KR200463800Y1 - 매니폴드용 일체형 시즈히터 - Google Patents

Abstract

본 고안은, 핫 러너시스템에서 사용되는 매니폴드(manifold)의 상부 및 하부에 일체로 구비되어 있어서 매니폴드의 상부 및 하부면의 균일한 온도 유지가 가능한 매니폴드용 일체형 시즈히터에 관한 것이다.
본 고안에 따른 매니폴드용 일체형 시즈히터는, 가열하고자 하는 위치에 소정의 크기로 상부와 하부에 트렌치가 형성된 매니폴드; 상기 상부와 하부의 트렌치 중간에 설치되는 수지유로; 상기 각 트렌치의 내부에 삽입ㆍ고정되어 설치되는 시즈히터; 상기 매니폴드의 상부와 하부에 설치된 시즈히터를 일체로 연결하는 연결부를 포함하여 구성되는 것을 구성적 특징으로 한다.

Description

매니폴드용 일체형 시즈히터{SHEATH HEATER FOR MANIFOLD}

본 고안은 핫 러너시스템에서 매니폴드(manifold)용 시즈히터(sheath heater)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 매니폴드의 상부 및 하부에 일체로 구비되어 있어서 매니폴드의 상부 및 하부면의 균일한 온도 유지가 가능한 매니폴드용 일체형 시즈히터에 관한 것이다.

일반적으로, 핫 러너 시스템(Hot Runner System)이란 융융된 수지를 제품 성형틀인 금형의 캐비티로 주입할 때 수지의 온도를 고온으로 유지하면서 금형 내부에 고압으로 분사시키기 위한 장치를 말한다.

일반적으로 합성수지 제품 제조는 적정한 온도로 용융된 수지를 제품형상의 금형 캐비티(cavity)내에 적정한 압력과 속도로 충진시킨 다음, 일정한 시간을 두고 충진된 수지를 냉각 고화시켜 성형품을 생산한다. 상기와 같은 사출 성형시 금형의 캐비티에 이르는 수지의 흐름부위 즉, 러너를 적절한 방법으로 수지가 항상 용융 상태로 있도록, 합성수지 원료를 주입하기 위한 매니폴드가 구비된다.

즉, 사출 성형기는 일측에 구비된 실린더에 합성수지 원료를 투입하여 용융시키고, 이렇게 용융된 합성수지는 액상 상태로 금형에 주입되어지며, 이때, 상기 금형은 통상 상부 금형과 하부 금형으로 구성되는데, 상부 금형에는 하부 금형에 형성된 다수의 캐비티에 합성수지를 고르게 주입할 수 있도록 하기 위한 매니폴드가 구비되고, 상기 매니폴드의 저면에는 하부 금형의 캐비티에 합성수지를 주입하기 위한 주입 노즐이 복수개 구비되어 캐비티에 합성수지를 높은 압력으로 충진하게 된다. 이렇게 충진된 합성수지가 고화되면 상,하부 금형을 서로 분리하여 성형된 제품을 취출하게 된다.

한편, 사출 성형기의 실린더에서 하부금형의 캐비티로 합성수지가 이동되는 과정에서, 용융 상태의 합성수지 원료가 경화되지 않도록 매니폴드 내부에는 전기 등에 의하여 일정온도로 가열되는 전기 가열 히터가 구비되는데, 상기 매니폴드에 트렌치를 형성한 후에, 상기 트렌치에 히터선을 삽입하여 매니폴드를 가열함으로써, 매니폴드 내부에서 합성수지가 경화되는 것을 방지한다. 또한 시즈히터(sheath hearter)는 매니폴드의 여러 곳에 설치되어 합성수지를 일정온도로 가열하여 액상이 유지되도록 하는 기능을 한다.

도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 따른 시즈히터를 지닌 사출 성형기용 매니폴드를 도시한 평면도 및 단면도인데, 매니폴드(1)는 내부에 용융된 상태의 합성수지가 이동되는 유로(2)가 형성되어 있고, 상기 유로(2)의 주위에는 수지가 고형화되는 것을 방지하기 위하여 전기가열 히터(3)가 설치된다.

상기 전기가열 히터(3)는 대략 원형의 단면을 갖는 플렉시블 파이프 형태로 제공되고, 그 내부에는 전기 공급에 의해 발열을 하는 열선(3a)이 설치되어 있으며, 상기 열선(3a)에는 열전도성이 좋은 절연성의 분말형태의 금속충진물이 채워진다. 전기가열 히터(3)는 소정온도로 발열하는 것에 의해 유로(2)의 주위 온도를 일정하게 유지시키게 되며, 이에 의해 상기 유로(2)를 따라 유동되는 수지가 고형화되는 것이 방지되게 된다.

도 1b는 전기가열 히터를 결합시킨 구조를 도시한 단면도로서, 매니폴드(1)의 상,하면에는 유로의 주위로 주로 원형의 단면형상을 갖도록 요입 성형된 트렌치(4)를 형성시킨다. 상기 트렌치(4)에는 외부에 설치된 콘트롤러(미도시)의 제어를 받아 소정온도로 발열되는 전기가열 히터(3)가 설치되며, 상기 전기가열 히터(3)가 삽입 설치된 트렌치(4) 개구부는 비교적 열전도율이 우수한 재질로된 금속성의 몰딩(5)에 의해 폐쇄된다.

상기 몰딩(5)은 상기 트렌치(4)의 개구부를 완전하게 폐쇄시킬 수 있도록 트렌치(4)의 개구부에 해머 등을 이용하여 강제로 압입시켜서 트렌치(4)의 개구부에 끼워진다.

일반적으로 상기의 방법은 사이즈가 큰 사출 성형제품을 제작하는 평판형 금형에 있어서 매니폴드에 시즈히터를 상ㆍ하면에 각각 2개 이상의 파트로 구획하여 설치하여야 함으로써 설치비가 증가하고 구조가 복잡해지며, 각 파트별로 별도의 온도 콘트롤러를 구비해야 하므로 소정의 온도로 정밀하게 제어하기가 어렵고, 각 파트의 온도차로 인해 수지에 균일한 열전달이 용이하지 않아 성형 제품에 웰드라인(weld line)이 형성되어 제품 품질이 저하되는 문제가 있다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 고안의 목적은, 핫 러너스템에서 매니폴드의 상부 및 하부에 각각 별도의 시즈히터를 설치하지 않고 하나의 시즈히터를 상부 및 하부에 걸쳐 일체로 설치함으로써 매니폴드의 상부 및 하부면에 열 전달을 균일하게 하여 매니폴도의 온도가 균일하게 유지될 뿐만 아니라, 온도 콘트롤이 용이하며, 특히 큰 사출 성형제품을 제작하는 평판형 금형의 매니폴드에서 하나의 시즈히터로 상ㆍ하면에 걸친 단일 파트로 구성함으로써 시즈히터의 설치비 절감 및 구조가 단순한 매니폴드용 일체형 시즈히터를 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 문제해결을 위하여 본 고안에 따른 매니폴드용 일체형 시즈히터는, 가열하고자 하는 위치에 소정의 크기로 상부와 하부에 트렌치가 형성된 매니폴드; 상기 상부와 하부의 트렌치 중간에 설치되는 수지유로; 상기 각 트렌치의 내부에 삽입ㆍ고정되어 설치되는 시즈히터; 상기 매니폴드의 상부와 하부에 설치된 시즈히터를 일체로 연결하는 연결부를 포함하여 구성되는 것을 구성적 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 매니폴드의 상부과 하부의 트렌치에 설치된 시즈히터는, 그 중간부가 상기 연결부에서 "⊂" 형태의 벤딩 가공으로 일체로 연결되거나 전기용접 등으로 연결되며, 상기 트렌치에는 열전도성 접착제가 삽입되며, 상기 매니폴드의 상부면 및 하부면에는 단열박판을 설치하거나 단열소재로 코팅하며, 상기 단열박판 또는 단열소재 코팅면 상부면에 금속판을 더 설치한다.

이상에서 설명한 것과 같은 특징을 갖는 본 고안에 따른 매니폴드용 일체형 시즈히터는, 하나의 시즈히터가 매니폴드의 상ㆍ하면에 걸쳐 단일한 파트로 구성되므로 매니폴드에 균일하게 열이 전달되며, 상ㆍ하면에 각각 설치되거나 2개 이상의 파트로 구획되어 설치되는 시즈히터에 비해 온도 컨트롤이 편리하고, 온도를 컨트롤하는 온도 컨트롤러를 하나로 단순화할 수 있어 제조비용이 감소되고, 하나의 시즈히터를 매니폴드에 설치하는 일체형이므로 매니폴드의 상부 및 하부면의 온도를 균일하게 할 수 있으며, 매니폴드의 표면을 단열박판 또는 단열소재로 코팅함으로써 열이 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있어 금형 작업시 소비되는 전력을 절감할 수 있어 운전비용 및 생산 생산비용을 절감할 수 있다.

도 1a 는 종래의 시즈히터가 구비된 매니폴드를 도시한 평면도이다.
도 1b 는 도 1a에 따른 시즈히터가 구비된 매니폴드의 단면도이다.
도 2는 본 고안에 따른 매니폴드용 일체형 시즈히터를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2에 따른 매니폴드를 도시한 단면도이다.
도 4는 도 3에 시즈히터가 삽입된 상태의 A'-A'를 도시한 단면도이다.
도 5의 a 및 b는 시즈히터가 매니폴드의 연결부에서 연결되는 상태를 도시한 시즈히터의 사시도 및 단면도이다.

도 2 내지 도 5를 참조하여 본 고안에 따른 매니폴드용 일체형 시즈히터의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 2 내지 도 5에 도시한 바와 같이 핫 러너시스템에서 사출기로 부터 공급되는 용융상태의 합성수지를 분배하는 매니폴드용 시즈히터에 있어서, 상기 매니폴드용 시즈히터는, 가열하고자 하는 위치에 소정의 크기로 상부와 하부에 트렌치(20)가 형성된 매니폴드(10)와, 상기 상부와 하부의 트렌치(20) 중간에 설치되는 수지유로(10c)와, 상기 각 트렌치(20)의 내부에 삽입ㆍ고정되어 설치되는 시즈히터(30)와, 상기 매니폴드(10)의 상부와 하부에 설치된 시즈히터(30)를 일체로 연결하는 연결부(80)를 포함하여 구성되는 것을 구성적 특징으로 한다. 상기 매니폴드(10)의 상부과 하부의 트렌치(20)에 설치된 시즈히터(30)는, 그 중간부가 상기 연결부(80)에서 "⊂" 형태의 벤딩 가공으로 일체로 연결된다.

바람직하게는, 상기 시즈히터(30)의 외부는 튜브(30a) 형태의 가요성 금속으로 구성되며, 그 내부에는 절연성의 충진물(30c)이 충전되고, 내부 중앙을 관통하는 전열선(30b)이 구비된다. 본 고안에서는 시즈히터(30)의 단면(斷面) 형태를 원형으로 도시하였으나, 사각형 및 다각형 등의 여러형태로 구성할 수 있고, 상기 연결부(80)는 매니폴드(10)의 측면에 수직홈으로 형성된다.

상기 매니폴드(10)는 소정의 두께를 갖는 직사각형의 판(板)형 금속재로서, 상부와 하부 트렌치 중간에는 수지 주입부(10a)에서 주입된 수지가 이동하는 수지유로(10c)가 일정한 패턴으로 형성되어 있으며, 그 주변으로는 상기 수지의 경화를 방지하기 위해 상기 매니폴드(10) 내부를 가열하는 시즈히터(30)가 설치는데, 상기의 매니폴드(10)는 전도성이 우수한, 예컨대 구리와 같은 금속재질로 성형된다.

도 4에 도시한 바와 같이 상기 시즈히터(30)는 매니폴드의 상부 및 하부면에 소정의 위치에 일정 깊이로 형성되어 있는 트렌치(20)에 삽입ㆍ고정되어 설치되는데, 상기 트렌치(20)의 단면은 사각형, 다각형 또는 원형 형상인 것이 바람직하다.

상기 시즈히터(30)(sheath heater)는, 일반적으로 외부가 원형의 단면을 가지는 튜브(30a) 형태의 금속재질로 이루어지는데, 사각형 내지 다각형의 형상으로 형성될 수 있다. 또한 시즈히터(30)는 금속재질의 튜브(30a)에 전열선(30b)을 코일형상으로 내장하고, 상기 튜브(30a)와 전열선(30b) 사이의 내부공간에는 열전도율이 우수하고, 절연성인 산화마그네슘(MgO)과 같은 금속 충진물(30c)을 압축, 충전함으로써, 외부의 물리적 충격에도 견고하며, 열에너지의 열효율성을 높일수 있다. 상기 충진물(30c)은 분말상태의 것을 주로 사용한다.

상기 시즈히터(30)의 외부를 구성하는 튜브(30a)는, 상기 트렌치(20)에 끼워서 삽입할 수 있을 정도의 가요성이 있는 재질의 금속, 예컨대 구리 및 알미늄과 같은 재질의 금속으로 성형하는 것이 바람직하고, 형태 또한 트렌치(20)의 단면과 대응하는 단면의 형태로 성형하는 것이 트렌치(20)에 삽입시에 가능한 내부 공간이 발생하지 않고 밀착되어 삽입된다.

상기 트렌치(20)에는 열전도성 접착제(70)가 삽입되는데, 상기 열전도성 접착제(70)는, 트렌치(20)에 시즈히터(30)를 끼워서 삽입시에 발생할 수 있는 공간에 충전하는 것으로 고온의 열전도성 접착제(70), 예컨대 Al₂O₃(산화 알미늄)성분의 접착제를 충전하는 것이 바람직하다. 상기와 같이 열전도성이 우수한 접착제(70)를 사용하여 내부공간을 충전함으로써 시즈히터(30)에서 발생하는 열이 손실없이 매니폴드(10)로 전달되어 수지유로(10c)로 이동하는 수지가 안정적인 용융상태를 유지하게 된다.

또한 상기 매니폴드(10)의 상부면 및 하부면에는 단열박판(50)을 설치하거나, 세라믹 등의 단열소재(60)로 코팅하여 단열효과를 극대화 시킴으로써, 매니폴드(10)를 통해서 외부로 유출되는 열손실을 최소화되기 때문에 매니폴드(10)가 균일한 온도를 유지하는데 더 적은 전력으로도 가능하게 되어 사출 금형 작업시에 운전비용을 절감하여 제품의 생산비용도 절감되는 효과를 볼 수 있다. 상기 단열박판(50) 또는 단열소재(60)는 매니폴드(10)의 상부 및 하부면 뿐만 아니라 겉면 전체에 걸쳐서 설치 및 코팅할 수 있으며, 상기 단열박판(50) 또는 단열소재(60) 코팅이 외부의 물리적 충격으로부터 파손되는 것을 방지하기 위해 상기 단열박판(50) 또는 단열소재(60) 코팅의 상부면에 금속판(40)을 더 설치한다.

상기 매니폴드(10)에 시즈히터(30)를 설치시에는 먼저 매니폴드(10)의 상부ㆍ하부면에 시즈히터(30)가 삽입될 수 있도록 트렌치(20)를 형성시킨 후에 상기 트렌치(20)에 시즈히터(30)를 끼워서 삽입한다. 이때 시즈히터(30)를 상부면에 먼저 삽입하고, 매니폴드(10)의 측면에 형성된 수직의 홈으로 이루어진 연결부(80)에서 상기 시즈히터(10)를 "⊂" 형태로 벤딩(30d) 가공하여 삽입하며, 잔여 시즈히터(30)는 하부면에 형성된 트렌치(20)에 삽입하면 트렌치(20)에 시즈히터(30)가 완전하게 삽입된다. 상기와 같은 방식은 하나의 시즈히터(30)를 트렌치(20)에 끼워서 삽입하므로 미리 상기 상부 및 하부면 형성된 트렌치(20)의 길이와 대응하는 길이의 시즈히터(30)를 준비하여 삽입 작업을 하도록 한다.

다른 방법으로는 상부면과 하부면에 각각의 시즈히터(30)를 끼워서 삽입한 후에 상기 연결부(80)에서 각 시즈히터(30)의 단부를 벤딩후 전기용접(30e) 등의 방법으로 연결하여 시즈히터(30)를 트렌치(20)에 삽입한다. 상기 연결부(80)에도 열전도성 접착제(70)로 충전하고, 그 상부에는 금속박판(50)이나 단열 소재(60)로 마감작업을 한다.

본 고안에 따른 시즈히터(30)는 상기의 방법으로 트렌치(20)에 삽입함으로써, 매니폴드(10)의 상부 및 하부면에 분리되어 설치되지 않고 상부 및 하부면에 걸쳐서 일체로 연결되어 단일 파트로 구성되며, 또한 사이즈가 큰 사출 성형제품을 제작하는 평판형 금형에 있어서도 매니폴드(10)에 시즈히터(30)를 2개 이상이 설치하여 각각의 파트로 구획되지 않고도 트렌치(20)를 다양한 형태로 길게 형성하여 하나의 시즈히터(30) 만으로 매니폴드(10)의 상부 및 하부면에 걸친 일체형의 단일 파트로 구성할 수 있다.

이상의 설명은 본 고안의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과하며,본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 본 고안의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 고안에 게시된 실시예들은 본 고안의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이런 실시예에 의하여 본 고안의 기술 사상 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 고안의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 고안의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10.매니폴드(manifold) 10a.주입부
10b.배출부 10c.수지유로
20.트렌치(trench)
30.시즈히터 30a.튜브
30b.절연선 30c.충진물
30d.벤딩 30e.전기용접
40.금속판 50.단열박판
60.단열소재 코팅 70.접착제
80.연결부

Claims (5)

1. 핫 러너시스템에서 사출기로부터 공급되는 용융상태의 합성수지를 분배하는 매니폴드용 시즈히터에 있어서,
   가열하고자 하는 위치에 소정의 크기로 상부와 하부에 트렌치가 형성된 매니폴드;
   상기 매니폴드 내부에 형성되며, 상부와 하부의 트렌치 중간에 설치되는 수지유로;
   상기 수지유로 내의 수지가 경화되는 것을 방지하기 위해, 상기 각 트렌치의 내부에 삽입ㆍ고정 설치되어 매니폴드 내부를 가열하는 시즈히터;
   상기 매니폴드의 상부와 하부에 설치되는 시즈히터를 일체로 연결하기 위해, 상기 매니폴드의 상부와 하부에 형성된 트렌치가 서로 연통하게끔 상기 매니폴드의 측면에 홈 형태로 형성된 연결부;
   를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 매니폴드용 일체형 시즈히터.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 시즈히터의 외부는 튜브형태의 가요성 금속으로 구성되며, 그 내부에는 절연성 물질이 충전되고, 내부 중앙을 관통하는 전열선이 구비되는 것을 특징으로 하는 매니폴드용 일체형 시즈히터.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 시즈히터는 매니폴드의 상부 및 하부 면에 걸쳐서 일체로 연결되어 단일 파트로 구성되는 것을 특징으로 하는 매니폴드용 일체형 시즈히터.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 상부면 및 하부면의 시즈히터는 연결부에서 전기용접으로 연결되는 것을 특징으로 하는 매니폴드용 일체형 시즈히터.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 트렌치에는 열전도성 접착제가 삽입되며, 상기 매니폴드의 상부면 및 하부면에는 단열박판을 설치하거나 단열소재로 코팅하며, 상기 단열박판 또는 단열소재 코팅면 상부면에 금속판을 더 설치한 것을 특징으로 하는 매니폴드용 일체형 시즈히터.
   

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