KR20130033745A - 강화재료가 함유된 성형제품 및 이를 사출성형하는 방법 - Google Patents

강화재료가 함유된 성형제품 및 이를 사출성형하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 강화재료가 함유된 성형제품의 강도 및 탄성률 등의 물성이 성형제품의 방향에 따라 같거나 다르게 성형되는 제품 및 이를 사출성형하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 사출성형 방법은, (가) 제품이 성형되는 캐비티를 지니고, 강화재료가 함유된 용융수지를 캐비티 내에 주입하여 제품을 성형하는 사출성형장치를 제공하는 단계; (나) 요구되는 제품의 특성에 부합되게끔, 용융수지에 함유된 강화재료의 양에 대한 가중비율 Wi/Wf에 상당하는 양의 강화재료를 함유하는 인서트 재료를, 캐비티 내에 주입되는 용융수지 내의 강화재료가 배열되는 라인과 인서트 재료 내의 강화재료의 배열라인이 상호교차되게끔, 캐비티 내에 인서트(insert) 시키는 단계; (다) 캐비티 내에, 강화재료가 함유된 용융수지를 주입하고 이를 냉각 및 고화시켜 성형제품을 성형하는 단계; (라) 성형제품을 캐비티로부터 추출하는 단계;를 포함한다. 또한 본 발명에 따르면, 상술한 성형방법에 의해 성형된 제품들이 제공되는데, 이러한 강화재료를 함유한 성형제품은 경량이면서 우수한 물적 특성을 지닌다. 또한 본 발명에 따른 성형방법에 의하면, 제품의 전기 전도성, 전자파 차단 기능, 정전기 방지 기능, 방열 기능을 향상시키기 위해 제품 내부에 탄소 섬유, 탄소나노튜브, 그래핀 등을 함유하면서, 요구되는 방향에서 만족할 만한 강도 및 탄성률을 지니는 성형 재품들을 성형할 수 있다.

Description

강화재료가 함유된 성형제품 및 이를 사출성형하는 방법{INJECTION MOULDED PRODUCTS CONTAINIG REINFOCING MATERIAL AND A INJECTION MOULDING METOD FOR THESE PRODUCTS}
본 발명은 강화재료가 함유된 사출성형제품 및 이를 사출성형하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 강화재료가 함유된 사출성형제품의 강도 및 탄성률 등의 물성이, 강화재료의 배향방향과 다른 방향에서도 강도 및 탄성률 등의 물성이 향상된 제품 및, 전기 전도성, 전자파 차단 기능, 정전기 방지 기능, 방열 기능 등을 향상시키기 위해 탄소섬유(CF, Carbon Fiber), 탄소나노튜브(CNT, Carbon Namo Tube), 그래핀(graphene) 등을 함유하면서, 이들의 배향방향과 다른 방향에서도 강도 및 탄성률 등의 물성이 향상된 제품, 그리고 이러한 제품들을 사출성형하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 수지를 이용하여 제품을 성형할 때, 제품의 강도 및 탄성률 등의 물성을 좋게 하기 위해 수지 내에 강화재료를 통합시켜 성형을 한다. 이러한 강화재료에는 알루미늄 섬유나 스텐레스 섬유 등의 금속 섬유, 아라미드 섬유나 PBO 섬유 등의 유기섬유, 실리콘 카바이드 섬유 등의 무기 섬유나 탄소 섬유 등이 있으며, 경량이면서 강도가 높은 탄소 섬유, 탄소나노튜브, 그래핀 등의 강화재료가 많이 사용되고 있다. 또한 제품에 탄소섬유, 탄소나노튜브, 그래핀 등을 적절히 포함시켜, 제품의 전기 전도성, 전자파 차단 기능, 정전기 방지 기능, 방열 기능 등을 향상시키는 방법이 있으며, 이러한 방법으로는, 성형된 제품의 표면에 탄소섬유, 탄소나노튜브, 그래핀 등의 코팅물을 코팅하여 건조시키는 방법이 있는데, 이는 표면에 코팅되기 때문에 내마모성, 내화학성 등이 제한적이여서 장기간 사용이 곤란하며, 제품에 얼룩이 발생하는 문제가 있다. 또한 고분자 수지 팰릿에 탄소섬유, 탄소나노튜브, 그래핀 등의 코팅물을 혼합하여 교반 단계를 거쳐 고분자 수지 팰릿에 코팅물을 코팅한 다음, 이를 압출기에 투여하여 재 팰릿을 형성하고, 이 팰릿을 성형기에서 성형할 수도 있는데, 이때 성형하기 위해 상기 재 팰릿을 용융시키면, 팰릿 내의 탄소섬유, 탄소나노튜브, 그래핀 등이 재응집되어, 성형제품의 물적 특성을 저하시키는 문제가 있다.
한편, 금속 섬유, 아라미드 섬유, 유기섬유, 무기 섬유, 탄소섬유 등의 강화 플라스틱이나 탄소나노튜브, 그래핀 등을 잘게 부수어 일반 수지 재료와 잘 혼합하여 용융시켜 제품을 성형하는 경우에, 이들 강화재료들은 직경 또는 두께에 대한 길이의 비, 즉 세장비가 매우 커서 이들 재료들이 함유된 용융수지를 노즐을 통해 고압으로 분사하면, 이 안에 함유된 재료들이 노즐의 분사방향, 즉 길이방향으로 배열되는 배향성을 가지게 된다. 여기서 설명의 편의를 위해 상기 길이방향을 종방향이라 칭하며, 상기 종방향과 교차하는 방향을 횡방향이라 칭하기로 한다. 이렇게 강화재료들이 종방향으로 배향된 제품은, 종방향으로는 우수한 강도 및 탄성률을 지니지만, 횡방향으로는 강도 및 탄성률이 약한 문제가 있다.
따라서 제품의 전기 전도성, 전자파 차단 기능, 정전기 방지 기능, 방열 기능 등을 향상시키기 위해, 탄소섬유, 탄소나노튜브, 그래핀 등을 내부에 함유하는 제품을 성형하였다 하더라도, 상기 탄소섬유, 탄소나노튜브, 그래핀 등의 재료들의 배향성으로 인해, 상기 재료들의 배향방향과 다른 방향으로는, 강도 및 탄성률이 약해 성형된 제품의 적용분야가 제한적일 수밖에 없었다.
또한 이러한 강화재료가 수지 내에 균질하게 분포되어 있는 팰릿(pallet) 형태로 만들어 사용하기도 하는데, 이 팰릿들을 다시 용융시키면, 균질하게 분포된 강화재료들이 재응집되는 현상이 일어나고, 이는 성형 후 성형제품의 물적 특성을 저하시키는 주요한 원인으로 작용하고 있다.
한편 상술한 강화재료의 가격은 고가이기 때문에, 경제적인 양의 강화재료로 소기의 성형제품을 성형하는 방법이 필요하다.
본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결하고, 제품의 종방향이나 횡방향 모두에 있어서 우수한 강도 및 탄성률을 지니는 성형제품을 제공하는 것이며, 제품의 종류 및 용도에 따라, 제품의 강도 및 탄성률이 횡방향보다는 종방향으로 더 큰 성형제품이나, 이와 반대로 제품의 강도 및 탄성률이 종방향보다는 횡방향으로 더 큰 성형제품을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 제품의 전기 전도성, 전자파 차단 기능, 정전기 방지 기능, 방열 기능 등을 향상시키기 위해, 탄소섬유, 탄소나노튜브, 그래핀등을 내부에 함유하는 제품을 성형하더라도, 요구되는 방향으로의 강도 및 탄성률이 만족할 수 있는 성형 제품을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상술한 특성을 지닌 제품을 경제적으로 그리고 효과적으로 성형하는 방법을 제공하는 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따르면, 강화재료가 함유된 성형제품을 효과적으로 성형하는 방법이 제공되는데, 상기 방법은, (가) 제품이 성형되는 캐비티를 지니고, 강화재료가 함유된 용융수지를 상기 캐비티 내에 주입하여 제품을 성형하는 사출성형장치를 제공하는 단계; (나) 요구되는 제품의 특성에 부합되게끔, 상기 용융수지에 함유된 강화재료의 양에 대한 가중비율 Wi/Wf에 상당하는 양의 강화재료를 함유하는 인서트 재료를, 상기 캐비티 내에 주입되는 용융수지 내의 강화재료가 배열되는 라인과 상기 인서트 재료 내의 강화재료의 배열라인이 상호교차되게끔, 상기 캐비티 내에 인서트(insert) 시키는 단계; (다) 상기 캐비티 내에, 강화재료가 함유된 용융수지를 주입하고 이를 냉각 및 고화시켜 성형제품을 성형하는 단계; (라) 상기 성형제품을 상기 캐비티로부터 추출하는 단계;를 포함한다.
캐비티 내에 사전 인서트 되는 재료 내의 강화재료는 일 방향으로 배열된 것일 수 있으며, 상기 캐비티 내에 주입되는 강화재료가 배열되는 라인과 상기 인서트 재료 내의 강화재료 배열라인의 교차각이 50 도 내지 130 도가 되도록 인서트 재료를 캐비티 내에 인서트하는 것이 바람직하다.
또는, 인서트 재료 내의 강화재료가 양 방향 또는 여러 방향으로 서로 교차 배열된 것일 수도 있다. 이렇게 함으로써 종방향 및 횡방향뿐 아니라, 여러 방향으로의 강도 및 탄성률을 향상시킬 수 있다.
여기서 상기 인서트 재료는 프리프레그 또는 프리폼 형태일 수 있다.
한편, 사전에 캐비티 내에 인서트 되는 인서트 재료 내의 강화재료의 체적 또는 중량의 양을 Wi 라하고, 캐비티 내에 용융수지와 함께 주입되는 강화재료의 체적 또는 중량의 양을 Wf 라 하고, Wi/Wf 의 비를 인서트 되는 강화재료의 가중비율이라고 칭하면, 인서트되는 강화재료의 가중비율 Wi/Wf은, 요구되는 성형제품의 특성에 부합하게끔, 80 % 내지 120 % 일 수 있으며, 또는 10 % 내지 80 % 일 수 있으며, 또는 120 % 내지 300 % 일 수 있다.
또한, 상기 캐비티 내에 주입되는 용융수지에 함유된 강화재료는, 성형된 제품의 전기 전도성, 전자파 차단 기능, 정전기 방지 기능, 방열 기능을 향상시키기 위한 탄소섬유(CF, carbon fiber), 탄소나노튜브(CNT, carbon nano tube) 또는 그래핀(graphene)일 수 있다. 이때 상기 인서트되는 재료 내의 강화재료는 상기 탄소섬유, 탄소나노튜브 또는 그래핀과 동일한 재료 일수 있으며, 제품의 강도 및 탄성률을 향상시키는 여타의 강화재료, 예컨대 금속섬유, 무기섬유, 또는 유기섬유일 수 있다.
한편, 본 발명에 따르면, 상술한 성형방법에 의해 성형된 제품들이 제공되는데, 이러한 강화재료를 함유한 성형제품은 경량이면서 우수한 물적 특성을 지니고 있어, 각종 케이싱, 기어, 새시, 파이프, 프레임, 자동차 본넷, 임펠러, 프로펠러, 커넥터 등의 다양한 형태로, 전기/전자기기 용도, 가전제품 용도, 토목/건축 용도, 기계/기구부품 용도, 로보트 용도, 자동차 용도, 우주/항공 용도 등에 널리 사용될 수 있으며, 전기 전도성, 전자파 차단 기능, 정전기 방지 기능, 방열 기능 등이 요구되는 여러 분야에 적용될 수 있는 성형 재품들이 제공된다.
본 발명에 따른, 강화재료가 함유된 성형제품은 강화재료가 한 방향으로 배향되는 것을 보완하여, 성형제품의 강도 및 탄성률이 한 방향뿐만 다른 방향에서도 향상되며, 나아가 요구되는 제품의 특성에 따라 방향에 따라 강도 및 탄성률이 상이한 성형제품을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른, 강화재료가 함유된 성형제품을 성형하는 방법에 따르면, 제품 내에 탄소섬유, 탄소나노튜브, 그래핀 등을 함유하여 제품의 전기 전도성, 전자파 차단 기능, 정전기 방지 기능, 방열 기능 등이 향상되고, 동시에 요구되는 방향으로의 강도 및 탄성률이 만족할 수 있는 성형제품을 성형할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른, 강화재료가 함유된 성형제품을 성형하는 방법에 따르면, 강화재료의 양를 최소로 이용하면서 제품을 경제적이면서 효과적으로 성형할 수 있다.
도 1은 일반적인 사출성형 장치에 대한 개략적 도면이다.
도 2는 강화재료가 함유된 용융수지를 캐비티 내에 주입할 때 강화재료가 배향성을 가지고 배열되는 것을 개념적으로 보여주는 도면이다.
도 3은 가중비율 약 50 % 의 강화재료가 일 방향, 즉 횡방향으로 함유된 인서트 재료를 캐비티 내에 인서트 시킨 후, 강화재료가 함유된 용융수지를 캐비티 내에 주입할 때 강화재료들의 배열을 개념적으로 보여주는 도면이다.
도 4는 가중비율 약 100 % 의 강화재료가 일 방향, 즉 횡방향으로 함유된 인서트 재료를 캐비티 내에 인서트 시킨 후, 강화재료가 함유된 용융수지를 캐비티 내에 주입할 때 강화재료들의 배열을 개념적으로 보여주는 도면이다.
도 5는 가중비율 약 150 % 의 강화재료가 일 방향, 즉 횡방향으로 함유된 인서트 재료를 캐비티 내에 인서트 시킨 후, 강화재료가 함유된 용융수지를 캐비티 내에 주입할 때 강화재료들의 배열을 개념적으로 보여주는 도면이다.
도 6은 강화재료가 양 방향으로 교차되어 함유된 인서트 재료를 캐비티 내에 인서트 시킨 후, 강화재료가 함유된 용융수지를 캐비티 내에 주입할 때 강화재료들의 배열을 개념적으로 보여주는 도면이다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른, 탄소섬유, 탄소나노튜브, 그래핀 등을 포함하는 강화재료가 함유된 사출성형제품 및 이를 사출성형하는 방법에 대해 상세히 설명하고자 하는데, 이는 예시적이고 개념적인 것으로 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
먼저, 도 1을 참조하면, 일반적인 사출성형기가 개략적으로 도시되어 있는데, 성형기 베드(40) 위에는 고정측 금형(10) 및 가동측 금형(20)이 설치되며, 고정측 금형(10)에는 고정측 형판(11), 고정측 설치판(12), 고정측 다이플레이트(13)가 포함되고, 가동측 금형(20)에는 가동측 형판(21), 가동측 설치판(22), 가동측 다이플레이트(23)가 포함된다. 고정측 다이플레이트(13) 쪽에는 실린더(31), 스크류(32), 실린더 노즐(33), 호퍼(34) 등이 설치된다.
한편 고정측 금형(10)과 가동측 금형(20)이 밀착되어 형폐되면, 고정측 금형(10)과 가동측 금형(20) 사이에는 제품이 성형되는 공간인 캐비티(1)가 형성된다. 제품의 강도 및 탄성률을 좋게 하기 위해, 그리고 제품의 전기 전도성, 전자파 차단 기능, 정전기 방지 기능, 방열 기능 등을 향상시키기 위해, 예컨대 금속 섬유, 아라미드 섬유, 유기섬유, 무기 섬유, 탄소 섬유 등의 강화 플라스틱, 탄소나노튜브, 그래핀 등의 강화재료를 분쇄하여, 수지 팰릿과 함께 잘 혼합한 혼합물(35)을 호퍼(34) 내에 투입하고, 이 혼합물(35)을 실린더(31) 내에서 가열 용융시키고, 구동부(도시되지 않음)에 의해 스크류(32)를 전진시켜 상술한 강화재료가 함유된 용융수지를, 실린더 노즐(33)을 통해 스프루(2), 런너(3), 주입구 또는 게이트(4)를 거쳐 상기 캐비티(1) 내에 고압으로 주입시켜 제품을 성형하게 된다. 캐비티(1) 내의 용융수지가 냉각 고화되면, 고정측 금형(10)과 가동측 금형(20)을 분리 형개하여, 성형된 제품을 취출한다.
이때 금속섬유, 유기섬유, 무기섬유, 탄소섬유와 같은 강화섬유, 탄소나노튜브, 그래핀 등은 직경 또는 두께에 비해 길이가 매우 길어서, 즉 세장비가 커서 고압으로 캐비티(1) 내에 주입되면, 이들 강화재료들은 주입되는 방향에 대해 길이방향으로 배열되는 배향성을 지니게 된다. 여기서 설명의 편의를 위해 상기 길이방향을 종방향이라 칭하고 이 종방향과 교차하는 방향을 횡방향이라 칭하기로 한다. 강화재료가 상기 종방향으로 배열되는 것을 개념적으로 도시하면 도 2에 도시된 바와 같다. 도 2를 참조하면, 주입구 또는 게이트(4)를 통해 도면의 화살표 방향으로 주입된 강화재료는 주입방향에 대해 길이방향, 즉 종방향으로 배열되는 배향성을 지니게 된다. 도 2에서 주입구 또는 게이트(4)가 캐비티(1)의 양측에 각각 1개씩 도시되었지만, 이들 주입구 또는 게이트는 1개일 수도 있으며, 성형제품의 크기, 형상 등에 따라 위치 및 개수가 달라질 수 있다. 이와 같이 강화재료가 배향성을 가지고 배열되면, 성형된 제품의 특성이 한 방향으로는 강도나 탄성률이 양호하게 되나, 다른 방향으로는 소기의 강도나 탄성률을 얻지 못하게 되는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따르면, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 캐비티(1) 내에 주입되는 용융수지 내의 강화재료가 배향성을 가지고 배열되는 방향, 즉 종방향과 교차하게끔, 강화재료를 함유한 인서트 재료를 사전에 캐비티(1) 내에 인서트 시키고, 강화재료가 함유된 용융수지를 캐비티(1) 내에 주입하면, 소기의 목적을 이룰 수 있다. 도면상에서 참조부호 50으로 표기된 것은 주입되는 용융수지 내의 강화재료들을 나타내며, 참조부호 60으로 표기된 것은 인서트 되는 재료 내에 함유된 강화재료들을 나타낸다. 한편, 도면상에는 강화재료가 넓은 간격을 두고 도시되었지만, 이는 설명을 위한 개념적 도시이고 실제는 이보다 촘촘히 배열됨을 이해하여 주길 바란다. 또한 인서트 되는 인서트 재료 내의 강화재료의 방향이, 주입되는 강화재료의 배향 방향과 이론적으로 직교하는 것이 바람직하겠지만, 현실적으로 약 50 도 내지 130 도 정도의 교차각을 이루면 소기의 목적을 이룰 수 있다.
이때 사전에 캐비티(1) 내에 인서트 되는 인서트 재료 내의 강화재료의 체적 또는 중량의 양을 Wi 라하고, 캐비티(1) 내에 용융수지와 함께 주입되는 강화재료의 체적 또는 중량의 양을 Wf 라 하면, Wi/Wf 의 비를 여기서 인서트 되는 강화재료의 가중비율이라고 칭하기로 한다.
한편 제품의 종류 및 용도 등에 따라, 일 방향에 따른 강도 및 탄성률 등의 특성이, 다른 방향의 강도 및 탄성률 등의 특성과 달리하기 위해서, 상기 인서트 되는 강화재료의 양, 즉 가중비율 Wi/Wf 의 비를 적절히 조절하여 제품을 성형할 수도 있다. 예를 들어, 도 3에는 인서트 되는 강화재료의 가중비율 Wi/Wf 이 약 50 % 정도 되는 것이 개념적으로 도시되어 있으며, 이 경우 도면상 가로방향의 강도 및 탄성률이 세로방향의 것들보다 높을 것이다. 도 4에는 인서트 되는 강화재료의 가중비율 Wi/Wf 의 비가 약 100 % 정도 되는 것이 개념적으로 도시되어 있으며, 이 경우 도면상 가로방향의 강도 및 탄성률이 세로방향의 것들과 유사할 것이다. 도 5에는 인서트 되는 강화재료의 가중비율 Wi/Wf 의 비가 약 150 % 정도 되는 것이 개념적으로 도시되어 있으며, 이 경우 도면상 가로방향의 강도 및 탄성률이 세로방향의 것보다 낮을 것이다. 이러한 가중비율 Wi/Wf 의 값은 요구되는 제품의 특성에 따라 다양하게 변화시킬 수 있다.
한편 공지된 기술로서, 강화섬유에 매트릭스 수지를 예비 함침한 성형 재료를 프리프레그(prepreg)라 칭하며, 섬유 강화 복합재료용의 중간 기재로 많이 사용되고 있다. 이러한 프리프레그에는 강화섬유의 배열이 일 방향으로 배열된 일 방향 프리프레그와, 강화섬유의 배열이 서로 교차하는 크로스 프리프레그가 있을 수 있다. 또한 이러한 프리프레그를 다수 적층한 것을 프리폼(preform)이라 칭하는데, 이들 프리프레그 및 프리폼 제품 및 제작방법에 대해서는 공지된 사항으로 여기서 이에 대한 설명은 생략한다. 이와 같은 프리프레그 또는 프리폼을, 상술한 바와 같은, 캐비티 내에 사전 인서트 시키는 재료로 활용할 수 있다. 이때 인서트 되는 강화재료의 가중비율 Wi/Wf 에 따라 적합한 프리프레그 또는 프리폼을 이용할 수 있다.
한편, 도 3 내지 도 5에서는 인서트 되는 강화재료의 방향이, 예컨대 일 방향 프리프레그와 같이 한 방향으로 배열된 상태이지만, 이와 달리, 도 6에서와 같이, 인서트 되는 강화재료의 방향이 크로스 프리프레그와 같이 양 방향 또는 두 방향 이상의 여러 방향으로 서로 교차되는 방식으로 배열할 수도 있다. 이렇게 함으로써 여러 방향에 대한 제품의 강도 및 탄성률을 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명에 따르면, 강화재료를 함유하는 성형제품을 효과적으로 성형하는 방법이 제공되는데, 이 방법은, (가) 제품이 성형되는 캐비티를 지니고, 강화재료가 함유된 용융수지를 상기 캐비티 내에 주입하여 제품을 성형하는 성형장치를 제공하는 단계; - 여기서 상기 강화재료는 제품의 전기 전도성, 전자파 차단 기능, 정전기 방지 기능, 방열 기능 등을 위한 탄소섬유, 탄소나노튜브, 그래핀 등을 포함한다. (나) 요구되는 제품의 특성에 부합되게끔, 상기 용융수지에 함유된 강화재료의 양에 대한 가중비율 Wi/Wf에 상당하는 양의 강화재료를 함유하는 인서트 재료를, 상기 캐비티 내에 주입되는 용융수지 내의 강화재료가 배열되는 라인과 상기 인서트 재룔 내의 강화재료의 배열라인이 상호교차되게끔, 상기 캐비티 내에 인서트(insert) 시키는 단계; (다) 상기 캐비티 내에, 강화재료가 함유된 용융수지를 주입하고 이를 냉각 및 고화시켜 성형제품을 성형하는 단계; (라) 상기 성형제품을 상기 캐비티로부터 추출하는 단계;를 포함한다. 상기 인서트 재료 내의 강화재료는 일 방향으로 배열될 수 있으며, 양 방향 또는 여러 방향으로 배열될 수도 있다. 상기 인서트 재료 내의 강화재료의 가중비율 Wi/Wf은 80 % 내지 120 % 가 될 수 있으며, 이 경우 제품의 종방향 및 횡방향에서의 강도 및 탄성률이 비슷해질 수 있게 된다. 또는 상기 인서트 재료 내의 강화재료의 가중비율 Wi/Wf은 10 % 내지 80 % 가 될 수 있는데, 이 경우 제품의 종방향 강도 및 탄성률이 횡방향보다 높아질 수 있게 된다. 또는 상기 인서트 재료 내의 강화재료의 가중비율 Wi/Wf은 120 % 내지 300 % 가 될 수 있는데, 이 경우 제품의 횡방향 강도 및 탄성률이 종방향보다 높아질 수 있게 된다.
여기서, 상기 캐비티 내에 주입되는 용융수지에 함유된 강화재료는, 성형된 제품의 전기 전도성, 전자파 차단 기능, 정전기 방지 기능, 방열 기능을 향상시키기 위한 탄소섬유, 탄소나노튜브 또는 그래핀 등일 수 있으며, 상기 인서트되는 재료 내의 강화재료는 상기 탄소섬유, 탄소나노튜브 또는 그래핀 등과 동일한 재료로 되거나, 성형제품의 강도 및 탄성률을 향상시키는 여타의 강화재료, 예컨대 금속섬유, 무기섬유, 또는 유기섬유일 수 있다.
이러한 강화재료를 함유한 성형제품은 경량이면서 우수한 물적 특성을 지니고 있어, 각종 케이싱, 기어, 새시, 파이프, 프레임, 자동차 본넷, 임펠러, 프로펠러, 커넥터 등의 다양한 형태로, 전기/전자기기 용도, 가전제품 용도, 토목/건축 용도, 기계/기구부품 용도, 로보트 용도, 자동차 용도, 우주/항공 용도 등에 널리 사용될 수 있다. 또한 전기 전도성, 전자파 차단 기능, 정전기 방지 기능, 방열 기능 등을 지니면서, 여러 방향으로의 강도 및 탄성률 등의 물적 특성이 향상된 제품으로서 여러 분야에 적용될 수 있다.
이상의 설명 내용은 본 발명에 대해 예시적으로 설명한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구되는 본 발명의 기술적 사상에 벗어남 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 자명한 변형실시가 가능하며, 이러한 변형실시는 본 발명의 범위에 속하는 것이다.
1 : 캐비티 2 : 스프루
3 : 런너 4 : 게이트
10 : 고정측 금형 11 : 고정측 형판
12 : 고정측 설치판 13 : 고정측 다이플레이트
20 : 가동측 금형 21 : 가동측 형판
22 : 가동측 설치판 23 : 가동측 다이플레이트
31 : 실린더 32 : 스크류
33 : 실린더 노즐 34 : 호퍼
35 : 혼합물 40 : 성형기 베드
50 : 용융수지 내의 강화재료 60 : 인서트 재료 내의 강화재료

Claims (10)

  1. 강화재료가 함유된 제품을 사출성형하는 방법으로서, 상기 방법은,
    (가) 제품이 성형되는 캐비티를 지니고, 강화재료가 함유된 용융수지를 상기 캐비티 내에 주입하여 제품을 성형하는 사출성형장치를 제공하는 단계;
    (나) 요구되는 제품의 특성에 부합되게끔, 상기 용융수지에 함유된 강화재료의 양에 대한 가중비율 Wi/Wf에 상당하는 양의 강화재료를 함유하는 인서트 재료를, 상기 캐비티 내에 주입되는 용융수지 내의 강화재료가 배열되는 라인과 상기 인서트 재료 내의 강화재료의 배열라인이 상호교차되게끔, 상기 캐비티 내에 인서트(insert) 시키는 단계;
    (다) 상기 캐비티 내에, 강화재료가 함유된 용융수지를 주입하고 이를 냉각 및 고화시켜 성형제품을 성형하는 단계;
    (라) 상기 성형제품을 상기 캐비티로부터 추출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 성형 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 인서트 재료 내의 강화재료는 일 방향으로 배열된 것을 특징으로 하는 성형 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 인서트 재료는, 상기 캐비티 내에 주입되는 강화재료가 배열되는 라인과 상기 인서트 재료내의 강화재료 배열라인의 교차각이 50 도 내지 130 도가 되도록 인서트 되는 것을 특징으로 하는 성형 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 인서트 재료 내의 강화재료는 양 방향 또는 여러 방향으로 서로 교차 배열된 것을 특징으로 하는 성형 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 인서트 재료는 프리프레그(prepreg) 또는 프리폼(preform) 형태인 것을 특징으로 하는 성형 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 인서트 재료 내의 강화재료의 가중비율 Wi/Wf은 80 % 내지 120 % 인 것을 특징으로 하는 성형 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 인서트 재료 내의 강화재료의 가중비율 Wi/Wf은 10 % 내지 80 % 인 것을 특징으로 하는 성형 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 인서트 재료 내의 강화재료의 가중비율 Wi/Wf은 120 % 내지 300 % 인 것을 특징으로 하는 성형 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 캐비티 내에 주입되는 용융수지에 함유된 강화재료는, 성형된 제품의 전기 전도성, 전자파 차단 기능, 정전기 방지 기능, 방열 기능을 향상시키기 위한 탄소섬유(CF, carbon fiber), 탄소나노튜브(CNT, carbon nano tube) 또는 그래핀(graphene)인 것을 특징으로 하는 성형 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 성형방법에 의해 성형된 제품들.
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