KR20120044213A

KR20120044213A - 사출 성형기의 가스배출 노즐기

Info

Publication number: KR20120044213A
Application number: KR1020110005893A
Authority: KR
Inventors: 김진상
Original assignee: 김진상
Priority date: 2010-10-27
Filing date: 2011-01-20
Publication date: 2012-05-07

Abstract

본 발명은 사출 성형기의 가스배출 노즐기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 사출성형 작업 시에 발생한 불필요한 가스를 외부로 배출하기 위한 가장 간단하면서 효율적이고 안정적인 시스템의 구성으로 사출 불량률을 줄여서 사출 현장에서의 경쟁력을 확보할 수 있도록 사출시 노즐 내부에서 와류 현상과 포핏을 이용하여 가스를 배출할 수 있는 사출 성형기의 가스배출 노즐기에 관한 것이다.

Description

사출 성형기의 가스배출 노즐기{GAS EXHAUSTING NOZZLE FOR INJECTION MOLDING MACHINE}

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 특수 원료는 한결같이 많은 양의 가스를 배출함으로써 사출성형품 양산시에 많은 애로점과 가정과 생활에서 플라스틱 제품 사용시에 환경호르몬 배출로 인한 문제점으로 작용하고 있다.

사출성형 공정은 먼저, 플라스틱에 안료?안정제?가소제?충전제 등을 첨가하여 원통형 또는 사각형으로 된 수 mm의 칩으로 만든 것, 즉 컴파운드를 호퍼에 넣어두며, 금형으로의 투입구 바로 앞에 실린더의 가열실이 있어, 여기에서 전열, 고압 등으로 가열하여 사출성형 하고자 하는 재료인 스티렌수지나 폴리염화비닐이, 폴리프로필렌 등을 용융상태로 만들고, 이후, 용융수지를 사출성형기 실린더 스크류 및 노즐을 통해서 금형 속으로 사출하여, 금형의 구석까지 용융수지가 흘러들어가 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 사출성형기계가 사용되고 있으나 사출제품을 성형할 경우에 용융된 재료에서 발생된 가스로 인해 사출성형제품에 탄자국, 웰드라인, 기포 등이 생겨 제품의 외관 불량과 후가공인 도장, 도금, 코팅, 증착에도 많은 불량품을 유발시키는 문제점이 있다. 원재료 내의 수분과 첨가제 등이 가스의 주원인이라서 수분을 제거하기 위한 각종 건조기들을 사용하고 있으며, 건조기로는 첨가제에 의해 발생되는 가스 제거는 불가능하고 또 100%의 수분을 제거하기는 어려운 상황이라서 성형품에 가스의 형태로 묻어 있어서 불량품을 유발시킨다.

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 가스는 원재료를 녹이는 계량과정과 계량과정 이후 용융된 상태에서 사출성형기의 실린더 및 금형 내의 하트런러 등에서 지속적으로 열이 가해지면서 발생이 된다.

종래의 가스 배출장치는 사출기 실린더 출구부인 노즐에 포핏 형태의 특수한 장치를 하여 가스를 배출토록하거나, 실린더 입구부에서는 헝그리몰드 이론을 적용한 원재료 밀도조절방식이나 내부관을 이용하여서 내부에 공기압을 가하여 밀려나오는 가스를 배출하는 형태 등으로 다양하게 시도되고 있다.

실린더 입구부에서의 스크류나 로터리밸브를 사용하여 스크류 내로 원재료 투입량을 조절하는 기계식 헝그리몰드 방식은 가스 배출에는 효과가 있으나 원재료공급 조절에 있어서 기계적인 마찰 요소가 있어서 고장 발생빈도가 높고, 복잡함으로 장비 판매가가 높으며, 상시 점검요소가 많아서 불편하며, 원재료가 낙하하는 거리가 길어서 응답속도가 빠른 고속 사출성형기에는 적당치 않으며, 무엇보다 금형교환시마다 공급스크류나 로타리밸브 속도를 재조정해야하는 불편함이 많다.

공기압으로서 가스를 배출하는 시스템은 헝그리몰드 이론이 적용되지 않은 초기 단계의 배출원리이며 가스배출 효율이 현저히 떨어진다.

실린더 노즐에서 시도되는 다양한 방법들은 주로 노즐 내부에 포핏을 삽입하고 가스를 외부로 잘 배출되도록 유도하고 있다. 포핏의 모양을 다양하게 변화를 주어서 가스가 잘 배출되도록 하고 있기에 효과들은 점점 증가되고 있는 추세이나 효과가 증대되면 노즐 내부 압력이 증대가 되고 속도가 떨어지도록 구성해야기에 사출속도가 빠른 것을 요구하는 제품이나 초대형 및 고난도의 엔지니어링 플라스틱의 경우에는 아직 미흡한 점이 많음도 사실이다.

실린더 노즐 이후에 존재하는 금형에서는 원재료 절감 및 성형 편리를 위해서 런너가 히터로 제어되는 하트런너 형태로 많이 바뀌는 실정이다. 히터가 가열됨으로써 콜드런너에서는 발생치 않던 문제점들이 발생되는 바 그 중 한가지가 열가열에 의한 가스의 발생이다.

이러한 종래의 문제점들을 해결하기 위한 본 발명은, 금형 내부 또는 사출기 실린더의 노즐부에 가스 배출부를 구성하여 사출 불량률을 줄일 수 있는 사출 성형기의 가스배출 노즐기를 제공하고자 하는 것이다.

특히 사출 성형기 실린더스크류 끝부분도 노즐부라 호칭하지만 금형 내에도 오픈노즐(도 11 참조) 또는 밸브게이트라 호칭되는 노즐(도 12 참조)이 있다.

또 사출기 실린더 입구부에서만 가스를 빼내면, 실린더의 공급부분과 압축부분에서 발생된 가스는 배출할 수 있으나 멜팅부분에서 열가열에 의해 발생되는 가스는 사출시 그대로 금형내로 주입되어서 생산품에 가스의 흔적이 남아서 효과가 떨어지므로 본 발명은 사출 성형기 실린더스크류 출구부인 노즐이나 금형 내에 있는 노즐에 구성하였다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 사출성형 작업 시에 발생한 불필요한 가스를 외부로 배출하기 위한 가스배출 노즐기에 있어서, 조립나사부를 가짐으로써 일측이 실린더부에 나사결합되는 노즐부; 상기 노즐부의 타측에 결합되어 금형과 직접 닿는 노즐팁부; 상기 노즐부 내부에 장착되며, 원재료가 통과하면서 와류를 형성하도록 하여 가스배출을 유도하는 와류링부; 상기 노즐부 내부에 한 개 이상 장착되며 상기 와류링부를 통과한 원재료의 가스배출이 이루어지는 가스빼기링부; 및 상기 가스빼기링부를 통해 배출된 가스가 최종적으로 외부로 배출되도록 상기 노즐부에 형성된 가스배출구; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 사출 성형기의 가스배출 노즐기가 제공된다.

상기 노즐팁부에는 상기 노즐부와 결합하도록 나사부가 형성되고 결합 이후 고정을 위해서 육각부가 형성됨으로써, 노즐부 내부에 장착되는 상기 와류링부와 가스빼기링부를 고정시키는 것이 바람직하다.

상기 와류링부는 입구부보다 출구부의 단면적을 작게 하여 입구부에서부터 출구부를 따라 와류곡면부가 형성됨으로써 원재료의 와류가 이루어지는 것이 바람직하다.

여기서 상기 와류링부는 상기 노즐부 자체에 가공하는 것이 바람직하다.

상기 가스배출구를 통해 외부로 배출되는 가스는, 자연상태의 배출 이외에 진공펌프나 공압식 이젝터를 사용하여 강제배출되는 것이 바람직하다.

상기 가스빼기링부는 가스가 통과하는 가스통로부와, 상기 가스빼기링부의 변형을 방지하는 변형방지홈과, 가스빼기링부 간에 일정간격을 유지하는 링간지지부를 포함하는 것이 바람직하다.

여기서 상기 가스통로부는, 상기 가스빼기링부의 외경에서 내경 방향으로 미세한 틈새의 방사형 가공부인 제1가스통로부와, 상기 가스빼기링부의 외경 양면에 모따기 형태의 가공부인 제2가스통로부와, 상기 가스빼기링부의 외경 길이방향으로 다수 가공한 제3가스통로부로 구성된 것이 바람직하다.

여기서 상기 링간지지부는, 상기 제1가스통로부를 방사형으로 가공하고 남는 부분인 제1링간지지부와, 상기 제1링간지지부의 외경측에 형성된 제2링간지지부를 포함하는 것이 바람직하다.

여기서 상기 제2링간지지부는 복수의 상기 가스빼기링부가 서로 닿는 곳이 되며, 상기 제1링간지지부의 높이를 상기 제2링간지지부의 높이보다 낮게하여서 상기 제1가스통로부의 미세한 톰새 간격을 결정하는 것이 바람직하다.

상기 변형방지홈은, 상기 가스빼기링부의 내외경 사이에 원형으로 가공된 제1변형방지홈과, 상기 제1변형방지홈에서 외경측 방사형으로 구성된 제2변형방지홈을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 노즐부 내부에는 포핏부가 삽입되고 이후 상기 와류링부, 가스빼기링부 및 노즐팁부가 차례대로 장착되며, 상기 포핏부는 원재료가 통과하는 원재료 통과부와, 상기 와류링부와 가스빼기링부의 내부에 길이방향으로 삽입되는 포핏축부와, 상기 포핏부를 지지할 수 있는 포핏 지지대부를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 사출성형 작업 시에 발생한 불필요한 가스를 외부로 배출하기 위한 가스배출 노즐기에 있어서, 조립나사부를 가짐으로써 일측이 실린더부에 나사결합되는 노즐부; 상기 노즐부의 타측에 결합되어 금형과 직접 닿는 노즐팁부; 상기 노즐부 내부에 장착되며, 원재료가 통과하면서 와류를 형성하도록 하며 가스가 배출되는 와류링부; 및 상기 와류링부를 통해 배출된 가스가 최종적으로 외부로 배출되도록 상기 노즐부에 형성된 가스배출구; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 사출 성형기의 가스배출 노즐기가 제공된다.

상기 와류링부는 입구부보다 출구부의 단면적을 작게 하여 입구부에서부터 출구부를 따라 와류곡면부가 형성됨으로써 원재료의 와류가 이루어지며, 상기 와류링부에는 가스가 통과할 수 있는 복수의 가스통로부가 형성되어 있으며, 상기 복수의 가스통로부 중 어느 하나는 상기 노즐팁부의 일 측면과 닿는 부분인 것이 바람직하다.

여기서 상기 와류링부는 입구부보다 출구부의 단면적을 작게 하여 입구부에서부터 출구부를 따라 와류곡면부가 형성됨으로써 원재료의 와류가 이루어지며, 또한 상기 와류링부는 자체에 작은 홀들이 형성된 금속의 통기성 소재로 이루어지며, 상기 홀을 통하여서 빠져나온 가스가 한 곳에 집진되었다가 외부로 배출될 수 있게 상기 와류링부에는 다수의 가스 통로부가 형성된 것이 바람직하다.

상기 사출 성형기의 가스배출 노즐기에 있어서, 상기 노즐부는 금형 내부에 있으며, 또한 상기 노즐부는 오픈형 또는 밸브게이트형인 것이 바람직하다.

상기 밸브게이트형은, 상기 실린더부 내부의 축과 연결된 밸브핀부를 포함하며, 상기 실린더부의 이동에 따라서 상기 밸브핀부도 함께 이동하여 상기 노즐팁부가 개폐되는 것이 바람직하다.

상기 와류링부는 입구부보다 출구부의 단면적을 작게 하여 입구부에서부터 출구부를 따라 와류곡면부가 형성됨으로써 원재료의 와류가 이루어지도록 하되, 분할된 각각이 가스빼기링부의 역할을 할 수 있도록 원재료의 이동 방향을 따라 복수로 분할되게 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 와류링부는 와류곡면부가 없이 원재료의 이동 방향에 따른 단면이 직선으로 테이퍼지게 가공을 할 수 있으며, 직선으로 테이퍼지게 가공한 와류링부를 원재료의 이동 방향을 따라 복수로 분할할 수 있음은 물론, 분할된 와류링부 각각의 일측면에 가스빼기링부와 같은 형상으로 가공하여 와류링부 및 가스빼기링부의 역할을 겸할 수 있도록 하는 것도 가능하다.

본 발명인 사출 성형기의 가스배출 노즐기는 성형품 작업 시에 발생한 악성가스를 외부로 배출시키는 가장 간단한 시스템을 구현한 효과가 있다.

사출기실린더 출구부의 노즐 또는 금형 내의 노즐에 가스배출 장치를 구성하여 가스배출의 효율을 높혀서 불량품을 줄이고 생산성을 높임으로써 사출 현장에서 큰 효과를 발휘한다.

또한 구조가 매우 간단하여 설비를 최소화하여 사용자의 부담을 줄이고, 사출현장에서 불량률 저하 및 인건비 절감, 금형의 세척주기를 늘림과 더불어 파손사고는 줄이며, 플라스틱 생활제품의 유해성 가스 배출을 줄여서 인체를 보호하며, 기계적인 움직임이 없어서 고장의 원인이 거의 없으며 장비의 간단화를 이룩하여 사출성형기 산업상 매우 유용한 발명인 것이다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 가스배출 노즐기의 조립도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 가스배출 노즐기의 노즐팁부를 도시한 단면도.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 가스배출 노즐기의 가스빼기링부를 도시한 구성도.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 가스배출 노즐기의 와류링부를 도시한 단면도.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 가스배출 노즐기의 조립도.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 가스배출 노즐기의 와류링부를 도시한 구성도.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 가스배출 노즐기의 조립도.
도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 가스배출 노즐기의 와류링부를 도시한 단면도.
도 9는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 가스배출 노즐기의 조립도.
도 10은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 가스배출 노즐기의 포핏부를 도시한 구성도.
도 11은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 가스배출 노즐기의 오픈 노즐기를 도시한 조립도.
도 12는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 가스배출 노즐기의 밸브게이트형 노즐기를 도시한 조립도.
도 13은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 가스배출 노즐기의 조립도.
도 14는 본 발명의 제 6 실시예에 따른 가스배출 노즐기의 와류링부를 도시한 단면도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 사출 불량률을 줄일 수 있는 사출성형기의 가스배출 노즐기를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

사출 성형기 실린더의 출구부인 노즐부나 금형 내의 노즐부에 있어서, 사출성형기의 계량동작이 끝난 후에 사출실린더 외부에 있는 가열장치 또는 금형 내의 하트런너 등에서 용융된 원재료에 가해지는 열이 스모그성 가스를 발생시키며 본 가스 제거 필요성이 사출성형품 생산에 중요한 요인으로 작용하고 있다. 즉 실린더 외부로부터 내부로 가해지는 열이나 금형 내의 하트런너에서도 용융상태의 원재료는 계속적으로 열가열을 받게 된다. 이때에도 열에 의하여 30%~40% 가량 스모그성 가스가 발생이 된다. 그래서 본 발명에 따른 사출 불량률을 줄일 수 있는 사출 성형기의 가스배출 노즐기는, 사출기실린더의 전방면 또는 금형 내부에 부분적으로 장착되는 노즐부를 구성하였다.

사출성형기에서 사출기의 실린더 및 스크류는 기능적으로 크게 3등분 되어 있다. 원재료가 투입되는 실린더 입구부로부터 공급부분, 압축부분, 멜팅부분으로 나누어진다. 공급부분은 사출성형기 실린더 및 스크류 내로 원재료를 원활히 공급하는 곳이며 사출기 스크류는 홈을 깊게 하여 원재료를 다음의 압축부분으로 잘 공급되게 한다.

압축부분은 공급부분과 멜팅부분의 중간에 위치하며 스크류 홈의 깊이를 서서히 줄여 공급되는 원재료가 사출성형기의 스크류가 회전하는 계량동작 중에 전단력(마찰력)과 열에 의하여 고체인 원재료를 용융상태인 반액체 상태로 만든다. 이 압축부분에서 불필요한 가스가 약 60~70% 정도가 발생이 된다.

열풍식 건조기를 시작으로 최근에는 제습, 진공, 냉간 등 고성능의 다양한 건조기들이 개발되어 시판되면서 원재료내에 수분함유랑을 0.005% 까지 줄일 수가 있어서 압축부분에서의 전단력(마찰력)에 의한 가스발생 요인을 대폭 줄일 수가 있음은 사실이다.

본 발명은 사출성형기의 용융된 원료속에 남아 있는 가스를 배출하도록 포핏부와 와류링부 및 가스빼기링부를 구성한 특징이 있다. 포핏부 외부에 가스빼기링부를 구성하고 미세한 가스배출 통로를 가공하여서 용융 원료는 통과하지 못하고 가스성분인 공기만을 배출토록 구성한 특징이 있다.

도 1 내지 도 4에는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 사출 성형기의 가스배출 노즐기가 도시되어 있다.

도 1에는 사출성형기 실린더의 끝부분인 노즐 전방에 장착하여 용융된 원료가 지속적인 열가열에 의하여 발생되는 가스를 배출시키기 위하여 노즐부(110), 실린더부(120), 노즐팁부(130), 조립나사부(170), 가스빼기링부(160), 와류링부(150) 및 가스배출구(180)의 조립구성도를 나타내었다. 조립나사부(170)는 사출기의 실린더와 조립되는 곳이며 부품 및 기술적인 설명은 하기에 서술한다.

도 2는 노즐팁부(130)로서 원재료가 통과하는 원재료 통과부(133), 노즐부(110)와 고정되는 나사부(132) 및 고정을 위한 육각부(131)로 구성되어있다. 노즐팁부(130)는 노즐부(110)의 끝 선단에 있어서 금형과 직접 닿는 곳이기도 하지만 노즐부(110) 내부에 장착되는 와류링부(150)와 가스빼기링부(160)를 단단히 고정시키는 역할을 한다.

도 3은 가스빼기링부(160)를 나타내며, 노즐부(110)의 내측에 1개 이상 설치되며, 원재료 통과부(161), 제1가스통로부(162), 제1변형방지홈(163), 제2변형방지홈(164), 제2가스통로부(165), 제1링간지지부(166) 및 제2링간지지부(167)로 구성된다.

가스빼기링부(160) 내외경부는 원형으로 가공된다. 제1가스통로부(162)는 가스빼기링부(160)의 내주면으로부터 외주면 방향으로 일정 넓이와 다수의 방사형으로 가공하며 가스는 배출되고 원재료는 통과치 못하는 미세한 틈새면이 되도록하며, 방사형으로 가공되면 일부 면이 삼각형 모양으로 남게 되며 본 방사형으로 가공된 틈새 면을 제1가스통로부(162)라 한다.

가스빼기링부(160)의 외경측과 내경측의 사이에 원형으로 된 홈을 가공하여서 제1변형방지홈(163)이라 하며, 가스빼기링부(160)의 외경측으로부터 내경측으로 제1변형방지홈(163)과 만나도록 다수의 홈을 가공하여서 제2변형방지홈(164)이라 한다.

제1변형방지홈(163)의 가공으로 가스빼기링부(160)는 외경측과 내경측의 두 부분으로 갈라지게 되며, 외경측 중에 제2변형방지홈(164)을 제외한 부분을 제2링간지지부(167)라 한다.

도 1에서 가스빼기링부(160)는 1개 이상이 노즐부(110)의 내부에 장착되며 노즐팁부(130)의 나사에 의하여 강하게 압착되어 조립된다. 압착되는 힘으로 인해 제2링간지지부(167)들과 가스빼기링부(160)의 뒷면이 서로 닿게 되며, 제1링간지지부(166) 사이의 제1가스통로부(162)를 통하여 원재료 통과부(161)에 있는 가스가 외부로 배출되도록 한다.

노즐팁부(130)를 공구를 사용하여 강하게 조이면 제2링간지지부(167)는 일정부분 눌리는 현상이 발생된다. 본 눌리는 부분이 미세하다 해도 제1가스통로부(162)는 수 미크론의 매우 작은 틈새이므로 큰 영향을 미치게 된다. 즉 압착에 의하여서 제1가스통로부(162)에 볼록한 현상을 발생시켜서 가스배출 효과를 저하시키는 결과를 만든다. 이를 최소한으로 방지하기 위해서 제1,제2변형방지홈(163, 164)을 두었다.

또 제1,제2링간지지부(166, 167)의 높이를 달리하여, 즉 제1링간지지부(166)의 높이 보다 약간 높게 제2링간지지부(167)를 구성한다. 상세하게는, 노즐팁부(130)를 강하게 압착하면 제1링간지지부(166)의 높이를 낮게 하였으므로 우선은 제2링간지지부(167)와 가스빼기링부(160)의 후면이 닿는다.

강한 힘으로 조임을 하므로 제1링간지지부(166) 및 제1가스통로부(162)는 볼록한 현상을 나타내려고 할 것이다. 이때 제1,제2변형방지홈(163, 164)에 의하여 볼록한 현상은 줄어들게 되며, 처음에는 제2링간지지부(167)와 가스빼기링부(160)의 후면이 닿지만 강한 힘으로 더 쪼임을 하면 최종적으로는 제1링간지지부(166)에 닿게 된다. 즉 제1링간지지부(166)와 제1가스통로부(162)의 높이 차이가 가스 배출을 위한 틈새가 되는 것이다.

수치를 예를 들어서 설명하면, 제2링간지지부(167)의 높이를 기준면인 0이라하고, 제1가스통로부(162))를 기준면인 제2링간지지부(167) 보다 0.02mm 낮게 가공한다. 또 제1링간지지부(166)를 기준면보다 0.01mm 낮게 하되 강하게 조임을 하여 압착되어서 눌리는 양이 0.01mm라 가정한다.

노즐팁부(130)를 토르크렌치를 사용하여서 강한힘으로 돌리면 우선 제2링간지지부(167)와 가스빼기링부(160)의 후면이 닿을 것이다. 닿는 순간 제1가스통로부(162)의 틈새는 0.02mm가 될 것이다. 이후 강하게 조여 0.01mm를 압착하면 제1링간지지대(166)가 가스빼기링부(160)의 후면에 닿게 될 것이다. 이때 토르크렌치에 전달되는 힘은 가중되어서 멈추게 되며 제1가스통로부(162)의 틈새는 0.01mm를 유지하게 된다.

본 방법으로 가공을 함으로써 제1가스통로부(162)의 틈새는 힘에 의한 변형을 없애고 당업자가 원하는 만큼 정확하게 치수를 남길 수가 있어서 가스 배출에 효과적이다.

제1,제2변형방지홈(163, 164)은 제1가스통로부(162)의 미세한 틈새 변형을 방지함과 아울러 가스의 이동경로가 된다.

가스빼기링부(160)의 외주 양면에 모따기와 같이 가공하여서 제2가스통로부(165)를 구성한다. 제2가스통로부(165)는 제1가스통로부(162) 및 제1,2변형방지홈(163, 164)을 빠져나온 가스가 각각의 링 간을 자유롭게 이동이 되도록 한다.

가스빼기링부(160)의 원형의 외주면에 길이방향으로 다수의 직선 가공을 하여서 제3가스통로부(미도시)를 구성한다. 가스빼기링부(160)의 제1가스통로부(162)을 통하여 나온 가스는 제2가스통로부(165) 및 제3가스통로부를 통하여 각각 가스빼기링부(160)간의 외주면을 타고 이동이 자유롭게 되다가 도 1에 도시된 바와 같이, 가스배출구(180)를 만나면 자연스럽게 가스는 외부로 배출된다.

가스빼기링부(160)의 원재료 통과부(161)에 원재료 및 발생된 가스가 함께 통과하다가 제1가스통로부(162)를 만나게 되면 가스는 제1가스통로부(162)를 빠져나오게 된다. 제1가스통로부(162)의 미세한 틈새면은 원재료에 따라 다르며, 보통 원재료는 통과하지 못하나 가스는 통과하도록 0.005mm에서 0.03mm 내에서 구성된다.

제1가스통로부(162)를 나온 가스는 제2가스통로부(165) 및 제3가스통로부에 의하여 가스빼기링부(160)의 외주면을 타고 이동이 자유롭게 되도록 구성되며 노즐부(110)의 외부로 배출시키기 위한 준비를 하게 된다.

도 4는 와류링부(150)로서 원재료 통로의 입구부(151), 출구부(153) 및 와류곡면부(152)로 구성된다. 와류링부(150)는 도 1을 기준으로 노즐부(110) 내측의 가스빼기링부(160)의 우측에 고정된다.

노즐부(110)에서 와류링부(150)는 가스빼기링부(160)와 아울러 중요한 요소로서, 와류링부(150)의 입구부(151) 내로 들어온 원재료가 와류곡면부(152)를 타고 내측 방향으로 원형으로 뒤집어 지면서 원재료 내부의 가스를 더욱 끓게 하여 가스 배출을 유도하게 된다.

와류곡면부(152)를 만들어 주기 위해서는 입구부(151)보다 출구부(153)를 좁게 함이 특징이다. 와류곡면부(152)의 곡면은 보통 최대의 와류 값을 가지도록 하나 속도가 빠른 기계나 초대형의 기계는 거의 직선 가공이나 곡면을 완화하여서 원재료가 탄화되는 현상을 방지하거나 압력이 상승 되는 것을 줄여 준다.

다시 도 1로 돌아가서, 사출기실린더의 전 방면 또는 금형 내에 장착되는 노즐부(110)의 가스배출시스템에서, 노즐부(110) 내부에 와류링부(150)를 가장 내측으로 삽입하고 이후에 가스빼기링부(160)를 와류링부(150)의 일측면과 닿도록 삽입하여 구성된다. 와류링부(150)는 1개이나 가스빼기링부(160)는 길이 방향으로 삽입되므로 1개 이상으로 구성된다. 이후에 노즐팁부(130)를 나사 형태로 체결하여 완성된다. 다른 방법으로는 와류링부(150)를 노즐부(110) 자체에 가공하는 것도 가능하다.

노즐부(110) 내로 흘러들어 온 용융된 원재료는 와류링부(150)를 통과 시 뒤집어 지면서 원재료 내부에 있는 가스 성분들이 가스빼기링부(160)의 내주면으로 이동하게 되며, 가스빼기링부(160)의 내주면으로부터 외주면으로 구성된 제1,2,3가스통로부(162,165,미도시, 도 3 참조)를 통하여서 가스빼기링부(160) 외부로 나오게 된다.

가스빼기링부(160)의 외부로 나온 가스는 노즐 외부에서 내부로 수개 이상 가공된 가스배출구(180)를 통하여 최종적으로 외부로 배출된다. 가스배출구(180)로 나온 가스를 자연 상태로 배출도 가능하나 이후에 진공펌프나 공압식 이젝터를 사용하여 강제배출도 가능하다.

또한 금형내의 노즐도 위치를 달리하지만 원리는 사출 성형기 실린더 끝부분에 있는 노즐과 같으므로 상기의 가스빼기링부(160), 와류링부(150) 등을 이용하여 동일한 기술을 적용하는 것이 가능함을 이후의 제 5 실시예에서 기술토록 한다.

도 5 및 도 6에는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 사출 성형기의 가스배출 노즐기가 도시되어 있다.

제 2 실시예에서는 가스빼기링부(160, 도 1 참조)없이 와류링부(250)만을 이용하여 구성한 것이 특징이다.

제 1 실시예와 같은 가스빼기링부(160)를 이용한 가스배출 시스템은 효과는 뛰어나나 각각의 사출성형기의 작업상 각종 원재료의 점도나 사용 압력의 차이로 인하여 원재료는 통과를 못하면서 공기 성분인 가스만을 통과시키기 위해서는 도 3의 제1가스통로부(162)의 틈새 가공 또한 다양한 치수로 가공하여야 하는 불편함이 있다. 이 점을 보완코자 제 1 실시예보다 효과는 좀 떨어지더라도 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같은 제 2 실시예를 구성하였다.

도 5에서 노즐부(210)의 내부에 와류링부(250)를 내부에 삽입하고 이후에 가스빼기링부(160) 없이 바로 노즐팁부(230)를 나사 형태로 조임을 하여서 구성되므로서 매우 간단하다. 도 6의 와류링부(250)에서 원재료의 입구부(251), 출구부(253) 및 와류곡면부(252)는 제 1 실시예의 와류링부(150, 도 4 참조)와 동일하나 와류링부(250)의 출구부(253) 측면에 가스배출을 위한 가공을 구성한 것이 차이점이다.

도 6의 와류링부(250)는 제1가스통로부(254), 제2가스통로부(257), 제3가스통로부(256), 제4가스통로부(258) 및 기준면(255)으로 구성되며, 도 5에서 노즐팁부(230)의 일 측면과 닿는 부분이 와류링부(250)의 제1가스통로부(254)가 된 것이 큰 특징으로 외견상으로는 가스가 배출되는 틈새가 없는 것으로 보인다.

제 2 실시예에서 가스를 배출키 위한 큰 특징으로는 노즐팁부(230)와 노즐부(210)가 나사 형태로 조립되었기에 나사의 빽래쉬를 이용한 것과, 노즐팁부(230)가 최종적으로 닿는 곳이 금형이며 노즐부(210)와 노즐팁부(230)와 사출기의 금형은 일직선이 요구되나 현실적으로 완전 일직선이 어렵다는 것을 이용하였다.

사출기의 한 사이클 특성상 노즐팁부(230)에는 사출기의 사출 작동시 매우 큰 유압의 힘이 와류링부(250) 방향으로 작용하며 다른 작동시에는 힘이 전혀 작용치 않는다.

2급 나사의 경우 나사의 빽래쉬가 최대 약 0.1mm 까지 있다고 가정하면, 도 6에 도시된 와류링부(250)의 제1가스통로부(254)는 사출기 작동시에 큰 힘을 받았다가 풀리고는 현상이 지속적으로 반복된다.

그리고 노즐부(210)와 사출기의 금형이 완전 일직선이 아니므로 사출 동작 시에 제1가스통로부(254)의 내경측 일부가 미세한 틈새를 형성한다. 이 틈새를 통하여서 나온 가스는 제2,3,4가스통로부(257,256,258)를 통하여 외부로 배출되도록 구성하였다. 인위적인 틈새를 만들지 않았기에 가스 배출 효율은 떨어지나 제 1 실시예에서 제1가스통로부(162, 도 3 참조)의 다양한 틈새 가공을 요하는 것과 달리 노즐부(210)에서 매우 편리한 가스 배출을 위한 구성이 가능하다.

도 7 및 도 8에는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 사출 성형기의 가스배출 노즐기가 도시되어 있다.

제 3 실시예에서는 가스빼기링부(160, 도 1 참조)가 없으며 통기성 소재의 와류링부(350) 만을 사용한 것이 큰 특징이다.

통기성 소재란 작은 금속 알갱이들을 소결하여서 만든 소재로서 소재 자체에 작은 홀들이 형성되어 있어서 그 홀을 통하여서 가스를 외부로 배출케 된다. 최근에 기술의 발전으로 다양한 사이즈의 홀을 가진 통기성 소재들이 개발되고 있으며, 통기성 소재를 이용하면 와류링부(350) 전체에서 가스를 배출할 수가 있어서 쉽게 원재료에 포함된 가스를 외부로 배출할 수가 있다.

도 7에서와 같이 노즐부(310) 내부에 통기성 소재의 와류링부(350)를 삽입하고 이후에 노즐팁부(330)를 나사 형태로 조임을 하여서 완성된다.

와류링부(350)에는 입구부(351), 와류곡면부(352), 출구부(353) 등이 있으며, 특히 통기성 소재의 홀을 통하여 빠져나온 가스가 한 곳에 집진 되었다가 외부로 잘 배출되게 하는 제1가스통로부(357), 제2가스통로부(358)를 와류링부(350)에 직접 구성하였다.

도 9 및 도 10에는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 사출 성형기의 가스배출 노즐기가 도시되어 있다.

제 4 실시예는 제 1 실시예와 비교하여 노즐부(410)의 내부 와류링부(450)의 내측에 포핏부(441)를 삽입한 것이 특징이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 노즐부(410)의 내부에 포핏부(441)를, 이후에 와류링부(450), 가스빼기링부(460) 및 노즐팁부(430)를 조립하여 구성된다. 도 10에 도시된 바와 같이, 포핏부(441)는 원재료통과부(442), 포핏지지대부(443) 및 포핏축부(440)를 가지며 특히 포핏축부(440)는 와류링부(450)와 가스빼기링부(460)의 내부에 길이 방향으로 길게 삽입된다.

본 구성으로 내부의 압력 손실은 증대가 되나 원재료에 섞여 있는 가스들을 가스빼기링부(460)의 내주면 측으로 더 많이 나오게 가능하여 가스 배출 효율이 증대가 된다.

도 11 및 도 12에는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 사출 성형기의 가스배출 노즐기가 도시되어 있다.

제 5 실시예는 금형 내부의 노즐부(510)에서 가스배출을 위한 발명으로서, 도 11은 오픈형, 도 12는 밸브게이트형의 노즐부(510)를 도시하였다. 제 5 실시예에서는 조립나사부(570), 밸브핀부(590) 및 실린더부(520)가 금형에 알맞은 구조로 구성됨이 제 1 실시예와 다른 점이다.

도 11에 도시된 오픈형은 제 1 실시예와 원리가 동일하며, 도 12에 도시된 밸브게이트형은 밸브가 열려 있는 상태이며, 실린더부(520) 내부의 축은 밸브핀부(590)와 연결되어 있다.

도 12에 도시된 바와 같이, 실린더부(520)의 축이 전진하면, 연동되어서 밸브핀부(590)도 전진을 하여 노즐팁부(530)의 끝단 내경부를 막고, 후진하면 열리게 되는 것으로 하여 밸브게이트형의 금형 내부의 노즐부(510)를 구성하였다.

도 13 및 도 14에는 본 발명의 제 6 실시예에 따른 사출 성형기의 가스배출 노즐기가 도시되어 있다.

제 6 실시예는 와류링부(650)를 원재료의 이동 방향을 따라 복수의 와류링(651, 652, 653)으로 분할되도록 하되, 도 13과 같이 입구부가 출구부보다 내경이 크게 형성한 것이 제 1 실시예와 다른 점이다.

구체적으로는 세 개의 와류링(651, 652, 653)을 조립하면 제 1 실시예와 같은 하나의 와류링부(650)가 되며, 와류링부(650)는 도 14와 같이 제 1 실시예(도 3 참고)와 같은 가공, 즉 제1, 2가스통로부(662, 665), 제1, 2링간지지부(666, 667), 제1, 2변형방지홈(663, 664) 등을 형성하는 가공을 하면 노즐팁부(630)측의 가스빼기링부(660)와 함께 가스빼기링부의 역할도 겸할 수 있게 된다.

미설명 부호로 610은 노즐부, 620은 실린더부, 661은 원재료 통과부, 670은 조립 나사부, 680은 가스배출구를 각각 나타낸다.

도 14는 도시된 세 개의 와류링(651, 652, 653) 중 하나의 와류링(652)을 나타낸 것으로, 와류링부(650)는 원재료의 사출시에 노즐팁부(630)측으로 원재료가 이동하는 유로가 점차 좁아지는 부분이므로, 압력 또한 와류링부(650)에서 점차 높아지게 된다.

이러한 압력의 상승분이 와류링부(650)를 구성하는 와류링(652)의 제1가스통로부(662)에 작용하게 되므로, 가스배출은 더욱 원활하게 이루어지는 것이다.

특히 금형 내부에 장착되는 노즐인 제 5 실시예는 제 1 실시예를 바탕으로 구성하였으나 또 다른 실시의 예들인 제 2, 제 3, 및 제 6 실시예를 이용하여서 구성함도 가능함을 밝혀 둔다.

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.

110, 210, 310, 410, 510, 610: 노즐부
120, 220, 320, 420, 520, 620: 실린더부
130, 230, 330, 430, 530, 630: 노즐팁부
150, 250, 350, 450, 550, 650: 와류링부
160, 460, 560, 660: 가스빼기링부
170, 270, 370, 470, 570, 670: 조립 나사부
180, 280, 380, 480, 580, 680: 가스 배출구
151, 251, 351: 입구부
152, 252, 352: 와류곡면부
153, 253, 353: 출구부
131: 육각부
132: 나사부
162, 662: 제1가스통로부
163, 663: 제1변형방지홈
164, 664: 제2변형방지홈
165, 665: 제2가스통로부
166, 666: 제1링간지지부
167, 667: 제2링간지지부
254: 제1가스통로부
255: 기준면
256: 제3가스통로부
257: 제2가스통로부
258: 제4가스통로부
357: 제1가스통로부
358: 제2가스통로부
440: 포핏축부
441: 포핏부
443: 포핏지지대부
590: 밸브핀부
651, 652, 653: 와류링

Claims

사출성형 작업 시에 발생한 불필요한 가스를 외부로 배출하기 위한 가스배출 노즐기에 있어서,
조립나사부를 가짐으로써 일측이 실린더부에 나사결합되는 노즐부;
상기 노즐부의 타측에 결합되어 금형과 직접 닿는 노즐팁부;
상기 노즐부 내부에 장착되며, 원재료가 통과하면서 와류를 형성하도록 하여 가스배출을 유도하는 와류링부;
상기 노즐부 내부에 한 개 이상 장착되며 상기 와류링부를 통과한 원재료의 가스배출이 이루어지는 가스빼기링부; 및
상기 가스빼기링부를 통해 배출된 가스가 최종적으로 외부로 배출되도록 상기 노즐부에 형성된 가스배출구;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 사출 성형기의 가스배출 노즐기.
청구항 1에 있어서,
상기 노즐팁부에는 상기 노즐부와 결합하도록 나사부가 형성되고 결합 이후 고정을 위해서 육각부가 형성됨으로써, 노즐부 내부에 장착되는 상기 와류링부와 가스빼기링부를 고정시키는 것을 특징으로 하는 사출 성형기의 가스배출 노즐기.
청구항 1에 있어서,
상기 와류링부는 입구부보다 출구부의 단면적을 작게 하고 입구부에서부터 출구부를 따라 와류곡면부가 형성됨으로써 원재료의 와류가 이루어지는 것을 특징으로 하는 사출 성형기의 가스배출 노즐기.
청구항 3에 있어서,
상기 와류링부는 상기 노즐부 자체에 가공하는 것을 특징으로 하는 사출 성형기의 가스배출 노즐기.
청구항 1에 있어서,
상기 가스배출구를 통해 외부로 배출되는 가스는, 자연상태의 배출 이외에 진공펌프나 공압식 이젝터를 사용하여 강제배출되는 것을 특징으로 하는 사출 성형기의 가스배출 노즐기.
청구항 1에 있어서,
상기 가스빼기링부는 가스가 통과하는 가스통로부와, 상기 가스빼기링부의 변형을 방지하는 변형방지홈과, 가스빼기링부 간에 일정간격을 유지하는 링간지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 사출 성형기의 가스배출 노즐기.
청구항 6에 있어서,
상기 가스통로부는, 상기 가스빼기링부의 외경에서 내경 방향으로 미세한 틈새의 방사형 가공부인 제1가스통로부와, 상기 가스빼기링부의 외경 양면에 모따기 형태의 가공부인 제2가스통로부와, 상기 가스빼기링부의 외경 길이방향으로 다수 가공한 제3가스통로부로 구성된 것을 특징으로 하는 사출 성형기의 가스배출 노즐기.
청구항 7에 있어서,
상기 링간지지부는, 상기 제1가스통로부를 방사형으로 가공하고 남는 부분인 제1링간지지부와, 상기 제1링간지지부의 외경측에 형성된 제2링간지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 사출 성형기의 가스배출 노즐기.
청구항 8에 있어서,
상기 제2링간지지부는 복수의 상기 가스빼기링부가 서로 닿는 곳이 되며, 상기 제1링간지지부의 높이를 상기 제2링간지지부의 높이보다 낮게하여서 상기 제1가스통로부의 미세한 톰새 간격을 결정하는 것을 특징으로 하는 사출 성형기의 가스배출 노즐기.
청구항 6에 있어서,
상기 변형방지홈은, 상기 가스빼기링부의 내외경 사이에 원형으로 가공된 제1변형방지홈과, 상기 제1변형방지홈에서 외경측 방사형으로 구성된 제2변형방지홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 사출 성형기의 가스배출 노즐기.
청구항 1에 있어서,
상기 노즐부 내부에는 포핏부가 삽입되고 이후 상기 와류링부, 가스빼기링부 및 노즐팁부가 차례대로 장착되며,
상기 포핏부는 원재료가 통과하는 원재료 통과부와, 상기 와류링부와 가스빼기링부의 내부에 길이방향으로 삽입되는 포핏축부와, 상기 포핏부를 지지할 수 있는 포핏 지지대부를 포함하는 것을 특징으로 하는 사출 성형기의 가스배출 노즐기.
사출성형 작업 시에 발생한 불필요한 가스를 외부로 배출하기 위한 가스배출 노즐기에 있어서,
조립나사부를 가짐으로써 일측이 실린더부에 나사결합되는 노즐부;
상기 노즐부의 타측에 결합되어 금형과 직접 닿는 노즐팁부;
상기 노즐부 내부에 장착되며, 원재료가 통과하면서 와류를 형성하도록 하며 가스가 배출되는 와류링부; 및
상기 와류링부를 통해 배출된 가스가 최종적으로 외부로 배출되도록 상기 노즐부에 형성된 가스배출구;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 사출 성형기의 가스배출 노즐기.
청구항 12에 있어서,
상기 와류링부는 입구부보다 출구부의 단면적을 작게 하여 입구부에서부터 출구부를 따라 와류곡면부가 형성됨으로써 원재료의 와류가 이루어지며,
상기 와류링부에는 가스가 통과할 수 있는 복수의 가스통로부가 형성되어 있으며, 상기 복수의 가스통로부 중 어느 하나는 상기 노즐팁부의 일 측면과 닿는 부분인 것을 특징으로 하는 사출 성형기의 가스배출 노즐기.
청구항 12에 있어서,
상기 와류링부는 입구부보다 출구부의 단면적을 작게 하여 입구부에서부터 출구부를 따라 와류곡면부가 형성됨으로써 원재료의 와류가 이루어지며,
상기 와류링부는 자체에 작은 홀들이 형성된 금속의 통기성 소재로 이루어지며, 상기 홀을 통하여서 빠져나온 가스가 한 곳에 집진되었다가 외부로 배출될 수 있게 상기 와류링부에는 다수의 가스 통로부가 형성된 것을 특징으로 하는 사출 성형기의 가스배출 노즐기.
청구항 1 내지 청구항 10중 어느 한 항 또는 청구항 12 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서,
상기 노즐부는 금형 내부에 있으며, 또한 상기 노즐부는 오픈형 또는 밸브게이트형인 것을 특징으로 하는 사출 성형기의 가스배출 노즐기.
청구항 15에 있어서,
상기 밸브게이트형은, 상기 실린더부 내부의 축과 연결된 밸브핀부를 포함하며, 상기 실린더부의 이동에 따라서 상기 밸브핀부도 함께 이동하여 상기 노즐팁부가 개폐되는 것을 특징으로 하는 사출 성형기의 가스배출 노즐기.
청구항 12에 있어서,
상기 와류링부는 입구부보다 출구부의 단면적을 작게 하여 입구부에서부터 출구부를 따라 와류곡면부가 형성됨으로써 원재료의 와류가 이루어지며,
상기 와류링부는 원재료의 이동 방향을 따라 복수로 분할되고, 분할된 각각의 와류링부가 가스빼기링부의 역할을 하는 것을 특징으로 하는 사출 성형기의 가스배출 노즐기.