KR101404997B1 - 사출성형 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 냉각 수단을 포함하는 사출성형 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 사출성형 장치는, 상단에 수지사출기와 연결하기 위한 수지주입구가 형성되며, 하단에 캐비티와 연결하기 위한 러너가 형성되는 스프루부시; 수지주입구로부터 러너를 향해 갈수록 직경이 증가하는 중공의 원뿔 형상으로 마련되는 스프루; 및 스프루부시의 상단으로부터 하단까지 외주면을 따라 나선형의 홈으로 형성되되, 홈의 깊이가 스프루의 형상을 따라 스프루부시의 상단으로부터 하단을 향해 갈수록 감소하는 스프루부시 냉각홈을 포함하며, 스프루부시 냉각홈에는 냉각수 또는 냉각유 중 어느 하나의 냉매가 수용되며, 냉매가 홈의 일단으로부터 타단까지 일방향으로 지속적으로 순환하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 사출성형 장치는 용융된 수지의 냉각 효율을 향상시킴으로써, 성형품의 생산 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

사출성형 장치{APPARATUS FOR INJECTION MOULDING}
본 발명은 냉각 수단을 포함하는 사출성형 장치에 관한 것이다.
종래, 가열에 의해 용융된 수지를 금형 내에 사출함으로써, 제품을 성형하는 사출 성형이 일반적으로 널리 알려져 있다.
구체적으로는, 사출 성형에 이용되는 장치는, 용융 재료를 사출하는 사출 성형기의 수지사출구가 가압 접촉되는 스프루부시, 용융 재료가 주입되는 공간인 스프루, 용융된 수지가 충전되는 공간인 캐비티, 및 용융된 수지의 유로인 러너를 구비하고 있다. 러너를 통해, 스프루와 캐비티가 연결된다.
이와 같은 사출성형 장치에서는, 캐비티 내에 충전된 수지가 고화되면 캐비티로부터 성형품을 이탈시킨다. 이때, 성형품을 이탈시키는 작업은, 스프루 및 러너 내에 재료가 남는 것을 방지하기 위해서, 스프루 및 러너 내에 충전된 수지가 충분히 냉각되어 굳어진 후에 행해진다.
일반적으로, 충전된 수지의 용적은 스프루 쪽이 러너나 캐비티보다도 크다. 따라서, 스프루 내에 충전된 수지가 굳어지기까지에 필요한 시간은, 러너나 캐비티에 충전된 수지가 굳어지기까지에 필요한 시간보다도 길다. 이 때문에, 스프루 내에 충전된 수지가 굳어지기까지에 필요한 시간의 단축이 생산 효율의 향상에 기여한다. 이에 대하여, 스프루에 냉각수의 유로를 형성함으로써, 충전된 수지가 굳어지기까지에 필요한 시간의 단축을 도모하는 사출 성형용 금형이 제안되고 있다.
하지만, 종래의 경우 사출성형 장치의 구조적 특성상 위치별 냉각 효율이 불균일한 문제점이 있기 때문에, 수지가 전체적으로 굳어지기까지의 시간은 실질적으로 크게 단축시키지 못하고 있는 실정이며, 냉각 효율 또한 높지 못한 문제점이 있다.
대한민국 공개특허공보 특1997-0033731호(1997년07월22일) 대한민국 등록실용신안공보 제20-0367193호(2004년10월30일)
본 발명은 상기의 문제를 해결하기 위해서 안출된 것으로, 용융된 수지의 냉각 효율을 향상시킴으로써, 성형품의 생산 효율을 향상시킬 수 있는 사출성형 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 사출성형 장치의 구조적 특성에 맞추어 전체적으로 균일한 냉각 효율을 가짐으로써, 수지가 전체적으로 굳어지기까지의 시간은 효과적으로 단축시킬 수 있는 사출성형 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 여기에 언급되지 않은 본 발명이 해결하려는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 사출성형 장치는, 상단에 수지사출기와 연결하기 위한 수지주입구가 형성되며, 하단에 캐비티와 연결하기 위한 러너가 형성되는 스프루부시; 수지주입구로부터 러너를 향해 갈수록 직경이 증가하는 중공의 원뿔 형상으로 마련되는 스프루; 및 스프루부시의 상단으로부터 하단까지 외주면을 따라 나선형의 홈으로 형성되되, 홈의 깊이가 스프루의 형상을 따라 스프루부시의 상단으로부터 하단을 향해 갈수록 감소하는 스프루부시 냉각홈을 포함하며, 스프루부시 냉각홈에는 냉각수 또는 냉각유 중 어느 하나의 냉매가 수용되며, 냉매가 홈의 일단으로부터 타단까지 일방향으로 지속적으로 순환하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 스프루부시 냉각홈은, 상하 방향으로 이웃하는 홈 간의 이격도가 동일하게 형성되며, 스프루부시 냉각홈의 횡단면적이 상하 방향 어느 위치에서도 동일하도록, 홈의 폭이 스프루부시의 상단으로부터 하단을 향해 갈수록 증가하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 스프루부시 냉각홈의 내측 끝단면은 스프루의 측면 경사도를 따라 상하 방향으로 기울어진 경사면를 이루는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 사출성형 장치는, 스프루부시의 하단에서 상방을 향하는 핀 형상으로 마련되는 하코어핀; 및 하코어핀의 하단면으로부터 상측 방향으로 장공형의 홈을 이루는 하코어핀 냉각홈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 사출성형 장치는, 하코어핀 냉각홈에 수용되어, 홈 내측의 상단까지 냉각수 또는 냉각유 중 어느 하나의 냉매를 순환시키기 위한 냉각파이프를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 과제의 해결 수단에 의해, 본 발명의 사출성형 장치는 용융된 수지의 냉각 효율을 향상시킴으로써, 성형품의 생산 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 사출성형 장치는, 구조적 특성에 맞추어 전체적으로 균일한 냉각 효율을 가짐으로써, 수지가 전체적으로 굳어지기까지의 시간은 효과적으로 단축시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 사출성형 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 사출성형 장치의 다른 방향에서 본 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 사출성형 장치의 정면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 사출성형 장치의 단면도 및 부분 확대도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 사출성형 장치의 부분 확대 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 사출성형 장치의 냉매 흐름을 나타낸 도면이다.
이상과 같은 본 발명에 대한 해결하려는 과제, 과제의 해결 수단, 발명의 효과를 포함한 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시예 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 사출성형 장치를 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로, 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 사출성형 장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 사출성형 장치의 다른 방향에서 본 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 사출성형 장치의 정면도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 사출성형 장치의 단면도 및 부분 확대도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 사출성형 장치의 부분 확대 단면도이며, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 사출성형 장치의 냉매 흐름을 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 사출성형 장치는, 스프루부시(110), 스프루(120) 및 스프루부시 냉각홈(130)을 포함한다.
스프루부시(110)는, 상단에 수지사출기와 연결하기 위한 수지주입구(111)가 형성되며, 하단에 캐비티(10)와 연결하기 위한 러너(140)가 형성된다. 즉, 스프루부시(110)는 용융된 수지의 공급 및 유동을 위한 토대를 이룬다.
스프루(120)는 수지주입구(111)로부터 러너(140)를 향해 갈수록 직경이 증가하는 중공의 원뿔 형상으로 마련된다. 즉, 스프루(120)는 용융된 수지의 사출 유동로를 형성하며, 스프루(120) 내에 수지가 잔류하는 것을 방지하기 위해서, 수지주입구(111)로부터 하단의 러너(140)를 향해 갈수록 서서히 넓어진다.
스프루부시 냉각홈(130)은 스프루부시(110)의 상단으로부터 하단까지 외주면을 따라 나선형의 홈으로 형성된다.
구체적으로, 본 발명의 일실시예에서는, 충전된 수지의 용적이 가장 큰 스프루(120)에 대하여 수지의 고화 시간을 최대한 단축시키기 위하여, 스프루(120)의 외측에 형성되는 스프루부시(110)의 외주면에 스프루부시 냉각홈(130)을 형성하고 냉매를 순환시키도록 한다. 여기서, 스프루부시 냉각홈(130)은 나선형을 이룸으로써, 상하 길이 방향으로 비교적 길게 형성되는 스프루(120)를 대부분 감싸는 냉각 구조를 이룰 수 있다. 스프루부시(110)의 외주면은 별도의 지지 금형(도시하지 않음)에 밀착되므로, 스프루부시 냉각홈(130)은 지지 금형에 의해 밀폐된 냉매 유로를 형성할 수 있다.
한편, 스프루부시 냉각홈(130)의 홈 깊이가 동일한 경우, 상하 방향 각 위치에서의 끝단으로부터, 원뿔 형상을 이루는 스프루(120)의 측면으로의 거리가 달라지므로, 열전달 효율이 상하 방향으로 달라질 수 있다. 즉, 스프루(120)의 상부 쪽이, 스프루(120)의 하부 쪽보다 열전달 효율이 저하될 우려가 있다.
본 발명의 일실시예에서는 이러한 점을 고려하여, 스프루부시 냉각홈(130)의 홈 깊이를 스프루(120)의 형상을 따라 스프루부시(110)의 상단으로부터 하단을 향해 갈수록 감소하도록 형성한다. 즉, 도 4와 같이 단면으로 보았을 때, 최상단의 홈의 깊이(b1)를 가장 깊게 형성하고, 그 하측의 홈의 깊이(b2)를 감소시키도록 한다. 즉, 홈의 깊이(b1, b2, b3)는 점차 줄어들게 되며, 줄어드는 정도는 스프루(120)의 경사도에 따라 결정한다.
이에 따라, 스프루부시 냉각홈(130)의 홈 깊이는, 상하 방향 각 위치에서의 끝단으로부터, 원뿔 형상을 이루는 스프루(120)의 측면으로의 거리가 위치에 관계없이 동일하게 되므로, 열전달 효율이 상하 방향으로 동일하게 된다. 즉, 스프루(120)의 상부 쪽에서의 열전달 효율을, 하부 쪽의 열전달 효율과 동일하도록, 증가시킬 수 있다.
한편, 스프루부시 냉각홈(130)의 홈 깊이를 달리하게 되면, 냉매의 순환유량이 상하 방향 각 위치에서 달라질 수 있다. 즉, 상측의 스프루부시 냉각홈(130)에서의 냉매 순환유량이 하측의 스프루부시 냉각홈(130)에서의 냉매 순환유량보다 증가하므로, 냉각 효율의 균일성에 변화를 일으킬 수 있다.
본 발명의 일실시예에서는 이러한 점을 고려하여, 스프루부시 냉각홈(130)의 상하 방향 위치에 관계없이 냉매 순환유량을 동일하게 유지시키기 위하여, 도 4에 도시된 바와 같이 스프루부시 냉각홈(130)에서, 상하 방향으로 이웃하는 홈 간의 이격도(a1, a2)가 서로 동일하게 형성한다. 또한, 스프루부시 냉각홈(130)의 횡단면적이 상하 방향 어느 위치에서도 동일하도록, 홈의 폭(c1, c2, c3)이 스프루부시(110)의 상단으로부터 하단을 향해 갈수록 증가하도록 형성한다. 이에 따라, 스프루(120)의 측면 냉각 효율은 상하 길이 방향 위치에 관계없이 동일하게 된다.
이와 같은 구조에 의해, 스프루부시 냉각홈(130)에는 냉각수 또는 냉각유 중 어느 하나의 냉매가 수용되며, 홈의 일단으로부터 타단까지 일방향으로 지속적으로 순환하는 것이 가능하게 된다. 예컨대, 도 6과 같이 스프루(120, 스프루부시는 생략됨)의 외측에서 나선형으로 순환하는 제1 냉매 유로(A)를 형성할 수 있다.
도 5는 스프루부시 냉각홈(130)의 변형된 예로서, 스프루부시 냉각홈(130)의 내측 끝단면을 스프루(120)의 측면 경사도를 따라 상하 방향으로 기울어진 경사면으로 형성함으로써, 상하 방향 각 위치에서의 끝단으로부터, 원뿔 형상을 이루는 스프루(120)의 측면으로의 거리를 더욱더 동일하게 유지할 수 있으므로, 냉각 효율의 균일성을 더욱더 증가시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 사출성형 장치는, 스프루부시(110)의 하단에서 상방을 향하는 핀 형상으로 마련되는 하코어핀(150) 및 하코어핀(150)의 하단면으로부터 상측 방향으로 장공형의 홈을 이루는 하코어핀 냉각홈(160)을 더 포함하는 것이 가능하다.
하코어핀(150)은 금형 분리시 고화된 수지의 이탈을 방지하도록 지지하는 수단으로서, 스프루(120)에 충전되는 수지의 하단과 접촉된다. 따라서, 하코어핀(150)의 내측에 중공의 코어핀 냉각홈(160)을 형성함으로써, 스프루(120)의 원뿔형 형상에 의해 용적이 가장 큰 수지의 하측 부분을 냉각시켜 냉각 시간을 더욱더 단축시킬 수 있다.
여기서, 장공형의 홈을 이루는 하코어핀 냉각홈(160)의 내측 끝단까지 냉매를 원활하게 순환시키기 위해, 하코어핀 냉각홈(160)에 수용되어, 홈 내측의 상단까지 냉각수 또는 냉각유 중 어느 하나의 냉매를 순환시키기 위한 냉각파이프(170)를 더 포함하는 것이 가능하다.
예컨대, 도 4와 같이 냉각파이프(170)를 상단이 개방된 관 형상으로 형성함으로써, 냉각파이프(170)의 하단으로부터 냉각파이프(170)의 내측을 통해 냉매를 상방으로 공급하여, 냉각파이프(170)의 상단에서 냉매를 토출시킴으로써, 하코어핀 냉각홈(160)의 내측 끝단까지 냉매를 충분히 제공할 수 있다. 이후, 제공된 냉매는 하코어핀 냉각홈(160)의 내측면과, 냉각파이프(170)의 외측면 사이의 빈 공간을 통해 하방으로 배출시킬 수 있다.
즉, 도 6과 같이 하코어핀(150)의 내측을 순환하는 제2 냉매 유로(B)를 형성할 수 있다.
한편, 코어핀 냉각홈(160)에는 공기를 냉매로 하는 공랭식 냉각도 가능하다.
이와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 사출성형 장치는 용융된 수지의 냉각 효율을 향상시킴으로써, 성형품의 생산 효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 사출성형 장치는, 구조적 특성에 맞추어 전체적으로 균일한 냉각 효율을 가짐으로써, 수지가 전체적으로 굳어지기까지의 시간은 효과적으로 단축시킬 수 있는 장점이 있다.
이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 :캐비티
110 : 스프루부시
111 : 수지주입구
120 : 스프루
130 : 스프루부시 냉각홈
140 : 러너
150 : 하코어핀
160 : 하코어핀 냉각홈
170 : 냉각파이프
A : 제1 냉매 유로
B : 제2 냉매 유로

Claims (5)

  1. 상단에 수지사출기와 연결하기 위한 수지주입구가 형성되며, 하단에 캐비티와 연결하기 위한 러너가 형성되는 스프루부시;
    상기 수지주입구로부터 상기 러너를 향해 갈수록 직경이 증가하는 중공의 원뿔 형상으로 마련되는 스프루; 및
    상기 스프루부시의 상단으로부터 하단까지 외주면을 따라 나선형의 홈으로 형성되되, 홈의 깊이가 상기 스프루의 형상을 따라 상기 스프루부시의 상단으로부터 하단을 향해 갈수록 감소하는 스프루부시 냉각홈;
    을 포함하며,
    상기 스프루부시 냉각홈에는 냉각수 또는 냉각유 중 어느 하나의 냉매가 수용되며, 상기 냉매가 홈의 일단으로부터 타단까지 일방향으로 지속적으로 순환하는 것을 특징으로 하는 사출성형 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스프루부시 냉각홈은, 상하 방향으로 이웃하는 홈 간의 이격도가 동일하게 형성되며,
    상기 스프루부시 냉각홈의 횡단면적이 상하 방향 어느 위치에서도 동일하도록, 홈의 폭이 상기 스프루부시의 상단으로부터 하단을 향해 갈수록 증가하는 것을 특징으로 하는 사출성형 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 스프루부시 냉각홈의 내측 끝단면은 상기 스프루의 측면 경사도를 따라 상하 방향으로 기울어진 경사면를 이루는 것을 특징으로 하는 사출성형 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 스프루부시의 하단에서 상방을 향하는 핀 형상으로 마련되는 하코어핀; 및
    상기 하코어핀의 하단면으로부터 상측 방향으로 장공형의 홈을 이루는 하코어핀 냉각홈;
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사출성형 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 하코어핀 냉각홈에 수용되어, 홈 내측의 상단까지 냉각수 또는 냉각유 중 어느 하나의 냉매를 순환시키기 위한 냉각파이프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사출성형 장치.
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