KR200160275Y1 - 직접냉각 구조를 지닌 사출금형 - Google Patents

Abstract

본 고안은 플라스틱 제품을 제조하기 위한 직접냉각 구조를 지닌 사출금형에 관한 것이다.

그 직접냉각 구조를 지닌 사출금형은 용융수지를 금형(11)의 내부로 보내어 보스(P')를 지니는 제품(P)을 성형하는 과정에서 소정의 가스도 보내어 제품(P) 내부에 가스챈널(G)을 형성하는 방식의 사출금형에 있어서, 상기 제품(P)에서 가스챈널(G)이 형성되는 보스(P')의 내측으로 그와 동심을 유지하며 소정의 깊이까지 침투되는 고열전도성을 지니는 보스핀(31), 상기 보스핀(31)의 단부에서 균일한 냉각속도를 유지하기 위해 그 단부 근처 내부까지 냉각유체가 공급되어 유동되도록 그 보스핀(31)에 형성된 직접냉각탱크(32), 그리고 그 직접냉각탱크(32)의 내부까지 냉각유체를 공급하여 순환시키도록 그 직접냉각탱크(32)의 중앙에 배치되는 파이프(33)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 본 고안은 두께가 두꺼운 플라스틱 제품을 가스사출 방식으로 제작하는 사출금형에 있어서 냉각효율을 높여 균일한 냉각이 일어나도록 함으로써, 싱크마크와 같은 제품의 수축결함 및 볼트 체결부에서의 강도저하가 발생하는 것을 방지하는 효과가 있다.

Description

직접냉각 구조를 지닌 사출금형

본 고안은 플라스틱 제품을 제조하는 사출금형에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 두께가 두꺼운 제품을 가스사출 방식으로 제작하는 사출금형에 있어서 냉각 효율을 높여 제품의 결함이 발생하는 것을 방지하는 직접냉각 구조를 지닌 사출금형에 관한 것이다.

일반적으로, 사출금형은 열경화성 수지 또는 열가소성수지와 같은 재질을 다양한 형태의 성형품으로 완성하는 장치로서, 금형술이 발전함에 따라 각종 기계장치의 케이스통과 같은 간단한 부품은 물론 첨단장비의 정밀부품을 제작하는 것도 가능하다.

도 1은 종래의 사출금형의 주요부 구성 상태를 나타내는 예시도가 도시된다.

사출금형(10)는 가소화스크류(12), 유압실린더(13), 가열기(14) 등으로 구성되는 가압부와, 캐비티(cavity) 및 러너(runner)가 형성된 금형(11) 등으로 이루어진다. 가소화스크류(12)는 호퍼(15)에 저장된 용융전 수지가 가열기(14)에 의해 용융되면 유압실린더(13)의 작동력을 받아 용융수지를 노즐(16)을 통해 금형(11)의 캐비티 속으로 가압 공급하는데, 이를 가압공급의 단계중 충진단계라고 한다. 캐비티가 용융수지로 채워진 후 고체상태로 변할 때 체적수축을 보상하기 위해 보압단계를 거치고, 열변형을 최소화하며 제품을 완성시키는 냉각단계를 지나면 하나의 싸이클이 완료되고, 가소화스크류(12)는 최초의 위치로 후퇴하여 다음 싸이클 진행을 위한 준비 단계에 들어간다.

한편, 가전제품 중에서 비교적 두꺼운 제품이나 단면의 변화가 심한 부분을 지니는 제품을 성형하는 경우에는 사출완료후 불균일한 냉각으로 인해 제품에 결함이 발생하기 용이한 단점이 있다. 첨부된 도 2a를 이용하면 가전제품의 케이스와 같이 볼트를 체결하기 위한 암나사기 형성되는 보스(P')가 제품(P) 상의 일지점에 있는 경우 슬리브파이프(21)에 의해 안내되는 슬리브핀(22)이 제품(P)의 성형 중에 가열되므로 균일한 냉각속도를 유지시키지 못하고 싱크마크(sink mark)(S)를 발생시킨다. 보스(P')에 근접시켜 장착되는 간접냉각탱크(18)를 이용하기도 하지만 균일한 냉각속도를 유지하기에는 미흡하다.

이러한 단점을 방지하기 위해서 사출중 가스(통상 N₂가스)를 병용하여 투입함으로써 두께가 얇아진 중공품(中空品)의 형태로 성형하기도 한다. 도 1에 나타낸 바와 같이 가스도관(17)을 통해 노즐(16) 내부로 고압의 질소가스를 공급하는 장치가 추가되면, 전술한 충진단계에서 두꺼운 부분의 내부에 가스가 충진되어 균일한 냉각이 가능하므로 수축시 발생하기 쉬운 싱크마크가 제거된다.

그러나, 도 2b를 참조하면, 이러한 방식을 사용하는 경우 제품(P) 및 보스(P')가 연결되는 두꺼운 부분에 형성되는 가스챈널(G)이 보스(P')의 단부를 향해 비교적 길게 형성되기 때문에 보스(P')의 기계적 강도를 저하시키는 동시에 볼트의 체결길이(L)를 짧아지게 하는 문제점이 있다. 즉, 가전제품 등에서 소정의 부품을 고정시키는 볼트가 보스(P')의 가스챈널(G) 부분에 도달하면 체결력이 약해지거나 보스(P')를 파손시킨다.

따라서, 본 고안은 두께가 두거운 플라스틱 제품을 가스사출 방식으로 제작하는 사출금형에 있어서 냉각효율을 높여 균일한 냉각이 일어나도록 함으로써, 제품의 수축결함 및 강도저하가 발생하는 것을 방지하는 직접냉각 구조를 지닌 사출금형을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

제1도는 종래의 사출금형의 주요부 구성 상태를 나타내는 예시도.

제2a 및 2b도는 각각 제1도를 이용한 제품성형상태를 나타내는 확대도.

제3도는 본 고안에 따른 사출금형의 장치 구성을 나타내는 예시도.

<도면의 주요부분에 관한 부호의 설명>

10 : 사출금형(종래) 11 : 금형

12 : 가소화스크류 13 : 유압실린더

14 : 가열기 15 : 호퍼

16 : 노즐 17 : 가스도관

18 : 간접냉각탱크 21 : 슬리브파이프

22 : 슬리브핀 30 : 사출금형(본 고안)

31 : 보스핀 32 : 직접냉각탱크

33 : 파이프(냉각) S : 싱크마크

G : 가스챈널 P : 제품

P' : 보스 P" : 리브

L : 체결길이

이러한 목적을 달성하기 위해 본 고안은 용융수지를 금형의 내부로 보내어 보스를 지니는 제품을 성형하는 과정에서 소정의 가스도 보내어 제품 내부에 가스챈널을 형성하는 방식의 사출금형에 있어서; 상기 제품에서 가스챈널이 형성되는 보스의 내측으로 그와 동심을 유지하며 소정의 깊이까지 침투되는 고열전도성을 지니는 보스핀; 상기 보스핀의 단부에서 균일한 냉각속도를 유지하기 위해 그 단부 근처 내부까지 냉각유체가 공급되어 유동되도록 그 보스핀에 형성된 직접냉각탱크; 그리고 그 직접냉각탱크의 내부까지 냉각유체를 공급하여 순환시키도록 그 직접냉각탱크의 중앙에 배치되는 파이프를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 직접냉각 구조를 지닌 사출금형을 제공한다.

[실시예]

이하, 첨부된 도 3을 참조하여 본 고안에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 3은 본 고안에 따른 사출금형의 장치 구성을 나타내는 예시도가 도시된다.

본 고안은 용융수지를 금형(11)의 내부로 보내어 보스(P')를 지니는 제품(P)을 성형하는 과정에서 소정의 가스도 보내어 제품(P) 내부에 가스챈널(G)을 형성하는 방식의 사출금형에 적용하는 바, 그 사출금형(30)의 금형(11)은 가소화스크류(12)·유압실린더(13)·가열기(14)등의 주요 구성을 종래의 것 그대로 사용하는 반면 보스핀(31) 및 직접냉각탱크(32)를 추가적으로 구비한다.

전술한 도 2a 및 도 2b에서는 볼트를 체결하기 위한 암나사가 형성되는 보스(P')만 형성되는 제품(P)에 관한 것이나, 본 실시예는 보스(P')가 양측의 리브(P")에 의해 지지되는 제품(P)에 관하여 예시한다.

이때, 본 고안에 따른 보스핀(31)은 상기 제품(P)에서 가스챈널(G)이 형성되는 보스(P')의 내측으로 그와 동심을 유지하며 소정의 깊이까지 침투된 후 후퇴된다.

상기 보스핀(31)은 도 1의 슬리브핀(22)처럼 보스(P')상에서 볼트를 체결하기 위한 암나사가 형성되는 부분까지 동심을 유지하며 도달된다. 후방에 중공부를 지니는 실린더형으로 가공되는 보스핀(31)은 금형(11)과 함께 전후진 운동되면서 제품(P)의 보스(P')를 완성시킨다.

또, 본 고안에 따르면 직접냉각탱크(32)는 상기 보스핀(31)의 내부에 냉각유체가 공급되도록 배관되고, 중앙에 배치되는 파이프(33)에 의해 냉각유체의 출입로가 구분된다.

상기 직접냉각탱크(32)는 전술한 간접냉각탱크(18)와 마찬가지로 제품(P)의 보스(P'), 리브(P")등을 냉각시키는 수단으로서, 간접냉각탱크(18)보다 사출품의 온도를 급랭시키는 작용을 지닌다. 통상적으로 사출금형의 냉각유체는 쿨링타워 또는 칠러를 이용하여 냉각되는 물을 사용하는데, 직접냉각탱크(32) 내부에 설치되는 파이프(33)은 이러한 냉각유체가 도시에서 화살표로 나타낸 것처럼 보스핀(31)의 내부까지 원활하게 도달될 수 있도록 한다.

한편, 상기 파이프(33)는 직접냉각탱크(32) 내부의 유로중 일부를 급격히 줄어들게 하지 않도록 주의해야 하는데, 유로가 좁아지는 부분이 있는 경우 이물질이 누적되기 쉬워 냉각유체의 순환량을 감소시키는 동시에 냉각유체의 펌핑에 따른 동력소모도 증가시킨다. 이러한 파이프(33)을 지니는 직접냉각탱크(32)에 의해 보스핀(31)은 균일하게 냉각될 수 있다.

이때, 상기 보스핀(31)은 고열전도성을 지니는 Be-Cu 합금재질을 사용하는 것을 특징으로 한다.

상기 보스핀(31)은 직접냉각탱크(32)를 통과하는 냉각유체와 제품(P)의 보스(P') 사이의 열교환이 신속하도록 고열전도성 재질인 Be-Cu 합금을 사용하는 것이 바람직하다. 그러므로 도 2a 및 2b에서 나타낸 종래의 슬리브파이프(21), 슬리브핀(22), 간접냉각탱크(18) 구성보다 냉각효율이 증가된다.

본 고안과 같이 직접냉각탱크(32) 및 간접냉각탱크(18)를 사용하면 사출후 보스(P'), 리브(P")등을 포함한 제품(P)의 전 부분에서 균일한 냉각을 유도하여 도 2a와 같은 싱크마크(S)가 발생하지 않도록 하는 이점이 있다.

특히 직접냉각탱크(32)에 의한 급랭작용은 공급되는 가스의 침투량을 줄여 가스챈널(G)이 확산되는 것을 차단하므로 볼트의 체결길이(L)가 종래보다 증가되고, 이에 따라 부품을 체결하는 볼트도 그만큼 깊게 삽입될 수 있으므로 부품에 대한 체결력이 향상된다.

한편, 본 실시예에서는 하나의 보스(P')에 대한 보스핀(31) 및 직접냉각탱크(32)를 도시하고 설명하였으나 보스(P')의 수에 해당하는 만큼의 보스핀(31) 및 직접 냉각탱크(32)를 설치하고 각각에 냉각유체를 공급하는 것도 가능하다. 이 경우 그 배관을 각 BOSS위치에 개별연결함으로서 전체적으로 균일한 냉각효과를 기대할 수 있다.

직접냉각탱크(32)는 가전제품 중에서 비교적 두꺼운 제품이나 단면의 변화가 심한 부분을 지니는 제품을 성형하는 경우에 사출완료후 불균일한 냉각을 방지하는 기능을 지니고 있어 폭넓게 적용할 수 있다.

이상의 실시예를 통하여 설명된 구성 및 작용에 따른 본 고안의 직접냉각 구조를 지닌 사출금형은 두께가 두꺼운 플라스틱 제품을 가스사출 방식으로 제작하는 사출금형에 있어서 냉각효율을 높여 균일한 냉각이 일어나도록 함으로써, 싱크마크와 같은 제품의 수축결함 및 볼트 체결부에서의 강도저하가 발생하는 것을 방지하는 효과가 있다.

본 고안은 특정의 바람직한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구의 범위에 의해 마련되는 본 고안의 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도내에서 본 고안이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있다.

Claims (1)

1. 용융수지를 금형(11)의 내부로 보내어 보스(P')를 지니는 제품(P)을 성형하는 과정에서 소정의 가스도 보내어 제품(P) 내부에 가스챈널(G)을 형성하는 방식의 사출금형에 있어서; 상기 제품(P)에서 가스챈널(G)이 형성되는 보스(P')의 내측으로 그와 동심을 유지하며 소정의 깊이까지 침투되는 고열전도성을 지니는 보스핀(31); 상기 보스핀(31)의 단부에서 균일한 냉각속도를 유지하기 위해 그 단부 근처 내부까지 냉각유체가 공급되어 유동되도록 그 보스핀(31)에 형성된 직접냉각탱크(32); 그리고 그 직접냉각탱크(32)의 내부까지 냉각유체를 공급하여 순환시키도록 그 직접 냉각탱크(32)의 중앙에 배치되는 파이프(33)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 직접냉각 구조를 지닌 사출금형.