KR20090086861A - 급속 박막 직가열 장치 및 이를 이용한 극박 플라스틱사출성형 금형 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 급속 극박 직가열 장치는 극박 발열체 및 상기 극박 발열체에 접속된 배선 장치를 포함한다. 극박 발열체는 금형 표면에 직접 부착되고, 배선 장치를 통하여 극박 발열체에 전류를 공급하여 극박 발열체를 가열함으로써 금형 표면이 급속가열된다. 급속 극박 직가열 장치는, 금형과 극박 발열체 사이를 절연하기 위하여, 극박 발열체 및 금형 표면 사이에는 제 1 절연층을 더 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 극박 발열체의 상부에도 제 2 절연층을 더 구비하는 것이 바람직하다.

극박 플라스틱, 급속 직가열, 금형 가열

Description

급속 박막 직가열 장치 및 이를 이용한 극박 플라스틱 사출성형 금형 {A RAPID ULTRA-THIN DIRECT HEATER AND AN INJECTION MOLD USING THE HEATER}

본 발명은 극박 플라스틱 사출성형용 금형의 내부에 부착되어 급속 가열하기 위한 급속 박막 직가열 장치 및 상기 장치가 부착된 극박 플라스틱 사출성형 금형에 관한 발명이다.

최근 플라스틱 제품 및 부품이 슬림화 및 소형화되는 추세에 따라, 플라스틱 성형에 있어서도 경량화 및 박육화가 중요한 과제로 부각되고 있다. 예를 들어, 최근에 휴대폰, 노트북 컴퓨터 및 각종 이동 통신용 장치에 사용되는 플라스틱 부품의 두께는 이미 1mm 이하로 접어들었다. 이와 같은 외장 부품뿐만 아니라 전자 커넥터, 전자 패키지 부품, 전원 공급 장치 부품 등에 사용되는 플라스틱도 최대한 얇고 가볍게 성형하고자 하고 있다.

그러나, 마이크로급의 극박 사출 부품의 성형은 단순히 일반 사출 성형에서와 같이 플라스틱 부품의 설계 단계에서 제품의 두께 치수를 줄이고 이에 상응하여 금형을 설계하고 금형을 가공한 후에 사출 성형을 수행한다고 해서 쉽게 이루어질 수 있는 것이 아니다. 극박 플라스틱을 성형하기 위하여 이와 같은 기존의 사출 성형 기술을 사용하게 되면, 상대적으로 고화층을 증가시키게 되어서 미충전(short shot) 현상이 발생하게 되고, 이에 따라 압력이 기준치 이상으로 상승하거나 플래쉬(flash)가 과도하게 형성되는 등 성형 불량이 발생하게 된다.

지금까지, 이러한 문제를 해결하기 위하여 유동성이 우수한 재료를 사용한다거나, 사출 속도를 고속으로 할 수 있는 사출 성형 장치를 설계한다거나, 사출 금형 내에 진공 기술을 적용하는 구성이 제시되어 왔다. 그러나 이러한 시도들도 전술한 성형 불량을 제대로 해결하지 못하였다.

최근에는, 충전과정에서 금형 표면의 온도를 용융 수지 온도까지 순간적으로 가열하여 고화층을 제거하기 위한 급속 가열 기술이 연구되고 있다. 지금까지 제시된 급속 가열 기술로는 크게 금형 표면을 직접 화염으로 가열하는 방법, 가압수를 이용하여 금형 표면 온도를 상승시키는 방법, 유도 가열 및 특수 가열 히터를 사용하여 금형 표면을 가열하는 방법 등이 있다. 그러나, 이러한 급속 가열 기술로도 금형 표면의 온도를 안정적으로 증가시키는 데는 한계가 있고, 충전 과정에서 고화층이 제대로 제거되지 않는 문제점을 가지고 있다.

본 발명은, 전술한 바와 같이 금형 표면을 급속 가열하는 종래 기술의 문제점을 해결하고, 금형 표면의 온도를 용융수지 온도까지 최단시간 내에 안정적으로 상승 및 유지시키기 위한 구성을 제공하는 것이 목적이다.

본 발명에 따른 급속 극박 직가열 장치는 극박 발열체 및 상기 극박 발열체에 접속된 배선 장치를 포함한다. 극박 발열체는 금형 표면에 직접 부착되고, 배선 장치를 통하여 극박 발열체에 전류를 공급하여 극박 발열체를 가열함으로써 금형 표면이 급속가열된다.

본 발명에 따른 급속 극박 직가열 장치는, 금형과 극박 발열체 사이를 절연하기 위하여, 극박 발열체 및 금형 표면 사이에는 제 1 절연층을 더 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 극박 발열체의 상부에도 제 2 절연층을 더 구비하는 것이 바람직하다.

금형 표면에 부착된 급속 극박 직가열 장치는, 금형 표면의 온도를 모니터링 및 제어하기 위한 온도 센서를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 급속 극박 직가열 장치의 극박 발열체는 그 두께가 10 ㎛이하이며, 절연층을 포함한 전체의 두께가 10 ㎛이하인 것이 더욱 바람직하다. 본 발명에 따른 극박 발열체는 금형 표면을 3초 내에 250℃ 이상으로 가열할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 극박 플라스틱 사출성형 금형은 극박 발열체 및 상기 극박 발열체에 접속된 배선 장치를 포함하는 급속 극박 직가열 장치가 금형 표면에 직접 부착되어 있다. 극박 플라스틱 사출성형 금형은 배선 장치를 통하여 극박 발열체에 전류 공급하여 극박 발열체를 가열함으로써 금형 표면이 급속 가열된다.

본 발명의 급속 극박 직가열 장치 및 이를 이용한 극박 플라스틱 사출성형 장치를 이용하면, 금형 표면의 온도를 용융수지 온도까지 최단시간 내에 상승시킬 수 있으며, 금형 표면을 그 온도로 소정의 시간 동안 안정적으로 유지시킬 수 있게 된다.

또한, 금형 표면을 급속 가열하는 종래 기술에 비하여 필요한 부품이 줄어들고 구성이 간단하며, 제조 비용을 크게 절감할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 극박 플라스틱 사출성형 금형(2)을 장착하고 있는 사출성형 장치(1)를 개략적으로 나타내고 있다. 본 발명에 따른 급속 극박 직가열 장치(5)는 극박 플라스틱 사출성형 금형(2)의 코어 또는 캐비티 플레이트(3)의 표면에 직접 부착되어 있다.

급속 극박 직가열 장치(5)는 용융 수지가 유입되는 금형 표면(4), 즉 코어 또는 캐비티 플레이트(3)의 표면을 용융 수지의 온도까지 가열하기 위하여, 극박 발열체(7)를 포함하고 있다.

사출성형 금형은 일반적으로 금속으로 제작되어 도체의 성질이 있으므로, 급속 극박 직가열 장치(5)는 금형 표면(4)과 극박 발열체(7) 사이의 절연을 위하여 제 1 절연층(6)을 더 포함하고 있다. 한편, 최근에는 플라스틱 사출성형 금형이 지르코니아 등과 같은 세라믹으로 제작되는 경향이 있는데, 이와 같이 사출성형 금형(2)이 부도체로 제작되는 경우에는 제 1 절연층(6)은 필요하지 않게 된다.

또한, 급속 극박 직가열 장치(5)는 극박 발열체(7)와 금형 사이에 전기가 전도되는 것을 방지하기 위하여, 극박 발열체(7)의 상부에 제 2 절연층(8)을 더 포함할 수 있다. 하지만, 금형 구조에 따라 극박 발열체(7)와 금형이 서로 접촉하지 않도록 구성되어 있는 경우에는 제 2 절연층(8)은 필요하지 않게 된다.

본 발명에 따른 극박 발열체(7)는 두께가 10 ㎛이하이다. 바람직하게는, 극박 발열체(7), 제 1 절연층(6) 및 제 2 절연층(8)을 포함한 급속 극박 직가열 장치(5)의 전체 두께가 10 ㎛이하이며, 더욱 바람직하게는 1 ㎛이하이어야 극박 플라스틱의 성형에 있어서 정확한 치수 및 여러 성형 조건 등을 달성할 수 있게 된다.

도 2는 금형 표면(4)에 급속 극박 직가열 장치(5)가 부착되어 있고, 급속 극박 직가열 장치(5)에 전류를 통하게 하기 위한 구성을 도시하고 있다.

급속 극박 직가열 장치(5)는 극박 발열체(7)에 전력이 공급될 수 있도록 배선 장치(9, 9')를 구비하고 있다. 배선 장치(9, 9')에는 전력 공급 장치(10)가 연결되어 있다. 또한, 급속 극박 직가열 장치(5)가 금형 표면(4)을 소정의 온도도 가열하고 그 온도를 유지하고 있는지 여부를 모니터링하면서 제어하기 위하여, 급속 극박 직가열 장치(5)에는 온도 센서(11)가 장착되어 있다. 전력 공급 장치(10) 및 온도 센서(11)는 제어장치(12)에 연결되어 각각 제어된다.

급속 극박 직가열 장치(5)는 상기 구성을 통하여 금형 표면(4)을 3초 내에 250℃ 이상으로 가열할 수 있게 된다.

도 3은 전술한 급속 극박 직가열 장치(5)를 사용하여 금형 표면(4)을 반복적으로 가열 및 냉각하여 본 발명의 극박 직가열 장치(5)의 성능을 실험한 결과를 나타낸다. 도 3의 그래프에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 급속 극박 직가열 장치(5)를 사용하여 금형 표면(4)을 반복가열 및 냉각 실험을 수행한 결과, 본 발명에 따른 급속 극박 직가열 장치(5)가 3초 내에 250℃ 이상으로 금형 표면(4)을 가열할 수 있는 것을 확인할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 극박 플라스틱 사출성형 금형을 장착하고 있는 사출성형 장치 및, 본 발명에 따른 급속 극박 직가열 장치의 구성을 나타내는 개략도이다.

도 2는 금형 표면에 직접 부착되어 있는 급속 극박 직가열 장치 및, 급속 극박 직가열 장치를 제어하는 구성을 나타내는 도이다.

도 3은 본 발명에 따른 급속 극박 직가열 장치(5)를 사용하여 금형 표면(4)을 반복적으로 가열 및 냉각하여 본 발명의 극박 직가열 장치(5)의 성능을 실험한 결과를 나타내는 도이다.

Claims (12)

1. 극박 발열체 및 상기 극박 발열체에 접속된 배선 장치를 포함하고,

   상기 극박 발열체를 금형 표면에 직접 부착하고, 상기 배선 장치를 통하여 상기 극박 발열체에 전류를 공급하여 상기 극박 발열체를 가열함으로써 상기 금형 표면을 급속 가열하는 급속 극박 직가열 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 극박 발열체 및 상기 금형 표면 사이에 제 1 절연층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 급속 극박 직가열 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 극박 발열체의 상부에 제 2 절연층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 급속 극박 직가열 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 금형 표면의 온도를 모니터링 및 제어하기 위한 온도 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 급속 극박 직가열 장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 극박 발열체의 두께가 10 ㎛이하 인 것을 특징으로 하는 급속 극박 직가열 장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 극박 발열체는 상기 금형 표면을 3초 내에 250℃ 이 상으로 가열할 수 있는 것을 특징으로 하는 급속 극박 직가열 장치.
7. 극박 발열체 및 상기 극박 발열체에 접속된 배선 장치를 포함하는 급속 극박 직가열 장치가 금형 표면에 직접 부착되고,

   상기 배선 장치를 통하여 상기 극박 발열체에 전류 공급하여 상기 극박 발열체를 가열함으로써 상기 금형 표면이 급속 가열되는 것을 특징으로 하는 극박 플라스틱 사출성형 금형.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 극박 발열체 및 상기 금형 표면 사이에 제 1 절연층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 극박 플라스틱 사출성형 금형.
9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 극박 발열체의 상부에 제 2 절연층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 극박 플라스틱 사출성형 금형.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 금형 표면의 온도를 모니터링 및 제어하기 위한 온도 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 극박 플라스틱 사출성형 금형.
11. 제 1 항에 있어서, 상기 극박 발열체의 두께가 10 ㎛이하 인 것을 특징으로 하는 극박 플라스틱 사출성형 금형.
12. 제 1 항에 있어서, 상기 극박 발열체는 상기 금형 표면을 3초 내에 250℃ 이상으로 가열할 수 있는 것을 특징으로 하는 극박 플라스틱 사출성형 금형.

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