KR20160086700A - 믹싱 스크류 조립체 및 이를 포함하는 사출 성형 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 믹싱 스크류 조립체에 관한 것으로서, 사출 성형 장치가 구비하는 배럴의 수용 공간에 설치되는 믹싱 스크류 조립체에 있어서, 상기 수용 공간에 투입된 합성 수지를 압력 이송하는 스크류; 상기 합성 수지를 교반하는 믹싱부를 구비하며, 상기 스크류의 하류 측에 마련되는 스페이서; 상기 스페이서의 하류 측에 마련되는 스크류 헤드; 및 상기 스페이서와 선택적으로 접촉되어 상기 합성 수지의 유로를 폐쇄할 수 있도록 상기 스크류 헤드와 상기 스페이서 사이에 이동 가능하게 설치되는 체크링을 포함한다.
이러한 본 발명에 의하면, 별도의 믹싱 부재의 추가 없이 스페이서에 믹싱부를 마련하여, 합성 수지의 교반 성능을 향상시킴과 동시에 믹싱 부재의 추가에 따른 합성 수지의 산화량 및 탄화량 증가를 방지할 수 있다.

Description

믹싱 스크류 조립체 및 이를 포함하는 사출 성형 장치{Mixing screw assembly and injection molding apparatus having the same}

본 발명은 믹싱 스크류 조립체 및 이를 포함하는 사출 성형 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 사출 성형 장치는 성형하고자 하는 제품의 형상에 맞게 제작된 금형 내로 용융 수지를 주입시키기 위한 장치이다. 이러한 사출 성형 장치는, 고체 상태의 수지 알갱이를 배럴 내에 설치된 스크류의 회전에 의한 기계적인 에너지와 배럴 외부에 장착된 히터에 의한 열 에너지를 이용하여 용융시킨 후 성형하고자 하는 제품의 형상에 맞게 제작된 금형 내로 용융 수지를 주입 및 고화시켜 원하는 형상의 제품을 제조한다.

이때, 배럴의 수용 공간에 설치되는 스크류는, 고체 수지 알갱이의 이송 및 용융을 위한 스크류, 및 금형 내로 용융 수지를 주입할 때 수지의 역류를 방지하기 위한 스크류 헤드를 포함한다.

이에 따라, 호퍼(hopper)를 통해 공급된 알갱이 수지를 히터(heater)가 장착된 배럴(barrerl)의 수용 공간의 상류 측에 투입시키고, 배럴의 수용 공간에서는 유압 모터나 전기 모터에 연결된 스크류가 회전하면서 스크류에 발생하는 전단열과 히터의 열에 의해 수지가 용융된다. 그 후, 용융된 수지는 스크류 헤드를 통과하여 배럴의 수용 공간의 하류 측에 쌓이게 된다.

이때, 배럴의 수용 공간의 하류 측에 쌓이는 용융 수지의 압력이 스크류의 이송 압력보다 크게 되면, 스크류는 용융 수지의 배압에 의해 스크류의 축 방향을 따라 용융 수지가 공급되는 호퍼 쪽으로 후퇴하게 되고, 이로 인해 용융 수지가 배럴의 수용 공간의 하류 측에 연속적으로 쌓여 나가게 된다. 수용 공간의 하류 측에 용융 수지가 미리 정해진 양만큼 쌓이게 되어 계량이 완료되면, 스크류는 회전을 멈추고, 성형 조건에 맞는 압력과 속도로 배럴 헤드 쪽으로 전진하여 수용 공간의 하류 측에 쌓인 용융 수지를 밀어내게 된다. 그러면, 배럴의 수용 공간의 하류 측에 쌓인 용융 수지는 배럴의 후단부에 장착된 배럴 헤드에 마련된 토출 노즐을 통해 금형에 주입된다.

이때 밀어낸 용융 수지가 수용 공간의 상류 측으로 역류하게 되면, 수용 공간의 하류 측에 쌓인 용융 수지가 정량에 부족한 편차가 발생하게 된다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 용융 수지의 역류를 방지하기 위한 체크링과 스페이서를 구비하는 사출 성형 장치가 개발되어 왔다.

도 1 및 도 2는 종래의 사출 성형 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.

체크링(140)과 스페이서(130)를 구비한 종래의 사출 성형 장치(100)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 스크류(120)가 회전할 경우 호퍼(112)를 통해 배럴(110)의 수용 공간(111)의 상류 측으로 공급된 용융 수지는 스크류(120)의 나사산(122)을 따라 배럴(110)의 수용 공간(111)으로 하류 측로 압송된다. 이에 따라 용융 수지는, 스페이서(130)와 체크링(140) 사이의 공간으로 유동되고, 체크링(140)과 스크류 헤드(150) 사이의 경로를 따라 연속적으로 유동된다. 이와 같이 체크링(140)과 스크류 헤드(150) 사이를 통과한 용융 수지는 체크링(140)과 스페이서(130) 및 스크류 헤드(150) 사이에 형성된 유로를 통해 수용 공간(111)의 하류측에 점차 쌓이게 되고, 이로 인해 수용 공간(111)의 하류 측에 쌓인 용융 수지에 의한 배압이 형성된다.

이와 같이 배럴(110)의 수용 공간(111)의 하류 측에 용융 수지가 쌓임에 따라 스크류(120)는, 용융 수지에 의한 배압에 의하여 호퍼(112) 쪽으로 후퇴하면서 정량의 용융 수지를 배럴(110)의 수용 공간(111)의 하류 측에 채워 넣은 후 정지된다. 이후에, 스크류(120)는 용융 수지의 사출을 위하여 다시 배럴 헤드(112) 쪽으로 전진하여 배럴 헤드(112)의 토출 노즐(114)을 통해 용융 수지를 금형 내로 주입한다. 이때, 체크링(140)이 스페이서(130)에 접하여 용융 수지의 유로를 차단함으로써 용융 수지의 역류를 방지할 수 있다.

이와 같이 체크링과 스페이서를 구비한 종래의 사출 성형 장치에 있어서, 한국 등록 특허 공보 제10-0661218호 및 한국 공개 특허 공보 제10-2010-0113291호와 같이, 용융 수지의 믹싱 성능의 개선을 위하여 스페이서와 스크류 사이 또는 스크류의 중간 영역에 믹싱 부재를 개재시킨 사출 성형 장치에 개발되었다.

그런데, 이와 같이 믹싱 부재를 추가로 마련할 경우에는, 신규 스크류를 제작하여 교체하여야 하므로 스크류의 교체에 많은 비용이 소요되고, 믹싱 부재와 기존의 부품들 사이에 용융 수지가 체류할 수 있는 체류 구간이 추가로 형성되어 용융 수지의 산화 및 탄화가 증가된다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 별도의 믹싱 부재의 추가 없이도 믹싱 성능을 향상시킬 수 있도록 구조를 개선한 믹싱 스크류 조립체 및 이를 포함하는 사출 성형 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 양상에 따른 믹싱 스크류 조립체는, 사출 성형 장치가 구비하는 배럴의 수용 공간에 설치되는 믹싱 스크류 조립체에 있어서, 상기 수용 공간에 투입된 합성 수지를 압력 이송하는 스크류; 상기 합성 수지를 교반하는 믹싱부를 구비하며, 상기 스크류의 하류 측에 마련되는 스페이서; 상기 스페이서의 하류 측에 마련되는 스크류 헤드; 및 상기 스페이서와 선택적으로 접촉되어 상기 합성 수지의 유로를 폐쇄할 수 있도록 상기 스크류 헤드와 상기 스페이서 사이에 이동 가능하게 설치되는 체크링을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 믹싱부는, 직사각형 형상을 각각 갖고, 격자 형태를 이루도록 상기 스페이서의 외주면에 미리 정해진 간격으로 형성되는 복수의 제1 믹싱 돌기를 구비하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 마름모형 형상을 각각 갖고, 격자 형태를 이루도록 상기 스페이서의 외주면에 미리 정해진 간격으로 형성되는 복수의 제2 믹싱 돌기를 구비하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 믹싱부는, 상기 스크류 쪽으로 개방되며, 상기 스페이서의 길이 방향을 따라 형성되는 복수의 제1 유입홈; 및 상기 스크류 헤드 쪽으로 개방되며, 상기 스페이서의 길이 방향을 따라 형성되는 복수의 제1 유출홈을 구비하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 복수의 제1 유입홈과 상기 복수의 제1 유출홈은 교번적으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 믹싱부는, 상기 스크류 쪽으로 개방되며, 상기 스페이서의 외주면에 나선형으로 형성되는 복수의 제2 유입홈; 및 상기 스크류 헤드 쪽으로 개방되며, 상기 스페이서의 외주면에 나선형으로 형성되는 복수의 제2 유출홈을 구비하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 복수의 제2 유입홈과 상기 복수의 제2 유출홈은 교번적으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 스페이서의 길이는 상기 스크류의 직경의 0.5 배 내지 1.5 배인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 양상에 따른 사출 성형 장치는, 내부에 형성되는 수용 공간을 구비하는 배럴; 상기 수용 공간의 상류 측에 투입된 합성 수지를 상기 수용 공간의 하류 측을 향해 압력 이송하는 스크류; 상기 합성 수지를 교반하는 믹싱부를 구비하며, 상기 스크류의 하류 측에 마련되는 스페이서; 상기 스페이서의 하류 측에 마련되는 스크류 헤드; 및 상기 스페이서와 선택적으로 접촉되어 상기 합성 수지의 유로를 폐쇄할 수 있도록 상기 스크류 헤드와 상기 스페이서 사이에 이동 가능하게 설치되는 체크링을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 배럴은, 상기 수용 공간의 상류 측과 연통되도록 상기 배럴의 일측에 형성되는 호퍼; 및 상기 배럴의 일측과 대향되는 상기 배럴의 타측에 개방 형성되는 개구부; 및 상기 수용 공간의 하류 측과 연통되는 보조 수용 공간, 및 상기 보조 수용 공간과 연통되는 토출 노즐을 구비하며, 상기 개구부에 분리 가능하게 장착되는 배럴 헤드를 구비하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 보조 수용 공간의 길이는 상기 스크류의 직경의 1.5 배 내지 3 배인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 믹싱 스크류 및 이를 포함하는 사출 성형 장치는 다음과 같은 효과를 갖는다.

첫째, 별도의 믹싱 부재의 추가 없이 스페이서에 믹싱부를 마련하여, 합성 수지의 교반 성능을 향상시킴과 동시에 믹싱 부재의 추가에 따른 합성 수지의 산화량 및 탄화량 증가를 방지할 수 있다.

둘째, 배럴의 수용 공간과 연통된 보조 수용 공간을 구비하는 배럴 헤드를 마련함으로써, 믹싱 스크류 조립체의 길이가 증가되는 경우에 배럴 전체를 교체할 필요없이 배럴 헤드만을 교환하면 되므로, 배럴 교체에 소요되는 비용을 절감할 수 있다.

도 1는 종래의 사출 성형 장치를 개략적으로 나타내는 도면.
도 2는 도 1의 체크링이 스페이서와 접촉되도록 이동된 상태를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 사출 성형 장치를 개략적으로 나타내는 도면.
도 4는 도 3의 사출 성형 장치의 배럴 헤드의 부분 확대도.
도 5는 도 3의 사출 성형 장치의 스페이서의 부분 확대도.
도 6은 도 3의 체크링이 스페이서와 접촉되도록 이동된 상태를 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 사출 성형 장치의 스페이서의 부분 확대도.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 사출 성형 장치의 스페이서의 부분 확대도.
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 사출 성형 장치의 스페이서의 부분 확대도.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과하고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도면에서 각 구성요소 또는 그 구성요소를 이루는 특정 부분의 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 따라서, 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그러한 설명은 생략하도록 한다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 사출 성형 장치를 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 4는 도 3의 사출 성형 장치의 배럴 헤드의 부분 확대도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 사출 성형 장치는, 내부에 형성되는 수용 공간(11)을 구비하는 배럴(10); 수용 공간(11)의 상류 측에 투입된 합성 수지를 수용 공간(11)의 하류 측을 향해 압력 이송하는 스크류(20); 합성 수지를 교반하는 믹싱부를 구비하며, 스크류(20)의 하류 측에 마련되는 스페이서(30); 스페이서(30)의 하류 측에 마련되는 스크류 헤드(50); 및 스페이서(30)와 선택적으로 접촉되어 합성 수지의 유로를 폐쇄할 수 있도록 스크류 헤드(50)와 스페이서(30) 사이에 이동 가능하게 설치되는 체크링(40)을 포함한다.

본 명세서에서, '상류 측'은 어느 구성 요소를 기준으로 합성 수지가 공급되는 방향을 말하고, '하류 측'은 어느 구성 요소를 기준으로 합성 수지가 배출되는 방향을 말한다. 또한, 본 명세서에서, '선단부'는 어느 구성 요소에 있어서 합성 수지가 공급되는 방향 쪽의 단부를 말하고, '후단부'는 어느 구성 요소에 있어서 합성 수지가 배출되는 방향 쪽의 단부를 말한다.

배럴(10)은, 본 발명의 제1 실시시예에 따른 사출 성형 장치의 외관을 형성하는 부재이다. 배럴(10)은, 배럴(10)의 내부에 형성되는 수용 공간(11), 수용 공간(11)의 상류 측과 연통되도록 배럴(10)의 일측에 형성되는 호퍼(12), 배럴(10)의 일측과 대향되는 배럴(10)의 타측에 개방 형성되는 개구부(13), 개구부(13)에 분리 가능하게 장착되는 배럴 헤드(14)를 포함한다.

수용 공간(11)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 배럴(10)의 내부에 형성되며, 믹싱 스크류 조립체의 설치 공간을 제공한다. 여기서, 믹싱 스크류 조립체란, 스크류(20), 스페이서(30), 체크링(40) 및 스크류 헤드(50)로 구성된 조립체를 말한다.

호퍼(12)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 배럴(10)의 선단부에 형성되며, 수용 공간(11)의 상류 측과 외부 공간을 연통시킨다. 따라서, 호퍼(12)를 통해 고체 상태의 합성 수지 알갱이를 수용 공간(11)의 상류 측에 투입할 수 있다.

개구부(13)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 배럴(10)의 후단부에 형성되며, 배럴 헤드(14)의 설치 공간을 제공한다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 개구부(13)를 둘러싼 배럴(10)의 단부면에는 배럴 헤드(14)의 고정 돌기(18)가 분리 가능하게 끼워질 수 있는 적어도 하나의 고정홈(15)이 형성될 수 있다.

배럴 헤드(14)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 배럴(10)의 개구부(13)에 분리 가능하게 장착되어 배럴(10)의 개구부(13)를 폐쇄한다. 배럴 헤드(14)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 수용 공간(11)의 하류 측과 연통되는 보조 수용 공간(16), 및 보조 수용 공간(16)과 연통되는 토출 노즐(17), 및 각각의 고정홈(15)에 분리 가능하게 끼워지는 적어도 하나의 고정 돌기(18)를 포함한다.

보조 수용 공간(16)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 수용 공간(11)의 하류 측과 연통되도록 형성된다.

믹싱 스크류 조립체에 대한 구조 변경이 이루어지는 경우에는, 배럴(10)의 수용 공간(11)의 길이가 부족할 수 있다. 이를 해결하기 위하여, 종래에는 배럴을 수용 공간의 길이가 긴 배럴로 교체하거나 또는 배럴과 배럴 헤드 사이에 길이 연장 부재를 개재시켜 수용 공간의 길이를 실질적으로 연장시켰다.

그런데, 배럴을 전면 교체할 경우에는 배럴의 교체에 많은 비용이 소요되는 문제점이 있었다. 또한, 배럴과 배럴 헤드 사이에 길이 연장 부재를 개재시킬 경우에는 배럴과 길이 연장 부재 사이에 합성 수지가 체류할 수 있는 체류 구간이 추가로 형성되어, 체류 시간 증가로 인하여 합성 수지의 산화량 및 탄화량이 증가되는 문제점이 있었다.

이를 해결하기 위하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 사출 성형 장치는, 내부에 보조 수용 공간(16)이 형성되도록 구조가 변경된 배럴 헤드(14)를 포함하는 것이다. 보조 수용 공간(16)의 길이는 배럴 헤드(14)와 배럴(10) 사이의 기밀이 안정적으로 유지될 수 있는 범위 내에서 결정되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 보조 수용 공간(16)의 길이는 스크류(20)의 직경(D)의 1.5 배 내지 3 배일 수 있다.

보조 수용 공간(16)은, 믹싱 스크류 조립체의 일부를 수용할 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 보조 수용 공간(16)은 스크류 헤드(50) 및 체크링(40)을 수용할 수 있다.

이와 같이 보조 수용 공간(16)을 구비하도록 배럴 헤드(14)의 구조를 변경함으로써, 믹싱 스크류 조립체의 길이가 증가되는 경우에는. 보조 수용 공간(16)이 믹싱 스크류 조립체의 길이 증가분만큼의 길이를 갖는 배럴 헤드(14)를 배럴(10)의 개구부(13)에 장착할 수 있다. 그러면, 배럴(10) 전체를 교체하거나 또는 배럴(10)과 배럴 헤드(14) 사이에 길이 연장 부재를 개재시킬 필요 없이 믹싱 스크류 조립체의 길이 증가분을 흡수할 수 있다. 따라서, 배럴(10) 교체에 소용되는 비용을 절감하고, 길이 연장 부재의 개재로 인한 합성 수지의 산화량 및 탄화량 증가를 방지할 수 있다.

고정 돌기(18)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 보조 수용 공간(16)의 개구부(13)를 둘러싼 배럴 헤드(14)의 단부면으로부터 적어도 한 개가 돌출 형성된다. 따라서, 각각의 고정 돌기(18)를 이와 대응되는 각각의 고정홈(15)에 끼워 넣음으로써, 배럴 헤드(14)를 배럴(10)의 개구부(13)에 장착할 수 있다.

다음으로, 스크류(20)는, 호퍼(12)를 통해 수용 공간(11)에 투입된 합성 수지를 압송하기 위한 부재로서, 스페이서(30) 보다 수용 공간(11)의 상류 측에 위치하도록 수용 공간(11)에 회전 가능하게 설치된다.

스크류(20)의 외주면에는 수용 공간(11)에 투입된 합성 수지를 압송하기 위한 나사산(22)이 나선 형태로 형성된다. 또한, 스크류(20)의 선단부는 배럴(10)의 측벽을 관통하여 배럴(10)의 외부에 마련된 유압 모터(미도시) 또는 전기 모터(미도시)와 축 결합된다. 따라서, 스크류(20)는 유압 모터 또는 전기 모터에 의하여 회전되면서 호퍼(12)를 통해 수용 공간(11)의 상류 측으로 투입된 합성 수지를 수용 공간(11)과 연통된 보조 수용 공간(16)의 하류 측을 향해 압송한다. 한편, 합성 수지는, 스크류(20)의 회전에 의하여 스크류(20)와 합성 수지에 사이에 작용하는 전단열과 배럴(10)의 외부에 장착된 히터로부터 제공되는 열에 의하여 용융되면서 보조 수용 공간(16)의 하류 측을 향해 압송된다.

도 5는 도 3의 사출 성형 장치의 스페이서의 부분 확대도이다.

스페이서(30)는, 체크링(40)과 연동하여 합성 유지의 유로를 개폐하기 부재이며, 스크류(20)의 후단부에 위치하도록 마련된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 스페이서(30)는 중공의 고리 형상을 가지며, 이러한 스페이서(30)에 스크류 헤드(50)의 헤드축(52)이 끼워짐으로써 스페이서(30)는 스크류 헤드(50)의 헤드축(52)에 고정된다.

또한, 스페이서(30)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 스크류(20)에 의하여 압송되고 있는 합성 수지를 교반하는 믹싱부를 포함한다.

합성 수지는 용융되면서 보조 수용 공간(16)의 하류 측으로 압송되는데, 합성 수지에 열이 불균일하게 작용하여 일부의 합성 수지가 미처 용융되지 못할 우려가 있다. 따라서, 종래의 사출 성형 장치는, 합성 수지가 고르게 용융될 수 있도록 합성 수지를 교반하기 위한 믹싱 부재를 스크류의 후단부와 스페이서의 선단부 사이 또는 스크류의 중간 영역에 추가로 개재시킨다. 그런데, 믹싱 부재를 추가로 개재시킬 경우에는, 합성 수지가 체류하는 체류 구간이 증가됨으로써 합성 수지의 산화량 및 탄화량이 증가될 우려가 있다.

이를 해결하기 위하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 사출 성형 장치는, 별도의 믹싱 부재를 추가하지 않고, 스페이서(30)에 합성 수지를 교반하기 위한 믹싱부를 마련하는 것이다. 이를 위하여 스페이서(30)는, 통상적인 사출 성형 장치의 스페이서(30)보다 긴 길이를 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어, 스페이서(30)의 길이는 스크류(20)의 직경(D)의 0.5 배 내지 1.5 배일 수 있다.

믹싱부의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 믹싱부는, 도 5에 도시된 바와 같이, 직사각형 형상을 각각 갖고, 격자 형태를 이루도록 스페이서(30)의 외주면에 미리 정해진 간격으로 돌출 형성되는 복수의 제1 믹싱 돌기(31)를 포함할 수 있다. 즉, 제1 믹싱 돌기(31)는, 복수의 행을 이루도록 스페이서(30)의 길이 방향을 따라 미리 정해진 간격으로 복수 개가 형성된다.

이와 같이 스페이서(30)의 외주면에 믹싱부가 마련됨에 따라, 별도의 믹싱 부재를 추가할 필요 없이 믹싱부를 통해 합성 수지를 고르게 교반함과 동시에 믹싱 부재의 추가로 인한 합성 수지의 산화량 및 탄화량 증가를 방지할 수 있다.

도 6은 도 3의 체크링이 스페이서와 접촉되도록 이동된 상태를 나타내는 도면이다.

체크링(40)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 스페이서(30)와 연동하여 합성 수지의 유로를 개폐하기 위한 부재이며, 스페이서(30)의 후단부와 스크류 헤드(50)의 선단부 사이에 이동 가능하게 설치된다. 체크링(40)은 중공의 고리 형상을 갖고, 스크류 헤드(50)의 헤드축(52)이 이러한 체크링(40)을 관통하도록 설치된다.

체크링(40)은 스크류 헤드(50)의 헤드축(52)보다 큰 직경을 갖도록 형성되며, 이로 인해 체크링(40)의 내주면과 스크류 헤드(50)의 헤드축(52) 사이에 합성 수지가 통과될 수 있는 합성 수지의 유로가 형성됨과 동시에 체크링(40)이 스크류 헤드(50)의 헤드축(52)을 따라 이동할 수 있게 된다.

이러한 체크링(40)은, 스크류(20)의 구동 상태에 따라 스크류 헤드(50)와 스페이서(30) 사이 공간을 이동하면서 스페이서(30)와 선택적으로 접촉된다. 따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 체크링(40)과 스페이서(30)가 이격될 경우에는 체크링(40)과 스크류 헤드(50)의 헤드축(52) 사이의 합성 수지의 유로가 개방되고, 도 6에 도시된 바와 같이, 체크링(40)과 스페이서(30)가 접촉될 경우에는 체크링(40)과 스크류 헤드(50)의 헤드축(52) 사이의 합성 수지의 유로가 스페이서(30)에 의하여 폐쇄된다. 체크링(40)은 통상적인 사출 형성 장치의 체크링(40)과 동일한 구조를 가지므로, 이에 대한 보다 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

스크류 헤드(50)는, 스크류(20)에 의하여 보조 수용 공간(16)의 하류 측에 쌓인 합성 수지를 배럴(10)의 외부로 밀어내기 위한 부재이다. 스크류 헤드(50)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 스페이서(30)의 하류 측에 설치되며, 후단부로 갈수록 직경이 점진적으로 작아지는 원뿔 형상을 갖는다.

스크류 헤드(50)는, 선단부로부터 스크류(20)의 후단부를 향해 연장 형성되는 헤드축(52)을 구비한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 스크류 헤드(50)는 헤드축(52)이 체크링(40)과 스페이서(30)를 순차적으로 관통하도록 설치되며. 스페이서(30)를 관통한 스크류 헤드(50)의 단부는 스크류(20)의 후단부에 고정된다. 그러면, 스크류(20)가 회전 구동될 때, 스크류 헤드(50) 및 스크류 헤드(50)의 헤드축(52)에 고정된 스페이서(30)는 스크류(20)와 함께 회전 구동된다.

이하에서는, 본 발명의 제1 실시예에 따른 사출 성형 장치를 이용한 사출 성형 방법을 설명하기로 한다.

먼저, 호퍼(12)를 통해 수용 공간(11)의 상류 측에 고체 상태의 합성 수지를 투입한다.

다음으로, 스크류(20)를 회전 구동하여, 수용 공간(11)에 투입된 합성 수지를 보조 수용 공간(16)의 하류 측을 향해 압송한다.

그러면, 합성 수지는 스크류(20)와 합성 수지 사이에 작용하는 전단열과 배럴(10)의 외부에 작창된 히터로부터 제공되는 열에 의하여 용융되면서 보조 수용 공간(16)의 하류 측을 향해 압송되며, 스페이서(30)의 믹싱부에 의하여 교반된 후 체크링(40)과 스크류 헤드(50)의 헤드축(52) 사이에 형성된 합성 수지의 유로를 통과하여 보조 수용 공간(16)의 하류측으로 유동된다.

스크류(20)가 계속적으로 구동됨에 따라, 보조 수용 공간(16)의 하류 측에는 합성 수지가 점차 쌓이게 되고, 이로 인해 보조 수용 공간(16)의 하류 측에 쌓인 합성 수지에 의한 배압이 형성된다. 이와 같이 보조 수용 공간(16)의 하류 측에 합성 수지가 쌓임에 따라 스크류(20)는, 합성 수지에 의한 배압에 의하여 호퍼(12) 쪽으로 후퇴하면서 정량의 합성 수지를 보조 수용 공간(16)의 하류 측에 채워 넣은 후 정지된다.

이후에, 스크류(20)를 배럴 헤드(14) 쪽으로 전진시켜 수용 공간(11)의 하류 측에 쌓인 합성 수지를 금형 내로 주입한다. 스크류(20)가 배럴 헤드(14) 쪽으로 전진함에 따라 스크류 헤드(50)는 수용 공간(11)의 하류 측에 쌓인 합성 수지를 밀어내며, 스크류 헤드(50)에 의하여 밀려난 합성 수지는 배럴 헤드(14)의 토출 노즐(17)를 통해 배출된 후 토출 노즐(17)과 연통되도록 배치된 금형 내로 주입된다. 이때, 도 6에 도시된 바와 같이, 체크링(40)은 스페이서(30)에 접하도록 이동되며, 이로 인해 체크링(40)과 스크류 헤드(50)의 헤드축(52) 사이의 합성 수지의 유로가 폐쇄됨으로써 합성 수지의 역류가 방지된다.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 사출 성형 장치의 스페이서의 부분 확대도.

본 발명의 제2 실시예에 따른 사출 성형 장치는, 스페이서(30)의 믹싱부의 구조에 있어서 본 발명의 제1 실시예에 따른 사출 성형 장치와 차이점을 갖는다. 따라서, 이하에서는 스페이서(30)의 믹싱부의 구조에 대한 내용을 중심으로 본 발명의 제2 실시예에 따른 사출 성형 장치에 대하여 설명하기로 한다.

믹싱부는, 도 7에 도시된 바와 같이, 마름모 형상을 갖고, 격자 형태를 이루도록 스페이서(30)의 외주면에 미리 정해진 간격으로 돌출 형성되는 복수의 제2 믹싱 돌기(32)를 포함할 수 있다. 즉, 제2 믹싱 돌기(32)는, 복수의 행을 이루도록 스페이서(30)의 길이 방향을 따라 미리 정해진 간격으로 복수 개가 형성된다. 또한, 제2 믹싱 돌기(32)는, 서로 인접하는 행에 마련된 제2 믹싱 돌기(32)들이 반 피치만큼 엇갈리도록 형성되는 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다.

이와 같이 마름모 형상을 갖는 제2 믹싱 돌기(32)를 형성한 경우에는, 직사각형 형상을 갖는 제1 믹싱 돌기(31)를 형성한 경우에 비하여, 스페이서(30)에 체류되는 합성 수지의 양을 줄임과 동시에 합성 수지에 대한 교반 성능을 향상시킬 수 있다.

도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 사출 성형 장치의 스페이서의 부분 확대도이다.

본 발명의 제3 실시예에 따른 사출 성형 장치는, 스페이서(30)의 믹싱부의 구조에 있어서 본 발명의 제1 실시예에 따른 사출 성형 장치와 차이점을 갖는다. 따라서, 이하에서는 믹싱부의 구조에 대한 내용을 중심으로 본 발명의 제3 실시예에 따른 사출 성형 장치에 대하여 설명하기로 한다.

믹싱부는, 도 8에 도시된 바와 같이, 스크류(20) 쪽으로 개방되며, 스페이서(30)의 길이 방향을 따라 형성되는 복수의 제1 유입홈(33), 및 스크류 헤드(50) 쪽으로 개방되며, 스페이서(30)의 길이 방향을 따라 형성되는 복수의 제1 유출홈(34)을 포함한다.

각각의 제1 유입홈(33)은 스페이서(30)의 외주면이 스페이서(30)의 길이 방향을 따라 오목하게 파인 형태로 형성되며, 합성 수지가 제1 유입홈(33)으로 용이하게 유입될 수 있도록 선단부가 스크류(20) 쪽으로 개방된다. 이에 대응하여, 각각의 제1 유출홈(34)은 스페이서(30)의 외주면이 스페이서(30)의 길이 방향을 따라 오목하게 파인 형태로 형성되며, 합성 수지가 제1 유출홈(34)으로부터 용이하게 유출될 수 있도록 후단부가 스크류 헤드(50) 쪽으로 개방된다. 따라서, 스크류(20)로부터 각각의 제1 유입홈(33)으로 유입된 합성 수지는 각각의 제1 유출홈(34)으로 전달된 후 스크류 헤드(50) 쪽으로 유출되며, 이러한 과정을 통해 합성 수지는 고르게 교반될 수 있다.

제1 유입홈(33)과 제1 유출홈(34)의 형성 개수는 특별히 한정되지 않으며, 제1 유입홈(33)과 제1 유출홈(34)은 복수의 행을 이루도록 각각 복수 개가 형성된다. 또한, 제1 유입홈(33)과 제1 유출홈(34)은 미리 정해진 간격으로 교번적으로 형성되는 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다.

도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 사출 성형 장치의 스페이서의 부분 확대도이다.

본 발명이 제4 실시예에 따른 사출 성형 장치는, 스페이서(30)의 믹싱부의 구조에 있어서 본 발명의 제3 실시예에 따른 사출 성형 장치와 차이점을 갖는다. 따라서, 이하에서는 믹싱부의 구조에 대한 내용을 중심으로 본 발명의 제3 실시예에 따른 사출 성형 장치에 대하여 설명하기로 한다.

믹싱부는, 도 9에 도시된 바와 같이, 스크류(20) 쪽으로 개방되며, 스페이서(30)의 외주면에 나선형으로 형성되는 복수의 제2 유입홈(35), 및 스크류 헤드(50) 쪽으로 개방되며, 스페이서(30)의 외주면에 나선형으로 형성되는 복수의 제2 유출홈(36)을 포함할 수 있다.

각각의 제2 유입홈(35)은 스페이서(30)의 외주면이 나선형으로 오목하게 파인 형태로 형성되며, 합성 수지가 제2 유입홈(35)으로 용이하게 유입될 수 있도록 선단부가 스크류(20) 쪽으로 개방된다. 이에 대응하여, 각각의 제2 유출홈(36)은 스페이서(30)의 외주면이 나선형으로 오목하게 파인 형태로 형성되며, 합성 수지가 제2 유출홈(36)으로부터 용이하게 유출될 수 있도록 후단부가 스크류 헤드(50) 쪽으로 개방된다. 따라서, 스크류(20)로부터 각각의 제2 유입홈(35)으로 유입된 합성 수지는 각각의 제2 유출홈(36)으로부터 전달된 후 스크류 헤드(50) 쪽으로 유출되며, 이러한 과정을 통해 합성 수지는 고르게 교반될 수 있다.

이와 같이 나선 형상을 갖는 제2 유입홈(35)과 제2 유출홈(36)을 형성한 경우에는, 직선 형상을 갖는 제1 유입홈(33)과 제1 유출홈(34)을 형성한 경우에 비하여, 스페이서(30)에 체류되는 합성 수지의 양을 줄임과 동시에 합성 수지에 대한 교반 성능을 향상시킬 수 있다.

제2 유입홈(35)과 제2 유출홈(36)의 형성 개수는 특별히 한정되지 않으며, 제2 유입홈(35)과 제2 유출홈(36)은 복수의 행을 이루도록 각각 복수 개가 형성된다. 또한, 제2 유입홈(35)과 제2 유출홈(36)은 미리 정해진 간격으로 교번적으로 형성되는 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

10 : 배럴 11 : 수용 공간
12 : 호퍼 13 : 개구부
14 : 배럴 헤드 15 : 고정홈
16 : 보조 수용 공간 17 : 토출 노즐
18 : 고정 돌기 20 : 스크류
22 : 나사산 30 : 스페이서
31 : 제1 믹싱 돌기 32 : 제2 믹싱 돌기
33 : 제1 유입홈 34 : 제1 유출홈
35 : 제2 유입홈 36 : 제2 유출홈
40 : 체크링 50 : 스크류 헤드
52 : 헤드축

Claims (11)

1. 사출 성형 장치가 구비하는 배럴의 수용 공간에 설치되는 믹싱 스크류 조립체에 있어서,
   상기 수용 공간에 투입된 합성 수지를 압력 이송하는 스크류;
   상기 합성 수지를 교반하는 믹싱부를 구비하며, 상기 스크류의 하류 측에 마련되는 스페이서;
   상기 스페이서의 하류 측에 마련되는 스크류 헤드; 및
   상기 스페이서와 선택적으로 접촉되어 상기 합성 수지의 유로를 폐쇄할 수 있도록 상기 스크류 헤드와 상기 스페이서 사이에 이동 가능하게 설치되는 체크링을 포함하는 것을 특징으로 하는 믹싱 스크류 조립체.
2. 제1항에 있어서,
   상기 믹싱부는,
   직사각형 형상을 각각 갖고, 격자 형태를 이루도록 상기 스페이서의 외주면에 미리 정해진 간격으로 형성되는 복수의 제1 믹싱 돌기를 구비하는 것을 특징으로 하는 믹싱 스크류 조립체.
3. 제1항에 있어서,
   마름모형 형상을 각각 갖고, 격자 형태를 이루도록 상기 스페이서의 외주면에 미리 정해진 간격으로 형성되는 복수의 제2 믹싱 돌기를 구비하는 것을 특징으로 하는 믹싱 스크류 조립체.
4. 제1항에 있어서,
   상기 믹싱부는,
   상기 스크류 쪽으로 개방되며, 상기 스페이서의 길이 방향을 따라 형성되는 복수의 제1 유입홈; 및
   상기 스크류 헤드 쪽으로 개방되며, 상기 스페이서의 길이 방향을 따라 형성되는 복수의 제1 유출홈을 구비하는 것을 특징으로 하는 믹싱 스크류 조립체.
5. 제4항에 있어서,
   상기 복수의 제1 유입홈과 상기 복수의 제1 유출홈은 교번적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 믹싱 스크류 조립체.
6. 제1항에 있어서,
   상기 믹싱부는,
   상기 스크류 쪽으로 개방되며, 상기 스페이서의 외주면에 나선형으로 형성되는 복수의 제2 유입홈; 및
   상기 스크류 헤드 쪽으로 개방되며, 상기 스페이서의 외주면에 나선형으로 형성되는 복수의 제2 유출홈을 구비하는 것을 특징으로 하는 믹싱 스크류 조립체.
7. 제6항에 있어서,
   상기 복수의 제2 유입홈과 상기 복수의 제2 유출홈은 교번적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 믹싱 스크류 조립체.
8. 제1항에 있어서,
   상기 스페이서의 길이는 상기 스크류의 직경의 0.5 배 내지 1.5 배인 것을 특징으로 하는 믹싱 스크류 조립체.
9. 내부에 형성되는 수용 공간을 구비하는 배럴;
   상기 수용 공간의 상류 측에 투입된 합성 수지를 상기 수용 공간의 하류 측을 향해 압력 이송하는 스크류;
   상기 합성 수지를 교반하는 믹싱부를 구비하며, 상기 스크류의 하류 측에 마련되는 스페이서;
   상기 스페이서의 하류 측에 마련되는 스크류 헤드; 및
   상기 스페이서와 선택적으로 접촉되어 상기 합성 수지의 유로를 폐쇄할 수 있도록 상기 스크류 헤드와 상기 스페이서 사이에 이동 가능하게 설치되는 체크링을 포함하는 것을 특징으로 하는 사출 성형 장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 배럴은,
    상기 수용 공간의 상류 측과 연통되도록 상기 배럴의 일측에 형성되는 호퍼; 및
    상기 배럴의 일측과 대향되는 상기 배럴의 타측에 개방 형성되는 개구부; 및
    상기 수용 공간의 하류 측과 연통되는 보조 수용 공간, 및 상기 보조 수용 공간과 연통되는 토출 노즐을 구비하며, 상기 개구부에 분리 가능하게 장착되는 배럴 헤드를 구비하는 것을 특징으로 하는 사출 성형 장치.
11. 제10항에 있어서,
    상기 보조 수용 공간의 길이는 상기 스크류의 직경의 1.5 배 내지 3 배인 것을 특징으로 하는 사출 성형 장치.

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