KR20210038514A - 플라스틱 재료 연속 사출 성형 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

복수의 제어된 개폐 인젝터(A, B, C, D)에 의해 또는 몰드 공동 내로 플라스틱 재료를 순차적으로 사출성형하는 방법. 순차적으로 주입된 플라스틱 재료는 다른 방향(F1, F2)을 따라 몰드 흐름 전방에서 형성되어 그 충돌이 적어도 하나의 성형품상의 용접 라인(L)에서 발생한다. 상기 적어도 하나의 인젝터의 개방이 다른 인젝터에 대해 예상되거나 지연되고 및/또는 적어도 하나의 인젝터가 부분적으로 폐쇄되고 및/또는 상기 적어도 하나의 인젝터가 점차적으로 그리고 오직 부분적으로 개방됨에 따라 특정 모드가 실행된다. 상기 특정 모드는 성형품(S)상의 상기 용접 라인(L)의 형상 및/또는 위치를 제어 및 정의하도록 관리된다.

Description

플라스틱 재료 연속 사출 성형 방법 및 장치{Method and apparatus for sequential injection moulding of plastic materials}

본 발명은 플라스틱 재료의 연속 사출 성형을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

순차 주입은 구조적 및 미적 관점에서 특히 높은 수준을 요구하는 자동차 산업(범퍼, 스포일러 등)과 같은 대형 부품의 성형에 특별한 적용된다.

순차 주입은 주형 공동을 따라 배열된 복수의 제어된 개폐 개방형 인젝터가 사용되며, 상기 인젝터가 사전 설정된 순서에 따라 개방되어 주형 공동을 점진적으로 채우는 단계와, 금형 공동에 주입된 플라스틱 재료를 패킹한다.

순차 주입으로 인해 발생하는 결함 중 하나는 서로 다른 인젝터에서 및 이에따른 다른 방향에서 오는 플라스틱 재료 전선 사이의 충돌의 결과로 형성되는 용접 라인의 생성에 있다. 이러한 용접 라인은 요구되는 미적 표준에 대해 일반적으로 허용되지 않으며, 또한 이러한 용접 라인은 취약한 지점을 나타내기 때문에 미적 관점에서뿐만 아니라 성형품의 표면 상에 관찰되는 불규칙한 프로파일로 인해서뿐만 아니라 물품의 구조적 안정성이 위태롭게 될 수도 있다.

이러한 유형의 결함을 극복하기 위해 종래 기술에서 용접 라인의 생성을 줄이고 가능하면 제거하는 것을 목표로 하는 다양한 해결책이 제안되었다. 그러나, 사출 시스템에서 상당한 복잡성 또는 성형품에 다른 유형의 결점을 수반하지 않으면서 전체 제거를 달성하는 것이 매우 어렵다.

예를 들면, JP-H06238706A(Honda)는 초기에 몰드 공동의 중앙에 인젝터를 배치하고 그후 공동의 단부에 인젝터를 배치함으로써 범퍼를 몰딩하는 것을 도시한다. 특히 측면 인젝터의 개방은 중앙 인젝터에서 오는 재료의 전면이 측면 인젝터들에 도달할 때 발생하고 이에따라 두 흐름을 혼합하여(하나는 다른쪽으로) 용접 라인 생성을 최소화한다. 상기 방법은 필름 주입의 설치 복잡성뿐만 아니라 2 개의 흐름의 중첩으로 인한 최종 물품의 두께 증가로 인한 상당한 결점을 수반한다. 또한, 측면 인젝터의 순간적이고 완전한 개방은 이미 중앙 인젝터에서 나오는 재료에 압력 라인과 같은 결함을 남길 수 있다.

예를들어 JP-H06254895A1(Honda)은 횡 방향 인젝터의 개폐를 관리하는 것과 동일한 개념을 도시하지만, 중앙 주입식 인젝터와는 다른 재료를 주입한다. 측 방향으로 주입된 재료의 특성은 결함(압력 라인)의 발생을 최소화하기 위해 중심 재료와 호환되도록 선택된다. 이와 같이 제조된 성형 장치는 동일한 시스템에 대해 2 개의 다른 재료의 공급이 제공되고, 최종 제품의 상당한 두께와 관련된 문제점을 극복하지 못하므로 상당히 달성하기가 어렵다.

WO-2012/074879A1(Synventive)은 동일한 개념, 즉 중앙 인젝터로부터 나오는 흐름이 이들에 도달할 때 횡 방향 인젝터의 개방을 제공한다. 최대 유속 순간 개방으로 인한 압력 라인을 최소화하기 위해 낮은 유속/속도 개방 및 이어서 최대 값까지 증가를 제공한다.

본 출원인의 US-2016/0167264A1은 유사한 기술적 문제를 해결하고, 그 해결을 위해, 예를 들어 적어도 하나의 인젝터의 개방이 다른 인젝터에 대해 예상되거나 지연되고 및/또는 인젝터의 적어도 하나가 부분적으로 폐쇄되고 및/또는 인젝터의 적어도 하나가 오직 부분적으로 점차적으로 개방됨에 따라 인젝터를 제어하기 위한 특정 모드를 제안한다.

전술한 모든 종래 기술의 해결책은 용접 라인 및 그로부터 발생하는 결함을 제거하거나 적어도 감소시키는 공통 목적을 갖는다.

본 발명은 전술한 단점을 효율적으로 극복하기 위한 다른 접근법 등을 통해 전술한 기술적 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따르면, 이러한 목적은, 청구항 제 1 항의 사전 특성 부분에 정의되고, US-2016/0167264A1에 개시된 종래 기술에 대응하는 유형의 순차적인 사출 성형 방법으로 달성되며, 그 특유한 특성은 인젝터를 개폐하기 위한 특정 모드가 성형품상의 상기 용접 라인의 형상 및/또는 위치를 제어 및 정의하기 위해 모두 또는 적어도 부분적으로 관리된다는 점에 있다.

따라서, 본 발명에 따라 제안된 다른 접근법은 다른 형태의 인젝터에 의해 주입된 플라스틱 재료의 유동 전면의 생성을 조절하여 심미적으로, 가능한한 규칙적으로, 바람직하게는 직선으로, 예를 들어 성형품의 종방향에 대해 가로 방향으로 배향되게 의도하는 형상의 용접 라인을 형성하도록 한다. 용접 라인의 형상이 정해지면, 그 위치에 개입할 수 있으며, 예를 들어, 성형된 제품의 덜 노출된 영역으로 이동시킬 수 있다. 따라서, 용접 라인은 특히 이어지는 은폐된 영역 또는 높은 미학적 매개변수를 필요로 하지 않는 영역에서 성형품 상에 자유롭게 위치될 수 있다. 따라서, 이와 같은 결과는 Honda 및 Synventive에 따라 전술한 문헌에 기재된 해결책에 대해 상당히 용이한 방식으로 달성될 수 있으며, 따라서 성형된 제품의 최종 두께를 감소시키고 압력 라인의 형성과 같은 다른 결함의 발생을 피할 수 있다.

본 발명에 따르면, 인젝터들 중 적어도 하나가 부분적으로 폐쇄된 제어수단이고 용접 라인의 형상을 정의하는 방법에 있어서, 동일한 경우 적어도 하나의 다른 인젝터가 오직 부분적으로 점차적으로 개방된다. 적어도 하나의 인젝터의 개방이 다른 인젝터에 대해 예상되거나 지연되는 모드는 용접 라인의 위치를 제어하고 정의한다.

상기 모드들 중 적어도 하나는 충진 단계에서 구현되거나, 또는 그러한 모드들 중 적어도 하나는 패킹 단계에서 구현될 수 있다.

본 발명은 이제 첨부된 도면에 도시된 비 제한적인 실시예를 참조하여 상세하게 설명될 것이다:

도 1은 일반적으로 자동차 스포일러를 제조하기 위한 연속 사출 성형 장치의 필수 구성 요소,
도 2는 종래 기술에 따른 도 1의 성형 장치의 인젝터를 제어하기 위한 모드를 도시하는 도면,
도 3은 본 발명에 따른 방법의 실시예에 따라 구현된 인젝터를 제어하기 위한 특정 모드를 예시하는 도 2와 유사한 도면,
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 방법의 또 다른 실시예를 예시하는 도 3과 유사한 도면,
도 6은 순차적 주입 동안 도 1에 따른 장치의 인젝터에 의해 생성된 흐름의 경향을 예시하는 도면,
도 7은 종래 기술의 경우 도 6의 흐름의 충돌에 의해 생성된 용접 라인의 형상 및 위치,
도 8은 본 발명에 따른 방법으로 얻을 수 있는 유동 라인의 형상을 나타내는도 7과 유사한 도면,
도 9 및 도 10은 용접 라인을 위치시키는 다른 가능성을 보여주는 도 8과 유사한 도면,
도 11은 성형품의 특정 부분에서 용접 라인의 가능한 위치.

다음의 상세한 설명은 특히 자동차의 스포일러의 성형에 관한 본 발명의 특정 실시예를 언급하지만, 어떠한 방식으로든 제한하는 것으로 간주되지는 않는다. 본 발명은 임의의 유형의 순차적인 사출 성형 장치 및 연속적인 사출을 필요로 하는 임의의 제품의 제조에 적용된다.

도 1은 스포일러(S) 또는 그 형성을 위한 주형 공동을 개략적으로 도시하고, 전체적으로 그리고 본질적으로 그 형성을 위한 연속 사출 성형 장치를 나타낸다. 상기 개략도에서, 장치는 스포일러(S)의 중심 영역(B, C) 및 그 단부 영역(A, D)에 각각 제공된 4 개의 주입 지점을 포함한다.

주입 지점(A, B, C, D)은 완전히 종래의 방식으로 이루어지며(예를 들어, 본 출원인의 US-2015/0266216에 기재되고 설명된 바와 같이), 바람직하게는 작동기를 통하여 필수적으로 통하지는 않고 완전 폐쇄 위치와 완전 개방위치 사이에서 변위가능한 밸브 핀과 노즐을 포함하는 인젝터로 구성되고, 상기 위치들사이에 밸브 핀의 변위 속도와 위치를 제어하기 위한 전자 유닛에 의해 제더된 자동 전기 모터로 구성된다. 순차적 주입은 전형적으로 몰드 공동을 채우기 위한 단계를 제공하며 인젝터는 상기 플라스틱 재료를 상기 공동 내로 점진적으로 도입하기 위해 사전 설정된 순서에 따라 개방되며, 후속하는 단계는 상기 주입된 플라스틱 재료를 패킹하기 위한 단계이다.

도 2는 인젝터의 밸브 핀이 ON-OFF(완전 개방-완전 폐쇄) 방식으로 관리되는 종래 기술에 따른 순차 주입의 예를 도시한다. 차트는 각 인젝터 A, B, C, D에 대한 시간의 함수로서 밸브 핀의 개방 백분율을 표시한다. 충진 단계에서 관찰할 수 있듯이 먼저 단부 인젝터 A, 이어서 중앙 인젝터 B, C 및 마지막으로, 단부 인젝터D 가 갑자기 최대 개방 값으로 개방된다. 인젝터 A 및 B는 충진 단계에서 이미 완전히 닫혀 있고, 인젝터 C 및 D는 충진 단계의 끝까지 열려 있다. 이러한 유형의 순차적인 주입에 의해, 몰드 내로 도입된 플라스틱 재료는 도 6의 두 개의 화살표(F1, F2)로 표시된 방향으로 진행하는 두 개의 유동 전면을 발생시키고, 이들의 충돌은 도 7에서 L로 도식화된 용접 라인을 생성한다. 이러한 도면에서, 용접 라인(L)은 전형적으로 S 자형인 불규칙한 형상을 가지며, 이는 미적으로 바람직하지 못하다.

도 5는 전적으로 예시적인 방식으로, 본 출원인의 US-2016/0167264의 개시 내용을 어느 정도 적용하는 특정 연속 주입 모드를 나타낸다. 이 경우, 인젝터(A 및 C)는 도 4에 도시된 것과 실질적으로 유사한 방식으로 제어되고, 인젝터 B 및 D는 다르게 관리된다. 특히 충진 단계가 끝나기 전에 인젝터 B는 초기에 부분적으로 닫히고 그후 완전히 닫힌다. 인젝터(D)는 서서히 개방되고 부분적으로만 충진 단계에 있으며, 충진 단계에서 계속 개방되고, 그후 패킹의 끝까지 부분 개방 상태로 유지된다. 금형 내로 주입된 플라스틱 재료의 2 개의 흐름(F1, F2) 사이의 용접 라인의 형상 및 위치를 제어 및 정의하기 위해 예시적으로 보여지는 상기 특정 모드는 본 발명에 따라 관리될 수 있다. 상기 관리는 예를 들어, 용접 라인(L)이 스포일러(S)의 길이 방향을 가로지르도록 배열된 도 8에 도시된 직선 형상을 갖도록 하며 따라서 이는 미적으로 더욱 바람직하다.

용접 라인(L)의 형상 관리는 필수적으로 본 명세서에 기술된 예에서 인젝터(B)가 충진 단계에서 부분적으로 닫히는 모드에 의해 수행되며, 상기 모드에 따라, 인젝터(D)는 점진적으로 부분적으로만 개방된다.

용접 라인(L)의 형상을 한정하는 것 외에도, 특정 순차 주입 모드는 유리하게는 성형품상의 그 위치 설정을 목표로 할 수 있다. 또한 도시된 경우을 참조하면, 도 4 및 도 5에서 특히, 인젝터(D)의 점진적인 개방의 시작을 지연시키거나 예견하는 것은, 예를 들어, 직선 용접 라인(L)을 주변(도 9) 또는 성형품의 중심선(도 10)을 향하여 변위할 수 있도록 한다. 따라서, 용접 라인(L)은 예를 들어도 11의 C로 도식화된 스포일러(S)의 리브와 같은 비-심미적 영역에 위치될 때까지 자체적으로 평행하게 병진이동될 수 있다. 이 경우, 용접 라인(L)은 기본적으로 외부에서 보이지 않는다.

분명히, 스포일러(S)와 다른 형상의 물품은 실시예에서 설명된 것과는 다른 번호, 위치 설정 및 특정 순차적 주입 모드를 필요로 할 수 있지만, 성형품에 대한 각 용접 라인의 형상 및/또는 위치를 제어 및 정의하기 위해 관리된다. 상기 모든 경우에서, 부분 개폐 위치에서 하나 이상의 인젝터를 배치하고 유지하는 것은 용접 라인의 모양을 정의할 수 있으며 하나 이상의 인젝터의 개방 예상/지연은 용접 라인의 위치를 정의할 수 있다.

또한, 도시된 예의 경우, 용접 라인을 제어하고 정의하기 위한 특정 주입 모드의 관리가 충진 단계에서 주로 작동되지만, 패킹 단계에서도 다소 광범위하게 활성화될 수 있다.

Claims (5)

1. 몰드 공동을 따라 배열된 복수의 제어된 개폐식 인젝터(A, B, C, D)에 의해 몰드의 공동 내로 플라스틱 재료를 순차적으로 사출 성형하는 방법으로서, 상기 방법은
   인젝터가 몰드 공동을 점진적으로 채우기 위해 사전 설정된 순서에 따라 개방되는 충진 단계, 및
   몰드 공동 내로 주입된 플라스틱 재료를 패킹하기 위한 후속 단계를 포함하며,
   순차적으로 주입된 플라스틱 재료는 서로 상이한 방향(F1, F2)을 따라 몰드 흐름 전방에서 형성되어 그 충돌이 적어도 하나의 성형품 상의 용접 라인(L)에서 발생하고,
   하나 이상의 인젝터의 개방이 다른 인젝터에 대해 예상되거나 또는 지연되고 및 하나 이상의 인젝터가 부분적으로 폐쇄되고 적어도 하나의 인젝터가 점차적으로 및 부분적으로 개방됨에 따라 특정 모드가 실행되고,
   상기 특정 모드는 성형품(S) 상의 상기 용접 라인(L)의 형상 또는 위치를 제어하고 및 정의하도록 관리되고,
   용접 라인(L)이 상기 성형품(S)의 비-심미적 영역에 위치될 때까지 용접 라인(L)을 병진이동시키기 위하여 하나 이상의 인젝터(A, B, C, D)의 개방의 예상되거나 또는 지연되는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 인젝터(A, B, C, D)를 부분 개방 위치 또는 폐쇄 위치에 배치하고 유지함에 따라 성형품의 종방향에 대해 가로 방향으로 용접 라인(L)의 직선 형상이 제공되는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 특정 모드들 중 적어도 하나는 충진 단계에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 특정 모드들 중 적어도 하나는 패킹 단계에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 복수의 제어된 개폐식 인젝터(A, B, C, D)에 의해 몰드 공동 내로 플라스틱 재료를 순차적으로 사출 성형하는 장치로서,
   제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하도록 구성되는 것을 특징을 하는 장치.

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