KR20060103973A - 열전소자와 히트파이프를 이용한 금형사출의 냉각시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금형을 이용하는 사출성형을 하는 과정에서 성형물의 형상을 고정시키는 냉각과정을 단축시키기 위한 것이다. 종래의 사출냉각방법에는 수냉식,공냉식, 히트파이프 삽입방식이 있었으나, 본 발명은 금형에서 발생하는 열을 열충격이 없이 열적평행 및 열교환으로 신속하게 냉각이 될 수 있도록 금형에 열전달물질이 부착된 히트파이프와 상기 히트파이프 방열부에 장착된 열전도체와 상기 열전도체의 반반한 측면에 냉각용 열전소자를 부착하여 냉각 효율을 높혀 금형을 이용하는 사출과정에서 냉각사이클을 효율적으로 줄이면서도 사출물에 변형에 오지 않도록 구성된것을 특징으로 한다.

히트파이프, 사출성형, 냉각시스템, 사출냉각, 열평형

Description

열전소자와 히트파이프를 이용한 금형사출의 냉각시스템{A hyper cooling of mold system with heatpipe and thermoelectric element}

도 1 은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타내는 사시도.

도 2 는 도 1 을 A-A'을 단면을 보여주는 단면도.

도 3 은 도 1의 분해 조립도.

도 4 는 본 발명의 효율을 높히기 위한 열전달물질이 부착된 히트파이프를 나타내는 단면도.

* 도면의 주요한 부분에 대한 설명

101 : 히트파이프 102 : 열전도체

103 : 냉각용 열전소자 104 : 온도센서

105 : 고정나사 106 : 전선

107 : 컨트롤러 120 : 열전달물질

200 : 사출용금형

본 발명은 금형을 이용하는 사출성형을 하는 과정에서 성형물의 형상을 고정 시키는 냉각과정을 단축시키기 위한 것이다. 일반적으로 금형에서 사출물을 성형하기 위해서 150~250℃정도의 고온으로 올려서 합성수지류를 충진하여 고온 성형한 후 금형으로부터 꺼낼 때 금형온도를 50℃이하로 낮추어야 좋은 품질의 성형물을 만들 수 있다. 이때 금형온도를 낮추는 방법이 여러가지가 있다. 그중 대표적인 방법으로서는 공냉식과 수냉식이 있는데 실질적으로 수냉식이 더 효율적이다.

금형성형에 있어서 냉각사이클 타임을 줄이는 것은 생산성을 높히는데 있어서 가장 중요한 문제로 대두되고 있다. 냉각사이클을 줄이기 위해서는 열적이동 및 평형을 신속하게 달성 시키는 기술적인 방법이 필요하다. 기존의 냉각방식에서 급냉을 하는 경우 사출 성형물이 변형이 오는 등 품질 문제가 발생할 수 있다.

또한 종래에도 히트파이프를 금형에 삽입하는 기술이 있었으나, 금형내부와 히트파이프 사이의 공극으로 인하여 열전도가 잘 안되는 특성이 있었다.

따라서 본 발명은 금형을 이용하는 사출과정에서 냉각사이클을 효율적으로 줄이면서도 사출물에 변형에 오지 않도록 열적응답성이 좋은 히트파이프와 상기 히트파이프에 부착된 열전도체, 상기 열전도체에 부착된 열전소자를 이용하여 효율적으로 냉각하고자 한다.

또한 히트파이프와 금형사이간의 공극을 줄여서 열효율을 높히는데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예를 나타내기 위해서는 도1 내지 도3을 참조한다.

최근의 히트 파이프 기술은 중력에 상관없이 어떤 방향에서도 열을 전달하는 특성을 지닌 고품질의 히트파이프(101)가 개발되고 있으며 열교환을 위해 상기의 히트파이프(101)를 사용하는것이 바람직하다. 일반적으로 열은 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르는 특성이 있으므로 사출용금형(200)에서 발생하는 고온을 히트파이프(101)에 의해서 사출용금형(200)외부로 전달한다.

도 1에 도시된바와 같이 사출용금형(200)내부에 냉각처리가 요구되는 부분에 히트파이프(101)를 삽입하되, 만약 상기의 삽입 과정에서 상기 히트파이프(101)와 삽입부분의 사이에 공극이 생긴다면 면접촉이 적어져서 열의 신속한 이동에 매우 불리하므로, 상기 히트파이프(101)와 삽입부분의 공극을 채우기 위하여 도4에 도시된 바와 같이 상기 히트파이프외부에는 열전달물질이 부착되었다. 이때 열전물질은 열전달그리스나 방열을 목적으로 제작된 특수 고무성분의 소재가 바람직하다.

상기의 히트파이프(101)가 금형에 삽입된 일측면이 히트파이프(101)에 열을 주는 수열부분이라면, 삽입되지 않는 다른 일측면은 방열부분이라고 할 수 있다. 상기 사출용금형(200)부분에서 발생하는 열이 신속하게 히트파이프(101)의 방열부로 이동하되, 방열부에서는 이를 차게 냉각시킴으로써, 히트파이프 내부작동유체의 기화 및 액화의 순환과정을 신속하게 할 수 있다. 이때 상기 히트파이프(101)의 방열부분의 냉각을 원활하게 하기 위하여 방열부에 열전도체(102)를 부착한다.

이때의 열전도체(102)는 금속이나 열전도가 매우 좋은 플라스틱도 바람직하며, 상기의 열전도체(102)의 일측면 또는 이측면을 반반하게하여 냉각용열전소자 (102)의 냉각부와 부착이 용이하도록한다. 또한 히트파이프(101)와 열전도체(102)사이의 공극을 없애기 위하여 상기에 기술한바와 같이 열전달물질(120)을 부착하고 고정나사(105)로 부착하는 것이 바람직하다.

냉각용열전소자(103)는 열전재료만을 이용하여 직류전원 공급만으로 신속한 냉각이 되는 소재이다. 상기의 열전도체(102)의 반반한 면에 부착된 냉각용열전소자(103)가 냉각이 원활하게 될 수 있도록 밀착접착한다. 또한 상기의 냉각용열전소자(103)가 전원을 공급하는 컨트롤러에 연결이 되는 경우 극성이 바뀌지 않도록 냉각용열전소자(103)의 전원부분을 도면에는 도시가 되않았으나 스테레오잭타입이나 암수의 구별이 있는 하우징으로 처리함이 바람직하다.

상기의 열전도체(102)의 표면에 부착된 온도센서(104)에 의해서 컨트롤러(107)는 현재의 냉각상태가 표시되며 냉각온도를 조절하여 사출시간인 라이프타임을 조정할 수 있다.

이와같은 구성으로 인한 본 발명의 효과는 다음과 같다. 일반적으로 사출의 냉각을 위해서는 수냉식장비가 필요하며, 칠러 및 냉각수의 정수기능을 가진 기계들이 사출공장의 면적을 넓게 차지하고 있다. 본 발명을 이용하면 냉각을 공간이 적어져서, 공간을 효율적으로 사용할 수 있다. 또한 외부온도에 의한 급냉이 아니고, 사출금형의 열을 이동시켜 열평형을 이루는 방식이기 때문에 열충격에 의한 사출물의 변형등이 오지 않는다. 사출에서는 단 몇초만 줄여도 생산성이 매우 높아지기 때문에 본 발명을 이용하는 경우 생산성이 매우 높아지는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 사출금형의 냉각을 향상시키는 방법에 있어서, 금형내부에 열전달물질이 부착된 히트파이프의 일측면을 삽입하는 것을 특징으로 한 열전소자와 히트파이프를 이용한 금형사출의 냉각시스템.
2. 제 1항에서 히트파이프의 타측면에 열전도체를 장착하고, 상기 열전도체의 반반한 측면에 냉각용열전소자를 부착한 것을 특징으로 한 열전소자와 히트파이프를 이용한 금형사출의 냉각시스템.
3. 제 1항에서 열전달 물질은 열전도그리스인것.
4. 제 1항에서 열전달 물질은 열전도고무인것.
5. 상기 2항에서 냉각용열전소자의 전원연결부분을 스테레오잭타입으로 직류전원의 극성을 분리하여 전원장치에 삽입 및 탈착이 용이하게 구성된것을 특징으로 한 열전소자와 히트파이프를 이용한 금형사출의 냉각시스템.
6. 상기 2항 및 5항에서 히트파이프 방열부에 부착된 열전도체 외부에 온도센서를 부착하여 상기 온도센서와 전원장치에서 전원제어로 냉각속도조절이 가능한 것 을 특징으로 한 특징으로 한 열전소자와 히트파이프를 이용한 금형사출의 냉각시스템.

Images