KR101393070B1 - 핫런너 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 핫 런너 시스템에 관한 것으로서, 수지 공급을 위한 런너가 형성된 메니폴드 블럭과, 메니폴드 블럭과 결합되며, 수지가 공급되기 위해 런너와 연통되는 중공부가 형성된 노즐본체와, 노즐본체의 외주면에 설치되며, 중공부 내의 수지가 용융된 상태로 유동되기 위해 노즐본체를 가열시키는 히터와, 노즐본체에 연통되게 결합되며, 중공부에 유동하는 수지가 외부로 토출될 수 있도록 관통공이 형성되고, 수지 공급 중단시, 관통공 인근에 위치한 수지의 냉각속도를 향상시키기 위한 방열부가 마련된 노즐캡과, 중공부에 승하강가능하게 설치되어 관통공을 개폐하는 밸브핀과, 밸프핀을 승하강시키는 승강부를 구비한다.
본 발명에 다른 핫런너 시스템은 합성수지의 주입완료시, 방열부에 의해 노즐캡의 관통구 인근의 수지가 경화되어 용융된 수지가 관통구와 밸브핀 사이의 틈으로 토출되는 것이 방지되므로 성형품의 외측면에 불필요한 돌기 및 수지 스크랩이 형성되는 것이 방지되는 장점이 있다.

Description

핫런너 시스템{Hot runner system}

본 발명은 핫런너 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 제품의 성형을 위한 사출금형의 캐비티에 용융된 수지를 주입하기 위한 핫런너 시스템에 관한 것이다.

일반적인 사출금형은 상부금형과 하부 금형이 상호 형합되어 성형하고자하는 제품의 형상과 동일한 형상의 캐비티가 형성되고, 용융된 수지를 스프루(sprue), 런너(runner)와 게이트(gate)를 거쳐 상기 캐비티(cavity)에 고압으로 주입하여 제품을 성형하게 된다.

상기 사출금형의 캐비티에 수지를 주입하는 핫 런너 밸브 시스템은 셧 오프 노즐(shut-off nozzle)방식 또는, 밸브 게이트 노즐(valve gate nozzle) 방식 등으로 이루어진다.

먼저, 셧 오프 노즐 방식은 노즐의 끝단부인 게이트에 순간 가열이 가능한 전기장치를 설치하여 게이트 주위를 순간 가열하여 수지가 유동되도록 하고, 냉각은 가열장치의 전원을 차단하는 것으로, 냉각속도 조절이 가열장치에 공급되는 전원에 의존하는 자연냉각방식이다. 그리고, 밸브 게이트 노즐 방식은 밸브핀(valve pin)과 실린더(cylinder)를 이용하여 기계적으로 게이트를 열고 닫는 방법을 이용한 것으로, 밸브 핀의 기본 구조가 용융된 수지에 의하여 감싸여져 있다.

한국특허출원 제0179732호에는 사출금형의 핫 런너 밸브 게이트 개폐장치가 개시되어 있다. 개시된 밸브 게이트 개폐장치는 셧업 핀의 상부 일측 및 스크류 부싱에 각각 키홈을 형성하고 이들 키홈을 통해 키를 결합하여 공압에 의해 승강되면서 회전되는 구조를 가진다.

그리고 한국실용신안등록 제0188925호에는 사출금형용 핫 런너 시스템의 밸브 조립체 구조가 개시되어 있다. 개시된 밸브 조립체 구조는 게이트를 개폐하는 밸브 핀을 금형 내에 사출압으로 승, 하강되게 함으로써 별도의 공압이나 유압실린를 사용하지 않은 구조를 가진다.

그러나 상기 상술한 예들의 밸브 시스템은 성형품의 성형후 밸브핀에 의해 게이트가 폐쇄되더라도 밸브핀 주변이나 밸브핀 아래에 흐르던 용융된 합성수지액은 경화되지 않고 일정시간 계속 흐르게 되어 금형 내의 성형된 제품의 표면에 불필요한 돌기가 형성되는 단점이 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 성형품의 성형 완료시, 방열부에 의해 노즐캡의 관통구 인근 수지가 경화되어 용융된 수지가 관통구와 밸브핀 사이의 틈으로 토출되는 것을 방지하는 핫런너 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 핫런너 시스템은 수지 공급을 위한 런너가 형성된 메니폴드 블럭과, 상기 메니폴드 블럭과 결합되며, 상기 수지가 공급되기 위해 상기 런너와 연통되는 중공부가 형성된 노즐본체와, 상기 노즐본체의 외주면에 설치되며, 상기 중공부 내의 상기 수지가 용융된 상태로 유동되기 위해 상기 노즐본체를 가열시키는 히터와, 상기 노즐본체에 연통되게 결합되며, 상기 중공부에 유동하는 상기 수지가 외부로 토출될 수 있도록 관통공이 형성되고, 상기 수지 공급 중단시, 상기 관통공 인근에 위치한 상기 수지의 냉각속도를 향상시키기 위한 방열부가 마련된 노즐캡과, 상기 중공부에 승하강가능하게 설치되어 상기 관통공을 개폐하는 밸브핀과, 상기 밸프핀을 승하강시키는 승강부를 구비한다.

상기 방열부는 상기 수지와의 접촉면적을 확장시킬 수 있도록 상기 노즐캡의 중심방향으로 돌출형성된 다수의 접촉돌기를 구비하는 것이 바람직하다.

상기 노즐캡은 상기 노즐본체로부터 하방으로 연장형성되며, 상기 접촉돌기는 상기 관통공의 내측면에 원주방향을 따라 상호 이격된 위치에, 상기 수지의 유동을 방해하는 것을 방지할 수 있도록 상기 노즐캡의 연장방향과 나란하게 연장형성되되, 하단은 상기 노즐캡의 하단면에 인접하도록 형성된다.

상기 관통공은 하단부로 갈수록 내경이 작아지게 형성되고, 상기 접촉돌기는 상기 노즐캡의 하단면으로부터 멀어질수록 상기 관통공의 내측면에 대해 돌출길이가 길어지도록 형성된 것이 바람직하다.

상기 방열부는 고온의 상기 수지로부터 상기 노즐캡으로 전달된 열이 외부로 용이하게 발산되기 위해 외부와의 접촉면적을 확장시킬 수 있도록 상기 노즐캡의 외주면에 돌출형성된 다수의 방열돌기를 더 구비한다.

본 발명에 다른 핫런너 시스템은 합성수지의 주입완료시, 방열부에 의해 노즐캡의 관통구 인근의 수지가 경화되어 용융된 수지가 관통구와 밸브핀 사이의 틈으로 토출되는 것이 방지되므로 성형품의 외측면에 불필요한 돌기 및 수지 스크랩이 형성되는 것이 방지되는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 핫 런너 시스템에 대한 단면도이고,
도 2는 도 1의 핫 런너 시스템에 대한 분리사시도이고,
도 3은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 핫 런너 시스템에 대한 분리사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 핫런너 시스템을 더욱, 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 2에는 본 발명의 실시 예에 따른 핫런너 시스템(10)이 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 핫런너 시스템(10)은 스프루 부쉬로부터 공급되는 수지의 공급을 위한 런너(11)가 형성된 메니폴드 블록(12)과, 상기 런너(11)로부터 공급되는 수지를 사출금형의 제품성형을 위한 캐비티로의 공급을 단속하는 밸브 유닛(20)을 구비한다.

상기 밸브유닛(20)은 메니폴드 블록(12)과 캐비티 플레이트(21)의 게이트 사이에 설치되며, 상기 런너(11)와 연통되어 연결되는 중공부(23)를 가지는 노즐본체(24)와, 노즐본체(24)의 외주면에 설치되며, 중공부(23) 내의 수지가 용융된 상태로 유동되기 위해 노즐본체(24)를 가열시키는 히터(51)와, 노즐본체(24)의 하단부에,중공부(23)와 연통되게 결합되며, 하단면엔 수지가 토출되는 관통공(25a)이 형성된 노즐캡(25)과, 메니폴드 블록(12)을 관통하여 중공부(23)에 대해 승강가능하게 설치되어 관통공(25a)을 개폐하는 밸브핀(26)과, 메니폴드 블록(12)의 상부에 설치되는 클램핑 플레이트(27)에 설치되어 상기 밸브핀(26)을 승하강시키는 승강부(40)를 구비한다.

메니폴드 블록(12)은 캐비티 플레이트(21)와 클램핑 플레이트(27)의 사이에 설치되는 스페이서 플레이트(28)에 의해 이격되는 위치에 설치되는 것으로, 내부에 용융된 수지가 유동할 수 있는 런너(11)가 방사 상으로 설치되고, 상기 런너(11)와 연결되는 밸브 유닛(20)이 다수개가 설치될 수 있다. 또한, 도면에 도시되어 있진 않지만, 상기 런너(11)의 내부에는 수지의 주입시 와류를 발생시켜 유입저항을 줄이기 위한 와류발생수단이 더 구비될 수도 있다.

노즐본체(24)는 원형의 단면을 갖고 상하방향으로 연장형성되고, 중앙부분에는 상기 중공부(23)가 형성되어 있다. 노즐본체(24)는 중공부(23)가 런너(11)에 연통되도록 메니폴드 블록(12)의 하부에 설치된다.

노즐캡(25)은 노즐본체(24)의 하단부에 결합되며, 노즐본체(24)로부터 하바으로 연장형성되고, 내부에는 중공부(23)에 연통되는 유동경로가 마련된다. 노즐캡(25)은 하단면에 유동경로를 통해 유입된 수지가 외부로 토출될 수 있도록 상기 관통공(25a)가 형성되며, 내부에 유입된 수지가 용이하게 토출될 수 있도록 관통공(25a)은 하방으로 갈수록 단면이 작아지게 형성되며, 바람직하게는 관통공(25a)의 내벽면은 소정의 반경으로 테이퍼지게 형성되어 있다.

한편, 노즐캡(25)은 제품의 성형이 완료되어 수지의 공급이 중단시, 관통공 인근의 용융된 수지의 냉각속도를 향상시키기 위해 방열부(70)가 마련되어 있다.

방열부(70)는 노즐캡(25)과 수지의 접촉면적을 확장시킬 수 있도록 상기 관통공(25a)의 내측면에 원주방향을 따라 상호 이격된 위치에 , 관통공(25a)의 중심방향으로 돌출형성된 다수의 접촉돌기(71)를 구비한다.

접촉돌기(71)는 노즐캡(25)의 연장방향과 나란하게 상하방향으로 연장형성되며, 하단부는 노즐캡(25)의 하단면에 인접하도록 형성되어 있다. 접촉돌기(71)는 관통공에 삽입되는 밸브핀의 단부을 간섭하는 것을 방지하기 위해 노즐캡의 하단면으로부터 상방으로 멀어질수록 관통공의 내측면에 대해 돌출길이가 길어지도록 형성되며, 더욱 바람직하게는 소정의 반경으로 테어퍼지게 형성된다.

제품의 성형이 완료되어 수지의 공급이 중단시, 외부에 노출된 노즐캡(25)의 하단부부터 외기에 의해 냉각되기 시작하며, 관통공(25a) 내의 수지는 냉각되는 노즐캡(25)과 열교환하여 냉각경화된다. 이때, 다수의 접촉돌기(71)에 의해 수지는 노즐캡에 대한 열접촉 면적이 확장되어 냉각효율이 향상된다.

상기 언급된 바와 같이 수지의 공급이 중단시, 방열부(70)에 의해 노즐캡의 관통구 인근의 수지가 단기간에 경화되어 용융된 수지가 관통구와 밸브핀 사이의 틈으로 토출되는 것이 방지되므로 성형품의 외측면에 불필요한 돌기 및 수지 스크랩이 형성되는 것이 방지되는 장점이 있다.

한편, 도 3에는 방열부(70)의 또 다른 실시 예가 도시되어 있다.

앞서 도시된 도면에서와 동일한 기능을 하는 요소는 동일 참조부호로 표기한다.

도면을 참조하면, 방열부(70)는 고온의 수지로부터 노즐캡(25)으로 전달되는 열이 외부로 용이하게 발산되기 위해 외부와의 접촉면적을 확장시킬 수 있도록 노즐캡(25)의 외주면에 돌출형성된 다수의 방열돌기(72)를 더 구비한다.

방열돌기(72)는 노즐캡(25)의 하단부에, 노즐캡(25)의 연장방향과 나란한 방향으로 연장형성되며, 하단부는 관통공(25a)의 가장자리에 접하도록 형성된다. 방열돌기(72)는 노즐캡(25)의 중심선으로부터 멀어지는 방향으로 돌출형성된다. 방열돌기(72)는 다수개가 노즐캡(25)의 외주면에 원주방향을 따라 상호 이격되게 각각 설치되는 것이 바람직하다.

성형품의 성형이 완료되어 고온의 수지 공급이 중단되면, 캐비티 플레이트(21)는 외기와의 접촉에 의해 냉각되고, 노즐캡(25)은 고온의 수지로부터 전달받은 열을 캐비티 플레이트(21)로 발산한다. 이때, 노즐캡(25)은 방열돌기(72)에 의해 캐비티 플레이트(21)와의 접촉면적이 넓으므로 열전달효율이 증가하여 관통공(25a) 인근 수지의 냉각속도를 증가시킨다.

밸브핀(26)은 중공부에 승하강 가능하게 설치되어 관통공(25a)을 개폐할 수 있도록 하단부는 관통공(25a)에 대응되는 크기로 형성되며, 상하방향으로 연장형성된다. 밸브핀(26)은 상단이 승강부(40)에 설치되어, 승강부(40)에 의해 승하강된다.

히터(51)는 노즐본체(26)의 외주면에, 노즐본체(26)를 감싸도록 설치되어 노즐본체(26)를 가열한다. 히터(51)는 런너(11)를 통해 노즐본체(26)로 유입된 수지가 냉각 경화되는 것을 방지하게 위해 노즐본체(26)를 가열시킨다. 한편, 노즐본체(26)의 내주면에는 노즐본체(26) 내의 온도를 측정하기 위한 서모커플(52)이 설치된다. 미설명부호 53은 메니폴드 블록(12)을 가열하여 런너(11)에 유입되는 수지가 굳는 것을 방지하는 히터이다.

승강부(40)는 밸브핀(26)의 상단부를 고정한 상태에서 승강시키는 것으로, 클램핑 플레이트(27)에 실린더부(41a)가 형성된 하우징부재(41)가 장착되고, 상기 하우징부재(41)는 상기 클램핑 플레이트(27)와 실린더 커버(42)에 의해 결합됨으로써 밀폐된다.

이때, 상기 하우징 부재(41)의 내부에 형성된 실린더부(41a)에는 피스톤이 승강 가능하게 설치되고, 상기 하우징 부재(41)의 외주면에는 공기 가이드 통로(44)가 형성되는데, 상기 공기 가이드 통로(44)는 하우징부재(41)와 클램핑 플레이트(27)에 형성된 삽입공(27a)의 내주면 사이에 설치되는 패킹부재(45)에 의해 사하부 통로(44a,44b)로 구획된다. 그리고 상기 실린더부(41a)에 승강 가능하게 설치된 피스톤(43)을 승강시킬 수 있도록 상기 하우징 부재(41)에는 상기 상하부 통로(44a,44b)는 클램핑 플레이트(27)에 형성된 공압 공급라인(46,47)들과 연통된다. 상기 공압 공급라인(46,47)에는 공급되는 공기를 나선형으로 회전시켜 유입저항을 줄이기 위한 가이드 베인(60)이 설치될 수 있다.

상술된 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 핫런너 시스템(10)의 작동을 상세히 설명하면 다음과 같다.

사출금형이 형합되어 제품을 성형하기 위한 캐비티가 닫힌 상태에서 핫런너 시스템(10)의 노즐캡(25)이 게이트에 밀착된다. 이 상태에서 상기 공압 공급라인(47)으로 소정의 공압이 공급되면 피스톤(43)이 상승하게 되므로써 밸브핀(26)이 상승하여 노즐캡(25)의 관통공(25a)를 개방한다. 이 상태에서 메니폴드 블럭(12)의 런너(11)를 통하여 공급되는 수지는 중공부(23)와 관통공(25a)을 통하여 캐비티로 유입된다.

제품의 성형이 완료되면, 수지의 공급을 차단하기 위해서 공압 공급라인(46)으로 공압을 공급하여 피스톤(43)을 하강시킴으로써 관통공(25a)을 차단하여 수지의 공급을 차단한다.

이때, 노즐캡(25)에 마련된 방열부(70)에 의해 노즐캡의 관통구 인근의 수지가 단기간에 경화되어 용융된 수지가 관통구와 밸브핀 사이의 틈으로 토출되는 것이 방지되므로 성형품의 외측면에 불필요한 돌기 및 수지 스크랩이 형성되는 것이 방지되는 장점이 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

10: 핫 런너 시스템
11: 런너
12: 메니폴드 블록
20: 밸브유닛
24: 노즐본체
25: 노즐캡
25a: 토출구
26: 밸브핀
40: 승강부
51: 히터
70: 방열부
71: 접촉돌기
72: 방열돌기

Claims (5)

1. 수지 공급을 위한 런너가 형성된 메니폴드 블럭과;
   상기 메니폴드 블럭과 결합되며, 상기 수지가 공급되기 위해 상기 런너와 연통되는 중공부가 형성된 노즐본체와,
   상기 노즐본체의 외주면에 설치되며, 상기 중공부 내의 상기 수지가 용융된 상태로 유동되기 위해 상기 노즐본체를 가열시키는 히터와;
   상기 노즐본체에 연통되게 결합되며, 상기 중공부에 유동하는 상기 수지가 외부로 토출될 수 있도록 관통공이 형성되고, 상기 수지 공급 중단시, 상기 관통공 인근에 위치한 상기 수지의 냉각속도를 향상시키기 위한 방열부가 마련된 노즐캡과;
   상기 중공부에 승하강가능하게 설치되어 상기 관통공을 개폐하는 밸브핀과;
   상기 밸프핀을 승하강시키는 승강부;를 구비하고,
   상기 방열부는
   상기 수지와의 접촉면적을 확장시킬 수 있도록 상기 노즐캡의 중심방향으로 돌출형성된 다수의 접촉돌기를 구비하는 것을 특징으로 하는 핫런너 시스템.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 노즐캡은 상기 노즐본체로부터 하방으로 연장형성되며,
   상기 접촉돌기는
   상기 관통공의 내측면에 원주방향을 따라 상호 이격된 위치에, 상기 수지의 유동을 방해하는 것을 방지할 수 있도록 상기 노즐캡의 연장방향과 나란하게 연장형성되되, 하단은 상기 노즐캡의 하단면에 인접하도록 형성된 것을 특징으로 하는 핫런너 시스템.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 관통공은 하단부로 갈수록 내경이 작아지게 형성되고,
   상기 접촉돌기는 상기 노즐캡의 하단면으로부터 멀어질수록 상기 관통공의 내측면에 대해 돌출길이가 길어지도록 형성된 것을 특징으로 하는 핫런너 시스템.
   
5. 제3항에 있어서,
   상기 방열부는
   고온의 상기 수지로부터 상기 노즐캡으로 전달된 열이 외부로 용이하게 발산되기 위해 외부와의 접촉면적을 확장시킬 수 있도록 상기 노즐캡의 외주면에 돌출형성된 다수의 방열돌기;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 핫런너 시스템.
   

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