KR102579799B1 - 핫 러너 금형 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수지 원료 제공 통로가 형성된 핫 러너; 상기 통로와 연통되어 제품의 성형을 위해 마련된 제1 캐비티 공간으로 상기 수지 원료의 일부를 공급하는 제1 게이트; 및 상기 통로와 연통되어 더미 제품의 성형을 위해 마련된 제2 캐비티 공간으로 상기 수지 원료의 나머지를 공급하는 제2 게이트;를 포함하는 핫 러너 금형 시스템에 관한 것이다.

Description

핫 러너 금형 시스템{Hot runner mold system}
본 발명은 핫 러너 금형 시스템에 관한 것이다.
사출성형(injection molding)이란 수지 원료를 적당한 방법으로 금형 캐비티(mold cavity)에 충전하여 원하는 제품을 제조하는 일련의 순환공정이다. 한마디로 요약하면 녹여서, 흘려서, 굳히는 공정이다. 즉, 사출성형기의 실린더 내에서 고체상 플라스틱 재료를 녹인 후, 높은 압력을 이용하여 금형의 빈 공간(cavity)으로 용융된 재료를 충전시킨다. 이때 금형은 일종의 열교환기 역할을 하기 때문에, 충전된 재료는 냉각되어 원하는 형상의 고체 성형품이 된다.
제품은 반복되어 생산되는데, 제품이 생산되고 난 후, 다음번 제품이 생산될때 이전에 이전 제품에 이용되었던 발포 수지 원료는 다시 사용할 수 없다. 이경우, 제품에 이용되고 남은 잔여 수지 원료는 폐기 처리하게 된다. 이를 위해, 남은 잔여 수지 원료를 처리하는 공정이 추가되고, 이는 제품의 생산성에 저해되는 요소로 작용한다.
등록번호 10-1558248
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여, 남은 잔여 수지 원료를 별도로 처리하지 않고 사출성형 제품을 생산하는 금형 시스템을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 핫 러너 금형 시스템은, 제품과 동시에 더미 제품을 생산하기 위한 구조를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 핫 러너 금형 시스템은, 수지 원료 제공 통로가 형성된 핫 러너; 상기 통로와 연통되어 제품의 성형을 위해 마련된 제1 캐비티 공간으로 상기 수지 원료의 일부를 공급하는 제1 게이트; 및 상기 통로와 연통되어 더미 제품의 성형을 위해 마련된 제2 캐비티 공간으로 상기 수지 원료의 나머지를 공급하는 제2 게이트;를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 핫 러너 금형 시스템은, 상기 핫 러너와 상기 제1 게이트를 연결하는 제1 러너; 및 상기 핫 러너와 상기 제2 게이트를 연결하는 제2 러너;를 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 핫 러너 금형 시스템은, 상기 제1 러너에서 연장되되, 상기 제1 게이트를 기준으로 상기 제1 러너에서 연장되는 방향으로 돌출 형성되는 제1 슬러그; 및 상기 제2 러너에서 연장되되, 상기 제2 게이트를 기준으로 상기 제2 러너에서 연장되는 방향으로 돌출 형성되는 제2 슬러그;를 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 핫 러너 금형 시스템은, 제1 열에 배치되어 제1 수지 원료를 공급하는 제1 그룹의 핫 러너;를 포함하고, 상기 제1 그룹의 핫 러너는, 제품의 성형을 위해 마련된 제1 캐비티 공간으로 상기 제1 수지 원료의 일부를 공급하고, 더미 제품의 성형을 위한 마련된 제2 캐비티 공간으로 상기 제1 수지 원료의 나머지를 공급한다.
본 발명의 실시예에 따른 핫 러너 금형 시스템은, 상기 제1 열과 간격을 두고 형성된 제2 열에 배치되어 제2 수지 원료를 공급하는 제2 그룹의 핫 러너;를 더 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
첫째, 더미 제품을 생산함으로써, 잔여 수지 원료를 처리하는 공정을 생략하여 제품 생산성이 크게 증대되는 효과가 있다.
둘째, 핫 러너를 일렬로 일정한 간격으로 배치함으로써 길고 얇은 형상의 제품이 생산 가능한 효과가 있다.
셋째, 잔여 수지 원료를 처리하기 위한 캐비티 공간 및 슬러그를 구비하여, 제품 생산을 위한 캐비티 공간에 유입되는 수지 원료의 양을 조절됨으로써 제품 품질이 증대되는 효과가 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 핫 러너 금형 시스템을 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 금형 시스템을 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 3은 도 2의 금형 시스템의 일부 구성을 위에서 본 모습이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 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 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은는 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 러너 금형 시스템을 설명하는데 참조되는 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 핫 러너 금형 시스템(10)은, 기본적으로, 공지된 핫 러너 성형에 사용되는 사출 성형용 금형의 구성을 포함할 수 있다.
도면을 참조하면, 핫 러너 금형 시스템(10)은, 고정측 금형(12)과, 고정측 금형(12)에 대해 자유롭게 개폐되도록 가동하는 가동측 금형(14), 핫 러너(110)를 포함할 수 있다.
고정측 금형(12)은, 복수의 판 부재가 상기와 같이 순차 적층되고, 서로 고정되어 구성될 수 있다. 고정측 금형(12)의 상면에는, 사출 성형기의 노즐(N)을 삽입하는 노즐 삽입구가 형성될 수 있다.
핫 러너 금형 시스템(10)은, 매니폴드를 포함하고, 매니폴드는 고정측 금형(12)에 배치될 수 있다. 매니폴드는, 사출 성형기에서 공급받은 수지 원료를 복수의 핫 러너에 분배시키는 유로를 형성할 수 있다. 고정측 금형(12)에는, 매니폴드를 가열하는 히터, 핫 러너(110)를 가열하는 히터의 배선, 각종 센서의 배선 등을 꺼내기 위한 통로가 형성될 수 있다.
가동측 금형(14)은, 고정측 금형(12)과의 사이에 캐비티 공간을 형성할 수 있다. 캐비티 공간은 제품을 형성하기 위한 것과 더미 제품을 형성하기 위한 것을 포함할 수 있다.
핫 러너(110)는, 상면에서 하면까지 연장되는 통로가 형성된 통형상의 형상을 가질 수 있다. 통로는, 용융 수지 원료의 유로이다. 실시예에 따라, 핫 러너(110)는 통로를 따라 상하 방향으로 연장되는 히터를 내장할 수 있다.
핫 러너 금형 시스템(10)은, 밸브를 더 포함할 수 있다. 밸브는, 핫 러너(110) 내부에 형성된 통로를 통한 수지 원료의 공급량을 제어할 수 있다.
핫 러너 금형 시스템(10)은, 발포 사출 성형을 통해 제품을 생산할 수 있다. 예를 들면, 핫 러너 금형 시스템(10)은, 미세 발포 사출 성형을 통해 제품을 생산할 수 있다.
발포 사출 성형을 통해 제품을 생산하기 위해서는, 한번의 샷에 발포 수지 원료를 잔류없이 다 사용해야 한다. 본 발명의 실시예에 따른 핫 러너 금형 시스템(10)은, 제품(PART)의 성형을 위한 양이 제외된 수지 원료의 나머지를 더미 제품(DUMMY)의 성형을 위해 마련된 공간으로 공급함으로써 한번의 샷에 발포 수지 원료를 잔류없이 다 사용할 수 있게 된다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 금형 시스템을 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 3은 도 2의 금형 시스템의 일부 구성을 위에서 본 모습이다.
도면을 참조하면, 핫 러너 금형 시스템(10)은, 복수의 핫 러너(110, 120, 130, 210, 220), 복수의 게이트(111, 112, 211, 212) 및 복수의 러너(116, 117, 216, 217), 복수의 슬러그(113, 114, 213, 214)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 핫 러너 금형 시스템(10)은, 본 명세서에서 언급하지 않은 구성 요소들을 더 포함할 수 있다.
핫 러너 금형 시스템(10)은, 복수의 핫 러너(110, 120, 130, 210, 220)를 포함할 수 있다. 도 2에는 5개의 핫 러너, 도 3에는 4개의 핫 러너가 도시되었으나, 핫 러너 금형 시스템(10)은 더 많은 수 또는 더 적은 수의 핫 러너를 포함할 수 있다.
핫 러너(110)는, 내부에 수지 원료 제공 통로가 형성될 수 있다. 핫 러너(110)는, 매니폴드를 거쳐 제공되는 수지 원료를 캐비티 공간에 제공할 수 있다. 핫 러너(110)는, 통로를 따라 연장되는 히터를 포함할 수 있다.
제1 게이트(111)는, 핫 러너(110) 내부에 형성된 통로와 연통되어 제1 캐비티 공간으로 수지 원료의 일부를 공급할 수 있다. 제1 캐비티 공간은, 제품(PART)의 성형을 위해 마련된 공간일 수 있다.
제2 게이트(112)는, 핫 러너(110) 내부에 형성된 통로와 연통되어 제2 캐비티 공간으로 제품(PART)의 성형을 위한 양이 제외된 수지 원료의 나머지를 공급할 수 있다. 제2 캐비티 공간은, 더미 제품(DUMMY)의 성형을 위해 마련된 공간일 수 있다.
한편, 더미 제품(DUMMY)은, 잔여 수지 원료를 처리하기 위한 것이다. 더미 제품(DUMMY)은, 핫 러너 금형 시스템(10)을 통한 제품 생산과 동시에 잔여 수지 원료를 제거하기 위한 것으로 설명될 수 있다.
제1 게이트(111) 및 제2 게이트(112)의 존재로 인해, 핫 러너 금형 시스템(10)은, 핫 러너(110) 내부에 형성된 통로(110)에서 제1 게이트(111) 및 제2 게이트(112)로 분기되는 구조를 포함할 수 있다.
한편, 실시예에 따라, 핫 러너 금형 시스템(10)은, 제2 게이트(112)를 통해 공급되는 수지 원료의 양을 조절하는 밸브를 더 포함할 수 있다. 이경우, 밸브는, 제1 게이트(111)를 통한 제1 캐비티 공간으로의 수지 원료 공급량에 따라 제2 게이트(112)를 통해 공급되는 수지 원료의 양을 조절할 수 있다.
제1 러너(116)는, 핫 러너(110)와 제1 게이트(111)를 연결할 수 있다. 제1 러너(116)는, 핫 러너(110)와 제1 게이트(111) 사이에 배치될 수 있다. 제1 러너(116)는, 수지 원료가 유동되는 통로로 기능할 수 있다.
제1 러너(116)는 굴곡부를 포함할 수 있다. 제1 러너(116)는 굴곡부의 존재로 인해, 형상을 가질 수 있다. 이러한 제1 러너(116)의 형상은, 수지 원료 유동의 압력 및 플로우 밸런스를 맞추기 위한 것이다. 제1 러너(116)에 굴곡부가 형성되지 않은 상태로 제1 캐비티 공간으로 수지 원료가 유입되는 경우, 유입 압력 및 플로우 밸런스가 제어되지 않아 제품 생산에 필요한 양보다 많은 양의 수지 원료가 제1 캐비티 공간으로 유입되게 되어 제품(PART) 불량이 발생하게 된다. 굴곡부로 인해, 제1 캐비티 공간으로 유입되는 수지 원료의 유입 압력 및 플로우 밸런스가 제어되어 불량품의 발생을 줄일 수 있다.
제1 러너(116)는, 굴곡부, 제1 부재, 제2 부재를 포함할 수 있다. 굴곡부는 제1 부재 및 제2 부재 사이에 배치될 수 있다.
제1 부재는 핫 러너(110)에서 굴곡부까지의 부분으로 설명될 수 있다. 제2 부재는, 굴곡부에서 제1 게이트(111)까지의 부분으로 설명될 수 있다.
제2 러너(117)는, 핫 러너(110)와 제2 게이트(112)를 연결할 수 있다. 제2 러너(117)는, 핫 러너(110)와 제2 게이트(112) 사이에 배치될 수 있다. 제2 러너(117)는, 수지 원료가 유동되는 통로로 기능할 수 있다.
한편, 제1 러너(116) 및 제2 러너(117)는, 핫 러너(110)에서부터 서로 반대 방향으로 분기되도록 형성될 수 있다.
제2 러너(117)는 굴곡부를 포함할 수 있다. 제2 러너(117)는 굴곡부의 존재로 인해, 형상을 가질 수 있다. 제2 러너(117)는, 더미 제품 생산을 위한 것으로 제1 러너(116)와 다르게 굴곡부를 포함하지 않아도 무방하지만, 제1 러너(116)와 제2 러너(117)를 다른 형상으로 설계하면 비용이 더 증가하므로 제1 러너(116)와 같이 굴곡부를 포함하는 것이 제조 단가 측면에서 유리하다.
제2 러너(117)는, 굴곡부, 제1 부재, 제2 부재를 포함할 수 있다. 굴곡부는 제1 부재 및 제2 부재 사이에 배치될 수 있다.
제1 부재는 핫 러너(110)에서 굴곡부까지의 부분으로 설명될 수 있다. 제2 부재는, 굴곡부에서 제2 게이트(112)까지의 부분으로 설명될 수 있다.
한편, 제1 러너(116)는, 제2 러너(117)와 함께 형상을 가질 수 있다.
제1 슬러그(113)는, 제1 러너(116)에서 연장될 수 있다. 제1 슬러그(113)는, 제1 게이트(111)를 기준으로 제1 러너(116)에서 연장되는 방향으로 돌출 형성될 수 있다.
제1 슬러그(113)는, 제1 러너(116)의 제2 부재에서 연장될 수 있다. 제1 슬러그(113)는, 위에서 볼 때, 제품(PART)의 길이 방향과 평행하는 방향으로 연장될 수 있다.
제1 슬러그(113)는, 이전 주기에 제품을 생산할 때 남은 수지 원료의 찌꺼기를 수용할 수 있다. 제1 슬러그(113)가 찌꺼기를 수용함으로써, 계산된 양만 제1 캐비티 공간에 유입되게 되어 불량품이 줄어들게 된다.
제2 슬러그(114)는, 제2 러너(117)에서 연장될 수 있다. 제2 슬러그(114)는, 제2 게이트(112)를 기준으로 제2 러너(117)의 제2 부재에서 연장될 수 있다. 제2 슬러그(114)는, 위에서 볼 때 더미 제품(DUMMY)의 길이 방향과 평행하는 방향으로 연장될 수 있다.
한편, 핫 러너(110), 제1 게이트(111), 제2 게이트(112), 제1 러너(116), 제2 러너(117), 제1 슬러그(113) 및 제2 슬러그(114)로 구성된 하나의 핫 러너 세트에 대한 설명은 다른 핫 러너(120, 130, 210, 220) 세트에도 적용될 수 있다.
핫 러너 금형 시스템(10)은, 제1 그룹의 핫 러너(110, 120, 130) 및 제2 그룹의 핫 러너(210, 220)를 포함할 수 있다.
제1 그룹의 핫 러너(110, 120, 130)는 제1 열에 배치되어 제1 수지 원료를 공급할 수 있다.
제1 그룹의 핫 러너(110, 120, 130) 각각에는, 상술한 핫 러너(110) 및 핫 러너(110)와 견련 관계를 가지는 구성 요소(111, 112, 116, 117, 113, 114)에 대한 설명이 적용될 수 있다.
제1 그룹의 핫 러너(110, 120, 130)는, 제품(PART)의 성형을 위해 마련된 제1 캐비티 공간으로 제1 수지 원료의 일부를 공급할 수 있다.
제1 그룹의 핫 러너(110, 120, 130)는, 더미 제품(DUMMY)의 성형을 위해 마련된 제2 캐비티 공간으로 제1 수지 원료의 나머지를 공급할 수 있다.
한편, 도 2에는 제1 그룹의 핫 러너(110, 120, 130)가 3개의 핫 러너로 구성되는 것으로 예시되나, 핫 러너는 2개로 구성되거나 4개 이상으로 구성될 수도 있다.
제2 그룹의 핫 러너(210, 220)는 제1 열과 간격을 두고 형성된 제2 열에 배치되어 제2 수지 원료를 공급할 수 있다.
제2 그룹의 핫 러너(210, 220) 각각에는, 상술한 핫 러너(110) 및 핫 러너(110)와 견련 관계를 가지는 구성 요소(111, 112, 116, 117, 113, 114)에 대한 설명이 적용될 수 있다.
제2 그룹의 핫 러너(210, 220)는, 제품(PART)의 성형을 위해 마련된 제3 캐비티 공간으로 제2 수지 원료의 일부를 공급할 수 있다.
제2 그룹의 핫 러너(210, 220)는, 더미 제품(DUMMY)의 성형을 위해 마련된 제4 캐비티 공간으로 제2 수지 원료의 나머지를 공급할 수 있다.
제4 캐비티 공간은, 제2 캐비티와 나란하게 형성될 수 있다. 제4 캐비티 공간 및 제2 캐비티 공간은 더미 제품(DUMMY)을 생성하기 위한 것으로, 고정측 금형(12) 또는 가동측 금형(14)에 마련된 열 공급 요소(예를 들면, 히터, 스팀 라인 등)를 통해 양품의 생산을 위한 열 공급이 불필요하다.
금형의 중심부에 제4 캐비티 공간 및 제2 캐비티 공간이 나란하게 형성됨으로써, 중심부에 열 공급 요소를 고려하지 않고, 제1 캐비티 공간 및 제3 캐비티 공간이 형성되는 외곽부에만 열 공급 요소를 고려하면 되므로, 금형 설계 및 제작의 효율성이 높아지게 된다.
한편, 도 2에는 제2 그룹의 핫 러너(210, 220)가 2개의 핫 러너로 구성되는 것으로 예시되나, 핫 러너는 3개 이상으로 구성될 수도 있다.
상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
10 : 핫 러너 금형 시스템

Claims (5)

  1. 제1 열에 배치되어 제1 수지 원료를 공급하는 제1 그룹의 핫 러너; 및
    상기 제1 열과 간격을 두고 형성된 제2 열에 배치되어 제2 수지 원료를 공급하는 제2 그룹의 핫 러너;
    를 포함하고,
    상기 제1 그룹의 핫 러너는,
    제품의 성형을 위해 마련된 제1 캐비티 공간으로 상기 제1 수지 원료의 일부를 공급하고,
    더미 제품의 성형을 위해 마련된 제2 캐비티 공간으로 상기 제1 수지 원료의 나머지를 공급하고,
    상기 제2 그룹의 핫 러너는,
    제품의 성형을 위해 마련된 제3 캐비티 공간으로 상기 제2 수지 원료의 일부를 공급하고,
    더미 제품의 성형을 위해 마련된 제4 캐비티 공간으로 상기 제2 수지 원료의 나머지를 공급하고,
    상기 제1 캐비티 공간 및 상기 제3 캐비티 공간은, 금형의 외곽부에 형성되고,
    상기 제4 캐비티 공간은,
    금형의 중심부에 상기 제2 캐비티 공간과 나란하게 형성되는 핫 러너 금형 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 그룹의 핫 러너에 포함된 제1 핫 러너로부터 상기 제1 캐비티 공간으로 상기 제1 수지 원료를 공급하는 제1 게이트;
    상기 제1 핫 러너로부터 상기 제2 캐비티 공간으로 상기 제1 수지 원료를 공급하는 제2 게이트;
    상기 제1 핫 러너와 상기 제1 게이트를 연결하는 제1 러너; 및
    상기 제1 핫 러너와 상기 제2 게이트를 연결하는 제2 러너;를 더 포함하는 핫 러너 금형 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제1 러너에서 연장되되, 상기 제1 게이트를 기준으로 상기 제1 러너에서 연장되는 방향으로 돌출 형성되는 제1 슬러그; 및
    상기 제2 러너에서 연장되되, 상기 제2 게이트를 기준으로 상기 제2 러너에서 연장되는 방향으로 돌출 형성되는 제2 슬러그;를 더 포함하는 핫 러너 금형 시스템.
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