KR0140419Y1 - 가스주입 노즐장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 가스주입 노즐장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 사출성형기의 금형에 설치되어 가압가스를 금형의 캐비티내에 사출된 용융수지내로 주입하여 중공구조를 갖는 성형품을 성형하기 위한 가스주입 노즐장치에 관한 것이다.

본 고안에 의한 가스주입 노즐장치는 금형 내부에 설치되고, 소정의 기체가 유입되어 배출되도록 유입구와 배출구가 연통되도록 형성된 몸체와;

상기 몸체 내부에 삽입되어 상기 몸체 내벽면과 소정 간격의 틈새가 유지되고, 상기 기체압에 의해 상기 유입구를 통해 상기 배출구 외부로 소정 길이 돌출되어 고화되지 않은 상태의 성형품에 상기 기체가 유입되도록 기체 유입공을 형성하기 위한 노즐핀과;

상기 몸체 내부에 설치되어 상기 노즐핀이 상기 몸체의 하부측으로 이탈되지 않도록 함과 동시에 외부로부터 상기 몸체 내부로 상기 기체가 유입되도록 하는 노즐핀 지지구;로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

가스주입 노즐장치

본 고안은 가스주입 노즐장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 사출성형기의 금형에 설치되어 가압가스를 금형의 캐비티내에 사출된 용융수지내로 주입하여 중공구조를 갖는 성형품을 성형하기 위한 가스주입 노즐장치에 관한 것이다.

최근 들어 가스 사출성형법이라는 기술이 개발되어 산업체 전반에 적용되어 사용되고 있는 바, 상기 가스 사출성형법은 열가소성 수지를 원료로 하는 성형품의 내부에 빈 공간을 형성시켜 줌으로써 기존 프라스틱 사출성형법에 의해 제작되는 성형품에 비해 구조적 강도가 탁월하고, 낮은 사출 압력으로도 성형이 가능하여 대형 성형품을 쉽게 제작할 수 있는 기술이다.

또한, 상기 가스 사출성형법은 현재 진행되고 있는 프라스틱 사출성형법의 설계상의 난점, 즉 두껍고 얇은 부위가 복합되어 있는 성형품을 쉽게 제작할 수 있는 기술이다.

상기에 기술한 가스 사출성형법은 가스 발생장치로부터 발생된 가스를 사출 성형기의 금형에 설치된 가스주입 노즐 장치를 이용하여 완전히 고화되지 않은 성형품의 용융수지내로 주입하는 하는 것으로, 이러한 종래의 가스주입 노즐 장치를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래 가스주입 노즐장치의 단면도이다.

가스주입 노즐 장치는 금형(10) 내부에 설치되는 것으로, 금형(10) 내부에 상하 이동가능하게 설치되는 노즐(20)과, 금형(10) 상부측 내부에 설치되는 노즐캡 고정구(30)와, 노즐캡 고정구(30) 내부에 고정 설치되는 노즐캡(40)과, 노즐캡(40) 내부에 상하 이동가능하게 설치된 노즐핀(50)과, 금형(10)의 하단부에 설치되어 노즐(20)을 상하 이동시키는 실린더(60)와, 노즐(20) 하부측의 외측에 소정의 공급관(61)을 매개로 연결되어 노즐(20)측으로 가스를 공급하는 가스발생장치(미도시)로 구성되어 있다.

여기서, 가스발생장치에서 발생되는 가스는 질소인 것이 바람직하다.

노즐(20)은 실리더(60) 피스톤(미도시)의 상,하 작동에 의해 그 상단부가 노즐캡(40) 내부에서 왕복 운동하게 되는 것으로, 그 내부에는 상단부가 외부와 연통되도록 상하 방향으로 가스 유입공(21)이 형성되어 있고, 그 하단부측에는 가스 유입공(21)이 외부와 연통되도록 연통공(22)이 형성되어 있으며, 이 연통공(22)은 가스발생장치로부터 연결된 공급관(61)에 접촉되어 있다.

여기서, 실린더(60)에 유압이 유입되면 노즐(20)이 상승되어 가스발생장치의 공급관(61)과 연통공(22)이 한 통로를 형성하게 되어 가스발생장치로부터 질소가 노즐(20)의 가스 유입공(21)으로 공급되고, 실리더(60)에 유압이 배출되면 노즐(20)이 하강되어 질소발생장치의 공급관(61)과 연통공(22)이 상호 통로를 형성하지 않도록 어긋나게 되어 가스발생장치로부터 질소가 더 이상 노즐(20)의 가스 유입공(21)을 통해 공급되지 않는다.

노즐(20)의 상단부에는 노즐(20)의 가스 유입공(21)을 통해 유입되는 가스의 압력에 의해 노즐캡(40) 내부에서 왕복 이동하게 되는 노즐(20)의 하단부에 의해 가스 유입공(21)이 개폐되도록 소정의 홈부(23)가 형성된다.

금형(10)의 상단, 즉 노즐캡 고정구(30)의 상단부 및 노즐캡(40)의 상단부는 용융수지를 재료로 성형되는 성형품(150)에 접촉되어 있어 있는 바, 노즐캡(40) 내부에서 왕복 이동하는 노즐핀(50)의 상단부가 노즐캡(40)의 외부로 소정 길이 돌출되어 완전히 고화되지 않은 성형품(150) 내부를 펀칭하여 질소가 유입되도록 한다.

여기서, 실린더(60)는 그 일측과 타측에 각각 형성된 기름 종류의 유체가 공급되는 유체 공급로(62) 및 유체 배출로(63)를 통한 유체의 압력에 의해 작동된다.

미설명 부호 70은 히터로 노즐(20)의 가스 유입공(21) 내부로 유입되는 가스의 흐름 속도를 빠르게 하는 역할을 한다.

상기와 같이 구성된 종래 가스주입 노즐장치의 작용을 가스 주입 과정에 따라 설명하면 다음과 같다.

먼저, 히터(70)를 작동시켜 노즐(20)의 온도를 상승시킨다. 이후, 실린더(60)의 유체 공급로(62)를 통해 유압을 공급하여 실린더(60)의 피스톤이 상승된다.

실린더(60) 피스톤의 상승력에 의해 노즐(20)은 금형(10) 내부에서 상승되어, 노즐(20)의 상단부가 노즐캡(40) 내부로 삽입된다.

이렇게 되면, 노즐(20)의 하단부 측부에 형성된 연통공(22)은 가스발생장치의 공급관(61)과 한 통로를 형성하게 되고, 노즐(20)의 상단부는 노즐핀(50)이 노즐캡(40) 내부에서 상승되어 노즐핀(50)의 상측부가 금형(10)의 외부로 돌출된다.

이와 같은 상태에서, 금형(10) 상부에 배치되고 성형품(150)이 형성되는 캐비티(미되시)내로 용융 상태의 성형수지를 주입한다. 캐비티내로 성형수지가 어느 정도 주입되면 가스발생장치를 가동하여 질소가 공급관(61), 노즐(20)의 가스 유입공(21)을 통하여 공급되도록 한다.

노즐(20)의 가스 유입공(21) 내부로 유입된 질소는 노즐캡(40) 내부에서 노즐핀(50)이 상승되도록 작용하여 노즐핀(50)과 노즐캡(40) 사이의 소정 공간을 통해 고화되지 않은 성형품(150) 내부로 유입된다.

결국, 성형품(150) 내부로 유입된 질소로 인해 그 내부가 빈 중공이 형성된다.

성형품(150) 내부에 중공이 형성되면, 가스발생장치에서는 성형품(80) 내부에 유입된 가스를 강제적으로 배출시키고, 실린더(60)의 피스톤을 하강 작동시켜 성형품 내부에 미량 존재하는 가스를 완전히 제거한다.

여기서, 성형품(150) 내부에 존재하는 질소가 강제 배출되는 동작은 질소 유입시 동작의 역순으로 배출된다.

이후, 금형(10)으로부터 성형품(150)을 취출하면 되는 것이다.

그러나, 상기한 바와 같이 종래 가스주입 노즐장치는 금형 내부에 설치되기 위해 노즐과 노즐핀이 설치되는 노즐캡을 고정하기 위해 별도의 노즐캡 고정구를 구비하여 금형의 상부측에서 노즐캡이 설치된 노즐캡 고정구를 고정한 다음, 금형의 하부측에서 노즐을 설치하고, 노즐을 왕복 이동시키기 위해 노즐 하부측에 실린더를 설치하며, 노즐을 왕복 운동시키기 위한 별도의 구동 수단으로 금형 하부에 유압 실린더를 설치하여야 하는등 그 가스주입 노즐 장치의 구조가 복잡하여 분해 및 조립시 충분한 공간이 필요하고 시간이 많이 소요되는 문제점이 있었다.

또한, 성형품에 가스를 주입하기 위한 주입구를 형성하기 위한 제공원인 유체 압력으로 작동하는 유압 실린더를 사용하기 때문에 성형품을 제작하기 위한 금형 가공 능률이 떨어져 금형 제작에 드는 비용이 상승되는 문제점도 있었다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 사출성형기의 금형에 설치되어 가압가스를 금형의 캐비티내에 사출된 용융수지내로 주입하여 중공구조를 갖는 성형품을 성형하기 위해 구조가 간단한 가스주입 노즐장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 가스주입 노즐장치의 종단면도,

도 2는 본 고안에 의한 가스주입 노즐장치의 종단면도,

도 3은 본 고안에 의한 가스주입 노즐장치의 작동 상태도,

도 4는 본 고안에 의한 가스주입 노즐장치의 다른 실시예로서, 도 2의 지시선 A-A'선의 단면도.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 금형

120 : 몸체

120a : 유입구

120b : 배출구

123 : 단턱부

124,131 : 홈부

125 : 실링부

130 : 노즐핀

140 : 노즐핀 지지구

150 : 성형품

상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안에 의한 가스주입 노즐장치는 금형 내부에 설치되고, 소정의 기체가 유입되어 배출되도록 유입구와 배출구가 연통되도록 형성된 몸체와;

상기 몸체 내부에 삽입되어 상기 몸체 내벽면과 소정 간격의 틈새가 유지되고, 상기 기체압에 의해 상기 유입구를 통해 상기 배출구 외부로 소정 길이 돌출되어 고화되지 않은 상태의 성형품에 상기 기체가 유입되도록 기체 유입공을 형성하기 위한 노즐핀과;

상기 몸체 내부에 설치되어 상기 노즐핀이 상기 몸체의 하부측으로 이탈되지 않도록 함과 동시에 외부로부터 상기 몸체 내부로 상기 기체가 유입되도록 하는 노즐핀 지지구;로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 고안에 의한 가스주입 노즐장치의 단면도이다.

금형(100)에는 상하 관통되는 관통공(110)이 형성되는 바, 관통공(110)은 본 고안에 의한 가스주입 노즐 장치가 설치되고, 종래와 마찬가지로 가스발생장치(미도시)로부터 공급되는 가스를 이용하게 되며, 가스발생장치로부터의 가스가 공급되는 공급관(미도시)은 금형(100)의 관통공(110) 내부에 설치된 본 고안의 가스주입 노즐 장치 하부에 연결된다.

여기서, 상기에 기술된 가스는 종래와 마찬가지로 바람직하게 질소 기체가 사용된다.

본 고안에 의한 가스주입 장치는 몸체(120)와, 몸체(120) 내부에 설치되는 노즐핀(130)과, 노즐핀(130)이 몸체(120) 내부에서 이탈되는 것을 방지하기 위한 노즐핀 지지구(140)로 구성되어 있다.

각각의 구성 요소에 대해 더욱 상세하게 설명하면, 몸체(120)는 양단이 개구되고 그 양단은 몸체 내부를 관통하여 형성된 연통관(121)에 의해 연통되어 있는 바, 몸체(120) 하부측에는 외부로부터 질소가 유입되는 유입구(120a)가 형성되고,상부측에는 몸체의 하부측으로부터 유입된 질소가 배출되는 배출구(120b)가 형성된다.

몸체(120) 외주면의 대략 중간 부분에는 수나사부(122)가 형성되고, 금형(100)의 관통공(110) 내벽면에 형성된 암나사부(111)에 수나사부(122)가 나사 결합되는 것으로, 이는 앞으로 기술할 노즐핀(130) 및 노즐핀 지지구(140)의 부품이 몸체(120)에 일체로 결합된 가스주입 노즐 장치가 금형(100)의 관통공(110)에 설치할 때 이루어지는 것이다.

몸체(120) 상부측은 완전히 고화되지 않은 성형품(150)의 내부에 매설되는 것으로, 성형품(150)에 접촉되는 몸체(120) 상단부 외주면에는 몸체(120)의 배출구(120b)를 통해 배출된 기체가 누설되는 것을 방지하기 위해 실링부(125)가 형성된다.

상기 실링부(125)는 몸체(120) 상단부 외주면에 적어도 하나 이상 형성되는 소정 깊이의 홈부(124)이다.

또한, 상기 실링부(125)는 몸체(120) 상단부 외주면에 적어도 하나 이상 소정 깊이의 홈부(124)를 갖는 단턱부(123)를 형성할 수도 있다.

실링부(125)내로 유입된 성형수지는 몸체(120)의 상부측을 감싼 성형수지보다 그 두께가 현저하게 얇아지게 된다. 상기와 같은 이유로 인해 실링부(125)내에 유입된 성형수지는 몸체(120) 상부측을 둘러싼 성형수지보다 먼저 고화되어 몸체(120) 내부로 유입된 질소가 몸체(120) 상부측의 배출구(120b)를 통해 배출될 때 몸체(120)의 외주면의 측부와 성형 수지와의 접촉 부분으로 누설되는 것이 방지된다.

노즐핀(130)은 몸체(120)의 연통관(121)내에 삽입되어 왕복 이동가능하도록 설치되고, 노즐핀(130)의 외주면과 몸체(120)의 내벽면은 몸체(120) 하부측의 유입구(120a)로부터 유입된 질소가 몸체(120)의 상부측으로 배출될 수 있도록 상호 소정 간격 이격된 틈새가 형성된다.

여기서, 성형품의 성형 원료인 성형수지가 상기 노즐핀(130) 상부측의 외주면과 몸체(120)의 내벽면과의 틈새사이로 역유입되지 않도록 그 틈새의 간격 d를 0.02∼0.035mm로 함이 바람직하다.

몸체(120)의 하부측의 내부에는 노즐핀(130)이 몸체 하부측으로 이탈되지 않도록 하기 위해 노즐핀(130)의 하단부를 지지하는 노즐핀 지지구(140)가 설치된다.

노즐핀 지지구(140)가 노즐핀(130)을 지지하는 용도를 겸해 외부로부터 질소가 유입되도록 유입구 역할을 병행하도록 노즐핀 지지구(140)에는 기체가 유입되는 관통공(141)이 형성된다.

미설명 부호 160은 몸체(120) 하단부와 노즐핀(130) 사이에 개재되어 노즐핀(130)이 상향 작동된 상태에서 가스압을 제거하면 원상태로 복귀되도록 하는 복원 수단인 스프링이다.

상기와 같이 구성된 본 고안에 의한 가스 사출성형기의 가스주입 장치의 작용을 첨부된 도면을 참조하여 가스 주입 고정에 따라 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 고안에 의한 가스주입 노즐장치의 작동 상태도이다.

먼저, 금형(100) 상부에 배치되고, 성형품(150)이 형성되는 캐비티(미되시)내로 용융 상태의 성형수지를 주입한다. 캐비티내로 성형수지가 어느 정도 주입되면, 도 2에서처럼, 가스발생장치를 가동하여 가스, 즉 질소가 금형(100)의 하부로부터 노즐핀 지지구(140)내로 유입된다.

도 3에서처럼, 노즐핀 지지구(140)내로 유입된 질소의 압력에 의해 노즐핀(130)은 몸체(120) 내부에서 상승 이동되어 몸체(120) 상부측의 배출구(120b)를 통해 외부로 대략 3.5mm정도 돌출된다.

몸체(120)의 상부측으로 돌출된 노즐핀(130)은 완전히 고화되지 않은 성형품(150)의 일측 내부로 매몰된다.

이때, 노즐핀(130)의 외주면과 몸체(120)의 내벽면 사이의 틈새(d)를 따라 질소가 소정의 압력으로 유입되어 계속 몸체(120) 상부측의 배출구(120b)를 통해 성형품(150) 내부에 도달하게 된다. 성형품(150) 내부에 도달한 질소는 지속적으로 성형품(150) 내부가 팽창되도록 전진하여 성형품 내부에 중공을 만든다.

성형품(150) 내부에 중공이 형성되면, 가스발생장치는 성형품 내부에 유입된 질소를 강제로 배출시킨다.

여기서, 질소가 강제 배출되는 것은 질소가 유입되는 순서의 역인바, 그 상세한 설명은 생략한다.

이후, 금형(100)으로부터 성형품(150)을 취출한다.

상기에서와 같이, 성형수지가 상기 노즐핀(130) 상부측의 외주면과 몸체(120)의 내벽면과의 틈새사이로 역유입되지 않도록 그 틈새 간격 d를 0.02∼0.035mm로 하는 것을 예로들어 설명하였으나, 도 4에서처럼, 노즐핀(130)의 상부측 종방향으로 그 외주면에 소정 깊이 d'인 홈부(131)을 형성하여 성형품(150)내를 중공으로 만든후 질소 가스를 강제배출할 때 노즐핀(130)의 외주면과 몸체(120)의 내벽면과의 틈새뿐만 아니라 상기 홈부(131)를 통해 원활하게 배출될 수 있도록 할 수도 있다.

여기서, 노즐핀(130)의 홈부(131) 깊이 d'와 상기 틈새 간격 d와의 합인 D(=d+d')가 성형 수지가 역유입되지 않도록 성형 수지 입자보다 작게 형성되도록 하는 것이 바람직하다.

이상 살펴본 바와 같이, 본 고안에 의한 가스주입 노즐장치에 따르면, 구조가 단일한 부품으로 제작하여 금형 내부에 나사 결합함으로써, 금형으로부터 분해 및 조립을 간편하게 할 수 있는 효과가 있다.

더욱이, 가스주입 노즐 장치의 구조가 간단함으로 인해, 금형의 가공성이 향상되고, 금형 및 가스주입 노즐 장치의 제작에 드는 비용이 절감되는 효과도 있다.

또한, 본 고안은 좁은 공간에서도 쉽게 조립, 분해 가능함은 물론 가스의 주입이 가능해져 소형 성형품을 용이하게 제작할 수 있는 효과도 있다.

Claims (7)

1. 금형 내부에 설치되고, 소정의 기체가 유입되어 배출되도록 유입구와 배출구가 연통되도록 형성된 몸체와;

   상기 몸체 내부에 삽입되어 상기 몸체 내벽면과 소정 간격의 틈새가 유지되고, 상기 기체압에 의해 상기 유입구를 통해 상기 배출구 외부로 소정 길이 돌출되어 고화되지 않은 상태의 성형품에 상기 기체가 유입되도록 기체 유입공을 형성하기 위한 노즐핀과;

   상기 몸체 내부에 설치되어 상기 노즐핀이 상기 몸체의 하부측으로 이탈되지 않도록 함과 동시에 외부로부터 상기 몸체 내부로 상기 기체가 유입되도록 하는 노즐핀 지지구;로 구성되는 것을 특징으로 하는 가스주입 노즐 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 몸체의 외주면에는 수나사부가 형성되고, 상기 금형 내부에는 상기 수나사부에 나사 결합되는 암나사부가 형성되어 상기 금형에 상기 몸체가 고정 결합되는 것을 특징으로 하는 가스주입 노즐장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 성형품에 접촉되는 상기 몸체 상단부 외주면에는 상기 몸체의 배출구를 통해 배출된 기체가 누설되는 것을 방지하기 위해 실링부가 형성되는 것을 특징으로 하는 가스주입 노즐장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 실링부는 상기 몸체 상단부 외주면에 적어도 하나 이상 형성되는 소정 깊이의 홈부인 것을 특징으로 하는 가스주입 노즐장치.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 실링부는 상기 몸체 상단부 외주면에 적어도 하나 이상 형성되는 소정 깊이의 홈부를 갖는 단턱부인 것을 특징으로 하는 가스주입 노즐장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 노즐핀의 상단부 외주면의 종방향으로 소정 깊이의 홈부를 더 형성하여 상기 기체 배출이 원활하게 되도록 하는 것을 특징으로 하는 가스주입 노즐장치.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 홈부의 깊이는 상기 틈새 간격과의 상호 합이 상기 성형 수지 입자보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 가스주입 노즐장치.