KR101660396B1 - 사출 성형용 금형 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사출 성형용 금형에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사출 성형 시 발생하는 탄화 가스를 금형 내부 공간에 일정 시간 동안 머물게 하면서 흡착체로 흡착시켜 성형 품질을 향상시키는 사출 성형용 금형에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 사출 성형용 금형은, 캐비티, 파팅면 및 상기 캐비티와 가스 배출구를 유체적으로 연통하는 하나 이상의 벤트 유로를 갖는 사출 성형용 금형에 있어서, 상기 벤트 유로의 상기 캐비티와 상기 가스 배출구 사이 부분에, 상기 벤트 유로의 도입부의 단면적보다 큰 단면적을 가지는 가스 트랩 공간이 형성되고, 상기 가스 트랩 공간 내에는 상기 캐비티로부터 배출되는 가스를 흡착하는 흡착체가 구비되는 것을 특징으로 한다.

Description

사출 성형용 금형 {MOLD FOR INJECTION MOLDING}

본 발명은 사출 성형용 금형에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사출 성형 시 발생하여 외부로 배출되지 않고 금형 내부 공간에 잔존하는 탄화 가스를 흡착체로 흡착시켜 성형 품질을 향상시키는 사출 성형용 금형에 관한 것이다.

사출 성형은 가열에 의해 녹은 플라스틱 재료를 금형 속으로 사출시켜 고화 (固化) 또는 경화 (硬化) 시켜 성형품을 만드는 가공방법이다. 압출성형 (壓出成形) 과 함께 열가소성 수지 (熱可塑性樹脂) 의 중요한 성형법의 하나이며 열경화성 수지 (熱硬化性樹脂) 에서도 압출성형법에 비해 생산 속도가 빨라 대량생산이 가능하다.

일반적으로 성형용 금형은 두 개의 형판으로 구성되며, 이 형판에 융해된 고온의 성형재가 고압으로 충전되면, 충전된 성형재를 냉각시켜 원하는 형태의 제품을 생산한다. 이때, 형판은 충전된 성형재가 외부로 유출되는 것을 단속한다. 단속된 성형재는 형판의 냉각에 의하여 경화되면서 성형된다.

융해된 성형재가 형판의 캐비티 내에 주입될 때, 캐비티 내의 공기는 고온의 융해된 성형재에 의해서 탄화 가스로 변환된다. 이때, 변환되는 가스가 원활하게 배출되지 않으면, 캐비티 내에 성형재가 골고루 채워지지 않거나, 성형 제품에 번 마크 (burn mark) 가 발생하여 불량 제품이 생산된다. 따라서, 고품질의 성형 제품을 생산하기 위해서는 캐비티 내의 가스를 원활하게 배출시켜주어야 한다. 특히 도광판이나 PC 소재로 성형한 제품과 같이, 고도의 투명성을 필요로 하는 제품의 경우, 또는 글라스 성분이 다량으로 함유된 소재를 사용하여 제품을 성형할 경우, 공기 및 가스 배출이 더욱 중요하다.

이를 위해, 종래 기술들은, 금형에 가스를 유도하여 배출시킬 수 있는 가스연속배출회로가 포함되거나 (선행특허문헌 1 참조), 다수의 간극이 형성된 벤트 편이 포함되거나 (선행특허문헌 2 참조), 강제로 가스를 배출할 수 있는 진공 펌프 또는 노즐기가 이용된다 (선행특허문헌 2 및 3 참조).

이러한 종래 기술들은, 가스를 원활히 배출하여 성형 품질의 향상을 도모하고 있으나, 가스가 흐르는 벤트에 고착되는 탄화 가스 산화물을 제거하기 매우 어려운 문제점들을 수반하고 있다. 고착된 산화물이 제거되지 않을 경우 벤트 유량에 오차가 발생하며, 벤트가 고착된 산화물에 의해 부식된다. 이러한 산화물을 제거하기 위하여 섬유재 크리너를 이용하여 일일이 닦거나, 정밀 연마를 실시하기도 한다. 그러나, 이러한 제거 작업에 소요되는 시간이 상당하여 생산성이 저하되는 문제가 있다.

또한, 별도의 수단 없이 벤트 만을 통해 탄화 가스를 외부로 배출시키는 경우, 상당한 양의 탄화 가스가 여전히 금형 내부에 잔존하는 문제점이 있다. 이로 인해, 성형된 제품들은 부분적으로 웰드 라인 (weld line) 을 가질 뿐만 아니라, 불량한 표면 조도를 갖게 된다.

[선행특허문헌 1] KR10-2006-0072431A 공보 "성형용 금형" (2006.6.28) [선행특허문헌 2] KR10-2012-0027643A 공보 "적층형 벤트코어가 장착된 사출성형 금형" (2012.3.22) [선행특허문헌 3] KR10-2011-0024346A 공보 "사출기용 가스배출 노즐기" (2011.3.9)

본 발명은 전술한 종래의 사출 성형용 금형의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 금형 내의 가스 트랩 공간에 흡착체를 구비하여 벤트 유로를 통하여 배출되지 못한 잔여 탄화 가스들을 흡착체에 흡착되도록 함으로써, 잔여 탄화 가스들이 벤트에 고착되는 것이 방지되고 가스가 지속적으로 원활하게 배출되어, 보다 우수한 품질의 성형품을 제작할 수 있는 사출 성형용 금형을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 사출 성형용 금형은, 캐비티, 파팅면 및 캐비티와 가스 배출구를 유체적으로 연통하는 하나 이상의 벤트 유로를 갖는 사출 성형용 금형에 있어서, 벤트 유로의 캐비티와 가스 배출구 사이 부분에, 벤트 유로의 도입부의 단면적보다 큰 단면적을 가지는 가스 트랩 공간이 형성되고, 가스 트랩 공간 내에는 캐비티로부터 배출되는 가스를 흡착하는 흡착체가 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 가스 트랩 공간은 벤트 유로보다 폭이 넓게 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 인접하는 벤트 유로에 대응하는 가스 트랩 공간들이 서로 유체적으로 연통하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 흡착체는, 통기성 구조인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 흡착체는, 실리카 겔, 활성 탄소, 제올라이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 물질을 함유하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면 가스 트랩 공간에 적체된 탄화 가스를 흡착체로 흡착시킴으로써 탄화 가스 산화물의 고착을 방지하고 원활하게 가스를 배출함으로써 성형품의 품질을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사출 성형용 금형의 평면도 및 확대단면사시도이다.
도 2는 도 1의 사출 성형용 금형의 실물 사진이다.
도 3은 도 1의 사출 성형용 금형의 실물 사진이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

소자(elements) 도는 층이 다른 소자 또는 층"위(on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 도는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2구성요소일 수도 있음은 물론이다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 사출 성형용 금형에 대해 설명하기로 한다.

일반적인 사출 성형용 금형은 고정측 금형 및 가동측 금형을 포함한다. 고정측 금형은 고정측 설치판, 고정측 형판, 고정측 코어 등으로 구성되며, 이들은 체결 볼트 등에 의해 서로 고정 결합된다. 또한, 가동측 금형은 가동측 설치판, 가동측 형판, 가동측 코어, 스페이서 블록 등으로 구성되며, 이들은 체결 볼트 등에 의해 서로 고정 결합된다. 여기서, 고정측 코어 및 가동측 코어는 생략될 수 있으므로, 고정측 형판 및 가동측 형판은 각각 고정측 코어 및 가동측 코어를 포함하는 구성요소로 해석되어야 할 것이다.

고정측 금형 및 가동측 금형이 밀착되면, 고정측 형판 및 가동측 형판 사이에는 파팅 라인 (parting line) 이 형성되며, 가동측 형판이 고정측 형판에 밀착 형폐되면, 고정측 코어 및 가동측 코어 사이에는 제품이 성형되는, 제품 형상의 캐비티가 형성된다. 융해된 성형재가 캐비티 내로 주입되어 제품이 성형되고, 성형물이 냉각, 고화되면, 고정측 금형 및 가동측 금형이 형개되어 성형된 제품이 금형으로부터 나오게 된다.

본 명세서에서 설명되는 '사출 성형용 금형' 은, 고정측 금형 또는 가동측 금형에 대응한다. 구체적으로는, 이하에서 설명되는 실시예에서의 각 구성요소들은 고정측 형판 또는 가동측 형판에 형성되거나 포함된다는 점을 유의해야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사출 성형용 금형의 평면도 및 확대단면사시도이며, 도 2는 도 1의 사출 성형용 금형의 실물 사진이고, 도 3은 도 1의 사출 성형용 금형의 실물 사진이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 사출 성형용 금형은, 캐비티 (110), 파팅면 (120) 및 벤트 유로 (130) 를 가지며, 가스 트랩 공간 (140) 이 형성되고, 흡착체 (150) 가 구비된다.

본 발명의 일 실시예에서, 캐비티 (110) 는, 융해된 성형재가 고온, 고압으로 주입되어 충전되고, 성형물이 냉각, 고화되는 공간을 형성한다. 캐비티 (110) 의 형태는 제작하려는 제품의 형태에 대응한다. 또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 캐비티 (110) 의 주위를 둘러싸는 파팅면 (120) 은, 캐비티 (110) 내부 공간과 외부를 구획하며, 이로써 성형재는 캐비티 (110) 내에서 외부로 유출되지 않고 성형될 수 있다.

캐비티 (110) 에 주입되는 성형재는, 열가소성 플라스틱 또는 열경화성 플라스틱 등과 같은 수지, 또는 실리콘이나 게르마늄과 같은 반도체용 재료일 수 있다. 각 성형재들은 캐비티 (110) 내로 주입되어 성형되기 위해 융해되어야 하며, 이에 따라 금형의 재질은 각 성형재들의 녹는 점이 상이한 점이 고려되어 해당 녹는 점에서 변형이 적고 내구성이 우수한 재질로 선택될 수 있다.

벤트 유로 (130) 는, 캐비티 (110) 와 가스 배출구 (170) 를 유체적으로 연통한다. 도 1을 참조하면, 캐비티 (110) 와, 파팅면 (120) 의 외부와 접하는 부분에 형성되는 가스 배출구 (170) 는, 벤트 유로 (130) 에 의하여 서로 유체적으로 연통된다. 벤트 유로 (130) 는, 하나 이상 형성되며, 반드시 캐비티 (110) 로부터 가스 배출구 (170) 까지 일직선으로 형성될 필요는 없으며, 도 1에 도시된 바와 같이, 일부는 캐비티 (110) 로부터 후술할 가스 트랩 공간 (140) 까지 연장되고, 나머지는 가스 트랩 공간 (140) 으로부터 외부까지 연장되면 충분하다. 즉, 본 실시예에서와 같이, 벤트 유로 (130) 는, 결과적으로 캐비티 (110) 와 가스 배출구 (170) 를 유체적으로 연통하면 충분하다.

벤트 유로 (130) 는, 가스만이 드나들 수 있고 성형재가 유입되지 않게 형성되어야 한다. 따라서, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서의 벤트 유로의 도입부 (130a) 는, 나머지 벤트 유로 (130b) 에 비해 폭이 상대적으로 좁게 형성되어, 캐비티 (110) 내에 충전된 성형재가 벤트 유로 (130) 로 유입되는 것이 차단된다. 이때, 고정측 형판 및 가동측 형판이 형폐되면서 이루어지는 벤트 유로의 도입부 (130a) 의 폭은, 성형재의 점도 등이 고려되어 설계될 수 있다. 예를 들면, 성형재의 점도가 높을 경우 성형재의 표면 장력이 크므로, 벤트 유로의 도입부 (130a) 의 폭이 상대적으로 크게 형성되어도 성형재가 벤트 유로 (130) 로 유출되지 않을 것이다.

가스 트랩 공간 (140) 은, 캐비티 (110) 로부터 발생하여 외부로 배출되지 못하고 캐비티 (110) 내에 잔존하는 가스를 트랩 (trap) 하는 공간이다. 캐비티 (110) 로부터 배출되지 못한 가스는, 가스 트랩 공간 (140) 의 단면적이 벤트 유로 (130) 의 단면적보다 크며, 가스 트랩 공간 (140) 내에서 가스가 후술할 흡착체 (150) 에 흡착됨으로써, 캐비티 (110) 로부터 가스 트랩 공간 (140) 측으로 지속적으로 배출될 수 있다.

가스 트랩 공간 (140) 은, 벤트 유로 (130) 의 캐비티 (110) 와 가스 배출구 (170) 사이 부분에 형성되며, 벤트 유로 (130) 의 단면적보다 큰 단면적을 가진다. 여기서 단면적이라 함은, 캐비티 (110) 로부터 외부를 향하는 가스 흐름 방향에 대하여 대체로 수직한 단면의 면적을 지칭한다. 따라서, 본 실시예에서의 가스 트랩 공간 (140) 은, 가스 흐름 방향에 대하여 수직한 도관의 형태로서, 가스 흐름 방향에 수직한 방향으로 길게 형성된 단면을 가진다. 이와 달리, 각각의 벤트 유로 (130) 에 대응하는 가스 트랩 공간 (140) 이 도 1과 같이 서로 유체적으로 연통되지 않더라도, 가스 트랩 공간 (140) 각각의 단면적이 벤트 유로 (130) 각각의 단면적 보다 큰 단면적을 가지면 충분하다. 예를 들면, 본 발명의 다른 실시예에서, 가스 트랩 공간은, 도관의 형상을 갖는 벤트 유로 (130) 의 중간 부분이 가스 흐름 방향에 수직한 방향으로 돌출됨으로써 벤트 유로 (130) 각각에 분리되어 형성될 수도 있다. 하지만, 도 1에 도시된 바와 같이, 인접하는 벤트 유로 (130) 에 대응하는 가스 트랩 공간 (140) 들이 서로 유체적으로 연통되는 것이 가스 트랩 공간 (140) 전체에 가스가 고르게 분포될 수 있는 점에서 바람직하다. 가스가 고르게 분포됨으로써, 후술할 흡착체 (150) 와의 반응률이 증가하며 가스의 흐름도 원활하여 성형 품질이 향상되는 효과를 거둘 수 있다.

흡착체 (150) 는, 가스 트랩 공간 (140) 내에 구비되어 캐비티 (110) 로부터 배출되는 가스를 흡착한다. 한편, 도 1의 확대단면사시도에서, 흡착체 (150) 는, 벤트 유로 (130) 및 가스 트랩 공간 (140) 의 구조의 설명을 위해 도시되지 않았으며, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 가스 트랩 공간 (140) 내에 배치된다는 점에 유의해야 한다. 본 발명의 일 실시예와 같이, 흡착체 (150) 는, 가스와의 반응률을 증가시키도록 표면적이 넓을수록 좋으며, 이러한 점에서 통기성 구조인 것이 바람직하다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 흡착체 (150) 는, 그물망이 얽혀 있는 구조, 즉 철 수세미와 같은 구조일 수 있으며, 기타 다양한 다공성 구조일 수도 있다.

이러한, 흡착체 (150) 는, 가스 트랩 공간 (140) 내에 빽빽하게 구비될수록, 캐비티 (110) 내에 잔존하고 있는 가스와 보다 많이 반응할 수 있다. 다만, 일정한 정도의 가스 흐름이 유지되어야 가스가 외부로 지속적으로 배출될 수 있으므로, 흡착체 (150) 의 빽빽한 정도 및 통기율은 이러한 점을 고려하여 결정될 수 있다.

또한, 흡착체 (150) 에 흡착될 수 있는 탄화 가스의 양이 한정적이므로, 본 실시예에서의 흡착체 (150) 는 주기적으로 교체될 필요가 있다. 다만, 흡착체 (150) 를 가스 트랩 공간 (140) 으로부터 꺼내어 별도로 세척하고 다시 사용하는 것도 가능하다. 또한, 흡착체 (150) 의 탄화 가스 흡착력을 유지시킬 수 있는 다양한 방법들이 적용될 수 있다. 금형 (100) 과 분리가능한 본 발명의 흡착체 (150) 를 사용함으로써, 금형 (100) 자체에 대해 손상을 주지 않고 성형 품질을 향상시킬 수 있다.

캐비티 (110) 에 융해된 성형재가 주입되면, 이로 인해 캐비티 (110) 내부에 잔존하던 공기는 탄화 가스로 변화된다. 이때 발생하는 탄화 가스로는, 부탄 (butane), 아크릴로니트릴 (acrylonitrile), 부탄올, 벤젠, 톨루엔 등이 있다. 이러한 탄화 가스가 흡착될 수 있도록, 본 실시예에서의 흡착체 (150) 는, 실리카 겔, 활성 탄소, 제올라이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 물질을 함유할 수 있다. 특히, 본 실시예에서의 제올라이트는, 천연 제올라이트, 합성 제올라이트 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 또한, 천연 또는 합성 제올라이트는 파우자사이트 (faujasite), 차바자이트 (chabazite), 제올라이트 X, 제올라이트 Y 또는 이들의 혼합물일 수도 있다. 그러나, 흡착체 (150) 의 재질은 이에 한정되지 않으며, 천 재질 등 탄화 가스가 흡착될 수 있는 다양한 재질일 수 있다.

상술한 바와 같이, 외부로 배출되지 못하고 캐비티 (110) 내에 잔존하는 가스는, 가스 트랩 공간 (140) 에 트랩 되고, 흡착체 (150) 의 표면에 흡착된다. 이로써, 본 발명의 일 실시예에 따른 사출 성형용 금형 (100) 은, 성형품의 품질에 악영향을 미치는 잔여 탄화 가스들을 흡착시킴으로써 성형 품질의 개선을 도모할 수 있다. 또한, 금형 (100) 자체로부터 분리가능한 흡착체 (150) 를 사용함으로써, 금형 (100) 자체에 손상을 주지 않고 흡착물을 제거할 수 있으며, 흡착체 (150) 자체를 교체하여 사용할 수도 있어, 금형 (100) 의 유지 및 보수에 드는 시간 및 비용을 절감할 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

110…캐비티
120…파팅면
130, 130a, 130b…벤트 유로
140…가스 트랩 공간
150…흡착체
170…가스 배출구
100…사출 성형용 금형

Claims (6)

1. 캐비티, 파팅면 및 상기 캐비티와 가스 배출구를 유체적으로 연통하는 하나 이상의 벤트 유로를 갖는 사출 성형용 금형에 있어서,
   상기 캐비티를 둘러싸는 파팅면에는 상기 캐비티로부터 배출되는 가스를 흡착하는 흡착체가 구비되는 가스 트랩 공간이 형성되고,
   상기 벤트 유로는,
   상기 파팅면의 내측에 형성되고, 상기 캐비티와 상기 가스 트랩 공간을 연통하는 도입부, 및
   상기 파팅면의 외측에 형성되고, 상기 가스 트랩 공간과 상기 가스 배출구를 연통하는 나머지 벤트 유로를 포함하는, 사출 성형용 금형.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 가스 트랩 공간은 상기 벤트 유로를 통과하는 가스의 흐름 방향에 대하여 수직한 방향으로 길게 연장되어 형성되는 것을 특징으로 하는, 사출 성형용 금형.
3. 제2 항에 있어서,
   상기 벤트 유로는 2 이상 구비되고,
   상기 2 이상의 벤트 유로에 대응하는 각 상기 가스 트랩 공간은 서로 유체적으로 연통되도록 형성되는 것을 특징으로 하는, 사출 성형용 금형.
4. 제3 항에 있어서,
   상기 가스 트랩 공간은,
   상기 파팅면을 따라 상기 캐비티 및 상기 벤트 유로의 도입부를 둘러싸며, 4면으로 연속하여 유체적으로 연통되어 형성되는 것을 특징으로 하는, 사출 성형용 금형.
5. 제1 항에 있어서,
   상기 흡착체는, 실리카 겔, 활성 탄소, 제올라이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 물질을 함유하는 것을 특징으로 하는, 사출 성형용 금형.
6. 제1 항에 있어서,
   상기 흡착체는,
   상기 가스 트랩 공간과 분리 가능하게 상기 가스 트랩 공간에 구비되는 것을 특징으로 하는, 사출 성형용 금형.

Images