KR20100085867A - 팽창 폴리프로필렌의 성형 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 블리스터 시트 상에 실크 스크린 인쇄하는 단계; 상기 블리스터 시트를 진공 열성형시켜 블리스터 부품을 제공하는 단계; 팽창 폴리프로필렌을 발포 성형시켜 EPP 발포 부품을 제공하는 단계; EPP 발포 부품 표면에 잉크를 스프레이 코팅하는 단계; 및 상기 EPP 발포 부품과 열성형 부품을 일체화 성형 시키는 단계를 포함하는, 진공 열성형 공정과 결합된 팽창 폴리프로필렌의 2차 성형 방법을 제공한다. 상기 성형 방법에 의해 제조된 팽창 폴리프로필렌 블리스터 제품은 양호한 내충격성을 가질 뿐만 아니라 양호한 외관을 구비하고 있다.

Description

팽창 폴리프로필렌의 성형 방법{METHOD OF MOLDING FOR EXPANDABLE POLYPROPYLENE}
본 발명은 팽창 폴리프로필렌(EPP, expandable polypropylene)의 성형 방법에 관한 것으로서 특히 진공 열성형(吸塑, vacuum thermoforming）공정-결합 팽창 폴리프로필렌의 2차 성형 방법에 관한 것이다.
현재, 발포 플라스틱은 밀도가 작고, 비강도(specific strength)가 높으며, 에너지 흡수 능력이 강하고, 차음 및 단열 성능이 양호한 점과 같은 장점이 있기에 일상 용품, 교통 운수, 공업 생산, 항공 스페이스 등의 분야에서 광범위하게 응용되고 있다.
예컨대 자전거용 헬멧, 스키/스케이트용 헬멧, 아이스 하키용 헬멧, 등산용 헬멧, 승마용 헬멧, 수상 스포츠용 헬멧, 산업용 헬멧 등 헬멧을 제조할 경우, 최종 제품의 강도에 대한 요건이 아주 엄격하므로 상기 제품의 강도를 진일보 향상시키기 위하여 상기 제품에서 사용되는 팽창 폴리프로필렌 플라스틱에 대해 진공 열성형（vacuum thermoforming） 공정이 보통 필요하다.
팽창 폴리프로필렌을 진공 열성형 공정과 결합하는 것은, 열성형 부품(part)(이하, 블리스터라고도 함)을 EPP（expandable polypropylene） 성형 몰드에 넣은 후, 팽창 폴리프로필렌을 혼입하고, 성형시키는 하나의 작동을 포함하는 단일 일체화 성형 방법을 일반적으로 채택한다. 상기 팽창 폴리프로필렌은 상기 열성형 부품(블리스터)과 잘 결합될 수 있으나, 이 방법은 제품의 외관에 나쁜 영향을 줄 수 있다. 그 주요 원인은 팽창 폴리프로필렌의 성형 압력과 온도가 매우 높으며, 상기 제품은 140℃에 도달하였을 경우 나쁜 영향을 받을 수 있기 때문이다. 예컨대,　블리스터 상의 실크 스크린 인쇄용 잉크는 팽창 폴리프로필렌 입자（bead）에 의해 얼룩져서, 제품의 외관에 나쁜 영향을 미치고, 해당 제품의 품질 저하를 야기시킬 수 있다.
상술한 문제점의 견지에서, 본 발명의 일 목적은 양호한 외관을 갖고 있는 팽창 폴리프로필렌 블리스터 제품을 제조할 수 있는 성형 방법을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 블리스터 시트 상에 실크 스크린 인쇄하는 단계, 및 상기 블리스터 시트를 진공 열성형시켜 열성형 부품(part)을 제공하는 단계를 포함하는 팽창 폴리프로필렌의 성형 방법으로, 상기 방법은
(1) 상기 팽창 폴리프로필렌을 발포 성형시켜 EPP(expandable polypropylene) 발포 부품(EPP foam part)을 제공하는 단계;
(2) 단계 (1)에서 수득된 EPP 발포 부품의 표면에 잉크로 스프레이 코팅하는 단계; 및
(3) 단계 (2)에서 수득된 EPP 발포 부품을 열성형 부품과 일체화 성형시키는 단계를 더 포함한다.
본 발명에 따르는 성형 방법의 단계 (2)에서 사용하는 잉크는 팽창 폴리프로필렌용 잉크를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르는 성형 방법의 단계 (1)에서 사용하는 팽창 폴리프로필렌은 변성(modified) 팽창 폴리프로필렌이 바람직하다.
본 발명에 따르는 성형 방법의 단계 (3)에 있어서, 일체화 성형 작업시의 작동 압력은 80kPa 내지 100kPa이 바람직하며, 작동 온도는 140℃를 초과하지 않는다.
본 발명에 따르는 성형 방법의 단계 (3)에 있어서, 일체화 성형 작업시의 작동 온도는 120℃ 내지 130℃가 바람직하다.
본 발명에 따르는 성형 방법의 단계 (3)에 있어서, 일체화 성형 작업시의 작동 시간은 19초 내지 25초가 바람직하다.
본 발명에 따르는 2차 성형 방법의 장점과 유익 효과는 상기2차 성형 방법에 의해 제조된 팽창 폴리프로필렌 블리스터 제품은 양호한 내충격성을 갖고 있을 뿐만 아니라 양호한 외관도 구비하고 있다는 점에 있다.
도 1은 본 발명에 따르는 팽창 폴리프로필렌 플라스틱의 성형 방법의 흐름도이다.
본 발명의 원리와 구성을 더욱 상세히 설명하기 위하여, 이하 도시된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세한 설명을 진행하지만 상기 실시예는 단지 본 발명에 대한 예시와 설명에 사용되는 실시예일뿐, 본 출원의 보호 범위를 한정하는 것으로 간주되지 않을 것이다.
실시예 1
이하, 본 발명의 성형 방법을 팽창 폴리프로필렌(expandable polypropylene, EPP)로 예시한다. 도1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 성형 방법은 블리스터 시트에 실크 스크린 인쇄하는 공정; 블리스터 시트를 진공 열성형 및 가공하는 공정; EPP의 발포 성형(제1차 성형)하는 공정; EPP 발포체 표면을 잉크로 스프레이 코팅하는 공정; 및 EPP 발포 부품과 진공 열성형 부품을 일체화 성형(제2차 성형)하는 공정의 5개 공정을 포함한다.
공정 1: 블리스터 시트에 실크 스크린 인쇄
1) 실크 스크린 인쇄로 컬러 페인트 상도 도장(top coat)을 두 층 인쇄한다. 매 층의 실크 스크린 인쇄 후, 약 100℃에서 5분 동안 가열한다.
2) 실크 스크린 인쇄로EPP 접착 페인트 프라이머(primer)를 세 층 인쇄한다. 매 층의 실크 스크린 인쇄 후, 약 100℃에서 5분 동안 가열한다. 또한 매 층이 충분히 냉각된 후, 그 다음 층의 잉크를 실크 스크린 인쇄할 수 있다. 상기 접착 페인트 프라이머는 팽창 폴리프로필렌용 잉크에 속하며 EPP 성형된 부품과 열성형 부품을 접착시킬 수 있다.
공정 2: 블리스터 시트의 진공 열성형 및 가공
1）시트를 가열한다. 즉, 블리스터 시트를 약 95℃의 온도에서 90분 동안 가열한다.
2) 진공 열성형기의 파라미터를 조절한다. 즉, 가열 온도는 약 500℃, 가열 시간은 18초, 냉각 시간은 10초로 설정한다.
3) 진공 열성형 몰드를 사용하여 특정 형태의 열성형 부품을 진공 제조한다.
4) 블리스터 제품에 구멍을 뚫고 제품 주변을 트리밍(trimming)을 포함하여 열성형 부품을 가공한다.
공정 3: EPP 비드 （ bead ）의 사출 발포 성형(제1차 성형)
1) 발포 성형기의 파라미터를 조절한다. 즉, 증기압 300kPa, 증기 시간 19초, 냉각 시간 60초, 진공 시간 25초, 성형 시 몰드 내의 온도는 약 150℃로 설정한다.
2) 발포 성형기를 켜고, EPP 재료를 넣어, EPP가 설정된 파라미터에 따라 발포 성형된 EPP 발포 부품을 수득한다.
공정4 : EPP 발포 부품 표면에 투명 잉크의 스프레이 코팅
EPP 발포 부품 표면을 투명 잉크로 스프레이 코팅한다. 50℃에서 15분 동안 가열하여 잉크를 건조시킨다. 상기 잉크는 팽창 폴리프로필렌용 잉크이고, 열성형 부품과 EPP 발포 부품의 결합에 있어서 중요한 역할을 한다.
공정5 : EPP 발포 부품과 열성형 부품의 일체화 성형(제2차 성형)
1) EPP 발포 부품을 열성형 부품 내에 혼입한 후, 이들을 함께 EPP 발포 성형기에 넣는다.
2) 발포 성형기의 파라미터를 조절한다. 즉, 증기 챔버의 증기압은 80kPa, 시간은 19초, 수 냉각 시간은 90초, 진공 시간은 10초, 성형 시 몰드 내의 온도는 약 120℃로 설정한다. 상기 온도는 잉크가 견디어 낼 수 있는 온도이다.
3) 성형 후, 성형기에서 꺼낸 열성형 부품과 EPP 발포 부품은 일체형으로 결합되어 있을 뿐만 아니라 외관도 우수하다.
실시예2
이하 변성 팽창 폴리프로필렌을 예로 본 발명의 성형 방법을 설명한다. 본 발명의 성형 방법은, 블리스터 시트에 실크 스크린 인쇄를 실행하는 공정; 블리스터 시트의 진공 열성형 및 가공하는 공정; 변성 팽창 폴리프로필렌의 발포 성형(제1차 성형)하는 공정; 변성 팽창 폴리프로필렌 발포체 표면에 잉크를 스프레이 코팅하는 공정; 및 변성 팽창 폴리프로필렌 폴리폼와 진공 열성형 부품을 일체화 성형(제2차 성형)하는 공정의 총 5개 공정을 포함한다.
공정 1: 진공 열성형 원료 시트에 실크 스크린 인쇄
1) 실크 스크린 인쇄로 상도 도장(top coat)을 두 층 인쇄한다. 매 층의 실크 스크린 인쇄 후, 약 100℃에서 5분 동안 가열한다.
2) 실크 스크린 인쇄로EPP 접착 페인트 프라이머(primer)를 세 층 인쇄한다. 매 층의 실크 스크린 인쇄 후, 약 100℃에서 5분 동안 가열한다. 매 층의 잉크가 충분히 냉각된 상태에서만 그 다음 층의 잉크를 실크 스크린 인쇄할 수 있다. 상기 접착 페인트 프라이머는 팽창 폴리프로필렌용 잉크에 속하며 변성 팽창 폴리프로필렌 재료와 블리스터 제품을 접착시킬 수 있다.
공정 2: 블리스터 시트의 진공 열성형 및 가공
1） 시트를 가열한다. 즉, 블리스터 시트를 약 95℃에서 90분 동안 가열한다.
2) 진공 열성형기의 파라미터를 조절한다. 즉, 가열 온도는 약 500℃, 가열 시간은 18초, 냉각 시간은 10초로 설정한다.
3) 진공 열성형 몰드를 이용하여 특정 형태의 블리스터 제품을 제조한다.
4) 열성형 부품을 가공한다. 즉, 블리스터 제품에 구멍을 뚫고 제품 주변을 트리밍(trimming)한다.
공정3 : 변성 팽창 폴리프로필렌 비드(bead)의 사출 발포 성형(제1차 성형)
1) 발포 성형기의 파라미터를 조절한다. 즉, 증기압 500kPa, 증기 시간 25초, 냉각 시간 60초, 진공상태 25초, 성형 시 몰드 내의 온도는 약 150℃로 설정한다.
2) 발포 성형기를 켜고, 변성 팽창 폴리프로필렌 재료를 넣은 후, 변성 팽창 폴리프로필렌이 설정된 파라미터에 따라 발포 성형된 변성 팽창 폴리프로필렌 발포 제품을 수득한다.
공정 4: 변성 팽창 폴리프로필렌 발포 제품 표면에 투명 잉크의 스프레이 코팅
변성 팽창 폴리프로필렌 발포 제품 표면에 투명 잉크로 스프레이 코팅한다. 약 50℃에서 15분 가열하여 잉크를 건조시킨다. 상기 잉크는 팽창 폴리프로필렌용 잉크에 속하며 열성형 부품과 변성 팽창 폴리프로필렌 제품의 결합에 있어서 중요한 역할을 한다.
공정 5: 변성 팽창 폴리프로필렌 발포 제품과 열성형 부품의 일체화 성형(제2차 성형)
1) 변성 팽창 폴리프로필렌 발포 제품을 열성형 부품내에 투입한 후, 이들을 함께 EPP 발포 성형기에 넣는다.
2) 발포 성형기의 파라미터를 조절한다. 즉, 증기 챔버의 증기압은 100kPa, 시간은 25초, 냉각 시간은 90초, 진공 시간은 10초, 성형 시 몰드내의 온도는 약 130℃로 설정한다. 상기 온도는 잉크가 견디어 낼 수 있는 온도이다.
3) 성형 후, 성형기에서 꺼낸 열성형 부품과 변성 EPP 발포 부품은 일체형으로 결합되었을 뿐만 아니라 외관도 양호하다.
상기 실시예1과 실시예2의 단계 3)에서 팽창 폴리프로필렌(EPP)과 변성 팽창 폴리프로필렌(modified EPP)은 사출 발포 공정에 의해 성형되며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상 지식을 가진 자라면 팽창 폴리프로필렌과 변성 팽창 폴리프로필렌은 필요한 형태를 제조해 낼 수 모든 방법에 의해 성형될 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 예컨대 압출 성형, 압축 성형 등 방법에 의해서도 성형될 수 있다.

Claims (8)

  1. 블리스터 시트에 실크 스크린 인쇄하는 단계, 및 상기 블리스터 시트를 진공 열성형시켜 열성형 부품을 제공하는 단계를 포함하는 팽창 폴리프로필렌의 성형 방법으로, 상기 방법은
    (1) 팽창 폴리프로필렌을 발포 성형시켜 EPP 발포 부품을 제공하는 단계;
    (2) 단계 (1)에서 수득한 상기 EPP 발포 부품의 표면에 잉크를 스프레이 코팅하는 단계; 및
    (3) 단계 (2)에서 수득된 EPP 발포 부품과 블리스터 제품을 일체화 성형시키는 단계를 더 포함하는 것인 팽창 폴리프로필렌의 성형 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 잉크는 팽창 폴리프로필렌용 잉크인 것인 팽창 폴리프로필렌의 성형 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 단계 (1)의 팽창 폴리프로필렌이 변성 팽창 폴리프로필렌인 것인 팽창 폴리프로필렌의 성형 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 단계 (3)의 일체화 성형 작동 압력은 80kPa 내지 100kPa이고, 온도는 140℃ 이하인 팽창 폴리프로필렌의 성형방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 단계 (3)의 일체화 성형 작동 압력은 80kPa 내지 100kPa이며 온도는 140℃ 이하인 것인 팽창 폴리프로필렌의 성형 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 단계 (3)의 일체화 성형 작동 온도는 120℃ 내지 130℃인 것인 팽창 폴리프로필렌의 성형 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 단계 (3)의 일체화 성형 작동 온도는 120℃ 내지 130℃인 것인 팽창 폴리프로필렌의 성형 방법.
  8. 제6 또는 제7항에 있어서,
    상기 단계 (3)의 일체화 성형 작동 시간은 19초 내지 25초인 것인 팽창 폴리프로필렌의 성형 방법.
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