KR20020094571A

KR20020094571A - 사출 금형의 웰드라인 온도 제어장치

Info

Publication number: KR20020094571A
Application number: KR1020010032841A
Authority: KR
Inventors: 정규동
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2001-06-12
Filing date: 2001-06-12
Publication date: 2002-12-18
Also published as: KR100428370B1

Abstract

본 발명은 플라스틱 사출 성형시 발생하는 웰드라인 주변 온도를 제어하여 웰드라인을 감소시킬 수 있는 사출 금형의 웰드라인 온도 제어장치에 관한 것이다. 본 발명은 사출 금형의 웰드라인 온도 제어장치에 있어서, 상기 사출 금형의 웰드라인이 발생하는 부위에 인접되도록 장착되며, 공급되는 제어신호의 입력에 따라 상기 웰드라인의 온도를 조절하는 온도 조절부와; 상기 온도 조절부의 발열 온도를 미리 설정된 온도로 유지하도록 제어신호를 발생하는 온도 제어부를 포함하여 구성한다.

Description

사출 금형의 웰드라인 온도 제어장치{WELD LINE TEMPERATURE CONTROLLED DEVICE OF INJECTION MOLD}

본 발명은 사출 금형에 관한 것으로서, 특히 사출 금형의 웰드라인 온도 제어장치에 관한 것이다.

통상적으로, 플라스틱 제품을 성형시 도 1에 도시된 바와 같이 원재료(용융수지)가 성형기 사출부에서 사출 금형(10)내로 충진된다.

사출 금형(10)내에서 용융수지(12)의 거동상태는 도 1과 도 2에 도시된 바와 같다.

이때 용융수지(12) 주입부인 제1 게이트(Gate)(14)와 제2 게이트(Gate)(16)에서 충진되는 용융수지(12)가 서로 만나는 부위의 제품표면에는 도 2에 도시된 바와 같이 웰드라인(20)(Weld Line)이 형성된다.

웰드라인(20)이 발생하는 요인을 온도조건에 국한하여 설명하면,

ABS(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene) 수지의 경우 제1 게이트(14)와 제2 게이트(16)에서 240℃~250℃의 용융수지(12)가 유입되어 충진되는 과정에서 점차 온도가 낮아지게 된다.

용융수지(12) 온도가 일정온도 이하에서는 더 이상 흐르지 못하는 상태가 되며, 고분자의 결정화가 진행된다.

이와 같은 이유로 제1 게이트(14)와 제2 게이트(16)의 용융수지(12) 온도와 사출 금형(10)의 온도가 낮은 상태에서 만날수록 웰드라인(20)은 뚜렷하게 나타난다.

웰드라인(20) 발생부위에서 용융수지(12)의 온도가 낮아지는 것을 방지하는 방법으로 종래에는 웰드라인(20) 발생부 근처의 냉각라인을 막고 성형하여 사출 금형(10)의 온도를 다른 부위보다 높게 관리하였다. 상기 방법에서 냉각라인은 설계단계에서 조절하기도 하였다.

또 다른 방법으로 사출 금형(10)의 각 냉각라인에 유량조절밸브를 설치하여 웰드라인(20) 발생부 근처의 냉각수 유량을 조절하여 온도를 조절하는 방법이 사용되었다.

그러나, 유량조절밸브를 사용하거나, 냉각라인을 막아 사출 금형의 온도조건을 관리하는 방법은 웰드라인이 발생되지 않는 부위까지 영향을 주게 되어 역효과가 발생되는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 플라스틱 사출 성형시 발생하는 웰드라인 주변 온도를 제어하여 웰드라인을 감소시킬 수 있는 사출 금형의 웰드라인 온도 제어장치를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 사출 금형의 웰드라인 온도 제어장치에 있어서, 상기 사출 금형의 웰드라인이 발생하는 부위에 인접되도록 장착되며, 공급되는 제어신호의 입력에 따라 상기 웰드라인의 온도를 조절하는 온도 조절부와; 상기 온도 조절부의 발열 온도를 미리 설정된 온도로 유지하도록 제어신호를 발생하는 온도 제어부를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 일반적인 플라스틱 제품의 사출 성형시 용융수지의 경로를 도시한 도면.

도 2는 도 1에 도시된 용융수지의 거동상태를 도시한 도면.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 히터 장착부위를 도시한 도면.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 히터의 구성을 도시한 단면도.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 웰드라인의 온도 관리 영역을 도시한 도면.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명 및 첨부 도면과 같은 많은 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있으나, 이들 특정 상세들은 본 발명의 설명을 위해 예시한 것으로 본 발명이 그들에 한정됨을 의미하는 것은 아니다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 실시예에 따른 사출 금형(10)의 웰드라인(20) 온도 제어장치는 웰드라인(20) 부위에서 사출 금형(10)의 온도를 높게하여 용융수지(12)의 흐름속도가저하되는 것을 방지하고 설정 온도 이상의 조건으로 용융수지(12)가 만날 수 있도록 하여 웰드라인(20)을 최소화시키는 것을 특징으로 한다.

이를 위하여 본 발명의 실시예는 온도 조절부(30)와 온도 제어부(40)가 구성된다.

온도 조절부(30)는 사출 금형(10)의 웰드라인(20) 온도 제어장치에 있어서 사출 금형(10)의 웰드라인(20)이 발생하는 부위에 인접되도록 장착되며, 공급되는 제어신호의 입력에 따라 웰드라인(20)의 온도를 조절한다. 웰드라인(20)의 온도 조절에 따라 용융수지(12)의 흐름속도가 저하되는 것을 방지하게 된다.

온도 조절부(30)는 도 4에 도시된 바와 같이 원통형의 하우징(32) 내부에 길이방향으로 평행 배치되는 다수개의 리드선(34, 36)과, 리드선(34, 36)의 일단부에 형성되는 발열부(38)를 갖는 센서 내장형 카트리지 히터로 구성된다. 여기서 센서 내장형이란 카트리지 히터의 내부에 서머커플을 내장시킨 형태로서 내부의 온도를 조절하여 히터 표면의 온도가 임계온도 이상으로 상승되는 것을 방지하는 형태이다. 발열부(38)는 내열 금속코일을 밀착시켜 구성하며, 히터 표면의 열을 방출시켜 방열 면적을 증가시키는 기능을 한다.

여기서, 리드선(34, 36)은 2개의 히팅 리드선(34)과, 2개의 온도 제어 리드선(36)으로 구성되며, 각각의 리드선(34, 36)이 이격된 상태로 배치된다. 참조 번호 (39)는 온도 조절부(30)가 사출 금형(10)에 장착될 때 길이방향 이동을 한정하는 칼라(Collar)이다.

온도 제어부(40)는 온도 조절부(30)의 발열 온도를 미리 설정된 온도로 유지하도록 제어신호를 발생하는 일종의 마이크로 프로세서이다.

온도 제어부(40)는 상기 온도 조절부(30)의 동작만을 제어하도록 별도로 설치할 수 있으며, 사출 금형(10)의 다른 부위 온도를 제어하기 위하여 기설치된 다른 제어부(40)를 사용할 수 있다.

참고적으로 온도 조절부(30)의 설치방법을 설명한다. 온도 조절부(30)의 설치는 먼저 사출 금형의 캐비티(Cavity), 코어(Core)를 건드릴 가공하여 설치한 상태에서 이루어진다.

예를 들어, 비교적 범퍼 커버(Bumper Cover)와 같이 큰 제품은 웰드라인(20) 발생부에서 반경 200mm 이전부터 50mm 간격으로 온도 조절부(30)를 설치한다. 이때 온도 조절부(30)와 웰드라인(20)과의 간격은 온도 조절부(30)가 웰드라인(20)이 발생하는 표면으로부터 20mm 떨어지도록 설치한다.

상기한 바와 같이 구성되는 웰드라인(20) 온도 제어장치가 동작되어 웰드라인(20)의 온도를 제어하는 과정을 설명한다.

먼저, 플라스틱 제품을 성형하는 방법은 종래 기술에서 설명된 바와 같이 용융수지(12)가 성형기 사출부에서 사출 금형내로 충진됨에 따라 이루어진다.

이때 온도 제어동작이 이루어지지 않는 상태로 가정하면, 사출 금형(10)내에서 용융수지(12)의 거동상태는 종래 기술에서와 같다. 즉, 용융수지(12) 주입부인 각각의 게이트(Gate)에서 충진되는 용융수지(12)가 서로 만나는 부위의 제품표면에는 웰드라인(20)(Weld Line)이 형성된다.

이와는 반대로 본 발명의 실시예에 따른 온도 제어동작이 이루어지는 것을가정하면, 용융수지(12)가 유입되어 충진되는 과정에서 웰드라인(20) 부위의 온도가 미리 설정된 온도로 높아지게 된다.

사출 금형(10)의 온도는 용융수지(12)로 인하여 점차 상승하게(온수기를 사용하기도 함) 되므로 사출 금형(10)내의 온도분포는 게이트 주위가 가장 높고, 웰드라인(20) 위치가 가장 낮은 것이 일반적이다.

따라서, 사출 성형시에는 전체적인 사출 금형(10)의 평균온도보다 웰드라인 (20) 부근을 30~40% 높게 관리하는 것이 중요하다.

예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이 사출 금형(10)의 평균온도를 40℃로 관리할 경우 52~55℃로 관리한다.

이를 위하여 웰드라인(20) 부근에 설치한 온도 조절부(30)의 온도를 핫 러너(Hot Runner)를 가열하는 히터보다 30~50℃ 높게 세팅한 후 성형하면서 최적조건을 찾아낸다.

웰드라인(20) 부위의 온도가 일정온도 이상인 경우에는 용융수지(12)의 유동성을 향상시키게 되며, 종래 기술에서와 같이 용융수지(12)의 고화층(50)이 두껍게 되는 고분자의 결정화가 진행되지 않는다.

결국, 웰드라인(20) 주변의 사출 금형(10) 온도를 높여 용융수지(12)의 유동성을 좋게하면 용융수지(12)의 고화층(50)이 얇아지게 되고 웰드라인(20)의 깊이가 작아지면 사출 성형 제품의 외관에 나타나는 웰드라인(20)도 감소된다.

반면에, 사출 금형(10)의 평균온도보다 웰드라인(20)의 온도가 너무 높게 관리되는 경우 사출 성형된 제품의 표면에 굴곡문제가 발생 할 수 있음에 주의해야한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 사출 금형의 웰드라인 온도 제어장치는 플라스틱 제품 형상부의 특정부위(웰드라인) 온도를 제어하여 완성품의 상품성 저하를 방지하는 효과가 있다. 또한, 내열온도가 높고 수축률이 작아 표면굴곡이 쉽게 발생하지 않는 물성의 제품(ABS수지, ABS+PC수지 등)에 효과가 탁월하다.

Claims

사출 금형의 웰드라인 온도 제어장치에 있어서,

상기 사출 금형의 웰드라인이 발생하는 부위에 인접되도록 장착되며, 공급되는 제어신호의 입력에 따라 상기 웰드라인 주변 온도를 조절하는 온도 조절부와;

상기 온도 조절부의 발열 온도를 미리 설정된 온도로 유지하도록 제어신호를 발생하는 온도 제어부를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 사출 금형의 웰드라인 온도 제어장치.
제1항에 있어서, 상기 온도 조절부는

원통형의 하우징 내부에 길이방향으로 평행 배치되는 다수개의 리드선과;

상기 리드선의 일단부에 형성되는 발열부를 갖는 센서 내장형 카트리지 히터로 구성하는 것을 특징으로 하는 사출 금형의 웰드라인 온도 제어장치.
제2항에 있어서, 상기 리드선은 2개의 히팅 리드선과, 2개의 온도 제어 리드선으로 구성되며, 각각의 리드선이 이격된 상태로 배치되는 것을 특징으로 하는 사출 금형의 웰드라인 온도 제어장치.