KR20180119468A

KR20180119468A - 사출 성형용 금형

Info

Publication number: KR20180119468A
Application number: KR1020177003950A
Authority: KR
Inventors: 히데키 미요시
Original assignee: 에스반스 가부시키가이샤
Priority date: 2016-03-03
Filing date: 2016-03-03
Publication date: 2018-11-02
Also published as: JPWO2017149723A1; KR102411475B1; WO2017149723A1; JP6717753B2

Abstract

매니폴드의 온도를 단시간에 사출 성형이 가능한 온도로 가열, 유지할 수 있음과 함께, 매니폴드 내의 런너의 온도를 전체 길이에 걸쳐서 용융 수지를 양호한 용융 상태가 되도록 유지하면서 캐비티측으로 공급할 수 있게 한다. 매니폴드(4) 내에, 런너(6)를 따라 내장되어 있는 카트리지 히터(9)에 있어서, 매니폴드(4)에 있어서의 스프루(5)측 영역(4a)과 런너 부시(7)측 영역(4b)을 각각 가열하는 제1 히터 부분(9a)과 제2 히터 부분(9b)의 발열 온도를, 중간 영역(9c)을 용융 수지의 용융 온도와 대략 동등한 온도가 되도록 가열하는 제3 히터 부분(9c)보다도 고온도로 설정하고, 스프루(5)측 영역(4a)과 런너 부시(7)측 영역(4b)으로부터의 방열량이 큼에도 불구하고, 매니폴드(4)를 전체 길이에 걸쳐서 용융 수지의 용융 온도와 대략 동등한 온도가 되도록 구성하고 있다.

Description

사출 성형용 금형{MOLD FOR INJECTION MOLDING}

본 발명은, 사출 성형기의 노즐로부터 공급되는 용융 수지를 고온으로 유지하면서 금형의 캐비티 내에 보내는 핫 런너 시스템을 구비한 사출 성형용 금형에 관한 것이다.

핫 런너 시스템은, 내부에 용융 수지의 통로가 되는 런너를 설치한 매니폴드와, 이 매니폴드로부터 금형의 캐비티측에 용융 수지를 공급하는 런너 부시를 구비하여 이루어지는 금형 구조를 갖고, 종래부터, 예를 들어 특허문헌 1에 기재되어 있는 것과 같은 핫 런너 시스템을 구비하여 이루어지는 사출 성형 금형이 널리 알려져 있다.

이 사출 성형용 금형은, 고정 금형 위에 적당한 간극을 남겨 두어 매니폴드를 배치하고 있고, 매니폴드에는, 사출 성형기의 노즐을 접속시키는 스프루와 이 스프루로부터 방사상으로 분기되고 그 선단을 런너 부시에 연통시키고 있는 복수의 런너가 구비되며, 또한 이들 런너를 따라 런너 내를 유통하는 용융 수지를 가열, 보온하기 위한 히터가 내장되어 있다.

또한, 고정 금형과 매니폴드 사이의 상기 간극에 있어서의 상기 스프루의 하방에, 사출 성형기의 노즐로부터의 압력에 의해 매니폴드가 변형되는 것을 방지하기 위한 수압편을 개재 장착하고 있다. 또한, 이 수압편은 매니폴드로부터의 발열이 고정 금형에 전달되는 것을 방지하는 단열 기능도 겸비하고 있다.

한편, 상기 런너 부시는 고정 금형 내에 배치되어 있으며, 매니폴드의 런너로부터 유입되는 용융 수지를 금형의 캐비티 내에 사출하기 위한 수지 통로를 형성하고 있고, 이 수지 통로 내에는 매니폴드 위에 설치되어 있는 실린더에 의해 상하 이동하는 밸브 핀이 삽입되어 있으며, 이 밸브 핀의 선단에 의해 캐비티를 향하여 개구되어 있는 수지 통로의 게이트를 개폐시키도록 구성하고 있다.

또한, 이 런너 부시의 상단부는 고정 금형의 상면으로부터 고정 금형과 매니폴드 사이의 상기 간극 내에 돌출되어 있고, 그 상단부면을 매니폴드의 단부 하면에 밀착시키고 있음과 함께, 이 런너 부시의 상단부를 둘러싸도록 하여 상기 간극 내에 단열 링을 개재 장착하고 있다. 또한, 매니폴드의 단부에는, 매니폴드를 볼트에 의해 고정 금형에 고정하기 위한 볼트 삽입 관통 구멍을 갖는 플랜지부가 설치되어 있다.

이렇게 구성한 핫 런너 시스템을 구비한 사출 성형용 금형은, 사출 성형기를 가동할 때 있어서, 매니폴드 내에 내장되어 있는 히터에 의해 매니폴드를 가열하여 매니폴드의 온도를, 스프루를 통하여 매니폴드의 라이너 내에 공급되는 용융 수지가 그 용융 온도를 유지할 수 있는 소정의 온도에 도달할 때까지 상승시키고, 그런 후, 사출 성형기의 노즐로부터의 용융 수지를 스프루, 런너, 런너 부시를 통하여 금형 캐비티 내에 충전함으로써 사출 성형을 행하고 있다.

일본 특허 공개 평11-28744호 공보

그러나, 상기와 같이 히터에 의해 매니폴드를 소정의 온도에 도달할 때까지 상승시킬 때, 매니폴드를 가열하는 열의 일부가, 상기 스프루측에 있어서는 수압편이나 매니폴드를 고정 금형에 고정시키고 있는 부분 등으로부터 고정 금형측으로 방열되고, 매니폴드의 단부측에 있어서는 단열 링이나 매니폴드를 고정 금형에 고정하고 있는 플랜지부로부터 고정 금형측으로 방열됨과 함께 매니폴드의 단부 위에 세워 설치되어 있는 실린더로부터도 방열되어, 매니폴드를 사출 성형이 가능한 소정의 온도로까지 상승시키기 위해서는 비교적 장시간을 필요로 하여 생산 능률이 저하되게 된다.

또한, 상기 수압편이나 단열 링은, 매니폴드를 형성하고 있는 금속 재료보다도 전열성이 낮은 스테인리스 등의 금속 재료로 형성되어 있고, 열을 완전히 차단하는 것이 아니라, 이들 수압편이나 단열 링을 통하여 매니폴드측으로부터 고정 금형측으로 방열되게 된다.

매니폴드를 단시간에 사출 성형이 가능한 소정의 온도에 도달할 때까지 상승시키기 위해서는, 상기 히터의 가열 온도를 올리면 가능하게 되지만, 그렇게 하면, 스프루과 런너 부시 사이의 매니폴드의 중간 부분의 온도가 너무 높아져, 사출 성형 시에 있어서는 수지가 분해되어 수지 특성이 열화된다는 문제를 야기하게 된다.

본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 점은, 사출 성형을 행할 때, 매니폴드의 온도를 단시간에 사출 성형이 가능한 온도로 가열, 유지할 수 있고, 또한, 수지 특성을 열화시키는 일 없이 양호한 용융 상태를 유지시키면서 캐비티측에 공급할 수 있는 매니폴드 시스템을 구비한 사출 성형 금형을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 사출 성형용 금형은, 청구항 1에 기재한 바와 같이, 용융 수지를 캐비티에 공급하기 위한 런너 부시를 설치하고 있는 고정 금형과, 상기 고정 금형 위에 배치되며, 사출 성형기의 노즐을 접속시키는 스프루 및 이 스프루로부터 상기 런너 부시를 향하여 분기된 런너를 설치하고 있는 매니폴드와, 상기 스프루 하방의 고정 금형과 매니폴드 사이의 간극에 개재 장착되어 있는 수압편과, 상기 매니폴드 내에 각 런너를 따라 배치되며, 상기 매니폴드에 있어서의 상기 스프루측 영역을 가열하는 제1 히터 부분과 상기 런너 부시측 영역을 가열하는 제2 히터 부분과 상기 스프루측 영역과 런너 부시측 영역 사이의 중간 영역을 가열하는 제3 히터 부분을 갖는 카트리지 히터를 구비하고 있고, 이 카트리지 히터에 있어서의 상기 제3 히터 부분의 발열 온도를 용융 수지의 용융 온도를 유지할 수 있는 온도로 설정하고 있음과 함께, 상기 제1, 제2 히터 부분의 발열 온도를 이 제3 히터 부분의 가열 온도보다도 높은 온도로 설정하고 있는 것을 특징으로 한다.

이렇게 구성한 사출 성형용 금형에 있어서, 청구항 2에 관한 발명은, 상기 카트리지 히터에 있어서, 매니폴드의 런너 부시측 영역을 가열하는 제2 히터 부분의 발열 온도를, 스프루측 영역을 가열하는 제1 히터 부분의 가열 온도보다도 높은 온도로 설정하고 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 3에 관한 발명은, 상기 매니폴드 내에 있어서의 런너 부시측 영역에 온도 센서를 배치하고 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 청구항 4에 관한 발명은, 상기 제1 히터 부분에 의해 가열되는 스프루측 영역에 있어서의 매니폴드와 고정 금형 사이의 간극 부분에 개재되며, 매니폴드측으로부터 고정 금형측으로 방열하기 위한 스페이서 부재를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 5에 관한 발명은, 상기 런너 부시는, 상단부에 고정 금형과 매니폴드 사이의 간극보다도 두께가 얇은 플랜지부, 및 상기 플랜지부로부터 상방의 상단부 외주면에 형성되며 또한 매니폴드에 형성되어 있는 나사 구멍에 나사 결합시키는 나사부를 갖고, 상기 나사부를 상기 나사 구멍에 나사 결합시켜서, 상기 플랜지부를 매니폴드의 하면에 압접시킨 상태로 하여 런너 부시를 매니폴드에 설치하고 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 1에 관한 발명에 의하면, 매니폴드에 각 런너를 따라 내장되어 있는 카트리지 히터는, 매니폴드에 있어서의 스프루측 영역을 가열하는 제1 히터 부분과, 런너 부시측 영역을 가열하는 제2 히터 부분과, 상기 스프루측 영역과 런너 부시측 영역 사이의 중간 영역을 가열하는 제3 히터 부분을 갖고, 이 제3 히터 부분의 발열 온도를, 용융 수지의 용융 온도를 유지할 수 있는 온도로 설정하고 있음과 함께 상기 제1, 제2 히터 부분의 발열 온도를, 상기 제3 히터 부분의 가열 온도보다도 높은 온도로 설정하고 있으므로, 사출 성형기를 가동시키기 전에, 상기 카트리지 히터에 의해 매니폴드를 가열하면, 이 카트리지 히터에 있어서의 발열 온도가 높은 상기 제1, 제2 히터 부분에 의해 매니폴드를 급속하게 가열할 수 있고, 단시간에 사출 성형이 가능한 온도로까지 매니폴드의 온도를 상승시킬 수 있다.

또한, 카트리지 히터의 제1 히터부에 의해 용융 수지의 용융 온도 이상의 높은 온도로까지 가열되는 스프루측 영역은, 고정 금형 위에 매니폴드를 받아 내게 하고 있는 수압편이나 이 수압편 주위의 고정 금형과 접촉하고 있는 부분으로부터의 고정 금형측으로의 방열에 의해 강온되므로, 이 영역을, 사출 성형기의 노즐로부터 스프루를 통하여 라이너 내에 공급되는 용융 수지를 양호한 용융 상태로 유지할 수 있는 온도로 조정할 수 있다.

마찬가지로, 카트리지 히터의 제2 히터부에 의해 용융 수지의 용융 온도 이상의 높은 온도로까지 가열되는 런너 부시측 영역에 있어서도, 매니폴드를 고정 금형에 고정하고 있는 부분이나 매니폴드의 단부 위에 세워 설치하고 있는 실린더 등으로부터의 방열에 의해 강온되므로, 이 영역을, 사출 성형기의 노즐로부터 스프루를 통하여 라이너 내에 공급되는 용융 수지를 양호한 용융 상태로 유지할 수 있는 온도로 조정할 수 있다.

한편, 매니폴드에 있어서의 스프루측 영역과 런너 부시측 영역 사이의 중간 영역에 있어서는, 고정 금형측으로의 방열은 거의 발생하지 않고, 게다가, 이 중간 영역을 가열하는 카트리지 히터에 있어서의 제3 히터 부분의 발열 온도를 용융 수지의 용융 온도를 유지할 수 있는 온도로 설정하고 있으므로, 이 영역의 런너 내를 통과하는 용융 수지의 수지 특성을 열화시키는 일 없이, 사출 성형기의 노즐로부터 스프루에 주입되는 용융 수지를, 런너를 통하여 런너 부시측으로 양호한 용융 상태를 유지시키면서 공급할 수 있다.

또한, 청구항 2에 관한 발명에 의하면, 상기 카트리지 히터에 있어서, 매니폴드의 런너 부시측 영역을 가열하는 제2 히터 부분의 발열 온도를, 스프루측 영역을 가열하는 제1 히터 부분의 발열 온도보다도 높은 온도로 설정하고 있으므로, 제1 히터 부분에 의해 가열되는 스프루측보다도 발열량이 큰 런너 부시의 게이트 개폐용 실린더나 고정 금형에 대한 고정부 등을 갖는 상기 런너 부시측 영역을 스프루측과 대략 동일한 온도가 되도록 가열할 수 있고, 따라서, 카트리지 히터로부터의 발열에 의해 매니폴드를 전체 길이에 걸쳐서 용융 수지의 용융 온도를 유지할 수 있는 대략 균일한 온도로 설정할 수 있다.

청구항 3에 관한 발명에 의하면, 상기 매니폴드 내에 있어서의 런너 부시측 영역에 온도 센서를 배치하고 있으므로, 스프루측으로부터 런너 부시측에 이르는 런너 내를 유동하는 용융 수지의 온도를 검출하여 항상 양호한 용융 상태를 유지하도록 조절할 수 있다.

청구항 4에 관한 발명에 의하면, 상기 제1 히터 부분에 의해 가열되는 스프루측 영역에서의 매니폴드와 고정 금형 사이의 간극 부분에 매니폴드측으로부터 고정 금형측으로 방열하기 위한 스페이서 부재를 개재 장착하고 있으므로, 상기 카트리지 히터에 의해 매니폴드를 사출 성형이 가능한 온도로까지 상승시킨 후에, 발열 온도가 높은 제1 히터 부분에 의해 가열되는 스프루측 영역의 가열량의 일부를 이 스페이서 부재를 통하여 방열해서 이 스프루측 영역을 유통하는 용융 수지를 소정의 양호한 용융 상태가 되도록 가열할 수 있다.

또한, 청구항 5에 관한 발명에 의하면, 상기 런너 부시는, 그 상단부에 고정 금형과 매니폴드 사이의 간극보다도 두께가 얇은 플랜지부, 및 상기 플랜지부로부터 상방의 상단부 외주면에 형성되며, 또한 매니폴드에 형성되어 있는 나사 구멍에 나사 결합시키는 나사부를 갖고 있으므로, 매니폴드에 대한 런너의 설치를 간단하며 또한 확실하게 행할 수 있음과 함께, 설치한 상태에 있어서는 런너 부시의 상단부 플랜지부가 고정 금형에 접하는 일 없이 플랜지부와 고정 금형 사이에 간극이 형성되므로, 매니폴드측으로부터 이 플랜지부를 통하여 고정 금형측으로 방열되는 것을 방지할 수 있고, 매니폴드의 단부로부터 과도한 방열을 억제하여 런너 부시측으로 유동되는 용융 수지를 양호한 용융 상태가 되도록 유지할 수 있다.

도 1은 사출 성형용 금형의 일부의 종단 정면도.
도 2는 사출 성형용 금형에 있어서의 매니폴드의 간략 평면도.
도 3은 매니폴드 내에 있어서의 하나의 런너와 이 런너를 따라 배치되어 있는 카트리지 히터의 횡단면도.
도 4는 카트리지 히터의 일부를 생략한 횡단면도.

본 발명의 구체적인 실시예를 도면에 기초하여 설명하면, 도 1, 도 2에 있어서, 사출 성형용 금형은, 고정 금형(1)과 이동 금형(2)을 상하로 대향시켜서 배치하고, 이들 금형(1, 2)의 대향면 사이에서 성형품을 얻기 위한 캐비티(3)를 형성하도록 구성하고 있으며, 상기 고정 금형(1) 위에는 일정 폭과 일정 높이를 갖고 길이가 긴 블록 형상으로 형성된 매니폴드(4)가 배치되어 있고, 볼트 등에 의해 고정 금형(1)에 고정되어 있다.

매니폴드(4)에는, 사출 성형기의 용융 수지 공급용 노즐(27)을 접속시키는 스프루(5)를 상방을 향하여 돌출 설치하고 있으며, 매니폴드(4)는 이 스프루(5)의 배치 개소를 중앙으로 하여 평면 방향으로 방사상으로 연장된 복수의 블록 형상의 부분에 의해 형성되어 있다.

매니폴드(4) 내에는, 상기 스프루(5)의 하단부로부터 분기되어 선단이 각각의 매니폴드 부분의 단부에 이르는 용융 수지의 통로가 되는 런너(6)가 설치되어 있고, 스프루(5)로부터 방사상으로 연장되어 있는 각 런너(6)의 단부는 각 매니폴드(4)의 단부측에 설치되어 있는 런너 부시(7) 내의 수지 통로(8)의 상단부 개구부에 각각 연통되어 있다. 따라서, 사출 성형기의 노즐(27)로부터 스프루(5) 내에 주입된 용융 수지는, 스프루(5)의 하단부로부터 방사상으로 연장되어 있는 각 매니폴드(4) 내의 각 런너(6)로 분류되고 이들 런너(6)를 통하여 각각 대응하는 런너 부시(7)의 수지 통로(8)에 보내지도록 구성되어 있다.

또한, 매니폴드(4) 내에는, 각 런너(6)를 따라 이 런너(6)를 양측으로부터 끼우도록 하여 카트리지 히터(9, 9)를 병설하고, 이 카트리지 히터(9)에 의해 매니폴드(4)에 있어서의 스프루(5)로부터 런너 부시(7)에 이르는 부분을 전체 길이에 걸쳐서 소정의 온도로까지 가열하고, 그 가열 온도를 유지할 수 있도록 구성하고 있다. 또한, 상기 런너(6) 및 카트리지 히터(9)를 설치하고 있는 매니폴드(4)와, 이 매니폴드(4) 내의 각 런너(6)로부터 캐비티(3)측으로 용융 수지를 공급하는 런너 부시(7)를 구비한 금형 구조에 의해 핫 런너 시스템이 구성되어 있다.

상기 카트리지 히터(9)는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 바닥이 있는 금속 파이프(10)의 내부에 니크롬선 등의 전열선(11)을 감은 원통형의 절연 코어(12)를 삽입하고, 이 절연 코어(12)의 주위에 전기 절연 분말(13)을 충전하여, 금속 파이프(10)의 개구단부로부터 리드선을 인출하여 이루어지는 구조를 갖고, 상기 절연 코어(12)에 장착하고 있는 전열선(11)의 권취 밀도를 절연 코어(12)의 길이 방향의 양단부측이 절연 코어(12)의 길이 방향의 중간부보다도 큰 권취 밀도, 구체적으로는 일단부측에 권취 장착되어 있는 전열선(11)의 권취 밀도를 중간부의 권취 밀도의 1.1 내지 1.3배로, 타단부측에 권취 장착되어 있는 전열선(11)의 권취 밀도를 중간부의 권취 밀도의 1.5 내지 2.0배가 되도록 형성하고 있다.

그리고, 이 카트리지 히터(9)에 있어서의 일단부측과 타단부측에 권취 장착되어 있는 권취 밀도가 큰 상기 전열선 부분을 각각 제1 히터 부분(9a)과 제2 히터 부분(9b)으로 하고, 권취 밀도가 작은 중간 부분을 제3 히터 부분(9c)으로 하여, 도 3에 도시하는 바와 같이, 제1 히터 부분(9a)에 의해 매니폴드(4)에 있어서의 스프루(5)측 영역(4a)을 가열시키고, 제2 히터 부분(9b)에 의해 매니폴드(4)에 있어서의 런너 부시(7)측 영역(4b)을 가열시키고, 제3 히터 부분(9c)에 의해 상기 스프루(5)측 영역과 런너 부시(7)측 영역 사이의 중간 영역(4c)을 가열시키도록 구성하고 있다.

매니폴드(4)에 있어서의 상기 스프루(5)측 영역(4a)과 런너 부시(7)측 영역(4b) 사이의 중간 영역(4c)을 가열하는 카트리지 히터(9)의 상기 제3 히터 부분(9c)의 발열 온도는, 사출 성형기의 노즐(27)로부터 스프루(5)에 주입하는 용융 수지의 용융 온도에 대하여 ±10℃의 온도, 바람직하게는 용융 수지의 용융 온도에 대략 동등한 온도로 하여, 상기 영역의 스프루(5) 내를 유동하는 용융 수지를 양호한 유동성과 수지 열화가 발생할 우려가 없는 양호한 용융 상태로 유지할 수 있도록 설정하고 있다. 용융 수지의 용융 온도는, 수지의 종류 등에 따라서 적절히 설정되면 되지만, (수지의 융점+50℃) ~ (수지의 융점+150℃)가 바람직하다. 용융 수지의 용융 온도는, 예를 들어 융점이 170℃인 폴리프로필렌의 경우, 용융 수지의 용융 온도는 약 220℃로 설정되는 경우가 많고, 융점이 100 ~ 125℃인 ABS의 경우, 용융 수지의 용융 온도는 240 ~ 250℃로 설정되는 경우가 많다. 수지의 융점은, JlS K7121에 준거하여 측정된 온도를 말한다. 구체적으로는, 수지의 융점은, 시차 주사 열량계(DSC)를 사용하여 승온 속도 10℃/min의 조건 하에서 30℃로부터 300℃까지 승온하여 DSC 곡선을 측정하고, 얻어진 DSC 곡선의 피크 온도를 융점으로 한다.

한편, 매니폴드(4)에 있어서의 상기 스프루(5)측 영역(4a)을 가열하는 카트리지 히터(9)의 상기 제1 히터 부분(9a)의 발열 온도는, 이 스프루(5)측 영역(4a)으로부터의 방열량이 상기 중간 영역(4c)보다도 크므로, 그 방열량에 적합한 온도, 구체적으로는 [제3 히터 부분(9c)의 발열 온도+10℃] ~ [제3 히터 부분(9c)의 발열 온도+20℃]가 되도록 전열선(11)의 상기 권취 밀도에 의해 설정되어 있으며, 또한, 매니폴드(4)에 있어서의 상기 런너 부시(7)측 영역(4b)에 있어서는, 후술하는 바와 같이, 런너 부시(7)의 게이트(7a)를 개폐하는 밸브 핀(14)을 구동하는 유체압 실린더(15)가 세워 설치되어 있고, 이 유체압 실린더(15) 등으로부터의 방열량이 상기 스프루(5)측 영역(4a)으로부터의 방열량보다도 크므로, 이 방열량에 적합한 온도, 구체적으로는 [제3 히터 부분(9c)의 발열 온도+30℃] ~ [제3 히터 부분(9c)의 발열 온도+40℃]가 되도록 전열선(11)의 상기 권취 밀도에 의해 설정하고 있다.

또한, 매니폴드(4)에 있어서의 런너 부시(7)측 영역(4b) 내에 이 영역(4b)의 온도를 검출하는 온도 센서(16)를 배치하고 있고, 영역(4b)의 온도가 용융 수지의 용융 온도 이상의 소정의 온도로 상승되었을 때, 카트리지 히터(9)에 대한 통전을 차단하여 매니폴드(4)의 온도를 용융 수지의 용융 온도로까지 강하시키고, 상기 영역(4b)의 온도가 용융 수지의 용융 온도 이하의 소정의 온도로까지 강하되었을 때, 카트리지 히터(9)에 통전하여 매니폴드(4)의 온도를 용융 수지의 용융 온도로까지 상승시키도록 제어 회로를 설치하고 있다.

스프루(5)를 중앙으로 하고 이 스프루(5)측으로부터 방사상으로 연장되어 있는 상기 매니폴드(4)의 각 단부에는, 그 양측면 하단부에 볼트 삽입 관통 구멍(17)을 갖는 플랜지부(18)가 설치되어 있고, 이들 플랜지부(18)를 고정 금형(1)의 상면에 설치하고, 볼트 삽입 관통 구멍(17)을 통하여 볼트(19)를 고정 금형(1)에 형성되어 있는 나사 구멍(도시하지 않음)에 나사 체결시킴으로써, 고정 금형(1) 위에 매니폴드(4)를, 이 매니폴드(4)의 하면과 고정 금형(1)의 상면 사이에 일정한 간극(20)을 형성한 설치 상태가 되도록 고정하고 있다.

상기 간극(20)은, 고정 금형(1)의 상면에 접촉되어 있는 상기 플랜지부(18) 이외의 매니폴드(4)의 하면 전체면과 고정 금형(1)의 상면 사이에 형성되어 있고, 매니폴드(4)에 있어서의 스프루(5)측 영역(4a)에 있어서, 스프루(5)의 하방에 있어서의 간극 부분에 사출 성형기의 노즐(27)로부터의 압력에 의해 매니폴드가 변형되는 것을 방지하기 위한 금속제의 수압편(21)을 개재 장착하고 있다.

또한, 상기 스프루(5)측 영역(4a)에 있어서, 상기 수압편(21)의 근방 위치의 간극 부분에, 카트리지 히터(9)의 상기 제1 히터 부분(9a)에 의한 매니폴드(4)에 대한 과잉 발열량을 고정 금형(1)측으로 전열에 의해 방열시키기 위한 금속제의 스페이서 부재(22)를 개재 장착하고 있다.

매니폴드(4)의 각 단부측에 설치되어 있는 상기 런너 부시(7)는, 그 상부를 상기 고정 금형(1)과 매니폴드(4)의 간극(20)측으로 돌출시킨 상태로 하여 고정 금형(1)에 형성되어 있는 배치 구멍(23) 내에 배치되어 있다. 이 런너 부시(7)의 상단부 외주면에 상기 간극(20)보다도 두께가 얇은 플랜지부(7a)를 설치하고 있음과 함께, 이 플랜지부(7a)로부터 상단부에 이르는 외주면에 나사부(7b)를 새겨 형성하고 있고, 이 나사부(7b)를 매니폴드(4)에 형성하고 있는 나사 구멍(24)에 나사 결합시켜, 상기 플랜지부(7a)를 매니폴드(4)의 하면에 압접시킨 상태로 하여 런너 부시(7)를 매니폴드(4)에 설치하고 있다.

또한, 런너 부시(7)에는 그 외주면에 밴드 히터(25)가 장착되어 있고, 상기 런너(6)로부터 이 런너 부시(7) 내의 수지 통로를 통하여 캐비티(3) 내에 충전되는 용융 수지를 이 밴드 히터(25)에 의해 가열하여 양호한 용융 상태를 유지하도록 구성하고 있다.

하면측에 런너 부시(7)를 설치하고 있는 상기 매니폴드(4)의 각 부의 단부 위에는, 유압 실린더 또는 에어 실린더 등의 유체압 실린더(15)가 설치되어 있고, 이 유체압 실린더(15)에 의해 런너 부시(7)의 수지 통로(8) 내에 삽입되어 있는 밸브 핀(14)을 상하 이동시켜, 캐비티(3)측을 향하여 개구되어 있는 상기 수지 통로(8)의 하단부 게이트를 이 밸브 핀(14)에 의해 개폐시키도록 구성하고 있다. 또한, 상기 유체압 실린더(15)는 매니폴드(4)의 단부 위에 세워 설치되어 있는 복수개의 다리 기둥(26) 위에 배치되어 있다.

상기와 같이 구성한 사출 성형용 금형은, 사출 성형을 개시할 때에 있어서, 매니폴드(4)를 카트리지 히터(9)에 의해 가열하여 사출 성형이 가능한 온도에 도달할 때까지 상승시킨다.

이때, 매니폴드(4)에 있어서의 스프루(5)측 영역(4a)과 런너 부시(7)측 영역(4b)을 가열하는 제1, 제2 히터 부분(9a, 9b)의 발열 온도를, 용융 수지의 용융 온도보다도 높은 온도로 설정하고 있으므로, 매니폴드 전체를 급속하게 가열하여 단시간에 사출 성형이 가능한 온도로까지 상승시킬 수 있고, 상승시킨 후에는 스프루(5)측 영역(4a)에 있어서는, 이 영역(4a)을 가열하는 제1 히터 부분(9a)의 발열량의 일부를, 고정 금형(1) 위에 매니폴드(4)를 지지하고 있는 수압편(21)이나 스페이서 부재(22)에 의해 고정 금형(1)측으로 방열하여 용융 수지를 양호한 용융 상태로 유지할 수 있는 온도로 조정된다.

마찬가지로, 매니폴드(4)에 있어서의 런너 부시(7)측 영역(4b)에 있어서는, 매니폴드(4)를 고정 금형(2) 위에 고정하고 있는 플랜지부(18)나 매니폴드(4) 위에 세워 설치하고 있는 다리 기둥(26), 및 이 다리 기둥(26) 위에 설치하고 있는 유체압 실린더(15)로부터의 방열에 의해 강온된다. 이때, 매니폴드(4)의 각 단부 하면에 설치되어 있는 런너 부시(7)에 있어서는, 그 상단부에 설치되어 있는 플랜지부(7a)를 고정 금형(1)과 매니폴드(4) 사이의 간극(20)보다도 얇게 하고 그 하면을 고정 금형(1)의 상면으로부터 이격시키고 있으므로, 이 플랜지부(7a)로부터의 고정 금형(1)측으로의 전열에 의한 방열이 없어지고, 런너 부시(7)측 영역(4b)으로부터의 과도한 방열을 억제해서 이 영역(4b)을 용융 수지가 양호한 용융 상태로 유지할 수 있는 온도로 조정할 수 있다.

한편, 매니폴드(4)에 있어서의 스프루(5)측 영역(4a)과 런너 부시(7)측 영역(4b) 사이의 중간 영역(4c)에 있어서는, 고정 금형(1)측으로의 방열은 거의 발생하지 않고, 이 중간 영역(4c)을 가열하는 카트리지 히터(9)에 있어서의 제3 히터 부분(9c)의 발열 온도를, 용융 수지의 용융 온도를 유지할 수 있는 온도로 설정하고 있으므로, 이 영역(4c)을 과도하게 승온시키는 일 없이 용융 수지의 용융 상태를 양호하게 유지할 수 있는 온도로 설정해 둘 수 있다.

이와 같이, 사출 성형을 개시하기 전에, 카트리지 히터(9)에 의해 매니폴드(4) 전체를 사출 성형기의 노즐(27)로부터 주입되는 용융 수지의 용융 온도에 대략 동등한 온도로 가열하여 그 온도를 유지시킨 상태로 한 후, 사출 성형기의 노즐(27)로부터 스프루(5)에 용융 수지를 주입하고, 스프루(5)의 하단부로부터 방사상으로 연장되어 있는 각 매니폴드(4) 내의 런너(6)로 분류시킨다.

매니폴드(4)에 있어서의 런너 부시(7)측 영역(4b) 내에는 온도 센서(16)가 배치되어 있고, 이 온도 센서(16)에 의해 이 영역(4b)의 런너(6)로부터 런너 부시(7)측으로 송급되는 용융 수지의 용융 온도를 검출하고, 그 용융 수지의 용융 온도가 소정의 온도보다도 높아졌을 때, 그 검출값을 제어 회로에 출력시켜서 수지 열화가 발생하는 온도에 도달하기 전에 카트리지 히터(9)에 대한 통전을 차단하여 매니폴드(4)의 온도를 강하시킨 후, 카트리지 히터(9)에 통전하고, 매니폴드(4)를 용융 수지가 양호한 용융 상태가 되는 온도로 조절한다.

이와 같이, 스프루(5)측 영역(4a)으로부터 런너 부시(7)측 영역(4b)에 이르는 전체 길이에 걸쳐서 카트리지 히터(9)에 의해 용융 수지의 용융 온도에 대략 동등한 온도로 가열, 조정하여 용융 수지의 용융 온도를 양호한 용융 상태로 유지하면서 런너 부시(7)의 수지 통로(8) 내에 용융 수지를 송급하고, 유체압 실린더(15)에 의해 밸브 핀(14)을 상방 이동시킴으로써 개방되는 런너 부시(7)의 게이트를 통하여 캐비티(3) 내에 충전하여 성형품을 성형한다.

본 발명의 사출 성형용 금형은, 사출 성형을 행할 때에 있어서, 매니폴드의 온도를 단시간에 사출 성형이 가능한 온도로 가열, 유지할 수 있고, 또한, 수지 특성을 열화시키는 일 없이 양호한 용융 상태를 유지시키면서 캐비티측으로 공급할 수 있는 매니폴드 시스템을 구비하고 있으며, 높은 생산 효율로 수지의 열화가 없는 성형품을 성형할 수 있어, 다양한 용도의 성형품의 성형에 사용할 수 있다.

1: 고정 금형
2: 이동 금형
3: 캐비티
4: 매니폴드
5: 스프루
6: 런너
7: 런너 부시
8: 수지 통로
14: 밸브 핀
15: 유체압 실린더
16: 온도 센서
20: 간극
21: 수압편
22: 스페이서 부재

Claims

용융 수지를 캐비티에 공급하기 위한 런너 부시를 설치하고 있는 고정 금형과,
상기 고정 금형 위에 배치되며, 사출 성형기의 노즐을 접속시키는 스프루와 이 스프루로부터 상기 런너 부시를 향하여 분기된 런너를 설치하고 있는 매니폴드와, 상기 스프루 하방의 고정 금형과 매니폴드 사이의 간극에 개재 장착되어 있는 수압편과, 상기 매니폴드 내에 각 런너를 따라 배치되며, 상기 매니폴드에 있어서의 상기 스프루측 영역을 가열하는 제1 히터 부분과 상기 런너 부시측 영역을 가열하는 제2 히터 부분과 상기 스프루측 영역과 런너 부시측 영역 사이의 중간 영역을 가열하는 제3 히터 부분을 갖는 카트리지 히터를 구비하고 있고,
이 카트리지 히터에 있어서의 상기 제3 히터 부분의 발열 온도를 용융 수지의 용융 온도를 유지할 수 있는 온도로 설정하고 있음과 함께, 상기 제1, 제2 히터 부분의 발열 온도를 이 제3 히터 부분의 가열 온도보다도 높은 온도로 설정하고 있는 것을 특징으로 하는, 사출 성형용 금형.
제1항에 있어서,
카트리지 히터에 있어서, 매니폴드의 런너 부시측 영역을 가열하는 제2 히터 부분의 발열 온도를, 스프루측 영역을 가열하는 제1 히터 부분의 가열 온도보다도 높은 온도로 설정하고 있는 것을 특징으로 하는, 사출 성형용 금형.
제1항에 있어서,
매니폴드 내에 있어서의 런너 부시측 영역에 온도 센서를 배치하고 있는 것을 특징으로 하는, 사출 성형용 금형.
제1항에 있어서,
제1 히터 부분에 의해 가열되는 스프루측 영역에 있어서의 매니폴드와 고정 금형 사이의 간극 부분에 개재되며, 매니폴드측으로부터 고정 금형측으로 방열하기 위한 스페이서 부재를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는, 사출 성형용 금형.
제1항에 있어서,
런너 부시는, 상단부에 고정 금형과 매니폴드 사이의 간극보다도 두께가 얇은 플랜지부, 및 상기 플랜지부로부터 상방의 상단부 외주면에 형성되며 또한 매니폴드에 형성되어 있는 나사 구멍에 나사 결합시키는 나사부를 갖고, 상기 나사부를 상기 나사 구멍에 나사 결합시켜서, 상기 플랜지부를 매니폴드의 하면에 압접시킨 상태로 하여 런너 부시를 매니폴드에 설치하고 있는 것을 특징으로 하는, 사출 성형용 금형.
제1항에 있어서,
런너 부시의 수지 통로 내에 삽입되며 또한 상기 수지 유로의 하단부 게이트를 개폐하는 밸브 핀을 더 갖는 것을 특징으로 하는, 사출 성형용 금형.