KR102175134B1 - 분할 사출 성형 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에서는 금속 입자를 포함하는 사출 성형용 조성물을 이용한 사출 성형시, 성형품 본체 뒷면의 리브나 양각과 같은 추가 구조물로 인한 외관 불량을 방지하여, 성형품의 외관 특성을 크게 개선시킬 수 있는 분할 사출 성형 방법이 제공된다.

Description

분할 사출 성형 방법 및 장치{DIVIDED INJECTION MOLDING METHOD AND DEVICE FOR THE SAME}

본 발명은 성형품의 외관 특성을 개선시킬 수 있는 분할 사출 성형 방법 및 장치에 관한 것이다.

알루미늄을 비롯한 필러 소재를 사용하여 사출 성형시, 제조되는 성형품 뒷면의 리브(rib)나 양각(boss)과 같은 구조물로 인해 외관 불량이 쉽게 발생하였다. 일례로, 세탁기에 구비되는 세제 박스의 경우 종래에는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지(ABS) 소재로 사출 후 도장 처리하는 방법으로 제조되었지만, 최근에는 도장 공정의 제거를 위하여 금속 입자가 첨가된 ABS 소재를 이용하여 사출 성형하는 방법이 주로 이용되고 있다. 그러나, 이와 같이 금속 입자를 포함하는 ABS 소재의 경우, 금속 입자의 불균일한 배향으로 인해 통상의 방법에 따른 사출 성형시 외관 특성이 불량해 지는 문제가 있다. 특히 성형품의 형상이 복합하고, 판상형의 금속 입자가 사용될 경우, 금속 입자의 배향이 바뀜에 따라 빛 반사의 차이로 인해 외관에 플로우 마크(Flow mark)가 발생하였다.

이 같은 문제를 해결하기 위해 성형품에서의 구조물을 제거하는 방법, 사출 성형용 조성물을 1 내지 50cc/s 수준의 저속으로 투입하는 방법 등이 제안되었다. 그러나 전자의 경우 구조물 제거에 한계가 있고, 또 후자의 경우 저속 투입으로도 외관 특성 불량 발생을 충분히 개선하기가 어렵고, 또 저속 공정에 따른 공정성 저하 및 공정 시간이 길어지는 문제가 있다.

또, 외관 불량을 방지하기 위한 방법으로 이중사출 공법이 제안되었다. 그러나 상기 방법은 하나의 사출 성형 장치 내에 두 개의 금형을 장착한 이중 성형 장치를 이용하여 1차 사출 성형 후 2차 사출 성형을 수행하는 것으로, 두 번의 사출 공정 수행에 따라 2개의 실린더가 요구되는 등 공정이 복합하고, 이에 따른 작업 시간 및 공정 비용이 증가하는 문제가 있었다. 또 1차 사출 후 냉각되는 동안 사출 성형물의 변형이 발생하기 쉽고, 그 결과 정밀한 사출이 이루어지지 않는다는 문제가 있었다.

본 발명은 종래 사출 성형시의 문제를 해결하여, 금속 입자를 포함하는 사출 성형용 조성물을 이용한 사출 성형시, 성형품의 외관 특성을 개선시킬 수 있는 분할 사출 성형 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또, 본 발명은 상기 분할 사출 성형 방법의 수행에 유용한 분할 사출 성형 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 구현예에 따르면,

1차 사출 성형물 제조를 위한 1차 사출 성형이 수행되는 제1 성형부와, 상기 1차 사출 성형물에 대한 2차 사출 성형이 수행되는 제2 성형부를 포함하고, 사출 성형 단계에 따라 상기 제1 및 제2 성형부에서의 금형의 위치가 서로 바뀌도록 회전하는 형체부; 및 상기 형체부의 제1 및 제2 성형부 내로 사출 성형용 조성물을 투입하는 사출부를 포함하는 사출 성형 장치를 이용한 분할 사출 성형 방법으로서,

상기 형체부를 형폐한 후, 사출부로부터 사출 성형용 조성물을 제1 성형부 내로 투입하여 1차 사출 성형을 수행하는, 제1 사출 성형 단계,

상기 제1 사출 성형의 완료 후, 형체부를 형개하고, 제1 성형부의 금형과 제2 성형부의 금형의 위치가 서로 바뀌도록 상기 형체부를 회전시키는 단계;

상기 회전된 형체부를 형폐한 후, 상기 사출부로부터 사출 성형용 조성물을 제1 및 제2 성형부 내로 각각 투입하고, 1차 및 2차 사출 성형을 순차로 연속 수행한 후 냉각하는, 제2 사출 성형 단계; 및

상기 제2 사출 성형의 완료 후, 형체부를 형개하고, 2차 사출 성형의 결과로 제조된 2차 사출 성형물을 취출하는, 사출 성형 후 단계를 포함하고,

상기 2차 사출 성형물의 취출 전 또는 취출 후, 제1 성형부의 금형과 제2 성형부의 금형의 위치가 서로 바뀌도록 상기 형체부를 회전시키는 단계를 더 포함하며,

상기 사출 성형용 조성물은 금속 입자; 및 열가소성 또는 열경화성 고분자 수지를 포함하는, 분할 사출 성형 방법을 제공한다.

또, 본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 사출 성형이 이루어지는 형체부; 및 상기 형체부 내로 사출 성형용 조성물을 투입하는 사출부를 포함하며,

상기 형체부는 1차 사출 성형물 제조를 위한 1차 사출 성형이 수행되는 제1 성형부와, 상기 1차 사출 성형물에 대한 2차 사출 성형이 수행되는 제2 성형부를 포함하고, 사출 성형 단계에 따라 상기 제1 및 제2 성형부에서의 금형의 위치가 서로 바뀌도록 회전하는, 사출 성형 장치가 제공된다.

본 발명에 따른 분할 사출 성형 방법은, 단일 실린더를 사용하고, 또 단일 조성물에 대해 2개 이상의 사출 조건으로 분할 사출 성형을 수행하기 때문에, 공정 설비의 추가 및 이에 따른 공정 시간과 비용 증가에 대한 우려 없이, 용이하게 성형품의 외관 특성을 개선시킬 수 있다.

또, 본 발명에 따른 분할 사출 성형 방법은 알루미늄 등의 금속 입자를 포함하는 사출 성형용 조성물의 사출 성형시, 하나의 사출 성형품을 외관면(겉면)과 비외관면(또는 내부)으로 분할하여 순차적으로 사출 성형할 수 있기 때문에, 외관면에서의 금속 입자의 배향을 일 방향으로 균일화 할 수 있고, 그 결과로서 플로우 마크 등의 불량을 개선할 수 있다. 특히 본 발명에 따른 분할 사출 성형 방법은 리브(rib)나 양각(boss)과 같은 추가 구조물로 인해 배면 구조가 복잡한 성형품의 제조시 외관 불량을 방지하는데 더욱 유용하며, 두께가 두꺼운 성형품의 제조시 공정 시간을 크게 단축할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 분할 사출 성형 방법을 이용한 사출 성형 공정을 모식적으로 나타낸 공정도이다.
도 2는 본 발명에 따른 분할 사출 성형 방법에 의해 세탁기 세제 박스를 제조하는 공정을 모식적으로 나타낸 공정도이다.
도 3a는 본 발명에 따른 분할 사출 성형 방법에 의해 세탁기 세제 박스의 제조시 1차 사출 성형물의 외관을 관찰한 사진이고, 도 3b는 2차 사출 성형물의 외관을 관찰한 사진이다.
도 4는 종래 사출 성형 방법에 따라 제조한 세탁기 세제 박스의 외관을 관찰한 사진이다.
도 5a는 본 발명에 따른 분할 사출 성형시 조성물 내 금속 입자의 배향을 모식적으로 나타낸 것이고, 도 5b는 종래 사출 성형 방법에 따른 사출 성형시 조성물내 금속 입자의 배향을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 분할 사출 성형 장치를 관찰한 사진이다.
도 7은 본 발명에 따른 분할 사출 성형 장치의 단면을 모식적으로 나타낸 구조도이다.

본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 예시적인 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 단계, 구성 요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 구성 요소, 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한 본 발명에 있어서, 각 층 또는 요소가 각 층들 또는 요소들의 "상에" 또는 "위에" 형성되는 것으로 언급되는 경우에는 각 층 또는 요소가 직접 각 층들 또는 요소들의 위에 형성되는 것을 의미하거나, 다른 층 또는 요소가 각 층 사이, 대상체, 기재 상에 추가적으로 형성될 수 있음을 의미한다.

발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 예시하고 하기에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이하 발명의 구체적인 구현예에 따른 분할 사출 성형 방법에 관하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명의 일 구현예에 따른 분할 사출 성형 방법은, 1차 사출 성형물(또는 1차 사출물) 제조를 위한 1차 사출 성형이 수행되는 금형을 포함하는 제1 성형부와, 상기 1차 사출 성형물에 대한 2차 사출 성형이 수행되는 금형을 포함하는 제2 성형부를 포함하고, 사출 성형 단계에 따라 상기 제1 및 제2 성형부에서의 금형의 위치가 서로 바뀌도록 회전하는 형체부; 및 상기 형체부의 제1 및 제2 성형부 내로 사출 성형용 조성물을 투입하는 사출부를 포함하는 사출 성형 장치를 이용한 분할 사출 성형 방법으로서,

상기 형체부를 형폐한 후, 금속 입자; 및 열가소성 또는 열경화성 고분자 수지를 포함하는 사출 성형용 조성물을 사출부로부터 제1 성형부 내로 투입하여 1차 사출 성형을 수행하는 제1 사출 성형 단계(단계 1),

상기 제1 사출 성형의 완료 후, 형체부를 형개하고, 제1 성형부의 금형과 제2 성형부의 금형의 위치가 서로 바뀌도록 상기 형체부를 회전시키는 단계(단계 2);

상기 회전된 형체부를 형폐한 후, 상기 사출부로부터 사출 성형용 조성물을 제1 및 제2 성형부 내로 각각 투입하고, 1차 및 2차 사출 성형을 순차로 연속 수행한 후, 냉각하는 제2 사출 성형 단계(단계 3); 및

상기 제2 사출 성형의 완료 후, 형체부를 형개하고, 2차 사출 성형의 결과로 제조된 2차 사출 성형물을 취출하는 사출 성형 후 단계(단계 4)를 포함하며,

상기 2차 사출 성형물의 취출 전 또는 취출 후, 제1 성형부의 금형과 제2 성형부의 금형의 위치가 서로 바뀌도록 상기 형체부를 회전시키는 단계를 더 포함한다.

이때 상기 사출 성형 장치에 있어서 상기 제1 및 제2 성형부에서의 금형은, 각각 독립적으로 사출 성형물의 본체 형태를 정의하며, 상기 단계 1에서의 1차 사출 성형이 수행되는 제 1 부분;과 상기 본체 상의 추가 구조물 형태를 정의하며, 상기 단계 3에서의 2차 사출 성형이 수행되는 제 2 부분;을 각각 포함할 수 있고, 또, 상기 금형의 위치이동에 따라 이동된 사출 성형물에 대응하여 위치하며, 사출 조건에 따라 작동하는 1개 이상, 보다 구체적으로는 2개 이상의 밸브 게이트를 포함할 수 있다. 일례로 세탁기의 세제 투입구를 사출 성형하는 경우, 제1 및 제2 성형부에서의 금형은, 세제 투입구의 본체 형태를 정의하는 제1 부분과; 상기 본체의 외관면을 형성하는 제2부분으로 이루어질 수 있다.

또, 상기 사출 성형 장치에 있어서 상기 사출부는 1개의 사출 실린더를 포함하며, 상기 사출 실린더는 사출 공정 동안에 사출 성형용 조성물을 상기 제1 및 제2 성형부에서의 각각의 금형 내로 연속 투입하되, 사출 단계별 사출 조건에 따라 사출 성형용 조성물의 투입 조건을 변화시키며 투입할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 일 구현예에 따른 상기 분할 사출 방법은, 하나의 성형품 제조를 위한 사출 공정을 분할하여 수행하는 것으로, 하나의 사출 성형용 조성물을 하나의 사출 실린더를 사용하여 연속 투입하되, 사출 단계 별로 설정된 사출 조건에 따라 투입된 상기 사출 성형용 조성물을 순차로 사출 성형하는 방법이다. 이에 따라, 한 개의 사출 성형품 제조시 외관면과 내측면으로 구분하여 순차적으로 사출할 수 있으며, 그 결과 배면 구조가 복잡한 성형품의 제조 시에는 다단계의 분할 사출 공정을 통해 성형품의 외관 특성을 크게 개선시킬 수 있고, 두꺼운 성형품의 제조 시에는 사이클 타임을 감소시킬 수 있다. 또 하나의 사출 실린더를 통해 단일 조성의 사출 성형용 조성물을 투입하기 때문에 사출 성형 공정 및 장치를 단순화할 수 있고, 또 사출 단계 사이에 금형을 회전 이동시킴으로써 단일 금형 내에서 사출이 이루어지기 때문에 사출 성형물이 냉각되면서 변형될 우려가 없어 정밀한 사출이 가능하다.

이하 본 발명의 일 구현예에 따른 분할 사출 성형 방법을 각 단계별로 보다 상세히 살펴보면, 단계 1은 1차 사출 성형 공정을 통해 1차 사출 성형물을 제조하는 단계이다.

상기 단계 1에서의 제1 사출 성형 공정은 통상의 사출 성형 방법에 따라 수행될 수 있으며, 구체적으로는 상기한 분할 사출 성형 장치의 사출 실린더에 있어서 하나 이상의 밸브 게이트를 통해 사출 성형용 조성물을 제1 성형부의 금형내로 투입하고, 설정된 사출 성형 조건에 따라 1차 사출 성형함으로써 수행될 수 있다.

상기 제1 성형부에서의 사출 성형 조건은 제조하고자 하는 성형품의 용도, 형태, 물성 및 상기 사출 성형용 조성물 등을 복합적으로 고려하여 결정될 수 있다.

또, 상기 단계 1에서의 제1 사출 성형 공정은 사출 성형물의 본체 형태를 정의하는 금형의 제1부분에서 진행될 수 있다.

한편, 본 발명의 일 구현예에 따른 분할 사출 방법은, 사출 성형품의 외관 특성을 크게 향상 시킬 수 있으므로, 알루미늄을 비롯한 금속 입자의 필러를 포함함으로써 외관 불량이 쉽게 발생하는 사출 성형용 조성물의 이용시에 보다 적합할 수 있다.

이 경우, 상기 사출 성형용 조성물은 금속 입자; 및 사출 성형용 열가소성 또는 열경화성 고분자 수지를 포함하며, 이때, 상기 금속 입자 및 고분자 수지의 종류와 함량은 최종 제조되는 성형품의 용도 및 개선 물성에 따라 결정될 수 있다.

구체적으로 상기 금속 입자로는 알루미늄, 구리, 또는 망간 등의 금속 또는 이들의 합금 등을 들 수 있으며, 이들 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 사용될 수 있다.

또 상기 금속 입자의 형태 및 크기는 특별히 한정되지 않으며, 성형품의 용도 및 형태에 따라 적절히 선택될 수 있다. 구체적으로 상기 금속 입자는 구형, 다각형, 타원형, 섬유형, 또는 판상형 등의 형태를 가질 수 있으며, 특히 판상형과 같이 배향성을 나타내는 형태를 갖는 경우, 종래 사출 방법에 적용할 경우에 비해 현저히 개선된 외관 특성을 나타낼 수 있다. 본 발명에 있어서, 판상형이란, 서로 대응 또는 대면하는 두 면이 편평하고, 수평 방향의 크기가 수직 방향의 크기보다 큰 구조를 갖는 것으로서, 구체적으로는 서로 대응 또는 대면하는 편평한 두 면에 평행하며 판상형 입자의 중심을 포함하는 단면에서의 직경과, 두 편평한 면 사이의 평균 길이인, 두께의 비(=직경/두께)가 1초과인 것을 의미한다. 이때, 상기 직경은 편평한 면의 둘레가 이루는 폐곡선(closed curve)에서의 두 점을 판상형 입자의 중심을 지나도록 연결한 선의 길이 중 가장 긴 길이를 의미한다. 상기 판상형은 완전한 판상 형상은 물론 판상과 유사한 형상인 플레이크(flake)상, 비늘상 등도 포함한다.

상기 금속 입자는 고분자 수지 100중량부에 대하여 0.01 내지 20중량부, 보다 구체적으로는 0.1 내지 10중량부, 혹은 0.1 내지 5중량부, 혹은 1 내지 3중량부로 포함될 수 있다. 상기한 함량 범위 내로 포함시 보다 증가된 외관 불량 발생 억제 효과를 나타낼 수 있다.

또, 상기 고분자 수지의 구체적인 예로는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지(ABS 수지), 아세탈 수지, 아크릴수지, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아마이드, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트(PC), 폴리페닐렌 설파이드, 폴리페닐렌 옥사이드, 페놀 수지, 우레아 수지 또는 에폭시 수지 등을 들 수 있으며, 이들 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 사용될 수 있다.

이중에서도 금속과 같은 외관을 구현할 수 있는 특성으로 인해 본 발명의 분할 사출 성형 방법에 적용시 보다 더 향상된 외관 특성 개선 효과를 나타낼 수 있다는 점에서, 상기 고분자 수지로는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지, 폴리카보네이트 또는 폴리아마이드가 사용될 수 있다. 또, 이와 조합하여 사용시 그 효과를 더욱 증진시킬 수 있는 필러로는 알루미늄이 사용될 수 있다.

종래 금속 입자 등의 필러를 포함하는 사출 성형용 조성물을 이용한 사출 성형 방법에서는, 사출 성형품의 구조를 정의하는 단일 성형부 내에 사출 성형용 조성물의 일괄 투입 후 사출 성형이 이루어지기 때문에 투입 속도가 빠를수록 그리고 사출 성형품의 구조가 복잡할수록 금속 입자의 배향 불균일로 인한 사출 성형품의 외관 불량이 심각하였다. 이에 종래 방법에서는 사출 성형품에서의 외관 불량을 방지하기 위해 사출 성형용 조성물을 50cc/s 이하의 저속으로 투입하여 저속 사출 성형을 해야 했다. 그러나, 본 발명에 따른 분할 사출 방법에서는, 사출 성형품의 구조에 따라 성형 공정을 분할하여 진행될 수 있기 때문에, 일례로 외관면 형성 부분과 비외관면 형성 부분으로 성형부가 구분되고, 사출 성형용 조성물이 각각 분할 투입되어 사출 성형 공정이 이루어지기 때문에, 각각의 성형부에서의 구조가 단순화 될 수 있고, 또 조성물 투입 속도가 증가될 수 있다. 더 나아가, 외관면 형성 성형부의 경우, 추가의 구조 형성을 위한 부분을 포함하지 않기 때문에 사출 성형용 조성물을 일 방향으로 투입할 수 있으며, 그 결과 투입 속도의 증가에도 조성물 내 포함된 금속 입자의 배향을 일정하게 유지하여 사출 성형품내 금속 입자의 배향 균일성이 향상되고, 외관 특성이 크게 개선될 수 있다.

또, 상기 사출 성형시 사출 성형용 조성물의 고속 투입으로도 외관 불량 발생의 우려가 없다. 구체적으로 본 발명에 따른 분할 사출 성형 방법에 있어서, 1차 사출 성형, 또는 비외관면 형성을 위한 제1 성형부 내로의 상기 사출 성형용 조성물의 투입 속도는 최고 200cc/s까지 증가될 수 있고, 구체적으로는 50cc/s 초과 200cc/s 이하, 보다 구체적으로는 70 cc/s 내지 200cc/s일 수 있다. 상기한 투입 속도로 투입시 공정 시간을 단축하고 공정성을 높일 수 있다.

다음으로, 단계 2는 제1 성형부와 제2 성형부에서의 금형의 위치가 서로 전환되도록 형체부를 회전시키는 단계이다.

상기 분할 사출 장치에서의 제1 성형부에서는 1차 사출 성형이, 그리고 제2 성형부에서는 2차 사출 성형이 이루어지기 때문에, 상기 단계 1에서의 제1 사출 성형의 완료 후에는 1차 사출 성형물에 대한 2차 사출 성형이 이루어질 수 있도록 1차 사출 성형물이 들어있는 금형을 제2 성형부로 이동시킬 필요가 있다.

이에 따라, 상기 제1 사출 성형의 완료 후, 형체부를 형개하고, 제1 성형부의 금형과 제2 성형부의 금형의 위치가 서로 바뀌도록 상기 형체부를 회전시킨다. 이때 형체부의 회전은 형반 회전과 같이 금형에 연결된 이동 형반에 의해 이루어질 수 있고, 금형 내부의 회전 장치에 의해서도 이루어질 수 있다.

다음으로, 단계 3은 상기 단계 2에서의 형체부의 회전에 의해 제2 성형부에 위치하게 된 1차 사출 성형물에 대한 2차 사출 성형을 수행하는 제2 사출 성형 단계이다.

구체적으로는 상기 제1 성형부에는 빈 금형이 위치하고, 상기 제2 성형부에 1차 사출 성형물이 위치하는 상태의 형체부를 형폐한 후, 상기 사출부로부터 사출 성형용 조성물을 제1 및 제2 성형부의 금형 내로 투입하고, 설정된 성형 조건에 따라 제1 성형부에서는 1차 사출 성형을, 제2 성형부에서는 2차 사출 성형을 각각 수행한다.

이때 제1 및 제2 성형부에 대한 사출 성형용 조성물의 투입 및 사출 성형 공정은 제1 성형부에서의 사출 성형용 조성물의 투입 및 1차 사출 성형 공정의 완료 후, 제2 성형부에서의 사출 성형용 조성물의 투입 및 2차 사출 성형 공정이 순차로 수행될 수도 있고, 또는 제2 성형부에서의 공정이 먼저 진행될 수도 있다. 또는 제1 및 제2 성형부에서의 공정이 동시에 수행될 수도 있다.

또, 상기 제1 및 제2 성형부로의 사출 성형용 조성물의 투입은, 단계 1에서의 사출 실린더와 별개로 존재하는 사출 실린더로부터 투입되는 것이 아니라, 상기 단계 1에서의 사출 실린더로부터 각각의 금형에 위치하는 하나 이상의 밸브 게이트를 통해 설정된 사출 조건으로 하여 연속하여 투입됨으로써 수행될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 분할 사출 방법에 있어서 제2 성형부, 구체적으로는 외관면 형성을 위한 성형부 내로의 사출 성형용 조성물의 투입 속도는, 상기 제1 성형부 내로의 사출 성형용 조성물의 투입 속도와 마찬가지로, 최고 200cc/s까지 증가될 수 있고, 구체적으로는 50cc/s 초과 200cc/s 이하, 보다 구체적으로는 70 cc/s 내지 200cc/s일 수 있다. 이와 같이 제2 성형부에 대한 사출 성형용 조성물의 투입 속도 역시 종래 대비 증가될 수 있으며, 상기한 투입 속도 범위 내에서 제1 성형부 및 제2 성형부에 대해 각각 제어된 투입 속도로 사출 성형용 조성물이 분할 투입됨으로써 외관 불량 발생 없이 공정 시간을 단축하고 공정성을 높일 수 있다.

또, 상기 제1 및 제2 성형부에서의 사출 성형 공정시 사출 조건은 제조하고자 하는 성형품의 용도, 형태, 물성 및 상기 사출 성형용 조성물 등을 복합적으로 고려하여 결정될 수 있다.

구체적으로, 상기 제1 성형부에서의 1차 사출 성형 공정은 사출 성형물의 본체 형태를 정의하는 금형의 제1부분에서 수행되고, 상기 제2 성형부에서의 2차 사출 성형 공정은 본체 상의 추가 구조물 형태를 정의하는 금형의 제2부분에서 수행될 수 있다. 이에 따라, 제1 성형부에서는 1차 사출 성형을 통해 본체 형태의 1차 사출 성형물이 제조되고, 제2 성형부에서는 2차 사출 성형을 통해 최종 성형품 형태의 2차 사출 성형물이 제조된다. 일례로, 상기 사출 성형물의 본체 상의 추가 구조물은 리브나 양각과 같은 구조물일 수 있다.

상기 2차 사출 성형 공정의 완료 후, 제2 성형부에서의 2차 사출 성형물의 고화를 위한 냉각 단계가 수행된다. 통상의 분할 사출 공정에서는 각 분할 사출 성형 단계 별로 냉각 공정이 요구되지만, 본 발명에서는 1차 및 2차를 연속 사출 후 한꺼번에 냉각시킬 수 있어 전체 분할 사출 공정의 시간 및 단계를 단축할 수 있다. 상기 냉각은 통상의 방법에 따라 수행될 수 있다.

다음으로, 단계 4는 단계 3의 제2 사출 성형 후 단계로, 형체부를 형개하고, 2차 사출 성형의 결과로 제조된 2차 사출 성형물을 취출하여 완성된 성형품을 수득한다. 이때, 상기 2차 사출 성형물의 취출 전 또는 취출 후, 제1 성형부의 금형과 제2 성형부의 금형의 위치가 서로 바뀌도록 상기 형체부를 회전시키는 단계가 더 수행된다.

상기 형체부의 회전은 상기 단계 2에서 설명한 바와 같이, 형반 회전 등과 같은 방법에 의해 이루어질 수 있다.

또, 상기 2차 사출 성형물의 취출 전에 상기 형체부의 회전이 이루어질 경우 2차 성형물의 취출은 제1 성형부에서 이루어지고, 2차 사출 성형물의 취출 후 회전이 이루어질 경우 2차 사출 성형물의 취출은 제2 성형부에서 이루어지게 된다.

또, 상기와 같은 형체부의 회전을 통해 2차 성형물의 취출로 비워진 금형은 1차 사출 성형을 위한 제1 성형부로 이동하고, 1차 성형물을 포함하는 금형은 2차 사출 성형을 위한 제2 성형부로 이동함으로써, 1차 사출 성형과 2차 사출 성형 공정이 연속적으로 반복 수행될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 분할 사출 성형 방법을 모식적으로 나타낸 공정도이다. 도 1은 본 발명을 설명하기 위한 일 예일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

이하 도 1을 참조하여 본 발명의 일 구현예에 따른 분할 사출 성형 방법에 의한 사출 성형물의 제조과정을 설명하면, 먼저 제1 사출 성형의 단계 1로서, 분할 사출 장치에 있어서 1차 사출 성형물 제조를 위한 1차 사출 성형이 수행되는 제1 성형부(10a)와, 상기 1차 사출 성형물에 대한 2차 사출 성형이 수행되는 제2 성형부(10b)를 포함하는 형체부(10)을 형폐하고(S11), 사출부(20)의 사출 실린더로부터 사출 성형용 조성물을 금형의 밸브게이트(30a)를 통해 제1 성형부(10a) 내로 투입한 후 1차 사출 성형을 수행한다(S12).

다음으로, 단계 2로서, 상기 단계 1에서의 제1 사출 성형의 완료 후 형체부를 형개하고(S21), 제1 사출 성형의 결과로, 1차 사출 성형물이 포함된 제1 성형부의 금형과, 제2 성형부의 금형의 위치가 서로 바뀌도록 상기 형체부를 회전시킨다(S22).

다음으로 제2 사출 성형의 단계 3으로서, 상기 회전된 형체부를 형폐한 후(S31), 상기 사출 실린더(20)로부터 사출 성형용 조성물을 제1 성형부의 금형 내 밸브게이트(30a)를 통해 내로 투입하여 1차 사출 성형을 수행하고(S32), 이어서 상기 사출 실린더(20)로부터 동일한 사출 성형용 조성물을 제2 성형부의 금형 내 밸브게이트(30b 및 30c)를 통해 투입하여 2차 사출 성형을 수행한다(S33). 2차 사출 성형 공정의 완료 후에는 2차 사출 성형이 수행된 금형에 대한 냉각 공정이 수행된다. 도 1에서는 제1 성형부에서의 1차 사출 성형 후 제2 성형부에서의 2차 사출 성형이 이루어지는 것으로 제시되었으나 이와 반대로 제2 성형부에서의 2차 사출 성형 완료 후 제1 성형부에서의 1차 사출 성형이 이루어 질 수도 있고, 또는 제1 및 제2 성형부에서의 사출 성형 공정이 동시에 이루어질 수도 있다.

상기와 같은 단계 3의 결과로, 제1 성형부의 금형내에서 1차 사출 성형물(40')이, 그리고 제2 성형부의 금형 내에는 2차 사출 성형물(50)이 각각 존재한다.

다음으로, 제2 사출 성형 후 단계로서 단계 4는, 금형 내에 1차 및 2차 성형물을 각각 포함하는 형체부를 형개하고(S41), 제1 성형부의 금형과 제2 성형부의 금형의 위치가 서로 바뀌도록 상기 형체부를 회전시킨 후(S42), 형체부내 제2 성형부로부터 2차 사출 성형물을 취출함으로써, 완성된 성형품을 수득할 수 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 분할 사출 방법은, 1차 및 2차 사출 성형 공정 동안 사출 성형용 조성물이 단일 사출 실린더를 통해 투입되기 때문에, 사출 성형 공정 및 장치의 구조가 단순하다. 또 단일 금형 내에서 이루어질뿐더러, 전 단계에서의 사출 성형물이 냉각되면서 변형되기 전에 후속의 사출 공정이 이루어지기 때문에 정밀한 사출이 가능하다.

일 실시예로서, 본 발명에 따른 분할 사출 방법을 이용하여 세탁기 세제 투입구를 사출 성형하였다.

상세하게는, 금속 입자로서 판상형의 알루미늄을 ABS 수지 100중량부에 대하여 3중량부로 혼합하여 분할 사출 성형용 조성물을 준비하고, 이를 본 발명에 따른 분할 사출 성형 장치 내 사출 실린더에 투입한 후, 도 2에 도시된 공정도에 따라 분할 사출 성형을 수행하였다.

이때 상기 분할 사출 성형 장치는 1차 사출 및 2차 사출 공정을 위한 제1 및 제2 성형부를 포함하고, 상기 각각의 성형부는 사출 성형물의 본체 형태를 정의하며, 비외관부 형성을 위한 제1부분과, 추가 구조물로서 상기 본체에 대한 외관면을 형성하는 제2부분을 포함한다.

또, 비교를 위하여 상기한 사출 성형용 조성물을 이용하되, 종래 사출 성형 방법에 따라 사출 성형용 조성물을 성형부 내에 일괄 투입 후 사출 성형을 수행하여 세탁기 세제 투입구를 제조하였다.

도 3a는 본 발명에 따른 분할 사출 성형 방법에 의해 세탁기 세제 박스의 제조시 1차 사출 성형물의 외관을 관찰한 사진이고, 도 3b는 2차 사출 성형물의 외관을 관찰한 사진이다. 또 도 4는 종래 사출 성형 방법에 따라 제조한 세탁기 세제 박스의 외관을 관찰한 사진이다.

도 3b에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 분할 사출 성형 방법에 의해 제조된 세제 투입구는 2차 사출 성형 후 금속 입자의 균일 배향으로 인해 플로우 마크가 전혀 발생하지 않았으며, 금속과 같은 외관 특성을 나타내었다. 이에 반해 도 4에 나타난 바와 같이 종래 사출 성형 방법에 의해 제조된 비교예의 세제 투입구는 플로우 마크가 육안으로 확연히 관찰될 정도로 외관 불량이 발생하였다.

또, 도 5a는 본 발명에 따른 분할 사출 성형시 조성물 내 금속 입자의 배향을 모식적으로 나타낸 것이고, 도 5b는 종래 사출 성형 방법에 따른 사출 성형시 조성물 내 금속 입자의 배향을 모식적으로 나타낸 도면이다.

도 5a 및 도 5b를 참조하여 상기 실험에서의 외관 특성의 차이를 설명하면, 본 발명에 따른 분할 사출 성형 방법에 의해 제조되는 세제 투입구의 경우, 세제 투입구 본체를 형성하는 부분(제1 성형부, 10a)과, 외관면을 형성하는 부분(제2 성형부, 10b)이 분할되어 사출 성형이 이루어지기 때문에, 외관면을 형성하는 부분에서는 사출 성형용 조성물이 일 방향으로만 투입되어, 조성물내 금속 입자(22)의 배향이 일정하게 유지될 수 있다. 반면, 종래 사출 성형 방법에 의해 제조되는 비교예의 세제 투입구는, 세제 투입구에 대응하는 구조를 갖는 단일 형체부(10')에 대해 조성물이 일괄 투입되기 때문에, 구조에 따라 조성물의 투입 방향이 달라지게 됨으로써 금속 입자(22')의 배향 균일성이 저하되고, 그 결과로서 외관 특성이 저하되게 된다.

한편, 상기에서는 2차 사출 성형 공정을 통해 최종 성형품이 제조되는 것으로 설명되었으나, 본 발명의 일 구현예에 따른 분할 사출 성형 방법은 3차 이상의 사출 성형 공정을 통해 이루어질 수도 있다.

이 경우, 형체부는 3개 이상의 성형부를 포함할 수 있으며, 또 각 성형부내에 위치하는 금형은 각각 사출 성형 공정이 수행되는 3개 이상의 부분을 포함할 수 있다.

일례로, 분할 사출 성형 방법이 4차의 사출 성형을 통해 이루어지는 경우, 상기 분할 사출 성형 장치에서의 형체부는 1차 사출 성형을 위한 제1 성형부, 상기 1차 성형부를 기준하여 90도의 위치에 위치하며, 1차 사출 성형물에 대한 2차 사출 성형을 위한 제2 성형부, 상기 2차 성형부를 기준하여 90도의 위치에 위치하며, 2차 사출 성형물에 대한 3차 사출 성형을 위한 제3 성형부, 그리고 상기 3차 성형부를 기준하여 90도의 위치에 위치하며, 3차 사출 성형물에 대한 4차 성형을 위한 제4성형부를 포함하며, 각 사출 성형 단계 별로 형체부가 90도씩 회전하여 금형을 이동시키며 사출 성형이 이루어질 수 있다.

또, 각 성형부에서의 금형은, 본체의 형태를 정의하는 제1부분, 본체 상의 추가 구조물 1 내지 4의 형태를 각각 정의하는 제2, 제3 및 제4부분을 포함할 수 있으며, 제1 성형부에서의 1차 성형은 금형의 제1부분에서, 제2 성형부에서의 2차 성형은 금형의 제2부분에서, 제3성형부에서의 3차 성형은 금형의 제3부분에서, 그리고 제4성형부에서의 4차 성형은 금형의 제4부분에서 수행되며, 최종 제조된 사출 성형물은 제4 형성부의 금형으로부터 취출되게 된다.

이에 따라 상기 분할 사출 성형 방법은, 상기 형체부를 형폐한 후, 사출부로부터 사출 성형용 조성물을 제1 성형부 내로 투입하여 1차 사출 성형을 수행하는 제1 사출 성형 단계; 상기 제1 사출 성형의 완료 후, 형체부를 형개하고, 제1 성형부의 금형이 제2 성형부에 위치하도록 형체부를 90도 회전시키는 단계; 상기 회전된 형체부를 형폐한 후, 상기 사출부로부터 사출 성형용 조성물을 제1 및 제2 성형부 내로 각각 투입하고, 1차 및 2차 사출 성형을 순차로 연속 수행한 후, 냉각하는 제2 사출 성형 단계; 상기 제2 사출 성형의 완료 후, 형체부를 형개하고, 제2 성형부의 금형이 제3성형부에 위치하도록 형체부를 90도 회전시키는 단계; 상기 회전된 형체부를 형폐한 후, 상기 사출부로부터 사출 성형용 조성물을 제1 내지 제3 성형부 내로 각각 투입하고, 1차, 2차 및 3차 사출 성형을 순차로 연속 수행한 후, 냉각하는 제3사출 성형 단계; 상기 제3 사출 성형의 완료 후, 형체부를 형개하고, 제3성형부의 금형이 제4성형부에 위치하도록 형체부를 90도 회전시키는 단계; 상기 회전된 형체부를 형폐한 후, 상기 사출부로부터 사출 성형용 조성물을 제1 내지 제4 성형부 내로 각각 투입하고, 1차, 2차, 3차 및 4차 사출 성형을 순차로 연속 수행한 후, 냉각하는 제4사출 성형 단계; 상기 제4 사출 성형의 완료 후, 형체부를 형개하고, 4차 사출 성형물을 취출하는 사출 성형 후 단계를 포함하며, 이때 상기 4차 사출 성형물의 취출 전 또는 취출 후, 제4 성형부의 금형이 제1 성형부에 위치하도록 상기 형체부를 90도 회전시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 일 구현예에 따르면 상기한 분할 사출 성형 방법의 적용에 유용한 분할 사출 성형 장치가 제공된다.

도 6는 본 발명에 따른 분할 사출 성형 장치를 관찰한 사진이고, 도 7은 상기 분할 사출 성형 장치의 단면을 개략적으로 나타낸 모식도이다.

도 7을 참조하여 설명하면, 상기 분할 사출 성형 장치(100)는 구체적으로, 사출 성형이 이루어지는 형체부(110); 및 상기 형체부 내로 사출 성형용 조성물을 투입하는 사출부(120)를 포함하고, 상기 형체부(110)는 1차 사출 성형물 제조를 위한 1차 사출 성형이 수행되는 금형을 포함하는 제1 성형부(110a)와, 상기 1차 사출 성형물에 대한 2차 사출 성형이 수행되는 금형을 포함하는 제2 성형부(110b)를 포함하고, 또 사출 성형 단계에 따라 상기 제1 및 제2 성형부에서의 금형의 위치가 서로 바뀌도록 회전하는 회전 장치(160)을 포함한다.

또 상기 사출부(120)은 1개의 사출 실린더(121)를 포함하고, 상기 사출 실린더(121)는 제1 및 제2 성형부(110a, 110b) 내 금형과 각각 연결되어 있으며, 성형 단계에 따라 벨브게이트(130a, 130b)의 개폐를 통해 제1 또는 제2 성형부(110a, 110b)내로 사출 성형용 조성물을 투입하게 된다.

상기 분할 사출 성형 장치에서의 각 구성 요소 및 그 작동은 앞서 설명한 바와 같다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실기 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 구성 및 변형 가능함은 물론이다.

10, 10', 110 : 형체부
10a, 110a: 제1 성형부
10b, 110b: 제2 성형부
20, 120: 사출부
21, 21' 121: 사출 실린더
22, 22': 금속 입자
30a, 30b, 30c, 130a 및 130b: 밸브게이트
40, 40': 1차 사출 성형물
50: 2차 사출 성형물
160: 회전 장치
100 : 분할 사출 장치

Claims (11)

1차 사출 성형물 제조를 위한 1차 사출 성형이 수행되는 제1 성형부와, 상기 1차 사출 성형물에 대한 2차 사출 성형이 수행되는 제2 성형부를 포함하고, 사출 성형 단계에 따라 상기 제1 및 제2 성형부에서의 금형의 위치가 서로 바뀌도록 회전하는 형체부; 및 상기 형체부의 제1 및 제2 성형부 내로 사출 성형용 조성물을 투입하는 사출부;를 포함하는 사출 성형 장치를 이용한 분할 사출 성형 방법으로서,
상기 형체부를 형폐한 후, 사출부로부터 사출 성형용 조성물을 제1 성형부 내로 투입하여 1차 사출 성형을 수행하는, 제1 사출 성형 단계,
상기 제1 사출 성형의 완료 후, 형체부를 형개하고, 제1 성형부의 금형과 제2 성형부의 금형의 위치가 서로 바뀌도록 상기 형체부를 회전시키는 단계;
상기 회전된 형체부를 형폐한 후, 상기 사출부로부터 사출 성형용 조성물을 제1 및 제2 성형부 내로 각각 투입하고, 1차 및 2차 사출 성형을 연속 수행한 후 냉각하는, 제2 사출 성형 단계; 및
상기 제2 사출 성형의 완료 후, 형체부를 형개하고, 2차 사출 성형의 결과로 제조된 2차 사출 성형물을 취출하는, 사출 성형 후 단계를 포함하고,
상기 2차 사출 성형물의 취출 전 또는 취출 후, 제1 성형부의 금형과 제2 성형부의 금형의 위치가 서로 바뀌도록 상기 형체부를 회전시키는 단계를 더 포함하며,
상기 사출 성형용 조성물은 금속 입자; 및 열가소성 또는 열경화성의 고분자 수지를 포함하고,
상기 사출부는 1개의 사출 실린더를 포함하며,
상기 금형은, 금형의 위치이동에 따라 이동된 사출 성형물에 대응하여 위치하며 사출 단계에 따라 작동하는 2개 이상의 밸브 게이트를 포함하고,
상기 제1사출 성형 단계에서의 1차 사출 성형은, 상기 사출부의 사출 실린더로부터 사출 성형용 조성물을 제1 성형부의 금형 내 밸브게이트를 통해 제1 성형부내로 투입하여 수행되며,
상기 제2사출 성형 단계에서의 1차 사출 성형은, 상기 사출 실린더로부터 사출 성형용 조성물을 제1 성형부의 금형 내 밸브게이트를 통해 제1 성형부 내로 투입하여 수행되고, 2차 사출 성형은 상기 사출 실린더로부터 상기와 동일한 사출 성형용 조성물을 제2 성형부의 금형 내 밸브게이트를 통해 제2 성형부 내로 투입하여 수행되는 것인, 분할 사출 성형 방법.

삭제

제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 성형부 내로의 사출 성형용 조성물의 투입은, 각각 독립적으로 50cc/s 초과 200 cc/s 이하의 속도로 수행되는, 분할 사출 성형 방법.

제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 성형부에서의 금형은, 각각 독립적으로 사출 성형물의 본체 형태를 정의하는 제1부분과, 상기 본체 상의 추가 구조물 형태를 정의하는 제2부분을 포함하고,
상기 1차 사출 성형은 상기 제1 부분에서 수행되고, 상기 2차 사출 성형은 상기 제2부분에서 수행되는, 분할 사출 성형 방법.

제1항에 있어서,
상기 금속 입자는 알루미늄, 구리, 망간 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는, 분할 사출 성형 방법.

제1항에 있어서,
상기 금속 입자는 알루미늄을 포함하는, 분할 사출 성형 방법.

제1항에 있어서,
상기 금속 입자는 판상형을 갖는, 분할 사출 성형 방법.

제1항에 있어서,
상기 금속 입자는 고분자 수지 100중량부에 대하여 0.01 내지 20중량부로 포함되는, 분할 사출 성형 방법.

제1항에 있어서,
상기 고분자 수지는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지, 아세탈 수지, 아크릴수지, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아마이드, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리페닐렌 옥사이드, 페놀 수지, 우레아 수지 및 에폭시 수지로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는, 분할 사출 성형 방법.

제1항에 있어서,
상기 고분자 수지는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지를 포함하는, 분할 사출 성형 방법.

제1항에 있어서,
상기 제2 사출 성형 단계 및 사출 성형 후 단계가 순차로 2회 이상 반복 수행되는, 분할 사출 성형 방법.

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