KR20120038964A - 감소된 수축 부위를 가지는 후벽 플라스틱 성형 부품을 사출 성형 또는 엠보싱에 의해 제조하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사출 성형 또는 엠보싱에 의해 후벽 플라스틱 성형 부품을 제조하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 이 장치는 캐비티를 가지는 사출 성형 또는 엠보싱용 금형을 포함하고, 금형이 캐비티에 인접하는 벽 영역 및 캐비티로부터 떨어져서 캐비티와 이웃한 벽 영역에 인접하는 몸체를 포함하고, 여기서, 금형의 몸체는 온도 T₁이 되도록 설계되고, 벽 영역은 온도 T₁과 상이한 온도 T₂가 되도록 설계된다. 이 방법에 따르면, 사출 공정 전 및/또는 사출 공정 동안에 금형의 캐비티와 이웃한 벽 영역의 온도 T₂가 플라스틱 성형 물질의 비캣 온도 T_v보다 더 큰 값으로 되어 그 온도로 유지되고, 온도 T₂가 금형 몸체의 온도 T₁보다 더 높고, 플라스틱 성형 물질의 고화 동안에, 캐비티와 이웃한 벽 영역의 온도 T₂가 플라스틱 성형 물질의 비캣 온도 T_v 미만의 온도로 된다. 그 결과는 감소된 수축 부위를 가지는 후벽 성형 플라스틱 부품, 예컨대 광학 렌즈 등이다.

Description

감소된 수축 부위를 가지는 후벽 플라스틱 성형 부품을 사출 성형 또는 엠보싱에 의해 제조하기 위한 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR PRODUCING THICK-WALLED PLASTIC MOLDED PARTS HAVING REDUCED SHRINKAGE SITES BY INJECTION MOLDING OR EMBOSSING}

본 발명은 통상의 장치 및 방법에 비해 감소된 수의 소위 싱크마크 또는 덜 두드러진 싱크마크를 가지는 후벽 성형 플라스틱 부품을 사출 성형 또는 사출 압축 성형 방법에 의해 제조하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

특히, 본 발명은 열가소성 성형 화합물, 바람직하게는 PMMA로부터 사출 성형 방법에 의해 얻어지거나 또는 사출 압축 성형된 3 ㎜ 초과, 편리하게는 5 ㎜ 초과, 특히 편리하게는 8 ㎜ 초과의 벽 두께를 가지는 성형 플라스틱 부품의 제조 장치 및 방법에 관한 것이다.

이 종류의 후벽 성형 플라스틱 부품은 예를 들어 안경용 플라스틱 렌즈이다. 여기에서는 일반적으로 열경화성 캐스팅 화합물(CR39) 및 열가소성 성형 화합물이 이용되고, 응용에 따라서 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리메틸메타크릴릭 이미드, 시클로올레핀 공중합체, 폴리카르보네이트 또는 코폴리카르보네이트가 이용된다.

공지 방법의 경우, 균일한 벽 두께의 렌즈 블랭크가 30s 미만의 주기 시간으로 제조되고, 이 경우에는 보통 표준 사출 성형 방법이 이용된다. 성형 화합물은 충전 단계에서 작은 치수의 채널에 의해 금형의 캐비티 안에 도입된다. 비결정성 중합체는 냉각 단계에서 10 부피% 또는 그 초과까지 범위의 높은 밀도 감소를 겪기 때문에, 이 물질 수축은 나중의 후속 가압 단계에서 사출 성형 장치의 사출 플런저에 의해 플라스틱 용융물이 공급됨으로써 보상된다.

표준 사출 압축 성형 방법의 경우에는, 표준 사출 성형 방법과 다른 점으로서, 제1 충전 단계에서 플라스틱 화합물이 미리 확대된 캐비티 안에 도입되고, 이어서, 이 플라스틱 성형 화합물이 금형의 축방향 압축에 의해 압축된다. 이 경우에는 제1 충전 단계에서 미리 확대된 캐비티 안에 도입된 질량이 나중에 제거되는 부품의 질량에 상응한다. 금형의 축방향 이동은 미리 확대된 캐비티의 크기를 감소시키고 캐비티의 나머지 충전을 야기하는 효과를 가진다. 물질 수축의 결과인 싱크마크를 피하기 위해 표준 사출 압축 성형 방법은 간단한 광학 부품에 이용된다.

그러나, 게다가, 플라스틱 성형 화합물은 캐비티 내에 최적 층류로 흘러들어갈 수 없기 때문에 또한 표면 마킹도 일어날 수 있다. 충전 단계에서 차가운 외부 층들이 대체될 수 있다. 금형 온도를 거의 유리 전이점까지 증가시킴으로써, 차가운 외부 층의 발생이 억제된다. 그러나, 이것은 더 오랜 주기 시간을 야기한다.

실질적으로 최적 층류를 보장하기 위해서는, 큰 서브게이트가 요구되고, 이어서, 이것은 분진을 전혀 생성하지 않으면서 제거되어야 하고 일반적으로 광학 부품의 제조에 더 이상 이용될 수 없다.

그럼에도 불구하고, 소위 "싱크마크"를 피하는 문제는 예를 들어 폐쇄 압축 성형, 발포 압축 성형 또는 순차 압축 성형 같은 사출 성형 또는 사출 압축 성형 기술에 의해 후벽 성형 플라스틱 부품, 예를 들어 열가소성 성형 화합물로부터 광학 렌즈의 제조에서 아주 중요한 의미를 지닌다. 후벽 성형 부품은 보통 하나 이상의 지점에서 3 ㎜ 이상의 벽 두께를 가지는 이러한 성형 부품이다. 특히, 5 ㎜, 8 ㎜ 또는 그 초과의 성형 부품 두께의 경우에는, 냉각 및 탈형 후에 "함몰 자국"을 볼 수 있다. 이것은 일반적으로 완성된 성형체 상의 마크이고, 여기서 물질의 증가된 자유 수축(부피 감소)이 결국 불충분한 물질 두께를 가지는 결함을 초래한다. 비록 이론적으로는 스크류의 후속 압력을 증가시킴으로써 이 현상에 대항할 수 있을지라도, 스크류의 증가된 후속 압력은 열가소성 물질에 추가의 응력을 가하는 결과를 초래하고, 어쩌면, 성형 부품에 분자 배향을 초래할 수 있다. 그러나, 특히, 성형 부품, 예컨대 광학 응용을 위한 렌즈의 경우, 결과적으로 성형 부품의 광학 품질이 열화하기 때문에 이것은 매우 불리하다.

물질의 부피 감소를 보상하는 성형 플라스틱 부품의 형상화 방법은 DE 199 13 525 A1(문헌 1 또는 D1)으로부터 알려져 있다. D1에 따르면, 그것은 캐비티 내에서 압력을 받는 물질의 경화 또는 냉각에 의해 유발되는 부피 감소가 캐비티 내부의 압력에 의존하는 금형 캐비티의 가역적 팽창에 의해 보상되는 방법을 게재한다. 이것은 예를 들어 캐비티 내에 도입되는 유연성 요소 형태의 압축 압력 의존형 대항력 생성 시스템을 제공함으로써 달성된다. 비록 이러한 절차가 개개의 경우에서 수축을 감소시키는 데에 적당한 것으로 보일지라도, 그것은 복잡하고 지금까지 사출 성형 또는 사출 압축 성형의 관행이 되지 못하였다.

후벽 성형 부품의 제조를 위한 추가의 제안은 DE 100 48 861 A1(문헌 2 또는 D2)으로부터 받을 수 있다. D2는 2 단계 접근법을 채택한 광학 렌즈용 후벽 블랭크 제조 방법 및 장치를 기술한다. 제1 단계에서는, 먼저, 사출 성형에 의해 얇은 렌즈를 제조하고, 이어서, 이것을 제조 방법의 제2 단계에서 플라스틱 물질을 공급함으로써 그의 최종 두께로 증가, 즉, 팽창시킨다. 이 방법으로 후벽 성형 부품의 표면 품질을 박벽 성형 부품의 품질에 접근하게 할 수 있지만, D2에 따르면, 제1 단계 또는 심지어 제2 단계 후에 추가의 압축 단계가 요구된다. 이것은 후속 가압 단계 동안에 분자 배향 문제를 일으킨다.

멀티캐비티 금형의 개개의 캐비티 사이에서 및 사출 성형 작업의 주기 사이에서 사출 성형 부품의 수축 거동을 더 균일하게 하는 방법이 DE 101 14 228 A1(문헌 3 또는 D3)으로부터 알려져 있다. 이 경우에는, 캐비티 내의 온도 및/또는 내부 압력을 모니터하고, 충전 단계 종료시부터 또는 캐비티 내의 최대 압력시부터 사출 성형 단계 종료시까지 금형의 온도 조절에 의해 기준 곡선 적합화를 행한다.

WO2004/058476 A3(문헌 4 또는 D4)는 사출 성형 부품의 제조를 조절하는 방법을 게재한다. D4의 제안에 따르면, 금형의 온도를 조절한다. 게다가, 캐비티 및/또는 금형 코어를 직접 가열 또는 냉각한다. D4의 기본 개념은 냉각 회로를 이용해서 뿐만 아니라 가열 소자의 도움으로 캐비티 또는 금형 코어(= 압축 램)의 온도를 조절하는 것이다. 캐비티 또는 금형 코어가 너무 낮은 온도를 가지는 것으로 발견되면, 가열 소자를 더 높은 설정값으로 조정한다. 캐비티 내의 또는 금형 코어의 온도가 너무 높으면, 냉각 회로의 순환이 증가한다. 각 경우에서, 목표는 캐비티 내의 압력 및 온도 조건을 일정하게 유지하는 것이다.

그럼에도 불구하고, D3 및 D4에 따라서 제안된 사출 성형 작업에서의 금형 온도의 조절은 개선할 수 있다. D3 및 D4에 따르면, 온도 조절은 상대적으로 느린 반응을 가지는 것으로 보인다. 게다가, 전체 캐비티의 온도가 항상 조절되어야 하고, 이것은 주기 시간에 대한 불리한 영향과 함께 느린 반응을 야기할 뿐만 아니라 증가된 에너지 비용을 야기한다.

여기에서 인용되고 논의된 종래 기술에 비추어 볼 때, 본 발명의 목적은 사출 성형 방법 또는 사출 압축 성형 방법에 의해 후벽 성형 플라스틱 부품을 제조하는 간단한 구조를 갖는 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 가능한 한 간단한 수단에 의해 그러나 그럼에도 불구하고 매우 가변적으로 상대적으로 높은 광학 품질을 갖는 성형 플라스틱 부품을 바람직하게는 열가소성 물질로부터 제조하는 것을 허용하는 장치를 제공하는 것이다.

게다가, 본 발명의 또 다른 목적은 사출 성형 또는 사출 압축 성형 동안에 주기 시간을 감소시키는 것을 가능하게 하는 후벽 성형 부품의 제조 장치를 제공하는 것이다.

게다가, 감소된 주기 시간은 후속 가압 단계 또는 더 오랜 후속 가압 단계를 희생시키지 않아야 한다.

본 발명의 추가의 목적은 사출 성형 방법 또는 사출 압축 성형 방법에 의한 후벽 성형 플라스틱 부품의 제조 방법의 제공에서 알 수 있고, 이 방법이 플라스틱 물체의 제조를 간단한 수단에 의해 빠르고 신뢰성 있게 비용효과적으로 가능하게 하는 것을 의도한다.

이 방법에 관해서는, 마찬가지로, 생성된 성형 플라스틱 부품이 통상의 장치 및 방법에 비해서 감소된 수의 소위 싱크마크를 가지거나 또는 덜 두드러진 싱크마크를 가지도록 하는 방식으로 사출 성형 또는 사출 압축 성형이 일어나게 하는 목적도 있다.

이들 목적, 및 이처럼 구체적으로 언급하지는 않았지만 서두의 종래 기술에 대한 논의로부터 쉽게 이해되거나 또는 자명한 추가의 목적은 청구항 1의 모든 특징을 갖는 장치에 의해 달성된다.

본 발명에 따르는 장치의 유리한 세밀한 사항은 장치에 관한 독립항을 인용하는 청구항들의 주제이다.

이 방법에 관해서는, 방법에 관한 독립항의 특징들이 방법의 측면에 관해서 본 발명에서 역점을 두어 다루는 문제의 해결책을 제공한다. 이 방법의 유리한 변형은 방법에 관한 독립항을 인용하는 방법에 관한 종속항에서 보호를 제공한다.

마지막으로, 용도 카테고리에 관한 청구항은 본 발명의 방법의 용도를 보호한다.

특히, 캐비티를 가지는 사출 성형 또는 사출 압축 성형용 금형을 포함하는 사출 성형 또는 사출 압축 성형에 의한 후벽 성형 플라스틱 부품의 제조 장치는

금형이 캐비티에 인접하는 벽 영역 및 캐비티로부터 원격되어 캐비티와 이웃한 벽 영역에 인접하는 몸체를 포함하고,

금형의 몸체가 그것이 온도 T₁로 조절될 수 있도록 형성되고, 벽 영역이 그것이 온도 T₁과 상이한 온도 T₂로 조절될 수 있도록 형성된다는 사실에 의해 구별되고,

공지 장치가 성공적으로 개선될 수 있고, 후벽 성형 플라스틱 부품의 제조가 성공적으로 더 효율적이 될 수 있고, 생성된 성형체의 물리적 및 화학적 성질에 관해 표준 연구소 및 산업 프로세서가 명시한 모든 요건이 현저한 방식으로 성공적으로 만족될 수 있다. 특히, 생성된 성형체는 공지 장치를 이용함으로써 얻을 수 있는 성형체에 비해 크게 감소된 수의 싱크마크 및/또는 훨씬 덜 두드러진 싱크마크를 가진다. 게다가, 본 발명에 따르면 많은 추가 이점을 실현하는 것이 가능하다.

이것은 다음을 포함한다:

사출 성형 또는 사출 압축 성형에서 최적 공정 온도에 의해 단축된 주기 시간.

성형 부품에서 수축 조건에 관한 최적 공정 온도.

벽 두께가 차이 나는 성형 부품의 경우에서, 이 방법의 유리한 효과가 특히 성형 부품의 더 두꺼운 벽 영역에 관해서 명백함.

동등하게 작용하는 압력 분포 또는 압축 압력 분포, 및 따라서, 성형 부품 상에 싱크마크가 없거나 또는 감소함.

분자 배향이 덜 일어나거나 또는 전혀 일어나지 않고, 이렇게 해서 예를 들어 렌즈의 광학 품질이 개선됨.

성형 부품의 현저한 치수 정확도.

조기 동결된 외부 층이 발생하지 않기 때문에, 더 오래고 더 효과적인 압축 단계.

사출 성형 또는 사출 압축 성형에 의해 후벽 성형 플라스틱 부품을 제조하기 위한 본 발명의 장치는 캐비티를 가지는 사출 성형 또는 사출 압축 성형용 금형을 포함한다.

"사출 성형 또는 사출 압축 성형용 금형"이라는 용어는 "사출 금형" 및 "사출 압축 금형"이라는 표현과 동의어인 것으로 이해해야 한다. 특별히 지시하지 않으면, 이하에서 "금형"이라는 용어는 항상 점증적으로 사출 금형 및 사출 압축 금형을 의미하는 것으로 이해한다. 이들 용어는 대부분은 당 업계 숙련자에게 알려져 있다.

본 발명에 따르는 장치의 금형은 캐비티를 가진다. 이것은 본 발명의 범위 내에서 사출 성형 또는 사출 압축 성형 공정 동안에 열가소성 물질이 충전되는 중공 공간을 의미하는 것으로 이해한다. 본 발명이 하나의 캐비티를 가지는 금형에 제한되지 않는다는 것은 분명하다. 하나 이상의 분할면에 있든 없든 하나 초과의 캐비티를 갖는 금형을 가지는 장치도 마찬가지로 본 발명에 포함된다.

본 발명의 목적상, 금형은 그 중에서도 특히 그것이 캐비티에 인접하는 벽 영역 및 캐비티로부터 원격되어 캐비티와 이웃한 벽 영역에 인접하는 몸체를 포함한다는 사실에 의해 구별된다. 동시에, 금형은 하나 이상의 캐비티를 에워싸고, 하나의 캐비티로부터 고찰할 때, 캐비티에 인접해서 캐비티의 경계를 정하는 금형의 영역을 금형의 캐비티와 이웃한 영역이라고 부른다. 게다가, 캐비티의 방향으로부터 고찰할 때, 캐비티로부터 원격되어 금형의 캐비티와 이웃한 벽 영역에 인접하는 금형의 영역은 몸체 또는 금형의 캐비티로부터 원격된 몸체라고 알려져 있다. 금형의 캐비티와 이웃한 벽 영역의 두께는 넓은 범위에 걸쳐서 다양할 수 있다. 마찬가지로, 금형의 캐비티로부터 원격된 몸체의 두께도 넓은 범위에 걸쳐서 다양할 수 있다. 일반적으로, 금형의 캐비티와 이웃한 벽 영역 대 금형의 캐비티로부터 원격된 영역의 두께의 비는 1:100 내지 2:1의 범위이다. 한 금형에서 이 비는 일정할 수 있다. 그러나, 금형의 특이한 구조 및 금형의 특별한 공정 요건에 의존해서 한 금형에서 많은 지점에서 상이한 두께비가 고려될 수 있다.

금형의 캐비티와 이웃한 벽 영역의 두께가 금형의 캐비티로부터 원격된 몸체의 두께 이하인 것이 본 발명의 범위 내에서 유리하다는 것이 증명되었다. 캐비티와 이웃한 벽 영역의 두께가 캐비티로부터 원격된 몸체와 비교해서 가능한 한 작은 것이 특히 유리하다. 따라서, 캐비티와 이웃한 벽 영역 대 금형의 캐비티로부터 원격된 몸체의 두께비가 1:2 이하, 훨씬 더 편리하게는 1:5 이하, 특히 편리하게는 1:10 이하 범위의 값인 것이 특히 성공적임이 증명되었다. 본 발명에 따르는 특히 바람직한 장치의 경우, 상기 비는 1:8 내지 1:2의 범위, 훨씬 더 바람직하게는 1:10 내지 1:5의 범위, 훨씬 더 편리하게는 1:20 내지 1:10의 범위이다.

금형의 총 두께에 관해서, 마찬가지로 금형의 캐비티와 이웃한 벽 영역의 두께도 넓은 범위에 걸칠 수 있다.

한 바람직한 실시양태에서, 본 발명의 장치는 벽 영역의 두께가 캐비티로부터 원격된 몸체 및 캐비티와 이웃한 벽 영역을 포함하는 금형의 총 두께의 약 1/20 내지 1/4을 구성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 장치의 경우에는, 벽 영역의 두께가 캐비티로부터 원격된 몸체 및 캐비티와 이웃한 벽 영역을 포함하는 금형의 총 두께의 약 1/10 내지 1/5인 것이 훨씬 더 바람직하다.

본 발명에 따르는 장치는 특히, 금형의 몸체가 그것이 온도 T₁로 조절될 수 있도록 형성되고 벽 영역이 그것이 온도 T₁과 상이한 온도 T₂로 조절될 수 있도록 형성됨을 특징으로 한다. 이러한 세밀한 사항은 유리하게 금형의 벽 영역 및 몸체가 상이한 온도로 조절되는 것을 가능하게 하고, 이것을 매우 짧은 시간 내에 이루는 것을 가능하게 한다. 실제로 이전에 관찰되었던 금형 몸체 전체의 온도 변화에 대한 상대적으로 느린 반응은 온도를 별도로 조절하려고 하는 목적으로 금형의 캐비티와 이웃한 벽 영역과 금형의 나머지 몸체를 격리함으로써 상당히 개선될 수 있다. 이것은 특히 유리하게는 금형의 캐비티와 이웃한 영역에 더 높은 온도를 설정하는 것을 가능하게 하고, 그 결과, 캐비티 내에 도입된 플라스틱 물질에 궁극적으로 작용하는 열이 플라스틱 물질의 더 높은 온도를 야기한다. 마찬가지로, 온도 조절성에 관해서 금형의 나머지 몸체로부터 벽 영역의 격리는 금형의 캐비티와 이웃한 외부 영역의 온도가 통상의 장치를 이용하는 경우보다 더 오랜 시간 동안 조절될 수 있는 가능성을 야기하고, 그 결과, 싱크마크의 수, 또는 싱크마크의 두드러진 정도, 다시 말해서, 싱크마크의 강도가 통상의 장치에 비해 감소한다.

금형의 캐비티와 이웃한 벽 영역 및 나머지 몸체는 온도 조절성을 목적으로 다양한 방법으로 서로 격리될 수 있다. 금형의 캐비티와 이웃한 영역에 특수 코팅을 제공하는 것이 가능할 수 있고, 이것은 예를 들어 저항 가열기에 의해 또는 유도에 의해 활성화될 수 있다. 이 점에서, 당 업계 숙련자는 예를 들어 열세라믹 코팅 같은 알려진 코팅 물질 자체의 이용에 성공할 수 있다. 그러나, 현존 금형의 나중의 코팅은 다소 노동집약적이다.

따라서, 본 발명의 목적상, 금형의 캐비티와 이웃한 벽 영역 및 금형의 캐비티로부터 원격된 몸체가 서로 독립된 온도 조절 회로를 가지는 것이 바람직할 수 있다. 이 방법으로, 금형의 벽 영역과 금형의 나머지 몸체 사이의 온도차가 빠르고 간단하고 편리한 방식으로 실현될 수 있다.

두 온도 조절 회로의 활성화는 다양한 방식으로 일어날 수 있다. 저항 가열기에 의해 또는 유도 활성화에 의한 이미 언급된 활성화와는 별개로, 예를 들어 물, 오일 또는 스팀 같은 액체 매질에 의해 온도를 조절하는 것이 가능하다.

이 점에서 본 발명의 범위 내에서 금형의 캐비티와 이웃한 벽 영역이 교환가능한 것이 특히 유리하다는 것을 발견하였다. 따라서, 본 발명에 따르는 편리한 장치는 교환가능한 캐비티 프레임을 가지고, 이것은 선호하게는 스틸로 제조된다. 이것은 교환가능한 구성을 가지고 금형 몸체와 캐비티를 서로 분리하는 금형 내의 중공 공간의 내부 라이닝이다. 특히, 교환가능한 캐비티 프레임의 이점은 프레임이 새로운 형태의 캐비티에 빠르고 개별적으로 적응할 수 있는 능력 및 빠른 교환가능성이다. 게다가, 온도 변화에 대해서 극히 빠른 반응을 가지는 물질로부터 캐비티 프레임을 제조하는 것이 가능하다. 그래서, 이러한 비교적 값비싼 물질의 이용이 몸체 전체에 비해 상대적으로 작은 질량 비율 또는 부피 비율로 제한된다.

이미 언급한 바와 같이, 본 발명의 장치는 선호하게는 사출 성형에 적당하다.

또한, 본 발명에 따르는 장치의 더 바람직한 응용 분야는 사출 압축 성형이다. 사출 성형과의 차이점으로서, 사출 압축 성형의 경우에는 추가로 장치가 이동가능한 금형 코어 또는 압축 램을 가진다. 이 점에서 본 발명의 범위 내에서 금형 코어 또는 압축 램은 그것이 온도 T₃으로 별도로 조절될 수 있도록 형성되는 것이 특히 흥미있고 바람직하다. 이 변형은 특히 압축 램에 의해 캐비티 내에 위치한 물질에 에너지를 추가로 도입하려는 목적으로 이용될 수 있고, 그 결과로, 생성된 성형 부품의 품질이 더 증가될 수 있다. 한 편리한 실시양태에서, 이 개념은 열세라믹 코팅을 가지는 금형 코어 또는 압축 램에 의해 실현된다.

또한, 본 발명은

- 상기한 장치를 제공하고;

- 유동성 상태의 열가소성 성형 화합물을 장치의 금형에 사출하고;

- 사출된 플라스틱 성형 화합물을 고화하도록 두고,

- 고화된 플라스틱 성형 화합물을 탈형하고,

여기서, 사출 작업 전 및/또는 사출 작업 동안에, 금형의 캐비티와 이웃한 벽 영역의 온도 T₂가 플라스틱 성형 화합물의 비캣 온도 T_v보다 더 큰 값으로 되어 그 온도로 유지되고, 온도 T₂가 금형 몸체의 온도 T₁보다 더 높고,

- 플라스틱 성형 화합물의 고화 동안 및 탈형 전에, 캐비티와 이웃한 벽 영역의 온도 T₂가 플라스틱 성형 화합물의 비캣 온도 T_v 미만의 온도로 되는,

감소된 수의 싱크마크 또는 덜 두드러진 싱크마크를 갖는 후벽 성형 플라스틱 부품을 사출 성형 또는 사출 압축 성형에 의해 제조하는 방법에 관한 것이다.

이 절차에 따르면, 성형 부품의 외부 영역이 더 높은 온도로 및 적당한 경우, 더 오랫동안 조절될 수 있고, 그 결과, 후속 압력 또는 압축력의 효과가 더 오랫동안 유지될 수 있다.

여기서 비캣 온도 T_v는 DIN EN ISO 306(종전의 DIN 53460)에 따르는 비캣 연화 온도(VST)를 의미하는 것으로 이해한다. 비캣 온도는 바늘(1 ㎟의 원 표면적을 가짐)로 측정한다. 이것은 10N(시험 힘 A) 또는 50N(시험 힘 B)의 시험 힘을 받는다. 3 내지 6.4 ㎜의 허용가능한 두께를 가지는 시험편을 50 또는 120 K/h의 정해진 가열 속도에 노출한다. 압입기가 1 ㎜의 침투 깊이에 도달할 때 VST에 도달한다. 경계 조건을 변화시킴으로써, 매개변수의 4 가지 조합, 구체적으로 VST/A50, VST/A120, VST/B50 및 VST/B120이 얻어지고, 달리 지시하지 않으면, 본 발명의 목적상, VST/B50 방법이 이용된다.

원리적으로, 본 발명의 방법의 경우, 사출 작업 전 및/또는 사출 작업 동안에, 금형의 캐비티와 이웃한 벽 영역, 특히 편리하게는 상기한 캐비티 프레임의 온도가 적당한 가열에 의해 금형의 나머지 몸체의 온도 수준에 비해 더 높은 온도 수준으로 조절된다. 이 경우에는 캐비티와 이웃한 외부 영역, 바람직하게는 캐비티 프레임 의 온도 조절이 편리하게는 사출 성형 또는 사출 압축 성형 사이클에 관해서 주기적으로 일어난다. 사출 단계 동안에는, 또한 오랜 후속 압력 또는 압축 압력을 유지하기 위해, 선호하게는 교환가능한 캐비티 프레임 형태의 캐비티와 이웃한 외부 영역을 사출된 플라스틱 물질의 비캣 온도보다 높은 온도 수준으로 되게 하는 것이 편리하다. 플라스틱 용융물이 균일하게 고화된 후, 금형의 캐비티와 이웃한 벽 영역을 적당한 냉각에 의해 다시 플라스틱 물질의 비캣 온도 미만의 온도, 구체적으로 탈형 온도로 되게 한다.

이미 언급한 바와 같이, 본 발명에 따르는 방법의 한 가지 이점은 온도 변화에 대한 금형의 느린 반응이 극복되고, 따라서, 성형 부품에서의 더 높은 온도에도 불구하고 및 더 오랜 후속 압력 효과에도 불구하고 또는 압축력의 더 오랜 효과에도 불구하고 신속한 주기 시간을 달성할 수 있게 한다는 것이다. 이와 관련해서 캐비티와 이웃한 벽 영역의 온도 수준 T₂과 나머지 금형 몸체의 온도 수준 T₁의 차가 또한 가능한 한 큰 것이 유리하다.

따라서, 본 발명에 따르는 방법의 특히 편리한 변형은 캐비티와 이웃한 벽 영역의 온도 T₂와 캐비티로부터 원격된 금형 몸체의 온도 T₁의 차 Δ_T21이 20 ℃ 초과로 설정된다는 사실에 의해 구별된다.

훨씬 더 바람직한 변형은 캐비티와 이웃한 벽 영역의 온도 T₂와 캐비티로부터 원격된 금형 몸체의 온도 T₁의 차 Δ_T21이 40 ℃ 초과로 설정되는 것을 제공한다.

이러한 온도차는 완성된 성형체의 싱크마크 감소에 특히 유리한 영향을 미친다.

이 방법의 추가의 유리한 한 변형에서는, 금형의 캐비티와 이웃한 벽 영역의 온도가 액체 매질에 의해, 저항 가열에 의해 또는 유도에 의해, 특히 편리하게는 액체 또는 기체 매질, 예컨대 오일, 물 또는 그 밖에 증기에 의해 조절되는 것을 제공한다.

본 발명의 원리는 공지의 사출 성형 및 사출 압축 성형 방법에 적용될 수 있다. 그러나, 그의 특히 유리한 효과는 플라스틱으로부터 후벽 성형체를 제조할 때 얻어진다.

본 발명의 방법은 5 ㎜ 초과의 벽 두께를 가지는 후벽 사출 성형 또는 사출 압축 성형 부품의 제조에 편리하게 이용된다.

추가의 유리한 용도는 8 ㎜ 초과의 벽 두께를 가지는 후벽 사출 성형 또는 사출 압축 성형 부품의 제조를 포함한다.

본 발명의 방법은 열가소성 물질, 예컨대 폴리스티렌, 폴리카르보네이트, 코폴리카르보네이트, 시클로올레핀 공중합체, 폴리메틸메타크릴릭 이미드 또는 폴리아크릴레이트 및 메타크릴레이트로부터의 성형 부품의 제조에 적당하다. 특히 편리한 용도는 PMMA 성형 부품의 제조와 관계가 있고, 광학 목적용 렌즈가 가장 특히 바람직하다.

본 발명을 첨부 도면을 참고해서 전형적인 실시양태 및 비교 실시예를 기초로 하여 아래에서 더 상세히 설명한다.
도 1은 이상적으로 단순화하여 표현한 캐비티 프레임을 갖는 금형의 단면도.
도 2는 본 발명에 따르는 장치의 한 실시양태의 일부의 단면도.
도 3은 콜드 프레임에 대한 구조 두께 분포도.
도 4는 핫 프레임에 대한 구조 두께 분포도.
[도 1 및 2의 부호 목록]
1: 캐비티 프레임
2: 캐비티
3: 금형
3a: 금형 이동측
3b: 금형 고정측
4: 압축 램
5: 금형 플레이트

도 1은 기본적으로 도해한 금형의 단면을 나타낸다. 참조 부호 (3)는 사출 성형용 금형을 지정한다. 금형 (3)은 그 내부에 중공 공간 (2)을 가진다. 또한, 중공 공간 (2)은 캐비티 (2)라고도 부른다. 또한, 캐비티와 이웃한 벽 영역 (1) 및 캐비티로부터 원격된 몸체 (5)도 나타내었다. 외부 영역 (1)은 중공 공간 (2)의 경계를 정한다. 중공 공간 (2)으로부터 바깥쪽으로 볼 때, 캐비티와 이웃한 벽 영역 (1)이 금형 (3)의 캐비티로부터 원격된 몸체 (5)에 인접한다. 캐비티와 이웃한 벽 영역 (1) 및 금형의 캐비티로부터 원격된 영역 또는 캐비티로부터 원격된 몸체 (5)가 함께 금형 (3)의 완전한 몸체를 형성한다.

도 2는 금형의 성분 부품인 플레이트 (3a) 및 (3b)를 나타낸다. 이 2단 금형의 경우에는, 캐비티 (2)가 플레이트 (3a) 안에 통합되고, 한편, 플레이트 (3b)는 완성된 사출 성형 부품의 탈형을 위해 개방될 수 있다.

서브어셈블리 (3a)의 캐비티 (2)가 일종의 프레임 (1)에 의해 둘러싸인다는 것을 매우 잘 알 수 있다. 나타낸 예에서, 이 캐비티 프레임 (1)은 교환가능한 구성을 가지고, 그의 온도는 별도로 조절될 수 있다. 또한, 도 2는 캐비티 내에서 성형 화합물을 압착하는 데 이용될 수 있는 압축 램 (4)을 나타낸다.

금형의 서브어셈블리 (3b)에 의해 형성된 캐비티의 경계인 캐비티의 후방 벽도 마찬가지로 그의 온도가 별도로 조절될 수 있도록 형성될 수 있다는 것은 말할 나위도 없다. 그러나, 이것은 본 발명의 유리한 효과를 달성하는 데 반드시 필요한 것은 아니다.

도 3에서는 콜드 프레임에 대한 구조 두께 분포를 나타낸다. 도 4에서는 핫 프레임에 대한 구조 두께 분포를 나타낸다.

Claims (16)

1. 캐비티를 가지는 사출 성형 또는 사출 압축 성형용 금형을 포함하며,
   상기 금형이 캐비티에 인접하는 벽 영역 및 캐비티로부터 원격되어 캐비티와 이웃한 벽 영역에 인접하는 몸체를 포함하고,
   금형의 몸체가 그것이 온도 T₁로 조절될 수 있도록 형성되고, 벽 영역이 그것이 온도 T₁과 상이한 온도 T₂로 조절될 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 하는,
   싱크마크의 수 또는 싱크마크의 두드러진 정도에 대해서 감소된 싱크마크를 가지는 후벽 성형 플라스틱 부품을 사출 성형 또는 사출 압축 성형에 의해 제조하기 위한 장치.
2. 제1항에 있어서, 금형의 캐비티와 이웃한 벽 영역이 스틸로 제조된 교환가능한 캐비티 프레임인 것을 특징으로 하는 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 금형의 캐비티와 이웃한 벽 영역 및 금형의 캐비티로부터 원격된 몸체가 서로 독립된 온도 조절 회로를 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 벽 영역의 두께가 캐비티로부터 원격된 몸체 및 캐비티와 이웃한 벽 영역을 포함하는 금형의 총 두께의 약 1/20 내지 1/4을 구성하는 것을 특징으로 하는 장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 벽 영역의 두께가 캐비티로부터 원격된 몸체 및 캐비티와 이웃한 벽 영역을 포함하는 금형의 총 두께의 약 1/10 내지 1/5인 것을 특징으로 하는 장치.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 사출 성형을 위한 장치.
7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 사출 압축 성형을 위한 장치.
8. 제7항에 있어서, 금형 코어 또는 압축 램이 그것이 별도로 온도 T₃으로 조절될 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 하는 이동성 금형 코어 또는 압축 램을 가지는 장치.
9. - 제1항 내지 제8항에 따른 장치를 제공하고;
   - 유동성 상태의 열가소성 성형 화합물을 장치의 금형에 사출하고;
   - 사출된 플라스틱 성형 화합물을 고화하도록 두고,
   - 고화된 플라스틱 성형 화합물을 탈형하고,
   여기서,
   - 사출 작업 전 및/또는 사출 작업 동안에, 금형의 캐비티와 이웃한 벽 영역의 온도 T₂가 플라스틱 성형 화합물의 비캣 온도 T_v보다 더 큰 값으로 되어 그 온도로 유지되고, 온도 T₂가 금형 몸체의 온도 T₁보다 더 높고,
   - 플라스틱 성형 화합물의 고화 동안 및 탈형 전에, 캐비티와 이웃한 벽 영역의 온도 T₂가 플라스틱 성형 화합물의 비캣 온도 T_v 미만의 온도로 되는,
   싱크마크의 수 또는 싱크마크의 두드러진 정도에 대해서 감소된 싱크마크를 가지는 후벽 성형 플라스틱 부품을 사출 성형 또는 사출 압축 성형에 의해 제조하는 방법.
10. 제9항에 있어서, 캐비티와 이웃한 벽 영역의 온도 T₂와 캐비티로부터 원격된 금형 몸체의 온도 T₁의 차 Δ_T21이 20 ℃ 초과로 설정되는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제9항에 있어서, 캐비티와 이웃한 벽 영역의 온도 T₂와 캐비티로부터 원격된 금형 몸체의 온도 T₁의 차 Δ_T21이 40 ℃ 초과로 설정되는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 금형의 캐비티와 이웃한 벽 영역의 온도가 액체 매질에 의해, 저항 가열에 의해 또는 유도에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 5 ㎜ 초과의 벽 두께를 가지는 후벽 사출 성형 또는 사출 압축 성형 부품의 제조를 위한 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따르는 방법의 용도.
14. 제13항에 있어서, 8 ㎜ 초과의 벽 두께를 가지는 후벽 사출 성형 또는 사출 압축 성형 부품의 제조를 위한 용도.
15. 제13항 또는 제14항에 있어서, PMMA 성형 부품의 제조를 위한 용도.
16. 제15항에 있어서, 광학 렌즈의 제조를 위한 용도.

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