KR20170133649A - 개선된 스팀 라인을 지닌 사출 금형 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 수지 가열, 특히 차량용 라디에이터 그릴의 가열을 위한 스팀 라인이 구성된 사출 금형에 관한 것으로, 본 발명의 개선된 스팀 라인을 지닌 사출 금형은, 장방형의 상부 캐비티 코어, 상기 상부 캐비티 코어에 대응하는 하부 캐비티 코어, 상기 상부 캐비티 코어에 형성된 소정의 삽입부에 결합되는 상부 스팀 코어 및 상기 상부 캐비티 코어와 대응하는 하부 캐비티 코어에 형성된 삽입부에 결합되는 하부 스팀 코어 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 바람직하게는, 상부 스팀 코어 하면에 형성된 제1 반원형 홈 및 상기 제1 반원형 홈에 대응하여 상기 상부 캐비티 코어의 삽입부의 표면에 형성된 제2 반원형 홈이 서로 정렬되어 원형의 스팀 라인을 형성하고, 상기 하부 스팀 코어 상면에 형성된 제3 반원형 홈 및 상기 제3 반원형 홈에 대응하여 상기 하부 캐비티 코어의 삽입부의 표면에 형성된 제4 반원형 홈이 서로 정렬되어 원형의 스팀 라인을 더 형성하는데, 상기 반원형 홈은 NC 가공에 의해 만들어진다.

Description

개선된 스팀 라인을 지닌 사출 금형{INJECTION MOLD WITH A IMPROVED STEAM LINE}

본 발명은 수지 성형을 위한 사출 금형에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수지 가열, 특히 차량용 라디에이터 그릴의 가열을 위한 스팀 라인이 구성된 사출 금형에 관한 것이다.

일반적인 소정 목적의 합성수지 제품의 제작은 적정 온도의 용융 수지를 해당 제품의 형태를 지닌 금형의 캐비티 내로 소정의 사출 압력 및 속도로 충진시킨 후에, 캐비티 내에 충진된 용융 수지를 일정 시간 동안 냉각 고화시킨 후 금형의 분리를 통해 캐비티 내의 제품을 취출함으로서 소정의 성형 제품을 생산한다.

이와 같은 합성수지 제품의 사출 성형시, 특히 다점 게이트를 통해 용융 수지가 캐비티 내로 흘러 들어가는 경우, 용융 수지가 서로 만나는 지점에서 선상 무늬의 웰드 라인(weld line)이 발생하는데, 이러한 웰드 라인은 일반적으로 광학적/기계적 결함을 나타내는데, 노치 현상 및 색상의 변화가 나타날 수 있다. 특히 노치 현상은 고광택을 지닌 짙은 색상에서 많이 나타난다. 특히 유리섬유, 무기 충진재 등이 첨가된 복합 용융 수지에서는 웰드 라인이 더욱 두르러지게 되며, 수지 온도, 금형 온도 및 사출 압력이 낮은 경우에도 웰드 라인이 보다 두드러진다. 이러한 웰드 라인으로 인해 성형 제품의 품질 불량을 초래한다.

상기와 같이 제품 불량을 야기하는 웰드 라인을 제거하기 위해 일반적으로 사출 금형 설비에서는 상측 및 하측 코어에 스팀 라인을 구성하여, 제품 성형시 스팀 라인에 고온의 스팀을 통과시켜서 웰드 라인이 생성되지 않은 제품을 성형하고, 제품의 성형이 종료된 후 스팀 라인을 통해 냉각수를 통과시켜서 금형의 성형부 및 제품을 온도를 낮추는 냉각 과정을 통해 제품의 취출을 쉽게 하는데, 도 1은 종래 기술의 스팀 라인이 배열된 사출 금형(공개특허 제2011-0107184호)을 도시한 단면도인데, 상기 스팀 라인(3)은 상측 코어(1)의 성형부(4,캐비티) 상부 및 하측 코어(2)의 성형부 하부에 설치되며, 상기 스팀 라인은 건드릴(gun drill) 작업으로 코어에 형성된 홀(hole)로서 구성되는데, 상기 스팀 라인은 성형부와 일정 거리로 이격되게 배열된다. 이와 같은 방법은 작업공정이 복잡하여 효율적이지 못하고, 성형될 제품의 외측 면이 복잡한 곡면일 경우 건드릴 작업으로 곡면을 따라 코어 홀을 형성하기가 불가능하고, 또한 스팀 라인과 성형부와의 소정의 이격 거리를 맞추는데 어려움이 있어서 성형될 제품의 각 부분을 일정 온도로 유지하여 웰드 라인 및 표면 불량을 없애는데 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 성형 제품 표면에 발생되는 웰드 라인이 제거되고, 금형 온도를 일정 온도로 상승시킬 수 있어서 금형 표면과 수지의 밀착성이 강화되어 성형 제품 표면의 광택도가 향상되며, 또한 유리섬유 등의 강화섬유를 사용한 제품의 수려한 표면을 보장해주는 개선된 스팀 라인을 지닌 사출 금형을 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 문제해결을 위하여 본 발명에 따른 개선된 스팀 라인을 지닌 사출 금형은, 장방형의 상부 캐비티 코어(10); 상기 상부 캐비티 코어에 대응하는 하부 캐비티 코어(20); 상기 상부 캐비티 코어에 형성된 소정의 삽입부(12)에 결합되는 상부 스팀 코어(11); 및 상기 상부 캐비티 코어(10)와 대응하는 하부 캐비티 코어(20)에 형성된 삽입부(22)에 결합되는 하부 스팀 코어(21); 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 상부 스팀 코어(11)의 하면에는 제1 반원형 홈(111)을 형성하며, 상기 제1 반원형 홈에 대응하여 상기 상부 캐비티 코어(10)의 삽입부(12)의 표면에 제2 반원형 홈(121)을 형성하고, 상기 하부 스팀 코어(21)의 상면에는 제3 반원형 홈(211)을 더 형성하며, 상기 제3 반원형 홈에 대응하여 상기 하부 캐비티 코어(20)의 삽입부(22) 표면에는 제4 반원형 홈(221)를 더 형성하는데, 상기 캐비티 코어에 스팀 코어가 삽입되어 결합시, 반원형 홈들이 정렬되어 하나의 원형 홈인 스팀 라인(114)을 형성한다.

이상에서 설명한 특징을 갖는 본 발명에 따른 개선된 스팀 라인을 지닌 사출 금형은, 금형의 온도를 수지의 열변형 온도 이상으로 유지시킴으로써 성형 제품 표면에 발생되는 웰드 라인을 제거할 수 있으며, 금형 온도를 일정 온도로 상승시킴으로써 금형 표면과 수지의 밀착성을 강화시켜 성형 제품 표면의 광택도를 향상시킬 수 있고, 또한 유리섬유 등의 강화섬유의 사용에 따른 제품의 표면이 매끄럽지 못한 문제를 극복할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 스팀 라인을 지닌 사출 금형의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 개선된 스팀 라인을 지닌 사출 금형의 캐비티 코어 및 스팀 코어가 분리된 상태의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 개선된 스팀 라인을 지닌 사출 금형의 하부 스팀 코어의 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 개선된 스팀 라인을 지닌 사출 금형의 상부 캐비티 코어의 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 개선된 스팀 라인을 지닌 사출 금형 내에 구성된 스팀 라인의 배열도이다.
도 6은 곡면 및 물결 무늬 형상의 성형부 외측 면에 대한 스팀 라인의 배열을 나타내는 단면도이다.

본 발명은 성형 제품 표면에 나타날 수 있는 웰드 라인이 제거되고 성형 제품 표면의 광택도 등이 향상된, 차량용 라디에이터 그릴의 가열을 위한 스팀 라인이 구성된 사출 금형에 관한 것인데, 도 2 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

본 발명에 따른 개선된 스팀 라인을 지닌 사출 금형은, 장방형의 상부 캐비티 코어(10); 와 상기 상부 캐비티 코어에 대응하는 하부 캐비티 코어(20); 와 상기 상부 캐비티 코어에 형성된 소정의 삽입부(12)에 결합되는 상부 스팀 코어(11); 및 상기 상부 캐비티 코어(11)와 대응하는 하부 캐비티 코어(20)에 형성된 삽입부(22)에 결합되는 하부 스팀 코어(21); 를 포함하여 구성된다.

도 2를 참조하면, 상기 상부 캐비티 코어(10)에는 상부 스팀 코어(11)가 삽입·결합되는 삽입부(12)가 형성되어 있으며, 하부 캐비티 코어(20)에는 하부 스팀 코어(21)가 삽입·결합되는 삽입부(22)가 형성되어 있다. 상기 삽입부(12,22)의 형상은 스팀 코어(11,21)의 형상과 일치하게 형성되어서, 상부 스팀 코어(11)는 삽입부(12)에 밀착·삽입될 수 있으며, 하부 스팀 코어(21)도 하부 캐비티 코어(20)의 삽입부(22)에 밀착·삽입될 수 있다. 도 2에 표시된 화살표 방향으로 스팀 코어가 캐비티 코어에 삽입되어, 캐비티 코어와 스팀 코어가 일체로 형성되는 것이다.

상세하게는, 상부 캐비티 코어(10)에 대응하는 하부 캐비티 코어(20)는 상기 상부 캐비티 코어(10)의 아래쪽에 반전된 형상으로 구성되어, 상기 상부 캐비티 코어(10)와 하부 캐비티 코어(20)가 인접하면, 두개의 코어 사이에는 성형될 제품을 위한 용융 수지가 투입될 캐비티(도면에 미도시 됨)가 형성된다. 도면에는 미도시되어 있지만, 상부 캐비티 코어의 상부에는 상원판이 구성되며, 하부 캐비티 코어의 하부에는 하원판이 구성되는 것이 일반적이다.

상기 상부 스팀 코어(11)의 하면에는 제1 반원형 홈(111)이 형성되며, 상기 제1 반원형 홈(111)에 대응하여 상기 상부 캐비티 코어(10)의 삽입부(12)의 표면에는 제2 반원형 홈(121)이 형성된다. 또한 대안적으로 상기 하부 스팀 코어(21)의 상면에는 제3 반원형 홈(211)이 더 형성되며, 상기 제3 반원형 홈에 대응하여 상기 하부 캐비티 코어(20)의 삽입부(22)의 표면 제4 반원형 홈(221)이 더 형성된다. 상기 각각의 반원형 홈은 NC 가공(numeric control milling)에 의해 만들어 진다. 상기 반원형 홈은 본 발명에서는 코어의 장방향으로 형성되어 있으나, 성형될 제품의 형태에 따라서는 단방향으로 형성될 수도 있다.

상기 상부 스팀 코어(11)의 하면에 형성된 제1 반원형 홈(111)은, 상부 스팀 코어(11)가 상부 캐비티 코어(10)의 삽입부(12)에 결합시 상부 캐비티 코어(10)의 삽입부(12)의 표면에 형성된 제2 반원형 홈(121)과 정렬되어 하나의 원형 홈을 형성하는데, 이 원형 홈이 고온의 스팀이 통과하는 실질적인 스팀 라인(114) 인 것이다. 상기의 스팀 라인은 하부 캐비티 코어(20) 및 하부 스팀 코어(21)의 결합시에도 제3 반원형 홈(211)과 제4 반원형 홈(221)이 정렬되어 하나의 원형 홈인 스팀 라인이 만들어진다. 이러한 스팀 라인에는 성형될 제품의 특성에 따라 스팀이 동시에 공급되거나 선택적으로 공급될 수 있으며, 경우에 따라서는 하부 캐비티 코어(20)에는 스팀 라인을 생략하고, 상부 캐비티 코어(10)에만 설치할 수 있다.

상기 스팀 라인(114)은 캐비티 코어 내부에 다수 개가 형성되며, 상기 다수 개의 스팀 라인은 스팀이 흘러 들어가는 하나의 입구(112) 및 스팀 라인을 통과한 스팀이 흘러 나오는 하나의 출구(113)와 연결되며, 상기 스팀 라인(114)의 입구 및 출구는 금형의 서로 동일한 측에 설치된다. 상기와 같이 본 발명의 스팀 라인(114)은 하나의 입구(112) 및 하나의 출구(113) 사이에 다수 개가 형성된 병렬방식으로 구성된다. 그러나 작업 여건 및 스팀 라인의 배열 방식에 따라 입구 및 출구가 금형의 서로 반대 측에 설치될 수도 있다.

상부 스팀 코어(11)의 하면의 형태와 상부 캐비티 코어(10)의 삽입부(12) 표면의 형태는 서로 대응하는데, 상부 스팀 코어(11)가 상부 캐비티 코어(10)의 삽입부(12)에 삽입·결합시, 서로 밀착되게끔 상부 스팀 코어(11)의 하면이 평평하면 상부 캐비티 코어(10)의 삽입부(12) 표면도 이에 대응하여 평평하고, 상부 스팀 코어(11)의 하면이 곡면형을 이루면 상부 캐비티 코어(10)의 삽입부(12) 표면도 이에 대응하게 곡면형을 이루게되고, 상부 스팀 코어(11)의 하면이 예컨대, 물결 모양 또는 일정하지 않은 복잡한 곡면 등의 다양한 형태를 이루면, 상부 캐비티 코어(10)의 삽입부(12) 표면도 이에 대응하는 형태를 이룬다. 이와 같이, 스팀 코어(11)의 하면 및 캐비티 코어(10)의 삽입부(12) 표면이 물결 모양 또는 복잡한 곡면 등의 다양한 형태를 이루는 경우, 종래의 건드릴 작업에 의해 코어에 홀(hole)을 형성시켜 스팀 라인을 구성하는 것은 스팀 라인과 성형부(캐비티)와 일정 거리, 즉 성형되는 제품에 최적의 열을 제공하기 위한 스팀 라인과 성형부 사이의 이격 거리를 조정하는데 문제가 있다.

본 발명은 스팀 라인을 구성하는 제1 반원형 홈(111)이 상부 스팀 코어(11)의 하면의 형태에 따라 형성되고, 제2 반원형 홈(121)이 상부 캐비티 코어(10)의 표면 형태에 따라 형성됨으로서, 성형부 외측 면과 스팀 라인과의 소정의 이격 거리를 유지시킬 수 있다. 즉 성형될 제품의 외측 면이 복잡한 곡면형 및 물결 모양을 이루고 있어도, 제품의 각 부분의 외측 면과 스팀 라인 사이를 소정의 거리로 이격시킬 수 있어서, 용융 수지에 웰드 라인이 생기지 않도록 캐비티 내의 용융 수지를 고루 가열시킬 수 있다.

본 발명에 따른 스팀 라인은 직경은 스팀 라인 내의 스팀의 흐름 속도 및 압력과 성형되는 제품으로의 열 전달 효율 등을 고려하여 확정되는데, 바람직하게는, 본 발명의 스팀 라인의 직경은 8㎜ 내지 10㎜ 이며, 인접한 스팀 라인의 중심간의 거리는 스팀라인 직경의 2배 내지 2.5배로 하고, 스팀 라인과 성형부 표면 사이의 이격 거리는 스팀 라인의 직경의 1배 내지 1.5배 로 하는 것이 바람직하다. 도면에서 스팀 라인의 직경은 D 로 표시하였으며, 인접한 스팀 라인의 중심간의 거리는 A 로, 스팀 라인과 성형부 표면 사이의 이격 거리는 B 로 표시하였다. 이와 같은 수치는 여러번의 시험을 거쳐 생성된 것으로, 본 발명의 사출 금형에 사용되는 스팀 라인과 성형부 표면 사이의 최적의 거리인 것이다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 게시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이런 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10.상부 캐비티 코어 11.상부 스팀 코어
12.삽입부
20.하부 캐비티 코어 21.하부 스팀 코어
22.삽입부
111.제1 반원형 홈 121.제2 반원형 홈
211.제3 반원형 홈 221.제4 반원형 홈
112.스팀 입구 113.스팀 출구
114.스팀라인

Claims (8)

1. 개선된 스팀 라인을 지닌 사출 금형에 있어서,
   상기 사출 금형은,
   장방형의 상부 캐비티 코어;
   상기 상부 캐비티 코어에 대응하는 하부 캐비티 코어;
   상기 상부 캐비티 코어에 형성된 소정의 삽입부에 결합되는 상부 스팀 코어; 및
   상기 상부 캐비티 코어와 대응하는 하부 캐비티 코어에 형성된 삽입부에 결합되는 하부 스팀 코어; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 개선된 스팀 라인을 지닌 사출 금형.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 상부 스팀 코어의 하면에는 제1 반원형 홈을 형성하며, 상기 제1 반원형 홈에 대응하여 상기 상부 캐비티 코어의 삽입부의 표면에 제2 반원형 홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 개선된 스팀 라인을 지닌 사출 금형.
   
3. 제1 항에 있어서,
   상기 하부 스팀 코어의 상면에는 제3 반원형 홈을 더 형성하며, 상기 제3 반원형 홈에 대응하여 상기 하부 캐비티 코어의 삽입부 표면에는 제4 반원형 홈을 더 형성하는 것을 특징으로 하는 개선된 스팀 라인을 지닌 사출 금형.
   
4. 제 2항에 있어서,
   상기 상부 스팀 코어의 하면에 형성된 제1 반원형 홈은, 상부 스팀 코어가 상부 캐비티 코어의 삽입부에 결합시 상부 캐비티 코어의 삽입부의 표면에 형성된 제2 반원형 홈과 정렬되어 하나의 원형 홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 개선된 스팀 라인을 지닌 사출 금형.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 원형 홈은 스팀 라인이며, 상기 스팀 라인은 캐비티 코어 내부에 다수 개가 형성되며, 상기 다수 개의 스팀 라인은 하나의 입구 및 출구와 연결되며, 상기 스팀 라인의 입구 및 출구는 각각 서로 동일한 측에 설치되는 것을 특징으로 하는 개선된 스팀 라인을 지닌 사출 금형.
   
6. 제 2항에 있어서,
   상부 스팀 코어의 하면의 형태와 상부 캐비티 코어의 삽입부 표면의 형태는 서로 대응하여 상부 스팀 코어가 상부 캐비티 코어의 삽입부에 삽입·결합시 서로 밀착되고, 상기 제1 반원형 홈은 상부 스팀 코어의 하면의 형태에 따라 형성되고, 제2 반원형 홈은 상부 캐비티 코어의 표면 형태에 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 개선된 스팀 라인을 지닌 사출 금형.
   
7. 제 5항에 있어서,
   상기 스팀 라인의 직경은 8 내지 10㎜ 이며, 인접한 스팀라인의 중심간의 거리는 스팀라인 직경의 2 내지 2.5배이고, 스팀라인과 성형부 표면 사이의 이격거리는 스팀라인의 직경의 1 내지 1.5배인 것을 특징으로 하는 개선된 스팀 라인을 지닌 사출 금형.
   
8. 제 5항에 있어서,
   상기 반원형 홈은 NC 가공(numeric control milling)에 의해 만들어지는 것을 특징으로 하는 개선된 스팀 라인을 지닌 사출 금형.
   

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