KR102165790B1 - Assessment method for injection molding property of plastic form - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플라스틱 수지의 사출 물성 평가 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 특정 플라스틱 수지를 사출 공정에 의해 가공할 때, 수지 시편을 이용하여 측정한 물성 값을 통해, 해당 플라스틱 수지의 사출 공정에 필요한 사출 압력을 정확히 도출해낼 수 있는, 새로운 플라스틱 수지의 사출 물성 평가 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for evaluating injection properties of a plastic resin, and more particularly, when processing a specific plastic resin by an injection process, through the physical property values measured using a resin specimen, the injection process of the plastic resin is It relates to a method for evaluating injection properties of new plastic resins that can accurately derive the required injection pressure.

Description

플라스틱 수지의 사출 물성 평가 방법{ASSESSMENT METHOD FOR INJECTION MOLDING PROPERTY OF PLASTIC FORM}Evaluation method of plastic resin injection properties {ASSESSMENT METHOD FOR INJECTION MOLDING PROPERTY OF PLASTIC FORM}

본 발명은 플라스틱 수지의 사출 물성 평가 방법에 관한 것이다. 본 발명은, 보다 상세하게는, 특정 플라스틱 수지를 사출 공정에 의해 가공할 때, 수지 시편을 이용하여 측정한 물성 값을 통해, 해당 플라스틱 수지의 사출 공정에 필요한 사출 압력을 정확히 도출해낼 수 있는, 새로운 플라스틱 수지의 사출 물성 평가 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for evaluating injection properties of a plastic resin. In the present invention, more specifically, when processing a specific plastic resin by an injection process, through the physical property value measured using a resin specimen, the injection pressure required for the injection process of the plastic resin can be accurately derived, It relates to a method for evaluating the injection properties of a new plastic resin.

플라스틱은, 열 및/또는 압력을 이용하여 성형이 가능한 고분자 화합물의 일종으로, 가공이 쉽고, 열을 가했을 때 녹고, 온도를 충분히 낮추면 고체 상태로 되돌아가는 고분자이다. Plastic is a type of polymer compound that can be molded using heat and/or pressure. It is a polymer that is easy to process, melts when heat is applied, and returns to a solid state when the temperature is sufficiently lowered.

플라스틱은, 다양한 형태로 가공하기 쉽고, 그 중 일부는 재활용도 가능하기 때문에, 현대 사회에서는 다양한 종류의 플라스틱 수지 성형품이 사용되고 있다. Plastics are easy to process into various forms, and some of them can be recycled, and thus various types of plastic resin molded products are used in the modern society.

이러한 플라스틱은, 일반적으로, 단량체 화합물을 중합하여 얻을 수 있으며, 중합된 수지 또는 수지 조성물을 펠렛 형태로 가공하여 보관하고, 각 용도에 따라 다양한 방법으로 성형하여 제품을 제조한다. In general, such plastics can be obtained by polymerizing a monomer compound, and the polymerized resin or resin composition is processed and stored in a pellet form, and a product is manufactured by molding in various ways according to each use.

사출 성형(Injection Molding)은 플라스틱을 성형하는 기술의 하나로, 비드, 펠렛 혹은 칩의 형태로 준비된 플라스틱 수지를 사출 성형기에 넣고, 사출하여 원하는 형태로 가공한다. Injection Molding is one of the technologies for molding plastics. A plastic resin prepared in the form of beads, pellets or chips is put into an injection molding machine and injected into a desired shape.

사출 성형기는 원료인 플라스틱 수지를 투입하는 호퍼, 플라스틱 수지를 가열하여 녹이는 가열부, 용융된 플라스틱 수지를 밀어내는 스크루, 및 목적한 형태로 성형하는 주형 등의 부분으로 이루어져 있다. The injection molding machine is made up of parts such as a hopper into which a raw material plastic resin is injected, a heating part that heats and melts the plastic resin, a screw that pushes out the molten plastic resin, and a mold for molding into a desired shape.

비드, 펠렛 혹은 칩 등의 형태로 가공된 플라스틱 수지는, 호퍼에서 일정량씩 계량되어 가열부로 보내지며, 여기에서 스크루에 의해 밀리면서 용융된다. 용융된 플라스틱 수지는, 사출 노즐로부터 주형의 공동 속으로 사출된다. 주형 내부에서 사출된 플라스틱 수지가 다시 고화되어, 최종 목적하는 제품의 형태를 가지게 된다. The plastic resin processed in the form of beads, pellets or chips, etc., is measured by a certain amount in a hopper and sent to a heating part, where it is pushed and melted by a screw. The molten plastic resin is injected from the injection nozzle into the cavity of the mold. The plastic resin injected from the inside of the mold is re-solidified to obtain the final desired product shape.

통상적인 사출 성형 공정에서 플라스틱 수지가 사출 주형 내로 도입됨에 따라, 주형 내부 공동의 벽에 닫게 되는 재료는 즉시 고형화되는데, 이는 유체 상태였던 플라스틱 수지가 재료의 비유동 온도 미만의 온도로 냉각되기 때문이다. As the plastic resin is introduced into the injection mold in a conventional injection molding process, the material that is closed to the walls of the mold inner cavity immediately solidifies, because the plastic resin, which was in a fluid state, is cooled to a temperature below the specific flow temperature of the material.

플라스틱 수지가 주형을 통해 유동함에 따라, 수지의 경계층이 주형의 내부 면에 맞대어져 형성되는데, 주형 내부에 플라스틱 수지가 계속하여 충전됨에 따라, 경계층이 계속하여 두꺼워지게 되며, 결국에는 플라스틱 수지의 유동 경로를 차단하고 추가의 재료가 주형 내로 유동하는 것을 방해하게 되기 때문에, 사출 시, 사출 압력을 효과적으로 조절할 필요가 있다. As the plastic resin flows through the mold, the boundary layer of the resin is formed by abutting against the inner surface of the mold.As the plastic resin is continuously filled inside the mold, the boundary layer continues to thicken, and eventually, the flow of the plastic resin. Since it blocks the path and prevents additional material from flowing into the mold, it is necessary to effectively control the injection pressure during injection.

즉, 사출 압력이 일정 범위 이하인 경우, 상술한 원인에 의해 플라스틱 수지가 주형 내로 주입되지 않는 문제점이 발생할 수 있으며, 사출 압력이 일정 범위 이상인 경우, 공정성이 저하될 수 있는데, 기존에는, 사출 압력을 확인하기 위하여 펠렛 타입의 플라스틱 수지를 직접 사출하는 방법만이 존재하였으며, 사출 성형을 진행하기 전에 사출 압력을 예측할 수 있는 방법은 알려진 바 없었다. That is, if the injection pressure is less than a certain range, a problem may occur in that the plastic resin is not injected into the mold due to the above-described cause, and if the injection pressure is more than a certain range, fairness may be deteriorated. To confirm, there was only a method of directly injecting a pellet-type plastic resin, and no method was known to predict the injection pressure before proceeding with injection molding.

본 발명은, 특정 플라스틱 수지를 사출 공정에 의해 가공할 때, 수지 시편을 이용하여 측정한 물성 값을 통해, 해당 플라스틱 수지의 사출 공정에 필요한 사출 압력을 정확히 도출해낼 수 있는, 새로운 플라스틱 수지의 사출 물성 평가 방법에 관한 것이다.In the present invention, when a specific plastic resin is processed by an injection process, injection of a new plastic resin capable of accurately deriving the injection pressure required for the injection process of the corresponding plastic resin through the physical property values measured using the resin specimen It relates to a method for evaluating physical properties.

본 발명은, The present invention,

플라스틱 수지 시편에 대해, 용융 지수(Melt Index, MI) 값을 측정하는 단계;For the plastic resin specimen, measuring a melt index (MI) value;

플라스틱 수지 시편에 대해, 정상류 점도(steady flow viscosity) 값을 측정하는 단계;For the plastic resin specimen, measuring a steady flow viscosity value;

상기 정상류 점도 값으로부터, 점도 모델 식에 따라 전단 담화 지수(Shear Thinning Index) 값을 도출하는 단계; 및Deriving a Shear Thinning Index value according to a viscosity model equation from the steady flow viscosity value; And

상기 용융 지수 값 및 전단 담화 지수 값을 이용하여, 사출 압력을 예측하는 단계를 포함하는, Predicting the injection pressure using the melt index value and the shear thinning index value,

플라스틱 수지의 사출 물성 평가 방법을 제공한다. Provides a method for evaluating injection properties of plastic resins.

본 발명에 따르면, 실제 플라스틱 수지를 사출 성형 공정에 투입하지 않더라도, 시편으로 측정한 물성 만으로 사출 성형에 필요한 사출 압력을 정확히 도출해낼 수 있어, 시간적, 금전적 측면에서 경제적이다. According to the present invention, even if the actual plastic resin is not injected into the injection molding process, it is possible to accurately derive the injection pressure required for injection molding with only the physical properties measured by the specimen, which is economical in terms of time and money.

본 발명의 물성 평가 방법은, The physical property evaluation method of the present invention,

플라스틱 수지 시편에 대해, 용융 지수(Melt Index, MI) 값을 측정하는 단계;For the plastic resin specimen, measuring a melt index (MI) value;

플라스틱 수지 시편에 대해, 정상류 점도(steady flow viscosity) 값을 측정하는 단계;For the plastic resin specimen, measuring a steady flow viscosity value;

상기 정상류 점도 값으로부터, 점도 모델 식에 따라 전단 담화 지수(Shear Thinning Index) 값을 도출하는 단계; 및Deriving a Shear Thinning Index value according to a viscosity model equation from the steady flow viscosity value; And

상기 용융 지수 값 및 전단 담화 지수 값을 이용하여, 사출 압력을 예측하는 단계를 포함한다. And predicting the injection pressure using the melt index value and the shear thinning index value.

본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 예시적인 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 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, 숫자, 단계, 구성 요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 구성 요소, 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present specification are only used to describe exemplary embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present specification, terms such as "comprise", "include" or "have" are intended to designate the presence of implemented features, numbers, steps, components, or a combination thereof, and one or more other features or It is to be understood that the possibility of the presence or addition of numbers, steps, elements, or combinations thereof is not preliminarily excluded.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 예시하고 하기에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The present invention will be described in detail below and exemplify specific embodiments, as various changes can be made and various forms can be obtained. However, this is not intended to limit the present invention to a specific form disclosed, it should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

본 명세서 전체에서, 플라스틱 수지라 함은, 열경화성 플라스틱, 또는 열가소성 플라스틱을 모두 포함하는 개념으로, 사출 성형 방법에 의해 가공될 수 있는 고분자 플라스틱 수지를 의미한다.Throughout this specification, the term “plastic resin” refers to a concept including both thermosetting plastics or thermoplastic plastics, and refers to a polymeric plastic resin that can be processed by an injection molding method.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명의 일 측면에 따른, 플라스틱 수지의 사출 물성 평가 방법은, According to an aspect of the present invention, a method for evaluating injection properties of a plastic resin,

플라스틱 수지 시편에 대해, 용융 지수(Melt Index, MI) 값을 측정하는 단계;For the plastic resin specimen, measuring a melt index (MI) value;

플라스틱 수지 시편에 대해, 정상류 점도(steady flow viscosity) 값을 측정하는 단계;For the plastic resin specimen, measuring a steady flow viscosity value;

상기 정상류 점도 값으로부터, 점도 모델 식에 따라 전단 담화 지수(Shear Thinning Index) 값을 도출하는 단계; 및Deriving a Shear Thinning Index value according to a viscosity model equation from the steady flow viscosity value; And

상기 용융 지수 값 및 전단 담화 지수 값을 이용하여, 사출 압력을 예측하는 단계를 포함한다. And predicting the injection pressure using the melt index value and the shear thinning index value.

본 발명의 발명자들은, 플라스틱 수지의 사출 성형 공정에서, 사출 압력이 해당 플라스틱 수지의 유변 물성과 관련되어 있다는 가설을 세운 후, 플라스틱 수지 시료를 통해 측정할 수 있는 특정 인자를 통해 실제 사출 압력을 정확하게 도출해낼 수 있다는 점을 발견하고 본 발명을 완성하게 되었다. In the plastic resin injection molding process, the inventors of the present invention hypothesized that the injection pressure is related to the rheological properties of the plastic resin, and then accurately determine the actual injection pressure through a specific factor that can be measured through the plastic resin sample. It was found that it could be derived and the present invention was completed.

발명의 일 실시예에 따르면, 상기 용융 지수 값은, ASTM D1238의 E항목에 의해 약 190℃의 온도 조건 및 약 2.16kg 하중 조건 하에서 측정된 값을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, it may be preferable to use a value measured under a temperature condition of about 190° C. and a load condition of about 2.16 kg according to item E of ASTM D1238.

그리고, 상기 정상류 점도 값은, 약 0.05 내지 약 500rad/s의 영역에서, 전단 속도가 증감함에 따라 함께 변화하는 함수 값으로 측정하는 것이 바람직할 수 있으며, 더욱 구체적으로, 상기 정상류 점도 값은, 전단 속도가 증가할수록 정상류 점도가 감소하는 영역, 즉 뉴턴의 점성 법칙(Newton's Law of viscosity)을 따르지 않는 비-뉴튼 거동 중, 전단 담화(shear thinning) 거동 영역에서 측정하는 것이 바람직할 수 있다. In addition, the steady flow viscosity value may be preferably measured in a range of about 0.05 to about 500 rad/s, as a function value that changes with increasing or decreasing shear rate. More specifically, the steady flow viscosity value is, shear It may be desirable to measure in the region where the steady flow viscosity decreases as the velocity increases, i.e., in the non-Newtonian behavior that does not follow Newton's Law of viscosity, the shear thinning behavior region.

발명의 다른 일 실시예에 따르면, 상기 정상류 점도 값으로부터, 점도 모델 식에 따라 전단 담화 지수(Shear Thinning Index) 값을 도출하는 단계에서; 상기 전단 담화 지수 값은, Power-law 모델, Cross 모델, Carreau 모델, 및 Carreau-Yasuda 모델 중 어느 하나 이상의 점도 모델 식에 따라, 전단 속도 값에 따른 정상류 점도 값을 플로팅하여 도출되는 것이 바람직할 수 있다. According to another embodiment of the present invention, in the step of deriving a shear thinning index value according to a viscosity model equation from the steady flow viscosity value; The shear thinning index value may be preferably derived by plotting a steady flow viscosity value according to a shear rate value according to any one or more viscosity model equations among Power-law model, Cross model, Carreau model, and Carreau-Yasuda model. have.

일 예로, 점성 유체의 비-뉴튼 거동을 설명하는 하나의 모델인, Power-law 모델은, 하기 식 1로 표시되는 것일 수 있다. As an example, the Power-law model, which is one model for describing the non-Newtonian behavior of a viscous fluid, may be represented by Equation 1 below.

[식 1][Equation 1]

η(γ)= kγn -1 η(γ)= kγ n -1

상기 식 1에서, In Equation 1 above,

γ는, 정상류 점도 값 측정 시의 전단 속도 값이고, γ is the shear rate value at the time of measuring the steady flow viscosity value,

η(γ)는, 정상류 점도 값으로, 이것이 전단 속도 값에 대한 함수 형태임을 의미하고, η(γ) is the steady flow viscosity value, meaning it is in the form of a function of the shear rate value,

k는 점조도 지수(consistency index)이며, k is the consistency index,

n은, 측정을 통해 구하고자 하는 전단 담화 지수(Shear Thinning Index) 값을 의미한다. n means a Shear Thinning Index value to be determined through measurement.

상기 점조도 지수(k) 값은, 물질의 전단 유동에서 유변 물성에 따라 달라질 수 있는 값이다. The value of the consistency index (k) is a value that can vary according to rheological properties in the shear flow of a material.

즉, Power-law 모델을 이용하는 경우, 전단 속도 값에 따른 정상류 점도 값을 측정한 뒤, 상기 식 1로 표시되는 함수에 대입하는 방법에 의해, 상기 식에서의 점조도 지수 값 및 전단 담화 지수 값을 도출해낼 수 있으며, 이 중 전단 담화 지수 값을 사출 압력 예측에 이용하게 된다. That is, in the case of using the Power-law model, by measuring the steady flow viscosity value according to the shear rate value and then substituting it into the function represented by Equation 1, the viscosity index value and the shear thinning index value in the above equation are derived. Among them, the shear thinning index value is used to predict the injection pressure.

다른 일 예로, 점성 유체의 비-뉴튼 거동을 설명하는 하나의 모델인, Cross 모델은, 하기 식 2로 표시되는 것일 수 있다. As another example, a cross model, which is one model for describing the non-Newtonian behavior of a viscous fluid, may be represented by Equation 2 below.

[식 2][Equation 2]

η(γ)= ηo / {1+ (λγ)1-n}η(γ)= η o / {1+ (λγ) 1-n }

상기 식 2에서, In Equation 2 above,

γ는, 정상류 점도 값 측정 시의 전단 속도 값이고, γ is the shear rate value at the time of measuring the steady flow viscosity value,

η(γ)는, 정상류 점도 값으로, 이것이 전단 속도 값에 대한 함수 형태임을 의미하고, η(γ) is the steady flow viscosity value, meaning it is in the form of a function of the shear rate value,

ηo는, 전단 속도 값이 0일 때의 점도 값, 즉 영 전단 점도(zero-shear viscosity)값이고, η o is the viscosity value when the shear rate value is 0, that is, the zero-shear viscosity value,

λ는 완화 시간 (relaxation time) 값이며, λ is the relaxation time value,

n은 구하고자 하는 전단 담화 지수(Shear Thinning Index) 값을 의미한다. n means the Shear Thinning Index to be calculated.

상기 완화 시간 (λ) 값은 물질의 전단 유동에서 유변 물성에 따라 달라질 수 있는 값이다.The relaxation time (λ) value is a value that can vary depending on the rheological properties in the shear flow of a material.

즉, Cross 모델을 이용하는 경우, 전단 속도 값에 따른 정상류 점도 값을 측정한 뒤, 상기 식 2로 표시되는 함수에 대입하는 방법에 의해, 상기 식에서의 완화 시간 값 및 전단 담화 지수 값을 도출해낼 수 있으며, 이 중 전단 담화 지수 값을 사출 압력 예측에 이용하게 된다. That is, in the case of using the cross model, the relaxation time value and the shear thinning index value in the above equation can be derived by measuring the steady flow viscosity value according to the shear rate value and then substituting it into the function represented by Equation 2 above. Among them, the shear thinning index value is used to predict the injection pressure.

또 다른 일 예로, 점성 유체의 비-뉴튼 거동을 설명하는 하나의 모델인, Carreau 모델은, 하기 식 3으로 표시되는 것일 수 있다. As another example, the Carreau model, which is one model describing the non-Newtonian behavior of a viscous fluid, may be represented by Equation 3 below.

[식 3][Equation 3]

η(γ)= ηo / [{1+ (λγ)2}( 1-n)/2}η(γ)= η o / [{1+ (λγ) 2 } ( 1-n)/2 }

상기 식 3에서, In Equation 3 above,

γ는, 정상류 점도 값 측정 시의 전단 속도 값이고, γ is the shear rate value at the time of measuring the steady flow viscosity value,

η(γ)는, 정상류 점도 값으로, 이것이 전단 속도 값에 대한 함수 형태임을 의미하고, η(γ) is the steady flow viscosity value, meaning it is in the form of a function of the shear rate value,

ηo는, 전단 속도 값이 0일 때의 점도 값, 즉 영 전단 점도(zero-shear viscosity)값이고, η o is the viscosity value when the shear rate value is 0, that is, the zero-shear viscosity value,

λ는 완화 시간 (relaxation time) 값이며, λ is the relaxation time value,

n은 구하고자 하는 전단 담화 지수(Shear Thinning Index) 값을 의미한다. n means the Shear Thinning Index to be calculated.

즉, Carreau 모델을 이용하는 경우, 전단 속도 값에 따른 정상류 점도 값을 측정한 뒤, 상기 식 3로 표시되는 함수에 대입하는 방법에 의해, 상기 식에서의 완화 시간 값 및 전단 담화 지수 값을 도출해낼 수 있으며, 이 중 전단 담화 지수 값을 사출 압력 예측에 이용하게 된다. That is, in the case of using the Carreau model, the relaxation time value and the shear thinning index value in the above equation can be derived by measuring the steady flow viscosity value according to the shear rate value and then substituting it into the function represented by Equation 3 above. Among them, the shear thinning index value is used to predict the injection pressure.

그리고, 점성 유체의 비-뉴튼 거동을 설명하는 하나의 모델인, Carreau-Yasuda 모델은, 하기 식 4로 표시되는 것일 수 있다. In addition, the Carreau-Yasuda model, which is one model for explaining the non-Newtonian behavior of a viscous fluid, may be represented by Equation 4 below.

[식 4][Equation 4]

η(γ)= ηo / [{1+ (λγ)a}(1-n)/a}η(γ)= η o / [{1+ (λγ) a } (1-n)/a }

상기 식 3에서, In Equation 3 above,

γ는, 정상류 점도 값 측정 시의 전단 속도 값이고, γ is the shear rate value at the time of measuring the steady flow viscosity value,

η(γ)는, 정상류 점도 값으로, 이것이 전단 속도 값에 대한 함수 형태임을 의미하고, η(γ) is the steady flow viscosity value, meaning it is in the form of a function of the shear rate value,

ηo는, 전단 속도 값이 0일 때의 점도 값, 즉 영 전단 점도(zero-shear viscosity)값이고, η o is the viscosity value when the shear rate value is 0, that is, the zero-shear viscosity value,

λ는 완화 시간 (relaxation time) 값이고, λ is the relaxation time value,

a는 물질 상수 (material constants)이며, a is the material constants,

n은 구하고자 하는 전단 담화 지수(Shear Thinning Index) 값을 의미한다. n means the Shear Thinning Index to be calculated.

즉, Carreau-Yasuda 모델을 이용하는 경우, 전단 속도 값에 따른 정상류 점도 값을 측정한 뒤, 상기 식 4로 표시되는 함수에 대입하는 방법에 의해, 상기 식에서의 완화 시간 값 및 전단 담화 지수 값을 도출해낼 수 있으며, 이 중 전단 담화 지수 값을 사출 압력 예측에 이용하게 된다. That is, in the case of using the Carreau-Yasuda model, the relaxation time value and the shear thinning index value in the above equation are derived by measuring the steady flow viscosity value according to the shear rate value and then substituting it into the function represented by Equation 4 above. Among them, the shear thinning index value is used to predict the injection pressure.

상기 식 1 내지 4로 각각 표시한 모델 식들은, 플라스틱 수지의 유변 특성 및 전단 담화 거동 특성에 따라, 적절히 선택할 수 있으며, 특히, 측정 대상 플라스틱 수지가 폴리에틸렌인 경우, Carreau 모델을 이용하는 것이, 사출 압력의 정확한 예측을 위해 바람직할 수 있다. The model equations represented by Equations 1 to 4, respectively, can be appropriately selected according to the rheological characteristics and shear thinning behavior characteristics of the plastic resin.In particular, when the plastic resin to be measured is polyethylene, the Carreau model is used to determine the injection pressure. May be desirable for an accurate prediction of

그리고, 상기 점도 모델 식으로부터 도출된 전단 담화 지수 및 유동 지수를 통해 사출 압력을 예측하는 단계는, 하기 수학식 1을 이용하여 진행하는 것일 수 있다. In addition, the step of predicting the injection pressure through the shear thinning index and the flow index derived from the viscosity model equation may be performed using Equation 1 below.

[수학식 1][Equation 1]

예측 사출 압력= a(MI2.16)b * (STI)c Predicted injection pressure = a(MI 2.16 ) b * (STI) c

상기 수학식 1에 있어서, In Equation 1,

MI2.16은, ASTM D1238의 E항목에 의해 측정되는, 용융 지수 값이고, MI 2.16 is a melt index value measured by E item of ASTM D1238,

STI는, 점도 모델 식에 따라 도출된, 전단 담화 지수 값이며, STI is a shear thinning index value derived according to the viscosity model equation,

a는, 약 2200 내지 약 2500의 값을 가질 수 있고, a may have a value of about 2200 to about 2500,

b는, 약 -0.1 내지 약 -0.5의 값을 가질 수 있으며, b may have a value of about -0.1 to about -0.5,

c는, 약 0.1 내지 약 0.5의 값을 가질 수 있다.c may have a value of about 0.1 to about 0.5.

즉, 용융 지수 값과 전단 담화 지수 값을 상기 수학식 1에 대입하고, 대상이 되는 플라스틱 수지의 유변 특성에 및 전단 담화 특성에 따라, a, b, 및 c의 값을 도입한 후, 단순 계산 식에 따라, 사출 압력을 예측해낼 수 있다. That is, after substituting the melt index value and the shear thinning index value into Equation 1, and introducing the values of a, b, and c to the rheological properties of the target plastic resin and according to the shear thinning properties, simple calculation According to the equation, the injection pressure can be estimated.

더욱 구체적으로, 일부 플라스틱 시편에 대한 실제 사출 압력 값을 측정하고, 상술한 MI 값 및 STI 값을 측정한 후, 이를 상기 수학식 1로 표시되는 함수에 대입하여 a, b, 및 c의 값을 도출하는 단계에 의해, 수학식 1의 상수 값을 구하고, 이를 레퍼런스화 하여 사용할 수 있다. 특히 상술한 수학식 1의 경우, 함수의 양 변에 log를 취하면 3원 1차 연립 방정식의 형태를 가지게 되므로, 사출 압력을 예측하고자 하는 플라스틱 수지 시편을 최소 3점만 취하여 측정 및 계산하더라도 정확한 계수 값을 도출해낼 수 있으며, 이를 이용하여, 각종 플라스틱 수지에 대한 a, b, 및 c를 레퍼런스화 할 수 있다. More specifically, after measuring the actual injection pressure value for some plastic specimens, measuring the above-described MI value and STI value, the values of a, b, and c are calculated by substituting them into the function represented by Equation 1 above. By the deriving step, the constant value of Equation 1 can be obtained and used as a reference. In particular, in the case of Equation 1 above, taking the log on both sides of the function takes the form of a three-way linear system of equations, so even if measuring and calculating at least three plastic resin specimens for which the injection pressure is to be predicted, an accurate coefficient Values can be derived, and using this, a, b, and c for various plastic resins can be referenced.

폴리에틸렌 수지의 경우, 상기 수학식 1에서, a는, 약 2200 내지 약 2500, 바람직하게는, 약 2250 내지 약 2350의 값을 가질 수 있고, b는, 약 -0.1 내지 약 -0.5, 바람직하게는, 약 -0.2 내지 약 -0.3, 또는, 약 -0.2 내지 약 -0.25의 값을 가질 수 있으며, c는, 약 0.1 내지 약 0.5, 바람직하게는, 약 0.35내지 약 0.45, 또는 약 0.4 내지 약 0.45의 값을 가질 수 있다.In the case of a polyethylene resin, in Equation 1, a may have a value of about 2200 to about 2500, preferably, about 2250 to about 2350, and b is about -0.1 to about -0.5, preferably , From about -0.2 to about -0.3, or, from about -0.2 to about -0.25, and c is from about 0.1 to about 0.5, preferably, from about 0.35 to about 0.45, or from about 0.4 to about 0.45 It can have a value of

그러나, 본 발명이 상기에 기재한 a, b, 및 c의 범위에 반드시 한정되는 것은 아니며, 각 계수들은 측정 대상이 되는 플라스틱 수지의 유변 특성에 따라 다르게 정하여질 수 있다. However, the present invention is not necessarily limited to the ranges a, b, and c described above, and each coefficient may be determined differently according to the rheological properties of the plastic resin to be measured.

상기와 같은 본 발명의 사출 물성 평가 방법은, 사출 성형품의 형태로 제조되는 다양한 플라스틱 고분자 수지에 대해 적용이 가능하다. The injection property evaluation method of the present invention as described above can be applied to various plastic polymer resins manufactured in the form of injection molded products.

일 예로, 상술한 용융 흐름 지수(MI) 값이 약 0.1 내지 약 1.5g/10분, 바람직하게는, 약 0.2 내지 약 1.1g/10분인, 플라스틱 수지를 대상으로 할 수 있다.For example, a plastic resin having a melt flow index (MI) value of about 0.1 to about 1.5 g/10 minutes, preferably about 0.2 to about 1.1 g/10 minutes, may be used.

발명의 다른 일 실시예에 따르면, 상술한 전단 담화 지수 값이, 약 0.1 내지 약 0.5, 바람직하게는 약 0.2 내지 약 0.45인 플라스틱 수지를 대상으로 할 수 있다. According to another embodiment of the present invention, a plastic resin having a shear thinning index value of about 0.1 to about 0.5, preferably about 0.2 to about 0.45 may be used.

그리고, 상기 예측된 사출 압력 값이 약 1000 내지 약 2000Pa, 바람직하게는 약 1300 내지 약 2000Pa, 또는 약 1350 내지 약 1850Pa인 플라스틱 수지를 대상으로 할 수 있으며, 위 사출 압력은, 약 235℃에서, 약 50mm/s의 사출 속도로 하였을 때의 사출 압력일 수 있다. And, the predicted injection pressure value of about 1000 to about 2000Pa, preferably about 1300 to about 2000Pa, or about 1350 to about 1850Pa can target a plastic resin, the above injection pressure, at about 235 ℃, It may be an injection pressure when the injection speed is about 50 mm/s.

그리고, ASTM 1505에 의해 측정된, 상기 플라스틱 수지의 밀도 값이, 약 0.94 내지 약 0.96g/cm3, 바람직하게는 약 0.950 내지 약 0.955g/cm3인 플라스틱 수지를 대상으로 할 수 있다. And, as measured by ASTM 1505, the density value of the plastic resin, about 0.94 to about 0.96g / cm 3 , preferably about 0.950 to about 0.955g / cm 3 It may target a plastic resin.

그리고, 수 평균 분자량 값이 약 30,000g/mol 이하, 바람직하게는 약 10,000 내지 약 20,000g/mol, 또는 약 12,000 내지 약 18500g/mol인 플라스틱 수지를 대상으로 할 수 있다. In addition, a plastic resin having a number-average molecular weight value of about 30,000 g/mol or less, preferably about 10,000 to about 20,000 g/mol, or about 12,000 to about 18500 g/mol may be used.

그리고, 구체적으로는, 폴리스티렌계 수지, 폴리올레핀계 수지, 폴리염화비닐계 수지, 폴리(메트)아크릴계 수지, 폴리아미드계 수지, ABS계 수지, 우레탄에폭시계 수지, 우레탄아크릴계 수지, 아미노 수지, 페놀 수지, 및 폴리에스테르계 수지 등, 사출 성형 공정을 통해 제품으로 가공되는 다양한 플라스틱 수지를 그 대상으로 할 수 있지만, 열가소성 플라스틱 수지를 대상으로 하는 경우, 더욱 정확한 평가 결과를 나타낼 수 있으며, 이중에서도, 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 수지 등, 폴리올레핀계 수지를 그 대상으로 하는 것이 바람직할 수 있으며, 그 중 폴리에틸렌 수지를 그 대상으로 하는 것이 가장 바람직할 수 있다. And, specifically, polystyrene resin, polyolefin resin, polyvinyl chloride resin, poly(meth)acrylic resin, polyamide resin, ABS resin, urethane epoxy resin, urethane acrylic resin, amino resin, phenol resin , And polyester resins, etc., various plastic resins processed into products through an injection molding process can be targeted, but when targeting thermoplastic plastic resins, more accurate evaluation results can be shown. And polyolefin-based resins such as polypropylene resins may be preferred, and among them, polyethylene resins may be most preferred.

이하, 발명의 구체적인 실시예를 통해, 발명의 작용 및 효과를 보다 상술하기로 한다. 다만, 이러한 실시예는 발명의 예시로 제시된 것에 불과하며, 이에 의해 발명의 권리범위가 정해지는 것은 아니다.Hereinafter, the functions and effects of the invention will be described in more detail through specific embodiments of the invention. However, these embodiments are only presented as examples of the invention, and the scope of the invention is not determined thereby.

<< 실시예Example >>

플라스틱 수지 시편 준비Preparation of plastic resin specimens

하기 표 1의 물성값을 가지는 폴리에틸렌 수지를 40 진공 오븐에서 하룻밤 동안 건조하고, 트윈 스크류 압출기(twin screw extruder, BA-19, 제조사 BAUTECH)를 사용하여 펠렛 형태로 제조하였다. The polyethylene resin having the physical property values in Table 1 below was dried in a 40 vacuum oven overnight, and then prepared in a pellet form using a twin screw extruder (BA-19, manufacturer BAUTECH).

압축하여 얻어진 펠렛 형태의 수지를 다시 40 진공 오븐에서 하룻밤 동안 건조한 후에 시편 제조기(Xplore 5.cc micro injection molding machine)를 이용하여, 각 물성 측정 조건에 맞는 형태로 시편을 제작하였다. The pellet-shaped resin obtained by compression was dried again in a 40 vacuum oven overnight, and then a specimen was prepared in a shape suitable for each physical property measurement condition using a specimen maker (Xplore 5.cc micro injection molding machine).

플라스틱 수지 시편의 물성 측정Measurement of physical properties of plastic resin specimens

준비된 시편의 기본 물성은 다음과 같다. The basic properties of the prepared specimen are as follows.

(밀도는, ASTM 1505에 의해 측정하였으며, 사용된 모든 폴리에틸렌 수지의 밀도 값은 0.950 내지 0.953g/cm3이었다.)(The density was measured by ASTM 1505, and the density values of all the polyethylene resins used were 0.950 to 0.953 g/cm 3 ).

1) 수 평균 분자량1) number average molecular weight

GPC에 의해 측정하였다. Measured by GPC.

2) 용융지수(MI): 2) Melt Index (MI):

190, 2.16kg 하중 하에서, ASTM 1238에 의해 측정하였다.It was measured by ASTM 1238 under 190, 2.16kg load.

3) 정상류 점도 값: 3) steady flow viscosity value:

190℃, 0.5% Strain, 0.05 내지 500rad/s의 영역에서, 전단 속도를 변화시키면서, 전단 속도 변화에 따른 정상류 점도 값의 함수의 형태로, 정상류 점도 값을 측정하였다. The steady flow viscosity value was measured in the form of a function of the steady flow viscosity value according to the shear rate change while changing the shear rate in the range of 190°C, 0.5% strain, and 0.05 to 500 rad/s.

4) 전단 담화 지수 도출4) Derivation of shear thinning index

상기 3)항목에서 전단 속도 vs 정상류 점도 함수의 형태로 측정된, 전단 속도 및 정상류 점도 값을, 하기 Carreau 모델 식에 대입하여, 전단 담화 지수 값을 도출하였다. The shear rate and steady flow viscosity values measured in the form of a shear rate vs. steady flow viscosity function in the above item 3) were substituted into the following Carreau model equation to derive a shear thinning index value.

더욱 구체적으로, i) 측정 조건의 전단 속도 값에 대한 Carreau 모델 함수 값이, ii) 실제 측정된 정상류 점도 값에 수렴하도록, iii) 하기 식에서 n 항의 값을 결정하였으며, 이를 전단 담화 지수 값으로 도출하였다. More specifically, i) the value of the Carreau model function for the shear rate value of the measurement condition, ii) the value of the n term in the following equation was determined so that the value of the Carreau model function for the value of the shear rate, ii) the actual measured steady flow viscosity value, was determined, which was derived as the shear thinning index I did.

η(γ)= η(γ)= ηη oo / [{1+ (/ [{1+ ( λγλγ )) 22 }} (( 1-n)/21-n)/2 }}

5) 예측 사출 압력 도출5) Derivation of predicted injection pressure

상기 용융 지수 값 및 전단 담화 지수 값을 하기 식에 대입하여, 사출 압력을 예측하였다. The melt index value and the shear thinning index value were substituted into the following equation to predict the injection pressure.

예측 사출 압력= a(MI2.16)b * (STI)c Predicted injection pressure = a(MI 2.16 ) b * (STI) c

상기 식에서, a, b, 및 c의 값은, 폴리에틸렌에 대응 되는 값으로, 각각 2290.47147, -0.22201, 0.42278을 사용하였다. In the above formula, the values of a, b, and c correspond to polyethylene, and 2290.47147, -0.22201, and 0.42278 were used, respectively.

6) 사출 압력 측정6) Injection pressure measurement

상기 준비한 폴리에틸렌 펠렛을, 사출기(모델명: Victory 1500 제조사: ENGEL 社)에 투입하고, 240℃, 보압 650bar, 사출 속도 78mm/s 조건에서, 실제 사출 압력을 측정하였다. The prepared polyethylene pellets were put into an injection machine (model name: Victory 1500 manufacturer: ENGEL), and the actual injection pressure was measured under conditions of 240° C., holding pressure of 650 bar, and injection speed of 78 mm/s.

상기 측정 값을 하기 표 1에 정리하였다. The measured values are summarized in Table 1 below.

수 평균 분자량
(g/mol)
Number average molecular weight
(g/mol)
MIMI Shear Thinning Index
(무단위)
Shear Thinning Index
(Unitless)
예측 사출압
(Pa)
Predicted injection pressure
(Pa)
측정 사출압
(Pa)
Measuring injection pressure
(Pa)
실시예 1Example 1 1203312033 0.8540.854 0.376710.37671 1569.9511569.951 15401540 실시예 2Example 2 1768217682 0.7340.734 0.417390.41739 1695.5651695.565 16901690 실시예 3Example 3 1484014840 0.2380.238 0.26130.2613 1786.1141786.114 18201820 실시예 4Example 4 1169611696 0.50.5 0.234940.23494 1448.1371448.137 14101410 실시예 5Example 5 1322413224 0.4520.452 0.22940.2294 1446.0851446.085 14501450 실시예 6Example 6 1215012150 0.5990.599 0.236110.23611 1394.1311394.131 13701370 실시예 7Example 7 1503715037 0.4620.462 0.318240.31824 1675.5311675.531 16601660 실시예 8Example 8 1367513675 0.5770.577 0.312990.31299 1583.6771583.677 15401540 실시예 9Example 9 1844818448 0.3540.354 0.322760.32276 1788.1951788.195 17901790 실시예 10Example 10 1831818318 0.3220.322 0.31660.3166 1811.3891811.389 18201820 실시예 11Example 11 1812618126 0.880.88 0.369710.36971 1547.2081547.208 16001600 실시예 12Example 12 1348213482 0.890.89 0.30230.3023 1417.4261417.426 14001400 실시예 13Example 13 1263112631 1.081.08 0.34430.3443 1434.61434.6 13801380 실시예 14Example 14 1233012330 0.860.86 0.3560.356 1530.4841530.484 15301530 실시예 15Example 15 1252612526 1.011.01 0.3710.371 1502.8151502.815 15101510

상기 표 1을 참조하면, 본 발명의 일 예에 따라 예측해낸 사출 압력은, 실제 적용되는 사출 압력과 매우 유사한 값을 가지게 되는 것을 명확히 알 수 있다. Referring to Table 1, it can be clearly seen that the injection pressure predicted according to an example of the present invention has a value very similar to the actually applied injection pressure.

특히, 실제 사출 압력과 예측 사출 압력 값을 비교하여 검증해 보면, R2 값이 0.975에 이르는, 매우 높은 상관 관계를 가지고 있음을 확인할 수 있는데, 이는, 플라스틱 수지의 실제 사출 압력이 상술한 용융 지수 값 및 전단 담화 지수 값에 직접적인 관련이 있음을 명확히 설명해주는 것이라 할 수 있다. 플라스틱 수지의 실제 사출 압력이 상술한 용융 지수(Melt Index, MI) 값과 정상류 점도(steady flow viscosity) 값에 직접적인 관련이 없는 경우에는, 상술한 수학식 1에서, a, b, 및 c 등의 계수 값을 어떻게 조절한다 하더라도, 예측된 사출 압력 값이 실제 사출 압력 값에 수렴할 수 없기 때문이다. In particular, when comparing and verifying the actual injection pressure and the predicted injection pressure value, it can be confirmed that the R 2 value has a very high correlation, reaching 0.975, which means that the actual injection pressure of the plastic resin is the melt index described above. It can be said to clearly explain that the value and shear thinning index are directly related. In the case where the actual injection pressure of the plastic resin is not directly related to the above-described melt index (MI) value and the steady flow viscosity value, in Equation 1, a, b, and c This is because no matter how the coefficient value is adjusted, the predicted injection pressure value cannot converge to the actual injection pressure value.

그러나, 플라스틱 수지의 실제 사출 압력은, 수학식 1에 의해 예측된 사출 압력 값과 1차 상관 관계가 있는 것으로 명확히 검증된 바, 이는, 본원발명에서 제시한 바와 같이, 플라스틱 수지의 사출 압력이 수학식 1에서 사용한 a, b, 및 c 등의 정해진 계수 값과 상관 없이, 각 플라스틱 수지의 전단 담화 특성과 관련된 물성인 용융 지수 값 및 전단 담화 지수 값과 직접적인 상관 관계가 있음을 명확히 뒷받침해주는 결과라 할 수 있다. However, it has been clearly verified that the actual injection pressure of the plastic resin has a first order correlation with the injection pressure value predicted by Equation 1. This is, as suggested in the present invention, the injection pressure of the plastic resin is mathematically This is a result that clearly supports that there is a direct correlation with the melt index value and the shear thinning index value, which are physical properties related to the shear thinning properties of each plastic resin, regardless of the fixed coefficient values such as a, b, and c used in Equation 1. can do.

Claims (11)

플라스틱 수지 시편에 대해, 용융 지수(Melt Index, MI) 값을 측정하는 단계;
플라스틱 수지 시편에 대해, 정상류 점도(steady flow viscosity) 값을 측정하는 단계;
상기 정상류 점도 값으로부터, 점도 모델 식에 따라 전단 담화 지수(Shear Thinning Index) 값을 도출하는 단계; 및
상기 용융 지수 값 및 전단 담화 지수 값을 이용하여, 사출 압력을 예측하는 단계를 포함하고;
상기 사출 압력을 예측하는 단계는, 하기 수학식 1을 이용하여 진행하며, 상기 플라스틱 수지는 폴리에틸렌 수지인;
플라스틱 수지의 사출 물성 평가 방법:
[수학식 1]
예측 사출 압력= a(MI2.16)b * (STI)c
상기 수학식 1에 있어서,
MI2.16은, ASTM D1238의 E항목에 의해 측정되는, 용융 지수 값이고,
STI는, 점도 모델 식에 따라 도출된, 전단 담화 지수 값이며,
a는, 2200 내지 2500이고,
b는, -0.1 내지 -0.5이며,
c는, 0.1 내지 0.5이다.
For the plastic resin specimen, measuring a melt index (MI) value;
For the plastic resin specimen, measuring a steady flow viscosity value;
Deriving a Shear Thinning Index value according to a viscosity model equation from the steady flow viscosity value; And
Predicting the injection pressure using the melt index value and the shear thinning index value;
The step of predicting the injection pressure proceeds using Equation 1 below, wherein the plastic resin is a polyethylene resin;
Plastic resin injection properties evaluation method:
[Equation 1]
Predicted injection pressure = a(MI 2.16 ) b * (STI) c
In Equation 1,
MI 2.16 is a melt index value measured by E item of ASTM D1238,
STI is a shear thinning index value derived according to the viscosity model equation,
a is 2200 to 2500,
b is -0.1 to -0.5,
c is 0.1 to 0.5.
제1항에 있어서,
상기 용융 지수 값은, ASTM D1238의 E항목에 의해 측정하는, 플라스틱 수지의 사출 물성 평가 방법.
The method of claim 1,
The melt index value is measured by the E item of ASTM D1238, a method for evaluating injection properties of plastic resins.
제1항에 있어서,
상기 정상류 점도 값은, 0.05 내지 500rad/s의 영역에서, 전단 속도 변화에 따른 값으로 측정하는, 플라스틱 수지의 사출 물성 평가 방법.
The method of claim 1,
The steady flow viscosity value is measured as a value according to a change in shear rate in the range of 0.05 to 500 rad/s.
제3항에 있어서,
상기 정상류 점도 값은, 전단 속도가 증가할수록 정상류 점도가 감소하는 영역에서 측정되는, 플라스틱 수지의 사출 물성 평가 방법.
The method of claim 3,
The steady flow viscosity value is measured in a region in which the steady flow viscosity decreases as the shear rate increases.
제1항에 있어서,
상기 전단 담화 지수 값은, Power-law 모델, Cross 모델, Carreau 모델, 및 Carreau-Yasuda 모델 중 어느 하나 이상의 점도 모델 식에 따라, 전단 속도 값에 따른 정상류 점도 값을 플로팅하여 도출되는, 플라스틱 수지의 사출 물성 평가 방법.
The method of claim 1,
The shear thinning index value is derived by plotting a steady flow viscosity value according to a shear rate value according to any one or more viscosity model equations among Power-law model, Cross model, Carreau model, and Carreau-Yasuda model. How to evaluate injection properties.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 용융 지수(Melt Index, MI) 값이 0.1 내지 1.5g/10분인, 플라스틱 수지의 사출 물성 평가 방법.
The method of claim 1,
The melt index (MI) value is 0.1 to 1.5 g / 10 minutes, the injection properties evaluation method of plastic resin.
제1항에 있어서,
상기 전단 담화 지수 값이 0.1 내지 0.5인, 플라스틱 수지의 사출 물성 평가 방법.
The method of claim 1,
The shear thinning index value is 0.1 to 0.5, the injection property evaluation method of the plastic resin.
제1항에 있어서,
상기 예측된 사출 압력 값이 1000 내지 2000Pa인, 플라스틱 수지의 사출 물성 평가 방법.
The method of claim 1,
The predicted injection pressure value is 1000 to 2000Pa, the injection property evaluation method of the plastic resin.
제1항에 있어서,
ASTM 1505에 의해 측정된, 상기 플라스틱 수지의 밀도 값이, 0.94 내지 0.96g/cm3인, 플라스틱 수지의 사출 물성 평가 방법.
The method of claim 1,
As measured by ASTM 1505, the density value of the plastic resin is 0.94 to 0.96 g / cm 3 , the injection property evaluation method of the plastic resin.
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