KR20110026279A - 사출금형 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 사출금형장치는 제1고정판에 지지되는 제1금형과, 제 1금형과 결합 및 분리되며 사출성형을 위한 캐비티를 형성하는 제 2금형과, 상기 제 2금형과 결합 및 분리 가능하게 설치되는 제 3금형과, 상기 제 1금형과 제 2금형 및 제 3금형을 결합 및 분리될 수 있도록 가이드 하는 가이드 수단을 구비하며, 상기 제1금형과 제 2금형이 형합되어 형성된 캐비티에 제품을 성형을 위한 수지 주입 시 제 2금형을 가열하고, 캐비티에 주입된 수지의 경화 시 제 2금형을 냉각하는 가열 및 냉각수단을 구비한다.
사출금형, 가열, 냉각, 성형.

Description

사출금형 장치{injection molding apparatus}
본 발명은 사출금형 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 사출금형을 이용한 제품의 사출성형 시 사출금형을 금속냉각 및 가열할 수 있는 웰드레스 방식의 사출 금형장치에 관한 것이다.
사출성형(injection molding)이란 고분자수지(polymer resin)에 열을 가하여 가소화 시킨 후 유압으로 용융된 고분자수지를 사출금형(mold)에 주입하여 성형하는 것으로, 크기가 다양한 규격제품을 대량생산 할 수 있다는 이점이 있다.
일반적인 고분자수지의 성형은 용융된 수지가 사출금형내부에서 만나면서 생기는 웰드 라인(weld line) 때문에 외관이 아름답지 못하고, 그 표면의 광택성 또한 뛰어나지 못하다는 문제점이 있다.
이러한 점을 개선하기 위하여 사출금형 온도를 성형되는 고분자 수지의 용융온도 보다 높게 설정해주는 가열성형방법이 널리 사용되는데, 그 예로는 일본공개특허 소45-22020호(열풍에 의한 가열방법), 특개 소51-22759호(전기히터에 의한 가열 방법과 수냉각법), 특개 소55-109639호(고주파유도가열방법), 특개 소57-165229호(캐비티 내에 증기를 불어서 가열하는 방법), 특개 소 61-79614호 (캐비티와 코어 사이에 열판을 끼우는 방법), 특개 평4-265720호(전기 전도층에 의한 금형 표면 가열 방법)등이 있다.
그러나 이와 같이 금형을 고분자수지의 용융온도보다 높게 설정하여 고분자 수지를 성형할 경우 웰드 라인이 생기지 않고 광택성과 같이 외관품질 측면에서는 개선이 되지만 높은 금형온도로 인해 냉각시간이 길어지게 되며 전체적인 성형 사이클이 길어지게 되어 생산효율이 떨어지게 되고, 고분자 수지를 그 용융온도 이하로 냉각시켜 금형에서 분리하는 것이 아니기 때문에 수축에 의한 변형이 일반사출 에 비해서 커지게 된다는 문제가 있다.
상기와 같이 초기에 사용되었던 금형 가열 방식들은 금형표면을 가열하는 가열속도(heating rate)가 낮아서 금형을 가열하는 데에 시간이 오래 걸리고, 이로 인해 전체적인 제품성형시간(cycle time)이 길어지면서 생산성이 떨어지고, 금형의 온도를 상당히 높은 온도로 할 경우에는 냉각시간이 길어지는 문제가 있다.
이러한 점을 고려한 사출금형의 온도 자동컨트롤 시스템이 대한민국 등록특허 제 00811909호에는 사출금형 온도 자동 콘트롤 시스템이 개시되어 있으며, 등록특허 제 0167711호에는 금형 냉각시스템이 개시되어 있으며, 등록특허 제 0470835호에는 금형온도 제어시스템이 개시되어 있다. 그리고 등록특허 제 0701229호에 금형의 급속 가열 및 냉각이 100도시 내지 200도시/분의 범위 내에서 이루어지는 구조를 가진다.
그러나 이러한 구조는 사출금형의 냉각과 가열이 짧은 시간 내에 이루어지지 않게 되어 상술한 바와 같은 문제점을 근본적으로 해결할 수 없으며, 특히 이러한 사출구조는 냉각과 가열을 위하여 많은 냉각라인과 열수공급라인이 형성되므로 금형의 구조가 상대적으로 약하여 반복되는 성형 작업 시 금형이 변형되는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 금형의 구조적 강도를 향상시킬 수 있으며 사출금형의 열용량을 줄여 냉각 및 가열에 따른 효율을 향상시킬 수 있는 웰드레스 방식의 사출 금형장치를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 사출에 따른 사이클 타임을 줄일 수 있는 월드레스 방식의 사출 금형장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 사출금형 장치는 제1고정판에 지지되는 제1금형과, 제 1금형과 결합 및 분리되며 사출성형을 위한 캐비티를 형성하는 제 2금형과, 상기 제 2금형과 결합 및 분리 가능하게 설치되는 제 3금형과, 상기 제 1금형과 제 2금형 및 제 3금형을 결합 및 분리될 수 있도록 가이드 하는 가이드 수단을 구비하며, 상기 제1금형과 제 2금형이 형합되어 형성된 캐비티에 제품을 성형을 위한 수지의 주입 시 제 2금형을 가열하고, 캐비티에 주입된 수지의 경화 시 제 2금형을 냉각하는 가열 및 냉각수단을 구비한다.
본 발명에 있어서, 상기 제 2금형은 상기 제 3금형보다 얇게 형성되어 열용량이 작도록 함이 바람직하며, 상기 냉각 및 가열수단은 상기 사출성형을 위해 캐비티에 수지 주입 시 제 2금형을 가열하기 위하여 제 2금형에 설치되는 가열 유니트와, 상기 수지의 경화 시 상기 제 2금형을 금속 냉각시키기 위하여 제 2금형에 형성된 냉각유로에 냉각매체를 공급하는 냉각유니트를 구비한다.
상기 가열유니트는 상기 제 3금형과 대응되는 제 2금형의 하면에 그루브가 형성되고 이 그루브에 설치되는 전열히터로 이루어지며, 상기 냉각유니트는 냉각매체가 저장되는 냉각매체 탱크와, 상기 냉각매체 탱크 내의 냉각매체를 상기 제 3금형에 형성된 냉각유로에 공급하기 위하여 냉각유로와 연결되는 냉각매체 공급관 과, 냉각유로에 공급된 냉각매체를 냉각매체 탱크로 회수하기 위한 회수관과, 상기 공급관에 설치되는 펌프와, 상기 냉각매체 탱크의 내부에 저장된 냉각매체를 냉각시키기 위해 냉동사이클을 이용한 냉각부를 구비한다.
그리고 상기 가열 및 냉각수단은 성형을 위한 캐비티를 형성하는 제 2금형에 제 2금형에 깊이 보다 폭이 넓은 구루브를 형성하고, 이 그루브에 제 2금형을 냉각 및 가열하기 위한 튜브가 설치되고, 이 튜브와 연결되어 가열 및 냉각을 위해 냉각 및 가열된 열교환 매체를 선택적으로 공급하기 위한 열교환 매체 가열부를 구비한다.
대안으로 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 사출금형 장치는 제1고정판에 지지되는 제1금형과, 상기 제1금형과 결합되어 제품의 성형을 위한 캐비티를 형성하는 제 2금형과, 상기 제 1금형 및 제 2금형을 형합 및 형분리 될 수 있도록 가이드부를 가지는 가이드 수단과,
상기 가이드부에 슬라이딩 가능하게 설치되어 성형 공간에 성형을 위한 수지공급 및 경화 시 상기 제 2금형과 선택적으로 결합 및 분리되어 상기 제 2금형을 가열 및 냉각하기 위한 가열을 위한 가동금형과, 상기 가동금형에 설치되어 가동금형을 가열하거나 냉각하는 가열 및 냉각수단를 구비하여 된 것을 그 특징으로 한다.
본 발명에 따른 사출금형 장치는 성형되는 고분자 수지가 사출금형 내부에서 유동성이 개선되어 웰드 라인(weld line)이 생기지 않고, 또한 성형된 제품의 표면 광택이 매우 우수해 고품질의 성형품을 얻을 수 있다는 장점이 있다. 뿐만 아니라, 성형 후 금형 외부에서 성형 제품을 냉각하는 것이 아니라, 금형내부에서 성형품이 냉각되게 함으로써 성형 이후에 발생되는 후 변형을 개선할 수 있다.
본 발명에 따른 사출금형 장치는 제품의 사출성형 시 금형을 가열 및 냉각하는 웰드레스 방식 사출 금형장치의 실시예를 도 1 내지 도 4에 나타내 보였다.
도면을 참조하면, 사출금형장치(10)는 제1고정판(11)에 지지되는 제1금형(20)과, 상기 제 1금형(20)과 형합되어 제품의 사출성형을 위한 캐비티(12)를 형성하는 제 2금형(30)과, 상기 제2금형(20)과 상호 열전달이 가능하도록 결합 및 분리되며 제 2고정판(13)에 의해 지지되는 제 3금형(40)과, 제 1금형(20) 및 2금형(30)과 제 3금형(30)을 형합, 형분리 될 수 있도록 가이드 하는 가이드 수단(50)을 구비한다. 그리고 사출성형을 위해 캐비티(12)에 수지 주입 시 상기 제 2금형(30)을 가열하고, 캐비티(12)에 주입된 수지의 경화 시 상기 제 2금형(30)을 냉각하는 가열 및 냉각수단(60)을 구비한다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 사출금형 장치를 구성요소별로 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
상기 제 2고정판(13)과 제 2, 3금형(30)(40)에는 캐비티(12)에 수지를 주입하기 위한 스프루 부쉬(14)가 설치되고(제 1금형(20)에 설치될 수 있음), 이 스프루 부쉬와 캐비티(12)를 연결하는 런너(15)가 설치된다. 상기 스프루 부쉬를 통한 수지의 주입은 사출기의 의해 용융된 수지를 가압함으로써 이루어진다.
한편, 제 2금형(30)은 제 1금형(20) 보다 상대적으로 두께가 얇게 형성되어 열용량이 제1금형(20)보다 작게 형성된다. 특히 제 2금형(30)의 캐비티(12)를 형성하는 부위는 상대적으로 두께를 얇게 형성하여 열용량을 작게 함이 바람직하다. 상기 제 2금형(30)의 열용량을 제 1금형(40)의 열용량에 비하여 상대적으로 작게 하기 위해서는 상기 제 2금형(30)의 캐비티(12)와 대응되는 부위에 인입부(31)를 형성하여 상기 인입부(31)의 바닥면과 캐비티(12) 사이의 두께를 얇게 형성함이 바람직하다. 상기 제 1,2금형(20)(30)에 형성된 캐비티(12)의 형상은 성형하고자 하는 제품의 형상에 따라 다양한 형상으로 이루어질 수 있다.
그리고 상기 제2금형(30)은 제 3금형(40)을 지지하는 제 2고정판(13) 또는 제 1금형(20)에 설치되는 유압실린더(16)에 의해 상기 제 2금형(30)과 제 3금형(40)이 결합 및 분리될 수 있도록 함이 바람직 한데, 상기 제 2금형은 사출금형에 설치되는 별도의 유압실린더와 같은 액튜에이터에 의해 이동 가능하게 설치될 수도 있다.
한편, 상기 캐비티(12)가 형성된 제 2금형(30)의 하면과 상기 제 3금형(40)의 상면은 제2, 3금형(30)(40)의 사이에 열전달이 원활하게 이루어질 수 있도록 요철이 형성되어 제 2, 3금형(30)(40) 사이의 표면적을 넓히는 것이 바람직하다. 이를 위하여 상기 제 3금형(40)의 상면에는 제 2금형(30)의 하면에 형성된 상기 인입홈(31)들과 결합되는 결합돌기(41)들이 형성될 수 있다. 상기 인입홈(31)과 결합되는 결합돌기(41)의 단부측 접촉부는 가능한 캐비티(12)와 근접된 위치에 설치될 수 있도록 함이 바람직하다. 상기 제 3금형(40)은 제 2고정판(13)에 지지된 상태에 서 제 2금형(30)에 형성된 인입홈(31)에 삽입될 수 있도록 구성될 수 있다.
그리고 상기 제 2금형(20)과 제 3금형(30)의 사이에는 열전달이 원활하게 이루어질 수 있도록 열전달부재(17)가 설치된다. 이 열전달부재(17)는 열전달계수가 상대적으로 큰 동합금으로 이루어질 수 있다.
상기 가열 및 냉각수단(60)은 제품의 성형 시 제 2금형(30)을 가열하고 성형이 완료된 상태에서 수지가 경화되는 동안 냉각시키기 위한 것으로, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 제품의 성형을 위한 캐비티(12)에 수지 주입 시 제 2금형(30)을 가열하기 위한 가열유니트(61)와, 상기 캐비티(12)에 주입된 수지의 경화 시 이를 냉각시키기 위한 냉각유니트(65)를 구비한다.
상기 가열유니트(61)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 상기 제 3금형에 히터의 장착을 위한 그루브(62)들이 형성되고, 이 그루브(62)에 전열히터(63)가 설치된 구성을 가진다. 상기 가열유니트(61)는 상술한 실시예에 의해 한정되지 않는다. 상기 가열유니트(61)는 상기 제 2금형(30)을 가열할 수 있는 고주파 가열기가 이용될 수 있다.
상기 냉각유니트(65)는 도 4에 도시된 바와 같이 열교환 매체가 저장되며 열교환기의 냉각을 위한 냉각시스템(66)의 증발기(66a)가 설치되는 저장탱크(67)와, 저장탱크(67)와 제 3금형(40)에 형성된 냉각유로(42)를 연결하는 공급관(68)과, 상기 냉각유로(42)의 출구와 연결관(69)에 의해 연결되며 보조 증발기(66b)가 설치된 보조 탱크(71)와, 상기 보조탱크(71)와 저장탱크(67)를 연결하는 리턴관(72)을 구비한다. 상기 공급관(68)에는 상기 냉각된 열교환 매체를 냉각유로(42)를 펌핑하 기 위한 펌프(73)가 설치된다.
한편, 상기 냉각 및 가열수단의 다른 실시예로서 상기 제 2금형(30)에 냉각유니트(80)를 설치하고, 상기 제 3금형(40)에 가열유니트(61)가 설치된다.
상기 제 2금형(30)에 설치되는 냉각유니트(80)는 상대적으로 제 2금형(30)이 얇게 형성되어 있으므로 제 2금형에 홀을 형성하여 독립으로 냉각라인을 형성하기 용이하지 않다. 이러한 점을 감안하여 도 5에 도시된 바와 같이 상기 캐비티(12)를 형성하는 부위와 대응되는 제 2금형(20)의 배면에 상대적으로 넓으며, 평활한 튜브 장착홈(81)을 형성하고, 이 튜브 장착홈(81)에는 제 2금형(20)의 냉각을 위한 냉각 튜브(82)가 설치된다. 이 냉각유니트(80)의 냉각튜브(82)는 결합 높이를 높게 하지 않게 하기 위하여 사각 파이프를 사용함이 바람직하며, 이 냉각튜브(82)는 튜브 장착홈(81)에 용접될 수 있으며, 단면이 직사각형의 형상을 가지는 냉각튜브(82)의 내부에는 열교환력을 높이기 위하여 딤플이 형성될 수 있다. 그리고 상기 냉각튜브(82)는 냉각시스템(83)의 증발기(83a)가 설치되는 저장탱크(84)와, 공급관(85)과, 상기 냉각튜브(82)의 출구와 연결관(86)에 의해 연결되는 보조 탱크(87)와, 상기 보조탱크(87)와 저장탱크(84)를 연결하는 리턴관(87)을 구비한다. 상기 공급관(85)에는 상기 냉각된 열교환 매체를 냉각튜브(82)에 펌핑하기 위한 펌프(88)가 설치된다.
상기 제 2금형(30)을 냉각시키기 위한 냉각 유니트의 다른 실시예를 도 6에 나타내 보였다.
도면을 참조하면, 냉각유니트(90)는 액화 질소가스 또는 액화 탄산가스를 이용하여 냉각하는 것으로, 상기 제 3금형(40)에 설치되는 복수개의 분사노즐(91)과 상기 분사노즐(91)과 가스공급관(92)에 의해 연결되는 액화질소 가스 또는 액화 탄산 가스가 충전된 가스통(93)을 구비한다. 여기에서 상기 제 2금형(30)의 냉각 시 상기 제 2금형(30)과 제 3금형(40) 사이의 간격을 좁게 하여 상기 분사노즐(91)로부터 액상의 가스가 분사되어 제 2 금형(30)의 표면에서 기화될 수 있도록 함이 바람직하다. 이를 위하여 상기 분사노즐에는 오리피스(도시되지 않음)가 설치될 수도 있다.
그리고 상기 제 3금형을 가열하기 위한 가열유니트는 도면에는 도시되어 있지 않으나 가열유니트의 일 실시예와 같이 제 3금형(40)에 히터 장착을 위한 그루브를 형성하고 이 그루브에 전열히터가 설치되어 이루어질 수 있다.
상기 가열유니트의 다른 실시예로서는 도 6에 나타내 보였다. 도면을 참조하면, 가열유니트(100)는 열교환 매체가 저장되며 가열히터가 저장탱크(101)와, 상기 제 3금형(40)에 형성된 가열유로(43)를 연결하는 열교환매체 공급관(102)과, 상기 가열유로(43)의 출구와 저장탱크(101)를 연결하는 열교환 매체 회수관(103)을 구비한다. 상기 열교환매체 공급관(102)에는 상기 가열된 열교환 매체를 가열유로(43)에 펌핑하기 위한 펌프(104)가 설치된다. 그리고 상기 열교환매체 회수관(103)에는 회수되는 열교환 매체를 저장하기 위한 보조 저장탱크(105)가 설치되며, 상기 저장탱크(101)와 보조 저장탱크(105)에는 열교환 매체를 가열하기 위한 가열히터(107)(108)들이 설치된다.
본 발명에 따른 사출금형 장치의 냉각 및 가열수단은 제 2금형을 직접 가열 및 냉각시킬 수 있도록 구현할 수 있다. 즉, 제 2금형에 도 2에 도시된 바와 같이 구성된 가열유니트를 설치하고, 제 2금형의 배면에 상술한 바와 같은 냉각 튜브를 설치하여 냉각을 위한 열교환 매체를 공급함으로써 제 2금형을 냉각 및 가열할 수있다.
도 7에는 본 발명에 따른 다른 실시예의 사출금형 장치를 나타내 보였다. 여기에서 상기 실시예와 동일한 부호는 동일한 구성요소를 가리킨다.
도면을 참조하면, 사출금형장치는 제1고정판(11)에 지지되는 제1금형(20)과, 상기 제1금형(20)과 상호 결합되어 캐비티(12)를 형성하며 가이드부(121)를 가지는 제 2금형(30)과, 상기 제 2금형(30)에 형성된 가이드부를 따라 승강 가능하게 설치되며 상기 제 2금형(20)과 형합 및 형분리 되는 제 3금형(122)과, 상기 제 3금형에 설치되어 캐비티에 제품의 성형을 위한 수지의 주입 시 가열하고, 캐비티에 주입된 수지의 경화 시 제 3금형(122)을 냉각하여 제 2금형(20)을 냉각시키는 가열 및 냉각수단(130)을 구비한다. 그리고 상기 제 3금형(122)은 제 2고정판(13)에 설치된 실린더(123)에 의해 사출되는 과정에 따라 전후진된다.
여기에서 상기 가열 및 냉각수단(130)은 가열유니트와 냉각유니트를 구비하는데, 상기 가열유니트(131)는 상기 제3금형(40)에 전열히터를 설치하여 이루어질 수 있으며, 상기 냉각유니트(135)는 제 3금형(122)에 형성된 냉각유로(136)에 냉각된 열교환 매체를 공급하여 냉각시킬 수 있는 것으로, 도 4에 도시된 냉각유니트(66)의 구조와 실질적으로 동일하므로 설명하지 않기로 한다.
도 8에는 또 다른 실시예의 사출금형장치의 일 실시예를 나타내 보였다.
도면을 참조하면, 사출금형장치는 제1고정판(11)에 지지되는 제1금형(20)과, 상기 제1금형(20)과 상호 결합되어 캐비티(12)를 형성하며 가이드부(121)를 가지는 제 2금형(30)과, 상기 제 2금형(30)에 대해 승강 가능하게 설치되며 상기 제 2금형(20)과 형합 및 형분리 되는 제 3금형(40)을 구비한다. 그리고 사출금형장치에는 제품의 사출성형 시 상기 제 2금형(30)을 가열하거나 냉각하기 위한 냉각 및 가열수단(140)을 구비한다.
상기 냉각 및 가열수단(140)은 냉각유니트(141)와 가열유니트(145)를 구비하는데, 상기 냉각유니트(141)는 상기 제 1,2금형(20)(30)에 의해 형성된 캐비티(12)와 대응되는 측에 상기 제 2금형(30)과 제 3금형(40)에 의해 형성되어 상기 냉각 또는 가열을 위한 열교환 매체를 흡입 및 토출하는 펌핑부(142)가 구비를 구비한다. 상기 펌핑부(142)는 제 2금형(30)의 배면 즉, 캐비티(12)를 형성하는 부위와 대응되는 배면에 실린더부(142a)가 형성되고, 상기 제 3금형(40)에 실린더부(142a)과 결합되어 제 3금형(40)의 승강시 냉각 또는 가열을 위한 열교환 매체를 흡 입 및 배출할 수 있는 피스톤부(142b)가 형성된다. 그리고 상기 제 2금형(30)에는 실린더부(142a)와 연통되는 공급포트(142c)와 배출포트(142d)가 형성된다. 그리고 상기 공급포트(142c)는 상기 냉각유니트(65)는 열교환 매체가 저장되며 열교환기의 냉각을 위한 냉각시스템(66)의 증발기(66a)가 설치되는 저장탱크(67)와 공급관(68)에 의해 연결되고, 상기 배출포트(142d)는 저장탱크(77)의 출구와 연결관(69) 연결된다. 상기 연결관(69)의 관로상에는 상기 보조탱크(71)가 설치되고, 상기 공급관(68)에는 상기 냉각된 열교환 매체를 냉각유로(42)를 펌핑하기 위한 펌 프(73)가 설치된다. 상기 공급포트(142a)와 인접되는 측의 공급관(68)과 배출포트(142c)와 연결되는 연결관(69) 측에는 일방향으로 열교환 매체의 흐름을 유도하기 위한 체그밸브(143)가 설치된다. 그리고 상기 제 3금형에는 제 1, 2금형의 결합 및 분리와 별개로 상기 제 3금형(40)을 승강시키기 위한 실린더(144)가 설치되는데, 이 실린더(144)는 실린더의 본체가 고정판에 설치되고, 로드가 제 3금형에 설치될 수 있다. 에 설치될 수 있다.
그리고 상기 가열유니트(145)는 제 3금형에 설치된 전열히터에 의해 이루어질 수 있다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 사출금형장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 사출을 위한 제 2금형(30)의 온도를 상승시키려면 그루브(62)에 설치된 전열히터(63)를 구동시킨다.
이 상태에서 상기 상하부금형(30)(20)이 형합되고, 상기 캐비티(12)에 제품의 성형을 위한 수지를 주입하여 제품을 성형한다.
상기와 같이 성형이 이루어지고 있는 과정에서 상기 제3금형(40)에 설치된 냉각유니트(66)를 이용하여 제 3금형(40)을 냉각한다. 즉, 저장탱크(67)에 저장되며 냉동시스템(66)의 증발기(66a)에 의해 냉각된 열교환 매체를 공급관(68)을 통하여 제 3금형(40)에 형성된 냉각유로(42)에 공급하여 냉각하고, 열교환이 이루어진 열교환 매체를 보조탱크(69)에 1차 저장한 후 저장탱크(67)로 회수한다.
캐비티(12)에 주입으로 인하여 제품의 성형이 완료되면, 제 2금형(30)에 설 치된 전열히터(63)로 공급되는 전원을 차단하고, 상기 제 3금형(40)을 상승시켜 제 2금형(30)과 결합한다. 이와 같이 하면 먼저 냉각된 제 3금형(40)의 냉기가 상기 제 2금형(30)으로 전달되어 상기 제 2금형(30)을 급격히 냉각시키게 된다.
냉각이 완료되면 상기 제 1,2금형(20)(30)이 형분리되고, 제 2금형(30)과 제3금형(40)이 분리됨과 아울러 상기와 같이 전열히터(63)를 이용하여 제품이 취출되고, 형합 및 사출이 이루어지는 동안 가열된다.
한편, 제 3금형(40)에 전열히터가 설치되고, 제 2금형에 제 5도에 도시된 바와 같이 냉각유니트(80)가 설치되는 경우, 제 2금형(40)을 가열하기 위해서는 제 2금형(30)과 제 3금형(40)을 결합하여 전열히터에 의해 가열된 제 3금형(40)을 이용하여 제 2금형(30)을 가열한다. 그리고 제 2금형(30)을 냉각하기 위해서는 제 2금형(30)과 제 3금형(40)을 분리하고, 상기 냉각튜브(82)에 냉동시스템에 의해 냉각된 열교환 매체를 공급하여 제 2금형(20)을 냉각한다.
그리고 도 6에 도시된 바와 같이 냉각유니트(90)와 가열유니트가 제 3금형(40)에 설치된 경우, 상기 사출성형 시 가열유니트(100)에 의해 가열된 열교환 매체를 제 2금형(30)의 가열유로(43)에 가열된 열교환 매체를 공급하여 제 2금형(30)을 가열한다. 그리고 사출성형이 완료되어 제 2금형(30)을 냉각하기 위해서는 상기 제 3금형(40)을 제 2금형(30)과 분리하고, 상기 가스통(93)에 저장된 액상의 가스를 상기 제 2금형(30)의 배면에 분사하여 금형의 표면에서 가스가 증발하도록 한다. 이와 같이 하면 제 2금형의 표면에서 가스가 증발하면서 열을 회수하여 제 2금형을 냉각시키게 된다.
또한 도 8에 도시된 바와 같이 가열 및 냉각유니트가 제 2금형(30)에 설치되는 전열히터와, 제 2금형(30)과 제 3금형(40)에 의해 성형되는 펌핑부(140)를 구비한 경우 제 2,3금형(30)(40)의 형합 및 형분리에 의해 펌핑부(140)에 의해 제 2금형(30)과 제 3금형(40)의 사이로 냉각을 위한 열교환 매체를 공급 및 배출하여 제 2금형(30)을 냉각시킬 수 있다. 이 경우 상기 제 2금형(30)에 설치된 전열히터에는 전원의 공급이 차단되어야 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 사출금형장치는 성형되는 고분자 수지가 사출금형 내부에서 유동성이 개선되어 웰드라인(weld line)이 생기지 않고, 또한 성형된 제품의 표면 광택이 매우 우수해 고품질의 성형품을 얻을 수 있다는 장점이 있다. 뿐만 아니라, 성형 후 금형 외부에서 성형 제품을 냉각하는 것이 아니라, 금형내부에서 성형품이 냉각되게 함으로써 성형 이후에 발생되는 후변형을 개선할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
본 발명의 사출금형장치는 성형법 외에도 트랜스퍼성형법, 압축성형법, 반응성형법, 블로(blow)성형법, 열성형법 등에도 사용가능하다. 또한, 성형법으로서 는, 통상의 성형법이외에, 사출압축법, 국부가열-가압법, 가스프레스법, 가스어시스트법, 중공성형법, 샌드위치성형법, 2색성형법, 인몰드성형법, 푸쉬풀(push-pull)성형법, 고속성형법 등에 적용가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 사출 금형장치의 일부절제 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 사출금형장치의 단면도,
도 3은 제 2금형에 설치된 가열유니트를 발췌하여 도시한 일부절제 사시도,
도 4는 제 3금형을 냉각하기 위한 냉각유니트를 발췌하여 도시한 사시도,
도 5는 제 2금형을 냉각하기 위한 냉각 유니트의 다른 실시예를 도시한 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 사출금형장치의 냉각 및 가열수단의 다른 실시예를 나타내 보인 사시도,
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 사출금형장치의 냉각 및 가열수단의 또 다른 실시예들을 나타내 보인 사시도.

Claims (9)

  1. 제1고정판에 지지되는 제1금형과, 제 1금형과 결합 및 분리되며 사출성형을 위한 캐비티를 형성하는 제 2금형과, 상기 제 2금형과 결합 및 분리 가능하게 설치되는 제 3금형과, 상기 제 1금형과 제 2금형 및 제 3금형을 결합 및 분리될 수 있도록 가이드 하는 가이드 수단을 구비하며, 상기 제1금형과 제 2금형이 형합되어 형성된 캐비티에 제품을 성형을 위한 수지 주입 시 제 2금형을 가열하고, 캐비티에 주입된 수지의 경화 시 제 2금형을 냉각하는 가열 및 냉각수단을 구비하여 된 것을 특징으로 하는 사출금형장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2금형은 상기 제 3금형보다 얇게 형성되어 열용량이 작도록 된 것을 특징으로 하는 사출금형장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 냉각 및 가열수단은 상기 사출성형을 위해 캐비티에 수지 주입 시 제 2금형을 가열하기 위하여 제 2금형에 설치되는 가열 유니트와, 상기 수지의 경화 시 상기 제 2금형을 금속 냉각시키기 위하여 제 2금형에 형성된 냉각유로에 냉각매체를 공급하는 냉각유니트를 구비하여 된 것을 특징으로 하는 사출금형장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 가열유니트는 상기 제 2금형과 대응되는 코어금형의 하면에 그루브가 형성되고 이 그루브에 설치되는 전열히터를 구비하여 된 것을 특징으로 하는 사출금형장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 냉각유니트는 열교환 매체가 저장되며 열교환기의 냉각을 위한 냉각시스템의 증발기가 설치되는 저장탱크와, 저장탱크와 제 3금형에 형성된 냉각유로를 연결하는 공급관과, 상기 냉각유로의 출구와 연결관에 의해 연결되는 보조 탱크와, 상기 보조탱크와 저장탱크를 연결하는 리턴관과, 상기 공급관에 설치되어 상기 냉각된 열교환 매체를 냉각유로를 펌핑하기 위한 펌프를 구비하여 된 것을 특징으로 하는 사출금형장치.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 냉각유니트는 액화질소 또는 액화탄산이 저장되는 가스탱크와, 상기 가스탱크와 상기 제 3금형에 설치되는 노즐과, 상기 노즐과 가스탱크를 연결하는 가 스 공급관과, 상기 가스 공급관에 설치되는 밸브를 구비하여 된 것을 특징으로 하는 사출금형장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 가열 및 냉각수단은 성형을 위한 캐비티를 형성하는 제 2금형에 깊이 보다 폭이 넓은 구루브를 형성하고, 이 그루브에 제2금형을 냉각 및 가열하기 위한 튜브가 설치되고, 이 튜브와 연결되어 가열 및 냉각을 위해 냉각 및 가열된 열교환 매체를 선택적으로 공급하기 위한 열교환 매체 공급부를 구비하여 된 것을 특징으로 하는 사출금형장치.
  8. 제1고정판에 지지되는 제1금형과, 상기 제1금형과 상호 결합되어 캐비티를 형성하며 가이드부를 가지는 제 2금형과, 상기 제 2금형에 형성된 가이드부를 따라 승강 가능하게 설치되며 상기 제 2금형과 형함 및 형분리 되는 제 3금형과, 상기 제 3금형에 설치되어 캐비티에 제품의 성형을 위한 수지의 주입시 가열하고, 캐비티에 주입된 수지의 경화 시 제 3금형을 냉각하여 제 2금형을 냉각시키는 가열 및 냉각수단을 구비하며,
    상기 가열 및 냉각수단은 상기 제 3금형에 설치된 전열히터를 구비한 가열유니트와, 상기 제 3금형에 형성된 냉각유로에 냉각유로에 냉각된 열교환 매체를 선택적으로 공급하여 냉각하는 냉각유니트를 구비하여 된 것을 특징으로 하는 사출금형장치.
  9. 제1고정판에 지지되는 제1금형과, 상기 제1금형과 상호 결합되어 캐비티를 형성하며 가이드부를 가지는 제 2금형과, 상기 제 2금형에 대해 승강 가능하게 설치되며 상기 제 2금형과 형합 및 형분리 되는 제 3금형과, 제 1,2금형에 의해 제품의 사출성형 시 상기 제 2금형을 가열하거나 냉각하기 위한 냉각 및 가열수단을 구비하며,
    상기 냉각 및 가열수단은 냉각유니트와 가열유니트를 구비하고, 상기 냉각유니트(141)는 상기 제 1,2금형에 의해 형성된 캐비티와 대응되는 측에 상기 제 2금형과 제 3금형에 의해 형성되어 상기 냉각 또는 가열을 위한 열교환 매체를 흡입 및 토출하는 것으로, 제 2금형의 배면 형성된 실린더부와 상기 제 3금형에 설치되어 상기 실린더부과 결합되는 피스톤부를 가진 펌핑부와, 상기 실린더부와 공급 및 배출관과 연결되어 열교환 매체를 공급하는 저장탱크를 구비하여 된 것을 특징으로 하는 사출금형장치.
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