KR101821709B1 - 금형장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고온의 금형이 열팽창 및 사출압력에 의해 변형이 발생하는 것을 방지하여 금형의 상태를 유지할 수 있는 구조강도가 개선된 금형장치에 관한 것으로, 본 발명의 금형장치의 일 실시예는 캐비티금형; 및 상기 캐비티금형의 전면에 형합하는 코어금형;을 포함하고, 상기 캐비티금형은 베이스; 전면에 캐비티가 형성되고 내부에 가열수단이 구비되며 배면측으로 상기 베이스에 안착되는 가열금형판; 상기 가열금형판의 배면에 접촉 또는 이격될 수 있으며 내부에 냉각수단이 구비된 냉각판; 상기 가열금형판과 베이스 사이에 상기 냉각판이 이동 가능하게 수용될 수 있는 수용공간; 상기 수용공간에서 상기 냉각판이 상기 가열금형판에 접촉 또는 이격될 수 있도록 이송시키는 냉각판 이송수단; 및 상기 수용공간 내에서 상기 베이스에 일측면이 결합되고 타측면이 상기 가열금형판의 배면에 결합되는 지지부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

금형장치{DIE ASSEMBLY}
본 발명은 고온의 금형이 열팽창 및 사출압력에 의해 변형이 발생하는 것을 방지하여 금형의 상태를 유지할 수 있는 구조강도가 개선된 금형장치에 관한 것이다.
사출 성형은 통상적으로 플라스틱(plastic) 등의 합성 수지제의 제품을 성형하는 한 방법이다. 이러한 사출 성형은 일정한 형상으로 형성된 금형의 캐비티 내부로 용융된 수지를 사출하여 채우고, 이를 냉각하여 굳히는 것에 의해 캐비티의 형상과 동일한 형상의 제품을 성형하게 된다.
이러한 사출성형에 의해 성형된 제품은 일반적으로 표면이 거칠게 형성되기 때문에, 별도의 도장 또는 표면처리 공정을 필요로 하며, 그에 따라 공정이 복잡해진다.
이러한 사출 표면을 미려하게 하고 공정을 단순화시키기 위하여 사출 성형을 한 다음 금형의 외측 부분만 냉각하고, 내측 부분은 천천히 냉각되도록 하는 냉 금형이 개발되었다. 하지만, 열적 강도를 높일 수는 있었으나, 고온의 성형재가 주입되더라도 금형의 내측 부분은 초기에 저온 상태이기 때문에 온도가 균일하게 유지되기 어려워 사출물의 표면이 미려하게 하기는 어렵다.
따라서, 금형의 온도를 고온으로 유지하여 사출이 이루어지도록 하되, 신속하게 냉각시키는 성형기술이 연구되었고, 고온 금형 기술이 개발되었다.
고온 금형 기술은 금형에 매설된 열선 등에 의해 금형의 온도를 고온으로 유지하여 사출이 이루어지도록 한여 수지가 균일하게 캐비티를 채우도록 한다. 또한, 금형에 매설된 냉각채널을 통해 신속한 냉각이 고르게 이루어지도록 한다. 그에 따라 사출물의 표면이 균일하게 형성되어 미려한 외관의 형성이 가능하게 된다. 또한, 별도의 표면처리 공정이 필요하지 않아 무도장을 통한 공정 간소화가 가능하다.
이러한 고온 금형 기술에서 금형 온도를 올리는 것과 금형 온도를 내리는 것은 사출물의 표면상태를 결정하는 중요한 요소가 된다. 이 중에서 금형 온도를 내리는 기술로, 가열수단이 구비된 가열금형판의 배면에 냉각판을 구비하여, 냉각시 냉각판을 가열금형판에 접촉시켜 신속하게 냉각이 이루어지는 기술이 사용된다.
여기서, 냉각판은 고온 상태를 요구하는 사출 시에는 가열금형판과 이격되어 있어야 하고, 냉각시에만 이동되어 가열금형판과 접촉된다. 또한, 이러한 가열 및 냉각 효과를 위해 가열금형판은 일반적으로 두께가 얇게 형성된다. 가열금형판의 두께가 두꺼우면 강도에 있어서는 좋을 수 있으나, 가열 및 냉각 효율이 떨어지고 제작 비용이 증가하기 때문에 바람직하지 않다.
하지만, 이러한 가열금형판은 잦은 온도 변화에 의해 열팽창 및 변형이 발생할 수 있다. 또한 캐비티에 사출되는 수지는 고른 용융상태와 사출물의 고른 상태 유지를 위해 고압으로 사출되며, 이러한 사출압력은 얇은 두께의 가열금형판을 변형시키는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로,
고온의 가열금형판이 열팽창 및 사출압력에 의해 변형이 발생하는 것을 방지하여 금형의 상태를 유지할 수 있는 구조강도가 개선된 금형장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 사출물의 불량률을 개선하고 균일한 품질확보가 가능한 금형장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 냉각 속도 및 냉각 효율을 향상시켜 양산성을 향상시킬 수 있는 금형장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 달성하기 위하여 다음과 같은 구성을 가진다.
본 발명의 금형장치의 일 실시예는, 캐비티금형; 및 상기 캐비티금형의 전면에 형합하는 코어금형;을 포함하고, 상기 캐비티금형은 베이스; 전면에 캐비티가 형성되고 내부에 가열수단이 구비되며 배면측으로 상기 베이스에 안착되는 가열금형판; 상기 가열금형판의 배면에 접촉 또는 이격될 수 있으며 내부에 냉각수단이 구비된 냉각판; 상기 가열금형판과 베이스 사이에 상기 냉각판이 이동 가능하게 수용될 수 있는 수용공간; 상기 수용공간에서 상기 냉각판이 상기 가열금형판에 접촉 또는 이격될 수 있도록 이송시키는 냉각판 이송수단; 및 상기 수용공간 내에서 상기 베이스에 일측면이 결합되고 타측면이 상기 가열금형판의 배면에 결합되는 지지부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 냉각판은 상기 지지부재가 관통할 수 있는 관통공을 포함하고, 상기 지지부재는 상기 냉각판을 관통하여 상기 수용공간 내에 장착된다. 또한, 상기 냉각판은 상기 지지부재에 의해 상기 수용공간 내에서의 이동이 유도된다.
상기 지지부재는 복수개가 구비되고, 상기 관통공은 상기 지지부재의 수에 대응하여 복수개가 구비된다. 또한, 상기 지지부재는 상기 가열금형판과의 결합부위에 단열판을 더 구비할 수도 있다.
여기서, 상기 지지부재는 스테인리스 스틸(STS) 재질로 형성될 수 있다.
상기 지지부재는 내부에 냉각채널이 형성된다. 상기 냉각채널은 상기 가열금형판과 평행하되 이격되어 있는 적어도 하나 이상의 평행유로 및 상기 평행유로에 냉각수를 공급 및 회수하는 연결유로를 포함한다.
본 발명은 상기와 같은 구성에 의해 다음과 같은 효과를 가진다.
본 발명은 고온의 가열금형판이 열팽창 및 사출압력에 의해 변형이 발생하는 것을 방지하여 금형의 상태를 유지하도록 한다. 그에 따라 사출물의 불량률을 개선하고 균일한 품질확보가 가능하게 한다. 또한, 냉각 속도 및 냉각 효율을 향상시켜 양산성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 금형장치의 일 실시예가 도시된 측단면도.
도 2는 도 1의 금형장치가 형합된 상태가 도시된 측단면도.
도 3은 본 발명의 금형장치의 냉각판을 지지부재가 관통하여 장착된 것을 보여주는 사시도.
도 4는 도 3의 지지부재의 투시도.
도 5는 도 3의 지지부재의 다른 실시예.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 통해 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 대해서 설명한다.
도 1은 본 발명의 금형장치의 일 실시예가 도시된 측단면도를 보여주고, 도 2는 도 1의 금형장치가 형합된 상태가 도시된 측단면도를 보여준다.
도 1과 도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예의 금형장치는 캐비티금형(100)과, 상기 캐비티 금형의 전면에 형합되는 코어금형(200)으로 이루어진다.
상기 캐비티금형(100)은 고정되어 있는 금형으로, 전면(110a)에 캐비티(120)가 형성되고 내부에 가열수단(111)이 구비된 가열금형판(110)과, 상기 가열금형판의 배면(110b)에 접촉 또는 이격될 수 있으며 내부에 냉각수단(131)이 구비된 냉각판(130)을 포함한다.
또한, 상기 캐비티금형(100)은 상기 가열금형판이 안착되는 베이스(140)와, 상기 가열금형판과 상기 베이스 사이에 상기 냉각판이 이동 가능하게 수용될 수 있는 수용공간(150), 상기 수용공간에서 상기 냉각판이 상기 가열금형판에 접촉 또는 이격될 수 있도록 이송시키는 냉각판 이송수단(160), 상기 수용공간 내에서 상기 베이스에 일측면이 결합되고 타측면이 상기 가열금형판의 배면에 결합되는 지지부재(170)을 포함한다.
상기 가열금형판(110)은 도 1에 도시되듯이 지면 또는 지지구조물(미도시)에 의해 고정되어 지지되는 베이스(140)에 착탈 가능하게 지지되고 고정되어 있다. 즉, 상기 가열금형판(110)은 배면(110b)측으로 상기 베이스에 안착된다.
상기 가열금형판(110)은 후술할 코어금형(200)의 코어금형판(210)과 서로 맞물려 사출물(300)이 형성될 수 있는 캐비티(120) 공간을 형성하며, 이를 위하여 가열금형판(110)의 전면(110a)에 캐비티(120)를 일부를 형성하는 음각된 부분을 구비한다.
상기 가열금형판(110)은 금형의 온도를 고온으로 유지하여 사출이 이루어지도록 하는 가열수단(111)을 구비한다. 도 1에 도시되듯이, 상기 가열수단(111)은 상기 가열금형판의 내부에 형성된 홈에 매설되어 있으며, 일반적으로 전기히터가 사용된다. 상기 가열수단(111)은 상기 가열금형판(110)의 전면(110a)과 소정의 간격을 두고 이격되어 전면에 노출되지는 않는다. 또한, 상기 가열수단이 매설되는 홈은 상기 가열금형판의 전면을 따라 복수개가 상호 이격되어 형성된다. 그에 따라 상기 가열수단은 사출물이 위치할 캐비티를 따라 고르게 열을 전달할 수 있도록 되어 있다.
상기 냉각판(130)은 상기 가열금형판의 배면(110b)에 구비되며, 상기 가열금형판(110)과 베이스(140) 형성되는 수용공간(150) 내부에 이동가능하게 구비된다. 즉, 도 2와 같이 상기 캐비티금형(100)과 코어금형(200)이 형합되었을 때, 상기 냉각판(130)은 상기 가열금형판의 배면(110b)에 접촉가능하게 이동될 수 있다. 이러한 냉각판의 이동은 베이스에 구비되어 상기 냉각판의 배면에 결합되는 냉각판 이송수단(160)에 의해 이루어진다. 상기 냉각판 이송수단(160)은 유압 또는 공압장치로 구성될 수 있다.
상기 냉각판(130)은 내부에 냉각수단(131)을 구비한다. 상기 냉각수단(131)은 상기 냉각판의 내부에 형성된 냉각수가 흐르는 냉각채널로 되어 있다. 이러한 냉각채널은 캐비티금형의 외부에서 연결된 급수관(132)에 의해 냉각수가 공급된다. 상기 냉각채널은 상기 냉각판을 따라 고르게 형성되어 있어서 냉각판에 의한 가열금형판의 냉각효과가 고르게 발생할 수 있도록 한다.
상기 지지부재(170)는 기둥 형태의 구성으로 상기 가열금형판(110)을 지지한다. 도 3 내지 도 5는 상기 지지부재(170)를 보여주며, 일 실시예로 원기둥 형태를 가지고 있다.
상기 지지부재(170)은 상기 냉각판(130)을 관통하여 상기 수용공간(150) 내에 장착된다. 즉, 상기 지지부재(170)는 상기 수용공간(150) 내에서 상기 베이스(140)에 일측면이 결합되고 타측면이 상기 가열금형판의 배면(110b)된다.
도 3을 참고하면, 상기 지지부재가 상기 냉각판을 관통하기 위하여 상기 냉각판(130)은 상기 지지부재가 관통할 수 있는 관통공(133)이 구비되어 있다. 상기 지지부재는 상기 관통공(133)을 관통하여 상기 가열금형판(110)을 상기 베이스(140)에 대해 지지한다.
상기와 같은 구성의 측면은, 두께가 얇은 가열금형판의 배면을 기둥형태의 지지부재가 지지하도록 하여, 가열금형판의 전면을 통해 가해지는 압력에 대하여 가열금형판을 지지할 수 있도록 한다. 그에 따라, 가열금형판의 두께를 두껍게 하지 않더라도 효율적으로 구조적인 강도를 높일 수 있다.
한편, 상기 냉각판(130)은 상기 지지부재에 의해 상기 수용공간 내에서의 이동이 유도된다. 즉, 전술하였듯이 냉각판 이송수단(160)에 의해 수용공간(150)에서 냉각판(130)이 이동되는데, 상기 지지부재(170)에 의해 경로가 유도되는 것이다.
도 4와 도 5는 상기 지지부재의 실시예들을 보여준다. 도 4를 참고하면, 상기 지지부재(170)의 일 실시예는, 내부에 냉각채널(171)이 형성된다. 상기 냉각채널(171)은 상기 가열금형판과 평행하되 이격되어 있는 적어도 하나 이상의 평행유로(171a) 및 상기 평행유로에 냉각수를 공급 및 회수하는 연결유로(171b)를 포함한다. 그에 따라 상기 연결유로를 통해 공급된 냉각수가 상기 평행유로를 통해 흐르며 상기 지지부재와 접촉되는 가열금형판의 배면(110b)와 접촉하여 열교환을 하게 되고, 가열금형판을 냉각시킨다.
도 5를 참고하면, 상기 지지부재(170)의 가열금형판의 배면(110b)와 맞닿는 부분에 단열판(172)가 구비될 수도 있다. 이러한 단열판(172)은 가열되어 고온 상태인 가열금형판의 열이 상기 냉각판(110)을 통해 열교환되지 않고 상기 지지부재(170)을 통해 직접 베이스(140)로 전달되는 것을 방지하게 된다. 또한, 상기 지지부재의 열에 의한 변형 또는 손상을 방지하게 된다.
한편 상기 지지부재(170)는 복수개가 구비될 수 있다. 도 3을 참고하면, 상기 냉각판(130)을 따라 복수개의 관통공에 복수개의 지지부재(170)가 관통하여 결합되어 있다. 여기서 상기 관통공(133)은 상기 지지부재의 수에 대응하여 복수개가 구비된다.
바람직하게는 상기 지지부재는 스테인리스 스틸(STS) 재질로 형성될 수 있다. 이는 열전도도가 낮고 강도가 우수하기 때문에, 상기 지지부재와 접촉되는 가열금형판의 열에 의해 상기 지지부재의 변형 또는 손상을 줄일 수 있다.
한편, 상기 코어금형(200)은 상기 캐비티 금형(100)의 전면에 형합할 수 있도록 이동가능하게 구비된다. 도시되지는 않았지만, 상기 코어금형(200)의 베이스(220)에 상기 캐비티 금형(100)측으로 이동이 가능하게 이송수단(미도시)이 연결될 수 있으며, 가이드 부재(미도시)등이 구비될 수도 있다.
상기 코어금형(200)은 상기 가열금형판과 맞추어져 캐비티(120)를 형성하는 코어금형판(210)을 구비하고 있으며, 상기 코어금형판에는 상기 캐비티 금형(100)과는 별개로 내부에 별도의 가열수단(211)과 냉각수단(212)을 구비하고, 냉각수 공급관(213)을 구비한다. 상기 코어금형판(210)의 가열수단과 냉각수단 등에 대하여 상기 캐비티 금형에 대한 설명과 중복되는 한도에서 상세한 설명은 생략한다.
상기 코어금형(200)에는 금형을 관통하는 사출물 주입관(310)이 구비된다. 상기 사출물 주입관에 의해 주입된 사출물(300)에 대해서는 도 1에 개략적으로 도시되어 있다.
한편, 상기 캐비티금형(100)과 코어금형(200)에 의한 사출물 성형은 다음과 같이 이루어진다. 도 1과 같이 냉각판(130)이 가열금형판(110)과 이격되어 있는 상태에서 가열금형판과 코어금형판의 가열수단(111,211)이 가동되어 금형판들을 가열하여 고온상태를 유지한다. 이 경우 도 2와 같이 캐비티금형과 코어금형은 서로 형합되어 있어서, 가열금형판(110)과 코어금형판(210)이 캐비티(120)을 형성한다.
가열되어 고온의 상태에 있는 캐비티(120)에 사출물(300)이 주입되어 채워진다. 사출물이 채워진 도 2와 같은 상태에서 냉각판 이송수단(160)이 가동되어 냉각판(130)이 가열금형판(110)의 배면에 접촉된다. 또한, 냉각판의 냉각수단(131)과 코어금형판의 냉각수단(212)가 작동되어 냉각이 이루어진다.
상기와 같은 측면의 구성은, 고온의 가열금형판이 열팽창 및 사출압력에 의해 변형이 발생하는 것을 방지하여 금형의 상태를 유지하도록 한다. 그에 따라 사출물의 불량률을 개선하고 균일한 품질확보가 가능하게 한다. 또한, 냉각 속도 및 냉각 효율을 향상시켜 양산성을 향상시킬 수 있다.
이상 첨부도면을 참조하여 본 발명의 양호한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명의 권리범위는 그러한 실시예 및/또는 도면에 제한되는 것으로 해석되어서는 아니되고 후술하는 특허청구범위에 기재된 사항에 의하여 결정된다. 그리고 특허청구범위에 기재되어 있는 발명의 당업자에게 자명한 개량, 변경, 수정 등도 본 발명의 권리범위에 포함된다는 점이 명백하게 이해되어야 한다.
100 : 캐비티금형 110 : 가열금형판
111 : 가열수단 120 : 캐비티
130 : 냉각판 131 : 냉각수단
133 : 관통공 140 : 베이스
150 : 수용공간 160 : 냉각판 이송수단
170 : 지지부재 200 : 코어금형
210 : 코어금형판 220 : 코어 베이스
300 : 사출물

Claims (8)

  1. 캐비티금형; 및
    상기 캐비티금형의 전면에 형합하는 코어금형;을 포함하고,
    상기 캐비티금형은, 베이스; 전면에 캐비티가 형성되고 내부에 가열수단이 구비되며 배면측으로 상기 베이스에 안착되는 가열금형판; 상기 가열금형판의 배면에 접촉 또는 이격될 수 있으며 내부에 냉각수단이 구비된 냉각판; 상기 가열금형판과 베이스 사이에 상기 냉각판이 이동 가능하게 수용될 수 있는 수용공간; 상기 수용공간에서 상기 냉각판이 상기 가열금형판에 접촉 또는 이격될 수 있도록 이송시키는 냉각판 이송수단; 및 상기 수용공간 내에서 상기 베이스에 일측면이 결합되고 타측면이 상기 가열금형판의 배면에 결합되는 지지부재;를 포함하고
    상기 지지부재의 내부에는 냉각채널이 형성되고,
    상기 냉각채널은 상기 가열금형판과 평행하되 이격되어 있는 적어도 하나 이상의 평행유로 및 상기 평행유로에 냉각수를 공급 및 회수하는 연결유로를 포함하고,
    상기 지지부재와 상기 가열금형판의 결합부위에는 단열판이 구비되고,
    상기 단열판은 상기 냉각 채널을 포함하는 상기 지지부재가 직접 상기 베이스로 연결되어 열교환되는 것을 방지하도록 하는 것을 특징으로 하는,
    금형장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 냉각판은 상기 지지부재가 관통할 수 있는 관통공을 포함하고,
    상기 지지부재는 상기 냉각판을 관통하여 상기 수용공간 내에 장착되는,
    금형장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 냉각판은 상기 지지부재에 의해 상기 수용공간 내에서의 이동이 유도되는, 금형장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 지지부재는 복수개가 구비되고,
    상기 관통공은 상기 지지부재의 수에 대응하여 복수개가 구비되는,
    금형장치.
  5. 삭제
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지부재는 스테인리스 스틸(STS) 재질로 형성된 것을 특징으로 하는,
    금형장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
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