KR20050055153A - 플라스틱 발포 사출 성형 방법 - Google Patents

플라스틱 발포 사출 성형 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 발포제 또는 가스의 발포를 돕는 발포핵제를 투입시켜 플라스틱 성형품 내의 기포 크기를 작게 하고 기포 수를 많도록 하는 플라스틱 사출 성형 방법에 관한 것으로서, 발포제와 발포핵제와 펠릿을 실린더 내부로 투입시키는 제 1 단계와; 제 1 단계에서 투입된 발포제와 발포핵제와 펠릿이 용융 혼합되면서 상기 발포제가 기화되도록 실린더 내부를 가열하고, 기화된 발포재와 용융 플라스틱을 금형 내로 사출하는 제 2 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

플라스틱 발포 사출 성형 방법{Plastic making method including gas}
본 발명은 플라스틱 발포 사출 성형 방법에 관한 것으로서, 특히 펠릿 또는 발포제에 발포핵제를 혼합한 후 용융 사출 성형하는 플라스틱 발포 사출 성형 방법에 관한 것이다.
일반적인 플라스틱 사출 성형 방법은 대부분 화학공장에서 만들어진 플라스틱 알갱이, 즉 펠릿(pellet)들을 전기열과 기계적 마찰을 이용하여 녹인 후 힘을 가하여 원하는 형상으로 만들어진 금형 내로 밀어냄으로써 여러 가지 플라스틱 성형품을 제조하는 것으로서, 플라스틱 성형품의 제조 비용 중에서 재료가 차지하는 비율이 매우 높기 때문에 재료비의 절감과 더불어 플라스틱 성형품의 무게를 더욱 줄일 수 있도록 하는 노력에 의해 플라스틱 발포 사출 성형 방법이 개발되고 있다.
상기한 플라스틱 발포 사출 성형 방법은 플라스틱 성형품 안에 미세한 크기를 갖는 많은 기포들이 생기도록 하는 기술로서, 화학적 또는 물리적 발포제를 펠릿과 함께 잘 섞은 후 외부에서 열을 가하여 발포제가 기화되도록 함으로써 플라스틱 성형품 내부에 기포가 형성되도록 한다. 기포가 형성되면 플라스틱 성형품의 많은 부분들을 기포가 차지하므로 재료비를 대폭 절감할 수 있고 제품의 무게를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 기포로 인한 단열성능을 얻을 수 있는 장점이 있으나, 발포제가 플라스틱 성형품에 균일하게 섞이지 않음으로 인해 나타나는 부분적인 취약현상과, 적은 수의 큰 기포들로 인해 충격강도 및 인성과 같은 기계적 강도의 저하를 야기하여 기계적 강도를 요구하는 플라스틱 성형품에는 사용할 수 없는 단점을 가지고 있다.
이러한 단점을 극복하기 위하여 발포제 대신에 가스를 이용하는 초미세 발포사출 성형 방법이 개발되었다.
상기한 초미세 발포 사출 성형 방법은 용융 플라스틱에 일정량의 가스를 공급하고 실린더 내부에 있는 스크루를 회전시켜 용융 플라스틱에 가스를 포함시키고, 가스가 포함된 용융 플라스틱을 금형 내부로 밀어내어 압력차를 유발시킴으로써 가스가 압력차에 의해 발포되도록 하는 것이다.
이와 같은 초미세 발포 사출 성형 방법의 경우, 플라스틱 성형품 전체에 기포가 균일하게 분포되고, 기포의 직경이 수십 마이크로미터 정도이며, 개수가 단위 체적(1㎤)당 109개 이상이 되어, 발포 사출 성형 방법의 한계로 지적되는 기계적 강도의 저하를 방지할 수 있는 장점이 있다.
그러나, 종래 기술에 따른 발포 사출 성형 방법은 발포제를 기화시키거나 가스를 압력차에 의해 발포시키는 것만으로는 플라스틱 성형품 내의 기포의 크기를 더 작게 하거나 기포의 개수를 더 많게 하는데 한계가 따르는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 발포제 또는 가스의 발포를 돕는 발포핵제를 투입시켜 플라스틱 성형품 내의 기포 크기를 작게 하고 기포 수를 많도록 하는 플라스틱 사출 성형 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 플라스틱 발포 사출 성형 방법은 발포제와 발포핵제와 펠릿을 실린더 내부로 투입시키는 제 1 단계와; 제 1 단계에서 투입된 발포제와 발포핵제와 펠릿이 용융 혼합되면서 상기 발포제가 기화되도록 실린더 내부를 가열하고, 기화된 발포재와 용융 플라스틱을 금형 내로 사출하는 제 2 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 단계는 상기 발포제와 발포핵제를 혼합하여 제 2 발포제로 성형하는 제 1 과정과, 상기 제 2 발포제와 펠릿을 실린더 내부로 투입시키는 제 2 과정으로 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 단계는 상기 펠릿과 발포핵제를 혼합하는 제 1 과정과, 상기 발포핵제가 혼합된 펠릿과 발포제를 실린더 내부로 투입시키는 제 2 과정으로 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플라스틱 발포 사출 성형 방법은 펠릿과 발포핵제를 실린더 내로 투입시키는 제 1 단계와; 상기 실린더 내부로 가스를 공급하면서 실린더 내부를 공급되는 가스의 임계온도 이상으로 가열하고, 가스가 포함된 용융 플라스틱을 금형 내로 사출하는 제 2 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 단계는 상기 펠릿과 발포핵제를 혼합하는 제 1 과정과, 상기 발포핵제가 혼합된 펠릿과 발포제를 실린더 내부로 투입시키는 제 2 과정으로 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 발포핵제는 탄산칼슘인 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 플라스틱 발포 사출 성형 장치 제 1 실시예가 도시된 측면 개략도이다.
본 실시예에 따른 플라스틱 발포 사출 성형 장치는 일측에 호퍼(1)가 장착되고, 타측에 노즐(2)이 구비된 실린더(3)와, 상기 실린더(3) 내부를 가열시키도록 상기 실린더(3)에 장착된 히터(4)와, 상기 실린더(3) 내부에 회전 가능하게 설치된 스크류(5)와, 상기 실린더(3)의 노즐(2)을 통해 사출되는 금형(6)으로 구성된다.
상기 금형(6)은 고정 금형(7)과, 상기 고정 금형(7)과 형합되고 상기 고정 금형(7)의 사이에 원하는 형상의 캐비티(8)가 형성된 가동 금형(9)으로 구성되고, 상기 가동 금형(9)은 개형이 가능토록 이동 가능하게 설치되며, 상기 고정 금형(7)과 가동 금형(9) 중 어느 하나에는 용융 수지가 주입되는 주입구(10)가 형성된다.
도 2는 본 발명에 따른 플라스틱 발포 사출 성형 방법 제 1 실시예가 도시된 순서도이다.
본 실시예에 따른 플라스틱 발포 사출 성형 방법은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 발포제(A)와 발포핵제(B)와 펠릿(C)을 호퍼(1)를 통해 실린더(3) 내부로 투입시킨다.(S1)
상기 발포제(A)는 플라스틱 완성품 내의 기포를 이루는 펜탄, 프레온 등의 화학 발포제이다.
상기 발포핵제(B)는 상기 발포제(A)나 펠릿(C)의 물성을 변화시키지 않고 용량이나 농도를 조정함에 따라 상기 발포제(A)의 기화 및 발포를 돕는 핵제의 역할을 하는 것으로서, 탄산칼슘(CaCO3)으로 구성된다.
상기 탄산칼슘(CaCO3)은 석회석을 분쇄하여 만든 초미립 분말로서, 분산성이 우수하고 저가이므로, 상기 발포핵제(B)로 사용되기 적합하다.
상기 발포핵제(B)는 분말 상태로 상기 발포제(A) 및 펠릿(C)과 함께 상기 호퍼(1)로 직접 투입되는 것도 가능하고, 상기 발포제(A)나 펠릿(C)에 혼합되어 투입되는 것도 가능함은 물론이다.
즉, 상기 발포제(A)와 발포핵제(B)를 혼합하여 제 2 발포제로 성형하고, 성형된 제 2 발포제를 펠릿(C)과 함께 실린더(3) 내부로 투입시키거나, 상기 펠릿(C)과 발포핵제(B)를 혼합하고, 발포핵제가 혼합된 펠릿(C)을 발포제(A)와 함께 실린더(3)로 투입시킨다.
그리고, 투입된 펠릿(C)과 발포제(A)와 발포핵제(B)가 용융 혼합되어 사출되도록 상기 히터(4)와 스크류(5)를 작동시킨다.(S2)
상기 발포제(A)는 히터(4)에서 가해진 열에 의해 기화되고, 이때 상기 발포핵제(C)가 핵제의 기능을 하여 상기 발포제(A)의 기화 및 발포를 촉진시킴에 따라 기포의 크기는 작게 되고, 기포수는 많게 된다.
상기 펠릿(C)은 히터(4)에서 가해진 열에 의해 용융되고 기화된 발포재와 혼합되면서 상기 스크류(5)에 의해 상기 실린더(3)의 노즐(2)로 이송되고, 상기 노즐(2)을 통해 금형(6)의 캐비티(8)로 사출된다.
용융 플라스틱은 소정 시간이 경과되면 고화되고 상기 가동 금형(9)을 개형한 후 플라스틱 완성품을 취출한다.(S3,S4)
도 3은 본 발명에 따른 플라스틱 발포 사출 성형 장치 제 2 실시예가 도시된 측면 개략도이다.
본 실시예에 따른 플라스틱 발포 사출 성형 장치는 본 발명 제 1 실시예의 실린더(3)와 히터(4)와 스크류(5)와 금형(6)을 포함하여 구성되고, 상기 실린더(3) 내부로 가스를 공급하는 가스 공급기(20)를 더 포함하여 구성되며, 상기 가스 공급기(20) 이외는 본 발명 제 1 실시예와 동일하므로 동일 부호를 사용하고 그 상세한 설명은 생략한다.
상기 가스 공급기(20)에서 공급되는 가스는 이산화탄소와 질소 등의 환경에 무해한 가스이다.
도 4는 본 발명에 따른 플라스틱 발포 사출 성형 방법 제 2 실시예가 도시된 순서도이다.
본 실시예에 따른 플라스틱 발포 사출 성형 방법은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 발포핵제(B)와 펠릿(C)을 호퍼(1)를 통해 실린더(3) 내부로 투입시킨다.(S1)
상기 발포핵제(B)는 펠릿(C)이나 후술하는 가스의 물성을 변화시키지 않고 용량이나 농도를 조정함에 따라 가스의 발포를 돕는 핵제의 역할을 하는 것으로서, 탄산칼슘(CaCO3)으로 구성된다.
상기 발포핵제(B)는 분말 상태로 상기 펠릿(C)과 함께 상기 호퍼(1)로 직접 투입되는 것도 가능하고, 상기 펠릿(C)과 발포핵제(B)를 혼합하고, 발포핵제가 혼합된 펠릿(C)을 함께 실린더(3)로 투입시키는 것도 가능함은 물론이다.
그리고, 투입된 펠릿(C)과 발포핵제(B)에 가스가 혼합되어 사출되도록 상기 가스 공급기(20)를 작동시킴과 아울러 상기 히터(4)와 스크류(5)를 작동시킨다.(S2)
상기 히터(4)는 상기 가스 공급기(20)에서 공급되는 가스가 이산화탄소인 경우 상기 실린더(3)의 내부가 이산화탄소의 임계압력인 72Kgf/cm^3 이상이 되도록 상기 실린더(3)를 이산화탄소의 임계온도 이상으로 가열하고, 상기 가스 공급기(20)에서 공급된 가스가 질소인 경우 상기 실린더(3)의 내부가 질소의 임계압력인 33.5Kgf/cm^3 이상이 되도록 상기 실린더(3)를 질소의 임계온도 이상으로 가열한다.
상기 펠릿(C)은 히터(4)에서 가해진 열에 의해 용융되고, 상기 가스 공급기(20)에서 공급된 가스는 히터(4)에서 가해진 열에 의해 초임계유체로 변화되어 용융 플라스틱에 포함되게 되고, 상기 스크류(5)의 작동에 따라 상기 실린더(3)의 노즐(2)로 이송되고, 상기 노즐(2)을 통해 금형(6)의 캐비티(8)로 사출된다.
상기 캐비티(8)로 사출된 초임계유체가 포함된 용융 플라스틱은 금형(6) 내의 압력차에 의해 초임계유체가 발포되고, 이때 상기 발포핵제(C)는 핵제의 기능을 하여 상기 초임계유체의 발포를 촉진시키며, 기포의 크기는 작게 되고, 기포수는 많게 된다.
용융 플라스틱은 소정 시간이 경과되면 고화되고 상기 가동 금형(9)을 개형한 후 플라스틱 완성품을 취출한다.(S3,S4)
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 플라스틱 발포 사출 성형 방법은 펠릿 및 발포제와 발포핵제가 실린더의 내부로 투입되어, 발포핵제가 발포제의 발포를 촉진시킴에 따라 플라스틱 완성품 내의 기포 크기를 작게 할 수 있을 뿐만 아니라, 기포수를 많게 하고, 충격 강도를 높게 하는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 플라스틱 발포 사출 성형 방법은 펠릿과 발포핵제를 실린더 내로 투입시키고, 실린더 내부로 가스를 공급하면서 실린더 내부를 가스의 임계 온도 이상으로 가열하여, 발포핵제가 가스의 발포를 촉진시킴에 따라 플라스틱 완성품 내의 기포 크기를 작게 할 수 있을 뿐만 아니라, 기포수를 많게 하고, 충격 강도를 높게 하는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 플라스틱 발포 사출 성형 방법은 상기 발포핵제가 탄산칼슘으로 이루어져 분산성이 우수하고 저가인 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 플라스틱 발포 사출 성형 방법은 발포제와 발포핵제를 혼합하여 제 2 발포제로 성형한 후 상기 제 2 발포제와 펠릿을 실린더 내부로 투입시키거나, 펠릿과 발포핵제를 혼합한 후 발포핵제가 혼합된 펠릿과 발포제를 실린더 내부로 투입시키므로, 발포핵제의 관리 및 투입이 용이한 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 플라스틱 발포 사출 성형 장치 제 1 실시예가 도시된 측면 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 플라스틱 발포 사출 성형 방법 제 1 실시예가 도시된 순서도,
도 3은 본 발명에 따른 플라스틱 발포 사출 성형 장치 제 2 실시예가 도시된 측면 개략도,
도 4는 본 발명에 따른 플라스틱 발포 사출 성형 방법 제 2 실시예가 도시된 순서도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
1: 호퍼 2: 노즐
3: 실린더 4: 히터
5: 스크류 6: 금형
7: 고정 금형 8: 캐비티
9: 가동 금형 10: 주입구
20: 가스 공급기 A: 발포재
B: 발포핵제 C: 펠릿

Claims (6)

  1. 발포제와 발포핵제와 펠릿을 실린더 내부로 투입시키는 제 1 단계와;
    제 1 단계에서 투입된 발포제와 발포핵제와 펠릿이 용융 혼합되면서 상기 발포제가 기화되도록 실린더 내부를 가열하고, 기화된 발포재와 용융 플라스틱을 금형 내로 사출하는 제 2 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 플라스틱 발포 사출 성형 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 단계는 상기 발포제와 발포핵제를 혼합하여 제 2 발포제로 성형하는 제 1 과정과,
    상기 제 2 발포제와 펠릿을 실린더 내부로 투입시키는 제 2 과정으로 구성된 것을 특징으로 하는 플라스틱 발포 사출 성형 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 단계는 상기 펠릿과 발포핵제를 혼합하는 제 1 과정과,
    상기 발포핵제가 혼합된 펠릿과 발포제를 실린더 내부로 투입시키는 제 2 과정으로 구성된 것을 특징으로 하는 플라스틱 발포 사출 성형 방법.
  4. 펠릿과 발포핵제를 실린더 내로 투입시키는 제 1 단계와;
    상기 실린더 내부로 가스를 공급하면서 실린더 내부를 공급되는 가스의 임계온도 이상으로 가열하고, 가스가 포함된 용융 플라스틱을 금형 내로 사출하는 제 2 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 플라스틱 발포 사출 성형 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 단계는 상기 펠릿과 발포핵제를 혼합하는 제 1 과정과,
    상기 발포핵제가 혼합된 펠릿과 발포제를 실린더 내부로 투입시키는 제 2 과정으로 구성된 것을 특징으로 하는 플라스틱 발포 사출 성형 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발포핵제는 탄산칼슘인 것을 특징으로 하는 플라스틱 발포 사출 성형 방법.
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