KR101653074B1 - 인젝션 몰딩을 위한 분배 시스템 - Google Patents
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Abstract
인젝션 몰딩 시스템 (10) 의 분배 시스템 (18) 은 가압된 액체 플라스틱 재료를 수용하기 위한 유입구 (19), 적어도, 몰드 공동 (34) 내로 액체 플라스틱 재료를 주입하기 위한 하나의 제 1 노즐 (24a) 및 제 2 노즐 (24b), 유입구 (19) 로부터 제 1 유동 경로 (40a) 를 거쳐 제 1 노즐 (24a) 로 그리고 제 2 유동 경로 (40b) 를 거쳐 제 2 노즐 (24b) 로 액체 플라스틱 재료를 분배하기 위한 분배기 (20) 를 포함한다. 분배 시스템 (18) 은 제 1 유동 경로 (40a) 및 제 2 유동 경로 (40b) 를 통해 몰드 공동 (34) 내로 액체 플라스틱 재료를 연속하여 주입하도록 되어 있다. 분배 시스템 (18) 은 액체 플라스틱 재료가 제 1 유동 경로 (40a) 를 통해 몰드 공동 (34) 내로 주입될 때 분배기 (20) 에서 액체 플라스틱 재료의 압력 에너지를 감소시키도록 되어 있다.
Description
본 발명은 인젝션 몰딩의 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 인젝션 몰딩 시스템을 위한 분배 시스템, 인젝션 몰딩 시스템 및 인젝션 몰딩을 위한 방법에 관한 것이다.
인젝션 몰딩은 가열된 그리고 액화된 열가소성 재료가 냉각되고 경화되는 몰드 공동 내로 가압될 수 있는 방법이다. 인젝션 몰딩은 임의의 치수들의 최종 부분들이 제조될 수 있는 열가소성 폴리머 재료들을 위한 전환 기술로써 대부분 사용된다. 부분들의 치수들의 범위는 작은 부분들 (작은 기어들, 의료 기술) 의 마이크로 규모로부터 몇몇 데시미터 (dm) 의 전형적인 부분 치수들의 중간 크기 부분들 (패키징, 캐리어, 차량 부분들,...) 로 차량 산업을 위한 범퍼들, 대시보드들, 로커 패널들 또는 바디 패널들과 같은 큰 규모의 부분들 (1 내지 2 m 의 치수) 까지 포함한다. 제조되는 부분들의 치수에 따라 특정한 인젝션 몰딩 기술들이 적용될 수 있다.
그러한 방법들 중 하나는 연속 충전이다. 특히 큰 규모의 부분들, 예를 들면 범퍼들에 대해, 대부분의 열가소성 부분들의 유동성은 단지 하나의 단일 게이트, 즉 몰드 공동 내로의 하나의 진입구 또는 유입구에 의해 부분의 충전을 방해할 수 있다. 이러한 경우에, 핫 러너 (hotrunner) (분배기) 와 몇몇 노즐들 및 게이트들을 포함하는 보다 복잡한 분배 시스템이 요구될 수 있다. 분배 시스템에 의해, 공급 시스템, 예를 들면 인젝션 몰딩 시스템의 배럴로부터 나오는 고온 용융물, 즉 액체 플라스틱 재료는 공구의 상이한 게이트들로 분배된다. 가열 시스템은 분배 시스템 (분배 시스템의 적어도 일부의) 및 노즐들에서 액체 플라스틱 재료의 온도를 제어할 수 있다.
적용된 인젝션 기술에 따라, 분배 시스템의 상이한 노즐들은 전체 인젝션 몰딩 프로세스 (개방 노즐들) 중에 개방될 수 있거나 또는 노즐들 (셧오프 노즐 (shutoff nozzle)) 은 인젝션 몰딩 프로세스의 특정 시간들에서 개별적으로 개방되고 폐쇄될 수 있다. 셧오프 노즐들을 갖는 연속 인젝션 몰딩 프로세스는 형성된 부분이 개별적인 노즐들의 개방 및 폐쇄를 제어함으로써 연속하여 충전되는 이점을 가질 수 있다.
복잡한 구성을 갖는 부분들이 인젝션 몰딩에 의해 형성될 때 액체 플라스틱 재료가 (복잡하게 형성될 수 있는) 몰드 공동 내로 천천히 주입되는 것이 중요할 수 있는 데, 왜냐하면 그렇지 않다면 소위 플로우 마크들 (tiger stripes) 이 발생할 수 있다. 액체 플라스틱 재료가 너무 빨리 주입된다면, 균질로 냉각되지 않고 이미 경화된 플라스틱 재료는 고온 액체 플라스틱 재료에 의해 다시 액화될 수 있다. 이는 플로우 마크들로 불리우는 줄무늬들을 갖는 몰딩된 부분의 비균질한 외관을 만들 수 있다.
이러한 문제점을 회피하도록, 특히 연속 충전에서, 몰드 공동 내로 주입 중에 액체 플라스틱 재료의 압력을 조절하도록 되어 있는 노즐들이 사용될 수 있다.
그러나, 그러한 구성에 있어서, 액체 플라스틱 재료의 압력은 단지 노즐의 유출구에서 또는 적어도 노즐의 유입구와 유출구 사이에서 조절될 수 있다. 추가로, 그러한 노즐들은 복잡한 구성을 갖고, 비용이 많이 들고 고장에 민감할 수 있다.
본 발명의 목적은 플로우 마크들이 없거나 또는 감소된 플로우 마크들을 갖는 인젝션 몰딩 부분들을 위한 간단한 시스템 및 간단한 방법을 제공하는 것일 수 있다.
본 발명의 추가의 목적은 액체 플라스틱 재료의 질량 유동이 보다 양호하게 제어 가능한 시스템을 제공하는 것일 수 있다.
이들 목적들은 독립 청구항의 주제물에 의해 달성된다. 추가의 예시적인 실시형태들은 종속 청구항 및 다음의 설명으로부터 명백해질 것이다.
본 발명의 양태는 인젝션 몰딩 시스템의 분배 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 분배 시스템은 가압된 액체 플라스틱 재료를 수용하기 위한 유입구, 적어도, 몰드 공동 내로 액체 플라스틱 재료를 주입하기 위한 제 1 노즐과 제 2 노즐, 및 유입구로부터 제 1 유동 경로를 걸쳐 (통해) 제 1 노즐로 그리고 제 2 유동 경로를 걸쳐 (통해) 제 2 노즐로 액체 플라스틱 재료를 분배하기 위한 분배기 (예를 들면 분배 라인) 를 포함한다. 분배 시스템은 제 1 유동 경로 및 제 2 유동 경로를 통해 몰드 공동 내로 액체 플라스틱 재료를 연속하여 주입하도록 되어 있다.
환언하면, 인젝션 몰딩 시스템은 몰드 공동 내로 상이한 노즐을 통해 액체 플라스틱 재료를 연속하여 주입하도록 되어 있는 연속 충전 시스템일 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 분배 시스템은 액체 플라스틱 재료가 제 1 유동 경로를 통해 몰드 공동 내로 주입될 때 분배기에서 액체 플라스틱 재료의 압력 에너지를 감소시키도록 되어 있다. 압력 에너지는 노즐들 이전의 분배기에서 감소될 수 있다.
그러한 분배기 시스템에 있어서, 연속 인젝션 몰딩 프로세스 (즉, 인젝션 단계 중에) 의 노즐의 유출구와 유입구 (즉, 액체 플라스틱 재료를 제조하는 공급 시스템) 사이에 액체 플라스틱 재료의 일시적으로 저장된 압력 에너지는 최소화되거나 또는 적어도 감소될 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 분배 시스템은 제 2 노즐 이전의 제 2 유동 경로의 적어도 일부를 폐쇄하기 위한 분배기 밸브를 포함한다. 분배 밸브는 액체 플라스틱 재료가 제 2 노즐에 연결된 제 2 유동 경로의 체적으로의 진입을 방지하는 임의의 타입의 폐쇄 메카니즘일 수 있다. 일시적으로 저장된 압력 에너지는 액체 플라스틱 재료가 제 2 유동 경로의 적어도 일부, 특히 제 1 유동 경로를 통해 액체 플라스틱 재료를 분배하는 데 요구되지 않는 부분으로의 진입을 방지함으로써 밸브에 의해 감소될 수 있다.
그러한 분배기 시스템에 있어서, 요구되는 질량 유동에 대해 가압되어야 하는 용융된 체적만이 가압될 수 있다. 환언하면, 분배 시스템에서 가압된 액체 플라스틱 재료의 체적은 액체 플라스틱 재료가 분배 시스템의 일부를 통해서만 유동될 때 한번에 감소될 수 있다. 액체 플라스틱 재료의 압력 에너지는 압력과 체적의 곱에 의해 규정될 수 있고, 또한 압력 에너지는 감소된다. 특히, 유동 경로의 폐쇄 및/또는 개방 기능이 요구될 때마다, 유입구로 가능한 가장 근접한 위치에서 제 2 유동 경로 (공급 시스템에 연결된 유입구로부터 몰드 공동으로의) 는 폐쇄될 수 있다. 이는 최소의 체적에 이르게 하고 따라서 에너지의 최소의 일시적인 저장에 이르게 할 수 있다.
그러한 방식으로, 연속 충전 프로세스에서 폐쇄 및/또는 개방 기능은 노즐 유입구와 노즐 유출구 사이에 있는 체적에 제한되지 않는다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 분배기 밸브 (만) 가 폐쇄된 상태 및 개방된 상태를 갖고, 예를 들면 분배기 밸브는 니들 밸브일 수 있다. 분배기 밸브는 매우 간단하게 구성될 수 있고 따라서 매우 튼튼하고 비용이 저렴할 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 분배기 밸브는 2-상태 밸브이고, 즉 단지 개방된 상태 및 폐쇄된 상태를 가질 수 있다. 밸브가 폐쇄될 때, 밸브의 압력 저항 (밸브의 유입구와 유출구 사이의) 은 무한대일 수 있다. 밸브가 개방될 때, 압력 저항은 최소화될 수 있다. 압력 저항은 밸브 기하학적 형상 (길이, 직경 등), 재료 (점도) 및 질량 유량에 의해 규정될 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 분배기 밸브는 밸브를 통해 유동하는 액체 플라스틱 재료에서 압력을 감소시키도록 되어 있다. 분배기 밸브는 한층 더 몰드 공동으로 진입하기 이전의 액체 플라스틱 재료의 압력을 감소시키도록 되어 있을 수 있다. 부가적으로 분배 시스템의 다른 압력 감소 능력들과 함께 이는 플라스틱 재료의 유동의 제어성을 한층 양호하게 만들 수 있다.
그러한 분배기 밸브에 있어서, 압력 저항 (그 유입구로부터 그 유출구로) 은 조절될 수 있다. 액체 플라스틱 재료의 질량 유량은 밸브 기하학적 형상 내에서 조절될 수 있다. 밸브가 질량 유량을 조절하는 경우에, 압력 저항은 하나의 폐쇄된 상태와 하나의 개방된 위치 상태 사이에 존재할 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 분배기는 유입구와 제 1 노즐에 연결된 제 1 라인 및 제 1 라인과 제 2 노즐에 연결된 제 2 라인을 포함한다. 제 1 유동 경로는 제 1 라인 및 제 1 노즐을 포함할 수 있다. 제 2 유동 경로는 제 1 라인, 제 2 라인 및 제 2 노즐을 포함할 수 있다. 환언하면, 제 1 및 제 2 유동 경로들은 공통 부분들 (즉 제 1 라인) 을 공유할 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 분배 시스템은 액체 플라스틱 재료가 제 2 라인을 통해 유동하는 것을 방지하기 위한 분배기 밸브 (또는 상기 언급된 분배기 밸브) 를 포함한다. 이로 인해, 분배기 밸브 이후의 제 2 라인의 체적 (적어도 일부의) 및 제 2 노즐의 체적은 제 1 유동 경로로부터 분리될 수 있다.
용어 "이후의" 및 "이전의" 는 액체 플라스틱 재료의 유동 방향, 즉 하류 및 상류 각각에 대해 분배기 밸브의 위치 설정을 언급할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 분배기는 제 1 라인, 제 2 라인 및 제 1 노즐을 상호 연결하는 분기 지점을 포함한다. 분배기 밸브는 분기 지점 이후에 곧바로 제 2 라인에 위치될 수 있다. 그러한 배열에 있어서, 제 1 유동 경로로부터 분리될 수 있는 제 2 유동 경로의 체적은 최대화될 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 분배기는 제 2 라인에 연결된 제 3 라인 및 제 3 노즐을 포함한다. 분배 시스템은 액체 플라스틱 재료가 제 3 라인을 통해 유동하는 것을 방지하기 위한 제 2 분배기 밸브를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 노즐, 예를 들면 제 1 및/또는 제 2 노즐은 노즐의 유출구의 폐쇄를 위한 노즐 밸브를 포함한다.
분배 시스템은 분배기에서 밸브들만을 포함하고 노즐들에는 밸브를 포함하지 않는 것이 가능할 수 있다. 그러나, 예를 들면 분배 시스템의 추가의 보다 양호한 제어성을 위해, 니들 밸브들을 갖는 통상적인 노즐들이 사용될 수 있다. 노즐들의 적어도 하나는 가압된 액체 플라스틱 재료가 노즐 유출구를 통과할 수 없도록 노즐을 개방 및/또는 폐쇄하기 위한 셧오프 니들을 포함할 수 있는 셧오프 노즐일 수 있다.
노즐 밸브는 분배기 밸브로서 동일한 기능성을 가질 수 있고, 예를 들면, 또한 노즐 밸브는 액체 플라스틱 재료의 질량 유량을 조절하도록 되어 있을 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 분배 시스템은 분배기에서 분배기 밸브(들) 및/또는 노즐들의 니들 밸브(들) 를 제어하기 위한 제어 유닛을 추가로 포함한다. 그러한 방식으로, 제어기는 분배 시스템에서 플라스틱 재료의 질량 유동을 매우 정확하게 제어하도록 되어 있을 수 있다. 또한 제어 유닛은 공급 시스템을 제어할 수 있다.
본 발명의 추가의 양태는 인젝션 몰딩 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 인젝션 몰딩 시스템은 액체 플라스틱 재료를 제조하기 위한 공급 시스템, 몰드 및 공급 시스템으로부터 몰드로 액체 플라스틱 재료를 분배하기 위한 상기 및 하기에 설명된 바와 같은 분배 시스템을 포함한다.
본 발명의 추가의 양태는 인젝션 몰딩을 위한 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 상기 및 하기에 설명된 바와 같은 분배 시스템으로써 수행될 수 있고 상기 및 하기에 설명된 바와 같은 제어 유닛으로써 자동적으로 실행될 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 방법은: 인젝션 몰딩 시스템의 분배 시스템 내로 액체 플라스틱 재료를 가압하는 단계; 제 1 노즐을 걸쳐 몰드 공동 내로 액체 플라스틱 재료를 주입하는 단계로서, 액체 플라스틱 재료는 액체 플라스틱 재료가 제 2 유동 경로로부터 제 2 노즐로 진입하는 것을 방지하면서 제 1 유동 경로를 걸쳐 제 1 노즐로 유동하는, 상기 주입하는 단계; 액체 플라스틱 재료가 제 2 유동 경로로 진입하도록 분배기 밸브를 개방하는 단계; 제 2 유동 경로를 거쳐 몰드 공동 내로 액체 플라스틱 재료를 주입하는 단계를 포함한다.
상기 및 하기에 설명된 바와 같은 방법의 특징은 상기 및 하기에 설명된 바와 같은 시스템의 특징일 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
본 발명의 이들 및 다른 양태들은 이후에 설명된 실시형태로부터 명백해질 것이고 이후에 설명된 실시형태들을 참조하여 설명될 것이다.
본 발명의 주제물은 첨부된 도면에 예시된 예증적인 실시형태들을 참조하여 다음의 명세서에서 보다 상세하게 설명될 것이다.
도 l 은 본 발명의 실시형태에 따른 인젝션 몰딩 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 2 는 본 발명의 실시형태에 따른 분배 시스템의 3차원도를 도시한다.
도 3 은 본 발명의 실시형태에 따른 인젝션 몰딩 방법을 위한 흐름도를 도시한다.
도 2 는 본 발명의 실시형태에 따른 분배 시스템의 3차원도를 도시한다.
도 3 은 본 발명의 실시형태에 따른 인젝션 몰딩 방법을 위한 흐름도를 도시한다.
원칙적으로, 도면에서 동일한 부분들에는 동일한 도면 부호가 제공된다.
도 1 은 공급 시스템 (12), 분배 시스템 (18), 몰드 (32) 및 제어 유닛 (38) 을 갖는 인젝션 몰딩 시스템 (10) 을 도시한다.
고온 액체 플라스틱 재료 (예를 들면 열가소성 폴리머) 를 분배 시스템 (18) 에 공급하기 위한 공급 시스템 (12) 은 도징 시스템 (16) 으로 플라스틱 재료의 알갱이를 제공하도록 되어 있는 호퍼 (14) 를 포함한다. 도징 시스템 (16) 은 플라스틱 재료를 용융하기 위한 배럴 및 예를 들면 배럴의 병진 이동에 의해, 분배 시스템 (18) (시스템 (10) 의 인젝션 단계에서) 및/또는 압력 레벨 (시스템 (10) 의 팩킹 단계에서) 로 액체 플라스틱 재료의 질량 유량을 제어하는 (유압식, 전기식) 장치를 포함할 수 있다.
공급 시스템 (12) 은 분배 시스템 (18) 의 유입구 (19) 에 연결된 유출구를 포함한다.
분배 시스템 (18) 은 공급 시스템 (12) 으로부터 몰드 공동 (34) 내로의 상이한 게이트들 (36a, 36b, 36c) 로 액체 플라스틱 재료를 분배하기 위한 분배기 (핫 러너) (20) 를 포함한다. 분배 시스템 (18) 은 게이트들 (36a, 36b, 36c) 에 연결되고 몰드 공동 (34) 내로 액체 플라스틱 재료를 주입하도록 되어 있는 노즐들 (24a, 24b, 24c) 을 포함한다.
노즐들 (24a, 24b, 24c) 의 유출구들은 게이트들 (36a, 36b, 36c) 에 연결된다.
분배기 (20) (분배기 라인 (20) 일 수도 있음) 는 노즐들 (24a, 24b, 24c) 로 액체 플라스틱 재료를 분배하는 분기 지점들 (22a, 22b) 을 통해 상호 연결된 고온 채널들 또는 라인들 (20a, 20b, 20c) 을 포함한다. 분배기 (20) 의 유출구들은 노즐들 (24a, 24b, 24c) 의 유입구들에 연결된다. 분배기 (20) 및 라인들 (20a, 20b, 20c) 은 가열될 수 있다.
노즐들 (24a, 24b, 24c) 은 노즐 (24a, 24b, 24c) 의 각각의 유출구를 개방하고 폐쇄하기 위한 노즐 밸브들 (30a, 30b, 30c) 를 선택적으로 포함할 수 있다. 노즐 밸브들 (30a, 30b, 30c) 은 니들 밸브들일 수 있고 공급 시스템 (12) 을 또한 제어할 수 있는 제어 유닛 (38) 에 의해 제어될 수 있다.
노즐들 (24a, 24b, 24c) 의 유출구들은 몰드 공동 (34) 에 게이트들 (30a, 36b, 30c) 을 제공하는 유출구들을 갖는 선택적 저온 채널들 (26a, 26b, 26c) 의 유입구들에 연결될 수 있다. 저온 채널들 (26a, 26b, 26c) 은 콜드 러너 (coldrunner) (26) 로서 간주될 수 있다. 콜드 러너 (26) 및 저온 채널들 (26a, 26b, 26c) 은 가열되지 않고 냉각될 수 있다.
몰드 (32) 는 몰드 공동 (34) 및 몰드 공동 (34) 의 유입구들과 노즐들 (24a, 24b, 24c) 의 유출구들 또는 콜드 러너 (26) 의 유출구들을 연결하는 게이트들 (36a, 36b, 36c) 을 포함한다. 몰드 공동 (34) 은 몰딩될 부분의 체적을 형성하는 시스템 (10) 의 공동이다.
분배 시스템 (18) 은 니들 밸브들일 수 있고 단지 완전히 폐쇄되고 개방되도록만 될 수 있는 분배기 밸브들 (28a, 28b) 을 추가로 포함한다. 분배기 밸브들 (28a, 28b) 은 제어 유닛 (38) 에 의해 제어될 수 있다.
분배 시스템 (18) 에 있어서, 액체 플라스틱 재료를 위한 몇몇 유동 경로들 (40a, 40b, 40c) 은 유입구 (19) 와 몰드 (32) 의 게이트들 (30a, 36b, 30c) 사이에 규정된다.
제 1 유동 경로 (40a) 는 유입구 (19) 에서 시작하고 라인 (20a), 분기 지점 (22a), 노즐 (24a) 및 저온 채널 (26a) 을 포함하고 게이트 (36a) 에서 종료된다.
제 2 유동 경로 (40b) 는 유입구 (19) 에서 시작하고 라인 (20a), 분기 지점들 (22a), 라인 (20b), 분기 지점 (22b), 노즐 (24b) 및 저온 채널 (26b) 을 포함하고 게이트 (36b) 에서 종료된다. 제 2 유동 경로 (40b) 는 분기 지점 (22a) 이후의 (직접적으로) 분배기 밸브 (28a) 로 차단될 수 있다.
제 3 유동 경로 (40c) 는 유입구 (19) 에서 시작하고 라인들 (20a, 20b, 20c), 분기 지점들 (22a, 22b), 노즐 (24c) 및 저온 채널 (26C) 을 포함하고 게이트 (36C) 에서 종료된다. 제 3 유동 경로 (40c) 는 분기 지점 (22b) 이후의 (직접적으로) 분배기 밸브 (28b) 또는 분기 지점 (22a) 이후의 (직접적으로) 분배기 밸브 (28a) 로 차단될 수 있다.
분배기 밸브들 (28a, 28b) 에 있어서, 유동 경로들 (40b, 40c) 은 액체 플라스틱 재료만이 게이트들 (36a, 36b, 36c) 중 하나로의 질량 유동이 요구되는 분배 시스템 (18) 의 부분들로 진입할 수 있는 방식으로 차단되거나 또는 폐쇄될 수 있다. 질량 유동 없이 압력하에서 플라스틱 재료로써 충전되도록 되어 있는 분배 시스템 (18) 의 부분들은 분배 시스템 (18) 의 나머지로부터 연결 해제된다.
도 2 는 범퍼 (42) 를 몰딩하는 데 사용될 수 있는 분배 시스템 (18) 의 3차원도를 도시한다. 분배 시스템 (18) 은 유입구 (19) 로부터 분배기 (20) 로 액체 플라스틱 재료를 공급하기 위한 공급 라인 (44) 을 포함할 수 있다.
도징 시스템 (16) 의 배럴의 병진 이동은 인젝션 단계에서 몰드 공동 (34) 을 충전하기 위한 그리고 냉각하거나 고화할 때까지 팩킹 단계에서 주입된 액체 플라스틱 재료를 가압하기 위한 유일한 에너지 소스일 수 있다. 배럴의 병진 이동만으로, 몰드 공동 (34) 을 충전하는 액체 플라스틱 재료의 압력 및 질량 유량들은 제어될 수 있다.
하나보다 많은 게이트 (36a, 36b, 36c) 를 갖는 분배 시스템 (18) 에서, 분배기 (20) 및 노즐들 (24a, 24b, 24c) 을 통과하는 개별적인 질량 유량들은 보다 복잡해진다. 이러한 경우에, 임의의 유동 경로 (40a, 40b, 40c) 의 개별적인 질량 유량은 특정 시간에서 압력 저항에 직접 종속된다. 일반적으로 말하면, 높은 압력 저항을 갖는 유동 경로들은 특정 시간에서 감소된 질량 유동을 갖거나 그 반대이다. 분배 시스템 (18) 을 통과하는 총 질량 유동은 배럴의 병진 이동으로써 결정되고 분배 시스템 (18) 의 진입부에서의 질량 유량과 상응한다.
결국, 무한 유동 저항으로써 규정되는 분배 시스템 (18) 의 유동 경로들 (40a, 40b, 40c) 은 제로의 질량 유량을 가질 것이다. 이는, 예를 들면 분배 시스템 (18) 의 분배 밸브 (28a, 28b) 또는 어떤 셧오프 노즐 (24a, 24b, 24c) 이 인젝션 단계의 특정 시간에서 폐쇄되는 경우이다.
유동 경로 (40a, 40b, 40c) 의 무한 유동 저항으로 인해, 대신에 액체 플라스틱 재료의 체적은 각각의 유동 경로 (40a, 40b, 40c) 에서 가압되도록 되어 있다. 이로써 유동 경로 (40a, 40b, 40c) 내에서 액체 플라스틱 재료의 압력 레벨은 질량 유량이 동시에 제로가 아닌 위치, 즉 분기 지점들 (22a, 22b) 에서 액체 플라스틱 재료의 압력 레벨과 상응할 것이다.
임의의 질량 유량이 없는 액체 플라스틱 재료의 압력으로 인해 액체 플라스틱 재료는 압축되고 에너지를 갖게 된다. 에너지는 액체 플라스틱 재료에 일시적으로 저장된다. 따라서, 액체 플라스틱 재료의 일시적으로 에너지를 갖게 된 체적 (분기 지점 (22a, 22b) 과 노즐 (24a, 24b, 24c) 의 유출구 사이에) 은 인젝션 몰딩 프로세스의 질량 유량의 제어성에 영향을 준다. 분배 밸브들 (28a, 28b) 에 의해, 질량 유동을 갖지 않는 액체 플라스틱 재료의 양은 최소화될 수 있고 시스템 (10) 의 제어성은 향상될 수 있다.
도 3 은 제어 유닛 (38) 의 제어 하에서 몰딩 시스템 (10) 으로써 자동적으로 수행될 수 있는 인젝션 몰딩 방법의 흐름도를 도시한다.
단계 (S10) 에서 액체 플라스틱 재료는 공급 시스템 (12) 에서 용융되고 도징 시스템 (16) 에 의해 분배 시스템 (18) 내에서 가압된다.
단계 (S12) 에서, 액체 플라스틱 재료는 노즐 (24a) 을 거쳐 몰드 공동 (34) 내로 주입된다. 액체 플라스틱 재료는 제 1 유동 경로 (40a) 를 거쳐 제 1 노즐 (24a) 로 유동한다. 폐쇄된 분배기 밸브 (28a) 로 인해, 액체 플라스틱 재료는 제 2 유동 경로 (40b) 로부터 제 2 노즐 (24b) 로 진입하는 것이 방지된다.
단계 (S14) 에서, 제어 유닛 (38) 은 액체 플라스틱 재료가 제 2 유동 경로 (40b) 및 특히 고온 채널 라인 (30b) 으로 진입하도록 분배기 밸브 (28a) 를 개방한다. 노즐 (24a) 이 셧오프 노즐일 때, 노즐 (24a) 은 분배 밸브 (28a) 의 개방 이후에 폐쇄될 수 있다. 그러나, 노즐 (24a) 을 통과하는 액체 플라스틱 재료의 질량 유동은 몰드 공동 (34) 이 노즐 (24a) 의 영역에서 완전히 충전될 때 정지될 수 있다.
단계 (S16) 에서, 액체 플라스틱 재료는 제 2 유동 경로 (40b) 를 거쳐 그리고 노즐 (24b) 을 통해 몰드 공동 내로 주입된다.
단계들 (S14 및 S16) 은 제 3 유동 경로 (40c) 및 제 2 분배기 밸브 (28) 에 대해 유사한 방식으로 반복될 수 있다.
시스템 (10) 에 있어서, 연속 인젝션 몰딩 프로세스들은 분배 밸브들 (28a, 28b) 및 선택적으로 개별적인 셧오프 노즐들 (24a, 24b, 24c) 의 개방/폐쇄 순서들로써 수행될 수 있다.
인젝션 단계 중에 개별적인 게이트들 (36a, 36b, 36c) 을 통과하는 액체 플라스틱 재료의 유량은 몰드 공동 (34) 을 충전하는 액체 플라스틱 재료의 유동 선단 속도 (flow front speed) 를 직접 결정할 때 매우 중요하다. 높은 질의 프로세스들은 부분 공동을 충전하는 용융물의 일정한 유동 선단 속도를 목표로 한다.
시스템 (10) 에 있어서, 프로세스의 임의의 시간에서 몰드 공동 (34) (게이팅 (gating) 위치) 에서 질량 유량 및 유동 선단 속도들의 정확한 제어성이 실현 가능하다.
시스템 (10) 에 있어서, 게이트들을 통한 처리량은 인젝션 몰딩 단계를 거친 몰드 공동 (34) 내의 유동 선단 속도가 항상 일정하도록 공급 시스템 (12) 을 통해 제어 가능할 수 있다. 그렇지 않다면, 표면 결함들, 전단 발열 (shear heating), 전단층 구조 (shear layered structure), 플로우 마크들 (tiger stripes), 엄청난 용융 온도가 발생할 것이다.
시스템 (10) 에 있어서, 에너지를 저장하고 에너지 소스 (배럴의 제어된 이동) 로부터 몰드 공동 (34) 의 게이팅 위치 (36a, 36b, 36c) 로 직접 제어 (에너지 전달 (communication)) 를 방해할 수 있는 질량 유동이 없는 체적들이 회피될 수 있다.
본 발명은 도면 및 앞선 설명에서 상세하게 예시되고 설명되었지만, 그러한 예시 및 설명은 예증적이거나 또는 예시적으로 고려되어야 하며 제한적으로 고려되어서는 안된다; 본 발명은 개시된 실시형태들에 제한되지 않는다. 개시된 실시형태들에 대한 다른 변형예는 본 기술 분야의 당업자에게는 이해되고 실시될 수 있으며 도면들, 개시 및 첨부된 청구항의 학습으로부터 청구된 본 발명을 행할 수 있다. 청구 범위에서, 용어 "포함하다" 는 다른 요소들 또는 단계들을 배제하지 않고, 부정관사는 복수를 배제하는 것은 아니다. 단일한 프로세서 또는 제어기 또는 다른 유닛은 청구항에서 인용된 몇몇 아이템들의 기능을 수행할 수 있다. 어떤 수단이 서로 상이한 종속 청구항에서 인용된다는 사실은 단지 이들 수단들의 조합이 유리하도록 사용될 수 없다는 것을 나타내는 것은 아니다. 청구항에서 임의의 도면 부호는 본 발명의 범위를 제한하는 바와 같이 해석되어서는 안된다.
Claims (13)
- 인젝션 몰딩 시스템 (10) 의 분배 시스템 (18) 으로서,
상기 분배 시스템 (18) 은:
가압된 액체 플라스틱 재료를 수용하기 위한 유입구 (19);
적어도, 몰드 공동 (34) 내로 액체 플라스틱 재료를 주입하기 위한 제 1 노즐 (24a) 및 제 2 노즐 (24b);
상기 유입구 (19) 로부터 제 1 유동 경로 (40a) 를 거쳐 상기 제 1 노즐 (24a) 로 그리고 제 2 유동 경로 (40b) 를 거쳐 상기 제 2 노즐 (24b) 로 상기 액체 플라스틱 재료를 분배하기 위한 분배기 (20) 로서, 상기 제 1 노즐 (24a) 은 상기 제 1 노즐 (24a) 의 유출구를 폐쇄하기 위한 노즐 밸브 (30a) 를 포함하는 상기 분배기 (20);
상기 제 2 노즐 (24b) 이전의 상기 제 2 유동 경로 (40b) 를 폐쇄하기 위한 분배기 밸브 (28a) 를 포함하고, 상기 분배기 밸브 (28a) 는 폐쇄된 상태 또는 개방된 상태로 전환 가능한 2-상태 밸브인 것을 특징으로 하는, 인젝션 몰딩 시스템 (10) 의 분배 시스템 (18). - 제 1 항에 있어서,
상기 분배기 (20) 는 상기 유입구 (19) 와 상기 제 1 노즐 (24a) 에 연결된 제 1 라인 (20a) 및 상기 제 1 라인 (20a) 과 상기 제 2 노즐 (24b) 에 연결된 제 2 라인 (20b) 을 포함하고,
상기 분배 시스템 (18) 은 액체 플라스틱 재료가 상기 제 2 라인 (20b) 을 통해 유동하는 것을 방지하기 위한 분배기 밸브 (28a) 를 포함하는, 인젝션 몰딩 시스템 (10) 의 분배 시스템 (18). - 제 2 항에 있어서,
상기 분배기 (20) 는 상기 제 1 라인 (20a), 상기 제 2 라인 (20b) 및 상기 제 1 노즐 (24a) 을 상호 연결하는 분기 지점 (22a) 을 포함하고,
상기 분배기 밸브 (28a) 는 상기 분기 지점 (22a) 이후에 곧 바로 상기 제 2 라인 (20b) 에 위치되는, 인젝션 몰딩 시스템 (10) 의 분배 시스템 (18). - 제 2 항에 있어서,
상기 분배기 (20) 는 상기 제 2 라인 (20a) 에 연결된 제 3 라인 (20c) 및 제 3 노즐 (24c) 을 포함하고,
상기 분배 시스템 (18) 은 상기 액체 플라스틱 재료가 상기 제 3 라인 (20c) 을 통해 유동하는 것을 방지하기 위한 제 2 분배기 밸브 (28b) 를 포함하는, 인젝션 몰딩 시스템 (10) 의 분배 시스템 (18). - 제 1 항에 있어서,
상기 노즐 밸브 (24a) 는 니들 밸브인, 인젝션 몰딩 시스템 (10) 의 분배 시스템 (18). - 제 1 항에 있어서,
상기 분배기 밸브 (28a) 를 제어하기 위한 제어 유닛 (38) 을 추가로 포함하는, 인젝션 몰딩 시스템 (10) 의 분배 시스템 (18). - 인젝션 몰딩 시스템 (10) 으로서:
액체 플라스틱 재료를 제조하기 위한 공급 시스템 (12);
몰드 (32);
상기 공급 시스템 (12) 으로부터 상기 몰드 (32) 로 상기 액체 플라스틱 재료를 분배하기 위한 제 1 항 내지 제 6 항 중 한 항에 따른 분배 시스템 (18) 을 포함하는 인젝션 몰딩 시스템 (10). - 인젝션 몰딩을 위한 방법으로서:
인젝션 몰딩 시스템 (10) 의 분배 시스템 (18) 내로 액체 플라스틱 재료를 가압하는 단계;
제 1 노즐 (24a) 을 거쳐 몰드 공동 (34) 내로 액체 플라스틱 재료를 주입하는 단계로서, 액체 플라스틱 재료가 제 1 유동 경로 (40a) 을 거쳐 상기 제 1 노즐 (24a) 로 유동하고, 제 1 노즐 (24a) 을 거쳐 몰드 공동 (34) 내로 액체 플라스틱 재료를 주입하는 동안 액체 플라스틱 재료가 제 2 유동 경로 (40b) 를 거쳐 제 2 노즐 (24b) 로 진입하는 것은 방지되는 것을 특징으로 하는, 상기 주입하는 단계를 포함하고; 추가로,
액체 플라스틱 재료가 상기 제 2 유동 경로로 진입하도록 분배기 밸브 (28a) 를 개방하는 단계;
상기 분배기 밸브 (28a) 의 상기 개방 이후에 상기 제 1 노즐 (24a) 을 폐쇄하는 단계;
상기 제 2 유동 경로 (40b) 를 거쳐 상기 몰드 공동 (34) 내로 액체 플라스틱 재료를 주입하는 단계를 더 포함하는, 인젝션 몰딩을 위한 방법. - 삭제
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