KR20070100259A

KR20070100259A - 복수의 재료를 사출성형하기 위한 사출성형장치

Info

Publication number: KR20070100259A
Application number: KR1020077014823A
Authority: KR
Inventors: 패트릭 에이. 투먼
Original assignee: 플라스틱 엔지니어링 앤 테크니컬 서비시즈, 인코포레이티드
Priority date: 2005-01-04
Filing date: 2006-01-04
Publication date: 2007-10-10
Also published as: US7329112B2; EP1833652A4; EP1833652A2; WO2006074181A2; US20060147577A1; WO2006074181A3; CA2584435A1

Abstract

복수의 용융 재료를 몰드 공동 속으로 사출성형하기 위한 사출성형장치는 노즐; 상기 노즐에 의해 지지된 드롭 팁; 및 상기 노즐과 상기 드롭 팁을 통해 뻗어 있는 중앙 구멍부를 포함한다. 상기 사출성형장치는 각각 제1 및 제2 노즐 유동경로를 규정하기 위해 노즐을 통해, 그리고 제1 및 제2 드롭 팁 유동경로를 규정하기 위해 드롭 팁을 통해 뻗어 있는 제1 및 제2 유동경로를 포함한다. 상기 각각의 제1 및 제2 드롭 팁 유동경로는 각각 접합부를 규정하는 복수의 분기부를 포함하고, 이 접합부에서 각각의 유동경로는 상기 중앙 구멍부와 유동적으로 연통한다.

노즐, 드롭 팁, 중앙 구멍부, 유동 경로, 사출성형장치

Description

복수의 재료를 사출성형하기 위한 사출성형장치{INJECTION MOLDING SYSTEM FOR INJECTION MOLDING PLURALITY MATERIALS}

관련출원(들)의 교차 참조

본 출원은 2005년 1월 4일자 출원된 공계류중인 미국 가특허 출원 제60/641,252호의 우선일을 주장한다.

발명의 기술분야

본 발명은 일반적으로 사출성형장치, 특히, 복수의 재료를 사출성형하기 위한 사출성형장치에 관한 것이다.

사출성형은 각종 부품을 생산하는 데 사용되는 널리 알려진 제조방법이다. 사출성형은 용융 플라스틱 또는 수지 등의 용융 재료를 몰드(mold) 내의 공동(cavity)에 도입하는 것을 포함한다. 상기 용융 재료는 상기 공동의 내부면의 형상으로 몰드 속에서 경화된다. 이어서, 이 경화된 재료는 상기 공동으로부터 꺼낸다.

전형적인 사출성형장치는 용융 재료를 사출성형기의 노즐과 같은 공급원으로부터 다수의 공동으로 혹은 몰드의 커다란 하나의 공동 내의 다수의 지점으로 반송하는 데 사용되는 매니폴드 조립체(manifold assembly)를 포함한다. 이러한 매니 폴드 조립체의 예는 미국 특허 제4,964,795호(Tooman)에 개시되어 있다. 이 특허문헌에 있어서, 매니폴드 조립체는 매니폴드 및 그로부터 방사상으로 뻗어 있는 복수의 노즐을 포함한다. 상기 매니폴드와 노즐들을 통해 통로가 형성되어 있고, 이 통로를 통해 용융 재료가 통과될 수 있다. 상기 통로의 말단 단부, 소위 게이트는 몰드의 공동과 유체 연통되고 있다.

또한, 밸브 게이트 조립체는 전형적으로 용융 재료가 게이트를 통해 몰드의 공동 속으로 흐르는 것을 규제하도록 상기 사출성형장치에 포함되어 있다. 이러한 밸브 게이트 조립체의 예는 미국 특허 제4,173,448호(Rees et al)에 개시되어 있다. 이 특허문헌에 있어서, 밸브 게이트 조립체는 통로 내에 부분적으로 배치된 밸브 봉 혹은 핀을 포함한다. 상기 핀은 게이트를 폐쇄해서 용융 재료가 상기 게이트를 통해 흐르는 것을 방지하도록 상기 게이트 근방에 위치된 말단 단부를 가지고 있다. 또, 상기 핀은 당해 핀을 게이트로부터 축방향으로 멀리 이동시킬 수 있는 작동기 조립체에 작동가능하게 부착되어 있다. 핀이 게이트로부터 더욱 멀리 이동함에 따라, 게이트를 통한 용융 재료의 흐름(즉, 유동)이 증가된다.

상기 사출성형장치는 매니폴드 조립체 및 노즐의 외부면 상에 위치된 가열 밴드와 같은 1개 이상의 열원을 포함할 경우가 있다. 상기 열원은 상기 용융 재료에 열을 공급해서 원하는 유동 조건을 유지하도록 한다.

내부에 다수의 유동 경로가 형성되어 있는 매니폴드 조립체를 구비한 사출성형장치를 제공하는 것은 공지되어 있다. 각 통로 내에는 상이한 용융 재료가 흐르고, 상기 밸브 게이트 조립체는 이들 재료가 상기 통로로부터 몰드의 공동 속으로 흐르는 것을 조절한다. 이러한 유형의 매니폴드 조립체는 예를 들어 하나의 재료로 이루어진 외부 "표피"와 또 다른 재료로 이루어진 내부 "코어"를 가진 몰드 부품에 사용된다. 전형적으로 이용되는 밸브 게이트 조립체는 통로들 중 하나의 통로 속에 위치된 밸브 핀을 포함한다. 이 밸브 핀은 그 통로를 막는 한편 용융 재료는 다른 통로를 통해 흘러 상기 외부 "표피"를 형성하기 시작하고, 소정 시간 후, 상기 밸브 핀은 개방되어 내부 "코어"를 형성하기 시작한다.

상기 설명한 사출성형장치의 하나의 단점은 용융된 성형 재료의 흐름이 전형적으로 나쁘고, 그에 따라, 성형된 부품의 외관 및 재료 품질을 잠재적으로 열화시키는 점이다. 예를 들어, 상기 밸브 핀은 당해 핀을 넘어서 흐름에 따라 용융 재료상에 원치 않는 전단변형(shear)을 생성시킨다. 또한, 압력은 부적절한 크기의 유동경로로 인해 유동 중인 용융 재료 내에, 특히 게이트 근방에 증가될 수 있다. 또, 하나의 경로는 전형적으로 열원에 대해 다른 통로보다 가깝게 위치되고, 열은 다른 것보다도 용융 재료의 하나에 더욱 용이하게 전달된다. 이들 인자는 용융 재료의 흐름을 저하시켜, 사용자가 성형된 부품의 품질에 대해서 제어를 덜 하게끔 할 수 있다. 이들 인자는 또한 성형 공정을 완료한 후 필요 이상의 양의 나머지 성형 재료가 이 통로 내에 남는 것을 초래할 경우도 있다.

따라서, 용융 재료에 대한 전단변형이 감소되는 복수의 재료를 사출하기 위한 신규의 사출성형장치를 제공할 것이 요망되고 있다. 또한, 성형 공정 동안 용융 재료의 압력이 더욱 제어가능하게 되고 일정하게 유지되는 사출성형장치를 제공할 것이 요망되고 있다. 나아가서는, 성형 재료에 더욱 균일하게 열을 전달하도록 배치된 유동 경로를 갖춘 사출성형장치를 제공할 것이 요망되고 있다. 따라서, 당업계에 있어서 이들 요구조건을 충족시키는 사출성형장치를 제공할 필요가 있다.

발명의 개요

따라서, 본 발명은 복수의 용융 재료를 몰드 공동 속에 사출성형하기 위한 사출성형장치용의 노즐 및 드롭 팁 조립체(nozzle and drop tip assembly)에 관한 것이다. 상기 노즐 및 드롭 팁 조립체는 외표면을 가진 노즐 및 이 노즐에 의해 조작가능하게 지지된 드롭 팁을 포함한다. 상기 노즐 및 드롭 팁 조립체는 또한 상기 노즐 및 상기 드롭 팁을 통해 연장되어 상기 몰드 공동과 유체 연통되는 게이트를 규정하는 중앙 구멍부(central bore)를 포함한다. 상기 중앙 구멍부는 그 안에서 이동가능한 조작을 위해 밸브 부재를 작동가능하게 수용하도록 되어 있다. 상기 노즐 및 드롭 팁 조립체는 제1 노즐 유동경로를 규정하기 위해 상기 노즐을 통해, 그리고 제1 드롭 팁 유동경로를 규정하기 위해 상기 드롭 팁을 통해 뻗고 있는 제1 유동경로를 포함한다. 상기 제1 드롭 팁 유동경로는 각각 제1 접합부를 규정하는 복수의 제1 분기부(branching portion)를 포함하고, 이 제1 접합부에서 상기 제1 유동경로는 상기 중앙 구멍부와 유동적으로 연통한다. 상기 노즐 및 드롭 팁 조립체는 제2 노즐 유동경로를 규정하기 위해 상기 노즐을 통해, 그리고 제2 드롭 팁 유동경로를 규정하기 위해 상기 드롭 팁을 통해 뻗고 있는 제2 유동경로를 더 포함한다. 상기 제2 드롭 팁 유동경로는 제2 접합부를 규정하는 복수의 제2 분기부를 포함하고, 이 제2 접합부에서 상기 제2 유동경로는 상기 중앙 구멍부와 유동적으로 연통한다. 상기 제1 접합부들은 상기 게이트로부터 서로에 대해 실질적으로 동일한 거리에 배치되어 있고, 상기 제2 접합부들은 상기 게이트로부터 서로에 대해 실질적으로 동일한 거리에 배치되어 있지만, 상기 제1 접합부들은 상기 게이트로부터 상기 제2 접합부들에 대해 상이한 거리에 배치되어 있어, 용융재료가 상기 제1 접합부 및 제2 접합부들과는 독립적으로 흐를 수 있도록 하고 있다.

부가적으로, 본 발명은 몰드 공동 속으로 복수의 재료를 사출성형하기 위한 사출성형장치에 관한 것이다. 상기 사출성형장치는 밸브 부재 및 상기 밸브 부재에 작동적으로 부착되어 상기 밸브 부재를 작동시키도록 조작가능한 작동기 조립체를 포함하는 밸브 게이트 조립체를 포함한다. 상기 사출성형장치는 또한 외표면을 가진 노즐 및 이 노즐에 의해 작동적으로 지지된 드롭 팁을 포함한다. 상기 사출성형장치는 상기 노즐 및 상기 드롭 팁을 통해 뻗어 있는 중앙 구멍부를 더 포함한다. 상기 중앙 구멍부는 상기 몰드 공동과 유체 연통하는 게이트를 규정한다. 상기 밸브 부재는 상기 중앙 구멍부 내에 이동가능하게 배치되어 있다. 상기 사출성형장치는 제1 노즐 유동경로를 규정하기 위해 상기 노즐을 통해, 그리고 제1 드롭 팁 유동경로를 규정하기 위해 상기 드롭 팁을 통해 뻗고 있는 제1 유동경로를 더 포함한다. 상기 제1 드롭 팁 유동경로는 각각 제1 접합부를 규정하는 복수의 제1 분기부를 포함하고, 이 제1 접합부에서 상기 제1 유동경로는 상기 중앙 구멍부와 유동적으로 연통한다. 또한, 상기 사출성형장치는 제2 노즐 유동경로를 규정하기 위해 상기 노즐을 통해 그리고 제2 드롭 팁 유동경로를 규정하기 위해 상기 드롭 팁을 통해 뻗고 있는 제2 유동경로를 포함한다. 상기 제2 드롭 팁 유동경로는 각각 제2 접합부를 규정하는 복수의 제2 분기부를 포함하고, 이 제2 접합부에서 상기 제2 유동경로는 상기 중앙 구멍부와 유동적으로 연통한다. 상기 제1 노즐 유동경로의 단면적은 상기 제1 드롭 팁 유동경로의 제1 분기부의 각각의 단면적의 합과 대략 동일하다. 또한, 상기 제2 노즐 유동경로의 단면적은 상기 제2 드롭 팁 유동경로의 제2 분기부의 각각의 단면적의 합과 대략 동일하다. 상기 작동기 조립체는 상기 밸브 부재가 제1 및 제2 접합부의 각각을 밀봉하는 폐쇄 위치, 상기 밸브 부재가 상기 제1 접합부로부터 떨어져서 위치되는 동시에 상기 제2 접합부를 밀봉하는 초기 개방 위치 및 상기 밸브 부재가 제1 및 제2 접합부로부터 떨어져서 위치되는 후속의 개방 위치에 상기 밸브 부재를 위치결정하도록 작동가능하다. 상기 제1 및 제2 노즐 유동경로는 각각 일반적으로 상기 노즐의 외표면에 대해서 대칭으로 위치된다.

본 발명의 하나의 이점은 복수의 재료를 몰드 공동 속에 사출성형하기 위한 사출성형장치가 제공되는 점이다. 본 발명의 다른 이점은 복수의 용융 재료가 개별적으로 몰드 공동 속으로 흐를 수 있도록 하는 작동기 조립체를 구비한 사출성형장치가 제공되는 점이다. 본 발명의 또 다른 이점은 용융 재료에 더욱 균일하게 열을 전달함으로써, 사출성형 프로세스에 대해서 더욱 제어를 제공할 수 있도록 위치결정된 유동 경로를 구비한 사출성형장치가 제공되는 점이다. 본 발명의 다른 이점은 밸브 부재가 유동중인 용융 재료와는 크게 격리되어 있고 또한 유동경로의 크기가 용융 재료에 더욱 균일한 압력을 견디도록 되어 있기 때문에 사출성형장치가 용융 재료의 흐름을 향상시키는 점이다. 본 발명의 또 다른 이점은 사출성형장치가 용융 재료의 흐름에 대해서 더욱 큰 제어를 제공하여, 성형된 부품의 외관 및 재료 품질을 향상시키는 점이다.

본 발명의 기타 특징과 이점은 첨부 도면과 관련해서 취한 이하의 상세한 설명으로부터 더욱 용이하게 이해될 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 사출성형장치의 단편 투시도;

도 2는 도 1의 사출성형장치의 입면도;

도 3은 도 1의 사출성형장치의 드롭 팁의 투시도.

바람직한 실시형태의 설명

도면들, 특히 도 1을 참조하면, 본 발명에 의한 사출성형장치(10)의 일 실시형태가 도시되어 있다. 상기 사출성형장치(10)는 매니폴드 조립체(12) 및 밸브 게이트 조립체(14)를 포함한다. 상기 매니폴드 조립체(12)는 일반적으로 매니폴드(16), 이 매니폴드(16)로부터 바깥쪽으로 뻗어 있는 노즐(18) 및 이 노즐(18)에 의해 작동적으로 지지된 드롭 팁(20)을 포함한다. 단, 상기 매니폴드 조립체(12)는 각각 드롭 팁(20)이 부착되는 1개 이상의 노즐(18)을 포함할 수 있다. 한편, 밸브 게이트 조립체(14)는 일반적으로 밸브 부재(22) 및 이 밸브 부재(22)에 작동적으로 부착된 작동기 조립체(24)를 포함한다. 상기 사출성형장치(10)는 매니폴드(16) 및 노즐(18)에 장착된 적어도 하나, 바람직하게는 복수의 열원(26)을 더 포함한다.

상기 사출성형장치(10)는 제1 유동경로(28) 및 제2 유동경로(29)를 포함한다. 상기 제1 및 제2 유동경로(28), (29)는 각각 매니폴드(16), 노즐(18) 및 드롭 팁(20)을 통해 뻗고 있다. 상기 사출성형장치(10)는 상기 매니폴드(16), 노즐(18) 및 드롭 팁(20)을 통해 뻗고 있는 중앙 구멍부(30)를 또 포함한다. 상기 사출성형장치(10)는 또한 몰드 공동(도시 생략)과 유체 연통하는 게이트(32)를 포함한다. 도시된 실시형태에 있어서, 상기 중앙 구멍부(30)의 말단 단부는 게이트(32)를 규정한다. 제1 및 제2 유동경로(28), (29)는 각각 중앙 구멍부(30)와 유체 연통되어 있다. 이와 같이, 용융 재료(도시 생략)는 상기 제1 및 제2 유동경로(28), (29)를 통해, 중앙 구멍부(30)의 일부를 통해, 게이트(32)를 통해 그리고 몰드 공동 속으로 흐를 수 있다. 상기 밸브 부재(22)는 상기 중앙 구멍부(30) 내에 이동가능하게 배치되고, 상기 작동기 조립체(24)는 상기 밸브 부재(22)를 작동시킴으로써 상기 게이트(32)를 통한 상기 용융 재료의 흐름을 조정하도록 조작가능하다. 단, 상기 사출성형장치(10)는 복수의 용융 재료를 몰드 공동 속으로 별도의 횟수로 사출 성형하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 하나의 성형 재료는 제1 유동경로(28)를 통해 몰드 공동 속으로 흘러 사출 성형된 부품의 "표피"를 형성할 수 있고, 별도의 성형재료는 제2 유동경로(29)를 통해 몰드 공동 속으로 흘러 사출 성형된 부품의 "코어"를 형성할 수 있다. 여기서는 단지 2개의 유동경로(28), (29)만이 표시되어 있지만, 임의의 개수의 유동경로(28), (29)가 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 사출성형장치(10)에 포함될 수 있음은 물론이다.

도 1 및 도 2에 나타낸 실시형태를 참조하면, 상기 매니폴드(16)는 일반적으 로 관형상이며, 그로부터 외부로 방사상으로 뻗는 복수의 패드(37)를 갖고 있다. 상기 패드(37)는 상기 매니폴드(16) 상에서 서로 대향해서 쌍으로 배열되어 있다.

상기 노즐(18)은 또한 일반적으로 관형상이며, 임의의 적절한 방법으로 패드(37) 중의 하나에 장착되어 있다. 상기 노즐(18)은 몰드 공동을 향해서 상기 매니폴드(16)의 패드(37)로부터 바깥쪽으로 방사상으로 뻗고 있다. 상기 노즐(18)은 상기 몰드 공동에 인접하게 배치된 하단부(40)를 포함한다. 상기 노즐(18)의 하단부(40)는 나사산이 형성되어 있는 내경(44) 및 둥근 정상면(46)을 가진 둥글게 위쪽으로 뻗어 있는 오목부(42)를 포함한다. 단, 상기 오목부(42)의 중심부는 노즐(18)의 축과 일렬로 정렬되어 있지 않다.

상기 매니폴드 조립체(12)는 적어도 1개, 바람직하게는 복수개의 열원(26)을 포함한다. 예시된 실시형태에 있어서, 상기 열원(26)은 상기 노즐(18)의 외표면(36) 및 매니폴드(16)에 대해서 제거가능하게 배치되어, 상기 매니폴드(16) 및 상기 노즐(18)을 통해서 흐르고 있는 용융 성형재료에 열을 공급하는 히터 밴드의 형태이다.

도 3에 표시된 실시형태를 참조하면, 상기 드롭 팁(20)은 몸체(50), 이 몸체(50)로부터 아래쪽으로 뻗어있는 기둥부(52) 및 상기 몸체(50)로부터 위쪽으로 뻗어있는 접속부(54)를 포함한다. 상기 기둥부(52)는 일반적으로 단면이 원형이며, 몰드의 수용 개구부 내에 끼워 맞추어지는 크기로 되어 있다. 상기 접속부(54)는 단면이 일반적으로 원형이며, 그 외경(58)에 나사산이 형성되어 있다. 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 외경(58)의 나사산은 상기 노즐(18)의 오목 부(42) 내부에서 드롭 팁(20)을 나사산 부착시킨다. 도시된 실시형태에 있어서, 드롭 팁(20)의 축은 노즐(18)의 축과 일렬로 정렬되어 있지 않다. 단, 드롭 팁(20)은 노즐(18)에 적절한 방식으로 부착될 수 있는 점을 이해할 필요가 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 중앙 구멍부(30)는 단면이 일반적으로 원형이고, 매니폴드(16)를 통해 그리고 이 매니폴드(16)의 대향하는 면상에 배치된 상기 1쌍의 패드(37)를 통해 횡방향으로 뻗어 있다. 상기 중앙 구멍부(30)는 또한 상기 노즐(18)을 통해 축방향으로, 또한, 상기 드롭 팁(20)의 중심선을 통해 축방향으로 뻗어 있다. 단, 상기 중앙 구멍부(30)의 축은 일반적으로 선형 혹은 직선인 것을 이해할 필요가 있다. 또한, 상기 중앙 구멍부(30)는 그 길이를 따라 크기는 다양할 수 있지만, 매니폴드(16), 노즐(18) 및 드롭 팁(20)을 통해 뻗도록 연속적인 것을 이해할 필요가 있다.

또한, 상기 제1 및 제2 유동경로(28), (29)는 각각 매니폴드(16), 노즐(18) 및 드롭 팁(20)을 통해 연속적으로 뻗어 있다. 이와 같이 상기 제1 유동경로(28)는 제1 매니폴드 유동경로(64)(즉, 매니폴드(16)를 통해 뻗고 있는 제1 유동경로(28)의 일부), 제1 노즐 유동경로(66)(즉, 노즐(18)을 통해 뻗고 있는 제1 유동경로(28)의 일부) 및 제1 드롭 팁 유동경로(68)(즉, 드롭 팁(20)을 통해 뻗고 있는 제1 유동경로(28)의 일부)를 규정한다. 상기 제2 유동경로(29)는 마찬가지로 제2 매니폴드 유동경로(65), 제2 노즐 유동경로(67) 및 제2 드롭 팁 유동경로(69)를 규정한다.

상기 제1 및 제2 매니폴드 유동경로(64), (65)는 각각 일반적으로 원형 단면 을 가지며, 서로 횡방향으로 이간되어 있다. 예시된 실시형태에 있어서, 상기 제1 및 제2 매니폴드 유동경로(64), (65)는 각각 스프루(sprue)(도시 생략)와 유체 연통해서 성형 공급원(도시 생략)으로부터의 용융 재료를 입수하는 제1 부분(74a), (74b)을 포함한다. 상기 제1 부분(74a), (74b)은 상기 매니폴드(16)의 축과 일반적으로 평행한 일반적으로 수평 방향으로 뻗어 있다. 또한, 상기 제1 및 제2 매니폴드 유동경로(64), (65)는 각각 대응하는 제1 부분(74a), (74b)과 유체 연통하고 또한 노즐(18)에 인접한 패드(37)를 통해서 축방향으로 일반적으로 수직 방향으로 뻗고 있는 제2 부분(76a), (76b)을 포함한다.

상기 제1 및 제2 노즐 유동경로(66), (67)는 각각 일반적으로 원형 단면을 가지며, 또한 일반적으로 선형 축을 가진다. 상기 제1 및 제2 노즐 유동경로(66), (67)는 상기 제1 및 제2 매니폴드 유동경로(64), (65)의 대응하는 제2 부분(76a), (76b)과 유체 연통하고 있다. 상기 제1 및 제2 노즐 유동경로(66), (67)는 상기 중앙 구멍부(30)와 일반적으로 평행하게 배치되고, 그로부터 방사상으로 분리되어 있다. 바람직하게는, 상기 제1 및 제2 노즐 유동경로(66), (67)는 노즐(18)의 외표면(36)에 대해서 대칭으로 위치되어, 상기 제1 및 제2 노즐 유동경로(66), (67) 내의 용융 재료 사이에 더욱 균일한 가열을 용이하게 한다.

상기 제1 드롭 팁 유동경로(68)는 제1 상부 챔버(78)를 포함하고, 상기 제2 드롭 팁 유동경로(69)는 마찬가지로 제2 상부 챔버(79)를 규정한다. 상기 제1 노즐 유동경로(66)는 상기 제1 상부 챔버(78)와 유체 연통하고, 상기 제2 노즐 유동경로(67)는 상기 제2 상부 챔버(79)와 유체 연통하고 있다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 드롭 팁(20)의 상부면(60)은 이 상부면(60)으로부터 떨어져서 뻗고 있는 3개의 원형 이랑부(ridge)(80a), (80b), (80c)를 포함한다. 이들 이랑부(80a), (80b), (80c)는 각각 상이한 직경으로 가지고, 상기 상부면(60)의 중앙부를 중심으로 동심원 형상으로 배열되어 있다. 각 이랑부(80a), (80b), (80c) 사이에는, 상기 드롭 팁(20)의 상부면(60)이 오목하게 굽어 있다. 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 드롭 팁(20)이 노즐(18)에 부착된 경우 이랑부(80a), (80b), (80c)는 노즐의 오목부(42)의 정상면(46)에 접촉하고 있다. 이와 같이 해서, 외부 이랑부(80a)와 중간 이랑부(80b) 사이의 오목한 공간과 정상면(46)이 협동해서 제1 드롭 팁 유동경로(68)의 제1 상부 챔버(78)를 형성한다. 마찬가지로, 중간 이랑부(80b)와 중심 이랑부(80c) 사이의 오목한 공간과 정상면(46)이 협동해서 제2 드롭 팁 유동경로(69)의 제2 상부 챔버(79)를 형성한다. 이와 같이 해서, 상기 제1 및 제2 상부 챔버(78), (79)의 각각은 부분적인 원환체 형상을 가지며, 상기 드롭 팁(20)의 축에 대해서 동심원형상으로 배열되어 있다.

상기 제1 드롭 팁 유동경로(68)는 또한 복수의 제1 분기부(81)를 포함하고, 상기 제2 드롭 팁 유동경로(79)는 복수의 제2 분기부(82)를 포함한다. 상기 제1 분기부(81)는 각각 상기 제1 상부 챔버(78)와 유동적으로 접속되고, 상기 제1 분기부(81)는 각각 제1 접합부(83)를 규정하고, 이 제1 접합부(83)에서 상기 제1 유동경로(28)는 상기 중앙 구멍부(30)와 유동적으로 연통한다. 상기 제2 분기부(82)는 각각 상기 제2 상부 챔버(79)와 유동적으로 접속되고, 상기 제2 분기부(82)는 각각 제2 접합부(84)를 규정하고, 이 제2 접합부(84)에서 상기 제2 유동경로(29)는 상기 중앙 구멍부(30)와 유동적으로 연통한다. 예시된 실시형태에 있어서, 상기 제1 분기부(81)는 각각 원형 단면을 가지며, 상기 드롭 팁(20)의 축에 대해 균일하게 이간되어 있다. 상기 제1 분기부(81)는 각각 상기 중앙 구멍부(30)를 향해서 제1 상부 챔버(78)로부터 소정 각도로 뻗어 있고, 이들은 각각 상기 각각의 제1 접합부(83)에서 종결된다. 상기 제2 분기부(82)는, 상기 제2 접합부(84)에서 상기 제2 상부 챔버(79)를 중앙 구멍부(30)와 유동적으로 접속하는 것을 제외하고 상기 제1 분기부(81)와 유사하다.

단, 상기 용융 재료는 제1 및 제2 유동경로(28), (29)를 통해, 제1 및 제2 접합부(83), (84)를 통해, 중앙 구멍부(30)를 통해, 이어서, 게이트(32)를 통해서 몰드 속으로 유입되어 복수의 재료로 이루어진 사출 성형된 부품을 형성한다.

바람직하게는, 상기 제1 접합부(83)들은 서로 게이트(32)로부터 대략 동일한 거리에 위치되어 있고, 상기 제2 접합부(84)들은 서로 게이트(32)로부터 대략 동일한 거리에 위치되어 있다. 게다가, 상기 제1 접합부(83)들은 바람직하게는 상기 제2 접합부(84)에 비해서 상기 게이트(32)에 대해서 다르게 근접해서 위치되어 있다. 이 구성에 의하면, 상기 제1 및 제2 유동경로(28), (29)의 각각으로부터의 용융 재료의 흐름이 개별적으로 행해질 수 있다.

단, 상기 제1 및 제2 드롭 팁 유동경로(68), (69)는 사출성형장치(10)를 통해 용융 재료의 개량된 흐름을 제공한다. 예를 들어, 복수의 제1 분기부(81) 및 제2 분기부(82)가 있기 때문에, 유동 중인 용융 재료의 압력이 더욱 일정하게 유지된다. 또한, 상기 제1 노즐 유동경로(66)의 단면적은 상기 제1 분기부(81)의 각각 의 단면적의 합과 대략 동일하고, 이에 따라 상기 용융 재료가 더욱 자유롭게 흘러 그 안의 압력을 상승시키는 것을 피할 수 있다. 마찬가지로, 상기 제2 노즐 유동경로(67)의 단면적은 상기 제2 분기부(82)의 각각의 단면적의 합과 대략 동일하여 상기 제2 유동경로(29)를 통한 흐름을 향상시킨다. 단, 이들 특징은 완성된 성형 부품의 외관 및 재료 품질을 향상시키는 것을 알 수 있다. 또한, 나머지 성형 재료는 향상된 재료 흐름으로 인해 성형 공정 후에 상기 제1 및 제2 유동경로(28), (29) 내에 구축되는 일은 적은 것을 알 수 있다.

상기 사출성형장치(10)는 또한 전술한 바와 같이 밸브 부재(22)를 포함한다. 상기 밸브 부재(22)는 성형 재료의 몰드 공동 속으로의 흐름을 조정하는 데 적합한 유형이면 어느 것이라도 된다. 예를 들어, 예시된 실시형태에 있어서, 밸브 부재(22)는 봉 또는 핀(86)이다. 이 핀(86)은 일반적으로 선형이며, 상기 중앙 구멍부(30) 내에 배치된다. 상기 핀(86)은 게이트(32)에 인접하게 위치된 밸브 단부(88)를 포함한다. 바람직하게는, 상기 밸브 단부(88) 및 게이트(32)의 크기는 각각 상기 밸브 단부(88)가 게이트(32) 내에 위치된 경우 상기 밸브 단부(88)가 밀봉되도록, 그리고 상기 밸브 단부(88)가 게이트(32)로부터 멀리 이동할 경우 상기 밸브 단부(88)가 게이트(32)의 밀봉을 해제하도록 되어 있다. 단, 용융 재료의 흐름은 밸브 단부(88)가 게이트(32)로부터 멀리 이동함에 따라 일반적으로 증가되는 것을 알 수 있다.

상기 핀(86)의 크기는 바람직하게는 밸브 단부(88)가 제1 접합부(83) 밑에 위치된 경우 상기 제1 접합부(83)의 각각을 밀봉하도록, 또한 밸브 단부(88)가 제1 접합부(83) 위에 위치된 경우 제1 접합부(83)를 통한 흐름이 가능하도록 되어 있다. 마찬가지로, 상기 핀(86)의 크기는 바람직하게는 밸브 단부(88)가 제2 접합부(84) 밑에 위치된 경우 상기 제2 접합부(83)의 각각을 밀봉하도록, 또한 밸브 단부(88)가 제2 접합부(84) 위에 위치된 경우 제2 접합부(84)를 통한 흐름이 가능하도록 되어 있다.

상기 핀(86)은 작동기 조립체(24)에 작동적으로 부착되어 있다. 상기 작동기 조립체(24)는 전기 또는 유압식 시스템과 같이 핀(86)을 작동시키기 위한 유형이면 어느 것이라도 가능하다. 상기 작동기 조립체(24)는 핀(86)이 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이 폐쇄 위치(가상선으로 표시됨), 초기 개방 위치(실선으로 표시됨) 및 후속의 개방 위치(가상선으로 표시됨)에 위치되도록 조작가능하다. 구체적으로는, 예시된 실시형태에 있어서, 상기 작동기 조립체(24)가 상기 핀(86)을 상기 폐쇄 위치로 이동시키면, 상기 밸브 단부(88)는, 상기 핀(86)이 제1 및 제2 접합부(83), (84)의 각각 뿐만 아니라 게이트(32)를 밀봉하도록 제1 및 제2 접합부(83), (84)의 각각의 밑에 그리고 상기 게이트(32) 안에 위치된다. 또, 상기 작동기 조립체(24)가 상기 핀(86)을 상기 초기 개방 위치로 이동시키면, 상기 밸브 단부(88)는, 상기 핀(86)이 제1 접합부(83)를 통한 유동을 허용하는 동시에 제2 접합부(84)를 밀봉하도록 상기 게이트(32)로부터 떨어져서, 상기 제1 접합부(83)로부터 떨어져서 그 위에 그리고 상기 제2 접합부(84) 밑에 위치된다. 부가적으로, 상기 작동기 조립체(24)가 상기 핀(86)을 후속의 개방 위치로 이동시키면, 상기 밸브 단부(88)는, 상기 핀(86)이 상기 제1 및 제2 접합부(83), (84)의 각각을 통해 몰드 공동 속으로의 흐름을 허용하도록 상기 게이트(32)로부터 떨어져서, 그리고 상기 제1 및 제2 접합부(83), (84)의 양쪽 모두로부터 떨어져서 그 위에 위치된다.

상기 사출성형 과정 동안, 상기 핀(86)이 상기 폐쇄 위치에 있게 되면, 용융 재료가 상기 제1 및 제2 유동경로(28), (29) 속으로 도입되지만, 상기 핀(86)은 상기 제1 및 제2 접합부(83), (84) 및 게이트(32)를 각각 밀봉하여 용융 재료가 몰드 공동 속으로 들어갈 수 없게 된다. 다음에, 상기 작동기 조립체(24)는 상기 핀(86)을 상기 초기 개방 위치로 이동시킴으로써, 상기 제1 유동경로(28) 내의 용융 재료로 하여금 상기 제1 접합부(83)를 통해, 상기 게이트(32)를 통해, 그리고 상기 몰드 공동 속으로 흐르는 것을 허용한다. 이것은 전형적으로 성형된 부품의 표피 혹은 외표면을 형성하기 시작하기 위해 일어나는 것이다. 단, 상기 제2 유동경로(29) 내의 용융 재료는 상기 핀(86)이 상기 제2 접합부(84)를 밀봉하기 때문에 그때 몰드 공동 속으로 흘러들어갈 수 없게 된다.

다음에, 소정 시간 후, 상기 작동기 조립체(24)는 핀(86)을 상기 후속의 개방 위치로 이동시킴으로써, 상기 제2 유동경로(29) 내의 용융 재료로 하여금 상기 제2 접합부(84)를 통해서, 상기 게이트(32)를 통해서 그리고 상기 몰드 공동 속으로 흐르는 것을 허용한다. 이것은 전형적으로 성형된 부품의 코어 혹은 내부 재료를 형성하기 시작하기 위해 일어나는 것이다. 이와 같이, 상기 사출성형장치(10)는 다수의 재료의 하나의 몰드 공동 속으로의 사출을 허용한다.

상기 제1 및 제2 노즐 유동경로(66), (67)의 각각은 일반적으로 상기 노즐(18)의 외표면(36)에 대해서 대칭으로 위치되어 있다. 이와 같이, 상기 외표 면(36)에 부착된 열원(26)으로부터의 열은 상기 제1 및 제2 노즐 유동경로(66), (67) 내에 용융 재료에 더욱 균일하게 전달될 수 있다. 더욱 균일한 가열 때문에, 상기 용융 재료의 흐름은 더욱 용이하게 조정될 수 있고, 이에 따라, 성형된 부품의 품질을 증대시킬 수 있다.

또한, 상기 밸브 핀(86)은 유동 중인 용융 재료로부터 크게 격리되어 있다. 이와 같이, 상기 밸브 핀(86)은 유동 중인 용융 재료에 전단변형을 일으키기 어렵고, 그 결과 이 용융 재료의 흐름은 향상된다. 단, 이것도 용융 재료의 흐름에 대해 제어량을 향상시키는 것을 알 수 있다.

또, 상기 제1 및 제2 드롭 팁 유동경로(68), (69)는 유동 중인 용융 재료 내에 압력을 구축시키기 어렵다. 예를 들어, 상기 제1 및 제2 분기부(81), (82)는 용융 재료가 몰드 공동 속으로 균일하게 흐르는 것을 확실하게 한다. 또한, 상기 제1 및 제2 분기부(81), (82)의 단면적은 상기 제1 및 제2 노즐 유동경로의 단면적과 거의 동일하고, 이에 따라 이곳을 통한 용융 재료의 원활한 흐름을 확실하게 할 수 있다. 단, 이것은 사용자가 용융 재료의 흐름을 더욱 용이하게 제어할 수 있어, 성형된 부품의 외관 및 재료 품질을 향상할 수 있다.

이상, 본 발명은 예시된 방법으로 설명하였으나, 사용된 기술용어는 제한을 위해서라기 보다는 오히려 설명을 자연스럽게 하기 위해 채용된 것에 불과한 것임을 이해할 필요가 있다.

또, 이상의 설명에 비추어 본 발명의 다양한 변화와 변경이 가능하다. 따라서, 본 발명은 구체적으로 기재된 것 이외에 첨부된 특허청구범위의 범주 내에서 실행될 수 있다.

Claims

복수의 용융 재료를 몰드 공동 속으로 사출성형하기 위한 사출성형장치에 있어서,

외표면을 가진 노즐;

상기 노즐에 의해 작동적으로 지지된 드롭 팁;

상기 노즐과 상기 드롭 팁을 통해 뻗어 있고, 상기 몰드 공동에 유체연통하는 게이트를 규정하고, 내부에 이동가능하게 조작하기 위한 밸브 부재를 작동적으로 수용하는 중앙 구멍부;

제1 노즐 유동경로를 규정하기 위해 상기 노즐을 통해 뻗고, 제1 드롭 팁 유동경로를 규정하기 위해 상기 드롭 팁을 통해 뻗고 있는 제1 유동경로; 및

제2 노즐 유동경로를 규정하기 위해 상기 노즐을 통해 뻗고, 제2 드롭 팁 유동경로를 규정하기 위해 상기 드롭 팁을 통해 뻗고 있는 제2 유동경로를 포함하되;

상기 제1 드롭 팁 유동경로는 각각 제1 접합부를 규정하는 복수의 제1 분기부를 포함하고, 이 제1 접합부에서 상기 제1 유동경로는 상기 중앙 구멍부와 유동적으로 연통하고 있고,

상기 제2 드롭 팁 유동경로는 각각 제2 접합부를 규정하는 복수의 제2 분기부를 포함하고, 이 제2 접합부에서 상기 제2 유동경로는 상기 중앙 구멍부와 유동적으로 연통하고 있으며,

상기 제1 접합부들은 상기 게이트로부터 서로에 대해 실질적으로 동일한 거 리에 배치되어 있고, 상기 제2 접합부들은 상기 게이트로부터 서로에 대해 실질적으로 동일한 거리에 배치되어 있지만, 상기 제1 접합부들은 상기 게이트로부터 상기 제2 접합부들에 대해 상이한 거리에 배치되어 있어, 용융재료가 상기 제1 접합부 및 제2 접합부들과는 독립적으로 흐를 수 있도록 되어 있는 노즐 및 드롭 팁 조립체.
제 1항에 있어서, 상기 노즐의 상기 외표면에 장착된 적어도 1개의 열원을 포함하는 노즐 및 드롭 팁 조립체.
제 1항에 있어서, 상기 노즐은 상기 드롭 팁을 작동적으로 맞물기 위한 하단부를 포함하며, 상기 하단부는 위쪽으로 뻗어 있는 오목부를 가진 노즐 및 드롭 팁 조립체.
제 3항에 있어서, 상기 오목부는 나사산이 형성된 내경을 포함하고, 상기 드롭 팁은 나사산이 형성된 외경을 가진 접속부를 포함하여, 상기 접속부를 상기 위쪽으로 뻗어 있는 오목부에 나사산 부착시키는 노즐 및 드롭 팁 조립체.
제 1항에 있어서, 상기 드롭 팁은 몸체, 상기 몸체로부터 아래쪽으로 뻗어 몰드 내의 개구부에 작동적으로 맞물리는 기둥부 및 상기 노즐에 인접하게 배치된 상부 면을 포함하며, 상기 상부 면은 상부에 동심원형상으로 배치된 복수의 이랑 부(ridge)를 가지며, 상기 이랑부들의 각각은 상이한 직경을 가지는 노즐 및 드롭 팁 조립체.
제 5항에 있어서, 상기 이랑부들은 상기 노즐과 협동해서 그 사이에 제1 상부 챔버와 제2 상부 챔버를 규정하며, 상기 제1 상부 챔버는 용융 재료를 상기 제1 유동경로로부터 상기 제1 분기부로 향하게 하고, 상기 제2 상부 챔버는 용융 재료를 상기 제2 유동경로로부터 상기 제2 분기부로 향하게 하는 노즐 및 드롭 팁 조립체.
제 6항에 있어서, 상기 제1 노즐 유동경로의 단면적은 상기 제1 분기부들의 단면적의 합과 실질적으로 동일하고, 상기 제2 노즐 유동경로의 단면적은 상기 제1 분기부들의 단면적의 합과 실질적으로 동일한 노즐 및 드롭 팁 조립체.
제 1항에 있어서, 상기 제1 분기부 및 상기 제2 분기부는 상기 제1 유동경로 및 상기 제2 유동경로로부터 상기 중앙 구멍부로 소정 각도로 뻗어 있는 노즐 및 드롭 팁 조립체.
제 1항에 있어서, 상기 제1 노즐 유동경로 및 상기 제2 노즐 유동경로는 상기 노즐의 상기 외표면에 대해서 대칭적으로 위치되어 있는 노즐 및 드롭 팁 조립체.
복수의 용융 재료를 몰드 공동 속으로 사출성형하기 위한 사출성형장치에 있어서,

밸브 부재 및 상기 밸브 부재에 작동적으로 부착되어 상기 밸브 부재를 작동하도록 조작가능한 작동기 조립체를 포함하는 밸브 게이트 조립체;

외표면을 가진 노즐;

상기 노즐에 의해 작동적으로 지지된 드롭 팁;

상기 노즐과 상기 드롭 팁을 통해 뻗어 있고, 상기 몰드 공동에 유체연통하는 게이트를 규정하고, 내부에 상기 밸브 부재를 이동가능하게 배치시키고 있는 중앙 구멍부;

제1 노즐 유동경로를 규정하기 위해 상기 노즐을 통해 뻗고, 제1 드롭 팁 유동경로를 규정하기 위해 상기 드롭 팁을 통해 뻗고 있는 제1 유동경로; 및

제2 노즐 유동경로를 규정하기 위해 상기 노즐을 통해 뻗고, 제2 드롭 팁 유동경로를 규정하기 위해 상기 드롭 팁을 통해 뻗고 있는 제2 유동경로를 포함하되;

상기 제1 드롭 팁 유동경로는 각각 제1 접합부를 규정하는 복수의 제1 분기부를 포함하고, 이 제1 접합부에서 상기 제1 유동경로는 상기 중앙 구멍부와 유동적으로 연통하고 있고,

상기 제2 드롭 팁 유동경로는 각각 제2 접합부를 규정하는 복수의 제2 분기부를 포함하고, 이 제2 접합부에서 상기 제2 유동경로는 상기 중앙 구멍부와 유동적으로 연통하고 있으며,

상기 작동기 조립체는 상기 밸브 부재가 제1 및 제2 접합부의 각각을 밀봉하는 폐쇄 위치, 상기 밸브 부재가 상기 제1 접합부로부터 떨어져서 위치되는 동시에 상기 제2 접합부를 밀봉하는 초기 개방 위치 및 상기 밸브 부재가 제1 및 제2 접합부로부터 떨어져서 위치되는 후속의 개방 위치에 상기 밸브 부재를 위치결정하도록 작동가능한 사출성형장치.
제 10항에 있어서, 상기 작동기 조립체와 상기 노즐 사이에 배치된 매니폴드 조립체를 더 포함하고, 상기 매니폴드 조립체는 상기 제1 유동경로와 유체 연통하는 제1 매니폴드 유동경로 및 상기 제2 유동경로와 유체 연통하는 제2 매니폴드 유동경로를 구비하고, 상기 제1 매니폴드 유동경로 및 상기 제2 매니폴드 유동경로는 용융 재료의 상기 노즐로의 전달을 용이하게 하는 사출성형장치.
제 11항에 있어서, 상기 제1 및 제2 매니폴드 유동경로는 서로에 대해 횡방향으로 이간되어 있는 사출성형장치.
제 10항에 있어서, 상기 노즐의 상기 외표면에 장착된 적어도 1개의 열원을 더 포함하고, 상기 열원은 상기 제1 유동경로 및 상기 제2 유동경로 내에서 용융 재료의 균일한 가열을 용이하게 하는 사출성형장치.
제 13항에 있어서, 상기 열원은 상기 노즐의 상기 외표면에 대해서 제거가능 하게 배치된 히터 밴드인 사출성형장치.
제 10항에 있어서, 상기 노즐은 상기 드롭 팁을 작동적으로 맞물기 위한 하단부를 포함하고, 상기 하단부는 위쪽으로 뻗어 있는 오목부를 가진 사출성형장치.
제 15항에 있어서, 상기 오목부는 나사산이 형성된 내경을 포함하고, 상기 드롭 팁은 나사산이 형성된 외경을 가진 접속부를 포함하여, 상기 접속부를 상기 위쪽으로 뻗어 있는 오목부에 나사산 부착시키는 사출성형장치.
제 10항에 있어서, 상기 드롭 팁은 몸체, 상기 몸체로부터 아래쪽으로 뻗어 몰드 내의 개구부에 작동적으로 맞물리는 기둥부 및 상기 노즐에 인접하게 배치된 상부 면을 포함하며, 상기 상부 면은 상부에 동심원형상으로 배치된 복수의 이랑부를 가지며, 상기 이랑부들의 각각은 상이한 직경을 가지는 사출성형장치.
제 17항에 있어서, 상기 이랑부들은 상기 노즐과 협동해서 그 사이에 제1 상부 챔버와 제2 상부 챔버를 규정하며, 상기 제1 상부 챔버는 용융 재료를 상기 제1 유동경로로부터 상기 제1 분기부로 향하게 하고, 상기 제2 상부 챔버는 용융 재료를 상기 제2 유동경로로부터 상기 제2 분기부로 향하게 하는 사출성형장치.
제 10항에 있어서, 상기 제1 노즐 유동경로의 단면적은 상기 제1 분기부들의 단면적의 합과 실질적으로 동일하고, 상기 제2 노즐 유동경로의 단면적은 상기 제1 분기부들의 단면적의 합과 실질적으로 동일한 사출성형장치.
제 10항에 있어서, 상기 제1 접합부들은 상기 게이트로부터 서로에 대해 실질적으로 동일한 거리에 배치되어 있고, 상기 제2 접합부들은 상기 게이트로부터 서로에 대해 실질적으로 동일한 거리에 배치되어 있지만, 상기 제1 접합부들은 상기 게이트로부터 상기 제2 접합부들에 대해 상이한 거리에 배치되어 있어, 용융재료가 상기 제1 접합부 및 제2 접합부들과는 독립적으로 흐를 수 있도록 되어 있는 사출성형장치.