KR20080107877A - 사출 성형용 금형 - Google Patents

Abstract

사출 성형용 금형에 대한 발명이 개시된다. 개시된 발명은: 상부금형과의 사이에 성형부가 형성되도록 상부금형 하부에 이격 배치되는 표면층과; 이 표면층 하부에 배치되어 표면층을 지지하는 하부금형 틀; 및 표면층과 하부금형 틀 사이에 배치되며, 표면층과 대응되도록 표면층 하부를 따라 형성되는 냉각층을 포함한다.

본 발명에 의하면, 냉각층이 표면층과 일정한 거리를 유지하면서 고르게 분포되도록 형성됨으로써, 금형 표면 온도의 제어가 용이해지고, 냉각층에 의한 냉각 효율이 향상되며, 제품 냉각 작업시간이 상당 부분 감소되어 제품의 생산 효율이 향상되는 장점이 있다.

사출, 금형, 냉각

Description

사출 성형용 금형{MOLD FOR INJECTION MOLDING}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사출 성형용 금형을 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도 2는 Ⅱ-Ⅱ 선에 따른 사출 성형용 금형의 단면을 예시한 개략도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 사출 성형용 금형 110 : 표면층

120 : 하부금형 틀 130 : 냉각층

본 발명은 금형에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 사출 성형으로 제조되는 제품을 성형하기 위한 사출 성형용 금형에 관한 것이다.

일반적으로, 사출 성형은 열경화성 수지 또는 열가소성 수지 등과 같은 재질을 다양한 형태의 성형품으로 완성하는 가공구조의 하나로, 사출 성형에 사용되는 금형기술의 발달에 따라 플라스틱 완구, 장식품, 화장품케이스 등과 같은 간단한 부품에서부터 광학기기, 반사경, 자동차부품 등과 같은 기계장치 또는 첨단장비의 부품을 제작하는 것도 가능하다.

이러한, 사출 성형으로 생산되는 제품의 품질은 보통 사출 속도와, 사출 압력, 용융 고분자의 온도, 금형의 온도 등에 의해서 결정이 되고, 특히 사출이 이루어질 때 금형의 온도가 지나치게 높거나 낮은 경우에는 성형 불량의 주원인이 되기도 한다. 즉, 사출 성형에 있어서 금형의 냉각은, 제품 품질 향상을 위해 필수적으로 수반되어야 하는 공정인 것이다.

이러한 사출 성형에 이용되는 사출 성형용 금형은, 상부금형과 하부금형의 사이에 제품의 형상이 형성되는 성형부가 형성되고, 상부금형에는 주입노즐이 형성되며, 하부금형의 내부에는, 냉각공이 형성되고 그 내부에 냉각수 분사관이 삽입되어 구성된다.

즉, 상부금형에 형성된 주입노즐을 통하여 성형부 내부로 수지를 주입 및 압입시킨 후, 냉각수 분사관을 통해 하부금형의 냉각공에 냉각수를 분사시키므로 금형의 온도가 저하되면서 성형부 내부의 수지를 고화시키게 된다. 따라서, 상기한 냉각 작업을 통해 원하는 형상의 제품을 사출 성형할 수 있는 것이다.

그러나, 상기와 같은 종래 사출 성형용 금형에 따르면, 하부금형의 두께 때문에 냉각이 원활하게 이루어지지 못하게 되며, 이로 인해 제품 냉각 작업시간이 오래 소요되는 단점이 있어, 제품을 대량 생산하기에는 부적합한 문제가 있다.

또한, 제품 냉각 작업을 용융 수지 전반에 걸쳐 균일하게 수행할 수 없어 냉 각속도 차이에 의해 고품질의 제품을 확보하는 것이 어렵게 되는 폐단이 있다.

따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로, 금형 전체를 신속하고 균일하게 냉각시킬 수 있도록 구조를 개선한 사출 성형용 금형을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 사출 성형용 금형은: 상부금형과의 사이에 성형부가 형성되도록 상기 상부금형 하부에 이격 배치되는 표면층과; 상기 표면층 하부에 배치되어 상기 표면층을 지지하는 하부금형 틀; 및 상기 표면층과 상기 하부금형 틀 사이에 배치되며, 상기 표면층과 대응되도록 상기 표면층 하부를 따라 형성되는 냉각층을 포함한다.

또한, 상기 표면층은, 전주에 의해 형성되는 전주금형인 것이 바람직하다.

또한, 상기 표면층은, 용사 코팅에 의해 형성되는 금속 피막인 것이 바람직하다.

또한, 상기 표면층은, 5 내지 10㎜의 두께로 형성되는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 사출 성형용 금형의 일 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사출 성형용 금형을 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 사출 성형용 금형(100)은, 표면층(110)과, 하부금형 틀(120) 및 냉각층(130)을 포함한다.

표면층(110)은, 상부금형(미도시) 하부에 이격 배치된다. 이 표면층(110)은, 상부금형과의 사이에 성형부(10)가 형성되도록, 성형하고자 하는 사출물의 외면과 대응하는 형상으로 형성될 수 있다.

이와 같은 표면층(110)은, 전주(Forming, 電鑄)에 의해 형성되는 전주금형(電鑄金型)일 수 있다. 여기서, 전주란 전기도금에 의한 금속제품의 제조 또는 복제법으로, 일반적으로 마스터 모델에 전기 도금을 하여 모델의 형상 표면의 요철(凹凸)을 반전하는 전기주조(電氣鑄造)를 말하는 것이다. 이러한 전주에 관한 사항은 당업자에게는 일반적인 사항이므로, 전주를 이용하여 전주금형을 형성하는 과정에 관한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

또한 표면층(110)은, 상기한 전주금형 외에, 용사(Themal spray, 溶射) 코팅에 의해 형성되는 금속 피막일 수도 있다. 여기서, 용사란 분말 혹은 선형재료를 고온열원으로부터 용융액적으로 변화시킨 후 고속으로 기재에 충돌시켜 급랭응고 적층한 피막을 형성하는 기술로서, 이러한 용사에 관한 사항 역시, 당업자에게는 일반적인 사항이므로, 용사를 이용하여 금속 피막을 형성하는 과정에 관한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기와 같은 표면층(110)은, 금속 재질, 좀 더 구체적으로는, 내식성 및 열 전도성이 우수한 니켈 재질로 형성될 수 있다. 또한 표면층(110)은, 5 내지 10㎜의 두께로 형성됨이 바람직한데, 이는 그 두께가 5㎜ 미만일 경우 충분한 강도를 갖지 못하게 되며, 그 두께가 10㎜를 초과할 경우, 후술할 냉각층(130)에 의한 냉각이 효율적으로 이루어지지 않을 수 있기 때문이다.

하부금형 틀(120)은, 표면층(110) 하부에 배치된다. 이 하부금형 틀(120)은, 표면층(110)과 마주보는 면이 표면층(110)의 형상과 대략 일치하도록 형성되어, 표면층(110)과 결합할 수 있다. 하부금형 틀(120)은 이처럼 표면층(110)과 결합하여 표면층(110) 하부에서 표면층(110)을 지지하게 된다. 이와 같은 하부금형 틀(120)은, 일반적으로 이용되는 엔씨(NC) 공작기계를 이용하여 가공하는 방법으로 제작될 수도 있고, 표면층(110)을 이용하여 스티로폼 등으로 형성한 패턴을 만든 후, 이 패턴을 이용하여 자스(ZAS) 주물 형태로 제작하는 방식으로 제작될 수도 있다.

냉각층(130)은, 표면층(110)과 하부금형 틀(120) 사이에 배치된다. 이 냉각층(130)은, 표면층(110)을 냉각시키기 위하여 구비되는 것으로, 그 내부에 냉각수가 흐를 수 있도록 형성된다. 이러한 냉각층(130)은, 표면층(110)의 형상과 대응되도록, 다시 말해, 표면층(110)과 일정한 간격을 유지하면서, 표면층(110) 하부를 따라 형성될 수 있다.

상기와 같이 냉각층(130)을 표면층(110)과 일정한 간격을 유지하면서 표면층(110) 하부에 형성하는 형태는, 종래 사출 성형용 금형의 경우, 특히 그 표면이 복잡한 형상을 갖는 경우, 가공 상의 어려움으로 인해 적용되기 어려운 형태이다. 그러나 본 발명의 일 실시예에 의하면, 하부금형 틀(120) 상에 표면층(110)이 별도로 덧붙여지는 형식으로 금형 전체의 표면이 형성되므로, 표면층(110)이 어떠한 형상을 갖더라도, 냉각층(130)은, 표면층(110)과 일정한 간격을 유지하면서, 용이하게 표면층(110) 하부를 따라 형성될 수 있다.

이와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 사출 성형용 금형(100)에 따르면, 상기한 바와 같이, 냉각층(130)이 표면층(110)과 일정한 거리를 유지하면서 고르게 분포되도록 형성됨으로써, 금형 표면 온도의 제어가 용이해지고, 냉각층(130)에 의한 냉각 효율이 향상되는 장점이 있다. 이에 따라 본 발명은, 제품 냉각 작업시간이 상당 부분 감소되어 제품의 생산 효율이 향상되는 장점이 있게 된다.

뿐만 아니라, 본 발명에 따르면, 제품 냉각 작업을 용융 수지 전반에 걸쳐 균일하게 수행할 수 있어, 제품의 강도 및 표면 품질이 향상되고, 이에 따라 사출품 표면 처리를 위한 도장, 표면가공 등의 후가공 공정이 불필요하게 되므로, 제품 제작에 소요되는 비용을 크게 절감할 수 있을 뿐 아니라, 도장 공정에 사용되는 도료에 의한 환경 오염을 방지할 수 있게 된다.

도 2는 Ⅱ-Ⅱ 선에 따른 사출 성형용 금형의 단면을 예시한 개략도이다.

아래에, 도 2를 참조하여, 냉각층 구조의 다양한 실시예에 관해 상세히 설명한다. 아울러, 하기할 실시예 이외에도 그와 균등한 다양한 실시예가 있을 수 있음을 미리 밝혀둔다.

도 2를 참조하면, 제1 실시예에 따른 사출 성형용 금형(100a)의 냉각층(130a)은, 하부금형 틀(120a)과 표면층(110a) 사이에 냉각수용 튜브를 삽입함으로써 형성될 수 있다. 여기서, 냉각수용 튜브는, 금형의 온도를 견딜 수 있는 충분한 내열성을 가지며 열전도성이 우수한 재질이라면 무엇이든 적용될 수 있다.

또한, 제2 실시예에 따른 사출 성형용 금형(100b)의 냉각층(130b)은, 하부금형 틀(120b)과 표면층(110b) 사이에 배관을 삽입함으로써 형성될 수 있다. 이때 배관으로서는 난방배관이 이용되는 동파이프 등이 적용될 수 있다.

또한, 제3 실시예에 따른 사출 성형용 금형(100c)의 냉각층(130c)은, 하부금형 틀(120c)과 표면층(110c) 사이에 공간이 형성되도록 하부금형 틀(120c)과 표면층(110c)을 결합하고, 그 결합 부분을 실링함으로써 형성될 수 있다. 이에 따라 냉각층(130c)은, 냉각수가 하부금형 틀(120c)과 표면층(110c) 사이에 형성된 공간을 직접 흐르는 구조를 취하게 된다.

또한, 제4 실시예에 따른 사출 성형용 금형(100d)의 냉각층(130d)은, 하부 금형(120d)의 표면층(110d)과 인접한 부분에 홈을 가공함으로써 형성될 수 있다. 냉각층(130d)은, 냉각수가 홈을 직접 흐르는 구조를 취하게 된다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적 인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 또한, 사출 성형용 금형을 예로 들어 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 사출 성형용 금형이 아닌 다른 장치에도 본 발명이 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 사출 성형용 금형에 따르면, 종래와 달리, 냉각층이 표면층과 일정한 거리를 유지하면서 고르게 분포되도록 형성됨으로써, 금형 표면 온도의 제어가 용이해지고, 냉각층에 의한 냉각 효율이 향상되며, 제품 냉각 작업시간이 상당 부분 감소되어 제품의 생산 효율이 향상되는 장점이 있다.

뿐만 아니라, 본 발명에 따르면, 제품 냉각 작업을 용융 수지 전반에 걸쳐 균일하게 수행할 수 있어, 제품의 강도 및 표면 품질이 향상되고, 이에 따라 사출품 표면 처리를 위한 도장 공정, 표면가공 공정 등의 후가공 공정이 불필요하게 되므로, 제품 제작에 소요되는 비용을 크게 절감할 수 있을 뿐 아니라, 도장 공정에 사용되는 도료에 의한 환경 오염을 방지할 수 있는 효과를 제공한다.

Claims (4)

1. 상부금형과의 사이에 성형부가 형성되도록 상기 상부금형 하부에 이격 배치되는 표면층과;

   상기 표면층 하부에 배치되어 상기 표면층을 지지하는 하부금형 틀; 및

   상기 표면층과 상기 하부금형 틀 사이에 배치되며, 상기 표면층과 대응되도록 상기 표면층 하부를 따라 형성되는 냉각층을 포함하는 사출 성형용 금형.
2. 제1항에 있어서,

   상기 표면층은, 전주에 의해 형성되는 전주금형인 것을 특징으로 하는 사출 성형용 금형.
3. 제1항에 있어서,

   상기 표면층은, 용사 코팅에 의해 형성되는 금속 피막인 것을 특징으로 하는 사출 성형용 금형.
4. 제1항에 있어서,

   상기 표면층은, 5 내지 10㎜의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 사출 성형용 금형.

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