KR20170040601A - 사출 성형용 히트 파이프 노즐장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사출 성형용 히트 파이프 노즐장치에 관한 것이다.
본 발명은 매니폴드와 연결되어 수지의 공급 및 유동이 이루어지는 노즐; 상기 노즐의 외주면에 구성되며, 소정의 열원을 제공하는 히터; 상기 노즐에 결합되어 상기 수지를 금형의 게이트측으로 토출시키는 노즐팁; 상기 노즐팁과 노즐을 결합시키며, 상기 노즐팁의 열손실을 최소화하는 유니온 부재; 및 상기 히터로부터 열원이 전달되며, 상기 열원에 의해 액상의 열매체가 상 변화하면서 상기 노즐의 온도를 승온시키는 히트 파이프를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명의 실시예에 따르면, 노즐의 외주면에 히트 파이프를 일체로 구성함으로써, 적은 열원으로도 노즐의 전체면에 대한 승온이 가능함에 따라 열원 사용에 따른 에너지 절약이 가능할 뿐만 아니라, 노즐의 온도 밸런스 유지가 매우 용이한 효과가 있다.

Description

사출 성형용 히트 파이프 노즐장치{Heat pipe nozzle system for injection molding}

본 발명은 사출 성형용 히트 파이프 노즐장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 노즐의 외주면에 히트 파이프를 일체로 구성함으로써, 적은 열원으로도 노즐의 전체면에 대한 승온이 가능함에 따라 열원 사용에 따른 에너지 절약이 가능할 뿐만 아니라, 노즐의 온도 밸런스 유지가 매우 용이한 사출 성형용 히트 파이프 노즐장치에 관한 것이다.

일반적으로 수지제품을 성형하는 사출 성형기는 일측에 구비된 실린더에 합성수지 원료를 투입하고 상기 실린더에서 용융된 상태로 금형에 주입되는바, 상부 금형은 하부 금형에 형성된 다수의 캐비티에 수지를 고르게 주입할 수 있도록 매니폴드가 구비되고 상기 매니폴드의 저면에는 하부 금형의 캐비티에 수지를 주입하기 위한 노즐이 다수가 구비되어 있어 캐비티에 수지를 높은 압력으로 충진하고 캐비티에 충진된 수지가 고화되면 상부 금형과 하부 금형이 서로 분리되면서 성형된 제품이 취출되도록 한 것이다.

특히, 노즐에는 수지가 유동성을 유지할 수 있도록 하기 위하여 그 외주면으로 히터가 구비되어지며, 이러한 히터는 금형의 외부에 구비된 온도 컨트롤러의 제어를 받아 노즐을 일정한 온도로 유지시킴으로서 노즐을 통과하는 수지가 고화되는 것을 방지하게 된다.

일 예로, 본 출원인은 대한민국 등록특허 제10-1222168호와 같이, 비산화물계인 질화규소 및 탄화규소와 산화물계인 알루미나 및 지르코니아를 포함하는 세라믹으로 이루어진 열선이 내장된 핫런너의 노즐에 있어서, 내마모성, 내부식성 및 열전도율을 지닌 세라믹 소재로 제조되며, 열선으로 이루어진 히팅 코일이 내장되는 열

선 내장홈이 일정 간격 이격되게 형성되고, 외면에 세라믹을 도포하여 세라믹층을구성하는 노즐; 상기 노즐의 단부에 결합되어 밸브핀의 승하강을 통해 수지 유로를 따라 유동하는 수지가 금형으로 주입 또는 차단하는 노즐팁; 및 노즐과 노즐팁의 결합력을 유지하는 유니온을 포함하는 것을 특징으로 하는 열선이 내장된 핫런너의 노즐을 개시한 바 있다.

하지만, 전술한 노즐은 보강판으로부터 열을 빼앗기는 열 손실이 발생하기 때문에 노즐의 온도가 낮아지게 되고, 또한 노즐의 하단부 역시 금형에 접촉되는 구조이므로 금형측으로 상당한 열 손실이 발생되어 노즐의 온도가 현저하게 낮아질 수밖에 없다.

이에 따라 수지가 고화되거나 특정 지점을 가열하기 위해 다른 지점의 온도가 지나치게 상승하는 것은 물론, 노즐이 보강판과 캐비티 플레이트의 영향으로 상단부와 하단부의 온도차가 발생하는 문제점이 있었다.

이와 같이 노즐의 전체적인 온도가 균일하지 못하고 불균일한 경우에는 수지의 용융상태가 불안정해져 성형품질의 저하를 초래하는 문제점이 발생하다.

등록특허 제10-1222168호

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 전술한 배경기술에 의해서 안출된 것으로, 노즐의 외주면에 히트 파이프를 일체로 구성함으로써, 적은 열원으로도 노즐의 전체면에 대한 승온이 가능함에 따라 열원 사용에 따른 에너지 절약을 할 수 있을 뿐만 아니라, 노즐의 온도 밸런스 유지가 매우 용이한 사출 성형용 히트 파이프 노즐장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 매니폴드와 연결되어 수지의 공급 및 유동이 이루어지는 노즐; 상기 노즐의 외주면에 구성되며, 소정의 열원을 제공하는 히터; 상기 노즐에 결합되어 상기 수지를 금형의 게이트측으로 토출시키는 노즐팁; 상기 노즐팁과 노즐을 결합시키며, 상기 노즐팁의 열손실을 최소화하는 유니온 부재; 및 상기 히터로부터 열원이 전달되며, 상기 열원에 의해 액상의 열매체가 상 변화하면서 상기 노즐의 온도를 승온시키는 히트 파이프를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 히터로부터 소정의 열원을 전달 받는 동 재질의 히팅수단과, 상기 히팅수단의 내주면에 구성되어 상기 열원에 의해 상변화가 이루어지는 액상의 열매체가 수용되는 유체 이동관과, 상기 유체 이동관의 내주에 구성되며, 상 변화가 이루어진 상기 액상의 열매체를 순환시키는 금속 심지관, 및 상기 히팅수단 및 노즐의 온도를 제어하는 온도 제어센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 유체 이동관은 상기 액상의 열매체가 수용되고, 가열된 열매체가 상기 노즐의 온도를 승온시키도록 순환시켜 방열에 의해 다시 액상의 열매체로 상 변화가 이루어지도록 하는 매체 수용부와, 상기 매체 수용부의 일측에 구성되며, 수용된 열매체를 가열시켜 증기상태로 상 변환이 이루어지도록 하는 가열부 및 상기 매체 수용부의 타측부에 구성되어 가열된 열매체를 방열시키는 방열부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 노즐의 외주면에는 상기 온도 제어센서의 단부가 결합되고, 상기 노즐 및 히트 파이프의 온도 제어가 이루어지도록 하는 제어홈이 더 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 히터와 연결 구성되거나, 또는 상기 히터가 매립된 상태로 구성되어 상기 노즐의 외주면에 결합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 히트 파이프는 상기 히터와 독립적으로 구성되어 간접 가열 방식으로 상기 노즐의 온도를 승온시키거나, 상기 히터와 일체로 구성되어 이 히터로부터 직접 열원을 제공받는 직접 가열 방식 중 어느 하나의 방식으로 상기 노즐의 온도를 승온시키는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명의 실시예에 따르면, 노즐의 외주면에 히트 파이프를 일체로 구성함으로써, 적은 열원으로도 노즐의 전체면에 대한 승온이 가능함에 따라 열원 사용에 따른 에너지 절약이 가능할 뿐만 아니라, 노즐의 온도 밸런스 유지가 매우 용이한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사출 성형용 히트 파이프 노즐장치를 나타낸 분해 사시도,
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 사출 성형용 히트 파이프 노즐장치를 나타낸 결합 단면도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 사출 성형용 히트 파이프 노즐장치의 열원이 이동하는 상태를 나타낸 도면,
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 사출 성형용 히트 파이프 노즐장치를 나타낸 다른 실시예이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속" 된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사출 성형용 히트 파이프 노즐장치를 나타낸 분해 사시도, 도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 사출 성형용 히트 파이프 노즐장치를 나타낸 결합 단면도, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 사출 성형용 히트 파이프 노즐장치의 열원이 이동하는 상태를 나타낸 도면, 도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 사출 성형용 히트 파이프 노즐장치를 나타낸 다른 실시예이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 히트 파이프 노즐장치는 매니폴드에 결합되며, 수지의 유입 및 토출이 이루어지는 노즐(100)과, 노즐(100)의 단부에 결합되어 수지를 사출 성형의 금형측으로 토출시키는 노즐팁(300)과, 노즐팁(300)을 노즐(100)에 고정시키는 유니온 부재(200) 및 노즐(100)의 외주면에 결합되어 유체의 가열 및 방열 작용을 발생시켜 노즐(100)의 온도를 승온시켜 노즐의 온도 밸런스 유지하는 히트 파이프(400)를 포함하여 구성된다.

노즐(100)은 그 상측 단부에 매니폴드와 결합하여 노즐 로케이터로부터 수지를 공급받을 수 있도록 하는 결합부(112)가 형성되며, 매니폴드와 연통하여 수지의 유입 및 토출이 이루어지는 수지 유입홀(114)이 형성된 노즐 하우징(110)과, 이 노즐 하우징(110)의 외주면에 구성되어 히트 파이프(400)에 소정의 열원을 제공하는 히터(120)를 포함하여 구성된다.

이때, 노즐 하우징(110)의 외주면에는 히터(120)가 장착될 수 있도록 히터 장착홈(116)이 형성됨은 물론이다.

또한, 노즐 하우징(110)의 하단부에는 노즐팁(300)이 삽입되어 수지 유입홀(114)과 연통하여 수지의 토출이 이루어질 수 있도록 노즐팁(300)의 단부가 고정되는 결합홈부(115)이 형성되며, 상부 및 하부 외주면에는 후술할 히트 파이프(400)의 온도 제어센서(440)의 단부가 각각 고정되어 노즐(100) 및 히트 파이프(400)의 온도 제어가 이루어지도록 하는 제어홈(118)이 형성된다.

여기서, 결합홈부(115)의 내주에는 유니온 부재(200)가 체결될 수 있도록 나사산이 형성됨이 바람직하다.

또한, 제어홈(118)은 노즐 하우징(110)의 원주면을 따라 각 분기점에 구성되어 복수의 온도 제어센서(440)가 구성되어 보다 정밀한 제어가 이루어지도록 구성될 수 있을 것이나, 이에 한정하는 것은 아니다.

노즐팁(300)은 노즐 하우징(110)의 하단부에 구성된 결합홈부(115)에 삽입되며, 수지 유입홀(114)과 연통되어 공급되는 수지를 토출시키는 수지 토출홀(310)이 형성된다.

이러한 노즐팁(300)은 유니온 부재(200)에 의해 노즐 하우징(110)과 긴밀한 결합이 이루어지도록 구성될 수 있다

유니온 부재(200)는 노즐 하우징(110)의 결합홈부(115)에 결합되면서 노즐팁(300)을 고정시키는 한편, 노즐팁(300)의 열손실을 최소화시키는 구성요소이다.

이러한 유니온 부재(200)는 노즐팁(300)이 관통하여 금형의 게이트측으로 수지의 토출이 이루어질 수 있도록 하며, 노즐팁(300)의 단부에 구성된 플랜지부를 가압하여 노즐 하우징(110)과 긴밀한 결합을 유지하도록 하는 팁 고정홀(210)이 형성된다.

한편, 본 발명의 히트 파이프(400)는 노즐 하우징(110)의 외주면을 감싸도록 구성되며, 히터(120)로부터 전달되는 소정의 열원을 통해 노즐(100)의 온도를 승온시키는 구성요소로서, 적은 열원만으로도 노즐(100)를 승온시킬 수 있도록 히팅수단(410), 유체 이동관(420), 금속 심지관(Metal Wick: 430) 및 온도 제어센서(440)를 포함하여 구성된다.

히팅수단(410)은 동 재질로 이루어져 히터(120)로부터 소정의 열원을 전달 받으며, 전달된 열원으로 유체 이동관(420)에 수용된 액상의 열매체를 가열시켜 증기 상태로 상 변화가 이루어지도록 하는 구성요소이다.

이러한 히팅수단(410)은 히터(120)와 연결 구성되거나, 또는 히터(120)가 매립된 상태로 구성되어 노즐 하우징(410)의 외주면에 결합될 수 있을 것이다.

또한, 히팅수단(410)의 내주면에는 히터(120)로부터 전달된 열원에 의해 상 변화가 이루어지는 열매체가 수용되며, 이 열매체의 가열 및 방열 작용이 이루어지는 유체 이동관(420)이 형성된다.

유체 이동관(420)은 히팅수단(410)측으로 열원의 전달이 이루어지게 되면, 상기 열원을 통해 노즐(100)의 온도를 승온시키는 액상의 열매체가 수용되고, 가열된 열매체가 노즐(100)의 온도를 승온시키도록 순환시켜 방열에 의해 다시 액상의 열매체로 상 변화가 이루어지도록 하는 매체 수용부(422)와, 이 매체 수용부(422)의 일측에 구성되며, 수용된 열매체를 가열시켜 증기상태로 상 변환이 이루어지도록 하는 가열부(424)와, 매체 수용부(422)의 타측부에 구성되어 가열된 열매체를 방열시키는 방열부(426)를 포함하여 구성된다.

금속 심지관(430)은 유체 이동관(420)의 내주에 구성되어 가열부(424)에 의해 가열된 열매체가 방열부(426)측으로 순환하면서 노즐(100)의 온도를 승온시키면, 이 열매체를 다시 가열부(424)측으로 이동시켜 히팅수단(410)에 의해 재가열이 이루어지도록 하는 구성요소이다.

이러한 금속 심지관(430)은 방열된 열매체가 다시 가열부(424)측으로 이동할 수 있도록 모세관의 형상으로 형성될 수 있을 것이다.

온도 제어센서(440)는 노즐 하우징(110)에 설치되어 히팅수단(410)의 온도 및 노즐 하우징(110)의 온도를 측정하고, 노즐 하우징(110)의 온도를 일정하게 유지시키도록 히터(120)의 가온 여부를 제어하는 역할을 한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 히트 파이프(400)는 히터(120)와 독립적으로 구성되어 각각 노즐 하우징(110)에 장착 구성되어 히터(120)에 의한 간접 가열 방식으로 노즐(100)이 온도를 승온시키는 구조로 이루어질 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 히터(120)가 설치되고, 히터(120)와 일체로 구성되어 히터(120)로부터 직접 열원을 제공받는 직접 가열 방식을 통해 노즐(100)의 온도를 승온시킬 수도 있을 것이다.

즉, 간접 가열 방식은 히터(120)가 노즐 하우징(110)을 가열하고, 이때 발생하는 열원이 히트 파이프(400)로 열전도가 이루어지면서 노즐(100)의 온도를 승온하는 것이고, 직접 가열 방식은 히터(120)가 히트 파이프(400)의 히팅수단(410)을 직접 가열하여 히터(120)의 열원을 히팅수단(410)측으로 직접 전달하는 방식이다.

이와 같이 구성된 본 발명은 노즐(100)의 외주면에 히트 파이프(400)를 일체로 구성함으로써, 적은 열원으로도 노즐의 전체면에 대한 승온이 가능함에 따라 열원 사용에 따른 에너지 절약이 가능할 뿐만 아니라, 노즐(100)의 온도 밸런스 유지가 매우 용이한 발명이다.

이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.

또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 하며, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 노즐 110: 노즐 하우징
120: 히터 200: 유니온 부재
300: 노즐팁 400: 히트 파이프
410: 히팅수단 420: 유체 이동관
430: 금속 심지관 440: 온도 제어센서

Claims (6)

1. 매니폴드와 연결되어 수지의 공급 및 유동이 이루어지는 노즐;
   상기 노즐의 외주면에 구성되며, 소정의 열원을 제공하는 히터;
   상기 노즐에 결합되어 상기 수지를 금형의 게이트측으로 토출시키는 노즐팁;
   상기 노즐팁과 노즐을 결합시키며, 상기 노즐팁의 열손실을 최소화하는 유니온 부재; 및
   상기 히터로부터 열원이 전달되며, 상기 열원에 의해 액상의 열매체가 상 변화하면서 상기 노즐의 온도를 승온시키는 히트 파이프
   를 포함하는 것을 특징으로 사출 성형용 히트 파이프 노즐장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 히터로부터 소정의 열원을 전달 받는 동 재질의 히팅수단과,
   상기 히팅수단의 내주면에 구성되어 상기 열원에 의해 상변화가 이루어지는 액상의 열매체가 수용되는 유체 이동관과,
   상기 유체 이동관의 내주에 구성되며, 상 변화가 이루어진 상기 액상의 열매체를 순환시키는 금속 심지관, 및
   상기 히팅수단 및 노즐의 온도를 제어하는 온도 제어센서
   를 포함하는 것을 특징으로 사출 성형용 히트 파이프 노즐장치.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 유체 이동관은
   상기 액상의 열매체가 수용되고, 가열된 열매체가 상기 노즐의 온도를 승온시키도록 순환시켜 방열에 의해 다시 액상의 열매체로 상 변화가 이루어지도록 하는 매체 수용부와,
   상기 매체 수용부의 일측에 구성되며, 수용된 열매체를 가열시켜 증기상태로 상 변환이 이루어지도록 하는 가열부 및
   상기 매체 수용부의 타측부에 구성되어 가열된 열매체를 방열시키는 방열부
   를 포함하는 것을 특징으로 사출 성형용 히트 파이프 노즐장치.
   
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 노즐의 외주면에는 상기 온도 제어센서의 단부가 결합되고, 상기 노즐 및 히트 파이프의 온도 제어가 이루어지도록 하는 제어홈이 더 구성되는 것을 특징으로 사출 성형용 히트 파이프 노즐장치.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 히터와 연결 구성되거나, 또는 상기 히터가 매립된 상태로 구성되어 상기 노즐의 외주면에 결합되는 것을 특징으로 사출 성형용 히트 파이프 노즐장치.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 히트 파이프는
   상기 히터와 독립적으로 구성되어 간접 가열 방식으로 상기 노즐의 온도를 승온시키거나, 상기 히터와 일체로 구성되어 이 히터로부터 직접 열원을 제공받는 직접 가열 방식 중 어느 하나의 방식으로 상기 노즐의 온도를 승온시키는 것을 특징으로 사출 성형용 히트 파이프 노즐장치.
   
   

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