KR102294653B1 - 사출 성형 공구 - Google Patents
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Abstract
적어도 하나의 캐비티(3) 및 상기 캐비티(3) 내에 적어도 하나의 용융물을 주입하기 위한 환형 노즐 입구(annular nozzle mouth)(5)를 갖는 상기 캐비티(3)에 연결된 각각의 하나의 핫 러너 노즐(hot-runner nozzle)(4)을 포함하는 외부 형상 및 내부 형상을 갖는 적어도 하나의 사출 성형 부품을 제조하기 위한 사출 성형 금형으로서, 상기 적어도 하나의 캐비티(3)는 제조될 상기 사출 성형 부품의 외부 형상을 위한 외부 형태를 형성하는 냉각 다이(cooled die)(1a) 및 제조될 상기 사출 성형 부품의 내부 형상을 위한 내부 형태를 형성하는 코어(core)(2a)에 의해 형성되고; 또한 상기 핫 러너 노즐(4)은 노즐 코어(7)와, 상기 환형 노즐 입구(5)를 개폐하기 위해 상기 노즐 코어(7)를 따라 이동 가능한 중공 니들(6)을 가지며, 상기 노즐 코어(7)는 상기 핫 러너 노즐(4)의 상기 환형 노즐 입구(5)를 지나 돌출하고, 상기 노즐 코어(7)는 상기 사출 성형 금형의 캐비티(3)의 코어(2a)를 형성한다.
Description
본 발명은 외부 형상 및 내부 형상을 갖는 적어도 하나의 사출 성형 부품을 제조하기 위한 사출 성형 공구에 관한 것이다. 사출 성형 부품은 적어도 하나의 캐비티 및 적어도 하나의 용융물을 캐비티 내에 사출하기 위한 환형 노즐 입구를 갖는 캐비티에 연결된 각각의 하나의 핫 러너 노즐(hot-runner nozzle)을 포함한다.
플라스틱 용기 또는 용기와 유사한 플라스틱 부품은 종종 사출 성형 공구에서 사출 성형을 통해 제조된다. 이러한 부품을 위한 사출 성형 공구는 액체 형태의 플라스틱이 핫 러너 노즐을 경유하여 노즐 입구를 통해 사출되는 적어도 하나의 냉각 캐비티를 포함한다. 캐비티는 제조될 용기의 외부 형태를 형성하는 다이 및 제조될 용기의 내부 형태를 형성하는 코어에 의해 형성된다. 핫 멜트(hot melt)가 냉각 캐비티에의 사출 이후 응고되어 사출 성형 공구 또는 캐비티를 개방한 후에 배출될 수가 있다.
폐쇄된 베이스를 갖는 플라스틱 용기를 위한 공지된 사출 성형 공구에 있어서, 플라스틱을 사출하기 위한 사출 지점은 베이스 영역의 중앙에 배치되며 용융물은 이 중앙 영역으로부터 사출 성형 부품의 주변 영역으로 흐른다. 사출 성형 공구의 가장 단순한 설계에서, 핫 러너 노즐이 다이 측에 배치되며, 이것은 또한 작은 둘레를 갖는 용기, 높거나 좁은 용기 또는 플라스틱 병을 위한 블랭크의 제조를 허용한다.
일부 사출 성형 공구에서는, 단순하고 작은 치수의 핫 러너 노즐을 코어 측에 배치할 수도 있다. 그러나, 이것은 핫 러너 노즐 둘레에서 연장되는 사출 성형 공구의 코어가 냉각될 수 있도록 충분히 큰 원주를 용기가 갖는 것을 가정한다.
예를 들어 베이스에 중앙 개구가 있는 튜브 헤드 또는 용기와 같은 용기 형상 사출 성형 부품의 경우, 펑추에이트 사출(punctuate injection)이 적합하지 않다. 이러한 사출 성형 부품은 개구 주위에서 환형으로 다이 측에 사출되며, 여기서도 또한 용융물이 중앙 영역으로부터 사출 성형 부품의 주변 영역으로 흐른다. 그 예들이 WO14044647, EP1504873, US9050747 및 WO15059020에 나타나 있다.
본 발명의 목적은 중앙 사출이 부적절하거나 바람직하지 않은 사출 성형 부품을 제조하기 위해 주변 환형 사출을 가능하게 하는 사출 성형 공구를 제공하는 것이다.
외부 형상 및 내부 형상을 갖는 적어도 하나의 사출 성형 부품을 제조하기 위한 사출 성형 공구는 적어도 하나의 캐비티 및 캐비티 내에 적어도 하나의 용융물을 사출하기 위한 환형 노즐 입구(annular nozzle mouth)를 갖는 캐비티에 연결된 각각의 하나의 핫 러너 노즐(hot-runner nozzle)을 포함한다. 적어도 하나의 캐비티는 제조될 사출 성형 부품의 외부 형상을 위한 외부 형태를 형성하는 냉각 다이(cooled die) 및 제조될 사출 성형 부품의 내부 형상을 위한 내부 형태를 형성하는 코어(core)에 의해 형성된다. 핫 러너 노즐은 노즐 코어와, 환형 노즐 입구를 개폐하기 위해 노즐 코어를 따라 변위 가능한 중공 니들을 갖는다. 노즐 코어는 핫 러너 노즐의 환형 노즐 입구를 지나 돌출하며, 사출 성형 공구의 캐비티의 코어를 형성한다.
따라서, 이러한 사출 성형 공구에서, 핫 러너 노즐은, 핫 러너 노즐에서 축 방향으로 이동하지 않는 노즐 코어에 의해서 제조될 사출 성형 부품의 내부 형상을 위한 내부 형태를 동시에 형성한다. 즉, 환형 노즐 입구를 넘어 돌출하는 노즐 코어의 영역은 그것의 측면과 그것의 전방 측이 사출 성형 부품의 내부 형태로 형성된다. 몇몇 개소들에서는, 노즐 코어의 전방 측이 다이와 접촉하여 사출 성형 부품에 리세스들이 형성된다. 노즐 코어를 둘러싸는 핫 러너 노즐의 환형 노즐 입구에 의해 캐비티의 환형 갭 내로 용융물이 사출되며, 이것이 핫 러너 노즐의 종축 방향으로 노즐 코어를 따라 적어도 부분적으로 흐른다. 그 후에, 이 용융물이 캐비티 내에서 냉각되고 응고되어, 사출 성형 부품을 형성한다. 사출 성형 공구의 개방 시, 즉 다이와 코어가 분리된 이후에 사출 성형 부품이 배출된다.
따라서, 사출 성형 공구는 주변 영역으로부터의 환형 사출에 의해 일체형 사출 성형 부품을 제조할 수 있으며, 여기서 용융물은 핫 러너 노즐의 종축 방향으로 주변 영역으로부터 중앙 영역으로 흐른다. 따라서, 예를 들어, 플라스틱 용기 또는 용기 형상 부품이 제조될 수 있으며, 여기서는 베이스 영역에서의 중앙 사출 - 이것은 펑추에이트 또는 환형임 - 은 불가능하거나 바람직하지 않다. 예를 들어, 비-플라스틱 부품, 예를 들어 인젝션 니들(injection needle)의 경우, 중앙 베이스 영역에서 오버 몰딩될 수 있다.
용기와 같은 사출 성형 부품은 플라스틱 용기 이외에도, 내부 형상 및 외부 형상을 갖는 사출 성형 부품 또는 플라스틱 부품을 의미한다. 즉 베이스 및 벽이 리세스들을 가질 수도 있으며 또는 사출 성형 부품은 추가 요소들이 제공된 폐쇄되어 있거나 폐쇄 가능한 용기이다.
일부 실시예들에서, 노즐 코어는 내부의 능동 냉각식 냉각 코어, 특히 수냉식 냉각 코어 및 외부 코어를 포함할 수 있다. 외부 코어는 캐비티의 내부 형태를 형성하며, 원하는 사출 성형 부품의 내부 형상에 따라 형성될 수 있다. 냉각 코어는 원통형 구조를 가질 수 있으며 노즐을 통해 외부 코어의 효율적인 냉각을 가능하게 한다. 단순히 외부 코어를 원하는 내부 형태로 적응시킴으로써 상이한 캐비티들을 갖는 사출 성형 공구의 형태로 변경없이 사용할 수 있다. 냉각 코어 및 외부 코어는 냉각 코어의 전방 측이 내부 형태의 일부를 형성하고 외부 코어가 냉각 코어를 슬리브와 같은 방식으로 둘러싸도록 구성될 수 있다. 능동 냉각식 노즐 코어는 직경 3mm로부터 사용될 수 있다.
일부 실시예들에서, 노즐 입구의 상류에서 노즐 코어는 중공 니들이 그에 따라 안내되는 적어도 하나의 절연 재킷을 포함할 수 있다. 절연 재킷은 세라믹 또는 낮은 열전도성 금속 또는 낮은 열전도성 금속 합금(예를 들면, 크롬강)으로 제조될 수 있다. 낮은 열전도성 금속/금속 합금은 핫 러너 노즐의 가열 부품용 금속 합금보다 낮은 열전도율을 가져야한다. 바람직하게는 50λ(W/(m*K)) 미만의 열전도율(DIN V 4108-4에 따라 측정).
일부 실시예들에서, 절연 재킷은 캐비티까지 연장된다. 그러나, 캐비티의 더 나은 냉각을 달성하기 위해, 냉각되는 외부 코어는 노즐 입구의 영역에 원주 숄더(circumferential shoulder) 또는 원주 플랜지(circumferential flange)를 가질 수 있다. 원주 숄더/원주 플랜지는 노즐 입구의 일 측면을 형성하며, 캐비티가 냉각 다이 플레이트, 냉각 코어 플레이트 및 핫 러너 노즐의 냉각 노즐 코어에 의해 완전히 형성되도록 캐비티의 일부를 형성할 수 있다. 이 경우 절연 재킷은 원주 숄더/플랜지까지 도달한다.
일부 실시예들에서, 노즐 입구의 상류에는 노즐 코어와 핫 러너 노즐의 가열 부품 사이의 열교 또는 냉교를 줄이기 위해 외부 코어가 원주 리세스를 가질 수 있다. 바람직하게는, 원주 리세스는 용융물이 노즐 코어를 따라 근접하게 안내되는 핫 러너 노즐의 전방 영역에 배치된다.
일부 실시예들에서, 핫 러너 노즐은 동심원적으로 층을 이루는 용융물 흐름을 캐비티 내에 사출하기 위한 공-사출 노즐(co-injection nozzle)일 수 있다. 이 경우, 층을 이루는 용융물 흐름은 제 1 용융물의 2개의 외부 층 및 제 2 용융물의 내부 층으로 구성될 수 있다. 내부 층은, 예를 들어, 소위 배리어 층(barrier layer)일 수 있다. 특히, 베이스 영역에 리브, 돌기 및 리세스와 같은 복잡한 구조를 갖는 다층 용기 또는 용기 형상 사출 성형 부품의 경우, 층을 이루는 용융물 흐름의 난류(turbulence)의 결과로서, 이것을 중앙 지점에서 사출하는 것은 불리하거나 불가능할 수 있다.
일부 실시예들에서, 냉각 다이 플레이트가 다이를 형성할 수 있다.
일부 실시예들에서, 코어는 냉각식이며 냉각 코어 플레이트에 배치될 수 있다.
일부 실시예들에서, 핫 러너 노즐은 밀봉 링에 의해 냉각 코어 플레이트에 장착될 수 있다.
일부 실시예들에서, 핫 러너 노즐은 동일한 출원인의 국제 특허 출원 PCT/EP2015/071667 및 PCT/EP2015/071668에 기재된 공-사출 노즐과 유사하게 구성될 수 있으며, 밸브 니들이 중공 니들이며 공-사출 노즐은 전술한 노즐 코어를 갖는다는 차이점을 갖는다.
다층 사출 성형 부품을 제조하기 위한 이러한 핫 러너 노즐 또는 공-사출 노즐은 제 1 용융물을 위한 제 1 용융물 공급 채널; 제 2 용융물을 위한 제 2 용융물 공급 채널; 중앙 보어; 환형 노즐 입구를 개폐하기 위해 중앙 보어에서 축 방향 이동 가능하게 수용되는 중공 니들; 공-사출 노즐의 상류 지향 영역에서 중앙 보어 및 중공 니들에 의해 형성되며 제 1 용융 공급 채널에 유체적으로 연결되는 환형 내부 용융물 채널; 제 2 용융물 공급 채널에 유체적으로 연결되며 환형 내부 용융물 채널 둘레에서 연장되는 환형 중앙 용융물 채널; 제 1 용융물 공급 채널에 유체적으로 연결되며 환형 중앙 용융물 채널 둘레에서 연장되는 환형 외부 용융물 채널을 포함하며, 내부, 중앙 및 외부 용융물 채널은 동심원적으로 층을 이루는 용융물 흐름을 형성하도록 노즐 팁의 영역에서 유체적으로 결합된다. 캐비티의 코어를 동시에 형성할 수 있는 전술한 노즐 코어는 중공 니들 내에 배치된다.
공-사출 노즐은 노즐 본체 및 중앙 보어를 포함하는 용융물 분배 삽입체를 더 포함한다. 용융물 분배 삽입체는 노즐 본체의 중앙 보어에 수용되며, 바람직하게는 노즐 팁을 향해 테이퍼진 원통형 형상을 갖는다. 제 1 용융물을 위한 적어도 하나의 분배 채널 및 제 2 용융물을 위한 적어도 하나의 분배 채널이 재킷 표면 또는 외부 표면을 따라 형성되며, 이 채널들은 각각의 용융물들을 노즐 팁의 방향으로 안내한다.
제 1 용융물을 위한 적어도 하나의 분배 채널은 제 1 용융물 공급 채널 및 환형 내부 용융물 채널에 상류에서 유체적으로 연결될 수 있으며, 환형 외부 용융물 채널에 하류에서 연결될 수 있다. 제 1 용융물을 위한 적어도 하나의 분배 채널은 제 1 용융물을 환형 외부 용융물 채널로 보다 균일하게 분배하기 위해 하류에 분지(branching)들을 가질 수 있다.
제 2 용융물을 위한 적어도 하나의 분배 채널은 제 2 용융물 공급 채널에 상류에서 유체적으로 연결될 수 있으며 환형 중앙 용융물 채널에 하류에서 연결될 수 있다. 제 2 용융물을 위한 적어도 하나의 분배 채널은 제 2 용융물을 환형 중앙 용융물 채널로 보다 균일하게 분배하기 위해 하류에 분지들을 가질 수 있다. 이것은 40mm 이상의 직경을 갖는 환형 용융물 채널로 용융물을 효율적이고 균일하게 분배할 수 있게 한다.
공-사출 노즐은, 내부 표면이 부분적으로 환형 중심 용융물 채널을 형성하고 외부 표면이 부분적으로 환형 외부 용융물 채널을 형성하는 분할 슬리브를 더 포함할 수 있다.
제 1 용융물을 위한 적어도 하나의 분배 채널은 분할 슬리브 내의 보어를 통해 환형 외부 용융물 채널에 하류에서 연결될 수 있다. 분할 슬리브는 제 1 용융물을 환형 외부 용융물 채널에 효율적이고 균일하게 분배하기 위해 다른 표면 상에 분배 채널들, 바람직하게는 분지형 분배 채널들을 더 가질 수 있다.
공-사출 노즐은 분배 채널들을 통해 각각의 환형 용융물 채널들에 각각 연결된 복수의 제 1 및 제 2 용융물 공급 채널들을 가질 수 있다. 이것은 40 mm 이상의 큰 직경을 갖는 환형 용융물 채널들로 용융물을 효율적이고 균일하게 분배할 수 있게 한다.
공-사출 노즐은, 특히 분배 채널들의 분지와 관련하여, 분할 슬리브 상의 추가의 분배 채널들 및/또는 제 1 및 제 2 용융물을 위한 복수의 용융물 공급 채널들이 그 자체로 독립적인 발명으로 간주될 수 있다. 또한, 이것은 노즐 코어의 구성과는 독립적인 것이며, 특히 노즐 코어가 노즐 입구까지만 연장되거나 노즐 입구를 넘어서 돌출하여 캐비티의 일부 또는 전체를 부분적으로 형성하는지 여부와 관계없으며 또는 그것이 냉각식인지 여부와 관계없다. 이러한 공-사출 노즐의 장점은 종래보다 실질적으로 큰 직경을 갖는 환상 사출을 가능하게 한다는 점에 있다. 전술한 노즐 코어와 결합하여, 예를 들어 직경 40mm를 초과하는 용기도, 지금까지 불가능했던, 넓은 면 또는 주변 면으로부터 환형으로 사출될 수 있다.
본 발명은 또한 사출 성형 공구용의 하나 이상의 용융물을 위한 핫 러너 노즐(즉, 단일 사출 또는 공-사출을 위한 핫 러너 노즐)에 관한 것이며, 상기 핫 러너 노즐은 환형 노즐 입구, 노즐 코어 및 환형 노즐 입구를 개폐하기 위해 노즐 코어를 따라 변위 가능한 중공 니들을 구비한다. 노즐 코어는 핫 러너 노즐의 환상 노즐 입구를 지나 돌출하며, 핫 러너 노즐의 설치 상태에서 사출 성형 공구의 캐비티의 코어를 형성한다. 이 노즐 코어는 전술한 바와 같이 구성될 수 있다.
본 발명은 또한 전술한 사출 성형 공구를 사용하여 내부 및 외부 형상을 갖는 사출 성형 부품을 제조하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 a) 핫 러너 노즐의 노즐 코어를 냉각 다이 내에 도입함으로써 사출 성형 부품이 사출될 냉각 캐비티를 형성하기 위해 사출 성형 공구를 폐쇄하는 단계; b) 노즐 코어 둘레에서 연장되는 환형 노즐 입구를 통해 냉각 캐비티 내에 적어도 하나의 용융물을 사출하는 단계; 및 c) 사출 성형 공구를 개방하여 사출 성형 부품을 배출하는 단계를 포함할 수 있다.
예를 들어, 내부 층으로서 배리어 층을 갖는 층을 이루는 용융물 흐름으로서 수 개의 용융물을 공-사출할 경우, 먼저 제 1 용융물만을 사출할 수 있고, 그 다음에 층을 이루는 용융물 흐름을 사출할 수 있다.
본 발명은 도면(들)과 관련된 예시적인 실시예들을 참조하여 이하에서 상세히 설명될 것이다.
도 1은 사출 성형 공구의 단면도이다.
도 2는 용융물 분배 삽입체의 측면도이다.
도 3은 분할 슬리브를 갖는 용융물 분배 삽입체의 측면도이다.
도 4는 노즐 입구 영역에서의 핫 러너 노즐의 상세도이다.
도 1은 사출 성형 공구의 단면도이다.
도 2는 용융물 분배 삽입체의 측면도이다.
도 3은 분할 슬리브를 갖는 용융물 분배 삽입체의 측면도이다.
도 4는 노즐 입구 영역에서의 핫 러너 노즐의 상세도이다.
사출 성형 공구는 캐비티(3)용 다이(1a)를 형성하는 다이 플레이트(1) 및 핫 러너 노즐(hot-runner nozzle)(4)을 수용하는 코어 플레이트(2)를 포함한다. 핫 러너 노즐(4)은 환형 노즐 입구(annular nozzle mouth)(5) 및 중공 니들(hollow needle)(6)을 가지며, 여기서 노즐 입구(5)는 중공 니들(6)에 의해서 개폐될 수가 있다. 이를 위해, 중공 니들(6)은 축 방향으로 이동 불가능한 노즐 코어(7)를 따라서 이동 가능하게 안내된다. 노즐 코어(7)는 환상 노즐 입구를 지나 돌출되어 캐비티(3)의 코어(2a)를 형성한다.
도시된 실시예에서, 노즐 코어(7)는 냉각 매체(특히 물)를 통해 능동적으로 냉각되는 내부 냉각 코어(8) 및 외부 코어(9)를 포함한다. 외부 코어(9)의 하류 지향 단부(downstream-directed end) 및 냉각 코어(8)의 하류 지향 전방면(downstream-directed front face)(10)은 캐비티(3)의 코어(2a)를 형성하며, 즉, 이들은 제조될 사출 성형 부품의 내부 형상의 네거티브(negative)에 해당한다. 또한, 외부 코어는 코어(2a)의 전체 전방면을 형성할 수 있다. 도시된 실시예에서, 노즐 입구의 상류에 있어서, 노즐 코어(7)는 핫 러너 노즐(4)의 가열 부품용 금속 합금보다 낮은 열전도성의 금속 합금(예를 들어, 크롬강) 또는 세라믹으로 만들어진 절연 재킷(11)을 갖는다. 절연 재킷(11)은 핫 러너 노즐(4)의 뜨거운 부품과 냉각 노즐 코어(8)(또는 외부 코어(9)) 사이의 열 전달을 감소시킨다. 이러한 열 전달은 노즐 입구(5)의 상류에 있는 외부 코어(9)의 재킷 표면 상의 원주 리세스(circumferential recess)(12)에 의해 추가로 감소된다. 절연 재킷(11)은 노즐 입구(5)까지 연장된다. 중공 니들(6)은 노즐 코어(7)의 절연 재킷(11)을 따라 안내된다. 핫 러너 노즐은 하나보다 많은 절연 재킷을 가질 수 있다.
도 1에 도시된 실시예에서, 절연 재킷(11)은 캐비티(3)까지 연장된다. 도 4는 노즐 입구 영역(도 1의 원 A)에서의 핫 러너 노즐의 상세도를 보여준다. 도 1의 핫 러너 노즐과는 달리, 도 4의 핫 러너 노즐의 외부 코어(9)는 노즐 입구(5)의 영역에 원주 플랜지(13)를 갖는다. 원주 플랜지(13)는, 캐비티(3)가 냉각 다이 플레이트(1), 냉각 코어 플레이트(2) 및 핫 러너 노즐(4)의 냉각 노즐 코어(7)에 의해 완전히 형성되도록, 캐비티(3)의 일부를 형성한다. 이 경우에는 단열 재킷(11)이 원주 플랜지(13)까지만 연장되어, 핫 러너 노즐(4)의 가열 부품에 대해 냉각 노즐 코어를 절연시킨다. 도시된 공-사출 노즐에서, 이하에서 상세히 설명되는 바와 같이, 이들은 노즐 본체(30), 용융물 분배 삽입체(31), 분할 슬리브(32) 및 유지 밀봉 슬리브(33)이다. 캐비티의 구성에 따라, 원주 플랜지는 절연 재킷이 그 위에 놓이게 되는 숄더(shoulder)로서 구성될 수도 있다.
핫 러너 노즐은 하나의 용융물 또는 몇 개의 용융물을 위한 공-사출 노즐로서 설계될 수 있다. 도시된 도 1의 실시예에서, 핫 러너 노즐은 제 1 용융물(A)의 2개의 외부 층 및 제 2 용융물(B)의 내부 층(예를 들어 소위 배리어 층)을 갖는 3중 층의 용융 흐름을 위한 공-사출 노즐로서 구성된다. 환형 노즐 입구의 전방 영역의 상류에서, 공-사출 노즐은 환형 내부 용융물 채널(20), 환형 중앙 용융물 채널(21) 및 환형 외부 용융물 채널(22)을 갖는다. 환형 내부 용융물 채널(20) 및 환형 외부 용융물 채널(22)은 제 1 용융물(A)을 위한 적어도 하나의 용융물 공급 채널(23a, 23b)에 유체적으로 연결된다. 환형 중앙 용융물 채널(21)은 제 2 용융물(B)(교차 평면의 전방 및 후방에 배치되기 때문에 도 1에서는 식별될 수 없음)을 위한 적어도 하나의 용융물 공급 채널(25)에 유체적으로 연결된다.
도 1에 도시된 공-사출 노즐(4)은 노즐 본체(30), 용융물 분배 삽입체(31), 분할 슬리브(32) 및 유지 밀봉 슬리브(33)(또는 밀봉 링)를 포함한다. 노즐 본체(30)에는 발열 요소(34)가 설치되어 있다. 도 2는 도 1의 용융물 분배 삽입체의 측면도를 보여준다. 도 3은 도 1의 용융물 분배 삽입체(31) 및 분할 슬리브(32)의 측면도를 보여준다.
공-사출 노즐(4)은, 용융물 분배 삽입체(31)를 통해 축 방향으로 연장되며 중공 니들(6)이 이동 가능하게 수용되는 중앙 보어를 갖는다. 이 중앙 보어는 중공 니들(6)을 따라 환형의 내부 용융물 채널(20)이 형성되도록 중앙에 있어서 하부 영역(즉, 하류)에서 상부 영역(즉, 상류)보다 큰 직경을 갖는다. 중공 니들(6)은 환형 내부 용융물 채널(20)의 단면을 확대하기 위해 이 영역에서 테이퍼질 수도 있다. 또한, 중공 니들만이 테이퍼지도록 구성될 수도 있으며, 중앙 보어는 전체 길이에 걸쳐 동일한 직경을 가질 수 있다. 중공 니들(6)의 내부에는 비-이동식 노즐 코어가 배치되어 있다. 이것은 전술한 냉각 노즐 코어(7)로 구성될 수 있으며, 핫 러너 노즐(4)의 노즐 입구(5)를 지나 용융물의 흐름 방향으로 돌출하여 사출 성형 공구의 코어 플레이트(2)에 냉각 코어(2a)를 형성할 수 있고, 이 냉각 코어(2a)는 제조될 사출 성형 부품의 내부 형상을 위한 내부 형태를 형성한다.
환형 중앙 용융물 채널(21)은 분배 삽입체(31)의 외부 표면과 분할 슬리브(32)의 내부 표면에 의해 형성된다. 환형 외부 용융물 채널(22)은 분할 슬리브(32)의 외부 표면과 유지 밀봉 슬리브(33)의 내부 표면에 의해 형성된다.
도시된 실시예에서, 환형 내부 용융물 채널(20)은 제 1 용융물(A)을 위한 2개의 제 1 용융물 공급 채널(23a, 23b)에 유체적으로 상류에서 연결된다. 하류에서는 환형 내부 용융물 채널(20)이 노즐 입구(5)에 유체적으로 연결되어 있다. 용융물(A)을 위한 제 1의 2개의 용융물 공급 채널(23a, 23b)은 각각 용융물 분배 삽입체(31)의 상부 측면 상의 제 1 용융물 공급 개구로부터 부분적으로 노즐 본체를 거쳐 환형 내부 용융물 채널(20)로 이어진다. 또한, 각각의 경우에 있어, 용융물(A)을 위한 적어도 하나의 용융물 분배 채널(24a)(도 1에서는 그 상단만이 식별될 수 있음)이 제 1의 2개의 용융물 공급 채널(23a, 23b)에 유체적으로 연결되어, 각각의 용융물(A)을 공통의 환형 외부 용융물 채널(22) 내로 안내한다.
따라서, 용융물(A)은 2개의 용융물 공급 채널 및 각각의 용융물 분배 채널들을 통해서 공통의 환형 내부 용융물 채널(20) 및 공통의 환형 외부 용융물 채널(22) 내로 안내된다.
또한, 도시된 실시예에서, 공-사출 노즐(4)은 제 2 용융물(B)을 위한 2개의 제 2 용융물 공급 채널을 포함한다(도 1에서는 식별될 수 없음). 도 2 및 도 3에서, 2개의 용융물 공급 채널(25a) 중 하나가 화살표로 표시되어 있으며, 그것의 단부는 용융물 분배 삽입체(31)의 외부 표면 상에서 식별될 수 있다. 제 2 용융물(B)을 위한 2개의 용융물 공급 채널은, 용융물(A)을 위한 제 1의 2개의 용융물 공급 채널(24a, 24b)과 마찬가지로, 용융물 분배 삽입체(31)의 상부 측면 상의 각각의 용융물 공급 개구들로부터 부분적으로 노즐 본체(30)를 거쳐 제 2 용융물(B)을 위한 적어도 하나의 용융물 분배 채널로 이어진다. 제 2 용융물(B)을 위한 용융물 분배 채널들은 공통의 환형 중앙 용융물 채널(21)에 하류에서 유체적으로 연결된다.
제 1 용융물(A)을 위한 용융물 분배 채널들 및 제 2 용융물(B)을 위한 용융물 분배 채널들 모두는 분배 삽입체(21)의 외부 표면 상에 형성되며(예를 들어 밀링에 의해), 노즐 본체(30) 또는 분할 슬리브(32)의 내부 표면에 의해서 반경 외측 방향으로 경계지어진다.
제 1 용융물(A)을 위한 용융물 분배 채널들(24a)은 환형의 중앙 용융물 채널(21) 위에서 종단된다. 분할 슬리브(32)의 관통 개구(27)를 통해, 이들이 각각 분할 슬리브(32)의 외부 표면 상에 형성된 용융물 분배 채널들(28)에 연결되고, 최종적으로 환형의 외부 용융물 채널(22)에 유체적으로 연결된다. 대안적으로는, 보어들이 환형의 외부 용융물 분배 채널(22)로 직접 이어질 수도 있다.
특히 환형 노즐 개구(5)의 직경이 큰 경우에 있어서, 환형의 외부 및 중앙 용융물 채널(21, 22) 상에 용융물들(A, B)을 균일하게 분배하기 위해, 분배 삽입체(31)의 외부 표면 상의 각각의 용융물 분배 채널들은, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 분지(branching) 또는 분기(bifurcation)들을 가질 수 있다. 또한, 분할 슬리브(32) 상의 용융물 분배 채널들도 분지 또는 분기를 가질 수 있다. 각각의 분지 또는 분기 이후에는, 채널들의 단면이 감소될 수 있으며 이에 따라 전체 흐름 단면에 걸쳐 대략 균일한 흐름 속도를 달성할 수 있게 된다.
환상의 내부, 중앙 및 외부 용융물 채널들(20, 21, 22)로부터의 환형의 용융물 흐름들이 노즐 입구(5)를 통해 출구 직전에 결합되어 동심원적으로 층을 이루는 용융물 흐름을 형성하며 이것이 최종적으로는 노즐 입구(5)를 거쳐 캐비티(3) 내로 들어간다.
1 다이 플레이트
1a 다이
2 코어 플레이트
2a 코어
3 캐비티
4 핫 러너 노즐
5 환상 노즐 입구
6 중공 니들
7 노즐 코어
8 냉각 코어
9 외부 코어
10 전방면
11 절연 재킷
12 원주 리세스
13 원주 플랜지
20 환형 내부 용융물 채널
21 환형 중앙 용융물 채널
22 환형 외부 용융물 채널
23a, 23b 용융물(A)을 위한 용융물 공급 채널
24a 용융물 분배 채널
25a 용융물(B)을 위한 용융물 공급 채널
26a 용융물(B)을 위한 용융물 분배 채널
27 관통 개구
28 용융물(A)를 위한 분할 슬리브 상의 용융물 분배 채널
30 노즐 본체
31 용융물 분배 삽입체
32 분할 슬리브
33 유지 밀봉 슬리브/밀봉 링
34 발열 요소
1a 다이
2 코어 플레이트
2a 코어
3 캐비티
4 핫 러너 노즐
5 환상 노즐 입구
6 중공 니들
7 노즐 코어
8 냉각 코어
9 외부 코어
10 전방면
11 절연 재킷
12 원주 리세스
13 원주 플랜지
20 환형 내부 용융물 채널
21 환형 중앙 용융물 채널
22 환형 외부 용융물 채널
23a, 23b 용융물(A)을 위한 용융물 공급 채널
24a 용융물 분배 채널
25a 용융물(B)을 위한 용융물 공급 채널
26a 용융물(B)을 위한 용융물 분배 채널
27 관통 개구
28 용융물(A)를 위한 분할 슬리브 상의 용융물 분배 채널
30 노즐 본체
31 용융물 분배 삽입체
32 분할 슬리브
33 유지 밀봉 슬리브/밀봉 링
34 발열 요소
Claims (15)
- 적어도 하나의 캐비티(3) 및 상기 캐비티(3) 내에 적어도 하나의 용융물을 사출하기 위한 환형 노즐 입구(annular nozzle mouth)(5)를 갖는 상기 캐비티(3)에 연결된 각각의 하나의 핫 러너 노즐(hot-runner nozzle)(4)을 포함하는 외부 형상 및 내부 형상을 갖는 적어도 하나의 사출 성형 부품을 제조하기 위한 사출 성형 공구로서,
상기 적어도 하나의 캐비티(3)는 제조될 상기 사출 성형 부품의 외부 형상을 위한 외부 형태를 형성하는 냉각 다이(cooled die)(1a) 및 제조될 상기 사출 성형 부품의 내부 형상을 위한 내부 형태를 형성하는 코어(core)(2a)에 의해 형성되고; 또한
상기 핫 러너 노즐(4)은 노즐 코어(7)와, 상기 환형 노즐 입구(5)를 개폐하기 위해 상기 노즐 코어(7)를 따라 변위 가능한 중공 니들(6)을 가지며,
상기 노즐 코어(7)는 상기 핫 러너 노즐(4)의 상기 환형 노즐 입구(5)를 지나 돌출하고, 상기 노즐 코어(7)는 상기 사출 성형 공구의 상기 캐비티(3)의 상기 코어(2a)를 형성하며, 상기 중공 니들은 일정한 벽 두께를 가진 원통형 단부 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 사출 성형 공구. - 제 1 항에 있어서,
상기 노즐 코어(7)는 내부 냉각 코어(8) 및 외부 코어(9)를 포함하는 것을 특징으로 하는 사출 성형 공구. - 제 1 항에 있어서,
상기 핫 러너 노즐(4)의 상기 노즐 입구(5)의 상류에서, 상기 노즐 코어(7)는, 상기 중공 니들(6)이 그에 따라 안내되는 적어도 하나의 절연 재킷(insulating jacket)(11)을 포함하는 것을 특징으로 하는 사출 성형 공구. - 제 3 항에 있어서,
상기 절연 재킷(11)은 핫 러너 노즐(4)의 가열 부품용 금속 합금보다 낮은 열전도성의 금속 또는 금속 합금, 또는 세라믹으로 제조되는 것을 특징으로 하는 사출 성형 공구. - 제 2 항에 있어서,
상기 외부 코어(9)는 상기 노즐 입구(5)의 영역에 원주 숄더(circumferential shoulder) 또는 원주 플랜지(circumferential flange)(13)를 가지며, 이것이 상기 노즐 입구(5)의 일 측면을 형성하는 것을 특징으로 하는 사출 성형 공구. - 제 2 항에 있어서,
상기 노즐 입구(5)의 상류에서 상기 외부 코어(9)는 원주 리세스(circumferential recess)(12)를 갖는 것을 특징으로 하는 사출 성형 공구. - 제 1 항에 있어서,
상기 핫 러너 노즐(4)은 상기 캐비티(3) 내에 동심원적으로 층을 이루는 용융물 흐름을 사출하기 위한 공-사출 노즐(co-injection nozzle)인 것을 특징으로 하는 사출 성형 공구. - 제 1 항에 있어서,
냉각 다이 플레이트(cooled die plate)(1)가 상기 다이(1a)를 형성하는 것을 특징으로 하는 사출 성형 공구. - 제 1 항에 있어서,
상기 코어(2a)는 냉각식이며, 냉각 코어 플레이트(cooled core plate)(2)에 배치되는 것을 특징으로 하는 사출 성형 공구. - 제 1 항에 있어서,
상기 핫 러너 노즐(4)은 밀봉 링(33)에 의해 냉각 코어 플레이트(2)에 장착되는 것을 특징으로 하는 사출 성형 공구. - 사출 성형 공구용 핫 러너 노즐로서,
상기 핫 러너 노즐(4)은 환형 노즐 입구, 노즐 코어(7) 및 상기 환형 노즐 입구(5)를 개폐하기 위해 상기 노즐 코어(7)를 따라 변위 가능한 중공 니들(6)을 가지며,
상기 노즐 코어(7)는 상기 핫 러너 노즐(4)의 상기 환형 노즐 입구(5)를 지나 돌출하고, 상기 핫 러너 노즐(4)의 설치 상태에 있어서 상기 노즐 코어(7)는 상기 사출 성형 공구의 캐비티(3)의 코어(2a)를 형성하며, 상기 중공 니들은 일정한 벽 두께를 가진 원통형 단부 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 핫 러너 노즐. - 제 11 항에 있어서,
상기 노즐 코어(7)는 내부 냉각 코어(8) 및 외부 코어(9)를 포함하는 것을 특징으로 하는 핫 러너 노즐. - 제 11 항에 있어서,
상기 핫 러너 노즐(4)의 상기 노즐 입구(5)의 상류에서, 상기 노즐 코어(7)는, 상기 중공 니들(6)이 그에 따라 안내되는 적어도 하나의 절연 재킷(11)을 포함하는 것을 특징으로 하는 핫 러너 노즐. - 제 1 항에 따른 사출 성형 공구를 사용하여 사출 성형 부품을 제조하는 방법.
- 제 14 항에 있어서,
a) 냉각 다이(1a) 내에 핫 러너 노즐(4)의 노즐 코어(7)를 도입함으로써 사출 성형 부품이 사출될 냉각 캐비티(3)를 형성하기 위해 사출 성형 공구를 폐쇄하는 단계;
b) 상기 노즐 코어(7) 둘레에서 연장되는 환형 노즐 입구(5)를 통해 상기 냉각 캐비티(3) 내에 적어도 하나의 용융물을 사출하는 단계; 및
c) 상기 사출 성형 공구를 개방하여 상기 사출 성형 부품을 배출하는 단계
를 포함하는 방법.
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