KR101330428B1 - 사출성형용 노즐장치 - Google Patents

Abstract

용융 상태의 수지가 주입되는 매니폴드와, 매니폴드의 하부에 결합되어 매니폴드로 주입된 수지를 금형의 캐비티로 주입시키는 하나 이상의 노즐을 포함하고, 매니폴드의 내부에는 매니폴드로 주입된 수지를 노즐 측으로 안내하는 러너가 형성되되, 러너의 적어도 일부는 노즐 측으로 갈수록 그 직경이 축소되어 러너를 통해 안내되는 수지의 유동성을 향상시킬 수 있는 사출성형용 노즐장치를 개시한다.

Description

사출성형용 노즐장치{Nozzle device for injection molding}

본 발명은 사출성형용 노즐장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수지의 유동성을 향상시키기 위해 매니폴드의 구조를 개선한 사출성형용 노즐장치에 관한 것이다.

일반적으로, 플라스틱 제품을 성형하는 사출성형용 노즐장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 용융 상태의 수지가 주입되는 매니폴드(1)와, 이 매니폴드(1)의 하부에 결합되어 매니폴드(1)로 주입된 수지를 제품 성형틀인 금형의 캐비티(미도시)로 주입시키는 하나 이상의 노즐(7)을 포함한다.

상기의 매니폴드(1)의 내부에는 주입된 수지를 균등하게 분배시켜 노즐(7)로 각각 공급되게 하기 위한 러너가 분기 형성된다. 이러한 러너는 매니폴드(1)의 상부에 장착되는 스프루 부쉬(2)의 관통공(3)과 연통되는 제1러너(4)와, 제1러너(4)로부터 매니폴드(1)의 수평방향으로 연장되는 제2러너(5)와, 제2러너(5)로부터 매니폴드(1)의 수직방향으로 연장되어 노즐(7)과 연결되는 제3러너(6)를 포함한다.

그러나 종래의 매니폴드(1)는 도시된 바와 같이 각 러너(4,5,6)가 일정한 직경을 가지므로 러너 특히, 제2러너(5)를 통해 유동되는 수지의 유동성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.

그리고 종래의 매니폴드(1)는 각 러너(4,5,6)를 형성하기 위해 각각의 러너(4,5,6)가 배열되는 방향에서 드릴링하여 형성하기 때문에, 각 러너(4,5,6)의 표면조도가 좋지 못하여 수지의 이동시 마찰저항이 생길 수 있고 각 러너(4,5,6)의 내열성이 좋지 못하여 수지가 고화시 러너(4,5,6)의 표면에 눌러 붙을 수 있는 문제점이 있다.

또, 종래의 매니폴드(1)는 각 러너(4,5,6) 중 제2러너(5)를 형성할 때 매니폴드(1)의 외측면에서 드릴링하여 가공을 하기 때문에 외부와 연통되는 제2러너(5)를 밀폐하기 위하여 제2러너(5)가 외부와 연통되는 장소에 별도의 엔드캡(8)을 장착하는데, 엔드캡(8)이 손상될 경우 러너(4,5,6)로 주입되는 수지가 누설될 수 있다.

또, 종래의 매니폴드(1)는 사출성형이 끝난 후 러너(4,5,6)에 잔존하는 폐성형수지물 즉, 러너(4,5,6)의 표면에서 수지가 고화되어 눌러 붙은 잔존물을 제거하기가 어려운 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 러너를 통해 안내되는 수지의 유동성 저하를 방지할 수 있는 사출성형용 노즐장치를 제공하는데 있다.

또, 본 발명의 목적은 러너를 통해 안내되는 수지가 러너 표면의 표면조도에 의해 수지의 이동 시 마찰저항이 생기거나 수지가 고화되어 러너 표면에 눌러 붙는 것을 방지할 수 있는 사출성형용 노즐장치를 제공하는데 있다.

또, 본 발명의 목적은 러너의 표면에 눌러 붙은 잔존물을 용이하게 제거할 수 있는 사출성형용 노즐장치를 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 수지유동성을 향상시킨 사출성형용 노즐장치는, 용융 상태의 수지가 주입되는 매니폴드와, 상기 매니폴드의 하부에 결합되어 상기 매니폴드로 주입된 수지를 금형의 캐비티로 주입시키는 하나 이상의 노즐을 포함하고,

상기 매니폴드의 내부에는 상기 매니폴드로 주입된 수지를 상기 노즐 측으로 안내하는 러너가 형성되고,

상기 러너의 적어도 일부는 상기 노즐 측으로 갈수록 그 직경이 축소되는 것을 특징으로 한다.

상기 러너는,

상기 매니폴드의 상부에 장착되는 스프루 부쉬의 관통공과 연결되는 제1러너와, 상기 제1러너로부터 분기되는 다수의 제2러너와, 상기 각 제2러너와 상기 노즐을 연결하는 다수의 제3러너를 포함하고,

상기 노즐 측으로 갈수록 그 직경이 축소되는 러너는 상기 제2러너인 것을 특징으로 한다.

상기 매니폴드는,

제1러너 형성홈이 마련된 제1매니폴드와, 상기 제1매니폴드와 볼트 체결되며 상기 제1러너 형성홈에 대응되는 제2러너 형성홈이 마련된 제2매니폴드를 포함하고,

상기 제1,2러너 형성홈은 상기 제1,2매니폴드가 볼트 체결될 때 상기 제2러너를 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 제2러너의 입구단 측에는 상기 제2러너에서 유동되는 수지의 흐름이 난류가 되도록 하는 난류형성부재가 장착되고,

상기 난류형성부재는 상기 제2러너에 대응되는 형상으로 마련되는 몸체를 포함하며, 상기 몸체에는 수지의 흐름이 난류가 되도록 수지를 안내하기 위하여 상기 몸체의 외면 또는 내면에 나선홈이 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 제1,2러너 형성홈은 연마된 후 코팅재에 의해 코팅되는 것을 특징으로 한다.

상기의 구성을 가진 본 발명의 수지유동성을 향상시킨 사출성형용 노즐장치는, 제2러너를 형성하는 과정에서 노즐 측으로 갈수록 축소되는 형상을 가짐에 따라 노즐로 안내되는 수지의 유동속도를 증가시켜 수지의 유동성을 향상시킬 수 있다.

그리고 본 발명의 수지유동성을 향상시킨 사출성형용 노즐장치는, 제2러너를 형성하는 과정에서 제1매니폴드의 하면과 제2매니폴드의 상면의 밀링가공을 통해 제1,2러너 형성홈을 각각 형성함으로써, 별도의 엔드캡이 장착되지 않아도 되므로 엔드캡의 손상에 의해 수지가 외부로 누설되는 것을 방지할 수 있다.

또, 본 발명의 수지유동성을 향상시킨 사출성형용 노즐장치는, 제1,2러너 형성홈의 표면을 연마하여 수지의 유동시 마찰저항을 줄일 수 있으므로 수지의 유동성 저하를 방지할 수 있다.

또, 본 발명의 수지유동성을 향상시킨 사출성형용 노즐장치는, 연마된 제2러너의 표면에 내열성이 강한 코팅재를 코팅하는 동시에 난류형성부재에 의해 수지의 흐름이 난류를 형성하도록 안내함에 따라 러너의 벽면에 수지가 고화되어 눌러 붙는 것을 방지할 수 있다.

그리고, 본 발명의 수지유동성을 향상시킨 사출성형용 노즐장치는, 사출성형이 완료된 후 제1,2매니폴드를 분리하여 각 러너를 용이하게 세척할 수 있다.

그리고 본 발명의 수지유동성을 향상시킨 사출성형용 노즐장치는, 제2러너를 통해 안내되는 수지의 가스가 매니폴드의 외부로 배출시키는 벤트홈이 제1,2매니폴드 중 적어도 하나에 형성되므로 수지의 가스로 인해 성형불량이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 종래의 사출성형용 노즐장치를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 사출성형용 노즐장치가 구비된 금형설비를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 사출성형용 노즐장치의 매니폴드를 도시한 분해사시도이다.
도 4는 본 발명의 사출성형용 노즐장치의 매니폴드를 도시한 단면도이다.
도 5는 도 4의 A-A선을 따라 절개한 모습의 단면도이다.
도 6은 도 4의 난류형성부재를 도시한 사시도이다.

이하 도면을 참조하여 본 발명의 수지유동성을 향상시킨 사출성형용 노즐장치에 대해 상세히 설명한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 사출성형용 노즐장치는 다수의 평판형 플레이트가 적층된 금형의 내부에 설치된다. 이러한 금형은 상측으로부터 클램핑 플레이트(11), 스페이스 플레이트(12), 백업 플레이트(13), 캐비티 플레이트(14)를 포함하며, 별도의 가공공정을 거친 후 각각 분리 가능한 상태로 적층 결합된다. 여기서, 캐비티 플레이트(14)에는 성형품을 사출 성형하기 위한 캐비티(15)가 형성되어 있다.

상기의 사출성형용 노즐장치는 용융 상태의 수지가 주입되는 매니폴드(20)와, 매니폴드(20)의 하부에 결합되어 매니폴드(20)로 주입된 수지를 금형의 캐비티(15)로 주입시키는 하나 이상의 노즐(40)을 포함한다.

매니폴드(20)는 도 2에 도시된 바와 같이 클램핑 플레이트(11)와 백업 플레이트(13)의 사이에 개재되는 스페이스 플레이트(12)의 내측에 설치되며, 이러한 매니폴드(20)의 중앙부 상측에는 용융된 수지가 이 매니폴드(20)의 내부로 유입되도록 클램핑 플레이트(11)에 장착되는 스프루 부쉬(30)가 설치된다.

상기의 매니폴드(20)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 볼트 체결에 의해 상호 결합되는 제1매니폴드(21)와 제2매니폴드(23)를 포함하며, 이러한 매니폴드(20)의 내부에는 스프루 부쉬(30)를 통해 유입되는 수지를 노즐(40) 측으로 안내하는 러너(25)가 형성된다.

러너(25)는 스프루 부쉬(30)의 관통공(31)과 연결되는 제1러너(26)와, 제1러너(26)로부터 분기되는 다수의 제2러너(27)와, 제2러너(27)와 노즐(40)을 연결하는 다수의 제3러너(28)를 포함한다.

구체적으로, 제1러너(26)는 도시된 바와 같이 스프루 부쉬(30)의 관통공(31)과 연결되되, 제1매니폴드(21)의 중앙에서 수직(하측)방향으로 형성된다.

제2러너(27)는 도시된 바와 같이 제1러너(26)의 출구단으로부터 다수의 방향으로 분기되되, 매니폴드(20)의 수평방향으로 연장되도록 마련된다. 이러한 제2러너(27)의 형성을 위해 제1매니폴드(21)의 하면에는 제1러너 형성홈(22)이 제1매니폴드(21)의 수평방향으로 형성되고, 제2매니폴드(23)의 상면에는 제1러너 형성홈(22)과 대응되는 형상으로 제2러너 형성홈(24)이 형성된다. 즉, 제2러너(27)는 제1러너 형성홈(22)이 형성된 제1매니폴드(21)와 제2러너 형성홈(24)이 형성된 제2매니폴드(23)의 결합에 의해 이루어진다.

또, 제2러너(27)는 도시된 바와 같이 이 제2러너(27)에서 수지의 유동 시 유동성이 저하되는 것을 방지하기 위하여 노즐(40) 측으로 갈수록 점차 그 직경이 작아지는 테이퍼진 형상을 가진다. 이를 위해 제1,2러너 형성홈(22,24) 역시 노즐(40) 측으로 갈수록 그 직경이 작아지는 형상을 가진다.

즉, 본 발명에서는 상기와 같이 제2러너(27)의 직경이 노즐(40) 측으로 갈수록 작으므로, 제2러너(27)를 통해 안내되는 수지의 유동속도를 노즐(40) 측으로 갈수록 증가시켜 수지의 유동성이 저하되는 것을 방지하게 된다.

그리고 본 발명에서 제2러너(27) 즉, 제1,2러너 형성홈(22,24)의 표면은 이 표면의 마찰저항에 의해 수지유동성이 저하되는 것을 방지하기 위하여 연마되고, 연마된 제1,2러너 형성홈(22,24)에는 수지가 고화되어 제1,2러너 형성홈(22,24)에 눌러 붙는 것을 방지하도록 내열성이 강한 코팅재(35)가 코팅된다. 이때의 코팅재(35)는 내열성이 강한 Ti재질로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명에서 상기와 같은 제2러너(27)에는 이 제2러너(27)를 통해 유동되는 수지의 흐름이 층류(laminar flow)가 아닌 난류(turbulent flow)가 되도록 하는 난류형성부재(50)가 장착된다.

난류형성부재(50)는 제2러너(27)를 통해 유동되는 수지의 흐름을 난류가 되도록 함으로써, 제2러너(27)의 표면을 연마시킨 후 내열성이 강한 코팅재(35)를 코팅하는 것과 동시에 수지가 고화되어 눌러 붙는 것을 방지하는 역할을 한다.

상기의 난류형성부재(50)는 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 제1,2러너 형성홈(22,24)이 형성된 제1,2매니폴드(21,23)의 결합에 의해 이루어지는 제2러너(27)의 형상과 대응되는 형상을 가지는 몸체(51)를 포함하며, 이러한 몸체(51)에는 수지의 흐름이 난류가 되도록 안내하는 나선홈(53)이 형성된다.

이때, 몸체(51)는 상술한 바와 같이 제2러너(27)의 형상과 대응되는 형상을 가지므로 노즐(40) 측으로 갈수록 그 직경이 점차 작아지는 형상으로 마련되며, 제2러너(27)의 입구단 측에서 제2러너(27)의 내면에 밀착된다.

나선홈(53)은 상술한 바와 같이 수지의 흐름이 난류를 형성하도록 수지를 안내하는데, 이를 위해 나선홈(53)은 도시된 바와 같이 몸체(51)의 외면에 적어도 하나가 나선형상으로 형성된다.

즉, 스프루 부쉬(30)를 통해 제1러너(26)로 공급된 수지는 제2러너(27)로 유입되는데, 이와 같이 제2러너(27)로 유입된 수지는 제2러너(27)의 입구단 측에 배치되는 난류형성부재(50)에 의해 난류를 형성하면서 노즐(40) 측으로 유동된다.

또, 제1,2매니폴드(21,23) 중 적어도 하나에는 다시 도 3에 도시된 바와 같이 제2러너(27)를 통해 유동되는 수지의 가스를 제1,2매니폴드(21,23)의 외부로 배출하기 위한 벤트홈(29)이 형성된다.

벤트홈(29)은 제1,2러너 형성홈(22,24)의 일측에서 제1,2러너 형성홈(22,24)에 의해 형성되는 제2러너(27)와 제1,2매니폴드(21,23)의 외부가 연통되도록 형성된다. 이때의 벤트홈(29)은 도 3에서 과장되게 도시되었지만 마이크로미터 단위의 높이를 가지도록 형성되며, 제1,2매니폴드(21,23)를 결합시키는 체결부재의 조임 정도에 따라 그 높이를 조절할 수 있다.

제3러너(28)는 제2러너(27)의 출구단으로부터 제2매니폴드(23)의 수직방향으로 연장되어 노즐(40)과 연결된다.

노즐(40)은 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 사출성형용 노즐장치에 채택되는 통상의 노즐이며, 이러한 노즐에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

이하 도면을 참조하여 본 발명의 사출성형용 노즐장치의 매니폴드를 제조하는 과정에 대해 설명한다.

매니폴드(20)를 제조하기 위해서는 가장 먼저 제1매니폴드(21)와 제2매니폴드(23)를 분리 제조한다.

이후 제1매니폴드(21)의 하면에 노즐(40) 측으로 갈수록 점차 축소되는 제1러너 형성홈(22)을 밀링 가공하고, 제2매니폴드(23)의 상면에 제1러너 형성홈(22)과 대응되는 제2러너 형성홈(24)을 밀링 가공하는 과정을 통해 제2러너(27)를 형성한다.

다음으로 상기와 같이 제1,2매니폴드(21,23)에 제1,2러너 형성홈(22,24)을 형성한 후에는 제1,2러너 형성홈(22,24)의 표면을 연마하고, 제1,2러너 형성홈(22,24)의 표면을 연마한 후에는 내열성이 강한 코팅재(35)에 의해 제1,2러너 형성홈(22,24)의 표면을 코팅한다.

이후 상기와 같이 제1,2매니폴드(21,23)에 제2러너(27)의 형성을 완료한 후에는 제1,2매니폴드(21,23) 각각에 제1,3러너(26,28)를 형성한다. 여기서, 상기에서는 제2러너(27)를 먼저 형성한 후 제1,2러너(26,28)를 형성하였는데, 제1,2러너(26,28)를 먼저 형성한 후 제2러너(27)를 형성하여도 무방하다.

다음으로 그 외면 또는 내면에 나선홈(53)이 형성된 몸체(51)를 포함하는 난류형성부재(50)를 제2러너(27)의 입구단 측에 배치신 후 제1,2매니폴드(21,23)를 체결볼트에 의해 체결시키면 매니폴드(20)의 제조가 완성된다.

따라서, 본 발명에서는 노즐(40) 측으로 갈수록 그 직경이 점차 축소되는 형상을 가지는 제2러너(27)를 구비함에 따라 제2러너(27)를 통해 유동되는 수지의 유동속도를 증가시켜 수지의 유동성을 향상시킬 수 있다.

그리고 본 발명에서는 제2러너(27)의 입구단 측에 나선홈(53)이 형성된 몸체(51)를 포함하는 난류형성부재(50)를 장착하는 동시에 제2러너(27)의 내면을 연마한 후 내열성이 강한 코팅재(35)를 코팅함에 따라 제2러너(27)를 통해 노즐(40) 측으로 유동되는 수지가 고화되어 제2러너(27)의 벽면에 눌러 붙는 것을 방지할 수 있다.

그리고 본 발명의 제2러너(27)는 매니폴드(20)의 외부에서 수평방향으로 드릴링하는 과정을 통해 이루어지는 종래와는 달리 제1매니폴드(21)의 하면과 제2매니폴드(23)의 상면의 밀링가공을 통해 제1,2러너 형성홈(22,24)을 각각 형성함으로써, 별도의 엔드캡이 장착되지 않아도 되므로 엔드캡의 손상에 의해 수지가 외부로 누설되는 것을 방지할 수 있다.

그리고 본 발명은 제1,2매니폴드(21,23) 중 적어도 하나에는 제2러너(27)를 통해 안내되는 수지의 가스가 매니폴드(20)의 외부로 배출시키는 벤트홈(29)이 형성되므로 수지의 가스로 인해 성형불량이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

그리고 본 발명은 제1,2매니폴드(21,23)를 분리하여 러너(25)를 세척할 수 있으므로 러너(25)의 세척이 용이한 장점이 있다.

15 : 캐비티 20 : 매니폴드
21 : 제1매니폴드 22 : 제1러너 형성홈
23 : 제2매니폴드 24 : 제2러너 형성홈
25 : 러너 26 : 제1러너
27 : 제2러너 28 : 제3러너
29 : 벤트홈 30 : 스프루 부쉬
31 : 스프루 부쉬의 관통공 35 : 코팅재
40 : 노즐 50 : 난류형성부재
51 : 몸체 53 : 나선홈

Claims (5)

1. 용융 상태의 수지가 주입되는 매니폴드(20)와, 상기 매니폴드(20)로 주입된 수지를 안내하는 러너(25)와, 상기 매니폴드(20)의 하부에 결합되어 상기 러너(25)를 통하여 제공되는 수지를 금형의 캐비티(15)로 주입시키는 하나 이상의 노즐(40)을 포함하고, 상기 러너(25)는, 상기 매니폴드(20)의 상부에 장착되는 스프루 부쉬(30)와 연결되는 제1러너(26)와, 상기 제1러너(26)로부터 분기되어 상기 매니폴드(20)의 수평방향으로 연장되는 다수의 제2러너(27)와, 상기 각 제2러너(27)와 상기 노즐(40)을 연결하는 다수의 제3러너(28)로 이루어지고, 상기 제2러너(27)의 입구단 측에는 상기 제2러너(27)에서 노즐(40)측으로 유동하는 수지의 흐름을 난류의 흐름으로 형성하도록 몸체(51)의 외면에 나선홈(53)을 형성한 난류형성부재(50)가 장착된 사출성형용 노즐장치에 있어서,
   상기 제2러너(27)는 노즐(40) 측으로 갈수록 그 직경이 축소되게 형성되고,
   상기 매니폴드(20)는, 상기 제2러너(27)의 길이방향을 따라 반분되어, 상기 제1러너(26)가 구비된 상측의 제1매니폴드(21)와, 상기 노즐(40)에 연통되는 상기 제3러너(28)가 구비된 하측의 제2매니폴드(23)로 분할 구성되고, 상기 제1매니폴드(21)와 제2매니폴더(23)는 서로 대향면이 밀착하도록 포개어져 볼트로 체결고정되며,
   상기 제1매니폴드(21)에는 상기 제2러너(27)의 직경방향 상측 반분을 형성하는 제1러너 형성홈(22)과, 상기 제1러너 형성홈(22)을 상기 매니폴더(20)의 외부와 연통시켜 제2러너(27)를 유동하는 용융수지의 가스를 매니폴더의 외부로 배출하는 벤트홈(29)의 상측 절반부가 구비되고,
   상기 제2매니폴드(23)에는 상기 제1러너 형성홈(22)에 대응하여 상기 제2러너(27)의 하측 반분을 형성하는 제2러너 형성홈(24)과, 상기 제2러너 형성홈(24)을 상기 매니폴더(20)의 외부와 연통시켜 제2러너(27)를 유동하는 용융수지의 가스를 매니폴더의 외부로 배출하는 벤트홈(29)의 하측 절반부가 구비되며,
   상기 제1러너 형성홈(22) 및 제2러너 형성홈(24)은 수지의 유동성을 향상시키기 위하여 표면이 연마된 후 코팅재(35)로 코팅된 것을 특징으로 하는 사출성형용 노즐장치.
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