KR20140003478A

KR20140003478A - 용융물분배 매니폴드

Info

Publication number: KR20140003478A
Application number: KR1020137018721A
Authority: KR
Inventors: 해럴드 슈미트; 에반 굿윈
Original assignee: 몰드 핫러너 솔루션즈 아이엔시.
Priority date: 2010-12-20
Filing date: 2011-12-19
Publication date: 2014-01-09
Also published as: CA2819908A1; US20130259969A1; WO2012083449A1; EP2655036B1; EP2655036A1; US8899965B2; CA2819908C; EP2655036A4; WO2012083449A4

Abstract

본 발명은 힌지조인트를 적용한 몰드 핫러너 매니폴드 어셈블리에 관한 것이다. 제1 몰드부, 제2 몰드부 및 용융물 분배 매니폴드를 포함하고; 제2 몰드부는 제1 몰드부에 대해 움직이며; 적어도 하나의 핫러너 노즐이 제2 몰드부에 고정되고; 상기 매니폴드는 용융물을 핫러너 노즐로 분배하기 위한 것인 몰드 장치가 제공된다. 용융물분배 매니폴드는 사출성형기로부터 용융물을 받기위한 용융물 인입수단; 제1 몰드부에 고정되게 연결되는 제1 매니폴드부; 핫러너 노즐에 제1 매니폴드부를 연결하고, 제1 매니폴드부가 제2 몰드부에 대해 움직일 때 제1 매니폴드부와 핫러너 노즐에 대한 연결을 유지한채 제1 매니폴드부와 함께 움직이는 제2 매니폴드부; 및 상기 제1 매니폴드부를 제2 매니폴드부에 연결하는 힌지조인트를 포함한다. 이런 제1 매니폴드부, 제2 매니폴드부 및 힌지조인트 각각에 용융물 분배 보어가 형성되고, 이들 보어가 서로 연결된다.

Description

용융물분배 매니폴드{MELT DISTRIBUTION MANIFOLD}

본 발명은 사출성형기의 핫러너 시스템과 관련 분야에 관한 것으로, 구체적으로는 힌지조인트를 적용한 몰드 핫러너 매니폴드 어셈블리에 관한 것이다.

벽이 얇은 컨테이너와 같은 제품들을 제작하기 위한 종래의ㅣ 사출성형장치들은 벽을 원하는대로 얇게 생산할 수 있는 컨테이너의 사이즈에 제한을 갖는다. 핫러너 노즐은 일반적으로 몰드의 상단부에 위치하고 용융물을 상단부에서부터 몰드 안에 주입한다. 이 경우 컨테이너의 크기가 크면, 핫러너 노즐에서 가장 멀리 떨어진 몰드부에 용융물을 주입하기위해 극히 높은 압력이 필요하기 때문에 어려움이 있다. 한가지 방식은 벽을 두껍게 하는 것이지만, 항상 그런 것도 아니다. 이런 한계를 극복하기위해, 몰드의 측면에 핫러너 노즐을 더 배치하곤 한다.

잘 알려진대로, 컨테이너의 외표면에 돌기나 다른 특징이 있을 경우, 몰드의 사이드 슬라이드 요소들에 해당 특징들이 포함된다. 이런 특징들을 손상시키지 않고 컨테이너를 꺼내려면, 몰드의 슬라이드 요소들을 완전히 벌려야 한다. 측면부에 핫러너 노즐을 더 배치하면, 몰드의 일부분을 움직일 때 중대한 문제점이 생긴다.

기존에 용융물을 움직이는 몰드 구간들, 즉 전술한 슬라이드 요소들이나 탠덤몰드나 스택몰드에 주입하는 문제를 해결하려는 다양한 시도가 있었다. 흔히 누설이 일어나기 쉬원 경계면들 사이에 밸브를 배치하거나 전체구성이 복잡해지는 문제가 있다. 한편, 몰드 부분이 움직일 때는 용융물의 흐름을 중단해야 한다. 다른 관련 문제점들도 당업자라면 잘 알 것이다. 용융물을 움직이는 몰드구간에 주입할 때의 문제점을 해결하려는 특허(출원)으로는 "Stack Mold with Insulated Runner"란 명칭으로 1991년 12월 3일 공개된 US5,069,615; "Hot Runner Distributor System"이란 명칭으로 2005년 2월 8일 공개된 US6,851,946; "Manifold Nozzle Connection"이란 명칭으로 2009년 11월 10일 공개된 US7,614,869; "Transfer of Force From Manifold to Plate of Hot Runner"란 명칭으로 2007년 8월 23일 공개된 US2007/0193713; "Self Aligning Articulated Joint For Use in Hot Runner System"이란 명칭으로 2007년 10월 23일 공개된 US7,284,979; "Nozzle Construction For Triple Stack Molding Arrangement"란 명칭으로 1996년 1월 16일 공개된 US5,484,275; "Injector Nozzle With Pivotally Movable Surfaces"란 명칭으로 1996년 6월 4일 공개된 US5,522,720; "Side Mounted Manifold Block for Variable Orientation of Injection"이란 명칭으로 197년 10월 27일 공개된 US4.702,689; "Tandem Injection Molding Maching with Direct Feed to Molds"란 명칭으로 1996년 5월 28일 공개된 Re.35,256; "Sprue Bar Assembly for Stack Molds"란 명칭으로 1999년 6월 8일 공개된 US5,910,327; "Expandable Hot Runner Manifold"란 명칭으로 1998년 9월 8일 공개된 US5,804,231; "Hot Runner Interface Adaptor"란 명칭으로 2008년 8월 14일 공개된 US2008/0193585; "Stack Injection Molding Melt trnasfer System"이란 명칭으로 1980년 7월 15일 공개된 US4,212,626; "Melt Transfer Components for a Atack Molding System"이란 명칭으로 2010년 8월 17일 공개된 US7,775,788; "Valve to Valve Melt Trnansfer Device"란 명칭으로 2005년 10월 18일 공개된 US6,955,534; 및 "Method and Apparatus for Injectio Molding Using a Movable Sprue Bar"란 명칭으로 1991년 4월 30일 공개된 US5,011,646이 있다.

또, PSG Plastic Service GmbH에서 판매하는 Variofill™ 시스템은 핫러너 어셈블리를 몰드에 부착하기 전에 움직일 수 있다. 그러나, 핫러너가 몰드에 조립된 뒤에는, 핫러너의 움직임이 극히 제한되어, 전술한 바와 비슷한 문제점을 겪는다.

본 발명은 종래의 이와같은 문제점들을 감안하여 안출된 것으로, 종래의 기술에 관현 이런 문제점들을 완호하거나 서로에 대해 움직이는 매니폴드 부분들 사이에서 용융물을 중단없이 흐르게하는 성능을 개선하는 핫러너 매니폴드 어셈블리를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또, 누설을 최소화하면서도 경제적으로 생산하고 설치할 수 있으며, 사출몰드 시스템의 성형시간을 최소화할 수 있는 매니폴드를 제공하고자 한다.

본 발명에 의하면, 제1 몰드부, 제2 몰드부 및 용융물 분배 매니폴드를 포함하고; 제2 몰드부는 제1 몰드부에 대해 움직이며; 적어도 하나의 핫러너 노즐이 제2 몰드부에 고정되고; 상기 매니폴드는 용융물을 핫러너 노즐로 분배하기 위한 것인 몰드 장치가 제공된다. 용융물분배 매니폴드는 사출성형기로부터 용융물을 받기위한 용융물 인입수단; 제1 몰드부에 고정되게 연결되는 제1 매니폴드부; 핫러너 노즐에 제1 매니폴드부를 연결하고, 제1 매니폴드부가 제2 몰드부에 대해 움직일 때 제1 매니폴드부와 핫러너 노즐에 대한 연결을 유지한채 제1 매니폴드부와 함께 움직이는 제2 매니폴드부; 및 상기 제1 매니폴드부를 제2 매니폴드부에 연결하는 힌지조인트를 포함한다. 이런 제1 매니폴드부, 제2 매니폴드부 및 힌지조인트 각각에 용융물 분배 보어가 형성되고, 이들 보어가 서로 연결된다.

본 발명의 몰드장치는 스택몰드, 탠덤몰드 및 사이드 슬라이드몰드 장치들 중의 하나일 수 있다.

또, 본 발명의 몰드장치에서, 다른 힌지조인트에 의해 다른 가동형 매니폴드부들이 상기 제2 매니폴드부에 직렬로 더 연결될 수 있다.

또, 힌지조인트가 소켓이 부싱 안에서 회전하는 소켓-부싱 조합체를 포함하고; 소켓은 제1 매니폴드부에 부착되고, 부싱은 소켓과 제2 매니폴드부 사이에 위치하며; 제1 매니폴드부와 제2 매니폴드부 사이에서 소켓과 부싱을 조이는 클램핑 수단이 더 있을 수 있다. 이 경우, 클램핑 수단이 제2 매니폴드의 외표면과 접촉하는 고정판을 포함하고; 고정판은 제1 매니폴드부에서 돌출한 나사를 끼워 고정연결을 하는 수단을 가질 수 있다.

또, 제1, 제2 매니폴드부들 중의 적어도 하나가 힌지조인트 가까이에 가열요소를 가질 수 있다.

또, 힌지조인트가 커넥팅부와 볼베어링이 달린 커넥터를 포함하고; 상기 제1 매니폴드부에 형성된 베어링면은 볼베어링을 끼울 수 있는 크기를 가지며; 상기 커넥팅부가 제2 매니폴드부에 단단히 연결되고; 상기 커넥터를 제1 매니폴드부에 고정하는 클램핑 수단이 제1 매니폴드부에 대한 커넥터의 측면 움직임은 제한하면서 베어링면에 대한 볼베어링의 회전운동은 허용할 수 있다. 이 때, 제1, 제2 매니폴드부들 중의 적어도 하나가 힌지조인트 가까이에 가열요소를 가질 수 있다.

또, 힌지조인트가 제1 매니폴드부의 외표면에 인접한 제1 고정판과, 제2 매니폴드부의 외표면에 인접한 제2 고정판을 포함하고; 상기 제1, 제2 고정판들은 제1 매니폴드부와 제2 매니폴드부 사이에 소켓-부싱 조합체를 둔채 양쪽 매니폴드부를 고정하도록 배치되며, 이때 부싱 안에서 소켓이 회전 가능하고; 상기 소켓은 제1 매니폴드부에 부착되고, 부싱은 소켓과 제2 매니폴드부 사이에 위치할 수 있다.

본 발명은 또한, 서로에 대해 움직일 수 있는 제1, 제2 몰드부들에 사용되는 용융물분배 매니폴드도 제공한다. 이 매니폴드는 사출성형기로부터 용융물을 받기위한 용융물 인입수단; 제1 몰드부에 고정되게 연결되는 제1 매니폴드부; 핫러너 노즐에 제1 매니폴드부를 연결하고, 제1 매니폴드부가 제2 몰드부에 대해 움직일 때 제1 매니폴드부와 핫러너 노즐에 대한 연결을 유지한채 제1 매니폴드부와 함께 움직이는 제2 매니폴드부; 및 제1 매니폴드부를 제2 매니폴드부에 연결하는 힌지조인트를 포함한다. 제1 매니폴드부, 제2 매니폴드부 및 힌지조인트 각각에 용융물 분배 보어가 형성되고, 이들 보어가 서로 연결될 수 있다.

또, 제1, 제2 몰드부들이 스택몰드, 탠덤몰드 및 사이드 슬라이드 용융물분배 매니폴드의 일부분을 형성할 수 있다.

또, 다른 힌지조인트에 의해 다른 가동형 매니폴드부들이 상기 제2 매니폴드부에 직렬로 더 연결될 수도 있다.

또, 힌지조인트가 커넥팅부와 볼베어링이 달린 커넥터를 포함하고; 제1 매니폴드부에 형성된 베어링면은 볼베어링을 끼울 수 있는 크기를 가지며; 커넥팅부가 제2 매니폴드부에 단단히 연결되고; 커넥터를 제1 매니폴드부에 고정하는 클램핑 수단이 제1 매니폴드부에 대한 커넥터의 측면 움직임은 제한하면서 베어링면에 대한 볼베어링의 회전운동은 허용할 수도 있다. 이때, 제1, 제2 매니폴드부들 중의 적어도 하나가 힌지조인트 가까이에 가열요소를 가질 수 있다.

또, 힌지조인트가 제1 매니폴드부의 외표면에 인접한 제1 고정판과, 제2 매니폴드부의 외표면에 인접한 제2 고정판을 포함하고; 제1, 제2 고정판들은 제1 매니폴드부와 제2 매니폴드부 사이에 소켓-부싱 조합체를 둔채 양쪽 매니폴드부를 고정하도록 배치되며, 이때 부싱 안에서 소켓이 회전 가능하고; 소켓은 제1 매니폴드부에 부착되고, 부싱은 소켓과 제2 매니폴드부 사이에 위치할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따라 폐쇄위치에 있는 용융물분배 매니폴드의 사시도;
도 2는 몰드가 폐쇄위치에 있을 때의 도 1의 매니폴드의 단면도;
도 3은 몰드가 개방위치에 있을 때의 매니폴드의 사시도;
도 4는 몰드가 개방위치에 있을 때의 도 1의 매니폴드의 단면도;
도 5는 본 발명에 따른 용융물분배 매니폴드에 사용되는 힌지조인트의 단면도;
도 6은 도 5의 6-6선 단면도;
도 7은 도 5의 7-7선 단면도;
도 8은 도 5의 조인트의 전개도;
도 9는 본 발명의 다른 예의 힌지조인트의 사시도;
도 10은 도 9의 주인트의 중간면을 취한 단면도;
도 11은 본 발명에 따른 용융물분배 매니폴드를 설치하고 닫힌위치에 있는 스택몰드의 개략도;
도 12는 도 11의 스택몰드의 개방위치의 개략도;
도 13는 본 발명의 다른 힌지조인트의 전개도;
도 14는 도 13의 단면도;
도 15는 본 발명의 또다른 힌지조인트의 단면도;
도 16A는 폐쇄위치에 있는 슬라이드 몰드장치의 단면도;
도 16B는 도 16A의 슬라이드 몰드의 단면도;
도 17A는 개방위치에 있는 슬라이드 몰드장치의 단면도;
도 17B는 도 17A의 슬라이드 몰드의 단면도.

사출성형기에 사용할 핫러너 시스템과 매니폴등는 서로에 대해 움직이는 매니폴드부 사이에서 용융물을 중단없이 흐르게할 수 있다. 이 매니폴드는 종래에 비해, 누설을 최소화하고, 경제적인 생산과 설치가 가능하며, 사출성형시간을 단축한다는 장점이 있다. 구체적으로 본 발명의 힌지식 핫러너 매니폴드는 몰드 부분들이 서로에 대해 움직이는 동안에도 핫러너의 움직임이 허용된다. 일반적으로, 매니폴드에 달린 2개 이상의 힌지조인트들을 통해 핫러너 노즐에 이어지는 매니폴드 내부의 채널을 통해 용융물이 자유롭게 흐를 수 있고, 이때에도 몰드 부분들은 개폐가 가능하거나 서로에 대해 움직일 수 있다. 즉, 매니폴드 자체가 적어도 하나의 고정부와 적어도 하나의 가동부를 갖고, 가동부는 고정부와 핫러너 노즐 사이를 움직인다. 가동부 때문에 고정부와 핫러너 노즐 사이에서 링크가 움직일 수 있어, 핫러너 노즐이 주입위치에 있을 때에도 몰드 부분들 사이의 상대운동이 허용된다. 주지하는 바와 같이, 매니폴드의 고정부를 가동부를 통해 고정 핫러너 노즐에 연결하기 위해, 가동부와 고정부 사이에 조인트를 배치하고, 가동부와 핫러너 노즐 사이에도 조인트를 배치하면, 용융물이 누설없이 자유롭게 흐를 수 있다. 본 발명에 의하면, 이런 조인트들은 힌지조인트로 구현되어, 힌지를 중심으로 회전운동을 가능케한다.

도 1~2는 본 발명에 따라 사이드 슬라이드 몰드로 사용되는 힌지식 매니폴드의 구성을 보여주는 사시도와 단면도이다. 도 1은 컨테이너(5) 둘레에 있는 본 발명의 힌지식 매니폴드 시스템(10)을 보여주지만, 몰드 부위는 보이지 않는다. 도 2는 몰드를 닫고 용융물을 몰드 공동에 사출할 때 도 1의 컨테이너를 만드는데 쓰이는 몰드의 단면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명을 적용하는 몰드는 상부 고정판(15)을 갖고, 사출기(도시 안됨)의 사출부(25)에 용융물을 넣는 용융물 인입수단(20)이 상부 고정판에 배치된다. 몰드의 측면부를 따라, 코어(35)의 양쪽에서 메인 매니폴드 가설판(30) 상부 고정판(15)에 연결된다. 코어(35)를 둘러싸는 사이드액션 슬라이드들(40)은 컨테이너(5)를 꺼낼 때 코어(35)에서 수평방향으로 떨어져나간다. 코어(35) 바로 위에 있는 주형판(75)은 상부고정판(15)과 같이 움직인다. 이런 배열은 당업계에 잘 알려져 있으므로, 후술하는 힌지식 핫러너 매니폴드 외의 다른 동작이나 요소나 기능에 대한 설명은 생략한다. 작동할 때, 가설판(30)은 몰드 분리선(50)에서 몰드 코어판(45)에서 분리되어, 슬라이드(40)가 움직일 수 있다(도 3~4 참조). 본 실시예로 생산된 플라스틱 컨테이너의 압뒤 측벽(2)은 평판형이고, 좌우측 측벽(4)은 요철형이다. 도 3~4는 몰드가 개방된 상태에서의 도 1~2의 요소들을 보여준다. 매니폴드 부분들이 움직이려면, 상부고정판(15)과 주형판(75)과 사이드액션 슬라이드(40) 부근에 공간(90)이 있어야 하고, 이에 대해서는 뒤에 자세히 설명한다. 당업자라면 알 수 있겠지만, 본 발명은 이런 실시예가 아닌 다른 몰드 배열에도 적용될 수 있다. 예컨대, 용융물이 몰드 부품면과 분리선들을 가로지를 수 있도록 몰드 배열이 스택몰드거나 탠덤몰드일 수도 있다.

도 1~4에서 보듯이, 용융물 분배 매니폴드(55)는 상부 핫러너 노즐(65)과 측면 핫러너 노즐(70)로 용융물을 분배한다. 상부 핫러너 노즐들(65)은 주형판(75)의 구멍에 연결된다. 측면 핫러너 노즐(70)은 사이드액션 슬라이드(40)의 구멍에 고정된다. 따라서, 주형판(75)이 몰드코어(35)에서 분리되고 사이드액션 슬라이드(40)가 사출성형작업에 이어 컨테이너(4)에서 떨어지기 때문에, 상부 핫러너 노즐(65)과 측면 핫러너 노즐(70) 사이에 상대적 운동이 생기지만, 그렇지 않으면 주형판과 사이드액션 슬라이드(40)에 대해 이들 노즐이 고정된다. 따라서, 본 발명은 이런 상대운동은 허용하면서도, 용융물의 누설은 방지하는 새로운 핫러너 매니폴드를 제공한다. 이를 위해, 측면 핫러너 노즐(70)의 상대운동을 허용하는 가동 연결구조를 채택한다.

핫러너 매니폴드(55)의 용융물 인입수단(20)으로 사출기 인젝터(25)로부터 용융물이 매니폴드 안으로 들어가는데, 이때 여러 핫러너 노즐(65,70)에 압력이 걸린다. 매니폴드(55)는 상부고정판(15)에 고정된 고정부(60)를 갖는다. 상부 핫러너 노즐(65)은 고정부(60)의 출구로부터 용융물을 받는다. 측면 핫러너 노즐(70)은 사이드액션 슬라이드(40)에 대해 고정되면서도 고정부(60)에 대해 움직이기 때문에, 조인트(85)를 통해 고정부(60)에 직접 연결된 하나 또는 2개 이상의 힌지부(80)에 측면 핫러너 노즐(70)을 연결할 수 있다. 다른 힌지 조인트(86)가 2차 힌지식 매니폴드부(88)에 연결되고, 이 매니폴드부(88)는 측면 핫러너 노즐(70) 각각에 연결되며, 매니폴드(55)에 주입된 용융물이 매니폴드부(88)를 통해 노즐(70)로 보내진다. 도시된 바와 같이, 측면 노즐(70)이 2개이고 매니폴드는 고정부(60)의 중간점을 기준으로 대칭이지만, 다른 구성도 채택할 수 있다. 예컨대, 핫러너 노즐이 하나만 있고, 몰드코어의 한쪽에서만 용융물을 주입할 수도 있다. 또, 비대칭 구조를 채택할 수도 있다. 이상 설명한 구성은 핫러너 노즐이 움직이는 구성, 구체적으로 매니폴드의 일부분들이 서로에 대해 움직이면서 용융물을 주입할 수 있는 구성이다.

작동중에, 매니폴드(55)의 측면 핫러너 노즐(70)은 슬라이드(40)에 의해 어느정도 구속되어 있기는 해도 고정부에 대해 움직일 수 있다. 이 관계를 몰드의 개폐위치를 각각 보여주는 도 1~2와 도 3~4를 비교하면 더 확실히 알 수 있다. 도 1~2의 폐쇄된 몰드에서는 슬라이드(40)가 완전히 몰드공동(95)에 갇히고, 주형판(75)도 몰드공동의 상부에 맞닿는다. 용융물은 인입수단(20)에서 고정부(60)와 힌지부(80)를 통해 노즐(70)로 이동한 다음, 공간(95)에 들어간다. 사출주조과정과 용융물의 종류와 작동시간과 기타 컨테이너를 만드는데 필요한 기능에 대해서는 당업계에 공지되어 있으므로 더이상 설명하지 않는다.

용융물을 원하는만큼 공간(95)에 주입했으면, 슬라이드(40)가 공간(95)에 대해 움직이고 주형판(75)이 상승해 코어에서 떨어진다. 이때 컨테이너를 몰드코어(35)에서 떼어내 꺼낼 수 있다. 도 3~4의 개방위치에서 볼 수 있듯이, 힌지부(80)가 고정부(60)와 몰드에 대해 움직이지만, 측면 노즐(70)은 항상 제위치를 유지하면서 슬라이드(40) 안에 매립되어 있다. 매니폴드의 각 부분의 이런 상대운동 때문에 몰드코어(35)의 양측에 주입부로서 측면 핫러너 노즐(70)을 하나씩 마련할 수 있고, 이런 노즐은 가동 슬라이드(40)에 매립되어 있는데, 이런 구조는 종래에는 없던 것이다. 이런 배열은 벽이 얇고 기다란 컨테이너의 생산에 특히 유용하다.

힌지부(80)를 인접 부분에 대해 상대 회전운동 하도록 하면서, 정상 작동상태에서는 용융물이 누설되지 않고 방해없이 흐르도록 하는 것이 바람직하다. 따라서, 이상 설명한대로 매니폴드에 적용할 수 있는 힌지부의 다양한 예를 들 수 있다. 힌지부나 조인트도 이상 설명한 예에 한정되는 것이 아니고, 뒤의 설명에서 알 수 있듯이, 이상 설명한 매니폴드와 같이 사용할 때 특히 유리하다.

도 5~8에서는 서로에 대해 상대회전할 수 있는 매니폴드 부분들(105,110)를 연결하는 힌지조인트를 보여준다. 제1 매니폴드부(105)와 제2 매니폴드부(110)에 각각 배치된 매니폴드 히터(115,130)는 전기가열요소이다. 매니폴드 히터(115,130)는 조인트를 통과하는 용융물의 온도를 높게 유지한다. 제1 매니폴드부(105)는 힌지 고정판(120)에 의해 고정나사(125)로 조인트에 고정된다. 제2 매니폴드부(110)는 힌지고정판(120)에서 돌출한 힌지디스크(132)와, 매니폴드부(105,110) 사이에서 상대회전을 일으키는 소켓(135)과 부싱(140) 사이에 고정된다. 소켓(135)은 입출구를 갖는 중앙 보어를 갖고, 이 보어는 양쪽에서 제1 매니폴드부(105)와 제2 매니폴드부(110)에 밀착되어, 양쪽 매니폴드부(105,110)가 서로에 대해 움직일 때 용융물이 중단 없이 흐를 수 있도록 한다. 부싱(140)은 예컨대 핀(145)으로 제2 매니폴드부(110)에 고정된다. 소켓(135)은 제1 매니폴드부(105)의 결합면에 마련된 나사공(150)에 의해 제1 매니폴드부에 결합된다. 이런 식으로, 소켓(135)은 부싱(140) 내부에서 자유롭게 회전하고, 양 매니폴드부(105,110) 사이의 상대회전을 위해 배치된다. 또, O-fld 실(155)과 같은 각종 밀봉요소를 힌지 조인트에 더 사용할 수도 있다. 따라서, 매니폴드부(105,110) 사이에 상대회전이 일어나도 채널(160)을 통해 용융물이 중단없이 방해받지 않고 흐를 수 있다. 채널(160)은 직경이 5.0~25 mm이다. 힌지 조인트의 다른 요소들도 이 직경의 채널을 수용할 정도의 크기를 가지면서도, 사출몰드작업의 온도와 압력을 견딜 수 있다.

도 9~10은 도 1~2와는 다른 힌지 조인트의 일례를 보여준다. 도 5와 마찬가지로 매니폴드 전기히터(115,130)가 배치된다. 제1 매니폴드부(165)는 볼베어링(180)과 커넥터부위(185)가 달린 커넥터(175)를 끼울 수 있는 크기의 베어링면(170)을 갖고, 커넥터부위(185)에는 제2 매내폴드부(190)의 암나사부에 맞물리는 수나사부가 있다. 커넥터(175)는 고정판(195)과 나사(200)에 의해 제1 매니폴드부(165)에 고정된다. 나사(200)는 결합기능을 하는 외에, 용융물 분배보어(205)의 내부압력을 견디기 위한 예비부하를 걸어준다. 도시된 바와 같이, 커넥터(175)에도 용융물이 흐르는 보어가 뚫려있어, 제1 매니폴드부(165)에서 제2 매니폴드부(190)까지 용융물이 흐르도록 한다. 즉, 용융물 분배보어(205)는 제1 매니폴드부(165)와 커넥터(175)와 제2 매니폴드부(190)를 통과하여, 본 발명의 힌지조인트를 관통해 용융물이 방해받지 않고 흐를 수 있게한다. 이런 매니폴드부(165,190)는 베어링면(170)과 볼베어링(180)에 의해 서로에 대해 회전할 수 있다.

매니폴드 구간들이 서로에 대해 움직일 수 있기만 하면 몰드배열을 다르게 할 수도 있다. 도 11~12는 몰드가 각각 개폐위치에 있는 스택 몰드를 보여준다. 스택몰드는 고정판(210)과, 몰드센터블록(215) 둘레의 가동판(220)을 갖는다. 개폐위치 사이에서, 가동판(220)과 몰드센터블록(215)은 몰드분리선(225,230)에서 각각 분리된다. 핫러너 노즐(235)을 통해 몰드공동(240) 안으로 용융물을 주입한다. 고정판(210)에 부착된 것은 사출성형기(도시안됨)의 인젝터(245)와 고정 매니폴드부(250)이다. 고정 매니폴드부(250)에 연결된 2개의 가동 매니폴드부(255)는 핫러너 매니폴드부(260)에 직렬로 연결되고, 이곳에서부터 핫러너(265)를 거쳐 몰드공동(240) 안으로 용융물이 주입된다. 가동 매니폴드부(255)는 서로에 대해서는 물론 고정 매니폴드부(250)와 핫러너(260)에 대해서도 자유롭게 회전한다. 따라서, 스택몰드가 도 12와 같이 개방되면, 가동 매니폴드부(255)에 의해 핫러너 매니폴드부(260)가 고정 매니폴드부(250)에 대해 상대운동하게 되는데, 핫러너(265) 자체가 몰드센터블록(215)에 고정되어도 그렇다. 여러 매니폴드 부위들이 본 발명에 따른 힌즈조인트(270)에 의해 서로 연결된다. 내부 매니폴드 부분들을 서로에 대해 움직일 때에도 용융물의 흐름이 끊어지지 않도록 한다는 점에서 장점을 갖는다. 이런 기능을 단속밸브나 셧오프 시스템 없이 또는 핫러너에서의 용융물 흐름을 끊지 않고 이런 기능을 하는 장치는 종래에는 없었다.

도 13~14는 전술한 바와 같은 스택몰드 구성에 사용되거나 당업자에게 알려진 다른 몰드 구성에 사용되는 힌지조인트의 일례를 보여준다. 제1 매니폴드부(280)와 제2 매니폴드부(285)는 서로 상대회전한다. 제1 매니폴드부(280)는 고정나사(350)에 의해 힌지고정판(290)에 고정된다. 제2 매니폴드부(285)는 핀(295)을 통해 고정판(290)에 고정되는데, 제2 핀(310)은 고정판(290)에 대한 제2 매니폴드부의 회전을 방지한다. 제2 매니폴드부(285)와 고정판(290)의 경계면에 와셔(300,305)가 배치된다. 양쪽 매니폴드부(280,290)의 상대회전을 유지하면서 그 사이에 용융물 유동경로(255)를 유지하기 위해, 제1 및 제2 부싱(320,325)을 설치하는데, 제1 부싱(320)은 제2 매니폴드부(285)의 보어에 끼워진다. 제2 부싱(325)은 제1 부싱(320)에 대해 회전할 수 있다. 제1 매니폴드부(280)에 소켓(330)을 나사결합하고, 제2 부싱(325)이 소켓(330)에 결합된다. 도시된 바와 같이 여러 스페이서(315,335)를 사용해 조립을 완료한다. 따라서, 채널(355)을 통해 용융물이 중단없이 흐를 수 있다. 힌지조인트가 사출압력을 견뎌 시스템내 누설을 방지할 수 있도록 조임나사(345)에 장력을 걸어준다.

도 15는 본 발명의 힌지조인트의 다른 예이다. 제1, 제2 매니폴드부(360,385)는 부싱(405) 안에서 회전하는 힌지소켓(390)에 의해 서로 회전할 수 있도록 배치된다. 힌지소켓(390)은 제2 매니폴드부(385)에 나사결합 등의 방식으로 단단히 연결된다. 힌지소켓(390)의 요홈부(392)에 리테이닝링(400)의 돌기(402)가 결합한다. 리테이닝링(400)은 제1 매니폴드부(360)에 단단히 연결되는데, 이때 제1 매니폴드부(360)를 관통해 리테이닝링(400)에 나사결합하는 나사(365)를 이용한다. 이 나사(365)는 리테이닝링(400)과 힌지소켓(390)과 제2 매니폴드부(385)를 조인트에 조여준다. 리테이닝링(400)의 돌기(402) 부근에 부싱(405)이 배치되는데, 힌지소켓(390)이 부싱 안에서 자유회전한다. 부싱(405)의 베어링면과 힌지소켓(390) 사이에 원통형 로터리실(375)이 배치된다. 제2 매니폴드부(385) 반대쪽의 힌지소켓(390)의 표면과 제1 매니폴드부(360)의 표면 사이에 열교환 갭(410)이 마련된다. 따라서, 용융물 채널은 제1 매니폴드부(350)와 열교환갭(410)과 힌지소켓(390)을 통해 제2 매니폴드부(385) 쪽으로 뻗는다.

도 16A~B와 도 17A~B는 슬라이드몰드가 폐쇄위치와 개방위치에 있을 때 적용되는 본 발명의 힌지조인트의 다른 예를 보여준다. 몰드 슬라이드(425)는 도 16의 제1 위치에서 도 17의 제2 위치로 움직인다. 용융물 분배 매니폴드는 하나의 제1 매니폴드부(415)와 한쌍의 제2 매니폴드부(420)를 갖고, 제2 매니폴드부 각각은 힌지조인트(440)에 의해 제1 매니폴드부(415)에 연결된다. 몰드 배열의 상부고정판(430)에는 제1 매니폴드부(415)에 사출성형기로부터의 용융물을 넣기위한 수납부가 있다. 상부고정판(430)에 접촉하는 주형판(435)에 의해 상부고정판(430)이 몰드 슬라이드(425)에 분리되면, 슬라이드(425)가 움직일 수 있다. 몰드코어(450)는 몰드공동 내부에서 컨테이너(455)의 형상을 띤다. 제1 매니폴드부(415)에서 힌지조인트(440)를 거쳐 제2 매니폴드부(420) 안으로 용융물이 흐른다. 제2 매니폴드부(420)에서 핫러너 노즐(445)을 통해 몰드공동 안으로 용융물이 주입되어 컨테이너(455)를 성형한다. 도시된 바와 같이, 몰드코어의 바닥면을 이루는 몰드코어판(475)이 있고, 컨테이너(455)를 꺼내기위한 이젝터 슬리브(460)는 이젝터 판(465,470)에 의해 구동된다. 몰드이젝터(480)는 바닥고정판(490) 위의 몰드코어 리테이너판(485)에 위치한다. 몰드이젝터의 동작과 몰드내부 구성은 당업계에 잘 알려져 있으므로 그 설명을 생략한다. 주지하는 바와 같이, 핫러너 노즐(445)은 몰드 슬라이드(425) 내부에 고정되고, 이때문에 힌지조인트에 의해 매니폴드부가 움직이는 것이 셧오프밸브나 핫러너 분리기를 사용해야 하는 종래의 기술에 비해 큰 장점을 갖는다.

지금까지의 설명에서 수평수직은 예를 든 것일 뿐이다. 즉, 몰드는 수평으로 개방되고 슬라이드는 수직으로 미끄럼운동하는 것으로 설명했지만, 여기서 수평수직이란 단순히 서로 직교하는 방향을 대신해 표현한 것일 뿐이다.

본 발명의 힌지조인트는 당업계에 널리 알려진 사이클 동작의 요구조건을 포함해 사출성형공정의 작동조건을 견디는 크기와 치수와 재료를 갖는 것이 바람직하다. 본 발명에 적용할 수 있는 몰드 배열에 대한 일반적인 사이클 시간은 급속 몰드의 3초에서 저속 몰드의 60초까지이다. 이상 설명한 매니폴드와 조인트들은 물론 정상상태에서 동작하지만, 용융물이 흐르는 정도의 고온과 고압을 받는다. 예를 들어, 폴리프로필렌을 사출성형할 경우, 온도범위는 220~250℃이고 용융물의 압력은 500~1500 바 정도로 예상된다. 경우에 따라서는, 온도와 압력이 각각 최대 400℃, 2500바일 수도 있다.

Claims

제1 몰드부, 제2 몰드부 및 용융물 분배 매니폴드를 포함하고; 제2 몰드부는 제1 몰드부에 대해 움직이며; 적어도 하나의 핫러너 노즐이 제2 몰드부에 고정되고; 상기 매니폴드는 용융물을 핫러너 노즐로 분배하기 위한 것인 몰드 장치에 있어서:
상기 용융물분배 매니폴드가,
ⅰ. 사출성형기로부터 용융물을 받기위한 용융물 인입수단;
ⅱ. 상기 제1 몰드부에 고정되게 연결되는 제1 매니폴드부;
ⅲ. 상기 핫러너 노즐에 제1 매니폴드부를 연결하고, 제1 매니폴드부가 제2 몰드부에 대해 움직일 때 제1 매니폴드부와 핫러너 노즐에 대한 연결을 유지한채 제1 매니폴드부와 함께 움직이는 제2 매니폴드부; 및
ⅳ. 상기 제1 매니폴드부를 제2 매니폴드부에 연결하는 힌지조인트;를 포함하고,
상기 제1 매니폴드부, 제2 매니폴드부 및 힌지조인트 각각에 용융물 분배 보어가 형성되고, 이들 보어가 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 몰드장치.
제1항에 있어서, 상기 몰드장치가 스택몰드, 탠덤몰드 및 사이드 슬라이드몰드 장치들 중의 하나인 것을 특징으로 하는 몰드장치.
제1항에 있어서, 다른 힌지조인트에 의해 다른 가동형 매니폴드부들이 상기 제2 매니폴드부에 직렬로 더 연결되는 것을 특징으로 하는 몰드장치.
제1항에 있어서, 상기 힌지조인트가 소켓이 부싱 안에서 회전하는 소켓-부싱 조합체를 포함하고; 상기 소켓은 제1 매니폴드부에 부착되고, 상기 부싱은 소켓과 제2 매니폴드부 사이에 위치하며; 상기 제1 매니폴드부와 제2 매니폴드부 사이에서 소켓과 부싱을 조이는 클램핑 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 몰드장치.
제4항에 있어서, 상기 클램핑 수단이 제2 매니폴드의 외표면과 접촉하는 고정판을 포함하고; 상기 고정판은 제1 매니폴드부에서 돌출한 나사를 끼워 고정연결을 하는 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 몰드장치.
제1항에 있어서, 상기 제1, 제2 매니폴드부들 중의 적어도 하나가 힌지조인트 가까이에 가열요소를 갖는 것을 특징으로 하는 몰드장치.
제1항에 있어서, 상기 힌지조인트가 커넥팅부와 볼베어링이 달린 커넥터를 포함하고; 상기 제1 매니폴드부에 형성된 베어링면은 볼베어링을 끼울 수 있는 크기를 가지며; 상기 커넥팅부가 제2 매니폴드부에 단단히 연결되고; 상기 커넥터를 제1 매니폴드부에 고정하는 클램핑 수단이 제1 매니폴드부에 대한 커넥터의 측면 움직임은 제한하면서 베어링면에 대한 볼베어링의 회전운동은 허용하는 것을 특징으로 하는 몰드장치.
제7항에 있어서, 상기 제1, 제2 매니폴드부들 중의 적어도 하나가 힌지조인트 가까이에 가열요소를 갖는 것을 특징으로 하는 몰드장치.
제1항에 있어서, 상기 힌지조인트가 제1 매니폴드부의 외표면에 인접한 제1 고정판과, 제2 매니폴드부의 외표면에 인접한 제2 고정판을 포함하고; 상기 제1, 제2 고정판들은 제1 매니폴드부와 제2 매니폴드부 사이에 소켓-부싱 조합체를 둔채 양쪽 매니폴드부를 고정하도록 배치되며, 이때 부싱 안에서 소켓이 회전 가능하고; 상기 소켓은 제1 매니폴드부에 부착되고, 부싱은 소켓과 제2 매니폴드부 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 몰드장치.
서로에 대해 움직일 수 있는 제1, 제2 몰드부들에 사용되는 용융물분배 매니폴드에 있어서:
ⅰ. 사출성형기로부터 용융물을 받기위한 용융물 인입수단;
ⅱ. 상기 제1 몰드부에 고정되게 연결되는 제1 매니폴드부;
ⅲ. 상기 핫러너 노즐에 제1 매니폴드부를 연결하고, 제1 매니폴드부가 제2 몰드부에 대해 움직일 때 제1 매니폴드부와 핫러너 노즐에 대한 연결을 유지한채 제1 매니폴드부와 함께 움직이는 제2 매니폴드부; 및
ⅳ. 상기 제1 매니폴드부를 제2 매니폴드부에 연결하는 힌지조인트;를 포함하고,
상기 제1 매니폴드부, 제2 매니폴드부 및 힌지조인트 각각에 용융물 분배 보어가 형성되고, 이들 보어가 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 용융물분배 매니폴드
제10항에 있어서, 상기 제1, 제2 몰드부들이 스택몰드, 탠덤몰드 및 사이드 슬라이드 용융물분배 매니폴드의 일부분을 형성하는 것을 특징으로 하는 용융물분배 매니폴드
제10항에 있어서, 다른 힌지조인트에 의해 다른 가동형 매니폴드부들이 상기 제2 매니폴드부에 직렬로 더 연결되는 것을 특징으로 하는 용융물분배 매니폴드
제10항에 있어서, 상기 힌지조인트가 소켓이 부싱 안에서 회전하는 소켓-부싱 조합체를 포함하고; 상기 소켓은 제1 매니폴드부에 부착되고, 상기 부싱은 소켓과 제2 매니폴드부 사이에 위치하며; 상기 제1 매니폴드부와 제2 매니폴드부 사이에서 소켓과 부싱을 조이는 클램핑 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용융물분배 매니폴드
제13항에 있어서, 상기 클램핑 수단이 제2 매니폴드의 외표면과 접촉하는 고정판을 포함하고; 상기 고정판은 제1 매니폴드부에서 돌출한 나사를 끼워 고정연결을 하는 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 용융물분배 매니폴드
제13항에 있어서, 상기 제1, 제2 매니폴드부들 중의 적어도 하나가 힌지조인트 가까이에 가열요소를 갖는 것을 특징으로 하는 용융물분배 매니폴드
제10항에 있어서, 상기 힌지조인트가 커넥팅부와 볼베어링이 달린 커넥터를 포함하고; 상기 제1 매니폴드부에 형성된 베어링면은 볼베어링을 끼울 수 있는 크기를 가지며; 상기 커넥팅부가 제2 매니폴드부에 단단히 연결되고; 상기 커넥터를 제1 매니폴드부에 고정하는 클램핑 수단이 제1 매니폴드부에 대한 커넥터의 측면 움직임은 제한하면서 베어링면에 대한 볼베어링의 회전운동은 허용하는 것을 특징으로 하는 용융물분배 매니폴드
제16항에 있어서, 상기 제1, 제2 매니폴드부들 중의 적어도 하나가 힌지조인트 가까이에 가열요소를 갖는 것을 특징으로 하는 용융물분배 매니폴드
제10항에 있어서, 상기 힌지조인트가 제1 매니폴드부의 외표면에 인접한 제1 고정판과, 제2 매니폴드부의 외표면에 인접한 제2 고정판을 포함하고; 상기 제1, 제2 고정판들은 제1 매니폴드부와 제2 매니폴드부 사이에 소켓-부싱 조합체를 둔채 양쪽 매니폴드부를 고정하도록 배치되며, 이때 부싱 안에서 소켓이 회전 가능하고; 상기 소켓은 제1 매니폴드부에 부착되고, 부싱은 소켓과 제2 매니폴드부 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 용융물분배 매니폴드