KR20000033500A - 사출성형의 금형온도제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사출성형방법에 관한 것으로, 특히 사출성형시 금형의 온도를 용융수지가 주입되는 스푸울과 런너로 연결된 게이트에 인접하는 상부금형의 전면부 온도를 65 - 75℃로 제어하고, 상기 전면부와 파팅라인사이에 상부금형의 측면부의 온도를 45 - 55℃로 제어하는 한편, 상기 상부금형에 대응하여 캐비티부를 형성하며 성형품의 오목부에 위치하게 된 코어부의 온도는 35 - 45℃로 제어하므로써, 금형의 표면에 발생하는 불량을 최소화하는 것이다.

Description

사출성형의 금형온도제어방법(Method for controlling mold temperature of injection molding)

본 발명은 사출성형방법에 관한 것으로, 특히 금형의 온도를 부위별로 별도로 관리제어하여 용해된 수지가 합류되는 부위의 웰드라인(weld line)과 색차의 발생을 억제하는 사출성형의 금형온도제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 사출성형에서 성형조건은 사출압력이나, 속도, 계량, 사출기의 온도 등은 성형기에 부착된 조정장치로 제어가 가능하지만 금형의 온도는 외부에서 별도로 제어해 주지 않으면 관리하기 어렵다.

이때 금형의 온도를 단순히 냉각수에 의해 제어하는 경우 외부의 환경변화와 용융수지의 캐비티내의 흐름에 따라 부위별로 금형온도가 달라지면서 연속된 양품생산을 할 수 없고, 또한 연속작업을 하지 않더라도 자주 성형조건을 변화시켜야품질의 안정을 도모할 수 있는 바, 이처럼 금형의 온도를 일정하게 관리하지 않으면 사출압력, 속도등이 변화 등에 의해 성형조건의 표준화가 안되는 문제점이 있다.

또한 금형은 크기와 성형품의 크기에 따라 차이가 있지만 금형온도가 낮은 상태에서 수지온도를 양품이 나오는 금형온도까지 올리기까지는 초기불량이 발생하게 되고, 이에 따라 표준 성형조건설정이 어렵게 된다.

이러한 문제를 해결하기 위해 일반적으로 사출압력을 높여서 해결하는 방법이 있기는 하나, 이 경우 사출압력을 올림에 따라 어느 정도 금형온도가 올라가기는 하나 파팅라인에서 성형품에 버(Burr)가 발생할 수 있게 된다.

도 1은 금형온도와 불량분포의관계를 도시한 도면으로, A영역은 미성형, 수축불량이 발생하는 부분이고, B영역은 양품과 불량품의 중간에 해당하는 부분으로 웰드라인 불량에 따른 크랙이 발생하는 등 신뢰성에 영향을 미치는 부분으로, 이 영역을 최소화기위해서는 금형을 미리 가열하는 예열과정을 실행하여 금형의 온도를 안정되게 하는 것이 최선의 방법이다.

또한 상기한 바와 같이 금형의 온도를 가열하여 일정한 온도로 유지하여주는 것도 중요하지만, 성형의 싸이클타임을 위해서는 금형을 냉각시켜주는 것도 중요하다.

이와같이 금형의 온도를 조절하는 것이 제품의 생산성을 높이는 데 중요한 역할을 하고, 또한 성형품의 불량발생에도 역시 중요한 역할을 한다.

즉, 금형의 온도가 불균일한 경우에는 수축이 심한 보스나 리브부위에 수축불량이 발생하거나, 금형의 온도가 너무 낮을 경우에는 미성형 또는 실버스트릭불량, 금형온도의 국부적인 차이에 의한 휨변형불량이 발생한다.

이중에서도 제품의표면에 발생하는 웰드라인은 용융된 수지가 금형내를 분기하여 흘렀다가 수지가 합류되는 부분에 생기는 가느다란 실선과 같은 것이 형성되는 것을 말하는 데, 용융된 수지가 서로 합류되는 앞단부 온도가 낮은 상태에서 완전하게 합류되지 못하는 것이 발생의 주원인이고, 기타 수지에 수분이나 휘발분 그리고 사출 성형중에 사용하는 이형제 등의 의해서도 웰드라인을 발생시키게 된다.

특히 웰드라인의 발생은 성형품내에 홀이 있거나 게이트가 2개이상인 경우 발생하는 데, 사출성형을 하기위해서는 수지를 통과시킬 게이트가 필요하고, 성형품이 크기가 커지거나 복잡해짐에 따라 게이트의 수는 2개이상의 다수개의 게이트가 필요하게 되며, 이에 따라 웰드라인이 발생하기 쉽고, 또한 1개소의 게이트로 용융수지가 공급된다 하더라도 도중에 인서트 부품 또는 홀이 있거나 성형품의 살 두께가 다를 경우에도 웰드라인은 발생한다.

도 2은 웰드라인의 형성과정을 설명하기 위한 모식도로서, 도 2a는 2개의 게이트(12, 14)로 부터 용융된 수지가 캐비티내로 공급되고, 이 용융된 수지가 서로 합류되는 부분에 웰드라인(16)이 형성된다.

이때 용융된 수지가 합류되더라도 게이트(12, 14)와 근접된 부위에서는 웰드라인이 형성되지 않고 게이트(12, 14)로 부터 멀리 떨어진 부위에 웰드라인(16)이 형성되는 데, 이는 용융된 수지가 금형을 통한 냉각이 진행되면서 게이트로 부터 떨어진 부위에서는 합류된 수지는 낮은 온도에 의해 완전하게 융합되지 않게 되므로써 웰드라인(16)이 형성되는 것이다.

한편, 도 2b는 성형품 내부에 홀(18)이 구비된 경우에 1개소의 게이트(12)를 통해 용융 수지가 공급되더라도, 용융된 수지가 홀(18)을 중심으로 분류되었다가 다시 합류되면서 웰드라인(16)이 형성된다.

이러한 웰드라인은 성형품의 외관품질 수준을 떨어뜨리게 되므로 사출공정이 끝난 후 웰드라인을 없애기 위해 페이트를 칠하는 도장작업을 추가로 해야 하는 등 작업공정의 복잡화와 제품원가를 상승시키는 등의 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 금형의부위별로 온도를 별도로 관리하여 용해된 수지가 합류되는 부위의 웰드라인(weld line)이나 표면의 색차가 발생하는 것을 억제하는 사출성형의 금형온도제어방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 사출성형의 금형온도제어방법은, 폴리스틸렌계 용융수지가 주입되는 스푸울과 런너로 연결된 게이트에 인접하는 상부금형의 전면부 온도를 65 - 75℃로 제어하고, 상기 전면부와 파팅라인사이에 상부금형의 측면부의 온도를 45 - 55℃로 제어하는 한편, 상기 상부금형에 대응하여 캐비티부를 형성하며 성형품의 오목부에 위치하게 된 코어부의 온도는 35 - 45℃로 제어하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 금형온도에 의한 불량분포를 도시한 도면,

도 2a는 2개의 게이트로 용융수지가 공급되는 경우 웰드라인이 형성되는 과정을 도시한 모식도,

도 2b는 홀의 주위에 웰드라인이 형성되는 과정을 도시한 모식도,

도 3a는 텔레비젼의 케이스를 사출성형하는 과정을 개략적으로 도시한 도면,

도 3b는 텔레비젼의 케이스를 사출성형하는 금형의 단면도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

12 , 14 : 게이트 16 : 웰드라인

18 : 홀

30 : 텔레비젼의 케이스

32, 34, 36, 38 : 게이트

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 자세하게 설명한다.

도 3 는 본 발명의 일실시예를 설명하기 위한 것으로, 도 3a는 텔레비젼 케이스(30)에 전면부에서 스풀(31)과 4개의 게이트(32, 34, 36, 38)가 런너(40)로 연결되고, 상기 스풀(31)로 부터 공급된 폴리스틸렌계 용융수지는 상기 런더(40)를 통해 4개의 게이트(32, 34, 36, 38)로 공급되고, 이들 용융수지는 중앙부의 캐비티로 부터 외곽부로 유동되어 흐르게 된다.

또한 도 3b는 단면도를 도시한 것으로, 상부금형(50)의 중앙부에 구비된 스풀(30)을 통해 용융된 수지가 캐비티부(52)로 주입되어 파팅라인(54)까지 충전된다.

이때 상기 상부금형(50)의 게이트에 인접한 전면부(56)는 온도를 65℃이하로 낮게 관리하면 파팅라인(54)에 인접한 부위에서 다른 게이트로 공급된 용융수지가 냉각되어 융합되지 않으므로써 웰드라인을 형성하게 되고, 또한 온도를 75℃이상으로 하면 수지가 분해되어 가스가 발생할 가능성이 있어, 그 온도범위를 65 - 75℃로 관리하는 것이 바람직하다.

이때 상기 전면부에 인접한 부위에 인서트홀이 형성되는 부위와 용융수지의 접합부에는 온수라인을 통과시켜 온도를 유지하거나, 히트블럭을 사용하여 온도를 유지하게 된다.

또한 상기 상부금형의 측면부(58)는 금형안으로 주입된 수지가 55℃이상의 고온이면 개스가 발생하면서 국부적인 압력차이를 유발하여 성형품의 표면에 색얼룩, 광택 등의 색차불량이 발생할 수 있고, 또한 45℃이하로 온도를 관리하면 웰드라인이 형성될 가능성이 있어, 그 온도범위를 45- 55℃로 관리하는 것이 바람직하다. 게이트 사이에 융융수지가 합류하는 부위에 웰드라인이 형성되게 된다.

이때 상기 상부금형의 측면부는 바람직하기로는 용융수지의 플로어를 제한하도록 합류부에 단차부를 설치하고, 파팅라인에 벤트를 형성하므로써 웰드라인을 효율적으로 제어할 수 있게 되어 온도를 특별히 높게 관리하지 않아도 되는 것이다.

한편, 상기 하부금형의 코어부(60)는 보스나 리브 등의 두꺼운 부분의 존재로 인해 열집중이 생겨 성형품 표면에 싱크마크(sink mark)가 생길 수 있기 때문에 상부금형의 측면부(58)보다 낮은 온도인 35 - 45℃로 제어하는 것이 바람직하다.

상기 코어부의 온도집중을 방지하기 위해 알루미늄재질과 같은 열전달속도가 높은 재질을 사용하는 것이 바람직하다.

이때 상기 온도제어는 상기 상부금형의 전면부(56) 및 측면부(58)는 전열기 또는 온수등으로 가열하고, 상기 코어부(60)는 냉각수를 통과시켜 냉각시키는 방법으로 제어할 수 있다.

이와같이 금형의 각 부분의 용융수지흐름과 제품의 형상과 관련하여 각 부위별로 최적의 온도범위로 관리하므로써 성형품의 불량발생을 최소화할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은, 상부금형의 전면부와 측면부 및 코어부의 금형온도를 각 금형의 형상과 관련하여 서로 다른 온도범위로 개별적으로 제어하므로써, 제품의 표면에 발생하는 웰드라인, 싱크마크, 표면의 색차불량 등을 최소화하고, 이에 따른 성형품의 후가공처리를 생략할 수있도록 하는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 폴리스틸렌계 수지를 용융시켜 사출하여 성형하는 사출성형의 금형온도제어방법에 있어서, 용융수지가 주입되는 스푸울과 런너로 연결된 게이트에 인접하는 상부금형의 전면부 온도를 65 - 75℃로 제어하고, 상기 전면부와 파팅라인사이에 상부금형의 측면부의 온도를 45 - 55℃로 제어하는 한편, 상기 상부금형에 대응하여 캐비티부를 형성하며 성형품의 오목부에 위치하게 된 코어부의 온도는 35 - 45℃로 제어하는 것을 특징으로 하는 사출성형의 금형온도제어방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 측면부에 용융수지의 합류되는 부위에 소정위치에 단차부를 형성하여 용융수지의 흐름을 제어하도록 하므로써, 온도를 낮게 관리하게 된 것을 특징으로 하는 사출성형의 금형온도제어방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 코어부의 재질을 알루미늄으로 하게 된 것을 특징으로 하는 사출성형의 금형온도제어방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 전면부의 온도를 온수라인을 이용하여 온도를 제어하게 된 것을 특징으로 하는 사출성형의 금형온도제어방법.