KR101456999B1

KR101456999B1 - 웰드라인 없이 성형제품의 일면에 홈을 형성시킬 수 있는 사출성형 제어방법

Info

Publication number: KR101456999B1
Application number: KR20140092591A
Authority: KR
Inventors: 김경호
Original assignee: 경성정밀주식회사
Priority date: 2014-07-22
Filing date: 2014-07-22
Publication date: 2014-11-04

Abstract

본 발명은, 게이트(14)와 연통되어 하측 중앙부위에 제1캐비티(12)가 마련되는 고정금형(10)과, 제1캐비티(12)에 대응하여 상측 중앙부위에 제2캐비티(22)가 마련되는 가동금형(20)과, 제1, 2캐비티(12, 22) 중의 어느 하나에 형성되는 관통공에 삽입되되 가압단(32)이 마련되는 상단부위가 관통공에 노출되는 가동핀(30)과, 가동핀(30)을 일정거리 이동시키는 유압실린더(40)가 마련되는 사출금형(1)을 준비하는 단계와; 제1, 2캐비티(12, 22)가 상호 대향하도록 고정금형(10)과 가동금형(20)을 합형하는 단계와; 게이트(14)를 통해 제1, 2캐비티(12, 22)에 의해 형성되는 성형공간(S)에 용융된 수지를 주입하는 단계와; 성형공간(S)에 용융된 수지가 채워진 다음 보압이 작용하면, 유압실린더(40)를 작동시켜 가동핀(30)의 가압단(32)을 수지가 채워진 성형공간(S) 내부로 일정거리 삽입하는 단계와; 가동핀(30)의 가압단(32)이 수지가 채워진 성형공간(S) 내부로 일정거리 삽입된 상태에서 수지를 냉각시키는 단계와; 고정금형(10)으로부터 가동금형(20)을 분리시켜 성형제품을 취출하는 단계와; 유입실린더(40)를 타방향으로 작동시켜 가동핀(30)을 원위치로 복귀시키는 단계를; 포함하여 이루어지는 사출성형 제어방법을 제공한다.

Description

웰드라인 없이 성형제품의 일면에 홈을 형성시킬 수 있는 사출성형 제어방법{Controlling method of injection molding which having groove in surface without weldline}

본 발명은 사출성형 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 웰드라인이 형성되지 않으면서 성형제품 일면에 임의 형상으로 이루어지는 홈을 형성시킬 수 있는 사출성형 제어방법에 관한 것이다.

사출성형이란 열가소성 합성수지에 열을 가하여 용융시킨 다음, 용융된 수지를 유압으로 금형의 캐비티에 주입하여 제품을 만드는 방식으로서, 사출성형에 사용되는 전형적인 금형 구조는 도 5와 같이, 상고정판(16) 및 상원판(10, 20)으로 이루어지는 고정금형, 그리고 하고정판(38) 및 하원판(30)으로 이루어지는 가동금형으로 이루어지며, 가동금형에는 이젝트판(36)이 마련된다. 고정금형과 가동금형 사이에는 캐비티(32)가 형성된다.

이를 통해, 용융된 수지가 일정 사출압으로 캐비티에 주입되면, 주입된 수지는 보압단계 및 냉각단계를 거친 다음 캐비티의 형상으로 이루어지는 성형제품이 만들어지며, 이후 가동금형이 고정금형으로부터 분리되고 이젝트판이 동시에 작용하면 완성된 성형제품이 금형으로부터 분리되어 취출된다.

근자, 사출성형의 적용범위가 점차 확대됨에 따라 성형제품의 구조가 복잡해지고 있으며, 특히 성형제품의 일면에 다양한 형태의 홈이나 관통공을 형성해야 하는 경우가 늘어나고 있다. 이럴 경우, 성형공간으로서 캐비티 일측에 임의 형상의 코어를 돌출시킨 상태에서 용융된 수지를 주입해야 하는데, 이 상태에서 용융된 수지를 주입하면 수지는 코어의 양측면으로 분리되면서 우회한 다음 코어의 후면부위에서 다시 합쳐지면서 경화되어 웰드라인이라는 접합선이 만들어진다.

웰드라인은 소비자로 하여금 성형제품 자체에 크랙이나 스크래치가 발생한 것으로 오해를 불러일으키는 품질 불량요인으로 작용함은 물론, 나아가 접합 강도의 저하 및 비틀림 변형 등이 발생시키는 요인이 되는데, 특히, 성형제품의 응력이 집중되는 부분에 형성될 경우 성형제품의 강도를 현저히 저하시킴에 따라 작은 충격에도 크랙이 발생하는 문제가 있다.

이에 대한 대안으로 제안된 것이 대한민국 공개특허 제2011-0049413호이다. 이 기술은, 고정금형에는 상코어핀을 마련하고, 가동금형에는 캐비티를 관통할 수 있는 하코어핀을 마련하여, 캐비티를 기준으로 상, 하코어핀이 사로 대향하도록 배치한 상태에서 캐비티에 주입된 용융수지가 경화되면, 상, 하코어핀을 동시에 상승시켜 하코어핀에 의해 성형제품의 일측에 관통공을 형성함에 그 특징이 있다.

이에 의하면, 캐비티에 코어를 돌출시킨 상태에서 용융된 수지를 주입하여 관통공을 형성하지 않고, 캐비티에 주입된 수지가 완전히 경화된 상태에서 별도의 장치로서 관통공을 형성시킨다는 점에서 관통공에 기인한 웰드라인이 형성되지 않음은 분명하다. 하지만, 이 기술은 완전히 경화된 성형제품에 관통공을 형성시키는 방식을 사용하고 있다는 점에서 현실적으로 접목할 수 없는 한계가 있다.

왜냐하면 성형제품이 완전히 경화되면, 성형제품 자체가 일정 경도를 가지고 있기 때문에 하코어핀을 아무리 정밀하게 수직으로 상승시키더라도 관통공 주변부가 함께 깨어져 절단되는 현상이 발생하는데, 이는 성형제품 자체를 불량품으로 만드는 요인이 된다. 더욱이, 이 기술은 외력에 의해 성형제품 일측을 부수면서 관통공을 형성한다는 점에서 관통공을 이루는 절단면이 매끈하게 형성되지 못하여 이를 위한 후가공작업이 반드시 필요한데, 이럴 경우 생산성이 매우 떨어지는 단점이 있다.

대한민국 공개특허 제2005-0099124호, 대한민국 공개특허 제2011-0049413호

본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 웰드라인 없이 성형제품의 의도하는 일면 부위에 홈이나 관통공을 용이하게 형성할 수 있는 사출성형 제어방법을 제공함에 있다.

본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위하여, 게이트(14)와 연통되어 하측 중앙부위에 제1캐비티(12)가 마련되는 고정금형(10)과, 제1캐비티(12)에 대응하여 상측 중앙부위에 제2캐비티(22)가 마련되는 가동금형(20)과, 제1, 2캐비티(12, 22) 중의 어느 하나에 형성되는 관통공에 삽입되되 가압단(32)이 마련되는 상단부위가 관통공에 노출되는 가동핀(30)과, 가동핀(30)을 일정거리 이동시키는 유압실린더(40)가 마련되는 사출금형(1)을 준비하는 단계와; 제1, 2캐비티(12, 22)가 상호 대향하도록 고정금형(10)과 가동금형(20)을 합형하는 단계와; 게이트(14)를 통해 제1, 2캐비티(12, 22)에 의해 형성되는 성형공간(S)에 용융된 수지를 주입하는 단계와; 성형공간(S)에 용융된 수지가 채워진 다음 보압이 작용하면, 유압실린더(40)를 작동시켜 가동핀(30)의 가압단(32)을 수지가 채워진 성형공간(S) 내부로 일정거리 삽입하는 단계와; 가동핀(30)의 가압단(32)이 수지가 채워진 성형공간(S) 내부로 일정거리 삽입된 상태에서 수지를 냉각시키는 단계와; 고정금형(10)으로부터 가동금형(20)을 분리시켜 성형제품을 취출하는 단계와; 유입실린더(40)를 타방향으로 작동시켜 가동핀(30)을 원위치로 복귀시키는 단계를; 포함하여 이루어지는 것을 그 기술적 특징으로 한다.

이때, 상기 가동핀(30)의 가압단(32) 모서리에는 절단날(33)이 형성될 수 있다.

상기 유압실린더(40)는 제2캐비티(22) 하부의 가동금형(20) 일측에 장착되며, 상기 가동핀(30)은 유압실린더(40) 상측에 결합되어 상하 수직방향으로 승하강할 수 있다.

또한, 상기 유압실린더(40) 일측에는, 상단에 경사진 가이드부(52)가 마련되어 유압실린더(40)의 작동에 따라 좌우 수평방향으로 일정거리 이동하는 수평운동판(50)이 마련되며, 상기 가동핀(30)의 하단에는 가이드부(52)와 연동되는 결합부(36)가 마련되어 수평운동판(50)의 좌우 수평방향 운동에 따라 상하 수직방향으로 승하강할 수 있다.

또한, 상기 유압실린더(40)는 제1캐비티(12) 일측의 고정금형(10)에 장착되며, 상기 가동핀(30)은 유압실린더(40) 일측에 결합되어 좌, 우 수평방향으로 이동할 수 있다.

본 발명은 성형제품의 일면에 홈을 형성시킴에 있어, 성형공간에 주입되는 수지가 보압을 받으며 일정한 흐름성을 가지고 있는 상태에서 가동단을 성형공간 내부 일정깊이 삽입하고, 그 상태에서 수지와 가동단을 동시에 냉각 성형하는 방식을 제안함으로써 성형제품 일며에 구현하고자 하는 홈이 어떠한 형상이나 깊이를 가지더라도 제품의 외면에는 웰드라인이 생성되지 않도록 해준다.

도 1a 및 도 1b 각각은 본 발명에 따른 사출성형 제어방법에 접목가능한 사출금형의 개략적인 일 단면구성도.
도 2a 및 도 2b 각각은 본 발명에 따른 사출성형 제어방법에 접목가능한 사출금형의 개략적인 다른 단면구성도.
도 3은 본 발명에 따른 사출성형 제어방법에 접목가능한 사출금형의 개략적인 또 다른 단면구성도.
도 4는 본 발명에 따른 사출성형 제어방법의 일실시예로서 가압핀을 이용하여 성형제품 일면에 홈을 형성하는 개략적 단계도.
도 5는 종래 전형적인 사출금형의 개략적인 구성도.

본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 살펴보면 다음과 같은데, 본 발명의 실시예를 상술함에 있어 본 발명의 기술적 특징과 직접적인 관련성이 없거나, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 사항에 대해서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

본 발명은 웰드라인 없이 성형제품의 일면에 홈을 형성시키는 사출성형 제어방법에 관한 것으로서, 사출금형을 준비하고 이들을 합형하는 단계와, 용융된 수지를 주입하는 단계와, 홈을 형성하는 단계와, 성형제품을 냉각하고 취출하는 단계를 포함하여 이루어지는 특징이 있다. 이들 각 단계를 구체적으로 살펴본다.

사출금형은 도 1a 내지 도 3 각각에 개시된 것과 같이, 게이트(14)와 연통되어 하측 중앙부위에 제1캐비티(12)가 마련되는 고정금형(10)과, 제1캐비티(12)에 대응하여 상측 중앙부위에 제2캐비티(22)가 마련되는 가동금형(20)으로 이루어질 수 있다. 이때, 고정금형은 상고정판 및 상원판으로 이루어질 수 있으며, 가동금형은 하고정판 및 하원판으로 이루어질 수 있다. 도면부호 21은 성형제품에 언더컷이 형성되는 경우에 삽입되는 경사코어이며, 도면부호 23은 이젝트핀이다.

본 발명은 사출금형에 가동핀(30) 및 유압실린더(40)가 장착되는 경우를 제안한다. 가동핀(30)은 제1, 2캐비티(12, 22) 중의 어느 하나에 형성되는 관통공에 삽입되며, 가압단(32)이 마련되는 상단부위는 관통공을 통해 노출된다. 가압단(32)은 성형제품 일면에 홈을 형성하는 부분임과 동시에 캐비티의 내면 일부로 기능한다.

가압단(32)은 그 상면이 평탄한 구조로 이루어질 수 있음은 물론, 도 4에 개시된 것과 같이 모서리 부위에는 절단날(33)이 마련되는 구조로 이루어질 수도 있다. 전자의 경우에는 성형제품의 일면에 일정수직높이를 가지는 단순한 홈을 형성하게 되며, 후자의 경우에는 프라모델의 부품과 같이 성형제품이 만들어진 다음에 사용자의 외력에 의해 제거되는 절단홈을 형성하게 된다.

관통공은 성형제품의 일면에 구현되는 홈의 위치에 따라 그 형성위치가 달라질 수 있다. 도 1a(및 도 1b)와 도 2a(및 도 2b) 각각은 성형제품의 하면에 홈을 구현하는 경우를 상정한 것으로서, 이에 따라 관통공(24)은 가동금형(20)의 제2캐비티(22)에 형성될 수 있다. 이와 달리, 도 3은 성형제품의 일측면에 홈을 구현하는 경우를 상정한 것으로서 관통공(14)은 고정금형(10)의 제1캐비티(12)에 형성될 수 있다. 관통공의 형상은 다양하게 변경될 수 있음은 물론이다.

유압실린더(40)는 공급되는 유압에 의해 가동핀(30)을 일정거리 이동시키는 수단이다. 도 1a(및 도 1b)의 경우 유압실린더(40)가 작동하면 가동핀(30)은 수직방향으로 일정거리 승강하며, 유압실린더의 작동이 해제되면 가동핀은 하강하여 원위치로 복귀한다. 도 3의 경우 유압실린더(40)가 작동하면 가동핀(30)은 우측 수평방향으로 일정거리 이동하며, 유압실린더의 작동이 해제되면 가동핀은 좌측 수평방향으로 이동하여 원위치로 복귀한다. 도면부호 46은 유압공급단이다.

한편, 가동핀(30)을 상하 수직방향으로 일정거리 승하강시킴에 있어 본 발명은 도 2a(및 도 2b)와 같이 유압실린더(40) 일측에 수평운동판(50)을 매개하여 그 작동을 제어하는 경우를 배제하지 않는다. 이럴 경우, 수평운동판(50)의 상단에는 경사진 가이드부(52)가 마련되며, 가동핀(30)의 하단에는 결합부(36)가 마련될 수 있다. 가이드부(52)와 결합부(36)의 구체적인 구성은 도면과 같이 엘엠가이드 구조로 이루어질 수 있다.

수평운동판(50)이 매개되면, 도 2b에 화살표로 표시된 것과 같이 유압실린더(40)가 작동하면 수평운동판(50)은 좌우 수평방향으로 일정거리 이동하게 되며, 수평운동판(50)의 좌우 수평방향 이동과 연동되어 가동핀(30)은 상하 수직방향으로 일정거리 승하강하게 된다.

사출금형(1)이 준비되면, 제1, 2캐비티(12, 22)가 상호 대향하도록 고정금형(10)과 가동금형(20)을 합형한다. 이에 따라, 사출금형 내부에는 제1, 2캐비티에 의해 성형공간(S)이 형성된다. 성형공간(S) 내면 중의 일부 영역은 도 4a에 개시된 것과 같이 가압핀(30)의 가압단(32)으로 밀폐된다.

사출금형이 합형되면, 게이트(14)를 통해 성형공간(S)에 용융된 수지를 주입한다. 용융된 수지는 일정 사출압에 의해 일정흐름을 가지며 도 4b 및 도 4c와 같이 성형공간(S)을 채워나간다. 작용하는 사출압은 용융된 수지가 성형공간을 모두 채울 때까지 점진적으로 증가되며, 용융 수지가 성형공간을 모두 채우게 되면 사출압은 설정된 값에 따라 큰 폭으로 떨어지면서 보압단계가 이어진다.

보압단계는 성형공간으로 주입된 용융된 수지가 냉각되어 경화되는 과정에서 발생하는 제품의 표면 수축 문제를 방지하기 위한 단계로서 일반적으로 다단으로 설정된다. 보압단계에 들어가면, 도 4d와 같이 유압실린더(40)를 작동시켜 가동핀(30)의 가압단(32)을 수지가 채워져 있는 성형공간(S) 내부로 일정거리 삽입한다.

도면과 같이, 보압이 작용하는 단계에서는 성형공간(S)을 채우고 있는 수지가 일정한 점도를 가지는 유체상태이며, 이와 동시에 수지에는 설정된 값에 따라 일정한 사출압이 작용하고 있기 때문에, 가압단(32)이 성형공간(S) 내부로 일정깊이 삽입되더라도 수지는 가압단에 의해 그 흐름을 방해받지 않고 일정한 흐름성을 유지한. 즉, 가압단의 존재로 인한 웰드라인은 형성되지 않게 된다.

보압단계가 완료되면 작용하는 사출압이 제거하고, 도 4e와 같이 가동핀(30)의 가압단(32)이 성형공간(S) 내부로 일정거리 삽입된 상태에서 수지를 냉각시킨다. 이에 따라, 성형공간(S) 내부에 채워진 수지는 가압단(32)이 삽입된 상태로 냉각되면서 경화된다.

일정시간이 경과하여 수지가 완전히 경화되면, 고정금형(10)으로부터 가동금형(20)을 분리시켜 성형제품(S′)을 취출한다(도 4f 참조). 이에 따라, 취출된 성형제품(S′)의 일면에는 가동핀(30)의 작용으로 인한 홈(D)이 일체형으로 형성되며, 성형제품의 타면부위는 웰드라인 없이 매끈한 면을 가지게 된다.

비록 도면에는 절단날에 의해 형성되는 홈의 일례가 개시되어 있으나, 홈의 구체적인 형상은 가동핀의 가압단 형상에 따라 다양하게 달라질 수 있음은 자명하다. 이어, 도 4g와 같이 유입실린더(40)의 작동을 해제하여 가동핀(30)을 원위치로 복귀시킴으로써 본 발명은 완료된다.

도 4는 도 1a 및 도 1b에 개시된 일례를 기준으로 그 작동과정이 설명되어 있으나, 도 2a 및 도 2b에 개시된 다른 예 및 도 4에 개시된 또 다른 예의 경우에도 가동핀의 작동방향을 달리하여 적용하거나 또는 수평운동판의 작동에 연동되는 가동핀의 작동방향을 적용하는 경우 그 과정이 대동소이함은 자명한바 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이처럼, 본 발명은 성형제품의 일면에 홈을 형성시킴에 있어, 성형공간에 주입되는 수지가 보압을 받으며 일정한 흐름성을 가지고 있는 상태에서 가동단을 성형공간으로 삽입한 다음, 수지와 가동단을 동시에 냉각 성형하는 방식을 제안함으로써 구현하고자 하는 홈이 어떠한 형상이나 깊이를 가지더라도 제품의 외면에는 웰드라인이 생성되지 않게 되는 것이다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들에 한정하여 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐이며, 본 발명은 이에 한정되지 않고 여러 다양한 방법으로 변경되어 실시될 수 있으며, 나아가 개시된 기술적 사상에 기초하여 별도의 기술적 특징이 부가되어 실시될 수 있음은 자명하다 할 것이다.

10 : 고정금형 20 : 가동금형
30 : 가동핀 40 : 유압실린더
50 : 수평운동판

Claims

게이트(14)와 연통되어 하측 중앙부위에 제1캐비티(12)가 마련되는 고정금형(10)과, 제1캐비티(12)에 대응하여 상측 중앙부위에 제2캐비티(22)가 마련되는 가동금형(20)과, 제1, 2캐비티(12, 22) 중의 어느 하나에 형성되는 관통공에 삽입되되 가압단(32)이 마련되는 상단부위가 관통공에 노출되는 가동핀(30)과, 가동핀(30)을 일정거리 이동시키는 유압실린더(40)가 마련되는 사출금형(1)을 준비하는 단계와,
제1, 2캐비티(12, 22)가 상호 대향하도록 고정금형(10)과 가동금형(20)을 합형하는 단계와;
게이트(14)를 통해 제1, 2캐비티(12, 22)에 의해 형성되는 성형공간(S)에 용융된 수지를 주입하는 단계와;
성형공간(S)에 용융된 수지가 채워진 다음 보압이 작용하면, 유압실린더(40)를 일방향으로 작동시켜 가동핀(30)의 가압단(32)을 수지가 채워진 성형공간(S) 내부로 일정거리 삽입하는 단계와;
가동핀(30)의 가압단(32)이 수지가 채워진 성형공간(S) 내부로 일정거리 삽입된 상태에서 수지를 냉각시키는 단계와;
고정금형(10)으로부터 가동금형(20)을 분리시켜 성형제품을 취출하는 단계와;
유입실린더(40)를 작동시켜 가동핀(30)을 원위치로 복귀시키는 단계를;
포함하여 이루어지는 웰드라인 없이 성형제품의 일면에 홈을 형성시킬 수 있는 사출성형 제어방법.
제1항에 있어서,
상기 가동핀(30)의 가압단(32) 모서리에는 절단날(33)이 형성되는 것을 특징으로 하는 웰드라인 없이 성형제품의 일면에 홈을 형성시킬 수 있는 사출성형 제어방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 유압실린더(40)는 제2캐비티(22) 하부의 가동금형(20) 일측에 장착되며, 상기 가동핀(30)은 유압실린더(40) 상측에 결합되어 상하 수직방향으로 승하강하는 것을 특징으로 하는 웰드라인 없이 성형제품의 일면에 홈을 형성시킬 수 있는 사출성형 제어방법.
제3항에 있어서,
상기 유압실린더(40) 일측에는, 상단에 경사진 가이드부(52)가 마련되어 유압실린더(40)의 작동에 따라 좌우 수평방향으로 일정거리 이동하는 수평운동판(50)이 마련되며, 상기 가동핀(30)의 하단에는 가이드부(52)와 연동되는 결합부(36)가 마련되어 수평운동판(50)의 좌우 수평방향 운동에 따라 상하 수직방향으로 승하강하는 것을 특징으로 하는 웰드라인 없이 성형제품의 일면에 홈을 형성시킬 수 있는 사출성형 제어방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 유압실린더(40)는 제1캐비티(12) 일측의 고정금형(10)에 장착되며, 상기 가동핀(30)은 유압실린더(40) 일측에 결합되어 좌, 우 수평방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 웰드라인 없이 성형제품의 일면에 홈을 형성시킬 수 있는 사출성형 제어방법.