WO2012096547A2

WO2012096547A2 - 사출성형기용 핫런너 밸브장치

Info

Publication number: WO2012096547A2
Application number: PCT/KR2012/000342
Authority: WO
Inventors: 김혁중
Original assignee: Kim Hyuk Joong
Priority date: 2011-01-16
Filing date: 2012-01-13
Publication date: 2012-07-19
Also published as: US8870564B2; WO2012096547A3; US20130302467A1; JP5676015B2; JP2014501649A; CN103313833B; KR101163938B1; EP2664436A2; CN103313833A; EP2664436A4

Abstract

본 발명은 사출성형기용 핫런너 밸브장치는 복잡한 기구적인 개폐구조를 취하지 않고 내부에 수지가 유동되는 승강핀을 승강시키는 간소한 구조에 의해 금형의 캐비티에 주입되는 수지의 공급을 용이하게 단속할 수 있도록 하여, 소형의 정밀 부품이나 유동성이 불량한 수지에 대한 성형 조건을 양호하게 조성하여 양산성을 높이고 성형품의 불량 발생을 저감시킬 수 있도록 한 것이다.

Description

사출성형기용 핫런너 밸브장치

본 발명은 사출성형기용 핫런너 밸브장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 복잡한 기구적인 개폐구조를 취하지 않고 내부에 수지가 유동되는 승강핀을 승강시키는 간소한 구조에 의해 금형의 캐비티에 주입되는 수지의 공급을 용이하게 단속할 수 있도록 하여 소형의 정밀 부품이나 유동성이 불량한 수지에 대한 성형 조건을 양호하게 조성하여 양산성을 높이고 성형품의 불량 발생을 저감시킬 수 있는 사출성형기용 핫런너 밸브장치에 관한 것이다.

일반적으로 플라스틱 제품을 성형하는 사출성형기는 수지를 용융한 형체 실린더 하우징로부터 수지원료를 매니폴드로 주입시키고, 주입된 수지는 매니폴드 내에 분기 형성된 수지유로를 따라 균등하게 분배되어 매니폴드의 하부에 결합된 하나 이상의 노즐로 각각 공급되어 제품 성형틀인 상·하 금형이 형성하는 성형공간 즉, 캐비티로 주입하는 장치이다. 이러한 사출성형기는 밸브핀의 승강 동작에 의해 게이트 즉, 출구를 개폐하도록 구성되어지며, 성형품의 수량에 따라 비교적 여러 개를 일시에 성형하는 경우에는 매니폴드를 통해 수지를 공급받는 매니폴드형이 사용되고, 단품 생산을 하는 경우에는 싱글형이 사용된다.

도 1은 종래 기술에 따른 고압의 공기를 작동압으로 하여 밸브핀을 승강시키는 사출성형기 용 핫런너 시스템을 개략적으로 나타낸 단면도이다. 이에 나타내 보인 바와 같이 종래의 다캐비티 금형용 사출성형기 밸브장치는 크게 구동부(100)와 밸브장치(200)로 구성되며 밸브핀(210)의 승강 동작을 위한 구동원으로 고압의 공기를 이용한다. 즉, 상기 구동부(100)는 외부로부터 고압의 공기(Air)를 공급 및 배출하기 위한 관로인 에어채널(air chnnel;110,120)이 복수개 형성되어 있으며, 이 복수개의 에어채널(110,120)을 통해 선택적으로 유입되는 고압의 공기에 의해 실린더 하우징(130)내의 피스톤(140)이 승강을 이루는 구조이다. 이때, 상기 피스톤(130)의 하단에는 밸브핀(210)이 연결되어 연동되는 구조이다. 그리고, 상기 밸브핀(210)은 피스톤(130)에 연동하여 승강 됨으로써 노즐(220)의 선단부를 형성하는 게이트 즉, 출구를 선택적으로 차단 또는 개방하는 구조이다.

한편, 상기 밸브장치(200)는 외체를 형성하는 것으로 수지의 고화를 방지하기 위한 히터가 권선되는 노즐(220)를 포함하며, 이 노즐(220)의 내부에는 밸브핀(210)이 수직방향으로 승강을 이루도록 설치되는 구조이다. 여기서, 상기 노즐(220)은 밸브핀(210)의 주위로 일정한 간극을 두고 수지채널(230)이 형성되며, 이 수지채널(230)의 양끝은 노즐의 출구와 매니폴드(300)의 수지채널(310)에 각각 연결되는 구조이다.

이와 같이 구성되는 다캐비티 금형용 사출성형기 밸브장치는 상기 에어채널(110,120)을 통해 선택적으로 고압의 작동압이 공급되면 피스톤(140)이 승강 또는 하강을 이루게 되고, 이와 동시에 밸브핀(210) 이 연동하여 일체로 승강 동작이 수행된다. 따라서, 상기 피스톤(140)이 승강 됨에 따라 노즐의 출구를 개방 또는 차단시키게 되므로 결과적으로 매니폴드(300)를 통해 공급되는 수지가 출구를 통해 금형 내로 공급되거나 또는 차단되게 된다.

요약하면, 상기 종래 기술에 따른 공기압을 작동으로 하는 사출성형기용 밸브 게이트(출구) 장치는 고압의 공기를 선택적으로 해당 에어채널(110,120)을 통해 실린더 하우징(130)내로 공급시켜 피스톤(140)을 승강시키게 되며, 이때의 피스톤(140)에 연동하여 밸브핀(210)이 노즐의 출구(게이트)를 개폐시키게 된다.

그러나, 상기와 같이 구성되는 종래 기술에 따른 밸브장치는 밸브핀을 승강시키기 위한 작동원으로 고압의 공기를 이용하므로 공기유출을 방지하기 위한 기밀구조를 채용해야 하고 작동압을 공급하기 위한 대형 공압장치(콤프레셔)를 필요로 하므로 부피가 커지면서 구조가 복잡해져 설치공간에 많은 제약을 받을 뿐만 아니라 정비 및 관리성이 극히 불량한 단점이 있었다.

또한, 노즐을 여러 개 구비하는 다캐비티 금형에 적용되는 경우 각 노즐이 갖는 치수산포로 인해 결과적으로 각 노즐의 사출량에 편차가 발생하여 균일한 품질을 갖는 성형품의 양산이 어려운 문제점이 있었다.

이러한, 문제점을 해결하기 위하여 본 출원인은 대한민국 실용신안등록출원 제2002-09883호(등록번호 0280604호, 등록결정), 대한민국 실용신안등록출원 제2002-09884호(등록번호 0280605호, 등록유지결정), 대한민국 실용신안등록출원 제2002-09885호(등록번호 0280606호, 등록유지결정), 대한민국 실용신안등록출원 제2002-19175호(등록번호 0290456호, 등록유지결정), 대한민국 실용신안등록출원 제2003-0034932호(등록번호 0341515호 등록유지결정), 대한민국 실용신안등록출원 제2003-0038360호(등록번호 0344137호 등록유지결정)을 통해 전원에 의해 밸브핀을 수직방향으로 가동시키는 밸브장치를 등록받은 바 있다. 이들 밸브장치의 구성을 대략적으로 살펴보면, 크게 노즐과 구동수단으로 구성되며, 이때의 상기 노즐은 내부에 수지를 공급받아 선단부에 구비된 출구를 통해 금형으로 주입하기 위한 수지유로가 형성되는 일반적인 밸브 구조를 취한다. 그리고, 상기 구동수단은 전원 공급에 의해 밸브핀을 승·하강시키는 정·역모터 또는 솔레노이드 액츄에이터가 사용된다. 이와 같이 본 출원인이 선출원한 밸브장치는 전원공급을 받아 구동하는 정·역모터 또는 액츄에이터를 구동원으로 채용하는 구조에 의해 밸브장치의 전체적인 크기의 소형화가 가능하게 되므로 금형 설계의 자유도를 높일 수 있을 뿐만 아니라 밸브핀의 이동량을 신속하고 정밀하게 제어할 수 있다.

그러나, 본 출원인이 선출원한 여러 밸브장치에서 정역·모터를 구동원으로 하는 경우 감속기를 구비시켜야 할 뿐만 아니라 모터를 냉각시키기 위한 냉각구조를 적용해야 하므로 구조적으로 복잡하여 경제적인 양산이 곤란한 단점이 있다.

반면, 솔레노이드 원리를 이용한 액츄에이터의 경우에는 비교적 구조를 간소화시킬 수 있으나, 밸브핀이 출구를 개방 또는 닫힌 상태에서 상대 위치로 이동하는 시점에서 원활한 구동이 이루어지지 않는 단점이 있다. 이는 비단 솔레노이드 액츄에이터에서만 발생하는 현상은 아니다. 거의 모든 핫런너 시스템에서의 밸브핀은 출구(게이트)의 차단시 그 끝단이 출구에 끼움되고 그 타측단은 직선 이동을 가능하게 지지하는 부싱에 끼움 된 상태이다. 이러한 상태에서 출구를 개방하기 위해 밸브핀을 상승시키는 경우에는 밸브핀에 가해지는 정지저항(밸브핀을 지지하는 부싱 등의 지지요소로 인한 마찰 저항 및 출구에 끼움되었을 때의 마찰 저항)을 극복할 수 있을 정도의 동력 즉, 큰 동력을 필요로 한다. 즉, 대부분의 핫런너 시스템은 밸브핀의 승강 또는 하강된 상태에서 상대 위치로 이동시 초기에 작용하는 마찰저항을 극복하고 하강 또는 상승 동작이 실행될 수 있도록 하기 위하여 정격출력보다 높은 출력의 구동원이 적용되고 있는 실정이다.

따라서, 높은 출력의 구동원(유·공압 실린더 하우징, 정·역·모터, 액츄에이터)이 요구됨에 따라 제조비용이 상승되는 폐단이 있을 뿐만 아니라 부피가 커짐에 따라 소형이면서 정밀한 사출물을 성형하기 위한 금형에 대한 적용 자유도가 크게 제한되는 문제점이 있었다. 특히, 소형이면서 정밀한 부품을 성형하거나, 또는 유동성이 불량한 글라스화이버나 마그네슘 성분 등을 함유한 수지를 이용하여 제품을 성형하는 경우 밸브핀의 승강이 원활하지 않는 문제점이 있었다.

또한, 노즐의 끝부분은 금형과 접촉되어 있어 금형으로 열을 빼앗기게 되는데, 수지가 유동시에는 노즐의 외면에 감겨진 히터에 의해 용융된 상태를 유지하지만, 수지 유동이 정지된 상태에서는 노즐의 끝 부분에서 발생하는 열 손실로 인해 이 부분의 수지가 고화되는 현상이 발생함에 따라 결과적으로 고화된 수지가 다시 녹을 때 까지 사출 공정을 일시 중단해야 하므로 생산성이 저하되고 고화된 수지가 완전하게 녹지 않는 경우 성형 불량을 발생하는 폐단이 있었다.

이를 해소하기 위해 종래에는 노즐의 끝 부분에 대한 급속 가열을 가능하게 하도록 고주파나 저압방식의 가열수단을 부가 장착하고 있으나 노즐 끝부분에 대한 급속 가열로 인해 이와 맞닿은 금형의 손상을 유발하여 금형의 수명을 단축시키는 심각한 문제점이 있다. 또한, 고주파 및 저압방식의 가열수단은 노즐 주변에 설치됨에 따라 밸브장치의 전체적인 부피가 커져 설계의 자유도가 제한되는 것은 물론이고, 소형이면서 정밀한 성형품 양산을 위한 금형에는 적용이 불가능하며, 구조가 복잡하여 유지관리의 어려움이 있을 뿐만 아니라 고가의 고주파 및 저압 장비를 추가 설비해야 하므로 경제성이 떨어지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 게이트에 대한 기구적인 차폐 구조를 적용하지 않고도 노즐과 금형의 온도차에 의한 수지의 고화 및 용융 현상을 이용하여 금형의 캐비티에 주입되는 수지의 공급을 용이하게 단속할 수 있도록 함으로써 소형의 정밀 부품이나 유동성이 불량한 수지에 대한 성형조건을 양호하게 조성하여 성형품의 품질과 양산성을 높일 수 있도록 한 사출성형기용 핫런너 밸브장치를 제공하는데 있다.

상기의 목적을 실현하기 위한 본 발명에 따른 사출성형기용 핫런너 밸브장치는, 수지로를 형성한 매니폴드 및 그 일측에 연결되어 수지를 공급받아 금형의 캐비티측으로 안내하는 것으로 외주면에 히터가 권선 된 노즐 그리고 유·공압이나 모터를 이용하여 승강되는 승강요소를 구비하는 구동수단으로 이루어지는 사출성형기용 핫런너 밸브장치에 있어서, 상기 노즐은 중심으로 설치홀이 관통 형성되고 하측으로는 설치홀에 대해 감소된 지름을 갖는 출입홀이 형성된 바디를 구비하며, 상기 설치홀에 일단이 슬라이드 끼움되고 일측이 승강요소에 연결되어 연동되는 것에 의해 상승 이동시에는 하단부가 상기 노즐 내측에 위치되고 하강시에는 하면이 금형에 접촉되며, 상단부는 수지를 공급받도록 수지로에 연결되고 하단부는 공급받은 수지가 금형의 캐비티로 주입될 수 있게 상기 출입홀을 통과하여 출몰되는 유동제어팁이 형성된 승강핀을 포함하여 구성되는 것을 그 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 한 특징으로서, 상기 승강핀은 그 중심으로 상기 매니폴드에 연결되는 수지유로가 형성되고, 상기 유동제어팁은 그 중심으로 상기 수지유로와 연결되는 취출로가 관통 형성되는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 다른 특징으로서, 상기 승강핀은 그 중심으로 상기 매니폴드에 연결되는 수지유로가 형성되고, 상기 유동제어팁이 연결되는 부분에서 2~6개의 사이드 취출로가 형성되는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 구동수단은 외부로부터 고압의 공기를 공급 및 배출하기 위한 에어채널이 형성된 실린더 하우징과, 이 실린더 하우징의 내부에 구비되어 에어채널을 통해 선택적으로 유입되는 고압의 공기에 의해 승강되는 요소인 피스톤이며, 상기 승강핀은 승강시 위치 간섭되지 않는 외측 일단부가 상기 피스톤의 내측에 일체로 연결되어 연동되게 구성되는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 구동수단은 상부 일측에 상기 매니폴드이 수지로와 연결되는 것으로 그 내부로 승강핀의 상단부가 슬라이드 삽입되는 부싱을 포함하여 구성되는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 바디는 그 하면이 금형과 열차단간극을 형성하도록 구비되는 것에 있다.

본 발명에 따른 사출성형기용 핫런너 밸브장치는 노즐의 내부에 수지유로가 형성된 승강핀을 승강시켜 선택적으로 그 끝단이 금형에 접촉되거나 이격되도록 함으로써 승강핀 끝단 내부의 수지가 고화 및 용융되는 현상을 이용하여 금형의 캐비티측으로 공급되는 수지의 흐름을 단속할 수 있으므로 기구적으로 간소하여 경제적인 제조가 가능할 뿐만 아니라 동작의 신뢰성을 높일 수 있는 유용한 효과가 있다.

특히, 수지유로를 단속하기 위한 복잡한 차폐 구조를 필요로 하지 않음에 따라 밸브장치의 구조를 간소화할 수 있어 설계의 자유도를 높일 수 있을 뿐만 아니라 승강핀의 하강 및 상승 이동시 주변부의 온도차에 의한 수지의 고화 및 용융 현상을 이용함에 따라 수지유로의 막힘 현상에 의한 성형 불량을 미연에 방지할 수 있어 소형의 정밀 부품이나 유동성이 불량한 성분이 포함된 수지에 대한 성형조건을 양호하게 조성할 수 있으므로 성형품의 품질과 양산성을 대폭적으로 높일 수 있는 이점이 기대된다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 명세서에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 공압을 작동압으로 한 사출성형기용 핫런너 밸브장치의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도,

도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 사출성형기용 핫런너 밸브장치의 구성을 설명하기 위한 단면도,

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 사출성형기용 핫런너 밸브장치의 요부 구성을 설명하기 위한 분해 사시도,

도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 사출성형기용 핫런너 밸브장치의 요부 구성을 설명하기 위한 절개 사시도,

도 7 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 사출성형기용 핫런너 밸브장치의 동작을 설명하기 위한 단면도,

도 11 내지 도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 사출성형기용 핫런너 밸브장치의 동작을 설명하기 위한 단면도.

<도면 중 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1:밸브장치 10:매니폴드 20:노즐 21:바디

22:가이드홀 23:히터 30:승강핀 31:몸체

32:게이트 33:피스톤 35:연결부 40:구동수단

41:실린더 하우징 42:부싱 c:캐비티 m:금형

r : 용융수지 r′ : 고화수지

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 사출성형기용 핫런너 밸브장치를 설명하면 다음과 같다. 먼저, 도면들 중 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 동일한 참조부호로 나타내고 있음을 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지의 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 사출성형기용 핫런너 밸브장치에서 승강핀의 상승 이동 상태를 나타낸 단면도이고, 도 3은 도 2의 승강핀이 하강 이동된 상태를 나타낸 단면도이다. 그리고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 사출성형기용 핫런너 밸브장치의 요부 구성을 설명하기 위한 분해 사시도이고, 도 5와 도 6은 승강핀의 상승 및 하강 이동된 상태를 나타낸 절개 사시도이다. 끝으로 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 사출성형기용 핫런너 밸브장치에서 금형의 캐비티 내로 수지를 주입하기 위해 승강핀이 하강 이동된 상태를 나타낸 것이고, 도 8은 금형의 캐비티에 대한 수지 주입이 완료됨에 따라 수지공급이 차단된 상태에서의 취출로 주변의 수지가 고화된 상태를 나타낸 것이며, 도 9는 도 8의 상태에서 다음의 사출 공정을 위해 승강핀을 상승 이동시킨 상태를 나타낸 것이다. 그리고 도 10은 상기 도 9의 취출로 주변의 고화된 수지가 히터가 감겨진 바디의 온도에 의해 용융된 상태를 나타낸 것이다.

이상의 도면을 참조하여 본 발명의 사출성형기용 핫런너 밸브장치(1)의 구성을 설명하기로 한다. 먼저, 본 발명의 사출성형기용 핫런너 밸브장치(1)는 크게 사출실린더(미도시)로부터 수지를 공급받아 이를 여러 갈래로 분기하도록 내부에 수지로(10a)가 형성된 매니폴드(10)와, 상기 매니폴드(10)의 일측에 연결되어 수지를 공급받아 금형(m)의 캐비티(c)의 내부로 수지를 주입하기 위한 노즐(20)과, 이 노즐(20)의 내부에 설치되어 선택적으로 승강되는 것에 의해 금형(m)의 캐비티(c) 내부로 주입되는 수지를 유동을 단속하는 승강핀(30)과, 상기 승강핀(30)을 선택적으로 상·하 위치 변위시키는 구동수단(40)으로 구성된다.

매니폴드(10)는 열전도성이 우수한 금속재로 이루어진 판재형상으로 제작되며, 그 내부에는 용융된 상태의 액상의 수지가 이동되는 수지로(10a)가 분기된 형태로 형성된다. 그리고 그 상·하면으로는 상기 수지로(10a)를 따라 유동되는 수지가 고화되는 것을 방지하도록 히터(미도시)가 매립된다. 또한, 매니폴드(10)는 도면을 기준으로 하측으로는 후술할 노즐(20) 및 이 노즐(20)의 내부에 구비되어 승강되는 승강핀(30)을 승강시키기 위한 구동수단(40)이 구비된다. 이러한 구성의 매니폴드(10)는 공지의 기술에 의해 실시되는 것이므로 상세한 설명은 생략한다.

노즐(20)은 중공의 원기둥 형태를 갖는 관형의 바디(21)를 구비하며, 이 바디(21)의 외주면으로는 발열체인 히터(23)가 감겨진다. 그리고, 상기 바디(21)의 중심으로 설치홀(21a)이 관통 형성되며, 그 하측면으로는 상기 설치홀(21a)에 대해 감소된 지름을 갖는 출입홀(22)이 관통 형성된다. 즉, 상기 노즐(20)은 그 내부 중앙으로 상술한 매니폴드(10)의 수지로(10a)와 연결되는 설치홀(21a)이 형성되고, 이 설치홀(21a)의 내부로는 후술할 승강핀(30)의 일단이 슬라이드 삽입된 상태에서 승강 가능하게 구비된다. 이러한 노즐(20)은 도면에 나타내 보인 바와 같이 그 하면이 금형과 열차단간극(g)을 형성하도록 구비되는 것이 바람직하다. 이를 위해 본 발명에서는 상기 노즐(20)의 바디(21) 하면 테두리 부분이 금형에 걸쳐지도록 하고 하부면은 금형(m)과 소정의 간극인 열차단간극(g)을 두도록 하였다. 여기서, 상기 열차단간극(g)은 상기 노즐(20)을 비롯한 승강핀(30)으로 된 수지 공급요소가 금형(m)에 비해 높은 온도를 유지함에 따라 상기 금형(m)과 인접한 노즐(20)의 바디(21) 하면에서 발생되는 열 손실을 공극을 통해 최소화하기 위한 것이다. 즉, 상기 노즐(20)은 수지를 용융 상태로 유지시켜야 하므로 대략 250~350℃의 온도로 가열되지만 금형의 경우에는 성형품의 성형을 위해 상대적으로 낮은 온도인 60~90℃의 온도를 유지함에 따라 상기 노즐(20)의 하부면이 상기 금형(m)과 직접적으로 접촉하는 경우 급격한 열 손실로 인해 결과적으로 상기 노즐(20)의 바디(21) 끝 부분에서의 수지 유동성이 악화되기 때문에 본 발명에서는 이를 완화하기 위한 대안으로 상기 노즐(20)의 바디(21) 하면과 금형(m) 사이에 공극인 열차단간극(g)을 두고 배치되도록 하였다.

승강핀(30)은 상기 노즐(20)을 구성하는 바디(21)의 설치홀(21a)에 일단이 슬라이드 끼움되도록 내부가 비어 있는 관 형상의 부재로서, 일측이 구동수단(40)의 승강요소에 연결되는 것에 의해 선택적으로 상·하 위치 변위를 갖도록 구비된다. 이러한 승강핀은 상승 이동시에는 하단부가 상기 노즐(20)의 내측에 위치되고, 하강시에는 하면이 금형에 접촉되게 구비된다. 즉, 상기 승강핀(30)은 그 상단부를 통해 수지를 공급받도록 상기 매니폴드(10)의 수지로(10a)와 후술할 부싱(42)으로 에 연결되게 배치되고, 하단부는 상기 매니폴드(10)를 통해 공급받은 수지를 금형(m)의 캐비티(c)로 주입될 수 있도록 감소된 지름을 갖되 상기 바디(21)의 출입홀(22)을 통과하여 출몰될 수 있을 정도의 지름을 갖는 유동제어팁(32)이 형성된다. 또한, 상기 승강핀(30)은 그 중심으로 상기 매니폴드(10)에 연결되는 수지유로(31a)가 형성되며, 상기 유동제어팁(32)은 그 중심으로 상기 수지유로(31a)와 연결되는 취출로(32h)가 관통 형성된다. 따라서, 상기와 같은 구성의 승강핀(30)은 상기 매니폴드(10)의 수지로(10a)와 연결된 수지유로(31a)로 수지가 공급되면, 하측 끝단부에 형성된 유동제어팁(32)의 취출로(32h)를 통해 금형(m)의 캐비티(c)내부로 수지가 토출된다.

구동수단(40)은 상기 매니폴드(10)의 일측에 고정 설치되어 상기 승강핀(30)을 승강시키는 구동력을 생성하는 것으로서, 공지의 유·공압을 이용하는 유·공압 실린더 타입이 적용되거나, 또는 본 출원인이 선출원한 모터를 이용한 전동기 타입이 적용될 수 있을 것이다. 본 발명에서는 편의상 널리 사용되고 있는 유·공압 실린더 하우징 타입이 적용된 것을 예시하였으나, 상기 승강핀(30)을 승강시킬 수 있는 구조적인 특징을 갖는다면 다양한 형태의 구동원이 사용될 수 있을 것이다. 본 실시예에서의 구동수단(40)은 상기 노즐(20)의 바디(21) 내부에 설치되는 승강핀(30)에 승강력을 제공하기 위한 구동요소로서, 외체를 형성하는 실린더 하우징(41)과, 이 실린더 하우징(41)의 내부에 설치되어 고압의 공기로 된 작동압을 공급받아 상 방향 또는 하 방향으로 위치 변위를 갖는 피스톤(33)으로 구성된다. 즉, 상기 구동수단(40)은 밀폐 구조를 갖는 것으로 외부로부터 고압의 공기를 공급 및 배출하기 위한 적어도 2개 이상의 에어채널(41a,41b)이 형성된 실린더 하우징(41)와, 상기 실린더 하우징(41)의 내부에 구비되어 상기 에어채널(41a,41b)을 통해 선택적으로 작용하는 고압의 공기에 의해 상승 되거나 또는 하강되는 승강요소인 피스톤(33)으로 구성된다

한편, 상기 피스톤(33)은 그 내부 일측면으로 상기 승강핀(30)의 외측 일단에 구비된 연결부(35)가 연결 구성되며, 이때의 상기 연결부(35)는 상기 승강핀(30)의 승강시 위치 간섭되지 않는 위치에 구비된다. 또한, 상기 구동수단(40)은 상부 중심으로 상기 매니폴드(10)의 수지로(10a)와 연결되는 것으로 그 내부로는 상기 승강핀(30)의 상단부가 슬라이드 삽입되는 부싱(42)이 구비된다. 여기서, 상기 부싱(42)은 상기 승강핀(30)의 상승 또는 하강 이동시에도 연결 상태를 유지할 수 있을 정도의 길이를 갖는 것이 바람직하다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 사출성형기용 핫런너 밸브장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 7과 같이 승강핀(30)이 하강된 상태에서는 하단부에 마련된 유동제어팁(32) 부분이 노즐(20)의 바디(21) 출입홀(22)을 통과하여 금형(m)에 접촉된 상태를 이룬다. 이러한 상태에서 사출실린더(미도시)으로부터 공급되는 수지가 매니폴드(10)의 수지로(10a)와 구동수단(40)의 부싱(42)을 경유하여 승강핀(30)의 수지유로(31a)에 작용하면, 이 수지유로(31a) 상의 용융수지(r)는 유동제어팁(32)의 취출로(32h)를 통해 금형(m)의 캐비티(c) 내로 주입된다.

이어서, 금형(m)의 캐비티(c)에 대한 수지의 주입이 완료되면, 상기 승강핀(30)의 수지유로(31a) 작용하는 수지 공급압이 제거되고, 이러한 상태에서는 도 8과 같이 상기 금형(m)의 일측에 접촉하고 있는 승강핀(30)의 유동제어팁(32) 부분이 금형(m)으로 열을 빼앗김에 따라 급격한 열 손실 현상이 발생하고 이는 결과적으로 상기 승강핀(30)의 취출로(32h) 내부의 수지가 고화되는 현상 즉, 고화수지(r′)를 형성하게 된다. 즉, 금형(m)의 캐비티(c)에 대한 수지 충진이 완료되면, 상기 승강핀(30)에 사출압이 작용하지 않으면서 동시에 상기 승강핀(30)의 유동제어팁(32) 부분이 상기 노즐(20)에 대해 상대적으로 낮은 저온의 금형(m)에 접촉된 상태이므로 결과적으로 유동제어팁(32) 내의 수지는 유동성이 없는 상태에서 열을 빼앗김에 따라 고화수지(r′)를 형성하게 되고, 이 고화수지(r′)는 상기 유동제어팁(32)의 취출로(32h)를 폐쇄시키는 작용을 한다. 이어서, 캐비티(c)내에 수지가 충진된 금형(m)은 성형품의 취출을 위한 공정으로 진행하고, 본 발명의 승강핀(30)은 도 9와 같이 상승 이동된다. 그러면, 상기 노즐(20) 내부로 위치 이동한 승강핀(30)의 유동제어팁(32)은 히터(23)에 의해 내부의 고화수지(r′)가 도 10에 나타내 보인 바와 같이 용융수지(r)로 전환된다.

한편, 본 발명에서의 유동제어팁(32)은 지름이 수mm에 불과할 뿐만 아니라 수지가 점성을 가짐에 따라 사출실린더로부터 사출압이 작용하기전 까지는 자연적으로 흘러내리거나 유동되지 않는 상태를 유지한다.

도 11 내지 도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 밸브장치를 나타낸 단면도로서, 도 11은 수지유로(31a)에 공급된 수지를 금형(m)의 캐비티(c)로 주입하기 위해 승강핀(30)이 상승 이동된 상태를 나타낸 것이고, 도 12는 승강핀(30)을 하강하여 사이드 취출로(32sh′)를 폐쇄시킴으로써 금형(m)의 캐비티(c)에 대한 수지 공급을 차단함과 동시에 금형(m)의 캐비티(c)에 대한 보압을 유지를 위한 상태를 나타낸 도면이며, 도 13은 금형(m)의 캐비티(c) 내에 충진된 성형품의 냉각시 승강핀(30)을 상승 이동시켜 사이드 취출로(32sh′) 주변부의 고화수지(r′)를 용융시키기 위한 상태를 나타낸 것이고, 도 14는 사이드 취출로(32sh′) 주변부의 고화수지(r′)가 완전 용융되어 용융수지(r)화 된 상태를 나타낸 것이다.

본 실시예에서의 사출성형기용 핫런너 밸브장치(1)는 앞서 설명한 일실시예의 구성과 대동소이하다. 다만, 본 실시예에서는 노즐(20)의 바디(21) 내에서 상기 승강핀(30)을 상승 이동시킨 상태에서 수지의 공급이 이루어지도록 하고, 상기 승강핀(30)을 하강 이동시키면 금형(m)으로 공급되는 수지의 유동이 차단되도록 구성된 것을 주요한 기술적 특징으로 한다.

이를 위해 본 실시예의 사출성형기용 핫런너 밸브장치(1)는 크게 사출실린더(미도시)로부터 수지를 공급받아 이를 여러 갈래로 분기하도록 내부에 수지로(10a)가 형성된 매니폴드(10)와, 상기 매니폴드(10)의 일측에 연결되어 수지를 공급받아 금형(m)의 캐비티(c)의 내부로 수지를 주입하기 위한 노즐(20)과, 이 노즐(20)의 내부에 설치되어 선택적으로 승강되는 것에 의해 금형(m)의 캐비티(c) 내부로 주입되는 수지를 유동을 단속하는 승강핀(30)과, 상기 승강핀(30)을 선택적으로 상·하 위치 변위시키는 구동수단(40)으로 구성된다. 여기서 상기 매니폴드(10)와 노즐(20) 그리고 구동수단(40)의 구성은 앞서 설명한 일 실시예와 동일하며, 상기 노즐(20)의 바디(21)의 하면과 금형(m) 사이에 형성되는 열차단간극(g)은 적용하지 않아도 무방하다.

본 실시예에서의 승강핀(30)은 노즐(20)을 구성하는 바디(21)의 설치홀(21a)에 일단이 슬라이드 끼움되도록 구비되는 내부가 비어있는 관 형상의 부재로서, 그 중심으로 상기 매니폴드(10)의 수지로(10a)에 연결되는 수지유로(31a)가 형성되고, 하단부에는 감소된 지름을 가지면서 폐쇄된 유동제어팁(32′)이 돌출 구비된다. 그리고 승강핀(30)의 몸통 부분(미부호)과 유동제어팁(32′)의 연결 부분으로는 상기 수지유로(31a)에 연결되는 사이드 취출로(32sh′)가 복수개 관통 형성되며, 상기 수지유로(31a)를 통해 유입되는 수지는 사이드 취출로(32sh′)와 상기 바디(21)의 출입홀(22)을 경유하여 금형(m)의 캐비티(c) 내로 주입된다. 이러한 승강핀(30)은 상승 이동시에는 유동제어팁(32′)이 상기 노즐(20)의 바디(21) 내에 위치되고, 하강 이동시에는 상기 유동제어팁(32′)의 하면이 상기 바디(21)의 출입홀(22)을 통과하여 금형(m)의 캐비티(c) 입구측을 차단하게 된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 다른 실시예에 따른 사출성형기용 핫런너 밸브장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 11과 같이 승강핀(30)이 상승 이동된 상태에서는 유동제어팁(32′)이 노즐(20)의 바디(21) 내부에 위치하게 되고, 이러한 상태에서 사출실린더(미도시)로부터 공급되는 수지가 매니폴드(10)의 수지로(10a)와 구동수단(40)의 부싱(42)을 경유하여 승강핀(30)의 수지유로(31a)에 작용하면, 이 수지유로(31a) 상의 용융수지(r)는 사이드 취출로(32sh′)와 상기 바디(21)의 출입홀(22)을 경유하여 금형(m)의 캐비티(c) 내로 주입된다. 이어서, 금형(m)의 캐비티(c)에 대한 수지 충진이 완료되면 상기 승강핀(30)의 수지유로(31a) 작용하는 수지 공급압이 제거됨과 동시에 도 12에 나타내 보이 바와 같이 승강핀(30)이 하강하여 유동제어팁(32′)이 출입홀(22)에 삽입되면서 그 끝단이 금형(m)의 캐비티(c) 입구를 차폐시키게 된다. 이러한 상태에서는 상기 유동제어팁(32′)의 끝단부가 금형(m)에 접촉된 상태를 이룸에 따라 상기 금형(m)으로 열을 빼앗기게 되는 열 손실 현상이 발생하여 도면에 나타내 보인 바와 같이 승강핀(30)의 하단부 즉, 사이드 취출로(32sh′)의 주변부의 수지가 고화된 상태인 고화수지(r′)를 형성하게 된다.

이어서, 금형(m)이 성형품 취출을 위한 일련의 보압공정, 냉각공정, 취출공정 등을 수행할 때 상기 승강핀(30)은 도 13에서와 같이 상승 이동을 하여 유동제어팁(32′)이 노즐(20)의 바디(21) 내에 위치되게 한다. 이러한 상태에서는 상기 노즐(20)의 바디(21)는 히터(23)에 의해 고온 상태이므로 상기 승강핀(30)의 사이드 취출로(32sh′) 주변의 고화수지(r′)는 도 14에서와 같이 용융된 상태의 수지인 용융수지(r)로 변환된다.

한편, 본 발명에서의 사이드 취출로(32sh′)는 지름이 수mm에 불과할 뿐만 아니라 수지가 점성을 가지고 있으므로 사출실린더로부터 사출압이 작용하기전 까지는 자연적으로 흘러내리거나 유동되지 않는 상태를 유지한다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 적용 부위를 변경하여 사용하는 것이 가능하고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형을 할 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다.

Claims

수지로(10a)를 형성한 매니폴드 및 그 일측에 연결되어 수지를 공급받아 금형의 캐비티측으로 안내하는 것으로 외주면에 히터가 권선 된 노즐 그리고 유·공압이나 모터를 이용하여 승강되는 승강요소를 구비하는 구동수단으로 이루어지는 사출성형기용 핫런너 밸브장치에 있어서,

상기 노즐(20)은 중심으로 설치홀(21a)이 관통 형성되고 하측으로는 설치홀(21a)에 대해 감소된 지름을 갖는 출입홀(22)이 형성된 바디(21)를 구비하며,

상기 설치홀(21a)에 일단이 슬라이드 끼움되고 일측이 승강요소에 연결되어 연동되는 것에 의해 상승 이동시에는 하단부가 상기 노즐(20) 내측에 위치되고 하강시에는 하면이 금형에 접촉되며, 상단부는 수지를 공급받도록 수지로(10a)에 연결되고 하단부는 공급받은 수지가 금형의 캐비티로 주입될 수 있게 상기 출입홀(22)을 통과하여 출몰되는 유동제어팁이 형성된 승강핀(30);을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 사출성형기용 핫런너 밸브장치.
제 1항에 있어서, 상기 승강핀(30)은 그 중심으로 매니폴드(10)에 연결되는 수지유로(31a)가 형성되고, 상기 유동제어팁(32)은 그 중심으로 수지유로(31a)와 연결되는 취출로(32h)가 관통 형성되는 것을 특징으로 하는 사출성형기용 핫런너 밸브장치.
제 1항에 있어서, 상기 승강핀(30)은 그 중심으로 매니폴드(10)에 연결되는 수지유로(31a)가 형성되고, 상기 유동제어팁(32′)이 연결되는 부분에서 2~6개의 사이드 취출로(32sh′)가 형성됨을 특징으로 하는 사출성형기용 핫런너 밸브장치.
제 1항에 있어서, 상기 구동수단(40)은 외부로부터 고압의 공기를 공급 및 배출하기 위한 에어채널(41a,41b)이 형성된 실린더 하우징(41)와, 상기 실린더 하우징(41)의 내부에 구비되어 상기 에어채널(41a,41b)을 통해 선택적으로 유입되는 고압의 공기에 의해 승강되는 요소인 피스톤(33)이며,

상기 승강핀(30)은 승강시 위치 간섭되지 않는 외측 일단부가 상기 피스톤(33)의 내측에 일체로 연결되어 연동 구성되는 것을 특징으로 하는 사출성형기용 핫런너 밸브장치.
제 4항에 있어서, 상기 구동수단(40)은 상부 일측에 상기 매니폴드(10)의 수지로(10a)와 연결되는 것으로 그 내부로 승강핀(30)의 상단부가 슬라이드 삽입되는 부싱(42)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 사출성형기용 핫런너 밸브장치.
제 1항에 있어서, 상기 바디(21)는 그 하면이 금형과 열차단간극(g)을 형성하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 사출성형기용 핫런너 밸브장치.