KR20180111953A - 스프루 부싱 - Google Patents

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KR20180111953A
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hollow portion
resin flow
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사토시 아베
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파나소닉 아이피 매니지먼트 가부시키가이샤
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Abstract

원료 수지 유로 내의 용융 원료 수지를 보다 매우 적합하게 냉각할 수 있는 스프루 부싱을 제공하기 위해서, 본 발명의 일 실시형태에서는, 원료 수지 유로 및 그 주위에 마련된 냉각 매체 유로를 구비해서 이뤄지는 스프루 부싱에 있어서, 원료 수지 유로의 상류측 부분과 냉각 매체 유로와의 사이의 국소 영역에 있어서, 그 국소 영역 이외의 영역보다 상대적으로 작은 열전달이 이뤄지는 저 열전달부가 마련된 스프루 부싱이 제공된다.

Description

스프루 부싱
본 발명은 스프루 부싱에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 금형에 사용되는 스프루 부싱에 관한 것이다.
일본의 「제조」 산업을 지지해 온 기술의 하나에, 금형을 이용한 성형 기술이 있다. 이러한 성형 기술로서는, 가압 성형법, 사출 성형법 및 압출 성형법 등을 들 수 있다. 이들 성형법 중, 사출 성형법은, 사출 성형용 금형을 이용해 용융 원료 수지로부터 성형품을 얻는 방법이다.
사출 성형법에 있어서는, 사출 성형용 금형(200')의 한쪽의 금형(코어측 금형)(201')과 다른쪽의 금형(캐비티측 금형)(202')으로 구성된 금형 캐비티(203') 내에 용융 원료 수지가 사출된다(도 9의 (A) 참조). 사출된 용융 원료 수지는 금형 캐비티(203')에서 냉각 고화에 들어가고, 성형품이 된다. 금형 캐비티(203') 내에의 용융 원료 수지의 사출은 일반적으로 스프루 부싱(100')을 거쳐서 행해진다.
도 9의 (A)에 도시하는 바와 같이, 사출 성형용 금형(200')에 이용되는 스프루 부싱(100')에는 원료 수지 유로(10')가 마련되어 있다. 이러한 원료 수지 유로(10')는, 용융 원료 수지가 도입되는 일단부(10a')로부터 금형 캐비티(203') 내로 통하는 타단부(10b')에까지 연재하고 있다.
원료 수지 유로(10')에는, 성형품을 취출이 쉽게 하기 위해서 테이퍼를 부여하고 있다. 구체적으로는, 원료 수지 유로(10')는, 그 일단부(10a')로부터 타단부(10b')로 연재하는 것에 따라 폭 치수(W')가 점차 커지고 있다. 도 9의 (A)에 도시하는 바와 같이, 원료 수지 유로(10')의 상류측(10A')의 폭 치수(W1')는 상대적으로 작은데 대하여, 원료 수지 유로(10')의 하류측(10B')의 폭 치수(W2')는 상대적으로 커지고 있다.
테이퍼가 부여된 원료 수지 유로(10')는, 성형품의 취출의 점에서 바람직하기는 하지만, 용융 원료 수지의 냉각 고화의 점에서는 반드시 바람직하다고 말할 수 없다. 예를 들면, 테이퍼가 부여된 원료 수지 유로(10')가 길어지면, 거기에 따라 상대적으로 큰 폭 치수(W')의 하류측의 영향이 커져, 용융 원료 수지가 냉각 고화하기 어려워진다. 용융 원료 수지가 냉각 고화하기 어려우면 용융 원료 수지의 사출로부터 성형품의 취출까지 필요로 하는 시간이 늘어나, 결과적으로 성형 사이클이 길어져 버린다. 그러므로, 도 9의 (B)로 도시하는 바와 같이 원료 수지 유로(10')의 주위에 냉각 매체 유로(20')가 설치되는 일이 있다.
국제 공개 제 WO 2008/038694 호 공보
그렇지만, 냉각 매체 유로(20')가 마련된 스프루 부싱(100')(도 9의 (B) 참조)에 대해서는, 이하의 문제가 생길 수 있다.
냉각 매체 유로(20')에 냉각 매체를 흘리면, 스프루 부싱(100')이 금속 부재로부터 완성되는 것에 기인하여, 냉각 매체의 냉각열이 원료 수지 유로(10') 내의 용융 원료 수지에 전해진다. 그렇지만, 이러한 원료 수지 유로(10') 내의 용융 원료 수지는, 상류측(10A')의 폭 치수가 상대적으로 작은 것에 기인해서 하류측(10B')보다 상류측(10A')에서 냉각 고화하기 쉬운 경향을 갖는다.
하류측(10B')보다 먼저 상류측(10A')에서 용융 원료 수지가 냉각 고화하면, 원료 수지 유로(10')가 실질적으로 폐색해 버릴 우려가 있다. 이 경우, 원료 수지 유로(10')를 거쳐서 용융 원료 수지를 매우 적합하게 사출하지 못하고, 금형 캐비티(203') 내에 소정량의 용융 원료 수지를 충전할 수 없게 된다. 따라서, 최종적으로는 소망 형상의 성형품을 얻을 수 없게 된다.
본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이뤄진 것이다. 즉, 본 발명의 목적은, 원료 수지 유로 내의 용융 원료 수지를 보다 매우 적합하게 냉각할 수 있는 스프루 부싱을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일 실시형태에서는,
원료 수지 유로 및 그 원료 수지 유로의 주위에 마련된 냉각 매체 유로를 구비해서 이뤄지는 스프루 부싱으로서,
원료 수지 유로의 상류측 부분과 냉각 매체 유로와의 사이의 국소 영역에 있어서, 그 국소 영역 이외의 영역보다 상대적으로 작은 열전달이 이뤄지는 저 열전달부가 마련되어 있는 스프루 부싱이 제공된다.
본 발명의 스프루 부싱에서는, 원료 수지 유로 내의 용융 원료 수지를 보다 매우 적합하게 냉각할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 관한 스프루 부싱을 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 중공부로 이뤄지는 영역을 구비해서 이뤄지는 스프루 부싱을 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 진공 상태의 중공부를 구비해서 이뤄지는 스프루 부싱을 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 열매체 유로로서 이용하는 중공부를 구비해서 이뤄지는 스프루 부싱을 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 5는 분말체가 마련된 중공부를 구비해서 이뤄지는 스프루 부싱을 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 6은 다공질재로 이뤄지는 영역을 구비해서 이뤄지는 스프루 부싱을 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 7은 코팅층이 마련된 냉각 매체 유로를 구비해서 이뤄지는 스프루 부싱을 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 8은 분말 소결 적층법이 실시되는 광조형 복합 가공의 프로세스 태양을 모식적으로 도시한 단면도이다(도 8의 (a): 분말층 형성시, 도 8의 (b): 고화층 형성시, 도 8의 (c): 적층 도중).
도 9는 종래의 스프루 부싱을 모식적으로 도시한 단면도이다(도 9의 (A): 냉각 매체 유로 없음, 도 9의 (B): 냉각 매체 유로 있음).
이하에서는, 도면을 참조해서 본 발명의 일 실시형태를 보다 상세하게 설명한다. 도면에 있어서의 각종 요소의 형태 및 치수는 어디까지나 예시에 지나지 않고, 실제의 형태 및 치수를 반영하는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시형태에 관한 스프루 부싱(100)은, 도 1에 도시하는 바와 같이, 플랜지부(101)와 그것과 일체화한 기초부(102)로 구성된 금속 부재이다. 이러한 스프루 부싱(100)은, 도시하는 바와 같이, 원료 수지 유로(10) 및 그 주위에 마련된 냉각 매체 유로(20)를 내부에 가져서 이뤄진다.
스프루 부싱(100)의 원료 수지 유로(10)는, 용융 원료 수지가 도입되는 일단부(10a)로부터 금형 캐비티 내에 통하는 타단부(10b)에까지 연재하고 있다. 성형시의 용융 원료 수지의 흐름에 근거하면, 일단부(10a)는 "상류측"의 단부에 상당하고, 타단부(10b)는 "하류측"의 단부에 상당한다. 용융 원료 수지의 냉각 고화로 얻을 수 있는 성형품의 취득을 용이하게 하기 위해, 원료 수지 유로(10)에는 테이퍼가 부여되어 있다. 보다 구체적으로는, 원료 수지 유로(10)는, 그 일단부(10a)로부터 타단부(10b)로 연재하는 것에 따라 폭 치수(W)가 점차 커지도록 구성되어 있다. 즉, 원료 수지 유로(10)의 상류측(10A)의 폭 치수(W1)는 상대적으로 작은데 대하여, 원료 수지 유로(10)의 하류측(10B)의 폭 치수(W2)는 상대적으로 커지고 있다.
스프루 부싱(100)의 냉각 매체 유로(20)는 냉각 매체를 흘리기 위한 유로이며, 원료 수지 유로(10) 내의 용융 원료 수지의 냉각에 도움이 되는 유로이다. 즉, 성형시에 있어서 냉각 매체 유로(20)를 흐르는 냉각 매체에 기인해서 원료 수지 유로(10) 내의 용융 원료 수지가 강온에 들어가는 것으로 된다. 여기서 말하는 「냉각 매체」는, 원료 수지 유로(10) 내의 용융 원료 수지에 대해서 냉각 효과를 줄 수 있는 유체를 가리키고 있고, 예를 들면 냉각수 또는 냉각 가스 등이다.
본 명세서에 있어서 「원료 수지 유로의 상류측」은, 용융 원료 수지가 도입되는 일단부(10a)에 대해서 근위측에 위치하는 부분을 가리킨다. 한편, 본 명세서에 있어서 「원료 수지 유로의 하류측」은, 용융 원료 수지가 도입되는 일단부(10a)에 대해서 원위측에 위치하는 부분을 가리킨다. 원료 수지 유로의 상류측과 하류측과의 경계는, 특히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 "원료 수지 유로의 직사각형 치수 전체의 절반 비율 포인트"이다. 보다 구체적으로 예시하면, 「원료 수지 유로의 상류측」은, 예를 들면 원료 수지 유로(10)의 일단부(10a)로부터 "원료 수지 유로(10)의 직사각형 치수 전체의 절반 비율 포인트"에까지 도달하는 영역에 상당한다. 그 한편, 「원료 수지 유로의 하류측」은, 예를 들면 "원료 수지 유로(10)의 직사각형 치수 전체의 절반 비율 포인트"로부터 원료 수지 유로(10)의 타단부(10b)에까지 도달하는 영역에 상당한다.
본 발명의 스프루 부싱(100)에서는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 원료 수지 유로(10)의 상류측(10A)과 냉각 매체 유로(20)와의 사이의 국소 영역(100A)에, 그 국소 영역(100A) 이외의 영역(100B)보다 상대적으로 작은 열전달의 저 열전달부(30)가 마련되어 있다. 즉, 본 발명의 스프루 부싱의 저 열전달부(30)는, 원료 수지 유로(10)와 냉각 매체 유로(20)와의 사이에서 국소적 또는 한정적인 형태로 되어 있다. 본 명세서에 대해 「저 열전달부」는, 스프루 부싱에 있어서, 냉각 매체 유로(20)의 냉각 매체에 기인하는 냉각열이 원료 수지 유로(10) 내의 용융 원료 수지로 전해지는 현상을 줄이는 또는 저해하는 부분을 실질적으로 가리키고 있다.
본 발명의 스프루 부싱(100)에서는, 원료 수지 유로(10)의 상류측(10A)과 냉각 매체 유로(20)와의 사이에 저 열전달부(30)가 존재하므로, 냉각 매체 유로(20)의 냉각 매체에 기인하는 냉각열이 상류측(10A)에 전달하기 어려워진다. 냉각열이 상류측(10A)에 전달하기 어려운 것은, 상류측(10A)에 있어서의 용융 원료 수지의 냉각이 보다 매우 적합하게 억제되는 것을 의미하고 있다. 따라서, 하류측(10B)보다 먼저 상류측(10A)에서 용융 원료 수지가 냉각 고화한다고 하는 현상이 생기기 어려워져, 원료 수지 유로(10)의 폐색이 방지될 수 있다.
원료 수지 유로(10)의 폐색이 방지되면, 원료 수지 유로(10)를 거쳐서 용융 원료 수지를 보다 매우 적합하게 사출할 수 있다. 따라서, 본 발명의 스프루 부싱(100)에 있어서는, 금형 캐비티 내에 소정량의 용융 원료 수지를 충전할 수 있고, 최종적으로 소망 형상의 성형품을 얻을 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시형태에 관한 스프루 부싱의 제조 방법에 대해 상술한다. 본 발명의 일 실시형태에 관한 스프루 부싱(100)은 후술하는 "분말 소결 적층법"을 이용해 제조할 수 있다. 이것으로 한정되지 않고, 스프루 부싱(100)의 일부만을 분말 소결 적층법으로 형성하고, 나머지의 부분은 미리 준비한 금속 구조체에 대해서 절삭 가공을 하는 것을 통해서 스프루 부싱을 제조할 수도 있다. 이러한 「스프루 부싱의 일부」로서는, 예를 들면 스프루 부싱의 기초부(102)(또는 그 일부분)를 들 수 있다(도 1 참조). 「스프루 부싱의 나머지의 부분」으로서는, 예를 들면 스프루 부싱의 플랜지부(101)(또는 그에 대한 기초부(102)의 일부분을 더한 부분)를 들 수 있다(도 1 참조).
스프루 부싱의 제조에 이용되는 "분말 소결 적층법"은, 광 빔을 분말 재료에 조사하는 것을 통해서 3차원 형상 조형물을 제조할 수 있는 방법이다. 분말 소결 적층법에서는, 이하의 공정 (ⅰ) 및 (ⅱ)에 근거해서 분말층 형성과 고화층 형성을 교대로 반복해 실시해서 3차원 형상 조형물을 제조한다.
(ⅰ) 분말층의 소정 개소에 광 빔을 조사하고, 이러한 소정 개소의 분말을 소결 또는 용융 고체화시켜 고화층을 형성하는 공정.
(ⅱ) 얻어진 고화층 위에 새로운 분말층을 형성하고, 마찬가지로 광 빔을 조사해서 또한 고화층을 형성하는 공정.
이러한 제조 기술에 따르면, 복잡한 3차원 형상 조형물을 단시간에 제조하는 것이 가능해진다. 분말 재료로서 무기질의 금속 분말을 이용하는 경우, 얻을 수 있는 3차원 형상 조형물을 스프루 부싱 또는 그 일부분으로서 이용할 수 있다.
분말 재료로서 금속 분말을 이용하고, 이에 의해 제조되는 3차원 형상 조형물을 스프루 부싱 또는 그 일부로서 이용하는 경우의 분말 소결 적층법을 예를 든다. 도 8에 도시하는 바와 같이, 우선, 스퀴징·블레이드(23)를 이동해서 조형 플레이트(21) 상에 소정 두께의 분말층(22)을 형성한다(도 8의 (a) 참조). 그 다음에, 분말층(22)의 소정 개소에 광 빔(L)을 조사해서 분말층(22)으로부터 고화층(24)을 형성한다(도 8의 (b) 참조). 계속해서, 얻어진 고화층 위에 새로운 분말층을 형성해 재차 광 빔을 조사해서 새로운 고화층을 형성한다. 이와 같이 해서 분말층 형성과 고화층 형성을 교대로 반복해 실시하면 고화층(24)이 적층하게 되고(도 8의 (c) 참조), 최종적으로는 적층화한 고화층(24)으로 이뤄지는 3차원 형상 조형물을 얻을 수 있다.
3차원 형상 조형물로서의 스프루 부싱(100) 내에 원료 수지 유로(10) 및 냉각 매체 유로(20)(도 1 참조)를 마련하려면, 예를 들면 고화층 형성시에 광 빔이 부분적으로 조사되지 않는 비조사부를 형성한다. 보다 구체적으로는, 분말 소결 적층법으로 고화층을 형성할 때, 원료 수지 유로 및 냉각 매체 유로가 되는 소정 영역은 광 빔을 조사하지 않고 비조사부로 한다. 그리고, 이러한 비조사부에 존재하는 분말을 최종적으로 제거하면, 3차원 형상 조형물로서 이용하는 스프루 부싱(100)에 있어서 원료 수지 유로(10) 및 냉각 매체 유로(20)를 얻을 수 있게 된다.
또한, 상술한 바와 같이, 분말 소결 적층법으로 스프루 부싱(100)의 일부(예를 들면, 스프루 부싱의 기초부(102))를 형성하는 경우, 스프루 부싱의 나머지의 부분(예를 들면, 스프루 부싱의 플랜지부(101))에 대해서는 금속 구조체에 절삭 공구를 이용해 원료 수지 유로(10)의 일부분 및 냉각 매체 유로(20)의 일부분을 형성해도 좋다. 절삭 공구로서는 예를 들면 엔드 밀을 이용할 수 있다. 엔드 밀은 초경 소재의 2매 칼날 볼 엔드 밀이며 좋다. 스프루 부싱의 상기 일부에 형성한 원료 수지 유로(10)의 일부분과 스프루 부싱의 상기 나머지의 부분에 형성한 원료 수지 유로(10)의 일부분과는 서로 연결된다. 또한, 스프루 부싱의 상기 일부에 형성한 냉각 매체 유로(20)의 일부분과 스프루 부싱의 상기 나머지의 부분에 형성한 냉각 매체 유로(20)의 일부분도 서로 연결된다. 이와 같이 해서 스프루 부싱의 전구체끼리를 서로 맞추는 것에 의해서, 소망한 스프루 부싱을 얻을 수 있다.
[저 열전달부의 구체적 태양]
이하에서는, 저 열전달부의 구체적 태양에 대해 설명한다.
스프루 부싱에 마련되는 저 열전달부는 크게 2개의 구체적 태양으로 나눌 수 있다.
제 1 구체적 태양은 중공부를 이용하는 태양이다. 이러한 태양에서는, 저 열전달부가 중공부로 이뤄진다. 중공부는, (1) 진공 상태로 이용하거나, (2) 열매체를 흘리기 위한 열매체 유로로서 이용하거나, 또는 (3) 분말체를 마련하는 공간으로서 이용하거나 해도 좋다.
(1) 진공 상태로 이용하는 경우, 열을 전하는 기체 분자가 중공부에 적기 때문에, 이러한 중공부를 "단열 영역"으로서 매우 적합하게 기능시킬 수 있다. 또한, (2) 열매체 유로의 경우, 열매체로부터 생기는 온열에 의해서 냉각 매체 유로의 냉각 매체에 의한 열전도가 열매체 유로 및 그 근방에서 저하하게 되므로, 이러한 중공부를 "냉각 열전도 저하 영역"으로서 매우 적합하게 기능시킬 수 있다. (3) 분말체를 마련하는 경우, 중공부에서는 분말 입자끼리가 서로 "점" 접촉이 되어 분말체의 열전도가 상대적으로 낮아지므로, 이러한 중공부를 "냉각 열전도 저하 영역"으로서 매우 적합하게 기능시킬 수 있다.
제 2 구체적 태양은 스프루 부싱의 재질을 국소적으로 바꾸는 태양이다.
예를 들면, 제 2 구체적 태양에 따른 스프루 부싱에서는, 저 열전달부가 다공질재로 이뤄진다. 다공질재에는 다수의 공극이 존재하는 것에 기인하여, 냉각 매체 유로의 냉각 매체에 기인하는 냉각열이 다공질재로 감소되는 것으로 된다. 따라서, 이러한 다공질재를 "냉각 열전도 저하 영역"으로서 매우 적합하게 기능시킬 수 있다.
본 발명에 있어서는, 상기 2개의 구체적 태양 중 적어도 한쪽에 의해서 「원료 수지 유로의 상류측과 냉각 매체 유로와의 사이에 국소적으로 설치되는 저 열전달부」를 매우 적합하게 구현화할 수 있다. 이하 이것에 대해서 상술한다.
[(1) 저 열전달부: 중공부]
본 발명의 일 실시형태에 관한 스프루 부싱(100)에서는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 저 열전달부가 중공부(40)로 이뤄진다. 여기서 말하는 「중공부」는, 원료 수지 유로(10)의 상류측(10A)과 냉각 매체 유로(20)와의 사이에 적어도 형성되는 스프루 부싱(100)의 공간 영역을 가리키고 있다. 이러한 중공부(40)를 저 열전달부로서 이용하는 것으로, 냉각 매체 유로(20)의 냉각 매체로부터 생기는 냉각열을 중공부(40)로 전해지기 어렵게 한다. 이러한 냉각열이 중공부(40)로 전해지기 어려우면 원료 수지 유로(10)의 상류측(10A)에 있어서의 용융 원료 수지의 냉각이 보다 매우 적합하게 억제되고, 하류측(10B)보다 먼저 상류측(10A)에서 용융 원료 수지가 냉각 고화하는 현상이 생기기 어려워진다. 즉, 원료 수지 유로(10)의 폐색이 보다 매우 적합하게 방지될 수 있다.
중공부: 진공 상태
중공부(40)는 진공 상태로 해도 좋다(도 3 참조). 여기서 말하는 「진공 상태」란 대기압보다 낮은 압력의 공간 상태를 가리킨다. 중공부(40)가 진공 상태가 되는 경우, 중공부(40)는 상대적으로 공기가 적은 상태가 된다. 즉, 중공부(40)에는, 열을 전하는 기체 분자가 적게 되어 있다. 중공부(40)에 열을 전하는 기체 분자가 적으면, 그것에 기인하여, 냉각 매체 유로(20)의 냉각 매체에 기인하는 냉각열이 원료 수지 유로(10)의 상류측(10A)으로 전해지기 어려워진다. 이것은, 상류측(10A)에 있어서의 용융 원료 수지의 냉각이 보다 매우 적합하게 억제되는 것을 의미하고 있다. 따라서, 하류측(10B)보다 먼저 상류측(10A)에서 용융 원료 수지가 냉각 고화하는 현상이 생기기 어려워져, 원료 수지 유로(10)의 폐색이 보다 매우 적합하게 방지될 수 있다.
중공부(40)는 완전한 진공 상태일 필요가 없고, 외부로부터 공기가 들어간 것이어도 좋다. 공기는 금속재보다 작은 열전도율을 갖는다. 예시하면, 실온하에서 금속재(예를 들면 철재)의 열전도율이 약 80 W·m-1·K-1인데 대하여, 공기의 열전도율은 약 0.02 W·m-1·K-1이다. 그 때문에, 의도하지 않게 공기가 중공부에 들어갔다고 해도, 냉각 매체로부터의 냉각열은 중공부(40)의 존재에 기인해 줄일 수 있다.
진공 상태의 중공부(40)는, 예를 들면, 다음과 같은 방법에 의해 얻을 수 있다. 우선, 분말 소결 적층법으로 고화층을 형성할 때, 어느 국소 영역에 광 빔을 조사하지 않고, 이러한 국소 영역의 분말을 최종적으로 제거해서 중공부를 형성한다. 이것으로 한정되지 않고, 금속 구조체가 있는 국소 영역에 대해서 절삭 가공을 하는 것으로 중공부를 형성해도 좋다. 중공부의 형성 후, 외부와의 연통 개소(45)(도 3 참조)로부터 소위 "진공 흡인"을 실시하면, 진공 상태의 중공부(40)를 얻을 수 있다(또한, 진공 상태를 유지하기 위해서 연통 개소(45)에는 밀봉 처리를 적당 실시해도 좋다).
중공부: 열매체 유로
중공부(40)는, 예를 들면 도 4에 도시하는 바와 같이 열매체 유로(40a)로 되어 있어도 좋다. 도시하는 태양에서는, 원료 수지 유로(10)의 상류측(10A)과 냉각 매체 유로(20)와의 사이에 있어서 열매체 유로(40a)의 일부가 위치부착되어 있다(도 4 참조). 여기서 말하는 「열매체 유로」란, 열매체를 흘리기 위한 유로를 가리키고 있다. 열매체는 온수, 증기 또는 열풍 등의 유체이며 좋다.
중공부(40)가 열매체 유로(40a)가 되는 스프루 부싱(100)에서는, 냉각 매체 유로(20)에 냉각 매체가 흘러감과 동시에 열매체 유로(40a)에 열매체가 흘러간다. 열매체 유로(40a)의 적어도 일부가 원료 수지 유로(10)의 상류측(10A)과 냉각 매체 유로(20)와의 사이에 위치부착되어 있으므로, 냉각 매체 유로(20)의 냉각 매체에 기인하는 냉각열은 열매체 유로(40a)의 영역 및 그 근방에서 줄일 수 있다. 즉, 냉각 매체 유로(20)의 냉각열이 원료 수지 유로(10)의 상류측(10A)으로 전해지기 어려워진다. 이것에 의해, 하류측(10B)보다 먼저 상류측(10A)에서 용융 원료 수지가 냉각 고화하는 현상이 생기기 어려워져, 원료 수지 유로(10)의 폐색이 보다 매우 적합하게 방지될 수 있다.
또한, 열매체 유로(40a)는, 예를 들면, 열매체원에 접속되고, 유체 펌프 등을 구비하는 열매체관을 중공부(40)에 접속하는 것에 의해서 매우 적합하게 얻을 수 있다.
중공부: 분말체 충전
본 발명의 일 실시형태에 관한 스프루 부싱(100)에서는 분말체가 이용되어도 좋다. 도 5에 도시하는 바와 같이, 예를 들면 중공부(40)에 분말체(50)가 설치되어 있어도 좋다. 여기서 말하는 「분말체」란, 예를 들면 금속 분말 및 수지 분말 중 적어도 한쪽으로 이뤄지는 분말 입자의 집합체를 가리킨다. 금속 분말은, 예를 들면 평균 입경 5 ㎛~100 ㎛ 정도의 철계 금속 분말이며 좋다. 또한, 수지 분말은 평균 입경 30 ㎛~100 ㎛ 정도의 나일론, 폴리프로필렌 또는 ABS 등이면 좋다.
중공부(40)에 분말체(50)가 마련되어 있는 경우, 중공부(40)에서는 분말 입자끼리가 서로 "점" 접촉하는 것에 기인해 열전도가 상대적으로 낮아진다. 이것에 의해, 냉각 매체 유로(20)의 냉각 매체에 기인하는 냉각열이 분말체(50)로 줄일 수 있게 된다. 즉, 냉각 매체 유로(20)로부터 원료 수지 유로(10)의 상류측(10A)에서 냉각열이 전해지기 어려워진다. 이것에 의해서, 하류측(10B)보다 먼저 상류측(10A)에서 용융 원료 수지가 냉각 고화하는 현상이 생기기 어려워져, 원료 수지 유로(10)의 폐색이 보다 매우 적합하게 방지될 수 있다.
중공부(40)에 분말체가 마련되어 있는 경우, 스프루 부싱(100)의 구조 강도가 향상하는 효과도 거둘 수 있다. 중공부(40)는 스프루 부싱 내부에서 "공간"을 이루므로, 스프루 부싱(100)의 구조 강도의 점에서는 중공부(40)의 존재는 일반적으로 바람직하지 않다고 말할 수 있다. 이 점, 도 5에 도시하는 바와 같이, 중공부(40)에 분말체(50)가 마련되면, 중공부(40)에 기인하는 강도 저하를 보충할 수 있다. 즉, 중공부(40)에 마련된 분말체(50)는 구조 강도의 보강재로서 기능시킬 수 있다. 이와 같이 구조 강도를 매우 적합하게 보충하는 관점으로부터 말하면, 중공부(40)에 분말체(50)가 보다 많이 충전되고 있는 것이 바람직하다.
분말체(50)가 충전된 중공부(40)는 분말 소결 적층법의 실시를 통해서 얻을 수 있다. 구체적으로는, 분말 소결 적층법으로 고화층을 형성할 때에 분말체를 마련하는 영역에 광 빔을 조사하지 않고, 비조사부로 한다. 그리고, 이러한 비조사부의 분말을 제거하지 않고 억지로 최후까지 잔존시키면, 스프루 부싱(100) 내에 분말체(50)가 마련된 중공부(40)를 얻을 수 있다. 이것으로 한정되지 않고, 금속 구조체가 있는 국소 영역에 대해서 절삭 가공을 실시해서 중공부(40)를 형성하고, 이러한 중공부(40)에 대해서 분말을 공급하는 것으로 「분말체(50)가 마련된 중공부(40)」를 얻을 수도 있다.
[(2) 저 열전달부: 다공질재]
본 발명의 일 실시형태에 관한 스프루 부싱(100)에서는, 예를 들면 도 6에 도시하는 바와 같이, 저 열전달부(30)가 다공질재(60)로 이뤄져 있어도 좋다. 여기서 말하는 「다공질재」란 다수의 미소한 공극(즉, 구멍)을 구비한 다공질재를 가리키고 있다. 각 공극의 평균 치수는, 특히 한정되는 것은 아니지만, 바람직하게는 10 ㎚~1 mm 정도, 보다 바람직하게는 20 ㎚~500 ㎚ 정도, 예를 들면 약 100 ㎚이다.
다공질재(60)의 공극에는 실질적으로 공기가 존재하고 있다. 상술한 바와 같이 공기의 열전도율은 금속재의 열전도율보다 작기 때문에, 냉각 매체 유로(20)의 냉각 매체로부터의 냉각열은, 공기가 존재하는 다공질재(60)로 줄일 수 있다. 즉, 냉각 매체 유로(20)로부터 원료 수지 유로(10)의 상류측(10A)으로 냉각열이 전해지기 어려워져, 하류측(10B)보다 먼저 상류측(10A)에서 용융 원료 수지가 냉각 고화하는 현상이 생기기 어려워진다.
저 열전달부(30)로서 마련하는 다공질재(60)는 분말 소결 적층법을 통해서 얻어도 좋다. 분말 소결 적층법으로 고화층을 형성할 때, 광 빔의 조사 조건을 제어하는 것에 의해서 다공질재(60)로 이뤄지는 영역을 얻을 수 있다. 보다 구체적으로는, 고화층으로 되는 영역의 일부에 대해서, 광 빔의 조사 에너지를 낮게 하면, 이러한 일부의 소결 밀도를 상대적으로 작게 할 수 있다. 예를 들면, 소결 밀도를 40 %~90 %로 할 수 있다. 이러한 낮은 소결 밀도의 고화층의 영역은 다공질재(60)의 영역으로서 이용할 수 있다. 일례를 들면, 예를 들면 광 빔의 조사 에너지를 약 2 J/㎟~3 J/㎟로 낮게 하는 것으로 소결 밀도를 70 %~80 % 정도로 할 수 있다. (1) 광 빔의 조사 에너지를 낮게 하는 것 외에, (2) 광 빔의 주사 속도를 올리는, (3) 광 빔의 주사 피치를 넓게 하는, (4) 광 빔의 집광 직경을 크게 하는 것 등에 의해도 다공질재(60)의 영역을 형성할 수 있다.
이상과 같이 설명한 제 1 및 제 2 구체적 태양은, 원료 수지 유로의 상류측과 냉각 매체 유로와의 사이에 마련된 저 열전달부에 관한 것이었지만, 예를 들면 아래와 같은 태양에 의해도 "원료 수지 유로의 상류측으로의 열전달"을 줄일 수 있다.
냉각 매체 유로: 코팅층 형성
도 7에 도시하는 스프루 부싱(100)은 코팅층(70)을 갖고 있다. 보다 구체적으로는 코팅층(70)은 냉각 매체 유로(20)의 내벽면의 적어도 일부(20A)에 마련되어 있다. 여기서 말하는 「코팅층」이란, 냉각 매체 유로(20)의 내벽면의 적어도 일부를 피복하는 층을 가리키고 있다. 「냉각 매체 유로(20)의 내벽면의 적어도 일부(20A)」는 도 7에 도시하는 바와 같이 원료 수지 유로(10)의 상류측(10A)에 근 위치하는 내벽면을 특별히 가리키고 있다. 코팅층(70)은 저 열전도율 재료로 이뤄지는 층인 것이 바람직하다. 코팅층(70)에 이용되는 저 열전도율 재료로서는, 특히 한정되는 것은 아니지만 에폭시 수지 및 실리콘 수지 등을 들 수 있다.
도 7에 도시하는 바와 같이 냉각 매체 유로(20)의 내벽면의 적어도 일부(20A)에 저 열전도율 재료의 코팅층(70)이 마련되어 있으면, 냉각 매체 유로(20)의 냉각 매체에 기인하는 냉각열이 코팅층(70)에서 줄일 수 있게 된다. 구체적으로는, 코팅층(70)이 저 열전도율 재료로 이뤄지는 것에 기인하여, 원료 수지 유로(10)의 상류측(10A)에 냉각열이 전해지기 어려워진다. 따라서, 상류측(10A)의 용융 원료 수지의 냉각이 보다 매우 적합하게 억제되어, 하류측(10B)보다 먼저 상류측(10A)에서 용융 원료 수지가 냉각 고화하는 현상이 생기기 어려워진다.
이상, 본 발명의 일 실시형태에 관한 스프루 부싱에 대해 설명했지만, 본 발명은 이것으로 한정되는 일 없이, 특허청구의 범위에 규정되는 발명의 범위로부터 일탈하는 일 없이 여러 가지의 변경이 당업자에 의해서 된다고 이해되어야 한다.
본 발명의 일 실시형태에 관한 스프루 부싱은, 사출 성형용 금형의 코어측 금형과 캐비티측 금형으로 구성된 금형 캐비티 내에의 용융 원료 수지의 사출을 위해서 이용할 수 있다.
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 일본 특허 출원 제 2016-046210 호(출원일: 2016년 3월 9일, 발명의 명칭: 「스프루 부싱」)에 근거하는 파리 조약상의 우선권을 주장한다. 당해 출원에 개시된 내용은 모두 이 인용에 의해, 본 명세서에 포함되는 것으로 한다.
100: 스프루 부싱
100A: 국소 영역(원료 수지 유로의 상류측 부분과 냉각 매체 유로와의 사이의 국소 영역)
100B: 국소 영역 이외의 영역
10: 원료 수지 유로
10A: 원료 수지 유로의 상류측
20: 냉각 매체 유로
30: 저 열전달부
40: 중공부
40a: 열매체 유로
50: 분말체
60: 다공질재

Claims (6)

  1. 원료 수지 유로 및 당해 원료 수지 유로의 주위에 마련된 냉각 매체 유로를 구비해서 이뤄지는 스프루 부싱에 있어서,
    상기 원료 수지 유로의 상류측 부분과 상기 냉각 매체 유로와의 사이의 국소 영역에 있어서, 당해 국소 영역 이외의 영역보다 상대적으로 작은 열전달이 이뤄지는 저 열전달부가 마련되어 있는
    스프루 부싱.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 저 열전달부가 중공부로 이뤄지는
    스프루 부싱.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 중공부가 진공 상태로 되어 있는
    스프루 부싱.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 중공부가 열매체 유로로 되어 있는
    스프루 부싱.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 중공부에 분말체가 마련되어 있는
    스프루 부싱.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 저 열전달부가 다공질재로 이뤄지는
    스프루 부싱.
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