KR101773561B1 - 사출금형장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사출금형장치에 관한 것으로서, 상호 결합되어 소정의 캐비티를 형성하며, 상기 캐비티 내에 용융된 수지가 주입되어 제품 성형시 발생되는 가스가 배출되기 위해 상기 캐비티에 연통되도록 다수의 가스배출구가 형성된 제1 및 제2금형과, 상기 가스배출구에 각각 삽입되며, 상기 가스배출구로 상기 수지가 유입되는 것을 방지하되, 상기 가스는 통과될 수 있도록 통과유로가 형성된 다수의 가스배출핀과, 상기 가스배출핀들에 연결되어 상기 가스배출핀을 통해 상기 캐비티 내의 가스를 강제배출시키는 가스배출부를 구비한다.
본 발명에 따른 사출금형장치는 사출금형의 수명단축과 성형제품의 불량의 원인이 되는 용융수지에 포함된 가스를 사출금형의 형합이 이루어진 후, 용융수지의 충진시에 제거함으로서 양질의 사출성형 제품을 생산할 수 있다.

Description

사출금형장치{Injection mold apparatus}

본 발명은 사출금형장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 제품 성형시 캐비티 내에 발생하는 가스를 외부로 강제배출할 수 있는 가스배출부가 마련된 사출금형장치에 관한 것이다.

일반적으로, 사출금형은 성형품이 요구하는 형상, 치수 및 강도 등을 만족하기 위하여 성형능력이 좋고, 내구성을 갖도록 제작한다. 이러한, 사출금형은 성형품에 웰드라인이나 싱크마크가 생기지 않도록 고려하여야 한다.

사출성형은 용융된 수지를 상,하부금형의 형합으로 형성된 캐비티에 충진시킴으로써 제품을 성형하고 이를 취출하는 일련의 과정을 통해 이루어진다.

그런데 성형이 이루어질 때, 캐비티내에 가스가 있으면 용융수지의 충진으로 인하여 캐비티 내부의 압력이 올라가 사출금형에 무리한 힘이 가해져 금형의 수명이 단축된다. 또한 캐비티에 남아있는 가스는 제품에 엠보싱 현상을 야기시키거나 높은 압력으로 인하여 발화해서 제품에 결함을 발생시키기 때문에 제품 불량의 원인이 된다.

이와 같은 문제를 고려하여 대한민국 등록실용신안공보 제 20-0250817호에는 사출금형 내 공기빼기용 자동제어시스템이 개시되어있다. 상기 사출금형 내 공기빼기용 자동제어시스템은 하나의 밀폐된 가스탱크에 두 개의 구멍을 뚫어 흡입호스와 배기호스를 각각 연결한 후, 흡입호스에는 압력계와 솔레노이드밸브를 장착하고 배기호스에는 압력스위치와 판 첵크밸브를 장착한다. 배기호스의 끝단에는 베인펌프를 연결하여, 베인펌프를 구동시키면 흡입호스 쪽으로부터 공기가 흡입되어 베인펌프의 토출호스를 통해 토출할 수 있는 구조로 되어있다.

이때, 흡입호스쪽을 막을 경우 가스탱크 내부는 베인펌프의 작동에 의해 -760㎜Hg 까지 내려갈 수 있도록 하고 이 압력보다 더 낮은 압력이 되면 압력스위치의 신호에 따라 베인펌프는 정지되고 솔레노이드 밸브도 닫히도록 한다. 이러한 구성을 통해서 사출성형 작업시 사출금형 내 성형부로 사출물을 투입할 때, 성형부에 연결된 금형 공기빼기 구멍을 시스템의 금형 연결부에 연결하여 최적의 압력과 작동시간으로 자동 제어되도록 하여 작동시킴으로서 사출금형 내 성형부에 있는 공기를 가스탱크 쪽으로 필요한 시간에 필요한 만큼 빨아들여 사출금형의 성형부에 있는 공기를 제거한다.

하지만 상기 종래의 사출금형 내 가스 제거 장치는 용융수지가 캐비티로 주입되기 전 캐비티 내에 남아있는 가스는 제거할수 있지만 용융수지에 포함되어 캐비티로 유입되는 가스는 제거할 수 없다.

따라서 용융수지에 포함되어 캐비티로 유입된 가스가 높은 성형압에 의해 발화하거나 제품에 엠보싱 현상을 발생시키는 원인이 되어 양질의 사출성형 제품을 생산할 수 없게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 융융된 수지가 캐비티에 충진된 후에도 가스를 제거하여 양질의 제품을 성형할 수 있는 사출금형장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 사출금형장치는 상호 결합되어 소정의 캐비티를 형성하며, 상기 캐비티 내에 용융된 수지가 주입되어 제품 성형시 발생되는 가스가 배출되기 위해 상기 캐비티에 연통되도록 다수의 가스배출구가 형성된 제1 및 제2금형과, 상기 가스배출구에 각각 삽입되며, 상기 가스배출구로 상기 수지가 유입되는 것을 방지하되, 상기 가스는 통과될 수 있도록 통과유로가 형성된 다수의 가스배출핀과, 상기 가스배출핀들에 연결되어 상기 가스배출핀을 통해 상기 캐비티 내의 가스를 강제배출시키는 가스배출부를 구비한다.

상기 가스배출부는 상기 가스배출구들에 연통되게 상기 제1 및 제2금형에 유동유로가 형성되고, 상기 유동유로의 입구측에 연통되도록 상기 제1 및 제2금형에 설치되어 상기 가스배출핀을 통해 상기 유동유로로 상기 캐비티 내의 가스가 유입되기 위해 상기 유동유로 내부에 부압을 발생시킬 수 있도록 상기 유동유로에 고압의 에어를 주입하는 에어주입부재를 구비하는 것이 바람직하다.

상기 에어주입부재는 일단이 상기 유동유로의 입구측에 연통되도록 상기 제1 및 제2금형에 설치되는 주입관과, 상기 주입관의 타단부에 설치되어 상기 주입관을 통해 상기 유동유로로 외기를 주입하는 콤프레셔와, 상기 주입관에 설치되는 것으로서, 상기 외기에 의해 상기 캐비티 내부온도가 낮아지는 것을 방지할 수 있도록 상기 콤프레셔에 의해 상기 유동유로로 주입되는 외기를 소정의 온도로 가열하는 가열부재를 구비한다.

상기 에어주입부재는 상기 캐비티에 고온의 용융된 수지를 주입하는 사출기에 설치되어 상기 캐비티로 주입되는 상기 수지의 온도를 측정하는 제1온도측정센서와, 상기 외기의 주입방향을 기준으로 상기 가열부재로부터 후방의 상기 주입관에 설치되어 상기 외기의 온도를 측정하는 제2온도측정센서와, 상기 제1 및 제2온도측정센서를 통해 측정된 측정값을 토대로 상기 캐비티 내부로 주입되는 외기의 온도가 상기 사출기를 통해 상기 캐비티로 주입되는 상기 수지의 온도 이상이 되도록 상기 가열부재를 제어하는 제어부를 구비한다.

본 발명에 따른 사출금형장치는 사출금형의 수명단축과 성형제품의 불량의 원인이 되는 용융수지에 포함된 가스를 사출금형의 형합이 이루어진 후, 용융수지의 충진시에 제거함으로서 양질의 사출성형 제품을 생산할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 사출금형장치에 대한 단면도이고,
도 2는 도 1의 사출금형장치에 대한 부분 절개 사시도이고,
도 3은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 사출금형장치에 대한 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 사출금형장치를 더욱 상세하게 설명한다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 사출금형장치(100)가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 사출금형장치(100)는 소정의 캐비티(212)를 형성하는 금형유닛(200)과, 상기 금형유닛(200)의 가스배출구(213)에 각각 삽입되는 다수의 가스배출핀(300)과, 상기 가스배출핀(300)들에 연결되어 상기 가스배출핀(300)을 통해 상기 캐비티(212) 내의 가스를 강제배출시키는 가스배출부(400)를 구비한다.

상기 금형유닛(200)은 제1고정판(211)에 지지되는 제1금형(210)과, 상기 제1금형(210)에 형합되어 사출을 위한 캐비티(212)를 형성하며, 제2고정판(221)에 설치되는 제2금형(220)을 구비한다.

한편, 제1금형(210)은 상기 캐비티(212) 내에 용융된 수지가 주입되어 제품 성형시 발생되는 가스가 배출되기 위해 일단이 캐비티(212) 형성부에 연통되고, 상기 캐비티(212)로부터 멀어지는 방향으로 연장된 다수의 가스배출구(213)를 구비한다. 한편, 도면에 도시되진 않았지만, 제2금형(220)에도 일단이 캐비티(212) 형성부에 연통되고, 상기 캐비티(212)로부터 멀어지는 방향으로 연장된 다수의 가스배출구(213)가 형성되어 있다.

그리고 금형유닛(200)은 제1금형(210)과 제2금형(220)의 적어도 일측에 형성된 냉각통로에 냉각수를 공급하여 금형에 성형된 제품의취출 전 금형을 냉각시키기 위한 냉각수단(미도시)과, 제1금형(210) 및 제2금형(220)의 적어도 일측에 설치되어 제1금형(210) 및 제2금형(220)의 형분리, 제품취출 및 형합시 제1금형(210)과 제2금형(220)을 가열하고 사출시 온도를 유지하기 위한 가열수단(미도시)을 구비한다.

도면에 도시되진 않았지만, 제2고정판(221)에 의해 지지되는 상기 제2금형(220)의 캐비티(212) 형성부와 대응되는 측에는 복수개의 지지공이 형성되고, 상기 제2고정판(221)에는 상기 지지공에 삽입되어 성형 시 구조적 강도를 향상시키기 위한 보강로드들이 설치된다. 그리고 상기 보강로드들의 단부에 지지되어 상기 지지공의 상면측 내면으로부터 보강로드의 열전달 및 제2금형(220)으로부터 제2고정판(221)으로의 열전달을 방지하는 제1단열수단(미도시)을 구비한다.

상기 제1단열수단은 상기 보강로드의 단부와 상기 지지공의 내면 사이에 설치되는 제1단열재와, 상기 제2금형(220)과 제2고정판(221)의 사이에 설치되는 판상의 제2단열재를 구비한다. 상기 제2금형(220)과 상부 고정판의 단열은 이들의 접촉면적을 줄이기 위하여 제2금형(220) 또는 제1금형(210)에 다수개의 돌기들이 형성되어 이루어질 수 있다.

그리고 제1금형(210)은 제1고정판(211)에 형성된 금형장착부에 삽입설치되는데, 상기 제1고정판(211)의 금형장착부와 제1금형(210)의 외주면 사이에는 제2단열수단(미도시)이 설치된다. 상기 제2단열수단은 상기 금형장착부 또는 제1금형(210)의 외면에 다수의 돌기가 형성되어 이들의 접촉면적을 줄이고, 이들의 사이에 단열재가 충진되거나 공기에 의해 단열되도록 함이 바람직하다.

또한, 금형유닛(200)은, 캐비티(212)에 고온의 용융된 수지와 다수의 발포체가 혼합된 마스터배치를 주입하는 사출기(230)를 구비한다.

사출기(230)는 내부에 수지 및 발포체가 수용되는 수용탱크(231)와, 상기 수용탱크(231)에 연통되고, 내부에 중공부(236)를 가지며, 출구에 셧터(미도시)(밸브)가 마련된 본체(232)와, 상기 본체(232)에 내부에 회전가능하게 설치되는 스크류(233)와, 상기 본체(232)의 외주면에 설치되는 히터(234)와, 상기 본체(232)의 출구측 내부에 가스를 공급하는 가스 공급수단(235)을 구비한다. 상기 가스는 질소가스 또는 탄산가스가 사용되는데, 이에 한정되지는 않는다. 상기 가스 공급수단(235)은 가스탱크(237)와, 상기 가스탱크(237)와 본체(232)의 중공부(236)를 연결하는 연결관(238)과, 상기 연결관(238)에 설치되는 컨트롤 밸브를 구비하는데, 상기 연결관(238)에는 가압펌프(239)가 더 구비될 수도 있다.

이때, 수용탱크(231)에 수용된 수지에는 성형된 제품 표면에 펄 효과를 주기 위해 미세한 입자의 금속성 소재가 혼합되어 있다.

상기 발포체는 구형으로 형성되며, 내부에 중공이 형성되는 것으로서, 상기 사출기(230)에서 상기 수지와 혼합시 상기 수지의 열에 의해 가열되어 팽창한다. 상기 발포체는 내부에 중공이 마련되며, 아크릴로니트릴 코폴리머(acrylonitrile copolymer)로 형성된 구형의 메인셀과, 상기 메인셀의 중공에 충진되는 것으로서, 상기 수지의 열에 의해 팽창하는 탄화수소를 구비한다.

더욱, 상기 발포체는 세키스이(Sekisui) 사의 어드반셀 이엠(ADVANCELL EM) 제품을 사용할 수 있다. 상기 어드반셀 이엠은 팽창 전의 평균입경은 15~40㎛이고, 팽창 후에는 40~150㎛로 평균입경이 증가한다.

작업자는 수용탱크(231) 내에 수지와 상기 발포체를 혼합한 마스터배치를 주입한다. 상기 마스터배치는 본체(232)를 통과하며 스크류(233)에 의해 캐비티(212)로 주입되는데, 히터(234) 및 용융된 고온의 수지에 의해 발포체는 가열되어 팽창된다. 팽창된 발포체는 용융된 수지와 함께 캐비티(212) 내부에 유동하며 수지에 포함된 금속성 소재들을 분산시키므로 상기 금속성 소재들이 일측에 집중적으로 분포하는 것을 방지한다.

가스배출핀(300)은 상기 가스배출구(213)에 삽입될 수 있도록 가스배출구(213)의 내경에 대응되는 외경을 갖는 환봉형으로 형성되고, 가스배출구(213)의 길이에 대응되는 길이로 연장된다. 상기 가스배출핀(300)은 캐비티(212) 내부의 가스가 통과하는 통과유로가 마련될 수 있도록 통기성 재질로 마련된다. 여기서 가스배출핀(300)은 융용된 수지가 내부로 스며들지 않으면서도 가스가 통과할 수 있도록 적절한 크기의 공극을 가지는 것이 바람직하다.

상기 가스배출핀(300)은 통기성을 가지면서 성형 공정에 적합한 재질이 다양하게 적용될 수 있다. 일예로서, 가스배출핀(300)은 포세락스(PorceraxⅡ)로 형성될 수 있다. 상기 포세락스는 다수의 미세한 공극을 구비한 다공성 통기구조의 공지된 금속재료이다.

가스배출부(400)는 상기 가스배출구(213)들에 연통되게 상기 제1 및 제2금형(210,220)에 유동유로(410)가 형성되고, 상기 유동유로(410)의 입구측에 연통되도록 상기 제1 및 제2금형(210,220)에 설치되어 상기 가스배출핀(300)을 통해 상기 유동유로(410)로 상기 캐비티(212) 내의 가스가 유입되기 위해 상기 유동유로(410) 내부에 부압을 발생시킬 수 있도록 상기 유동유로(410)에 고압의 에어를 주입하는 에어주입부재(420)를 구비한다.

상기 유동유로(410)는 제1금형(210)의 가스배출구(213) 타단부에 연통되도록 제1금형(210)의 내부에 형성된다. 이때, 유동유로(410)의 입구측은 에어주입부재(420)가 설치되며, 유동유로(410)의 출구측은 배출관(411)이 연통되어 있다. 도면에 도시되진 않았지만, 유동유로(410)는 제2금형(220)의 내부에도 가스배출구(213)들과 연통되게 형성되어 있다.

상기 에어주입부재(420)는 일단이 상기 유동유로(410)의 입구측에 연통되도록 상기 제1 및 제2금형(210,220)에 설치되는 주입관(421)과, 상기 주입관(421)의 타단부에 설치되어 상기 주입관(421)을 통해 상기 유동유로(410)로 외기를 주입하는 콤프레셔(422)를 구비한다. 이때, 상기 주입관(421)은 도면에 도시되진 않았지만, 일단이 분기되어 제1금형(210)의 유동유로(410) 입구측 및 제2금형(220)의 유동유로(410) 입구측에 각각 설치되어 있다.

콤프레셔(422)를 통해 금형유닛(200)의 유동유로(410)로 주입된 외기는 비교적 높은 속도로 입구측에서 출구측으로 유동한다. 외기 유속에 의해 유동유로(410)에는 부압이 발생되고, 상기 부압에 의해 캐비티(212) 내부의 가스는 유동유로(410)로 흡입되어 외기와 함께 배출관(411)으로 배출된다.

상기 언급된 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 사출금형장치(100)는 사출금형의 수명단축과 성형제품의 불량의 원인이 되는 용융수지에 포함된 가스를 사출금형의 형합이 이루어진 후, 용융수지의 충진시에 제거함으로서 양질의 사출성형 제품을 생산할 수 있다.

한편, 도 3에는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 에어주입부재(430)가 도시되어 있다.

앞서 도시된 도면에서와 동일한 기능을 하는 요소는 동일 참조 부호로 표기한다.

도면을 참조하면, 사출성형장치는 상기 주입관(421)에 설치되는 것으로서, 상기 외기에 의해 상기 캐비티(212) 내부온도가 낮아지는 것을 방지할 수 있도록 상기 콤프레셔(422)에 의해 상기 유동유로(410)로 주입되는 외기를 소정의 온도로 가열하는 가열부재(431)와, 상기 캐비티(212)에 고온의 용융된 수지를 주입하는 사출기(230)에 설치되어 상기 캐비티(212)로 주입되는 상기 수지의 온도를 측정하는 제1온도측정센서(432)와, 상기 외기의 주입방향을 기준으로 상기 가열부재(431)로부터 후방의 상기 주입관(421)에 설치되어 상기 외기의 온도를 측정하는 제2온도측정센서(433)와, 상기 제1 및 제2온도측정센서(432,433)를 통해 측정된 측정값을 토대로 상기 캐비티(212) 내부로 주입되는 외기의 온도가 상기 사출기(230)를 통해 상기 캐비티(212)로 주입되는 상기 수지의 온도 이상이 되도록 상기 가열부재(431)를 제어하는 제어부(434)를 더 구비한다.

상기 가열부재(431)는 도면에 도시되진 않았지만, 주입관(421)이 통과하는 내부공간이 마련된 케이스와, 상기 케이스 내부에 설치되어 외부로부터 인가되는 전기에 의해 발열하는 다수의 발열선을 구비한다. 상기 발열선은 제어부(434)에 의해 작동이 제어된다.

제1온도측정센서(432)는 사출기(230)의 본체(232) 출구측에 설치되어 본체(232)를 통해 캐비티(212)로 주입되는 수지의 온도를 측정한다. 제2온도측정센서(433)는 금형유닛(200)에 인접된 위치의 주입관(421)에 설치되어 유동유로(410)로 주입되는 외기의 온도를 측정한다.

상술된 가열부재(431)에 의해 유동유로(410) 내부의 온도는 캐비티(212)에 주입되는 수지의 온도 이상이 되므로 유동유로(410)를 통과하는 외기에 의해 금형유닛(200)이 방열되어 상기 캐비티(212) 내부온도가 낮아지는 것을 방지하여 제품의 불량율을 낮출 수 있다는 장점이 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

100: 사출금형장치
200: 금형유닛
210: 제1금형
211: 제1고정판
212: 캐비티
213: 가스배출구
220: 제2금형
221: 제2고정판
230: 사출기
300: 가스배출핀
400: 가스배출부
410: 유동유로
411: 배출관
420: 에어주입부재
421: 주입관
422: 콤프레셔

Claims (4)

1. 상호 결합되어 소정의 캐비티를 형성하며, 상기 캐비티 내에 용융된 수지가 주입되어 제품 성형시 발생되는 가스가 배출되기 위해 상기 캐비티에 연통되도록 다수의 가스배출구가 형성된 제1 및 제2금형과; 상기 가스배출구에 각각 삽입되며, 상기 가스배출구로 상기 수지가 유입되는 것을 방지하되, 상기 가스는 통과될 수 있도록 통과유로가 형성된 다수의 가스배출핀과; 상기 가스배출핀들에 연결되어 상기 가스배출핀을 통해 상기 캐비티 내의 가스를 강제배출시키는 가스배출부;를 구비하며,
   상기 가스배출부는 상기 가스배출구들에 연통되게 상기 제1 및 제2금형에 유동유로가 형성되고, 상기 유동유로의 입구측에 연통되도록 상기 제1 및 제2금형에 설치되어 상기 가스배출핀을 통해 상기 유동유로로 상기 캐비티 내의 가스가 유입되기 위해 상기 유동유로 내부에 부압을 발생시킬 수 있도록 상기 유동유로에 고압의 에어를 주입하는 에어주입부재를 구비하고,
   상기 에어주입부재는 일단이 상기 유동유로의 입구측에 연통되도록 상기 제1 및 제2금형에 설치되는 주입관과, 상기 주입관의 타단부에 설치되어 상기 주입관을 통해 상기 유동유로로 외기를 주입하는 콤프레셔와, 상기 주입관에 설치되는 것으로서, 상기 외기에 의해 상기 캐비티 내부온도가 낮아지는 것을 방지할 수 있도록 상기 콤프레셔에 의해 상기 유동유로로 주입되는 외기를 소정의 온도로 가열하는 가열부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 사출금형장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 에어주입부재는
   상기 캐비티에 고온의 용융된 수지를 주입하는 사출기에 설치되어 상기 캐비티로 주입되는 상기 수지의 온도를 측정하는 제1온도측정센서와,
   상기 외기의 주입방향을 기준으로 상기 가열부재로부터 후방의 상기 주입관에 설치되어 상기 외기의 온도를 측정하는 제2온도측정센서와,
   상기 제1 및 제2온도측정센서를 통해 측정된 측정값을 토대로 상기 캐비티 내부로 주입되는 외기의 온도가 상기 사출기를 통해 상기 캐비티로 주입되는 상기 수지의 온도 이상이 되도록 상기 가열부재를 제어하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 사출금형장치.
   
   
   
   

Images