KR20180127834A

KR20180127834A - 분할 사출 성형 방법

Info

Publication number: KR20180127834A
Application number: KR1020170063087A
Authority: KR
Inventors: 문초록; 황철환; 신정철
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2017-05-22
Filing date: 2017-05-22
Publication date: 2018-11-30
Also published as: CN108927941B; TWI760426B; TW201900377A; CN108927941A

Abstract

본 발명에서는 성형품 본체 뒷면의 리브(rib)나 양각(boss)과 같은 추가 구조물로 인한 외관 불량을 방지하여, 성형품의 외관 특성을 크게 개선시킬 수 있는 분할 사출 성형 방법이 제공된다.

Description

분할 사출 성형 방법{DIVIDED INJECTION MOLDING METHOD}

본 발명은 성형품의 외관 특성을 개선시킬 수 있는 분할 사출 성형 방법에 관한 것이다.

알루미늄을 비롯한 필러 소재를 사용하여 사출 성형시, 제조되는 성형품 뒷면의 리브(rib)나 양각(boss)과 같은 구조물로 인해 외관 불량이 쉽게 발생하였다.

이 같은 문제를 해결하기 위해 제품의 구조물을 제거하는 방법이 시도되고 있으나, 구조물 제거에는 한계가 있다.

또, 외관 불량을 방지하기 위한 방법으로 이중사출 공법이 제안되었다. 그러나 상기 방법은 하나의 사출 성형 장치 내에 두 개의 금형을 장착한 이중 성형장치를 이용하여 1차 사출 성형 후 2차 사출 성형을 수행하는 것으로, 두 번의 사출 공정 수행에 따라 2개의 실린더가 요구되는 등 공정이 복합하고, 이에 따른 작업 시간 및 공정 비용 증가의 문제가 있었다. 또 1차로 사출 후 냉각되는 동안 사출 성형물의 변형이 발생하기 쉽고, 그 결과 정밀한 사출이 이루어지지 않는다는 문제가 있었다.

본 발명은 종래 사출 성형시의 문제를 해결하여, 성형품의 외관 특성을 개선 시킬 수 있는 분할 사출 성형 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또, 본 발명은 상기 분할 사출 성형 방법의 수행에 유용한 분할 사출 성형 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 구현예에 따르면,

사출 성형용 조성물을 사출 실린더로부터 금형으로 투입하고, 1차 사출하여 1차 사출 성형물을 준비하는 제1단계, 및

상기 1차 사출 성형물을 위치이동시킨 후, 위치이동된 상기 1차 사출 성형물에 대하여 상기 사출 실린더로부터 사출 성형용 조성물을 추가 투입하고, 2차 사출하는 제2단계를 포함하는 분할 사출 성형 방법을 제공한다.

본 발명의 다른 일 구현예에 따르면,

사출 단계 별로 슬라이딩 또는 회전을 통해 사출 성형물의 위치이동이 가능하며, 사출 성형물의 이동 위치에 따라 대응하여 위치하는 1개 이상의 밸브 게이트를 포함하는 금형; 및 상기 금형에 연결되어, 금형 내로 사출 성형용 조성물을 연속 투입하는 사출 실린더를 포함하는 사출 성형 장치가 제공된다.

본 발명의 분할 사출 성형 방법에 의해, 공정 설비의 추가 및 이에 따른 공정 시간과 비용 증가에 대한 우려 없이, 용이하게 성형품의 외관 특성을 개선시킬 수 있다. 특히 본 발명의 분할 사출 성형 방법은 알루미늄 등의 필러를 포함하는 사출 성형용 조성물의 사출 성형시, 성형품 본체 뒷면의 리브(rib)나 양각(boss)과 같은 추가 구조물로 인한 외관 불량을 방지하는데 더욱 유용하다.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 분할 사출 성형 방법을 이용한 사출 성형 공정을 모식적으로 나타낸 공정도이다.
도 2는 본 발명의 다른 일 구현예에 따른 분할 사출 성형 방법을 이용한 사출 성형 공정을 모식적으로 나타낸 공정도이다.

본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 예시적인 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 단계, 구성 요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 구성 요소, 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한 본 발명에 있어서, 각 층 또는 요소가 각 층들 또는 요소들의 "상에" 또는 "위에" 형성되는 것으로 언급되는 경우에는 각 층 또는 요소가 직접 각 층들 또는 요소들의 위에 형성되는 것을 의미하거나, 다른 층 또는 요소가 각 층 사이, 대상체, 기재 상에 추가적으로 형성될 수 있음을 의미한다.

발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 예시하고 하기에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이하 발명의 구체적인 구현예에 따른 분할 사출 성형 방법에 관하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명의 일 구현예에 따른 분할 사출 성형 방법은,

사출 성형용 조성물을 사출 실린더로부터 금형으로 투입하고, 1차 사출하여 1차 사출 성형물을 준비하는 제1단계 (S1); 및

상기 1차 사출 성형물을 위치이동시킨 후, 위치이동된 상기 1차 사출 성형물에 대하여 상기 사출 실린더로부터 사출 성형용 조성물을 추가 투입하고, 2차 사출하는 제2단계 (S2)를 포함한다.

상기 분할 사출 성형 방법은, 사출 단계 별로 슬라이딩 또는 회전을 통해 사출 성형물의 위치이동이 가능하며, 사출 성형물의 이동 위치에 따라 대응하여 위치하는 1개 이상의 밸브 게이트를 포함하는 금형; 및 상기 금형, 구체적으로는 금형 내의 밸브 게이트와 연결되어, 금형 내로 사출 성형용 조성물을 연속 투입하기 위한 사출 실린더를 포함하는 사출 성형 장치를 이용하여 수행될 수 있다.

이때 상기 사출 성형 장치에 있어서 금형은, 사출 성형품의 본체 형태를 정의하며, 상기 제1단계에서의 1차 사출이 수행되는 제 1 부분과; 상기 본체 상의 추가 구조물 형태를 정의하며, 상기 제2단계에서의 2차 사출이 진행되는 제 2 부분을 각각 포함할 수 있고, 또, 상기 금형 또는 금형 내 존재하는 사출 성형물 자체의 위치이동에 따라 이동된 사출 성형물에 대응하여 위치하며, 사출 조건에 따라 작동하는 1개 이상, 보다 구체적으로는 2개 이상의 밸브 게이트를 포함할 수 있다.

또, 상기 사출 실린더는 사출 공정 동안에 사출 성형용 조성물을 금형 내로 연속 투입하되, 사출 단계별 사출 조건에 따라 사출 성형용 조성물 투입 조건을 변화시키며 투입할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 일 구현예에 따른 상기 분할 사출 방법은, 하나의 성형품 제조를 위한 사출 공정을 분할하여 수행하는 것으로, 하나의 사출 성형용 조성물을 하나의 사출 실린더를 사용하여 연속 투입하되, 사출 단계 별로 설정된 사출 조건에 따라 투입된 상기 사출 성형용 조성물을 순차로 사출 성형하는 방법이다. 이에 따라, 한 개의 사출 성형품 제조시 외관면과 내측면으로 구분하여 순차적으로 사출할 수 있으며, 그 결과 배면 구조가 복잡한 성형품의 제조 시에는 다단계의 분할 사출 공정을 통해 성형품의 외관 특성을 크게 개선시킬 수 있고, 두꺼운 성형품의 제조 시에는 사이클 타임을 감소시킬 수 있다.

이하 본 발명에 따른 분할 사출 성형 방법을 각 단계별로 보다 상세히 살펴보면, 제1 단계(S1)는 1차 사출 성형 공정을 통해 1차 사출 성형물을 준비하는 단계이다.

상기 제1단계는 통상의 사출 성형 방법에 따라 수행될 수 있으며, 구체적으로는 상기한 분할 사출 성형 장치의 사출 실린더에 있어서 하나 이상의 밸브 게이트를 통해 사출 성형용 조성물을 금형내로 투입하고, 1차 사출 성형하여 1차 사출 성형물을 제조함으로써 수행될 수 있다.

상기 사출 성형용 조성물은 필러; 및 사출 성형용 열가소성 또는 열경화성 고분자 수지를 포함하며, 상기 필러 및 고분자 수지의 종류와 함량은 최종 제조되는 성형품의 용도 및 개선 물성에 따라 결정될 수 있다.

상기 필러로는 무기 필러 또는 유기 필러가 사용될 수 있다. 보다 구체적인 예로는 알루미늄, 구리, 또는 망간 등의 금속 또는 이들의 합금; 규산염 광물, 탄화규소, 산화티타늄, 산화아연, 산화마그네슘, 질화알루미늄, 질화붕소, 결정성 실리카, 알루미나, 또는 흑연 등의 무기 입자; 또는 유리 섬유(glass fiber), 탄소 섬유(carbon fiber) 등의 유/무기 파이버 등을 들 수 있으며, 이들 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 사용될 수 있다.

또, 상기 고분자 수지의 구체적인 예로는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지, 아세탈 수지, 아크릴수지, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아마이드, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리페닐렌 옥사이드, 페놀 수지, 우레아 수지 또는 에폭시 수지 등을 들 수 있으며, 이들 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 사용될 수 있다.

이중에서도 금속과 같은 외관을 구현할 수 있는 특성으로 인해 본 발명의 분할 사출 성형 방법의 적용시 보다 더 향상된 외관 특성 개선 효과를 나타낼 수 있다는 점에서, 상기 고분자 수지로는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지, 폴리카보네이트 또는 폴리아마이드가 사용될 수 있다. 또, 이와 조합하여 사용시 그 효과를 더욱 증진시킬 수 있는 필러로는 알루미늄, 규산염 광물 또는 유/무기 파이버가 사용될 수 있다.

또, 상기 단계 1에서의 사출 공정은 사출 성형품의 본체 형태를 정의하는 금형의 제1부분에서 진행될 수 있다.

상기 사출 공정은 통상의 사출 방법에 따라 수행될 수 있으며, 이때 사출 조건은 제조하고자 하는 성형품의 용도, 형태, 물성 및 상기 사출 성형용 조성물 등을 복합적으로 고려하여 결정될 수 있다.

다음으로, 제2 단계는 상기 단계 1에서 제조한 1차 사출 성형물을 위치 이동시킨 후, 단계 1에서의 사출 성형용 조성물을 추가 투입하여 2차 사출 성형하는 단계이다.

구체적으로는, 상기 1차 사출 성형물 또는 1차 사출 성형물을 포함하는 금형을 위치이동시킨 후, 금형내 1차 사출 성형물에 대해 단계 1에서의 사출 성형용 조성물을 연속하여 추가로 투입하고 2차 사출 조건에 따라 사출 성형함으로써 수행될 수 있다.

이와 같이 단계 2에서의 사출 성형용 조성물은 단계 1에서의 사출 실린더와 별개로 존재하는 사출 실린더로부터 투입되는 것이 아니라, 상기 단계 1에서의 사출 실린더로부터 연속하여 투입된다. 다만, 단계 2에서의 사출 실린더를 통한 사출 성형용 조성물의 투입은, 사출 금형에 구비된 복수개의 밸브 게이트 중 위치이동된 1차 사출 성형물에 대응하여 위치하는 밸브 게이트가 설정된 사출 조건으로 작동함으로써 수행될 수 있다.

또, 상기 1차 사출 성형물의 위치이동은 금형내에서 1차 사출 성형물 자체로 회전 또는 슬라이딩되거나, 또는 1차 사출 성형물을 포함하는 금형 전체로 회전 또는 슬라이딩될 수 있다. 구체적으로, 금형 내에서의 1차 사출 성형물 자체의 위치이동은 금형 내부 1차 사출 성형물에 연결된 코어의 회전 또는 슬라이딩에 의해 이루어질 수도 있고, 또는 로보트에 의해 1차 성형물을 취출하여 위치이동 시키는 방법으로 수행될 수도 있다. 또, 금형 전체의 위치이동은 형반 회전과 같이 금형에 연결된 이동 형반에 의해 이루어질 수 있다.

상기 단계 2에서의 사출 공정은 사출 성형품에 있어서 본체 상의 추가 구조물 형태를 정의하는 금형의 제2부분에서 진행될 수 있다.

이에 따라 사출 성형용 조성물은 금형의 제2부분으로 투입되고, 설정된 사출 조건에 따라 2차 사출 성형되게 된다. 이때 사출 조건은 제조하고자 하는 성형품의 용도, 형태, 물성 및 상기 사출 성형성 조성물 등을 복합적으로 고려하여 결정될 수 있다.

한편, 본 발명에 있어서, 사출 성형품의 본체 상의 추가 구조물은 리브(rib)나 양각(boss)과 같은 구조물일 수 있다.

또, 최종 제조되는 성형품의 형태에 따라, 상기 단계 2는 2회 이상 반복 수행될 수 있으며, 이때 1차 사출 성형물의 위치이동은 단계 2가 반복 수행됨에 따라 매번 달라질 수도 있고, 또는 단계 2의 수행 횟수 별로 고정된 위치 사이를 주기적으로 왕복하며 이루어질 수도 있다. 또, 단계 2의 반복 수행시 마다 투입되는 사출 성형용 조성물은 본체 상의 추가 구조물 형태를 정의하는, 제3부분, 제4 부분 등의 추가의 부분에 투입되게 된다.

이와 같이 단계 2에서의 2차 사출 공정이 2회 이상 반복 수행되더라도 사출 성형용 조성물은 동일 사출 실린더를 통해 연속 투입되기 때문에, 사출 성형 공정 및 장치의 구조가 단순하다. 또 단일 금형 내에서 이루어질뿐더러, 전 단계에서의 사출 성형물이 냉각되면서 변형되기 전에 후속의 사출 공정이 이루어지기 때문에 정밀한 사출이 가능하다.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 분할 사출 성형 방법 중 금형의 회전에 의한 위치 이동시 사출 성형 공정을 모식적으로 나타낸 공정도이다. 도 1은 본 발명을 설명하기 위한 일 예일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

도 1을 참조하여 설명하면, 회전을 통해 위치이동이 가능한 금형(10)과, 상기 금형 내로 사출 성형용 조성물을 투입하기 위한 사출 실린더(20)를 포함하는 사출 성형 장치(100)를 이용하여 사출 성형시, 필러를 포함하는 사출 성형용 조성물을, 1차 사출 성형물의 형성 위치에 대응하여 위치하는 제1밸브 게이트(40a)를 통해 사출 실린더(20)로부터 금형(10), 특히 상기 금형(10)에 있어서 사출 성형품의 본체 형태인 평면부를 정의하는 제1부분(미도시)으로 투입하고, 1차 평면부 사출을 수행하여 1차 사출 성형물(30a)을 제조한다(단계 1, S1). 연속하여 상기 1차 사출 성형물(30a)을 포함하는 금형(10)을 회전시켜 위치이동시키고(S21), 상기 금형(10) 내 복수개의 밸브게이트 중 위치이동한 1차 사출 성형물에 대응하여 위치하는 제2 및 제3밸브게이트(40b, 40c)를 작동시켜, 상기 금형(10)에 있어서 본체 상의 추가 구조물 형태를 정의하는 제2부분(미도시)에 사출 성형용 조성물을 연속하여 추가 투입하고 2차 구조물 사출을 수행하여, 1차 사출 성형물(30a)에 대해 일체화된 형태로 2차 사출 성형물(30b)을 제조한다(S22). 이때 제2 단계는 2회 이상 반복 수행될 수 있으며, 제2단계가 1회 수행될 경우 상기 2차 사출 성형물(30b)이 최종 성형품(30)이 된다.

도 2는 본 발명의 다른 일 구현예에 따른 분할 사출 성형 방법 중 1차 사출 성형물의 금형내 슬라이딩에 의한 위치 이동시 사출 성형 공정을 모식적으로 나타낸 공정도이다. 도 2는 본 발명을 설명하기 위한 일 예일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

도 2을 참조하여 설명하면, 설정된 거리만큼 슬라이딩을 통해 사출 성형물의 위치이동이 가능한 금형(110)과, 상기 금형 내로 사출 성형용 조성물을 투입하기 위한 사출 실린더(120)를 포함하는 사출 성형 장치(200)를 이용하여 사출 성형시, 필러를 포함하는 사출 성형용 조성물을, 금형의 위치에 대응하여 위치하는 제1밸브 게이트(140a)를 통해 사출 실린더(120)로부터 금형(110)의 제1부분으로 투입하고, 1차 사출하여, 사출 성형품의 본체 형태인 평면부를 갖는 1차 사출 성형물(130a)을 제조한다(단계 1, S1'). 연속하여 상기 1차 사출 성형물(130a)을 슬라이딩시켜 설정된 거리만큼 위치이동시키고(S21'), 상기 금형(110) 내 복수개의 밸브게이트 중 위치이동한 1차 사출 성형물에 대응하여 위치하는 제2 및 제3밸브게이트(140b, 140c)를 작동시켜, 상기 금형(110)내 제2부분(미도시)으로 사출 성형용 조성물을 연속하여 추가 투입하고, 2차 구조물 사출을 수행하여, 1차 사출 성형물(130a)에 대해 일체화된 형태로 2차 사출 성형물(130b)을 제조한다(S22'). 이때 제2 단계는 2회 이상 반복 수행될 수 있으며, 제2단계는 1회 수행될 경우 상기 2차 성형물(130b)이 최종 성형품(130)이 된다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실기 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 구성 및 변형 가능함은 물론이다.

100, 200: 사출 성형 장치
10, 110 : 금형
20, 120 : 사출 실린더
30a, 130a : 1차 사출 성형물
30b, 130b: 2차 사출 성형물
30, 130 : 사출 성형품
40a, 140a : 제1 밸브 게이트
40b, 140b : 제2 밸브 게이트
40c, 140c : 제3 밸브 게이트

Claims

사출 성형용 조성물을 사출 실린더로부터 금형으로 투입하고, 1차 사출하여 1차 사출 성형물을 준비하는 제1단계, 및
상기 1차 사출 성형물을 위치이동시킨 후, 위치이동된 상기 1차 사출 성형물에 대하여 상기 사출 실린더로부터 사출 성형용 조성물을 추가 투입하고, 2차 사출하는 제2단계
를 포함하는 분할 사출 성형 방법.
제1항에 있어서,
상기 금형은 사출 성형품의 본체 형태를 정의하는 제 1 부분과, 상기 본체 상의 추가 구조물 형태를 정의하는 제 2 부분을 각각 포함하고,
상기 제1단계는 상기 제 1 부분에서의 사출 단계로서 진행되고, 상기 제 2 단계는 상기 제 2 부분에서의 사출 단계로 진행되는, 분할 사출 성형 방법.
제1항에 있어서,
상기 위치이동은 슬라이딩 또는 회전을 통해 수행되는, 분할 사출 성형 방법.
제1항에 있어서,
상기 금형은 1개 이상의 밸브 게이트를 포함하며,
상기 단계 1 및 2에서의 사출 성형용 조성물의 투입은 1차 사출 성형물의 위치에 대응하여 위치하는 밸브 게이트를 통해 이루어지는, 분할 사출 성형 방법.
제1항에 있어서,
상기 사출 성형용 조성물은 필러; 및 열가소성 또는 열경화성의 고분자 수지를 포함하는, 분할 사출 성형 방법.
제5항에 있어서,
상기 필러는 알루미늄, 구리, 망간, 합금, 규산염광물, 탄화규소, 산화티타늄, 산화아연, 산화마그네슘, 질화알루미늄, 질화붕소, 결정성 실리카, 알루미나, 흑연, 유/무기 파이버로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는, 분할 사출 성형 방법.
제1항에 있어서,
상기 제2단계는 2회 이상 반복 수행되는, 분할 사출 성형 방법.
사출 단계 별로 슬라이딩 또는 회전을 통한 사출 성형물의 위치이동이 가능하며, 사출 성형물의 이동 위치에 따라 대응하여 위치하는 1개 이상의 밸브 게이트를 포함하는 금형; 및
상기 금형에 연결되어, 금형 내로 사출 성형용 조성물을 연속 투입하기 위한 사출 실린더
를 포함하는 분할 사출 성형 장치.
제8항에 있어서,
상기 금형은 사출 성형품의 본체 형태를 정의하며, 1차 사출이 수행되는 제 1 부분과; 상기 본체 상의 추가 구조물 형태를 정의하며, 2차 사출이 진행되는 제 2 부분을 포함하는, 분할 사출 성형 장치.