KR19990034255A - 온도제어가 용이한 금형구조 - Google Patents
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Abstract
사출성형, 가스어시스트성형 등의 성형법에 적용되는 금형의 승온, 온도강하의 온도제어를 효율적으로 단시간에 행할 수 있는 금형구조를 제공하는 것으로서, 금형에 있어서의 온도제어를 용이하게 하기 위하여 주형과, 제품형상을 형성하는 캐비티를 별도의 부품으로서 성형하고, 그 캐비티부를 괌목방식으로 하고, 양자간에 단열층을 설치한 금형구조이다.
Description
본 발명은 열가소성수지의 일반사출성형 및 가스어시스트성형 등의 성형법에 있어서, 각종 제품의 외장부품, 외판, 정밀부품 등의 성형품에서 고품질의 표면, 치수정밀도가 요구되며, 또한 하이사이클이 요구되는 분야의 성형방법에 적용가능한 금형구조에 관한 것이다.
본 발명은 특히 각종 성형품의 엘드라인과 젯팅 등의 외관불량, 치수정밀도 불량, 무기필러충전재에 있어서의 외관불량을 해소하기 위하여 금형온도를 높게 한 경우의 하이사이클성형용 금형구조에 관한 것이다.
종래, 엔지니어링플라스틱의 성형에 있어서, 성형잔류응력과 성형품외관의 문제, 무기필러를 충전한 수지에 있어서는 필러의 들뜸의 문제로 금형온도를 수지의 열변형온도보다도 5-20℃정도 낮게 설정하는 일이 많았다. 그러나 금형의 온도 상승, 하강에 시간이 너무 걸리는 100℃를 넘는 금형온도는 오르지 않는 성형사이클이 길어진다는 문제가 있었다.
본 발명은 종래의 사출성형, 가스어시스트성형 등에 있어서, 성형사이클의 단축에 효과가 있는 금형의 온도상승, 하강의 온도제어가 효율적으로 단시간내에 가능한 성형용 금형구조를 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명의 과제는, 사출성형용 금형에 있어서, 금형온도제어를 효율적으로 행하기 위해 주형(主型)과, 제품형상을 성형하는 캐비티를 별도의 부품으로 하여 그 캐비티를 코아방식으로 한 금형구조에 의해 해결된다.
이 금형구조에 있어서, 상기 주 형과 코아의 사이에는 단열층을 설치할 수 있다. 단열층으로서는 주형과 코아의 사이에 열전도율 30W/m·K이하의 금속재료, 예를들어 스텐레스강, 티탄 등의 금속을 설치하고 또한 열전도율이 나쁜 금속과 코아의 사이에 단열판, 예를들어 베이크라이트를 설치함으로써 이중구조의 단열층을 형성할 수 있다.
본 발명에 따른 금형구조를 이용함으로써, 차량용의 루프레일, 도어핸들, 그립 등의 자동차부품, FAX, 복사기 등의 사무기기, 가정용 전기제품의 하우징과 샤시 등에 적합한 성형품이 얻어진다. 이 금형은 열가소성수지의 사출성형, 중공성 형부를 갖는 가스어시스트성형 등의 각종 성형법에 적용할 수 있다.
본 발명에서 사용하는 온도를 효율적으로 신속하게 승온, 강하시키는 금형구조는 전술한 바와 같이 금형의 외형을 형성하는 주형과, 제품형상을 형성하는 캐비티와 코아를 별도의 부품으로 하고, 이 들 양자를 코아방식으로 하는 것이다.
또한 이들 주형과 코아사이에는 열전도율 30W/m·K이하의 금속재료와 단열판의 이중구조로 된 단열층을 설치하고, 또한 주형과 단열층의 접촉면, 코아와 단열판의 접촉면에 금형강도상 문제가 없는 범위에서 공극을 형성함으로써 실현할 수 있다.
이 때, 코아를 형성하는 금속은 열전도율 60W/m·K이하의 재료, 예를 들어 아연, Be-Cu(베릴륨-구리), 알루미늄 및 이들을 주성분으로 하는 합금, 프리하드닝강으로 제조한다. 또한, 금형온도조절관로는 코아부에 직접 설치하고 코아부만 온도 제어한다.
본 발명에 의하면, 금형온도의 승온, 온도강하를 효율적으로 신속하게 행할 수 있으며, 작업준비의 소요시간을 단축할 수 있다. 또한, 100℃이상의 금형온도도 용이하고 단시간에 실현할 수 있다.
본 발명에 의하면, 성형 1사이클의 동안에 금형온도를 승온, 강하시키는 금형냉열사이클에 있어서, 성형사이클을 길게 하지 않고 실현할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 금형구조의 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 고정측 주형 2 : 가동측 주형
3 : 캐비티 4 : 고정측 코아
5 : 가동측 코아 6 : 단열층(스텐레스강)
7 : 단열판 8 : 주형과 단열층사이의 공극
9 : 코아와 단열판사이의 공극 10 : 금형온도조절관로
11 : 열전대
이하, 실시예를 나타내는 첨부도면을 참조하면서 본 발명을 상세히 개시한다. 도 1은 본 발명에 의한 금형구조의 단면도이다. 이 금형은 고정측 주형(1)과 가동측주형(2)의 주형(2)의 결합면에 캐비티(3)가 형성된다. 캐비티(3)는 고정측코아(4)가 가동측 코아(5)에 의해 형성된다.
고정측 주형(1)과 코아(4) 및 가동측 주형(2)과 코아(5)의 사이에 각각 단열층이 설치되어 있다. 이 단열층은 열전도율이 낮은 금속인 스텐레스강제 단열층(6)과 베이크라이트제의 단열판(7)으로 구성되어 있다.
고정측 주형(1) 및 가동측 주형(2)과 스텐레스강(6)의 사이에는 금형강도상 문제가 없는 범위에서 공극(8)이 형성되어 있다. 또한 고정측 코아(4) 및 가동측 코아(5)과 단열판(7)의 사이에 금형강도상 문제가 없는 범위에서 공극(9)가 형성되어 있다.
이 금형의 온도제어를 행하기 위하여 금형온도조절관로(10)와 열전대(11)을 고정측 코아(4)(도시하지 않음) 및 가동측 코아(5)에 설치한다.
실시예 1
실시예 1에서는 온도조절기 TURBU-TD-U4-H((주)시스코제)를 사용하고, 100℃의 가압열수를 1200L/hr로 본 발명의 금형에 순회시키며, 금형표면온도의 승온속도의 측정과 금형냉각기 그라시에시리즈 포터블칠러-NXGW-10((주)시스코제)를 사용하고 3℃의 냉수를 1000L/hr로 본 발명의 금형에 순회시켜 금형표면의 온도강하속도를 측정하였다. 비교예로서 동일한 금형에서 코아구조를 취하지 않는 경우에서의 동일실험을 하여 비교하였다.
승온속도에 대해서는 본 발명은 비교예의 30배의 속도이며, 온도강하속도에 대해서는 본 발명은 비교예의 20배의 속도였다. 표 1에 그 결과를 나타낸다.
[표1] 실시예와 비교예의 각 금형에 있어서의 온도변화속도의 비교
실시예 2
실시예 2에서는 온도조절기 TURBU-TD-U4-H((주)시스코제)를 사용하고, 140℃의 가압열수를 1200L/hr로 본 발명의 금형에 순회시키고, 금형표면온도가 몇도가 되는 가를 평가하였다. 비교예로서 동일한 금형에서 코아구조를 취하지 않는 경우에서의 동일한 실험을 하여 비교하였다.
본 발명의 금형에 있어서는 열수순회개시후 3분후에 캐비티표면온도는 140℃가 된 것에 비하여 비교예에서는 열수순회개시후 1시간이 지나서 100℃였다. 표2에 실시예 2의 금형표면온도의 결과를 나타낸다.
[표2] 실시예와 비교예의 캐비티표면온도의 비교
본 발명에 따르면, 금형의 승온, 온도강하를 효율적으로 단시간에 가능하게 하며 성형장비의 작업시간을 단축할 수 있다. 또한, 100℃이상의 금형온도에 대해서도 확실하게 설정온도대로 할 수 있다. 그 결과, 하이사이클성형이 가능하게 된다.
Claims (9)
- 사출성형용 금형에 있어서, 금형온도제어를 효율적으로 행하기 위해 주형(主型)과, 제품형상을 성형하는 캐비티를 별도의 부품으로 성형하고 그 캐비티를 코아방식으로 하는 것을 특징으로 하는 온도제어가 용이한 금형구조.
- 제 1항에 있어서, 상기 주형과 코아의 사이에 단열층을 설치하는 것을 특징으로 하는 금형주조.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 주형과 코아의 사이에 열전도율 30W/m·K이하의 금속재료에 의한 단열층을 설치하고, 상기 열전도율이 나쁜 금속과 상기 코아의 사이에 적절한 재질의 단열판을 설치함으로써 성형되는 이중구종의 단열층을 구비하는 것을 특징으로 하는 금형구조.
- 제 1항 내지 제 3항중의 한 항에 있어서, 상기 주형과 상기 단열층의 접촉면에 금형강도상 문제가 없는 범위에서 공극을 설치하는 것을 특징으로 하는 금형 구조.
- 제 1항 내지 제 4항중의 한 항에 있어서, 상가 단열판과 상기 코아의 접촉면에 금속강도상 문제가 없는 범위에서 공극을 설치하는 것을 특징으로 하는 금형 구조.
- 제 1항 내지 제 5항중의 한 항에 있어서, 금형의 온도제어를 행하기 위한 금형온도조절관로는 상기 코아에 독립하고, 또한 금형강도상 문제가 없는 범위에서 많이 설치하는 것을 특징으로 하는 금형구조.
- 제 1항 내지 제 6항중의 한 항에 있어서, 상기 코아를 형성하는 금속이 열전도율 60W/m·K이상의 금속재료에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 금형구조.
- 제 7항에 있어서, 상기 코아를 형성하는 열전도율 60W/m·K이상의 금속재료가 아연, Be-Cu(베릴륨-구리), 알루미늄 및 이들을 주성분으로 하는 합금, 프리하드닝강중의 어느 것인 것을 특징으로 하는 금형구조.
- 제 1항 내지 제 8항중의 한 항에 있어서, 금형온도조절관로는 캐비티를 형성하는 코아에 설치하는 것을 특징으로 하는 금형구조.
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