KR20150106679A - 금형장치 - Google Patents

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KR20150106679A
KR20150106679A KR1020140029061A KR20140029061A KR20150106679A KR 20150106679 A KR20150106679 A KR 20150106679A KR 1020140029061 A KR1020140029061 A KR 1020140029061A KR 20140029061 A KR20140029061 A KR 20140029061A KR 20150106679 A KR20150106679 A KR 20150106679A
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김주호
김기혁
김준필
신기탁
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 가열 효율 또는 냉각 효율을 향상시킴으로써 사출 성형에 필요한 시간을 단축시킬 수 있다. 또한 유로부에 구비된 지지구조에 의해 사출물의 변형을 방지하여 제품의 불량률을 낮출 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 금형장치는, 캐비티 및 유체가 흐르는 유로부가 형성된 금형을 포함하고, 상기 유로부에는 복수의 지지부재가 위치되어 상기 유로부를 형성하는 금형의 내측벽을 지지한다.

Description

금형장치{Mold apparatus}
본 발명은 사출품을 형성하기 위한 금형장치에 관한 것이다.
일반적으로 사출 성형은 열경화성 수지 또는 열가소성 수지 등과 같은 재질을 다양한 형태의 성형품으로 완성하는 가공 구조의 하나이다. 사출 성형에 사용되는 금형 기술의 발달에 따라 사출 성형을 이용하여 플라스틱 완구, 장식품, 화장품 케이스 등과 같은 간단한 부품에서부터 광학기기, 반사경, 자동차 부품 등과 같은 기계 장치 또는 첨단 장비의 부품 등을 제조할 수 있다.
사출 성형에 이용되는 금형장치는, 상부 금형과 하부 금형을 포함한다. 상부 금형과 하부 금형 사이에 제품의 형상이 형성되는 캐비티가 형성될 수 있다. 상부 금형에는 주입 노즐이 구비되고, 하부 금형에는 냉각장치가 구비된다. 주입 노즐을 통해 캐비티 내로 수지가 주입되고 압입된 후, 하부 금형에 구비된 냉각장치에 의해 캐비티 내의 수지가 고화됨으로써 원하는 형상의 제품이 사출 성형될 수 있다.
사출 성형으로 생산되는 제품의 품질은 냉각장치의 구성에 따라 결정될 수 있다. 냉각장치에 구비되는 냉각관의 길이가 길거나 냉각수의 유입, 유출이 병렬연결되어 있는 경우 냉각 효율의 편차가 크게 발생할 수 있다. 사출 성형을 위한 사출 시간 중 냉각 시간이 큰 비율을 차지하므로, 사출품 생산 속도의 증가를 위해 효율적인 냉각장치를 구비하는 것은 필수적이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 사출 성형시 금형을 신속하게 가열 또는 냉각시킬 수 있고, 사출압에 의한 사출물의 변형을 방지할 수 있는 유로부를 포함하는 금형장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 금형장치는, 캐비티 및 유체가 흐르는 유로부가 형성된 금형을 포함하고, 상기 유로부에는 복수의 지지부재가 위치되어 상기 유로부를 형성하는 금형의 내측벽을 지지한다.
상기 유로부는 상기 캐비티에 대응되는 면적을 갖고 단일하게 구비된다.
상기 복수의 지지부재는 상기 유로부 전체를 채우도록 배치된다.
상기 지지부재는 볼의 형상을 갖도록 구비된다.
상기 지지부재는 원기둥의 형상을 갖는다.
상기 원기둥의 상부면 또는 하부면에는 유체가 흐를 수 있는 유로홈이 형성된다.
상기 지지부재는 금형을 이루는 소재와 동일한 소재로 제조된다.
상기 금형에는 용융된 사출 재료가 주입되는 주입노즐이 더 구비된다.
상기 주입노즐에 대응되는 위치에는 원기둥 형상의 지지부재가 배치된다.
상기 금형은 상기 캐비티가 형성되는 캐비티 플레이트 및 상기 캐비티 플레이트의 일측에 결합되고 상기 유로부가 형성되는 코어 플레이트를 포함한다.
상기 유로부에는 냉각수가 흘러 상기 캐비티에서 사출성형되는 사출품을 균일하게 냉각시킨다.
본 발명의 일 실시예에 따른 금형장치는, 일측에 캐비티가 형성되는 캐비티 플레이트; 및 상기 캐비티 플레이트의 타측에 결합되고, 상기 캐비티 플레이트와의 사이에 단일한 유로부가 형성된 코어 플레이트;를 포함하고, 상기 유로부에는 복수의 지지부재가 위치된다.
상기 지지부재는 금속 소재로 제조된 볼의 형상을 갖도록 구비된다.
상기 지지부재는, 상기 유로부 내에 복수의 열과 복수의 행을 갖도록 배치될 수 있다.
상기 캐비티에는 주입 노즐을 통해 사출 재료가 주입되고, 상기 유로부에는 상기 주입노즐에 대응되는 위치에 상기 유로부를 형성하는 상기 캐비티 플레이트의 일측 및 상기 코어 플레이트의 일측과 각각 면접촉되도록 형성된 지지부재가 위치된다.
상기 캐비티 플레이트와 면접촉되는 상기 지지부재의 일면 또는 상기 코어 플레이트와 면접촉되는 상기 지지부재의 타면에는 유로홈이 형성된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 가열 효율 또는 냉각 효율을 향상시킴으로써 사출 성형에 필요한 시간을 단축시킬 수 있다. 또한 유로부에 구비된 지지구조에 의해 사출물의 변형을 방지하여 제품의 불량률을 낮출 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 금형장치를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2금형을 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2금형의 일부를 도시한 도면이다.
도 4는 도 3의 A를 도시한 도면이다.
도 5는 도 2의 T를 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 금형장치에 관하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 금형장치를 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 금형장치는 제1금형(10) 및 제2금형(20)을 포함한다. 제2금형(20)은 제1금형(10)의 상부에 위치될 수 있다. 제금형(10)을 하부금형이라 하고, 제2금형(20)을 상부금형이라고도 할 수 있다. 제1금형(10)과 제2금형(20)이 결합되면, 사출품이 사출 성형되는 공간인 캐비티(210)가 마련될 수 있다. 제1금형(10) 또는 제2금형(20) 중 어느 하나는 이동가능하게 구비되어, 제1금형(10)과 제2금형(20)이 상호 결합되거나 분리될 수 있게 구비된다.
제1금형(10)에는 사출 재료인 수지가 용융된 상태로 주입되는 주입노즐(100)이 구비될 수 있다. 제1금형(10)에는 캐비티(210) 내에서 사출 성형된 사출물을 제1금형(10)으로부터 분리하는 분리부재(미도시)가 더 구비될 수 있다.
제2금형(20)은 캐비티 플레이트(21) 및 코어 플레이트(22)를 포함할 수 있다. 캐비티 플레이트(21)는 제1금형(10)의 일면과 대향되도록 구비될 수 있다. 코어 플레이트(22)은 캐비티 플레이트(21)의 상부에 위치될 수 있다. 캐비티 플레이트(21)의 일면은 제1금형(10)과의 사이에 캐비티(210)가 형성되도록 사출품의 외형에 대응되는 형상으로 구비될 수 있다. 캐비티 플레이트(21)에는 가열을 위한 히터(미도시)가 구비될 수도 있다. 히터에 의해 열이 신속하게 전달되어 제2금형(20)의 가열 시간을 단축시킬 수 있다.
코어 플레이트(22)에는 사출품의 냉각을 위한 유로부(220)가 마련될 수 있다. 유로부(220)에는 온수 또는 냉수가 주입되어 흐를 수 있다. 캐비티(210)에 수지를 주입하는 단계에는 유로부(220)에 온수가 흐르도록 하여 제2금형(20)이 신속하게 가열될 수 있도록 한다. 냉각 단계에는 유로부(220)에 냉수가 흐르도록 하여 제2금형(20)을 신속하게 냉각할 수 있다. 유로부(220)를 흐르는 온수 또는 냉수를 통칭하여 유체라 할 수 있다.
상기와 같은 금형장치(1)에 의해 사출 성형을 하기 위해, 제어부는 유로부(220)에 온수가 흐르도록 하여 제2금형(20)을 예열시킨다. 제2금형(20)이 예열되면, 주입노즐(100)을 통해 캐비티(210) 내로 용융된 수지를 주입한다. 캐비티(210) 내에 용융된 수지가 주입되면, 제1금형(10) 또는 제2금형(20)에 고압의 압력을 가한다. 제1금형(10) 또는 제2금형(20)에 압력이 가해진 상태에서, 제어부는 유로부(220)에 냉수가 흐르도록 한다. 냉수에 의해 캐비티(210) 내의 사출물이 충분히 냉각되면 제1금형(10)과 제2금형(20)을 분리시킨다. 사출 성형된 사출물은 분리부재에 의해 금형장치로부터 분리될 수 있다. 분리부재에 의해 금형장치로부터 분리된 사출물은 냉각 단계를 더 거쳐 비로소 사출 성형이 완료될 수 있다.
이하, 유로부(220)의 구조에 관하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2금형을 도시한 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2금형의 일부를 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제2금형(20)의 코어 플레이트(22)에는 온수 또는 냉수가 선택적으로 흐를 수 있는 유로부(220)가 구비될 수 있다. 유로부(220)는 코어 플레이트(22)의 일면에 넓은 면적에 걸쳐 구비될 수 있다. 구체적으로, 유로부(220)는 후술할 복수의 지지부재(230,231)가 복수의 열과 복수의 행을 갖고 배치될 수 있도록 구비될 수 있다. 일례로 유로부(220)는 캐비티(210)에 대응되는 면적을 갖도록 구비될 수 있다.
유로부(220)가 좁은 단면적을 가진 복수의 튜브의 형태로 구비되지 않고, 넓은 면적을 갖는 하나의 공간으로 구비됨으로써 유로부(220)를 흐르는 온수 또는 냉수에 의해 제2금형(20)이 신속하게 가열 또는 냉각될 수 있어 사출 성형 시간을 줄일 수 있다. 또한 넓은 면적을 가진 유로부(220)를 흐르는 온수 또는 냉수에 의해 균일한 가열 또는 냉각에 의해 금형장치 내에서 사출성형되는 사출품의 품질을 균일하게 유지할 수 있다.
유로부(220)에는 복수의 지지부재(230,231)가 수용될 수 있다. 지지부재(230,231)는 볼(ball)의 형상을 갖는 제1지지부재(230) 및 원기둥의 형상을 갖는 제2지지부재(231)를 포함한다. 제2지지부재(231)의 형상은 상기 기재에 한정되지 않고, 유로부(220)를 형성하는 코어 플레이트(22)의 일측 및 캐비티 플레이트(21)의 일측과 면접촉하여 지지할 수 있는 구조이면 어떤 형상이든 가능하다. 다른 예로서, 제2지지부재(231)는 육면체 형상으로 구비될 수 있다.
지지부재(230,231)는 강도가 높고 열전도율이 좋은 금속 소재로 구비될 수 있다. 일례로 지지부재(230,231)는 금형장치의 소재와 동일한 소재로 구비될 수 있다. 유로부(220)에 배치되는 복수의 제1지지부재(230)는 동일한 크기로 구비될 수 있다.
한편, 유로부(220)에 배치되는 복수의 제2지지부재(231)는 동일한 높이를 갖도록 구비될 수 있다. 이로써 유로부(220)에 배치되는 지지부재(230, 231)가 유로부(220)를 형성하는 내측면, 즉, 캐비티 플레이트(21)의 일면 및 코어 플레이트(22)의 일면을 균일한 압력으로 지지할 수 있다.
본 발명의 경우, 유로부(220)가 코어 플레이트(22)의 일면에 넓은 면적에 걸쳐 형성되므로, 유로부(220)에 별도의 지지부재가 없는 경우, 유로부(220)는 캐비티 플레이트(21)와 코어 플레이트(22) 사이에 빈 공간으로 위치되게 되어 압력에 취약한 상태에 놓이게 된다. 따라서 주입 노즐(100)에 의해 캐비티(210) 내로 수지가 주입되는 경우 고압의 사출압력에 의해 제2금형(20)의 변형이 생길 수 있다. 이때 유로부(220)에 복수의 지지부재(230,231)가 위치되어 고압의 사출 압력에 의해 금형장치가 변형되는 것을 방지할 수 있다.
제1지지부재(230) 또는 제2지지부재(231)는 복수 개가 마련되어 유로부(220) 일부 또는 전체를 채우도록 배치될 수 있다. 복수의 제1지지부재(230) 또는 복수의 제2지지부재(231)에 의해 유로부(220)를 형성하는 내측벽이 지지됨으로써 사출 성형시 발생하는 고압의 사출 압력에 의해 금형장치가 변형되는 것을 방지할 수 있다.
원기둥 형상을 갖는 제2지지부재(231)는, 유로부(220) 내에서 주입 노즐(100)의 상부에 위치될 수 있다. 일반적으로 수지가 주입 노즐(100)을 통해 캐비티(210) 내로 주입될 때, 캐비티(210) 내에서 주입 노즐(100)의 입구 측에 대응되는 부분은 최대 사출 압력(P)을 받게 된다.
이때 볼 형상을 갖는 제1지지부재(230)가 유로부(220)에서 최대 사출 압력(P)을 받는 캐비티(210)의 위치에 대응되는 부분에 위치되면, 유로부(220)를 형성하는 제2금형(20)의 내측면과 제1지지부재(230) 간의 점접촉에 의해 제2금형(20)이 눌리는 현상이 발생될 수 있다.
유로부(220)에서 고압의 사출 압력(P)의 영향을 받게 되는 위치에는 원기둥 형태의 제2지지부재(231)가 위치될 수 있다. 원기둥 형태의 제2지지부재(231)에 의해 유로부(220)를 형성하는 제2금형(20)의 내측면과 제2지지부재(231)가 면접촉되어 사출 압력을 지지하는 면적이 넓어질 수 있다. 제2지지부재(231)에 의해 지지 면적이 넓어짐으로써 고압의 사출 압력에 의한 금형의 변형을 방지할 수 있다.
도 4는 도 3의 A를 도시한 도면이고, 도 5는 도 2의 T를 도시한 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유로부(220)에는 복수의 지지부재(230,231)가 구비되고, 유로부(220)를 흐르는 유체는 인접한 지지부재(230,231) 사이를 통과할 수 있다. 볼 형태의 제1지지부재(230)가 인접한 경우, 도 4에 도시된 바와 같이, 볼과 볼 사이를 통과하는 유체는 와류를 발생시킬 수 있다. 제1지지부재(230) 사이를 흐르는 유체의 와류 현상에 의해 유로부(220)를 흐르는 온수에 의한 가열 효과 또는 유로부(220)를 흐르는 냉수에 의한 냉각 효과가 극대화될 수 있다. 이와 같은 와류 현상은 제1지지부재(230)와 인접하는 제2지지부재(231) 사이에서도 발생될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제2지지부재(231)의 상부면 또는 하부면에는 유로홈(231a)이 형성될 수 있다. 유로홈(231a)은 제2지지부재(231)의 상부면 또는 하부면의 가로지르도록 일측 단부에서 타측 단부까지 연장되도록 구비될 수 있다.
제2지지부재(231)는 원기둥 형태로 구비되어 상부면 또는 하부면 중 어느 하나는 캐비티 플레이트(21)와 맞닿게 되고, 다른 하나는 유로부(220)를 형성하는 코어 플레이트(22)의 내측면에 맞닿게 된다. 제2지지부재(231)는 유로부(220) 내에서 유체의 흐름을 방해하여 가열 또는 냉각 효율을 떨어뜨리는 요인이 될 수 있다. 그러나 제2지지부재(231)의 상부면 또는 하부면에 유로홈(231a)이 형성됨으로써 유로부(220) 내를 흐르는 유체는 유로홈(231a)을 따라 흐를 수 있어 유로부(220)를 흐르는 유체의 흐름이 원활하게 이루어질 수 있다.
이와 같이, 금형장치 내에는 가열 또는 냉각을 위한 유체가 흐르는 유로부가 하나의 넓은 면적을 갖도록 구비됨으로써 캐비티 전체에 걸쳐 가열 또는 냉각이 균일하게 이루어질 수 있다. 따라서 균일한 가열 또는 냉각을 통해 사출물의 품질을 균일하게 유지할 수 있다. 또한 유로부가 하나의 넓은 면적을 갖도록 구비됨으로써 가열 또는 냉각 효율을 향상시켜 사출 성형에 필요한 시간을 단축시킬 수 있다.
유로부에는 복수의 지지부재가 구비되어 고압의 사출 압력에 의해 금형장치가 변형되지 않도록 유로부를 형성하는 내측벽을 지지할 수 있다. 지지부재는 볼 또는 원기둥의 형태로 구비되어 지지부재 사이를 흐르는 유체의 와류 현상에 의해 가열효율 또는 냉각효율이 극대화될 수 있다. 용융된 수지가 주입되는 주입노즐의 상부에 위치한 유로부에는 원기둥 형태의 지지부재가 위치되어 지지면적을 넓혀 유로부의 내측벽을 더욱 안정적으로 지지할 수 있으며, 원기둥 형태의 지지부재의 상부면 또는 하부면에는 유로홈이 형성되어 유체의 흐름을 방해하지 않을 수 있다.
상기에서는 상부금형인 제2금형(20)에 캐비티 및 유로부가 구비되는 것으로 설명하였으나, 유로부의 위치는 상기 기재에 한정되지 않는다. 캐비티 및 유로부는 하부금형인 제1금형(10)에 형성될 수도 있다.
1: 금형장치 10: 제1금형
20: 제2금형 21: 캐비티 플레이트
22: 코어 플레이트 100: 주입 노즐
210: 캐비티 220: 유로부
230: 제1지지부재 231: 제2지지부재
231a: 유로홈

Claims (16)

  1. 캐비티 및 유체가 흐르는 유로부가 형성된 금형을 포함하고, 상기 유로부에는 복수의 지지부재가 위치되어 상기 유로부를 형성하는 금형의 내측벽을 지지하는 금형장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유로부는 상기 캐비티에 대응되는 면적을 갖고 단일하게 구비되는 금형장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 지지부재는 상기 유로부 전체를 채우도록 배치되는 금형장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 지지부재는 볼의 형상을 갖도록 구비되는 금형장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 지지부재는 원기둥의 형상을 갖는 금형장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 원기둥의 상부면 또는 하부면에는 유체가 흐를 수 있는 유로홈이 형성되는 금형장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 지지부재는 금형을 이루는 소재와 동일한 소재로 제조되는 금형장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 금형에는 용융된 사출 재료가 주입되는 주입노즐이 더 구비되는 금형장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 주입노즐에 대응되는 위치에는 원기둥 형상의 지지부재가 배치되는 금형장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 금형은 상기 캐비티가 형성되는 캐비티 플레이트 및 상기 캐비티 플레이트의 일측에 결합되고 상기 유로부가 형성되는 코어 플레이트를 포함하는 금형장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 유로부에는 냉각수가 흘러 상기 캐비티에서 사출성형되는 사출품을 균일하게 냉각시키는 금형장치.
  12. 일측에 캐비티가 형성되는 캐비티 플레이트; 및
    상기 캐비티 플레이트의 타측에 결합되고, 상기 캐비티 플레이트와의 사이에 단일한 유로부가 형성된 코어 플레이트;를 포함하고,
    상기 유로부에는 복수의 지지부재가 위치되는 금형장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 지지부재는 금속 소재로 제조된 볼의 형상을 갖도록 구비되는 금형장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 지지부재는, 상기 유로부 내에 복수의 열과 복수의 행을 갖도록 배치될 수 있는 금형장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 캐비티에는 주입 노즐을 통해 사출 재료가 주입되고, 상기 유로부에는 상기 주입노즐에 대응되는 위치에 상기 유로부를 형성하는 상기 캐비티 플레이트의 일측 및 상기 코어 플레이트의 일측과 각각 면접촉되도록 형성된 지지부재가 위치되는 금형장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 캐비티 플레이트와 면접촉되는 상기 지지부재의 일면 또는 상기 코어 플레이트와 면접촉되는 상기 지지부재의 타면에는 유로홈이 형성되는 금형장치.
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