KR20140143433A - Injection mold having a simplified evaporative cooling system or a simplified cooling system with exotic cooling fluids - Google Patents
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Abstract
고 출력의 소비재 사출 성형기를 위한 사출 주형 조립체는 유해하거나 위험하거나 또는 고가인 냉각 유체를 포함하는 증발 냉각 시스템 또는 냉각 시스템인 간이화된 냉각 시스템을 갖는다. 간이화된 냉각 시스템은 주형 지지 플레이트에 제한된 냉각 유체 채널을 갖는다.Injection mold assemblies for high power consumer injection molding machines have simplified cooling systems, which are evaporative cooling systems or cooling systems that include harmful, dangerous, or expensive cooling fluids. The simplified cooling system has limited cooling fluid channels in the mold support plate.
Description
본 발명은 사출 주형(injection mold)에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 간이화된 증발 냉각 시스템을 구비한 사출 주형에 관한 것이다.The present invention relates to an injection mold, and more particularly to an injection mold having a simplified evaporative cooling system.
사출 성형은 용융가능한 재료로 제조되는 부품, 가장 흔하게는 열가소성 중합체로 제조되는 부품의 대량 제조에 일반적으로 사용되는 기술이다. 반복적인 사출 성형 공정 동안에, 가장 흔히 소형 비드(bead) 또는 펠릿(pellet) 형태의 플라스틱 수지가 열, 압력, 및 전단 하에서 수지 비드를 용융시키는 사출 성형기에 도입된다. 이제 용융된 수지가 특정 공동(cavity) 형상을 갖는 주형 공동 내로 강제로 사출된다. 사출된 플라스틱은 주형 공동 내에서 압력 하에 유지되고, 냉각되고, 이어서 본질적으로 주형의 공동 형상을 복제하는 형상을 갖는 고형화된 부품으로서 제거된다. 주형 그 자체는 단일의 공동 또는 다수의 공동을 가질 수 있다. 각각의 공동은 용융된 수지의 유동을 공동 내로 지향시키는 게이트(gate)에 의해 유동 채널에 연결될 수 있다. 따라서, 전형적인 사출 성형 절차는 다음의 4개의 기본 작업을 포함한다: (1) 플라스틱이 압력 하에서 유동하는 것을 허용하도록 플라스틱을 사출 성형기 내에서 가열하는 작업; (2) 폐쇄된 2개의 주형 반부(half) 사이에 한정된 주형 공동 또는 공동들 내로 용융된 플라스틱을 사출하는 작업; (3) 플라스틱이 공동 또는 공동들 내에서 압력 하에 있으면서 냉각 및 경화되는 것을 허용하는 작업; 및 (4) 주형 반부들을 개방하여 부품이 주형으로부터 배출되게 하는 작업.Injection molding is a commonly used technique for the mass production of parts made of meltable materials, most commonly parts made of thermoplastic polymers. During repetitive injection molding processes, plastic resins, most often in the form of small beads or pellets, are introduced into an injection molding machine which melts resin beads under heat, pressure, and shear. The molten resin is now forcibly injected into a mold cavity having a specific cavity shape. The injected plastic is retained under pressure in the mold cavity, cooled, and then removed as a solidified component having a shape essentially replicating the cavity shape of the mold. The mold itself may have a single cavity or multiple cavities. Each cavity can be connected to the flow channel by a gate that directs the flow of molten resin into the cavity. Thus, a typical injection molding procedure involves four basic operations: (1) heating the plastic in an injection molding machine to allow the plastic to flow under pressure; (2) injection of molten plastic into mold cavities or cavities defined between two closed mold halves; (3) allowing the plastic to cool and harden under pressure in cavities or cavities; And (4) opening the mold halves to allow the part to exit the mold.
용융된 플라스틱 수지는 주형 공동 내로 사출되고, 플라스틱 수지는 플라스틱 수지가 게이트로부터 가장 먼 공동 내의 위치에 도달할 때까지 사출 성형기에 의해 공동을 통해 강제로 밀어넣어진다. 부품의 생성되는 길이 및 벽 두께는 주형 공동의 형상의 결과이다.The molten plastic resin is injected into the mold cavity and the plastic resin is forced through the cavity by the injection molding machine until the plastic resin reaches a position in the cavity farthest from the gate. The resulting length of the part and wall thickness are the result of the shape of the mold cavity.
사출 성형기에 사용되는 주형은 이러한 높은 용융물 압력을 견딜 수 있어야 한다. 부가적으로, 주형을 형성하는 재료는 주형이 그의 수명 동안에 걸쳐 작동될 것으로 예상되는 총 사이클 수 동안 최대의 주기적인 응력을 견딜 수 있는 피로 한계를 가져야 한다. 그 결과, 주형 제조업자는 전형적으로, 공구강과 같은, 높은 경도 - 30 Rc 초과, 그리고 더 많은 경우 50 Rc 초과 - 를 갖는 재료로 주형을 형성한다. 이러한 높은 경도의 재료는 플라스틱 사출 공정 동안에 주형 구성요소들을 서로에 대해 가압된 상태로 유지하는 데 요구되는 높은 클램핑 압력을 견디도록 설치되며 내구성이 있다. 부가적으로, 이러한 높은 경도의 재료는 성형 표면과 중합체 유동 사이의 반복되는 접촉으로부터의 마모에 보다 잘 저항할 수 있다.Molds used in injection molding machines must be able to withstand such high melt pressures. In addition, the material forming the mold should have a fatigue limit capable of withstanding the maximum periodic stress during the total number of cycles that the mold is expected to operate over its lifetime. As a result, moldmakers typically form molds with materials having high hardness - such as tool steel - above 30 Rc, and more often above 50 Rc. This high hardness material is durable and installed to withstand the high clamping pressures required to keep the mold components pressed against each other during the plastic injection process. Additionally, such high hardness materials can better resist wear from repeated contact between the molding surface and the polymer flow.
박벽형 소비재를 생산하는 대량 생산 사출 성형기(즉, 등급 101 및 등급 102 성형기)는 높은 경도의 재료로 제조되는 대다수의 주형을 갖는 주형들만을 사용한다. 대량 생산 사출 성형기는 전형적으로 500,000개 이상의 부품들을 생산한다. 산업적 품질의 생산용 주형은 500,000개 이상의 부품, 바람직하게는 1,000,000개 초과의 부품, 더 바람직하게는 5,000,000개 초과의 부품, 및 심지어 더 바람직하게는 10,000,000개 초과의 부품을 생산하도록 설계되어야만 한다. 이러한 대량 생산 사출 성형기는 생산 속도를 증가시키기 위하여 다중 공동 주형 및 복잡한 냉각 시스템을 갖는다. 전술된 높은 경도의 재료는 저 경도 재료보다 반복되는 고압의 클램핑 및 사출 작업을 더 견딜 수 있다. 그러나, 대부분의 공구강과 같은 높은 경도의 재료는, 대체로 1384 Joule/hr-cm-℃(20 BTU/HR FT ℉) 미만의 비교적 낮은 열전도율을 가지며, 이는 열이 용융된 플라스틱 재료로부터 높은 경도의 재료를 통해 냉각 유체로 전달됨에 따라 긴 냉각 시간으로 이어진다.Mass production injection molding machines (i.e., grade 101 and
사이클 시간을 감소시키기 위한 노력으로, 높은 경도의 재료로 제조되는 주형을 갖는 전형적인 대량 생산 사출 성형기는 주형 내에서 냉각 유체를 순환시키는 비교적 복잡한 내부 냉각 시스템을 포함한다. 이러한 냉각 시스템은 성형되는 부품의 냉각을 가속시켜서, 기계가 주어진 시간 동안 더 많은 사이클을 완료하게 하며, 이는 생산 속도 및 이에 따라 생산되는 성형되는 부품의 총량을 증가시킨다. 그러나, 이러한 냉각 시스템은 사출 주형에 복잡성과 비용을 부가한다. 일부 등급 101 주형에서는, 1백만 또는 2백만 초과의 부품이 생산될 수 있으며, 이러한 주형은 때때로 "초 고 생산성 주형"으로 지칭된다. 400 톤 이상의 프레스에서 작동하는 등급 101 주형은 때때로 산업계에서 "400 등급" 주형으로 지칭된다.In an effort to reduce cycle time, a typical high volume injection molding machine with a mold made of a high hardness material includes a relatively complex internal cooling system that circulates the cooling fluid within the mold. This cooling system accelerates the cooling of the part being molded, allowing the machine to complete more cycles for a given time, which increases the production rate and thus the total amount of molded parts produced. However, this cooling system adds complexity and cost to the injection mold. In some grade 101 molds, over 1 million or more than 2 million parts may be produced, sometimes referred to as "ultra-high productivity molds". Class 101 molds operating at presses over 400 tonnes are sometimes referred to in the industry as "400 grade" molds.
높은 경도의 재료는 대체로 기계가공이 상당히 어렵다. 그 결과, 공지된 고 처리량의 사출 주형은 형성하기 위해 엄청난 기계가공 시간 및 고가의 기계가공 장비를 필요로 하며, 응력을 완화시키고 재료 경도를 최적화하기 위해 비용이 많이 들고 시간이 많이 소비되는 후-기계가공 단계를 필요로 한다. 이러한 복잡한 주형 내에 냉각 채널을 밀링(milling) 및/또는 형성하는 것은 전형적인 고 처리량의 사출 주형의 제조에 훨씬 더 많은 시간 및 비용을 부가한다.High hardness materials are generally very difficult to machine. As a result, known high throughput injection molds require enormous machining time and expensive machining equipment to form, are expensive and time consuming to optimize material hardness and stress relief, It requires machining steps. Milling and / or forming cooling channels in such complex molds adds significantly more time and expense to the fabrication of typical high throughput injection molds.
전통적인 높은 경도 주형에서 기계가공의 복잡성과 냉각 효율 사이에 절충(tradeoff)이 있다. 이상적으로, 냉각 채널은 가능한 한 주형 공동 표면들과 근접하게 기계가공되어야 한다. 부가적으로, 형상적응형 냉각(conformal cooling)이 바람직하고 가장 효과적이다. 그러나, 주형 표면에 근접하게 형상적응형 냉각 채널을 기계가공하는 것은 어렵고, 시간 소모적이고 고가이다. 일반적으로, 주형 표면의 약 5 mm 내에서 냉각 채널을 기계가공하는 것이 실제적인 한계인 것으로 간주된다. 이러한 실제적인 한계는 낮은 열전도율을 갖는 고온 플라스틱과 냉각 유체 사이의 재료에 기인하여 냉각 효율성을 감소시킨다. 종래의 기계가공 기술은, 종래의 주형 재료(즉, 높은 경도 및 낮은 열전도율)와 함께, 주어진 주형에 대하여 사이클 시간 및 냉각 효율에 보다 낮은 한계를 둔다.In traditional high hardness molds there is a tradeoff between machining complexity and cooling efficiency. Ideally, the cooling channel should be machined as close as possible to the mold cavity surfaces. In addition, conformal cooling is preferred and most effective. However, machining shape adaptive cooling channels close to the mold surface is difficult, time consuming and expensive. In general, machining the cooling channels within about 5 mm of the mold surface is considered to be a practical limit. This practical limitation reduces the cooling efficiency due to the material between the high temperature plastic having a low thermal conductivity and the cooling fluid. Conventional machining techniques place lower limits on cycle time and cooling efficiency for a given mold, with conventional mold materials (i.e., high hardness and low thermal conductivity).
더욱이, 주형 표면에 근접하게 냉각 라인을 위치시키는 것은 주형 내의 냉각 라인의 정밀한 기계가공을 필요로 한다. 주형은 사출 성형기의 클램핑 장치에 위치된 경우 주형 지지 플레이트에 의해 지지되기 때문에, 냉각 라인이 주형 지지 플레이트로부터 주형으로 천이하는 곳에서 유체 시일(seal)이 위치되어야 한다(그 이유는 유체 순환 시스템(예컨대, 펌프)이 주형 외부에 위치되어야 하기 때문임). 이러한 유체 시일은 고장날 수 있으며, 이는 냉각 유체가 빠져나오게 한다. 그 결과, 부품은 불완전하게 냉각되고, 이는 불량 부품을 생산하거나 주형 내의 플라스틱이 냉각 유체로 오염될 수 있는데, 이 또한 바람직하지 않다.Moreover, placing the cooling line close to the mold surface requires precise machining of the cooling line in the mold. Since the mold is supported by the mold support plate when positioned in the clamping device of the injection molding machine, a fluid seal must be located where the cooling line transitions from the mold support plate to the mold (because the fluid circulation system For example, the pump) must be located outside the mold. Such fluid seals may fail, which causes the cooling fluid to escape. As a result, the part is cooled incompletely, which may result in defective parts or the plastic in the mold may be contaminated with cooling fluid, which is also undesirable.
더욱 더, 기계가공 냉각 채널에 대한 실제적인 제한은 주형 내부에서 균등하지 않은 냉각을 초래한다. 그 결과, 온도 구배가 주형 공동 내에 생성된다. 종종 주형 공동의 표면의 온도는 섭씨 10도 이상만큼 변할 수 있다. 주형 내부에서의 온도의 이러한 넓은 변동은 주조된 부품에서의 결함으로 이어질 수 있다.Moreover, practical limitations on machined cooling channels result in uneven cooling inside the mold. As a result, a temperature gradient is created in the mold cavity. Often the temperature of the surface of the mold cavity can vary by more than 10 degrees Celsius. This wide variation in temperature inside the mold can lead to defects in the cast parts.
도면에 개시된 실시 형태는 본질적으로 예증적이고 예시적인 것이며, 특허청구범위에 의해 한정되는 주제를 제한하고자 하는 것이 아니다. 예시적인 실시 형태들의 이하의 상세한 설명은 유사한 구조체가 유사한 도면 부호로 표시되는 이하의 도면과 관련하여 읽혀질 때 이해될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따라 구성된 사출 성형기의 개략도.
도 2는 도 1의 사출 성형기에서 형성된 박벽형 부품의 일 실시 형태를 도시하는 도면.
도 3은 도 1의 사출 성형기의 주형 내의 주형 공동에 대한 공동 압력 대 시간의 그래프.
도 4는 도 1의 사출 성형기의 주형 조립체의 일 실시 형태의 단면도.
도 5a 내지 도 5e는 주형 지지 플레이트 내에 기계가공된 복수의 냉각 라인들을 갖는 다양한 주형 조립체들의 다양한 도면.
도 6은 주형 측부로 연장된 주형 지지 플레이트 내에 기계가공된 복수의 냉각 라인들을 갖는 주형 조립체의 단면도.
도 7은 배플(baffle)을 포함하는 냉각 라인의 확대 단면도.
도 8은 적어도 2개의 다른 축들을 따라 기계가공된 복수의 냉각 라인들을 포함하는 주형 조립체의 단면 사시도.
도 9는 2개 이상의 상이한 기계가공 축들을 따라 기계가공된 복수의 관통 보어 냉각 라인들 및 복수의 종단 냉각 라인들을 갖는 주형 조립체의 단면 사시도.
도 10은 냉각 라인들 중 적어도 하나가 비-종단 냉각 라인을 형성하도록 종단부들에서 서로 결합하는 2개의 종단 냉각 라인들에 의해 형성되고, 각각의 종단 냉각 라인이 상이한 기계가공 축을 따라 기계가공되는, 복수의 냉각 라인들을 갖는 주형 조립체의 사시 부분 투시도.
도 11은 능동적으로 냉각된 동적 부품을 갖는 주형 조립체의 사시도.
도 12a 및 도 12b는 비-선형, 비-동축 또는 비-평면 냉각 채널을 포함하는 적어도 하나의 냉각 라인을 갖는 주형 조립체의 사시도.
도 13은 간이화된 냉각 시스템을 갖는 주형을 포함하는 큐브 주형(cube mold)의 일 실시 형태를 도시하는 도면.
도 14는 증기 압축 증발 냉각 시스템의 일 실시 형태를 도시하는 도면.
도 15는 증기 압축 증발 냉각 시스템의 다른 일 실시 형태를 도시하는 도면.
도 16a는 적어도 부분적으로 주형 지지 플레이트 내에 포함된 증발 냉각 시스템의 실시 형태를 도시하는 도면.
도 16b는 적어도 부분적으로 주형 지지 플레이트 내에 포함된 증발 냉각 시스템의 대안적인 실시 형태를 도시하는 도면.
도 17은 외부 증발 냉각 시스템의 일 실시 형태를 도시하는 도면.The embodiments disclosed in the drawings are illustrative and exemplary in nature and are not intended to limit the subject matter defined by the claims. The following detailed description of exemplary embodiments can be understood when read in conjunction with the following drawings, wherein like structures are represented by like reference numerals.
1 is a schematic view of an injection molding machine constructed in accordance with the present invention;
Fig. 2 shows an embodiment of a thin walled part formed in the injection molding machine of Fig. 1; Fig.
Figure 3 is a graph of the cavity pressure versus time for the mold cavity in the mold of the injection molding machine of Figure 1;
Figure 4 is a cross-sectional view of one embodiment of the mold assembly of the injection molding machine of Figure 1;
Figures 5A-5E are various views of various mold assemblies having a plurality of cooling lines machined in a mold support plate.
6 is a cross-sectional view of a mold assembly having a plurality of cooling lines machined in a mold support plate extending to the mold side.
7 is an enlarged cross-sectional view of a cooling line including a baffle.
8 is a cross-sectional perspective view of a mold assembly including a plurality of cooling lines machined along at least two different axes.
Figure 9 is a cross-sectional perspective view of a mold assembly having a plurality of through bore cooling lines and a plurality of end cooling lines machined along two or more different machining axes.
Figure 10 is a cross-sectional view of a cooling system in which at least one of the cooling lines is formed by two end cooling lines that join together at their ends to form a non-end cooling line, and wherein each end cooling line is machined along a different machining axis, Perspective view of a mold assembly having a plurality of cooling lines.
11 is a perspective view of a mold assembly having actively cooled dynamic components.
12A and 12B are perspective views of a mold assembly having at least one cooling line including non-linear, non-coaxial or non-planar cooling channels.
13 shows one embodiment of a cube mold comprising a mold with a simplified cooling system.
14 illustrates one embodiment of a vapor compression evaporative cooling system.
15 is a view showing another embodiment of a vapor compression evaporative cooling system;
Figure 16a illustrates an embodiment of an evaporative cooling system at least partially contained within a mold support plate.
Figure 16b illustrates an alternative embodiment of an evaporative cooling system included at least partially within a mold support plate.
17 shows an embodiment of an external evaporative cooling system;
본 발명의 실시 형태는 일반적으로 사출 성형에 의해 제품을 생산하는 시스템, 기계, 제품, 및 방법에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 일정한 저압 사출 성형에 의해 제품을 생산하는 시스템, 제품, 및 방법에 관한 것이다.Embodiments of the present invention generally relate to systems, machines, products, and methods for producing products by injection molding, and more particularly to systems, products, and methods for producing products by constant low pressure injection molding will be.
용어 "저압"은, 열가소성 재료의 용융물 압력에 관하여 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 사출 성형기의 노즐 부근에서의 41.4 MPa(6000 psi) 이하의 용융물 압력을 의미한다. 다른 적합한 용융물 압력은 예를 들어 34.5 MPa(5000 psi) 미만, 31.0 MPa(4500 psi) 미만, 27.6 MPa(4000 psi) 미만, 및 20.7 MPa(3000 psi) 미만을 포함한다. 예를 들어, 용융물 압력은 약 6.9 MPa(1000 psi) 내지 41.4 MPa(6000 psi) 미만, 약 10.3 MPa(1500 psi) 내지 약 37.9 MPa(5500 psi), 약 13.8 MPa(2000 psi) 내지 약 34.5 MPa(5000 psi), 약 17.2 MPa(2500 psi) 내지 약 31.0 MPa(4500 psi), 약 20.7 MPa(3000 psi) 내지 약 27.6 MPa(4000 psi), 및 약 20.7 MPa(3000 psi) 내지 41.4 MPa(6000 psi) 미만의 범위 내에서 실질적으로 일정한 압력으로 유지될 수 있다.The term "low pressure" means a melt pressure of about 41000 psi (6000 psi) or less near the nozzle of an injection molding machine, as used herein with respect to the melt pressure of a thermoplastic material. Other suitable melt pressures include, for example, less than 5000 psi, less than 4500 psi, less than 4000 psi, and less than 3000 psi. For example, the melt pressure may be from about 1000 psi to less than 6000 psi, from about 1500 psi to about 5500 psi, from about 2000 psi to about 34.5 MPa, From about 3000 psi to about 5000 psi, from about 2500 psi to about 4500 psi, from about 3000 psi to about 2000 psi, and from about 3000 psi to about 41.4 MPa, lt; RTI ID = 0.0 > psi. < / RTI >
용어 "실질적으로 일정한 압력"은, 열가소성 재료의 용융물 압력에 관하여 본 명세서에 사용된 바와 같이, 기준 용융물 압력으로부터의 편차가 열가소성 재료의 물리적 특성에 있어서의 유의미한 변화를 생성하지 않음을 의미한다. 예를 들어, "실질적으로 일정한 압력"은 용융된 열가소성 재료의 점도가 유의미하게 변화하지 않게 하는 압력 변화를 포함하지만, 이로 한정되지 않는다. 용어 "실질적으로 일정한"은 이 점에 있어서 기준 용융물 압력으로부터 대략 30%의 편차를 포함한다. 예를 들어, "대략 31.7 MPa(4600 psi)의 실질적으로 일정한 압력"이라는 용어는 약 41.4 MPa(6000 psi)(31.7 MPa(4600 psi)보다 30% 높음) 내지 약 22.1 MPa(3200 psi)(31.7 MPa(4600 psi)보다 30% 낮음) 범위 내의 압력 변동을 포함한다. 용융물 압력은 용융물 압력이 언급된 압력으로부터 30% 이하로 변동되는 한 실질적으로 일정한 것으로 간주된다. 예를 들어, 실질적으로 일정한 압력은 용융물 압력으로부터 약 0% 내지 약 30%, 약 2% 내지 약 25%, 약 4% 내지 약 20%, 약 6% 내지 약 15%, 및 약 8% 내지 약 10%로 (증가 또는 감소로서) 변동할 수 있다. 다른 적합한 변동량은 약 0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 및 30%, 또는 백분율에 대한 이들 값 중 임의의 값에 의해 형성되는 임의의 범위를 포함한다.The term "substantially constant pressure" means that deviation from the reference melt pressure, as used herein with respect to the melt pressure of the thermoplastic material, does not produce a significant change in the physical properties of the thermoplastic material. For example, "substantially constant pressure" includes, but is not limited to, pressure changes that prevent the viscosity of the molten thermoplastic material from changing significantly. The term "substantially constant" includes a deviation of about 30% from the reference melt pressure at this point. For example, the term " substantially constant pressure of 4600 psi "refers to a pressure of approximately 41.4 MPa (6000 psi) (30% higher than 31.7 MPa (4600 psi)) to 3200 psi (30% lower than MPa (4600 psi)). The melt pressure is considered to be substantially constant as long as the melt pressure varies from less than 30% from the mentioned pressure. For example, a substantially constant pressure may be from about 0% to about 30%, from about 2% to about 25%, from about 4% to about 20%, from about 6% to about 15%, and from about 8% 10% (as an increase or decrease). Other suitable variances can be calculated for any of these values for about 0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, and 30% ≪ / RTI >
도면을 상세히 참조하면, 도 1은 박벽형 부품을 대량으로 생산하기 위한 예시적인 일정한 저압 사출 성형 장치(10)(예를 들어, 등급 101 또는 102 사출 주형, 또는 "초 고 생산성 주형")를 도시하고 있다. 사출 성형 장치(10)는 일반적으로 사출 시스템(12) 및 클램핑 시스템(14)을 포함한다. 열가소성 재료가 열가소성 펠릿(16)의 형태로 사출 시스템(12)에 도입될 수 있다. 열가소성 펠릿(16)은, 열가소성 펠릿(16)을 사출 시스템(12)의 가열된 배럴(20) 내로 공급하는 호퍼(hopper)(18) 내에 넣어질 수 있다. 열가소성 펠릿(16)은, 가열된 배럴(20) 내로 공급된 후에, 왕복 스크루(22)에 의해 가열된 배럴(20)의 단부로 추진될 수 있다. 가열된 배럴(20)의 가열 및 왕복 스크루(22)에 의한 열가소성 펠릿(16)의 압축은 열가소성 펠릿(16)이 용융되게 하여서, 용융된 열가소성 재료(24)를 형성한다. 용융된 열가소성 재료는 전형적으로 약 130℃ 내지 약 410℃의 온도에서 가공된다.Referring to the drawings in detail, FIG. 1 illustrates an exemplary constant low pressure injection molding apparatus 10 (e.g., a
왕복 스크루(22)는 용융된 열가소성 재료(24)를 노즐(26)을 향해 가압하여, 주형(28)의 주형 공동(32) 내로 사출될, 열가소성 재료의 샷(shot)을 형성한다. 용융된 열가소성 재료(24)는, 용융된 열가소성 재료(24)의 유동을 주형 공동(32)으로 지향시키는 게이트(30)를 통해 사출될 수 있다. 주형 공동(32)은 주형(28)의 제1 주형 부품(25)과 제2 주형 부품(27) 사이에 형성되며, 제1 및 제2 주형 부품(25, 27)은 프레스 또는 클램핑 유닛(34)에 의해 압력 하에서 결합된다. 프레스 또는 클램핑 유닛(34)은 성형 공정 동안에 대략 6.9 MPa(1000 psi) 내지 대략 41.4 MPa(6000 psi) 범위의 클램핑력을 인가하여, 용융된 열가소성 재료(24)가 주형 공동(32) 내로 사출되는 동안 제1 및 제2 주형 부품(25, 27)을 함께 유지시킨다. 이러한 클램핑력을 지지하기 위해, 클램핑 시스템(14)은 약 165 BHN 초과 그리고 바람직하게는 260 BHN 미만의 표면 경도를 갖는 재료로 형성된 주형 프레임 및 주형 베이스(mold base)를 포함할 수 있지만, 하기에 추가로 논의되는 바와 같이, 260 초과의 표면 경도 BHN 값을 갖는 재료가 그 재료가 용이하게 기계가공 가능한 한 사용될 수 있다.The
용융된 열가소성 재료(24)의 샷이 주형 공동(32) 내로 사출되고 나면, 왕복 스크루(22)는 전방으로 이동하는 것을 중단한다. 용융된 열가소성 재료(24)는 주형 공동(32)의 형태를 취하고, 용융된 열가소성 재료(24)는 열가소성 재료(24)가 고형화될 때까지 주형(28) 내부에서 냉각된다. 일단 열가소성 재료(24)가 고형화되면, 프레스(34)는 제1 및 제2 주형 부품(25, 27)을 이형시키고, 제1 및 제2 주형 부품(25, 27)이 서로 분리되고, 완성된 부품이 주형(28)으로부터 배출될 수 있다. 주형(28)은 전체 생산 속도를 증가시키기 위해 복수의 주형 공동(32)을 포함할 수 있다.Once the shot of the molten
제어기(50)가 센서(52) 및 스크루 제어부(36)와 통신가능하게 연결된다. 제어기(50)는 마이크로프로세서, 메모리, 및 하나 이상의 통신 링크를 포함할 수 있다. 제어기(50)는, 각각 유선 연결부(54, 56)를 통해 센서(52) 및 스크루 제어부(36)에 연결될 수 있다. 다른 실시 형태에서, 제어기(50)는 무선 연결부, 기계적 연결부, 유압 연결부, 공압 연결부, 또는 제어기(50)가 센서(52)와 스크루 제어부(36) 둘 모두와 통신하게 할, 당업자에게 공지된 임의의 다른 유형의 통신 연결부를 통해 센서(52) 및 스크루 제어부(56)에 연결될 수 있다.A
도 1의 실시 형태에서, 센서(52)는 노즐(26) 내의 용융된 열가소성 재료(24)의 용융물 압력을 (직접적으로 또는 간접적으로) 측정하는 압력 센서이다. 센서(52)는 제어기(50)로 전송되는 전기 신호를 발생시킨다. 이어서 제어기(50)는 노즐(26) 내의 용융된 열가소성 재료(24)의 실질적으로 일정한 용융물 압력을 유지하는 속도로 스크루(22)를 전진시키도록 스크루 제어부(36)에 명령한다. 센서(52)가 용융물 압력을 직접적으로 측정할 수 있지만, 센서(52)는 용융물 압력을 나타내는, 온도, 점도, 유량 등과 같은, 용융된 열가소성 재료(24)의 다른 특성을 측정할 수 있다. 마찬가지로, 센서(52)는 노즐(26) 내에 직접적으로 위치될 필요는 없으며, 오히려 센서(52)는 노즐(26)과 유체 연결된 주형(28) 또는 사출 시스템(12) 내의 임의의 위치에 위치될 수 있다. 센서(52)가 노즐(26) 내에 위치되지 않는 경우, 노즐(26) 내의 용융물 압력을 계산하기 위해 적절한 보정 계수가 측정된 특성에 적용될 수 있다. 또 다른 실시 형태에서, 센서(52)는 노즐과 유체 연결될 필요는 없다. 오히려, 센서는 제1 주형 부품(25)과 제2 주형 부품(27) 사이의 주형 분리선에서 클램핑 시스템(14)에 의해 발생된 클램핑력을 측정할 수 있다.In the embodiment of Figure 1, the
능동형 폐쇄 루프 제어기(50)가 도 1에 도시되어 있지만, 다른 압력 조절 장치가 폐쇄 루프 제어기(50) 대신에 사용될 수 있다. 예를 들어, 용융된 열가소성 재료(24)의 용융물 압력을 조절하기 위해, 압력 조절 밸브(도시되지 않음) 또는 압력 릴리프 밸브(도시되지 않음)가 제어기(50)를 대신할 수 있다. 보다 구체적으로, 압력 조절 밸브 및 압력 릴리프 밸브는 주형(28)의 과잉가압(overpressurization)을 방지할 수 있다. 주형(28)의 과잉가압을 방지하기 위한 다른 대안적인 기구는, 과잉가압 조건이 검출된 때 활성화되는 알람이다.Although an active
이제 도 2를 참조하면, 예시적인 성형되는 부품(100)이 도시되어 있다. 성형되는 부품(100)은 박벽형 부품이다. 성형되는 부품은 일반적으로 유동 채널의 길이(L)를 유동 채널의 두께(T)로 나눈 값이 100 초과(즉, L/T > 100)인 경우에 박벽형인 것으로 간주된다. 본 명세서에서 설명된 간이화된 냉각을 갖는 일정한 저압의 사출 성형 시스템 및 주형은 L/T 비(ratio)가 증가함에 따라, 특히 L/T > 200, 또는 L/T > 250인 부품의 경우, 부품을 성형하는 데 점점 유리하게 되는데, 그 이유는 용융된 열가소성 재료가 주형 공동을 통해 전진하는 연속적인 유동 선단(flow front)을 포함하고, 이는 높은 가변 압력 사출 성형 시스템에 비해 더 일관되게 열가소성 재료로 주형 공동을 충전하기 때문이다. 유동 채널의 길이(L)는 게이트(102)로부터 유동 채널 단부(104)까지 측정된다. 박벽형 부품은 소비재 산업 및 건강관리 또는 의료용품 산업에 특히 일반적이다.Referring now to FIG. 2, an exemplary molded
박벽형 부품은 사출 성형에 있어서 소정의 장애를 제공한다. 예를 들어, 유동 채널의 박형성은 재료가 유동 채널 단부(104)에 도달하기 전에 용융된 열가소성 재료를 냉각시키는 경향이 있다. 이러한 일이 발생하면, 열가소성 재료는 굳어져 버리고 더 이상 유동하지 않으며, 이는 불완전한 부품을 야기한다. 이러한 문제를 극복하기 위해, 전통적인 사출 성형기는, 전형적으로 103.4 MPa(15,000 psi) 초과의 상당한 고압에서 용융된 열가소성 재료를 주형 내로 사출하여, 용융된 열가소성 재료가 냉각되어 굳어져 버릴 가능성이 있기 전에 주형 공동을 신속히 충전하게 한다. 이는 열가소성 재료의 제조업자가 상당한 고압에서의 사출을 교시하는 하나의 이유이다. 전통적인 사출 성형기가 고압에서 주형 내로 용융된 플라스틱을 사출하는 다른 이유는 위에서 논의된 바와 같이 유동 특성을 증가시키는 증가된 전단(shear)이다. 이러한 매우 높은 사출 압력은 주형(28) 및 공급 시스템을 형성하는 데 상당히 경질인 재료를 사용할 것을 필요로 한다.The thin walled part provides a certain obstacle in injection molding. For example, the thinness of the flow channel tends to cool the molten thermoplastic material before the material reaches the
전통적인 사출 성형기는 공구강 또는 주형을 제조하기 위한 다른 경질 재료로 제조된 주형을 사용한다. 이러한 공구강은 매우 높은 사출 압력을 견디기에 충분히 강하지만, 공구강은 비교적 불량한 열 전도체이다. 그 결과, 주형 공동이 충전된 때 냉각 시간을 향상시키기 위해 매우 복잡한 냉각 시스템이 주형 내에 기계가공되며, 이는 사이클 시간을 감소시키고 주형의 생산성을 증가시킨다. 그러나, 이러한 매우 복잡한 냉각 시스템은 주형 제조 공정에 상당한 시간 및 비용을 추가한다.Conventional injection molding machines use molds made of tool steel or other hard materials for making molds. These tool steels are strong enough to withstand very high injection pressures, but tool steels are relatively poor thermal conductors. As a result, a very complex cooling system is machined in the mold to improve the cooling time when the mold cavity is filled, which reduces cycle time and increases mold productivity. However, this very complicated cooling system adds considerable time and cost to the mold manufacturing process.
본 발명자들은 전단-박화 열가소성 물질(심지어 최소 전단-박화 열가소성 물질)이 임의의 상당한 악영향 없이 실질적으로 일정한 저압에서 주형(28) 내로 사출될 수 있음을 발견하였다. 이러한 물질의 예는 폴리올레핀(예컨대, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌), 열가소성 탄성중합체, 폴리에스테르(예컨대, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트), 폴리스티렌, 폴리카르보 네이트, 폴리(아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌), 폴리(락트산), 폴리하이드록시알카노에이트, 폴리아미드, 폴리 아세탈, 에틸렌-알파 올레핀 고무, 및 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체로 구성된, 중합체 및 공중합체를 포함하지만 이로 한정되지 않는다. 실제로, 실질적으로 일정한 저압에서 성형되는 부품은 종래의 고압에서 성형되는 동일한 부품과 비교할 때 몇몇 우수한 특성을 나타낸다. 이러한 발견은 보다 높은 사출 압력이 더 좋다고 교시하는 산업계 내의 종래 지식과 정면으로 모순된다. 이론에 의해 구애됨이 없이, 용융된 열가소성 재료를 실질적으로 일정한 저압에서 주형(28) 내로 사출하는 것은, 주형을 통해 게이트로부터 주형 공동의 가장 먼 부분으로 전진하는 열가소성 재료의 연속적인 유동 선단을 생성하는 것으로 여겨진다. 낮은 수준의 전단을 유지함으로써, 열가소성 재료는 종래의 고압 사출 성형 시스템에서 가능할 것으로 달리 여겨지는 것보다 훨씬 더 낮은 온도 및 압력에서 여전히 액체이고 유동가능하다.The inventors have found that shear-thinning thermoplastics (even minimum shear-thinning thermoplastics) can be injected into the
이제 도 3을 참조하면, 종래의 고압 사출 성형 공정에 대한 전형적인 압력-시간 곡선이 점선(200)으로 도시되어 있다. 이와 대조적으로, 개시된 일정한 저압 사출 성형기에 대한 압력-시간 곡선이 실선(210)으로 도시되어 있다.Referring now to FIG. 3, a typical pressure-time curve for a conventional high pressure injection molding process is shown in dashed
종래의 경우에, 용융물 압력은 103.4 MPa(15,000 psi)을 훨씬 초과해 급속히 증가되고, 이어서 제1 기간(220) 동안 103.4 MPa(15,000 psi) 초과의 비교적 고압에서 유지된다. 제1 기간(220)은 용융된 플라스틱 재료가 주형 공동 내로 유동하는 충전 시간이다. 그 후, 용융물 압력은 감소되고, 제2 기간(230) 동안 68.9 MPa(10,000 psi) 이상의, 더 낮지만 여전히 비교적 고압에서 유지된다. 제2 기간(230)은 주형 공동 내의 모든 간극이 되메움(back fill)되는 것을 보장하기 위해 용융물 압력이 유지되는 패킹 시간이다. 종래의 고압 사출 성형 시스템에 있어서의 주형 공동은 유동 채널의 단부로부터 다시 게이트를 향해 충전된다. 그 결과, 플라스틱이 다양한 고형화 단계에서 상하로 패킹되며, 이는 상기에 논의된 바와 같이 완성된 제품에 있어서의 비일관성을 야기할 수 있다. 부가적으로, 다양한 고형화 단계에서의 종래의 플라스틱 패킹은 몇몇 비-이상적인 재료 특성, 예를 들어 몰디드-인(molded-in) 응력, 싱크(sink), 및 비-최적의 광학적 특성을 유발한다.In the conventional case, the melt pressure is rapidly increased by far exceeding 15,000 psi, and then maintained at a relatively high pressure of more than 15,000 psi during the
반면에, 일정한 저압 사출 성형 시스템은 용융된 플라스틱 재료를 단일 기간(240) 동안 실질적으로 일정한 저압에서 주형 공동 내로 사출한다. 사출 압력은 41.4 MPa(6,000 psi) 미만이다. 실질적으로 일정한 저압을 사용함으로써, 용융된 열가소성 재료는 유동 채널을 통해 게이트로부터 유동 채널의 단부를 향해 전진하는 연속적인 용융 선단을 유지한다. 따라서, 플라스틱 재료는 유동 채널을 따른 임의의 지점에서 비교적 균일하게 유지되며, 이는 보다 균일하고 일관된 완성된 제품을 생성한다. 비교적 균일한 플라스틱 재료로 주형을 충전함으로써, 완성된 성형되는 부품들은 종래의 성형되는 부품보다 더 양호한 기계적 특성 및/또는 더 양호한 광학적 특성을 갖는 결정질 구조체를 형성할 수 있다. 비정질 중합체는 또한 우수한 기계적 및/또는 광학적 특성을 갖는 구조체를 형성할 수 있다. 부가적으로, 일정한 저압에서 성형되는 부품의 표피 층은 종래에 성형되는 부품의 표피 층과는 상이한 특성을 나타낸다. 그 결과, 일정한 저압 하에서 성형되는 부품의 표피 층은 종래에 성형되는 부품의 표피 층보다 더 나은 광학적 특성을 가질 수 있다.On the other hand, a constant low pressure injection molding system injects the molten plastic material into the mold cavity at a substantially constant low pressure during a
노즐 내부에 실질적으로 일정하고 낮은(예컨대, 41.4 MPa(6000 psi) 미만) 용융물 압력을 유지함으로써, 보다 기계가공 가능한 재료가 주형(28)을 형성하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 주형(28)은 100% 초과(예컨대, 100-1000%, 100-900%, 100-800%, 100-700%, 100-600%, 100-500%, 100-400%, 100-300%, 100-250%, 100-225%, 100-200%, 100-180%, 100-160%, 100-150%, 100-140%, 100-130%, 100-120%, 100-110%, 120-250%, 120-225%, 120-200%, 120-180%, 120-160%, 120-150%, 120-140%, 120-130%, 140-400%, 150-300%, 160-250%, 또는 180-225%, 또는 백분율에 대해 이들 값 중 임의의 값에 의해 형성되는 임의의 다른 범위)의 밀링 기계가공 지수, 100% 초과(예컨대, 100-1000%, 100-900%, 100-800%, 100-700%, 100-600%, 100-500%, 100-400%, 100-300%, 100-250%, 100-225%, 100-200%, 100-180%, 100-160%, 100-150%, 100-140%, 100-130%, 100-120%, 100-110%, 120-250%, 120-225%, 120-200%, 120-180%, 120-160%, 120-150%, 120-140%, 120-130%, 140-400%, 150-300%, 160-250%, 또는 180-225%, 또는 백분율에 대해 이들 값 중 임의의 값에 의해 형성되는 임의의 다른 범위)의 드릴링 기계가공 지수, 100% 초과(예컨대, 100-1000%, 100-900%, 100-800%, 100-700%, 100-600%, 100-500%, 100-400%, 100-300%, 100-250%, 100-225%, 100-200%, 100-180%, 100-160%, 100-150%, 100-140%, 100-130%, 100-120%, 100-110%, 120-250%, 120-225%, 120-200%, 120-180%, 120-160%, 120-150%, 120-140%, 120-130%, 140-400%, 150-300%, 160-250%, 또는 180-225%, 또는 백분율에 대해 이들 값 중 임 의의 값에 의해 형성되는 임의의 다른 범위)의 와이어 EDM 기계가공 지수, 200% 초과(예컨대, 200-1000%, 200-900%, 200-800%, 200-700%, 200-600%, 200-500%, 200-400%, 200-300%, 200-250%, 300-900%, 300-800%, 300-700%, 300-600%, 300-500%, 400-800%, 400-700%, 400-600%, 400-500%, 또는 백분율에 대해 이들 값 중 임의의 값에 의해 형성되는 임의의 다른 범위)의 흑연 싱커(sinker) EDM 기계가공 지수, 또는 150% 초과(예컨대 150-1000%, 150-900%, 150-800%, 150-700%, 150-600%, 150-500%, 150-400%, 150-300%, 150-250%, 150-225%, 150-200%, 150-175%, 250-800%, 250-700%, 250-600%, 250-500%, 250-400%, 250-300%, 또는 백분율에 대해 이들 값 중 임의의 값에 의해 형성되는 임의의 다른 범위)의 구리 싱커 EDM 기계가공 지수를 갖는 재료로 형성될 수 있다. 기계가공 지수는 다양한 재료의 밀링, 드릴링, 와이어 EDM, 및 싱커 EDM 시험에 기초한다. 기계가공 지수를 결정하기 위한 시험 방법은 하기에 보다 상세히 설명된다. 재료의 샘플에 대한 기계가공 지수의 예가 하기의 표 1에 편집되어 있다.By maintaining a melt pressure that is substantially constant and low (e.g., less than 6000 psi) inside the nozzle, a more machinable material can be used to form the
용이하게 기계가공 가능한 재료를 주형(28)을 형성하는 데 사용하는 것은 제조 시간을 크게 감소시키고, 이에 따라 제조 비용을 감소시킨다. 부가적으로, 이러한 기계가공 가능한 재료는 일반적으로 공구강보다 더 나은 열전도율을 가지며, 이는 냉각 효율을 증가시키고 복잡한 냉각 시스템에 대한 필요성을 감소시킨다.Using an easily machinable material to form the
이러한 용이하게 기계가공 가능한 재료로 주형(28)을 형성하는 경우, 양호한 열전도율 특성을 갖는 용이하게 기계가공 가능한 재료를 선택하는 것이 또한 유리하다. 2075 Joule/hr-cm-℃(30 BTU/HR FT ℉) 초과의 열전도율을 갖는 재료가 특히 유리하다. 특히, 이들 재료는 30-200, 30-180, 30-160, 30-140, 30-120, 30-100, 30-80, 30-60, 30-40, 40-200, 60-200, 80-200, 100-200, 120-200, 140-200, 160-200, 180-200, 40-200, 40-180, 40-160, 40-140, 40-120, 40-100, 40-80, 40-60, 50-140, 60-140, 70-140, 80-140, 90-140, 100-140, 110-140, 120-140, 50-130, 50-120, 50-110, 50-100, 50-90, 50-80, 50-70, 50-60, 60-130, 70-130, 80-130, 90-130, 100-130, 110-130, 120-130, 60-120, 60-110, 60-100, 60-90, 60-80, 60-70, 70-130, 70-120, 70-110, 70-100, 70-90, 70-80, 70-110, 70-100, 70-90, 70-80, 80-120, 80-110, 80-100, 또는 80-90, 또는 열전도율에 대해 이들 값 중 임의의 값에 의해 형성되는 임의의 다른 범위의 열전도율(Joule/hr-cm-℃(BTU/HR FT ℉)로 측정됨)을 가질 수 있다. 예를 들어, 양호한 열전도율을 갖는 용이하게 기계가공 가능한 재료에는 알코아(Alcoa) QC-10, 알칸 듀라몰드(Alcan Duramold) 500, 및 호코톨(Hokotol)(알레리스(Aleris)로부터 입수가능함)이 포함되지만, 이로 한정되지 않는다. 양호한 열전도율을 갖는 재료는 열가소성 재료로부터의 열을 주형 밖으로 보다 효율적으로 전달한다. 그 결과, 보다 간단한 냉각 시스템이 사용될 수 있다.When forming the
다중-공동 주형 조립체(28)의 일례가 도 4에 도시되어 있다. 다중-공동 주형은 일반적으로 노즐(26)로부터의 용융된 열가소성 재료를 개별 주형 공동(32)으로 지향시키는 공급 매니폴드(60)를 포함한다. 공급 매니폴드(60)는 용융된 열가소성 재료를 하나 이상의 러너 또는 공급 채널(64) 내로 지향시키는 탕구(sprue)(62)를 포함한다. 각각의 러너(64)는 다수의 주형 공동(32)에 공급할 수 있다. 고 생산성 주형은 4개 이상의 주형 공동(32), 때때로 384개만큼 많은 주형 공동(32)을 포함할 수 있고, 종종 가열식 러너(64)를 포함할 수 있다. 일정한 저압 사출 성형기의 일부 실시 형태들은 비-자연적으로 균형화된 공급 시스템, 예를 들어 인위적으로 균형화된 공급 시스템, 또는 비-균형화된 공급 시스템을 포함할 수 있다.An example of a
드릴링 및 밀링 기계가공성 지수 시험 방법Drilling and Milling Machineability Index Test Method
하기에 기술되는 신중히 제어된 시험 방법에서 대표적인 재료를 시험함으로써, 상기의 표 1에 열거된 드릴링 및 밀링 기계가공성 지수를 결정하였다.The drilling and milling machinability indexes listed in Table 1 above were determined by testing representative materials in a carefully controlled test method described below.
다른 모든 기계 조건(예컨대, 기계 테이블 이송 속도, 스핀들 rpm 등)은 다양한 재료들 사이에서 일정하게 유지되는 상태에서, 재료편을 드릴링하거나 밀링하는 데 필요한 스핀들 하중을 측정함으로써 각각의 재료에 대한 기계가공성 지수를 결정하였다. 스핀들 하중은 드릴링 또는 밀링 장치에 대하여 1400 rpm에서 75 ft-lb의 최대 스핀들 토크 하중에 대한 측정된 스핀들 하중의 비로서 기록된다. 지수 백분율은 1117 강철에 대한 스핀들 하중 대 시험 재료에 대한 스핀들 하중 사이의 비로서 계산하였다.By measuring the spindle load required to drill or mill a piece of material, all other machine conditions (e.g., machine table feed rate, spindle rpm, etc.) remain constant between the various materials, The index was determined. The spindle load is recorded as the ratio of the measured spindle load to the maximum spindle torque load of 75 ft-lb at 1400 rpm for the drilling or milling apparatus. The index percent was calculated as the ratio between the spindle load for 1117 steel and the spindle load for the test material.
시험 밀링 또는 드릴링 기계는 하스(Haas) VF-3 머시닝 센터(Machining Center)였다.The test milling or drilling machine was the Haas VF-3 Machining Center.
모든 시험에 대해 "플러드 블라스트(flood blast)" 냉각을 사용하였다. 냉각제는 쿨라이트(Koolrite) 2290이었다."Flood blast" cooling was used for all tests. The coolant was Koolrite 2290.
EDM 기계가공성 지수 시험 방법EDM machinability index test method
하기에 기술되는 신중히 제어된 시험 방법에서 대표적인 재료를 시험함으로써, 상기의 표 1에 열거된 흑연 및 구리 싱커 EDM 기계가공성 지수를 결정하였다.The graphite and copper sinker EDM machinability indexes listed in Table 1 above were determined by testing representative materials in the carefully controlled test method described below.
다양한 시험 금속 내로 소정 면적(상세사항은 하기 참조)을 버닝(burning)하는 시간을 측정함으로써, 다양한 재료에 대한 EDM 기계가공성 지수를 결정하였다. 1117 강철 내로 버닝하는 시간 대 다른 시험 재료 내로 동일 면적을 버닝하는 데 필요한 시간의 비로서 기계가공성 지수 백분율을 계산하였다.The EDM machinability index for various materials was determined by measuring the time for burning a given area into the various test metals (details see below). The percent machinability index was calculated as the ratio of time to burning into steel versus time required to burn the same area into the other test materials.
개시된 일정한 저압 사출 성형기는 유리하게는 용이하게 기계가공 가능한 재료로 구성되는 주형을 채용한다. 그 결과, 개시된 일정한 저압의 사출 주형(및 그에 따라서 개시된 일정한 저압의 사출 성형기)은 생산하기가 덜 고가이고 더 빠르다. 부가적으로, 개시된 일정한 저압 사출 성형기는 보다 가요성인 지지 구조체 및 보다 조정가능한 전달 구조체, 예를 들어 보다 넓은 플래튼(platen) 폭, 증가된 타이 바아(tie bar) 간격, 타이 바아의 제거, 보다 빠른 이동을 용이하게 하는 보다 경량의 구성, 및 비-자연적으로 균형화된 공급 시스템을 채용할 수 있다. 따라서, 개시된 일정한 저압 사출 성형기는 전달 요구에 맞도록 변경될 수 있으며, 특정의 성형되는 부품에 대해 보다 용이하게 맞춤화될 수 있다.The disclosed constant low pressure injection molding machine advantageously employs a mold which is constructed of easily machinable materials. As a result, the disclosed constant low pressure injection molds (and hence the disclosed low pressure injection molding machines) are less expensive and faster to produce. In addition, the disclosed constant low pressure injection molding machine can be used to provide more flexible support structures and more adjustable delivery structures, such as a wider platen width, increased tie bar spacing, A lighter weight configuration that facilitates rapid movement, and a non-naturally balanced supply system. Thus, the disclosed constant low pressure injection molding machine can be modified to meet delivery requirements and can be more easily customized for a particular molded part.
더욱이, 개시된 일정한 저압의 사출 주형들(예컨대, 하나 이상의 주형 측부들 및 하나 이상의 주형 지지 플레이트들을 포함하는 주형 조립체)은 종래의 고압 사출 주형에서 발견되는 냉각 시스템에 비해 간이화된 냉각 시스템을 포함할 수 있다. 간이화된 냉각 시스템은 간이화된 냉각 시스템이 더욱 신속하고 용이하게 생산되기 때문에 종래의 냉각 시스템에 비해 더욱 경제적이다. 부가적으로, 간이화된 냉각 시스템은 더 적은 냉각제를 사용하는데, 이는 성형 공정 동안에 냉각 비용을 추가로 감소시킨다. 일부 경우에, 간이화된 냉각 시스템은 주형 지지 플레이트 내에 단독으로 위치될 수 있는데, 이는 냉각 시스템을 변경할 필요 없이 주형 측부가 변경되게 한다. 요약하면, 개시된 일정한 저압의 사출 성형 주형의 간이화된 냉각 시스템은 종래의 고압 사출 주형에서 발견되는 종래의 복잡한 냉각 시스템에 비해 더욱 경제적이고 보다 효과적이다.Moreover, the disclosed constant low pressure injection molds (e.g., mold assemblies including one or more mold sides and one or more mold support plates) may include a simplified cooling system as compared to the cooling system found in conventional high pressure injection molds have. Simplified cooling systems are more economical than conventional cooling systems because simplified cooling systems are produced more quickly and easily. Additionally, the simplified cooling system uses less coolant, which further reduces cooling costs during the molding process. In some cases, the simplified cooling system can be placed alone in the mold support plate, which causes the mold sides to change without having to change the cooling system. In summary, the simplified cooling system of the constant low pressure injection molding mold disclosed is more economical and more effective than the conventional complex cooling system found in conventional high pressure injection molds.
일반적으로 말하면, 주형 지지 플레이트는 주형 측부를 물리적으로 지지 및 보강한다. 2개 이상의 주형 측부(또는 주형 코어)가 주형 공동을 한정한다. 주형 지지 플레이트는 주형 측부의 길이 및 폭을 따르는 연속 접촉에 의해 주형 측부를 지지할 수 있다. 대안적으로, 주형 지지 플레이트는 주형 측부와의 간헐적인 또는 부분적인 물리적 접촉에 의해 주형 측부를 지지할 수 있다. 그러한 간헐적인 또는 부분적인 물리적 접촉은 다양한 이유로, 예컨대 (i) 주형 측부의 일정 위치(예컨대, 보강된 위치) 상의 하중 지지 접촉에 집중하도록, (ii) 주형 지지 플레이트와 주형 측부의 특정 부품들 사이의 열교환 또는 열흐름의 일부의 위치를 안내하도록, 또는 (iii) 주어진 장치에 대한 특정의 필요성에 부합하도록 하는 데 사용될 수 있다. 주형 지지 플레이트는 성형 공정 전체에 걸쳐 주형 측부와 접촉을 유지할 수 있거나, 또는 주형 지지 플레이트는 성형 공정 중에 일정 기간 동안 주형 측부로부터 완전히 분리될 수 있다. 더욱이, 주형 지지 플레이트는 서로 고정된 둘 이상의 개별 부품으로 형성될 수 있다. 주형 지지 플레이트는 높은 열전도율(예컨대, 2075 Joule/hr-cm-℃(30 BTU/hr Ft ℉))을 갖는 재료로 제조될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 주형 지지 플레이트는 주형 측부의 재료보다 더 높은 열전도율을 갖는, 또는 그 반대인, 재료로 제조될 수 있다. 또 다른 실시 형태에서, 주형 지지 플레이트는 주형 측부의 열전도율과 동일한 열전도율을 가질 수 있다. 일례에서, 주형 지지 플레이트는 CuBe로 제조될 수 있거나, 또는, 예를 들어, 알루미늄 합금 6061 Al 및 7075 Al과 같은 알루미늄으로 제조될 수 있는 주형 측부와 접촉하는 주형 지지 플레이트의 적어도 일부가 CuBe로 제조될 수 있다. 도면에 도시된 주형 지지 플레이트가 대체로 단일 재료편으로 제조되지만, 다른 실시 형태에서, 주형 지지 플레이트는 서로 고정된 유사한 또는 상이한 재료의 다수의 부품으로 제조될 수 있다.Generally speaking, the mold support plate physically supports and reinforces the mold sides. Two or more mold sides (or mold cores) define the mold cavity. The mold support plate can support the mold side by continuous contact along the length and width of the mold side. Alternatively, the mold support plate may support the mold side by intermittent or partial physical contact with the mold side. Such intermittent or partial physical contact may be used for various reasons, such as (i) to focus on load bearing contact on a certain position (e.g., a reinforced position) of the mold side, (ii) between the mold support plate and certain parts of the mold side Or (iii) to meet the particular needs of a given device. The mold support plate can maintain contact with the mold side throughout the molding process, or the mold support plate can be completely separated from the mold side for a period of time during the molding process. Furthermore, the mold support plate can be formed of two or more separate parts fixed to each other. The mold support plate may be made of a material having a high thermal conductivity (e.g., 2075 Joule / hr-cm-C (30 BTU / hr Ft < 0 > F)). In some embodiments, the mold support plate can be made of a material that has a higher thermal conductivity than the material of the mold side, or vice versa. In yet another embodiment, the mold support plate may have a thermal conductivity that is the same as the thermal conductivity of the mold side. In one example, the mold support plate may be made of CuBe, or at least a portion of the mold support plate in contact with a mold side, which may be made of aluminum, for example, aluminum alloys 6061 Al and 7075 Al, . While the mold support plate shown in the figures is generally made of a single piece of material, in other embodiments the mold support plate can be made of multiple parts of similar or different materials fixed to each other.
모든 종류의 냉각 시스템들은, 냉각 복잡도 레벨(cooling complexity level) 0이 가장 단순한 냉각 시스템을 나타내고 더 높은 냉각 복잡도 레벨은 점진적으로 더욱 복잡한 냉각 시스템을 나타내는 냉각 복잡도 레벨 시스템으로 분류될 수 있다. 이러한 냉각 시스템 분류 시스템은 이하에서 더욱 상세히 논의된다. 그러나, 종래의 고 생산성 소비재 사출 성형기(예컨대, 등급 101 및 102의 성형기)는 사이클 시간을 감소시키고 생산성을 개선하기 위하여 복잡한 냉각 시스템을 채용한다. 일반적으로 말하면, 고 생산성 소비재 사출 성형기는 복잡한 냉각 시스템(즉, 레벨 4의 냉각 시스템 복잡도 레벨 이상을 갖는 냉각 시스템)을 포함한다. 레벨 0 내지 레벨 3의 냉각 복잡도 레벨 시스템은 일반적으로 높은 경도 및 낮은 열전도율의 재료로 제조된 주형을 포함하는 종래의 고 생산성 사출 주형에 대해 충분한 냉각 능력을 초래하지 못한다.All types of cooling systems can be classified as a cooling complexity level system in which the cooling complexity level 0 represents the simplest cooling system and the higher cooling complexity level represents a progressively more complex cooling system. This cooling system classification system is discussed in further detail below. However, conventional high productivity consumer injection molding machines (e.g., molding machines of grades 101 and 102) employ complex cooling systems to reduce cycle time and improve productivity. Generally speaking, a high productivity consumer injection molding machine includes a complicated cooling system (i. E., A cooling system having a cooling system complexity level of at least level 4). Level 0 to level 3 cooling complexity level systems generally do not result in sufficient cooling capability for conventional high productivity injection molds including molds made of materials of high hardness and low thermal conductivity.
유리하게는, 개시된 일정한 저압 사출 주형은 3 이하의 냉각 복잡도 레벨, 바람직하게는 3, 2 또는 1의 냉각 복잡도 레벨을 갖는 냉각 시스템을 포함하는데, 이는 종래의 고압 사출 성형기에 비해 생산 비용을 낮추고 효율을 증가시킨다.Advantageously, the constant low pressure injection molds disclosed comprise a cooling system with a cooling complexity level of 3 or less, preferably 3, 2 or 1, which results in lower production costs and higher efficiency than conventional high pressure injection molding machines .
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 냉각 복잡도 레벨 0의 주형 조립체는 능동형 냉각 시스템을 포함하지 않는 주형 조립체로서 정의된다. 다시 말하면, 냉각 복잡도 레벨 0의 주형 조립체는 주형 측부들 및 주형 지지 플레이트들을 통해 그리고 궁극적으로 주형 조립체를 둘러싸는 대기로의 열의 전달을 통해 수동적으로만 냉각된다. 냉각 복잡도 레벨 0의 주형 조립체는 전형적으로 비교적 긴 사이클 시간을 갖는다(낮은 냉각 속도 때문에 주형 내부의 플라스틱이 굳는 데 상당한 시간이 걸리기 때문임). 그 결과, 고 생산성 소비재 주형 조립체(예컨대, 등급 101-102의 성형기에 사용되는 주형 조립체)는 냉각 복잡도 레벨 0의 주형 조립체를 사용하지 않는다.As used herein, a mold assembly of cooling complexity level 0 is defined as a mold assembly that does not include an active cooling system. In other words, the mold assembly at cooling complexity level 0 is only passively cooled through the transfer of heat through the mold sides and mold support plates and ultimately into the atmosphere surrounding the mold assembly. The mold assembly at cooling complexity level 0 typically has a relatively long cycle time (because the plastic inside the mold takes considerable time to harden due to the low cooling rate). As a result, high productivity consumer mold assemblies (e.g., mold assemblies used in molding machines of grades 101-102) do not use mold assembly with cooling complexity level zero.
이제 도 5a 내지 도 5e로 가면, 냉각 복잡도 레벨 1의 주형 조립체(328)의 다양한 실시 형태들(및/또는 주형 조립체 내의 주형 지지 플레이트의 다양한 실시 형태들)이 도시되어 있다. 주형 조립체(328)는 제1 측부(372) 및 제2 측부(374)를 갖는 주형(370)을 포함할 수 있다. 제1 측부(372) 및 제2 측부(374)는 사이에서 주형 공동(376)을 형성한다. 제1 측부(372)는 제1 주형 지지 플레이트(378)에 의해 지지될 수 있고 제2 측부(374)는 제2 주형 지지 플레이트(380)에 의해 지지될 수 있다. 제1 및 제2 주형 지지 플레이트(378, 380)는 성형 공정 동안에 제1 및 제2 측부(372, 374)를 이동시키도록 작동되는 프레스(도시되지 않음)에 부착될 수 있다. 하나 이상의 냉각 라인(382)이 주형 지지 플레이트(378, 380)들 중 하나 이상에 형성될 수 있다. 제1 및 제2 측부(372, 374)가 높은 열전도성의 재료로부터 만들어지기 때문에, 열은 제1 및 제2 측부(372, 374)로부터 주형 지지 플레이트(378, 380)로, 허용 가능한 시간 내에 주형 공동(376) 내의 플라스틱을 냉각시키기에 충분한 속도로 유동한다.Turning now to Figures 5A-5E, various embodiments of the mold assembly 328 (and / or various embodiments of the mold support plate in the mold assembly) of
주형 지지 플레이트(378, 380)는 주형 지지 플레이트(378, 380)로부터 멀리 주형(370)을 향해 외향 연장하는 지주(post) 또는 다른 돌출부(381)를 포함할 수 있다. 냉각 라인(382)은 돌출부(381) 내로 연장될 수 있다. 주형(370)은 주형이 돌출부(381) 주위에(도5b), 내부에(도 5c), 또는 상부에(도 5d 및 도 5e)에 맞춤될 수 있도록 상보적인 특징부를 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 냉각 라인(382)은 주형(370) 내로 또는 제1 및 제2 주형 측부(372, 374) 내로 냉각 라인(382)을 연장시키지 않고서 주형 공동에 더 가깝게 위치될 수 있다. 그 결과, 주형 지지 플레이트(378, 380)는 여러 상이한 주형 공동 형상들을 갖는 주형들을 수용할 수 있다. 따라서, 주형은 제1 및/또는 제2 측부(372, 374) 내에 통합된 냉각 라인 없이 형성될 수 있는데, 이는 주형(370)의 제조 비용을 감소시킨다.The
종래의 높은 생산량의 소비재 사출 성형 조립체는 냉각 복잡도 레벨 1의 주형 조립체를 사용하지 않는데, 그 이유는 그러한 주형 조립체는 두 가지의 높은 경도 및 낮은 열전도율의 재료들에 의해 형성된 주형 공동 내부에서 플라스틱을 적절하게 냉각하지 못하기 때문이다. 냉각 복잡도 레벨 1의 주형 조립체는, 냉각 라인(382)을 형성하는 데 하나 초과의 기계가공 축이 요구될지라도, 주형 지지 플레이트(378, 380) 내부에 모든 능동형 냉각 라인(382)을 수용하는 것으로서 정의된다. 도 5a 내지 도 5e의 예에서, 주형은 스택 주형(stack mold), 큐브 주형, 셔틀 주형, 헬리콥터 주형, 회전 플래튼(platen)을 갖는 주형, 또는 필요한 경우 생산성을 높이기 위한 다른 다중-공동 주형일 수 있다.Conventional, high throughput consumer injection molding assemblies do not use a mold assembly with a cooling complexity level of 1 because such mold assemblies require plastic within the mold cavity formed by the two high hardness and low thermal conductivity materials Because it can not cool down. The mold assembly of cooling
이제 도 6으로 가면, 냉각 복잡도 레벨 2의 주형 조립체(328)가 도시되어 있다. 냉각 복잡도 레벨 2의 주형 조립체(328)는, 도 6의 실시 형태의 냉각 라인(382)이 적어도 하나의 주형 지지 플레이트(378, 380)를 통해 그리고 적어도 하나의 주형 측부(372, 374) 내로 연장되는 것(즉, 주형 지지 플레이트(378, 380)를 통해서만 연장되는 냉각 라인(382)과는 대조적임)을 제외하고는, 도 5a 내지 도 5e의 냉각 복잡도 레벨 1의 주형 조립체(328)와 동일하다. 냉각 라인(382)은 종단부(384)를 갖는다. 그러나, 각각의 냉각 라인(382)은 단일 기계가공 축에 평행한 축을 따라 기계가공된다. 냉각 라인(382)은 도 7에 더 상세히 도시된 바와 같이, 배플(386)을 포함하여, 냉각 라인(382)을 통한 냉각 유체 유동을 용이하게 할 수 있다. 냉각 복잡도 레벨 2의 주형 조립체는 높은 생산량의 소비재 사출 성형기(즉, 등급 101-102의 사출 성형기)에 사용되지 않았는데, 그 이유는 냉각 복잡도 레벨 2의 주형 조립체는 주형 공동의 주형 표면에 근접하여 냉각 라인을 기계가공할 정도로 충분한 유연성을 갖지 못하고, 따라서 냉각 복잡도 레벨 2의 주형 조립체는 높은 경도 및 낮은 열전도율의 주형을 갖는 종래의 높은 생산량의 주형 조립체에 대해 적절한 냉각을 제공하지 못하기 때문이다.Turning now to FIG. 6, a
이제 도 8로 가면, 냉각 복잡도 레벨 3의 주형 조립체(328)의 실시 형태가 도시되어 있다. 냉각 복잡도 레벨 3의 주형 조립체(328)는 적어도 2개의 상이한 기계가공 축을 갖는 냉각 채널(382)에 의해 정의된다. 적어도 하나의 냉각 라인(382)이 2개의 상이한 기계가공 축 및 종단부를 포함할 수 있다. 더 구체적으로, 냉각 라인(382)은 굽힘부(bent) 또는 전환부(turn)를 가질 수 있다. 예를 들어, 냉각 라인(382)은 주형 조립체(328)의 개폐 스트로크(S)에 실질적으로 평행한 제1 기계가공 축 및 제1 기계가공 축에 대해 각을 이루는 제2 기계가공 축을 포함할 수 있다. 냉각 복잡도 레벨 2의 주형 조립체와 같이, 냉각 복잡도 레벨 3의 주형 조립체는 높은 생산량의 소비재 사출 성형기(예컨대, 등급 101-102의 사출 성형기)에는 사용되지 않았는데, 그 이유는 레벨 3의 냉각 복잡도는 주형 공동의 주형 표면에 근접하여 냉각 라인을 기계가공할 정도로 충분한 유연성을 갖지 못하고, 따라서 냉각 복잡도 레벨 3의 주형 조립체는 높은 경도 및 낮은 열전도율의 주형을 갖는 종래의 높은 생산량의 주형 조립체에 대해 적절한 냉각을 제공하지 못하기 때문이다.Turning now to FIG. 8, an embodiment of a
이제 도 9로 가면, 냉각 복잡도 레벨 4의 주형 조립체(328)가 도시되어 있다. 냉각 복잡도 레벨 4의 주형 조립체(328)는 복수의 냉각 라인(382), 종단부(384)를 갖는 제1 냉각 라인(382a), 및 종단부 없이 관통-보어인 제2 냉각 라인(382b)을 포함한다. 제1 냉각 라인(382a)은 주형 지지 플레이트(378)로부터 제1 주형 측부(372) 내로 연장되고, 제2 냉각 라인(382b)은 제1 주형 측부(372)를 통해 연장된다. 제1 냉각 라인(382a)을 위한 기계가공 축은 제2 냉각 라인(382b)을 위한 기계가공 축과는 상이하다. 다시 말하면, 냉각 라인(382)은 형성을 위해 적어도 2개의 상이한 기계가공 축을 갖는다. 냉각 복잡도 레벨 4의 주형 조립체는 아주 간단한 주형 공동 기하학적 형상을 갖는 주형 조립체를 구비하는 일부 높은 생산량의 소비재 사출 성형기(예컨대, 등급 101- 102의 사출기)에 사용되어 왔다.Turning now to FIG. 9, a
이제 도 10으로 가면, 냉각 복잡도 레벨 5의 주형 조립체(328)가 도시되어 있다. 냉각 복잡도 레벨 5의 주형 조립체(328)는 2개의 상이한 기계가공 축들을 갖는 관통-보어인 제1 냉각 라인(382)을 포함한다. 도 10에 도시된 바와 같이, 제1 냉각 라인(382)은 서로에 대해 각을 이루고 접합부 또는 전환부(394)에서 만나는 제1 섹션(390) 및 제2 섹션(392)을 포함한다. 주형 부품 내의 내부 위치에서 만나야 하는 2개의 상이한 축에 의해 제1 냉각 라인(382)을 기계가공하는 것은 큰 정밀도를 요구하고, 따라서 더 큰 제조 시간과 함께 더 고가의 장비를 요구한다. 그러나, 냉각 복잡도 레벨 5의 주형 조립체(328)는 높은 생산량의 소비재 사출 성형기(예컨대, 등급 101-102의 사출 성형기)에 사용되었는데, 그 이유는 냉각 복잡도 레벨 5의 주형 조립체가 냉각 라인 배치에 더 큰 맞춤화를 허용하기 때문이다. 따라서, 냉각 라인은 더 낮은 복잡도를 갖는 냉각 복잡도의 주형 조립체에서보다 주형 공동에 더 근접하여 배치될 수 있다. 그 결과, 더 복잡한 냉각 복잡도의 주형 조립체는 높은 경도 및 낮은 열전도율의 재료로 제조된 종래의 사출 주형에서 발견되는 낮은 열전도율의 단점을 적어도 부분적으로 상쇄할 수 있다.Turning now to FIG. 10, a
이제 도 11로 가면, 냉각 복잡도 레벨 6의 주형 조립체(328)가 도시되어 있다. 냉각 복잡도 레벨 6의 주형 조립체(328)는 적어도 하나의 능동적으로 냉각되는 동적 성형 부품(398)을 또한 포함하는 냉각 복잡도 레벨 1 내지 5의 주형 조립체이다. 동적 성형 부품(398)에 냉각 채널을 형성하는 것은 큰 정밀도를 요구한다. 더욱이, 능동적으로 냉각되는 동적 성형 부품(398)은 주형 조립체(328)의 작동 동안에 동적 성형 부품(398)과 함께 이동하는 복잡한 유동 기구를 필요로 한다. 냉각 복잡도 레벨 6의 주형 조립체는 높은 생산량의 소비재 사출 성형기(예컨대, 등급 101-102의 사출 성형기)에 사용되고 있다.Turning now to FIG. 11, a
이제 도 12a 및 도 12b로 가면, 냉각 복잡도 레벨 7의 주형 조립체(328)가 도시되어 있다. 냉각 복잡도 레벨 7의 주형 조립체(328)는 적어도 하나의 형상적응형 냉각 공동(399)을 포함하는 냉각 복잡도 레벨 2 내지 6의 주형 조립체이다. 형상적응형 냉각 공동(399)은 최대 능동 냉각을 제공하기 위하여 주형 공동의 윤곽을 적어도 부분적으로 상보한다. 형상적응형 냉각 공동(399)은 비-선형, 비-동축, 및/또는 비-평면이다. 형상적응형 냉각 공동(399)은 형성하는 데 복잡한 기계류를 필요로 한다. 부가적으로, 형상적응형 냉각 공동(399)은 형성하는 데 상당한 시간이 걸린다. 그 결과, 냉각 복잡도 레벨 7의 주형 조립체는 아주 고가이고, 일반적으로 아주 복잡한 부품의 기하학적 형상을 갖는 높은 생산량의 소비재 사출 성형기를 위해 마련된다.Turning now to Figures 12A and 12B, a
본 명세서에서 설명된 간이화된 냉각 시스템은 도 13에 도시된 바와 같은 큐브 주형 조립체(428)를 갖는 사출 성형기와 같은 사실상 임의의 유형의 종래의 사출 주형 내로 포함될 수 있다.The simplified cooling system described herein may be incorporated into virtually any type of conventional injection mold, such as an injection molding machine having a
이제 도 5a 내지 도 5e로 가면, 일부 실시 형태에서, 레벨 1의 냉각 복잡도 레벨 사출 주형 조립체가 증발 냉각 시스템을 포함할 수 있다. 증발 냉각 시스템은 열 제거에 있어서 액체 기반 냉각 시스템보다 더 효율적이다. 일부 예에서, 증발 냉각 시스템은 열 제거에 있어서 액체 기반 냉각 시스템보다 100배 더 효율적, 또는 심지어 500배 더 효율적일 수 있다. 본 명세서에서 설명된 사출 주형 조립체가 높은 열전도율을 갖는 재료로 제조되기 때문에, 이러한 주형 조립체는, 증발 냉각 시스템을 포함함으로써 열 제거를 증가시키면서, (주형 공동으로부터 더 멀리 냉각 라인을 이동시킴으로써) 더 간이화된 냉각 시스템을 포함할 수 있다. 냉각 라인을 주형 공동으로부터 멀리 이동시킴으로써 주형 측부 전체에 걸쳐 더 균일한 온도 분포를 야기한다. 유리하게는, 증발 냉각 시스템을 갖는 레벨 1의 냉각 복잡도 주형 조립체는 냉각 유체 라인이 주형 측부 내로 연장되지 않기 때문에 주형 지지 플레이트와 주형 측부 사이에 복잡한 동적 시일을 필요로 하지 않는다. 결과적으로, 레벨 1의 냉각 복잡도 레벨 주형 조립체 내의 증발 냉각 시스템은 유체가 주형 측부 내로 연장되도록 요구하는 종래의 주형 조립체 내의 증발 냉각 시스템보다 더 강하고 파손을 더 줄이는 경향이 있다.Turning now to Figures 5A-5E, in some embodiments, a
일반적으로 말하면, 증발 냉각 시스템은 종래의 모든 액체 냉각 시스템이 추출할 수 있는 것보다 더 많은 열을 주형 조립체로부터 추출하도록 냉각 유체의 상 변화를 이용한다. 국부적인 압력차를 이용함으로써, 순환 유체는 액체와 기체 상 사이에서 교호한다. 액체로부터 기체 상으로의 천이는 고도로 흡열성이다. 액체 냉각 유체가 승온 영역(예컨대, 주형 지지 플레이트, 또는 증발기)을 통과할 때, 냉각 유체는 주형 지지 플레이트로부터 열을 흡수하여 상이 기체로 변화한다. 이어서, 기체는, 열이 기체로부터 주위로 전달되는 응축기와 같은 저온 영역으로 지나간다. 이러한 열전달은 기체가, 더 많은 열을 흡수하도록 주형 지지 플레이트 내로 다시 펌핑될 수 있는 액체로 다시 응축되도록 하고, 이 사이클은 반복된다. 증발 냉각 시스템은 열 제거에 있어서 종래의 모든 액체 냉각 시스템들보다 100배 더 효율적, 또는 심지어 500배 더 효율적일 수 있다.Generally speaking, the evaporative cooling system utilizes the phase change of the cooling fluid to extract more heat from the mold assembly than any conventional liquid cooling system can extract. By using a local pressure difference, the circulating fluid alternates between the liquid and the gas phase. The transition from liquid to gas phase is highly endothermic. As the liquid cooling fluid passes through an elevated temperature zone (e.g., a mold support plate, or an evaporator), the cooling fluid absorbs heat from the mold support plate and the phase changes to a gas. The gas then passes to a cold region, such as a condenser, where heat is transferred from the gas to the surroundings. This heat transfer causes the gas to condense back into the liquid that can be pumped back into the mold support plate to absorb more heat, and the cycle is repeated. The evaporative cooling system can be 100 times more efficient, or even 500 times more efficient, than all conventional liquid cooling systems in heat removal.
보다 구체적으로, 냉동식 증기 압축 냉각 시스템(500)이 도 14에 도시되어 있다. 증기 압축 냉각 시스템(500)은 냉각 회로(514)의 냉각 라인(512a, 512b) 내의 냉각 유체의 압력을 증가시키는 압축기(510)를 포함하여, 보일-샤를의 법칙(즉, ρ1V1/T1 = ρ2V2/T2)에 따라 냉각 유체의 온도가 냉각 라인(512a) 내에서 상승하게 한다. 승온 냉각 유체는, 압축된 이후에, 열 교환기 또는 응축기(516) 내로 들어간다. 승온 냉각 유체는 대기(또는 다른 매체)와 열을 교환하고, 냉각 유체는 그의 증발 온도 미만으로 냉각되어, 액체의 형태로 응축된다. 이어서, 액체 냉각 유체는 냉각 라인(512b)을 통하여 팽창 밸브(520)로 이동하여, 여기서 냉각 액체의 부피가 증가되고, 다시 보일-샤를의 법칙에 따라, 냉각 액체의 압력이 감소되게 하고, 이는 냉각 유체가 적어도 부분적으로 증발되게 한다. 냉각 유체의 일부는 액체 및 기체 냉각 유체의 조합이 냉각 라인(512c)을 통하여 증발기(522)로 이동하도록 증발될 수 있다. 일 실시 형태에서, 주형 지지 플레이트는 증발기(522)를 포함할 수 있다. 주형 지지 플레이트는 열을 주형 지지 플레이트로부터 제거하기 위하여 주형 지지 플레이트를 통하여 냉각 유체를 이동시키기 위한 하나 이상의 냉각 채널을 포함할 수 있다. 증발기 표면은 증발기(522) 내의 냉각 유체에 비하여 비교적 온난하다. 따라서, 열은 증발기(예컨대, 주형 지지 플레이트)로부터 냉각 유체로 전달되어, 결과적으로 잔여 냉각 유체의 대부분이 증발되게 한다.More specifically, a refrigerated vapor
냉각 유체는, 증발기(522) 내에서 열을 교환하고 증발된 후에, 냉각 라인(512d)을 통하여 압축기(510)로 이동하고 이 공정은 반복된다. 증발기(522), 압축기(510), 응축기(516), 및 팽창 밸브(520)는 모두 냉각 라인(512a 내지 512d)에 의해 서로 유체 연결된다. 일부 실시 형태에서, 전체 냉각 회로(514)는 증발기(522) 또는 주형 지지 플레이트 내에 또는 상에 위치될 수 있다. 다른 실시 형태에서, 주형 지지 플레이트는 (주형 지지 플레이트 내에 하나 이상의 냉각 채널이 위치된) 증발기(522)를 포함할 수 있는 한편, 압축기(510), 응축기(516), 및 팽창 밸브(520) 중 하나 이상은 냉각 라인(512a 내지 512d)을 거쳐 주형 지지 플레이트에 유체 연결되면서 주형 지지 플레이트로부터 물리적으로 분리될 수 있다.The cooling fluid, after exchanging heat in the
도 15는 사출 성형기에 사용될 수 있는 증발 냉각 시스템(600)의 일 실시 형태를 도시한다. 증발 냉각 시스템(600)은 도 14의 증발 냉각 시스템과 동일한 요소들을 포함하는데, 각각의 요소들은 100만큼 증가된 도면 부호를 갖는다. 증발 냉각 시스템(600)은 압축기(610), 응축기(616), 팽창 밸브(620) 및 사출 주형(622)을 포함하는데, 이들 모두는 폐루프 냉각 회로(614)를 형성하도록 복수의 냉각 라인(612a 내지 612d)에 의해 유체 연결된다. 도 15의 실시 형태에서, 사출 주형(622) 그 자체, 및 보다 구체적으로는 사출 주형(622)의 주형 지지 플레이트가 증발기를 형성한다.Figure 15 illustrates one embodiment of an evaporative cooling system 600 that may be used in an injection molding machine. The evaporative cooling system 600 includes the same elements as the evaporative cooling system of FIG. 14, with each element having a reference number increased by 100. The evaporative cooling system 600 includes a
사출 주형(622)을 통해 유동하는 냉각 유체는 사출 주형(622)으로부터 열을 제거하여, 그에 의해 사출 주형(622) 내의 용융된 플라스틱을 냉각시킨다. 증발 냉각 시스템(600)의 증가된 냉각 능력은 단지 냉각 채널만을 통해 냉각 액체를 이동시키는 전통적인 냉각 시스템보다 더 빠르게 열을 제거함으로써 사출 주형(622)의 사이클 시간을 감소시킨다.The cooling fluid flowing through the
이제 도 16a로 가면, 사출 주형의 주형 지지 플레이트(478)에 위치된 증발 냉각 시스템(700)의 다른 예가 도시되어 있다. 증발 냉각 시스템(700)은 주형 지지 플레이트(478) 내에 챔버(710)를 포함한다. 물과 같은 증발 액체(712)가 챔버(710) 내에 배치된다. 퍼컬레이터 튜브(percolator tube)(714)가 챔버(710)의 저장부(716)를 챔버(710)의 응축부(718)에 연결한다. 퍼컬레이터 튜브(714)는 챔버(710)의 바닥으로부터 챔버(710)의 상부로 물을 이동시키는 것을 돕는다. 냉각된 응축기(720)는 챔버(710)의 상부 근처에 위치될 수 있다. (도 16a에서 우측에 위치될 수 있는) 주형 측부로부터의 열이 주형 지지 플레이트(478)를 온난하게 함에 따라, 저장부(716) 내의 액체 물은 증발되어 챔버를 통하여 응축부(718)를 향해 상향으로 이동한다. 이러한 증발 과정은 주형 지지 플레이트(478)로부터 그리고 그에 따라서 주형 지지 플레이트(478)에 인접한 주형 측부로부터 열을 제거한다. 수증기가 응축기(720)에 도달하면, 열은 다시 수증기로부터 응축기(720)로 전달되어, 이는 수증기가 다시 액체 형태로 응축되게 한다. 이어서, 이러한 액체 물은 저장부(716)를 향하여 아래로 챔버(710)의 측부를 흘러 내려간다. 액체 물의 일부는 챔버의 측벽으로부터 재증발될 것이고, 액체 물의 일부는 재증발 전에 저장부(716)에 도달할 것이다. 챔버(710)의 측벽으로부터의 증발을 향상시키기 위하여, 액체 물과 측벽 사이의 표면 장력을 증가시킴으로써 측벽에 대한 액체 물의 보유력을 향상시키는 코팅이 측벽에 적용될 수 있다. 제어가능한 열원(722)이 선택적으로 퍼컬레이터 튜브(714)를 통하여 응축부(718)로 복귀되는 물의 부피를 조정하기 위하여 주형 지지 플레이트(478) 내에 배치될 수 있다(또는 주형 지지 플레이트(478)에 부착될 수 있다).Turning now to FIG. 16a, another example of an
도 16b는 증발 냉각 시스템(800)의 대안적인 실시 형태를 도시한다. 도 16a의 증발 냉각 시스템(700)의 요소들과 유사한 증발 냉각 시스템(800)의 요소는 도 16a의 요소보다 100만큼 더 큰 도면 부호를 갖는다. 도 16b의 증발 냉각 시스템(800)의 주요 차이는 챔버(810) 내에 수직으로 응축부(818)와 저장부(816) 사이에 추가의 수집부(830)가 위치된다는 것이다. 수집부(830)는 더 큰 (또는 더 긴) 주형 지지 플레이트에 대한 액체 물의 수집 및 재증발을 용이하게 할 수 있다.16B illustrates an alternative embodiment of an
도시되지는 않았으나, 도 14, 도 15, 도 16a, 및 도 16b의 증발 (및 증기 압축) 냉각 시스템(500, 600, 700, 800)은 냉각 유체의 상대 압력을 낮추기 위하여 진공 시스템을 포함할 수 있다. 냉각 유체의 상대 압력을 낮추면 주어진 냉각 유체에 대한 증발 온도는 낮아진다(모든 다른 인자들은 동일함). 반대로, 증발 (및 증기 압축) 냉각 시스템(500, 600, 700, 800)은 냉각 유체의 상대 압력을 증가시키기 위하여 가압 시스템을 포함할 수 있다. 냉각 유체의 상대 압력을 상승시키면 주어진 냉각 유체의 증발 온도는 상승한다(모든 다른 인자들은 동일함). 이와 같이 하여, 증발 온도는 특정 주형에 의해 전형적으로 경험되는 온도로 맞춰질 수 있다.Although not shown, the evaporative (and vapor compression)
증발 냉각 시스템은 많은 상이한 유형의 냉각 유체, 예를 들어 냉매(예컨대, 클로로플루오로카본, 클로로플루오로올레핀, 하이드로클로로플루오로카본, 하이드로클로로플루오로올레핀, 하이드로플루오로카본, 하이드로플루오로올레핀, 하이드로클로로카본, 하이드로클로로올레핀, 하이드로카본, 하이드로올레핀, 퍼플루오로카본, 퍼플루오로올레핀, 퍼클로로카본, 퍼클로로올레핀, 및 할론/할로알칸, 및 이들의 블렌드), 물, 글리콜, 프로필렌 글리콜, 알코올, 또는 수은을 사용할 수 있다. 앞서 나열된 냉매들과 유사한 냉각 능력 및/또는 물리적 또는 화학적 특성을 갖는 다른 냉매가 또한 사용될 수 있다. 유사하게는, 0 Pa(0 psi)(즉, 완전 진공) 내지 약 13.8 MPa(2000 psi)의 압력에서 약 0℃ 내지 약 200℃의 온도에 노출될 때 상 변화를 겪는 다른 냉각 유체가 또한 사용될 수 있다. 일부 경우에, 계면활성제가 냉각 유체에 첨가될 수 있다. 일부 증발 냉각 시스템이 상이한 압력을 생성하도록 진공 시스템을 이용할 수 있는 한편, 다른 증발 냉각 시스템은 상이한 압력을 생성하도록 압출기를 이용할 수 있다.The evaporative cooling system may include many different types of cooling fluids, such as refrigerants (e.g., chlorofluorocarbons, chlorofluoroolefins, hydrochlorofluorocarbons, hydrochlorofluoroolefins, hydrofluorocarbons, hydrofluoroolefins, Perchlorocarbons, perchloroolefins, and halon / haloalkanes, and blends thereof), water, glycols, propylene glycol (such as propylene glycol, , Alcohol, or mercury can be used. Other refrigerants having similar cooling capacity and / or physical or chemical properties to the refrigerants listed above may also be used. Similarly, other cooling fluids that undergo a phase change when exposed to a temperature of about 0 ° C to about 200 ° C at a pressure of 0 psi (i.e., full vacuum) to about 2000 psi (about 13.8 MPa) . In some cases, a surfactant may be added to the cooling fluid. While some evaporative cooling systems may utilize a vacuum system to produce different pressures, other evaporative cooling systems may use an extruder to produce different pressures.
또 다른 실시 형태에서, 증발 냉각 시스템은 열을 제거하기 위하여 대기 액체 증발을 이용할 수 있다. 개시된 주형 조립체가 높은 열전도율의 재료로 제조되기 때문에, 일부 냉각 복잡도 레벨 0의 주형 조립체에서, 주형 측부 또는 주형 지지 플레이트의 외부 표면 상에 냉각 액체를 단순히 분무할 수 있고, 이는 액체가 열을 흡수함에 따라 증발되어, 그에 의해 주형 지지 플레이트 또는 주형 측부를 냉각시킨다. 유리하게는 이러한 유형의 시스템에 사용될 수 있는 일 유형의 액체는 증류수이다. 증류수는 주형 지지 플레이트 또는 주형 측부 상에 어떤 유형의 잔류물도 남기지 않고 완전히 증발될 것이다. 일부 실시 형태에서, 핀(fin) 또는 라디에이터(radiator) 구조체는 증발 및 열 제거를 더 용이하게 하기 위하여 주형 지지 플레이트 또는 주형 측부의 표면적을 증가시키는 데 사용될 수 있다.In another embodiment, the evaporative cooling system can utilize atmospheric liquid evaporation to remove heat. Since the disclosed mold assembly is made of a material with high thermal conductivity, it is possible to simply spray the cooling liquid on the mold side or on the outer surface of the mold support plate in a mold assembly of some cooling complexity level 0, Thereby evaporating, thereby cooling the mold support plate or mold side. Advantageously, one type of liquid that can be used in this type of system is distilled water. The distilled water will be completely evaporated without leaving any type of residue on the mold support plate or mold side. In some embodiments, a fin or radiator structure may be used to increase the surface area of the mold support plate or mold side to facilitate evaporation and heat removal.
대기 액체 증발을 이용하는 증발 냉각 시스템(900)의 예시적인 일 실시 형태가 도 17에 도시되어 있다. 주형(910)은 제1 주형 측부(925) 및 제2 주형 측부(927)를 포함할 수 있다. 제1 주형 지지 플레이트(978) 및 제2 주형 지지 플레이트(980)는 제1 및 제2 주형 측부(925, 927)에 각각 인접하게 위치될 수 있다. 분무 바아(spray bar)(911)가 주형 지지 플레이트(978, 980) 중 하나의 근처에 그리고/또는 주형 측부(925, 927) 중 하나의 근처에 위치될 수 있다. 분무 바아(910)는 액체(예를 들어, 물)를 가압 하에서 분무 바아(910)에 펌핑하는 펌프(912)에 유체 연결된다. 액체가 노즐(914)의 외부로 분무되어, 분무된 액체는 주형 지지 플레이트(978, 980) 및 주형 측부(925, 927) 중 하나의 외부 표면을 덮인다. 액체가 외부 표면을 덮음으로써, 주형 지지 플레이트(978, 980) 및/또는 주형 측부(925, 927)로부터의 열에 의해 액체가 증발되어, 따라서 주형 지지 플레이트(978, 980) 및/또는 주형 측부(927, 927)를 냉각한다. 증발되지 않은 액체는 아래로 떨어져서 액체 수집 영역 또는 섬프(sump)(940) 내에 수집될 수 있다. 섬프(940)는 증발되지 않은 액체를 수집하기 위한 영역 또는 저장조이다. 복귀 라인(942)이 섬프(940)로부터 펌프(912)로 연장되어 물을 섬프(940)로부터 다시 분무 바아(911)로 보낸다. 펌프(912)는 또한, 섬프(940) 내의 액체의 레벨에 무관하게, 분무 바아(911)가 항상 이용가능하게 하도록 액체(944)의 공급원에 연결될 수 있다.One exemplary embodiment of an
도 17에 도시된 실시 형태에서, 증발된 액체는 대기로 단순히 통기되고 신선한 액체가 액체(944)의 공급원을 통하여 공급되어 손실된 증발 액체를 보충한다. 다른 실시 형태에서, 전체 주형(910)은 폐쇄된 환경에 위치될 수 있고 증발된 액체는 응축되어 섬프(940)로 복귀될 수 있다.In the embodiment shown in Figure 17, the vaporized liquid is simply vented to the atmosphere and fresh liquid is supplied through the source of
개시된 주형 조립체는 주형 지지 플레이트 내에 완전히 제한된 냉각 채널을 갖는 냉각 시스템을 포함할 수 있다. 결과적으로, 개시된 시스템은 어떠한 동적 시일(예컨대, 이동 부품 사이의 시일)도 필요로 하지 않고 대기로 빠져나가거나 주위로 방출되는 냉각 유체의 위험성이 감소된다.The disclosed mold assembly may include a cooling system having cooling channels that are entirely limited within the mold support plate. As a result, the disclosed system does not require any dynamic seal (e. G., A seal between moving parts) and reduces the risk of cooling fluid escaping into and out of the atmosphere.
전술된 바와 같이, 본 명세서에 개시된 냉각 시스템은, 레벨 1의 냉각 복잡도 주형의 경우, 주형 지지 플레이트들 중 하나 이상에서만 냉각 채널을 포함한다. 다시 말하면, 제1 주형 측부 또는 제2 주형 측부에는 냉각 채널이 없다. 결과적으로, 냉각 시스템 내의 모든 시일은 사실상 정적이고 매우 강인하다. 환언하면, 연성의 동적 시일을 필요로 할 수 있는 개시된 냉각 시스템에서 서로에 대해 상대 이동하는 구성요소들 사이에는 시일이 없다. 따라서, 냉각 유체의 방출을 가져올 수 있는 시일 파손의 가능성이 거의 없기 때문에 개시된 냉각 시스템은 위험하거나 유해하거나 또는 고가인 냉각 유체(때때로, "신종 냉각 유체"라 지칭됨)를 사용할 수 있다. 일부의 위험하거나 유해하거나 또는 고가인 냉각 유체는 전통적인 냉각 유체와 비교하여 우수한 열 흡수 특성을 가질 수 있다. 그러나, 이러한 위험하거나 유해하거나 또는 고가인 냉각 유체는 이전에는 이러한 냉각 유체를 대기로 방출할 수 있는 시일 파손(특히 이동 부품들 사이의 동적 시일의 파손)의 우려로 인하여 냉각 시스템에서 사용되지 않았다. (대기로 빠져나가는 이러한 냉각 유체의 매우 낮은 위험성으로 인해) 개시된 냉각 시스템에 이제 사용될 수 있는 특히 유용한 위험하거나 유해하거나 또는 고가인 냉각 유체는 난방유, 유압 유체, 글리콜, 세슘, 수은, 포타슘(25℃에서 열전도율이 대략 42 W/mK임), 납-비스무스 공융물, 소듐 포타슘 합금, 소듐 포타슘 세슘 합금, 및 납-비스무스를 포함한다.As described above, the cooling system disclosed herein includes cooling channels in at least one of the mold support plates, for a
바람직한 냉각 유체는 열전도율이 1 W/mK 이상일 수 있다. 보다 바람직한 냉각 유체는 열전도율이 약 1 W/mk 내지 약 42 W/mk일 수 있다. 일부 바람직한 냉각 액체는 약 5℃ 내지 약 100℃ 온도에서 유동가능 점도(예컨대, 100,000 이하의 cpi)를 유지한다. 유해한 또는 위험한 냉각 유체에 더하여, 비교적 고가의 유해하지 않은 냉각 유체가 또한 개시된 냉각 시스템에 사용될 수 있다. 그러한 고가이지만 유용한 하나의 냉각 유체는 개시된 냉각 시스템의 내부 구성요소를 유리하게는 부식시키지 않는 증류수이다. 그러나, 증류수는 시일 파손을 통하여 손실된 증류수를 계속적으로 대체할 필요성 때문에 종래의 고 생산성 사출 성형 시스템에서 사용되지 않았다. 이러한 손실은 일반적으로, 고도로 경쟁적인 소비재 사출 성형 산업에서 상당히 고가인 보충용 증류수를 생산하기 위해 현장에 증류 플랜트를 요구하였다.A preferred cooling fluid may have a thermal conductivity of greater than or equal to 1 W / mK. A more preferred cooling fluid may have a thermal conductivity of about 1 W / mk to about 42 W / mk. Some preferred cooling liquids maintain a flowable viscosity (e.g., cpi of less than 100,000) at a temperature of about 5 캜 to about 100 캜. In addition to harmful or dangerous cooling fluids, relatively inexpensive, non-harmful cooling fluids can also be used in the disclosed cooling system. One such expensive but useful cooling fluid is distilled water which does not advantageously corrode internal components of the disclosed cooling system. However, distilled water has not been used in conventional high productivity injection molding systems due to the need to continually replace lost distilled water through seal breakage. These losses generally required in-situ distillation plants to produce replenishing distilled water, which is quite expensive in the highly competitive consumer product injection molding industry.
개시된 냉각 복잡도 레벨 1의 주형으로부터 동적 시일을 제거함으로써, 더 넓은 범위의 냉각 유체가 사용될 수 있다. 전술된 바와 같이, 몇몇 잠재적인 위험하거나 유해하거나 또는 고가인 냉각 유체가 사용될 수 있다. 부가적으로, 나노유체가 냉각 유체로서 사용될 수 있다. 나노유체는 나노입자로 알려진 아주 작은 나노-스케일의 입자가 전체에 걸쳐 분산되어 있는 물과 같은 캐리어 액체를 포함한다. 나노입자의 고체 재료(예컨대, 산화구리, 알루미나, 이산화티타늄, 카본 나노튜브, 실리카, 또는 구리 또는 은 나노로드(nanorod)를 포함하는 금속)가 캐리어 액체 내에 분산될 수 있어서, 이는 캐리어 액체 단독에 비하여 생성된 냉각수의 열전달 능력을 향상시킨다. 이론적으로 350%만큼 높이 향상될 수 있다. 일부 예에서, 나노유체는 실험상 캐리어 액체 단독의 열전도율보다 50% 내지 100% 더 높은 열전도율을 갖는 것을 보여주었다. 나노유체는 또한 전통적인 냉각 유체와 비교할 때 열속(heat flux)의 상당히 증가를 보여준다. 일부 예에서, 나노유체는 에틸렌 글리콜 및 구리 나노입자를 포함할 수 있고, 이는 25℃에서 열전도율이 대략 1.4 W/mK이다.By removing the dynamic seal from the mold of the disclosed
예를 들어, 직경이 55 ± 12 nm이고 평균 길이가 12.8 μm인 은 나노로드의 0.5 vol.%는 물의 열전도율을 68%만큼 증가시킬 수 있고, 은 나노로드의 0.5 vol.%는 에틸렌 글리콜 기반 냉각수의 열전도율을 98%만큼 증가시켰다. 알루미나 나노입자 0.1%는 물의 임계 열속을 70%만큼 높이 증가시킬 수 있다.For example, 0.5 vol.% Of silver nanorods with a diameter of 55 ± 12 nm and an average length of 12.8 μm can increase the thermal conductivity of water by 68%, and 0.5 vol.% Of silver nanorods can be mixed with ethylene glycol- By 98%. ≪ / RTI > 0.1% alumina nanoparticles can increase the critical heat of water by as much as 70%.
레벨 1의 냉각 복잡도 주형의 시일이 사실상 상당히 강인하기 때문에(시일이 정적 시일이기 때문임), 시일은 동적 (연성) 시일을 매우 빠르게 열화시키는 경향이 있는 나노유체 내의 나노입자에 대한 내성이 매우 강하다. 결과적으로, 개시된 냉각 복잡도 레벨 1의 주형은 나노유체를 사용하여 열전달율을 증가시킬 수 있고, 이는 더 효율적인 냉각을 가져온다. 바람직한 나노유체는 열전도율이 1 W/mK 이상일 수 있다. 캐리어 유체에 첨가될 수 있는 나노입자의 예는 산화구리, 알루미나, 산화티타늄, 질화붕소 나노튜브, 카본 나노튜브, 카본 우라늄 나노로드, 및 은 나노로드를 포함한다. 부가적으로, 이러한 나노유체는 전통적인 냉각 유체보다 더 큰 열 용량을 갖는다. 결과적으로, 유체 순환 속도는 나노유체가 전통적인 냉각 유체보다 단위 부피당 더 많은 열을 제거하게 하도록 느려질 수 있다. 따라서, 그러한 시스템에 필요한 전체 냉각 유체 부피는 감소될 수 있어서, 전체 비용 및 냉각 시스템의 복잡성의 대응하는 감소를 야기할 수 있다.Cooling complexity of
이러한 열전도율의 증가 및 전체 유체 부피의 감소는 주형 지지 플레이트를 통하여 순환하기 전에 나노유체를 냉각하기 위한 복사열 유형의 열 교환기를 사용하게 하는데, 이는 나노유체가 나노유체를 적절히 냉각시키기에 충분히 긴 열교환기에 오래 머무를 것이기 때문이다.This increase in thermal conductivity and the reduction of the total fluid volume causes the use of a heat exchanger of the radiant type to cool the nanofluid before it circulates through the mold support plate because the nanofluid is in a heat exchanger long enough to adequately cool the nanofluid It will stay for a long time.
일부 레벨 0의 냉각 복잡도 주형에서, 주형은 대기로의 열의 대류/전도에 의해 완전히 냉각될 수 있다. 라디에이터 핀이 주형 지지 플레이트 또는 주형 측부 상에 형성되어 대기로의 열의 대류를 향상시킬 수 있다. 부가적으로, 팬과 같은 기체 이동 장치가 대기 기체를 주형 위로 그리고/또는 라디에이터 핀 위로 이동시켜 전도를 통한 열 소산을 추가로 향상시킬 수 있다.In some level 0 cooling complexity molds, the mold can be completely cooled by convection / conduction of heat to the atmosphere. Radiator pins may be formed on the mold support plate or mold side to improve convection of heat to the atmosphere. Additionally, a gas moving device, such as a fan, can move the atmospheric gas above the mold and / or over the radiator pin to further improve heat dissipation through conduction.
일반적으로 말하면, 본 발명의 일정한 저압의 사출 성형기는 위에서 논의된 바와 같이 높은 열전도율을 갖는 재료로 제조된 주형 및/또는 주형 조립체를 포함한다. 이러한 높은 열전도율은 개시된 일정한 저압의 사출 성형기, 주형 및 주형 조립체가 사실상 임의의 부품 기하학적 형상에 대해 냉각 복잡도 레벨 3 이하의 주형 조립체를 사용하여 성형되는 부품들을 냉각시키게 한다. 바람직하게는 냉각 복잡도 레벨 2의 주형 조립체가 성형되는 부품을 냉각하기 위해 사용될 것이다. 더 바람직하게는 냉각 복잡도 레벨 1의 주형 조립체가 성형되는 부품을 냉각하기 위해 사용될 것이다. 일부 부품의 기하학적 형상에 대해, 냉각 복잡도 레벨 0의 주형 조립체가 심지어 사용될 수도 있다. 높은 경도 및 낮은 열전도율의 재료로 제조된 종래의 사출 주형을 위해 더 복잡한 냉각 시스템이 요구되는 극도로 높은 생산량의 소비재 사출 성형기(예컨대, 등급 101-102의 사출 성형기)에서도 냉각 복잡도 레벨 3 이하의 주형 조립체가 사용될 수 있다. 그 결과, 개시된 일정한 저압 사출 주형과 주형 조립체 및 따라서 사출 성형기는 제조하기에 덜 고가이면서, 덜 복잡한 냉각 시스템의 이용 가능성에 적어도 부분적으로 기인하여 주형 사이클 시간을 감소시키고 주형 생산성을 증가시킨다.Generally speaking, the constant low pressure injection molding machine of the present invention includes a mold and / or mold assembly made of a material having a high thermal conductivity as discussed above. This high thermal conductivity allows the disclosed constant low pressure injection molding machine, mold and mold assembly to cool components that are molded using a mold assembly with a cooling complexity level 3 or lower for virtually any part geometry. Preferably, a mold assembly of cooling complexity level 2 will be used to cool the part being molded. More preferably, a mold assembly of cooling
높은 열전도율의 재료로 제조된 주형의 추가적인 이점은 종래의 주형에서보다 사출 성형 공정 동안 주형에 대한 온도 프로파일이 더욱 균일하다는 것이다. 다시 말하면, 주형 내부에서 지점에 따른 온도 변동이 적다. 그 결과, 높은 열전도율을 갖는 주형 내에서 제조된 부품은 종래 주형에서 제조된 부품보다 더 적은 내부 응력(및 더욱 균일한 결정질 구조)을 갖는다. 이러한 낮은 내부 응력 및 더 균일한 결정도는 보다 낮은 비율의 부품 휨을 초래한다. 종래의 주형에서, 주형 공동은 종종 불균일한 온도 구배로 인한 부품 휨을 상쇄하도록 설계되며, 이는 종래의 주형 조립체의 비용 및 복잡성에 부가된다. 특정 상쇄를 완결하는 것은 보통 반복되고 시간 소모적인 시험 과정을 필요로 한다. 높은 열전도율의 주형에서, 주형 공동은 성형되는 부품이 더욱 균일한 냉각으로 인해 내부 응력이 더욱 균일하기 때문에 심각한 양의 휨을 겪지 않으므로 휨을 상쇄하도록 설계될 필요가 없다. 따라서, 종래의 주형의 설계에 이용되는 반복적 상쇄 과정을 피하여, 제조 비용 및 시간을 더욱 감소시킬 수 있다.A further advantage of molds made from materials with high thermal conductivity is that the temperature profile for the molds is more uniform during injection molding than for conventional molds. In other words, temperature fluctuations along the points within the mold are small. As a result, parts fabricated in molds with high thermal conductivity have less internal stress (and a more uniform crystalline structure) than components made in conventional molds. This low internal stress and more uniform crystallinity result in a lower rate of component deflection. In conventional molds, mold cavities are often designed to offset component deflection due to uneven temperature gradients, which adds to the cost and complexity of conventional mold assemblies. Completing a specific offset usually requires a repeated and time-consuming test procedure. In molds with high thermal conductivity, the mold cavities do not need to be designed to offset warpage because the molded part will not suffer a significant amount of warpage because the internal stress is more uniform due to more uniform cooling. Therefore, it is possible to avoid the repetitive offsetting process used in the design of the conventional mold, thereby further reducing the manufacturing cost and time.
용어 "실질적으로", "약", 및 "대략"은, 달리 명시되지 않는 한, 임의의 정량 비교, 값, 측정값, 또는 다른 표현에 기인할 수 있는 내재적 불확실성 정도를 나타내기 위해 본 명세서에서 이용될 수 있음에 주목한다. 이러한 용어는 또한, 쟁점이 되는 주제의 기본적 기능의 변화를 야기함이 없이, 정량 표현이 언급된 기준으로부터 달라질 수 있는 정도를 나타내기 위해 본 명세서에서 이용된다. 본 명세서에 달리 정의되지 않는 한, 용어 "실질적으로", "약", 및 "대략"은 정량 비교, 값, 측정값, 또는 다른 표현이 언급된 기준의 20% 이내에 있을 수 있음을 의미한다.The terms "substantially "," about ", and "approximately" are used herein to refer to the degree of intrinsic uncertainty attributable to any quantitative comparison, value, measure, It should be noted that the present invention can be used. This term is also used herein to indicate the extent to which the quantitative expression can vary from the stated criteria, without causing a change in the basic function of the subject matter in question. The terms " substantially ", " about ", and "approximately" mean that a quantitative comparison, value, measure, or other expression may be within 20% of the stated criteria.
본 명세서에 예시 및 기술된 제품의 다양한 실시 형태가 일정한 저압 사출 성형 공정에 의해 생산될 수 있음이 이제 명백해야 한다. 본 명세서에서 소비재를 포함하는 제품 또는 소비재 제품 자체에 대해 특히 언급되었지만, 본 명세서에 논의된 일정한 저압 사출 성형 방법은 소비재 산업, 외식업, 운송업, 의료 산업, 완구 산업 등에서 사용하기 위한 제품과 관련하여 사용하기에 적합할 수 있음이 명백해야 한다. 부가적으로, 당업자는 본 명세서에 개시된 교시가, 주형내 장식, 인서트 성형, 주형내 조립 등과 조합해, 회전 주형 및 코어 백(core back) 주형을 포함한 다수 재료 주형, 스택 주형의 구성에 사용될 수 있음을 인식할 것이다.It should now be apparent that the various embodiments of the products illustrated and described herein can be produced by a constant low pressure injection molding process. Although specific reference may be made in this text to the products containing consumer goods or the consumer products themselves, the constant low pressure injection molding methods discussed herein may be used in connection with products intended for use in the consumer goods industry, the food service industry, the transportation industry, the medical industry, It should be apparent that the invention may be adapted to the following. Additionally, those skilled in the art will appreciate that the teachings disclosed herein can be used in the construction of multiple material molds, stack molds, including rotating molds and core back molds, in combination with mold decorations, insert molding, .
본 명세서에서 개시된 실시 형태들 중 임의의 실시 형태의 부분, 부분들 또는 전부는 이하에서 기재된 것들을 포함하는 본 기술 분야에 공지된 다른 실시 형태의 부분, 부분들 또는 전부와 조합될 수 있다.Portions, portions or all of any of the embodiments disclosed herein may be combined with portions, portions or all of the other embodiments known in the art, including those described below.
본 발명의 실시 형태들은, 본 명세서에 참고로 포함된, 2012년 5월 21일자로 출원되고 발명의 명칭이 "일정한 저압에서의 사출 성형을 위한 장치 및 방법(Apparatus and Method for Injection Molding at Low Constant Pressure)"(출원인의 케이스: 12127)이며 미국 특허 출원 공개 제2012-0294963 A1호로서 공개된 미국 특허 출원 제13/476,045호에 개시된 바와 같은 일정한 저압에서의 사출 성형을 위한 실시 형태들과 함께 사용될 수 있다.Embodiments of the present invention are described in detail in US patent application Ser. Nos. 5,201,105, 5,201,151, filed May 21, 2012, entitled " Apparatus and Method for Injection Molding at Low Constant Quot; Pressure "(Applicant's case 12127) and is disclosed in U.S. Patent Application No. 13 / 476,045, published as U.S. Patent Application Publication No. 0-0294963 Al, which is to be used with embodiments for injection molding at a constant low pressure .
본 발명의 실시 형태들은, 본 명세서에 참고로 포함된, 2012년 5월 21일자로 출원되고 발명의 명칭이 "일정한 저압의 사출 성형 장치를 위한 대안적 압력 제어(Alternative Pressure Control for a Low Constant Pressure Injection Molding Apparatus)"(출원인의 케이스: 12128)이며 미국 특허 출원 공개 제2012-0291885 A1호로서 공개된 미국 특허 출원 제13/476,047호에 개시된 바와 같은 압력 제어를 위한 실시 형태들과 함께 사용될 수 있다.Embodiments of the present invention may be used in conjunction with an alternate pressure control for a low pressure injection molding apparatus, which was filed on May 21, 2012 and is entitled " Quot; Injection Molding Apparatus "(Applicant's case 12128) and may be used in conjunction with embodiments for pressure control as disclosed in U.S. Patent Application No. 13 / 476,047, published as US Patent Application Publication No. 2012-0291885 A1 .
본 발명의 실시 형태들은, 본 명세서에 참고로 포함된, 2012년 2월 24일자로 출원되고 발명의 명칭이 "간이화된 냉각 시스템을 구비한 사출 주형(Injection Mold Having a Simplified Cooling System)"(출원인의 케이스: 12129P)이며 미국 특허 출원 제61/602,781호에 개시된 바와 같은 간이화된 냉각 시스템을 위한 실시 형태들과 함께 사용될 수 있다.Embodiments of the present invention are described in detail in U. S. Patent Application Serial No. 10 / 030,133, filed February 24, 2012, entitled " Injection Mold Having a Simplified Cooling System " Quot ;, Case 12129P) and can be used in conjunction with embodiments for a simplified cooling system as disclosed in U.S. Patent Application No. 61 / 602,781.
본 발명의 실시 형태들은, 본 명세서에 참고로 포함된, 2012년 5월 21일자로 출원되고 발명의 명칭이 "사출 성형 장치를 위한 비-자연적으로 균형화된 공급 시스템(Non-Naturally Balanced Feed System for an Injection Molding Apparatus)"(출원인의 케이스: 12130)이며 미국 특허 출원 공개 제2012-0292823 A1호로서 공개된 미국 특허 출원 제13/476,073호에 개시된 바와 같은 비-자연적으로 균형화된 공급 시스템을 위한 실시 형태들과 함께 사용될 수 있다.Embodiments of the present invention are described and claimed in copending application entitled "Non-Naturally Balanced Feed System for Injection Molding Apparatus " filed on May 21, 2012, which is incorporated herein by reference. an Injection Molding Apparatus "(Applicant's Case: 12130) and for a non-naturally balanced supply system as disclosed in U.S. Patent Application No. 13 / 476,073, published as United States Patent Application Publication No. 2012-0292823 Al Can be used in conjunction with shapes.
본 발명의 실시 형태들은, 본 명세서에 참고로 포함된, 2012년 5월 21일자로 출원되고 발명의 명칭이 "실질적으로 일정한 저압에서의 사출 성형을 위한 방법(Method for Injection Molding at Low, Substantially Constant Pressure)"(출원인의 케이스: 12131Q)이며 미국 특허 출원 공개 제2012-0295050 A1호로서 공개된 미국 특허 출원 제13/476,197호에 개시된 바와 같은 실질적으로 일정한 저압에서의 사출 성형을 위한 실시 형태들과 함께 사용될 수 있다.Embodiments of the present invention may be found in a variety of publications, such as Method for Injection Molding at Low, Substantially Constant ", filed on May 21, 2012 and entitled " Pressure "(Applicant's case: 12131Q) and for injection molding at substantially constant low pressure as disclosed in U.S. Patent Application No. 13 / 476,197, published as United States Patent Application Publication No. 2012-0295050 A1, and Can be used together.
본 발명의 실시 형태들은, 본 명세서에 참고로 포함된, 2012년 5월 21일자로 출원되고 발명의 명칭이 "실질적으로 일정한 저압에서의 사출 성형을 위한 방법(Method for Injection Molding at Low, Substantially Constant Pressure)"(출원인의 케이스: 12132Q)이며 미국 특허 출원 공개 제2012-0295049 A1호로서 공개된 미국 특허 출원 제13/476,178호에 개시된 바와 같은 실질적으로 일정한 저압에서의 사출 성형을 위한 실시 형태들과 함께 사용될 수 있다.Embodiments of the present invention may be found in a variety of publications, such as Method for Injection Molding at Low, Substantially Constant ", filed on May 21, 2012 and entitled " Pressure "(Applicant's Case: 12132Q) and for injection molding at a substantially constant low pressure as disclosed in U. S. Patent Application No. 13 / 476,178, published as United States Patent Application Publication No. 0 & Can be used together.
본 발명의 실시 형태들은, 본 명세서에 참고로 포함된, 2012년 2월 24일자로 출원되고 발명의 명칭이 "높은 열전도율의 공사출 성형 시스템(High Thermal Conductivity Co-Injection Molding System)"(출원인의 케이스: 12361P)인 미국 특허 출원 제61/602,650호에 개시된 바와 같은 공사출 공정을 위한 실시 형태들과 함께 사용될 수 있다.Embodiments of the present invention are described in detail in copending application entitled " High Thermal Conductivity Co-Injection Molding System "filed on February 24, 2012, Case: 12361P). ≪ RTI ID = 0.0 > 61 / 602,650. ≪ / RTI >
본 발명의 실시 형태는, 본 명세서에 참고로 포함된, 2012년 5월 2일자로 출원되고 발명의 명칭이 "신종 냉각 유체를 갖는 간이화된 냉각 시스템 또는 간이화된 증발 냉각 시스템을 구비한 사출 주형(Injection Mold Having a Simplified Evaporative Cooling System or a Simplified Cooling System with Exotic Cooling Fluids)"(출원인의 케이스: 12453P)인 미국 특허 출원 제61/641,349호에 개시된 바와 같은 간이화된 냉각 시스템을 사용한 성형을 위한 실시 형태들과 함께 사용될 수 있다.Embodiments of the present invention are described in detail in U.S. Patent Application Serial No. 10 / 542,119, filed May 2, 2012, entitled "Simplified Cooling System With New Cooling Fluid " or Injection Molding With Simplified Evaporative Cooling System An embodiment for molding using a simplified cooling system as disclosed in U.S. Patent Application No. 61 / 641,349, entitled " Injection Mold Having a Simplified Evaporative Cooling System or a Simplified Cooling System with Exotic Cooling Fluids (Applicant's Case: 12453P) ≪ / RTI >
본 발명의 실시 형태들은, 본 명세서에 참고로 포함된, 2012년 5월 21일자로 출원되고 발명의 명칭이 "박벽 부품의 실질적으로 일정한 압력 사출 성형을 위한 방법 및 장치(Method and Apparatus for Substantially Constant Pressure Injection Molding of Thinwall Parts)"(출원인의 케이스: 12487)인 미국 특허 출원 제13/476,584호에 개시된 바와 같은 박벽 부품을 성형하기 위한 실시 형태들과 함께 사용될 수 있다.Embodiments of the present invention are described in detail in a document entitled " Method and Apparatus for Substantially Constant ", filed on May 21, 2012, entitled "Quot; Pressure Injection Molding of Thinwall Parts "(Applicant's Case: 12487), which is incorporated herein by reference in its entirety.
본 발명의 실시 형태들은, 본 명세서에 참고로 포함된, 2012년 11월 8일자로 출원되고 발명의 명칭이 "페일 세이프 압력 기구를 갖는 사출 주형(Injection Mold With Fail Safe Pressure Mechanism)"(출원인의 케이스: 12657)인 미국 특허 출원 제13/672,246호에 개시된 바와 같은 페일 세이프 기구를 갖는 성형을 위한 실시 형태들과 함께 사용될 수 있다.Embodiments of the present invention are described in more detail in "Injection Mold With Fail Safe Mechanism" filed on November 8, 2012, which is incorporated herein by reference, Case: 12657). ≪ RTI ID = 0.0 > [0033] < / RTI >
본 발명의 실시 형태들은, 본 명세서에 참고로 포함된, 2012년 11월 20일자로 출원되고 발명의 명칭이 "고 생산성 사출 성형기를 작동시키는 방법(Method for Operating a High Productivity Injection Molding Machine)" (출원인의 케이스: 12673R)인 미국 특허 출원 제13/682,456호에 개시된 바와 같은 고-생산성 성형을 위한 실시 형태들과 함께 사용될 수 있다.Embodiments of the present invention are described in detail in U. S. Patent Application Serial No. 10 / 548,139, filed November 20, 2012, entitled " Method for Operating a High Productivity Injection Molding Machine " Can be used in conjunction with embodiments for high-productivity molding as disclosed in U. S. Patent Application No. 13 / 682,456, entitled " Applicant's Case: 12673R. &Quot;
본 발명의 실시 형태들은, 본 명세서에 참고로 포함된, 2012년 11월 20일자로 출원되고 발명의 명칭이 "열가소성 중합체 및 수소첨가 피마자유의 조성물을 성형하는 방법(Methods of Molding Compositions of Thermoplastic Polymer and Hydrogenated Castor Oil)"(출원인의 케이스: 12674P)인 미국 특허 출원 제61/728,764호에 개시된 바와 같은 소정 열가소성 물질을 성형하기 위한 실시 형태들과 함께 사용될 수 있다.Embodiments of the present invention are described in detail in U. S. Patent Application Serial No. 10 / 542,993, filed November 20, 2012, entitled "Methods of Molding Compositions of Thermoplastic Polymers and Hydrogenated Castor Oil, Quot; Hydrogenated Castor Oil "(Applicant's case: 12674P), which is incorporated herein by reference in its entirety.
본 발명의 실시 형태들은, 본 명세서에 참고로 포함된, 2012년 11월 21일자로 출원되고 발명의 명칭이 "사출 주형 시스템을 위한 감소된 크기의 러너(Reduced Size Runner for an Injection Mold System)"(출원인의 케이스: 12677P)인 미국 특허 출원 제61/729,028호에 개시된 바와 같은 러너 시스템을 위한 실시 형태들과 함께 사용될 수 있다.Embodiments of the present invention are described in U. S. Patent Application Serial No. 10 / 542,643, filed November 21, 2012, entitled " Reduced Size Runner for an Injection Mold System " Can be used in conjunction with embodiments for a runner system as disclosed in U. S. Patent Application No. 61 / 729,028, entitled " Applicant's Case: 12677P. &Quot;
본 발명의 실시 형태들은, 본 명세서에 참고로 포함된, 1998년 3월 17일자로 출원되고 발명의 명칭이 "주형 공동 내로 용융된 재료를 사출하는 방법 및 장치(Method and Apparatus for Injecting a Molten Material into a Mold Cavity)"(출원인의 케이스: 12467CC)인 미국 특허 제5,728,329호에 개시된 바와 같은 성형 공정을 제어하는 실시 형태들과 함께 사용될 수 있다.Embodiments of the present invention are described in detail in U. S. Patent Application Serial No. 10 / 542,121, filed March 17, 1998, entitled " Method and Apparatus for Injecting a Molten Material may be used with embodiments that control the molding process as disclosed in U.S. Patent No. 5,728,329, entitled " into a Mold Cavity "(Applicant's case: 12467CC).
본 발명의 실시 형태들은, 본 명세서에 참고로 포함된, 1998년 2월 10일자로 출원되고 발명의 명칭이 "사출 제어 시스템(Injection Control System)"(출원인의 케이스: 12467CR)인 미국 특허 제5,716,561호에 개시된 바와 같은 성형 공정을 제어하는 실시 형태들과 함께 사용될 수 있다.Embodiments of the present invention are described in U.S. Patent No. 5,716,561, entitled " Injection Control System "(Applicant's Case: 12467CR), filed on February 10, 1998, May be used in conjunction with embodiments that control the molding process as disclosed in U.S. Pat.
본 명세서에 개시된 치수 및 값은 언급된 정확한 수치 값으로 엄격하게 제한되는 것으로 이해되어서는 안 된다. 대신에, 달리 규정되지 않는 한, 각각의 그러한 치수는 언급된 값 및 그 값 부근의 기능적으로 등가인 범위 모두를 의미하고자 한다. 예를 들어, "40 mm"로 개시된 치수는 "약 40 mm"를 의미하는 것으로 의도된다.It is to be understood that the dimensions and values disclosed herein are not strictly limited to the exact numerical values mentioned. Instead, each such dimension, unless otherwise specified, is intended to mean both the recited value and the functionally equivalent range near its value. For example, a dimension disclosed as "40 mm" is intended to mean "about 40 mm ".
임의의 상호 참조되거나 관련된 특허 또는 출원을 포함한, 본 명세서에 인용된 모든 문헌은 명확히 배제되거나 달리 제한되지 않는 한 본 명세서에 전체적으로 참고로 포함된다. 어떠한 문헌의 인용도 본 명세서에 개시되거나 청구된 임의의 발명과 관련된 종래 기술인 것으로 인정하는 것이 아니거나, 그 자체 또는 임의의 다른 참고문헌 또는 참고문헌들과의 임의의 조합인 인용이 임의의 이러한 발명을 교시, 제안 또는 개시한다는 것으로 인정하는 것이 아니다. 또한, 본 문헌의 용어의 임의의 의미 또는 정의가 참고로 포함된 문헌의 동일한 용어의 임의의 의미 또는 정의와 상충되는 경우에는, 본 문헌의 용어에 부여된 의미 또는 정의가 우선할 것이다.All references cited herein, including any cross-referenced or related patents or applications, are hereby incorporated by reference in their entirety, unless expressly excluded or otherwise limited. Citation of any document is not to be construed as a prior art related to any invention disclosed or claimed herein, or any other citation, either by itself or in any combination with any other reference or reference, Proposal, or disclosure. In addition, where any meaning or definition of a term in the present document conflicts with any meaning or definition of the same term in the document included by reference, the meaning or definition given to the term in the document will have priority.
특정 실시 형태가 본 명세서에 예시 및 기술되었지만, 청구된 주제의 사상 및 범주로부터 벗어남이 없이 다양한 다른 변경 및 변형이 이루어질 수 있음을 이해하여야 한다. 부가적으로, 청구된 주제의 다양한 태양이 본 명세서에 기술되었을지라도, 그러한 태양들은 조합해 이용될 필요는 없다. 따라서, 첨부된 특허청구범위는 청구된 주제의 범주 내에 있는 그러한 모든 변경 및 변형을 포함하고자 한다.Although specific embodiments have been illustrated and described herein, it should be understood that various other changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the claimed subject matter. Additionally, although various aspects of the claimed subject matter are described herein, such aspects need not be used in combination. Accordingly, the appended claims are intended to cover all such modifications and changes as fall within the scope of the claimed subject matter.
Claims (15)
주형 공동을 사이에 한정하는 제1 주형 측부 및 제2 주형 측부;
상기 제1 주형 측부에 바로 인접하거나 또는 그와 직접 접촉하는 것 중 하나로 배치된 제1 주형 지지 플레이트; 및
상기 제2 주형 측부에 바로 인접하거나 또는 그와 직접 접촉하는 것 중 하나로 배치된 제2 주형 지지 플레이트를 포함하고,
상기 주형 조립체는,
사출 성형 공정 동안 상기 제1 주형 측부 및 상기 제2 주형 측부 중 하나로부터 열을 제거하기 위한, 하나 이상의 냉각 유체 채널을 포함하는 증발 냉각 시스템을 추가로 포함하고,
상기 증발 냉각 시스템의 냉각 유체 채널의 어느 것도 상기 1 주형 측부 또는 상기 제2 주형 측부 내로 연장하지 않는 것을 특징으로 하는 주형 조립체.A mold assembly for an injection molding machine,
A first mold side and a second mold side defining a mold cavity therebetween;
A first mold support plate disposed either directly adjacent to or in direct contact with the first mold side; And
And a second mold support plate disposed either directly adjacent to or in direct contact with the second mold side,
The mold assembly includes:
Further comprising an evaporative cooling system comprising at least one cooling fluid channel for removing heat from one of the first mold side and the second mold side during an injection molding process,
Wherein none of the cooling fluid channels of the evaporative cooling system extend into the one mold side or the second mold side.
상기 증발 냉각 시스템은 하나 이상의 냉각 유체 채널을 통하여 폐루프 냉각 회로 내에서 순환하는 냉각 유체를 포함하는 주형 조립체.The method according to claim 1,
Wherein the evaporative cooling system includes a cooling fluid circulating in the closed loop cooling circuit through at least one cooling fluid channel.
상기 폐루프 냉각 회로는 상기 제1 주형 지지 플레이트 및 상기 제2 주형 지지 플레이트 중 하나에 제한된 주형 조립체.3. The method of claim 2,
Wherein the closed loop cooling circuit is limited to one of the first mold support plate and the second mold support plate.
상기 제1 주형 지지 플레이트 및 상기 제2 주형 지지 플레이트 중 하나는 돌출부를 포함하고, 대응하는 상기 제1 주형 측부 또는 상기 제2 주형 측부는 돌출부를 수용하도록 크기 및 형상으로 이루어진 상보적인 리세스를 포함하는 주형 조립체.In any preceding claim,
Wherein one of the first mold support plate and the second mold support plate includes a protrusion and the corresponding first mold side or second mold side includes a complementary recess sized and shaped to receive the protrusion Lt; / RTI >
상기 증발 냉각 시스템은 상기 제1 주형 지지 플레이트 및 상기 제2 주형 지지 플레이트 중 하나에 결합된 응축기를 포함하는 주형 조립체.In any preceding claim,
Wherein the evaporative cooling system includes a condenser coupled to one of the first mold support plate and the second mold support plate.
상기 증발 냉각 시스템은 상기 제1 주형 지지 플레이트 및 상기 제2 주형 지지 플레이트 중 하나의 표면 상에 냉각 유체를 분무하는 분무 바아(spray bar)를 포함하고, 상기 냉각 유체는 표면 상에서 증발되어 상기 제1 주형 지지 플레이트 및 상기 제2 주형 지지 플레이트 중 하나로부터 열을 추출하는 주형 조립체.In any preceding claim,
Wherein the evaporative cooling system comprises a spray bar for spraying a cooling fluid on a surface of one of the first mold support plate and the second mold support plate, A mold support plate, and a second mold support plate.
상기 제1 주형 측부 및 상기 제2 주형 측부는 열전도율이 2075 Joule/hr-cm-℃(30 BTU/HR FT ℉) 초과인 재료로 제조되는 주형 조립체.In any preceding claim,
Wherein the first mold side and the second mold side are made of a material having a thermal conductivity of greater than 30 BTU / HR-FTF (2075 Joule / hr-cm-C).
상기 제1 주형 지지 플레이트 및 상기 제2 주형 지지 플레이트 중 하나는 평균 열전도율이 상기 제1 주형 측부 및 상기 제2 주형 측부 중 하나의 평균 열전도율보다 높은 주형 조립체.In any preceding claim,
Wherein one of the first mold support plate and the second mold support plate has an average thermal conductivity greater than an average thermal conductivity of one of the first mold side and the second mold side.
상기 제1 주형 측부 및 상기 제2 주형 측부 중 적어도 하나는 평균 표면 경도가 30 Rc 미만인 재료로 제조되는 주형 조립체.In any preceding claim,
Wherein at least one of the first mold side and the second mold side is made of a material having an average surface hardness less than 30 Rc.
상기 제1 주형 측부와 상기 제2 주형 측부 사이의 주형 공동은 벽 두께가 약 2 mm 미만인 부분을 한정하는 주형 조립체.In any preceding claim,
Wherein the mold cavity between the first mold side and the second mold side defines a portion having a wall thickness of less than about 2 mm.
상기 제1 주형 측부 및 상기 제2 주형 측부 중 적어도 하나는 알루미늄으로 제조되는 주형 조립체.In any preceding claim,
Wherein at least one of the first mold side and the second mold side is made of aluminum.
상기 제1 주형 측부 및 상기 제2 주형 측부 중 적어도 하나는,
100% 초과의 밀링 기계가공 지수(machining index),
100% 초과의 드릴링 기계가공 지수, 및
100% 초과의 와이어 EDM 기계가공 지수 중 적어도 하나를 갖는 재료로 형성되는 주형 조립체.In any preceding claim,
At least one of the first mold side portion and the second mold side portion,
A milling index of more than 100%
A drilling machining index greater than 100%, and
And a wire EDM machining index greater than 100%.
실질적으로 일정한 저압 사출 성형 시스템에 배치된 주형 조립체.In any preceding claim,
A mold assembly disposed in a substantially constant low pressure injection molding system.
상기 제1 주형 지지 플레이트, 상기 제2 주형 지지 플레이트, 상기 제1 주형 측부, 및 상기 제2 주형 측부 중 적어도 하나 내로 연장된 복수의 냉각 채널을 포함하는 제2 냉각 시스템을 추가로 포함하고, 상기 제2 냉각 시스템은 순환 냉각 액체를 포함하는 주형 조립체.In any preceding claim,
Further comprising a second cooling system including a plurality of cooling channels extending into at least one of the first mold support plate, the second mold support plate, the first mold side, and the second mold side, And the second cooling system comprises a circulating cooling liquid.
L/T 비가 100 초과인 주형 공동;
적어도 4개의 주형 공동;
하나 이상의 가열된 러너(runner);
균형화된 용융 플라스틱 공급 시스템; 및
유도 배출 시스템 중 적어도 하나를 추가로 포함하는 주형 조립체.In any preceding claim,
A mold cavity having an L / T ratio greater than 100;
At least four mold cavities;
One or more heated runners;
A balanced molten plastic supply system; And
And at least one of an inlet and an outlet discharge system.
Applications Claiming Priority (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201261641349P | 2012-05-02 | 2012-05-02 | |
| US61/641,349 | 2012-05-02 | ||
| US201261601359P | 2012-08-31 | 2012-08-31 | |
| US13/601,359 | 2012-08-31 | ||
| US13/765,428 US8591219B1 (en) | 2012-05-02 | 2013-02-12 | Injection mold having a simplified evaporative cooling system |
| US13/765,428 | 2013-02-12 | ||
| PCT/US2013/039243 WO2013166272A2 (en) | 2012-05-02 | 2013-05-02 | Injection mold having a simplified evaporative cooling system or a simplified cooling system with exotic cooling fluids |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20140143433A true KR20140143433A (en) | 2014-12-16 |
Family
ID=52674207
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020147030755A KR20140143433A (en) | 2012-05-02 | 2013-05-02 | Injection mold having a simplified evaporative cooling system or a simplified cooling system with exotic cooling fluids |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20140143433A (en) |
-
2013
- 2013-05-02 KR KR1020147030755A patent/KR20140143433A/en active IP Right Grant
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| Date | Code | Title | Description |
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| E701 | Decision to grant or registration of patent right |