KR101587022B1 - 핫러너 사출금형장치의 칼라 체인지용 노즐 - Google Patents

Abstract

본 발명은 핫러너 사출금형장치의 칼라 체인지용 노즐에 관한 것으로서, 한가지 색을 사출한 후 동일한 사출 금형에서 다른 색을 사출하기 위해서 두 개의 수지공급로를 구비하는 사출 금형장치에서 수지를 선택적으로 토출할 수 있도록 하기 위하여 개발된 것으로;
내부에 두 개의 수지가 이동하는 관로를 구비하여 저면에 한 쌍의 수지 토출홀이 내부의 관로와 연결되도록 형성되는 메니폴더에 장착되어 상기 수지 토출홀을 통하여 공급되는 용융된 수지를 사출금형에 공급하도록 하는 노즐에 있어서;
상기 노즐은 수직으로 관통된 제1 및 제2 수지관로와, 상기 제1 및 제2 수지관로의 사이에서 수직으로 관통하는 노즐핀 가이드홀과, 상기 제1 및 제2 수지관로와 인접하여 수직으로 길게 연장된 형상으로 매립되는 제1 및 제2 보조히터와, 저면에 링의 형상으로 내측에 상기 제1 및 제2 수지관로의 하단이 위치하도록 돌출되는 노즐 장착부를 포함하여 구성되는 몸체와;
긴 봉의 형상으로 이루어져 하단은 외경면이 절단된 개방홈을 가지고, 상단은 외경이 단턱지게 축소되었다가 비원형으로 확장되는 장착돌부가 형성되어 상기 노즐핀 가이드홀에 삽입되는 노즐핀과;
상단은 상기 노즐 장착부에 삽입되고 그 하부로 외경이 단턱지게 축소되어 연장되며, 상면 중앙에서 상기 노즐핀의 외경에 상응하는 내경을 가지고 수직으로 관통하는 노즐핀 삽입홀과, 상기 제1 및 제2 수지관로의 하단 끝과 밀착하는 상면에서 하부로 연장된 후 다시 수평으로 절곡되어 상기 노즐핀 삽입홀과 연통되도록 연결되는 제1 내지 제2 수지 토출관로를 포함하는 노즐플렌지와;
상단 내경은 상기 노즐 장착부의 외경에 상응하여 결합되고 그 하부로 내경이 단턱지게 축소되어 연장되되 중간에 내경이 단턱지게 축소되었다가 확장되는 히터삽입홈이 형성되어 원통형의 히터가 삽입 장착되는 고정하우징으로 구성됨을 특징으로 하는 핫러너 사출금형장치의 칼라 체인지용 노즐에 관한 것이다.

Description

핫러너 사출금형장치의 칼라 체인지용 노즐{The nozzle locate of hot runner injection molding to change coller}

본 발명은 핫러너 사출금형장치의 칼라 체인지용 노즐에 관한 것으로서, 좀더 상세하게 설명하면 한가지 색을 사출한 후 동일한 사출 금형에서 다른 색을 사출하기 위해서 두 개의 수지공급로를 구비하는 사출 금형장치에서 수지를 선택적으로 토출할 수 있도록 하기 위하여 개발된 핫러너 사출금형장치의 칼라 체인지용 노즐에 관한 것이다.

사출 성형이란 합성수지를 가공 성형하는 방법의 하나로 가열한 실린더 속에 열가소성 수지(熱可塑性樹脂)를 가열, 유동화하여 이것을 사출 램으로 금형 속에 넣고 플런저로 압입하여 사출하는 성형법을 말한다.

이러한 사출 성형은 종래에는 금형과 노즐이 단순 연결되어 있는 단순한 구조를 가진 것이 많았으나 사출되어 생산되는 성형물들이 갈수록 소형화되고 정교해지는 추세에 따라 그 구조도 상당부분 특화되고 발전되어 왔다.

특히 고온의 용융된 수지가 공급되면 열에 의한 각 부품이 팽창되어 부속이 손상되거나 연결부분이 벌어져 노즐이 아닌 다른 경로로 수지가 누출되는 등의 여러 가지 문제점을 해결하기 위하여 수지가 공급되는 수지 공급로를 구비하는 메니폴더를 가열하기 위한 구조로 핫런너(hot runner)를 구비하고 있다.

하지만 이러한 구조적으로 발전된 사출 금형장치는 하나의 금형으로 다양한 색상을 가진 제품을 만들기 위해서는 공급되는 수지의 색상을 바꾸고 공급할 때 다양한 각 부품이 결합된 사이로 수지가 통과하는 경로도 복잡하며 이에 따라 잔류하는 수지를 완전히 배출하기 위해 바뀐 색상의 수지를 수 톤에서 수십 톤에 이르는 대량의 수지를 주입한 후 금형에 투입하지 못하고 배출하는 과정을 거치도록 하였으나 이는 수자의 낭비와 배출하는 시간의 손실에 의하여 생산성의 저하 등의 많은 문제점을 가지고 있었다.

이에 한가지 색을 사출한 후 동일한 사출 금형에서 다른 색을 사출하기 위해서 두 개의 수지공급로를 구비하는 사출 금형장치에서 수지를 선택적으로 공급받은 후 메니폴더를 지나 노즐에서 선택적으로 한 가지의 수지를 토출할 수 있는 노즐의 개발이 필요하다.

(특허 문헌 1) 대한민국특허등록 제10-0918509-0000호 (2009년09월15일) (특허 문헌 2) 대한민국특허등록 제10-1160524-0000호 (2012년06월21일) (특허 문헌 3) 대한민국특허등록 제10-1278163-0000호 (2013년06월18일)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 그 목적은 사출금형 장치에서 두 개의 수지공급로를 형성하여 두 종류의 수지 중 하나를 선택적으로 공급할 수 있도록 하는 핫러너 사출금형장치에서 메니폴더에서 공급되는 두 종류의 수지 중 하나를 선택하여 토출할 수 있는 핫러너 사출금형의 칼라 체인지용 노즐을 개발하는 것에 있다.

또한 노즐의 내부에서 수지가 냉각되는 것을 방지하고 하나의 수지관로에서 다른 하나의 수지관로에 전달되는 열을 최소한으로 줄일 수 있는 핫러너 사출금형장치의 칼라 체인지용 노즐을 개발하는 것에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 내부에 두 개의 수지가 이동하는 관로를 구비하여 저면에 한 쌍의 수지 토출홀이 내부의 관로와 연결되도록 형성되는 메니폴더에 장착되어 상기 수지 토출홀을 통하여 공급되는 용융된 수지를 사출금형에 공급하도록 하는 노즐에 있어서;

상기 노즐은 수직으로 관통된 제1 및 제2 수지관로와, 상기 제1 및 제2 수지관로의 사이에서 수직으로 관통하는 노즐핀 가이드홀과, 상기 제1 및 제2 수지관로와 인접하여 수직으로 길게 연장된 형상으로 매립되는 제1 및 제2 보조히터와, 저면에 링의 형상으로 내측에 상기 제1 및 제2 수지관로의 하단이 위치하도록 돌출되는 노즐 장착부를 포함하여 구성되는 몸체와;

긴 봉의 형상으로 이루어져 하단은 외경면이 절단된 개방홈을 가지고, 상단은 외경이 단턱지게 축소되었다가 비원형으로 확장되는 장착돌부가 형성되어 상기 노즐핀 가이드홀에 삽입되는 노즐핀과;

상단은 상기 노즐 장착부에 삽입되고 그 하부로 외경이 단턱지게 축소되어 연장되며, 상면 중앙에서 상기 노즐핀의 외경에 상응하는 내경을 가지고 수직으로 관통하는 노즐핀 삽입홀과, 상기 제1 및 제2 수지관로의 하단 끝과 밀착하는 상면에서 하부로 연장된 후 다시 수평으로 절곡되어 상기 노즐핀 삽입홀과 연통되도록 연결되는 제1 내지 제2 수지 토출관로를 포함하는 노즐플렌지와;

상단 내경은 상기 노즐 장착부의 외경에 상응하여 결합되고 그 하부로 내경이 단턱지게 축소되어 연장되되 중간에 내경이 단턱지게 축소되었다가 확장되는 히터삽입홈이 형성되어 원통형의 히터가 삽입 장착되는 고정하우징으로 구성됨을 특징으로 한다.

아울러, 상기 몸체의 양측면 중앙에서 상기 노즐핀 가이드홀로 절개되어 상하로 길게 연장되어 상기 제1 및 제2 수지관로가 형성된 부분을 양분하는 열전도방지 절개부를 추가로 구비함을 특징으로 한다.

또한, 상기 몸체의 상면에는 하부로 함몰되어 길게 연장되는 2 ~ 6개의 열전도방지 홈을 추가로 구비함을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 노즐핀이 승하강하여 수지 주입부를 통하여 공급되는 수지를 공급 또는 차단 상태가 되도록 하고 또한 공급되는 상태에서는 노즐핀이 회전하면 개방홈을 따라 제1 내지 제2 수지 토출관로 중 어느 하나가 개방되어 수지를 토출할 수 있 수지를 교체하기 위하여 전류 수지를 제거하는 공정에 의한 손실을 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 노즐의 수지가 토출되는 곳과 내부의 제1 내지 제2 수지관로에 각각 히터가 배치되어 공급되는 수지의 온도가 유지되어 공급이 용이하도록 하면서 공급되지 않은 수지의 경우 열전달이 되지 않도록 하여 굳어진 상태를 유지할 수 있도록 하여 이동되지 않은 수지가 역류되거나 압력에 의하여 누출되는 것을 방지하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 사출금형장치를 나타낸 사시도
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 사출금형 장치를 나타낸 부분 분해사시도
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 A-A 단면도
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 B-B 단면도
도 5 내지 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 작동과정을 나타낸 B-B 단면도

이에 본 발명의 구성을 첨부된 도면에 의하여 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 사출금형장치를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 사출금형 장치를 나타낸 부분 분해사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 A-A 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 B-B 단면도이며, 도 5 내지 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 작동과정을 나타낸 B-B 단면도로서, 내부에 두 개의 수지가 이동하는 관로를 구비하여 저면에 한 쌍의 수지 토출홀(13)이 내부의 관로와 연결되도록 형성되는 메니폴더(1)에 장착되어 상기 수지 토출홀(13)을 통하여 공급되는 용융된 수지를 사출금형에 공급하도록 하는 노즐(4)에 있어서;

상기 노즐(4)은 수직으로 관통된 제1 및 제2 수지관로(411, 412)와, 상기 제1 및 제2 수지관로(411, 412)의 사이에서 수직으로 관통하는 노즐핀 가이드홀(413)과, 상기 제1 및 제2 수지관로(411, 412)와 인접하여 수직으로 길게 연장된 형상으로 매립되는 제1 및 제2 보조히터(414, 415)와, 저면에 링의 형상으로 내측에 상기 제1 및 제2 수지관로(411, 412)의 하단이 위치하도록 돌출되는 노즐 장착부(416)를 포함하여 구성되는 몸체(41)를 구비한다.

상기 몸체(41)는 메니폴더(1)의 저면에 장착 고정되는 것으로 한 쌍의 상기 수지 토출홀(13)은 각각 제1 및 제2 수지관로(411, 412)와 밀착 연결되며, 상기 제1 및 제2 수지관로(411, 412) 중 어느 하나에서 수지가 통과할 때 수지가 용융된 상태를 유지할 수 있도록 인접한 제1 또는 제2 보조히터(414, 415)가 작동하도록 하고, 수지가 통과하지 않는 수지관로는 보조히터가 작동하지 않도록 하여 수지가 굳어지도록 하면 수지의 누출을 방지할 수 있게 된다.

이를 위하여 본원에서는 상기 몸체(41)의 양측면 중앙에서 상기 노즐핀 가이드홀(413)로 절개되어 상하로 길게 연장되어 상기 제1 및 제2 수지관로(411, 412)가 형성된 부분을 양분하는 열전도방지 절개부(417)를 추가로 구비함을 특징으로 하는 실시 예를 추가로 제시하였다.

상기 실시 예는 상기 제1 및 제2 수지관로(411, 412)가 형성된 부분은 상호 간의 열전달 즉 열전도가 이루어지지 않도록 열전도방지 절개부(417)를 형성하여 절개되어 분리된 형상을 가지도록 하되 상부와 하부 일부만 상기 열전도방지 절개부(417)가 형성되지 않아 양측이 연결되어 형상을 유지할 수 있도록 하였다.

또한, 상기 몸체(41)의 상면에는 하부로 함몰되어 길게 연장되는 2 ~ 6개의 열전도방지 홈(418)을 추가로 구비하는 실시 예를 추가로 제시하였다.

상기 실시 예는 메니폴더(1)와 노즐(4)과의 열교환을 최초화하기 위하여 접촉면적을 줄이도록 한 것이다.

본원은 이러한 몸체(41)에 긴 봉의 형상으로 이루어져 하단은 외경면이 절단된 개방홈(421)을 가지고, 상단은 외경이 단턱지게 축소되었다가 비원형으로 확장되는 장착돌부(422)가 형성되어 상기 노즐핀 가이드홀(413)에 삽입되는 노즐핀(42)이 장착되는데 상기 노즐핀(42)은 상기 메니폴더(1)를 관통하여 상부의 실린더(3)에 의하여 승강하는 구조를 가지고 있으며, 회전까지 할 수 있도록 일반적인 실린더가 아닌 별도 제작되는 실린더(3)를 적용하도록 하는 것이다.

또 상기 몸체(41)에는 상단은 상기 노즐 장착부(416)에 삽입되고 그 하부로 외경이 단턱지게 축소되어 연장되며, 상면 중앙에서 상기 노즐핀(42)의 외경에 상응하는 내경을 가지고 수직으로 관통하는 노즐핀 삽입홀(431)과, 상기 제1 및 제2 수지관로(411, 412)의 하단 끝과 밀착하는 상면에서 하부로 연장된 후 다시 수평으로 절곡되어 상기 노즐핀 삽입홀(431)과 연통되도록 연결되는 제1 내지 제2 수지 토출관로(432, 433)를 포함하는 노즐플렌지(43)와;

상단 내경은 상기 노즐 장착부(416)의 외경에 상응하여 결합되고 그 하부로 내경이 단턱지게 축소되어 연장되되 중간에 내경이 단턱지게 축소되었다가 확장되는 히터삽입홈(441)이 형성되어 원통형의 히터(442)가 삽입 장착되는 고정하우징(44)이 장착된다.

노즐핀(42)은 실린더(3)에 상단이 장착되고 메니폴더(1)와 몸체(41)를 관통한 후 하부로 돌출되어 있으며 돌출된 부분은 노즐플렌지(43)가 감싸며 덮은 상태가 된다.

상기 노즐핀(42)의 하단이 제1 내지 제2 수지 토출관로(432, 433)가 합쳐지는 부분보다 하부에 위치하고 있을 경우 노즐핀(42) 자체가 제1 내지 제2 수지 토출관로(432, 433)를 막는 상태로 수지가 흐르지 않는 상태가 되며 노즐핀(42)이 실린더(3)의 작동에 의하여 상승하면 개방홈(421)에 의하여 제1 내지 제2 수지 토출관로(432, 433) 중 어느 하나는 막히고 다른 하나는 개방홈(421)을 따라 연통되어 수지가 토출하게 된다.

이때 수지를 다른 종류 즉 색상의 것으로 바꾸고자 할 경우 노즐핀(42)을 180도 회전시키면 상기 제1 내지 제2 수지 토출관로(432, 433) 중 개방된 것은 막히고 막혔던 부분은 개방홈(421)을 따라 연통되는 구조를 가지고 있다.

이때 상기 노즐플렌지(43)의 가열을 위하여 별도의 히터(442)를 두어 수지가 굳지 않도록 하는 것이 바람직하다.

1 : 메니폴더
13 : 수지 토출홀
2 : 노즐 로케이트
3 : 실린더
4 : 노즐
41 : 몸체
411 : 제1 수지관로 412 : 제2 수지관로
413 : 노즐핀 가이드홀 414 : 제1 보조히터
415 : 제2 보조히터 416 : 노즐 장착부
417 : 열전도방지 절개부 418 : 열전도방지 홈
42 : 노즐핀
421 : 개방홈 422 : 장착돌부
43 : 노즐플렌지
431 : 노즐핀 삽입홀 432 : 제1 수지 토출관로
433 : 제2 수지 토출관로
44 : 고정하우징
441 : 히터 삽입홈 442 : 히터

Claims (3)

1. 내부에 두 개의 수지가 이동하는 관로를 구비하여 저면에 한 쌍의 수지 토출홀(13)이 내부의 관로와 연결되도록 형성되는 메니폴더(1)에 장착되어 상기 수지 토출홀(13)을 통하여 공급되는 용융된 수지를 사출금형에 공급하도록 하는 노즐(4)에 있어서;
   상기 노즐(4)은 수직으로 관통된 제1 및 제2 수지관로(411, 412)와, 상기 제1 및 제2 수지관로(411, 412)의 사이에서 수직으로 관통하는 노즐핀 가이드홀(413)과, 상기 제1 및 제2 수지관로(411, 412)와 인접하여 수직으로 길게 연장된 형상으로 매립되는 제1 및 제2 보조히터(414, 415)와, 저면에 링의 형상으로 내측에 상기 제1 및 제2 수지관로(411, 412)의 하단이 위치하도록 돌출되는 노즐 장착부(416)를 포함하여 구성되는 몸체(41)와;
   긴 봉의 형상으로 이루어져 하단은 외경면이 절단된 개방홈(421)을 가지고, 상단은 외경이 단턱지게 축소되었다가 비원형으로 확장되는 장착돌부(422)가 형성되어 상기 노즐핀 가이드홀(413)에 삽입되는 노즐핀(42)과;
   상단은 상기 노즐 장착부(416)에 삽입되고 그 하부로 외경이 단턱지게 축소되어 연장되며, 상면 중앙에서 상기 노즐핀(42)의 외경에 상응하는 내경을 가지고 수직으로 관통하는 노즐핀 삽입홀(431)과, 상기 제1 및 제2 수지관로(411, 412)의 하단 끝과 밀착하는 상면에서 하부로 연장된 후 다시 수평으로 절곡되어 상기 노즐핀 삽입홀(431)과 연통되도록 연결되는 제1 내지 제2 수지 토출관로(432, 433)를 포함하는 노즐플렌지(43)와;
   상단 내경은 상기 노즐 장착부(416)의 외경에 상응하여 결합되고 그 하부로 내경이 단턱지게 축소되어 연장되되 중간에 내경이 단턱지게 축소되었다가 확장되는 히터삽입홈(441)이 형성되어 원통형의 히터(442)가 삽입 장착되는 고정하우징(44)으로 구성됨을 특징으로 하는 핫러너 사출금형장치의 칼라 체인지용 노즐.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 몸체(41)의 양측면 중앙에서 상기 노즐핀 가이드홀(413)로 절개되어 상하로 길게 연장되어 상기 제1 및 제2 수지관로(411, 412)가 형성된 부분을 양분하는 열전도방지 절개부(417)를 추가로 구비함을 특징으로 하는 핫러너 사출금형장치의 칼라 체인지용 노즐.
   
3. 제 1항에 있어서, 상기 몸체(41)의 상면에는 하부로 함몰되어 길게 연장되는 2 ~ 6개의 열전도방지 홈(418)을 추가로 구비함을 특징으로 하는 핫러너 사출금형장치의 칼라 체인지용 노즐.

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