KR20030010874A

KR20030010874A - 중공 사출 장치 및 사출 방법

Info

Publication number: KR20030010874A
Application number: KR1020010045522A
Authority: KR
Inventors: 김철주
Original assignee: 나라엠앤디(주)
Priority date: 2001-07-27
Filing date: 2001-07-27
Publication date: 2003-02-06
Also published as: KR100410994B1

Abstract

본 발명은 중공형 부품을 사출 성형하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 고정금형(101)과 가동금형(102) 사이에 형성되는 금형 캐비티(105)에 수지를 100% 주입한다. 그리고 가스핀(108)을 이용하여 고압의 가스를 캐비티 내부로 주입하여 중공부를 형성한다. 이 때 역류하는 수지의 압력을 게이트(107) 후단에 설치된 압력센서(119)로 측정하여, 일정한 압력에 도달하면 수지의 공급경로를 완전히 차단하여 더 이상의 역류가 일어나지 않도록 한다.

Description

중공 사출 장치 및 사출 방법{Apparatus for hollow injection molding and method therefor}

본 발명은 플라스틱 사출장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고압의 질소가스를 금형 캐비티 내부에 주입된 수지 내부로 주입함으로서 성형품 내부가 중공부로 형성되는 중공 사출 성형기술에 관한 것이다.

일반적인 중공 사출성형기술은 미국 4,101,617 특허에 의해 제안되었다. 간략하게 기술의 요지를 살펴보면, 금형 캐비티 내부에 50%-80%정도의 액상수지를 주입한 다음, 사출기 노즐을 통하여 고압 가스를 액상의 수지 내부로 주입하게 된다. 이렇게 수지 내부로 주입되는 가스 압력에 의하여, 캐비티 내부의 수지는 캐비티 금형면 측으로 밀리게 되어, 캐비티의 중심부분은 중공부 형상을 형성하게 된다.

이렇게 하여 중공형 사출성형이 수행되면, 수지의 고화가 완전히 진행된 후에 사출기 노즐의 후퇴에 의하여 주입된 가스를 대기중으로 배기시킨 다음 금형을 열고 제품을 취출하게 된다.

그러나 이와 같은 기술에 의하여 중공형 사출 제품을 만들게 되면, 사출기 스크류의 전진에 의해 금형 캐비티 내부에서 이동하는 수지는, 가스가 주입이 되는 시점에서 약간의 멈춤 현상이 발생하며 주입된 가스 압력에 의하여 수지는 재차 진행을 시작하게 된다. 이러한 과정에 의하여, 완성되는 제품의 외관에는 플로우 마크가 발생하여 제품의 가치를 떨어뜨리게 하는 경우가 발생하고 있다. 즉, 액상의 수지를 일부만 금형 캐비티 내부에 채운 상태에서, 가스의 압력에 의하여 금형 캐비티 내부로 전진시키면서 중공형 사출 제품을 만드는 종래의 기술에 의하면, 제품 표면에 플로우마크가 남게 되는 단점이 있음을 알 수 있다.

도 1에는, 상기와 같은 문제를 극복하고자 일본국 특허공개 평5-154862에서제안하고 있는 중공 사출을 위한 장치의 개략도가 도시되어 있다. 도시한 바와 같이, 고정금형(1)과 가동금형(2)에 의해 형성되는 금형 캐비티(5) 내부로, 핫런너(12)(hot runner)에서의 용융된 수지(10)를 사출기의 사출부(11)에 의해 스프루(4)와 런너(6) 및 게이트(7)를 통하여 100% 주입하게 된다. 그리고 이러한 수지 주입시 실린더(14)는 전진(도면상에서 우측으로)한 상태이다.

그리고 수지가 캐비티(5) 내부에 충진된 후에는, 금형 캐비티(5)의 후단부에 설치된 가스핀(8)을 통하여 고압가스를 주입하여 중공부(9)를 형성하게 된다. 이 때 캐비티(5) 내부에 있던 일부의 수지는, 실린더(14)의 후퇴에 의하여 수지 역류부(15)로 이동되게 된다. 이 때 수지(10)는 체크밸브(13)에 의하여 사출부(11)로 역류하지 않도록 함으로서 미려한 외관을 가진 제품을 얻을 수 있게 하고 있다. 그러나 이와 같은 종래의 기술은 핫런너(12)의 어느 한곳에 수지 역류부(15)를 설치해야 하기 때문에 금형의 크기가 불필요하게 커지게 되며 핫런너(12)를 사용하지 않는 금형에는 적용 할 수가 없다. 또한 수지의 색상 교환시에는 핫런너(12)와 수지 역류부(15) 사이의 틈새에 잔류하고 있는 잔류 수지의 제거를 위한 시간이 과다하게 소요되는 문제를 안고 있다.

도 2는 다른 종래 기술의 예인 미국 특허 5,885,518에서 제안하고 있는 금형장치의 구조도이다. 이를 참고하여 살펴보면, 사출부(11a)를 통하여, 고정금형(1a)과 가동금형(2a)에 의해 형성되는 금형 캐비티(5a) 내부로 수지(10a)를 주입한다. 이렇게 주입되는 수지는 tm프루(4a)와 런너(6a), 그리고 게이트(7a)를 통하여 캐비티(5a)의 내부에 100% 주입된다. 이 때 상기 코어(16a)는캐비티(5a) 내부로 전진한 상태가 되어 있다.

그리고 캐비티(5a)의 내부로 수지의 주입이 완료되면, 런너(6a)부에 설치된 가스 핀(8a)을 통하여 고압 가스를 수지 내부로 주입하게 된다. 이 때 중공부(9a)가 제품 끝단부 까지 형성되도록 하기 위하여 캐비티(5a)의 끝단부에 설치된 실린더(14a)와 커넥트 봉(18a)에 의해 연결된 코어(16a)를 후퇴시키게 되면, 주입된 수지(10a)가 추가로 이동하게 되어, 주입되는 가스에 의한 중공부(9a)를 원활하게 형성될 수 있게 된다. 이때 주입되는 가스의 사출부(11a)로의 역류를 방지하기 위하여 사출부(11a)의 직하부에는 셧오프노즐(17a)이 설치되어 있다.

그러나 이와 같은 장치에 의하여 생산되는 제품의 표면에는, 상기 코어(16a)에 의한 선이 필연적으로 발생됨에 따라 외관품에 적용하는 것이 불가능하게 된다. 따라서 제품의 외부면을 형성하는 부품은 이와 같은 장치에 의해서는 생산할 수 없게 되는 단점이 지적되고 있다.

본 발명은, 상기와 같은 종래의 문제점을 감안한 것으로, 중공 사출 성형시 수지 색상 교환 시간을 단축함과 동시에 미려한 외관을 가질 수 있도록 하는 중공 사출 성형 방법과 금형장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 중공 사출장치의 개략도.

도 2는 종래의 다른 중공 사출장치의 개략도.

도 3은 본 발명에 의한 중공 사출장치의 구성도.

도 4는 본 발명에 의한 사출방법을 보인 플로챠트.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

101 ..... 고정금형102 ..... 가동금형

105 ..... 캐비티108 ..... 가스핀

111 ..... 사출부119 ..... 압력센서

121 ..... 스크류122 ..... 수지역류 속도제어핀

125 ..... 수지차단핀126 ..... 가스공급원

127 ..... 부스터130 ..... 압력조절기

133 ..... 제어부

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의하면, 사출기에 의하여 주입되는 액상의 수지를 이용하여 부품의 형상을 성형하되, 부품의 중간부분에 비어있는 중공부를 가지도록 성형하는 중공형 사출장치에 있어서; 결합상태에서, 제품의 외형에대응하는 캐비티를 내부에 구비하는 고정금형 및 가동금형; 상기 사출기에서의 수지를 상기 캐비티 내부로 공급하기 위하여, 상기 고정금형 및 가동금형의 내측에 형성되는 수지공급경로; 상기 캐비티에서 수지의 주입부분의 반대측에 성형되어, 캐비티 내부의 수지에 중공부를 형성하기 위하여, 고압가스를 주입하는 가스핀; 상기 가스핀에 의하여 주입되는 가스에 의하여, 캐비티 내부에서 역류하는 수지를 차단할 수 있도록 수지공급경로 상에 설치되는 수지역류 차단수단; 상기 가스핀에 의하여 주입되는 가스에 의하여, 역류하는 수지가 통과하는 수지공급경로의 단면적을 조절하여, 역류수지에 소정의 압력이 걸리게 하는 수지 역류 조절수단; 그리고 상기 가스핀에 의하여 주입되는 가스에 의하여, 역류하는 수지의 압력을 측정하는 압력센서로 구성되고; 상기 압력센서에서 감지되는 역류수지의 압력에 기초하여, 상기 수지차단핀이 수지공급경로를 차단하게 되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 수지역류 차단수단은, 상기 수지공급경로 상에 설치되어, 공급경로를 개폐하는 수지차단핀과; 상기 수지차단핀을 구동시켜 수지공급경로를 단속하는 구동수단으로 구성된다. 그리고 일실시예에 의하면, 상기 구동수단은, 상기 수지차단핀을 운동시켜 수지공급경로를 개폐하는 공압 실린더로 구성되고 있다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 수지역류 조절수단은, 상기 수지공급경로 상에 설치되어, 공급경로의 개폐정도를 조절하는 수지역류 속도제어핀과, 상기 수지역류 속도제어핀을 구동시켜 수지공급경로의 단면적을 조절하는 구동수단으로 구성된다. 그리고 실시예에 의하면, 구동장치는, 상기 속도제어핀이 공급경로의 개폐정도를 조절하도록 제어하는 공압실린더로 구성되고 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 수지역류 조절수단과 차단수단은 일체로 구성되고 있다.

본 발명에 의한 사출 성형방법에 의하면, 가동금형과 고정금형 사이에 형성되는 금형 캐비티에, 금형 내부에 성형되는 수지 공급경로를 경유하여 수지를 충진하여, 중공형 사출품을 성형하는 방법에 있어서; 사출기로 상기 금형 캐비티 내부로 수지를 100% 충진하는 과정과; 상기 수지 주입부의 반대측에서, 중공부를 형성하기 위하여 캐비티 내부로 고압의 가스를 불어넣어 일부의 수지를 역류시키는 과정; 상기 가스에 의하여 역류하는 수지에 일정한 압력이 걸리도록, 수지공급경로의 일측에서 경로의 일부를 막는 과정과; 상기 역류하는 수지의 압력이 일정값에 이르면 상기 역류하는 수지를 차단하는 과정을 포함하여 구성된다.

본 발명의 실시예에 의하면, 역류하는 수지를 차단후, 중공부에 고압상태를 유지하면서 수지를 냉각시키는 과정을 더 포함하고 있다.

그리고 수지공급경로의 일부를 막는 과정은, 공급경로의 50 내지 90%를 막아서, 내부에서 역류하는 수지에 일정한 압력이 걸리도록 하고 있다.

다음에는 도면에 도시한 실시예에 기초하면서, 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다.

도 3에는 본 발명에 의한 중공 사출장치의 구성도가 도시되어 있다. 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 사출장치에서의 금형부분은, 결합된 상태에서 내부에 캐비티(105)를 형성할 수 있는 고정금형(101)과 가동금형(102)을 포함하여 구성되고 있으며, 도시한 실시예에 있어서는 상기 고정금형(101)의 상부에 다른 하나의 고정금형(101')이 설치되나, 이는 실질적으로 본 발명과는 직접적인 관련은 없다. 그리고 도시한 실시예에 있어서는 3단 금형(101,101',102)으로 구성되는 예를 보이고 있으나, 고정금형과 가동금형으로 이루어지는 2단금형으로 실시하는 것이 가능함은 당연할 것이라고 할 수 있다. 그리고 이하에서는 주로 고정금형(101)과 가동금형(102)을 중심으로 본 발명을 설명하기로 한다. 본 발명에 의한 금형은, 상기 고정금형(101)과 가동금형(102)이 서로 결합된 상태에서, 사출하고자 하는 제품의 형상을 가지는 캐비티(105)가 만들어지게 된다.

그리고 상기 사출 금형의 캐비티(105)로 용융상태의 수지(110)를 주입하는 사출기의 사출부(111)가 포함되고 있다. 그리고 상기 사출기의 사출부(111)는, 내부의 스크류(121)의 전진에 의하여 용융 수지를 상기 캐비티(105) 내부로 밀어넣게 된다. 상기 사출부(111)에 의하여 공급되는 수지는, 금형(101,102) 내부에 형성되어서, 수지가 흐르는 통로인 스프루(104)와 런너(106), 그리고 게이트(107)를 경유하여, 상기 캐비티(105)의 내부로 유입된다. 그리고 캐비티(105) 내부의 수지를 도면부호 110으로 표시하고 있다.

본 발명에 의하면, 상기 캐비티(105)에서 게이트(107)가 설치된 반대측의 가동금형(102)측에는, 캐비티(105)에 충진되어 있는 수지의 내부로 가스를 주입하는 가스핀(108)이 설치되어 있다. 상기 가스핀(108)은, 후술하는 바와 같은 가스공급장치에 의하여 일정한 압력의 가스를 상기 캐비티(105) 내부의 수지(110) 속으로 공급하는 것에 의하여, 중공부(109)를 가지는 중공사출이 가능하도록 하는 부분이다.

그리고 본 발명에서는, 캐비티(105) 내부로 공급되어 있다가, 상기 가스핀(108)에 의하여 공급되는 가스의 압력에 의하여 역류하는 수지의 압력을 감지하기 위하여, 게이트(107)의 후단부에 압력센서(119)를 설치하고 있다. 그리고 이러한 압력센서(119)는, 후술하는 바와 같이 역류하는 수지의 압력을 감지하기 위한 것으로, 수지역류 속도제어핀(122) 이전의 위치에 해당하는 런너(106) 부분(즉 역류 경로상)에 설치될 수 있다.

도시한 실시예에 의하면, 상기 압력센서(119)는, 런너(106)에 상단부가 노출된 연결봉(120)과 접하도록 설치되어 있어서, 가동금형(102) 내부의 런너(106)를 역류하여 흐르는 수지의 압력을 측정할 수 있도록 구성되고 있다.

또한 고정금형(101)의 스프루(104)와 게이트(107) 사이의 런너(106) 부분에는, 수지의 역류시 속도를 제어하기 위한 수지역류 속도제어핀(122)과, 수지의 흐름을 차단하는 수지차단핀(124)이 설치되어 있다. 상기 수지차단핀(124)과 수지역류 속도제어핀(122)은, 공압에 의하여 작동하는 실린더(125,123)에 의하여 각각 제어된다. 그리고 상기 실린더(123,125)는, 가스공급원(126)에서 공급되는 고압의 가스를 분배하고 제어하는 밸브체(Va,Vb)에 의하여 그 동작에 제어될 것이다. 이러한 밸브체(Va,Vb)는 예를 들면 솔레노이드밸브를 사용할 수 있을 것이고, 후술하는 바와 같이 제어부(133)에서의 제어신호에 기초하여, 상기 실린더(123,125)를 제어할 수 있는 것이면 어떠한 형태의 밸브체를 사용하는 것도 가능할 것이다. 상기 밸브체(Va,Vb)의 동작에 의하여 수지차단핀(124)과 수지역류 속도제어핀(122)이,역류하는 수지를 차단하거나 일부를 닫게 되는 구성에 대한 변형 가능한 실시예에 대해서는 후술하기로 한다.

다음에는 상기 캐비티(105)에 설치되어 있는 가스핀(108)에 가스를 공급하기 위한 관련 구성에 대하여 살펴보기로 한다.

상기 가스핀(108)으로 고압의 가스(예를 들면 질소가스)를 공급하기 위한 가스공급원(126)은 일정한 압력, 예를 들면 20 ~ 120kg/cm²정도의 가스압을 가지는 고압질소탱크 등으로 구성될 수 있다. 그리고 상기 가스공급원(126)에서 공급되는 가스는, 부스터(127)의 동작에 의하여 상기 가스핀(108)을 통하여 가스가 유입될 때 필요로 하는 압력(예를 들면 10,000Psi, 680kg/cm²)으로 승압된다. 이렇게 저압의 가스를 고압으로 승압시키는 부스터는, 예를 들면 미국의 하스켈(Haskel) 사의 부스터를 사용할 수 있다. 그리고 이러한 부스터(127)의 동작은, 저압(예를 들면 5kg/cm²)의 에어의 공급에 의하여 동작하게 되는데, 이러한 저압의 에어는 온/오프 밸브(128)에 의하여 단속된다. 상기 밸브(128)를 통하여 저압의 에어가 공급되면 상기 부스터(127)는 자동적으로 질소가스를 고압으로 승압시키게 된다.

이렇게 소정의 압력으로 승압된 가스는, 고압탱크(129)에 저장되는데, 이 때의 저장 압력은 상술한 바와 같이 가스핀(108)을 통하여 캐비티(105)의 내부에 충진된 수지(110)를 밀어서 중공형 제품으로 형성시킬 수 있을 정도의 고압이다.

상기 고압탱크(129)에 저장중인 고압의 질소가스는 압력조절기(130)에 의하여 필요로 하는 압력으로 조절된 후, 경로(C)를 따라서 상기 가스핀(108)으로 공급되어, 캐비티(105) 내부로 유입될 수 있게 된다. 그리고 상기 가스핀(108)로 공급되는 질소가스의 압력은 정해진 상태(예를 들면 사용자가 설정한 값)로 유지되어야 하는데, 이를 위하여 경로(C)에는 질소가스의 압력을 감지하는 압력센서(132)가 설치되어 있다. 상기 압력센서(132)는, 경로(C)를 통하여 가스핀(108)으로 들어가는 질소가스의 압력을 감지하고, 이러한 감지신호를 제어부(133)로 입력하게 된다.

상기 제어부(133)는, 예를 들면 마이크로컴퓨터로 구성될 수 있을 것이고, 상기 압력센서(132)에서 유입되는 신호에 기초하여, PID(Proportional Integral Derivative)제어장치(131)를 통하여 상기 압력조절기(130)를 제어하게 된다. 상기 제어부(133)는, 상기 압력센서(132)에서 입력되는 압력신호을, 기준압력(예를 들면 사용자가 설정한 압력)과 비교하여 일치하는지의 여부를 판단하고, 일치여부에 대한 신호를 PID제어장치(131)로 출력하게 된다. 그리고 상기 PID제어장치(131)는 그 차이에 해당하는 압력을 조절하기 위한 제어를 수행하게 되는데, 실질적으로 상기 압력조절기(130)에 대한 구동을 제어하는 것에 의하여, 경로(C)를 통하여 공급되는 압력을 기준압력과 일치시키도록 한다.

그리고 상기 가스핀(108)을 통하여 캐비티(105) 내부로 주입되는 가스의 압력은, 예를 들면 상기 PID제어장치(131)에 의하여 제어되는 압력조절기에서, 다단으로 조절함으로써, 가스의 주입 정도에 따라 가장 바람직한 가스압으로 중공부(109)를 형성할 수 있게 되는 것이다.

상기 제어부(133)는, 실질적으로 장치 전체의 사출 성형 제어를 수행하게 되는 부분으로, 사출시작신호, 그리고 상기 압력센서(119)에서의 신호, 그리고 사출기 안전문의 닫힘신호 등이 입력된다. 또한 상기 제어부(133)는, 상기 밸브체(Va,Vb)를 제어하는 제어신호를 출력하게 된다.

다음에는 상기 수지차단핀(124)과 수지역류 속도제어핀(122)의 동작을 위한 구성에 대하여 살펴보기로 한다. 상기 수지차단핀(124)과 수지역류 속도제어핀(122)은, 공압으로 동작하는 실린더(125) 및 실린더(123)에 의하여 동작하게 되는 것은 상술한 바와 같다. 즉 상기 수지차단핀(124)는 실린더(125)의 동작에 의하여 상기 런너(106) 내부에서 역류하는 수지를 완전하게 차단할 수 있도록 동작하게 되고, 상기 수지역류 속도제어핀(122)은 실린더(123)에 의하여 런너(106) 내부를 역류하는 수지의 양을 조절할 수 있도록 설치되어 있는 것이다.

그리고 상기 실린더(123,125)의 동작은, 가스공급원(126)에서 공급되는 고압의 질소가스를 같이 이용하여 이루어진다. 상기 가스공급원(126)에서의 고압의 가스는 감압밸브(134)를통하여 소정의 압력으로 감압된 후, 밸브체(Va,Vb)로 공급된다. 상기 밸브체(Va,Vb)는, 예를 들면 솔레노이드밸브로 구성될 수 있으며, 이러한 밸브체(Va,Vb)는 제어부(133)에서의 전기적 신호에 의하여 상기 각각의 실린더(123,125)로 이분하여 가스를 공급함으로써, 상기 실린더(123,125)의 동작여부를 제어할 수 있게 된다. 그리고 상기 감압밸브(134)의 후단부에는 소정 이상의 압력을 배기시키는 릴리프밸브(135)를 부착하여, 안전을 도모하게 된다.

다음에는 본 발명에 의한 중공 사출 성형방법을 보이는 플로챠트인 도 4를, 도 3과 같이 참고하면서 본 발명에 의한 사출 성형방법에 대하여 살펴보기로 한다.

본 발명에 의한 사출 성형이 개시되면, 제210단계에서 사출부(111)에 의한수지의 주입이 시작된다. 즉, 고정금형(101)과 가동금형(102)이 닫혀져 금형 열림면(103)을 완전하게 밀착시켜 캐비티(105)가 형성되면, 사출부(111)내에 있는 스크류(121)의 전진에 의하여 용융수지(110)가 금형에 설치되어 있는 스프루(104)와 런너(106) 그리고 게이트(107)를 경유하여 캐비티(105)를 100% 채우게 된다.

이렇게 하여, 캐비티(105) 내부에 수지가 완전하게 채워진 다음에는 중공부(109)를 형성하기 위하여 상기 가스핀(108)을 통하여 가스를 캐비티(105) 내부로 주입시켜야 한다.

여기서 상기 캐비티(105)에 중공부(109)를 형성하기 위하여 가스핀(108)을 통하여 가스를 주입하게 되면, 런너(106)를 경유하여 수지가 역류하게 된다. 따라서 이렇게 역류되는 수지가 다시 사출부(111)의 실린더 내부로 들어올 수 있도록 하기 위하여, 제212단계에서는, 사출부(111)의 스크류(121)를 일정량 석백(Suck back)시켜 사출 실린더 내부에 일정한 공간을 형성토록 한다.

그리고 다음에 제214단계에서는, 상기 가스핀(108)을 통하여 고압의 가스를 캐비티(105) 내부로 주입하게 된다. 고압의 가스가 캐비티(105) 내부로 주입됨에 따라서 상기 캐비티의 수지(110) 내부에는 중공부(109)가 형성되면서, 내부의 수지는 역류하게 된다. 이렇게 역류하는 수지는 공급경로를 따라 다시 사출부(111)의 실린더 내부로 유입된다.

여기서 고압가스를 캐비티(105) 내부로 주입하는 것은, 가스공급원(126)에서의 가스가 부스터(127)에 의하여 더욱 고압으로 승압되어 고압탱크(129)에 저장중인 가스가 압력조절기(130)를 통하여 상기 가스핀(108)에 공급되는 것은 상술한 바와 같다. 제어부(133)로 인가되는 사출 신호에 의해 가스를 금형으로 주입하기 위한 지연시간이 시작되고, 사용자가 설정한 지연시간 후에는 적정한 압력과 시간으로 압력조절기(130)가 PID 제어장치(131)와 압력센서(132)에 의하여 가스를 다단으로 주입하게 된다.

그리고 수지역류 속도제어핀(122)의 전진에 의해서 가스핀(108)을 통해 주입되는 압력은 사출 압력보다 약 120%높게 설정하여 게이트(107) 근처에 설치된 연결봉(120)에 연결되어 있는 압력센서(119)에서 사용자가 설정한 압력 값에 도달하게 되면 제어부(133)가 신호를 인가 받아 방향 절환용 솔레노이드 밸브(136)를 동작시켜 실린더(125)를 전진시키면 수지차단핀(124)이 전진하여 런너(106)부를 완전히 차단하여 사출부(111)로 역류하는 수지가 없도록 함으로서 중공부(109)의 길이가 캐비티(105)내에 전부 형성 될 수 있도록 한다.

이러한 가스 주입에 의한 수지의 역류시에는, 상기 수지차단핀(124)은 열려 있는 상태이고, 수지역류 속도제어핀(122)은 런너(106)의 전체 단면적에 대하여 50 ~ 90% 정도 줄일 수 있도록 일부를 차단하게 된다. 이렇게 상기 수지역류 속도제어핀(122)을 설치함으로써, 게이트(107)에서 상기 수지역류 속도제어핀(122) 사이를 역류하는 수지의 압력이 상기 압력센서(119)에 정확하게 전달될 수 있게 된다.

그리고 이렇게 수지가 역류할 때, 역류하는 수지의 압력은 게이트(107)의 후단에 설치되어 있는 압력센서(119)에 의하여 감지된다. 그리고 이렇게 감지되는 압력은 제어부(133)으로 입력된다. 제216단계에서는, 게이트 근처에 설치한 압력센서(119)의 시그널에 의하여, 제어부(133)는 솔레노이드밸브로 구성되는밸브체(Vb)를 제어하는 것에 의하여 실질적으로 수지차단핀(124)이 역류통로인 런너(106)의 해당 부분을 막게 된다. 따라서 상기 수지차단핀(124)에 의하여 수지의 역류는 완전히 정지되는 상태로 된다.

여기서 가스핀(108)을 통한 가스의 주입이 개시된 후, 중공부(109)가 완전히 형성되기까지의 과정에서, 상기 압력센서(119)에 의하여 감지되는 압력의 변화는 가스 주입이 시작되는 초기단계에서는 낮은 압력값에서 시작하여 가스의 주입에 비례하여 압력이 높아지게 된다. 따라서 실질적으로 캐비티(105) 내부의 수지(110)에 완전히 중공부(109)가 형성되는 시점에서는 가장 높은 압력값이, 상기 압력센서(119)에 의하여 감지된다. 따라서 제어부(133)는, 상기 압력센서(119)에서 감지되는 압력값이, 설정되어 있는 압력값에 도달하였다고 판단되면, 수지차단핀(124)을 동작시켜서, 역류되는 수지를 완전하게 차단하게 되는 것이다.

그리고 제218단계에서는, 금형 캐비티(105) 내부에 주입된 수지가 충분히 냉각되도록 하고, 수지의 냉각이 완료되면, 제220단계에서 압력조절기(130)를 제어하는 것에 의하여 금형 캐비티(105) 내부에 주입된 가스를 대기 중으로 배기 시킨다. 그리고 제222단계에서는 가동금형(102)을 열고 제품을 취출하게 된다.

즉, 중공부(109)에 잔재하여 있는 가스가 완전히 제거된 후 고정금형(101,101')과 가동금형(102)이 금형열림면(103,103')을 기준으로 열리게 되면 중공부가 형성된 제품을 금형으로부터 이형시켜 성형을 종료하게 된다. 이때 수지역류 속도제어핀(122)과 수지차단핀(124)은 다음 성형을 위한 후퇴 상태를 유지함으로 성형 주기가 완전히 종료되게 된다.

이상과 같은 본 발명에 의하면, 캐비티 내부로 일단 주입된 수지에서 반대방향으로 고압의 가스를 주입하여 수지를 사출기 내부의 실린더로 후퇴시키면서, 후퇴 경로상의 압력에 의하여 수지의 역류를 차단하도록 구성하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다.

그리고 이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이고, 본 발명은 첨부한 특허청구의 범위에 의하여 해석되어야 할 것이다.

도시한 실시예에 있어서, 상기 수지차단핀(124) 및 수지역류 속도제어핀(122)은, 각각 수지를 차단하는 기능 및 수지 역류시 단면적을 축소하는 기능을 수행하는 것임을 알 수 있다. 또한 실시예에 있어서는 상기 수지차단핀(124) 및 수지역류 속도제어핀(122)을 각각 별도로 설치하고 있다. 그러나 본 발명은 이러한 실시예에 의하여 한정될 수 없음은 자명하다.

예를 들어, 고압의 가스가 가스핀(108)에 의하여 캐비티(105) 내부로 유입되어, 수지가 공급경로(스프루, 런너 및 게이트)를 따라 역류할 때, 처음에는 역류하는 수지의 일부를 막아서, 캐비티(105)와의 사이에서 일정한 압력이 걸리도록 하고, 소정 이상의 압력이 압력센서(119)에 의하여 감지되면 수지의 공급경로를 완전히 차단하여 더 이상의 역류를 방지할 수 있는 기술적 범위 내에서, 상기 수지차단핀(124) 및 수지역류 속도제어핀(122)을 일체로 구성하는 것이 가능함은 물론이다.

여기서 도시한 실시예에 있어서는 공압에 의하여 실린더(123,125)가 동작하기 때문에, 상기 수지차단핀(124) 및 수지역류 속도제어핀(122)의 스트로크의 제어가 현실적으로 매우 어렵다. 따라서 수지차단핀(124) 및 수지역류 속도제어핀(122)을 각각 별도로 설치하여 상술한 기능을 수행하도록 하고 있다.

그러나 예를 들어, 상기 수지차단핀(124) 및 수지역류 속도제어핀(122) 대신에, 수지의 공급경로 상에 하나의 핀을 설치하고, 이러한 핀을 이용해서 공급경로의 일부를 차단하거나 전부를 차단할 수 있도록 구성하는 것에 의하여, 본 발명이 실시될 수 있음은 당연하다. 이렇게 하나의 핀을 설치하고, 이러한 핀을 이용하여 역류하는 수지의 일부를 차단하거나, 완전히 차단하도록 구성하는 경우, 상기 핀은 도시한 실시예에서와 같이 유체를 이용하는 실린더에 의하여 동작하도록 구성하는 것도 가능하지만, 별도의 구동장치를 이용하여 동작하도록 구성하는 것도 가능함은 물론이다. 예를 들면 전기에 의하여 동작하는 구동모터와, 상기 구동모터와 상기 핀을 기구적으로 연결하는 기구적 구성을 통하여, 상기 한개의 핀을 동작시켜서 공급경로의 일부를 차단하거나 전부를 차단할 수 있도록 구성하는 것도 가능한 것이다.

그리고 도시한 실시예에 있어서, 수지차단핀(124) 및 수지역류 속도제어핀(122)이 공압에 의하여 동작하는 실린더(123,125)에 의하여 동작하는 실시예를 보이고 있으나, 본 발명은 이에 한정될 수는 없다. 예를 들면 상기 수지차단핀(124) 및 수지역류 속도제어핀(122)은, 전기를 이용한 다른 기구적 구성에 의해서도 상술한 바와 같은 동작이 가능함은 물론이다.

이와 같이, 본 발명에 의한 중공 사출 성형 방법과 장치에 의하면, 종래의중공 사출 장치 및 방법에서 발생하는 제품 외관의 플로마크의 발생을 방지할 수 있음과 동시에, 수지의 색상교환이 현저하게 용이하게 됨을 알 수 있다.

Claims

사출기에 의하여 주입되는 액상의 수지를 이용하여 부품의 형상을 성형하되, 부품의 중간부분에 비어있는 중공부를 가지도록 성형하는 중공형 사출장치에 있어서;

결합상태에서, 제품의 외형에 대응하는 캐비티를 내부에 구비하는 고정금형 및 가동금형;

상기 사출기에서의 수지를 상기 캐비티 내부로 공급하기 위하여, 상기 고정금형 및 가동금형의 내측에 형성되는 수지공급경로;

상기 캐비티에서 수지의 주입부분의 반대측에 성형되어, 캐비티 내부의 수지에 중공부를 형성하기 위하여, 고압가스를 주입하는 가스핀;

상기 가스핀에 의하여 주입되는 가스에 의하여, 캐비티 내부에서 역류하는 수지를 차단할 수 있도록 수지공급경로 상에 설치되는 수지역류 차단수단;

상기 가스핀에 의하여 주입되는 가스에 의하여, 역류하는 수지가 통과하는 수지공급경로의 단면적을 조절하여, 역류수지에 소정의 압력이 걸리게 하는 수지 역류 조절수단; 그리고

상기 가스핀에 의하여 주입되는 가스에 의하여, 역류하는 수지의 압력을 측정하는 압력센서로 구성되고;

상기 압력센서에서 감지되는 역류수지의 압력에 기초하여, 상기 수지차단핀이 수지공급경로를 차단하게 되는 것을 특징으로 하는 사출장치.
제1항에 있어서, 상기 수지역류 차단수단은, 상기 수지공급경로 상에 설치되어, 공급경로를 개폐하는 수지차단핀과; 상기 수지차단핀을 구동시켜 수지공급경로를 단속하는 구동수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 사출장치.
제2항에 있어서, 상기 구동수단은, 상기 수지차단핀을 운동시켜 수지공급경로를 개폐하는 공압 실린더로 구성되는 것을 특징으로 하는 사출장치.
제1항에 있어서, 상기 수지역류 조절수단은, 상기 수지공급경로 상에 설치되어, 공급경로의 개폐정도를 조절하는 수지역류 속도제어핀과, 상기 수지역류 속도제어핀을 구동시켜 수지공급경로의 단면적을 조절하는 구동수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 사출장치.
제4항에 있어서, 상기 구동장치는, 상기 속도제어핀이 공급경로의 개폐정도를 조절하도록 제어하는 공압실린더로 구성되는 것을 특징으로 하는 사출장치.
제1항에 있어서, 상기 수지역류 조절수단과 차단수단은 일체로 구성되는 것을 특징으로 하는 사출장치.
이동금형과 고정금형 사이에 형성되는 금형 캐비티에, 금형 내부에 성형되는수지 공급경로를 경유하여 수지를 충진하여, 중공형 사출품을 성형하는 방법에 있어서;

사출기로 상기 금형 캐비티 내부로 수지를 100% 충진하는 과정과;

상기 수지 주입부의 반대측에서, 중공부를 형성하기 위하여 캐비티 내부로 고압의 가스를 불어넣어 일부의 수지를 역류시키는 과정;

상기 가스에 의하여 역류하는 수지에 일정한 압력이 걸리도록, 수지공급경로의 일측에서 경로의 일부를 막는 과정과;

상기 역류하는 수지의 압력이 일정값에 이르면 상기 역류하는 수지를 차단하는 과정을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 중공 사출방법.
제7항에 있어서, 역류하는 수지를 차단후, 중공부에 고압상태를 유지하면서 수지를 냉각시키는 과정을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 중공 사출방법.
제7항에 있어서, 수지공급경로의 일부를 막는 과정은, 공급경로의 50 내지 90%를 막는 것을 특징으로 하는 중공 사출 방법.