KR20170028737A

KR20170028737A - 핫러너 사출금형의 사이드 게이트 밸브장치 및 이를 이용한 사출성형 방법

Info

Publication number: KR20170028737A
Application number: KR1020150125744A
Authority: KR
Inventors: 허남욱
Original assignee: 허남욱
Priority date: 2015-09-04
Filing date: 2015-09-04
Publication date: 2017-03-14
Also published as: KR101760571B1

Abstract

본 발명은 핫러너 사출금형의 사이드 게이트 밸브장치이고, 특히 핫러너 사출금형의 매니폴더(9)의 핫러너(9a)를 통하여 제공되는 고온의 용융수지를 캐비티(4)의 측면(5)에 구비된 사이드 게이트(6) 쪽으로 안내하는 용융수지 통로를 내부에 구비한 노즐부; 및 밸브작동 실린더(70)의 피스톤작동에 연동하여 왕복이동하면서 상기 사이드 게이트(6)를 개폐하여 캐비티 내부로 용융수지의 주입을 허용 또는 차단하는 밸브핀 부재;를 포함하고, 상기 노즐부가 제1용융수지 통로(12)를 구비한 메인 노즐부(10); 용융수지를 상기 사이드 게이트(6)측으로 안내하는 제2용융수지 통로(22)를 구비한 사이드 노즐부(20);로 분할 구성되며,
밸브핀 부재는, 상기 메인 노즐부(10)를 상하로 슬라이드 왕복하는 작동 밸브핀(30)과, 상기 사이드 노즐부(20)에서 왕복이동하여 사이드 게이트(6)를 개폐하는 개폐 밸브핀(25);으로 분할 구성된 것이다.

Description

핫러너 사출금형의 사이드 게이트 밸브장치 및 이를 이용한 사출성형 방법{ VALVE APPARATUS FOR SIDE GATE OF A HOT RUNNER INJECTION MOLD}

본 발명은 핫러너 사출금형에서 사이드 게이트 밸브장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사출금형의 캐비티의 측면에 금형의 개폐방향에 대하여 횡방향으로 구비되는 사이드 게이트(side gate)를 밸브작동 실린더에 의해 작동하는 밸브핀으로 개폐하여 용융수지를 캐비티안으로 주입하거나 주입차단하여 사출성형하는 사이드 게이트 밸브장치에 관한 것이다.

또한 본 발명은 사이드 게이트 밸브장치를 이용한 사출성형방법에 관한 것이다.

게이트 설치가 용이하지 못한 제품의 성형이나, 제품 설계상 제품의 상면이나 저면에 게이트의 흔적이 허용되지 않는 제품의 사출성형의 경우, 사이드 게이트가 요구된다. 그리고, 이러한 사이드 게이트식 금형장치에는 사출성형의 효율을 높이고 성형제품의 품질을 향상시키기 위하여 게이트를 밸브작동식 으로 개폐하는 핫러너 사출성형 시스템이 적용되고 있다.

그런데, 상기 사이드 게이트형 핫러너 사출금형의 경우, 사이드 게이트가 금형 개폐방향에 대하여 횡방향으로 배치되므로, 이러한 사이드 게이트에 맞추어 밸브를 설치하기가 용이하지 않는 경우가 많다. 예컨대, 종래 사출금형의 사이드 게이트 밸브장치로서는 아래 특허문헌 1에 개시되어 알려진 것이 있다. 이 종래의 사이드 게이트 밸브장치는 그 특허문헌1의 도 1에 도시된 바와 같이, 매니폴더의 수지통로측 용융수지를 사이드 게이트측으로 안내하는 노즐부와, 사이드 게이트를 개폐시키는 밸브핀의 작동을 위한 밸브작동 실린더가 서로 분리구성되어, 상기 노즐부와 밸브작동 실린더를 각각 금형의 다른 위치에 다른 축방향으로 조립되므로, 이러한 사이드 게이트밸브를 설치하기 위해서는 넓은 설치공간이 요구되고, 이에 따라, 금형의 전체 사이즈가 커지는 단점이 있다.

또한, 상기 종래의 사이드 게이트 밸브장치는 노즐부가 상기 사이드 게이트와 동일 축방향으로 일렬로 정렬되게 배치되는 사이드 노즐부와, 매니폴더에서 상기 사이드 노즐부의 측편을 향하여 배치되는 메인 노즐부로 분할되어 서로 다른 위치에 서로 다른 축방향으로 형성된 설치 공간에 각각 개별적으로 조립되므로, 금형내 조립과 분해작업이 까다롭고 복잡하며, 특히 분할 구성된 사이드 노즐부와 실린더의 밸브핀의 중심정렬 작업이 어렵다. 뿐만 아니라 다른 부품들과 결합되는 결합부의 개수가 많아서 이들 결합부마다 용융수지의 누설을 방지하기 위한 부품들이 추가로 필요한 단점이 있다.

한편, 종래의 사이드 게이트 밸브장치와 같이, 게이트 밸브장치는 통상 노즐부의 수지를 용융상태로 유지하기 위하여 노즐부를 히터 가열하게 되어 있고, 이에 따라 노즐핀의 선단부도 열을 받아서 열변형을 일으키게 된다. 이와 같이, 노즐핀의 선단부가 열변형을 일으키더라도 노즐핀과 게이트의 중심선을 정렬된 상태로 유지하도록 밸브핀의 선단부를 게이트에 삽입한 상태로 캐비티내에 주입된 수지를 경화시킨 후, 밸브핀의 선단부를 게이트로부터 후퇴시키고, 그리고나서 이형하여 제품을 취출한다.

상기한 바와 같은 종래의 성형방법에 의하면, 캐비티내의 수지 일부가 게이트의 선단안으로 침입하여 게이트 내에서 경화하게 된다. 이렇게 게이트 내에 침입하여 경화된 부분은 성형후 제품 취출을 위하여 이형할 때, 게이트에 걸려서 이형을 원활하지 않게 하는 원인이 되고, 그 상태에서 이형을 무리하게 진행하면, 성형 제품의 표면에 언더 컷(under-cut) 불량을 일으키는 문제점이 있었다.

JP2010-094937A

이에 본 발명은 종래의 사이드 게이트 밸브장치가 가진 상기한 단점을 해결하기 위하여 고안된 것으로, 사이드 게이트형 플라스틱 제품의 고품질 및 고정밀 사출성형을 가능하게 하는 핫러너 사출금형의 사이드 게이트 밸브장치를 제공함에 주된 목적이 있다.

그리고, 본 발명은 구조를 간단하게 하여 설치공간을 최소화할 수 있고, 금형 내에 조립 및 분해가 간편한 사이드 게이트 밸브장치를 제공함에 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 실린더측에서의 밸브핀의 중심정렬(alignment) 상태에 영향을 받지 않고 게이트 구멍에 대한 밸브 핀의 중심정렬을 정확하게 구현할 수 있고, 핫러너 사출금형에서 사출성형 사이클 중에서 반복되는 노즐부의 열팽창과 수축을 노즐부에서 수용하여 항상 밸브핀의 중심선 정렬을 유지할 수 있는 사이드 게이트 밸브장치를 제공함에 또 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 캐비티 내에 용융수지를 충전하여 성형할 때, 캐비티 내부의 용융수지의 일부가 게이트 내부로 침입하지 않도록 하여 경화후 원활한 이형을 방해하거나 성형제품의 표면에 언더컷 불량의 발생을 방지할 수 있는 사출성형방법을 제공함에 본 발명의 또 다른 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 핫러너 사출금형의 사이드 게이트 밸브장치는,

핫러너 사출금형의 매니폴더의 핫러너를 통하여 제공되는 고온의 용융수지를 캐비티의 측면에 구비된 사이드 게이트 쪽으로 안내하는 용융수지 통로를 내부에 구비한 노즐부; 및 상기 밸브작동 실린더의 피스톤작동에 연동하여 왕복이동하면서 상기 사이드 게이트의 입구를 개폐하여 캐비티 내부로 용융수지의 주입을 허용 또는 차단하는 밸브핀 부재;를 포함하는 핫러너 사출금형의 사이드 게이트 밸브장치에 있어서,

상기 노즐부가,

상기 사출금형에 금형의 개폐방향을 따라 설치되고, 상기 매니폴더측 핫러너에서 제공되는 용융수지를 통과시키는 제1용융수지 통로를 구비한 메인 노즐부; 및 상기 사이드 게이트와 동축방향으로 설치되고, 상기 메인 노즐부의 제1용융수지 통로를 통하여 제공되는 용융수지를 상기 사이드 게이트측으로 안내하는 제2용융수지 통로를 구비한 사이드 노즐부;로 분할 구성되고,

상기 밸브핀 부재는,

상기 메인 노즐부를 길이방향으로 관통하여 슬라이드 왕복이동가능하게 설치되고, 상기 밸브작동 실린더의 피스톤과 연동하여 상하로 슬라이드 왕복하는 작동 밸브핀과,

상기 사이드 노즐부의 제2용융수지 통로를 따라 슬라이드 왕복이동가능하게 설치되고, 상기 작동 밸브핀의 상하방향 이동에 연동하여 상기 사이드 게이트와 동축방향으로 슬라이드 왕복이동가능하도록, 후단에서 연결부에 의해 상기 작동 밸브핀에 연결되어, 상기 작동 밸브핀의 하강이동시 상기 사이드 게이트의 폐쇄방향으로 전진이동하고, 상기 작동 밸브핀의 상승이동시 상기 사이드 게이트의 개방방향으로 후진이동하는 개폐 밸브핀;으로 분할 구성된 것에 특징이 있다.

상기 연결부는, 상기 작동 밸브핀의 하단부에 상향 경사지게 구비된 경사 안내홈과, 상기 개폐 밸브핀의 후단에 구비되어 상기 경사 안내홈안에 슬라이드 이동가능하게 결합되는 결합부로 이루어진다.

또, 본 발명의 사이드 게이트 밸브장치는, 메인 노즐부가 고정 다이에 구비된 노즐 설치 구멍에 설치되고, 사이드 노즐부는 메인 노즐부의 하단에 조립되고, 하부 가동 다이가 금형 개방위치로 이동할 때 하부 노즐 설치구멍의 저면이 개방되게 되어, 상기 사이드 노즐부쪽으로 접근가능하게 된 구조에 있다.

본 발명의 또 다른 특징은, 사이드 노즐부가, 사이드 게이트(6)와 동축의 제2용융수지통로가 관통형성된 노즐 팁부, 노즐 팁부의 후단을 나사결합식으로 결합하여 고정하고 제2용융수지통로와 제1용융수지통로를 연통시키는 내부 수지통로가 형성된 사이드 노즐 블록으로 구성된 것에 있다.

본 발명의 또 다른 특징은, 사이드 노즐 블록의 후방에는 사이드 노즐 블록이 조립위치에서 이탈하지 않도록 후방 지지 블록이 설치되고, 후방 지지 블록에는 밸브핀 구멍이 상하방향으로 관통형성되어 작동 밸브핀의 하단부를 상하방향으로 슬라이드 이동가능하게 안내하는 것에 있다.

본 발명의 또 다른 특징은, 후방 지지 블록의 후방에는 개폐 밸브핀 조립 구멍이 형성된 것에 있다.

본 발명에 따른 사이드 밸브개폐장치를 이용한 사출성형방법은, 하부 가동 다이와 고정 다이를 서로 닫아서 폐형단계; 개폐 밸브핀을 게이트에서 후퇴시켜 게이트를 개방하는 게이트 개방단계; 개방된 게이트를 통하여 노즐부의 용융수지를 캐비티 안으로 충전하는 용융수지 충전단계; 용융수지를 캐비티 안에 완전히 충전한 후, 개폐 밸브핀을 사이드 게이트 안으로 진입시켜 개폐 밸브핀으로 사이드 게이트를 밀폐하는 1차 밀폐단계; 게이트를 밀폐한 상태에서 캐비티 내부의 수지를 경화하는 성형단계; 개폐 밸브핀을 사이드 게이트로부터 후퇴시키는 개폐 밸브핀 후퇴단계; 하부 가동다이를 고정다이로부터 개형하고, 캐비티 내에 경화된 성형제품을 취출하는 단계를 포함하는 사출성형방법에 있어서,

상기 게이트 밀폐단계는, 개폐 밸브핀의 선단이 캐비티 표면 안쪽으로 미세하게 침투한 최대 전진위치까지 개폐 밸브핀을 전진이동시켜 사이드 게이트를 밀폐하는 1차 밀폐단계; 및 캐비티 내부의 용융수지가 완전히 경화되기 직전에 상기 개폐 밸브핀의 선단이 캐비티 표면을 벗어나 사이드 게이트의 구멍안으로 후진이동시켜 캐비티 내부의 용융수지가 완전히 경화될 때까지 유지하는 2차 밀폐단계;의 2단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명의 핫러너 사출금형의 사이드 게이트 밸브장치에 의하면, 핫러너 사출금형에서 밸브작동식 사이드 게이트 개폐장치의 구현이 가능하여 플라스틱 제품의 고품질 및 고정밀 사출성형이 가능하다.

또, 본 발명의 핫러너 사출금형의 사이드 게이트 밸브장치에서는 사이드 게이트를 실질적으로 개폐하는 사이드 노즐부와 개폐 밸브핀을, 메인 노즐부와 작동 밸브핀과 분할 구성하고, 이들 밸브핀들을 상호 연동하게 연결함으로써 간단하고 분해조립 및 초기셋팅 작업이 편리한 장점이 있다.

특히, 본 발명의 핫러너 사출금형의 사이드 게이트 밸브장치에서는 가동 다이를 형개 위치로 이동시키면 상기 사이드 노즐부쪽으로의 접근이 가능하여 사이드 노즐부의 조립 및 사이드 게이트와의 중심선 정렬작업이 편리하고 정확해지는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 사출성형방법에 의하면, 캐비티 내의 용융수지 경화 도중, 캐비티 내의 용융수지가 유동성이 높아서 사이드 게이트안으로 침투할 수 있는 시기에는, 캐비티의 용융수지가 사이드 게이트 안으로 침입하지 못하도록 사이드 게이트 입구를 개폐 밸브핀으로 완전히 밀폐함으로써, 성형 제품의 표면에 돌출되는 게이트부의 생성을 방지하게 되므로, 성형후 돌출 게이트부가 이형을 방해하는 문제를 해결하고, 또한, 억지 이형시 돌출 게이트부가 파단되어 성형 제품표면을 손상시키는 불량을 방지함으로써, 성형제품의 측면에 게이트가 구비되는 사이드 게이트형 플라스틱 제품의 고품질 및 고정밀 사출성형이 가능하다.

도 1은 본 발명의 사이드 게이트 밸브장치가 설치된 핫러너 사출금형의 전체적인 조립단면도,
도 2는 사이드 노즐부의 상세 구조를 보여주는 부분 상세단면도로서, 개폐 밸브핀이 최대 후퇴위치로 이동하여 사이드 게이트가 개방된 상태를 도시한 도면,
도 2a는 도 2의 "A"부의 확대 상세도,
도 2b는 도 2에서 하부 가동다이를 개형하여 노즐 설치구멍의 저면을 개방한 상태를 보여주는 도면,
도 3은 도 2의 상태에서 개방된 사이드 게이트를 통하여 용융수지를 캐비티 안에 충전한 후, 개폐 밸브핀을 최대 전진위치로 이동하여 캐비티 내부의 용융수지가 경화될 때까지 사이드 게이트를 완전히 밀폐한 상태를 보여주는 사이드 노즐부의 상세 도면,
도 3a는 도 3의 "B"부의 확대 상세도,
도 4는 사이드 노즐부의 확대 상세도로서, 개폐 밸브핀의 선단면이 캐비티 내의 성형제품이 취출될 때 걸리지 않게 하는 동시에 사이드 게이트를 밀폐한 상태로 유지하도록 개폐 밸브핀의 선단면을 사이드 게이트의 구멍 내부로 1차 후퇴시킨 상태의 부분 확대단면도,
도 4a는 도 4의 "C"부의 확대 상세도,
도 5는 본 발명의 개폐 밸브핀과 작동 밸브핀과의 결합관계를 도시한 부분 분리 사시도,
도 6은 2중 피스톤 구조의 밸브 작동 실린더의 단면도로서, 개폐밸브핀이 최대 전진이동한 상태에 대응하는 밸브작동 실린더의 작동상태의 단면도
도 7은 개폐밸브핀의 1차 후퇴단계에 대응하는 밸브작동 실린더의 작동상태의 단면도,
도 8은 개폐밸브핀의 최대로 2차 후퇴한 상태에 대응하는 밸브작동 실린더의 작동상태의 단면도이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부도면에 따라 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 사이드 게이트 밸브장치가 설치된 핫러너 사출금형의 전체적인 조립단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 일반적으로, 핫러너 사출금형은 상부 고정다이(1A)와 하부 고정다이(1B)로 이루어진 고정 다이를 포함한다. 고정 다이(1)에는 노즐 설치구멍(2)이 뚫려져 있다. 노즐 설치구멍(2)은 상부 고정다이(1A)에 구비된 상부 노즐 설치구멍(2A)과 하부 고정다이(1B)에 형성된 하부 노즐 설치구멍(2B)으로 이루어진다. 이러한 구성은 본 발명의 메인 노즐부의 설치 및 분해 작업을 용이하게 위한 것이고, 본 발명은 이러한 구성을 한정하지 않고 고정다이를 일체로 구성하고, 노즐 설치구멍도 하나의 관통구멍으로 구성되는 것도 가능하다.

상기 하부 고정다이(1B)의 저면에는 하부 가동다이(3)가 분리가능하게 결합된다. 하부 가동다이(3)의 상면은 하부 고정다이(1B)의 저면과 함께 캐비티(4)를 구획하고, 하부 가동다이(3)의 상면은 파팅라인(PL)을 형성한다. 그리고, 상기 하부 노즐 설치구멍(2B)은 저면이 개방되고 하부 가동다이(3)의 폐형시 하부 가동다이(3)의 상면이 저면을 형성한다. 즉, 상기 하부 노즐 설치구멍(2B)은 폐형시 저면이 하부 가동다이(3)의 상면(파팅라인 PL)에 의해 밀폐되고, 이 저면은 하부 가동다이(3)의 분리에 의한 개형시 개방되어 하부 노즐 설치구멍(2B)안으로 접근가능하게 된다.

상기 캐비티(4)의 측면(5)에 캐비티(4)안으로 용융수지를 주입하기 위한 사이드 게이트(6)가 금형개폐방향(도면상 상하방향)에 대한 가로방향(편의상 '가로방향'이라 한다)으로 형성된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 사이드 게이트 밸브장치는 핫러너 사출금형의 매니폴더(9)의 핫러너(9a)를 통하여 제공되는 고온의 용융수지를 내부에 길이방향을 따라 형성된 용융수지 통로(12,22)를 통하여 캐비티(4)의 측면(5)에 구비된 사이드 게이트(6) 쪽으로 안내하는 노즐부를 구비한다.

본 발명의 사이드 게이트 밸브장치에서, 상기 노즐부는, 금형의 개폐방향으로 설치되고 내부에 길이방향으로 제1용융수지통로(12A,12B)가 형성된 메인 노즐부(10)와, 상기 게이트(6)와 동축 방향으로 배치되고 상기 메인 노즐부(10)의 하단에 결합되는 사이드 노즐부(20)로 구성된다.

그리고 상기 메인 노즐부(10)는 상부 노즐 설치구멍(2A)안에 설치되는 상부 메인 노즐부(10A)와, 상기 상부 메인 노즐부(10B)의 하부에 동축으로 배치되어 상기 하부 노즐 설치구멍(2B)안에 설치되는 하부 메인 노즐부(10B)로 분할 구성된다. 상기 상부 메인 노즐부(10B)에는 상부 제1용융수지통로(12A)가 관통형성되고, 상기 하부 메인 노즐부(10B)에는 하부 제1용융수지통로(12B)가 형성되며, 상기 상부 제1용융수지통로(12A)와 하부 제1용융수지통로(12B)는 연결관(17)을 통하여 서로 연통된다.

상기 연결핀(15)은 상부가 상부 메인 노즐부(10A)의 저면에 압입하여 고정되고, 하부는 하부 메인 노즐부(10B)의 상면에 형성된 구멍에 슬라이드 이동가능하게 결합되어 있다. 그리고, 연결관(17)은 상단이 상부 메인 노즐부(10A)의 상부 제1용융수지통로(12A) 하부에 나사결합식으로 결합되어 고정되고 하단은 하부 메인 노즐부(10B)의 하부 제1용융수지통로(12B)의 상부에 슬라이드이동가능하게 결합된다. 이에 따라, 사출성형 사이클 중에 메인 노즐부(10)가 외주면에 권취된 히터(도시생략)에 의해 반복 주기적으로 가해지는 열에 의해 팽창하거나 또는 수축될 때, 연결핀(15)에 의해 지지된 상태로 열팽창 또는 열수축하므로, 상부 메인 노즐부(10A)의 열변형이 하부 메인 노즐부(10B)와 저면에 결합된 사이드 노즐부(20)에 영향을 미치지 않게 된다. 즉, 상부 메인 노즐부(10A)가 히터의 열에 의해 팽창하거나 냉각시 수축하더라도 하부 메인 노즐부(10B)와 이의 저면에 결합된 사이드 노즐부(20)는 상부 메인 노즐부(10)의 열변형에 영향을 받지 않고 항상 사이드 게이트(6)와 동축방향의 조립위치를 유지하게 된다.

상기 사이드 노즐부(20)는 도 2에 상세히 도시된 바와 같이, 내부에 하부 제1용융수지통로(12B)와 연통되는 내부 수지통로(23a)를 구비하여 하부 메인 노즐부(10B)의 저면에 탈착가능하게 고정나사로 체결되는 사이드 노즐 블록(23); 내부에 상기 내부 수지통로(23a)와 사이드 게이트(6)을 서로 연통시키는 제2용융수지통로(22)를 구비하여 상기 사이드 노즐 블록(23)의 선단에 결합되는 노즐팁부(21); 상기 사이드 노즐 블록(23)의 후방을 지지하도록 하부 메인 노즐부(10B)의 저면에 탈착가능하게 고정나사(도시생략)으로 체결되고, 사이드 게이트(6)를 개폐하는 개폐 밸브핀(25)을 후방에서 삽입 또는 분리가능하도록 개폐밸브 핀 조립구멍(24a)이 관통되며, 작동 밸브핀(30)의 하단부(31)를 상하방향 슬라이드 이동가능하게 안내하는 하부 밸브핀 구멍(13B)이 형성되고, 상기 하부 메인 노즐부(10B)의 저면에 고정나사(도시생략)로 체결되어 고정되는 후방 지지블록(24); 상기 사이드 노즐 블록(23)과 노즐 팁부(21)의 제2용융수지통로(22)를 관통하여 설치되고 선단면(25b)이 사이드 게이트(6)를 개폐하고, 후단에는 작동밸브핀(30)의 하단부(31)의 경사안내홈(32)에 슬라이드 이동가능하게 결합되는 결합부(25a)를 구비한 개폐 밸브핀(25);으로 구성된다.

상기한 바와 같이, 후방 지지 블록(24)이 한쪽에서 사이드 노즐 블록(23)의 후방 측면과 밀착한 상태로 하부 메인 노즐부(10B)의 저면에 체결되어 고정되므로, 사출성형시 사출압력의 반력에 의해 상기 사이드 노즐 블록(23)이 뒤쪽으로 밀리는 현상을 억제하여 궁극적으로 노즐 팁부(21)의 변형을 방지한다.

또, 상기 사이드 노즐 블록(23)과 상기 후방 지지 블록(24)의 저면에는 하부 커버 플레이트(26)가 체결보울트(27)로 체결되어 사이드 노즐부(20)가 조립위치에서 분리되지 않게 받쳐준다.

그리고, 본 발명의 사이드 게이트 밸브장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 밸브작동 실린더(70)의 피스톤(71)이 실린더(70) 내부에서 피스톤 운동을 함에 따라 이 피스톤 운동에 연동하여 왕복이동하면서 상기 사이드 게이트(6)의 입구를 개폐하여 캐비티 내부로 용융수지의 주입을 허용 또는 차단하는 밸브핀 부재를 구비한다.

이러한 밸브핀 부재는 도 1에 도시된 바와 같이, 상부 메인 노즐부(10A)와 하부 메인 노즐부(10B)에 동축방향으로 형성된 밸브핀 구멍(13A,13B)를 동시에 관통하여 슬라이드 이동가능하게 설치된 작동밸브핀(30)과, 상기 작동 밸브핀(30)의 하단부(31)의 상하 슬라이드 동작에 연동하여 수평방향으로 슬라이드 전후진하면서 사이드 게이트(6)를 개폐하는 개폐 밸브핀(25)으로 분할 구성된 것에 특징이 있다.

상기 작동 밸브핀(30)과 개폐 밸브핀(25)이 서로 연동하도록, 상기 작동 밸브핀(30)의 하단부(31)와 개폐 밸브핀(25)의 후단은 연결부에 의해 서로 연결된다. 이러한 연결부는 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 작동 밸브핀(30)의 하단부(31)에 상향 경사지게 구비된 경사 안내홈(32)과, 상기 개폐 밸브핀(25)의 후단에 형성되어 상기 경사 안내홈(32)안에 슬라이드 이동가능하게 결합되는 결합부(25a)로 이루어진다.

그리고, 상기 밸브핀 부재를 작동시키는 밸브작동 실린더(70)는 2중 피스톤구조를 가지고, 캐비티(4) 내부에 충전된 용융수지를 경화시키기 위하여 사이드 게이트(6)를 밀폐하는 과정에서 개폐 밸브핀(25)을 2단계로 후퇴작동시키도록 되어 있다.

상기한 구성에 의해, 밸브 작동실린더(70)의 피스톤(71)을 하강시켜 도 2에 도시된 바와 같이 작동 밸브핀(30)의 하단부(31)를 점선 화살표방향으로 하강시키면, 작동 밸브핀(30)의 하단부(31)는 경사 안내홈(32)에 슬라이드 가능하게 결합된 개폐 밸브핀(25)의 결합부(25a)를 도면상 오른쪽(점선 화살표방향)으로 밀어주고, 이에 따라 개폐 밸브핀(25)은 선단면(25b)이 도 3 및 3a에 도시된 바와 같이, 사이드 게이트(6)를 통과하여 캐비티(4)의 표면보다 일정한 깊이(D)만큼 침투한 최대 전진위치(P0)까지 이동한 상태로 사이드 게이트(6)를 밀폐하여, 제2용융수지통로(22)에서 캐비티(4)안으로 용융수지가 주입되는 것을 차단하게 된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 작동 밸브핀(30)의 하단부(31)가 실선 화살표방향으로 상승하게 되면, 하단부(31)의 경사 안내홈(32)에 슬라이드 가능하게 끼워져 결합된 개폐 밸브핀(25)의 후단을 뒤쪽으로(실선 화살표방향으로) 이동시켜 개폐 밸브핀(25)의 선단면(25b)을 사이드 게이트(6)에서 분리시킴으로써 사이드 게이트(6)를 개방하게 되고, 이로써 사이드 노즐부(20)의 제2용융수지통로(22)의 용융수지가 사이드 게이트(6)를 통하여 캐비티(4)내부로 주입되어 충전된다.

그리고나서 캐비티(4)에 충전된 용융수지가 완전히 경화될 때까지 개폐 밸브핀(25)은 사이드 게이트(6)를 밀폐하게 된다. 이 경우, 개폐 밸브핀(25)은 선단면(25a)이 도 3a에 도시된 최대 전진위치(P0)에서 용융수지가 완전히 경화되기 직전에 도 4 및 도 4a에 도시된 1차 후진위치(P1)로 1차 후퇴하는 1차 후퇴단계와, 1차 후진위치(P1)에서 용융수지가 완전히 경화된 후 성형 제품의 취출전에 상기 1차 후진 위치(P1)에서 최대 후진 위치(P2)로 2차 후퇴하는 2차 후퇴단계의 2 단계의 후퇴 동작으로 작동한다.

상기한 개폐 밸브핀(25)의 2단계의 후퇴동작은 밸브 작동실린더(70)의 2중 피스톤 구조에 의해 달성된다.

도 6은 개폐 밸브핀(25)의 선단면(25a)이 최대 전진위치(P0)로 전진이동한 도 3 및 도 3a의 상태에 대응하는 밸브 작동실린더(70)의 작동상태의 단면도이고, 도 7은 개폐 밸브핀(25)의 선단면(25a)이 1차 후퇴위치(P1)로 1차 후퇴한 도 4 및 도 4a의 상태에 대응하는 밸브 작동실린더(70)의 작동상태의 단면도이고, 도 8은 개폐 밸브핀(25)의 선단면(25a)이 최대 후퇴위치(P2)로 2차 후퇴한 도 2 및 도 2a의 상태에 대응하는 밸브 작동실린더(70)의 작동상태의 단면도를 나타낸다.

개폐 밸브핀(25)을 최대 전진위치(P0)로 전진시킨 도 6의 상태에서 제1피스톤(71A)의 하측 제1공간(S1)안으로 압축공기를 주입하면 그 압축공기의 힘에 의해 제1피스톤(71A)은 도 7에 도시된 바와 같이, 상면이 상측의 제2공간(S2)의 상면에 맞닿아 정지할 때까지의 거리(L1)만큼 상승하고, 이와 함께, 제1피스톤(71A)의 상면에 맞닿아 있던 제2피스톤(71B)도 같은 거리(L1)만큼 상승 이동시켜 작동 밸브핀(30)을 일정한 거리(L1)만큼 상승시킨다. 이에 따라 작동 밸브핀(30)과 연결부를 통하여 횡방향으로 연결된 개폐 밸브핀(25)을 제1피스톤(71A)의 상승 거리(L1)에 대응하는 거리만큼 1차 후진시킴으로써 사이드 게이트를 밀폐한다.

이어서, 캐비티 내부의 용융수지의 경화가 완료되기 직전에, 도 8에 도시된 바와 같이, 밸브 작동실린더(70)의 제2피스톤(71B)의 하측 제3공간(S3)안으로 압축공기를 주입하여 제2피스톤(71B)의 상면이 제4공간(S4)의 상면에 맞닿아 정지할 때까지 일정한 거리(L2)만큼 상승이동시킨다. 이에 따라 작동 밸브핀(30)과 연결부를 통하여 횡방향으로 연결된 개폐 밸브핀(25)을 제2피스톤(71B)의 상승 거리(L2)에 대응하는 거리(L2)만큼 2차로 완전 후퇴시킨다.

한편, 도 2b에 도시된 바와 같이, 하부 가동 다이(3)를 굵은 흰색 화살표 방향으로 하부 고정 다이(2)로부터 분리하여 금형을 개방(개형)하면, 사이드 노즐부(20)가 설치된 하부 노즐 설치구멍(2B)의 바닥이 개방된다. 이러한 구조에 의해, 사이드 노즐부(20)를 메인 노즐부(10B)에 결합하거나 분리할 때, 밸브 장치 전체를 금형에서 분리해내지 않고 하부 고정 다이(2)만을 금형 개방위치로 이동시키면, 하부 노즐 설치구멍(2B)의 바닥이 개방되므로, 그 하부 노즐 설치구멍(2B) 내부의 사이드 노즐부(20)를 설치 및 분해하는 작업이 가능하게 된다.

특히, 상기한 바와 같이 하부 노즐 설치구멍(2B)의 저면을 개방하고, 작동 밸브핀(30)의 하단부(31)를 상승시키면, 후방 커버블록(24)의 개폐 밸브핀 조립구멍(24a)를 통하여 개폐 밸브핀(25)의 조립 및 분해가 가능하고, 개폐 밸브핀(25)과 사이드 게이트(6)과의 중심선 정렬작업이 편리해진다.

이하, 본 발명의 핫러너 사출금형의 사이드 게이트 밸브장치를 이용한 사출성형 방법을 설명한다.

본 발명의 핫러너 사출금형의 사이드 게이트 밸브장치를 이용한 사출성형 방법은, 아래의 단계들을 포함한다.

(폐형단계)

하부 가동 다이(3)와 하부 고정 다이(1B)를 폐형하여 하부 고정다이(1B)와 하부 가동다이(3) 사이에 캐비티(4)를 형성한다.

(사이드 게이트 개방단계)

밸브작동 실린더(70)의 피스톤(71)을 최대 상승위치로 상승시켜 작동밸브핀(30)을 최대 상승위치로 상승시키면, 개폐밸브핀(25)이 도 2 및 도 2a에 도시된 바와 같이, 사이드 게이트(6)에서 최대 후퇴위치(P2)로 후퇴하여 사이드 게이트(6)를 완전히 개방한다.

(용융수지 충전단계)

사이드 게이트(6)를 개방하면, 매니폴더(9)의 핫러너(9a)를 거쳐 공급되는 고온의 용융수지가 메인 노즐부(10)의 제1용융수지통로(12a,12b), 내부 수지통로(23a) 및 제2용융수지 통로(22)를 차례로 통과하여, 개방된 사이드 게이트(6)를 통하여 캐비티(4) 안으로 충전된다.

(수지 경화단계)

캐비티(4) 안에 용융수지를 완전히 충전한 후, 도 3 및 도 3a에 도시된 바와 같이, 개폐 밸브핀(25)의 선단면(25b)이 캐비티(4) 표면 안쪽으로 미세한 깊이(D)만큼 침투한 최대 전진위치(P0)까지 개폐 밸브핀(25)을 전진이동시켜 사이드 게이트(6)를 밀폐한 후, 캐비티(4) 내부의 용융수지가 경화될 때까지 게이트를 밀폐한다(도 3 및 도 3a참조).

그리고나서, 도 4 및 도 4에 도시된 바와 같이, 캐비티(4) 내부의 용융수지가 완전히 경화되기 직전에 상기 개폐 밸브핀(25)의 선단면(25a)을 캐비티 표면에서 사이드 게이트(6)의 구멍안의 1차 후퇴위치(P1)로 후진이동시켜 게이트(6)를 밀폐한 상태로 캐비티 내부의 용융수지가 완전히 경화될 때까지 2차로 밀폐한다. 게이트를 2차 밀폐한 상태에서 캐비티 내부의 수지를 경화시킨다.

(성형 제품 취출단계)

개폐 밸브핀(25)의 선단면(25a)을 사이드 게이트(6)의 구멍에서 최대 후퇴위치(P2)로 후퇴시킨 후, 하부 가동다이를 고정다이로부터 분리하고, 캐비티 내에 경화된 성형제품을 취출한다.

상기한 본 발명의 사출성형방법은, 게이트 밀폐단계를, 개폐 밸브핀의 선단면이 캐비티 표면 안쪽으로 미세하게 침투한 최대 전진위치까지 개폐 밸브핀을 전진이동시켜 사이드 게이트를 밀폐하는 1차 밀폐단계; 및 캐비티 내부의 용융수지가 완전히 경화되기 직전에 상기 개폐 밸브핀의 선단이 캐비티 표면을 벗어나 사이드 게이트의 구멍안으로 후진이동시켜 캐비티 내부의 용융수지가 완전히 경화될 때까지 유지하는 2차 밀폐단계;의 2단계로 구성한 것을 특징으로 한다.

이와 같이, 캐비티 내부에 충전된 용용수지가 완전히 경화되기 전에 개폐 밸브핀(25)의 선단면(25b)을 캐비티 내에서 후퇴시킴으로써 캐비티 내부의 용융수지의 일부가 게이트 내부로 침입하지 않도록 하여 경화후 원활한 이형을 방해하거나 성형제품의 표면에 언더컷 불량의 발생을 방지할 수 있다.

1: 고정 다이 1A; 상부 고정 다이
1B: 하부 고정 다이 2: 노즐 설치구멍
2A: 상부 노즐 설치구멍 2B: 하부 노즐 설치구멍
3: 하부 가동 다이 4: 캐비티
5: 캐비티의 측면 6: 사이드 게이트
7: 밸브작동 실린더 7a: 피스톤
9: 매니폴더 9a: 핫러너
10: 메인 노즐부 10A: 상부 메인 노즐부
10B: 하부 메인 노즐부 12: 제1용융수지 통로
12A: 상부 제1용융수지 통로 12B: 하부 제1용융수지 통로
13A: 상부 밸브핀 구멍 13B: 하부 밸브핀 구멍
15: 연결핀 17: 연결관
20: 사이드 노즐부 21: 노즐 팁부
22: 제2용융수지통로 23: 사이드 노즐 블록
23a; 내부 수지통로 24: 후방 지지 블록
24a: 개폐밸브핀 조립구멍 25: 개폐밸브핀
25a: 결합부 25b: 선단면
26: 하부 커버 플레이트 27: 체결보울트
30: 작동 밸브핀 31: 하단부
32: 경사안내홈 P0: 개폐 밸브핀의 최대 전진위치
P1: 개폐 밸브핀의 1차 후퇴위치 P2: 개폐 밸브핀의 최대 후퇴위치
70: 밸브 작동 실린더 71: 피스톤
71A: 제1피스톤 71B: 제2피스톤
S1: 제1피스톤의 하측 공간 S2: 제1피스톤의 상측 공간
S3: 제2피스톤의 하측 공간 S4: 제2피스톤의 상측 공간
L1: 개폐 밸브핀의 1차 후퇴거리에 대응하는 제1피스톤 및 제2피스톤의 상승거리
L2: 개폐 밸브핀의 최대 후퇴거리에 대응하는 제2피스톤의 상승거리

Claims

핫러너 사출금형의 매니폴더의 핫러너를 통하여 제공되는 고온의 용융수지를 캐비티(4)의 측면(5)에 구비된 사이드 게이트(6) 쪽으로 안내하는 용융수지 통로를 내부에 구비한 노즐부; 및 밸브작동 실린더(70)의 피스톤(71)의 작동에 연동하여 왕복이동하면서 상기 사이드 게이트(6)를 개폐하여 캐비티(4) 내부로 용융수지의 주입을 허용 또는 차단하는 밸브핀 부재;를 포함하는 핫러너 사출금형의 사이드 게이트 밸브장치에 있어서,
상기 노즐부가,
상기 사출금형에 금형의 개폐방향을 따라 설치되고, 상기 매니폴더(9)측 핫러너(9a)에서 제공되는 용융수지를 통과시키는 제1용융수지 통로(12)를 구비한 메인 노즐부(10); 및 상기 사이드 게이트(6)와 동축방향으로 설치되고, 상기 메인 노즐부(10)의 제1용융수지 통로(12)를 통하여 제공되는 용융수지를 상기 사이드 게이트(6)측으로 안내하는 제2용융수지 통로(22)를 구비한 사이드 노즐부(20);로 분할 구성되고,
상기 밸브핀 부재는,
상기 메인 노즐부(10)를 길이방향으로 관통하여 슬라이드 왕복이동가능하게 설치되고, 상기 밸브작동 실린더(9)의 피스톤과 연동하여 상하로 슬라이드 왕복하는 작동 밸브핀(30)과,
상기 사이드 노즐부(20)의 제2용융수지 통로(22)를 따라 슬라이드 왕복이동가능하게 설치되고, 상기 작동 밸브핀(30)의 상하방향 이동에 연동하여 상기 사이드 게이트(6)와 동축방향으로 슬라이드 왕복이동가능하도록, 후단에서 연결부에 의해 상기 작동 밸브핀(30)에 연결되어, 상기 작동 밸브핀(30)의 하강이동시 상기 사이드 게이트(6)의 폐쇄방향으로 전진이동하고, 상기 작동 밸브핀(30)의 상승이동시 상기 사이드 게이트(6)의 개방방향으로 후진이동하는 개폐 밸브핀(25);으로 분할 구성된 것을 특징으로 하는 핫러너 사출금형의 사이드 게이트 밸브장치.
제1항에 있어서,
상기 연결부는, 상기 작동 밸브핀(30)의 하단부(31)에 상향 경사지게 구비된 경사 안내홈(32)과, 상기 개폐 밸브핀(25)의 후단에 형성되어 상기 경사 안내홈(32)안에 슬라이드 이동가능하게 결합되는 결합부(25a)로 이루어진 것을 특징으로 하는 핫러너 사출금형의 사이드 게이트 밸브장치.
제1항에 있어서,
상기 개폐 밸브핀(25)은 제2용융수지 통로(22)의 용융수지를 캐비티 내부에 충전할 때에는 사이드 게이트(6)를 완전히 개방하는 최대 후퇴위치(P2)까지 후진하고, 캐비티(4) 내부에 충전되고나서 용융수지가 경화될 때에는 선단면(25b)이 캐비티(4) 내부로 미세한 깊이(D) 만큼 침투하는 최대 전진위치(P0)로 전진이동하여 사이드 게이트(6)를 완전히 밀폐하고, 캐비티(4) 내부의 용융수지가 완전히 경화되기 직전에 선단면(25b)이 상기 최대 전진위치(P0)에서 사이드 게이트(6)의 구멍안의 1차 후퇴위치(P1)로 1차 후퇴하였다가 캐비티(4) 내부의 용융수지가 완전히 경화된 이후에는, 선단면(25b)이 사이드 게이트(6)의 선단면에서 벗어나는 최대 후퇴위치(P2)로 후퇴하여 사이드 게이트(6)를 개방하도록 작동하는 것을 특징으로 하는 핫러너 사출금형의 사이드 게이트 밸브장치.
제3항에 있어서,
상기 밸브작동 실린더(70)의 피스톤(71)은, 하측의 제1피스톤(71A)과 상측의 제2피스톤(71B)의 이중 구조로 구성되고, 상기 제1피스톤(71A)은 하측의 제1공간(S1)로 주입되는 압축공기에 의해 일정한 거리(L1)만큼 상승하면서 상측의 제2피스톤(71B)을 함께 상승시켜 상기 개폐밸브핀(25)의 선단면(25b)을 상기 최대 전진위치(P0)에서 사이드 게이트(6)의 구멍안의 1차 후퇴위치(P1)로 1차 후퇴시키고, 이어서 상기 제2피스톤(71B)이 하측의 제3공간(S3)안에 충전되는 압축공기에 의해 일정한 거리(L2)만큼 상승하여 개폐 밸브핀(25)의 선단면(25b)이 사이드 게이트(6)에서 벗어나는 최대 후퇴위치(P2)로 후퇴하여 사이드 게이트(6)를 완전히 개방시키는 것을 특징으로 하는 핫러너 사출금형의 사이드 게이트 밸브장치.
제1항에 있어서,
상기 메인 노즐부(10)는 하부 가동 다이(3)가 금형 개방위치로 이동할 때 저면이 개방되는 하부 노즐 설치구멍(2B)에 설치되고, 상기 사이드 노즐부(20)는 메인 노즐부(10)의 하단에 결합되고,
상기 하부 노즐 설치구멍(2B)은 상기 사이드 노즐부(20)쪽으로 접근가능하게 된 것을 특징으로 하는 핫러너 사출금형의 사이드 게이트 밸브장치.
제1항에 있어서,
상기 사이드 노즐부(20)는, 메인 노즐부(10) 하단에서 사이드 게이트(6)를 향하여 횡방향으로 설치되어 선단부가 하부 고정 다이(2)에 결합되고 사이드 게이트(6)와 동축의 제2용융수지통로(22)가 관통형성된 노즐 팁부(21), 노즐 팁부(21)의 후단을 나사결합식으로 결합하여 고정하고 상기 제2용융수지통로(22)와 제1용융수지통로(12)를 연통시키는 내부 수지통로(23a)가 형성된 사이드 노즐 블록(23)으로 구성된 것을 특징으로 하는 핫러너 사출금형의 사이드 게이트 밸브장치.
제6항에 있어서,
상기 사이드 노즐 블록(23)의 후방에는 후방 지지 블록(24)이 구비되어, 사출성형시 사이드 노즐 블록(23)에 작용하는 사출압력의 반력을 지탱하고, 상기 후방 지지 블록(24)에는 밸브핀 구멍(13B)이 상하방향으로 관통형성되어 작동 밸브핀(30)의 하단부(31)를 상하방향으로 슬라이드 이동가능하게 안내하는 것을 특징으로 하는 핫러너 사출금형의 사이드 게이트 밸브장치.
제7항에 있어서,
상기 후방 지지 블록(24)의 후방에는 개폐 밸브핀 조립 구멍(24a)이 형성된 것을 특징으로 하는 핫러너 사출금형의 사이드 게이트 밸브장치.
제1항에 있어서,
상기 메인 노즐부(10)는 상부 메인노즐부(10A)와, 상기 상부 메인 노즐부(10A)와 동축으로 배치되어 연결핀(15)으로 연결된 하부 메인 노즐부(10B)로 분할 구성되고,
상기 연결핀(15)은 상부가 상부 메인 노즐부(10A)의 저면에 압입하여 고정되고, 하부는 하부 메인 노즐부(10B)의 상면에 형성된 구멍에 슬라이드 이동가능하게 결합된 것을 특징으로 하는 핫러너 사출금형의 사이드 게이트 밸브장치.
하부 가동 다이와 고정 다이를 서로 닫아서 폐형하는 단계; 개폐 밸브핀을 게이트에서 후퇴시켜 게이트를 개방하는 게이트 개방단계; 개방된 게이트를 통하여 노즐부의 용융수지를 캐비티 안으로 충전하는 용융수지 충전단계; 용융수지를 캐비티 안에 완전히 충전한 후, 개폐 밸브핀을 사이드 게이트 안으로 진입시켜 개폐 밸브핀으로 사이드 게이트를 밀폐하는 게이트 밀폐단계; 게이트를 밀폐한 상태에서 캐비티 내부의 수지를 경화하는 성형단계; 개폐 밸브핀을 사이드 게이트로부터 후퇴시키는 개폐 밸브핀 후퇴단계; 하부 가동다이를 고정다이로부터 개형하고, 캐비티 내에 경화된 성형제품을 취출하는 단계를 포함하는 사출성형방법에 있어서,
상기 게이트 밀폐단계는, 개폐 밸브핀의 선단이 캐비티 표면 안쪽으로 미세하게 침투한 최대 전진위치까지 개폐 밸브핀을 전진이동시켜 사이드 게이트를 밀폐하는 1차 밀폐단계; 및 캐비티 내부의 용융수지가 완전히 경화되기 직전에 상기 개폐 밸브핀의 선단이 캐비티 표면을 벗어나 사이드 게이트의 구멍안으로 후진이동시켜 캐비티 내부의 용융수지가 완전히 경화될 때까지 유지하는 2차 밀폐단계;의 2단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 사이드 게이트 밸브장치를 이용한 사출성형방법.