KR101322047B1

KR101322047B1 - 언더컷 구조의 노즐팁을 구비한 오픈 게이트형 핫러너 사출금형장치

Info

Publication number: KR101322047B1
Application number: KR1020130096847A
Authority: KR
Inventors: 허남욱
Original assignee: 허남욱
Priority date: 2013-08-14
Filing date: 2013-08-14
Publication date: 2013-10-28

Abstract

본 발명은 오픈 게이트형 핫러너 사출금형장치에 관한 것으로, 특히 노즐팁(25)이, 게이트(12)를 통과할 수 있도록 상기 게이트(12)의 최소 직경(Di0)보다 상대적으로 작은 최대 외경(Do1)을 가지며, 캐비티(13)의 내측으로 일정한 깊이(H)만큼 삽입된 언더컷팅부(30)를 구비하여, 금형 개방시 사출성형품(40)의 게이트부를 언더컷팅하는 것이다.

Description

언더컷 구조의 노즐팁을 구비한 오픈 게이트형 핫러너 사출금형장치{OPEN GATE TYPED HOT RUNNER INJECTION MOLDING APPARATUS HAVING UNDERCUT NOZZLE TIP}

본 발명은 사출 금형장치에 관한 것으로, 특히 오픈 게이트형 핫러너 사출금형장치에서 언더컷 구조를 가지는 노즐팁 구조에 관한 것이다.

핫러너 사출금형장치에는 게이트 타입에 따라 게이트 개폐식 사출금형장치와 게이트가 항상 개방되어 있는 소위 '오픈 게이트형' 사출금형장치가 있다. 상기 오픈 게이트형 사출금형장치는 게이트 개폐식 사출금형장치에 비하여 구조가 간단하여 소형 제품용 사출성형에 많이 사용되어 오고 있다.

이러한 오픈 게이트형 사출금형장치의 일예로서 아래 특허문헌에 기재된 것이 알려져 있다.

KR

10-2010-0120794

A

상기 특허문헌 1에 개시된 오픈 게이트형 사출금형장치는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 고정 금형블록(101)과 가동 금형블록(102) 사이에 형성된 캐비티(103)를 구비하고, 상기 고정 금형블록(101)에는 용융수지 통로(105a)를 가진 노즐(105)이 삽입설치된다. 그리고, 노즐(105)의 선단부, 즉 노즐팁(106)은 끝단부가 게이트(104)의 선단면에 실질적으로 일치하게 삽입되어, 도 2에 도시된 바와 같이, 외주면과 게이트(104)의 내벽 사이에 일정한 간극(G)의 용융수지 주입구를 형성한다. 따라서, 고온의 용융수지는 노즐(105)의 용융수지 통로(105a)와 노즐팁(106)의 용융수지 통로(106a)를 통과하고나서 상기 게이트(104)의 내벽과 노즐팁(106) 외주면 사이에 형성된 용융수지 주입구를 통하여 캐비티(103)안으로 주입되어 충전된다. 상기한 바와 같이, 종래의 오픈 게이트형 사출금형장치의 경우, 통상 노즐팁(106)의 끝단(106b)이 게이트 선단면(104a, 금형의 파팅라인에 해당함)과 실질적으로 일치하게 배치된다. 이러한 노즐의 팁 배치구조를 가진 핫러너 사출금형장치로 사출성형하면, 사출성형품(110)은 도 3에 도시된 바와 같이, 게이트(104) 부근에서 용융수지의 점도와 응고속도 차이에 따라 도 3에 도시된 바와 같이, 통상 게이트 돌출부(111)가 형성되거나 응고되지 않은 용융수지가 게이트에서 가는 실같이 늘어져 연장되는 소위 '실딸림'(112) 현상이 발생된다. 이러한 사출성형품은 다른 부품과의 조립을 위해 성형완료후, 표면 외측으로 돌출된 게이트 돌출부(111)와 '실딸림'(112)을 제거하는 작업이 소요되고, 이 게이트 돌출부(111)의 제거작업에는 일일이 작업자의 수작업이 요구되어 소요작업시간의 증가 및 비용이 증가하는 문제점이 있고, 게이트 돌출부(111)의 제거작업에서 작업자가 세심한 주의를 기울이지 않으면 불량이 발생할 여지가 있었다.

이에 본 발명은 종래의 오픈 게이트형 사출금형장치가 가진 상기 문제점을 해결하기 위하여, 사출성형완료후, 금형을 개방(개형)할 때, 사출성형품의 게이트를 언더컷(undercut) 구조의 노즐 팁에 의해 제거하여 금형에서 취출되는 사출성형품에 게이트 돌출부나 실딸림현상이 발생하지 않도록 된 오픈 게이트형 사출금형장치를 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 오픈 게이트형 핫러너 사출금형장치는 고정 금형블록과, 가동 금형블록과, 상기 가동 금형블록의 개폐동작에 의해 개폐되고 게이트가 형성된 캐비티와, 상기 캐비티안으로 용융수지를 안내하는 용융수지통로를 구비하고 상기 게이트의 내벽과 함께 상기 용융수지통로와 상기 캐비티를 서로 연통시키는 용융수지 주입구를 형성하도록 선단에서 상기 게이트에 삽입설치된 노즐팁을 가진 노즐을 포함하고,

상기 노즐팁은, 상기 게이트를 통과할 수 있도록 상기 게이트의 최소 직경보다 상대적으로 작은 최대 외경을 가지며, 상기 캐비티의 내측으로 일정한 깊이만큼 삽입되어, 사출성형품에 외측으로 돌출되는 게이트부가 형성되지 않도록 금형 개방시 사출성형품의 게이트부를 언더컷팅하는 언더컷팅부를 구비한 것에 특징이 있다.

그리고, 본 발명은 상기 언더컷팅부가 상기 게이트의 최소 직경의 내벽과의 사이에 0.1 내지 0.5mm의 간극의 용융수지 주입구를 형성한다. 또한 상기 언더컷팅부는 상기 최대 외경보다 상대적으로 작은 외경을 가진 네크부(neck)를 더 구비할 수도 있다. 이 경우, 네크부와 게이트의 내벽 사이에 수지유동이 원활하여 점도가 높은 소재의 사출성형시 수지유동불량에 따른 제품성형불량을 방지할 수 있게 된다.

그리고, 상기 언더컷팅부는 상기 게이트면에서 캐비티 내측을 향하여 주입되는 용융수지를 게이트의 횡방향으로 확산안내하는 안내면을 가진 것도 가능하다. 이 경우, 게이트의 용용수지 주입구를 통과한 고압의 용융수지가 안내면에 의해 측편으로 안내되어 캐비티내에 충전되므로, 고압의 용융수지가 선행하여 충전된 캐비티 내의 용융수지의 표면에 충돌하여 플로우마크 또는 웰드라인을 발생시키는 불량을 방지할 수 있게 된다.

한편, 본 발명은 상기 언더컷팅부가 상기 게이트에서 캐비티내측을 향하여 점차 직경이 감소하는 아래쪽으로 뾰족한 원추형 외주면을 가진 것도 가능하다.

이 경우, 상기 언더컷팅부의 원추형 외주면에는 다수개의 오목홈(39)들을 일정한 간격을 두고 형성하여, 용융수지의 캐비티 내 주입량을 증대시키고, 그로인하여 캐비티 내로 용융수지의 흐름을 원활하게 할 수 있다.

특히, 본 발명은 바람직하게는 상기 언더컷팅부가 상기 캐비티내측으로 삽입되는 깊이를 성형제품의 전체 두께에 대하여 0.1 내지 5.0% 범위인 것으로 함으로써 성형제품에 게이트 돌출부를 제거하는 동시에 그 언더컷부의 치수를 최소로 할 수 있다. 그리고,

상기 노즐팁은 노즐의 몸체 하단에 일체로 형성하는 것도 가능하지만, 바람직하게는 노즐의 몸체 하단에 삽입되어 결합되는 별개의 부품으로 구성되고, 초경합금재의 소결성형품 또는 내열합금강을 기계가공하여 만들어지는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 핫러너 사출금형장치에 의하면, 사출성형완료후, 금형을 개방(개형)할 때, 사출성형품의 게이트를 언더컷(undercut) 구조의 노즐 팁의 언더컷팅부에 의해 제거하므로 금형에서 취출되는 사출성형품(에 게이트 돌출부나 실딸림현상이 발생하지 않아, 게이트 돌출부의 실딸림을 제거하기 위한 별도의 후작업이 필요없으므로, 생산성 향상은 물론 제조원가의 절감 및 후작업시 불량발생의 여지를 제거할 수 있다.

도 1은 종래 오픈 게이트형 사출금형장치의 결합단면도이고,
도 2는 도 1의 A부의 확대상세도이고,
도 3은 도 1의 종래의 오픈 게이트형 사출금형장치에서 성형된 사출성형품의 일예의 도면이고,
도 4는 본 발명에 따른 언더컷 구조의 노즐팁을 구비한 오픈 게이트형 핫러너 사출금형장치의 결합단면도이고,
도 5a 내지 도 5c는 도 4의 B를 확대도시한 상세도로서, 노즐팁의 언더컷팅부가 게이트부를 언더컷팅하는 과정을 단계별로 도시한 도면으로서,
도 5a는 게이트를 통하여 캐비티 내부로 용융수지가 주입되는 상태를 도시한 도면이고,
도 5b는 캐비티에 용융수지를 충전하여 성형완료한 후, 하측의 가동 금형블록을 상측의 고정 금형블록에서 분리하여 금형을 개방할 때, 언더컷팅부가 게이트부를 언더컷팅하는 상태를 도시한 도면이고,
도 5c는 도 5b에서 게이트부가 언더컷팅된 사출성형품의 부분의 확대도이고,
도 6은 본 발명의 다른 실시예의 도면으로서, 도 5a에 대응하는 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 오픈 게이트형 핫러너 사출금형장치의 실시예를 첨부도면에 따라 상세히 설명한다.

도 4 내지 도 5a-5c는 본 발명의 제1실시예를 도시한 도면이다.

본 발명의 제1실시예에 따른 오픈 게이트형 핫러너 사출금형장치는 도 4에 도시된 바와 같이, 고정 금형블록(10)과, 가동 금형블록(11)과, 상기 가동 금형블록(11)의 개폐동작에 의해 개폐되고 게이트(12)가 형성된 캐비티(13)와, 상기 캐비티(13) 안으로 용융수지를 안내하는 용융수지통로(21)를 구비하고 상기 게이트(12)의 내벽과 함께 상기 용융수지통로(21)와 상기 캐비티(13)를 서로 연통시키는 용융수지 주입구를 형성하도록 선단에서 상기 게이트(12)에 삽입설치된 노즐팁(25)을 가진 노즐(20)을 포함한다.

상기 노즐팁(25)의 선단에는, 상기 게이트(12)를 통과할 수 있도록 상기 게이트(12)의 최소 직경(Di0)보다 상대적으로 작은 최대 외경(Do1)을 가지며, 상기 캐비티(13)의 내측으로 일정한 깊이(H)만큼 삽입되어, 사출성형품에 외측으로 돌출되는 게이트부가 형성되지 않도록 금형 개방시 사출성형품의 게이트부를 언더컷팅하는 언더컷팅부(30)를 구비한다.

도 5a에 도시된 바와 같이, 상기 언더컷팅부(30)는 바람직하게는 게이트(12)의 최소 직경(Di0)의 내벽과의 사이에 0.1 내지 0.5mm의 간극(G)의 용융수지 주입구를 형성한다. 상기 언더컷팅부(30)는 상기 최대 외경(Do1)보다 상대적으로 작은 외경(Do2)을 가진 네크부(neck)(31)를 더 구비할 수도 있다. 이 경우, 네크부(31)와 게이트(12)의 내벽 사이에 수지유동이 원활하여 점도가 높은 소재의 사출성형시 수지유동불량에 따른 제품성형불량을 방지할 수 있게 된다.

상기 언더컷팅부(30)는 상기 게이트(12)면에서 캐비티(13) 내측을 향하여 주입되는 용융수지를 게이트(12)의 횡방향으로 확산안내하는 안내면(32)을 가진다. 이로써, 게이트(12)를 통과한 고압의 용융수지가 안내면(32)에 의해 측편으로 안내되어 캐비티(13)안으로 충전되므로, 고압의 용융수지의 유동을 원활하게 하고 동시에 선행하여 충전된 캐비티(13) 내의 용융수지의 표면에 충돌하여 플로우마크 또는 웰드라인을 발생시키는 불량을 방지할 수 있게 된다.

상기 언더컷팅부(30)가 상기 캐비티(13)내측으로 삽입되는 깊이(H)는 성형제품의 전체 두께(T)에 대하여 0.1 내지 5.0% 범위인 것이 바람직하다. 이 범위보다 작으면 언터컷팅의 기능을 수행하지 못하는 경우에 발생하고, 이 범위를 초과하면 제품표면에 과도한 언더컷이 발생하여 외관불량은 물론 제품의 강성을 취약하게 하는 단점이 있다.

상기 노즐팁(25)은 노즐(20)의 몸체 하단에 삽입되어 결합되는 별개의 부품으로 구성되고, 초경합금재의 소결성형품 또는 내열합금강을 기계가공하여 만들어지는 것이 바람직하다.

상기한 구성의 본 발명의 실시예1에 의하면, 도 5a 내지 도 5c에 도시된 바와 같이, 사출성형완료후, 금형을 개방(개형)할 때, 사출성형품의 게이트를 노즐팁(20)의 언더컷팅부(30)로써 제거하여 사출성형품(40)의 표면에 언더컷(41)을 형성하므로(도 5b), 금형에서 취출되는 사출성형품(40)에 게이트 돌출부나 실딸림현상이 발생하지 않아, 게이트 돌출부의 실딸림을 제거하기 위한 별도의 후작업이 필요없으므로, 생산성 향상은 물론 제조원가의 절감 및 후작업시 불량발생의 여지를 제거할 수 있다.

본 발명의 실시예 2에 따른 사출금형장치는, 고정 금형블록(10)과, 가동 금형블록(11)과, 상기 가동 금형블록(11)의 개폐동작에 의해 개폐되고 게이트(12)가 형성된 캐비티(13)와, 상기 캐비티(13) 안으로 용융수지를 안내하는 용융수지통로(21)를 구비하고 상기 게이트(12)의 내벽과 함께 상기 용융수지통로(21)와 상기 캐비티(13)를 서로 연통시키는 용융수지 주입구를 형성하도록 선단에서 상기 게이트(12)에 삽입설치된 노즐팁(25)을 가진 노즐(20)을 포함하고, 아울러 상기 노즐팁(25)의 선단에는, 상기 게이트(12)를 통과할 수 있도록 상기 게이트(12)의 최소 직경(Di0)보다 상대적으로 작은 최대 외경(Do1)을 가지며, 상기 캐비티(13)의 내측으로 일정한 깊이(H)만큼 삽입되어, 사출성형품에 외측으로 돌출되는 게이트부가 형성되지 않도록 금형 개방시 사출성형품의 게이트부를 언더컷팅하는 언더컷팅부(30)를 구비하는 점에서 위 실시예1과 동일하다.

본 발명의 실시예 2는 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 언더컷팅부(30)가 상기 게이트(12)에서 캐비티(13)내측을 향하여 점차 직경이 감소하는 아래쪽으로 뾰족한 원추형 외주면(38)을 가지고, 상기 원추형 외주면(38)에는 용융수지의 캐비티 내 주입량을 증대시켜 캐비티(13) 내로 주입충전되는 용융수지의 흐름을 원활하게 하는 다수개의 오목홈(39)들이 일정한 간격을 두고 형성된 것에 특징이 있다.

이러한 실시예 2의 언더컷팅 효과는 실시예 1과 동일하다.

10: 고정 금형블록 11: 가동 금형블록
12: 게이트 13: 캐비티
20: 노즐 21: 용융수지통로
25: 노즐팁 30: 언더컷팅부
31: 네크부 32: 안내면
38: 원추형 외주면 39: 오목홈
40: 성형품 41: 언더컷

Claims

고정 금형블록(10)과, 가동 금형블록(11)과, 상기 가동 금형블록(11)의 개폐동작에 의해 개폐되고 게이트(12)가 형성된 캐비티(13)와, 상기 캐비티(13)안으로 용융수지를 안내하는 용융수지통로(21)를 구비하고 상기 게이트(12)의 내벽과 함께 상기 용융수지통로(21)와 상기 캐비티(13)를 서로 연통시키는 용융수지 주입구를 형성하도록 선단에서 상기 게이트(12)에 삽입설치된 노즐팁(25)을 가진 노즐(20)을 구비한 오픈 게이트형 핫러너 사출금형장치에 있어서,
상기 노즐팁(25)은, 상기 게이트(12)를 통과할 수 있도록 상기 게이트(12)의 최소 직경(Di0)보다 상대적으로 작은 최대 외경(Do1)을 가지며, 상기 캐비티(13)의 내측으로 일정한 깊이(H)만큼 삽입되어, 사출성형품에 외측으로 돌출되는 게이트부가 형성되지 않도록 금형 개방시 사출성형품의 게이트부를 언더컷팅하는 언더컷팅부(30)를 구비한 것을 특징하는 오픈 게이트형 핫러너 사출금형장치.
제1항에 있어서,
상기 언더컷팅부(30)는 상기 게이트(12)의 최소 직경(Di0)의 내벽과의 사이에 0.1 내지 0.5mm의 간극(G)의 용융수지 주입구를 형성하는 것을 특징으로 하는 오픈 게이트형 핫러너 사출금형장치.
제2항에 있어서,
상기 언더컷팅부(30)는 상기 최대 외경(Do1)보다 상대적으로 작은 외경(Do2)을 가진 네크부(neck)(31)를 더 구비한 것을 특징으로 하는 오픈 게이트형 핫러너 사출금형장치.
제2항에 있어서,
상기 언더컷팅부(30)는 상기 게이트(12)에서 캐비티(13)내측을 향하여 점차 직경이 감소하는 아래쪽으로 뾰족한 원추형 외주면(38)을 가진 것을 특징으로 하는 오픈 게이트형 핫러너 사출금형장치.
제4항에 있어서,
상기 언더컷팅부(30)의 원추형 외주면(38)에는 용융수지의 캐비티 내 주입량을 증대시켜 캐비티(13) 내로 주입충전되는 용융수지의 흐름을 원활하게 하는 다수개의 오목홈(39)들이 일정한 간격을 두고 형성된 것을 특징으로 오픈 게이트형 핫러너 사출금형장치.
제3항에 있어서,
상기 언더컷팅부(30)는 상기 게이트(12)면에서 캐비티(13) 내측을 향하여 주입되는 용융수지를 게이트(12)의 횡방향으로 확산안내하는 안내면(32)을 가진 것을 특징으로 하는 오픈 게이트형 핫러너 사출금형장치.
제1항에 있어서,
상기 언더컷팅부(30)가 상기 캐비티(13)내측으로 삽입되는 깊이(H)는 성형제품의 전체 두께(T)에 대하여 0.1 내지 5.0% 범위인 것을 특징으로 하는 오픈 게이트형 핫러너 사출금형장치.
제2항에 있어서,
상기 노즐팁(25)은 노즐(20)의 몸체 하단에 삽입되어 결합되는 별개의 부품으로 구성되고, 초경합금재의 소결성형품 또는 내열합금강을 기계가공하여 만들어지는 것을 특징으로 하는 오픈 게이트형 핫러너 사출금형장치.