 이하를 참고하여 본 발명에 따른 사출시스템의 또 다른 핵심을 이루는 분배수단(D)의 전열부재(20)를 살펴보도록 한다.

본 발명에 따른 사출시스템에서 전열부재를 구비한 분배수단은 크게 본체 및 전열부재로 이루어진다.

각 구성에 대해 살펴보면,

상기 본체(10)는

개구부(111)를 갖는 채널(11)이 형성되어 있고,

주입구(12)와 배출구(13)를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 주입구(12)와 배출구(13)는 연통되어 있고, 상기 채널은 단면이 상협하광(上峽下廣) 형상인 것이 바람직하다.

그리고 통상 분배수단의 주입구는 1개이고, 배출구는 2개이나, 본 발명에서는 배출구가 4개인 것으로 도시하였으나, 이는 하나의 예로써, 이에 한정하지 않고 성형품의 크기나 형상 등을 고려하여 다양하게 변경 및 변경될 수 있는 것이다.

그리고 도 8에서와 같이 본체(10)의 채널(11)이 상면에 형성되거나, 또는 도 9에서와 같이 본체(10)의 채널(11)이 상면 및 하면 모두에 형성될 수 있고,

수지의 용융상태를 유지하기 위한 분배수단 본체(10)의 가열을 위하여 가능한 배출구(13)가 형성된 하면에 형성되는 것이 바람직하다.

보다 바람직하기로는 본체(10)의 상하면 모두에 형성되는 것이 좋다.

그러나 본 발명에 따른 분배수단은 본체(10)에 형성되는 채널(11) 위치에 의하여 보호범위가 제한되는 것은 아니며,

수지를 용융상태로 공급실린더(C)에서 금형(M, 도 1 참조)으로 전달-중계-분배하는 분배수단의 기능을 충족하는 어떠한 형태의 전열부재(20) 배열도 배제하지 않는다.

한편, 상기 본체(10)의 채널(11) 형상은 도 8에서와 같이, 가장자리를 지나가는 형태로 형성될 수 있으나,

전열부재(20)의 열효율은 극대화하고, 열손실은 최소화하기 위하여서는 도 9 및 도 10에서와 같이, 배출구(13)를 에워싸는 형태로 형성되는 것이 가장 바람직하다.

그리고 연속 또는 불연속적인 채널(11)이 모두 가능하나 제조 용이성과 전열부재(20)의 장착 용이성을 고려하면 연속적인 채널(11) 형상이 가장 바람직하며,

상기 본체(10) 상면 및 하면, 즉 주입구(12) 측의 상면과 배출구(13) 측의 하면에 각각 형성된 채널(11)의 형상이 동일한 것이 바람직하나, 이러한 바람직한 실시 태양에 의하여 본 발명이 제한되는 것은 아니다.

상기 전열부재(20)는

상기 본체(10)의 채널(11)에 결합되며,

상기 채널(10)에 투입시 외력을 가하지 않은 상태에서 본체(10) 표면 위로 솟게 되는 가요성(可撓性, flexible) 외피(21)를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 외피(21)는 단면이 사각형인 것이 바람직하고,

또 상기 외피(21) 내부에는 전열선(22)이 내장되고, 외피(21)와 전열선(22) 사이에는 충진체(23)가 채워져 있는 것이 바람직하다.

상기 가요성 외피(21)는 열전도성은 좋으면서도 휨 변형성이 우수한 소재를 의미하며, 통상 구리 또는 알루미늄 소재를 채용하나, 기타 적용 가능한 합금이나 합성수지 소재를 포괄하는 개념이다.

그리고 상기 전열부재(20)가 상기 채널(10) 투입시 외력을 가하지 않은 상태 에서 본체(10) 표면 위로 솟게 된다는 의미는 상기 전열부재(20)를 상기 채널(11) 형상에 맞게 변형한 후 채널(11) 상부에 위치시킬 경우 상기 전열부재(20)가 전부 또는 일부 삽입되나 별다른 외력을 가하지 않을 경우(즉, 이후 프레스 등의 기계를 이용한 가압 투입 과정을 거치지 않은 경우) 상기 전열부재(20)의 상부가 채널(11) 주위인 본체(10) 표면 위로 돌출된 상태로 머문다는 것을 의미한다.(도 13의 (A) -> 도 13의 (B) 참조)

이후 상기 전열부재(20)를 가압 투입하고 채널(11) 단면 형상에 맞게 상기 전열부재(20)가 변형되도록 하는 공정을 통하여 상기 전열부재(20)의 완벽한 투입과, 변형 투입을 통하여 사용 중 가열 팽창으로 인한 전열부재의 이탈방지, 그리고 상기 전열부재(20)와 채널(11) 주변 벽체의 접촉면적 확대를 통한 열전도성 향상이라는 기능이 달성된다.

그러나 조립 용이성을 고려하면 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 전열부재(20)가 채널(11)에 보다 쉽게 삽입되도록 상기 본체(10)의 채널(11) 높이 보다 상기 전열부재(20)의 높이가 더 높은 것이 바람직하고, 이러한 조건을 충족하면서도 도 11에 도시된 바와 같이, 다양한 채널 형상과 전열부재 형상을 가질 수 있다.(나), (라) 해당)

더 나아가 보다 본질적으로는 상기 채널(11)의 단위체적 보다 상기 전열부재(20)의 단위체적이 더 크거나 같다 라는 조건 또한 충족하는 의미인 것이 더 바람직하다.

한편, 상기 전열부재(20) 또는 외피(21)와 관련하여 형상은 단면의 외형이 타원형, 원형, 반원형, 또는 삼각형 이상(예로, 도 12의 (가) 사다리꼴 사각형, 도 12의 (나) 육각형 등)의 다각형 등을 의미하며,

무엇보다도 본 발명에서는 단면의 외형이 사각형인 것이 바람직하고,

여기서, 사각형이라 함은

정사각형, 직사각형, 사다리꼴 형상을 포괄하는 개념이다(그러나 별다른 가공 없이 본체 채널에 쉽게 투입할 수 있는 상대적인 외형과 외형 크기를 갖는 것이 바람직하다).

그리고 상기 본체(10)의 채널(10)은 단면이 상협하광(上狹下廣) 형상이라고 함은 채널(11)에 투입되어 채널(11) 형상에 맞게 변형된 전열부재(20)가 개구부(111) 측으로 이탈되는 것이 방지되는 임의의 형상을 의미하나,

가공 용이성을 위하여 채널의 단면 형상은 '사다리꼴' 형상인 것이 바람직하며,

여기서 사다리꼴 형상이라 함은 상하 두 변(邊)이 길이 차이를 가져 장변(長邊)과 단변(短邊)을 이루는 임의의 형상을 지칭한다(도면과 달리 대칭성을 갖지 않아도 무방하다).

그리고 상기 충진체(23)의 도입은 비싼 재료(외피에 사용되는 금속(구리 등) 등)의 소모량을 줄이는 것에 일차적인 목적이 있고,

외피(21)가 전도체인 경우 전열선(22)의 전기가 외피(21)로 전달되는 것을 차단하면서도 열전도성은 좋은 소재인 것이 바람직하고, 그 예로는 세라믹 소재의 것이 사용될 수 있다.

상기와 같은 구성으로 본 발명에 따른 전열부재의 장착방법은,

상기 본체(10) 채널(11)의 형상에 맞게 상기 전열부재(20)를 변형한 후,

상기 전열부재(20)를 상기 본체(10)의 채널(11)에 투입하고,

가압하여 결합시키게 된다.

여기서, 상기 본체(10)와 상기 전열부재(20)의 결합 후, 상기 전열부재(20)의 노출면을 연마하여 평탄화 작업을 수행하는 것이 바람직하다.

도 13을 참조하여 좀 상세히 장착방법에 대해 살펴보면,

전열부재(20)를 채널(11) 형상에 맞게 변형하고, 채널(11)의 개구부(111) 측으로 끼워 넣은 다음,(도 13의 (A) -> (B))

본체(10)의 채널(11) 형성면 위로 돌출된 외피(21)를 프레스와 같은 기계를 이용하여 가압하면

전열부재(20)가 채널(11)에 보다 완벽하게 투입되면서(도 13의 (B) -> (C) 또는 (D))

채널(11) 단면 형상에 맞게 전열부재(20), 특히 가요성 외피(21)가 변형되므로 전열부재(20)의 이탈이 방지되며,

변형된 외피(21)는 가능한 전열부재(20)가 본체(10)의 채널(11)을 꽉 채우는 형태인 것이 바람직하다.

또 경우에 따라서 상기 채널(11) 외부로 돌출된 외피(21)를 연마하는 평탄 공정이 더 요구될 수 있다.((도 13의 (D))

여기서 가압 변형된 전열부재(20)가 본체(10)의 채널(11)을 '채운다'라는 의미는 빈틈없이 완벽하게 충진하는 것을 의미하지는 않으며(전열부재 변형을 위한 프레스 압력과 외피 소재의 경도 등에 따라 차이가 발생하겠지만, 특히 채널 하부 양 모서리 부분에 꼭 맞게 전열부재 외피를 변형한다는 것은 분배수단 본체나 전열부재 파손 등의 문제 등을 고려하면 비용대비 효율성 면에서 부적절하다)

가공 완료된 전열부재(20)가 분배수단 사용 중에 본체(10)에서 분리되지 않으면서,

사후 공정(예: 전열부재 외피 노출면 연마에 의한 평탄작업)이 불필요하거나 최소화될 수 있도록 외형상으로 돌출된 전열부재(20)의 외피(21)가 가능한 없다는 정도를 충족함을 의미하고,

이러한 의미에서 '전열부재의 체적이 채널의 체적 보다 더 크거나 같다'라는 의미 또한 엄밀한 것이라기 보다는 미세한 공차 발생을 전제한 개념에 가깝다.

따라서 상기 언급한 상황과 조건을 모두 고려하면 전열부재(20)의 단면 형상은 사각형이고,

채널(11)은 단면 형상이 장변(長邊)과 단변(短邊)의 길이 차이가 최소화된 상협하광(上狹下廣) 형상의 사다리꼴(도 11의 (가)에 도시된 사다리꼴 채널 형상은 장변과 단변의 비율을 이해를 돕기 위하여 과장되게 도시함)인 것이 가장 바람직하다.

그러나 본 발명은 채널(11)에 투입이 용이하고 프레스와 같은 장치로 변형되면서 채널(11)을 충진할 수 있도록 채널 높이보다 높고 가능한 채널(11) 체적 보다 큰 체적을 갖는 임의 형상의 전열부재(20)와,

가압 변형 충진된 전열부재(20)의 이탈을 방지하는 임의 형상의 채널(11)을 배제하지 않는다.

이러한 본체(10)의 채널(11)과 전열부재(20) 외피(21)의 상대적인 형상 및 치수 특성을 통하여

본체(10)와 전열부재(20) 결합부 평탄화 작업을 위하여 별도로 부족한 노출 틈새를 충진 물질(예: 석고류)을 이용하여 채우는 작업이 불필요하게 된다.

그리고 노출된 전열부재(20) 외피(21)의 연마가공은 무엇보다도 외관 품질 향상을 위한 것이며,

그 외 본체(10)와 접촉하지 않고 상부에 돌출된 전열부재(20)의 외피(21) 부분까지 가열(불필요한 가열 부분에 해당되어 열손실이 발생된다)해야 하는 문제를 해결하여 열효율을 높이기 위한 것이다.

한편, 본 발명에 따른 분배수단 본체(10)를 제작하는데 있어 주입구(12)와 배출구(13)는 본체(10) 상하면에 각각 천공 작업을 통해 형성할 수 있고,

상기 주입구(12)와 배출구(13)가 상호 연통되도록 연결하는 관통홀(14)은 본체(10)를 두 분체로 나누고 각 분체에 단면이 반원 형태인 홈을 형성하고, 두 분체가 상호 결합되면서 각 홈이 상기 관통홀(14)을 이룰 수 있도록 형성할 수 있으나,

두 분체의 접면에 대한 밀폐성을 보장하기가 어려워,

본 발명에서는 도 8 내지 도 10 및 도 1에서와 같이 대각선의 마주보는 두 외벽 중 하나의 외벽에서부터 최초 배출구(13)를 지나 대각선에 위치한 배출구(13)의 형성 위치까지 천공하고, 또 인접한 대각선의 마주보는 두 외벽 또한 마찬가지로 천공함으로써,

대각선에 위치한 두 배출구(13)와 상기 주입구(12)가 상호 연통되도록 관통홀(14)을 형성하고,

천공된 입구에 밀폐부재(15)를 끼워 넣어 유로[주입구-관통홀-배출구]에 대한 밀폐성을 보장하도록 하였다.

여기서, 상기 주입구(12)와 배출구(13)를 먼저 형성하고, 이후에 관통홀(14)을 형성할 수도 있으나,

제작의 용이성 차원에서는 상기 관통홀(14)을 먼저 형성하고, 이후에 상기 주입구(12)와 상기 배출구(13)는 상기 관통홀(14)과 연통되도록 천공 형성하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 구성의 장착방법으로 이루어진 분배수단을 도 1에서와 같이, 금형(M)에 적용하여,

용융상태의 수지가 실린더(C)를 통해 본체(10)의 주입구(12)로 공급되면,

배출구(13)를 거치면서 전열부재(20)에 의하여 용융상태가 유지되고,

상부 및 하부 금형(M)이 이루는 스페이스(M3)에 충진되어 성형이 이루어지게 된다.

이상의 설명에서 용사공법, 평탄화(연마), 사출기 종류에 따른 구체 구조 등과 관련된 통상의 공지된 기술을 생략되어 있으나, 당업자라면 용이하게 이를 추측 및 추론하고 재현할 수 있다.

또 이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 사출시스템을 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능하고, 이러한 수정, 변경 및 치환은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

도 1 내지 도 3은 서로 다른 구현예의 단열수단을 구비한 본 발명에 따른 사출시스템의 개략적인 전체 단면도.

도 4는 도 1에 도시된 노즐 및 제1단열수단과 관련된 사시도.

도 5는 각각 본 발명에 따른 사출시스템에서 단열수단과 관련된 노즐 및 패널부재의 부분 절개 사시도 및 단면도들.

도 6 및 도 7은 각각 본 발명에 따른 사출시스템에서 변형된 단열수단과 관련된 노즐 및 패널부재의 단면도.

도 8은 본 발명에 따른 분배수단의 일 구현예를 나타낸 분해사시도.

도 9는 본 발명에 따른 분배수단의 다른 구현예를 나타낸 분해사시도.

도 10은 도 9의 평면도.

도 11은 도 1의 "A"에 대한 다양한 구현예를 나타낸 도면.

도 12는 다양한 형태의 전열부재를 나타낸 도면.

도 13은 도 11 중 (가)에 대한 장착방법을 나타낸 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

D: 분배수단 M1: 외부금형

10 : 본체

11 : 채널 111 : 개구부

12 : 주입구 13 : 배출구

14 : 관통홀 15 : 밀폐부재

20 : 전열부재

21 : 외피 22 : 전열선

23 : 충진체

C: 사출기 실린더 N: 노즐

M: 금형 M3: 스페이스

S,S1,S2: 단열수단 Sc: 내화물층

S2a: 패널부재 Sr1,Sr2,Sr3: 외곽보호부

Hp: 요철 R1,R2: 단열링

Claims (4)

1. 사출기로부터 공급된 용융수지를 분배하도록 주입구와 배출구를 갖고, 전열부재를 구비한 분배수단;

   상기 분배수단의 배출구에 구비된 노즐; 및

   상기 노즐과 접하고, 스페이스를 갖는 금형;

   을 포함하여 이루어지되,

   상기 노즐과 금형의 접면에는 제1단열수단이 구비되어 있고,

   상기 제1단열수단은 금속면에 형성된 외곽보호부에 의하여 감싸져 있는 내화물층인 것을 특징으로 하는 사출시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1단열수단은 상기 노즐 자체에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 사출시스템.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1단열수단은 상기 노즐과 상기 금형 사이에 배열된 단열링에 구비된 내화물층으로,

   상기 내화물층은 상기 노즐 또는 상기 금형, 또는 이 둘 모두와의 접면에 배열된 것을 특징으로 하는 사출시스템.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 분배수단은 개구부를 갖고 단면이 상협하광(上狹下廣) 형상인 채널이 형성된 본체를 갖고,

   상기 본체의 채널에는 채널 투입시 외력을 가하지 않은 상태에서 본체 표면 위로 솟게 되는 가요성(可撓性, flexible) 외피를 포함하는 전열부재가 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 사출시스템.

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