KR20020008212A - 인젝션 노즐 및 인젝션 성형 방법 - Google Patents

Abstract

밸브 스템은 노즐 본체 내에 장착되고, 밸브 스템은 인젝션 오리피스로부터 후퇴되어 주형 공동으로의 수지의 유동을 허용하는 개방 위치로부터, 인젝션 오리피스를 차단하여 주형 공동으로의 수지의 유동을 방지하는 폐쇄 위치로, 그리고 성형부의 방출을 돕고 밸브 게이트 너브 영역을 깨끗이 하도록 하는 밸브 게이트 너브 영역 내의 전진 위치로 밸브 스템이 이동한다.

Description

인젝션 노즐 및 인젝션 성형 방법{INJECTION NOZZLE AND METHOD FOR INJECTION MOLDING}

제2 해법은 주형 개방 중에 성형된 부품으로부터 게이트 너브를 파단시키고 나서 주형이 개방된 때 게이트로부터 제거된 너브를 방출하는 것이다. 이는 1977년 12월 15일자 공개된 일본 특허 출원 (소)52-151358호에 개시되어 있다. 이러한 절차에 있어서, 고온 러너(hot runner)의 밸브 스템은 단부가 언더컷 가공된 "게이트 풀러(gate puller)"를 구비하여, 밸브 스템이 게이트 폐쇄 위치에 있을 때 게이트 너브는 고형화되어 게이트 풀러 주위에 형성된다. 그 후, 주형이 개방됨에 따라 밸브 스템은 너브를 파단시키도록 후퇴되어 이후에 주형 공동이 고온 러너 시스템으로부터 멀리 이동된 때 주형 내에서 자유롭게 낙하된다. 이는 주형 구성을 상당히 복잡하게 하고 간단한 너브 제거와 방출 시스템을 제공할 수 없게 된다.

탕구(sprue)의 자동 디게이팅(degating)은 다른 성형 적용예에서 공지되어 있다. 1989년 4월 11일자로 허여된 얼러(Ehrler) 등의 미국 특허 제4,820,467호에는 저온 탕구 게이트 디스크(cold sprue gated disc)를 성형하는 고온 러너를 구비한 시스템이 개시되어 있다. 탕구의 고형화후에, 노즐 선단을 둘러싸는 슬리브가 탕구를 방출하여 성형된 부품으로부터 디게이트되고 연속하여 내부에 구멍을 형성하도록 전진된다. 그리고 나서, 저온 디게이트된 탕구는 주형 내의 통로 아래로 게이트 영역으로부터 멀리 자동적으로 이송된다.

1994년 9월 13일자로 허여된 뷸러(Buhler) 등의 미국 특허 제5,346,659호에는 방출 수단이 주형 코어의 상부에 내장된 '467 특허와 유사한 다른 저온 탕구 게이팅 및 방출 시스템이 개시되어 있다.

1995년 6월 13일자로 허여된 고든(Gordon)의 미국 특허 제5,423,672호에는 내부에 구멍을 구비한 디스크를 형성하는 성형 장치가 개시되어 있다. 상기 특허는 밸브 스템이 이중 피스톤 조합에 의해 중간 위치로 이동되는 밸브 게이트 고온 러너가 개시되어 있다. 디스크 성형 작업 중에, 밸브 스템은 먼저 밸브 게이트를 개방하도록 전방으로 이동되어 수지가 주형 공동을 채우도록 한다. 다음으로, 밸브 스템은 용융물의 유동을 차단하도록 부분적으로 후퇴되어 밸브 스템의 하부 부분이 디스크 내에 구멍을 형성하도록 한다. 마지막으로, 밸브 스템은 성형된 부품으로부터 구멍 형성 부분을 당기고 성형된 부품이 주형의 코어측으로부터 종래의 방식으로 방출되도록 완전히 후퇴된다.

1970년 3월 6일자로 허여된 그린버그(Greenberg) 등의 미국 특허 제3,671,159호에는 밸브 스템이 중공형이고 주형이 개방됨에 따라 부품이 방출되는 것을 보조하도록 압축 공기를 이송하는 밸브 게이팅 시스템이 개시되어 있다. 밸브 스템은 주형 공동 내부로 전진되어, 밸브 스템 내의 공기 채널 오리피스를 노출시키고 주형 개방과 부품 방출을 보조한다. 그러나 이러한 시스템은 용융물의 인젝션 중에 공기 통로를 폐쇄시키면서 주형 공동이 채워지는 위험성을 내포한다.

본 발명의 주요 목적은 가동 밸브 스템 및 밸브 게이트 너브 영역을 포함하는 개선된 인젝션 노즐 시스템 및 인젝션 성형 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 밸브 스템이 성형부의 방출을 돕고 밸브 게이트 영역으로부터의 부스러기를 세척하기 위해서, 주형 공동-밸브 게이트 너브 영역 속으로 편리하고 신속하게 전진하는데 사용되는 상술한 바와 같은 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적들 및 장점들은 이하 명백해질 것이다.

폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET)의 예비 성형품과 같은 플라스틱 예비 성형품의 인젝션 성형의 경우, 몇몇 시스템들은 성형된 부품 상에서 고형화된 후에 후속 작업에서 성형된 부품으로부터 제거되는, 성형된 부품으로부터의 게이트 너브(gate nub) 또는 돌출 영역을 형성한다. 이러한 게이트 너브 또는 돌출부는 통상 주형 게이트 영역 내에 형성되는 바람직하지 않은 수지 결정체를 위한 저장소가 된다. 너브가 후속하여 절단된다면, 성형된 예비 성형품에는 게이트 결정체가 없게 된다. 이러한 시스템은 1986년 5월 13일자로 허여된 이치자와(Ichizawa) 등의 미국 특허 제4,588,370호에 개시되어 있다.

도1은 밸브 게이트가 개방되고 밸브 스템이 후퇴되어 있는 본 발명의 노즐 조립체의 단면도이다.

도2는 밸브 게이트가 폐쇄되고 밸브 스템이 폐쇄 위치에 있는 도1과 유사한 단면도이다.

도3은 밸브 스템이 전진 위치에 있는 도1과 유사한 단면도이다.

본 발명에 따르면, 상술한 목적들 및 장점들은 쉽게 달성될 수 있다.

본 발명은 용융 수지 공급원으로부터 주형 공동으로 플라스틱 수지를 인젝션 성형하기 위한 인젝션 노즐을 제공하는데, 이는 주형 공동과; 노즐 본체와 노즐 팁을 갖고, 인젝션 오리피스와 연통하는 내부 유동 채널을 갖고, 주형 공동으로 용융수지의 운송을 위해 인젝션 오리피스는 주형 공동과 차례로 연통하는 인젝션 노즐과; 주형 공동과 인젝션 오리피스 사이의 밸브 게이트 너브 영역과; 인젝션 노즐내에 장착되는 밸브 스템과; 인젝션 오리피스로부터 후퇴되어 주형 공동으로의 수지의 유동을 허용하는 개방 위치와, 인젝션 오리피스를 차단하여 주형 공동으로의 수지의 유동을 방지하는 폐쇄 위치와, 성형부의 방출을 돕고 밸브 게이트 너브 영역을 깨끗이 하도록 하는 밸브 게이트 너브 영역 내의 전진 위치 사이에서 밸브 스템을 이동시키기 위한 수단을 포함한다. 양호한 실시예에서, 밸브 게이트 너브 영역은 주형 공동과 인젝션 오리피스 사이에 환형 벽을 갖춘 통로를 포함하는데, 전진 위치에서 밸브 스템은 통로를 대체로 충전하도록 상기 환형 벽에 인접하여 이동된다.

본 발명은 또한 용융 수지 공급원으로부터 주형 공동으로 수지를 인젝션 성형하기 위한 방법을 제공한다.

인젝션 오리피스와 연통하는 내부 유동 채널을 갖고 인젝션 오리피스는 주형 공동과 차례로 연통하며, 노즐 몸체와 노즐 팁을 갖는 인젝션 노즐을 제공하는 단계와; 상기 내부 유동 채널로부터 상기 주형 공동으로 용융 수지를 운송하는 단계와, 밸브 게이트 너브 영역을 주형 공동과 인젝션 오리피스 사이에 위치시키는 단계와, 밸브 스템을 인젝션 노즐 내에 장착하는 단계와,

인젝션 오리피스로부터 후퇴되어 주형 공동으로의 수지의 유동을 허용하는 개방 위치와, 인젝션 오리피스를 차단하여 주형 공동으로의 수지의 유동을 방지하는 폐쇄 위치와, 성형부의 방출을 돕고 밸브 게이트 너브 영역을 깨끗이 하도록 하는 밸브 게이트 너브 영역 내의 전진 위치 사이에서 밸브 스템을 이동시키는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 특징들은 이하에서 확실해 질 것이다.

본 발명은 양호한 실시예를 도시하는 첨부된 도면을 고려하면 더욱 쉽게 이해될 것이다.

본 발명의 노즐 조립체의 양호한 실시예를 도시하는 도면을 참조하면, 도1 내지 도3은 각각 세 밸브 스템 위치에 있는 노즐 조립체를 도시한다. 도1은 노즐 하우징(12)과 그에 고정된 노즐 팁(14)을 포함하는 인젝션 노즐(10)을 도시한다. 인젝션 노즐은 주형 매니폴드판(16)과 지지 매니폴드(18) 내에 위치된다. 밸브 스템(26)이 부착되어 있는 두 개의 공압 피스톤(22, 24)을 포함하는 밸브 부싱(20)이 매니폴드(18) 내에 장착된다.

매니폴드(18) 내의 용융 채널(28)이 게이트 패드(34) 내의 인젝션 오리피스 또는 게이트 오리피스(32)로 이어지는 노즐 하우징(12) 내의 중심 용융 채널(30)에연결된다. 절연체(36)가 노즐 팁(14)과 게이트 패드(34) 사이의 공간을 점유하며 또한 용융 채널 개구(38)를 내부에 포함한다. 밸브 스템(26)이 도1에 도시된 완전 후퇴 위치에 있으면, 수지가 용융 채널을 통해 주입되어 공지된 방식으로 주형 공동(40)을 충전한다. 이러한 주형 공동은 게이트 너브(42)를 가져서, 주형 공동(40)과 너브(42)가 수지로 충전되면 성형된 부품이 너브를 갖고 형성된다.

공압 피스톤(22, 24)들이 압축 공기를 적절하게 유도함으로써 밸브 스템(26)이 세 위치들 중 하나로 이동될 수 있도록 (도시되지 않은) 압축 공기 공급원으로부터 라인(44, 46, 48)을 통하여 압축 공기에 의해 작동된다. 도1에서, 피스톤(22, 24) 모두는 피스톤 모두를 상방으로 이동시키는 압축 공기에 의하여 완전히 후퇴되고, 그에 의해 밸브 스템(26)을 노즐 하우징(12) 내에서 완전히 후퇴시키며 수지가 게이트 너브 및 주형 공동 내로 유동하게 한다. 따라서, 도1에서, 압축 공기가 라인(48) 내로 도입되어 피스톤(24)을 후퇴시키며 라인(44) 내로도 도입되어 피스톤(22)을 후퇴시킨다. 이는 밸브 스템(26)을 완전히 후퇴시킨다.

도2는 충전된 주형 공동(40) 및 충전된 게이트 너브(42)로의 수지 유동을 차단하는 게이트 폐쇄 위치에 있는 밸브 스템(26)을 도시한다. 밸브 스템은 피스톤(22)을 후퇴 위치에 유지하도록 라인(44) 내로 압축 공기를 유도함으로써 도2에 도시된 게이트 폐쇄 위치로 이동하고, 압축 공기는 또한 피스톤(46)을 약간 전방으로 전진시키도록 라인(46) 내로 도입되어 인젝션 오리피스(32)를 폐쇄시킨다. 게이트 패드(34) 내의 냉각 채널(50)이 주형 공동(40) 및 게이트 너브(42) 내의 수지를 주형의 개방 이전에 고형화한다.

도3은 게이트 너브 영역 내로 돌출하여 주형이 개방될 때 성형부의 방출을 돕고 또한 게이트 너브 영역 내에 축적될 수 있는 임의의 부스러기를 제거하는 전진 위치에서의 밸브 스템(26)을 도시한다. 밸브 스템은 피스톤(22)을 전진 이동시키는 라인(44)으로부터 공기를 배출시키고 양 피스톤(22, 24)을 전진 이동시키는 라인(46) 내로 압축 공기를 도입함으로써 도3에 도시된 전진 위치로 이동된다.

스템이 그 프로세스에서 조작자에 의해 더욱 빨리 개방되는 경우나, 부분 성형이 공동 내에 고착되어 주형의 코어측으로부터 정상적으로 방출될 수 없는 짧은 숏(shot)이 성형(부분 충전 공동)되거나, 유지 보수 중에 스템이 수동으로 조작되어 결빙 플라스틱을 그 영역 내에서 제거하는 경우나, 또는 플라스틱이 스템의 측면 주위로 누설되어 너브 영역 내에서 부분적으로 고형화될 수 있는 다양한 원인으로 인해 부스러기는 너브 내에서 밸브 스템의 전방에 축적될 수 있다.

도3에 도시된 본 발명에 따라 밸브 스템(26)을 전진시킴으로써, 재착수 전에 임의의 그러한 누설 또는 드룰(drool)이 게이트 영역으로부터 쉽고 편리하게 밀어낼 수 있어 성형 작업의 매끄러운 재착수를 위해 게이트 영역을 충분히 깨끗이 할 수 있게 된다.

따라서, 본 발명은 주형 개방 중에 배출을 부분적으로 돕고 또한 그 영역으로부터 부스러기를 제거하도록 밸브 스템을 주형 공동 너브 영역 내로 전진시킬 수 있는 3개의 위치를 갖는 간단하고 신속한 고온 러너 밸브 스템을 제공한다.

본 발명은 본 발명을 수행하는 가장 양호한 형태를 단지 설명한 본 명세서에 기재된 설명에 한정되지 않고, 형태, 크기, 부품의 배치 및 작동의 세부 내용의 변형이 가능하게 된다. 본 발명은 청구범위에 의해 한정된 그 기술사상 및 범주 내에 있는 모든 변형을 포함하게 된다.

Claims (13)

1. 용융 수지의 공급원으로부터 주형 공동으로 수지를 인젝션 성형하기 위한 인젝션 노즐에 있어서,

   주형 공동과,

   노즐 본체와 노즐 팁을 갖고, 인젝션 오리피스와 연통하는 내부 유동 채널을 갖고, 주형 공동으로 용융 수지의 운송을 위해 인젝션 오리피스는 주형 공동과 차례로 연통하는 인젝션 노즐과,

   주형 공동과 인젝션 오리피스 사이의 밸브 게이트 너브 영역과,

   인젝션 노즐 내에 장착된 밸브 스템과,

   인젝션 오리피스로부터 후퇴되어 주형 공동으로의 수지의 유동을 허용하는 개방 위치와, 인젝션 오리피스를 차단하여 주형 공동으로의 수지의 유동을 방지하는 폐쇄 위치와, 성형부의 방출을 돕고 밸브 게이트 너브 영역을 깨끗이 하도록 하는 밸브 게이트 너브 영역 내의 전진 위치 사이에서 밸브 스템을 이동시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 인젝션 노즐.
2. 제1항에 있어서, 밸브 게이트 너브 영역은 주형 공동과 인젝션 오리피스 사이에 환형 벽을 갖는 통로를 포함하고, 전진 위치에서 밸브 스템은 통로를 충전하도록 상기 환형 벽에 인접하여 이동되는 것을 특징으로 하는 인젝션 노즐.
3. 제2항에 있어서, 상기 밸브 스템은 전진 위치에서 상기 통로를 가로질러 완전히 연장하는 연속 전방벽과, 그로부터 연장하고 전진 위치에서 상기 통로의 환형 벽 내에서 완전히 연장하는 연속 환형벽을 갖는 것을 특징으로 하는 인젝션 노즐.
4. 제1항에 있어서, 개방, 폐쇄 및 전진 위치들 사이에서 상기 밸브 스템을 이동시키도록 작동하는 상기 밸브 스템에 연결된 적어도 하나의 피스톤을 포함하는 것을 특징으로 하는 인젝션 노즐.
5. 제4항에 있어서, 개방, 폐쇄 및 전진 위치들 사이에서 상기 밸브 스템을 이동시키도록 작동하는 상기 밸브 스템에 연결된 상기 2개의 피스톤을 포함하는 것을 특징으로 하는 인젝션 노즐.
6. 제1항에 있어서, 상기 내부 유동 채널은 고온 러너 채널에 연결된 것을 특징으로 하는 인젝션 노즐.
7. 제6항에 있어서, 상기 피스톤을 이동시키도록 작동하는 적어도 3개의 공기 입구를 포함하는 것을 특징으로 하는 인젝션 노즐.
8. 인젝션 성형을 위한 방법에 있어서,

   노즐 본체와 노즐 팁을 갖고, 인젝션 오리피스와 연통하는 내부 유동 채널을갖고, 인젝션 오리피스는 주형 공동과 차례로 연통하는 인젝션 노즐을 제공하는 단계와;

   용융 수지를 상기 내부 유동 채널로부터 상기 주형 공동으로 운송하는 단계와;

   주형 공동과 인젝션 오리피스 사이에 밸브 게이트 너브 영역을 위치 설정하는 단계와;

   인젝션 오리피스로부터 후퇴되어 주형 공동으로의 수지의 유동을 허용하는 개방 위치와, 인젝션 오리피스를 차단하여 주형 공동으로의 수지의 유동을 방지하는 폐쇄 위치와, 성형부의 방출을 돕고 밸브 게이트 너브 영역을 깨끗이 하도록 하는 밸브 게이트 너브 영역 내의 전진 위치 사이에 밸브 스템을 장착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제8항에 있어서, 주형 공동과 인젝션 오리피스 사이에 밸브 게이트 너브 영역 내에 환형벽을 갖는 통로를 마련하는 단계와, 상기 통로를 충전하도록 환형벽에 인접하여 전진 위치에서 밸브 스템을 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제8항에 있어서, 상기 개방, 폐쇄 및 전진 위치들 사이에서 적어도 하나의 피스톤으로 밸브 스템을 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제10항에 있어서, 상기 개방, 폐쇄 및 전진 위치들 사이에서 2개의 피스톤으로 밸브 스템을 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제8항에 있어서, 상기 내부 유동 채널을 고온 러너 채널에 연결시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 제11항에 있어서, 적어도 3개의 공기 채널에 의해 상기 피스톤을 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.