KR20080089201A

KR20080089201A - 스트링잉 방지 부재 및 사출성형기

Info

Publication number: KR20080089201A
Application number: KR1020080027690A
Authority: KR
Inventors: 타케시 사카키
Original assignee: 후지논 가부시키가이샤
Priority date: 2007-03-30
Filing date: 2008-03-26
Publication date: 2008-10-06
Also published as: KR100975303B1; CN101274477A; JP2008247014A; US7785099B2; US20080241311A1

Abstract

[과제] 스트링잉의 발생을 확실하게 억제할 수 있는 스트링잉 방지 부재 및 사출성형기를 제공하는 것이다.

[해결 수단] 수지를 사출하는 사출 노즐(10), 고정형(16) 및 가동형(18)을 구비한 사출성형기(100)에 있어서, 사출 노즐(10)과 고정형(16) 사이에 배치되는 스트링잉 방지 링(12)으로서, 사출 노즐(10)로부터 사출된 수지가 통과하고, 사출 노즐(10)의 개구(10a)보다 내측으로 돌출되는 돌기부(12d)에 의해 윤곽이 형성된 개구부(12a)가 형성되며, 개구부(12a)에 있어서 수지의 흐름 방향으로 소정 두께(t)를 갖고, 개구부(12a) 내측의 수지와 접촉하는 내벽면의 표면적(Sc)에 대한 개구부(12a)의 면적(Sd)의 비를 0.6 이하로 하고, 사출 노즐(10)의 개구(10a) 면적에 대한 개구부(12a)의 면적(Sd)의 비를 0.6 이상으로 하고, 소정 두께(t)를 1㎜ 이상 2㎜ 이하로 했다.

스트링잉 방지 부재, 사출성형기

Description

스트링잉 방지 부재 및 사출성형기{STRINGING PREVENTING MEMBER AND INJECTION MOLDING APPARATUS}

본 발명은 스트링잉 방지 부재 및 사출성형기에 관한 것이다.

종래, 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 사출성형시에 성형품과 사출성형용 노즐 내의 용융 수지를 분리할 때에 수지가 완전히 절단되지 않아 스트링잉(stringing)이 발생되는 문제가 생기는 것이 알려져 있다. 스트링잉이 발생되면 성형품을 형(型)으로부터 인출할 때에 스트링잉을 절단하는 수고가 발생되고, 또한 발생된 실이 장해가 되어서 성형품의 취급에 지장이 생기는 등의 문제가 발생된다. 특허문헌 1에는 사출성형용 노즐의 선단 개구의 형상을 고안함으로써 스트링잉의 발생을 방지하는 기술이 기재되어 있다.

또한, 특허문헌 2에는 사출성형용 노즐의 선단에 밀착되는 스풀 부시의 수지 주입구에 원형 오목부를 형성해 수지의 고화를 발생시킴으로써 스트링잉을 방지하는 기술이 기재되어 있다.

[특허문헌 1] 일본 특허 공개 2001-225359호 공보

[특허문헌 2] 일본 특허 공개 2004-188951호 공보

그러나, 상기 특허문헌 1에 기재된 방법에서는, 사출성형용 노즐 자체를 가공할 필요가 있어 사출성형기의 사용자는 사출성형기의 메이커에 특별 주문으로 가공을 의뢰할 필요가 있다. 이 때문에, 사출성형기의 비용이 상승하고, 또 납기도 길어지기 때문에 사용자에 있어서의 편리성이 저하된다는 문제가 있다. 또한, 스트링잉의 발생 상황은 수지 재료, 성형 조건(온도, 사출압 등)에 따라 다르기 때문에 사출성형용 노즐 자체를 가공하는 방법으로는 재료, 성형 조건의 변화에 따라 스트링잉의 발생을 방지하는 것은 곤란하다. 이 때문에, 사출성형기의 사용자측에서는 사출성형기 본체의 기능부인 사출성형용 노즐은 그대로 사용하고, 사출성형기의 메이커에 의존하는 일 없이 사용자측에서 스트링잉을 방지하기 위한 부재를 준비해서 재료, 성형 조건에 따라 이 부재를 교환함으로써 스트링잉의 발생을 방지하는 것이 요망되고 있었다.

또한, 특허문헌 2에 기재된 방법에서는 사출성형용 노즐의 선단에 수지의 고임(오목부)을 형성하고 있기 때문에 고임 부분에서 수지가 고화되어 버려 이후의 숏시에 고화된 수지가 사출되어서 성형품 안에 혼입되어 버리는 문제가 있다. 특히 투명한 렌즈를 성형할 경우, 굳어진 수지는 이물로서 성형품 안에 혼입되기 때문에 렌즈의 투명도가 저하되어 원하는 성능이 얻어지지 않게 된다는 문제가 있다.

그래서, 본 발명은 상기 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 본 발명이 목적으로 하는 것은 스트링잉의 발생을 확실하게 억제할 수 있는 신규하고 또한 개량된 스트링잉 방지 부재 및 사출성형기를 제공하는 것에 있다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명이 갖는 관점에 의하면, 수지를 사출하는 사출 노즐, 고정형(固定型) 및 가동형(可動型)으로 이루어지는 형을 구비한 사출성형기에 있어서, 상기 사출 노즐로부터 사출된 수지를 상기 형에 보내는 개구부를 구비한 스트링잉 방지 부재로서, 상기 개구부는 수지가 사출되는 상기 사출 노즐의 개구보다 내측으로 돌출되는 돌기부에 의해 상기 개구부 윤곽의 적어도 일부 이상이 형성되며, 상기 개구부 내측의 수지와 접촉하는 내벽면의 표면적에 대한 상기 개구부의 유효 개구 면적의 비를 0.6 이하로 하고, 상기 사출 노즐의 상기 개구 면적에 대한 상기 개구부의 유효 개구 면적의 비를 0.6 이상으로 한 스트링잉 방지 부재가 제공된다.

상기 구성에 의하면, 사출성형기는 수지를 사출하는 사출 노즐, 고정형 및 가동형으로 이루어지는 형을 구비한 사출성형기에 있어서, 스트링잉 방지 부재는 사출 노즐로부터 사출된 수지를 형에 보내는 개구부를 구비한다. 개구부는 수지가 사출되는 사출 노즐의 개구보다 내측으로 돌출되는 돌기부에 의해 상기 개구부 윤곽의 적어도 일부가 형성된다. 그리고, 개구부 내측의 수지와 접촉하는 내벽면의 표면적에 대한 개구부의 유효 개구 면적의 비는 0.6 이하로 되고, 사출 노즐의 개구 면적에 대한 개구부의 유효 개구 면적의 비는 0.6 이상으로 된다. 개구부 내측의 수지와 접촉하는 내벽면의 표면적이 커지면 스트링잉 방지 부재에 의한 수지의 냉각성이 향상되고, 한편 개구부의 유효 개구 면적이 커지면 수지의 냉각성은 저하된다. 따라서, 개구부 내벽면의 표면적에 대한 개구부의 유효 개구 면적의 비를 최 적값으로 설정함으로써 스트링잉 방지 부재에 의한 수지의 냉각성을 최적으로 조정할 수 있게 되고, 개구부 내벽면의 표면적에 대한 개구부의 유효 개구 면적의 비를 0.6 이하로 함으로써 고정형이 성형품으로부터 분리되었을 때에 노즐 내의 용융 수지와 성형품 사이에 스트링잉이 발생되어 버리는 일을 확실하게 억제할 수 있다. 또한, 사출 노즐의 개구 면적에 대한 개구부의 유효 개구 면적의 비가 작아지면, 개구부에 의해 수지의 흐름이 저해되기 때문에 사출 노즐의 개구 면적에 대한 개구부의 유효 개구 면적의 비를 최적값으로 설정하고, 사출 노즐의 개구 면적에 대한 개구부의 유효 개구 면적의 비를 0.6 이상으로 함으로써 성형 불량을 억제해서 사출성형을 확실하게 행할 수 있게 된다.

또한, 상기 개구부는 중심으로부터 방사상으로 연장되는 복수의 홈을 갖고서 구성되고, 상기 돌기부가 인접하는 상기 홈 사이에 형성된 것이어도 좋다. 이러한 구성에 의하면, 개구부는 중심으로부터 방사상으로 연장되는 복수의 홈을 갖고서 구성되고, 돌기부가 인접하는 홈 사이에 형성됨으로써 개구부 내측의 수지와 접촉하는 내벽면의 표면적을 크게 확보할 수 있게 되어 수지의 냉각성을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 상기 개구부에 있어서의 수지의 흐름 방향의 두께를 1㎜ 이상 2㎜ 이하로 해도 된다. 이러한 구성에 의하면, 개구부에 있어서의 수지의 흐름 방향의 두께가 과도하게 얇아지면 수지의 압력에 의해 돌기부가 변형되고, 한편 두께가 과도하게 두꺼워지면 성형품이 스트링잉 방지 링으로부터 이탈되기 어려워지기 때문에, 개구부에 있어서의 수지의 흐름 방향의 두께를 최적으로 조정해 두께를 1㎜ 이상 2 ㎜ 이하로 함으로써 수지의 압력에 의한 돌기부의 변형을 억제함과 아울러, 성형품을 확실하게 스트링잉 방지 링으로부터 분리할 수 있게 된다.

또한, 상기 과제를 해결하기 위해서 본 발명의 다른 관점에 의하면, 수지를 사출하는 사출 노즐과, 고정형과, 상기 고정형에 대하여 가동되며 상기 고정형 사이에 성형품을 성형하기 위한 캐비티가 형성되는 가동형으로 이루어지는 형과, 상기 사출 노즐로부터 사출된 수지를 상기 형에 보내는 개구부를 구비한 스트링잉 방지 부재를 구비하고, 상기 스트링잉 방지 부재의 상기 개구부는 수지가 사출되는 상기 사출 노즐의 개구보다 내측으로 돌출되는 돌출부에 의해 상기 개구부 윤곽의 적어도 일부가 형성되고, 상기 스트링잉 방지 부재는 상기 개구부 내측의 수지와 접촉하는 내벽면의 표면적에 대한 상기 개구부의 유효 개구 면적의 비를 0.6 이하로 하고, 상기 사출 노즐의 상기 개구 면적에 대한 상기 개구부의 유효 개구 면적의 비를 0.6 이하로 한 사출성형기가 제공된다.

상기 구성에 의하면, 사출성형기는 수지를 사출하는 사출 노즐과, 고정형과, 고정형에 대하여 가동되며 고정형과의 사이에 성형품을 성형하기 위한 캐비티가 설치되는 가동형으로 이루어지는 형과, 사출 노즐로부터 사출된 수지를 형에 보내는 개구부를 구비한 스트링잉 방지 부재를 구비한다. 스트링잉 방지 부재의 개구부는 수지가 사출되는 사출 노즐의 개구보다 내측으로 돌출되는 돌기부에 의해 상기 개구부 윤곽의 적어도 일부가 형성된다. 그리고, 개구부 내측의 수지와 접촉하는 내벽면의 표면적에 대한 개구부의 유효 개구 면적의 비는 0.6 이하로 되고, 사출 노즐의 개구 면적에 대한 개구부의 유효 개구 면적의 비는 0.6 이상으로 된다. 개구 부 내측의 수지와 접촉하는 내벽면의 표면적이 커지면 스트링잉 방지 부재에 의한 수지의 냉각성이 향상되고, 한편 개구부의 유효 개구 면적이 커지면 수지의 냉각성은 저하된다. 따라서, 개구부 내벽면의 표면적에 대한 개구부의 유효 개구 면적의 비를 최적값으로 설정함으로써 스트링잉 방지 부재에 의한 수지의 냉각성을 최적 으로 조정할 수 있게 되고, 개구부 내벽면의 표면적에 대한 개구부의 유효 개구 면적의 비를 0.6 이하로 함으로써 고정형이 성형품으로부터 분리되었을 때에 노즐 내의 용융 수지와 성형품 사이에 스트링잉이 발생되어 버리는 것을 확실하게 억제할 수 있다. 또한, 사출 노즐의 개구의 면적에 대한 개구부의 유효 개구 면적의 비가 작아지면 개구부에 의해 수지의 흐름이 저해되기 때문에, 사출 노즐의 개구 면적에 대한 개구부의 유효 개구 면적의 비를 최적값으로 설정해 사출 노즐의 개구 면적에 대한 개구부의 면적의 비를 0.6 이하로 함으로써 성형 불량을 억제해서 사출성형을 확실하게 행할 수 있게 된다.

또한, 상기 개구부는 중심으로부터 방사상으로 연장되는 복수의 홈을 갖고서 구성되고, 상기 돌기부가 인접하는 상기 홈 사이에 형성된 것이어도 좋다. 이러한 구성에 의하면 개구부는 중심으로부터 방사상으로 연장되는 복수의 홈을 갖고서 구성되고, 돌기부가 인접하는 홈 사이에 형성됨으로써 개구부 내측의 수지와 인접하는 내벽면의 표면적을 크게 확보할 수 있게 되어 수지의 냉각성을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 상기 개구부에 있어서의 수지의 흐름 방향의 두께를 1㎜ 이상 2㎜ 이하로 해도 좋다. 이러한 구성에 의하면, 개구부에 있어서의 수지의 흐름 방향의 두 께가 과도하게 얇아지면 수지의 압력에 의해 돌기부가 변형되고, 한편, 두께가 과도하게 두꺼워지면 성형품이 스트링잉 방지 링으로부터 이탈되기 어려워지기 때문에, 개구부에 있어서의 수지의 흐름 방향의 두께를 최적으로 조정해 두께를 1㎜ 이상 2㎜ 이하로 함으로써 수지의 압력에 의한 돌기부의 변형을 억제함과 아울러, 성형품을 확실하게 스트링잉 방지 링으로부터 분리할 수 있게 된다.

(발명의 효과)

본 발명에 의하면, 스트링잉의 발생을 확실하게 억제할 수 있는 스트링잉 방지 부재 및 사출성형기를 제공할 수 있게 된다.

이하에 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명에 적합한 실시형태에 대하여 상세하게 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는 동일 부호를 붙임으로써 중복 설명을 생략한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 스트링잉 방지 링(12)을 구비한 사출성형기(100)를 나타내는 모식도이다. 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 사출성형기(100)는 노즐(10), 스트링잉 방지 링(12), 스풀 부시(14), 고정형(16), 가동형(18)을 갖고서 구성되어 있다.

도 1은 사출성형시의 상태를 나타내고 있다. 이 상태에서는 고정형(16)의 맞춤면(16a)과 가동형(18)의 맞춤면(18a)이 밀착되어 있다. 이 상태에서는 노즐(10)로부터 성형용 수지가 소정의 압력으로 화살표(A) 방향으로 주입되고, 고정형(16)과 가동형(18)에 의해 구성되는 캐비티 내에서 수지가 고화되어 성형품(20)이 성형 된다. 성형품(20)은 스풀부(20a)와, 렌즈로서 기능하는 렌즈부(20b)로 이루어진다.

한편, 도 2는 고정형(16)과 가동형(18)을 분리한 상태를 나타내고 있다. 이 상태에서는 고정형(16)으로부터 분리된 방향으로 가동형(18)이 이동하고, 성형품(20)은 가동형(18)에 부착된 상태로 가동형(18)과 함께 이동한다. 이때, 고화된 스풀부(20a)가 가동형(18)에 끌어당겨지고, 노즐(10) 내에서는 수지가 용융되어 있기 때문에 고화된 수지와 용융된 수지의 경계에 위치하는 스트링잉 방지 링(12)의 위치에서 스풀부(20a)가 노즐(10) 내의 용융 수지로부터 절단된다.

가동형(18)이 고정형(16)으로부터 분리된 후, 가동형(18)으로부터 성형품(20)이 분리된다. 성형품(20)은 가동형(18)으로부터 분리된 후, 게이트(20c) 위치에서 절단된다. 이것에 의해, 렌즈부(20b)가 스풀부(20a)로부터 분리되어 성형 렌즈로서 사용된다.

본 실시형태에 있어서, 성형품(20)의 수지 재료로서는 예를 들면 아모퍼스 폴리올레핀계 수지가 사용된다. 렌즈 성형에 적합한 아모퍼스 폴리올레핀계 수지 재료로서는, 예를 들면 니혼제온가부시키가이샤의 상품명「제오넥스(ZEONEX, 등록상표)」를 들 수 있다. 아모퍼스 폴리올레핀계 수지는 성형품의 굴절률이 높고, 특히 렌즈의 용도에 적합한 수지 재료이다. 한편, 아모퍼스 폴리올레핀계 수지는 용융시의 유동성 때문에 스풀부(20a)의 끝부와 노즐(10) 내에 남은 용융 수지 사이에 스트링잉이 발생되기 쉽다는 특성이 있다. 본 실시형태에 있어서 성형품(20)의 재료로서 사용되는 아모퍼스 폴리올레핀계 수지의 유동성은 MFR(melt flow rate; 측정 방법은 JIS K6719에 의한)값으로 9g/10min~21g/10min정도의 값이다.

또한, 본 실시형태의 사출성형기(100)에 있어서 노즐(10)로부터 수지를 사출할 때의 사출압은 700kgf/㎠~1000kgf/㎠ 정도의 범위에서 조정할 수 있고, 사출압의 상한은 1000kgf/㎠ 정도이다.

고정형(16)에는 스풀 부시(14)가 삽입되어 있다. 스풀 부시(14)는 가동형(16)측을 향해서 넓어지는 테이퍼상의 구멍(14a)을 구비하고 있고, 구멍(14a)에 주입된 수지에 의해 성형품(20)의 스풀부(20a)가 성형된다.

노즐(10)의 선단은 스트링잉 방지 링(12)에 밀착되어 있다. 노즐(10)의 선단에는 개구(10a)가 형성되고, 용융 수지는 개구(10a)로부터 사출되어서 고정형(16) 및 가동형(18)의 캐비티 내, 및 스풀 부시(14)의 구멍(14a) 내에 충전된다. 스트링잉 방지 링(12)에는 수지가 통과하는 개구부(12a)가 형성되어 있다. 개구부(12a)의 개구 면적은 노즐(10) 선단의 개구(10a)보다 좁게 형성되어 있다. 또한, 개구부(12a)의 개구 면적은 스풀 부시(14) 구멍(14a)의 노즐(10)측 개구 면적보다 좁게 형성되어 있다.

이 때문에, 성형품(20)의 스풀부(20b)는 스트링잉 방지 링(12)의 위치에서 다른 부분보다 두께가 얇게 되어 있다. 또한, 두께를 얇게 함으로써 스트링잉 방지 링(12)의 위치에서의 수지 냉각성은 다른 영역보다 향상되어 있다. 따라서, 가동형(18)을 열어서 스풀부(20b)를 가동형(18)측으로 끌어당기면 두께가 얇은 스트링잉 방지 링(12)의 위치에서 스풀부(20b)가 절단된다. 또한, 절단 부위에 있어서의 스풀(20a)의 두께는 다른 부위보다 얇기 때문에 냉각성이 높고, 수지가 보다 빨리 고화된다. 따라서, 절단면에서 스트링잉이 발생하는 것을 확실하게 억제할 수 있 다.

또한, 본 실시형태에서는 스트링잉 방지 링(12)을 노즐(10), 스풀 부시(14)와 별체로 구성하고 있기 때문에, 다수 숏의 성형에 의해 스트링잉 방지 링(12)이 마모되었을 경우라도 스트링잉 방지 링(12)을 용이하게 교환할 수 있다. 또한, 수지 재료, 성형 조건 등에 따라 최적인 형상의 개구부(12a)를 갖는 스트링잉 방지 링(12)으로 교환할 수 있고, 수지 재료, 성형 조건이 변화되었을 경우라도 확실하게 스트링잉의 발생을 억제할 수 있다. 또, 스트링잉 방지 링(12)은 스풀 부시(14)와 일체로 구성해도 좋다.

도 3은 스트링잉 방지 링(12)의 구성을 상세하게 나타내는 모식도이다. 여기에서, 도 3(A)는 도 1 및 도 2와 마찬가지로, 스트링잉 방지 링(12)의 단면도를 나타내고 있다. 또한, 도 3(B)는 노즐(10)측으로부터 본 스트링잉 방지 링(12)의 평면도를 나타내고 있다. 또한, 도 3(C)는 도 3(B)에 나타내는 개구부(12a)를 확대해서 나타내는 평면도이다. 도 3(A)에 나타내는 단면은 도 3(B) 중의 일점 쇄선(I-I')을 따른 단면이다.

도 3(A) 및 도 3(B)에 나타내는 바와 같이, 스트링잉 방지 링(12)의 노즐(10)측에는 노즐(10) 선단의 곡면 형상에 대응한 오목면(12b)이 형성되어 있다. 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이 노즐(10)의 선단은 오목면(12b)과 밀착되어서 배치된다. 또한, 스트링잉 방지 링(12)에는 스풀 부시(14)로의 고정 나사가 관통하는 나사 구멍(12e)이 형성되어 있다.

도 3(C)에 나타내는 바와 같이, 스트링잉 방지 링(12)에는 중심으로부터 6등 분된 방향으로 연장되는 홈(12c)이 형성되어 있고, 홈(12c)에 의해 *표 형상의 개구부(12a)가 형성되어 있다. 6개의 홈(12c)의 선단을 통과하는 외접원(C)의 직경은 노즐(10) 선단의 개구(10a)의 직경과 대략 동일하다. 그리고, 6개의 홈(12c) 사이에는 원(C)보다 내측으로 돌출되는 6개의 돌기부(12d)가 형성되어 있다. 또, 외접 원(C)의 직경은 노즐(10) 선단의 개구(10a)의 직경보다 커도 상관없고, 작아도 상관없다.

따라서, 6개 홈(12c) 사이에 형성되는 6개의 돌기부(12d)는 노즐(10)의 개구(10a) 내벽보다 내측으로 돌출되어 있고, 또한, 스풀 부시(14) 구멍(14a)의 노즐(10)측의 내벽보다 내측으로 돌출되어 있다. 이것에 의해, 돌기부(12d)에 의해 스풀부(20a)의 두께가 압축되어 두께가 얇아지기 때문에 수지의 냉각 효과가 향상되어 스트링잉의 발생이 억제된다.

도 3(C)에 있어서 개구부(12a)의 면적을 작게 해서 원(C) 내 돌기부(12d)의 투영 면적을 보다 크게 하면, 돌기부(12d)에 의해 스풀부(20a)의 두께가 보다 압축되기 때문에 스트링잉 방지 링(12)의 위치에서 수지의 냉각이 촉진되어 스트링잉의 발생을 확실하게 억제할 수 있다.

한편, 원(C) 내 돌기부(12d)의 투영 면적이 과도하게 커지면 돌기부(12d)에 의해 개구(10a)로부터 사출된 수지의 흐름이 방해되어 버린다. 그리고, 수지의 흐름이 크게 방해되면 사출압이 한계 압력에 도달하거나, 사출압에 불균일이 발생되는 등의 요인에 의해 고정형(16) 및 가동형(18)의 캐비티 내에 수지가 완전하게 충전되지 않게 되는 일이 상정된다. 따라서, 원(C) 내 돌기부(12d)의 투영 면적, 돌 기부(12d)의 돌출량은 스트링잉의 발생 유무, 및 스트링잉 방지 링(12)에 있어서의 수지의 흐름 상태의 쌍방에 따라서 최적으로 설정할 필요가 있다.

본 발명자는 스트링잉 방지 링(12)의 개구부(12a)의 형상 및 면적, 돌기부(12d)의 형상에 대해서 예의 검토를 거듭한 결과, 개구부(12a)의 개구 면적(유효 개구 면적)(Sd)과, 스트링잉 방지 링(12)의 개구부(12a) 내벽면의 표면적(Sc)(개구부(12a)의 내벽면과 스풀(20a)의 접촉 면적)의 비를 최적으로 설정함으로써 스트링잉의 발생을 확실하게 억제할 수 있는 것을 발견했다. 여기에서, 스트링잉 방지 링(12)의 유효 개구 면적(Sd)은 노즐(10)의 선단과 스트링잉 방지 링(12)이 밀착되었을 때에 쌍방의 개구가 서로 겹쳐져서 형성되는 개구의 면적이다. 즉, 유효 개구 면적(Sd)은 노즐(10) 선단의 볼록면과 스트링잉 방지 링(12)의 오목면(12b)이 밀착되었을 때에 노즐(10) 선단의 개구(10a) 내로 규정되는 개구부(12a)의 면적이다.

개구부(12a) 내벽면의 표면적(Sc)은 개구부(12a) 가장자리의 길이를 L이라고 하고, 개구부(12a)에 있어서의 스트링잉 방지 링(12)의 수지 흐름 방향의 두께를 t라고 하면 이하의 식으로 나타내어진다.

Sc=L×t

개구부(12a)의 가장자리 길이(L)의 값이 커질수록 원(C) 내 돌기부(12d)의 투영 면적이 확대되고, 돌기부(12d)의 돌출량이 커지기 때문에 개구부(12a)의 내벽과 스풀부(20a)를 구성하는 수지의 접촉 면적이 커진다. 또한, 두께(t)가 커질수록 개구부(12a)의 내벽과 스풀부(20a)를 구성하는 수지의 접촉 면적이 커진다. 따라서, 개구부(12a) 내벽면의 표면적(Sc)이 커질수록 수지와의 접촉 면적이 커져 수지 에 대한 냉각 효과가 향상되기 때문에 스트링잉의 발생을 억제할 수 있다. 이렇게, 개구부(12a) 내벽면의 표면적(Sc)은 냉각으로의 기여를 나타내는 파라미터가 되기 때문에 개구부(12a) 내벽면의 표면적(Sc)을 최적으로 조정함으로써 스트링잉의 발생을 확실하게 억제할 수 있게 된다.

한편, 스트링잉 방지 링(12)의 개구부(12a)의 개구 면적(Sd)이 클수록 스트링잉 방지 링(12)의 위치에 있어서의 스풀부(20a)의 두께가 두꺼워져 수지의 냉각이 방해된다. 따라서, 수지의 냉각성을 향상시켜 스트링잉의 발생을 방지하기 위해서는 표면적(Sc) 외에 개구 면적(Sd)을 고려할 필요가 있고, 표면적(Sc)과 개구 면적(Sd)의 비율을 최적으로 설정하는 것이 필요하다.

도 4는 개구 면적(Sd)과 표면적(Sc)의 비율에 따라서 스트링잉이 발생하는지의 여부를 검증한 결과를 나타내는 모식도로서, 스트링잉 방지 링(12)의 개구부(12a)의 형상으로서 복수의 형상을 준비하고, 각 형상에 대한 테스트 결과, 및 판정 결과를 나타내고 있다. 테스트 결과는 스트링잉이 발생했는지의 여부에 대하여 평가함과 아울러, 사출성형기(100)의 사출 압력의 변동을 평가했다.

도 4(A)는 도 3에 나타내는 본 실시형태의 스트링잉 방지 링(12)의 개구부(12a)에 의한 결과를 나타내고 있다. 또한, 도 4(B)는 개구부(12a)의 형상을 세 갈래 형상으로 한 경우, 도 4(C)는 개구부(12a)의 형상을 호리병형으로 한 경우, 도 4(D)는 개구부(12a)의 형상을 십자형으로 한 경우의 결과를 각각 나타내고 있다. 또, 도 4(A)~도 4(D)에 있어서 개구부(12a)에 있어서의 스트링잉 방지 링(12)의 수지 흐름 방향의 두께(t)는 1.5㎜로 일정하다. 또한, 노즐(10) 개구(10a)의 직 경(개구부(12a)의 외접원(C)의 직경)은 4㎜로 했다. 또한, 도 4에 있어서 수지 재료는 상술한 아모퍼스 폴리올레핀계 수지를 사용했다.

도 4(A)에 나타내는 본 실시형태의 스트링잉 방지 링(12)에서는 개구 면적(Sd)은 9.96㎟이고, 표면적(Sc)은 19.43㎟이다. 따라서, 표면적(Sc)에 대한 개구 면적(Sd)의 비는 이하와 같이 된다.

Sd/Sc=9.96/19.43=0.51

도 4(B)에 나타내는 세 갈래 형상의 경우는 개구 면적(Sd)은 5.41㎟이고, 표면적(Sc)은 10.82㎟이다. 따라서, 표면적(Sc)에 대한 개구 면적(Sd)의 비는 이하와 같이 된다.

Sd/Sc=5.41/10.82=0.50

도 4(C)에 나타내는 호리병형 형상의 경우는 개구 면적(Sd)은 8.24㎟이고, 표면적(Sc)은 12.27㎟이다. 따라서, 표면적(Sd)에 대한 개구 면적(Sd)의 비는 이하와 같이 된다.

Sd/Sc=8.24/12.27=0.67

도 4(D)에 나타내는 십자형 형상의 경우는 개구 면적(Sd)은 7.37㎟이고, 표면적(Sc)은 12.74㎟이다. 따라서, 표면적(Sc)에 대한 개구 면적(Sd)의 비는 이하와 같이 된다.

Sd/Sc=7.37/12.74=0.58

도 4(A)~도 4(D)에 나타내는 각 형상의 개구부(12a)에 의해 스트링잉의 유무를 검증한 결과, 도 4(A)에 나타내는 본 실시형태의 개구부(12a)에서는 스트링잉의 발생은 일어나지 않았다. 또한, 도 4(B), 도 4(D)에 나타내는 형상의 개구부(12a)의 경우도 스트링잉의 발생은 일어나지 않았다. 한편, 도 4(C)에 나타내는 형상의 개구부(12a)의 경우는 스트링잉이 발생했다.

도 4(C)에 나타내는 바와 같이, 표면적(Sc)에 대한 개구 면적(Sd)의 비가 0.6을 초과하면 개구부(12a)의 개구 면적(Sd)에 대한 표면적(Sc)의 비율이 작아지고, 돌기부(12d)의 투영 면적이 작아지기 때문에 스풀부(20a)의 외경을 충분히 압축할 수 없다. 따라서, 스풀부(20a)의 절단부에서의 냉각이 불충분해져 스트링잉이 발생하는 것으로 생각된다.

이상의 결과로부터, 표면적(Sc)에 대한 개구 면적(Sd)의 비를 0.6(60%) 이하로 하면 스트링잉의 발생을 억제할 수 있고, 보다 바람직하게는 표면적(Sc)에 대한 개구 면적(Sd)의 비를 50% 이하로 하면 절단부에 있어서의 수지의 냉각 효과를 향상시킬 수 있어 스트링잉의 발생을 확실하게 억제할 수 있는 것이 판명되었다.

한편, 도 4(B), 도 4(D)의 경우는 스트링잉은 발생하지 않았지만, 사출압의 피크값이 과도하게 커지거나, 사출압에 불균일이 발생되는 문제가 생겼다. 도 4(B)의 경우는 성형품(20)의 성형시에 사출압의 피크값이 한계값(1000kgf/㎠)에 도달해버려 한계값의 상태라도 형 내에 수지를 충분하게 주입할 수 없었다.

또한, 도 4(D)의 경우는 성형품(20)의 성형시에 사출압의 피크값 불균일이 커져 성형 불량이 발생해 안정되게 성형을 행할 수 없었다.

도 4(B), 도 4(D) 어느 경우에 있어서도 노즐(10)의 개구(10a) 면적에 대하여 개구부(12a)의 개구 면적(Sd)이 과도하게 작기 때문에 돌기부(12d)에 의해 수지 의 흐름이 크게 방해되는 사태가 발생하고, 사출압의 피크값이 한계압에 도달하거나, 사출압에 불균일이 생긴 것으로 생각된다.

그래서, 도 4에 나타내는 바와 같이, 표면적(Sc)에 대한 개구 면적(Sd)의 비(Sd/Sc) 외에 노즐(10)의 개구(10a) 면적(Sn)(스풀 부시(14)의 구멍(14a)의 노즐(10)측의 개구 면적)에 대한 개구부(12a)의 개구 면적(Sd)의 비율(Sd/Sn)을 제 2 평가값으로서 검증을 행했다. 여기에서, 개구(10a)의 면적(Sn)은 개구(10a)의 직경이 4㎜이기 때문에 пr²=2×2×п=12.5㎟이다.

이 결과, 도 4(B)의 경우는 노즐(10)의 개구(10a) 면적(Sn)에 대한 개구부(12a)의 개구 면적(Sd)의 비율이 0.43이고, 도 4(D)의 경우는 노즐(10)의 개구(10a) 면적(Sn)에 대한 개구부(12a)의 개구 면적(Sd)의 비율이 0.59로, 모두 개구(10a) 면적(Sn)에 대한 개구부(12a)의 개구 면적(Sd)의 비율이 0.6(60%) 미만이었다.

한편, 개구(10a)의 면적(Sn)에 대한 개구부(12a)의 개구 면적(Sd)의 비율이 0.6(60%) 이상인 도 4(A), 도 4(C)의 경우는 사출압의 피크값은 정상이고, 성형품(20)에 불량은 발생하지 않았다.

이상의 결과에 의해, 돌기부(12d)에 의한 수지의 흐름의 방해를 막고, 사출압을 안정시켜서 성형 불량이 발생되지 않도록 하기 위해서는 개구(10a)의 면적(Sn)에 대한 개구부(12a)의 개구 면적(Sd)의 비율을 0.6(60%) 이상, 보다 바람직하게는 0.7(70%) 이상으로 하는 것이 적합하다는 것이 판명되었다.

도 4의 판정 결과에서는 도 4(A)에 나타내는 본 실시형태의 개구부(12a)의 형상만이 스트링잉의 발생 및 사출압 쌍방에 있어서 양호한 결과를 얻을 수 있었다. 또한, 본 실시형태의 개구부(12a)의 형상에 따라 성형한 렌즈(20b)에는 수차의 발생도 생기지 않았다.

또한, 다른 조건으로서 개구부(12a)에 있어서의 스트링잉 방지 링(12)의 두께(t)는 1.0㎜ 이상으로 하는 것이 좋다. 이것은, 사출압을 통상 700kgf/㎠~1000kgf/㎠ 정도로 했을 경우에 두께(t)가 1.0㎜ 미만이면 돌기부(12d)에 가해지는 압력에 의해 돌기부(12d)가 변형되어 버리는 것을 확인할 수 있었기 때문이다. 따라서, 돌기부의 두께(t)를 1.0㎜ 이상으로 함으로써 돌기부(12d)의 변형을 확실하게 억제할 수 있게 된다.

또한, 개구부(12a)에 있어서의 스트링잉 방지 링(12)의 두께(t)는 2.0㎜ 이하로 하는 것이 좋다. 스트링잉 방지 링(12)의 개구부(12a) 내벽은 수지의 흐름 방향과 평행한 스트레이트 형상이기 때문에, 두께(t)가 2.0㎜를 초과하면 가동형(18)을 분리할 때에 스풀부(20a)가 개구부(12a)의 내벽으로부터 떨어지기 어려워지고, 고정형(16)에 성형품(20)이 부착된 상태로 가동형(18)이 열려 버리는 것을 확인할 수 있었기 때문이다. 이 경우, 성형품(20)이 용융 수지로부터 절단되지 않고, 공정이 정지되어 버린다. 따라서, 돌기부의 두께(t)를 2.0㎜ 이하로 함으로써 가동형(18)측에 성형품(20)을 부착시킨 상태에서 확실하게 성형품(20)을 분리할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 실시형태에 의하면, 스트링잉 방지 링(12)의 개구 부(12a) 내벽면의 표면적(Sc)과 개구부(12a)의 개구 면적(Sd)의 비율을 최적으로 설정하고, 표면적(Sc)에 대한 개구 면적(Sd)의 비를 50% 이하로 함으로써 스풀부(20a)의 절단부에 있어서의 수지의 냉각 효과를 향상시켜서 스트링잉의 발생을 확실하게 억제할 수 있게 된다.

또한, 노즐(10)의 개구(10a) 면적(Sn)에 대한 스트링잉 방지 링(12)의 개구부(12a)의 개구 면적(Sd)의 비율을 최적으로 설정하고, 면적(Sn)에 대한 개구부(12a)의 개구 면적(Sd)의 비율을 0.7(70%) 이상으로 함으로써 개구부(12a)에 의한 수지 흐름의 저해를 최소한으로 억제할 수 있게 되고, 사출압을 안정시켜서 성형 불량의 발생을 억제할 수 있게 된다.

이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 관련된 예에 한정되지 않는 것은 말할 필요도 없다. 당업자라면 특허 청구 범위에 기재된 범주 내에 있어서 각종 변경예 또는 수정예를 생각할 수 있음은 명백하고, 그들에 대하여도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 스트링잉 방지 링을 구비한 사출성형기를 나타내는 모식도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 스트링잉 방지 링을 구비한 사출성형기를 나타내는 모식도이다.

도 3은 스트링잉 방지 링의 구성을 상세하게 나타내는 모식도이다.

도 4는 스트링잉 방지 링의 개구 면적(Sd)과 표면적(Sc)의 비율에 따라서 스트링잉이 발생하는지의 여부를 검증한 결과를 나타내는 모식도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 노즐 10a : 개구

12 : 스트링잉 방지 링 12a : 개구부

12c : 홈 12d : 돌기부

16 : 고정형 18 : 가동형

100 : 사출성형기

Claims

수지를 사출하는 사출 노즐, 고정형 및 가동형으로 이루어지는 형을 구비하는 사출성형기에 있어서 상기 사출 노즐로부터 사출된 수지를 상기 형에 보내는 개구부를 구비한 스트링잉 방지 부재로서:

상기 개구부는 수지가 사출되는 상기 사출 노즐의 개구보다 내측으로 돌출되는 돌기부에 의해 상기 개구부의 윤곽의 적어도 일부가 형성되고;

상기 개구부 내측의 수지와 접촉하는 내벽면의 표면적에 대한 상기 개구부의 유효 개구 면적의 비를 0.6 이하로 하고;

상기 사출 노즐의 상기 개구 면적에 대한 상기 개구부의 유효 개구 면적의 비를 0.6 이상으로 한 것을 특징으로 하는 스트링잉 방지 부재.
제 1 항에 있어서, 상기 개구부는 중심으로부터 방사상으로 연장되는 복수의 홈을 갖고서 구성되고, 상기 돌기부가 인접하는 상기 홈 사이에 형성된 것을 특징으로 하는 스트링잉 방지 부재.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 개구부에 있어서의 수지의 흐름 방향의 두께를 1㎜ 이상 2㎜ 이하로 한 것을 특징으로 하는 스트링잉 방지 부재.
수지를 사출하는 사출 노즐;

고정형과, 상기 고정형에 대하여 가동되며 상기 고정형과의 사이에 성형품을 성형하기 위한 캐비티가 형성되는 가동형으로 이루어지는 형; 및

상기 사출 노즐로부터 사출된 수지를 상기 형에 보내는 개구부를 구비한 스트링잉 방지 부재를 구비하고:

상기 스트링잉 방지 부재의 상기 개구부는 수지가 사출되는 상기 사출 노즐의 개구보다 내측으로 돌출되는 돌기부에 의해 상기 개구부 윤곽의 적어도 일부가 형성되고;

상기 스트링잉 방지 부재는,

상기 개구부 내측의 수지와 접촉하는 내벽면의 표면적에 대한 상기 개구부의 유효 개구 면적의 비를 0.6 이하로 하고;

상기 사출 노즐의 상기 개구 면적에 대한 상기 개구부의 유효 개구 면적의 비를 0.6 이상으로 한 것을 특징으로 하는 사출성형기.
제 4 항에 있어서, 상기 개구부는 중심으로부터 방사상으로 연장되는 복수의 홈을 갖고서 구성되고, 상기 돌기부가 인접하는 상기 홈 사이에 형성된 것을 특징으로 하는 사출성형기.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 개구부에 있어서의 수지의 흐름 방향의 두께를 1㎜ 이상 2㎜ 이하로 한 것을 특징으로 하는 사출성형기.