KR20230114512A - 플라스틱-카본 복합체 사출 성형 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 플라스틱-카본 복합체 사출 성형 장치에 관한 것으로서, 플라스틱 파우더와 카본 파우더가 혼합된 혼합물을 공급하는 호퍼; 및 상기 호퍼로부터 공급된 상기 혼합물을 외부로 압출하여 플라스틱-카본 복합체를 생성하는 노즐을 구비하는 배럴; 및 상기 노즐의 토출구에 선택적으로 삽입 가능하게 마련되며, 상기 토출구를 폐쇄하고 있는 상기 혼합물에 구멍을 천공하여 상기 토출구를 개방하는 플런저 핀을 구비하는 천공기를 포함한다.
이러한 본 발명에 의하면, 천공기를 이용해 노즐의 토출구를 폐쇄하고 있는 플라스틱-카본 복합체에 구멍을 천공함으로써, 카본으로 인한 노즐의 폐쇄 우려 없이 플라스틱-카본 복합체를 지속적으로 생성할 수 있다.

Description

플라스틱-카본 복합체 사출 성형 장치{Apparatus for injection molding of plastic-carbon composite}

본 발명은 플라스틱-카본 복합체 사출 성형 장치에 관한 것이다.

최근에 들어 플라스틱과 카본으로 구성된 플라스틱-카본 복합체의 사용이 증가되고 있다.

이러한 플라스틱-카본 복합체는, 사출 성형 장치를 이용해 사출 성형하면, 플라스틱과 카본 간의 용융 온도 차이와 카본의 큰 결정 구조로 인해, 사출 성형 장치의 노즐이 폐쇄되는 막힘 현상이 빈번하게 발생하는 문제점이 있었다.

이에, 종래에는, 카본 시트를 적층하는 공정과, 레진을 카본 시트에 도포한 후 굳히는 공정을 반복적으로 실시하여 플라스틱-카본 복합체를 제조하고 있었다. 그런데, 이러한 종래의 플라스틱-카본 복합체 제조 방법은, 레진의 경화에 장시간이 소요되어 생산 수율이 낮다는 문제점이 있었다.

본 발명은, 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 플라스틱-카본 복합체로 인해 노즐이 폐쇄되지 않도록 구조를 개선한 플라스틱-카본 복합체 사출 성형 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라스틱-카본 복합체 사출 성형 장치는, 플라스틱 파우더와 카본 파우더가 혼합된 혼합물을 공급하는 호퍼; 및 상기 호퍼로부터 공급된 상기 혼합물을 외부로 압출하여 플라스틱-카본 복합체를 생성하는 노즐을 구비하는 배럴; 및 상기 노즐의 토출구에 선택적으로 삽입 가능하게 마련되며, 상기 토출구를 폐쇄하고 있는 상기 혼합물에 구멍을 천공하여 상기 토출구를 개방하는 플런저 핀을 구비하는 천공기를 포함한다.

본 발명은, 플라스틱-카본 복합체 사출 성형 장치에 관한 것으로서, 노즐의 토출구를 폐쇄하고 있는 플라스틱-카본 복합체에 구멍을 뚫어주는 천공기를 구비하여, 카본으로 인한 노즐의 폐쇄 우려 없이 플라스틱-카본 복합체를 지속적으로 생성할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라스틱-카본 복합체 사출 성형 장치의 개략적인 구조를 나타내는 도면.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라스틱-카본 복합체 사출 성형 장치의 개략적인 구조를 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 플라스틱-카본 복합체 사출 성형 장치는, 호퍼(10)와, 배럴(20)과, 천공기(30) 등을 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 플라스틱-카본 복합체를 생성하기 위해 사용되는 플라스틱의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 플라스틱-카본 복합체 사출 성형 장치는, 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 기타 다양한 종류의 열 가소성 수지를 이용해 플라스틱-카본 복합체를 생성 가능하게 마련될 수 있다.

먼저, 호퍼(10)는 플라스틱-카본 복합체의 생성을 위한 플라스틱과 카본을 배럴(20)에 공급하기 위한 장치이다.

호퍼(10)는, 플라스틱과 카본의 공급을 위한 외부 공급원과 연결되는 상측 개구부(12)와, 상측 개구부(12)에 유입된 플라스틱과 카본이 수용되는 수용 공간(14)과, 후술할 배럴(20)의 가압 공간(22a)과 연결되는 하측 개구부(16) 등을 구비할 수 있다.

외부 공급원은, 미리 정해진 입자 크기를 갖는 플라스틱 파우더와 카본 파우더가 혼합된 혼합물(M)을 호퍼(10)에 공급한다.

플라스틱 파우더와 카본 파우더의 혼합 비율은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 플라스틱이 고밀도 폴리에틸렌인 경우에, 고밀도 폴리에틸렌 파우더와 카본 파우더의 혼합 비율은 고밀도 폴리에틸렌 파우더 85% : 카본 파우더 15%일 수 있다.

다음으로, 배럴(20)은 호퍼(10)로부터 공급된 혼합물(M)을 가압 및 가열하여 압출하기 위한 장치이다.

배럴(20)은, 배럴 본체(22)와, 히터(미도시)와, 가압 부재(24)와, 노즐(26) 등을 구비할 수 있다.

배럴 본체(22)는 혼합물(M)의 가압 및 가열을 위한 공간을 제공하는 부재이다.

배럴 본체(22)는, 당해 배럴 본체(22)의 내부에 형성된 가압 공간(22a)이 호퍼(10)의 하측 개구부(16)와 연결되도록 호퍼(10)와 결합된다. 이에, 호퍼(10)의 하측 개구부(16)로부터 토출된 혼합물(M)은, 가압 공간(22a)에 충전될 수 있다.

또한, 배럴 본체(22)는, 하측 개구부(16)와 연결된 연결 부위가 노즐(26)에 비해 높게 위치하도록 소정의 각도만큼 하향 경사지게 설치된다. 이에, 상기 혼합물(M)의 사출 성형 시, 가압 공간(22a)에 충전된 혼합물(M)은 자중에 의해 노즐(26) 쪽으로 자연스럽게 유동할 수 있다.

히터는 가압 공간(22a)에 충전된 혼합물(M)을 가열하기 위한 부재이다.

히터는 가압 공간(22a)에 충전된 혼합물(M)을 미리 정해진 기준 온도까지 가열한다. 기준 온도는, 플라스틱의 용융 온도에 비해 높되 카본의 용융 온도에 비해 낮게 정해지는 것이 바람직하다. 예를 들어, 기준 온도는, 플라스틱이 고밀도 폴리에틸렌인 경우에, 기준 온도는 130℃ 내지 138℃일 수 있다. 이러한 히터에 의해 혼합물(M)이 기준 온도까지 가열되면, 혼합물(M) 중 플라스틱은 액상이 되고 카본 파우더는 고상을 유지하게 된다.

가압 부재(24)는 가압 공간(22a)에 충전된 혼합물(M)을 노즐(26) 쪽을 향해 가압하기 위한 부재이다.

이러한 가압 부재(24)는, 가압 공간(22a)에 이동 가능하게 삽입되는 가압 플레이트(24a)와, 가압 플레이트(24a)를 가압 공간(22a)을 따라 왕복 이동시키는 실린더(24b) 등을 가질 수 있다. 가압 플레이트(24a)는 당해 가압 플레이트(24a)의 외주면과 가압 공간(22a)의 내주면 사이가 밀폐되도록 가압 공간(22a)과 대응하는 형상을 갖는다.

또한, 실린더(24b)는, 가압 플레이트(24a)와 결합된 실린더 로드(24c)와, 실린더 로드(24c) 및 이에 결합된 가압 플레이트(24a)를 가압 공간(22a)을 따라 왕복 이동시키는 실린더 본체(24d) 등을 가질 수 있다.

이러한 가압 부재(24)에 의하면, 실린더(24b)는 가압 플레이트(24a)를 통해 가압 공간(22a)에 충전된 혼합물(M)을 노즐(26) 쪽을 향해 가압할 수 있다.

노즐(26)은, 가압 공간(22a)에 충전된 혼합물(M)을 외부로 압출하기 위한 부재이다.

노즐(26)은, 가압 공간(22a)과 연통되도록 배럴 본체(22)의 하측 단부에 결합된다. 또한, 노즐(26)은 혼합물(M)을 토출 가능하도록 일측 단부에 천공된 토출구(26a)를 갖는다.

이러한 노즐(26)은 토출구(26a)를 통해 히터 및 가압 부재(24)에 의해 가열 및 가압된 혼합물(M)을 외부로 압출하여 금형에 주입하고, 이처럼 압출 및 주입된 혼합물(M)은 실온에서 결정화됨으로써 플라스틱-카본 복합체를 구성하게 된다.

다음으로, 천공기(30)는, 플라스틱-카본 복합체의 생성 과정에서 혼합물(M)에 의해 폐쇄된 노즐의 토출구(26a)를 개방하기 위한 장치이다.

천공기(30)의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 천공기(30)는, 금형이 플라스틱-카본 복합체 성형 장치로부터 이격될 때 노즐(26)의 토출구(26a)를 향해 돌출되면서 토출구(26a)에 인출 가능하게 삽입되는 플런저 핀(32)을 구비할 수 있다.

플런저 핀(32)은 금형을 지지하는 금형 마운팅 지지(2)에 결합되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.

이러한 플러저 핀(32)은, 노즐(26)의 토출구(26a)를 폐쇄하고 있는 혼합물(M)에 구멍을 뚫어 토출구(26a)를 개방할 수 있다. 이에, 플라스틱-카본 복합체 사출 성형 장치(10)는, 혼합물(M)에 포함된 카본으로 인해 노즐(26)의 토출구(26a)가 폐쇄되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 플라스틱-카본 복합체 사출 성형 장치(10)는, 사출 성형의 완료 후 플런저 핀(32)을 통해 토출구(26a)을 개방함으로써 가압 공간(22a)에 잔여 혼합물(M)이 남는 것을 방지할 있는 바, 이를 통해 동일한 생성 조건 하에서 플라스틱-카본 복합체를 지속적으로 생성할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1 : 플라스틱-카본 복합체 사출 성형 장치
10 : 호퍼
12 : 상측 개구부 14 : 수용 공간
16 : 하측 개구부
20 : 배럴
22 : 배럴 본체 22a : 가압 공간
24 : 가압 부재 24a : 가압 플레이트
24b : 실린더 24c : 실린더 로드
24d : 실린더 본체
26 : 노즐
30 : 천공기
32 : 플런저 핀
M : 혼합물

Claims (1)

1. 플라스틱 파우더와 카본 파우더가 혼합된 혼합물을 공급하는 호퍼; 및
   상기 호퍼로부터 공급된 상기 혼합물을 외부로 압출하여 플라스틱-카본 복합체를 생성하는 노즐을 구비하는 배럴; 및
   상기 노즐의 토출구에 선택적으로 삽입 가능하게 마련되며, 상기 토출구를 폐쇄하고 있는 상기 혼합물에 구멍을 천공하여 상기 토출구를 개방하는 플런저 핀을 구비하는 천공기를 포함하는, 플라스틱-카본 복합체 사출 성형 장치.