KR20140037323A - 핫런너 밸브장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 핫런너 밸브장치를 개시한다.
본 발명의 핫런너 밸브장치는 사출기로부터 수지를 공급받아 금형의 캐비티 안내하는 것으로 외면에 히터가 권선된 노즐을 구비한 핫런너 밸브장치에 있어서, 상기 노즐은 내부가 비어 있는 관 형상을 갖는 몸체부 및 이 몸체부의 일측에서 감소된 지름을 갖도록 구비되며 그 끝단이 캐비티에 연결되는 게이트를 형성한 게이트부를 포함하며, 상기 게이트부의 외면을 선택적으로 냉각시켜 그 내부의 용융 상태의 수지가 고화되는 것에 의해 게이트가 차폐되게 유도하는 것으로, 상기 게이트부의 외면에 냉매체를 공급하여 온도를 저감시키는 온도제어수단을 포함하여 구성된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 핫런너 밸브장치는 구동원을 전혀 사용하지 않고 노즐의 선단부측 온도를 급냉 또는 급가열하는 온도제어수단을 부가하는 간소한 구조를 통해 온도차에 의한 수지의 고화 및 용융을 유도함으로써 금형의 캐비티에 대한 수지의 공급을 단속할 수 있음에 따라 결과적으로 구조의 간소화에 따른 경제적인 제조와 공급이 가능한 유용한 효과가 기대된다.
특히, 종전의 밸브핀이나 승강핀을 필요로 하지 않음에 따라 수지의 유동 저항을 최소화할 수 있어 결과적으로 소형의 정밀한 부품이나 유동성이 불량한 성분이 함유된 수지에 대한 성형 조건을 양호하게 조성할 수 있을 뿐만 아니라 제품의 유지보수 및 취급 관리의 편의성을 높일 수 있을 뿐만 아니라 전체적인 부피 감소를 통해 금형에 대한 적용 및 설계의 자유도를 대폭적으로 높일 수 있으므로 산업상 대단히 유용한 효과를 제공한다.

Description

핫런너 밸브장치{Hotrunner system}

본 발명은 금형의 캐비티에 용융 수지를 주입하기 위한 핫런너 밸브장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 노즐 주변의 온도를 강제로 냉각 또는 가열 시킴으로써 온도차에 의한 수지의 고화 현상을 이용하여 수지의 공급을 단속할 수 있도록 함으로써 수지의 유동 흐름을 저해하는 기구적인 요소의 배치를 최소화하여 구조를 간소화함과 동시에 수지의 흐름성을 양호하게 유지시켜 소형, 정밀 부품이나 글라스화이버 또는 마그네슘 성분 등을 혼합한 유동성이 불량한 수지를 이용한 제품의 성형을 가능하게 하는 핫런너 밸브장치에 관한 것이다.

일반적으로 플라스틱 제품을 성형하는 사출성형기는 수지를 용융한 형체 실린더로부터 수지원료를 매니폴드로 주입시키고, 주입된 수지는 매니폴드 내에 분기 형성된 수지유로를 따라 균등하게 분배되어 매니폴드의 하부에 결합된 하나 이상의 노즐로 각각 공급되어 제품 성형틀인 상·하 코어가 형성하는 성형공간 즉, 캐비티로 주입하는 장치이다. 이러한 사출성형기는 밸브핀의 승강 동작에 의해 출구를 개폐하도록 구성되어지며, 성형품의 수량에 따라 비교적 여러 개를 일시에 성형하는 경우에는 매니폴드를 통해 수지를 공급받는 매니폴드형이 사용되고, 단품 생산을 하는 경우에는 싱글형이 사용된다.

도 1은 종래 기술에 따른 고압의 공기를 작동압으로 하여 밸브핀을 승강시키는 사출성형기 용 핫런너 시스템을 개략적으로 나타낸 단면도이다.

이에 나타내 보인 바와 같이 종래의 다캐비티 금형용 사출성형기 밸브장치는 크게 구동부(100)와 밸브장치(200)로 구성되며 밸브핀(210)의 승강 동작을 위한 구동원으로 고압의 공기를 이용한다. 즉, 상기 구동부(100)는 외부로부터 고압의 공기(Air)를 공급 및 배출하기 위한 관로인 에어채널(air chnnel;110,120)이 복수개 형성되어 있으며, 이 복수개의 에어채널(110,120)을 통해 선택적으로 유입되는 고압의 공기에 의해 실린더(130)내의 피스톤(140)이 승강을 이루는 구조이다. 이때, 상기 피스톤(130)의 하단에는 밸브핀(210)이 연결되어 연동되는 구조이다.

그리고, 상기 밸브핀(210)은 피스톤(130)에 연동하여 승강 됨으로써 노즐(220)의 선단부를 형성하는출구를 선택적으로 차단 또는 개방하는 구조이다.

한편, 상기 밸브장치(200)는 외체를 형성하는 것으로 수지의 고화를 방지하기 위한 히터가 권선되는 노즐(220)를 포함하며, 이 노즐(220)의 내부에는 밸브핀(210)이 수직방향으로 승강을 이루도록 설치되는 구조이다. 여기서, 상기 노즐(220)은 밸브핀(210)의 주위로 일정한 간극을 두고 수지채널(230)이 형성되며, 이 수지채널(230)의 양끝은 노즐의 출구와 매니폴드(300)의 수지채널(310)에 각각 연결되는 구조이다. 이러한 구성의 다캐비티 금형용 사출성형기 밸브장치는 상기 에어채널(110,120)을 통해 선택적으로 고압의 작동압이 공급되면 피스톤(140)이 승강 또는 하강을 이루게 되고, 이와 동시에 밸브핀(210) 이 연동하여 일체로 승강 동작이 수행된다. 따라서, 상기 피스톤(140)이 승강 됨에 따라 노즐의 출구를 개방 또는 차단시키게 되므로 결과적으로 매니폴드(300)를 통해 공급되는 수지가 출구를 통해 금형내로 공급되거나 또는 차단되게 된다.

요약하면, 상기 종래 기술에 따른 공기압을 작동으로 하는 사출성형기용 밸브 게이트(출구) 장치는 고압의 공기를 선택적으로 해당 에어채널(110,120)을 통해 실린더(130)내로 공급시켜 피스톤(140)을 승강시키게 되며, 이때의 피스톤(140)에 연동하여 밸브핀(210)이 노즐의 출구를 개폐시키게 된다.

그러나, 상기와 같이 구성되는 종래 기술에 따른 밸브장치는 밸브핀을 승강시키기 위한 작동원으로 고압의 공기를 이용하므로 공기유출을 방지하기 위한 기밀구조를 채용해야 하고 작동압을 공급하기 위한 대형 공압장치(콤프레셔)를 필요로 하므로 부피가 커지면서 구조가 복잡해져 설치공간에 많은 제약을 받을 뿐만 아니라 정비 및 관리성이 극히 불량한 단점이 있었다. 또한, 노즐을 여러 개 구비하는 다캐비티 금형에 적용되는 경우 각 노즐이 갖는 치수산포로 인해 결과적으로 각 노즐의 사출량에 편차가 발생하여 균일한 품질을 갖는 성형품의 양산이 어려운 문제점이 있었다.

이러한, 문제점을 해결하기 위하여 본 출원인은 실용신안등록출원 제2002-09883호(등록번호 0280604호, 등록결정), 실용신안등록출원 제2002-09884호(등록번호 0280605호, 등록유지결정), 실용신안등록출원 제2002-09885호(등록번호 0280606호, 등록유지결정), 실용신안등록출원 제2002-19175호(등록번호 0290456호, 등록유지결정), 실용신안등록출원 제2003-0034932호(등록번호 0341515호 등록유지결정), 실용신안등록출원 제2003-0038360호(등록번호 0344137호 등록유지결정)을 통해 전원에 의해 밸브핀을 수직방향으로 가동시키는 밸브장치를 등록받은 바 있다.

이들 밸브장치의 구성을 대략적으로 살펴보면, 크게 노즐과 구동수단으로 구성되며, 이때의 상기 노즐은 내부에 수지를 공급받아 선단부에 구비된 출구를 통해 금형으로 주입하기 위한 수지유로가 형성되는 일반적인 밸브 구조를 취한다. 그리고, 상기 구동수단은 전원 공급에 의해 밸브핀을 승·하강시키는 정·역모터 또는 솔레노이드 액츄에이터가 사용된다.

이와 같이 본 출원인이 선 출원한 밸브장치는 전원공급을 받아 구동하는 정·역모터 또는 액츄에이터를 구동원으로 채용하는 구조에 의해 밸브장치의 전체적인 크기의 소형화가 가능하게 되므로 금형 설계의 자유도를 높일 수 있을 뿐만 아니라 밸브핀의 이동량을 신속하고 정밀하게 제어할 수 있다.

그러나, 본 출원인이 선 출원한 여러 밸브장치에서 정역·모터를 구동원으로 하는 경우 감속기를 구비시켜야 할 뿐만 아니라 모터를 냉각시키기 위한 냉각구조를 적용해야 하므로 구조적으로 복잡하여 경제적인 양산이 곤란한 단점이 있다.

반면, 솔레노이드 원리를 이용한 액츄에이터의 경우에는 비교적 구조를 간소화시킬 수 있으나, 밸브핀이 출구를 개방 또는 닫힌 상태에서 상대 위치로 이동하는 시점에서 원활한 구동이 이루어지지 않는 단점이 있다. 이는 비단 솔레노이드 액츄에이터에서만 발생하는 현상은 아니다. 거의 모든 핫런너 시스템에서의 밸브핀은 출구의 차단시 그 끝단이 출구에 끼움되고 그 타측단은 직선 이동을 가능하게 지지하는 부싱에 끼움 된 상태이다. 이러한 상태에서 출구를 개방하기 위해 밸브핀을 상승시키는 경우에는 밸브핀에 가해지는 정지저항(밸브핀을 지지하는 부싱 등의 지지요소로 인한 마찰 저항 및 출구에 끼움되었을 때의 마찰 저항)을 극복할 수 있을 정도의 동력 즉, 큰 동력을 필요로 한다. 즉, 대부분의 핫런너 시스템은 밸브핀의 승강 또는 하강된 상태에서 상대 위치로 이동시 초기에 작용하는 마찰저항을 극복하고 하강 또는 상승 동작이 실행될 수 있도록 하기 위하여 정격출력보다 높은 출력의 구동원이 적용되고 있는 실정이다.

따라서, 높은 출력의 구동원(유·공압 실린더, 정·역·모터, 액츄에이터)이 요구됨에 따라 제조비용이 상승되는 폐단이 있을 뿐만 아니라 부피가 커짐에 따라 소형이면서 정밀한 사출물을 성형하기 위한 금형에 대한 적용 자유도가 크게 제한되는 문제점이 있었다.

특히, 소형이면서 정밀한 부품을 성형하거나, 또는 유동성이 불량한 글라스화이버나 마그네슘 성분 등을 함유한 수지를 이용하여 제품을 성형하는 경우 밸브핀의 승강이 원활하지 않는 문제점이 있었다. 또한, 노즐의 끝 부분은 금형과 접촉되어 있어 금형으로 열을 빼앗기게 되는데, 수지가 유동시에는 노즐의 외면에 감겨진 히터에 의해 용융된 상태를 유지하지만, 수지 유동이 정지된 상태에서는 노즐의 끝 부분에서 발생하는 열 손실로 인해 이 부분의 수지가 고화되는 현상이 발생함에 따라 결과적으로 고화된 수지가 다시 녹을 때 까지 사출 공정을 일시 중단해야 하므로 생산성이 저하되고 고화된 수지가 완전하게 녹지 않는 경우 성형 불량을 발생하는 폐단이 있었다.

이를 해소하기 위해 종래에는 노즐의 끝 부분에 대한 급속 가열을 가능하게 하도록 고주파나 저압방식의 가열수단을 부가 장착하고 있으나 노즐 끝부분에 대한 급속 가열로 인해 이와 맞닿은 금형의 손상을 유발하여 금형의 수명을 단축시키는 심각한 문제점이 있다. 또한, 이러한 고주파 및 저압방식의 가열수단은 노즐 주변에 설치됨에 따라 밸브장치의 전체적인 부피가 커져 설계의 자유도가 제한되는 것은 물론이고, 소형이면서 정밀한 성형품 양산을 위한 금형에는 적용이 불가능하며, 구조가 복잡하여 유지관리의 어려움이 있을 뿐만 아니라 고가의 고주파 및 저압 장비를 추가 설비해야 하므로 경제성이 떨어지는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하고자 본 출원인은 대한민국 등록특허 제10-1163938호를 통해 개선된 사출성형기용 핫런너 밸브장치를 제안한 바 있으며, 상기 사출성형기용 핫런너 밸브장치는 수지로를 형성한 매니폴드 및 그 일측에 연결되어 수지를 공급받아 금형의 캐비티측으로 안내하는 것으로 외주면에 히터가 권선 된 노즐 그리고 유?공압이나 모터를 이용하여 승강되는 승강요소를 구비하는 구동수단으로 이루어지는 사출성형기용 핫런너 밸브장치에 있어서, 상기 노즐은 중심으로 설치홀이 관통 형성되고 하측으로는 설치홀에 대해 감소된 지름을 갖는 출입홀이 형성된 바디를 구비하며, 상기 설치홀에 일단이 슬라이드 끼움되고 일측이 승강요소에 연결되어 연동되는 것에 의해 상승 이동시에는 하단부가 상기 노즐 내측에 위치되고 하강시에는 하면이 금형에 접촉되며, 상단부는 수지를 공급받도록 수지로에 연결되고 하단부는 공급받은 수지가 금형의 캐비티로 주입될 수 있게 상기 출입홀을 통과하여 출몰되는 유동제어팁이 형성된 승강핀을 포함하여 구성되는 것을 기술적 특징으로 하고 있다.

이러한 구성의 사출성형기용 핫런너 밸브장치는 승강핀이 선택적으로 하강하여 금형과 접촉을 이룸에 따라 온도차에 의한 수지의 공급을 단속할 수 있으나, 상기 승강핀과 금형의 접촉시 발생하는 반복적인 충격력에 의해 승강핀 또는 금형이 파손되는 문제점이 있을 뿐만 아니라 승강핀이 금형에 접촉한 상태에서 캐비티 내의 수지가 고화됨에 따라 성형품에 승강핀의 자국이 남는 단점이 있었다.

등록특허공보 제10-1163938호, 2쪽, 청구항 1, 도 2.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 금형과의 마찰 충격을 가하지 않는 상태에서 노즐의 게이트부 주변의 온도를 강제로 냉각 또는 가열시키는 것에 의해 수지의 공급을 단속할 수 있는 핫런너 밸브장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 유공압 실린더나 엑츄에이터 등의 구동원을 사용하지 않고도 수지의 공급 단속을 가능하게 하면서, 아울러 구조가 간소하여 경제적인 제작 및 유지관리의 편의성을 높일 수 있는 핫런너 밸브장치를 제공하는데 있다.

상기의 목적을 실현하기 위한 본 발명의 바람직한 일 실시례에 따른 핫런너 밸브장치는, 사출기로부터 수지를 공급받아 금형의 캐비티 안내하는 것으로 외면에 히터가 권선된 노즐을 구비한 핫런너 밸브장치에 있어서, 상기 노즐은 내부가 비어 있는 관 형상을 갖는 몸체부 및 이 몸체부의 일측에서 감소된 지름을 갖도록 구비되며 그 끝단이 캐비티에 연결되는 게이트를 형성한 게이트부를 포함하며, 상기 게이트부의 외면을 선택적으로 냉각시켜 그 내부의 용융 상태의 수지가 고화되는 것에 의해 게이트가 차폐되게 유도하는 것으로, 상기 게이트부의 외면에 냉매체를 공급하여 온도를 저감시키는 온도제어수단을 포함하여 구성되는 것을 그 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 한 특징으로서, 상기 노즐은 그 외면으로 내부에 수직하는 방향으로 설치공간이 관통 형성된 밸브바디내에 수용 설치되며, 상기 밸브바디는 외부로부터 냉매체가 공급되는 통로인 순환재킷이 상기 게이트부의 외면으로 연결되게 관통 형성되고, 상기 게이트부는 그 외면으로 속이 빈 관형상의 가이드부싱이 감싸는 형태로 조립되되, 상기 가이드부싱의 일부는 상기 게이트부와 열전달이 이루어지게 접촉 구비되는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 다른 특징으로서, 상기 가이드부싱은 상기 순환재킷을 통해 공급되는 냉매체가 체류될 수 있게 지름을 감소시켜 형성한 챔버를 구비하며, 상기 챔버로 공급된 냉매체가 누설되지 않도록 상기 밸브바디의 내면에 밀착 접촉되어 밀폐를 유지시키는 가스켓이 설치되는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 온도제어수단은, 사출기의 사출신호를 인가받아 제어신호를 출력하는 제어부과; 상기 제어부로부터 제어신호를 인가받도록 전기적으로 연결되는 것으로 냉매체를 공급하는 냉매공급기와; 상기 게이트부의 외면으로 냉매체가 유동되게 안내하는 통로인 순환재킷과; 상기 냉매공급기와 순환재킷 사이에 설치되어 상기 게이트부측으로 냉매체를 공급하거나 또는 공급된 냉매체를 수거하는 냉매펌프를 포함하여 구성되는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 온도제어수단은, 상기 제어부로부터 제어신호를 인가받는 것으로 고온의 스팀이나 고열의 공기로 이루어진 열매체를 공급하는 열매공급기와; 상기 열매공급기와 순환재킷 사이에 설치되어 상기 게이트부측으로 열매체를 공급하거나 또는 공급된 열매체를 수거하는 열매펌프를 포함하여 구성되는 것에 있다.

본 발명에 따른 핫런너 밸브장치는, 구동원을 전혀 사용하지 않고 노즐의 선단부측 온도를 급냉 또는 급가열하는 온도제어수단을 부가하는 간소한 구조를 통해 온도차에 의한 수지의 고화 및 용융을 유도함으로써 금형의 캐비티에 대한 수지의 공급을 단속할 수 있음에 따라 결과적으로 구조의 간소화에 따른 경제적인 제조와 공급이 가능한 유용한 효과가 기대된다.

특히, 종전의 밸브핀이나 승강핀을 필요로 하지 않음에 따라 수지의 유동 저항을 최소화할 수 있어 결과적으로 소형의 정밀한 부품이나 유동성이 불량한 성분이 함유된 수지에 대한 성형 조건을 양호하게 조성할 수 있을 뿐만 아니라 제품의 유지보수 및 취급 관리의 편의성을 높일 수 있을 뿐만 아니라 전체적인 부피 감소를 통해 금형에 대한 적용 및 설계의 자유도를 대폭적으로 높일 수 있으므로 산업상 대단히 유용한 효과를 제공한다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 사출성형기용 핫런너 밸브장치를 나타낸 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 핫런너 밸브장치의 구성을 설명하기위한 도면,
도 3 내지 도 5는 본 발명의 동작을 설명하기 위한 도면,
도 6 및 도 7은 본 발명의 변형 실시례를 설명하기 위한 도면.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 튜브 바디 성형장치용 성형축을 설명하면 다음과 같다. 먼저, 도면들 중 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 동일한 참조부호로 나타내고 있음을 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지의 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

도 2는 본 발명에 따른 핫런너 밸브장치의 구성을 설명하기 위한 개략도이다. 도면에는 외체를 형성하는 것으로 금형(m)과 접촉 구비되는 밸브바디(10)와, 이 밸브바디(10)의 내부에 제공되는 설치공간(11)에 설치되는 것으로 그 내부로는 수직하게 관통된 수지로(미부호)가 형성된 노즐(20)과, 이 노즐(20)을 통과하는 수지가 고화되지 않도록 노즐(20)의 외면에 권선되는 발열요소인 히터(25)와, 상기 노즐(20)의 선단부를 감싸도록 구비되는 가이드부싱(30)과, 이 가이드부싱(30)으로 냉매체 또는 열매체를 공급하는 온도제어수단(40)으로 구성된 핫런너 밸브장치가 도시되어 있다.

도 3은 사출기(미부호)로부터 공급되는 수지가 노즐(20)을 통해 금형(m)의 캐비티(c)로 주입되는 상태를 나타낸 것으로, 이때의 상기 노즐(20)은 그 내부를 통과하는 수지가 고화되지 않도록 온도제어수단(40)을 통해 별도의 열을 제공받거나 또는 별도의 열을 제공받지 않고 상기 노즐(20)의 외면에 권선된 히터(25)의 열을 공급받는 상태를 나타낸 것이다.

도 4는 노즐(20)을 경유한 수지가 금형(m)의 캐비티(c)내에 주입되는 상태를 나타낸 것이고, 도 5는 상기 금형(m)의 캐비티(c) 내에 수지가 완전히 충진된 상태에서 노즐(20)의 게이트부(23) 측의 온도를 급속 냉각시켜 상기 게이트부(23)의 내부에 위치한 수지가 고화 상태가 되도록 하여 게이트(g)를 차페시킨 상태를 나타낸 것이다.

이상의 도면을 참조하여 본 발명의 핫런너 밸브장치의 구성을 설명하기로 한다.

먼저, 본 발명의 핫런너 밸브장치는 크게 사출기(미도시)로부터 수지를 공급받아 금형(m)의 캐비티(c)의 내부로 수지를 주입하기 위한 노즐(20)과, 이 노즐(20)을 내부에 수용하는 밸브바디(10) 그리고 상기 밸브바디(10)의 외부에서 상기 노즐(20)의 게이트(g)가 형성된 선단부측의 온도를 급속 냉각시키거나 또는 급속 가열시키는 온도제어수단(40)으로 구성된다.

이러한 구성의 본 발명에서, 상기 사출기는 수지를 용융하여 이를 일정한 압력으로 토출하는 장비로서 공지의 기술에 의해 실시되는 것이므로 상세한 설명은 생략하며, 또한 상기 밸브바디(10)는 별도로 제작되어 금형에 장착되거나 또는 금형에 일체로 적용되어도 무방하다.

밸브바디(10)는 그 내부에 수직하는 방향으로 설치공간(11)이 형성되며, 이 설치공간(11)으로는 후술할 노즐(20)이 끼워 맞춤으로 조립된다.

이러한 밸브바디(10)는 외부로부터 냉매체 및 열매체가 공급되는 통로인 순환재킷(15)이 형성되며, 상기 순환재킷(15)은 후술할 노즐(20)의 게이트부(23)의 외측으로 냉매체나 열매체가 공급될 수 있게 관통 형성된다.

노즐(20)은 상·하면이 개방된 중공의 원기둥 형상을 갖는 관 형상의 몸체부(21)와, 도면을 기준으로 상기 몸체부(21)의 하측으로 감소된 지름으로 구비되는 게이트부(23)로 구성된다.

상기 몸체부(21)는 내부에 수지가 유동될 수 있도록 수직하게 관통된 원기둥 형상으로 구비되며, 그 외면으로는 내부의 수지가 고화되지 않도록 외부로부터 전원을 공급받아 발열을 하는 히터(25)가 감겨진다.

상기 게이트부(23)는 상기 몸체부(21)에 대해 감소된 지름으로 구비되는 것에 의해 최종적으로 수지가 토출되는 부분으로서, 그 끝단은 상기 금형(m)의 캐비티(c)로 수지를 공급하도록 취출구멍인 게이트(g)가 형성된다.

이러한 구성의 노즐(20)은 공지의 기술과 대동소이하며, 성형품의 형태나 크기에 따라 적절히 설계 변경될 수 있다.

가이드부싱(30)은 상기 노즐(20)의 선단부인 게이트부(23)를 감싸면서 빠르게 열을 전달하는 열전달 요소로서, 상기 노즐(20)의 게이트부(23)를 내부에 간극을 두고 수용할 수 있도록 대응되는 형상으로 구비되며, 상기 노즐(20)을 내부의 설치공간(11)에 수용 설치하는 밸브바디(10)의 설치공간(11)의 일측 내부에 끼움 구비된다.

이러한 가이드부싱(30)은 상기 게이트부(23)와의 열전도성을 양호하게 하기 위해 일부분이 노즐(20)의 일단과 접촉되게 구비되는 것이 바람직하며, 아울러 열전도성이 우수한 동계열의 합금 등의 소재가 사용되는 것을 제안한다.

또한, 본 발명에서의 가이드부싱(30)은 도면에 나타내 보인 바와 같이 순환재킷(15)을 통해 유입되는 냉매체나 열매체가 체류할 수 있도록 하기 위한 체류공간인 챔버(35)가 형성되며, 이러한 챔버(35)는 가이드부싱(30)의 일단 외면의 지름을 감소시키는 것에 의해 형성된다.

한편, 상기 챔버(35) 내로 유입된 냉매체 또는 열매체는 순환재킷(15)을 통해 외부로 강제 배기되어야 하므로 상기 챔버(35)내로 유입된 냉매체나 열매체가 노즐(20) 내에서 누설되는 것이 방지될 수 있게 상기 가이드부싱(30)의 외면에는 가스켓(33)이 구비된다.

즉, 상기 가스켓(33)은 순환재킷(15)을 통해 공급되는 냉매체 또는 열매체가 체류되는 챔버(35)를 기준으로 상측으로는 상가스켓(33a)이 설치되고, 하측으로는 하가스켓(33b)이 설치되며, 이들 상·하 가스켓(33a,33b)는 상기 밸브바디(10)에 제공되는 설치공간(11)의 일단 내면에 밀착 접촉되어 기밀을 유지한다. 한편, 상기 가스켓(33)은 내열 및 내화학성이 우수한 소재로 제공되는 것이 바람직하다.

온도제어수단(40)은 사출기(미도시)의 사출신호를 인가받아 제어신호를 출력하는 제어부(41)와, 상기 제어부(41)와 전기적으로 연결되어 제어신호를 인가받아 냉매체를 생성하여 공급하는 냉매공급기(43)와, 상기 밸브바디(10)에 형성된 순환재킷(15)과 냉매공급기(43) 사이에 설치되어 냉매체를 공급 또는 회수하는 냉매펌프(45)로 구성된다.

상기 제어부(41)는 사출신호를 인가받이 이를 기초로 상기 냉매공급기(43)의 동작 시점 및 동작시간을 제어하는 제어요소로, 공지의 마이컴이 사용될 수 있다.

본 발명에서의 제어부(41)는 사출기에서 수지를 토출하는 사출신호가 검출되면 노즐(20)을 경유하는 수지가 금형(m)의 캐비티(c) 내로 안정적으로 주입될 수 있도록 냉매공급기(43)를 오프시키고, 금형(m)의 캐비티(c)에 수지가 완전히 충진된 상태 즉, 사출신호가 정지되면 상기 노즐(20)의 게이트부(23)의 게이트(g)가 차폐되도록 냉매공급기(43)를 동작시킨다.

여기서 상기 냉매공급기(43)가 작동을 시작하면 상기 가이드부싱(30)의 챔버(35)로 공급되게 함으로써 결과적으로 상기 게이트부(23)의 온도가 낮아지도록 하는 것에 의해 상기 게이트부(23) 내부의 수지가 고화되는 현상을 이용하여 수지의 유출을 차단하게 된다.

이어서, 상기 금형(m)의 캐비티(c)에 주입된 수지에 의해 형성된 성형품을 취출한 뒤 다음 성형을 위한 준비가 완료되면, 상기 제어부(41)는 냉매공급기(43)의 작동을 멈춘다.

그러면 상기 노즐(20)의 외면에 감겨진 히터(25)의 열이 상기 노즐(20)의 게이트부(23)에 전달되어 결과적으로 상기 게이트부(23) 내의 고화된 수지가 용융 상태를 이룸에 따라 사출기로부터 수지가 공급되면 게이트(g)를 통한 수지의 토출이 실시된다.

한편, 상기 온도제어수단(40)에서 상기 냉매체는 물, 냉매 가스, 저온의 공기 등 액체나 기체로 된 공지의 냉매가 사용될 수 있으며, 상기 냉매공급기(43)는 상기 가이드부싱(30)의 온도를 낮출 수 있는 특징을 갖는다면 열교환기 등과 같은 공지의 기기가 사용되어도 무방하며, 이외에도 도 7에 나타내 보인 바와 같이 열전소자(44)가 사용되는 것도 가능할 것이다.

도 6은 본 발명에 따른 핫런너 밸브장치의 변형 실시례를 설명하기 위한 도면으로서, 본 실시례에서의 핫런너 밸브장치는 상기 온도제어수단(40)을 구성하는 요소로 열매공급기(47)가 부가 설치함으로서, 상기 냉매체에 의해 상기 게이트부(23)의 내부에 고화된 수지를 단시간내에 용융시켜 사출 대기시간을 단축시킬 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

즉, 본 실시례는 상기 노즐(20)을 구성하는 게이트부(23)의 내부에서 고화된 수지를 단시 간내에 용융 상태로 전환시킴으로서 공정에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있도록 열매공급기(47)와 열매펌프(49)를 추가 구성한 것을 그 기술적 특징으로 한다.

상기 열매공급기(47)는 상기 냉매공급기(43)와 마찬가지로 상기 제어부(41)로부터 제어신호를 인가받을 수 있도록 전기적으로 연결되는 구성이며, 열매체로는 고온의 스팀이나 고열의 공기를 사용할 수 있으며, 이외에도 상기 가이드부싱(30)의 챔버(35)에 근접하는 위치에 히터선을 설치하는 것도 가능하다.

상기 열매펌프(49)는 상기 열매공급기(47)와 순환재킷(15) 사이에 설치되어 상기 가이드부싱(30)의 챔버(35)측으로 열매체를 공급하거나 또는 챔버(35)로 공급된 열매체를 회수하는 역할을 한다.

이와 같은 구성에서의 본 실시례에서의 온도제어수단(40)은, 사출기로부터 수지를 공급받아 금형(m)의 캐비티(c) 내로 수지 주입이 완료되면, 상기 제어부(41)는 주입이 완료되는 시점 또는 그보다 이른 시점에서 상기 냉매공급기(43)에 제어신호를 인가한다.

그러면, 상기 냉매공급기(43)에서 생성된 냉매체는 냉매펌프(45)에 의해 상기 순환재킷(15)을 통해 가이드부싱(30)의 챔버(35)측으로 공급되고, 이렇게 공급된 냉매체는 가이드부싱(30) 및 그 내부에 위치한 상기 노즐(20)의 게이트부(23)의 온도를 낮추어 결과적으로 상기 게이트부(23)의 내부에 위치한 수지가 고화되게 함으로써 노즐(20)의 게이트(g)를 차단시킨다.

이어서, 상기 금형(m)의 캐비티(c)에 주입된 수지가 성형되어 이를 외부로 취출한 뒤, 그 다음 성형을 위한 준비가 완료되면, 상기 제어부(41)는 냉매공급기(43)의 작동을 멈추고 공급된 냉매체를 회수 또는 배기시킴과 동시에 상기 열매공급기(47)를 작동시킨다.

그러면, 상기 열매공급기(47)와 연결된 열매펌프(49)는 고온의 열을 상기 가이드부싱(30)을 통해 게이트부(23)에 전달하게 되므로, 상기 게이트부(23)의 내부에서 고화된 수지가 단 시간내에 용융 상태로 전환을 이룰 수 있어 결과적으로 게이트(g)를 통해 수지가 토출될 수 있도록 한다.

한편, 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 적용 부위를 변경하여 사용하는 것이 가능하고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형을 할 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다. 따라서, 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

10 : 밸브바디 11 : 설치공간
15 : 순환재킷 20 : 노즐
21 : 몸체부 23 : 게이트부
30 : 가이드부싱 31 : 열전도부
33 : 가스켓 35 : 챔버
40 : 온도제어수단 41 : 제어부
43 : 냉매공급기 44 : 열전소자
45 : 냉매펌프 47 : 열매공급기
49 ; 열매펌프 c : 캐비티
g : 게이트 m : 금형

Claims (5)

1. 사출기로부터 수지를 공급받아 금형의 캐비티(c) 안내하는 것으로 외면에 히터(25)가 권선된 노즐(20)을 구비한 핫런너 밸브장치에 있어서,
   상기 노즐(20)은 내부가 비어 있는 관 형상을 갖는 몸체부(21) 및 이 몸체부(21)의 일측에서 감소된 지름을 갖도록 구비되며 그 끝단이 캐비티(c)에 연결되는 게이트(g)를 형성한 게이트부(23)를 포함하며,
   상기 게이트부(23)의 외면을 선택적으로 냉각시켜 그 내부의 용융 상태의 수지가 고화되는 것에 의해 게이트(g)가 차폐되게 유도하는 것으로, 상기 게이트부(23)의 외면에 냉매체를 공급하여 온도를 저감시키는 온도제어수단(40);
   을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 핫런너 밸브장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 노즐(20)은 그 외면으로 내부에 수직하는 방향으로 설치공간(11)이 관통 형성된 밸브바디(10)내에 수용 설치되며, 상기 밸브바디(10)는 외부로부터 냉매체가 공급되는 통로인 순환재킷(15)이 상기 게이트부(23)의 외면으로 연결되게 관통 형성되고,
   상기 게이트부(23)는 그 외면으로 속이 빈 관형상의 가이드부싱(30)이 감싸는 형태로 조립되되, 상기 가이드부싱(30)의 일부는 상기 게이트부(23)와 열전달이 이루어지게 접촉 구비되는 것을 특징으로 하는 핫런너 밸브장치.
   
3. 제 1항에 있어서, 상기 온도제어수단(40)은,
   사출기의 사출신호를 인가받아 제어신호를 출력하는 제어부(41)과;
   상기 제어부(41)로부터 제어신호를 인가받도록 전기적으로 연결되는 것으로 냉매체를 공급하는 냉매공급기(43)와;
   상기 게이트부(23)의 외면으로 냉매체가 유동되게 안내하는 통로인 순환재킷(15)과;
   상기 냉매공급기(43)와 순환재킷(15) 사이에 설치되어 상기 게이트부(23)측으로 냉매체를 공급하거나 또는 공급된 냉매체를 수거하는 냉매펌프(45);
   를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 핫런너 밸브장치.
   
4. 제 2항에 있어서, 상기 가이드부싱(30)은,
   상기 순환재킷(15)을 통해 공급되는 냉매체가 체류될 수 있게 지름을 감소시켜 형성한 챔버(35)를 구비하며, 상기 챔버(35)로 공급된 냉매체가 누설되지 않도록 상기 밸브바디(10)의 내면에 밀착 접촉되어 밀폐를 유지시키는 가스켓(33)이 설치되는 것을 특징으로 하는 핫런너 밸브장치.
   
5. 제 3항에 있어서, 상기 온도제어수단(40)은,
   상기 제어부(41)로부터 제어신호를 인가받는 것으로 고온의 스팀이나 고열의 공기로 이루어진 열매체를 공급하는 열매공급기(47)와;
   상기 열매공급기(47)와 순환재킷(15) 사이에 설치되어 상기 게이트부(23)측으로 열매체를 공급하거나 또는 공급된 열매체를 수거하는 열매펌프(49);
   를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 핫런너 밸브장치.

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