KR0165120B1

KR0165120B1 - The manufacturing method for the use of core alloy with plastic deformation

Info

Publication number: KR0165120B1
Application number: KR1019910022185A
Authority: KR
Inventors: 이용성
Original assignee: 박제혁; 기아자동차주식회사
Priority date: 1991-12-05
Filing date: 1991-12-05
Publication date: 1999-01-15
Also published as: KR930013182A

Abstract

본 발명은 플라스틱 사출 성형용 코아의 제조방법에 관한 것으로, 중량%로 8.6%의 Sn과 Zn을 조성하여 500℃까지 가열한 다음 1시간동안 유지시키고 노냉하여 Sn-Zn 2원계 공정합금을 제고하는 단계; 38%의 Sn과 In을 조성하여 300℃까지 가열한 다음 1시간 동안 유지시키고 노냉하여 In-Sn 2원계 공정합금을 제조하는 단계; 이 In-Sn 2원계 공정합금과 상기 Sn-Zn 2원계 공정합금을 4.7 대 1의 비율로 조성하여 250℃까지 가열한 다음 1시간 동안 유지시키고 노냉하여 In-Sn-Zn 3원계 공정합금을 제조하는 단계; 및 상기 3원계 공정합금을 가열, 용융시켜 최초로 용융되는 부위의 액상 조성을 분석하여 그 조성을 갖는 합금을 제조한 후에 용융시키고, 이 용융과정에서 다시 최초로 용융되는 부위의 조성을 분석한 다음 그 조성을 갖는 합금을 다시 제조하는 작업을 단일 융점을 가질 때까지 반복적으로 실시하는 정련단계를 포함하는 플라스틱 사출 성형에 사용되는 코아용 합금의 제조방법을 제공한다. 이러한 본 발명의 합금은 용융점이 낮아 복잡한 형상을 한 플라스틱 제품의 사출 성형이 용이해지고, 독성이 없을 뿐만 아니라 중량이 가벼워 취급이 편리한 코아를 얻을 수 있다.The present invention relates to a method for manufacturing a core for plastic injection molding, which is made up of 8.6% by weight of Sn and Zn, heated to 500 ° C. and maintained for 1 hour, and then cooled to improve Sn-Zn binary process alloy. step; To prepare a In-Sn binary process alloy by forming a Sn and In of 38% and heated up to 300 ℃ and then maintained for 1 hour and the furnace; The In-Sn binary process alloy and the Sn-Zn binary process alloy were prepared at a ratio of 4.7 to 1, heated to 250 ° C., maintained for 1 hour, and cooled to prepare an In-Sn-Zn ternary process alloy. Doing; And analyzing the liquid composition of the first molten site by heating and melting the ternary eutectic alloy, and melting the molten alloy after preparing the alloy having the composition, and analyzing the composition of the first molten site in the melting process and then forming an alloy having the composition. It provides a method for producing an alloy for cores used in plastic injection molding comprising a refining step that is carried out repeatedly until the manufacturing operation again has a single melting point. Such an alloy of the present invention has a low melting point, which facilitates injection molding of a plastic product having a complicated shape, is not toxic, and has a light weight, thereby obtaining a core that is easy to handle.

Description

Manufacturing method of core alloy used for plastic injection molding

본 발명은 플라스틱 제품의 사출 성형시에 사용되는 금속 용융 코아용 합금의 제조방법에 관한 것으로, 특히 용융점이 낮고, 무독성 이며, 비중이 작아 코아로 사용하는데 적합한 플라스틱 사출 성형에 사용되는 코아용 금속의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a metal melt core alloy used in the injection molding of plastic products, in particular, of the metal for core used in the plastic injection molding suitable for use as a core having a low melting point, non-toxic, small specific gravity It relates to a manufacturing method.

최근들어 내식성과 내후성이 우수할 뿐만 아니라 중량이 가볍고 복잡한 형상의 제품을 대량으로 생산하기가 용이한 잇점을 지닌 플라스틱이, 작게는 나사에서 부터 크게는 자동차 판넬에 이르기까지 다양하고도 광범위하게 사용되어 오고 있는데, 특히 작금에 이른 자동차 업계에서는 연비 향상의 일환으로 많은 자동차 부품을 경량화시키기 위해 플라스틱 제품으로 대체하는 추세에 있다.In recent years, plastics, which are not only excellent in corrosion resistance and weather resistance, but also light in weight and easy to produce in large quantities in complex shapes, have been widely used in various sizes, from small screws to large automotive panels. Particularly in the early automotive industry, as part of fuel economy improvements, many automobile parts are being replaced by plastic products to reduce the weight.

그리고, 플라스틱으로 제품을 성형하는 방법에 있어서는 통상 윗덮개와 아랫덮개로 분리된 금형에다 플라스틱 용탕을 부어 넣어 제품을 성형하는 사출 성형법이 널리 사용되고 있다. 이때 사출되는 제품에 구멍을 형성시켜 주어야 할 때에는 그 구멍의 형상에 따라 적절한 코아를 금형에 삽입시켜 사출후에 코아를 제거해 주면 되지만, 만약 구멍의 형태상 사출 성형후 코아를 제거하기가 어려울 경우에는 플라스틱의 융점 온도보다 낮은 저융점 합금으로 코아를 제조하여 사출 성형후 회수하는 방법이 일반적으로 널리 사용되고 있다.In addition, in the method of molding a product from plastic, an injection molding method for forming a product by pouring a molten plastic into a mold separated into a top cover and a bottom cover is widely used. At this time, when it is necessary to form a hole in the product to be injected, insert the appropriate core into the mold according to the shape of the hole and remove the core after injection.If the shape of the hole is difficult to remove the core after injection molding, A method of preparing a core from a low melting point alloy having a melting point lower than the melting point temperature and recovering it after injection molding is generally used.

한편, 플라스틱의 용점 온도보다 낮은 저융점을 갖는 금속으로서는 일반적으로 Bi나, Sn, Pb, Cd 및 In 등이 있고, 상기와 같은 금속을 적당한 비율로 혼합하면 융점이 더욱 낮은 합금을 얻을 수 있으며, 이러한 합금은 이른바 용융합금(Fusible Alloy)이라 불리워져 온도특성에 따라 여러 용도로 사용되고 있다. 이 용융합금은 단일 융점을 갖는 공정합금과 특정 온도구간에 걸쳐 용융되는 비공정합금으로 나뉘어짐과 더불어 조성 성분에 따라 2원계합금이나 3원계합금, 4원계합금 혹은 경우에 따라서는 더욱더 복잡한 조성을 가질 수도 있다. 상기와 같은 용융합금은 급작스런 충격에 대해 취성을 나타내고 지속적인 응력하에서 변형이 일어나지만, 취급이 용이하고 주조시 유동성이 양호할 뿐만 아니라 재활용이 가능한 잇점도 있다.On the other hand, metals having a low melting point lower than the melting point temperature of plastics generally include Bi, Sn, Pb, Cd, and In, and when the metals are mixed at an appropriate ratio, an alloy having a lower melting point can be obtained. Such alloys are called molten alloys and are used for various purposes depending on the temperature characteristics. The molten alloy is divided into a process alloy having a single melting point and an unprocessed alloy which is melted over a specific temperature range, and depending on the composition, it has a binary or ternary alloy, a quaternary alloy or, in some cases, a more complicated composition. It may be. Such a molten alloy exhibits brittleness against sudden impacts and deformation under constant stress, but has the advantage of being easy to handle, having good fluidity during casting, and being recyclable.

그런데, 지금까지 제안된 플라스틱 흡기매니폴드와 같은 일체형 플라스틱 제품의 사출 성형용 코아는 Bi-Sn계 용융합금으로 제조되어, 비중이 8.8g/㎤으로서 중량이 무거워 취급이 용이하지 않고, 용융온도가 139℃로서 회수시의 가열비용이 비교적 높을 뿐만 아니라 유독성이어서 인체에 해로워 다루기가 어려운 문제점이 있었다.By the way, the injection molding core of the integrated plastic products such as the plastic intake manifold proposed so far is made of Bi-Sn-based molten alloy, and has a specific gravity of 8.8 g / cm 3, which is heavy and not easy to handle, and the melting temperature is high. At 139 ° C., the heating cost at the time of recovery was not only relatively high but also toxic, and thus was difficult to deal with.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 중량이 가볍고 무독성이어서 취급이 용이하면서도 융점 온도가 낮아 회수비용이 저감될 뿐만아니라 회수후 재사용이 가능한 플라스틱 사출 성형에 사용되는 코아용 합금의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made in order to solve the above problems, the weight is light and non-toxic, easy to handle and low melting point temperature to reduce the recovery cost as well as the reuse of the core alloy for cores used in plastic injection molding that can be reused after recovery The purpose is to provide a manufacturing method.

제1도는 본 발명에 따른 2원계 및 3원계 공정합금 제조 과정에서 시간에 대한 온도선도.1 is a temperature diagram with respect to time in the binary and ternary process alloy manufacturing process according to the present invention.

제2도는 In-Sn-Zn계 합금에서 선택한 36점의 평형도상 성분점을 나타내는 예시도.FIG. 2 is an exemplary diagram showing 36 equilibrium component points selected from an In—Sn—Zn-based alloy. FIG.

제3도는 본 발명에 따른 합금에 의해 제조된 코아를 사용하여 플라스틱 파이프를 사출 성형한 상태의 사시도.3 is a perspective view of a state in which a plastic pipe is injection molded using a core manufactured by an alloy according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 코아 2 : 플라스틱 파이프1: core 2: plastic pipe

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 플라스틱 사출 성형에 사용되는 코아용 합금의 제조방법은, 중량 %로 8.6%의 Sn과 Zn을 조성하여 500℃까지 가열한 다음 1시간동안 유지시키고 노냉하여 Sn-Zn 2원계 공정합금을 제조하는 단계; 38%의 Sn과 In을 조성하여 300℃까지 가열한 다음 1시간 동안 유지시키고 노냉하여 In-Sn 2원계 공정합금을 제조하는 단계; 이 In-Sn 2원계 공정합금과 상기 Sn-Zn 2원계 공정합금을 4.7 대 1의 비율로 조성하여 250℃가지 가열한 다음 1시간 동안 유지시키고 노냉하여 In-Sn-Zn 3원계 공정합금을 제조하는 단계; 및 상기 3원계 공정합금을 가열, 용융시켜 최초로 용융되는 부위의 액상 조성을 분석하여 그 조성을 갖는 합금을 제조한 후에 용융시키고, 이 용융과정에서 다시 최초로 용융되는 부위의 조성을 분석한 다음 그 조성을 갖는 합금을 다시 제조하는 작업을 단일 융점을 가질 때까지 반복적으로 실시하는 정련단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Method for producing an alloy for cores used in plastic injection molding according to the present invention for achieving the above object, by forming a weight percent of 8.6% Sn and Zn heated to 500 ℃ and then maintained for 1 hour and furnace cooling Preparing a Sn-Zn binary process alloy; To prepare a In-Sn binary process alloy by forming a Sn and In of 38% and heated up to 300 ℃ and then maintained for 1 hour and the furnace; The In-Sn binary process alloy and the Sn-Zn binary process alloy were prepared at a ratio of 4.7 to 1, heated to 250 ° C., maintained for 1 hour, and then cooled to prepare an In-Sn-Zn process alloy. Doing; And analyzing the liquid composition of the first molten site by heating and melting the ternary eutectic alloy, and melting the molten alloy after preparing the alloy having the composition, and analyzing the composition of the first molten site in the melting process and then forming an alloy having the composition. It is characterized in that it comprises a refining step to be carried out repeatedly until the manufacturing operation again to have a single melting point.

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 플라스틱 사출 성형에 사용되는 코아용 합금의 제조방법은, 중량 %로 8.6%의 Sn과 Zn을 홈합하여 제1도에 도시된 바와 같이, 500℃까지 가열한 다음 1시간 동안 유지시켜 노냉하는 Sn-Zn 2원계 공정합금을 제조하는 단계와, 중량 %로 38%의 In과 Sn을 혼합하여 300℃까지 가열한 다음 1시간 동안 유지시켜 노냉하는 In-Sn 2원계 공정합금을 제조하는 단계와, 이 In-Sn 2원계 공정합금과 상기 Sn-Zn 2원계 공정합금을 중량비 4.71 대 1의 비율로 조성하여 250℃까지 가열한 다음 1시간 동안 유지시켜 노냉하는 In-Sn-Zn 3원계 공정합금을 제조하는 단계로 이루어져 있다.In the method for producing an alloy for cores used in plastic injection molding according to the present invention, as shown in Fig. 1, by combining Sn and Zn in weight% 8.6% Sn and then maintained for 1 hour A step of preparing a furnace-cooled Sn-Zn binary process alloy, and a mixture of 38% In and Sn by weight%, heated to 300 ℃ and maintained for 1 hour to produce a furnace-cooled In-Sn binary process alloy And the In-Sn binary process alloy and the Sn-Zn binary process alloy at a weight ratio of 4.71 to 1, heated to 250 ° C., and then maintained for 1 hour to cool the furnace in-Sn-Zn ternary system. It consists of manufacturing a process alloy.

여기서, In-Sn-Zn 3원계의 공정점을 얻기 위해 본 발명 실시예에서는 제2도에 도시된 바와 같이, 3원계 평형도상에서 36가지의 성분점을 정하고, 이 성분점마다 총 중량이 50g이 되도록 In과 Sn 및 Zn을 적정비율로 혼합하여 공기 분위기에서 흑연 도가니를 사용하여 용융시켰는데, 이 경우 분위기가 산화분위기이므로 융점이 비교적 높은 Zn은 산화되기 때문에 먼저 Sn과 Zn을 상기 서술된 바와 같이, 적정비율로 혼합하여 상온에서 5℃/min의 승온 속도로 500℃까지 가열한 후 노냉시켜 Sn-Zn 2원계 공정합금을 제조하고, 이어서 In과 Sn을 0.38 : 1의 비율로 혼합해서 Sn-Zn 2원계 공정합금 제조단계에서와 같이 상온에서 5℃/min의 승온 속도로 300℃까지 가열한 후 노냉시켜 In-Sn 2원계 공정합금을 제조하며, 최종적으로 이 In-Sn 2원계 공정합금과 Sn-Zn 2원계 공정합금을 중량비 4.71 : 1로 조성하여 상온에서 5℃/min의 승온 속도로 250℃까지 가열하여 1시간 동안 유지시킨 다음에 노냉시킴으로써 In-Sn-Zn 3원계 공정합금을 얻을 수 있었다.Here, in order to obtain a process point of the In-Sn-Zn ternary system, as illustrated in FIG. 2, 36 component points are determined on the ternary equilibrium, and the total weight is 50 g for each component point. In, Sn and Zn were mixed at an appropriate ratio to melt the graphite crucible in an air atmosphere. In this case, since the atmosphere is an oxidizing atmosphere, Zn having a relatively high melting point is oxidized. Similarly, the mixture is mixed at an appropriate ratio and heated to 500 ° C. at a temperature increase rate of 5 ° C./min at room temperature, and then cooled to prepare a Sn-Zn binary process alloy, and then, In and Sn are mixed at a ratio of 0.38: 1 to Sn. In-Sn binary process alloys are prepared by heating to 300 ° C. at a heating rate of 5 ° C./min at room temperature as in the manufacturing step of Zn binary process alloys, and then furnace-cooling, and finally the In-Sn binary process alloys. And Sn-Zn binary alloys 4.71: heating from room temperature to the composition 1 at a heating rate of 5 ℃ / min up to 250 ℃ and held for one hour which could be obtained the following In-Sn-Zn 3 ternary eutectic alloy by a furnace cooling.

그리고 보다 정확한 3원계 공정합금을 찾기 위하여 36개의 성분 중에서 용융점이 낮은 공정점 부근에서 예상되는 성분의 합금에 대하여 정련작업을 실시하였는데, 이는 어떤 합금에 대하여 용융시에 최초로 액상으로 변태되는 부위의 조성을 분석하여, 이 조성을 갖는 합금을 다시 제조한 후에 용융시키고, 이 용융 과정에 다시 최초로 액상으로 변태되는 부위의 조성을 분석한 다음에 그 조성을 갖는 합금을 다시 제조하여 용융 및 재조성 과정을 반복적으로 실시하는 것인 바, 본 발명의 실시예에서는 하기 표1에서와 같이 4차례의 정련작업을 실시하여 최종적으로 51 : 47.5 : 1.5의 조성비가 최소의 단일 공정온도를 갖게되는 것을 알 수 있었으며, 이 경우 용융온도 104℃는 합금을 도가니에 넣어 용융과 고화를 반복적으로 실시하고서 시간에 대한 온도 변화가 완만한 구간이 온도를 평균내어 얻었다.In order to find a more accurate three-way process alloy, refinement was performed on the alloy of the component expected in the vicinity of the process point having a low melting point among 36 components. Analyze, after the alloy having this composition is prepared again and melted, and analyzed the composition of the site transformed to the liquid phase for the first time in the melting process, and then re-preparing the alloy having the composition to perform the melting and re-forming process repeatedly In the embodiment of the present invention, as shown in Table 1, four refining operations were performed, and finally, a composition ratio of 51: 47.5: 1.5 was found to have a minimum single process temperature, in which case melting Temperature 104 ℃ is the temperature change over time by putting the alloy into the crucible repeatedly melting and solidification It was obtained taking the average of the period a gradual temperature.

상기와 같은 조성비와 재조단계를 거쳐 제조된 본 발명에 따른 3원계 합금을 이용하여 제조한 금속 코아(1)를 제3도에 도시된 바와 같이, 플라스틱 파이프(2)의 시제작에 적용시켜 실험하고 나서 사출 성형성을 조사하였는데, 이는 본 발명에 따른 코아의 플라스틱 제품 사출 성형시의 변형 정도를 조사한 것으로, 하기 표2에서와 같이 길이 변화율이 1%, 지름변화율이 0.8%로 치수 변화가 극히 작아 만족할 만한 사출 성형성을 얻을 수 있었다.As shown in FIG. 3, a metal core (1) manufactured using the ternary alloy according to the present invention manufactured through the composition ratio and manufacturing steps as described above is applied to the trial production of the plastic pipe (2). Then, the injection moldability was investigated. This was to investigate the degree of deformation during core injection molding of the plastic product according to the present invention. As shown in Table 2, the length change rate was 1% and the diameter change rate was 0.8%. It was possible to obtain satisfactory injection moldability.

그리고 제3도에 도시된 바와 같이, 플라스틱 파이프(2)에 충전된 코아(1)를 회수하기 위해 120℃까지 가열한 에틸렌 글리콜이 담겨진 비이커에 상기 파이프(2)를 담구어 코아를 회수한 바, 코아가 제거된 후에 파이프(2)의 내부 표면 거칠기는 외부면과 거의 동일할 뿐만 아니라 어떠한 비틀림 변형도 없었고, 회수율을 사출전 코아의 중량에 대해 99.99%로서 0.01% 정도의 중량 손실이 있었지만, 이는 수작업시 마모되거나 파이프내부에 잔류된 양으로서 회수율이 양호함을 알 수 있었다. 또한 회수된 합금을 물로 세척하여 건조시키면 재활용할 수 있다.And as shown in Figure 3, to recover the core by dipping the pipe (2) in a beaker containing ethylene glycol heated to 120 ℃ to recover the core (1) filled in the plastic pipe (2) After the core was removed, the inner surface roughness of the pipe 2 was almost the same as the outer surface, and there was no torsional deformation, and the recovery rate was 99.99% with respect to the weight of the core before injection, with a weight loss of about 0.01%. It was found that the recovery rate is good as the amount of wear on the hand or remaining in the pipe. In addition, the recovered alloy can be recycled by washing with water and drying.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 합금을 이용하여 코아를 제조하게 되면, 코아의 융점이 낮아 복잡한 형상을 한 플라스틱 제품의 사출 성형이 용이하게 되고, 또 독성이 없을 뿐만 아니라 중량이 가벼워 취급이 편리하며, 회수율도 99.99%로서 양호해 상업성이 높은 효과가 있다.When the core is manufactured by using the alloy according to the present invention as described above, injection molding of a plastic product having a low melting point of the core and a complicated shape is easy, and it is not toxic and has a light weight, thus being easy to handle. In addition, the recovery rate is good as 99.99%, there is a high commercial effect.

Claims

Preparing a Sn-Zn binary process alloy by forming Sn and Zn in an amount of 8.6% by weight, heating to 500 ° C., maintaining for 1 hour, and cooling the furnace; To prepare a In-Sn binary process alloy by forming a Sn and In of 38% and heated up to 300 ℃ and then maintained for 1 hour and the furnace; The In-Sn binary process alloy and the Sn-Zn binary process alloy were prepared at a ratio of 4.7 to 1, heated to 250 ° C., maintained for 1 hour, and cooled to prepare an In-Sn-Zn ternary process alloy. Doing; And analyzing the liquid composition of the first molten site by heating and melting the ternary eutectic alloy, and melting the molten alloy after preparing the alloy having the composition, and analyzing the composition of the first molten site in the melting process and then forming an alloy having the composition. A method for producing an alloy for cores used in plastic injection molding, comprising a refining step of repeatedly performing a remanufacturing operation until it has a single melting point.