KR20200131256A - 사출 성형 방법 및 도구 - Google Patents
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Abstract
사출 성형 기계 및 도구(12, 13)를 사용하여 하나 이상의 부품을 사출 성형하기 위한 방법이 개시되며, 그 도구는 적어도 하나의 몰드 공동부(17)와 공급 시스템을 포함하고, 공급 시스템은 적어도 하나의 게이트(18) 및 이 적어도 하나의 게이트(18)의 상류에 위치되는 적어도 하나의 러너(runner)(19, 20, 21)를 포함한다. 적어도 하나의 러너(19, 20, 21)는 적어도 하나의 가동 벽을 포함하고, 본 방법은, a) 적어도 하나의 러너(19, 20, 21)에서 재료의 유량을 변화시키는 것, b) 적어도 하나의 러너(19, 20, 21)에 있는 재료 및 따라서 적어도 하나의 몰드 공동부(17)에 유지 압력을 가하는 것, 및 c) 적어도 하나의 러너(19, 20, 21)에 있는 잔류물을 압축시키는 것 중의 적어도 하나를 달성하기 위해 가동벽을 움직여 적어도 하나의 러너(19, 20, 21)의 적어도 하나의 단면 치수(T, B, H, S 또는 S + △S)를 변경하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 사출 성형 도구에서 하나 이상의 부품을 사출 성형하기 위한 방법에 관한 것으로, 그 사출 성형 도구는, 적어도 하나의 몰드 공동부, 적어도 하나의 게이트, 즉 측면 게이트 또는 다른 종류의 게이트, 및 적어도 하나의 게이트의 상류에 위치되는 적어도 하나의 러너(runner)를 포함한다.
다음과 같은 발전된 사출 성형 방법인
a) 2개의 상이한 등급의 플라스틱 재료의 "공사출(co-injection)" 또는 "샌드위치 사출 성형", 및
b) "패밀리 부품의 사출 성형"
은, 현재의 사출 성형 및 도구 기술에 비해 감소된 비용, 더 적은 환경적 부담, 자원의 더 양호한 이용, 및 개선된 부품 품질을 제공하는 상당한 잠재성을 가지고 있다.
공사출/샌드위치 사출 성형 방법에서, 2개의 상이한 등급의 플라스틱 재료는 사출 성형 부품의 벽 단면에서 샌드위치 구조를 형성하고, 그리하여, 공동부 안으로 가장 먼저 사출되는 용융물은 전체 부품을 덮는 비교적 얇은 표면 층(통상적으로 "스킨"이라고 함)을 형성하고, 동시에 또는 직후에, 사출된 제2 용융물은 스킨 내부에서 비교적 두꺼운 층("코어 층" 이라고 함)을 형성한다(도 1a, 1b 및 1c 참조).
공사출을 위한 2개의 상이한 몰딩 공정이 있다:
- 2개의 완전한 사출 유닛을 구비하는 기계를 사용하여 2개의 플라스틱 등급의 용용물을 공동부 안으로 동시에 공사출하는 것(원래의 방법임), 및
- 단지 하나의 사출 유닛을 갖는 기계를 사용하여 2개의 플라스틱 등급을 공동부 안으로 순차적으로 공사출하는 것이며, 따라서, 단지 소위 "콜드 러너"만이, 도구에 있는 플라스틱 용융물의 공급 시스템을 위해 사용될 수 있고, 이는 콜드 러너와 소위 "핫 러너" 둘 다가 사용될 수 있는 동시적인 공사출과는 대조적이다. 모노 샌드위치는 도 1a, 1b 및 1c에 나타나 있는 순차적인 공사출 공정의 상표명이다.
콜드 러너에서 "콜드" 라는 단어는, 러너의 벽은 반결정질 폴리머의 용융점 또는 비정질 폴리머의 연화점/용융 구간 보다 낮는 표면 온도로 가열될 수 있고 따라서 용융물이 러너를 통해 흐를 때 재료의 얇은 층이 콜드 러너의 벽의 표면에 접해 고화될 것임을 의미한다.
공사출 방법은 바람직하게는,
- 사출 성형 부품에서 2개의 플라스틱 재료, 예컨대, 요구되는 색, 높은 UV 저항성 및/또는 광택을 갖는 표면 층 재료와, 부품에 높은 강직성을 주기 위해 보강되는 코어 층 재료의 상이한 특성을 조합하거나, 또는
- 첨가제 없이 또는 중합화 후에 단지 소량의 첨가제가 혼합되어, 코어 층을 위한 저렴한 재료, 예컨대, 재활용 재료, 저 특정된 소위 산업용 플라스틱 등급 또는 새롭게 제조된 플라스틱 등급을 사용하여 사출 성형 부품의 플라스틱 재료 비용을 절감하기 위해 사용된다.
패밀리 부품의 사출 성형은, 상이한 형상, 크기 및/또는 중량을 갖는 2개 이상의 부품이 복수의 공동부를 포함하는 동일한 공두에 있는 각각의 몰드 공동부에서 동시에 몰딩됨을 의미한다. 상이한 크기, 부피 및/또는 형상의 몰드 공동부를 충전하기 위한 사출 시간은 다른데, 이는 용융물에 가해지는 유지 압력은 공동부에서 상이한 시점에서 활성되어야 함을 의미한다.
그러나, 패밀리 부품의 공사출 또는 샌드위치 사출 몰딩 및 사출 성형 방법은, "오버몰딩" 및 "가스 보조 사출 성형"과 같은 다른 방법(앞에서 언급된 방법과 동시에 소개되었음)으로서 시장에서 그렇게 잘 정립되어 있지는 않다. 이에 대한 이유 및 아마도 주된 이유는, 이들 방법이 사용된 이후로 적절한 도구 기술이 완전하게 개발되지 않았다는 것이다.
현재의 도구 및 공정 기술의 제약을 없앨 필요가 있으며, 아마도, 이 제약으로 인해 패밀리 부품의 공사출 및 사출 성형은 그의 시장 점유율을 증가시키지 못했다.
모노 샌드위치 공정은 , 도 1a - 1c에 나타나 있는 바와 같이, 단지 하나의 사출 유닛을 갖는 기계에서 수행된다. 최종 부품의 코어 층을 형성하기 위한 용융물 부피(3)가 먼저 계량되어 사출 유닛(1) 안으로 들어간다. 그런 다음에, 최종 부품의 얇은 표면 층을 형성하기 위한 용융물 부피(2)가 기계 내의 압출기 유닛에서 소성화되며, 또한 사출 유닛(1)의 오리피스를 통해 계량되어 용융물 부피(3)의 앞에 위치된다. 도 1b에 나타나 있는 바와 같이, 사출 유닛(1)의 스크류 피스톤(4)이 그의 행정을 시작함에 따라, 표면 재료(2)가 먼저 몰드 공동부(5) 안으로 사출될 것이며, 그리하여, 표면 재료의 얇은 층이 몰드 공동부의 비교적 저온인 성형 표면에 접해 고화될 것이다. 표면 재료(2)가 몰드 공동부(5) 안으로 부분적으로 사출되었고 또한 스크류 피스톤(4)이 계속 그의 행정을 진행하면, 코어 재료가 표면 재료 층 내부의 몰드 공동부를 충전함과 동시에(도 1c에 나타나 있는 바와 같이), 코어 재료(3)는 표면 재료(2) 안으로 침투할 것이며 또한 표면 재료(2)를 몰드 공동부(5)의 성형 표면에 가압할 것이다. 이렇게 해서, 얇은 표면 층 및 이 층안에 싸여 있는 연속적이고 실질적으로 더 두꺼운 코어 층을 갖는 2층 사출 성형 부품이 얻어진다.
공지된 공사출 방법 중의 하나에 따라 다층 부품을 사출 성형할 때, 일반적으로, 그 부품의 모든 단면은 한 표면 재료의 비교적 얇은 표면 층과 코어 재료의 더 두꺼운 내층을 갖는 것이 바람직하다. 공사출 방법을 사용할 때 코어 재료에 대한 표면 재료의 가장 최적의 부피 할당율은 약 25/75% 이다. 공사출 방법에 따라 다층 부품을 사출 성형함에 있어 현재의 도구를 사용할 때, 약 25/75%의 이 할당율은, 부품이 도 1a - 1c에 나타나 있는 부품/공동부와 같은 간단하고/간단하거나 대칭적인 형상을 갖는 경우에만 얻어진다.
도 2 및 3은 문제의 예를 나타내는데, 이 문제는, 몰드 공동부 안으로 들어가는 적절치 않은 게이트를 사용하여 더 복잡한 부품을 몰딩하기 위해 공사출이 사용될 때 생길 수 있다. 용융물 유동은 탕구 게이트(6)로부터 상이한 방향으로 몰드 공동부의 외측 윤곽까지 이른다. 용융물에 대한 상이한 유동 거리 및 공동부의 성형 표면들 사이의 부품의 상이한 벽 두께가 있으면, 몰드 공동부 내의 다양한 유동 경로에서 다층 용융물에 대해 상이한 유동 저항이 있을 것이며, 그 결과, 공사출 공정에서, 서로에 대해 균일하지 않고 또한 몰드 공동부의 외측 윤곽에 대해서도 균일하지 않은, 2개의 플라스틱 용융물에 대한 유동 전선이 나타난다. 도 2에 있는 부품의 우측에 나타나 있는 바와 같이(이 도는 부품을 위쪽에서 그리고 A - A 선을 따른 단면으로 나타냄), 용융물에 대한 유동 경로가 몰드 공동부의 다른 부분에 있는 유동 경로 보다 실질적으로 긴 몰드 공동부의 부분에서, 표면 재료와 코어 재료의 적정한 최적의 할당율이, 코어 재료(7)만 있는 탕구 게이트(6)로부터 가장 멀리 있는 유동 경로의 단부에 있는 단면에서는 얻어지지 않는다. 즉, 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 코어 재료 용융물(7)은 유동 전선에서 표면 재료(8)를 통해 침투하였다.
표면 재료 용융물을 과도 투여하여 최장의 유동 경로를 갖는 몰드 공동부의 부분에서 다층 구조를 부분적으로 얻을 수 있지만, 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 더 짧은 유동 경로의 단부에서는 너무 많은 양의 표면 재료(8)가 얻어지는데, 이는 코어 재료는 이들 위치에서 몰드 공동부의 외측 윤곽에 도달하지 않을 것임을 의미한다. 더욱이, 다층 용융물의 유동 전선이 보강부(9) 또는 부착 수단(10) 등과 같은 연결부를 위한 개구를 지날 때, 그 유동 전선이 분할될 것이다. 이는, 도 2(보강부(9)에 있는 코어 재료의 통상적인 부분 및 스냅 작용 부착부(10)에 있는 코어 재료만 나타냄)에 나타나 있는 바와 같은 제품에서 바람직하지 않은 위치에서 얻어지는 코어 재료의 돌파 및 표면 재료의 과잉으로 인해, 표면 재료와 코어 재료의 최적의 부피 할당율이 일반적으로 유지될 수 없음을 의미한다. 도 3에서, 보강부는 표면 재료의 너무 큰 부분을 가지며, 스냅 작용 부재(10)는 더 통상적인 할당 율을 갖는다.
패널, 커버, 하우징, 노브(knob), 핸들 등과 같은 사출 성형 부품의 경우, 일반적으로 그 부품의 보이는 표면 층의 특성, 예컨대 높은 마무리, 자외선(UV) 및 내열성과 같은 특수한 특징, 높은 형상 정확도, 침하(sinking)의 부재 등에 대한 특정한 요구 사항이 있다. 이는, 그러한 부품이 단지 하나의 비교적 비싼 재료를 사용하는 현재의 방법으로 사출 성형되는 경우에 그 부품의 가격은 상당히 높을 것임을 의미한다. 부품이 사용되고 있을 때 보이지 않는 부품의 부분에 대해서는, 일반적으로 특성에 대한 그러한 요구 사항은 없다. 인성 및 강성과 같은 양호한 기계적 특성을 가져야 하는 연결부, 보강부 및 부착부와 같은 특징적 부분은, 사용 중에 보이는 부품의 부분에 적합하지 않은 재료를 사용하여 사출 성형되어야 할 수 있다. 이들 종류의 부품은 종종 "이중 몰딩" 이라고 하는 오버몰딩 방법을 사용하여 다층 사출 성형된다. 도 4는, 오버몰딩 방법을 사용하여 사출 성형되는 도 2 및 3에 도시된 부품을 나타낸다. 이 방법에서, 먼저 재료(7)가 한 몰드 공동부 안으로 사출되며, 이 몰드 공동부는 연결부(9, 10)를 갖는 후방 부분을 형성하고, 후방 부분의 상측 표면을 형성한 공동부는 오버몰딩 도구에서 다소 더 큰 공동부로 자동적으로 변경되는데, 이는 표면 층 재료(8)를 사용하는 오버몰딩이 도 4에 나타나 있는 바와 같이 일어날 수 있음을 의미한다. 그러나, 이 방법으로 인해, 기계 및 도구에서의 투자(investment)가 실질적으로 높고 또한 사이클 시간이 비교적 길게 된다.
표면 재료 용융물을 과도 투여함으로써, 최장의 유동 경로를 갖는 몰드 공동부의 부분에서도 다층 구조를 얻을 수 있지만, 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 더 짧은 유동 경로의 단부에서는 너무 많은 양의 표면 재료(8)가 얻어지는데, 이는 코어 재료는 이들 위치에서 몰드 공동부의 외측 윤곽에 도달하지 않을 것임을 의미한다.
EP 2,035,206에는, 종래의 공사출 성형 도구를 사용할 때 위에서 개략적으로 설명된 문제에 대한 해결책을 제공하는, 공사출 방법에 따른 다층 사출 성형을 위한 방법 및 도구가 개시되어 있다. EP 2,035,206에 따르면, 부품의 상측 부분 및 이와 일체적으로 된 적어도 하나의 연결부를 포함하는 부품을 공사출 성형하기 위한 방법이 기재되어 있다. 적어도 하나의 연결부를 위한 공동부는 가동 도구 코어(도 5a 및 5b 참조)에 위치되며, 이 코어는 적어도 하나의 연결부를 위한 공동부의 입구를 폐쇄하고 개방하도록 제어될 수 있다. 부품의 상측 부분은 적절한 게이트, 예컨대, 측면 게이트(이 측면 게이트의 상류에 복수의 러너(runner)가 있음) 또는 다른 적절한 종류의 게이트를 통해 충전된다. 적어도 하나의 연결부에 대한 입구가 도 5a에 나타나 있는 바와 같은 폐쇄 위치에 있으면, 그 적어도 하나의 연결부의 공동부는 부품의 상측 부분을 위한 공사출 공정의 유동 전선을 분할하지 않을 것임에 따라 부품의 상측 부분을 위한 공동부는 적절히 공사출될 것이다. 부품의 상측 부분의 공동부가 완전히 충전되고 또한 모든 계량된 표면 재료가 부품의 상측 부분의 표면 층을 몰딩하는데에 사용되면, 적어도 하나의 연결부를 위한 도구 코어가 활성화되어 입구를 개방하며, 그리하여 코어 재료의 용융물이 입구에서 표면 재료 층을 돌파하여 적어도 하나의 연결부의 공동부를 충전할 것인데, 즉 적어도 하나의 연결부는 코어 재료로만 이루어질 것이다. 그래서, EP 2,035,206에 따른 방법에 의하면, 도 4에 나타나 있는 부품(오버몰딩 방법으로 사출 성형됨)과 유사한 다층 몰딩 부품이 얻어질 것이다.
본 발명의 목적은, 하나 이상의 몰드 공동부를 포함하고 또한 용융물 공급 시스템(적어도 하나의 게이트의 상류에 위치되는 적어도 하나의 러너를 포함함)을 갖는 사출 성형 도구에서 하나 이상의 부품을 사출 성형하기 위한 개선된 방법을 제공하는 것이다. 게이트는, 용융물을 적어도 하나의 몰드 공동부 안으로 들여 보내는 측면 게이트 또는 다른 종류의 게이트일 수 있다. 따라서 공급 시스템은 사출 성형 기계의 사출 유닛에서 오는 용융물을 수용하고, 사출 성형 도구를 통과하는 하나 이상의 러너에서 그 용융물을 하나 이상의 몰드 공동부 안으로 들어가는 하나 이상의 게이트까지 안내하게 된다.
본 발명에 따른 적어도 하나의 러너는 적어도 하나의 가동 벽을 포함하고, 본 방법은, 사출 성형 작업의 시작 전에 또는 진행중인 몰딩 사이클 동안에 적어도 하나의 러너의 적어도 하나의 단면 치수(예컨대, 임의의 다른 형상을 갖는 단면에서의 높이 및/또는 폭 및/또는 직경 및/또는 다른 치수)가 수동으로 또는 자동적으로 변화될 수 있게 하여, 적어도 하나의 러너에서 용융물 유량을 조절하고 그리고/또는 적어도 하나의 러너에 있는 재료 및 따라서 적어도 하나의 몰드 공동부에 유지 압력을 가하고, 즉 몰드 공동부 특정적인 유지 압력이 각 몰드 공동부에 가해질 수 있게 하며 그리고/또는 적어도 하나의 러너에 있는 잔류물을 압축시키기 위해 가동벽을 움직여 적어도 하나의 러너의 적어도 하나의 단면 치수를 변경하는 단계를 포함한다. 가동 벽은 기계적으로, 유압적으로 또는 전기적으로 제어되도록 배치된다.
본 발명에 따른 개선된 방법은,
- 단일 공동부 또는 다중 공동부 도구를 사용하여, 샌드위치 구조, 즉 2개의 플라스틱 재료의 표면 층과 코어 층을 갖는 부품을 공사출하는 것, 및
- 몰두 공동부가 상이한 크기, 형상 및/또는 부피를 갖는 다중 공동부 도구에서 패밀리 부품들을 동시에 사출 성형하는
것과 관련하여, 주로 다용도성 및 비용 효율을 증가시키고 또한 환경적 부담 및 자원의 이용을 감소시키기 위해 사용되도록 되어 있다. 본 발명에 따른 방법은 또한 다양한 공정 및 도구의 결함을 줄이거나 제거하기 위해 종래의 사출 성형에도 적용될 수 있다.
본 발명은 또한 본 발명의 실시예들 중의 어느 하나에 따른 방법을 수행하기 위한 사출 성형 도구에 관한 것이다. 이 도구는 적어도 하나의 몰드 공동부와 공급 시스템을 포함하고, 공급 시스템은 적어도 하나의 게이트 및 이 적어도 하나의 게이트의 상류에 위치되는 적어도 하나의 러너를 포함한다. 적어도 하나의 러너는 적어도 하나의 가동 벽을 포함하고, 이 가동 벽은,
a) 적어도 하나의 러너에서 재료의 유량을 변화시키는 것,
b) 적어도 하나의 러너에 있는 재료 및 따라서 적어도 하나의 몰드 공동부에 유지 압력을 가하는 것, 및
c) 적어도 하나의 러너에 있는 잔류물을 압축시키는 것
중의 적어도 하나를 달성하기 위해 적어도 하나의 러너의 적어도 하나의
단면 치수를 변경시킬 수 있도록 배치되며, 그래서, 도구는 적어도 하나의
러너의 적어도 하나의 단면 치수를 변경하기 위한 수단을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 공급 시스템은 상기 적어도 하나의 게이트의 상류에 위치되는 복수의 러너를 포함할 수 있으며, 적어도 하나의 러너의 적어도 하나의 단면 치수는 개별적으로 변화 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 도구는 복수의 러너의 적어도 하나의 단면 치수를 변경하도록 되어 있는 복수의 인접하여 배치되는 게이트 인서트를 포함한다. 각 게이트 인서트는 한 러너의 적어도 하나의 단면 치수를 변경하도록 배치될 수 있고, 그래서, 복수의 러너를 통해 몰드 공동부에 들어가는 재료의 유동 전선이 정확하게 제어될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 도구는 적어도 하나의 러너를 적어도 하나의 러너에 있는 재료의 용융점 또는 용융 구간 보다 작은 온도로 가열하기 위한 가열 수단을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 적어도 하나의 러너의 적어도 하나의 단면 치수를 변경하기 위한 수단의 일부분은 가동 벽을 구성한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 가동 벽은, 적어도 하나의 러너의 적어도 하나의 단면 치수를 변경하기 위한 수단에 의해 기계적으로, 유압적으로 또는 전기적으로 제어되도록 배치된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 적어도 하나의 러너의 적어도 하나의 단면 치수를 변경하기 위한 수단의 적어도 일부분은 도구에 제거 가능하게 부착되도록 배치되는 교환 가능한 카세트를 구성한다. "카세트"는, 적어도 하나의 러너의 적어도 하나의 단면 치수를 변경하기 위한 수단이 예컨대 고압 하에서 작동되고 있을 때 카세트의 내용물을 손상으로부터 보호해 줄, 강과 같은 내마모성 재료를 포함하는 보호 케이스 또는 홀더이다.
본 발명의 목적은,
- 적어도 하나의 러너에서 또한 그래서 이 러너에 연결되어 있는 적어도 하나의 몰드 공동부에서 용융물 유량(cm3s-1)을 변화시킬 수 있고,
- 적어도 하나의 러너를 통해 용융물에 유지 압력을 가하고 또한 그래서 그 러너에 연결되어 있는 적어도 하나의 몰드 공동부에 유지 압력을 가할 수 있으며,
- 공급 시스템 내의 러너 중의 적어도 하나에서 공급 시스템 내의 잔류물을 최소 부피로 압축시킬 수 있는, 청구 범위에 기재된 특징적 사항을 갖는 방법과 도구로 달성된다.
"러너의 단면에서의 적어도 하나의 치수를 변경한다" 라는 표현은, 적어도 하나의 러너의 적어도 한 부분에서의 적어도 하나의 치수가 변경될 수 있다는 것을 의미함을 유의해야 한다. 예컨대, 러너의 단지 한 부분에서의 높이가 변경될 수 있고 그 러너의 전체 길이를 따른 높이는 반드시 변경될 필요는 없다.
기술적 용어인 "측면 게이트"는, 적어도 하나의 러너를 한 몰드 공동부에 연결하는 슬롯을 의미하고, 이 슬롯은 너무 좁지 않고, 게이트에 연결되어 있는 몰드 공동부에 있는 용융물의 퍼짐에 적합한 길이를 갖는다. 측면 게이트는 단일 만곡된 또는 이중 만곡 벽의 측방 가장자리에서 또는 그 가장자리 근처에서 또는 몰딩될 부품의 평평한 벽의 곧은 라인의 가장자리에서 용융물을 들여 보내도록 위치될 수 있다. 게이트는, 재료를 악화시킬 수 있는 너무 높은 전단을 야기함이 없이 용융물의 충분한 유동이 몰드 공동부를 충전할 수 있게 하도록 치수 결정되어야 한다.
용융물은 사출 성형 가능한 어떤 재료라도 될 수 있는데, 예컨대, 플라스틱, 유리, 탄성중합체, 열가소성 또는 열경화성 폴리머, 과자류와 같은 먹을 수 있는 재료, 또는 적어도 하나의 그러한 재료를 포함하는 혼합물이 될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 공급 시스템은 적어도 하나의 게이트의 상류에 위치되는 복수의 러너를 포함하고, 적어도 하나의 러너의 적어도 하나의 단면 치수는 개별적으로 변화 가능하여, 러너 중의 적어도 하나에서의 적어도 하나의 단면 치수를 개별적으로 조절하여 복수의 러너 각각에서의 용융물 유량이 개별적으로 제어될 수 있다. 적어도 하나의 러너의 출구로부터 요구되는 개별적인 유량을 얻기 위한 적어도 하나의 가동 벽의 요구되는 조절은, 바람직하게는, 적어도 하나의 러너에서 적어도 하나의 가동 벽을 움직이기 위한 수단의 수동식 조절로 수행된다. 따라서, 몰드 공동부에서 용융물의 유동 전선 프로파일 및 퍼짐은, 고르고 또한 연속적이도록 제어될 수 있고, 전체 유동 전선은 몰드 공동부의 측면 게이트로부터 가장 멀리 있는 윤곽에 동시에 또는 거의 동시에 도달하도록 제어될 수 있다.
그러므로, 본 발명에 따른 방법은, 상당히 복잡한 설계를 가질 수 있는 다양한 종류의 부품을 몰딩하기 위해 사용될 수 있고, 특히, 공사출 성형되는 부품을 위해 사용될 때, 종래의 공급 시스템을 갖는 도구를 사용하는 종래 기술의 공사출 성형 방법으로 가능한 것과 비교하여 코어 층 재료의 할당율이 증가되고 또한 더 균일하게 퍼진다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 종래의 공급 시스템을 갖는 종래의 도구의 사용과 비교하여 실질적으로 더 높은 코어 재료의 할당율을 얻을 수 있다. 코어 재료 용융물이 표면 재료 층을 돌파함이 없이 그리고/또는 너무 많은 표면 재료가 부품의 특정 영역에 모임이 없이, 상당히 복잡한 형상을 갖는 부품의 전체 부피의 적어도 약 50%의 할당율이 얻어질 수 있다. 부품이 단순하고 대칭적인 형태를 갖는 경우에, 50% 보다 훨씬 더 높은 할당율이 얻어질 것이다.
러너의 적어도 하나의 치수는,
- 몰딩 작업의 시작 전에 스크류 장치를 이용하여 수동으로, 전체 몰딩 작업 중에 고정된 양 만큼 무단계적으로, 또는
- 예컨대, 진행중인 사출 성형 사이클 동안에 자동적으로, 기구 또는 유압 장치, 또는 구동 유닛과 제어 시스템을 포함하는 전기 회로를 이용하여 무단계적으로 또는 점진적으로 용융물 유량을 변화시킬 수 있도록 조절될 수 있고, 구동 시스템은 유압식이거나(점진적으로 변화 가능) 또는 서보 모터를 갖는 전기식일 수 있다(무단계적으로 변화 가능).
본 발명에 따른 방법은, 다중 공동부 도구에 있는 공동부들 사이에서 용융물 유동을 균형잡고/미세 조정하기 위해 또는 패밀리 부품의 몰딩과 같은 다른 사출 성형의 경우에 필요시 용융물 유동을 조절하기 위해 사용될 수 있다. 구동 유닛으로서 전기 서보 모터를 사용하면, 러너에 있는 움직이는 코어의 운동과 힘의 다용도적이고 신속한 변화가 제공되고, 그리하여 용융물 유동과 유지 압력 작업 둘 다의 제어가 진행중인 몰딩 사이클 동안에 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 유지 압력은 복수의 러너 중의 하나 이상에 있는 용융물에 가해질 수 있고, 그래서 그 유지 압력은 몰드 공동부를 러너에 연결하는 게이트를 통해 각각의 몰드 공동부 안으로 순간적으로 전달된다. 모든 사출 성형 방법에서 유지 압력이 항상 용융물에 가해져, 몰드 공동부 내의 용융물이 고화되는 중에 밀하게 패킹된 상태로 유지되는 것을 보장해 준다. 본 발명에 따른 유지 압력 작업은 하나 이상의 공동부 각각에 대해 개별적으로 제어되고(이를 "몰드 공동부 특정적"이라고 표현할 수 있음), 또한 유지 압력 작업은, 용융물을 하나 이상의 몰드 공동부 각각의 안으로 충전하는 것이 완료된(부피 충전이라고도 함) 때와 동시에 또는 실질적으로 동시에 개시된다. 그리하여 사출 성형 기계의 유지 압력 기능은 이용되지 않는다. 대신에, 각 몰드 공동부에서의 사출 성형 사이클은,
ⅰ) 사출 성형 기계의 사출 기능의 사용(이는 본 발명의 방법과 도구를 사용하여 개선되는데, 왜냐하면, 이로써 유동 전선이 각 러너에서 개별적으로 제어될 수 있기 때문임); 및
ⅱ) 사출 성형 기계의 유지 압력 기능이 아닌 몰드 공동부 특정적인 유지 압력을 가하는 것(그리하여, 각 몰드 공동부가 충전되면, 사출 성형 기계는 압력, 속도 및 시작점에 대해 리셋됨)을 포함한다.
패밀리 부품을 사출 성형할 때, 도구는 상이한 사출 시간을 사용해 충전되어야 하는, 같지 않은 크기, 부피 및/또는 형상을 갖는 몰드 공동부들을 포함하는데, 이는 유지 압력 작업은 다양한 몰드 공동부에서 상이한 시점에서 개시되어야 함을 의미한다.
복수의 러너 중의 하나 이상에 있는 용융물에 유지 압력을 가하는 것은, 게이트 인서트의 가동 패키지/열에 연결되고/연결되거나 복수의 러너의 상류에서 또는 몰드 공동부 안으로 들어가는 다른 선택된 종류의 게이트의 상류에서 공급 시스템에 있는 복수의 러너에 있는 가동 코어에 연결되는 구동 유닛을 갖는 기계적 수단에 의해 이루어질 수 있다. 러너에서 용융물 유동을 변화시키기 위해 사용되는 기구 및 구동 시스템은, 러너에 있는 재료 및 따라서 각각의 몰드 공동부에 유지 압력을 가하기 위해 또한 사용될 수 있다. 그 기구 및 구동 시스템은, 게이트 인서트의 패키지/열 및/또는 게이트 인서트의 상류에서 하나 이상의 러너에 있는 코어를 뒤쪽으로 움직여, 충분한 양의 용융물이 러너에서 축적되어 소위 용융물 쿠션을 구성하도록 조절되어야 하고, 그 용융물 쿠션은, 구동 시스템이 전체 유지 압력 시간 동안에 용융물을 가압하는 것을 보장해 준다.
용융물 쿠션에 있는 용융물의 일부분이 러너에서 역류하는 것을 방지하여, 요구되는 유지 압력이 얻어지지 않는 것을 피하기 위해, 유지 압력이 가해지는 러너의 상류에서 용융물 유동을 차단하기 위한 장치가 배치되어야 한다. 어떤 경우에 유지 압력을 가하기 위해 필요한 힘은 러너에서 용융물 유량을 변경하기 위해 필요한 힘 보다 커야 함을 유의해야 한다. 유지 압력을 가하는 유동을 각각 변경할 때 인서트 및/또는 코어를 움직이기 위해 필요한 속도는, 일반적으로 유동을 변경하는 것이 더 빠른 운동임에 따라 일반적으로 다르다. 따라서, 동일한 몰딩 사이클 동안에 동일한 러너에서 용융물 유동을 변경하는 작업 및 유지 압력을 가하는 작업을 조합할 때, 기구와 구동 시스템의 치수 및 사양은 그 두 작업에 필요한 힘과 속도에 적합해야 한다.
본 발명에 따른 이 방법은. 특히, "다중 공동부 몰드", 즉, 복수의 몰드 공동부를 포함하는 도구에서 패밀리 부품을 단일 재료 사출 성형하기 위해 사용되기 위한 것이며, 그러한 도구에서 2개의 이상의 공동부는 형상, 크기 및/또는 부피에 있어 상이하고, 그래서, 큰 부피의 공동부는 더 작은 부피의 공동부 보다 충전되는데에 더 긴 시간을 필요로 함에 따라, 공동부들은 단지 부분적으로만 동시에 충전된다.
따라서, 패밀리 부품을 사출 성형하기 위한 공급 시스템은,
- 각 공동부 내의 용융물에서 개별적으로 작동하는 몰드 공동부 특정적인 유지 압력 기능을 위한 수단, 및
- 유지 압력 작업이 활성화될 때 용융물의 역류를 방지하기 위해 러너(들)에서 유지 압력 기능의 상류에 있는 차단 장치를 포함한다. 그리하여, 각 개별적인 몰드 공동부에 있는 부품을 위한 몰딩 공정은, 실제로 마치 부품이 종래의 방법으로 개별적으로 몰딩된 것처럼 나타날 것이며, 그래서, 각 부품의 중량, 및 표면 마무리, 형상 정확도, 기계적 특성 등과 같은 품질은 변하지 않을 것이다.
본 발명은 패밀리 부품의 공사출 성형 및/또는 사출 성형에의 사용에 한정되지 않고, 예컨대, 하나 이상의 동일한 몰드 공동부를 사용하는 단일 재료 사출 성형 및 다중 재료 오버몰딩에도 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 도구와 방법은, 바람직하게는, 종래의 사출 성형 방법의 특정한 경우에, 예컨대, 소성화와 계량을 위한 시간이 길어서 전체 몰딩 사이클을 수행하기 위한 시간이 길어져야 하는 경우에 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 도구와 방법을 사용하여, 소성화와 계량은 몰드 공동부 특정적인 유지 압력 작업이 개시되자 마자 시작될 수 있고, 그래서 사이클 시긴을 단축할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 공급 시스템 내의 재료 잔류물을 압축함으로써, 직접 기계의 사출 유닛에서 잔류물을 갈고 소성화하여 또는 별도의 재순환에 의해 재순환될 양을 실질적으로 줄일 수 있다. 복수의 측면 게이트 러너의 상류에서 하나 이상의 러너에 있는 잔류물은, 압축 작업이 유지 압력 작업과 조합되는 경우에 또는 별도의 압축 작업으로 유지 압력 작업이 하나 이상의 러너에서 사용되지 않는 경우에 압축될 수 있다. 첫번째 경우에, 즉, 유지 압력 작업과 조합할 때, 하나 이상의 러너에 있는 잔류물을 압축한 후의 최소 잔류물은, 정확히 유지 압력 작업에 필요한 부피이거나 그 보다 약간 더 큰 부피의 용융물을 포함하도록 용융물 쿠션을 조절하여 얻어지며, 그리하여, 유지 압력 작업의 전체 기간 동안에 압력이 용융물에 가해져야 한다. 그런 다음에, 하나 이상의 러너에 있는 가동 및 가압 코어는 고화된 그리고 용융된 재료 잔류물의 혼합물을 최소 부피로 압축시킬 것이다. 하나 이상의 러너에 있는 코어가 단순히 용융물 유량을 변화시키기 위해 사용되는 경우에는, 제어 시스템을 하나 이상의 러너에서의 압축 작업에 적합한 속도, 압력 및/또는 시간으로 전환시켜, 사출 작업이 끝났을 때 압축 작업이 수행될 수 있다. 압축에 의한 공급 시스템 내 잔류물의 감소의 정도는 용융된 그리고 고화된 재료의 혼합물의 강직성, 용융물 점도, 보강제 등 및 러너 벽의 온도와 같은 인자들에 달려 있음을 유의해야 한다.
복수의 러너에 있는 잔류물을 압축시키기 위한 방법이 본 발명에 따라, 도구의 분할선의 양 측에서 서로 마주하여 조립되고 또한 각각 구동 유닛에 연결되는 게이트 인서트의 두 패키지/열의 실시예를 조합함으로써 제공되며, 그리하여, 압축 작업과 유지 압력 작업이 공동부의 부피 충전 직후에 동시에 수행된다. 인서트의 패키지/열에 있는 게이트 인서트는, 압축된 잔류물이 분할선의 반대측에 있는 인서트와 충돌함이 없이 가능한 한 얇게 되도록 조절되어야 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 본 방법은 적어도 하나의 러너에 있는 재료의 용융점 또는 용융 구간 보다 작은 온도로 적어도 하나의 러너를 가열하기 위한 수단을 포함한다. 이는, 러너가 위치되는 도구 인서트를 플라스틱 재료 제조업자에 의해 권고되는 몰드 온도 보다 실질적으로 높은 온도로 가열하여 달성될 수 있다. 적어도 하나의 러너의 표면에 접해 고화되는 용융물의 플라스틱 층(종종 "스킨"이라고 함)은 아주 얇게 될 것이다. 가열되는 표면의 온도가 높을 수록, 스킨의 두께는 더 얇게 될 것이다. 도구 인서트의 가열은 별도의 가열 유닛을 사용하여 수행되며, 열이 몰드 플레이트, 몰드 공동부 인서트 등과 같은 도구의 다른 부분에 전달되거나 방사되는 것을 방지하기 위해 인서트는 열적으로 절연되어야 한다. 러너 벽 표면의 온도는 재료의 용융점 또는 용융 구간 보다 낮음에 따라(이는 스킨이 러너의 표면에 접해 고화될 것임을 의미함), 이러한 러너의 지정은 여전히 "콜드 러너" 이다.
가열되는 러너의 실시예는, 주로, 효율적인 유지 압력 작업을 달성하도록 러너 내의 용융물 쿠션이 용융물 재료의 가능한 최고의 할당율을 포함하는 것을 보장하기 위해 제공된다. 용융물의 유동 저항 및 전단이 또한 더 낮게 될 것인데, 이는, 러너를 통해 용융물을 몰드 공동부 안으로 충전하기 위해 더 낮은 사출 압력이 필요함을 의미하며, 이는 유동 경로가 길고/길거나 몰드 공동부 내에서의 유동 저항이 높을 때 유리할 수 있다.
모든 열가소성 사출 성형 등급(비정질 및 반결정질) 및 열탄성 등급이 본 발명에 따른 실시예에 사용될 수 있다. PC(폴리카보네이트), PSU(폴리술폰) 및 PES(폴리에테르 술폰)와 같은 고점도 비정질 열가소성 등급이, 더 높은 온도로 가열되는 러너에서 더 쉽게 흐를 것이며, 사출 속도 및/또는 압력의 증가는 더 작은 영향을 줄 것이다. SEBS와 같은 열탄성 중합체의 유동성은 용융물에서의 높은 전단으로 개선된다. 특정한 플라스틱 재료를 위한 이러한 폴리머 특정적인 처리 특성은, 러너들은 개별적으로 가열될 필요가 있고 또한 러너에서 튼튼한 용융물 유동을 제공하는 공정을 찾고자 할 때 러너의 단면적이 조절될 필요가 있음을 나타낸다.
일반적으로, 고점도, 고 보강제, 열민감성 용융물, 아주 전단 의존적인 유동성 등과 같은 특별한 처리 특성/요건을 갖는 플라스틱 재료가, 본 발명의 하나 이상의 실시예를 이용함으로써, 도구에 있는 용융물 공급 시스템을 위한 현재의 기술을 사용하는 경우와 비교하여 사출 성형에서 더 잘 수행될 수 있다. 측면 게이트의 상류에 있는 러너에 대한 실시예는 주로 다음과 같은 점에 특징이 있다:
a) 소위 "콜드 러너", 그래서, 소위 "핫 러너"와는 대조적으로, 위에서 예시
된 바와 같은, 공급 시스템을 사용될 플라스틱 재료의 다양한 처리 요건에
적합하게 할 수 있는 신뢰성이 개선될 것이며,
b) - 단면적을 무한정적으로 조절하여(증가 또는 감소시켜), 또는
- 러너가 위치되어 있는 도구 인서트를 개별적으로 가열 또는 냉각하여 (즉, 이들 도구 인서트는 도구의 다른 부분과 열적으로 절연됨) 감소되 거나 증가될 수 있는 유동 저항을 갖는다. 콜드 러너에서의 단면적
및/또는 벽의 온도를 증가시키면, 고화된 스킨 내의 "개방" 단면적이
증가될 것이고, 그리하여 러너에서의 유동 저항이 감소될 것이다
현재의 사출 성형 작업시의 비용, 환경적 부담 및 자원의 이용은, 본 발명에 따른 도구와 방법을 실시하여 감소될 수 있다. 상이한 사출 성형 용례에 대한 이점은 다음과 같다:
a) 공사출 성형:
- 일반적으로 더 비싼 표면 층 재료만을 사용하는 종래의 단일 재료 사출
성형과 비교하여, 재활용 등급과 같은 저렴한 플라스틱 재료를 사용함으
로써 부품에 대한 총 플라스틱 재료 비용이 10 - 20% 절감됨,
- 재활용 플라스틱 재료를 사용함으로써 환경적 부담이 감소됨,
- 압출기를 앞으로 사출 유닛 쪽으로 또한 그로부터 뒤로 움직이면서
코어 재료를 소성화/계량하고 또한 표면 재료를 소성화/계량하기 위한
시간이 공동부에서의 몰딩 작업에 필요한 특정한 사이클 시간과 비교 하여 길어 총 사이클 시간이 길어져야 하는 경우에 모노 샌드위치
방법을 사용하면 사이클 시간이 더 짧아짐(제조 능력이 증가됨을
의미함),
- 오버 몰딩 방법과 비교하여 도구 비용이 감소되고 또한 사이클 시간 이 더 짧아짐,
b) 패밀리 부품의 사출 성형:
- 각 패밀리 부품을 위한 개별적인 도구의 구매와 비교하여 패밀리
도구에 대한 총 구매 가격이 약 30% 절감됨,
- 기계 및 주변 장비에 대한 구입 및 유지 보수 비용과 공장 점유
면적과 작업자에 대한 비용이 더 낮아질 것임에 따라 제조 비용이
감소됨,
- 도구를 위한 강 재료 및 다양한 구성품과 같은 자원의 이용이
감소됨,
c) 다른 종래의 사출 성형의 경우:
- 플라스틱 재료의 소성화/계량을 위한 시간이 길어 총 사이클 시간 이 길어져야 할 때 사이클 시간이 더 짧아짐(제조 능력이 증가됨 을 의미함),
- 공동부들이 동일한 형상, 크기 및 부피를 갖는 다중 공동부 도구
에서 충전 균형의 신뢰성이 개선됨(완전히 충전되지 않는 부품에
대한 위험이 낮아짐을 의미함).
본 발명에 따른 방법을 참조하여 설명된 특징들 중의 하나 이상은 본 발명에 따른 도구에도 적용되고, 그 반대도 마찬가지다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 도구는 사출 성형 도구에 제거 가능하게 부착되도록 배치되는 교환 가능한 카세트를 구성하며, 이 카세트는 도구의 하나 이상의 특징을 포함한다. 용융물 유동을 변화시키고 압력을 가하는 수단의 어느 한 부분 또는 모든 부분과 같은 도구의 어떤 부분(들)도 그러한 제거 가능한 카세트에 수용될 수 있다.
이하, 첨부된 개략적인 도면을 참조하여 본 발명을 비한정적인 예로 더 설명할 것이다.
도 1a - 1c는 종래 기술에 따른 모노 샌드위치 방법을 나타낸다.
도 2 및 도 3은 종래 기술에 따른 공사출 방법을 사용하여 복잡한 형태의 부품을 사출 성형할 때 생길 수 있는 일부 문제를 도시한다.
도 4는 종래 기술에 따른 오버몰딩 방법을 사용하여 사출 성형된, 도 2 및 도 3에 도시된 부품을 나타낸다.
도 5a 및 5b는 공사출 성형되는 상측 부분, 및 이와 일체적으로 되고 종래 기술에 따른 방법을 사용하여 코어 재료로만 충전되는 적어도 하나의 연결부를 포함하는 부품을 도시한다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 도구의 특징적 부분을 나타낸다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 공급 시스템을 나타낸다.
도 9는 복수의 러너를 나타낸다.
도 10a - 10d는 본 발명의 실시예에 따라 단면 치수를 변경하고 또한 복수의 러너에 있는 용융물에 압력을 가하기 위한 수단을 나타낸다.
도 11a - 11c는 본 발명의 실시예에 따라 단면 치수를 변경하고 또한 복수의 러너 내에 있는 용융물에 압력을 가하기 위한 수단을 나타낸다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 방법의 단계들을 나타내는 흐름도이다.
도면은 반드시 척도에 맞게 그려지지는 않았고 또한 어떤 특징적 부분의 치수는 명료성을 위해 과장되었을 수 있다는 것을 유의해야 한다.
도 1a - 1c는 종래 기술에 따른 모노 샌드위치 방법을 나타낸다.
도 2 및 도 3은 종래 기술에 따른 공사출 방법을 사용하여 복잡한 형태의 부품을 사출 성형할 때 생길 수 있는 일부 문제를 도시한다.
도 4는 종래 기술에 따른 오버몰딩 방법을 사용하여 사출 성형된, 도 2 및 도 3에 도시된 부품을 나타낸다.
도 5a 및 5b는 공사출 성형되는 상측 부분, 및 이와 일체적으로 되고 종래 기술에 따른 방법을 사용하여 코어 재료로만 충전되는 적어도 하나의 연결부를 포함하는 부품을 도시한다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 도구의 특징적 부분을 나타낸다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 공급 시스템을 나타낸다.
도 9는 복수의 러너를 나타낸다.
도 10a - 10d는 본 발명의 실시예에 따라 단면 치수를 변경하고 또한 복수의 러너에 있는 용융물에 압력을 가하기 위한 수단을 나타낸다.
도 11a - 11c는 본 발명의 실시예에 따라 단면 치수를 변경하고 또한 복수의 러너 내에 있는 용융물에 압력을 가하기 위한 수단을 나타낸다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 방법의 단계들을 나타내는 흐름도이다.
도면은 반드시 척도에 맞게 그려지지는 않았고 또한 어떤 특징적 부분의 치수는 명료성을 위해 과장되었을 수 있다는 것을 유의해야 한다.
도 6 및 도 7은 사출 성형 도구의 두 절반부를 나타내는데, 한 절반부(12)는 도구가 수용되는 사출 성형 기계의 클램프 유닛의 고정측에 있고 다른 절반부(13)는 가동측에 있으며, 도구는 공사출 방법 및 패밀리 부품들을 몰딩하는 방법과 같은 본 발명에 따른 방법에 사용될 수 있다. 도시되어 있는 도구 절반부(12, 13)는 3-플레이트 몰드를 포함하며, 이 몰드에서 스트리퍼 플레이트(14)가 제 3 플레이트를 구성한다. 스트리퍼 플레이트(14)에 장착되는 비임(15)은 측면 게이트 인서트(16 또는 26)를 포함하고, 이 비임(15)과 측면 게이트 인서트(16 또는 26)는 스트리퍼 플레이트(14)로부터 분리될 수 있다.
도구 절반부(12, 13)는 2개의 몰드 공동부(17)를 포함하고, 이 몰드 공동부에서 부품이 형성될 것이며 각 몰드 공동부는 측면 게이트(18)를 갖는다. 도구 절반부(12, 13)는 또한 도구 인서트(25)를 포함하며, 이 인서트에는 복수의 측면 게이트 러너(19)와 복수의 2개의 분기 러너(20) 및 주 러너(21)가 위치되어 있다.
도 6 및 7의 도시되어 있는 도구 절반부(12, 13)에서, 러너(20, 21)는 직사각형 단면을 가지며 또한 가동측 도구 절반부(13)에 장착되는 도구 인서트(25)에 완전히 위치되며, 가동 코어(도 11c의 40)의 정상 표면은 러너(20, 21)의 바닥에 위치되고, 가동 코어(40)를 위한 관통 구멍의 벽은 러너의 측면이고, 고정식 도구 절반부에서 인서트(25)의 반대편에 있는 몰드 플레이트(12)의 평평한 또는 만곡된 표면은 러너의 정상 표면에 위치된다.
도 11c에 나타나 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따라, 복수의 분기 러너(20) 및 주 러너(21)는 실질적으로 원형 단면, 실질적으로 타원형 단면 또는 다른 기하학적 형태를 가질 수 있다. 도 11c에 나타나 있는 바와 같이, 러너(20 또는 21)의 단면의 대칭 축선 상에 높이(Sx)를 설정함으로써, 단면은 원하는 경우 실질적으로 타원형으로 될 수 있다. 실질적으로 원형 또는 타원형 단면을 갖는 러너(20 또는 21)의 특징으로서, 먼저, 러너(20 및/또는 21)에 있는 플라스틱 잔류물의 양은 동일한 유동 저항에서 직사각형 또는 정사각형 단면을 갖는 대응하는 러너 보다 작을 것이며, 둘째, 홈(43)은, 코어(40) 위에 있는 반경 방향으로 성형된 표면과 함께, 코어(40)를 위한 관통 구멍의 표면에 가압될 플랜지(44)를 형성하며, 특히, 용융물에 고압이 형성되거나 극히 낮은 점도의 플라스틱 용융물이 사용될 때, 코어의 정상부의 이러한 설계는, 코어(40)와 도구 인서트(25)에 있는 그의 관통 구멍 사이에서의 용융물 누출을 방지하기 위한 개선된 조임에 기여할 것이다.
도 6 및 도 7에 있는 도구 절반부(12, 13)는 본 발명에 따른 방법에 사용될수 있는 사출 성형 도구의 일 예일 뿐이다. 일반적으로, 도구는 반드시 스트리퍼 플레이트(14) 및 비임(15)을 포함할 필요는 없다. 도 9, 10a - 10d 및 11a - 11c에 나타나 있는 바와 같이, 복수의 러너(19, 20, 21)와 관련된 측면 게이트 인서트(16, 26) 또는 코어(40)는, 본 발명에 따른 구동 기구에 연결되든 그렇지 않든 상관 없이, 도구의 고정 절반부(12) 및 가동 절반부(13)에 직접 위치될 수 있다. 본 발명에 따른 도구는, 하나, 2개, 3개, 4개, 5개 또는 그 이상의 몰드 공동부와 같은 어떤 수의 몰드 공동부(17)라도 포함할 수 있고, 복수의 몰드 공동부의 경우에, 그의 형상, 크기 및/또는 부피는 동일하거나 다를 수 있다.
도 8은, 본 발명의 실시예에 따른 공급 시스템의 특징적 부분을 나타내며, 이 공급 시스템은, 사출 성형 도구가 사용 중일 때, 플라스틱 용융물을 하나 이상의 몰드 공동부(17)(도 8에는 나타나 있지 않음) 안으로 공급하기 위해 사용된다. 사출 성형 도구가 사용 중일 때, 즉, 주 러너(21), 2개의 분기 러너(20) 및 복수의 5개 또는 2개의 유선형 측면 게이트 러너(19) 안에 플라스틱 재료가 있다. 측면 게이트(18)는 용융물을 공동부(17)에 공급한다. 따라서 도 8은 측면 게이트(18) 및 러너(19, 20, 21)의 예시적인 형상 및 기하학적 구조를 도시한다. 공급 시스템은 가동 절반부(13)와 고정 절반부(12) 및 비임(15) 사이에 있는 도구의 분할선에 위치된다. 도 8에 나타나 있는 공급 시스템 내의 플라스틱 재료는 압축된 부분 또는 다른 변형을 갖지 않으며, 그래서 플라스틱 재료의 형상/기하학적 구조는 도구에 있는 공급 시스템의 러너 및 측면 게이트의 표면/기하학적 구조에 완전히 대응한다.
"게이트" 라는 용어는, 적어도 하나의 러너를 몰드 공동부에 연결하는 개구를 의미한다. 측면 게이트는 그러한 게이트의 일 예이다. 측면 게이트는 몰딩된부품의 단일 만곡 또는 이중 만곡 벽의 측방 가장자리에서 또는 그러한 가장자리 근처에서 용융물을 들여 보내도록 위치될 수 있다. 도 7 및 도 8에 나타나 있는 더 큰 공동부(17) 안으로 들어가는 측면 게이트(18)와 같은 측면 게이트는, 물론, 부품의 평평한 벽의 곧은 가장자리에도 위치될 수 있다. 게이트는, 재료의 너무 높은 전단(shear)과 악화를 야기함이 없이 용융물의 충분한 유동이 몰드 공동부를 충전할 수 있게 해주도록 치수 결정된다. 용융물이 몰드 공둥부(17) 안에서 퍼질 때 생기는 용접선 및 최종 부품의 다른 결함을 피하기 위해서는 몰드 공동부 당 단지 하나의 게이트(18)가 바람직하다. 본 발명에 따른 복수의 러너(19)가 측면 게이트(18)를 통해 용융물을 공급하기 위해 배치될 수 있다. 입구를 따라 복수의 측면 게이트 러너(19)까지 연장되어 있는 분기 러너(20)가 용융물을 이 복수의 러너(19) 안으로 공급하기 위해 배치되어야 하고, 그리하여, 각 러너(19)의 입구에서 용융물 유동 전선을 축방향으로 분할하고 그런 다음에 용융물의 분할된 부분을 복수의 러너(19)의 각 러너 안으로 방향 전환시키는 수단(예컨대, 쐐기형 팁(52))이 있으며, 그 방향 전환은, 부분적으로 각 러너의 입구에서 단면 확대부(53)를 만들어 촉진될 수 있다.
도 8에 나타나 있는 주 러너(21) 및 2개의 분기 러너(20) 둘 다는 높이(Hx) 및 폭(Bx)을 갖는 직사각형 단면을 갖는다. 실질적으로 원형 또는 타원형 단면을 갖는 대응하는 러너에서, 도 11c에 나타나 있는 바와 같은 원형 단면의 경우 직경은 Sx 이고 타원형 단면의 경우에 폭과 높이는 각각 Sx 및 Sx + △Sx 이다. 복수의 러너(19)는 용융물 유동 방향을 가로지른 단면에서 두께(Tx)를 갖는다. 첨자 "x"는, 치수(Hx, Bx, Sx 및 Tx)는 복수의 러너 중의 하나 이상의 러너에 속하고 그래서 상이한, 고정된 또는 조절 가능한 크기를 기질 수 있음을 의미한다. 도시되어 있는 도구에서, H1, H2 및 H3은 각각 주 러너(21) 및 두 분기 러너(20) 각각의 높이고, 이들 높이는, 사출 성형 작업의 시작 전에 코어(40)를 각 러너 내의 고정 위치로 이동시키거나 사출 성형 작업 중에 각 사이클에 대해 점진적으로 또는 무단계적으로 변화시켜 설정될 수 있다. 복수의 러너(19)에 있는 각각의 러너의 "두께"에 대한 치수(Tx)는 큰 공동부(17)에 대해 T1, T2, T3, T4 및 T5 이고 작은 공동부(17)에 대해서는 T6 및 T7 이며, 각 러너(19)는 세트 스크류(35)로 측면 게이트 인서트(16)를 움직여 상이한 두께로 설정될 수 있다(도 9 및 10a 참조).
본 발명의 실시예에 따른 도구는 다음과 같은 기능들 중의 하나 이상을 수행하도록 배치된다:
- 유량(cm3s-1)을 무한히 가변적으로 조절하여, 개별적인 용융물 유량을 사용해서 단일의 몰드 공동부(17)를 충전하거나 또는 복수의 몰드 공동부(17) 중의 각 몰드 공동부를 충전하는 기능; 및/또는
- 단일의 몰드 공동부(17)에 있는 또는 개별적으로 복수의 몰드 공동부(17) 중의 각 몰드 공동부에 있는 용융물에 유지 압력을 가하는 기능; 및/또는
- 러너(19, 20, 21) 내부에 최소량의 플라스틱이 남도록, 용융물에 압력을 가하여 복수의 러너(19, 20, 21) 내의 플라스틱 잔류물을 압축하는 기능.
이들 수단은,
- 게이트(18)의 상류에 위치되는 복수의 측면 게이트 러너(19)(예컨대, 도 8 참조)(그리하여, 본 발명에 따른 러너(19)는 한 도구 절반부에 있는 복수의 무한히 조절 가능한 게이트 인서트(16 또는 26) 및 다른 도구 절반부에 있는 고정된 게이트 인서트(34)(도 9에 나타나 있는 바와 같음) 또는 다른 도구 절반부에 있는 조절 가능한 게이트 인서트(26)(도 10d에 나타나 있는 바와 같은)와 관련되어 있고, 이에 복수의 러너(19)가 연결될 수 있음);
- 구동 기구(도 10a에 나타나 있는 바와 같음)(게이트 인서트(16)(또는 도 10d의 인서트(26)) 중의 하나 이상은 상측 쐐기(22)에 대한 세트 스크류(35) 및 연결부(45)를 갖는 하측 쐐기(23)를 통해 구동 유닛(나타나 있지 않음)에 연결됨);
- 복수의 분기 러너(20) 및 주 러너(21)(도 8에 나타나 있는 바와 같음)(러너(20, 21) 각각의 가동 벽은, 인서트(25)에 있는 관통 구멍 안에서 움직이는 코어(40)의 정상부(도 11a 및 11b의 예에 도시되어 있는 바와 같음), 관통 구멍의 표면 및 반대측에 있는 도구 절반부의 통상적으로 단일 만곡된 표면의 일부분, 및 복수의 분기 러너(20) 및/또는 주 러너(21)를 위한 본 발명에 따른 기구로 구성됨(도 11a 및 11b 참조));
- 복수의 러너(20, 21)의 각 러너를 위한 기구는 사출 성형 작업의 시작 전에 코어(40)를 선택적인 고정 위치에 설정하기 위해 무한적으로 조절 가능하고, 높이(Hx)(도 8에 나타나 있는 바와 같음) 또는 Sx(도 11c에 나타나 있는 바와 같은) 또는 타원형 단면에서의 Sx + △Sx은, 각 러너를 통과하는 요구되는 용융물 유량이 얻어지도록 복수의 러너(20 및/또는 21) 각각에서의 단면적을 주며; 또는
- 복수의 러너(20, 21)의 각 러너를 위한 기구는, 각 사출 작업 사이클 동안에 각 러너에서 개별적으로 용융물 유량을 변화시키기 위해, 또는 각 러너에서 개별적으로 용융물에 유지 압력 작업을 가하기 위해, 또는 높이(Hrx 또는 Srx)에 대응하는 러너에서 용융물에 압력을 가하여 개별적으로 플라스틱 재료를 최소 부피로 압축시키기 위해, 또는 동일한 몰딩 사이클 중에 용융물 유동 조절 작업과 유지 압력 작업을 순차적으로 조합하기 위해 사용된다. 첨자 "r"은 "잔류물", 즉 몰드 공동부 또는 각 몰드 공동부가 충전된 후에 복수의 러너(19, 20, 21)에 남아 있는 플라스틱 재료를 의미한다(도 10d 및 11c 참조).
도 11c는 유지 압력 작업을 도시하는데, 여기서 러너(20 및/또는 21)의 실질적으로 원형인 단면은, 유지 압력 작업에 필요한 용융물 쿠션을 축적하기 위해 높이(Sx)로부터 높이(Sx + △Sx)로 확장된다. 유지 압력 작업의 끝에서(도 11c의 우측에 있는 도면 참조), 초기 단면이 실질적으로 직경(Sx)을 갖는 원형이라고 한다면, 러너에 있는 용융물 잔류물은 높이(Srx = 약 0.6 Sx)로 압축된다.
게이트(18)의 상류에 있는 복수의 러너(19)는 단순히 각 러너(19)에서의 용융물 유동을 개별적으로 조절하기 위해 사용될 수 있으며, 그리하여, 최적의 충전이 얻어지도록 용융물 유동 전선의 프로파일이 공동부(들)(17)에서 퍼지도록 형성될 있다. 몰드 공동부 내의 용융물 유동 전선이 요구되는 프로파일을 얻을 때까지 치수(Tx)는 연속적인 시도로 복수의 러너(19)의 각 러너에서 개별적으로 설정되며, 전체 유동 전선은 실제로 동일한 시간에 몰드 공동부의 가장 먼 윤곽에 도달할 것이다. 도 9는 카세트(33)의 오목부(32)에 장착되어 있는 복수의 게이트 인서트(16)를 나타내고, 이 인서트(16)는 반대측의 도구 절반부에 있는 고정된 인서트(34)와 함께 복수의 러너를 형성하고, 각 러너는 세트 스크류(35)에 의해 복수의 러너(19)에서의 치수(Tx)로 개별적으로 조절될 수 있다. 세트 스크류(35)를 돌릴 수 있기 전에 커버 스크류(36)를 풀어야 한다. 카세트(33)와 고정된 인서트(34)는 도구의 고정 몰드 플레이트 또는 가동 몰드 플레이트에 장착하거나 분리하기가 쉽다.
도 9에 예시되어 있는 실시예는,
- 예컨대, 복잡한 설계를 갖는 부품의 공사출 성형 또는 종래의 단일 재료 사출 성형시에 몰드 공동부에서의 용융물 퍼짐을 위한 최적의 유동 전선 프로파일, 및
- 다중 공동부 도구에서 동일한 형상, 크기 및 부피를 갖는 몰드 공동부 간에 융융물 유동을 균형잡는 것과 조합되는 몰드 공동부에서의 용융물의 최적 퍼짐이 필요한 도구에서 사용될 수 있다.
도 9에 나타나 있는 실시예에는, 측면 게이트(18)의 상류에 있는 복수의 게이트 러너(19)에 있는 용융물에서 유지 압력 작업을 수행하고 따라서 몰드 공동부(17) 안으로 공급된 용융물에서 유지 압력을 수행하기 위해 게이트 인서트(16)(도 10a - 10c 참조)에 힘을 가하는 구동 기구가 보충될 수 있다.
도 10a에 나타나 있는 실시예에는, 오목부(32)를 갖는 카세트(33)가 또한 있는데, 그 오목부에 측면 게이트 인서트(16)가 장착되고 또한 고정된 인서트(34)와 함께 측면 게이트(18)의 상류에서 복수의 러너(19)를 형성한다. 세트 스크류(35)는 상측 쐐기(22)에 연결되어 있고, 치수(Tx)는 복수의 러너(19) 안의 각 게이트 인서트(16)에서 세트 스크류(35)에 의해 개별적으로 조절될 수 있으며, 그래서 용융물 유동은 복수의 러너(19)를 통과하면 몰드 공동부(17)에서 요구되는 유동 전선을 형성할 것이다.
도 10a - 10c는 유지 압력 작업 단계의 일 예를 나타내는데, 여기서 복수의 측면 게이트 인서트(16)는 상측 쐐기(22)에 연결되고, 이 상측 쐐기는 하측 쐐기(23)를 통해 구동 유닛에 대한 연결부(24)를 가지며, 구동 유닛은 복동(double-acting) 유압 실린더 또는 유압 모터 또는 전기 서보 모터일 수 있다. 유지 압력 작업은, 몰드 공동부(17) 안으로의 용융물 충전 작업이 끝난 때와 동시에 또는 충전 작업이 끝나기 바로 전의 시점에서 시작되도록 활성화되는데, 이는 복수의 측면 게이트 러너(19)는 다음 단계(도 10b에 나타나 있음)에서 상이한 치수(Tx)(도 10a 참조)로 설정되었고 측면 게이트 인서트(16)의 패키지/열은 거리(Te)를 확장시키도록 제어되는 것을 의미하며, 이 거리는, 치수(Tx)로의 설정 후에 측면 게이트 인서트(16)가 서로에 대해 고정된 위치에 있음에 따라, 복수의 러너(19)의 모든 러너에 대해 동일하다. 팽창 운동(Te)은, 카세트(33)에서 하측 쐐기(23)를 대응하는 거리로 뒤로 끌어 당김으로써 수행된다. 그리하여, 적절히 선택된 팽창(Te)의 결과로, 플라스틱 용융물은 복수의 러너(19) 안에 축적되어 소위 "용융물 쿠션"(어떤 부피를 이룰 것임)이 되며, 그 부피는, 전체 유지 압력 작업 중에 몰드 공동부(17) 내에서 요구되는 유지 압력을 유지시키기 위해 필요한 플라스틱 용융물의 부피와 같거나 그 보다 약간 더 크다. 플라스틱 재료의 압축은 복수의 러너(19)에 있는 플라스틱 잔류물의 상이한 치수(Trx)(도 10c 참조)로 종료되며, 이 치수(Trx)는 일반적으로 Tx 보다 약간 더 크다.
이 실시예로, 용융물이 역방향으로 가압되는 것을 방지하기 위해 몰드 공동부로 가는 용융물 유동을 차단하기 위한 장치가 복수의 러너(19)의 상류에서 복수의 러너(20 또는 21) 중의 한 러너에 있다면(그리하여, 공동부에 공급된 용융물에서의 요구되는 유지 압력은 증대되지 않을 수 있음), 유지 압력 작업은 복수의 러너(19)에서 따라서 몰드 공동부(17)에서 수행될 수 있다. 차단 장치는, 복수의 분기 러너(20) 중의 하나 또는 주 러너(21)에서 용융물 유동이 차단될 수 있도록 위치될 수 있다. 도 7은 2개의 차단 장치(30)를 나타내는데, 각 차단 장치는 2개의 분기 러너(20)를 폐쇄하고 개방하는 차단 코어를 구동시키는 소형 유압 실린더를 포함한다. 이러한 차단 장치는 다른 방식으로 설계될 수 있다.
도 10a - 10c에 예시되어 있는 본 발명에 따른 실시예는,
- 복수의 몰드 공동부(17)를 갖는 도구, 예컨대 패밀리 부품의 사출 성형을 위한 도구에 있는 각 몰드 공동부에서 유지 압력 작업을 위한 개별적인 유지 압력 및 개별적인 시간을 가하는 것이 필요하고,
- 종래의 사출 성형 기계에서 유지 압력 기능을 사용할 때 사출 성형 기계의 사출 유닛에서의 소성화 및 계량에 소요되는 너무 긴 시간으로 인해 사이클 시간이 길어지는 경우에 최단의 가능한 사이클 시간을 달성하기 위해 단일의 몰드 공동부 또는 동일한 형상, 크기 및 부피를 갖는 복수의 몰드 공동부를 포함하는 도구에서 유지 압력을 가하는 것이 필요한 도구에서 사용될 수 있다. 사출, 유지 압력 및 냉각 작업을 위한 총 시간이 짧고 그래서 코어 층 재료의 소성화 및 계량과 사출 유닛의 노즐에 대한 압출기의 결합 및 이어지는 표면 층 재료의 계량을 위한 총 시간이 사이클 시간을 길게 할 경우로서, 순차적인 공사출 방법 모노 샌드위치를 사용하는 사출 성형이 언급될 수 있다. 공동부 특정적인 유지 압력으로, 기계의 사출 유닛에서의 유지 압력 작업 및 이 작업을 위한 대응하는 시간이 사용되지 않음에 따라 코어 재료의 계량은 공동부(들)가 완전히 (부피적으로) 충전되자 마자 시작될 수 있다.
복수의 측면 게이트 러너(19) 및 도 10a에 나타나 있는 카세트(37)(용융물에 유지 압력을 가하는 기구를 포함함)를 포함하는 실시예는, 사출 성형 기계로부터 도구를 내림이 없이, 다음과 같은 방식으로 도구를 장착하고 분리하여 가능하다:
- 장착은, 쐐기(23)가 후방 위치에 있는 상태에서(도 10b 참조) 몰드 플레이트(39) 사이의 오목부 안으로 카세트(37)를 밀어넣고 그런 다음에 커플링(45)을 그 쐐기에 연결하여 시작된다. 그런 다음에 쐐기(23)는 그의 끝 위치(도 10a 참조)에 도달할 때까지 앞으로 밀리며, 동시에 쐐기(23)는 틈새(50) 내의 쐐기(22)를 도구 절반부(12, 13) 사이의 분할선 쪽으로 밀게 된다. 카세트(33)를 몰드 플레이트(39)에 장착한 후에, 세트 스크류(35)가 측면 게이트 인서트(16 또는 26)(도 10d)와 함께 인서트(16 또는 26)를 통해 분할선으로부터 돌려져 쐐기(22) 안으로 조여질 수 있다. 그리하여, 복수의 러너(19)의 모든 치수(Tx)가 그의 시작 위치(Tmax)(예컨대, 3 mm)에서 설정된다. 마지막으로, 커버 스크류(36)가 각 측면 게이트 인서트(16 또는 26) 안으로 돌려져야 한다.
- 분리는 측면 게이트 인서트(16 또는 26)로부터 커버 스크류(36)를 푸는 것으로 시작하여 반대 방식으로 수행된다.
도 10a - 10c에 나타나 있는 실시예는 구동 기구를 포함하는 복수의 측면 게이트 인서트(26)(도 10d 참조)와 조합될 수 있고, 이는 도 10a - 10c에 나타나 있는 고정된 인서트(34)를 대체한다. 피구동 측면 게이트 인서트(26)를 포함하는 복수의 러너(19)를 그 실시예에 보충하는 목적은, 잔류물을 직접 기계의 사출 유닛 안으로 재순환시킬 때 또는 잔류물을 개별적으로 재순환시킬 때 최소의 가능한 양의 잔류 재료를 얻기 위해 복수의 러너(19)에 있는 플라스틱 재료 잔류물을 최소 부피(치수(Trx)에 대응함)로 압축시키는 것이며, 그 치수는 측면 게이트 러너 마다 다를 수 있다. 압축 작업은 복수의 러너(19)의 양측에서 동시에 수행될 수 있다(도 10d 참조). 도 10d에 따른 복수의 측면 게이트 인서트(26) 및 그의 구동 기구는, 복수의 측면 게이트 러너(19)에 있는 플라스틱 잔류물에 대해 압축 작업을 수행하기 위해서만 설계되며, 그래서, 도 10a - 10c에 따른 러너(19) 내의 용융물에 유지 압력을 가하기 위한 실시예와 조합되어야 하거나 또는 기계의 사출 유닛에서의 유직 압력 작업과 조합되어야 한다. 통상적으로, 치수(Tx)는 적어도 50%로 압축될 수 있는데, 즉 압축된 치수 Trx ≤ 0.5 Tx 이다.
측면 게이트 인서트(26), 세트 너트(27), 스크류(28) 및 코일 스프링(29) 외에, 도 10d에 나타나 있는 바와 같은 복수의 러너(19)에 있는 플라스틱 잔류물의 압축 작업을 위한 실시예의 기구는, 유지 압력 작업을 수행하기 위한 도 10a - 10c에 있는 실시예의 기구와 동일하다. 도 10a - 10c에 있는 복수의 러너(19)의 단면은 치수(Tx)로 설정되었고 또한 압축된 플라스틱 잔류물의 요구되는 치수는 Trx 임에 따라, 세트 너트(27)를 돌려 측면 게이트 인서트(26)를 이동시켜 그의 초기 위치로부터 치수(Tx - Trx )로 설정되게 하며, 그 초기 위치에서는 세트 너트가 스크류(28)(쐐기(22)에 영구적으로 완전히 조여져 있음)에 완전히 조여진다. 구동 유닛이 쐐기(22, 23)를 뒤로 끌어 당길 때, 인서트(26)(세트 너트의 맞춤못에 연결됨)는 코일 스프링(29)에 의해 세트 너트(27)와 함께 복귀할 것이다.
본 발명에 따른 복수의 분기 러너(20) 및 주 러너(21)(모두 소위 "콜드 러너"임)의 일 예가 공급 시스템의 대응하는 플라스틱 잔류물의 형태로 도 7 및 8에 나타나 있다. 도구 절반부(12, 13)(도 6 및 7)로 이루어진 도구에서, 러너는 직사각형 단면을 가지며, 가동측 도구 절반부(13)에 장착되는 도구 인서트(25)에 완전히 위치되고, 가동 코어(40)의 정상 표면은 러너(20, 21)의 바닥을 구성하고, 가동 코어(40)를 위한 관통 구멍의 벽은 러너의 측면이 되며, 그리고 고정된 도구 절반부에서 인서트(25)의 반대편에 있는 몰드 플레이트(12)의 평평한 또는 만곡된 표면은 러너의 정상 표면을 구성한다.
복수의 측면 게이트 러너(19)를 위한 본 발명에 따른 기구는 상측 쐐기(22) 및 커플링 로드(45)에 연결되는 하측 쐐기(23)로 구성되며, 이들 모두는 몰드 플레이트(39) 사이의 오목부 안으로 밀려 들어가는 카세트(37)에 장착된다. 상측 쐐기(22)는 세트 스크류(35)를 통해 복수의 측면 게이트 인서트(16 또는 26)에 연결된다(도 10a 및 10d 참조). 복수의 러너(20, 21)(도 11a 참조)의 기구 역시 상측 쐐기(22) 및 커플링 로드(45)에 연결되는 하측 쐐기(23)로 구성되며, 이들 모두는, 가동 코어(40)에 연결되는 경사진 훅크(42)와 노치(24)를 통해 몰드 플레이트(39)와 상측 쐐기(22) 사이의 오목부 안으로 밀려 들어가는 카세트(37)에 장착된다.
도 11a는 도구 인서트(25)에 있는 관통 구멍에 가동 코어(40)를 장착하는 것을 나타낸다. 기구의 장착은 카세트(37)를 위치시키는 것으로 시작되며, 상측 쐐기(22)와 하측 쐐기(23)는, 오목부의 바로 전방부로부터 뒤쪽으로 짧은 거리로 떨어져서, 도 11a에 나타나 있는 바와 같은 고정 위치에 있고, 연결편(41)을 포함하는 코어(40)가 관통 구멍 안으로 밀려 들어가, 훅크(42)가 노치(24)의 좌측에 대해 짧은 거리를 두고 쐐기(22)의 상측 표면에 위치될 것이다. 그런 다음에 카세트(37)는 그 짧은 거리 만큼 앞으로 그의 바로 전방 위치까지 밀리고, 그리하여 훅크(42)가 아래로 슬라이딩하여 노치(24) 안으로 들어갈 것이며, 따라서, 도 11b에 나타나 있는 바와 같이 코어(40)가 상측 쐐기(22)에 연결된다. 그런 다음에, 코어의 작동이 필요한 경우에, 커플링(45)은, 용융물 유량을 조절하거나 복수의 러너(20 및/또는 21)에서 유지 압력을 가하기 위해 하측 쐐기(23)를 구동 유닛에 연결할 수 있고, 또는 커플링(45)은, 실질적으로 직사각형 또는 원형 또는 터원형 단면을 갖는 러너 내의 고정된 하지만 선택적인 위치에서 높이(Hx 또는 Sx 또는 Sx +△Sx)를 설정하기 위한 스크류 장치(그러한 장치(24)는 도 10a에서 볼 수 있음)에 연결될 수 있다. 코어(40)는 그의 하측 부분의 양측에서 평평한 표면을 가지며, 이 표면은 지지편(47)에 접해 활주하여, 도구의 사용 중에 훅크(42)가 노치(24)에서 완전히 억제된 상태로 유지되는 것을 보장해 준다. 분리는 상측 쐐기(22)와 하측 쐐기(23)가 고정된 위치에 있는 상태에서(도 11a에 나타나 있는 바와 같음) 반대의 순서로 수행되며, 카세트(37)를 짧은 거리로 뒤로 끌어 당긴다. 코어(40)는 체결 해제되면 그의 관통 구멍으로부터 밖으로 끌어 당겨질 수 있다.
복수의 러너(19, 20, 21)를 위한 기구에 연결되는 구동 수단에 대한 시작과 정지 시간 및 속도/힘과 같은 본 발명에 따른 기능 및 작동은, 이 새로운 사출 성형 기술이 본 발명을 이용할 수 있는 특정한 그리고 다른 방법에 적합하게 될 수 있도록 조화되고 제어되어야 한다. 본 발명에 따른 사출 성형 기계 및 도구의 전형적인 작동은, 사출의 시작, 기계에 있는 스크류 피스톤의 왕복 운동을 위해 상이한 위치에서 사출 속도를 변경하는 것, 복수의 분기 러너(20) 또는 주 러너(21) 중 하나 이상의 단면을 변화시키고 그 러너를 폐쇄/개방하는 것, 기계의 사출 유닛에서 또는 도구에 있는 복수의 러너(19, 20, 21)에서 유지 압력으로의 전환, 및 러너 중의 하나 이상에서 유지 압력 작업과 압축 작업을 수행하는 것이다.
측면 게이트 인서트(16 및/또는 26) 및 가동 코어(40)(이 인서트와 코어는 복수의 러너(19, 20, 21)와 관련되어 있음)에 연결되는 기구에 커플링 로드(45)를 통해 연결되는 구동 수단은 유압 실린더일 수 있다. 전기 서보 모터 또는 유압 모터도 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 도구에 있는 구동 수단은, 복수의 몰드 공동부와 복수의 러너를 갖는 도구 내의 각 몰드 공동부에서의 몰딩 공정이 용융물 유량 및 유지 압력을 위한 작업 및/또는 게이트 시스템에 있는 플라스틱 잔류물의 압축을 위한 작업에 대해 큰 정도로 개별적으로 또한 가변적으로 제어될 수 있도록, 전자 제어 시스템에 연결될 수 있다. 사출 및 유지 압력 작업 동안에 복수의 측면 게이트 인서트(16, 26)와 코어(40)를 움직이기 위한 시작 위치와 끝 위치는 스크류 장치(51)로 설정될 수 있다. 제어 시스템은 정치식이고 사출 성형 기계에 통합될 수 있거나 또는 사출 성형 기계의 외부에 위치될 수 있는데, 즉 제어 기구는 상이한 사출 성형 기계 사이에서 이동될 수 있다.
도 7 및 10에 나타나 있는 도구 인서트(25)는, 본 발명에 따른 새로운 사출 성형 기술의 두 기능이 달성될 수 있도록 설계될 수 있으며, 그 두 기능은 다음과 같다:
- 도구 인서트(25)를 복수의 러너(19, 20, 21)의 벽의 온도에 도달하도록 가열하는 것; 그 온도는 플라스틱 재료 제조업자에 의해 권고되는 통상적으로 사용되는 몰드 온도 보다 실질적으로 높도록 선택될 수 있고, 인서트(25)의 가열은, 가능한 최소량의 열이 몰드 플레이트, 공동부 인서트 등과 같은 도구의 다른 부분에 전달되거나 방사되도록 수행될 수 있으며, 그리고
- 도구 인서트(25)의 마모 특성은, 가동 코어(40)를 위한 관통 구멍 및 인서트(25)에 있는 가동 측면 게이트 인서트(16, 26)를 위한 오목부에서 가능한 최저의 마모를 보장하기에 충분해야 하며, 그래서 인서트(25)의 지속 기간은 적어도 도구의 수명과 같을 것이다.
도구 인서트(25)의 가열은, 가열 유닛과는 별개인 가열 유닛을 사용하여 수행되며, 이 가열 유닛은 플라스틱 제조업자에 의해 권고되는 몰드 온도를 얻어 유지시키기 위해 도구의 나머지를 템퍼링한다. 열이 도구의 다른 부분으로 전달되거나 방사되는 것을 방지하기 위해 인서트(25)는 열적으로 절연되어야 하는데, 이는 다음과 같은 여러 가지 방식으로 달성된다:
- 스테인레스 강과 같은, 매우 낮은 열전도율을 갖는 강 등급의 선택, 및
- 외측 및 내측 오목부를 갖는 인서트(25)의 설계; 그리하여, 오목부에 있는 공기가 인서트의 재료를 통한 열전도를 감소시킬 것이다.
가동 코어(40) 또는 측면 게이트 인서트(16 또는 26)는 각 공정 사이클에서 또한 대개는 긴 시간 동안 플라스틱 용융물의 고압 및 고온을 받으면서 왕복 운동을 수행한다. 이들 공정 조건으로 인해, 코어(40)와 그의 관통 구멍 사이 및 측면 게이트 인서트(16 및/또는 26)와 그의 오목부 사이에 상당히 높은 압력이 생길 것이다. 특정한 종류의 플라스틱 재료를 사출 성형할 때, 공기와 용융물의 휘발 성분의 혼합물이 어느 정도 코어/측면 게이트 인서트의 가동 표면 및/또는 관통 구멍/오목부를 따라 밖으로 나갈 것이다. 그래서, 이들 표면에 기계적 마모와 부식성 마모 둘 다가 있을 수 있다. 가동 코어와 측면 게이트 인서트는 제조하기가 더 저렴하고 또한 도구에서 교환하기가 쉽기 때문에, 사소한 마모는 가동 코어(40)와 측면 게이트 인서트(16, 22)에서 허용될 수 있지만, 공정 조건에 의해, 도구 인서트(25)는, 적어도 60 HRC까지 경화된 스테인레스강과 같은 극히 높게 경화된 내부식성 강 등급으로 제조되어야 한다. 가동 코어(40)와 측면 게이트 인서트(16 또는 22)는, 다소 "더 연질"이지만 여전히 내부식성을 갖는 재료로 제조될 수 있다. 도구 인서트(25)는 통상적으로 제조되거나 또는 강 분말을 사용하는 3D 프린팅 부가법을 사용하여 제조될 수 있다.
청구 범위 내에 있는 본 발명의 추가 수정이 당업자에게 명백할 것이다.
Claims (11)
- 사출 성형 기계 및 도구(12, 13)를 사용하여 하나 이상의 부품을 사출 성형하기 위한 방법으로서, 상기 도구는 적어도 하나의 몰드 공동부(17)와 공급 시스템을 포함하고, 공급 시스템은 적어도 하나의 게이트(18) 및 이 적어도 하나의 게이트(18)의 상류에 위치되는 적어도 하나의 러너(runner)(19, 20, 21)를 포함하며,
상기 적어도 하나의 러너(19, 20, 21)는 적어도 하나의 가동 벽(16, 26, 40)을 포함하고, 상기 방법은,
a) 상기 적어도 하나의 러너(19, 20, 21)에서 재료의 유량을 변화시키는 것,
b) 상기 적어도 하나의 러너(19, 20, 21)에 있는 재료 및 따라서 상기 적어도 하나의 몰드 공동부(17)에 유지 압력을 가하는 것, 및
c) 상기 적어도 하나의 러너(19, 20, 21)에 있는 잔류물을 압축시키는 것
중의 적어도 하나를 달성하기 위해 상기 가동벽을 움직여 상기 적어도 하나의 러너(19, 20, 21)의 적어도 하나의 단면 치수(T, B, H, S 또는 S + △S)를 변경하는 단계를 포함하는, 하나 이상의 부품을 사출 성형하기 위한 방법. - 제1항에 있어서,
상기 공급 시스템은 상기 적어도 하나의 게이트(18)의 상류에 위치되는 복수의 러너(19, 20, 21)를 포함하며, 그래서 상기 적어도 하나의 러너(19, 20, 21)의 상기 적어도 하나의 단면 치수(T, B, H, S 또는 S + △S)는 개별적으로 변화 가능한, 방법. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 적어도 하나의 러너(19, 20, 21)를 적어도 하나의 러너(19, 20, 21)에 있는 재료의 용융점 또는 용융 구간 보다 작은 온도로 가열하는 단계를 포함하는 방법. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가동 벽(16, 26, 40)은 기계적으로, 유압적으로 또는 전기적으로 제어되도록 배치되는, 방법. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하기 위한 사출 성형 도구(12, 13)로서, 적어도 하나의 몰드 공동부(17)와 공급 시스템을 포함하고, 공급 시스템은 적어도 하나의 게이트(18) 및 이 적어도 하나의 게이트(18)의 상류에 위치되도록 배치되는 적어도 하나의 러너(19, 20, 21)를 포함하며,
상기 적어도 하나의 러너(19, 20, 21)는,
a) 상기 적어도 하나의 러너(19, 20, 21)에서 재료의 유량을 변화시키는 것,
b) 상기 적어도 하나의 러너(28, 34, 36)에 있는 재료 및 따라서 상기 적어도 하나의 몰드 공동부(17)에 유지 압력을 가하는 것, 및
c) 상기 적어도 하나의 러너(19, 20, 21)에 있는 잔류물을 압축시키는 것
중의 적어도 하나를 달성하기 위해 상기 적어도 하나의 러너(19, 20, 21)의 적어도 하나의 단면 치수(T, B, H, S 또는 S + △S)를 변경시킬 수 있도록 배치되는 적어도 하나의 가동 벽(16, 26, 40)을 포함하고,
그래서 상기 도구(12, 13)는 상기 적어도 하나의 러너(19, 20, 21)의 상기 적어도 하나의 단면 치수(T, B, H, S 또는 S + △S)를 변경하기 위한 수단을 포함하는, 사출 성형 도구(12, 13). - 제5항에 있어서,
상기 공급 시스템은 상기 적어도 하나의 게이트(18)의 상류에 위치되는 복수의 러너(19, 20, 21)를 포함하며, 그래서 상기 적어도 하나의 러너(19, 20, 21)의 상기 적어도 하나의 단면 치수(T, B, H, S 또는 S + △S)는 개별적으로 변화 가능한, 사출 성형 도구(12, 13). - 제6항에 있어서,
상기 복수의 러너(19)의 상기 적어도 하나의 단면 치수(T)를 변경하도록 되어 있는 복수의 인접하여 배치되는 게이트 인서트(16, 26)를 포함하는 사출 성형 도구(12, 13). - 제5항 또는 제6항에 있어서,
상기 적어도 하나의 러너(19, 20, 21)를 적어도 하나의 러너(19, 20, 21)에 있는 재료의 용융점 또는 용융 구간 보다 작은 온도로 가열하기 위한 가열 수단을 포함하는 사출 성형 도구(12, 13). - 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가동 벽(16, 26, 40)은, 상기 적어도 하나의 러너(19, 20, 21)의 적어도 하나의 단면 치수(T, B, H, S 또는 S + △S)를 변경하기 위한 상기 수단에 의해 기계적으로, 유압적으로 또는 전기적으로 제어되도록 배치되는, 사출 성형 도구(12, 13). - 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 러너(19, 20, 21)의 적어도 하나의 단면 치수(T, B, H, S 또는 S + △S)를 변경하기 위한 상기 수단의 적어도 일부분은 상기 도구에 제거 가능하게 부착되도록 배치되는 교환 가능한 카세트를 구성하는, 사출 성형 도구(12, 13). - 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 러너(19, 20, 21)의 적어도 하나의 단면 치수(T, B, H, S 또는 S + △S)를 변경하기 위한 상기 수단의 일부분은 상기 가동 벽을 구성하는,사출 성형 도구(12, 13).
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