KR0180045B1 - 합성수지 성형체의 제조방법 - Google Patents

합성수지 성형체의 제조방법 Download PDF

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Abstract

금형의 게이트를 통해 캐비티(cavity)내에 외층용 성형재료를 사출하는 공정과, 코어용 성형재료를 사출하여 이 코어용 성형재료를 게이트 및 캐비티내의 외층용 성형재료내에 유입시킴과 동시에 이들 양(兩)재료를 캐비티내로 유동시켜 제1구성부의 성형을 진행시키는 공정과, 외층용 성형재료의 유동방향 앞부분을 코어용 성형재료에 의해 돌파하여 코어용 성형재료를 캐비티내로 유동시킴으로써 제1구성부의 성형진행하에 제2구성부의 성형을 진행시키는 공정과, 외층용 성형재료에 의해 게이트내의 양 재료를 캐비티내에 압출하여 제1 및 제2구성부의 성형을 완료하는 공정을 이용한다. 이렇게 함으로써 코어와 외층으로 된 샌드위치 구조를 구비한 제1구성부와, 단층구조를 구비한 제2구성부를 가진 합성수지 성형체가 양산된다.

Description

합성수지 성형체의 제조방법
제1도는 범퍼의 사시도.
제2도는 제1도의 2-2선 단면도.
제3도는 제1도의 3-3선 단면도.
제4도는 사출성형 장치의 종단면도.
제5도는 제3 도에 대응하는 금형의 종단면도.
제6도는 제1공정도.
제7도는 제2공정도.
제8도는 제3공정도.
제9도는 제4공정도.
제10도는 사출시간과 사출속도와의 관계를 나타내는 그래프.
제11도는 외층용 성형재료의 흐름을 나타내는 제4도의 11-11선 단면도.
본 발명은 합성수지 성형체의 제조방법, 특히 코어와, 이 코어를 피복하는 외층으로 된 샌드위치 구조를 구비한 제1구성부와, 이 제1구성부에 연설되고 단층구조를 구비한 제2구성부를 가진 합성수지 성형체를 제조하는 방법에 관한 것이다.
종래, 상기와 같은 샌드위치 구조를 구비한 합성수지 성형체로서는 예컨대 자동차용 범퍼가 알려져 있다(예컨대, 일본국 특허 공개 평 4-297114 호 공보 참조).
이 범퍼에 있어서 그 코어용 성정재료로서는 합성수지제 회수 범퍼의 분쇄물이 사용되고 있는데, 이것은 회수 범퍼의 재이용을 가능하게 하여 산업 폐기물의 감소, 자원절감화 및 환경보전을 도모하는데 유효하다.
이 회수 범퍼의 재이용을 촉진하기 위해서는 범퍼에 있어서 그 회수 범퍼로부터 얻는 코어용 성형재료의 사용량을 증가시키는 것이 필요하게 된다.
본 발명은 상기 요구에 따를 수가 있는 상기 합성수지 성형체의 제조방법을 제공함을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의하면 코어와, 이 코어를 피복하는 외층으로 된 샌드위치 구조를 구비한 제1구성부와, 이 제1구성부에 연설되고 단층구조를 구비한 제2구성부를 가진 합성수지 성형체를 제조함에 있어서, 금형의 게이트를 통해 성형용 캐비티(cavity)내에 외층용 성형재료를 사출하는 제1공정과, 코어용 성형재료를 사출하며 이 코어용 성형재료를 상기 게이트내 및 상기 캐비티내의 상기 외층용 성형재료내에 유입시킴과 동시에 이들 외층용 및 코어용 성형재료를 상기 캐비티내로 유동시켜 상기 제1구성부의 성형을 진행시키는 제2공정과, 상기 외층용 성형재료의 유동방향 앞부분을 상기 코어용 성형재료의 유동방향 앞부분에 의해 돌파하여 이 코어용 성형재료를 상기 캐비티 내로 유동시킴으로써 상기 제1구성부의 성형진행하에 상기 제2구성부의 성형을 진행시키는 제3공정과, 상기 외층용 성형재료에 의해 상기 게이트내에 존재하는 2중 구조의 상기 외층용 및 코어용 성형재료를 상기 캐비티내에 압출함으로써 상기 제1 및 제2구성부의 성형을 완료하는 제4 공정을 이용하는 합성수지 성형체의 제조방법이 제공된다.
상기 방법에 의하면 합성수지 성형체로서 범퍼를, 그리고 제2구성부로서 눈에 띄기가 어려운 범퍼 아래 가장자리부를 각각 선정함으로서 회수 범퍼로부터 얻은 코어용 성형재료의 사용량을 증가시킬 수 있다. 또한, 제1 및 제2구성부로 된 고품질의 합성수지 성형체를 양산할 수 있다.
합성수지 성형체는 범퍼에 한정되지 않고, 예컨대 카울톱가니쉬 이어도 좋고, 그 제2구성부는 본네트의 아래쪽에 위치하는 부분이 된다. 이 경우, 제1구성부의 외층은 눈에 띄게 되고 내후성이 요구되으로 그 외층용 성형재료로서는 내후 안정제를 함유한 PP(폴리프로필렌)이 사용된다. 그리고, 코어용 성형재료로서는 PP 만으로 된 것이 사용된다.
본 발명에서의 상기 목적 및 기타의 목적, 특징 및 잇점은 첨부도면을 따라 아래에서 상세히 설명되는 바람직한 실시예의 설명으로부터 분명해진다.
제1도 내지 제3도에서 자동차(1)의 차체(2)앞부분에 합성수지 성형체로서의 합성수지제 범퍼(3)가 부착되어 있다. 범퍼(3)의 앞부분 위쪽 가장자리로부터 아래쪽 가장자리 근방까지에 걸쳐, 그리고 양쪽의 위쪽 가장자리로부터 양쪽의 아래쪽 가장자리까지에 걸쳐 각각 연장되는 범퍼 주체부(제1구성부)(31)는 샌드위치 구조를 가지며, 이 샌드위치 구조는 코어(4)와, 이 코어(4)를 피복하는 외층(5)으로 되어 있다. 범퍼 주체부(31)의 아래쪽 가장자리 전체 길이에 걸쳐 연설된 범퍼 아래쪽 가장자리부(제2구성부)(32)는 단층 구조를 가지고 있다.
범퍼 주체부(31)에 있어서 차체 중앙부 (A)로부터 좌우방향으로 연장되는 차체(2)의 띠 형상 부착부분(3a)은 범퍼(3)의 앞쪽 상부 뒤가장자리의 거의 3 분의 1 을 형성하며, 그리고 그 두께(t1)는 부착부분(3a)을 제외한 범퍼 주체부(31) 및 범퍼 아래쪽 가장자리부(32)의 두께(t2)보다 두껍게 되어 있다. 예컨대 이들 두가지 두께(t1,t2)의 사이에는 t1≥ 1.5 t2의 관계가 성립한다.
부착부분(3a)은 강판제 비임(a)의 한쪽끝 부분에 복수의 클립(b)에 의해 부착되고, 이 비임(a)의 다른쪽 끝은 차체(2)에 부착된다. 따라서, 부착부분(3a)의 두께(t1)를 두껍게 한다는 것은 범퍼(3)의 부착강도를 향상시키는데 유효하다.
코어(4)의 성형재료는 에틸렌 프로필렌 고무(EPR)에 의해 변성된 폴리프로필렌(PP)을 사용하여 성형되며 표면에 열경화성 합성수지 도막을 가진 회수 범퍼를 분쇄하여 얻은 것을 주재로 한다. 그리고, 외층(5)의 성형 재료는 에틸렌 프로필렌 고무에 의해 변성된 폴리프로필렌을 주재로 한다.
제4 도에서 범퍼(3)를 제조하는데 사용되는 사출성형 장치(6)는 외층용 성형재료를 사출하는 스크루우(7)를 가진 제1사출 유니트(8)와, 코어용 성형재료를 사출하는 스크루우(9)를 가진 제2사출 유니트(10)와, 이들 사출 유니트(8, 10)를 접속하는 노즐(11)과, 노즐(11)에 연절된 호트 런너 블록(hot-runner block)(12)과, 호트 런너 블록(12)에 자유롭게 착탈되는 분할식 금형(13)을 구비하고 있다. 제5도에도 나온 바와 같이 금형(13)은 호트 런너 블록(12)쪽의 고정형(固定型)(131)과, 이 고정형(131)에 대하여 진퇴가능한 복수의 가동형(可動型)(132∼134)으로 되어 있다.
노즐(11)의 공급로(14)는 호트 런너(15)를 통해 금형(13)의 복수의 게이트(16)와 서로 통하며, 각 게이트(16)는 범퍼 성형용 캐비티(17)의 범퍼 주체부 성형영역(171)에서의 부착부분 성형구역(17a)과 서로 통한다. 부착부분 성형구역(17a)의 용적은 부착부분(3a)의 두께(t1)가 범퍼 주체부(31)및 범퍼 아래쪽 가장자리부(32)의 두께(t2)보다 크게 되도록 설정되어 있다. 이 경우, 제4도의 캐비티(17)형상은 제2도에, 그리고 제5도의 캐비티(17)형상은 제3도에 각각 대응한다. 도면중에서 H1은 밴드히이터, H2는 카아트리지 히이터이다.
노즐(11)내에 속이 빈 바깥쪽 니이들(18)과 속이 찬 안쪽 니이들(19)이 동심 상으로 배설된다. 바깥쪽 니이들(18)에 있어서 선단쪽의 밸브부(20)는 공급로(14)와 마주보며, 기단(基端)쪽의 피스톤(21)은 실린더(22)내에 슬라이딩이 자유롭게 삽입된다. 피스톤(21)및 실린더(22)는 공급로 개폐용 작동기구(23)를 구성한다. 안쪽 니이들(19)에 있어서 선단쪽의 밸브부(24)는 바깥쪽 니이들(18)의 밸브부(20)에 형성된 밸브구멍(25)과 마주보고 있고, 기단쪽의 피스톤(26)은 바깥쪽 니이들(18)의 기단쪽에 형성된 실린더부(27)에 슬라이딩이 자유롭게 삽입된다. 피스톤(26)및 실린더(27)는 밸브구멍 개폐용 작동기구(28)를 구성한다.
바깥쪽 니이들(18)은 그 밸브부(20)를 따라 연속되는 테이퍼상의 외주면을 가지며, 이 테이퍼상 외주면과 노즐(11)내주면 사이에 바깥쪽 통로(29)가 형성된다. 이 바깥쪽 통로(29)의 한쪽 끝은 공급로(14)에, 다튼쪽 끝은 노즐(11)의 통공(30)을 통해 제1사출 유니트(8)에 각각 서로 통하도록 되어 있다. 그리고, 바깥쪽 니이들(18)은 그 기단쪽에 스트래이트상 외주면을 가지여, 이 외주면에 의해 통공(30)을 폐색할 수 있다.
안쪽 니이들(19)은 그 밸브부(24)를 따라 연속되는 테이퍼상의 외주면을 가지며, 이 테이퍼상 외주면과 바깥쪽 니이들(18)내주면 사이에 안쪽 통로(31)가 형성된다. 이 안쪽 통로(31)의 한쪽 끝은 밸브구멍(25)에, 다른쪽 끝은 바깥쪽 니이들(18)및 노즐(11)의 통공(32, 33)을 통해 제2사출 유니트(10)에 각각 서로 통하도록 되어 있다. 그리고, 안쪽 니이들(19)은 그 기단쪽에 스트레이트상 외주면을 가지며, 이 외주면에 의해 통공(32)을 폐색할 수 있다.
이어서, 사출성형 장치(6)를 사용한 범퍼(3)의 구체적인 제조예에 대해 설명한다.
제1도와 제2도에서 범퍼(3)의 각 부분의 칫수는 다음과 같다. 차체(2)를 기준으로 하여 좌우방향 길이(c)= 1700 mm, 전후방향의 길이(d)=550 mm, 높이(e)= 300 mm, 부착부분(3a)의 좌우방향 길이(f)= 1200 mm, 부착부분(3a)의 전후방향 길이(g)= 40 mm, 부착부분(3a)의 두께(t1)=6 mm, 부착부분(3a)을 제외한 범퍼 주체부(31)및 범퍼 아래쪽 가장자리부(32)의 두께(t2)= 4 mm 이다. 따라서, 이들 두께(t1, t2)의 사이에는 t1= 1.5 t2의 관계가 성립한다.
이 범퍼(3)의 형상에 따라 캐비티(17)의 각 부분의 칫수가 결정된다. 이 경우, 게이트(16)의 수는 3 개, 게이트(16)의 직경(h)= 1.5 mm 호트 런너(15)의 좌우방창 길이(k)= 900 mm, 공급로(14)의 중심선과 호트 런너(15)의 좌우끝 사이의 길이(m)= 450 mm 이다.
[A. 코어용 성형재료의 조제]
회수 범퍼로서 에틸렌 프로필렌 고무에 의해 변성된 폴리프로필렌을 사용하여 성형되고 표면에 2 액성 우레탄 도막을 가진 것을 선정하였다. 이 회수 범퍼의 조성은 다음과 같았다.
회수 범퍼를 분쇄기에 투입하여 분쇄를 한 다음, 분쇄물을 조립기(造粒機)에 투입하여 용융 혼련을 하고, 이 용융 혼련물을 80∼100 메쉬의 필터를 통과시켜 조대(粗大)입자를 제거한 후, 용융 혼련물을 내경 약 1 mm 의 세관(細管)을 통과시켜 선상물을 성형하고, 다시 이 선상물을 1∼수 mm 의 길이로 절단하여 펠릿상의 코어용 성형재료를 얻었다.
[B. 외층용 성형재료의 조제]
회수 범퍼의 조성(단, 도막은 제외)과 동일한 조성을 목표로 하여,
이 혼합물을 조립기에 투입하며 상기 A 란에서 나온 방법과 마찬가지 방법으로 펠릿상의 외층용 성형재료를 얻었다.
[C. 범퍼의 제조]
(가) 제4도에서 제1사출 유니트(8)에 외층용 성형재료가 장입되어 210℃의 용융상태로 유지되고, 또한 제2사출 유니트(10)에 코어용 성형재료가 장입되어 200℃의 용융상태로 유지된다. 고정형(固定型)(131) 및 각 가동형(可動型)(132-134)의 예열온도는 각각 40℃, 50℃ 이다.
(나) 제2공정으로서 제6도에 나온 바와 같이 바깥쪽 통로(29)가 서로 통하고, 안쪽 통로(31)가 차단 된 상태에서 제1사출 유니트(8)의 작동하에 외층용 성형재료(M1)를 공급로(14), 호트 런너(15) 및 각 게이트(16)를 통해 금형(13)의 범퍼 성형용 캐비티(17)내에 사출하였다.
(다) 제2공정으로서 제7도에 있는 바와 같이 제1사출 유니트(8)의 작동하에 바깥쪽 통로(29)의 공급로(14)쪽을 밸브부(20)에 의해 좁히고, 안쪽 통로(31)가 서로 통한 상태에서 제2사출 유니트(10)의 작동하에 코어용 성형재료(M2)를 사출하며, 이 코어용 성형재료(M2)를 공급로(14), 호트 런너(15), 각 게이트(16) 및 캐비티(17)내의 외층용 성형재료(M1)내에 유입시킴과 아울러 이들 외층용 및 코어용 성형재료(M1, M2)를 캐비티(17)의 범퍼 주체부 성형영역(17i)내로 유동시켜 범퍼 주체부(31)의 성형을 진행시켰다.
(라) 제3공정으로서 제8도에 있는 바와 같이 제2공정과 마찬가지로 바깥쪽 통로(29)및 안쪽 통로(31)가 서로 통한 상태에서 외층용 성형재료(M1)의 유동방향 앞부분을 코어용 성형재료(M2)의 유도방향 앞부분에 의해 돌파하고, 이 코어용 성형재료(M2)를 캐비티(17)의 범퍼 아래쪽 가장자리부 성형영역(172)내로 유동시킴으로써 범퍼 주체부(31)의 성형진행하에 범퍼 아래쪽 가장자리부(32)의 성형을 진행시킨 다음, 제2사출 유니트(10)의 작동을 정지시켰다.
(마) 제4공정으로서, 제9도에 있는 바와 같이 바깥쪽 통로(29)가 서로 통해 있고, 안쪽 통로(31)가 차단된 상태에서 제1사출 유니트(8)의 작동하에 외층용 성형재료(M1)에 의해 공급로(14), 호트 런너(15) 및 게이트(16)내에 존재하는 2 중 구조의 외층용 및 코어용 성형재료(M1,M2)를 캐비티(17)내로 압출함으로써 범퍼 주체부(31) 및 범퍼 아래쪽 가장자리부(32)의 성형을 완료한 다음, 제1사출 유니트(8)의 작동을 정지시켰다.
(바) 금형(13)을 호트 런너 블록(12)으로부터 이간시킨 다음, 형(型)을 열어 범퍼(3)를 얻었다.
상기 제조 프로세스후, 호트 런너(15)내에는 외층용 성형재료(M1)가 용융상태로 유지되어 있으으로 범퍼(3)의 성형을 연속해서 할 수가 있다.
표 1 은 범퍼(3)의 제조에 있어서 제1∼제4공정에 관한 외층용 성형재료(M1)및 코어용 성형재료(M2)의 사출시간과 사출속도를 나타내는 것이다.
제10도는 표 1 에 근거하여 사출시간과 사출속도의 관계를 그래프화한 것이다. 이 경우, 사출속도는 제2공정에서는 외층용 성형재료(M)에 대해 1단계로, 제2공정에서는 코어용 성형재료(M)및 외층용 성형재료(M)에 대해 각각 1 단계로, 제3공정에서는 외층용 성형재료(M)에 대해 2 단계로, 그리고 코어용 성형재료(M)에 대해 1 단계로, 제4공정에서는 외층용 성형재료(M)에 대해 2 단계로 각각 제어되었다.
상기와 같이 캐비티(17)의 부착부분 성형구역(17a)의 용적을 부착부분(3a)의 두께(11)에 따라 커지도록 설정하면 그 부착부분 성형영역(17a)에서의 외층용 성형재료(M)의 유동저항이 경감되으로 제11도에 있는 바와같이 그 구역(17a)의 캐비티 길이방향으로의 재료 분배능이 높아진다.
그 결과, 외층용 성형재료(M)가 제4도에서 부착부분 성형구역(17a)에 가까운 범퍼 주체부 성형영역(17)의 종단(終端)(p)쪽에 도달하기 까지의 시간과, 제5도에서 부착부분 성형구역(17a)으로부터 먼 범퍼 주체부 성형영역(171)의 종단(p)쪽에 도달하기 까지의 시간과의 차이가 작아진다. 따라서, 코어용 성형재료(M)를 범퍼 주체부 성형영역(17)전체에 있어서 외층용 성형재료(M)내에 거의 균등하게 유입시킬 수 있다. 그리고, 캐비티(17)의 범퍼 아래쪽 가장자리부 성형영역(17)에 있어서 코어용 성형재료(M)만으로 된 범퍼 아래쪽 가장자리부(3)가 성형된다.
이와 같이 하여 제조된 범퍼(3)는 전체에 걸쳐 샌드위치 구조를 구비한 범퍼 주체부(3)와 단층구조의 범퍼 아래쪽 가장자리부(3)로 된 품질이 우수한 것이었다. 이 범퍼(3)에 있어서는 회수 범퍼로부터 조제된 코어용 성형재료(M)의 충전율이 높으으로 범퍼(3)의 생산 코스트의 저감 및 자원절감화를 도모하는데 유효하다.
제10도에 있는 바와 같이 제2공정에 있어서 코어용 성형재료(M)의 사출속도(Ve)를 외층용 성형재료(M)의 사출속도(Va)보다 빠르게 설정하면 외층용 성형재료(M)의 유동방향 앞부분에 코어용 성형재료(M)의 유동방향 앞부분을 추착(追着) 시킬 수 있다. 그리고, 제3공정에서 코어용 성형재료(M)의 사출속도(Ve)를 빠른 상태로 유지하고 외층용 성형재료(M)의 유동방향 앞부분을 코어용 성형재료(M)의 유동방향 앞부분에 의해 보다 확실하게 돌파할 수 있다.
또한 제4공정에서의 외층용 성형재료(M)의 주된 사출속도(Vd)를 제3공정에서의 외층용 성형재료(M)의 최종 사출속도(Vc)보다 느리게 설정하면 제4공정에서 외층용 성형재료 (M)가 코어용 성형재료(M)내로 유입하는 일이 없므으로 범퍼(3)의 게이트 연통부(連通部)를 외층용 성형재료(M)만으로 성형할 수 있다.
범퍼(3)의 제조에 사용되는 외층용 성형재료(M)로서는 상기의 것외에 아래의 것을 들 수 있다.
[배합예 1]
[배합예 2]
범퍼(3)의 제조에 사용되는 코어용 성형재료(M2)로서는 상기의 것 외에 아래의 것을 들 수 있다.
(1) 93 중량 % 의 폴리프로필렌과 7 중량 % 의 탈크로 된 성형재료.
이 경우, 폴리프로필렌은 그 중합공정에서 동시에 합성된 30 중량 % 의 에틸렌 프로필렌계 고무를 가진다. 그리고, 탈크는 폴리프로필렌 합성의 최종 공정에서 그 합성물에 첨가된 것이다. 이 성형재료는 폴리프로필렌과 에틸렌 프로필렌계 고무를 따로 합성하여 배합한 것보다 저렴하다.
(2) 아래의 성분을 배합한 성형재료.
그리고, 부착부분(3a)을 포함한 범퍼(3)의 위쪽 가장자리부 전체를 두께(t1)를 가지도록 두껍게 하여도 좋다.

Claims (1)

  1. 코어와, 이 코어를 피복하는 외층으로 된 샌드위치 구조를 구비한 제1구성부와, 이 제1구성부에 연설되고 단층구조를 구비한 제2구성부를 가진 합성수지 성형체를 제조함에 있어서, 금형의 게이트를 통해 성형용 캐비티내에 외층용 성형재료를 사출하는 제1공정과, 코어용 성형재료를 사출하여, 이 코어용 성형재료를 상기 게이트내 및 상기 캐비티내의 상기 외층용 성형재료 내에 유입시킴과 동시에 이들 외층용 및 코어용 성형재료를 상기 캐비티내로 유동시켜 상기 제1구성부의 성형을 진행시키는 제2공정과, 상기 외층용 성형재료의 유동방향 앞부분을 상기 코어용 성형재료의 유동방향 앞부분에 의해 돌파하여 이 코어용 성형재료를 상기 캐비티내로 유동시킴으로써 상기 제1구성부의 성형진행하에 상기 제2구성부의 성형을 진행시키는 제3공정과, 상기 외층용 성형재료에 의해 상기 게이트내에 존재하는 2 중 구조의 상기 외층용 및 코어용 성형재료를 상기 캐비티내에 압출함으로써 상기 제1 및 제2구성부의 성형을 완료하는 제4공정을 이용하여서 되는 합성수지 성형체의 제조방법.
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