KR20210021867A - 핫 러너 시스템의 밸브 핀 단열 장치 및 이를 포함하는 사출 성형 시스템 - Google Patents

Abstract

본 개시의 다양한 실시예는 핫 러너 시스템에 있어서, 금형 장치에 용융 수지를 제공하는 노즐 바디를 포함하고, 상기 노즐 바디는 상기 용융 수지의 유로를 개폐하는 밸브 핀; 상기 밸브 핀에 결합되는 단열 재질의 노즐 팁; 및 상기 노즐 팁을 상기 밸브 핀에 고정시키는 결합 구조를 포함할 수 있다. 그 밖에 다양한 실시예들이 가능하다.

Description

핫 러너 시스템의 밸브 핀 단열 장치 및 이를 포함하는 사출 성형 시스템{VALVE PIN INSULATING DEVICE OF HOT RUNNER SYSTEM AND METALIC MOLDING SYSTEM WITH THE SAME}

본 발명의 다양한 실시예는 핫 러너 시스템에서 노즐 바디에 포함되는 밸브 핀의 단열 구조에 관한 것이다.

사출 금형 시스템은 금형 장치와, 금형 장치에 수지를 공급하는 핫 러너 시스템을 포함할 수 있다. 일반적인 핫 러너 시스템은 사출 금형 시스템 내에 조립되어 사용하는 노즐 바디가 사용될 수 있다. 노즐 바디는 유로를 개폐하는 밸브 핀을 포함할 수 있다.

밸브 핀은 용융 수지의 흐름을 제어하기 위해서 적어도 하나 이상 배치되며, 게이트 입구에서 승각 작용으로서 게이트를 개폐할 수 있다. 게이트는 직경 크기가 클수록 사출 압력이 낮아질 수 있어서, 게이트의 수량을 줄일 수 있다. 핫 러너 시스템은 게이트의 수량을 줄이게 되어서, 제조 원가를 절감할 수 있다.

하지만, 밸브 핀의 표면에 게이트 수축 등의 품질 유발이 발생할 수 있다.

성형품 사출 시, 밸브 핀은 용융 수지의 열과 핫 러너 시스템의 히터로부터 전달되는 열에 의해 가열될 수 있다. 그런데, 기존의 밸브 핀은 별도의 열 차단 기능이 없어서, 지속적으로 가열 상태가 유지될 수 있다.

따라서 밸브 핀의 크기가 클수록 가열된 후의 냉각 기능이 취약하며, 성형품에 수축 문제가 발생시킬 수 있다. 이러한 이유로, 게이트의 직경 크기를 확장하는 데에 한계가 있을 수 있다.

추가적으로, 밸브 핀의 가열은 용융 수지가 밸브 핀의 선단부 표면에 접착되는 스티킹 현상을 유발할 수 있으며, 이는 용융 수지의 흐름을 불규칙하게 만듬으로서, 흐름 자국이 발생하게 되어짐으로서, 성형 품질에 문제를 유발할 수 있다.

본 개시의 다양한 실시예는 게이트의 직경 크기를 확장하되, 핫 러너 시스템의 노즐 바디 수량을 줄임으로서, 금형 제작 비용을 절감할 수 있는 밸브 핀 단열 장치 및 이를 포함하는 핫 러너 시스템을 제공하는데 있다.

본 개시의 다양한 실시예는 게이트 직경이 커진 밸브 핀에 열 차단 구조를 적용하여, 밸브 핀 선단부의 과열를 방지하여 사출 성형 트러블을 줄이는데 있다.

본 개시의 다양한 실시예는 밸프 핀에 단열 구조를 적용하여서, 성형품 표면 수축 현상과 스티킹(sticking)으로 인한 흐름 자국을 개선하는데 있다.

본 개시의 다양한 실시예는 핫 러너 시스템에 있어서, 금형 장치에 용융 수지를 제공하는 노즐 바디를 포함하고, 상기 노즐 바디는 상기 용융 수지의 유로를 개폐하는 밸브 핀; 상기 밸브 핀에 결합되는 단열 재질의 노즐 팁; 및 상기 노즐 팁을 상기 밸브 핀에 고정시키는 결합 구조를 포함할 수 있다.

본 개시의 다양한 실시예는 핫 러너 시스템에 있어서, 금형 장치에 용융 수지를 제공하는 노즐 바디를 포함하고, 상기 노즐 바디는 냉각 장치를 구비한 중공형 부분을 포함하며, 상기 용융 수지의 유로를 개폐하는 밸브 핀; 상기 밸브 핀에 결합되는 단열 재질의 노즐 팁; 및 상기 노즐 팁을 상기 밸브 핀에 고정시키는 결합 구조를 포함할 수 있다.

본 개시의 다양한 실시예는 사출 금형 시스템에 있어서, 상부 더미 플레이트; 상기 상부 더미 플레이트로와 대면하게 배치되되, 상기 상부 더미 플레이트로부터 하방으로 이동가능한 하부 더미 플레이트; 상기 하부 더미 플레이트 상에 배치된 금형 장치; 및 상기 상부 더미 플레이트에 배치되며, 상기 금형 장치에 용융 수지를 제공하는 핫 러너 시스템를 포함하고, 상기 핫 러너 시스템은 상기 금형 장치에 노즐 바디를 포함하고, 상기 노즐 바디는 상기 용융 수지의 유로를 개폐하는 밸브 핀; 상기 밸브 핀에 결합되는 단열 재질의 노즐 팁; 및 상기 노즐 팁을 상기 밸브 핀에 나사식으로 결합시키는 결합 구조를 포함할 수 있다.

본 개시의 다양한 실시예에 따르면, 게이트 수량을 줄이기 위해서, 게이트의 직경 크기를 크게 하고, 밸브 핀의 선단부에 열차단 또는 저전도 소재를 결합함으로서, 밸브 핀의 가열을 막아 성형 사출품의 외관 품질을 향상시킬 수 있다.

예컨대, 본 개시의 다양한 실시예에 따르면, 게이트 수량을 대략적으로 50% 정도 줄일 수 있게 되었고, 금형 장치의 원가 비중이 높은 핫 러너 시스템의 비용을 대략적으로 50% 절감이 가능해졌다.

도 1은 본 개시의 다양한 실시예에 따른 사출 금형 시스템의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 밸브 핀의 냉각 장치를 나타내는 일측단면도이다.
도 3a는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 밸브 핀의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 3b는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 밸브 핀의 결합 구조를 확대하여 나타내는 단면도이다.
도 3c는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 결합 홈과 결합 돌기 사이의 결합 구조를 확대하여 나타내는 단면도이다.
도 4, 도 5는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 밸브 핀의 결합 구조를 확대하여 각각 나타내는 단면도이다.
도 6a는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 밸브 핀의 결합 구조를 확대하여 나타내는 단면도이다.
도 6b는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 결합 홈과 결합 돌기 사이의 결합 구조를 확대하여 나타내는 단면도이다.
도 7, 도 8는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 밸브 핀의 결합 구조를 확대하여 각각 나타내는 단면도이다.
도 9 내지 도 11은 본 개시의 다양한 실시예에 따른 밸브 핀의 구조를 각각 나타내는 단면도이다.
도 12 내지 도 14는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 밸브 핀의 냉각 장치를 확대하여 각각 나타내는 단면도이다.
도 15는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 밸브 핀을 국부적으로 냉각하는 구조를 확대하여 나타내는 단면도이다.

이하, 본 개시의 다양한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 개시를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 개시의 실시예의 다양한 변경(modification), 균등물(equivalent), 및/또는 대체물(alternative)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.

도 1은 본 개시의 다양한 실시예에 따른 사출 금형 시스템의 구조를 나타내는 단면도이다.

도 1을 참조하면, 한 실시예에 따른 사출 금형 시스템(10)은 핫 러너 시스템(27)을 공용으로 사용할 수 있는 시스템으로서, 사출 시에 금형 장치(15)의 기종 변경을 신속하게 교체하고, 다양한 유형의 금형 장치(15)에 대응할 수 있는 가변 구조를 가지는 시스템일 수 있다. 한 실시예에 따르면, 사출 금형 시스템(10)의 금형 장치(15) 교체 시 핫 러너 시스템(27)의 교체가 필요없고, 단지 핫 러너 시스템(27)의 조작으로 금형 장치의 교체가 가능할 수 있다.

한 실시예에 따르면, 사출 금형 시스템(10)은 상하부 형판(11,12)과, 적어도 하나 이상의 더미 플레이트(13,14)와, 금형 장치(15)와, 핫 러너 시스템(27)을 포함할 수 있다.

한 실시예에 따르면, 상부 형판(11)은 핫 러너 시스템(27)이 실장되는 개방 공간을 포함하는 베이스 지지 구조로서, 고정 형판일 수 있다. 한 실시예에 따르면, 하부 형판(12)은 금형 장치(15)가 장착되는 바침대로서, 이동 형판일 수 있다. 한 실시예에 따르면, 상하부 형판(11,12)은 서로 대면한 상태로 배치되어서, 그 사이에 상하부 더미 플레이트(13,14)와, 금형 장치(15)가 배치될 수 있다. 금형 장치(15) 교체 시, 하부 형판(12)은 상부 형판(11)에서 하방으로 이동한 후에, 하부 형판(12)에 실장된 금형 장치(15)를 해제하여서, 다른 금형 장치로 교체가 가능할 수 있다.

한 실시예에 따르면, 적어도 하나 이상의 더미 플레이트는 상부 더미 플레이트(13)와, 하부 더미 플레이트(14)를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 상부 더미 플레이트(13)는 상부 형판(11)에 한 쌍의 유압식 클램프(31)에 의해 장착될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 상부 더미 플레이트(13)는 핫 러너 시스템(27)이 실장될 수 있는 지지 구조물일 수 있다. 한 실시예에 따르면, 하부 더미 플레이트(14)는 한 쌍의 유압식 클램프(32)에 의해 하부 형판(12) 상에 장착되어서, 금형 장치(15)를 지지하는 지지 구조물일 수 있다.

한 실시예에 따르면, 금형 장치(15)는 핫 러너 시스템(27)으로부터 공급된 용융 수지를 이용해서 제품을 몰딩하는 사출 장치일 수 있다. 예컨대, 금형 장치(15)는 각종 전자 장치의 커버나 케이스를 사출하기 위해 사용되는 금형 장치(15)로서, 상하부 코어(150,152)를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 금형 장치(15)는 상부 유압 클램프(33) 및 하부 유압 클램프(34)에 의해 상하부 더미 플레이트(13,14) 사이에 고정될 수 있다. 예컨대, 금형 장치(15)에서 사출하는 몰딩물(151)은 티브이 샷시 프런트나, 커버 리어나, 냉장고 가드나, 세탁기 터브 프런트/백 중 어느 하나를 포함할 수 있다.

한 실시예에 따르면, 핫 러너 시스템(27)은 금형 장치(15)에 용융 수지를 지속적으로 공급하기 위한 수지 공급 장치로서, 일측은 사출기 노즐(100)과 연결되고, 타측은 금형 장치(15)와 연결될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 사출기 노즐(100)에서 금형 장치(15) 사이에는 유로인 용융 수지 제공 경로가 형성될 수 있다. 예컨대, 사출기 노즐(100)에서 공급된 수지는 핫 러너 시스템(27)을 경유한 후에 금형 장치(15)에 공급될 수 있다.

한 실시예에 따르면, 핫 러너 시스템(27)은 가변 링크 매니폴드(20)와, 노즐 바디(25)를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 핫 러너 시스템(27)은 게이트(250)의 위치 이동과 높이 조절이 가능한 가변 구조를 포함하며, 상부 더미 플레이트(13)에 형성된 내부 공간에 장착될 수 있다.

한 실시예에 따르면, 핫 러너 시스템(27)에 포함된 가변 링크 매니폴드(20)는 고정 링크 매니폴드(21)와, 복수 개의 이동 링크 매니폴드(24)를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 고정 링크 매니폴드(21)와 이동 링크 매니폴드(24)는 관절형으로 연결되어서, 일정 궤적을 따라서 이동할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 사출기 노즐(100)은 고정 링크 매니폴드(21)와 유로가 연결되고, 고정 링크 매니폴드(21)는 제1조인트에 의해 복수 개의 이동 매니폴드(24)와 각각 회전가능하게 연결될 수 있다. 예컨대, 이동 링크 매니폴드(24)는 제1이동 링크(22)와, 제2이동 링크(23)를 포함할 수 있다.

한 실시예에 따르면, 각각의 제2이동 링크(23)는 단부에 노즐 바디(25)가 각각 배치될 수 있다. 노즐 바디(25)의 단부에 배치된 게이트는 금형 장치(15)와 공간적으로 연결될 수 있다.

한 실시예에 따르면, 고정 링크 매니폴드(21) 및 이동 링크 매니폴드(24)는 상부 더미 플레이트(13)에 서로 평행하게 배치될 수 있고, 노즐 바디(25)는 상부 더미 플레이트(13)에 직립 상태로 배치될 수 있다.

한 실시예에 따르면, 노즐 바디(25)는 일단이 이동 링크 매니폴드(24)와 공간적으로 연결되어서, 사출기 노즐(100)로부터 공급된 용융 수지를 공급받을 수 잇다. 공급된 용융 수지는 노즐 바디(25)를 경유하여, 게이트(250)를 경유하여 금형 장치로 향할 수 있다.

한 실시예에 따른 사출 금형 시스템(100의 유로를 순차적으로 보면, 사출기 노즐(1000, 스프루(101), 고정 링크 메니폴드(21), 이동 링크 매니폴드(24), 노즐 바디(25), 게이트(250) 순으로 정해질 수 있다.

도 2는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 밸브 핀의 냉각 장치를 나타내는 일측단면도이다.

도 2를 참조하면, 노즐 바디(25)는 핫 러너 시스템(예 ; 도 1에 도시된 핫 러너 시스템(27))에 배치되어서, 금형 장치에 용융된 수지를 공급하는 공급 경로일 수 있다. 한 실시예에 따르면, 핫 러너 시스템은 용융 수지의 유로를 개폐하는 밸브 핀(254)과, 유로를 따라 제공되는 냉각수를 냉각시키는 냉각 장치를 포함하는 노즐 바디를 포함할 수 있다.

한 실시예에 따르면, 노즐 바디(25)는 밸브 핀(251)의 상하로 이동하는 구동 힘을 제공하는 유압 장치, 예컨대 실린더-피스톤 장치와, 밸브 핀(251)의 상하 이동을 가이드하는 핀 가이드(252)와, 공급된 용융 수지를 냉각시키는 냉각 홀더(253)와, 밸프 핀(254)의 중공형 부분의 공간을 분할하는 파티션(254)을 포함할 수 있다.

한 실시예에 따르면, 냉각 홀더(253)는 밸브 핀(251) 외주면을 감싸게 배치되어서, 공급된 냉각수를 냉각할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 핀 가이드(252)는 밸브 핀(251) 외주 부분을 감싸게 배치되어서, 밸브 핀(251)의 상하 이동을 잡아줄 수 있다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여, 밸프 핀에 형성된 단열 구조에 대해서 설명하기로 한다.

도 3a는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 밸브 핀의 구조를 나타내는 단면도이다. 도 3b는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 밸브 핀의 결합 구조를 확대하여 나타내는 단면도이다. 도 3c는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 결합 홈과 결합 돌기 사이의 결합 구조를 확대하여 나타내는 단면도이다.

도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 한 실시예에 따르면, 핫 러너 시스템(예 ; 도 1에 도시된 핫 러너 시스템(20))은 금형 장치(예 ; 도 1에 도시된 금형 장치(15))에 용융 수지를 공급하기 위하여 적어도 하나 이상의 노즐 바디(예 ; 도 1에 도시된 노즐 바디(25))를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 노즐 바디(25)는 게이트(예 ; 도 1에 도시된 게이트(250))를 개폐하는 밸브 핀(41)을 포함할 수 있다. 예컨대, 밸프 핀(41)은 금속 재질로서, 노즐 바디(25)에서 상하로 이동하면서, 게이트(250)를 개폐할 수 있다. 밸브 핀(41)이 게이트(250)에서 내부로 인입되면 용융 수지가 공급되고, 게이트(250)에서 외부로 인출되면 용융 수지기 폐쇄될 수 있다. 밸브 핀(41)은 미도시된 피스톤-실린더 장치에 의해 상하로 이동(예 ; 승강 동작)될 수 있다.

한 실시예에 따르면, 노즐 바디(25)는 밸브 핀(41)과, 노즐 팁(42)과, 결합 구조(415)를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 노즐 팁(42)은 단열 재질로서, 밸브 핀(41)의 단부에 결합 구조(415)에 의해 일몸체로 고정될 수 있다.

예컨대, 노즐 팁(42)의 단열 재질은 열 전도율이 30(W/Mk) 이하의 소재로서, 세라믹 계열의 재질 또는 카본 스틸 계열의 재질 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 예컨대, 세라믹 재질 계열의 재질은 지르코니아, 뮬라이트, 코디레라이트 또는 스테타이트 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 한 실시에에 따르면, 결합 구조(415)는 밸브 핀(41)과 노즐 팁(42) 사이에 배치되어서, 노즐 팁(42)을 밸브 핀(41)의 단에 고정시킬 수 있다.

한 실시에에 따르면, 결합 구조(415)는 결합 홈(410)과, 결합 돌기(422)를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 밸브 핀(41)의 단부에 노즐 팁(42)으로부터 멀어지는 방향으로 리세스된(recessed) 결합 홈(410)이 형성될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 노즐 팁(42)은 바디(420)와, 결합 돌기(422) 및 단차부(421)를 포함할 수 있다. 결합 돌기(422)는 바디(420)에서 돌출되어, 결합 홈(410)에 삽입될 수 있다. 단차부(421)는 바디(420)와 결합 돌기(422) 사이에 형성될 수 있다. 예컨대, 결합 돌기(422)는 결합 홈(410)에 나사식 또는 블레이징 접합으로 결합될 수 있다.

한 실시예에 따르면, 밸브 핀(41)과 노즐 팁(42) 사이에는 단열 부재(417)가 더 배치될 수 있다. 단열 부재(417)는 밸브 핀(41)과 노즐 팁(42) 사이를 단열시킬 수 있다. 예컨대, 단열 부재(417)는 오-링을 포함할 수 있으며, 공기 또는 에어로젤 중 어느 하나를 포함할 수 있다.

한 실시예에 따르면, 결합 홈(410)과 결합 돌기(422) 사이에는 접합부 단열막(419)이 더 형성될 수 있다. 접합부 단열막(419)은 결합 돌기(422)와 결합 홈(410) 사이를 단열시킬 수 있다. 예컨대, 접합부 단열막(419)은 에어로젤 또는 접착제 중 어느 하나를 포함할 수 있다.

도 4는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 밸브 핀의 결합 구조를 확대하여 각각 나타내는 단면도이다.

도 4를 참조하면, 한 실시예에 따르면, 노즐 바디(예 ; 도 1에 도시된 노즐 바디(25))는 게이트(예 ; 도 1에 도시된 게이트(250))를 개폐하는 밸브 핀(43)을 포함할 수 있다. 예컨대, 밸프 핀(43)은 금속 재질로서, 노즐 바디(25)에서 상하로 이동하면서, 게이트(250)를 개폐할 수 있다. 밸브 핀(43)이 게이트(250)에서 내부로 인입되면 용융 수지가 공급되고, 게이트(250)에서 외부로 인출되면 용융 수지기 폐쇄될 수 있다.

한 실시예에 따르면, 노즐 바디(25)는 밸브 핀(44)과, 노즐 팁(44)과, 결합 구조(435)를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 노즐 팁(44)은 단열 재질로서, 밸브 핀(43)의 단부에 결합 구조(435)에 의해 일몸체로 고정될 수 있다.

예컨대, 노즐 팁(44)의 단열 재질은 열 전도율이 30(W/Mk) 이하의 소재로서, 세라믹 계열의 재질 또는 카본 스틸 계열의 재질 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 예컨대, 세라믹 재질 계열의 재질은 지르코니아, 뮬라이트, 코디레라이트 또는 스테타이트 중 어느 하나를 포함할 수 있다.

한 실시에에 따르면, 결합 구조(435)는 밸브 핀(43)과 노즐 팁(44) 사이에 배치되어서, 노즐 팁(44)을 밸브 핀(43)의 단에 고정시킬 수 있다.

한 실시에에 따르면, 결합 구조(435)는 결합 홈(430)과, 결합 돌기(442) 및 단차부(441)를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 밸브 핀(43)의 단부에 노즐 팁(44) 방향으로 돌출된 결합 돌기(430)가 형성될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 노즐 팁(44)은 바디(440)와, 결합 홈(442)을 포함할 수 있다. 결합 홈(442)은 바디(440)에서 리세스되어, 결합 돌기(430)에 삽입될 수 있다. 단차부(441)는 바디(440)와 밸브 핀(43)) 사이에 형성될 수 있다. 예컨대, 결합 돌기(430)는 결합 홈(442)에 나사식으로 결합되며, 볼트 및 너트와 같은 방식으로 결합될 수 있다.

한 실시예에 따르면, 밸브 핀(43)과 노즐 팁(44) 사이에는 단열 부재(437)가 더 배치될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 단열 부재(437)는 공기 또는 공기보다 열전도도가 낮은 소재를 사용할 수 있다. 단열 부재는 밸브 핀(43)과 노즐 팁(44) 사이를 단열시킬 수 있다. 한 실시예에 따르면, 단열 부재(437)는 오-링을 포함할 수 있으며, 오-링은 공기 또는 에어로젤 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 예컨대, 에어로젤은 열전도도가 0.004~0.04W/Mk일 수 있다.

한 실시예에 따르면, 결합 홈(442)과 결합 돌기(430) 사이에는 접합부 단열막(예 ; 도 3c에 도시된 접합부 단열막(419))이 더 형성될 수 있다. 예컨대, 접합부 단열막(419)은 에어로젤 또는 접착제 중 어느 하나를 포함할 수 있다.

도 5는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 밸브 핀의 결합 구조를 확대하여 나타내는 단면도이다.

도 5를 참조하면, 한 실시예에 따르면, 노즐 팁(46)은 결합핀(47)을 이용하여 밸브 핀(45)에 결합될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 노즐 바디(예 ; 도 1에 도시된 노즐 바디(25))는 밸브 핀(45)과, 노즐 팁(46)과, 결합 핀(47) 및 결합 구조(455)를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 노즐 팁(46)은 단열 재질로서, 밸브 핀(45)의 단부에 결합 핀(47)에 의해 일몸체로 고정될 수 있다. 예컨대, 노줄 팁(46)의 단열 재질은 세라믹 또는 지르코니아 중 어느 하나를 포함할 수 있다.

한 실시에에 따르면, 결합 구조(455)는 밸브 핀(45)과 노즐 팁(46) 사이에 배치되어서, 노즐 팁(46)을 밸브 핀(45)의 단에 고정시킬 수 있다.

한 실시에에 따르면, 결합 구조(455)는 결합 핀(47)과, 제1,2결합 홈(450,462)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 밸브 핀(45)의 단부에 노즐 팁(46)으로부터 멀어지는 방향으로 리세스된 제1결합 홈(450)이 형성될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 노즐 팁(46)은 바디(460)와, 제2결합 홈(462)을 포함할 수 있다. 제2결합 홈(462)은 바디(460)에서 리세스되어, 결합핀(47)에 삽입될 수 있다. 예컨대, 결합핀(47)은 제1,2결합 홈(450,462)에 각각 나사식으로 결합되며, 볼트 및 너트와 같은 방식으로 결합될 수 있다.

한 실시예에 따르면, 결합핀(47)의 일단부는 밸브 핀(44)의 제1결합 홈(450)에 나사식으로 결합되고, 타단부는 노즐 팁(46)의 제2결합 홈(462)에 나사식으로 결합될 수 있다.

한 실시예에 따르면, 밸브 핀(45)과 노즐 팁(46) 사이에는 단열 부재(457)가 더 배치될 수 있다. 단열 부재(457)는 밸브 핀(45)과 노즐 팁(46) 사이를 단열시킬 수 있다. 예컨대, 단열 부재(457)는 오-링을 포함할 수 있으며, 공기 또는 에어로젤 중 어느 하나를 포함할 수 있다.

한 실시예에 따르면, 제2결합 홈(462)과 결합 결합 핀(47) 사이에는 접합부 단열막(예 ; 도 4c에 도시된 접합부 단열막(419)이 더 형성될 수 있다. 예컨대, 접합부 단열막(419)은 에어로젤 또는 접착제 중 어느 하나를 포함할 수 있다.

도 6a는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 밸브 핀의 결합 구조를 확대하여 나타내는 단면도이다. 도 6b는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 결합 홈과 결합 돌기 사이의 결합 구조를 확대하여 나타내는 단면도이다.

도 6a, 도 6b에 도시된 밸브 핀(51)는 도 3a 내지 도 3c에 도시된 밸브 핀(41)과 비교하여, 결합 구조(515)를 제외하고, 나머지 구성은 동일하기 때문에, 중복 기재를 피하기 위해서 생략하기로 한다.

도 6a, 도 6b를 참조하면, 한 실시예에 따른 결합 구조(515)는 밸브 핀(51)의 단에 형성된 결합 홈(510)과, 상기 노즐 팁(52)에 형성되되, 결합 홈(510)에 압입되는 결합 돌기(522)를 포함할 수 있다. 예컨대, 각각의 결합 홈(510) 및 결합 돌기(522)는 원통형 또는 다각기둥 형상 중 어느 하나일 수 있다.

한 실시예에 따르면, 결합 돌기(522)와 결합 홈(510) 사이에는 접합부 단열막(519)(예 ; 도 3c에 도시된 접합부 단열막(419))이 형성될 수 있다. 접착부 단열막(519)은 결합 홈(510)이 내면과 결합 돌기(522)의 외면 사이에 소정의 두께로 형성될 수 있다.

도 7은 본 개시의 다양한 실시예에 따른 밸브 핀의 결합 구조를 확대하여 나타내는 단면도이다.

도 7을 참조하면, 한 실시예에 따른 결합 구조(435)는 밸브 핀(53)의 단에 형성된 결합 돌기(530)와, 노즐 팁(54)에 형성되되, 결합 돌기(530)에 압입되는 결합 홈(540)을 포함할 수 있다. 예컨대, 각각의 결합 홈(540) 및 결합 돌기(530)는 원통형 또는 다각기둥 형상 중 어느 하나일 수 있다.

한 실시예에 따르면, 결합 홈(540)과 결합 돌기(530) 사이에는 접합부 단열막(예 ; 도 6b에 도시된 접합부 단열막(519))이 형성될 수 있다. 접착부 단열막(519)은 결합 홈(540)이 내면과 결합 돌기(430)의 외면 사이에 소정의 두께로 형성될 수 있다.

도 8은 본 개시의 다양한 실시예에 따른 밸브 핀의 결합 구조를 확대하여 나타내는 단면도이다.

도 8을 참조하면, 한 실시예에 따른 결합 구조(555)는 결합핀(57)과, 밸브 핀(55)의 단에 형성된 제1결합 홈(550)과, 노즐 팁(56)에 형성된 제2결합 홈(560)을 포함할 수 있다. 예컨대, 각각의 결합핀(57)과 제1,2결합 홈(550,560)은 원통형 또는 다각기둥 형상 중 어느 하나일 수 있다. 한 실시예에 따르면, 결합핀(57)은 일단은 제1결합 홈(550)에 압입되고, 타단은 제2결합 홈(560)에 압입될 수 있다.

한 실시예에 따르면, 결합핀(57)과 제1,2결합 홈(550,560) 사이에는 접합부 단열막(예 ; 도 7b에 도시된 접합부 단열막(519)이 형성될 수 있다. 접착부 단열막(519)은 제2결합 홈(560)의 내면과 결합 핀(57)의 타단의 외면 사이에 소정의 두께로 형성될 수 있다.

도 9는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 밸브 핀의 구조를 나타내는 단면도이다.

도 9를 참조하면, 한 실시예에 따르면, 노즐 바디(예 ; 도 1에 도시된 노즐 바디(25))는 게이트(예 ; 도 1에 도시된 게이트(250))를 개폐하는 밸브 핀(61)을 포함할 수 있다. 예컨대, 밸프 핀(61)은 금속 재질로서, 노즐 바디(25)에서 상하로 이동하면서, 게이트(250)를 개폐할 수 있다. 밸브 핀(61)이 게이트(250)에서 인입되면 용융 수지가 공급되고, 게이트에서 인출되면 용융 수지가 폐쇄될 수 있다.

한 실시예에 따르면, 밸브 핀(61)은 단일 재질일 수 있다. 한 실시예에 따르면, 밸브 핀(71)은 단열 재질일 수 있다. 예컨대, 단열 재질은 세라믹 재질을 포함할 수 있다.

도 10은 본 개시의 다양한 실시예에 따른 밸브 핀의 구조를 나타내는 단면도이다.

도 10을 참조하면, 한 실시예에 따르면, 밸브 핀(62)은 바디(620)와, 습동부(621) 및 단열 코팅부(622)를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 밸브 핀(62)은 바디(620)에 습동부(621)가 일체형으로 접합되고, 습동부(621)에 단열 코팅부(622)부가 도포될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 밸브 핀(62)은 적어도 2가지 이상의 재질로 형성될 수 있다. 예컨대, 밸브 핀(62)은 3가지 재질로 형성될 수 있다.

한 실시예에 따르면, 바디(620)는 단열 재질로 형성되고, 습동부(621)는 열분산 재질로 형성되며, 단열 코팅부(622)는 단열 재질로 코팅되어 형성될 수 있다.

도 11은 본 개시의 다양한 실시예에 따른 다른 밸프 핀의 구조를 나타내는 단면도이다.

도 11을 참조하면, 한 실시예에 따르면, 밸브 핀(63)은 바디(630)와, 단열 소재부(631)를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 단열 소재부(631)는 바디(630)의 단부에 일체형으로 형성된 수 있다. 한 실시예에 따르면, 단열 소재부(631)는 블레이징 공법을 이용하여 바디(630) 단부에 접합될 수 있다. 예컨대, 블레이징 공법에 의해 형성된 접합 구조(632)에 의해 단열 소재부(630)는 바디(630) 단부에 고정될 수 있다.

도 12는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 밸브 핀의 냉각 장치를 확대하여 나타내는 단면도이다.

도 12에 도시된 밸브 핀(71)은 도 10에 도시된 밸브 핀(61)과 비교하여, 중공형 부분(710)을 제외한 나머지 구조가 동일한 구조라서, 동일한 구조의 상세한 설명은 생략될 수 있다.

한 실시예에 따르면, 밸브 핀의 냉각 장치는 공냉식 냉각 장치, 수냉식 냉각 장치, 유냉식 냉각 장치 또는 냉매식 냉각 장치 중 어느 하나 또는 둘 이상의 조합을 포함할 수 있다.

한 실시예에 따르면, 밸브 핀(71)은 중공형 부분(710)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 중공형 부분(710)은 적어도 하나 이상의 냉각 장치를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 냉각 장치는 용융 수지를 냉각하는 장치로서, 파티션(714) 및 제1,2중공형 부분(711,712) 및 냉각수를 포함할 수 있다.

한 실시예에 따르면, 밸브 핀(71)은 중공형 부분(710)을 대략적으로 반으로 분할하는 파티션(714)과, 파티션(714)에 의해 분할된 제1,2중공형 부분(711,712)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 밸브 핀(71)은 노즐 바디(예 ; 도 1에 도시된 노즐 바디(25))의 일측에서 유입된 냉각수가 제1중공형 부분(711)을 경유하여 단부쪽으로 보내기 위한 제1냉각 유로(P1) 및 단부에 접한 냉각수가 제2중공형 부분(712)을 경유하여 노즐 바디(215)의 타측으로 보내기 위한 제2냉각 유로(P2)를 포함할 수 있다. 예컨대, 제1,2중공형 부분(711,712)은 냉각수가 통과하는 냉각 유로로서, 단부에서 U턴하며, 냉각수가 공급된 방향과 반대방향으로 송부할 수 있다.

도 13은 본 개시의 다양한 실시예에 따른 밸브 핀의 냉각 장치를 확대하여 나타내는 단면도이다.

도 13에 도시된 밸브 핀(73)은 도 8에 도시된 밸브 핀(53)과 비교하여, 중공형 부분(730)을 제외한 나머지 구조가 동일한 구조라서, 동일한 구조의 상세한 설명은 생략될 수 있다.

한 실시예에 따르면, 밸브 핀(73)은 중공형 부분(730)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 중공형 부분(730)은 적어도 하나 이상의 냉각 장치를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 냉각 장치는 용융 수지를 냉각하는 장치로서, 파티션(734) 및 제1,2중공형 부분(731,732)을 포함할 수 있다.

한 실시예에 따르면, 밸브 핀(73)은 중공형 부분(730)을 대략적으로 반으로 분할하는 파티션(734)과, 파티션(734)에 의해 분할된 제1,2중공형 부분(731,732)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 밸브 핀(73)은 노즐 바디(예 ; 도 1에 도시된 노즐 바디(25)))의 일측에서 유입된 냉각수가 제1중공형 부분(731)을 경유하여 노즐 팁(74)으로 공급시키기 위한 제1냉각 유로(P1) 및 노즐 팁(74)에 접한 냉각수가 제2중공형 부분(732)을 경유하여 노즐 바디(215)의 타측으로 공급하기 위한 제2냉각 유로(P2)를 포함할 수 있다. 예컨대, 제1,2중공형 부분(731,732)은 냉각수가 통과하는 냉각 유로로서, 노즐 팁(74)에서 U턴하며, 용융 수지의 공급 유로와 근접하게 배치될 수 있다.

도 14는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 밸브 핀의 냉각 장치를 확대하여 나타내는 단면도이다.

도 14에 도시된 밸브 핀(75)은 도 5에 도시된 밸브 핀(43)과 비교하여, 중공형 부분(750)을 제외한 나머지 구조가 동일한 구조라서, 동일한 구조의 상세한 설명은 생략될 수 있다.

한 실시예에 따르면, 밸브 핀(75)은 중공형 부분(750)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 중공형 부분(750)은 적어도 하나 이상의 냉각 장치를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 냉각 장치는 용융 수지를 냉각하는 장치로서, 파티션(734) 및 제1,2중공형 부분(751,752)을 포함할 수 있다.

한 실시예에 따르면, 밸브 핀(75)은 중공형 부분(750)을 대략적으로 반으로 분할하는 파티션(754)과, 파티션(754)에 의해 분할된 제1,2중공형 부분(751,752)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 밸브 핀(75)은 노즐 바디(예 ; 도 1에 도시된 노즐 바디(25))의 일측에서 유입된 냉각수가 제1중공형 부분(751)을 경유하여 노즐 팁(76)으로 공급시키기 위한 제1냉각 유로(P1) 및 노즐 팁(76)에 접한 냉각수가 제2중공형 부분(762)을 경유하여 노즐 바디(215)의 타측으로 공급하기 위한 제2냉각 유로(P2)를 포함할 수 있다. 예컨대, 제1,2중공형 부분(751,752)은 냉각수가 통과하는 냉각 유로로서, 노즐 팁(76)에서 U턴하며, 용융 수지의 공급 유로와 근접하게 배치될 수 있다.

도 15는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 밸브 핀을 국부적으로 냉각하는 구조를 확대하여 나타내는 단면도이다.

도 15를 참조하면, 한 실시예에 따르면, 밸브 핀(77)은 국부적으로 냉각할 수 있다. 도 15에 도시된 밸브 핀(77)은 도 4a 내지 도 11에 도시된 각각의 밸브 핀으로 대체될 수 있다.

한 실시예에 따르면, 밸브 핀(77)은 성형품(158)과 근접한 성형 장치(15)(예 ; 도 1에 도시된 성형 장치(15))에 적어도 하나 이상의 냉각수 통로(154,156)가 형성될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 냉각 통로(154,156)는 밸브 핀(77) 단부와 근접하게 배치될 수 있다. 예컨대, 두 개의 냉각수 통로 중, 제1냉각수 통로(154)는 들어오는 냉각수 통로이고, 제2냉각수 통로(156)는 나가는 냉각수 통로일 수 있다. 예컨대, 제1,2냉각수 통로(154,156)에서 냉각수가 순환함으로서, 국부적으로 밸프 핀(77)을 냉각할 수 있다. 참조부호 158은 금형 장치(15)에 의해 성형되는 성형품일 수 있다.

본 명세서와 도면에 개시된 본 개시의 다양한 실시예들은 본 개시의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 개시의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 개시의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서 본 개시의 범위는 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 개시의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 개시의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (21)

1. 핫 러너 시스템에 있어서,
   금형 장치에 용융 수지를 제공하는 노즐 바디를 포함하고,
   상기 노즐 바디는
   상기 용융 수지의 유로를 개폐하는 밸브 핀;
   상기 밸브 핀에 결합되는 단열 재질의 노즐 팁; 및
   상기 노즐 팁을 상기 밸브 핀에 고정시키는 결합 구조를 포함하는 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 결합 구조는 결합 핀에 의해 상기 노즐 팁을 상기 밸브 핀의 단부에 결합시키는 시스템.
3. 제2항에 있어서, 상기 결합 구조는
   상기 결합 핀의 일단부가 삽입되고, 상기 밸브 핀에 형성된 제1결합 홈; 및
   상기 결합 핀의 타단부가 삽입되며, 상기 노즐 핀에 형성된 제2결합 홈을 포함하는 시스템.
4. 제1항에 있어서, 상기 밸브 핀과 상기 노즐 팁 사이에는 단열 부재가 더 배치되는 시스템.
5. 제4항에 있어서, 상기 단열 부재는 오-링을 포함하는 시스템.
6. 제5항에 있어서, 상기 오-링은 공기 또는 열 전도율이 0.004~0.04 W/Mk 사이의 에어로젤 중 어느 하나를 포함하는 시스템.
7. 제3항에 있어서, 상기 결합 핀은 상기 제1,2결합 홈에 나사식으로 결합되는 시스템.
8. 제7항에 있어서, 상기 결합 돌기와 상기 결합 홈 사이에는 접합부 단열막이 더 형성되는 시스템.
9. 제8항에 있어서, 상기 접합부 단열막은 열 전도율이 0.004~0.04 W/Mk 사이의 에어로젤을 포함하는 시스템.
10. 제1항에 있어서, 상기 노즐 팁의 단열 재질은 열전도율이 30 W/Mk 이하의 세라믹 계열 또는 카본 스틸 계열 중 어느 하나를 포함하는 시스템.
11. 제1항에 있어서, 상기 결합 구조는
    상기 밸브 핀의 단부에 상기 결합되는 노즐 팁 방향으로 돌출된 결합 돌기를 더 포함하는 시스템.
12. 제11항에 있어서, 상기 노즐 팁은
    바디;
    상기 바디에서 리세스되어, 상기 결합 홈이 삽입되는 결합 홈; 및
    상기 바디와 상기 결합 홈 사이에서 상기 노즐 팁에 형성된 단차부를 포함하는 시스템.
13. 제1항에 있어서, 상기 결합 구조는
    상기 밸브 핀의 단부에 상기 노즐 팁으로부터 멀어지는 방향으로 리세스된 결합 홈을 더 포함하는 시스템.
14. 제13항에 있어서, 상기 노즐 팁은
    바디;
    상기 바디에서 돌출되어, 상기 결합 홈에 삽입되는 결합 돌기; 및
    상기 바디와 상기 결합 돌기 사이에 형성된 단차부를 포함하는 시스템.
15. 제1항에 있어서, 상기 결합 구조는 상기 밸브 핀의 단부에 브레이징 공법을 이용하여 단열 소재부를 접합시키는 시스템.
16. 핫 러너 시스템에 있어서,
    금형 장치에 용융 수지를 제공하는 노즐 바디를 포함하고,
    상기 노즐 바디는
    냉각 장치를 구비한 중공형 부분을 포함하며, 상기 용융 수지의 유로를 개폐하는 밸브 핀;
    상기 밸브 핀에 결합되는 단열 재질의 노즐 팁; 및
    상기 노즐 팁을 상기 밸브 핀에 고정시키는 결합 구조를 포함하는 시스템.
17. 제16항에 있어서, 상기 냉각 장치는
    상기 중공형 부분의 공간을 분할하는 파티션; 및
    상기 파티션에 의해 분할된 제1,2중공형 부분을 포함하며,
    상기 제1,2중공형 부분에 냉각 유로가 배치되는 시스템.
18. 제16항에 있어서, 상기 냉각 유로는
    상기 노즐 바디의 일측에서 유입된 냉각수가 제1중공형 부분을 경유하여 상기 노즐 팁으로 공급시키기 위한 제1냉각 유로; 및
    상기 노즐 팁에 접한 냉각수가 상기 제2중공형 부분을 경유하여, 상기 노즐 바디의 타측으로 공급하기 위한 제2냉각 유로를 포함하는 시스템.
19. 사출 금형 시스템에 있어서,
    상부 더미 플레이트;
    상기 상부 더미 플레이트로와 대면하게 배치되되, 상기 상부 더미 플레이트로부터 하방으로 이동가능한 하부 더미 플레이트;
    상기 하부 더미 플레이트 상에 배치된 금형 장치; 및
    상기 상부 더미 플레이트에 배치되며, 상기 금형 장치에 용융 수지를 제공하는 핫 러너 시스템를 포함하고,
    상기 핫 러너 시스템은
    상기 금형 장치에 노즐 바디를 포함하고,
    상기 노즐 바디는
    상기 용융 수지의 유로를 개폐하는 밸브 핀;
    상기 밸브 핀에 결합되는 단열 재질의 노즐 팁; 및
    상기 노즐 팁을 상기 밸브 핀에 나사식으로 결합시키는 결합 구조를 포함하는 시스템.
20. 제19항에 있어서, 상기 결합 구조는 결합 핀에 의해 상기 노즐 팁을 상기 밸브 핀의 단부에 결합시키며,
    상기 결합 핀의 일단부가 삽입되고, 상기 밸브 핀에 형성된 제1결합 홈; 및
    상기 결합 핀의 타단부가 삽입되며, 상기 노즐 핀에 형성된 제2결합 홈을 포함하는 시스템.
21. 제20항에 있어서, 상기 밸브 핀과 상기 노즐 팁 사이에 배치된 오-링을 더 포함하고,
    상기 오-링은 공기 또는 에어로젤 중 어느 하나 이상을 포함하는 시스템.

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