KR20200044113A - 금형 - Google Patents

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다이자부로 다케하나
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닛세이 에이. 에스. 비 기카이 가부시키가이샤
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Abstract

복수의 캐비티(21)가 형성된 캐비티열(22)을 3열 이상 구비하고, 캐비티를 냉각하는 냉각매체를 유통시키는 냉각유로(30)를 구비하는 사출성형용의 사출 캐비티 금형(20)으로서, 냉각유로(30)는, 적어도 1개 이상의 공급구(31)와, 공급구(31)와 통하는 분배관(32)과, 분배관(32)과 통하는 공급관(33)과, 공급관(33)과 통하고 캐비티(21)의 외주에 설치된 캐비티 냉각부(34)와, 캐비티 냉각부(34)와 통하는 배출관(35)과, 배출관(35)과 통하는 집약관(36)과, 집약관(36)과 통하는 적어도 1개 이상의 배출구(37)에 의하여 형성되고, 공급관(33) 및 배출관(35)은, 캐비티열(22)과 평행하고 또한 캐비티열(22)마다 각각 적어도 1개씩 형성되어 있는 금형(20).

Description

금형
본 발명은, 사출성형용의 금형에 관한 것이다.
특허문헌1에는, 급수구와 배수구를 1개씩 형성한 8열식의 성형판(成形板)의 냉각 시스템이 개시되어 있다. 구체적으로는, 1개의 회로를 일시적으로 2개로 하여 사출 캐비티 2열분을 동시에 냉각한 후에 다시 단일화(單一化)시킨다고 하는 구성을 4회 순차적으로 반복하는 냉각 시스템을 개시하고 있다. 또한 특허문헌2에는, 2열식의 넥금형(neck mold)의 열간(列間)의 거리를 변환시키는 피치변환기구(pitch 變換機構)를 구비하는 회전반송형(回轉搬送型)의 블로우 성형기(blow 成形機) 및 당해 블로우 성형기에 사용되는 2열식의 금형이 개시되어 있다.
특허문헌1:미국 특허출원공개 제2006/0263466호 명세서 특허문헌2:일본국공개특허 특개2011-194865호 공보
특허문헌1에 개시되어 있는 냉각 시스템에서는, 급배구가 적어 작업성은 좋지만, 단일(單一)의 회로에 의하여 8열분의 성형판의 냉각을 하기 때문에, 1열째와 8열째와의 수온차이가 상당히 커져서 냉각조건에 차이가 발생해버린다.
또한 특허문헌2에 개시되어 있는 피치변환기구가 있는 회전반송형의 블로우 성형기에서는, 3열 이상의 금형을 이용함으로써 공간을 절약하면서 생산성을 높게 할 수 있다. 그러나 당해 블로우 성형기에서는 피치변환기구가 구비되고 있으므로 급수구 및 배수구를 형성하는 부분이 제한되어, 종래의 기술에서는 3열 이상의 금형의 내측의 열과 외측의 열을 같은 조건으로 냉각하기 어려워었다.
그래서 본 발명은, 높은 냉각능력을 확보할 수 있고, 또 냉각조건을 균일에 가깝게 할 수 있는 사출성형용의 금형을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결할 수 있는 본 발명의 금형은,
복수의 캐비티가 형성된 캐비티열을 3열 이상 구비하고, 상기 캐비티를 냉각하는 냉각매체를 유통시키는 냉각유로를 구비하는 사출성형용의 금형으로서,
상기 냉각유로는, 적어도 1개 이상의 공급구와, 상기 공급구와 통하는 분배관과, 상기 분배관과 통하는 공급관과, 상기 공급관과 통하고 상기 캐비티의 외주에 설치된 캐비티 냉각부와, 상기 캐비티 냉각부와 통하는 배출관과, 상기 배출관과 통하는 집약관과, 상기 집약관과 통하는 적어도 1개 이상의 배출구에 의하여 형성되고,
상기 공급관 및 상기 배출관은, 상기 캐비티열과 평행하고 또한 상기 캐비티열마다 각각 적어도 1개씩 형성되어 있다.
상기 구성에 의하면, 높은 냉각능력을 확보할 수 있고, 또 냉각조건을 균일에 가깝게 할 수 있는 사출성형용의 금형을 제공할 수 있다.
본 발명의 금형에 있어서,
상기 공급관 및 상기 배출관은 각각 상기 캐비티열마다 2개씩 형성되고,
1개의 상기 공급관에 의하여 상기 캐비티열의 반의 상기 캐비티 냉각부에 상기 냉각매체가 공급되면 바람직하다.
상기 구성에 의하면, 냉각조건을 더 균일에 가깝게 할 수 있는 금형을 제공할 수 있다.
본 발명의 금형에 있어서,
상기 분배관 및 상기 집약관은 각각 상기 공급구 및 상기 배출구 별로 형성되고,
각 상기 분배관 및 각 상기 집약관은 각각 독립하여 형성되어 있으면 바람직하다.
상기 구성에 의하면, 냉각매체를 안정되게 공급 및 배출할 수 있고, 냉각을 안정되게 실시할 수 있다.
본 발명의 금형에 있어서,
넥금형의 열간의 거리를 변환시키는 피치변환기구를 구비하는 성형기용의 금형으로서,
상기 피치변환기구와의 비간섭부에 상기 공급구 및 상기 배출구가 형성되어 있으면 바람직하다.
상기 구성에 의하면, 피치변환기구를 구비하는 성형기에 사용한 경우에 적합하게 금형을 냉각할 수 있다.
본 발명의 금형에 있어서,
상기 캐비티는, 상기 금형의 오목부에 삽입된 인너 캐비티 및 캐비티링의 두개의 부재로 구성되는 인너부재에 의하여 규정되어 있으면 바람직하다. 또한 상기 인너 캐비티는, 상기 캐비티를 규정하는 내벽면과, 사출성형시에 넥금형과 접촉하는 어깨부를 구비하고, 상기 캐비티링은, 상기 캐비티링이 배치되는 공동을 내측에 구비하는 부재이며, 상기 어깨부와 접촉하는 상면부를 구비하고, 상기 인너 캐비티와 상기 캐비티링 사이에 형성되는 유로가 상기 캐비티 냉각부를 구성하면 더 바람직하다.
본 발명에 의하면, 높은 냉각능력을 확보할 수 있고 또 냉각조건을 균일에 가깝게 할 수 있는 사출성형용의 금형을 제공할 수 있다.
[도1]실시형태에 관한 성형기의 블럭도이다.
[도2]실시형태에 관한 금형의 평면 개략도이다.
[도3]실시형태에 관한 금형의 단면도로서, (a)는 도2의 Ａ-A 단면도, (b)는 도2의 Ｂ-B 단면도, (c)는 도2의 Ｃ-C 단면도를 나타낸다.
[도4]실시형태에 관한 금형에, 피치변환기구를 구비하는 넥금형이 체결되어 있는 상태를 나타내는 도면이다.
[도5]도3의 원(A)으로 둘러싸인 부분의 인너부재의 상세를 나타내는 도면이다.
[도6]인너 캐비티를 나타내는 단면도이다.
[도7]캐비티링을 나타내는 사시도이다.
이하, 본 발명의 실시형태의 일례에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다. 그리고, 본 도면에 나타낸 각 부재의 치수는, 설명의 편의상 실제의 각 부재의 치수와는 다른 경우가 있다. 우선, 도1를 참조하여 성형품을 제조하기 위한 성형기(10)에 대하여 설명한다. 도1은 성형기(10)의 블럭도이다.
도1에 나타나 있는 바와 같이 성형기(10)는, 프리폼(preform)을 제조하기 위한 사출성형부(11)와, 제조된 프리폼의 온도를 조정하기 위한 온도조절부(12)를 기대(18)의 위에 구비하고 있다. 사출성형부(11)에는, 원재료인 수지재료를 공급하는 사출장치(15)가 접속되어 있다. 또한 성형기(10)는, 프리폼을 블로우 하여 성형품을 제조하기 위한 블로우 성형부(블로우 장치의 일례)(13)와, 제조된 성형품을 꺼내기 위한 취출부(14)를 구비하고 있다.
사출성형부(11)와 온도조절부(12)와 블로우 성형부13)와 취출부(14)는, 반송수단(16)을 중심으로 하여 소정각도(본 실시형태에서는 90도)씩 회전한 위치에 설치되어 있다. 반송수단(16)은 회전판(16a) 등으로 구성되어 있고, 회전판(16a)에는 넥금형 가이드 부재(42) 및 피치변환기구(40)를 통하여 개폐 가능한 넥금형(41)이 부착되어 있다. 넥금형(41)에 의하여 넥부가 지지된 상태의 성형품(프리폼이나 용기)이, 회전판(16a)의 간헐적인 회전(90도씩 회전)에 따라 각 부로 반송되도록 구성되어 있다. 넥금형(41)은 복수이고 회전판(16a)에 지지된다. 예를 들면 1열 12개로 이루어지는 넥금형(41)이 3열 회전판(16a)의 지름방향과 평행하게 배열되어 지지된다. 그리고 넥금형 가이드 부재(42)에는 피치변환기구(40)가 설치되어 있다. 피치변환기구(40)는, 두개의 넥금형 가이드 부재(42)의 양단에 달려 있는 링크기구로서(도4를 참조), 성형의 공정에 따라 넥금형(41)의 열간의 거리를 변환할 수 있도록 구성되어 있다. 또한 피치를 넓히는 광피치 변환 구동부(17a)는 블로우 성형부(13)에, 피치를 좁게 하는 협피치 변환 구동부(17b)는 취출부(14)에 각각 설치된다.
여기에서 도4를 참조하여 피치변환기구(40)의 구체적인 구성이나 동작을 설명한다. 여기에서, 도4의 파선은 도면에 나타나 있는 부재의 내부의 모습을 나타내는 상상선이다. 피치변환기구(40)는, 피가압부(40a)와, 링크부(40b)와, 넥금형 지지부(40c)와, 피치 유지부(40d)를 적어도 구비한다. 넥금형 지지부(40c)는, 외측의 열의 넥금형(41)을 지지하고, 넥금형 가이드 부재(42)에 슬라이드 가능하게 지지된다. 중앙의 넥금형(41)의 열은, 넥금형 가이드 부재(42)에 직접적으로 지지된다. 블로우 성형부(13)의 형틀 개방과 동시에 피가압부(40a)의 하면이 광피치 변환 구동부(17a)의 가압로드(加壓rod)에 의하여 가압되면, 링크부(40b)를 통하여 넥금형 지지부(40c)가 넥금형 가이드 부재(42)의 위를 슬라이드 이동한다. 이에 따라 외측의 열의 넥금형(41)은 중앙의 열의 넥금형(41)과 멀어지는 방향으로 이동하여, 열간거리(피치)가 넓어진다(광피치(廣pitch)가 된다). 그리고 이 열간거리는 피치 유지부(40d)에 의하여 유지된다. 계속하여 그 상태의 넥금형(41)이 취출부(14)로 이동하여 성형품이 이형(離型)되면, 협피치 변환 구동부(17b)에 의하여 외측의 열의 넥금형(41)이 중앙의 열의 넥금형(41)을 향하여 슬라이드 이동하여 열간거리(피치)가 좁아지고(협피치(狹pitch)가 되어), 피치 유지부(40d)에 의하여 그 거리가 유지된다. 이와 같이 중앙의 열의 넥금형(41)을 정지시켜, 외측의 열의 넥금형(41)을 슬라이드 이동시킴으로써 열간거리를 변경시키고 있다. 또, 협피치는 사출성형부(11)나 온도조절부(12)의 넥금형(41)의 열간거리가 된다.
사출성형부(11)는, 도시를 생략하는 사출 캐비티 금형, 사출 코어 금형, 넥금형 등을 구비하고 있다. 이들의 금형이 체결됨으로써 형성되는 프리폼 형상의 공간내에, 사출장치(15)로부터 수지재료를 유입시킴으로써 저면을 구비한 프리폼이 제조되도록 구성되어 있다.
온도조절부(12)는, 사출성형부(11)에 의하여 제조된 프리폼의 온도를, 연신블로우 하기 위하여 적당한 온도로 가열하여 조정하도록 구성되어 있다. 또한 온도조절부(12)의 구성은, 가열 포트식, 온도조절 포트식, 적외선 히터식, ＲＥD식, 전자파 가열식의 어느 방식이더라도 좋다.
블로우 성형부(13)는, 온도조절부(12)에 의하여 온도가 조정된 프리폼에 대하여, 분할형틀로 이루어지는 금형에 의하여 최종 블로우를 하고, 수지제의 용기를 제조하도록 구성되어 있다.
취출부(14)는, 블로우 성형부(13)에 의하여 제조된 성형품의 넥부를 넥금형로부터 개방하여 성형품을 꺼내도록 구성되어 있다.
계속하여 도2 및 도3를 참조하여 사출성형부(11)에 구비되는 사출 캐비티 금형(20)에 대하여 설명한다. 도2는 캐비티 금형(20)의 평면 개략도이며, 도3은 캐비티 금형(20)의 단면도로서, (a)는 도2의 Ａ-A 단면도, (b)는 도2의 Ｂ-B 단면도, (c)는 도2의 Ｃ-C 단면도를 나타낸다. 또, 도2 및 도3의 파선은 도면에 나타나 있는 부재의 내부의 모습을 나타내는 상상선이다.
사출 캐비티 금형(20)은, 하방의 사출 캐비티 블록 고정판(20a)과 상방의 사출 캐비티 블록(20b)으로 이루어진다. 사출 캐비티 블록(20b)은, 복수(예를 들면 12개)의 캐비티(21)가 형성된 캐비티열(22)을 적어도 3열 구비한다. 도2에서는 외측의 캐비티열(22a, 22b) 및 내측의 캐비티열(22c)의 위치관계가 나타나 있다. 또한 사출 캐비티 금형(20)은, 캐비티(21)를 냉각하는 냉각매체(冷却媒體)를 유통시키는 냉각유로(30)를 내부에 구비한다. 냉각매체로서는 예를 들면 냉각수를 사용할 수 있다.
캐비티(21)는, 사출 캐비티 금형(20)의 오목부(캐비티 냉각부(34))에 삽입된, 인너 캐비티(50) 및 캐비티링(60)으로 구성되는 인너부재에 의하여 규정되어 있다. 여기에서 도5∼도7를 참조하여 인너 캐비티(50) 및 캐비티링(60)에 대하여 상세하게 설명한다. 도5는, 도3의 원(A)으로 둘러싸인 부분의 인너부재의 상세를 나타내는 도면이다. 도5에 나타나 있는 바와 같이 캐비티링(60)의 상방에 인너 캐비티(50)가 재치되어 있다. 도6은, 인너 캐비티(50)를 나타내는 단면도이다. 도7은, 캐비티링(60)을 나타내는 사시도이다.
인너 캐비티(50)는, 도5 및 도6에 나타나 있는 바와 같이 캐비티(21)를 규정하는 내벽면(51)과, 핫런너(hot runner)로부터 캐비티(21)내로 수지재료를 유입시키고 내벽면(51)과 통하는 게이트부(52)를 구비하고 있다. 인너 캐비티(50)는, 캐비티(21)의 외주에 걸쳐서 설치되고 캐비티(21)로부터 외측을 향하여 돌출하고 있어, 사출성형시에 넥금형(41)의 하면과 접촉하는 어깨부(53)를 구비하고 있다. 인너 캐비티(50)는, 게이트부(52)의 외주에 걸쳐서 설치되고 게이트부(52)로부터 외측을 향하여 돌출되어 있는 다리부(54)를 구비하고 있다. 인너 캐비티(50)는, 캐비티(21)의 외주에 걸쳐서 설치되고 캐비티(21)로부터 외측을 향하여 돌출되어 있어, 어깨부(53)와 다리부(54) 사이에 형성된 몸통 돌출부(55)를 구비하고 있다. 어깨부(53), 다리부(54) 및 몸통 돌출부(55)는, 몸통부(56)에 의하여 연결되어 있다. 인너 캐비티(50)는, 어깨부(53), 몸통부(56) 및 몸통 돌출부(55)에 의하여 규정되는 오목부인 제1유로 규정부(57)를 구비하고 있다. 인너 캐비티(50)는, 몸통 돌출부(55), 몸통부(56) 및 다리부(54)에 의하여 규정되는 오목부인 제2유로 규정부(58)를 구비하고 있다. 어깨부(53)는, 캐비티(21)의 깊이(H1)에 대하여 4분의 1 이상의 두께(H2)를 가지고, 몸통 돌출부(55) 및 다리부(54)보다도 두껍게 되어 있다. 제1유로 규정부(57) 및 제2유로 규정부(58)를 규정하는 몸통부(56)는, 캐비티(21)와 냉각매체를 구획하는 부분이다.
캐비티링(60)은, 도5 및 도7에 나타나 있는 바와 같이 인너 캐비티(50) 및 핫런너가 배치되는 공동(61)을 내측에 구비하는 부재이다. 캐비티링(60)은, 인너 캐비티(50)의 어깨부(53)과 접촉하는 상면부(62)를 구비한다. 캐비티링(60)은, 인너 캐비티(50)의 몸통 돌출부(55)가 재치되는 상단차부(63)를 구비한다. 캐비티링(60)은, 인너 캐비티(50)의 다리부(54)가 재치되는 하단차부(64)를 구비한다. 캐비티링(60)의 내벽(65)의 일부에는, 상단차부(63) 및 상면부(62)의 일부를 절단한 것 같이 하여 형성된 오목부인 제3유로 규정부(66)가 형성되어 있다. 제3유로 규정부(66)의 반대측의 내벽(65)에는, 상단차부(63)를 관통하는 제1관통구멍(67) 및 상면부(62)를 절단(切斷)함으로써 얻어지는 노치부(68)가 형성되어 있다. 노치부(68)의 상면에 어깨부(53)의 하면이 재치함으로써 제2관통구멍(69)이 구성된다. 캐비티링(60)의 외주면에는, 제1관통구멍(67)의 하단부에 연속해 있는 것 같이 환상홈(環狀홈)(70)이 형성되어 있다. 사출 캐비티 금형(20)의 오목부의 내주면과 환상홈(70)이 접촉함으로써 제4유로 규정부(71)가 구성된다.
인너 캐비티(50) 및 캐비티링(60)으로 구성되는 인너부재가 사출 캐비티 금형(20)의 오목부에 삽입되어 있는 상태에 있어서, 다리부(54)는 바닥면 및 측면에서 하단차부(64)에 접촉하고, 몸통 돌출부(55)는 바닥면 및 측면에서 상단차부(63)에 접촉하고, 어깨부(53)는 바닥면에서 상면부(62)에 접촉한다. 다리부(54)의 측면에 있어서 하단차부(64)의 측면에 형성되는 오목부에는, 액체를 밀봉할 수 있는 밀봉부재가 설치된다. 이 상태에 있어서, 제1관통구멍(67) 및 제2유로 규정부(58)가 통하고, 제2유로 규정부(58) 및 제3유로 규정부(66)가 통하고, 제3유로 규정부(66) 및 제1유로 규정부(57)이 통하고, 제1유로 규정부(57) 및 제2관통구멍(69)이 통하고 있다. 또한 제4유로 규정부(71)와 제1관통구멍(67)이 통하고 있다.
냉각유로(30)는, 공급구(31)와, 공급구(31)와 통하는 분배관(32)과, 분배관(32)과 통하는 공급관(33)과, 공급관(33)과 통하는 캐비티 냉각부(34)와, 캐비티 냉각부(34)와 통하는 배출관(35)과, 배출관(35)과 통하는 집약관(36)과, 집약관(36)과 통하는 배출구(37)에 의하여 형성되어 있다. 공급구(31) 및 배출구(37)에는, 각각의 냉각매체를 급배(給排)시키는 냉각 파이프(38)가 연결된다. 또, 공급구(31), 분배관(32), 집약관(36) 및 배출구(37)는 사출 캐비티 블록 고정판(20a)에 설치되어 있고, 공급관(33), 캐비티 냉각부(34) 및 배출관(35)은 사출 캐비티 블록(20b)에 설치되어 있다. 즉, 대경(大徑)인 분배관(32)이나 집약관(36)은, 소경(小徑)인 공급관(33)이나 배출관(35)에 대하여 하측에 배치되어 있고, 높이가 다르게 되도록 설치되어 있다. 이에 따라 사출 캐비티 블록(20b)을 피치변환기구(40)(예를 들면 넥금형 가이드 부재(42))와 간섭하지 않도록 소형화할 수 있고, 또한 단위면적당의 캐비티(21)의 수를 늘릴 수 있다.
공급구(31)는, 캐비티열(22)과 직교하는 캐비티 금형(20)의 측면(23)에 2개 형성되어 있다. 2개의 공급구(31)는, 측면(23)의 중앙으로부터 떨어진 장소에 각각 형성되어 있다. 분배관(32)은 사출 캐비티 금형(20)에 있어서 캐비티(21)보다도 측면(23)에 가까운 위치에 형성되어 있다. 분배관(32)은 공급구(31)로부터 공급된 냉각매체를 3개의 유로에 분배한다. 분배관(32)은 2개 형성되어 있고, 각각이 독립하여 각 공급구(31)와 통하고 있다. 또한 각각의 분배관(32)은, 외측의 캐비티열(22a)(22b)과 내측의 캐비티열(22c) 사이로 연장하고 있다.
공급관(33)은 1개의 분배관(32)에 대하여 3개 형성되어 있고, 각각이 1개의 같은 분배관(32)와 통하고 있다. 또한 각각의 공급관(33)은 분배관(32)이 연장하고 있는 범위에서 병렬로 설치되어 있다. 1개의 공급관(33)은 캐비티열(22)의 반(半)(6개)의 캐비티 냉각부(34)의 하부와 통하고 있다. 공급구(31)로부터 보아 전방측에 위치하는 반의 캐비티(21)의 둘레에 설치되어 있는 캐비티 냉각부(34)와 통하고 있는 공급관(33)은, 캐비티열(22)의 반까지 신장하고 있다. 공급구(31)로부터 보아서 안쪽측에 위치하는 반의 캐비티(21)의 둘레에 설치되어 있는 캐비티 냉각부(34)와 통하고 있는 공급관(33)은, 공급구(31)로부터 보아서 가장 안쪽측의 캐비티(21) 부근까지 신장하고 있다.
캐비티 냉각부(34)는 캐비티(21)의 외주에 설치되어 있다. 캐비티 냉각부(34)에, 그 하부와 통하는 공급관(33)을 통하여 냉각매체가 공급된다. 또한 캐비티 냉각부(34)의 상부에는 배출관(35)이 통하게 되어 있다. 캐비티 냉각부(34)로부터 배출관(35)을 통하여 냉각매체가 배출된다.
또한 캐비티 냉각부(34)는, 인너 캐비티(50)의 제1유로 규정부(57) 및 제2유로 규정부(58), 캐비티링(60)의 제3유로 규정부(66), 제1관통구멍(67) 및 노치부(68)에 의하여 구성된다(도5). 여기에서 캐비티 냉각부(34)에 있어서의 냉각매체의 움직임을 설명한다. 우선, 공급관(33)으로부터 캐비티링(60)의 제4유로 규정부(71)와 제1관통구멍(67)을 통하여, 제2유로 규정부(58)에 의하여 규정되는 유로(R1)에 냉각매체가 유입된다. 계속하여 캐비티링(60)의 제3유로 규정부(66) 및 인너 캐비티(50)의 어깨부(53), 몸통 돌출부(55) 및 몸통부(56)에 의하여 규정되는 유로(R2)에 냉각매체가 유입된다. 다음에 제1유로 규정부(57)에 의하여 규정되는 유로(R3)에 냉각매체가 유입된다. 마지막으로, 인너 캐비티(50)의 어깨부(53) 및 캐비티링(60)의 노치부(68)에 의하여 구성되는 제2관통구멍(69)에 의하여 규정되는 유로(R4)를 지나서 배출관(35)으로 냉각매체가 배출된다.
1개의 배출관(35)은 캐비티열(22)의 반(6개)의 캐비티 냉각부(34)의 상부와 통하고 있다. 배출구(37)로부터 보아 전방측에 위치하는 반의 캐비티(21)의 둘레에 설치되어 있는 캐비티 냉각부(34)와 통하고 있는 배출관(35)은, 캐비티열(22)의 반까지 신장하고 있다. 배출구(37)로부터 보아서 속측에 위치하는 반의 캐비티(21)의 둘레에 설치되어 있는 캐비티 냉각부(34)와 통하고 있는 배출관(35)은, 배출구(37)로부터 보아서 가장 안쪽측의 캐비티(21) 부근까지 신장하고 있다. 배출관(35)은 1개의 집약관(36)에 대하여 3개 형성되어 있고, 각각이 1개의 같은 집약관(36)과 통하고 있다. 또한 각각의 배출관(35)은 집약관(36)이 연장하고 있는 범위에서 병렬로 설치되어 있다.
집약관(36)은, 사출 캐비티 금형(20)에 있어서 캐비티(21)보다도 측면(23)에 가까운 위치에 형성되어 있다. 집약관(36)은 3개의 배출관(35)으로부터 배출된 냉각매체를 1개의 유로로 집약(集約)시킨다. 집약관(36)은 2개 형성되어 있고, 각각이 독립하여 각 배출구(37)와 통하고 있다. 배출구(37)는 측면(23)에 2개 형성되어 있다. 2개의 배출구(37)는, 측면(23)의 중앙으로부터 떨어진 장소에 각각 형성되어 있다. 또한 각각의 집약관(36)은, 외측의 캐비티열(22a)(22b)과 내측의 캐비티열(22c) 사이로 연장하고 있다.
공급구(31)가 형성된 측면(23) 및 배출구(37)가 형성된 측면(23)은 서로 대향하고 있다. 또한 배출관(35)은, 공급관(33)에 비하여 캐비티(21)가 형성된 사출 캐비티 금형(20)의 상면(24)의 가까이에 형성되어 있다. 분배관(32) 및 집약관(36)은, 공급관(33)보다도 상면(24)과 대향하는 사출 캐비티 금형(20)의 바닥면(25)의 가까이에 형성되어 있다. 분배관(32) 및 집약관(36)은 대략 동일한 직경으로 형성되고, 공급관(33) 및 배출관(35)은 대략 동일한 직경으로 형성되어 있다. 분배관(32)은 공급관(33)보다 굵고, 집약관(36)은 배출관(35)보다 굵게 형성되어 있다.
도4는, 본 실시형태의 사출 캐비티 금형(20)에 피치변환기구(40)를 구비하는 넥금형(41)이 체결되어 있는 상태를 나타내는 도면이다. 피치변환기구(40)는, 사출 캐비티 금형(20)에 넥금형(41)을 체결할 때에, 측면(23)의 중앙근방에 배치된다. 공급구(31) 및 배출구(37)는, 피치변환기구에 접촉하지 않는 비간섭부에 형성되어 있다. 또, 사출 캐비티 금형(20)에는, 기대(18)의 위에 고정된 핫런너(80)를 통하여 사출장치(15)로부터 용융수지(溶融樹脂)가 유입된다.
상기한 구성에 의하여 1개의 분배관(32)으로부터의 냉각매체를 외측의 캐비티열(22a)(22b) 및 내측의 캐비티열(22c)에 적합하게 분배하여 공급할 수 있고, 또한 외측의 캐비티열(22a)(22b) 및 내측의 캐비티열(22c)의 냉각매체를 집약시켜서 하나의 집약관(36)으로부터 배출할 수 있다.
그런데 종래의 공급구 및 배출구가 적고, 연속된 회로에 의하여 복수의 캐비티열의 냉각을 하는 냉각유로를 구비한 금형에서는, 공급구 부근의 냉각매체의 온도와 배출구 부근의 냉각매체의 온도의 차이가 커져버릴 우려가 있었다. 그것에 의하여 냉각조건에 편차가 발생해버리고 또 하류의 캐비티를 충분하게 냉각할 수 없게 될 우려가 있었다. 큰 공급구, 공급관, 배출구 및 배출관을 형성하면 수량을 늘릴 수 있고, 냉각조건을 균일에 가깝게 하는 것이 가능하지만, 금형내에서 냉각유로가 차지하는 비율이 커지고, 사출성형을 할 수 있는 성형품의 크기나 형상이 한정되어버린다.
본 실시형태의 사출 캐비티 금형(20)에 의하면, 2개의 공급구(31) 및 배출구(37)를 구비하는 냉각유로(30)를 구비함으로써 냉각유로를 굵게 하지 않고 수량을 많게 할 수 있어, 높은 냉각능력을 확보할 수 있다. 또한 공급관(33) 및 배출관(35)을 캐비티열(22)과 평행하게 설치하고 또한 캐비티열(22)별로 각각 적어도 1개씩 설치하고 있으므로 각 캐비티열(22)에서의 냉각조건을 균일에 가깝게 할 수 있어, 사출 캐비티 금형(20)의 냉각조건을 균일에 가깝게 할 수 있다.
또한 본 실시형태의 사출 캐비티 금형(20)에 의하면, 캐비티열(22)의 반의 캐비티 냉각부(34)에 대하여 각 공급관(33)으로부터 냉각매체가 공급되므로, 1개의 공급관(33)당의 캐비티 냉각부(34)을 감소시킬 수 있고, 각 캐비티(21)에서의 냉각조건을 균일에 가깝게 할 수 있고, 사출 캐비티 금형(20)의 냉각조건을 더 균일에 가깝게 할 수 있다. 또한 1개당의 공급관(33)의 지름을 작게 할 수 있기 때문에 금형내의 냉각유로의 배치 구성에 있어서의 융통성이 높아져서, 성형품의 크기나 형상 등에 관한 제한을 감소시킬 수도 있다.
또한 본 실시형태의 사출 캐비티 금형(20)에 의하면, 공급구(31) 및 배출구(37)별로 분배관(32) 및 집약관(36)이 각각 독립하여 형성되어 있으므로, 냉각매체를 안정되게 공급하고, 배출할 수 있어서 냉각을 안정되게 실시할 수 있다.
또한 피치변환기구를 구비하는 성형기에서는, 사출성형시에 금형폐쇄상태에서 금형의 열(列)과 직교하는 면의 중앙 부근에 피치변환기구가 배치된다. 그 때문에 급수구 및 배수구를 형성할 수 있는 장소가 제한된다. 종래의 방법에서는, 당해 성형기에 있어서 금형에 3열 이상의 캐비티열을 설치하면 금형의 내측의 캐비티열을 외측의 캐비티열과 동일한 냉각조건으로 균일하게 냉각하는 것이 곤란하였다. 본 실시형태의 사출 캐비티 금형(20)에 의하면, 피치변환기구(40)와의 비간섭부에 공급구(31) 및 배출구(37)가 형성되고, 공급관(33) 및 배출관(35)이, 캐비티열(22)에 평행하고 또한 캐비티열(22)별로 형성되어 있으므로, 피치변환기구(40)를 구비하는 성형기(10)에 사용한 경우에 적합하게 금형을 냉각할 수 있다.
또한 캐비티를 규정하는 인너부재는, 사출성형시에 캐비티 금형과 넥금형과 코어형틀(도시 없음)을 체결할 때의 ///금형체결압력에 대항하기 위하여 어느 정도의 강도가 요구된다. 또한 인너부재는 내부에 냉각매체가 흘러서 사출성형이 이루어진 프리폼을 냉각시킨다. 냉각효율을 올리는 관점으로부터, 인너부재의 내부를 흐르는 냉각매체는 가능한 한 인너부재의 내벽면에 가까운 장소를 유로로 하는 것이 바람직하다. 그러나 1개의 부재로 구성되는 인너부재에 있어서 내벽면에 가까운 장소에 냉각매체의 유로를 형성하면, 인너부재의 내벽면에 가까운 부분의 두께가 국소적(局所的)으로 얇아져서 그 부분에서의 강도(강성도)가 감소해버려, 금형체결압력에 견딜 수 없게 된다. 확산접합방식에 의하여 캐비티 근방에 냉유로를 배치한 인너부재를 제조하는 것도 가능하지만, 높은 비용으로 연결되고, 접합 정도가 불충분하여 냉각매체의 누설로 연결된다. 또한 사출성형시에는, 인너부재의 아래에 위치하는 핫런너로부터의 열이 전달되기 때문에, 하나의 부재로 구성되는 인너부재에서는 냉각효율이 내려갈 우려가 있다.
본 실시형태의 사출 캐비티 금형(20)에서는, 인너부재가 인너 캐비티(50) 및 캐비티링(60)의 2개의 부재로 구성되어 있다. 이에 따라 핫런너로부터의 열이 캐비티링(60)에 의하여 차단되어 인너 캐비티(50)에 전달되는 열을 적게 하고 있기 때문에, 하나의 부재로 구성되는 인너부재를 사용하는 경우에 비하여 냉각효율이 내려가는 것을 억제할 수 있다.
또한 인너 캐비티(50)의 어깨부(53)에 두께를 갖게 하고, 인너부재가 사출 캐비티 금형(20)의 오목부에 삽입되어 있는 상태에 있어서, 어깨부(53)는 바닥면에서 캐비티링(60)의 상면부(62)에 접촉하고 있다. 금형체결압력에 대하여 대항하기 위한 접지면적을 확보하고, 또 압력이 걸리는 어깨부를 두껍게 함으로써 캐비티(21)와 금형체결압력에 대항하기 위하여 필요한 강도를 확보할 수 있다. 그리고 인너 캐비티(50)와 캐비티링(60)을 별도의 부재라고 함으로써, 필요한 강도를 확보하면서, 캐비티(21)와 냉각매체를 구획하는 몸통부(56)를 얇게 하여 냉각매체를 내벽면(51)에 가까운 장소에서 흐르게 할 수 있다. 이에 따라 높은 냉각효율을 달성할 수 있다.
또, 사출성형에 있어서의 금형체결압력은, 캐비티 단체(單體)의 단면적 및 캐비티의 개수에 대응하여 설정된다. 이 금형체결압력에 대항하는 것이 가능한 강도(강성도)를, 넥금형 등과 접촉하는 인너 캐비티의 어깨부에 구비시키기 위하여, 어깨부에 두께를 갖게 할 필요가 있다. 하나의 부재로 구성되는 인너부재(인너 캐비티 단체)이라면, 그것 자체로 금형체결압력에 대항하기 위하여 어깨부의 두께를 두껍게 할 필요가 있다. 이에 대하여 인너 캐비티(50)와 캐비티링(60)에 의하여 인너부재를 구성하는 상기한 실시형태에 의하면, 인너 캐비티(50)의 어깨부(53)에 걸리는 금형체결압력을 캐비티링(60)이 받을 수 있다. 이에 따라 하나의 부재로 구성되는 인너부재의 경우와 비교하여 어깨부(53)의 두께를 얇게 할 수 있다. 이에 따라 냉각매체용의 냉각회로를 캐비티(21)의 내벽면의 측으로 보다 가까이 하게 할 수 있어, 사출 캐비티 금형(20)의 냉각효율을 높일 수 있다.
또, 본 발명은 상기한 실시형태에 한정되지 않고, 적절한 변형, 개량 등이 자유롭다. 그 외에, 상기한 실시형태에 있어서의 각 구성요소의 재질, 형상, 치수, 수치, 형태, 수, 배치장소 등은 본 발명을 달성할 수 있는 것이라면 어느 것이라도 좋고, 특별히 한정되지 않는다.
예를 들면 분배관(32)이나 집약관(36)을, 각각 외측의 두개의 캐비티열(22a, 22b)의 사이에 걸쳐 연장하는 단일(1개)의 구성으로 하고, 거기에 2개 이상의 공급구(31)나 배출구(37)를 설치한 구성으로 하더라도 좋다. 또한 상기의 구성의 경우에, 충분한 냉각능력이 충족된다면 공급구(31)나 배출구(37)는 각각 1개씩으로 하더라도 상관없다.
또한 본원은, 2017년 9월 8일자로 출원된 일본국 특허출원(특허출원2017-173440)에 의거하고 있어, 그 전체가 인용에 의하여 원용된다. 또한 여기에 인용되는 모든 참조는 전체로서 포함된다.
10:성형기, 11:사출성형부, 12:온도조절부, 13:블로우 성형부, 14:취출부, 15:사출장치, 16:반송수단, 16a:회전판, 20:사출 캐비티 금형, 21:캐비티, 22:캐비티열, 23:측면, 24:상면, 25:바닥면, 30:냉각유로, 31:공급구, 32:분배관, 33:공급관, 34:캐비티 냉각부, 35:배출관, 36:집약관, 37:배출구, 40:피치변환기구, 41:넥금형, 42:넥금형 가이드 부재

Claims (6)

  1. 복수의 캐비티가 형성된 캐비티열(cavity列)을 3열 이상 구비하고, 상기 캐비티를 냉각하는 냉각매체(冷却媒體)를 유통시키는 냉각유로(冷却流路)를 구비하는 사출성형용(射出成形用)의 금형(金型)으로서,
    상기 냉각유로는, 적어도 1개 이상의 공급구(供給口)와, 상기 공급구와 통하는 분배관(分配管)과, 상기 분배관과 통하는 공급관(供給管)과, 상기 공급관과 통하고 상기 캐비티의 외주(外周)에 설치된 캐비티 냉각부(cavity 冷却部)와, 상기 캐비티 냉각부와 통하는 배출관(排出管)과, 상기 배출관과 통하는 집약관(集約管)과, 상기 집약관과 통하는 적어도 1개 이상의 배출구(排出口)에 의하여 형성되고,
    상기 공급관 및 상기 배출관은, 상기 캐비티열과 평행하고 또한 상기 캐비티열마다 각각 적어도 1개씩 형성되어 있는 금형.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 공급관 및 상기 배출관은 각각 상기 캐비티열마다 2개씩 형성되고,
    1개의 상기 공급관에 의하여 상기 캐비티열의 반의 상기 캐비티 냉각부에 상기 냉각매체가 공급되는 금형.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 분배관 및 상기 집약관은 각각 상기 공급구 및 상기 배출구별로 형성되고, 각 상기 분배관 및 각 상기 집약관은 각각 독립하여 형성되어 있는 금형.
  4. 제1항 내지 제3항 중의 어느 하나의 항에 있어서,
    넥금형의 열간(列間)의 거리를 변환시키는 피치변환기구(pitch 變換機構)를 구비하고,
    상기 피치변환기구와의 비간섭부(非干涉部)에 상기 공급구 및 상기 배출구가 형성되어 있는 금형.
  5. 제1항 내지 제4항 중의 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 캐비티는, 상기 금형의 오목부에 삽입된 인너 캐비티(inner cavity) 및 캐비티링(cavity ring)의 두개의 부재로 구성되는 인너부재에 의하여 규정(define)되어 있는 금형.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 인너 캐비티는, 상기 캐비티를 규정하는 내벽면과, 사출성형시에 넥금형과 접촉하는 어깨부를 구비하고,
    상기 캐비티링은, 상기 캐비티링이 배치되는 공동(空洞)을 내측에 구비하는 부재로서, 상기 어깨부와 접촉하는 상면부를 구비하고,
    상기 인너 캐비티와 상기 캐비티링 사이에 형성되는 유로가, 상기 캐비티 냉각부를 구성하는 금형.
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