KR20170084110A

KR20170084110A - 다층 사출 성형 제품을 생산하기 위한 사출 몰딩 디바이스를 위한 공-사출 노즐

Info

Publication number: KR20170084110A
Application number: KR1020177013884A
Authority: KR
Inventors: 뮬레만 롤프
Original assignee: 포스타그 프로멘바우 아게
Priority date: 2014-11-06
Filing date: 2015-09-22
Publication date: 2017-07-19
Also published as: CA2965725A1; PH12017500835A1; CN107000281B; WO2016071036A1; CA2965725C; MX2017005927A; EP3215343B1; AU2015342201B2; MY184729A; US20170320248A1; JP6639495B2; BR112017009479A2; CH710340A1; BR112017009479B1; ES2718411T3; EP3215343A1; US10828813B2; KR102381510B1; EA033567B1; AU2015342201A1

Abstract

본 발명은 다층 사출 성형 제품을 생산하기 위한 사출 성형 디바이스용 공-사출 노즐에 관한 것으로서, 상기 노즐은 중심 보어(20); 노즐 개구(30)를 개방 및 폐쇄하기 위한 밸브 니들(10)로서, 상기 니들은 중심 보어(20)에서 축 방향으로 이동 가능한 방식으로 유지되며; 제1 용융물(A)을 위한 환형의 내부 용융물 채널(23); 제2 용융물(B)을 위한 환형의 중심 용융물 채널(24); 및 상기 제1 용융물을 위한 환형의 외부 용융물 채널(25)을 포함하며, 상기 내부, 중심, 및 외부 용융물 채널(23, 24, 25)은 동심의 층상 용융물 스트림을 형성하기 위해 상기 노즐 팁의 영역에 유동 가능하게 조합된다. 본 발명에 따라, 상기 공-사출 노즐(2)은 노즐 본체(11), 및 상기 공-사출 노즐(2)의 중심 보어(20)를 갖는 용융물 러너 인서트(12)를 추가로 포함한다. 상기 용융물 러너 인서트(12)는 원형의 원통형 섹션(51)을 가지며, 이에 의해 상기 인서트가 노즐 본체(11)의 중심 보어(52)에 유지된다. 제1 용융물(A)을 위한 적어도 하나의 분배 채널(26) 및 제2 용융물(B)을 위한 적어도 하나의 분배 채널(27)은 상기 원형의 원통형 섹션(51)의 외면에 형성되며, 상기 분배 채널은 실질적으로 축 방향으로 연장한다.

Description

다층 사출 성형 제품을 생산하기 위한 사출 몰딩 디바이스를 위한 공-사출 노즐{CO-INJECTION NOZZLE FOR AN INJECTION MOULDING DEVICE FOR PRODUCING MULTI-LAYERED INJECTION-MOULDED PRODUCTS}

본 발명은 다층 사출 성형 제품, 특히 장벽(barrier) 또는 밀봉 층을 구비한 사출 성형 제품의 생산을 위한 사출 성형 장치의 핫 러너(hot runner) 공-사출(co-injection) 디바이스를 위한 공-사출 노즐에 관한 것이다. 이러한 타입의 공-사출 노즐은 상기 공-사출 노즐의 하류 절반부에서 중심 보어 및 밸브 니들에 의해 형성되고 또한 제1 용융물 공급 채널과 유체 연통하는 환형의 내부 용융물 채널; 제2 용융물 공급 채널과 유체 연통하며 또한 상기 환형의 내부 용융물 채널에 대해 연장하는 환형의 중간 용융물 채널; 및 상기 제1 용융물 공급 채널과 유체 연통하며 또한 상기 환형의 중간 용융물 채널 주위에 대해 연장하는 환형의 외부 용융물 채널을 포함한다. 상기 내부, 중간, 및 외부 용융물 채널은, 동심의 층상 용융물 스트림을 형성하기 위해, 노즐 팁의 영역에서 유동 가능하게 병합된다.

2개의 상이한 용융물이 노즐 오리피스를 통해 사출 몰드의 성형 챔버 또는 공동 내로 동시에 사출될 수 있는 사출 성형 장치를 위한 공-사출 노즐 또는 핫 러너 공-사출 디바이스는 오랫동안 알려져 왔다(예를 들어, US 4 657 496호). 대부분의 오래된 공-사출 노즐은 2개의 용융물을 위한 2개의 분리된 채널을 가지며, 이는 용융물의 2층형 스트림이 노즐 오리피스로부터 방출되는 방식으로 배치되어 있다.

다층 사출 성형 제품, 특히 장벽 또는 밀봉 층으로서 알려진 것을 구비한 식료품, 의약품, 혈액 샘플 등을 위한 보호 용기의 생산을 위해, 유출 스트림이 3중 층이고 또한 동심으로 구성되는 특별한 타입의 공-사출 노즐이 실제로 사용되고 있으며, 상기 장벽 층은 중간층을 형성한다.

WO 81/00231호는 3개의 분리된 용융물 스트림을 하나의 3중 층의 동심의 용융물 유출 스트림으로 조합하는 이러한 타입의 공-사출 노즐을 개시하고 있다. 그 노즐에 있어서, 내부 용융물 스트림은 노즐의 중심 보어에 배치된 밸브 니들을 사용하여 조절될 수 있다.

이러한 기본 타입의 다른 공-사출 노즐에 있어서, 제1 용융물은 공-사출 노즐의 외측에서 또는 내측에서 2개의 스트림으로 분할되고, 그 후 동심의 유출 스트림의 내층 및 외층을 형성한다. 제2 용융물은 2개의 층 사이에서 안내되어, 중간 장벽 층을 형성한다. 3개의 층은 그 후 공-사출 노즐의 외측에서 또는 내측에서 다층 용융물 스트림으로 조합되고, 그 후 몰드 공동 내에 동심의 유출 스트림으로서 사출되며, 이에 따라 다층 사출 성형 제품은 양측 상에 덮인 장벽 층으로 형성된다. 다양한 층의 용융물은, 공-사출 노즐 또는 공-사출 디바이스의 실시예의 타입의 함수로서 조절될 수 있다. 외층 및 내층을 위한 용융물에서 장벽 층을 완전히 둘러싸기 위해, 사출 성형 절차의 각각의 시작 및 말기에서는 중간층을 위한 용융물 없이, 외층 및/또는 내층을 위한 용융물만 사출된다.

EP 0 929 390호는 3개의 용융물 층이 노즐의 상류에 배치된 조합 유닛에서 조합되며 그 후 가늘고 긴 관형 유동 채널을 따라 노즐 오리피스로 안내되는 공-사출 노즐을 개시하고 있다. 상기 관형 유동 채널은 노즐 본체의 중심 보어 및 그 내부에 배치된 밸브 니들에 의해 형성된다. 상기 밸브 니들은 조합 유닛에서 내부 용융물 층의 유동을 조정하는 데 사용될 수 있다. 또한 개별적인 용융물 스트림의 유동은 공급 유닛을 통해 조절된다.

EP 0 911 134호는 3개의 용융물 스트림이 각각의 용융물 공급 개구를 통해 공-사출 노즐 내로 안내되고 또한 노즐 오리피스 직전의 노즐 팁 영역에서 동심의 층상 용융물 스트림을 형성하도록 조합되는 공-사출 유닛을 개시하고 있다. 내층을 위한 용융물은 중심 보어 및 밸브 니들에 의해 형성된 환형의 내부 용융물 채널에서 안내된다. 중간층을 위한 용융물은 환형의 내부 용융물 채널에 대해 연장하는 환형의 중간 용융물 채널에서 안내된다. 외층을 위한 용융물은 환형의 중간 용융물 채널에 대해 연장하는 환형의 외부 용융물 채널에서 안내된다. 내부 및 중간 용융물 채널은, 외부 용융물 채널이 개방되어 있을 동안, 상기 밸브 니들에 의해 폐쇄될 수 있다.

외측에서 제1 상류 조합 유닛에서 조합되고, 그 후 가능한 한 안정한 조합된 용융물 스트림을 얻기 위해 내부의 중심 용융물 채널을 따라 노즐 오리피스로 함께 안내되는 공-사출 노즐을 개시하고 있다. 노즐 팁의 영역에서, 외층을 위한 용융물은 이미 조합된 중심 용융물 스트림과 조합되고, 그 후 몰드 공동 내로 이와 같이 사출된다.

WO 04/103668호는 제1 용융물 스트림이 공-사출 노즐 내에서 내층 및 외층을 위한 2개의 스트림으로 분리되는 공-사출 디바이스를 개시하고 있다. 분할된 스트림은, 그 후 상기 중심 용융물 채널을 통해 밸브 니들을 따라 노즐 오리피스로 안내되는 동심의 층상 용융물 스트림을 형성하기 위해, 조합 챔버에서 가늘고 긴 중심 용융물 채널의 상류에서 중간층을 위한 제2 용융물과 조합된다. 따라서 조합 챔버는, 유동의 불안정성을 피하면서, 중간층의 형성이 제1 용융물의 2개의 스트림으로부터 최소량의 물질로 조절될 수 있는 방식으로 구성된다.

EP 제2 054 209 호는 제1 용융물이 공-사출 노즐 내의 입구의 상류에서 2개의 스트림으로 분할되는 공-사출 디바이스를 개시하고 있다. 그 후, 분할된 스트림은 다층 용융물 스트림을 형성하기 위해 노즐 팁의 영역에서 제2 용융물에 병합된다.

WO 11/006999호는 2개의 용융물이 공-사출 노즐의 횡방향으로 공급되고, 제1 용융물이 공-사출 노즐 내에서 내층 및 외층을 위한 스트림으로 각각 분할되는 공-사출 디바이스를 개시하고 있다. 스트림은 노즐 팁에서 조합된다. 공-사출 노즐은 개별적인 용융물 스트림을 조절하기 위해 가동형 니들 및 가동형 슬리브를 갖는다.

WO 12/037682호는 제1 용융물 스트림의 일부가 횡방향 터널 채널을 거쳐 환형의 제2 용융물 스트림을 통해 안내되는 공-사출 노즐을 개시하고 있다. 3개의 용융물 스트림은, 다층 용융물 스트림을 형성하기 위해, 팁의 영역에서 조합된다. 중간 용융물 스트림의 유입은 가동형 슬리브로 조절될 수 있다.

장벽 층을 위한 물질은 고가이므로, 다층 사출 성형 제품에서는 가능한 한 얇은 층으로 존재하는 것이 바람직하다. 또한, 각각의 사출 성형 사이클의 시작과 말기에서, 제1 용융물만 사출되며, 완전히 캡슐화된 장벽 층을 구비한 사출 성형 제품을 얻기 위해 장벽 층을 형성하는 제2 용융물을 위한 용융물 스트림은 차단된다. 따라서 매우 얇은 장벽 층을 구비한 사출 성형 제품을 생산하기 위해, 제2 용융물의 정확한 조절이 바람직하다.

그러나 알려진 공-사출 노즐에서 발생할 수 있는 하나의 문제점은, 상기 중간 용융물 채널에서 제2 용융물의 역류이다. 이러한 타입의 제2 용융물의 역류가 발생한다면, 이는 다음 사출 성형 사이클에서 제2 용융물의 부정확한 공급, 및 이에 따라 사출 성형 제품에 대해 부정확하거나 또는 결함 있는 장벽 층으로 나타난다.

WO 11/006999호 및 WO 12/037682호의 공-사출 노즐에 있어서, 이러한 타입의 역류는 환형의 중간 용융물 채널을 폐쇄할 수 있는 가동형 슬리브에 의해 방지될 수 있다. 또한, 공-사출 노즐에서의 추가적인 가동형 부분 때문에, 이러한 타입의 공-사출 노즐 및 공-사출 디바이스의 구성이 어려우며 또한 값비싸진다.

WO 00/54955호 또는 EP 0 901 896호로부터 알려진 바와 같은 다른 공-사출 디바이스는, 공-사출 노즐의 외측에 배치된 역류 제어 밸브를 갖는다. EP 0 901 896호는 실제로 오직 2개의 층만 구비한 동심의 용융물 유출 스트림을 갖는 공-사출 노즐에 관한 것이며, 여기에서 역류는 그다지 심각하지 않은데, 그 이유는 장벽 층을 구비한 사출 성형 제품의 생산에 적합하지 않기 때문이다. WO 00/54955호에 있어서, 역류 제어 밸브는 조합 유닛의 공-사출 노즐의 상류에서 제1 용융물을 위한 전방 용융물 매니폴드 플레이트와 제2 용융물을 위한 후방 용융물 매니폴드 플레이트 사이에 배치된다.

역류 제어 밸브를 구비한 알려진 공-사출 노즐은, 가동형 슬리브를 통해 또는 상류 역류 제어 밸브를 통해 제어되는지의 여부와는 관계없이, 복잡한 다중 부품 구성으로 되어 있으며, 이는 높은 생산비 및 유지비에 반영된다.

3중 층이고 동심으로 구성된 유출 스트림을 구비한 모든 알려진 공-사출 노즐에 있어서, 층상 스트림을 형성하기 위해 제1 용융물의 분할 및 용융물의 조합은 공-사출 노즐의 외측에서 적어도 부분적으로 발생하거나, 또는 이들은 많은 복잡한 주요 부품을 구비한 다중 부품 구성을 갖는다. 이는 제2 용융물을 위해 역류 제어 밸브가 추가로 제공되는 경우에 특히 그러하다.

본 발명의 목적은, 공-사출 노즐 내에서 용융물의 분기 및 조합이 발생하고 또한 저렴하게 생산되고 유지될 수 있는, 장벽 층을 구비한 다층 사출 성형 제품의 생산을 위한 간단하고 콤팩트하게 구성된 공-사출 노즐을 제공하는 것이다. 다른 목적은, 공-사출 노즐 내에 균일한 열 분배를 얻기 위해, 용융물 채널의 균일한 배치를 가능하게 하는 공-사출 노즐을 제공하는 것이다.

이러한 목적은 청구항 1의 특징에 의해 달성된다. 다층 사출 성형 제품의 생산을 위한 사출 성형 장치용 공-사출 노즐은, 제1 용융물을 위한 제1 용융물 공급 채널 및 제2 용융물을 위한 제2 용융물 공급 채널을 포함한다. 상기 2개의 용융물 공급 채널은 상기 각각의 제1 및 제2 용융물을 위한 공급 디바이스에 간단히 연결될 수 있다. 또한, 상기 공-사출 노즐은 중심 보어; 노즐 오리피스를 개방 및 폐쇄하기 위해 상기 중심 보어에 수용되는 축 방향으로 이동 가능한 밸브 니들; 상기 중심 보어 및 밸브 니들에 의해 공-사출 노즐의 하류 절반부에 형성되고, 또한 상기 제1 용융물 공급 채널과 유체 연통하는 환형의 내부 용융물 채널; 상기 제2 용융물 공급 채널과 유체 연통하며 또한 상기 환형의 내부 용융물 채널 에 대해 연장하는 환형의 중간 용융물 채널; 및 상기 제1 용융물 공급 채널과 유체 연통하고 또한 상기 환형의 중간 용융물 채널에 대해 연장하는 환형의 외부 용융물 채널을 포함한다. 상기 내부, 중간, 및 외부 용융물 채널은 동심의 층상 용융물 스트림을 형성하기 위해 상기 노즐 팁의 영역에서 유동 가능하게 수렴한다. 상기 공-사출 노즐은 노즐 본체, 및 상기 공-사출 노즐의 중심 보어를 포함하는 용융물 분배 인서트(insert)를 추가로 포함한다. 상기 용융물 분배 인서트는 이에 의해 노즐 본체의 중심 보어에 수용되는 원형의 원통형 섹션을 갖는다. 제1 용융물을 위한 적어도 하나의 분배 채널 및 제2 용융물을 위한 적어도 하나의 분배 채널이 상기 원형의 원통형 섹션의 슬리브 표면에 형성되며, 이는 주로 축 방향으로 연장한다.

따라서 두 용융물을 위해 상호 분리된 분배 채널은 이러한 타입의 용융물 분배 인서트의 슬리브 표면 상에 용이하게 밀링될 수 있으며, 그 후 노즐 본체에서 상기 중심 보어의 내벽에 의해 부분적으로 폐쇄된다. 축 방향으로 직교하는 보어는 공-사출 노즐의 중심 보어 또는 용융물 공급 채널과 유체 연통하는 분배 채널을 위치시킬 수 있다.

제1 용융물을 위한 적어도 하나의 분배 채널은 상류에서 제1 용융물 공급 채널과 유체 연통할 수 있으며, 이는 적절하다면 상기 용융물 분배 인서트의 플랜지에 의해 노즐 본체에 간단한 보어로서 구성될 수 있다. 또한, 상기 적어도 하나의 분배 채널은 환형의 내부 용융물 채널과 유체 연통할 수 있다. 하류에서, 이는 상기 환형의 외부 용융물 채널과 유체 연통할 수 있다.

제2 용융물을 위한 적어도 하나의 분배 채널은 상류에서 제2 용융물 공급 채널과, 그리고 하류에서 환형의 중간 용융물 채널과 유체 연통할 수 있다.

용융물 분배 인서트를 구비한 공-사출 노즐을 구성하는 것은, 제2 용융물을 위한 적어도 하나의 분배 채널이 상기 공-사출 노즐의 중심 보어를 횡단하는 용융물 채널을 통해 상류에서 제2 용융물 공급 채널에 연결될 수 있다는 것을 의미하며, 상기 횡단 용융물 채널 및 밸브 니들은 제2 용융물을 위한 역류 장벽을 형성할 수 있다. 이 방식에 있어서, 제2 용융물을 위한 역류 장벽은 예를 들어 가동형 슬리브와 같은 추가적인 가동형 부분을 사용할 필요 없이, 간단한 방식으로 상기 공-사출 노즐에 통합된다.

일 실시예에 있어서, 상기 용융물 분배 인서트에는 제1 용융물을 위한 2개의 분배 채널, 및 제2 용융물을 위한 2개의 분배 채널이 제공된다. 제1 용융물을 위한 2개의 분배 채널 및 제2 용융물을 위한 2개의 분배 채널은, 교호하는 방식으로 상기 원형의 원통형 섹션의 원주 둘레로 분배될 수 있고 또한 서로 균일하게 분리되어, 최적화된 열의 분배를 허용한다. 상기 분배 채널은 서로 평행하게 연장할 수 있다.

상기 분배 채널은 축 방향으로 나선식으로 연장할 수도 있으므로, 각각의 용융물은 공-사출 노즐의 축선에 대해 경사진 스트림으로 각각의 환형의 용융물 채널에 들어가며, 따라서 그 내부에 더 좋게 분배된다.

제1 용융물을 위한 적어도 하나의 분배 채널은 제2 용융물을 위한 적어도 하나의 분배 채널 보다 더 짧을 수 있다.

또한, 공-사출 노즐은 환형의 중간 용융물 채널의 부분을 형성하는 내벽과 환형의 외부 용융물 채널의 부분을 형성하는 외벽의 분리형 슬리브를 포함할 수 있다. 따라서 제1 용융물을 위한 적어도 하나의 분배 채널은, 상기 분리 슬리브의 보어를 통해 하류에서 상기 환형의 외부 용융물 채널에 연결될 수 있다.

상기 분리형 슬리브 및 하류 용융물 분배 인서트의 팁은 여기에서는 구성이 원추형일 수 있으며, 상기 용융물 분배 인서트의 원추형 팁의 외벽은 환형의 중간 용융물 채널의 부분을 형성한다. 또한, 상기 공-사출 노즐은 환형의 외부 용융물 채널의 부분을 형성하는 그 내면 및 플랜지를 통해 상기 분리형 슬리브 상에 이를 유지하는 유지 및 밀봉 슬리브를 포함할 수 있다.

따라서 공-사출 노즐은 단지 5개의 주요 부품, 즉 이동 가능한 밸브 니들, 노즐 본체, 용융물 분배 인서트, 분리형 슬리브, 유지 및 밀봉 슬리브로부터 용이하게 형성될 수 있으며, 용융물을 분기시키고 분배하기 위한 용융물 채널 및 가능하기로는 역류 장벽이, 상기 용융물 분배 인서트에 배치된다. 나머지 부분은 단지 간단한 보어를 가지며, 따라서 간단한 회전 부분으로서 생산될 수 있다.

이제, 본 발명은 예시적인 실시예의 도움으로 그리고 첨부한 도면의 도움으로 보다 상세히 설명될 것이다 :

도 1은 사출 성형 몰드의 전체 모습에서 공-사출 노즐을 구비한 공-사출 디바이스의 단면도를 도시하고 있다.
도 2는 도 1의 공-사출 노즐의 확대된 상세도를 도시하고 있다.
도 3은 공-사출 노즐의 분해도를 도시하고 있다.
도 4는 밸브 니들이 없는 공-사출 노즐의 단면도를 도시하고 있다.
도 5는 역류 장벽의 단면도를 도시하고 있다.
도 6a 내지 6d는 공-사출 노즐의 부분의 4개의 측면도를 분해도로 도시하고 있다.
도 7a 및 7b는 공-사출 노즐의 부분의 단면도를 분해도로 각각 도시하고 있다.
도 8a 내지 8c는 밸브 니들의 3개의 상이한 위치를 구비한 공-사출 노즐의 단면도를 각각 도시하고 있다.

도 1은 장벽 층이 제공된 다층 사출 성형 제품의 생산을 위한 핫 러너 공-사출 디바이스의 단면도를 도시하고 있다. 상기 공-사출 디바이스는 공-사출 노즐(2)의 팁(9)을 위한 리세스를 구비한 몰드 플레이트(1)를 포함한다. 상기 공-사출 노즐(2)은 노즐 유지 플레이트(3)에 유지된다. 상기 팁의 반대 측에서(즉, 그 상류), 공-사출 노즐(2)에는 제1 용융물 공급 라인(7)을 통해 제1 용융물(A)을 공급하기 위한 제1 용융물 공급 개구(21a), 및 제2 용융물 공급 라인(8)을 통해 제2 용융물(B)을 공급하기 위한 제2 용융물 공급 개구(22a)가 제공된다. 또한, 상기 제1 및 제2 용융물 공급 라인(7, 8)에 의해 용융물(A, B)을 다양한 공-사출 노즐(2)에 분배하는 노즐 유지 판(3)에 용융물 매니폴드 플레이트(4)가 수용되며; 여기에서는, 오직 하나의 공-사출 노즐만 도시되어 있다. 또한, 상기 공-사출 노즐(2)의 각각의 밸브 니들(10)을 위한 밸브 니들 동작 디바이스(6)를 수용하기 위해, 후방 플레이트(5)가 제공된다.

도 2는 도 1의 공-사출 노즐(2)의 상세도(원 D)를 도시하고 있다. 공-사출 노즐(2)은 동심으로 상호 결합하는 4개의 부분, 즉 노즐 본체(11), 용융물 분배 인서트(12), 분리 슬리브(13), 및 유지 및 밀봉 슬리브(14)를 포함한다. 상기 4개 부분 구성[또는 밸브 니들(10)을 포함하는 5개 부분]은 도 3의 분해도에서 찾아볼 수도 있다. 상기 노즐 본체(11)에는 가열 요소(15)가 제공될 수 있다.

상기 공-사출 노즐(2)은, 용융물 분배 인서트(12)를 통해 축 방향으로 연장하고 또한 밸브 니들(10)이 이동 가능하게 수용되는, 중심 보어(20)를 갖는다. 하부 섹션(20a)[즉, 공-사출 노즐(2)의 하류 절반부(2a)]에서, 상기 중심 보어(20)는 상부 영역(20b)[즉, 공-사출 노즐(2)의 상류 절반부(2b)]보다 더 큰 직경을 가지므로, 환형의 내부 용융물 채널(23)이 밸브 니들(10)을 따라 형성된다. 상기 환형의 내부 용융물 채널(23)의 단면을 증가시키기 위해, 밸브 니들(10)은 이 영역에서 테이퍼질 수도 있다. 또한, 밸브 니들만 테이퍼지게 구성할 수도 있으며, 상기 중심 보어는 그 전체 길이에 대해 동일한 직경을 갖는다. 상류에서, 상기 환형의 내부 용융물 채널(23)은 제1 용융물(A)을 위한 제1 용융물 공급 채널(21)과 유체 연통한다. 하류에서, 상기 환형의 내부 용융물 채널은 노즐 오리피스(30)와 유체 연통한다.

도 2에 도시된 실시예에서, 상기 내부 용융물 채널(23)은 용융물 분배 인서트(12)의 원추형으로 수렴하는 팁의 영역에서 테이퍼지므로, 이는 밸브 니들(10)에 의해 폐쇄될 수 있다. 이러한 타입의 테이퍼를 얻기 위해, 하나의 부재에 형성되는 용융물 분배 인서트 대신에, 나사식으로 또는 단단히 용접된 원추형 팁이 제공될 수 있다.

용융물 매니폴드 플레이트(4)에는 밸브 니들(10)이 이를 통해 밸브 니들 동작 디바이스(6)까지 더욱 연장하는 보어(4a)가 제공된다. 공-사출 노즐(2)의 상류에 있는 용융물 매니폴드 플레이트(4)의 보어(4a)의 직경이 상부 영역(20b)에서 중심 보어(20)의 직경보다 더 크므로, 밸브 니들(10)은 용융물 매니폴드 플레이트(4) 및 후방 플레이트(5) 내로 밸브 니들(10)을 통한 열의 전도를 감소시키기 위해, 용융물 매니폴드 플레이트(4)를 통해 비접촉식으로 안내될 수 있다.

제1 용융물(A)을 위한 제1 용융물 공급 채널(21)은, 공-사출 디바이스의 제1 용융물 공급 라인(7)에 연결된다. 제2 용융물(B)을 위한 제2 용융물 공급 채널(22)은, 공-사출 디바이스의 제2 용융물 공급 라인(8)에 연결된다.

도시된 공-사출 노즐(2)에 있어서, 제1 및 제2 용융물 공급 채널(21, 22)은 직선형이며, 또한 보어에 의해 노즐 본체(11)에 그리고 용융물 분배 인서트(12)에 형성된다.

용융물(A)을 위한 제1 용융물 공급 채널(21)은, 용융물 분배 인서트(12)의 상부 측상의 제1 용융물 공급 개구(21a)로부터 환형의 내부 용융물 채널(24)로 이어진다. 용융물(A)을 위한 적어도 하나의 분배 채널(26)(도 1 및 2에는 도시되지 않음: 도 3 및 도 6 참조)은, 제1 용융물 공급 채널(21) 및 환형의 외부 채널(25)과 유체 연통하므로, 용융물 스트림(A)은 환형의 내부 용융물 채널(24) 내로 그리고 환형의 외부 용융물 채널(25) 내로 각각 공급되는 2개의 스트림으로 분할된다. 이들 2개의 분할된 용융물의 스트림은, 노즐 오리피스(30)를 통해 몰드 플레이트(1)의 몰드 공동(1a) 내를 최종적으로 통과하는, 동심의 층상 용융물 스트림의 내층 및 외층을 형성한다.

용융물(B)을 위한 제2 용융물 공급 채널(22)은, 용융물 분배 인서트(12)의 상부 측상의 제2 용융물 공급 개구(22a)로부터, 밸브 니들(10)과 함께 중심 보어 내로 통합되는 제2 용융물(B)을 위한 역류 장벽(40)을 형성하는 중심 보어(20)를 횡단하는 용융물 채널(41)로 이어진다. 이에 관해, 도시된 공-사출 노즐(2)의 가동형 밸브 니들(10)은 원주 방향 홈 또는 수축부의 형태인 리세스(42)를 갖는다. 상기 횡단 유동 용융물 채널(41)을 통한 용융물의 스트림은, 밸브 니들(10)의 위치의 함수로서 차단된다. 역류 방지 장벽(40)의 개방 위치에서, 상기 리세스(42)가 횡단 용융물 채널(41)과 연통하도록 배향되므로, 용융물(B)은 중심 보어(20)에서 밸브 니들(10)의 둘레로 유동할 수 있다. 밸브 니들(10)의 길이 방향으로 변위된 폐쇄 위치에서, 상기 횡단 용융물 채널(41)은 밸브 니들(10)에 의해 완전히 폐쇄된다. 상기 횡단 용융물 채널(41)은 적어도 하나의 분배 채널(27)을 통해 하류에서 유체 연통하며(도 1 및 2에는 도시되지 않음; 도 3 및 6 참조), 환형의 중간 용융물 채널(24)은 환형의 내부 용융물 채널(23)과 환형의 외부 용융물 채널(25) 사이에서 연장한다.

따라서 상기 리세스(42) 및 횡단 용융물 채널(41)은, 제1 위치에서 밸브 니들(10)이 노즐 오리피스(30) 및 횡단 용융물 채널(41)을 폐쇄하고(도 8a 참조), 제2 위치에서 상기 횡단 용융물 채널(41)이 폐쇄될 동안 상기 노즐 오리피스(30)가 개방되고(도 8b 참조), 제3 위치에서 노즐 오리피스(30)와 횡단 용융물 채널(41) 모두가 개방되는(도 8c 참조) 방식으로, 서로에 대해 배치된다. 상기 제1 위치에서는 2개의 용융물(A, B) 중 그 어느 것도 유동할 수 없다. 제2 위치에서는 오직 제1 용융물(A)만 유동할 수 있고, 제2 용융물(B)의 유동은 차단된다. 여기에 추가하여, 제2 용융물(B)의 역류는 제1 용융물(A)의 중간 용융물 채널(24) 내로의 배압에 의해 효율적으로 방지된다. 전술한 밸브 니들(10)의 개방 위치에 대응하는 제3 위치에서, 제1 및 제2 용융물(A, B)은 노즐 오리피스(30)로 유동할 수 있다. 상기 리세스(42)는 수축부, 교차-보어, 또는 원주 방향이나 비스듬한 홈의 형태일 수 있다.

환형의 중간 용융물 채널(24) 및 환형의 외부 용융물 채널(25)을 형성하기 위해, 상기 공-사출 노즐(2)에는 도시된 공-사출 노즐(2)에서 하류 방향으로 원추형으로 수렴하는 분리 슬리브(13)가 제공된다. 내향으로 배향된 표면은 중간 용융물 채널(24)의 일부를 형성하며, 또한 외향으로 배향된 표면(25a)은 외부 용융물 채널(25)의 일부를 형성한다. 상기 내부 용융물 채널(24)은 용융물 분배 인서트(12)의 외면(24a)의 일부에 의해서도 형성된다. 또한, 상기 외부 용융물 채널(25)은 한편으로는 상기 분리 슬리브(13)를 공-사출 노즐(2)에 고정하고, 다른 한편으로는 몰드 플레이트(1)의 리세스에 대해 상기 공-사출 노즐(2)의 팁(9)을 밀봉하는 유지 및 밀봉 슬리브(14)의 내면의 일부에 의해 형성되므로, 공-사출 노즐(2)의 팁(9) 또는 분리 슬리브(13)의 외면(25a) 및 몰드 플레이트(1)의 리세스의 일부는, 전방 용융물 챔버 또는 환형의 외부 용융물 채널(25)의 일부를 각각 형성한다.

노즐 팁(9)의 영역에서, 환형의 내부, 중간, 및 외부 용융물 채널(23, 24, 25)은 최종적으로 노즐 오리피스(30)를 통해 몰드 플레이트(1)의 몰드 공동 내로 배출될 수 있는 용융물의 동심의 층상 스트림을 형성하도록 수렴한다. 노즐 오리피스(30)는 도시된 실시예에서 테이퍼링 팁이 제공되는 가동형 밸브 니들(10)로 각각 개방되거나 폐쇄될 수 있다. 따라서 공-사출 노즐(2)의 노즐 팁(9)과 함께 몰드 플레이트(1)는, 밸브 니들에 의해 폐쇄될 수 있는 노즐 오리피스(30)를 통해 용융물(A, B)이 이로부터 몰드 플레이트(1)의 몰드 공동(1a) 내로 빠져나가는 일종의 전방 노즐 챔버를 형성한다.

도 3은 5개의 부품, 즉 밸브 니들(10)(공-사출 노즐에 있는 전방 영역만 도시되어 있음), 노즐 본체(11), 용융물 분배 인서트(12), 분리 슬리브(13), 유지 및 밀봉 슬리브(14)를 포함하는 공-사출 노즐(2)의 분해도를 도시하고 있다. 도 4는 밸브 니들이 없고 개략적인 형태로 도시된 몰드 플레이트(1)를 구비하는 조립된 형태의 도 3의 공-사출 노즐(2)의 단면도를 도시하고 있다.

밸브 니들(10)(도 3)에는 용융물 분배 인서트(12)의 중심 보어(20)와 함께 환형의 내부 용융물 채널(23)을 형성하는 전방 테이퍼링 섹션[하류 절반부(2a)]이 제공된다. 상류에서[절반부(2b)의 영역에서], 상기 밸브 니들(10)은 원주 방향 홈 또는 수축부(42)를 갖는다.

중심 보어(20)를 구비한 용융물 분배 인서트(12)는, 제1 용융물 공급 개구(21a) 및 제2 용융물 공급 개구(22a)를 구비한 상류 플랜지(50)를 갖는다. 이들 개구는 상기 제1 및 제2 용융물 공급 채널(21, 22)에 입구를 각각 형성한다. 플랜지(50)의 하류의 용융물 분배 인서트(12)의 막대형 또는 원형의 원통형 섹션(51)은, 노즐 본체(11)의 중심 보어(52)에 수용된다. 섹션(51)의 슬리브 표면에 형성된 홈에는, 환형의 외부 및 환형의 중간 용융물 채널(25, 24)과 유체 연통하는 용융물 공급 채널(21, 22)을 위치시키는 용융물(A, B)을 위한 분배 채널(26, 27)이 형성된다. 이에 관해 분배 채널(26, 27)은 노즐 본체(11)에서 중심 보어(52)의 내벽에 의해 부분적으로 폐쇄된다. 용융물 분배 인서트(12)의 섹션(51)의 상부 영역에는, 유입 용융물 채널(41a) 및 상기 중심 보어(20)를 횡단하는 용융물 채널(41)의 2개의 유출 용융물 채널(41b) 중 하나가 있다. 상기 유입 용융물 채널(41a)은 제2 용융물 공급 채널(22)과 유체 연통한다. 상기 유출 용융물 채널(41b)은 분배 채널(27)을 통해 상기 환형의 중간 용융물 채널(24)과 각각 유체 연통한다. 도시된 실시예에 있어서, 상기 분배 채널(26, 27)은 축 방향으로 나선형 형상을 가지며, 이는 용융물의 더욱 좋은 분배를 얻기 위해, 축 방향에 대한 경사부에서, 각각의 용융물이 상기 환형의 외부 또는 내부 용융물로 들어가는 것을 허용한다(도 6 참조).

도 5는 통합된 역류 장벽(40)의 상세한 단면도를 도시하고 있다. 중심 보어(20)를 횡단하는 용융물 채널(41)은, 유입 용융물 채널(41a) 및 2개의 유출 용융물 채널(41b)에 의해 형성된다. 이들은 중심 보어(20) 내로 바로 도달하는 용융물 분배 인서트(12)의 막대형 또는 원형의 원통형 섹션(51)의 횡방향 보어에 의해 형성된다. 제2 용융물 공급 채널(22)을 위한 노즐 본체(11)의 보어는, 상기 유입 용융물 채널(41a)을 위한 보어에 바로 도달한다. 리세스(42)를 구비한 밸브 니들(10)은 중심 보어(20)에 축 방향으로 이동 가능하게 수용된다. 도 5의 역류 장벽은 개방 위치로 도시되어 있으며, 용융물(B)은 상기 역류 장벽을 통해 방해 없이 통과할 수 있다.

또한, 전술한 바와 같이, 도 3 및 도 4에 도시된 분리 슬리브(13)와 유지 및 밀봉 슬리브(14)는, 용융물 분배 인서트(12)와 함께, 환형의 중간 용융물 채널(24) 및 환형의 외부 용융물 채널(25)을 형성한다. 용융물 분배 인서트(12)의 막대형 섹션(51)의 원추형 팁은 여기에서는 원추형 분리 슬리브(13)로부터 거리를 두고 수용된다. 상기 원추형 분리 슬리브(13)의 팁은 여기에서는 유지 및 밀봉 슬리브(14)로부터 거리를 두고 수용된다. 유지 및 밀봉 슬리브(14)는 노즐 본체(11)에 견고하게 나사 결합되며, 따라서 공-사출 노즐(2)에 분리 슬리브(13)를 유지한다. 이를 위해, 상기 분리 슬리브(13)에는 그 상류 단부에 플랜지가 제공될 수 있다. 상기 용융물 분배 인서트(12)는 그 플랜지(50)를 통해 노즐 본체(11) 상에 나사 결합된다. 상기 공-사출 노즐(2)을 세척하기 위해, 이는 노즐 지지 플레이트(3) 및 몰드 플레이트(1)로부터 쉽게 제거될 수 있으며, 또한 그 개별적인 부분으로 분해될 수 있다.

기재된 용융물 분배 인서트를 구비한 공-사출 노즐의 구성의 특별한 이점은, 공-사출 노즐 내에 통합된 역류 장벽 및 2개의 용융물의 분배가 몇 개의 보어 및 용융물 분배 인서트에서의 밀링된 홈에 의해 용이하게 얻어질 수 있다는 사실에 있다.

도 3 및 4에 도시된 공-사출 노즐(2)에 있어서, 상기 분리 슬리브(13)에는 테이퍼진 밸브 니들(10)의 직경에 대응하는 직경을 갖는 개구(13a)가 제공된다. 이 방식에 있어서, 밸브 니들(10)은 환형의 내부 및 중간 용융물 채널(23, 24)과 노즐 오리피스(30)와의 유체 연통이 차단되는 위치를 취할 수 있다. 그러나 상기 개구(13a)는 중심 보어(20)의 하부 섹션(20a)과 동일한 직경을 가질 수도 있다.

도 6은 4개의 측면도, 즉 용융물 분배 인서트(12) 및 분리 슬리브(13)의 도 6a 내지 6d(정면도, 우측면도, 배면도, 좌측면도)를 분해도로 도시하고 있으며, 상기 도면은 각각 90°로 회전되어 있다. 도 7a(우측면도, 도 6b 참조) 및 도 7b(정면도, 도 6a 참조)는, 용융물 분배 인서트(12) 및 분리 슬리브(13)의 단면도를 분해도로 각각 도시하고 있다.

상기 분배 채널(26, 27)의 나선 형상은 특히 도 6에 잘 도시되어 있다. 도시된 용융물 분배 인서트(12)의 실시예에 있어서, 제1 및 제2 용융물(A, B)을 위해 2개의 분배 채널(26, 27)이 각각 형성된다. 제1 용융물(A)을 위한 2개의 분배 채널(26) 및 제2 용융물(B)을 위한 2개의 분배 채널(27)은 교호하고 있으며, 또한 원형의 원통형 섹션(51)의 원주 둘레에서 서로 일정한 거리에서, 공-사출 노즐(2) 내에 최적화된 열의 분배를 허용한다. 유사한 방식으로, 상기 분배 채널은 축 방향으로 직선형이도록 형성될 수도 있다.

역류 장벽의 유입 용융물 채널(41a)이 도 6b에 도시될 수 있다. 상기 용융물 분배 인서트(12)의 중심 보어(20)에 있어서, 제2 용융물(B)은 2개의 스트림으로 분할되어 각각의 분배 채널(27) 내로 유출 용융물 채널(41b)(도 6a 및 6c)을 통과한다.

제1 용융물 공급 채널(21)은 용융물 분배 인서트(12)의 중심 보어(20)까지 바로 도달한다(도 7b). 이 영역에서, 용융물(A)의 일부는 용융물 분배 인서트(12)의 표면 상의 2개의 분배 채널(26)에서 횡방향으로 안내되고, 일부는 중심 보어(20)의 하부 섹션(20a)을 따라 환형의 내부 용융물 채널(23) 내로 안내된다. 제1 분배 채널(26)은 제1 용융물 공급 채널(21)을 통해 직접 공급된다. 연결 채널(28)은 제2 분배 채널(26)을 중심 보어(20)에 연결하며, 따라서 제1 용융물(A)이 공급된다.

분배 채널(27)은 분배 채널(26)의 상류에서 시작하여, 분배 채널(26)보다 더 하류로 용융물 분배 인서트(12)의 원추형 팁의 표면(4a)에 의해 형성된 환형의 중간 용융물 채널(24) 부분의 영역 내로 연장한다. 따라서 제1 용융물(A)을 위한 분배 채널(26)은, 제2 용융물(B)을 위한 분배 채널(27)보다 길이가 더 짧다.

환형의 외부 용융물 채널(25)은 환형의 중간 용융물 채널(24)보다 더 상류로 축 방향으로 연장한다. 이 방식에 있어서, 상기 분배 채널(26)은 중간 용융물 채널(24)을 횡단할 필요 없이, 분리 슬리브(13)의 보어(26a)를 통해 환형의 외부 용융물 채널(25)을 공급할 수 있다. 이 보어(26a)는 분리 슬리브(13)의 외면(25a)에서 종료되며, 이는 환형의 외부 용융물 채널(25)의 부분을 형성한다.

모든 도면에 있어서, 동일한 부분에 대해 동일한 도면부호가 사용된다.

1: 몰드 플레이트
1a: 몰드 챔버(공동)
2: 공-사출 노즐
2a: 공-사출 노즐의 절반부(하류)
2b: 공-사출 노즐의 절반부(상류)
3: 노즐 지지 플레이트
4: 용융물 매니폴드 플레이트
4a: 보어
5: 후방 플레이트
6: 밸브 니들 동작 디바이스
7: 제1 용융물 공급 라인
8: 제2 용융물 공급 라인
9: 노즐 팁
10: 밸브 니들
11: 노즐 본체
12: 용융물 분배 인서트
13: 분리 슬리브
14: 유지 및 밀봉 슬리브
15: 가열 요소
20: 중심 보어
20a: 중심 보어의 하부 섹션
20b: 중심 보어의 상부 섹션
21: 제1 용융물 공급 채널
21a: 제1 용융물 공급 개구
22: 제2 용융물 공급 채널
22a: 제2 용융물 공급 개구
23: 환형의 내부 용융물 채널
24: 환형의 중간 용융물 채널
25: 환형의 외부 용융물 채널
26: 용융물(A)을 위한 분배 채널
26a: 보어
27: 용융물(B)을 위한 분배 채널
28: 연결 채널
30: 노즐 오리피스
40: 역류 장벽
41: 횡단 용융물 채널
41a: 유입 용융물 채널
41b: 유출 용융물 채널
42: 리세스
50: 플랜지
51: 막대형의/원형의 원통형 섹션
52: 노즐 본체의 중심 보어
A: 제1 용융물
B: 제2 용융물

Claims

다층 사출 성형 제품의 생산을 위한 사출 성형 디바이스를 위한 공-사출 노즐(2)로서,
제1 용융물(A)을 위한 제1 용융물 공급 채널(21);
제2 용융물(B)을 위한 제2 용융물 공급 채널(22);
중심 보어(20);
노즐 오리피스(30)를 개방 및 폐쇄하기 위해 상기 중심 보어(20)에 수용되는 축 방향으로 이동 가능한 밸브 니들(10);
상기 중심 보어(20) 및 상기 밸브 니들(10)에 의해 상기 공-사출 노즐(2)의 하류 절반부(2a)에 형성되고, 상기 제1 용융물 공급 채널(21)과 유체 연통하는 환형의 내부 용융물 채널(23);
상기 제2 용융물 공급 채널(22)과 유체 연통하며, 상기 환형의 내부 용융물 채널(23)에 대해 연장하는 환형의 중간 용융물 채널(24); 및
상기 제1 용융물 공급 채널(21)과 유체 연통하며, 상기 환형의 중간 용융물 채널(24)에 대해 연장하는 환형의 외부 용융물 채널(25)을 포함하며,
상기 내부, 중간, 및 외부 용융물 채널(23, 24, 25)은 동심의 층상 용융물 스트림을 형성하기 위해 노즐 팁(9)의 영역에 유동 가능하게 수렴하며(coverge),
상기 공-사출 노즐(2)은 노즐 본체, 및 상기 공-사출 노즐(2)의 중심 보어(20)를 포함하는 용융물 분배 인서트(12)를 더 포함하며,
상기 용융물 분배 인서트(12)는 상기 노즐 본체(11)의 중심 보어(52)에 수용되는 원형의 원통형 섹션(51)을 가지며,
상기 제1 용융물(A)을 위한 적어도 하나의 분배 채널(26) 및 상기 제2 용융물(B)을 위한 적어도 하나의 분배 채널(27)은, 상기 원형의 원통형 섹션(51)의 슬리브 표면에 형성되며, 주로 축 방향으로 연장하는 것을 특징으로 하는 공-사출 노즐.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 용융물(A)을 위한 적어도 하나의 분배 채널(26)은 상류에서 상기 제1 용융물 공급 채널(21) 및 상기 환형의 내부 용융물 채널(23)과 유체 연통하고, 하류에서 상기 환형의 외부 용융물 채널(25)과 유체 연통하는 것을 특징으로 하는 공-사출 노즐.
선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 용융물(B)을 위한 적어도 하나의 분배 채널(27)은 상류에서 상기 제2 용융물 공급 채널(22)과 유체 연통하고, 하류에서 상기 환형의 중간 용융물 채널(24)과 유체 연통하는 것을 특징으로 하는 공-사출 노즐.
선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 용융물(B)을 위한 적어도 하나의 분배 채널(27)은, 상기 공-사출 노즐(2)의 중심 보어(20)를 횡단하는 용융물 채널(41)을 통해, 상류에서 상기 제2 용융물 공급 채널(21)에 연결되며, 상기 횡단 용융물 채널(41) 및 상기 밸브 니들(10)은 상기 제2 용융물(B)을 위한 역류 장벽을 형성하는 것을 특징으로 하는 공-사출 노즐.
선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
상기 용융물 분배 인서트(12)에는 상기 제1 용융물(A)을 위한 2개의 분배 채널(26) 및 상기 제2 용융물(B)을 위한 2개의 분배 채널(27)이 제공되는 것을 특징으로 하는 공-사출 노즐.
청구항 5에 있어서,
상기 제1 용융물(A)을 위한 2개의 분배 채널(26) 및 상기 제2 용융물(B)을 위한 2개의 분배 채널(27)은 교호하는 방식으로 상기 원형의 원통형 섹션(51)의 원주 둘레로 분배되며, 서로 균일하게 분리되는 것을 특징으로 하는 공-사출 노즐.
선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
상기 분배 채널(26, 27)은 서로 평행하게 연장하는 것을 특징으로 하는 공-사출 노즐.
선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
상기 분배 채널은 축 방향으로 나선식으로 연장하는 것을 특징으로 하는 공-사출 노즐.
선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 용융물(A)을 위한 적어도 하나의 분배 채널(26)은, 상기 제2 용융물(B)을 위한 적어도 하나의 분배 채널(27)보다 더 짧은 것을 특징으로 하는 공-사출 노즐.
선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공-사출 노즐(2)은 상기 환형의 중간 용융물 채널(24)의 부분을 형성하는 내면과 상기 환형의 외부 용융물 채널(25)의 부분을 형성하는 외면(25a)의 분리형 슬리브(13)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공-사출 노즐.
청구항 10에 있어서,
상기 제1 용융물(A)을 위한 적어도 하나의 분배 채널(26)은 상기 분리형 슬리브(13)에서 보어(26a)를 통해 하류에서 상기 환형의 외부 용융물 채널(25)에 연결되는 것을 특징으로 하는 공-사출 노즐.