KR20100052654A - 급속가열 및 급속냉각 금형구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금형 급속가열 및 급속냉각 장치에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 플라스틱 재질의 제품을 성형할 때 성형 된 제품에 웰드라인이 발생하지 않도록 하고 동시에 고광택 표면의 제품을 얻기 위한 급속가열 및 급속냉각 장치의 제공에 관한 것이다.

금형, 웰드라인, 급속가열, 급속냉각, 냉각공간, 냉각수, 단열공간

Description

급속가열 및 급속냉각 금형구조{MOLD STRUCTURE OF RAPID HEATING AND COOLING CYCLE SYSTEM}

본 발명은 금형 급속가열 및 급속냉각 장치에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 플라스틱 재질의 제품을 성형할 때 성형 된 제품에 웰드라인이 발생하지 않도록 하고 동시에 고광택 표면의 제품을 얻기 위한 급속가열 및 급속냉각 장치의 제공에 관한 것이다.

사출성형기의 용융된 수지가 몰드의 제품형상부인 캐비티에 충진될 때 용융된 수지는 2개 이상의 용융수지 흐름 선단부를 형성하게 되고, 이 2개 이상의 흐름 선단부가 충진 중 또는 충진 원료에 다시 합해지면서 완전히 융합되지 않아 성형품 표면에 칼자국 같은 융합선이 발생되어 외관불량으로 나타나는 것을 웰드라인이라고 한다.

플라스틱 재질의 제품을 이용하여 다양한 종류의 제품이나 기타 부품을 성형하게 되는 데, 성형과정에서 동일한 제품임에도 불구하고 색상차이가 선명하게 나타나거나 미세한 선이 형성되는 것과 같은 웰드라인이 발생하게 된다.

상기 웰드라인의 발생원인은 금형 내부에 주입되는 수지의 흐름이 부족하여 접합부위가 선명하게 됨으로서 외관상 좋지않은 것은 물론 성형완료된 제품의 강도가 저하되는 원인이 된다.

상기와 같은 웰드라인이 생성되지 않도록 하거나 웰드라인이 아주 미약하도록 하기 위해서는 수지를 고온 고압상태에서 웰드라인까지 용이하게 흐를 수 있도록 하면서, 고온 고압상태의 금형을 급속하게 냉각시켜 주면 된다.

한편, 이러한 급속가열 및 급속냉각 사출성형은 고광택 사출성형에도 활용된다. 고광택 사출성형은 플라스틱 사출시 몰드를 미리 일정한 온도로 예열한 후 플라스틱 수지 원료를 주입하여 사출하고 몰드에서 사출제품을 꺼내기 전에 미리 냉각시키는 성형방법이다. 보다 상세하게는, 제품형상부인 몰드의 표면온도를 플라스틱원료의 열변형온도 이상으로 상승시킨 후 원료를 충진하고, 보압 공정 종료 후 몰드의 온도를 급속도로 내려 수지를 냉각성형 함으로써, 사출제품의 외관에 웰드라인이 형성되는 것을 방지하고 전사도를 향상시켜 고광택을 구현한 신공법이다.

상기와 같이 금형을 급속가열하고 급속냉각시켜주기 위한 방안들이 개발되어 사용되고 있는 실정이며, 이러한 방안 중 대표적인 것을 살펴보면 다음과 같다.

첫 번째는 금형을 구성하는 상,하부 금형을 개방한 상태에서 금형의 외부에서 프로판가스를 점화시켜 금형표면을 가열하여 금형의 온도를 급속하게 상승시킨후, 금형을 결합한 후 수지를 주입시켜 성형한다. 그리고, 금형의 냉각은 금형의 외부에 냉각회로를 설치하여 신속하게 냉각시키도록 구성하고 있으나, 짧은 사이클을 필요로 하는 사출성형의 특성상 프로판가스와 금형을 연계하여 제어하기 위한 별도의 콘트롤러와 더불어 프로판가스를 제어하기 위한 부수적인 수단을 필요로 하 는 단점을 가진다.

두 번째는 금형을 냉각을 위하여 사용되는 냉각회로를 이용하여 금형의 가열과 냉각을 동시에 수행하도록 하는 구조이다. 이 경우에는 급속가열시에는 고온 고압상태의 온수 또는 증기를 순환시켜 금형을 가열하고, 냉각시에는 냉각수를 순환시켜 신속하게 냉각시키도록 하는 시스템이다. 상기와 같은 시스템에서는 하나의 라인을 이용하여 온수와 냉수를 함께 순환시켜야 하기 때문에 제어를 위한 별도의 시스템을 필요로 하는 것은 물론 고온 고압상태의 온수 또는 증기를 생산 공급 및 순환시키기 위한 많은 부대설비를 필요로 함으로서 효과에 비하여 설치비용 등이 과다하게 소요되는 단점을 가진다.

이에 본 발명에서는 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 발명한 것으로서 플라스틱 제품을 사출성형하는 금형의 급속가열과 급속냉각을 위한 장치를 간단하면서도 저렴한 비용으로 제공하여 금형의 급속가열과 급속냉각 사이클을 줄여 사출성형 되는 제품에 웰드라인이 생성되지 않도록 함으로서 제품 생산성의 향상은 물론 품질향상 등에 기여할 수 있도록 하는 데 목적이 있다.

이에 더 나아가, 특히 가열시에는 단열공간으로 활용되고, 냉각시에는 냉각수 통로로 활용되는 몰드 하부의 소정의 냉각공간을 구비하여, 가열시 열손실이 최소화되어 원하는 사출 온도에 종래의 기술을 사용하여 가열한 경우보다 더 빠른 시간 내에 도달할 수 있는 특징이 있다.

반면, 냉각시에는 소정의 공간에 다량의 냉각수가 통과하여 흐르게 함으로써, 종래의 기술인 좁은 관 형태의 냉각수 통로를 다수 구비한 형태의 금형 냉각 시스템에 비해 더 빠른 시간 내에 금형의 온도를 낮춰서 사출성형 제품을 취출할 수 있다.

상기한 바대로, 본 발명은 몰드 하부에 빈 공간인 냉각공간을 구비한 것을 특징으로 하며, 가열시에 사용되는 물 공급 통로와 냉각시에 사용되는 냉각공간을 별도로 구비하여 가열통로는 가열 용도로만 사용되고, 냉각공간은 냉각 용도로만 사용된다.

종래의 기술인 다수의 좁은 원형 파이프 형태의 관이 몰드 내부를 통과하는 형태로 가열 및 냉각 통로가 구비되는 경우에는, 가열 및 냉각시의 유체의 유동량에 제약이 있었기 때문에 일정 속도 이상으로는 가열 및 냉각하기 어렵다. 또한, 좁은 통로에 이물질 등이 삽입되면 일정시간당 유동량이 감소하게 되어 가열 및 냉각 작업이 수월하지 않다.

자세히 살펴보면, 가열시에는 대체로 몰드가 열전도성이 좋은 금속으로 제작되므로 가열시에 별도의 단열장치가 없다면 열손실이 발생하게 되어, 금형을 원하는 사출온도까지 끌어올리는데 많은 시간이 소요되고, 비용측면에서도 열손실 만큼의 비용이 추가로 필요하게 된다.

또한, 냉각시에는 빠른 시간내에 냉각 작업을 수행해야 원하는 품질의 사출성형품이 제작될 수 있는데, 앞서 살펴본대로 관형태의 통로인 경우 냉각수의 유동량에 한계가 있어, 전체적인 완제품 성형시간이 단축되기 어렵다. 이는 마찬가지로 비용손실의 문제도 야기시킨다.

따라서, 본 발명은 이러한 문제점을 개선하기 위해, 좁은 원형 파이프 형태가 아닌 큰 공간을 차지하는 냉각공간을 제작하였다. 상기 냉각공간은 가열시에는 비어있는 형태이며, 내부에 존재하는 공기로 인해서 가열과정 동안 몰드로부터 외부로의 열손실을 최소화하는 효과를 나타낸다. 반대로 냉각시에는 냉각수를 주입시켜 냉각공간을 통과하게 하여, 단시간동안에 온도를 낮춰 완성품을 취출할 수 있도록 한다. 다시 냉각과정이 끝나고 가열과정을 반복하게 되는데, 이 때 냉각공간에 남아있는 냉각수는 냉각공간에 공기를 주입하여 냉각수를 냉각공간 외부로 빼낸 다. 이로서 다시 가열을 하기 위한 준비로서 냉각공간에 공기가 주입되고, 다시 냉각공간은 단열공간의 역할을 한다.

본 발명은 플라스틱 제품을 사출성형하는 금형의 급속가열과 급속냉각을 위한 장치를 간단하면서도 저렴한 비용으로 제공하여 금형의 급속가열과 급속냉각 사이클을 줄여 사출성형 되는 제품에 웰드라인이 생성되지 않도록 함으로서 제품 생산성의 향상은 물론 품질향상 등에 기여할 수 있는 등 다양한 효과를 가지는 발명이다.

또한, 좁은 원형 파이프 형태가 아닌 큰 공간을 차지하는 형태의 냉각공간을 제작하였기 때문에, 내부에 존재하는 공기로 인해서 가열과정 동안 몰드로부터 외부로의 열손실을 최소화하는 효과를 나타낸다. 반대로 냉각시에는 냉각수를 주입시켜 냉각공간을 통과하게 하여, 단시간동안에 온도를 낮춰 완성품을 취출할 수 있도록 하는 효과를 나타낸다.

이하, 도면을 참조하여, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 구성과 작용에 대하여 구체적인 실시예를 바탕으로 설명한다. 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 가리킨다.

본 발명에서는 플라스틱 재질의 제품을 사출성형할 금형을 급속가열하고 급속냉각하기 위한 장치(100)를 제공하여 웰드라인의 생성을 방지하면서 성형 사이클을 단축시켜 제품의 생산성과 품질향상에 기여할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한 다.

본 발명의 기술이 적용된 금형 급속가열 및 급속냉각 장치를 도시한 간략적인 구성도인 도1을 살펴보면, 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 급속가열 및 급속냉각 장치(100)는 사출 성형하고자 하는 제품과 같은 형상의 성형공간(101)을 형성한 상부 및 하부 금형(102, 102')을 구성하는 금형바디(103, 103')에 급속가열수단(104)와 급속냉각수단(105)을 일체로 구비한다.

상기 성형공간(101)을 구성하는 상부 및 하부 금형(102, 102')은 그 구조에 있어서 상부 및 하부 금형(102, 102')이 맞닿는 경계면을 기준으로 대칭이다. 즉, 하부 금형(102')의 경우에는 성형공간(101)이 상부에 있는 반면, 상부 금형(102)의 경우에는 성형공간(101)이 하부에 존재한다. 또한, 후술할 냉각공간(110)의 경우, 하부 금형(102')의 경우에는 하부에 구비된 반면, 상부 금형(102)의 경우에는 성형공간(101)이 상부에 존재한다. 즉, 동일한 구조를 지닌 상부 및 하부 금형(102, 102')을 구비하여, 성형공간(101)이 서로 마주보고 있는 구조를 가진다. 이하, 하나의 금형을 예로 들어 설명하는 경우에도, 설명하는 구조는 상부 및 하부 금형의 공통된(대칭적인) 구조이다.

상기 급속가열수단(104)은 금형바디(103)의 일 측면에 성형공간(101)의 저면을 경유하도록 다수개의 가열홀(106)을 금형바디(103)의 길이방향으로 형성하고, 상기 가열홀(106)에는 전원을 인가받아 고열을 발생시키는 카트리지 히터와 같은 가열장치로부터 열을 받아 금형에 전달하는 히팅파이프와 같은 가열통로(107)를 내장한다.

상기 급속냉각수단(105)은 금형바디(103)에 형성되는 가열홀(106)의 하부에 다수개의 냉각홀(108)을 형성하고, 상기 냉각홀(108)에는 순환펌프와 공급 및 배수라인을 가지는 냉각라인(109)과 연결하여 냉각수가 순환할 수 있도록 구성한다. 상기 금형바디(103)에 형성되는 가열홀(106)은 성형공간(101)에 주입되는 성형물의 급속냉각을 도울 수 있도록 성형공간(101)과 가급적이면 근접한 위치가 되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 급속가열수단(104)은 카트리지 히터와 같은 전기로 금형을 직접 가열하는 전기히터가 주로 사용되나, 물과 같은 유체를 매개로 하여 열을 공급하는 방법을 사용할 수도 있다. 즉, 열선이 감겨있는 히팅파이프와 같은 가열통로(107) 대신에 물이나 증기가 통과하는 파이프를 사용하여, 급속가열수단(104)을 보일러 내지 열수공급장치로 하여 뜨거운 증기나 고온의 물을 공급하여 금형을 가열할 수 있다.

이러한 열수를 공급하여 금형을 가열시키는 경우, 냉각공간(110)의 상부의 가열홀(106) 및 가열통로(107)는 불필요하며, 아래 설명할 냉각공간(110)에 열수를 공급하여 금형을 가열할 수 있고, 이로 인해 금형 구조를 보다 단순화할 수 있다. 즉, 상기 냉각홀은 가열시에는 열수를 공급 및 배출하고, 냉각시에는 냉각수를 공급 및 배출하는 두 가지 기능을 수행하게 된다. 상기 냉각라인도 마찬가지로 상기 급속냉각수단 및 급속가열수단 양자 모두와 상기 냉각홀을 연결하여, 가열시에는 열수를 냉각시에는 냉각수를 공급한다.

특히, 고온의 물을 사용하는 방법은 증기를 사용하는 방법보다 열 손실이 적 고 효율적이다. 대체로 금형의 사출온도는 1기압 하의 물의 끓는점 보다 높기 때문에, 증기로 상변화 되는 과정을 거치면 해당 잠열만큼 더 가열하여 연료비가 더 많이 들고, 증기는 재활용되기 어렵기 때문에 효율이 낮아진다.

증기로 상변화 되는 과정을 거치지 않도록 하기 위해, 높은 압력 하에서는 물을 가열시 상변화온도(증발온도)도 올라가는 상변화특성을 이용하여, 물이 상변화를 거치지 않도록 물을 높은 압력하에서 가열하여 100℃ 이상의 고온의 물을 폐쇄순환시켜 금형을 예열하면, 증발잠열 만큼의 연료비가 절감되고 순환을 마친 고온의 물을 다시 가열함으로써 물의 온도와 목표온도 간의 더 적은 온도차만큼 가열하면 충분하므로 연료비가 더 절감되는 효과가 있다.

또한, 기존 증기방식의 또 다른 문제점인 압력강하의 발생으로 인해, 온도도 같이 하강하는 현상이 발생하기 때문에, 금형을 원하는 온도로 맞추기 위해 증기의 생성 및 소모량도 많아지고 시간도 많이 소비된다.

이러한 문제점을 해결할 수 있도록 고온의 물을 사용할 경우, 압력변화가 적고 온도가 대부분 그대로 전달되므로 단시간에 몰드를 원하는 온도에 도달시킬 수 있게 된다. 결국 고압 고온의 물을 이용하여 종래의 증기가열방식의 단점을 해소할 수 있게 된다.

고온의 물을 생성하기 위해서는 그에 따른 큰 압력이 필요한데, 물의 상평형도에서 예를 들어 섭씨 160℃에 해당하는 포화증기압은 대략 6.18bar이므로 최소한 6.18bar 이상의 압력이 유지되어야 160℃의 액상의 물을 얻을 수 있다. 따라서 물로 금형을 가열하는 방식을 채택하는 경우에는 가압수단(미도시)이 별도로 필요하 다.

다음으로 도2를 살펴보면, 도2는 도1의 하부금형(102')을 따로 확대해서 도시한 투시도로서 냉각라인(109)와 연결된 금형 내의 냉각공간(110)을 점선으로 도시하였고, 앞서 언급한대로 상부금형(102) 또한 동일한 대칭구조를 갖는다.

냉각공간(110)은 금형의 내부에 구비된 빈 공간이며, 선택에 따라서 격벽 또는 기둥 형태의 지지부재(도3 참조)를 포함할 수 있다. 상기한대로 가열시에는 냉각공간(110)이 공기로 채워져서 열을 외부로 빼앗기지 않도록 하는 단열공간으로서의 역할을 수행한다. 특히, 가열통로(107)가 성형공간(101)에 가깝게 금형을 통과하게 하여 열이 최대한 성형공간(101)으로 전달되도록 하고, 냉각공간(110) 내의 공기가 성형공간(101)의 반대편 쪽으로 열손실이 일어나는 것을 방지하게 된다.

반면, 냉각시에는 냉각공간(110)으로 냉각라인(109)의 일측방향으로 바람직하게는 비열이 커서 열용량이 큰 물(냉각수)이 주입되고, 냉각라인(109)의 반대편 방향으로 순환을 마친 냉각수가 배출되게 된다. 종래의 가는 파이프 형태의 관보다 단위시간 당 냉각수의 이동량이 많으며 따라서 단위시간 당 온도강하가 크게 일어나서 전체적으로 공정을 단축시킬 수 있다. 냉각수의 투입 및 배출구는 방향에 관계없으므로, 반대편 방향에서 냉각수가 주입되어 냉각 순환을 할 수 있다.

상기 냉각공간(110)은 금형(102')의 하부(상부금형(102)의 상부)에 구비되며, 앞서 설명한대로 사각형태의 빈 공간이다. 단순히 냉각수가 흘러서 빠져나가는 경우, 열전달이 원활히 이루어지지 않아서 충분히 냉각하는 효과를 얻지 못할 수 있으므로, 선택에 따라서 냉각공간(110)의 중간에 와류 형성을 위한 원기둥을 추가로 구비할 수 있다. 원기둥 또는 일반적인 사각 기둥을 구비한 경우 기둥 주위로 와류가 형성되어 물이 일정시간 간격으로 지체되기 때문에 추가적인 냉각효과를 얻을 수 있다.

다음으로 도3은 도2에 도시된 금형(102)의 측단면도를 도시한 도면이다. 가열통로(107)가 뻗어있는 방향과 냉각라인(109)이 뻗어있는 방향은 같을 수도 있고 직교하게 뻗어있을 수 있다. 도3에서는 설명의 편의를 위해 가열통로(107)와 냉각라인(109)이 직교하는 형상으로 도시되었다.

냉각공간(110)은 금형(102')의 하부(상부금형(102)의 상부)에 위치하는 빈 공간의 형태이다. 사출성형시에 금형은 큰 압력을 받게 되므로, 금형(102) 내의 빈 공간인 냉각공간(110)으로 금형(102)이 함몰되거나 손상될 위험이 있다. 따라서 가압된 힘을 견딜 수 있도록 선택에 따라 중간중간에 격벽 또는 기둥 형태의 지지부재(111)를 설치할 수 있다. 상기 지지부재 중 특히 기둥 형태의 지지부재(111)의 경우 앞서 언급한 대로 와류 형성으로 인한 추가적인 냉각효과를 달성할 수 있다.

금형을 예열(급속가열)한 후 수지를 충진한 후 사출을 완료한 후 금형을 급속냉각한 후 제품을 취출하는 경우, 금형에서 제품이 손쉽게 떨어져 나오도록 하기 위해 일반적으로 이젝터 핀(112)을 구비한다. 이젝터 핀(112)은 금형의 성형공간(101)의 반대편인 밑면부터 성형공간(101)까지 상하로 뻗어있다. 이젝터 핀(112)의 머리부를 성형공간(101) 쪽으로 눌러서 제품을 밀어내므로 취출이 용이하다. 일반적인 금형은 본 발명의 실시예에 의한 금형(102)과 달리 냉각공간(110) 과 같은 빈 공간이 없기 때문에, 금형에 다수의 가느다란 관을 상하방향으로 구비하여 이젝터 핀을 성형공간(101) 방향으로 밀어올려 제품이 금형에서 이탈되도록 한다.

반면 본 발명의 실시예에 따른 금형(102)은 금형의 하부에 빈 공간인 냉각공간(110)을 구비하고 있고, 냉각공간(110)은 냉각시에 냉각수가 채워지기 때문에, 이젝터 핀(112)을 보호하는 관이나 통로가 없이 직접 물에 닿는다면, 재질에 따라 부식 및 침식 등의 손상될 염려가 있으며, 냉각수의 유속이 빨라지면 이젝터 핀(112)이 휘어지거나 유실될 위험이 있다. 따라서, 반복적으로 상하이동만을 하는 이젝터 핀(112)을 지지부재(111) 내에 삽입하여 이젝터 핀(112)을 보호하게 된다. 선택적으로 지지부재(111) 대신에 지지부재보다 가는 슬리브관을 별도로 구비하여, 이젝터 핀(112)이 냉각공간(110)을 문제없이 관통하도록 할 수 있다.

지지부재(111) 또는 슬리브관을 사용시에, 틈사이로 물이 스며들지 않도록 O-링(116)을 구비하여, O-링(116)이 냉각공간(110)의 상부연결부(114) 및 하부연결부(115)를 둘러서 감싸게 된다. O-링(116)은 탄성이 있고 방수기능을 할 수 있는 재질로 제작되며, 주로 고무 재질이 사용된다.

냉각수의 입출구인 냉각공간입구 및 냉각공간출구는 방향에 상관없으며, 냉각홀(108)이 이에 해당하며, 입출구의 위치가 바뀌어도 좋다. 냉각과정에서 냉각수가 냉각공간입구로 주입되어 냉각수가 금형(102)을 급속냉각시키고, 온도가 상승하여 냉각공간출구로 빠져나간다. 냉각과정이 끝나고 완성품을 취출한 후, 다시 가열과정을 반복하는 사이클이 순환된다. 가열과정 시작전에 냉각공간(110) 내에 잔존하는 냉각수가 있을 수 있으므로, 냉각공간입구로 공기를 주입하여 냉각수를 냉각공간출구로 밀어낸다. 이를 위해서는 공기주입장치(미도시)가 별도로 요구된다.

냉각수가 냉각공간(110)내에서 완전히 제거된 후 냉각공간입구(117) 및 냉각공간출구(118)를 밀폐하고 냉각공간(110)이 공기가 충진된 상태로 유지되도록 하여 가열과정동안 단열공간으로의 역할이 가능하도록 한다.

도4는 급속가열 및 급속냉각 사이클이 반복적으로 순환하는 동안의 시간 대 온도의 관계를 도시한 그래프이다. 완성제품의 크기에 따라 금형의 크기도 달라지고, 금형의 크기가 달라지면 그에 따라 가열 및 냉각에 소요되는 시간에 차이가 있다. 가로축은 시간(초단위)축이고, 세로축은 온도(절대온도 K 단위)축이다.

대략 0초 내지 10초 사이에서 급격하게 온도가 상승하여 340K 에서 약 460K까지 상승하는 것을 알 수 있다. 단열공간으로 작용하는 냉각공간(110)을 구비함으로서 가열시에 온도가 가파르게 상승하게 된다. 10초 내지 12초 시간구간에서는 온도가 대략 일정하게 유지되는데, 이 구간에서 금형으로 수지가 주입되게 된다. 앞서 설명한대로 금형 내부에 주입되는 수지의 흐름이 부족하여 발생하는 웰드라인의 생성을 방지하기 위해 수지를 고온 고압상태에서 웰드라인까지 용이하게 흐를 수 있도록 하면서, 고온 고압상태의 금형을 급속하게 냉각시켜 주게 된다. 12초 내지 25초는 냉각과정으로서, 온도를 급격하게 하강시켜 수지가 금형틀에서 소정의 형상을 갖춘 상태에서 경화되도록 한다.

이 냉각과정에서, 부피가 큰 냉각공간(110)에 냉각수를 흐르게 하여 온도를 더 짧은 시간내에 낮출 수 있게 된다. 전체적으로 제품 취출까지 단시간이 소요되기 때문에 보다 많은 제품을 제조할 수 있어서 생산성이 향상된다.

이상으로 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것인바, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정된 형태에 국한되는 것은 아니다.

도1은 본 발명의 기술이 적용된 금형 급속가열 및 급속냉각 장치를 도시한 간략적인 구성도이다.

도2는 도1의 하부금형(102)을 따로 확대해서 도시한 투시도로서 냉각라인(109)와 연결된 금형 내의 냉각공간(110)을 점선으로 도시한 도면이다.

도3은 도2에 도시된 금형(102)의 측단면도를 도시한 도면이다.

도4는 급속가열 및 급속냉각 사이클이 반복적으로 순환하는 동안의 시간 대 온도의 관계를 도시한 그래프이다.

Claims (6)

1. 사출성형하기 위한 제품과 같은 형상의 성형공간이 형성된 하부 금형;

   하부 금형과 한 쌍을 이루고, 크기가 동일하고, 상기 성형공간의 상부를 덮어 수지를 성형공간 내에 밀폐시키는 상부 금형;

   상기 상부 및 하부 금형에 열을 가하여 금형을 예열하는 급속가열수단;

   상기 하부 금형에 구비된 성형공간의 저면 및 상기 상부 금형의 하부를 관통하여 경유하도록 구비된 가열홀;

   상기 급속가열수단과 상기 가열홀을 연결하여 열을 전달하는 가열통로;

   각 금형의 내부에 구비된 빈 공간으로서, 상기 상부 금형의 상부 및 상기 하부 금형의 하부에 위치하고, 가열시에는 빈 공간으로 단열공간의 역할을 하고, 냉각시에는 냉각수 통로로 사용되는 냉각공간;

   상기 상부 및 하부 금형에 냉각수를 공급하는 급속냉각수단;

   상기 상부 금형의 상부 및 상기 하부 금형의 하부에 위치하고, 상기 냉각공간에 냉각수를 공급 및 배출하는 냉각홀;

   상기 급속냉각수단과 상기 냉각홀을 연결하여 냉각수를 공급하는 냉각라인;을 포함하는 것을 특징으로 하는 급속가열 및 급속냉각 금형장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 냉각공간을 관통하여 냉각공간의 밑면으로부터 상기 성형공간의 저면으 로 뻗어있고, 밑면으로부터 상기 성형공간으로 힘을 가하는 경우 제품과 맞닿아 제품을 성형공간으로부터 밀어내는 이젝터핀;

   상기 이젝터 핀을 감싸는 중공관 형태의 슬리브관;

   상기 냉각공간과 맞닿는 상기 슬리브관의 양끝단에 냉각수가 침입하지 못하도록 방지하는 O-링;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 급속가열 및 급속냉각 금형장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 냉각공간 내부에 격벽 또는 기둥형태의 지지부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 급속가열 및 급속냉각 금형장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 지지부재는 내부의 일부구조가 중공관 형태로 구비되어 내부에 이젝터 핀을 수용하고, 냉각공간과 맞닿는 양끝단에 냉각수가 침입하지 못하도록 방지하는 O-링을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 급속가열 및 급속냉각 금형장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 급속가열수단은 카트리지 히터 또는 열수공급장치인 것을 특징으로 하는 급속가열 및 급속냉각 금형장치.
6. 사출성형하기 위한 제품과 같은 형상의 성형공간이 형성된 하부 금형;

   하부 금형과 한 쌍을 이루고, 크기가 동일하고, 상기 성형공간의 상부를 덮 어 수지를 성형공간 내에 밀폐시키는 상부 금형;

   상기 상부 및 하부 금형에 열수를 공급하여 금형을 예열하는 열수공급장치;

   각 금형의 내부에 구비된 빈 공간으로서, 상기 상부 금형의 상부 및 상기 하부 금형의 하부에 위치하고, 가열시에는 열수 통로로 사용되고, 냉각시에는 냉각수 통로로 사용되고, 격벽 또는 기둥형태의 지지부재를 포함하는 냉각공간;

   상기 상부 및 하부 금형에 냉각수를 공급하는 급속냉각수단;

   상기 상부 금형의 상부 및 상기 하부 금형의 하부에 위치하고, 상기 냉각공간에, 가열시에는 열수 냉각시에는 냉각수를 공급 및 배출하는 냉각홀;

   상기 급속냉각수단 및 급속가열수단과 상기 냉각홀을 연결하여, 가열시에는 열수 냉각시에는 냉각수를 공급하는 냉각라인;

   상기 냉각공간을 관통하여 냉각공간의 밑면으로부터 상기 성형공간의 저면으로 뻗어있고, 밑면으로부터 상기 성형공간으로 힘을 가하는 경우 제품과 맞닿아 제품을 성형공간으로부터 밀어내는 이젝터핀;

   상기 이젝터 핀을 감싸는 중공관 형태의 슬리브관;

   상기 냉각공간과 맞닿는 상기 슬리브관의 양끝단에 냉각수가 침입하지 못하도록 방지하는 O-링;을 포함하는 것을 특징으로 하는 급속가열 및 급속냉각 금형장치.

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