KR20060130291A - 가열식 사출 성형 방법 및 성형 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사출 성형의 전/후 시점에서 고온, 고압의 공기를 금형의 캐비티 내부와 사출품과 금형 사이의 공간으로 각각 분사함으로써, 캐비티내 이물질의 제거와 사출품의 품질과 열안정성을 향상시킬 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 소정 형상의 금형 내부에 컴파운드를 용융된 상태에서 분사하여 성형품을 생산하는 사출 성형장치에 있어서, 상기 금형의 내부에 고온, 고압의 공기를 분사하도록 설치된 공기 분사부와, 상기 공기 분사부에 고온, 고압의 공기를 제공하는 공기 히터 및, 상기 공기 분사부의 작동 시점을 제어하는 제어장치를 부가하여 구성된 것을 특징으로 한다.

사출, 성형, 공기, 분사, 성형성 개선

Description

가열식 사출 성형 방법 및 성형 장치{method for heating injection molding and molding apparatus thereof}

도 1은 본 발명에 따른 가열식 사출 성형을 위한 장치를 도시한 도면.

도 2는 본 발명에 따른 가열식 사출 성형의 공정을 나타내는 도면.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1-금형 3-사출부

5-공기 분사부 7-공기 히터

9-제어장치

본 발명은 사출 성형 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용융된 수지의 사출 전/후 시점에 금형의 내부와 사출품과 금형 사이의 캐비티내로 각각 고온, 고압의 공기를 분사시켜 사출품에 대한 외관 품질을 향상시킬 수 있도록 하는 가열식 사출 성형 방법에 관한 것이다.

일반적으로 사출 성형이란 열가소성 수지 재료에 열을 가해 이를 용융시킨 다음 이를 일정한 형상으로 제작된 금형 내부로 압출시켜 소정의 형상으로 형성된 제품을 성형하는 것을 의미한다.

이와 같은 사출 성형의 과정을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다. 즉, 호퍼 등에서 성형하고자 하는 원재료에 해당하는 열가소성 수지 재료가 공급되면, 가열 장치 등을 통해 이를 가열하여 용융시키게 된다.

이어 열가소성 수지 재료가 용융되면 플런져를 동작시키고, 상기 플런져의 동작에 따라 용융된 상태인 열가소성 수지 재료가 게이트와 러너를 통해 금형의 내부로 밀려 들어가 상/하의 금형 사이의 파팅라인에 의해 형성된 캐비티내에 충전된다.

이후, 금형내에 충전된 수지 재료가 냉각하여 고형화된 상태가 되면, 금형을 개방시켜 완성된 제품을 취출하게 된다.

이러한 방식을 통해 이루어지는 사출 성형에는 여러 가지 복합적인 관련설비를 필요로 하지만, 그 중에서도 특히 사출 성형기, 금형, 사용 원료가 구비되어야 한다. 이 세가지 요소의 특성들이 조화를 이루었을 때 사출 성형이 가능하게 되며, 목적에 부합하는 제품을 생산할 수 있게 된다.

또한, 사출 성형에 있어 용융된 수지 재료에 대한 용융 온도와, 사출 압력, 속도 및 사출량 등이 선행되어야 원하는 성형품의 제작에 맞는 조건을 충족하게 되고, 사출후에도 금형의 각 부위에 대한 균일한 냉각 등이 요구되어진다.

그런데, 종래 사출 성형은 대개 다량의 제품을 단시간내에 생산하기 위해 상기와 같은 일련의 공정이 짧은 시간내에 수행될 수 있도록 사이클 타임을 지나치게 작게 설정하는 바, 특히 사출후 금형의 급속한 냉각을 통해 용융된 수지 재료의 급속한 고형화를 촉진하고 있는 실정이다.

이 결과, 종래 사출 성형에 의해 제작되는 제품에는 다양한 종류의 불량 문제가 발생하게 되는 바, 그에 따른 개략적인 종류는 다음과 같다.

즉, 금형내에 사출되는 용융된 수지재의 충전 부족에 의한 쇼트 숏과, 금형의 성형품 주입부 이외의 부위로 용융된 수지재가 유출되어 고형화되는 플래시, 성형품의 표면에서 함몰된 형상으로 발생되는 싱크 마크, 성형품의 표면에 게이트를 중심으로 동심원상으로 광택 또는 표면이 거칠어지는 플로우 마크 등이 있다.

그 중에서 싱크 마크는 사출후 수지재의 냉각시 금형내에서 국부적으로 균일하지 않게 냉각이 발생됨에 따라, 체적의 감소와 압력의 저하에 의해 동반되는 체적의 증가 균형이 깨지는 것이 원인인 바, 성형 수축이 표면에서 수반되는 싱크 마크가 되고, 내부에 존재하면 공동이 되는 것이다.

또한, 성형품의 표면에서 수반되는 광택 불량은 사출 성형시 금형면에서 용융된 수지 재료가 충분하게 압착되지 못하거나, 노즐로부터 배출된 가스중 일부가 금형의 표면에 응축해서 플라스틱 층과 금형면의 직접적인 접착을 방해하는 것이 원인으로 알려 지고 있다.

즉, 종래 수지재의 사출 성형시에는 성형후 취출된 완성 제품의 표면에서 싱크 마크와 광택도의 저하 등과 같은 다양한 형태의 외관 불량과, 수축후 변형으로 인한 치수의 안정성 저하와 같은 여러 가지의 문제가 발생하고 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 사출 성형의 전/후 시점에서 고온, 고압의 공기를 금형의 캐비티 내부와 사출품과 금형 사이의 공간으로 각각 분사함으로써, 캐비티내 이물질의 제거와 열안정성을 향상에 따른 사출품의 성형성을 개선시킬 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 소정 형상의 금형 내부에 컴파운드를 용융된 상태에서 분사하여 성형품을 생산하는 사출 성형장치에 있어서, 상기 금형의 내부에 고온, 고압의 공기를 분사하도록 설치된 공기 분사부와, 상기 공기 분사부에 고온, 고압의 공기를 제공하는 공기 히터 및, 상기 공기 분사부의 작동 시점을 제어하는 제어장치를 부가하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 소정 형상의 사출품을 성형하도록 형성된 금형의 내부에 고온, 고압의 공기를 분사하여 상기 금형을 예열하는 단계와;

상기 가열된 금형을 닫은 다음 내부에 수지재의 용융물을 분사하는 단계;

상기 금형내에 분사된 용융물을 냉각시켜 사출물을 성형하는 단계;

상기 사출물의 완전 고형화 이전에 상기 사출물의 표면에 고온, 고압의 공기를 분사하는 단계;

상기 사출물이 완전하게 고형화된 다음, 성형된 사출품을 취출하기 위해 상기 금형을 개방시키는 단계 및;

상기 금형으로부터 상기 성형된 사출품을 취출하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이, 소정 형상의 사출품을 성형하도록 소정의 수량으로 분할되어 형성된 금형(1)과, 상기 분할된 금형(1)의 내부에 용융된 상태의 수지 재료를 분사하는 사출부(3), 상기 금형(1)의 내부에 사출 성형의 전/후 시점에서 대략 150℃ 이상의 고온, 고압의 공기를 사출 성형의 전/후 시점에 금형 및 제품의 표면에 각각 분사하는 다수의 공기 분사부(5), 상기 다수의 공기 분사부(5)에 고온, 고압의 공기를 제공하는 공기 히터(7) 및, 상기 다수의 공기 분사부(5)에 대한 작동을 각각 제어하는 제어장치(9)를 포함하여 구성된다.

이 경우, 상기 금형(1)은 닫힘과 열림이 각각 도시되어 있지 않은 기계 설비에 의해 조절되고, 상기 사출부(3)는 열가소성 수지 재료와 안료, 안정제, 가소제 및, 충전제 등이 적정의 비율로 혼합된 칩형태의 컴파운드를 저장하는 호퍼와, 상기 호퍼내에 저장된 컴파운드를 용융시키는 가열기 및, 상기 가열기에서 용융된 컴파운드 용융물을 상기 금형(1)의 내부로 가압하여 분사하는 플런져(이상 도시안됨)를 갖추고 있다.

그리고, 상기 공기 분사부(5)는 상기 금형(1)의 내부와, 상기 금형(1)을 구성하는 상형(1a)과 하형(1b) 사이의 매칭면에 해당하는 파팅 라인부에서 각각 고온, 고압의 공기를 분사하도록 다수로 설치된다.

즉, 상기 공기 분사부(5)는 특히 상기 하형(1b)과, 상기 파팅 라인부에 각각 설치되어, 사출의 전/후 시점에서 각각 고온, 고압의 공기를 분사시키도록 구성된 개폐식 분사기구로 이루어진다.

이를 위해, 상기 공기 분사부(5)는 상기 금형(1)의 내부 캐비티를 향해 설치된 노즐(5a)과, 상기 노즐(5a)의 개폐를 조절하는 플런져(5b), 상기 플런져(5b)를 구동하는 솔레노이드(5c) 및, 상기 공기 히터(7)와 연결되어 고온, 고압의 공기를 상기 노즐(5a)에 제공하는 공급 관로(5d)로 이루어진다.

또한, 상기 공기 분사부(5)는 상기 노즐(5a)의 입구를 사출 성형의 시점 즉, 사출과 냉각의 시점에서 각각 차단하는 차폐부재(5e)를 부가적으로 구비하고 있는 바, 상기 차폐부재(5e)는 상기 노즐(5a)의 입구에 선회축(5f)을 중심으로 탄력적인 선회를 가능하도록 설치되어, 상기 노즐(5a)을 통한 고온, 고압의 공기 분사가 이루어지는 경우에 한해 선회하여 상기 노즐(5a)의 입구를 개방시키도록 한다. 즉, 상기 선회축(5f)에는 토션 스프링(도시안됨)이 설치되어 상기 차폐부재(5e)의 탄력적인 회동을 가능하게 한다.

한편, 상기 공기 분사부(5)는 상기 제어장치(9)의 제어에 따라 작동이 이루어지는 바, 이를 위해 상기 제어장치(9)는 상기 공기 분사부(5)의 구성요소 중 하나인 상기 솔레노이드(5c)와 전기적으로 연결되어 있어, 상기 솔레노이드(5c)는 상기 제어장치(9)의 제어에 의해 자화되어 상기 플런져(5b)의 이동을 도모하고, 이를 통해 상기 노즐(5a)의 개폐가 조절되는 것이다.

이하, 본 발명에 따른 가열식 사출 성형 장치에 의한 사출 성형의 전 공정을 도 2를 참조로 하여 상세히 설명한다.

먼저, 사출 성형의 이전 시점, 즉 상기 금형(1)을 구성하는 상형(1a)과 하형(1b)이 개방된 상태에서 상기 공기 분사부(5)를 통해 상기 금형(1)의 캐비티내로 고온, 고압의 공기를 분사한다.(S10)

이때, 상기 금형(1)의 캐비티내로 분사된 고온, 고압의 공기는 상기 금형(1)의 내부에 잔존하고 있는 이물질의 제거는 물론, 상기 금형(1)의 표면을 적정의 수준으로 가열하여 최적의 사출 성형을 위한 환경을 조성하게 된다.

이어, 상기 금형(1)이 닫히고, 상기 사출부(3)를 통해 금형(1)의 내부로 용융된 수지재의 사출이 개시된다. 용융된 상태로 사출된 수지재는 상기 금형(1)의 표면으로 면착되어 시간의 경과에 따라 소정 형상의 사출품(P)으로 고형화 되어진다.(S12, S14)

이후 사출품(P)의 고형화가 대략 80% 정도의 수준으로 진행되면, 상기 금형(1)은 약간 개방되고, 상기 공기 분사부(5)를 통해 고온, 고압의 공기가 분사되어진다.(S16)

이 경우, 상기 금형(1)의 개방 정도는 상기 공기 분사부(5)를 통해 상기 금형(1)의 내부로 고온, 고압의 공기가 분사될 수 있을 정도의 공간이면 충분하다.

이때, 상기 공기 분사부(5)를 통해 분사된 고온, 고압의 공기는 사출품(P)의 표면은 물론, 상기 하형(1b)과 사출품(P) 사이의 캐비티로도 공급되어 사출품의 급속한 냉각을 지연시키게 된다.

이후, 상기 사출품(P)의 냉각이 완료되면, 상기 금형(1)은 완전하게 개방되고, 개방이 완료되면, 완전하게 고형화된 사출품(P)을 취출하면 된다.(S18, S20)

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 가열식 사출 성형에 의하면, 대략 150℃ 이상의 고온, 고압의 공기를 사출 성형의 전/후 시점에서 금형의 캐비티 내부와 사출품과 금형 사이의 공간으로 각각 분사함으로써, 캐비티내 이물질의 제거와 열안정성의 향상에 따른 성형성 및 사출품의 품질을 개선시킬 수 있게 된다.

특히, 사출 성형 이후에 냉각에 의해 고형화의 단계로 진행중인 사출품의 표면에 분사되는 고온, 고압의 공기는 사출품의 고형화 진행 속도를 최대한 늦춰 줄 수 있기 때문에 제품의 표면 조도와 광택도를 향상시킬 수 있게 되고, 싱크 마크와 백화 등과 같은 불량의 요인을 최대한 배제시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 사출 성형에 있어, 금형의 가열을 위해 금형에 직접적으로 전열을 위한 코어의 가공을 불필요한 구성이므로, 가열식 사출 성형 장치의 구성에 있어 경제적인 이점이 있게 된다.

Claims (5)

1. 소정 형상의 금형 내부에 컴파운드를 용융된 상태에서 분사하여 성형품을 생산하는 사출 성형장치에 있어서,

   상기 금형의 내부에 고온, 고압의 공기를 분사하도록 설치된 공기 분사부와, 상기 공기 분사부에 고온, 고압의 공기를 제공하는 공기 히터 및, 상기 공기 분사부의 작동 시점을 제어하는 제어장치를 부가하여 구성된 것을 특징으로 하는 가열식 사출 성형 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 공기 분사부는 상기 금형중 하형과, 상기 금형의 상형과 하형 사이의 파팅 라인부에 각각 다수로 설치되어, 사출의 전/후의 시점에서 상기 금형이 형성하는 캐비티의 내부와 사출품과 상기 하형 사이로 각각 고온, 고압의 공기를 각각 분사하도록 구성된 개폐식 분사기구인 것을 특징으로 하는 가열식 사출 성형 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 공기 분사부는 상기 금형의 내부 캐비티를 향해 설치된 노즐과, 상기 노즐의 개폐를 조절하는 플런져, 상기 플런져를 구동하는 솔레노이드 및, 상기 공기 히터와 연결되어 고온, 고압의 공기를 상기 노즐에 제공하는 공급 관로로 이루어진 것을 특징으로 하는 가열식 사출 성형 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 노즐에는 사출과 냉각의 시점에서 입구를 폐쇄하도록 선회축을 매개로 탄력적인 선회가 가능하게 설치된 차폐부재가 구비된 것을 특징으로 하는 가열식 사출 성형 장치.
5. 소정 형상의 사출품을 성형하도록 형성된 금형의 내부에 고온, 고압의 공기를 분사하여 상기 금형을 예열하는 단계와;

   상기 가열된 금형을 닫은 다음 내부에 수지재의 용융물을 분사하는 단계;

   상기 금형내에 분사된 용융물을 냉각시켜 사출물을 성형하는 단계;

   상기 사출물의 완전 고형화 이전에 상기 사출물의 표면에 고온, 고압의 공기를 분사하는 단계;

   상기 사출물이 완전하게 고형화된 다음, 성형된 사출품을 취출하기 위해 상기 금형을 개방시키는 단계 및;

   상기 금형으로부터 상기 성형된 사출품을 취출하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 가열식 사출 성형 방법.

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