KR100566147B1 - Injection molding equipment, component member used for the same, and surface treatment method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 내용수명이 길고, 또한 성형성이 양호한 사출성형장치를 제공하는 것이다. The present invention provides an injection molding apparatus having a long service life and good moldability.
또한 본 발명은 수지유로를 형성하는 기재(41)의 적어도 수지와 접하는 면이, 불소함유 DLC로 이루어지는 보호막(43)으로 덮여져 있는 것을 특징으로 한다. The present invention is also characterized in that at least the surface of the base material 41 forming the resin flow passage in contact with the resin is covered with a protective film 43 made of fluorine-containing DLC.
Description
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 사출성형장치의 사출부를 설명하기 위한 도,1 is a view for explaining an injection part of an injection molding apparatus according to a first embodiment of the present invention;
도 2는 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 사출성형장치의 사출부를 설명하기 위한 도,2 is a view for explaining an injection part of an injection molding apparatus according to a second embodiment of the present invention;
도 3은 본 발명의 제 3 실시형태에 관한 사출성형장치의 성형부를 설명하기 위한 도,3 is a view for explaining a molding part of an injection molding apparatus according to a third embodiment of the present invention;
도 4는 본 발명의 제 4 실시형태에 관한 사출성형장치의 성형부를 설명하기 위한 도,4 is a view for explaining a molding part of an injection molding apparatus according to a fourth embodiment of the present invention;
도 5는 본 발명의 기재 위에 보호막을 형성한 상태를 나타내는 일부 확대 단면도,5 is a partially enlarged cross-sectional view showing a state where a protective film is formed on a substrate of the present invention;
도 6은 스퍼터링장치의 개략구성도,6 is a schematic configuration diagram of a sputtering apparatus;
도 7은 지지 테이블상에서의 구성부재의 지지상태를 나타내는 확대사시도,7 is an enlarged perspective view showing a supporting state of a constituent member on a supporting table;
도 8은 타킷에 대한 스퍼터전력의 인가상태를 설명하기 위한 도, 8 is a diagram for explaining an application state of sputter power to a target;
도 9는 언밸런스·마그네트론·스퍼터링법의 원리를 설명하기 위한 도, 9 is a diagram for explaining the principle of an unbalanced magnetron sputtering method;
도 10은 본 발명의 변형예에 관한 기재 위에 보호막을 형성한 상태를 나타내는 일부 확대 단면도,10 is a partially enlarged cross-sectional view showing a state where a protective film is formed on a substrate according to a modification of the present invention;
도 11은 도 4에 나타내는 가동측 금형의 표면상태를 나타내는 일부 확대 단면도,11 is a partially enlarged cross-sectional view showing a surface state of a movable side mold shown in FIG. 4;
도 12는 본 발명의 실시형태에 관한 니들을 사용한 경우의 게이트 밀봉부의 상태를 나타내는 확대 평면도,12 is an enlarged plan view showing a state of a gate sealing portion when a needle according to an embodiment of the present invention is used;
도 13은 종래의 니들을 사용한 경우의 게이트 밀봉부의 상태를 나타내는 확대평면도,13 is an enlarged plan view showing a state of a gate seal in the case of using a conventional needle;
도 14는 박리성의 시험방법을 설명하기 위한 도,14 is a view for explaining a peeling test method;
도 15는 박리성의 시험방법을 설명하기 위한 도,15 is a view for explaining a peel test method;
도 16은 ABS 수지를 사용한 경우의 박리성의 시험결과를 나타내는 특성도,16 is a characteristic diagram showing a test result of peelability when ABS resin is used;
도 17은 폴리스티롤수지를 사용한 경우의 박리성의 시험결과를 나타내는 특성도,17 is a characteristic diagram showing a test result of peelability when a polystyrene resin is used;
도 18은 금형내에 있어서의 수지의 유동성을 시험하기 위하여 사용하는 시험용 가동측 금형의 평면도,18 is a plan view of a test movable mold used for testing the fluidity of the resin in the mold;
도 19는 유동성 시험의 결과를 나타내는 특성도이다. It is a characteristic view which shows the result of a fluidity test.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※ Explanation of symbols for main parts of drawing
1 : 스프루(탕도) 2 : 용융수지 1: sprue (tango) 2: molten resin
3 : 매니폴드 4 : 노즐 본체 3: manifold 4: nozzle body
5 : 니들 6 : 니들 가이드 부시 5: needle 6: needle guide bush
7 : 실린더 8 : 성형 금형 7: cylinder 8: forming mold
8a : 고정측 금형 8b : 가동측 금형 8a:
11 : 가열실린더 12 : 밴드히터 11: heating cylinder 12: band heater
13 : 스크류 14 : 체크링 13: screw 14: check ring
15 : 체크헤드 16 : 가열실린더 헤드15: check head 16: heating cylinder head
17 : 개방노즐 21 : 고정 다이플레이트 17: open nozzle 21: fixed die plate
22 : 고정측 금형 23 : 가동 다이플레이트 22: fixed side mold 23: movable die plate
24 : 금형 설치판 25 : 가동측 금형 24: mold mounting plate 25: movable side mold
26 : 캐버티 27 : 스프루 26: cavity 27: sprue
28 : 수지 주입구 29 : 노즐 28: resin injection port 29: nozzle
30 : 용융수지 31 : 이젝트핀 30: molten resin 31: eject pin
32 : 스탬퍼 33 : 고정측 금형 32: stamper 33: fixed side mold
34 : 가동측 금형 35 : 스탬퍼 바깥 둘레 홀더34: movable side mold 35: stamper outer circumference holder
36 : 캐버티 37 : 게이트부재 36: cavity 37: gate member
38 : 게이트 커트부재 39 : 러너 38: gate cut member 39: runner
40 : 스프루 41 : 기재 40: sprue 41: base material
42 : 밑바탕층 43 : 보호막 42: base layer 43: protective film
44 : 중간막 45 : 혼합영역층 44: interlayer 45: mixed region layer
51 : 챔버 52 : 워크 테이블 51: chamber 52: work table
53 : 지지 테이블 54 : 밑바탕층용 타킷 53: support table 54: target for the base layer
55 : 보호막용 타킷 56 : 안쪽 자극 55: target for protective film 56: inner magnetic pole
57 : 바깥쪽 자극 58 : 자력선 57: outer stimulus 58: magnetic field lines
62 : 가스배관 64 : 플라즈마 62: gas piping 64: plasma
65 : 구성부품 66 : 지주 65: component 66: prop
67 : 천정판 67: ceiling
본 발명은, 각종 사출성형장치 및 그것에 사용하는 예를 들면 니들, 성형 금형, 스프루(탕도), 매니폴드, 가열실린더, 스크류, 노즐 등의 구성부재에 관한 것으로, 특히 성형용 수지와의 박리성, 또는 성형용 수지의 유동성이 뛰어난 보호막을 가지는 사출성형장치와 그것에 사용하는 구성부재 및 표면처리방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention [0001] The present invention relates to various injection molding apparatuses and constituent members such as needles, molding dies, sprues, taps, manifolds, heating cylinders, screws, nozzles, and the like. An injection molding apparatus having a protective film excellent in peelability or fluidity of molding resin, a constituent member used for the same, and a surface treatment method.
용융수지를 캐버티내에 사출하는 노즐 본체의 안쪽에는 니들이 배치되어 있고, 압송(壓送)되어 온 용융수지는 노즐 본체와 니들의 사이에 형성된 좁은 간극을 통하여 노즐 본체의 선단부로부터 캐버티내에 사출된다. 그리고 보압(保壓) 후에 니들을 약간 움직여 게이트 밀봉하고, 그 후에 수지성형품을 사출성형장치로부터 인출하는 구조로 되어 있다. A needle is disposed inside the nozzle body for injecting the molten resin into the cavity, and the melted resin that has been fed is injected into the cavity from the tip of the nozzle body through a narrow gap formed between the nozzle body and the needle. . The needle is then moved slightly to seal the gate after holding the pressure, and then the resin molded article is taken out from the injection molding apparatus.
또한, 성형용 금형에 관해서는, 예를 들면 하기와 같은 특허문헌 1을 들 수 있다.
Moreover, about the metal mold | die for shaping | molding, following
(특허문헌 1) (Patent Document 1)
일본국 특개평1-234214호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-234214
그런데 상기 니들이나 노즐 본체는 통상 강재(鋼材)로 제작되어 있어, 성형용 수지와의 박리성이 좋지 않다. 그 때문에 이 니들로 게이트 밀봉하였을 때, 성형품의 게이트 밀봉부에 기포형상의 돌출부, 핀, 박리 등이 생기기 쉽다. 또, 성형용 수지와의 박리성이 나쁘기 때문에, 성형이 끝났을 때 니들의 주위면이나 노즐 본체의 내면에 수지가 부착하여, 다음에 사출성형하였을 때에 그 부착된 수지가 타서 변색되고, 그 탄 찌꺼거기가 니들이나 노즐 본체로부터 박리되어 캐버티내로 흘러가 성형품에 혼입하는 경우가 있다. 이와 같은 것으로부터 제품가치가 저하하거나, 심할 때에는 성형불량이 되어 생산수율이 저하하는 등의 단점을 가지고 있다. By the way, the needle or the nozzle body is usually made of steel, and the peelability with the molding resin is poor. Therefore, when gate-sealing with these needles, bubble-shaped protrusions, pins, peeling, etc. are likely to occur in the gate seal of the molded article. Moreover, since the peelability with molding resin is bad, when a molding is complete, resin adheres to the peripheral surface of a needle or the inner surface of a nozzle main body, and when the next injection molding is carried out, the attached resin burns and discolors, and the burnt residue There, it may peel from a needle or a nozzle main body, may flow into a cavity, and may mix in a molded article. As a result, there is a disadvantage in that the product value is lowered or, when severely, the molding is poor and the production yield is lowered.
또 성형 금형 표면상에서의 성형용 수지의 유동성이 반드시 양호하지는 않기 때문에, 분자량이 비교적 작은 수지가 사용되고, 그 때문에 성형품의 기계적 강도가 충분하지 않은 경우가 있다. 또한 수지의 흐름을 좋게 하기 위하여 성형온도(히터온도)를 높게 할 필요가 있고, 그 때문에 소비전력이 커지는 등의 단점을 가지고 있었다. Moreover, since the fluidity | liquidity of the resin for shaping | molding on the molding die surface is not necessarily favorable, resin with a comparatively small molecular weight is used, and for that reason, the mechanical strength of a molded article may not be enough. In addition, in order to improve the flow of the resin, it is necessary to increase the molding temperature (heater temperature), which results in a disadvantage in that the power consumption increases.
본 발명의 목적은, 이와 같은 종래기술의 단점을 해소하여 성형성이 양호하고, 또한 내용수명이 긴 사출성형장치와 그것에 사용하는 각종 구성부재 및 표면처리방법을 제공하는 것에 있다. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an injection molding apparatus with good moldability and long service life by eliminating the disadvantages of the prior art, and various structural members and surface treatment methods used therefor.
이 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제 1 수단은, 사출성형장치에 있어서 수지유로를 형성하는 기재(base material)의 성형용 수지와 접하는 면의 일부 또는 전부가, 불소함유 다이아몬드형상 카본(이하, 불소함유 DLC라 함)으로 이루어지는 보호막으로 덮여져 있는 것을 특징으로 하는 것이다. In order to achieve this object, the first means of the present invention, in the injection molding apparatus, a part or all of the surface contacting the molding resin of the base material forming the resin flow path is fluorine-containing diamond-like carbon (hereinafter, Fluorine-containing DLC).
본 발명의 제 2 수단은 상기 제 1 수단에 있어서, 상기 기재와 보호막의 사이에, 주기율표 4a족(Ti, Zr, Hf), 4b족(Si, Ge, Sn, Pb), 5a족(V, Nb, Ta), 6a족 (Cr, Mo, W) 중의 적어도 1종의 원소를 주성분으로 하는 밑바탕층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다. According to a second means of the present invention, in the first means, between the substrate and the protective film, a periodic table of Group 4a (Ti, Zr, Hf), Group 4b (Si, Ge, Sn, Pb), Group 5a (V, Nb, Ta) and a base layer containing at least one element of Group 6a (Cr, Mo, W) as a main component are formed.
본 발명의 제 3 수단은, 사출성형장치에 사용하는 구성부재로서, 성형용 수지와 접하는 면의 일부 또는 전부가, 불소함유 다이아몬드형상 카본으로 이루어지는 보호막으로 덮여져 있는 것을 특징으로 하는 것이다. A third means of the present invention is a constituent member for use in an injection molding apparatus, wherein part or all of the surfaces in contact with the molding resin are covered with a protective film made of fluorine-containing diamond-shaped carbon.
본 발명의 제 4 수단은, 상기 제 3 수단에 있어서, 상기 구성부재가 성형 금형인 것을 특징으로 하는 것이다. A fourth means of the present invention is the third means, wherein the structural member is a molding die.
본 발명의 제 5 수단은, 상기 제 3 수단에 있어서, 상기 구성부재가 니들, 스프루, 매니폴드, 가열실린더, 스크류, 노즐 중의 적어도 하나의 부재인 것을 특징으로 하는 것이다. The fifth means of the present invention is the third means, wherein the constituent member is at least one member among a needle, a sprue, a manifold, a heating cylinder, a screw, and a nozzle.
본 발명의 제 6 수단은, 상기 제 3 내지 제 5 수단에 있어서, 상기 구성부재의 기재와 보호막의 사이에, 주기율표 4a족, 4b족, 5a족, 6a족 중의 적어도 1종의 원소를 주성분으로 하는 밑바탕층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다. The sixth means of the present invention includes, in the third to fifth means, at least one element of Groups 4a, 4b, 5a, and 6a of the periodic table as a main component between the base material of the structural member and the protective film. It is characterized in that the base layer is formed.
본 발명의 제 7 수단은, 상기 제 6 수단에 있어서, 상기 밑바탕층의 주성분 의 원소가, Cr, W, Ti, Si의 그룹으로부터 선택된 적어도 1종의 원소인 것을 특징으로 하는 것이다. A seventh means of the present invention is the sixth means, wherein the element of the main component of the base layer is at least one element selected from the group of Cr, W, Ti, and Si.
본 발명의 제 8 수단은, 상기 제 6 또는 제 7 수단에 있어서, 상기 밑바탕층과 보호막의 사이에 밑바탕층을 구성하는 원소와 보호막을 구성하는 원소의 혼합영역층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다. According to an eighth aspect of the present invention, in the sixth or seventh aspect, a mixed region layer of an element constituting the base layer and an element constituting the protective film is formed between the base layer and the protective film. will be.
본 발명의 제 9 수단은, 상기 제 6 수단에 있어서, 상기 밑바탕층과 보호막의 사이에, 다이아몬드형상 카본으로 이루어지는 중간막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다. A ninth means of the present invention is the sixth means, wherein an intermediate film made of diamond-like carbon is formed between the base layer and the protective film.
본 발명의 제 10 수단은, 상기 제 9 수단에 있어서, 상기 밑바탕층과 상기 중간막과의 사이에, 밑바탕층을 구성하는 원소와 중간막을 구성하는 원소의 혼합영역층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다. In a ninth means of the present invention, in the ninth means, a mixed region layer of an element constituting the base layer and an element constituting the intermediate layer is formed between the base layer and the intermediate layer. will be.
본 발명의 제 11 수단은, 주기율표 4a족, 4b족, 5a족, 6a족 중의 적어도 1종의 원소를 주성분으로 하는 밑바탕층용 타킷과, 탄소로 이루어지는 보호막용 타킷과, 상기 밑바탕층용 타킷 및 보호막용 타킷에 대향하여 배치된 사출성형장치용 구성부재의 기재를, 불활성 가스 중에 배치하고, An eleventh means of the present invention is a base layer target comprising at least one element of Groups 4a, 4b, 5a, and 6a of the periodic table, a target for carbon, a target for protective film, and a target for the base layer and protective film The base material of the component for injection molding apparatus arrange | positioned facing the target is arrange | positioned in an inert gas,
상기 밑바탕층용 타킷에 소정의 스퍼터전력을 인가하여 스퍼터링을 행하여 기재 위에 밑바탕층을 형성하고, 그 밑바탕층의 막두께가 소정의 두께가 되었을 때, 밑바탕층용 타킷에 대한 스퍼터전력을 서서히 내리면서, 보호막용 타킷에 대한 스퍼터전력을 서서히 올려, 보호막용 타킷에 대한 스퍼터전력이 소정의 값에 도달하면, 밑바탕층용 타킷에 대한 스퍼터전력의 공급을 정지하고, 불소함유 가스를 불 활성 가스에 혼합하여 소정시간 스퍼터링을 행하여, 밑바탕층 위에 불소함유 다이아몬드형상 카본으로 이루어지는 보호막을 형성함으로써, 밑바탕층과 보호막의 사이에 밑바탕층을 구성하는 원소와 보호막을 구성하는 원소의 혼합영역이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다. A protective film is formed by applying a predetermined sputtering power to the target for the base layer to form a base layer on the substrate, and when the film thickness of the base layer reaches a predetermined thickness, gradually lowering the sputter power to the target for the base layer. When the sputter power to the target for the target is gradually raised, when the sputter power to the target for the protective film reaches a predetermined value, the supply of the sputter power to the target for the base layer is stopped, and the fluorine-containing gas is mixed with the inert gas for a predetermined time. By sputtering to form a protective film made of fluorine-containing diamond-shaped carbon on the base layer, a mixed region of elements constituting the base layer and elements constituting the protective film is formed between the base layer and the protective film. .
본 발명의 제 12 수단은, 주기율표 4a족, 4b족, 5a족, 6a족 중의 적어도 1종의 원소를 주성분으로 하는 밑바탕층용 타킷과, 탄소로 이루어지는 중간막·보호막용 타킷과, 상기 밑바탕층용 타킷 및 중간막·보호막용 타킷에 대향하여 배치된 사출성형장치용 구성부재의 기재를, 불활성 가스 중에 배치하고, 상기 밑바탕층용 타킷에 소정의 스퍼터전력을 인가하여 스퍼터링을 행하여 기재 위에 밑바탕층을 형성하고, 그 밑바탕층의 막두께가 소정의 두께가 되었을 때, 밑바탕층용 타킷에 대한 스퍼터전력을 서서히 내리면서, 중간막·보호막용 타킷에 대한 스퍼터전력을 서서히 올려, 중간막·보호막용 타킷에 대한 스퍼터전력이 소정의 값에 도달하면, 밑바탕층용 타킷에 대한 스퍼터전력의 공급을 정지하고, 소정시간 스퍼터링을 행하여, 밑바탕층 위에 다이아몬드형상 카본으로 이루어지는 중간막을 형성함으로써, 밑바탕층과 중간막의 사이에 밑바탕층을 구성하는 원소와 중간막을 구성하는 원소의 혼합영역이 형성되고, 다음에 상기 불활성 가스에 불소함유 가스를 혼합하여 소정시간 스퍼터링을 행하여, 상기 중간막의 위에 불소함유 다이아몬드형상 카본으로 이루어지는 보호막을 형성하는 것을 특징으로 하는 것이다. A twelfth means of the present invention is a base layer target comprising at least one element of Groups 4a, 4b, 5a, and 6a of the periodic table, a target for carbon and an intermediate film and protective film, the target for the base layer, and The base of the component for injection molding apparatus arranged opposite to the target for the interlayer film and the protective film is disposed in an inert gas, sputtered by applying a predetermined sputter power to the target for the base layer, and a base layer is formed on the base. When the film thickness of the underlying layer reaches a predetermined thickness, the sputtering power of the target for the intermediate layer and the protective film is gradually increased while the sputtering power of the target for the intermediate layer and the protective film is gradually raised, and the sputtering power of the target for the intermediate film and the protective film is predetermined. When the value is reached, the supply of the sputter power to the target for the underlayer is stopped, and sputtering is performed for a predetermined time, so that the diamond is placed on the underlayer. By forming the intermediate film made of de-shaped carbon, a mixed region of the element constituting the base layer and the element constituting the intermediate layer is formed between the base layer and the intermediate film, and then a fluorine-containing gas is mixed with the inert gas for a predetermined time. The sputtering is performed to form a protective film made of fluorine-containing diamond-shaped carbon on the intermediate film.
본 발명의 제 13 수단은 상기 제 11 수단 또는 제 12 수단에 있어서, 상기 밑바탕층의 주성분의 원소가, Cr, W, Ti, Si의 그룹으로부터 선택된 적어도 1종의 원소인 것을 특징으로 하는 것이다. A thirteenth means of the present invention is the eleventh or twelfth means, wherein the main component of the base layer is at least one element selected from the group of Cr, W, Ti, and Si.
또한, 본 발명에 있어서의 「주성분」이란, 구성하는 원소의 함유율이 50 중량%를 초과하는 경우를 말하며, 100 중량%의 경우도 포함하는 것으로 한다. In addition, the "main component" in this invention means the case where the content rate of the element which comprises is more than 50 weight%, and also includes the case of 100 weight%.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면과 함께 설명한다. 도 1은, 제 1 실시형태에 관한 사출성형장치의 사출부를 설명하기 위한 도면이다. EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described with drawing. 1 is a view for explaining an injection part of the injection molding apparatus according to the first embodiment.
도면 중 1은 예를 들면 ABS 수지 등의 용융수지(2)를 매니폴드(3)에 공급하는 스프루, 4는 매니폴드(3)의 선단부에 설치한 복수의 노즐 본체[도 1에서는 하나의 노즐 본체(4)밖에 도시되어 있지 않음], 5는 노즐 본체(4)내에 이동 가능하게 배치되어 수지를 게이트 밀봉하는 니들, 6은 니들(5)을 노즐 본체(4)의 중심위치에 유지하는 니들 가이드 부시, 7은 니들(5)를 구동하기 위한 피스톤을 내장한 실린더, 8은 성형 금형으로, 고정측 금형(8a)과 가동측 금형(8b)으로 구성되어 있다. 1 is a sprue which supplies
스프루(1)로부터 공급된 용융수지(2)는 매니폴드(3)에 의하여 각 금형(8)방향으로 분기되고, 노즐 본체(4)와 니들(5) 사이의 좁은 간극을 통하여, 노즐 본체 (4)의 선단부로부터 성형 금형(8)(캐버티)내로 사출되고, 보압 후에 니들(5)에 의하여 게이트 밀봉되어 수지성형품을 얻는다. 이 사출성형장치에서는 스프루(1), 매니폴드(3), 노즐 본체(4), 니들(5), 니들 가이드 부시(6), 성형 금형(8) 등의 구성부재가 성형용 용융수지(2)와 접촉하게 된다. The
도 2는, 제 2 실시형태에 관한 스크류를 사용한 사출성형장치의 사출부를 설명하기 위한 도면이다. FIG. 2 is a view for explaining an injection part of the injection molding apparatus using the screw according to the second embodiment.
도면 중의 11은 가열실린더, 12는 가열실린더(11)의 바깥쪽에 감겨 설치된 밴드히터, 13은 가열실린더(11)내에 배치되어 회전함과 동시에 축방향으로 이동하는 스크류, 14는 스크류(13)의 선단부측에 설치되어 스크류(13)의 축방향으로 이동 가능한 체크링, 15는 스크류(13)의 선단부에 설치된 체크 헤드, 16은 가열실린더(11)의 선단부에 설치된 가열실린더 헤드, 17은 가열실린더 헤드(16)에 설치된 개방노즐이다.In the drawing, 11 is a heating cylinder, 12 is a band heater wound around the outside of the
호퍼(도시 생략)로부터 가열실린더(11)의 후단부(18)에 투입된 수지펠릿은 스크류(13)의 회전에 의하여 가열실린더(11)내를 선단측으로 이동하면서, 가열실린더 (11)[밴드히터(12)]로부터의 열로 가소화, 혼련된다. 그리고 충분히 용융한 수지는, 스크류(13)의 축방향으로의 순간적인 이동에 의하여 스크류(13)와 체크링(14)의 간극, 체크 헤드(15)와 가열실린더 헤드(16)의 간극을 통하여 개방노즐(17)로부터 금형(도시 생략)내에 사출된다. 이 사출성형장치에서는 가열실린더(11), 스크류 (13), 체크링(14), 체크 헤드(15), 개방노즐(17) 등의 구성부재가 용융수지와 접촉하게 된다. The resin pellet introduced into the
도 3은, 제 3 실시형태에 관한 사출성형장치의 성형부를 설명하기 위한 도면이다. 도면 중의 21은 고정측 금형(22)을 설치한 고정 다이 플레이트, 23은 금형 설치판(24)을 거쳐 가동측 금형(25)을 설치한 가동 다이 플레이트이다. 가동 다이 플레이트(23)는 형조임장치(도시 생략)로 전후(도면 중에서는 좌우)로 구동되어, 가동측 금형(25)을 고정측 금형(22)에 밀착한 형조임위치와 가동측 금형(25)을 고정측 금형(22)으로부터 이간한 형개방위치를 취할 수 있게 되어 있다. 3 is a view for explaining a molding section of the injection molding apparatus according to the third embodiment. In the figure, 21 is a fixed die plate in which the stationary side die 22 is provided, and 23 is a movable die plate in which the movable side die 25 is provided via the
가동측 금형(25)을 고정측 금형(22)에 밀착한 상태에서 양 금형(22, 25)에 의하여 캐버티(26)가 형성되고, 캐버티(26)는 게이트, 러너 및 스프루(27)를 거쳐 수지 주입구(28)와 연통하고, 수지 주입구(28)에는 노즐(29)이 가압된다. 노즐(29)로부터 사출된 용융수지(30)는 스프루(27)를 통하여 캐버티(26)내에 충전되어, 보압, 냉각된다. 그 후에 형개방되어 이젝트핀(31)을 전진 이동함으로써, 성형품을 가동측 금형(25)으로부터 밀어 내어 인출한다. 이 성형부에서는, 고정측 금형(22), 가동측 금형(25) 또는 필요에 따라 코어(도시 생략), 노즐(29) 등의 구성부재가 용융수지 (30)와 접촉하게 된다. The
도 4는, 제 4 실시형태에 관한 사출성형장치의 성형부를 설명하기 위한 도면이다. 도면 중 32는 디지털 다기능 디스크(Digital Versatile Disk ; DVD)의 기록정보에 대응하는 미세한 요철면을 내면에 형성한 니켈재로 이루어지는 스탬퍼, 33은 고정측 금형, 34는 가동측 금형, 35는 스탬퍼 바깥 둘레 홀더이다. 이들 성형 금형을 조합하여 폐쇄함으로써 성형품(본 실시형태의 경우는 DVD용 기판)을 성형하는 캐버티(36)가 형성된다. 4 is a view for explaining a molding section of the injection molding apparatus according to the fourth embodiment. 32 is a stamper made of a nickel material formed on the inner surface of a fine uneven surface corresponding to recording information of a digital versatile disk (DVD), 33 is a fixed side mold, 34 is a movable side mold, and 35 is outside a stamper. It is a circumferential holder. By combining and closing these molding dies, a
캐버티(36)는, 고정측 금형(33)에 설치된 게이트부재(37) 및 가동측 금형 (34)에 상하이동 가능하게 설치된 게이트 커트부재(38)로 형성된 러너(39) 및 스프루(40)와 연통하고 있다. 용융상태가 된 폴리카보네이트 등의 성형용 수지는, 스프루(40) 및 러너(39)를 경유하여 캐버티(36)내에 사출, 충전된다. The
이 수지가 냉각, 고화한 후에 게이트 커트부재(38)가 위쪽으로 이동하여, 성형된 성형품의 중앙부에 해당하는 게이트 커트부에서 절단되고, 그 후에 가동측 금형(34)을 이동하여 금형이 개방되어 스탬퍼(32)의 미세 요철면이 전사된 DVD용 기 판이 인출된다. 또한 도면 중 43은 도 10에서 상세하게 설명하는 보호막이고, 44는 도 11에서 상세하게 설명하는 중간막이다. After the resin has cooled and solidified, the
상기 실시형태에서 설명한 스프루(1), 매니폴드(3), 노즐 본체(4), 니들(5), 니들 가이드 부시(6), 성형 금형(8), 가열실린더(11), 스크류(13), 체크링(14), 체크 헤드(15), 개방노즐(17), 고정측 금형(22), 가동측 금형(25), 코어(도시 생략), 노즐(29), 고정측 금형(33), 가동측 금형(34), 스탬퍼 바깥 둘레 홀더(35) 등의 사출성형장치의 구성부재는, 예를 들면 HPM1, 2, 17, 31, 38, 50, PSL, SUS420, 440, SLD, HAP, SKD11, 61, STAVAX, NAK55, 80, 101 등 강재(鋼材)가 기재로서 적절하게 선택된다. The
본 발명에 있어서는, 상기 사출성형장치의 구성부재의 적어도 하나에 본 발명에 의한 보호막이 형성되어 있다. 또한 상기 기재의 성형용 수지와 접촉하는 면 모두에 보호막을 형성할 필요는 없고, 일부이어도 된다. In the present invention, the protective film according to the present invention is formed on at least one of the constituent members of the injection molding apparatus. Moreover, it is not necessary to form a protective film in all the surfaces which contact the molding resin of the said base material, and may be part.
도 5는, 그 기재의 적어도 성형용 수지와 접촉하는 개소에 보호막을 형성한 상태를 나타내는 일부 확대단면도이다. 상기 도면에 나타내는 바와 같이 기재(41)위에 밑바탕층(42)을 거쳐 보호막(43)이 형성된다. 기재(41)는 상기한 SKD 등의 강재로 이루어지고, 그 위에 주기율표 4a족(Ti, Zr, Hf), 4b족(Si, Ge, Sn, Pb), 5a족 (V, Nb, Ta), 6a족(Cr, Mo, W) 중의 적어도 1종의 원소, 그 중에서도 특히 Cr, W, Ti, Si의 그룹으로부터 선택된 적어도 1종의 원소를 주성분으로 하는 밑바탕층(42)이 형성되고, 그 밑바탕층(42)의 위에 불소함유 DLC로 이루어지는 보호막(43)이 형성된다.
5 is a partially enlarged cross-sectional view showing a state in which a protective film is formed at least in contact with the molding resin of the substrate. As shown in the figure, a
도 5에서는 밑바탕층(42)이 1층으로 되어 있으나, 필요에 따라 2층 이상의 복수층으로 할 수도 있고, 예를 들면 강재(Fe)로 이루어지는 기재 위에 Cr로 이루어지는 제 1 밑바탕층을 형성하고, 그 위에 W로 이루어지는 제 2 밑바탕층을 형성하고, 다시 그 위에 불소함유 DLC로 이루어지는 보호막을 형성할 수도 있다. In FIG. 5, although the
보호막 중의 탄소에 대한 불소의 비율(F/C)이 0.25 이상이면 성형용 수지에 대한 박리성 및 성형용 수지의 유동성이 양호하고, 이 비율(F/C)이 증가함에 따라 박리성, 유동성이 향상한다. 그러나, 비율(F/C)이 증가함과 동시에 보호막의 경도가 저하하는 경향이 있기 때문에, 비율(F/C)은 0.3 내지 0.9의 범위가 바람직하다. When the ratio (F / C) of fluorine to carbon in the protective film is 0.25 or more, the peelability to the molding resin and the fluidity of the molding resin are good, and as the ratio (F / C) increases, the peelability and fluidity are increased. Improve. However, since the ratio (F / C) increases and the hardness of the protective film tends to decrease, the ratio (F / C) is preferably in the range of 0.3 to 0.9.
이 비율(F/C)은, 뒤에서 설명하는 스퍼터링시의 CF4, C2F8 등의 불소함유 가스의 농도에 의하여 제어할 수 있다. 또, 보호막에 인성(靭性)을 부여하기 위하여 수소를 함유시킬 수도 있고, 이 경우는 CF4, C2F8 등의 불소함유 가스와 CH4, C2F8 등의 탄화수소계 가스의 혼합가스를 사용하고, 이 혼합비율에 의하여 보호막 중의 수소함유율을 제어할 수 있고, 수소의 함유량이 많아짐에 따라 보호막의 인성은 향상하나, 그 비율(H/C)은, 0.05 내지 0.4의 범위가 바람직하다. This ratio F / C can be controlled by the concentration of fluorine-containing gas such as CF 4 and C 2 F 8 during sputtering described later. Hydrogen may also be included in order to impart toughness to the protective film. In this case, a mixed gas of fluorine-containing gas such as CF 4 , C 2 F 8 and hydrocarbon-based gas such as CH 4 , C 2 F 8 Using this mixing ratio, the hydrogen content in the protective film can be controlled, and the toughness of the protective film improves as the content of hydrogen increases, but the ratio (H / C) is preferably in the range of 0.05 to 0.4. .
밑바탕층(42), 보호막(43) 및 뒤에서 설명하는 중간막의 성막에는, 스퍼터링이나 이온플레이팅 등의 물리적 증착법(PVD) 또는 화학적 증착법(CVD)이 바람직하게 사용된다. Physical deposition (PVD) or chemical vapor deposition (CVD) such as sputtering or ion plating is preferably used for the formation of the
도 6은, 밑바탕층(42)과 보호막(43)을 연속적으로 형성하는 스퍼터링장치의 개략 구성도이다.
FIG. 6: is a schematic block diagram of the sputtering apparatus which forms the
상기 도면에 나타내는 바와 같이 챔버(51)의 중앙부에 워크 테이블(52)이 설치되고, 워크 테이블(52) 위에는 지지 테이블(53)이 복수개 설치되어 있다. 도 7은 지지 테이블(53) 위에서의 구성부재(65)의 지지상태를 나타내는 확대사시도이다. 상기 도면에 나타내는 바와 같이 지지 테이블(53)의 중앙부에 지주(66)가 세워 설치되고, 지주(66)의 머리부에 천정판(67)이 고정되며, 그 천정판(67)의 주위에 예를 들면 니들(5)(도 1 참조) 등으로 이루어지는 사출성형장치의 구성부재(65)가 다수 매달려 있다. 도 7에서는 니들(5)과 같이 비교적 가늘고 긴 구성부재(65)를 천정판 (67)에 매단 예를 나타내고 있으나, 구성부재(65)가 비교적 큰 경우는, 그것을 지지 테이블(53) 위에 일일이 설치하여도 된다. 워크 테이블(52)과 지지 테이블(53)은 모터와 그 동력전달기구(모두 도시 생략)에 의하여 소정의 방향으로 정속회전되고, 그 지지 테이블(53)의 지지되어 있는 구성부재(65)도 지지 테이블(53)의 회전에 따라 회전한다. As shown in the figure, a work table 52 is provided in the center of the
워크 테이블(52)의 바깥 둘레를 따라 판형상의 밑바탕층용 타킷(54)과 보호막용 타킷(55)을 탑재한 스퍼터 증발원(56)이 대략 등간격으로 각각 설치되어 있다. 본 실시형태의 경우는 밑바탕층(42)의 두께는 보호막(43)에 비하여 얇기 때문에 밑바탕층용 타킷(54)은 1개, 보호막용 타킷(55)은 3개 배치되어 있다. 밑바탕층이 2층인 경우는, 예를 들면 제 1 밑바탕층용 타킷을 1개, 제 2 밑바탕층용 타킷을 1개, 보호막용 타깃(55)을 2개 배치하면 된다. 밑바탕층용 타킷(54)은 Cr, W, Ti, Si의 그룹으로부터 선택된 적어도 1종의 금속판으로 이루어지고, 보호막용 타킷 (55)은 그라파이트판으로 이루어진다.
Along the outer periphery of the work table 52, the
또 챔버(51)내에는 가스배관(62)이 설치되고, 챔버(51)내의 진공도는 1O°내지 1O-1Pa의 범위로 유지되고, 방전용 불활성 가스로서 아르곤(Ar)가스가, 불소함유 가스로서 4불화 메탄(CF4), 6불화 에탄(C2F6) 등이 사용된다. 스퍼터 증발원(56)에는 뒤에서 설명하는 바와 같은 타이밍으로 스퍼터전원(도시 생략)으로부터 스퍼터전력이 인가된다. 이 스퍼터전력의 인가에 의하여 아르곤의 플라즈마(64)를 전체적으로 형성하면서, 밑바탕층(42)과 보호막(43)이 연속적으로 성막된다. In addition, a
도 8은, 타킷(54, 55)에 대한 스퍼터전력의 인가상태를 설명하기 위한 도면이다. 상기 도면에 나타내는 바와 같이, 제일 먼저 밑바탕층용 타킷(54)에 500W의 전압을 인가하고(실선), 보호막용 타킷(55)의 쪽은 오프(0W)의 상태에 있다(파선). 이 스퍼터전력의 인가에 의하여 플라즈마가 발생하고, 아르곤 이온이 밑바탕층용 타킷(54)에 충돌하여 타킷재료를 튕기고, 그 스퍼터된 입자가 구성부재(65)의 기재 (41)에 퇴적하여 밑바탕층(42)을 형성한다. 구성부재(65)는 스스로 회전하면서 밑바탕층용 타킷(54)의 앞을 몇번이나 통과하기 때문에, 밑바탕층(42)은 전체적으로 균일하게 형성된다. 밑바탕층(42)이 대략 소정의 두께로 퇴적될 때까지, 스퍼터전력은 일정하게 유지되어 있다. FIG. 8 is a diagram for explaining an application state of sputter power to the
그 후에 밑바탕층용 타깃(54)에 대한 스퍼터전력을 서서히 내리면서, 보호막용 타킷(55)에 대한 스퍼터전력을 서서히 올리고, 보호막용 타킷(55)에 대한 전력이 1000W에 도달한 시점에서, 밑바탕층용 타깃(54)에 대한 전력은 0W가 되고, 그 후 이 상태가 일정시간 유지되도록 제어되어 있다.
Thereafter, while gradually lowering the sputter power to the
그리고 아르곤 이온의 충돌로 튕겨진 카본입자가 밑바탕층(42)의 위에 퇴적하여 DLC 막이 형성되나, 이때 이 카본입자의 퇴적시에 Ar 가스에 불소함유 가스를 혼합함으로써 불소도 함께 말려 들어, 불소함유 DLC로 이루어지는 보호막(43)이 형성된다. 이때도 구성부재(65)는 스스로 회전하면서 각 보호막용 타킷(55)의 앞을 몇번이나 통과하기 때문에, 보호막(43)은 전체적으로 균일하게 형성된다. The carbon particles bounced off by the collision of argon ions are deposited on the
밑바탕층(42)의 형성으로부터 보호막(43)의 형성으로 전환할 때, 상기한 바와 같이 밑바탕층용 타킷(54)에 대한 스퍼터전력을 서서히 내리면서, 보호막용 타킷 (55)에 대한 스퍼터전력을 서서히 올리는 조작을 행하고 있다. 이에 의하여 밑바탕층(42)과 보호막(43)의 조성이 연속적으로 변화하여 농도 구배를 가지고, 결국 밑바탕층(42)의 기재(41)측은 그것을 구성하는 금속의 함유율이 대략 100%이고, 보호막 (43)측으로 감에 따라 금속의 함유율이 서서히 감소하여 불소함유 DLC의 함유율이 증가하고, 밑바탕층(42)과 보호막(43)의 중간부분에서는 금속성분과 불소함유 DLC의 함유율이 대략 반반이 되고, 보호막(43)측이 되면 금속성분의 함유율이 더욱 감소하여, 보호막(43)의 표면 가까이에서는 불소함유 DLC의 함유율이 거의 100%가 된다. 따라서 밑바탕층(42)과 보호막(43)의 경계를 명확하게 확인할 수 없다[그 때문에 도 5에서는 밑바탕층(42)과 보호막(43)의 경계부 부근을 점선으로 나타내었다].When switching from the formation of the
밑바탕층(42)의 막두께는 0.1㎛∼2㎛, 바람직하게는 0.1㎛ 내지 1㎛, 보호막 (43)의 막두께는 0.1㎛ 내지 5㎛, 바람직하게는 0.5㎛ 내지 3㎛이고, 너무 얇은 막두께로 하면 양호한 박리성, 유동성을 발휘하는 것이 곤란하게 되고, 한편 너무 두 꺼우면 보호막(43) 자체가 기재(41)측으로부터 박리하기 쉽게 되어, 그 기능이 손상되므로, 상기 범위의 막두께가 권장된다. The film thickness of the
예를 들면 구멍이나 오목부, 볼록부 등을 가지는 구성부재(65)의 경우, 그것과 타킷(54, 55) 사이에 격자형상의 콜리미터전극을 배치하는 콜리미터 스퍼터링법을 사용하면, 구성부재(65)의 구멍이나 오목부, 볼록부의 면에 대하여 수직한 성분의 스퍼터링입자를 선택적으로 부착할 수 있어 바람직하다. For example, in the case of the
도 9는 상기 밑바탕층(42), 보호막(43) 및 뒤에서 설명하는 중간막을 형성하는 데 바람직한 언밸런스·마그네트론·스퍼터링법의 원리를 설명하기 위한 도면이다. FIG. 9 is a view for explaining the principle of an unbalanced magnetron sputtering method suitable for forming the
도면에 나타내는 바와 같이, 밑바탕층용 타킷(54) 및 보호막용 타킷(55)의 대략 중앙부와 대향하는 위치에 약자장(弱滋場)을 형성하는 안쪽 자극(56)을 배치하고, 타깃(54, 55)의 바깥 둘레부와 대향하는 위치에 강자장을 형성하는 바깥쪽 자극(57)을 배치하여 언밸런스한 자장을 형성한다. As shown in the figure, an inner
그리고 플라즈마(64)를 형성하면서, 강력한 바깥쪽 자극(57)에 의하여 발생하는 자력선(58)의 일부가 구성부재(65) 부근까지 도달한다. 이 자력선(58)을 따라 스퍼터링시에 발생한 플라즈마 이온(예를 들면 아르곤 이온)과 전자가, 통상의 스퍼터링과 비교하여 보다 많이 구성부재(65)의 표면에 도달하고, 그 때문에 치밀하고 평면이 평활한 밑바탕층(42), 보호막(43), 중간막을 형성할 수 있다. And while forming the
도 10은 본 발명의 변형예에 관한 기재 위에 보호막을 형성한 상태를 나타내는 일부 확대단면도이다. 상기 도면에 나타내는 바와 같이 SKD 등의 강재로 이루 어지는 기재(41) 위에, Cr을 주성분으로 하는 밑바탕층(42)이 형성되고, 그 위에 탄소 및 수소를 주성분으로 하는 DLC로 이루어지는 중간막(44)이 형성된다. 10 is a partially enlarged cross-sectional view showing a state where a protective film is formed on a substrate according to a modification of the present invention. As shown in the drawing, an
그때, 밑바탕층용 타킷에 대한 스퍼터전력을 서서히 내리면서, DLC 막을 형성하기 위한 그라파이트판(중간막·보호막용 타킷)에 대한 스퍼터전력을 서서히 올리기 때문에, 밑바탕층(42)과 중간막(44)의 경계부에 Cr과 DLC의 농도 구배를 가지는 혼합영역층(45)이 형성된다. 그리고 중간막(44)의 형성 도중으로부터 불소함유 가스를 공급하여, 중간막(44)의 위에 불소함유 DLC로 이루어지는 보호막(43)을 형성한다. At this time, the sputter power for the graphite plate (intermediate film and protective film target) for forming the DLC film is gradually increased while the sputter power for the target for the base layer is gradually lowered, so that the boundary between the
본 실시형태에 있어서의 막두께는, 밑바탕층(42)이 약 0.1㎛, 혼합영역층 (45)이 약 0.2㎛, 중간막(44)이 약 0.7㎛, 보호막(43)이 약 0.5㎛ 이다. 중간막 (44)을 형성하지 않고 불소함유 DLC로 이루어지는 보호막(43)을 직접 밑바탕층(42)의 위에 형성하거나, 또는 보호막(43)의 밑에 중간막(44)을 설치하여도 중간막(44)의 쪽이 보호막(43)보다도 얇은 경우, 막 전체로서는 유연해지는 경향이 있다. The film thickness in this embodiment is about 0.1 micrometer in the
그 때문에 본 실시형태와 같이, 밑바탕층(42)과 보호막(43)의 사이에 중간막 (44)을 설치하고, 또한 중간막(44)의 막두께를 보호막(43)의 막두께보다도 두껍게 하면, 중간막(44)이 보호막(43)의 보강의 역활을 하여 내구성이 강한 막이 된다. Therefore, if the
도 4에 나타낸 사출성형장치의 경우, 고정측 금형(33)의 캐버티(36)와 대향하는 표면에는 성형용 수지가 흘러 접하거나 하기 때문에, 도 10에 나타내는 바와 같이 표면에 보호막(43)을 형성할 필요가 있다. In the case of the injection molding apparatus shown in FIG. 4, since the resin for molding flows in contact with the
한편, 가동측 금형(34)의 표면은 스탬퍼(32)로 덮여져 성형용 수지와는 접하 지 않고, 그 대신 스탬퍼(32)와 접하는 구조로 되어 있다. 그 때문에 가동측 금형 (34)의 표면은 도 11에 나타내는 바와 같이, 기재(41)의 위에 밑바탕층(42), 혼합영역층(45), 중간막(44)이 형성되어 있고, 보호막(43)은 설치되어 있지 않다. 기재 (41)의 표면에 DLC로 이루어지는 중간막(44)을 설치함으로써, 뛰어난 내마모성과 저마찰성에 의하여 스탬퍼(32)와의 미끄럼 접촉에 의한 가동측 금형(34)의 마모를 방지할 수 있다. 이 경우, 성형용 수지와 접하는 스탬퍼(32)의 표면에도 불소함유 DLC 보호막(43)을 적절하게 형성하여도 된다. On the other hand, the surface of the movable
가동측 금형(34)의 외표면에 불소함유 DLC로 이루어지는 보호막(43)을 설치하는 것도 가능하나, 보호막(43)보다도 중간막(44)의 쪽이 기계적 강도가 강하기 때문에, 가동측 금형(34)의 외표면은 중간막(44)의 쪽이 좋다. It is also possible to provide a
도 12와 도 13은, 도 1의 성형장치를 사용하여 ABS 수지로 이루어지는 카트리지 케이스에 있어서의 게이트 밀봉부의 상태를 나타내는 확대 평면도이다. 그리고 도 12는 도 5에 나타내는 바와 같이 SKD로 이루어지는 기재(41) 위에 W로 이루어지는 밑바탕층(42)을 형성하고, 그 위에 불소함유 DLC로 이루어지는 보호막(43)을 전체적으로 형성한 니들(5)(도 1 참조)을 사용하여 게이트 밀봉한 것, 도 13은 SKD 로 이루어지고 표면에 보호막(43)이 형성되어 있지 않은 종래의 니들을 사용하여 게이트 밀봉한 것의 확대평면도이다. 12 and 13 are enlarged plan views showing a state of a gate seal in a cartridge case made of ABS resin using the molding apparatus of FIG. 1. 12 shows a
종래의 니들을 사용한 경우, 수지와의 박리성이 좋지 않기 때문에, 도 13에 나타내는 바와 같이 성형품의 실드 게이트부에 기포형상의 돌출부가 생기거나 핀이 발생하고, 그 때문에 게이트부의 요철이 눈에 띄어, 외관상 바람직하지 않다. In the case of using a conventional needle, since peelability with resin is not good, as shown in FIG. 13, a bubble-shaped protrusion or a pin is generated in the shield gate part of a molded article, and consequently, the unevenness of the gate part is conspicuous. It is not preferable in appearance.
이에 대하여 불소함유 DLC로 이루어지는 보호막(43)을 형성한 니들을 사용하면, 수지와의 박리성이 좋기 때문에 도 12에 나타내는 바와 같이 성형품의 실드 게이트부에 기포형상의 돌출부는 거의 발견되지 않고, 대략 평면인 깨끗한 게이트부가 되어, 도 13에 나타내는 종래의 것과는 외관상 각별한 차이가 있다. On the other hand, when the needle in which the
사출성형장치의 구성부재 중, 특히 니들은 노즐 본체와의 사이의 간극이 좁아, 용융수지를 압송할 때에 상당한 고압이 인가되고, 수지온도도 높아, 성형이 끝나면 잔존하고 있는 수지가 부착되기 쉽고, 또한 니들 가이드 부시(6)(도 1 참조)와 미끄럼 접촉하기 때문에 니들의 표면에 불소함유 다이아몬드형상 카본의 보호막 (43)을 형성하는 것은, 상기 니들 가이드 부시(6)와의 슬라이딩특성이 양호해지기 때문에 효과적이다. Among the constituent members of the injection molding apparatus, in particular, the needle has a narrow gap between the nozzle body, a considerable high pressure is applied at the time of conveying the molten resin, and the resin temperature is high. In addition, since the
도 14와 도 15는, 박리성의 시험방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 14에 나타내는 바와 같이, 경면 가공한 SUS재(HPM38)로 이루어지는 시험편(71)의 표면에 각 사양의 DLC 막(72)을 형성하고, 각종 수지분말을 내경 3mm의 알루미늄관(73)에 충전한다. 그리고 알루미늄관(73)의 하단 개구부가 상기 DLC 막(72)과 접하도록 상기 시험편(71)의 위에 세워, 핫플레이트로 250℃까지 가열하여, 알루미늄관(73)을 시험편(71)에 접합한다. FIG.14 and FIG.15 is a figure for demonstrating the peeling test method. As shown in FIG. 14, DLC film |
다음에 도 14에 나타내는 바와 같이, 알루미늄관(73)이 수평이 되도록 하여 시험편(71)를 기초대(74) 위에 세트하고, 푸시 풀 게이지(75)의 가압부(76)를 25 mm/min의 일정속도로 강하시켜, 알루미늄관(73)에 전단(剪斷)방향의 응력을 인가하여 간다. 그리고 알루미늄관(73)이 시험편(71)으로부터 박리하였을 때의 가압강도 를 박리강도로서 평가한다. 각 시험에 있어서의 시료 갯수는 5개이다. Next, as shown in FIG. 14, the
도 16과 도 17은 그 박리강도시험의 결과를 나타내는 도면으로, 도 16은 상기 알루미늄관(73)에 충전하는 수지로서 ABS 수지를, 도 17은 폴리스티롤수지를 각각 사용한 경우를 나타낸다. 또 각 도면 모두 X는 시험편(71) 위에 아무것도 형성하지않고 SUS의 경면상에 직접 수지에 의하여 알루미늄관(73)을 접합한 것, Y는 시험편(71) 위에 DLC 막을 형성한 것, Z는 시험편(71) 위에 본 발명의 불소함유 DLC 막을 형성한 것의 시험결과이다. FIG. 16 and FIG. 17 show the results of the peel strength test. FIG. 16 shows the case where ABS resin is used as the resin to be filled in the
이들 도면으로부터 분명한 바와 같이, 본 발명의 불소함유 DLC 막을 형성한 것(Z)은, 다른 것(X, Y)과 비교하여 박리강도가 낮고, 즉 수지에 대한 박리성이 양호하고, 또한 박리강도의 불균일이 다른 것(X, Y)과 비교하여 적은 것을 알 수 있다. As is apparent from these figures, the (Z) in which the fluorine-containing DLC film of the present invention is formed has a lower peeling strength than that of the other (X, Y), that is, the peeling resistance to the resin is good, and the peeling strength is also excellent. It can be seen that the nonuniformity of is small compared with the other (X, Y).
도 18은 금형내에 있어서의 수지의 유동성 시험에 사용하는 가동측 금형의 평면도이다. 상기 도면에 나타내는 바와 같이, 시험용 가동측 금형(81)의 표면에 사선으로 나타낸 바와 같이 스파이럴홈(82)이 형성되어 있고, 스파이럴홈(82)의 깊이는 0.5mm, 폭은 10mm이다. 스파이럴홈(82)의 도중에는 모두 12개의 이젝트핀(83, 84)이 간격을 두고 배치되어 있다. It is a top view of the movable side metal mold | die used for the fluidity test of resin in a metal mold | die. As shown in the figure, the
한편, 시험용 고정측 금형에는 스파이럴홈(82)은 형성되어 있지 않고, 상기 가동측 금형(81)의 스파이럴홈(82)에 대향하는 표면이 평탄하게 되어 있다. 이 고정측 금형의 중심부에서 상기 이젝트핀(83)과 대응하는 위치에 수지 주입구멍이 설치되고, 이 주입구멍에 의해 수지가 스파이럴홈(82)에 송급되도록 되어 있다.
On the other hand, the
이 시험용 가동측 금형과 고정측 금형을 접합하여 형을 조이고, 성형온도 320℃, 사출속도 200mm/s, 사출압력 200MPa의 조건으로 폴리카보네이트(R1700)를 수지 주입구멍(83)으로부터 주입하였을 때, 수지가 스파이럴홈(82)의 중앙부로부터 스파이럴홈(82)을 통하여 어디까지 유출하였는지를 시험하고, 그 결과를 도 19에 나타낸다. When the test movable mold and the fixed mold are joined to each other to tighten the mold, when polycarbonate (R1700) is injected from the
도 19에 있어서 가로축은 금형내에서 수지가 유출한 길이를 유동량으로서 나타내고, 세로축은 횟수(개)를 나타내고 있다. 도면에 있어서의 하얀 막대 그래프는 가동측 금형 및 고정측 금형 모두 경면 가공한 SUS재(HPM38)그대로의 것, 검은 막대 그래프는 가동측 금형 및 고정측 금형 모두 경면 가공한 SUS재(HPM38)의 위에 본 발명의 불소함유 DLC 보호막을 형성한 것을 나타낸다. 또한 각 금형에서 25숏(shot)을 행하여 그것의 횟수분포를 나타내고 있다. In FIG. 19, the horizontal axis | shaft has shown the length which the resin flowed out in the metal mold | die, and the vertical axis | shaft has shown the number of times (piece). In the drawing, the white bar graph shows the SUS material (HPM38) mirror-processed on both the movable side mold and the fixed side mold, and the black bar graph shows the mirror surface of the SUS material (HPM38) on both the movable side mold and the fixed side mold The fluorine-containing DLC protective film of the present invention is formed. In addition, 25 shots were taken in each mold, and the frequency distribution thereof was shown.
이 도면으로부터 분명한 바와 같이, 금형 표면에 불소함유 DLC 보호막을 형성한 본 발명의 것은, 스파이럴홈(82)의 깊이가 0.5mm 라는 매우 얕은 경우에도 금형내에서의 수지의 유동성이 매우 양호하여 두께가 얇은 성형에 충분히 대응 가능함을 알 수 있다. As apparent from this figure, the present invention in which a fluorine-containing DLC protective film is formed on the surface of the mold has a very good flowability of the resin in the mold even when the
사출성형장치를 구성하는 부재 중 특히 성형 금형은, 성형용 수지의 유동성이 좋고, 또한 성형용 수지와의 이형성이 좋기 때문에, 하기와 같은 특징을 가지고 있다.Particularly, among the members constituting the injection molding apparatus, the molding die has the following characteristics because of good fluidity of the molding resin and good releasability with the molding resin.
. 분자량이 높은 성형용 수지를 사용하는 것이 가능하고, 성형품의 기계적 성질을 높일 수 있다, . It is possible to use a molding resin having a high molecular weight, and can improve the mechanical properties of the molded article,
. 성형온도를 내리는 것이 가능하여, 가열용 전력의 삭감이 도모된다, . It is possible to lower the molding temperature, thereby reducing the electric power for heating.
. 성형 금형에 인발 테이퍼가 불필요하게 되거나, 테이퍼 각도를 작게 할 수있다, . No draw taper is required in the molding die, or the taper angle can be reduced.
. 이젝트핀의 수를 줄일 수 있다, . Reduce the number of eject pins,
. 택트(성형 싸이클시간)를 짧게 할 수 있다, . Tact (molding cycle time) can be shortened
. 두께가 얇은의 성형이 가능해진다, . Thinner molding is possible,
. 복잡한 형상의 성형이 가능해진다, . Complex shapes can be molded,
. 성형 금형의 내식성이 향상한다, . Corrosion resistance of molding die improves,
. 성형조건의 마진에 여유가 생겨, 성형 싸이클에 안정성이 있다, . There is room for margin of molding condition and stability of molding cycle.
. 성형 금형에 쉽게 상처가 나지 않으므로, 금형의 취급성이 양호하게 된다,. Since the molding die is not easily damaged, the handleability of the mold is good.
. 종래의 성형 금형은 성형용 수지와의 이형성을 유지하기 위하여 금형의 면 조도를 낮게 하지 않을 수 없었으나, 금형의 면 조도를 높여 금형 표면을 경면으로 하는 것이 가능해진다, . In the conventional molding die, the surface roughness of the mold has to be lowered in order to maintain the releasability with the molding resin, but it is possible to increase the surface roughness of the mold to make the mold surface mirror surface.
. 형성품을 이젝트할 때에 무리한 힘이 인가되지 않기 때문에, 휘어짐 등의 변형이 적은 등의 특징을 가지고 있다. . Since excessive force is not applied when ejecting a formed article, it has such characteristics as less deformation such as warpage.
성형수지재료가 염화비닐수지인 경우는 염소가스가, 난연성 수지인 경우는 염소나 브롬 등의 할로겐화합물이나 인(phosphorus)화합물이, ABS 수지인 경우는 가황제가, 폴리아세탈수지인 경우는 포름산이나 포르말린이, 저발포수지인 경우는 암모니아나 일산화탄소 등의 부식성 가스가 발생할 가능성이 높다. If the molding resin material is vinyl chloride resin, chlorine gas is used; if flame retardant resins are halogenated compounds such as chlorine or bromine or phosphorus compounds; if ABS resins are vulcanizing agents; polyacetal resin is formic acid; If formalin is a low foaming resin, corrosive gases such as ammonia and carbon monoxide are likely to occur.
그런데 본 발명의 불소함유 DLC로 이루어지는 보호막은 내식성이 우수하기 때문에 성형장치의 구성부재가 상기 부식성 가스에 의하여 침식되는 것을 저지할 수 있고, 성형장치의 내용수명을 연장하여, 항상 안정된 성형 싸이클을 유지할 수 있다. However, since the protective film made of the fluorine-containing DLC of the present invention has excellent corrosion resistance, it is possible to prevent the constituent members of the molding apparatus from being eroded by the corrosive gas, to extend the life of the molding apparatus and to maintain a stable molding cycle at all times. Can be.
본 발명은 상기와 같은 구성으로 이루어져 있고, 수지와 접하는 면을 불소함유 DLC로 이루어지는 보호막으로 덮음으로써, 수지와의 박리성이 좋아져, 성형품의 표면에서 기포형상의 돌출부, 핀, 박리 등의 발생 및 수지의 녹아붙음이 없어진다. 또 수지의 흐름이 양호하게 되고, 그 때문에 성형성의 개선이 도모되어 두께가 얇은 성형이나 정밀성형이 가능하게 된다. The present invention has the above-described configuration, and by covering the surface in contact with the resin with a protective film made of fluorine-containing DLC, the peelability with the resin is improved, the occurrence of bubble-shaped protrusions, pins, peeling, etc. on the surface of the molded article and Melting of resin disappears. In addition, the flow of the resin becomes good, and hence the moldability is improved, so that molding with thin thickness and precision molding are possible.
또 불소함유 DLC로 이루어지는 보호막은 내식성이 뛰어나, 성형시 등에 발생하는 부식성 가스에 의하여 구성부재가 침식되는 일이 없어져, 성형장치의 내용수명을 연장하고, 항상 안정된 성형 싸이클을 유지할 수 있다. In addition, the protective film made of fluorine-containing DLC is excellent in corrosion resistance, and the constituent members are not corroded by the corrosive gas generated at the time of molding, thereby extending the service life of the molding apparatus and always maintaining a stable molding cycle.
또한 기재와 보호막의 사이에 밑바탕층이나 중간막을 설치하면, 기재와 보호막의 접합성이 양호하게 되고, 상기한 바와 같은 보호막의 효과를 장기간 유효하게 발휘할 수 있다. If an underlayer or an interlayer is provided between the substrate and the protective film, the adhesion between the substrate and the protective film is good, and the above-described effects of the protective film can be effectively exhibited for a long time.
다시 또 밑바탕층과 보호막의 사이에 밑바탕층을 구성하는 원소와 보호막을 구성하는 원소의 혼합영역이 형성되어, 밑바탕층과 보호막의 사이에 명확한 계면이 존재하지 않도록 하면, 밑바탕층과 보호막이 연속적으로 일체화되어, 결국 기재와 보호막의 접합성이 더욱 강해져, 보호막의 효과를 장기간 유효하게 발휘할 수 있는 등의 특징을 가지고 있다. In addition, if a mixed region of the elements constituting the base layer and the elements constituting the protective layer is formed between the base layer and the protective film, and there is no clear interface between the base layer and the protective film, the base layer and the protective film are continuously It is integrated, and eventually, the bonding property of a base material and a protective film becomes strong more, and the effect of a protective film can be exhibited effectively for a long time.
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