핫러너 사출금형장치(The hot runner injection molding)

(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 등록특허공보(B1)
(45) 공고일자 2014년09월22일
(11) 등록번호 10-1441891
(24) 등록일자 2014년09월12일
(51) 국제특허분류(Int. Cl.)
B29C 45/28 (2006.01) B29C 45/17 (2006.01)
(21) 출원번호 10-2014-0001814
(22) 출원일자 2014년01월07일
심사청구일자 2014년01월07일
(56) 선행기술조사문헌
KR100791909 B1*
KR101031146 B1
KR100599005 B1
KR1020060011209 A
*는 심사관에 의하여 인용된 문헌
(73) 특허권자
핫몰드 엔지니어링주식회사
충청북도 음성군 생극면 신덕로 37-8
(72) 발명자
유승찬
경기도 안산시 단원구 당곡2로 29, 809동 1307호
(고잔동, 주공아파트)
(74) 대리인
고승호
전체 청구항 수 : 총 1 항 심사관 : 조준배
(54) 발명의 명칭 핫러너 사출금형장치
(57) 요 약
본 발명은 핫러너 사출금형장치에 관한 것으로서, 용융된 수지가 이동하는 메니폴더와 노즐의 결합이 견고하게
이루어지면서도 메니폴더의 열팽창에 의한 노즐의 파손을 방지하고 연결부를 통한 수지의 누출을 방지할 수 있도
록 하기 위하여 개발된 것으로; 수지 공급로를 구비하는 메니폴더의 저면에서 노즐이 장착되어 용융된 수지를 노
즐의 하단에서 공급하도록 하는 핫러너 사출금형장치에 있어서;
상기 메니폴더의 저면에는 수지 공급로가 하향절곡되는 경로에 내주면에 나사산이 형성되는 결합홀을 구비하고;
상기 노즐의 상단은 상기 결합홀의 내경보다 작게 외경이 단턱지게 확장되어 결합홀의 내경과의 사이에 제1 유격
공간을 형성하는 걸림단턱부를 구비하며;
상부 외경에는 나사산이 형성되어 상기 결합홀과 결합하고, 내경은 상기 걸림단턱부의 외경보다 작고 노즐의 결
림단턱부와 인접한 외경보다 크게 형성되어 노즐의 외경과의 사이에 제2 유격공간을 형성하며, 하단 외경은 단턱
지게 확장되는 안착단턱부와, 하단 내경이 단턱지게 확장되는 블럭 삽입단턱을 구비하는 고정링과;
상기 메니폴더의 하부로 노즐이 삽입 관통하도록 하고 상단에는 상기 고정링의 안착단턱부의 외경보다 크게 형성
되어 제3 유격공간을 형성하도록 외경이 단턱지게 확장되는 고정단턱부를 구비하는 백플레이트와;
내경은 노즐의 외경에 상응하되 중간은 내경이 확장되었다가 축소되는 제1 함몰홈이 형성되고, 상단 외경은 상기
블럭 삽입단턱의 내경보다 작도록 단턱지게 축소되어 블럭 삽입단턱의 내경과의 사이에 제4 유격공간을
형성하며, 중간 외경면은 백플레이트의 내측에 밀착하였다가 하부로 갈수록 외경이 테이퍼지게 축소되고, 하단은
노즐의 외경면에 장착된 스냅링에 의하여 하강하지 못하게 고정되는 고정 가이드블럭을 포함하여 구성됨을 특징
으로 하는 핫러너 사출금형장치에 관한 것이다.
대 표 도 - 도1
등록특허 10-1441891
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특허청구의 범위
청구항 1
삭제
청구항 2
수지 공급로(11)를 구비하는 메니폴더(1)의 저면에서 노즐(2)이 장착되어 용융된 수지를 노즐(2)의 하단에서 공
급하도록 하는 핫러너 사출금형장치에 있어서;
상기 메니폴더(1)의 저면에는 수지 공급로(11)가 하향절곡되는 경로에 내주면에 나사산이 형성되는 결합홀(14)
을 구비하고;
상기 노즐(2)의 상단은 상기 결합홀(14)의 내경보다 작게 외경이 단턱지게 확장되어 결합홀(14)의 내경과의 사
이에 제1 유격공간(100)을 형성하는 걸림단턱부(21)를 구비하며;
상부 외경에는 나사산이 형성되어 상기 결합홀(14)과 결합하고, 내경은 상기 걸림단턱부(21)의 외경보다 작고
노즐(2)의 결림단턱부(21)와 인접한 외경보다 크게 형성되어 노즐(2)의 외경과의 사이에 제2 유격공간(200)을
형성하며, 하단 외경은 단턱지게 확장되는 안착단턱부(41)와, 하단 내경이 단턱지게 확장되는 블럭 삽입단턱
(42)을 구비하는 고정링(4)과;
상기 메니폴더(1)의 하부로 노즐(2)이 삽입 관통하도록 하고 상단에는 상기 고정링(4)의 안착단턱부(41)의 외경
보다 크게 형성되어 제3 유격공간(300)을 형성하도록 외경이 단턱지게 확장되는 고정단턱부(51)를 구비하는 백
플레이트(5)와;
내경은 노즐(2)의 외경에 상응하되 중간은 내경이 확장되었다가 축소되는 제1 함몰홈(61)이 형성되고, 상단 외
경은 상기 블럭 삽입단턱(42)의 내경보다 작도록 단턱지게 축소되어 블럭 삽입단턱(42)의 내경과의 사이에 제4
유격공간(400)을 형성하며, 중간 외경면은 백플레이트(5)의 내측에 밀착하였다가 하부로 갈수록 외경이 테이퍼
지게 축소되고, 하단은 노즐(2)의 외경면에 장착된 스냅링(62)에 의하여 하강하지 못하게 고정되는 고정 가이드
블럭(6)을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 핫러너 사출금형장치.
청구항 3
삭제
명 세 서
기 술 분 야
본 발명은 핫러너 사출금형장치에 관한 것으로서, 좀더 상세하게 설명하면 용융된 수지가 이동하는 메니폴더와[0001]
노즐의 결합이 견고하게 이루어지면서도 메니폴더의 열팽창에 의한 노즐의 파손을 방지하고 연결부를 통한 수지
의 누출을 방지할 수 있도록 하기 위하여 개발된 핫러너 사출금형장치에 관한 것이다.
배 경 기 술
사출 성형이란 합성수지를 가공 성형하는 방법의 하나로 가열한 실린더 속에 열가소성 수지(熱可塑性樹脂)를 가[0002]
열, 유동화하여 이것을 사출 램으로 금형 속에 넣고 플런저로 압입하여 사출하는 성형법을 말한다.
이러한 사출 성형은 종래에는 금형과 노즐이 단순 연결되어 있는 단순한 구조를 가진 것이 많았으나 사출되어[0003]
생산되는 성형물들이 갈수록 소형화되고 정교해지는 추세에 따라 그 구조도 상당부분 특화되고 발전되어 왔다.
하지만 고온의 용융된 수지가 공급되면 열에 의한 각 부품이 팽창되어 부속이 손상되거나 연결부분이 벌어져 노[0004]
즐이 아닌 다른 경로로 수지가 누출되는 등의 여러 가지 문제점이 발생하여 부품의 내구성이 급격히 저하되고
또한 생산되는 제품의 불량이 발생하는 경우가 많았다.
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때문에 사출성형기에는 수지가 공급되는 수지 공급로를 구비하는 상기 메니폴더를 가열하기 위한 구조로 핫런너[0005]
(hot runner)를 구비하고 있다.
도 8은 종래 나사식으로 결합된 핫러너 사출금형장치를 나타낸 단면도로서, 수지 공급로(11)를 구비하는 메니폴[0006]
더(1)의 저면에서 노즐(2)이 장착될 때 일반적인 암나사(12)와 숫나사(13)의 결합으로 체결 고정되는 구조를 도
시하였다.
이러한 나사체결에 의한 방식은 그 구조가 간단하며 제조와 결합도 용이하고 나사로 결합된 부분으로 수지가 누[0007]
출될 우려가 적다는 장점은 있으나 메니폴더(1)의 열팽창이 발생하면 노즐(2)이 휘어질 우려가 있으며, 노즐
(2)의 길이가 길어질수록 휨의 각도가 커져 파손될 우려가 있다는 문제점이 있었다.
도 9는 종래 슬라이딩식으로 결합된 핫러너 사출금형장치를 나타낸 단면도로서, 메니폴더(1)와 노즐(2)은 가이[0008]
드블럭(3)에 의하여 연결 고정되는 구조를 나타내었다.
상기 구조는 스탠다드 체결방식으로 불리고 있으며 가장 큰 특징은 메니폴더(1)와 결합하는 가이드블럭(3)에는[0009]
유격을 두어 메니폴더(1)의 열팽창시 자연스럽게 슬라이딩되어 노즐의 파손을 방지하도록 한 것에 있다.
하지만 이 경우에는 이음부의 기밀성이 떨어지게 되어 수지가 그 사이로 누출될 우려가 많다는 단점이 있는 것[0010]
이다.
따라서 노즐(2)의 파손 우려를 줄이면서 수지누출을 방지할 수 있는 핫러너 사출금형장치의 개발이 필요하다고[0011]
하겠다.
선행기술문헌
특허문헌
(특허문헌 0001) (특허 문헌 1) 대한민국특허등록 제10-0536548-0000호 (2005년12월07일) [0012]
(특허문헌 0002) (특허 문헌 2) 대한민국특허등록 제10-0855933-0000호 (2008년08월27일)
(특허문헌 0003) (특허 문헌 3) 대한민국특허등록 제10-1175528-0000호 (2012년08월13일)
(특허문헌 0004) (특허 문헌 4) 대한민국실용신안등록 제20-0464316-0000호 (2012년12월18일)
발명의 내용
해결하려는 과제
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 그 목적은 메니폴더와 결합하는 노즐이 메[0013]
니폴더의 열팽창에도 노즐의 파손 우려를 줄이면서 수지누출을 방지할 수 있는 핫러너 사출금형장치를 개발하는
것에 있다.
또한, 각 부품이 열에 의하여 팽창되더라도 노즐이 흔들리지 않고 정확한 위치를 유지할 수 있도록 하는 핫러너[0014]
사출금형장치를 개발하는 것에 있다.
과제의 해결 수단
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 수지 공급로를 구비하는 메니폴더의 저면에서 노즐이 장착되어[0015]
용융된 수지를 노즐의 하단에서 공급하도록 하는 핫러너 사출금형장치에 있어서;
상기 메니폴더의 저면에는 수지 공급로가 하향절곡되는 경로에 내주면에 나사산이 형성되는 결합홀을 구비하고;[0016]
상기 노즐의 상단은 상기 결합홀의 내경보다 작게 외경이 단턱지게 확장되어 결합홀의 내경과의 사이에 제1 유[0017]
격공간을 형성하는 걸림단턱부를 구비하며;
상부 외경에는 나사산이 형성되어 상기 결합홀과 결합하고, 내경은 상기 걸림단턱부의 외경보다 작고 노즐의 결
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림단턱부와 인접한 외경보다 크게 형성되어 노즐의 외경과의 사이에 제2 유격공간을 형성하며, 하단 외경은 단
턱지게 확장되는 안착단턱부와, 하단 내경이 단턱지게 확장되는 블럭 삽입단턱을 구비하는 고정링과;
상기 메니폴더의 하부로 노즐이 삽입 관통하도록 하고 상단에는 상기 고정링의 안착단턱부의 외경보다 크게 형
성되어 제3 유격공간을 형성하도록 외경이 단턱지게 확장되는 고정단턱부를 구비하는 백플레이트와;
내경은 노즐의 외경에 상응하되 중간은 내경이 확장되었다가 축소되는 제1 함몰홈이 형성되고, 상단 외경은 상[0018]
기 블럭 삽입단턱의 내경보다 작도록 단턱지게 축소되어 블럭 삽입단턱의 내경과의 사이에 제4 유격공간을 형성
하며, 중간 외경면은 백플레이트의 내측에 밀착하였다가 하부로 갈수록 외경이 테이퍼지게 축소되고, 하단은 노
즐의 외경면에 장착된 스냅링에 의하여 하강하지 못하게 고정되는 고정 가이드블럭을 포함하여 구성됨을 특징으
로 한다.
삭제[0019]
삭제[0020]
삭제[0021]
삭제[0022]
삭제[0023]
발명의 효과
상술한 바와 같이 본 발명은 메니폴더와 노즐은 직접 결합되지 않고 고정링에 의하여 결합하도록 하며 메니폴더[0024]
와 노즐 및 고정링의 열에 따른 팽창이 각기 다르더라도 각 결합부에 유격(裕隔)을 두어 그 유격만큼 확장되면
서 슬라이딩되도록 하여 노즐의 파손을 방지할 수 있으며 동시에 수지의 누출을 방지하는 효과가 있다.
또한, 고정가이드블럭이 열팽창시에는 압력에 의하여 변형될 수 있는 형상을 가지면서도 노즐을 견고하게 고정[0025]
되도록 하여 노즐의 위치를 일정하게 유지하여 사출작업의 안정성을 주는 효과가 있다.
도면의 간단한 설명
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 단면도[0026]
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 열팽창 전 상태를 나타낸 부분단면도
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 열팽창 후 상태를 나타낸 부분단면도
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 열팽창 전 상태를 나타낸 부분단면도
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 열팽창 후 상태를 나타낸 부분단면도
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 열팽창 전 상태를 나타낸 부분단면도
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 열팽창 후 상태를 나타낸 부분단면도
도 8은 종래 나사식으로 결합된 핫러너 사출금형장치를 나타낸 단면도
도 9는 종래 슬라이딩식으로 결합된 핫러너 사출금형장치를 나타낸 단면도
발명을 실시하기 위한 구체적인 내용
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이에 본 발명의 구성을 첨부된 도면에 의하여 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세하게 설명하면[0027]
다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 열팽창 전 상태를 나타[0028]
낸 부분단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 열팽창 후 상태를 나타낸 부분단면도로서, 수지 공급
로(11)를 구비하는 메니폴더(1)의 저면에서 노즐(2)이 장착되어 용융된 수지를 노즐(2)의 하단에서 공급하도록
하는 핫러너 사출금형장치에 있어서;
상기 메니폴더(1)의 저면에는 수지 공급로(11)가 하향절곡되는 경로에 내주면에 나사산이 형성되는 결합홀(14)[0029]
을 구비하고;
상기 노즐(2)의 상단은 상기 결합홀(14)의 내경보다 작게 외경이 단턱지게 확장되어 결합홀(14)의 내경과의 사[0030]
이에 제1 유격공간(100)을 형성하는 걸림단턱부(21)를 구비하며;
상부 외경에는 나사산이 형성되어 상기 결합홀(14)과 결합하고, 내경은 상기 걸림단턱부(21)의 외경보다 작고[0031]
노즐(2)의 결림단턱부(21)와 인접한 외경보다 크게 형성되어 노즐(2)의 외경과의 사이에 제2 유격공간(200)을
형성하며, 하단 외경은 단턱지게 확장되는 안착단턱부(41)를 구비하는 고정링(4)과;
상기 메니폴더(1)의 하부로 노즐(2)이 삽입 관통하도록 하고 상단에는 상기 고정링(4)의 안착단턱부(41)의 외경[0032]
보다 크게 형성되어 제3 유격공간(300)을 형성하도록 외경이 단턱지게 확장되는 고정단턱부(51)를 구비하는 백
플레이트(5)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 핫러너 사출금형장치를 나타내었다.
본원은 노즐(2)이 직접 메니폴더(1)와 결합하는 것이 아니라 나사결합하는 고정링(4)에 의하여 간접 결합되는[0033]
것으로 나사결합은 일반적으로 메니폴더(1)의 열팽창에도 결합부를 통한 수지의 누수가 없다.
이때 가장 문제가 되는 것은 도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이 메니폴더(1)가 열팽창이 이루어지면 가장자리[0034]
부분을 나타낸 도면에서 좌에서 우로 팽창을 하게 되며 일반적인 결합은 결합된 노즐(2)도 같이 이동하나 노즐
(2)의 단은 일정한 위치이어야 하므로 노즐(2)은 휘어짐 압력이 작용하는 것이다.
본원은 노즐(2)의 걸림단턱부(21)가 상면은 메니폴더(1)의 결합홀(14)의 내측 천정부에 밀착하고 저면은 고정링[0035]
(4)의 상면에 밀착되어 고정링(4)에 의하여 가압되는 상태로 가압력에 의하여 수지의 누출은 방지되나 제1 내지
제2 유격공간(100, 200)에 의하여 상단이 측방향으로 이동가능한 결합이라고 할 수 있다.
따라서 도 3에 도시된 것과 같이 메니폴더(1)가 열팽창하게 되면 노즐(2)의 상부는 상대적으로 왼쪽으로 이동하[0036]
면서 왼쪽의 제1 내지 제2 유격공간(100, 200)은 축소되고 오른쪽의 제1 내지 제2 유격공간(100, 200)는 확장되
는 것이다.
또한 반대로 백플레이트(5)는 노즐(2)을 잡아주면서 메니폴더(1)에 대하여 상대적으로 왼쪽으로 이동하기에 제3[0037]
유격공간(300)은 왼쪽은 확장되고 오른쪽이 축소된다.
이러한 구조로 본원은 수지의 누출을 방지하면서 메니폴더(1)의 열팽창에도 기밀성을 유지하면서 노즐(2)이 이[0038]
동할 수 있도록 결합되어 노즐(2)의 손상을 방지하도록 한 것이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 열팽창 전 상태를 나타낸 부분단면도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시[0039]
예에 따른 열팽창 후 상태를 나타낸 부분단면도로서, 상기 고정링(4)은 하단 내경이 단턱지게 확장되는 블럭 삽
입단턱(42)이 추가로 형성되고;
내경은 노즐(2)의 외경에 상응하되 중간은 내경이 확장되었다가 축소되는 제1 함몰홈(61)이 형성되고, 상단 외[0040]
경은 상기 블럭 삽입단턱(42)의 내경보다 작도록 단턱지게 축소되어 블럭 삽입단턱(42)의 내경과의 사이에 제4
유격공간(400)을 형성하며, 중간 외경면은 백플레이트(5)의 내측에 밀착하였다가 하부로 갈수록 외경이 테이퍼
지게 축소되고, 하단은 노즐(2)의 외경면에 장착된 스냅링(62)에 의하여 하강하지 못하게 고정되는 고정 가이드
블럭(6)을 추가로 구비함을 특징으로 하는 실시 예를 제시하였다.
상기 실시 예는 노즐(2)의 상단이 메니폴더(1)의 열에 따는 팽창과 수축에도 일정한 위치에서 슬라이딩하면서[0041]
고정되는 구조에서 정지마찰력에 의하여 노즐(2)의 상단이 원활하게 슬라이딩되지 않을 경우에 노즐(2)이 백플
레이트(5)에서 일정한 위치에 고정될 수 있도록 하여 휘어짐 압력을 받지 않도록 하는 것이며, 또한 슬라이딩되
는 과정에서 걸림단턱부(21)의 저면과 고정링(4)의 상면이 밀착된 부분을 통하여 미량의 수지가 묻어 누출되더
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라도 고정 가이드블럭(6)에 의한 이중의 기밀구조를 가지도록 한 것이다.
또한 고정 가이드블럭(6)이 고정링(4)에 대하여 상대적으로 측방향 움직임이 발생하므로 제4 유격공간(400)을[0042]
두었으며, 탄성복원력을 가지고 노즐(2)의 외면을 가압하도록 내경에서의 제1 함몰홈(61)과 외경에서의 테이퍼
진 부분에 의하여 외측에서 내측으로 가압된 상태에서 결합되도록 하여 보다 견고한게 노즐(2)을 고정할 수 있
도록 한 것이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 열팽창 전 상태를 나타낸 부분단면도이고, 도 7은 본 발명의 또 다른[0043]
실시 예에 따른 열팽창 후 상태를 나타낸 부분단면도로서, 내경이 상기 노즐(2)의 외경에 상응하되 중간은 내경
이 확장되었다가 축소되는 제2 함몰홈(71)이 형성되고, 외경은 걸림단턱부(21) 보다 작게 형성되되 상단 외경은
걸림단턱부(21) 보다 크고 결합홀(14) 보다 작도록 단턱지게 확장되는 확장 단턱부(72)가 형성되는 고정부시
(7)를 추가로 구비하며;
상기 고정링(4)의 내경은 상기 확장단턱부(72) 보다 작고 고정부시(7)의 외경 보다 크도록 하여 고정부시(7)와[0044]
의 사이에 제5 유격공간(500)을 형성함을 특징으로 하는 실시 예를 제시하였다.
상기 실시 예는 슬라이딩되는 과정에서 걸림단턱부(21)의 저면과 고정링(4)의 상면이 밀착된 부분이 마모될 우[0045]
려가 있으며 이를 본원의 고정부시(7)를 통하여 주요부품의 직접적인 마모를 방지하고 고정부시(7)은 일부 마모
시 필요에 따라 고정링(4)을 더욱 조이는 작업으로도 일정한 압력으로 기밀성을 유지하도록 하는 작업이 가능하
게 된다.
부호의 설명
1 : 메니폴더[0046]
11 : 수지 공급로 12 : 암나사
13 : 숫나사 14 : 결합홀
2 : 노즐
21 : 걸림단턱부
3 : 가이드블럭
4 : 고정링
41 : 안착단턱부 42 : 블럭 삽입단턱
5 : 백플레이트
51 : 고정단턱부
6 : 고정 가이드블럭
61 : 제1 함몰홈 62 : 스냅링
7 : 고정부시
71 : 제2 함몰홈 72 : 확장 단턱부
100 : 제1 유격공간
200 : 제2 유격공간
300 : 제3 유격공간
400 : 제4 유격공간
500 : 제5 유격공간
등록특허 10-1441891
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도면
도면1
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도면2
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도면3
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도면4
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도면5
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도면6
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도면7
등록특허 10-1441891
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도면8
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도면9
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