KR102312016B1 - 사출원료의 발포 효율을 높일 수 있는 사출 성형기용 스크류 - Google Patents

사출원료의 발포 효율을 높일 수 있는 사출 성형기용 스크류 Download PDF

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Abstract

본 발명은 사출 성형기용 스크류에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스크류의 계량부 측에 구비되는 날에 발포홈을 형성하되, 깊이와 형상이 다른 발포홈을 형성하여 사출 효율을 보다 높일 수 있는 사출원료의 발포 효율을 높일 수 있는 사출 성형기용 스크류에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명의 일실시예에 따른 사출원료의 발포 효율을 높일 수 있는 사출 성형기용 스크류는, 용융된 원료가 주입되어 성형하고자 하는 형상으로 사출물을 성형하는 사출 금형, 사출 금형 측으로 원료가 이송되는 유로를 형성하는 배럴, 배럴 내부에 동심원을 이루며 구비되어 배럴로 주입되는 원료를 용융시키면서 이송하고, 이를 교반하는 스크류 및 스크류에 의해 용융 및 교반된 원료가 적정 압력으로 설정되면 스크류를 밀어줌에 따라 원료를 사출 금형 측으로 주입시키는 유압 실린더를 포함함에 있어서, 상기 스크류에서 원료가 주입되는 끝부분에는 용융된 원료를 교반하면서 발포시키는 발포부가 더 구비된다.

Description

사출원료의 발포 효율을 높일 수 있는 사출 성형기용 스크류{Screw for injection molding machine that can increase the foaming efficiency of injection materials}
본 발명은 사출 성형기용 스크류에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스크류의 계량부 측에 구비되는 날에 발포홈을 형성하되, 깊이와 형상이 다른 발포홈을 형성하여 사출 효율을 보다 높일 수 있는 사출원료의 발포 효율을 높일 수 있는 사출 성형기용 스크류에 관한 것이다.
일반적으로 사출 성형 시 원료를 용융하여 금형으로 투입하기 위해 사출기구를 사용한다.
이러한 사출기구는 플런저식 사출기구와 스크류식 사출기구 및 프리플라식 사출기구로 나누어진다.
플런저식 사출기구는 플런저를 통해 원료를 녹이고 펌핑시키는 사출기구로 계량장치에서 샷 사이즈에 맞는 플라스틱 양이 계량되고, 가열실린더의 밴드 히터에 의해 용융되고 가열된다.
이후 원료가 플런저에 의해 토피도를 지나 노즐로 이송되면서 수지가 용융되어 금형으로 주입된다.
이러한 플런저식 사출기구는 가소화 능력이 떨어지고 압력 손실이 큰 단점이 있다.
반면에 스크류식 사출기구는 가소화 능력이 크고, 압력 손실이 적어 사출압의 저하가 없으며, 배럴 안에 원료가 용융된 상태로 체류하는 시간이 적고 원료의 교체가 용이한 이점이 있다.
관련하여 선행문헌 1(공개특허 10-2016-0086870 믹싱 스크류 조립체 및 이를 포함하는 사출 성형 장치)에서는 스페이서에 믹싱돌기가 형성되어 교반 성능을 향상시킬 수 있는 구성이 개시되어 있다.
하지만 선행문헌 1은 교반 효율은 높일 수 있지만 사출물 무게 감량을 위해 발포가 필요한 경우 발포 효율이 높지 않은 문제가 발생하게 된다.
선행문헌 1(공개특허 10-2016-0086870 믹싱 스크류 조립체 및 이를 포함하는 사출 성형 장치)
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 사출 원료를 이송하면서 혼합하는 스크류에 발포홈을 형성하여 이송과 믹싱을 수행하면서 원료의 발포 효율을 높여주어 사출물의 무게를 감량할 수 있고, 발포가 고르게 이루어지도록 믹싱함에 따라 전체적으로 균일한 강도를 유지할 수 있는 사출원료의 발포 효율을 높일 수 있는 사출 성형기용 스크류를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 사출원료의 발포 효율을 높일 수 있는 사출 성형기용 스크류는, 용융된 원료가 주입되어 성형하고자 하는 형상으로 사출물을 성형하는 사출 금형(100), 상기 사출 금형(100) 측으로 원료가 이송되는 유로를 형성하는 배럴(200), 상기 배럴(200) 내부에 동심원을 이루며 구비되어 배럴(200)로 주입되는 원료를 용융시키면서 이송하고, 이를 교반하는 스크류(300) 및 상기 스크류(300)에 의해 용융 및 교반된 원료가 적정 압력으로 설정되면 스크류(300)를 밀어줌에 따라 원료를 사출 금형 측으로 주입시키는 유압 실린더(400)를 포함함에 있어서, 상기 스크류(300)에서 원료가 주입되는 끝부분에는 용융된 원료를 교반하면서 발포시키는 발포부(330)가 더 구비된 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 발포부(330)는 원료가 사출 금형(100) 측으로 이송되도록 유도하면서 발포시키는 발포날(331) 및 상기 발포날(331)에 간격을 두고 다수개로 형성되어 원료가 통과되며 발포되는 공간을 형성하는 발포홈(332)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 발포부(330)에는 원료가 이송되는 방향을 따라 스크류(300)가 회전되는 중심축 측으로 넓어졌다가 다시 좁아지도록 곡면 형태를 이루는 믹싱존(333)이 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 사출원료의 발포 효율을 높일 수 있는 사출 성형기용 스크류는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 스크류에서 원료가 금형으로 주입되는 끝부분에 발포부를 구비하여 발표 효율을 높여줌에 따라 전체적으로 사출물의 무게를 감량하면서 균일한 강도로 성형되도록 할 수 있는 효과가 있다.
둘째, 발포부에는 스크류 형태의 발포날이 형성되되, 발포 날에는 단턱 형태와 무턱 형태의 발포홈이 형성되어 원료를 보다 활발하게 발포할 수 있는 효과가 있다.
셋째, 발포부에 굴곡지게 형성된 믹싱존이 구비되어 원료의 이송 통로 대비 넓은 공간을 형성하면서 원료 경로를 곡면 형태로 하여 믹싱존에서 원료의 밀도가 낮아짐에 따라 발포 효율을 보다 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 사출원료의 발포 효율을 높일 수 있는 사출 성형기용 스크류의 전체 구성을 나타낸 개략도
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 사출원료의 발포 효율을 높일 수 있는 사출 성형기용 스크류에서 발포부만을 확대한 요부 확대도
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 사출원료의 발포 효율을 높일 수 있는 사출 성형기용 스크류에서 발포홈의 구조를 나타낸 개략도
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 사출원료의 발포 효율을 높일 수 있는 사출 성형기용 스크류에 원료 분산부재가 더 구비된 상태를 나타낸 실시예도
본 발명은 사출 성형기용 스크류 구조에 관한 것으로, 특히 스크류에 발포부를 형성하여 스크류의 동작에 의해 원료의 발포 효율을 높여줌에 따라 성형물의 무게를 감량할 수 있고, 전체적으로 균일한 발포가 가능하여 사출물의 강도를 균일하게 할 수 있는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 일실시예에 따른 사출원료의 발포 효율을 높일 수 있는 사출 성형기용 스크류를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 사출원료의 발포 효율을 높일 수 있는 사출 성형기용 스크류의 전체 구성을 나타낸 개략도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명은 크게 사출물을 성형하는 사출 금형(100)과, 상기 사출 금형(100) 측으로 원료를 용융시켜 주입하는 유로를 형성하는 배럴(200)과, 상기 배럴 내부에 설치되어 회전에 의해 원료를 사출 금형(100) 측으로 이송시키면서 용융되는 원료를 고르게 교반하며 이송시키는 스크류(300) 및 상기 스크류(300)에 의해 이송된 원료가 사출 금형(100)으로 주입되기 전 적정 압력이 형성되면 유압에 의해 스크류(300)를 밀어주면서 원료가 사출 금형(100)으로 주입되도록 동작시키는 유압 실린더(400)를 포함하여 구성된다.
여기서 상기 배럴(200)은 용융되기 전 펠릿 상태의 원료를 투입하는 호퍼(210)가 구비되고, 호퍼(210)로 투입된 원료가 이송되며 사출 금형(100)으로 배출되는 경로에는 히터(220)가 구비된다.
그리고 상기 스크류(300)는 호퍼 측에 구비되어 투입된 펠릿 상태의 원료를 사출 금형(100) 측 배출 위치로 이동시키며 공급하는 공급부(310)와 공급되는 원료가 히터(220)에 의해 용융되면서 사출 금형(100) 측으로 이동시켜 압축하는 압축부(320) 및 원료가 투입되어 사출 금형(100)으로 투입되는 경로상에서 상기 압축부(320)의 뒤쪽에 구비되어 용융되어 압축되는 원료에 발포를 형성하는 발포부(330)를 포함하여 구성된다.
여기서 상기 공급부(310)는 배럴(200)의 내주면과 일정 간격을 이루며 일정 피치 간격으로 원료의 이송 경로를 따라 공급 외날(311)이 형성된다.
이로 인해, 일정한 속도로 원료를 연속 이송할 수 있게 된다.
그리고 상기 압축부(320)는 상기 공급부(310)로부터 원료가 이송될 때, 배럴(200)의 내주면과 간격이 점차 좁아지는 경사면을 형성하고, 원료가 이송되는 방향으로 일정 피치 간격을 이루며 2개의 날이 한쌍을 이루는 압축 쌍날(321)이 형성된다.
점차 좁아지는 경사면에 의해 원료가 히터에 접촉되면서 용융됨과 동시에 압축된 상태로 이송된다.
이로 인해 원료를 용융하여 압축한 상태로 발포부(330) 측으로 이송할 수 있게 된다.
상기 발포부(330)에는 배럴(200)과 스크류(300) 사이에 곡면 형태의 공간을 형성하여 원료가 믹싱되면서 발포효율을 높일 수 있는 믹싱존(333)이 형성된다.
여기서 원료 투입 시 발포제를 함께 투입하게 되고 발포제는 원료와 혼합되면서 원료에 발포를 형성하게 된다.
상기 믹싱존(333)은 압축된 원료가 믹싱존 구간에서 압축이 일시적으로 해제되면서 발포가 보다 활발하게 형성된다.
이로 인해 펠릿 상태의 원료를 호퍼로 투입하여 사출 금형(100) 측으로 이송시키면서 이를 히터(220)에 의해 용융시켜 압축하고, 이 과정에서 원료에 발포를 형성하여 사출 금형(100)으로 투입함에 따라 사출물의 무게를 경량화 할 수 있고, 전체적인 강도도 고르게 유지할 수 있게 된다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 사출원료의 발포 효율을 높일 수 있는 사출 성형기용 스크류에서 발포부만을 확대한 요부 확대도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 사출원료의 발포 효율을 높일 수 있는 사출 성형기용 스크류에서 발포홈의 구조를 나타낸 개략도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 스크류(300)에 형성되는 발포부(330)는 원료의 이송 방향을 따라 스크류 형태로 구비되는 발포날(331) 및 상기 발포날(331)에 다수개로 도피 형성되는 발포홈(332)을 포함하여 구성된다.
이때, 발포날(331) 및 발포홈(332)은 믹싱존(333)에 형성되어 믹싱존(333) 내에서 발포날(331)과 발포홈(332)에 의해 원료에 효율적으로 발포를 형성한다.
이러한 발포홈(332)은 발포날(331)의 돌출 길이 방향에서 절반정도 깊이로 직각을 이루며 도피 형성되는 직각 단턱홈(332a) 및 발포날(331)의 돌출 길이 방향 전체 깊이로 끝부분이 라운드 형태를 이루며 도피 형성되는 라운드 무턱홈(332b)을 포함하여 구성된다.
상기 발포홈(332)은 원료를 이송시키면서 원료를 발포홈(332)으로 통과시킴에 따라 통과되는 원료와 통과되지 않은 원료 사이에 공극이 발생되어 기포를 형성하는 것으로, 직각 단턱홈(332a)에서는 원료가 직각 단턱홈(332a)의 도피된 홈을 통해 이동하면서 원료가 이동되는 부분의 압력이 일시적으로 해제되고 이에 따라 발포가 원활하게 이루어진다.
그리고 라운드 무턱홈(332b)은 원료가 통과되면서 라운드 무턱홈(332b)이 형성된 구간의 전체적인 압력이 일시적으로 약해지게 되고 이에 따라 발포제와 원료의 반응에 의한 발포가 활발하게 이루어져 발포 효율을 높일 수 있게 된다.
상기와 같이 원료가 믹싱되는 과정에서 발포홈(332)이 형성된 위치의 원료에서 발포홈(332)을 통과하는 원료에 의해 압력이 일시적으로 낮아지게 되고 낮은 압력과 함께 원료의 점성에 의한 공극이 발생하며 활발하게 발포가 형성된다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 사출원료의 발포 효율을 높일 수 있는 사출 성형기용 스크류에 원료 분산부재가 더 구비된 상태를 나타낸 실시예도이다.
도 4를 참조하면, 발포부(330)에는 원료를 분산시켰다가 다시 모여지게 하면서 이 과정에서 발포를 활성화시킬 수 있는 원료 분산부재(334)가 더 구비될 수 있다.
상기 원료 분산부재(334)는 회전 방향을 따라 원료를 분산시켜 공극을 형성하고 공극이 다시 메워지는 과정에서 발포를 형성하게 되는 것으로, 회전 방향 전면에 끝부분이 뾰족하게 형성되어 원료의 분산을 용이하게 하는 분산 쐐기부(334a)와, 상기 분산 쐐기부(334a)의 뒤쪽에 분산 쐐기부(334a)로부터 점차 넓어지게 구비되어 분산된 원료의 공극을 확장하는 공극 확장부(334b) 및 분산된 원료가 다시 모여지도록 유도하는 믹싱 복귀부(334c)를 포함하여 구성된다.
상기 분산 쐐기부(334a), 공극 확장부(334b), 믹싱 복귀부(334c)의 내측에는 원료 분산 및 이동 시 저항을 줄여주어 교반 및 발포를 용이하게 해주는 원료 유도홈(334d)이 형성된다.
상기 원료 유도홈(334d)은 스크류의 중심축 방향으로 이어지면서 오목한 홈을 형성하여 원료 분산부재(334)가 회전되며 원료를 분산시킬 때 저항을 최소화 하여 장비에 과도한 하중이 가해지는 것을 방지할 수 있게 된다.
이로 인해 원료가 분산되었다가 다시 믹싱되는 과정에서 원료의 점성에 의해 원료가 분산되며 형성된 공극 부분에 기포가 형성되고 이에 따라 원료의 발표 효율을 보다 높일 수 있게 된다.
상기와 같이 이루어진 본 발명은, 사출 성형기에 사출 원료를 주입함에 있어서, 펠릿 형태의 원료를 투입하고 이를 이송시키며 히터에 의해 용융시키고, 용융된 원료를 압축하면서 이동시키는 과정에서 발포부에 의해 발포제와 혼합되어 이송되는 원료에서 발포제와의 반응에 의해 기포가 발생되는 것을 보다 활성화 하여 발포 효율을 높일 수 있게 되고, 이에 따라 사출물의 무게 감량이 가능하여 제품을 경량화시킬 수 있게 된다.
100 : 사출 금형 200 : 배럴
210 : 호퍼 220 : 히터
300 : 스크류 310 : 공급부
311 : 공급 외날 320 : 압축부
321 : 압축 쌍날 330 : 발포부
331 : 발포날 332 : 발포홈
332a : 직각 단턱홈 332b : 라운드 무턱홈
333 : 믹싱존 334 : 원료 분산부재
334a : 분산 쐐기부 334b : 공극 확장부
334c : 믹싱 복귀부 334d : 원료 유도홈
400 : 유압 실린더

Claims (3)

  1. 용융된 원료가 주입되어 성형하고자 하는 형상으로 사출물을 성형하는 사출 금형(100);
    상기 사출 금형(100) 측으로 원료가 이송되는 유로를 형성하는 배럴(200);
    상기 배럴(200) 내부에 동심원을 이루며 구비되어 배럴(200)로 주입되는 원료를 용융시키면서 이송하고, 이를 교반하는 스크류(300); 및
    상기 스크류(300)에 의해 용융 및 교반된 원료가 적정 압력으로 설정되면 스크류(300)를 밀어줌에 따라 원료를 사출 금형 측으로 주입시키는 유압 실린더(400);를 포함함에 있어서,
    상기 스크류(300)에서 원료가 주입되는 끝부분에는 용융된 원료를 교반하면서 발포시키는 발포부(330);가 더 구비되고,
    상기 발포부(330)는 원료가 사출 금형(100) 측으로 이송되도록 유도하면서 발포시키는 발포날(331) 및 상기 발포날(331)에 간격을 두고 다수개로 형성되어 원료가 통과되며 발포되는 공간을 형성하는 발포홈(332)을 포함하되,
    상기 발포홈(332)은 발포날(331)의 돌출 길이 방향에서 절반정도 깊이로 직각을 이루며 도피 형성되는 직각 단턱홈(332a) 및 발포날(331)의 돌출 길이 방향 전체 깊이로 끝부분이 라운드 형태를 이루며 도피 형성되는 라운드 무턱홈(332b)을 포함하고,
    상기 발포부(330)에는 원료가 이송되는 방향을 따라 스크류(300)가 회전되는 중심축 측으로 넓어졌다가 다시 좁아지도록 곡면 형태를 이루는 믹싱존(333)이 형성되는 것을 특징으로 하는 사출원료의 발포 효율을 높일 수 있는 사출 성형기용 스크류.
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