KR102517844B1 - 사출장치 - Google Patents

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KR102517844B1
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최영신
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주식회사 와이하이텍
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Abstract

본 발명은 이동금형(110); 상기 이동금형(110)과 밀착되는 픽스금형(120); 상기 이동금형(110) 및 픽스금형(120) 사이에 형성되고, 사출물이 형성되는 캐비티(130); 상기 이동금형(110) 또는 픽스금형(120) 중 적어도 어느 하나에 배치되고, 상기 캐비티(130)에 삽입되어 배치되는 코어금형(200);을 포함하고, 상기 코어금형(200)은, 상기 픽스금형(120)에 체결되는 아우터코어(210); 상기 아우터코어(210)의 내측에 삽입되는 이너코어(220); 상기 아우터코어(210) 및 이너코어(220) 사이에 형성된 냉각유로(250);를 포함하는 사출장치를 제공한다.
본 발명에 따른 사출장치는 코어금형 내부로 냉각수를 직접공급하기 때문에 사출물의 온도를 보다 정밀하게 제어하여 제품불량을 최소화할 수 있는 장점이 있다.

Description

사출장치{Injection mold apparatus}
본 발명은 사출금형에 관한 것으로서, 서로 다른 온도로 코어금형을 냉각할 수 있는 사출장치에 관한 것이다.
사출 성형(injection molding)은 용융 상태의 수지를 금형의 내부에 주입 후 냉각하여 제품을 형성하는 공법으로, 압축성형(compression molding), 압출성형(extrusion molding) 등의 다른 성형 공법에 비해 제품의 형태 및 사이즈에 제한이 적으며 생산성 및 작업 능률이 우수하여 플라스틱 제품의 성형에 폭넓게 사용되고 있다.
일반적으로 사출금형은 열가소성 또는 열경화성 수지를 고온에서 용융하고, 용융된 수지를 금형 사이에 주입한 뒤 굳혀서 다양한 형태의 플라스틱 제품을 성형하는 것으로서, 복잡한 형태의 사출물 또한 쉽게 성형할 수 있기 때문에 산업 전반에서 다양하게 활용되고 있다.
한편, 열가소성 수지의 경우, 금형에 주입한 뒤, 금형을 냉각하는 과정을 거치지 않으면 제품이 완전히 성형되지 않고 용융된 상태로 존재하여 금형으로부터 분리가 불가능하기 때문에 금형을 냉각하는 과정이 반드시 요구된다.
즉, 금형의 냉각과정은 열가소성 수지에 의해 제조되는 제품의 생산성을 높이기 위해 중요한 공정이며, 통상적으로 냉각수와 금형의 열교환을 이용하여 금형을 냉각하는 방법을 주로 사용하고 있다.
이러한 종래의 금형 냉각장치에 대한 기술 중 하나로 공개특허공보 제10-2009-0126437호가 개시되어 있다.
개시된 종래의 금형 냉각장치는 냉각수가 수용되는 물탱크와; 상기 물탱크로부터 냉각수를 금형측으로 공급하기 위한 펌핑부와; 상기 물탱크 내부 또는 외부에 원수가 공급되는 중간에 설치되어 냉각수 온도를 조정하는 칠러 (chiller)와; 금형으로 냉각수 또는 고압에어를 분출하게 되는 노즐과; 금형으로부터 배출되는 냉각수 온도, 물 탱크로 공급되는 원수온도, 물탱크 내부 냉각수온도 및 주변온도를 측정하는 다수의 온도센서와; 상기 다수의 온도센서로부터 데이터를 받아 상기 칠러의 가동으로 금형으로부터 배출되는 냉각수 온도가 목표치에 도달되도 록 제어하는 자동콘트롤러를 포함하여 구성되며 효율적으로 금형온도를 유지할 수 있도록 함을 특징으로 한다.
그러나 종래의 금형 냉각장치는 일자 형태로 형성된 냉각관으로 냉각수가 공급되면서 금형의 냉각이 이루어지는데, 공급된 냉각수는 빠른 유속에 의해, 금형과의 열교환이 제대로 이루어지지 않은 상태로 배출되는 바, 금형의 냉각 효율이 떨어지는 문제가 있다.
또한, 냉각수가 냉각관의 유입구에서 배출구로 유동되는 과정에서 금형과의 열교환에 의해 온도가 상승된 상태로 유동되기 때문에, 금형의 유입구측과 배출구측의 냉각효율이 서로 상이하여 금형이 전체적으로 균일하게 냉각되지 못함에 따라, 제조된 제품이 균일한 생산성을 갖기 어려운 문제가 있다.
대한민국 특허공개번호 제10-2009-0126437호(공개일 2009년 12월 09일)
본 발명은 서로 다른 온도의 냉각수를 코어금형에 제공하여 냉각할 수 있는 사출장치를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은 이동금형(110); 상기 이동금형(110)과 밀착되는 픽스금형(120); 상기 이동금형(110) 및 픽스금형(120) 사이에 형성되고, 사출물이 형성되는 캐비티(130); 상기 이동금형(110) 또는 픽스금형(120) 중 적어도 어느 하나에 배치되고, 상기 캐비티(130)에 삽입되어 배치되는 코어금형(200);을 포함하고, 상기 코어금형(200)은, 상기 픽스금형(120)에 체결되는 아우터코어(210); 상기 아우터코어(210)의 내측에 삽입되는 이너코어(220); 상기 아우터코어(210) 및 이너코어(220) 사이에 형성된 냉각유로(250);를 포함하는 사출장치를 제공한다.
상기 냉각유로(250)는, 냉각수가 유입되는 유입유로(251); 냉각수가 토출되는 토출유로(253); 상기 유입유로(251) 및 토출유로(253)을 연결하는 연결유로(252);를 포함하고, 상기 유입유로(251), 연결유로(252) 및 토출유로(253)가 상기 이너코어(220)에 형성될 수 있다.
상기 유입유로(251), 연결유로(252) 및 토출유로(253)의 길이방향과 직교하는 단면이 원형으로 형성되고, 상기 유입유로(251) 및 토출유로(253)가 평행하게 배치되고, 상기 유입유로(251) 및 토출유로(253)가 상기 이너코어(220)의 길이 방향으로 길게 연장되어 형성되며, 상기 연결유로(252)가 상기 유입유로(251) 및 토출유로(253)와 직교하게 배치될 수 있다.
상기 아우터코어(210)는, 상기 픽스금형(120)에 조립되는 헤드부(211); 상기 헤드부(211)에서 하측으로 돌출된 코어부(212); 상기 헤드부(211)을 관통하여 상기 코어부(212) 측으로 오목하게 형성되고, 상기 이너코어(220)가 삽입되는 이너코어홈(213); 상기 이너코어홈(213)의 저면에서 하측으로 더 오목하게 형성된 결합홈(214);를 포함하고, 상기 이너코어(220)는 저면에서 하측으로 돌출되어 상기 결합홈(214)에 삽입되는 결합부(224);를 더 포함할 수 있다.
상기 유입유로(251)의 측면 일부가 상기 이너코어(220)의 외측으로 개구되어 유입슬릿(251c)을 형성하고, 상기 토출유로(253)의 측면 일부가 상기 이너코어(220)의 외측으로 개구되어 토출슬릿(253c)을 형성하고, 상기 이너코어(220)가 상기 아우터코어(210)의 이너코어홈(213)에 삽입되어 조립될 경우, 상기 유입슬릿(251c) 및 토출슬릿(253c)이 상기 아우터코어(210)에 밀착되어 폐쇄될 수 있다.
본 발명에 따른 사출장치는 코어금형 내부로 냉각수를 직접공급하기 때문에 사출물의 온도를 보다 정밀하게 제어하여 제품불량을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 따른 사출장치는 아우터금형 및 코어금형에 서로 다른 온도의 냉각수를 제공할 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 따른 사출장치는 아우터금형 또는 코어금형 중 어느 하나의 온도차가 기준값을 초과할 경우, 더 낮은 온도의 제 2 냉각수를 공급하여 온도차를 신속하게 정상화시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 사출장치의 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 코어금형의 상부 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 코어금형의 하부 사시도이다.
도 4는 도 1에 도시된 코어금형의 단면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 이너코어의 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 이너코어의 측면도이다.
도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 사출장치의 개략 구성도이다.
도 8은 도 7에 도시된 냉각장치의 작동예시 1도이다.
도 9는 도 7에 도시된 냉각장치의 작동예시 2도이다.
도 10은 도 7에 도시된 냉각장치의 작동예시 3도이다.
도 11은 도 7에 도시된 냉각장치의 작동예시 4도이다.
도 12는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 사출장치의 개략 구성도이다.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 예에 불과할 뿐이며, 본 출원의 출원시점에 있어서 본 명세서의 실시예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.
본 명세서의 각 도면에서 제시된 동일한 참조번호 또는 부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부품 또는 구성요소를 나타낸다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 명확한 설명을 위해 과장된 것일 수 있다.
본 명세서에서 사용한 용어는 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 개시된 발명을 제한 및/또는 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는다.
본 명세서에서 사용한 “제1”, “제2”등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. “및/또는”이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, "일(a 또는 an)", "하나(one)", "그(the)" 및 유사 관련어는 다양한 실시예들을 기술하는 문맥에 있어서(특히, 이하의 청구항의 문맥에서) 본 명세서에 달리 지시되거나 문맥에 의해 분명하게 반박되지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.
이하에서 사용되는 용어 "상단", "하단", "전방", "후방" 등은 도면을 기준으로 정의한 것이며, 이 용어에 의하여 각 구성요소의 형상 및 위치가 제한되는 것은 아니다.
이하에서는 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 사출장치의 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 코어금형의 상부 사시도이고, 도 3은 도 1에 도시된 코어금형의 하부 사시도이고, 도 4는 도 1에 도시된 코어금형의 단면도이고, 도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 사출장치의 개략 구성도이다.
본 실시예에 따른 사출장치는, 이동금형(110)과, 상기 이동금형(110)과 밀착되는 픽스금형(120)과, 상기 이동금형(110) 및 픽스금형(120) 사이에 형성되고, 사출물이 형성되는 캐비티(cavity:130)와, 상기 이동금형(110) 또는 픽스금형(120) 중 적어도 어느 하나에 배치되고, 상기 캐비티(130)에 삽입되어 배치되는 코어금형(200)을 포함한다.
상기 이동금형(110) 또는 픽스금형(120) 중 적어도 어느 하나에 용융 수지가 공급되는 수지공급부(150)가 배치된다.
상기 이동금형(110) 및 픽스금형(120)을 아우터금형이라 정의한다.
상기 아우터금형이 사출물의 외측면을 형성시키고, 상기 코어금형(200)이 사출물의 내측면을 형성시킨다.
상기 코어금형(200)이 사출물의 내부형상을 제공한다.
상기 캐비티(130)는 상기 이동금형(110)에 오목하게 형성되는 로어캐비티(131)와, 상기 픽스금형(120)에 오목하게 형성되는 어퍼캐비티(132)를 포함한다.
상기 이동금형(110) 또는 픽스금형(120)을 상하 방향으로 이동시키는 액추에이터(미도시)가 배치될 수 있고, 상기 액추에이터는 유압실린더가 사용된다. 상기 액추에이터의 작동구조는 당업자에게 일반적인 기술이기 때문에 상세한 설명을 생략한다.
본 실시예에서 코어금형(200)이 픽스금형(120)에 고정된다.
상기 코어금형(200)는 픽스금형(120)의 내측면 캐비티(130) 공간에 고정볼트(미도시) 체결로 고정 결합될 수 있다.
상기 코어금형(200)는 픽스금형(120)에 체결되는 아우터코어(210)와, 상기 아우터코어(210)의 내측에 삽입되는 이너코어(220)와, 상기 아우터코어(210) 및 이너코어(220) 사이에 형성된 냉각유로(250)를 포함한다.
상기 아우터코어(210) 및 이너코어(220)의 조립에 의해 상기 냉각유로(250)가 형성된다.
상기 아우터코어(210)는 상기 픽스금형(120)에 조립되는 헤드부(211)와, 상기 헤드부(211)에서 하측으로 돌출된 코어부(212)와, 상기 헤드부(211)을 관통하여 상기 코어부(212) 측으로 오목하게 형성되고, 상기 이너코어(220)가 삽입되는 이너코어홈(213)을 포함한다.
상기 냉각유로(250)는 냉각수가 유입되는 유입유로(251)와, 냉각수가 토출되는 토출유로(253)와, 상기 유입유로(251) 및 토출유로(253)을 연결하는 연결유로(252)를 포함한다.
상기 유입유로(251), 연결유로(252) 및 토출유로(253)가 직선형태로 형성될 수 있다. 상기 유입유로(251), 연결유로(252) 및 토출유로(253)의 길이방향과 직교하는 단면이 원형으로 형성된다.
상기 유입유로(251) 및 토출유로(253)가 코어금형(200)의 외부로 노출되고, 상기 픽스금형(120)에 연결된다. 상기 연결유로(252)가 상기 코어금형(200) 내부에 배치된다.
상기 유입유로(251)는 코어금형(200)의 외부로 노출되는 유입구(251a)가 형성되고, 상기 토출유로(253)는 코어금형(200) 외부로 노출되는 토출구(253a)가 형성된다.
상기 연결유로(252)의 일단(252a)이 상기 유입유로(251)에 연결되고, 타단(252b)이 상기 토출유로(253)에 연결된다.
상기 연결유로(252)가 상기 코어금형(200) 내부에 형성되기 때문에 가공이 어렵다. 이를 고려하여 상기 연결유로(252)가 상기 이너코어(220)에 형성된다.
상기 유입유로(251) 및 토출유로(253)가 상기 이너코어(220)의 길이 방향으로 길게 연장되어 형성되고, 상기 연결유로(252)가 상기 이너코어(220)의 길이 방향과 교차되게 형성된다.
본 실시예에서 상기 유입유로(251) 및 토출유로(253)가 상하 방향으로 형성되고, 상기 연결유로(252)가 수평방향으로 형성된다.
상기 유입유로(251)의 측면 일부가 상기 이너코어(220)의 외측으로 개구되어 유입슬릿(251c)을 형성하고, 상기 토출유로(253)의 측면 일부가 상기 이너코어(220)의 외측으로 개구되어 토출슬릿(253c)을 형성한다.
상기 이너코어(220)가 상기 아우터코어(210)에 삽입되어 조립됨으로써, 상기 유입슬릿(251c) 및 토출슬릿(253c)이 폐쇄되고, 이를 통해 냉각수의 기밀을 형성시킬 수 있다.
상기 유입슬릿(251c) 및 토출슬릿(253c)가 형성되기 때문에 이너코어(220)의 가공성을 향상시킬 수 있고, 상기 유입슬릿(251c) 및 토출슬릿(253c)의 하단에 상기 연결유로(252)의 일단 및 타단이 연결된다.
상기 유입슬릿(251c) 및 토출슬릿(253c)이 형성되지 않을 경우, 상기 이너코어(220)의 벽두께가 얇아지기 때문에, 가공 시 불량이 발생될 수 있다.
상기 유입유로(251) 및 아우터코어(210) 외측면(215)의 최단거리를 제 1 두께(t1)라 정의하고, 상기 연결유로(252) 및 아우터코어(210) 외측면(215)의 최단거리를 제 2 두께(t2)라 정의하고, 상기 토출유로(253) 및 아우터코어(210) 외측면(215)의 최단거리를 제 3 두께(t3)라 정의한다.
냉각수가 상기 유입유로(251), 연결유로(252) 및 토출유로(253)를 통과함에따라 온도가 상승되기 때문에, 상기 아우터코어(210)의 외측면(215) 온도가 상이할 수 있다.
이를 고려하여 상기 제 1 두께(t1)가 가장 두껍고, 상기 제 3 두께(t3)가 가장 얇게 형성되며, 상기 제 2 두께(t2)가 제 1 두께(t1) 및 제 3 두께(t3) 사이로 형성된다.
상기 아우터코어(210) 및 이너코어(220)의 조립성을 향상시키기 위해, 상기 이너코어홈(213)의 저면에서 하측으로 더 오목하게 형성된 결합홈(214)이 형성된다.
상기 이너코어(220)는 저면에서 하측으로 돌출되어 상기 결합홈(214)에 삽입되는 결합부(224)가 형성된다. 상기 결합홈(214) 및 결합부(224)가 형합되는 형상이다.
상기 연결유로(252)는 상기 결합부(224) 보다 상측에 형성된다.
상기 헤드부(211)의 가장자리에 상기 픽스금형(120)과의 체결결합을 위한 체결홀(217)들이 복수개 배치된다.
체결부재(260)가 상기 체결홀(217)을 관통하여 상기 픽스금형(120)에 밀착되는 힘에 의해 상기 이너코어(220)의 상단이 눌려 상기 결합홈(214) 및 결합부(224)가 밀착되는 밀착력을 유지할 수 있다.
상기 이너코어(220)는 상기 아우터코어(210)의 이너코어홈(213)에 억지끼움 형태로 결합되기 때문에, 상기 냉각유로(250)에 의한 누수를 방지할 수 있다.
그리고 상기 픽스금형(120) 또는 이동금형(110) 중 적어도 어느 하나에 캐비티(130)와 연결되는 수지공급부(150)가 형성된다.
수지공급부(150)에 주입된 용융 수지가 냉각 경화되어 사출물로 형성된다.
수지공급부(150)는 픽스금형(120)의 내부에 오목하게 그루브(groove)를 형성하여 마련할 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않으며 이동금형(110)의 하측면에 오목하게 그루브를 형성하여 마련할 수도 있다.
그리고 수지공급부(150)에는 용융 수지를 고압으로 주입하기 위하여 픽스금형(120)에 개구 형성되는 스프루 부시(sprue bush:152)와, 노즐(nozzle:154)를 구비한다.
본 발명에서의 수지공급부(150)는 당업자에게 일반적인 기술이기 때문에 상세한 설명을 생략한다.
그리고 캐비티(130)의 주변과 코어금형(200)로 유입되어 순환하는 상기 냉각수에는 활성제를 첨가하여 지속성이 우수하고 냉각 효율을 높일 수 있다.
상기 활성제는 전체 중량 기준으로, 알칼리 이온 활성수 20 ~ 70중량부와 수용성 규산염 0.01 ~ 50중량부 및 탄산나트륨 0.001 ~ 20중량부를 포함할 수 있다.
알칼리 이온 활성수는 일반수를 알칼리 환원 이온화시킨 것으로서, 이는 적어도 알칼리 이온수를 포함하되, 이와 함께 각종 미네랄을 함유한 것이면 좋다.
이러한 알칼리 이온 활성수는 냉각수의 물분자를 알칼리 이온성으로 활성화시키고 나노화시킨다. 또한, 알칼리 이온 활성수는 원적외선이나 음이온을 방출하는 에너지 방출 미립자를 활성화시켜, 이들로 부터 유래되는 원적외선이나 음이온의 방출효율을 증가시킨다.
이에 따라, 알칼리 이온 활성수는 냉각수의 순환효율과 냉각효율 등을 개선시킨다. 상기 알칼리 이온 활성수는 다양한 방법으로서 생성될 수 있으며, 이는 예를 들어 이온 활성화 알칼리 정 수기를 통해 생성될 수 있다.
알칼리 이온 활성수는 본 발명의 냉각수 활성제 전체 중량 기준으로 20~70중량부로 포함되는 것이 좋다.
이때, 알칼리 이온 활성수의 함량이 20중량부 미만인 경우, 이의 함유에 따른 활성화 효율이 미미할 수 있으며, 70중량부를 초과하는 경우 상대적으로 다른 유효 성분의 함량, 즉 에너지 방출 미립자, 열 흡수 미립자 및 규산염 등의 함량이 낮아져 바람직하지 않을 수 있다.
그리고 수용성 규산염은, 냉각수에 용해된 상태로 포함된다.
보다 구체적으로, 규산염은 본 발명의 냉각수 활성제를 구성하는 알칼리 이온 활성수에 용해되어 수용액 상태로 포함된다.
상기 수용성 규산염은 분자 내에 규산(SiO)을 포함하는 것이면 제한되지 않으며, 바람직하게는 분자 내에 SiO3 구조를 포함하는 것이 좋다. 규산염은, 구체적으로 분자 내에 MxSiOy로 표시되는 구조를 포함할 수 있으며, 바람직하게는 분자 내에 MxSiO3로 표시되는 구조를 포함할 수 있다.
수용성 규산염은, 구체적인 예를 들어 알루미늄염, 칼슘염, 마그네슘염 및 나트륨염 등으로부터 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합이 사용될 수 있다.
또한, 상기 수용성 규산염은 미세 크기로, 바람직하게는 나노미터(㎚) 크기로 미립화되어 첨가되는 것이 좋다. 그리고 이는 냉각수 활성제 내에 알칼리 이온 활성수(또는 별도의 물)에 의해 용해되어, 초극소의 크기, 예를 들어 평균 크기 0.4nm(25억분의 1미터)의 초극소 크기로 용해 분산된다. 이러한 수용성 규산염은 시판되고 있는 제품을 사용하거나, 규산염 전구체(규석, 수정석 등)를 원료로 하여 제조된 것을 사용할 수 있다.
상기 수용성 규산염은 본 발명의 냉각수 활성제를 구성하는 중요 성분으로서, 이는 냉각수를 나노유체화시켜, 냉각수의 표면 장력을 변화시켜 냉각효율을 증가시키고 활성화시킨다. 수용성 규산염은, 특히 우수한 냉각 지속성을 갖게 한다.
위와 같은 특성을 가지는 상기 규산염은 본 발명의 냉각수 활성제 전체 중량 기준으로 0.01 ~ 50중량부로 포함될 수 있다.
이때, 규산염의 함량이 0.01중량부 미만인 경우, 이의 함유에 따른 전술한 바와 같은 나노유체 활성화 와 방청 등의 효과가 미미할 수 있으며, 50중량부를 초과하는 경우 상대적으로 다른 유효 성분의 함량, 즉 알칼리 이온 활성수의 함량이 낮아져 바람직하지 않을 수 있다.
이어서 탄산나트륨은 무수탄산나트륨 또는 이의 수화물 형태로 본 발명에 따른 냉각수 활성제에 포함될 수 있다. 그리고 탄산나트륨은 특별히 한정하는 것은 아니지만, 본 발명의 냉각수 활성제 전체 중량 기준으로 0.001 ~ 20중량부로 포함될 수 있다.
또한, 본 발명의 예시적인 형태에 따라서, 상기 수용성 규산염과 탄산나트륨은 하나의 결정체로 포함될 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 냉각수 활성제는 수용성 규산염과 탄산나트륨을 함유하는 결정체를 포함하여, 상기 결정체를 통해 수용성 규산염과 탄산나트륨을 동시하여 포함하는 조성을 가질 수 있다.
더 나아가 본 발명에 따른 냉각수 활성제는 상기와 같은 3가지 성분 즉, 알칼리 이온 활성수, 수용성 규산염, 탄산나트륨을 포함하되, 필요에 따라 선택적으로 기타 부가 성분을 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 사출장치는 아우터금형 또는 코어금형을 냉각하는 냉각장치(800)를 더 포함한다.
상기 냉각장치(800)는, 제 1 냉각수가 저장되는 제 1 탱크(810)와, 제 2 냉각수가 저장되는 제 2 탱크(820)와, 상기 제 1 탱크(810) 내부에 배치되고, 상기 제 1 냉각수와 냉매를 열교환시키는 제 1 열교환기(811)와, 상기 제 2 탱크(820) 내부에 배치되고, 상기 제 2 냉각수와 냉매를 열교환시키는 제 2 열교환기(821)와, 냉매를 압축시키는 압축기(801)와, 상기 압축기(801) 및 제 1 열교환기(811)를 연결하는 제 1 냉매배관(851)과, 상기 제 1 열교환기(811) 및 제 2 열교환기(821)를 연결하는 제 2 냉매배관(852)과, 상기 제 2 열교환기(821) 및 압축기(801)를 연결하는 제 3 냉매배관(853)과, 상기 제 2 냉매배관(852)에 배치되고, 상기 제 1 열교환기(811)에서 제 2 열교환기(821)로 유동되는 냉매를 팽창시키는 전자팽창밸브(802)와, 상기 제 3 냉매배관(853)에 배치되고, 상기 제 2 열교환기(821)에서 상기 압축기로 유동되는 냉매를 공급받아 액체냉매 및 기체냉매를 분리하고, 분리된 기체냉매를 상기 압축기(801)에 제공하는 어큐뮬레이터(803)를 포함한다.
상기 제 1 냉각수 및 제 2 냉각수는 상기 냉각수 활성제를 더 포함할 수 있다.
상기 냉각장치(800)는, 상기 제 1 탱크(810) 및 제 2 탱크(820)와 병렬로 연결되는 유로제어박스(860)와, 상기 유로제어박스(860) 및 제 1 탱크(810)를 연결하는 고온수공급배관(871) 및 고온수회수배관(872)과, 상기 유로제어박스(860) 및 제 2 탱크(820)를 연결하는 저온수공급배관(873) 및 저온수회수배관(874)과, 상기 유로제어박스(860) 및 코어금형(200)을 연결하는 코어금형공급배관(875) 및 코어금형회수배관(876)과, 상기 유로제어박스(860) 및 아우터금형을 연결하는 아우터금형공급배관(877) 및 아우터금형회수배관(878)과, 상기 코어금형공급배관(875)에 배치된 제 1 펌프(804)와, 상기 아우터금형공급배관(877)에 배치된 제 2 펌프(805)를 포함한다.
상기 이동금형(110)은 상기 아우터금형공급배관(877) 및 아우터금형회수배관(878)과 연결되어 냉각수를 순환시키는 이동금형냉각유로(112)를 더 포함한다.
상기 픽스금형(120) 역시 상기 아우터금형공급배관(877) 및 아우터금형회수배관(878)과 연결되어 냉각수를 순환시키는 픽스금형냉각유로(122)를 더 포함한다.
상기 픽스금형냉각유로(122)가 상기 캐비티(130)의 외측을 감싸게 배치된다.
압축기(801)에서 토출된 냉매는 제 1 열교환기(811), 전자팽창밸브(802) 및 제 2 열교환기(821)를 거쳐 다시 압축기(801)로 회수되는 냉각사이클로 작동된다.
제 1 열교환기(811)는 냉매를 응축시키는 응축기로 작동되고, 제 2 열교환기(821)는 냉매를 증발시키는 증발기로 작동된다.
제 1 열교환기(811)가 냉매 및 물을 열교환시키고, 냉매의 응축과정에서 방출되는 열을 통해 제 1 탱크(810)에 저장된 물이 가열된다.
냉매의 응축열에 의해 제 1 탱크(810)의 물은 30℃ 내지 50℃로 형성될 수 있다. 제 1 탱크(810)에서 공급되는 물을 제 1 냉각수로 정의하고, 상기 제 1 냉각수는 사출금형에 사용되는 수지의 온도보다 낮다.
제 2 열교환기(821)가 냉매 및 물을 열교환시키고, 냉매의 증발과정에서 방출되는 열을 통해 제 2 탱크(820)에 저장된 물이 냉각된다.
냉매의 증발열에 의해 제 2 탱크(820)의 물은 0℃ 내지 10℃로 형성될 수 있다. 제 2 탱크(820)에서 공급되는 물을 제 2 냉각수로 정의하고, 상기 제 2 냉각수는 사출금형에 사용되는 수지의 온도보다 낮다.
제 1 냉각수의 온도는 제 2 냉각수의 온도보다 높고 수지의 온도보다 낮게 형성된다.
고온수공급배관(871) 및 고온수회수배관(872)은 제 1 탱크(810) 및 유로제어박스(860)를 연결시키고, 냉각수의 역류를 방지하기 위해 각각 체크밸브가 배치된다.
저온수공급배관(873) 및 저온수회수배관(874)은 제 2 탱크(820) 및 유로제어박스(860)를 연결시키고, 냉각수의 역류를 방지하기 위해 각각 체크밸브가 배치된다.
유로제어박스(860)는, 제 1 탱크와 연결되는 제 1 탱크흡입포트(831), 제 1 탱크토출포트(832)와, 제 2 탱크와 연결되는 제 2 탱크흡입포트(833) 및 제 2 탱크토출포트(834)를 포함한다.
제 1 탱크흡입포트(831)에 고온수공급배관(871)이 연결되고, 제 1 탱크토출포트(832)에 고온수회수배관(872)가 연결되며, 제 2 탱크흡입포트(833)에 저온수공급배관(873)이 연결되고, 제 2 탱크토출포트(834)에 저온수회수배관(874)가 연결된다.
유로제어박스(860)는, 코어금형(200)과 연결되는 제 1 금형토출포트(841), 제 1 금형회수포트(842)와, 아우터금형과 연결되는 제 2 금형토출포트(843), 제 2 금형회수포트(844)를 포함한다.
제 1 금형토출포트(841)에 코어금형공급배관(875)이 연결되고, 제 1 금형회수포트(842)에 코어금형회수배관(876)이 연결되며, 제 2 금형토출포트(843)에 아우터금형공급배관(877)이 연결되고, 제 2 금형회수포트(844)에 아우터금형회수배관(878)이 연결된다.
코어금형공급배관(875)에 제 1 펌프(804)가 배치되고, 상기 제 1 펌프(804)에서 토출되는 유량을 조절하는 제 1 유량조절밸브(806)가 배치된다.
아우터금형공급배관(877)에 제 2 펌프(805)가 배치되고, 상기 제 2 펌프(805)에서 토출되는 유량을 조절하는 제 1 유량조절밸브(807)가 배치된다.
코어금형공급배관(875)에 제 1 온도센서(881)가 배치되고, 코어금형회수배관(876)에 제 2 온도센서(882)가 배치되며, 아우터금형공급배관(877)에 제 3 온도센서(883)가 배치되고, 아우터금형회수배관(878)에 제 4 온도센서(884)가 배치된다.
사출장치는, 이너코어(220)에 배치된 코어온도센서(885)와, 캐비티(130)를 형성하는 아우터금형에 배치된 캐비티온도센서(886)를 더 포함한다.
코어온도센서(885)는 코어금형(200) 내부에 배치되어 성형품(MP)을 형성하는 코어의 온도를 직접 감지한다.
캐비티온도센서(886)는 수지공급부(150) 주변에 배치되어, 캐비티(130) 주변의 온도를 직접 감지한다.
코어온도센서(885)의 온도에 따라 제 1 냉각수 또는 제 2 냉각수를 코어금형에 공급하고, 제 1 온도센서(881) 및 제 2 온도센서(882)의 온도차를 통해 공급된 냉각수의 온도변화를 감지하며, 상기 냉각수의 온도변화에 따라 상기 제 1 유량조절밸브(806)를 제어할 수 있다.
제 1 온도센서(881) 및 제 2 온도센서(882)의 온도차를 제 1 온도차라 정의한다. 상기 "제 1 온도차 = (제 2 온도센서 - 제 1 온도센서)"이고, 제 1 온도차의값이 양수이다.
즉, 제 1 냉각수 또는 제 2 냉각수가 코어금형에 공급된 후 순환되어 토출될 경우, 온도가 상승되어 토출되고, 정상적인 경우, 제 2 온도센서(882)의 온도가 제 1 온도센서(881)의 온도보다 높을 수 있다.
제 1 온도차가 크게 형성될 경우, 제 1 유량조절밸브(806)의 개도값을 증가시켜 냉각수의 유량을 증가시키고, 제 1 온도차가 작을 경우, 제 1 유량조절밸브(806)의 개도값을 감소시켜 냉각수의 유량을 감소시킨다.
이는 제 1 냉각수 및 제 2 냉각수 모두에 해당하는 제어로직이다.
온도가 높은 제 1 냉각수를 공급함에도 불구하고, 제 1 온도차가 제 1 기준값 이상으로 크게 형성될 경우, 과열된 것으로 판단하여 제 1 냉각수의 공급을 차단하고 온도가 더 낮은 제 2 냉각수를 코어금형에 공급한다.
상기 제 1 온도차 및 제 1 기준값은 사출물(MP)을 생산하기 위한 수지의 온도범위에 따라 다를 수 있다.
한편, 캐비티온도센서(886)의 온도에 따라 제 1 냉각수 또는 제 2 냉각수를 아우터금형(이동금형 및 픽스금형)에 공급하고, 제 3 온도센서(883) 및 제 4 온도센서(884)의 온도차를 통해 공급된 냉각수의 온도변화를 감지하며, 상기 냉각수의 온도변화에 따라 상기 제 2 유량조절밸브(807)를 제어할 수 있다.
제 3 온도센서(883) 및 제 4 온도센서(884)의 온도차를 제 2 온도차라 정의한다. 상기 "제 2 온도차 = (제 4 온도센서 - 제 3 온도센서)"이고, 제 2 온도차의값이 양수이다.
즉, 제 1 냉각수 또는 제 2 냉각수가 아우터금형에 공급된 후 순환되어 토출될 경우, 온도가 상승되어 토출되고, 정상적인 경우, 제 4 온도센서(884)의 온도가 제 3 온도센서(883)의 온도보다 높을 수 있다.
제 2 온도차가 크게 형성될 경우, 제 2 유량조절밸브(807)의 개도값을 증가시켜 냉각수의 유량을 증가시키고, 제 2 온도차가 작을 경우, 제 2 유량조절밸브(807)의 개도값을 감소시켜 냉각수의 유량을 감소시킨다.
이는 제 1 냉각수 및 제 2 냉각수 모두에 해당하는 제어로직이다.
온도가 높은 제 2 냉각수를 공급함에도 불구하고, 제 2 온도차가 제 2 기준값 이상으로 크게 형성될 경우, 과열된 것으로 판단하여 온도가 더 낮은 제 1 냉각수의 공급을 차단하고 제 2 냉각수를 아우터금형에 공급한다.
상기 제 2 온도차 및 제 2 기준값은 사출물(MP)을 생산하기 위한 수지의 온도범위에 따라 다를 수 있다.
도 8을 참조하면, 제 1 냉각수를 코어금형에 공급할 경우, 유로제어박스(860)가 제 1 탱크흡입포트(831) 및 제 1 금형토출포트(841)를 연결시키고, 상기 제 1 금형회수포트(842) 및 제 1 탱크토출포트(832)를 연결시킨다.
상기 유로제어박스(860) 내부에는 제어신호를 통해 유로를 변경할 수 있는 배관 및 밸브들이 배치될 수 있고, 이는 당업자에게 일반적인 기술이기 때문에 상세한 설명을 생략한다.
도 9를 참조하면, 제 2 냉각수를 아우터금형에 공급할 경우, 유로제어박스(860)가 제 2 탱크흡입포트(833) 및 제 2 금형토출포트(843)를 연결시키고, 제 2 금형회수포트(844) 및 제 2 탱크토출포트(834)를 연결시킨다.
도 10을 참조하면, 제 1 냉각수를 아우터금형에 공급할 경우, 유로제어박스(860)가 제 1 탱크흡입포트(831) 및 제 2 금형토출포트(843)를 연결시키고, 제 2 금형회수포트(844) 및 제 1 탱크토출포트(832)를 연결시킨다.
도 11을 참조하면, 제 2 냉각수를 코어금형에 공급할 경우, 유로제어박스(860)가 제 2 탱크흡입포트(833) 및 제 1 금형토출포트(841)를 연결시키고, 제 2 금형토출포트(842) 및 제 2 탱크토출포트(834)를 연결시킨다.
도 12는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 사출장치의 개략 구성도이다.
본 실시예에 따른 사출장치는, 제 3 냉각수가 저장되는 제 3 탱크(890)와, 상기 제 3 탱크(890) 내부에 배치되고, 상기 제 3 냉각수와 냉매를 열교환시키는 제 3 열교환기(891)와, 상기 제 2 냉매배관(852) 및 제 3 열교환기(891)를 연결하는 바이패스공급배관(854)와, 상기 제 3 열교환기(891) 및 제 3 냉매배관(853)을 연결하는 바이패스회수배관(855)과, 상기 바이패스공급배관(854) 또는 바이패스회수배관(855) 중 적어도 어느 하나에 배치되는 제 1 개폐밸브(894)와, 상기 제 3 탱크(890) 및 코어금형공급배관(875)을 연결하는 제 1 보조배관(896)과, 상기 코어금형회수배관(876) 및 제 3 탱크(890)을 연결하는 제 2 보조배관(897)과, 상기 제 1 보조배관(896) 또는 제 2 보조배관(897) 중 적어도 어느 하나에 배치되는 제 2 개폐밸브(895)를 더 포함한다.
본 실시예에 따른 사출장치는 상기 코어금형(200)의 냉각이 충분하지 않을 경우를 대비하여 상기 제 3 탱크(890) 및 관련 구조가 더 배치된다.
상기 제 3 탱크(890)에서 공급되는 제 3 냉각수는 상기 유로제어박스(860)를 거치지 않고, 상기 코어금형(200)에 직접 제공될 수 있기 때문에, 상기 유로제어박스(860)의 고장 시에도 사출장치를 정지시키지 않고 계속 작동시킬 수 있는 특징이 있다.
상기 제 1 개폐밸브(894)의 개방 시, 상기 바이패스공급배관(854)을 통해 상기 제 1 열교환기(811)에서 응축된 냉매가 일부 바이패스되어 상기 제 3 열교환기(891)에 공급될 수 있고, 상기 제 3 열교환기(891)에서 증발되어 상기 제 3 냉각수를 냉각시킬 수 있다.
팽창된 냉매가 상기 바이패스공급배관(854)을 통해 제 3 열교환기(891)에 공급될 수 있도록, 상기 바이패스공급배관(854)의 일단이 상기 전자팽창밸브(802) 및 제 2 열교환기(821) 사이의 제 2 냉매배관(852)에 연결되고, 타단이 상기 제 3 열교환기(891)에 연결된다.
상기 제 1 개폐밸브(894)가 계속개방될 경우, 상기 제 2 탱크(820)의 제 2 냉각수가 충분히 냉각되지 않을 수 있기 때문에, 상기 제 2 온도차가 제 2 기준값 이하로 정상범위로 작을 경우에만 개방될 수 있다.
상기 제 2 온도차가 기준값을 초과할 경우, 상기 제 1 개폐밸브(894)는 간헐적으로 작동되고, 냉매가 간헐적으로 상기 제 3 열교환기(891)로 공급되게 하고, 이를 통해 상기 제 2 냉각수의 온도를 충분히 낮게 유지시킨다.
상기 제 1 냉각수 또는 제 2 냉각수를 통해 상기 코어금형(200)의 온도가 충분히 낮아지지 않을 경우, 상기 제 2 개폐밸브(985)를 개방하여 상기 제 3 냉각수를 코어금형(200)의 냉각유로(250)에 공급할 수 있다.
또한, 상기 유로제어박스(860)의 고장 시, 상기 제 1 개폐밸브(894)를 완전개방하여 상기 제 2 탱크(820)로 유동되는 냉매를 최대한 상기 제 3 탱크(890)로 유도하여 사출장치의 셧다운을 방지할 수 있는 특징이 있다.
이하 나머지 구성은 상기 제 1 실시예와 유사하기 때문에 상세한 설명을 생략한다.
이상에서는 특정의 실시예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 상기한 실시예에만 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.
110 : 이동금형 120 : 픽스금형
130 : 캐비티 200 : 코어금형
210 : 아우터코어 220 : 이너코어
250 : 냉각유로 251 : 유입유로
252 : 연결유로 253 : 토출유로
800 : 냉각장치 810 : 제 1 탱크
820 : 제 2 탱크 890 : 제 3 탱크

Claims (5)

  1. 이동금형(110);
    상기 이동금형(110)과 밀착되는 픽스금형(120);
    상기 이동금형(110) 및 픽스금형(120) 사이에 형성되고, 사출물이 형성되는 캐비티(130);
    상기 이동금형(110) 또는 픽스금형(120) 중 적어도 어느 하나에 배치되고, 상기 캐비티(130)에 삽입되어 배치되는 코어금형(200);을 포함하고,
    상기 코어금형(200)은,
    상기 픽스금형(120)에 체결되는 아우터코어(210);
    상기 아우터코어(210)의 내측에 삽입되는 이너코어(220);
    상기 아우터코어(210) 및 이너코어(220) 사이에 형성된 냉각유로(250);를 포함하고,
    상기 냉각유로(250)는,
    냉각수가 유입되는 유입유로(251);
    냉각수가 토출되는 토출유로(253);
    상기 유입유로(251) 및 토출유로(253)을 연결하는 연결유로(252);를 포함하고,
    상기 유입유로(251) 및 상기 아우터코어(210) 외측면의 최단거리를 제 1 두께(t1)라 정의하고, 상기 연결유로(252) 및 상기 아우터코어(210) 외측면의 최단거리를 제 2 두께(t2)라 정의하고, 상기 토출유로(253) 및 상기 아우터코어(210) 외측면의 최단거리를 제 3 두께(t3)라 정의할 때, 상기 제 1 두께(t1)가 가장 두껍고, 상기 제 3 두께(t3)가 가장 얇게 형성되며, 상기 제 2 두께(t2)가 상기 제 1 두께(t1) 및 상기 제 3 두께(t3) 사이로 형성되고,
    상기 유입유로(251)의 측면 일부가 상기 이너코어(220)의 외측으로 개구되어 유입슬릿(251c)을 형성하고, 상기 토출유로(253)의 측면 일부가 상기 이너코어(220)의 외측으로 개구되어 토출슬릿(253c)을 형성하고,
    상기 이너코어(220)가 상기 아우터코어(210)의 이너코어홈(213)에 삽입되어 조립될 경우, 상기 유입슬릿(251c) 및 상기 토출슬릿(253c)이 상기 아우터코어(210)에 밀착되어 폐쇄되는,
    사출장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 유입유로(251), 연결유로(252) 및 토출유로(253)의 길이방향과 직교하는 단면이 원형으로 형성되고,
    상기 유입유로(251) 및 토출유로(253)가 평행하게 배치되고,
    상기 유입유로(251) 및 토출유로(253)가 상기 이너코어(220)의 길이 방향으로 길게 연장되어 형성되며,
    상기 연결유로(252)가 상기 유입유로(251) 및 토출유로(253)와 직교하게 배치되는 사출장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 아우터코어(210)는,
    상기 픽스금형(120)에 조립되는 헤드부(211);
    상기 헤드부(211)에서 하측으로 돌출된 코어부(212);
    상기 헤드부(211)을 관통하여 상기 코어부(212) 측으로 오목하게 형성되고, 상기 이너코어(220)가 삽입되는 이너코어홈(213);
    상기 이너코어홈(213)의 저면에서 하측으로 더 오목하게 형성된 결합홈(214);를 포함하고,
    상기 이너코어(220)는 저면에서 하측으로 돌출되어 상기 결합홈(214)에 삽입되는 결합부(224);를 더 포함하는 사출장치.
  5. 삭제
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KR20090126437A (ko) 2008-06-04 2009-12-09 임채석 금형냉각용 냉각수 공급장치 및 금형냉각장치
KR100932172B1 (ko) * 2009-07-17 2009-12-16 김시일 냉각장치가 구비된 금형코아

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