KR20120115667A

KR20120115667A - 핫런너 장치

Info

Publication number: KR20120115667A
Application number: KR1020110033109A
Authority: KR
Inventors: 박충식; 신우식
Original assignee: 주식회사 이룸테크
Priority date: 2011-04-11
Filing date: 2011-04-11
Publication date: 2012-10-19
Also published as: KR101289877B1

Abstract

사출 성형 작업에 사용하는 핫런너 장치를 개시한다.
이러한 핫런너 장치는, 성형용 수지가 일측에서 타측을 향하여 흐를 수 있도록 형성된 런너를 내부에 구비한 매니폴드와, 상기 매니폴드 내부에서 성형용 수지가 용융 상태로 흐를 수 있도록 상기 런너를 향하여 열을 발생하는 히터를 구비한 히터부와, 상기 런너의 일단과 대응하도록 배치되어 성형용 수지를 금형 측에 주입할 수 있도록 형성된 노즐을 구비한 노즐부 그리고, 상기 노즐부를 향하여 흐르는 성형용 수지의 교반이 가능하도록 흐름을 안내하면서 상기 노즐부 측에 성형용 수지가 교반된 상태로 공급될 수 있도록 하는 교반구를 구비한 원료교반부를 포함한다.

Description

핫런너 장치{hot runner apparatus}

본 발명은 성형용 수지의 공급 품질을 한층 높일 수 있는 핫런너 장치에 관한 것이다.

일반적으로 핫런너 장치는 사출기를 이용하여 사출 성형 작업을 진행할 때 성형용 수지가 용융된 상태로 여러 지점을 통해 금형 측에 안정적으로 공급될 수 있도록 한 것으로서, 낮은 수지온도 및 낮은 사출 압력으로도 정밀 성형이 가능한 장점이 있는 것으로 알려져 있다.

상기한 핫런너 장치는, 성형용 수지가 흐르는 런너가 내부에 제공되는 매니폴드와, 이 매니폴드의 런너를 향하여 열을 발생하는 히터부 그리고, 상기 런너로부터 성형용 수지를 공급받아서 금형에 주입할 수 있도록 설치되는 노즐부를 포함하여 이루어진다.

이러한 핫런너 장치의 구조에 의하면, 특히 상기 매니폴드 내부의 런너 구간을 통해 성형용 수지를 용융 상태로 금형의 캐비티(cavity) 측에 균일하게 공급하는 것이 매우 중요하다.

하지만, 상기한 종래의 핫런너 장치들은 대부분 성형용 수지를 용융 상태로 공급하는 단순한 구조에 한정되므로 사출 성형 작업시 여러 가지의 문제들이 발생할 수 있다.

즉, 매니폴드의 런너 일단과 대응하는 스프루(sprue)부 측으로 성형용 수지가 유입된 후 일측에서 타측을 향하여 흐를 때 수지의 첨가물들이 불규칙하게 분포된 상태로 흐르는 이른바, 수지의 층류현상이 쉽게 발생할 수 있다. 그러면, 성형용 수지가 금형 내부에 불균일하게 주입될 수 있으며, 이로 인하여 불량 품질이 과다하게 발생할 수 있다.특히, 상기와 같이 매니폴드의 런너가 성형용 수지를 용융 상태로 공급하기 위한 단순한 구조 및 기능에 한정되면, 예를 들어, 서로 다른 칼라의 성형용 수지들을 공급하거나, 미감 또는 기능 향상을 위한 각종 첨가제를 수지원료와 혼합하여 공급할 때 매니폴드의 런너 구간 내에서 균일하게 혼합한 상태로 공급하기에는 한계가 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서,

본 발명의 목적은, 성형용 수지(樹脂)를 균일하게 교반한 상태로 금형 측에 안정적으로 공급할 수 있는 핫런너 장치를 제공하는데 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 실현하기 위하여,

성형용 수지가 일측에서 타측을 향하여 흐를 수 있도록 형성된 런너를 내부에 구비한 매니폴드;

상기 매니폴드 내부에서 성형용 수지가 용융 상태로 흐를 수 있도록 상기 런너를 향하여 열을 발생하는 히터를 구비한 히터부;

상기 런너의 일단과 대응하도록 배치되어 성형용 수지를 금형 측에 주입할 수 있도록 형성된 노즐을 구비한 노즐부;

상기 노즐부를 향하여 흐르는 성형용 수지의 교반이 가능하도록 흐름을 안내하면서 상기 노즐부 측에 성형용 수지가 교반된 상태로 공급될 수 있도록 하는 교반구를 구비한 원료교반부;

를 포함하는 핫런너 장치를 제공한다.

이와 같은 본 발명은 매니폴드의 런너와 대응하는 지점에 교반부(교반구)가 제공되어 성형용 수지가 균일하게 교반된 상태로 금형 측에 주입되도록 공급할 수 있다.

특히, 상기 교반구는 상기 런너 내부에서 성형용 수지의 흐름 상태를 안내하는 방식으로 교반이 이루어질 수 있도록 형성되므로 이와 같은 교반 구조에 의하면, 별도의 교반용 구동원 등을 구비하지 않고도 성형용 수지가 흐르는 도중에 간단한 교반 작용으로 성형용 수지를 균일하게 교반할 수 있다.

그러므로, 본 발명은, 금형 측에 성형용 수지를 주입할 때 수지가 균일하게 교반된 상태로 주입되도록 할 수 있으므로 사출 형성 작업시 성형용 수지의 품질을 높일 수 있고, 이로 인하여 한층 향상된 성형 품질을 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 핫런너 장치의 전체 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 핫런너 장치의 세부 구조 및 바람직한 작용을 설명하기 위한 도면들이다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명한다.

본 발명의 실시 예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자들이 본 발명의 실시가 가능한 범위 내에서 설명된다.

따라서, 본 발명의 실시 예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있는 것이므로 본 발명의 특허청구범위는 아래에서 설명하는 실시 예들로 인하여 한정되는 것은 아니다.

도 1을 참조하면, 도면 부호 2는 핫런너 장치의 매니폴드를 지칭한다.

상기 매니폴드(2)는 성형용 수지(R)가 용융된 상태로 통과할 수 있는 통로 역할을 하는 런너(L)를 구비하고 적층 구조를 갖는 금형구조물(M) 측에 설치될 수 있다.

상기 금형구조물(M)은, 예를 들어, 도 1에서와 같이 상측으로부터 클램핑 플레이트(M1)와, 스페이스 플레이트(M2), 홀딩 플레이트(M3), 캐비티 플레이트(M4)를 구비한 통상의 구조로 이루어질 수 있으며, 상기 스페이스 플레이트(M2)에 의해 서로 간격을 띄우고 배치되는 클램핑 플레이트(M1) 및 홀딩 플레이트(M3) 사이에 상기 매니폴드(2)가 제공될 수 있다.

상기 매니폴드(2)는 상기 캐비티 플레이트(M4) 측에 형성된 캐비티(C)와 대응하는 런너(L) 구간을 형성할 수 있도록 예를 들어, 한 갈래 이상으로 나눠져서 외측을 향하여 연장 형성된 연장부들을 갖는 금속 블록 형태의 구조로 이루어질 수 있다.

상기 매니폴드(2) 재질은 특히 내구성 및 내열성이 우수한 금속 중에서 예를 들어, 프리하든강 KP계열의 금속을 사용할 수 있다.

상기 매니폴드(2)는 도 1에서와 같은 위치결정핀(A1)을 구비하여 이루어질 수 있다.

상기 위치결정핀(A1)은, 상기 캐비티 플레이트(M4)의 캐비티(C) 측에 성형용 수지(R)의 공급이 가능하도록 상기 매니폴드(2)를 금형구조물(M) 측에 셋팅할 때, 후술하는 노즐부(6)가 상기 캐비티(C) 게이트들과 대응하는 지점에 위치될 수 있도록 끼움 결합 방식으로 상기 노즐부(6)의 위치를 안내(결정)하는 역할을 한다.

그리고, 상기 매니폴드(2)는 도 1에서와 같은 스프루부(A2, sprue)를 구비하여 이루어질 수 있다.

상기 스프루부(A2)는 도면에는 나타내지 않았지만 사출기로부터 성형용 수지(R)를 공급받기 위한 일종의 유입구 역할을 하는 것으로서, 상기 매니폴드(2)의 상부 일측에 배치된 상태에서 상기 런너(L) 일단과 연통된 상태로 설치될 수 있다.

즉, 상기 런너(L)는 일단이 상기 스프루부(A2)와 연통 상태로 연결되고, 상기 매니폴드(2)의 연장부들과 대응하도록 타측이 연장되면서 캐비티 플레이트(M4)의 캐비티(C) 내부로 성형용 수지(R)의 주입이 가능한 통로 구간을 제공할 수 있도록 형성된다.

상기 본 발명의 일실시 예에 따른 핫런너 장치는, 상기 매니폴드(2)와 대응하도록 설치되는 히터부(4) 및 노즐부(6)를 포함하여 이루어진다.

상기 히터부(4)는 상기 매니폴드(2) 측에서 런너(L)를 향하여 열을 발생할 수 있도록 형성되고, 상기 노즐부(6)는 상기 런너(L) 내부로 흐르는 성형용 수지(R)를 캐비티 플레이트(M4)의 캐비티(C)측에 주입할 수 있도록 형성된다.

상기 히터부(4)는 열선 타입의 히터(H)들로 구성될 수 있으며, 예를 들어, 상기 런너(L)의 연장 구간과 대응하는 한 군데 이상의 지점에서 상기 런너(L) 내부를 향하여 원활하게 열을 발생할 수 있는 상태로 상기 매니폴드(L) 내측에 설치될 수 있다.

상기 히터(H)들은 도면에는 나타내지 않았지만 별도의 콘트롤러 조작에 의해 통상의 방법으로 작동(발열)이 제어되도록 셋팅될 수 있으며, 상기 런너(L)가 대략 섭씨 200도 내지 400도 범위를 유지할 수 있도록 작동된다.

상기 노즐부(6)는 노즐(N)을 구비하고, 이 노즐(N)은 도 1에서와 같이 상기 런너(L)의 끝단과 대응하도록 상기 매니폴드(2)의 하부면에 일단이 고정되어 상기 캐비티 플레이트(M4)의 캐비티(C)와 대응하도록 세워진 상태로 배치될 수 있다.

상기 노즐(N)은 예를 들어, 런너(L)와 연통되는 노즐홀(N1)을 내부에 구비하고, 이 노즐홀(N1)을 관통하는 방향으로 노즐핀(N2)이 설치되며, 이 노즐핀(N2)은 상부 일단이 엑츄에이터와 같은 구동원(N3)과 연결되어 이 구동원(N3)의 동력에 의해 상,하 방향으로 움직이면서 상기 노즐홀(N1)의 끝단을 개폐할 수 있도록 셋팅될 수 있다.

한편, 상기 본 발명의 일실시 예에 따른 핫런너 장치는, 성형용 수지(R)를 교반하기 위한 원료교반부(8)를 포함하여 이루어진다.

상기 원료교반부(8)는 특히, 상기 런너(L)와 대응하는 지점에 배치되어 성형용 수지(R)가 흐르는 도중에 돌기부 또는 홈부 또는 홀부들로 수지의 흐름(방향)을 안내하면서 교반이 이루어질 수 있도록 형성된다.

상기 교반구(B)는, 도 1에서와 같이 상기 노즐부(6)의 노즐(N) 내부에서 성형용 수지(R) 교반이 가능하게 제공될 수 있다.

도 2를 참조하면, 상기 교반구(B)는, 노즐(N) 내부에 끼워질 수 있는 원통 타입으로 형성될 수 있으며, 도면에서와 같이 제1 안내부(B1) 내지 제2 안내부(B2)를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 제1 안내부(B1)는, 곡선(또는 직선) 모양으로 성형용 수지(R)의 흐름을 안내할 수 있도록 형성될 수 있고, 상기 제2 안내부(B2)는, 분기(分岐) 상태로 성형용 수지(R)의 흐름을 안내할 수 있도록 형성될 수 있다.

예를 들어, 상기 제1 안내부(B1)는 상기 교반구(B) 외부면 일측에서 타측을 향하여 나선(螺線) 모양으로 연장 형성된 안내돌기(G1)들로 이루어져서 성형용 수지(R)의 흐름이 나선 모양으로 안내되면서 진행되도록 형성될 수 있다.

상기 제1 안내부(B1)는 곡선(나선) 모양으로 안내하는 구조 이외에도 예를 들어, 도면에는 나타내지 않았지만 성형용 수지(R)가 일측에서 타측을 향하여 흐를 때 상기 런너(L) 내부 또는 노즐홀(N1) 내부의 중심 축선에서 어느 한쪽으로 틀어지거나 기울어진 상태의 직선 방향으로 수지 흐름을 안내할 수 있도록 형성된 돌기부 또는 홈부들로 형성될 수 있다.

즉, 상기한 제1 안내부(B1)는 런너(L)를 따라 흐르는 성형용 수지(R)가 상기 런너(L)의 흐름 방향과 서로 다른 방향으로 흐르도록 안내하는 것이다.

그리고, 상기 제2 안내부(B2)는, 상기 교반구(B) 상에서 성형용 수지(R)가 흐르는 방향을 따라 직선(또는 사선) 방향으로 복수 개가 관통 형성된 안내홀(G2)들로 이루어져서 성형용 수지(R)가 상기 안내홀(G2)들에 의해 분기(分岐) 상태로 안내되면서 흐르도록 형성될 수 있다.

즉, 상기한 제2 안내부(B2)는 상기 런너(L)를 따라 한 줄기 형태로 흐르는 성형용 수지(R)가 여러 갈래로 흐르도록 안내하는 것이다.

상기한 제2 안내부(B2)는, 성형용 수지(R)가 상기 안내홀(G2)들을 통과하면서 흐르는 구조를 제공하므로 예를 들어, 도면에는 나타내지 않았지만 성형용 수지(R) 중에 포함된 각종 고형 이물질들을 걸러내는 일종의 필터 역할도 한다.

일반적으로 성형용 수지(R) 중에는 재생 수지에는 고형의 이물질들이 일부 포함되어 있는 것으로 알려져 있으므로 재생 수지를 사용할 때 고형 이물질들을 간편하게 걸어낼 수 있다.

상기한 교반구(B)는 제3 안내부(B3)를 더 포함하여 이루어질 수 있다.

특히, 상기 제3 안내부(B3)는 성형용 수지(R)가 와류(渦流) 또는 난류(亂流) 상태의 흐름으로 안내되도록 형성된다.

상기 제3 안내부(B3)는 상기 교반구(B) 측에서 예를 들어, 도 2에서와 같이 성형용 수지(R)가 유입되는 방향과 대응하는 외부면 상에 대략 반구면(半球面) 모양으로 파여진 안내홈(G3)으로 이루어질 수 있다.

즉, 상기한 제3 안내부(B3)는 상기 제1 안내부(B1)의 안내 방향과 다른 방향으로 성형용 수지(R)가 흐르도록 안내하는 것이다.

그리고, 상기 제3 안내부(B3)의 안내홈(G3)은, 도 2에서와 같이 상기 제1 안내부(B1)와 제2 안내부(B2) 사이에 제공될 수 있다.

그러면, 상기 제1 안내부(B1)를 통과한 성형용 수지(R)가 상기 제3 안내부(B3)에 의해 도 2에서와 같은 방향으로 와류(渦流) 또는 난류(亂流) 분위기의 흐름을 갖도록 안내되면서 상기 제2 안내부(B2) 측에 공급될 수 있으므로 교반 효과를 더욱 높일 수 있다.

상기 제3 안내부(B3)는 상기와 같은 안내홈(G3)으로 이루어지는 구조에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도면에는 나타내지 않았지만 성형용 수지(R)가 와류 또는 난류 흐름을 갖도록 원활하게 안내할 수 있는 돌기 구조로 이루어질 수도 있다.

상기한 교반구(B)는 도 2에서와 같이 제1 안내부(B1), 제2 안내부(B2) 및 제3 안내부(B3)를 각각 포함하여 이루어지거나, 이외에도 도면에는 나타내지 않았지만 작업 여건에 따라 이와 부합하는 교반 작용이 가능하도록 하나 이상의 안내부를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기한 교반구(B)는 내구성 및 내열성이 우수한 금속 중에서 예를 들어, 상기 매니폴드(2)와 동일한 재질 즉, SUS 계열의 금속을 사용할 수 있다.

상기 교반구(B)는 상기 노즐(N) 내부에 설치될 때 움직이지 않도록 예를 들어, 끼움 결합으로 상기 노즐홀(N1) 내부에 고정될 수 있으며, 상기 노즐핀(N2)은 도 1 및 도 2에서와 같이 상기 교반구(B)의 중심부를 관통하여 상,하 방향으로 개폐 동작이 가능한 끼움 결합 상태로 셋팅된다.

상기한 교반부(8)의 구조에 의하면, 상기 매니폴드(2)의 런너(L)를 따라 흐르는 성형용 수지(R)가 상기 노즐부(6) 내부를 통과할 때 교반되도록 할 수 있다.

즉, 도 3에서와 같이 상기 매니폴드(2)의 런너(L)를 통해서 상기 노즐(N) 내부로 유입된 성형용 수지(R)가 상기 교반구(B)를 통과할 때 상기 제1 안내부(B1)의 안내돌기(G1)에 의해 나선 모양으로 흐름 상태가 안내될 수 있다.

상기와 같이 제1 안내부(B1)에 안내된 성형용 수지(R)는 상기 제2 안내부(B2) 측으로 공급되기 전에 도 4에서와 같이 상기 제3 안내부(B3)에 의해 도면에서와 같은 방향으로 와류(渦流)나 난류(亂流) 흐름을 갖도록 안내된다.

그리고, 상기 제3 안내부(B3)에 의해 안내된 성형용 수지(R)는 도 4에서와 같이 상기 제2 안내부(B2)의 안내홀(G2)들에 의해 두 군데 이상으로 나뉘어져서 분기(分岐)되는 모양으로 흐르도록 안내될 수 있다.

이와 같은 원료교반부(8)의 작용에 의하면, 상기 런너(L)를 통해서 성형용 수지(R)를 공급할 때 상기 교반구(B)의 안내부(B1, B2, B3)들에 의해 상기 런너(L)의 흐름 방향과 다른 방향 또는 여러 갈래로 분기되는 상태로 성형용 수지(R)의 흐름을 안내하는 교반 방식으로 수지를 균일하게 교반할 수 있다.

그러므로 본 발명은, 성형용 수지(R)를 캐비티 플레이트(M4) 측에 주입하기 전에 균일하게 교반한 상태로 공급할 수 있으므로 예를 들어, 도면에는 나타내지 않았지만 단순하게 성형용 수지(R)를 공급 주입하는 구조에 한정되는 종래의 핫런너 장치들과 비교할 때 성형용 수지(R)의 품질을 더 높여서 한층 향상된 성형 품질을 확보할 수 있다.

상기에서는 원료교반부(8)가 노즐부(6) 측에 설치된 것을 일예로 설명 및 도면에 나타내고 있지만 본 발명이 이러한 구조에 한정되는 것은 아니며, 이외에도 작업 요건과 부합하도록 상기 런너(L)와 대응하는 한 군데 이상의 지점에 적절하게 설치할 수 있다.

예를 들어, 도 5에서와 같이 상기 매니폴드(2)의 런너(L) 구간과 대응하는 두 군데 지점에 교반구(B)를 설치하여 성형용 수지(R)의 이동 중에 두 군데 지점에서 교반이 이루어지도록 할 수 있으며, 이외에도 도면에는 나타내지 않았지만 3군데 이상의 지점에 교반구(B)들을 적절하게 설치할 수도 있다.

2: 매니폴드 4: 히터부 6: 노즐부
8: 원료교반부 L: 런너 B: 교반구
B1: 제1 안내부 B2: 제2 안내부 B3: 제3 안내부

Claims

성형용 수지가 일측에서 타측을 향하여 흐를 수 있도록 형성된 런너를 내부에 구비한 매니폴드;
상기 매니폴드 내부에서 성형용 수지가 용융 상태로 흐를 수 있도록 상기 런너를 향하여 열을 발생하는 히터를 구비한 히터부;
상기 런너의 일단과 대응하도록 배치되어 성형용 수지를 금형 측에 주입할 수 있도록 형성된 노즐을 구비한 노즐부;
상기 노즐부를 향하여 흐르는 성형용 수지의 교반이 가능하도록 흐름을 안내하면서 상기 노즐부 측에 성형용 수지가 교반된 상태로 공급될 수 있도록 하는 교반구를 구비한 원료교반부;
를 포함하는 핫런너 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 원료교반부는,
상기 매니폴드의 런너와 대응하는 한 군데 이상의 지점에 상기 교반구가 배치되어 상기 런너 일측에서 타측을 향하여 성형용 수지가 흐르는 도중에 상기 교반구에 의해 상기 성형용 수지의 흐름이 안내되면서 교반될 수 있도록 셋팅되는 것을 특징으로 하는 핫런너 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 교반구는,
성형용 수지의 흐름을 안내하기 위한 안내부를 구비하고,
상기 안내부는, 돌기 또는 홈 또는 홀들로 이루어지는 핫런너 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 안내부는,
일측에서 타측을 향하여 흐르는 성형용 수지가 나선 모양으로 통과하는 흐름으로 안내될 수 있도록 형성된 안내돌기 또는 안내홈으로 이루어지는 핫런너 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 안내부는,
일측에서 타측을 향하여 흐르는 성형용 수지가 한 갈래 이상으로 나뉘어져서 직선 또는 사선 방향의 분기(分岐) 모양으로 통과하는 흐름으로 안내될 수 있도록 형성된 안내홀들로 이루어지는 핫런너 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 안내부는,
일측에서 타측을 향하여 흐르는 성형용 수지가 와류 또는 난류 분위기의 흐름으로 안내될 수 있도록 형성된 안내홈 또는 안내돌기로 이루어지는 핫런너 장치.
성형용 수지가 일측에서 타측을 향하여 흐를 수 있도록 형성된 런너를 내부에 구비한 매니폴드;
상기 매니폴드 내부에서 성형용 수지가 용융 상태로 흐를 수 있도록 상기 런너를 향하여 열을 발생하는 히터를 구비한 히터부;
상기 런너의 일단과 대응하도록 배치되어 성형용 수지를 금형 측에 주입할 수 있도록 형성된 노즐을 구비한 노즐부;
상기 노즐부를 향하여 흐르는 성형용 수지가 상기 런너와 대응하는 지점에서 서로 다른 흐름 상태로 안내되면서 교반될 수 있도록 하는 교반구를 구비한 원료교반부;
를 포함하며,
상기 교반구는,
일측에서 타측을 향하여 흐르는 성형용 수지가 나선 모양으로 통과하는 흐름으로 안내될 수 있도록 형성된 안내돌기 또는 안내홈으로 이루어지는 제1 안내부;
상기 제1 안내부의 일측편에 배치되어 일측에서 타측을 향하여 흐르는 성형용 수지가 한 갈래 이상으로 나뉘어져서 직선 또는 사선 방향의 분기(分岐) 모양으로 통과하는 흐름으로 안내될 수 있도록 형성된 안내홀들로 이루어지는 제2 안내부;
상기 제2 안내부를 향하여 성형용 수지가 와류를 일으키는 흐름으로 안내되면서 공급될 수 있도록 형성된 안내홈 또는 안내돌기로 이루어지는 제3 안내부;
를 포함하는 핫런너 장치.