Optimum design of injection mold heater for uniform curing of LSR seal for waterproof connector

Automotive waterproof connectors are highly functional parts that must be air-tight in a complex environment. In the LSR multi-cavity injection molding process for manufacturing waterproof connectors, it is important to maintain a uniform curing temperature between the cavities in order to obtain a quality product. For this purpose, we designed the capacity of the cartridge heater differently for each position, and then linked the heat transfer analysis and optimization module to obtain the optimal cartridge heater capacity. As a result of the optimization analysis, the temperature deviation between cavities was decreased from $13.1^{\circ}C$ to $8.1^{\circ}C$ compared with the case in which constant heater capacity was applied, so that the design criterion could be satisfied within a temperature deviation of $10^{\circ}C$ for uniform curing. This study suggests that this method can be applied efficiently to the design of a large area multi-cavity LSR mold heater.

방수 커넥터용 LSR Seal의 균일 경화를 위한 사출 금형 히터의 최적 설계

자동차용 방수커넥터는 외부로부터 방수가 필요한 전장부품인 와이어 하네스(Wire Harness)에 연결되어 있는 핵심기능부품이며 특히 와이어씰(Wire Seal) 부품은 고온, 다습, 저온, 먼지, 약품 등의 복합적 환경에서도 체결부 기밀성이 확보되어야 한다. 이러한 와이어씰은 최근 기존의 고상실리콘고무(Heat Cure Rubber)대신 친환경 소재이며 기계적 특성이 우수한 액상실리콘고무(LSR)를 적용하고 있다. 그리고 LSR용 와이어씰을 액상사출성형(Liquid Injection Molding)공정으로 제조할 경우 고상실리콘고무를 제조 하긴 위한 압축성형방식에 비해 사이클타임이 10배이상 빠르고 스크랩이 발생하지 않아 재료의 손실이 없으며 가류 및 생산을 위한 전후처리 과정이 필요 없기 때문에 원가 절감효과가 큰 이점이 있다. 하지만, 방수커넥터를 제조하기 위한 LSR 다캐비티 사출성형공정에서는 일정한 품질의 제품을 확보하기 위하여 캐비티간 균일한 경화온도를 유지하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 캐비티간 온도 편차를 최소화 하기 위하여 카트리지 히터의 용량을 위치마다 다르게 설계한 후 열전달 해석과 최적화 모듈을 연계하여 최적의 카트리지 히터 용량을 빠르고 효율적으로 도출하였다. 최적화 해석결과 일정한 히터 용량을 적용한 경우에 비하여 캐비티간 온도 편차는 $13.1^{\circ}C$에서 $8.1^{\circ}C$로 감소 시켜 균일 경화를 위한 온도 편차 $10^{\circ}C$ 이내인 설계 기준을 만족시킬 수 있었다.