KR100979764B1

KR100979764B1 - 저압사출기

Info

Publication number: KR100979764B1
Application number: KR1020080065846A
Authority: KR
Inventors: 심영일; 조창현; 류성문; 손은탁
Original assignee: (주) 디아이엔바이로
Priority date: 2008-07-08
Filing date: 2008-07-08
Publication date: 2010-09-02
Also published as: KR20100005797A

Abstract

본 발명은 저압사출기에 관한 것으로서, 수지원료와 첨가물을 혼련, 용융하고, 용융수지 내에 초임계가스를 주입시켜 사출실린더를 통해 일시에 토출되도록 하는 사출부; 상기 사출부에서 용융수지를 공급받는 핫 몰드 및 금형이 설치되도록 베이스를 제공하는 형체부; 상기 형체부에 상부금형이 고정 설치되고, 하부금형이 승하강 가능한 구조로 설치되어 제품의 틀을 형성하는 금형; 상기 하부금형이 탑재된 형체부 중판을 승하강 작동시키도록 된 유압실린더; 및 상기 금형으로부터 제품을 자동 취출하도록 된 로봇팔;을 포함하고, 초임계 가스를 이용한 발포로 약 15% 이상의 생산원가를 절감할 수 있고, 초임계가스가 혼합된 용융수지는 점도가 낮고 사출 후, 금형안에서 급격하게 발포가 일어나 낮은 사출압으로 사출이 가능하고 별도의 보압이 없이도 짧은 냉각시간 안에 냉각이 완료되어 사출후 치수 변형이 거의 없어 치수 정확도를 유지할 수 있는 효과를 갖는다.

저압사출기, 초임계가스, 질소가스, 수직형

Description

저압사출기{A LOW PRESSURE INJECTION MOLDING MACHINE}

본 발명은 사출기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 100㎏/㎠ 이하의 사출성형이 가능한 저압 사출기에 관한 것이다.

일반적으로 사출성형하고자 하는 제품의 중량이 11㎏ 이상인 경우에는 약 2000톤(ton) 이상의 형체력을 갖는 고압사출기를 사용하게 된다.

이러한, 고압사출기는 대부분이 수평형 사출기로서, 원료를 가소화 시키는 스크류와 사출하는 사출부를 통일시킨 인라인 스크류 방식이며 사출압력이 170㎏/㎠ 이상인 사출기이다.

그러나, 이와 같은 종래의 고압사출기는 고압의 사출압과 형체력에 의해 금형이 손상을 입는 문제가 있고, 발포제의 사용시 최소 500㎏/㎠ 이상의 압력으로 발포제를 혼합하기 때문에 환경에 유해한 발포가스가 다량 발생될 뿐 아니라, 사출압 및 밀도가 높아져서 사출 후 제품의 치수 변형이 발생될 가능성이 있고, 생산단가가 높아지는 문제점을 갖는다.

또한, 사출기의 크기가 대형이기 때문에 설치공간의 확보가 어렵고, 설비비용이 고가이며, 형체부가 횡형으로 이루어져 있어 코어(core)의 길이가 길어질 뿐 만 아니라, 수직형 사출기용 금형은 범용 사용하지 못하는 문제가 있었다.

종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은 금형을 상하 수직방향으로 배치하고, 하부금형이 형체부 중판에 탑재되어 상하 승강작동되도록 하고, 초임계가스를 용융수지 내에 직접 주입시켜 점도가 낮고 사출 후, 금형안에서 급격하게 발포가 일어나 낮은 사출압으로 사출이 가능하고 별도의 보압이 필요 없도록 한 저압사출기를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 사출부의 구조를 수지를 가소화하는 압출부와, 압출부로부터 공급되는 용융수지를 일정량 계량하여 충전한 후, 일시에 토출시켜 핫몰드로 공급하는 사출실린더로 분리 제작함으로써, 대기공정을 단축되도록 한 저압사출기를 제공함에 있다.

본 발명의 목적 달성을 위한 저압사출기는 수지원료와 첨가물을 혼련, 용융하고, 용융수지 내에 초임계가스를 주입시켜 사출실린더를 통해 일시에 토출되도록 하는 사출부; 상기 사출부에서 용융수지를 공급받는 핫 몰드 및 금형이 설치되도록 베이스를 제공하는 형체부; 상기 형체부에 상부금형이 고정 설치되고, 하부금형이 승하강 가능한 구조로 설치되어 제품의 틀을 형성하는 금형; 상기 하부금형이 탑재된 형체부 중판을 승하강 작동시키도록 된 유압실린더; 및 상기 금형으로부터 제품을 자동 취출하도록 된 로봇팔;을 포함한다.

그리고, 상기 사출부는, 수지와 첨가물을 일정량으로 투입하는 원료 투입부; 상기 원료 투입부를 통해 투입된 수지 및 첨가물을 혼련과 동시에 용융하고 이때의 용융수지를 일측방향으로 압출 이송시키는 압출부; 상기 압출부의 외측에 설치되어 내부의 용융수지에 질소가스를 주입시키도록 된 질소투입장치; 상기 압출부로부터 보내진 용융수지를 사출량이 채워질 때까지 계량 및 충전시켜 사출작업시 일시에 방출하도록 하는 사출실린더; 및 상기 사출실린더로부터 방출된 용융수지를 금형에 주입시키기 위한 핫몰드;를 포함한다.

또한, 상기 원료 투입부는, 내부에 수지와 첨가물이 골고루 섞여질 수 있도록 스크류를 설치할 수 있다.

그리고, 상기 압출부는, 원통형의 관체 내부에 수지 및 첨가물을 혼련 및 이송시키기 위한 압출스크류를 축방향을 따라 회전가능하게 설치하고, 혼련된 수지 혼합물을 용융시키기 위한 히팅장치를 관체 외부에 감싸지도록 설치하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 압출부와 사출실린더 사이에 역류방지용 체크밸브가 설치되도록 할 수 있다.

그리고, 상기 질소투입장치는, 65~70㎏/㎠의 일정한 압력으로 압출부의 외부에 설치된 질소노즐을 통해 질소가스를 용융수지에 주입시키도록 한다.

또한, 상기 형체부는, 상부금형과 핫몰드가 결합되는 형체부 상판; 하부금형이 결합된 상태로 상하 승하강 운동하는 형체부 중판; 및 상기 형체부 중판을 승하강 운동시키기 위한 유압실린더가 설치되고 전체 형체부의 하중을 지지하도록 된 형체부 하판;를 포함한다.

본 발명은 초임계 가스를 이용한 발포로 약 15% 이상의 생산원가를 절감할 수 있고, 초임계가스가 혼합된 용융수지는 점도가 낮고 사출 후, 금형안에서 급격하게 발포가 일어나 낮은 사출압으로 사출이 가능하고 별도의 보압이 없이도 짧은 냉각시간 안에 냉각이 완료되어 사출후 치수 변형이 거의 없어 치수 정확도를 유지할 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 짧은 냉각시간으로 전반적인 사출 시간이 단축되어 생산성이 향상되고, 전체 사출 공정이 자동화되어 작업이 편리한 효과를 갖는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 자세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 저압사출기의 전체구조를 도시한 개략도이다.

동 도면에서 보는 바와 같은 본 발명의 저압사출기는 수지원료와 첨가물을 혼련, 용융하고, 용융수지 내에 초임계가스를 주입시켜 사출실린더(115)를 통해 일시에 토출되도록 하는 사출부(110)와, 상기 사출부(110)에서 용융수지를 공급받는 핫 몰드(118) 및 금형(130)이 설치되도록 베이스를 제공하는 형체부(120)와, 상기 형체부(120)에 상부금형(131)이 고정 설치되고, 하부금형(132)이 승하강 가능한 구조로 설치되어 제품의 틀을 형성하는 금형(130)와, 상기 하부금형(132)이 탑재된 형체부 중판(122)을 승하강 작동시키도록 된 유압실린더(140) 및 상기 금형(130)으로부터 제품을 자동 취출하도록 된 로봇팔(150)을 포함한다.

먼저, 상기 사출부(110)의 구성에 대해 설명하면, 사출부(110)는 수지(HDPE:High Density Polyethylene)와 첨가물(발포제, 색소)를 일정량으로 투입하는 원료 투입부(111)와, 상기 원료 투입부(111)를 통해 투입된 수지 및 첨가물을 혼련과 동시에 용융하고 이때의 용융수지를 일측방향으로 압출 이송시키는 압출부(112)와, 상기 압출부(112)의 외측에 설치되어 내부의 용융수지에 질소가스를 주입시키도록 된 질소투입장치(114)와, 상기 압출부(112)로부터 보내진 용융수지를 사출량이 채워질 때까지 계량 및 충전시켜 사출작업시 일시에 방출하도록 하는 사출실린더(115)와, 상기 사출실린더(115)로 부터 방출된 용융수지를 금형(130)에 주입시키기 위한 핫몰드(118)로 구성된다.

여기서, 상기 원료 투입부(111)는 내부에 수지와 첨가물이 골고루 섞여질 수 있도록 스크류(미도시)를 설치하는 것이 바람직하다. 상기 첨가물은 가루형태로 공급되기 때문에 수지와의 충분히 섞이지 않을 경우, 용융수지 내에서 특정 부위에 응집되는 문제가 발생할 수 있다.

그리고, 상기 압출부(112)는 원통형의 관체 내부에 축방향을 따라 압출스크류(113)가 설치되어 회전함으로써, 수지 및 첨가물을 혼련 및 이송시키게 된다.

이때, 상기 압출부(112)의 관체 외부가 감싸도록 히팅장치(미도시)가 설치되는데, 상기 히팅장치의 열을 이용해 내부의 수지 및 첨가물을 용융시키게 된다.

또한, 상기 압출부(112)의 축방향 일측 끝단에는 압출스크류(113)를 회전작동시키기 위한 동력부(117)를 설치하게 된다.

그리고, 상기 압출부(112)와 사출실린더(115) 사이, 사출실린더(115)와 핫몰드(118) 사이는 용융수지를 이송할 수 있도록 된 이송관로(116)를 이용해 연결된다.

상기한 바와 같은 압출부(112)에서 혼련 및 용융된 수지는 사출실린더(115)로 이송되고, 제품사출에 필요한 양이 채워지면 신호를 발생시켜 핫몰드(118)의 밸브게이트(미도시)를 열고 사출실린더(115)로부터 약 70㎏/㎠의 유압으로 금형(130) 내에 용융 수지를 주입하게 된다.

이때, 용융 수지가 압출부(112)로 역류되지 않도록 하기 위해 압출부(112)와 사출실린더(115) 사이에 역류방지용 체크밸브가 설치되도록 할 수 있다.

또한, 상기 질소투입장치(114)는 65~70㎏/㎠의 일정한 압력으로 압출부(112)의 외부에 설치된 질소노즐을 통해 질소가스를 용융수지에 주입시키게 된다. 상기 질소노즐의 형성위치는 압출부(112)의 토출구 측에 근접하여 설치할 수 있다.

이때, 압출부(112)에 투입되는 질소가스는 초임계현상으로 인해 용융수지에 골고루 섞여서 금형(130) 안으로 들어가게 된다.

초임계현상이라 함은 질소가스가 약 60㎏/㎠ 이상의 압력과 약 250℃의 온도에서 형태는 기체이나 성질은 액체와 같은 거동을 하는 초임계 가스로 바뀌는 현상을 일컫는다.

이와 같이 질소가스가 용융수지 내에 포함되면, 금형(130) 내부에서의 온도와 압력이 낮아져 질소가스가 모이면서 수지가 냉각되어 2~3배율로 발포된 모양으로 수지의 내부구조가 형성된다.

그리고, 상기 형체부(120)는 핫몰드(118) 및 금형(130)을 설치하기 위한 베이스로서의 역할을 하게 되는데, 상부금형(131)과 핫몰드(118)가 결합되는 형체부 상판(121)과, 하부금형(132)이 결합된 상태로 상하 승하강 운동하는 형체부 중판(122)과, 상기 형체부 중판(122)을 승하강 운동시키기 위한 유압실린더(140)가 설치되고 전체 형체부(120)의 하중을 지지하도록 된 형체부 하판(123)으로 구성된다.

이때, 상기 형체부 중판(122)은 사출 및 냉각시에는 상측으로 승강하여 하부금형(132)을 상부금형(131)과 결합시키고, 사출 성형된 금형(130) 내부의 제품을 취출할 때에는 하측으로 하강함으로써, 하부금형(132)을 상부금형(131)으로 부터 분리시키게 된다.

상기 형체부 중판(122)의 승하강 작동은 형체부 하판(123) 위에 설치된 유압실린더(140)의 실린더 작동에 의해 이루어지게 된다.

이때, 상기 금형(130)에 주입되는 용융수지의 온도는 약 250~300℃가 되는데, 이때 열이 핫몰드(118)와 상부금형(131)이 결합된 형체부 상판(121)에 열전도되고, 상기 형체부 상판(121)에 전도된 열은 결과적으로는 상부금형(131)의 온도를 상승시키게 되고, 냉각시간이 길어지게 된다.

이에 상부금형(131)의 상측에는 냉각수를 저장할 수 있는 구조를 만들어 상부금형(131)의 온도가 일정하게 유지되도록 하는 것이 바람직한데, 상부금형(131) 상측에 냉각수 저장이 가능한 홈을 형성할 수 있다.

그리고, 상기 금형(130)으로부터 제품을 자동 취출하기 위한 로봇팔(150)이 적용될 수 있다.

그리고, 본 발명에 따른 저압사출기는 형체부 중판(122)의 상하 운동, 금형(130)의 코어운동, 로봇팔(150)의 취출 운동, 사출부(110)의 압출스크류(113)를 구동시키기 위한 유압모터의 구동, 사출부(110)의 사출실린더(115)의 운동을 유압시스템(미도시)을 이용해 작동제어하게 된다.

이러한, 유압시스템은 통상 유압탱크, 유압블럭, 유압솔밸브, 유압펌프, 유압배관 그리고 각종 유압실린더로 구성된다.

이때, 상기 형체부 중판(122)의 승하강 운동을 담당하는 유압실린더(140)는 메인 실린더(141) 및 보조 실린더(142)를 함께 이용할 수 있는데, 메인 실린 더(141)만을 사용할 경우, 실린더에 유압유가 차들어가는 속도가 느려 형체부 중판(122)의 반응속도가 느려질 수 있기 때문에 메인실린더(141) 양옆에 보조실린더(142)를 설치하여 형체부 중판(122)의 반응 속도를 빠르게 한다.

이는, 사출시에 짧은 시간 안에 상,하부금형(131)(132)이 결합되도록 하고, 제품 취출시에는 천천히 상,하부금형(131)(132)이 분리되도록 할 수 있도록 한다.

상기한 바와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명은 금형(130)을 상하 수직방향으로 배치하고, 하부금형(132)이 형체부 중판(122)에 탑재되어 상하 승강작동되도록 함으로써, 저압 사출로 인한 수지의 몰림 현상 및 미성형 문제를 개선할 수 있게 된다.

또한, 사출부(110)의 구조를 수지를 가소화하는 압출부(112)와, 압출부(112)로부터 공급되는 용융수지를 일정량 계량하여 충전한 후, 일시에 토출시켜 핫몰드(118)로 공급하는 사출실린더(115)로 분리 제작함으로써, 대기공정을 단축하는 이점을 갖는다.

본 발명의 저압사출이 가능하도록 하기 위해서는 금형(130)으로 용융수지가 유입되는 유로가 커야하고, 용융수지의 점도가 낮아야 하며, 보압을 통해 용융수지가 일정 정도 이상의 압력으로 골고루 금형(130) 내에 퍼져야 한다.

따라서, 금형(130)의 유입유로의 직경을

16 이상으로 제작하는 것이 바람직하고, 점도와 보압 문제는 초임계가스(질소가스)를 용융수지 내에 직접 공급함으로써 해결되도록 한다.

앞서, 설명한 바와 같은 저압사출기에 의해 제조된 제품은 무게가 가벼울 뿐 아니라, 치수정밀도가 높은 이점을 갖게 되며, 정수지의 바닥에 시공되는 유공블록 등과 같이 부피가 크고 내구성이 뛰어난 제품의 제작에 적합하다.

도 1은 본 발명에 따른 저압사출기의 전체구조를 도시한 개략도.

<도면중 주요부분에 대한 부호의 설명>

100: 사출부 111: 원료투입부

112: 압출부 113: 압출스크류

114: 질소투입장치 115: 사출실린더

116: 이송관로 117: 동력부

118: 핫몰드 120: 형체부

121: 형체부상판 122: 형체부중판

123: 형체부하판 130: 금형

131: 상부금형 132: 하부금형

140: 유압실린더 141: 메인실린더

142: 보조실린더 150: 로봇팔

Claims

수지원료와 첨가물을 혼련, 용융하고, 용융수지 내에 초임계가스를 주입시켜 사출실린더(115)를 통해 일시에 토출되도록 하는 사출부(110);

상기 사출부(110)에서 용융수지를 공급받는 핫 몰드(118) 및 금형(130)이 설치되도록 베이스를 제공하는 형체부(120);

상기 형체부(120)에 상부금형(131)이 고정 설치되고, 하부금형(132)이 승하강 가능한 구조로 설치되어 제품의 틀을 형성하는 금형(130);

상기 하부금형(132)이 탑재된 형체부 중판(122)을 승하강 작동시키도록 된 유압실린더(140); 및

상기 금형(130)으로부터 제품을 자동 취출하도록 된 로봇팔(150);

을 포함하는 저압사출기.
제1항에 있어서,

상기 사출부(110)는,

수지와 첨가물을 일정량으로 투입하는 원료 투입부(111);

상기 원료 투입부(111)를 통해 투입된 수지 및 첨가물을 혼련과 동시에 용융하고 이때의 용융수지를 일측방향으로 압출 이송시키는 압출부(112);

상기 압출부(112)의 외측에 설치되어 내부의 용융수지에 질소가스를 주입시 키도록 된 질소투입장치(114);

상기 압출부(112)로부터 보내진 용융수지를 사출량이 채워질 때까지 계량 및 충전시켜 사출작업시 일시에 방출하도록 하는 사출실린더(115); 및

상기 사출실린더(115)로 부터 방출된 용융수지를 금형(130)에 주입시키기 위한 핫몰드(118);

를 포함하는 저압사출기.
제2항에 있어서,

상기 원료 투입부(111)는,

내부에 수지와 첨가물이 골고루 섞여질 수 있도록 스크류를 설치하는 것을 특징으로 하는 저압사출기.
제2항에 있어서,

상기 압출부(112)는,

원통형의 관체 내부에 수지 및 첨가물을 혼련 및 이송시키기 위한 압출스크류(113)를 축방향을 따라 회전가능하게 설치하고, 혼련된 수지 혼합물을 용융시키기 위한 히팅장치를 관체 외부에 감싸지도록 설치하는 것을 특징으로 하는 저압사출기.
제2항에 있어서,

상기 압출부(112)와 사출실린더(115) 사이에 역류방지용 체크밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 저압사출기.
제2항에 있어서,

상기 질소투입장치(114)는,

65~70㎏/㎠의 일정한 압력으로 압출부(112)의 외부에 설치된 질소노즐을 통해 질소가스를 용융수지에 주입시키도록 하는 것을 특징으로 하는 저압사출기.
제1항에 있어서,

상기 형체부(120)는,

상부금형(131)과 핫몰드(118)가 결합되는 형체부 상판(121);

하부금형(132)이 결합된 상태로 상하 승하강 운동하는 형체부 중판(122); 및

상기 형체부 중판(122)을 승하강 운동시키기 위한 유압실린더(140)가 설치되고 전체 형체부(120)의 하중을 지지하도록 된 형체부 하판(123);

를 포함하는 저압사출기.