KR920009940B1 - 사출성형방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
내용 없음.
Description
제1도는 유량선 접속부를 구비하는 본 발명에 따른 장치의 제1실시예의 개략적인 구성을 보인 플로우차트.
제2도는 제1도의 장치의 사출노즐둘레의 주요부의 축방향확대단면도.
제3도는 제1도의 장치의 미끄럼 가능한 성형요소의 위치를 정하는 수단의 주요부를 보인 도면.
제4도는 종래의 사출성형 기계의 부하-시간 선도.
제5도는 본 발명에 따른 장치의 부하-시간 선도.
제6도는 본 발명에 따른 실험금형의 압력과 온도를 검출하는 센서의 위치를 보인 도면.
제7도는 성형품의 벽두께와 게이트 치수 및 성형압력의 감소에 대한 사출비율의감도를 보인 그래프.
제8도는 ABS 수지의 사출성형의 PvT선도.
제9도는 유량선 접속부를 구비하는 본 발명에 따른 장치의 제2실시예의 개략적인 구성을 보인 플로우차트.
제10도는 제9도의 제2실시예 장치의 주요부의 확대단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 스크류 2 : 실린더
3 : 단부 캡 4 : 스로틀 노즐
5 : 호퍼 6 : 수력원동기
7 : 용융수지저장물 8 : 분사 램
11 : 중앙처리장치 12 : 작동유 소오스
13,14 : 밸브 15 : 사출 실린더
20 : 노즐 21 : 니들 핀
22 : 밸브몸체 23 : 레버
24 : 피스톤 26 : 브래킷
27 : 위치센서 29 : 서보밸브
31 : 활주판 32,35 : 금형요소
33 : 클램핑 실린더 34 : 판
36 : 금형공동 37 : 쐐기 스페이서
38 : 구동수단 39 : 위치센서
40 : 전자기 체인지-오버 밸브
본 발명은 낮은 성형 압력하에서 고정도의 치수정확도를 갖는 사출성형 플라스틱 제품을 제조하기 위해 낮은 클램핑 압력으로 사출성형하는 방법에 관한 것이다.
종래의 사출성형기계에는 50 내지 100㎫의 높은 성형 압력이 사용되기 때문에, 성형후의 높은 내부응력으로 인해 비틀린 부분을 갖는 성형품의 만들어짐으로써 치수정확도가 떨어지며 값비싼 금속금형이 사용되어야하고 금속 금형의 수명이 비교적 짧은 등의 결점을 갖는다. 이를 좀더 상세히 설명하기로 한다. 종래의 사출성형기계의 사출주기에 있어서 시간에 대한 성형압력의 변동과정을 보여주는 전형적인 부하-시간선도가 제4도에 도시되어 있다. 여기서, 곡선(a,b,c,d)은 각각 사출압력, 금형공동의 입구압력, 금형공동의 종료단부 압력 및 클램핑 압력의 변동과정을 나타낸다. 제4도의 곡선(a,b,c,d)으로부터 알 수 있는 바와 같이, 사출압력과 금형내부압력 및 클램핑 압력에는 더 높은 압력이 요구된다. 이는 더 높은 점성을 갖는 용융수지의 강제된 흐름때문에 좁은 금형 공동 내에서의 높은 압력 강하에 기인하며, 따라서 일반적으로 L/t값(즉, 금형품의 벽 두께에 대한 길이의 비)이 더 높고 유동경로가 더 긴 형상제품을 성형할 때에 더 높은 유동 저항을 야기하는 것으로 추측된다.
종래의 사출성형기계의 경우 금형 내부압력, 다시말해 금형내부압력의 전형적인 부하-시간 곡선(b,c)으로 도시한 바와 같이, 공동입구와 공동종료단부에서의 압력간에 고려할 만한 불균형이 발생한다. 그 결과, 내부압력의 그러한 불균형으로 인해 금형금속내의 더 높은 응력이 나타날 수도 있다. 따라서, 종래의 사출성형기계의 금형금속의, 그 구성재료에 맞게 더 높은 강도가 요구되기 때문에, 크기와 중량이 증가되어야 하고, 따라서 단가가 상승하게 된다.
플라스틱 수지의 성형시에, 성형품의 냉각에 흔히 있는 크기 감소에 대한 보상이 고려되어야 한다. 그러나, 사출성형시, 금형공동내의 용융수지에 유효압력을 가하는 것이, 게이트가 막히거나 밀봉될 때, 방해를 받게됨으로써 공동내부압력이 상기한 바와 같이 불균형 상태로 설정되고 성형수지는 냉각시에서와 같이 경화된다. 여기서, 내부압력의 불균형은 내부응력으로서 성형품내에서 동결된다. 이는 치수적인 안정성을 결여시키거나 비틀림과 싱크 마크를 발생시킬 수도 있다. 압력 강하등의 발생으로 인한 쓸모없는 에너지의 낭비 또한 고려해볼 수도 있다.
성형제조용 금형에 제한적으로 사용되는 ZAS(아연합금)으로 된 금속금형은, (예를들어 S55C등으로 만들어진다) 강 금형의 반 값으로 사용가능하다하더라도, 내부압력에 의해 변형되기 쉽고 분리면 간의 개구부 또는 간격으로 인해 성형품내에 섬광이 형성되기 쉬우며 금형이 손상되고 수명이 감소되기 쉽다. 금형의 그러한 변형이 탄소강 금형에서 예상되는 것과 비교될 수 있는 정도로 제한될 수 있다면, ZAS 금형을 사용한 대량의 성형제조가 실현될 수 있다. ZAS와 강 간의 영 계수와 금형의 최대허용 내부압력의 비교표가 표 1에 주어져 있다.
[표 1]
표 1에서 앞 수 있는 바와 같이, 금형의 변형이 금형재료의 영 계수에 반비례하기 때문에, 금형내부 압력이 20㎫ 이하로 제한될 수 있는 경우 강 금형을 사용했을 경우에서와 같이 ZAS 금형을 사용하여 성형제조를 대량으로 행할 수 있게 된다.
일본국 특허출원 제 167133/1983호, 제 21225/1986호 및 제 241114/1986호의 경우, 사출성형방법 및 장치가 개시되어 있지만 상기한 문제점에 대한 해결책에 대해서는 아무런 언급도 없다.
본 발명에 따라 금형의 개발비를 감소시키기 위해 강의 영계수에 대한 ZAS의 영계수의 비에 대응하는 한, 20㎫ 이하의 최대내부압력과 강 금형내에서 통상적으로 부닥치게되는 성형압력의 1/5의 성형압력으로 성형이 실현될 수 있는 낮은 클램핑 압력하에서 플라스틱 수지제품의 사출성형을 수행하는 방법 및 장치가 제공된다.
본 발명의 상기한 목적은 이하에서 설명되는 본 발명에 따른 방법 및 장치에 의해 달성될 수 있다.
본 발명의 일양상에 따라, 금형공동을 한정하는 활주가능한 금형요소와 고정금형요소로 구성되는 금속금형과 활주가능한 금형요소를 활주시키는 액추에이터와 노즐유동경로를 조정하는 분사노즐을 구비한 사출수단을 포함하는 사출성형 장치상에서 플라스틱수지제품을 사출성형하는 방법으로서, 감소된 성형압력하에서 사출을 행하기 위해 제2성형단계에서 압축되는 후압축여유를 포함하도록 활주가능한 금형요소에 의해 사전설정된 금형공동내로 용융수지를 사출시키는 한편 금형공동이 완전히 채워질 때까지 온도를 상승시킴으로써 용융수지의 점성을 떨어뜨리기위해 노즐을 스로틀조절하여 사출유동되는 용융수지내에 전단에너지를 발생시키는 제1성형단계와, 게이트가 밀봉된 후에 유효가압력이 금형공동내에 들어찬 수지에 가해지도록 활주 가능한 금형요소를 동작시켜 금형공동내에 들어찬 수지를 압축함으로써 상기 후압축여유를 보상하는 제2성형단계로 이루어지는 사출성형방법이 제공된다.
본 발명의 또다른 양상에 따라, 금형공동을 한정하는 활주가능한 금형요소와 고정금형요소로 구성되는 금속금형과 활주가능한 금형요소를 활주시키는 액추에이터와 분사노즐을 구비한 사출수단을 포함하는 사출성형장치상에서 플라스틱수지제품을 사출성형하는 방법으로서, 감소된 성형압력하에서 사출을 행하기 위해 제2성형단계에서 압축되는 후압축여유를 포함하도록 활주가능한 금형요소에 의해 사전설정된 금형공동내로 용융수지를 사출시키는 한편 금형공동이 완전히 채워질 때까지 온도를 상승시킴으로써 용융수지의 점성을 떨어뜨리기 위해 용융수지의 유동경로를 제어하는 수단 및/또는 금형공동내로 사출하기 전에 용융수지를 가열하는 수단을 사용하여 사출유동되는 용융수지내에 전단에너지를 발생시키는 제1성형단계와, 게이트가 밀봉된 후에 유효가 압력이 금형공동내에 들어찬 수지에 가해지도록 활주가능한 금형요소를 동작시켜 금형공동내에 들어찬 수지를 압축함으로써 상기 후압축여유를 보상하는 제2성형단계로 이루어지는 사출성형방법이 제공된다.
본 발명이 또다른 양상에 따라, 금형공동을 한정하는 활주가능한 금형요소와 고정금형요소로 구성되는 금속금형과 활주가능한 금형요소를 활주시키는 액추에이터와 노즐유동경로를 조정하는 분사노즐을 구비한 사출수단을 포함하는 사출성형장치 상에서 플라스틱 수지제품을 사출성형하는 방법으로, 감소된 성형압력하에서 사출을 행하기 위해 제2성형단계에서 압축되는 후압축여유를 포함하도록 활주가능한 금형요소에 의해 사전설정된 금형공동내로 용융수지를 사출시키는 한편 금형공동이 완전히 채워질때까지 온도를 상승시킴으로써 용융수지의 점성을 떨어뜨리기 위해 분사노즐의 스로틀 조절과 함께 용융수지내에 전단에너지를 발생시키는 제1성형단계와, 게이트가 밀봉된 후에 유효가압력이 금형공동내에 들어찬 수지에 가해지도록 활주가능한 금형요소를 동작시켜 금형공동내에 들어찬 수지를 압축함으로서 상기 후압축여유를 보상하는 제2성형단계로 이루어지는 사출성형방법이 제공된다.
본 발명의 또다른 양상에 따라, 금형공동을 한정하는 활주가능한 금형요소와 고정금형요소로 구성되는 금속금형과 활주가능한 금형요소를 활주시키는 액추에이터와 노즐유동경로를 조정하는 분사노즐을 구비한 사출수단을 포함하는 플라스틱 수지 사출성형장치로서, 사출성형후의 냉각으로 인한 성형수지제품의 체적 감소량을 고려하여 결정되도록 고정금형요소에 대한 활주가능한 금형요소의 적절한 위치를 정하는 수단과, 용융수지의 점성을 떨어뜨림으로써 금형 공동내의 유동수지의 압력강하를 감소시키기 위해 용융수지용 노즐의 유동경로를 변경시키는 수단과 연계되어 각각의 사출주기에 따라 유량 및 성형압력을 조정하는 수단으로 이루어지는 사출성형장치가 제공된다.
본 발명의 또다른 양상에 따라, 금형공동을 한정하는 활주가능한 금형요소와 고정금형요소로 구성되는 금속금형과 활주가능한 금형요소를 활주시키는 액추에이터와 노즐유동경로를 조정하는 분사노즐을 구비한 사출수단을 포함하는 플라스틱 사출성형 장치로서, 사출성형후의 냉각으로 인한 성형수지제품의 체적감소량을 고려하여 결정되도록 고정금형요소에 대한 활주가능한 금형요소의 적절한 위치를 정하는 수단과, 용융수지의 유동경로를 금형공동쪽으로 스로틀 조절하는 수단을 포함하는 가소화수지온도 상승수단 및/또는 용융수지의 점성을 떨어뜨림으로써 금형공동내의 유동수지의 압력강하를 감소시키기 위해 스크류 가소화 영역내의 가열기의 온도를 더 높게 설정하거나 스크류 백 압력을 증가시키거나 스크류의 회전비를 증가시키는 수단으로 이루어지는 사출성형장치가 제공된다.
본 발명의 또다른 양상에 따라, 금형공동을 한정하는 활주가능한 금형요소와 고정금형요소로 구성되는 금속금형과 활주가능한 금형요소를 활주시키는 액추에이터와 노즐유동경로를 조정하는 분사노즐을 구비한 사출수단을 포함하는 플라스틱 수지 사출성형장치로서, 사출성형후의 냉각으로 인한 성형수지제품의 체적 감소량을 고려하여 결정되도록 고정금형요소에 대한 활주가능한 금형요소의 적절한 위치를 정하는 수단과, 용융수지의 유동경로를 금형공동쪽으로 스로틀 조절하는 수단을 포함하는 가소화수지온도 상승수단 및/또는 스크류 가소화 영역내의 가열기의 온도를 더 높게 설정하거나 스크류 백 압력을 증가시키거나 스크류의 회전비를 증가시키는 수단과, 용융수지의 점성을 떨어뜨림으로써 금형공동내의 유동수지의 압력강하를 감소시키기 위해 용융수지용 노즐의 유동경로를 변경시키는 수단과 연계되어 각각의 사출주기에 따라 유량 및 성형압력을 조정하는 수단으로 이루어지는 사출성형장치가 제공된다.
상기한 바와 같이, 감소된 성형압력하에서 두 단계의 성형을 통한 본 발명에 따른 방법으로 용융수지를 금형공동내로 사출시킬 수 있는 바, 제2성형단계에서의 압축에 의해 보상되어지는 후압축여유를 포함하도록 제1성형단계에서 용융수지가 활주가능한 금형요소를 동작시킴으로써 장착되는 금형공동내로 사출되며, 이는 금형공동내를 유동하는 용융수지의 압력강하가 감소하기 때문에 가능하다. 분사밸브를 스로틀 조절하고 및/또는 사출시 높은 전단속도로 용융수지를 폭좁은 수지유동경로로 통과시킴으로써, 용융수지의 온도가 발생된 전달열에 의해 상승하고 따라서 용융수지의 점성은 떨어지며, 상기와 같이 점성이 감소되고 용융수지의 온도를 상승시키는 수단이 또한 작용하는 용융수지를 금형공동내의 압력강하로 인해 금형공동내로 사출하는 것이 가능하며, 따라서 성형압력이 추가로 감소된다.
제1성형단계에서 사출완료후에 활주가능한 금형요소의 동작에 의한 사출수지의 후압축에 의해, 게이트가 밀봉된 후에도 유효압력이 성형수지에 인가됨으로써 내부응력이 거의 존재하지 않는 고밀도의 성형품이 얻어진다.
이하 본 발명의 첨부도면에 의거 상세히 설명된다.
제1도에 도시한 제1실시예에 있어서, 스크류(10)는 실린더(2), 단부 캡(3) 및 스로틀 노즐(4)에 의해 한정되는 밀폐공간(2a)내에 활주가능하게 연장되도록 배열된다. 성형되어질 무가공수지는 그 수지를 실린더(20)로 공급되도록 하는 호퍼(5)에 공급되며, 도시되지 않은 가열기에 의해 가열됨과 동시에 수력원동기(6)에 의해 회전되는 스크류(1)의 작용으로 가소화되고 용융된다. 이렇게 용융된 수지는 스크류에 의해 전방으로 보내지며 용융수지 저장물(7)로서 실린더 단부에 저장된다. 상호간에 축방향으로 자유롭게 활주가능한 한 수력원동기의 축(6a)은 분사 램(8)과 일체로 회전할 수 있도록 상기 분사 램과 스플라인 결합상태로 고정된다. 9는 스크류(1)용 위치센서이다. 10은 전자기 릴리프 밸브이다. 스크류(10)가 작동함으로써 작동유가 중앙처리장치(11)의 명령에 따라 작동유 소오스(12)로부터 전자기 제어밸브(13)와 유량제어밸브(14)를 경유하여 사출실린더(15)에 공급되어 용융수지저장물(7)이 금형공동내로 사출된다.
스로틀 노즐(4)의 주요부가 제2도에 축방향 확대단면도로 도시되어 있다. 중앙유동경로 내에서 니들 핀(21)이 삽입되어 있는 노즐(20)은 단부 캡(3)을 지나 실린더(2)와 소통하는 밸브몸체(22)의 전단부에 확실히 고정된다. 니즐 핀(21)은 니들 핀(21)상에 제공되는 컷-오프(21a)와 연결되며, 제1도에 도시한 수력구동수단(25)에 의해 구동된다. 수력 구동수단(25)은 브래킷(26)을 지나 실린더(2)상에 고정설치된다. 위치센서(27)는 피스톤(24)의 스트로크 위치와 니들핀(21)의 출발점과 귀환점의 위치를 검출한다. 용융수지는 밸브몸체(22)의 주위에 배치된 다수의 운하(22a)(제2도)와 유동경로(20b)를 통과하여 노즐구멍(20a) 밖으로 방출된다. 밸브몸체(22)는 스크류 볼트(28)로 단부 캡(3)상에 설치되고 노즐(20)은 밸브몸체(22)내에 스크류 삽입된다. 니들 핀(21)은 노즐구멍 내면과의 사이에 갭(d1)을 두기 위해 고정되는 그 전단부가 밸브몸체(22)내에 자유로이 활주가능하게 삽입되며, 그 후단부는 상기한 바와 같이 레버(23)에 고정된다. 서보밸브(29)는 수력구동수단(25)의 스트로크위치를 검출함으로써 갭(d1)을 설정하기 위해 신호를 니들 핀(21)을 활주시키기 위한 작동신호로 변환시키는 중앙제어기(11)로 보내어지는 검출신호를 생성하여 갭(d1)을 서보제어하는 기능을 수행한다. 여기서, 검출된 신호로부터 나온 작동신호가 d0의 기준을 사전설정하는 신호와 비교되고 그 차이, 즉 증가되거나 감소된 신호가 서보밸브(29)로 공급된다.
가소화 단계중에, 가소화되고 용융된 후에 점성이 낮은 용융수지가 흘러나가지 못하도록 하기 위해 니들핀(21)을 앞으로 이동시킴으로써 갭(d1)은 폐쇄된다. 사출단계중에, 니들 핀은 갭(d1)이 완전 개방되도록 뒤로 되돌아간다.
활주가능한 금형요소(32)가 고정된 활주판(31)(제1도)은 클램핑 실린더(33)에 의해 활주가 일어날 수 있도록 배열된다. 활주가능한 금형요소(32)는 이동불가능한 판(34)상에 고정설치되는 고정금형요소(35)와 결합하며 금형공동(3b)을 한정한다. 성형시, 금형요소는 제2성형단계에서 압축에 의해 보상되는 후압축여유(δ)을 포함하는 사전설정공동공간으로 기본 클램핑을 수행하기 위해 제1성형단계에서 결합하게 된다. 후압축여유(δ)를 더욱 정확하게 설정하기 위해, 쐐기형태의 스페이서 부재(37)가 구동수단(38)에 의한 제어하에서 활주가능항 금형요소(32)와 고정금형요소(35)간에 끼워넣어진다. 두 금형요소 사이로의 쐐기 스페이서(37)의 삽입 스트로크를 더욱 정밀하게 제어하기 위해, 쐐기 스페이서(37)의 스트로크 위치를 검출하는 위치센서(39)가 제공된다. 스페이서(37)의 쐐기 각(α)이 선정되면 금형요소를 구비하는 스페이서의 래핑길이(l)를 조정함으로써 압축여유(δ)를 미세하게 조정할 수 있게 된다. 많은 경우, 여러개의 쐐기 스페이서(37)가, 금형요소의 둘레에 균일하게 배치된 상태에서 두 금형요수(35,32)간에 배치된다. 클램핑실린더(33)의 동작을 제어하기 위해, 전자기 체인지-오버 밸브가 제공되는 바, 이들은 제어기(11)로부터 나온 제어신호에 의한 제어하에서 작동유 소오스(12)에서 나온 작동유의 공급비율을 제어한다.
제어기(11)로부터의 신호에 의해 유도됨으로써, 수지 저장물(7)내의 액체화된 용융수지가 노즐(4)로부터 후압축여유(δ)로 사전설정된 공동내로 높은 사출속도로 사출되어 공동을 채우게 된다. 제어기(11)는 사출이 완료된 후에 전자기 릴리프 밸브(41)로 신호를 전달함으로써 초기 클램핑 압력이 감소된다. 쐐기 스페이서(37)는 스로틀 밸브(4)의 갭(d1)이 서보밸브(29)에 공급되는 신호에 의해 폐쇄되기전에 뒤로 되돌아간다. 그런다음, 제2성형단계에서, 활주가능한 금형요소(32)는 제어기(11)로부터 전자기 체인지 오버 밸브(40)와 전자기 릴리프 밸브(41)로 공급되는 각각의 명령신호에 의해 사전설정된 시간동안 사전설정된 2차의 클램핑 압력으로 공동(36)을 압축하기 위해 동작된다. 이제, 금형이 냉각되고 성형품이 충분히 경화된 후에, 성형품은 활주가능한 금형요소(32)를 동작시켜 금형을 개방함으로써 꺼내지게 된다.
본 발명에 따른 방법을 수행하여 얻은 실험결과를 아래에 기술한다.
[성형압력감소]
[실험조건]
200ø의 원판을 성형하는 금형을 사용하였고 성형압력을 감소시키기 위한 실험의 감도분석이 다음의 조건하에서 수행되었다.
장치 : 900/220MP의 사출성형기계
금형 : (원판 게이트의) 크기가 0.3,0.7,1.0㎜이고 성형원판의 벽 두께가 1.3㎜인 200ø 원판(제6도 참조) 성형용 금형
수지 : 미쓰비시 몬산토 케미칼 컴파니의 타프렉스(Tafrex) 210-W(ABS 수지)
성형 : 금형온도는 50,100,130℃
수지온도는 210,250,290℃
사출비율은 50,100,200,500㎤/sec
200ø 원판용 금형을 사용하였고, 금형내부압력은 두군데의 떨어진 지점에서 검출되었으며(공동입구에서는 P1, 공동 종료단부에서는 P2), 수지사출온도는 관찰되었다. “성형압력”에 의해 그것은 사출종료시(공동 종료단부압력이 0으로 되는 경우)의 공동입구에서의 압력으로 한정된다.
[실험결과]
이 실험에서는, 금형온도에 대한 감도의 허용가능한 차이는 무시되었다. 게이트 치수(성형품의 벽두께), 수지온도 및 사출비율을 설명적인 변수로 성형압력은 특성값으로 하여 각각의 실함조건에서 얻어진 각각의 결과는 “합성변수 다중회귀 분석”에 의해 분석되었다. 결과로 얻어진 다중회귀공식을 사용함으로써, 설명적인 변수의 각각의 변동에 따른 각각의 특성값이 다시 계산되며, 그에 의해 성형압력의 감소에 따른 각각의 설명적인 변수의 감도가 결정될 수 있다. 게이트치수, 성형품의 벽 두께, 사출비율의 감도의 분석결과가 제7도에 그래프로 주어져 있다. 1㎜의 벽 두께의 값과 0.7㎜의 게이트치수의 값을 기준값으로 취하면, 50㎫의 성형압력의 관찰값이 20㎫의 값으로 감소되는 과정은 다음과 같다.
첫째, 0.7㎜부터 0.2㎜까지 게이트 치수를 스로틀 제어하여 열을 발생시킴으로써, 성형압력은 50㎫에서 32㎫로(제7도의 선도상의 점 ①에서 점 ②로) 감소될 수 있다. 둘째, 1㎜부터 1.2㎜로 성형의 벽두께를 증가시킴으로써, 성형압력이 32㎪에서 22㎪로(선도상의 점 ②에서 점 ③으로) 감소될 수 있다(벽두께의 효과가 증가한다). 셋째, 100㎤/sec로부터 300㎤/sec로 사출비율을 증가시킴으로써, 성형압력이 22㎫에서 17㎫로(선도상의 점 ③에서 점 ④로) 감소될 수 있다(사출비율의 효과가 증가한다). 따라서, 20㎫보다 낮은 최종성형압력을 얻을 수가 있다.
상기한 성형압력감소효과에 있어서, 항목 1과 3은 용융수지의 게이트로의 통과에 따른 전단 에너지로부터의 열발생으로 인한 수지온도 상승효과에 대응한다. 금형의 게이트를 스로틀 제어함으로써 상기한 실험이 수행되는한, 노즐을 스로틀 제어함으로써도 동일한 효과를 얻을 수 있다. 여기서 50㎫에서 20㎫로 성형압력을 감소시키는 것 역시 가능하다.
[사출후의 압축성형]
ABS수지 “Tafrex 210”을 사용하여, 제8도의 PvT선도로서 보인 PvT 변동곡선을 얻었다. 게이트가 막히거나 밀봉된 후에, 유효압력이, 사출성형의 경우 50㎫의 압력으로 유지될 때 사출이 210℃의 수지온도에서 이루어졌다 하더라도 금형공동상에 가해지지 않기 때문에, 비 체적은 게이트가 밀봉될 때까지 시간에 의해 결정된다. 제6도에 도시한 경우에 있어서는, 비 체적이 1,032㎤/g에 이른다. 다른 한편으로, 본 발명에 따른 저압력 사출의 제1성형단계후에 제2성형단계에서 후압축성형을 실행함으로써, 110℃의 열변형온도에서 사출성형열 저항 ABS 수지를 압착함으로써, 예를들어 10㎫의 저 성형압력을 사용하더라도 0.1㎤/g의 최종 비 체적이 획득가능한 바, 이는 유효압력이 열변형점 가까이의 온도까지의 온도에서 성형수지상에 인가될 수 있기 때문이다. 이러한 방식으로, 사출성형품의 밀도보다 더 높은 밀도를 갖고 고밀도 성형품이 얻어질 수 있다.
제9도 및 제10도에는 본 발명에 따른 방법의 제2실시예가 예시되어있다. 고온에서 가소화가 이루어질 때, 용융수지의 재료특성의 열화의 발생위험이 예상되는 바, 이는 수지가 고려할 만한 시간기간동안 고온에 놓임으로써 수지가 산화열화되기 때문이다. 재료의 그러한 산화열화를 막기 위해, 산화열화방지수단이 제9도의 기본구성으로서 예시된 제1도에 도시한 사출성형장치에 장착될 수 있다. 여기서, 제1도 및 제2도에 보인 것과 동일한 요소들에는 동일한 도면부호를 부여하였다.
제10도는 제9도의 본 발명의 제2실시예의 확대 단면도이다.
제10도에 보인 실시예에서, 스크류(10)의 샤프트 밀봉부(51)는 스크류 플라이트(52)와 동일한 직경을 갖는다. 기밀을 이루기 위해, 패킹(53)은 도시되지 않은 볼트를 통해 패킹 글랜드(54)에 의해서 실린더(2)에 끼워맞춤된다. 실린더(2)와 호퍼(5) 간에 그리고 호퍼(5)와 호퍼커버(57)간에 기밀을 유지하기 위해 0링(55,56)이 배열된다. 호퍼영역둘레를 질소로 충진시키기 위해, 질소 가스용기(58)가 스톱밸브(59)와 유량제어밸브(60)와 함께 장착된다. 질수 가스관(61)이 호퍼 실린더(62)를 통해 안내되며 질소 가스 노즐(63)에 연결된다. 노즐(63)은 스크류(10)로부터 갭(d)만큼 떨어진 지점에 배치된다. 스톱 밸브(69)는 가스용기(58)의 교환에 따라 라인을 차단하는 역할을 수행한다.
연속하는 성형동작에 있어, 호퍼 부분(64)은 중앙 제어기(11)로부터의 명령신호에 의해 동작하는 일정비율로 질소가스를 유동시킴으로써 질소가스로 채워지며, 그에 의해 용융수지의 산화열화가 방지된다.
본 발명에 따른 방법에 의해, 공동입구압력이 고려할 정도로 감소될 수 있으며, 이에 의해 제5도에 도시한 바와 같은 부하-시간 관계가 얻어질 수 있다. 이 실시예의 공동내의 압력강하 △P2와 종래의 방법에 있어서의 △P1과를 비교하면, 용융수지의 점성이 감소하기 때문에 본 발명에 의해 고려할 만한 압력강하의 감소가 얻어짐을 알 수 있다. 또한, 공동입구압력과 공동종료단부압력의 불균형 역시 거의 완전하게 제거된다. 사출이 완료된 후 미끄럼 가능한 금형요소에 의해 저압력사출성형의 사전설정된 압력(h)에서의 후압축 중에 입구압력(f)과, 종료단부압력(g) 간에 근소한 차이만이 나타나기 때문에 내부압력에서의 지나친 불균형은 발생하지 않는다. 공동의 입구와 종료단부간의 저압력차로 인해, 에너지 소모를 줄이게 되는 비교적 저압축력이 필요로 된다.
본 발명에 따른 방법에 의해, 낮은 공동입구압력하에서 사출성형이 수행될 수 있고 저압축력에 의해 사출후에 후압축이 이루어질 수 있기 때문에 ZAS 금형을 사용하여 그러한 사출성형을 충분히 달성할 수 있다.
본 발명에 따른 방법에 의해, 제2단계에서 보상될 후압축 여유를 포함하는 사전설정 공동공간에 유지되는 금형공동내로 용융수지를, 제1단계에서, 사출함으로써 이루어지는 금형공동두께 증가효과와, 분사노즐 또는 수지유도경로를 스로틀 제어함으로써 야기되는 전단에너지에 따른 열 발생과 고온가소화 및 고속분사로 인한 수지-온도 증가효과를 통합함으로써, 예를들어 50㎫에서 17㎫로, 즉 20㎫이하로 성형압력을 크게 감소시킬 수 있다.
저압력사출의 제1단계에 후속하는 제2단계에서 후압축을 수행한 후에는, 치수적으로 높은 안정성을 갖는 성형품이 예를들어 10㎫의 저압축압력하에서도 획득될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 방법에 있어서, 종래와 비교하여 고려할 정도로 낮은 클램핑력을 사용할 수 있다. 본 발명에 따른 다른 방법에 의해 종래보다 더 낮은 압력하에서 사출성형을 수행할 수 있기 때문에 지금까지는 사출성형품의 대량생산에는 적합치 않았던 ZAS(아연 합금)으로된 금형을 사용하여도 대량생산이 가능하며 따라서, 금형 개발단가가 낮아지고 에너지 소모가 줄어들며 낮은 클램핑력을 사용함으로써 사출성형 장치의 설치공간은 물론 그 크기도 감소하게 된다.
Claims (12)
- 금형공동을 한정하는 활주가능한 금형요소와 고정금형요소로 구성되는 금속금형과 활주가능함 금형요소를 활주시키는 액추에이터와 노즐유동경로를 조정하는 분사노즐을 구비한 사출수단을 포함하는 사출성형 장치상에서 플라스틱수지제품을 사출성형하는 방법으로서, 감소된 성형압력하에서 사출을 행하기 위해 제2성형단계에서 압축되는 후압축여유를 포함하도록 활주가능한 금형요소에 의해 사전설정된 금형공동내로 용융수지를 사출시키는 한편 금형공동이 완전히 채워질 때까지 온도를 상승시킴으로써 용융수지의 점성을 떨어뜨리기 위해 노즐을 스로틀 조절하여 사출유동되는 용융수지내에 전단에너지를 발생시키는 제1성형단계와, 게이트가 밀봉된 후에 유효가압력이 금형공동내에 들어찬 수지에 가해지도록 활주가능한 금형요소를 동작시켜 금형공동내에 들어찬 수지를 압축함으로써 상기 후압축여유를 보상하는 제2성형단계로 이루어짐을 특징으로 하는 사출성형방법.
- 제1항에 있어서, 용융수지의 점성을 감소시키기 위해 용융수지의 온도를 상승시키는 별도의 수단이 채용되는 경우, 분사노즐이 스로틀 제어됨을 특징으로 하는 사출성형방법.
- 금형공동을 한정하는 활주가능한 금형요소와 고정금형요소로 구성되는 금속금형과 활주가능한 금형요소를 활주시키는 액추에이터와 분사노즐을 구비한 사출수단을 포함하는 사출성형장치상에서 플라스틱 수지제품을 사출성형하는 방법으로서, 감소된 성형압력하에서 사출을 행하기 위해 제2성형단계에서 압축되는 후압축여유를 포함하도록 활주가능한 금형요소에 의해 사전설정된 금형공동내로 용융수지를 사출시키는 한편금형공동이 완전히 채워질 때까지 온도를 상승시킴으로써 용융수지의 점성을 떨어뜨리기 위해 용융수지의 유동경로를 제어하는 수단 및/또는 금형공동내로 사출하기 전에 용융수지를 가열하는 수단을 사용하여 사출유동되는 용융수지내에 전단에너지를 발생시키는 제1성형단계와, 게이트가 밀봉된 후에 유효가 압력이 금형공동내에 들어찬 수지에 가해지도록 활주가능한 금형요소를 동작시켜 금형공동내에 들어찬 수지를 압축함으로써 상기 후압축여유를 보상하는 제2성형단계로 이루어짐을 특징으로 하는 사출성형방법.
- 제3항에 있어서, 성형수지의 산화열화를 막는 수단이 채용될 경우 사출성형이 수행됨을 특징으로 하는 사출성형방법.
- 금형공동을 한정하는 활주가능한 금형요소와 고정금형요소로 구성되는 금속금형과 활주가능한 금형요소를 활주시키는 액추에이터와 노즐유동경로를 조정하는 분사노즐을 구비한 사출수단을 포함하는 사출성형장치에서 플라스틱 수지제품을 사출성형하는 방법으로, 감소된 성형압력하에서 사출을 행하기 위해 제2성형단계에서 압축되는 후압축여유를 포함하도록 활주가능한 금형요소에 의해 사전설정된 금형공동내로 용융수지를 사출시키는 한편 금형공동이 완전히 채워질 때까지 온도를 상승시킴으로써 용융수지의 점성을 떨어뜨리기 위해 분사노즐의 스로틀 조절과 함께 용융수지내에 전단에너지를 발생시키는 제1성형단계와, 게이트가 밀봉된 후에 유효가압력이 금형공동내에 들어찬 수지에 가해지도록 활주가능한 금형요소를 동작시켜 금형공동내에 들어찬 수지를 압축함으로써 상기 후압축여유를 보상하는 제2성형단계로 이루어짐을 특징으로 하는 사출성형방법.
- 제5항에 있어서, 성형수지의 산화열화를 막는 수단이 채용될 경우 사출성형이 수행됨을 특징으로 하는 사출성형방법.
- 금형공동을 한정하는 활주가능한 금형요소와 고정금형요소로 구성되는 금속금형과 활주가능한 금형요소를 활주시키는 액추에이터와 노즐유동경로를 조정하는 분사노즐을 구비한 사출수단을 포함하는 플라스틱수지 사출성형장치로서, 사출성형후의 냉각으로 인한 성형수지제품의 체적 감소량을 고려하여 결정되도록 고정금형요소에 대한 활주가능한 금형요소의 적절한 위치를 정하는 수단과, 용융수지의 점성을 떨어뜨림으로써 금형공동내의 유동수지의 압력강하를 감소시키기 위해 용융수지용 노즐의 유동경로를 변경시키는 수단과 연계되어 각각의 사출주기에 따라 유량 및 성형압력을 조정하는 수단으로 이루어짐을 특징으로 하는 사출성형장치.
- 제7항에 있어서, 용융수지의 온도를 상승시키는 적어도 하나의 또다른 수단이 사출단계에서 채용되며, 가열기의 높은 온도를 스크류 가소화 영역내에 설정하고 스크류 백압력을 증가시키고 스크류의 회전비를 증가시키는 수단으로부터 선택됨을 특징으로 하는 사출성형장치.
- 금형공동을 한정하는 활주가능한 금형요소와 고정금형요소로 구성되는 금속금형과 활주가능한 금형요소를 활주시키는 액추에이터와 노즐유동경로를 조정하는 분사노즐을 구비한 사출수단을 포함하는 플라스틱 사출성형장치로서, 사출성형후의 냉각으로 인한 성형수지제품의 체적 감소량을 고려하여 결정되도록 고정금형요소에 대한 활주가능한 금형요소의 적절한 위치를 정하는 수단과, 용융수지의 유동경로를 금형공동쪽으로 스로틀 조절하는 수단을 포함하는 가소화 수지온도 상승수단 및/또는 용융수지의 점성을 떨어뜨림으로써 금형 공동내의 유동수지의 압력강하를 감소시키기 위해 스크류 가소화 영역내의 가열기의 온도를 더 높게 설정하거나 스크류 백 압력을 증가시키거나 스크류의 회전비를 증가시키는 수단으로 이루어짐을 특징으로 하는 사출성형장치.
- 제9항에 있어서, 용융수지의 산화열화를 막는 수단이 스크류 가소화 영역내에 통합됨을 특징으로 하는 사출성형장치.
- 금형공동을 한정하는 활주가능한 금형요소와 고정금형요소로 구성되는 금속금형과 활주가능한 금형요소를 활주시키는 액추에이터와 노즐유동경로를 조정하는 분사노즐을 구비한 사출수단을 포함하는 플라스틱 수지 사출성형 장치로서, 사출성형후의 냉각으로 인한 성형수지제품의 체적감소량을 고려하여 결정되도록 고정금형요소에 대한 활주가능한 금형요소의 적절한 위치를 정하는 수단과, 용융수지의 유동경로를 금형공동쪽으로 스로틀 조절하는 수단을 포함하는 가소화수지온도 상승수단 및/또는 스크류 가소화 영역내의 가열기의 온도를 더 높게 설정하거나 스크류 백 압력을 증가시키거나 스크류의 회전비를 증가시키는 수단과, 용융수지의 점성을 떨어뜨림으로써 금형공동내의 유동수지의 압력강하를 감소시키기 위해 용융수지용 노즐의 유동경로를 변경시키는 수단과 연계되어 각각의 사출주기에 따라 유량 및 성형압력을 조정하는 수단으로 이루어짐을 특징으로 하는 사출성형장치.
- 제11항에 있어서, 용융수지의 산화 열화를 막는 수단이 스크류 가소화 영역내에 통합됨을 특징으로 하는 사출성형장치.
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