KR20180137834A

KR20180137834A - 수지사출 금형의 온도조절 장치

Info

Publication number: KR20180137834A
Application number: KR1020170077601A
Authority: KR
Inventors: 정선학
Original assignee: 정선학
Priority date: 2017-06-19
Filing date: 2017-06-19
Publication date: 2018-12-28
Also published as: KR101996342B1

Abstract

본 발명은 수지사출용 금형의 온도를 조절하는 장치에 있어서: 캐비티(12)에 대향하는 요홈(15)을 지닌 금형(10); 상기 요홈(15) 상에 발열체를 지닌 발열블록(21)과 커버판(22)을 수용하는 가열수단(20); 상기 발열블록(21)의 발열체에 인접하여 냉각공(32)을 형성하는 냉각수단(30); 및 상기 가열수단(20)과 냉각수단(30)을 제어하는 제어수단(40);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 엔지니어링 플라스틱 성형품 등의 수지제품을 사출하는 과정에서 금형의 가열 및 냉각에 따른 온도 편차를 완화하여 정확한 성형온도 유지에 의한 품질 및 생산성 향상의 효과를 기대할 수 있다.

Description

수지사출 금형의 온도조절 장치{Temperature adjusting apparatus for plastic injection mold}

본 발명은 수지 사출용 금형에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 수지제품을 사출하는 과정에서 성형온도를 정확하게 유지하기 위한 수지사출 금형의 온도조절 장치에 관한 것이다.

통상적으로 열가소성 플라스틱의 사출성형은 가열에 의한 가소화, 금형으로 유동, 금형 내에서 냉각을 거쳐 이젝트하는 과정으로 반복된다. 사출용 금형의 구조는 성형기 사양이나 성형품 형상과 재질 등의 조건에 따라 결정되며, 양질의 성형품을 생성하기 위해서는 금형의 온도조절이 중요한 요소이다. 성형품의 치수 정밀도를 비롯한 요구 규격이 높아질수록 온도 조절의 중요성이 커진다.

이와 관련되어 참조할 수 있는 선행기술문헌으로서 한국 공개특허공보 제2007-0041468호(선행문헌 1), 한국 등록특허공보 제1004354호(선행문헌 2) 등이 알려져 있다.

선행문헌 1은 내측 성형부와 중앙 삽입홈이 형성된 금형몸체; 상기 금형몸체의 삽입홈에 삽입되고 둘레면에 단열판이 끼움구성 된 분할코어; 상기 금형몸체의 둘레면을 따라 다수개 끼움결합되는 히터블록; 금형몸체에 형성되는 냉수라인 및 온수라인; 등을 포함한다. 이에, 온도의 급변에 의한 불량률을 줄이고 표면에 광택을 발생하는 효과를 기대한다.

선행문헌 2에 의하면 사출성형기로부터 공급되는 용융수지가 히터블럭에서 경화되지 않도록 적정 온도를 유지하면서 편중되지 않고 균일한 양으로 배출이 이루어질 수 있도록 함으로써, 히터블럭을 통하여 용융수지를 공급받아 튜브의 일단에 헤드를 성형하는 헤드 성형부에서 불량 발생을 최소화하면서 높은 생산성을 나타내는 효과를 기대한다.

다만, 자동차 경량화 등의 추세와 더불어 엔지니어링 플라스틱과 같은 성형품이 증대하는 상황에서 상기한 선행문헌 1 및 선행문헌 2에 의한 방식으로 양호한성형성을 보장하기 미흡하여 개선의 여지를 보인다.

1. 한국 공개특허공보 제2007-0041468호 "전열사출금형" (공개일자 : 2007.04.18.) 2. 한국 등록특허공보 제1004354호 "용융수지 공급용 히터블럭" (공개일자 : 2010.06.07.)

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 엔지니어링 플라스틱 성형품 등의 수지제품을 사출하는 과정에서 금형의 가열 및 냉각에 따른 온도 편차를 완화하여 정확한 성형온도를 유지하기 위한 수지사출 금형의 온도조절 장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 수지사출용 금형의 온도를 조절하는 장치에 있어서: 캐비티에 대향하는 요홈을 지닌 금형; 상기 요홈 상에 발열체를 지닌 발열블록과 커버판을 수용하는 가열수단; 상기 발열블록의 발열체에 인접하여 냉각공을 형성하는 냉각수단; 및 상기 가열수단과 냉각수단을 제어하는 제어수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 가열수단은 직선과 곡선을 혼합한 경로패턴으로 매설된 카트리지히터를 발열체로 사용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 변형예로서, 상기 가열수단은 발열블록의 전면과 후면으로 노출되도록 매설되는 발열체를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 변형예로서, 상기 가열수단은 발열블록 상에 경로패턴의 변경이 가능하도록 지지되는 플렉시블히터를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 냉각수단은 외부의 포트에 연결되는 공압기와 개폐밸브를 통하여 냉각공기를 부가하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 엔지니어링 플라스틱 성형품 등의 수지제품을 사출하는 과정에서 금형의 가열 및 냉각에 따른 온도 편차를 완화하여 정확한 성형온도 유지에 의한 품질 및 생산성 향상의 효과를 기대할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 장치의 주요부를 나타내는 사시도
도 2는 본 발명에 따른 장치의 주요부를 확대하여 나타내는 모식도
도 3은 본 발명의 변형예에 따른 장치를 나타내는 사시도
도 4는 본 발명의 또 다른 변형예에 따른 장치를 나타내는 모식도

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 수지사출용 금형의 온도를 조절하는 장치에 관하여 제안한다. 자동차 등에 소요되는 엔지니어링 플라스틱 성형품 사출 장치를 대상으로 하지만 반드시 이에 국한되는 것은 아니다. 어느 경우에나 양산 공정은 가열, 사출, 냉각의 순서로 진행되는 과정에서 정밀한 온도조절을 요한다.

본 발명에 따르면 금형(10)이 캐비티(12)에 대향하는 요홈(15)을 지니는 구조이다. 금형(10)은 용융 수지가 주입되는 인렛(11)에 연통되는 캐비티(12) 상에서 성형품을 완성한다. 요홈(15)은 성형품의 형태와 두께에 대응하므로 비대칭 구조로 형성될 수 있다. 도시에서 요홈(15)의 깊이가 일정한 것으로 예시하지만 적어도 부분적으로 구배를 구비할 수도 있다.

또한, 본 발명에 따르면 가열수단(20)이 상기 요홈(15) 상에 발열체를 지닌 발열블록(21)과 커버판(22)을 수용하는 구조이다. 종래의 경우 발열체가 금형(10)의 표면에 배치되어 성형품에 대한 온도제어의 정밀성이 저하된다. 발열블록(21)은 요홈(15)과 동일한 형태로 형성되어 긴밀하게 수용된다. 실제 설계에 있어서 금형(10)에 대한 발열체의 경로패턴이 결정된 후에 요홈(15)과 발열블록(21)의 형태가 결정된다. 발열블록(21)은 기계적 강도와 더불어 열전도성, 내열성, 내충격성을 지닌 소재로 형성한다. 커버판(22)은 발열블록(21)와 유사한 물성이지만 열전도성 대신 단열성을 지닌 소재로 형성한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 가열수단(20)은 직선과 곡선을 혼합한 경로패턴으로 매설된 카트리지히터(25)를 발열체로 사용하는 것을 특징으로 한다. 발열체로 사용되는 카트리지히터(25)는 직선과 곡선의 경로패턴에 적용하기 적합하다. 도 1 및 도 2에서 카트리지히터(25)의 경로패턴이 반원형을 포함하여 조밀한 정도가 다르게 배치된 상태를 예시한다. 카트리지히터(25)는 발열블록(21) 상에 대략 1/2 정도의 깊이로 매설되는 것이 좋다.

본 발명의 변형예로서, 상기 가열수단(20)은 발열블록(21)의 전면과 후면으로 노출되도록 매설되는 발열체를 구비하는 것을 특징으로 한다. 금형(10)에서 특정의 코어에 해당하는 부분에는 발열블록(21)이 전후면으로 노출되는 것이 바람직하다. 이 경우 발열블록(21)의 발열체는 카트리지히터(25)보다 강도 유지에 유리한 시즈히터(26)를 사용하는 것이 선호된다. 시즈히터(26)는 스테인레스 강관을 기반으로 하여 발열블록(21) 상에 용접 등으로 긴밀하게 결합된다.

이때, 도 3을 참조하면 가열수단(20)의 발열블록(21)이 부호 21A 및 부호 21B와 같이 2개 이상의 다층으로 구성되는 상태를 예시한다. 부호 21A의 발열블록(21)은 카트리지히터(25)로 구성된 것을 배치하고 중간의 부호 21B의 발열블록(21)은 시즈히터(26)로 구성된 것을 배치할 수 있다. 요홈(15)에 다층으로 수용되는 발열블록(21)은 각각의 경로패턴을 다르게 선정할 수 있으므로 금형(10)에 대한 온도 프로파일을 변경해야 하는 경우에 적용하기 유리하다.

본 발명의 또 다른 변형예로서, 상기 가열수단(20)은 발열블록(21) 상에 경로패턴의 변경이 가능하도록 지지되는 플렉시블히터(28)를 더 구비하는 것을 특징으로 한다. 도 4는 참조하면 발열블록(21) 상에 부호 15′처럼 넓은 형태의 요홈을 형성하고 다수의 지점에서 조절편(47)을 개재하여 플렉시블히터(28)를 지지한 상태를 예시한다. 플렉시블히터(28)는 탄소섬유히터, 리본히터, 카본(그래핀) 필름히터 등에 선택할 수 있다. 조절편(47)은 머리없는 나사 구조로 발열블록(21)에 결합되고 내단에서 플렉시블히터(28)를 상대운동 가능하게 지지한다. 조절편(47)의 풀고 조임에 따라 경로패턴의 변동이 용이하도록 플렉시블히터(28) 상에 다수의 주름부(48)를 형성하는 것이 좋다.

한편, 이와 같은 플렉시블히터(28)를 지닌 발열블록(21)은 요홈(15)에 단독으로 수용될 수도 있고, 도 3과 같이 카트리지히터(25) 또는 시즈히터(26)를 지닌 발열블록(21)과 적층 상태로 수용될 수도 있다.

또한, 본 발명에 따르면 냉각수단(30)이 상기 발열블록(21)의 발열체에 인접하여 냉각공(32)을 형성하는 구조이다. 금형(10)에 용융 수지가 충진된 후 액체상태에서 고체상태로 천이를 위해서는 냉각수단(30)으로 조건에 맞게 온도를 떨어트려 주는 것이 필요하다. 도 2에서 발열체의 외측으로 냉각공(32)을 형성된 상태를 예시지만 발열체의 내측으로 냉각공(32)을 형성할 수도 있다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 냉각수단(30)은 외부의 포트(34)에 연결되는 공압기(36)와 개폐밸브(38)를 통하여 냉각공기를 부가하는 것을 특징으로 한다. 냉각수단(30)으로 냉각수나 냉각유체를 통상 사용하나 발열블록(21)의 경우 누수에 의한 문제를 방지하도록 냉각에어를 사용한다. 공압기(36)는 외기 또는 별도의 냉각공기를 압축하고 관로를 통하여 냉각공(32)에 투입한다. 개폐밸브(38)는 관로 상에서 냉각공(32)에 주입되는 공기의 유동을 단속하며, 공기의 역류를 방지하도록 체크밸브(도시 생략)를 더 구비할 수도 있다.

또한, 본 발명에 따르면 제어수단(40)이 상기 가열수단(20)과 냉각수단(30)을 제어하는 구조이다. 제어수단(40)은 전반적인 사출 알고리즘을 수행하는 제어기(42)를 기반으로 하여 열전대(44), 구동기(45)와 연결된다. 열전대(44)는 발열블록(21)의 발열체와 함께 설치되어 온도 변화에 대응한 신호를 검출한다. 구동기(45)는 제어기(42)의 출력에 의하여 발열체, 공압기(36), 개폐밸브(38)에 인가되는 전원을 단속한다. 사용자는 제어기(42)의 연산에 의한 금형(10)의 온도 프로파일 오류가 발생하면 플렉시블히터(28) 등으로 발열의 경로패턴을 변경한다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음이 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

10: 금형 11: 인렛
12: 캐비티 15: 요홈
20: 가열수단 21: 발열블록
22: 커버판 25: 카트리지히터
26: 시즈히터 28: 플렉시블히터
30: 냉각수단 32: 냉각공
36: 공압기 38: 개폐밸브
40: 제어수단 42: 제어기
44: 열전대 45: 구동기
47: 조절편 48: 주름부

Claims

수지사출용 금형의 온도를 조절하는 장치에 있어서:
캐비티(12)에 대향하는 요홈(15)을 지닌 금형(10);
상기 요홈(15) 상에 발열체를 지닌 발열블록(21)과 커버판(22)을 수용하는 가열수단(20);
상기 발열블록(21)의 발열체에 인접하여 냉각공(32)을 형성하는 냉각수단(30); 및
상기 가열수단(20)과 냉각수단(30)을 제어하는 제어수단(40);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 수지사출 금형의 온도조절 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 가열수단(20)은 직선과 곡선을 혼합한 경로패턴으로 매설된 카트리지히터(25)를 발열체로 사용하는 것을 특징으로 하는 수지사출 금형의 온도조절 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 가열수단(20)은 발열블록(21)의 전면과 후면으로 노출되도록 매설되는 발열체를 구비하는 것을 특징으로 하는 수지사출 금형의 온도조절 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 가열수단(20)은 발열블록(21) 상에 경로패턴의 변경이 가능하도록 지지되는 플렉시블히터(28)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 수지사출 금형의 온도조절 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 냉각수단(30)은 외부의 포트(34)에 연결되는 공압기(36)와 개폐밸브(38)를 통하여 냉각공기를 부가하는 것을 특징으로 하는 수지사출 금형의 온도조절 장치.