KR-20260061755-A - Mold for reducing sink marks in injection molded product

KR20260061755AKR 20260061755 AKR20260061755 AKR 20260061755AKR-20260061755-A

Abstract

본 발명은 사출 성형품의 싱크마크를 저감하기 위한 금형에 관한 것으로, 것이다. 본 발명의 사출 성형품의 싱크마크를 저감하기 위한 금형은 고정측 금형(100) 및 가동측 금형(200)을 포함하는, 사출 성형품의 싱크마크를 저감하기 위한 금형으로서, 상기 가동측 금형에는 가동측 코어(210)에 설치되어 수지 성형품의 리브를 향해 압축공기를 주입하기 위한 EGI(External Gas Injection) 코어핀(220); 및 상기 가동측 코어에 설치되어 상기 EGI 코어핀에 압축공기를 전달하기 위한 공기 공급관(240);이 포함되어 있다.

Inventors

이호상

Assignees

국립한국교통대학교산학협력단

Dates

Publication Date: 20260506
Application Date: 20241028

Claims (5)

고정측 금형(100) 및 가동측 금형(200)을 포함하는, 사출 성형품의 싱크마크를 저감하기 위한 금형으로서, 상기 가동측 금형에는 가동측 코어(210)에 설치되어 수지 성형품의 리브를 향해 압축공기를 주입하기 위한 EGI(External Gas Injection) 코어핀(220); 및 상기 가동측 코어에 설치되어 상기 EGI 코어핀에 압축공기를 전달하기 위한 공기 공급관(240);이 포함되는, 사출 성형품의 싱크마크를 저감하기 위한 금형.
제1 항에 있어서, 상기 수지 성형품은 좌, 우 모서리에 설정된 길이의 곡률이 있으며, 하부에는 중앙을 기준으로 양쪽에 대칭으로 리브가 하나 이상 형성된, 사출 성형품의 싱크마크를 저감하기 위한 금형.
제2 항에 있어서, 상기 EGI 코어핀(220)은 상기 리브를 중심으로 좌, 우 양측에 대칭으로 설정된 거리만큼 이격되어 있는 부분을 향해 압축공기를 분사하도록, 상단부(224)에는 상부홈(224a)이 원형 핀의 외측 4면에 설정된 깊이만큼 길이 방향으로 평면 가공되어 형성되며, 몸체(222)의 2면에는 몸체홈(222a)이 설정된 깊이만큼 길이 방향으로 평면 가공되어 형성되며, 하단부(226)는 상기 공기 공급관(240)과 오링(230)을 통해 결합되어 있는, 사출 성형품의 싱크마크를 저감하기 위한 금형.
제1 항에 있어서, 상기 가동측 코어(210)의 외곽 부분에는 전체적으로 사각의 테두리 형상을 이루며 테두리 일부는 내측으로 굴곡져 있는 실링홈(212)이 형성되어 있으며, 상기 실링홈의 일부는 사다리꼴의 단면 형상으로 설계되어 있으며, 상기 실링홈에는 실링재(S)가 삽입되는, 사출 성형품의 싱크마크를 저감하기 위한 금형.
제1 항에 있어서, 상기 가동측 코어(210) 면의 가장자리 홈에 설치되어 사출 성형품이 제작된 후 밀어내도록 구성된 복수의 밀핀(P)을 더 포함하며, 상기 밀핀 둘레에는 씰 플러그(270)가 결합되어 있으며, 상기 씰 플러그에는 오링(230a)이 삽입되는, 사출 성형품의 싱크마크를 저감하기 위한 금형.

Description

사출 성형품의 싱크마크를 저감하기 위한 금형{Mold for reducing sink marks in injection molded product} 본 발명은 사출 성형품의 싱크마크를 저감하기 위한 금형에 관한 것으로, 특히 가동측 코어에 EGI(External Gas Injection) 코어핀을 설치하여 금형 캐비티 안으로 충전된 수지의 스킨층에 압축공기를 주입함으로써 사출 성형품의 싱크마크를 저감하기 위한 금형에 관한 것이다. 통상, 싱크마크는 성형품의 두께 차이가 큰 부분에서 수축이 크게 발생하여 국부적으로 함몰되는 현상을 말한다. 일반적으로 리브의 두께 및 형상을 변화시키고 사출성형 조건을 조절하여 어느 정도 감소시킬 수 있지만 여전히 외관 품질 불량의 주요 원인이 되고 있다. 비특허문헌 1에서는 싱크마크를 방지하기 위해 PFP(Partial Frame Process) 성형 기술을 이용하여 저압의 공기로 싱크마크 문제를 해결하는 연구가 진행되었다. PFP 성형기술은 사출성형 공정에서 수지를 금형 안에 완전히 채운 뒤 저압의 공기를 이용하여 기포를 발생시키고, 수지의 체적 수축을 기포의 성장에 의해 보상해주는 기술이다. 이러한 방식은 일반적인 사출성형에서 주로 발생하는 싱크마크 또는 휨 변형을 어느 정도 감소시킬 수 있고 높은 압력을 필요로 하지 않는다는 장점을 가지고 있다. 그러나 비특허문헌 1은 기포의 생성과 성장에 영향을 미치는 공기압에 대한 이해, 기포핵의 생성 및 초기 성장과정에 대한 이해를 돕기 위한 기포성장의 동력학에 대한 연구가 아직 미흡한 상황이다. 비특허문헌 2에서는 외부 가스사출에서 다양한 공정변수가 플라스틱 부품의 품질에 미치는 영향을 실험적으로 고찰했으며, 금형 및 수지온도, 가스 지연시간, 가스 유지압력 및 시간이 성형품 수축에 영향을 미치는 주요 요인임을 보고하였다. 그러나 외부 가스사출성형 공법을 일반적인 사출성형 금형에 적용하기 위한 금형설계 방법이 구체적으로 제시되지 않았다. 도 1은 본 발명의 실시예에 의한 사출 성형품의 싱크마크를 저감하기 위한 금형의 개략적인 구성도이다. 도 2는 도 1의 가동측 코어에 리브가 형성된 사출성형품이 배치된 것을 나타낸 도면이다. 도 3은 도 2의 사출성형품에서 리브부분의 상세 치수를 나타낸 상세도이다. 도 4는 도 1의 가동측 코어에 설치된 EGI 코어핀과 공기 공급관, 및 공기 공급관에 압축공기를 분배시켜주는 분배기를 나타낸 도면이다. 도 5는 도 4의 EGI 코어핀의 상세도이다. 도 6은 도 1의 가동측 코어에 있어서 EGI 코어핀의 설치 위치를 나타낸 도면이다. 도 7은 도 1의 가동측 코어 외곽 부분에 실링홈이 형성된 것을 나타낸 도면이다. 도 8은 도 7의 실링홈에 실링재가 삽입된 것을 나타낸 도면이다. 도 9는 도 4의 분배기에 압축공기를 제공하는 압축공기 주입장치를 나타낸 도면이다. 도 10은 도 1의 가동측 코어에 밀핀이 설치된 것을 나타낸 도면이다. 도 11은 가동측 코어에 설치되는 밀핀 및 씰 플러그를 나타낸 도면이다. 도 12는 싱크마크의 깊이 측정 위치를 나타낸 도면이다. 도 13a는 위치에 따른 표면 깊이 측정 그래프를 나타낸 도면이다. 도 13b는 위치에 따른 PV 값을 나타낸 도면이다. 도 14는 지연 시간에 따른 싱크마크 깊이를 나타낸 도면이다. 도 15는 토출압력과 공급시간에 따른 싱크마크의 깊이를 나타낸 도면이다. 도 16은 공급시간에 따른 싱크마크 깊이를 나타낸 도면이다. 도 17은 본 발명의 실시예에 의한 사출 성형품의 싱크마크를 저감하기 위한 금형을 사용하지 않은 경우와 사용한 경우를 나타낸 도면이다. 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예를 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적으로 해석되어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 도면에서 도시된 각 시스템에서, 몇몇 경우에서의 요소는 각각 동일한 참조 번호 또는 상이한 참조 번호를 가져서 표현된 요소가 상이하거나 유사할 수가 있음을 시사할 수 있다. 그러나 요소는 상이한 구현을 가지고 본 명세서에서 보여지거나 기술된 시스템 중 몇몇 또는 전부와 작동할 수 있다. 도면에서 도시된 다양한 요소는 동일하거나 상이할 수 있다. 어느 것이 제1 요소로 지칭되는지 및 어느 것이 제2 요소로 불리는지는 임의적이다. 본 명세서에서 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 데이터 또는 신호를 '전송', '전달' 또는 '제공'한다 함은 어느 한 구성요소가 다른 구성요소로 직접 데이터 또는 신호를 전송하는 것은 물론, 적어도 하나의 또 다른 구성요소를 통하여 데이터 또는 신호를 다른 구성요소로 전송하는 것을 포함한다. 이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 의한 사출 성형품의 싱크마크를 저감하기 위한 금형의 개략적인 구성도이며, 도 2는 도 1의 가동측 코어에 리브가 형성된 사출성형품이 배치된 것을 나타낸 도면이며, 도 3은 도 2의 사출성형품의 리브치수를 포함하는 상세도이며, 도 4는 도 1의 가동측 코어에 설치된 EGI 코어핀과 공기 공급관, 및 공기 공급관에 압축공기를 분배시켜주는 분배기를 나타낸 도면이며, 도 5는 도 4의 EGI 코어핀의 상세도이며, 도 6은 도 1의 가동측 코어에 있어서 EGI 코어핀의 설치 위치를 나타낸 도면이며, 도 7은 도 1의 가동측 코어 외곽 부분에 실링홈이 형성된 것을 나타낸 도면이며, 도 8은 도 7의 실링홈에 실링재가 삽입된 것을 나타낸 도면이며, 도 9는 도 4의 분배기에 압축공기를 제공하는 압축공기 주입장치를 나타낸 도면이며, 도 10은 도 1의 가동측 코어에 밀핀이 설치된 것을 나타낸 도면이며, 도 11은 가동측 코어에 설치되는 밀핀 및 씰 플러그를 나타낸 도면이다 본 발명의 실시예에 의한 사출 성형품의 싱크마크를 저감하기 위한 금형은, 도 1 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 고정측 금형(100) 및 가동측 금형(200)을 포함한다. 가동측 금형(200)에는 복수의 EGI(External Gas Injection) 코어핀(220), 복수의 공기 공급관(240), 실링재(S) 및 복수의 밀핀(P)이 설치되어 있다. 복수의 EGI 코어핀(220)은 가동측 금형(200)의 가동측 코어(210)에 설치되어 수지 성형품의 리브(R)를 향해 압축공기를 주입하는 역할을 한다. 수지 성형품은, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 좌, 우 모서리에 설정된 길이의 곡률이 있으며, 하부에는 중앙을 기준으로 양쪽에 대칭으로 리브(R)가 2개 형성되어 있다. EGI 코어핀(220)은, 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 리브(R)를 중심으로 좌, 우 양측에 대칭으로 설정된 거리만큼 이격되어 있는 부분을 향해 압축공기를 분사하기 위해, 상단부(224)에는 상부홈(224a)이 원형 핀의 외측 4면에 설정된 깊이만큼 길이 방향으로 평면 가공되어 형성되며, 몸체(222)의 2면에는 몸체홈(222a)이 설정된 깊이만큼 길이 방향으로 평면 가공되어 형성되며, 하단부(226)는 공기 공급관(240)과 오링(230)을 통해 결합되어 있다. 공기 공급관(240)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 가동측 코어(210)에 가로 방향으로 설치되어 EGI 코어핀(220)에 압축공기를 전달하는 역할을 한다. 분배기(260)는 공기 공급관(240)에 압축공기를 분배시키는 역할을 한다. 도 9는 분배기(260)에 압축공기를 제공하는 압축공기 주입장치를 나타낸 도면으로서, 부스터를 사용하여 공기를 최대 110bar까지 압축하고, 압축된 공기는 10리터 용량의 탱크에 저장되며, 솔레노이드 밸브를 사용하여 공급압력, 공급시간 등을 제어하면서 최대 3개의 공급라인으로 각각 공급할 수 있다. 분배기(260)와 공기 공급관(240)은 연결부(250)에 의해 연결되어 있다. 실링재(S)는, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 가동측 코어(210)의 외곽 부분에 형성된 실링홈(212)에 삽입되어 형폐 상태에서 금형 안으로 주입된 압축공기가 새어 나가지 않도록 하는 역할을 한다. 실링홈(212)은 가동측 코어(210)의 외곽 부분에 전체적으로 사각의 테두리 형상을 이루며 테두리 네 부분은 내측으로 굴곡져 있다. 실링홈(212)의 일부(네 모서리부)는 사다리꼴의 단면 형상으로 설계되어 있어 실링재(S)의 체결력을 증가시킬 수 있다. 실링홈(212)의 나머지 부분은 직사각의 단면 형상을 나타낸다. 복수의 밀핀(P)은, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 가동측 코어(210) 면의 가장자리 홈에 설치되어 사출 성형품이 제작된 후 밀어내도록 구성되어 있다. 밀핀(P)의 둘레에는 씰 플러그(270)가 결합되어 있으며, 씰 플러그(270)에는 오링(230a)이 삽입되어 있다. 씰 플러그(270)는 밀핀(P)의 직경에 맞춰 제작되고, 내부에 설치된 오링(230a)에 의해 공기의 누출을 방지하도록 한다. 씰 플러그 코어는, 도 10에 도시된 바와 같이, 게이트 밀핀 위치의 코어 하단부에는 대략 Ø12mm, 높이 12mm를 갖는 홈을 설계하고, 성형품부 밀핀 위치의 코어 하단부에는 대략 Ø14mm, 높이 16mm를 갖는 홈을 설계할 수 있다. 더욱이, 씰 플러그(270)가 결합되는 홈에 +0.03만큼의 공차를 주어 - 공차를 갖는 씰 플러그가 결합될 수 있다. 위와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 의한 사출 성형품의 싱