KR101623030B1 - Rapid heat spreading injection mold - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 급속 열확산 사출금형에 관한 것으로, 특히 사출금형의 코어 내부에 열전도율을 극대화한 히트 스프레더(Heat Spreader)를 형성하여 상기 코어에 구비된 열적수단(가열수단/냉각수단)과 코어 표면의 캐비티(Cavity) 사이에 열전도를 신속히 함으로써, 웰드라인(Weld lind), 싱크마크(Sink Mark), 이상변형(Warpage), 보이드(Voids), 백화(Crazing), 이형불량 등의 발생을 방지할 뿐만 아니라, 궁극적으로 제품을 생산하는 사이클 타임을 단축하여 생산성을 향상하고 설비비 및 유지관리비를 대폭 경감할 수 있도록 한 급속 열확산 사출금형에 관한 것이다.
[0001] The present invention relates to a rapid thermal diffusing injection mold, and more particularly, to a heat spreader which maximizes the thermal conductivity inside a core of an injection mold to form a thermal means (heating means / cooling means) It is possible not only to prevent the occurrence of weld lines, sink marks, warpage, voids, crazing, deforming defects and the like by expediting the heat conduction between the cavities, , Which ultimately shortens the cycle time for producing the product, thereby improving the productivity and drastically reducing the equipment cost and the maintenance cost.
근래에 들어 TV 등 평판디스플레이장치(flat panel display device)의 보급이 대중화되었을 뿐만 아니라 더 크고 얇은 제품의 수요가 급증함에 따라, 평판디스플레이장치를 구성하는 탑커버(top cover) 및 커버버툼(cover bottom)과 서포트메인(Support Main) 등을 생산하는 사출금형의 수요 또한 지속적으로 증가하고 있는바, 하기에서 국내외 디스플레이 업계에서 사용하고 있는 대표적인 사출금형인 "Steam-Mold"와 "E-Mold"의 개략적인 구성을 도 1 및 도 2를 참고하여 살펴본다.
In recent years, the spread of flat panel display devices such as TVs has become popular, and as the demand for larger and thinner products increases rapidly, the top cover and cover bottom ) And support main (Support Main) are also continuously increasing. In the following, the outline of "Steam-Mold" and "E-Mold" which are typical injection molds used in domestic and overseas display industry Will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG.
1. One. STEAMSTEAM -- MOLDMOLD
스팀금형(Steam-Mold)은 고온의 증기로 코어를 가열한 상태에서 제품을 성형한 후, 냉각수로 코어를 냉각시켜 앞서 성형된 제품을 응고시킨 다음 취출하는 사출금형으로서, 스팀을 이용하여 120℃ 이상으로 코어를 가열하기 때문에 도장이나 도금 등 후가공을 하지 않고도 제품의 표면을 고광택으로 형성할 수 있을 뿐만 아니라, 웰드라인 등의 불량을 방지할 수 있다.Steam-mold is an injection mold for forming a product in a state of heating core with high-temperature steam, cooling the core with cooling water, solidifying the molded product, and then extracting it. Or more, the surface of the product can be formed with high gloss, and the defect of the weld line and the like can be prevented without post-processing such as coating or plating since the core is heated.
도 1의 <A>는 상기 스팀금형의 일례로서 RHCM(Rapid Heat Cycle Molding) 금형을 개략적으로 나타내는데, 코어(100a)의 내부에 스팀라인(110)과 냉각라인(120)을 각각 형성하고, 별도로 구비된 보일러를 이용하여 150℃의 증기를 상기 스팀라인(110)으로 공급함으로써 코어(100a)를 가열하며, 코어(100a)의 냉각시에는 상기 냉각라인(120)으로 냉각수를 순환시켜 제품을 응고시킨 다음 취출하도록 구성된다. 이때, 냉각라인(120)은 스팀라인(110)보다 코어(100a)의 캐비티(C)에 가깝게 형성되는데 이는 통상적으로 코어(100a)의 가열보다 냉각에 더 많은 시간이 소모되기 때문이다.1A schematically shows a rapid heat cycle molding (RHCM) mold as an example of the steam mold. The steam line 110 and the
그런데, 상기 스팀금형의 일례는 코어(100a)의 가열시 냉각라인(120)의 내부에 냉각수가 존재하여 가열해야할 열적 체적이 증가하므로 코어(100a)의 가열시간이 지연되고 불필요한 열손실을 유발하며, 코어(100a)를 냉각하는 경우에도 스팀라인(110)에 잔류하는 증기로 인하여 냉각시간 또한 지연되는 문제점이 있었다.However, when the
도 1의 <B>에 도시된 스팀금형은 앞서 살펴본 일례의 단점을 개선한 RHCM 금형의 다른 예로서, 코어(100b)의 내부에 가열과 냉각을 겸한 스팀/냉각수 겸용라인(150)을 형성하되 코어(100b)의 가열시에는 상기 겸용라인(150)로 증기를 유입시키고, 코어(100b)의 냉각시에는 상기 겸용라인(150)로 압축공기를 분사하여 증기를 먼저 배출시킨 후, 냉각수를 유입하여 코어(100b)를 냉각하도록 구성된다.The steam mold shown in Fig. 1B is another example of the RHCM mold which has overcome the disadvantages of the above-mentioned one example. The steam mold has a steam /
이와 같이 개선된 RHCM 금형은 스팀라인과 냉각라인이 분리된 종래 RHCM 금형에 대비하여 개략 75%의 보일러 운전비를 경감할 수 있는 것으로 알려져 있다.
It is known that the improved RHCM mold can reduce the operating cost of the boiler by about 75% compared to the conventional RHCM mold in which the steam line and the cooling line are separated.
2. E-2. E- MOLDMOLD
이-몰드(E-Mold)는 전기히터를 이용하여 코어를 가열하고 냉각수를 이용하여 코어를 냉각하는 사출금형으로서, 도 2에 도시된 바와 같이 전기히터(210)가 구비된 가열코어(201)와 냉각수관(220)이 형성된 냉각코어(202)를 분리하여 사출금형의 코어(200)를 형성한 점에 그 특징이 있다.The E-Mold is an injection mold for heating a core using an electric heater and cooling the core using cooling water. As shown in FIG. 2, a
즉, 제품의 성형을 위하여 코어(200)를 가열하는 경우 가열코어(201)와 냉각코어(202)를 분리시켜 사출에 필요한 열적 체적을 줄여 캐비티(C)의 급속가열이 가능하고, 캐비티(C) 내에서 성형된 제품을 응고 및 취출하기 위하여 코어(200)를 냉각시키는 경우에는 가열코어(201)에 냉각코어(202)를 밀착시켜 코어(200)가 냉각되도록 한 것으로, 도 1에 도시된 RHCM 금형의 코어(100a)(100b)에 비하여 열적 체적이 적고 고온의 전기히터(210)를 사용하므로 150℃ ~ 350℃로 코어(200)를 가열할 수 있어 고광택 무도장 제품의 사출성형에 적합하다.That is, when the
그러나, 코어(200)의 냉각시 가열코어(201)와 냉각코어(202)를 접촉시키더라도 물리적으로는 분리된 상태이므로 열적 저항이 커서 열전도에 한계가 있으며, 가공정밀도와 이물질의 유입 등 가열코어(201)와 냉각코어(202) 사이의 밀착된 정도에 따라 냉각속도에 편차가 발생할 뿐만 아니라, 그 편차는 작업을 지속할수록 커지는 경향이 있어 고품질의 제품을 균일하게 생산하기 위해서는 세심하고 지속적인 유지관리를 필요로 하였다.
However, even if the
위와 같이 국내외 디스플레이 업계에서 주로 사용하고 있는 "Steam-Mold"와 "E-Mold"는 각각의 장단점이 있는데, 현재 고도로 발전하고 있는 디스플레이 산업시장의 요구에 부합하도록 종래 사출금형의 장점은 극대화하고 단점은 해소하는 지속적인 연구개발을 필요로 하며, 특히 종래 사출금형에 있어 다음과 같은 공통의 문제점을 해결함으로써 생산성 및 제품의 품질을 향상할 수 있을 것이다.As mentioned above, "Steam-Mold" and "E-Mold", which are mainly used in domestic and overseas display industries, have advantages and disadvantages. In order to meet the needs of the display industry, In particular, it is possible to improve the productivity and product quality by solving the following common problems in the conventional injection molds.
첫째, 종래 사출금형의 코어에 형성된 열적수단(T)은 다수의 라인이 이격되어 형성되는데(도 3 및 4 참조), 상기 이격된 열적수단(T)의 각 라인에 온도편차가 있을 뿐만 아니라, 특히 각 라인의 유입구와 유출구 측의 온도편차로 인하여 캐비티(C) 내부의 열평형이 이루어지지 않고(도 3 경우 'P'구역), 이는 결과적으로 수지의 일정한 흐름 또는 균일한 냉각을 방해하여 완제품의 불량을 야기한다. 상기에 있어 열적수단(T)은 가열수단(스팀라인, 전기히터)과 냉각수단(냉각라인, 냉각수관) 또는 겸용라인을 포함한다.First, the thermal means T formed on the core of the conventional injection mold is formed with a plurality of lines spaced apart (see FIGS. 3 and 4), not only is there a temperature variation in each line of the spaced thermal means T, In particular, thermal equilibrium within the cavity C is not achieved due to the temperature difference between the inlet and outlet sides of each line (the 'P' zone in FIG. 3), which consequently prevents a constant flow or even cooling of the resin, . In this case, the thermal means T includes heating means (steam line, electric heater) and cooling means (cooling line, cooling water tube) or a combined line.
둘째, 종래기술에 따른 사출금형의 코어는 사출압 및 형체력에 의해 제품이 변형되지 않도록 통상 캐비티(C)에서 8mm ~ 14mm의 두께를 두고 열적수단(T)을 형성하는데(도 4 참조), 상기 캐비티(C)와 열적수단(T) 사이의 두께만큼 열전도가 지연되고, 이는 제품을 생산하는 사이클 타임의 지연으로 이어져 생산성 저하의 주된 원인이 된다.Second, the core of the injection mold according to the prior art forms a thermal means T with a thickness of 8 mm to 14 mm in the cavity C so as not to deform the product by injection pressure and mold clamping force (see FIG. 4) The thermal conduction is delayed by the thickness between the cavity C and the thermal means T, which leads to a delay in the cycle time of producing the product, which is a main cause of the productivity deterioration.
셋째, 종래 사출금형의 코어에 형성된 열적수단(T)과 캐비티(C) 사이에 열전도가 진행되는 동안 상기 열적수단(T)의 열에너지는 코어플레이트 측으로도 전도되어 손실되므로(도 3 및 도 4 참조), 결국 열에너지가 손실된 만큼 사이클 타임이 지연되고 열에너지의 손실로 인한 보일러 등 운전경비의 증가를 초래케 한다.
Thirdly, during the thermal conduction between the thermal means T formed in the core of the conventional injection mold and the cavity C, the thermal energy of the thermal means T is conducted and lost to the core plate side (see FIGS. 3 and 4 ) As a result, the cycle time is delayed due to the loss of heat energy, which leads to an increase in operating costs such as boilers due to loss of heat energy.
한편, 상기와 같은 종래 사출금형의 문제점은 최근 디스플레이장치의 대형화 추세에 따라 더 큰 문제점을 야기하는데, 그 이유는 디스플레이장치를 구성하는 사각 프레임 형상의 부품으로서 탑커버(top cover) 및 커버버툼(cover bottom)과 서포트메인(Support Main)의 폭이 커지게 되면, 그 사출품의 체적 증가량에 비하여 이를 생산하는 사출금형의 체적은 대폭 증가하므로 사출기 등 생산설비의 대형화를 초래할 뿐만 아니라, 금형의 대형화에 따른 열적 체적의 증가는 열전도와 관련한 사출금형의 문제점이 더욱 가중하여 사이클 타임의 지연에 따른 생산성 저하가 더욱 심각해지기 때문이다.Meanwhile, the problem of the conventional injection mold as described above causes a big problem due to the recent trend of enlarging the size of the display device. This is because the square cover of the display device has a top cover and a cover bottom If the width of the cover bottom and the support main is increased, the volume of the injection mold that produces the injection mold becomes larger than that of the volume of the injection mold. Therefore, not only does the production equipment such as the injection molding machine become larger, The increase in the thermal volume increases the problem of the injection mold related to the heat conduction, and the productivity deterioration due to the delay of the cycle time becomes more serious.
그리고 이와 같은 설비의 대형화 및 생산성 저하 문제점은 생산자 측면에서 설비 증설에 따른 막대한 추가 설비비의 부담으로 이어지고, 이는 결과적으로 제품을 구매하는 소비자의 경제적 부담으로 이어지는 문제점이 있다.
The problem of such a large-sized facility and deteriorated productivity leads to a burden of a huge additional equipment cost due to facility enlargement in terms of producers, which leads to an economic burden on consumers who purchase the product.
본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위한 것으로, 사출금형의 코어 내부에 형성된 열적수단(가열수단/냉각수단)과 상기 코어의 표면에 형성된 캐비티 사이에 신속한 열전도가 가능토록 하고, 캐비티 내부에 대해서는 신속한 열평형 상태의 유지가 가능토록 하며, 다른 한편으론 캐비티와 열적수단 사이의 열전도 외 코어플레이트 등으로 전도되는 열을 차단함으로써, 궁극적으로는 제품을 생산하는 사이클 타임을 단축하여 생산성을 향상함과 아울러 완제품의 품질을 향상할 뿐만 아니라 에너지효율을 증진하여 유지관리비를 절감할 수 있는 '급속 열확산 사출금형'을 구성하는 데 본 발명의 목적이 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide an injection molding machine capable of rapidly transferring heat between a thermal means (heating means / cooling means) formed inside a core of an injection mold and a cavity formed on a surface of the core, On the other hand, the heat conduction between the cavity and the thermal means, as well as the heat transmitted to the core plate, are blocked, ultimately improving the productivity by shortening the cycle time for producing the product The present invention has an object of providing a rapid thermal diffusion injection mold capable of improving the quality of the finished product and improving the energy efficiency and reducing the maintenance cost.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 급속 열확산 사출금형의 구성은, 일측에 캐비티(15)가 형성되고 타측은 코어플레이트(5)에 고정되며 내부에는 열적수단(25)이 구비된 코어(1)를 포함하는 사출금형에 있어서, 상기 코어(1)는 캐비티(15)가 형성된 제1코어(10)와 상기 열적수단(25)이 형성된 제2코어(20)로 구분하여 형성하되, 상기 제1코어(10)와 제2코어(20) 사이에 코어(1)의 소재보다 열전도율이 우수한 열확산 스프레더(30)를 형성하고, 상기 열확산 스프레더(30)가 개입된 제1코어(10)와 제2코어(20)를 확산접합(Diffusion Bonding)에 의하여 일체화함으로써, 코어(1)의 급속가열과 급속냉각으로 생산성을 향상함과 아울러 캐비티(15)의 신속한 열평형으로 완제품의 품질을 향상하도록 한 급속 열확산 사출금형의 구성을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the rapid thermal diffusing injection mold according to the present invention comprises a
그리고, 본 발명은 상기 제2코어(20)에 형성한 열적수단(25)을 전기히터 또는 스팀라인으로 이루어진 가열수단(25a)과 냉각수가 순환하는 냉각라인(25b)으로 구분하여 형성하거나, 또는 스팀과 냉각수가 교대로 유입되는 스팀/냉각수 겸용라인(25c)으로 형성한 급속 열확산 사출금형의 구성에 다른 특징이 있다.The present invention is characterized in that the
그리고, 본 발명은 상기 열확산 스프레더(30)의 양측단을 절곡하여 열적수단(25)에 근접하거나 닿도록 한 구성과, 상기 열확산 스프레더(30)가 진공으로 된 하우징(31)의 내부에 윅(32, Wick)이 내장됨과 아울러 열매체가 충진된 구성과, 상기 열확산 스프레더(30)의 하우징(31)을 보강하는 지지체(33)가 하우징(31)의 내부에 더 형성된 구성의 급속 열확산 사출금형에 다른 특징이 있다.The
또한, 본 발명은 상기 열확산 스프레더(30)가 개입되어 확산접합(Diffusion Bonding)으로 일체화된 제1코어(10) 및 제2코어(20)의 바깥면에 단열재(40)를 커버하여 확산접합으로 일체화함으로써 코어플레이트(5)로 전도되는 열을 차단한 구성의 급속 열확산 사출금형에 또 다른 특징이 있다.
In the present invention, the
상기와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 코어 가열시 가열수단의 열에너지가 열확산 스프레더를 통하여 신속하게 캐비티로 전달되므로 코어의 급속가열이 가능할 뿐만 아니라, 코어의 냉각시에도 캐비티의 열에너지가 신속하게 냉각라인으로 전도되어 코어의 급속냉각이 가능하다. 따라서, 제품 생산의 사이클 타임이 단축되므로 생산성을 극대화하는 효과가 있다.According to the present invention having the above-described structure, since the thermal energy of the heating means is rapidly transferred to the cavity through the thermal diffusion spreader during core heating, rapid heating of the core is possible, So that rapid cooling of the core is possible. Therefore, since the cycle time of product production is shortened, productivity is maximized.
그리고 열확산 스프레더의 수평적인 열확산 작용에 의하여 캐비티 내부의 온도편차를 최소화하고 열평형 상태를 구현함으로써, 제품의 성형시에는 수지의 흐름을 원활히 하는 한편 냉각시에는 수지의 균일한 응고를 가능케 하므로, 사출제품의 품질을 향상함과 아울러 불량을 예방하는 효과가 있다.By minimizing the temperature deviation inside the cavity by the horizontal thermal diffusion action of the thermal spreader and realizing the thermal equilibrium state, the flow of the resin during the molding of the product is facilitated and uniform solidification of the resin during cooling is enabled, It has the effect of improving the quality of the product and preventing the defect.
또한, 열확산 스프레더에 의하여 캐비티 측으로 열에너지의 흐름이 원활하게 되면 상대적으로 열적 저항이 큰 코어플레이트 측으로는 열에너지의 흐름이 제한되므로 결과적으로 열적 체적이 줄어드는 효과를 기대할 수 있으며, 다른 한편으론 코어에 단열재를 일체화하여 코어플레이트로 열에너지가 전도되는 것을 차단함으로써, 사이클 타임의 단축에 따른 생산성 향상은 물론이고 에너지효율이 향상되어 유지관리비를 절감하는 효과가 있다.
In addition, when the thermal energy spreads smoothly to the cavity side due to the thermal diffusion spreader, the flow of heat energy is limited to the core plate having a relatively large thermal resistance. As a result, the thermal volume can be reduced. On the other hand, By blocking the conduction of heat energy to the core plate by integrating, it is possible to improve the productivity due to the shortening of the cycle time, as well as to improve the energy efficiency and reduce the maintenance cost.
도 1 및 도 2는 종래 사출금형의 개략적인 구성을 나타내는 단면도
도 3은 종래 사출금형의 열적수단의 평면 구성을 나타내는 개략도
도 4는 종래 사출금형의 열적수단의 열확산을 가시적으로 나타내는 단면도
도 5는 본 발명에 따른 급속 열확산 사출금형의 구성 및 열확산 상태를 가시적으로 나타내는 단면도
도 6a 내지 도 6c는 본 발명에 따른 급속 열확산 사출금형의 각 실시예를 나타내는 단면도
도 7은 본 발명에 있어 열확산 스프레더의 내부 구성을 나타내는 단면도
도 8은 본 발명에 있어 열확산 스프레더의 열전도율을 테스트 한 비교 사진
도 9는 본 발명에 있어 확산접합의 구성을 나타내는 개략도1 and 2 are sectional views showing a schematic configuration of a conventional injection mold
3 is a schematic view showing a planar configuration of a thermal means of a conventional injection mold
Fig. 4 is a cross-sectional view showing the thermal diffusivity of the thermal means of the conventional injection mold
5 is a cross-sectional view showing the configuration and thermal diffusion state of the rapid thermal diffusing injection mold according to the present invention
6A to 6C are cross-sectional views showing respective embodiments of the rapid thermal diffusing injection mold according to the present invention
7 is a cross-sectional view showing the internal structure of the thermal diffusion spreader in the present invention
8 is a comparative photograph showing the thermal conductivity of the heat spreader in the present invention
9 is a schematic view showing the configuration of diffusion bonding in the present invention
이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 급속 열확산 사출금형의 구성을 도 5 내지 도 9를 참조하여 상세히 살펴본다.Hereinafter, a configuration of a rapid thermal diffusing injection mold according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 5 to 9. FIG.
본 발명에 따른 급속 열확산 사출금형은 도 5에 도시된 바와 같이 코어(1)의 일측 표면에 사출제품의 성형을 위한 캐비티(15)가 형성되고, 코어(1)의 타측 저면은 코어플레이트(5)에 고정되며, 코어(1)의 내부에는 열적수단(25)이 형성된다. 이때, 상기 열적수단(25)은 종래 사출금형을 도시한 도 4와 비교가 용이하도록 도 5에서 스팀라인으로 예시하였으나, 본 발명에 있어서의 열적수단(25)은 스팀라인 이외에 전기히터로 된 가열수단은 물론이고 냉각수가 순환하는 냉각라인 또는 스팀과 냉각수가 교대로 유입되는 스팀/냉각수 겸용라인을 모두 포함한다.5, a
그리고 상기 코어(1)의 특징적 구성은 코어(1)의 캐비티(15)와 열적수단(25) 사이에 열확산 스프레더(30)를 형성한 것에 있는데, 상기 열확산 스프레더(30)는 코어(1)의 소재보다 열전도율이 우수한 플레이트 형태로서 캐비티(15)의 하측에 근접하여 형성됨에 따라 상기 캐비티(15)의 급속가열 및 급속냉각이 가능하고, 아울러 캐비티(15) 내부의 신속한 열평형 상태를 유지하여 완제품의 품질을 향상하며 불량을 예방할 수 있다.The characteristic configuration of the
구체적으로, 도 5에 도시된 바와 같이 열적수단(25)의 상측에 열전도율이 우수한 열확산 스프레더(30)가 위치하게 되면, 열적수단(25)에서 공급되는 열에너지는 열적수단(25)의 하측보다 상측으로 더 빨리 전도된다. 즉, 열적수단(25)의 열에너지는 상대적으로 열적 저항이 큰 코어플레이트(5) 측보다 열확산 스프레더(30)가 형성되어 열적 저항이 낮은 캐비티(15) 측으로 우선적으로 전도되고, 코어(1) 전체가 가열되기 전에 캐비티(15)만 가열된 상태에서 사출물의 주입을 완료함으로써, 결과적으로 사출성형시 가열되어야 할 코어(1)의 열적 체적을 줄이는 효과를 기대할 수 있다.5, when the
그리고 상기와 같이 코어(1)의 캐비티(15)만 가열된 상태에서 사출물의 주입이 완료된 이후 코어(1)를 냉각하면, 코어(1) 전체가 가열된 경우에 비하여 회수되어야 할 열에너지가 적어 신속한 냉각이 가능하다.As described above, when the
또한, 본 발명의 열확산 스프레더(30)는 캐비티(15)의 하측에 플레이트 형태로 길게 형성되기 때문에 상기 수직적인 열전도와 더불어 열에너지가 수평적으로도 신속히 전도되는바(도 8 참조), 상기와 같은 열확산 스프레더(30)의 수평적 열전도에 의하면 열적수단(25)의 유입구와 유출구 측의 온도 편차에도 불구하고 캐비티(15) 내부 전체의 열평형 상태를 신속히 유지할 수 있게 되므로, 결국 코어(1)의 가열시에는 수지의 흐름을 일정하게 하고, 코어(1)의 냉각시에는 수지의 균일한 냉각을 가능케 하여 완제품의 품질을 향상함과 아울러 불량을 예방할 수 있다.In addition, since the
상기 코어(1)의 각 실시예를 도 6을 참조하여 더욱 상세히 살펴보면, 상기 코어(1)는 캐비티(15)가 형성된 제1코어(10)와 상기 열적수단(25)이 형성된 제2코어(20)로 구분하여 형성하되, 상기 제1코어(10)와 제2코어(20) 사이에 열확산 스프레더(30)를 개입한 상태에서 상기 제1코어(10)와 제2코어(20)를 일체화한다.6, the
이때, 상기 제2코어(20)에 형성한 열적수단(25)은 도 6의 각 실시예에 도시된 바와 같이 전기히터 또는 스팀라인으로 이루어진 가열수단(25a)과 냉각수가 순환하는 냉각라인(25b)을 구분하여 형성하거나(도 6의 A 및 B 참조), 또는 스팀과 냉각수가 교대로 유입되는 스팀/냉각수 겸용라인(25c)으로 형성할 수 있는바(도 6의 C 참조), 본 발명은 상기 가열수단(25a)과 냉각라인(25b) 또는 겸용라인(25c)의 형태와 치수 및 배치 등에 한정하지 않으며 이는 사출제품의 특징 및 금형설계의 여러 요인에 따라 다양하게 변형할 수 있다.In this case, the thermal means 25 formed in the
또한, 본 발명은 도면에 도시된 바와 같이 열확산 스프레더(30)의 양측단을 절곡하여 상기 열적수단(25)에 근접하거나 닿도록 할 수도 있으며(도 6의 A 및 B 참조), 또는 도면에 도시하지 않으나 열확산 스프레더(30)의 형상을 캐비티(15)의 형상에 상응하도록 절곡하거나 굴곡시켜 계단형이나 파형 등으로 형성할 수 있다.Further, the present invention may bend both side ends of the
상기 열확산 스프레더(30)의 구성을 도 7 및 도 8을 참조하여 더욱 상세히 살펴보면, 상기 열확산 스프레더(30)는 열전도율이 우수한 단일체로 형성할 수도 있지만 히트파이프(heatpipe)의 원리를 이용함이 바람직한바, 얇고 길이가 긴 플레이트 형상으로 형성한 하우징(31)의 내부를 진공으로 형성하되, 상기 하우징(31)의 내부에 메쉬 형태의 심체인 윅(32, Wick)을 내장함과 아울러 상기 하우징(31)의 내부에는 열에너지를 전달하는 열매체(물, 알코올, 냉매가스 등)를 충진하여 열확산 스프레더(30)를 구성한다.7 and 8, the
상기와 같이 구성한 열확산 스프레더(30)에 의하면, 진공으로 감압된 하우징(31)의 일측에서 열매체가 가열되어 기화된 후, 상기 하우징(31)의 타측으로 기화된 열매체가 이송하면서 방열되고, 열에너지를 방출한 열매체는 액화되어 윅(32)을 통하여 모세관 현상에 의해 원래의 위치로 순환하는 것을 반복함으로써 열전도(熱傳導)를 극대화할 수 있는바, 상기 열확산 스프레더(30)는 비교적 열전도율이 우수한 금속으로서 알루미늄 및 구리 플레이트와 비교하여 월등히 우수한 열전도율을 나타냄을 도 8의 실험 사진을 통하여 확인할 수 있다.According to the
한편, 상기 열확산 스프레더(30)는 캐비티(15)의 하측에 근접하여 형성하더라도 사출제품의 성형시 사출압 및 형체력에 의해 제품이 변형되지 않도록 얇게 형성하거나, 또는 상기 열확산 스프레더(30)의 내부에 포스트나 벌집 구조 등의 지지체(33)를 더 형성하여 사출품의 성형시 사출압에 대응할 수 있도록 함이 바람직한데, 본 발명은 상기 지지체(33)의 형상에 한정하지 않는다.The
그리고 상기 열확산 스프레더(30)가 개입되어 일체화되는 제1코어(10) 및 제2코어(20)는 물리적으로 분할된 상태에서는 열적 저항이 증가하므로, 상기 제1코어(10) 및 제2코어(20)를 확산접합(Diffusion Bonding)으로 일체화함이 바람직하다. 상기 확산접합(Diffusion Bonding)은 도 9에 도시된 바와 같이 진공상태에서 고온 고압으로 이종재질을 상호 접합하는 기술로서 그 상세한 기술구성은 고도의 기술적 경험을 바탕으로 하므로 영업비밀로 보호되고 있는바, 상기 확산접합에 의하여 제1코어(10) 및 제2코어(20)와 열확산 스프레더(30)가 물리적으로 완전히 일체화되어 열적 저항을 극소화할 수 있다.Since the thermal resistance of the
또한, 본 발명은 상기 열확산 스프레더(30)가 개입되어 확산접합(Diffusion Bonding)으로 일체화된 제1코어(10) 및 제2코어(20)의 바깥면에 단열재(40)를 더 커버하여 확산접합으로 일체화할 수 있다. 이에 의하면 코어(1)의 열적수단(25)에서 비롯한 열에너지가 코어플레이트(5) 측으로 전도되는 것이 차단됨으로써, 사출금형의 급속가열 및 급속냉각이 가능함을 물론이고 에너지효율이 증진되어 유지관리비를 절감할 수 있다.The present invention further includes a
이 경우 코어(1)는 도 6에 도시된 바와 같이 캐비티(15) 및 열적수단(25)과 열확산 스프레더(30)를 포함하여 일체화된 제1코어(10) 및 제2코어(20) 이외에 코어플레이트(5)에 고정설치되는 부분이 별도로 구분되어 형성된다.
In this case, the
이하, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 급속 열확산 사출금형의 작용을 살펴보면, 사출성형시 열적수단(25)으로 코어(1)를 가열하면 열에너지가 열확산 스프레더(30)를 통하여 신속하게 캐비티(15)로 전달되므로 코어(1)의 급속가열이 가능할 뿐만 아니라, 코어(1)의 냉각시에도 캐비티(15)의 열에너지가 열확산 스프레더(30)를 통하여 신속하게 회수되므로 코어(1)의 급속냉각이 가능하다. When the
특히, 열확산 스프레더(30)에 의하여 캐비티(15) 측으로 열에너지의 흐름이 원활하게 되면 상대적으로 열적 저항이 큰 코어플레이트(5) 측으로는 열에너지의 흐름이 제한되어 결과적으로 열적 체적이 줄어들게 되므로, 제품 생산의 사이클 타임이 단축되고 생산성을 극대화할 수 있다.Particularly, when the flow of heat energy toward the
그리고 열확산 스프레더(30)의 수평적인 열확산 작용에 의하여 캐비티(15) 내부의 온도편차를 최소화하고 열평형 상태를 구현함으로써, 코어(1)의 가열시 수지의 흐름을 원활히 하는 한편 냉각시에는 수지의 균일한 응고를 가능케 하므로, 사출제품의 품질을 향상과 불량을 예방할 수 있다. 다른 한편으론 코어(1)에 단열재(40)를 일체화하여 코어플레이트(5)로 열에너지가 전도되는 것을 차단함으로써, 사이클 타임의 단축과 함께 에너지효율이 향상되어 유지관리비를 절감할 수 있다.
By minimizing the temperature variation inside the
1: 코어 5: 코어플레이트
10: 제1코어 15: 캐비티
20: 제2코어 25: 열적수단
25a: 가열수단 25b: 냉각라인
25c: 겸용라인 30: 열확산 스프레더
31: 하우징 32: 윅
33: 지지체 40: 단열재1: core 5: core plate
10: first core 15: cavity
20: second core 25: thermal means
25a: heating means 25b: cooling line
25c: Combination line 30: Thermal diffusion spreader
31: Housing 32: Wick
33: Support 40: Insulation
Claims (6)
상기 코어(1)는 캐비티(15)가 형성된 제1코어(10)와, 상기 열적수단(25)이 형성된 제2코어(20)로 구분하여 형성하되;
상기 제1코어(10)와 제2코어(20) 사이에 코어(1)의 소재보다 열전도율이 우수한 열확산 스프레더(30)를 형성하고;
상기 열확산 스프레더(30)는 진공으로 된 하우징(31)의 내부에 윅(32, Wick)이 내장됨과 아울러 열매체가 충진되며;
상기 열확산 스프레더(30)가 개입된 제1코어(10)와 제2코어(20)를 확산접합(Diffusion Bonding)에 의하여 일체화함으로써, 코어(1)의 급속가열과 급속냉각으로 생산성을 향상함과 아울러 캐비티(15)의 신속한 열평형으로 완제품의 품질을 향상하는 것을 특징으로 하는 급속 열확산 사출금형.
A rapid thermal diffusion injection mold comprising a core (1) having a cavity (15) formed on one side, a core (5) fixed on the other side and a thermal means (25)
The core 1 is divided into a first core 10 having a cavity 15 and a second core 20 having the thermal means 25 formed thereon.
Forming a thermal diffusion spreader (30) having a higher thermal conductivity than the material of the core (1) between the first core (10) and the second core (20);
The thermal diffusion spreader 30 has a wick 32 embedded in a vacuum housing 31 and filled with a heating medium;
The first core 10 and the second core 20 in which the thermal diffusion spreader 30 is interposed are integrated by diffusion bonding to improve productivity by rapid heating and rapid cooling of the core 1 Wherein rapid thermal equilibrium of the cavity (15) improves the quality of the finished product.
상기 제2코어(20)에 형성한 열적수단(25)은, 전기히터 또는 스팀라인으로 이루어진 가열수단(25a)과 냉각수가 순환하는 냉각라인(25b)으로 구분하여 형성하거나, 또는 스팀과 냉각수가 교대로 유입되는 스팀/냉각수 겸용라인(25c)으로 형성한 것을 특징으로 하는 급속 열확산 사출금형.
The method according to claim 1,
The thermal means 25 formed in the second core 20 may be divided into a heating means 25a formed of an electric heater or a steam line and a cooling line 25b circulating the cooling water, And a line (25c) for both steam / cooling water alternately flowing.
상기 열확산 스프레더(30)의 양측단을 절곡하여 열적수단(25)에 근접하거나 닿도록 한 것을 특징으로 하는 급속 열확산 사출금형.
The method according to claim 1,
Wherein both ends of the thermal diffusion spreader (30) are bent and brought close to or in contact with the thermal means (25).
상기 열확산 스프레더(30)의 하우징(31)을 보강하는 지지체(33)가 하우징(31)의 내부에 더 형성된 것을 특징으로 하는 급속 열확산 사출금형.
The method according to claim 1,
Wherein a support body (33) for reinforcing the housing (31) of the thermal diffusion spreader (30) is further formed inside the housing (31).
상기 열확산 스프레더(30)가 개입되어 확산접합(Diffusion Bonding)으로 일체화된 제1코어(10) 및 제2코어(20)의 바깥면에 단열재(40)를 커버하여 확산접합으로 일체화한 것을 특징으로 하는 급속 열확산 사출금형.The method according to claim 1,
The first and second cores 10 and 20 integrated with the thermal diffusion spreader 30 by diffusion bonding are integrally formed by covering the heat insulating material 40 by diffusion bonding. Rapid Thermal Diffusion Injection Mold.
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