KR20070078487A - 금형 급속가열 및 급속냉각 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플라스틱 재질의 제품을 사출성형할 금형을 급속가열하고 급속냉각하기 위한 장치(100)를 제공하여 웰드라인의 생성을 방지하면서 성형 사이클을 단축시켜 제품의 생산성과 품질향상에 기여할 수 있도록 하는 급속가열 및 급속냉각 장치(100)를 구성함에 있어서;

상기 급속가열 및 급속냉각 장치(100)는 성형하고자 하는 제품과 같은 형상의 성형공간(101)을 형성한 금형(102)을 구성하는 금형바디(103)에 급속가열수단(104)와 급속냉각수단(105)을 일체로 구비하고; 상기 급속가열수단(104)은 금형바디(103)의 일 측면에 성형공간(101)의 저면을 경유하도록 형성하는 다수개의 가열홀(106)과; 상기 가열홀(106)에 전원을 인가받아 고열을 발생하도록 내장하는 가열수단(107)을 포함하고; 상기 급속냉각수단(105)은 금형바디(103)에 형성되는 가열홀(106) 사이 사이에 형성하는 다수개의 냉각홀(108)과; 상기 냉각홀(108)에는 냉각수가 순환할 수 있도록 연결하는 냉각라인(109)을 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.

금형, 급속가열, 급속냉각

Description

금형 급속가열 및 급속냉각 장치{Quick heating and quick cooling device for mold}

도 1은 본 발명의 기술이 적용된 금형 급속가열 및 급속냉각 장치를 도시한 간략적인 구성도.

도 2는 본 발명의 기술이 적용된 금형 급속가열 및 급속냉각 장치를 도시한 1 실시예의 사시도.

도 3은 본 발명의 기술이 적용된 금형 급속가열 및 급속냉각 장치를 도시한 A - A선을 따라서 취한 단면도.

도 4는 본 발명인 금형 급속가열 및 급속냉각 장치에 의하여 급속가열 및 급속냉각 상태를 도시한 그래프도.

도 5는 본 발명의 기술이 적용된 금형 급속가열 및 급속냉각 장치의 2 실시예를 도시한 단면 구성도.

도 6은 본 발명의 기술이 적용된 금형 급속가열 및 급속냉각 장치의 3 실시예를 도시한 단면 구성도.

도 7은 본 발명의 기술이 적용된 금형 급속가열 및 급속냉각 장치의 4 실시예를 도시한 단면 구성도.

도 8은 본 발명의 기술이 적용된 금형 급속가열 및 급속냉각 장치의 5 실시 예를 도시한 단면 구성도.

*도면의 주요 부분에 사용된 부호의 설명*

100; 급속가열 및 급속냉각 장치

101; 성형공간

103; 금형바디

104; 급속가열수단

105; 급속냉각수단

106; 가열홀

107; 가열수단

108; 냉각홀

109; 냉각라인

본 발명은 금형 급속가열 및 급속냉각 장치에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 플라스틱 재질의 제품을 성형할 때 성형 된 제품에 웰드라인이 발생하지 않도록 하기 위한 급속가열 및 급속냉각 장치의 제공에 관한 것이다.

플라스틱 재질의 제품을 이용하여 다양한 종류의 제품이나 기타 부품을 성형하게 되는 데, 성형과정에서 동일한 제품임에도 불구하고 색상차이가 선명하게 나타나거나 미세한 선이 형성되는 것과 같은 웰드라인이 발생하게 된다.

상기 웰드라인의 발생원인은 금형 내부에 주입되는 수지의 흐름이 부족하여 접합부위가 선명하게 됨으로서 외관상 좋지않은 것은 물론 성형완료된 제품의 강도가 저하되는 원인이 된다.

상기와 같은 웰드라인이 생성되지 않도록 하거나 웰드라인이 아주 미약하도록 하기 위해서는 수지를 고온 고압상태에서 웰드라인까지 용이하게 흐를 수 있도록 하면서, 고온 고압상태의 금형을 급속하게 냉각시켜 주면 된다.

상기와 같이 금형을 급속가열하고 급속냉각시켜주기 위한 방안들이 개발되어 사용되고 있는 실정이며, 이러한 방안 중 대표적인 것을 살펴보면 다음과 같다.

첫 번째는 금형을 구성하는 상,하부 금형을 개방한 상태에서 금형의 외부에서 프로판가스를 점화시켜 금형표면을 가열하여 금형의 온도를 급속하게 상승시킨후, 금형을 결합한 후 수지를 주입시켜 성형한다.

그리고, 금형의 냉각은 금형의 외부에 냉각회로를 설치하여 신속하게 냉각시키도록 구성하고 있으나, 짧은 사이클을 필요로 하는 사출성형의 특성상 프로판가스와 금형을 연계하여 제어하기 위한 별도의 콘트롤러와 더불어 프로판가스를 제어하기 위한 부수적인 수단을 필요로 하는 단점을 가진다.

두 번째는 금형을 냉각을 위하여 사용되는 냉각회로를 이용하여 금형의 가열과 냉각을 동시에 수행하도록 하는 구조이다.

이 경우에는 급속가열시에는 고온 고압상태의 온수 또는 증기를 순환시켜 금형을 가열하고, 냉각시에는 냉각수를 순환시켜 신속하게 냉각시키도록 하는 시스템이다.

상기와 같은 시스템에서는 하나의 라인을 이용하여 온수와 냉수를 함께 순환시켜야 하기 때문에 제어를 위한 별도의 시스템을 필요로 하는 것은 물론 고온 고압상태의 온수 또는 증기를 생산 공급 및 순환시키기 위한 많은 부대설비를 필요로 함으로서 효과에 비하여 설치비용 등이 과다하게 소요되는 단점을 가진다.

이에 본 발명에서는 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 발명한 것으로서 플라스틱 제품을 사출성형하는 금형의 급속가열과 급속냉각을 위한 장치를 간단하면서도 저렴한 비용으로 제공하여 금형의 급속가열과 급속냉각 사이클을 줄여 사출성형 되는 제품에 웰드라인이 생성되지 않도록 함으로서 제품 생산성의 향상은 물론 품질향상 등에 기여할 수 있도록 하는 데 목적이 있다.

이하 첨부되는 도면과 관련하여 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 구성과 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 기술이 적용된 금형 급속가열 및 급속냉각 장치를 도시한 간략적인 구성도, 도 2는 본 발명의 기술이 적용된 금형 급속가열 및 급속냉각 장치를 도시한 1 실시예의 사시도, 도 3은 본 발명의 기술이 적용된 금형 급속가열 및 급속냉각 장치를 도시한 A - A선을 따라서 취한 단면도, 도 4는 본 발명인 금형 급속가열 및 급속냉각 장치에 의하여 급속가열 및 급속냉각 상태를 도시한 그래프도로서 함께 설명한다.

본 발명에서는 플라스틱 재질의 제품을 사출성형할 금형을 급속가열하고 급 속냉각하기 위한 장치(100)를 제공하여 웰드라인의 생성을 방지하면서 성형 사이클을 단축시켜 제품의 생산성과 품질향상에 기여할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

이를 위한 본 발명의 급속가열 및 급속냉각 장치(100)는 사출 성형하고자 하는 제품과 같은 형상의 성형공간(101)을 형성한 상부 및 하부 금형(이하 금형이라 한다. 102)을 구성하는 금형바디(103)에 급속가열수단(104)와 급속냉각수단(105)을 일체로 구비한다.

상기 급속가열수단(104)은 금형바디(103)의 일 측면에 다수개의 가열홀(106)을 성형공간(101)의 저면을 경유하도록 금형바디(103)의 길이방향으로 형성하고, 상기 가열홀(106)에는 전원을 인가받아 고열을 발생하는 히팅파이프와 같은 가열수단(107)을 내장한다.

상기 급속냉각수단(105)은 금형바디(103)에 형성되는 가열홀(106)의 사이 사이에 다수개의 냉각홀(108)을 형성하고, 상기 냉각홀(108)에는 순환펌프와 공급 및 배수라인을 가지는 냉각라인(109)과 연결하여 냉각수가 순환할 수 있도록 구성한다.

상기 금형바디(103)에 형성되는 가열홀(106)과 냉각홀(108)은 성형공간(101)에 주입되는 성형물의 급속가열과 급속냉각을 도울 수 있도록 성형공간(101)과 가급적이면 근접한 위치가 되도록 하는 것이 바람직하다.

도 5는 본 발명의 기술이 적용된 금형 급속가열 및 급속냉각 장치의 2 실시예를 도시한 단면 구성도이다.

상기 금형바디(103)에 형성되는 가열홀(106)과 냉각홀(108)의 하방에 단열공간(110)을 형성하여 급속가열시 성형공간(101)외의 금형바디(103)로 열이 전도되는 것을 방지하고, 급속냉각시 성형공간(101)외의 금형바디(103)와 열교환을 방지하여 급속가열과 급속냉각을 신속하게 할 수 있도록 한다.

상기 단열공간(110)의 형상은 가열홀 및 냉각홀과 같은 형상으로 많은 수의 홀을 형성하여 구성하여도 무방할 것이며, 하나의 홀을 크게 형성하는 등 다양한 형태로 실시가 가능할 것이다.

도 6은 본 발명의 기술이 적용된 금형 급속가열 및 급속냉각 장치의 3 실시예를 도시한 단면 구성도이다.

상기 금형바디(103)에 형성되는 가열홀(106)과 냉각홀(108)의 하방에 형성되는 단열공간(110)에 단열재(111)를 충진하여 단열효과를 증대시키도록 하여도 무방할 것이다.

도 7은 본 발명의 기술이 적용된 금형 급속가열 및 급속냉각 장치의 4 실시예를 도시한 단면 구성도이다.

상기 금형바디(103)의 일 측면에는 성형공간(101)과 근접한 거리를 유지하여 성형공간(101)의 저면을 경유하는 가열홀(106)을 형성하여 가열수단(107)을 내장하고, 상기 가열홀(106)과 직각을 이루는 금형바디(103)의 다른 측면에는 가열홀(106)의 하방을 경유하는 냉각홀(108)을 형성하여 냉각라인(109)을 연결하여 구성한다.

도 8은 본 발명의 기술이 적용된 금형 급속가열 및 급속냉각 장치의 5 실시 예를 도시한 단면 구성도이다.

상기 4 실시예와 반대로 냉각홀(108)을 성형공간(101)과 근접시켜 형성하고, 가열홀(106)은 냉각홀(108)의 하방을 경유하도록 형성하여 각각 냉각라인(109)을 연결하고 가열수단(107)을 장착하여 구성하여도 된다.

상기 4,5 실시예의 경우에는 성형공간(101)으로의 열전도성과 방열성을 높이기 위하여 성형공간(101) 이외의 불필요한 금형바디(103)의 일부를 제거하여 구성하여도 무방할 것이다.

상기와 같은 본 발명의 급속가열 및 급속냉각 장치(100)는,

상기 금형(102)을 구성하는 금형바디(103)에 형성되는 가열홀(106)과 냉각홀(108)에 각각 가열수단(107)과 냉각라인(109)을 연결한 상태에서 제품을 사출성형하고자 할 경우에는 가열수단(107)에 전원을 인가하여 금형(102)을 급속하게 가열하여 성형공간(101)에 충진되는 성형물이 신속하고 고르게 흘러서 침투할 수 있도록 한다.

상기와 같이 금형바디(103)에 결합 된 가열수단(107)에 의하여 금형(102)의 급속가열이 이루어져 성형물을 신속하게 성형공간(101)에 침투가 완료되면, 즉시 급속냉각을 시켜 주어야 하는 데 이 과정에서는 금형바디(103)에 형성된 냉각홀(108)에 연결되는 냉각라인(109)으로 냉각수를 순환시켜 줌으로서 금형(102)을 급속하게 냉각시킬 수 있게 되는 것이다.

상기와 같은 본 발명의 1 실시예를 실제 급속가열하고 급속냉각시키면서 금형(102)에 형성되는 성형공간(101)의 온도변화를 확인해 본 결과 도 4와 같은 결과 를 얻었다.

금형(102) 가열 초기 시 성형공간(101)의 온도는 70℃ 였으나 가열수단(107)으로 전원을 인가함으로서 약 120초 후에는 200℃가 되어 성형물이 성형공간(101)에 신속하게 침투할 수 있는 여건이 조성되었다.

금형(102)의 성형공간(101)의 가열이 완료된 후 바로 냉각과정에 들어가기 위한 가열수단(107)의 전원인가를 중단하고 냉각라인(109)으로 냉각수를 순환시켜 가열된 금형(102)을 냉각시켰다.

상기 냉각라인(109)으로 냉각수를 순환시키기 시작하면서 90초 후에 50℃온도로 급속하게 냉각됨을 알 수 있었다.

그리고, 실험결과 가열수단(107)과 냉각라인(109)의 하방에 2,3 실시예와 같이 단열공간(110)을 형성하거나 단열공간(110)에 단열재(111)를 충진한 경우에는 가열시 고열이 성형공간(101)으로만 집중되고, 냉각시에는 성형공간(101)의 고열을 신속하게 냉각시킬 수 있도록 열손실을 방지하여 보다 효율적으로 이루어짐을 알 수 있었다.

상기와 같이 급속가열 후 급속냉각하고 급속냉각이 있은 후에는 다시 급속가열과 급속냉각이 이루어지는 사이클이 반복되는 데, 급속냉각이 있은 후 급속가열시에는 냉각라인(109)에 충진된 냉각수를 완전하게 배출한 상태에서 급속가열을 수행하는 것이 급속가열의 효율을 높일 수 있게 된다.

또한 4 실시예의 경우에는 금형바디(103)의 상측에 가열수단(107)을 배치하고 상기 가열수단(107)의 하방에 냉각라인(109)을 배치하여 실험한 결과, 급속가열 을 용이하게 이루어졌으나 급속냉각은 급속가열에 비하여 다소 떨어지는 경향이 있었다.

그리고 5 실시예의 경우에는 냉각라인(109)을 금형바디(103)의 상측에 배치하고 가열수단(107)을 냉각라인(109)의 하방에 배치한 상태에서 실험할 결과 급속가열은 다소 떨어지는 경향이 있으나 급속냉각은 급속가열에 비하여 보다 신속하게 이루어짐을 알 수 있었다.

이상과 같은 본 발명은 플라스틱 제품을 사출성형하는 금형의 급속가열과 급속냉각을 위한 장치를 간단하면서도 저렴한 비용으로 제공하여 금형의 급속가열과 급속냉각 사이클을 줄여 사출성형 되는 제품에 웰드라인이 생성되지 않도록 함으로서 제품 생산성의 향상은 물론 품질향상 등에 기여할 수 있는 등 다양한 효과를 가지는 발명이다.

Claims (7)

1. 플라스틱 재질의 제품을 사출성형할 금형을 급속가열하고 급속냉각하기 위한 장치(100)를 제공하여 웰드라인의 생성을 방지하면서 성형 사이클을 단축시켜 제품의 생산성과 품질향상에 기여할 수 있도록 하는 급속가열 및 급속냉각 장치(100)를 구성함에 있어서;

   상기 급속가열 및 급속냉각 장치(100)는 성형하고자 하는 제품과 같은 형상의 성형공간(101)을 형성한 금형(102)을 구성하는 금형바디(103)에 급속가열수단(104)와 급속냉각수단(105)을 일체로 구비하고;

   상기 급속가열수단(104)은 금형바디(103)의 일 측면에 성형공간(101)의 저면을 경유하도록 형성하는 다수개의 가열홀(106)과;

   상기 가열홀(106)에 전원을 인가받아 고열을 발생하도록 내장하는 가열수단(107)을 포함하고;

   상기 급속냉각수단(105)은 금형바디(103)에 형성되는 가열홀(106) 사이 사이에 형성하는 다수개의 냉각홀(108)과;

   상기 냉각홀(108)에는 냉각수가 순환할 수 있도록 연결하는 냉각라인(109)을 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 금형 급속가열 및 급속냉각 장치.
2. 제 1 항에 있어서;

   상기 금형바디(103)에 형성되는 가열홀(106)과 냉각홀(108)은 성형공간(101) 에 주입되는 성형물의 급속가열과 급속냉각을 도울 수 있도록 성형공간(101)과 가급적이면 근접한 위치에 형성하는 것을 특징으로 하는 금형 급속가열 및 급속냉각 장치.
3. 제 1 항에 있어서;

   상기 금형바디(103)에 형성되는 가열홀(106)과 냉각홀(108)의 하방에 단열공간(110)을 형성하여 급속가열시 성형공간(101)외의 금형바디(103)로 열이 전도되는 것을 방지하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 금형 급속가열 및 급속냉각 장치.
4. 제 1 항에 있어서;

   상기 금형바디(103)에 형성되는 가열홀(106)과 냉각홀(108)의 하방에 형성하는 단열공간(110)에 단열효과 증진을 위하여 단열재(111)를 충진하는 것을 특징으로 하는 금형 급속가열 및 급속냉각 장치.
5. 제 1 항에 있어서;

   상기 급속가열수단(104)은 금형바디(103)의 일 측면에는 성형공간(101)과 근접한 거리를 유지하여 성형공간(101)의 저면을 경유하는 가열홀(106)을 형성하여 가열수단(107)을 내장하고;

   상기 급속냉각수단(105)은 가열홀(106)과 직각을 이루는 금형바디(103)의 다른 측면에는 가열홀(106)의 하방을 경유하는 냉각홀(108)을 형성하여 냉각라인 (109)을 연결하여 구성하는 것을 특징으로 하는 금형 급속가열 및 급속냉각 장치.
6. 제 1 항에 있어서;

   상기 급속냉각수단(105)은 냉각홀(108)을 성형공간(101)과 근접시켜 냉각홀(108)을 형성하여 냉각라인(109)을 연결하고;

   상기 급속가열수단(104)은 냉각홀(108)의 하방을 경유하도록 가열홀(106)을 형성하여 가열수단(107)을 장착하여 구성하는 것을 특징으로 하는 금형 급속가열 및 급속냉각 장치.
7. 제 5 항 또는 제 6 항 중 어느 한 한에 있어서;

   상기 금형(102)의 성형공간(101)으로의 열전도성과 방열성을 높이기 위하여 성형공간(101) 이외의 불필요한 금형바디(103)의 일부를 제거하여 구성하는 것을 특징으로 하는 금형 급속가열 및 급속냉각 장치.

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