KR101716300B1

KR101716300B1 - 사출성형기의 실린더 가열장치

Info

Publication number: KR101716300B1
Application number: KR1020150162637A
Authority: KR
Inventors: 홍성준
Original assignee: (주)엠피코
Priority date: 2015-11-19
Filing date: 2015-11-19
Publication date: 2017-03-14

Abstract

본 발명은 호퍼로 투입된 플라스틱 재료를 실린더를 통해 용융시킨 후 금형기에 의해 사출물을 성형하는 사출성형기에 있어서, 실린더(4)의 외주연을 감싼 상태에서 전류를 공급하여 실린더(4)를 직접적으로 가열함으로써 실린더(4) 내측의 플라스틱 재료를 용융시키는 금속배관(6)과, 전류가 흐르는 금속배관(6)이 서로 접촉하여 단락이 발생하지 않도록 움직임을 고정함과 함께 설치된 금속배관(6) 전체를 감싸 단열과 절연기능을 갖는 지지층(8)과, 상기 금속배관(6)에 의한 가열 효율을 높이기 위해 금속배관(6)이 설정된 온도를 유지할 수 있도록 금속배관(6) 내측에 유체를 공급하여 순환시킴으로써 금속배관(6)을 냉각시키는 냉풍공급부(10)와, 상기 냉풍공급부(10)를 통해 금속배관(6)으로 순환되어 가열된 유체를 플라스틱 재료를 건조시키기 위해 호퍼(22)로 공급하는 열풍순환부(16)로 구성함으로써 실린더의 가열효율이 우수하면서도 별도의 건조장치를 설치하지 않고도 호퍼를 통해 공급되는 플라스틱 재료를 효과적으로 건조시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

사출성형기의 실린더 가열장치{CYLINDER HEATING APPARATUS OF INJECTION MOLDING MACHINE}

본 발명은 사출성형기의 실린더를 가열하여 플라스틱 재료를 용융시키기 위한 사출성형기의 실린더 가열장치에 관한 것이다.

일반적으로 사출성형기는 원통형의 실린더가 구비되고, 상기 실린더의 선단부에는 내부에서 용융된 플라스틱 재료가 토출되는 노즐이 설치되며, 토출된 노즐은 금형장치와 연결되어 사출성형하게 된다.

실린더 내부에는 왕복운동하는 스크류가 장착되고, 후단에는 스크류를 구동하기 위한 유압실린더와 회전모터 등이 설치된다.

실린더의 상부에는 실린더 내측으로 유입되는 플라스틱 재료를 공급하는 호퍼가 설치되며, 상기 실린더의 외주면에는 호퍼로부터 공급된 플라스틱 재료를 고온으로 가열하여 용융시키기 위한 가열장치가 구비된다.

즉, 호퍼로부터 공급된 플라스틱 재료를 실린더에서 용융시켜 노즐을 통해 토출하여 금형장치를 통해 사출성형이 되는 것이다.

이중 실린더 내측의 플라스틱 재료를 용융시키기 위해 종래에는 밴드히터를 실린더의 외주면에 다수 설치하여 실린더를 가열함으로써 내부의 플라스틱 재료를 용융시켜왔다.

하지만, 밴드히터에 의해 실린더를 가열하는 것은 외부로 방출하는 열이 많아 효율이 떨어져 전력소모가 크고, 방출열에 의한 작업장의 온도상승으로 인해 작업이 어려우며, 밴드히터가 외부로 노출된 상태이므로 안전사고가 발생할 우려가 있는 것이다.

공개특허공보 제10-2014-89737호, '고주파 유도가열을 이용한 실린더 히팅장치'

따라서 본 발명의 목적은 전기절약 및 열효율을 높이면서 안전사고를 예방할 수 있는 사출성형기의 실린더 가열장치를 제공하는데에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 플라스틱 재료를 용융시키면서 실린더 외부로 자연발생되어 버려진 열을 이용하기 위해 금속배관 내부에 통과시켜 데워진 기체류를 호퍼에 공급하여 원재료를 건조시킴으로써 별도의 건조장치를 설치하지 않도록 하며, 실린더 온도를 낮추기 위해 액체류나 기체류를 금속배관 내에 통과시켜 온도를 낮추므로 별도의 실린더 냉각장치를 설치하지 않도록 하는데에 있다.

상기의 목적에 따른 본 발명은 호퍼로 투입된 플라스틱 재료를 실린더를 통해 용융시킨 후 금형기에 의해 사출물을 성형하는 사출성형기에 있어서, 실린더(4)의 외주연을 감싼 상태에서 전류를 공급하여 실린더(4)를 직접적으로 가열함으로써 실린더(4) 내측의 플라스틱 재료를 용융시키는 금속배관(6)과, 전류가 흐르는 금속배관(6)이 서로 접촉하여 단락이 발생하지 않도록 움직임을 고정함과 함께 설치된 금속배관(6) 전체를 감싸 단열과 절연기능을 갖는 지지층(8)과, 상기 금속배관(6)에 의한 가열 효율을 높이기 위해 금속배관(6)이 설정된 온도를 유지할 수 있도록 금속배관(6) 내측에 유체를 공급하여 순환시킴으로써 금속배관(6)을 냉각시키는 냉풍공급부(10)와, 상기 냉풍공급부(10)를 통해 금속배관(6)으로 순환되어 가열된 유체로 플라스틱 재료를 건조시키기 위해 호퍼(22)로 공급하는 열풍순환부(16)로 구성하여 금속배관(6) 내로 공기나 물을 통과시켜 실린더(4)의 온도변화를 쉽게 조절함을 특징으로 한다.

본 발명은 사출성형기의 실린더 외주연에 금속배관을 감고 전류를 공급하여 실린더를 고온으로 직접 가열함으로써 열손실없이 효율적으로 실린더를 가열할 수 있는 효과가 있다.

또한, 석고나 몰탈로 금속배관을 감싸 고정함으로써 단락을 방지할 수 있고, 단열기능에 의해 열이 외부로 방출되는 것을 줄일 수 있어 효율이 우수하고 작업환경이 개선되는 것이며, 금속배관이 외부로 노출되지 않아 안전사고를 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 가열된 금속배관 내에 냉풍을 공급하여 냉각시킴으로써 금속배관이 필요이상으로 가열되어 효율이 떨어지는 것을 방지할 수 있으며, 금속배관을 통과하면서 가열된 열풍으로 플라스틱 재료를 건조시키도록 순환시킴으로써 별도의 건조장치를 설치하지 않아 사출성형기의 설비를 간소화하여 에너지 소비를 줄임과 동시에 사출 실린더의 온도조절을 쉽게 할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 사출성형기의 실린더 가열장치의 구성도,
도 2는 도 1의 상세 사시구성도,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 실린더 가열장치를 이용하여 플라스틱 재료를 건조시키는 구성을 보여주는 블럭도,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 금형기의 구성을 보여주는 도면,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 건조부가 설치된 구성을 보여주는 도면.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.

설명에 앞서 사출성형기의 일반적인 구성에 대해서는 설명을 생략하거나 도면에 개략적으로 도시하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 실린더 가열장치가 설치된 사출성형기의 전체구성을 개략적으로 도시한 도면이며, 도 2는 본 발명의 요부를 상세하게 도시한 사시도이다.

이를 참조하여 설명하면, 실린더(4)의 외주연을 감싼 상태에서 전류를 공급하여 실린더(4)를 직접적으로 가열함으로써 실린더(4) 내측의 플라스틱 재료를 용융시키는 금속배관(6)과, 전류가 흐르는 금속배관(6)이 서로 접촉하여 단락이 발생하지 않도록 움직임을 고정함과 함께 설치된 금속배관(6) 전체를 감싸 단열과 절연기능을 갖는 지지층(8)과, 상기 금속배관(6)에 의한 가열 효율을 높이기 위해 금속배관(6)이 설정된 온도를 유지할 수 있도록 금속배관(6) 내측에 유체를 공급하여 순환시킴으로써 금속배관(6)을 냉각시키는 냉풍공급부(10)와, 상기 냉풍공급부(10)를 통해 금속배관(6)으로 순환되어 가열된 유체로 플라스틱 재료를 건조시키기 위해 호퍼(22)로 공급하는 열풍순환부(16)로 구성한다.

본 발명은 호퍼(22)를 통해 실린더(4)로 공급되는 플라스틱 재료를 용융시켜 금형기(26)로 공급하기 위해 실린더(4)의 외주연을 따라 금속배관(6)을 설치한 후 전류를 흘려 금속배관(6)을 가열시킴으로써 실린더(4)를 직접 가열하여 내부의 플라스틱 재료를 용융시키게 된다. 일 실시 예로서 상기 금속배관(6)은 동파이프일 수 있다.

실린더(4)의 외주연에 감는 금속배관(6)의 설치간격은 금속배관(6) 지름의 1/2이내로 설치하는 것이 좋다. 금속배관(6)의 설치간격이 너무 넓으면 금속배관(6)에 의한 실린더(4) 가열효율이 떨어지게 된다.

상기 금속배관(6)은 전류가 흐르는 상태임에 따라 서로 접촉하여 단락이 발생할 수 있으며, 본 발명에서는 실린더(4)의 외주연에 감긴 금속배관(6)을 지지층(8)에 의해 움직임을 고정함으로써 이를 방지할 수 있다.

지지층은(8)은 절연기능을 가짐에 따라 금속배관(6)을 실린더(4)에 감은 상태에서 지지층(8)을 실린더(4)의 외주연에 형성함으로써 금속배관(6)이 움직이지 못하게 하여 단락을 방지할 수 있는 것이다.

또한, 금속배관(6)을 감은 실린더(4)에 지지층(8)으로 외피를 형성함에 따라 단열의 효과도 있게 된다.

즉, 지지층(8)에 의해 금속배관(6)의 열이 외부로 방출되는 것을 방지할 수 있어 효율적으로 실린더(4)를 가열할 수 있고, 지지층(8)이 단열재의 역할을 함에 따라 안전사고를 방지할 수 있는 것이다. 필요에 따라서는 열효율을 더 높이기 위해 별도의 단열재를 지지층(8)위에 다시 구비하는 것도 가능하다.

상기에서는 금속배관(6)의 단락을 방지하기 위해 지지층(8)을 형성하여 금속배관(6)을 고정함으로써 서로 접촉하지 않도록 하였으나, 금속배관(6)의 외면에 절연소재를 구비하여 절연시키는 것도 가능하다.

일 예로서, 금속배관(6)의 절연을 위해 튜브형태의 절연피복을 씌워 금속배관(6)을 감싸도록 설치할 수 있으며, 금속배관(6)에 에나멜 코팅하여 절연되게 하는 것도 가능하다.

상기 지지층(8)의 예로는, 실린더의 외주연에 석고나 내열 몰탈을 몰딩함으로써 단열과 절연기능을 가짐과 함께 진동으로 인해 발생할 수 있는 금속배관(6)의 손상을 방지할 수 있다.

금속배관(6)은 고주파에 의해 가열됨에 따라 진동이 발생하게 되며, 이러한 고주파 진동에 의해 금속배관(6) 뿐만 아니라 실린더(4)에 손상이 가해질 수 있음에 따라 금속배관(6)의 진동을 고정하기 위해 석고나 내열 몰탈을 실린더(4) 상부에 타설함으로써 금속배관(6)의 팽창은 물론 금속배관(6)의 수명이 영구적으로 유지할 수 있게 된다.

이외에도 실린더(4) 외주연에 감긴 금속배관(6)의 움직임을 고정할 수 있는 재료이면 어느 것이든 사용이 가능하다.

본 발명에서는 전류를 공급하여 가열된 금속배관(6)의 온도제어를 위해 금속배관(6) 내측에 기체나 액체 등의 유체를 공급하는 냉풍공급부(10)를 실린더(4) 일측에 설치할 수 있다.

일반적으로 플라스틱 재료(예를 들면 PP, PE, PET 등)는 용융온도가 130~150℃정도이며, 실린더(4)를 가열하기 위해 설치한 금속배관은(6)은 250~300℃에 근접하는 온도로 가열된다.

하지만 금속배관(6)이 너무 고온으로 올라가면 소모되는 전류에 비해 플라스틱 재료를 용융시키는 효율은 떨어져 전력소비가 증가하는 것은 물론 금속배관(6)의 재료 특성이 변하여 금속배관(6)의 수명이 단축된다.

이를 위해 실린더(4)와 금속배관(6) 사이에 보온재를 사용하여 일정한 온도를 유지시켜줄 수도 있다.

또한, 일정한 전압이 공급되는 경우 전류는 온도가 상승하면 저항 증가에 따라 전류의 흐름이 원활하지 못하게 되어 필요 이상의 고온으로 금속배관(6)이 가열되면 효율이 떨어지게 된다.

본 발명에서는 가열되는 금속배관(6)의 내측으로 기체 또는 액체류를 공급하여 순환시킴으로써 금속배관(6)이 필요 이상의 온도로 상승하지 않도록 냉각시켜 줌으로써 플라스틱 재료를 녹이는 효율을 높일 수 있는 것이다.

도 3을 참조하면, 실린더(4)의 일측에는 냉풍공급부(10)를 설치하여 실린더(4)의 외주연을 깜싸고 설치되는 금속배관(6)의 입구와 연결된 공급관(14)을 통해 냉풍을 금속배관(6) 내측으로 공급하여 순환시킴으로써 금속배관(6)을 냉각시키게 된다. 상기 냉풍공급부(10)는 에어펌프(12)일 수 있다.

상기 냉풍공급부(10)의 일측에는 금속배관(6)을 순환하여 가열된 유체를 다시 호퍼(22)로 공급하여 플라스틱 재료를 건조시키기 위한 열풍순환부(16)를 설치할 수 있다.

사출성형기(100)에는 플라스틱 재료를 실린더(4)에 공급하여 용융시키기 전에 칩상태의 재료에 묻은 물기를 제거하기 위해 고온의 열풍으로 칩을 건조시키는 건조장치를 설치하여 사용하고 있다.

본 발명에서는 열풍기와 같은 별도의 건조장치를 설치하지 않고 금속배관(6)을 냉각시키기 위해 공급된 냉풍이 금속배관(6)을 순환한 후 고온으로 가열되어 토출된 열풍을 호퍼(22)로 이송하여 공급함으로써 플라스틱 재료를 건조시키도록 구성한다.

실린더(4)에 감겨진 금속배관(6)의 출구에는 가열된 열풍을 수집하기 위한 이송관(18)을 연결하여 토출되는 열풍을 수집하게 된다.

본 발명의 일 실시 예로서, 실린더(4)의 외주연에 구간별로 금속배관(6)을 감아 설치할 수 있으며, 각각의 금속배관(6) 설치구간별로 토출되는 열풍을 일괄 수집하기 위한 이송관(18)을 설치하는 것이 바람직하다.

이송관(18)을 통해 수집된 열풍은 에어브로워(20)를 이용하여 호퍼(22)로 공급함으로써 플라스틱 재료를 실린더(4)로 투입하기 전에 가열된 열풍을 이용하여 건조시킬 수 있도록 한다.

즉, 별도의 건조장치를 설치하여 열풍을 공급하지 않아도 됨에 따라 사출성형기(100)의 설비가 간편해지고 에너지를 절감할 수 있으며 그에 따라 제조원가를 줄일 수 있이다. 또한, 금속배관(6)을 순환하여 고온으로 가열된 열풍으로 플라스틱 재료를 건조시킴에 따라 건조가 효율적으로 이루어져 사출제품의 품질도 우수해지는 것이다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 금형기(26)의 구성을 보여주는 도면이다.

일반적으로 금형기(26) 내에는 가열 통체(28)가 구비되며, 통체(28) 내에는 유체가 채워진 상태에서 이를 가열하여 금형기(26)의 내부에서 순환펌프에 의해 순환되면서 금형기(26)를 일정한 온도로 유지시켜준다.

실린더(2)의 가열에 의해 녹은 플라스틱 재료가 상대적으로 차가운 금형기(26)로 공급되면 사출물의 표면이 급격한 냉각에 의해 기포가 발생할 수 있음에 따라 금형기(26)를 일정한 온도로 유지시켜주는 것이 필요하다.

이를 위해 금형기(26) 내에는 가열파이프(30)가 설치된 통체(28)를 구비하며, 통체(28) 내의 가열파이프(30)를 직접 가열하여 내부의 유체, 바람직하게는 물이나 기름을 일정 온도로 유지시킨 상태에서 이를 순환시키게 되는 것이다.

통체(28) 내부에 일반히터로 직접가열하면 전력소모가 많을 뿐만 아니라 물이나 기름과 직접 접촉하게 되어 자주 단선이 발생함과 함께 누전으로 인한 안전사고가 발생할 우려가 있는 것이다.

본 발명에서는 금형기(26)에 설치된 통체(28) 내의 물이나 기름을 가열하기 위해 통체(28) 내에 가열파이프(30)를 설치한 상태에서 통체(28)의 외면에는 고주파유도코일(32)을 감아 설치함으로써 가열파이프(30)를 간접가열하게 된다.

상기 고주파유도코일(32)에 의한 고주파가열로 가열파이프(30)가 간접가열됨에 따라 내부의 물이나 기름이 가열되며, 가열된 물이나 기름은 순환펌프에 의해 금형기(26) 내에서 순환되어 금형기(26)가 일정한 온도로 유지될 수 있는 것이다.

상기 통체(28)는 플라스틱이나 비자성 스테인레스로 형성하고, 상기 가열파이프(30)는 자성 스테인레스나 자성금속으로 형성할 수 있다.

통체(28)를 플라스틱이나 비자성 스레인레스 재질로 형성하면 부식이 되지 않아 녹물이 발생하지 않고 그로 인해 사출금형의 녹도 발생하지 않으며, 누전으로 인한 안전사고를 방지할 수 있다. 또한, 통체(28) 내의 가열파이프(30)를 자성 스테인레스 재질로 형성하면 산화부식으로 인한 파손이 발생하지 않아 반영구적으로 사용이 가능하다.

고주파유도코일(32)에 의해 가열파이프(30)를 간접가열함에 따라 열손실이 줄어들고 가열파이프(30)가 물과 기름에 접촉되어 전류가 직접 흐르지 않으므로 감전사고의 발생을 방지할 수 있다.

상기 통체(28)의 외측에 고주파유도코일(32)을 감은 후에는 열효율을 높이기 위해 단열재를 더 구비할 수도 있다.

본 발명에서는 금속배관(6)을 순환한 고온의 열풍으로 플라스틱 재료를 건조시키는 구성이나 필요에 따라 건조효율을 높이기 위해 별도의 건조부(34)를 호퍼(22)의 일측에 설치할 수 있다.

도 5를 참조하면, 호퍼(22)의 일측에는 플라스틱 재료를 실린더에 공급하는 과정에서 고온으로 가열된 열풍을 이용하여 플라스틱 재료를 건조시키기 위한 건조부(34)를 설치할 수 있다.

상기 건조부(34)는 내측에 가열파이프(36)를 설치한 상태에서 외면에는 고주파유도코일(38)을 감아 설치하며, 고주파가열에 의해 내측의 가열파이프(36)를 간접가열함에 따라 외부에서 공급된 공기가 가열된다.

가열된 열풍은 송풍기에 의해 플라스틱 재료가 투입되는 호퍼(22)로 공급되어 플라스틱 재료를 건조시키게 되는 것이다.

상기 건조부(34)의 외측에 고주파유도코일(32)을 감은 후에는 열효율을 높이기 위해 단열재를 더 구비할 수도 있다.

상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위 및 그 특허청구범위와 균등한 것에 의해 정해져야 한다.

(2)-- 실린더 가열장치 (4)-- 실린더
(6)-- 금속배관 (8)-- 지지층
(10)-- 냉풍공급부 (12)-- 에어펌프
(14)-- 공급관 (16)-- 열풍순환부
(18)-- 이송관 (20)-- 에어브로워
(22)-- 호퍼 (24)-- 유압장치
(26)-- 금형기 (28)-- 통체
(30)-- 가열파이프 (32)-- 고주파유도코일
(34)-- 건조부 (36)-- 가열파이프
(38)-- 고주파유도코일 (100)-- 사출성형기

Claims

호퍼로 투입된 플라스틱 재료를 실린더를 통해 용융시킨 후 금형기에 의해 사출물을 성형하는 사출성형기에 있어서,
실린더(4)의 외주연을 감싼 상태에서 전류를 공급하여 실린더(4)를 직접적으로 가열함으로써 실린더(4) 내측의 플라스틱 재료를 용융시키는 금속배관(6)과,
전류가 흐르는 금속배관(6)이 서로 접촉하여 단락이 발생하지 않도록 움직임을 고정함과 함께 설치된 금속배관(6) 전체를 감싸 단열과 절연기능을 갖는 지지층(8)과,
상기 금속배관(6)에 의한 가열 효율을 높이기 위해 금속배관(6)이 설정된 온도를 유지할 수 있도록 금속배관(6) 내측에 유체를 공급하여 순환시킴으로써 금속배관(6)을 냉각시키는 냉풍공급부(10)와,
상기 냉풍공급부(10)를 통해 금속배관(6)으로 순환되어 가열된 유체로 플라스틱 재료를 건조시키기 위해 호퍼(22)로 공급하는 열풍순환부(16)로 구성함을 특징으로 하는 사출성형기의 실린더 가열장치.
제1항에 있어서,
상기 냉풍공급부(10)는 금속배관(6)의 입구와 연결된 공급관(14)을 통해 금속배관(6)의 내부로 유체를 공급하는 에어펌프(12)를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 사출성형기의 실린더 가열장치.
제1항에 있어서,
상기 열풍순환부(16)는 금속배관(6)의 출구에서 토출되는 열풍을 수집하는 이송관(18)과, 상기 이송관(18)을 통해 수집된 고온의 열풍으로 플라스틱 재료를 건조시키기 위해 호퍼(22)로 순환시키는 에어브로워(20)를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 사출성형기의 실린더 가열장치.
제1항에 있어서,
상기 금속배관(6)의 외주연에는 절연을 위해 튜브형 절연피복과 에나멜 코팅 중 어느 하나를 형성함을 특징으로 하는 사출성형기의 실린더 가열장치.
제1항에 있어서,
상기 금속배관(6)의 설치간격은 금속배관(6) 지름의 1/2이내로 설치함을 특징으로 하는 사출성형기의 실린더 가열장치.
제1항에 있어서,
상기 지지층(8)은 석고, 내열 몰탈 중 어느 하나 인 것을 특징으로 하는 사출성형기의 실린더 가열장치.
제1항에 있어서,
상기 금형기(26) 내에는 금형기(26)의 온도를 일정하게 유지할 수 있도록 가열 통체(28)를 구비하되, 상기 가열 통체(28)의 외측에는 가열파이프(30)를 간접가열하여 유체의 온도를 높이기 위한 고주파유도코일(32)을 설치함을 특징으로 하는 사출성형기의 실린더 가열장치.
제1항에 있어서,
상기 호퍼(22)의 일측에는 건조부(34)를 포함하여 구성하되, 상기 건조부(34)에는 가열파이프(36)를 간접가열하여 외부에서 공급되는 공기를 가열하기 위한 고주파유도코일(38)을 설치함을 특징으로 하는 사출성형기의 실린더 가열장치.