KR20120131494A

KR20120131494A - 금형장치

Info

Publication number: KR20120131494A
Application number: KR1020110049699A
Authority: KR
Inventors: 황민규; 이규상
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2011-05-25
Filing date: 2011-05-25
Publication date: 2012-12-05

Abstract

본 발명은 금형의 냉각 구조에 있어서 고온의 금형에 변형이 발생한다고 하더라도 냉각판이 균일하게 접촉하여 냉각 온도 편차를 감소시켜 사출물의 불량률을 개선하고 균일한 품질확보가 가능한 금형장치에 관한 것으로, 전면에 캐비티가 형성되고 내부에 가열수단이 구비된 가열금형판과, 상기 가열금형판의 배면에 접촉 또는 이격될 수 있으며 내부에 냉각수단이 구비된 냉각판을 포함하는 캐비티금형, 상기 캐비티 금형의 전면에 형합하는 코어금형을 포함하고, 상기 냉각판은 적어도 두 개 이상으로 분할된 분할면들로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

금형장치{DIE ASSEMBLY}

본 발명은 금형의 냉각 구조에 있어서 고온의 금형에 변형이 발생한다고 하더라도, 냉각판이 균일하게 접촉하여 냉각 온도 편차를 감소시켜 사출물의 불량률을 개선하고 균일한 품질확보가 가능한 금형장치에 관한 것이다.

사출 성형은 통상적으로 플라스틱(plastic) 등의 합성 수지제의 제품을 성형하는 한 방법이다. 이러한 사출 성형은 일정한 형상으로 형성된 금형의 캐비티 내부로 용융된 수지를 사출하여 채우고, 이를 냉각하여 굳히는 것에 의해 캐비티의 형상과 동일한 형상의 제품을 성형하게 된다.

이러한 사출성형에 의해 성형된 제품은 일반적으로 표면이 거칠게 형성되기 때문에, 별도의 도장 또는 표면처리 공정을 필요로 하며, 그에 따라 공정이 복잡해진다.

이러한 사출 표면을 미려하게 하고 공정을 단순화시키기 위하여 사출 성형을 한 다음 금형의 외측 부분만 냉각하고, 내측 부분은 천천히 냉각되도록 하는 냉 금형이 개발되었다. 하지만, 열적 강도를 높일 수는 있었으나, 고온의 성형재가 주입되더라도 금형의 내측 부분은 초기에 저온 상태이기 때문에 온도가 균일하게 유지되기 어려워 사출물의 표면이 미려하게 하기는 어렵다.

따라서, 금형의 온도를 고온으로 유지하여 사출이 이루어지도록 하되, 신속하게 냉각시키는 성형기술이 연구되었고, 고온 금형 기술이 개발되었다.

고온 금형 기술은 금형에 매설된 열선 등에 의해 금형의 온도를 고온으로 유지하여 사출이 이루어지도록 한여 수지가 균일하게 캐비티를 채우도록 한다. 또한, 금형에 매설된 냉각채널을 통해 신속한 냉각이 고르게 이루어지도록 한다. 그에 따라 사출물의 표면이 균일하게 형성되어 미려한 외관의 형성이 가능하게 된다. 또한, 별도의 표면처리 공정이 필요하지 않아 무도장을 통한 공정 간소화가 가능하다.

이러한 고온 금형 기술에서 금형 온도를 올리는 것과 금형 온도를 내리는 것은 사출물의 표면상태를 결정하는 중요한 요소가 된다. 이 중에서 금형 온도를 내리는 기술로, 가열수단이 구비된 가열금형판의 배면에 냉각판을 구비하여, 냉각시 냉각판을 가열금형판에 접촉시켜 신속하게 냉각이 이루어지는 기술이 사용된다.

여기서, 냉각판은 균일하게 가열금형판과 접촉하여야 냉각효율이 향상되고 가열금형판에 냉각 온도 편차가 없게 되어 사출물의 표면 상태가 양호하게 된다. 하지만, 가열금형판의 경우 고온 상태에서 급속하게 냉각되기 때문에, 잦은 사용이 필요한 양산체제에서 열팽창 및 변형이 발생하게 된다. 그에 따라 가열금형판과 냉각판이 균일하게 접촉되지 않아 냉각 온도 편차가 심하게 발생되는 문제점이 발생한다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로,

금형의 냉각 구조에 있어서 고온의 가열금형판에 변형이 발생한다고 하더라도 효율적으로 냉각판이 가열금형판에 균일하게 접촉할 수 있는 금형장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 냉각 온도 편차를 감소시켜 사출물의 불량률을 개선하고 균일한 품질확보가 가능한 금형장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 냉각 속도 및 냉각 효율을 향상시켜 양산성을 향상시킬 수 있는 금형장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기와 같은 기술적인 과제를 달성하기 위하여 다음과 같은 구성을 가진다.

본 발명의 금형장치의 일 실시예는, 전면에 캐비티가 형성되고 내부에 가열수단이 구비된 가열금형판과, 상기 가열금형판의 배면에 접촉 또는 이격될 수 있으며 내부에 냉각수단이 구비된 냉각판을 포함하는 캐비티금형; 상기 캐비티 금형의 전면에 형합하는 코어금형;을 포함하고, 상기 냉각판은 적어도 두 개 이상으로 분할된 분할면들로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 캐비티금형은 상기 가열금형판이 안착되는 베이스와, 상기 가열금형판과 상기 베이스 사이에 상기 냉각판이 이동 가능하게 수용될 수 있는 수용공간, 상기 수용공간에서 상기 냉각판이 상기 가열금형판에 접촉 또는 이격될 수 있도록 이송시키는 냉각판 이송수단을 더 포함한다.

상기 냉각판 이송수단은 상기 분할면들 각각에 구비되되, 상기 각각의 분할면의 중심부에 연결된다.

상기와 같은 구성의 측면은, 냉각판을 분할하여 변형된 가열금형판의 배면에 맞추어 냉각판의 분할된 면 각각이 가열금형판의 배면에 밀착될 수 있도록 한다. 그에 따라 냉각 온도 편차를 줄여 사출물의 불량률을 감소시킬 수 있으며, 균일한 품질을 확보할 수 있다.

한편, 상기 분할면들은 각각 상기 베이스와의 사이에 장착되는 복수개의 탄성체들을 구비한다. 상기 탄성체들은 코일 스프링인 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 탄성체들은 상기 각각의 분할면에서 상기 냉각판 이송수단을 중심으로 분할면의 각 모서리에 대칭적으로 장착되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성의 측면은, 냉각판 이송수단에 의해 각각의 분할면이 가열금형판의 배면에 밀착되되, 보다 고르게 밀착될 수 있도록 밀착압력을 탄성체가 형성해 준다.

상기 분할면들은 상호 분리되어 있다.

한편, 상기 냉각판은 상호 다른 재질의 분할면들로 선택적으로 조합될 수 있다. 상기와 같은 구성의 측면은. 케비티의 형상적인 특징에 따라 국부적인 냉각 온도 편차가 발생되는 것을 고려하여, 냉각 온도 편차를 보상해 줄 수 있도록 열전도도가 상이한 재질로 분할면들을 조합할 수 있도록 한다. 그에 따라 고른 냉각 온도 분포가 달성될 수 있도록 한다.

상기 냉각수단은 상기 냉각판의 내부에 형성된 냉각수가 흐르는 냉각채널로 되어 있다. 상기 가열수단은 상기 가열금형판의 내부에 매설된 전기히터로 되어 있다.

상기 코어금형은 내부에 별도의 가열수단과 냉각수단을 구비한다.

본 발명은 상기와 같은 구성에 의해 다음과 같은 효과를 가진다.

본 발명은 금형의 냉각판을 분할하여, 냉각판의 분할된 면 각각이 가열금형판의 배면에 밀착될 수 있도록 한다. 그에 따라 금형의 냉각 온도 편차를 줄여 사출물의 불량률을 감소시킬 수 있으며, 균일한 품질을 확보할 수 있다.

또한, 본 발명은 냉각판이 금형에 보다 고르게 밀착될 수 있도록 밀착압력을 제공하여 금형의 냉각 온도 편차를 줄여주고, 냉각속도 및 효율을 개선하여 양산성을 향상시킨다.

또한, 본 발명은 케비티의 형상적인 특징을 고려하여 금형의 냉각 온도 편차를 보상해 줄 수 있다. 그에 따라 금형의 고른 냉각 온도 분포가 달성될 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명의 금형장치의 일 실시예가 도시된 측단면도.
도 2는 도 1의 금형장치가 형합된 상태가 도시된 측단면도.
도 3은 본 발명의 금형장치 2분할된 냉각판의 사시도.
도 4는 본 발명의 금형장치의 4분할된 냉각판의 사시도.
도 5는 본 발명의 금형장치의 냉각판의 배면에 탄성체가 구비되는 것을 보여주는 사시도.
도 6은 종래의 금형장치에서 금형의 위치에 따른 온도 분포를 보여주는 그래프.
도 7은 본 발명의 금형장치에서 금형의 위치에 따른 온도 분포를 보여주는 그래프.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 통해 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 대해서 설명한다.

도 1은 본 발명의 금형장치의 일 실시예가 도시된 측단면도를 보여주고, 도 2는 도 1의 금형장치가 형합된 상태가 도시된 측단면도를 보여준다.

도 1과 도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예의 금형장치는 캐비티금형(100)과, 상기 캐비티 금형의 전면에 형합되는 코어금형(200)으로 이루어진다.

상기 캐비티금형(100)은 고정되어 있는 금형으로, 전면(110a)에 캐비티(120)가 형성되고 내부에 가열수단(111)이 구비된 가열금형판(110)과, 상기 가열금형판의 배면(110b)에 접촉 또는 이격될 수 있으며 내부에 냉각수단(131)이 구비된 냉각판(130)을 포함한다. 또한, 상기 캐비티금형(100)은 상기 가열금형판이 안착되는 베이스(140)와, 상기 가열금형판과 상기 베이스 사이에 상기 냉각판이 이동 가능하게 수용될 수 있는 수용공간(150), 상기 수용공간에서 상기 냉각판이 상기 가열금형판에 접촉 또는 이격될 수 있도록 이송시키는 냉각판 이송수단(160)을 포함한다.

상기 가열금형판(110)은 도 1에 도시되듯이 지면 또는 지지구조물(미도시)에 의해 고정되어 지지되는 베이스(140)에 착탈 가능하게 지지되고 고정되어 있다.

상기 가열금형판(110)은 후술할 코어금형(200)의 코어금형판(210)과 서로 맞물려 사출물(300)이 형성될 수 있는 캐비티(120) 공간을 형성하며, 이를 위하여 가열금형판(110)의 전면(110a)에 캐비티(120)를 일부를 형성하는 음각된 부분을 구비한다.

상기 가열금형판(110)은 금형의 온도를 고온으로 유지하여 사출이 이루어지도록 하는 가열수단(111)을 구비한다. 도 1에 도시되듯이, 상기 가열수단(111)은 상기 가열금형판의 내부에 형성된 홈에 매설되어 있으며, 일반적으로 전기히터가 사용된다. 상기 가열수단(111)은 상기 가열금형판(110)의 전면(110a)과 소정의 간격을 두고 이격되어 전면에 노출되지는 않는다. 또한, 상기 가열수단이 매설되는 홈은 상기 가열금형판의 전면을 따라 복수개가 상호 이격되어 형성된다. 그에 따라 상기 가열수단은 사출물이 위치할 캐비티를 따라 고르게 열을 전달할 수 있도록 되어 있다.

상기 냉각판(130)은 상기 가열금형판의 배면(110b)에 구비되며, 상기 가열금형판(110)과 베이스(140) 형성되는 수용공간(150) 내부에 이동가능하게 구비된다. 즉, 도 2와 같이 상기 캐비티금형(100)과 코어금형(200)이 형합되었을 때, 상기 냉각판(130)은 상기 가열금형판의 배면(110b)에 접촉가능하게 이동될 수 있다. 이러한 냉각판의 이동은 베이스에 구비되어 상기 냉각판의 배면에 결합되는 냉각판 이송수단(160)에 의해 이루어진다. 상기 냉각판 이송수단(160)은 유압 또는 공압장치로 구성될 수 있다.

상기 냉각판(130)은 내부에 냉각수단(131)을 구비한다. 상기 냉각수단(131)은 상기 냉각판의 내부에 형성된 냉각수가 흐르는 냉각채널로 되어 있다. 이러한 냉각채널은 캐비티금형의 외부에서 연결된 급수관(132)에 의해 냉각수가 공급된다. 상기 냉각채널은 상기 냉각판을 따라 고르게 형성되어 있어서 냉각판에 의한 가열금형판의 냉각효과가 고르게 발생할 수 있도록 한다.

한편, 상기 냉각판(130)은 적어도 두 개 이상으로 분할된 분할면들(130a,130b)로 이루어질 수 있다. 도 3은 이러한 냉각판이 2분할된 실시예가 도시되어 있으며, 도 4는 냉각판이 4분할된 실시예가 도시되어 있다. 하지만, 본 발명의 금형장치의 냉각판은 이에 한정되는 것은 아니고, 적어도 두 개 이상으로 분할될 수 있으면 모두 본 발명의 범위에 해당한다.

도 3을 참고하면, 상기 냉각판(130)은 두 개의 분할면들(130a,130b)로 구분된다. 각각의 분할면들에는 냉각수단(131)이 구비되어 있으며, 배면에 각각의 분할면들에 연결되는 냉각판 이송수단(160)이 구비된다. 상기 냉각판 이송수단(160)은 상기 분할면들 각각에 구비되되, 상기 각각의 분할면의 중심부에 연결된다.

도 4를 참고하면, 상기 냉각판(130)은 네 개의 분할면들(130c, 130d, 130e, 130f)로 구분된다. 상기 네 개의 분할면들 또한 각각 냉각수단이 구비되어 있으며, 배면에 각각의 냉각판 이송수단(160)이 연결된다. 도 4는 냉각판(130)의 배면을 보여준다. 도 4에서 상기 냉각판(130)에는 각각의 분할면들에 연결되는 냉각판 이송수단(160)이 연결되는 결합공들(134c,134d,134e,134f)이 형성되어 있다.

도 3과 도 4에서, 상기 각각의 분할면들은 상호 분리되어 있다. 그에 따라, 각각의 분할면들에 연결된 냉각판 이송수단의 동작도 서로 상이하게 나타날 수 있다. 즉, 상기 각각의 분할면들이 냉각판 이송수단에 의해 상기 가열금형판에 접촉되는 높이가 상호 다르게 형성될 수 있는 것이다.

상기와 같은 구성의 측면은, 냉각판(130)을 분할하여 가열금형판(110)의 배면에 맞추어, 냉각판의 분할된 면 각각이 가열금형판의 배면에 밀착될 수 있도록 한다. 그에 따라 냉각 온도 편차를 줄여 사출물의 불량률을 감소시킬 수 있으며, 균일한 품질을 확보할 수 있다.

한편, 상기 분할면들(130a,130b,130c,130d,130e,130f)은 각각 상기 베이스(140)와의 사이에 장착되는 복수개의 탄성체들(133)을 구비한다. 도 2에는 상기 탄성체(133)가 장착되는 위치가 도시되며, 도 5에는 상기 탄성체(133)가 구체적으로 냉각판(130)에 장착된 상태를 보여준다.

도 5를 참고하면, 상기 탄성체들(133)은 코일 스프링으로 되어 있으며, 상기 냉각판(130)의 배면에 장착된다. 여기서, 상기 탄성체들(133)은 상기 각각의 분할면(130a,130b)에서 상기 냉각판 이송수단(160)이 냉각판에 연결되는 결합공(134a,134b)을 중심으로 분할면들의 각 모서리에 대칭적으로 장착되어 있다.

한편, 상기 냉각판(130)은 상호 다른 재질의 분할면들로 선택적으로 조합될 수 있다. 즉, 도 3에서 두 개의 분할면 중에서 제1분할면(130a)와 제2분할면(130b)는 상호 다른 재질로 구비될 수 있는 것이다.

상기와 같은 구성의 측면은. 캐비티(120)의 형상적인 특징에 따라 가열금형판에서 국부적인 냉각 온도 편차가 발생되는 것을 고려하여, 냉각 온도 편차를 보상해 줄 수 있도록 열전도도가 상이한 재질로 분할면들을 조합하는 것이다. 그에 따라 보다 고른 냉각 온도 분포가 달성될 수 있도록 한다.

한편, 상기 코어금형(200)은 상기 캐비티 금형(100)의 전면에 형합할 수 있도록 이동가능하게 구비된다. 도시되지는 않았지만, 상기 코어금형(200)의 베이스(220)에 상기 캐비티 금형(100)측으로 이동이 가능하게 이송수단(미도시)이 연결될 수 있으며, 가이드 부재(미도시)등이 구비될 수도 있다.

상기 코어금형(200)은 상기 가열금형판과 맞추어져 캐비티(120)를 형성하는 코어금형판(210)을 구비하고 있으며, 상기 코어금형판에는 상기 캐비티 금형(100)과는 별개로 내부에 별도의 가열수단(211)과 냉각수단(212)을 구비하고, 냉각수 공급관(213)을 구비한다. 상기 코어금형판(210)의 가열수단과 냉각수단 등에 대하여 상기 캐비티 금형에 대한 설명과 중복되는 한도에서 상세한 설명은 생략한다.

상기 코어금형(200)에는 금형을 관통하는 사출물 주입관(310)이 구비된다. 상기 사출물 주입관에 의해 주입된 사출물(300)에 대해서는 도 1에 개략적으로 도시되어 있다.

한편, 상기 캐비티금형(100)과 코어금형(200)에 의한 사출물 성형은 다음과 같이 이루어진다. 도 1과 같이 냉각판(130)이 가열금형판(110)과 이격되어 있는 상태에서 가열금형판과 코어금형판의 가열수단(111,211)이 가동되어 금형판들을 가열하여 고온상태를 유지한다. 이 경우 도 2와 같이 캐비티금형과 코어금형은 서로 형합되어 있어서, 가열금형판(110)과 코어금형판(210)이 캐비티(120)을 형성한다.

가열되어 고온의 상태에 있는 캐비티(120)에 사출물(300)이 주입되어 채워진다. 사출물이 채워진 도 2와 같은 상태에서 냉각판 이송수단(160)이 가동되어 냉각판(130)이 가열금형판(110)의 배면에 접촉된다. 또한, 냉각판의 냉각수단(131)과 코어금형판의 냉각수단(212)가 작동되어 냉각이 이루어진다.

도 6과 도 7은 분할 냉각판(130)을 구비하지 않은 상태와 구비한 상태에서 금형의 서로 다른 여러 지점에서의 온도 분포를 보여준다. 이러한 온도분포 그래프는 가열금형판의 서로 다른 여러 지점에 써모커플을 매설하여 얻을 수 있다.

도 6은 분할 냉각판(130)을 구비하지 않은 상태에서 금형의 여러 지점들은 시간에 따라 온도가 넓은 범위에서 분포되어 있음을 알 수 있다. 그에 비해 분할 냉각판(130)을 구비한 상태의 도 7에서는 금형의 여러 지점들의 시간에 따른 온도가 도 6과는 달리 좁은 범위에서 분포되어 있음을 알 수 있다.

도 6과 같은 상태에서는 금형의 특정 지점에서의 온도가 과도하게 높을 수 있기 때문에 전체 사출 공정에서 올릴 수 있는 온도가 한정적이다. 하지만, 도 7과 같은 상태에서는 금형의 전체적인 온도 분포가 좁게 형성되기 때문에 금형의 온도를 충분히 올리는 것이 가능하다. 그에 따라, 고온의 상태에서 사출이 이루어질 수 있기 때문에 사출물의 불량률을 감소시킬 수 있으며, 균일한 품질을 확보할 수 있다.

또한, 도 6과 같은 상태에서는 반복된 대량의 작업 중간에 금형의 전체적인 온도 분포가 커지는 것을 방지하기 위하여 휴지시간이 필요할 수 있다. 하지만, 도 7과 같은 상태에서는 온도 분포가 크지 않기 때문에 불필요한 휴지시간을 줄일 수 있어서, 작업 효율 또는 양산성을 높일 수 있다.

이상 첨부도면을 참조하여 본 발명의 양호한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명의 권리범위는 그러한 실시예 및/또는 도면에 제한되는 것으로 해석되어서는 아니되고 후술하는 특허청구범위에 기재된 사항에 의하여 결정된다. 그리고 특허청구범위에 기재되어 있는 발명의 당업자에게 자명한 개량, 변경, 수정 등도 본 발명의 권리범위에 포함된다는 점이 명백하게 이해되어야 한다.

100 : 캐비티금형 110 : 가열금형판
120 : 캐비티 130 : 냉각판
140 : 베이스 150 : 수용공간
160 : 냉각판 이송수단
200 : 코어금형 210 : 코어금형판
220 : 코어 베이스
300 : 사출물

Claims

전면에 캐비티가 형성되고 내부에 가열수단이 구비된 가열금형판과, 상기 가열금형판의 배면에 접촉 또는 이격될 수 있으며 내부에 냉각수단이 구비된 냉각판을 포함하는 캐비티금형;
상기 캐비티 금형의 전면에 형합하는 코어금형;을 포함하고,
상기 냉각판은 적어도 두 개 이상으로 분할된 분할면들로 이루어지는 것을 특징으로 하는,
금형장치.
제1항에 있어서,
상기 캐비티금형은 상기 가열금형판이 안착되는 베이스와, 상기 가열금형판과 상기 베이스 사이에 상기 냉각판이 이동 가능하게 수용될 수 있는 수용공간, 상기 수용공간에서 상기 냉각판이 상기 가열금형판에 접촉 또는 이격될 수 있도록 이송시키는 냉각판 이송수단을 더 포함하는, 금형장치.
제2항에 있어서,
상기 냉각판 이송수단은 상기 분할면들 각각에 구비되되, 상기 각각의 분할면의 중심부에 연결되는, 금형장치.
제3항에 있어서,
상기 분할면들은 각각 상기 베이스와의 사이에 장착되는 복수개의 탄성체들을 구비하는, 금형장치.
제4항에 있어서,
상기 탄성체들은 상기 각각의 분할면에서 상기 냉각판 이송수단을 중심으로 분할면의 각 모서리에 대칭적으로 장착되는 것을 특징으로 하는, 금형장치.
제4항에 있어서,
상기 탄성체들은 코일 스프링인 것을 특징으로 하는,
금형장치.
제1항에 있어서,
상기 분할면들은 상호 분리되어 있는 것을 특징으로 하는,
금형장치.
제1항에 있어서,
상기 냉각판은 상호 다른 재질의 분할면들로 선택적으로 조합될 수 있는,
금형장치.
제1항에 있어서,
상기 냉각수단은 상기 냉각판의 내부에 형성된 냉각채널인 것을 특징으로 하는, 금형장치.
제1항에 있어서,
상기 코어금형은 내부에 가열수단과 냉각수단을 구비하는,
금형장치.