KR101404071B1 - 사이드 밸브 게이트 노즐 - Google Patents

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KR101404071B1
KR101404071B1 KR1020120029708A KR20120029708A KR101404071B1 KR 101404071 B1 KR101404071 B1 KR 101404071B1 KR 1020120029708 A KR1020120029708 A KR 1020120029708A KR 20120029708 A KR20120029708 A KR 20120029708A KR 101404071 B1 KR101404071 B1 KR 101404071B1
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Abstract

본 발명은 사이드 밸브 게이트 노즐(side valve gate nozzle)에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 사이드 밸브 게이트 노즐은 내부에 런너(runner)가 관통하는 본체 및 노즐 팁(tip)과, 상기한 런너 내에 위치하며 단부에 라운드 경로(round passage)로 형성된 사이드 게이트를 가지는 밸브 핀으로 구성되며, 상기한 밸브 핀의 상승 시 사이드 게이트가 상기한 노즐 팁의 내주연면과 접촉하여 폐쇄되고, 상기한 밸브 핀의 하강 시 사이드 게이트가 상기한 노즐 팁 하방에 위치하여 개방되며, 본 발명에 따른 사이드 밸브 게이트 노즐은 노즐 내 수직 런너를 밸브 핀에 형성된 라운드 경로를 통하여 고온고압의 용융수지를 수평방향으로 원활히 전환하여 측면에서 사출함으로써 형체력을 현저히 저감시킬 수가 있으면서도, 밸브 핀이나 밸브 핀 승강 구동부에 대한 손상이나 고장 우려가 적으며, 더욱이 밸브 핀의 이동 거리가 상대적으로 작아 마모가 적으므로 장수명성을 지니고, 사출 성형품에 달무리 자국이나 수지 흐름 자국, 또는 형체력 부족으로 인한 버(burr) 발생 우려가 없으며, 노즐을 수직으로 장착하는 통상적인 사출성형장치에 그대로 적용 가능함과 아울러, 성형품의 대형화 추세에 따라 더욱 대형화된 금형 채택 시 마다 형체력 보강을 위하여 금형 프레싱용 유압 실린더와 같은 형체력 부여 기구를 교체할 필요성이 거의 없어 높은 경제성을 지닌다.

Description

사이드 밸브 게이트 노즐{SIDE VALVE GATE NOZZLE}
본 발명은 사이드 밸브 게이트 노즐(side valve gate nozzle)에 관한 것이며, 더욱 상세하게는, 사출 성형품에 달무리 자국이나 수지 흐름 자국, 또는 형체력 부족으로 인한 버(burr) 형성 문제의 발생 우려가 없음과 아울러, 노즐을 수직으로 장착하는 통상적인 사출성형장치를 그대로 이용하면서도 노즐 내 수직 런너를 밸브 핀에 형성된 라운드 경로를 통하여 고온고압의 용융수지를 수평방향으로 전환하여 측면에서 사출함으로써 형체력을 현저히 저감시킬 수가 있는 혁신적인 사이드 밸브 게이트 노즐에 관한 것이다.
일반적으로 중대형 사출 성형품을 성형하기 위한 밸브 게이트(valve gate) 방식은 사출 성형용 노즐의 노즐 팁에 형성되는 사출 개구, 즉 게이트의 개폐가 노즐 내에 위치하는 밸브 핀의 승강 운동에 의해 노즐 단부의 사출 개구가 개폐된다.
상기한 밸브 게이트 방식의 사출성형장치는 대부분 밸브 핀의 상승 시 게이트가 개방되고 하강 시 게이트가 폐쇄되는 형태로서, 거의 대부분의 사출성형기는 위로부터 순서대로 포트와 그에 연통된 매니폴드와 상기한 매니폴드에 장착되는 노즐과 그 아래의 금형으로 구성되며, 상기한 노즐은 금형에서 성형품이 형성되는 캐비티의 상면 대략 중앙부에 수직으로 직접 접촉한 상태에서 사출하는 직접사출법(direct injection molding method)을 적용하고 있다.
따라서 예컨대 대형 TV 등과 같은 판상의 성형품을 성형하기 위한 금형 내 캐비티에 대하여 노즐이 수직 방향으로 위치하게 되므로, 노즐로부터 고온고압의 용융수지가 한 지점에 지속적으로 다량 사출된 다음 그 주위 영역으로 순차적으로 퍼져나가게 되므로 성형품의 해당 부분이 지나치게 가열되어 달무리처럼 얼룩지게 되는 달무리 불량이 발생하기 쉬우며, 사출 시 사출 수지의 흐름이 성형품이 성형되는 캐비티 내에서 직각 방향으로 이루어지므로 흐름이 왜곡되어 수지흐름자국(flow line) 불량이 일어날 우려가 있고, 사출 압력이 성형품 전면(前面)을 통해서 가해지므로 형체력이 부족할 경우 상하부 금형 사이의 순간적인 틈을 통하여 버(burr)가 발생할 우려가 있다.
상기한 문제점을 해소하기 위해서는 노즐을 포함하는 사출부가 금형의 전면 상방에 위치하는 현재의 사출성형장치와는 달리, 노즐을 포함하는 사출부가 금형의 측면에 위치하는 사출성형장치를 사용하거나 또는 노즐이 금형의 측면에 위치하는 사출성형장치를 사용하여야 하나, 이러한 사출성형장치는 설계적 측면에서의 문제점과 타 금형과의 범용성 결여 문제로 전혀 현실화되고 있지 않다.
따라서 상기한 바와 같은 문제점을 해소하기 위한 종래의 방안으로서, 금형 내 캐비티의 측방에 팬(pan)을 설치하고 노즐을 이에 수직한 방향으로 위치시킨 다음, 노즐로부터의 고온고압의 용융수지를 팬으로부터 캐비티 쪽으로 수평하게 유입되도록 하고, 성형 완료 후 팬에 잔류하는 콜드런너(cold runner)를 제거함으로써, 성형품 내에 달무리 불량이나 수지흐름자국 불량이 생기지 않도록 하는 팬 게이트 사출성형법이 제안되어 있으나, 이 경우에 있어서도 노즐로부터 고온고압의 용융수지가 팬에 수직으로 사출되어 팬에 수직으로 충돌한 다음 직각으로 꺽여 캐비티로 유입되므로 형체력 감소 효과는 기대하기 곤란하며 형체력 부족시 버(burr) 발생 우려가 있음은 물론, 성형품의 대형화 추세에 따라 더욱 대형화된 금형 채택 시 마다 형체력 보강을 위하여 금형 프레싱용 유압 실린더와 같은 형체력 부여 기구를 교체하여야만 한다는 문제점이 있으며, 적용되는 노즐도 사이드 밸브 게이트 구조가 아니다.
한편 한국 공개특허 제10-2010-0008869호(2010.01.27. 공개)는 사이드 게이트 또는 디스크 게이트를 형성하는 환형 홈 또는 복수의 오목 홈을 형성하고 상기한 홈의 바닥으로 이루어지는 수지 절단부를 가지는 밸브 핀을 이용하는 핫 런너 시스템을 제안하고 있으나, 상기한 밸브 핀의 하강에 의한 고온고압의 용융수지 사출 시 사출압이 상기한 밸브 핀의 수지 절단부에 수직으로 가해져 밸브 핀으로 전달되므로 밸브 핀이 파단(破斷)되거나 또는 그 구동부가 손상될 염려가 있을 뿐만 아니라, 형체력 감소 효과도 충분히 만족스러운 것은 못되었다.
따라서 본 발명의 첫 번째 목적은 노즐 내 수직 런너를 밸브 핀에 형성된 라운드 경로를 통하여 고온고압의 용융수지를 수평방향으로 전환하여 측면에서 사출함으로써 형체력을 현저히 저감시킬 수가 있는 사이드 밸브 게이트 노즐을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 두 번째 목적은 상기한 첫 번째 목적에 더하여 밸브 핀이나 밸브 핀 승강 구동부에 대한 손상이나 고장 우려가 낮은 사이드 밸브 게이트 노즐을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 세 번째 목적은 전술한 목적에 더하여 밸브 핀의 이동 거리가 상대적으로 작아 마모가 적어 장수명성을 지니는 사이드 밸브 게이트 노즐을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 네 번째 목적은 전술한 목적에 더하여 사출 성형품에 달무리 자국이나 수지 흐름 자국, 또는 형체력 부족으로 인한 버(burr) 형성 문제의 발생 우려가 없는 사이드 밸브 게이트 노즐을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다섯 번째 목적은 전술한 목적에 더하여 노즐을 수직으로 장착하는 통상적인 사출성형장치를 그대로 이용할 수 있음과 아울러, 성형품의 대형화 추세에 따라 더욱 대형화된 금형 채택 시 마다 형체력 보강을 위하여 금형 프레싱용 유압 실린더와 같은 형체력 부여 기구를 교체할 필요성이 거의 없어 높은 경제성을 지니는 사이드 밸브 게이트 노즐을 제공하기 위한 것이다.
상기한 제반 목적을 원활히 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일 양태(樣態)에 따르면, 내부에 런너(runner)가 관통하는 본체 및 노즐 팁(tip)과; 전면 하단부에 형성된 사이드 게이트(side gate)와 배면 하단부에 위치하는 개구를 연통하는 라운드 경로(round passage)를 형성하는 통공을 가지며, 상기한 런너 내에 위치하는 밸브 핀으로 구성되며: 상기한 사이드 게이트가 전면 하단부에 형성된 오목부 중앙에 위치하고 상기한 개구가 상기한 사이드 게이트 상방의 배면 하단부에 위치하며; 상기한 사이드 게이트 및 개구가 각각 밸브 핀의 전면 하단부 및 배면 하단부에 위치하되, 상기한 사이드 게이트와 개구의 상단부가 동일 높이에 형성되는 한편 사이드 게이트의 바닥부 보다 개구의 바닥부가 상방에 위치함으로써, 상기한 사이드 게이트 개방 시 상기한 사이드 게이트의 상방 및 개구 전체의 양측으로부터 수지가 유입되도록 형성되어, 상기한 밸브 핀의 상승 시 사이드 게이트가 상기한 노즐 팁의 내주연면과 접촉하여 폐쇄되고, 상기한 밸브 핀의 하강 시 사이드 게이트의 적어도 일부가 상기한 노즐 팁 하방에 위치하여 개방되는 사이드 밸브 게이트 노즐(side valve gate nozzle)이 제공된다.
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상기한 제반 목적을 원활히 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 또 다른 일 양태에 따르면, 상기한 라운드 경로를 형성하는 통공이 고온고압의 용융수지를 수직 방향으로부터 수평방향으로 원활하게 방향 전환 가능하도록 단계적인 곡선 경사 구배(gradient)를 가지도록 형성되어 있는 사이드 밸브 게이트 노즐이 제공된다.
상기한 제반 목적을 원활히 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 또 다른 일 양태에 따르면, 상기한 사이드 게이트의 하단에 단턱부가 형성되고, 상기한 밸브 핀의 단부에 확장부가 형성되어 있는 사이드 밸브 게이트 노즐이 제공된다.
상기한 제반 목적을 원활히 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 또 다른 일 양태에 따르면, 상기한 밸브 핀이 다각면을 가지는 다각형 기둥체로 형성되거나, 또는 종방향으로 길게 형성된 슬롯 또는 돌출테를 가지도록 형성되어 있는 원통상 기둥체로 형성되어 있는 사이드 밸브 게이트 노즐이 제공된다.
상기한 제반 목적을 원활히 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 또 다른 일 양태에 따르면, 내부에 런너(runner)가 관통하는 본체 및 노즐 팁(tip)과; 외주면에 종방향으로 형성되는 적어도 하나의 환형홈과, 상기한 환형홈의 하단부를 이루며 라운드 경로(round passage)를 형성하는 사이드 게이트로서의 환형부와, 상기한 환형부와 저면 사이에 단턱부를 가지며, 상기한 런너 내에 위치하는 밸브 핀으로 구성되며: 상기한 밸브 핀의 상승 시 상기한 환형부가 노즐 팁의 내주연면과 접촉하여 폐쇄되고, 상기한 밸브 핀의 하강 시 상기한 환형부가 노즐 팁 하방에 위치하여 개방되는 사이드 밸브 게이트 노즐이 제공된다.
상기한 제반 목적을 원활히 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 다른 일 양태에 따르면, 상기한 라운드 경로를 형성하는 환형부가 고온고압의 용융수지를 수직 방향의 상기한 환형홈으로부터 수평방향으로 원활하게 방향 전환 가능하도록 단계적인 곡선 경사 구배(gradient)를 가지도록 형성되어 있는 사이드 밸브 게이트 노즐이 제공된다.
상기한 제반 목적을 원활히 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 또 다른 일 양태에 따르면, 상기한 환형홈이 2~4개 상호 이격하여 형성되어 있는 사이드 밸브 게이트 노즐이 제공된다.
상기한 제반 목적을 원활히 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 또 다른 일 양태에 따르면, 상기한 환형홈의 배후에 통공이 형성되고 상기한 통공이 저면 중앙에 형성되는 저면공과 연통되어 있는 사이드 밸브 게이트 노즐이 제공된다.
본 발명에 따른 사이드 밸브 게이트 노즐은 노즐 내 수직 런너를 밸브 핀에 형성된 라운드 경로를 통하여 고온고압의 용융수지를 수평방향으로 전환하여 측면에서 사출함으로써 형체력을 현저히 저감시킬 수가 있으면서도, 밸브 핀이나 밸브 핀 승강 구동부에 대한 손상이나 고장 우려가 적으며, 더욱이 밸브 핀의 이동 거리가 상대적으로 작아 마모가 적으므로 장수명성을 지니고, 사출 성형품에 달무리 자국이나 수지 흐름 자국, 또는 형체력 부족으로 인한 버(burr) 발생 우려가 없으며, 노즐을 수직으로 장착하는 통상적인 사출성형장치에 그대로 적용 가능함과 아울러, 성형품의 대형화 추세에 따라 더욱 대형화된 금형 채택 시 마다 형체력 보강을 위하여 금형 프레싱용 유압 실린더와 같은 형체력 부여 기구를 교체할 필요성이 거의 없어 높은 경제성을 지닌다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일구체예에 따른 사이드 밸브 게이트 노즐에 적용되는 밸브 핀의 주요부에 대한 정면도이다.
도 2는 도 1의 다른 변형예에 따른 밸브 핀이 적용된 사이드 밸브 게이트 노즐의 측단면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 다른 일구체예에 따른 사이드 밸브 게이트 노즐에 적용되는 다른 밸브 핀의 주요부에 대한 저면 사시도이다.
도 4는 도 3의 밸브 핀이 적용된 사이드 밸브 게이트 노즐의 측단면도이다.
도 5는 도 3의 다른 변형예이다.
도 6은 도 2 및 도 4의 사이드 밸브 게이트 노즐이 적용된 경우를 예시하는 사출성형장치에 대한 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 사이드 밸브 게이트 노즐의 적용 예시 모식도이다.
도 8은 종래의 팬 게이트 밸브 노즐의 적용 예시 모식도이다.
도 9는 비교로서 종래의 팬 게이트 밸브 노즐과 라운드 런너 적용 예시 모식도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 사이드 밸브 게이트 노즐(1,1a)에 적용되는 라운드 경로를 가지는 밸브 핀(10,20,20a)에 대한 구체적인 설명에 앞서 이해의 편의를 위하여 본 발명에 따른 도 2 및 도 4의 사이드 밸브 게이트 노즐(1,1a)이 우측과 좌측에 각기 적용된 경우를 예시하는 사출성형장치(100)에 대하여 그 단면도인 도 6을 참조하여 먼저 설명하기로 한다.
밸브 게이트 방식의 도시된 사출성형장치(100)는 본 발명에 따른 사이드 밸브 게이트 노즐(1,1a)을 제외하고는 모두 공지로서, 그 기본적인 구조는 용융 수지 포트(pot)(미도시)와 연통되는 노즐 로케이터(111)가 위치하는 클램핑 플레이트(110)와, 그에 연통되어 고온고압의 용융 수지를 투입하기 위한 매니폴드(130)와, 상부 금형(151) 및 하부 금형(152)으로 이루어지는 금형(150)과, 홀딩 플레이트(160)와, 상기한 매니폴드(130)에 장착되어 홀딩 플레이트(160)에 의해 지지되며 상기한 금형(150) 내부의 성형품을 사출성형하기 위한 캐비티(cavity)(153)에 용융 수지를 사출하는 본 발명에 따른 사이드 밸브 게이트 노즐(1,1a)과, 상기한 사이드 밸브 게이트 노즐(1,1a) 내에 위치하며 노즐 팁에 형성된 사출 개구(게이트)를 개폐하기 위한 밸브 핀(10,20)과, 상기한 밸브 핀(10,20)을 승강 운동 시키기 위한 구동부(120)로 구성된다.
보다 구체적으로 언급하면, 상기한 매니폴드(130)는 공급되는 용융된 수지를 적어도 1개소 이상의 원하는 소정의 위치로 이송시키기 위한 경로를 제공하는 역할을 하며, 통상적으로 클램핑 플레이트(110)와 홀딩 플레이트(160) 사이의 공간에 수용된다.
상기한 매니폴드(130)의 중앙부 상측에는 용융된 수지를 매니폴드(130)의 내부로 도입시키기 위한 노즐 로케이터(111)가 설치되며, 매니폴드(130)의 내부에는 노즐 로케이터(111)를 통해 도입되는 용융수지를 이송시키기 위한 하나 또는 분기(分岐)된 복수의 채널(131)이 형성되어 있으며, 매니폴드(130) 내부로 유입된 용융수지를 일정 온도로 가온하여 유지시키기 위한 히터(미도시)가 설치되어 있다.
상기한 매니폴드(130)의 채널(131) 말단에는 용융수지를 금형(150)의 캐비티(153)로 사출시키기 위한 본 발명에 따른 사이드 밸브 게이트 노즐(1,1a)이 수직으로 설치된다.
상기한 노즐(1,1a)의 상방으로 매니폴드(130) 상측에는 밸브 핀(10,20)을 승강시키기 위한 공압 또는 유압 실린더와 같은 구동부(120)가 설치되며, 상기한 구동부(120)는 통상적으로 밸브 핀의 단부 상측에 설치되지만, 본 발명에 있어서는 밸브 핀(1,1a)에 걸리는 수지압을 고려하여 밸브 핀(1,1a)의 단부 하측에 구동부(120)를 설치하거나 또는 상하측 양방에 구동부(120)를 설치할 수도 있으며, 이러한 구동부(120)는 당해 기술 분야에 공지된 다른 수단으로 구동될 수도 있음은 물론이다.
도면 중 미설명 부호 140은 센터 포스트를, 그리고 141은 스페이서(spacer)이다.
한편, 밸브 핀(10,20)은 각각 본 발명에 따른 사이드 밸브 게이트 노즐(1,1a)의 런너(도면부호 미부여)를 관통하여 설치되며, 상기한 구동부(120)에 의하여 밸브 핀(10,20)의 상승 시에는 라운드 경로를 형성하는 사이드 게이트가 상기한 노즐 팁의 내주연면과 접촉하여 폐쇄되고, 상기한 밸브 핀(10,20)의 하강 시에는 사이드 게이트가 상기한 노즐 팁 하방에 위치하여 개방되며, 이에 대하여는 도 2 및 도 4를 통하여 후술하기로 한다.
본 발명에 따른 사이드 밸브 게이트 노즐(1,1a)에는 통상적인 노즐과 마찬가지로, 그 외주면에 수지를 일정 온도로 가열 유지하기 위한 열선 코일이나 고주파 유도 코일과 같은 가열수단(미도시)과, 사이드 밸브 게이트 노즐(1,1a) 내부의 수지 온도를 검출하기 위한 온도센서(미도시)가 설치되며, 사이드 밸브 게이트 노즐(1,1a)의 외주면에 설치된 가열수단 등을 보호하고 지지하기 위한 하우징(5)이 사이드 밸브 게이트 노즐(1,1a) 외부에 장착되고, 그 외부에는 다시 커버(6)가 장착된다.
다시 환원하여, 본 발명의 바람직한 일구체예에 따른 사이드 게이트 밸브 노즐(1)에 적용되는 밸브 핀(10)의 주요부에 대한 정면도인 도 1을 참조하여 함께 설명하기로 한다.
본 발명의 바람직한 일구체예에 따른 사이드 게이트 밸브 노즐(1)은 내부에 런너(7)가 관통하는 본체(3) 및 노즐 팁(4)과, 상기한 런너(7) 내에 위치하며 전면 하단부에 형성된 오목부(12) 중앙에 위치하는 사이드 게이트(13)와 상기한 사이드 게이트(13) 상방의 배면 하단부에 위치하는 개구(14)를 연통하는 라운드 경로를 형성하는 통공(15)을 가지는 밸브 핀(10)으로 구성된다.
상기한 라운드 경로를 형성하는 통공(15)은 고온고압의 용융수지를 수직 방향으로부터 수평방향으로 원활하고도 스무스(smooth)하게 방향 전환 가능하면서도 밸브 핀(10)에 수지 사출압이 격심하게 걸리지 않도록 단계적인 곡선 경사 구배(gradient)를 가지도록 형성되며, 수직방향으로부터 수평방향으로의 90각도의 방향 전환이 점진적이고 단계적이며 연속적으로 부드럽게 일어날 수 있도록 형성된다.
또한, 상기한 사이드 게이트(13)의 하단에는 밸브 핀(10)의 단부에 대한 강도 보강을 위하여 단턱부(16)를 형성할 수 있음과 아울러, 상기한 밸브 핀(10)의 단부를 확장부(18)로 형성함으로써 더욱 확실한 사이드 게이트(13)의 폐쇄가 이루어지도록 할 수도 있다.
결과적으로, 상기한 밸브 핀(10)의 상승 시에는 사이드 게이트(13)가 노즐 팁(4)의 내주연면과 접촉하여 폐쇄되고, 상기한 밸브 핀(10)의 하강 시에는 사이드 게이트(13)가 노즐 팁(4)의 하방에 위치하게 되어 개방되며, 본 발명에 따른 사이드 밸브 게이트 노즐(1)에 있어서는 밸브 핀(10)의 승강 이동 거리가 3~8mm, 적당하게는 3~5mm 정도로서 통상적인 경우의 승강 이동 거리 약 15mm 보다 훨씬 작게 할 수가 있으므로 밸브 핀(10)의 마모가 적게 되어 상대적으로 장수명성을 가지게 된다.
한편, 도시된 예에서는 상기한 밸브 핀(10)이 8각면을 가지는 8각 기둥체로 형성하고 있는 경우를 나타내고 있지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 상기한 밸브 핀(10)이 회전되지 않게 확실한 방향 고정성을 가질 수 있는 임의의 다각면을 가지는 다각 기둥체로 할 수도 있음은 물론이며, 또한 원기둥체에서 종방향으로 길게 형성된 음각의 슬롯(미도시) 또는 양각의 돌출테(미도시)를 가지도록 형성할 수도 있음은 물론이며, 이 또한 본 발명의 영역 내이다.
한편, 도 2는 도 1의 밸브 핀(10)의 변형예가 적용된 사이드 게이트 밸브 노즐(1)의 측단면도로서, 도시된 밸브 핀(10)에 형성되는 라운드 경로를 형성하는 통공(15)의 형태에서 약간의 차이가 있으며, 구체적으로는 사이드 게이트(13)가 밸브 핀(10)의 전면 하단부에 형성되고 개구(14)가 밸브 핀(10)의 배면 하단부에 위치하는 점은 동일하나, 상기한 사이드 게이트(13)와 개구(14)의 상단부가 동일 높이에 형성되는 한편 사이드 게이트(13)의 바닥부 보다 개구(14)의 바닥부가 상방에 위치하도록 라운드 경로를 더욱 넓게 형성함으로써, 개방 상태에서도 사이드 게이트(13)를 통하여 수지가 유입될 수 있도록 형성된 경우를 나타내고 있다.
또한 본 발명에 있어서는 상기한 통공(15) 대신에 밸브 핀(10)의 양쪽에 슬롯을 형성하고 양 슬롯의 하단부가 상기한 사이드 게이트(13)와 연통되도록 형성할 수도 있으며, 이 또한 본 발명이 영역 내이다.
이어서, 본 발명의 바람직한 다른 일구체예에 따른 사이드 밸브 게이트 노즐(1a)에 적용되는 다른 밸브 핀(20)의 주요부에 대한 저면 사시도인 도 3과, 도 3의 밸브 핀(20)이 적용된 사이드 밸브 게이트 노즐(1a)의 측단면도인 도 4를 참조하여 함께 설명하기로 한다.
본 발명의 바람직한 다른 일구체예에 따른 사이드 밸브 게이트 노즐(1a)은, 내부에 런너(7)가 관통하는 본체(3) 및 노즐 팁(4)과, 외주면(21)에 종방향으로 형성되는 적어도 하나의 환형홈(22)과 상기한 환형홈(22)의 하단부를 이루며 라운드 경로(round passage)를 형성하는 사이드 게이트(side gate)로서의 환형부(23)와 상기한 환형부(23)와 저면(25) 사이에 단턱부(24)를 가지며 상기한 런너(7) 내에 위치하는 밸브 핀(20)으로 구성되어 있다.
상기한 라운드 경로를 형성하는 환형부(23)는 고온고압의 용융수지를 수직 방향으로부터 수평방향으로 원활하고도 스무스(smooth)하게 방향 전환 가능하면서도 밸브 핀(20)에 수지 사출압이 격심하게 걸리지 않도록 단계적인 곡선 경사 구배(gradient)를 가지도록 형성됨은 전술한 예와 마찬가지이며, 수직방향으로부터 수평방향으로의 90각도의 방향 전환이 점진적이고 단계적이며 연속적으로 부드럽게 일어날 수 있도록 형성된다.
결과적으로, 상기한 밸브 핀(20)의 상승 시에는 사이드 게이트로서의 상기한 환형부(23)가 노즐 팁(4)의 내주연면과 접촉하여 폐쇄되고, 상기한 밸브 핀(20)의 하강 시에는 사이드 게이트로서의 상기한 환형부(23)가 노즐 팁(4)의 하방에 위치하게 되어 개방되며, 본 발명에 따른 사이드 밸브 게이트 노즐(1)에 있어서는 밸브 핀(20)의 승강 이동 거리는 3~8mm, 적당하게는 3~5mm 정도로서 상대적으로 밸브 핀(20)의 마모가 적게 되어 상대적으로 장수명성을 가지게 됨 또한 전술한 예와 마찬가지이다.
한편, 도시된 예에서는 상기한 환형홈(22)이 4개 상호 등거리 이격하여 형성되어 있는 예를 나타내고 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며 오직 하나 또는 둘 또는 셋으로 형성하여도 무방하며, 이 또한 본 발명의 영역 내이다.
이어서, 도 3의 다른 변형예인 도 5에 대하여 설명하기로 하나, 그 구조는 실질적으로 도 3의 경우와 동일하므로 장황함을 피하기 위하여 그 차이점에 대해서만 간략히 설명하기로 한다.
도시된 예에서는, 상기한 각각의 환형홈(23)의 배후에 통공(26)이 형성되고 상기한 통공(26)이 저면 중앙에 형성되는 저면공(27)과 연통시켜 둠으로써, 금형의 캐비티 상측으로 사출할 경우 수평 방향으로의 4방향은 물론 그 직하방으로도 상대적으로 적은 양이기는 하지만 사출이 이루어지도록 함으로써, 달무리 현상의 발생을 피하면서도 효과적이고 양호한 수지 충진 프로파일을 나타낼 수 있는 구조로 형성하고 있는 점을 제외하고는 도 3의 경우와 본질적으로 동일하므로 이에 대한 더 이상의 부연 설명은 생략하기로 한다.
도 7은 본 발명에 따른 사이드 밸브 게이트 노즐(1)의 적용 예시 모식도이고, 도 8은 종래의 팬 게이트 밸브 노즐의 적용 예시 모식도이며, 도 9는 비교로서 종래의 팬 게이트 밸브 노즐과 라운드 런너 적용 예시 모식도이다.
도 7 내지 도 9의 각 경우에 대하여 동일한 조건 하에 해석 경계 시뮬레이션을 수행하였으며, 경계 조건은 다음과 같다.
* 수지: SABIC Innovative Plastics Europe사(社) 제의 Lexan ML3485(폴리카보네이트)
* 충진시간(filling time): 5초
* 5단 속도 제어 적용
* 패킹 시간: 20초
* 용융온도: 320℃
* 금형온도: 90℃ 및 120℃
* 냉각시간: 35초
* 게이트 수: 3
결과를 하기의 표 1에 나타낸다.
사이드 밸브
게이트 노즐(도 2)		 팬 게이트 방식의 기존 노즐 라운드 런너 + 기존 노즐(가상)
형체력(ton) 90℃ 2700 4100 8100
120℃ 2500 4400 7400
평균사출내압(MPa) 90℃ 28.579 51.058 86.823
120℃ 27.314 46.526 78.430
한편, 3개의 노즐을 금형에서 성형품이 형성되는 캐비티의 상면으로부터 직접 수직으로 사출하는 종래의 직접사출방식에 대하여 동일하게 측정한 형체력은 90℃에서 5500ton, 120℃에서 4600ton이었다.
상기한 결과로부터, 본 발명에 따른 사이드 밸브 게이트 노즐을 기존의 사출성형장치에 적용하는 것만으로, 약 43%~51% 정도의 형체력 저감 효과를 이룰 수 있음을 상기한 시뮬레이션 결과는 명확히 보여주고 있다.
지금까지 본 발명에 대하여 상세히 설명하였으나, 당해 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에 있어서는 본 발명의 영역으로부터 일탈하는 일 없이도 본 발명으로부터 다양한 변화 및 수정이 가능할 것이나, 이 또한 본 발명의 영역 내임을 이해하여야만 할 것이다.
1,1a: 본 발명에 따른 사이드 게이트 밸브 노즐
2: 헤드 3: 본체
4: 노즐 팁 5: 하우징
6: 커버 7: 런너
10: 밸브 핀(사이드 게이트 핀)
11: 다각면 12: 오목부
13: 사이드 게이트 14: 개구
15: 통공 16: 단턱부
17: 후퇴부 18: 확장부
20,20a: 밸브 핀(사이드 게이트 핀)
21: 외주면 22: 환형홈
23: 환형부 24: 단턱부
25: 저면 26: 통공
27: 저면공
100: 사출성형장치
110: 클램핑 플레이트 111: 노즐 로케이터
120: 구동부
130: 매니폴드 131: 채널
140: 센터 포스트 141: 스페이서
150: 금형
151: 상부 금형 152: 하부 금형
153: 캐비티
160: 홀딩 플레이트

Claims (10)

  1. 내부에 런너(runner)가 관통하는 본체 및 노즐 팁(tip)과;
    전면 하단부에 형성된 사이드 게이트(side gate)와 배면 하단부에 위치하는 개구를 연통하는 라운드 경로(round passage)를 형성하는 통공을 가지며, 상기한 런너 내에 위치하는 밸브 핀으로 구성되며:
    상기한 사이드 게이트가 전면 하단부에 형성된 오목부 중앙에 위치하고 상기한 개구가 상기한 사이드 게이트 상방의 배면 하단부에 위치하며;
    상기한 사이드 게이트 및 개구가 각각 밸브 핀의 전면 하단부 및 배면 하단부에 위치하되, 상기한 사이드 게이트와 개구의 상단부가 동일 높이에 형성되는 한편, 사이드 게이트의 바닥부 보다 개구의 바닥부가 상방에 위치함으로써, 상기한 사이드 게이트 개방 시 상기한 사이드 게이트의 상방 및 개구 전체의 양측으로부터 수지가 유입되도록 형성되어,
    상기한 밸브 핀의 상승 시 사이드 게이트가 상기한 노즐 팁의 내주연면과 접촉하여 폐쇄되고, 상기한 밸브 핀의 하강 시 사이드 게이트의 적어도 일부가 상기한 노즐 팁 하방에 위치하여 개방되는
    사이드 밸브 게이트 노즐(side valve gate nozzle).
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기한 라운드 경로를 형성하는 통공이 고온고압의 용융수지를 수직 방향으로부터 수평방향으로 원활하게 방향 전환 가능하도록 단계적인 곡선 경사 구배(gradient)를 가지도록 형성되어 있는 사이드 밸브 게이트 노즐.
  5. 제1항에 있어서, 상기한 사이드 게이트의 하단에 단턱부가 형성되고, 상기한 밸브 핀의 단부에 확장부가 형성되어 있는 사이드 밸브 게이트 노즐.
  6. 제1항에 있어서, 상기한 밸브 핀이 다각면을 가지는 다각형 기둥체로 형성되거나, 또는 종방향으로 길게 형성된 슬롯 또는 돌출테를 가지도록 형성되어 있는 원통상 기둥체로 형성되어 있는 사이드 밸브 게이트 노즐.
  7. 내부에 런너(runner)가 관통하는 본체 및 노즐 팁(tip)과;
    외주면에 종방향으로 형성되는 적어도 하나의 환형홈과, 상기한 환형홈의 하단부를 이루며 라운드 경로(round passage)를 형성하는 사이드 게이트로(side gate)서의 환형부와, 상기한 환형부와 저면 사이에 단턱부를 가지며, 상기한 런너 내에 위치하는 밸브 핀으로 구성되며:
    상기한 밸브 핀의 상승 시 상기한 환형부가 노즐 팁의 내주연면과 접촉하여 폐쇄되고, 상기한 밸브 핀의 하강 시 상기한 환형부가 노즐 팁 하방에 위치하여 개방되는 사이드 밸브 게이트 노즐(side valve gate nozzle).
  8. 제7항에 있어서, 상기한 라운드 경로를 형성하는 환형부가 고온고압의 용융수지를 수직 방향의 상기한 환형홈으로부터 수평방향으로 원활하게 방향 전환 가능하도록 단계적인 곡선 경사 구배(gradient)를 가지도록 형성되어 있는 사이드 밸브 게이트 노즐.
  9. 제7항에 있어서, 상기한 환형홈이 2~4개 상호 이격하여 형성되어 있는 사이드 밸브 게이트 노즐.
  10. 제7항에 있어서, 상기한 환형홈의 배후에 통공이 형성되고 상기한 통공이 저면 중앙에 형성되는 저면공과 연통되어 있는 사이드 밸브 게이트 노즐.

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