KR102582271B1 - 웰 플레이트의 사출성형장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 웰 플레이트의 사출성형장치에 관한 것으로, 가동 금형의 제2 코어를 길이방향으로 관통하여 다수의 삽입홀이 형성되고, 그 삽입홀 안에 중공의 냉각수 순환 파이프가 삽입되며, 그 냉각수 순환 파이프 안에 미세 금속케이블 다발이 삽입된 구조에서, 냉각수 순환 파이프 안으로 냉각수를 주입하고 순환시켜서 제2 코어를 급랭시키되, 모세관 현상을 이용하여 냉각수가 미세 금속케이블 다발에 의해서 냉각수 순환 파이프 안으로 신속하게 투입하여 냉각효율을 더욱 높임으로써 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 열전냉각(Thermoelectric cooling)을 적용하여 미세 금속케이블 다발을 더욱 급랭하여 냉각효율성을 높여서 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 냉각수 순환 파이프 안으로 냉각수를 주입할 때에, 미세 금속 다발의 모세 현상에 의해서 냉각수 순환 파이프 안으로 냉각수를 신속하게 주입하는 되는데, 미세 금속 다발의 외주면에 형성된 나선홈을 따라 냉각수를 주입함에 따라 미세 금속케이블 다발이 샤프트를 기준으로 회전함에 따라 이러한 미세 금속케이블 다발의 회전에 의해서 냉각수 순환이 활발해져서 냉각효율을 더욱 높일 수 있다.

Description

웰 플레이트의 사출성형장치{INJECTION MOLDING SYSTEM OF WELL PLATE}
본 발명은 웰 플레이트의 사출성형장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉각수 순환 파이프 안으로 냉각수를 주입하고 순환시켜서 제2 코어를 급랭하되, 모세관 현상을 이용하여 미세 금속케이블 다발에 의해서 냉각수를 냉각수 순환 파이프 안으로 신속하게 투입하여 냉각효율을 더욱 높일 수 있는 웰 플레이트의 사출성형장치에 관한 것이다.
일반적으로 혈액, 조직 등의 다양한 생물학적 시료를 대상으로 하여 핵산과 같은 특정 생체성분을 분리하거나 면역 반응을 검사하거나, 세포를 배양하거나 또는 바이러스 분리 또는 유독성 실험 등을 수행하기 위해 웰 플레이트(well plate)가 사용된다.
웰 플레이트는, 다수의 홈(구멍 또는 웰)이 배열되어 설치된 플레이트로 이루어지는 실험·검사 기구이며, 생화학적 분석이나 임상 검사 등에서 활발히 이용되고 있다. 구체적으로는, 각 웰에 배양액이나 배지 등을 주입하고, 배양된 세포 등을 관찰 또는 계측할 때에 이용된다.
근래에는 CCD(Charge Coupled Device) 카메라 등의 촬상 장치로 촬상하여 데이터 화하고, 상기 화상 데이터에 여러 가지의 화상 처리 기술을 적용하여 관찰이나 분석에 제공하는 것도 행해지고 있다.
최근 COVID-19의 전 세계적인 유행으로 SARS-CoV-2에 대해 분자진단 검사수요가 폭증하고 있다.
분자진단을 위해서는 임상시료로부터 핵산을 추출하는 핵산추출단계와 추출된 핵산을 증폭하여 정성, 정량 분석하는 실시간 PCR 단계를 거쳐 병원균의 감염여부를 판단할 수 있다.
종합효소 연쇄반응(PCR)은 1985년 Kary Mullis에 의해 발명된 이후 특정 DNA를 빠르고 쉽게 증폭할 수 있어 분자생물학과 분자진단 등에 광범위하게 사용되고 있다.
PCR/RTPCR을 이용하면 생체시료 내에 특정한 DNA/RNA가 존재하는지의 여부를 고민감도로 확인할 수 있어 바이러스 등 병원성 미생물 감염을 진단하는데 많이 이용되고 있을 뿐만 아니라, qPCR(정량적 PCR, quantitative PCR, real-time PCR)등의 방법으로 병원체의 수를 정확하게 정량할 수 있어, HIV, HCV, HBV 바이러스 등의 치료효과를 모니터링하는데 유용하다.
COVID-19가 전 세계적으로 대유행하고 있는 데, 높은 민감도를 가진 분자진단법으로만 무증상 감염자나 초기 감염자들을 정확하게 진단할 수 있기 때문에, 대량으로 분자진단검사를 수행할 수 있는 기술이 절실히 필요한 상황이다.
대량검사를 위해서는 여러 개의 검체를 모아서 하나의 용액을 만들어서 검사를 하는 풀링검사법이 사용되어 왔다.
HIV, HBV, HCV 등의 고위험군 바이러스를 검출하는 혈액 스크리닝 검사를 위해서는 6개의 시료를 하나로 합쳐서 검사하는 검사법 등이 사용되어 왔다. COVID-19 대량검사를 위해서 이러한 풀링 검사법이 제안되고 있다.
그러나 대량의 검체를 풀링하는 과정은 각각의 임상검체정보를 정확히 기록하고 각 풀링된 시험군간 교차오염을 방지하여야 하므로, 수작업으로 하면 많은 에러를 발생시킬 수 있다. 풀링을 위한 고가의 자동화 액체 분 주장비가 상용화되어 있으나, 이를 여러 개 사용해야 많은 수의 시료들을 동시에 처리할 수 있어서 현실적으로 면적을 크게 차지하는 고가의 자동화 장비를 사용하여 신속하게 많은 시료를 처리하는 데는 한계가 있다.
대량으로 검사하는 전자동 시스템들이 개발되어 있으나, 이러한 시스템들은 장비가 매우 복잡하고, 가격이 고가이며, 풀링 기능을 제공하지 않고 있기 때문에 시급하게 필요한 전 세계의 검사수요를 충족시키지 못하고 있다.
핵산추출단계는 보통 0.2~1㎖의 임상시료를 사용하여 여기에 추출시약용액을 약 1㎖ 정도 추가하여 추출하기 때문에, 최대 2㎖의 용액을 담을 수 있어야 한다.
많은 수의 시료들로부터 짧은 시간에 핵산을 추출하기 위해서는 가능한 범위에서 많은 시료를 처리하는 멀티 웰 플레이트를 사용해야 한다.
그러므로 가장 많은 시료에서 동시에 추출할 수 있는 보편적인 방법은 웰당 2㎖ 용액을 담을 수 있는 깊은 96-웰 플레이트를 사용한다.
대량 검사를 위해, 깊은 96-웰 플레이트를 사용하여 핵산을 추출하는 장비들이 여러 회사에서 개발되어 출시되어 있다.
Thermo Fisher사에서 개발한 King Fisher 핵산 자동추출기, Roche사에서 출시된 MagNA Pure 96 장비와 바이오니아사에서 출시한 ExiPrep 96 Lite 등이 있다.
96-웰 핵산 자동추출기를 사용하기 위해서는 96-웰 플레이트에 시료를 넣어주는 단계가 반드시 필요하다.
웰 플레이트(well plate)는 사출성형(injection molding)을 통해 플라스틱 사출 성형된 플레이트 형상으로 만들어 진다.
웰 플레이트는 플라스틱 사출을 위한 사출금형(mold) 제작을 위해 기계가공을 사용하여 생산단가를 낮추고 쉽게 크기를 확대할 수 있도록 반복적인 패턴의 웰(well) 구조로 형성됨으로써, 세포의 대량 생산이 용이하며, 사용자의 요구에 맞추어 다양한 크기로 변형하여 사용이 가능하다.
사출성형(injection molding)이란, 고분자 수지(polymer resin)에 열을 가하여 가소화시킨 후 용융된 고분자 수지를 유압을 이용하여 사출금형(mold)에 주입하여 성형하는 것으로, 크기가 다양한 규격제품을 대량생산할 수 있다는 이점이 있다.
사출성형기는 내부에 캐비티를 구비하는 한 쌍의 금형, 그 금형을 이용하여 제품을 만드는 성형기구, 성형기구를 열고 닫는 형체기구, 재료를 용융하여 금형 안에 주입하는 사출기구, 사출성형을 제어하는 제어반을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 형체기구(구동모듈)는 사출 시 금형이 열리지 않도록 체결력으로 금형을 닫고 사출된 재료가 고형화되면 금형을 열어 성형품을 빼어낼 수 있도록 유압 실린더 등으로 구성된다.
상기 성형기구는 금형을 사출기에 장착하여 사출시 금형이 열리지 않도록 큰 힘을 가하고 사출 후 금형을 열어 제품을 밀어내는 장치로서, 고정 플레이트, 가동 플레이트, 타이바 등으로 구성될 수 있다.
고정 플레이트는 금형의 고정측에 설치되는 형판이고, 가동 플레이트는 금형의 가동측에 설치되는 형판이며, 타이바(안내로드)는 판 등을 지지하고 금형의 개폐동작을 안내하고 체결력을 지탱하는 안내 바(guide bar)를 말한다.
통상적으로 사출성형 과정은 가소화/계량단계, 충전단계, 보압단계, 냉각단계, 그리고 취출단계로 구성될 수 있다.
우선, 가소화/계량단계는 적정량의 레진을 계량하고 용융한다.
상기 충전단계는 레진을 가열 용융한 후 사출기구의 이송스크류가 전진함에 따라 금형의 캐비티 안에 충전이 완료될 때까지 성형재료를 주입한다.
상기 보압단계는 성형재료는 금형 내에서 고화되면서 체적수축이 발생하는데, 이러한 수축을 보정하기 위하여 충전단계 이후에도 일정시간 동안 압력을 가해주는 공정이다.
상기 냉각단계는 충전단계와 보합단계에 의해 제품의 형상이 금형 내에 채워진 상태에서 제품의 원하는 형상과 안정적인 치수를 얻기 위하여 금형을 냉각하는 공정이다.
냉각시간은 제품 측면상 성형품의 가장 두꺼운 부분과 냉각이 잘 안되는 부분에 의해 결정되고, 성형재료인 수지 측면상 수지 흐름에 의해 결정되며, 금형 측면상 불균일한 냉각, 냉각성능 저하, 냉각 라인별 유동저항 차이로 인한 냉각 불균형에 의해 결정되고, 생산 측면상 냉각성능 관리 미비와 장치 성능 미비에 의해 결정된다.
특히, 제품 측면 상에서 성형품의 두꺼운 부분 때문에 냉각시간이 길어지며, 성형품의 얇은 부분은 충전불량 -> 보압증대 -> 금형온도 상승 -> 수지온도 상승으로 인해서 냉각시간이 길어지는 문제점이 발생한다.
그리고 취출단계는 성형을 완료하여 금형이 열린 후 금형의 고정측의 이젝터가 작동하여 성형품을 금형으로부터 분리하는 공정이다.
종래 웰 플레이트의 사출성형장치는 냉각 구조가 복잡하고, 냉각효율이 떨어져서 냉각 과정에 많은 시간과 비용이 투여되어 생산성이 떨어지는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허 제10-1996-0033702호(공개일: 1996년 10월 22일) 대한민국 공개특허 제10-2010-0048392호(공개일: 2010년 05월 11일)
본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위해 발명된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 가동 금형의 제2 코어를 길이방향으로 관통하여 다수의 삽입홀이 형성되고, 그 삽입홀 안에 중공의 냉각수 순환 파이프가 삽입되며, 그 냉각수 순환 파이프 안에 미세 금속케이블 다발이 삽입된 구조에서, 냉각수 순환 파이프 안으로 냉각수를 주입하고 순환시켜서 제2 코어를 급랭하되, 모세관 현상을 이용하여 냉각수가 미세 금속케이블 다발에 의해서 냉각수 순환 파이프 안으로 냉각수를 신속하게 투입하여 냉각효율을 더욱 높임으로써 생산성을 향상시킬 수 있는 웰 플레이트의 사출성형장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 웰 플레이트의 사출성형장치는 세포를 배양하거나 바이러스 분리 또는 유독성 실험을 수행하기 위하여 다수의 시료 수용홈과 웰이 배열되어 구성된 웰 플레이트를 사출성형하는 사출성형장치에 있어서, 고정 플레이트를 구비하고 내측에 상기 웰 플레이트를 생산하기 위한 제1 코어를 구비하는 고정 금형; 안내로드(타이바)를 따라 이동하기 위하여 가동 플레이트를 구비하며, 상기 웰 플레이트를 생산하기 위한 제2 코어를 구비하고, 사출 성형 시 상기 고정 금형과 형합(결합)되는 가동 금형; 사출 성형 재료를 용융하여 상기 제1 코어와 상기 제2 코어에 의해 형성된 캐비티 안에 주입하기 위한 사출기구; 사출 성형 과정 중 상기 가동 금형이 열리지 않도록 체결력을 부여하고, 사출 성형 완료 후 상기 안내로드를 따라 상기 가동 플레이트를 이동시켜서 상기 가동 금형을 열어서 상기 웰 플레이트를 분리할 수 있도록 하는 구동모듈(예를 들어, 유압 실린더); 및 사출 성형 완료 후, 상기 제2 코어를 급랭시켜서 사출 성형한 상기 웰 플레이트의 분리 시간을 단축하는 냉각모듈; 을 포함하되,
상기 냉각모듈은, 상기 제2 코어를 길이방향으로 관통하여 다수의 삽입홀이 형성되고, 상기 삽입홀에는 중공의 냉각수 순환 파이프가 삽입되며, 상기 냉각수 순환 파이프 안에는 미세 금속케이블 다발이 삽입되는 구조로 구성되어, 상기 냉각수 순환 파이프 안으로 냉각수를 순환시켜서 상기 제2 코어를 급랭하되, 냉각수가 상기 미세 금속케이블 다발에 의해서 상기 냉각수 순환 파이프 안으로 투입하여 모세관 현상을 이용하여 냉각효율을 높이는 것을 기술적 특징으로 한다.
또한, 상기 미세 금속케이블 다발의 형태를 유지하기 위하여 상기 미세 금속케이블 다발의 외주에 밴드가 체결될 수 있다.
또한, 상기 미세 금속케이블 다발의 외주에 냉각부와 발열부를 갖는 열전소자가 설치되며, 상기 열전소자의 냉각부는 상기 미세 금속케이블 다발의 외주면에 접촉되는 구성될 수 있다.
또한, 상기 냉각수 순환 파이프 안에서 상기 미세 금속케이블 다발이 회전할 수 있도록 상기 냉각수 순환 파이프의 바닥면에는 샤프트 홈이 형성되고, 상기 미세 금속케이블 다발의 끝단에는 샤프트가 형성될 수 있다.
상기 미세 금속케이블 다발의 외주면에는 냉각수가 통과하기 위한 나선홈이 형성될 수 있다.
기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 가동 금형의 제2 코어를 길이방향으로 관통하여 다수의 삽입홀이 형성되고, 그 삽입홀 안에 중공의 냉각수 순환 파이프가 삽입되며, 그 냉각수 순환 파이프 안에 미세 금속케이블 다발이 삽입된 구조에서, 냉각수 순환 파이프 안으로 냉각수를 주입하고 순환시켜서 제2 코어를 급랭하되, 모세관 현상을 이용하여 냉각수를 미세 금속케이블 다발에 의해서 냉각수 순환 파이프 안으로 신속하게 투입하여 냉각효율을 더욱 높임으로써 생산성을 대폭 향상시킬 수 있다.
둘째, 열전냉각(Thermoelectric cooling)을 적용하여 미세 금속케이블 다발을 더욱 급냉하여 냉각효율성을 높여서 생산성을 향상시킬 수 있다.
셋째, 냉각수 순환 파이프 안으로 냉각수를 주입할 때에, 미세 금속 다발의 모세 현상에 의해서 냉각수 순환 파이프 안으로 냉각수를 신속하게 주입하는데, 미세 금속 다발의 외주면에 형성된 나선홈을 따라 냉각수를 주입함에 따라 미세 금속케이블 다발이 샤프트를 기준으로 회전함에 따라 이러한 미세 금속케이블 다발의 회전에 의해서 냉각수 순환이 활발해져서 냉각효율을 더욱 높일 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일반적인 웰 플레이트를 도시한 사시도
도 2는 도 1의 정면도
도 3은 도 1의 평면도
도 4는 도 1의 저면도
도 5는 일반적인 테스트 바를 도시한 정면도
도 6은 본 발명에 따른 웰 플레이트의 사출성형장치의 전체 구성도
도 7은 본 발명에 따른 웰 플레이트의 사출성형장치에서, 사출 성형과정을 설명하는 개념도
도 8 및 도 9는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 웰 플레이트의 사출성형장치의 가동 금형과 고정 금형을 도시한 사시도
도 10은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 웰 플레이트의 사출성형장치에서, 제2 코어를 도시한 확대도
도 11은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 웰 플레이트의 사출성형장치에서, 제2 코어의 배면 사시도
도 12는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 웰 플레이트의 사출성형장치에서, 냉각 파이프를 도시한 사시도
도 13은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 웰 플레이트의 사출성형장치에서, 냉각모듈을 도시한 분리 사시도
도 14는 도 13의 결합 사시도
도 15는 도 14의 측면도
도 16은 도 14의 종단면도
도 17은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 웰 플레이트의 사출성형장치를 도시한 분리 사시도
도 18은 도 17의 종단면도
도 19는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 웰 플레이트의 사출성형장치를 도시한 분리 사시도
도 20은 도 19의 종단면도
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
실시 예를 설명함에서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려졌고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써, 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
마찬가지 이유로, 첨부 도면에서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.
또한, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 웰 플레이트의 사출성형장치에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 일반적인 웰 플레이트를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 정면도이고, 도 3은 도 1의 평면도이며, 도 4는 도 1의 저면도이고, 도 5는 일반적인 테스트 바를 도시한 정면도이다.
본 발명의 실시 예에 따른 웰 플레이트의 사출성형장치에서는 다양한 모든 웰 플레이트에 적용되지만 본 실시 예에서는 96-웰 플레이트를 일 예로 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 일반적으로 웰 플레이트(10)는 세포를 배양하거나 바이러스 분리 또는 유독성 실험을 수행하기 위하여 시료를 넣어주기 위한 다수의 시료 수용홈(11)을 구비하고, 그 시료 수용홈(11)의 상측으로는 웰(12)이 배열되어 구성된다. 그 웰(12) 안으로 시료를 테스트하기 위한 테스트 바(20)가 삽입될 수 있다. 테스트 바(20)는 손잡이(21)와 웰(12) 안으로 투입되는 수직봉(22)으로 형성된다.
도 6은 본 발명에 따른 웰 플레이트의 사출성형장치의 전체 구성도이고, 도 7은 본 발명에 따른 웰 플레이트의 사출성형장치에서, 사출 성형과정을 설명하는 개념도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 웰 플레이트의 사출성형장치의 가동 금형과 고정 금형을 도시한 사시도이다.
도 10은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 웰 플레이트의 사출성형장치에서, 제2 코어를 도시한 확대도이고, 도 11은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 웰 플레이트의 사출성형장치에서, 제2 코어의 배면 사시도이다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 웰 플레이트의 사출성형장치는 세포를 배양하거나 바이러스 분리 또는 유독성 실험을 수행하기 위하여 다수의 시료 수용홈(11)과 웰(12)이 배열되어 구성된 웰 플레이트(10)(도 1 내지 도 4에 도시)를 사출성형하는 장치이다.
도 6 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 웰 플레이트의 사출성형장치는 제1 코어(112)를 구비하는 고정 금형(110); 제2 코어(122)를 구비하는 가동 금형(120); 사출기구(130); 웰 플레이트(10)를 분리할 수 있도록 하는 구동모듈(140); 및 제2 코어(122)를 급냉시키는 냉각모듈(150); 을 포함한다.
그리고 사출 성형한 웰 플레이트(10)를 금형으로부터 분리하기 위한 취출수단(도면에 미도시)을 구비한다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 웰 플레이트의 사출성형장치는 가소화/계량단계(a), 충전단계(b), 보압단계(c), 냉각단계(d), 그리고 취출단계(e)로 구성될 수 있다.
우선, 상기 가소화/계량단계(a)는 적정량의 레진을 계량하고 용융한다.
상기 충전단계(b)는 레진을 가열 용융한 후 사출기구(130)의 이송스크류(132)가 전진함에 따라 금형(110)(120)의 캐비티 안에 충전이 완료될 때까지 성형재료를 주입한다.
상기 보압단계(c)는 성형재료는 금형(110)(120) 내에서 고화되면서 체적수축이 발생하는데, 이러한 수축을 보정하기 위하여 충전단계 이후에도 일정시간 동안 압력을 가해주는 공정이다.
상기 냉각단계(d)는 충전단계와 보합단계에 의해 제품의 형상이 금형(110)(120) 내에 채워진 상태에서 제품의 원하는 형상과 안정적인 치수를 얻기 위하여 금형을 냉각하는 공정이다.
냉각시간은 제품 측면상 성형품의 가장 두꺼운 부분과 냉각이 잘 안되는 부분에 의해 결정되고, 성형재료인 수지 측면상 수지 흐름에 의해 결정되며, 금형 측면상 불균일한 냉각, 냉각성능 저하, 냉각라인별 유동저항 차이로 인한 냉각 불균형에 의해 결정되고, 생산 측면상 냉각성능 관리 미비와 장치 성능 미비에 의해 결정된다.
특히, 제품 측면 상에서 성형품의 두꺼운 부분 때문에 냉각시간이 길어지며, 성형품의 얇은 부분은 충전불량 -> 보압증대 -> 금형온도 상승 -> 수지온도 상승으로 인해서 냉각 시간이 길어지는 문제점이 발생한다.
그리고 취출단계(e)는 성형을 완료하여 금형(110)(120)이 열린 후 이젝터(미도시)가 작동하여 성형품(웰 플레이트)을 금형으로부터 분리하는 공정이다.
도 6, 도 10 및 도 11을 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 웰 플레이트의 사출성형장치 구성을 좀 더 구체적으로 부연 설명하면, 우선 고정 금형(110)은 고정 플레이트(111)를 구비하고 내측에 웰 플레이트(10)를 생산하기 위한 제1 코어(112)를 구비한다.
상기 가동 금형(120)은 안내로드(타이바)(141)를 따라 이동하기 위하여 가동 플레이트(121)를 구비하며, 웰 플레이트(10)를 생산하기 위한 제2 코어(122)를 구비하고, 사출 성형 시 고정 금형(110)과 형합되도록 한다.
상기 사출기구(130)는 사출 성형 재료를 용융하여 제1 코어(112)와 제2 코어(122)에 의해 형성된 캐비티 안에 주입하도록 한다.
즉, 호퍼(131) 안으로 사출 성형 재료를 투입한 후 용융하여 이송스크류(132)에서 용융한 사출 성형 재료를 제1 코어(112)와 제2 코어(122) 사이에 형성된 캐비티 안에 주입하도록 한다.
상기 구동모듈(140)은 사출 성형 과정 중 가동 금형(120)이 열리지 않도록 체결력을 부여하고, 사출 성형 완료 후 안내로드(141)를 따라 가동 플레이트(121)를 이동시켜서 가동 금형(120)을 열어서 웰 플레이트(10)를 분리할 수 있도록 한다.
또한, 도 12는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 웰 플레이트의 사출성형장치에서, 냉각 파이프를 도시한 사시도이고, 도 13은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 웰 플레이트의 사출성형장치에서, 냉각모듈을 도시한 분리 사시도이다.
도 14는 도 13의 결합 사시도이고, 도 15는 도 14의 측면도이며, 도 16은 도 14의 종단면도이다.
도 12 내지 도 16에 도시된 바와 같이, 그리고 냉각모듈(150)은 사출 성형 완료 후, 상기 제2 코어(122)를 급랭시켜서 사출 성형한 웰 플레이트(10)의 분리 시간을 단축함으로써 생산성을 향상시킬 수 있도록 한다.
상기 냉각단계는 충전단계와 보합단계에 의해 제품의 형상이 금형 내에 채워진 상태에서 제품의 원하는 형상과 안정적인 치수를 얻기 위하여 금형을 냉각하는 공정이다.
상기 냉각모듈(150)은, 제2 코어(122)를 길이방향으로 관통하여 다수의 삽입홀(151)이 형성되고, 삽입홀(151)에는 중공의 냉각수 순환 파이프(160)가 삽입되며, 상기 냉각수 순환 파이프(160) 안에는 미세 금속케이블 다발(170)이 삽입되는 구조로 구성될 수 있다.
냉각수 순환 파이프(160) 안으로 냉각수를 주입하고 순환시켜서 제2 코어(122)를 급랭하되, 냉각수가 미세 금속케이블 다발(170)에 의해서 냉각수 순환 파이프(160) 안으로 투입하여 모세관 현상을 이용하여 냉각효율을 더욱 높일 수 있다.
상기 미세 금속케이블 다발(170)의 형태를 유지하기 위하여 미세 금속케이블 다발(170)의 외주에 밴드(B)가 체결될 수도 있다.
상기 냉각수 순환 파이프(160)와 상기 미세 금속케이블 다발(170)은 구리재질로 구성되어 열전도율이 높아서 냉각효율을 극대화할 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 제1 실시 예에 따른 웰 플레이트의 사출성형장치에서, 냉각 과정을 설명하면 다음과 같다.
전달한 바와 같이, 냉각모듈(150)에 있어서 제2 코어(122)를 길이방향으로 관통하여 다수의 삽입홀(151)이 형성되고, 삽입홀(151)에는 중공의 냉각수 순환 파이프(160)가 삽입되며, 냉각수 순환 파이프(160) 안에는 미세 금속케이블 다발(170)이 삽입되는 구조로 구성되는바, 냉각수 순환 파이프(160) 안으로 냉각수를 주입하고 순환시켜서 제2 코어(122)를 급랭하되, 냉각수가 미세 금속케이블 다발(170)에 의해서 모세관 현상이 발생하여 냉각수 순환 파이프(160) 안으로 냉각수를 신속하게 투입하여 냉각효율을 더욱 높임으로써, 냉각 시간을 대폭 단축하여 생산성을 높일 수 있다.
한편, 도 17은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 웰 플레이트의 사출성형장치를 도시한 분리 사시도이고, 도 18은 도 17의 종단면도이다.
도 17 및 도 18에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 웰 플레이트의 사출성형장치에서는 미세 금속케이블 다발(270)의 외주에 냉각부(281)와 발열부(282)를 갖는 열전소자(280)가 설치된다.
상기 냉각부(281)는 미세 금속케이블 다발(270)의 외주면에 직접적으로 접촉되지만 발열부(282)는 미세 금속케이블 다발(270)의 외주면에 접촉하지 않도록 하는 구성일 수 있다.
여기서, 상기 냉각부(281)의 외주면이 발열부(282)의 외주면보다 넓게 형성하는 것이 냉각 측면에서 유리하다. 냉각부(281)와 발열부(282)에는 전원부(283)가 연결되고 전원이 공급된다.
본 발명의 제2 실시 예에 따른 웰 플레이트의 사출성형장치에서는 열전소자(280)를 이용한 열전 냉각(Thermoelectric cooling) 효과를 얻을 수 있다.
열전냉각(Thermoelectric cooling)이란, 두 가지의 다른 금속 접합부를 통해 전류를 흘려보냈을 때 열이 흡수되는 원리를 이용한 냉각 방식이다. 이는 발열이나 냉각을 위해 사용될 수 있지만, 본 발명에서는 냉각용도로 사용한다.
즉, 냉각부(281)와 발열부(282)에 전원부(283)가 연결되어 전류를 흐르게 하면, 냉각부(281)에서 열을 흡수하여 냉각수 순환 파이프(260)의 냉각수 순환에 의한 냉각뿐만 아니라 열전냉각에 의해서 미세 금속케이블 다발(270)을 더욱 급랭할 수 있다.
상기 냉각수 순환 파이프(260)와 상기 미세 금속케이블 다발(270)은 구리재질로 구성되어 열전도율이 높아서 냉각효율을 극대화할 수 있다.
한편, 도 19는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 웰 플레이트의 사출성형장치를 도시한 분리 사시도이고, 도 20은 도 19의 종단면도이다.
도 19 및 도 20을 참조하면, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 웰 플레이트의 사출성형장치에서는 냉각수 순환 파이프(360) 안에서 미세 금속케이블 다발(370)이 회전할 수 있도록 냉각수 순환 파이프(360)의 바닥면에 샤프트 홈(361)이 형성되고, 미세 금속케이블 다발(370)의 끝단에는 샤프트(371)가 형성될 수 있다. 상기 미세 금속케이블 다발(370)의 외주면에는 냉각수가 통과하기 위한 나선홈(372)이 형성될 수 있다.
냉각수 순환 파이프(360) 안으로 냉각수를 주입할 때에, 미세 금속케이블 다발(370)의 모세 현상에 의해서 냉각수 순환 파이프(360) 안으로 냉각수를 신속하게 주입하는데, 이때 나선홈(372)을 따라 냉각수를 주입함에 따라 미세 금속케이블 다발(370)은 샤프트(371)를 기준으로 회전한다. 이러한 미세 금속케이블 다발(370)의 회전에 의해서 냉각수 순환이 활발해져서 냉각효율을 더욱 높일 수 있다.
상기 냉각수 순환 파이프(360)와 상기 미세 금속케이블 다발(370)은 구리재질로 구성되어 열전도율이 높아서 냉각효율을 극대화할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 가동 금형의 제2 코어를 길이방향으로 관통하여 다수의 삽입홀이 형성되고, 그 삽입홀 안에 중공의 냉각수 순환 파이프가 삽입되며, 그 냉각수 순환 파이프 안에 미세 금속케이블 다발이 삽입된 구조에서, 냉각수 순환 파이프 안으로 냉각수를 주입하고 순환시켜서 제2 코어를 급랭시키되, 모세관 현상을 이용하여 냉각수를 미세 금속케이블 다발에 의해서 냉각수 순환 파이프 안으로 신속하게 투입하여 냉각효율을 더욱 높임으로써 생산성을 향상시킬 수 있다.
둘째, 열전냉각(Thermoelectric cooling)을 적용하여 미세 금속케이블 다발을 더욱 급냉하여 냉각효율성을 높여서 생산성을 향상시킬 수 있다.
셋째, 냉각수 순환 파이프 안으로 냉각수를 주입할 때에, 미세 금속 다발의 모세 현상에 의해서 냉각수 순환 파이프 안으로 냉각수를 신속하게 주입하는 되는데, 미세 금속 다발의 외주면에 형성된 나선홈을 따라 냉각수를 주입함에 따라 미세 금속케이블 다발이 샤프트를 기준으로 회전함에 따라 이러한 미세 금속케이블 다발의 회전에 의해서 냉각수 순환이 활발해져서 냉각효율을 더욱 높일 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
10: 웰 플레이트
11: 시료 수용홈
12: 웰
20: 테스트 바
100: 사출성형장치
110: 고정 금형
111: 고정 플레이트
112: 제1 코어
120: 가동 금형
121: 가동 플레이트
122: 제2 코어
130: 사출기구
140: 구동모듈
141: 안내로드
150: 냉각모듈
151: 삽입홀
160,260: 냉각수 순환 파이프
270: 미세 금속케이블 다발
280: 열전소자
281: 냉각부
282: 발열부
360: 냉각수 순환 파이프
361: 샤프트 홈
370: 미세 금속케이블 다발
371: 샤프트
372: 나선홈
B: 밴드

Claims (6)

  1. 세포를 배양하거나 바이러스 분리 또는 유독성 실험을 수행하기 위하여 다수의 시료 수용홈(11)과 웰(12)이 배열되어 구성된 웰 플레이트(10)를 사출성형하는 사출성형장치(100)에 있어서,
    고정 플레이트(111)를 구비하고 내측에 상기 웰 플레이트(10)를 생산하기 위한 제1 코어(112)를 구비하는 고정 금형(110);
    안내로드(141)를 따라 이동하기 위하여 가동 플레이트(121)를 구비하며, 상기 웰 플레이트(10)를 생산하기 위한 제2 코어(122)를 구비하고, 사출 성형 시 상기 고정 금형(110)과 형합되는 가동 금형(120);
    사출 성형 재료를 용융하여 상기 제1 코어(112)와 상기 제2 코어(122)에 의해 형성된 캐비티 안에 주입하기 위한 사출기구(130);
    사출 성형 과정 중 상기 가동 금형(120)이 열리지 않도록 체결력을 부여하고, 사출 성형 완료 후 상기 안내로드(141)를 따라 상기 가동 플레이트(121)를 이동시켜서 상기 가동 금형(120)을 열어서 상기 웰 플레이트(10)를 분리할 수 있도록 하는 구동모듈(140); 및
    사출 성형 완료 후, 상기 제2 코어(122)를 급랭시켜서 사출 성형한 상기 웰 플레이트(10)의 분리 시간을 단축하는 냉각모듈(150); 을 포함하되,
    상기 냉각모듈(150)은,
    상기 제2 코어(122)를 길이방향으로 관통하여 다수의 삽입홀(151)이 형성되고, 상기 삽입홀(151)에는 중공의 냉각수 순환 파이프(160)(260)(360)가 삽입되며, 상기 냉각수 순환 파이프(160)(260)(360) 안에는 미세 금속케이블 다발(170)(270)(370)이 삽입되는 구조로 구성되어,
    상기 냉각수 순환 파이프(160)(260)(360) 안으로 냉각수를 순환시켜서 상기 제2 코어(122)를 급랭시키되, 냉각수가 상기 미세 금속케이블 다발(170)(270)(370)에 의해서 상기 냉각수 순환 파이프(160)(260)(360) 안으로 투입하여 모세관 현상을 이용하여 냉각효율을 높이는 것을 특징으로 하는 웰 플레이트의 사출성형장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 미세 금속케이블 다발(170)의 형태를 유지하기 위하여 상기 미세 금속케이블 다발(170)의 외주에 밴드(B)가 체결되는 것을 특징으로 하는 웰 플레이트의 사출성형장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 냉각수 순환 파이프(160)(260)(360)와 상기 미세 금속케이블 다발(170)(270)(370)은 구리재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 웰 플레이트의 사출성형장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 미세 금속케이블 다발(120)의 외주에 냉각부(281)와 발열부(282)를 갖는 열전소자(280)가 설치되며, 상기 냉각부(281)는 상기 미세 금속케이블 다발(270)의 외주면에 접촉되는 구성인 것을 특징으로 하는 웰 플레이트의 사출성형장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 냉각수 순환 파이프(360) 안에서 상기 미세 금속케이블 다발(370)이 회전할 수 있도록 상기 냉각수 순환 파이프(360)의 바닥면에는 샤프트 홈(361)이 형성되고, 상기 미세 금속케이블 다발(370)의 끝단에는 샤프트(371)가 형성되는 것을 특징으로 하는 웰 플레이트의 사출성형장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 미세 금속케이블 다발(370)의 외주면에는 냉각수가 통과하기 위한 나선홈(372)이 형성되는 것을 특징으로 하는 웰 플레이트의 사출성형장치.

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