KR102186831B1 - Manufacturing method and manufacturing equipment of resin mold product by heating mold and mucell injection molding - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가열금형과 뮤셀 사출성형을 통한 수지 성형품 제조 방법 및 제조 장비에 관한 것으로, 설정된 온도를 갖는 열가소성 수지를 금형의 캐비티 내부로 공급하는 열가소성 수지 사출 성형품 제조 방법 및 제조 장비에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명의 열가소성 수지 사출 성형품 제조 장비는 배럴; 상기 배럴 내부에 형성되며, 블레이드가 형성된 스크류; 상기 배럴과 연결되며, 열가소성 수지를 공급하는 호퍼; 상기 배럴과 연결되며, 발포체를 공급하는 조작 밸브; 상기 배럴을 가열하는 제1 온도 제어유닛을 포함하며, 상기 배럴의 일측 종단은 좁아지는 형상을 가지며, 상기 배럴의 일측 종단과 금형의 캐비티를 연결하는 노즐을 포함하며, 상기 열가소성 수지는 폴리카보네이트(PC)+아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS)이며, 상기 열가소성 수지에 0.8중량%의 발포체가 혼합된다.The present invention relates to a method and manufacturing equipment for manufacturing a resin molded article through a heating mold and mucell injection molding, and to a method and manufacturing equipment for a thermoplastic resin injection molded article supplying a thermoplastic resin having a set temperature into a cavity of a mold.
To this end, the thermoplastic resin injection molded article manufacturing equipment of the present invention includes a barrel; A screw formed in the barrel and having a blade; A hopper connected to the barrel and supplying a thermoplastic resin; A control valve connected to the barrel and supplying a foam; And a first temperature control unit for heating the barrel, wherein one end of the barrel has a narrowing shape, and includes a nozzle connecting one end of the barrel and a cavity of the mold, and the thermoplastic resin is polycarbonate ( PC) + acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS), and 0.8% by weight of the foam is mixed with the thermoplastic resin.

Description

가열금형과 뮤셀 사출성형을 통한 수지 성형품 제조 방법 및 제조 장비{Manufacturing method and manufacturing equipment of resin mold product by heating mold and mucell injection molding}Manufacturing method and manufacturing equipment of resin mold product by heating mold and mucell injection molding}

본 발명은 가열금형과 뮤셀 사출성형을 통한 수지 성형품 제조 방법 및 제조 장비에 관한 것으로, 설정된 온도를 갖는 열가소성 수지를 금형의 캐비티 내부로 공급하는 열가소성 수지 사출 성형품 제조 방법 및 제조 장비에 관한 것이다.The present invention relates to a method and manufacturing equipment for manufacturing a resin molded article through a heating mold and mucell injection molding, and to a method and manufacturing equipment for a thermoplastic resin injection molded article supplying a thermoplastic resin having a set temperature into a cavity of a mold.

종래의 합성수지 특히 고기능 수지라고도 불리는 엔지니어링 플라스틱을 소재로 하는 각종 성형품이 다양한 제품에 사용되고 있다. 또한, 이들의 제품에는 일반적으로 외관 부품으로 사용되는 것이 많아 높은 수준의 외관 심미성이 요구되고 있다.Various molded products made of conventional synthetic resins, especially engineering plastics, which are also called high-functional resins, are used in various products. In addition, these products are generally used as exterior parts, and a high level of aesthetics is required.

특히, 차량의 Cockpit Module에서 차량의 실내와 엔진부를 격리하는 대시보드 중앙인 센터 페시아(Center Facia)는 오디오, 네비게이션 및 에어컨/히터 등을 조작하는 각종 버튼이 위치한 컨트롤 패널 공간이다. 특히 고객이 승차 후 계기판 다음으로 시선이 많이 집중되는 곳으로 디자인이나 품질 면에서 높은 완성도를 요구하는 부품이다.In particular, the center facia, the center of the dashboard separating the interior of the vehicle and the engine part from the cockpit module of the vehicle, is a control panel space where various buttons for operating audio, navigation and air conditioner/heater are located. In particular, it is a part that demands high degree of completeness in terms of design and quality as a place where the customer's attention is concentrated next to the dashboard after boarding.

하지만, 이런 높은 완성도가 요구됨에도 불구하고, 제조비용을 줄이기 방안이 요구되며, 이런 요구 중 하나로 성형품의 제조비용이다. 이와 같이 성형품 제조단가를 낮추기 위한 가장 효율적인 것은 성형품의 중량 자체를 가볍게 하는 것이며, 이것에 의해 사용 원료를 줄일 수 있음과 동시에 자원의 유효 이용 면에서도 적합하다.However, despite the high degree of completeness required, a method to reduce manufacturing cost is required, and one of these demands is the manufacturing cost of molded products. As such, the most efficient way to lower the manufacturing cost of the molded product is to lighten the weight of the molded product, thereby reducing the raw material used and at the same time being suitable for effective use of resources.

이와 같이 성형품 자체를 가볍게 하는 방법으로서는 발포체로 하는 것이 우선 고려된다. 발포체를 성형하는 방법으로서는 예를 들어 반응에 의해 발포 가스를 일으키는 화학적 발포제를 미리 수지 재료에 배합하고 발포제를 분해하고, 발포체를 얻는 화학발포 방법이 알려져 있다. 또한 가압 하에서 용융 폴리머에 기체를 도입하거나, 또는 폴리머 충전제의 성분으로서 기체를 도입하는 것 발포체를 형성하는 물리 발포법도 알려져 있다.As a method of lightening the molded product itself, it is first considered to use a foam. As a method of molding a foam, for example, a chemical foaming method for obtaining a foam by mixing a resin material with a chemical foaming agent that generates a foaming gas by reaction is known in advance. Also known is a physical foaming method in which a gas is introduced into a molten polymer under pressure or a gas is introduced as a component of a polymer filler to form a foam.

그렇지만 이와 같은 방법으로 얻어진 발포체는 기계적 강도 및 인성이 낮고 반드시 만족할 수 있는 수준이 아닌 경우가 있다.However, the foam obtained by this method has low mechanical strength and toughness and is not necessarily satisfactory in some cases.

도 1은 종래 뮤셀 공법에 의해 성형품을 제조하는 장비를 도시하고 있다. 도 1에 의하면, 종래 뮤셀 공법에 의해 성형품을 제조하는 공정의 경우, 배럴과 금형 사이를 연결하는 노즐이 가늘고 길어 배럴에서 사출된 수지가 외부 온도의 영향을 받아 유동성이 떨어지는 문제점이 있다. 부연하여 설명하면, 배럴에서의 온도와 금형에서의 온도 차이에 의해 수지의 온도가 급격하게 변하며, 이로 인해 금형 입구에 수지가 달라붙는 문제점이 발생한다. 1 shows an equipment for manufacturing a molded article by the conventional mussel method. Referring to FIG. 1, in the case of a process of manufacturing a molded product by the conventional mucell method, there is a problem in that the nozzle connecting the barrel and the mold is thin and long, so that the resin injected from the barrel is affected by the external temperature and thus the fluidity is poor. To further explain, the temperature of the resin rapidly changes due to the difference in temperature in the barrel and the temperature in the mold, resulting in a problem that the resin adheres to the inlet of the mold.

한국공개특허 제2004-0086463호Korean Patent Publication No. 2004-0086463 한국등록번호 제10-1199741호Korean Registration No. 10-1199741

본 발명이 해결하려는 과제는 성형품의 표면을 개선하는 방안을 제안함에 있다.The problem to be solved by the present invention is to propose a method of improving the surface of the molded article.

본 발명이 해결하려는 다른 과제는 성형품의 중량 및 제조 단가를 줄이는 방안을 제안함에 있다.Another problem to be solved by the present invention is to propose a method to reduce the weight and manufacturing cost of the molded article.

본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는 배럴에서 사출된 수지의 온도와 금형으로 주입되는 수지의 온도 차이를 최소화하는 방안을 제안함에 있다.Another problem to be solved by the present invention is to propose a method of minimizing the temperature difference between the temperature of the resin injected from the barrel and the resin injected into the mold.

본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는 배럴에서 사출된 수지가 금형 입구에 달라붙는 문제점을 해결하는 방안을 제안함에 있다.Another problem to be solved by the present invention is to propose a solution to the problem that the resin injected from the barrel sticks to the entrance of the mold.

본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는 금형으로 주입되는 수지의 온도를 조절하는 방안을 제안함에 있다.Another problem to be solved by the present invention is to propose a method of controlling the temperature of the resin injected into the mold.

이를 위해 본 발명의 열가소성 수지 발포 성형품 제조 장비는 배럴; 상기 배럴 내부에 형성되며, 블레이드가 형성된 스크류; 상기 배럴과 연결되며, 열가소성 수지를 공급하는 호퍼; 상기 배럴과 연결되며, 발포체를 공급하는 조작 밸브; 상기 배럴을 가열하는 제1 온도 제어유닛을 포함하며, 상기 배럴의 일측 종단은 좁아지는 형상을 가지며, 상기 배럴의 일측 종단과 금형의 캐비티를 연결하는 노즐을 포함하며, 상기 열가소성 수지는 폴리카보네이트(PC)+아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS)이며, 상기 열가소성 수지에 0.8중량%의 발포체가 혼합된다.To this end, the thermoplastic resin foam molded article manufacturing equipment of the present invention includes a barrel; A screw formed in the barrel and having a blade; A hopper connected to the barrel and supplying a thermoplastic resin; A control valve connected to the barrel and supplying a foam; And a first temperature control unit for heating the barrel, wherein one end of the barrel has a narrowing shape, and includes a nozzle connecting one end of the barrel and a cavity of the mold, and the thermoplastic resin is polycarbonate ( PC) + acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS), and 0.8% by weight of the foam is mixed with the thermoplastic resin.

본 발명에 따른 열가소성 수지 사출 성형품 제조 장비는 배럴에서 사출된 수지의 온도와 금형으로 주입되는 수지의 온도 차이를 최소화하여 금형의 캐비티에 수지가 달라붙는 문제점을 해결한다는 장점이 있다.The thermoplastic resin injection molded article manufacturing equipment according to the present invention has the advantage of minimizing the temperature difference between the temperature of the resin injected from the barrel and the resin injected into the mold, thereby solving the problem that the resin sticks to the cavity of the mold.

또한, 본 발명에서 제안하는 열가소성 수지 사출성형품 제조 장비는 금형으로 주입되는 수지의 온도를 조절할 수 있다는 효과가 있으며, 특히 가열 수단을 이용하여 금형을 가열함으로써 표면이 개선된 수지 성형품을 얻을 수 있으며, 뮤셀 공법을 적용함으로써 기존 성형품 대비하여 중량을 감소시킬 수 있다.In addition, the thermoplastic resin injection molded article manufacturing equipment proposed in the present invention has the effect of controlling the temperature of the resin injected into the mold, and in particular, by heating the mold using a heating means, a resin molded article having an improved surface can be obtained, By applying the mucell method, the weight can be reduced compared to the existing molded product.

도 1은 종래 뮤셀 공법에 의해 성형품을 제조하는 장비를 도시하고 있다.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 뮤셀 공법으로 성형품을 제조하는 장비를 도시하고 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 뮤셀 공법으로 성형품을 제조하는 장비를 도시하고 있다.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 성형조건별 성형 결과를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 제조된 성형품의 셀 크기, 셀 크기의 표준편차 및 공극률을 도시하고 있다.1 shows an equipment for manufacturing a molded article by the conventional mussel method.
2 shows an equipment for manufacturing a molded article by the mucell method according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating an equipment for manufacturing a molded article by the mucell method according to another embodiment of the present invention.
4 is a view showing a molding result for each molding condition according to an embodiment of the present invention.
5 shows a cell size, a standard deviation of the cell size, and a porosity of a molded article manufactured according to an embodiment of the present invention.

전술한, 그리고 추가적인 본 발명의 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 바람직한 실시 예들을 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명의 이러한 실시 예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.The above and additional aspects of the present invention will become more apparent through preferred embodiments described with reference to the accompanying drawings. Hereinafter, it will be described in detail so that those skilled in the art can easily understand and reproduce through these embodiments of the present invention.

도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 뮤셀 공법으로 성형품을 제조하는 장비를 도시하고 있다. 이하 도 2를 이용하여 본 발명의 일실시 예에 따른 뮤셀 공법으로 성형품을 제조하는 장비에 대해 상세하게 알아보기로 한다.2 shows an equipment for manufacturing a molded article by the mucell method according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, an equipment for manufacturing a molded article by the mucell method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 2.

도 2에 의하면, 뮤셀 공법으로 성형품을 제조하는 장비(200)는 배럴, 압출기, 호퍼, 조작 밸브, 노즐, 금형 및 온도 제어 유닛을 포함한다. 물론 상술한 구성 이외에 다른 구성이 본 발명에서 제안하는 뮤셀 공법으로 성형품을 제조하는 장비에 포함될 수 있다.Referring to FIG. 2, the equipment 200 for manufacturing a molded article by the mussel method includes a barrel, an extruder, a hopper, an operation valve, a nozzle, a mold, and a temperature control unit. Of course, other configurations other than the above-described configuration may be included in the equipment for manufacturing a molded article by the mucell method proposed in the present invention.

호퍼(205)는 열가소성 수지가 보관된다. 열가소성 수지는 분말 또는 펠렛 타입으로 형성된다. 배럴(210) 내에는 압출기(215)가 내장된다. 임계 상태에 있는 질소 또는 이산화탄소를 포함하는 발포체는 배럴(210) 내부로 유입된다. 즉, 조작 밸브(220)를 이용하여 질소 또는 이산화탄소를 배럴(210) 내부로 공급한다.The hopper 205 holds a thermoplastic resin. The thermoplastic resin is formed in a powder or pellet type. An extruder 215 is built into the barrel 210. The foam containing nitrogen or carbon dioxide in a critical state is introduced into the barrel 210. That is, nitrogen or carbon dioxide is supplied into the barrel 210 using the operation valve 220.

이 때 질소 또는 이산화탄소가 초임계 상태로 전환하는 임계 온도 및 임계 압력보다 커지도록 배럴 내의 온도 및 압력을 제어한다. 이에 대해서는 후술하기로 한다.At this time, the temperature and pressure in the barrel are controlled so that nitrogen or carbon dioxide is greater than the critical temperature and critical pressure at which nitrogen or carbon dioxide is converted to the supercritical state. This will be described later.

배럴(210) 내부는 고압고온으로 가열되어 있으므로 압출기(215)에 의해 수지는 용융 상태로 변환함과 동시에 임계 유체 상태에 있는 초임계 유체인 질소 또는 이산화탄소와 혼합되어 포화된다.Since the inside of the barrel 210 is heated at high pressure and high temperature, the resin is converted into a molten state by the extruder 215 and is mixed with nitrogen or carbon dioxide, which is a supercritical fluid in a critical fluid state, and is saturated.

또한 질소 또는 이산화탄소는 미리 초임계 유체 상태로 전환되어 있지 않아도 배럴(210) 내에서 초임계 상태로 전환되는 것도 가능하다. 구체적으로는 초임계 액체 상태로 도달하지 않는 기체 또는 액체의 질소 또는 이산화탄소를 배럴 내에 도입하고, 그 이후에 초임계 유체 상태로 전환한 후, 열가소성 수지와 혼합되어도 좋다.In addition, nitrogen or carbon dioxide may be converted to a supercritical state in the barrel 210 even if it is not previously converted to a supercritical fluid state. Specifically, gaseous or liquid nitrogen or carbon dioxide that does not reach a supercritical liquid state may be introduced into the barrel, and then converted to a supercritical fluid state, and then mixed with a thermoplastic resin.

초임계 유체인 질소 또는 이산화탄소와 열가소성 수지와의 혼합 시간으로서는 특별히 제한되는 것이 아니라 열가소성 수지가 완전하게 초임계 유체인 질소 또는 이산화탄소를 포화하는데 충분한 시간이면 바람직하다.The mixing time of the supercritical fluid nitrogen or carbon dioxide and the thermoplastic resin is not particularly limited, and a time sufficient for the thermoplastic resin to completely saturate the supercritical fluid nitrogen or carbon dioxide is preferable.

이렇게 하여 혼합된 발포제-열가소성 수지 혼합물은 사출 성형기의 배럴 출구의 노즐(225)과 연결된 금형(230)의 캐비티(235)에 사출된다. 열가소성 수지와 초임계 유체인 질소 또는 이산화탄소가 혼합된 혼합 폴리머 용액은 금형 내부에 사출된다. 금형 충전 공정 시에 기포가 성장하지 않도록 금형(230) 내에 압력을 가함으로써 금형 캐비티 내의 압력이 제어되는 바람직하다. 금형(230) 내의 압력은 공기 또는 질소를 삽입함으로써 수행된다. 금형(230)의 캐비티(235)가 확대(확장, 팽창)하면, 캐비티 내의 압력이 신속하게 감소하며, 이로 인해 금형 캐비티 내에서 기포가 성장한다. 따라서, 금형 캐비티의 팽창에 의해 원하는 사이즈의 기포 및 기포 밀도를 가지는 성형 및 발포체를 얻을 수 있다. 부연하여 설명하면, 금형의 캐비티 내부에 공기가 충전되어 있지 않은 상태에서 용융된 수지가 주입되면, 주입된 수지는 압력 감소로 인해 불규칙적으로 발포체가 확대되는 문제점이 발생한다. 따라서 본 발명은 금형의 캐비티 내부에 용융된 수지가 모두 주입된 상태에서 발포 공정이 수행되도록 하며, 이를 위해 금형의 캐비티 내부에 공기를 주입한다.The foaming agent-thermoplastic resin mixture mixed in this way is injected into the cavity 235 of the mold 230 connected to the nozzle 225 at the barrel outlet of the injection molding machine. A mixed polymer solution in which a thermoplastic resin and a supercritical fluid such as nitrogen or carbon dioxide are mixed is injected into the mold. It is preferable that the pressure in the mold cavity is controlled by applying pressure in the mold 230 so that bubbles do not grow during the mold filling process. The pressure in the mold 230 is performed by inserting air or nitrogen. When the cavity 235 of the mold 230 is enlarged (expanded, expanded), the pressure in the cavity rapidly decreases, and thus bubbles grow in the mold cavity. Accordingly, it is possible to obtain a molded and foamed article having a desired size of cells and cell density by expansion of the mold cavity. To further explain, if the molten resin is injected while the cavity of the mold is not filled with air, the injected resin has a problem in that the foam is irregularly expanded due to a decrease in pressure. Accordingly, in the present invention, the foaming process is performed while all of the molten resin is injected into the cavity of the mold, and air is injected into the cavity of the mold for this purpose.

또한 사출과 동시에 기포를 성장시켜 발포체를 형성하는 것도 가능하다. 이 경우, 금형 내에 압력을 가하지 않거나 혹은 상기보다 저압의 압력을 가하는 것이 바람직하다.It is also possible to form a foam by growing air bubbles simultaneously with injection. In this case, it is preferable not to apply pressure in the mold or to apply a pressure lower than the above.

온도 제어 유닛(240)은 배럴(210)의 길이 방향으로 특정 위치에 장착된다. 온도 제어 유닛(240)은 펠릿형 중합 재료의 용융을 용이하도록 배럴을 가열하거나 또는 중합 용융물의 점성을 증가시키도록 배럴을 냉각시키는 기능을 수행한다.The temperature control unit 240 is mounted at a specific position in the longitudinal direction of the barrel 210. The temperature control unit 240 performs a function of heating the barrel to facilitate melting of the pelletized polymer material or cooling the barrel to increase the viscosity of the polymerized melt.

압출기(215) 역시 배럴의 길이 방향으로 다양한 지점에서 온도 및 압력을 각각 모니터링하도록 열전대 및 압력 변환기와 같은 측정 기기가 포함될 수 있다.The extruder 215 may also include measuring devices such as thermocouples and pressure transducers to monitor temperature and pressure, respectively, at various points in the longitudinal direction of the barrel.

이와 같이 배럴에서 용융된 수지는 노즐을 통해 금형의 캐비티 내부로 공급된다. 하지만, 노즐의 직경이 얇거나 노즐의 길이가 긴 경우에는 배럴 내의 수지 온도와 금형의 캐비티 내의 수지 온도가 상이할 수 있다.In this way, the resin melted in the barrel is supplied into the cavity of the mold through the nozzle. However, when the diameter of the nozzle is thin or the length of the nozzle is long, the temperature of the resin in the barrel and the temperature of the resin in the cavity of the mold may be different.

도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 뮤셀 공법으로 성형품을 제조하는 장비를 도시하고 있다. 이하 도 3을 이용하여 본 발명의 다른 실시 예에 따른 뮤셀 공법으로 성형품을 제조하는 장비에 대해 상세하게 알아보기로 한다.3 is a diagram illustrating an equipment for manufacturing a molded article by the mucell method according to another embodiment of the present invention. Hereinafter, an equipment for manufacturing a molded article by the mucell method according to another embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 3.

도 3에 의하면, 뮤셀 공법으로 성형품을 제조하는 장비는 배럴, 압출기, 호퍼, 조작 밸브, 노즐, 금형, 제1 온도 제어유닛 및 제2 온도 제어유닛을 포함한다. 물론 상술한 구성 이외에 다른 구성이 본 발명에서 제안하는 뮤셀 공법으로 성형품을 제조하는 장비에 포함될 수 있다.Referring to FIG. 3, equipment for manufacturing a molded article by the mussel method includes a barrel, an extruder, a hopper, an operation valve, a nozzle, a mold, a first temperature control unit and a second temperature control unit. Of course, other configurations other than the above-described configuration may be included in the equipment for manufacturing a molded article by the mucell method proposed in the present invention.

도 3은 도 2와 비교하여 제2 온도 제어유닛(245)이 추가된다. 따라서 이하에서는 제2 온도 제어유닛의 기능에 대해 상세하게 알아보기로 한다. In FIG. 3, a second temperature control unit 245 is added compared to FIG. 2. Therefore, hereinafter, the function of the second temperature control unit will be described in detail.

제2 온도 제어유닛(245)은 노즐(225) 상에 형성되며, 노즐(245)의 온도를 제어한다. 노즐의 온도가 제어되는 경우, 노즐 내부를 이동하는 용융된 수지의 온도 역시 제어가 가능하다.The second temperature control unit 245 is formed on the nozzle 225 and controls the temperature of the nozzle 245. When the temperature of the nozzle is controlled, the temperature of the molten resin moving inside the nozzle can also be controlled.

제2 온도 제어유닛(245)은 배럴(210)에서 금형의 캐비티(235) 내부로 공급되는 용융된 수지가 설정된 온도 이하로 낮아지는 것을 차단하기 위해 노즐(225)을 가열하는 기능을 수행한다. 이와 같이 제2 온도 제어유닛(245)에 의해 노즐이 가열됨으로써 용융된 수지는 설정된 온도로 금형의 캐비티 내부로 공급된다.The second temperature control unit 245 performs a function of heating the nozzle 225 to prevent the molten resin supplied from the barrel 210 into the cavity 235 of the mold from lowering below a set temperature. As the nozzle is heated by the second temperature control unit 245 as described above, the molten resin is supplied into the cavity of the mold at a set temperature.

이하에서는 제2 온도 제어유닛에서 노즐을 가열하는 방안에 대해 구체적으로 살펴보기로 한다.Hereinafter, a method of heating the nozzle in the second temperature control unit will be described in detail.

본 발명과 관련하여 압출기(215) 종단에는 온도 센서(215a)가 장착된다. 압출기 종단에 장착된 온도 센서(215a)는 배럴 내부에서 노즐로 공급되는 수지의 온도를 측정한다. 배럴 내부에 공급된 펠릿 형태의 수지는 제1 온도 제어유닛에 의해 배럴 내부에서 용융된 상태로 상 전환된다. 따라서 배럴 내부로 공급된 수지는 배럴 상에서 위치하는 지점에 따라 온도가 상이하며, 실질적으로 금형에서 원하는 용융된 수지의 온도는 배럴에서 노즐로 공급하는 지점에 위치하는 수지의 온도이다.In connection with the present invention, a temperature sensor 215a is mounted at the end of the extruder 215. The temperature sensor 215a mounted at the end of the extruder measures the temperature of the resin supplied to the nozzle inside the barrel. The pellet-type resin supplied into the barrel is converted into a molten state inside the barrel by the first temperature control unit. Therefore, the temperature of the resin supplied into the barrel varies depending on the point positioned on the barrel, and the temperature of the molten resin desired in the mold is the temperature of the resin positioned at the point fed from the barrel to the nozzle.

이에 본 발명은 배럴의 종단 상에 위치하는 압출기의 종단에 온도 센서를 장착하며, 장착된 온도 센서는 노즐로 공급되는 수지의 온도를 측정한다.Accordingly, in the present invention, a temperature sensor is mounted at the end of the extruder positioned on the end of the barrel, and the mounted temperature sensor measures the temperature of the resin supplied to the nozzle.

온도 센서(215a)는 측정된 수지의 온도를 제1 온도 제어유닛(240) 또는 제2 온도 제어유닛(245)으로 공급한다. 제1 온도 제어유닛(240)이 온도 센서(215a)로부터 수지의 온도를 제공받은 경우에는 제2 온도 제어유닛(245)으로 제공받은 온도 정보를 전송한다.The temperature sensor 215a supplies the measured temperature of the resin to the first temperature control unit 240 or the second temperature control unit 245. When the first temperature control unit 240 receives the temperature of the resin from the temperature sensor 215a, it transmits the received temperature information to the second temperature control unit 245.

제2 온도 제어유닛(245)은 제공받은 온도 정보를 이용하여 노즐(225)을 가열한다. 제2온도 제어유닛(245)은 노즐 전체를 가열하는 것이 바람직하나, 노즐의 길이로 인해 노즐의 전체를 가열하는 것은 실질적으로 곤란하다. 따라서 제2 온도 제어유닛(245)은 노즐의 일부를 가열한다. 또한, 배럴(210)에서 공급된 수지가 노즐 이동 중에 온도가 떨어지게 되므로 제2 온도 제어유닛(245)은 온도 센서(215a)로부터 제공받은 온도보다 상대적으로 높은 온도로 노즐을 가열한다.The second temperature control unit 245 heats the nozzle 225 using the provided temperature information. The second temperature control unit 245 preferably heats the entire nozzle, but it is substantially difficult to heat the entire nozzle due to the length of the nozzle. Accordingly, the second temperature control unit 245 heats a part of the nozzle. In addition, since the temperature of the resin supplied from the barrel 210 drops while the nozzle is moving, the second temperature control unit 245 heats the nozzle to a temperature relatively higher than the temperature provided from the temperature sensor 215a.

부연하여 설명하면, 배럴에서 공급된 수지는 노즐의 이동 중에 온도가 떨어지며, 노즐(225)에서 금형의 캐비티 내부로 이동하는 중에 온도가 떨어진다. 따라서 본 발명은 수지가 노즐에서 금형의 캐비티 내부로 이동하는 중에 떨어지는 온도 등을 감안하여 온도 센서로부터 공급받은 온도보다 높은 온도로 노즐을 가열한다.In more detail, the temperature of the resin supplied from the barrel drops while the nozzle moves, and the temperature drops while moving from the nozzle 225 to the inside of the mold cavity. Accordingly, in the present invention, the nozzle is heated to a temperature higher than the temperature supplied from the temperature sensor in consideration of the temperature falling while the resin moves from the nozzle to the inside of the cavity of the mold.

본 발명과 관련하여 제2 온도 제어유닛(245)은 노즐을 가열하거나, 노즐 내부에 가열 수단을 형성하여, 노즐 내부(실질적으로 용융된 수지)를 가열할 수 있다.In connection with the present invention, the second temperature control unit 245 may heat the nozzle or form a heating means inside the nozzle to heat the inside of the nozzle (substantially melted resin).

본 발명과 관련하여 제2 온도 제어유닛(245)은 상대적으로 금형에 가까운 지점에 위치하는 것이 바람직하다. 상술한 바와 같이 제2 온도 제어유닛(245)에 의해 재 가열된 용융된 수지는 노즐 이동 중에 다시 온도가 떨어지게 되므로, 이와 같은 문제점을 최소화하기 위해 제2 온도 제어유닛(245)은 상대적으로 금형에 가까운 지점에 형성하는 것이 바람직하다.In connection with the present invention, the second temperature control unit 245 is preferably located at a point relatively close to the mold. As described above, since the molten resin reheated by the second temperature control unit 245 drops again while the nozzle is moving, the second temperature control unit 245 is relatively attached to the mold in order to minimize such problems. It is desirable to form it near the point.

제2 온도 제어유닛(245)은 열선이나 히트 파이프 형태로 노즐을 감쌀 수 있다. 또한, 제2 온도 제어유닛은 제1 온도 제어유닛과 연결되어 제1 온도 제어유닛의 잔열을 이용할 수 있다.The second temperature control unit 245 may wrap the nozzle in the form of a heat wire or a heat pipe. In addition, the second temperature control unit may be connected to the first temperature control unit to use residual heat of the first temperature control unit.

이외에도 본 발명은 금형 역시 설정된 온도로 가열한다. 노즐로부터 공급받은 용융된 수지가 가열되지 않은 금형의 캐비디 내부로 주입되는 경우, 용융된 수지는 급격하게 식을 수 있다. 따라서 본 발명은 금형 역시 설정된 온도로 가열하여 금형의 캐비티 내부로 주입된 수지의 온도를 설정된 온도로 유지한다.In addition, the present invention also heats the mold to a set temperature. When the molten resin supplied from the nozzle is injected into the cavity of an unheated mold, the molten resin can cool rapidly. Accordingly, the present invention maintains the temperature of the resin injected into the cavity of the mold at the set temperature by heating the mold to a set temperature.

본 발명과 관련하여 배럴은 동일한 직경을 갖는 것이 아니라 종단은 좁아지는 형상을 가지므로 용융된 수지와 발포체는 배럴과 스크류 사이에서 점점 가압되고 이로 인해 발포체인 기체는 초임계 유체로 상변환된다.In the context of the present invention, since the barrel does not have the same diameter but has a narrow end shape, the molten resin and the foam are gradually pressed between the barrel and the screw, whereby the gas, which is a foam, is phase-transformed into a supercritical fluid.

특히 본 발명은 발포체에 가해지는 압력을 증가시키기 위해 스크류를 구성하는 블레이드의 두께를 달리 설정한다. 즉, 호퍼로부터 분말 또는 펠렛 타입의 열가소성 수지가 주입되는 부분에 위치한 스크류의 블레이드 두께보다 발포체가 주입되는 부분에 위치한 스크류의 블레이드 두께를 상대적으로 두껍게 형성한다. 스크류의 블레이드 두께를 상대적으로 두껍게 형성하면, 크게 형성된 만큼 높은 압력을 유지할 수 있게 된다. 이와 같이 본 발명은 블레이드의 두께를 두껍게 해서 발포체에 가해지는 압력을 증가시키는 방안을 제안한다. 즉, 단순히 블레이드 사이의 간격을 조절(간격을 좁게)하는 경우에는 원하는 압력을 유지하기 어려울 수 있으며, 따라서 본 발명은 블레이드의 두께를 이용하여 압력을 증가시키는 방안을 제안한다.In particular, the present invention sets different thicknesses of the blades constituting the screw in order to increase the pressure applied to the foam. That is, the blade thickness of the screw located at the part where the foam is injected is formed relatively thicker than the blade thickness of the screw located at the part where the powder or pellet type thermoplastic resin is injected from the hopper. If the blade thickness of the screw is formed relatively thick, it is possible to maintain a high pressure as large as it is formed. As described above, the present invention proposes a method of increasing the pressure applied to the foam by increasing the thickness of the blade. That is, in the case of simply adjusting the gap between the blades (to narrow the gap), it may be difficult to maintain the desired pressure, and thus the present invention proposes a method of increasing the pressure using the thickness of the blades.

본 발명은 뮤셀성형 기술을 이용하여 제품을 성형한 후 금형 가열(E-mold 가열)을 통해 제품의 표면을 개선하는 방안을 제안한다. 부연하여 설명하면, 금형 내부에 형성된 코일을 이용하여 금형을 가열하며, 가열된 금형에 의해 제품의 표면은 개선된다. 금형은 전류를 이용하여 가열하거나, 다른 방식에 의해 가열할 수 있다.The present invention proposes a method of improving the surface of the product through mold heating (E-mold heating) after molding a product using the mussel molding technology. To further explain, the mold is heated using a coil formed inside the mold, and the surface of the product is improved by the heated mold. The mold can be heated using an electric current, or it can be heated by another method.

이하에서 수지의 성형 조건에 대해 알아보기로 한다. 본 발명은 수지에 첨가되는 초임계유체(SCF; Supercritical fluid)의 혼합 비율을 제안한다. 본 발명에서 제안하는 수지는 PC(폴리카보네이트; Poly Carbonate)+ABS(아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌; Acrylonitrile, Butadiene, Styrene)을 포함하며, PC+ABS에 SCF가 0.8중량%가 첨가될 경우, 경량화율은 기존(PC+ABS) 대비하여 15% 향상된다.Hereinafter, the molding conditions of the resin will be described. The present invention proposes a mixing ratio of a supercritical fluid (SCF) added to a resin. The resin proposed in the present invention includes PC (polycarbonate; Poly Carbonate) + ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene; Acrylonitrile, Butadiene, Styrene), and when 0.8% by weight of SCF is added to PC+ABS, The weight reduction rate is improved by 15% compared to the existing (PC+ABS).

또한, 금형의 온도는 190℃ 내지 200℃가 적합하다. 부연하여 설명하면, 금형의 온도가 60℃로 유지된 상태에서 형폐된 금형 내부로 수지를 주입하고, 이후 금형의 온도를 190℃ 내지 200℃로 상승시키는 방안을 제안한다.Further, the temperature of the mold is preferably 190°C to 200°C. To further explain, it is proposed a method of injecting a resin into the mold closed while the mold temperature is maintained at 60°C, and then raising the temperature of the mold to 190°C to 200°C.

이외에도 본 발명은 노즐에서의 사출온도, 사출압력 및 사출속도, 계량 거리 및 보압에 따른 성형성, 광택도, 경량화를 제안한다. 열가소성 수지의 사출압력은 130 내지 140kgf/㎝2이며, 사출속도는 29 내지 33㎜/s이며, 사출시간은 2.9초이다. 배압은 18kgf/㎝2이며, 보압은 65 내지 85kgf/㎝2이다. 계량시간은 20.7S(초)이며, 냉각시간은 29.6S(초)이다.In addition, the present invention proposes a reduction in moldability, gloss, and weight according to the injection temperature, injection pressure and injection speed, measuring distance and holding pressure at the nozzle. The injection pressure of the thermoplastic resin is 130 to 140 kgf/cm 2 , the injection speed is 29 to 33 mm/s, and the injection time is 2.9 seconds. The back pressure is 18kgf/cm 2 and the holding pressure is 65 to 85kgf/cm 2 . The measuring time is 20.7S (second) and the cooling time is 29.6S (second).

계량이란 펠렛 상태의 수지를 금형 내로 사출 성형하기 위해 용융점 이상으로 가열, 용융시키는 가소화 공정을 의미하며, 배압이란 왕복 스크류가 회전하면서 용융수지를 스크루 앞쪽으로 밀려간 이후 다음 사출을 위해 스크루가 뒤로 밀리면서 스크루 앞쪽의 재료부피에 가해지는 압력을 의미한다. Metering refers to a plasticizing process in which pelletized resin is heated and melted above its melting point in order to injection mold into the mold.Back pressure means that the reciprocating screw rotates and pushes the molten resin to the front of the screw, and then the screw moves backward for the next injection. It refers to the pressure applied to the material volume in front of the screw while being pushed.

보압이란 보충압력 개념으로, 금형 내에 사출된 용융수지는 고압으로 충전되기 때문에 역방향으로 압력이 작용되므로 용융수지가 고화될 때까지 강한 힘으로 가해지는 압력을 의미한다.The holding pressure is the concept of supplementary pressure. Since the molten resin injected into the mold is filled with high pressure, the pressure is applied in the reverse direction, so it means the pressure applied with a strong force until the molten resin solidifies.

도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 성형조건별 성형 결과를 도시한 도면이다. 이하 도 4를 이용하여 본 발명의 일실시 예에 따른 성형조건별 성형 결과에 대해 상세하게 알아보기로 한다.4 is a view showing a molding result for each molding condition according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, the molding results for each molding condition according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 4.

도 4에 의하면, 본 발명에서 제안하는 다양한 성형 조건을 도시하고 있다. 하기 표는 각 실시 예별로 성형 조건을 나타내고 있다.4 shows various molding conditions proposed by the present invention. The following table shows the molding conditions for each example.

성형 조건Molding conditions 제1 실시예Embodiment 1 SCF: 0.1 내지 0.4중량%
금형온도: 190℃ 이하SCF: 0.1 to 0.4% by weight
Mold temperature: 190℃ or less 제2 실시예Embodiment 2 SCF: 0.1 내지 0.4중량%
금형온도: 190℃ 내지 200℃SCF: 0.1 to 0.4% by weight
Mold temperature: 190℃ to 200℃ 제3 실시예Embodiment 3 SCF: 0.4 내지 0.7중량%
금형온도: 190℃ 이하SCF: 0.4 to 0.7% by weight
Mold temperature: 190℃ or less 제4 실시예Embodiment 4 SCF: 0.4 내지 0.7중량%
금형온도: 190 내지 200도SCF: 0.4 to 0.7% by weight
Mold temperature: 190 to 200 degrees 제5 실시예Embodiment 5 SCF: 0.8중량%
금형온도: 190℃ 이하SCF: 0.8% by weight
Mold temperature: 190℃ or less 제6 실시예Embodiment 6 SCF: 0.8중량%
금형온도: 190℃ 내지 200℃SCF: 0.8% by weight
Mold temperature: 190℃ to 200℃ 제7 실시예Embodiment 7 SCF: 0.9 내지 1.0중량%
금형온도: 190℃ 이하SCF: 0.9 to 1.0% by weight
Mold temperature: 190℃ or less 제8 실시예Embodiment 8 SCF: 0.9 내지 1.0중량%
금형온도: 190℃ 내지 200℃SCF: 0.9 to 1.0% by weight
Mold temperature: 190℃ to 200℃ 제9 실시예Embodiment 9 SCF: 0.1 내지 1.0중량%
금형온도: 200℃ 이상SCF: 0.1 to 1.0% by weight
Mold temperature: 200℃ or higher

PC+ABS에 포함되는 수지의 양에 상관없이 금형 온도가 150℃ 이하인 경우에는 웰드라인, 가스자국, 낮은 광택도를 가짐을 알 수 있으며, 200℃ 이상인 경우에는 제품이 금형에 녹아 접착되는 현상을 보이며, 이로 인해 연속으로 생산이 불가능함을 알 수 있다. 따라서 본 발명은 금형 온도가 160℃ 내지 200℃인 경우를 중심으로 성형 조건을 설정하였다.Regardless of the amount of resin contained in PC+ABS, if the mold temperature is below 150℃, it can be seen that it has a weld line, gas marks, and low gloss, and if it is above 200℃, the product melts and adheres to the mold. It can be seen that, due to this, it can be seen that continuous production is impossible. Therefore, in the present invention, the molding conditions were set around the case where the mold temperature is 160°C to 200°C.

상술한 성형 조건에 따라 실험한 결과 도면 제 4도에 도시되어 있는 바와 같이 제6 실시예인 금형온도는 190℃ 내지 200℃, SCF는 0.8중량%가 첨가되는 경우가 성형성, 광택도 및 경량화가 상대적으로 우수한 것으로 확인된다.As a result of the experiment according to the above molding conditions, as shown in Fig. 4, the mold temperature of the sixth embodiment is 190°C to 200°C, and when 0.8% by weight of SCF is added, the moldability, glossiness and weight reduction are improved. It is confirmed to be relatively excellent.

이하에서는 제6 실시예에서 셀 크기, 셀 크기의 표준편차 및 공극률에 대해 알아보기로 한다. 셀 크기 및 셀 크기의 표준편차는 셀 단축 길이를 기준으로 하며, 공극률은 전체 면적 대비 셀의 면적을 기준으로 측정하였다.Hereinafter, the cell size, standard deviation of the cell size, and porosity in the sixth embodiment will be described. The cell size and standard deviation of the cell size were based on the shortened length of the cell, and the porosity was measured based on the area of the cell compared to the total area.

도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 제조된 성형품의 셀 크기, 셀 크기 표준편차 및 공극률을 도시하고 있다.5 shows a cell size, a standard deviation of the cell size, and a porosity of a molded article manufactured according to an embodiment of the present invention.

제6 실시예에 의해 제조된 제품의 셀 크기, 셀 크기 분포 및 공극률을 살펴보면, 셀 크기는 평균 31㎛이며, 셀 크기의 표준편차는 11㎛이며, 공극률은 24,8%임을 알 수 있다. 물론 위치별로 측정값에 있어 일부 차이는 있으나, 이는 사출 시 위치에 따른 수지의 거동 차이로 사료되며, 제품의 내구성과 경량화 정도를 고려할 때 해당 차이는 적절한 것으로 판단된다.Looking at the cell size, cell size distribution and porosity of the product manufactured according to the sixth embodiment, it can be seen that the cell size is an average of 31 μm, the standard deviation of the cell size is 11 μm, and the porosity is 24,8%. Of course, there are some differences in the measured values for each location, but this is considered to be a difference in the behavior of the resin according to the location during injection, and the difference is considered appropriate when considering the durability and weight reduction of the product.

본 발명은 도면에 도시된 일실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, this is only exemplary, and those of ordinary skill in the art will understand that various modifications and other equivalent embodiments are possible therefrom. .

200: 성형품 제조 장비 205: 호퍼
210: 배럴 215: 스크류
215a: 온도 센서 220: 조작 밸브
225: 노즐 230: 금형
235: 캐비티 240: 제1 온도 제어유닛
245: 제2 온도 제어유닛200: molded article manufacturing equipment 205: hopper
210: barrel 215: screw
215a: temperature sensor 220: operating valve
225: nozzle 230: mold
235: cavity 240: first temperature control unit
245: second temperature control unit

Claims (3)

배럴;
상기 배럴 내부에 형성되며, 블레이드가 형성된 스크류;
상기 배럴과 연결되며, 열가소성 수지를 공급하는 호퍼;
상기 배럴과 연결되며, 발포체를 공급하는 조작 밸브;
상기 배럴을 가열하는 제1 온도 제어유닛;
상기 배럴의 일측 종단과 금형의 캐비티를 연결하는 노즐; 및
상기 노즐 상에 형성되며, 상기 노즐을 가열하는 제2 온도 제어유닛을 포함하며,
상기 배럴의 일측 종단은 좁아지는 형상을 가지며,
상기 열가소성 수지는 폴리카보네이트(PC)+아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS)이며, 상기 열가소성 수지에 0.8중량%의 발포체가 혼합되며,
발포체를 포함한 열가소성 수지는 배럴에서 가열되며, 가열된 열가소성 수지는 금형의 캐비티 내부로 주입되며,
상기 금형은 형폐된 상태에서 가열수단에 의해 190℃ 내지 200℃로 가열되며,
상기 제2 온도 제어유닛은 상기 노즐 상에서 상기 배럴과 상기 금형의 캐비티 중 상대적으로 상기 금형의 캐비티에 가까운 지점에 형성되며,
상기 열가소성 수지가 주입되는 부분에 위치한 블레이드의 두께에 비해 상기 발포체가 주입되는 부분에 위치한 블레이드의 두께가 상대적으로 두껍게 형성되며,
상기 제2 온도 제어유닛은 상기 제1 온도 제어유닛으로부터 제공받은 배럴에서 공급되는 수지의 온도를 이용하여 노즐을 가열할 온도를 설정하며,
제2 온도 제어유닛은 제1 온도 제어유닛과 연결되어 제1 온도 제어유닛의 잔열을 이용함을 특징으로 하는 열가소성 수지 사출 성형품 제조 장비.
Barrel;
A screw formed in the barrel and having a blade;
A hopper connected to the barrel and supplying a thermoplastic resin;
A control valve connected to the barrel and supplying a foam;
A first temperature control unit heating the barrel;
A nozzle connecting one end of the barrel and the cavity of the mold; And
It is formed on the nozzle and includes a second temperature control unit for heating the nozzle,
One end of the barrel has a narrowing shape,
The thermoplastic resin is polycarbonate (PC) + acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS), and 0.8% by weight of a foam is mixed with the thermoplastic resin,
Thermoplastic resin including foam is heated in the barrel, and the heated thermoplastic resin is injected into the cavity of the mold,
The mold is heated to 190 ℃ to 200 ℃ by a heating means in the mold closed state,
The second temperature control unit is formed on the nozzle at a point relatively close to the cavity of the mold among the barrel and the cavity of the mold,
The thickness of the blade located at the part where the foam is injected is formed relatively thicker than the thickness of the blade located at the part where the thermoplastic resin is injected,
The second temperature control unit sets a temperature to heat the nozzle by using the temperature of the resin supplied from the barrel provided from the first temperature control unit,
The second temperature control unit is connected to the first temperature control unit, the thermoplastic resin injection molded article manufacturing equipment, characterized in that using the residual heat of the first temperature control unit.
 제 1항에 있어서, 상기 열가소성 수지의 사출압력은 130 내지 140kgf/㎝2이며, 사출속도는 29 내지 33㎜/s이며, 사출시간은 2.9초이며,
상기 열가소성 수지의 배압은 18kgf/㎝2이며, 보압은 65 내지 85kgf/㎝2이며, 계량시간은 20.7S(초)이며, 냉각시간은 29.6S(초)을 특징으로 하는 열가소성 수지 사출 성형품 제조 장비.
The method of claim 1, wherein the injection pressure of the thermoplastic resin is 130 to 140 kgf/cm 2 , the injection speed is 29 to 33 mm/s, and the injection time is 2.9 seconds,
The thermoplastic resin injection molded product manufacturing equipment, characterized in that the back pressure of the thermoplastic resin is 18kgf/cm 2 , the holding pressure is 65 to 85kgf/cm 2 , the weighing time is 20.7S (seconds), and the cooling time is 29.6S (seconds). .
 제 2항에 있어서, 상기 열가소성 수지 사출 성형품의 셀 크기는 평균 31㎛이며, 셀 크기의 표준편차는 11㎛이며, 공극률은 24.8%임을 특징으로 하는 열가소성 수지 사출 성형품 제조 장비.The thermoplastic resin injection-molded article manufacturing equipment according to claim 2, wherein a cell size of the thermoplastic resin injection molded article is an average of 31 μm, a standard deviation of the cell size is 11 μm, and a porosity is 24.8%.
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