KR101464035B1 - 열경화성 수지의 금형장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 열경화성 수지의 금형장치에 관한 것이다. 일 측면에 따른 금형장치는, 제1코어를 가지는 제1금형; 상기 제1코어와 함께 성형품이 생성되는 공간인 캐비티를 형성하는 제2코어를 가지는 제2금형; 상기 캐비티로 공급할 수지가 유동하며, 상기 제1금형에 설치되는 노즐; 사출기의 수지를 상기 노즐로 유동시키기 위한 제1런너를 형성하는 런너 플레이트; 및 상기 제1코어와 제2코어에 의해서 형성되며, 상기 노즐로부터 분사된 수지를 상기 캐비티로 안내하는 제2런너를 포함한다.

Description

열경화성 수지의 금형장치{Mold device of thermosetting resin}
본 명세서는 열경화성 수지의 금형장치에 관한 것이다.
열경화성 수지를 사출 성형하는 금형장치는 상부 금형과 하부 금형을 포함한다. 상부 금형과 하부 금형 내부에는 상부 코어와 하부 코어가 각각 구비되며, 상부 코어와 하부 코어에 의해서 성형품이 형성되는 공간인 캐비티와 수지가 유동하는 경로인 런너가 형성된다. 그리고, 수지는 주입로를 통하여 주입되고, 런너를 지나 캐비티로 유동한다.
도 1은 종래 기술에 따른 열경화성 수지의 금형장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래 기술의 금형장치는, 상부 금형(5)과 하부 금형(8)에 히터(2)가 삽입된다. 상기 히터(2)에 전기를 투입하면 상기 각 금형(5)(6)이 설정 온도로 가열된다.
열효율을 높이기 위하여 상부 금형(5) 위에 상부 단열판(4)이 설치되고, 하부 금형(8)의 하측에 하부 단열판(9)이 설치된다. 상기 상부 단열판(4)과 하부 단열판(9) 사이의 상부 금형(5), 상부 코어(6), 하부 코어(7), 하부 금형(8)이 설정 온도로 가열이 된 상태에서 사출성형기의 토출구가 주입로(1)와 접촉하고 사출 성형기의 실린더에 있는 원재료를 유압을 이용하여 주입로(1)로 사출한다. 사출된 원재료는 주입로(1)와 런너(10)를 통과하여 캐비티(11)로 주입되고, 일정 경화시간이 지나면 경화되고, 경화된 부품은 금형에서 분리된다.
이와 같은 종래의 금형 장치에 의하면, 캐비티까지 성형을 위한 수지가 흘러가는 유동경로인 주입로와 런너가 필요하다. 그런데, 상기 주입로와 런너 상의 수지가 캐비티의 성형품과 함께 경화하기 때문에 스크랩이 되며 재료 소모가 생기는 문제가 있다.
만약, 금형 장치에 다수의 캐비티가 형성되는 경우에는, 사출성형기의 토출구에서부터 상당히 긴 유동경로를 지나야 하므로 사출압력, 사출속도의 손실로 수축율과 중량, 강도의 편차가 발생하여 균일한 품질확보의 어려움이 있다. 즉, 메인 런너를 따라 수지가 유동한 후에 별도의 분지 런너를 지나 각 캐비티로 유동하므로, 메인 런너 및 분지 런너의 길이가 길어 재료의 낭비량이 증가되는 문제가 있다.
본 발명의 목적은, 수지가 유동하는 유동 경로 상의 수지가 성형품과 함께 경화되는 것이 방지되는 열경화성 수지의 금형장치를 제공하는 것에 있다.
일 측면에 따른 열경화성 수지의 금형장치는, 제1코어를 가지는 제1금형; 상기 제1코어와 함께 성형품이 생성되는 공간인 캐비티를 형성하는 제2코어를 가지는 제2금형; 상기 캐비티로 공급할 수지가 유동하며, 상기 제1금형에 설치되는 노즐; 사출기의 수지를 상기 노즐로 유동시키기 위한 제1런너를 형성하는 런너 플레이트; 및 상기 제1코어와 제2코어에 의해서 형성되며, 상기 노즐로부터 분사된 수지를 상기 캐비티로 안내하는 제2런너를 포함하고, 상기 노즐은, 상기 수지가 유동하는 수지 유로가 형성되는 노즐 바디와, 상기 노즐 바디가 삽입되는 노즐 부시를 포함하고, 상기 노즐 바디는 상기 노즐 부시에 삽입되는 삽입부와, 상기 노즐 부시에 놓이는 놓임부를 포함하고, 상기 삽입부에는 상측 오링과 하측 오링이 결합되고, 상기 놓임부와 상기 노즐 부시 각각에 냉각 유로가 형성되고, 상기 삽입부의 내측에 상기 수지 유로가 형성되고, 상기 삽입부의 외면에 냉각수가 유동하는 냉각 유로가 나선 형상으로 형성되되, 상기 냉각 유로는 상기 상측 오링과 상기 하측 오링 사이 영역에 위치되고, 상기 노즐 부시의 냉각 유로는 상기 삽입부의 외면에 형성되는 나선 형상의 냉각 유로와 정렬되는 것을 특징으로 한다.
제안되는 발명에 의하면, 금형 외부에 유동 경로부가 형성되고, 캐비티의 인접한 위치에서 노즐로부터 수지가 분사되어 캐비티로 공급되므로, 금형 내부에서 경화되는 수지의 양이 최소화되는 장점이 있다.
또한, 냉각유로을 유동하는 냉각수에 의해서 유동 경로부에 체류하는 수지의 경화가 방지되므로, 재료의 경화에 따른 재료의 낭비가 최소화되는 장점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 열경화성 수지의 금형장치를 개략적으로 보여주는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 열경화성 수지의 금형장치를 개략적으로 보여주는 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 금형장치의 분해 사시도.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 노즐의 분해 사시도.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시 예에 대해서 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 열경화성 수지의 금형장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 열경화성 수지의 금형장치(이하에서는 "금형장치"라 하기로 함)는, 내부에 상부 코어(111)가 구비되는 상부 금형(110)과, 내부에 하부 코어(112)가 구비되는 하부 금형(120)과, 상기 상부 코어(111)와 상기 하부 코어(112)에 형성되며 성형품이 형성되기 위한 공간인 다수의 캐비티(125)와, 상기 다수의 캐비티(125)로 수지를 분사하기 위한 노즐(160)과, 주입로(131, 141)와, 제1런너(142, 151)를 형성하기 위한 고정판 및 런너 플레이트(140, 150)를 포함할 수 있다.
상세히, 상기 상부 금형(110)에는 상부 히터(112)가 구비되고, 상기 하부 금형(120)에는 하부 히터(122)가 구비된다. 그리고, 상기 하부 코어(121)에는 상기 노즐에서 분사된 수지를 상기 다수의 캐비티(125)로 가이드하는 제2런너(126)가 형성된다. 본 실시 예에서 상기 제2런너(126)는 노즐에서 분사된 수지를 다수의 캐비티(126)로 전달하는 개별 런너(또는 분지 런너)이다.
상기 노즐(160)은 상기 상부 코어(111)를 관통한다. 이 때, 상기 노즐(160)은 상기 캐비티(125)와 인접한 위치에서 상기 상부 코어(111)를 관통하므로, 상기 노즐(160)에서 분사된 수지를 상기 각 캐비티(125)로 가이드하기 위한 제2런너(126)의 길이는 최소화될 수 있다. 즉, 본 실시 예의 경우 상기 하부 코어(121)에 메인 런너가 형성되지 않으므로, 하부 코어(121)의 제2런너(126)에서 경화되는 수지의 양이 최소화될 수 있다.
상기 금형장치는, 각 금형(110, 120)의 단열을 위한 상부 단열판(122)과 하부 단열판(123)을 더 포함할 수 있다. 상기 상부 단열판(122)은 상기 상부 금형(110)의 상측에 설치되고, 상기 하부 단열판(123)은 상기 하부 금형(120)의 하측에 설치된다.
상기 런너 플레이트(140, 150)는, 상부 런너 플레이트(140)와 하부 런너 플레이트(150)를 포함할 수 있다. 상기 상부 런너 플레이트(140)와 상기 하부 런너 플레이트(150)는 상하로 적층되고, 상기 하부 런너 플레이트(150)는 상기 상부 단열판(122)의 상측에 설치된다.
상기 노즐(160)은 상기 상부 단열판(122)을 관통할 수 있고, 상기 하부 런너 플레이트(150)는 상기 노즐(160)의 상측을 커버할 수 있다.
상기 상부 런너 플레이트(140)는 상기 주입로(131, 141)의 일부(141)를 형성한다. 또한, 상기 상부 런너 플레이트(140)는 상기 제1런너(142, 151) 중 상부 런너(142)를 형성한다. 상기 하부 런너 플레이트(150)는 상기 제1런너(142, 151) 중 하부 런너(151)를 형성한다. 상기 제1런너(142, 151)는 상기 주입로(131, 141)를 유동하는 수지를 상기 노즐(160)로 안내하는 메인 런너이다. 본 실시 예에서 상기 주입로(131, 141)와 상기 제1런너(142, 151)를 상기 노즐(160)로 수지가 유동하도록 경로를 형성하는 유동 경로부라 이름할 수 있다.
상기 고정판(130)은 상기 주입로(131, 141)의 다른 일부(131)를 형성한다.
다른 예로서, 상기 주입로는 별도의 부재에 의해서 형성되고, 상기 고정판(130) 및 상부 런너 플레이트(140)에는 상기 주입로가 삽입되는 홀이 형성되는 것도 가능하다.
그리고, 상기 고정판(130)의 상측에는 고정 단열판(121)이 더 설치될 수 있다. 상기 고정 단열판(121)의 상측에는 사출기(미도시)가 위치될 수 있으며, 상기 고정 단열판(121)은 상기 사출기의 열이 상기 고정판(130)으로 전달되는 것을 차단한다.
그리고, 상기 주입로(131, 141) 및 상기 제1런너(142, 151) 상의 수지를 냉각시키기 위하여, 상기 고정판(130), 상부 런너 플레이트(140), 하부 런너 플레이트(150)에는 냉각수가 유동하는 하나 이상의 냉각유로(132, 143, 152)가 형성될 수 있다. 이 때, 상기 고정판(130), 상부 런너 플레이트(140), 하부 런너 플레이트(150) 각각에 다수의 냉각유로(132, 143, 152)가 형성되는 것이 냉각에 있어서 효과적이고, 일부 냉각유로(132, 143, 152)는 상기 주입로(131, 141) 및 상기 제1런너(142, 151)와 인접한 위치에 배치되는 것이 더욱 효과적이다. 그리고, 상기 각 냉각유로(132, 143, 152)는 서로 연통되거나 냉각수가 독립적으로 유동할 수 있다.
따라서, 본 실시 예에 의하면, 냉각유로를 유동하는 냉각수에 의해서 상기 주입로(131, 141) 및 상기 제1런너(142, 151)에 체류하는 수지의 경화가 방지되는 장점이 있다.
상기 주입로(131, 141) 및 상기 제1런너(142, 151)에 체류하는 수지의 경화가 방지되는 경우, 상기 주입로(131, 141) 및 상기 제1런너(142, 151)에 체류한 수지가 다음 번의 성형품의 성형을 위한 재료로서 사용될 수 있으므로, 재료의 낭비가 줄어드는 장점이 있다.
또한, 상기 하부 런너 플레이트(150)와 상기 상부 금형(110) 사이에 상부 단열판(122)이 구비되므로, 상기 상부 금형(110)의 상부 히터(112)에서 발생되는 열이 상기 하부 런너 플레이트(150)로 전달되는 것이 최소화되므로, 상기 하부 런너 플레이트(150) 상의 수지의 온도가 증가하는 것이 최소화될 수 있다.
한편, 상기 노즐(160)에도 상기 노즐(160)에 체류하는 수지의 경화를 방지하기 위한 냉각유로(160A, 160B)가 형성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 금형장치의 분해 사시도이다. 도 3에는 금형 장치에서 하부 금형 및 하부 단열판이 생략된 것이 도시된다.
도 3을 참조하면, 상기 상부 금형(110)의 상측에는 유동 경로부를 형성하고, 유동 경로부의 온도 조절을 위하여, 상부 단열판(122), 하부 런너 플레이트(150), 상부 런너 플레이트(140), 고정판(130) 및 고정 단열판(121)이 상하 방향으로 순차적으로 적층된다.
그리고, 상기 유동 경로부가 정확한 위치에 배치되고, 상기 유동 경로부가 상기 노즐(160)과 연통되기 위하여, 상기 고정판(130)에는 가이드 핀(134)이 형성되고, 상기 상부 금형(110), 상부 단열판(122), 하부 런너 플레이트(150), 상부 런너 플레이트(140)에는 상기 가이드 핀(134)이 관통하는 홀(116, 146, 156)이 형성될 수 있다.
또한, 상기 하부 런너 플레이트(150)와 상기 상부 금형(110)의 결합이 가이드되기 위하여, 상기 상부 금형(110)에는 가이드 핀(180)이 형성되고, 상기 하부 런너 플레이트(150) 및 상기 상부 단열판(122)에는 상기 가이드 핀(180)이 관통하는 홀(157)이 형성될 수 있다.
한편, 상기 하부 런너 플레이트(150)와 상기 상부 런너 플레이트(140) 사이에는 제1런너(142, 151) 상의 수지가 틈새로 새는 것이 방지되기 위한 패킹(170)이 구비될 수 있다.
그리고, 상기 하부 런너 플레이트(150)와 상기 상부 런너 플레이트(150)는 제1고정부재(145)에 의해서 서로 고정될 수 있다. 상기 하부 런너 플레이트(150)와 상기 상부 금형(110) 및 하부 금형(120)은 제2고정부재(155)에 의해서 서로 고정될 수 있다. 일 예로 각 고정부재에는 스크류가 관통할 수 있는 홀이 형성되고, 스크류를 상기 고정부재를 관통시킴으로써, 결합 대상물 들이 서로 고정될 수 있다.
따라서, 본 실시 예에 의하면, 상기 가이드 핀(134, 180)에 의해서 금형 장치를 구성하는 부품 들의 결합 위치가 정확해질 수 있고, 상기 각 고정부재(145, 155)의 고정을 해제하면, 결합된 부품 들을 분해할 수 있으므로, 성형 작업 완료시에 유동 경로부 및 노즐(160)에 잔류하는 수지를 용이하게 제거할 수 있다. 또한, 상기 상부 금형과 하부 금형을 분리하는 경우에는 제2런너(126) 상의 경화된 수지도 용이하게 제거할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 노즐의 분해 사시도이다.
도 4를 참조하면, 상기 노즐(160)은, 수지가 유동하는 수지 유로가 형성되는 노즐 바디(161)와, 상기 노즐 바디(161)의 일부가 삽입되는 노즐 부시(167)를 포함한다.
상기 노즐 바디(161)에서 수지가 유동하는 유로는 상하 방향으로 연장될 수 있다. 상기 노즐 바디(161)는 상기 노즐 부시(167)에 삽입되는 삽입부(162A)와, 상기 삽입부(162A)의 상측에 형성되며, 상기 노즐 부지(167)의 상측에 놓이는 놓임부(167B)를 포함한다. 상기 삽입부(162A)의 외주면에는 냉각수가 유동하는 냉각유로(161B)가 나선형으로 형성될 수 있다. 상기 삽입부(162A)가 상기 노즐 부시(167)에 용이하게 삽입되기 위하여, 상기 삽입부(162A)의 단부의 직경은 나머지 부분의 직경 보다 작게 형성될 수 있다.
그리고, 상기 노즐 바디(161)에는 다수의 오링(163, 164, 165, 166)이 결합된다. 제1오링(163) 및 제2오링(164)은 상기 놓임부(162B)의 상측에 결합되고, 제3오링(165)은 상기 삽입부(162A)의 상측부에 결합되고, 제4오링(166)은 상기 삽입부(162A)의 하측부에 결합된다. 상기 제1오링(163)은 상기 놓임부(162B)와 상기 하부 런너 플레이트(150) 사이로 냉각수가 새어나가는 것을 방지하고, 상기 제2오링(163)은 상기 놓임부(162B)와 상기 하부 런너 플레이트(150) 사이로 수지가 새어나가는 것을 방지한다. 상기 제4오링(166)은 냉각수가 하측으로 새어나가는 것을 방지하고, 상기 제3오링(165)은 냉각수가 상측으로 새어나가는 것을 방지한다.
상기 놓임부(162B)와 상기 노즐 부시(167)에는 냉각유로(161A)가 각각 형성된다. 도면에 도시된 바와 같이 상기 노즐 부시(167)의 냉각 유로(161A)는 상기 삽입부(162A)의 외면에 형성되는 나선 형상의 냉각유로(161B)와 정렬된다. 이 때, 도면과 같이 제3오링(165)(또는 "상측 오링"이라고도 할 수 있음)과 제4오링(166)(또는 하측 오링"이라고도 할 수 있음) 사이 영역에 상기 냉각유로(161B)가 위치된다. 그리고, 상기 제3오링(165) 및 제4오링(166)은 상기 노즐 부시(167) 내에 수용될 수 있다(도 2참조).
상기 노즐 부시(167)의 상면에는 제5오링(169)이 결합된다. 상기 제5오링(169)은 상기 노즐 부시(167)와 상기 놓임부(162B) 사이로 냉각수가 새어나가는 것을 방지한다.
상기 노즐 부시(167)에는 상기 노즐 바디(161)와의 결합 위치를 가이드하기 위한 맞춤 핀(168A)이 형성된다. 상기 놓임부(162B)에는 상기 맞춤 핀(168A)의 위치하기 위한 홀(162C)이 형성된다.
또한, 상기 노즐 부시(167)에는 상기 노즐 부시(167)와 상부 금형(110)의 결합 위치를 가이드하기 위한 맞춤 핀(168B)이 형성된다.
본 실시 예에 의하면, 노즐에 냉각유로가 형성되므로, 노즐을 유동하는 수지의 냉각이 가능하게 되어, 노즐 내부에서 수지가 경화되는 것이 방지될 수 있다.
본 명세서에서는 설명의 편의를 위하여 구성요소의 명칭에 상부, 하부라는 용어를 사용하였으나, 그 위치에는 제한이 없으며, 상부를 제1, 하부를 제2로 이름할 수도 있다.
즉, 상부 코어, 상부 금형, 상부 런너 플레이트, 상부 단열판을 각각 제1코어, 제1금형, 제1런너 플레이트, 제1단열판이라 이름할 수 있고, 하부 코어, 하부 금형, 하부 런너 플레이트, 하부 단열판을 각각 제2코어, 제2금형, 제2런너 플레이트, 제2단열판이라 이름할 수 있다.
110: 상부 금형 120: 하부 금형
160: 노즐

Claims (5)

  1. 제1코어를 가지는 제1금형;
    상기 제1코어와 함께 성형품이 생성되는 공간인 캐비티를 형성하는 제2코어를 가지는 제2금형;
    상기 캐비티로 공급할 수지가 유동하며, 상기 제1금형에 설치되는 노즐;
    사출기의 수지를 상기 노즐로 유동시키기 위한 제1런너를 형성하는 런너 플레이트; 및
    상기 제1코어와 제2코어에 의해서 형성되며, 상기 노즐로부터 분사된 수지를 상기 캐비티로 안내하는 제2런너를 포함하고,
    상기 노즐은, 상기 수지가 유동하는 수지 유로가 형성되는 노즐 바디와, 상기 노즐 바디가 삽입되는 노즐 부시를 포함하고,
    상기 노즐 바디는 상기 노즐 부시에 삽입되는 삽입부와, 상기 노즐 부시에 놓이는 놓임부를 포함하고,
    상기 삽입부에는 상측 오링과 하측 오링이 결합되고,
    상기 놓임부와 상기 노즐 부시 각각에 냉각 유로가 형성되고,
    상기 삽입부의 내측에 상기 수지 유로가 형성되고, 상기 삽입부의 외면에 냉각수가 유동하는 냉각 유로가 나선 형상으로 형성되되, 상기 냉각 유로는 상기 상측 오링과 상기 하측 오링 사이 영역에 위치되고,
    상기 노즐 부시의 냉각 유로는 상기 삽입부의 외면에 형성되는 나선 형상의 냉각 유로와 정렬되는 열경화성 수지의 금형장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 런너 플레이트에는 냉각수가 유동하는 냉각유로가 형성되는 열경화성 수지의 금형장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1금형과 상기 런너 플레이트의 결합 위치를 가이드하기 위한 가이드 핀을 더 포함하는 열경화성 수지의 금형장치.
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