KR102457835B1 - Injection mold having heating layer and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 발열층이 구비된 사출 금형 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 합성수지나 용융된 금속을 사출하는 과정에서 금형의 온도를 제어하여 사출 성형품을 제조할 수 있는 발열층이 구비된 사출금형 및 이의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to an injection mold having a heating layer and a method for manufacturing the same. More specifically, the present invention relates to an injection mold having a heating layer capable of manufacturing an injection molded article by controlling the temperature of the mold in the process of injecting a synthetic resin or molten metal, and a manufacturing method thereof.
일반적으로, 합성수지나 금속을 이용하여 다양한 형태의 성형품을 제조하는 경우 주로 사출 금형을 이용한다. 고온에서 용해된 합성수지는 금형 내로 유입된 이후 압출되어 다양한 형태의 성형품으로 제조된다. In general, when various types of molded products are manufactured using synthetic resins or metals, injection molds are mainly used. Synthetic resin dissolved at high temperature is introduced into a mold and then extruded to manufacture various types of molded products.
사출 금형을 이용한 성형품은 품질이 우수하고, 치수를 정밀하게 제어할 수 있으며, 생산속도가 빨라서 대량생산이 가능하고, 제조 단가가 저렴한 장점이 있다. Molded products using injection molds have the advantages of excellent quality, precise control of dimensions, high production speed, mass production, and low manufacturing cost.
다만 사출 성형 시 두 개 이상의 유동단이 합류하게 되어 융착하는 경우 웰드라인(Weld line)이 생성되어 표면 불량이 발생되고 외관이 감소되는 문제가 발생한다. 이를 극복하기 위해 사출 금형의 온도를 성형되는 수지 용융온도보다 높게 가열하는 성형방법이 개발되었다.However, during injection molding, when two or more flow stages are joined and fused, a weld line is generated, resulting in surface defects and reduced appearance. In order to overcome this, a molding method in which the temperature of the injection mold is heated higher than the melting temperature of the resin to be molded has been developed.
사출 금형의 온도를 제어하는 방법으로 금형에 히터를 직접 부착하는 히터 가열 방식과 금형 내에 스팀 채널을 형성하여 뜨거운 스팀을 유입시켜 금형을 가열하는 스팀 가열 방식이 소개되었으나 모두 사출 금형 장치의 부피를 크게 증가시켜 사출 금형 장치에 제약을 가져오며, 금형 내에서 균일한 온도를 유지하기 어렵기 때문에 TV 패널 케이스와 같이 대면적을 가지는 성형품 공정에 적용하기 어려운 문제가 있다. As a method of controlling the temperature of the injection mold, a heater heating method that directly attaches a heater to the mold and a steam heating method that heats the mold by introducing hot steam by forming a steam channel in the mold were introduced. This increases the restriction on the injection mold apparatus, and since it is difficult to maintain a uniform temperature in the mold, it is difficult to apply to a molding process having a large area such as a TV panel case.
히터 가열 방식은 소비 전력이 과도하고, 스팀 가열의 경우 온도 제어가 어려우며 별도의 냉각 단계가 필요하여 공정 비용이 증가되는 문제 또한 발생된다. The heater heating method consumes excessive power, and in the case of steam heating, temperature control is difficult, and a separate cooling step is required, thereby increasing the process cost.
따라서, 기존 온도 제어 사출 금형에서 금형의 온도를 면밀하게 제어하여 고품질 대면적 성형품을 사출 성형할 수 있는 발열층이 구비된 사출 금형 및 이의 제조방법의 개발이 시급한 실정이다. Therefore, there is an urgent need to develop an injection mold equipped with a heating layer capable of injection molding a high-quality large-area molded article by closely controlling the temperature of the mold in an existing temperature-controlled injection mold and a method for manufacturing the same.
본 발명의 배경기술로 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0067669호에서 사출성형 금형 가열 장치가 개시된다. As a background art of the present invention, an injection molding mold heating apparatus is disclosed in Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2011-0067669.
본 발명의 목적은 사출 금형 내에 발열층이 구비되어 사출 금형의 온도를 면밀하게 제어하여 고품질의 사출 성형품을 제조할 수 있는 사출 금형을 제공하기 위한 것이다. An object of the present invention is to provide an injection mold that is provided with a heating layer in the injection mold to closely control the temperature of the injection mold to manufacture a high-quality injection molded article.
본 발명의 다른 목적은 고품질의 사출 성형품을 제조할 수 있는 발열층이 구비된 사출 금형의 제조방법을 제공하기 위한 것이다. Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing an injection mold having a heating layer capable of manufacturing a high-quality injection molded article.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.All of the above and other objects of the present invention can be achieved by the present invention described below.
1. 본 발명의 하나의 관점은 발열층이 구비된 사출 금형에 관한 것이다. 1. One aspect of the present invention relates to an injection mold provided with a heating layer.
상기 사출금형은 코어부위에 제1 캐비티가 형성된 제1 금형;The injection mold may include a first mold in which a first cavity is formed in a core portion;
상기 제1 금형 상부에 구비되는 제1 절연층;a first insulating layer provided on the first mold;
상기 제1 절연층 상부에 구비되는 제1 발열층;a first heating layer provided on the first insulating layer;
일단이 상기 제1 발열층에 연결되는 복수개의 전극; 및 a plurality of electrodes having one end connected to the first heating layer; and
상기 제1 발열층 및 전극을 덮어서 구비되는 제1 보호층;을 포함하고,Includes; a first protective layer provided to cover the first heating layer and the electrode;
상기 제1 발열층은 이산화티타늄을 포함한다. The first heating layer includes titanium dioxide.
2. 상기 1 구체예에서, 상기 제1 금형에 대응되도록 형성되고, 적어도 일 부분이 상기 제1 금형과 밀착되며, 제2 캐비티가 형성되어 상기 제1 캐비티와 밀폐된 사출공간을 형성하는 제2 금형; 2. In the first embodiment, a second formed to correspond to the first mold, at least a portion is in close contact with the first mold, and a second cavity is formed to form an injection space closed with the first cavity mold;
상기 제2 금형 상부에 구비되는 제2 절연층; a second insulating layer provided on the second mold;
상기 제2 절연층 상부에 구비되는 제2 발열층;a second heating layer provided on the second insulating layer;
상기 제2 발열층에 연결되는 복수개의 전극; 및a plurality of electrodes connected to the second heating layer; and
상기 제2 발열층 및 전극을 덮어서 구비되는 제2보호층;을 더 포함하고, Further comprising; a second protective layer provided to cover the second heating layer and the electrode,
상기 제2 발열층은 이산화티타늄을 포함할 수 있다. The second heating layer may include titanium dioxide.
3. 상기 1 또는 2 구체예에서, 상기 제1 금형에 대응되도록 형성되고, 적어도 일 부분이 상기 제1 금형과 밀착되며, 제3 캐비티가 형성되어 상기 제1 캐비티와 밀폐된 사출공간을 형성하는 제3 금형; 및3. In the above 1 or 2 embodiments, it is formed to correspond to the first mold, at least a portion is in close contact with the first mold, and a third cavity is formed to form an injection space closed with the first cavity a third mold; and
상기 제3 금형 상부에 구비되는 제3 절연층;을 더 포함할 수 있다. It may further include; a third insulating layer provided on the third mold.
4. 상기 1 또는 2 구체예에서, 상기 제1 발열층 및 제2 발열층은 이산화티타늄 기재에 전이금속 및 전이금속 산화물이 분산된 것이며, 이산화티타늄 100 중량부에 상기 전이금속 및 전이금속 산화물이 30 중량부 이하로 포함될 수 있다. 4. In the above 1 or 2 embodiments, the first heating layer and the second heating layer are those in which a transition metal and a transition metal oxide are dispersed in a titanium dioxide substrate, and the transition metal and the transition metal oxide are dispersed in 100 parts by weight of titanium dioxide. 30 parts by weight or less may be included.
5. 상기 4 구체예에서, 상기 전이금속은 니켈(Ni), 코발트(Co), 아연(Zn), 크롬(Cr), 텅스텐(W), 및 몰리브덴(Mo) 중 1 종 이상일 수 있다. 5. In the 4th embodiment, the transition metal may be one or more of nickel (Ni), cobalt (Co), zinc (Zn), chromium (Cr), tungsten (W), and molybdenum (Mo).
6. 상기 1 또는 2 구체예에서, 상기 제1 발열층 및 제2 발열층은 평균 두께가 10 내지 500㎛일 수 있다. 6. In the above 1 or 2 embodiments, the first heating layer and the second heating layer may have an average thickness of 10 to 500㎛.
7. 상기 1 또는 2 구체예에서, 상기 제1 발열층 및 제2 발열층은 220V 전압 인가 시 적어도 3곳 이상의 다른 지점에서 온도측정 값의 편차가 10% 미만일 수 있다. 7. In the above 1 or 2 embodiment, the deviation of the temperature measurement value at at least three different points when 220V voltage is applied to the first heating layer and the second heating layer may be less than 10%.
8. 상기 1 내지 3 중 어느 하나의 구체예에서, 상기 제1 절연층, 제2 절연층 및 제3 절연층은 산화알루미늄(Al2O3), 산화실리콘(SiO2), 질화보론(BN), YAG(Y3Al5O12) 및 산화마그네슘(MgO) 중 1종 이상의 산화물을 포함할 수 있다. 8. The embodiment of any one of 1 to 3, wherein the first insulating layer, the second insulating layer, and the third insulating layer are aluminum oxide (Al 2 O 3 ), silicon oxide (SiO 2 ), boron nitride (BN) ), YAG (Y 3 Al 5 O 12 ), and magnesium oxide (MgO) may include at least one oxide.
9. 상기 1 내지 3 중 어느 하나의 구체예에서, 상기 제1 절연층, 제2 절연층 및 제3 절연층은 1,000V 전압 인가 시 900 내지 1,000MΩ의 저항값을 나타낼 수 있다. 9. In any one of
10. 상기 1 내지 3 중 어느 하나의 구체예에서, 상기 사출공간의 깊이가 1mm 이하일 수 있다. 10. In any one of
11. 본 발명의 다른 관점은 발열층이 구비된 사출 금형 제조방법에 관한 것이다. 상기 발열층이 구비된 사출 금형 제조방법은 11. Another aspect of the present invention relates to a method for manufacturing an injection mold having a heating layer. The injection mold manufacturing method provided with the heating layer is
(a) 금형의 코어부위에 캐비티를 형성하는 단계;(a) forming a cavity in the core portion of the mold;
(b) 상기 금형의 상부에 절연층을 형성하는 단계;(b) forming an insulating layer on the mold;
(c) 상기 절연층 상부에 이산화티타늄을 포함하는 발열층을 형성하는 단계;(c) forming a heating layer comprising titanium dioxide on the insulating layer;
(d) 상기 발열층에 접하도록 복수개의 전극을 형성하는 단계; 및(d) forming a plurality of electrodes in contact with the heating layer; and
(e) 상기 발열층 및 전극 상부에 보호층을 형성하는 단계;를 포함한다. (e) forming a protective layer on the heating layer and the electrode; includes.
12. 상기 11 구체예에서, 상기 발열층은 이산화티타늄 기재에 전이금속 및 전이금속 산화물이 분산된 것이며, 상기 이산화티타늄 100 중량부에 상기 전이금속 및 전이금속 산화물이 30 중량부 이하로 포함되고, 플라즈마 용사코팅으로 형성될 수 있다.12. In the 11th embodiment, the heating layer is a titanium dioxide substrate in which a transition metal and a transition metal oxide are dispersed, and the transition metal and the transition metal oxide are included in an amount of 30 parts by weight or less in 100 parts by weight of the titanium dioxide, It may be formed by plasma spray coating.
본 발명은 면밀한 온도 제어가 가능한 발열층을 구비한 사출 금형으로 성형 불량이 없는 사출 성형품을 제조할 수 있으며, 고효율의 발열층은 낮은 소비 전력으로 피용융물의 용융 온도 이상으로 사출 금형의 온도 유지가 가능하고, 피용융물을 직접 가열하여 성형품의 품질을 크게 향상시킬 수 있다. 발열층은 용사코팅으로 형성되어 사출 금형이나 캐비티의 형상에 따른 제약이 없으며, 금형 코어부위의 캐비티의 깊이를 조절하여 두께가 1mm 이하인 대면적 사출 성형품 제조가 가능하다. The present invention is an injection mold having a heating layer capable of close temperature control, and an injection molded product without molding defects can be manufactured. It is possible, and the quality of the molded product can be greatly improved by directly heating the molten material. The heating layer is formed by thermal spray coating, so there is no restriction according to the shape of the injection mold or cavity, and it is possible to manufacture large-area injection molded products with a thickness of 1 mm or less by adjusting the depth of the cavity in the mold core.
또한 용사코팅이 가능한 발열 조성물로 발열층을 형성하여 다양한 형상을 가지는 사출 금형을 제조할 수 있다. In addition, it is possible to manufacture injection molds having various shapes by forming a heating layer with a heating composition capable of thermal spray coating.
도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 제1 금형을 포함하는 발열층이 구비된 사출금형의 측단면도이다.
도 2는 도 1에 따른 사출금형의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 한 구체예에 따른 제2 금형을 포함하는 발열층이 구비된 사출금형의 측단면도이다.
도 4는 도 3에 따른 사출금형의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 한 구체예에 따른 제1 금형과 제2 금형이 결합된 상태의 사출금형의 측단면도이다.
도 6은 본 발명의 한 구체예에 따른 제3 금형을 포함하는 사출금형의 측단면도이다.
도 7은 본 발명의 한 구체예에 따른 제1 금형과 제3 금형이 결합된 상태의 사출금형의 측단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 관점에 따른 사출금형의 제조방법의 공정흐름도이다.
도 9는 본 발명의 한 구체예에 따른 발열층이 구비된 사출 금형의 발열 성능을 평가하기 위한 열화상 카메라의 온도측정을 나타낸 사진이다.
도 10은 본 발명의 한 구체예에 따른 발열층이 구비된 사출 금형에 220V의 전압으로 12초 동안 인가한 경우 발열량을 나타낸 그래프이다.
도 11은 본 발명의 한 구체예에 따른 발열층이 구비된 사출 금형에 380V 전압으로 5초 동안 인가 시 발열량을 나타낸 그래프이다.
도 12는 본 발명의 한 구체예에 따른 발열층이 구비된 사출 금형에 220V 인가 시 상이한 3 곳의 시간 별 온도를 나타낸 것이다.
도 13은 본 발명의 한 구체예에 따른 사출 금형에서 발열온도에 따른 사출 성형 후의 성형품의 표면을 확대한 사진이다.
도 14는 본 발명의 한 구체예에 따른 사출 금형에서 사출된 사출 성형품의 두께를 측정한 사진이다. 1 is a side cross-sectional view of an injection mold provided with a heating layer including a first mold according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of the injection mold according to FIG. 1 .
3 is a side cross-sectional view of an injection mold provided with a heating layer including a second mold according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a plan view of the injection mold according to FIG. 3 .
5 is a side cross-sectional view of the injection mold in a state in which the first mold and the second mold are combined according to an embodiment of the present invention.
6 is a side cross-sectional view of an injection mold including a third mold according to an embodiment of the present invention.
7 is a side cross-sectional view of the injection mold in a state in which the first mold and the third mold are combined according to an embodiment of the present invention.
8 is a process flow diagram of a method for manufacturing an injection mold according to another aspect of the present invention.
9 is a photograph illustrating temperature measurement of a thermal imaging camera for evaluating the heating performance of an injection mold provided with a heating layer according to an embodiment of the present invention.
10 is a graph showing the amount of heat generated when a voltage of 220V is applied to an injection mold having a heating layer according to an embodiment of the present invention for 12 seconds.
11 is a graph showing the amount of heat generated when a 380V voltage is applied for 5 seconds to an injection mold having a heating layer according to an embodiment of the present invention.
12 is a graph showing three different temperatures for each time when 220V is applied to an injection mold having a heating layer according to an embodiment of the present invention.
13 is an enlarged photograph of the surface of the molded article after injection molding according to the exothermic temperature in the injection mold according to one embodiment of the present invention.
14 is a photograph of measuring the thickness of the injection molded article injected from the injection mold according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 다만, 하기 도면은 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 제공되는 것일 뿐, 본 발명이 하기 도면에 의해 한정되는 것은 아니다. 또한, 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. However, the following drawings are provided only to help the understanding of the present invention, and the present invention is not limited by the following drawings. In addition, since the shape, size, ratio, angle, number, etc. disclosed in the drawings are exemplary, the present invention is not limited to the illustrated matters.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. Like reference numerals refer to like elements throughout. In addition, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known technology may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
본 명세서 상에서 언급한 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.When 'including', 'having', 'consisting', etc. mentioned in this specification are used, other parts may be added unless 'only' is used. When a component is expressed in the singular, the case in which the plural is included is included unless specifically stated otherwise.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.In interpreting the components, it is interpreted as including an error range even if there is no separate explicit description.
~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수 있다.When the positional relationship of two parts is described with 'on', 'on', 'on', 'next to', etc., between the two parts unless 'directly' or 'directly' is used One or more other portions may be located.
'상부', '상면', '하부', '하면' 등과 같은 위치 관계는 도면을 기준으로 기재된 것일 뿐, 절대적인 위치 관계를 나타내는 것은 아니다. 즉, 관찰하는 위치에 따라, '상부'와 '하부' 또는 '상면'과 '하면'의 위치가 서로 변경될 수 있다. Positional relationships such as 'upper', 'top', 'lower', 'bottom' are only described based on the drawings, and do not represent absolute positional relationships. That is, the positions of 'upper' and 'lower' or 'upper' and 'lower' may be changed according to the observed position.
이하, 도면을 참고하여 본 발명의 구체예에 따른 발열층이 구비된 사출 금형을 설명한다. Hereinafter, an injection mold having a heating layer according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 제1 금형을 포함하는 발열층이 구비된 사출금형의 측단면도이고, 도 2는 도 1에 따른 사출금형의 평면도이며, 도 3은 본 발명의 한 구체예에 따른 제2 금형을 포함하는 발열층이 구비된 사출금형의 측단면도이고, 도 4는 도 3에 따른 사출금형의 평면도이며, 도 5는 본 발명의 한 구체예에 따른 제1 금형과 제2 금형이 결합된 상태의 사출금형의 측단면도이고, 도 6은 본 발명의 한 구체예에 따른 제3 금형을 포함하는 사출금형의 측단면도이며, 도 7은 본 발명의 한 구체예에 따른 제1 금형과 제3 금형이 결합된 상태의 사출금형의 측단면도이다. 1 is a cross-sectional side view of an injection mold provided with a heating layer including a first mold according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view of the injection mold according to FIG. 1, and FIG. 3 is a sphere of the present invention A side cross-sectional view of an injection mold having a heating layer including a second mold according to an example, FIG. 4 is a plan view of the injection mold according to FIG. 3, and FIG. 5 is a first mold and a first mold according to an embodiment of the present invention. 2 is a cross-sectional side view of the injection mold in a state in which the mold is coupled, FIG. 6 is a side cross-sectional view of the injection mold including a third mold according to an embodiment of the present invention, and FIG. It is a side cross-sectional view of the injection mold in a state in which the first mold and the third mold are combined.
도 1 내지 5를 참조하면, 상기 발열층이 구비된 사출 금형은 제1 금형(100), 제1 절연층(200), 제1 발열층(300), 복수개의 전극(400), 제1 보호층(500)을 포함한다. 1 to 5 , the injection mold provided with the heating layer includes a
상기 제1 금형(100)은 코어부위에 제1 캐비티(110)가 형성되어, 상기 제1 발열층(300)이 배치될 수 있는 공간을 제공한다. The
구체적으로 제1 캐비티(110)는 일정 깊이로 형성되어 상기 제1 절연층(200) 및 제1 발열층(300)이 적층되어도 제1 캐비티(110) 내에 일정 공간이 형성되어 용융된 수지가 유입될 수 있다. Specifically, the
상기 제1 금형(100)은 용융된 수지를 가압하여 사출 성형이 가능한 강도를 가지는 것이면 특별하게 제한되지 않으며, 예를 들면 알루미늄 합금강, 탄소를 포함하는 공구강으로 제조하는 것이 바람직하다. The
합성수지를 용융하고 금형에 주입하여 사출하는 사출 성형에서 용융된 재료보다 낮은 온도의 금형에서 사출되는 경우에는 플로우 마크(Flow mark), 웰드 라인(Weld line) 및 젯팅(Jetting) 등의 성형품의 불량이 발생될 수 있기 때문에 금형 설계 시 금형 히터를 부착하거나, 뜨거운 스팀이 유입되는 스팀 채널을 구비하게 된다. 이 경우에는 금형의 부피가 증가되고, 금형 구조가 복잡해지는 문제가 있다. In injection molding, in which synthetic resin is melted and injected into the mold, when it is injected at a lower temperature than the molten material, defects in molded products such as flow marks, weld lines, and jetting may occur. Because it can be generated, a mold heater is attached when designing a mold, or a steam channel through which hot steam is introduced is provided. In this case, there is a problem in that the volume of the mold increases and the mold structure becomes complicated.
상기 제1 금형(100)은 용융된 수지가 유입되어 성형되는 가압면을 직접 가열할 수 있는 제1 발열층(300)을 제1 금형(100) 상부에 직접 구비하여 금형의 부피를 효과적으로 감소시킬 수 있으며, 금형의 설계 시에도 플로우 마크 등의 불량을 막기 위한 복잡한 구조가 요구되지 않기 때문에 금형 설계 자유도가 증가하고, 성형품의 불량 발생을 효과적으로 방지할 수 있다. The
상기 제1 금형(100)은 금형 자체에 일정 깊이의 제1 캐비티(110)를 형성하여 제1 발열층(300)을 구비할 수 있으며, 금형의 형상이 변형되어 다양한 형태로 구비되어도 상기 제1 발열층(300)을 구비시킬 수 있기 때문에 상기 제1 금형(100)은 곡면 형상인 것도 가능하며, 형상에 특별하게 제한되지 않는다. The
상기 제1 금형(100)은 식각 등의 표면 가공만으로 제1 발열층(300)이 구비되도록 할 수 있기 때문에 비교적 고가인 금형을 교체하지 않고, 사출 공정에 사용되고 있는 금형을 그대로 가공하여 제1 캐비티(110)만 형성하면, 제1 발열층(300)을 구비시킬 수 있으며 금형 제조 비용을 크게 감소시킬 수 있다. Since the
상기 제1 절연층(200)은 상기 제1 캐비티(110) 내측에 구비된다. The first insulating
상기 제1 금형(100)은 상기 제1 캐비티(110)가 형성되어 상기 제1 절연층(200)이 구비될 수 있다. In the
상기 제1 절연층(200)은 상기 제1 금형(100)과 상기 제1 발열층(300) 사이의 전류의 흐름을 방지하여 제1 금형(100)에서 전류 누설을 방지할 수 있으며, 상기 제1 발열층(300)에서 생성되는 열이 상기 제1 금형(100)에 전달되는 것을 방지할 수 있고, 제1 금형(100)의 장기적 안정성을 증가시킬 수 있다. The first insulating
구체적으로, 상기 제1 절연층(200)은 산화알루미늄(Al2O3), 산화실리콘(SiO2), 질화보론(BN), YAG(Y3Al5O12) 및 산화마그네슘(MgO) 중 1종 이상의 산화물을 포함할 수 있다. Specifically, the first insulating
상기 종류의 산화물은 용사코팅, 스프레이코팅 또는 프린팅 공법으로 세라믹(Ceramics)을 형성할 수 있기 때문에 상기 제1 절연층(200)을 패시베이션 층(Passivation layer)으로 형성할 수 있다. 상기 종류의 화합물은 용사코팅 시 산화물을 형성하면서 세라믹으로 형성되어 절연성 및 단열성을 증가시킬 수 있다.Since this type of oxide can form ceramics by thermal spray coating, spray coating, or printing method, the first insulating
상기 제1 절연층(200)은 10 내지 500㎛ 두께로 형성될 수 있다.The first insulating
상기 제1 절연층(200)이 상기 범위 내의 두께로 형성되는 경우 제1 금형(100)의 통전 현상을 방지할 수 있으며 후술하는 제2 금형(600)이 구비되는 경우 제2 금형(600)과 통전 현상 또한 효과적으로 방지할 수 있기 때문에 사출 금형 사용의 안전성을 크게 증가시킬 수 있다. When the first insulating
상기 제1 절연층(200)은 상기 제1 금형(100)과 상기 제1 발열층(300) 사이에서 부착력을 나타내어 상기 제1 발열층(300)이 상기 제1 금형(100)에 견고하게 부착된 상태를 일정하게 유지하도록 할 수 있다. The first insulating
한 구체예에서, 상기 제1 절연층(200)은 1,000V 전압 인가 시 900 내지 1,000MΩ의 저항값을 나타낼 수 있다.In one embodiment, the first insulating
상기 제1 절연층(200)은 상기 범위 내의 저항값을 나타내어 절연층을 형성하기 때문에 제1 발열층(300)에 인가되는 전압을 증가시켜도 제1 금형(100)에 누설 전류가 발행되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. Since the first insulating
상기 제1 발열층(300)은 상기 제1 절연층(200) 상부에 구비될 수 있다. The
상기 제1 발열층(300)은 양 단부에 연결된 전극(400)으로부터 전기에너지를 전달받아 발열될 수 있다. The
상기 제1 발열층(300)은 이산화티타늄을 포함한다. The
상기 제1 발열층(300)은 플라즈마 용사코팅으로 형성된 것이며, 구체적으로 상기 이산화티타늄은 높은 용융점을 가지므로 용사코팅 중에서 1,000℃ 이상의 화염으로 세라믹을 형성할 수 있는 플라즈마 용사코팅으로 형성되는 것이 매우 바람직하다. The
한 구체예에서, 상기 제1 발열층(300)은 상기 이산화티타늄 100 중량부에 상기 전이금속 및 전이금속 산화물이 30 중량부 이하로 포함될 수 있다. In one embodiment, in the
예를 들면 상기 전이금속 및 전이금속 산화물이 20 중량부 이하, 더 바람직하게는 11 중량부 이하로 포함될 수 있다.For example, the transition metal and the transition metal oxide may be included in an amount of 20 parts by weight or less, more preferably 11 parts by weight or less.
상기 이산화티타늄 100 중량부에 전이금속 및 전이금속 산화물을 30 중량부 이하로 혼합하면, 제1 발열층(300)은 이산화티타늄을 기재로 하여 전이금속과 전이금속 산화물이 균일하게 분산되어 제1 발열층(300)을 형성할 수 있다. When the transition metal and transition metal oxide are mixed in 100 parts by weight of the titanium dioxide in an amount of 30 parts by weight or less, the
상기 전이금속 및 전이금속 산화물이 포함되는 경우에는 제1 발열층(300)이 발열될 때 면 전체에서 균일하게 발열이 가능하기 때문에 제1 발열층(300)의 면적을 효과적으로 증가시켜 대면적 성형품의 사출이 가능하고, 사출 과정에 피용융물의 온도보다 높은 온도로 유지되어 종래의 사출 성형품에서 일어나는 플로우 마스크, 웰드라인 등과 같은 성형 불량 발생을 효과적으로 방지할 수 있다. When the transition metal and the transition metal oxide are included, heat is uniformly possible over the entire surface when the
구체적으로 상기 전이금속은 니켈(Ni), 코발트(Co), 아연(Zn), 크롬(Cr), 텅스텐(W), 및 몰리브덴(Mo) 중 1 종 이상이며, 상기 종류의 전이금속은 플라즈마 용사코팅 되어 전이금속 산화물을 형성하고 제1 발열층(300) 내에서 균일하게 분산되어 발열층의 승온 속도를 효과적으로 증가시킬 수 있다. Specifically, the transition metal is at least one of nickel (Ni), cobalt (Co), zinc (Zn), chromium (Cr), tungsten (W), and molybdenum (Mo), and the type of transition metal is plasma thermal spraying. It is coated to form a transition metal oxide and is uniformly dispersed in the
상기 이산화티타늄과 전이금속은 분말 형태로 플라즈마 용사코팅 과정에서 유동성을 확보하기 용이하며, 상기 제1 절연층(200) 상부에 매우 균일하게 도포가 가능하고 두께를 조절할 수 있다. The titanium dioxide and the transition metal are in powder form, and it is easy to secure fluidity in the plasma spray coating process, and it is possible to apply the titanium dioxide and the transition metal very uniformly to the upper portion of the first insulating
상기 제1 발열층(300)은 두께를 조절하여 저항 크기를 조절하면 발열 온도 범위를 조절할 수 있으며, 산화물을 포함하는 경우에는 금속원소 단독으로 발열층을 형성하는 것 보다 구조적 안정성이 매우 높아서 공기 중에 노출되어도 변화되지 않기 때문에 사출 금형의 장기 운영 안정성을 크게 증가시킬 수 있다. The
상기 제1 발열층(300)은 각각 두께가 10 내지 500㎛일 수 있다. Each of the first heating layers 300 may have a thickness of 10 to 500 μm.
상기 제1 발열층(300)이 상기 범위 내로 구비되어 제1 발열층(300) 내의 저항을 감소시켜 발열을 위한 전압을 낮출 수 있으며, 상기 제1 절연층(200)과 접착력을 유지시켜, 사출 금형의 수명을 증가시키고, 장시간 운영 시 효율을 증가시킬 수 있다. The
구체적으로 상기 제1 발열층(300)의 두께가 10㎛ 미만인 경우에는 발열층의 저항이 100Ω 이상으로 증가되어 발열을 위하여 380V를 초과하는 고전압이 요구되며, 500㎛를 초과하는 경우에는 5Ω 이하의 저항이 형성되어 발열시키기 위해 100A 이상의 전류가 요구되어 바람직하지 않다. Specifically, when the thickness of the
상기 제1 발열층(300)의 두께는 상기 범위 내에서 유입되는 피용융물의 용융온도를 고려하여 조절될 수 있으며, 제1 발열층(300)의 두께에 따라 미리 설정된 발열 온도까지 조절이 가능하다. The thickness of the
한 구체예에서, 상기 제1 발열층(300)은 220V 전압 인가 시 적어도 3곳 이상의 다른 지점에서 온도측정 값의 편차가 10% 미만일 수 있다. In one embodiment, the deviation of the temperature measurement value at at least three or more different points when 220V voltage is applied to the
구체적으로 상기 제1 발열층(300)은 전체 면을 따라서 균일한 발열이 가능하고, 각각의 상이한 지점에서의 온도측정 시 온도의 편차가 10% 미만이고, 구체적으로 3~8% 사이일 수 있다.Specifically, the
상기 범위 내로 상기 제1 발열층(300)이 균일하게 가열되어 사출 성형품의 플로우 마크와 같은 다양한 불량을 방지할 수 있으며, 제1 발열층(300)을 대면적화 하여도 균일한 가열이 가능하기 때문에 대면적 성형품의 제조가 가능하고, 예를 들면 대형 TV 패널의 케이스와 같이 대면적 사출 성형품을 불량없이 효과적으로 제조할 수 있다. Since the
상기 제1 발열층(300)은 전압 인가 시 신속하게 승온되며, 예를들면 240×175mm의 발열면적을 가지는 제1 발열층(300)은 220V 전압 인가 시 12초 내로 120℃에 도달하는 것이 가능하고, 380V 전압 인가 시 1초만에 200℃ 이상 급속 발열이 가능하여 효과적인 사출 성형이 가능하다.The
상기 전극(400)은 복수개로 구비되며, 상기 제1 발열층(300)에 전기적으로 연결된다. The
구체적으로 상기 전극(400)은 상기 제1 발열층(300)의 양 단부에 전기적으로 연결될 수 있다. Specifically, the
상기 전극(400)은 전기에너지를 공급하여 상기 제1 발열층(300)을 가열시킬 수 있다. The
상기 전극(400)은 은(Au), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo) 및 텅스텐(W) 중 1종 이상의 금속을 포함할 수 있으며, 용사코팅되거나 프린팅되어 형성될 수 있다. The
구체적으로 상기 전극(400)은 10 내지 500㎛두께로 형성될 수 있다.Specifically, the
상기 제1 보호층(500)은 상기 제1 발열층(300) 및 상부전극(400) 일부를 덮어서 구비된다. The first
구체적으로 상기 제1 보호층(500)은 산화알루미늄(Al2O3), 산화실리콘(SiO2), 질화보론(BN), YAG(Y3Al5O12) 및 산화마그네슘(MgO) 중 1종 이상의 산화물을 포함하며, 셀룰로오스(Cellulose)를 더 포함할 수 있고, 용사코팅, 스프레이코팅 또는 프린팅 공법으로 형성될 수 있다. Specifically, the first
상기 제1 보호층(500)은 상기 발열층과 전극을 외부로부터 보호하며, 절연성을 나타낼 수 있다. The first
구체적으로 상기 제1 보호층(500)은 10 내지 500㎛두께로 형성될 수 있으며, 상기 범위 내의 두께로 구비되는 경우에 상기 제1 발열층(300)과 전극(400)을 지지하고 외부의 충격과 오염으로부터 보호할 수 있으며, 전기적 절연성을 나타낼 수 있고, 사출 금형의 전체 제조비용을 감소시킬 수 있다. Specifically, the first
한 구체예에서, 상기 제1 보호층(500)은 비커스 경도(HV)가 700 내지 900일 수 있다.In one embodiment, the first
상기 제1 보호층(500)이 상기 범위 두께로 형성되어 경도가 증가되며, 상기 범위 내의 경도를 가지는 경우에 용융된 합성수지를 가압하여 사출 성형하는 과정에서도 상기 제1 발열층(300)을 효과적으로 보호할 수 있다. The first
상기 제1 금형(100)은 사출금형의 상부금형 또는 하부금형일 수 있으며, 예를 들면 상기 제1 금형(100)이 상부금형인 경우에는 동일한 구성을 포함하는 하부금형을 더 포함하여 사출금형을 구성할 수 있다. The
한 구체예에서, 상기 제2 금형(600)은 상기 제1 금형(100)에 대응되도록 형성되고, 수직 방향으로 이동하여 적어도 일 부분이 제1 금형(100)과 밀착되며, 제 2 캐비티(620)가 형성되어 상기 제1 캐비티(110)와 밀폐된 사출공간(1100)을 형성할 수 있다. In one embodiment, the
상기 제2 금형(600)은 상기 제1 금형(100)의 하부에 배치되어 하부금형을 구성할 수 있다. The
상기 제2 금형(600)의 상부에는 제2 절연층(700), 제2 발열층(800), 전극(900) 및 제2 보호층(1000)이 구비될 수 있다. A second insulating
상기 제2 금형(600)은 상기 제1 금형(100)과 동일한 부재이며, 코어부위에 제2 캐비티(620)가 일정 깊이로 형성되어, 상기 제2 절연층(700), 제2 발열층(800)이 구비될 수 있는 공간을 제공할 수 있다. The
상기 제2 금형(600)은 수직 방향으로 이동하는 상기 제1 금형(100)에 대응되도록 형성되어 상기 제1 금형(100)에 밀착되어 사출공간(1100)을 형성할 수 있으며, 이 때 내부로 유입된 피용융물을 가압하여 사출 성형할 수 있다.The
구체적으로 상기 제1 금형(100)과 제2 금형(600)은 각각 제1 캐비티(110)와 제2 캐비티(620)가 형성되고, 상기 제1 캐비티(110)와 제2 캐비티(620)가 서로 대향하게 되어 면접되면 내측에 밀폐된 사출공간(1100)을 형성할 수 있다. Specifically, in the
상기 제2 금형(600)에 인젝션 홀(610)이 형성되어, 상기 인젝션 홀(610)을 통하여 용융된 수지 또는 피용융물이 유입될 수 있다. An
상기 제1 발열층(300) 및 제2 발열층(800)이 가열된 상태에서 피용융물 또는 용융된 수지가 인젝션 홀(610)을 통하여 상기 사출공간(1100)으로 유입되고, 가압되어 사출 성형되면 사출 성형품의 표면 불량을 현저하게 감소시킬 수 있다. When the
한 구체예에서, 상기 사출공간(1100)의 깊이가 1mm 이하일 수 있다.In one embodiment, the depth of the
상기 사출공간(1100)의 깊이가 1mm 이하로 형성되어 얇은 성형품을 사출하여 제조할 수 있으며, 예를 들면, 대면적 TV 케이스를 얇은 두께로 사출 성형할 수 있다. The depth of the
상기 제2 절연층(700)은 상기 제2 금형(600) 상부에 구비되며, 상기 제1 절연층(200)과 동일한 부재이다. The second
상기 제2 발열층(800)은 상기 제2 절연층(700) 상부에 구비되며, 상기 제1 발열층(300)과 동일한 부재이다. The
상기 전극(900)은 상기 제2 발열층(800)에 전기적으로 연결되며, 상기 제1 절연층(200) 상에 구비되는 전극(400)과 동일한 부재로 동일한 구조로 상기 제2 발열층(800)에 연결되어 외부의 전기에너지를 전달받아 상기 제2 발열층(800)에 전달하고, 상기 제2 발열층(800)이 가열될 수 있도록 한다. The
상기 제2 보호층(1000)은 상기 제1 보호층(500)과 동일한 부재이며, 동일한 구조로 배치될 수 있다. The
상기 제2 보호층(1000)은 상기 제2 발열층(800)과 전극(900)을 외부로부터 보호하며, 절연성을 나타낼 수 있기 때문에 상기 제1 금형(100)과 하부 금형의 전기적 간섭을 방지할 수 있다.The second
구체적으로 상기 제2 보호층(1000)은 10 내지 500㎛ 두께로 형성되어 상기 제2 발열층(800)과 전극(900)을 지지하고 보호할 수 있다. Specifically, the second
한 구체예에서, 상기 제2 보호층(1000)은 비커스 경도(HV)가 700 내지 900일 수 있다. In one embodiment, the second
상기 제1 보호층(500) 및 제2 보호층(1000)이 구비되어, 상기 제1 금형(100)과 제2 금형(600)의 전기적 간섭을 방지할 수 있으며, 전기 누설을 방지하여 사출금형 사용시 안전성을 증가시킬 수 있다. The first
한 구체예에서, 상기 제1 금형(100)은 제3 금형(1200)을 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the
상기 제3 금형(1200)은 상기 제1 금형(100)에 대응되도록 형성되고, 적어도 일 부분이 상기 제1 금형(100)과 밀착되며, 제3 캐비티(1310)가 형성되어 상기 제1 캐비티(110)와 밀폐된 사출공간을 형성할 수 있다. The
상기 제1 금형(100)이 상부금형으로 구비되고, 상기 제3 금형(1200)이 하부금형으로 구비되어, 사출금형을 구성할 수 있다. The
상기 제3 금형(1200)은 상부에 제3 절연층(1300)을 구비한다. The
상기 제3 절연층(1300)은 상기 제1 절연층(200)과 동일한 부재이다. The third
상기 제3 금형(1200)은 발열층이 구비되지 않으나, 상기 제1 금형(100)과 대향되도록 배치된 후 상기 제1 금형(100)과 밀착되어 사출공간(1220)을 형성하여 피용융물 또는 용융된 수지를 사출 성형할 수 있다. The
상기 제3 금형(1200)이 발열층을 포함하지 않는 경우에는 상기 제1 금형(100)에 구비되는 제1 발열층(300)의 가열에 따라 사출 성형하는 것도 가능하다. When the
한 구체예에서 상기 제3 금형(1200)이 상부금형으로 구비되고, 상기 제2 금형(600)이 하부금형으로 구비되어, 사출금형을 구성하는 것도 가능하다. In one embodiment, the
본 발명의 구체예에 따른 사출 금형의 동작 순서를 설명하면 다음과 같다. The operation sequence of the injection mold according to the embodiment of the present invention will be described as follows.
우선 상기 제1 금형(100)이 상부금형으로 구비되고, 상기 제2 금형(600)이 하부금형으로 구비되어 사출 성형용 사출 금형을 구성할 수 있다. 이 때 상기 제1 금형(100)이 수직 방향으로 이동 가능하게 구비되거나, 상기 제2 금형(600)이 수직 방향으로 이동 가능하게 구비될 수 있으며, 예를 들면 상기 제1 금형(100)이 상기 제2 금형(600)을 향하여 이동하게 되고 제2 금형(600)과 밀착하게 된다.First, the
상기 제1 금형(100)과 제2 금형(600)이 밀착하게 되면 내부에 사출공간(1100)이 형성되고, 상기 제1 발열층(300) 및 제2 발열층(800)이 가열되면, 상기 제2 금형(600)의 인젝션 홀(610)을 통하여 피용융물이나 용융된 수지가 상기 사출공간(1100) 내로 유입되고, 상기 피용융물 또는 수지가 가압되어 사출공간(1100)의 형상을 따라 성형품이 사출 성형된다.When the
이 때 상기 제1 발열층(300) 및 제2 발열층(800)이 매우 급속하게 가열되어도 발열층이 국부적으로 가열되지 않으며, 면 전체가 균일하게 가열되기 때문에 성형품의 불량을 매우 효과적으로 방지할 수 있다. At this time, even if the
사출 성형이 완료된 이후에 상기 제1 금형(100)을 이동시키고, 상기 제2 금형(600)에서 사출 성형품을 분리하여 회수한다.After the injection molding is completed, the
따라서 본 발명에 따른 발열층이 구비된 사출 금형은 금형 코어부위에 발열층을 직접 형성하여, 스팀이나 전기를 이용한 간접 가열 방식과 대비하여 승온 속도가 높고 균일한 가열이 가능하여 사출 성형 효율을 크게 증가시킬 수 있다. Therefore, the injection mold provided with the heating layer according to the present invention directly forms the heating layer on the core of the mold, and as compared to the indirect heating method using steam or electricity, the temperature increase rate is high and uniform heating is possible, greatly increasing the injection molding efficiency. can increase
본 발명의 다른 관점은 발열층이 구비된 사출 금형 제조방법에 관한 것이다. Another aspect of the present invention relates to a method for manufacturing an injection mold having a heating layer.
도 8은 본 발명의 다른 관점에 따른 발열층이 구비된 사출 금형 제조방법의 공정순서도이다. 8 is a process flowchart of a method for manufacturing an injection mold having a heating layer according to another aspect of the present invention.
도 8을 참조하면, 상기 발열층이 구비된 사출 금형 제조방법은 (a) 금형의 코어부위에 캐비티를 형성하는 단계; (b) 상기 금형의 상부에 절연층을 형성하는 단계; (c) 상기 절연층 상부에 이산화티타늄을 포함하는 발열층을 형성하는 단계; (d) 상기 발열층에 접하도록 복수개의 전극을 형성하는 단계; 및 (e) 상기 발열층 및 전극 상부에 보호층을 형성하는 단계;를 포함한다. Referring to FIG. 8 , the method for manufacturing an injection mold having a heating layer includes the steps of: (a) forming a cavity in a core portion of the mold; (b) forming an insulating layer on the mold; (c) forming a heating layer comprising titanium dioxide on the insulating layer; (d) forming a plurality of electrodes in contact with the heating layer; and (e) forming a protective layer on the heating layer and the electrode.
우선, 금형의 코어부위에 캐비티를 형성한다(S100).First, a cavity is formed in the core portion of the mold (S100).
상기 금형은 서로 대향되게 배치되어 밀착가능하며, 사출 금형을 구성하는 제1 금형 또는 제2 금형일 수 있다. The molds are disposed opposite to each other to be in close contact with each other, and may be a first mold or a second mold constituting the injection mold.
상기 금형은 같은 재질로 구비되는 것이 바람직하며, 구체적으로 알루미늄 합금강, 탄소를 포함하는 공구강으로 제조될 수 있으며, 기존 사출 금형을 가공하여 캐비티를 형성하여 활용하는 것도 가능하다. 예를 들면, 기존 사출 금형의 코어부위를 2mm 이내로 식각하여 캐비티가 형성하여 제조될 수 있다. The mold is preferably made of the same material, and specifically, it may be made of aluminum alloy steel or tool steel containing carbon, and it is also possible to process an existing injection mold to form a cavity and utilize it. For example, it can be manufactured by etching the core of the existing injection mold within 2 mm to form a cavity.
상기 금형의 상부에 절연층을 형성한다(200).An insulating layer is formed on the upper portion of the mold ( 200 ).
상기 제1 금형 및 제2 금형에 형성되는 절연층은 각각 제1 절연층 및 제2 절연층일 수 있으며, 동일한 과정으로 형성되고, 평균입자 크기가 D50 기준 15 내지 35㎛인 금속산화물 분말입자를 선택하여 용사코팅으로 형성되는 것이 바람직하다. The insulating layers formed in the first mold and the second mold may be a first insulating layer and a second insulating layer, respectively, and are formed by the same process, and metal oxide powder particles having an average particle size of 15 to 35 μm based on D 50 are used. It is preferable to select and form by thermal spray coating.
상기 제1 절연층 및 제2 절연층 형성 전에 상기 캐비티를 유기 용제로 세척하여 불순물 및 유막을 미리 제거하는 것이 바람직하고, 제1 절연층 및 제2 절연층 형성 이후에 실리콘 계열 또는 에폭시 계열 화합물을 이용하여 봉공처리하고, 100℃ 이하에서 24 시간 이상 건조하여 절연 강도를 증가시키는 것이 매우 바람직하다. Before forming the first and second insulating layers, it is preferable to wash the cavity with an organic solvent to remove impurities and oil films in advance, and after forming the first and second insulating layers, silicon-based or epoxy-based compounds It is very desirable to increase the insulation strength by sealing using the sieve and drying at 100° C. or less for 24 hours or more.
상기 절연층 상부에 이산화티타늄을 포함하는 발열층을 형성한다(S300).A heating layer including titanium dioxide is formed on the insulating layer (S300).
상기 제1, 2 절연층에 각각 제1, 2 발열층을 형성할 수 있으며, 상기 제1, 2 발열층은 이산화티타늄을 포함할 수 있다. First and second heating layers may be formed on the first and second insulating layers, respectively, and the first and second heating layers may include titanium dioxide.
구체적으로 이산화티타늄 분말을 플라즈마 용사코팅하여 형성할 수 있으며, 이산화티타늄은 입자크기가 0.01 ㎛ 내지 100 ㎛인 구형 분말을 선택하여 플라즈마 용사코팅하는 것이 바람직하다. Specifically, it may be formed by plasma spray coating of titanium dioxide powder, and it is preferable to select a spherical powder having a particle size of 0.01 μm to 100 μm for titanium dioxide and plasma spray coating.
예를 들면, 평균 입자 크기가 D50 기준으로 5㎛ 내지 45㎛ 인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 D50 기준으로 15㎛ 내지 25㎛ 일 수 있다. For example, the average particle size may be preferably 5 μm to 45 μm based on D 50 , and more preferably 15 μm to 25 μm based on D 50 .
상기 범위 내의 입자크기를 가지는 이산화티타늄은 구형 분말로 플라즈마 용사코팅이 가능하고, 분산성이 증가되며, 플라즈마 용사코팅 과정에서 입자의 유동성을 부여함으로써 매우 균일한 발열층을 형성할 수 있으며, 상부 발열층 및 하부 발열층의 안정성을 증가시킬 수 있다.Titanium dioxide having a particle size within the above range can be plasma-sprayed as a spherical powder, its dispersibility is increased, and a very uniform heating layer can be formed by imparting fluidity of particles in the plasma-sprayed coating process, and upper heating It is possible to increase the stability of the layer and the lower heating layer.
상기 범위 내의 입자크기를 가지는 이산화티타늄은 용사코팅 과정에서 플라즈마에 의한 이산화티타늄 기재를 형성하고, 함께 첨가된 전이금속과 전이금속의 산화물이 혼합되어 공존하는 형태로 변화되어 상기 제1 절연층 및 제2 절연층 상부에 제1 발열층 및 제2 발열층을 견고하게 증착시킬 수 있다.Titanium dioxide having a particle size within the above range forms a titanium dioxide substrate by plasma in the thermal spray coating process, and the transition metal and oxides of the transition metal added together are mixed and changed to coexist, so that the first insulating layer and the second 2 The first heating layer and the second heating layer may be firmly deposited on the insulating layer.
한 구체예에서 상기 제1, 2 절연층은 이산화티타늄 기재에 전이금속을 첨가하고 용사코팅하여 형성될 수 있다. In one embodiment, the first and second insulating layers may be formed by adding a transition metal to a titanium dioxide substrate and thermal spray coating.
구체적으로 상기 전이금속은 입자 크기가 0.01 ㎛ 내지 100㎛ 인 분말로 용사코팅이 가능한 것이 바람직하다. Specifically, it is preferable that the transition metal can be thermally coated with a powder having a particle size of 0.01 μm to 100 μm.
상기 전이금속의 입자 크기는 상기 이산화티타늄의 입자크기에 따라 결정되며, 상기 범위 내의 입자 크기를 가지는 전이금속을 사용하는 경우 발열체 혼합물을 물리적으로 혼합하는 경우 전이금속 입자의 편재화 현상을 방지하여 발열층이 고른 발열 특성을 나타내도록 할 수 있다.The particle size of the transition metal is determined according to the particle size of the titanium dioxide, and when a transition metal having a particle size within the above range is used, when the heating element mixture is physically mixed, localization of the transition metal particles is prevented and heat is generated. It can be made so that the layer exhibits even exothermic characteristics.
한 구체예에서, 평균 입자 크기가 D50 기준 25㎛ 입자 크기를 갖는 이산화티타늄 분말을 사용 시 전이금속 입자의 경우 D50 기준 10㎛ 이하의 입자를 선택하는 것이 바람직하다.In one embodiment, when titanium dioxide powder having an average particle size of 25 μm based on D 50 is used, it is preferable to select particles of 10 μm or less based on D 50 for transition metal particles.
상기 전이금속은 니켈(Ni), 코발트(Co), 아연(Zn), 크롬(Cr), 텅스텐(W), 및 몰리브덴(Mo) 중 1 종 이상인 것이 바람직하다. The transition metal is preferably at least one of nickel (Ni), cobalt (Co), zinc (Zn), chromium (Cr), tungsten (W), and molybdenum (Mo).
상기 제1 발열층 및 제2 발열층은 이산화타타늄과 전이금속 분말을 혼합하여 플라즈마 용사코팅으로 형성되어 전이금속과 전이금속 산화물이 분산되어 증착 안정성이 증가되고 특히 고온 발열 시 안정성이 증가한다.The first heating layer and the second heating layer are formed by plasma thermal spray coating by mixing titanium dioxide and transition metal powder, so that the transition metal and transition metal oxide are dispersed to increase deposition stability, and in particular, stability when heated at high temperature is increased.
한 구체예에서. 상기 제1 발열층 및 제2 발열층이 플라즈마 용사코팅으로 형성되는 경우에는 이산화티타늄 기재에 전이금속 및 전이금속 산화물이 분산되어 형성될 수 있으며, 이산화티타늄 100 중량부에 상기 전이금속 및 전이금속 산화물이 30 중량부 이하로 포함할 수 있다. In one embodiment. When the first heating layer and the second heating layer are formed by plasma spray coating, a transition metal and a transition metal oxide may be dispersed in a titanium dioxide substrate, and the transition metal and the transition metal oxide may be dispersed in 100 parts by weight of titanium dioxide. It may be included in an amount of 30 parts by weight or less.
상기 범위 내로 전이금속 및 전이금속 산화물이 분산되어 포함되는 경우에는 제1 발열층 및 제2 발열층이 매우 균일한 발열 효과를 나타낼 수 있다. When the transition metal and the transition metal oxide are dispersed and included within the above range, the first heating layer and the second heating layer may exhibit a very uniform heating effect.
상기 발열층에 복수개의 전극을 형성한다(S400).A plurality of electrodes are formed on the heating layer (S400).
상기 복수개의 전극은 상기 제1 발열층 및 제2 발열층 양단에 전기적으로 연통되도록 형성되어 상부전극 및 하부전극을 형성할 수 있다. The plurality of electrodes may be formed to be in electrical communication with both ends of the first heating layer and the second heating layer to form an upper electrode and a lower electrode.
상기 발열층 및 전극 상부에 보호층을 형성할 수 있다(S500).A protective layer may be formed on the heating layer and the electrode (S500).
구체적으로 상기 제1 발열층 및 제2 발열층에 각각 제1 보호층과 제2 보호층을 형성할 수 있다. Specifically, a first passivation layer and a second passivation layer may be formed on the first heat generating layer and the second heat generating layer, respectively.
상기 제1 보호층 및 제2 보호층은 상기 제1 절연층 및 제2 절연층과 동일한 부재이며, 동일한 공정으로 형성되는 것이 바람직하다. The first and second protective layers are the same members as the first and second insulating layers, and are preferably formed by the same process.
한 구체예에서, 상기 제1 절연층 및 제2 절연층과, 상기 제1 발열층 및 제2 발열층은 플라즈마 용사코팅으로 형성될 수 있다. In one embodiment, the first insulating layer and the second insulating layer, and the first heating layer and the second heating layer may be formed by plasma spray coating.
상기 제1 절연층, 제2 절연층, 제1 발열층 및 제2 발열층이 모두 플라즈마 용사코팅으로 형성될 수 있어서, 제1 금형 및 제2 금형의 제1 캐비티 및 제2 캐비티 내에 직접 발열층 형성이 가능하며, 발열층이 구비된 사출 금형을 매우 효과적으로 제조할 수 있다. The first insulating layer, the second insulating layer, the first heating layer, and the second heating layer may all be formed by plasma spray coating, so that the heating layer directly in the first cavity and the second cavity of the first mold and the second mold Formation is possible, and an injection mold equipped with a heating layer can be manufactured very effectively.
한 구체예에서, 상기 제1 보호층, 제2 보호층 및 복수개의 전극 또한 플라즈마 용사코팅으로 형성될 수 있으며, 이 경우에 제1 금형 및 제2 금형에 순서대로 절연층, 발열층, 전극 및 보호층을 형성하게 되어 사출 금형 제조 효율이 크게 증가될 수 있다. In one embodiment, the first protective layer, the second protective layer, and the plurality of electrodes may also be formed by plasma spray coating, in this case, the insulating layer, the heating layer, the electrode and the first mold and the second mold are sequentially formed. By forming the protective layer, injection mold manufacturing efficiency can be greatly increased.
따라서 본 발명의 다른 관점에 따른 발열층이 구비된 사출금형 제조방법은 제1 금형 및 제2 금형을 각각 형성하되, 코어부위에 각각 제1 캐비티 및 제2 캐비티를 형성하고 플라즈마 용사코팅 방법을 이용하여 절연층과 발열층을 적층 형성하여 사출 금형 제조 효율이 매우 높을 뿐만 아니라, 금형 형태에 제한이 없으며, 기존의 금형을 활용하여 피용융물의 융점까지 가열이 가능하여 플로우 마크 등의 사출 성형 결함을 현저하게 감소시킬 수 있는 사출 금형을 제조할 수 있다. Therefore, in the method for manufacturing an injection mold with a heating layer according to another aspect of the present invention, a first mold and a second mold are formed, respectively, a first cavity and a second cavity are formed in the core portion, respectively, and a plasma spray coating method is used. In this way, the injection mold manufacturing efficiency is very high by laminating the insulating layer and the heating layer, and there is no restriction on the mold shape. It is possible to manufacture injection molds that can be significantly reduced.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 하나, 이러한 실시예들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로, 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples, but these examples are for illustrative purposes only and should not be construed as limiting the present invention.
실시예 1. 사출 금형의 제조 Example 1. Preparation of injection mold
(1) 사출금형 준비(1) Preparation of injection mold
치수가 490mm × 300mm × 70mm(W × L × T)인 탄소강으로 금형을 제1 금형 및 제2 금형으로 하여 코어부위에 깊이 1.5mm의 캐비티가 형성된 것을 각각 준비하고, 유기용제로 에탄올 및 물의 혼합용액을 선택하여 금형의 표면을 세척하여 불순물 및 유막을 제거하였다. 유기용제로 세척한 이후에 샌드 블라스트(Sand blast) 처리하여 불순물을 제거하고 100℃에서 5 시간 동안 건조하여 전처리를 완료하였다. Using carbon steel with dimensions of 490mm × 300mm × 70mm (W × L × T) as the first mold and the second mold, each having a cavity with a depth of 1.5 mm in the core was prepared, and mixed with ethanol and water as an organic solvent. The solution was selected and the surface of the mold was washed to remove impurities and oil film. After washing with an organic solvent, sand blasting was performed to remove impurities, and drying was performed at 100° C. for 5 hours to complete the pretreatment.
(2) 절연층 형성 (2) Formation of an insulating layer
전처리 후 입자크기 D50 기준 15 내지 35㎛인 산화알루미늄(Al2O3) 분말을 음극(W), 양극(Cu)의 노즐에 DC 아크(arc)가 방전시키면서 비활성 기체인 Ar 가스를 공급하고 이온화시켜 플라즈마를 형성하였으며, 25g/min 양으로 분말을 투입하여 제1 금형의 탭(Tap) 부위를 제외한 코어부위에 490mm × 200mm(W × L) 크기로 제1 절연층 및 제2 절연층을 형성하였다. 제1 절연층 및 제2 절연층의 두께는 300㎛로 조절하였다. After pretreatment, the inert gas Ar gas is supplied while the DC arc is discharged to the nozzles of the cathode (W) and the anode (Cu) of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) powder having a particle size of 15 to 35 μm based on D 50 , and Plasma was formed by ionization, and powder was added at an amount of 25 g/min to form a first insulating layer and a second insulating layer with a size of 490 mm × 200 mm (W × L) in the core part except for the tap part of the first mold. formed. The thickness of the first insulating layer and the second insulating layer was adjusted to 300 μm.
절연층을 형성한 후 실리콘계열 화합물로 딥 코팅(Dip coating)하고, 100℃ 이하에서 24시간 동안 건조하여 봉공처리하였다. After forming the insulating layer, it was dip-coated with a silicone-based compound, dried at 100° C. or lower for 24 hours, and sealed.
표면처리 후 제1 절연층의 두께는 350㎛ 조절되었다. After surface treatment, the thickness of the first insulating layer was adjusted to 350 μm.
(3) 발열층 형성(3) Formation of a heating layer
입자크기 D50 15 내지 35㎛ 인 이산화티타늄(TiO2) 분말 1,000g을 이용하여 상기 상부면에 동일한 방법으로 플라즈마 용사코팅하여 발열층 발열층을 형성하였다. Using 1,000 g of titanium dioxide (TiO 2 ) powder having a particle size of D 50 of 15 to 35 μm, plasma thermal spray coating was performed on the upper surface in the same manner to form a heating layer of the heating layer.
제1 발열층 및 제2 발열층의 면적은 제1 절연층 및 제2 절연층의 면적보다 작도록 하여 전체 용사코팅된 면적은 240mm × 175mm(W × L)이 되도록 하였으며, 두께는 100㎛이 되도록 조절하였다. The areas of the first heating layer and the second heating layer were smaller than the areas of the first and second insulating layers, so that the total thermal sprayed area was 240 mm × 175 mm (W × L), and the thickness was 100 μm. was adjusted as much as possible.
(4) 전극 형성(4) electrode formation
제1 발열층 및 제2발열층 양단에 입자크기 D50 기준 15 내지 45㎛인 텅스텐(W) 분말을 플라즈마 용사코팅하여 63mm × 50mm(W × L) 면적으로 전극을 각각 형성하였다. 이때 전극의 두께는 50㎛로 조절하였다. On both ends of the first and second heating layers, tungsten (W) powder having a particle size of 15 to 45 μm based on D 50 was plasma spray coated to form electrodes with an area of 63 mm × 50 mm (W × L), respectively. At this time, the thickness of the electrode was adjusted to 50㎛.
(5) 보호층 형성(5) formation of a protective layer
제1 절연층 및 제2 절연층과 동일한 방법으로 제1 보호층을 제1 발열층 상부에 형성하고, 제2 보호층을 제2 발열층 상부에 형성하였다. The first protective layer was formed on the first heating layer in the same manner as the first insulating layer and the second insulating layer, and the second protective layer was formed on the second heating layer.
이 때, 제1 보호층 및 제2 보호층은 두께가 100㎛가 되도록 조절하였다. At this time, the thickness of the first protective layer and the second protective layer was adjusted to be 100 μm.
최종적으로 제1 보호층이 형성된 제1 금형과 제2 보호층이 형성된 제2 금형을 회수하여 제1 금형을 상부금형으로, 제2 금형을 하부금형으로 하는 사출 성형 금형을 완성하였다. Finally, the first mold on which the first protective layer was formed and the second mold on which the second protective layer was formed were recovered to complete an injection molding mold using the first mold as the upper mold and the second mold as the lower mold.
(6) 사출 성형품 제조(6) Injection molded product manufacturing
제1 금형과 제2 금형을 구비하는 발열층이 구비된 사출 금형에서 제1 금형과 제2 금형을 밀착하고 전기를 인가하여 금형을 급속 승온시킨 후 피용융물을 유입하고 가압하여 220mm × 175mm × 1 mm (W × L × T) 인 사출 성형품을 제조하였다. In an injection mold having a heating layer having a first mold and a second mold, the first mold and the second mold are brought into close contact, the mold is rapidly heated by applying electricity, and the molten material is introduced and pressurized to 220 mm × 175 mm × 1 An injection molded article of mm (W × L × T) was prepared.
실시예 2. Example 2.
실시예 1과 동일한 제2 금형을 제조하되, 제1발열층은 입자크기 D50 15 내지 35㎛ 인 이산화티타늄(TiO2) 분말 1,000g과 입자크기 D50 10㎛ 이하의 Ni 분말 10g을 혼합기(Powder Mixer)를 이용해 24 시간동안 혼합분말을 제조하고, 혼합분말을 교반기를 이용해 1시간 동안 세척하고 여과 필터 등을 거쳐 100℃ 오븐에서 2시간 이상 건조하여 제조된 혼합분말을 준비하였다.A second mold was prepared the same as in Example 1, but the first heat generating layer was a mixture of 1,000 g of titanium dioxide (TiO 2 ) powder having a particle size of D 50 of 15 to 35 μm and 10 g of Ni powder having a particle size of D 50 of 10 μm or less ( Powder Mixer) was used to prepare a mixed powder for 24 hours, and the mixed powder was washed with a stirrer for 1 hour and dried in an oven at 100° C. for 2 hours or more through a filtration filter to prepare a prepared mixed powder.
상기 혼합분말을 이용하여 상기 제1 절연층 및 제2 절연층 상부면에 동일한 방법으로 플라즈마 용사코팅하여 제1 발열층 및 제2 발열층을 형성하여 전이금속 및 전이금속 산화물을 함유하는 발열층을 구비한 제1 금형 및 제2 금형을 제조하고, 제1 금형을 상부금형으로 제2 금형을 하부금형으로 하여 사출 성형 금형을 완성하였다. A heating layer containing transition metals and transition metal oxides was formed by plasma thermal spray coating on the upper surfaces of the first and second insulating layers using the mixed powder in the same manner to form a first heating layer and a second heating layer. The provided first mold and second mold were manufactured, and the injection molding mold was completed by using the first mold as the upper mold and the second mold as the lower mold.
실험예 1. 제1 금형 발열 효과 확인Experimental Example 1. Confirmation of first mold heating effect
실시예 2에 따라 제1 금형을 제조하되, 이산화티타늄과 전이금속인 니켈의 첨가량을 하기 표 1과 같이 변화시켜 발열층을 형성한 후 100V를 정격전압으로 10초간 전압을 인가한 후 발열 온도를 확인하였다.A first mold was prepared according to Example 2, but the heating layer was formed by changing the addition amounts of titanium dioxide and nickel, a transition metal, as shown in Table 1 below. After applying a voltage of 100 V as a rated voltage for 10 seconds, the heating temperature was Confirmed.
이산화티타늄 및 니켈의 함량비에 따라 발열온도가 변화되는 것을 확인하였으며, 이산화티타늄 단독으로 발열층을 형성하는 경우보다 일정한 범위내에서 니켈을 첨가하였을 때 발열량이 증가되는 것을 확인하였다.It was confirmed that the exothermic temperature was changed according to the content ratio of titanium dioxide and nickel, and it was confirmed that the calorific value increased when nickel was added within a certain range compared to the case where the exothermic layer was formed with titanium dioxide alone.
실험예 2. 제1 금형 발열 성능Experimental Example 2. First mold heating performance
실시예 1에 따라 제조된 제1 금형의 발열성능을 확인하였다. The exothermic performance of the first mold manufactured according to Example 1 was confirmed.
제1 금형의 전극 양단에 전기 케이블을 연결한 하고 5초 또는 12초 동안 AC 전력을 인가하여 발열 성능을 확인하였다. After connecting an electric cable to both ends of the electrode of the first mold, AC power was applied for 5 seconds or 12 seconds to check the heating performance.
제1 발열층 온도는 적외선카메라 및 열화상카메라를 이용하여 측정하였으며, 발열층의 표면으로부터 약 1m에서 이격하여 측정하였다. The temperature of the first heating layer was measured using an infrared camera and a thermal imaging camera, and was measured at a distance of about 1 m from the surface of the heating layer.
도 9는 본 발명의 한 구체예에 따른 발열층이 구비된 사출 금형의 발열 성능을 평가하기 위한 열화상 카메라의 온도측정을 나타낸 사진이며, 도 10은 본 발명의 한 구체예에 따른 발열층이 구비된 사출 금형에 220V 전압으로 12초 동안 인가한 경우 발열량을 나타낸 그래프이고, 도 11은 본 발명의 한 구체예에 따른 발열층이 구비된 사출 금형에 380V 전압으로 5초 동안 인가 시 발열량을 나타낸 그래프이다. 9 is a photograph showing a temperature measurement of a thermal imaging camera for evaluating the heating performance of an injection mold provided with a heating layer according to an embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a heating layer according to an embodiment of the present invention. It is a graph showing the amount of heat generated when a 220V voltage is applied to the provided injection mold for 12 seconds, and FIG. 11 is a graph showing the amount of heat generated when a 380V voltage is applied to the injection mold having a heating layer according to an embodiment of the present invention for 5 seconds. It is a graph.
도 9 내지 11을 참조하면, 제1 금형에 형성된 전극에 케이블을 연결하고 전기를 인가하여 발열층 자체로 가열되어 충분하게 발열될 수 있는 것을 확인하였다. Referring to FIGS. 9 to 11 , it was confirmed that a cable was connected to the electrode formed in the first mold, and electricity was applied to be heated by the heating layer itself to sufficiently generate heat.
특히, 발열층이 형성된 상부면에서 220V의 전압이 인가되는 경우에 12초 동안 120℃까지 도달할 수 있는 것을 확인하였다. 또한 전압을 인가하지 않는 경우에 5초 이후 40℃까지 온도가 급속도로 하강하여 급속 발열 및 냉각이 가능한 것을 확인하였다.In particular, it was confirmed that when a voltage of 220V is applied to the upper surface on which the heating layer is formed, it can reach 120°C for 12 seconds. In addition, when no voltage was applied, the temperature rapidly dropped to 40° C. after 5 seconds, confirming that rapid heat generation and cooling were possible.
동일한 크기의 금형을 전기 히터로 가열하는 경우 금형 상부뿐만 아니라 금형 전체가 승온되기 때문에 짧은 시간에 120℃ 이상 가열하기 어렵고, 100℃ 이상 가열되더라도 히터의 열 공급 중단 시 급속 냉각 또한 어려운 점을 감안하면 본 발명에 따른 발열층이 구비된 사출 금형은 급속 발열 및 냉각이 가능하여 합성수지 사출 공정에서 전력 낭비를 방지할 수 있으며, 사출 효율을 획기적으로 증가시킬 수 있는 것을 확인하였다.When heating a mold of the same size with an electric heater, it is difficult to heat over 120℃ in a short time because the temperature of the entire mold as well as the top of the mold rises. It was confirmed that the injection mold provided with the heating layer according to the present invention can rapidly heat and cool, thereby preventing power wastage in the synthetic resin injection process and dramatically increasing the injection efficiency.
한편, 산업용 380V 전압이 인가되는 경우 1초만에 200℃ 이상 상승하여, 5초 동안 320℃까지 도달할 수 있는 것을 확인하였고, 전압을 인가하지 않는 경우에는 5초 경과 후 60℃까지 온도가 급속도로 하강하여 고융점을 가지는 합성수지 사출 성형 또한 가능한 것을 확인하였다.On the other hand, when the industrial 380V voltage was applied, it was confirmed that it could rise to 200℃ or more in 1 second and reach 320℃ in 5 seconds. When no voltage is applied, the temperature rapidly rises to 60℃ after 5 seconds. It was confirmed that injection molding of a synthetic resin having a high melting point by descending is also possible.
실험예 3. 발열층 온도 편차 확인Experimental Example 3. Check the temperature deviation of the heating layer
발열층이 면 전체에 대하여 균일한 온도를 나타낼 수 있는지 열화상 카메라를 이용하여 각기 다른 3 점에서 온도를 측정하고, 평균 온도에 대한 편차를 확인하였다. To see if the heating layer can exhibit a uniform temperature over the entire surface, the temperature was measured at three different points using a thermal imaging camera, and the deviation from the average temperature was checked.
도 12는 본 발명의 한 구체예에 따른 발열층이 구비된 사출 금형에 220V 인가 시 상이한 3 곳의 시간 별 온도를 나타낸 것이다. 12 is a graph showing three different temperatures for each time when 220V is applied to an injection mold having a heating layer according to an embodiment of the present invention.
측정위치(온도)heating time
Measurement location (temperature)
상기 표 2는 측정된 3곳의 온도와 평균온도 및 온도 편차를 나타낸 것이다. Table 2 above shows the three measured temperatures, the average temperature, and the temperature deviation.
상기 표 2 및 도 12를 참조하면, 가열 초기부터 발열층은 균일하게 가열되어 발열층 위치에 따른 온도측정 값의 편차가 10% 미만으로 매우 균일한 것을 확인하였으며, 이로써 스팀 가열과 같이 국부적인 가열에 의한 성형품의 불량을 방지할 수 있는 것을 확인하였다. Referring to Table 2 and FIG. 12, it was confirmed that the heating layer was uniformly heated from the beginning of heating, and the deviation of the temperature measurement value depending on the location of the heating layer was very uniform, less than 10%, whereby local heating such as steam heating It was confirmed that the defect of the molded product by
실험예 4. 사출 성형품 표면 검사Experimental Example 4. Injection molded product surface inspection
실시예 1에 따라 준비된 제1 금형을 상부금형으로 하고, 발열층을 포함하지 않는 제3 금형을 하부금형으로 사출 금형을 구성하였다. The injection mold was constituted by using the first mold prepared according to Example 1 as the upper mold, and the third mold not including the heating layer as the lower mold.
사출금형에 380V의 전압을 인가하여 가열하고, 사출공간 내로 수지와 보강재(폴리카보네이트: 20wt% 유리섬유)를 유입하여 220mm × 175mm × 1 mm (W × L × T)의 치수를 가지는 평면형 사출 성형품을 제조하였다. A flat injection molded product with dimensions of 220mm × 175mm × 1 mm (W × L × T) by heating the injection mold by applying a voltage of 380V, and introducing resin and reinforcing material (polycarbonate: 20wt% glass fiber) into the injection space. was prepared.
도 13은 본 발명의 한 구체예에 따른 사출 금형에서 발열온도에 따른 사출 성형 후의 성형품의 표면을 확대한 사진이다. 13 is an enlarged photograph of the surface of the molded article after injection molding according to the exothermic temperature in the injection mold according to one embodiment of the present invention.
도 13을 참조하면, (a)는 발열층이 가열되지 않는 경우 사출 금형에서 보강재로 유리섬유가 포함되는 경우에는 불규칙한 흰색 줄무늬(Glass fiber Streak)가 생성되어 외관 불량이 발생하였으나, (b), (c)에서 발열층을 각각 200℃, 300℃로 가열하여 사출 성형하는 경우에는 플로우 마크나 보강재 추가에 따른 유리섬유선이 나타나지 않아서 성형품의 품질 저하를 방지할 수 있는 것을 확인하였다. Referring to FIG. 13, (a) shows that when the heating layer is not heated, and when glass fiber is included as a reinforcement in the injection mold, irregular white streaks (Glass fiber Streak) are generated, resulting in poor appearance, (b), In (c), in the case of injection molding by heating the heating layer to 200 °C and 300 °C, respectively, it was confirmed that flow marks or glass fiber wires due to the addition of reinforcing material did not appear, preventing deterioration of the quality of the molded product.
도 14는 본 발명의 한 구체예에 따른 사출 금형에서 사출된 사출 성형품의 두께를 측정한 사진이다. 14 is a photograph of measuring the thickness of an injection molded article injected from an injection mold according to an embodiment of the present invention.
도 14를 참조하면, (a)에서 1mm 코팅글래스(reference)를 나타내고, (b)에서 사출 성형품이 동일한 두께인 1mm로 사출 성형된 것을 서로 비교하면, 발열층을 구비한 사출금형을 이용하여 코팅글래스 두께의 매우 ?湛? 박막형 사출 성형품을 대면적으로 제조할 수 있는 것을 확인하였다. Referring to FIG. 14 , in (a), 1 mm coating glass (reference) is shown, and in (b), injection-molded products having the same thickness of 1 mm are compared with each other, and coating using an injection mold having a heating layer Glass thickness is very ?湛? It was confirmed that a thin-film injection molded article could be manufactured in a large area.
따라서 본 발명에 따른 발열층이 구비된 사출 금형은 용융된 합성수지를 직접 가열하여 사출 성형품의 품질을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 금형의 형태의 제약이 없기 때문에 다양한 사출공간을 형성하여 저비용으로 사출 성형품을 제조할 수 있으며, 특히 얇고 대면적의 TV 패널 케이스와 같은 사출 성형품을 효과적으로 제조할 수 있다. Therefore, the injection mold with a heating layer according to the present invention can directly heat the molten synthetic resin to improve the quality of the injection molded product, and since there is no restriction on the shape of the mold, various injection spaces are formed to form the injection molded product at low cost In particular, it is possible to effectively manufacture injection-molded products such as thin and large-area TV panel cases.
이제까지 본 발명에 대하여 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.Up to now, the present invention has been mainly examined in the examples. Those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention can be implemented in modified forms without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments are to be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is indicated in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the present invention.
100 : 제1 금형 110 : 제 1 캐티비
200 : 제1 절연층 300 : 제1 발열층
400 : 전극 500 : 제1 보호층
600 : 제2 금형 610 : 인젝션 홀
620 : 제2 캐비티 700 : 제2 절연층
800 : 제2 발열층 900 : 전극
1000 : 제2 보호층 1100 : 사출공간
1200 : 제3 금형 1300 : 제3 절연층
1210 : 인젝션 홀 1220 : 사출공간100: first mold 110: first cavity ratio
200: first insulating layer 300: first heating layer
400: electrode 500: first protective layer
600: second mold 610: injection hole
620: second cavity 700: second insulating layer
800: second heating layer 900: electrode
1000: second protective layer 1100: injection space
1200: third mold 1300: third insulating layer
1210: injection hole 1220: injection space
Claims (12)
상기 제1 금형 상부에 구비되는 제1 절연층;
상기 제1 절연층 상부에 구비되는 제1 발열층;
일단이 상기 제1 발열층에 연결되는 복수개의 전극; 및
상기 제1 발열층 및 전극을 덮어서 구비되는 제1 보호층;을 포함하고,
상기 제1 발열층은 이산화티타늄을 포함하며,
플라즈마 용사코팅으로 형성되어 이산화티타늄 기재에 전이금속 및 전이금속 산화물이 분산된 것이며, 이산화티타늄 100 중량부에 상기 전이금속 및 전이금속 산화물이 30 중량부 이하로 포함되는 것인,
발열층이 구비된 사출 금형.
a first mold having a first cavity formed in the core portion;
a first insulating layer provided on the first mold;
a first heating layer provided on the first insulating layer;
a plurality of electrodes having one end connected to the first heating layer; and
Includes; a first protective layer provided to cover the first heating layer and the electrode;
The first heating layer includes titanium dioxide,
It is formed by plasma thermal spray coating and the transition metal and transition metal oxide are dispersed in a titanium dioxide substrate, and the transition metal and transition metal oxide are included in 100 parts by weight of titanium dioxide in an amount of 30 parts by weight or less,
Injection mold with heating layer.
상기 제2 금형 상부에 구비되는 제2 절연층;
상기 제2 절연층 상부에 구비되는 제2 발열층;
상기 제2 발열층에 연결되는 복수개의 전극; 및
상기 제2 발열층 및 전극을 덮어서 구비되는 제2보호층;을 더 포함하고,
상기 제2 발열층은 이산화티타늄을 포함하며,
플라즈마 용사코팅으로 형성되어 이산화티타늄 기재에 전이금속 및 전이금속 산화물이 분산된 것이며, 이산화티타늄 100 중량부에 상기 전이금속 및 전이금속 산화물이 30 중량부 이하로 포함되는 것인, 발열층이 구비된 사출 금형.
The method of claim 1 , further comprising: a second mold formed to correspond to the first mold, at least a portion of which is in close contact with the first mold, and a second cavity is formed to form an injection space closed with the first cavity;
a second insulating layer provided on the second mold;
a second heating layer provided on the second insulating layer;
a plurality of electrodes connected to the second heating layer; and
Further comprising; a second protective layer provided to cover the second heating layer and the electrode,
The second heating layer includes titanium dioxide,
It is formed by plasma thermal spraying coating and the transition metal and transition metal oxide are dispersed in a titanium dioxide substrate, and the transition metal and transition metal oxide are included in 100 parts by weight of titanium dioxide in an amount of 30 parts by weight or less, a heating layer is provided injection mold.
상기 제3 금형 상부에 구비되는 제3 절연층;을 더 포함하는 것인, 발열층이 구비된 사출 금형.
The method of claim 1, further comprising: a third mold formed to correspond to the first mold, at least a portion of which is in close contact with the first mold, and a third cavity is formed to form an injection space closed with the first cavity; and
The injection mold with a heating layer further comprising; a third insulating layer provided on the third mold.
The heating layer of claim 1, wherein the transition metal is at least one of nickel (Ni), cobalt (Co), zinc (Zn), chromium (Cr), tungsten (W), and molybdenum (Mo). Equipped injection mold.
The injection mold with a heating layer according to claim 1 or 2, wherein the first heating layer and the second heating layer have an average thickness of 10 to 500 μm.
The injection with a heating layer according to claim 1 or 2, wherein the first heating layer and the second heating layer have a deviation of less than 10% of the temperature measurement values at at least three different points when a voltage of 220V is applied. mold.
According to any one of claims 1 to 3, wherein the first insulating layer, the second insulating layer and the third insulating layer is aluminum oxide (Al 2 O 3 ), silicon oxide (SiO 2 ), boron nitride (BN) ), YAG (Y 3 Al 5 O 12 ), and magnesium oxide (MgO) comprising at least one of, the injection mold with a heating layer.
The heating layer according to any one of claims 1 to 3, wherein the first insulating layer, the second insulating layer and the third insulating layer exhibit a resistance value of 900 to 1,000 MΩ when a voltage of 1,000 V is applied. Equipped injection mold.
The injection mold with a heating layer according to claim 2 or 3, wherein the depth of the injection space is 1 mm or less.
(b) 상기 금형의 상부에 절연층을 형성하는 단계;
(c) 상기 절연층 상부에 이산화티타늄을 포함하는 발열층을 형성하는 단계;
(d) 상기 발열층에 접하도록 복수개의 전극을 형성하는 단계; 및
(e) 상기 발열층 및 전극 상부에 보호층을 형성하는 단계;를 포함하고,
상기 발열층은 이산화티타늄 기재에 전이금속 및 전이금속 산화물이 분산된 것이며, 상기 이산화티타늄 100 중량부에 상기 전이금속 및 전이금속 산화물이 30 중량부 이하로 포함되고, 플라즈마 용사코팅으로 형성하는 것인,
발열층이 구비된 사출 금형 제조방법.(a) forming a cavity in the core portion of the mold;
(b) forming an insulating layer on the mold;
(c) forming a heating layer comprising titanium dioxide on the insulating layer;
(d) forming a plurality of electrodes in contact with the heating layer; and
(e) forming a protective layer on the heating layer and the electrode, including;
The heating layer is one in which a transition metal and a transition metal oxide are dispersed in a titanium dioxide base, and the transition metal and the transition metal oxide are included in 100 parts by weight of the titanium dioxide in an amount of 30 parts by weight or less, and is formed by plasma spray coating ,
A method of manufacturing an injection mold equipped with a heating layer.
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- 2022-04-25 KR KR1020220050957A patent/KR102457835B1/en active IP Right Grant
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