KR100235933B1

KR100235933B1 - 중공수지성형체를 제조하기 위한 개량된 사출성형방법 및 이 방법에 사용하기 위한 금형

Info

Publication number: KR100235933B1
Application number: KR1019970702345A
Authority: KR
Inventors: 쇼지 이마이; 마끼 호리고시
Original assignee: 야마모토 카즈모토; 아사히 가세이 고교 가부시키가이샤
Priority date: 1994-11-25
Filing date: 1995-02-10
Publication date: 1999-12-15
Also published as: US5902541A; CN1068825C; EP0806272B1; CN1160373A; EP0806272A1; WO1996016783A1; DE69526975T2; EP0806272A4; JP3141295B2; DE69526975D1; KR970706114A

Abstract

본 발명은 중공 수지 성형체를 제조하기 위한 개량된 사출성형방법에 관한 것이다. 금형 캐비티내에 사출된 용융수지괴중에 가압유체를 도입하여, 중공 수지 성형체를 성형하는 중공 사출성형방법으로서, 용융수지괴중에 가압유체를 도입하는 사이에, 용융수지괴의 후방면의 한군데 이상의 소정부분의 온도를 용융수지괴의 전방면의 온도보다 5℃ 이상 높은 온도로 유지하고, 가압유체를 용융수지괴의 후방면의 한군데 이상의 소정부분이 따라서 늘어나게 되는 선을 실질적으로 대응하는 선을 따라 용융수지괴중에 유입하여, 용융수지괴의 후방면의 한군데 이상의 소정부분에 대응하는 위치에 중공부를 갖는 중공 수지 성형체를 제조하는 것을 특징으로 하는 중공 사출성형방법이 제공된다. 본 발명의 방법에 의하여, 도입하는 가압유체의 흐름을 소망하는 경롤로 확실히 유도하여, 중공부의 형성위치를 확실하게 제어할 수가 있다. 본 발명의 방법의 하나의 바람직한 형태에 있어서, 제조되는 중공 수지 성형체의 중공부를 갖는 부분의 두께는 1.0㎜이상이며, 또 다른 하나의 바람직한 형태에 있어, 제조되는 중공 수지 성형체의 중공부를 갖는 부분의 두께는 3.5㎜ 인데, 어느 경우나 전방면이 균일하고 매끄러운 표면상태를 갖는 중공 수지 성형체를 수득할 수가 있다. 한편으로는, 본 발명의 방법에 사용하기 위한 금형이 제공된다.

Description

중공수지성형체를 제조하기 위한 개량된 사출성형방법 및 이 방법에 사용하기 위한 금형

종래, 부분적인 후육부에서 싱크 마크(sink marks)의 발생을 방지함과 동시에 성형품의 경량화를 꾀할 수 있는 방법으로서, 금형 캐비티내에 용융수지를 사출하여 용융수지괴를 형성하고, 이 용융수지괴중에 가압유체를 도입함으로써 중공부를 갖는 성형품을 성형하는 여러 가지 중공 사출성형방법이 알려져 있는데, 이 중공 사출성형방법에는 가압유체로서 기체를 사용하는 방법 뿐만 아니라 액체를 사용하는 방법도 포함된다. 한편, 이 중공 사출성형에 있어서, 용융수지중에 도입되는 가스의 흐름을 소망하는 경로로 유도하여, 형성되는 중공부의 위치를 제어하는 방법 및 그에 사용하는 금형으로서 종래 다음과 같은 것이 알려져 있다.

(1) 성형품을 가압가스 압입구에 연결된 리브형상의 연속된 부분적 후육부를 갖는 형상으로 하고, 이 후육부내에 가압가스를 유도하는 방법 및 이에 적합한 금형(일본 특허공개공보 63-298611호 : 미국 특허 제4,923,666호에 대응).

(2) 성형품의 후육부에 상당하는 금형의 부위에, 용융수지의 후육부에서의 냉각속도를 후육부 이외의 다른 수지부분의 냉각속도보다 더디게 하는 단열부재 또는 히터를 배치한 금형을 사용하는 방법(일본 특허공개공보 4-62125호).

(3) 캐비티를 형성하는 전체 내벽면에 두께 0.001㎜ 내지 2㎜의 단열수지막을 피복한 금형을 사용하는 방법(일본 특허공개공보 5-245881호). 이 방법에 있어서는 후육부에 중공부를 형성시킬때 생기는 금형 내벽면의 형표면 재현성부족, 헤지테이션 마크 등의 문제가 해소되는 것이 개시되어 있다.

(4) 성형품을 가압가스 압입구에 연결된 리브형상의 연속된 부분적 후육부를 갖는 형상으로 하고, 이 후육부에 대응하는 금형표면에 단열재를 설치하고, 금형의 전체 내벽면의 단열막을 설치한 금형을 사용하여, 후육부에 가압가스를 유도하는 방법(일본 실용신안등록 공개공보 6-34927호).

(5) 용융수지 사출노즐의 벽면에 매설되어 노즐의 길이 방향으로 뻗은 히터를 사용하여 노즐벽면에 온도차를 두어 용융수지를 노즐을 통해 금형 캐비티내에 사출하므로써 금형캐비티에 사출된 용융수지에 부분적인 온도차를 주어 온도가 높은 용융수지영역에 가압가스를 유도하는 방법(이 방법은 온도가 높은 용융수지쪽이 온도가 낮은 용융수지에 비하여 점도가 낮고 가압가스의 유동저항이 적은 것을 이용한 것임) 및 금형캐비티를 형성하는 금형을 탕구(sprue)를 중심으로 방사형으로 분할하고 가열영역과 냉각영역을 엇갈리게 위치시켜, 사출된 용융수지괴의 인접 영역들(금형 내면의 인접 영역들에 상당함)간에 온도차를 두어 점도가 낮고 유동저항이 적은 고온영역의 용융수지중에 가압가스를 유도하는 방법 및 금형(일본 특허공개공보 61-53208호).

상기한 종래 방법에 있어서, 기본적인 사고 방식은 어느 것이나, 가압가스 압입시에, 중공부 형성위치의 용융수지의 국부부분의 온도를 그 주위부분의 온도보다 높게 유지하여 둠으로써, 주변의 용융수지에 비하여 비교적 유동저항이 작은 용융수지 부분을 형성하고 거기에 가압유체를 유도하려는 것이다. 상기한 온도상태를 만드는 방법으로서, 상기 (1),(2),(3) 및 (4)에서는, 성형품에 부분적인 후육부를 설치하여 시행하고, 상기 (5)에서는 상기 (1) 내지 (4)와는 다르게 용융수지 사출노즐의 내벽면 또는 금형 캐비티를 구성하는 금형내면을 특별히 설계하므로써 용융수지내에 온도차를 생기게 하여 시행한다.

그러나, 상기한 종래의 기술에는 다음과 같은 문제점이 있다.

우선, 상기 (1),(2),(3) 및 (4)의 기술에서는 가압가스를 유도하기 위하여 성형품에 일부러 후육부를 설치하여야 하므로 제품설계상, 제약을 주는 문제점이 있다. 그리고 상기 (1) 및 (2)의 기술에서는 체적 수축율이 큰 부분(즉, 후육부)을 굳이 설치함에 의해, 후육부에 대응하는 부분에 있어 제품표면의 외관이 불량해지는 문제가 있고, 도장등의 마무리 공정이 필요하게 된다. 또한, 상기 (3) 및 (4)의 기술에 있어서는 상기 외관불량을 없애기 위하여 단열성 박막을 금형의 전체 내벽면에 설치하고 있으나, 금형 코스트가 비싸지는 동시에 양산에 있어서 상기 박막의 내구성 부족이 문제로 된다.

한편, 상기 (5)의 기술에 있어서는, 성형품의 모양에 따라 가압가스를 요망부분에 확실히 유도할 수 없는 경우가 생기고, 설령 요망부분에 확실히 유도할 수 있는 경우라도, 성형품의 중공부에 상당하는 국부부분의 윤이나 광택이 상기 국부부분 주변의 것과 달라지게 되어, 수득한 성형품의 외관이 불량해지는 문제점이 있다.

상세하게 후술하는 바와 같이, 본 발명자들은 상기 윤이나 광택의 비균일(표면 상태의 악화원인)을 해명하기 위하여 꾸준이 연구한 결과, 중공부 형성위치에 있어, 성형품의 살두께에 의해 그리고 전방면과 후방면간의 표면수지 온도차에 의해 크게 영향을 받는다는 사실을 알았다. 즉, 본 발명자들의 지견에 의하여, 중공부 형성위치 및 그 주변에 있는 성형품의 살두께에 따라, 윤이나 광택의 비균일이 발생하는 메카니즘이 달라진다고 생각했다. 그리하여 다시 거듭 연구한 결과, 중공부 형성위치 및 그 주위의 살두께에 따라, 중공부 형성위치에서의 전방면과 후방면간의 표면수지 온도차, 즉 전방면과 후방면간의 냉각상태를 조정하므로써 윤이나 광택이 비균일하게 되는 것을 방지할 수 있음을 발견하였다.

그러나, 상기한 종래기술에 있어서는 상술한 바와 같이 중공부 성형위치의 용융수지의 온도를 그 주위의 용융수지의 온도보다도 고온으로 유지하는 것밖에 생각하고 있지 않으며, 상기한 바와 같은 중공부 형성위치 및 그 주위의 살두께에 따른 전방면과 후방면간의 표면수지 온도제어에 대하여는 전혀 고려하고 있지 않다. 또한, 상기 (1) 내지 (5)로 열거한 일본 특허공보에는, 중공부 형성위치에서 전방면과 후방면간에 표면수지 온도차를 두는 것에 대하여는 아무런 기재도 없다.

본 발명은 중공 수지 성형체를 제조하기 위한 개량된 사출성형방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 금형 캐비티내에 용융수지를 사출하여 용융수지괴를 형성하고, 형성한 용융수지괴중에 가압유체를 도입하므로써 중공부를 갖는 성형품을 성형하는 중공 사출성형방법에 있어서, 그 용융수지괴중에 가압유체를 도입하는 사이에, 용융수지괴의 후방면의 적어도 한군데 이상의 소정부분의 온도를 용융수지괴의 전방면의 온도보다도 특정 온도차만큼 높은 온도로 유지하여, 가압유체를 용융수지괴의 후방면의 소정부분이 늘어나는 선에 실질적으로 대응하는선을 따라 용융수지괴중에 유입시키고, 이것에 의하여, 용융수지괴의 후방면의 소정부분에 대응하는 위치에 중공부를 갖는 중공 수지 성형체를 제조하는 것을 특징으로 하는 중공 사출성형방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법에 의하여, 도입되는 가압유체의 흐름을 소망하는 경로로 확실히 유도하여 중공부의 형성위치를 정확히 제어할 수 있고 정연한 형상의 중공부를 갖는 중공 수지 성형체를 제조할 수 있다. 또한, 본 발명은 상기 방법에 사용되는 금형에 관한 것이다.

제1도는 본 발명에 따른, 중공 사출성형방법에 사용하기 위하여 내벽면에 매설된 단열부재를 갖는 금형을 용융수지 사출노즐 및 가압유체용 노즐과 함께 나타낸 종단면도.

제2도는 제1도의 금형의 이동측 반형의 내벽면을 나나태는 사시도.

제3도는 제1도의 금형을 사용하여 얻은 중공사출 성형품의 횡단면도.

제4도는 제1도의 금형의 단열부재 대신에 사용할 수 있는 단열부재의 또다른 일예를 나타내는, 이동측 반형의 또다른 형태의 종단면도.

제5도는 본 발명에 따른 또다른 중공 사출성형방법에 사용하기 위한, 내벽면에 매설한 단열부재 및 전열층을 갖는 금형을 용융수지 사출노즐 및 가압유체용 노즐과 함께 나타낸 종단면도.

제6도는 제5도의 금형의 단열부재 및 전열층 대신에 사용할 수 있는 단열부재 및 전열층의 또다른 예를 나타내는 종단면도.

제7도는 실시예 1에서 성형한 성형품을 나타내는 사시도.

제8도는 실시예 6에서 성형한 텔레비젼 세트용 리어 커버의 사시도.

제9도는 실시예 14에서 성형한 텔레비젼 세트용 리어 커버의 사시도.

제1도 내지 제9도에 있어, 동일 및 유사한 부재와 부품은 동일 및 유사한 참조번호, 부호로 각각 나타낸다. 제1도 내지 제9도에 있어, 각 참조번호 및 부호는 다음 부재와 부품을 나타낸다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 고정측 반형(fixed mold half) 2 ; 이동측반형(movable mold half)

3 : 금형캐비티 4 : 용융수지 사출노즐

5 : 가스노즐(가압유체용 노즐) 6 : 단열부재

7 : 중공부 8 : 단열층(단열부재)

9 : 표면층(전열층) 10 : 전열부재(전열층)

11 : 판형부(plate section) 12 : 후육부(thick-walled section)

13 : 개구 에지 14 : 보스

15 : 보강용 리브 G : 가압유체

위와 같은 현황을 참작하여, 본 발명자들은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 연구를 계속하여 왔다. 즉, 본 발명자들은 금형캐비티내에 사출된 용융수지중에 가압유체를 압입하여 중공부를 형성하는 중공사출성형방법에 있어서, 압입하는 가압유체의 흐름을 소망하는 경로로 정확히 유도하여, 중공부의 형성위치를 확실히 제어할 수 있을 뿐만 아니라, 중공부에 상당하는 국부부분의 표면상태가 그 주변의 윤이나 광택과 달라지게 되는것을 방지하여, 수득한 성형품의 표면상태를 향상시킬 수 있는 중공 사출성형방법을 개발하기 위하여 꾸준히 연구하였다. 그 결과, 의외로, 용융수지괴중에 가압유체를 도입하는 사이에, 용융수지괴의 후방면의 한군데 이상의 소정부분의 온도를 용융수지괴의 전방면의 온도보다 5℃ 이상 높은 온도로 유지하면, 가압유체를, 용융수지괴의 후방면의 한군데 이상의 소정 부분이 늘어나는 선에 실질적으로 대응하는 선을 따라 용융수지괴중에 유입할 수 있으며, 이렇게 하여 용융수지괴의 후방면의 한군데 이상의 소정부분에 대응하는 위치에 중공부를 갖는 중공 수지 성형체를 얻를 수 있음을 알아냈다. 또한, 본 발명자들은, 제조하려는 중공 수지 성형체중의 중공부를 갖는 부분의 두께가 1.0㎜이상인가, 3.5㎜ 이하인가에 따라, 캐비티내에 사출된 용융수지괴의 전방면과 후방면간의 온도차 조절방식을 적절히 바꾸어 줌으로써, 중공 수지 성형체의 표면 상태가 현저히 향상된다는 사실도 알아냈다. 본 발명자들은 이들 지견에 근거하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

따라서, 본 발명의 목적은, 중공부의 성형위치를 확실히 제어할 수 있는 중공 사출성형방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또다른 목적은, 중공부를 가진 부분의 두께가 1.0㎜이상으로, 정연한 중공부 형상과 매우 뛰어난 표면상태를 갖는 중공 수지 성형체를 제조할 수 있는 중공 사출성형방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 중공부를 가진 부분의 두께가 3.5㎜ 이하로, 정연한 중공부 형상과 매우 뛰어난 표면상태를 가진 중공 수지 성형체를 제조할 수 있는 중공 사출성형방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또다른 목적은, 상기한 뛰어난 중공 수지 성형체를 제공하는데 있다.

본 발명의 또다른 목적은, 본 발명의 방법에 바람직하게 사용할 수 있는 성형용 금형을 제공하는데 있다.

본 발명의 상기한 목적과 그 밖의 효능, 특징 및 이익등은, 첨부한 도면을 참조하면서, 아래의 상세한 설명과 청구범위의 기재로부터 분명하여 진다.

기본적으로 본 발명은 중공 수지 성형체를 중공사출성형하는 방법으로,

(1) 고정측 반형 및 이 고정측 반형과 맞물리는 이동측 반형으로된 성형용 금형을 제공하여, 고정측 반형의 내벽면과 이동측 반형의 내벽면으로 규정되는 캐비티로서 상기 금형에 의해 성형되는 중공 수지 성형체의 전방면과 후방면에 각각 대응하는 제1 및 제2의 대향하는 내벽면을 갖는 캐비티를 형성하는 공정과,

(2) 캐비티의 전체용적을 채우는데 충분한 소정량의 60％이상의 양의 용융수지를 게이트를 통하여 캐비티내로 사출하여, 캐비티의 제1 및 제2의 내벽면에 각각 마주보게 되는 전방면과 후방면을 갖는 용융수지괴를 형성하는 공정과,

(3) 상기 용융수지괴 내부에, 게이트를 통하여 또는 상기 게이트와 독립하여 설치된 가압유체용 입구를 통하여, 가압유체를 도입하여 용융수지괴중에 중공부를 형성하고, 이때의 상기 가압유체의 도입은, 용융수지를 캐비티내에 사출하지 않고서 실시하거나 또는 용융수지를 캐비티내에 사출하면서 실시하는 공정과, 및

(4) 내부에 형성된 중공부를 갖는 용융수지괴를 냉각시켜 중공 수지 성형체를 얻는 공정으로 이루어지는 중공 사출성형방법에 있어서,

공정(3)에서 가압유체를 도입하는 사이에, 상기 용융수지괴의 후방면의 한군데 이상의 소정부분의 온도를 상기 용융수지괴의 전방면의 온도보다 5℃ 이상 높은 온도로 유지하고, 상기 가압유체를 상기 용융수지괴의 후방면의 상기 소정부분이 따라서 늘어나게 되는 선에 실질적으로 대응하는 선을 따라 용융수지괴중에 유입시켜, 상기 용융수지괴의 후방면의 상기 소정부분에 대응하는 위치에 중공부를 갖는 중공 수지 성형체를 제조하는 것을 특징으로 하는 중공 사출성형방법을 제공한다.

그리고, 상기한 본 발명의 중공 사출성형방법의 바람직한 형태에 따르면, 상기 사출성형방법에 있어서, 캐비티의 제1 및 제2의 대향하는 내벽면들 사이의 거리를 상기 용융수지괴의 후방면의 상기 소정부분에 대응하는 부분에서 1.0㎜ 이상이 되도록 설정하고, 상기 가압유체가 상기 용융수지괴의 전방면보다도 후방면에 더 가까이 편위된 레벨에 따라 상기 용융수지괴중에 흐르도록 하여, 중공부를 갖는 부분에서 1.0㎜ 이상의 두께를 갖는, 그리고 중공부가 전방면보다도 후방면에 더 가까이 편재하는 중공 수지 성형체를 제조하는 것을 특징으로 하는 방법이 제공된다.

또한, 상기한 본 발명의 중공 사출성형방법의 또다른 바람직한 형태에 따르면, 상기 사출성형방법에 있어서, 캐비티의 제1 및 제2의 대향하는 내벽면들 사이의 거리를 상기 용융수지괴의 후방면의 상기 소정부분에 대응하는 부분에서 3.5㎜ 이하가 되도록 설정하고, 또한, 공정(3)에서 가압유체를 용융수지괴중에 도입하기 전에, 용융수지괴의 후방면의 상기 소정부분의 온도를 상기 용융수지괴의 전방면의 온도와 같거나 그 보다 낮게 조절하고, 이어서 용융수지괴의 후방면의 상기 소정부분의 온도를 용융수지괴의 상기 전방면의 온도보다 5℃ 이상 높게 조절하는 공정을 더 포함하며, 그 후 공정(3)의 사이에, 용융수지괴의 후방면의 소정부분의 온도를 상기 조절된 온도로 유지하여, 중공부를 갖는 부분에서 3.5㎜ 이하의 두께를 갖는 중공 수지 성형체를 제조하는 것을 특징으로 하는 방법이 제공된다.

다음으로, 본 발명의 이해를 돕기 위하여, 우선 본 발명의 여러 형태를 열거한다.

1. 본 발명의 제1구성에 따르면, 중공 수지 성형체를 중공사출성형하는 방법으로, (1) 고정측 반형 및 이 고정측 반형과 맞물리는 이동측 반형으로 된 성형용 금형을 제공하여, 고정측 반형의 내벽면과 이동측 반형의 내벽면으로 규정되는 캐비티로서 상기 금형에 의해 성형되는 중공 수지 성형체의 전방면과 후방면에 각각 대응하는 제1 및 제2의 대향하는 내벽면을 갖는 캐비티를 형성하는 공정과,

(2) 캐비티의 전체용적을 채우는데 충분한 소정량의 60％이상의 양의 용융수지를 게이트를 통하여 캐비티내로 사출하여, 캐비티의 제 1 및 제2의 내벽면에 각가 마주보게 되는 대향하는 전방면과 후방면을 갖는 용융수지괴를 형성하는 공정과,

(3) 상기 용융수지괴 내부에, 게이트를 통하여 또는 상기 게이트와 독립하여 설치된 가압유체용 입구를 통하여, 가압유체를 도입하여 용융수지괴중에 중공부를 형성하고, 이때의 상기 가압유체의 도입은, 용융수지를 캐비티내에 사출하지 않고서 실시하거나 또는 용융수지를 캐비티내에 사출하면서 실시하는 공정과, 및 (4) 내부에 형성된 중공부를 갖는 용융수지괴를 냉각시켜 중공 수지 성형체를 얻는 공정으로 이루어지는 중공 사출성형방법에 있어서, 공정 (3)에서 가압유체를 도입하는 사이에, 상기 용융수지괴의 후방면의 한군데 이상의 소정부분의 온도를 상기 용융수지괴의 전방면의 온도보다 5℃ 이상 높은 온도로 유지하고, 상기 가압유체를 상기 용융수지괴의 후방면의 상기 소정부분이 따라서 늘어나게 되는 선에 실질적으로 대응하는 선을 따라 용융수지괴중에 유입시켜, 상기 용융수지괴의 후방면의 상기 소정 부분에 대응하는 위치에 중공부를 갖는 중공 수지 성형체를 제조하는 중공 사출성형방법이 제공된다.

2. 본 발명의 제2구성에 따르면, 캐비티의 제1 및 제2의 대향하는 내벽면들 사이의 거리를 상기 용융수지괴의 후방면의 상기 소정부분에 대응하는 부분에서 1.0㎜ 이상이 되도록 설정하고, 상기 가압유체가 상기 용융수지괴의 전방면보다도 후방면에 더 가까이 편위된 레벨에 따라 상기 용융수지괴중에 흐르도록 하여, 중공부를 갖는 부분에서 1.0㎜ 이상의 두께를 갖는, 그리고 중공부가 전방면보다도 후방면에 더 가까이 편재하는 중공 수지 성형체를 제조하는 중공 사출성형방법이 제공된다.

3. 본 발명의 제3구성에 따르면, 캐비티의 제1 및 제2의 대향하는 내벽면들 사이의 거리를 상기 용융수지괴의 후방면의 상기 소정부분에 대응하는 부분에서 3.5㎜ 이하가 되도록 설정하고, 또한, 공정 (3)에서 가압유체를 용융수지괴중에 도입하는 전에, 용융수지괴의 후방면의 상기 소정부분의 온도를 상기 용융수지괴의 전방면의 온도와 같거나 그 보다 낮게 조절하고, 이어서 용융수지괴의 후방면의 상기 소정부분의 온도를 5℃ 이상 높게 조절하는 공정을 더 포함하며, 그 후 공정(3)의 사이에, 용융수지괴의 후방면의 소정부분의 온도를 상기 조절된 온도로 유지하여, 중공부를 갖는 부분에서 3.5㎜ 이하의 두께를 갖는 중공 수지 성형체를 제조하는 중공 사출성형방법이 제공된다.

4. 본 발명의 제4구성에 따르면, 공정(3)에서 상기 가압유체를 도입하는 사이에, 상기 용융수지괴의 후방면의 상기 소정부분의 온도를 상기 용융수지괴의 전방면의 온도보다 12℃ 이상 높게 유지하는 중공 사출성형방법이 제공된다.

5. 본 발명의 제5구성에 따르면, 중공부가 정연한 형상을 갖는, 제1구성에 기재된 방법에 의해 수득되는 중공 수지 성형체가 제공된다.

6. 본 발명의 제6구성에 따르면, 중공부가 정연한 형상을 가지며, 이의 전방면이 균일하고 매끄러운 표면상태를 갖는, 제2구성에 따른 방법에 의해 수득되는 중공 수지 성형체가 제공된다.

7. 본 발명의 제7구성에 따르면, 중공부가 정연한 형상을 가지며, 이의 전방면이 균일하고 매그러운 표면상태를 갖는, 제3구성에 따른 방법에 의해 수득되는 중공 수지 성형체가 제공된다.

8. 본 발명의 제8구성에 따르면, 중공부가 정연한 형상을 가지며, 이의 전방면이 균일하고 매끄러운 표면상태를 갖는, 제4구성에 따른 방법에 의해 수득되는 중공 수지 성형체가 제공된다.

9. 본 발명의 제9구성에 따르면, 고정측 반형 및 이 고정측 반형과 맞물리도록 되어 있는 이동측 반형으로 이루어지고, 고정측 반형의 내벽면과 이동측 반형의 내벽면에 의하여 규정되는 캐비티가 형성되도록 되어 있으며, 이 캐비티는 성형되는 중공 수지 성형체의 전방면과 후방면에 각각 대응하는 제1 및 제2의 대향하는 내벽면을 가지며, 캐비티의 상기 제2의 내벽면의 한군데 이상의 소정부분은 그 내에 매설된 단열부재를 갖고, 이 단열부재는 금형 모재의 열전도율의 1/10⁴내지 1/30 범위의 열전도율을 갖는, 제1구성에 따른 방법에 사용하기 위한 금형이 제공된다.

10. 본 발명의 제10구성에 따르면, 고정측 반형 및 이 고정측 반형과 맞물리도록 되어 있는 이동측 반형으로 이루어지고, 고정측 반형의 내벽면과 이동측 반형의 내벽면에 의하여 규정되는 캐비티가 형성되도록 되어 있으며, 이 캐비티는 성형되는 중공 수지 성형체의 전방면과 후방면에 각각 대응하는 제1 및 제2의 대향하는 내벽면을 가지며, 캐비티의 상기 제2의 내벽면의 한군데 이상의 소정부분은 그 내에 매설되어 상기 캐비티의 노출된 단열부재를 갖고, 이 단열부재는 금형 모재의 열전도율의 1/10⁴내지 1/30 범위의 열전도율을 가지며, 상기 이동측 반형과 상기 고정측 반형이 맞물렸을 때의 캐비티의 제1 및 제2의 내벽면들 사이의 거리가 캐비티의 제2의 내벽면의 상기 소정부분에서 1.0㎜ 이상인, 제2구성에 따른 방법에 사용하기 위한 금형이 제공된다.

11. 본 발명의 제11구성에 따르면, 고정측 반형 및 이 고정측 반형과 맞물리도록 되어 있는 이동측 반형으로 이루어지고, 고정측 반형의 내벽면과 이동측 반형의 내벽면에 의하여 규정되는 캐비티가 형성되도록 되어 있으며, 이 캐비티는 성형되는 중공 수지 성형체의 전방면과 후방면에 각각 대응하는 제1 및 제2의 대향하는 내벽면을 가지며, 캐비티의 상기 제2의 내벽면의 한군데 이상의 소정부분은 단열부재 및 이 단열부재의 캐비티측에 배치된 전열층을 갖고, 이 단열부재와 전열층은 제2의 내벽면의 상기 소정부분에 매설되어 있으며, 이 단열부재는 금형 모재의 열전도율의 1/10⁴내지 1/30 범위의 열전도율을 갖고, 이 전열층은 금형 모재의 열전도율과 같거나 그 보다 큰 열전도율을 갖고, 이 전열층은 금형 모재의 열전도율과 같거나 그 보다 큰 열전도율을 가지며, 상기 이동측 반형과 상기 고정측 반형이 맞물렸을 때의 캐비티의 제1 및 제2의 내벽면들 사이의 거리가 캐비티의 제2의 내벽면의 상기 소정부분에 3.5㎜ 이하인, 제3구성에 따른 방법에 사용하기 위한 금형이 제공된다.

전항 1의 형태에서는, 중공부 형성영역의 후방면의 온도를 전방면의 온도보다 5℃ 이상 고온으로 유지함으로써, 도입된 가압유체를 소정경로에 따라 확실하게 유도할 수 있다.

전항 2의 형태는 중공부 형성위치를 비교적 후육부분에 설정한 경우이고, 전항 3의 형태는 중공부 형성위치를 비교적 박육부분에 설정한 경우이다.

본 발명의 방법에 있어, 바람직한 형태가 상기한 바와 같이 중공부 형성위치의 살두께에 따라 나뉘는 이유는 중공부 형성위치에서 성형품의 살두께에 따라 윤이나 광택의 비균일을 발생하는 메카니즘을 달리하고 있기 때문이다. 이하, 이러한 점에 대하여 설명한다.

금형에 의하여 성형된 성형품의 후방면에 상당하는 금형 캐비티의 내벽면에 단열부재를 매설하여 단열영역을 설치함으로써 이 단열영역에 대응하는 수지영역의 수지의 냉각을 지연시켜 가압유체를 압입하지 않고서 사출성형하면, 단열 영역에 대응하는 성형품의 후방면 부분에 대향하는 전방면 부분에 뚜렷한 싱크 마크가 발생하는 경우와 싱크 마크가 거의 발생하지 않는 경우가 있다.

즉, 비교적 살이 두꺼운 성형품인 경우에는, 성형된 성형품의 후방면에 상당하는 캐비티 내벽면에 단열부재를 매설하여 단열영역을 설치한 금형을 사용하여, 가압유체를 압입하지 않고서 사출성형 하더라도, 단열영역에 대응하는 성형품의 전방면 부분에 싱크 마크가 거의 발생하지 않는다는 것을 본 발명자들은 확인하였다.

수지의 냉각을 지연시키는 단열부재의 존재에도 불구하고 단열영역에 대응하는 성형품의 전방면 부분에 싱크 마크가 거의 발생하지 않는 후육 성형품을 성형하기 위한 금형을 사용하여 용융수지를 금형 캐비티에 사출한 후, 가압유체를 이용융수지에 압입하여 단열영역에 대응하는 소정의 수지영역에 가압유체를 유도하면, 수득한 성형품의 전방면에 대해서, 성형품의 중공부에 상당하는 국부부분 표면의 윤이나 광택이 그 주변표면의 윤이나 광택과 다르게 되는 문제가 일어나는 경우도 있다. 이러한 경우는, 단열부재의 열전도율이 금형모재의 열전도율에 비하여 그리 작지 아니한 경우, 즉 용융수지괴의 후방면과 전방면간의 표면수지 온도에 큰 차이가 생기지 않는 경우이다.

상기의 경우, 단열영역에 대응하는 소정 수지영역에 가압유체가 유도되어 형성된 중공부는 성형품에 대응하는 용융수지괴의 두께방향 거의 중앙에 위치하여, 용융수지괴의 두께방향에 거의 수직인 선을 따라 뻗는다. 중공부가 두께방향 거의 중앙에 위치하는 것은, 중공부 형성위치에 상당하는 용융수지괴의 부분이 비교적 후육이고 열용량이 커서 용융수지괴의 후방면과 전방면의 표면수지 온도차가 작고, 용융수지괴의 후방면과 전방면간에 온도구배가 일어나지 않기 때문이라고 생각된다.

다른 한편으로, 단열부재의 존재에도 불구하고 단열영역에 대응하는, 후방면의 소정부분에 대향하는 부분에 싱크 마크가 거의 발생하지 않는 후육 성형품을 성형하기 위한 금형에 있어, 단열부재의 열전도율이 금형모재의 열전도율에 비하여 아주 작은 경우, 용융수지를 금형 캐비티에 사출한 후 가압유체를 이 용융 수지에 압입하여 중공성형품을 성형하더라도, 성형품의 전방면에 있어 윤이나 광택의 비균일이 발생하지 않음을 확인하였다.

상기의 경우, 형성된 중공부는 용융수지괴의 두께방향에 거의 수직인 선을 따라 뻗으며, 성형품의 전방면보다도 후방면측, 즉 단열부재측에 더 가까이 편재한다. 중공부가 단열부재측에 더 가까이 편재하는 이유는, 단열영역에 대응하는 용융수지괴의 후방면과 전방면의 주시표면 온도차가 커짐으로써, 용융수지괴의 후방면과 전방면 사이에서 어느정도 온도구배가 일어나고, 수지의 냉각상태가 다르기 때문이라고 생각된다.

상기 사실로부터, 단열영역에 대응하는 부분과 그 주위부분이 후육인 성형품을 제조하는 경우, 가압유체를 압입하여 중공성형품을 성형한 경우에 윤이나 광택에 비균일이 발생하느냐 발생하지 않느냐 하는 것은, 성형품의 두께방향을 따르는 중공부의 형성위치에 의존함을 알 수 있다. 형성되는 중공부의 위치에 따라 윤이나 광택에 비균일을 발생하고 않하고 하는 이유는 분명치 않으나, 본 발명자들은 다음과 같이 추측한다.

즉, 단열영역에 대응하는 부분 및 그 주위부분이 비교적 후육인 성형품을 제조하는 경우, 용융수지괴의 열용량이 크기 때문에 전체가 서냉하는 경향이 커진다고 생각된다. 그리하여, 사출직후에 있어서는, 수지의 냉각에 의한 수축이 단열영역에 상당하는 후방면의 소정부분에 대향하는 부분인 용융수지괴의 전방면에 집적됨으로써 싱크 마크를 유발하지 않고 전체의 두께감소로서 흡수되어, 용융수지괴의 전방면과 이 전방면에 대면하는 금형 캐비티의 내벽면간의 밀착력이 완화된다. 그리하여, 이 상태에서 가압유체가 단열영역에 대응하는 소정 수지영역에 압입되면, 상기 전방면에 대면하는 금형 캐비티의 내벽면간의 밀착이 완화된 용융수지괴의 전방면이 재차 강하게 금형 캐비티의 내벽면에 밀접하게 된다. 중공부가 용융수지괴의 두께방향 중앙에 위치하는 경우, 중공부가 용융수지괴의 후방면에 더 편재하고 있는 경우에 비하여, 용융수지괴의 전방면에 미치는 가압유체의 압력의 영향이 크고, 이로 인하여 윤이나 광택이 주위와 상위한 면이 형성된다고 생각된다. 역으로, 중공부가 용융수지괴의 후방면에 더 편재하고 있는 경우, 이 편재하고 있는 부분으로 인해, 가압유체의 압력에 의하여 용융수지괴의 전방면이 금형 캐비티의 내벽면에 밀어 부치는 힘을 경감할 수 있어서, 윤이나 광택에 비균일이 발생하지 않은 것으로 보인다.

다른 한편으로, 비교적 박육인 성형품을 제조하는 경우에는, 용융수지괴의 후방면에 상당하는 표면인 금형 캐비티의 내벽면에 단열부재를 매설하여 단열영역을 설치한 경우, 용융수지괴에 가압유체를 압입하지 않고서 사출성형하면, 단열영역에 대응하는 부분인 후방면 부분의 대향부분에 뚜렷한 싱크 마크가 발생한다. 이러한 싱크 마크는, 단열부재와 금형의 열전도율의 차이에 상관없이, 단열부재를 사용하는 경우에 항상 발생한다.

상기한 바와 같은 뚜렷한 싱크 마크를 발생하는 비교적 박육인 성형품을 성형하는 금형의 경우, 단열부재의 열전도율이 금형모재의 열전도율에 비하여 매우 작은 경우에도 상기 금형을 사용하여 중공사출성형하면, 단열부재의 외형에 따라, 단열영역에 대응하는 부분인 성형품의 국부부분 표면의 윤이나 광택이 그 주위부분의 윤이나 광택과 다르게 된다.

이같은 현상에 대하여, 본 발명자들은, 윤이나 광택의 차이가 일어나는 원인이 싱크 마크의 발생에 있다고 생각한다. 즉, 성형품의 박육부분의 후방면에 상당하는 금형 캐비티의 내벽면에 단열부재를 매설하여 단열영역을 설치한 경우, 용융수지표면에 일단 국부적으로 싱크 마크가 발생한 다음에 가압유체가 압입되고, 일단 싱크되어 금형 캐비티의 내벽면으로부터 떨어진 부분이 가압유체의 도입에 따라 재차 금형 캐비티의 내벽면에 눌려 밀착됨으로써, 윤이나 광택이 주위와 상위하게 되는 것으로 생각된다.

그런데, 박육 성형품의 사출성형에 있어서, 형에 따라서, 성형되는 성형품의 후방면에 대응하는 금형 캐비티의 내벽면의 일부에 하나 이상의 단열부재를 매설하여 단열영역을 설치한 경우에 성형품의 전방면에 뚜렷한 싱크 마크가 발생되는 것은, 충전되어 있는 용융수지괴의 열용량이 그다지 크지 않기 때문에, 단열부재가 매설되어 있지 않는 용융수지괴의 전방면이 급냉되어 그 스킨층의 성장이 단열부재측인 용융수지괴의 후방면의 스킨층의 성정에 비하여 급속히 진전되기 때문이라고 본다.

이에 반하여, 상술한 후육 성형품의 사출성형에 있어서는, 충전되어 있는 용융수지괴의 열용량이 커서 상술한 바와 같이 전체 용융수지괴의 서냉하는 경향이 강하고, 단열부재가 매설되어 있지 않는 용융수지괴의 전방면과 단열부재측인 용융수지괴의 후방면간에 표면수지온도의 차가 생기더라도, 단열부재가 매설되어 있지 않는 용융수지괴의 전방면에서도 급속하게는 냉각되기 어려우므로, 사출직후의 스킨층 성장속도에 그다지 차를 일으키지 않기 때문이라고 생각된다.

따라서, 성형품의 부분이 살이 얇은 경우, 사출직후의 용융수지괴의 후방면의 온도를 전방면의 온도와 같은 온도로 하여 용융수지괴의 후방면과 전방면의 냉각속도를 거의 같게 함으로써, 단열영역에 대응하는 부분에서 싱크 마크의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 사출직후의 용융수지괴의 후방면의 온도를 전방면의 온도 보다 낮은 온도로 하고, 이어서 용융수지괴의 후방면의 온도를 전방면의 온도보다 높은 온도로 하여, 싱크 마크를 성형품의 후방면에 발생시킴으로써, 성형품의 표면에 일어나는 결함을 방지할 수 있다.

이하, 첨부도면에 따라 본 발명을 구체적으로 설명한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 방법은, 기본적으로는 공정(3)에서 용융수지괴 내부에 가압유체를 도입하는 사이에, 용융수지괴의 후방면의 한군데 이상의 소정부분의 온도를 상기 용융수지괴의 전방면의 온도보다 5℃ 이상 높은 온도로 유지하거, 상기 가압유체를 상기 용융수지괴의 후방면의 상기 소정부분이 따라서 늘어나게 되는 선에 실질적으로 대응하는 선을 따라 용융수지괴중에 유입시켜, 상기 용융수지괴의 후방면의 상기 소정부분에 대응하는 위치에 중공부를 갖는 중공 수지 성형체를 제조하는 것을 특징으로 한다.

이 방법에 의하여, 중공부가 정연한 형상을 갖는 중공수지 성형체를 수득할 수가 있다.

본 발명의 방법에 있어서는, 공정 (3)에서 가압유체를 도입하는 사이에, 용융수지괴의 후방면의 한군데 이상의 소정부분의 온도를 용융수지괴의 전방면의 온도보다 5℃이상, 바람직하게는 5℃ 내지 200℃, 더 바람직하게는 12℃ 내지 100℃, 더욱 바람직하게는 20℃ 내지 80℃ 높은 온도로 유지한다.

본 발명의 하나의 바람직한 형태(위에서 열겨한 실시형태 가운데, 제2항의 형태)에 있어서는, 캐비티의 제1 및 제2의 대향하는 내벽면들 사이의 거리를 용융수지괴 후방면의 한군데 이상의 소정부분에 대응하는 부분에서 1.0㎜ 이상, 바람직하게는 1.0㎜ 내지 7㎜가 되도록 설정하고, 가압 유체가 용융수지괴의 전방면보다도 후방면에 더 가까이 편위한 레벨에 따라 용융수지괴중에 흐르도록 하여, 중공부를 갖는 부분에 있어 1.0㎜ 이상, 바람직하게는 1.0㎜ 내지 7㎜의 두께를 갖는, 그리고 중공부가 전방면보다도 후방면에 더 가까운 위치에 편재하는 중공 수지 성형체를 제조하는 것을 특징으로 한다.

상기 제2항의 형태는, 중공부 형성위치 및 그 주위의 성형품의 두께를 성형품 후방면의 온도가, 대향하는 성형품 전방면의 온도보다 높은 온도 조건하에서 가압유체를 압입하지 않고서 사출성형을 실시함으로써, 성형품 전방면에 싱크 마크가 거의 발생되지 않는 두께로 한 것이다. 중공부(7; 도 3 참조)를 성형품의 전방면보다도 후방면에 더 가가이 편재시켜 형성함으로써, 성형품 전방면에 윤이나 광택이 비균일이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 이 형태에 있어서, 용융수지괴의 후방면의 한군데 이상의 소정부분의 온도는 전방면의 온도보다도 바람직하게는 5℃ 내지 200℃, 더 바람직하게는 12℃ 내지 100℃, 더욱 바람직하게는 20℃ 내지 80℃ 높다.

중공부(7; 도 3참조)를 성형품과 전방면보다도 후방면(용융수지괴의 고온측에 상당함)에 더 가가이 편재시켜 형성하기 위하여는, 공정(3)에 가압유체를 도입하는 사이에, 상기 온도 조건을 충족시켜야 한다. 가압유체를 도입하는 사이에 이 온도 조건을 충족시키지 않으면, 중공부를 성형품의 후방면에 더 가까이 편재시켜 형성할 수가 없어서, 성형품 전방면에서 윤이나 광택이 비균일해지는 것을 방지할 수 없다. 또한, 이 경우, 중공부 형성위치의 용융수지괴의 소정 부분과 그 주변의 부분 사이에 온도차가 생기기 어렵게 되어 가압유체를 용융수지괴중에 정연히 유도하는 것이 어렵게 된다.

상기 부분들간의 온도차는, 예컨대 용융수지괴의 후방면에 대면하는 캐비티의 내벽면의 소정 부분을 히터로 가열하는 방법등으로 수득할 수 있으나, 용융수지괴의 후방면에 상당하는 캐비티의 내벽면의 소정 부분에 상술한 단열부재(6)를 매설한 금형을 이용함으로써 상기 온도차를 생기게 할 수도 있다. 단열부재(6)를 사용하는 것이 히터의 설치등에 비하여 금형가공이 용이하고, 온도차를 확실하게 할 수 있으므로, 히터를 사용하는 것 보다 더 바람직하다.

따라서, 위에 열거한 실시형태 가운데, 제9항 기재의 형태에 있어, 상기 제1항 기재의 방법에 사용하기 위한 금형이 제공된다. 이 금형은, 고정측 반형 및 이 고정측 반형과 맞물리도록 되어 있는 이동측 반형으로 이루어지고, 고정측 반형의 내벽면과 이동측 반형의 내벽면에 의하여 규정되는 캐비티가 형성되도록 되어 있으며, 이 캐비티는 성형되는 중공 수지 성형체의 전방면과 후방면에 각각 대응하는 제1 및 제2의 대향하는 내벽면을 가지며, 캐비티의 상기 제2의 내벽면의 한군데 이상의 소정부분은 그 내에 매설된 단열부재를 갖고, 이 단열부재는 금형 무재의 열전도율의 1/10⁴내지 1/30 범위의 열전도율을 갖는다.

고정측 반형과 이동측 반형을 동일소재로 하거나 그렇게 하지 않거나 상관없지만, 실질적으로는 서로 동일한 열전도율을 가지는 것이 바람직하다. 고정측 반형과 이동측 반형은 동일소재로 되는 것이 바람직하다.

또한, 위에 열거한 실시형태 가운데, 제10항 기재의 형태에서, 상기 제2항 기재의 방법에 사용하기 위한 금형 제공된다. 이 금형은, 고정측 반형 및 이 고정측 반형과 맞물리도록 되어 있는 이동측 반형으로 이루어지고, 고정측 반형의 내벽면과 이동측 반형의 내벽면에 의하여 규정되는 캐비티가 형성되도록 되어 있으며, 이 캐비티는 성형되는 중공 수지 성형체의 전방면과 후방면에 각각 대응하는 제1 및 제2의 대향하는 내벽면을 가지며, 캐비티의 상기 제2의 내벽면의 한군데 이상의 소정부분은 그 내에 매설되어 상기 캐비티에 노출된 단열부재를 갖고, 이 단열부재는 금형 모재의 열전도율의 1/10⁴내지 1/30 범위의 열전도율을 가지며, 상기 이동측 반형과 상기 고정측 반형이 맞물렸을때의 캐비티의 제1 및 제2의 내벽면들 사이의 거리가 캐비티의 제2의 내벽면의 상기 소정부분에서 1.0㎜이상이다.

도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 금형은 고정측 반형(1)과, 이 고정측 반형(1)에 대하여 진퇴가 가능한 이동측 반형(2)으로 구성되고, 양자는 개형 가능하도록 맞물리며, 각각의 내벽면에 의하여 규정되는 금형캐비티(3)가 형성된다. 그리고, 도면부호 4는 용융수지 사출노즐로서, 가압유체원(예컨대, 가압가스원; 도시되지 아니함)에 접속된 가압유체용 노즐(5)을 내장하고 있다.

가압유체 노즐(5)은 금형캐비티(3)내의 용융수지중에 가압유체를 이송하는 것이면 좋다. 따라서, 금형캐비티(3)내의 용융수지중에 가압유체를 이송하는한 노즐(5)의 형식에 대한 특별한 제한은 없다. 상기한 바와 같이 사출노즐(4)에 내장시키는 것 이외에, 금형캐비티 벽면에 설치하여 게이트를 통과하지 않고 직접 금형캐비티(3)내의 용융수지에 가압유체를 압입하는 것으로 할수도 있으며, 탕구나 런너에 가압유체 노즐(5)을 설치하여 게이트를 통하여 가압 유체를 금형캐비티(3)내의 용융수지중에 이송하는 것으로 할수도 있다.

이동측 반형(2)의 금형캐비티(3)면의 일부에는 단열부재(6)가 매설되어 있다. 단열부재(6)를 성형품의 후방면에 대응하는 부분에 매설하는 이유는, 고정측 반형(1)에 있어 성형품의 전방면에 대응하는 부분에 단열부재(6)를 매설하게 될때 단열부재(6)의 매설흔적으로 인한 성형품의 전방면의 표면외관의 악화를 방지하기 위함이다. 그리고 성형품의 후방면이 고정측 반형(1)으로 되는 경우에는, 단열부재(6)를 고정측 반형(1)의 금형 캐비티(3)면에 매설한다. 단열부재(6)의 두께는 바람직하게는 1.0㎜ 내지 100㎜, 더 바람직하게는 5㎜ 내지 50㎜, 더욱 바람직하게는 5㎜ 내지 10㎜이다.

단열부재(6)는, 금형모재의 열전도율에 비하여, 실질적으로 1/10⁴내지 1/30 의 열전도율을 가지고 있어야 하는데, 바람직하게는 금형모재의 열전도율에 비하여 1/10³내지 1/10²의 열전도율을 가지는 것이다. 단열부재(6)의 열전도율이 너무 크면, 가압유체를 도입하는 사이에 용융수지괴의 전방면과 후방면 사이에 5℃이상의 온도차를 일으키기 어렵게 되고, 상기 제1항의 형태에 있어서는 중공부(7;도 3참조)의 형성위치를 확실하게 제어할 수 없게 된다. 또한, 단열부재(6)의 열전도율이 너무 크면, 상기 제2항의 형태에 있어, 중공부(7; 도 3참조)를, 모양에 따라서는, 성형되는 성형품의 후방면에 대응하는 단열부재(6)측에 편재시켜 형성할 수 없게 되어, 윤이나 광택이 비균일해지는 것을 방지할 수 없게 된다. 또한, 이 단열부재(6)에 대응하는 용융수지괴의 부분과 그 주변부분 사이에 온도차가 일어나기 어렵게 되어 가압유체를 유도하기 어렵게 된다. 한편, 단열부재(6)의 열전도율이 너무 작으면, 용융수지괴의 냉각속도가 더디게 되고, 성형 사이클이 길어진다.

단열부재(6)는 단일 소재로 되어야 할 필요는 없고, 후술하는 바와 같이, 단열층(8; 도 4참조)과 같이 단열부재(6)의 단열성을 보충하는 층을 단열부재(6)의 캐비티면에 설치할 수도 있다. 금형모재의 열전도율에 비하여 1/10⁴내지 1/30 의 열전도율을 가진 단일소재로 단열부재(6)를 구성한 경우와 실질적으로 동일한 단열효과가 얻어지는 한, 단열부재(6)의 구성에 특별한 제한은 없다.

상기 단열부재(6)의 재질로서는, 금형모재의 재질에 의하여도 달라지지만, 예컨대 합성수지(에폭시수지,폴리이미드,베이클라이트 등), 경질유리, 알루이나 등의 세라믹 등과 같이 열전도율이 비교적 작고, 사출성형시의 압력과 온도에 견딜 수 있는 것으로부터 선택하여 사용한다.

도 1에 나타내는 금형 캐비티(3)는 거의 균일한 두께로 된 판형의 성형체를 제조하는 것 같은 형상을 하고 있으나, 금형 캐비티(3)의 형상이 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제2항에 기재된 방법에 사용하기 위한 금형인 상기 제10항 기재의 금형은, 이동측 반형과 고정측 반형이 맞물렸을때의 캐비티의 제1 및 제2의 대향하는 내벽면들 사이의 거리가. 캐비티의 제2 내벽면의 단열부재를 가진 한군데 이상의 소정 부분에서 1.0㎜ 이상, 바람직하게는 1.0㎜ 내지 7㎜ 임을 특징으로 한다. 상기 제19항 기재의 금형에 의하여 수득되는 성형품의 두께는 그 두께가 후육인 경우에 상당하는 것으로, 상기 단열부재(6)를 매설하여 가압유체를 압입하지 않고서 사출성형한 경우에, 단열영역에 상당하는 성형품의 후방면의 대향부분인 전방면에 싱크 마크가 거의 발생하지 않는다. 또한, 이 같은 두께 공정을 충족시키고 있으므로 중공부(7; 도3 참조)를 용융수지괴의 후방면에 더 가까이 편재시켜 형성시킴으로써, 성형품의 전방면에서 윤이나 광택이 비균일해지는 것을 방지할 수 있다.

본 발명에서는, 가압유체를 용융수지중에 정연하게 유도함으로써, 중공부를 수득되는 성형품의 소망하는 위치에 형성할 수가 있다. 이는 중공부 형성위치에 대응하는 이동측 반형(2)의 내벽면에 단열부재(6)를 매설하여, 용융수지괴의 전방면과 후방면간에 온도차를 생기게 함으로써 매설하여, 얻어진다. 예컨대, 단열부재(6)를 이동측 반형(2)의 중앙부로부터 방사형으로 뻗게끔하여 내벽면에 매설할 수도 있다.

이하, 상기한 용융수지의 전방면과 후방면간의 온도차에 대한 조건을 만족시키는 단열부재(6)를 그 이동측 반형(2)의 내벽면에 매설한 금형, 즉 도1 및 도2의 금형을 사용한 경우를 예를 설명한다.

우선 캐비티(3)내에 소정량의 용융수지를 사출하여 용융수지괴를 형성하고, 이어서 이 용융수지괴에 가압유체를 압입한다. 사출하는 용융수지의 양은 금형캐비티(3)내를 전체적으로 채우기에 충분한 양으로 하여도 좋고, 그 보다 적은 양(풀 샤트(full shot)량의 60％ 보다 적지 않은 숏 샤트(short shot)량)으로 하여도 좋다. 캐비티의 전체 용적을 채우는 양의 용융수지를 사출한 후에라도 다시 가압유체를 도입할 수 있는데, 이것은 냉각에 의하여 용융수지가 수축하기 때문이다.

용융수지의 사출은, 통상의 사출성형과 마찬가지로, 용융수지 사출노즐(4)을 갖는 사출기를 이용하여, 상기 사출노즐을 통하여 시행한다.

사용하는 수지로는, 일반 사출성형이나 압출성형에 사용하는 열가소성수지 전반을 사용할 수 있고, 열경화성 수지도 사용할 수 있다. 열가소성 수지로는, 예컨대 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, ABS 수지, 폴리염화비닐, 폴리아미드, 아세탈 폴리머, 폴리카보네이트, 변성 폴리페닐렌 에테르, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리이미드, 폴리아미드 이미드, 폴리에테르 이미드, 폴리아릴레이트, 폴리설폰, 폴리에테르 설폰, 폴리에테르에테르케톤, 액정수지, 폴리테트라플루오로에틸렌, 열가소성 엘라스토머 등을 들 수 있다. 열가소성 수지로는 예컨대 폐놀수지, 우레아수지, 멜라민수지, 불포화 폴리에스테르, 디아릴 프탈레이트 수지, 규소 수지등을 들 수 있다. 그리고 필요에 따라 각종 첨가제 충전제등을 수지에 첨가하여 사용할 수도 있다.

가압유체의 압입은 사출노즐(4)에 내장된 가압유체용 노즐(5)로부터 시행하는 것 이외에 상술한 바와 같이, 캐비티 내벽에 설치한 가압유체용 노즐(5)로부터 직접 금형캐비티(3)에 대하여 시행하기도 하고, 탕구 또는 게이트를 통하여 시행할 수도 있다.

가압 유체로서는, 대기압하의 실온의 가스상 또는 액상의 유체를, 또는 사출성형의 온도와 압력하에, 성형에 사용하는 용융수지와 반응 또는 상용하지 않는 유체를 사용한다. 예를 들면, 질소가스, 탄산가스, 공기, 헬륨, 네온, 아르곤, 물, 유동파라핀, 글리세린, 올리고머, 저급알코올 등인데, 이 가운데 질소가스 등의 불활성 가스가 바람직하다. 그리고, 일반으로 유체의 압력은 10 내지 500kg/㎠ 정도이다. 가압 유체로서는, 올리고머등의 수지를 사용하고 그 가압유체가 성형체내에 잔존하는 경우에는, 성형체에 중공부가 형성되지 않고, 가압유체의 부분은 다른 부분과 다른 수지로 채워지게 된다.

상술한 바와 같이, 용융수지괴중에 가압유체를 도입하는 사이에, 중공부 형성위치에서 용융수지괴의 후방면과 전방면의 표면 수지 온도는 상기 온도조건을 충족시키지 않으면 안된다. 그리하여 이 상태에서 가압유체를 압입하면, 상기 제1항의 형태에 있어, 가압유체가 용융수지괴의 후방면의 한군데 이상의 소정부분이 늘어나는 선에 실질적으로 대응하는 선을 따라 용융수지괴중에 유입하고, 상기 제2항의 형태에 있어서는, 가압유체가 용융수지괴의 후방면의 한군데 이상의 소정부분이 늘어나는 선에 실질적으로 대응하는 선을 따라 용융수지괴중에 유입할 뿐만 아니라, 용융수지괴의 전방면보다도 후방면에 더 가까이 편재하는 레벨에 따라 용융수지괴중에 흐른다.

가압유체가 예컨대 가스인 경우에는, 가압가스를 압입한 다음, 적당한 보압시간 및 냉각시간이 경과한 후, 압입한 가스를 금형 캐비티로 부터 배출하면서 성형품을 빼내면, 도 3에 나타내는 바와 같이, 중앙으로부터 원주쪽으로 방사방향으로 뻗는 중공부(7)가 형성돈 성형품을 얻을 수 있다. 즉, 단열부재(6)에 의하여, 중공부 성형위치인 표면수지 온도가 고온으로 유지된 영역에 대응하는 영역에 중공부(7)를 형성할 수 있다. 상기 제1항의 형태의 방법으로 수득한 성형품은 용융수지괴의 후방면의 한군데 이상의 소정부분에 대응하는 위치에 증공부를 가지고 있어서 중공부의 형상이 정연하다. 상기 제2항의 형태의 방법으로 수득한 성형품은 중공부(7)가 성형품의 후방면에 더 가까이 편재해 있고 성형품 표면이 균일한 표면상태를 이루게 되는 특징을 갖는다. 중공부 형성위치는 성형품의 형상, 크기, 용도등에 따라 정하여지며, 방사형에만 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 평탄한 판형부분을 사이에 낀 복수의 보스 또는 리브가 형성되는 성형품에 있어서는, 각 보스나 리브 부분에 가압유체를 유도하기 위하여, 각 보스 또는 리브가 중공부에 의해 서로 연결되도록 중공부 형성위치를 설정하는 것이 바람직하다.

단열부재(6)를 이동측 반형(2)의 내벽면에 매설할 때에는, 도4에 나타내는 바와 같이, 단열부재(6)와 이동측 반형(2)의 금형모재 사이에 틈(예컨대, 약 20㎛)을 남기고, 그 틈에 공기 등의 기체, 바셀린 또는 유동파라핀등의 액체를 단열층(8)으로서 개재시켜, 단열부재(6)의 단열성을 보충할 수 있다. 단열층(8)이 공기인 경우, 용융수지가 단열층(8)으로 깊게 스며들어 갈 수 없도록 틈을 좁게 함으로써, 단열층(8)을 밀봉하지 않은체 사출성형할 수 있다. 그러나, 단열층(8)을 구성하는 기체 또는 액체가 새는 것을 방지하기 위하여, 예컨대 테트라플루오로에틸렌 등의 밀봉재로써 틈을 밀봉하는 것이 바람직하다. 단열부재(6)를 이동측 반형(2)에 고정하기 위하여, 예컨대 볼트 등을 사용할 수 있다.

도 1 및 도 2에 나타낸 금형에 있어서는 금형 캐비티(3) 전체가 거의 균일한 두께로 되어 있다(즉, 금형 캐비티의 제1 및 제2의 내벽면들간의 거리가 거의 균일하다). 하지만, 금형 캐비티(3)의 두께가 균일한 두께로 되어 있어야만 하는 것은 아니다. 상기 제2항의 형태에 있어서는, 금형 캐비티의 제1 및 제2의 대향하는 내벽면들간의 거리가 용융수지괴의 후방면의 한군데 이상의 소정부분에 대응하는 부분에서 1.0㎜ 이상인 조건을 충족하고 있기만 하면, 상기 부분 이외의 부분에 있어 내벽면들간의 거리에 변화가 있어도 상관없다.

상기 제2항의 형태에 있어서, 용융수지의 열용량이 크기 때문에, 용융수지 사출직후에는 단열부재(6)를 매설하지 않은 금형 캐비티의 내벽면에 대면하는 사출된 용융수지괴의 전방면의 냉각도 급속기 이루어지지 않는다. 따라서 단열부재(6)가 매설된 금형 캐비티의 내벽면의 대향측의 금형 캐비티의 제1내벽면, 즉 성형되는 성형품의 전방면에 대응하는 금형 캐비티의 내벽면을, 금형모재보다도 열전도율이 작은 재료로 피복하여, 용융수지괴 전체를 점진적으로 냉각하도록 하여도 좋다. 이때, 냉각의 지연방지를 위한 관점에서, 피복재의 열전도율은 단열부재(6)의 열전도율의 범위와 동일한 범위의 것이 좋은데, 피복 두게는 0.001㎜ 내지 0.9㎜인 것이 바람직하다.

상기한 바와 같은 이유로, 성형되는 성형품 전방면에 대응하는 금형 캐비티의 내벽면을 깊게 요가공 처리하는 것도 바람직하다. 이 처리에 의하면, 요가공 처리된 면에는 용융수지가 완전히 밀착하기 어렵게 되므로, 용융수지와 요가공 처리된 요부의 심부간에 남겨진 공기층이 존재함에 의해 용융수지의 냉각이 완화되기 때문이다.

본 발명의 또다른 하나의 바람직한 형태(위에서 열거한 실시형태 가운데, 제3항의 형태)는 캐비티의 제1및 제2의 대향하는 내벽면들 사이의 거리를 용융수지괴의 후방면의 한군데 이상의 소정부분에 대응하는 부분에서, 3.5㎜이하, 바람직하게는 3.5㎜ 내지 0.5㎜가 되도록 설정하고, 또한 공정(3)에서 가압유체를 용융수지괴중에 도입하기 전에 용융수지괴의 후방면의 한군데 이상의 소정 부분의 온도를 용융수지괴의 전방면의 온도와 같거나 그보다 낮은 온도로 조절하고, 이어서 용융수지괴의 후방면의 한군데 이상의 소정 부분의 온도를 용융수지괴의 전방면의 온도보다 5℃이상 높은 온도로 조절하는 공정을 거치고, 그 후 공정(3)사이에, 용융수지괴의 후방면의 한군데 이상의 소정부분의 온도를 상기 조절된 온도로 유지하여, 중공부를 갖는 부분에서 3.5㎜ 이하, 바람직하게는 3.5㎜ 내지 0.5㎜의 두께를 갖는 중곡수지 성형체를 제조함을 특징으로 한다.

상기 제3항의 형태는, 상기 제2항의 형태와 달라서, 상술한 단열 영역에 상당하는 용융수지괴의 국부부분의 두께가 비교적 얇은 박육인 경우에 대한 것이다.

상기 제3항의 형태는, 중공부 형성위치 및 그 주위부분의 용융수지괴의 두께를, 용융수지괴의 후방면의 일부 표면수지 온도가 용융수지 사출직후에 용융수지괴의 전방면의 표면수지 온도보다 높은 온도 조건하에서 가압유체를 압입하지 않고 사출성형한 경우에, 수득되는 성형품의 전방면에 싱크마크를 발생시키는 두께로 한 것이다. 이 형태에 있어서도, 가압 유체를 도입하는 사이에 용융수지괴의 후방면의 한군데 이상의 소정부분의 온도는 전방면의 온도보다 바람직하게는 5℃ 내지 200℃, 더 바람직하게는 12℃ 내지 100℃, 더욱 바람직하게는 20℃ 내지 80℃ 높다.

상기 두께 조건이 전체로 되는 이유는, 상기 성형품의 전방면에 있어 뚜렷한 싱크 마크의 발생을 방지함으로써, 또는 성형품의 전방면보다도 후방면에 우선적으로 싱크 마크를 발생시킴으로써, 최종 성형품의 전방면에서 윤이나 광택이 비균일해지는 것을 방지하기 위함이다.

상기 제3의 형태에서는, 성형품의 전방면에 뚜렷한 싱크 마크를 발생시키지 않거나 성형품의 후방면에 싱크 마크를 발생시키기 위하여, 중공부 형성위치에서 용융수지괴의 후방면의 수지표면을 용융수지괴의 전방면의 수지표면 온도와 같거나 그 보다 낮게 조절한 후, 이 용융수지괴의 후방면의 수지표면을 용융수지괴의 전방면의 수지표면 온도보다 5℃ 높은 온도로 조절하여 가압가스를 압입하는 것으로 하고 있다.

이 형태의 공정(3)에서, 가압유체를 용융수지괴에 도입하기 전에, 용융수지괴의 후방면의 한군데 이상의 소정부분의 온도를 용융수지괴의 전방면의 온도와 같은 온도로 조절하면, 전방면에도 후방면에도 싱크 마크가 발생하지 않는다. 상기 용융수지괴의 후방면의 소정부분의 온도를 용융수지괴의 전방면의 온도보다 낮은 온도로 조절하면, 용융수지괴의 후방면이 전방면보다 급속히 냉각되어, 후방면의 스킨층 성장이 전방면의 스킨층 성장에 비하여 급속히 진전되기 때문에, 전방면보다도 후방면에 우선적으로 싱크 마크가 발생하는 것으로 보인다.

따라서, 그 후에 가압유체를 압입하여 일단 싱크된 부분이 가압유체의 작용에 의해 재차 금형 캐비티의 내벽면에 강하게 눌러붙어, 수득하는 성형품에 윤이나 광택의 비균일이 발생하더라도, 그것은 성형품의 후방면이기 때문에, 전방면의 표면상태에는 유해한 영향이 없다.

위에서 열거한 실시형태 가운데, 제11항의 형태에서는, 상기 제3항의 기재 방법에 사용하기 위한 금형이 제공된다. 이 금형은, 고정측 반형 및 이 고정측 반형과 맞물리도록 되어 있는 이동측 반형으로 이루어지고, 고정축 반형의 내벽면과 이동측 반형의 내벽면에 의하여 규정되는 캐비티가 형성되도록 되어 있으며, 이 캐비티는 성형되는 중공 수지 성형체의 전방면과 후방면에 각각 대응하는 제1 및 제2의 대향하는 내벽면을 가지며, 캐비티의 상기 제2의 내벽면의 한군데 이상의 소정부분은 단열부재 및 이 단열부재의 캐비티측에 배치된 전열층을 갖고, 이 단열부재와 전열층은 제2의 내벽면의 상기 소정부분에 매설되어 있으며, 이 단열부재는 금형 모재의 열전도율의 1/10⁴내지 1/30 위의 열전도율을 갖고, 이 전열층은 금형 모재의 열전도율과 같거나 그 보다 큰 열전도율을 가지며, 상기 이동측 반형과 상기 고정측 반형이 맞물렸을때의 캐비티의 제1 및 제2의 내벽면들 사이의 거리가 캐비티의 제2의 내벽면의 상기 소정부분에서 3.5㎜ 이하, 바람직하게는 3.5㎜ 내지 0.5인 것이다.

상술한 제3항의 형태에서와 같은 용융소자괴의 후방면의 한군데 이상의 소정부분의 온도 조절은, 상기 제11항의 형태의 금형을 사용하여 쉽게 실시할 수 있다. 이 금형의 일예를 도 5에 나타낸다.

다음에, 상기 제11항의 형태의 금형에 대하여 설명한다.

도 5에 일예를 나타내는 상기 제11항 형태의 금형은, 이동측 반형과 고정측 반형이 맞물렸을때의 금형 캐비티의 제1 및 제2의 대향하는 내벽면들 사이의 거리가 캐비티의 제2내벽면의 한군데 이상의 소정 부분에서 3.5㎜이하이고, 단열부재(6)가 표면층(전열층; 9)으로 덮인 상태로 매설되어 있다는 것 이외에는, 도 1 및 도 2에서 설명한 금형과 같다.

단일부재(6)는 도 1ㅣ 및 도2에 나타내는 것과 같다. 단엷부재는 금형모재의 열전도율에 비하여 1/10⁴내지 1/30 의 열전도율을 가지고 있어야 한다. 단열부재*6)는, 바람직하게는 금형 모재의 열전도율에 비하여 실질적으로 1/10³내지 1/10²의 열전도율을 갖는다.

표면층(절연층; 9)으로서는, 금형모재와 실질적으로 같거나 또는 그 이상의 열전도율을 가진 것을 사용할 수 있으나, 금형모재의 열전도율에 비하여 4배 이상의 열전도율을 가지는 것이 바람직하다. 표면층의 구체적 재질로는, 예컨대 알루미늄, 니켈, 동등을 들 수 있다. 그리고, 표면층(절연층; 9)의 두께는 바람직하게는 0.001㎜ 내지 10㎜, 더 바람직하게는 0.1㎜ 내지 0.5㎜, 더욱 바람직하게는 0.5㎜ 내지 2㎜이다.

본 발명에 따른 사출성형방법에 있어, 표면층(9)으로 덮인 단열부재(6)을 용융수지의 후방면에 대면하는 금형 캐비티의 제2내벽면에 매설하여 두면, 용융수지의 사출직후에, 표면층(9; 금형 모재의 열전도율과 같거나 그 보다 큰 열전도율을 갖는 표면층)에 의해 금형 캐비티내의 용융수지괴의 열을 빼앗겨, 표면층(9)과 접하는 용융수지면에 국부적으로 냉각이 급혹히 일어난다. 급속한 냉각이 단시간내에 끝나고, 그 후는 단열부재(6)에 대응하는 부분의 용융수지괴의 냉각이 단열부재(6)에 의하여 완화된다.

상기 제11항의 형태에 있어서도, 중공부 형성위치는 성형품의 형상, 크기, 용도 등에 따라 정하여 지며, 방사형에만 한정되는 것은 아니다. 그리고 상기 제9항 및 제10항의 형태와 마찬가지로, 단열부재(6)의 매설(즉, 용융수지괴의 후방면에 대면하는 금형 캐비티의 제2내벽면에의 매설)에 있어서는, 상술한 바와 같이 단열층(8)을 통해 매설할 수 있고, 금형캐비티(3) 전체가 균일한 두께가 아니어도 좋다.

도 5에 있어서는, 단열부재(6)를 표면층(9)으로 덮고 있으나, 도 6에 나타내는 바와 같이, 표면층(9)과 같은 재질의 전열부재(10; 전열층)를 단열층(8; 단열부재)을 사이로 하여 매설하는 것으로도, 표면층(9)으로 덮은 단열부재(6)를 매설한 경우와 같은 냉각효과를 얻을 수 있다. 이 단열측(8)은 도 4에 나타내는 단열층(8)과 같다. 사출직후에는 전열층(10)에 대응하는 부분의 금형 캐비티내의 용융수지괴의 열을 전열층(10)에 의해 급속히 빼앗아 내는 동시에, 전열층(10)으로부터의 열의 이탈을 단열층(8)으로써 방지함으로써, 전열층(10)을 축열상태(heat-storing state)로 두어, 그 후의 수지의 냉각을 완만하게 하는 것이다.

그리고, 제11항의 형태에서 용융수지괴의 후방면에 싱크 마크를 유도하는 경우(즉, 전열층인 표면층(9)과 전열부재(10)가 금형모재 보다 높은 열전도율을 가지는 경우)에는, 용융수지괴의 후방면에 대응하는 금형 캐비티의 내면과 수지가 박리되기 쉬운 상태인 것이 바람직하다. 이를 위하여는, 성형된 성형품의 후방면에 대응하는 금형 캐비티의 내벽면을 경면가공 처리(mirror finish processing)하거나, 또는 파라핀 등의 박리제로 도포하여 두는 것을 예로 들 수 있다.

한편, 용융수지의 사출직후의 용융수지괴의 전방면의 표면수지 온도를 용융수지괴의 후방면의 온도보다 높게 하는 것이 쉽도록, 용융수지괴의 전방면에 상당하는 금형 캐비티의 면을 열전도율이 금형모재보다 작은 재료로서 피복할 수도 있다. 이때, 용융수지괴의 냉각의 지연방지의 관점에서 상기 피복재료의 열전도율읕 단열부재(6)의 열전도율과 같은 범위이고, 그 두께는 0.001㎜ 내지 0.9㎜인 것이 바람직하다.

이하, 실시예를 들어 본 발명을 상세히 설명하고자 하는데, 이들에 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

이하의 실시예 및 비교예에 있어, 예비사출성형과 중공사출성형 어느 경우나, 용융수지 사출량은 풀샤트법(full shot method : 캐비티의 전체 용적을 채우기에 충분한 양)으로 실시한다.

예비사출성형에 있어서, 용융수지의 금형으로의 사출완료로 부터 금형이 열리기까지의 시간(냉각시간)은 30초로 한다.

중공사출성형에 있어서는, 사출완료로 부터 금형이 열리기까지의 시간은 30초이고, 그 사이, 사출완료로 부터 가압유체(실시예에서는 가압가스를 사용)의 도입개시까지의 시간은 1초, 상기 가압유체의 도입개시부터 유지시간 완료까지의 시간은 15초, 가압유체의 회수로부터 금형이 열리기까지의 시간을 14초로 한다.

[실시예 1]

탄소강(JIS 규격 S55C; 300K 에서 열전도율이 50W/mK임)으로 구성된 금형을 사용하여, 도 7에 나타낸 바와 같은 두께 3㎜의 판형부(11)의 일단부에 두께 5㎜의 후육부(12)를 가진 성형품을 성형한다. 한편, 판형부(11)의 후방면에 상당하는 금형캐비티의 내벽면의 중앙부(도7에서 사선으로 나타낸 영역)에는, 폭 10㎜, 두께 10㎜의 에폭시 수지(300k에서 열전도율이 0.2W/mK)로 구성된 단열부재를 매설한다. 실온에서 단열부재의 열전도율은 금형모재의 열전도율에 대하여 1/250이다.

(1) 예비사출성형

상기 금형을 사용하여, 용융수지괴에 가압가스를 압입하지 않고서 통상의 사출성형을 하며, 성형조건은 다음과 같다.

사용수지 : 폴리스티렌 수지(일본 아사히가세이 고오교 가부시끼가이샤 제작 # 400)

가소화온도 : 200℃

금형온도 : 45℃

수득된 성형품의 전방면에는 미소한 싱크 마크만이 발생할 뿐, 뚜렷한 싱크 마크의 발생은 없었다.

(2) 중공사출성형

상기 금형을 사용하여 중공사출성형을 하며, 성형조건은 다음과 같다.

가소화온도 : 220℃

금형온도 : 45℃

가압가스 : 질소가스(150kg/㎠)

상기 중공사출성형에 있어, 상기 금형의 한쪽 캐비티면에 매설한 단열 부재의 표면의 거의 중앙과 이 캐비티면에 대향하는 금형캐비티면에 한쌍의 압력센서(미국 다이니스코사 제작 ISA 444)를 매설하여, 가압가스 압입까지의 싱크 마크의 발생상태를 검사했다. 가압가스의 압입까지 압력의 저하는 검축되지 않고 싱크 마크가 발생하지 않음을 확인했다.

한편, 수득된 성형품에는 판형부(11)내에 그리고 후육부(12)내에도 중공부(7)가 형성되었는데, 이 판형부(11)내에서, 중공부는 단열부재가 뻗는 선에 대응하는 선을 따라 뻗는다. 더욱이, 성형품의 전방면(즉, 단열부재를 내장한 내벽면에 대향하는 쪽의 캐비티의 내벽면에 상당하는 전방면)에서 윤이나 광택의 비균일은 관찰되지 않았다. 그리고, 수득된 성형품에 있어서, 중공부(7)는 단변에 있어 성형품의 후방면, 즉 단열부재를 내장한 캐비티의 내벽면에 더 가까이 편재해 있었다. 구체적으로, 성형품의 전방면으로부터 중공부(7)까지의 두께는 1.38㎜, 성형품의 후방면으로부터 중공부(7)까지의 두께는 0.72㎜이었다.

[실시예 2]

단열부재로서 경질 유리를 사용하는 것 이외에는 실시예 1과 같은 금형을 사용하여 같은 성형품을 성형한다. 실온에서 단열부재의 열전도율은 금형모재의 열전도율에 대하여 1/40이다.

(1) 예비사출성형

상기 금형을 사용하여 용융수지괴에 가압가스를 압입하지 않고서 통상의 사출성형을 하였으며, 성형조건은 실시예 1과 같다.

수득한 성형품의 전방면에는 미소한 싱크 마크만이 있을뿐, 실시예 1과 같이 뚜렷한 싱크 마크의 발생은 없었다.

(2) 중공사출성형

상기 금형을 사용하여 중공사출성형을 하였으며, 성형조건은 가압가스의 압력을 200kg/㎠로 하는 것 이외에는 실시예 1과 같다.

상기 중공사출성형에 있어, 실시예 1과 같이 한쌍의 압력센서를 매설하여 가압가스 압입까지의 싱크 마크의 발생상태를 검사했다. 가압가스의 압입까지 압력의 저하는 검출되지 않고 싱크 마크의 발생은 없었다.

한편, 수득된 성형품에는 판형부(11)내에 그리고 후육부(12)네에도 중공부(7)가 형성되는데, 이 판형부(11)내에서, 중공부는 단열부재가 뻗는 선에 대응하는 선을 따라 뻗는다. 실시예 1에서 수득한 성형품에 비하여 중공부의 형성위치의 변위가 크게 달라지지 않았다. 더욱이, 성형품의 전방면(즉, 단열부재를 내장한 내벽면에 대향하는 쪽의 캐비티의 내벽면에 상당하는 전방면)에서 윤이나 광택의 비균일은 관찰되지 않았다. 그리고, 수득된 성형품에 있어서, 중공부(7)는 단면에 있어 성형품의 후방면, 즉 단열부재를 내장한 캐비티의 내벽면에 더 가가이 편재해 있었다.

[실시예 3]

금형모재를 알루미늄(300K에서 열전도율이 237W/mk임)으로 하는 것 이외에는 실시예 1과 같은 금형을 사용하여 같은 성형품을 성형한다. 실온에서 단열부재의 열전도율은 금형모재의 열전도율에 대하여 1/1185이다.

(1) 예비사출성형

수득된 성형품의 전방면에는 미소한 싱크 마크만이 발생할 뿐, 실시예 1과 같이 뚜렷한 싱크 마크의 발생은 없었다.

(2) 중공사출성형

상기 금형을 사용하여 중공사출 성형을 하였으며, 성형조건은 실시예 1과 같다.

상기 중공사출성형에 있어, 실시예 1과 동일한 한쌍의 압력센서를 매설하여 가압가스 압입까지의 싱크 마크의 발생상태를 검사했다. 가압가스의 압입까지 압력의 저하는 검출되지 않고 싱크 마크의 발생은 없었다.

한편, 수득된 성형품에는, 실시예 1과 같이, 판형부(11)내에 그리고 후육부(12)내에도 중공부(7)가 형성되었는데, 이 판형부(11)내에서, 중공부는 단열부재가 뻗는 선에 대응하는 선을 따라 뻗는다. 또한, 성형품의 전방면(즉, 단열부재를 내장한 내벽면에 대향하는 쪽의 캐비티의 내벽면에 상당하는 전방면)에서 윤이나 광택의 비균일은 관찰되지 않았다. 그리고, 수득된 성형품에 있어서, 중공부(7)는 단면에 있어 성형품의 후방면, 즉 단열부재를 내장한 캐비티의 내벽면에 더 가까이 편재해 있었다.

[실시예 4]

단열부재를 탄소강(JIS 규격 S55C)으로 구성하고 단열부재와 금소모재 사이에 약 20㎛의 틈을 두어 그 사이에 공기층을 단열층으로서 형성하는것 이외에는 실시예 1과 같은 금형을 사용하여 같은 성형품을 성형한다.

(1) 예비사출성형

수득한 성형품의 전방면에는 미소한 싱크 마크만이 발생할뿐, 실시예 1과 같이 뚜렷한 싱크 마크의 발생은 없었다.

(2) 중공사출성형

상기 금형을 사용하여 중공사출성형을 하였으며, 성형조건은 실시예 1과 같다.

상기 중공사출성형에 있어, 실시예 1과 동일한 한쌍의 압력센서를 매설하여 가압가스 압입까지의 싱크 마크의 발생상태를 검사했다. 가압가스의 압입까지 압력의 저하는 검출되지 않고, 싱크 마크의 발생은 없었다.

[실시예 5]

도7에 나타내는 성형품의 판형부(11)의 두게를 2㎜로 하는 것 이외에는 실시예 1과 같은 금형을 사용하여 같은 성형품을 성형한다.

(1) 예비사출성형

상기 금형을 사용하여 용융수지괴에 가압가스를 압입하지 않고서 통상의 사출성형을 하였으며, 성형조건을 실시예 1과 같다.

수득한 성형품의 전방면(즉, 단열부재를 내장한 내벽면을 대향하는 쪽의 캐비티의 내벽면에 상당하는 전방면)에는 뚜렷한 싱크 마크가 관찰되었다.

(2) 중공사출성형

상기 중공사출성형에 있어, 실시에 1과 동일한 한쌍의 압력센서를 매설하여 가압가스 압입까지의 싱크 마크의 발생상태를 검사했다. 가압가스의 압입까지 압력의 저하가 검출되고 약간의 싱크 마크가 발생했다.

한편, 수득된 성혐품에는, 실시예 1과 같이, 판형부(11)내에 그리고 후육부(12)내에도 중공부(7)가 형성되었는데, 이 판형부(11)내에서, 중공부는 단열부재가 뻗는 선에 대응하는 선을 따라 뻗는다. 또한, 성형품의 전방면(즉, 단열부재를 내장한 내벽면에 대향하는 쪽의 캐비티의 내벽면에 상당하는 전방면)에서 윤이나 광택의 약간의 비균일이 관찰되었다. 그리고, 수득된 성형품에 있어서, 중공부(7)는 단면에 있어 성형품의 후방면, 즉 단열부재를 내장한 캐비티의 내벽면에 더 가까이 편재해 있었다.

[비교예 1]

금형모재를 알루미늄을 구성하고 단열부재를 탄소강(JIS 규격 S55C)으로 구성하는 것 이외에는 실시예 1과 같은 금형을 사용하여 같은 성형품을 성형한다. 실온에서 단열부재의 열전도율은 금형모재의 열전도율에 대하여 1/4.74이다.

(1) 예비사출성형

수득된 성형품의 전방면에는 미소한 싱크 마크만이 발생할뿐, 실시예 1과 같이 뚜렷한 싱크 마크의 발생은 없었다.

(2) 중공사출성형

상기 중공사출성형에 있어, 실시예 1과 동일한 한쌍의 압력센서를 매설하여 가압가스 압입까지의 싱크 마크의 발생상태를 검사했다. 가압가스의 압입까지 저하는 검출되지 않고 싱크 마크는 발생하지 않았다.

한편, 수득된 성형품의 중공부의 위치가 단열부재의 위치로 부터 크게 벗어나 있고, 가압가스의 압입개소로 부터 떨어진 개소에는 가압가스가 유도되지 않아 중공부가 충분히 형성되지 않음을 확인했다. 또한, 중공부가 형성된 개소에 따라, 성형품의 전방면에 윤이나 광택의 비균일이 나타남을 관찰했다. 그리고, 수득된 성형품에 있어서, 중공부는 단면에 있어 성형품의 두께 방향의 중앙에 놓여 있었다. 구체적으로, 성형품의 전방면으로부터 중공부까지의 두께는 1.05㎜, 성형품의 후방면으로부터 중공부까지의 두께는 1.09㎜이었다.

[실시예 6]

도 8에 나타내는 텔레비젼 세트용 리어 커버를 성형했다. 리어 커버는 텔레비젼 세트의 전방측(도 8의 후방측)에 개구 에지(13)를 갖는다. 이 개구 에지(13)는 후육(최대 살두께 : 5㎜)이고, 부분적으로 보강용 리브(15,15)를 갖는다. 개구 에지(13) 및 리브(15,15)이외의 리어 커버의 면부는 약 3㎜의 벽두께를 갖는다. 용융수지의 전방면의 거의 중앙으로부터 압입되는 가압가스가 텔레비젼 세트의 전방측의 개구 에지(13)에, 그리고 리어 커버의 후방측에 돌출한 보스(14,14; 후육부)의 기부에 유도되도록, 도 8에 사선으로 나타낸 위치의 금형 캐비티의 내벽면(용융수지의 후방면에 상당함)에 폭 5㎜, 두께 10㎜의 에폭시수지의 단열부재를 매설한 금형을 사용한다. 그리고, 금형모재는 탄소강(JIS 규격 S55C)이며, 실온에서 단열부재의 열전도율은 금형모재의 열전도율에 대하여 1/250이다.

성형조건은 다음과 같다.

사용수지 : 폴리스티렌 수지(일본 아사히가세이 고오교 가부시끼가이샤 제작 VS40)

성형온도 : 220℃

가압가스 : 질소가스(150kg/㎠)

수득된 리어 커버는 단열부재에 대응한 부분에 중공부가 형성되는 동시에 개구 에지(13) 및 보스(14,14)의 기부에도 중공부가 형성되었다. 또한, 성형품의 전방면(즉, 단열부재를 내장한 내벽면에 대향하는 쪽의 캐비티의 내벽면에 상당하는 전방면)에서 윤이나 광택의 비균일은 관찰되지 않았다. 그리고, 수득된 성형품에 있어서, 중공부는 단면에 있어 성형품의 후방면, 즉 단열부재를 내장한 캐비티의 내벽면에 더 가까이 편재해 있었다.

[실시예 7]

탄소강(JIS 규격 S55C)으로 구성된 금형을 사용하여, 도 7에 나타낸 바와 같은 두께 2㎜의 판형부(11)의 일단부에 후육부(12)를 가지는 성형품을 성형했다. 그리고, 판형부(11)의 후방면에 상당하는 금형 캐비티의 내벽면의 중앙부(도7의 사선으로 표시한 영역)에는 폭 10㎜, 두게 10㎜의 에폭시 수지제의 단열부재를 매설하고, 이 단열부재에 두게 1㎜의 탄소강(JIS 규격 S55C)으로 구성된 표면층을 설치한다. 실온에서 표면층의 열전도율은 금형모재의 열전도율과 같다.

(1) 가스압입전 사출성형

상기 금형을 사용하여 용융수지괴에 가압가스를 압입하지 않고서 통상의 사출성형을 하였으며, 성형조건을 다음과 같다.

가소화온도 : 220℃

금형온도 : 45℃

수득된 성형품의 후방면, 즉 단열부재를 내장한 캐비티의 내벽면에 상당하는 후방면에 뚜렷한 싱크 마크가 관찰되었다.

(2) 중공사출성형

상기 금형을 사용하여 중공사출성형을 하였으며, 성형조건은 다음과 같다.

성형온도 : 220℃

금형온도 : 45℃

가압가스 : 질소가스(190kg/㎠)

수득된 성형품에는 판형부(11)내에 그리고 후육부(12)내에도 중공부(7)가 형성되었는데, 이 판형부(11)내에서, 중공부는 단열부재가 뻗는 선에 대응하는 선을 대응하는 선을 따라 뻗는다. 또한, 성형품의 전방면(즉, 단열부재를 내장한 내벽면에 대향하는 쪽의 캐비티의 내벽면에 상당하는 전방면)에서 윤이나 광택의 비균일은 관찰되지 않았다. 그리고, 수득된 성형품에 있어서, 중공부(7)는 단면에 있어 성형품의 두께 방향 거의 중앙에 존재했다.

[실시예 8]

단열부재를 에폭시수지로 하고 표면층을 두께를 0.1㎜의 알루미늄 박판으로 하는 것 이외에는 실시예 7과 같은 금형을 사용하여 같은 성형품을 성형한다. 실온에서 표면층의 열전도율은 금형모재의 열전도율에 대하여 4.74이다.

(1) 가스압입전 사출성형

상기 금형을 사용하여 용융수지괴에 가압가스를 압입하지 않고서 통상의 사출성형을 하였으며, 성형조건은 실시예 7과 같다.

수득된 성형품의 후방면(즉, 단열부재를 내장한 캐비티의 내벽면에 상당하는 후방면)에는, 실시예 6과 같이, 뚜렷한 싱크 마크가 관찰되었다.

(2) 중공사출성형

상기 금형을 사용하여 중공사출성형을 하였으며, 성형조건은 실시예 7과 같다.

수득된 성형품에는, 실시예 7과 같이, 판형부에 그리고 후육부에도 중공부가 형성되었는데, 판형부내에서, 중공부는 단열부재가 뻗는 선에 대응하는 선을 따라 뻗는다. 또한, 성형품의 전방면(즉, 단열부재를 내장한 내벽면에 대향하는 쪽의 캐비티의 내벽면에 상당하는 전방면)에서 윤이나 광택의 비균일은 관찰되지 않았다. 그리고, 수득된 성형품에 있어서, 중공부는 단면에 있어 성형품의 두께 방향 거의 중앙에 존재했다.

[실시예 9]

단열부재상의 표면층이 금형모재와 일체로 되어 있는 것 이외에는 실시예 7과 같은 금형을 사용하여 같은 성형품을 성형한다. 실온에 있어 표면층의 열존도율은 금형모재의 열전도율과 같다.

(1) 가스압입전 사출성형

수득된 성형품의 후방면(즉, 단열부재를 내장한 캐비티의 내벽면에 상당하는 후방면)에는, 실시예 7과 같이, 뚜렷한 싱크 마크가 관찰되었다.

(2) 중공사출성형

[실시예 10]

단열부재를 에폭시수지로 하고 표면층을 두께 0.1㎜의 니켈 도금층으로 하는것 이외는 실시예 7과 같은 금형을 사용하여 같은 성형품을 성형한다. 실온에서 표면층의 열전도율은 금형모재의 열전도율에 대하여 1.8이다.

(1) 가스압입전 사출성형

(2) 중공사출성형

상기 금형을 사용하여 중공사출성형을 하였으며, 성형조건은 실시예 10과 같다.

[실시예 11]

표면층을 두께 5㎜의 동판으로 바꾸어 금형 캐비티와의 거리가 5㎜인틈을 주어 공기층을 형성하여, 상기 공기층을 단열부재로 하는 것 이외에는 실시예 7과 같은 금형을 사용하여 같은 성형품을 성형한다.

(1) 가스압입전 사출성형

(2) 중공사출성형

[실시예 12]

성형품의 판형부(11)의 후방면에 상당하는 금형 캐비터의 내벽면의 중앙부(도 7의 사선 영역)에, 표면층을 설치하지 않고 단열부재만을 매설하는것 이외에는 실시예 7과 같은 금형을 사용하여 같은 성형품을 성형한다.

(1) 가스압입전 사출성형

상기 금형을 사용하여 용융수지괴에 가압가스를 압입하지 않고서 통상의 사출성형을 하며, 성형조건은 실시예 7과 같다.

수득된 성형품의 후방면(즉, 단열부재를 내장한 캐비티의 내벽면에 상당하는 후방면)에는 뚜렷한 싱크 마크가 관찰되었다.

(2) 중공사출성형

상기 금형을 사용하여 중공사출성형을 하며, 성형조건은 실시예 7과 같다.

수득된 성형품에는, 판형부(11)에 그리고 후육부(12)에도 중공부가 형성되었는데, 판형부(11)내에서, 중공부는 단열부재가 뻗는 선에 대응하는 선을 따라 뻗는다. 또한, 성형품의 전방면(즉, 단열부재를 내장한 내벽면에 대향하는 쪽의 캐비티의 내벽면에 상당하는 전방면)에서 윤이나 광택의 약간의 비균일이 관찰되었다. 그리고, 수득된 성형품에 있어서, 중공부는 단면에 있어 단열부재를 내장한 캐비티의 내벽면에 상당하는 성형품의 후방면에 더 가까이 편재했다.

[실시예 13]

표면층을 스테인레스강(JIS 규격 SUS 304; 300K에서 열전도율이 17W/mk임)으로 하는 것 이외에는 실시에 7과 같은 금형을 사용하여 같은 성형품을 성형한다. 실온에서 단열부재의 열전도율은 금형모재의 열전도율에 대하여 1/2.94이다.

(1) 가스압입전 사출성형

수득된 성형품의 후방면(즉, 단열부재를 내장한 내벽면에 대향하는 쪽의 캐비티의 내벽면에 상당하는 전방면)에는 뚜렷한 싱크 마크가 관찰되었다.

(2) 중공사출성형

수득된 성형품에는, 판형부(11)에 그리고 후육부(12)에도 중공부가 형성되었는데, 판형부(11)내에서, 중공부는 단열부재가 뻗는 선에 대응하는 선을 따라 뻗는다. 또한, 성형품의 전방면(즉, 단열부재를 내장한 내벽면에 대향하는 쪽의 캐비티의 내벽면에 상당하는 전방면)에서 윤이나 광택의 약간의 비균일이 관찰되었다. 그리고, 수득된 성형품에 있어서, 중공부(7)는 단면에 있어 성형품의 두께 방향 거의 중앙에 존재했다.

[실시예 14]

도 9에 나타낸 텔레비젼 세트용 리어 커버를 성형한다. 리어 커버는 텔레비년 세트의 전방측(도 9의 후방측)에 개구 에지(13)를 갖는다. 이 개구에지(13)는 보강용 리브(15,15)를 갖는다. 개구 에지(13)를 포함한 리어 커버의 두께는 약2㎜이다. 개구 에지(13)측으로부터 압입되는 가압가스가 보강용 리브(15,15)의 기부에 유도되도록, 도 9에 사선으로 표시한 위치의 금형 캐비티의 내벽면(용융수지의 후방면에 상당함)에 폭 10㎜, 두께 10㎜의 에폭시 수지의 단열부재에 두께 1㎜의 탄소강(JIS 규격 S55C)의 표면층을 설치한 것을 매설한 금형을 사용한다. 그리고, 금형모재는 탄소강(JIS 규격 S55C)으로 한다. 실온에서 단열부재의 열전도율은 금형 모재의 열전도율과 같다.

성형조건은 다음과 같다.

성형온도 : 220℃

금형온도 : 45℃

가압가스 : 질소가스(150kg/㎠)

수득된 리어 커버는 단열부재가 뻗는 선에 대응하는 선을 따라 뻗는 중공부를 가졌으며, 동시에 보강용 리브(15,15)의 기부에도 중공부가 형성되었다. 또한, 성형품의 전방면(즉, 단열부재를 내장한 내벽면에 대향하는 쪽의 캐비티의 내벽면에 상당하는 전방면)에서 윤이나 광택의 비균일이 관찰되었다. 그리고, 수득된 성형품에 있어서, 중공부는 단면에 있어, 성형품의 두께 방향 중앙에 존재했다.

이상, 설명한 바와 같이, 본 발명의 방법에 의하여, 도입하는 가압유체의 흐름을 의도하는 경로로 확실히 유도함으로써 중공부의 형성위치를 정확히 제어할 수 있다. 그리고, 본 발명의 바람직한 형태에 있어서, 중공부의 형성위치를 정확도높게 제어할 수 있을 뿐만 아니라 표면상태가 양호한 고품질의 성형품을 수득할 수 있다.

Claims

중공 수지 성형체를 중공 사출성형하는 방법으로서, 1) 고정측 반형 및 이 고정측 반형과 맞물리는 이동측 반형으로된 성형용 금형을 제공하여, 고정측 반형의 내벽면과 이동측 반형의 내벽면으로 규정되는 캐비티로서 상기 금형에 의해 성형되는 중공 수지 성형체의 전방면과 후방면에 각각 대응하는 제1 및 제2의 대향하는 내벽면을 갖는 캐비티를 형성하는 공정과, (2) 캐비티의 전체용적을 채우는데 충분한 소정량의 60％이상의 양의 용융수지를 게이트를 통하여 캐비티내로 사출하여, 캐비티의 제1 및 제2의 내벽면에 각각 마주보게 되는 전방면과 후방면을 갖는 용융수지괴를 형성하는 공정과, (3) 상기 용융수지괴 내부에, 게이트를 통하여 또는 상기 게이트와 독립하여 설치된 가압유체용 입구를 통하여, 가압유체를 도입하여 용융수지괴중에 중공부를 형성하고, 이때의 상기 가압유체의 도입은, 용융수지를 캐비티내에 사출하지 않고서 실시하거나 또는 용융수지를 캐비티내에 사출하면서 실시하는 공정과, 및 (4) 내부에 형성된 중공부를 갖는 용융수지괴를 냉각시켜 중공 수지 성형체를 얻는 공정으로 이루어지는 중공 사출성형방법에 있어서, 상기 캐비티의 상기 제2의 내벽면의 한군데 이상의 소정부분은 그 내에 매설된 단열부재를 갖고, 이 단열부재는 금형 모재의 열전도율의 1/10⁴내지 1/30 범위의 열전도율을 가지며, 상기 가압유체를 상기 캐비티의 상기 제2의 내벽면의 상기 소정부분이 따라서 늘어나게 되는 선에 실질적으로 대응하는 선을 따라 용융수지괴중에 유입시켜, 상기 캐비티의 상기 제2의 내벽면의 상기 소정부분에 대응하는 위치에 중공부를 갖는 중공 수지 성형체를 제조하는 것을 특징으로 하는 중공사출성형방법.
제1항에 있어서, 상기 단열부재는 상기 캐비티에 노출된 표면을 가지는 것을 특징으로 하는 중공 사출성형방법.
제1항에 있어서, 상기 캐비티의 상기 제2의 내벽면의 상기 소정부분은 상기 캐비티측에서 상기 단열부재에 노출된 전열층을 가지며, 상기 단열부재와, 이 전열층을 상기 제2의 내벽면의 상기 소정부분에 매설되는 것을 특징으로 하는 중공 사출성형방법.
고정측 반형 및 고정측 반형과 맞물리도록 되어 있는 이동측 반형으로 이루어지고 고정측 반형의 내벽면과 이동측 반형의 내벽면에 의하여 규정되는 캐비티가 형성되도록 되어 있으며, 이 캐비티는 성형되는 중공 수지 성형체의 전방면과 후방면에 각각 대응하는 제1 및 제2의 대향하는 내벽면을 가지며, 상기 캐비티의 상기 제2의 내벽면의 한군데 이상의 소정부분은 그 내에 매설된 단열부재를 갖고, 이 단열부재는 금형 모재의 열전도율의 1/10⁴내지 1/30 범위의 열전도율을 갖는 것을 특징으로 하는, 제1항 내지 3항중의 어느 하나의 방법에 사용하기 위한 금형.
제4항에 있어서, 상기 단열부재는 상기 캐비티에 노출된 표면을 가지는 것을 특징으로 하는 금형.
제4항에 있어서, 상기 캐비티의 상기 제2의 내벽면의 상기 소정부분은 상기 캐비티측에서 상기 단열부재에 노출된 전열층을 가지며, 상기 단열부재와, 이 전열층은 상기 제2의 내벽면의 상기 소정부분에 매설되어 있으며, 상기 전열층은 금형 모재의 열전도율과 같거나 그 보다 큰 열전도율을 가지는 것을 특징으로 하는 금형.