KR20120053334A - 열선이 내장된 핫 런너의 노즐 및 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 열선이 내장된 핫 런너의 노즐 및 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 (a) 비산화물계인 질화규소 및 탄화규소와 산화물계인 알루미나 및 지르코니아를 일정 비율로 혼합하고, 분쇄를 수행하는 단계; (b) 상기 (a) 단계 이후, 상기 질화규소, 탄화규소, 알루미나, 지르코니아를 성형하여 세라믹을 가공하는 단계; (c) 상기 (b) 단계 이후, 성형이 완료된 세라믹을 소결하는 단계; (d) 소결이 완료된 세라믹을 이용하여 노즐을 제조하고, 이 노즐의 내부에 열선으로 이루어진 히팅 코일을 내장하는 단계; 및 (e) 상기 노즐을 검사 및 평가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 열선이 내장된 핫 런너의 노즐 제조방법을 제공한다.
본 발명은 (a) 비산화물계인 질화규소 및 탄화규소와 산화물계인 알루미나 및 지르코니아를 일정 비율로 혼합하고, 분쇄를 수행하는 단계; (b) 상기 (a) 단계 이후, 상기 질화규소, 탄화규소, 알루미나, 지르코니아를 성형하여 세라믹을 가공하는 단계; (c) 상기 (b) 단계 이후, 성형이 완료된 세라믹을 소결하는 단계; (d) 소결이 완료된 세라믹을 이용하여 노즐을 제조하고, 이 노즐의 내부에 열선으로 이루어진 히팅 코일을 내장하는 단계; 및 (e) 상기 노즐을 검사 및 평가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 열선이 내장된 핫 런너의 노즐 제조방법을 제공한다.
Description
본 발명은 열선이 내장된 핫 런너의 노즐 및 제조방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 핫런너에 구비된 노즐의 내마모성과 내부식성을 개선하고, 열전도 효율을 높여 사출물의 신뢰성을 향상시키는 열선이 내장된 핫 런너의 노즐 및 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 핫런너 시스템이란 사출 성형에서는 수지를 항상 일정한 온도로 용융시켜 금형 내로 주입되도록 유지하는 시스템으로서, 밸브핀이 전진 및 후퇴하면서 금형의 게이트를 개폐하는 밸브시스템과, 게이트의 개폐가 별도로 없이 사출이 끝나고 난 후, 금형의 냉각으로 인하여 일시적으로 게이트를 고화시켜 취출하는 시스템 등이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 핫런너 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 핫런너 시스템은 수지가 공급 및 이동하는 수지이동통로인 매니폴드 유로(132)를 포함하는 매니폴드(130), 매니폴드 유로(132)와 연통되도록 매니폴드(130) 및 보강판(104)에 설치되어 캐비티 플레이트(102)의 게이트(112)로 공급되는 수지를 토출시키는 노즐(120), 매니폴드(130)의 상측에 설치되어 매니폴드(130)의 매니폴드 유로(132)와 노즐(120)의 내경에 삽입되어 그 중심부를 승강하면서 노즐(120)을 선택적으로 개폐하는 밸브핀(160), 밸브핀(160)의 상단에 결합되어 이 밸브핀(160)을 승하강 시키는 피스톤(172)이 내장되며, 밸브핀(160)의 승하강을 위한 압력을 제공하는 한쌍의 에어라인이 형성된 실린더(170)를 포함하여 구성된다.
여기서, 노즐(120)은 수지의 유동성을 유지할 수 있도록 그 외주면에 노즐 히터(122)가 구비되며, 이러한 노즐 히터(122)는 그 내부에 전원공급을 받아 발열을 하는 열선과 절연물로 구성되며, 금형의 외부에 구비된 온도 컨트롤러의 제어를 받아 노즐(120)을 일정한 온도로 유지시킴으로써, 노즐(120)을 통과하는 수지가 일정한 온도로 용융되어 유지되도록 한다.
즉, 핫런너 시스템에 사용되는 노즐(120)은 수지가 유동성을 가진 상태에서 토출될 수 있도록 하기 위하여 소정의 온도의 열을 발생시키는 노즐 히터(122)를 구비하며, 이때의 노즐 히터(122)는 대략 노즐(120)의 외주면에 히터선이 코일 형태로 감겨 있도록 구성되며, 이때의 히터선은 금형의 외부에 구비된 컨트롤러의 제어를 받아 노즐(120)을 가열함으로써 노즐(120)이 일정한 온도를 유지하게 하여 수지가 노즐(120)을 통과할 때 노즐(120) 내에서 일정한 온도로 용융됨을 유지하는 것이다.
그러나, 종래 기술에 따른 핫런너 시스템의 노즐(120)의 상단부는 보강판(104)측에 접촉되고, 하단부는 금형의 캐비티 플레이트(102)에 접촉되어 전체적인 노즐(120)의 온도가 이 노즐(120)과 금형 간의 온도차로 인하여 노즐(120) 자체의 온도가 균일하지 못함은 물론, 매니폴드(130)에 비해 상대적으로 낮은 노즐(120)의 온도로 인하여 매니폴드(130)의 열분포까지도 영향을 미치는 문제점이 있었다. 또한, 노즐(120)의 상단부가 보강판(104)에 접촉됨에 따라 노즐 팁(124)까지 일정한 온도로 유지된 채로 전달되지 못하는 등의 열손실이 발생되는 문제점이 있었다.
즉, 노즐(120)의 상부는 매니폴드(130)의 하측면에 접촉되어 열적 환경에 영향을 받게 되므로 매니폴드(130)의 온도가 노즐(120)의 온도에 비하여 높은 경우, 노즐(120)의 상단부는 매니폴드(130)로부터 열을 전도받아 상승하게 된다.
하지만, 노즐(120)의 상부는 보강판(104)으로부터 열을 빼앗기는 열 손실이 발생하기 때문에 노즐(120)의 온도가 낮아지게 되고, 또한 노즐(120)의 하단부 역시 금형에 접촉되는 구조이므로 금형측으로 상당한 열 손실이 발생되어 노즐(120)의 온도가 현저하게 낮아질 수밖에 없다. 이에 따라 수지가 고화되거나 특정 지점을 가열하기 위해 다른 지점의 온도가 지나치게 상승하는 것은 물론, 노즐(120)이 보강판(104)과 캐비티 플레이트(102)의 영향으로 상단부와 하단부의 온도차가 발생하는 문제점이 있었다.
이와 같이 노즐(120)의 전체적인 온도가 균일하지 못하고 불균일한 경우에는 수지의 용융상태가 불안정해져 성형품질의 저하를 초래하는 문제점이 발생하다.
특히, 종래 기술에 따른 노즐(120)은 일반적인 수지가 아닌 유리섬유(Glass Fiber) 또는 탄소섬유(Cabon Fiber) 등의 첨가물이 혼합된 수지를 이용하여 사출성형이 이루어지고, 이때 노즐(120)의 내경 및 노즐 팁(124)의 내경 및 외경에 마모가 발생하는 문제점이 있었다.
또한, 노즐 팁(124)의 온도 상승을 위하여 동계열 합금으로 제조하는 경우, 부식이 쉽게 발생하여 의교기기 등과 같은 인체에 무해한 제품군들이나 투명제품군에 적용할 때에는 부적합한 문제점이 있었다.
또한, 밸브핀(160)이 하강하면서 게이트(112)를 폐쇄시킬 때 정확한 동심으로 작동하지 않고, 편심이나 굽힘 현상이 발생하는 경우, 노즐 팁(124)의 내경에 형성되는 테이퍼 구간과 마찰에 의한 슬라이딩이 발생하여 원활한 수지 공급이 이루어지지 못하는 문제점이 있었다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 핫런너에 구비된 노즐의 내마모성과 내부식성을 개선할 수 있도록 비산화물계의 질화 알루미늄 및 탄화규소와 산화물계인 알루미나를 혼합하여 핫런너의 노즐을 제조함으로써, 열전도 효율이 높고, 사출물의 신뢰성을 향상시키는 열선이 내장된 핫 런너의 세라믹 노즐을 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 (a) 비산화물계인 질화 알루미늄 및 탄화규소와 산화물계인 알루미나를 일정 비율로 혼합하고, 분쇄를 수행하는 단계; (b) 상기 (a) 단계 이후, 상기 질화 알루미늄 및 탄화규소와 알루미나를 성형하여 세라믹을 가공하는 단계; (c) 상기 (b) 단계 이후, 성형이 완료된 세라믹을 소결하는 단계; (d) 열선으로 이루어진 히팅 코일을 내장되는 노즐을 상기 세라믹을 이용하여 제조하는 단계; 및 (e) 상기 노즐을 검사 및 평가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 열선이 내장된 핫 런너의 노즐 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 질화 알루미늄은 순도 99.9%와, 밀도[g/cc]: 3 ~ 3.5g/cc, 굽힘 강도[Mpa]: 3100 ~ 350Mpa, 압축 강도[Mpa]: 2800 ~ 3200Mpa, 열전도도 RT[W/mK]: 160 ~ 170W/mK 등의 특성을 가지는 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 열선이 내장된 핫 런너의 노즐 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명에 있어서, 탄화규소는 순도 99.99%와, 밀도[g/cc]: 2.8 ~ 3.12g/cc, 굽힘 강도[Mpa]: 200 ~ 250Mpa, 압축 강도[Mpa]: 2400 ~ 2900Mpa, 열전도도 RT[W/mK]: 175W/mK 의 특성을 가지는 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 열선이 내장된 핫 런너의 노즐 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 알루미나는 순도 99.80%와, 밀도[g/cc]: 3.9g/cc 이상, 굽힘 강도[Mpa]: 345~370Mpa, 압축 강도[Mpa]: 2350~2400Mpa, 열전도도 RT[W/mK]: 30W/mK의 특성을 가지고 있는 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 열선이 내장된 핫 런너의 노즐 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 (a) 단계는, 수평축 상에서 회전하는 원통형의 용기 내에 분쇄하고자 하는 원료와 강철구 또는 자기로 만든 구를 넣고 원통을 회전시켜 볼이 낙하할 때의 강한 충격작용과 볼 사이의 마쇄작용에 의해서 분쇄하는 볼 밀링(Ball Milling) 을 통해 분쇄하는 것을 특지응로 하는 열선이 내장된 핫런너의 노즐 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 (b) 단계는, 혼합 및 분쇄가 완료된 상기 질화규소, 탄화규소, 알루미나, 지르코니아를 성형하기 위하여 주입 성형방법, 압축 성형방법, 사출 성형방법 중 어느 하나의 방법을 통해 세라믹을 성형하는 것을 특징으로 하는 열선이 내장된 핫런너의 노즐 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 (c) 단계는 (c1) 성형이 완료된 세라믹을 가열시킨 후, 일정시간 동안 가열된 세라믹의 온도를 유지한 후, 냉각시키는 1차 소결 단계; 및 (c2) 1차 소결이 완료된 세라믹을 재차 가열시켜 이 온도를 유지하고, 이후 2100℃까지 가열하여 세라믹의 주된 성분들이 단단하게 밀착되어 고결되도록 하는 2차 소결단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 열선이 내장된 핫런너의 노즐 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 (e) 단계는, 제조가 완료된 노즐의 입도, 입형을 분석하고, 세라믹의 화학 조성 및 물성을 검사하고, 노즐의 기계적 성질과 노즐의 표면 내부 결함 등을 검사 및 평가하는 것을 특징으로 하는 열선이 내장된 핫런너의 노즐 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명에 있어서, 비산화물계인 질화규소 및 탄화규소와 산화물계인 알루미나 및 지르코니아를 포함하는 세라믹으로 이루어진 열선이 내장된 핫런너의 노즐에 있어서, 내마모성, 내부식성 및 높은 열전도율을 지닌 세라믹 소재로 제조되며, 열선으로 이루어진 히팅 코일이 내장되는 열선 내장홈이 일정 간격 이격되게 형성되고, 외면에 세라믹을 도포하여 세라믹층을 구성하는 노즐; 상기 노즐의 단부에 결합되어 밸브핀의 승하강을 통해 수지 유로를 따라 유동하는 수지가 금형으로 주입 또는 차단하는 노즐팁; 및 노즐(200)과 노즐팁(220)의 결합력을 유지하는 유니온을 포함하는 것을 특징으로 하는 열선이 내장된 핫런너의 노즐을 제공한다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 노즐팁은 상기 세라믹으로 제조되며, 히팅 코일이 구성되도록 열선 장착홈이 형성되고, 외주면에 세라믹을 도포하여 팁 세라믹층이 구성되는 것을 특징으로 하는 열선이 내장된 핫런너의 노즐을 제공한다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 유니온은 비산화물계인 질화규소 및 탄화규소와 산화물계인 알루미나 및 지르코니아를 포함하는 세라믹으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열선이 내장된 핫런너의 노즐을 제공한다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 노즐은 히팅 코일에 전원을 인가하기 위하여 전원홀이 형성되며, 이 전원홀의 단부와, 상기 노즐팁의 상측 단부에 각각 노즐 접속단자 및 팁 접속단자를 구성하는 것을 특징으로 하는 열선이 내장된 핫런너의 노즐을 제공한다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 핫런너에 구비된 노즐의 내마모성과 내부식성을 개선하고, 균일하고 효율적으로 열전도가 이루어져 사출물의 신뢰성을 향상시켜 사출물의 불량률을 저감시키는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 핫런너 시스템을 개략적으로 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열선이 내장된 핫 런너의 노즐을 제조하는 과정을 나타낸 순서도,
도 3 내지 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열선이 내장된 핫 런너의 노즐을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열선이 내장된 핫 런너의 노즐을 제조하는 과정을 나타낸 순서도,
도 3 내지 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열선이 내장된 핫 런너의 노즐을 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열선이 내장된 핫 런너의 노즐을 제조하는 과정을 나타낸 순서도이고, 도 3 내지 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열선이 내장된 핫 런너의 노즐을 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 열선이 내장된 핫 런너의 노즐(200)은 압축공기에 의해 승하강하는 밸브핀이 내장되며, 외주면에 히팅 코일(210)이 구비되고, 밸브핀의 승하강을 통해 수지 유로를 따라 유동하는 수지가 금형으로 주입 또는 차단되도록 노즐(200)의 단부에 결합되는 노즐팁(220) 및 노즐(200)과 노즐팁(220)의 결합력을 유지하는 유니온(230)을 포함하여 구성된다.
이와 같이 구성된 본 발명의 노즐(200)은 도 2에 도시된 바와 같이, 비산화물계인 질화 알루미늄 및 탄화규소와 산화물계인 알루미나를 일정 비율로 혼합하고, 분쇄를 수행한다.(S10)
여기서, 질화 알루미늄은 순도 99.9%와, 밀도[g/cc]: 3 ~ 3.5g/cc, 굽힘 강도[Mpa]: 3100 ~ 350Mpa, 압축 강도[Mpa]: 2800 ~ 3200Mpa, 열전도도 RT[W/mK]: 160 ~ 170W/mK 등의 특성을 가지는 것을 사용하고, 탄화규소는 순도 99.99%와, 밀도[g/cc]: 2.8 ~ 3.12g/cc, 굽힘 강도[Mpa]: 200 ~ 250Mpa, 압축 강도[Mpa]: 2400 ~ 2900Mpa, 열전도도 RT[W/mK]: 175W/mK 의 특성을 가지는 것을 사용한다.
또한, 알루미나는 순도 99.80%와, 밀도[g/cc]: 3.9g/cc 이상, 굽힘 강도[Mpa]: 345~370Mpa, 압축 강도[Mpa]: 2350~2400Mpa, 열전도도 RT[W/mK]: 30W/mK의 특성을 가지고 있는 것을 사용하여 일정 비율로 혼합하도록 한다.
또한, 전술한 질화 알루미늄, 탄화규소, 알루미나의 혼합이 완료되면, 분쇄기를 통해 분쇄한다.
이때, 분쇄기는 수평축 상에서 회전하는 원통형의 용기 내에 분쇄하고자 하는 원료와 강철구 또는 자기로 만든 구를 넣고 원통을 회전시켜 볼이 낙하할 때의 강한 충격작용과 볼 사이의 마쇄작용에 의해서 분쇄하는 볼 밀링(Ball Milling) 장치를 사용함이 바람직하나, 이에 한정하는 것은 아니다.
혼합 및 분쇄가 완료되면, 노즐(200)을 제조하기 위한 세라믹을 성형하는 성형 가공 단계를 수행한다.(S20)
여기서, 세라믹을 성형하기 위한 성형 방법으로는 수지에 가소제, 안정제 등의 첨가제를 넣고 반죽을 만들어 열을 가하는 주입 성형방법, 압축 성형기에 암수의 금형을 장치하고, 분말 상태의 재료를 넣어 압력과 열을 가함으로써 성형하는 압축 성형방법, 열을 가한 원통 속에 가소성 수지를 넣고 녹인 후, 피스톤을 통해 성형하는 사출 성형방법 중 어느 하나의 방법으로 성형하도록 한다.
이후, 성형에 의해 제조된 세라믹을 일정 온도로 등가열하여 더욱 단단히 밀착하여 고결되도록 하는 소결단계를 수행한다(S30).
본 발명에서 수행하는 소결단계는 1차 소결단계 및 2차 소결단계로 구분되며, 1차 소결이 수행될 때에는 1400℃까지 성형이 완료된 세라믹을 가열시킨 후, 8시간 ~ 12시간 동안 1400℃를 유지한다.
또한, 1차 소결이 완료된 세라믹은 재차 1400℃까지 가열시켜 이 온도를 유지하도록 하고, 이후 2100℃까지 가열하여 세라믹의 주된 성분들이 단단하게 밀착되어 고결되도록 한다.
이와 같은 본 발명의 소결단계는 고온에서 성형과 소결을 동시에 하는 가압소결, 반응에 의한 높은 소결 구동력으로 소결하는 반응 소결, 분말 성형체를 소결로에 넣어 외부의 추가적인 압력 없이 소결 온도에서 가열하여 조밀화하는 상압 소결 중 어느 하나의 방법으로 소결을 수행하도록 한다.
전술한 소결단계가 완료되면, 세라믹을 이용하여 본 발명의 노즐(200)을 제조하도록 한다.(S40)
즉, 전술한 소결 단계가 완료된 후 열선으로 이루어진 히팅 코일(210)을 노즐(200)의 외주면에 코일링하고, 히팅 코일(210)의 코일링이 완료되면 노즐(200)의 표면에 세라믹을 이용하여 2차 성형 또는 도포 방식에 의해 노즐(200)을 제작하도록 한다. 특히, 노즐(200)의 표면에 세라믹의 2차 성형 또는 도포가 이루어진 후에는 전술한 소결 단계에 의거하여 1차 소결 및 2차 소결이 진행됨이 바람직하며, 각 소재마다 가열 온도 및 유지시간은 달리 적용하여 소결이 이루어지도록 함이 바람직하다.
또한, 제조된 노즐(200)의 후가공, 주요 치수 관리 구간 등을 기계가공 및 연마가공 등을 통해 노즐(200)의 제작을 완료하는 것이다.
그리고, 제조가 완료된 노즐(200)의 입도, 입형을 분석하고, 세라믹의 화학 조성 및 물성을 검사하고, 노즐(200)의 기계적 성질과 노즐(200)의 표면 내부 결함 등을 검사 및 평가하는 평가단계(S50)을 수행한다.
이와 같은 제조공정을 통해 제조된 세라믹으로 성형된 노즐(200)은 도 3에 도시된 바와 같이, 내마모성, 내부식성 및 높은 열전도율을 지닌 세라믹 소재를 통해 제조되며, 그 외주면에 열선으로 이루어진 히팅 코일(210)이 구비될 수 있도록 열선 내장홈(202)이 일정 간격 이상 다수 형성되며, 이 열선 내장홈(202)에 히팅 코일(210)이 내장되면, 세라믹을 도포하여 노즐(200)의 외면에 세라믹층(240)이 형성되도록 한다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 노즐(200) 뿐만 아니라, 노즐(200)의 단부에 구성되는 노즐팁(220) 역시 노즐(200)과 동일한 소재인 세라믹을 통해 제조될 수 있을 것이다.
특히, 노즐팁(220)은 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 세라믹을 통해 제조되면서, 노즐(200)과 마찬가지로 열선으로 이루어진 히팅 코일(210)이 구성될 수 있도록 열선 장착홈(322)이 형성되며, 이후, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 열선 장착홈(322)에 히팅 코일(210)을 장착시킨 후, 세라믹으로 도포하여 팁 세라믹층(320)을 형성함으로써, 노즐팁(220)의 내마모성, 내부식성 및 높은 열전도율을 더욱 극대화할 수 있을 것이다.
이때, 노즐팁(220)에 형성되는 열선 장착홈(322)은 노즐(200)과 마찬가지로 일정 간격 이격되게 다수 형성되거나, 노즐팁(220)의 길이 방향으로 길게 형성될 수 있을 것이다.
또한, 노즐팁(220)을 고정시키는 유니온(230)과 금형이 접촉되는 금형 접촉부(330)를 별도 가공하여 세라믹으로 제조할 수도 있을 것이다.
아울러, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명은 노즐(200), 노즐팁(220) 뿐만 아니라, 노즐팁(220)을 고정시키는 유니온(230) 역시 세라믹으로 제조될 수 있을 것이다.
한편, 본 발명의 노즐(200)은 열선으로 이루어진 히팅 코일(210)에 전원을 인가하는 전원선이 구성되도록 전원홀(310)이 형성되며, 이 전원홀(310)의 단부와, 노즐팁(220)의 상측 단부에 각각 노즐 접속단자(302) 및 팁 접속단자(304)를 구성함으로써, 노즐(200)에 노즐팁(220)이 완전히 결합되면, 각각의 접속단자들이 접속되면서 히팅 코일(210)에 전원을 공급하여 발열이 이루어지도록 할 수 있을 것이다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
200: 노즐 202: 열선 내장홈
210: 히팅 코일 220: 노즐팁
230: 유니온 240: 세라믹층
302: 노즐 접속단자 304: 팁 접속단자
310: 전원홀 320: 팁 세라믹층
322: 열선 장착홈
210: 히팅 코일 220: 노즐팁
230: 유니온 240: 세라믹층
302: 노즐 접속단자 304: 팁 접속단자
310: 전원홀 320: 팁 세라믹층
322: 열선 장착홈
Claims (12)
- (a) 비산화물계인 질화 알루미늄 및 탄화규소와 산화물계인 알루미나를 일정 비율로 혼합하고, 분쇄를 수행하는 단계;
(b) 상기 (a) 단계 이후, 상기 질화 알루미늄 및 탄화규소와 알루미나를 성형하여 세라믹을 가공하는 단계;
(c) 상기 (b) 단계 이후, 성형이 완료된 세라믹을 소결하는 단계;
(d) 열선으로 이루어진 히팅 코일을 내장되는 노즐을 상기 세라믹을 이용하여 제조하는 단계; 및
(e) 상기 노즐을 검사 및 평가하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 열선이 내장된 핫 런너의 노즐 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 질화 알루미늄은 순도 99.9%와, 밀도[g/cc]: 3 ~ 3.5g/cc, 굽힘 강도[Mpa]: 3100 ~ 350Mpa, 압축 강도[Mpa]: 2800 ~ 3200Mpa, 열전도도 RT[W/mK]: 160 ~ 170W/mK 등의 특성을 가지는 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 열선이 내장된 핫 런너의 노즐 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 탄화규소는 순도 99.99%와, 밀도[g/cc]: 2.8 ~ 3.12g/cc, 굽힘 강도[Mpa]: 200 ~ 250Mpa, 압축 강도[Mpa]: 2400 ~ 2900Mpa, 열전도도 RT[W/mK]: 175W/mK 의 특성을 가지는 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 열선이 내장된 핫 런너의 노즐 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 알루미나는 순도 99.80%와, 밀도[g/cc]: 3.9g/cc 이상, 굽힘 강도[Mpa]: 345~370Mpa, 압축 강도[Mpa]: 2350~2400Mpa, 열전도도 RT[W/mK]: 30W/mK의 특성을 가지고 있는 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 열선이 내장된 핫 런너의 노즐 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 (a) 단계는, 수평축 상에서 회전하는 원통형의 용기 내에 분쇄하고자 하는 원료와 강철구 또는 자기로 만든 구를 넣고 원통을 회전시켜 볼이 낙하할 때의 강한 충격작용과 볼 사이의 마쇄작용에 의해서 분쇄하는 볼 밀링(Ball Milling) 을 통해 분쇄하는 것을 특지응로 하는 열선이 내장된 핫런너의 노즐 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 (b) 단계는, 혼합 및 분쇄가 완료된 상기 질화규소, 탄화규소, 알루미나, 지르코니아를 성형하기 위하여 주입 성형방법, 압축 성형방법, 사출 성형방법 중 어느 하나의 방법을 통해 세라믹을 성형하는 것을 특징으로 하는 열선이 내장된 핫런너의 노즐 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 (c) 단계는
(c1) 성형이 완료된 세라믹을 가열시킨 후, 일정시간 동안 가열된 세라믹의 온도를 유지한 후, 냉각시키는 1차 소결 단계; 및
(c2) 1차 소결이 완료된 세라믹을 재차 가열시켜 이 온도를 유지하고, 이후 2100℃까지 가열하여 세라믹의 주된 성분들이 단단하게 밀착되어 고결되도록 하는 2차 소결단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 열선이 내장된 핫런너의 노즐 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 (e) 단계는,
제조가 완료된 노즐의 입도, 입형을 분석하고, 세라믹의 화학 조성 및 물성을 검사하고, 노즐의 기계적 성질과 노즐의 표면 내부 결함 등을 검사 및 평가하는 것을 특징으로 하는 열선이 내장된 핫런너의 노즐 제조방법.
- 비산화물계인 질화규소 및 탄화규소와 산화물계인 알루미나 및 지르코니아를 포함하는 세라믹으로 이루어진 열선이 내장된 핫런너의 노즐에 있어서,
내마모성, 내부식성 및 높은 열전도율을 지닌 세라믹 소재로 제조되며, 열선으로 이루어진 히팅 코일이 내장되는 열선 내장홈이 일정 간격 이격되게 형성되고, 외면에 세라믹을 도포하여 세라믹층을 구성하는 노즐;
상기 노즐의 단부에 결합되어 밸브핀의 승하강을 통해 수지 유로를 따라 유동하는 수지가 금형으로 주입 또는 차단하는 노즐팁; 및
노즐(200)과 노즐팁(220)의 결합력을 유지하는 유니온
을 포함하는 것을 특징으로 하는 열선이 내장된 핫런너의 노즐.
- 제 9 항에 있어서,
상기 노즐팁은 상기 세라믹으로 제조되며, 히팅 코일이 구성되도록 열선 장착홈이 형성되고, 외주면에 세라믹을 도포하여 팁 세라믹층이 구성되는 것을 특징으로 하는 열선이 내장된 핫런너의 노즐.
- 제 9 항에 있어서,
상기 유니온은 비산화물계인 질화규소 및 탄화규소와 산화물계인 알루미나 및 지르코니아를 포함하는 세라믹으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열선이 내장된 핫런너의 노즐.
- 제 9 항에 있어서,
상기 노즐은 히팅 코일에 전원을 인가하기 위하여 전원홀이 형성되며, 이 전원홀의 단부와, 상기 노즐팁의 상측 단부에 각각 노즐 접속단자 및 팁 접속단자를 구성하는 것을 특징으로 하는 열선이 내장된 핫런너의 노즐.
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