KR20090030419A - 사출성형기 실린더 및 노즐에서의 가스배출을 통한 원재료무건조 사출성형장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사출성형기 실린더 및 노즐에서의 가스배출을 통한 무건조 사출장치에 관한 것으로서, 사출성형기 실린더내에서 발생한 불필요한 가스를 외부로 배출시 가장 간단하면서 효율적이고 안정적인 시스템을 제공하여 성형품 생산에서의 오랜 숙원이었던 원재료 무건조 생산 및 생산력 30% 증대라는 큰 변화와 전기적인 에너지, 노동시간, 인건비 및 불량품을 절감할 수 있으며, 또한 금형으로의 가스 유입이 없어서 금형세척 주기가 50배 가량 늘어지며 금형 파손의 주된 원인인 밀핀의 가스 때가 없어져서 금형파손 사고가 거의 없어지고 사출제품에 남아 있는 가스는 우리의 생활환경에서 환경호르몬을 배출하여 인체에 유해한 요소를 줄여주는 등의 혁신적인 발명에 관한 것이다.

사출기, 가스배출기, 가스빼기링, 노즐, 건조기

Description

사출성형기 실린더 및 노즐에서의 가스배출을 통한 원재료 무건조 사출성형장치{Injection molding machine for not drying raw material through gas ventilation in cylinder and nozzle}

본 발명은 사출성형기 무건조 사출장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 사출성형기 실린더내에서 발생한 불필요한 가스를 외부로 배출하여 가장 간단하면서 효율적이고 획기적인 사출시스템을 제공하여 성형품 생산에서의 원재료 무건조를 통해 생산성을 증대시키고 전기적인 에너지, 노동시간, 인건비 및 불량품을 절감할 수 있으며, 또한 사출기로 성형제품을 생산시 발생하는 불필요한 가스를 원료공급부, 노즐전방부에서 외부로 진공 및 자연배출하여 성형제품의 품질을 높이도록 한 사출성형기 원재료 무건조장치에 관한 것이다.

원료와 금형기술의 발전으로 사출성형(射出成形)의 기술은 날로 발전하고 있으며, 제품 역시 다양하고 높은 정밀도를 요하고 있다. 특히 원료의 발전으로 인하여 특수한 형태의 얼로이형(복합형태)이 많이 개발되어 금속을 대치하는 큰 효과를 발휘하고 있으나 원료에 남아 있는 수분으로 인하여 한결같이 많은 양의 가스를 배출하므로서 사출성형품 양산시에 많은 애로점과 가정과 생활에서 플라스틱 제품 사용시에 환경호르몬 배출로인한 문제점으로 작용하고 있다.

사출성형 공정은 먼저, 플라스틱에 안료·안정제·가소제·충전제 등을 첨가하여 원통형 또는 사각형으로 된 수 mm의 칩으로 만든 것, 즉 펠릿과 컴파운드를 호퍼에 넣어두며, 투입구 바로 앞에 실린더의 가열실이 있어, 여기에서 전열·고압 등으로 가열하여 사출성형 하고자 하는 재료인 스티렌수지나 폴리염화비닐이, 폴리프로필렌 등을 용융상태로 만들고, 이후, 용융수지를 실린더와 스크류를 통해서 금형 속으로 사출하여, 금형의 구석까지 용융수지가 흘러 들어가 응고되면, 금형은 두 부분으로 분리되어, 금형 속에서 굳은 사출성형물을 밖으로 꺼내는 것을 반복하여 생산하고 있다.

사출성형(射出成形)을 통하여, 대량생산을 할 수 있는 성형기계를 사용되고 있으나 사출물을 성형할 경우 원재료에 남아 있는 수분은 불필요한 가스형태가 되며, 사출성형물에 탄자국, 웰드라인, 기포 등등이 생겨 제품의 외관 불량과 후가공인 도장, 도금, 코팅, 증착에도 많은 불량품을 유발시키는 문제점이 있다. 또한 원재료 내의 수분이 가스의 주원인이라서 수분을 제거하기 위한 많은 장치인 건조기들을 사출공장에서 설치를 하여 사용한다. 사출기의 건조 공정은 전 공정의 약 30% 이상을 차지한다.

진공포장 되어서 입고가 되는 원재료의 수분 값은 약 0.05% 내외이며, 진공건조기나 제습건조기로 원재료를 건조하여도 약 0.01% 내외로 수분은 남아 있다. 또 보통 열풍식 건조기로 2~4시간 원재료를 건조하여도 0.03~0.05%의 수분이 원재료에 남아 있다. 이 수분들이 사출기 실린더 내로 같이 투입되면서 가스를 발생시킨다. 본 발명은 수분값을 떨어뜨리는 건조기가 아니라 실린더 내에서 수분값의 많고 적음에 관계없이 발생된 불필요한 가스를 배출하는 장치이기에 원재료 무건조 사출성형이 가능토록하였다.

사출성형기의 작동은 두 부분으로 나누어진 금형을 장착한 형반이 두 개가 있으며, 한쪽은 고정이며 다른 한 부분이 열리고 닫힌다. 즉 금형을 닫고 여는 것을 형개폐라 한다. 닫겨진 금형 내로 용융된 플라스틱 원재료를 사출기 실린더와 스크류를 통하여 투입하는 것을 사출이라하며, 사출성형기 실린더 내에서 스크류가 회전하면서 플라스틱 원재료를 전단력인 마찰과 열로 녹이면서 다음 사출을 위한 원하는 양의 녹은 원재료를 준비하는 것을 계량이라 한다.

사출된 원재료는 금형 내로 투입되어서 일정의 모양을 가지는 사출제품이 성형되며, 소정의 냉각 시간을 소모한 후에 형개되고 이후에 금형 내에 있는 제품을 떼어내는 작업을 에젝팅이라 한다. 즉 사출성형기의 일반적 동작 순서는 형폐, 사출, 계량, 형개, 에젝팅의 순서로 반복하면서 양산 제품을 생산한다.

대부분의 불필요한 수분은 원재료를 녹이는 계량과정과 녹은 상태에서 열이 가해지면서 가스로 발생이 되며 이 계량작동과 사출하는 동작이 가스를 제거하는 중요한 시점으로 다루어진다.

종래의 가스 배출장치는 사출기 실린더 출구부에 설치되는 장치는 없으며, 사출성형기의 작동과도 인터록(연동)을 시키지 않는다. 또 실린더 입구부의 장치에 근접 또는 광센서로서 원재료의 퇴적량을 감지하여 원재료 공급모터를 자동 가감속하는 방식이다.

또한 실린더 입구부의 장치 하단에 있는 내부관을 짧게 구성하여 원재료와 가스의 경로를 달리하는 기능이 있다. 사출기의 실린더 및 스크류는 기능적으로 크게 3등분되어 있다. 원재료가 투입되는 곳에서부터 공급부분, 압축부분, 멜팅부분으로 나누어진다. 공급부분은 실린더 내로 원재료를 원활히 공급하는 곳이며 이곳의 사출기 스크류는 홈을 깊게하여 원재료를 다음의 압축부분으로 잘 이송되게 한다. 압축부분은 공급부분과 멜팅부분의 중간에 위치하며 스크류 홈의 깊이를 서서히 줄여 공급되는 원재료가 전단력(마찰력)과 열에 의하여 고체인 원재료(펠릿)를 용융상태인 반액체 상태로 만든다. 이 압축부분에서 수분이 불필요한 가스로 약 60~70% 정도가 발생된다. 다음의 멜팅부분은 실린더 외부로부터 내부로 가해지는 열에 의하여 불완전 용융상태의 원재료를 완전 용융상태로 만든다. 이때에도 남아 있는 수분이 열에 의하여 30%~40% 가량 가스가 발생된다. 종래의 가스배출장치와 같이 사출기 실린더 입구부에서만 가스를 빼내면, 실린더의 공급부분과 압축부분에서 발생된 가스는 배출할 수 있으나 남아 있는 수분은 멜팅부분에서 열가열에 의해 가스로 발생되며 사출시 그대로 금형내로 주입되어서 생산품에 가스의 흔적이 남아서 효과가 현저히 떨어진다. 또한 원재료의 퇴적량을 센서로 감지하여 일정량을 퇴 적시키기는 무척 어렵다. 원재료는 건조상태, 재생원료의 사용비률, 진공도, 주변온도 등에 의하여 퇴적되는 원재료의 량이 많이 달라진다. 예를 들어서 센서에 감지된 신재료의 퇴적질량과 재생원료의 퇴적질량은 부피는 같아도 실제의 질량은 많은 차이가 있다. 즉 같은 부피의 신재료 중량이 재생원료보다 많다는 것이다. 이와 같이 여러가지 원재료의 상황에 따라서 달라지는 퇴적질량은 사출기 실린더 내로 공급되는 원재료의 량이 달라지며 사출기 실린더 내로 공급되는 원재료 밀도의 변화를 유발케 되며 가스 배출량도 변화가 심하여 지며 계량작동 시간 또한 변화하여 양품을 생산하는 것이 무척 어렵다. 즉 불량과 양품의 생산이 번갈아 나타난다. 또 실린더 입구부에만 투입 원재료의 밀도를 조정하여 완전히 가스를 제거하기 위해서는, 사출기에 원래 요구되어지는 원재료의 양보다 많이 줄여서(50% 이하) 공급하다 보면 사출기 계량시간이 3배 이상 길어지는 큰 단점이 있다. 이때 가스를 제거키 위한 목적으로 설치를 하였으나 생산성이 2배 이상 떨어지는 불합리한 점이 발생된다. 또 원재료 감지 센서들과 필터들을 조립하여 장치의 복잡함으로 기계 자체 고장률이 높고 고가의 장비가 된다.

본 발명은 사출기와 일체형이 아닌 분리형이라서 사출기계의 사출, 계량작동과 전기적 인터록을 구성하여 사출, 계량작동과 연동하여 소정량의 원재료를 투입하는 시스템을 구성하였다. 즉 센서로서 원재료의 퇴적량을 감지하는 것이 아니라 사출성형기가 원재료의 공급을 필요로 하는 시점인 사출과 계량에만 원료공급용 모터를 작동시키며, 퇴적되는 원재료의 량을 센서로서 감지하여 모터를 자동으로 가감속시키는 것이 아니라 필요한 원재료의 량은, 원료공급용 모터의 회전속도를 조절하는 수동식 볼륨으로 조절하여 사출, 계량 시에만 모터가 회전하며, 조절된 볼륨에 의하여 고정값이 출력되어 매우 안정적이며 별도의 퇴적량을 감지하는 센서가 필요 없게 된다. 모터의 속도는 자동 가감속 되는 것이 아니라 조정하는 볼륨 저항 값에 따른 고정 속도 출력값을 가진다. 즉 공급모터의 속도와 원재료 정량공급부의 규정된 볼륨값의 원재료가 사출, 계량시에 일정하게 공급되는 방식이다.

본 발명의 또 다른 목적은 사출성형기 실린더 전단부의 노즐에 별도의 가스배출장치를 구성하여 용융된 상태의 공기분자를 배출하도록 한 사출성형기 가스배출장치를 제공하는 데 있다.

본 발명은 자연 및 강제배출을 병행하도록 하여 용융된 원재료속에 공기를 제거할 수 있는 사출성형기 가스배출장치를 제공하는 데 있다.

본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위한 사출성형기에 장착되는 무건조 사출성형 시스템은 사출성형기 내의 가스를 배출하는 사출성형기의 배출장치에 있어서, 사출성형기의 실린더 전방에 노즐에 장착하여 용융된 원료속에 남아 있는 미세공기분자를 배출하도록 내부에 원료와류실을 구성하여 공기분자를 배출하도록 와류실 배출수단부를 구성하여 달성하였다.

본 발명의 와류실배출수단부는 노즐의 내부에 결합되도록 노즐의 내부에 홀을 내어 가스빼기링이 삽입되는 공간부를 형성하고 이후에 노즐팁으로 고정하는 나사산이 형성된다. 노즐의 내부 공간부에서 외부로 구멍을 내어서 배출되는 가스가 빠져나가도록 하였다. 상기 공간부에 삽입되는 가스빼기링은 원료입구부의 구멍을 크게 하고 출구부의 구멍을 작게하여 두 부분이 만나는 부분을 곡면 가공하여 사출시 용융원료가 곡면을 타고 회전하면서 금형측으로 주입되고, 이때 곡면에 의하여 와류가 형성되어서 원재료 내의 가스를 외부로 나오도록 구성하고, 전후방면에는 방사형으로 밴트구를 형성하고, 후방면에는 강제 배출구와 연결되며 전방면은 자연배출구로 구성된 연결뭉치부를 구성하여 달성하였다.

본 발명의 가스빼기링부는 노즐내부에 형성되며 내부면에 적정한 R값을 만들어서 와류를 유도하여 가스를 배출하도록 별도를 구성하거나, 직접 노즐의 내부에 가스빼기링부를 장착치 아니하더라도 노즐의 가공 형태를 원료출구부의 내경을 입구부의 내경보다 줄이고 적정한 R값을 주어서 달성할 수도 있다.

상기 본 발명인 사출성형기 무건조 사출성형장치는 사출성형기 실린더 내의 원재료와 함께 있는 수분이 변하여 불필요한 가스로 변한 것을 외부로 배출시키는 배출효율이 월등한 효과가 있다.

실린더 입구부 원재료의 공급을 사출기와 인터록하여 정량공급하도록 제어함으로서 1차 가스를 배출하고 사출기실린더의 출구부의 노즐에서도 가스배출 장치를 구성하여 가스배출의 효율을 높여서 불량품을 줄이고 생산성을 높이며 사출 현장에서의 건조를 하지 않아도 되는 혁신적인 효과를 발휘한다. 또한 구조가 간단하여 설비를 최소화하여 사용자의 부담을 줄이고, 금형의 세척주기를 늘리고 금형파손사 고를 줄이며, 플라스틱 생활제품의 유해성 가스 배출을 줄여서 인체를 보호하는 등의 사출성형기 산업상 혁신적이며 매우 유용한 발명인 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 사출성형기 가스배출장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명은 원재료의 수분값, 온도 등등의 관계없이 항상 일정한 량이 사출기 실린더 내로 투입되어서 안정된 생산이 가능하다. 실린더 원재료의 투입부에서 100%의 가스를 배출하기에는 투입 원재료 밀도를 많이 줄여야 하며 이 때는 계량시간이 3배 정도 길어지는 단점을 보안키 위해서, 본 발명의 사출기 실린더 입구부에서는 필요로 하는 원재료 투입보다 10% 정도 줄인 90% 정도를 공급하여 계량 시간을 늘어나지 않게 하며(참고로 원재료의 밀도를 약 80%정도까지는 계량시간이 늘어나지 않음) 사출기 실린더 스크류의 공급부분 및 압축부분에서 발생된 가스를 배출하도록 하였다.

멜팅부분에서 발생되어 배출치 못한 가스는 사출성형기의 실린더 끝단 출구부에 특수 가공한 노즐부에 장착하고 실린더 입구부와 출구부의 가스 배출구를 병렬로 연결하여 진공배출토록 하였다.

도 1에 도시한 본 발명은 사출성형기의 노즐 전방에 장착하여 용융된 원료속에 남아 있는 미세공기분자를 배출하도록 내부면에 원료와류실을 구성하여 공기분자를 배출하도록 와류실 배출수단부(280)를 구성하여 결합하였다.

본 발명의 와류실 배출수단부는 노즐팁(210)과, 가스빼기링부(280)와, 가스 밴트구(240)르 포함한 연결뭉치부로 구성된다.

가스빼기링부(280)는 노즐팁(210)의 전방에서 삽입되며 이후에 노즐팁(210)을 나사형태로 체결하였다. 가스빼기링부(280)의 전면에는 다단의 형태로 구성된 단차면(220-2,220-3)을 구성하였다.

본 발명의 바람직한 도 2와 도 3의 실시예로 가스빼기링부(280)의 전방면에는 노즐팁면(200)과 밀착되는 부분에 단차의 깊이를 다단으로 구성하여 공기가 빠져나갈 수 있도록 구성하고, 후방면(220-5)에도 단차공간을 구성한 가스빼기링부(280)를 구성하였다.

상기 가스빼기링부(280)의 전면부에는 1차 단차면과 2차 단차면을 기준면(220-3)과 서로 다르게 단차면을 가공하여 배출된 가스는 외부로 연결된 밴트구(240)를 통하여 자연배출하도록 구성하였다. 또 가스빼기링부(280)의 후면부는 외부면을 기준면을 구성하고, 상기 기준면의 안쪽에는 단차면을 구성하여 배출구를 통하여 외부로 진공배출하도록 구성하였다.상기 배출구(240)에 가스배기관(270)을 연결하여 외부의 진공펌프로 연결하여 강제배출하도록 이루어진다.

상기 가스빼기링부(280) 전방면의 1,2차 단차 공간을 통하여 나온 가스는 밴트구(240)쪽으로 내부에 가스통로를 형성하고 있으며, 사출시의 용융된 원재료 압력에 의한 자연적으로 가스를 외부로 배출한다. 또 가스빼기링부의 후면에도 안쪽으로 후면단차면(220-5)을 가공하여 관통된 배출구(260)를 통하여 외부로 연결된다. 배출구(260)는 사출기 실린더 입구부의 가스배출구(60)과 병렬 연결하여 서 진공으로 강제배출토록 하였다.

상기 가스빼기링부(280)는 노즐 내부의 공간부에 삽입되며 입구부의 구멍을 크게 하고 출구부의 구멍을 작게 하여 만나는 부분은 곡면을 형성하여 용융원료가 곡면을 타고 뒤집어지도록(와류발생) 와류곡면(250,도4)을 구성하고, 전방면에는 다단형 단차면(220-1,220-2,220-3)을 형성하고, 후방면에는 후면 단차면(220-5)을 구성한 특징이 있다.

상기 가스빼기링부(280)의 전면부는 도3과 같이 2차단차면(바깥부분, 220-2), 기준면(중간부분, 220-3), 1차단차면(안쪽부분, 220-1)으로 나누어서 구성되며 배출된 가스는 밖으로 배출구(240)를 통하여 자연배출이 되도록 한다.

와류가 1차적으로 일어나는 가스빼기링(280)의 후면(220-5)에는 0.01mm라는 단차가공을 하여서 진공으로 강제배출을 하였다. 본 가스빼기링부(280)의 넓은 입구부에는 많은량의 가스가 체류하므로 자연적이든 강제적이던 필히 가스를 빼주어야 한다. 0.01mm 단차가공은 자연상태에서 가스배출은 어렵기에 강제 진공배출토록 구성하였다. 노즐부 전체는 사출기 실린더의 내경보다 좁아진 상태라 사출시에 용융된 원재료가 금형으로의 이송속도가 무척 빠르다. 실험한 결과에 의하면 빠른 속도에서의 자연상태 가스배출을 위해서는 노즐부분에서 최소 0.03mm(가스배출 임계 틈새) 이상의 틈이 있어야 한다. 그러나 대부분의 원재료는 0.02mm 이상의 틈새에서는 압력에 의해서 외부로 유출된다. 그래서 본 발명은 1차적으로 가스빼기링(280)의 후면부의 단차홈(220-5)에 0.01mm 단차가공을 하여서 원재료의 누출을 막으며 가스를 강제로 진공배출하도록 하였다.

두 번째 사항은 본 발명에서 가장 중요한 요소로서 가스빼기링(280)의 전면부에 있다. 가스빼기링부의 전면부를 바깥부분(220-2), 중간부분(220-3), 안쪽부분(220-1)으로 나누어서 설명한다. 중간부분(220-3)은 노즐팁면(200)과 닿는 기준면이 된다. 이 부분은 단차 가공이 없으며 노즐팁면(200)과 닿는 곳으로 단차 0mm이다. 안쪽부분(220-1)은 노즐의 내경과 닿아 있는 부분으로서 남아 있는 가스가 외부로 잘 배출되며 열에 의한 팽창 및 노즐팁의 나사 빽래쉬 함수를 고려치 않아도 되도록 단차가공을 0.03mm보다 3배 가량 크게 0.1mm 단차가공을 한다. 또 중간부분(220-3)은 노즐팁과 닿는 기준면과 닿지 않는 면을 원형으로 번갈아 배치를 하고 닿지 않는 부분을 안쪽부분(220-1)과 같은 깊은 치수로 0.1mm 단차가공을 한다. 즉 안쪽부분(220-1)에서 포집되는 가스를 바깥부분(220-2)으로 내보내는 통로인 셈이다.

상기 중간부분(220-3)의 내외경의 폭은 가급적 넓게 하여서 노즐팁과 닿지 않는 안쪽부분(220-1)과 바깥부분(220-2)의 열팽창 요인을 최소화시킨다. 마지막으로 바깥부분(220-2)은 중간부분(220-3)의 기준면 보다가 0.02~0.03mm 단차 가공을 하여서 안쪽부분(220-1)과 중간부분(220-3)의 0.1mm 깊은 단차가공면을 통하여 잘 빠져나온 가스는 배출시키고 원재료는 밖으로의 유출을 차단시킨다. 지금까지 노즐부에 가스빼기장치를 고안하였다가 상용화를 시키지 못하였던 점은 금속의 열팽창 계수와 노즐팁의 나사부분 빽래쉬를 고려치 않은 점이었다. 1~2일은 가스배출 효과가 있었으나 그 후로는 효과가 사라져 버린다. 그 이유는 바깥부분을 단차가공이 없는 기준면으로 삼았기에 닿지 않는 안쪽부분은 시간이 지나면서 열에 의한 선팽 창 요인이 작용한다. 즉, 닿는 바깥부분은 노즐팁에 의하여 잠겨질 때 약 0.01~0.015mm 눌리는 현상이 발생된다. 모든 재료는 열을 받으면 즉시 팽창하지만 닿은 부분과 닿지 않는 부분의 열팽창은 시간을 요한다. 또 나사의 빽래쉬 또한 상당한 시간이 경과한 후에야 닿은 부분에 영향을 미치게 된다.가스빼기링(280)에 주로 사용되는 SKD21 금속재료를 예를 들어서 설명한다. 노즐부의 사용온도를 250℃, 가스빼기링(280)의 두께를 20mm라 가정한다. 250℃일때의 SKD21 재료의 열팽창계수는 11mm/cm * 10(-6)이다. 그래서 열에 의한 선팽창 계수는 (11*10(-6) * 250 * 20) = 0.055mm이지만 가스빼기링의 열에 의한 선팽창 계수는 가스빼기링(280)의 외부인 노즐부 또한 열팽창함으로서, 상쇄가 되어서 0mm이다.

그러나, 노즐팁을 잠글시에 눌려진 치수인 0.01~0.015mm와 나사의 빽래쉬 약 0.03mm(2급나사)는 시간이 지나면서 닿지 않는 안쪽부분으로 볼록한 모양으로 열팽창이 일어난다. 즉 원재료의 누출을 최소화하고 가스배출을 위하여 안쪽부분 가공을 기준면 보다가 0.04mm로 가공을 하면 처음 얼마간은 원재료가 누출됨과 동시에 가스도 배출되지만 시간이 지나면 0.04~0.045mm 열팽창이 일어나 가스배출 임계점인 0.03mm 이하로 줄어든다. 본 발명에서 이러한 문제점을 해결하는 방법으로 노즐팁면(200)과 닿는 기준면을 중간부분(220-3)에 두고서 안쪽부분(220-1)과 바깥부분(220-2)의 폭을 2mm로 하여서 열에 의한 팽창계수를 줄였다. 즉, (11*10(-6) * 250 * 2) = 0.0055mm로 극히 작아서 본 발명에서는 열에 의한 팽창계수를 고려치 않아도 된다. 또 안쪽부분(220-1)을 임계점인 0.03mm 보다 훨신 큰 0.1mm로 가공하여서 가스의 배출을 원활히 하였으며 바깥부분(220-2)에서의 가공을 0.02~0.03mm로 하여서 원재료의 누출은 막고 가스만 배출토록 하였다. 즉 용융된 원재료가 지나가는 안쪽부분(220-1)은 속도의 함수를 가지고 있지만 이미 안쪽부분(220-1)과 중간부분(220-3)의 0.1mm 단차가공부분으로 배출된 가스는 사출시의 압력의 함수를 가지게 되므로 바깥부분에서 열팽창에 의하여 줄어든다 해도 금속과 금속 사이에는 완전한 밀폐가 일어나지 않으며 0.001mm의 틈새만 있어도 가스는 배출된다. 본 발명에서는 기존과 다른 역발상으로 노즐에서의 가스배출을 구성하였다. 여기서는 참고로 세부분으로 나누었지만 안쪽부분(220-1)을 0.03mm 이상 가공하고 나머지 부분을 0.02mm로 가공하는 두부분, 네부분 등의 다양한 형태를 생각할 수가 있다.

계량작동의 이송스크류(110)의 후진속도는 배압이라는 성형조건이 결정하는데, 즉 배압이 높으면 계량시간이 길어지나 가스배출에는 효과가 올라가며 배압이 낮으면 계량시간은 짧아지나 가스배출 효율은 낮아진다.

본 발명의 가스배출장치는 가스를 배출하여 줌으로서 배압을 낮출 수가 있어서 오히려 전체 사이클 시간이 낮아져서 생산력이 30% 가량 증가된다. 이로 인하여 생산성은 높이면서 불필요한 가스배출량을 99.9%까지 배출 가능케한 완벽한 사출기 가스배출 시스템을 구현하였다.

도 7과 도 8에 도시한 본 발명의 다른 실시예의 사출성형기 가스배출장치는 가스빼기링부를 1차가스빼기링과 2차가스빼기링을 연결뭉치부내에 구성하여 빽래쉬가 발생되는 전방의 노즐팁과 1차가스빼기링의 단차가공면이 밀착되어 배기가스의 배출를 막는 것을 방지하도록 구성하였다.

상기와 같이 빽래쉬의 발생이 노즐팁에서 발생되어도 1차가스빼기링과 2차가스빼기링의 사이에는 단차가공면으로 배기가스가 배출되도록 구성하고 있다.

1차가스빼기링의 전방부에는 단차면(220-1,220-2,220-3)을 구성하여 형성하였다. 후방면에는 단차가공면(220-1,220-2,220-3)을 형성하여 배기가스가 쉽게 배출될 수 있도록 단차가공하였다.

2차가스빼기링는 전방부에는 평면인상태를 형성하여 1차가스빼기링의 단차가공면이 쉽게 단차를 형성하여 가스가 배출되도록 구성하였다. 또 2차가스빼기링에 와류곡면 가공면을 구성하여 와류가 발생하도록 하여 미세한 가스가 배출되도록 구성하였다.

1차가스빼기링과 2차가스빼기링의 사이에는 자연배출이 일어나도록 배출구를 형성하고, 2차가스빼기링부의 후면부에 형성된 단차홈(220-5)에 연결통로(260)가 구성되어 강제배출되도록 배기관에 연결되어 진공펌프에 의해 강제배출되도록 구성하였다.

도 9에 도시한 본 발명은 원재료 공급용 장치는 사출성형기 실린더가 필요로 하는 원재료 공급량을 0~100%까지 조절이 가능하도록 구성하였으나, 일반적으로 80%~90% 정도를 공급하면서 실린더의 원재료 투입부 방향에서 1차 강제가스를 배출시키고 미처 다 배출되지 못한 가스는 실린더출구부에 특수가공된 노즐을 통하여 사출 동작시에 진공펌프 또는 자연배출 시킨다. 1,2차에 걸쳐서 가스를 배출함으로서 배출효율이 월등하며 생산성이 증대되며 장비가 간단하여 고장이 거의 없으며 저가로 생산이 가능하다.

또한 사출기 실린더 입구부 장치의 하단의 내부관을 구성하였다. 종래의 제품들은 내부관을 짧게 구성하여 원재료 투입과 가스배출의 경로를 구분하는데 사용되었으나, 본 발명에서는 내부관을 길게 스크류까지 내려서 실린더 내부로 투입되는 원재료가 스크류에의 안착상태를 좋게 하는 것이다. 즉 안착상태를 좋게하여 밀도를 더욱 일정하게 유지하여 사출기 스크류내로 원재료가 공급되도록 하였다.

본 발명은 강제가스배출을 위한 진공배출구에 연결되도록 연결뭉치부의 배기구에 연결관(270)을 구성하여 필터(70)와 진공펌프(80), 제어부(90)에서 강제로 배출하도록 연결구성함은 본 발명의 권리범위에 속함을 알 수 있다.

본 발명의 원료정량공급부(20)는 사출기실린더(120)내로 원료를 정량공급할 수 있도록 원료공급부(20)를 구성하여, 원료를 공급하는 원료공급부(20)로부터 유입되는 공기의 차단과 원료(10)를 사출기스크류(110)가 필요로 하는 양보다 작게 공급하여 스크류(110)내의 원료 밀도는 낮추어서 스크류(110)내에서 발생된 불필요한 가스를 원활히 배출되도록 한다. 또한, 공급되는 원료(10)의 양을 이송스크류(30-1)의 회전을 통하여 자유롭게 조절하는 전자식모터(50)를 구성하고 있다.

상기 이송스크류(30-1)는 원료의 정량공급이 이루어지도록 다수개의 판이 축에 장착된 물레방아식 밸브를 장착하거나, 스크류를 수직으로 세워서 원료를 공급하는 방식은 본원발명에 포함됨을 알 수 있습니다.

상기 원료공급부(30)의 하부에는 원료공급부의 원료공급을 차단하여 과다한 원료가 투입되지 않도록 원료감지센서부(100)를 구성하고, 이송된 원료의 대기공간 및 가스배출을 위하여 공간이 형성된 집진실(40)을 구성하고 있다. 또 가스 집진실을 구성하여 원료정량공급부(30)로부터 사출기스크류(110) 내로 원료(10)를 이송하는 통로인 동시에, 사출기실린더(120) 내에서 발생된 가스를 집진하여 배출하도록 하였다.

집진실(40)의 내부에는 원료(10)의 과다공급을 감지하여 전자제어부(90)로 신호를 알려주는 센서인 원료감지센서부(100)를 구성하고, 측면에는 사출기 실린더 내에서 발생되어 집진된 가스를 배출하는 가스배출구(60)가 구성된다.

상기와 같이 실린더의 원료입구부에서 진공가스배출이 이루어지고 동시에 실린더전방에 와류실 배출수단부를 구성하여 자연배출과 강제배출이 이루어지도록 구성하였다.

도 10에 도시한 본 발명의 또 다른 실시예의 사출성형기 가스배출 장치는 원료공급부(20)와 원료정량공급부(30)의 사이에 외부공기의 밀폐를 위하여 차단부(180)와 중간경유실(20-1)을 구성하였다.

상기 차단부의 구성은 개폐구(140)와 슬라이드식 밸브(150)와 상기 밸브를 지지하는 로드(160)와 공압실린더(170)로 구성하여 개폐구를 개폐할 수 있도록 구성하였다.

상기와 같이 구성하여 밸브를 차폐하여 외부와 밀폐가 이루어지도록 밸브가 작동한다. 이때 원료의 공급이 최대한 이루어지거나 이송스크류(30-1)가 정지시에 밸브를 이동시켜 개폐구를 차단하도록 함으로 외부공기유입을 차단하도록 하였다.

상기 차단부를 이중으로 구성하여 높은 밀폐력을 갖도록 다단으로 구성한 것 으로 원료공급부(20)와 원료정량공급부(50)의 사이에 외부공기의 밀폐를 위하여 2단계 차단부(180,180-1)와 2단 중간경유실(20-1,20-2)을 구성하였다.

상기 원료정량공급부의 상부에 제2중간경유실(20-2)을 구성하고, 상부에 개폐구(140-1)와 슬라이드식 밸브(150-1)와 상기 밸브를 지지하는 로드(160-1)와 공압실린더(170-1)로 구성한 제2차단부(180-1)를 구성하였다. 상기 제2차단부(180-1)의 상부에 1단 중간경유실(180)을 구성하고, 개폐구(140)와 슬라이드식 밸브(150)와 상기 밸브를 지지하는 로드(160)와 공압실린더로 구성하여 제1차단부를 구성하여 2단계로 외부와 차단하여 밀폐률을 높이도록 구성한 특징이 있다.

상기와 같이 구성하여 제 1차단부(180)가 열리면 제 2차단부(180-1)가 닫히도록 전자제어부에서 제어하여 외부의 공기의 유입을 최소화시키도록 하였다.

상기와 같이 원료를 투입하여 이송 및 용융시키는 실린더내의 공기를 1차적으로 원료공급부(20)와 원료정량공급부(50)의 사이에 외부공기의 밀폐를 위하여 2단계 차단부(180,180-1)와 2단 중간경유실(20-1,20-2)을 구성하였다. 상기 같이 공기의 침입과 가스를 배출하여 가스를 제거가 이루어지고, 상기 단계에서 제거가되지 않는 것은 노즐의 전방에 장착된 와류실 배출수단부에서 제거나 이루어져 2단배열구성으로 가스를 배출하도록 한 특징이 있다.

이상 살펴본 바와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 모양의 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적인 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예의 와류실 배출수단부를 도시한 사시도.

도 2는 본 발명의 가스빼기링부의 후면부를 도시한 사시도.

도 3은 본 발명의 가스빼기링부의 전면부를 도시한 사시도.

도 4는 도 3의 A-A선을 도시하여 장착한 사용상태의 단면도.

도 5는 도 3의 B-B선을 도시하여 장착한 사용상태의 단면도.

도 6은 본 발명의 가스배출장치에 장착한 상태도.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예의 가스배출링를 도시한 상태도.

도 8은 도 7의 와류실 배출수단부에 두개의 가스빼기링부를 구성한 단면도.

도 9는 본 발명의 실린더의 입구부와 출구부에 가스배출장치를 구성한 상태도.

도 10은 본 발명의 가스빼기장치를 도시한 사용상태도.

* 도면의 주요부호에 대한 부호의 설명 *

210 : 노즐팁 200 : 노즐팁면

230 : 내부홈 240 : 밴트구

250 : 와류곡면 260 : 연결관

270 : 배관 280 : 가스빼기링부

300 : 연결뭉치부

Claims (7)

1. 원료공급부와 사출기 실린더 노즐 사이에 구성한 사출기실린더 내의 수분으로 인한 발생가스를 배출하는 사출성형기의 배출장치에 있어서,

   사출성형기의 노즐 전방에 나사결합 장착하여 금형속으로 주입전에 용융된 원료속에 남아 있는 미세가스 및 공기분자를 배출하도록 내부면에 와류가 발생하도록 원료와류실을 구성하여 공기 및 가스를 외부로 배출하도록 강제가스배출구와 자연배출구를 형성한 와류실 배출수단부를 구성한 것을 특징으로 하는 사출성형기 실린더 및 노즐에서의 가스배출을 통한 원재료 무건조 사출성형장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 와류실 배출수단부는

   실린더의 전방의 노즐에 결합되도록 나사산이 형성되어 나사결합되는 연결뭉치부와,

   상기 연결뭉치부의 내부 공간부에 삽입되며, 입구부의 구멍을 크게 하고 출구부의 구멍을 작게하여 만나는 부분은 와류곡면을 형성하여 용융원료가 곡면을 타고 뒤집어지는 와류가 만들어지도록 구성하고, 전방면에는 단차부를 구성하여 노즐팁면과 밀착되는 부분에 단차의 깊이를 다단으로 구성하여 자연배출이 이루어지도록 구성하고, 후방면에도 단차공간을 구성하여 외부의 진공펌프에 의해 강제가스배출구가 구성된 가스빼기링부;

   상기 연장노즐부의 전방에는 노즐팁을 구성한 것을 특징으로 하는 사출성형기 실린더 및 노즐에서의 가스배출을 통한 원재료 무건조 사출성형장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 가스빼기링부는

   상기 가스빼기링의 내부에 와류곡면 R값을 만들어서 와류를 유도하여 가스를 배출하도록 별도를 구성하거나, 가스빼기링이 없이 직접 노즐면의 내부에 와류실을 가공하는 것을 특징으로 하는 사출성형기 실린더 및 노즐에서의 가스배출을 통한 원재료 무건조 사출성형장치.
4. 제 2항에 있어서, 상기 가스빼기링부는

   전면부에는 1차단차면과 2차단차면을 기준면과 서로 깊이가 다르게 단차 가공하여, 가스빼기링부의 안쪽부분은 크게 단차가공을 하고 밖으로는 줄여서 단차 가공을 하여 외부로 연결된 밴트구를 통하여 배출하도록 구성한 것과, 가스빼기를 위한 링의 개수를 여러개 사용하는 것과, 다양한 모양 변형을 하여 단차면을 구성하고, 상기 후면부에는 외부면에는 기준면을 구성하고, 상기 기준면의 안쪽에는 후면단차면을 구성하여 유로를 통하여 외부로 배출하도록 구성한 것을 특징으로 하는 사출성형기 실린더 및 노즐에서의 가스배출을 통한 원재료 무건조 사출성형장치.
5. 제 2항에 있어서, 상기 가스빼기링부는

   가스빼기링부를 2개 또는 3개를 구성하여 전방부는 온도에 따른 재질의 팽창으로 인한 통로를 차단이 이루어지고, 가스빼기링과 가스빼기링은 서로 같은 재질을 사용하여 열패창이 같아지므로 경질의 재질을 사용하게 되면 두 접촉면은 단차로 인한 틈새가 유지되어 가스의 배출이 되도록 구성하고, 상기 후방면에는 단차면을 형성한 것을 특징으로 하는 사출성형기 실린더 및 노즐에서의 가스배출을 통한 원재료 무건조 사출성형장치.
6. 제 1항에 있어서, 노즐과 원료공급부와 사출기 사이에 구성한 사출기실린더 내의 공기와 발생가스를 배출하는 사출성형기의 배출장치에 있어서,

   원료를 공급하는 원료공급부와, 사출기실린더에 원료를 공급할 수 있도록 입구부가 구성되며, 상기 입구부의 상부에 원료를 일정하게 공급할 수 있도록 이송스크류와 전자식모터를 구성하여 사출기실린더내로 공급되는 원료를 일정하게 공급할 수 있도록 구성된 원료정량공급부;

   상기 원료정량공급부에 과대한 원료가 투입되지 않도록 원료감지센서를 구성하고, 상기 이송된 원료의 대기공간 및 사출기실린더내의 가스배출을 위하여 공간이 형성된 집진실;

   상기 집진실의 측면과 노즐의 전방에 형성한 와류실 배출수단부의 강제가스 배출구에 배출관을 연결하여 강제로 가스를 배출하도록 진공펌프와 전자식모터를 제어하여 가스를 배출이 이루어지도록 전자제어부를 구성한 것을 특징으로 하는 사출성형기 실린더 및 노즐에서의 가스배출을 통한 원재료 무건조 사출성형장치.
7. 제 1항에 있어서, 상기 원료공급부와 원료정량공급부의 사이에 외부공기의 밀폐를 위하여 1단 또는 2단계차단부와 1단 또는 2단 중간경유실을 구성하고,

   상기 원료정량공급부의 상부에 제2중간경유실을 구성하고, 상부에 개폐구와 슬라이드식 밸브와 상기 밸브를 지지하는 로드와 공압실린더로 구성한 제2차단부;

   상기 제2차단부의 상부에 1단 중간경유실을 구성하고, 개폐구와 슬라이드식 밸브와 상기 밸브를 지지하는 로드와 공압실린더로 구성하여 제1차단부를 구성하여 2단계로 외부와 차단하여 밀폐률을 높이도록 함을 특징으로 하는 사출성형기 실린더 및 노즐에서의 가스배출을 통한 원재료 무건조 사출성형장치.

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