KR20130028660A - 사출성형기의 가소화 스크류용 역류방지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사출성형기의 가소화 스크류(2)용 역류방지장치(1)에 관한 것으로, 선단부(3), 압력링(4)과, 선단부(3) 및 압력링(4)에 대하여 이동가능하게 배치된 체크링(5)으로 구성되고, 선단부(3) 또는 체크링(5)에 각각 체크링(5) 및 선단부(3)에 배치된 적어도 하나의 삽입부재(7)를 안내하기 위한 적어도 하나의 안내로(6)가 형성되어 있으며, 적어도 하나의 안내로(6)가 체크링(5)의 이동방향(V)에 대하여 평행하게 배치된 벽(8)과 체크링(5)의 이동방향(V)에 대하여 경사지게 배치된 벽(9)을 가지고, 적어도 하나의 삽입부재(7)가 이에 상응하는 평행하게 연장된 평행연장부분(10, 11)을 가지며, 안내로(6)에 부가하여 선단부(3)가 용융플라스틱물질을 위한 적어도 하나의 유동통로(12, 12')를 갖는다.

Description

사출성형기의 가소화 스크류용 역류방지장치 {A BACKFLOW CHECK DEVICE FOR A PLASTICISING SCREW OF AN INJECTION MOULDING MACHINE}

본 발명은 사출성형기의 가소화 스크류용 역류방지장치에 관한 것으로, 특히, 선단부, 압력링과, 선단부 및 압력링에 대하여 이동가능하게 배치된 체크링(check ring)으로 구성되고, 선단부 또는 체크링에 각각 체크링 및 선단부에 배치된 적어도 하나의 삽입부재를 안내하기 위한 적어도 하나의 안내로가 형성되어 있으며, 적어도 하나의 안내로가 체크링의 이동방향에 대하여 평행하게 배치된 벽과 체크링의 이동방향에 대하여 경사지게 배치된 벽을 가지고, 적어도 하나의 삽입부재가 이에 상응하는 평행하게 연장된 평행연장부분을 갖는다. 아울러 본 발명은 용융된 플라스틱물질을 사출성형기의 캐비티 내로 주입하는 방법에서 본 발명에 따른 역류방지장치를 이용하는데 목적이 있다.

역류방지장치는 사출성형된 제품의 품질에 결정적인 영향을 준다. 예를 들어, 계량작동의 종료단계에 도달한 후에 역류방지장치를 보다 정밀하게 폐쇄하면 할수록 사출량의 항상성은 그만큼 커진다.

먼저, 본 발명의 서두에 언급된 종류의 역류방지장치는 함께 회전하는 체크링을 갖는 역류방지장치에 관한 것이다. 기술적으로 체크링의 회전운동은 체크링 또는 선단부에 배치되어 선단부 또는 체크링에 놓이는 적어도 하나의 삽입부재를 안내하기 위한 적어도 하나의 안내로에 의하여 수행된다. 적어도 하나의 안내로가 체크링의 이동방향에 평행하게 배치된 벽과 체크링의 이동방향에 대하여 경사지게 배치된 벽을 가지고 적어도 하나의 삽입부재가 이에 상응하는 평행연장부분을 갖는다는 사실을 다음과 같은 부가적인 효과를 갖는다. 계량작동중에 회전방향에 대하여 반대인 회전방향으로 짧은 시간 동안 일어나는 가소화 스크류의 회전운동에 의하여 계량작동의 종료단계에 도달한 후에 역류방지장치를 적극적으로 폐쇄시킬 수 있도록 한다. 적극적인 폐쇄가 이루어지도록 하는 방법은 도면을 첨부하여 상세히 설명된다.

본문의 서두에 언급된 종류의 역류방지장치는 이미 잘 알려져 있는 것으로, 예를 들어 독일특허문헌 DE 10 2004 059 610 A1에 상세히 기술되어 있다. 그러나, 이들 구조가 갖는 결점은 계량작동중에 용융플라스틱물질이 비교적 단면이 작은 개방부와 간극을 통하여 체크링과 가소화 스크류의 선단부 사이에 압착되는 것이다. 이와 같은 경우 높은 압력과 초고도의 열응력이 용융플라스틱물질과 이후의 사출성형의 품질에 좋지 않은 영향을 준다.

본 발명의 목적은 이들 결점을 극복하고 종래기술보다 개선된 역류방지장치를 제공하는데 있다.

본 발명에 따라서, 이러한 목적은 존재하는 모든 안내로에 부가하여 선단부가 용융플라스틱물질의 유동이 이루어질 수 있도록 하는 적어도 하나의 유로를 갖는 것으로부터 달성된다. 이와 같이 함으로서, 용융플라스틱물질은 가소화 스크류가 스크류 전실(前室)측에 배치된 영역으로부터 방해받지 않고 유동할 수 있다. 더욱이, 폐쇄작동에서 개선된 자기세척 및 개선된 압력감소가 이루어지는 것이 장점이다.

본 발명에 있어서는 본 발명에 따른 역류방지장치를 포함하는 사출성형기와 사출성형기의 캐비티에 용융플라스틱물질을 사출하는 방법에서 본 발명에 따른 역류방지장치를 이용하는 것을 보호하고자 하는 사항으로서 청구하는 바, 여기에서 역류방지장치는 사출성형기의 가소화 스크류의 선단부에 배열되고, 스크류는 가소화 실린더내에서 회전가능하고 이동가능하게 착설된다.

본 발명을 첨부도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 계량작동중에 본 발명에 따른 역류방지장치의 제1 실시형태의 단면을 가소화 실린더 및 플랜지의 단면부분과 함께 보인 개략적인 단면도.
도 2는 계량작동이 종료단계에 도달한 후에 본 발명에 따른 역류방지장치의 제1 실시형태의 단면을 가소화 실린더 및 플랜지의 단면부분과 함께 보인 개략적인 단면도.
도 3은 제1 실시형태의 역류방지장치를 보인 사시도.
도 4는 역류방지장치의 체크링을 보인 측면도.
도 5a는 체크링의 이동방향을 따라 캐비티를 보인 정면도에서 체크링 없이 가소화 스크류의 영역을 보인 플라스틱 스크류의 전면영역을 보인 설명도.
도 5b는 체크링의 이동방향을 따라 캐비티를 보인 배면도에서 체크링과 함께 가소화 스크류의 영역을 보인 플라스틱 스크류의 전면영역을 보인 설명도.
도 5c는 캐비티의 방향에서 그리고 체크링의 이동방향을 따라 보인 배면도에서 체크링 없이 플라스틱 스크류의 전면영역을 보인 설명도.
도 6a는 계량작동중에 본 발명에 따른 역류방지장치의 제2 실시형태의 단면을 가소화 실린더 및 플랜지의 단면부분과 함께 보인 개략적인 단면도.
도 6b는 계량작동중에 본 발명에 따른 역류방지장치의 제3 실시형태의 단면을 가소화 실린더 및 플랜지의 단면부분과 함께 보인 개략적인 단면도.
도 7은 용융플라스틱물질을 사출성형기의 캐비티에 사출하는 방법에서 본 발명에 따른 역류방지장치의 이용을 설명하는 흐름도.

도 1은 본 발명에 따른 역류방지장치(1)의 제1 실시형태를 설명하기 위하여 사출성형기의 일부를 개략적으로 보인 것이다. 도면은 가소화 실린더(13)내에서 회전하고 이동가능하게 배치된 가소화 스크류(2)의 일부를 보인 것이다. 이러한 가소화 스크류(2)의 선단부(3)에는 압력링(4)과 선단부(3) 및 압력링(4)에 대하여 이동가능하게 배치된 체크링(5)을 포함하는 역류방지장치(1)가 배치된다. 체크링(5)과 가소화 스크류(2)의 이동방향은 부호 V 로 표시하였다. 선단부(3)는 체크링(5)에 배치된 두개의 삽입부재(7)를 위한 두개의 안내로(6)를 가지고 아울러 이러한 두 안내로(6)에는 용융플라스틱물질을 위한 4개의 유동통로(12 12')가 형성되어 있으며, 도면에서는 두 안내로(6)중에서 하나의 안내로와 4개의 유동통로(12, 12')중에서 두개의 유동통로만을 보이고 있다. 도면에서 보이는 하나의 유동통로(12)는 삽입부재(7)를 위한 안내로(6)가 배치되지 않은 각도영역(angular region)에 배치되어 있다. 다른 유동통로(12')는 안내로(6)의 각도영역에, 특히 그 하측에 배치되어 있다. 용어 "각도영역"은 이동방향 V 로부터 본 방향에 대한 영역을 의미한다(도 5a 내지 도 5c 참조).

도 1은 계량작동중에 있는 역류방지장치(1)의 위치를 보인 것이다. 이러한 위치에서, 체크링(5)의 측면, 즉, 도면의 좌측 측면은 선단부(3)의 접촉면(17)에 접하고, 가소화 스크류(2)의 영역에서 통로(15)로부터 시작하여 가소화된 용융플라스틱물질은 압력링(4)에 의하여 좌측으로 향하고 체크링(5)과 부가적인 유동통로(12, 12')를 통하여 스크류 전실(14) 측으로 유동할 수 있다. 이러한 경우에 대부분의 용융플라스틱물질은 도면에서 하측의 유동통로(12)를 통하여 유동하고 소량의 용융플라스틱물질은 안내로(6)의 하측에 배치된 유동통로(12')를 통하여 유동한다. 이러한 상황은 굵기가 다른 두개의 화살표로 보이고 있다. 용융플라스틱물질은 계량작동중에 스크류 전실(14)에 수집되고 이러한 상황에서 가소화 스크류(2)를 우측으로 이동시킨다. 스크류 전실(14)로부터 플랜지(18)를 통하여 사출성형기의 캐비티 측으로 연장된 통로는 폐쇄노즐에 의하여 계량작동중에 폐쇄된다.

충분한 용융플라스틱물질이 스크류 전실(14)에 수집되었을 때, 즉, 계량작동이 종료단계에 이르렀을 때, 체크링(5)은 가소화 스크류(2)에 대하여 우측으로 이동되어 압력링(4)에 접하여 용융플라스틱물질이 더 이상 스크류 전실(14) 측으로 유동할 수 없도록 한다(도 2 참조). 종래의 역류방지장치의 구성(도시하지 않았음)에 있어서는 가소화 실린더(13)의 내벽에 접촉하는 체크링(5)의 외벽(16)에 의하여(마찰력에 의하여) 그리고 체크링(5)의 우측면이 압력링(4)에 대하여 접할 때까지 우측으로 일정한 거리를 이동한 가소화 스크류(2)의 동체에 의하여 이루어졌다. 그러나, 이러한 폐쇄방식은 사출량이 크게 변화를 보여 사출량 항상성의 레벨이 비교적 저조하다. 이러한 결점은 체크링(5)에 배치된 두개의 삽입부재(7)를 위한 두개의 안내로(6)가 각각 이동방향 V 로 평행하게 배치된 벽(8)과 이동방향 V 에 대하여 경사지게 배치된 벽(9)을 가지고 두개의 삽입부재(7)가 각각 이에 상응하는 평행연장부분(10)(11)을 갖는 본 발명에 따른 역류방지장치(1)에 의하여 해소된다(도 3, 도 4 및 도 5a 내지 5c 참조). 더욱이 이러한 사실은 계량작동중에 계량회전방향 D 에 반대방향인 체크회전방향 S 로 가소화 스크류(2)를 간단히 회전시킴으로서 체크링(5)의 적극적인 폐쇄가 이루어질 수 있도록 한다. 이러한 경우에 있어서 이동방향 V 에 대하여 경사지게 배치된 벽(9)은 삽입부재(7)의 평행하게 연장된 부분(11)에 접촉하게 되고 이러한 접촉면에 의하여 삽입부재(7)에 힘이 가하여져 예를 들어 도 3에서 보인 바와 같이 전체 체크링(5)이 우측을 향하여 후방으로 이동된다. 역류방지장치(1)의 도시된 실시형태에서 "이동방향 V 에 대하여 경사졌다"라는 것은 거의 45°의 각도로 경사졌다는 것을 의미한다. 이는 체크링(5)이 측부로부터 보이는 도 4로부터 매우 명확히 볼 수 있다. 또한 여기에서 체크링(5)은 두개의 삽입부재(7)를 갖는 것으로 보이고 있다.

도 5a 내지 도 5c는 가소화 스크류(2)의 전면영역을 보인 것으로, 특히 도 5a는 체크링(5)이 없는 정면도로서 체크링(5)의 이동방향을 따라 캐비티로부터 본 정면도이고, 도 5b는 체크링(5)이 갖추어진 정면도를 보인 것이며, 도 5c는 체크링을 보이지 않은 배면도를 보인 것으로 캐비티의 방향에서 체크링의 이동방향을 따라 본 배면도이다. 이들 도면으로부터 역류방지장치의 이러한 실시형태를 상세히 볼 수 있다.

- 두개의 안내로(6)가 체크링(5)에 배치된 두개의 삽입부재를 위하여 선단부(3)에 배치되어 있다.

- 두개의 안내로(6) 각각은 체크링(5)의 이동방향에 평행하게 배치된 벽(8)과 체크링(5)의 이동방향에 대하여 경사지게 배치된 벽(9)을 갖는다.

- 두개의 삽입부재(7)는 이에 상응하여 평행하게 연장된 평행연장부분(10)(11)을 갖는다.

- 두개의 안내로(6)에 부가하여 선단부(3)는 4개의 유동통로(12, 12')를 갖는다.

- 4개의 유동통로중에서 두개의 유동통로(12)는 두개의 안내로(6)가 형성되지 않은 각도영역 α에 배치되어 있다.

- 4개의 유동통로중에서 두개의 유동통로(12')는 각 안내로(6)가 형성된 각도영역 β에 배치되어 있다.

- 두개의 유동통로(12')는 각각 두개의 안내로(6)의 하측에 배치되어 있다.

- 두개의 유동통로(12)는 유동통로(12') 보다 현저히 많은 용융플라스틱물질이 유동될 수 있도록 한다.

도 6a 와 도 6 b는 본 발명에 따른 역류방지장치(1)의 다른 두 실시형태를 보인 것이다. 이들 실시형태는 부가적인 두개의 유동통로(12)의 형태에서 앞의 실시형태와 상이하다. 도 6a의 경우에 있어서, 유동통로(12)는 상이하게 경사져 있으며, 도 6b의 경우에 있어서는 보다 깊게 파여있다.

도 7은 사출성형기의 캐비티에 용융플라스틱물질을 사출하는 방법에서 본 발명에 따른 역류방지장치의 이용을 설명하는 흐름도이다. 출발점은 플라스틱 과립물질을 가소화하고 이로써 얻은 용융플라스틱물질을 스크류 전실 측으로 이송하는 계량작동단계이다. 이러한 계량작동중에 가소화 스크류는 계량회전방향으로 회전된다. 계량작동의 종료단계에 도달한 후, 선택할 수 있는 것은 캐비티로부터 멀어지는 방향 또는 이러한 캐비티를 향하는 체크링의 이동방향으로 가소화 스크류를 이동시키거나(작은 거리 만큼), 또는 가소화 스크류를 어느 방향으로나 이동시키지 않고 계량작동의 종료단계에 그대로 배치되는 위치에 놓이도록 하는 것이다.

캐비티로부터 체크링의 이동방향으로 가소화 스크류를 이동시킴으로서 소위 압축력감소가 이루어진다. 만약 이러한 압축력감소가 체크회전방향 S 에서 가소스크류의 회전운동이 복귀하기 전에 이루어지는 경우, 체크링의 전방에서, 그리고 선택적으로 핫러너(hot runner)에서 압력이 어느 정도 감소된다. 아울러 이와 같이 함으로서 체크링의 위치는 다시 '개방'위치에 놓일 수 있다. 만약 압축력감소가 체크회전방향 S 에서 복귀회전운동의 시간 Δt 중에 실행되는 경우 체크링 전후의 압력레벨은 더욱 빠르게 감소될 수 있다.

캐비티를 향하는 체크링의 이동방향으로 가소화 스크류의 이동은 체크링이 체크회전방향 S 에서 가소화 스크류의 순간적인 역회전운동으로 보다 신속히 폐쇄될 수 있음을 의미한다. 그러나, 이러한 과정에서 고도의 사출량 항상성을 유지하도록 하는 폐쇄노즐이 절대적으로 필요하다.

계량회전방향과는 반대인 체크회전방향 S 로 가소화 스크류를 회전시킴으로서 역류방지장치의 상기 언급된 적극적인 폐쇄가 이루어질 수 있다. 따라서 대부분의 경우 가소화 스크류는 체크회전방향 S 로 사전에 결정되거나 사전에 결정될 수 있는 주면회전속도로 회전되는 것이 유리한 바, 사전에 결정된 주면회전속도인 경우 0.6 m/s 의 값이 유리하다.

그러나, 체크회전방향 S 로 가소화 스크류를 복귀회전운동시키는 정도는 다음과 같이 고려되어야 한다. 이 점에 관하여, 두 가지 '정지기준(shut-down criteria)'이 적합하다. 한편으로, 스크류 전실에서 용융플라스틱물질의 압력을 측정할 수 있고 압력이 스크류 전실에서 사전에 결정된 압력 Ps 보다 작거나 같은 압력으로 측정될 때까지 가소화 스크류를 체크회전방향으로 회전시킬 수 있다. 적당함 압력값은 예를 들어 10 바 이다. 그러나, 압력이 직접 측정될 수 없고 예를 들어 가소화 실린더의 영역에서 어떠한 구성요소의 변형도에 의한 것과 같이 압력에 비례하는 측정파라메타에 의하여 간접적으로 측정될 수 있음에 유의하여야 한다. 다른 한편으로, 복귀회전운동이 이루어지는 시간 Δt 를 간단히 사전에 결정할 수 있다. 그러나, 이 점에 관하여, 이러한 시간은 어떠한 경우이든 1초의 값을 초과할 수 없으며 그렇지 않으면 동체영역에 의하여 공급된 물질에서 가교현상(bridge formation)이 일어날 수 있다. 이들 두 가지 정지기준은 조합될 수 있으며, 이러한 경우 1초의 값은 예를 들어 부가적인 안전기준으로서 이용될 수 있다.

사출성형기의 캐비티측으로 용융플라스틱의 최종사출은 캐비티의 방향으로 가소화 실린더를 이동시킴으로서 이루어진다.

1: 역류방지장치, 2: 가소화 스크류, 3: 선단부, 4: 압력링, 5: 체크링, 6: 안내로, 7: 삽입부재, 8, 9: 벽, 10, 11: 평행연장부분, 12, 12': 유동통로, 13: 가소화 실린더, 14: 스크류 전실, 15: 통로, 16: 외벽, 17: 접촉면.

Claims (15)

1. 사출성형기의 가소화 스크류(2)용 역류방지장치(1)로서, 선단부(3), 압력링(4)과, 선단부(3) 및 압력링(4)에 대하여 이동가능하게 배치된 체크링(5)으로 구성되고, 선단부(3) 또는 체크링(5)에 각각 체크링(5) 및 선단부(3)에 배치된 적어도 하나의 삽입부재(7)를 안내하기 위한 적어도 하나의 안내로(6)가 형성되어 있으며, 적어도 하나의 안내로(6)가 체크링(5)의 이동방향(V)에 대하여 평행하게 배치된 벽(8)과 체크링(5)의 이동방향(V)에 대하여 경사지게 배치된 벽(9)을 가지고, 적어도 하나의 삽입부재(7)가 이에 상응하는 평행하게 연장된 평행연장부분(10, 11)을 갖는 것에 있어서, 안내로(6)에 부가하여 선단부(3)가 용융플라스틱물질을 위한 적어도 하나의 유동통로(12, 12')를 가짐을 특징으로 하는 사출성형기의 가소화 스크류용 역류방지장치.
2. 제1항에 있어서, 선단부(3)에서 체크링(5)의 이동방향(V)으로부터 보았을 때, 안내로(6)가 배치되지 않은 각도영역(α)에 적어도 하나의 부가적인 유동통로(12)가 배치되어 있음을 특징으로 하는 사출성형기의 가소화 스크류용 역류방지장치.
3. 제1항에 있어서, 선단부(3)에서 체크링(5)의 이동방향(V)으로부터 보았을 때, 안내로(6)의 하나의 각도영역(β)에 적어도 하나의 부가적인 유동통로(12)가 배치되어 있음을 특징으로 하는 사출성형기의 가소화 스크류용 역류방지장치.
4. 제1항에 있어서, 선단부(3)가 적어도 두개의 유동통로(12, 12')를 가지고, 선단부(3)에서 체크링(5)의 이동방향(V)으로부터 보았을 때, 안내로(6)의 하나의 각도영역(β)에 적어도 두개의 부가적인 유동통로(12')가 배치되고 적어도 두개의 부가적인 유동통로(12)중에서 다른 하나는 안내로(6)가 배치되지 않은 각도영역(α)에 배치되어 있음을 특징으로 하는 사출성형기의 가소화 스크류용 역류방지장치.
5. 가소화 실린더(13)내에서 회전가능하고 이동가능하게 착설된 가소화 스크류(2)로 구성되는 사출성형기에 있어서, 상기 청구항 제1항 내지 제4항의 어느 한 항에 따른 역류방지장치(1)가 가소화 스크류(2)의 선단부(3)에 배치됨을 특징으로 하는 사출성형기.
6. 사출성형기의 캐비티에 용융플라스틱물질을 사출하는 방법에 상기 청구항 제1항 내지 제5항의 어느 한 항에 따른 역류장지장치(1)의 이용에 있어서, 역류방지장치(1)가 사출성형기의 가소화 스크류(2)의 선던부(3)에 배치되고, 상기 스크류가 가소화 실린더(13)내에서 회전가능하고 이동가능하게 착설됨을 특징으로 하는 역류방지장치의 이용.
7. 제6항에 있어서, 가소화 스크류(2)가 사출공정에 앞서 계량작동중에 계량회전방향(D)으로 회전되고, 가소화 스크류(2)가 계량작동의 종료단계에 도달한 후에 계량회전방향(D)에 반대인 체크회전방향(S)으로 사전에 결정된 시간(Δt) 동안 회전되며, 사전에 결정된 시간(Δt)은 1초 보다 작거나 같음을 특징으로 하는 역류방지장치의 이용.
8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 스크류 전실(14)이 캐비티와 선단부(3)에 배치되고, 스크류 전실(14)에서 용융플라스틱물질의 압력이 측정되며 사전에 결정된 압력(Ps) 보다 낮거나 같은 압력에 이를 때까지 가소화 스크류(3)가 체크회전방향(S)으로 회전되고, 사전에 결정된 압력(Ps)이 10 바 임을 특징으로 하는 역류방지장치의 이용.
9. 제8항에 있어서, 스크류 전실(14)에서 용융플라스틱물질의 압력이 상기 압력에 비례하는 측정파라메타에 의하여 측정됨을 특징으로 하는 역류방지장치의 이용.
10. 제6항 내지 제9항의 어느 한 항에 있어서, 가소화 스크류(2)가 사전에 결정되거나 사전에 결정될 수 있는 주면회전속도에서 체크회전방향(S)으로 회전됨을 특징으로 하는 역류방지장치의 이용.
11. 제10항에 있어서, 가소화 스크류가 0.6 m/s 의 주면회전속도로 회전됨을 특징으로 하는 역류방지장치의 이용.
12. 제6항 내지 제11항의 어느 한 항에 있어서, 가소화 스크류(2)가 체크회전방향(S)으로 회전운동을 시작하기 전에 체크링(5)의 이동방향(V)에 배치됨을 특징으로 하는 역류방지장치의 이용.
13. 제6항 내지 제11항의 어느 한 항에 있어서, 가소화 스크류(2)가 체크회전방향(S)으로 적어도 회전운동의 시간(Δt)의 일부에서 체크링(5)의 이동방향(V)으로 배치됨을 특징으로 하는 역류방지장치의 이용.
14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 가소화 스크류(2)가 체크링(5)의 이동방향(V)에서 캐비티를 향하여 배치됨을 특징으로 하는 역류방지장치의 이용.
15. 제12항 또는 제13항에 있어서, 가소화 스크류(2)가 체크링(5)의 이동방향(V)에서 캐비티로부터 멀어지는 방향으로 배치됨을 특징으로 하는 역류방지장치의 이용.

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