KR20030012442A - 사출 성형장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사출성형장치에 관한 것으로 기존에 사용하던 사출장치의 일부를 교체하여 다양한 무늬의 성형품을 생산할 수 있으며, 보수 및 관리가 용이하도록 개량한 것으로 합성수지 원료를 저장하는 호퍼와; 상기 호퍼의 하단에 설치되는 사출실린더와; 상기 사출 실린더의 내부에 설치되며 원료를 계량하기 위한 스크류와; 상기 스크류의 주면을 감싸는 가열실린더와; 상기 가열실린더의 외면에 설치되는 히터와; 상기 가열실린더의 선단에 형성되는 노즐과 내부 스크류의 선단 사이에는 토피도가 설치됨을 특징으로 하는 사출 성형장치.

Description

사출 성형장치 {Injection Molding Machine}

본 발명은 사출성형장치에 관한 것으로 기존에 사용하던 사출장치의 일부를 교체하여 다양한 무늬의 성형품을 생산할 수 있으며, 보수 및 관리가 용이하도록 개량한 것이다.

사출 성형장치는 통상적으로 합성수지를 다양한 형태로 성형시키기 위한 장치로 금형을 닫은 상태에서 용융된 수지를 고압으로 사출하여 금형내의 공간에 충진시킨 후 냉각하여 고형화한 후 금형을 열고 성형된 제품을 취출하는 구조로 구성되며, 이때 사용되는 합성수지는 사출 압력이나 계량압력이 작은 원료로 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스티렌(PS) 등이 있으며, 높은 사출 압력이나 계량압력을 필요로하는 원료로는 폴리카보네이트(PC), 아크릴, 폴리우레탄 (PU) 등과 같은 엔지니어링 플라스틱이 사용되며 대부분 특수용도에 적용된다.

사출 성형기에서 금형이 전진된 상태에서 용융된 수지가 사출, 계량된후 냉각장치에 의해 냉각되어 고형물로 성형된 후 금형이 후진하면 제품을 취출하는 공정으로 이루어지며, 이들 각 공정의 제어는 전기장치에서 전기적 신호를 유압장치에 전달하여 운동방향, 속도 및 힘의 크기를 제어하여 기계적 장치에 전달되면 전기적 시퀸스 제어에 의해 순차적으로 동작하게 된다.

위와 같은 동작을 하는 사출성형장치는 현재 플런저 타입, 플런저 프리플러 타입, 스크류 프리플러 타입, 및 인라인 스크류 타입 등 여러가지 타입으로 분류되며, 사출장치에 요구되는 성능, 기계의 조작성, 보수, 수명 등의 다방면에서 종합적으로 검토한 결과 현재는 플런저 타입과 인라인 스크류 타입이 가장 우수한 방식으로 인정되어 많이 사용되고 있다. 이를 보다 상세히 설명하면 도 1은 플런저 타입의 사출성형장치를 개략적으로 도시한 것으로 호퍼(11)에 저장된 합성수지는 재료공급장치(12)에 의해 성형에 필요한 재료를 계량하여 가열 실린더(13) 내에 투입하게 되며, 가열 실린더(13) 내에 투입된 재료는 토피도(14)로 이동되고 토피도에 이동된 수지는 실린더 외부에 장착된 히터(15)에 의해 용융되고 용융된 재료는 다음 사이클의 사출동작에 의해 사출실린더(16)의 피스톤(17)이 전진하게 되면 플런저(19)의 전진동작에 의해 용융된 수지가 노즐을 통해 금형속으로 충진된다. 이때 재료의 계량은 사출공정과 같이 이루어 진다.

위와 같은 플런저 타입의 사출성형장치는 구조가 간단하고 제조원가가 적은 장점이 있지만 가열 실린더내의 재료가 균일하게 용융되지 아니하며, 원료의 이동조건과 사출을 위한 재료의 이동조건이 일치하지 않으므로 정밀사출이 어려운 문제점이 있었다.

또한 인라인 스크류 타입 사출성형 장치는 도 2에 도시한 바와 같은 구조를 가지며, 이를 보다 상세히 설명하면 호퍼(21)에 저장된 원료를 원료 이송장치측으로 시키면 스크류 구동모타(23)가 회전함에 따라 스크류(22)가 회전하면서 수지를 전방으로 이동시키며, 전방으로 이동된 수지는 가열실린더(25)의 외부에 설치된 히터(29)의 열에의해 용융되어 지는 것이며, 이후 사출실린더(26)의 피스톤(27)이 전진하여 스크류(22)가 전진함에 따라 용융된 수지는 노즐을 통해 금형의 내부로 수지가 충진된다.

이때 스크류(22)의 회전은 멈춘상태이며, 다음 사출을 위하여 사출실린더 (26)의 피스톤(27)이 후퇴하면 스크류(22)의 날 사이의 공간으로 재료가 이송되어져 필요한 사출량 만큼 원료를 계량하게 된다.

위와 같은 인라인 스크류 타입의 사출성형기는 스크류 회전시 용융 가소화되어 스크류 내에서 혼련이 이루어져 단일 색상의 제품이 생산되는 것으로 다양한 무늬의 제품을 생산할 수 없게 된다. 이는 가열실린더의 히터를 저온으로 설정하더라도 기존의 스크류에서는 전단 발열이 발생됨으로 재료가 용융 가소화되기 때문에단일 색상이 나타나며, 기존의 스크류에서 날의 깊이를 깊게하여 전단 발열을 최소화할 경우 재료의 용융 가소화는 막을 수 있으나 스크류 선단부에 흘러나온 미용융수지가 균일한 용융상태가 되지 못한다. 이는 스크류의 선단부의 체적이 넓은 상태에서 가열실린더의 히터로 가열하게 되면 실린더 부근의 재료는 용융되지만 중심부에 있는 재료는 미용융 상태로 남게되는 것이며(도 3참조), 만약 중심부의 재료를 용융하기 위하여 히터의 가열온도를 상승시키게 되면 외곽의 이미 용융된 재료는 탄화, 변색 또는 분해되어 성형 불가능한 상태가 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로 기존의 인라인 스크류 타입의 사출 성형기에서는 생산할 수 없었던 다양한 무늬의 성형품을 쉽게 생산할 수 있도록함을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적은 플런저 타입의 사출 성형기에서는 불가능했던 배압조정이 가능하여 양질의 성형품을 생산할 수 있도록함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 기존의 인라인 스크류 타입의 사출성형기에서 일부를 개조하여 사용할 수 있도록 함으로써 현재 사용하고 있는 범용 사출 성형기에 특별한 설계 변경없이 전방의 스크류 부분을 교체하여 적용할 수 있도록 함으로서 사용자가 한대의 기계로 성형조건의 폭을 넓힐 수 있도록 함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 기존의 인라인 스크류타입과 외관상 구조가 동일하여 구조가 간단하고 사용자가 사용하기에 용이하도록 함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 합성수지 원료를 저장하는 호퍼와; 상기 호퍼의 하단에 설치되는 사출실린더와; 상기 사출 실린더의 내부에 설치되며 원료를 계량하기 위한 스크류와; 상기 스크류의 주면을 감싸는 가열실린더와; 상기 가열실린더의 외면에 설치되는 히터와; 상기 가열실린더의 선단에 형성되는 노즐과 내부 스크류의 선단 사이에는 토피도가 설치됨을 특징으로한다,

도 1은 종래 사용되었던 플런저 타입의 사출 성형기의 개략도.

도 2는 종래 사용되었던 인 라인 타입의 사출 성형기의 개략도.

도 3은 도 2의 가열 실린더부의 확대 단면도.

도 4는 본 발명의 개략도.

도 5는 본 발명에 사용되는 가열실린더의 확대 단면도.

도 6은 본 발명에 사용되는 토피도의 상세도.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

우선 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 구성을 설명하면, 합성수지 원료를 저장하는 호퍼(31)와, 상기 호퍼(31)의 하단에 설치되는 사출 실린더(32)와, 상기 사출 실린더의 내부에 설치되며 원료를 계량하기 위한 스크류(33)와 상기 스크류의 주면을 감싸는 가열실린더(35)와 상기 가열실린더의 외면에 설치되는 히터(36)와 상기 가열실린더의 선단에 형성되는 노즐(37)과 내부 스크류(33)의 선단 사이에는 토피도(39)가 설치되며, 상기 스크류(33)는 스크류 구동모터(34)와 직결되며, 선단에 스크류헤드(51)가 형성되며, 후단의 스크류와의 사이에는 역류방지링(52)을 설치하였다.

상기 스크류는 인라인 타입의 스크류보다 길이를 짧게하여 압축비를 낮추었으며, 스크류의 날의 깊이를 깊게하여 전단 발열에 의한 재료의 용융가소화와 고혼련을 방지하도록 하였다.

위와 같이 구성되는 본 발명의 사출작업을 수행하는 과정을 설명하면 호퍼(31)에 담겨있던 원재료(수지)가 하측의 재료 이송장치측으로 이송되는 과정에서 가열실린더 (35)의 히터온도를 설정하고 실린더를 가열하게 되는데 이때 플런저스크류 부위의 온도를 저온으로 설정하여 수지가 용융되지 않도록 한다.

이후 스크류 구동모터(34)가 구동함에 따라 스크류(33)가 회전하면서 수지가 토피도(39)부위로 이동되며, 이때 수지는 미용융상태로 예열만 되게 한다.

이후 가열실린더(35)내에 설치되는 토피도(39)부위의 히터(36)가 작동하여 재료를 완전 용융상태로 만들게 되며, 이로 인하여 혼련이 되지 않은 완전 용융상태의 수지를 얻을 수 있게 된다.

이후 사출 실린더의 전진작동으로 스크류(33)가 전진함에 따라 스크류헤드(51)가 전진되고 스크류헤드(51) 선단부위의 미용융수지가 토피도(39)부위의 용융수지를 앞으로 밀어내어 노즐(37)을 통하여 금형내로 충진되게 하여 다양한 무늬의 성형품을 생산할 수 있게 된다. 이때 역류방지링(52)은 수지의 압력에 의해 뒤로 밀리면서 수지가 역류하는 것을 방지하여 사출압력의 손실을 막게되는 것이며, 스크류의 전진시 스크류헤드 선단부에 있던 미용융수지는 토피도 부위의 공간을 채우게 되고 다음 사이클을 위하여 완전 용융상태로 된다.

상기한 바와 같이 본 발명에 의하면 기존의 인라인 스크류 타입의 사출 성형기에서는 생산할 수 없었던 다양한 무늬의 성형품을 쉽게 생산할 수 있으며, 플런저 타입의 사출 성형기에서는 불가능했던 배압조정이 가능하여 양질의 성형품을 생산할 수 있게 되는 것이다.

또한 기존의 인라인 스크류 타입의 사출성형기에서 일부를 개조하여 사용할 수 있도록 함으로써 현재 사용하고 있는 범용 사출 성형기에 특별한 설계 변경없이 전방의 스크류 부분을 교체하여 적용할 수 있도록 함으로서 사용자가 한대의 기계로 성형조건의 폭을 넓힐 수 있게 되는 것이며, 인라인 스크류타입과 외관상 구조가 동일하여 구조가 간단하고 사용자가 사용하기에 용이하게 되는 것이다.

Claims (2)

1. 합성수지 원료를 저장하는 호퍼(31)와, 상기 호퍼(31)의 하단에 설치되는 사출 실린더(32)와, 상기 사출 실린더의 내부에 설치되며 원료를 계량하기 위한 스크류(33)와 상기 스크류의 주면을 감싸는 가열실린더(35)와 상기 가열실린더의 외면에 설치되는 히터(36)와 상기 가열실린더의 선단에 형성되는 노즐(37)과 내부 스크류(33)의 선단 사이에는 토피도(39)가 설치됨을 특징으로 하는 사출성형장치.
2. 상기 청구항 1에 있어서

   상기 스크류(33)는 선단에 스크류헤드(51)가 형성되며, 후단의 스크류와의 사이에는 역류방지링(52)이 설치됨을 특징으로 하는 사출성형장치.