KR20110100596A - Injection molding method - Google Patents
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Abstract
사출 성형 방법은 스크류의 회전에 의해 실린더의 첨단부에 사출 성형 기구의 실린더 안으로 공급되는 성형 재료를 저장하고, 스크류가 저장된 성형 재료 자체로부터의 압력에 의해 계량 설정 위치로 후퇴된 이후 스크류의 회전을 멈추게 함으로써 성형 재료의 양을 계량하는 계량 단계를 포함한다. 상기 계량 단계는 : 상기 스크류에 가해지는 배압을 미리 정해진 값으로 설정하는 단계; 상기 스크류의 회전 속도를 미리 정해진 범위 내의 일정한 회전 속도로 설정하는 단계; 및 성형 재료의 공급 속도를 계량 시간이 미리 정해진 시간으로 조정하여 스크류의 회전 속도 및 배압 설정값과 상관없이 제어되도록 하는 단계를 포함한다. The injection molding method stores the molding material supplied into the cylinder of the injection molding apparatus at the tip of the cylinder by the rotation of the screw, and stops the rotation of the screw after the screw is retracted to the weighing setting position by the pressure from the stored molding material itself. A weighing step of weighing the amount of molding material by stopping. The metering step may include: setting a back pressure applied to the screw to a predetermined value; Setting a rotation speed of the screw to a constant rotation speed within a predetermined range; And adjusting the feed rate of the molding material to a predetermined time so that the feed rate is controlled irrespective of the rotational speed and the back pressure set value of the screw.
Description
현재 기재된 주제는 사출 성형 방법, 더 특별하게는 대량의 분말을 함유하는 성형 재료를 호퍼로부터 실린더 안으로 직접 공급하는 사출 성형 방법에 관한 것이다. The presently described subject relates to an injection molding method, more particularly an injection molding method for feeding a molding material containing a large amount of powder directly from a hopper into a cylinder.
하나의 통상적인 수지 (플라스틱) 성형 방법은 사출 성형 방법이다. 사출 성형 방법은 가열 실린더 (또한 간단하게 실린더로 나타냄) 에서 용융된 수지 성형 재료를 수형 몰드와 암형 몰드를 포함하는 몰드의 공동 부분 안으로 스크류 또는 플런저를 사용하여 충전하고, 신속하게 냉각한 후 성형 제품을 얻기 위해 몰드로부터 재료를 제거하는 방법이다. One conventional resin (plastic) molding method is an injection molding method. The injection molding method uses a screw or plunger to fill a molten resin molding material in a heating cylinder (also simply referred to as a cylinder) into a cavity of a mold comprising a male mold and a female mold, and then rapidly cools the molded article The method is to remove material from the mold to obtain it.
사출 성형 사이클은 일반적으로 계량 단계, 몰드 클램핑 단계, 사출 단계, 드웰링 (dwelling) 단계, 냉각 단계 및 이형 단계를 포함한다. The injection molding cycle generally includes a metering step, a mold clamping step, an injection step, a dwelling step, a cooling step and a release step.
계량 단계가 이제 상세하게 설명된다. 계량 단계에서, 실린더 안으로 공급되는 성형 재료가 스크류의 회전에 의해 실린더 첨단부에 저장되고, 스크류는 저장된 성형 재료 자체로부터 압력을 받고 미리 정해진 계량 설정 위치로 후퇴되고, 그 후 스크류의 회전은 계량을 종료하기 위해 정지된다. 이러한 경우, 정상 공급 방법이 일반적으로 수행되며 이 방법에서 성형 재료는 스크류의 회전 속도, 즉 호퍼 안으로의 성형 재료의 재료 공급 능력을 상회하는 양으로 충전되고, 스크류의 재료 공급 능력에 따라 성형 재료의 자중 (self-weight) 에 의해 실린더를 충전하도록 호퍼 내의 재료를 공급한다. 따라서, 배압 설정값이 일정할 때, 계량 시간은 스크류의 회전 속도의 증가에 따라 감소하고, 계량 시간은 회전 속도의 감소에 따라 증가한다. 역으로, 스크류 회전 속도가 일정할 때, 계량 시간은 배압의 감소에 따라 감소하고, 계량 시간은 배압의 증가에 따라 증가한다. The weighing step is now described in detail. In the metering step, the molding material supplied into the cylinder is stored at the tip of the cylinder by the rotation of the screw, the screw is pressurized from the stored molding material itself and retracted to the predetermined weighing setting position, after which the rotation of the screw It stops to end. In this case, the normal feeding method is generally performed, in which the molding material is filled in an amount that exceeds the rotational speed of the screw, that is, the material feeding capacity of the molding material into the hopper, and according to the material feeding capacity of the screw, The material in the hopper is fed to fill the cylinder by self-weight. Therefore, when the back pressure set value is constant, the weighing time decreases with the increase in the rotational speed of the screw, and the weighing time increases with the decrease in the rotational speed. Conversely, when the screw rotational speed is constant, the metering time decreases with decreasing back pressure, and the metering time increases with increasing back pressure.
사출 성형에 사용되는 수지 성형 재료로서, 석유계 수지가 종래적으로 사용된다. 하지만, 공기 오염, 지구 온난화, 또는 오존층 파괴와 같은 문제가 드러나고, 이러한 문제에 대항하는 계량으로서, 순환식 에너지 절약 사회를 건설하는 시도가 이루어진다. 시도 중 하나로서, 성형 재료는 석유계 수지에서 식물 등으로부터 유래되는 생물적 식물계 수지로 전환된다. As a resin molding material used for injection molding, petroleum resin is conventionally used. However, problems such as air pollution, global warming, or ozone depletion have emerged, and as a measure against these problems, attempts are being made to build a circulating energy saving society. In one approach, molding materials are converted from petroleum based resins to biological plant based resins derived from plants and the like.
식물계 수지 성형 재료는 소위 바이오매스 (biomass) 수지 (또한 바이오매스 플라스틱 또는 바이오플라스틱이라고 함) 를 포함하고, 다양한 제품을 생산하기 위한 성형 재료로서 바이오매스 수지를 사용하는 시도가 이루어진다. Plant-based resin molding materials include so-called biomass resins (also called biomass plastics or bioplastics), and attempts are made to use biomass resins as molding materials for producing a variety of products.
바이오매스 수지의 통상적인 예는 폴리락트산 (또한 폴리락트산 수지 또는 PLA 라고 함) 또는 셀룰로오스계 수지를 포함한다. 이러한 바이오매스 수지는 지구 환경에 있어서 이산화탄소의 방출과 흡수가 서로에 의해 무효가 되게 하는 이점을 제공한다. 이러한 아이디어는 탄소 중립 (carbon neutral) 이라고 불린다. Typical examples of biomass resins include polylactic acid (also called polylactic acid resin or PLA) or cellulosic resins. Such biomass resins offer the advantage that the release and absorption of carbon dioxide in the global environment is overridden by each other. This idea is called carbon neutral.
하지만, 바이오매스 수지가 사출 성형에 의한 성형 제품을 생산하기 위해 성형 재료로서 사용될 때, 바이오매스 수지의 낮은 내열성이 어려움을 갖는다. 바이오매스 수지는 이 바이오매스 수지가 열적으로 용융되고 쉽게 흐를 수 있는 온도와 바이오매스 수지의 분해 온도와의 차이가 석유계 수지보다 더 작기 때문에, 사출 성형의 전처리로서 가공 단계 또는 사출 성형에서 사용 가능한 온도 설정 범위가 좁은 범위로 제한된다. 예컨대, 성형 재료가 사출 성형 기구에 공급되기 전에 전처리에서 바이오매스 수지 그리고 첨가제가 반죽 기계 (kneading machine) 에 의해 반죽되고 펠릿화 (pelletize) 될 때, 바이오매스 수지는 긴 시간 동안 고열에 노출된다면 쉽게 착색되거나 저분자화된다. 특히, 바이오매스 수지에 난연성을 제공하기 위해, 대량의 난연제 (일반적으로 분말) 가 바이오 수지와 반죽되는 것이 필요하고, 바이오매스 수지와 난연제는 바람직하게는 반죽 기계에 의해 미리 펠릿화되고 그 후 사출 성형 기구에 공급된다. 하지만, 바이오매스 수지는 반죽 기계에 의해 가열 가공에서 분해되고, 이에 의해 성형 제품의 강도가 줄어든다. However, when the biomass resin is used as a molding material to produce a molded article by injection molding, the low heat resistance of the biomass resin has a difficulty. Biomass resins can be used in the processing step or injection molding as a pretreatment of injection molding because the difference between the temperature at which the biomass resin is thermally melted and easily flows and the decomposition temperature of the biomass resin is smaller than that of petroleum resin. The temperature set range is limited to a narrow range. For example, when biomass resins and additives are kneaded and pelletized by a kneading machine in the pretreatment before the molding material is fed to the injection molding apparatus, the biomass resins are easily exposed to high temperatures for a long time. It is colored or low molecular weight. In particular, in order to provide flame retardancy to the biomass resin, a large amount of flame retardant (generally powder) needs to be kneaded with the bio resin, and the biomass resin and the flame retardant are preferably pelletized in advance by a kneading machine and then injected Supplied to the molding apparatus. However, the biomass resin is decomposed in the heat processing by the kneading machine, thereby reducing the strength of the molded article.
또한, 바이오매스 수지는 깨지기 쉽고, 충분한 강도를 제공하기 어렵다. 특히, 대량의 난연제가 상기 설명된 것과 같이 바이오매스 수지와 반죽되는 것이 필요하며, 이는 더 깨지기 쉽게 된다. 따라서, 난연제가 난연성을 보장하기 위해 바이오매스 수지와 반죽될 때, 보강제가 강도를 증가시키기 위해 첨가되는 것이 필요하다. In addition, biomass resins are fragile and difficult to provide sufficient strength. In particular, a large amount of flame retardant needs to be kneaded with the biomass resin as described above, which becomes more fragile. Therefore, when the flame retardant is kneaded with the biomass resin to ensure flame retardancy, it is necessary to add a reinforcing agent to increase the strength.
바이오매스 수지의 강도는 석유계 수지를 혼합함으로써 증가될 수 있지만, 이는 환경적 부하를 본질적으로 줄이지 못한다. 다른 방법은 유리 섬유와 같은 무기 섬유 또는 석유계 유기 섬유를 첨가하는 것이다. 이 방법은 성형 제품의 식물도 (bio-content) 를 현저하게 줄이지 않으면서 강도를 제공할 수 있고, 바람직하다. 다른 방법은 대나무 또는 케냐프 (kenaf) 섬유와 같은 천연 성형 재료를 섬유로 형성하고 천연 성형 재료를 첨가하는 것이다. 이러한 경우, 섬유 부분은 또한 탄소 중립 재료로 대체될 수 있다. The strength of biomass resins can be increased by mixing petroleum-based resins, but this does not essentially reduce the environmental load. Another method is to add inorganic fibers such as glass fibers or petroleum organic fibers. This method can provide strength without significantly reducing the bio-content of the molded article and is desirable. Another method is to form a natural molding material such as bamboo or kenaf fibers into fibers and add the natural molding material. In this case, the fiber portion can also be replaced with a carbon neutral material.
따라서, 사출 성형을 위한 성형 재료로서 바이오매스 수지를 사용하기 위해, 난연제 또는 섬유와 같은 첨가제가 일반적으로 첨가된다. 바이오매스 수지의 낮은 내열성의 관점에서, 성형 제품의 품질을 위해 펠릿화되는 바이오매스 수지와 첨가제의 혼합 및 반죽을 위한 전처리가 수행되지 않지만 바이오매스 수지와 첨가제는 성형을 위해 사출 성형 기구 안으로 직접 공급되는 직접 혼합 (DM 방법이라고 함) 을 채택하는 것이 바람직하다. Thus, in order to use biomass resins as molding materials for injection molding, additives such as flame retardants or fibers are generally added. In view of the low heat resistance of the biomass resin, no pretreatment for mixing and kneading the biomass resin and additives pelletized for the quality of the molded product is carried out, but the biomass resin and additives are fed directly into the injection molding apparatus for molding. It is preferable to adopt a direct mixing (called a DM method).
하지만, 사출 성형 기구는 원래 펠릿을 공급하기 위해 생산되고, 예컨대 분말 재료, 펠릿 재료 및 액체 재료 가운데 적어도 대량의 분말 재료 (분말에 대응하는 미세 섬유와 같은 성형 재료를 포함) 및 펠릿 재료를 함유하는 성형 재료가 사출 성형 기구의 호퍼를 통하여 실린더 안으로 직접 공급되는 경우 이하의 2 개의 문제를 갖는다. However, injection molding apparatus are originally produced for feeding pellets, for example, containing at least a large amount of powder materials (including molding materials such as fine fibers corresponding to powder) and pellet materials among powder materials, pellet materials and liquid materials. There are two problems when the molding material is fed directly into the cylinder through the hopper of the injection molding apparatus.
첫 번째 문제는 분말 재료 및 펠릿 재료가 직접 공급될 때, 호퍼의 압축에 의한 브리지 (bridge) 등이 호퍼 출구 포트 또는 실린더에서 막힘을 유발하여 안정적인 공급을 방지한다는 것이다. 재료가 공급될 수 있더라도, 분말 재료 및 펠릿 재료는 쉽게 분리되어 실린더에서 불균일하게 되고, 충분히 균일하게 반죽되지 않는다. 특히, 성형 재료가 대량의 분말 재료를 함유할 때, 직접 혼합에 의해 균일한 반죽을 수행하는 것은 어렵다. 특히, 성형 재료의 분말비가 30 중량% 를 초과할 때, 균일한 반죽은 종래의 사출 성형 방법에 의해 수행될 수 없다. The first problem is that when powdered and pelleted materials are fed directly, a bridge or the like due to compression of the hopper causes blockage at the hopper outlet port or cylinder to prevent a stable supply. Although the material can be supplied, the powder material and the pellet material are easily separated and become non-uniform in the cylinder and do not knead sufficiently uniformly. In particular, when the molding material contains a large amount of powder material, it is difficult to carry out a uniform dough by direct mixing. In particular, when the powder ratio of the molding material exceeds 30% by weight, uniform dough cannot be performed by conventional injection molding methods.
두 번째 문제는, 예컨대 분말 재료 및 펠릿 재료의 직접 공급을 위해 교반기 등에 의해 일단 혼합된 분말 재료 및 펠릿 재료가 호퍼에 공급되더라도, 분말 재료 및 펠릿 재료는 반복되는 사출 성형 동안 재료의 특정한 중량 또는 형상의 차이 또는 사출 성형 기구의 진동에 의해 분리된다는 것이다. 따라서, 호퍼로부터 실린더 안으로 공급되는 펠릿 재료와 분말 재료 사이의 비가 설계한 것과 같이 되지 않고, 이는 균일한 품질을 갖는 성형 제품을 안정적으로 생산하는 것을 어렵게 한다. The second problem is that even if the powdered and pelleted material, once mixed by means of a stirrer or the like, is fed to the hopper, for example for the direct supply of the powdered and pelleted material, the powdered and pelleted materials are subjected to a specific weight or shape of the material during repeated injection molding. Is separated by the difference or vibration of the injection molding apparatus. Therefore, the ratio between the pellet material and the powder material fed from the hopper into the cylinder does not become as designed, which makes it difficult to stably produce a molded product having a uniform quality.
예컨대, 일본 특허 출원 공개 공보 제 2005-319813 은 사출 성형 기구의 가스 분리 또는 막힘의 문제를 해결하는 기술을 기재하고, 예컨대 일본 특허 출원 공개 공보 제 2001-277296 은 종래의 직접 혼합 기술을 기재한다. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-319813 describes a technique for solving the problem of gas separation or clogging of an injection molding apparatus, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-277296 describes a conventional direct mixing technique.
일본 특허 출원 공개 공보 제 2005-319813 은 사출 성형 기구의 실린더의 가스 성분 (성형 재료로부터 발생) 을 분리하기 위한 공간을 형성하도록 성형 재료가 자중 보다는 정량 공급기 메카니즘에 의해 일정하게 공급되는 소위 헝그리 공급 (hungry feeding) 을 기재한다. 이는 실린더에서 성형 재료의 막힘 없이 신뢰할 수 있는 가스 분리를 가능하게 하고, 이에 의해 높은 품질을 갖는 성형 제품이 안정적으로 생산되는 것을 가능하게 한다. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-319813 discloses a so-called hungry supply where the molding material is constantly supplied by the metering feeder mechanism rather than its own weight so as to form a space for separating gas components (occurring from the molding material) of the cylinder of the injection molding apparatus. hungry feeding). This enables reliable gas separation without clogging of the molding material in the cylinder, thereby enabling the production of molded products of high quality stably.
일본 특허 출원 공개 공보 제 2001-277296 은 기본 수지가 사출 성형 기구의 실린더 안으로 자중에 의해 공급되고, 첨가제는 스크류 부분으로 직접 공급되는 것을 제안한다. 이러한 기구는 첨가제가 계량 단계에서뿐만 아니라 사출 단계 또는 드웰링 단계에서 또한 연속적으로 공급되는 특징을 갖는다. 구체적으로, 기본 수지는 또한 사출 단계에서 공급되고 첨가제는 그의 보충제로서 사출 단계에서 또한 공급되는 것을 주목해야 한다. 따라서, 실린더 내의 실린더 길이방향의 첨가제의 불균일한 농도는 개선될 수 있다. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-277296 proposes that the basic resin is supplied by self weight into the cylinder of the injection molding apparatus, and the additive is supplied directly to the screw portion. Such a device is characterized by the fact that the additive is continuously supplied not only in the metering step but also in the injection step or the dwelling step. Specifically, it should be noted that the base resin is also supplied at the injection stage and the additive is also supplied at the injection stage as its supplement. Thus, the nonuniform concentration of the additive in the cylinder longitudinal direction in the cylinder can be improved.
본 발명은 높은 품질을 갖는 성형 제품을 안정적으로 생산할 수 있는 사출 성형 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. An object of the present invention is to provide an injection molding method capable of stably producing a molded product having a high quality.
하지만, 일본 특허 출원 공개 공보 제 2005-319813 의 기술이 사출 성형, 특히 바이오매스 수지 그리고 첨가제 (난연제, 섬유 등) 를 함유하는 성형 재료의 직접 혼합에 적용된다면, 높은 품질을 갖는 성형 제품은 얻어질 수 없다. 일본 특허 출원 공개 공보 제 2005-319813 은 원래 펠릿을 실린더 안으로 공급하는 것에 관한 것이고, 대량의 분말 또는 섬유가 성형 재료로서 공급될 때, 재료가 호퍼로부터 실린더 안으로 직접 공급되더라도 균일한 반죽이 수행될 수 없고, 안정적인 품질을 갖는 성형 제품이 얻어질 수 없다. However, if the technique of Japanese Patent Application Laid-open No. 2005-319813 is applied to injection molding, in particular, direct mixing of biomass resins and molding materials containing additives (flame retardants, fibers, etc.), molded articles having high quality can be obtained. Can't. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-319813 is directed to feeding pellets into a cylinder originally, and when a large amount of powder or fiber is supplied as a molding material, even dough can be carried out even if the material is fed directly from the hopper into the cylinder. And molded articles with stable quality cannot be obtained.
비교를 위해, 일본 특허 출원 공개 공보 제 2001-277296 에서, 수지 펠릿이 중력에 의해 자연적으로 공급될 때와 동시에, 첨가제가 계량되고 첨가된다. 게다가, 단지 첨가제에 대하여, 사출 단계, 뿐만아니라 계량 단계와 같이 스크류가 회전 없이 작업하는 동안 계량된 첨가가 연속적으로 수행되며, 이에 의해 성형 제품 내의 첨가제의 양 (불균질 (unevenness)) 이 안정화된다. 이러한 방법으로, 첨가제는 스크류가 사출 단계와 같이 회전 없이 전진하는 상태라도 공급되며, 이는 종래의 방법과 비교하여 착색제의 색상의 불균질 그리고 첨가제 농도의 편차를 줄일 수 있다. For comparison, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-277296, additives are metered and added at the same time as the resin pellets are naturally supplied by gravity. In addition, for additives only, the metered addition is carried out continuously while the screw is working without rotation, such as the injection step, as well as the metering step, thereby stabilizing the amount of additives (unevenness) in the molded article. . In this way, the additive is supplied even when the screw is advanced without rotation, such as in the injection step, which can reduce the color heterogeneity of the colorant and the variation of the additive concentration in comparison with the conventional method.
하지만, 스크류가 전진하는 동안, 예컨대 사출 단계 동안, 수지 펠릿의 공급량은 계량 단계 동안과 다르게 편차를 갖는다. 따라서, 중력에 의해 낙하하는 수지 펠릿과 계량되고 공급되는 첨가제의 비를 제어하는 것은 불가능하다. 또한, 재료 입구 포트 (일본 특허 출원 공개 공보 제 2001-277296 의 도 1 의 부분 (C2)) 에서의 재료의 정체 (보유) 가 커지려는 경향 때문에, 재료는 다시 쉽게 분리된다. 특히, 성형 재료의 첨가제 비, 즉 분말 재료비가 클 때, 또는 분말 재료의 명백한 비중이 작을 때, 본 발명과 같이, 성형 재료를 충분히 균일화하는 것은 불가능하다. However, while the screw is advanced, for example during the injection step, the feed amount of the resin pellets varies differently than during the metering step. Therefore, it is impossible to control the ratio of the resin pellet falling by gravity and the additive to be weighed and supplied. In addition, because of the tendency of stagnation (holding) of the material in the material inlet port (part C2 of FIG. 1 of Japanese Patent Application Laid-open No. 2001-277296) to be large, the material is easily separated again. In particular, when the additive ratio of the molding material, that is, the powder material ratio is large, or when the apparent specific gravity of the powder material is small, it is impossible to sufficiently uniform the molding material, as in the present invention.
사실, 일본 특허 출원 공개 공보 제 2005-319813 및 2001-277296 의 기술은 직접 혼합에 의해 펠릿형 바이오매스 수지에 대량의 분말 첨가제를 함유하는 성형 재료의 사출 성형을 수행하고 얻어진 성형 제품을 테스트하는데 적용될 때, 첨가제는 바이오매스 수지에 균일하지 않게 분산되고, 의도되는 품질을 갖는 성형 제품은 얻어질 수 없다. In fact, the techniques of Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2005-319813 and 2001-277296 can be applied to perform injection molding of molding materials containing a large amount of powder additives in pelleted biomass resins by direct mixing and to test the obtained molded products. When added, the additive is not uniformly dispersed in the biomass resin, and a molded article having an intended quality cannot be obtained.
이러한 배경으로부터, 실제로는, 바이오매스 수지 및 첨가제는 펠릿으로 형성되기 위해 반죽 기계에 의해 미리 반죽되어야만 하고, 펠릿은 성형을 위해 사출 성형 기구 안으로 공급되어야만 한다. From this background, in practice, the biomass resins and additives must be kneaded in advance by the kneading machine to be formed into pellets, and the pellets must be fed into the injection molding apparatus for molding.
하지만, 상기 설명된 것과 같이, 바이오매스 수지는 낮은 내열성을 갖고, 고열이 반죽 기계에 의해 전처리에서 가해질 때, 사출 성형 기구 안으로 공급되기 전에 성형 재료는 열화되고 분자량이 줄어들거나 착색된다. 따라서, 성형 재료가 사출 성형 기구에 적절한 펠릿으로 가공될 수 있더라도, 수지의 분자량은 줄어들고 성형 제품의 강도는 제공될 수 없거나, 또는 성형 제품은 착색되고 품질이 낮아진다. However, as described above, the biomass resin has low heat resistance, and when high heat is applied in the pretreatment by the kneading machine, the molding material is degraded and reduced in molecular weight or colored before being fed into the injection molding apparatus. Thus, even if the molding material can be processed into pellets suitable for an injection molding apparatus, the molecular weight of the resin is reduced and the strength of the molded article cannot be provided, or the molded article is colored and of low quality.
현재 기재된 주제는 이러한 상황의 관점에서 달성되고, 성형 재료, 특히 분말 재료, 펠릿 재료 및 액체 재료 가운데 적어도 분말 재료와 펠릿 재료를 함유하는 성형 재료가 사출 성형을 위해 사출 성형 기구의 호퍼를 통해 실린더 안으로 직접 공급되는 경우라도 실린더의 막힘을 방지하고 균일하게 성형 재료를 반죽할 수 있고, 따라서 예컨대 낮은 내열성을 갖는 바이오매스 수지가 기본 수지로서 사용되더라도 높은 품질을 갖는 성형 제품을 안정적으로 생산할 수 있는 사출 성형 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. The presently described subject matter is achieved in view of this situation, and molding materials, in particular molding materials containing at least one of powder and pellet materials among powder materials, pellet materials and liquid materials, are introduced into the cylinder through the hopper of the injection molding apparatus for injection molding. Injection molding can prevent the blockage of the cylinder and evenly mold the molding material even when supplied directly, so that, for example, a biomass resin having a low heat resistance can be stably produced with a high quality molded product even when used as a basic resin. It is an object to provide a method.
이 목적을 달성하기 위해, 현재 기재된 주제는 스크류의 회전에 의해 실린더의 첨단부에 사출 성형 기구의 실린더 안으로 공급되는 성형 재료를 저장하고, 스크류가 저장된 성형 재료 자체로부터의 압력에 의해 계량 설정 위치로 후퇴된 이후 스크류의 회전을 멈추게 함으로써 성형 재료의 양을 계량하는 계량 단계를 포함하는 사출 성형 방법을 제공하고, 계량 단계는 스크류에 가해지는 배압을 미리 정해진 값으로 설정하고; 50 ~ 300 rpm 내의 일정한 회전 속도로 스크류의 회전 속도를 설정하고; 성형 재료가 스크류의 회전 속도의 재료 공급 능력에 따라 성형 재료의 자중에 의해 실린더를 채우기 위해 입구 포트로부터 실린더 안으로 공급되는 정상 공급 방법에서의 계량 시간을 SN 으로 나타내는 경우에, 계량 시간이 SN 초의 두배 이상 그리고 180 초 이하가 되도록 실린더 안으로 공급되는 성형 재료의 공급 속도를 조정하는 것을 포함하며, 이에 의해 계량 시간은 스크류의 회전 속도 및 배압 설정값과 관계없이 제어된다. In order to achieve this object, the presently described subject stores the molding material fed into the cylinder of the injection molding apparatus at the tip of the cylinder by the rotation of the screw, and the screw is stored in the weighing set position by the pressure from the stored molding material itself. Providing a injection molding method comprising a metering step of measuring the amount of molding material by stopping the rotation of the screw after it is retracted, the metering step setting the back pressure applied to the screw to a predetermined value; Setting the rotational speed of the screw at a constant rotational speed within 50-300 rpm; Weighing time is twice the SN second, in which case the metering time in the normal feeding method in which the molding material is fed into the cylinder from the inlet port to fill the cylinder by the self-weight of the molding material according to the material feeding capacity of the screw's rotational speed And adjusting the feed rate of the molding material fed into the cylinder to be above 180 seconds or less, whereby the metering time is controlled irrespective of the rotational speed of the screw and the back pressure setpoint.
여기서, 성형 재료의 공급 속도는 단위 시간당 성형 재료의 공급량이다. Here, the supply speed of the molding material is the supply amount of the molding material per unit time.
현재 기재된 주제에 따르면, 계량 시간은 종래와 같이 스크류의 회전 속도, 즉 실린더의 성형 재료의 재료 공급 능력 또는 배압 설정값에 의해 결정되지 않지만, 성형 재료의 공급 속도는 스크류의 회전 속도 및 배압 설정값과 관계없이 조정되고, 따라서 계량 시간은 스크류의 공급 능력 및 배압 설정값과는 관계없이 제어된다 (이후 "계량 시간 제어" 라고 함). 구체적으로는, 계량 시간 제어에서, 배압이 미리 정해진 값으로 설정될 때, 스크류의 회전 속도는 높은 반죽 성능이 얻어질 수 있는 50 ~ 300 rpm 의 일정한 회전 속도로 설정되고, 실린더 안으로 공급되는 성형 재료의 공급 속도는, 실린더가 성형 재료로 충전되는 정상 공급 방법의 계량 시간인 SN 의 경우에, 계량 시간이 SN 의 두배 이상 그리고 180 초 이하가 되도록 조정된다. According to the presently disclosed subject matter, the metering time is not determined by the rotational speed of the screw, that is, the material supply capacity or the back pressure setting value of the molding material of the cylinder as conventionally, but the feeding speed of the molding material is the rotational speed and the back pressure setting value of the screw. The weighing time is thus controlled independent of the screw's supply capacity and back pressure setpoint (hereinafter referred to as "weighing time control"). Specifically, in the weighing time control, when the back pressure is set to a predetermined value, the rotational speed of the screw is set at a constant rotational speed of 50 to 300 rpm at which high kneading performance can be obtained, and the molding material fed into the cylinder The feed rate of is adjusted so that, in the case of SN, which is the metering time of the normal feeding method in which the cylinder is filled with the molding material, the metering time is not less than twice the SN and not more than 180 seconds.
스크류의 회전 속도는 바람직하게는 150 ~ 200 rpm 이고, 계량 시간은 더 바람직하게는 계량 시간 (SN) 의 5 ~ 20 배이다. The rotation speed of the screw is preferably 150 to 200 rpm, and the weighing time is more preferably 5 to 20 times the weighing time SN.
따라서, 스크류는 반죽에 적절한 회전 속도로 회전될 수 있고, 긴 계량 시간이 취해질 수 있다. 따라서, 예컨대 대량의 분말 또는 섬유 등으로 이루어지는 성형 재료가 직접 실린더 안으로 공급될 때더라도, 스크류의 회전 속도 또는 성형 재료를 균일하게 반죽하기 위해 요구되는 반죽 시간은 충분히 보장될 수 있다. Thus, the screw can be rotated at a rotational speed suitable for the dough, and a long weighing time can be taken. Thus, even when a molding material made of, for example, a large amount of powder or fiber is directly supplied into the cylinder, the rotational speed of the screw or the kneading time required for uniformly kneading the molding material can be sufficiently ensured.
이러한 경우, 스크류의 회전 속도는 반죽 성능의 개선 및 전단 가열에 의한 열화 모두의 관점에서 50 ~ 300 rpm 으로 설정된다. 배압 설정값은 원하는 값, 바람직하게는 5 ~ 150 ㎏/㎠ 으로 설정될 수 있다. In this case, the rotational speed of the screw is set at 50 to 300 rpm in view of both the improvement of the kneading performance and the deterioration by shear heating. The back pressure set value may be set to a desired value, preferably 5 to 150 kg /
또한, 긴 계량 시간은 스크류의 회전 속도 및 배압 설정값과 관계없이 취해질 수 있고, 따라서 성형 재료의 공급량은 스크류의 재료 공급 능력과 비교하여 현저히 줄어들 수 있다. 따라서, 예컨대 브리지 또는 막힘을 쉽게 유발하는 분말을 함유하는 성형 재료가 실린더 안으로 직접 공급되더라도, 브리지 또는 막힘이 유발되지 않는다. In addition, a long metering time can be taken irrespective of the rotational speed of the screw and the back pressure setting value, so that the amount of feed of the molding material can be significantly reduced compared to the material feed capacity of the screw. Thus, even if a molding material containing, for example, a powder which easily causes bridging or clogging is fed directly into the cylinder, no bridging or clogging is caused.
현재 기재된 주제에서, 실린더의 내측이 3 개의 구역 : 공급 구역, 압축 구역, 그리고 계량 구역으로 성형 재료의 입구 포트로부터 이 순서로 구분될 때, 적어도 압축 구역 전의 공간은 성형 재료로 충전되지 않는 것이 바람직하다. In the presently described subject matter, when the inside of the cylinder is divided in this order from the inlet port of the molding material into three zones: the supply zone, the compression zone, and the metering zone, at least the space before the compression zone is preferably not filled with the molding material. Do.
"실린더가 성형 재료로 충전되지 않는다" 는 것은 성형 재료가 실린더에서 기밀 상태 (밀집 상태) 보다는 느슨한 상태 (희박한 상태) 로 전달된다는 것을 의미하고, 기밀 상태와 느슨한 상태가 실린더에 교대로 형성되는 경우가 또한 포함된다. "Cylinder not filled with molding material" means that the molding material is transferred from the cylinder to a loose state (lean state) rather than the airtight state (dense state), when the airtight state and the loose state are alternately formed in the cylinder. Also included.
이는 실린더 내의 성형 재료의 충만도를 명시한다. 적어도 압축 구역 전의 공간은 성형 재료로 충전되지 않고, 따라서 또한 균일한 반죽을 위해 특히 중요한 구역인 압축 구역에서, 공급되는 재료의 양은 줄어들고, 스크류의 후퇴를 위해 요구되는 배압을 발생시키는데 긴 시간이 걸린다. 구체적으로, 요구되는 반죽 및 분산 시간은 충분히 보장될 수 있다. 이러한 경우, 사출 성형의 시작에서, "적어도 압축 구역 전의 공간이 성형 재료로 충전되지 않는 상태" 가 생성되고, 이러한 상태에서, 성형 재료는 정상 공급 방법에서의 성형 재료의 평균 소비량을 위한 것보다 더 낮은 공급 속도로 정량 공급 장치로부터 첨가된다. 따라서, 실린더가 사출 성형의 시작에서 성형 재료로 충전되지 않는 상태는 연속되는 사출 성형 이후에 유지될 수 있다. This specifies the fullness of the molding material in the cylinder. At least the space before the compression zone is not filled with the molding material, and therefore also in the compression zone, which is a particularly important area for uniform kneading, the amount of material supplied is reduced and it takes a long time to generate the back pressure required for the retraction of the screw. . Specifically, the dough and dispersion time required can be sufficiently ensured. In this case, at the start of the injection molding, a "state at least in which the space before the compression zone is not filled with the molding material" is created, in which the molding material is more than for the average consumption of the molding material in the normal feeding method. It is added from the metered feeder at a low feed rate. Thus, the state where the cylinder is not filled with the molding material at the start of the injection molding can be maintained after the continuous injection molding.
특히, 대량의 분말을 함유하는 성형 재료에 대하여, 스크류 섀프트 주위의 성형 재료는 압축 구역에서 용융되지 않은 채로 남아 있고, 스크류 섀프트 주위에 감기고 계량 구역으로 공급되려는 경향이 있다. 따라서, 충분히 균일하게 반죽되지 않은 성형 재료는 계량 구역에 도달하고, 이에 의해 사출 성형 제품의 품질이 낮아진다. In particular, for molding materials containing a large amount of powder, the molding material around the screw shaft remains unmelted in the compression zone and tends to wind around the screw shaft and feed into the metering zone. Thus, the molding material which has not been kneaded sufficiently uniformly reaches the metering zone, thereby lowering the quality of the injection molded product.
현재 기재된 주제에서, 계량 시간은 정상 공급 방법의 계량 시간 (SN) 의 2 배 이상 그리고 180 초 이하로 되고, 따라서 성형 재료의 공급량은 스크류의 회전 속도에 의한 성형 재료의 재료 공급 능력에 대하여 줄어들 수 있다. 따라서, 압축 구역의 성형 재료의 충만도는 과도한 전단 가열을 방지하기 위해 줄어들고, 긴 반죽 시간이 취해질 수 있다. 따라서, 대량의 분말을 함유하는 성형 재료라도 균일하게 반죽될 수 있다. In the presently described subject matter, the weighing time is more than twice and less than 180 seconds of the weighing time SN of the normal feeding method, so that the supply amount of the molding material can be reduced with respect to the material feeding capacity of the molding material by the rotational speed of the screw. have. Thus, the fullness of the molding material of the compression zone is reduced to prevent excessive shear heating, and a long kneading time can be taken. Therefore, even a molding material containing a large amount of powder can be uniformly kneaded.
현재 기재된 주제에서, 계량 시간은 바람직하게는 성형 재료의 요구되는 반죽 시간에 따라 제어된다. 성형 재료의 요구되는 반죽 시간은, 상기 설명된 것과 같이, 성형 재료가 실린더에서 균일하게 반죽되는데 요구되는 시간이고, 예비 시험 등에 의해 계산될 수 있다. 하지만, 요구되는 반죽 시간이 상기 설명된 180 초를 초과할 때, 요구되는 반죽 시간은 180 초로 설정된다. In the presently described subject matter, the metering time is preferably controlled according to the required kneading time of the molding material. The required kneading time of the molding material is the time required for the molding material to be kneaded uniformly in the cylinder, as described above, and can be calculated by preliminary tests or the like. However, when the required dough time exceeds 180 seconds described above, the required dough time is set to 180 seconds.
현재 기재된 주제에서, 계량 시간은 바람직하게는 사출 성형 사이클의 냉각 단계의 시작으로부터 이형 단계의 종료까지의 시간에 따라 제어된다. 따라서, 스크류의 회전이 냉각 단계의 시작으로부터 이형 단계의 종료까지 정지될 때 시간 (대기 단계) 을 제공할 필요가 없다. 따라서, 성형 재료는 충분히 반죽될 수 있고, 스크류의 정지에 의한 성형 재료의 불균질 가열이 방지될 수 있다. In the presently described subject matter, the metering time is preferably controlled in accordance with the time from the start of the cooling phase of the injection molding cycle to the end of the release phase. Therefore, there is no need to provide time (waiting step) when the rotation of the screw is stopped from the start of the cooling step to the end of the release step. Thus, the molding material can be kneaded sufficiently, and heterogeneous heating of the molding material by the stop of the screw can be prevented.
현재 기재된 주제는 펠릿 형태의 성형 재료에 적용될 수 있지만, 성형 재료가 기본 수지 및 첨가제를 함유하고, 적어도 하나의 기본 수지 및 첨가제는 분말이고, 펠릿화 되지 않은 성형 재료가 실린더 안으로 직접 공급되는 것이 바람직하다. 특히, 기본 수지는 폴리락트산 수지 및 셀룰로오스계 수지 중 적어도 하나이고, 첨가제는 난연제 및 섬유 중 적어도 하나인 것이 바람직하다. 이러한 경우, 성형 재료의 바이오매스 수지의 비는 바람직하게는 30 중량% 이상, 특히 바람직하게는 50 중량% 이상이다. 이는 환경적 부하를 줄이는데 기여할 수 있다. While the presently described subject matter can be applied to molding materials in pellet form, it is preferred that the molding material contains a base resin and additives, the at least one base resin and additives are powders, and the unpelleted molding material is fed directly into the cylinder. Do. In particular, the basic resin is at least one of a polylactic acid resin and a cellulose resin, and the additive is preferably at least one of a flame retardant and a fiber. In this case, the ratio of the biomass resin of the molding material is preferably at least 30% by weight, particularly preferably at least 50% by weight. This can contribute to reducing environmental load.
성형 재료가 실린더 안으로 직접 공급된다는 사실은 성형 재료가 반죽 기계 등에 의해 미리 반죽되고 그 후 펠릿화하는 전처리 가공이 수행되지 않는 것을 의미한다. The fact that the molding material is fed directly into the cylinder means that the pretreatment processing in which the molding material is kneaded in advance by a kneading machine or the like and then pelletized is not performed.
낮은 내열성을 갖는 바이오매스 수지 및 대량으로 첨가되고 균일한 반죽이 어려운 분말 또는 섬유 형태의 첨가제 (예컨대, 난연제 또는 섬유) 가 사출 성형을 위한 실린더 안으로 직접 공급되는 경우, 높은 품질을 갖는 성형 제품이 안정적으로 생산될 수 있다. High quality molded articles are stable when biomass resins with low heat resistance and additives in the form of powders or fibers (such as flame retardants or fibers) that are added in bulk and are difficult to homogeneously knead directly into the cylinder for injection molding Can be produced.
성형 재료의 분말의 비는 바람직하게는 30 중량% 이상이며, 이는 현재 기재된 주제가 특히 이러한 높은 분말비에 의해 효과적이기 때문이다. 분말비는 특히 바람직하게는 50 중량% 이상이다. The ratio of the powder of the molding material is preferably at least 30% by weight, since the presently described subject matter is particularly effective by this high powder ratio. The powder ratio is particularly preferably 50% by weight or more.
현재 기재된 주제에서, 소량의 성형 재료가 실린더 안으로 연속적으로 공급되거나 또는 성형 재료가 실린더 안으로 간헐적으로 공급되어 공급 속도를 조정하는 것이 바람직하다. In the presently disclosed subject matter, it is preferable that a small amount of molding material is continuously fed into the cylinder or the molding material is fed intermittently into the cylinder to adjust the feed rate.
이는 공급 속도를 줄일 수 있고, 공급 속도를 쉽게 동등하게 할 수 있으며, 이에 의해 계량 단계의 반죽에서의 변화를 방지한다. This can reduce the feed rate and make it easy to equalize the feed rate, thereby preventing the change in the dough of the weighing step.
현재 기재된 주제에서, 성형 재료는 분말 재료, 펠릿 재료 및 액체 재료 가운데 적어도 분말 재료 및 펠릿 재료를 함유하는 성형 재료이고, 각각의 재료의 1 사출 발사분이 별개의 계량 공급기를 사용하여 실린더 안으로 공급되어 공급의 시작으로부터 종료까지의 공급 시간 기간은 60 % 이상 동기화되고, 공급은 사출 성형 사이클의 계량 단계의 계량 시간 내에서 종료되는 것이 바람직하다. In the presently described subject matter, the molding material is a molding material containing at least the powder material and the pellet material among the powder material, the pellet material and the liquid material, and one injection shot of each material is fed into the cylinder using a separate metering feeder and supplied. The feeding time period from the start to the end of is synchronized at least 60% and the feeding is preferably terminated within the metering time of the metering phase of the injection molding cycle.
"계량 시간 제어" 에 더하여, 재료가 60 % 이상 동기화되는 "동기화 공급" 이 따라서 수행된다. 따라서, 성형 재료가 높은 분말비를 함유하더라도, 더 균일한 반죽이 수행될 수 있다. In addition to "measurement time control", a "synchronization feed" is thus performed in which the material is synchronized at least 60%. Thus, even if the molding material contains a high powder ratio, a more uniform dough can be performed.
상기 목적을 달성하기 위해, 현재 기재된 주제는 분말 재료, 펠릿 재료 및 액체 재료 가운데 적어도 분말 재료 및 펠릿 재료를 함유하는 성형 재료가 사출 성형을 위해 사출 성형 기구의 실린더 안으로 직접 공급되는 사출 성형 방법을 제공하고, 이 방법은 : 공급의 시작으로부터 종료까지의 공급 시간 기간이 60 % 이상 동기화되도록 각각의 재료의 1 사출 발사분을 별개의 계량 공급기를 사용하여 실린더 안으로 공급하는 단계; 그리고 사출 성형 사이클의 계량 단계의 계량 시간 내에 공급을 종료하는 단계를 포함한다. In order to achieve the above object, the presently disclosed subject matter provides an injection molding method in which a molding material containing at least the powder material and the pellet material among the powder material, the pellet material and the liquid material is fed directly into the cylinder of the injection molding apparatus for injection molding. And the method comprises: feeding one injection shot of each material into the cylinder using a separate metering feeder such that the feed time period from start of feed to end is synchronized by at least 60%; And ending the supply within the metering time of the metering step of the injection molding cycle.
이러한 양태는 일 특징으로서 상기 설명된 "동기화 공급" 을 취하고, 현재 기재된 주제의 이점은 계량 시간 제어를 수행하지 않고 단지 동기화 공급만을 수행함으로써 달성될 수 있다. This aspect takes the " synchronized supply " described above as one feature, and the advantages of the presently described subject matter can be achieved by performing only synchronous supply without performing metering time control.
분말 재료는 분말에 대응하는 미세 섬유 등을 포함하고, 펠릿 재료는 분말보다 더 큰 크기를 갖는 과립 (granular) 재료를 포함한다. The powder material includes fine fibers corresponding to the powder and the like, and the pellet material includes granular material having a larger size than the powder.
현재 기재된 주제의 사출 성형 방법의 동기화 공급에 따르면, 공급의 시작으로부터 종료까지의 공급 시간 기간은 60 % 이상 동기화되도록 적어도 분말 재료 및 펠릿 재료를 함유하는 각각의 성형 재료의 1 사출 발사분이 별개의 계량 공급기에 의해 공급된다 (이후 "동기화 공급" 이라고 함). 공급 시간 기간은 더 바람직하게는 90 % 이상 동기화된다. 따라서, 공급 시간 기간은 60 % 이상 동기화되고, 따라서 성형 재료는 성형 재료가 상이한 형상 또는 비중을 갖는 분말 재료 및 펠릿 재료를 함유하더라도 실린더에서 균일하게 반죽될 수 있다. 재료의 공급 시간 기간이 60 % 이상 동기화된다는 사실은 재료의 공급 시간 기간의 겹침 부분이 60 % 이상이라는 것을 의미한다. According to the synchronous feeding of the injection molding method of the presently described subject matter, one injection shot of each molding material containing at least powder material and pellet material is weighed separately so that the feeding time period from the start of the feeding to the end is synchronized by 60% or more. Supplied by the feeder (hereinafter referred to as "synchronized feed"). The feeding time period is more preferably at least 90% synchronized. Thus, the feeding time period is synchronized by 60% or more, so that the molding material can be uniformly kneaded in the cylinder even if the molding material contains powder material and pellet material having different shapes or specific gravity. The fact that the feed time period of the material is synchronized more than 60% means that the overlap of the feed time period of the material is more than 60%.
종래 기술로서 일본 특허 출원 공개 공보 제 2001-277296 에서, 수지 펠릿과 동시적으로 첨가되고 계량되는 첨가제가 스크류가 회전되지 않지만 계량 동안 외에 (예컨대, 사출 단계) 동작될 때 계량 단계에서 중력에 의해 자연적으로 공급되는 수지 펠릿에 대하여 연속적으로 계량되며 첨가되고, 이에 의해 성형 제품의 첨가제의 양 (불균질) 을 안정화시킨다. 이러한 방법에 의해, 첨가제는 스크류가 사출 단계에서와 같이 회전되지 않지만 전진되는 상태에서라도 공급되고, 첨가제 농도의 변화 또는 착색제의 색상의 불균질이 종래의 방법과 비교할 때 줄어들 수 있다. In Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-277296 as a prior art, the additives added and metered simultaneously with the resin pellets are spontaneously driven by gravity in the weighing step when the screw is not rotated but is operated in addition to the weighing step (eg, injection step). It is continuously metered and added to the resin pellets fed into it, thereby stabilizing the amount (heterogeneity) of the additives in the molded article. By this method, the additive is supplied even when the screw is not rotated as in the injection stage but advanced, and the variation of the additive concentration or the color irregularity of the colorant can be reduced when compared with the conventional method.
하지만, 예컨대 사출 단계에서의 스크류의 전진 동안, 수지 펠릿의 공급량은 계량 단계에서와 다르게 변한다. 따라서, 중력에 의해 낙하되는 수지 펠릿과 일정하게 공급되는 첨가제 사이의 비는 제어될 수 없다. 또한, 대량의 재료는 재료 입구 포트에서 축적되려는 경향이 있고 (일본 특허 출원 공개 공보 제 2001-277296 의 도 1 의 C2 부분), 재료는 쉽게 다시 분리된다. 특히, 현재 기재된 주제에서와 같이, 첨가제 비, 즉 성형 재료의 분말 재료비가 높거나, 또는 분말 재료의 겉보기 비중이 낮을 때, 성형 재료는 충분히 균일하게 될 수 없다. However, for example during the advancement of the screw in the injection step, the feed amount of the resin pellets varies differently than in the metering step. Therefore, the ratio between the resin pellets dropped by gravity and the additives constantly supplied cannot be controlled. Also, a large amount of material tends to accumulate at the material inlet port (C2 portion of FIG. 1 of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-277296), and the material is easily separated again. In particular, as in the presently described subject matter, when the additive ratio, ie the powder material ratio of the molding material is high, or the apparent specific gravity of the powder material is low, the molding material cannot be made sufficiently uniform.
이와 대조적으로, 현재 기재된 주제에서, 첨가제는 수지 펠릿의 공급에 따라 공급되고, 첨가제와 수지 펠릿 사이의 비는 일정하게 유지될 수 있다. 성형 재료의 레벨 센서가 스크류와 밀착하여 (바로 위) 제공되고, 이에 의해 축적되는 성형 재료의 양을 줄인다. 이는 실질적으로 스크류 안으로 공급되기 전의 성형 재료의 불균일한 분리를 방지하고, 안정적인 사출 성형 제품을 얻는 것을 가능하게 한다. In contrast, in the presently described subject matter, additives are supplied upon supply of resin pellets, and the ratio between the additives and the resin pellets can be kept constant. A level sensor of the molding material is provided in close contact with the screw (just above), thereby reducing the amount of molding material that accumulates. This substantially prevents uneven separation of the molding material before it is fed into the screw and makes it possible to obtain a stable injection molded product.
따라서, 현재 기재된 주제에 따르면, 상이한 형상 또는 비중을 갖는 펠릿 재료 및 분말 재료와 같은 재료가 호퍼를 통하여 실린더 안으로 직접 공급되더라도, 분말 재료와 펠릿 재료 사이의 비는 설계한 것과 같이 쉽게 되고, 이에 의해 균일한 품질을 갖는 성형 제품이 안정적으로 생산되는 것을 가능하게 한다. Thus, according to the presently disclosed subject matter, even if materials such as pellet materials and powder materials having different shapes or specific gravity are fed directly into the cylinder through the hopper, the ratio between the powder material and the pellet materials becomes as easy as designed, thereby It makes it possible to stably produce molded articles with uniform quality.
상기 설명된 계량 시간 제어가 상기 설명된 것과 같이 현재 기재된 주제의 "동기화 공급" 과 조합되는 것이 또한 바람직하다. 또한 "동기화 공급" 에서, 성형 재료가 기본 수지와 첨가제를 함유하고, 기본 수지는 폴리락트산 수지 및 셀룰로오스계 수지 중 적어도 하나이고, 첨가제는 난연제 및 섬유 중 적어도 하나인 것이 바람직하다. It is also preferred that the metering time control described above is combined with the "synchronized feed" of the presently described subject matter as described above. Also in "synchronized feed", it is preferable that the molding material contains a base resin and an additive, the base resin is at least one of a polylactic acid resin and a cellulose resin, and the additive is at least one of a flame retardant and a fiber.
현재 기재된 주제의 사출 성형 방법에 따르면, 계량 시간 제어가 수행되고, 따라서 성형 재료, 특히 대량의 분말을 함유하는 성형 재료가 직접 혼합에 의해 사출 성형 기구 안으로 직접 공급되더라도, 막힘은 방지될 수 있고, 성형 재료는 실린더에서 충분히 균일하게 반죽될 수 있다. According to the injection molding method of the presently disclosed subject matter, weighing time control is performed, so that even if a molding material, especially a molding material containing a large amount of powder, is directly supplied into the injection molding apparatus by direct mixing, clogging can be prevented, The molding material may be kneaded sufficiently uniformly in the cylinder.
현재 기재된 주제의 사출 성형 방법에 따르면, 동기화 공급이 수행되고, 따라서 분말 재료, 펠릿 재료 및 액체 재료 가운데 적어도 분말 재료 및 펠릿 재료를 함유하는 성형 재료가 사출 성형 기구의 호퍼를 통하여 사출 성형을 위해 실린더 안으로 직접 공급되더라고, 성형 재료는 실린더에서 균일하게 반죽될 수 있다. According to the injection molding method of the presently disclosed subject matter, a synchronous feed is carried out, and thus a molding material containing at least the powder material and the pellet material among the powder material, the pellet material and the liquid material is cylinderd for injection molding through the hopper of the injection molding apparatus. Even if fed directly in, the molding material can be kneaded uniformly in the cylinder.
따라서, 낮은 내열성을 갖는 바이오매스 수지가 기본 수지로서 사용되더라도, 높은 품질을 갖는 성형 제품이 안정적으로 생산될 수 있다. Therefore, even if a biomass resin having low heat resistance is used as the base resin, molded articles having high quality can be stably produced.
또한, 계량 시간 제어 및 동기화 공급이 더 좋은 이점을 제공하기 위해 조합될 수 있다. In addition, metering time control and synchronized feed can be combined to provide better benefits.
도 1 은 현재 기재된 주제의 제 1 실시형태에 따른 사출 성형 방법을 실행하는 사출 성형 기구의 개략적인 구성도를 나타내는 도면이다.
도 2 는 사출 성형 기구의 구역 구성을 나타내는 도면이다.
도 3 은 일반적인 사출 성형 사이클을 나타내는 도면이다.
도 4 는 배압 증가율과 스크류 회전 속도 사이의 일반적인 관계를 나타내는 도면이다.
도 5 는 100 % 펠릿을 함유하는 성형 재료가 사출 성형될 때의 압축 구역의 거동을 나타내는 도면이다.
도 6 은 30 중량% 이상의 분말을 함유하는 성형 재료가 사출 성형될 때의 압축 구역의 거동을 나타내는 도면이다.
도 7 의 (a) ~ 도 7 의 (c) 는 현재 기재된 주제의 계량 단계에서의 스크류의 위치를 나타내는 도면이다.
도 8 은 현재 기재된 주제의 제 2 실시형태에 따른 사출 성형 방법을 실행하는 사출 성형 기구의 개략적인 구성도를 나타내는 도면이다.
도 9 는 동기화 공급을 나타내는 도면이다.
도 10a 는 시험 A 의 실시예의 사출 조건 및 결과를 나타내는 표이다.
도 10b 는 시험 A 의 비교예의 사출 조건 및 결과를 나타내는 표이다.
도 11a 및 도 11b 는 시험 A 의 실시예와 비교예 사이의 스크류 섀프트에 대한 분말 재료의 부착 상태의 비교를 각각 나타내는 사진이다.
도 12a 는 시험 B 의 실시예의 사출 조건 및 결과를 나타내는 표이다.
도 12b 는 시험 B 의 비교예의 사출 조건 및 결과를 나타내는 표이다.
도 13a 는 정상 공급을 나타내는 도면이다.
도 13b 는 헝그리 공급을 나타내는 도면이다.
도 13c 는 현재 기재된 주제의 "산란 (scattering) 공급" 을 나타내는 도면이다.
도 13d 는 현재 기재된 주제의 "산란 공급" 의 더 진행된 상태를 나타내는 도면이다.
도 13e 는 현재 기재된 주제의 "산란 공급" 의 극한 상태를 나타내는 도면이다.
도 14 는 시험 C 의 실시예 및 비교예를 나타내는 표이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows schematic structure diagram of the injection molding apparatus which implements the injection molding method which concerns on the 1st Embodiment of the presently described subject matter.
2 is a diagram showing a zone configuration of an injection molding apparatus.
3 is a view showing a general injection molding cycle.
4 is a diagram showing a general relationship between a back pressure increase rate and a screw rotation speed.
5 is a view showing the behavior of the compression zone when the molding material containing 100% pellets is injection molded.
6 is a view showing the behavior of the compression zone when a molding material containing at least 30% by weight of powder is injection molded.
7 (a) to 7 (c) are views showing the position of the screw in the weighing step of the presently described subject matter.
8 is a diagram showing a schematic configuration diagram of an injection molding apparatus for executing an injection molding method according to the second embodiment of the presently described subject matter.
9 is a diagram illustrating synchronization supply.
10A is a table showing the injection conditions and results of the Examples of Test A. FIG.
10B is a table showing the injection conditions and results of the comparative example of Test A. FIG.
11A and 11B are photographs each showing a comparison of the adhesion state of the powder material to the screw shaft between the Example of Test A and the Comparative Example.
12A is a table showing the injection conditions and results of the Examples of Test B. FIG.
12B is a table showing the injection conditions and results of the comparative example of test B. FIG.
13A is a diagram illustrating a normal supply.
13B is a diagram illustrating a Hungry feed.
FIG. 13C shows a “scattering feed” of the presently described subject matter. FIG.
FIG. 13D illustrates a further advanced state of "scattering supply" of the presently described subject matter.
13E is a diagram showing the extreme state of "scattering supply" of the presently described subject matter.
14 is a table showing Examples and Comparative Examples of Test C. FIG.
이제, 현재 기재된 주제의 사출 성형 방법의 바람직한 실시형태가 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이다. 또한, 본 설명에서 "~" 를 사용하여 표현되는 숫자 범위는 "~" 전 및 후에 설명된 숫자값을 포함하는 범위를 의미한다. DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A preferred embodiment of the presently described injection molding method will now be described with reference to the accompanying drawings. In addition, the numerical range expressed using "-" in this description means the range containing the numerical value described before and after "-".
[제 1 실시형태][First embodiment]
현재 기재된 주제의 제 1 실시형태는 사출 성형 방법의 계량 시간 제어에 관한 발명이다. A first embodiment of the presently described subject matter relates to the metering time control of an injection molding method.
도 1 은 현재 기재된 주제의 사출 성형 방법을 실행하는 사출 성형 기구의 실시예의 개략적인 구성도를 나타내는 도면이다. 1 is a schematic structural diagram of an embodiment of an injection molding apparatus for implementing the presently described injection molding method.
도 1 에 나타낸 것과 같이, 사출 성형 기구 (10) 는 첨단부에 노즐 (12) 을 갖는 실린더 (14) 를 포함하고, 스크류 (16) 는 실린더 (14) 에 회전적으로 제공된다. 노즐 (12) 에 대향하는 단부 및 스크류 (16) 의 후방 단부에, 모터/피스톤 장치 (22) 가 제공되고 이 장치는 스크류 (16) 를 회전시키는 모터 (18) 그리고 압력 및 속도의 설정값을 기본으로 일정한 스트로크로 축선방향 (도 1 에서 가로 방향) 으로 스크류 (16) 를 전진 및 후퇴시키는 피스톤 장치 (20) 를 포함한다. 피스톤 장치 (20) 는 사출 동작을 수행하기 위해 스크류 (16) 가 도 1 의 좌측으로 전진시키는 것을 유발한다. 피스톤 장치 (20) 에, 배압 센서 (17) 가 계량 단계에서 스크류 (16) 를 후퇴하게 하는 배압을 검출하기 위해 제공되고, 측정된 값은 이후에 설명되는 제어기 (41) 에 입력된다. 제어기 (41) 에는, 계량 단계의 시작 및 종료를 알리는 계량 신호가 모터/피스톤 장치 (22) 로부터 입력된다. As shown in FIG. 1, the
히터 (24) 가 실린더 (14) 의 외주 주위에 감겨있고, 실린더 (14) 는 사출 성형되는 성형 재료의 용융 온도 (가소화 온도) 등을 기본으로 하는 미리 정해진 온도로 가열된다. 노즐 (12) 의 첨단부는 안에 공동 (28) 을 형성하는 몰드 (30) 의 게이트 (32) 에 연결된다. 몰드 (30) 는 고정 몰드 (30A) 와 가동 몰드 (30B) 를 포함하고, 가동 몰드 (30B) 는 고정 몰드 (30A) 에 대하여 개방 및 폐쇄된다. The
실린더 (14) 의 길이방향으로, 성형 재료로서 기본 수지 및 첨가제 등을 실린더 (14) 안으로 공급하는 입구 포트 (25) 가 노즐 (12) 의 대향하는 단부에 형성되고, 호퍼 (26) 가 입구 포트 (25) 에 장착된다. In the longitudinal direction of the
도 2 에 나타낸 것과 같이, 실린더 (14) 의 내측은 3 개의 구역 : 공급 구역, 압축 구역 및 계량 구역으로 성형 재료의 입구 포트 (25) 로부터 이 순서로 구분된다. 입구 포트 (25) 를 통하여 호퍼 (26) 로부터 공급 구역 안으로 공급되는 성형 재료는 스크류 (16) 의 회전에 의해 실린더 (14) 에서 스크류의 첨단부 측으로 전달된다. 실린더 (14) 에서 전달되는 성형 재료는 실린더 (14) 의 내부 표면과 회전하는 스크류 (16) 의 표면 사이에서 발생되는 전단열 및 실린더 (14) 의 외주 주위에 제공되는 히터 (24) 로부터의 열에 의해 점진적으로 용융된다. 압축 구역에서, 성형 재료의 용융 및 반죽이 시작된다. 압축 구역에서 용융 및 반죽된 성형 수지는 전방으로 더 전달되고 계량 구역에 도달한다. 용융되고 반죽된 성형 재료가 실린더 (14) 의 첨단부에 축적되기 때문에, 스크류 (16) 는 후퇴되고, 스크류 (16) 가 계량 설정 위치에 도달할 때, 후퇴는 정지된다. As shown in FIG. 2, the inside of the
재료 공급 장치 (34) 는 주로, 예컨대 성형 재료를 구성하는 첨가제 및 기본 수지를 혼합하는 혼합기 (36), 과립 재료 정량 공급기 (38), 계량 제어 공급기 (40) 및 성형 재료의 공급을 제어하는 제어기 (41) 를 포함한다. 혼합기 (36) 는 기본 재료와 첨가제를 균일하게 혼합할 수 있는 교반 혼합기, 진동 혼합기, 기류 혼합기 등을 포함할 수 있다. 과립 재료 정량 공급기 (38) 는 테이블 공급기, 벨트 공급기, 스크류 공급기, 회전 공급기, 통 배출기 (bin discharger), 원형 공급기 등을 포함하고, 이들은 성형 재료의 특성에 따라 적절하게 사용된다. The
혼합기 (36) 에서 혼합된 첨가제와 기본 수지를 함유하는 성형 재료는 과립 재료 정량 공급기 (38) 에 의해 미리 정해진 양으로 잘라진다. 잘라진 성형 재료는 발사기 (42) 를 통하여 계량 제어 공급기 (40) 에 공급된다. 센서 (44) 가 계량 제어 공급기 (40) 에 제공되고, 센서 (44) 는 성형 재료가 계량 제어 공급기 (40) 에 저장되는지를 검출하고 결과를 제어기 (41) 로 전송한다. 제어기 (41) 는 계량 제어 공급기 (40) 가 대기시의 시간 기간, 즉, 성형 재료가 계량 제어 공급기 (40) 에 저장되지 않을 때의 시간 기간에 계량 단계의 1 사이클을 위해 요구되는 일정한 양의 성형 재료를 과립 재료 정량 공급기 (38) 로부터 계량 제어 공급기 (40) 로 공급한다. The molding material containing the additive and base resin mixed in the
성형 재료의 종류 (수지의 종류, 첨가제의 종류 등), 재료의 형상 (분말, 과립, 액체, 펠릿), 혼합비 (기본 수지와 첨가제 사이의 비), 사출 성형 조건 (1 발사의 사출 양, 실린더의 가열 온도, 스크류의 회전 속도, 배압 설정값 등) 과 같은 다양한 요인에 따라, 성형 재료가 균일하고 충분하게 반죽되기 위해 요구되는 반죽 시간 데이터는 제어기 (41) 에 입력된다. 요구되는 반죽 시간 데이터는 예비 시험 등에 의해 미리 얻어질 수 있다. 또한, 요구되는 반죽 시간을 보장하기 위한 계량 시간과 계량 제어 공급기 (40) 로부터의 성형 재료의 공급 속도 사이의 관계가 제어기 (41) 에 입력된다. Type of molding material (type of resin, type of additive, etc.), shape of material (powder, granule, liquid, pellet), mixing ratio (ratio between base resin and additive), injection molding conditions (injection amount of 1 shot, cylinder Kneading time data required for the molding material to be uniformly and sufficiently kneaded is input to the
제어기 (41) 는 배압을 미리 정해진 값으로 설정하고 스크류 (16) 의 회전 속도를 50 ~ 300 rpm 내의 일정한 회전 속도로 설정한다. 그러는 동안, 스크류 회전 속도의 재료 공급 능력에 따라 자중에 의해 실린더 (14) 를 충전하도록 성형 재료가 입구 포트 (25) 로부터 실린더 (14) 안으로 공급되는 정상 공급의 계량 시간이 SN 초일 때, 제어기 (41) 는 실린더 (14) 안으로 공급되는 성형 재료의 공급 속도를 조정하여 계량 시간은 SN 초의 2 배 이상 그리고 180 초 이하가 된다. 구체적으로, 제어기 (41) 는 계량 제어 공급기 (40) 로부터 호퍼 (26) 를 통하여 실린더 (14) 안으로의 성형 재료의 공급 속도를 배압 설정값과 스크류 (16) 의 회전 속도와 관계없이 조정하고, 이에 의해 제어기 (41) 는 성형 재료의 요구되는 반죽 시간에 따라 SN 의 2 배 ~ 180 초로 계량 단계의 계량 시간을 제어한다 ("계량 시간 제어"). 계량 시간 제어에서의 더 바람직한 계량 시간은 SN 초의 5 ~ 20 배이다. The
따라서, 스크류 (16) 는 반죽에 적절한 회전 속도로 회전될 수 있고, 긴 계량 시간이 취해질 수 있다. 따라서, 예컨대, 대량의 분말 또는 섬유를 함유하는 성형 재료가 실린더 안으로 직접 공급될 때, 성형 재료를 균일하게 반죽하기 위해 요구되는 스크류 회전 속도 또는 요구되는 반죽 시간은 충분히 보장될 수 있다. Thus, the
이러한 경우, 스크류의 회전 속도는 전단 가열에 의한 열화 그리고 반죽 성능 모두의 개선의 관점에서 바람직하게는 50 ~ 300 rpm 으로 설정된다. 더 바람직하게는, 스크류의 회전 속도는 150 ~ 200 rpm 이다. 50 rpm 미만의 스크류 회전 속도에서, 균일한 반죽은 충분히 수행될 수 없고, 300 rpm 을 초과하는 스크류 회전 속도에서, 전단 가열이 성형 재료를 열화시킬 수 있다. 특히, 성형 재료의 기본 수지가 바이오매스 수지일 때, 300 rpm 을 초과하는 스크류 회전 속도는 성형 재료를 열화시킬 가능성이 크다. In this case, the rotational speed of the screw is preferably set at 50 to 300 rpm in view of both deterioration by shear heating and improvement of the kneading performance. More preferably, the rotational speed of the screw is 150-200 rpm. At screw rotation speeds of less than 50 rpm, uniform kneading cannot be performed sufficiently, and at screw rotation speeds above 300 rpm, shear heating may degrade the molding material. In particular, when the base resin of the molding material is a biomass resin, screw rotation speeds exceeding 300 rpm are likely to deteriorate the molding material.
실린더 안으로 공급되는 성형 재료의 공급 속도는 실린더가 성형 재료로 충전되는 정상 공급 방법의 계량 시간인 SN 인 경우 계량 시간이 2 배 미만이 되도록 설정될 때, 균일한 반죽이 수행될 수 없다. 그러는 동안, 계량 시간이 180 초를 초과하도록 증가될 때, 균일한 반죽은 수행될 수 있지만 기본 수지의 분해에 의한 저분자화가 발생하여 사출 성형에 의해 얻어지는 성형 제품의 강도를 줄인다. 따라서, 예비 시험에 의해 얻어지는 요구되는 반죽 시간이 180 초를 초과한다면, 요구되는 반죽 시간은 바람직하게는 180 초로 설정된다. When the feed rate of the molding material fed into the cylinder is set such that the weighing time is less than twice when the weighing time of the normal feeding method in which the cylinder is filled with the molding material, the uniform dough cannot be performed. In the meantime, when the metering time is increased to exceed 180 seconds, uniform dough can be performed, but low molecular weight by decomposition of the base resin occurs to reduce the strength of the molded article obtained by injection molding. Therefore, if the required kneading time obtained by the preliminary test exceeds 180 seconds, the required kneading time is preferably set to 180 seconds.
이제, 사출 성형 기구의 사출 성형 사이클이 도 3 을 참조하여 설명될 것이다. Now, the injection molding cycle of the injection molding apparatus will be described with reference to FIG. 3.
사출 성형 사이클은 일반적으로 계량 단계, 몰드 클램핑 단계, 사출 단계, 드웰링 단계, 냉각 단계, 그리고 이형 단계를 포함한다. The injection molding cycle generally includes a metering step, a mold clamping step, an injection step, a dwelling step, a cooling step, and a release step.
계량 단계 (또한 가소화 단계라고 함) 에서, 호퍼 (26) 로부터 가열된 실린더 (14) 안으로 공급되는 성형 재료는 스크류 (16) 의 회전에 의해 반죽되고 용융 (가소화) 되고 압력 공급 (pressure feed) 되고, 용융된 성형 재료는 실린더 첨단부 (14A) 에 저장된다. 스크류 (16) 는 저장된 성형 재료 자체로부터 수용되는 압력에 의해 회전되고 후퇴되고, 미리 설정된 계량값에 도달될 때, 스크류의 회전은 정지되고 계량을 종료한다. 계량 단계를 위해 요구되는 시간을 계량 시간이라고 한다. In the metering step (also called the plasticizing step), the molding material fed from the
몰드 클램핑 단계에서, 개방 상태의 고정 몰드 (30A) 와 가동 몰드 (30B) 를 포함하는 몰드 (30) 는 폐쇄되고, 몰드 클램핑 실린더 (도시되지 않음) 는 가동 몰드 (30B) 를 고정 몰드 (30A) 에 대하여 접하도록 고정 몰드 (30A) 를 향하여 이동시키고, 이에 의해 몰드 (30) 를 폐쇄시킨다. In the mold clamping step, the
사출 단계 (또한 충전 단계라고 함) 에서, 실린더 (14) 에서 액체 상태로 용융된 성형 재료가 스크류 (16) 의 전진에 의해 노즐 (12) 을 통하여 몰드 (30) 안으로 사출된다. 따라서, 용융된 성형 재료는 몰드 (30) 의 공동 (28) 안으로 충전된다. In the injection step (also called the filling step), the molding material molten in the liquid state in the
드웰링 단계에서, 스크류 (16) 는 용융된 성형 재료가 사출 단계에서 몰드 (30) 의 공동 (28) 안으로 충전된 이후에도 공동 (28) 안으로 압력을 가한다. 따라서, 공동 (28) 의 성형 재료는 공동의 형상으로 형성된다. In the dwelling step, the
냉각 단계에서, 성형 재료는 냉각되고 고체화되어 성형 제품은 몰드로부터 이형될 때 충분한 강성을 갖게 된다. In the cooling step, the molding material is cooled and solidified so that the molded article has sufficient rigidity when released from the mold.
이형 단계에서, 몰드 클램핑 실린더는 가동 몰드 (30B) 를 고정 몰드 (30A) 로부터 멀어지는 방향으로 이동시켜 몰드 (30) 를 개방한다. 따라서, 성형 제품은 몰드 (30) 로부터 이형된다. In the release step, the mold clamping cylinder moves the
상기 설명된 단계에서, 스크류 (16) 는 드웰링의 완료 이후에 자유롭게 이동 가능하다. 따라서, 도 3 에 나타낸 것과 같이, n + 1 번째의 사이클의 계량 단계가 성형 사이클의 효율을 증가시키기 위해 n 번째 사이클의 냉각 단계와 가능한 한 많이 겹친다. In the step described above, the
도 4 는 상기 설명된 계량 단계에서 스크류 (16) 의 회전 속도와 배압 증가율 사이의 일반적인 관계를 나타내는 도면이다. 도 4 에서 좌측에서 우측으로 일정하게 증가하는 직선으로부터 명백하듯이, 배압 증가율은 스크류 (16) 의 회전 속도의 증가에 따라 증가한다. 따라서, 스크류 (16) 의 회전 속도가 성형 재료의 전단력을 증가시키기 위해 증가된다면, 배압은 단시간에 증가하고, 계량 단계는 종료된다. 따라서, 성형 재료를 반죽하기 위한 긴 시간이 보장될 수 없다. 4 is a diagram showing a general relationship between the rotational speed of the
대조적으로, 스크류 (16) 의 회전 속도가 줄어든다면, 배압을 증가시키기 위해 요구되는 시간은 연장되어 긴 반죽 시간을 보장한다. 하지만, 스크류 (16) 의 회전 속도가 낮기 때문에, 충분한 반죽을 위한 전단력이 성형 재료에 가해질 수 없다. In contrast, if the rotational speed of the
따라서, 계량 단계의 계량 시간이 스크류 (16) 의 회전 속도 및 배압 설정값을 참조하여 결정되는 종래의 사출 성형 방법에서, 긴 반죽 시간은 보장될 수 없다. 냉각 단계에서 요구되는 냉각 시간이 계량 단계의 계량 시간보다 더 길다면, 도 3 의 사출 성형 사이클에 나타낸 것과 같이, 계량 단계의 종료 이후의 대기 단계가 계량 단계와 몰드 클램핑 단계 사이에 요구된다. 대기 단계는 계량 단계가 종료되고 스크류 (16) 가 정지된 상태이고, 따라서 대기는 반죽이 정지된 상태로 수행된다. 따라서, 성형 재료의 반죽 시간이 충분히 보장될 수 없고, 스크류 (16) 가 정지되어 성형 재료를 불균질 가열할 가능성이 있고, 이에 의해 소성 분포 (plastic distribution) 를 쉽게 유발한다. Therefore, in the conventional injection molding method in which the weighing time of the weighing step is determined with reference to the rotational speed and the back pressure set value of the
특히, 품질을 개선하기 위해 난연제 또는 섬유와 같은 대량의 첨가제의 첨가를 요구하는 바이오매스 수지와 같은 성형 재료에 대하여, 재료는 계량 단계에서 충분히 교반되고 반죽될 필요가 있으며, 반죽을 위해 냉각 단계의 시작으로부터 이형 단계의 종료까지의 시간을 완전히 사용하는 것이 중요하다. In particular, for molding materials such as biomass resins that require the addition of a large amount of additives such as flame retardants or fibers to improve quality, the materials need to be sufficiently stirred and kneaded in the metering step, It is important to fully use the time from the start to the end of the release phase.
따라서, 도 4 의 구역 A 에서와 같이 스크류 (16) 의 회전 속도가 높음에도 불구하고 배압 증가율이 낮다면, 높은 전단력과 반죽 시간 모두가 만족될 수 있다. Therefore, if the rate of back pressure increase is low despite the high rotational speed of the
따라서, 상기 설명된 것과 같이, 현재 기재된 주제의 사출 성형 방법에서, 호퍼 (26) 로부터 실린더 (14) 안으로의 성형 재료의 공급 속도는 스크류 (16) 의 회전 속도 및 배압 설정값과 관계없이 요구되는 반죽 시간에 따라 계량 시간을 제어하도록 조정된다. Thus, as described above, in the presently described subject injection molding method, the feed rate of the molding material from the
구체적으로, 성형 재료의 종류 또는 성형 조건과 같은 요인이 제어기 (41) 에 입력될 때, 제어기 (41) 는 입력되는 요구되는 반죽 시간 데이터로부터 성형 재료를 위해 요구되는 계량 시간을 선택한다. 제어기 (41) 는 또한 계량 제어 공급기 (40) 에 저장되는 1 사이클을 위한 성형 재료의 공급 속도를 계산하여 계량의 시작으로부터 종료까지의 계량 시간은 요구되는 반죽 시간이 되고, 공급 속도를 계량 제어 공급기 (40) 로 설정한다. 따라서, 계량 제어 공급기 (40) 는 계산된 공급 속도를 기본으로 하여 1 사이클을 위한 성형 재료를 호퍼 (26) 를 통하여 실린더 (14) 안으로 공급한다. Specifically, when factors such as the type of molding material or molding conditions are input to the
예컨대, 바이오매스 수지와 첨가제 (난연제 및 유리 섬유) 를 균일하고 충분히 반죽하기 위해 요구되는 반죽 시간이 20 초 일 때, 계량 제어 공급기 (40) 에 저장되는 1 사이클을 위한 성형 재료의 공급 속도는 계량 단계의 계량 시간이 적어도 20 초 이상이 되도록 제어된다. 이러한 경우, 계량 단계의 시작으로부터 종료까지의 공급 속도는 바람직하게는 가능한 한 동일하다. 따라서, 소량의 성형 재료를 계량 제어 공급기 (40) 로부터 호퍼 (26) 상에 산란 방식으로 연속적으로 낙하시키는 소량 연속 공급 방법 (산란 공급), 또는 일정한 양의 성형 재료를 계량 제어 공급기 (40) 로부터 호퍼 (26) 상으로 일정한 간격으로 간헐적으로 낙하시키는 간헐적 공급 방법을 채택하는 것이 바람직하다. For example, when the kneading time required for uniformly and sufficiently kneading the biomass resin and the additives (flame retardant and glass fiber) is 20 seconds, the feed rate of the molding material for one cycle stored in the
따라서, 스크류 (16) 는 반죽을 위해 적절한 고속으로 회전될 수 있고, 또한 스크류 (16) 가 회전적으로 동작될 때 긴 계량 시간이 취해질 수 있다. 따라서, 예컨대 대량의 분말 또는 섬유를 함유하는 성형 재료가 실린더 (14) 안으로 직접 공급되더라도, 충분한 반죽이 수행될 수 있다. Thus, the
긴 계량 시간은 스크류 (16) 의 회전 속도와 관계없이 취해질 수 있고, 따라서 분말을 함유하는 성형 재료가 실린더 (14) 안으로 직접 공급되더라도, 스크류 (16) 의 재료 공급 능력은 성형 재료의 공급 속도와 비교할 때 확실히 더 높다. 이는 실린더 (14) 내 또는 호퍼 (26) 의 출구 포트에서의 성형 재료의 막힘을 방지한다. The long metering time can be taken irrespective of the rotational speed of the
특히, 성형 재료의 분말비가 30 중량% 이상일 때, 현재 기재된 주제의 사출 성형 방법은 균일한 반죽을 가능하게 하고, 실린더 (14) 내 또는 호퍼 (26) 의 출구 포트에서의 성형 재료의 막힘 없이 사출 성형을 가능하게 하도록 수행된다. In particular, when the powder ratio of the molding material is 30% by weight or more, the presently disclosed injection molding method enables uniform dough, and injection without clogging of the molding material in the
구체적으로, 성형 재료가 높은 내열성을 갖는 석유계 수지 및 첨가제로서 분말 재료를 함유하더라도, 성형 재료는 사출 성형의 전처리로서 반죽 기계에 의해 펠릿화 될 수 있으며, 따라서 모든 성형 재료가 펠릿 상태로 실린더 (14) 안으로 공급될 수 있다. 하지만, 성형 재료가 낮은 내열성을 갖는 바이오매스 수지 및 첨가제로서 대량의 분말 재료를 함유하더라도, 성형 재료는 사출 성형의 전처리로서 반죽 기계에 의해 펠릿화 될 수 없으며, 따라서 분말 형태의 대량의 첨가제가 실린더 (14) 안으로 직접 공급된다. Specifically, even if the molding material contains a petroleum-based resin having high heat resistance and a powder material as an additive, the molding material can be pelletized by the kneading machine as a pretreatment of the injection molding, so that all the molding material is pelletized into a cylinder ( 14) Can be supplied in However, even if the molding material contains a large amount of powder material as biomass resin and additives having low heat resistance, the molding material cannot be pelletized by the kneading machine as a pretreatment of injection molding, so that the bulk additive in powder form (14) is fed directly into.
압축 구역에서의 성형 재료의 용융 거동은 100 % 펠릿을 함유하는 성형 재료가 실린더 (14) 안으로 직접 공급될 때 (DM 방법) 와, 30 중량% 이상의 분말, 특히 50 중량% 이상의 분말을 함유하는 성형 재료가 실린더 (14) 안으로 직접 공급될 때 (DM 방법) 와 완전히 상이하다. 구체적으로, 첨가제로서 사용되는 난연제, 상용제 (compatibilizing agent), 또는 안정제와 같은 대부분의 분말 재료 (섬유 재료 포함) 는 용융되지 않는다. 따라서, 전단이 수지 펠릿에 가해질 때와 동일한 방식으로 전단이 분말 재료에 가해지더라도, 열이 분말 재료와 실린더 내부 벽 표면 사이의 마찰에 의해 급격히 발생되어 수지를 열화시킨다. 또한, 분말 재료는 펠릿보다 더 부피가 크고 실린더에 틈을 쉽게 유발하고, 실린더의 외주 주위에 제공되는 히터 (24) 로부터의 열이 쉽게 전달되지 않는다. 따라서, 압축 구역에서, 단지 실린더 (14) 의 내부 벽 표면 근처의 성형 재료만이 고온으로 가열되고 용융되고, 열은 스크류 (16) 의 섀프트 측의 성형 재료에는 쉽게 전달되지 않으며, 성형 재료는 쉽게 용융되지 않는다. 따라서, 단시간 계량에서, 스크류 (16) 의 섀프트 측 근처의 성형 재료는 용융되지 않고 계량 구역을 통하여 스크류의 첨단부로 공급된다. 따라서, 대량의 분말 재료를 함유하는 성형 재료의 균일한 반죽이 수행될 수 없고, 사출 성형에 의해 얻어지는 성형 제품의 품질 (강도, 난연성, 외관의 색상 등) 이 낮아진다. 사실, 30 중량% 이상의 분말 재료를 함유하는 성형 재료가 종래의 성형 방법에 의해 성형될 때, 스크류 (16) 는 이 때 실린더 (14) 로부터 빼내어지고 관찰되고, 실린더 (14) 의 내부 벽 표면 근처의 성형 재료는 압축 구역의 종료 위치에서 용융되고, 스크류 (16) 의 섀프트 근처의 성형 재료는 분말 형태로 용융되지 않은채로 남아있다. 이는 도 5 및 도 6 을 참조하여 더 상세하게 설명될 것이다. The melting behavior of the molding material in the compression zone is determined when the molding material containing 100% pellets is fed directly into the cylinder 14 (DM method), and molding containing at least 30% by weight of powder, in particular at least 50% by weight of powder. It is completely different from when the material is fed directly into the cylinder 14 (DM method). Specifically, most powder materials (including fiber materials), such as flame retardants, compatibilizing agents, or stabilizers used as additives, do not melt. Thus, even if shear is applied to the powder material in the same manner as when shear is applied to the resin pellets, heat is rapidly generated by friction between the powder material and the cylinder inner wall surface to degrade the resin. In addition, the powder material is bulkier than pellets and easily causes gaps in the cylinder, and heat from the
도 5 는 100 % 펠릿을 함유하는 성형 재료가 실린더 (14) 를 충전하도록 실린더 (14) 안으로 성형 재료를 공급하는 종래의 정상 공급 방법에 의해 실린더 안으로 공급될 때 압축 구역의 성형 재료의 용융 거동을 나타내는 도면이다. 압축 구역의 입구에서, 도 5 의 부분 A 로 나타낸 것과 같이, 용융되지 않은 성형 재료의 고체 베드층 (S) 이 형성되고, 용융된 성형 재료의 용융 필름층 (M) 이 실린더 (14) 의 내부 벽 표면에 형성된다. 용융 필름층 (M) 이 형성될 때, 전단 에너지에 의해 발생되는 열이 고체 베드층 (S) 을 용융시키고, 도 5 의 부분 B 에 나타낸 것과 같이, 용융되지 않은 성형 재료가 분산되는 용융 풀 (melt pool) (P) 이 압축 구역의 중심에 형성된다. 도 5 의 부분 C 에 나타낸 것과 같이, 압축 구역의 출구에서, 용융 풀 (P) 에는 적은 용융되지 않은 성형 재료가 있다. 이는 균일한 반죽을 가능하게 한다. 5 shows the melting behavior of the molding material in the compression zone when the molding material containing 100% pellets is fed into the cylinder by a conventional normal feeding method of feeding the molding material into the
도 6 은 30 중량% 이상의 분말 (나머지는 펠릿) 을 함유하는 성형 재료가 종래의 정상 공급 방법에 의해 실린더 (14) 안으로 공급될 때 압축 구역의 성형 재료의 용융 거동을 나타내는 도면이다. 압축 구역의 입구에서, 도 6 의 부분 A 에 나타낸 것과 같이, 분말 및 펠릿은 스크류 (16) 의 전달 동안 분리되어 있고, 펠릿층 (X) 이 실린더 (14) 측에 형성되고, 분말층 (Y) 이 스크류 (16) 의 섀프트 측에 형성된다. 실린더 (14) 에 가까운 펠릿층 (X) 은 먼저 용융되어 도 6 의 부분 B 에 나타낸 것과 같이 용융 필름층 (M) 을 형성한다. 하지만, 분말층 (Y) 에 의해, 용융 풀 (P) 이 100 % 펠릿의 경우와 같이 압축 구역에 걸쳐 형성되지 않고, 이에 의해 전체 압축 구역으로의 열 전달은 줄어든다. 따라서, 도 6 의 부분 C 에 나타낸 것과 같이, 또한 압축 구역의 출구에서, 분말층 (Y) 은 스크류 (16) 의 섀프트 주위에 부착되고 스크류 (16) 의 섀프트 주위에 감기고 계량 구역으로 공급된다. 따라서, 충분히 균일하게 반죽되지 않은 성형 재료는 계량 구역에 도달하고, 이에 의해 사출 성형 제품의 품질은 낮아진다. FIG. 6 is a diagram showing the melting behavior of the molding material in the compression zone when molding material containing 30% by weight or more of powder (the remaining pellets) is fed into the
바이오매스 수지, 예컨대 폴리락트산이 기본 수지로서 사용될 때, 폴리락트산의 용융점은 170℃ 주위이지만, 분해는 220℃ 주위에서 급격히 시작한다. 용융점 온도와 분해 온도는 가깝고 따라서 가열 및 용융은 매우 어렵다. 용융점 주위에서 유동성이 매우 낮기 때문에, 성형 재료를 가능한 한 높은 온도에서 용융시키는 것이 바람직하다. 특히, 상기 설명된 것과 같이 쉽게 용융되지 않는 30 중량% 이상의 분말 및 폴리락트산 기본 수지를 함유하는 성형 재료는 단지 성형 설정 온도가 200℃ 주위로 증가될 때에만 가열되고 용융될 수 있다. 하지만, 대량의 분말 재료를 함유하는 성형 재료에 있어서, 온도는 전단 가열에 의해 실린더 (14) 의 성형 설정 온도보다 15 ~ 25℃ 증가되고, 실린더의 온도는 220℃ 주위로 증가된다. When a biomass resin such as polylactic acid is used as the base resin, the melting point of the polylactic acid is around 170 ° C., but decomposition starts rapidly around 220 ° C. Melting point temperature and decomposition temperature are close and therefore heating and melting are very difficult. Since the fluidity is very low around the melting point, it is desirable to melt the molding material at as high a temperature as possible. In particular, molding materials containing at least 30% by weight of powders and polylactic acid based resins which are not easily melted as described above can only be heated and melted when the molding set temperature is increased to around 200 ° C. However, in a molding material containing a large amount of powder material, the temperature is increased by 15 to 25 ° C. above the molding set temperature of the
하지만, 30 중량% 이상의 분말을 함유하는 성형 재료를 실린더 (14) 안으로 직접 공급하더라도, 긴 계량 시간이 스크류 회전 속도 및 배압 설정값과 상관없이 보장되어 반죽을 위해 요구되는 스크류 회전 속도를 보장하고, 이에 의해 실린더 (14) 내, 특히 압축 구역의 성형 재료의 밀도를 현저하게 줄인다. 따라서, 과도한 전단이 성형 재료에 가해지지 않고, 이에 의해 전단 가열에 의한 실린더의 온도의 증가를 방지한다. 실린더의 성형 재료의 낮은 밀도에서도, 긴 계량 시간은 보장되고 따라서 실린더 (14) 측의 열은 스크류 (16) 의 섀프트 측에 천천히 전달되고, 스크류 회전 속도는 보장되는 긴 계량 시간에 따라 증가될 수 있으며, 이에 의해 반죽 효율을 증가시킨다. 따라서, 30 중량% 이상의 분말을 함유하는 성형 재료에 있어서도, 용융 풀 (P) 이 압축 구역에 걸쳐 쉽게 형성되고, 이에 의해 성형 제품의 품질을 낮추지 않으면서 균일한 반죽을 가능하게 한다. However, even when the molding material containing 30% by weight or more of powder is directly supplied into the
성형 제품의 품질을 낮추지 않는 균일한 반죽은 배압이 미리 정해진 값으로 설정될 때 스크류 (16) 의 회전 속도를 반죽에 적절한 50 ~ 300 rpm 의 일정한 속도로 설정하고, 성형 재료의 공급 속도를 조정하여 계량 시간을 보장하기 위해 배압 설정값과 스크류 (16) 의 회전 속도와 관계없이 계량 시간 (SN) 초의 2 배 (SN 은 정상 공급 방법의 계량 시간) ~ 180 초 가 되게 하는 것에 의해 달성될 수 있다. For uniform dough that does not lower the quality of the molded product, when the back pressure is set to a predetermined value, the rotational speed of the
이러한 경우, 성형 재료는 바람직하게는 실린더 (14) 의 3 개의 구역 : 공급 구역, 압축 구역, 그리고 계량 구역 가운데 적어도 압축 구역 전의 공간이 성형 재료로 충전되지 않도록 공급된다. 즉, 사출 성형의 시작에서, 적어도 압축 구역 전의 공간이 성형 재료로 충전되지 않는 상태가 형성되고, 이러한 상태에서, 성형 재료는 정상 공급 방법의 성형 재료의 평균 소비량을 위한 것보다 더 낮은 공급 속도로 정량 공급기 (40) 로부터 첨가되는 것이 바람직하다. 따라서, 실린더 (14) 가 사출 성형의 시작에서 성형 재료로 충전되지 않는 상태는 연속되는 사출 성형 이후에 유지될 수 있다. In this case, the molding material is preferably supplied so that at least one of the three zones of the cylinder 14: the supply zone, the compression zone, and the metering zone is not filled with the molding material. That is, at the start of injection molding, a state is formed in which at least the space before the compression zone is not filled with the molding material, in which state the molding material is at a lower feed rate than for the average consumption of the molding material of the normal feeding method. It is preferably added from the
특히, 압축 구역은 성형 재료로 충전되지 않고, 따라서 실린더 (14) 측으로부터 스크류 (16) 의 섀프트 측으로의 열 전달은 증가되고, 이에 의해 섀프트 측에 형성되는 분말층의 용융을 촉진시킨다. In particular, the compression zone is not filled with the molding material, so heat transfer from the
계량 시간 (SN) 의 2 배 ~ 180 초의 요구되는 계량 시간이 성형 재료의 조성 또는 사출 성형 기구의 조건 등으로부터 시험 등에 의해 미리 결정될 수 있다. 계량 시간 (SN) 의 2 배 ~ 180 초의 범위는 30 중량% 이상의 분말을 함유하는 성형 재료에 대하여 문제가 없으며, 덜 엄격한 성형 조건을 갖는 100 % 펠릿을 함유하는 성형 재료에 적용될 수 있다. The required metering time of twice to 180 seconds of the metering time SN can be determined in advance by testing or the like from the composition of the molding material or the conditions of the injection molding apparatus or the like. The range of 2 times to 180 seconds of the metering time SN is no problem for molding materials containing 30% by weight or more of powder, and can be applied to molding materials containing 100% pellets with less stringent molding conditions.
요구되는 반죽 시간에 따라 제어되는 계량 시간은 재료의 혼합 특성의 관점에서 냉각 단계와 이형 단계의 총 시간 내로 설정될 수 있다. 계량 시간은 바람직하게는 냉각 단계와 이형 단계의 총 시간과 매치되는데 이는 더 높은 반죽 성능이 얻어질 수 있기 때문이다. The metering time controlled according to the kneading time required can be set within the total time of the cooling step and the releasing step in view of the mixing properties of the materials. The metering time is preferably matched to the total time of the cooling step and the releasing step, since higher dough performance can be obtained.
이는 상기 설명된 대기 단계를 없앨 수 있고, 따라서 스크류 (16) 의 회전 상태는 계량 단계에서 항상 유지될 수 있다. This can eliminate the waiting step described above, so that the rotational state of the
계량 시간이 총 시간보다 더 길 때, 스크류 (16) 의 증가된 회전 속도를 갖는 조건이 요구되는 반죽 시간 데이터로부터 선택되는 것이 바람직하고, 계량 시간은 총 시간과 매치된다. When the weighing time is longer than the total time, it is preferable that the condition with the increased rotational speed of the
도 7 의 (a) ~ 도 7 의 (c) 는 요구되는 반죽 시간에 따라 제어되는 계량 시간이 냉각 단계와 이형 단계의 총 시간과 매치할 때의 계량 단계의 이미지를 나타내는 도면이다. 이러한 시간에서의 성형 재료의 공급 속도는 분당 Q 그램 (g/min) 이다. 도 7 의 (a) 는 냉각 단계의 시작을 나타내는 도면이고, 도 7 의 (b) 는 냉각 단계의 종료를 나타내는 도면이고, 그리고 도 7 의 (c) 는 이형 단계의 종료를 나타내는 도면이다. 스크류 (16) 의 전진 및 후퇴 스트로크에서, 가장 전진된 위치 (도 7 의 좌측 위치) 는 X 위치이고, 가장 후퇴된 위치는 Y 위치이다. 7 (a) to 7 (c) are diagrams showing images of the weighing step when the weighing time controlled according to the required dough time matches the total time of the cooling step and the releasing step. The feed rate of the molding material at this time is Q grams per minute (g / min). FIG. 7A is a view showing the start of the cooling step, FIG. 7B is a view showing the end of the cooling step, and FIG. 7C is a view showing the end of the release step. In the forward and backward strokes of the
도 7 의 (a) 의 냉각 단계의 시작과 동일한 시간에, 성형 재료는 Q g/min 의 공급 속도로 실린더 (14) 안으로 공급되어 계량 단계를 시작한다. 이 때의 스크류 (16) 의 위치는 스크류 (16) 의 전진 및 후퇴 스트로크에서 노즐에 가장 가까운 측의 X 위치이다. At the same time as the start of the cooling step in FIG. 7A, the molding material is fed into the
성형 재료가 공급될 때, 배압은 증가되고, 스크류 (16) 는 배압에 의해 회전되고 점진적으로 후퇴된다. 그 후, 도 7 의 (b) 에 나타낸 것과 같이, 냉각 단계의 종료에서, 스크류 (16) 는 X 위치와 Y 위치 사이의 중간보다 Y 측에 약간 더 가깝게 위치된다. 또한, 성형 재료가 연속적으로 공급될 때, 스크류는 후퇴되고, 도 7 의 (c) 에 나타낸 것과 같이, 스크류 (16) 는 이형 단계의 종료와 동일한 시간에 Y 위치에 도달한다. When the molding material is supplied, the back pressure is increased, and the
따라서, 현재 기재된 주제의 제 1 실시형태에 따른 사출 성형 방법에서, 계량 시간은 요구되는 반죽 시간에 따라 제어될 수 있다. 따라서, 반죽을 위해 긴 시간을 요구하는 성형 재료에 있어서, 균일하고 충분한 반죽이 수행될 수 있다. 따라서, 현재 기재된 주제는 바이오매스 수지의 직접 혼합에 의해 사출 성형 방법으로서 특히 효과적이다. Thus, in the injection molding method according to the first embodiment of the presently described subject matter, the weighing time can be controlled according to the required dough time. Therefore, in the molding material which requires a long time for the dough, a uniform and sufficient dough can be performed. Accordingly, the presently described subject matter is particularly effective as an injection molding method by direct mixing of biomass resins.
[제 2 실시형태]Second Embodiment
현재 기재된 주제의 제 2 실시형태는 사출 성형 방법의 동기화 공급에 관한 것이다. A second embodiment of the presently described subject matter relates to the synchronized supply of injection molding methods.
현재 기재된 주제의 동기화 공급은 분말 재료, 펠릿 재료 및 액체 재료 가운데 적어도 분말 재료와 펠릿 재료를 함유하는 성형 재료가 사출 성형을 위해 사출 성형 기구 (10) 의 호퍼 (26) 를 통하여 실린더 (14) 안으로 직접 공급되는 경우라도 막힘을 방지하고 실린더 (14) 의 성형 재료를 균일하게 반죽하기 위해 수행될 수 있다. The presently-synchronized supply of the subject matter is such that molding material containing at least powder and pellet material among the powder material, pellet material and liquid material is introduced into the
하지만, 동기화 공급이 동기화 공급의 이점을 더 제공하기 위해 상기 설명된 "계량 시간 제어" 와 조합되는 것은 말할 필요도 없다. However, needless to say, the synchronization feed is combined with the "metering time control" described above to further provide the benefits of the synchronization feed.
도 8 은 동기화 공급을 실행할 수 있는 사출 성형 기구의 실시예를 나타내는 개략적인 구성도를 나타내는 도면이다. 사출 성형 기구 (10) 의 기본 구성이 도 1 과 동일하고, 재료 공급 장치 (134) 가 동기화 공급을 수행하기 위해 구성된다. FIG. 8 is a diagram showing a schematic configuration diagram showing an embodiment of an injection molding apparatus capable of executing synchronization supply. FIG. The basic configuration of the
따라서, 사출 성형 기구 (10) 의 사출 성형 메인 본체의 구성 및 도 2 ~ 도 7 의 설명은 겹치고 따라서 여기서 생략된다. Therefore, the structure of the injection molding main main body of the
이러한 실시형태의 동기화 공급은 2 가지 종류의 재료 : 분말 재료 및 펠릿 재료를 사용하는 사출 성형의 실시예에 의해 설명될 것이지만, 3 가지 종류의 재료 : 분말 재료, 펠릿 재료 및 액체 재료에도 적용될 수 있다. The synchronized feed of this embodiment will be explained by an example of injection molding using two kinds of materials: powder material and pellet material, but it can also be applied to three kinds of materials: powder material, pellet material and liquid material. .
재료 공급 장치 (134) 는 분말 재료를 호퍼 (26) 에 공급하는 분말 공급 장치 (135), 그리고 펠릿 재료를 호퍼 (26) 에 공급하는 펠릿 공급 장치 (137) 를 주로 포함한다. The
분말 공급 장치 (135) 는 교반기 (135A) 와 건조 장치 (도시되지 않음) 를 포함하는 분말 혼합 탱크 (135B), 그리고 분말 재료를 호퍼 (26) 에 공급하는 분말 계량 공급기 (135C) 를 포함한다. 성형 재료에는, 분말 또는 분말에 대응하는 재료 (예컨대, 섬유) 인 여러 종류의 분말 재료가 분말 혼합 탱크 (135B) 에서 미리 건조 블렌드되고, 그 후 1 사출 발사분을 위한 성형 재료가 분말 계량 공급기 (135C) 에 의해 호퍼 (26) 에 공급된다. The
펠릿 공급 장치 (137) 는 교반기 (137A) 와 건조 장치 (도시되지 않음) 를 포함하는 펠릿 혼합 탱크 (137B), 그리고 펠릿 계량 공급기 (137C) 를 포함한다. 성형 재료에는, 펠릿 또는 펠릿에 대응하는 재료 (큰 크기의 과립체) 인 여러 종류의 펠릿 재료가 펠릿 혼합 탱크 (137B) 에 의해 미리 건조 블렌드되고, 그 후 1 사출 발사분을 위한 성형 재료가 펠릿 계량 공급기 (137C) 에 의해 호퍼 (26) 에 공급된다. 건조 블렌딩은 재료를 건조시키면서 블렌딩하는 것을 나타낸다. The
도 8 에서, 분말 계량 공급기 (135C) 와 펠릿 계량 공급기 (137C) 는 스크류 공급기로서 나타나 있지만, 테이블 공급기, 벨트 공급기, 회전 공급기, 통 배출기, 원형 공급기, 전단력을 사용하는 진동 절단 장치 등이 채택될 수 있고, 이들은 성형 재료의 특성에 따라 적절하게 사용된다. In Fig. 8, the
호퍼 (26) 에서, 호퍼 (26) 내의 성형 재료의 저장량을 검출하는 상한 레벨 센서 (140) 와 하한 레벨 센서 (143) 가 제공된다. 상한 레벨 센서 (140) 로부터의 레벨 신호 (H) 와 하한 레벨 센서 (143) 로부터의 레벨 신호 (L) 가 신호 케이블을 통해 또는 와이어 없이 제어기 (139) 에 입력된다. 제어기 (139) 는 레벨 신호 (H 및 L) 를 기본으로 하여 펠릿 계량 공급기 (137C) 와 분말 계량 공급기 (135C) 의 공급 시간 및 공급 속도를 제어하여 호퍼 (26) 내의 성형 재료의 저장량이 상한 레벨 센서 (140) 와 하한 레벨 센서 (143) 사이가 된다. 구체적으로, 분말 계량 공급기 (135C) 와 펠릿 계량 공급기 (137C) 로부터 호퍼 (26) 에 공급되는 1 사출 발사분을 위한 분말 재료 및 펠릿 재료가 호퍼 (26) 에 저장될 때의 시간은 가능한 한 짧다. 이는 성형 재료가 호퍼 (26) 에 축적되어 분말 재료와 펠릿 재료가 분리되는 것을 방지한다. In the
호퍼 (26) 는 재료를 저장하는 기능을 가질 필요는 없으며, 재료가 넘치는 것을 방지하는 작은 크기를 가질 수 있다. 따라서, 동기화 공급에서의 호퍼 (26) 는 도 7 에 나타낸 호퍼 (26) 의 크기의 약 절반의 크기를 가질 수 있다.
이러한 실시형태에서, 사출 성형 기구는 분말 혼합 탱크 (135B) 의 건조 블렌드된 분말 재료의 1 사출 발사분 및 펠릿 혼합 탱크 (137B) 의 건조 블렌드된 펠릿 재료의 1 사출 발사분을 호퍼 (26) 에 공급하는 데 사용되어 재료의 공급의 시작으로부터 종료까지의 공급 시간 기간은 60 % 이상, 바람직하게는 90 % 이상 동기화된다. 동기화 방식의 이러한 공급 방법은 "동기화 공급" 이라고 한다. In this embodiment, the injection molding apparatus transfers one injection shot of the dry blended powder material of the
도 9 는 상이한 형상을 갖는 분말 재료와 펠릿 재료의 동기화 공급의 실시예를 나타내는 도면이며, 도 9 의 부분 A 는 100 % 동기화를 나타내고, 도 9 의 부분 B 는 50 % 동기화를 나타낸다. FIG. 9 shows an embodiment of a synchronized supply of powder material and pellet material having different shapes, with part A of FIG. 9 representing 100% synchronization and part B of FIG. 9 representing 50% synchronization.
따라서, 60 % 이상의 동기화에 의해, 상이한 형상 또는 비중을 갖는 분말 재료와 펠릿 재료와 같은 재료가 호퍼 (26) 를 통하여 실린더 (14) 안으로 직접 공급되더라도, 분말 재료와 펠릿 재료 사이의 블렌드 비는 쉽게 설계한 것과 같이 될 수 있다. Thus, by 60% or more synchronization, the blend ratio between the powder material and the pellet material is easily obtained, even if a material such as powder material and pellet material having a different shape or specific gravity is directly supplied into the
제어기 (139) 는 모터/피스톤 장치 (22) 로부터의 계량 단계의 시작 및 종료를 알리는 계량 신호를 기본으로 하여 사출 성형 사이클의 계량 단계의 계량 시간 내에 호퍼 (26) 로부터 실린더 (14) 안으로의 성형 재료의 공급을 종료한다. 따라서, 상이한 형상을 갖는 분말 재료와 펠릿 재료는 스크류의 회전 동안 입구 포트 (25) 로부터 실린더 (14) 안으로 매끄럽게 취해질 수 있고, 이에 의해 취해지는 재료의 분리를 방지한다. The
따라서, 상이한 형상 또는 비중을 갖는 각각의 재료의 1 사출 발사분이 별개의 계량 공급기 (135C 및 137C) 를 사용하여 실린더 (14) 안으로 공급되어 공급의 시작으로부터 종료까지의 공급 시간 기간은 60 % 이상 동기화되고, 공급은 사출 성형 사이클의 계량 단계의 계량 시간 내에 종료되며, 이에 의해 균일한 품질을 갖는 성형 제품이 안정적으로 생산되는 것을 가능하게 한다. Thus, one injection shot of each material having a different shape or specific gravity is fed into the
이러한 실시형태에서, 테이블 공급기 종류의 계량 제어 공급기 (141) 가 호퍼 (26) 의 하부 부분에 제공되고, 제어기 (139) 로부터의 지시에 의해 호퍼 (26) 로부터 실린더 (14) 안으로 공급되는 성형 재료의 공급 속도가 스크류 (16) 의 회전 속도와 배압 설정값과 상관없이 제어되는 "계량 시간 제어" 가 조합된다. In this embodiment, a
계량 시간 제어는 제 1 실시형태에서 설명되었고 그의 설명은 여기서 생략될 것이다. 제 2 실시형태에서, 성형 재료를 균일하고 충분히 반죽하기 위해 요구되는 반죽 시간 데이터는 성형 재료의 종류 (수지의 종류, 첨가제의 종류 등), 재료의 형상 (분말, 과립체, 또는 펠릿), 혼합비 (기본 수지와 첨가제 사이의 비), 사출 성형 조건 (1 발사분의 사출량, 실린더의 가열 온도, 스크류의 회전 속도, 배압 설정값 등) 과 같은 다양한 요인에 따라 제어기 (139) 에 입력된다. Weighing time control has been described in the first embodiment and description thereof will be omitted here. In the second embodiment, the kneading time data required for uniformly and sufficiently kneading the molding material includes the type of molding material (type of resin, type of additive, etc.), shape of the material (powder, granule, or pellet), mixing ratio (The ratio between the base resin and the additive) and the injection molding conditions (injection amount of one shot, the heating temperature of the cylinder, the rotational speed of the screw, the back pressure set value, etc.) are input to the
성형 재료의 종류 또는 성형 조건과 같은 요인이 제어기 (139) 에 입력될 때, 제어기 (139) 는 입력된 요구되는 반죽 시간 데이터로부터 성형 재료를 위해 요구되는 계량 시간을 선택한다. 제어기 (139) 는 또한 계량 제어 공급기 (141) 에 저장되는 성형 재료의 공급 속도를 계산하여 계량의 시작으로부터 종료까지의 계량 시간이 요구되는 반죽 시간이 되게 하고, 속도를 계량 제어 공급기 (141) 로 설정한다. 따라서, 계량 제어 공급기 (141) 는 계산된 공급 속도를 기본으로 하여 호퍼 (26) 에 저장된 성형 재료를 실린더 (14) 안으로 공급한다. When factors such as the type of molding material or molding conditions are input to the
따라서, 스크류 (16) 는 반죽을 위해 적절한 고속으로 회전될 수 있고, 스크류 (16) 가 회전적으로 동작될 때 또한 긴 계량 시간이 취해질 수 있다. 따라서, 예컨대 대량의 분말 또는 섬유를 함유하는 성형 재료가 실린더 (14) 안으로 직접 공급되고, 충분한 반죽이 수행될 수 있다. 긴 계량 시간은 스크류 (16) 의 회전 속도와 관계없이 취해질 수 있고, 따라서 분말을 함유하는 성형 재료가 실린더 (14) 안으로 직접 공급되더라도, 스크류 (16) 의 공급 능력은 성형 재료의 공급 속도와 비교할 때 확실히 더 높다. 이는 실린더 (14) 내의 또는 호퍼 (26) 의 출구 포트에서의 성형 재료의 막힘을 방지한다. Thus, the
제 2 실시형태의 동기화 공급은 직접 혼합 (DM 방법) 이 30 중량% 이상, 더 바람직하게는 50 중량% 이상의 분말비를 갖는 성형 재료를 사용하여 수행될 때 특히 효과적이다. 이는 펠릿 재료와 상이한 비중 및 형상을 갖는 분말 재료가 호퍼 (26) 에서의 시간에 의해 쉽게 분리되고, 동기화 공급이 분리를 방지하는데 극도로 효과적이기 때문이다. Synchronous feeding of the second embodiment is particularly effective when the direct mixing (DM method) is carried out using a molding material having a powder ratio of at least 30% by weight, more preferably at least 50% by weight. This is because powder material having a specific gravity and shape different from the pellet material is easily separated by time in the
다음에, 현재 기재된 주제의 제 1 및 제 2 실시형태에 사용되는 성형 재료의 바람직한 조건이 설명될 것이다. Next, preferable conditions of the molding material used in the first and second embodiments of the presently described subject matter will be described.
현재 기재된 주제는 석유계 수지에 적용될 수 있지만, 바람직하게는 폴리락트산 수지 또는 셀룰로오스계 수지와 같은 바이오매스 수지에 적용된다. The presently described subject matter can be applied to petroleum based resins, but is preferably applied to biomass resins such as polylactic acid resins or cellulose based resins.
예컨대, 락트산 호모폴리머수지 및 락트산 코폴리머수지를 포함하는 다양한 폴리락트산 수지가 사용될 수 있다. 폴리락트산 수지의 원료인 락트산 성분은 특히 제한되지 않지만, 예컨대 L-락트산, D-락트산, DL-락트산, 또는 이들의 혼합물, 또는 L-락티드, D-락티드, 락트산 순환 디머 (lactic acid cyclic dimmer) 로서 메소-락티드, 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다. For example, various polylactic acid resins can be used, including lactic acid homopolymer resins and lactic acid copolymer resins. The lactic acid component which is a raw material of the polylactic acid resin is not particularly limited, but for example, L-lactic acid, D-lactic acid, DL-lactic acid, or a mixture thereof, or L-lactide, D-lactide, lactic acid cyclic dimmer meso-lactide, or mixtures thereof) may be used.
현재 기재된 주제에 사용되는 폴리락트산의 생산 방법은 특히 제한되지 않지만, 종래의 공지된 방법에 의해 합성되는 다양한 종류의 수지가 사용될 수 있다. 락트산 호모폴리머 수지는, 예컨대 L-락트산, D-락트산, DL-락트산, 또는 이들의 혼합물의 직접 탈수 및 축합, 또는 L-락티드, D-락티드, 메소-락티드, 또는 이들의 혼합물의 링-개방 중합에 의해 얻어질 수 있다. 락트산 코폴리머 수지는, 예컨대 락트산 모노머 또는 락티드를 모노머와 공중합될 수 있는 다른 성분과 공중합시킴으로써 얻어질 수 있다. 공중합될 수 있는 다른 성분은, 예컨대 분자에서 2 개 이상의 에스테르 결합 형성 기능기를 갖는 디카르복실산, 폴리알코올, 하이드록시카르복실산, 또는 락톤 및 다양한 성분을 함유하는 다양한 종류의 폴리에스테르, 다양한 종류의 폴리에테르, 또는 다양한 종류의 폴리카르보네이트를 포함한다. The production method of the polylactic acid used in the presently described subject is not particularly limited, but various kinds of resins synthesized by conventionally known methods can be used. Lactic acid homopolymer resins are, for example, direct dehydration and condensation of L-lactic acid, D-lactic acid, DL-lactic acid, or mixtures thereof, or of L-lactide, D-lactide, meso-lactide, or mixtures thereof It can be obtained by ring-open polymerization. Lactic acid copolymer resins can be obtained, for example, by copolymerizing lactic acid monomers or lactide with other components that can be copolymerized with monomers. Other components that can be copolymerized are, for example, dicarboxylic acids, polyalcohols, hydroxycarboxylic acids, or lactones having two or more ester bond forming functional groups in the molecule, various kinds of polyesters containing various components, various kinds Polyethers, or various kinds of polycarbonates.
폴리락트산 수지의 중량 평균 분자량은 특히 제한되지 않지만, 바람직하게는 50,000 ~ 500,000, 그리고 더 바람직하게는 100,000 ~ 250,000 이다. The weight average molecular weight of the polylactic acid resin is not particularly limited, but is preferably 50,000 to 500,000, and more preferably 100,000 to 250,000.
50,000 이상의 중량 평균 분자량은 바람직한데 이는 현재 기재된 주제의 얻어지는 성형 제품의 강도가 증가되기 때문이다. 500,000 이하의 중량 평균 분자량은 바람직한데 이는 사출 성형에 사용되는 성형 재료가 쉽게 균일하게 될 수 있고, 사출 성형에 의해 얻어지는 성형 제품의 강도는 증가되는 경향이 있기 때문이다. A weight average molecular weight of 50,000 or more is preferred because of the increased strength of the resulting molded articles of the presently described subject matter. A weight average molecular weight of 500,000 or less is preferred because the molding material used for injection molding can easily be uniform, and the strength of the molded article obtained by injection molding tends to be increased.
셀룰로오스계 수지는 특히 제한되지 않지만, 디아세틸 셀룰로오스 (DAC), 트리아세틸 셀룰로오스 (TAC), 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트 (CAB), 또는 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 (CAP) 가 바람직하게는 사용될 수 있다. 셀룰로오스계 수지 제조자로부터 공급되는 셀룰로오스계 수지는 일반적으로 1 ~ 30 ㎜ 의 입자 크기를 갖는 불균질한 과립체의 형태로 사용자에게 공급된다. The cellulose resin is not particularly limited, but diacetyl cellulose (DAC), triacetyl cellulose (TAC), cellulose acetate butyrate (CAB), or cellulose acetate propionate (CAP) may be preferably used. Cellulose resins supplied from cellulosic resin manufacturers are generally supplied to the user in the form of heterogeneous granules having a particle size of 1 to 30 mm.
현재 기재된 주제에서, 사출 성형 기구에 공급되는 성형 재료의 기본 수지로서 바이오매스 수지의 함량은 바람직하게는 30 중량% 이상, 더 바람직하게는 50 중량% 이상이다. 이러한 구성은 성형 섬유 함유 사출 성형 제품에 높은 환경적 성능을 제공할 수 있다. In the presently described subject matter, the content of the biomass resin as the base resin of the molding material supplied to the injection molding apparatus is preferably at least 30% by weight, more preferably at least 50% by weight. Such a configuration can provide high environmental performance for molded fiber containing injection molded articles.
현재 기재된 주제에서 첨가제로서 사용되는 난연제는 특히 제한되지 않지만, 수지 (성형 제품) 의 난연을 위해 사용되는 다양한 종류의 공지된 난연제가 사용될 수 있다. 예컨대, 난연제는 브롬계 난연제, 염소계 난연제, 인 함유 난연제, 규소 함유 난연제, 질소 화합물계 난연제, 무기계 난연제 등을 포함한다. 난연제 가운데, 수지와의 반죽 또는 성형시 장치 또는 몰드의 부식을 방지하고, 성형 제품을 소각 및 폐기할 때 환경에 영향을 거의 미치지 않고, 높은 난연 효과를 갖는 인 함유 난연제가 바람직하다.The flame retardants used as additives in the presently described subject matter are not particularly limited, but various kinds of known flame retardants used for flame retardation of resins (molded articles) can be used. For example, flame retardants include bromine flame retardants, chlorine flame retardants, phosphorus-containing flame retardants, silicon-containing flame retardants, nitrogen compound flame retardants, inorganic flame retardants and the like. Among the flame retardants, a phosphorus-containing flame retardant having a high flame retardant effect, which prevents corrosion of the device or mold during kneading or molding with a resin, has little effect on the environment when incinerated and discarded the molded product, is preferred.
인 함유 난연제는 특히 제한되지 않지만, 공지된 인 함유 난연제가 사용될 수 있다. 예컨대, 인산 에스테르, 축합 인산 에스테르 및 폴리인산염과 같은 유기 인계 화합물을 포함한다. 구체적으로, 인산 에스테르는, 예컨대 트리메틸 포스페이트, 트리에틸 포스페이트, 트리부틸 포스페이트, 트리(2-에틸헥실) 포스페이트, 트리부톡시에틸 포스페이트, 트리페닐 포스페이트, 트리크레실 포스페이트, 트리크실레닐 포스페이트, 트리스(이소프로필 페닐) 포스페이트, 트리스(페닐페닐) 포스페이트, 트리나프틸 포스페이트, 크레실 디페닐 포스페이트, 크실레닐 디페닐 포스페이트, 디페닐(2-에틸헥실) 포스페이트, 디(이소프로필 페닐) 페닐 포스페이트, 모노이소데실 포스페이트, 2-아크릴로일옥시 에틸 엑시드 포스페이트, 2-메타크릴로일옥시 에틸 엑시드 포스페이트, 디페닐-2-아크릴로일옥시 에틸 포스페이트, 디페닐-2-메타크릴로일옥시 에틸 포스페이트, 멜라민 포스페이트, 디멜라민 포스페이트, 멜라민 피로-포스페이트, 트리페닐 포스핀 옥사이드, 트리크레실 포스핀 옥사이드, 메탄 포스폰산 디페닐 및 페닐 포스폰산 디에틸을 포함한다.Phosphorus-containing flame retardants are not particularly limited, but known phosphorus-containing flame retardants may be used. Organic phosphorus compounds such as, for example, phosphate esters, condensed phosphate esters and polyphosphates. Specifically, the phosphate ester is, for example, trimethyl phosphate, triethyl phosphate, tributyl phosphate, tri (2-ethylhexyl) phosphate, tributoxyethyl phosphate, triphenyl phosphate, tricresyl phosphate, trixenyl phosphate, tris (Isopropyl phenyl) phosphate, tris (phenylphenyl) phosphate, trinaphthyl phosphate, cresyl diphenyl phosphate, xylenyl diphenyl phosphate, diphenyl (2-ethylhexyl) phosphate, di (isopropyl phenyl) phenyl phosphate , Monoisodecyl phosphate, 2-acryloyloxy ethyl acid phosphate, 2-methacryloyloxy ethyl acid phosphate, diphenyl-2-acryloyloxy ethyl phosphate, diphenyl-2-methacryloyloxy ethyl Phosphate, melamine phosphate, dimelamine phosphate, melamine pyro-phosphate, triphenyl phosph Fin oxide, tricresyl phosphine oxide, methane phosphonic acid diphenyl and phenyl phosphonic acid diethyl.
축합 인산 에스테르는, 예컨대 레조르시놀 폴리페닐 포스페이트, 레조르시놀 폴리(디-2,6-크실릴) 포스페이트, 비스페놀 A 폴리크레실 포스페이트, 하이드로퀴논 폴리(2,6-크실릴) 포스페이트 그리고 이들의 축합물과 같은 방향족 축합 인산 에스테르를 포함한다.Condensed phosphate esters include, for example, resorcinol polyphenyl phosphate, resorcinol poly (di-2,6-xylyl) phosphate, bisphenol A polycresyl phosphate, hydroquinone poly (2,6-xylyl) phosphate and these Aromatic condensed phosphate esters such as condensates thereof.
또한, 축합 인산 에스테르는 인산, 폴리인산과 주기율표 IA 족 ~ IVB 족의 금속, 암모니아, 지방족 아민, 방향족 아민의 염을 함유하는 폴리인산염을 포함할 수 있다. Condensed phosphate esters may also include polyphosphates containing phosphoric acid, polyphosphoric acid and salts of metals of Groups IA to IVB of the periodic table, ammonia, aliphatic amines, aromatic amines.
폴리인산염의 통상적인 염은 금속염으로서 리튬 염, 나트륨 염, 칼슘 염, 바륨 염, 제 1 철 (ferrous) 염, 제 2 철 (ferric) 염 및 알루미늄 염, 지방족 아민 염으로서 메틸아민 염, 에틸아민 염, 디에틸아민 염, 트리에틸아민 염, 에틸렌디아민 염 및 피페라진 염, 그리고 방향족 아민 염으로서 피리딘 염 및 트리아진을 포함한다.Conventional salts of polyphosphates are lithium salts, sodium salts, calcium salts, barium salts, ferrous salts, ferric salts and aluminum salts as metal salts, methylamine salts as aliphatic amine salts, ethylamine Salts, diethylamine salts, triethylamine salts, ethylenediamine salts and piperazine salts, and pyridine salts and triazines as aromatic amine salts.
현재 기재된 주제에서, 인 함유 난연제 또는 규소 함유 난연제 이외에 다른 난연제가 필요에 따라 사용될 수 있다. 예컨대, 수산화 마그네슘, 수산화 알루미늄, 삼산화 안티몬, 5 산화 안티몬, 안티몬산 나트륨, 하이드록시 주석산아연, 주석산아연, 메타-주석산, 산화 주석, 산화 주석 염, 황산 아연, 산화 아연, 산화 제 1 철, 산화 제 2 철, 산화 제 1 주석, 산화 제 2 주석, 붕산 아연, 붕산 암모늄, 옥타몰리브덴산 암모늄, 텅스텐 산의 금속염, 텅스텐과 메탈로이드의 복합 산화물산, 설파제산 암모늄, 브롬화 암모늄, 지르코늄계 화합물, 구아니딘계 화합물, 불소계 화합물, 흑연 및 확장성 흑연과 같은 무기계 난연제가 사용될 수 있다. In the presently described subject matter, other flame retardants besides phosphorus containing flame retardants or silicon containing flame retardants may be used as required. For example, magnesium hydroxide, aluminum hydroxide, antimony trioxide, antimony pentaoxide, sodium antimonate, hydroxy zinc stannate, zinc stannate, meta-tartrate, tin oxide, tin oxide salt, zinc sulfate, zinc oxide, ferrous oxide, oxidation Ferric iron, tin oxide, tin oxide, zinc borate, ammonium borate, ammonium octamolybdate, metal salt of tungstic acid, complex oxide acid of tungsten and metalloid, ammonium sulfamate, ammonium bromide, zirconium compounds, Inorganic flame retardants such as guanidine-based compounds, fluorine-based compounds, graphite and expandable graphite may be used.
현재 기재된 주제의 사출 성형 방법에서 첨가제로서 사용되는 섬유는 바람직하게는 결합 또는 끼워짐에 의해 3 ~ 10 ㎜ 의 길이를 갖는 펠릿으로 형성된다. 결합 또는 끼워짐에 사용되는 수지는 바람직하게는 바이오매스 수지를 포함한다. 합성 섬유와 무기 섬유 모두가 사용될 수 있다. 합성 섬유에 있어서, 폴리에스테르 섬유, 폴리아릴레이트 섬유, 폴리아미드 섬유 및 폴리올레핀 섬유가 안정적인 품질을 제공할 수 있고, 폴리에스테르 섬유는 충분히 기능을 제공하기에 더 바람직하다. The fibers used as additives in the injection molding process of the presently described subject are preferably formed into pellets having a length of 3 to 10 mm by joining or sandwiching. Resins used for bonding or embedding preferably include biomass resins. Both synthetic and inorganic fibers can be used. For synthetic fibers, polyester fibers, polyarylate fibers, polyamide fibers and polyolefin fibers can provide stable quality, and polyester fibers are more preferred to provide sufficient functionality.
성형 제품을 보강하기 위한 섬유로서 고온 용융 합성 섬유를 사용하는 것이 바람직한데 이는 성형 제품의 착화시, 섬유는 용융에 의해 수축하고 성형 제품의 표면에 돌출하지 않으며, 탄화층의 균일한 발생을 방해하지 않기 때문이다. It is desirable to use hot melt synthetic fibers as the fibers for reinforcing the molded article, which, upon ignition of the molded article, the fibers shrink by melting and do not protrude on the surface of the molded article, and do not interfere with the uniform generation of a carbide layer. Because it does not.
폴리에스테르 수지는, 메인 사슬의 결합 사슬로서 에스테르 결합을 갖는 고분자 화합물의 총칭을 나타낸다. 따라서, 폴리에스테르 수지는, PET (폴리에틸렌 테레프탈레이트), PEN (폴리에틸렌 나프탈레이트), PTT (폴리트리메틸렌 테레프탈레이트), PBT (폴리부틸렌 테레프탈레이트), PPT (폴리-펜타메틸렌 테레프탈레이트), PHT (폴리헥사메틸렌 테레프탈레이트), PBN (폴리부틸렌 나프탈레이트), PES (폴리에틸렌 숙시네이트), PBS (폴리부틸렌 숙시네이트) 및 또한, 디카르복실산 성분 및 디올 성분의 중축합 반응에 의해 얻어지는 모든 고분자 화합물을 포함한다.Polyester resin represents the generic name of the high molecular compound which has an ester bond as a bond chain of a main chain. Accordingly, the polyester resin is PET (polyethylene terephthalate), PEN (polyethylene naphthalate), PTT (polytrimethylene terephthalate), PBT (polybutylene terephthalate), PPT (poly-pentamethylene terephthalate), PHT (Polyhexamethylene terephthalate), PBN (polybutylene naphthalate), PES (polyethylene succinate), PBS (polybutylene succinate) and also obtained by polycondensation reaction of dicarboxylic acid component and diol component All high molecular compounds are included.
디카르복실산 성분은 특히 제한되지 않지만, 의도되는 용도에 따라 선택될 수 있다. 디카르복실산 성분은, 예컨대 방향족 디카르복실산, 지방족 디카르복실산, 지환족 디카르복실산, 옥시카르복실산 및 다기능산을 포함한다. 그 중에서도, 방향족 디카르복실산이 바람직하다. The dicarboxylic acid component is not particularly limited but may be selected according to the intended use. Dicarboxylic acid components include, for example, aromatic dicarboxylic acids, aliphatic dicarboxylic acids, alicyclic dicarboxylic acids, oxycarboxylic acids and multifunctional acids. Especially, aromatic dicarboxylic acid is preferable.
방향족 디카르복실산은, 예컨대 테레프탈산, 이소프탈산, 디페닐디카르복실산, 디페닐 설폰 디카르복실산, 나프탈렌 디카르복실산, 디페녹시에탄 디카르복실산 및 5-나트륨 설포이소프탈산을 포함한다. Aromatic dicarboxylic acids include, for example, terephthalic acid, isophthalic acid, diphenyldicarboxylic acid, diphenyl sulfone dicarboxylic acid, naphthalene dicarboxylic acid, diphenoxyethane dicarboxylic acid and 5-sodium sulfoisophthalic acid. Include.
그 중에서도, 테레프탈산, 이소프탈산, 디페닐디카르복실산 및 나프탈렌 디카르복실산이 바람직하고, 테레프탈산, 디페닐디카르복실산 및 나프탈렌 디카르복실산은 더 바람직하다. Among them, terephthalic acid, isophthalic acid, diphenyldicarboxylic acid and naphthalene dicarboxylic acid are preferable, and terephthalic acid, diphenyldicarboxylic acid and naphthalene dicarboxylic acid are more preferable.
지방족 디카르복실산은, 예컨대 옥살산, 숙신산, 에이코산, 아디프산, 세바스산, 다이머산, 도데칸디옥산, 말레산 및 푸마르산 등을 포함한다. 지환족 디카르복실산은, 예컨대 시크로헥산 디카르복실산을 포함한다. 지방족 디카르복실산 및 지환족 디카르복실산 중에서, 숙신산, 아디프산 및 시크로헥산 디카르복실산이 바람직하고, 숙신산 및 아디프산이 더 바람직하다. Aliphatic dicarboxylic acids include, for example, oxalic acid, succinic acid, eicosane, adipic acid, sebacic acid, dimer acid, dodecanedioxane, maleic acid and fumaric acid. Alicyclic dicarboxylic acid includes, for example, cyclohexane dicarboxylic acid. Among the aliphatic dicarboxylic acids and alicyclic dicarboxylic acids, succinic acid, adipic acid and cyclohexane dicarboxylic acid are preferable, and succinic acid and adipic acid are more preferable.
옥시카르복실산은, 예컨대 p-옥시벤조산을 포함한다. Oxycarboxylic acids include, for example, p-oxybenzoic acid.
또한, 다기능산은, 예컨대 트리멜리트산 및 피로멜리트산을 포함한다. Multifunctional acids also include, for example, trimellitic acid and pyromellitic acid.
디올 성분은 특히 제한되지 않지만, 의도되는 용도에 따라 선택될 수 있다. 디올 성분은, 예컨대 지방족 디올, 지환족 디올, 방향족 디올, 디에틸렌 글리콜, 폴리알킬렌 글리콜을 포함한다. 그 중에서도, 지방족 디올이 바람직하다. The diol component is not particularly limited but may be selected according to the intended use. Diol components include, for example, aliphatic diols, cycloaliphatic diols, aromatic diols, diethylene glycol, polyalkylene glycols. Especially, aliphatic diol is preferable.
지방족 디올은, 예컨대 에틸렌 글리콜, 프로판디올, 부탄디올, 펜탄디올, 헥산디올, 네오펜틸 글리콜 및 트리에틸렌 글리콜을 포함한다. 그 중에서도, 프로판디올, 부탄디올, 펜탄디올, 헥산디올이 특히 바람직하다. Aliphatic diols include, for example, ethylene glycol, propanediol, butanediol, pentanediol, hexanediol, neopentyl glycol and triethylene glycol. Especially, propanediol, butanediol, pentanediol, and hexanediol are especially preferable.
지환족 디올은, 예컨대 시클로헥산 디메탄올을 포함한다. 또한 방향족 디올은, 예컨대 비스페놀 A 및 비스페놀 S 를 포함한다. Alicyclic diols include, for example, cyclohexane dimethanol. Aromatic diols also include, for example, bisphenol A and bisphenol S.
현재 기재된 주제에 사용되는 폴리에스테르 섬유의 중합 정도가 특히 제한되지 않지만, 0.5 ㎗/g 이상의 고유 점도가 바람직하고, 0.70 ㎗/g 이상이 높은 기계적 특성을 제공하는데 더 바람직하다. 고유 점도의 상한이 약 3.00 ㎗/g 이다. Although the degree of polymerization of the polyester fibers used in the presently described subjects is not particularly limited, intrinsic viscosity of at least 0.5 dl / g is preferred, and at least 0.70 dl / g is more preferred to provide high mechanical properties. The upper limit of the intrinsic viscosity is about 3.00 dl / g.
현재 기재된 주제에서 섬유로서 사용되는 폴리에스테르 수지는 o-클로로페놀 수용액이 25℃ 에서 계량될 때 바람직하게는 0.36 ~ 1.60 ㎗/g 의 고유 점도, 특히, 0.52 ~ 1.35 ㎗/g 의 고유 점도를 갖는다. 이러한 고유 점도를 갖는 폴리에스테르 수지는 바람직하게는 기계적 특성 및 성형성 면에서 사용된다. The polyester resins used as fibers in the presently described subjects preferably have an intrinsic viscosity of 0.36 to 1.60 dl / g, in particular 0.52 to 1.35 dl / g when the aqueous o-chlorophenol solution is metered at 25 ° C. . Polyester resins having such an intrinsic viscosity are preferably used in terms of mechanical properties and formability.
현재 기재된 주제에서, 이러한 섬유는 바람직하게는 2 cN/dtex 이상의 인장 강도를 갖고, 더 바람직하게는 5 cN/dtex 이상의 인장 강도를 갖는다. In the presently described subjects, such fibers preferably have a tensile strength of at least 2 cN / dtex, more preferably at least 5 cN / dtex.
이러한 섬유는 얻어지는 섬유 함유 사출 성형 제품의 강도를 증가시키는데 사용될 수 있다. 특히, 혼합물이 30 중량% 이상의 바이오 수지를 함유한다면, 혼합물의 성형 제품은 JISK7110 에 따르는 샤르피 시험 (Charpy test) 에서 4 KJ/㎡ 이상의 충격 강도를 유지할 수 있다. Such fibers can be used to increase the strength of the resulting fiber containing injection molded articles. In particular, if the mixture contains 30% by weight or more of the bio resin, the molded article of the mixture can maintain an impact strength of 4 KJ /
현재 기재된 주제에서 사용되는 섬유의 단면 형상이 특히 제한되지 않는다. 예로서, 섬유는 원형 단면을 가질 수 있다. 이러한 경우, 섬유의 생산 비용은 줄어들고, 수지 조성물의 분산성이 증가되고, 이는 바람직하다. 대안적으로, 섬유는 불규칙한 단면 또는 별 형상, 다각 형상, 부정 형상 또는 요철을 갖는 형상과 같은 불규칙 단면 복합 단면을 가질 수 있다. 이러한 경우, 혼합에서, 수지와 섬유의 접촉 면적이 증가되어 밀봉성이 증가되고, 현재 기재된 주제의 섬유 함유 사출 성형 제품의 강도는 증가되며, 이는 바람직하다. 원형 단면을 갖지 않는 섬유의 직경은, 예컨대 동일한 원형 면적 직경 (Heywood 직경) 에 의해 나타낸다. The cross-sectional shape of the fibers used in the presently described subjects is not particularly limited. By way of example, the fibers may have a circular cross section. In this case, the production cost of the fiber is reduced, and the dispersibility of the resin composition is increased, which is preferable. Alternatively, the fibers may have irregular cross-section composite cross sections, such as irregular cross-sections or shapes having a star shape, polygonal shape, irregular shape or irregularities. In this case, in mixing, the contact area of the resin with the fiber is increased to increase the sealability, and the strength of the fiber-containing injection molded article of the presently described subject is increased, which is desirable. The diameters of the fibers that do not have a circular cross section are represented, for example, by the same circular area diameter (Heywood diameter).
현재 기재된 주제에서, 섬유의 두께는 특히 제한되지 않지만, 섬유에 의해 보강되는 수지 성형 제품에 사용되는 섬유가 사용될 수 있다. 예컨대, 적절한 두께는 사출 성형 제품의 용도, 사용되는 사출 성형 기구, 수지 펠릿의 크기 등에 따라 선택될 수 있다. In the presently described subject matter, the thickness of the fiber is not particularly limited, but a fiber used in a resin molded article reinforced by the fiber may be used. For example, the appropriate thickness may be selected according to the use of the injection molded product, the injection molding apparatus used, the size of the resin pellet, and the like.
현재 기재된 주제에서, 사출 성형 기구에 공급되는 재료가 핵제 (nucleating agent) 를 함유할 수 있다. 핵제를 함유하는 재료는 성형성, 내열성 및 제품 강도를 개선시킬 수 있다. 사용되는 핵제는 특히 제한되지 않지만, 수지 (폴리머) 의 핵제로서 블렌드되는 공지된 제제가 사용될 수 있다. 핵제는 무기계 핵제 또는 유기계 핵제일 수 있다. In the presently described subject matter, the material supplied to an injection molding apparatus may contain a nucleating agent. Materials containing nucleating agents can improve moldability, heat resistance and product strength. The nucleating agent used is not particularly limited, but known agents which are blended as nucleating agents of the resin (polymer) can be used. The nucleating agent may be an inorganic nucleating agent or an organic nucleating agent.
무기계 핵제는, 탤크, 카올리나이트, 몬트모릴로나이트, 합성 마이카, 클레이, 제올라이트, 실리카, 흑연, 카본 블랙, 산화 아연, 산화 마그네슘, 산화 티탄, 황화 칼슘, 질화 붕소, 탄산칼슘, 황산 바륨, 산화 알루미늄, 산화 네오듐 및 페닐 포스포네이트의 금속염 등을 포함한다. Inorganic nucleating agents include talc, kaolinite, montmorillonite, synthetic mica, clay, zeolite, silica, graphite, carbon black, zinc oxide, magnesium oxide, titanium oxide, calcium sulfide, boron nitride, calcium carbonate, barium sulfate, aluminum oxide , Metal salts of neodium oxide and phenyl phosphonate, and the like.
유기계 핵제는 벤조산 나트륨, 벤조산 칼륨, 벤조산 리튬, 벤조산 칼슘, 벤조산 마그네슘, 벤조산 바륨, 테레프탈레이트 리튬, 테레프탈레이트 나트륨, 테레프탈레이트 칼륨, 옥살산 칼슘, 라우르산 나트륨, 라우르산 칼륨, 미리스트산 나트륨, 미리스트산 칼륨, 미리스트산 칼슘, 옥타코산산 나트륨, 옥타코산산 칼슘, 스테아르산 나트륨, 스테아르산 칼륨, 스테아르산 리튬, 스테아르산 칼슘, 스테아르산 마그네슘, 스테아르산 바륨, 몬탄산 나트륨, 몬탄산 칼슘, 톨루엔산 나트륨, 살리실산 나트륨, 살리실산 칼륨, 살리실산 아연, 디벤조산 알루미늄, 디벤조산 칼륨, 디벤조산 리튬, 나트륨 β-나프탈레이트 및 나트륨 시클로헥산 카르복실산과 같은 유기계 카르복실산 금속염; p-톨루엔설폰산 나트륨 및 설포이소프탈산 나트륨과 같은 유기계 설포네이트; 스테아르산 아미드, 에틸렌비스라우르산 아미드, 팔미트산 아미드, 하이드록시스테아르산 아미드, 에루스산 아미드 및 트리메시산 트리스(t-부틸아미드) 와 같은 카르복실산 아미드, 벤질리덴 소르비톨 및 그의 유도체; 나트륨-2,2'-메틸렌비스(4,6-디-t-부틸페닐)포스페이트와 같은 인화합물 금속염 및 2,2-메틸비스(4,6-디-t-부틸페닐)나트륨 등을 포함한다. The organic nucleating agent is sodium benzoate, potassium benzoate, lithium benzoate, calcium benzoate, magnesium benzoate, barium benzoate, terephthalate lithium, terephthalate sodium, terephthalate potassium, calcium oxalate, sodium laurate, potassium laurate, sodium myristate Potassium myristic acid, calcium myristic acid, sodium octamate, calcium octakorate, sodium stearate, potassium stearate, lithium stearate, calcium stearate, magnesium stearate, barium stearate, sodium montate, mon Organic carboxylic acid metal salts such as calcium carbonate, sodium toluate, sodium salicylate, potassium salicylate, zinc salicylate, aluminum dibenzoate, potassium dibenzoate, lithium dibenzoate, sodium β-naphthalate and sodium cyclohexane carboxylic acid; organic sulfonates such as p-toluenesulfonic acid sodium and sodium sulfoisophthalate; Carboxylic acid amides such as stearic acid amide, ethylenebislauric acid amide, palmitic acid amide, hydroxystearic acid amide, erucic acid amide and trimesic acid tris (t-butylamide), benzylidene sorbitol and derivatives thereof ; Phosphorus compound metal salts such as sodium-2,2'-methylenebis (4,6-di-t-butylphenyl) phosphate and 2,2-methylbis (4,6-di-t-butylphenyl) sodium and the like do.
무기계 핵제 및 유기계 핵제는 단독으로 또는 이들의 2 개 이상의 조합으로 사용될 수 있다. The inorganic nucleating agent and the organic nucleating agent may be used alone or in combination of two or more thereof.
현재 기재된 주제의 사출 성형 방법에서 사용되는 성형 재료가 핵제를 함유하는 경우, 함량은 폴리락트산 수지와 같은 수지의 100 중량부 당 바람직하게는 0.005 ~ 5 중량부, 더 바람직하게는 0.1 ~ 1 중량부이다. When the molding material used in the injection molding method of the presently disclosed subject matter contains a nucleating agent, the content is preferably 0.005 to 5 parts by weight, more preferably 0.1 to 1 part by weight per 100 parts by weight of a resin such as polylactic acid resin. to be.
현재 기재된 주제의 사출 성형 방법에서 사용되는 성형 재료는 가소제를 함유할 수 있다. The molding materials used in the injection molding methods of the presently described subject matter may contain plasticizers.
사용되는 가소제는 특히 제한되지 않지만, 수지를 성형하는데 일반적으로 사용되는 다양한 가소제가 사용될 수 있다. 예컨대, 가소제는 폴리에스테르계 가소제, 글리세롤계 가소제, 다가 (polyvalent) 카르복실산 에스테르계 가소제, 폴리알킬렌 글리콜계 가소제 및 에폭시계 가소제 등을 포함한다. The plasticizer used is not particularly limited, but various plasticizers generally used for molding the resin can be used. For example, plasticizers include polyester plasticizers, glycerol plasticizers, polyvalent carboxylic acid ester plasticizers, polyalkylene glycol plasticizers, epoxy plasticizers, and the like.
폴리에스테르계 가소제는, 예컨대 아디프산, 세바스산, 테레프탈산, 이소프탈산, 나프탈렌디카르복실산, 디페닐디카르복실산 및 로진과 같은 산성 성분과 프로필렌 글리콜, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올, 에틸렌 글리콜 및 디에틸렌 글리콜과 같은 디올 성분으로 형성되는 폴리에스테르, 그리고 폴리카프로락톤과 같은 하이드록시카르복실산으로 형성되는 폴리에스테르를 포함한다. Polyester plasticizers include, for example, acidic components such as adipic acid, sebacic acid, terephthalic acid, isophthalic acid, naphthalenedicarboxylic acid, diphenyldicarboxylic acid and rosin and propylene glycol, 1,3-butanediol, 1,4 Polyesters formed from diol components such as butanediol, 1,6-hexanediol, ethylene glycol and diethylene glycol, and polyesters formed from hydroxycarboxylic acids such as polycaprolactone.
이러한 폴리에스테르는 단기능 카르복실산 또는 단기능 알코올에 의해, 또는 에폭시 화합물 등에 의해 단부 봉쇄 (end-capped) 될 수 있다. Such polyesters may be end-capped with monofunctional carboxylic acids or monofunctional alcohols, or with epoxy compounds or the like.
글리세롤계 가소제는, 예컨대 글리세롤 모노아세토모노라우레이트, 글리세롤 디아세토모노라우레이트, 글리세롤 모노아세토모노스테아레이트, 글리세롤 디아세토모노올레이트 및 글리세롤 모노아세토모노몬타네이트를 포함한다. Glycerol-based plasticizers include, for example, glycerol monoacetomonolaurate, glycerol diacetomonolaurate, glycerol monoacetomonostearate, glycerol diacetomonolate and glycerol monoacetomonomonate.
다가 카르복실산계 가소제는, 예컨대 프탈산 디메틸, 프탈산 디에틸, 프탈산 디부틸, 프탈산 디옥틸, 프탈산 디헵틸, 프탈산 디벤질 및 프탈산 부틸벤질과 같은 프탈산염, 트리멜리트산 트리부틸, 트리멜리트산 트리옥틸 및 트리멜리트산 트리헥실과 같은 트리멜리트산염, 아디프산 디이소데실, 아디프산 n-옥틸-n-데실, 아디프산 메틸 디글리콜 부틸 디글리콜, 아디프산 벤질메틸 디글리콜 및 아디프산 벤질부틸 디글리콜과 같은 아디프산염, 아세틸 시트르산 트리에틸 및 아세틸 시트르산 트리부틸과 같은 시트르산염, 아젤산 디-2-에틸헥실과 같은 아젤산염, 세바스산 디부틸 및 세바스산 디-2-에틸헥실을 포함한다. Polyhydric carboxylic acid plasticizers include, for example, phthalate salts such as dimethyl phthalate, diethyl phthalate, dibutyl phthalate, dioctyl phthalate, diheptyl phthalate, dibenzyl phthalate, dibenzyl phthalate and butylbenzyl phthalate, trimellitic acid tributyl, trimellitic acid trioctyl And trimellitic acid salts such as trimellitic acid trihexyl, adipic acid diisodecyl, adipic acid n-octyl-n-decyl, adipic acid methyl diglycol butyl diglycol, adipic acid benzylmethyl diglycol and adipic acid Adipic acid salts, such as benzylbutyl diglycol dibasic, citrate salts such as acetyl triethyl and tributyl acetyl citrate, azelate salts such as di-2-ethylhexyl azelate, dibutyl sebacate and di-2- sebacic acid Ethylhexyl.
폴리알킬렌 글리콜계 가소제는, 예컨대 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 폴리(에틸렌 옥사이드-프로필렌 옥사이드) 블록 및/또는 랜덤 코폴리머, 폴리테트라메틸렌 글리콜, 비스페놀-에틸렌 옥사이드 부가 폴리머, 비스페놀-프로필렌 옥사이드 부가 폴리머 및 비스페놀-테트라히드로푸란 부가 폴리머와 같은 폴리알킬렌 글리콜, 그리고 폴리알킬렌 글리콜의 말단 에폭시화된 화합물, 말단 에스테르화된 화합물 및 말단 에테르화된 화합물을 포함한다. Polyalkylene glycol plasticizers include, for example, polyethylene glycol, polypropylene glycol, poly (ethylene oxide-propylene oxide) blocks and / or random copolymers, polytetramethylene glycol, bisphenol-ethylene oxide addition polymers, bisphenol-propylene oxide addition polymers And polyalkylene glycols such as bisphenol-tetrahydrofuran addition polymers, and terminal epoxidized compounds, terminal esterified compounds and terminal etherified compounds of polyalkylene glycols.
에폭시계 가소제는 일반적으로는 에폭시 스테아르산 알킬과 대두유로 형성되는 에폭시 트리글리세리드 등을 나타낸다. 게다가, 주로 비스페놀 A 와 에피클로로히드린으로 만들어지는 소위 에폭시 수지가 사용될 수 있다. Epoxy plasticizers generally refer to epoxy triglycerides formed from alkyl stearic acid and soybean oil. In addition, so-called epoxy resins made mainly of bisphenol A and epichlorohydrin can be used.
다른 가소제는, 네오펜틸 글리콜 디벤조에이트, 디에틸렌 글리콜 디벤조에이트 및 트리에틸렌 글리콜 디-2-에틸 부티레이트와 같은 지방족 폴리올의 벤조에이트, 스테아르산 아미드와 같은 지방산 아미드, 올레산 부틸과 같은 지방족 카르복실산염, 아세틸 리시놀산 메틸, 아세틸 리시놀산 부틸과 같은 옥시산 에스테르, 펜타에리트리톨, 다양한 소르비톨 등을 포함한다. Other plasticizers are benzoates of aliphatic polyols such as neopentyl glycol dibenzoate, diethylene glycol dibenzoate and triethylene glycol di-2-ethyl butyrate, fatty acid amides such as stearic acid amide, aliphatic carboxyl such as butyl oleate Acid salts, acetyl ricinolic acid methyl, oxyacid esters such as acetyl ricinolic acid butyl, pentaerythritol, various sorbitols, and the like.
현재 기재된 주제의 사출 성형 방법에서 사용되는 성형 재료가 가소제를 함유하는 경우, 함량은 폴리락트산 수지와 같은 수지의 100 중량부 당 바람직하게는 1 ~ 30 중량부, 더 바람직하게는 5 ~ 10 중량부이다. 성형 재료가 바람직한 범위의 함량의 가소제를 함유할 때, 성형 온도가 현재 기재된 주제의 성형 제품의 생산시 약 10℃ 줄어들 수 있다. When the molding material used in the injection molding method of the presently disclosed subject matter contains a plasticizer, the content is preferably 1 to 30 parts by weight, more preferably 5 to 10 parts by weight per 100 parts by weight of a resin such as polylactic acid resin. to be. When the molding material contains a plasticizer in the desired range of content, the molding temperature can be reduced by about 10 ° C. in the production of the shaped articles of the presently described subject matter.
현재 기재된 주제의 사출 성형 방법에서 사용되는 성형 재료는, 핵제 및 가소제 이외에, 필요에 따라, 계면활성제, 엘라스토머, 산화 방지제, 열 안정제, 자외선 흡수제, 광 안정제, 대전 방지제, 중화제, 안료와 같은 착색제, 분산제, 로진, 합성 고무, 미네랄 첨가제, 항균제, 향료, 이형제, 가수분해 방지제 등의 성분을 포함할 수 있다. The molding materials used in the injection molding methods of the presently disclosed subject matter include, in addition to nucleating agents and plasticizers, colorants such as surfactants, elastomers, antioxidants, heat stabilizers, ultraviolet absorbers, light stabilizers, antistatic agents, neutralizers, pigments, Components such as dispersants, rosin, synthetic rubber, mineral additives, antibacterial agents, fragrances, mold release agents, hydrolysis inhibitors and the like.
현재 기재된 주제에서 사용되는 성형 재료에서, 수지, 난연제 및 섬유 이외의 성분의 총 함량은 바람직하게는 20 중량% 이하, 더 바람직하게는 10 중량% 이하이다. In the molding materials used in the presently described subjects, the total content of components other than resins, flame retardants and fibers is preferably at most 20% by weight, more preferably at most 10% by weight.
현재 기재된 주제의 사출 성형 방법이 상기에 상세하게 설명되었다. 현재 기재된 주제는 상기 설명된 실시예에 제한되지 않으며, 물론 다양한 개선 또는 변화가 현재 기재된 주제의 요지를 벗어나지 않으면서 이루어질 수 있다. The injection molding method of the presently described subject matter has been described in detail above. The presently described subject matter is not limited to the embodiments described above, and of course, various improvements or changes may be made without departing from the spirit of the presently disclosed subject matter.
[실시예][Example]
[시험 A][Test A]
다음에, 현재 기재된 주제의 제 1 실시형태의 사출 성형 방법의 구체적인 실시예가 시험 A 에 의해 설명될 것이다. Next, a specific example of the injection molding method of the first embodiment of the presently described subject will be described by test A.
[성형 재료][Molding material]
ㆍ폴리락트산 수지 (펠릿) ... Mitsui Chemicals, Inc 에 의해 생산되는 LACEA H100 100 중량부ㆍ Polylactic acid resin (pellet) ... 100 parts by weight of LACEA H100 produced by Mitsui Chemicals, Inc
ㆍ상용제 (분말) ... FUSHIMI Pharmaceutical Co., Ltd. 에 의해 생산되는 Rabitle FP110 20 중량부ㆍ Commercial (Powder) ... FUSHIMI Pharmaceutical Co., Ltd. 20 parts by weight of Rabitle FP110 produced by
ㆍ안정제 (분말) ... Nisshinbo Chemical Inc. 에 의해 생산되는 CARBODILITE LA1 5 중량부 ㆍ Stabilizer (Powder) ... Nisshinbo Chemical Inc. 5 parts by weight of CARBODILITE LA1 produced by
ㆍ난연제 (분말) ... ADEKA CORPORATION 에 의해 생산되는 ADK STAB FP2100 35 중량부ㆍ Flame Retardant (Powder) ... 35 parts by weight of ADK STAB FP2100 produced by ADEKA CORPORATION
ㆍ유리 섬유 ... Owens Corning 에 의해 생산되는 FT592 15 중량부 (펠릿으로 압축된 섬유) Glass fiber 15 parts by weight of FT592 produced by Owens Corning (pellet compressed fiber)
<총 합> 175 중량부 <Total> 175 parts by weight
뜨거운 공기 건조기에 의해 80℃ 에서 5 시간 동안 미리 건조된 폴리락트산 수지가 사용되었다. 감압 건조기에 의해 80℃ 에서 5 시간 동안 미리 압력을 줄이고 건조된 난연제가 사용되었다. 성형 재료의 분말비는 34 중량% 이었다. A polylactic acid resin previously dried at 80 ° C. for 5 hours by a hot air dryer was used. A flame retardant dried in advance for 5 hours at 80 ° C. by a reduced pressure drier was used. The powder ratio of the molding material was 34% by weight.
[사출 성형 기구]Injection Molding Mechanism
사출 성형 기구로서, FANUC CORPORATION 에 의해 생산되는 50-A 가 시험에서 사용되었고, 샤르피 시험편과 UL 시험편 (1.6 ㎜ 의 두께) 의 사출 성형을 동시에 수행할 수 있는 몰드가 사출 성형 기구에 세트되었다. 사출 성형 기구의 가열 온도는 노즐 측으로부터 195℃, 195℃, 190℃, 180℃, 그리고 30℃ 로 설정되었다. 1 발사분의 사출량은 25 g 으로 설정되었다. 사출 성형 기구 (10) 가 도 8 에서 3 개의 히터 (24) 를 포함하지만, 사출 성형 기구는 이러한 시험 A 에 이용되었다. Injection molding apparatus, produced by FANUC CORPORATION 50-A was used in the test, and a mold capable of simultaneously performing injection molding of the Charpy test piece and the UL test piece (thickness of 1.6 mm) was set in the injection molding apparatus. The heating temperature of the injection molding apparatus was set to 195 ° C, 195 ° C, 190 ° C, 180 ° C, and 30 ° C from the nozzle side. The injection volume of one shot was set at 25 g. Although the
이후에 설명되는 실시예 1 ~ 6 및 비교예 1 ~ 7 의 사출 성형 조건 하에서 성형된 시험편에 있어서, 3 가지 항목 : "샤르피 충격", "연소성" 그리고 "분산성" 이 평가되었다. 평가를 위한 시험 방법은 이하에 설명되는 것과 같다. In the test pieces molded under the injection molding conditions of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 7 described later, three items: “Charpy impact”, “combustibility” and “dispersibility” were evaluated. The test method for evaluation is as described below.
(샤르피 충격 시험)(Charpy impact test)
샤르피 충격 시험편이 JISK-7111 에 따라 80 ㎜ ± 2 ㎜ 의 길이, 10 ㎜ ± 0.2 ㎜ 의 폭, 4 ㎜ ± 0.2 ㎜ 의 두께를 갖도록 형성되었고, 노칭 (0.25 ㎜ ± 0.05 ㎜ 의 노치 반경, 8.0 ㎜ ± 0.2 ㎜ 의 노치 부분의 폭) 이 수행되었다. 노치를 갖는 시험편의 질량은 4.2 g 이었다. 시험 장치로서, TOYO SEIKI SEISAKU-SHO, LTD. 에 의해 생산되는 IMPACT TESTER (아날로그식) 가 사용되었다. 실시예 및 비교예에 의해 얻어지는 시험편은 JISK-7111 에 따라 샤르피 충격 시험을 받았고, 5 (KJ/㎡) 이상이 합격이었다. The Charpy impact test piece was formed to have a length of 80 mm ± 2 mm, a width of 10 mm ± 0.2 mm, a thickness of 4 mm ± 0.2 mm according to JISK-7111, and a notching (notch radius of 0.25 mm ± 0.05 mm, 8.0 mm). Width of the notched portion of ± 0.2 mm). The mass of the test piece with a notch was 4.2 g. As a test device, TOYO SEIKI SEISAKU-SHO, LTD. Produced by IMPACT TESTER (analog) was used. The test piece obtained by the Example and the comparative example received the Charpy impact test according to JISK-7111, and 5 (KJ / m <2>) or more was the pass.
(연소성 시험 : UL94-V)(Combustion test: UL94-V)
시험편으로서, 127 ㎜ 의 길이, 12.7 ㎜ 의 폭, 그리고 1.6 ㎜ 의 두께를 갖는 사출 성형 시험편이 사용되었다. UL94-V 는 플라스틱 성분 등의 가장 기본적인 연소성 시험이며, 가스 버너의 화염을 구체적인 크기를 갖는 시험편에 가하여 시험편의 연소성을 체크한다. 난연성의 레벨은 내림차순으로 5VA, 5VB, V-0, V-1, V-2, 그리고 HB 였고, V-1 이상 (5VA ~ V-1) 의 난연성이 합격이었다. As the test piece, an injection molded test piece having a length of 127 mm, a width of 12.7 mm, and a thickness of 1.6 mm was used. UL94-V is the most basic flammability test for plastics, etc., and checks the flammability of the test piece by applying the flame of the gas burner to a test piece having a specific size. The levels of flame retardance were 5VA, 5VB, V-0, V-1, V-2, and HB in descending order, and the flame retardance of V-1 or more (5VA-V-1) was the pass.
(분산성 시험)(Dispersibility test)
시험편으로서, 127 ㎜ 의 길이, 12.7 ㎜ 의 폭, 1.6 ㎜ 의 두께를 갖는 사출 성형 시험편이 UL94 에 따라 사용되었다. 시험편은 3800 Lx ~ 4200 Lx 의 조도를 갖는 광 테이블 (흰색 광) 에 놓이고, 분산성은 시험편을 통하여 전달되는 광에 의해 가시적으로 관찰되었다. 그 후, 이하의 A ~ E 의 5 단계 평가가 수행되었다. As the test piece, an injection molded test piece having a length of 127 mm, a width of 12.7 mm, and a thickness of 1.6 mm was used according to UL94. The test piece was placed on a light table (white light) having an illuminance of 3800 Lx to 4200 Lx, and the dispersibility was visually observed by the light transmitted through the test piece. Thereafter, the following five levels of evaluation of A to E were performed.
A ... 시험편에서 응집체가 발견되지 않았고, 색상은 균일하다. A ... No agglomerates were found in the specimen, and the color was uniform.
B ... 시험편에서 응집체가 발견되지 않았지만, 색상의 불균질이 관찰되었다. B ... No agglomerates were found in the specimens, but color heterogeneity was observed.
C ... 시험편에서 0.5 ㎜ 이상의 길이를 갖는 미소한 응집체가 관찰되었다. C ... fine aggregates having a length of 0.5 mm or more were observed in the test piece.
D ... 시험편에서 각각 0.5 ㎜ 이상의 길이를 갖는 5 개 이상의 응집체가 관찰되었다. D ... Five or more aggregates with a length of 0.5 mm or more were observed in the test pieces.
E ... 시험편에서 각각 1 ㎜ 이상의 길이를 갖는 10 개 이상의 응집체가 관찰되었다. E ... Ten or more aggregates having a length of at least 1 mm were observed in the test pieces.
(판정)(Judgment)
모든 3 개의 평가 항목이 합격일때, 판정에서 합격인 것으로 평가되었고, 평가 항목 중 하나라도 불합격이라면, 판정에서 불합격인 것으로 평가되었다. When all three evaluation items passed, it was evaluated as passing in the judgment, and if any of the evaluation items failed, the evaluation was judged as failing.
[시험 A 에서의 실시예와 비교예의 사출 성형 조건 및 결과][Injection Molding Conditions and Results of Examples and Comparative Examples in Test A]
도 10a 는 실시예의 사출 성형 조건 및 결과를 나타내는 도면이고, 도 10b 는 비교예의 사출 성형 조건 및 결과를 나타내는 도면이다. 10A is a view showing injection molding conditions and results of an example, and FIG. 10B is a view showing injection molding conditions and results of a comparative example.
(실시예 1)(Example 1)
실시예 1 에서, 소형 계량 공급기가 사출 성형 기구에 장착되었고, 상기 조성을 갖는 성형 재료가 플라스틱 백에 놓이고, 충분히 흔들어지고 균일하게 혼합되고, 그 후 계량 공급기 안에 놓인다. 배압은 30 ㎏/㎠ 으로 설정되었고, 스크류의 회전 속도는 200 rpm 으로 설정되었고, 성형 재료는 계량 시간이 20 초인 공급 속도로 실린더 안으로 공급되었다. 구체적으로, 실시예 1 에서, 실린더 안으로 공급되는 성형 재료의 공급 속도는 스크류의 회전 속도 및 배압 설정값과 상관없이 조정되었고, 따라서 계량 단계의 계량 시간은 20 초로 제어되었다. 그 결과, 분말 재료와 펠릿 재료의 균일한 혼합이 충분히 수행되었고, 샤르피 충격 시험 결과는 7.1 (KJ/㎡) 이었고, 난연성은 V-0 이었고, 분산성은 A 였으며, 합격인 것으로 판정되었다. 도 11a 는 실시예 1 의 사출 성형 기구의 스크류 섀프트를 나타내는 사진을 나타내고, 흰색 부분은 섀프트에 부착하는 분말재료이다. 도 11a 로부터 명백하듯이, 적은 분말 재료가 압축 구역에서 섀프트에 부착되고, 성형 재료의 균일한 반죽이 충분이 수행되었다. In Example 1, a small metering feeder was mounted in the injection molding apparatus, and the molding material having the composition was placed in a plastic bag, sufficiently shaken and mixed uniformly, and then placed in the metering feeder. The back pressure was set at 30 kg /
이후에 설명되는 비교예 1 에서, 30 ㎏/㎠ 의 배압 설정값과 200 rpm 의 스크류 회전 속도를 갖는 정상 공급에서 계량 시간은 SN 이었고 계량 시간 (SN) 은 4 초였다. In Comparative Example 1 described later, the weighing time was SN and the weighing time SN was 4 seconds in a normal feed with a back pressure setpoint of 30 kg /
(실시예 2)(Example 2)
실시예 2 에서, 배압이 150 ㎏/㎠ 으로 증가된 것을 제외하고 사출 성형이 실시예 1 과 같이 수행되었다. 구체적으로, 실시예 2 에서, 실시예 1 과 동일한 스크류 회전 속도와 계량 시간이 설정되었고 배압이 실시예 1 보다 더 클 때 현재 기재된 주제에 대한 영향이 체크되었다. 그 결과, 샤르피 충격 시험 결과는 6.9 (KJ/㎡) 이었고, 난연성은 V-1, 분산성은 A 였고, 합격인 것으로 판정되었다. 배압 설정값이 30 ㎏/㎠ ~ 150 ㎏/㎠ 로 증가되더라도, 스크류 회전 속도와 계량 시간이 현재 기재된 주제의 조건으로 설정되는 한 성형 제품의 품질에 대한 영향은 작았다. 따라서, 배압은 미리 정해진 값으로 설정될 수 있다. 이후에 설명되는 비교예 2 에서, 150 ㎏/㎠ 의 배압 설정값과 200 rpm 의 스크류 회전 속도를 갖는 정상 공급에서 계량 시간은 SN 이었고, 계량 시간 (SN) 은 7 초였다. In Example 2, injection molding was performed as in Example 1 except that the back pressure was increased to 150 kg /
(실시예 3)(Example 3)
배압이 30 ㎏/㎠ 으로 설정되었고, 스크류의 회전 속도는 50 rpm 으로 설정되었고, 성형 재료는 계량 시간이 40 초인 공급 속도로 실린더 안으로 공급되었다. 다른 조건은 실시예 1 과 동일하였다. 구체적으로, 실시예 3 에서, 줄어든 스크류 회전 속도에 의한 반죽 성능의 낮아짐은 계량 시간을 40 초 까지 증가시킴으로써 상쇄된다. 그 결과, 샤르피 충격 시험 결과는 6.5 (KJ/㎡) 이었고, 난연성은 V-1 이었고, 분산성은 A 였고, 합격인 것으로 판정되었다. The back pressure was set at 30 kg /
(실시예 4)(Example 4)
배압이 30 ㎏/㎠ 으로 설정되었고, 스크류의 회전 속도는 200 rpm 으로 설정되었고, 성형 재료는 계량 시간이 8 초인 공급 속도로 실린더 안으로 공급되었다. 다른 조건은 실시예 1 과 동일하다. 구체적으로, 실시예 4 에서, 실시예 1 과 동일하게 배압 설정값과 스크류 회전 속도가 설정되었고, 계량 시간은 현재 기재된 주제의 하한으로 설정되었다. 그 결과, 샤르피 충격 시험 결과는 6.0 (KJ/㎡) 이었고, 난연성은 V-1 이었고, 분산성은 B 였고, 합격인 것으로 판정되었다. The back pressure was set at 30 kg /
(실시예 5)(Example 5)
배압이 30 ㎏/㎠ 으로 설정되었고, 스크류의 회전 속도는 200 rpm 으로 설정되었고, 성형 재료는 계량 시간이 180 초인 공급 속도로 실린더 안으로 공급되었다. 다른 조건은 실시예 1 과 동일하였다. 구체적으로, 실시예 5 에서, 실시예 1 과 동일하게 배압 설정값과 스크류 회전 속도가 설정되었고, 계량 시간은 현재 기재된 주제의 상한으로 설정되었다. 그 결과, 샤르피 충격 시험 결과는 5.1 (KJ/㎡) 이었고, 난연성은 V-1 이었고, 분산성은 A 였고, 합격인 것으로 판정되었다. 하지만, 긴 계량 시간 때문에, 샤르피 충격 시험 결과는 합격 라인에 가깝다. 이는 긴 계량 시간이 폴리락트산 수지의 분해에 의한 저분자화를 유발할 수 있기 때문이다. The back pressure was set at 30 kg /
(실시예 6)(Example 6)
배압이 30 ㎏/㎠ 으로 설정되었고, 스크류의 회전 속도는 300 rpm 으로 설정되었고, 성형 재료는 계량 시간이 20 초인 공급 속도로 실린더 안으로 공급되었다. 다른 조건은 실시예 1 과 동일하였다. 구체적으로, 실시예 6 에서, 실시예 1 과 동일하게 배압 설정값과 계량 시간이 설정되었고, 스크류 회전 속도는 현재 기재된 주제의 상한으로 설정되었다. 그 결과, 샤르피 충격 시험 결과는 5.5 (KJ/㎡) 이었고, 난연성은 V-1 이었고, 분산성은 B 였고, 합격인 것으로 판정되었다. 하지만, 높은 스크류 회전 속도 때문에, 샤르피 충격 시험 결과는 합격 라인에 가깝다. 이는 높은 스크류 회전 속도가 과도한 전단 가열을 유발하여 폴리락트산 수지의 분해에 의한 저분자화를 유발할 수 있기 때문이다. The back pressure was set at 30 kg /
(비교예 1)(Comparative Example 1)
배압이 30 ㎏/㎠ 으로 설정되었고, 스크류의 회전 속도는 200 rpm 으로 설정되었고, 상기 조성을 갖는 성형 재료가 계량 공급기를 사용하지 않고 50 ㎖ 의 용량을 갖는 미니 호퍼 안으로 놓이고, 실린더 안으로 공급되어 성형 재료의 자중에 의해 실린더를 충전하는 정상 공급 방법이 수행되었다. 이 때의 계량 시간이 측정되었고 이는 4 초였다. 구체적으로, 비교예 1 에서, 성형 재료는 스크류의 회전 속도, 즉 성형 재료의 재료 공급 능력에 따라 실린더 안으로 공급되었고, 따라서 계량 시간은 4 초였다. 그 결과, 계량 시간이 너무 짧고 분말 재료와 펠릿 재료의 균일한 반죽이 불충분하게 수행되었기 때문에, 샤르피 충격 시험 결과는 4.7 (KJ/㎡) 이었고, 난연성은 V-2 였고, 분산성은 D 였고, 불합격인 것으로 판정되었다. The back pressure was set to 30 kg /
도 11b 는 비교예 1 의 사출 성형 기구의 스크류 섀프트를 나타내는 사진을 나타내고, 흰색 부분은 섀프트에 부착되는 분말 재료이다. 도 11b 로부터 명백하듯이, 많은 분말 재료가 압축 구역에서 섀프트에 부착되고, 성형 재료의 균일한 반죽은 불충분하게 수행된다. FIG. 11B shows a photograph showing a screw shaft of the injection molding apparatus of Comparative Example 1, wherein a white portion is a powder material attached to the shaft. FIG. As is apparent from FIG. 11B, many powder materials are attached to the shaft in the compression zone, and uniform kneading of the molding material is performed insufficiently.
(비교예 2)(Comparative Example 2)
배압이 150 ㎏/㎠ 으로 설정되었고, 스크류의 회전 속도는 200 rpm 으로 설정되었고, 상기 조성을 갖는 성형 재료가 계량 공급기를 사용하지 않고 50 ㎖ 의 용량을 갖는 미니 호퍼 안으로 놓이고, 실린더 안으로 공급되어 성형 재료의 자중에 의해 실린더를 충전하는 정상 공급 방법이 수행되었다. 이 때의 계량 시간이 측정되었고 이는 7 초였다. 구체적으로, 비교예 2 에서, 성형 재료는 스크류의 회전 속도, 즉 성형 재료의 재료 공급 능력에 따라 실린더 안으로 공급되었고, 따라서 계량 시간은 7 초였다. 이러한 경우, 배압은 비교예 1 의 30 ㎏/㎠ 로부터 150 ㎏/㎠ 로 증가되었기 때문에, 정상 공급 방법의 계량 시간은 비교예 1 의 4 초로부터 7 초로 증가되었다. 그 결과, 샤르피 충격 시험 결과는 5.1 (KJ/㎡) 이었고, 난연성은 V-2 였고, 분산성은 E 였고, 불합격인 것으로 판정되었다. The back pressure was set at 150 kg /
(비교예 3)(Comparative Example 3)
실시예 1 과 같이 배압이 30 ㎏/㎠ 으로 설정되었고, 스크류의 회전 속도는 200 rpm 으로 설정되었고, 상기 조성을 갖는 성형 재료가 계량 공급기를 사용하지 않고 50 ㎖ 의 용량을 갖는 미니 호퍼 안으로 놓이고, 실린더 안으로 공급되어 성형 재료의 자중에 의해 실린더 안으로 공급되었다. 그 결과, 실린더의 입구 포트는 성형 재료에 의해 차단되고 막혔고, 성형 제품의 안정적인 샘플을 얻는 것이 불가능했으며, 시험은 중지되었다. 따라서, 성형 재료가 대량의 분말을 함유할 때, 막힘이 어떠한 요인에 의해 유발될 수 있다. The back pressure was set to 30 kg /
(비교예 4)(Comparative Example 4)
비교예 4 에서, 시험은 일본 특허 출원 공개 공보 제 2005-319813 의 헝그리 공급에 따라 수행되었다. 구체적으로, 배압은 30 ㎏/㎠ 으로 설정되었고, 스크류의 회전 속도는 200 rpm 으로 설정되었고, 성형 재료는 실린더의 입구 포트가 체크되면서 스크류의 1/4 ~ 3/4 이 가려지도록 공급되었다. 이 때의 계량 시간이 측정되었고, 이는 비교예 1 의 정상 공급 방법에서의 4 초의 계량 시간과 동일하였다. 그 결과, 계량 시간이 너무 짧고 분말 재료와 펠릿 재료의 균일한 반죽이 불충분하게 수행되었기 때문에, 샤르피 충격 시험 결과는 5.5 (KJ/㎡) 이고 합격이었지만, 난연성은 V-2 였고, 분산성은 D 였으며, 이들은 불합격이고, 이는 불합격인 것으로 판정되었다. In Comparative Example 4, the test was carried out according to the Hungry supply of Japanese Patent Application Laid-open No. 2005-319813. Specifically, the back pressure was set to 30 kg /
(비교예 5)(Comparative Example 5)
비교예 5 에서, 시험은 일본 특허 출원 공개 공보 제 2001-277296 에 따라 수행되었다. 구체적으로, 배압은 30 ㎏/㎠ 으로 설정되었고, 스크류의 회전 속도는 200 rpm 으로 설정되었고, TOYO SEIKI SEISAKU-SHO, LTD. 에 의한 정량 공급기 (F3) 가 수동으로 on/off 작동되었고, 성형 재료는 일본 특허 출원 공개 공보 제 2001-277296 의 공급 방법에 의해 실린더 안으로 공급되었다. 이 때의 계량 시간이 측정되었고 5 초였다. 그 결과, 계량 시간이 너무 짧고 분말 재료와 펠릿 재료의 균일한 반죽이 불충분하게 수행되었기 때문에, 샤르피 충격 시험 결과가 5.2 (KJ/㎡) 이고 합격이었지만, 난연성은 V-2 였고 그리고 분산성은 D 였으며, 불합격인 것으로 판정되었다. In Comparative Example 5, the test was performed according to Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-277296. Specifically, the back pressure was set to 30 kg / ㎠, the rotation speed of the screw was set to 200 rpm, TOYO SEIKI SEISAKU-SHO, LTD. The metering feeder F3 by was turned on / off manually and the molding material was fed into the cylinder by the feeding method of Japanese Patent Application Laid-open No. 2001-277296. The weighing time at this time was measured and was 5 seconds. As a result, the Charpy impact test result was 5.2 (KJ / m2) and passed because the weighing time was too short and uniform dough of the powder material and pellet material was insufficient, but the flame retardancy was V-2 and the dispersibility was D It was determined that the test failed.
(비교예 6)(Comparative Example 6)
비교예 6 에서, 사출 성형은 성형 재료가 계량 시간이 200 초인 공급 속도로 실린더 안으로 공급되는 것을 제외하고 실시예 1 과 같이 수행되었다. 구체적으로, 비교예 6 에서, 배압 설정값과 스크류 회전 속도는 현재 기재된 주제를 만족시켰고, 계량 시간은 현재 기재된 주제의 상한보다 더 길었다. 그 결과, 난연성은 V-1 이었고, 분산성은 A 였고, 합격인 것으로 판정되었다. 하지만, 너무 긴 계량 시간 때문에, 샤르피 충격 시험 결과는 합격선보다 더 낮은 4.5 (KJ/㎡) 이었다. 이는 너무 긴 계량 시간이 폴리락트산 수지의 분해에 의한 과도한 저분자화를 유발하기 때문일 수 있다. In Comparative Example 6, injection molding was performed as in Example 1 except that the molding material was fed into the cylinder at a feed rate with a weighing time of 200 seconds. Specifically, in Comparative Example 6, the back pressure set point and the screw rotational speed satisfied the presently described subject matter, and the metering time was longer than the upper limit of the presently described subject matter. As a result, the flame retardance was V-1, the dispersibility was A, and it was judged as passing. However, because of the too long weighing time, the Charpy impact test result was 4.5 (KJ / m 2) lower than the pass line. This may be because too long metering time causes excessive low molecularization by decomposition of the polylactic acid resin.
(비교예 7)(Comparative Example 7)
비교예 7 에서, 사출 성형은 스크류의 회전 속도가 350 rpm 으로 설정되는 것을 제외하고 실시예 1 과 같이 수행되었다. 구체적으로, 비교예 7 에서, 배압 설정값과 계량 시간은 현재 기재된 주제를 만족시켰지만, 스크류 회전 속도는 현재 기재된 주제의 상한보다 더 높다. 그 결과, 난연성은 V-1 이었고, 분산성은 A 였고, 합격인 것으로 판정되었다. 하지만, 높은 스크류 회전 속도 때문에, 샤르피 충격 시험 결과는 합격선보다 더 낮은 4.2 (KJ/㎡) 였다. 이는 너무 높은 스크류 회전 속도가 과도한 전단 가열을 발생하여 폴리락트산 수지의 분해에 의한 저분자화를 야기하기 때문일 수 있다. In Comparative Example 7, injection molding was performed as in Example 1 except that the rotational speed of the screw was set to 350 rpm. Specifically, in Comparative Example 7, the back pressure set point and metering time met the presently described subject matter, but the screw rotational speed was higher than the upper limit of the presently described subject matter. As a result, the flame retardance was V-1, the dispersibility was A, and it was judged as passing. However, due to the high screw rotational speed, the Charpy impact test result was 4.2 (KJ / m 2) lower than the pass line. This may be because too high screw rotation speeds result in excessive shear heating resulting in low molecular weight by decomposition of the polylactic acid resin.
[시험 A 의 결과 및 고찰][Result and Discussion of Test A]
상기 설명된 실시예 1 과 비교예 1 사이의 비교 그리고 실시예 2 와 비교예 2 사이의 비교로부터 명백하듯이, 현재 기재된 주제의 사출 성형 방법은 성형 재료의 공급 속도를 조정하여 수행되어 계량 시간은 스크류 회전 속도와 배압 설정값과 상관없이 제어되고, 따라서 양호한 결과가 샤르피 충격 시험, 연소성 및 분산성 모두에서 얻어질 수 있다. As is evident from the comparison between Example 1 and Comparative Example 1 described above and the comparison between Example 2 and Comparative Example 2, the presently described injection molding method is performed by adjusting the feed rate of the molding material so that the metering time is It is controlled regardless of the screw rotational speed and back pressure setpoint, so good results can be obtained in both Charpy impact tests, combustibility and dispersibility.
또한, 현재 기재된 주제의 사출 성형 방법에 가깝게 보이는 비교예 4 및 5 에 있어서, 샤르피 충격 시험은 비교예 1 ~ 3 과 비교할 때 개선되었지만, 난연성 및 분산성은 비교예 1 ~ 3 보다 더 낮았고, 만족스러운 결과는 얻어질 수 없었다. In addition, in Comparative Examples 4 and 5, which appear close to the injection molding method of the presently described subject matter, the Charpy impact test was improved compared to Comparative Examples 1 to 3, but the flame retardancy and dispersibility were lower than Comparative Examples 1 to 3, and satisfactory The result could not be obtained.
또한, 스크류의 회전 속도가 300 rpm 을 초과하거나 또는 계량 시간이 180 초를 초과한다면, 균일한 반죽은 달성될 수 있지만, 폴리락트산 수지의 저분자화가 발생되어 샤르피 충격 시험 결과에 영향을 미친다. 따라서, 스크류의 회전 속도를 50 rpm (충분한 반죽이 수행될 수 있는 최저 회전 속도) ~ 300 rpm 내의 일정한 회전 속도로 설정하고, 실린더 안으로의 성형 재료의 공급 속도를 계량 시간이 정상 공급의 계량 시간 (SN 초) 의 2 배 이상 또는 180 초 이하가 되도록 조정될 수 있는 것이 필요하다. In addition, if the rotational speed of the screw exceeds 300 rpm or the metering time exceeds 180 seconds, uniform dough can be achieved, but low molecular weight of the polylactic acid resin occurs, affecting the Charpy impact test results. Therefore, the rotational speed of the screw is set at a constant rotational speed within 50 rpm (lowest rotational speed at which sufficient kneading can be performed) to 300 rpm, and the supplying speed of the molding material into the cylinder is determined by the weighing time of the normal supply ( It is necessary that it can be adjusted to be more than twice or less than 180 seconds (SN seconds).
이러한 실시예에서, 낮은 내열성을 갖는 폴리락트산 수지 (PLA) 가 기본 수지로서 사용되었지만, 현재 기재된 주제는 물론 폴리락트산 수지보다 더 높은 내열성을 갖는 기본 수지에 적용될 수 있다. In this embodiment, polylactic acid resin (PLA) having low heat resistance was used as the base resin, but the presently described subject matter can be applied to a base resin having higher heat resistance than polylactic acid resin as well.
[시험 B][Test B]
시험 B 가 시험 A 와 상이한 사출 성형 기구와 성형 재료를 사용하여 수행되었다. Test B was performed using a different injection molding tool and molding material than test A.
[성형 재료][Molding material]
ㆍ폴리락트산 수지 (과립체) ... NatureWorks LLC 에 의해 생산되는 4032D 100 중량부ㆍ polylactic acid resin (granule) ... 4032D 100 parts by weight produced by NatureWorks LLC
ㆍ난연제 (분말) ... ADEKA CORPORATION 에 의해 생산되는 ADK STAB FP2200 40 중량부ㆍ Flame Retardant (Powder) ... 40 parts by weight of ADK STAB FP2200 produced by ADEKA CORPORATION
ㆍ상용제 (분말) ... FUSHIMI Pharmaceutical Co., Ltd. 에 의해 생산되는 Rabitle FP110 20 중량부ㆍ Commercial (Powder) ... FUSHIMI Pharmaceutical Co., Ltd. 20 parts by weight of Rabitle FP110 produced by
ㆍ안정제 (분말) ... MITSUBISHI RAYON CO., LTD. 에 의해 생산되는 METABLEN W600A 5 중량부ㆍ Stabilizer (Powder) ... MITSUBISHI RAYON CO., LTD. 5 parts by weight of METABLEN W600A produced by
ㆍPTFE 드립 방지제 (분말) ... DAIKIN INDUSTRIES, LTD. 에 의해 생산되는 FA500H 0.5 중량부ㆍ PTFE anti-drip agent (powder) ... DAIKIN INDUSTRIES, LTD. 0.5 parts by weight of FA500H produced by
ㆍ가수분해 방지제 (분말) ... Rhein Chemie Rheinau GmbH 에 의해 생산되는 Stabaxol 1FL 3 중량부ㆍ Hydrolytic inhibitor (powder) ... 3 parts by weight of Stabaxol 1FL produced by Rhein Chemie Rheinau GmbH
ㆍ충전재 (미세 분말) ... Nippon Talc Co.,Ltd. 에 의해 생산되는 P3ㆍ Filler (Fine Powder) ... Nippon Talc Co., Ltd. Produced by P3
8 중량부8 parts by weight
<총 합> 176.5 중량부<Total> 176.5 parts by weight
뜨거운 공기 건조기에 의해 80℃ 에서 5 시간 동안 미리 건조된 폴리락트산 수지가 사용되었다. 감압 건조기에 의해 80℃ 에서 5 시간 동안 미리 압력을 줄이고 건조된 난연제가 사용되었다. 성형 재료의 분말비는 43 중량% 이었다. A polylactic acid resin previously dried at 80 ° C. for 5 hours by a hot air dryer was used. A flame retardant dried in advance for 5 hours at 80 ° C. by a reduced pressure drier was used. The powder ratio of the molding material was 43% by weight.
[사출 성형 기구]Injection Molding Mechanism
사출 성형 기구로서, Sumitomo Heavy Industries, Ltd. 에 의해 생산되는 SG150U-3 이 시험에서 사용되었고, 샤르피 시험편과 UL 시험편 (1.6 ㎜ 의 두께) 의 사출 성형을 동시에 수행할 수 있는 몰드가 사출 성형 기구에 세트되었다. 사출 성형 기구의 가열 온도는 노즐 측으로부터 195℃, 195℃, 190℃, 180℃, 그리고 30℃ 로 설정되었다. 1 발사분의 사출량은 120 g 으로 설정되었다. 사출 성형 기구 (10) 가 도 8 에서 3 개의 히터 (24) 를 포함하지만, 사출 성형 기구는 이러한 시험 B 에 이용되었다. As an injection molding apparatus, Sumitomo Heavy Industries, Ltd. The SG150U-3 produced by the US was used in the test, and a mold capable of simultaneously performing injection molding of the Charpy test piece and the UL test piece (thickness of 1.6 mm) was set in the injection molding apparatus. The heating temperature of the injection molding apparatus was set to 195 ° C, 195 ° C, 190 ° C, 180 ° C, and 30 ° C from the nozzle side. The injection quantity of one shot was set to 120 g. Although the
시험 A 에서와 같이,현재 기재된 주제가 만족되는 경우 그리고 현재 기재된 주제가 만족되지 않는 경우에 수행되었고, 3 가지 항목 : 샤르피 충격 시험, 난연성 시험, 그리고 분산성 시험이 평가되었다. 3 가지 항목에 대한 시험 방법 및 평가 기준은 시험 A 와 동일하다. As in Test A, it was performed when the presently described subject was satisfied and when the currently described subject was not satisfied, and three items: Charpy impact test, flame retardancy test, and dispersibility test were evaluated. The test methods and evaluation criteria for the three items are the same as for test A.
[시험 B 의 실시예와 비교예의 사출 성형 조건 및 결과][Injection Molding Conditions and Results of Examples and Comparative Examples of Test B]
도 12a 는 실시예의 사출 성형 조건 및 결과를 나타내는 도면이며, 도 12b 는 비교예의 사출 성형 조건 및 결과를 나타내는 도면이다. 12A is a view showing injection molding conditions and results of an example, and FIG. 12B is a view showing injection molding conditions and results of a comparative example.
(실시예 1-1)(Example 1-1)
실시예 1-1 에서, 소형 계량 공급기가 사출 성형 기구에 장착되었고, 상기 조성을 갖는 성형 재료가 플라스틱 백에 놓이고, 충분히 흔들어지고 균일하게 혼합되고, 그 후 계량 공급기 안에 놓인다. 배압은 5 ㎏/㎠ 으로 설정되었고, 스크류의 회전 속도는 150 rpm 으로 설정되었고, 성형 재료는 계량 시간이 40 초인 공급 속도로 실린더 안으로 공급되었다. 구체적으로, 실시예 1-1 에서, 실린더 안으로 공급되는 성형 재료의 공급 속도는 스크류의 회전 속도 및 배압 설정값과 상관없이 조정되었고, 따라서 계량 단계의 계량 시간은 40 초로 제어되었다. 그 결과, 분말 재료와 펠릿 재료의 균일한 혼합이 충분히 수행되었고, 샤르피 충격 시험 결과는 6.4 (KJ/㎡) 이었고, 난연성은 V-1 이었고, 분산성은 A 였으며, 합격인 것으로 판정되었다. In Example 1-1, a small metering feeder was mounted in the injection molding apparatus, and the molding material having the composition was placed in a plastic bag, sufficiently shaken and mixed uniformly, and then placed in the metering feeder. The back pressure was set at 5 kg /
이후에 설명되는 비교예 1-1 에서, 5 ㎏/㎠ 의 배압 설정값과 150 rpm 의 스크류 회전 속도를 갖는 정상 공급에서 계량 시간은 SN 이었고 계량 시간 (SN) 은 3 초였다. In Comparative Example 1-1 described later, the weighing time was SN and the weighing time SN was 3 seconds in a normal supply having a back pressure set value of 5 kg /
(실시예 2-1)(Example 2-1)
실시예 2-1 에서, 소형 계량 공급기가 사출 성형 기구에 장착되었고, 상기 조성을 갖는 성형 재료가 플라스틱 백에 놓이고, 충분히 흔들어지고 균일하게 혼합되고, 그 후 계량 공급기 안에 놓인다. 배압은 25 ㎏/㎠ 으로 설정되었고, 스크류의 회전 속도는 150 rpm 으로 설정되었고, 성형 재료는 계량 시간이 60 초인 공급 속도로 실린더 안으로 공급되었다. 구체적으로, 실시예 2-1 에서, 실린더 안으로 공급되는 성형 재료의 공급 속도는 스크류의 회전 속도 및 배압 설정값과 상관없이 조정되었고, 따라서 계량 단계의 계량 시간은 60 초로 제어되었다. 그 결과, 분말 재료와 펠릿 재료의 균일한 혼합이 충분히 수행되었고, 샤르피 충격 시험 결과는 6.8 (KJ/㎡) 이었고, 난연성은 V-0 이었고, 분산성은 A 였으며, 합격인 것으로 판정되었다. In Example 2-1, a small metering feeder was mounted in the injection molding apparatus, and the molding material having the composition was placed in a plastic bag, sufficiently shaken and mixed uniformly, and then placed in the metering feeder. The back pressure was set at 25 kg /
(실시예 3-1)(Example 3-1)
실시예 3-1 에서, 사출 성형은 스크류 회전 속도가 현재 기재된 주제의 하한과 같이 50 rpm 으로 설정된 것을 제외하고 실시예 1-1 과 같이 수행되었다. 그 결과, 샤르피 충격 시험 결과는 6.1 (KJ/㎡) 이었고, 난연성은 V-1 이었고, 분산성은 A 였으며, 합격인 것으로 판정되었다. 따라서, 분말 재료와 펠릿 재료의 균일한 반죽은 스크류 회전 속도가 현재 기재된 주제의 하한과 같이 50 rpm 으로 설정되더라도 충분히 수행되었다는 것이 발견되었다. In Example 3-1, injection molding was performed as in Example 1-1 except that the screw rotational speed was set at 50 rpm as the lower limit of the presently described subject matter. As a result, the Charpy impact test result was 6.1 (KJ / m 2), the flame retardancy was V-1, the dispersibility was A, and it was determined to pass. Thus, it was found that uniform kneading of the powder material and the pellet material was sufficiently performed even if the screw rotational speed was set at 50 rpm as the lower limit of the presently described subject matter.
(실시예 4-1)(Example 4-1)
실시예 4-1 에서, 사출 성형은 스크류 회전 속도가 현재 기재된 주제의 상한과 같이 300 rpm 으로 설정된 것을 제외하고 실시예 1-1 과 같이 수행되었다. 그 결과, 샤르피 충격 시험 결과는 5.5 (KJ/㎡) 이었고, 난연성은 V-1 이었고, 분산성은 A 였으며, 합격인 것으로 판정되었다. 이는 스크류 회전 속도가 현재 기재된 주제의 상한과 같이 300 rpm 으로 설정되었고, 따라서 전단 가열이 발생되어 폴리락트산 수지의 분해에 의한 저분자화를 유발하고, 이에 의해 샤르피 충격 시험 결과에 다소 영향을 미친 것 때문일 수 있다. In Example 4-1, injection molding was performed as in Example 1-1 except that the screw rotational speed was set to 300 rpm as the upper limit of the presently described subject matter. As a result, the Charpy impact test result was 5.5 (KJ / m 2), the flame retardancy was V-1, the dispersibility was A, and it was determined to pass. This is because the screw rotational speed was set at 300 rpm as the upper limit of the presently described subject matter, so that shear heating occurred, causing low molecular weight by decomposition of the polylactic acid resin, which had some influence on the Charpy impact test results. Can be.
(실시예 5-1)(Example 5-1)
실시예 5-1 에서, 사출 성형은 계량 시간이 현재 기재된 주제의 상한과 같이 180 초로 설정된 것을 제외하고 실시예 1-1 과 같이 수행되었다. 그 결과, 샤르피 충격 시험 결과는 5.4 (KJ/㎡) 이었고, 난연성은 V-1 이었고, 분산성은 A 였으며, 합격인 것으로 판정되었다. 이는 계량 시간이 현재 기재된 주제의 상한과 같이 180 초로 설정되었고, 따라서 저분자화가 폴리락트산 수지의 분해에 의해 유발되었고, 이에 의해 샤르피 충격 시험 결과에 다소 영향을 미친 것 때문일 수 있다. In Example 5-1, injection molding was performed as in Example 1-1 except that the metering time was set to 180 seconds as the upper limit of the presently described subject matter. As a result, the Charpy impact test result was 5.4 (KJ / m 2), the flame retardancy was V-1, the dispersibility was A, and it was determined to pass. This may be due to the metering time being set to 180 seconds, like the upper limit of the presently described subject matter, so that low molecular weight was caused by the decomposition of the polylactic acid resin, thereby slightly affecting the Charpy impact test results.
(실시예 6-1)(Example 6-1)
실시예 6-1 에서, 사출 성형은 계량 시간이 현재 기재된 주제의 하한과 같은 정상 공급의 계량 시간 (SN) 의 2 배인 6 초로 설정되는 것을 제외하고 실시예 1-1 과 같이 수행되었다. 비교예 1-1 의 계량 시간이 정상 공급의 계량 시간이고 3 초이다. 그 결과, 샤르피 충격 시험 결과는 6.0 (KJ/㎡) 이었고, 난연성은 V-1 이었고, 분산성은 B 였고, 합격인 것으로 판정되었다. 계량 시간이 현재 기재된 주제의 하한과 같은 6 초로 설정되었고 짧지만, 샤르피 충격 시험, 난연성 및 분산성 모두가 합격이 되도록 균일한 반죽이 달성되었다. In Example 6-1, injection molding was performed as in Example 1-1 except that the metering time was set to 6 seconds, which is twice the metering time SN of the normal feed as the lower limit of the presently described subject. The weighing time of Comparative Example 1-1 is the weighing time of the normal supply and is 3 seconds. As a result, the Charpy impact test result was 6.0 (KJ / m 2), the flame retardancy was V-1, the dispersibility was B, and it was determined to pass. Although the metering time was set to 6 seconds equal to the lower limit of the presently described subject matter, a uniform dough was achieved so that all Charpy impact tests, flame retardancy and dispersibility were accepted.
(비교예 1-1)(Comparative Example 1-1)
배압이 5 ㎏/㎠ 으로 설정되었고, 스크류의 회전 속도는 150 rpm 으로 설정되었고, 상기 조성을 갖는 성형 재료가 계량 공급기를 사용하지 않고 250 ㎖ 의 용량을 갖는 미니 호퍼 안으로 놓이고, 실린더 안으로 공급되어 성형 재료의 자중에 의해 실린더를 충전하는 정상 공급 방법이 수행되었다. 이 때의 계량 시간이 측정되었고 이는 3 초였다. 구체적으로, 비교예 1-1 에서, 성형 재료는 스크류의 회전 속도, 즉 성형 재료의 재료 공급 능력에 따라 실린더 안으로 공급되었고, 따라서 계량 시간은 3 초였다. 그 결과, 계량 시간이 너무 짧고 분말 재료와 펠릿 재료의 균일한 반죽이 불충분하게 수행되었기 때문에, 샤르피 충격 시험 결과는 4.3 (KJ/㎡) 이었고, 난연성은 V-2 였고, 분산성은 D 였고, 불합격인 것으로 판정되었다. The back pressure was set at 5 kg /
(비교예 2-1)(Comparative Example 2-1)
비교예 2-1 에서, 사출 성형은 계량 시간이 200 초인 것을 제외하고 실시예 1-1 과 같이 수행되었다. 구체적으로, 비교예 2-1 에서, 계량 시간은 현재 기재된 주제의 상한보다 더 길었다. 그 결과, 분산성은 A 였고 합격이었지만, 샤르피 충격 시험 결과는 3.2 (KJ/㎡) 이었고 난연성은 V-2 였고, 불합격인 것으로 판정되었다. 이는 계량 시간이 200 초이고 너무 길고, 과도한 저분자화가 폴리락트산 수지의 분해에 의해 유발되었고, 샤르피 충격 시험 결과는 불합격이었기 때문일 수 있다. In Comparative Example 2-1, injection molding was performed as in Example 1-1 except that the weighing time was 200 seconds. Specifically, in Comparative Example 2-1, the metering time was longer than the upper limit of the presently described subject matter. As a result, the dispersibility was A and passed, but the Charpy impact test result was 3.2 (KJ / m 2) and the flame retardancy was V-2, which was determined to be rejected. This may be because the metering time is 200 seconds and too long, excessive low molecular weight was caused by the decomposition of the polylactic acid resin, and the Charpy impact test results failed.
(비교예 3-1)(Comparative Example 3-1)
비교예 3-1 에서, 사출 성형은 스크류 회전 속도가 350 rpm 인 것을 제외하고 실시예 1-1 과 같이 수행되었다. 구체적으로, 비교예 3-1 에서, 스크류 회전 속도는 현재 기재된 주제의 상한보다 더 높았다. 그 결과, 분산성은 A 였고 합격이었지만, 샤르피 충격 시험 결과는 3.5 (KJ/㎡) 이었고 난연성은 V-2 였고, 불합격인 것으로 판정되었다. 이는 너무 높은 스크류 회전 속도가 폴리락트산 수지의 분해에 의한 과도한 저분자화를 유발하였고, 샤르피 충격 시험 결과는 불합격이었기 때문일 수 있다. In Comparative Example 3-1, injection molding was performed as in Example 1-1 except that the screw rotational speed was 350 rpm. Specifically, in Comparative Example 3-1, the screw rotation speed was higher than the upper limit of the presently described subject matter. As a result, the dispersibility was A and was passed, but the Charpy impact test result was 3.5 (KJ / m 2) and the flame retardancy was V-2, and it was determined to fail. This may be because too high screw rotational speed caused excessive low molecularization by decomposition of the polylactic acid resin, and the Charpy impact test results failed.
(비교예 4-1)(Comparative Example 4-1)
비교예 4-1 에서, 시험은 일본 특허 출원 공개 공보 제 2005-319813 의 헝그리 공급에 따라 수행되었다. 구체적으로, 배압은 5 ㎏/㎠ 으로 설정되었고, 스크류의 회전 속도는 150 rpm 으로 설정되었고, 성형 재료는 실린더의 입구 포트가 체크되면서 스크류의 1/4 ~ 3/4 이 가려지도록 공급되었다. 이 때의 계량 시간이 측정되었고, 이는 비교예 1-1 의 정상 공급 방법에서의 3 초의 계량 시간과 동일하였다. 그 결과, 계량 시간이 너무 짧고 분말 재료와 펠릿 재료의 균일한 반죽이 불충분하게 수행되었기 때문에, 샤르피 충격 시험 결과는 4.5 (KJ/㎡) 이었고, 난연성은 V-2 였고, 분산성은 D 였으며, 이는 불합격인 것으로 판정되었다. In Comparative Example 4-1, the test was carried out according to the Hungry supply of Japanese Patent Application Laid-open No. 2005-319813. Specifically, the back pressure was set to 5 kg /
(비교예 5-1)(Comparative Example 5-1)
비교예 5-1 에서, 시험은 일본 특허 출원 공개 공보 제 2001-277296 에 따라 수행되었다. 구체적으로, 배압은 5 ㎏/㎠ 으로 설정되었고, 스크류의 회전 속도는 150 rpm 으로 설정되었고, TOYO SEIKI SEISAKU-SHO, LTD. 에 의한 정량 공급기가 수동으로 on/off 작동되었고, 성형 재료는 일본 특허 출원 공개 공보 제 2001-277296 의 공급 방법에 의해 실린더 안으로 공급되었다. 이 때의 계량 시간이 측정되었고 4 초였다. 그 결과, 계량 시간이 너무 짧고 분말 재료와 펠릿 재료의 균일한 반죽이 불충분하게 수행되었기 때문에, 샤르피 충격 시험 결과는 4.3 (KJ/㎡) 이었고, 난연성은 V-2 였고 그리고 분산성은 D 였으며, 불합격인 것으로 판정되었다. In Comparative Example 5-1, the test was performed according to Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-277296. Specifically, the back pressure was set to 5 kg / ㎠, the rotational speed of the screw was set to 150 rpm, TOYO SEIKI SEISAKU-SHO, LTD. The metering feeder was manually turned on / off and the molding material was fed into the cylinder by the feeding method of Japanese Patent Application Laid-open No. 2001-277296. The weighing time at this time was measured and was 4 seconds. As a result, the Charpy impact test result was 4.3 (KJ / m 2), the flame retardancy was V-2 and the dispersibility was D, because the weighing time was too short and uniform dough of the powder material and the pellet material was insufficiently performed. Was determined to be.
[시험 결과의 고찰][Review of Test Results]
시험 B 의 결과는 시험 A 의 결과와 유사하였고, 성형 재료와 사출 성형 기구의 차이는 현재 기재된 주제에 영향을 미치지 않는 것이 발견되었다. The results of test B were similar to those of test A, and it was found that the difference between the molding material and the injection molding apparatus did not affect the presently described subject matter.
시험 A 및 B 의 결과는, 현재 기재된 주제의 사출 성형 방법에서와 같이, 50 ~ 300 rpm 의 스크류의 회전 속도로 높은 속도 회전이 수행되었고, 계량 시간은 스크류의 회전 속도와 배압 설정값과 상관없이 제어되었으며, 2 배의 SN (정상 공급에서의 계량 시간) ~ 180 초의 계량 시간으로 설정되고, 따라서 대량의 분말을 함유하는 성형 재료가 호퍼로부터 실린더 안으로 직접 공급되더라도 균일한 반죽이 수행될 수 있다. The results of tests A and B showed that, as in the injection molding method of the presently described subject, high speed rotation was performed at a rotational speed of the screw of 50 to 300 rpm, and the weighing time was independent of the rotational speed of the screw and the back pressure setting value. It was controlled and set to twice the SN (metering time in normal feed) to 180 seconds, so that a uniform dough can be performed even if a molding material containing a large amount of powder is fed directly from the hopper into the cylinder.
비교예로서 수행되는 헝그리 공급의 계량 시간은 정상 공급에서의 계량 시간과 유사하고, 현재 기재된 주제의 "산란 공급 (scattering feeding)" 의 계량 시간보다 더 짧다. The metering time of the Hungry feed performed as a comparative example is similar to the metering time in normal feed and is shorter than the metering time of the presently described topic of "scattering feeding".
이에 대하여, 도 13a ~ 도 13e 를 참조하여, "정상 공급", "헝그리 공급", 그리고 현재 기재된 주제의 "산란 공급" 의 차이가 설명될 것이다. In this regard, with reference to FIGS. 13A-13E, the differences between "normal supply", "hungry supply", and "scattering supply" of the presently described subject will be described.
도 13a ~ 도 13e 는 성형 재료로서 수지 펠릿의 실시예를 나타내고, 참조 부호 A 는 펠릿을 나타내고, 참조 부호 A1 은 용융된 펠릿인 용융 수지를 나타낸다. 13A to 13E show examples of resin pellets as molding materials, reference numeral A denotes pellets, and reference numeral A1 denotes molten resin that is molten pellets.
(계량 단계)(Measurement step)
일반적으로, 사출 성형의 계량 단계에서 수행되는 가소화는 실린더 (14) 의 펠릿 (A) 이 스크류 (16) 에 의해 전방으로 전달되고, 펠릿 (A) 사이의 마찰열 (전단 에너지) 과 실린더 (14) 외측의 히터 (24) 로부터 전달되는 열에 의해 균일하게 용융되고, 미리 정해진 일정한 양의 용융 수지 (A1) 가 실린더 (14) 의 첨단부에 저장되는 것이다. In general, the plasticization performed in the metering step of the injection molding is carried out by the pellet A of the
구체적으로, 스크류 (16) 가 회전되고 용융 수지 (A1) 가 실린더 (14) 의 첨단부에 저장되기 시작할 때, 스크류 (16) 는 용융 수지 (A1) 가 첨단부로부터 누출되지 않는다면 스크류 (16) 의 회전에 의해 연속적으로 공급되는 펠릿 (A) 자체의 압력에 의해 후퇴된다. 이러한 경우, 공급되는 펠릿 (A) 의 양이 스크류 (16) 의 회전 속도의 증가에 따라 (회전 속도의 증가에 따라) 증가하고, 스크류 (16) 의 후퇴의 속도는 증가한다. Specifically, when the
따라서, 스크류의 회전을 정지시키는 신호가 미리 설정된 일정한 양의 스트로크 위치 (계량 설정 위치) 에 제공된다면, 스크류 (16) 의 후퇴는 그 위치에서 정지된다. 이것이 계량 단계이다. Thus, if a signal for stopping the rotation of the screw is provided at a predetermined amount of stroke position (measurement setting position), the retraction of the
따라서, 동일한 재료 및 동일한 조건 하에서, 미리 설정된 일정한 양의 스트로크 위치에 도달하는 시간, 즉 계량을 완료하는 시간이 스크류 (16) 의 일정한 회전 속도에 따라 실질적으로 일정하다. Therefore, under the same material and under the same conditions, the time to reach a predetermined constant amount of stroke position, that is, the time to complete the metering, is substantially constant according to the constant rotational speed of the
스크류 (16) 의 회전 속도가 증가할 때, 펠릿 (A) 의 공급량은 증가하고, 이에 의해 동일한 스트로크 위치에 도달하는 시간, 즉 계량을 완료하기 위한 시간은 줄어든다. When the rotational speed of the
상기 설명을 기본으로 하여, "정상 공급", "헝그리 공급", 그리고 현재 기재된 주제의 "산란 공급" 사이의 차이가 비교될 것이다. Based on the above description, the differences between "normal feed", "hungry feed", and "scatter feed" of the presently described subject matter will be compared.
(정상 공급)(Normal supply)
먼저, 펠릿 (A) 이 사출 성형 기구에 장착되는 호퍼 (26) 에 축적되는 "정상 공급" 이 설명될 것이다. 호퍼 (26) 안으로의 펠릿 (A) 의 공급량이 정량 공급기 (40) (정량 공급 장치) 를 사용하여 조정될 수 있다. 사출 성형이 시작되기 전에, 호퍼 (26) 는 펠릿 (A) 으로 충전된다. 호퍼 (26) 또는 스크류 (16) 의 나사홈 안의 펠릿 (A) 의 일반적인 상태가 도 13a (밸브 등은 생략된 개념도) 에 나타나 있다. First, the "normal supply" in which pellet A is accumulated in the
도 13a 로부터 명백하듯이, 스크류 (16) 의 나사홈은 펠릿 (A) 또는 용융된 성형 재료인 용융 수지 (A1) 로 항상 충전되고, 스크류 (16) 가 펠릿 (A) 을 전방으로 공급하기 위한 힘이 항상 발생되고, 계량은 단시간에 완료된다. 따라서, 호퍼 (26) 에 저장되는 펠릿 (A) 의 레벨은 펠릿 (A) 의 소비에 의해 점진적으로 줄어든다. As is apparent from FIG. 13A, the thread groove of the
펠릿 (A) 의 레벨이 호퍼 (26) 의 하단 (도 13a 의 위치 (H)) 까지 줄어들 때, 펠릿 (A) 은 사출 성형 사이클에서 소비되는 펠릿 (A)의 소비 속도보다 더 높은 공급 속도로 호퍼 (26) 안으로 공급되어 호퍼 (26) 는 펠릿 (A) 으로 다시 충전된다. 따라서, 정상 공급에서, 호퍼 (26) 의 펠릿 (A) 의 소비 및 충전은 도 13a 의 위치 (H) 를 참조하여 반복된다. When the level of pellet A is reduced to the bottom of hopper 26 (position H in FIG. 13A), pellet A is at a feed rate higher than the consumption rate of pellet A consumed in the injection molding cycle. Feeded into the
(헝그리 공급)(Hungry supply)
다음에, "헝그리 공급" 이 설명될 것이다. Next, the "hungry feed" will be described.
사출 성형이 "정상 공급" 상태로 계속되는 상태로부터, 펠릿 (A) 은 점진적으로 소비된다 펠릿 (A) 이 호퍼 (26) 의 하단 (도 13a 의 위치 (H)) 에 도달할 때, 펠릿 (A) 이 첨가되고, 호퍼 (26) 의 저장 레벨이 다시 증가되며, 이는 "정상 공급" 이다. From the state where the injection molding continues in the "normal supply" state, the pellet A is gradually consumed. When the pellet A reaches the lower end of the hopper 26 (position H in FIG. 13A), the pellet A ) Is added and the storage level of the
하지만, 헝그리 공급에서, 펠릿 (A) 이 호퍼 (26) 의 하단 (도 13a 의 위치 (H)) 에 도달하더라도, 펠릿 (A) 은 호퍼 (26) 에 첨가되지 않지만 사출 성형은 잠시 동안 계속된다. 그 후, 펠릿 (A) 의 레벨은 호퍼 (26) 의 하단으로부터 더 줄어들고, 입구 포트 (25) 의 아래 (도 13a 의 위치 (L)) 에 도달한다. 이러한 상태에서, 정량 공급기 (40) 는 펠릿 (A) 을 펠릿 (A) 의 평균 소비량과 동일한 양으로 호퍼 (26) 에 공급한다. 구체적으로, 펠릿 (A) 의 평균 소비량 (평균 소비 속도) 은 펠릿 (A) 의 평균 공급량 (평균 공급 속도) 과 동일하게 된다. 따라서, 실린더 (14) 의 펠릿 (A) 의 후방 단부 위치는 펠릿 (A) 의 간헐적인 소비에 따라 도 13b 에 나타낸 위치에 도달한다. 따라서, 입구 포트 (25) 의 상태가 호퍼 (26) 의 측으로부터 관찰될 때, 펠릿 (A) 은 때때로 보일 수 있다. 다시 말하면, 스크류 (16) 는 때때로 보일 수 있다 (지점에서 보일 수 있다). 이것이 헝그리 공급 상태이다. However, in the Hungry feed, even if pellet A reaches the bottom of hopper 26 (position H in FIG. 13A), pellet A is not added to
따라서, 헝그리 공급에서, 펠릿 (A) 은 때때로 호퍼 (26) 그리고 입구 포트 (25) 아래의 공급 경로에서 존재하지 않지만, 펠릿 (A) 이 호퍼 (26) 안으로 공급될 때, 펠릿 (A) 은 실린더 (14) 의 펠릿 (A) 의 후방 단부 위치와 연속적이다. 구체적으로, 스크류 (16) 의 첨단부에 저장되는 용융 수지 (A1) 는 스크류의 나사홈의 펠릿 (A) 에 의해 요구되는 양으로 항상 연속적으로 공급된다. 다시 말하면, 스크류 (16) 의 후퇴에 요구되는 펠릿 (A) 의 충분한 양이 공급될 수 있는 상태가 "정상 공급" 에서와 같이 유지된다. Thus, in the Hungry feed, pellet A sometimes does not exist in the feed path below the
"헝그리 공급" 은 스크류 (16) 로부터 호퍼 (26) 까지의 틈 부분이 상기 설명된 것과 같이 증가되고, 따라서, 헝그리 공급에서의 문제점인 물 또는 분해된 가스가 입구 포트 (25) 로부터 외측으로 쉽게 방출될 수 있다는 것이 "정상 공급" 과 상이하다. The "hungry feed" increases the gap from the
(산란 공급)(Scattering supply)
그 다음에, 현재 기재된 주제의 "산란 공급" 이 설명될 것이다. Next, the "scattering feed" of the presently described subject will be described.
먼저, 헝그리 공급의 도 13b 의 상태의 관점에서, "산란 공급" 에서 펠릿 (A) 의 공급은 이러한 상태에서 일단 정지된다. 그 후, 스크류 (16) 의 나사홈의 펠릿 (A) 또는 용융 수지 (A1) 는 사출 성형에 의해 더 소비되고, 도 13c 또는 도 13d 의 상태가 되고, 스크류 (16) 가 회전되더라도, 수지 펠릿 및 용융 수지는 쉽게 전방으로 공급되지 않는다. 구체적으로, 공급 구역, 또는 공급 구역으로부터 압축 구역까지의 섹션이 펠릿 (A) 으로 충전되지 않는다. 사실 도 13c 에서, 실린더 (14) 내측의 성형 재료의 느슨한-기밀 상태 (드문-밀집 상태) 가 호퍼 (26) 의 제거 이후 입구 포트 (25) 로부터 관찰될 때, 성형 재료의 상태는 느슨 (드문 상태) 하고 성형 재료의 충만도를 나타내는 신호는 없다. First, in view of the state of FIG. 13B of the hungry feed, the supply of the pellets A in the "scattering feed" is once stopped in this state. Thereafter, the pellet A or the molten resin A1 of the screw groove of the
스크류 (16) 의 나사홈 안으로 충전되는 대량의 펠릿 (A) 또는 용융 수지 (A1) 에 의해, 펠릿 (A) 또는 용융 수지 (A1) 는 나사홈의 힘에 의해 전방으로 쉽게 공급된다. 하지만, "산란 공급" 에서, 극도로 작은 양의 성형 재료가 나사홈에 존재하고, 스크류 (16) 가 회전되더라도, 펠릿 (A) 또는 용융 수지 (A1) 는 전방으로 쉽게 공급되지 않는다. 도 13e 의 상태에서, 성형 재료가 전방으로 자연스럽게 공급되지 않기 때문에, 배압이 스크류 (16) 에 가해지지 않고, 따라서 스크류 (16) 는 더이상 후퇴하지 않는다. 그러므로, 적어도 스크류 (16) 의 나사홈 내측에서 어느 정도 성형 재료로 충전되는 것이 요구된다. 그 후, 스크류 (16) 는 스크류 (16) 가 특정한 스트로크 위치로 후퇴될 때까지 회전을 멈추지 않고, 따라서 펠릿 (A) 의 첨가는 스크류 (16) 가 나사홈의 펠릿 (A) 또는 용융 수지 (A1) 를 반죽하기 위해 회전되는 동안 대기된다. 구체적으로, "산란 공급" 에서, 사출 성형의 시작에서, 펠릿 (A) 또는 용융 수지 (A1) 가 스크류 (16) 가 회전되더라도 전방으로 쉽게 공급되지 않는 상태, 즉 도 13c 및 도 13d 에서와 같이 공급 구역, 압축 구역, 그리고 계량 구역 가운데 적어도 공급 구역이 펠릿 (A) 에 의해 충전되지 않는 상태가 형성된다. 이러한 상태에서, 펠릿 (A) 은 "정상 공급" 에서의 펠릿 (A) 의 평균 소비 속도보다 더 낮은 공급 속도로 정량 공급기 (40) 로부터 호퍼 (26) 로 첨가된다. 따라서, 펠릿 (A) 또는 용융 수지 (A1) 는 스크류 (16) 의 나사홈 안으로 충전되어 스크류의 첨단부의 배압을 점진적으로 증가시키고, 스크류 (16) 는 느리게 후퇴된다. 따라서, "산란 공급" 에서, 펠릿 (A) 의 첨가가 대기되는 상태가 스크류 (16) 가 회전되지만 계속되고, 따라서 긴 계량 시간이 취해질 수 있다. By a large amount of pellets A or molten resin A1 filled into the screw grooves of the
스크류 (16) 의 후퇴를 가능하게 하는 펠릿 (A) 의 충전 위치는 사출 성형 조건, 특히, 배압, 스크류 형상, 또는 성형 재료의 특성에 따라 상이하지만, 현재 기재된 주제는 도 13c 로부터 도 13d 에서 도 13e 의 어떠한 상태에서도 달성될 수 있다. 적어도 공급 구역의 펠릿 (A) 의 양은 상당히 줄어들 필요가 있고, 이는 압축 구역의 펠릿 (A) 또는 용융 수지 (A1) 의 프레싱 정도를 변화시킨다. 이는 압축 구역의 과도한 전단을 줄일 수 있고, 실질 온도가 제어 온도를 현저하게 초과하여 펠릿 (A) 을 열화시키는 것을 방지할 수 있다. 또한 성형 재료가 펠릿 및 분말을 함유할 때, 분말의 반죽 분산성이 수지 점도의 급격한 감소에 의해 줄어드는 것이 방지된다. The filling position of the pellets A which enables the retraction of the
[시험 C][Exam C]
다음에, 현재 기재된 주제의 제 2 실시형태의 사출 성형 방법의 구체적인 실시예가 시험 C 에 의해 설명될 것이다. Next, specific examples of the injection molding method of the second embodiment of the presently described subject will be described by test C. FIG.
[성형 재료][Molding material]
ㆍ폴리락트산 수지 (펠릿) ... UNITIKA. LTD 에 의해 생산되는 TERRAMAC TE7000 100 중량부ㆍ polylactic acid resin (pellets) ... UNITIKA. 100 parts by weight of TERRAMAC TE7000 produced by LTD
ㆍ폴리인산 암모늄계 난연제 (분말) ... Clariant 에 의해 생산되는 AP423 40 중량부ㆍ Ammonium polyphosphate flame retardant (powder) ... 40 parts by weight of AP423 produced by Clariant
ㆍ상용제 (포스파젠 유도체)(분말) ... FUSHIMI Pharmaceutical Co., Ltd. 에 의해 생산되는 Rabitle FP110 10 중량부ㆍ Commercial agent (phosphazene derivative) (powder) ... FUSHIMI Pharmaceutical Co., Ltd.
ㆍ산화방지제 (분말) ... Chiba Specialty Chemicals Inc. 에 의해 생산되는 Irganox 245 0.5 중량부ㆍ Antioxidant (Powder) ... Chiba Specialty Chemicals Inc. 0.5 parts by weight of Irganox 245 produced by
ㆍ가수분해 방지제 (분말) ... Nisshinbo Chemical Inc. 에 의해 생산되는 CARBODILITE LA1 3 중량부ㆍ Hydrolysis Agent (Powder) ... Nisshinbo Chemical Inc. 3 parts by weight of CARBODILITE LA1 produced by
ㆍ엘라스토머 (펠릿) ... MITSUBISHI RAYON CO., LTD. 에 의해 생산되는 METABLEN SRK200 15 중량부ㆍ Elastomers (pellets) ... MITSUBISHI RAYON CO., LTD. METABLEN SRK200 15 parts by weight produced by
재료 가운데, 엘라스토머에 대하여, 분말 엘라스토머의 용융 압출이 미리 수행되었고 사용을 위해 펠릿으로 형성하였다. Among the materials, for the elastomer, melt extrusion of the powdered elastomer was performed in advance and formed into pellets for use.
재료 가운데, 펠릿 상태의 폴리락트산 수지 그리고 펠릿에 대응하는 형상의 엘라스토머는 펠릿 혼합 탱크 (37B) 에서 미리 건조 블렌드되었고 펠릿 재료 (A) 로서 사용되었다. 펠릿 재료 (A) 의 부피 비중은 1.31 이었다. Among the materials, the polylactic acid resin in the pellet state and the elastomer corresponding to the pellets were previously blended in the pellet mixing tank 37B and used as the pellet material (A). The volume specific gravity of the pellet material (A) was 1.31.
폴리인산 암모늄계 난연제, 상용제, 산화방지제 및 가수분해 방지제는 분말 혼합 탱크 (35B) 에서 미리 건조 블렌드되었고 분말 재료 (B) 로서 사용되었다. 분말 재료 (B) 의 부피 비중은 0.83 이었다. Ammonium polyphosphate-based flame retardants, compatibilizers, antioxidants and hydrolysis inhibitors were previously dry blended in the powder mixing tank 35B and used as powder material (B). The volume specific gravity of the powder material (B) was 0.83.
또한, 펠릿 재료 (A) 는 부피 비중을 1.10 으로 줄이기 위해 형상 조정되었고 펠릿 재료 (A1) 로서 사용되었다. In addition, the pellet material (A) was shaped to reduce the volume specific gravity to 1.10 and was used as the pellet material (A1).
[사출 성형 기구]Injection Molding Mechanism
사출 성형 기구 (10) 로서, Sumitomo Heavy Industries, Ltd. 에 의해 생산되는 150t 사출 성형 기구 (SG150U) 가 시험에 사용되었다. 도 1 에 나타낸 구성을 갖는 재료 공급 장치 (34) 가 사용되었다. 사출 성형 기구 (10) 에 장착되는 호퍼 (26) 는 일반 재료를 저장하는 대형 호퍼는 아니며, 소형 용량을 갖는 호퍼가 사용되었다. 광학 상한 레벨 센서 (140) 및 하한 레벨 센서 (143) 가 호퍼 (26) 에 장착되었고, 제어기 (139) 가 호퍼 (26) 에 저장되는 성형 재료의 저장량이 상한 레벨 센서 (140) 와 하한 레벨 센서 (143) 사이가 되도록 각각의 분말 계량 공급기 (135C) 와 펠릿 계량 공급기 (137C) 의 1 사출 발사분의 공급량을 제어하였다. 공급량은 분말 계량 공급기 (135C) 와 펠릿 계량 공급기 (137C) 를 on/off 구동시킴으로써 제어되었다. As the
샤르피 시험편과 UL 시험편 (1.6 ㎜ 의 두께) 의 사출 성형을 동시에 수행할 수 있는 몰드 (30) 가 사출 성형 기구 (10) 에 세트되었다. 사출 성형 기구의 가열 온도는 노즐 (12) 측으로부터 195℃, 195℃, 190℃, 180℃, 그리고 30℃ 로 설정되었다. 1 발사분의 사출량은 25 g 으로 설정되었다. 사출 성형 기구 (10) 가 도 8 에서 3 개의 히터 (24) 를 포함하지만, 사출 성형 기구는 이러한 시험 C 에 이용되었다. 게다가, 이러한 시험에서, 성형 재료는 호퍼 (26) 에 제공되는 테이블 공급기 종류의 계량 제어 공급기 (141) 를 사용하지 않으면서 성형 재료의 자중에 의해 실린더 (14) 안으로 공급되었다. A
이후에 설명되는 실시예 1 ~ 4 및 비교예 1 ~ 3 의 사출 성형 조건 하의 제 11 번째 ~ 제 13 번째 발사분에서 연속적으로 성형된 20 개의 샘플의 시험편에 있어서, 4 가지 항목 : "시험편의 중량 (변화)", "샤르피 충격", "연소성" 그리고 "분산성" 이 평가되었다. In the test specimens of 20 samples continuously molded in the 11th to 13th firing powders under the injection molding conditions of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3 described later, four items: "weight of the test specimen (Change) "," Charpy impact "," combustibility "and" dispersibility "were evaluated.
"시험편의 중량 (변화)", "샤르피 충격", "연소성" 그리고 "분산성" 의 평가를 위한 시험 방법은 이하에 설명되는 것과 같다. Test methods for evaluation of "weight (change) of specimen", "Charpy impact", "combustibility" and "dispersibility" are as described below.
(시험편의 중량 (변화))(Weight (change) of test piece)
측정된 20 개의 샘플의 중량의 표준 편차가 σ 이었을 때, 0.8 미만의 표준 편차 (σ) 가 합격 (통과) 이었고, 0.08 이상의 표준 편차 (σ) 는 불합격 (탈락) 이었다. When the standard deviation of the weights of the 20 measured samples was sigma, a standard deviation (sigma) of less than 0.8 was a pass (pass), and a standard deviation (sigma) of 0.08 or more was fail (drop out).
(샤르피 충격 시험)(Charpy impact test)
샤르피 충격 시험은 시험 A 및 시험 B 에서와 동일하였다. The Charpy impact test was the same as in Test A and Test B.
(연소성 시험 : UL94-V)(Combustion test: UL94-V)
연소성 시험은 제 1 실시형태의 시험 A 및 시험 B 에서와 동일하였고, V-1 이상의 난연성이 합격 (통과) 이었고 V-2 미만의 난연성은 불합격 (탈락) 이었다. The combustibility test was the same as in the test A and the test B of the first embodiment, the flame retardancy of V-1 or more was passed (passed) and the flame retardancy of less than V-2 was rejected (dropped).
(분산성 시험)(Dispersibility test)
분산성 시험은 제 1 실시형태의 시험 A 및 시험 B 에서와 동일하였다. The dispersibility test was the same as in the test A and the test B of the first embodiment.
(판정)(Judgment)
4 개의 평가 항목이 모두 합격일 때, 합격 (통과) 인 것으로 판정되었고, 평가 항목 중 하나라도 불합격일 때, 불합격 (탈락) 인 것으로 판정되었다. When all four evaluation items passed the test, it was determined to be a pass (pass), and when any one of the evaluation items failed, it was determined to be a fail (dropout).
[실시예 및 비교예의 사출 성형 조건 및 시험 결과][Injection Molding Conditions and Test Results of Examples and Comparative Examples]
도 14 의 표가 시험 C 의 실시예 및 비교예의 사출 성형 조건 및 시험 결과를 나타낸다. The table of FIG. 14 shows injection molding conditions and test results of the examples and comparative examples of Test C. FIG.
(실시예 1)(Example 1)
실시예 1 에서, 펠릿 재료 (A) 와 분말 재료 (B) 는 펠릿 계량 공급기 (137C) 와 분말 계량 공급기 (135C) 에 의해 100 % 동기화되도록 호퍼 (26) 안으로 공급되었다. 그 결과, "시험편의 중량 (변화)" 은 합격이었고 "분산성" 은 가장 높은 평가인 A 였고, 펠릿 재료 (A) 와 분말 재료 (B) 는 균일하게 혼합된 것이 발견되었다. 균일한 혼합의 결과로서, "샤르피 충격" 및 "연소성" 모두의 평가는 합격이었고, 종합적인 평가는 또한 합격이었다. In Example 1, the pellet material A and the powder material B were fed into the
(실시예 2)(Example 2)
실시예 2 에서, 펠릿 재료 (A) 와 분말 재료 (B) 는 펠릿 계량 공급기 (137C) 와 분말 계량 공급기 (135C) 에 의해 60 % 동기화되도록 호퍼 (26) 안으로 공급되었다. 그 결과, "분산성" 의 평가 그리고 "샤르피 충격" 의 값은 100 % 동기화의 실시예 1 보다 약간 더 낮았지만, 품질에서 어떠한 문제 없이 합격 레벨이 얻어졌다. In Example 2, the pellet material A and the powder material B were fed into the
(실시예 3)(Example 3)
실시예 3 에서, 펠릿 재료 (A1) 와 분말 재료 (B) 는 펠릿 계량 공급기 (137C) 와 분말 계량 공급기 (135C) 에 의해 100 % 동기화되도록 호퍼 (26) 안으로 공급되었다. 그 결과, 실시예 1 에서와 같이, "시험편의 중량 (변화)" 은 합격이었고 "분산성" 은 가장 높은 평가인 A 였다. In Example 3, the pellet material A1 and the powder material B were fed into the
"샤르피 충격" 과 "연소성" 의 평가는 또한 100 % 동기화인 실시예 1 보다 더 높았다. 이는 실시예 3 의 펠릿 재료 (A1) 와 분말 재료 (B) 사이의 부피 비중의 차이가 실시예 1 의 펠릿 재료 (A) 와 분말 재료 (B) 사이의 차이보다 더 낮기 때문이었다. The evaluation of "Charpy impact" and "combustibility" was also higher than Example 1, which was 100% synchronized. This was because the difference in volume specific gravity between the pellet material A1 and the powder material (B) of Example 3 was lower than the difference between the pellet material (A) and the powder material (B) of Example 1.
(실시예 4) (Example 4)
실시예 4 에서, 펠릿 재료 (A1) 와 분말 재료 (B) 는 펠릿 계량 공급기 (137C) 와 분말 계량 공급기 (135C) 에 의해 60 % 동기화되도록 호퍼 (26) 안으로 공급되었다. 그 결과, "분산성" 의 평가 그리고 "샤르피 충격" 의 값은 100 % 동기화의 실시예 3 보다 약간 더 낮았지만, 품질에서 어떠한 문제 없이 합격 레벨이 얻어졌다. 또한, 실시예 4 에서, 부피 비중의 차이가 또한 60 % 동기화인 실시예 2 보다 더 낮고, "분산성" 및 "샤르피 충격" 의 값에서 실시예 2 보다 더 높은 결과가 얻어졌다. In Example 4, the pellet material A1 and the powder material B were fed into the
(비교예 1)(Comparative Example 1)
비교예 1 에서, 펠릿 재료 (A) 와 분말 재료 (B) 는 펠릿 계량 공급기 (137C) 와 분말 계량 공급기 (135C) 에 의해 50 % 동기화되도록 호퍼 (26) 안으로 공급되었다. 그 결과, "시험편의 중량 (변화)" 의 평가는 합격이었지만, "샤르피 충격", "연소성" 및 "분산성" 의 평가는 불합격 또는 D 였고, 종합적인 평가는 또한 불합격이었다. In Comparative Example 1, the pellet material A and the powder material B were fed into the
(비교예 2)(Comparative Example 2)
비교예 2 에서, 펠릿 재료 (A) 와 분말 재료 (B) 는 실시예 1 ~ 4 그리고 비교예 1 에서와 같이 펠릿 혼합 탱크 (137B) 그리고 분말 혼합 탱크 (135B) 에서 별개적으로 건조 블렌드되지 않았지만, 분말 혼합 탱크 (135B) 에서 함께 건조 블렌드되었고 분말 계량 공급기 (135C) 에 의해 호퍼 (26) 안으로 공급되었다. 그 결과, 4 개의 평가 항목은 모두 불합격이거나 D 였고, 각각의 항목의 결과는 비교예 1 보다 더 낮았다. 특히, "분산성" 의 평가는 가장 낮은 결과인 E 였다 In Comparative Example 2, the pellet material (A) and the powder material (B) were not separately dry blended in the pellet mixing tank 137B and the
(비교예 3)(Comparative Example 3)
비교예 3 에서, 시험은 일본 특허 출원 공개 공보 제 2005-319813 에 따라 수행되었다. 구체적으로, TOYO SEIKI SEISAKU-SHO, LTD. 에 의한 정량 공급기 (F3) 가 수동으로 on/off 작동되었고, 성형 재료는 일본 특허 출원 공개 공보 제 2005-319813 의 공급 방법에 의해 실린더 안으로 공급되었다. 그 결과, 비교예 3 의 평가는 다른 비교예 1 및 2 보다 더 높았지만, 60 % 동기화의 실시예 2 ~ 4 보다는 더 낮았고, 종합적인 평가는 불합격이었다. 특히, D 의 평가를 갖는 분산성에 있어서, 비교예 3 에서, 첨가제가 계량 단계에서 그리고 또한 계량 단계 이후 스크류가 회전되지 않는 사출 단계 및 드웰링 단계에서 연속적으로 공급되었고, 이는 분산성에 영향을 미칠 수 있다. In Comparative Example 3, the test was performed according to Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-319813. Specifically, TOYO SEIKI SEISAKU-SHO, LTD. The metering feeder F3 by was turned on / off manually and the molding material was fed into the cylinder by the feeding method of Japanese Patent Application Laid-open No. 2005-319813. As a result, the evaluation of Comparative Example 3 was higher than other Comparative Examples 1 and 2, but lower than Examples 2 to 4 of 60% synchronization, and the comprehensive evaluation was failed. In particular, for dispersibility with an evaluation of D, in Comparative Example 3, the additive was continuously fed in the metering step and also in the injection step and the dwelling step in which the screw does not rotate after the metering step, which may affect the dispersibility. have.
[시험 C 의 결과의 고찰][Review of the Results of Test C]
시험 결과로부터 명백하듯이, 펠릿 재료 (A) (또는 A1) 와 분말 재료 (B) 를 사출 성형을 위한 사출 성형 기구의 실린더 안으로 직접 공급할 때 펠릿 재료 (A) (또는 A1) 와 분말 재료 (B) 를 균일하게 혼합하기 위해, 이하의 3 가지 조건을 만족하는 것이 중요하다. As is evident from the test results, the pellet material (A) (or A1) and the powder material (B) are fed directly into the cylinder of the injection molding apparatus for injection molding. In order to mix uniformly), it is important to satisfy the following three conditions.
(1) 각각의 재료의 1 사출 발사분은 별개의 계량 공급기를 사용하여 호퍼 안으로 공급된다. (1) One injection shot of each material is fed into the hopper using a separate metering feeder.
(2) 재료는 공급의 시작으로부터 종료까지의 공급 시간 기간이 60 % 이상 동기화되도록 공급된다. (2) The material is supplied so that the supply time period from the start of the supply to the end is synchronized at least 60%.
(3) 공급은 사출 성형 사이클의 계량 단계의 계량 시간 내에 종료된다. (3) The supply ends in the weighing time of the weighing step of the injection molding cycle.
Claims (12)
상기 계량 단계는 :
상기 스크류에 가해지는 배압을 미리 정해진 값으로 설정하는 단계;
상기 스크류의 회전 속도를 50 ~ 300 rpm 내의 일정한 회전 속도로 설정하는 단계; 및
성형 재료가 스크류의 회전 속도의 재료 공급 능력에 따라 성형 재료의 자중에 의해 실린더를 충전하기 위해 입구 포트로부터 실린더 안으로 공급되는 정상 공급 방법의 계량 시간을 SN 으로 나타내는 경우에, 상기 실린더 안으로 공급되는 성형 재료의 공급 속도를 계량 시간이 SN 초의 2 배 이상 그리고 180 초 이하가 되도록 조정하는 단계를 포함하고,
이에 의해 상기 계량 시간은 스크류의 회전 속도 및 배압 설정값과 상관없이 제어되는 사출 성형 방법.By storing the molding material supplied into the cylinder of the injection molding apparatus at the tip of the cylinder by the rotation of the screw and stopping the rotation of the molding material after the screw is retracted to the weighing setting position by the pressure from the stored molding material itself. An injection molding method comprising a metering step of weighing an amount,
The weighing step is:
Setting a back pressure applied to the screw to a predetermined value;
Setting a rotation speed of the screw to a constant rotation speed within 50 to 300 rpm; And
Molding supplied into the cylinder when the molding time is represented by SN as the metering time of the normal feeding method in which the molding material is fed into the cylinder from the inlet port to fill the cylinder by the weight of the molding material according to the material feeding capacity of the screw's rotational speed. Adjusting the feed rate of the material such that the weighing time is more than twice the SN seconds and less than 180 seconds,
Thereby the weighing time is controlled irrespective of the rotational speed of the screw and the back pressure set value.
상기 실린더의 내측이 3 개의 구역 : 공급 구역, 압축 구역, 그리고 계량 구역으로 성형 재료의 입구 포트로부터 이 순서로 구분될 때, 적어도 압축 구역 전의 공간이 성형 재료로 충전되지 않는 사출 성형 방법. The method of claim 1,
And at least the space before the compression zone is not filled with the molding material when the inside of the cylinder is divided in this order from the inlet port of the molding material into three zones: the supply zone, the compression zone, and the metering zone.
사출 성형의 시작에서, 적어도 상기 압축 구역 전의 공간이 성형 재료로 충전되지 않는 상태가 생성되고, 이러한 상태에서, 상기 성형 재료는 정상 공급 방법에서의 성형 재료의 평균 소비 속도보다 더 낮은 공급 속도로 정량 공급 장치로부터 첨가되는 사출 성형 방법. The method of claim 2,
At the beginning of the injection molding, a state is created in which at least the space before the compression zone is not filled with the molding material, in which the molding material is quantified at a feed rate lower than the average consumption rate of the molding material in the normal feeding method. Injection molding method added from the supply device.
상기 성형 재료는 기본 수지 및 첨가제를 함유하고, 기본 수지 및 첨가제 중 적어도 하나는 분말이고, 펠릿화되지 않은 성형 재료는 실린더 안으로 직접 공급되는 사출 성형 방법. The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the molding material contains a base resin and an additive, at least one of the base resin and the additive is a powder, and the unpelleted molding material is fed directly into the cylinder.
소량의 상기 성형 재료가 공급 속도를 조정하기 위해 실린더 안으로 연속으로 공급되는 사출 성형 방법. The method according to any one of claims 1 to 3,
Injection molding method in which a small amount of the molding material is continuously fed into the cylinder to adjust the feed rate.
상기 성형 재료는 공급 속도를 조정하기 위해 실린더 안으로 간헐적으로 공급되는 사출 성형 방법. The method according to any one of claims 1 to 3,
And the molding material is intermittently fed into the cylinder to adjust the feed rate.
상기 성형 재료는 분말 재료, 펠릿 재료 및 액체 재료 가운데 적어도 분말 재료 및 펠릿 재료를 함유하고,
상기 각각의 재료의 1 사출 발사분이 공급의 시작으로부터 종료까지의 공급 시간 기간이 60 % 이상 동기화되는 방식으로 별개의 계량 공급기를 사용하여 실린더 안으로 공급되고, 상기 공급은 사출 성형 사이클의 계량 단계의 계량 시간 내에 종료되는 사출 성형 방법. The method according to any one of claims 1 to 3,
The molding material contains at least a powder material and a pellet material among the powder material, the pellet material and the liquid material,
One injection shot of each material is fed into the cylinder using a separate metering feeder in such a way that the feed time period from the start to the end of the feed is synchronized by at least 60%, the feed being metered in the metering phase of the injection molding cycle. Injection molding method finished in time.
각각의 재료의 1 사출 발사분을 공급의 시작으로부터 종료까지의 공급 시간 기간이 60 % 이상 동기화되는 방식으로 별개의 계량 공급기를 사용하여 실린더 안으로 공급하는 단계;
공급을 사출 성형 사이클의 계량의 계량 시간 내에 종료하는 사출 성형 방법. An injection molding method in which a molding material containing at least powder material and pellet material among powder material, pellet material and liquid material is directly supplied into a cylinder of an injection molding apparatus for injection molding, wherein the injection molding method is:
Feeding one injection shot of each material into the cylinder using a separate metering feeder in such a way that the feed time period from the start to the end of the feed is synchronized by at least 60%;
An injection molding method in which the supply is terminated within the metering time of the metering of the injection molding cycle.
상기 계량 시간은 성형 재료의 요구되는 반죽 시간에 따라 제어되는 사출 성형 방법. The method according to any one of claims 1 to 3 and 8,
The metering time is controlled in accordance with the required kneading time of the molding material.
상기 사출 성형 사이클은 성형 재료의 계량 단계, 몰드 클램핑 단계, 실린더로부터 몰드로의 용융 수지의 사출 단계, 몰드의 압력을 드웰링시키는 드웰링 단계, 몰드를 냉각시키는 냉각 단계 및 성형 제품을 제거하기 위해 몰드를 이형시키는 이형 단계를 포함하고,
상기 계량 시간은 사출 성형 사이클의 냉각 단계의 시작으로부터 이형 단계의 종료까지의 시간에 따라 제어되는 사출 성형 방법. The method according to any one of claims 1 to 3 and 8,
The injection molding cycle comprises the steps of metering the molding material, clamping the mold, injection of molten resin from the cylinder into the mold, dwelling to dwell the pressure of the mold, cooling to cool the mold and to remove the molded article. A release step of releasing the mold,
The metering time is controlled in accordance with the time from the start of the cooling step of the injection molding cycle to the end of the release step.
상기 성형 재료의 분말의 비는 30 중량% 이상인 사출 성형 방법. The method according to any one of claims 1 to 3 and 8,
Injection ratio of the powder of the molding material is 30% by weight or more.
상기 성형 재료는 기본 수지 및 첨가제를 함유하고, 상기 기본 수지는 폴리락트산 수지 및 셀룰로오스계 수지 중 적어도 하나이고, 상기 첨가제는 난연제 및 섬유 중 적어도 하나인 사출 성형 방법. The method according to any one of claims 1 to 3 and 8,
The molding material contains a base resin and an additive, the base resin is at least one of a polylactic acid resin and a cellulose resin, and the additive is at least one of a flame retardant and a fiber.
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