KR20090083190A - 사출성형을 위한 핫러너 밸브노즐 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 사출성형을 위한 핫러너 밸브노즐에 관한 것으로, 용융수지가 이동하는 러너가 형성된 밸브노즐몸체를 구비하고, 밸브노즐몸체의 선단에 용융수지가 금형으로 주입되는 게이트가 구비되며, 상기 게이트는 밸브노즐몸체의 중심에서 편심되어 형성되어, 오목하고 협소한 공간을 가진 제품 제조시 사출공정에 의한 수지주입흔적이 완제품의 외측에 남지 않고 내부에 형성되도록 제작할 수 있고, 용융수지와의 접촉에 의한 밸브핀의 마모를 최소화시킬 수 있게 된다.
Figure P1020080009199
금형, 핫러너, 밸브, 노즐, 게이트

Description

사출성형을 위한 핫러너 밸브노즐{A valve nozzle of a hot runner for injection molding}
본 발명은 사출성형을 위한 금형장치에 관한 것으로, 특히 금형에 용융수지를 주입시키기 위한 핫러너 장치의 밸브노즐에 관한 것이다.
일반적으로, 금형장치에서 핫러너 장치는 금형의 캐비티로 용융수지를 주입시키기 위한 장치로, 고온의 용융수지가 이동하는 러너를 구비하고 러너의 용융수지의 주입을 개폐하는 밸브를 구비하고 있으며, 밸브는 노즐의 게이트를 통해 용융수지를 금형으로 토출시킨다.
종래의 밸브노즐의 게이트는 노즐몸체의 중심에 형성되어 금형의 오목하고 협소한 부분에 밸브노즐의 게이트를 투입하고자 하는 경우 게이트의 주위 부분이 오목한 공간의 입구에 부딪혀 용이하게 투입되지 않았다. 예를 들어, 도 4에 도시된 단면이 'ㄷ'자 형상으로 된 제품을 사출하고자 하는 경우 'ㄷ'자 형상의 오목한 내부에 수지주입구를 형성하더라도 밸브노즐의 게이트가 진입하기가 용이하지 않아 부득이하게 'ㄷ'자 형상의 외측에 수지주입구를 형성해야 하는데, 이 경우 수지주입구의 흔적이 사출되는 제품의 외측에 남게 되어 이를 제거하기 위한 후처리공정 을 해야 하는 문제점이 있었다.
또한, 종래에는 밸브노즐의 게이트를 개폐하는 밸브핀의 러너의 길이방향을 따라 이동하면서 밸브핀의 외측면 대부분이 러너 내부의 용융수지와 장시간 접촉하게 된다. 이로 인해 밸브핀의 외측면이 마모되는 등 손상되는 문제점이 있었다.
한편, 종래 밸브노즐의 게이트 주위 부분은 금속으로 형성되어 열손실이 크고 그로 인해 게이트 내부의 인접부분에서 수지가 쉽게 경화될 수 있는 우려가 있었다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 사출성형을 위한 핫러너 밸브노즐이 가지는 문제점들을 개선하기 위해 창출된 것으로, 오목하고 협소한 공간을 가진 제품 제조시 사출공정에 의한 수지주입흔적이 완제품의 외측에 남지 않고 내부에 형성되도록 제작할 수 있는 사출성형을 위한 핫러너 밸브노즐을 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 용융수지와의 접촉에 의한 밸브핀의 마모를 최소화시킬 수 있는 사출성형을 위한 핫러너 밸브노즐을 제공함에 다른 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 사출성형을 위한 핫러너 밸브노즐은, 용융수지가 이동하는 러너가 형성된 밸브노즐몸체를 구비하고, 밸브노즐몸체의 선단에 용융수지가 금형으로 주입되는 게이트가 구비되며, 상기 게이트는 밸브노즐몸체의 중심에서 편심되어 형성된 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 게이트를 개폐하는 밸브핀이 이동하는 핀작동홀이 밸브노즐몸체의 중심에서 편심되어 형성된다.
또한, 핀작동홀 및 러너는 각각 독립적으로 형성되되 게이트에 인접하여 핀작동홀과 러너가 연통되는 토출공간부가 형성될 수 있다.
바람직하게는, 히터로부터 토출공간부로 전달되는 열을 용융수지에 전달하는 슬리브가 토출공간부의 내측벽에 구비된다.
더욱 바람직하게는, 상기 슬리브는 베릴륨(Be)으로 형성된다.
상기 러너를 중심으로 핀작동홀의 반대편에 히터가 구비되고, 히터와 러너의 사이에는 히터로부터의 열전달 경로를 우회시키기 위한 도피공간부가 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 게이트의 선단 외주면에 세라믹으로 형성된 인서트링이 구비되는 것이 바람직하다.
밸브노즐몸체는 매니폴드와 독립적으로 제조되어 매니폴드에 피스결합되는 것이 바람직하다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 사출성형을 위한 핫러너 밸브노즐에 의하면, 금형의 오목하고 협소한 부분에 밸브노즐의 게이트를 용이하게 투입할 수 있게 됨으로써 금형의 오목한 부분의 내부에 수지주입구를 형성할 수 있게 되고 그로 인해 수지주입구의 흔적이 사출되는 제품의 외측이 아닌 내측에 남게 되어 흔적을 제거하지 않아도 완제품을 출하할 수 있게 된다.
또한, 밸브핀과 용융수지의 접촉을 최소화하여 밸브핀이 손상되는 것을 방지할 수 있게 된다.
아울러, 밸브노즐의 게이트 주위 부분을 세라믹으로 형성하여 열손실을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 사출성형을 위한 핫러너 밸브 노즐의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 사출성형을 위한 핫러너 밸브노즐은 용융수지가 이동하는 러너(12)가 형성된 밸브노즐몸체(10)를 구비하고, 밸브노즐몸체(10)의 선단에 용융수지가 금형으로 주입되는 게이트(11)가 구비되며, 상기 게이트(11)는 밸브노즐몸체(10)의 중심에서 편심되어 형성되어 있다.
매니폴드(1)에는 용융수지가 주입되는 러너(12)가 형성되고, 밸브노즐몸체(10)에는 매니폴드(1)의 러너(1a)와 연통되는 러너(12)가 형성되어 있다.
밸브노즐몸체(10)의 러너(12)는 매니폴드(1)의 러너(1a)로부터 공급받은 용융수지를 게이트(11)로 이동시키는 통로이다.
밸브노즐몸체(10)에는 게이트(11)를 개폐하는 밸브핀(2)이 이동하는 핀작동홀(13)이 형성되어 있다. 매니폴드(1)에는 밸브핀(2)을 작동시키기 위한 피스톤(3)과 실린더(4)가 구비되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이 핀작동홀(13)은 밸브노즐몸체(10)의 중심에서 편심되어 형성된다. 게이트(11)는 밸브핀(2)의 직선왕복운동에 의해 개폐되므로 핀작동홀(13)과 일직선상에 형성된다. 따라서, 게이트(11)가 핀작동홀(13)과 함께 밸브노즐몸체(10)의 중심으로부터 편심되어 구비된다.
이와 같이 게이트(11)와 핀작동홀(13)이 밸브노즐몸체(10)의 중심으로부터 편심됨으로써 게이트(11)를 중심으로 어느 한쪽에만 러너(12)와 히터(20)가 구비되고 그로 인해 도 4에 도시된 바와 같이 'ㄷ'자 형상으로 형성된 오목하고 협소한 공간에 게이트(11)를 진입시킬 수 있게 된다.
한편, 핀작동홀(13) 및 러너(12)는 각각 독립적으로 형성된다. 러너(12)와 핀작동홀(13) 중에서 러너(12)가 핀작동홀(13) 보다 밸브노즐몸체(10)의 중심에 더 인접하게 구비된다. 또한, 핀작동홀(13)과 러너(12)가 만나는 토출공간부(14)가 게이트(11)에 인접하여 형성되어 있다. 러너(12)로부터 토출공간부(14)로 용융수지가 유입되고 핀작동홀(13)을 통해 밸브핀(2)이 토출공간부(14)로 진입한다.
이와 같이 핀작동홀(13)과 러너(12)가 독립적으로 형성됨과 동시에 토출공간부(14)에서만 밸브핀(2)의 선단과 용융수지가 접촉하게 되어 밸브핀(2)과 용융수지의 접촉이 최소화되고 그로 인해 밸브핀의 마모를 줄일 수 있게 되는 것이다.
상기 토출공간부(14)의 내측벽에는 슬리브(30)가 형성된다. 슬리브(30)는 스틸 보다 열전도성이 높은 베릴륨(Be)으로 형성되어 히터(20)로부터 토출공간부(14)로 전달되는 열을 용융수지에 효과적으로 전달한다. 따라서, 토출공간부(14)의 용융수지가 경화되는 것을 억제할 수 있게 된다.
히터(20)는 러너(12)를 중심으로 핀작동홀(13)의 반대편에 구비된다. 또한, 도 1과 도 3에 도시된 바와 같이, 히터(20)와 러너(12)의 사이에는 히터(20)로부터의 열전달 경로를 우회시키기 위한 도피공간부(15)가 형성되어 있다.
즉, 도피공간부(15)는 공기층으로 형성됨으로써, 히터(20)로부터 밸브노즐몸체(10)를 통해 러너(12) 및 토출공간부(14)로 전달되는 열이 도피공간부(15)에 도달하게 되면 금속에 비해 상대적으로 열전달율이 낮은 공기층으로 전달되기 보다 도피공간부(15)를 우회하여 주변의 금속을 통해 확산된다. 따라서, 히터(20)의 열이 보다 신속하게 러너(12)와 토출공간부(14)로 전달될 수 있게 된다.
도 5는 종래 도피공간부(15)가 없고 슬리브(30)의 재질이 스틸인 경우의 온도구배 및 온도변화를 나타낸 개략적 그래프이고, 도 6은 본 발명에 따른 도피공간부(15)와 슬리브(30)가 구비된 경우를 나타낸 것이다. 온도는 슬리브(30)와 인접하는 두 부분(2,4)과 러너의 내부 두 부분(1,3)에서 측정되었다.
도 5를 보면 소정의 온도(300도)까지 도달하는데 걸리는 시간이 4곳에서 각각 오래 걸릴 뿐만 아니라 4곳에서 도달하는 시간이 크게 차이가 나고, 소정의 온도에 도달하기 전까지 4곳의 온도편차가 크며 온도분포가 균일하지 못한 것을 볼 수 있다.
그러나, 도 6을 보면 도 5에 비해 각각의 측정장소에서 보다 짧은 시간에 소정의 온도에 도달한 것을 볼 수 있고, 4곳에서 각각 소정온도까지 도달하는 시간이 크게 차이가 나지 않을 뿐만 아니라, 온도편차가 작고 온도분포도 균일한 것을 볼 수 있다.
결국, 도피공간부(15)와 슬리브(30)에 의해 열전달율이 높아져 열확산속도가 증가함으로써 히터(20)의 열이 밸브노즐몸체(10) 전체적으로 신속하게 확산되어 균일한 온도분포를 이루게 되고, 그로 인해 용융수지의 온도가 고온으로 균일하게 유지되어 사출되는 제품의 품질을 높일 수 있게 된다.
또한, 밸브노즐몸체(10) 전체의 체적을 감소시킴으로써 단위체적당 가해지는 열량을 높여 도피공간부(15)가 부존재할 때 보다 밸브노즐몸체(10)가 고온의 상태를 유지할 수 있게 된다.
게이트(11)의 선단 외주면에는 세라믹으로 형성된 인서트링(40)이 구비된다. 세라믹은 금속에 비해 열전달율이 낮아 토출공간부(14)의 열이 인서트링(40)을 통해 외부로 방출되는 것을 차단할 수 있게 된다.
한편, 밸브노즐몸체(10)는 매니폴드(1)와 독립적으로 제조되어 매니폴드(1)와 볼트결합된다.(도면미도시) 이와 같이 매니폴드(1)와 밸브노즐몸체(10)가 각각 제조된 후 볼트결합에 의해 조립되면 밸브노즐몸체(10)를 용이하게 제조할 수 있게 된다. 즉, 밸브노즐몸체(10)와 매니폴드(1)를 독립적으로 각각 형성하게 되면, 러너(12)와 핀작동홀(13)은 드릴링이나 보오링 등의 천공작업을 통해 형성될 수도 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 사출성형을 위한 핫러너 밸브노즐을 나타낸 개략적 측단면도,
도 2는 도 1에 도시된 밸브노즐의 우측면도,
도 3은 도 1의 A-A선을 따라 절개한 개략적 측단면도,
도 4는 도 1에 도시된 핫러너 밸브노즐의 사용상태를 나타낸 개략적 측단면도,
도 5 및 도 6은 밸브노즐의 시간에 따른 온도구배를 나타낸 그래프이다.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※
10 : 밸브노즐몸체 11 : 게이트
12 : 러너 13 : 핀작동홀
14 : 토출공간부 15 : 도피공간부
20 : 히터 30 : 슬리브
40 : 인서트링

Claims (8)

  1. 용융수지가 이동하는 러너가 형성된 밸브노즐몸체를 구비하고, 밸브노즐몸체의 선단에 용융수지가 금형으로 주입되는 게이트가 구비되며, 상기 게이트는 밸브노즐몸체의 중심에서 편심되어 형성된 것을 특징으로 하는 사출성형을 위한 핫러너 밸브노즐.
  2. 제1항에 있어서,
    게이트를 개폐하는 밸브핀이 이동하는 핀작동홀이 밸브노즐몸체의 중심에서 편심되어 형성된 것을 특징으로 하는 사출성형을 위한 핫러너 밸브노즐.
  3. 제2항에 있어서,
    핀작동홀 및 러너는 각각 독립적으로 형성되되 게이트에 인접하여 핀작동홀과 러너가 연통되는 토출공간부가 형성된 것을 특징으로 하는 사출성형을 위한 핫러너 밸브노즐.
  4. 제3항에 있어서,
    히터로부터 토출공간부로 전달되는 열을 용융수지에 전달하는 슬리브가 토출공간부의 내측벽에 구비된 것을 특징으로 하는 사출성형을 위한 핫러너 밸브노즐.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 슬리브는 베릴륨(Be)으로 형성된 것을 특징으로 하는 사출성형을 위한 핫러너 밸브노즐.
  6. 제2항 내지 제5항에 있어서,
    상기 러너를 중심으로 핀작동홀의 반대편에 히터가 구비되고, 히터와 러너의 사이에는 히터로부터의 열전달 경로를 우회시키기 위한 도피공간부가 형성된 것을 특징으로 하는 사출성형을 위한 핫러너 밸브노즐.
  7. 제6항에 있어서,
    게이트의 선단 외주면에 세라믹으로 형성된 인서트링이 구비된 것을 특징으로 하는 사출성형을 위한 핫러너 밸브노즐.
  8. 제1항 내지 제5항에 있어서,
    밸브노즐몸체는 매니폴드에 피스결합되는 것을 특징으로 하는 사출성형을 위한 핫러너 밸브노즐.
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