KR20040002783A - 핫 러너 몰드를 갖는 사출 금형 - Google Patents

Abstract

핫 러너 몰드(hot-runner mold)를 갖는 사출 금형에 있어서, 노즐의 선단면에 저열전도성의 노즐 팁을 구성하여 단열지 없이 노즐이 캐비티 몰드를 직접적으로 노즐 터치하도록 한다.

캐비티 몰드(1)의 밑바닥부에 설치한 핫 러너 몰드(2)의 니이들 밸브 노즐(21)의 노즐(22)을, 노즐의 선단면에 개구부(22b)를 갖는 노즐 본체(22a)와, 캐비티 개구부(22b)에 슬라이드 가능하게 끼워 삽입하여 평탄한 선단면을 노즐 본체(22a)의 선단면에서 돌출시킨 노즐 팁(4)으로 구성한다. 노즐 팁(4)을 노즐 본체(22a) 보다도 저열전도성의 금속으로 형성하여, 단열지 없이 항상 노즐(22)이 캐비티 몰드(1)에 노즐 터치하도록 구성한다.

Description

핫 러너 몰드를 갖는 사출 금형{INJECTION MOLD HAVING HOT-RUNNER MOLD}

본 발명은 니이들 노즐(needle nozzle)을 캐비티(cavity)의 주입구에 항상노즐 터치한 핫 러너 몰드(hot-runner mold)를 갖는 사출 금형에 관한 것이다.

도 3은 프리폼(preform) 성형용의 캐비티 몰드(1)의 아래쪽에 핫 러너 몰드(2)를 갖는 종래 구조의 사출 금형의 일 실시예를 도시하는 것이다.

캐비티 몰드(1)는 내부에 사출 코어(11)를 구비하고 사출 코어(11)의 주위에 형성된 캐비티(12)의 주입구(13)를 밑바닥부에 형성하고 있다. 이 주입구(13)의 개구는 캐비티 몰드(1)의 밑바닥부에 형성된 평탄한 면의 오목부(14)에 개방되어 있다. 오목부(14)에 핫 러너 몰드(2)를 구비하는 니이들 밸브 노즐(21)의 노즐(22)을 삽입하여, 용융수지를 핫 러너 몰드(2)로부터 캐비티(12)에 사출 및 충진할 수 있다.

통상적으로, 도면에서는 생략하고 있지만, 캐비티 몰드(1)에서, 다수의 캐비티(12)를 병렬로 구비하고, 그 캐비티(12) 각각에, 니이들 밸브 노즐(21)이 횡방향으로 길다란 원통의 러너 블록(23)으로부터 직립하고 있다. 니이들 밸브 노즐(21)은 그 외주에 밴드 히터(24)를 갖는 노즐통(25)과, 이 노즐통(25)의 선단에 장착되고 평탄한 선단면의 노즐(22)과, 러너 블록(23)을 관통하여 노즐 구멍까지 그 선단이 삽입된 니이들(26)과, 그리고 밑바닥부에 피스톤(28)을 연결한 노즐(21) 개폐용의 공기압실린더 또는 유압실린더(27)로 구성되어 있다. 피스톤(28)의 상하 이동에 의해 니이들 밸브 노즐(21)이 개폐된다.

핫 러너 몰드(2)는 러너에서 용융 열가소성수지의 온도 유지를 위해 항상 가열되고, 반대로 캐비티 몰드(1)에 사출 및 충진된 용융수지를 신속하게 고화하기 위해 캐비티 몰드(1)는 항상 냉각된다. 이 때문에 노즐(22)을 캐비티 몰드(1)의주입구(13)가 형성된 밑바닥면에 직접적으로 노즐 터치시켜 놓으면, 주입구(13)의 주위의 테두리가 노즐(22)에 의해 가열되어, 주입구(13)에서의 수지의 냉각 및 고화가 불완전하게 된다. 그리고, 프리폼을 몰드에서 해제할 때, 실처럼 늘어나거나 수지 누설 등이 발생하거나, 또는 프리폼의 밑바닥부에 하얀 표백이 발생하기도 한다.

이 현상을 방지하기 위해서, 도 4에 도시하는 바와 같이, 캐비티 몰드(1)의 밑바닥과 노즐(22)의 단면 사이에 단열지(3, heat insulating sheet)를 끼우고, 결과적으로 노즐 터치가 단열지(3)를 통해 간접적으로 행해지는 방법이 사용되고 있다. 일반적으로 사용되고 있는 단열지(3)는 두께가 약 0.5 mm 정도의 폴리아미드 플라스틱 시이트로 이루어지고 내열성을 갖지만, 수명이 짧기 때문에 정기적인 교환이 필요하다. 또한, 노즐 높이는 캐비티 몰드와 핫 러너 몰드의 가공 또는 조립시의 공차에 의해 편차가 발생하기 때문에, 노즐의 높이를 조정할 필요가 있다. 노즐 높이의 조정은 측정, 분해, 및 추가의 노즐 가공을 필요로 하는 등의 어려움이 있었다.

본 발명은, 상기 종래의 문제를 해결하기 위한 것이다. 본 발명의 목적은, 노즐의 선단면 내를 저열전도성의 팁으로 구성하는 것에 의해, 단열지 없이 캐비티 몰드의 노즐 터치가 직접적으로 가능해지고, 또 팁과 팁 내부에 놓이는 니이들과의 관계에 의해 노즐 높이의 조정도 불필요하게 되는 새로운 핫 러너 몰드를 갖는 사출 금형을 제공하는 데에 있다.

본 발명의 목적은,밑바닥부에 마련한 캐비티 주입구 주위를, 평탄한 면의 오목부로 형성하는 캐비티 몰드(cavity mold), 및 평탄한 면에 형성된 선단면의 니이들 밸브 노즐을 구비하고, 그 오목부에 삽입된 니이들 밸브 노즐의 선단을 캐비티 몰드에 배치한 핫 러너 몰드를 구비하는 사출 금형에 있어서, 상기 노즐은, 노즐의 선단면에 개구한 노즐 본체와, 이 노즐 본체보다도 저열전도성의 금속으로 이루어지고 선단면 중앙에 평탄한 선단면과 노즐 오리피스를 갖고, 노즐의 선단면에 형성한 개구부에 슬라이드 가능하게 끼워 삽입하여 평탄한 선단면을 노즐의 선단면에서 돌출시켜, 캐비티 주입구에 직접적으로 노즐 터치하도록 형성된 원통형 노즐 팁을 포함하는 것이다.

또, 본 발명의 노즐 팁은, 노즐 구멍으로 연장하는 내주 벽면을, 니이들 밸브 노즐에 장착된 니이들의 원추 선단부와 동일 각도의 원추면으로 형성하고, 노즐 구멍의 폐쇄와 노즐 팁 지지를 위해 니이들의 선단부에 끼워지도록 구성된다.

또한, 본 발명의 노즐 본체는 금형용 강재로 이루어지고 팁은 금형용 강재보다도 저열전도성의 티타늄 합금으로 이루어진다.

도 1은 본 발명에 따른 핫 러너 몰드를 갖는 사출 금형의 주요부 종단면도.

도 2는 도 1에 도시한 사출 금형의 노즐 선단부의 측면도.

도 3은 종래 기술에서 종래 구조의 핫 러너 몰드를 갖는 사출 금형의 종단면도.

도 4는 도 3에서 사출 금형의 노즐 터치 부분의 종단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 캐비티 몰드2 : 핫 러너 몰드

4 : 노즐 팁4a : 노즐 구멍

4b : 내주 벽면12 : 캐비티

13 : 주입구14 : 오목부

21 : 니이들 밸브 노즐

도 1 및 도 2는 본 발명의 주요부의 일 실시형태를 도시한 것으로 도 3 및 도 4에 도시한 종래 구조와 동일의 부분은 동일부호로 도시한다.

도면에 도시한 니이들 밸브 노즐(21)의 노즐(22)은 선단면에 형성한 개구부(26b)의 노즐 본체(22a)와, 개구부(22b)에 끼워지는 평탄한 선단면을 노즐 본체(22a)의 선단면에서 적어도 단열지의 두께 이상의 높이(h)로 돌출한 노즐팁(4)으로 이루어진다. 이 노즐 팁(4)은 노즐 본체(22a)를 형성하는 금형용 강재보다도 저열전도성의 금속, 예컨대 티타늄합금 등에 의해 형성한 원통체로 이루어진다. 예컨대, 강재는 0.073 cal/cm²/sec/℃/cm의 열전도성을 가지며 티타늄은 0.041 cal/cm²/sec/℃/cm의 열전도성을 갖는다. 이런 열전도성의 차이에 의해, 본 발명의 목적을 달성하는 것이 가능하다.

노즐 팁(4)의 선단면 중앙에는 노즐 구멍(4a)이 형성되며, 노즐 구멍(4a)으로 연장하는 내주 벽면(4b)과 노즐 본체(22a)의 선단 내주 벽면(22c)은 원추형의 니이들 선단부(26a)와 동일 각도의 원추면으로 형성하고 있다.

또한, 노즐 팁(4)의 외경은 미소한 미끄럼 공차 만큼 개구부(22b)의 내경보다도 작게 형성한다. 이처럼, 이런 미소한 미끄럼 공차에 의해, 노즐 팁(4)은 개구부(22b)에 고정되지 않지만 니이들 선단부(26a)에 의해 고정되고 지지될 수 있다.

이런 종류의 노즐(22)에서는, 니이들(26)의 선단부(26a)가 개구부(22b)의 중앙에 위치하기 때문에, 노즐 팁(4)을 개구부(22b)에 끼우는 것만으로, 노즐(22)을 캐비티 몰드(1)에 직접적으로 노즐 터치할 수 있고, 즉 도 3에 도시한 바와 같이, 캐비티 몰드(1) 아래에 핫 러너 몰드(2)를 설정하여, 오목부(14)에 노즐(22)을 삽입한 후 실린더(27)의 작동에 의해 피스톤(28)과 일체로 니이들(26)을 이동 가압하면, 노즐 팁(4)의 평탄한 선단이 주입구(13)의 개구 주위의 평탄한 면에 접촉하여, 노즐(22)이 직접적으로 캐비티 몰드(1)에 노즐 터치하게 된다.

이 때, 노즐 팁(4)은 캐비티 몰드(1)에 접촉하기까지 니이들(26)에 의해 가압되어 개구부(22b) 내를 슬라이드 이동된다. 이처럼, 가공시 및 조립시의 공차에 의해, 핫 러너 몰드(2)가 장착되는 다수의 니이들 밸브 노즐(21) 사이에 높이의 편차가 발생해도, 그 편차에 따라 노즐 팁(4)은 노즐 본체(22a)의 선단면에서 돌출하기 때문에, 지금까지 당분야에 요구되는 이런 높이 조정이 불필요하게 된다.

또, 용융수지의 사출 및 충진시 니이들(26)이 하강하고 그 선단부(26a)가 노즐 팁(4)에서 분리되어도, 노즐 팁(4)의 내주 벽면이 수지의 사출 압력에 의해 가압되기 때문에 즉 노즐 터치는 그대로 유지된다. 요컨대, 노즐 팁(4)은 니이들(26)에 가해지는 가압력과 사출 압력을 교대로 받기 때문에, 노즐 터치를 유지하는 것이다. 이처럼, 노즐 팁(4)이 노즐 본체(22a)의 개구부(22b)에 슬라이드 이동가능하게 삽입된 것만으로도, 노즐 터치력이 유지될 수 있고 수지 누설이 방지될 수 있다.

게다가, 노즐 본체(22a)의 선단면과, 주입구(13)의 개구 주위의 캐비티 몰드(1)의 밑바닥면 사이에는, 노즐(22) 선단면에서 돌출한 노즐 팁(4)에 의해 에어 갭(air gap)이 발생한다. 이 에어 갭과 노즐 팁(4)의 저열전도성에 의해, 니이들 밸브 노즐(21)에서 캐비티 몰드(1)로의 열전도가 상당히 감소하게 되어, 지금까지 이용된 단열지가 불필요하게 된다.

또한, 저열전도성의 금속으로 이루어지는 노즐 팁(4)은 내열성 플라스틱의 단열지와 비교되지 않을 만큼의 훌륭한 내구성을 갖기 때문에, 주기적으로 노즐 팁(4)을 교환할 필요가 없게 된다. 또, 통상적으로 사용되는 금속재료보다도 비싸고 가공이 어려운 저열전도성의 금속이어도, 노즐(22)의 일부에 대한 노즐 팁(4)으로 사용되고 노즐 팁(4)의 구조도 단순하고 용이하게 가공될 수 있다. 따라서, 이 노즐 팁(4)은 또한 경제적 효과를 유발한다.

본 발명에 의하면, 노즐의 선단면 내를 저열전도성의 팁에 의해 구성하는 것에 의해, 단열지가 불필요하게 되는 노즐 터치가 가능해지고, 또 팁과 팁 내부에 놓이는 니이들과의 관계에 의해 노즐 높이의 조정도 불필요하게 되는 새로운 핫 러너 몰드를 갖는 사출 금형을 제공한다.

Claims (3)

1. 밑바닥부에 마련한 캐비티 주입구 주위를, 평탄한 면의 오목부로 형성하는 캐비티 몰드(cavity mold), 및

   평탄한 면에 형성된 선단면의 니이들 밸브 노즐을 구비하고, 그 오목부에 삽입된 니이들 밸브 노즐의 선단을 캐비티 몰드에 배치한 핫 러너 몰드를 구비하는 사출 금형에 있어서,

   상기 노즐은, 노즐의 선단면에 개구한 노즐 본체와, 이 노즐 본체보다도 저열전도성의 금속으로 이루어지고 선단면 중앙에 평탄한 선단면과 노즐 오리피스를 갖고, 노즐의 선단면에 형성한 개구부에 슬라이드 가능하게 끼워 삽입하여 평탄한 선단면을 노즐의 선단면에서 돌출시켜, 캐비티 주입구에 직접적으로 노즐 터치하도록 형성된 원통형 노즐 팁을 포함하는 것을 특징으로 하는 핫 러너 몰드를 갖는 사출 금형.
2. 제1항에 있어서,

   상기 노즐 팁은, 노즐 구멍으로 연장하는 내주 벽면을, 니이들 밸브 노즐에 장착된 니이들의 원추 선단부와 동일 각도의 원추면으로 형성하고, 노즐 구멍의 폐쇄와 노즐 팁 지지를 위해 니이들의 선단부에 끼워지도록 구성되는 것을 특징으로 하는 핫 러너 몰드를 갖는 사출 금형.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 노즐 본체는 금형용 강재로 이루어지고 상기 노즐 팁은 금형용 강재보다도 저열전도성의 티타늄합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 핫 러너 몰드를 갖는 사출 금형.