KR20040093661A - 고온 러너 몰드용 노즐 - Google Patents

Abstract

고온 러너 몰드(10)용 노즐(26)은 캐비티(29)와, 그 본체(24) 내에 형성되고 캐비티와 연통하는 러너(27)를 갖는다. 노즐은 러너로 이어지고, 가열 수단(36), 단열 홈(37) 및 그 외주면(35) 상에 제공된 열 전달 링(38)을 갖는다. 노즐은 내부에 형성된 유동 통로(33)를 갖는다. 가열 수단, 홈 및 링은 통로 내의 수지(51)의 유동 방향을 따라 순서대로 배열된다. 홈은 가열 수단에 의해 발생된 열이 노즐의 말단부(43a)로 전달되는 것을 방지하는 기능을 한다. 링은 본체로 말단부의 열을 방출하는 기능을 한다. 이 배열에 의해, 최종 성형품(11)은 러너와 말단부 사이에 임의의 예사성을 발생시키지 않고 몰드로부터 제거될 수 있다.

Description

고온 러너 몰드용 노즐{NOZZLE FOR USE IN HOT RUNNER MOLD}

도5는 내부에 배치된 노즐 본체(102)를 갖는 종래의 고온 러너 몰드(101)를 도시한다. 노즐 본체(102)는 그 측방향에 대해 중심에 위치되고 그를 통해 종방향으로 연장되도록 형성된 유동 통로(104, 105)를 갖는다. 이들 유동 통로(104, 105)는 그를 통해 용융 수지(103)를 안내한다. 노즐 본체(102)는 그의 외주면(106) 주위에 장착된 가열 수단(107)을 갖는다. 가열 수단(107)은 미리 정해진 온도로 수지(103)를 유지하고 수지(103)가 유동 통로(104) 내에서 고화되는 것을 방지한다.

그러나, 이와 같이 배열된 러너 몰드(101)에서는, 몰드(101)로부터 제거될 때, 성형된 제품(108)이 도6과 관련하여 이하에 설명하는 바와 같이 예사성(stringiness)을 발생시킬 수 있다.

도6에서, 화살표에 의해 지시한 바와 같이 몰드(101)로부터 제거될 때, 제품(108)은 그의 러너부(109)로 이어지는 예사성 부분(111)을 생성한다. 동시에,수지(103)는 그 말단부(112)로 이어지는 예사성 부분(113)을 발생시킨다. 이러한 예사성은 스트링(string)의 형태로 말단부(112)로부터의 수지의 연신에 의해 발생되고, 이는 실패한 성형물을 유발한다.

불필요한 예사성의 생성을 방지하기 위해, 수지(103)의 온도를 정밀하게 제어하거나 또는 수지(103)의 유동을 규제하거나 제어하기 위한 부가의 밸브를 고온 러너 몰드에 제공하는 것을 제안할 수도 있다. 그러나, 이 배열에서, 몰드는 구조가 필연적으로 복잡하다. 이러한 복잡한 고온 러너 몰드는 제조 비용이 바람직하지 않게 높다.

본 발명은 일반적으로 수지 성형물을 제조하는데 사용하기 위한 고온 러너 몰드(hot runner mold)에 관한 것이고, 특히 고온 러너 몰드에 제공된 사출 노즐에 관한 것이다.

도1은 본 발명에 따른 고정 몰드의 단면을 도시하는 고온 러너 몰드의 측면도이다.

도2는 도1의 타원 부분(2)에 의해 둘러싸인 고정 몰드의 부분을 확대하여 도시하는 도면이다.

도3은 도2의 선 3-3을 따라 취한 단면도이다.

도4는 고정 몰드 내에 배치된 사출 노즐이 어떠한 방식으로 본 발명에 따라 작동하는지를 도시하는 도면이다.

도5는 종래의 고온 러너 몰드의 노즐을 도시하는 도면이다.

도6은 도5의 노즐의 사용에 의해 발생된 불필요한 예사성을 도시하는 도면이다.

본 발명의 목적은 고온 러너 몰드용 사출 노즐을 제공하는 것이다. 노즐은 제조 비용이 낮고 고온 러너 몰드가 예사성을 발생시키지 않고 성형품을 제조하도록 배열된다.

본 발명의 태양에 따르면, 내부에 형성된 공간 및 캐비티를 갖는 고온 러너 몰드에 사용하기 위한 사출 노즐이 제공되고, 공간은 캐비티와 연통하고, 상기 노즐은 공간 내에 위치되고 상기 노즐을 가열하기 위해 상부에 배치된 가열 수단을 갖는 외주면을 구비하고, 상기 노즐의 외주면은 상기 노즐의 말단부의 열을 고온 러너 몰드로 방출하기 위해 상부에 배치된 열 전달 링을 갖고, 상기 가열 수단에 의해 발생된 열이 말단부로 전달되는 것을 방지하기 위해 상부에 형성된 단열 홈을 갖는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 가열 수단, 상기 단열 홈 및 상기 열 전달 링은 고온 러너 몰드 내에 수지 유동의 방향을 따라 순서대로 배치된다.

단열 홈 및 열 전달 링은 노즐의 외주면 상에 제공되고 수지의 유동 방향을 따라 순서대로 배치된다. 홈은 가열 수단에 의해 발생된 열이 노즐의 말단부로 전달되는 것을 방지하는 기능을 하고, 링은 말단부의 열을 고온 러너 몰드로 방출하는 기능을 한다. 따라서, 말단부에 위치한 수지는 효과적으로 냉각될 수 있다. 이 배열에 의해, 성형품이 몰드로부터 제거될 때 성형품과 말단부 사이에 예사성이 발생되지 않는다.

가열 수단, 홈 및 열 전달 링은 간단한 구조의 노즐을 제공하는 방식으로 제공된다.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 예시적으로만 이하에 상세히 설명한다.

도1을 참조하면, 고온 러너 몰드(10)는 고정 몰드(12)와, 고정 몰드(12)와 결합하도록 배치된 가동 몰드(13)를 포함한다. 몰드(10)는 수지 성형품(18)을 제조하기 위해 사출 성형기에 장착된다.

성형기(14)는 캐리어(16)와, 캐리어(16) 상에 위치된 사출 장치(17)와, 몰드 클램핑 기구(18)를 포함한다.

기구(18)는 고정 플래튼(21)과, 플래튼(21)에 장착된 타이 바아(tie bar) (22)와, 타이 바아(22)에 미끄럼 가능하게 장착된 가동 플래튼(23)을 포함한다. 가동 플래튼(23)은 플래튼(23)에 장착된 가동 몰드(13)를 이점쇄선으로 도시한 바와 같은 폐쇄 위치로 이동시키기 위해 화살표(a1)로 도시한 바와 같은 방향으로 미끄럼 가능하다. 폐쇄 위치에서, 몰드(13)는 상부에 인가된 미리 정해진 압력에 의해 고정 몰드(12)에 클램핑된다. 가동 플래튼(23)은 또한 실선으로 지시한 바와 같은 개방 위치로 몰드(13)를 복귀 이동시키기 위해 화살표(a2)에 의해 도시한 바와 같은 방향으로 미끄럼 가능하다.

고정 몰드(12)는 본체(24)와, 본체(24)에 제공되고 사출 장치(17)에 연결된 러너 부재(25)와, 러너 부재(25)에 연결된 사출 노즐(26)을 포함한다. 본체(24)는 내부에 형성된 러너(27)를 갖는다. 러너(27)는 노즐(26)로 이어진다. 본체(24)는 또한 러너(27)가 게이트(도시 생략)를 통해 이어지는 분리면(28)을 갖는다. 분리면(28)은 몰드(13)와 협동하여 캐비티(29)를 형성한다.

도2를 참조하면, 노즐(26)은 노즐 본체(31)를 포함한다. 노즐(26)은 그 외주면(35)에 모두 배치된 가열 수단(36) 및 열 전달 링(이하, "방열 링"이라 칭함)(38)을 포함한다. 노즐(26)은 그 근접 단부(43b)에 형성된 플랜지부(32)를 갖는다. 플랜지부(32)는 러너 부재(25)에 연결된다. 노즐(26)은 유동 통로(33)와 그 측방향에 대해 중심에 위치된 러너(34)를 갖는다. 통로(33) 및 러너(34)는 서로 연통한다. 더 구체적으로는, 노즐 본체(31)는 그를 통해 형성되고 그 종방향으로 연장하는 통로(33)를 갖는다. 외주면(35)은 상부에 형성된 단열 홈(37)을 갖는다. 가열 수단(36), 홈(37) 및 링(38)은 화살표(a3)로 도시한 바와 같은 방향을 따라 순서대로 배치된다. 이하에 설명하는 바와 같이, 수지(51)(도4 참조)가 화살표(a3)의 방향으로 유동한다. 플랜지부(32)는 러너 부재(25)와 접촉하여 유지되는 시트면(41)을 갖는다. 노즐(26)은 근접 단부(43b)로부터 대향하여 위치된 말단부(43a)를 갖는다. 말단부(43b)는 그에 형성된 시트면(42)을 갖는다. 고정 몰드(12)는 내부에 형성된 노즐 장착 구멍(공간)(44)을 갖는다. 노즐(26)은 구멍(44) 내에 장착된다.

노즐(26)은 S45C와 같은 탄소강으로 제조된다.

유동 통로(33)는 직경 D를 갖는다. 통로(33)는 그의 말단에 형성된 직경 Ds의 감소부(45)를 갖는다. 직경 Ds는 직경 D보다 작다. 러너(34)는 감소부(45)를 통해 유동 통로(33)와 연통한다.

러너(34)는 테이퍼져서 러너(34)의 상측 및 하측 내부면이 위치하는 평면 사이에 각도(θ)를 제공한다. 러너(34)는 감소부(45)에 이어진다. 테이퍼진 러너(34) 및 감소부(45)의 형성은 고온 러너 몰드(10)가 개방 위치에 있을 때 성형물이 감소부(45)로부터 제거될 수 있게 한다.

가열 수단(36)은 출력(열 용량)(Q)을 제공하는 밴드 히터(band heater)이다. 가열 수단(36)은 내부에 형성된 유동 통로(33)를 갖는 노즐 본체(31)의 부분을 가열한다.

단열 홈(37)이 노즐(26)의 외주면(35) 상에 형성된다. 더 구체적으로는, 노즐(26)은 말단부(43a)와 노즐 본체(31) 사이에 제공된 중간부(47)를 갖는다. 말단부(43a)와 중간부(47)는 그를 통해 연장하도록 형성된 러너(34)를 갖는다. 중간부(47)는 그의 외주면(35b)에 형성된 홈(37)을 갖는다. 달리 말하면, 홈(37)은 중간부(47)의 외주면(35b)의 원주 방향으로 연장된다. 말단부(43a), 중간부(47), 노즐 본체(31) 및 플랜지부(32)는 서로 일체화된다. 말단부(43a)는 그 외주면(35a) 주위에 장착된 방열 링(38)을 갖는다. 즉, 링(38)은 말단부(43a)의 외주면(35a)의 원주 방향으로 연장된다. 노즐 본체(31)는 홈(37)에 인접하거나 근접하여 위치된 그 외주면(35c) 주위에 장착된 가열 수단(36)을 갖는다. 즉, 가열 수단(36)은 노즐 본체(31)의 외주면(35C)의 원주 방향으로 연장된다. 홈(37)은 감소부(45)의 부근에 배치된다. 홈(37)은 깊이 M 및 폭 B를 갖는다. 홈(37)은 가열 수단(36)의 전방에 배치된다. 링(38)은 홈(37)의 전방에 배치된다.

노즐(26)은 외주면(35)의 길이에 걸쳐 형성된 외부 나사산을 갖는다. 링(38)은 그 내주면에 형성된 내부 나사산을 갖는다. 링(38)의 내부 나사산은 외부 나사산과 나사식으로 결합하도록 형성된다. 링(38)은 그 외주면에 형성된 고정면(46)을 갖는다. 고정면(46)은 구멍(44)을 형성하는 본체(24)의 내부면(24a)과 긴밀하게 또는 친밀하게 접촉하도록 설계된다.

링(38)은 예를 들면 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리 또는 구리 합금으로 제조된다.

노즐 본체(31)는 온도(Tn)를 갖는다. 고정 몰드(12)는 온도(Tf)를 갖는다. 말단부(43a)는 온도(Tt)를 갖는다. 방열 링(38)은 온도(Tr)를 갖는다. 온도(Tn, Tf, Tt, Tr) 사이의 관계는 수학적 표현 Tf < Tr < Tt < Tn으로 표현될 수 있다.

노즐(26)은 이하와 같이 구멍(44) 내에 장착된다.

먼저, 가열 수단(36)이 노즐 본체(31)의 외주면(35c) 주위에 장착된다. 다음, 링(38)이 말단부(43a) 상에 나사 결합된다. 다음으로, 말단부(43a)에 장착된 링(38)을 갖는 노즐(26)이 몰드(12)의 노즐 장착 구멍(44) 내로 끼워진다. 마지막으로, 러너 부재(25)가 시트면(41)과 긴밀 접촉하여 몰드(12) 내에 장착된다. 이는 시트면(42)이 구멍(44) 내에 형성된 공간에 대면하거나 노출된 본체(24)의 내벽면(48)에 대해 가압될 수 있게 한다.

도3을 참조하면, 링(38)은 구멍(44) 내에 끼워진 상태로 도시되어 있다. 성형 작업 중에, 방열 링(38)이 크기가 증가하고 또는 열 팽창을 발생하여 고정면(46)이 본체(24)의 내주면(24a)과 긴밀 접촉하게 한다. 따라서, 고정면(46)과 본체(24)의 내주면(24a) 사이에 간극이 형성될 수 없다.

고온 러너 몰드(10) 내에 배치된 사출 노즐(26)이 어떠한 방식으로 본 발명에 따라 작동하는지에 대해 도4와 관련하여 설명한다.

성형 작업 중에, 수지(51)가 사출 노즐(26)로부터 캐비티(29)(도1 참조) 내로 사출된다. 더 구체적으로는, 수지(51)는 유동 통로(33)와 러너(34, 27)를 통해 캐비티(29) 내로 유동하여, 화살표(a4)로 도시한 바와 같이 캐비티(29)를 충전한다. 러너(34, 27) 및 캐비티(29) 내에 위치하는 수지(51)는 고화되기 시작한다. 이 때, 노즐 본체(31)의 외주면(35c) 주위에 제공된 가열 수단(36)은 홈(37)에 인접하거나 감소부(45)의 부근에 위치된 노즐 본체(31)의 선단부(31a)를 가열하여, 화살표(a5, a5)로 도시한 바와 같이 수지(51)로 열을 전달한다. 따라서, 유동 통로(33) 내에 위치한 수지(51)는 미리 정해진 온도로 유지될 수 있다. 따라서, 수지(51)가 온도가 감소하는 것을 방지하는 것이 가능해진다. 수지(51)는 더 이상 고화되지 않는다.

홈(37)의 제공은 가열 수단(36)과 말단부(43a) 사이에 위치된 중간부(47)의 표면적을 증가시킨다. 이는 가열 수단(36)에 의해 발생된 열이 선단부(31a)로부터 말단부(43a)로 전달되는 것을 방지하는 것을 가능하게 한다. 따라서, 말단부(43a)는 온도가 증가되지 않는다.

말단부(43a)의 외주면 주위에 제공된 링(38)은 본체(24)의 내주면(24a)과 긴밀 접촉하여 유지되기 때문에, 말단부(43a)는 링(38)에 의해 고정 몰드(12)와 일체화된다. 이 배열에 의해, 말단부(43a)의 열이 화살표(a6, a6)로 지시한 바와 같이 고정 몰드(12)로 전달되거나 방출된다. 그 결과, 온도(Tt)가 온도(Tn)보다 낮아질 수 있다. 따라서, 러너(34) 내에 용융된 수지(51)가 효과적으로 냉각될 수 있다.이와 같이 냉각된 수지(51)는 예사성을 생성하지 않을 수 있다.

도4에 도시한 바와 같이 가열 수단(36), 홈(37) 및 링(38)을 포함하는 노즐(26)은 구조가 간단하다. 이는 몰드(10)를 제조하기 위한 비용을 감소시킨다.

상술한 바와 같이, 방열 링(38)은, 이들 모두가 노즐(26)이 제조되는 재료보다 높은 열 전도도를 제공하는 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리, 또는 구리 합금으로 제조된다. 이러한 링(38)의 사용은 향상된 열 전도를 성취한다. 더 구체적으로는, 링(38)은 향상된 효율로 고정 몰드(12)의 본체(24)에 말단부(43a)의 열을 방출하거나 전달할 수 있다.

고온 러너 몰드(10)는 노즐(26)로 이어지는 러너(27)를 갖는 것으로 설명되었지만, 수지 성형물의 형상에 따라 변경될 수도 있다. 예를 들면, 몰드(10)는 노즐(26)로 직접 이어지는 게이트를 제공하도록 변형된다. 홈(37)은 임의의 형상을 취할 수도 있다.

말단부(43a) 상에 나사 결합되는 것으로 설명된 링(38)은 말단부(43a)의 외주면(35a) 주위에 장착되는 한 나사 결합되지 않을 수도 있다.

냉각제가 몰드(12)를 냉각하기 위해 링(38)의 부근에 제공될 수도 있다.

상술한 바와 같은 구성에 의해, 본 발명의 노즐은 그 말단부 내의 수지를 효과적으로 냉각하고, 이에 의해 예사성을 생성하지 않고 말단부로부터 성형품의 제거를 가능하게 한다. 또한, 노즐은 구조가 간단하며 이는 고온 러너 몰드의 제조 비용의 감소를 유도한다. 따라서, 노즐은 고온 러너 몰드를 사용하는 수지 성형에특히 유용하다.

Claims (2)

1. 내부에 형성된 공간 및 캐비티를 갖는 고온 러너 몰드에 사용하기 위한 사출 노즐이며, 상기 공간은 캐비티와 연통하고, 상기 노즐은 공간 내에 위치되고 상기 노즐을 가열하기 위해 상부에 배치된 가열 수단을 갖는 외주면을 구비하는 사출 노즐에 있어서,

   상기 노즐의 외주면은 상기 고온 러너 몰드로 상기 노즐의 말단부의 열을 방출하기 위해 상부에 배치된 열 전달 링을 갖고, 상기 가열 수단에 의해 발생된 열이 말단부로 전달되는 것을 방지하기 위해 상부에 형성된 단열 홈을 갖는 것을 특징으로 하는 사출 노즐.
2. 제1항에 있어서, 상기 가열 수단, 상기 단열 홈 및 상기 열 전달 링은 고온 러너 몰드 내의 수지의 유동 방향을 따라 순서대로 배치되는 사출 노즐.