KR100808960B1

KR100808960B1 - 에프알피 성형품 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100808960B1
Application number: KR1020027010784A
Authority: KR
Inventors: 나가야마카주키; 누데시마히데키; 이시카와슈지; 타니수기히데아키
Original assignee: 도레이 가부시끼가이샤
Priority date: 2000-02-24
Filing date: 2001-02-21
Publication date: 2008-03-04
Also published as: CN1426347A; EP1258332A1; KR20020073596A; EP1258332A4; TWI286099B; CN1196570C; EP1258332B1; US6749934B2; US20030026984A1; MXPA02008223A; JPWO2001062468A1; WO2001062468A1

Abstract

열가소성수지와, 상기 열가소성수지내에 혼재된 평균 섬유길이가 0.1∼7mm인 강화섬유의 혼합물을 핫러너 사출성형하여 성형된 FRP 성형품; 및 그 핫러너 사출성형방법. 이 성형품은 전자단말기기, 셀룰러폰 등의 하우징으로서 사용하기 적당하다.

Description

에프알피 성형품 및 그 제조방법{FRP MOLDED ARTICLE AND METHOD OF PRODUCING THE SAME}

본 발명은 FRP 성형품 및 그 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 FRP 성형품은 매트릭스 수지로서 사용된 열가소성수지와, 이 매트릭스 수지중에 분산하여 배치된 0.1∼7mm의 평균 섬유길이를 갖는 강화섬유를 포함한다. 이 FRP 성형품은 두께가 얇고, 기계적 특성이 뛰어나며, 체적저항이 작다. 이는 전자단말기기, 휴대전화 등의 하우징에 바람직하게 사용될 수 있다.

본 발명의 성형품은 핫러너 사출성형법에 의해 제조된다.

합성 수지로 만들어진 사출성형품은, 예컨대, 기능부품과 기구부품 등의 구조부품, 및 사무기기, 전자단말기기, 휴대전화 등의 하우징에 널리 사용되고 있다. 특히, 탄소섬유 보강수지로 만들어진 사출성형품은 뛰어난 기계적 특성과 높은 전자파 보호능력을 갖기 때문에, 컴퓨터의 단말기기, 휴대전화 등의 하우징에 널리 사용되고 있다.

열가소성수지 성형품은 사출성형법에 의해 대부분 제조된다. 열가소성수지로 만들어진 소망의 사출성형품이 사출성형법에 의해 제조될 때, 성형후 폐기되는 스프루러너(sprue runner)라고 불리는 부분이 제품이 되는 부분 이외에 형성된다. 일반적으로, 성형품에 대한 스프루러너의 중량비율은 작고, 스프루러너의 형상도 큰 문제가 되지 않는다.

그렇지만, 탄소섬유 또는 다른 보강 섬유에 의해 보강된 성형품이 사출 성형에 의해 제조될 때, 특히, 퍼스널 컴퓨터의 단말기기와 같이 복잡한 형상의 크기가 큰 성형품이 사출성형에 의해 제조될 때, 열가소성수지와 보강 섬유를 혼합하여 이루어진 용융수지의 유동성은 좋지 않다. 따라서, 복수의 게이트가 용융수지의 사출에 사용되어지는 복수 게이트 성형이 채용된다. 이 경우, 성형품에 있어서의 스프루러너 부분의 중량비율이 크게 되어 폐기하는 재료가 증가한다.

강화섬유에 의해 보강된 열가소성수지는 일반적인 엔지니어링 플라스틱에 비하여 재료의 단가가 높다. 따라서, 종래의 성형방법에서는, 폐기되어지는 스프루러너 부분이 커지게 되어, 성형품의 비용이 필연적으로 높아지게 된다.

스프루러너가 존재하면, 이곳을 유동하는 용융수지에 유동저항이 작용하여 용융수지에 포함된 강화섬유를 파손하고 얇게 만든다. 그 결과, 획득된 성형품의 물성이 저하한다.

핫러너를 사용하는 사출성형은, 강화섬유를 포함하지 않는 열가소성 엔지니어링 플라스틱의 형성에 이미 실용화되어 있다.

한편, 강화섬유를 포함하는 열가소성수지가 핫러너를 사용하는 사출성형에 의해 성형되는 몇몇의 경우가 알려져 있다. 그러나, 강화섬유로서 탄소섬유를 포함하는 열가소성수지를 핫러너를 사용하는 사출성형에 의해 성형하는 시도는 알려져 있지 않다.

한가지 이유로서, 강화섬유에 의해 보강된 열가소성수지가 핫러너 사출성형에 의해 성형되는 경우, 제품의 외관이 나빠지고 휘어지는 우려가 있기 때문이다. 또 다른 이유는, 이런 불량을 기술적으로 해결하는 수단의 검증이 이루어지지 않았기 때문에, 성형품 제조자는 판매 성형품의 제조를 위한 기술에 사용하기에는 위험이 있다고 생각한다.

본 발명의 목적은, 고기능 재료, 즉 강화섬유에 의해 보강된 열가소성수지로부터 만들어진 사출성형품의 비용상승을 일으키는 스프루러너를 크게 감소시키는 것이고, 다른 목적은 강화섬유에 의해 보강되어 외관의 결함이나 왜곡이 없는 열가소성수지로 만들어진 사출성형품을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 FRP 성형품은 아래와 같다:

열가소성수지와 상기 열가소성수지에 분산되어 배치된 0.1∼7mm의 평균 섬유길이를 갖는 수지 강화섬유를 포함하고 핫러너 사출성형에 의해 제조된 FRP 성형품.

본 발명의 FRP 성형품에 있어서, 상기 섬유는 탄소섬유, 유리섬유 및 아라미드섬유로 이루어진 군으로부터 선택된 한 종류 이상의 섬유인 것이 바람직하다.

본 발명의 FRP 성형품에 있어서, 핫러너 사출성형에 사용된 핫러너 스프루의 길이는 10∼600mm인 것이 바람직하다.

본 발명의 FRP 성형품에 있어서, 핫러너 스프루의 선단에 형성된 게이트를 개폐하는 게이트핀의 선단에 의해 형성된 오목부가 성형품의 표면에 존재하는 것이 바람직하다.

본 발명의 FRP 성형품에 있어서, 오목부는 0.1∼10mm의 직경과, 2mm이하의 깊이를 갖는 것이 바람직하다.

본 발명의 FRP 성형품에 있어서, 핫러너 스프루의 개수는 복수이며, 그 각각의 선단에 형성된 각 게이트의 개폐가 상호 독립적으로 제어되는 것이 바람직하다.

본 발명의 FRP 성형품에 있어서, 핫러너 스프루의 개수는 복수이며, 복수의 핫러너 스프루와 연통하는 사출성형기의 제1 스프루를 통과하는 수지가 각 수지통로를 지나 각 핫러너 스프루의 선단에 형성된 각각의 게이트로부터 거의 동시적으로 사출되는 것이 바람직하다.

본 발명의 FRP 성형품에 있어서, 각 수지통로의 기하학적 길이는 상호 동일한 것이 바람직하다.

본 발명의 FRP 성형품에 있어서, 각 게이트의 개폐 타이밍에 시간차이가 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 FRP 성형품에 있어서, 성형품은 케이스체인 것이 바람직하다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 FRP 성형품의 제조방법은 아래와 같다:

(a)매트릭스 수지로서 사용된 열가소성수지에 혼입된 0.1∼7mm의 평균 섬유길이를 갖는 수지강화섬유를 보유한 수지펠릿을 사출성형기의 수지용융 실린더내에서 220∼350℃로 가열용융하여 섬유가 분산하여 혼재된 용융수지를 준비하는 제1단계, 및

(b)제1 단계에서 얻어진 상기 용융수지를 사출성형기의 제1 스프루 및 핫러너 사출성형장치의 수지통로를 통하여 핫러너 스프루에 공급하고; 핫러너 스프루의 게이트를 개폐하여, 성형품을 성형하는 금형의 캐버티내로의 용융수지의 사출 시작 및 종료를 제어하며; 캐버티내에 공급된 상기 용융수지를 상기 금형내에서 고화시키고; 금형을 개방하며; 성형품을 꺼내는 제2 단계를 포함하는 FRP 성형품의 제조방법.

본 발명의 FRP 성형품의 제조방법에 있어서, 핫러너 스프루의 길이는 10∼600mm인 것이 바람직하다.

본 발명의 FRP 성형품의 제조방법에 있어서, 게이트는 게이트에 출입하는 게이트핀에 의해 개폐되고, 오목부가 게이트핀의 선단에 의해 성형품의 표면에 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 FRP 성형품의 제조방법에 있어서, 오목부의 지름은 0.1∼10mm, 깊이는 2mm이하인 것이 바람직하다.

본 발명의 FRP 성형품의 제조방법에 있어서, 핫러너 스프루의 개수는 복수이며, 핫러너 스프루의 선단에 형성된 각 게이트의 개폐는 각각이 독립적으로 제어될 수 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 FRP 성형품의 제조방법에 있어서, 핫러너 스프루의 개수는 복수이며, 복수의 핫러너 스프루와 연통하는 사출성형기의 제1 스프루을 통과한 수지가 각 수지통로를 통과하여 각 핫러너 스프루의 선단에 형성된 각 게이트로부터 거의 동시에 사출되는 것이 바람직하다.

본 발명의 FRP 성형품의 제조방법에 있어서, 각 수지통로의 기하학적 길이는 상호 동일한 것이 바람직하다.

본 발명의 FRP 성형품의 제조방법에 있어서, 각 게이트의 개폐 타이밍에 시간차이가 있는 것이 바람직하다.

도 1은 본 발명의 성형품을 제조하기 위한 핫러너가 설치된 사출성형장치를 나타내는 측면도;

도 2는 도 1에 나타낸 장치의 성형부를 나타내는 종단면도;

도 3은 도 2에 나타낸 성형부에 설치된 핫러너 스프루의 측면도;

도 4는 도 3에 나타낸 핫러너 스프루의 종단면도;

도 5의 (A) 및 (B)는, 핫러너 스프루의 밸브 게이트의 개폐를 설명하는 종단면도;

도 6의 (A)는 핫러너 스프루가 없는 종래 사출성형장치의 성형부의 종단면도;

도 6의 (B)는 본 발명의 성형품을 제조하기 위해 사용된 핫러너를 구비하고 있는 사출성형장치의 성형부를 나타내는 다른 예의 종단면도;

도 7은 도 6의 (B)에 나타낸 성형부에서의 핫러너를 나타내는 상세 종단면 도;

도 8은 도 7에 나타낸 핫러너와는 다른 형태의 핫러너의 다른 예를 나타내는 상세 종단면도;

도 9는 도 7에 나타낸 핫러너와는 다른 핫러너의 예를 나타내는 상세 종단면도;

도 10은 본 발명의 성형품의 제조에 사용된 핫러너를 구비한 사출성형장치의 성형부의 핫러너 스프루의 게이트 레이아웃의 일례를 나타내는 사시도;

도 11은 도 10에 나타낸 게이트 레이아웃과는 다른 핫러너의 게이트 레이아웃의 일례를 나타내는 사시도;

도 12는 도 10에 나타낸 게이트 레이아웃과는 다른 핫러너의 게이트 레이아웃의 일례를 나타내는 사시도;

도 13의 (A)는 본 발명의 성형품의 일례로서 하우징의 평면도;

도 13의 (B)는 도 13의 (A)에 나타낸 하우징의 측면도;

도 14는 본 발명의 성형품의 휨 측정법을 설명하는 도면으로서, 상단의 도면은 성형품의 평면도이고 하단의 도면은 그 정면도;

도 15는 실시예1에 사용된 게이트 레이아웃의 도면으로서, 상단의 도면은 게이트 레이아웃의 평면도, 하단의 도면은 평면도에 나타낸 A-A위치에서의 종단면도;

도 16은 실시예1∼10에서 사용된 핫러너 사출성형장치에서의 성형부의 종단면도;

도 17은 도 16에 나타낸 핫러너 스프루의 선단부의 상세 종단면도;

도 18은 실시예2에서 사용된 게이트 레이아웃의 도면으로서, 상단의 도면은 게이트 레이아웃의 평면도, 하단의 도면은 평면도에 나타낸 A-A위치에서의 종단면도;

도 19는 실시예3에서 사용된 게이트 레이아웃의 도면으로서, 상단의 도면은 게이트 레이아웃의 평면도, 하단의 도면는 평면도에 나타낸 A-A위치에서의 종단면도;

도 20은 실시예4에서 사용된 게이트 레이아웃의 도면으로서, 상단의 도면은 게이트 레이아웃의 평면도, 하단의 도면은 평면도에 나타낸 A-A위치에서의 종단면도;

도 21은 실시예5에서 사용된 게이트 레이아웃의 도면으로서, 상단의 도면은 게이트 레이아웃의 평면도, 하단의 도면은 평면도에 나타낸 A-A위치에서의 종단면도;

도 22는 실시예6에서 사용된 게이트 레이아웃의 도면으로서, 상단의 도면은 게이트 레이아웃의 평면도, 하단의 도면은 평면도에 나타낸 A-A위치에서의 종단면도;

도 23은 실시예7에서 사용된 게이트 레이아웃의 도면으로서, 상단의 도면은 게이트 레이아웃의 평면도, 하단의 도면은 평면도에 나타낸 A-A위치에서의 종단면도;

도 24는 실시예8에서 사용된 게이트 레이아웃의 도면으로서, 상단의 도면은 게이트 레이아웃의 평면도, 하단의 도면은 평면도에 나타낸 A-A위치에서의 종단면도;

도 25는 실시예9에서 사용된 게이트 레이아웃의 도면으로서, 상단의 도면은 게이트 레이아웃의 평면도, 하단의 도면은 평면도에 나타낸 A-A위치에서의 종단면도;

도 26은 실시예9에서 사용된 핫러너 기관내의 수지통로를 나타내는 평면도;

도 27은 실시예10에서 사용된 게이트 레이아웃의 도면으로서, 상단의 도면은 게이트 레이아웃의 평면도, 하단의 도면은 평면도에 나타낸 A-A위치에서의 종단면도;

도 28은 비교예1에서 사용된 종래의 콜드 러너 사출성형장치의 게이트 레이아웃의 도면으로서, 상단의 도면은 게이트 레이아웃의 평면도, 하단의 도면은 평면도에 나타낸 A-A위치에서의 종단면도;

도 29는 비교예1에 있어서 사용된 콜드 러너 사출성형장치에서 사용된 성형부의 종단면도;

도 30의 (A)는 본 발명의 성형품의 표면상의 핫러너 게이트부에 의해 형성된 오목부의 일례를 나타내는 사시도;

도 30의 (B)는 도 30의 (A)에 나타낸 오목부의 종단면도;

도 31은 실시예12에서 사용된 게이트 레이아웃의 도면으로서, 상단의 도면은 게이트 레이아웃의 평면도, 하단의 도면은 평면도에 나타낸 A-A위치에서의 종단면도;

도 32의 (A), (B), 및 (C)는 본 발명의 성형품의 제조에 사용된 핫러너의 각 게이트의 개폐 타이밍을 설명하는 평면도;

도 33의 (A)는 본 발명의 성형품의 내측으로의 경사를 방지하는 성형품 형상(금형설계) 일례를 나타내는 평면도;

도 33의 (B)는 도 33의 (A)에 나타낸 성형품 형상(금형설계)의 정면도;

도 33의 (C)는 도 33의 (B)에 나타낸 성형품의 끝부를 나타내는 상세 정면도;

도 34는 실시예11에서 사용된 게이트 레이아웃의 도면으로서, 상단의 도면은 게이트 레이아웃의 평면도, 하단의 도면은 평면도에 나타낸 A-A위치에서의 종단면도;

도 35는 실시예13에서 사용된 게이트 레이아웃의 도면으로서, 상단의 도면은 게이트 레이아웃의 평면도, 하단의 도면은 평면도에 나타낸 A-A위치에서의 종단면도;

도 36은 실시예14에서 사용된 게이트 레이아웃의 도면으로서, 상단의 도면은 게이트 레이아웃의 평면도, 하단의 도면은 평면도에 나타낸 A-A위치에서의 종단면도다.

도 37은 본 발명의 성형품의 제조에 사용된 핫러너에서의 밸브 핀, 가이드, 및 게이트 부시의 일례를 나타내는 종단면도;

본 발명의 FRP 성형품의 제조에 사용되는 열가소성수지는 사출성형 가능한 것이면 특별하게 제한되지는 않는다. 폴리아미드 수지, 또는 폴리카보네이트 수지를 사용하는 것이 바람직하다.

폴리아미드 수지는 분자중에 산 아미드 결합(-CONH-)을 보유하는 것이다. 폴리아미드 수지의 예는, ε-카프로락탐, 6-아미노카프론산, ω―에난트락탐, 7-아미 노헵탄산, 11-아미노운데칸산, 9―아미노노난산, α-피롤리돈, α-피렐리돈 등으로 부터 얻어진 중합체 또는 공중합체, 헥사메틸렌디아민, 노나메틸렌디아민, 운데카메틸렌디아민, 도데카메틸렌디아민, 또는 메타크실리렌디아민 등의 디아민과 텔레프탈산, 이소프탈산, 아디픽산, 세바신산 등의 디카르복실산을 중축합하여 얻어진 중합체 또는 공중합체, 및 이들의 혼합물을 포함한다.

성형품의 기계적 특성 및 표면특성의 관점으로부터, 6-나일론 및 66-나일론이 바람직하게 사용될 수 있고, 특히 6-나일론이 바람직하게 사용될 수 있다.

폴리아미드 수지는 다른 수지와 함께 혼합될 수 있다. 혼합가능한 수지로서는, 폴리프로필렌, ABS수지, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 텔레프탈레이트, 폴리부틸렌 텔레프탈레이트, 액정 폴리에스테르 등이 있다.

폴리아미드와 반응하는 에스터등을 갖는 폴리머를 혼합할 경우, 필요에 따라 반응을 억제하기 위하여, 폴리아미드 말단은 산무수물 등과 미리 반응하여 폴리아미드의 말단을 봉쇄한다.

폴리아미드 수지는 경도가 높고 기계적 강도가 우수하다.

폴리카보네이트 수지는 다음의 공식에 의해 표기되는 폴리에스테르이고 탄산 및 글리콜, 또는 2가 페놀로부터 획득된다.

공식 : -(-O-R-O-CO-)n-(R: 2가 지방족 또는 방향족기)

융점이 높고, 내열성, 내광성, 내산성 등이 우수하기 때문에, R은 다음의 공식에 의해 표기되는 구조를 갖는 디페닐알칸인 것이 바람직하다.

공식 :-Ar-CR'R"-Ar-(Ar: 벤젠 링, R', R": H, CH₃, C₂H₅)

특히, 다음 공식에 의해 표기되는 2,2-비스(4-옥시페닐)프로판을 갖는 폴리카보네이트가 바람직하다.

공식 : -(-O-Ar-CMe₂-Ar-O-CO-)n-(Me:메틸기)

폴리카보네이트의 수소원자 등이 할로겐, 탄화수소에 의해 치환될 수 있다.

폴리카보네이트 수지로서는 그 자체로도 좋고, 적당한 합금으로서 제공될 수 있다.

폴리카보네이트/ABS(아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌)(바람직한 혼합 중량비는 20/80∼80/20, 보다 바람직하게는 40/60∼60/40), 폴리카보네이트/ASA (아크릴로니트릴-스티렌-아크릴 고무)(바람직한 혼합 중량비는 20/80∼80/20, 보다 바람직하게는 40/60∼60/40인 ), 기타 수지와의 합금, 다른 수지와의 혼합물 등도 바람직하게 사용될 수 있다.

폴리카보네이트 수지는 수축성이 낮고 저휘어짐성(warping resistance)이 우수하다.

폴리아미드 수지 및 폴리카보네이트 수지 이외의 열가소성수지에는, 스티렌 수지, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀계 수지, 폴리페닐렌에테르 수지, 폴리에틸렌 텔레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌 텔레프탈레이트(PBT) 등의 폴리에스테르 수지 등이 포함된다.

이들 열가소성수지중 임의의 하나를 사용할 수 있고, 이들 중 일부가 혼합물이나 공중합체로서 사용될 수 있다. 혼합물의 경우, 상용화제를 병용하여도 좋다.

브롬 난연제, 실리콘 난연제 또는 레드 인 등의 난연제도 첨가될 수 있다. 인산 에스테르 또는 카본 블랙도 첨가될 수 있다.

복수의 수지로 이루어진 혼합물이 열가소성수지로서 사용된 경우, 폴리아미드 수지 또는 폴리카보네이트 수지를 주성분으로 하여, 주성분의 함유량을 60중량% 이상으로 하는 것이 바람직하다.

혼합물은 0.1-10중량%의 난연제를 함유하거나 0.1∼30중량%의 카본 블랙 등을 함유하여도 좋다.

성형품의 용도에 따라, 예컨대 염료, 안료, 성형성 개량제, 및 발포제 등이 첨가될 수 있다.

성형품은 30-95중량%의 열가소성수지를 함유하는 것이 바람직하다. 보다 바람직한 범위는 40∼90중량%이다. 열가소성수지의 총량이 이 범위보다 작다면, 수지량이 너무 작기 때문에 성형시에 유동성이 낮아진다. 이 범위보다 크다면, 수지량이 과도하게되어 강화섬유의 효과가 작아진다.

본 발명의 FRP 성형품에 사용된 강화섬유로서 유리섬유, 탄소섬유, 아라미드섬유 등을 사용할 수 있다.

성형품의 밴딩 특성 및 강도의 관점에서, 강화섬유 단체의 인장탄성율은, 10,000∼50,000kgf/mm²이 바람직하다. 보다 바람직한 범위는 20,000∼30,OOOkgf/mm² 이다. 동일하게, 강화섬유단체의 인장강도는, 2OO∼6O0kgf/mm²이 바람직하다. 보다 바람직한 범위는 30O∼55Okgf/mm² 이다.

성형품의 성형성 및 특성 발현율 등의 관점에서, 성형품은 5∼30중량%의 강화섬유를 함유하는 것이 바람직하다. 보다 바람직한 범위는 15∼3O중량%이다.

전자파 쉴드 성능을 만족시키기 위해, 성형품의 체적저항을 감소시키는 것이 가장 중요하고 또한 효과적이다. 이러한 목적으로, 성형품의 체적저항은 O.OOO1∼O.O1 Ωㆍm인 것이 바람직하다.

성형품의 열전도율이나 선팽창율 등의 기계적인 특성을 향상시키고, 성형품의 체적저항을 감소시키기 위해서, 강화섬유로서 탄소섬유를 사용하는 것이 바람직하다.

탄소섬유의 밀도는 1.70∼1.95 인 것이 바람직하고, 1.76∼1.85 인 것이 보다 바람직하다. 단일 탄소섬유의 직경은 5∼8㎛인 것이 바람직하고, 6.5∼7.5㎛인 것이 보다 바람직하다.

본 발명의 성형품의 제조에서는 필러(filler)가 채용될 수 있다. 필러의 예로서는, 규회석, 해포석, 티탄늄산 칼륨, 조노틀리트(xonotlite), 인산염 섬유, 다우소니트, 석고섬유, 황화 몰리브데늄(M0S), 붕산 알루미늄, 침상 탄산칼슘, 4각(脚) 산화아연, 탄화 실리콘, 질화 실리콘, 기상 성장 탄소섬유, 수산화 마그네슘, 수산화 알루미늄, 염기성 황산 마그네슘 및 이들의 조합을 포함한다.

규회석, 해포석, 티탄늄산 칼륨, 조노틀리트, 인산염 섬유, 다우소니트, 석고섬유, M0S, 붕산 알루미늄, 침상 탄산 칼슘, 4각(脚) 산화 아연, 탄화 규소, 질화규소, 기상성장 탄소섬유, 수산화 마그네슘, 수산화 알루미늄, 염기성 황산 마그네슘의 표면상에 탄소에 의해 피복되거나 실란 커플링제에 의해 처리될 수 있고, 또는 이렇게 도포되거나 처리된 필러를 조합하여 사용할 수 있다.

성형품의 성형성 및 외관의 관점에서, 규회석, 해포석, 티탄늄산 칼륨이 바람직하고, 성형품의 내요성, 강성, 강도 등의 각 특성의 발현성의 관점으로부터, 티탄늄산 칼륨(K₂O·nTi₂)(n=1,2,6,8, n=8이 특히 바람직함)이 보다 바람직하다.

상기 티탄늄산 칼륨 이외에도, 티탄늄 원소의 어떤 형태의 침상 필러라도 사용될 수 있다. 금속으로서의 티탄늄이 사용 가능하지만, 다른 원소와 결합하여 얻어진 티탄늄 화합물도 바람직하다. 티탄늄 화합물로서, 산화 티탄늄 또는 그와 관련된 화합물이 바람직하다. 티타늄 화합물로서 NaTi₆O₁₃, 및 Rb₂Ti₆O₁₃이 바라직하지만 이에 한정되지는 않는다.

산화 티타늄으로서, 구형 또는 괴형의 산화 티타늄 입자가 착색료로서 사용되는 것이 일반적이다. 본 발명에서, 산화 티타늄의 휨 감소 효과는 성형품의 휨을 감소시키는데 사용된다.

성형품에 포함된 필러의 형상으로서, 침상, 괴상 또는 박편상이 사용가능하다. 이들 중, 침상이 바람직하고, 그 섬유길이는 1∼500㎛인 것이 바람직하다. 5∼100㎛의 섬유길이를 갖는 필러가 더 바람직 하고, 10∼20㎛의 범위가 더욱 바람직 하다.

성형품에 포함된 침상 필러는 수지에 미리 혼합되어 있거나, 박형의 필러가 페릿에 혼합될 수 있다.

성형품의 필러의 함유량은 O∼4O중량%인 것이 바람직하다. 침상 필러의 경우에, 성형성 등의 영향을 고려하면, 그 함유량은 1∼25중량%인 것이 바람직하고, 5∼20 중량%인 것이 보다 바람직하다.

침상 필러의 종횡비(섬유길이/섬유직경)는, 3∼500인 것이 바람직하고, 5∼400인 것이 보다 바람직하다. 더욱 바람직한 범위는 10∼200이다.

침상 필러는 각종의 처리에 의해 니들의 표면에 처리가 행하여 질 수 있다. 예컨대, 기상증착법(CVD)에 의해 탄소나 산화 주석으로 피복된 것이 사용된다. 도전성을 부여하기 위해서, CVD나 도금법에 의해 은, 니켈, 구리등의 각종금속으로 니들의 표면이 피복된 것을 사용할 수 있다.

폴리아미드 수지에 대한 접착성을 향상시키기 위해, 실란 커플링제에 의해 그 입자의 표면상에서 처리된 필러가 사용될 수 있다. 피복과 커플링제 처리를 한꺼번에 사용할 수 있다.

각종 특성을 갖는 재료가 본 발명의 FRP 성형품의 특성이나 이를 제조하는 공정의 특성을 고려하여 필요에 따라 사용될 수 있다.

성형재료는 성형품으로서 사용될 수도 있고, 또는 성형재료가 미세하게 분쇄되어 사용예정인 성형품으로 재차 성형될 수 있다. 분쇄재료는 몇번 재사용한 것이라도 좋다. 한번도 분쇄되지 않은 재료(버진재료)에 상기 분쇄재료를 일정량 첨가하여 사용할 수 있다.

이 경우, 버진재료로의 분쇄재료의 혼합비율은, 성형품 기계적 특성을 극단적으로 저하시키지 않는 관점에서, 0∼50중량%인 것이 바람직하다. 내충격성을 극단적으로 저하시키지 않는 관점에서, 0∼40중량%인 것이 특히 바람직하고, 난연성을 유지하기 위해 0∼25중량%의 범위인 것이 바람직하다.

현재까지, 다면체 상자형의 성형품이 개구부를 보유하는 경우, 성형품의 재료가 폴리아미드 수지나 폴리카보네이트 수지 등의 엔지니어링 플라스틱이거나, 플라스틱에 첨가된 강화섬유를 갖는 재료이라면, 강성을 유지하기 위한 면형상이 없기 때문에 휘어질 수 있다는 우려가 있다.

그러나, 본 발명의 FRP 성형품에서는 미세한 필러, 특히 바람직하게는 침상의 필러가 사용되기 때문에, 국부적인 성형 수축 및 불규일한 강성이 억제될 수 있고, 그 결과 개구부를 갖는 성형품으로서 획득된 하우징일지라도, 하우징의 휘어짐을 작게 유지할 수 있다.

본 발명의 바람직한 FRP 성형품은, 열가소성수지, 강화섬유 및 필러를 포함하는 사출성형용 펠릿이 사출성형된 경우, 핫러너 사출성형장치에 있어서 적당하게 선택된 금형구조, 수지성형 온도, 사출압력, 유지압력, 및 금형냉각 시간 등의 조건에 의해 제조된다.

이 경우, 강화섬유의 평균 섬유길이는, 0.1mm∼7mm가 바람직하고, 성형품의 두께는 0.2∼5mm의 범위내에 있는 것이 일반적이다. 이 조건하에서, 얇은 벽의 성형품에 뛰어난 성형성이 발휘된다.

성형품내 섬유의 평균 길이가 O.1mm 미만인 경우, 성형품 기계적 특성(예컨대, 왜곡 탄성율, 인장강도)이 저하한다. 고강성이 요구되는 성형품의 경우, 평균 섬유길이가 긴 것이 유리하다. 이 경우, 평균 섬유길이는, 0.2mm이상인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 0.3mm 이상이다.

한편, 성형품중의 섬유의 평균길이가, 7mm보다 큰 경우, 큰 섬유강화 효과를 기대할 수 있지만, 성형품중 섬유가 치우쳐서 존재하는 우려가 있다. 섬유분산의 치우침은, 성형품의 외관의 불균형 및 기계특성의 편차를 초래하여, 안정적인 생산, 안정적인 산출율의 획득을 어렵게 한다.

따라서, 상기한 것들을 고려하면, 성형품중 섬유의 적절한 길이는, 안정적인 생산성 및 안정적인 산출율을 유지하는 관점에서, 0.1mm∼7mm인 것이 바람직하다. 고강성, 내충격 특성을 유지하는 관점에서, 0.2mm∼7mm인 것이 보다 바람직하고, 0.3mm∼7mm인 것이 더 더욱 바람직하다.

성형품의 외형 치수는, 대략 10∼5,000mm의 길이, 대략 10∼5,000mm의 폭, 대략 0.2∼1,000mm의 높이인 것이 바람직하다.

성형품의 외형 치수가, 대략 10∼500mm의 길이, 대략 100∼1,000mm의 폭, 대략 0.2∼100mm의 높이를 갖는 성형품이 바람직하고, 대략 1∼100mm의 높이, 대략 0.1∼5 mm의 폭, 대략 1∼1,000mm의 길이를 갖는 하나 이상의 리브를 갖고, 또는 대략 1∼100mm의 높이 및 대략 1∼50mm의 외경을 갖는 하나 이상의 보스를 갖는 것이 바람직하다.

보다 바람직하게는, 외형 치수가, 대략 50∼300mm의 길이(더욱 바람직하게는, 대략 100∼300mm), 대략 100∼400mm의 폭, 및 대략 0.2∼50mm의 높이를 갖고, 또한 대략 1∼50 mm의 높이, 대략 0.1∼5mm의 폭, 및 대략1∼400 mm의 길이를 갖는 하나 이상의 리브를 보유하거나, 대략 1∼50mm의 높이 및 대략 1∼50mm의 외경의 보스를 하나 이상 보유한 수지사출성형품이 바람직하다.

강화섬유가 긴 경우, 리브 또는 보스를 갖는 얇은 벽 성형품의 작은 공간내에 강화섬유를 배치하기 어려운 경우, 미세한 필러, 특히 바람직하게는 침상의 필러를 상기 작은 공간에 충전하여 국부적인 성형수축 및 불규칙적인 강성을 억제함으로써 휘어짐이 적고 높은 기계적 특성을 갖는 성형품이 제조될 수 있다.

성형품의 왜곡탄성율은 500∼4,000kgf/mm²이며, 체적저항율은 O.OO1∼O.O1Ω ·m인 것이 바람직하다.

이 성형품은, 평균섬유 길이가 0.1mm이상인 5∼50wt%의 강화섬유와, 규회석, 해포석, 티탄늄산 칼륨, 조노틀리트, 인산염 섬유, 다우소니트, 석고섬유, M0S, 붕산 알루미늄, 침상 칼슘 카보네이트, 4각(脚) 산화아연, 탄화규소, 질화규소, 기상성장 탄소섬유, 수산화 마그네슘, 수산화 알루미늄, 염기성 황산 마그네슘 및 이들의 조합으로부터 선택된 0.01∼30wt%의 침상 필러를 함유하는 열가소성수지 펠릿이 핫러너 사출성형장치에 공급된다면 제조될 수 있다.

이경우, 침상 필러의 종횡비는 3∼500인 것이 바람직하다.

이 성형품은, 탄소에 의해 표면이 피복되거나 실란 커플링제에 의해 표면처리될 수 있다.

본 발명에 있어서, 하우징은 물품을 담기 위한 컨테이너, 또는 물품의 기능적 요소를 덮는 셀구조부, 또는 그 내부를 포함하는 물품의 전체를 가리킨다. 물품의 예는 퍼스널 컴퓨터, 탁상 계산기, 제어기기, 전자식 측정기기, 통신장치, 프린터와 이미지 스캐너 등의 정밀전자기기나 휴대식 전자장치, 셀룰러폰 및 대형 피디피(PDP) 등의 섀시(chassis) 등이 있다. 바람직한 하우징은 사각형상이다. 이 하우징은 퍼스널 컴퓨터, 특히 노트북 컴퓨터의 하우징에 바람직하다.

본 발명의 FRP 성형품으로서의 하우징은, 그 외관형상에 있어 다면체 상자인 것이 바람직하다. 다면체는 일반적으로 직사각형이지만 이에 한정되지는 않는다. 다면체는 비 직육면체, 예컨대 변 사이에 형성된 각도로서 직각이 아닌 부분을 갖거나, 또는 사다리꼴 또는 평행사변형의 형상을 갖고 있어도 좋다. 모든 면이 평면일 필요는 없고, 한 면 이상이 곡면(볼록면 또는 오목면)일 수도 있다.

하우징내 개구부의 형성, 또는 개구부의 개구비율은, 희망하는 하우징 형태에 의해 다양하게 선택될 수 있지만, 하우징내에 내용물을 삽입하기 위해서는, 다면체의 한면 이상에 개구가 형성되는 것이 바람직하다. 일반적으로, 한면 전체가 실제 완전개방되는 것이 바람직하다. 상기한 개구에 더하여, 이 개부보다 작은 개구가 단수 또는 복수로 존재할 수 있다.

본 발명의 FRP 성형품은 도전성을 갖을 수 있고, 또는 장식효과를 갖을수 있고, 또는 표면에 형성된 보호층을 갖을 수 있다. 이 경우, 성형품은 도금재료 또는 코팅재료에 의해 도포된다.

표면 도금되는 재료로는, Au, Ag, Cu, Cr, Pt, Ni, Ti, Ge, Sn, Mo, Ta, W, Al, Nb, Pd, ITM, 인코넬, Ni-Cr, 426금, 퍼멀로이, SiO, SiO₂, Cr₂O₃, Al₂O₃, SnO, SnO₂, ZrO₂, TiO₂, Ta₂O₅, BaTiO₃, Fe₂O₃, Y₂O₃, CaF₂, LiF, MgF₂, NbF₃, Si₃N₄, 7059, TiN, Sn-Sb, Si, Al+Si, SUS 304 등이 있다.

표면코팅은 제품에 요구되는 색깔, 외관, 맛에 따라 선택된다. 성형품은 단지 의장성을 갖기 위해서만이 아니라, 제품의 도전성을 향상시키기 위해서 도전성을 갖는 재료로 도포될 수 있다.

본 발명의 FRP 성형품의 제조시에 사용되는 핫러너 사출성형장치에 대해서 설명한다.

도 1에 있어서, 핫러너 사출성형장치(1)는 베이스(1c)상에 설치된 용융수지 압출기(3), 용융수지 압출기(3)의 선단에 부착된 고정체(1b), 고정체(1b)에 접근가능하고 고정체(1b)로부터 퇴출가능하게 고정체(1b)와 대면하여 베이스(1c)상에 설치된 가동체(1a), 고정체(1b)에 부착된 고정측 플레이트(4), 가동체(1a)에 부착된 가동측 플레이트(5), 및 고정측 플레이트(4)와 가동측 플레이트(5)에 의해 지지되고, 이들의 사이에 위치된 금형(2)으로 이루어진다. 가동체(1a)를 이동시키기 위한 기구는 도시하지 않는다.

도 2는, 도 1에 나타낸 핫러너 사출성형장치(1)의 고정측 플레이트(4), 금형(2), 및 가동측 플레이트(5)를 상세하게 나타내고 있다. 도 2에 있어서, 금형(2)의 캐버티(6)는 고정측 플레이트(4)에 부착되고, 금형(2)의 코어(7)는 가동측 플레이트(5)에 부착된다. 캐버티(6)와 코어(7)의 대향면이 상호 접촉할 때, 금형중공부(11)가 형성된다.

고정측 플레이트(4)와 캐버티(6)의 내부에는, 용융수지 압출기(3)로부터 공급된 용융수지의 흐름을 수용하는 제1 스프루(10), 제1 스프루(10)로부터 공급된 용융수지의 흐름을 수용하는 핫러너 매니폴드(9), 및 핫러너 매니폴드(9)에 의해 분기되어 공급된 용융수지의 각 흐름을 수용하는 복수의 핫러너 스프루(8)가 형성되어 있다.

각 핫러너 스프루(8)의 하류단에는 게이트부(미도시)가 형성되고, 게이트부의 개방시, 각 핫러너 스프루(8)는 게이트부로부터 금형중공부(11)에 용융수지를 사출한다.

제1 스프루(10), 핫러너 매니폴드(9), 및 핫러너 스프루(8)는 콜드러너 사출성형과는 달리, 수지를 고온상태에서 용융상태로 유지한다. 이러한 목적으로, 제1 스프루(10), 핫러너 매니폴드(9), 및 핫러너 스프루(8)에는 전기히터가 장치되어 있다. 핫러너 스프루(8)의 선단부에도 전기히터가 설치되어 있다. 이들 수단은 수지를 항상 용융상태로 유지한다.

도 37은 핫러너 스프루(8)의 일례를 나타낸다. 도 37에 있어서, 핫러너 스프루(8)에는 수지가 흘러들어오는 중공부(80)와, 핫러너 매니폴드(9)의 용융수지 통로와 중공부(80)와 통하여 있는 용융수지 통로(37)를 갖는다. 중공부(80)의 선단은, 핫러너 스프루(8)의 선단에서 개방되어 있다. 이 선단의 개구를 덮음으로써, 스프루 부시(22)가 핫러너 스프루(8)의 선단에 설치되고, 게이트부(14)를 형성한다. 스프루 부시(22)에는 게이트 구멍(14a)이 형성되어 있다. 핫러너 스프루(8)는, 외부로부터 중공부(80)에 삽입되어, 게이트 구멍(14a)에 도달하는 게이트핀(15)을 갖는다. 게이트핀(15)은 가이드(36)에 의해 지지되어 축방향에 이동가능하다. 선단부 대면측상에서의 게이트핀(15)의 선단에는 게이트핀 구동수단(15b)이 형성되어 있다. 게이트핀(15)의 선단부와 게이트 구멍(14a)은 게이트를 형성한다. 게이트핀(15)의 선단부가 게이트 구멍(14a)을 개폐할 때, 용융수지가 사출되고 이 사출이 정지된다.

도 3은 핫러너 스프루(8) 및 핫러너 매니폴드(9)를 나타낸다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 핫러너 스프루(8)의 길이는, 핫러너 매니폴드(9)의 하류단으로부터 핫러너 스프루(8)의 게이트부(14)의 하류단까지의 길이(L)로서 정의된다.

핫러너 스프루(8)의 길이(L)는, 성형하고자 하는 성형품의 형상, 및 성형에 사용되는 금형의 크기에 따라 선택된다. 본 발명의 FRP 성형품의 제조시, 핫러너 스프루(8)의 길이(L)는 10∼600mm인 것이 바람직하다. 보다 바람직한 범위는 100∼450mm이다.

핫러너 스프루(8)의 길이(L)가 너무 짧다면, 매니폴드(9)와 핫러너 스프루(8)의 선단부 사이의 거리가 너무 짧아지고, 핫러너 스프루(8)의 외부 가열원이 배치되는 공간이 작아져서 핫러너 스프루(8)의 적절한 가열이 곤란하게 된다.

핫러너 스프루(8)의 길이(L)가 너무 길다면, 핫러너 스프루(8)의 게이트를 개폐하는 밸브게이트 제어용 게이트핀(15)의 길이가 너무 길어져서, 게이트핀(15)의 이동을 제어하기 곤란하게 된다. 또한, 게이트부(14)의 선단부에서의 게이트 구멍(14a)과 게이트핀(15) 사이의 마찰이 커져, 게이트핀(15) 또는 게이트 구멍(14a)이 마모되기 쉽다.

도 4는, 핫러너 스프루(8)의 종단면도이다. 핫러너 스프루(8)는 그 내부에 중공부(80)에 의해 형성된 수지통로(12)을 갖고, 그 선단부에 게이트부(14)를 갖는다. 게이트부(14)의 게이트 구멍(14a)의 직경은, 본 발명의 성형품을 제조하기 위해서, 0.1∼10mm인 것이 바람직하다. 보다 바람직한 범위는 1∼5mm이다.

게이트 구멍(14a)의 직경이 지나치게 크면, 수지중에 강화섬유 분산이 불충분하게 되어, 획득된 성형품의 외관이 불량하게 된다. 게이트 구멍(14a)의 직경이 지나치게 작으면, 수지의 유동을 충분하게 유지할 수 없고, 쇼트-샷(shotr shot) 등의 유동결함이 나타난다.

핫러너 스프루(8)는 도 4에 나타낸 바와 같이 외부적으로 혹은 내부적으로 가열될 수 있다. 양자의 가열방법은 각각 장단점을 갖는다. 본 발명의 FRP 성형품의 제조에 있어서, 강화섬유가 열가소성수지와 함께 사용되기 때문에, 핫러너 스프루(8)를 외부적으로 가열하는 것이 바람직하다.

핫러너 스프루가 내부적으로 가열된다면, 가열원이 핫러너 스프루의 내부에 설치된다. 따라서, 핫러너 스프루내의 모든 수지가 용융상태로 유지되는 것을 보장할 수 없고, 러너통로직경(수지의 유량)을 대략적으로 일정하게 유지하기 어렵게 된다. 특히, 탄소섬유가 강화섬유로서 사용된 경우, 탄소섬유의 열전도가 매우 좋기 때문에, 핫러너 스프루의 측면과 접촉하는 수지가 고체화되어, 희망하는 러너통로직경(수지의 유량)를 확보하기 어렵게 된다. 희망하는 러너통로직경(수지의 유량)의 확보가 어렵게 되면, 균형된 수지흐름의 유지가 어렵게 되고, 획득된 성형품에 휘어짐이 발생하거나, 성형품의 외관이 불량하게 된다.

외부적으로 가열되는 핫러너 스프루(8)는, 핫러너 스프루(8)의 외부에 가열원으로서 전열선 히터(13a: 도 4)을 보유한다. 핫러너 스프루(8)내 수지통로(12)에 서의 수지는 완전하게 용융상태로 유지된다.

핫러너 스프루(8)의 게이트부(14)에는 국부 가열용의 히터(미도시)가 배치되는 것이 바람직하다. 핫러너 스프루(8)의 게이트부(14)는, 항상 외부공기 및 금형(2)과 접촉하고 있기 때문에, 게이트부(14)에 위치되는 수지의 온도는 저하하는 경향이 있고, 경우에 따라서는, 수지가 게이트부(14)에서 고체화하여 사출성형을 할 수 없다. 이 문제는 게이트부(14)에 국부 가열용의 히터를 배치하는 것에 의해 회피될 수 있다.

도 5의 (A) 및 도 5의 (B)를 참조하면, 핫러너 스프루(8)의 게이트부(14)의 개폐동작이 설명된다. 본 발명의 FRP 성형품을 제조하기 위한 핫러너 사출성형장치에 있어서의 핫러너 스프루(8)의 게이트부(14)는, 밸브를 사용하여 제어되는 것이 바람직하다.

밸브를 사용하는 게이트 제어방법은 밸브게이트방법으로 불리운다. 이 방법에 있어서, 수지가 사출될 때, 게이트핀(15)은 게이트부(14) 내부로부터 화살표(15a)가 지시하는 바와 같이 후퇴하여 게이트부(14)를 개방한다. 그 결과, 게이트부(14)에서의 수지통로가 개방되어, 수지가 금형 중공부(11) 내로 사출될 수 있다. 수지가 금형중공부(11) 내에 충분히 충전된 후, 게이트핀(15)이 화살표(15b)로 지시하는 바와 같이 전진하여 게이트부(14)가 폐쇄된다. 그 결과, 게이트부(14)에서의 수지통로가 폐쇄되어 금형 중공부(11)내로의 수지의 사출이 정지한다.

즉, 게이트핀(15)은 수지의 사출 및 수지사출의 정지를 제어한다. 하나의 핫러너 스프루(8)가 있는 경우, 하나의 게이트핀(15) 제어시스템이 요구된다.

한편, 본 발명의 성형품 제조시, 성형품의 크기에 따라 복수의 핫러너 스프 루(8)가 필요한 경우가 있다. 예컨대, 사무기기, 특히 A4크기(가로 210mm, 세로 297mm)의 노트북형 퍼스널 컴퓨터의 하우징이 핫러너 사출성형장치로 제조될 때, 1개∼26개의 게이트가 사용된다. 그러나, 바람직한 갯수는 4∼17개 이다.

게이트 갯수가 지나치게 적으면, 수지의 충분한 유동성을 확보할 수 없고, 쇼트샷이 발생하여 소망하는 성형품을 얻을 수 없다. 게이트의 수가 지나치게 많으면, 게이트 수 만큼의 핫러너 스프루를 배치하기 곤란하게 된다.

하나의 성형품의 제조에 복수개의 핫러너 스프루가 사용되는 경우, 각 핫러너 스프루에 대한 게이트의 개폐를 독립적으로 제어하는 것이 바람직하다. 이 제어방법은 각 게이트로부터 금형으로 흐르는 수지의 양을 상호 동일하도록 해준다. 각게이트로부터 금형내로 흘러 들어가는 수지량이 상호 균일하다면, 강화섬유 함유 열가소성수지로부터 획득된 성형품의 특유의 휘어짐을 작게 할 수 있다.

게이트핀(15)의 이동은 유체압에 의해 제어되는 것이 바람직하고, 보다 구체적으로, 유압, 공기압, 또는 수압 등이 있다. 이들 중에서 유압이나 공기압이 보다 바람직하다.

밸브제어 방법은, 그 특성으로 인하여, 게이트의 개폐시간과, 수지유량의 미조정에 있어서 뛰어나고, 사출 유량의 균형을 쉽게 제어할 수 있다. 그 결과, 성형품은 휘어짐이 거의 없고, 외관이 뛰어난 성형품을 얻을 수 있다.

콜드러너―사출성형 방법을 이용하여 장섬유 강화수지를 사출성형한 경우, 스프루로부터 금형의 캐버티로 수지가 흘러 들어오는 게이트에서, 강화섬유가 수지로부터 분리되고, 게이트에서의 섬유밀도가 높아진다. 따라서, 금형이 개방될 때, 게이트에 위치한 성형품이 찢어지는 현상이 발생하기 쉽다.

이 현상은 게이트 형상(특히 게이트 구멍의 직경)에 관계되고, 장섬유를 포함하는 수지의 경우에 있어서, 게이트 구멍 직경이 넓어지면, 이 현상의 발생빈도가 커진다. 이 게이트에서의 찢어짐을 방지하기 위해, 성형품의 표면상에 게이트가 직접 배치되지 않는 것을 회피하도록 금형형상이 설계되고, 획득된 성형품은 게이트에 대응하는 부분에서 별도로 가공되어진다. 이는 비용을 상승시킨다.
본 발명의 성형품을 제조하는데 밸브 게이트 방식의 핫러너 시스템이 사용되는 경우, 핫러너 스프루내에 배치된 밸브 핀에 의해 게이트를 확실하게 차단하는 것이 가능하여 게이트를 직접 성형품의 표면에 배치하더라도 게이트에서 찢어지는 현상은 실질적으로 발생하지 않는다.

이 경우, 핀마크가 성형품상에서 게이트에 대응한 위치에 핀이 오목형상으로 형성된다. 이 오목형상의 핀마크의 일례를 도 30의 (A) 및 도 30의 (B)에 나타내었다. 오목형상의 핀마크(31)의 깊이(DP)는 0.05∼0.3mm이고, 직경(GD)은 사용된 게이트의 구멍 직경과 동일하다.

핫러너 매니폴드(9)는 핫러너 스프루(8)과 같이 외부가열 히터(미도시)에 의해 가열되어, 수지를 용융상태로 유지한다.

핫러너 매니폴드(9)의 외형은 도 2에서 나타낸 상자와 같이 나타내어지지만, 매니폴더는 그 내부에 수지가열용 히터를 가지며, 수지통로가 형성되어 있다.

핫러너 매니폴드(9)의 외형은 사용된 금형(2)의 크기 및 핫러너 스프루(8)의 갯수에 의존한다. 예컨대, 사무기기, 특히, A4 크기의 노트북형 퍼스널 컴퓨터의 하우징이 핫러너 사출성형장치를 이용하여 형성된 경우, 하우징의 외형은, 길이는 대략 100∼600mm, 폭은 대략 100∼600mm, 높이는 대략 10∼600mm인 상자형인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 길이는 대략 200∼500mm, 폭은 대략 100∼500mm, 높이는 대략 10∼500mm이고, 더 더욱 바람직하게는, 길이는 대략 200∼400mm, 폭은 대략 100∼300mm, 높이는 대략 10∼40Omm이다.

핫러너 매니폴드(9)의 내부의 수지통로의 내경은, 1∼30mm인 것이 바람직하다. 보다 바람직한 범위는 2∼20mm이고, 2∼15mm의 범위가 더욱 더 바람직하다.

핫러너 매니폴드(9)는 수평분할가능한 구조나 일체적인 구조인 것이 일반적이다. 수평 분할가능한 구조의 경우, 각각이 러너할브(runner halve)를 갖고 있는 상부 및 하부부재는, 예컨대 용접, 접착제, 볼트, 핀, 끼워맞춤 또는 진동융합에 의해 결합된다. 일체적 구조에 있어서의 러너는 측면에 드릴구멍의 방식으로 형성될 수 있다.

본 발명의 FRP 성형품을 제조하기 위한 핫러너 사출성형장치에 있어서, 용융수지 압출형성기(3)로부터 핫러너 매니폴드(9)(제1 스프루(10))내로 수지가 흘러서 금형(2)의 금형중공부(11)에 개방된 핫러너 스프루(8)의 게이트부(14)까지의 수지통로의 거리에 대해서 이하에 설명한다.

본 발명의 FRP 성형품이, 복수의 핫러너 게이트에 의해 제조된 경우, 각 게이트에 대한 거리는 상호간에 거의 동일한 것이 바람직하다. 각 게이트까지의 거리는 직선거리는 아니고, 수지가 유동하는 거리이다.

상호간 거의 동일한 이 거리는, 예컨대, 게이트까지의 최장거리를 SL이라고 하고, 게이트까지의 최단거리를 SS라고 할 때, SL/SS의 값은 3이하가 바람직하다. 보다 바람직하게는 2이하이고, 더욱 바람직하게는 1.5이하이다.

한편, 금형구조로 인하여, 상기의 거리가 상술한 바와 같이 상호간 동일하게 할 수 없는 경우, 각 핫러너 게이트의 개폐 타이밍을 다르게 한다면, 동일한 효과를 얻을 수 있다. 개폐 타이밍을 다르게 한다는 것은 각 게이트가 다른 시간에 개폐됨을 나타낸다.

이러한 방식으로, 게이트까지의 거리가 상호간 거의 동일한 상태는 획득된 성형품의 휘어짐의 감소하는데 매유 효과적이다.

섬유강화 수지 사출 성형에 의해 획득된 제품은, 재료의 대부분을 구성하는 수지가 결정성 수지인지, 비결정성 수지인지와는 상관없이, 배향된 강화섬유에 의해, 성형품 전체로 배향성을 갖는다. 사출성형에 의해 획득된 성형품은, 금형으로부터 배출된 상태(고온)에서 상온까지 냉각되는 동안 수축된다. 수축은 배향성 및 사용된 강화섬유의 종류에 따라 다르다. 강화섬유 함유 열가소성수지가 사용된 경우, 성형품내의 섬유가 규칙적으로 배향되어져 있다면, 성형품의 휘어짐은 크게 감소될 수 있다.
강화섬유를 포함하는 열경화성 수지가 사용되는 경우, 제 1 스프루로부터 각각의 게이트까지의 수지통로 거리가 서로 동일하다면, 획득된 성형품의 휘어짐이 작아지는 효과가 있다.

섬유강화수지가 사용된 경우, 강화섬유는 해당하는 게이트로부터 방사형으로 배향된다. 복수의 게이트가 사용된 경우, 강화섬유는 각 게이트로부터 방사형으로 배향된다. 방사형으로 배향된 강화섬유의 상태는 획득된 성형품의 휘어짐을 결정한다. 각 게이트부로부터의 수지유입량이 상호간 동일하지 않다면, 각 게이트에 대응하는 성형품의 부분에서의 수지유입량 간의 균형을 잃게되어 휘어짐이 증가한다.

복수의 게이트가 사용된 경우, 각 게이트에 대한 거리가 상호 동일하다면, 각 게이트에 대응하는 성형품의 부분에서의 수지유입량이 상호간 거의 동일하게 된다. 따라서, 획득된 성형품의 휘어짐이 감소될 수 있고, 또한, 사출성형시 발생하는 수지압력분포가 균일하게 된다.

예컨대, 도 26에 나타낸 바와 같이, 제1 스프루(10)와 직선상으로 비교적 가까운 게이트부(14)에 대하여, 수지통로(25)가 우회로로서 형성되어 각 각 게이트부(14)까지의 거리가 실질적으로 상호 동일하게 된다.

본 발명의 FRP 성형품이 대략 A4 크기의 직사각형 평면일 경우, 핫러너 스프루(8)는, 제1 스프루(10)측에서 보았을 때(제1 스프루(10)측에서 투영할 때), 상하 좌우 대칭으로 배열되거나, 상하(짧은변 방향) 비대칭 또는 비방사형일 수도 있다. 이들이 좌우(긴변 방향)비대칭으로 배열되면, 성형시의 수지흐름속도의 균형이 나빠져서, 성형품이 크게 휘어진다.

측면에 수직벽을 갖는 얇은 벽 성형품에 있어서, 각 게이트까지의 거리가 상호간 거의 동일한 경우이거나, 각 게이트까지의 거리가 기하학적으로 거의 동일한 경우에도, 성형품이 크게 휘어지는 경우가 발생할 수 있다. 그 이유는 상벽의 두께가 얇은 경우, 성형품이 수직벽에 의해 더 큰 영향을 받기 때문이다. 즉, 상벽의 경도가 수직벽의 경도보다 낮다면, 성형품은 강화섬유의 배향성에 의해 영향을 받기 쉽다. 이 문제는 용접선(weld line)의 위치 이동한 경우에도 발생하는 이 문제를 이하의 예를 통해 설명한다.

성형에 복수의 게이트가 사용된 경우, 성형품의 표면상에서 각기 서로 다른 방향으로부터 캐버티로 흘러들어가는 수지가 서로 충돌하고, 용접선이 형성된다. 이 용접선은 사용된 코팅에 따라 수지품의 외관결함으로 된다.

본 발명의 FRP 성형품의 제조에 있어서, 핫러너 스프루(8)의 배열이 용접선의 위치를 이동시키기 위해 변화되거나, 용접선의 발생을 피하기 위해 하나의 게이트가 성형에 사용된다. 이 경우, 성형품이 크게 휘어질 수 있기 때문에, 게이트의 배열에 충분한 주의가 필요하다. 하나의 게이트만을 사용할 수 없고, 용접선의 위치를 이동시키기 곤란한 경우, 또는 용접선의 위치를 이동시키더라도 코팅문제가 발생한 경우, 각 게이트까지의 거리를 고의적으로 동일하지 않게 설정하거나 각 게이트에 대한 거리를 고의적으로 상호간 동일하지 않도록 밸브의 개폐 타이밍을 설정하는 것이 필요하다.

A4 크기의 노트북형 퍼스널 컴퓨터에 대한 하우징의 LCD커버의 경우, 도 31에 나타낸 게이트 레이아웃에 있어서, 도 32의 (A), 도 32의 (B), 도 32의 (C)에 나타낸 바와 같이, 둘레부에 위치된 게이트(32)(도면에는 4개의 게이트가 도시됨)로부터 수지가 유입한 후, 대략 0.1∼2초 동안, 중앙부에 위치된 게이트(33)(도면에는 2개의 게이트가 도시됨)가 개방되어 수지를 게이트(33)로부터 중앙부에 흐르게 하여, 실질적으로 성형품이 휘어짐 없이 얻어진다.

필요에 따라, 나중에 개방된 중앙부의 게이트(33)가 둘레부의 게이트(32) 보다 일찍 폐쇄될 수 있다. 지연된 타이밍에서 개방하는 게이트를 어떤 게이트로 할 것인지, 지연시간은 어느 정도로 할 것이지는 성형품의 형태, 금형구조, 및 핫러너 매니폴드 구조에 의해 다양하게 결정될 수 있다. A4 크기의 노트북형 퍼스널 컴퓨터에 대한 하우징의 LCD 커버의 경우, 둘레부에 위치된 게이트가 먼저 개방되고, 중앙부에 위치된 게이트가 소정 시간후에 개방 및 폐쇄되면, 희망하는 성형품을 효과적으로 획득할 수 있다.

고의적으로 게이트 위치를 상호간 동일하지 않게 배열하거나, 밸브의 개폐 타이밍을 각 게이트까지의 거리가 상호간 동일하게 되지 않도록 설정한 경우, 용접선의 높이가 낮아진다. 용접선 높이의 낮아짐은, 실제 용접선의 높이가 낮아져 이 용접선의 존재가 관찰되지 않는 것을 나타낸다.

LCD 커버, 예컨대, A4크기의 노트북형 퍼스널 컴퓨터에 대한 하우징의 LCD커버는, 그 내부에 LCD패널을 포함하고 있다. 따라서, 이 커버는 6면체로부터 이루어지고 그 2면이 개구를 갖고 있다. 이 경우 , LCD패널을 하우징의 측면상에 고정하기 위해 측면에 수직벽이 형성된다. 금형으로부터 취해진 측면에 수직벽을 갖는 성형품의 수직벽은, 재료의 수축으로 인하여 내측으로 경사져 있다. 안쪽으로 경사진 수직벽을 갖는 하우징상에 LCD패널을 장착하는 것은 매우 어렵다.

이 문제는, 코팅 이후의 성형품의 형태를 교정하는 교정단계에서 측면의 내부를 향한 경사를 교정하는 방법에 의해 해결될 수 있다. 이 문제는, LCD커버의 측면이 내측을 향해 경사진 것에 기초하여, 외측으로 경사진 측면을 갖는 금형을 설계하는 방법으로 해결하는 것도 가능하다.

이 형태는, 도 33의 (A), 도 33의 (B), 도 33의 (C)에 나타내어진다. 도 33의 (A)는 성형품(20)의 배면의 평면도이고, 도 33의 (B)는, 도 33의 (A)의 A-A 종단면도이다. 도 33의 (C)는, 성형품(20)의 측면부를 나타내는 확대 종단면도이다. 이들의 도면에 있어서, 성형품(20)은, 외측표면(20TS) 및 양측면(20SS)을 갖는다.

측면(20SS)이 외측으로 경사진(각도(Sθ)) 금형을 설계한 경우, 외측으로의 경사(EL)는, A4크기의 LCD커버(측면 높이 5mm∼20mm)에 대하여, EL=0.05∼0.5mm (S θ=0.1∼2.0°)인 것이 바람직하다. 더 바람직하게는 EL=0.1∼0.3mm (Sθ=0.3∼1.2 °)이다.

이 형태에 있어서는, 측면의 두께는 변화하지 않는다라고 가정한다.

본 발명의 FRP 성형품의 제조에 있어서, 핫러너 사출성형장치에 사용된 금형(2)은 도 6의 (B)에 나타낸 바와 같이 수지사출성형에 사용된 일반적인 것과는 구조적에 차이가 있다.

일반적으로 사용되는 수지사출성형 금형은 철강재료 덩어리를 가공하여 제작되고, 도 6의 (A)에 나타낸 바와 같이, 러너(27), 캐버티(6a), 코어(7a)등의 부품으로 이루어진다. 이들 각 부품은, 그 내부에 냉각수 통로(13b)가 설치되어, 각부품은 냉각수에 의해 냉각되는 구조로 되어 있다. 금형(2a)은 일회의 성형으로 복수개의 성형품(20a)을 형성할 수 있는 구조로 되어 있다.

본 발명의 FRP 성형품의 제조에 있어서, 핫러너 사출성형장치에 사용된 금형(2)에는, 핫러너 매니폴드(9), 핫러너 스프루(8), 및 제1 스프루(10)가 수지를 용융상태로 유지시킨다. 따라서, 캐버티(6), 코어(7), 스프루 부시는 고온부분과 저온부분이 존재한다. 저온부분에는, 수지사출성형용 금형에 일반적으로 사용되는 금형냉각구조로서의 냉각수 통로(13b)가 설치되어 있다. 한편, 고온부분에는, 가열용의 전열선 히터(13a)(도 7)가 배치되어, 수지를 항상 용융상태로 유지하는 구조로 되어 있다.

냉각부로서의 금형온도는 대략 20∼90℃이지만, 고온부로서의 핫러너 매니폴드(9), 핫러너 스르푸(8), 제1 스프루(10)의 온도는 대략 200∼350℃ 이다.

성형품표면에 대응하는 캐버티(6) 및 코어(7)의 표면상의 냉각부 금형온도는 대략 20∼90℃인 것이 바람직하고, 대략 30∼85℃인 것이 보다 바람직하고, 30∼80℃인 것이 더욱 바람직하다.

고온부의 열이 저온부에 전해지는 것을 막을 필요가 있고, 즉, 이들의 사이에서 단열할 필요가 있다. 핫러너 매니폴드(9)부분에는, 도 7에 나타낸 바와 같이, 저온부와 고온부의 사이의 틈에 공기 단열층(17)이 형성된다.

핫러너 스프루(8) 및 제1 스프루(10)부에서는, 일반적으로 사용되어 있는 수지사출성형용 금형에 비교하여, 더 많은 냉각수 통로를 갖거나 더 큰 통로직경을 갖는 구조가 사용된다.

성형품의 표면에 대응하는 캐버티(6) 및 코어(7)의 표면의 온도를 20∼90℃로 유지하기 위해, 상기 표면상에 또는 바람직하게는 게이트 부시(22)내에, 냉매유체 순환기구를 설치하거나, 성형이 수행될 때마다 냉매가 표면과 접촉한다. 다른 방법으로는, 중공단열 구조가 표면의 내측에 각각 설치될 수 있다. 그러나, 성형품 표면에 대응하는 캐버티(6) 및 코어(7)의 표면부근의 게이트부(14)의 주위에, 단열재료로 만들어진 단열 플레이트(16)를 제공하는 것도 바람직하게 사용가능하다.

단열 플레이트(16)의 재료로서는, 큰 열용량, 즉 열전도율이 작은 것을 이용할 수 있다. 열전도율이 작은 단열 플레이트(16)로서 적합한 재료로는, 세라믹, 안티몬, 이리디윰, 탄소강, Ni-Cr합금, 규소강철, 스텐레스 강철, 니크롬, 비즈머스, 티타늄 등을 들 수 있다. 금형강으로서 강도 및 강성을 고려하면, 이들 중 탄소강, Ni-Cr합금, 스텐레스 강철, 티타늄이 바람직하다. 탄소강, 스텐레스 강철, 티타늄이 보다 바람직하다. 필요에 따라, 이들 금속 중 임의의 하나를 사용할 수 있고, 또는 복수종류의 조합으로 사용하는 것도 가능하다. 이들 금속 중 임의의 하나를 사용된 금형재료와 조합할 수 있다.

단열 플레이트(16)의 형상은, 특별하게 한정되지는 않는다. 다각형이나 원형의 측면형상을 갖는 플레이트가 적합하고, 가공의 용이함으로부터 원형 플레이트가 보다 바람직하다. 이 단열 플레이트(16)는 도 8에 나타낸 바와 같이 각 게이트에 설치되거나, 또는 도 7에 나타낸 바와 같이 금형의 전체 표면에 설치되어도 좋다.

단열 플레이트(16)의 크기는, 금형(2)의 크기, 핫러너 스프루(8)의 크기에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 예컨대, 단열 플레이트가 각 게이트에 설치된 경우, 단열 플레이트(16)의 단면적은 4∼8,000mm²이 바람직하다. 15∼5,100mm²가 보다 바람직하고, 50∼3,0OOmm² 인 것이 더욱 바람직하다.

단열 플레이트가 너무 크면 금형구조의 관점에서 단열 플레이트의 설치가 어렵고, 너무 작다면 단열효과를 기대할 수 없다.

단열 플레이트(16)의 두께는, 용융수지온도나 성형품상의 열 영향을 고려하여 선정된다. 단열 플레이트가 각 게이트에 설치된 경우, 두께는 0.1∼20mm인 것이 바람직하고, 1∼15mm 인 것이 보다 바람직하며, 1.5∼10mm 인 것이 더욱 바람직하다.

두께가 지나치가 두껍다면, 핀(15)의 길이는 단열 플레이트(16)의 두께에 대응하는 길이보다 길어야만 하고, 핀(15)과 게이트(14) 사이의 마모에 의해 게이트(14)의 직선부의 길이가 길게 된다. 두께가 너무 작으면, 단열효과를 기대할 수 없고, 또한, 강도가 불충분하게 된다. 단열 플레이트(16)의 두께는 균일하지 않을 경우에는, 두께로서 그 평균값이 사용된다.

단열 플레이트(16)는, 금속 플레이트만으로 구성될 수 있고, 또는 도 9에 나타낸 바와 같이, 금속 플레이트(16a)와 수지 등의 다른 재료로 이루어지는 플레이트(16b)가 적층하여 구성될 수 있다.

게이트부(14)는 성형품의 표면에 직접적으로 배치될 수 있지만, 각 게이트 선단부에 단열재료(16)가 부착될 수 있다.

금형구조로 인하여, 각 게이트의 선단에 단열재료(16)을 배치할 수 없는 경우, 게이트부(14)가 직접적으로 성형품의 표면에 배열된다면, 게이트 선단부가 고온이기 때문에, 성형품이 불타서 불량으로 될 수 있다. 이 경우, 게이트부(14)와 성형품의 표면 사이에, 일정 간극이 형성될 수 있다. 이 경우, 성형품은 남았있는 게이트부를 갖지만, 이들이 기계가공에 의해 제거되어, 게이트부(14)가 성형품의 표면에 직접적으로 배치했을 경우로 동일한 외관을 얻을 수 있다.

금형 공간의 표면과 각 게이트와의 거리는 필요에 따라 설정될 수 있지만, 0∼50mm가 바람직하다. 0∼30mm가 보다 바람직하며, 0∼10mm가 더욱 바람직하다. 이 거리가 지나치게 길면, 게이트부의 파손 가능성이 증대하고, 게이트부에 파손이 발생하면, 성형 후 금형내에 파손편이 남게되어, 다음 성형의 일시정지를 필요로 한다. 또한, 이 거리가 너무 길면 이 부분은 성형품에는 포함되지 않는 부분(폐기 부분)이기 때문에, 폐기물이 증가하여 성형품의 비용을 상승시킨다.

금형을 구성하는 재료는 기계구조용 탄소강, 크롬 몰리브덴강, 탄소공구강, 합금공구강, 고탄소 베어링강, 알루미늄 크롬 몰리브덴강 등을 포함한다.

다음으로, 게이트 레이아웃에 대해서 설명한다. 외관에 뛰어나고 휘어짐이 작은 성형품을 얻기 위해서는 핫러너 스프루(8)의 배열이 중요하다.

노트북형 퍼스널 컴퓨터의 하우징에 대표되는 사무기기용 하우징의 경우, 크기가 비교적 크기 때문에, 수지의 유동성을 유지하기가 어렵고, 게이트를 성형품면상에 게이트를 배치하는 것이 바람직하다.

도 10에 나타낸 바와 같이, 모든 핫러너 스프루(8)는 성형품(18)의 면상에 배치될 수 있고, 도 11에 나타낸 바와 같이, 일부의 핫러너 스프루(8)는 성형품(18)의 면상에, 나머지의 핫러너 스프루(8)는 성형품(18) 면상의 외측 위치에 배치될 수도 있다. 도 12에 나타낸 바와 같이 큰 절단부를 갖는 다각형상의 성형품의 경우, 모든 핫러너 스프루(8)는 성형품(18)의 면상의 외측 위치에서 배치될 수 있다.

다음으로 금형구조에 대해서 이하에 설명한다. 통상의 수지사출성형용 금형은, 주로 제품의 장식면(성형품 표면)에 게이트가 배치되는 프론트 게이트 방법, 또는 성형품의 장식면에 게이트가 배치되지 않는 리버스 게이트 방법 중 어느 하나에 의해 제조된다.

본 발명의 FRP 성형품의 제조에 사용된 금형은, 프론트 게이트 방법 또는 리버스 게이트 방법 중 어느 하나에 의해 제조될 수 있다. 성형품에 요구되는 외관 및 성형품의 형상에 따라 어느 한가지 방법이 선택될 수 있다.

예컨대, 노트북형 퍼스널 컴퓨터에 대한 LCD패널을 수용하는 하우징와 같이 성형품의 의장면의 외관기준에 사용되는 성형품을 제조할 경우, 성형품의 의장면상에 게이트의 형상이 나타나지 않는 금형이 사용된다. 즉, 이 경우, 게이트가 성형품의 의장면과 마주하지 않는 리버스 게이트 방법에 의해 제조된 금형이 사용된다.

예컨대, 노트북형 퍼스널 컴퓨터용의 HDD을 수용하는 하우징이나, 도장될 필요가 없는 자동차 또는 사무기기 등의 내장부품으로 사용되는 성형품을 제조하는데 있어서, 성형품의 표면의 외관기준이 상술한 LCD 패널용 하우징 만큼 엄격하지 않기 때문에, 게이트가 성형품의 표면에 마주하지 않는 프론트 게이트 방법이 채용된다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 FRP 성형품은 핫러너 사출성형에 의해 제조되기 때문에, 성형품으로 되는 부분으로부터 제거되어 폐기되는 스프루러너(19: 도 11 및 도 12)의 양이 감소된다. 게다가, 성형사이클이 짧아진다.

콜드러너 사출성형에서는, 금형내 성형품으로 되어지는 부분과 폐기되어지는 스프루러너부 모두를 충분하게 냉각시킬 필요가 있다. 스프루러너부가 충분하게 냉각된다면, 금형의 개방시 비교적 얇은 스프루러너부가 금형내에 잔존하는 현상이 발생하고(스프루 클로징 현상), 이 경우 연속적인 성형이 이루어지지 않을 수도 있다. 이 현상은, 통상의 강화섬유를 포함하지 않는 엔지니어링 플라스틱과 비교하여, 성형 수축율의 작은 장섬유 강화 수지재료를 사용하는 성형에 있어서 현저하게 발생한다. 따라서, 금형은 장섬유 강화수지재료를 사용하는 성형에 적합하도록 설계되어야만 한다.

본 발명의 FRP 성형품은, 핫러너 사출성형에 의해 제조되기 때문에, 종래의 콜드러너 사출성형에 존재하던 스프루러너가 금형내에 존재하지 않는다. 따라서, 스프루 클로징 현상이 발생하지 않는다.

본 발명의 FRP 성형품에서 평균 섬유길이는 중량 평균 섬유길이이다. 그 측정법은 다음과 같다.

(i) 성형품으로부터 길이 1Omm × 폭 1Omm(두께는 임의)의 크기를 갖는 측정편을 절단한다.

(ii) 측정편을 용제에 24시간 침지하여 수지성분을 용해한다. 용제로서 성형품의 기초수지를 용해할 수 있는 용제를 적당하게 선택한다. 예컨대, 수지가 나일론일 경우에는 포름산을 선택할 수 있다. 수지가 폴리카보네이트인 경우에는 디클로로메탄 또는 오르소클로로페놀을 선택할 수 있다. 측정편의 수지부분을 용해한 후, 강화섬유를 포함하는 무기물이 남는다.

(iii) 현미경을 사용하여 강화섬유를 10∼100배의 배율로 관찰하고, 시야내의 강화섬유 중 임의적으로 400개의 섬유를 선택하고 그 길이를 측정한다.

(iv) 각 섬유의 섬유길이를 Li라고 하면, 중량 평균 섬유길이(Lw)는 이하의 공식에 의해 얻어진다.

식: Lw = (∑Li²)/(∑Li)

본 발명의 FRP 성형품은, 평균 섬유길이가 0.1∼7mm인 장섬유를 포함하는 수지 성형방법에 의해 제조될 수 있다. 따라서, 사용된 금형, 및 금형에 결합되어 수지의 유동과 접촉하게되는 부품은, 성형품의 희망하는 치수정밀도를 확보하고, 내구성이 있어야 하며, 성형품을 안정적으로 제조할 수 있어야 한다.

밸브 핀(15) 및 가이드(36)(도 37)의 표면경도는, 내마모성을 고려하여 HRC45∼68이 바람직하다. 보다 바람직하게는 HRC58∼68이다. 강화섬유가 탄소섬유라면 HRC60∼68이 바람직하다.

게이트 부시(22)(도 37)의 표면경도는, 내마모성을 고려하여 HRC45∼68이 바람직하다. 보다 바람직하게는 HRC55∼68이다.

본 발명의 FRP 성형품의 제조방법을 보다 자세하게 이하에 설명한다.

본 발명의 FRP 성형품의 제조방법은:

(a) 매트릭스 수지로서 사용된 열가소성수지내에 혼입된 평균 섬유길이가 0.1∼7mm인 수지강화섬유를 갖는 수지 펠릿을 사출성형기의 수지용융 실린더내에서 220∼350℃로 가열용융하여, 상기 섬유가 그 안에 분사하여 혼재된 용융수지를 준비하는 제1 단계; 및

(b) 제1 단계에서 얻어진 용융수지를, 상기 사출성형기의 제1 스프루를 통하여, 또한 핫러너 사출성형장치의 수지통로를 통하여 핫러너 스프루에 공급하고; 핫러너 스프루의 게이트를 개폐하여 성형품을 형성하는 금형의 캐버티로의 상기 용융수지의 사출의 시작 및 종료를 제어하며; 상기 캐버티내에 공급된 상기 용융수지를 금형내에서 고화시키고; 금형을 개방하며; 형성된 성형품을 꺼내는 제2 단계를 포함한다.

필요에 따라, 게이트부에 대응하는 부분에서, 금형으로부터 꺼내어진 성형품의 표면을 마무리 가공하는 제3 단계가 추가된다. 필요에 따라, 금형으로부터 꺼내어진 성형품 또는 제3 단계로부터 얻어진 성형품에 금속제 비트를 삽입하는 제4 단 계가 추가된다.

필요에 따라, 성형품의 표면을 매끄럽게 가공하는(sanding) 제5 단계가, 제2 단계, 제3 단계, 또는 제4 단계 후에 추가된다.

필요에 따라, 성형품의 표면을 세정하고, 표면을 코팅하며 건조시키는 제 6단계가, 제2 단계, 제3 단계, 제4 단계, 또는 제5 단계 후에 추가된다.

필요에 따라, 성형품에 형성된 휘어짐을 교정하는 제7 단계가, 제2 단계, 제3 단계, 제4 단계, 제5 단계, 또는 제6단계 후에 추가된다.

필요에 따라, 성형품의 표면(코팅면을 포함)을 연마하는 제8 단계가, 제2 단계, 제3 단계, 제4 단계, 제5 단계, 제6 단계, 또는 제7 단계 후에 추가된다.

필요에 따라, 성형품의 외관을 검사하고 성형품을 포장하는 제9 단계가, 제2 단계, 제3 단계, 제4 단계, 제5 단계, 제6 단계, 제7 단계, 또는 제8 단계 후에 추가된다.

제1 단계에서 사용되는 핫러너 사출성형기의 능력은, 수십톤∼수천톤에 이른다. 제조할 성형품의 표면적에 비례해서 성형기의 능력이 증가한다. 예컨대, A4 크기의 표면적을 갖는 성형품을 형성할 경우, 350톤이상의 능력을 갖는 핫러너 사출성형기를 사용하는 것이 바람직하다.

핫러너 사출성형기 실린더 내부에 설치된 히터에 대한 가열온도 설정은, 220∼350℃인 것이 바람직하다. 장섬유 강화수지의 혼합성 및 사출성형에 필요한 충분한 유동성을 확보하는 관점에서, 240-330℃인 것이 보다 바람직하다. 폴리아미드 수지를 주성분으로 하는 열가소성수지의 경우, 바람직한 온도는 240∼320℃이다.

제2 단계에서는, 제1 단계에서 용융된 장섬유강화 열가소성수지를 핫러너 사 출성형장치의 금형 캐버티내에 유입한다. 금형 캐버티내로의 강화섬유를 포함하는 수지의 유입량 및 유입 타이밍은, 핫러너 스프루내 밸브핀을 개폐하는 방법에 의해 제어된다.

수지를 항상 용융상태로 유지하기 위해서, 핫러너 매니폴드와 핫러너 스프루는 고온에서 유지된다. 온도는 220∼350℃로 설정되는 것이 바람직하다. 장섬유 강화수지의 혼합성이나 사출성형에 필요한 충분한 유동성을 확보하는 관점에서, 보다 바람직하게는 240∼330℃이다. 폴리아미드 수지를 주성분으로 하는 열가소성수지의 경우, 바람직한 범위는 240∼320℃이다.

제3 단계에서는, 금형으로부터 고화된 성형품을 꺼내고, 게이트부에 대응하는 부분에서 표면을 마무리 가공한다. 게이트에 대응하는 핫러너사출성형품의 부분에는 밸브핀 마크로서 오목부를 갖는다. 이 오목부의 형상이 성형품의 외관기준에 일치하는지를 결정하고, 그 결과에 기초하여, 제3 단계의 처리를 성형품에 행할지를 결정한다.

제3 단계에서는, 일반적으로, 회전칼을 구비한 공작기계가 오목부의 형상을 제거하는데 사용되거나, 이 오목부를 열가소성수지, 열경화성수지, 고무, 퍼티 등으로 주입한다.

제4 단계에서는, 성형품에 금속제 비트를 삽입한다. 일반적으로, 성형품으로서의 하우징은 다양한 기능부품을 그 내부에 수용한다. 따라서, 하우징에 나사 결합기구를 설치할 필요가 있다. 하우징은 열가소성수지로 형성되기 때문에, 약 280∼320℃의 온도로 가열된 금속제 비트를 보스에 열삽입함으로써 결합기구를 설치할 수 있다.

한편, 결합기구는 또한 제4 단계를 사용하지 않고 설치될 수 있다. 스크류 직경보다 작은 직경의 구멍을 갖는 보스를 성형품이 성형되는 동안 형성하여 두고, 성형이 완료된 후, 이들을 관통하는 구멍에 셀프-태핑 스크류를 돌려 넣을 수 있다.

제5 단계에서는, 성형품의 표면을 매끄럽게 가공한다(sanding 가공). 양호한 코팅 외관을 얻기 위해, 성형품의 표면을 코팅전에 매끄럽게 가공한다. 예컨대, 샌드페이퍼를 사용하는 습식 또는 건식 가공법 또는 샌드블레스터를 사용하는 가공방법을 사용할 수 있다.

제6 단계에서는, 성형품의 표면을 세정한 후, 소정의 도장을 실시하고, 건조한다. 장섬유강화 열가소성수지로부터 얻어진 성형품을 코팅하기 위해, 다양한 칼라의 코팅재료 및 터치(touch)가 사용될 수 있다.

제7 단계에서는, 성형품을 휘어짐을 교정한다. 장섬유강화 열가소성수지는 각종 형태의 성형품으로 제조될 수 있지만, 성형품의 형상에 따라서, 휘어짐이나 뒤틀림의 허용범위가 좁아진다. 휘어짐이나 뒤틀림의 허용범위가 좁은 성형품의 휘어짐과 뒤틀림을 교정한다.

이 교정은, 일반적으로, 소망하는 형상을 얻기 위해서 설계된 지그를 성형품에 고정하고, 이 상태에 있는 성형품을 일정시간 가열하고 냉각하는 방법에 의해 행하여진다. 가열 온도는, 성형품의 주요 수지의 유리 전위온도(Tg)이상 열변형 온도 이하인 것이 바람직하다. 이 온도는 40∼200℃인 것이 바람직하고, 50∼180℃인 것이 보다 바람직하다. 수지의 주성분이 폴리아미드인 경우, 이 온도는 70∼140℃인 것이 바람직하다.

실시예

실시예 1∼15, 및 비교예1에서는 이하의 조건이 사용되었다.

각 실시예에서 제조된 성형품은, 도 13의 (A) 및 도 13의 (B)에 나타낸 노트북형 퍼스널 컴퓨터용 LCD패널 하우징(20)이다. 이 패널(20)은, 310mm의 길이(PL)이, 240mm의 폭(PW), 및 15mm의 두께(PT)를 갖는다. 길이 방향의 두변 중 하나의 변에는, 각기 40mm의 길이(PLa)와 10mm의 폭(PWa)을 갖는 두개의 오목부(201,202)가 형성된다.

폴리아미드수지("아미런" CM1004, 도레이 주식회사 제조), 침상의 티탄늄산 칼륨 필러(티스모D, 오츠카 화학주식회사 제조) 및 탄소섬유("토레이카" T700S-12K-60E, 토레이 주식회사 제조)로 이루어진 성형품(20)을 제조하기 위해 사용된 용융수지 압출기(3)에 팰렛의 재료를 공급하였다. 이 재료에는 1중량%의 침상의 필러와, 20중량%의 강화섬유를 함유한다. 펠릿은 이 재료를 선형 성형품으로 용융성형하고 길이 7mm로 선형성형품을 절단하여 제조하였다. 펠릿중에 함유된 강화섬유의 길이는 대략 7mm이다.

용융수지 압출기(3)로서, JSW350-E2-SP를 사용하였다. 실린더내의 수지온도는, 노즐측으로부터 호퍼측 방향으로 260℃(노즐부), 270℃(노즐부), 280℃(계측부), 280℃(압축부), 270℃(공급부), 260℃(공급부)이었다.

핫러너 매니폴드(9)(도 2)에서의 수지온도는 280℃이었고, 핫러너 스프루(8) 의 설정온도는 270℃이었다. 핫러너 스프루(8)의 게이트 구멍(14a)(도 37)의 각 구멍 직경은 1.5mm이었다. 스프루 부시(22)의 재질은 HPM31이었다.

금형(2)의 캐버티(6) 및 코어(7)의 재료는 NAK60이었고, 그들의 표면은 질소화 처리하였다. 금형의 설정온도는, 캐버티(6)와 코어(7) 모두 50℃로 하였다.

각 실시예 및 비교예에서 얻어진 성형품(20)에서 휨량을 측정하였다. 측정 방법은 도 14에 나타내었고, 즉, 성형품(20)의 중앙장축(LA) 방향으로의 직선을 따른 성형품(20)의 단축(SA) 방향[성형품(20)의 두께방향]의 직선(BL)으로부터 편차를 측정하였고, 이러한 방식으로 획득된 값을 휘어짐 값(WA)으로 사용하였다.

실시예1

핫러너 사출성형장치로서, 세기 주식회사에서 제조된 SVP 사출성형장치를 베이스로서 사용하였고, 핫러너 스프루(8)의 길이는 125mm인 반면 게이트 구멍(14a)의 구멍직경은 1.5mm이였다.

핫러너 매니폴드(9)는, 높이 150mm, 길이 340mm, 폭 340mm의 직육면체이고, 내부 수지통로는, 지름 8mm인 원형단면을 갖는다. 핫러너 매니폴드(9)와 핫러너 스프루(8)의 재질은 SK3으로 하였다. 고정측 플레이트(4), 가동측 플레이트(5), 및 금형(2)의 캐버티(6)와 코어(7)의 개략적인 종단면을 도 16에 나타낸다.

캐버티(6)의 한쪽 끝면에는 제1 스프루(10)를 설치하였고, 이 제1 스프루(10)는 핫러너 매니폴드(9)에 연결되어 있다. 핫러너 매니폴드(9)의 선단에는 핫러너 스프루(8)를 형성하였다. 핫러너 스프루(8)의 선단은, 게이트핀(15)을 통하여 금형 중공부(21)내에 개방되어져 있다. 금형 중공부(21)는 캐버티(6)와, 이 캐버티에 대향하는 코어(7) 사이에 형성된다. 코어(7)에는, 녹아웃핀(24)이 부착된다. 캐버티(6)에는 그 측면에 금형 중공부(21)에 향하여 슬라이드 코어(23)를 형성하였다. 핫러너 스프루(8)의 선단부에서의 꼭지각도(β)는 80°이었다.

핫러너 매니폴드(9)내의 수지통로들 중 최단 수지통로(SS)에 대한 최장의 수지통로(SL)의 비율 SL/SS=1.12이었다.

게이트부(14) 근방의 핫러너 스프루(8) 중 하나의 선단에서의 종단면도를 도 17에 나타낸다. 금형(2)의 금형중공부(21)와 마주하는 게이트부(14)의 면에는, 단열재료(16)를 형성하였다. 단열재료(16)는, 스텐레스합금 PSL(히타치 금속 주식회사 제조)으로 이루어지고, 두께 3mm, 지름 30mm 판을 가지며, 중앙에는 지름 1.5mm의 관통 구멍이 형성되어 있다.

도 17에 있어서, 핫러너 스프루(8)는 축방향으로 12mm의 지름(SD)을 갖는 중공부(12)를 갖는다. 이 중공부(12)는 수지통로를 형성하고, 게이트핀(15)을 이 중공부(12)에 삽입하였다. 중공부(12)의 선단부에서의 꼭지각(α1)은 65°이었다. 핫러너 스프루(8)의 외측표면의 선단부에서의 꼭지각(α2)은 80°이었다. 이 선단부에는 스프루 부시(22)를 형성하였고, 스프루 부시의 중앙에는, 그 일단부가 중공부(12)에 연결되고, 타단부가 게이트부(14)에 연결된 수지통로를 형성하였다. 핫러너 스프루(8)의 주위에는 공기를 포함하는 단열층(17)을 형성하였다.

금형(2)은 프런트 게이트 방법에 의하여 형성되었다. 성형품(20)에 대한 6개의 핫러너 스프루(181∼186)의 배열을 도 15의 상단에 평면도로 나타내었다. 핫러너 스프루(181,184,185,186)의 각 게이트는, 성형품(20) 면 외측에 위치시켰기 때문에, 폐기되어지는 스프루(19)가 존재한다. 이 금형(2)을 사용하여 성형품(20)을 형성하였다.

실시예2

금형(2)은 프론트 게이트 방법에 의해 형성되었다. 성형품(20)에 대한 12개의 핫러너 스프루(281∼292)의 배열을 도 18의 상단에 평면도로 나타내었다. 이 금형(2)을 사용하여 실시예1과 동일한 방식으로 성형품(20)을 형성하였다.

실시예3

금형(2)은 프론트 게이트 방법에 의해 형성되었다. 성형품(20)에 대한 14개의 핫러너 스프루(381∼394)의 배열을 도 19의 상단에 평면도로 나타내었다. 이 금형(2)을 사용하여 실시예1과 동일한 방식으로 성형품(20)을 형성하였다.

실시예4

금형(2)은 프론트 게이트 방법에 의해 형성되었다. 성형품(20)에 대한 17개의 핫러너 스프루(481-497)의 배열을 도 20의 상단에 평면도로 나타내었다. 이 금형(2)을 사용하여 실시예1과 동일한 방식으로 성형품(20)을 형성하였다.

실시예5

금형(2)은 프론트 게이트 방법에 의해 형성되었다. 성형품(20)에 대한 13개의 핫러너 스프루(581-593)의 배열을 도 21의 상단에 평면도로 나타내었다. 이 금형(2)을 사용하여 실시예1과 동일한 방식으로 성형품(20)을 형성하였다.

실시예6

금형(2)은 리버스 게이트 방법에 의해 형성되었다. 성형품(20)에 대한 12개의 핫러너 스프루(681-692)의 배열을 도 22의 상단에 평면도로 나타내었다. 이 금형(2)을 사용하여 실시예1과 동일한 방식으로 성형품(20)을 형성하였다. 그러나, 핫러너 스프루의 길이는 320mm로 설정하였다.

실시예7

금형(2)은 리버스 게이트 방법에 의해 형성되었다. 성형품(20)에 대한 14개의 핫러너 스프루(781-794)의 배열을 도 23의 상단에 평면도로 나타내었다. 이 금형(2)을 사용하여 실시예1과 동일한 방식으로 성형품(20)을 형성하였다. 그러나, 핫러너 스프루의 길이는 320mm로 설정하였다.

실시예8

금형(2)은 리버스 게이트 방법에 의해 형성되었다. 성형품(20)에 대한 17개의 핫러너 스프루(881-897)의 배열을 도 24의 상단에 평면도로 나타내었다. 이 금형(2)을 사용하여 실시예1과 동일한 방식으로 성형품(20)을 형성하였다. 그러나, 핫러너 스프루의 길이는 320mm로 설정하였다.

실시예9

금형(2)은 리버스 게이트 방법에 의해 형성되었다. 성형품(20)에 대한 6개의 핫러너 스프루(981-986)의 배열을 도 25의 상단에 평면도로 나타내었다. 이 금형(2)을 사용하여 실시예1과 동일한 방식으로 성형품(20)을 형성하였다. 그러나, 핫러너 스프루의 길이는 320mm로 설정하였다. 실시예1과 같이, 핫러너 스프루(981, 982, 985, 986)의 각 게이트를 성형품(20) 면의 외측에 위치시켰기 때문에, 폐기되는 스프루(19)가 존재한다.

도 26은 이 성형에서 사용된 핫러너 매니폴드(9)에 있어서, 제1 스프루(10)로부터 각 핫러너 스프루(981-986)까지의 수지통로(25)를 나타낸다.

실시예10

금형(2)은 리버스 게이트 방법에 의해 형성되었다. 성형품(20)에 대한 13개의 핫러너 스프루(1081-1093)의 배열을 도 27의 상단에 평면도로 나타내었다. 이 금형(2)을 사용하여 실시예1과 동일한 방식으로 성형품(20)을 형성하였다. 그러나, 핫러너 스프루의 길이는 220mm로 설정하였다.

실시예11

금형(2)은 리버스 게이트 방법에 의해 형성되었다. 성형품(20)에 대한 5개의 핫러너 스프루(1181-1185)의 배열을 도 34의 상단에 평면도로 나타내었다. 이 금형(2)을 사용하여 실시예1과 동일한 방식으로 성형품(20)을 형성하였다. 그러나, 핫러너 스프루의 길이는 320mm로 설정하였다.

실시예12

금형(2)은 리버스 게이트 방법에 의해 형성되었다. 성형품(20)에 대한 6개의 핫러너 스프루(1281-1286)의 배열을 도 31의 상단에 평면도로 나타내었다. 이 금형(2)을 사용하여 실시예1과 동일한 방식으로 성형품(20)을 형성하였다. 그러나, 핫러너 스프루의 길이는 320mm로 설정하였다.

실시예13

금형(2)은 프론트 게이트 방법에 의해 형성되었다. 성형품(20)에 대한 5개의 핫러너 스프루(1381-1385)의 배열을 제35도의 상단에 평면도로 나타내었다. 이 금형(2)을 사용하여 실시예1과 동일한 방식으로 성형품(20)을 형성하였다. 그러나, 핫러너 스프루의 길이는 125mm로 설정하였다.

실시예14

금형(2)은 프론트 게이트 방법에 의해 형성되었다. 성형품(20)에 대한 6개의 핫러너 스프루(1481-1486)의 배열을 도 36의 상단에 평면도로 나타내었다. 이 금형(2)을 사용하여 실시예1과 동일한 방식으로 성형품(20)을 형성하였다. 그러나, 핫러너 스프루의 길이는 125mm로 설정하였다.

비교예1

도 28 및 도 29는 종래의 콜드러너 사출성형기에 일반적으로 사용된 금형부를 나타낸다.

도 29에서, 금형(2a)은, 캐버티(6a)와 캐버티에 대향하는 코어(7a)를 포함하고, 코어(7a)에는, 슬라이드 코어(23) 및 녹아웃 핀(24)이 형성되어 있다. 캐버티(6a)에는 복수개의 부시(30a)가 설치되어 있고, 그 내부에 스프루(26)가 각각 형성되어 있다. 각 스프루(26)는, 캐버티(6a)의 외측에 형성된 러너(27)의 수지통로에 연결된다. 이 수지통로는 고정측 플레이트(4a)에 형성된 부시(30b)에 형성된 제1 스프루(28)에 연결되어 있다. 제1 스프루(28)는 수지용융 압출기(미도시)에 연결되어 있다. 부시(30a)의 길이(TA)는 220mm이고, 러너(27)의 두께(TB)는 7mm이며, 부시(30b)의 길이(TC)는 50mm이다. 스프루(26)의 선단부에서의 꼭지각(θ)은 12°이다.

금형(2a)은 리버스 게이트 방법에 의해 형성되었다. 성형품(21)에 대한 8개의 스프루(261-268)의 배열을 도 28의 상단에 평면도로 나타내었다. 이 금형(2a)을 사용하여 실시예1과 동일한 방식으로 성형품(21)을 형성하였다. 이 성형에 있어서, 스프루(261-268), 러너(27), 및 제1 스프루(28)내의 수지는 형성 후마다 폐기된다.

표 1은, 실시예 1∼14 및 비교예1 에서 제조된 성형품의 휨량(mm)을, 성형에 사용된 재료의 양(g)과 함께 나타내고 있다.

표 1로부터, 실시예 1∼14에서의 각 성형은 핫러너 스프루를 사용하는 핫러너 사출성형이기 때문에, 비교예1에 나타낸 콜드러너 스프루를 사용하는 종래의 성 형에 비교하여, 성형품의 제조에 사용된 재료의 양이 대단히 작다라는 것을 알 수 있다.

실시예1 및 실시예9에 있어서, 4개의 게이트(핫러너 스프루)를 성형품의 외측에 배열하였고, 수지 유동의 균형이 조금 기울었다. 따라서, 얻어진 성형품은 크게 휘어졌다. 반대로, 다른 실시예에서는, 모든 게이트(핫러너 스프루)를 성형품의 투영면내에 위치시켰기 때문에, 얻어진 성형품에서의 휘어짐이 한층 저감하였다. 이들 중 실시예5 및 실시예 10에서, 모든 게이트(핫러너 스프루)를 성형품의 투영면내에, 상하 좌우 대칭으로 위치시켰기 때문에, 얻어진 성형품에서의 휘어짐은 더욱 저감하고 있다.

비교예1에서는, 성형 후 폐기하는 스프루의 중량이 300g 이었다. 실시예1 및 실시예 9에서의 폐기하는 스프루의 중량은 50g이었다. 각 실시예와 비교예1에서의 성형품의 중량은 모두 150g이었다.

비교예1에서는, 콜드러너 사출성형에 의하여 각 스프루의 게이트를 제어할 수 없기 때문에, 성형중의 수지의 유동 균형이 불균일하게 되기 쉽고, 획득된 성형품이 크게 휘어졌다.

본 발명의 FRP 성형품 및 그 제조방법에 따르면, 제품의 비용을 상승시키는 요인인 스프루의 양을 크게 감소시킬 수 있고, 외관이 우수한 제품을 얻을 수 있고, 또한, 획득된 제품은 소정면상에 휘어짐이 작다.

Claims

열가소성수지 및 상기 열가소성수지내에 분산하여 혼재된 0.1∼7mm의 평균 섬유길이를 갖는 수지강화섬유를 포함하는 FRP 성형품으로서, 상기 성형품은, 핫러너 사출성형으로, 핫러너 스프루의 선단에 설치된 게이트를 개폐하는데 사용되는 게이트핀의 선단에 의해 형성된 오목부를 그 표면상에 갖는 것을 특징으로 하는 FRP 성형품.
제 1항에 있어서, 상기 섬유는 탄소섬유, 유리섬유 및 아라미드섬유로 이루어진 그룹으로부터 선택된 한 종류 이상의 섬유인 것을 특징으로 하는 FRP 성형품.
제 1항에 있어서, 상기 핫러너 스프루의 길이는 10∼600mm인 것을 특징으로 하는 FRP 성형품.
삭제
제 1항에 있어서, 상기 오목부는 0.1∼10mm의 직경과 2mm이하의 깊이를 갖는 것을 특징으로 하는 FRP 성형품.
제 1항 내지 제 3항, 및 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 성형품은 복수의 핫러너 스프루의 선단에 설치된 개폐 게이트를 개폐하는데 사용되는 게이트핀의 선단에 의해 형성된 복수의 오목부를 그 표면상에 갖고, 각각의 상기 개폐 게이트는 상호 독립적으로 제어되는 것을 특징으로 하는 FRP 성형품.
제 6항에 있어서, 상기 복수의 핫러너 스프루와 연통하는 사출성형기의 제1 스프루를 통과한 수지가 각각 수지통로를 통과하여, 각 핫러너 스프루의 선단에 설치된 각 게이트로부터 거의 동일한 타이밍으로 사출되는 것을 특징으로 하는 FRP 성형품.
제 7항에 있어서, 상기 각 수지통로의 기하학적 길이는 상호 동일한 것을 특징으로 하는 FRP 성형품.
제 7항에 있어서, 상기 각 게이트의 개폐 타이밍에 시간차를 두는 것을 특징으로 하는 FRP 성형품.
제 1항 내지 제 3항, 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 성형품은 케이스체인 것을 특징으로 하는 FRP 성형품.
제 6항에 있어서, 상기 성형품은 케이스체인 것을 특징으로 하는 FRP 성형품.
(a) 매트릭스 수지로서 사용된 열가소성수지와 상기 매트릭스 수지에 혼입된, 평균섬유길이가 0.1∼7mm인 수지강화섬유를 포함하는 수지펠릿을 사출성형기의 수지용융 실린더내에서 220∼350℃로 가열용융하여, 상기 섬유가 분산하여 혼재되어 있는 용융수지를 준비하는 제1단계, 및

(b) 상기 제1 단계에서 얻어진 상기 용융수지를 상기 사출성형기의 제1 스프루를 통과시키고, 또한 핫러너 사출성형장치의 수지통로를 통과시켜 핫러너 스프루에 공급하고; 상기 핫러너 스프루의 선단에 설치된 게이트를, 상기 게이트에 게이트핀을 출입시킴으로써 개폐하여, 성형품의 성형에 사용되는 금형의 캐버티내로 상기 용융수지의 사출시작 및 사출종료를 제어하며; 상기 캐버티내에 공급된 상기 용융수지를 상기 금형내에서 고화시키고; 상기 금형을 개방하며; 성형품을 꺼냄으로써, 상기 게이트핀의 선단에 의해 상기 성형품의 표면상에 오목부를 형성하는 제2 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 FRP 성형품의 제조방법.
제 12항에 있어서, 상기 핫러너 스프루의 길이는 10∼600mm인 것을 특징으로 하는 FRP 성형품의 제조방법.
삭제
제 12항에 있어서, 상기 오목부는 0.1∼10mm의 직경과 2mm이하의 깊이를 갖는 것을 특징으로 하는 FRP 성형품의 제조방법.
제 12항, 제 13항 및 제 15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수지통로는 복수의 수지통로를 포함하며, 상기 핫러너 스프루는 복수의 핫러너 스프루를 포함하고, 상기 복수의 핫러너 스프루의 각각은 상기 복수의 핫러너 스프루의 각 선단에 설치된 게이트를 갖고, 상기 복수의 핫러너 스프루의 각각은 상기 게이트를 개폐하는데 사용되는 게이트핀을 갖고, 상기 복수의 게이트의 개폐는 상호 독립적으로 제어됨으로써, 복수의 오목부가, 상기 복수의 게이트핀의 선단에 의해 상기 성형품의 표면에 형성되는 것을 특징으로 하는 FRP 성형품의 제조방법.
제 16항에 있어서, 상기 복수의 핫러너 스프루와 연통하는 상기 제1 스프루를 통과하는 상기 용융 수지가 각 수지통로를 통과하고, 각 게이트로부터 거의 동일한 타이밍으로 사출되는 것을 특징으로 하는 FRP 성형품의 제조방법.
제 17항에 있어서, 상기 각 수지통로의 기하학적 길이는 상호 동일한 것을 특징으로 하는 FRP 성형품의 제조방법.
제 17항에 있어서, 상기 각 게이트의 개폐 타이밍에 시간차를 두는 것을 특징으로 하는 FRP 성형품의 제조방법.