KR101025716B1

KR101025716B1 - 금형 내의 기체방출구조 및 당해 구조를 구비한 금형

Info

Publication number: KR101025716B1
Application number: KR1020097027594A
Authority: KR
Inventors: 데루히코 사이토
Original assignee: 가부시키가이샤 사이토 가나가타 세이사쿠쇼
Priority date: 2008-01-28
Filing date: 2009-01-23
Publication date: 2011-03-30
Also published as: EP2149445B1; CA2687432C; JP4455676B2; JPWO2009096331A1; DE602009000889D1; CN101808796B; CA2687432A1; CN101808796A; US20100252713A1; ATE501826T1; EP2149445A1; WO2009096331A1; EP2149445A4; KR20100047829A; US7833003B2

Abstract

외부제어수단을 사용하지 않고 작동하는 금형 내부의 기체방출구조 및 당해 구조를 구비하는 금형을 제공하는 것을 목적으로 한다. 탄성체에 의한 가압력을 바닥면 측으로부터 받는 슬라이딩 부재로서, 금형 캐비티에 연통하는 세로방향의 바닥이 있는 구멍(12) 및 이 세로방향의 바닥이 있는 구멍에 연통하고 또한 측면으로 개구하는 적어도 1개의 측면개구(13)를 가지는 슬라이딩 부재(10) 및 상기 슬라이딩 부재를 세로방향으로 슬라이딩 가능하게 수용하고, 초기상태에서 상기 슬라이딩 부재의 측면개구(13)와 연통하고 있으며, 그 후 상기 슬라이딩 부재가 용융소재의 유동선단부에 의해서 상기 탄성체에 저항하는 방향으로 슬라이딩하게 되었을 때에 폐색되는 기체방출구(21)를 구비한 슬라이딩 부재 수용체(20)로 이루어지는 기체방출구조를 용융소재 유동로 내지 캐비티의 용융소재 유동로의 말단 부근에 장착하여 금형 내부의 기체를 방출시키는 구조로 했다.

Description

금형 내의 기체방출구조 및 당해 구조를 구비한 금형{IN-MOLD DEGASSING STRUCTURE, AND MOLD HAVING THE STRUCTURE}

본 발명은, 각종 플라스틱, 세라믹, 고무계 소재, 유리계 소재 등을 사출성형하거나, 또는 금속 내지 합금류를 다이캐스트 성형할 때에 사용되는 금형의 용융소재 충전공간(이하, 캐비티(cavity)라고도 함) 내부에서, 용융소재로부터의 발생가스 및 공간내부 잔류공기 등이 성형품에 미치는 악영향을 저감함으로써 성형되는 제품의 외관 성상(性狀)을 개선해 불량품 발생을 크게 저감하기 위한 금형 내의 기체방출구조 및 당해 구조를 구비한 금형에 관한 것이다.

각종 플라스틱(합성수지), 세라믹, 고무계 재료, 유리계 재료, 액정 등을 소재로 하는 사출성형, 또는 알루미늄, 아연, 주석, 동 등의 각종 금속을 소재로 하는 다이캐스트 성형에서는 고정·가동의 조합으로 이루어지는 금형에 의해 성형된다. 플라스틱, 금속 등의 용융소재를 충전공간(이하, 캐비티라고도 함) 내에 가압 충전하고, 그 후 소정의 냉각과정을 거쳐 소망 형상 및 구조의 제품이 얻어진다. 원재료인 플라스틱류, 세라믹, 고무계 재료, 유리계 재료 등이나 금속계 소재를 성형에 적절한 상태까지 용융시키면 일반적으로 각 성분에 따른 가스가 발생한다. 발생가스의 종류나 발생량은 가열온도, 소재의 종류, 첨가되는 부자재 등에 따라서 다르며, 또 캐비티의 용적에 따라서도 다르다.

금형 캐비티는 제품표면의 성상이나 외관을 개선하기 위해서 정밀한 마무리가 실시되며, 고정·가동금형의 접합면도 밀접하도록 가공된 결과, 기밀성이 높아져 있다. 게다가 고정·가동금형의 접합면의 기밀성을 높이기 위해서, 탄성체의 패킹 등을 개재시키는 것도 있다. 이와 같이 높은 기밀성을 유지하는 캐비티 내에는 전술과 같이 용융소재로부터 발생하는 가스나 금형 각부 내의 잔류공기 등으로 이루어지는 기체성분이 존재한다. 이들 기체의 존재는 용융체의 압입에 수반하는 압축시에 빠져나갈 곳이 없고, 용융소재의 캐비티 내부의 유동확장이 방해되어, 쇼트 샷(short shot)이나 표면 불균일과 같은 성형불량이 발생하기 쉽다. 한편, 기체성분의 유출을 자유롭게 허용하는 틈새가 있는 경우, 용융소재가 비집고 들어가, 성형품 표면에 버(burr)나 블로우홀(blowhole)(요철)이 발생하게 되어 제품 품위를 저하시킨다.

금형 캐비티 내에 갇힌 가스에 의한 악영향의 해소를 고려한 선행기술로서, 특허문헌 1은 금형 캐비티의 선단 부근에 형성된 가스배출구멍(10)에 연통하는 가스배출통로(11)를 형성하고 있다. 이들 가스배출구멍(10)과 가스배출통로(11)의 연통부를 슬라이딩이 가능한 가동부재(12)에 의해서 개폐함으로써, 가스만을 방출하는 구조를 개시하고 있다. 이 경우의 가동부재(12)는 타이머 및 그 외의 제어기구에 의해 선택적으로 연통 및 폐색이 행해지도록 제어된다. 이러한 제어에서는 용융소재의 유동상태 및 그 외의 조건을 감안하여 설정된 제어장치의 설정에 대응하여 작동 타이밍이 결정된다.

그렇지만, 용융수지의 유동상태는 성형재료인 열가소성 수지의 종류, 단일 수지나 복수 수지의 혼련(混練)에 의한 알로이(alloy)나, 금형구조, 성형품의 치수, 캐비티 구조, 인서트(insert)의 유무 등에 의해서 크게 다르다. 타이머 및 그 외의 제어수단의 설정 등은 현실의 용융수지를 유동시키면서 시행 착오를 반복하여 결정할 필요가 있어, 불량품 발생 방지를 위한 성형 담당 현장에 대한 부담이 커진다. 또한 어떤 종류의 금속이나 합금에 의한 다이캐스트의 경우, 용융소재가 저점도이기 때문에 유동속도가 현격하게 고속이 되어, 연통·폐색의 제어를 확실하게 실시하는 것은 용이하지 않다.

특허문헌 2는 캐비티 표면으로부터 금형 내부를 향하여 슬라이드구멍을 형성하고, 이 슬라이드구멍에 끼워 맞춤하여 축선방향으로 슬라이딩 가능하게 하여 가스릴리스(release)홈을 형성하기 위해서 이동부재를 마련하는 것을 개시하고 있다. 이와 같이 형성된 이동부재에 대한 용융수지 선단부의 접촉을 받아 발생하는 전진·후퇴 운동에 의해, 가스릴리스홈을 매개로 캐비티 내부를 외부로 연통시키는 가스통로수단의 개방 또는 폐쇄를 목적으로 하고 있다. 그러나, 금형의 세부(細部)에 대한 가공이 필수이며, 금형가공, 보수(保守), 점검, 보수(補修) 등이 번잡하게 된다.

특허문헌 3은 캐비티 말단의 충전부 부근에 가스배출밸브(gas vent valve)를 설치하고, 성형시 처음에는 개방하고 있는 가스배출밸브(7)로부터 가스를 방출시키고, 그 후 게이트 근처에 설치된 압력센서에 의해서 수지압력의 상승을 검지했을 때에 가스배출밸브를 폐쇄하는 구성을 개시하고 있다. 이 선행기술에서는 용융수지 의 충전 초기에는 가스배출밸브를 개방해 두고, 수지의 유동상태에 수반하여 생기는 압력상승에 따라 가스배출밸브를 폐쇄하여, 용융수지의 누락을 방지하고자 하는 것이다. 이 선행기술에서는, 특허문헌 1과 마찬가지로 압력센서의 신호에 따라 가스배출밸브를 개폐하는 제어수단을 별도 마련해야 한다.

특허문헌 1 : 일본국 특개평9-277310

특허문헌 2 : 일본국 특개2000-15668

특허문헌 3 : 일본국 특개2003-170479

<발명이 해결하고자 하는 과제>

본 발명의 과제는 외부제어수단을 사용하지 않고 금형 내부를 유동하는 용융성형소재 선단부의 가압력에 의해서 자동적으로 작동하는 금형의 충전공간 내부의 기체방출구조 및 이 기체방출구조를 구비하는 금형을 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 대상이 되는 금형은 각종 플라스틱(합성수지)의 사출성형용 금형에 한정되는 것이 아니며, 용융소재를 충전공간(캐비티) 내에 압입하여 성형하는, 예를 들면 세라믹, 고무계 재료, 유리계 재료, 액정 등을 소재로 하는 성형용 금형 및 알루미늄, 아연, 주석, 동 등의 각종 금속을 소재로 하는 다이캐스트용 금형 등을 포함 하는 것이다.

<과제를 해결하기 위한 수단>

청구항 1에 기재한 발명은 탄성체에 의한 가압력을 대향면 측으로부터 받는 슬라이딩 부재로서, 용융소재의 유동방향에 형성된 바닥이 있는 구멍(bottomed hole) 및 이 바닥이 있는 구멍에 연통하고 또한 상기 용융소재의 유동방향과 교차하는 방향으로 개구하는 적어도 1개의 측면개구(13)를 가지는 슬라이딩 부재(10)와, 상기 슬라이딩 부재를 용융소재의 유동방향에 병행하는 방향으로 슬라이딩 가능하게 수용하며, 상기 용융소재의 유동압을 받지 않는 초기 상태에서 고정금형 및 가동금형에 의해서 형성되는 충전공간 내의 기체를 외부로 방출하기 위해서 상기 슬라이딩 부재의 측면개구(13)와 연통하고 있고, 그 후 상기 슬라이딩 부재가 용융소재의 유동선단부에 의해서 상기 탄성체(14)에 저항하는 방향으로 슬라이딩하게 되었을 때에 용융소재의 외부로의 유출을 차단하기 위해서 폐색되는 기체방출구(21)를 가지는 슬라이딩 부재 수용체(20)로 이루어지는 금형 내의 기체방출구조로서, 상기 충전공간 또는 이 충전공간에 연결되는 용융소재 유동로의 도중 내지 말단 부근에 장착 가능한 금형 내의 기체방출구조인 것을 특징으로 한다.

청구항 2에 기재한 발명은 상기 슬라이딩 부재(10)를 대향면에 가압하는 탄성체(14)가 코일 스프링, 판 스프링, 고무계 탄성체, 유체압축 액츄에이터 등으로부터 선택된 1종 또는 복수의 조합으로 구성되는 금형 내의 기체방출구조인 것을 특징으로 한다.

청구항 3에 기재한 발명은 청구항 1에 기재한 금형 내부의 기체방출구조에 있어서, 상기 슬라이딩 부재(10)에 형성되는 측면개구(13)와, 상기 슬라이딩 부재 수용체(20)에 형성되는 기체방출구(21)와의 조합이 복수조 형성되는 금형 내의 기체방출구조인 것을 특징으로 한다.

청구항 4에 기재한 발명은 상기 기체방출구(21)로부터의 기체방출효과가 상기 용융소재의 점도에 따라 변경 가능하도록 구성된 금형 내의 기체방출구조인 것을 특징으로 한다.

청구항 5에 기재한 발명은 상기 기체방출구(21) 및 상기 측면개구(13) 중 적어도 한쪽이 비(非)직선 모양의 기체유통로로서 형성된 금형 내의 기체방출구조인 것을 특징으로 한다.

청구항 6에 기재한 발명은 상기 기체방출구(21)와 상기 측면개구(13)에 의해서 형성되는 개구부의 단면적이 상기 슬라이딩 부재의 이동량에 따라 경시적(經時的)으로 변화하도록 형성된 금형 내의 기체방출구조인 것을 특징으로 한다.

청구항 7에 기재한 발명은 상기 기체방출구조가 금형 내의 소요 부위에 형성된 설치용 오목부에 끼워 넣어 장착 가능한 금형 내의 기체방출구조인 것을 특징으로 한다.

청구항 8에 기재한 발명은 탄성체에 의한 가압력을 대향면으로부터 받는 슬라이딩 부재로서, 용융소재의 유동방향에 형성된 바닥이 있는 구멍 및 이 바닥이 있는 구멍에 연통하고 또한 상기 용융소재의 유동방향과 교차하는 방향으로 개구하는 적어도 1개의 측면개구(13)를 가지는 슬라이딩 부재(10)와, 상기 슬라이딩 부재를 용융소재의 유동방향에 병행하는 방향으로 슬라이딩 가능하게 수용하며, 상기 용융소재의 유동압을 받지 않는 초기 상태에서 고정금형 및 가동금형에 의해서 형성되는 충전공간 내의 기체를 외부로 방출하기 위해서 상기 슬라이딩 부재의 측면개구(13)와 연통하고 있고, 그 후 상기 슬라이딩 부재가 용융소재의 유동선단부에 의해서 상기 탄성체에 저항하는 방향으로 슬라이딩하게 되었을 때에 용융소재의 외부로의 유출을 차단하기 위해서 폐색되는 기체방출구(21)를 가지는 슬라이딩 부재 수용체(20)로 이루어지는 기체방출구조가 상기 충전공간 또는 이 충전공간에 연결되는 용융소재 유동로의 도중 내지 말단 부근에 미리 일체적으로 배치된 금형인 것을 특징으로 한다.

청구항 9에 기재한 발명은 상기 기체방출구(21)로부터의 기체방출효과가 상기 용융소재의 점도에 따라 변경 가능하도록 구성된 기체방출구조가 미리 일체적으로 형성된 금형인 것을 특징으로 한다. 이 경우, 상기 기체방출구(21) 및 상기 측면개구(13) 중 적어도 한쪽을 비직선 모양의 기체유통로로서 형성하고, 또 상기 기체방출구(21)와 상기 측면개구(13)에 의해서 형성되는 개구부의 단면적이 상기 슬라이딩 부재의 이동량에 따라 경시적으로 변화하도록 형성하도록 구성할 수 있다.

<발명의 효과>

본 발명에 관한 금형 내의 기체방출구조는 사출성형, 다이캐스트 성형 등에 불가결한 금형에 있어서, 게이트로부터 먼 쪽에 위치하는 용융소재 유동로의 도중 내지 말단 부근에서 용융소재류(流) 선단부에 의해서 가압력을 받는 부위에 장착된다. 구체적인 설치 부위의 결정으로는 컴퓨터를 원용한 유동해석을 이용할 수 있다. 이러한 기체방출구조는 용융소재류 선단의 가압력에 의해 이동하게 되는 슬라이딩 부재(10)와, 이 슬라이딩 부재를 대향면으로부터 용융소재류의 선단 측에 대항하는 방향으로 가압력을 나타내는 탄성부재(14)를 구비한 슬라이딩 부재 수용체(20)로 구성된다. 상기 슬라이딩 부재에는 유동하는 용융소재류의 선단부와 맞닿는 정면에 바닥이 있는 구멍(세로방향의 바닥이 있는 구멍(12))이 형성되며, 이 바닥이 있는 구멍은 적어도 1개의 측면개구(13)와 연통하고 있다. 이 측면개구(13)는 유동해 오는 용융소재류 선단부에 의해서 슬라이딩 부재가 가압될 때까지는 슬라이딩 부재 수용체(20)에 형성된 기체방출구(21)와 연통하고 있어, 캐비티 내의 기체를 외부를 향하여 아무런 저항 없이 자유롭게 방출 가능하게 되어 있다. 그 후 캐비티 내부로의 용융소재의 충전이 진행되고, 슬라이딩 부재(10)가 용융소재류 선단에 의해서 가압되어, 탄성부재(14)에 저항하여 후퇴하면, 기체방출구(21)가 폐색되어 용융소재류의 유출은 확실히 차단된다.

또한, 금형 내부에서의 용융소재의 유속이 플라스틱, 금속 또는 합금, 세라믹, 고무 등에 의해서 크게 다른 것은 잘 알려져 있다. 본 발명에서의 기체방출구조에서는 용융소재류의 선단이 접근할 때까지는 가스류의 방출이 가능한 상태로 있고, 용융소재류 선단이 도달하여 접촉할 단계까지는 가스류는 대부분 방출해 버리고 있다. 그래서, 용융소재류의 선단부에 의해 슬라이딩 부재(10)를 강력하게 가압하여 슬라이딩시켜 용융소재류의 후속(後續)을 저지할 필요가 있다. 이 경우, 저점도인 알루미늄이나 알루미늄 합금 등 금속은 고속이며, 플라스틱, 세라믹, 고무 등은 비교적 완속인 바와 같이 가지각색이다. 또한, 플라스틱류, 금속류, 고무류라도, 기본소재, 충전되는 부자재, 용도, 제품의 치수 등에 수반하는 사용량의 차이 등에 의해서, 폐색 타이밍에 각각 차이가 발생한다. 그렇지만, 본 발명에 관한 기체방출구조의 폐색 타이밍은 용융소재의 유동선단에 의해서 직접 결정되는, 이른바 자력(自力)제어에 의해서 실행된다. 따라서, 사용 소재의 종류나 제품의 구조, 치수의 대소 등에 따른 사용상의 조정은 모두 불필요하며, 인위적 내지 복잡한 제어수단 등을 필요로 하지 않는다.

금형 캐비티로의 용융소재 압입 개시부터 용융소재류의 선단이 기체방출구조에 도달할 때까지의 과정에서는 용융소재의 진행에 수반하는 용융소재 유동로 및 충전공간의 내부 용적의 실질 축소에 따라 잔류공기 및 발생가스 등의 혼합체인 내부 기체는 저항 없이 방출된다. 따라서, 수지나 금속류 등인 용융소재의 캐비티 내부 충전은 저항 없이 확실히 진행한다. 용융소재류가 기체방출구조의 장착점까지 도달하면 전술한 바와 같이 기체방출구조에서의 슬라이딩 부재(10)의 측면개구(13)와 슬라이딩 부재 수용체(10)의 기체방출구(21)와의 연결이 어긋나 단시간 내에 폐색되기 때문에, 용융소재류의 누설은 확실히 저지된다. 따라서, 성형품에 대한 쇼트 샷, 블로우홀, 버 등의 발생에 기인하는 제품불량의 발생은 크게 저감되어 생산성 향상에 이바지할 수 있다.

이러한 금형 내의 기체방출구조는 전형적인 외형 치수의 표준품으로 하여 미리 준비해 둘 수 있다. 금형 제조시에는 이 표준품을 수용할 수 있는 장착부로서의 오목부를 소요 부위에 형성해 두고, 사후적으로 나사 고정 등에 의해 끼워맞춤 장착할 수 있다. 금형 본체의 제조공정은 장착용 오목부의 형성을 제외하고 재래의 수법에 따라 별도 실시하면 된다. 이와 같이 형성된 장착용 오목부에 대해서 상술한 바와 같은 표준형태로 구성된 본 발명에 관한 기체방출구조를 착탈 가능하게 구성할 수 있다. 따라서, 기체방출구조는 단체(單體)로서 미리 준비해 두고, 장착용 오목부를 구비한 금형에 장착 가능하게 되어, 작업효율의 향상, 재료비나 제조공정수의 삭감도 가능하다. 또한, 성형대상이 되는 용융소재의 종류나 특성에 의해 기체방출구조가 불필요하면, 동일한 외형으로서 형성된 더미(dummy)(가짜 부재(false member))를 끼워맞춤 고정해 두면 된다.

이러한 착탈 가능한 구성을 채용하는 것에 의해, 제품의 모델 체인지 등에 의한 신규 금형 제조시에는, 본 발명에 관한 기체방출구조를 예전 금형으로부터 떼어내어 새로이 제조된 금형 본체의 설치용 오목부에 설치하여 재이용하는 것도 가능하고, 자원, 노력, 코스트의 절감이 도모되기 때문에 경제 효과도 크다. 또한, 이러한 사태를 고려할 필요가 없고 아무런 변경없이 장기간 사용 계속이 예상되는 금형에서는 동일한 구조에 의한 기체방출구조를 처음부터 조립한 금형을 일체적으로 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명에 관한 금형 내의 기체방출구조의 구성 예시평면도(A), X-X단면도(B)이다.

도 2는 본 발명에 관한 금형 내의 기체방출구조의 작동 상태를 나타내는 평면도이다.

도 3은 본 발명에 관한 금형 내의 기체방출구조의 설치부위의 예 (A), (B), (C), (D)를 나타내는 개념도이다.

<부호의 설명>

10 슬라이딩 부재

12 세로방향의 바닥이 있는 구멍

13 측면개구(측면구멍)

14 탄성체(압축 스프링)

20 슬라이딩 부재 수용체

21 기체방출구

A 기체방출구조

R 용융소재 유동방향

D 슬라이딩 부재의 이동방향

<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>

이하, 첨부도를 참조하면서 본 발명에 관한 금형에 장착 가능한 기체방출구조의 바람직한 실시예를 개시한다. 도 1은 본 발명에 관한 금형 내의 기체방출구조의 바람직한 실시예를 나타내는 평면도(A) 및 X-X화살표에서 본 단면도(B)이다. 도 1의 (A)로부터 명확한 바와 같이, 본 발명에 관한 기체방출구조는 슬라이딩 부재(10) 및 슬라이딩 부재 수용체(20)로 구성되어 있다. 또한, 도면 작성상, 본 발명에 관한 기체방출구조를 종형(縱型)으로 하고 있기 때문에, 바닥이 있는 구멍을 세로방향, 슬라이딩 부재의 슬라이딩 방향을 양방향 화살표(15)와 같이 세로방향으로 표현하고 있지만, 본 발명에 관한 기체방출구조는 횡형(橫型), 경사형(傾斜型)으로 하는 경우는 바닥이 있는 구멍을 횡방향 또는 경사방향이 되고, 슬라이딩 부재의 슬라이딩 방향은 횡방향 또는 경사방향이 된다. 이하의 설명에 대해도 마찬가지이다.

슬라이딩 부재(10)의 상단부는 흰색 화살표와 같이 도면 위쪽으로부터 유동해 오는 기체 및 용융소재의 유동선단을 수용하도록 형성되어 있다. 슬라이딩 부재(10)의 상단부에는 용융수지 등의 선단부의 접근에 앞서, 혼재하고 있는 공기 및 발생가스로 이루어지는 기체를 통과시켜 흘리기 위한 바닥부가 반원 형상인 세로방향의 바닥이 있는 구멍(12)을 가지고, 그 하단의 조금 앞쪽 부근에서 연통하는 측면개구(13)가 적어도 1개 형성되어 있다. 또한, 여기서의 「세로방향」이나 「위쪽」 등의 표현은 단지 첨부 도면에서의 도시된 상태를 표현한 것에 지나지 않으며, 실제의 사용상태에서의 자세나 배치와는 관계없다. 본 실시예에서는 측면개구(13)를 좌우에 각 1개 형성하고 있지만, 용도나 사용성형재료에 의해서는 1개만 혹은 3개 이상으로 하여도 된다. 이들 세로방향의 바닥이 있는 구멍(12), 측면개구(13)는 모두 슬라이딩 부재(10)의 내부에 숨겨져 있기 때문에 파선으로 나타내고 있다.

슬라이딩 부재 수용체(20)는, 도 1의 (B)의 X-X화살표에서 본 단면도에 나타내는 바와 같이, 슬라이딩 부재(10)의 좌우면 및 지면의 이면(바닥면)의 세 방향에 접하는 상태로, 도시하고 있지 않은 안내홈이나 탈락 방지프레임 등에 지지되어 슬라이딩 가능하게 수용하기 위한 수용공간이 형성되어 있다. 그리고 슬라이딩 부재(10)의 도시된 하단에서 아래쪽의 슬라이딩 부재 수용체(20)에는 슬라이딩을 허용하기 위한 공간이 연장하도록 형성되어 있고, 그 내부에는 슬라이딩 부재(10)를 위쪽으로 향하여 가압하는 탄성체(14)가 개재하게 되어 있다. 탄성체(14)로서는 코일 스프링, 판 스프링, 고무계 탄성체, 유체 압축 액츄에이터 등으로부터 선택되는 1종 또는 이들을 복수 조합한 것을 채용할 수 있다.

따라서, 슬라이딩 부재(10)는 아무런 외력이 가해지지 않는 초기 상태에서는 이 탄성체(14)에 의해서 도 1의 (A)과 같이 위쪽에 위치되고, 측면개구(13)와 기체방출구(21)는 연통한 상태로 되어 있다. 또한, 도 1의 (B)에 2점 쇄선으로 나타낸 바와 같이, 슬라이딩 부재(10) 및 슬라이딩 부재 수용체(20)는 적당한 면으로 분할되어 있고, 한쪽을 고정금형 측 및 다른 쪽을 가동금형 측으로 분할하여 설치하는 것이 바람직하다. 그 결과, 측면개구(13) 및 기체방출구(21)는 구멍내기 가공(piercing)이 아니고, 개삭(開削)가공(slotting)에 의한 홈모양체로서 형성하는 것이 가능하게 된다. 이하의 개시에서는 고정금형 측과 가동금형 측이 중첩하여 일체화하고 있는 것으로 한다.

슬라이딩 부재 수용체(20)는 슬라이딩 부재(10)의 측면개구(13)와 적어도 부분적으로 연결하는 기체방출구(21)를 도면에서는 슬라이딩 부재(10)의 측면개구(13)에 맞추어 좌우에 각 한 개 형성하고 있다. 슬라이딩 부재 수용체(20)의 좌우 각 1개의 기체방출구(21)는 상술한 바와 같이 탄성체(14)의 가압력에 의해서 슬라이딩 부재(10)를 상부로 밀어 올려져 있는 동안, 슬라이딩 부재(10)의 측면개구(13)와 각각 연통하도록 형성되어 있다. 그 때문에, 사출성형기, 다이캐스트 머신 등의 노즐로부터 용융소재가 압입될 때의 잔류공기나 용융소재로부터 발생하는 가스 등의 각종 기체는 슬라이딩 부재의 세로방향의 바닥이 있는 구멍(12), 측면개구(13), 슬라이딩 부재 수용체(20)의 기체방출구(21)의 경로에 의해 캐비티 외부로 방출된다. 그 결과, 가스류(類)의 존재에 의해 용융소재의 유동이 저해되어 캐비티 말단까지 충분히 도달하지 않는 경우에 발생하기 쉬운 쇼트 샷, 그을림 등의 제품 열화(劣化), 블로우홀의 발생 등 성형불량발생이 저감된다. 또한, 도면에서는 기체방출구를 측면개구와 동일 평면상에 형성하고 있지만, 기체방출구를 측면개구와 연통하도록 구성하여 위쪽 또는 아래쪽과 같이 입체적으로 형성할 수도 있다.

도 2는 도 1에 나타낸 금형 내의 기체방출구조에 대해서, 위쪽으로부터 화살표 R와 같이 수지 등의 용융소재의 유동선단부가 도달한 상태를 나타내는 것이다. 그 결과, 슬라이딩 부재(10)가 화살표 D와 같이 아래쪽으로 이동하기 시작하여, 슬라이딩 부재(10)의 하면에 배치된 탄성체(14)가 압축되어 눌러 내려지며, 슬라이딩 부재(10)의 측면개구(13)와 슬라이딩 부재 수용체(20)의 기체방출구(21)가 연통상태로부터 폐색상태로 이행한다. 따라서, 그 후의 용융소재류의 유동 내지 누설은 완전하게 저지되어 양호한 성형결과를 기대할 수 있다. 또한, 본 발명에 관한 금형 내의 기체방출구조를 도 1의 (B)에 2점쇄선으로 나타낸 바와 같이 고정금형 측, 가동금형 측으로 분할하여 사용하는 경우, 측면개구(13)와 기체방출구(21)와의 개삭홈의 개수, 폭, 깊이 등을, 예를 들면 고정금형 측과 가동금형 측에서 차이를 마련하는 등의 변화를 줌으로써, 용융소재의 성상에 따라 유동저항을 다양하게 조절하는 것도 가능하다. 또한, 도 1의 (B)에서는 위쪽을 고정금형 측, 아래쪽을 가동금형 측으로 하고 있지만, 그 역으로 하는 것은 임의이다.

상술한 바와 같이, 슬라이딩 부재(10)가 용융소재류 선단에 의해서 가압되어 탄성부재(14)에 저항하여 후퇴하면, 기체방출구(21)가 폐색되어 용융소재류의 유출은 확실히 차단되게 되며, 용융소재가 플라스틱, 세라믹, 고무 등은 유동속도가 비교적 완속으로 외부로의 유출은 생기지 않지만, 저점도인 알루미늄이나 알루미늄 합금 등 금속은 유동속도가 고속이기 때문에, 측면개구와 기체방출구가 연통하여 용융소재의 압입에 수반하는 잔류공기나 용융소재로부터 발생하는 가스 등의 각종 기체가 외부로 방출될 때에, 이들 기체와 함께 외부로 유출할 가능성이 있다. 그래 서, 기체방출구로부터의 기체방출효과를 용융소재의 점도에 따라 변경 가능하게 하는 것이 바람직하다.

기체방출구(21) 및 측면개구(13) 중 적어도 한쪽의 기체유통로의 형상을 비직선 모양, 예를 들면, 열쇠 형상, 앞쪽이 테이퍼 모양인 대략 삼각형상 등으로 하는 것에 의해서 외부로의 기체의 방출량을 조정함으로써, 유동속도가 고속의 저점도 용융소재의 외부로의 유출을 저지할 수 있다. 또, 상기 기체방출구(21)와 측면개구(13)에 의해서 형성되는 개구부의 단면적을 슬라이딩 부재의 이동량에 따라 경시적으로 변화하도록 형성함으로써, 상기와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 예를 들면, 측면개구(13)를 다른 내경의 대유량개구와 소유량개구의 2개, 혹은 대유량개구, 중유량개구, 소유량개구와 같이 3개의 복수 개구로 하여 슬라이딩 부재의 슬라이딩량에 따라 복수 개구 중 어느 한쪽이 대향하는 기체방출구와 연통하는지에 의해서 외부와의 도통상태, 따라서 기체의 방출량이 경시적으로 변화하여, 최종적으로 개구가 없는 폐색구역에 이르러 완전하게 폐색되게 된다. 개구의 개수, 각각의 치수, 인접 개구와의 간격 등은 가열온도, 체류시간 등의 성형조건을 고려한 용융소재의 점도, 발생가스량 등을 감안하여 결정하면 된다.

또, 기체방출구(21)와 측면개구(13) 중 어느 한쪽을 치수가 다른 복수의 개구로서 형성하고, 당해 시점에서 다른 쪽의 개구부와 연결하는 개구의 치수 및/또는 비율에 의해서 정해지는 실질적 개구부 면적이 슬라이딩 부재(10)와 슬라이딩 부재 수용체(20)와의 상대적 이동량에 따라 경시적으로 변화하도록 형성하는 것에 의해서, 기체방출량을 저감시키도록 하는 경시적 방출량 조정을 실시하는 것도 가 능하다. 개구의 치수 등은 각 용융소재의 성형조건에서의 용융소재의 점도, 발생가스량 등을 감안해서 결정하면 된다.

본 실시예에서는 슬라이딩 부재(10)에 형성된 측면개구(13)와 기체방출구(21)와의 슬라이딩면에서의 개구부의 접리에 의해서 기체의 유동 및 폐색을 제어하고 있지만, 예를 들면, 슬라이딩 부재 측에 내경에 단차 내지 조임부가 있는 둥근 구멍을 형성하고, 슬라이딩 부재 수용체(20)의 아래쪽으로부터 둥근 봉을 돌출시켜 방출·폐색을 실현할 수도 있다. 이러한 구성에서는 슬라이딩 부재(10)가 초기 상태에 있을 때는 슬라이딩 부재 수용체(20) 측의 둥근 봉의 선단은 둥근 구멍의 대경 부분에 위치하기 때문에, 기체성분의 유동은 자유롭다. 그러나, 용융소재의 유동선단 R이 도 2와 같이 슬라이딩 부재(10)를 가압하게 되면, 하강하는 슬라이딩 부재(10) 측의 둥근 구멍의 협소(狹小)부 내지 조임부와 슬라이딩부 수용체 측에서 돌출하고 있는 둥근 봉이 긴밀하게 걸어맞춤한 경우에 폐색상태가 된다. 이러한 구성에서는 금형 내부로부터의 기체방출은 슬라이딩 부재(10)의 운동방향에 따라서 유동하여 배출되게 된다.

도 3은 본 발명에 관한 금형 내의 기체방출구조(A)의 금형 내부로의 배치예를 모식적으로 도시한 것으로, 도면 중, 실선 화살표는 용융소재의 유동방향을, 파선 화살표는 기체의 유동방향을 나타내고 있다. 도 3의 (A)는 싱글 게이트인 좌단 게이트로부터 용융소재를 압입하는 예이다. 용융소재의 유동방향도 단일한 가장 간단한 구성예이며, 용융소재의 흐름 방향의 말단 측에 기체방출구조(A)를 배치하는 예를 나타내고 있다. 도 3의 (B)는 싱글 게이트로 좌우 2방향으로 분기하여 용융소 재를 유동시키는 실시예로서, 각각의 용융소재 유동 말단 부근에 기체방출구조(A)를 각각 배치하고 있다. 도 3의 (C)은 주로 대형 성형품의 성형을 다점(2) 게이트로 성형하는 예로서, 좌우의 게이트 1 및 게이트 2로부터 유동하는 용융소재의 합류점부근에 1개의 기체방출구조(A)를 배치한 예를 나타내는 것이다.

도 3의 (D)는 싱글 게이트로부터 분기로에 이르러 용융소재 유동로를 2분하여, 2방향에서 캐비티에 충전하는 실시예를 나타내는 것이다. 이 예에서는, 2개의 기체방출구조(A)를 용융소재 유동로의 굴곡 부위에서의 용융소재의 유동방향 선단에 배치하고 있다. 좌우로 분기한 용융소재 유동부 선단이 기체방출구조(A)에 도달할 때까지의 동안에, 용융소재 유동로 및 캐비티 내부의 기체성분을 유동방출시킨다. 용융소재의 유동선단이 바닥이 있는 구멍에 충돌할 때까지의 동안, 용융소재가 저점도로 유동속도가 높은 경우에는 강력한 방출작용을 나타내어, 벤츄리(venturi) 효과에 의해 잔여의 유동로 및 캐비티 내부를 저압(부압(負壓))으로 감압하는 효과를 기대할 수 있다. 그 결과, 캐비티 내부로의 유동소재압입이 용이하게 되어, 성형작용에 양호한 영향을 가져온다. 용융소재의 유동선단이 바닥이 있는 구멍에 충돌하여 슬라이딩 부재를 슬라이딩시킴으로써, 상술의 실시예와 마찬가지로 기체방출구는 폐색되어 용융소재는 캐비티 내에 충전된다.

이들 전형적인 실시예와 같이, 용융소재를 압입하는 게이트로부터의 유동방향을 확인하고, 바람직하게는 컴퓨터를 원용하는 유동해석 등을 구사하여, 유동 말단에 본 발명에 관한 기체방출구조(A)를 배치하여, 용융소재의 유동을 원활하고 또한 이상적인 형태로 유지함으로써 성형불량을 크게 저감하고, 성형작업의 효율 향 상, 시간 및 자재, 노력, 에너지의 절감을 도모하는 것이 가능하게 된다.

본 발명에 관한 금형 내의 기체방출구조는 슬라이딩 부재와 슬라이딩 부재 수용체로 구성되는 간결한 구성으로 용융소재의 유동부 선단이 이 기체방출구조에 도달했을 때에 시간 지연도 없고 확실하게 자력 작동한다. 이 금형 내부의 기체방출구조에서는 슬라이딩체 자체가 작동 타이밍을 결정하는 센서가 되며, 동시에 제어기구로서 기능하는, 이른바 자력제어가 행해진다. 따라서, 현상을 검지하기 위한 센서는 물론 밸브류를 구동하기 위한 솔레노이드 수단, 유압실린더 등의 조작구동부 등은 불필요하다. 그 때문에, 사용재료, 가공시간, 제작비용 등의 점에서 유리하며, 작동상의 시간 지연도 거의 무시할 수 있기 때문에, 캐비티의 내부가스에 기인하는 성형불량을 크게 저감할 수 있다.

본 발명에 관한 금형 내의 기체방출구조는 상술한 바와 같이 슬라이딩 부재와 탄성체로서의 압축 스프링 및 슬라이딩 부재 수용체로 구성되어 있다. 따라서, 슬라이딩 부재 및 슬라이딩 부재 수용체의 양자에 대한 개삭가공 및 슬라이딩을 원활히 하기 위한 슬라이딩부 가공이 초기의 정밀도로 행해지는 한, 고정밀도이고 또한 시간적인 지연 없이 자력작동에 의해 기체방출이 행해진다. 또한, 금형 내에서의 정확한 배치 부위는 캐비티의 형상, 크기, 게이트수, 사용용융소재 등의 소요조건을 정하고, 컴퓨터를 원용한 용융소재의 유동해석에 의해 정확하게 설정하는 것이 가능하다.

또, 본 발명과 같이 금형 내의 기체방출구조를 단체(單體)로 준비 가능하게 한 결과, 신규 금형은 물론, 종래의 금형의 적당 부위에 설치 부분으로서의 오목부를 형성하는 개조를 행하여 장착함으로써 성형가공효율을 크게 향상시키는 것도 기대할 수 있다. 기체방출구조의 단체를 배치한 금형이 불필요하게 된 때에는 본 기구만을 떼어내어 다른 금형에 유용할 수도 있다. 특히 계절품이라고 불리고 유행을 도입하거나, 혹은 단기간만의 수요를 만족하기 위한 금형 등은 가능한 한 염가로 완성할 필요가 있지만, 본 발명에 관한 기체방출구조가 유용 가능하기 때문에, 경제적으로도 제작시간 등의 점으로부터도 바람직하다. 또, 장기간 사용 계속이 가능한 금형에서는 동일한 구조에 의한 기체방출구조를 당초부터 조립한 금형을 일체적으로 제조하는 것도 가능하여 경제성이 상승한다.

Claims

탄성체에 의한 가압력을 대향면 측으로부터 받는 슬라이딩 부재로서, 용융소재의 유동방향에 형성된 바닥이 있는 구멍 및 이 바닥이 있는 구멍에 연통하고 또한 상기 용융소재의 유동방향과 교차하는 방향으로 개구하는 적어도 1개의 측면개구를 가지는 슬라이딩 부재와,

상기 슬라이딩 부재를 용융소재의 유동방향에 병행하는 방향으로 슬라이딩 가능하게 수용하고, 상기 용융소재의 유동압을 받지 않는 초기상태에서 고정금형 및 가동금형에 의해서 형성되는 충전공간 내의 기체를 외부로 방출하기 위해서 상기 슬라이딩 부재의 측면개구와 연통하고 있으며, 그 후 상기 슬라이딩 부재가 용융소재의 유동선단부에 의해서 상기 탄성체에 저항하는 방향으로 슬라이딩하게 되었을 때에 용융소재의 외부로의 유출을 차단하기 위해서 폐색되는 기체방출구를 가지는 슬라이딩 부재 수용체로 이루어지는 금형 내의 기체방출구조체로서,

상기 충전공간 또는 이 충전공간에 연결되는 용융소재 유동로의 도중 내지 말단 부근에 장착되는 것을 특징으로 하는 금형 내의 기체방출구조체.
청구항 1에 있어서,

상기 슬라이딩 부재를 대향면에 가압하는 탄성체가 코일 스프링, 판 스프링, 고무계 탄성체, 유체압축 액츄에이터 등으로부터 선택된 1종 또는 복수의 조합으로 구성되는 것을 특징으로 하는 금형 내의 기체방출구조체.
청구항 1 또는 2에 있어서,

상기 슬라이딩 부재에 형성되는 측면개구와, 상기 슬라이딩 부재 수용체에 형성되는 기체방출구와의 조합이 복수조 형성되는 것을 특징으로 하는 금형 내의 기체방출구조체.
청구항 1 또는 2에 있어서,

상기 기체방출구로부터의 기체방출효과가 상기 용융소재의 점도에 따라 변경 가능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 금형 내의 기체방출구조체.
청구항 4에 있어서,

상기 기체방출구 및 상기 측면개구 중 적어도 한쪽이 비(非)직선 모양의 기체유통로로서 형성된 것을 특징으로 하는 금형 내의 기체방출구조체.
청구항 4에 있어서,

상기 기체방출구와 상기 측면개구에 의해서 형성되는 개구부의 단면적이 상기 슬라이딩 부재의 이동량에 따라 경시적(經時的)으로 변화하도록 형성된 것을 특징으로 하는 금형 내의 기체방출구조체.
청구항 1 또는 2에 있어서,

상기 기체방출구조체가 금형 내의 소요 부위에 형성된 설치용 오목부에 끼워 넣어 장착 가능한 것을 특징으로 하는 금형 내의 기체방출구조체.
탄성체에 의한 가압력을 대향면으로부터 받는 슬라이딩 부재로서, 용융소재의 유동방향에 형성된 바닥이 있는 구멍 및 이 바닥이 있는 구멍에 연통하고 또한 상기 용융소재의 유동방향과 교차하는 방향으로 개구하는 적어도 1개의 측면개구를 가지는 슬라이딩 부재와, 상기 슬라이딩 부재를 용융소재의 유동방향과 병행하는 방향으로 슬라이딩 가능하게 수용하고, 상기 용융소재의 유동압을 받지 않는 초기 상태에서 고정금형 및 가동금형에 의해서 형성되는 충전공간 내의 기체를 외부로 방출하기 위해서 상기 슬라이딩 부재의 측면개구와 연통하고 있으며, 그 후 상기 슬라이딩 부재가 용융소재의 유동선단부에 의해서 상기 탄성체에 저항하는 방향으로 슬라이딩하게 되었을 때에 용융소재의 외부로의 방출을 차단하기 위해서 폐색되는 기체방출구를 가지는 슬라이딩 부재 수용체로 이루어지는 기체방출구조체가 상기 충전공간 또는 이 충전공간에 연결되는 용융소재 유동로의 도중 내지 말단 부근에 미리 일체적으로 배치된 것을 특징으로 하는 금형.
청구항 8에 있어서,

상기 기체방출구로부터의 기체방출효과가 상기 용융소재의 점도에 따라 변경 가능하도록 구성된 기체방출구조체가 미리 일체적으로 형성된 것을 특징으로 하는 금형.