KR101298468B1 - 사출 성형용 금형 및 이를 적용한 장치 - Google Patents

Abstract

사출 성형용 금형이 개시된다. 금형:은 일면에 사출 제품의 일측부분에 대응하는 제 1 형면이 마련된 제 1 형판;과 상기 제 1 형판에 대해 합체 및 분리되는 것으로 상기 사출 제품의 타측 부분에 대응하는 제 2 형면을 가지는 제 2 형판;을 구비하며, 상기 제 1 형판의 일면에는 상기 두 형면에 의해 형성되는 캐비티로 부터의 가스가 배출되는 가스 밴드가 형성되며, 상기 가스 밴드의 바닥에는 서브 가스 배기공이 형성되어 있다.

Description

사출 성형용 금형 및 이를 적용한 장치{injection mold and apparatus adopting the mold}

수지를 이용한 사출 성형 몰드 및 이를 적용한 장치에 관련되며, 특히 고정밀 부품, 예를 들어 광학 부품의 제조를 위한 금형 및 이를 적용한 금형 장치에 관련된다.

사출 성형 장치는 고압의 인젝터를 통해 금형 내의 캐비티(Cavity, 공동부)로 고온의 수지를 주입한다. 수지에는 고온의 가스가 포함되어 있어서, 금형 내의 런너(runner, 탕도)나 제품 형성 공간인 캐비티의 내면에 가스 이물질(異物質)이 부착될 수 있다. 이러한 이물질은 사출제품의 성능 수율(收率)과 외관 수율을 떨어뜨리며, 따라서, 일정 주기로 금형을 해체하여 크리닝 등의 보수((maintenance)의 과정을 거친다. 따라서, 고압 사출 금형 장치에서 적절한 사출 압력을 유지하면서도 효과적인 가스의 배출이 가능한 구조의 연구가 필요하다.

본 발명의 다양한 실시 예들에 따르면, 가스의 효과적인 배출을 통해 고압 사출 제품의 수율(yield rate)을 높이며, 유지 보수의 부담을 감소시킬 수 있는 사출 금형 및 이를 적용하는 장치가 제공된다.

본 발명의 한 유형에 따르면,

일면에 사출 제품의 일측부분에 대응하는 제 1 형면이 마련된 제 1 형판;과

상기 제 1 형판에 대해 합체 및 분리되는 것으로 상기 사출 제품의 타측 부분에 대응하는 제 2 형면을 가지는 제 2 형판;을 구비하며,

상기 제 1 형판의 일면에는 상기 두 형면에 의해 형성되는 캐비티로 부터의 가스가 배출되는 가스 밴드가 형성되며,

상기 가스 밴드의 바닥에는 서브 가스 배기공이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 사출 성형용 금형:이 제공된다.

본 발명의 다른 유형에 따르면;

일면에 사출 제품의 일측 부분에 대응하는 제 1 형면이 마련된 제 1 형판;과

상기 제 1 형판에 대해 합체 및 분리되는 것으로 상기 사출 제품의 타측 부분에 대응하는 제 2 형면을 가지는 제 2 형판;

상기 제 1 형판을 지지하는 제 1 베이스를 포함하는 제 1 구조물; 그리고

상기 제 2 형판을 지지하는 제 2 베이스를 포함하는 제 2 구조물;을 구비하는 사출성형 금형장치:가 제공된다.

상기 제 1 형판의 일면에는 상기 두 형면에 의해 형성되는 캐비티로 부터의 가스가 배출되는 가스 밴드가 형성되며,

한 실시 예에 따르면, 상기 제 2 형판에도 상기 서브 가스 배기공이 형성될 수 있다.

또 다른 실시 예에 따르면, 상기 서브 가스 배기공은 상기 형판들을 관통할 수 있다.

또 다른 실시 예에 따르면, 상기 서브 가스 배기공은 형판의 평면에 대해 수직인 부분과 이에 대해 나란한 부분을 가질 수 있다.

또 다른 실시 예에 따르면, 상기 수직인 부분은 형판을 관통하여, 나란한 부분은 상기 수직인 부분의 중간에 연결될 수 있다.

상기 제 1 형판 및 제 2 형판에 다수의 형면이 마련되며, 상기 가스 밴드는 복수의제 형면을 감싸거나 에워싸는 형태로 마련될 수 있다.

고정밀 사출 성형 제품, 예를 들어 핸드폰 렌즈와 같이 고화질과 고성능 확보는 중요하며, 특히 높은 해상력 확보는 렌즈 제조에 있어 매우 중요하다.

고화소 설계에 따른 기존 저화소용 렌즈 재료로서 PMMA 및 PC 계열수지뿐 만 아니라, 고화소 렌즈 재료로서 필수 수지인 COC & COP 계열 수지가 적용된다.

이들 고화소 렌즈 재료는 고굴절 물질로서 그 특성상 다량의 가스 발생하며, 따라서 이에 대한 대안이 마련되어야 한다.

본 발명은 효과적으로 가스를 배출하는 구조를 제공함으로써 양질의 사출 성형 제품, 예를 들어 미성형, 기포발생 등의 외관 불량이 없는 정밀 렌즈를 재현성이 있게 제조할 수 있고, 특히 가스 발생량 감소를 통해 주기적으로 이루어지는 유지 보수 회수를 줄임으로써 양산성을 향상시킨다.

도 1은 본 발명에 따른 사출 성형용 금형을 적용하는 금형 장치의 개략적 수직 구조도이다.
도 2는 본 발명에 따른 제 1, 제 2 형판의 결합 상태를 보이는 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 제 2 형판과 이를 지지하는 제 2 베이스의 결합관계를 보이는 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 제 1 형판과 이를 지지하는 제 1 베이스의 결합관계를 보이는 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 한 실시 예에 따른 제 1 형판의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 한 실시 예에 따른 제 2 형판의 평면도이다.
도 7a, 7b, 8a, 8b는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 제 2 형판의 단면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 금형 장치에 의해 제조된 렌즈의 광학 사진이다.
도 10은 종래 금형 장치에 의해 제조된 렌즈의 광학 사진이다.
도 11은 종래 금형에서의 가스 배출 경로와 본 발명의 또 다른 실시 예들에 따른 금형들에서의 가스 배출 경로를 보인다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 제 2 형판의 평면도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 아래에 예시되는 실시 예는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니며, 본 발명을 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 충분히 설명하기 위해 제공되는 것이다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다.

이하 본 발명의 설명에서는 렌즈 성형용 금형 장치가 실시 예로서 설명된다.

도 1은 전체적인 사출 금형 장치의 수직적 구조를 개략적으로 보인 도면이다.

도 1를 참조하면, 사출 금형 장치는 핵심적 요소인 제 1 형판과 제 2 형판등의 두 형판을 기준으로 두 개의 부분 즉, 상부 제 1 구조물(10, 이하 상부 구조물) 및 하부의 제 2 구조물(20, 이하 하부 구조물)로 나뉜다.

상부 구조물(10)은, 고정측 제 2 형판(211, 이하 고정측 형판)에 대향하는 가동측 제 1 형판(111, 이하 가동측 형판)과 이를 고정하는 지지하는 가동측 제 1 베이스(11, 이하 가동측 베이스) 및 이를 지지하는 요소인 상부 클램핑 플레이트(top clamping plate, 12)를 포함한다.

하부 구조물(20)은 고정측 형판(cavity plate or core plate, 211)과 이를 고정하는 고정측 제 2 베이스(21, 이하 고정측 베이스) 및 이를 지지하는 요소(22, 23, 24a, 24b, 25, 26, 27)들을 포함한다.

도 1에 도시된 바와 같이 고정측 형판(211)을 고정하는 고정측 베이스(21)는 그 하부의 다수 요소들에 의해 지지되는데, 최하방의 하부 클램핑 플레이트(bottom clamping plate, 24) 상방 양측에 스페이서 블록(space block, 23)이 마련되고 이 사이에는 스토퍼 핀(stopper pin, 27)이 위치한다. 스토퍼 핀(27) 위에는 이젝터 베이스 플레이트(ejector base plate, 25b) 및 이젝터 리테이너 플레이트(eject retainer plate, 24a)가 위치한다. 한편, 양 스페이서 블록(23, 23) 위에는 고정측 형판(21)과 이를 밑에서 지지하는 서포트 플레이트(support plate, 22)가 마련된다. 한편, 상기 이젝터 리테이너 플레이트(24a)에는 상기 하부 형판(21)과 이 하부의 서포트 플레이트(22)와 고정측 베이스(21)를 관통하여 그 선단부가 가동측 베이스(11)의 저면에 접촉하는 리턴 핀(return pin, 26)이 위치한다.

위와 같은 구조에서, 상기 고정측 베이스(11)와 그 상부의 가동측 베이스(21)는 복수의 가이드 핀(31, 도면에는 2개만 도시됨)에 의해 연결되어 있는데, 한 실시 예에 따라 가이드 핀(31)은 하부의 고정측 형판(21) 측에 고정되어 있고, 그 상단은 가동측 형판(21)에 형성되는 가이드 홀(11a)에 대해 미끄럼 운동(습동)이 가능하도록 결합된다.

도 2도에 도시된 바와 같이, 가동측 베이스(11)와 고정측 베이스(21)에 각각 고정되는 가동측 형판(111)과 그 하부의 고정측 형판(211)은 상호 가이드 핀(211a)에 의해 상호의 운동이 구속되도록 결합되어 있다.

구체적으로 도 2에 도시된 바와 같이 소정 패턴의 제 2 형면(212)이 형성되는 형판(211)은 베이스(21)의 고정홈(21a)에 수용된다. 이때에 고정측 형판 베이스(21)의 네 모서리 가까이에는 타측 형판에 결합되는 가이드 핀(31)이 마련되어 있다. 또한, 상기 고정측 형판(212)에도 복수의 가이드 핀(211a)가 마련되어 있다. 도 3에서 참조번호 "21b" 는 도 1에 도시된 리턴 핀(26)이 끼워지는 가이드 홀이다.

도 4는 도 3에 도시된 고정측 형판에 대응하는 가동측 형판(111) 및 이를 고정하는 가동측 베이스(11)를 도시한다. 가동측 베이스(11)는, 상기 고정측 형판(21)의 제 2 형면(212, 이하 단순히 형면)과 함께 사출 제품, 예를 들어 렌즈 외형에 대응하는 캐비티를 마련하는 제 1 형면(112, 이하 단순히 형면)이 형성되는 형판(111)와, 이를 수용하는 고정홈(11c)을 가진다. 이때에 형판 베이스(11)의 네 모서리 가까이에는 상기 고정측 형판 베이스(21)에 마련된 가이드 핀(31)에 대응하는 가이드 홀(11a) 및 부시(11b)가 마련된다. 또한, 형판(111)의 4 개의 변 각각의 중간 부분에 상기 고정측 형판(211)의 가이드 핀(211a)에 대응하는 가이드 홀(112)이 마련된다.

도 5 및 도 6은 가동측 형판(111)과 고정측 형판(211)의 내면 구조를 구체적으로 나타내 보인 평면도이다.

가동측 형판(211)과 고정측 형판(111)에는 제품, 예를 들어 렌즈를 성형하기 위한 캐비티를 형성하는 복수의 형면(212)(113)이 형성되어 있고, 이들 형면(212)(113)들은 런너(50)에 연결되어 있다. 상기 형면(212)에는 일반적으로 렌즈 표면에 대응하는 구면 또는 비구면 가공면을 가지는 금형 코어(mold core)의 선단면이 위치한다.

한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 고정측 형판(211)의 형면(212)의 주위를 감싸는 부분과 이로부터 연장되어 형판(211)의 가장자리에 까지 연결되는 가스 밴드(214)가 마련되어 있다. 이 가스 밴드(214)는 수 미크론에서 십수 미크론 깊이의 채널 형태로서 형면(212)의 주위의 수 미크론 정도의 양 형판(111, 211) 간 갭을 통해 배출되는 사출물질의 가스를 외부로 배출하는 채널이다. 이러한 구조에 더하여 본 발명의 특징부로서 상기 가스 밴드(214)의 바닥을 따라서 형판(211)의 몸체를 관통하는 서브 가스 배기공(215)이 다수 형성되어 있다.

상기 배기공(215)은 도 7a에 도시된 바와 같이, 형판(211)을 수직의 서브 가스 배기공(215a)에 의해 수직으로 완전히 관통하거나, 이 구조에 더하여 도 7b에 도시된 바와 같이 수직의 서브 가스 배기공(215a)과 이에 직교하는 서브 가스 배기공(215b, 215c)에 의한 구조를 가질 수 있다.

또한, 도 8a에 도시된 바와 같이 형판(211)의 몸체 중간까지 수직으로 내려가려는 부분(15a) 그리고 이에 연결되는 것으로서 형판(211)의 평면에 나란한 방향으로 연장되어 형판의 측면으로 개구가 노출되는 부분(215b)을 가질 수 있다. 그리고 도 8a의 구조에 더하여 추가적인 서브 가스 배기공(215c)를 마련하여 양측의 배기공(215)이 상호 연통되게 할 수 도 있다.

도 9a 및 도 9b는 형면으로서 코어의 선단부 표면을 보이는 사진이다. 도 9a는 본 발명에 따라 서브 가스 배기공(215)이 있는 경우이며, 도 9b는 서브 가스 배기공이 없이 기존의 가스밴드(214)만 있는 경우이다. 도 9a, 9b의 비교를 통해 알 수 있듯이, 본 발명에 따라 서브 가스 배기공(215)이 있는 경우 코어의 선단부 표면이 깨끗하며, 반면에 서브 가스 배기공(215)이 없는 경우 원형의 가공라인을 따라 이물질이 부착되어 있음을 알 수 있다. 도 9a, 9b에서 밝게 보이는 도너츠형 고휘도 부분은 촬영시 사용된 조명의 반사부분이다.

도 10a 및 도 10b는 사출성형에 의해 제조된 렌즈를 보인다. 도 10a는 본 발명에 따라 서브 가스 배기공(215)이 있는 형판을 이용해 제조된 렌즈를 보이며, 도 10b는 서브 가스 배기공이 없이 기존의 가스밴드(214)만 있는 형판을 이용해 제조된 렌즈를 보인다. 도 10a, 10b의 비교를 통해 알 수 있듯이, 본 발명에 따라 서브 가스 배기공(215)이 있는 형판을 이용한 경우 양품의 렌즈(도 10a)를 얻을 수 있었으며, 그런지 않은 경우, 즉, 서브 가스 배기공(215)이 없는 형판을 이용한 경우, 반복된 사출에 의해 이물질이 코어의 표면에 누적됨으로써 불량한 렌즈가 제조되었다.

위의 실시 예에서는 일측 형판에만 서브 가스 배기공이 형성된 예가 설명되었으나, 다른 실시 예에 따르면, 이러한 구조가 양 형판(111, 211)에 모두 형성될 수 있다.

도 11는 다양한 형태의 상하 형판 결합상태에서 가스 배출 경로를 비교해 보이는 도면이다. 도 11에서 (a)는 종래 형판(1, 2)의 결합상태에서의 가스 밴드(3)를 통한 가스 배출 경로를 보이며, (b), (c)는 상하 형판(111, 211)에 모두 서브 가스 배기공이 형성된 실시 예에서의 가수 배출 경로(화살표)를 보인다.

도 11의 (b)에 도시된 실시 예는 도 7에 도시된 구조를 가지는 것으로, 서브 가스 배기공(115, 215)이 양 형판(111, 211)에 적용된 구조를 가진다. 도 11의 (c)에 도시된 실시 예는 도 7과 도 8에 도시된 서브 가스 배기공이 복합적으로 적용된 T형 연결된 서브 가스 배기공(115a, 115b)(215a, 215b)이 양 형판(111, 211)에 적용된 구조를 가진다. 즉, 도 11의 (b)에 도시된 실시 예는 상하 형판(111, 211)을 수직으로 서브 가스 배기공(115, 215)이 관통하는 구조를 가지며, 그리고 도 11의 (c)에 도시된 실시 예는 상하 형판(111, 211)을 수직으로 관통하는 부분(또는 배기공, 15a)과 이의 중간 부분에서 분기하여 형판(111, 211)의 평면에 나란한 방향으로 연장되는 부분(또는 배기공, 215b)을 가지는 서브 가스 배기공(115, 215)을 가진다. 형판(111, 211)의 양측에 서브 가스 배기공이 형성되는 구조에서 가스 밴드는 일측 형판, 예를 들어 하부의 고정측 형판(211)에 만 형성될 수 있다.

한편, 본 발명에 따르면 종래와 다른 가스 밴드를 적용한 형판이 제공될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 형판의 표면으로 소정 깊이 파인 채널 형태의 가스 밴드는 형판 내의 다수 형면을 감싸는 또는 포위하는 형태로 형성될 수 있다. 그리고, 가스 밴드(214a)의 바닥에는 전술한 바와 같은 다양한 실시 예에 따른 서브 가스 배기공(215)이 형성된다. 이러한 구조는 양 형판 사이의 갭에 존재하는 가스의 누적 문제를 효과적으로 개선할 수 있는 것으로서, 가스 배출시 주된 가스 배출 통로인 가스 밴드와 서브 가스 배기공의 공기압차로 인한 공기 와류를 형성하여 사출시 발생하는 가스를 최대한 배출할 수 있도록 하며, 이를 통해 형판의 내면과 코어에 대한 이물질 누적을 억제한다.

전술한 본 발명인 정밀렌즈 성형용 금형 및 이를 적용한 금형 장치는 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

10: 제 1 구조물(상부 구조물)
11: 제 1 베이스(가동측 베이스)
111: 제 1 형판(가동측 형판)
20: 제 2 구조물(하부 구조물)
21: 제 2 베이스(고정측 베이스)
211: 제 2 형판(고정측 베이스)
212: 형면
214: 가스밴드
215: 서브 가스 배출공
50: 런너

Claims (14)

1. 일면에 사출 제품의 일측 부분에 대응하는 제 1 형면이 마련된 제 1 형판;과
   상기 제 1 형판에 대해 합체 및 분리되는 것으로, 상기 사출 제품의 타측 부분에 대응하며 상기 제 1 형면과 함께 캐비티를 형성하는 제 2 형면을 갖는 제 2 형판;을 구비하며,
   상기 제 1 형판에서 상기 캐비티를 벗어난 부분에, 상기 캐비티로부터의 가스가 배출되는 가스 밴드가 형성되고,
   상기 가스 밴드의 바닥에는 상기 가스를 외부로 배출하는 서브 가스 배기공이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 사출 성형용 금형.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 2 형판에도 상기 서브 가스 배기공이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 사출 성형용 금형.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 서브 가스 배기공은 상기 형판들을 관통하는 것을 특징으로 하는 사출 성형용 금형.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 서브 가스 배기공은 상기 형판의 평면에 대해 수직인 부분과 이에 대해 나란한 부분을 가지는 것을 특징으로 하는 사출 성형용 금형.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 수직인 부분은 형판을 관통하여, 나란한 부분은 상기 수직인 부분의 중간에 연결되는 것을 특징으로 하는 사출 성형용 금형.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 제 1 형판 및 제 2 형판에 다수의 형면이 마련되며, 상기 가스 밴드는 복수의 형면을 감싸거나 에워싸는 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 사출 성형용 금형.
7. 제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서,
   상기 제 1 형판 및 제 2 형판에 다수의 형면이 마련되며, 상기 가스 밴드는 복수의 형면을 감싸거나 에워싸는 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 사출 성형용 금형.
8. 일면에 사출 제품의 일측 부분에 대응하는 제 1 형면이 마련된 제 1 형판;
   상기 제 1 형판에 대해 합체 및 분리되는 것으로, 상기 사출 제품의 타측 부분에 대응하며 상기 제 1 형면과 함께 캐비티를 형성하는 제 2 형면을 갖는 제 2 형판;
   상기 제 1 형판을 지지하는 제 1 베이스를 포함하는 제 1 구조물; 그리고
   상기 제 2 형판을 지지하는 제 2 베이스를 포함하는 제 2 구조물;을 구비하며,
   상기 제 1 형판에서 상기 캐비티를 벗어난 부분에, 상기 캐비티로부터의 가스가 배출되는 가스 밴드가 형성되고,
   상기 가스 밴드의 바닥에는 상기 가스를 외부로 배출하는 서브 가스 배기공이 형성되어 있는, 사출 성형용 금형장치.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 제 2 형판에도 상기 서브 가스 배기공이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 사출 성형용 금형 장치.
10. 제 8 항에 있어서,
    상기 서브 가스 배기공은 상기 형판들을 관통하는 것을 특징으로 하는 사출 성형용 금형 장치.
11. 제 8 항에 있어서,
    상기 서브 가스 배기공은 상기 형판의 평면에 대해 수직인 부분과 이에 대해 나란한 부분을 가지는 것을 특징으로 하는 사출 성형용 금형 장치.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 수직인 부분은 형판을 관통하여, 나란한 부분은 상기 수직인 부분의 중간에 연결되는 것을 특징으로 하는 사출 성형용 금형 장치.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 형판 및 제 2 형판에 다수의 형면이 마련되며, 상기 가스 밴드는 복수의 형면을 감싸거나 에워싸는 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 사출 성형용 금형 장치.
14. 제 8 항 내지 제 11 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 형판 및 제 2 형판에 다수의 형면이 마련되며, 상기 가스 밴드는 복수의 형면을 감싸거나 에워싸는 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 사출 성형용 금형 장치.

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