KR20140069891A - 금형 가스 빼기 시스템 및 방법 - Google Patents

금형 가스 빼기 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 금형 가스 빼기 시스템에 관한 것으로, 금형에 설치되는 가스벤트, 상기 가스벤트의 가스 배출을 조절하는 가스 배출수단 및 사출기의 스크류 전진 거리에 따라 상기 가스 배출수단의 가스 배출량을 조절하는 제어부를 포함함으로써, 사출량에 비례하게 금형 내부 가스를 배출함으로써 금형 내부의 압력 변화를 최소화하면서 가스를 배출하며 제품을 성형할 수 있고, 제품의 외형 불량을 방지할 수 있는 것이다.

Description

금형 가스 빼기 시스템 및 방법 {GAS VENTING SYSTEM AND METHOD FOR MOLD}
본 발명은 금형 가스 빼기 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 금형 내부에 발생하는 가스를 사출량에 비례하게 배출하여 성형품의 품질을 개선할 수 있는 금형 가스 빼기 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 사출성형기의 작동은 두 부분으로 나누어진 금형을 장착한 형반이 두 개가 있으며, 한쪽은 고정이며 다른 한 부분이 열리고 닫힌다. 즉 금형을 닫고 여는 것을 형개폐라 한다. 닫혀진 금형 내로 용융된 플라스틱 원재료를 사출기 실린더와 스크류를 통하여 투입하는 것을 사출이라하며, 사출성형기 실린더 내에서 스크류가 회전하면서 플라스틱 원재료를 전단력인 마찰과 열로 녹이면서 다음 사출을 위한 원하는 양의 녹은 원재료를 준비하는 것을 계량이라 한다.
사출된 원재료는 금형 내로 투입되어서 일정의 모양을 가지는 사출제품이 성형되며, 소정의 냉각 시간을 소모한 후에 형개되고 이후에 금형 내에 있는 제품을 떼어내는 작업을 에젝팅이라 한다. 즉 사출성형기의 일반적 동작 순서는 형폐, 사출, 계량, 형개, 에젝팅의 순서로 반복하면서 제품을 생산한다.
이러한 사출성형 공정은 먼저, 플라스틱에 안료, 안정제, 가소제 및 충전제 등을 첨가하여 만들어지는 컴파운드를 호퍼에 주입하고, 금형으로의 투입구 앞에 위치하는 가열실에서 전열 또는 고압 등으로 가열하여 사출성형 하고자 하는 재료인 스티렌수지나 폴리염화비닐이, 폴리프로필렌 등을 용융상태로 만든다.
이후, 용융된 수지를 사출성형기 실린더 스크류 및 노즐을 통해서 금형 속으로 사출하고, 금형의 구석까지 용융수지가 흘러들어가 응고되면, 금형은 두 부분으로 분리되어, 금형 속에서 굳은 사출성형물을 밖으로 꺼내는 것을 반복하여 생산한다.
사출성형(射出成形)을 통하여, 대량생산을 할 수 있는 사출성형기계가 사용되고 있으나 사출제품을 성형할 경우에 용융된 재료에서 발생되는 가스로 인해 사출성형제품에 탄자국, 웰드라인 또는 기포 등이 생겨 제품의 외관 불량과 후가공인 도장, 도금, 코팅, 증착에도 많은 불량품을 유발시키는 문제점이 있다. 원재료 내의 수분과 첨가제 등이 가스의 주원인이라서 수분을 제거하기 위한 각종 건조기들을 사용하고 있으며, 건조기로는 첨가제에 의해 발생되는 가스 제거는 불가능하고 또 100%의 수분을 제거하기는 어려운 상황이라서 성형품에 가스의 형태로 묻어있어서 불량품을 유발시킨다.
대부분의 불필요한 가스는 원재료를 녹이는 계량과정과 계량과정 이후 용융된 상태에서 사출성형기의 실린더 및 금형 내의 하트런러 등에서 지속적으로 열이 가해지면서 발생이 된다.
이러한 사출성형 장치는 한국공개특허 공개번호 제10-2011-0026865호 및 일본공개특허 공개번호 제JP1999-0254117호에 개시되어 있다.
도 1은 종래의 금형 가스 빼기 시스템을 설명하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 금형 가스 빼기 시스템(100)은 금형(110)에 연결되어 금형 내부의 가스가 배출되는 경로를 제공하는 가스벤트(120), 금형(110) 내부에 설치된 압력센서(111)에 연결되어 금형(110) 내부 압력이 일정 압력이 되면 사출기(130)의 스크류를 작동하여 사출 성형을 실시하도록 하는 제어부(140)를 포함한다.
제어부(140)는 금형 내부의 압력센서(111) 값을 수신하여 세팅된 압력이 될 때까지 금형에 가스를 주입하고, 주입이 완료되면 사출허가 신호를 사출기(130)로 전송한다. 사출허가신호를 받은 사출기(130)는 금형(110)에 발포수지를 사출한다. 발포수지가 사출되면 금형(110) 내부의 압력이 급격히 상승하게 되고, 압력센서(111)에서 상한치 이상의 압력값이 측정되면 제어부(140)에서 가스벤트(120)와 진공탱크(150)로 가스 배출 신호를 전송하여 금형(110) 내부의 가스를 배출한다.
이러한 가스 배출 과정에서 압력센서(111)에서 금형(110) 내부로 수지가 유입되면서 압력이 변하고, 상한치 이상의 압력이 검출되어 제어부(140)에서 가스벤트(120)를 작동하기까지 소정의 지연 시간이 발생하여 가스 배출이 원활하기 이루어지지 못하는 문제점이 발생할 수 있다. 또한, 가스 배출이 원활하지 못한 경우는 사출 제품에 가스 터짐 마크, 탄자국, 웰드라인 또는 기포 등과 같은 외형 불량을 형성하는 문제점이 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 금형 내부의 압력 변화를 최소화하면서 가스를 배출하고, 제품을 성형할 수 있는 금형 가스 빼기 시스템을 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 사출량에 따라 가스 배출량을 조절하여 지연 시간 없이 가스 배출을 할 수 있고, 이로 인해 제품의 외형 불량을 방지할 수 있는 금형 가스 빼기 시스템을 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 금형에 설치되는 가스벤트, 상기 가스벤트의 가스 배출을 조절하는 가스 배출수단 및 사출기의 스크류 전진 거리에 따라 상기 가스 배출수단의 가스 배출량을 조절하는 제어부를 포함한다.
또한, 상기 가스 배출수단은 상기 제어부에서 인가하는 전압을 통해 작동하는 전자식 유량제어밸브로 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제어부는 상기 스크류의 전진 거리에 따라 상기 가스 배출수단에 전압을 인가하여 작동하게 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제어부는 상기 금형으로 가스를 주입하고, 상기 금형 내부의 압력이 특정 압력이 되면 상기 스크류를 전진시키는 것이 바람직하다.
또한, 상기 금형은 내부 압력을 측정하여 상기 제어부로 전송하는 압력센서를 더 포함하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 다른 실시예로서, 금형 내부에 가스를 일정 압력까지 주입하는 가스 주입 단계; 상기 가스 주입 단계에서 금형 내부의 압력이 일정 압력에 도달하면 사출기의 스크류를 작동하는 사출 단계; 및 상기 사출 단계에서 스크류의 전진 거리에 따라 가스 배출수단에 전압을 인가하여 가스 배출량을 조절하는 가스 배출 단계를 포함하는 금형 가스 빼기 시스템의 가스 빼기 방법이 제공된다.
이때, 상기 가스 배출 단계에서 금형 내부의 압력 변화가 최소화 되도록, 사출량에 비례하여 가스가 배출된다.
본 발명에 의하면, 가스 벤트에 유량 비례 제어밸브를 구비하여 금형 내부의 압력 변화를 최소화하면서 가스를 배출하고, 제품을 성형할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 사출기 스크류의 전진 거리에 따라 유량 비례 제어밸브에 전압을 인가함으로 사출량에 따라 가스 배출량을 조절하여 지연 시간 없이 가스 배출을 할 수 있게 하고, 이로 인해 제품의 외형 불량을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 금형 가스 빼기 시스템을 설명하는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 금형 가스 빼기 시스템을 설명하는 도면.
도 3은 도 2의 금형 가스 빼기 시스템의 가스 빼기 방법 순서도.
본 발명의 실시를 위한 구체적인 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 금형 가스 빼기 시스템을 설명하는 도면이다.
도 2를 참조하면, 금형 가스 빼기 시스템(200)은 금형(210)에 설치되는 가스벤트(220), 가스벤트(220)에 연결되는 가스 배출수단(230) 및 사출기(240)의 스크류 전진 거리에 따라 상기 가스 배출수단(230)의 가스 배출량을 조절하는 제어부(250)를 포함한다. 금형 가스 빼기 시스템(200)은 제품의 사출 성형이 시작됨과 동시에 금형(210) 내부로부터 가스를 배출하게 한다.
금형(210)은 내부에 압력센서(211)를 포함하고, 금형(210) 내부의 압력을 제어부(250)로 전송한다. 금형(210)은 형폐 후 제어부(250)에 의해 가스가 충진되고, 일정 압력에 도달하면 사출 성형이 시작된다.
가스벤트(220)는 금형(210)의 일측에 연결되고, 금형(210) 내부의 가스가 배출되는 경로를 제공한다. 가스벤트(220)는 금형(210) 내부에 형성될 수 있고, 금형(210) 외측에서 연결될 수도 있다. 가스벤트(220)는 금형(210) 내부에 형성되는 캐비티에 연결되어 캐비티 내부에 충진 또는 생성되는 가스를 외부로 배출하게 한다.
가스 배출수단(230)은 가스벤트(220)에 연결되어 금형(210) 내부에서 빠져나오는 가스를 외부로 배출되는 것을 조절한다. 가스 배출수단(230)은 일단이 가스벤트(220)에 연결되고, 다른 일단은 진공펌프(260)에 연결된다. 가스 배출수단(230)은 전자식 유량제어밸브로 구성될 수 있고, 제어부(250)에서 인가하는 전압을 통해 작동한다.
제어부(250)는 사출기(240)의 스크류 전진 거리에 따라 가스 배출수단(230)의 가스 배출량을 조절한다. 제어부(250)는 금형(210) 내부에 일정 압력을 형성하기 위해 가스를 주입한다. 제어부(250)는 금형(210)에 설치된 압력센서(211)를 통해 측정되는 금형(210) 내부의 압력을 수신하고, 금형(210) 내부 압력이 일정 압력에 도달하면 사출기(240)를 작동시킨다. 제어부(250)는 사출기(240)의 스크류 전진 거리에 따라 가스 배출수단(230)에 선택적으로 전압을 인가한다.
제어부(250)에서 인가하는 전압에 따라 가스 배출수단(230)의 유량제어밸브의 열림 또는 닫힘이 조절되어 가스벤트(220)로부터 외부로 배출되는 가스량을 조절하게 된다. 즉, 사출기(240)의 스크류 전진 거리에 따라 가스 배출수단(230)에서 가스 배출량을 조절할 수 있다.
여기에서 사출기(240)의 스크류 전진 거리는 금형(210)내로 유입되는 수지의 양에 비례하고, 금형(210)내로 유입되는 수지의 양에 따라 가스 배출수단(230)에 인가되는 전압값이 결정된다. 따라서, 가스 배출수단(230)은 금형(210)내로 유입되는 수지의 양에 따라 가스를 배출하게 된다.
도 3은 도 2의 금형 가스 빼기 시스템의 가스 빼기 방법 순서도이다.
도 3을 참조하면, 금형 가스 빼기 시스템은 사출되는 수지의 양에 따라 아래와 같이 제어될 수 있다.
먼저, 금형 내부에 가스를 주입하고(S110), 금형 내부 압력이 일정 압력에 도달하는지 확인한다(S120).
이때, 금형 내부 압력이 일정 압력에 도달하면 제품 사출을 시작하고(S130), 금형 내부로 유입되는 수지의 양에 따라 금형 내부의 가스를 외부로 배출한다(S140).
이와 같은 가스 빼기 방법을 상세히 살펴보면 아래와 같다.
가스 주입 단계:
금형 내부에 형성되는 캐비티에 제품 사출에 적정한 압력을 형성하도록 외부로부터 내부로 가스를 주입한다.
사출 단계:
가스 주입 단계에서 금형 내부의 압력이 일정 압력에 도달하는지 판단한다. 이때, 금형 내부의 압력은 금형 내측에 설치되는 압력센서로 감지함으로써 판단될 수 있다. 판단결과 금형 내부가 일정 압력에 도달한 경우 사출기의 스크류를 작동하여 제품 사출을 시작한다.
가스 배출 단계:
사출 단계에서 사출 시작하면 가스 배출이 시작되고, 스크류의 전진 거리에 따라 가스 배출수단에 전압을 인가하여 가스 배출량을 조절한다. 가스 배출은 스크류의 전진 거리에 따라 금형 내부로 유입되는 사출량이 정해지고, 따라서 사출량에 따라 가스 배출수단에 인가되는 전압의 크기가 정해진다. 즉, 사출량에 비례하여 가스 배출량이 조절된다. 이러한 가스 배출은 금형 내부의 압력 변화가 최소화 되도록 하고, 제품 성형 시 가스가 원활하게 배출되지 못해 발생하는 외관 불량을 방지 할 수 있다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 금형 가스 빼기 시스템(200)의 작용을 간략하게 설명하기로 한다.
금형 가스 빼기 시스템(200)은 금형(210)에 설치되는 가스벤트(220)와 가스벤트(220)에 연결되는 가스 배출수단(230)에 의해 가스 배출량을 조절하면서 가스 빼기를 하는 시스템이다. 금형 가스 빼기 시스템(200)은 사출 시작 전에 금형(210) 내부에 일정 압력을 가스를 주입하고, 금형(210) 내부 압력이 일정 압력에 도달하면 사출기(240)를 작동하여 제품 사출을 시작한다.
제품 사출 시, 사출기(240)의 스크류 전진 거리에 따라 금형(210) 내부로 유입되는 사출량이 정해지고, 이러한 사출량에 비례하여 가스 배출수단(230)에 전압이 인가되어 사출량에 따라 가스 배출이 이뤄지게 된다. 가스 배출수단(230)은 전압에 따라 유로를 조절하는 전자식 유량제어밸브로 구성되어 사출량에 따라 인가되는 전압에 의해 배출되는 가스의 유량을 조절한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
200 : 금형 가스 빼기 시스템 210 : 금형
211 : 압력센서 220 : 가스벤트
230 : 가스 배출수단 240 : 사출기
250 : 제어부 260 : 진공펌프

Claims (7)

  1. 금형에 설치되는 가스벤트;
    상기 가스벤트의 가스 배출을 조절하는 가스 배출수단; 및
    사출기의 스크류 전진 거리에 따라 상기 가스 배출수단의 가스 배출량을 조절하는 제어부;
    를 포함하는 금형 가스 빼기 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가스 배출수단은
    상기 제어부에서 인가하는 전압을 통해 작동하는 전자식 유량제어밸브로 구성되는 것을 특징으로 하는 금형 가스 빼기 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 스크류의 전진 거리에 따라 상기 가스 배출수단에 전압을 인가하여 작동하게 하는 것을 특징으로 하는 금형 가스 빼기 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 금형으로 가스를 주입하고, 상기 금형 내부의 압력이 특정 압력이 되면 상기 스크류를 전진시키는 것을 특징으로 하는 금형 가스 빼기 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 금형은
    내부 압력을 측정하여 상기 제어부로 전송하는 압력센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금형 가스 빼기 시스템.
  6. 제1항에 기재된 금형 가스 빼기 시스템의 가스 빼기 방법에 있어서,
    금형 내부에 가스를 일정 압력까지 주입하는 가스 주입 단계;
    상기 가스 주입 단계에서 금형 내부의 압력이 일정 압력에 도달하면 사출기의 스크류를 작동하는 사출 단계; 및
    상기 사출 단계에서 스크류의 전진 거리에 따라 가스 배출수단에 전압을 인가하여 가스 배출량을 조절하는 가스 배출 단계;
    를 포함하는 금형 가스 빼기 시스템의 가스 빼기 방법이 제공된다.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 가스 배출 단계에서 금형 내부의 압력 변화가 최소화 되도록, 사출량에 비례하여 가스가 배출되는 것을 특징으로 하는 금형 가스 빼기 시스템의 가스 빼기 방법.
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