KR20110009424A

KR20110009424A - 열전향보강플레이트를 구비한 사출성형장치 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR20110009424A
Application number: KR1020090066813A
Authority: KR
Inventors: 강명호
Original assignee: 강명호
Priority date: 2009-07-22
Filing date: 2009-07-22
Publication date: 2011-01-28

Abstract

본 발명은 사출성형에 관련된 것으로서, 더욱 상세하게는 사출성형장치를 가열하고 냉각하는 것에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 제1캐비티면을 포함하는 제1금형과 가열수단을 포함하는 제2금형을 포함하는 사출성형장치에 있어서, 상기 제2금형은, 제1면과 그 제1면으로부터 떨어져 있는 제2면을 구비하며, 그 제1면은 상기 제1캐비티면과 마주보며, 그 제1캐비티면과 함께 캐비티를 형성하는 제2캐비티면을 포함하는 가열플레이트; 상기 가열플레이트의 제2면과 결합된 제1면과 그 제1면으로부터 떨어져 있는 제2면을 구비하며, 상기 가열플레이트보다 열전도계수가 큰 열전향보강플레이트(Heat shunting reinforcement plate); 상기 열전향보강플레이트의 제2면과 결합된 냉각면을 구비한 냉각플레이트;를 포함하며, 상기 가열수단은 상기 가열플레이트의 제1면과 상기 열전향보강플레이트의 제2면 사이에 설치된 것을 특징으로 하는 열전향보강플레이트를 구비한 사출성형장치가 제공된다.

열전도, 사출성형, 금형

Description

열전향보강플레이트를 구비한 사출성형장치 및 그 제어방법{INJECTION MOLDING APPARATUS HAVING HEAT SHUNTING REINFORCEMENT PLATE AND METHOD OF USING THE SAME}

본 발명은 사출성형에 관련된 것으로서, 더욱 상세하게는 사출성형장치를 가열하고 냉각하는 것에 관한 것이다.

합성수지나 금속의 사출성형은 캐비티가 형성된 고정금형(캐비티금형)과 코아가 형성된 가동금형(코아금형) 사이에 용융상태의 합성수지나 금속을 주입하고 냉각시켜서 캐비티 형상의 성형품을 얻는 것을 말한다.

사출성형에 있어서, 용융재료의 주입 시에는 금형의 온도가 가능하면 용융재료의 온도와 동일한 것이 바람직하다. 주입된 재료의 유동과 캐비티 표면의 패턴의 전사성을 향상시키고 용융된 재료가 굳은 후 잔류응력에 의한 변형을 줄일 수 있기

때문이다. 또한, 용융된 재료의 주입이 완료된 후에는 금형의 온도를 낮추어 주입이 완료된 재료가 빨리 냉각되도록 하여 사출성형의 싸이클 타임을 짧게 하여 생산성을 높일 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

그러나, 금형의 온도를 높이면 유동성과 전사성이 우수해지나 냉각에 시간이 많이 소요되어 사출 성형의 사이클 타임이 길어지는 문제점이 있고, 싸이클 타임을 짧게 하기 위하여 금형이 급속히 냉각되도록 부피를 작게 할 경우에는 강성이 약하여 제품에 변형이 발생하거나 내구성이 나쁘게 되는 문제점이 있다.

이러한 문제를 개선하기 위한 방법으로서, 등록특허공보 제0644920호, 제0644926호, 제0644922호에는 중간코아금형판과 코아금형지지판으로 분리된 코아금형을 구비한 사출성형장치가 개시되어 있다. 이 사출성형장치를 사용하면, 전열히터를 사용하여 중간코아금형판을 적절한 온도로 급속히 가열하고, 동시에 코아금형지지판을 적절한 온도로 냉각한 후, 금형을 형합하고, 사출재료를 주입하여 성형을 하게 된다. 금형을 형합하는 과정에서 중간코아금형판이 미리 냉각되어 있는 코아금형지지판과 접촉하면서 냉각되므로, 중간코아금형판의 급속한 냉각이 가능하다. 따라서 사출재료의 주입이 완료되는 즉시 사출재료의 응고가 시작되어 사출성형 사이클 타임을 줄일 수 있다.

그러나, 종래의 분리된 코아금형을 구비한 사출성형장치는 분리된 중간코아금형판의 내구성이 약하다는 문제가 있으며, 또한, 중간코아금형의 위치별로 온도 편차가 발생한다는 문제가 있었다. 그리고 코아금형의 가열속도를 더욱 빠르게 하여 싸이클 타임을 더욱 줄이고자 하는 요구가 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 금형의 내구성을 유지하면서도 가열속도가 더욱 빠르며, 위치별 온도 편차가 적은 사출성형장치 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 의하면, 제1캐비티면을 포함하는 제1금형과 가열수단을 포함하는 제2금형을 포함하는 사출성형장치에 있어서, 상기 제2금형은, 제1면과 그 제1면으로부터 떨어져 있는 제2면을 구비하며, 그 제1면은 상기 제1캐비티면과 마주보며, 그 제1캐비티면과 함께 캐비티를 형성하는 제2캐비티면을 포함하는 가열플레이트; 상기 가열플레이트의 제2면과 결합된 제1면과 그 제1면으로부터 떨어져 있는 제2면을 구비하며, 상기 가열플레이트보다 열전도계수가 큰 열전향보강플레이트(Heat shunting reinforcement plate); 상기 열전향보강플레이트의 제2면과 결합된 냉각면을 구비한 냉각플레이트;를 포함하며, 상기 가열수단은 상기 가열플레이트의 제1면과 상기 열전향보강플레이트의 제2면 사이에 설치된 것을 특징으로 하는 열전향보강플레이트를 구비한 사출성형장치가 제공된다.

또한, 제1캐비티면을 포함하는 제1금형과 가열수단을 포함하는 제2금형을 포함하는 사출성형장치에 있어서, 상기 제2금형은, 제1면과 그 제1면으로부터 떨어져 있는 제2면을 구비하며, 그 제1면은 상기 제1캐비티면과 마주보며, 그 제1캐비티면과 함께 캐비티를 형성하는 제2캐비티면을 포함하는 가열플레이트; 상기 가열플레이트의 제2면과 결합된 제1면과 그 제1면으로부터 떨어져 있는 제2면을 구비하며, 상기 가열플레이트보다 열전도계수가 큰 열전향보강플레이트; 상기 열전향보강플레이트의 위치를 기준으로, 상기 열전향보강플레이트의 제2면과 접하는 제1위치와 상기 열전향보강플레이트의 제2면으로부터 멀어지는 제2위치 사이에서 이동하며, 상기 열전향보강플레이트의 제2면과 접하는 방향에 냉각면을 구비한 냉각플레이트;를 포함하며, 상기 가열수단은 상기 가열플레이트의 제1면과 상기 열전향보강플레이트의 제2면 사이에 설치된 것을 특징으로 하는 열전향보강플레이트를 구비한 사출성형장치가 제공된다.

또한, 상기 열전향보강플레이트와 상기 냉각플레이트 사이의 열전달을 향상시키도록, 상기 열전향보강플레이트의 제2면 또는 상기 냉각플레이트의 냉각면 중 적어도 하나에 설치되는 열전달부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열전향보강플레이트를 구비한 사출성형장치가 제공된다.

또한, 본 발명의 다른 태양에 의하면, 사출성형방법에 있어서, 제1캐비티면을 포함하는 제1금형과 가열수단을 포함하는 제2금형을 포함하며, 상기 제2금형은, 제1면과 그 제1면으로부터 떨어져 있는 제2면을 구비하며, 그 제1면은 상기 제1캐비티면과 마주보며, 그 제1캐비티면과 함께 캐비티를 형성하는 제2캐비티면을 포함 하는 가열플레이트; 상기 가열플레이트의 제2면과 결합된 제1면과 그 제1면으로부터 떨어져 있는 제2면을 구비하며, 상기 가열플레이트보다 열전도계수가 큰 열전향보강플레이트; 상기 열전향보강플레이트의 제2면과 결합된 냉각면을 구비한 냉각플레이트;를 포함하며, 상기 가열수단은 상기 가열플레이트의 제1면과 상기 열전향보강플레이트의 제2면 사이에 설치된 것을 특징으로 하는 열전향보강플레이트를 구비한 사출성형장치를 제공하는 단계; 상기 가열플레이트를 상기 제1금형 방향으로 이동시켜, 상기 제1캐비티면과 제2캐비티면 사이에 상기 캐비티를 형성하는 단계; 상기 가열수단을 작동시켜 가열플레이트를 가열하는 단계; 용융된 사출재료를 상기 캐비티에 주입하는 단계; 상기 열전향보강플레이트부터 상기 냉각플레이트로의 열확산을 향상시키기 위하여 냉각플레이트를 냉각하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 사출성형방법이 제공된다.

또한, 사출성형방법에 있어서, 제1캐비티면을 포함하는 제1금형과 가열수단을 포함하는 제2금형을 포함하며, 상기 제2금형은, 제1면과 그 제1면으로부터 떨어져 있는 제2면을 구비하며, 그 제1면은 상기 제1캐비티면과 마주보며, 그 제1캐비티면과 함께 캐비티를 형성하는 제2캐비티면을 포함하는 가열플레이트; 상기 가열플레이트의 제2면과 결합된 제1면과 그 제1면으로부터 떨어져 있는 제2면을 구비하며, 상기 가열플레이트보다 열전도계수가 큰 열전향보강플레이트; 상기 열전향보강플레이트의 위치를 기준으로, 상기 열전향보강플레이트의 제2면과 접하는 제1위치와 상기 열전향보강플레이트의 제2면으로부터 멀어지는 제2위치 사이에서 이동하며, 상기 열전향보강플레이트의 제2면과 접하는 방향에 냉각면을 구비한 냉각플레 이트;를 포함하며, 상기 가열수단은 상기 가열플레이트의 제1면과 상기 열전향보강플레이트의 제2면 사이에 설치된 것을 특징으로 하는 열전향보강플레이트를 구비한 사출성형장치를 제공하는 단계; 상기 가열플레이트를 상기 제1금형 방향으로 이동시켜, 상기 제1캐비티면과 제2캐비티면 사이에 상기 캐비티를 형성하는 단계; 상기 가열수단을 작동시켜 가열플레이트를 가열하는 단계; 용융된 사출재료를 상기 캐비티에 주입하는 단계; 상기 냉각플레이트를 상기 제1위치로 이동시켜, 상기 열전향보강플레이트의 제2면과 상기 냉각플레이트의 냉각면이 접하도록 하는 단계; 상기 열전향보강플레이트부터 상기 냉각플레이트로의 열확산을 향상시키기 위하여 냉각플레이트를 냉각하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 사출성형방법이 제공된다.

본 발명에 의한 열전향보강플레이트(Heat shunting reinforcement plate)를 구비한 사출성형장치 및 그 제어방법은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 가열플레이트에 비해서 열전도계수가 큰 열전향보강플레이트는 가열플레이트에 비해서 빨리 가열된다. 따라서 열전향보강플레이트는 전도를 통해서 가열플레이트에 열을 전달하는 열원으로서 작용을 한다. 그 결과 가열플레이트가 사출성형에 적절한 온도에 이르는 시간이 감소한다. 따라서 싸이클 타임이 감소하여 생산성 향상된다.

둘째, 상술한 바와 같이, 열전향보강플레이트가 보조적인 열원으로서 작용하기 때문에 가열플레이트의 온도의 위치별 편차를 줄일 수 있다. 열전향보강플레이 트가 없는 경우에는 가열수단이 설치된 위치에서 가까운 부분과 먼 부분에 위치하는 가열플레이트의 온도편차가 발생하나, 열전향보강플레이트가 설치되면 이 편차가 줄어든다.

셋째, 열전향보강플레이트는 가열플레이트의 가열되는 시간을 단축시키는 동시에 보강하는 역할을 하여, 가열플레이트의 내구성이 향상된다.

넷째, 냉각플레이트와 열전향보강플레이트가 분리된 경우에는 가열플레이트를 가열하는 단계에서 열전향보강플레이트와 냉각플레이트와 분리되어 냉각플레이트에 의한 열전향보강플레이트의 냉각이 차단되므로 더욱 빠른 가열이 가능하며, 또한, 더욱 빠른 냉각이 가능하다.

다섯째, 냉각플레이트와 열전향보강플레이트 사이에 열전달부재를 설치할 경우에는 더욱 신속하게 열전향보강플레이트를 냉각할 수 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태들로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 의한 열전향보강플레이트(Heat shunting reinforcement plate)를 구비한 사출성형장치를 개략적으로 나타내는 블록도이다. 도 1에 도시된 바와 같이 사출부는 캐비티에 성형하기 위한 재료를 주입하기 위한 부분으로서, 가열실린더(122)와 가열실린더(122)의 내부에 설치되는 스크류(124)와, 스크류(124)를 회전시키는 유압모터(120)를 구비한다. 또한, 제2금형고정판(60)을 이동시키기 위하여 유압실린더(110)가 구비된다. 또한, 제1금형(20)은 제1금형고정판(10)에 고정되고 제1금형고정판(10)에는 사출시 가열실린더(122)가 밀착되도록 구비되며 주입통로(23)를 통하여 캐비티에 용융된 사출재료가 주입된다.

상기 가열실린더(122)의 내부에는 가열실린더(122)의 길이방향으로 스크류(124)가 설치되고, 일측에는 상기 스크류(124)와 연결되어 스크류(124)를 회전시키기 위한 유압모터(120)가 설치되어 있다. 또한, 사출제어부(310)는 유압실린더(110)와, 유압모터(120) 및 금형온도제어부(320)와 전기적으로 연결되도록 설치되며, 금형온도제어부(320)는 냉각플레이트(50)에 설치된 냉각수배관(53)에 흐르는 냉각수의 흐름을 제어하는 밸브(322)와, 가열플레이트(30)에 설치되는 전열히터(33)와, 가열플레이트(30)에 설치되는 온도센서(80)와 전기적으로 연결되도록 설치된다.

도 2는 도 1에 도시된 열전향보강플레이트를 구비한 사출성형장치의 금형이 형개된 상태를 나타내는 개략도이며, 도 3은 도 2에 도시된 금형이 형합된 상태를 나타내는 개략도이다.

도 2를 참조하면, 제1금형(20)에는 용융된 사출재료가 주입되는 제1캐비티면(21)이 형성되어 있고, 제1캐비티면(21)에는 용융된 사출재료의 주입통로(23)가 연결되어 있다. 또한, 제1금형(20)에는 가이드핀(51)이 삽입되기 위한 안내구멍(22)이 형성되어 있다.

제2금형은 가열플레이트(30), 열전향보강플레이트(40) 및 냉각플레이트(50)를 포함한다. 가열플레이트(30)의 제1캐비티면(21)을 향하는 면에는 제2캐비티면(31)이 형성되어 있다. 도 3을 참조하면, 제2캐비티면(31)은 제1캐비티면(21)과 함께 용융된 사출 재료가 주입되는 캐비티(C)를 형성한다. 가열플레이트(30)에는 열전향보강플레이트(40)가 결합하며, 가열플레이트(30)와 열전향보강플레이트(40)가 결합하는 경계면에는 복수의 홈(36)이 형성되어 있고, 각각의 홈(36)의 내부에는 가열플레이트(30)와 열전향보강플레이트(40)를 가열하기 위한 전열히터(33)이 삽입되어 있다. 전열히터(33)는 니크롬, 텅스텐, 티타늄 계열 등의 열선을 절연피복이 감싸도록 하여 구성되어 있다. 또한, 가열플레이트(30) 및 열전향보강플레이트(40)와의 접촉면적을 크게 하고 동시에 열전달을 촉진하기 위하여, 전열히터(33)가 삽입된 홈(36)과 전열히터(33) 사이의 공간에 구리부재(37)가 충진되어 있다. 전열히터(33)는 하나의 전열선을 사용할 수도 있으며, 복수의 전열선을 사용하여 설치할 수도 있다. 또한, 상기 가열플레이트(30)에는 온도센서(80)가 설치되어있다. 온도센서(80)는 가열플레이트(30)의 실시간으로 온도를 측정하여 금형온도제어부(320)에 전달함으로써 전열히터(33)의 발열량을 적절히 제어하여 가열플레이트(30)의 온도를 일정한 범위에서 유지할 수 있게 한다. 본 실시예에 있어서는 온도센서(80)가 하나 도시되어 있으나, 필요에 따라서 복수의 온도센서를 설치할 수 있다. 특히, 금형면의 부위별로 다른 온도를 갖도록 전열히터의 발열량을 제어하고자 할 경우에는 다른 온도를 원하는 부위별로 온도센서를 설치하는 것이 바람직하다.

열전향보강플레이트(40)는 가열플레이트(30)에 비해서 열전도계수가 높은 물질로 이루어진다. 예를 들면, 알루미늄, 구리 또는 이들을 포함하는 합금으로 이루어진다. 열전향보강플레이트(40)는 가열플레이트(30)의 가열시간을 단축하는 역할과 가열플레이트(30)를 균일하게 가열하는 역할을 한다. 또한, 두께가 얇은 가열플레이트(30)를 보강하는 역할을 한다. 이하, 도 4를 참고하여, 열전향보강플레이트(40)의 역할을 자세히 설명한다. 전열히터(33)에 전원을 공급하면, 전열히터(33)가 발열하면서 가열플레이트(30)와 열전향보강플레이트(40)의 온도가 상승한다. 이때 열전향보강플레이트(40)의 열전도계수가 더 크므로 열전향보강플레이트(40)가 가열플레이트(30)보다 빠르게 온도가 상승한다. 그 결과 열전향보강플레이트(40)와 가열플레이트(30)의 경계부에서 온도차이가 발생하고, 도 4에 도시된 바와 같이 온도가 동일해질 때까지 온도가 높은 열전향보강플레이트(40)로부터 온도가 낮은 가열플레이트(30) 방향으로 열전도가 이루어진다. 즉, 열전향보강플레이트(40)도 일종의 열원으로서 작용을 하게 된다. 따라서 열전향보강플레이트(40)를 사용하지 않는 경우에 비해서 더욱 신속하게 가열플레이트(30)의 온도를 올릴 수 있다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 열전향보강플레이트(40)를 사용하지 않는 경우에는 전열히터(33)와의 거리에 따라서 가열플레이트(30)의 표면부 온도(Ts)에 편차가 발생하나, 열전향보강플레이트(40)를 사용하면, 전열히터(33)와의 거리가 먼 부분도 열전향보강플레이트(40)로 부터 전도되는 열에 의해서 가열되기 때문에 편차가 감소하게 된다. 물론 좀더 시간이 흐르면 열전향보강플레이트(40)가 없는 경우에도 표면부 온도(Ts)의 편차가 감소하나, 열전향보강플레이트(40)를 사용함으로써 그 시간 을 단축할 수 있다. 결국, 열전향보강플레이트(40)를 사용함으로써 가열플레이트(30)에 형성되어 있는 제2캐비티면(31)이 사출성형에 적합한 온도분포에 도달하는 시간이 단축되며, 그 결과 사이클타임이 감소하는 효과가 있다.

냉각플레이트(50)에는 열전향보강플레이트(40)와 접촉시 열전향보강플레이트(40)를 냉각시킬 수 있도록 냉각플레이트(50)를 일정한 온도로 유지하기 위한 냉각수단이 설치되어 있다. 본 실시예에 있어서 상기 냉각수단은 미도시된 냉각수 탱크와, 냉각수를 순환시키기 위한 펌프와, 냉각플레이트(50)의 내부에 형성된 냉각수 배관(53)을 포함한다. 냉각수 배관(53)은 냉각플레이트(50) 내에서 연결되어 있으며, 냉각플레이트(50)의 측면에는 미도시된 유입포트와 유출포트가 형성되어 있다. 냉각플레이트에는 가이드핀(51)이 설치되어 있다. 가이드핀(51)은 열전향보강플레이트(40)와 가열플레이트(30)를 관통하여 제1금형(20)에 형성되어 있는 안내구멍(22)에 삽입된다.

이하에서는 도 10을 참고하여, 제1실시예에 따른 열전향보강플레이트를 구비한 사출성형장치의 작용에 대하여 설명한다. 본 실시예에 의한 금형장치를 사용하여 사출 성형품을 제조하는 방법은 아래와 같다.

전열히터(33)에 전류를 공급하여 가열플레이트(30)와 열전향보강플레이트(40)를 가열한다. 가열된 열전향보강플레이트(40)는 가열플레이트(30)에 열을 전달하여 가열플레이트(30)가 신속하고, 균일하게 가열되도록 한다. 동시에 사출기에 본실시예의 금형장치(100)가 설치된 도 1에 도시된 상태에서, 도면에서 좌측 방향으로(캐비티 금형측으로) 제2금형고정판(60)을 이동시켜서 제1금형(20)과 가열플레 이트(30)가 밀착되도록 한다. 제2금형고정판(60)을 이동시켜서 제1금형(20)과 가열플레이트(30)가 밀착되도록 한 후에 가열프레이트(30)을 가열하거나, 가열플레이트(30)을 가열한 후 제2금형고정판(60)을 이동시켜서 제1금형(20)과 가열플레이트(30)가 밀착하는 것도 가능하다.

가열플레이트(30)가 사출에 적절한 온도에 이르면, 도 3에 도시된 것과 같이 형성된 캐비티(C)내에 용융된 사출재료를 주입하고, 주입 도중이나 주입이 완료된 시점에서 전열히터(33)의 전원을 차단한다. 동시에 냉각플레이트(50)의 냉각수 배관(53)으로 냉각수를 흘려서 냉각플레이트(50)를 효율적인 냉각에 필요한 온도를 유지하도록 냉각한다. 주입이 완료되고 사출재료의 응고가 완료되면, 냉각플레이트(50)의 냉각을 중지하고, 제2금형고정판(60)을 후방으로(그림에서 우측방향으로) 이동시켜서 가이드핀(51)이 가이드구멍(22)으로부터 분리되도록 한다. 캐비티(C)로부터 사출 성형된 제품을 제거하고 상기와 같은 과정이 반복되어 사출을 행하게 된다.

도 5는 본 발명의 제2실시예에 의한 열전향보강플레이트를 구비한 사출성형장치의 금형이 형개된 상태를 나타낸 개략도이며, 도 6은 본 발명의 제3실시예에 의한 열전향보강플레이트를 구비한 사출성형장치의 금형이 형개된 상태를 나타낸 개략도이다. 도 5와 도 6에 도시된 실시예가 도 2와 3에 도시된 실시예와 다른 점은 전열히터의 위치이다. 성형하고자 하는 사출재료의 특성이나 사출물의 형상에 따라서 전열히터의 설치위치를 변경할 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 전열히터(33)를 가열플레이트(30)에 설치하는 경 우에는 좀더 신속하게 가열플레이트(30)의 온도를 올릴 수 있다는 장점이 있으며, 도 6에 도시된 바와 같이, 전열히터(33)를 열전향보강플레이트(40)에 설치하는 경우에는 가열플레이트(30)의 온도를 더욱 균일하게 할 수 있다는 장점이 있다.

도 7은 본 발명의 제4실시예에 의한 열전향보강플레이트를 구비한 사출성형장치의 금형이 형개된 상태를 나타내는 개략도이며, 도 8은 도 7에 도시된 금형이 형합된 상태를 나타내는 개략도이다. 본 실시예가 제1실시예와 다른 점은 열전향보강플레이트(40)와 냉각플레이트(50)가 분리되어 있다는 점이다. 또한, 냉각플레이트(50)가 분리되어 있기 때문에 냉각수배관(53)이 냉각플레이트(50)의 냉각면에서 떨어져 있다. 냉각수배관(53)의 단면이 제1실시예와 달리 원형으로 되어 있으나, 제1실시예와 같은 형태의 냉각수배관(53)을 사용할 수도 있다. 제1실시예와 동일한 부분에 대해서는 동일한 부재번호를 붙이고 설명을 생략하고, 차이점을 중심으로 설명한다.

본 실시예에 있어서, 열전향보강플레이트(40)와 냉각플레이트(50) 사이에는 코일스프링(90)이 가이드핀(51)에 삽입되어 설치되어 있다. 코일스프링(90)은 캐비티를 개방하기 위하여 냉각플레이트(50)이 후방으로 이동할 때, 열전향보강플레이트(40)와 냉각플레이트(50)가 탄성에 의하여 분리되도록 하여, 냉각플레이트(50)에 의한 냉각을 차단하고 전열히터(33)의 발열에 의하여 가열플레이트(30)과 열전향보강플레이트(40)가 급속히 가열되도록 한다. 특히, 도 8에 도시된 것과 같이, 제1금형(20)에 열전향보강플레이트(30)가 밀착되어 형성된 캐비티(C)에 용융된 사출 재료가 주입된 후, 가열플레이트(30)의 냉각효과를 높이기 위하여 열전향보강플레이 트(40)와 냉각플레이트(50)의 분리면이 완전히 밀착되도록 하는 것이 바람직하다. 따라서 코일스프링(90)을 가이드핀(51)에 끼워서 설치하고, 도 8에 도시된 것과 같이, 냉각플레이트(50)가 이동하여 가열플레이트(30)에 접촉할 때 코일스프링(90)이 가이드핀(51)이 고정된 냉각플레이트(50)의 주위에 형성된 일정한 깊이의 환형홈(54)에 완전히 삽입되도록 되어 있다.

이하에서는 도 11을 참고하여, 제4실시예에 따른 열전향보강플레이트를 구비한 사출성형장치의 작용에 대하여 설명한다. 먼저, 전열히터(33)에 전류를 공급하여 가열플레이트(30)와 열전향보강플레이트(40)를 가열한다. 냉각플레이트(50)의 냉각수 배관(53)으로는 계속 냉각수를 흘려서 냉각플레이트(50)을 효율적인 냉각에 필요한 온도를 유지하도록 냉각한다. 본 실시예의 경우에는 열전향보강플레이트(40)와 냉각플레이트(50)가 분리되어 있으므로, 가열플레이트(30) 및 열전향보강플레이트(40)의 가열과 냉각플레이트(50)의 냉각이 동시에 이루어질 수 있다. 다음으로, 가열플레이트(30)가 사출에 적절한 온도에 이르면, 사출기에 본 실시예의 금형장치(400)가 설치된 도 7에 도시된 상태에서, 도면에서 좌측 방향으로(캐비티 금형측으로) 제2금형고정판(60)을 이동시켜서 제1금형(20)과 가열플레이트(30), 열전향보강플레이트(40)와 냉각플레이트(50)가 각각 밀착되도록 한다. 그리고 즉시, 도 8에 도시된 것과 같이 형성된 캐비티(C)내에 용융된 사출재료를 주입하고, 주입 도중이나 주입이 완료된 시점에서 전열히터(33)의 전원을 차단한다. 주입이 완료되고 사출재료의 응고가 완료되면 제2금형고정판(60)을 후방으로(그림에서 우측방향으로) 이동시켜서 가이드핀(51)이 가이드구멍(22)으로부터 분리되도록 한다. 이때 열 전향보강플레이트(40)는 코일스프링(90)의 복원력에 의해서 냉각플레이트(50)으로부터 분리되어 냉각이 차단되고 동시에 전열히터(33)에 전원이 공급되어 가열플레이트(30)이 가열된다. 캐비티(C)로부터 사출 성형된 제품을 제거하고 상기와 같은 과정이 반복되어 사출을 행하게 된다.

본 실시예에 의한 금형장치를 사용하면, 형합 전에 가열플레이트(30)와 열전향보강플레이트(40)를 가열수단으로 가열하여 사출성형에 적절한 온도로 유지하고 냉각플레이트(50)은 냉각하여 열전향보강플레이트(40)와 접촉시 열전향보강플레이트(40)를 급속히 냉각시킬 수 있는 상태를 유지하고, 형합 후에 열전향보강플레이트(40)를 냉각플레이트(50)로 급속히 냉각시키면서 사출 성형을 할 수 있게 된다. 따라서, 용융된 사출재료의 주입시 제2캐비티면(31)의 온도를 적절히 유지하여 우수한 유동성과 전사성을 확보하고, 주입의 완료와 동시에 금형을 급속히 냉각할 수 있게 되어 사출 성형의 싸이클 타임을 짧게 할 수 있다. 특히, 가열수단이 복수의 전열히터를 독립적으로 제어할 수 있도록 된 경우에는 금형면을 부위별로 서로 다른 온도가 되도록 하여 사출성형제품이 냉각시 잔류응력에 의하여 변형되는 것을 적절히 제어하여 양질의 성형제품을 생산할 수 있으며, 냉각속도를 제어하여 싸이클 타임을 더욱 단축할 수 있다.

도 9는 본 발명의 제5실시예에 의한 열전향보강플레이트를 구비한 사출성형장치의 금형이 형개된 상태를 나타내는 개략도이다. 제5실시예가 제4실시예와 다른 점은 열전향보강플레이트(40)의 냉각플레이트(50)를 향하는 면에 열전달부재(70)가 설치된다는 점이다. 열전달부재(70)는 열전향보강플레이트(40)를 신속하게 냉각시 키기 위해 설치된다.

열전달부재(70)는 열전향보강플레이트(40)보다 경도가 작은 연질금속으로 금, 은, 구리, 주석, 납, 알루미늄 중에서 선택된 금속 또는 상기 선택된 금속을 포함하는 합금으로 된 것이 바람직하다. 또한, 열전달부재(70)는 분해온도가 180℃ 이상인 겔 상태의 열전달물질이고, 상기 열전달물질은 윤활 그리스인 것이 바람직하다.

이상, 본 발명을 실시예들을 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 많은 변형이 가능함은 명백하다.

예를 들어, 열전달부재를 열전향보강플레이트의 냉각플레이트를 향하는 면에 설치하는 것으로 설명하였으나, 열전달부재를 냉각플레이트의 열전향보강플레이트를 향하는 면에 설치할 수도 있으며, 양쪽 면 모두에 설치할 수도 있다.

또한, 냉각플레이트에 냉각수 배관을 설치하는 것으로 설명하였으나, 별도의 배관을 설치하지 않고, 냉각플레이트 자체에 냉각수 채널을 형성하는 것도 가능하다.

또한, 본 실시예들에서는 가이드 핀과 코일스프링을 이용하여 열전향보강플레이트와 냉각플레이트가 결합되고, 분리되는 것으로 설명하였으나, 유압실린더와 같은 다른 수단을 사용할 수도 있다.

또한, 본 실시예들에서는 제2금형만 가열플레이트, 열전향보강플레이트 및 냉각플레이트를 포함하는 것으로 설명하였으나, 제1금형을 동일한 형태로 구성하거 나, 제1금형과 제2금형 모두를 동일한 형태로 구성하는 것도 가능하다.

또한, 본 실시예들에는 사출성형된 제품을 금형으로부터 분리시키기 위한 이젝트 핀이 도시되어 있지 않으나, 자연적으로 제품이 금형으로부터 방출되지 않는 제품의 경우에는 성형된 제품을 금형으로부터 방출시키기 위한 이젝트 핀을 설치하여야 한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 의한 열전향보강플레이트를 구비한 사출성형장치를 개략적으로 나타내는 블록도

도 2는 도 1에 도시된 열전향보강플레이트를 구비한 사출성형장치의 금형이 형개된 상태를 나타내는 개략도

도 3은 도 2에 도시된 금형이 형합된 상태를 나타내는 개략도

도 4는 도 2에 도시된 금형의 가열플레이트 표면의 온도분포를 설명하기 위한 도면

도 5는 본 발명의 제2실시예에 의한 열전향보강플레이트를 구비한 사출성형장치의 금형이 형개된 상태를 나타낸 개략도

도 6은 본 발명의 제3실시예에 의한 열전향보강플레이트를 구비한 사출성형장치의 금형이 형개된 상태를 나타낸 개략도

도 7은 본 발명의 제4실시예에 의한 열전향보강플레이트를 구비한 사출성형장치의 금형이 형개된 상태를 나타내는 개략도

도 8은 도 7에 도시된 금형이 형합된 상태를 나타내는 개략도

도 9는 본 발명의 제5실시예에 의한 열전향보강플레이트를 구비한 사출성형장치의 금형이 형개된 상태를 나타내는 개략도

도 10은 본 발명의 제1실시예에 의한 열전향보강플레이트를 구비한 사출성형장치의 사출성형방법을 나타내는 순서도

도 11은 본 발명의 제4실시예에 의한 열전향보강플레이트를 구비한 사출성형 장치의 사출성형방법을 나타내는 순서도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 제1금형고정판 20: 제1금형

30: 가열플레이트 33: 전열히터

40: 열전향보강플레이트 50: 냉각플레이트

53: 냉각수배관 60: 제2금형고정판

70: 열전달부재 80 온도센서

Claims

제1캐비티면을 포함하는 제1금형과 가열수단을 포함하는 제2금형을 포함하는 사출성형장치에 있어서,

상기 제2금형은,

제1면과 그 제1면으로부터 떨어져 있는 제2면을 구비하며, 그 제1면은 상기 제1캐비티면과 마주보며, 그 제1캐비티면과 함께 캐비티를 형성하는 제2캐비티면을 포함하는 가열플레이트;

상기 가열플레이트의 제2면과 결합된 제1면과 그 제1면으로부터 떨어져 있는 제2면을 구비하며, 상기 가열플레이트보다 열전도계수가 큰 열전향보강플레이트(Heat shunting reinforcement plate);

상기 열전향보강플레이트의 제2면과 결합된 냉각면을 구비한 냉각플레이트;를 포함하며,

상기 가열수단은 상기 가열플레이트의 제1면과 상기 열전향보강플레이트의 제2면 사이에 설치된 것을 특징으로 하는 열전향보강플레이트를 구비한 사출성형장치.
제1항에 있어서,

상기 열전향보강플레이트와 상기 냉각플레이트 사이의 열전달을 향상시키도록, 상기 열전향보강플레이트의 제2면 또는 상기 냉각플레이트의 냉각면 중 적어도 하나에 설치되는 열전달부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열전향보강플레이트를 구비한 사출성형장치.
제1항에 있어서,

상기 열전향보강플레이트는,

구리 또는 알루미늄 중 적어도 하나의 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 열전향보강플레이트를 구비한 사출성형장치.
제1항에 있어서,

상기 가열수단은,

상기 가열플레이트와 상기 열전향보강플레이트 사이에 설치되는 것을 특징으로 하는 열전향보강플레이트를 구비한 사출성형장치.
제1캐비티면을 포함하는 제1금형과 가열수단을 포함하는 제2금형을 포함하는 사출성형장치에 있어서,

상기 제2금형은,

제1면과 그 제1면으로부터 떨어져 있는 제2면을 구비하며, 그 제1면은 상기 제1캐비티면과 마주보며, 그 제1캐비티면과 함께 캐비티를 형성하는 제2캐비티면을 포함하는 가열플레이트;

상기 가열플레이트의 제2면과 결합된 제1면과 그 제1면으로부터 떨어져 있는 제2면을 구비하며, 상기 가열플레이트보다 열전도계수가 큰 열전향보강플레이트;

상기 열전향보강플레이트의 위치를 기준으로, 상기 열전향보강플레이트의 제2면과 접하는 제1위치와 상기 열전향보강플레이트의 제2면으로부터 멀어지는 제2위치 사이에서 이동하며, 상기 열전향보강플레이트의 제2면과 접하는 방향에 냉각면을 구비한 냉각플레이트;를 포함하며,

상기 가열수단은 상기 가열플레이트의 제1면과 상기 열전향보강플레이트의 제2면 사이에 설치된 것을 특징으로 하는 열전향보강플레이트를 구비한 사출성형장치.
제5항에 있어서,

상기 열전향보강플레이트와 상기 냉각플레이트 사이의 열전달을 향상시키도록, 상기 열전향보강플레이트의 제2면 또는 상기 냉각플레이트의 냉각면 중 적어도 하나에 설치되는 열전달부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열전향보강플레이트를 구비한 사출성형장치.
제5항에 있어서,

상기 열전향보강플레이트는,

구리 또는 알루미늄 중 적어도 하나의 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 열전향보강플레이트를 구비한 사출성형장치.
제5항에 있어서,

상기 가열수단은,

상기 가열플레이트와 상기 열전향보강플레이트 사이에 설치되는 것을 특징으로 하는 열전향보강플레이트를 구비한 사출성형장치.
사출성형방법에 있어서,

제1캐비티면을 포함하는 제1금형과 가열수단을 포함하는 제2금형을 포함하며, 상기 제2금형은, 제1면과 그 제1면으로부터 떨어져 있는 제2면을 구비하며, 그 제1면은 상기 제1캐비티면과 마주보며, 그 제1캐비티면과 함께 캐비티를 형성하는 제2캐비티면을 포함하는 가열플레이트; 상기 가열플레이트의 제2면과 결합된 제1면과 그 제1면으로부터 떨어져 있는 제2면을 구비하며, 상기 가열플레이트보다 열전도계수가 큰 열전향보강플레이트; 상기 열전향보강플레이트의 제2면과 결합된 냉각면을 구비한 냉각플레이트;를 포함하며, 상기 가열수단은 상기 가열플레이트의 제1면과 상기 열전향보강플레이트의 제2면 사이에 설치된 것을 특징으로 하는 열전향보강플레이트를 구비한 사출성형장치를 제공하는 단계;

상기 가열플레이트를 상기 제1금형 방향으로 이동시켜, 상기 제1캐비티면과 제2캐비티면 사이에 상기 캐비티를 형성하는 단계;

상기 가열수단을 작동시켜 가열플레이트를 가열하는 단계;

용융된 사출재료를 상기 캐비티에 주입하는 단계;

상기 열전향보강플레이트부터 상기 냉각플레이트로의 열확산을 향상시키기 위하여 냉각플레이트를 냉각하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 사출성형방법.
사출성형방법에 있어서,

제1캐비티면을 포함하는 제1금형과 가열수단을 포함하는 제2금형을 포함하며, 상기 제2금형은, 제1면과 그 제1면으로부터 떨어져 있는 제2면을 구비하며, 그 제1면은 상기 제1캐비티면과 마주보며, 그 제1캐비티면과 함께 캐비티를 형성하는 제2캐비티면을 포함하는 가열플레이트; 상기 가열플레이트의 제2면과 결합된 제1면과 그 제1면으로부터 떨어져 있는 제2면을 구비하며, 상기 가열플레이트보다 열전도계수가 큰 열전향보강플레이트; 상기 열전향보강플레이트의 위치를 기준으로, 상기 열전향보강플레이트의 제2면과 접하는 제1위치와 상기 열전향보강플레이트의 제2면으로부터 멀어지는 제2위치 사이에서 이동하며, 상기 열전향보강플레이트의 제2면과 접하는 방향에 냉각면을 구비한 냉각플레이트;를 포함하며, 상기 가열수단은 상기 가열플레이트의 제1면과 상기 열전향보강플레이트의 제2면 사이에 설치된 것을 특징으로 하는 열전향보강플레이트를 구비한 사출성형장치를 제공하는 단계;

상기 가열플레이트를 상기 제1금형 방향으로 이동시켜, 상기 제1캐비티면과 제2캐비티면 사이에 상기 캐비티를 형성하는 단계;

상기 가열수단을 작동시켜 가열플레이트를 가열하는 단계;

용융된 사출재료를 상기 캐비티에 주입하는 단계;

상기 냉각플레이트를 상기 제1위치로 이동시켜, 상기 열전향보강플레이트의 제2면과 상기 냉각플레이트의 냉각면이 접하도록 하는 단계;

상기 열전향보강플레이트부터 상기 냉각플레이트로의 열확산을 향상시키기 위하여 냉각플레이트를 냉각하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 사출성형방법.