KR20210083612A - 가열 및 냉각 장치를 구비하는 금형 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금형의 일부를 가열 및 냉각시킬 수 있도록 제안한다. 본 발명의 금형은, 제1금형(1)과, 제1금형과 형합하여 제품을 성형하기 위한 캐비티를 형성하는 제2금형(2), 그리고 제1금형 또는 제2금형의 적어도 일측에 성형되고, 내측면은 캐비티의 적어도 일부를 형성하는 제품성형부(2a)를 포함하고 있다. 그리고 코어가, 제품성형부의 외측면과 접촉하도록 제2금형에 설치되고, 제품성형부와 접촉하는 면에는 열교환용 홈(4c)이 성형되어 있다. 이러한 열교환용 홈의 내부에는, 제품 성형부를 가열하고, 유도가열을 위한 심선과, 심선을 둘러싸는 절연피복으로 구성되는 유도가열 코일로 구성되는 코일(4)이 내장된다. 그리고 본 발명의 제품성형부는, 열교환용 홈의 내부에 설치되는 유도가열 코일에 의하여 가열되거나, 열교환용 홈의 내부를 흐르는 냉각수에 의하여 냉각될 수 있다.

Description

가열 및 냉각 장치를 구비하는 금형{Moldings having heating and cooling device}

본 발명은 금형에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 캐비티를 형성하는 금형의 일부분을 신속하게 가열하고 냉각시킬 수 있도록 구성되는 사출 성형을 위한 금형에 관한 것이다.

금형은 사출 성형을 위한 것으로, 한 쌍의 금형 사이에 제품 형상에 대응하는 캐비티를 형성하고, 이러한 캐비티에 용융수지를 공급함으로써 제품을 만드는 것이라고 할 수 있다. 이러한 사출 성형시 예를 들면 광택도, 웰드라인의 최소화, 가스 흐름 자국의 개선 등과 같은 제품의 표면 품질을 향상시키기 위하여, 금형을 부분적으로 가열하고 냉각시키는 것이 적용되고 있다.

그러나 가열을 위한 장치와 냉각을 위한 장치는 각각 별도의 구성요소를 필요로 하기 때문에, 금형에 냉각 및 가열장치를 설치하는 것은 실질적으로 금형의 내부 구성이 복잡해지는 단점이 된다. 따라서 제품의 품질을 향상시키기 위하여, 금형의 일부를 냉각 및 가열하는 장치를 구현하는 경우에는 내부의 구성을 가장 단순하게 설계하는 것이 중요하다고 할 수 있다.

본 발명의 목적은, 제품의 외관 일부를 형성하는 금형의 일부를 신속하게 가열하고 냉각할 수 있는 장치를 구비하면서, 간단한 내부 구성을 구현할 수 있는 금형을 제공하는 것을 주된 목적으로 한다.

본 발명의 금형은, 제1금형과, 제1금형과 형합하여 제품을 성형하기 위한 캐비티를 형성하는 제2금형, 그리고 제1금형 또는 제2금형의 적어도 일측에 성형되고, 내측면은 캐비티의 적어도 일부를 형성하는 제품성형부를 포함하고 있다. 그리고 코어가, 제품성형부의 외측면과 접촉하도록 제2금형에 설치되고, 제품성형부와 접촉하는 면에는 열교환용 홈이 성형되어 있다. 이러한 열교환용 홈의 내부에는, 제품 성형부를 가열하고, 유도가열을 위한 심선과, 심선을 둘러싸는 절연피복으로 구성되는 유도가열 코일로 구성되는 코일이 내장된다. 그리고 본 발명의 제품성형부는, 열교환용 홈의 내부에 설치되는 유도가열 코일에 의하여 가열되거나, 열교환용 홈의 내부를 흐르는 냉각수에 의하여 냉각될 수 있다.

그리고 본 발명의 제품성형부는 전체의 두께가 균일하게 성형됨으로써, 가열 및 냉각이 균일하면서도 신속하게 진행될 수 있는 것이 바람직하다.

이상과 같은 구성의 본 발명의 금형에 의하면, 제2금형의 제품성형부를 가열하거나 냉각시킬 수 있도록 코어가 내장되어 있음을 알 수 있다. 이러한 코어에 성형된 열교환용 홈은 제품성형부를 가열하거나 냉각시키는 두 가지의 기능을 동시에 가지고 있다. 즉, 코어의 열교환용 홈에 유도가열 코일을 배치하여 전기의 공급에 의하여 제품성형부를 가열할 수 있음과 동시에, 제1금형과 제2금형이 완전히 형합된 상태에서 냉각수를 흘려보냄으로써, 제품성형부를 냉각시키는 기능도 가지고 있다. 따라서 열교환용 홈 소정의 패턴으로 성형하는 간단한 구성에 의하여, 냉각 및 가열을 동시에 수행할 수 있는 작용 효과가 기대된다고 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 금형을 예시적으로 도시한 단면도.
도 2는 본 발명 금형의 가열 및 냉각장치를 예시한 설명도.
도 3은 본 발명 금형의 냉각 및 가열장치의 입구부분 설명도.

다음에는 도면에 도시한 실시 예에 기초하면서 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 살펴보기로 한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 금형은, 제1금형(1)과 제2금형(2)을 포함하고 있으며, 이러한 금형의 하나는 가동금형으로, 그리고 다른 하나는 고정금형으로 구성되는 것이 일반적이다. 그리고 제1금형(1)과 제2금형(2) 사이에는, 제품의 형상에 대응하는 캐비티(6)가 형성되어 있다. 이러한 캐비티(6)에는, 제1금형(1)에 형성된 용융수지 주입구(5)를 통하여 용융수지가 공급된다.

도시한 실시 예서, 제2금형(2)에는 열전도성이 높은 재질로 성형되는 코어(3)가 내장되어 있다. 이러한 코어(3)는 예를 들면 알미늄으로 성형될 수 있을 것이고, 후술하는 냉각장치 및 가열장치에 의하여 신속하게 냉각되거나 가열될 수 있는 것이다. 코어(3)는 사출 성형되는 제품이 접촉하는 제2금형의 일부분을 가열하거나 냉각하기 위한 것으로, 제품이 성형되는 공간인 캐비티(6)의 일부를 형성하는 제2금형(2)의 제품성형부(2a)에 인접한 부분에 설치된다.

본 발명에서 제품성형부(2a)의 내측면은 캐비티(6)를 형성하는 면이고, 제품성형부(2a)의 외측면은 코어(3)와 접촉하는 면이라고 할 수 있다. 그리고 코어(3)는 제2금형(2)의 제품성형부(2a)의 이면에 설치되는 것으로, 제품성형부(2a)를 신속하게 가열하거나 냉각시키기 위한 것이라고 할 수 있다. 여기서 제품성형부(2a)는 캐비티(6)를 형성하는 부분이기 때문에, 전체적으로 균일한 두께를 가지도록 성형해야만 한다. 즉 코어(3)에서 전도되는 열에 의하여 전체적으로 균일한 온도를 가지도록 가열되거나 냉각되어야 한다.

따라서 제품성형부(2a)가 전체적으로 동일한 두께를 가질 수 있도록, 코어(3)가 설치되어야 한다. 즉, 코어(3)를 통하여 신속하게 가열되거나 냉각되는 제품성형부(2a)는, 캐비티(6)와 코어(3) 사이에서 동일한 두께를 가지는 것이 균일한 열전도의 측면에서 바람직하다. 이는 코어(3)와 접하는 측면의 제품성형부(2a)의 형상이 캐비티(6)를 형성하는 측면의 제품성형부(2a)와 동일한 형상을 가질 수 있도록, 코어(3)를 제2금형(2)에 설치한다는 것과 동일한 의미를 가진다.

다음에는 제품성형부(2a)의 외측에 설치되는 코어(3)의 구체적인 구성에 대하여 더욱 상세하게 살펴보기로 한다. 도 1에 도시한 바와 같이, 상기 코어(3)의 내측면, 즉 제품성형부(2a)에 접촉하는 코어(3)의 내측면에는, 도시한 바와 같이 열교환용 홈(4c)이 성형되어 있다. 그리고 이러한 열교환용 홈(4c)의 내부에는 유도가열 코일(4)이 내장되는데, 이러한 유도가열 코일(4) 주위에는 유체가 흐를 수 있는 여분의 공간, 즉 냉각수공간이 생성된다.

그리고 본 발명의 유도가열 코일(4)은, 유도가열을 위한 전류가 흐르는 심선(4a)과, 이러한 심선(4a)을 감싸면서 절연체의 기능 및 방수 기능을 가지는 절연피복(4b)로 구성된다. 상기 절연피복(4b)는 심선(4a)의 쇼트 발생을 방지하는 것이라고 할 수 있다. 본 발명에 따라서 코어(3)의 제품성형부(2a) 접촉면(내측면)에 생성되는 열교환용 홈(4c)은, 유도 가열을 위한 코일(4)이 그 내부에 위치될 수 있음과 동시에, 코일(4)을 제외한 공간에는 냉각수가 흐를 수 있도록 성형되는 것임을 알 수 있다.

이와 같이 코어(3)에 형성되는 열교환용 홈(4c)은, 도 3에 도시한 바와 같이, 전체적으로 일정한 경로를 형성하게 된다. 그리고 이러한 열교환용 홈(4c)에 성형되는 열교환용 홈(4c)은, 이웃하는 열교환용 홈(4c)과의 사이에서 생성되는 간격이 균일하게 생성되는 것이 균일한 열전달의 측면에서 바람직하다고 할 수 있을 것이다.

이와 같이 본 발명의 열교환용 홈(4c)은, 유도 가열을 위하여 그 내부에 설치되는 코일(4)을 열원으로 하는 발열 기능과, 코일(4)을 제외한 다른 부분을 흐르는 냉각수를 소스로 하는 냉각 기능을 동시에 가지고 있음을 알 수 있다. 이와 같이 냉각 및 가열을 동시에 수행하는 열교환용 홈(4c)은, 전체적인 구성을 간단하게 하는 것과 동시에 균일한 가열 및 냉각을 달성할 수 있을 것으로 생각된다.

그리고 도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 코어(3)의 외측(제품성형부의 반대측)에는, 코어(3)를 감싸는 형태의 단열재가 설치되어 있다. 이러한 단열재에 의하여, 코어(3)에서 외측으로는 충분한 단열이 확보될 수 있을 것으로 기대되고, 이는 본 발명에 의함 코어(3)의 가열 및 이에 기초한 제품성형부(2a)의 가열 및 냉각 등의 열교환 효과에 충분히 도움이 될 것으로 생각된다.

도 3에는 상술한 열교환용 홈(4c)으로 냉각수를 원활하게 공급하고 배출시키기 위한 예시적인 구성이 도시되어 있다. 도시한 바와 같이, 열교환용 홈(4c)의 출구 및 입구 부분에는, 냉각수를 공급하거나 배출되는 냉각수를 저류원으로 복귀시키기 위한 안내구(10)가 설치되어 있다. 이러한 안내구(10)는 열교환용 홈(4c)으로 냉각수를 공급하거나, 열교환을 마치고 열효관용 홈(4c)에서 배출되는 냉각수를 받아서 소정의 장소로 안내할 수 있는 것임을 알 수 있다.

이상에서와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 코어(3)에 형성된 열교환용 홈(4c)에 내장되는 코일(4) 및 열교관용 홈(4c) 내부를 흐르는 냉각수에 의하여, 제품성형부(2a)를 신속하게 가열하거나 냉각시킬 수 있음을 알 수 있다. 즉, 사출이 시행되기 전에 일정 시간 코일(4)을 이용하여 제품 성형부(2a)를 냉각시키는 것이 가능하고, 사출이 완료되면 바로 냉각수를 열교환용 홈(4c)의 내부로 주입하여 순환시킴으로써, 사출전의 신속한 가열 및 사출후 제품의 냉각을 위한 신속한 냉각이 가능함을 알 수 있다.

이와 같은 본 발명의 금형을 이용하여 사출 성형하는 경우에는, 용융 수지의 공급 이전에 유도가열 코일(4)에 전기를 공급하여 신속하게 제품성형부(2a)를 가열할 수 있고, 사출이 완료되면 열교환용 홈(4c)에 냉각수를 공급함으로써 제품의 신속한 냉각이 가능하게 됨을 알 수 있다. 그리고 본 발명의 열교환용 홈(4c)은 금형에서 필요한 부분에만 부분적으로 설치하는 것도 가능할 것임은 당연하다.

이상에서와 같은 본 발명의 금형 냉각 및 가열장치는, 위에서 설명한 기술적 사상의 범주 내에서, 다양한 형태로 실시할 수 있음은 당연하다고 생각된다. 그리고 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 기재된 바에 기초하여 해석되어야 할 것임도 특허법의 규정 취지상 당연할 것으로 생각된다.

1 ..... 제1금형
2 ..... 제2금형
2a ..... 제품성형부
3 ..... 코어
4 ..... 코일
4a ..... 심선
4b ..... 절연피복
4c ..... 열교환용 홈
6 ..... 캐비티
8 ..... 단열재

Claims (2)

1. 제1금형;
   제1금형과 형합하여 제품을 성형하기 위한 캐비티를 형성하는 제2금형;
   제2금형의 일부이고, 내측면은 캐비티의 일부를 형성하는 제품성형부;
   제품성형부의 외측면과 접촉하도록 제2금형에 설치되고, 제품성형부와 접촉하는 면에는 열교환용 홈이 성형되는 코어; 그리고
   상기 열교환용 홈의 내부에 설치되어 제품 성형부를 가열하고, 유도가열을 위한 심선과, 심선을 둘러싸는 절연피복으로 구성되는 유도가열 코일로 구성되고;
   제품성형부는, 열교환용 홈의 내부에 설치되는 유도가열 코일에 의하여 가열되거나, 열교환용 홈의 내부를 흐르는 냉각수에 의하여 냉각될 수 있는 것을 특징으로 하는 가열 및 냉각 장치를 구비하는 금형.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제품성형부는 전체의 두께가 균일하게 성형되는 가열 및 냉각 장치를 구비하는 금형.
   
   
   

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