KR101637025B1 - 냉각유로에 열전도코팅층이 마련된 금형장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉각유로에 열전달 코팅층이 형성된 금형에 관한 것으로서, 상호 형성되어 소정의 캐비티를 형성하며, 내부에 냉각유체가 유동하는 냉각유로가 형성된 상부금형 및 하부금형과, 냉각유로의 내측면에 형성되어 상기 상부금형, 하부금형의 열을 상기 냉각유체로 전달하는 열전달 코팅층과, 상부금형 및 하부금형의 냉각유로에 저온의 냉각유체를 공급하는 냉각유닛을 구비한다.
본 발명에 따른 냉각유로에 열전달 코팅층이 형성된 금형장치는 냉각수로 내측면에 열전율이 우수한 열전도 코팅층이 형성되므로 금형으로부터 발생된 열을 냉각유로를 통과하는 냉각유체에 균일하게 전달하므로 냉각효율이 향상되어 금형의 사용수명이 연장되고, 제품의 불량율이 감소하는 장점이 있다.

Description

냉각유로에 열전도코팅층이 마련된 금형장치{Mold apparatus with treated surface}

본 발명은 냉각유로에 열전도코팅층이 마련된 금형장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 냉가유체가 유동하는 냉각유로의 내측면에 열전도 코팅층이 형성된 금형장치에 관한 것이다.

일반적으로 알려진 바와 같이 사출 성형이란 용융된 고분자를 금형의 공동 내로 주입시킨 다음 냉각시켜 특정 형태의 제품을 생산하는 것으로서, 상기 제품의 품질은 사출 속도와 사출 압력, 용융고분자의 온도, 금형의 온도 등에 의해서 결정되는 것이며, 상기 사출이 이루어질 때 금형의 온도가 지나치게 높거나 낮은 경우 성형 불량의 주원인이 되는 것이다.

상기 금형의 온도를 적정하게 유지시키기 위하여 금형의 내부에는 냉각수홀을 형성하여 금형 내부로 냉각수가 이동되게 하는 것이고, 상기 금형을 통해 특정 제품이 형성될 때 압축공기가 인입되는 성형품의 헤더(Nnck Part)에는 추가적인 냉각수 공급을 통해 제품의 균일한 냉각이 필요하게 하는 것이다.

상기 금형 내부에 형성한 냉각수홀은 외부의 냉각탑(미도시)과 도시하지 않은 연결파이프를 통해서 연결되는 것이며, 상기 냉각탑에서 냉각수홀로 냉각수가 항상 공급되게 되면서 금형의 냉각이 이루어지는 것이다. 상기와 같이 냉각수홀을 금형 내부로 형성하여 사출 성형시 성형되는 제품의 상태를 적정하게 유지시키는 것이다.

그러나 상기한 사출금형 냉각용 냉각장치는 캐비티에 인접된 위치의 냉각유로의 내측면에만 열이 집중되고, 냉각수에 대한 열교환이 균일하게 이루어지지 못하므로 금형의 냉각효율이 낮다는 단점이 있다.

공개특허공보 제10-2013-0130720호: 금형용 통합 예열 및 냉각시스템

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 금형의 냉각효율을 향상시킬 수 있도록 냉각수로의 내측면에 열전도율이 우수한 열전도 코팅층이 형성된 금형장치을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 냉각유로에 열전달 코팅층이 형성된 금형장치는 상호 형성되어 소정의 캐비티를 형성하며, 내부에 냉각유체가 유동하는 냉각유로가 형성된 상부금형 및 하부금형과, 상기 냉각유로의 내측면에 형성되어 상기 상부금형, 하부금형의 열을 상기 냉각유체로 전달하는 열전달 코팅층과, 상기 상부금형 및 하부금형의 냉각유로에 저온의 냉각유체를 공급하는 냉각유닛을 구비한다.

상기 열전달 코팅층은 무기바인더 및 그래핀이 포함된 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 냉각유로에 열전달 코팅층이 형성된 금형장치는 상기 냉각유로에 삽입되는 것으로서, 상기 냉각유로에 유동하는 상기 냉각유체의 흐름에 와류를 발생시키는 흐름유도부재를 더 구비한다.

상기 상기 흐름유도부재는 상기 냉각유로의 길이방향으로 연장되며, 상기 냉각유체의 흐름에 와류를 발생시킬 수 있도록 외주면에 길이방향을 따라 나선형의 가이드홈이 형성된 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 냉각유로에 열전달 코팅층이 형성된 금형장치는 냉각수로 내측면에 열전율이 우수한 열전도 코팅층이 형성되므로 금형으로부터 발생된 열을 냉각유로를 통과하는 냉각유체에 균일하게 전달하므로 냉각효율이 향상되어 금형의 사용수명이 연장되고, 제품의 불량율이 감소하는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 냉각유로에 열전달 코팅층이 형성된 금형장치에 대한 단면도이고,
도 2는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 냉각유로에 열전달 코팅층이 형성된 금형장치에 대한 부분 절개 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 냉각유로에 열전달 코팅층이 형성된 금형을 더욱 상세하게 설명한다.

도 1에는 본 발명의 실시 예에 따른 냉각유로에 열전달 코팅층이 형성된 금형장치(100)가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 냉각유로에 열전달 코팅층이 형성된 금형장치(100)는 상호 형성되어 소정의 캐비티를 형성하며, 내부에 냉각유체가 유동하는 냉각유로(112)가 형성된 상부금형(110) 및 하부금형(120)과, 상기 냉각유로(112)의 내측면에 형성되어 상기 상부금형(110), 하부금형(120)의 열을 상기 냉각유체로 전달하는 열전달 코팅층(130)과, 상기 상부금형(110) 및 하부금형(120)의 냉각유로(112)에 저온의 냉각유체를 공급하는 냉각유닛(140)을 구비한다.

상부금형(110)은 사출성형기의 고정 설치판(111)에 설치되며, 상기 고정 설치판(111)은 상면이 사출성형기의 고정 금형부착판(미도시)에 고정되어 있고, 용융된 수지가 상부금형(110)과 하부금형(120) 사이의 캐비티에 주입될 수 있도록 사출성형기의 수지노즐(미도시)이 설치되기 위해 스프루 부시(미도시)가 설치되어 있다. 이때, 도면에 도시되진 않았지만, 고정 설치판(111)의 중앙에는 상기 수지노즐의 설치위치를 안내하기 위해 로케이트링이 설치되어 있다.

하부금형(120)은 사출 성형기의 가동 설치판(121)에 설치되며, 도면에 도시되진 않았지만, 상부금형(110)과의 사이에 성형된 제품을 취출하기 위한 취출수단이 설치되어 있다.

한편, 상기 상부금형(110) 및 하부금형(120)은 캐비티에 인접된 위치의 내부에 저온의 냉각유체가 유동할 수 있도록 냉각유로(112)가 형성된다. 있대, 상부금형(110) 및 하부금형(120)의 외측면에는 냉각유닛(140)으로부터 냉각유체가 유입될 수 있도록 냉각유로(112)의 입구가 형성되는 것이 바람직하다.

열전달 코팅층(130)은 냉각유로(112)의 내측면을 감싸도록 형성되는 것으로서, 무기바인더 및 그래핀이 포함되어 있다.

무기바인더는 그래핀 조성물을 상호 결합시켜, 열전달 코팅층(130)의 기계적 물성을 향상시키는 역할을 한다. 상기 무기바인더로는 규산나트륨, 규산칼륨과 같은 규산염 무질로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다. 또한, 도포되어 건조된 규산염이 물과 반응하여 용해되는 것을 방지하기 위하여 첨가제가 포함될 수 있다. 상기 첨가제로는 황산, 염산, 인산, 아세트산 등의 산과 탄산칼슘, 질산칼슘, 염화마그네슘, 황산마그네슘, 수산화칼슘 등과 같은 알칼리 토금속이 포함될 수도 있다. 또한, 필요에 따라서 제올라이트, 퍼라이트, 카본 등이 포함될 수도 있다.

상기 무기바인더는 액상 규산나트륨, 염산 수용액, 시트르산 수용액, 인산수소알루미늄 수용액 및 염화아연 수용액을 포함할 수 있다.

그래핀(graphene)은 탄소 원자 하나의 두께를 갖는 탄소 원자만으로 구성된 평면구조를 갖는다. 상기 그래핀은 0.2nm의 두께로 물리적, 화학적 안정성이 매우 우수하며, 구리보다 100배 이상으로 전기전도성이 우수하고, 실리콘보다 100배 이상 전자의 이동성이 빠르다. 또한, 그래핀은 다이아몬드보다 2배 이상으로 열전도성이 우수하다.

상기 언급된 바와 같이 열전달 코팅층(130)은 열전도성이 우수한 그래핀과 무기바인더를 혼합하여 형성되며, 더욱 바람직하게는 (주)에코인프라홀딩스 사의 초 열전도성 코팅재(제품명:MTCC)가 사용된다.

냉각유닛(140)은 내부에 저온의 냉각유체가 수용된 수용탱크(141)와, 양단이 수용탱크(141) 및 냉각유로(112)의 입구에 각각 연통되게 연결된 공급관(142)을 구비한다. 상기 냉각유체는 저온의 기체인 것이 바람직하다. 상기 냉각유닛(140)은 상부금형(110) 및 하부금형(120)의 냉각유로(112) 내로 저온의 냉각유체를 공급하므로 금형을 냉각시킨다.

한편, 냉각유닛(140)은 도면에 도시되어 있진 않지만, 압축공기를 공급받아 온기와 냉기로 분리하여 냉기를 상기 냉각유로(112)로 공급하는 볼텍스튜브를 구비할 수도 있다. 상기 볼텍스튜브는 금형 내부에 연속적으로 냉기의 공급이 가능하다.

상기 언급된 바와 같이 구성된 냉각유로에 열전달 코팅층이 형성된 금형장치(100)는 냉각수로 내측면에 열전율이 우수한 열전도 코팅층(130)이 형성되므로 금형으로부터 발생된 열을 냉각유로(112)를 통과하는 냉각유체에 균일하게 전달하므로 냉각효율이 향상되어 금형의 사용수명이 연장되고, 제품의 불량율이 감소하는 장점이 있다.

한편, 도 2에는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 냉각유로에 열전달 코팅층이 형성된 금형장치(200)가 도시되어 있다.

앞서 도시된 도면에서와 동일한 기능을 하는 요소는 동일 참조부호로 표기한다.

도면을 참조하면, 냉각유로에 열전달 코팅층이 형성된 금형장치(200)는 냉각유로(112)에 삽입되는 것으로서, 상기 냉각유로(112)에 유동하는 상기 냉각유체의 흐름에 와류를 발생시키는 흐름유도부재(210)를 더 구비한다.

상기 흐름유도부재(210)는 냉각유로(112)의 길이방향을 따라 소정길이 연장되며, 상기 냉각유로(112)의 내경보다 작은 외경을 갖는 환봉형으로 형성된다. 이때, 흐름유도부재(210)는 냉각유체의 흐름에 와류를 발생시킬 수 있도록 외주면에 길이방향을 따라 나선형의 가이드홈(211)이 형성되어 있다.

상기 흐름유도부재(210)의 가이드홈(211)에 의해 냉각유닛(140)을 통해 냉각유로(112)로 유입된 저온의 냉각유체의 흐름에 와류가 발생된다. 이때, 냉각유체는 상기 와류에 의해 열전달 코팅층(130)과의 열접촉 시간이 확장되어 냉각효율이 향상되는 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.

100: 냉각유로에 열전달 코팅층이 형성된 금형장치
110: 상부금형
111: 고정 설치판
112: 냉각유로
120: 하부금형
121: 가동 설치판
130: 열전달 코팅층
140: 냉각유닛
141: 수용탱크
142: 공급관
210: 흐름유도부재
211: 가이드홈

Claims (4)

1. 상호 형성되어 소정의 캐비티를 형성하며, 내부에 냉각유체가 유동하는 냉각유로가 형성된 상부금형 및 하부금형과;
   상기 냉각유로의 내측면에 형성되어 상기 상부금형, 하부금형의 열을 상기 냉각유체로 전달하는 열전달 코팅층과;
   상기 상부금형 및 하부금형의 냉각유로에 저온의 냉각유체를 공급하는 냉각유닛;을 구비하고,
   상기 열전달 코팅층은 무기바인더 및 그래핀이 포함되고,
   상기 무기바인더는 규산나트륨, 규산칼륨 중 어느 하나와, 상기 규산나트륨, 규산칼륨 중 어느 하나가 물과 반응하여 용해되는 것을 방지하기 위하여 산 및 알칼리 토금속으로 이루어진 첨가제를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각유로에 열전달 코팅층이 형성된 금형장치.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 냉각유로에 삽입되는 것으로서, 상기 냉각유로에 유동하는 상기 냉각유체의 흐름에 와류를 발생시키는 흐름유도부재;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 냉각유로에 열전달 코팅층이 형성된 금형장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 흐름유도부재는 상기 냉각유로의 길이방향으로 연장되며, 상기 냉각유체의 흐름에 와류를 발생시킬 수 있도록 외주면에 길이방향을 따라 나선형의 가이드홈이 형성된 것을 특징으로 하는 냉각유로에 열전달 코팅층이 형성된 금형장치.
   
   
   
   
   

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