Small injection molded articles are generally molded by multi-cavity injection molding. The most important thing in multi-cavity molding is flow imbalance among the cavities because it affects the physical property and the quality of products. The cavity filling balance can be achieved by flow balance in the runner through the thermal balance. In this study, novel screw type runner or helical type runner has been developed for the flow balance in the runner and performed experiment and computer simulation. Flow balance has been observed using various screw type runners for several resins such as amorphous and crystalline polymers including low and high viscosities grades. Flow balance experiments have been performed for various injection speeds since the flow balance can be affected by injection speed among the injection conditions. Experimental results have been compared with computational results and they showed good agreement. The cavity filling balance can be achieved by the screw runner where the temperature distribution is uniform through the circulation flow along the screw channel in the screw runner. It has been verified that the novel screw runner is very effective device in flow balance in the multi-cavity injection molding.

소형 플라스틱 부품들은 대부분 다수 캐비티 빼기 사출금형에서 성형된다. 이러한 다수 빼기 캐비티 금형에서의 사출성형은 캐비티간의 흐름 균형이 중요하다. 캐비티간 흐름의 불균형은 성형품의 캐비티간 물성 및 품질의 편차를 초래한다. 캐비티간의 흐름균형은 런너와 게이트에서의 흐름균형을 통하여 이루어지게 되는데 런너와 게이트에서 기하학적인 균형을 이루어도 열적 불균형으로 캐비티간 흐름의 불균형을 초래한다. 본 연구에서는 캐비티간 흐름의 균형을 위해 고안한 스크류 타입의 런너을 이용하여 캐비티간 충전균형을 고찰하였다. 여러 형태의 스크류 런너에서 결정성 수지와 비결정성 수지, 그리고 점도가 높은 수지와 점도가 낮은 수지를 이용하여 캐비티간 흐름을 관찰하였다. 흐름의 균형은 성형조건 중 사출속도에 따라 다르게 나타나기 때문에 사출속도를 변화해 가며 관찰하였다. 실험 결과를 성형해석과 비교 검토하였으며 서로 잘 일치함을 확인할 수 있었다. 스크류 런너에서 수지가 흐르면서 스크류 채널을 따라 회전운동을 하여 스크류 단면에서 온도가 균일하게 됨을 확인하였다. 그리고, 이러한 균일한 온도 때문에 캐비티간 흐름 균형이 이루어지고 있음을 확인하였다. 결론적으로 실험에 사용된 새롭게 고안된 스크류 타입의 런너는 캐비티간 충전균형을 이루는데 매우 효과적임을 실험과 해석을 통해 검증할 수 있었다.

Keywords: cavity filling imbalance; multi-cavity injection molding; runner design; screw runner; thermal balance