KR20040013207A - 사출성형품의 성형품질 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사출성형품의 성형품질 측정장치에 관한 것으로, 빛을 발하는 광원부와, 상기 광원으로부터 발하는 빛을 편광시키는 편광자와, 상기 편광자의 편광축과 수직하는 편광축을 가지는 검광자와, 상기 검광자로부터 나오는 편광을 검출하는 수광 센서부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하며, 사출성형시 내부 응력 발생 기구에 따른 응력 발생 현상을 구분할 수 있으며 그에 대한 각각의 대응을 가능하게 할 수 있다. 따라서, 단순한 응력량에 따라 신뢰성을 추정하는 효과 이외에 생산 현장에서의 공정 조건 확립에 기여할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Description

사출성형품의 성형품질 측정장치{A MEASURING INSTRUMENT FOR MOLDING QUALITY OF INJECTION MOLDING GOODS}

본 발명은 사출성형품의 성형품질 측정장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사출성형시 발생하는 사출성형품의 내부 잔류응력을 정량적으로 측정하여 성형품질을 가늠할 수 있는 사출성형품의 성형품질 측정장치에 관한 것이다.

일반적으로 액정표시장치의 백라이트에 사용되는 도광판 등과 같은 사출성형 방식으로 제조된다. 사출성형이란 고온의 용융수지를 고속으로 금형내에 충진한 후 보압 및 형체력을 조절하여 일정한 형상을 만드는 제조 방식중의 하나이다.

현재까지의 사출성형품의 신뢰성 확보 여부는 장기간에 걸친 고온고습 실험 등의 가속시험을 통해서 보장하였으며, 이를 통해 신뢰성 확보 여부에 대한 가부를 판단할 수 있었다.

그러나, 종래 기술에 따른 사출성형품의 성형품질을 측정하는데 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.

일반적으로 사출성형에 사용되는 수지는 고속에 의한 마찰 응력 및 형내 압력에 따른 응력을 보유하게 된다. 이러한 응력이 일정 수준 이상이 되면 성형품은 신뢰성 시험의 연화조건에서 반드시 변형되며, 변형된 결과 기구적 또는 제 특성에 변화가 발생하게 된다.

이러한 성형품 내부의 응력 분포에 대하여 바비네 보정기를 이용한 굴절율 차를 이용하여 성형품질을 측정하는 방식이 있었으나, 응력의 분포 방향을 알 수 없었으며 시료 준비에 많은 시간이 걸린다는 문제점 때문에 널리 사용되지는 못하였다.

이에 본 발명은 상기한 종래 기술상의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 사출성형품의 내부 잔류응력을 정량적으로 측정하여 성형품질을 가늠할 수 있는 사출성형품의 성형품질 측정장치를 제공함에 있다.

도 1은 본 발명에 따른 사출성형품의 성형품질 측정장치를 도시한 사시도.

도 2는 일반적인 유동수지의 마찰에 의한 잔류응력 발생을 나타내는 단면도.

도 3은 일반적인 압축응력의 발생을 나타내는 단면도.

도 4는 일반적인 유동수지의 흐름을 나타내는 단면도.

도 5는 본 발명에 따른 사출성형품의 성형품질 측정장치의 측정결과를 나타내는 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100; 광원부200; 편광자

300; 성형품400; 검광자

500; 수광 센서부

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 사출성형품의 성형품질 측정 장치는, 빛을 발하는 광원부와, 상기 광원으로부터 발하는 빛을 편광시키는 편광자와, 상기 편광자의 편광축과 수직하는 편광축을 가지는 검광자와, 상기 검광자로부터 나오는 편광을 검출하는 수광 센서부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 검광자와 편광자 사이에 소정의 사출성형품을 회전시킬 수 있는 소정의 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 사출성형시 내부 응력 발생 기구에 따른 응력 발생 현상을 구분할 수 있으며 그에 대한 각각의 대응을 가능하게 할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 사출성형품의 성형품질 측정 장치를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 사출성형품의 성형품질 측정장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 일반적인 유동수지의 마찰에 의한 잔류응력 발생을 나타내는 단면도이고, 도 3은 일반적인 압축응력의 발생을 나타내는 단면도이다.

도 4는 일반적인 유동수지의 흐름을 나타내는 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 사출성형품의 성형품질 측정장치의 결과를 나타내는 그래프이다.

본 발명에 따른 사출성형품의 성형품질 측정 장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 소정의 빛을 발하는 광원부(100)와, 상기 광원부(100)로부터 발하는 빛을 편광시키는 편광자(200)와, 상기 편광자(200)의 편광축과 수직하는 편광축을 가지는 검광자(400)와, 상기 검광자(400)로부터 나오는 편광을 검출하는 수광 센서부(500)를 포함하여 이루어져 있다.

상기 검광자(200)와 편광자(400) 사이에는 소정의 사출성형품(300)을 회전시킬 수 있는 소정의 장치가 포함된다.

사출성형시 사출성형품 내부에서 발생하는 잔류 응력은 성형품의 신뢰성을 저하하는 원인이 될 수 있는 것으로, 다음과 같이 크게 2가지로 대별할 수 있다.

먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 고온 및 고속의 수지가 금형의 표면과 접촉하는 순간 발생하는 표면고화층(20)과 유동수지(25) 사이의 마찰에 의한 수지유동에 의한 응력이 있다. 이러한 수지유동에 의한 응력은 일정한 방향성과 응력량을 동시에 가지고 있다.

그리고, 도 3에 도시된 바와 같이, 금형(30)에서 형체력으로 성형품(32)을 성형하는 단계에서 발생하는 잔류응력 형성부분(35)에서의 압축응력으로 나눌 수 있다. 이러한 압축응력은 그 응력량은 크나 방향성이 적다는 특징이 있다.

상기와 같이 잔류 응력을 포함하는 소정의 성형품(300)을, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 편광자(200)와 검광자(400) 사이에 위치시켜 180도 회전시키면서 상기 광원부(100)로부터 발하는 빛에 대한 출사광의 양을 수광 센서부(500)를 통해 측정하고 전기적인 신호로 바꾸어 검출하여 상기 성형품(300)의 투과광축 방향을 추정하는 것이다.

상기 편광자(200)와 검광자(400) 각각의 편광축이 서로 90도 관계에 있는 상태에서는 투과광량은 0이다. 그러나, 상기 편광자(200)와 검광자(400) 사이에 일정한 방향의 투과광축을 가진 성형품(300)이 삽입될 경우에는 투과광량은 더 이상 0이 아니다.

상기 광원부(100)로투터 발하는 입사광은 상기 편광자(200)를 통과하면서 직선편광 되고 직선편광된 빛은 상기 성형품(300)의 투과광축과 이루는 소정의 각에 대해 특정 방향으로 위상이 지연된다. 위상이 지연된 빛은 지연각에 따라 결정되는 값만큼 회전편광으로 진행하게 된다. 회전편광된 빛이 상기 검광자(400)에 도달하면 당초 직선편광 방향과 90도 틀어져서 투과할 수 없었던 빛은 회전편광으로 변화되었기 때문에 일정한 양만큼 검광자(400)을 통과하는 현상을 나타내게 된다.

즉, 상기 성형품(300) 내부에 일정한 투과광축이 있을 경우에는 빛이 일정량 만큼 투과하는 것이다. 이는 상기 성형품(300) 내부의 특정한 곳에 분자의 배향이 발생하였다는 것으로 잔류 응력이 있다는 것을 뜻하는 것이다.

상기와 같은 복굴절의 원리를 이용할 경우 투과광은 상기 편광자(200)와 검광자(400) 사이의 90도 각의 절반인 45도 일 때 최고의 투과량을 보이며, 이는 상기 성형품(300)을 회전시키면서 측정할 경우 확인할 수 있다.

만일, 성형품이 사출되는 경우, 도 4에 도시된 바와 같이, 게이트(40) 부근의 방향성을 갖는 응력의 양이 많으면 그 성형품(45)은 최대투과광축을 기준으로 90도 방향으로 응력을 해소할 수 있는 방향이 결정될 것이며 그 방향으로의 변형이 집중될 것이다. 도 4는 액정표시장치의 백라이트에서 사용되는 도광판과 같은 사출성형품(45)의 내부 잔류 응력중 발생원인으로 구분하여 게이트(40)를 통해 유입된유동수지(42)에 의한 잔류응력이 발생할 수 있는 수지의 흐름을 나타낸 것이다.

이러한 변형을 유발할 수 있는 성형품에 대해서는 사출성형시 방향성과 응력량을 동시에 유발하는 유동수지에 의한 응력 발생으로 추정할 수 있다. 따라서, 게이트 구조의 개선, 유동수지의 유속 변화 및 금형 표면 온도 변화 등으로 해결 방향을 모색할 수 있다.

한편, 본 발명에 의한 측정시 일정한 방향성이 없는 응력이 넓은 면적에 걸쳐서 발생하고 있다면 이것은 도 3에 도시된 바와 같은 압축응력으로 볼 수 있다. 따라서, 형체력의 가감이나 보압의 변경 등으로 잔류응력 발생을 해결할 수 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 측정결과를 도 5에 도시하였다. 가로축은 광량을 나타내며, 세로축은 측정대상인 성형품이 일정속도로 회전하는 회전위치값을 나타낸다.

여기서, A는 등방상태의 성형물에서 나타나는 일정하고 작은 출광량을 나타내며, B는 압축응력에 의해서 발생되는 균일하면서 일정량의 투과광량을 나타내며, C는 성형품이 특정 각도(θ) 만큼 회전한 경우에 유동수지에 의해서 발생하는 잔류응력의 방향성을 나타낸다.

본 발명의 원리와 정신에 위배되지 않는 범위에서 여러 실시예는 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 뿐만 아니라 용이하게 실시할 수 있다. 따라서, 본원에 첨부된 특허청구범위는 이미 상술된 것에 한정되지 않으며, 하기 특허청구범위는 당해 발명에 내재되어 있는 특허성 있는 신규한 모든 사항을 포함하며, 아울러 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 균등하게 처리되는 모든 특징을 포함한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 사출성형품의 성형품질 측정 장치에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명에 있어서는, 사출성형시 내부 응력 발생 기구에 따른 응력 발생 현상을 구분할 수 있으며 그에 대한 각각의 대응을 가능하게 할 수 있다. 따라서, 단순한 응력량에 따라 신뢰성을 추정하는 효과 이외에 생산 현장에서의 공정 조건 확립에 기여할 수 있는 효과가 있다.

또한, 장시간 소요되는 신뢰성 시험이 아닌 사출후 즉시 검사가 가능하며, 주기적 측정으로 품질 관리의 기준으로서 널리 활용할 수 있으며, 대량 생산 제품의 신뢰성 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 빛을 발하는 광원부와,

   상기 광원으로부터 발하는 빛을 편광시키는 편광자와,

   상기 편광자의 편광축과 수직하는 편광축을 가지는 검광자와,

   상기 검광자로부터 나오는 편광을 검출하는 수광 센서부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 사출성형품의 성형품질 측정장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 검광자와 편광자 사이에 소정의 사출성형품을 회전시킬 수 있는 소정의 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 사출성형품의 성형품질 측정장치.