KR20140035945A - 사출 성형방법 - Google Patents

Abstract

금형 캐비티를 형성가능한 제1금형 및 제2금형을 이용하여 성형품을 성형하는 사출 성형방법으로서, 제1금형과 제2금형을 몰드 클램핑하여 금형 캐비티를 형성하는 몰드 클램핑공정과, 몰드 클램핑공정의 완료 후에 금형 캐비티에 발포성 용융수지를 사출충전하여 금형 캐비티 내를 발포성 용융수지로 충족시키는 제1 사출충전공정과, 제1 사출충전공정의 개시 후에 금형 캐비티를 소정량만큼 확장시켜서 발포성 용융수지를 발포시키는 금형 캐비티 확장공정과, 제1 사출충전공정의 완료 후이면서 금형 캐비티 확장공정의 개시 후에 금형 캐비티 내의 발포성 용융수지 내에 용융수지 또는 가스를 주입하는 제2 사출충전공정을 구비한다.

Description

사출 성형방법{INJECTION MOLDING METHOD}

본 발명은 예를 들면 표층 및 내층으로 이루어지는 샌드위치 성형품이나, 내부에 중공부를 가지는 중공성형품 등의 사출 성형방법에 관한 것이다.

종래부터, 표층과 이 표층에 내포된 내층으로 이루어지는 샌드위치 성형품이 알려져 있다. 샌드위치 성형품을 성형하는 사출 성형방법(코 인젝션법(co-injection method))으로는, 주로 다단 성형방법과 동시 성형방법의 2개의 방법이 알려져 있다. 다단 성형방법은 표층용 용융수지를 금형 캐비티 내에 사출충전시킨 후, 내층용 용융수지를 표층용 용융수지 내에 사출충전시켜서 이들 2개의 용융수지로 금형 캐비티 내를 충족시키는 방법이다(특허문헌 1 참조). 동시 성형방법은 표층용 용융수지를 금형 캐비티 내에 사출충전시킨 후, 표층용 용융수지와 내층용 용융수지를, 표층용 용융수지가 외주측이며, 그 중심에 내층용 용융수지가 배치되는 층류상태로, 먼저 사출한 표층용 용융수지 내에 사출충전시켜서 이들 2개의 용융수지로 금형 캐비티 내를 충족시키는 방법이다(특허문헌 2 참조).

또, 종래부터 내부에 중공부를 가지는 중공성형품이 알려져 있다. 중공성형품을 성형하는 사출 성형방법으로는 예를 들면 중공사출 성형방법(가스 어시스트 사출 성형방법)이 알려져 있다. 중공사출 성형방법은 용융수지를 금형 캐비티 내에 사출충전시킨 후, 가압가스를 용융수지 내에 주입시켜서 중공부를 형성시키고, 주입시킨 가압가스를 배출시키는 방법이다(특허문헌 3 참조). 이 중공사출 성형방법은 통상적으로 금형 캐비티의 용적을 일정하게 하여 성형이 실시되지만, 가압가스의 주입에 연동시켜서 금형 캐비티의 용적을 확장시키는 방법도 알려져 있다(특허문헌 4 참조). 이 가압가스의 주입에 연동시켜서 금형 캐비티의 용적을 확장시키는 방법은 통상의 중공사출 성형방법과 구별하여 고중공 성형방법이라고 불리고 있으며, 중공성형품 내부의 중공부 용적을 보다 크게 할 수 있는 방법이다.

일본국 공개특허공보 평08-174603호 일본국 공개특허공보 2001-096566호 일본국 공개특허공보 평10-272644호 일본국 공개특허공보 2001-054919호

그러나 특허문헌 1 내지 4에 기재된 사출 성형방법에서는 처음에 금형 캐비티 내에 사출충전된 용융수지로부터, 나중에 주입된 용융수지 또는 가압가스가 분출할 우려가 있다는 문제가 있다.

즉, 특허문헌 1 내지 3에 기재된 사출 성형방법은 처음에 금형 캐비티 내에 사출충전되는 용융수지의 사출충전량을 금형 캐비티의 용적 미만의 양으로 하고, 소위 쇼트샷의 상태가 되도록 처음의 용융수지를 사출충전하는 것이다. 일반적으로 금형 캐비티 내의 기체(氣體)의 열전도율은 금형 캐비티의 내면(금속 등)의 열전도율보다도 낮기 때문에 처음에 금형 캐비티 내에 사출충전된 용융수지 중, 금형 캐비티 내의 기체와 접촉하는 부분은 금형 캐비티의 내면과 접촉하는 부분과 비교하여 냉각고화가 늦고, 강도가 약하다. 이렇기 때문에 처음에 금형 캐비티 내에 사출충전된 용융수지의 내부에 용융수지 또는 가압가스를 사출충전할 때에 이 강도가 약한 부분으로부터 용융수지 또는 가압가스가 분출하고, 수지 반전 불량 또는 가스 파열 불량이 발생할 우려가 있다.

또 특허문헌 4의 사출 성형방법은 금형 캐비티 내에 용융수지를 사출충전시킨 후, 금형 캐비티를 확장시키고, 그 후, 가압가스를 용융수지 내에 주입함으로써 확장된 금형 캐비티 내에서 용융수지를 유동시켜서 원하는 성형품의 크기로 확대시키는 것이다. 이렇기 때문에 특허문헌 4의 사출 성형방법에서는 예를 들면 복잡한 제품형상, 이면(裏面)의 보강 리브 구조, 제품 두께의 변위부 등에 있어서 용융수지의 유동이 흐트러져서 가스 파열 불량이 발생할 우려가 있다.

본 발명은 수지 반전 불량 및 가스 파열 불량의 발생을 억제하는 것이 가능한 사출 성형방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위해서 본 발명에 따른 일의 사출 성형방법은, 금형 캐비티를 형성가능한 제1금형 및 제2금형을 이용하여 성형품을 성형하는 사출 성형방법으로서, 상기 제1금형과 상기 제2금형을 몰드 클램핑(mold clamping)하여 상기 금형 캐비티를 형성하는 몰드 클램핑공정과, 상기 몰드 클램핑공정의 완료 후에 상기 금형 캐비티에 발포성 용융수지를 사출충전하고 상기 금형 캐비티 내를 상기 발포성 용융수지로 충족시키는 제1 사출충전공정과, 상기 제1 사출충전공정의 개시 후에 상기 금형 캐비티를 소정량만큼 확장시켜서 상기 발포성 용융수지를 발포시키는 금형 캐비티 확장공정과, 상기 제1 사출충전공정의 완료 후이면서 상기 금형 캐비티 확장공정의 개시 후에 상기 금형 캐비티 내의 상기 발포성 용융수지 내에 용융수지 또는 가스를 주입하는 제2 사출충전공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 일의 사출 성형방법에 있어서, 상기 몰드 클램핑공정의 개시 후이면서 상기 제1 사출충전공정의 개시 전에 상기 금형 캐비티 내에 가압가스를 주입시켜서 상기 금형 캐비티 내를 상기 발포성 용융수지의 발포 팽창 압력 이상의 압력으로 가압시키는 가압공정과, 상기 제1 사출충전공정의 개시 후에 상기 가압가스를 배출시키는 가압가스 배출공정을 더욱 구비해도 된다. 이 경우에 있어서, 상기 제2 사출충전공정은 상기 금형 캐비티 내의 상기 발포성 용융수지 내에 가압가스 유로를 통해서 가압가스를 주입하는 공정이며, 상기 가압공정은 상기 제2 사출충전공정에 있어서 사용하는 가압가스 유로를 통해서 상기 금형 캐비티 내에 가압가스를 주입하는 공정인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 일의 사출 성형방법에 있어서, 상기 금형 캐비티 확장공정은 상기 금형 캐비티의 용적이 상기 성형품의 용적보다도 큰 용적이 되도록 상기 금형 캐비티를 확장시키는 공정이며, 상기 사출 성형방법은 상기 금형 캐비티 확장공정의 완료 후이면서 상기 제2 사출충전공정의 개시 후에 상기 금형 캐비티의 용적이 상기 성형품의 용적이 되도록 상기 금형 캐비티를 소정량만큼 축소시키는 금형 캐비티 축소공정을 더욱 구비해도 된다.

본 발명에 따른 일의 사출 성형방법에 있어서, 상기 금형 캐비티 확장공정은 상기 금형 캐비티의 용적이 상기 성형품의 용적 미만이 되도록 상기 금형 캐비티를 확장시키는 공정이고, 상기 제2 사출충전공정은 상기 금형 캐비티 내의 상기 발포성 용융수지 내에 내층용 발포성 용융수지를 주입하는 공정이며, 상기 사출 성형방법은 상기 제2 사출충전공정의 개시 후에 상기 금형 캐비티의 용적이 상기 성형품의 용적이 되도록 상기 금형 캐비티를 소정량만큼 확장시켜서 상기 내층용 발포성 용융수지를 발포시키는 금형 캐비티 재확장공정을 더욱 구비해도 된다. 이 경우에 있어서, 상기 금형 캐비티 재확장공정은 상기 금형 캐비티의 용적이 상기 성형품의 용적보다도 큰 용적이 되도록 상기 금형 캐비티를 확장시키는 공정이며, 상기 사출 성형방법은 상기 금형 캐비티 재확장공정의 완료 후에 상기 금형 캐비티의 용적이 상기 성형품의 용적이 되도록 상기 금형 캐비티를 소정량만큼 축소시키는 금형 캐비티 축소공정을 더욱 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 일의 사출 성형방법에 있어서, 상기 금형 캐비티의 확장 및 축소 중 적어도 한쪽은 사출 성형 장치의 틀개폐(開閉) 기구에 의한 틀개폐 동작, 및 금형 내 가동부의 이동 동작 중 적어도 하나에 의해 실시되어도 된다.

본 발명에 따른 다른 사출 성형방법은, 금형 캐비티를 형성가능한 제1금형 및 제2금형을 이용하여 표층과 내층으로 이루어지는 샌드위치 성형품을 성형하는 사출 성형방법으로서, 상기 제1금형과 상기 제2금형을 몰드 클램핑하여 상기 금형 캐비티를 형성하는 몰드 클램핑공정과, 상기 몰드 클램핑공정의 완료 후에 상기 금형 캐비티에 비발포성 용융수지를 사출충전하여 상기 금형 캐비티 내를 상기 비발포성 용융수지로 충족시키는 제1 사출충전공정과, 상기 제1 사출충전공정의 완료 후에 상기 제1금형 및 상기 제2금형 중 적어도 한쪽을 다른 쪽에 대하여 소정량만큼 미소(微少)틀개방시켜서 상기 금형 캐비티를 확장시키는 금형 캐비티 확장공정과, 상기 금형 캐비티 확장공정의 개시 후에 상기 금형 캐비티 내의 상기 비발포성 용융수지 내에 용융수지를 사출충전하는 제2 사출충전공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 다른 사출 성형방법에 있어서, 상기 금형 캐비티 확장공정은 상기 금형 캐비티의 용적이 상기 성형품의 용적보다도 큰 용적이 되도록 상기 금형 캐비티를 확장시키는 공정이며, 상기 사출 성형방법은 상기 금형 캐비티 확장공정의 완료 후이면서 상기 제2 사출충전공정의 개시 후에 상기 금형 캐비티의 용적이 상기 성형품의 용적이 되도록 상기 금형 캐비티를 소정량만큼 축소시키는 금형 캐비티 축소공정을 더욱 구비해도 된다.

본 발명에 따른 다른 사출 성형방법에 있어서, 상기 금형 캐비티의 확장 및 축소 중 적어도 한쪽은 사출 성형 장치의 틀개폐 기구에 의한 틀개폐 동작, 및 금형 내 가동부의 이동 동작 중 적어도 하나에 의해 실시해도 된다.

본 발명에 따르면 수지 반전 불량 및 가스 파열 불량의 발생을 억제하는 것이 가능한 사출 성형방법을 제공할 수 있다.

도 1a는 본 발명의 실시예 1에 따른 사출 성형방법의 성형 사이클 전의 틀개방 상태를 나타내는 개략단면도이다.
도 1b는 실시예 1에 따른 사출 성형방법의 제1 사출충전공정을 나타내는 개략단면도이다.
도 1c는 실시예 1에 따른 사출 성형방법의 금형 캐비티 확장공정을 나타내는 개략단면도이다.
도 1d는 실시예 1에 따른 사출 성형방법의 제2 사출충전공정을 나타내는 개략단면도이다.
도 1e는 실시예 1에 따른 사출 성형방법의 냉각고화공정을 나타내는 개략단면도이다.
도 1f는 실시예 1에 따른 사출 성형방법의 제품 꺼냄 공정을 나타내는 개략단면도이다.
도 2a는 실시예 1에 따른 사출 성형방법의 금형 캐비티 확장공정에서의 표층용 발포성 용융수지의 상태를 나타내는 개략단면도이다.
도 2b는 실시예 1에 따른 사출 성형방법의 제2 사출충전공정 개시시의 내층용 비발포성 용융수지의 유동 상태를 나타내는 개략단면도이다.
도 2c는 실시예 1에 따른 사출 성형방법의 제2 사출충전공정 완료시의 내층용 비발포성 용융수지의 유동 상태를 나타내는 개략단면도이다.
도 3a는 본 발명의 실시예 2에 따른 사출 성형방법의 제2 사출충전공정을 나타내는 개략단면도이다.
도 3b는 실시예 2에 따른 사출 성형방법의 금형 캐비티 축소공정을 나타내는 개략단면도이다.
도 4a는 본 발명의 실시예 3에 따른 사출 성형방법의 제2 사출충전공정을 나타내는 개략단면도이다.
도 4b는 실시예 3에 따른 사출 성형방법의 금형 캐비티 재확장공정을 나타내는 개략단면도이다.
도 5a는 본 발명의 실시예 4에 따른 사출 성형방법의 제1 사출충전공정을 나타내는 개략단면도이다.
도 5b는 실시예 4에 따른 사출 성형방법의 금형 캐비티 확장공정을 나타내는 개략단면도이다.
도 5c는 실시예 4에 따른 사출 성형방법의 제2 사출충전공정을 나타내는 개략단면도이다.
도 5d는 실시예 4에 따른 사출 성형방법의 냉각고화공정을 나타내는 개략단면도이다.
도 5e는 실시예 4에 따른 사출 성형방법의 제품 꺼냄 공정을 나타내는 개략단면도이다.
도 6a는 실시예 4에 따른 사출 성형방법의 금형 캐비티 확장공정에서의 표층용 비발포성 용융수지의 상태를 나타내는 개략단면도이다.
도 6b는 실시예 4에 따른 사출 성형방법의 제2 사출충전공정 개시시의 내층용 비발포성 용융수지의 유동 상태를 나타내는 개략단면도이다.
도 7a는 본 발명의 실시예 5에 따른 사출 성형방법의 제2 사출충전공정을 나타내는 개략단면도이다.
도 7b는 실시예 5에 따른 사출 성형방법의 금형 캐비티 축소공정을 나타내는 개략단면도이다.
도 8a는 본 발명의 실시예 6에 따른 사출 성형방법의 성형 사이클 전의 틀개방 상태를 나타내는 개략단면도이다.
도 8b는 실시예 6에 따른 사출 성형방법의 제1 사출충전공정을 나타내는 개략단면도이다.
도 8c는 실시예 6에 따른 사출 성형방법의 금형 캐비티 확장공정을 나타내는 개략단면도이다.
도 8d는 실시예 6에 따른 사출 성형방법의 제2 사출충전공정을 나타내는 개략단면도이다.
도 8e는 실시예 6에 따른 사출 성형방법의 냉각고화공정을 나타내는 개략단면도이다.
도 8f는 실시예 6에 따른 사출 성형방법의 제품 꺼냄 공정을 나타내는 개략단면도이다.
도 9a는 실시예 6에 따른 사출 성형방법의 금형 캐비티 확장공정에서의 발포성 용융수지의 상태를 나타내는 개략단면도이다.
도 9b는 실시예 6에 따른 사출 성형방법의 제2 사출충전공정에서의 가압가스의 유동 상태를 나타내는 개략단면도이다.
도 9c는 실시예 6에 따른 사출 성형방법의 냉각고화공정에서의 중공성형품의 상태를 나타내는 개략단면도이다.
도 10a는 본 발명의 실시예 7에 따른 사출 성형방법의 제2 사출충전공정(중공부 형성공정)을 나타내는 개략단면도이다.
도 10b는 실시예 7에 따른 사출 성형방법의 제2 사출충전공정(중공부 형성공정)이 완료한 상태를 나타내는 개략단면도이다.
도 10c는 실시예 7에 따른 사출 성형방법의 금형 캐비티 축소공정을 나타내는 개략단면도이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해서 첨부 도면을 참조하면서 상세하세 설명한다. 실시예 1 내지 실시예 5에 따른 사출 성형방법은 표층과 내층으로 이루어지고, 표층이 내층을 내포하는 샌드위치 성형품을 성형하는 사출 성형방법에 관한 것이다. 실시예 6 및 실시예 7에 따른 사출 성형방법은 내부에 중공부를 가지는 중공성형품을 성형하는 사출 성형방법에 관한 것이다.

샌드위치 성형품은 수지성형품에서의 다른 재료, 같은 재료, 다른 색, 같은 색 다양한 조합으로 이루어지는 다층성형품 중 하나이다. 이러한 샌드위치 성형품은 1개의 층의 한쪽 표면에만 별층이 적층되는 다층성형품과 달리, 내층이 표층에 내포되는 다층성형품이기 때문에 내포되는 내층은 대략 완전히 표층에는 노출되지 않고 수지성형품 자체의 외관성이나 의장성(意匠性)은 표층에서 확보가능한 것으로부터, 최근 플라스틱제 자원 쓰레기나 폐기 플라스틱 등을 원료로 하는 코스트 다운이나 환경 대응에 적합한 리사이클 수지 등이 내층에 채용된 샌드위치 성형품이 자동차 범퍼나 수송·물류용 파레트, 혹은 컨테이너 박스 등, 사용 수지량이 많은 대물부품용의 수지성형품으로서 채용되고 있다. 또 샌드위치 성형품은 내층에 경량화, 제진성(制振性), 단열·차음성, 유연성 부여를 목적으로 한 발포성 수지, 혹은 고강도 수지나, 전자파·전리선의 차단·흡수성 수지, 흡수성 수지, 비투과성 수지 등의 기능성 수지를 사용하여 용도에 따른 기능성을 부여시키면서 표층에 보다 뛰어난 제품 외관성도 가지고, 표리 양면이 의장면이 되는 수지성형품(가전제품이나 자동차 내층부품의 개폐 커버 등)으로도 채용된다. 중공성형품은 내부에 중공부가 형성된 성형품이며, 수지성형품의 경량화를 주목적으로 하여 형성되는 것이다.

실시예 1

도 1a 내지 도 1f 및 도 2a 내지 도 2c를 참조하면서 본 발명의 실시예 1에 따른 사출 성형방법을 설명한다. 도 1a 내지 도 1f는 실시예 1에 따른 샌드위치 성형품의 사출 성형방법의 각 공정을 나타내는 금형의 개략단면도이다. 도 2a 내지 도 2c는 샌드위치 성형품이 성형되는 과정을 나타내는 개략단면도이다.

실시예 1에 따른 사출 성형방법에 이용하는 사출 성형기는 도 1a에 도시하는 바와 같이 금형 캐비티(9a)를 형성가능한 고정금형(2)(제1금형) 및 가동금형(4)(제2금형)과, 표층용 발포성 용융수지(9b')(제1재료)를 금형 캐비티(9a) 내에 사출충전가능한 제1사출 유닛(17)과, 내층용 비발포성 용융수지(10b)(제2재료)를 금형 캐비티(9a) 내에 사출충전가능한 제2사출 유닛(18)을 구비한다.

고정금형(2)은 베이스(미도시)에 세워설치된 고정반(미도시)에 장착되어 있다. 또 고정금형(2)은 제1사출 유닛(17)으로부터 사출된 표층용 발포성 용융수지(9b')가 금형 캐비티(9a) 내를 향하여 유동하는 표층용 수지유로(9c)와, 이 표층용 수지유로(9c)의 금형 캐비티(9a) 내에 연통되는 게이트 부분에 마련된 게이트 밸브(수지 차단 개방 전환 밸브)(9d)와, 제2사출 유닛(18)으로부터 사출된 내층용 비발포성 용융수지(10b)가 금형 캐비티(9a) 내를 향하여 유동하는 내층용 수지유로(10c)와, 이 내층용 수지유로(10c)의 금형 캐비티(9a) 내에 연통되는 게이트 부분에 마련된 게이트 밸브(10d)를 가지고 있다. 가동금형(4)은 가동반(미도시)에 고정금형(2)에 대향하도록 장착되어서 도시하지 않은 틀개폐 기구에 의해 사출 성형기의 긴 길이방향(이하, 틀개폐 방향이라고 함)으로 이동가능하도록 배치되어 있다.

고정금형(2) 및 가동금형(4)은 각각의 금형의 분할면(금형분할면, 파팅면, 컷면이라고 호칭되는 경우도 있음)이 쉐어 에지(share edge) 구조로 되어 있으며, 사출 성형기의 틀개폐 기구에 의한 틀개폐 동작으로 금형 캐비티의 용적을 가변시키는 것이다. 쉐어 에지 구조란, 클리퍼 구조(clipper structure), 혹은 스피곳 구조(spigot structure) 등으로 호칭되는 경우도 있고, 금형의 분할면을 형성하는 끼워맞춤부의 구조로서 일반적으로 알려진 구조이며, 틀개폐 방향으로 신장하여 서로 슬라이딩하면서 넣고 뺄 수 있는 끼워맞춤부를 고정금형과 가동금형의 사이에 형성함으로써 금형 캐비티 내에 사출충전된 용융수지가 소정량, 금형을 틀개방시켜도 금형 밖으로 새어나가는 것을 방지할 수 있는 구조이다. 이러한 쉐어 에지 구조의 금형은 성형공정 중에 금형을 미소틀개방시키는 확장 발포 성형방법(코어백 발포 성형방법이라고 호칭되는 경우도 있음)이나 틀 내 피복 성형방법(인몰드 코팅법, 금형 내 도장 방법이라고 호칭되는 경우도 있음) 등에 채용된다.

제1사출 유닛(17) 및 제2사출 유닛(18)은 고정금형(2)측에 있어서, 예를 들면 병행형 배치, V자형 배치, 경사형 배치 및 L자형 배치 등 다양한 방법으로 배치되어 있다. 병행형 배치는 제1사출 유닛(17) 및 제2사출 유닛(18)의 쌍방이 고정금형(2)의 배면측에 있어서 사출 성형기의 긴 길이방향과 평행이 되도록 배치되는 양태이다. V자형 배치는 제1사출 유닛(17) 및 제2사출 유닛(18)의 쌍방이 고정금형(2)의 배면측에 있어서 사출 성형기의 긴 길이방향에 대하여 약간의 각도를 줘서 배치되는 양태이다. 경사형 배치는 메인 사출 유닛이 고정금형(2)의 배면측에 있어서 사출 성형기의 긴 길이방향과 평행이 되도록 배치되고, 서브 사출 유닛이 고정금형(2)의 배면측에 있어서 메인 사출 유닛에 대하여 비스듬하게 배치되는 양태이다. L자형 배치는 메인 사출 유닛이 고정금형(2)의 배면측에 있어서 사출 성형기의 긴 길이방향과 평행이 되도록 배치되고, 서브 사출 유닛이 고정금형(2)의 측면, 상부면 또는 하부면측에 있어서 사출 성형기의 긴 길이방향과 직교하도록 배치되는 양태이다. 이 배치들은 사용되는 용융수지의 종류나 사출충전량 등의 사출충전 사양에 따라서 적절히 선택되면 된다. 실시예 1에 따른 사출 성형방법에 이용하는 사출 성형기는 처음부터 2개 이상의 사출 유닛이 배치된 샌드위치 성형 전용 사출 성형기여도 되고, 시판되고 있는 추후 장착용 사출 유닛이 추가된 범용 사출 성형기여도 된다.

또 제1재료 및 제2재료가 같은 수지 재료일 경우, 실시예 1에 따른 사출 성형방법에 있어서 제1재료 및 제2재료 각각의 사출충전공정이 일부만이라도 중복하는 케이스는 드물기 때문에, 범용 사출 성형기를 포함하는 사출 유닛이 1세트밖에 배치되어 있지 않은 사출 성형기여도 많은 케이스에 있어서 실시예 1에 따른 사출 성형방법을 실시할 수 있다. 그 경우, 수지유로의 금형 캐비티측 단부(端部)의 게이트 부분에 게이트 밸브가 배치되어 있으면, 제1재료 및 제2재료의 수지유로는 금형 내에서 각각을 분기·독립시킨 형태여도 되고, 분기시키지 않고 공통화시킨 형태여도 된다. 또한 각각의 형태에 있어서 제1재료 및 제2재료 중 어느 한쪽, 혹은 쌍방의 수지유로를 더욱 분기시켜서 복수의 다른 게이트 위치로부터 사출충전시키는 다점 게이트 형태여도 된다.

실시예 1에 따른 사출 성형방법은 도 1a에 도시하는 성형 사이클 개시 전의 틀개방 상태로부터, 도 1b에 도시하는 바와 같이 가동금형(4)을 도시하지 않은 틀개폐 기구에 의해 고정금형(2)측으로 이동시켜서 가동금형(4)과 고정금형(2)을 닫은 후, 몰드 클램핑력을 부여시킨다(몰드 클램핑공정). 이 몰드 클램핑공정은 고정금형(2) 및 가동금형(4)에 의해 형성되는 금형 캐비티(9a)의 용적이, 제품(성형품)의 용적 미만이면서 표층용 발포성 용융수지(9b')의 사출충전율이 약 100%가 되도록 고정금형(2) 및 가동금형(4)을 몰드 클램핑하는 공정이다.

다음으로 몰드 클램핑력을 부여시킨 상태에서, 표층용 수지유로(9c)의 게이트 밸브(9d)를 개방시켜서 제1사출 유닛(17)으로부터 표층용 수지유로(9c)를 통해서 발포제를 포함하는 표층용 발포성 용융수지(9b')를 금형 캐비티(9a)에 사출충전시킨다(제1 사출충전공정). 또한 제1 사출충전공정에 있어서 내층용 수지유로(10c)의 금형 캐비티(9a)측 단부의 게이트 부분에 마련된 게이트 밸브(10d)는 닫혀있어서 금형 캐비티(9a) 내에 사출충전시킨 표층용 발포성 용융수지(9b')가 내층용 수지유로(10c)에 역류하는 일은 없다. 이 제1 사출충전공정에 있어서 금형 캐비티(9a) 내는 표층용 발포성 용융수지(9b')로 충족되고, 이 시점에 있어서 금형 캐비티(9a) 내의 표층용 발포성 용융수지(9b')는 발포상태가 아니다. 이렇기 때문에 표층용 발포성 용융수지(9b')의 대략 전면(全面)이 금형 캐비티(9a)의 내면과 접촉하여 냉각되고, 대략 전면을 덮는 강고한 스킨층(냉각고화층)(9e)이 형성됨과 아울러 스킨층(9e)에 대한 높은 전사성이 확보된다. 또 표층용 발포성 용융수지(9b')의 대략 전면에 대략 균일하게 부여되는 몰드 클램핑력에 의해 스킨층(9e) 형성시의 발포 셀의 스킨층(9e)에 대한 표출이 억제된다. 그렇기 때문에 표층용 발포성 용융수지(9b')가 발포제를 포함하는 발포성 용융수지여도 제품 외관성이 향상된다.

여기에서, 표층용 발포성 용융수지(9b')에 포함되는 발포제는 화학발포제인 것을 전제로 설명하지만, 물리발포제여도 된다. 단, 그 경우 표층용 발포성 용융수지(9b')에 적절히 물리발포제를 혼입시키기 위한 구성 요건이, 금형, 혹은 사출 성형기에 필요하게 된다. 또 표층용 발포성 용융수지(9b')가 발포제를 포함하는 발포성 용융수지일 경우, 몰드 클램핑공정의 개시 후(즉, 몰드 클램핑공정의 도중, 또는 몰드 클램핑공정의 완료 후)이면서 제1 사출충전공정의 개시 전에 있어서 금형 캐비티(9a) 내에 도시하지 않은 가압가스 유로로부터 공기, 질소, 이산화탄소 등의 가압가스를 주입시켜서 금형 캐비티(9a) 내를 발포제를 포함하는 표층용 발포성 용융수지(9b')의 발포 팽창 압력 이상의 압력으로 가압시키고(가압공정), 제1 사출충전공정의 개시 후(즉, 제1 사출충전공정의 도중, 또는 제1 사출충전공정의 완료 후)에 주입시킨 가압가스를 상기 가압가스 유로로부터 배출시키는(가압가스 배출공정), 소위 가스 카운터 프레셔법을 실시해도 된다. 발포제를 포함하는 발포성 용융수지로 확장 발포 성형을 실시할 경우, 스킨층(냉각고화층)에 대한 발포 셀의 표출은 표층용 발포성 용융수지(9b')의 대략 전면에 대략 균일하게 부여되는 몰드 클램핑력이나, 사출 조건이나 금형 온도제어 등의 성형조건으로 억제시키는 것이 가능하다. 그러나, 이들의 성형조건은 복잡하며, 샌드위치 성형품의 성형조건과 상반하는 경우가 있다. 이러한 경우여도, 이러한 가스 카운터 프레셔법이 채용되면 스킨층(냉각고화층)에 대한 발포 셀의 표출을 보다 확실하게 억제할 수 있고, 높은 외관성이나 의장성이 요구되는 샌드위치 성형품여도, 일반적으로 발포제를 포함하지 않는 비발포성 용융수지가 채용되는 샌드위치 성형품의 표층용 용융수지로서 발포제를 포함하는 발포성 용융수지를 채용할 수 있다.

표층용 발포성 용융수지(9b')는 금형 캐비티(9a) 내에 사출충전된 직후부터 금형 내에서 냉각되어서 냉각고화 수축이 진행되기 때문에 몰드 클램핑공정에 의해 형성된 금형 캐비티(9a)의 용적보다, 적어도 냉각고화 수축분(용적)만큼 많이 사출충전시키는 것이 표층용 발포성 용융수지(9b')가 강고한 스킨층(냉각고화층)(9e)의 형성과 스킨층(9e)에 대한 높은 전사성을 확보하는데 있어서 바람직하다. 여기에서 스킨층(9e)은 금형 캐비티 내의 기체와의 접촉부에 형성되는 스킨층에 비하여 강고하지만, 완전히 경화되어 있는 층이 아니라 그 온도가 수지 연화점 온도, 혹은 유리 고화 온도 이상에서 냉각고화가 아직 진행중인 층방향으로 고무 형상의 탄성거동을 나타내는 박막과 같은 층이며, 금형 캐비티(9a)의 용적의 가변으로 신축하여 추종 가능하다.

제1 사출충전공정의 개시 후(즉, 제1 사출충전공정의 도중, 또는 제1 사출충전공정의 완료 후)에, 도 1c에 도시하는 바와 같이 금형 캐비티(9a)의 용적을 제품의 용적까지 확장시켜서 표층용 발포성 용융수지(9b')를 발포시킨다(금형 캐비티 확장공정 또는 표층용 수지 확장 발포 성형공정). 이 금형 캐비티 확장공정은 표층용 수지유로(9c)의 게이트 밸브(9d)를 닫은 후, 가동금형(4)을 고정금형(2)으로부터 이간하는 방향으로 미소틀개방량(L1)만큼 틀개폐 기구(미도시)에 의해 틀개방시켜서 금형 캐비티(9a)의 용적을 제품의 용적과 대략 같게 하는 공정이다. 이 금형 캐비티 확장공정에 의해 도 2a에 도시하는 바와 같이 표층용 발포성 용융수지(9b')로 형성되는 표층(9')이 스킨층(9e)과 발포 셀로 이루어지는 발포층(9f')으로 구성되는 발포 성형체로서 형성된다.

제1 사출충전공정의 완료 후이면서 금형 캐비티 확장공정의 개시 후(즉, 금형 캐비티 확장공정의 도중, 또는 금형 캐비티 확장공정의 완료 후)에 도 1d에 도시하는 바와 같이 내층용 수지유로(10c)의 게이트 밸브(10d)를 개방시켜서 내층(10)을 형성하는 내층용 비발포성 용융수지(10b)를, 제2사출 유닛(18)으로부터 내층용 수지유로(10c)를 통해서 표층용 발포성 용융수지(9b')와 금형 캐비티(9a) 내면의 접촉면에 형성된 표층용 발포성 용융수지(9b')의 스킨층(냉각고화층)(9e)을 관통시켜서 표층용 발포성 용융수지(9b')의 발포층(9f') 내에 사출충전시킨다(제2 사출충전공정). 이 제2 사출충전공정의 개시시의 내층용 비발포성 용융수지(10b)의 유동 상태를 도 2b에, 완료시의 유동 상태를 도 2c에 도시한다.

내층용 비발포성 용융수지(10b)의 표층용 발포성 용융수지(9b') 내에 대한 사출충전이 완료된 후, 도 1e에 도시하는 바와 같이 내층용 수지유로(10c)의 게이트 밸브(10d)를 닫고, 금형 캐비티(9a) 내에 성형된 샌드위치 성형품(11a)에 소정의 몰드 클램핑력을 부여시킨 상태에서 냉각고화시킨다(냉각고화공정). 그리고 금형 캐비티(9a) 내에 성형된 샌드위치 성형품(11a)의 냉각고화가 완료된 후, 도 1f에 도시하는 바와 같이 가동금형(4)을 도시하지 않은 틀개폐 기구에 의해 고정금형(2)으로부터 틀개방시키고, 도시하지 않은 제품 꺼냄 수단에 의해 샌드위치 성형품(11a)을 사출 성형기 밖으로 반출시키고 성형 사이클이 종료된다.

여기에서, 실시예 1에 따른 사출 성형방법과 같이 2개의 사출 유닛이 고정금형(2)에 접속되는 형태, 혹은 1개의 사출 유닛이 고정금형(2)에 접속되는 형태에 있어서는, 일반적으로는 샌드위치 성형품(11a)의 고정금형(2)측에 게이트 트레이스(trace)(게이트 마크, 사출 마크)가 전사되기 때문에 이 고정금형(2)측이 비의장면, 대향하는 가동금형(4)측이 의장면이 된다. 그렇기 때문에 제품을 꺼낼 때는 비의장면인 고정금형(2)측에서 제품 압출 수단 등으로 금형으로부터 압출되지만, 실시예 1에 따른 사출 성형방법은 2개, 혹은 1개의 사출 유닛이 어떻게 배치되는지, 2개, 혹은 1개의 사출 유닛이 고정금형(2) 및 가동금형(4) 중 어느 것에 접속되는지, 혹은 샌드위치 성형품의 고정금형(2)측, 가동금형(4)측 중 어느 것이 의장면이고 비의장면인지 등의 형태의 차이에 따라서 상술한 효과에 큰 차이가 생기는 경우는 없고, 그러한 다른 형태에 있어서도 실시할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 표층용 용융수지가 발포제를 포함하는 표층용 발포성 용융수지(9b')의 경우, 필요에 따라서 가스 카운터 프레셔법을 채용하여 도 1a에서 도 1f까지의 공정을 반복함으로써 표층용 발포성 용융수지(9b')에 대한 내층용 비발포성 용융수지(10b)의 충전율을, 표층용 용융수지로서 발포제를 포함하지 않는 비발포성 용융수지를 채용한 경우와 비교하여 더욱 높게 설정해도 수지 반전 불량을 억제하면서 제품 외관성이 뛰어난 샌드위치 성형품(11a)을 연속하여 성형시킬 수 있다. 또 실시예 1에 따른 사출 성형방법에 있어서는, 일반적인 샌드위치 사출 성형방법에서는 발포 셀의 스킨층에 대한 표출 등의 문제로 표층용 용융수지에는 사용되는 경우가 적은, 발포제를 포함하는 발포성 용융수지를, 사출충전율이 대략 100%가 되도록 금형 캐비티의 용적을 제품용적보다 축소시켜서 실시되는 사출충전공정에 의해, 발포제를 포함하는 발포성 용융수지의 대략 전면에 몰드 클램핑력을 대략 균일하게 부여시켜서 스킨층 형성시의 발포 셀의 스킨층에 대한 표출을 억제시킴으로써 표층용 용융수지로서 사용할 수 있다. 그렇기 때문에 발포제를 포함하지 않는 비발포성 용융수지를 표층용 용융수지로서 사용하는 일반적인 샌드위치 성형품에 비해서 제품용적에 대한 내층용 용융수지의 충전비율을 대폭으로 향상시킨 샌드위치 성형품을 성형시킬 수 있다.

이상에서 설명한 실시예 1에 따른 사출 성형방법은 특허문헌 1 및 2에 기재되어 있는 샌드위치 성형품의 종래의 사출 성형방법보다도 수지 반전 불량의 발생을 확실하게 억제할 수 있다.

즉, 특허문헌 1에 기재된 복합 성형방법에 있어서는 처음에 실시되는, 표층이 되는 제1재료의 금형 캐비티 내에 대한 사출충전에서의 사출충전량(용적)이 금형 캐비티의 용적을 충족시키기에는 부족한, 소위 쇼트샷이기 때문에 금형 캐비티 내가 제1재료로 충족되는 일은 없다. 그렇기 때문에 사출충전된 용융상태의 제1재료와 열전도율이 높은 금형 캐비티의 내면과 접촉하여 냉각됨으로써 그 접촉부에 형성되는 스킨층(냉각고화층)에 비하여, 상기 제1재료의 유동 선단부 등, 금형 캐비티 내의 열전도율이 낮은 기체와의 접촉부에 형성되는 스킨층은 강도가 약하다. 그 결과, 내층이 되는 제2재료의 사출충전량(용적)을 많게 하고, 제품용적에 대한 제2수지(내층)의 사출충전량(용적)의 비율, 즉 제품용적에 대한 내층용 용융수지의 충전비율을 높게 설정하면 제1재료에 형성된 약한 스킨층 부분으로부터 제2재료가 분출하는, 소위 수지 반전 불량이 발생한다는 문제가 있다. 또 먼저 쇼트샷으로 충전된 제1재료가 그 내부에 이어서 충전되는 제2재료의 사출충전량(용적)의 증대에 따라서 이들 2종류의 용융수지가 금형 캐비티 내를 충족시키기 때문에 제2재료를 내포하는 제1재료의 수지 유동은 금형 캐비티 내의 수지 유동에 의존한다. 그렇기 때문에 복잡한 제품형상, 이면의 보강 리브 구조, 제품의 두께의 변위부 등에 있어서 수지 유동이 흐트러져서 수지 반전 불량이 발생하기 쉬워짐과 동시에 사출 후의 금형 캐비티 내를 자유유동하는 제2재료의 자유유동에 의해 불균일하게 부여되는 수지 유동 압력만으로 금형 캐비티의 내면 형상이 제1재료 표면에 형성된 스킨층(냉각고화층)에 전사된다. 그 결과, 수지 반전 불량을 방지하기 위해서 제품형상을 비교적 단순한 형상으로 하거나, 용융수지가 금형 캐비티 내에 충전되는 게이트 부분에서 사출 실린더까지의 수지 유동 길이를 짧게 하는 제약을 받거나, 금형 캐비티 내에 사출충전시킨 용융수지에 대략 균일하게 몰드 클램핑력이 부여되는 일반적인 사출 성형방법으로 성형된 수지성형품에 비해서 샌드위치 성형품의 제품 외관성이 저하된다는 문제가 있다. 또한 금형 캐비티 용적(제품용적)에 대한 제1재료(표층)의 충전비율이 낮을수록 제2재료를 내포하는 제1재료의 수지 유동 길이가 길어져서 수지 반전 불량이 발생하기 쉬워짐으로 인해, 수지 반전 불량을 방지하기 위해서 내층이 되는 제2재료의 사출충전 전에 표층이 되는 제1재료를 소정량(용적) 이상 금형 캐비티 내에 사출충전시킬 필요가 있고, 제품용적에 대한 제2수지(내층)의 충전비율을 높게 설정할 수 없다는 문제가 있다.

또 특허문헌 2에 기재된 사출 성형방법에 있어서는, 용융수지가 금형 캐비티 내에 충전되는 게이트 부분에 있어서 내층수지용의 제2런너가 표층수지용의 제1런너의 중심부에 동심원상이 되도록 배치되기 때문에 표층수지의 중심부에 동심원상으로 내층수지가 유동하는 층류가 형성된다. 그러나 이들 제1 및 제2런너는 내부의 용융수지를 용융상태로 유동·유지시키기 위한 보온·가열 수단을 구비한 핫러너이며, 양 런너를 동심원상으로 배치시키기 위해서 사출 장치에서 금형 캐비티 내에 연통되는 게이트 부분까지의 금형 내에서의 이 핫러너들의 배치 및 구성이 복잡해진다. 그렇기 때문에 금형구조가 복잡짐과 아울러 수지 유동 길이가 길어짐으로 인해서 수지 압력 손실이 커져서 사출충전성의 저하를 초래한다는 문제가 있다. 또 게이트 부분에 게이트 밸브(수지 차단 개방 전환 밸브)를 마련하면 애써 형성시킨 층류가 게이트 밸브 통과에 의해 흐트러지기 때문에 게이트 밸브 구비의 금형에는 채용할 수 없다. 또한 특허문헌 2에 기재된 사출 성형방법에 있어서도, 처음에 실시되는, 표층이 되는 표층수지의 금형 캐비티 내에 대한 사출충전은 쇼트샷이며, 게이트 부분으로부터 표층수지와 내층수지를 층류에서 사출시켜도 특허문헌 1의 사출 성형방법과 마찬가지로 게이트 부분 이후의 내층수지를 내포하는 표층수지의 수지 유동은 금형 캐비티 내의 수지 유동에 의존하기 때문에 복잡한 제품형상, 이면의 보강 리브 구조, 제품의 두께의 변위부 등에서의 수지 반전 불량의 발생은 충분히 억제할 수는 없다. 이는 동시 성형방법 중 하나인 층류를 형성시키기 위해서, 복수의 사출 유닛의 선단부를 결합시키는 믹싱 노즐을 통해서 금형 캐비티 내에 사출충전하는 경우도 마찬가지이다. 또 수지 반전 불량 이외의 쇼트샷에 기인하는 여러 문제도 충분히는 해결되고 있지 않다. 또한 특허문헌 2에 기재된 사출 성형방법에 있어서는, 다층구조로 구성하는 것이 곤란한 부분(예를 들면, 맥주 상자의 칸막이 판 부분이나, OA기기나 가전제품 혹은 복사기 뚜껑부분 등에 있어서 보여지는 힌지부 등)에 표층만을 통과시키는 게이트 「스킨 한정 게이트」를 배치하고, 이러한 얇은 부분은 굳이 다층구조로 하지 않고 표층수지만으로 형성하여 수지 반전 불량을 회피할 수 있다고 기재되어 있다. 이 구성에 의해 다층구조로 구성하는 것이 곤란한 얇은 부분에서의 수지 반전 불량은 회피할 수 있는 가능성이 있지만, 대부분의 수지성형품의 이면에는 보강 리브 구조나 제품조합용의 클립시트 구조 등의 얇은 부분이 배치되어서 경량화를 목적으로 한 더욱 얇아지는 것이 요구되는 상황을 감안하면 이들 얇은 부분에 대한 「스킨 한정 게이트」의 추가에 의해 이에 접속되는 핫러너도 추가될 필요가 있어서 핫러너의 배치 및 구성이 점점 복잡해진다. 또 종래, 성형이 곤란하다고 여겨지는 얇은 부분에 대한 내층의 형성은 고려되고 있지 않고, 많은 샌드위치 성형체에 요구되는 제품용적에 대한 내층용 용융수지의 충전비율 향상은 바랄 수 없다는 문제가 있다.

이에 비교하여 실시예 1에 따른 사출 성형방법은 제1 사출충전공정에 있어서, 사출충전율이 대략 100%가 되도록 금형 캐비티(9a)의 용적을 제품용적보다 축소시킴으로써 축소시킨 금형 캐비티(9a) 내가 표층용 발포성 용융수지(9b')에 의해 충족되고, 금형 캐비티(9a) 내의 표층용 발포성 용융수지(9b')에 몰드 클램핑력이 대략 균일하게 부여된다. 이로 인해 금형 캐비티(9a) 내에서의 표층용 발포성 용융수지(9b')의 수지압력이 대략 균일로 높아지고, 표층용 발포성 용융수지(9b')의 대략 전면에 금형 캐비티(9a)의 내면과의 접촉에 의해 냉각고화된 강고한 스킨층(냉각고화층)이 형성되며, 후에 표층용 발포성 용융수지(9b') 내에 사출충전되는 내층용 비발포성 용융수지(10b)의 표층외부에 대한 유출, 소위 수지 반전 불량을 억제함과 동시에 금형 캐비티면의 상기 스킨층에 대한 높은 전사성이 확보된다. 이와 같이 실시예 1에 따른 사출 성형방법에 따르면 특허문헌 1 및 2의 사출 성형방법과 같은, 사출 후의 금형 캐비티 내를 자유유동하는 표층용 용융수지의 자유유동에 의해 불균일하게 부여되는 수지 유동 압력만으로, 금형 캐비티의 내면 형상이 표층용 용융수지표면에 형성된 스킨층(냉각고화층)에 전사되는 일반적인 샌드위치 성형품의 사출 성형방법으로 성형된 샌드위치 성형품에 비하여 제품 외관성이 향상된다.

또 실시예 1에 따른 사출 성형방법은 금형 캐비티 확장공정에 있어서 금형 캐비티(9a)의 용적이 이미 제품용적과 대략 같다. 이렇기 때문에 실시예 1에 따른 사출 성형방법은 금형 캐비티(9a)의 용적변동이 없고, 특허문헌 4의 사출 성형방법과 같은 금형 캐비티의 용적변동이 있는 경우에 비하여 제2 사출충전공정 전에 확실하게 내층용 용융수지의 사출충전 저항을 저하시켜서 복잡한 제품형상, 이면의 보강 리브 구조, 제품의 두께의 변위부 등에 있어서 생기는 수지 유동의 흐트러짐을 저하시킨다는 효과를 생기게 하고, 내층용 용융수지의 사출충전 저항의 저하에 기여함과 동시에 내층용 용융수지의 수지 반전 불량의 억제 효과를 향상시킬 수 있다.

또한 실시예 1에 따른 사출 성형방법은 표층용 발포성 용융수지(9b')의 발포층(9f')이 발포제를 포함하지 않는 비발포성 용융수지로 채워진 상태에 비하여 그 강도 및 밀도가 낮다. 이렇기 때문에 도 2b에 도시하는 바와 같이 스킨층(9e)을 관통시켜서 내층용 비발포성 용융수지(10b)를 표층용 발포성 용융수지(9b')의 발포층(9f')에 사출충전시키면, 내층용 비발포성 용융수지(10b)는 그 사출 압력과 수지 유동에 의해 발포 셀 내에 그 발포 가스를 압축시켜서 충전되고, 또는 발포층(9f')의 강도 및 밀도가 약한 부위로부터 순차적으로 발포 셀을 파괴하면서 내층용 비발포성 용융수지(10b)로 치환되어 간다. 이와 같이 실시예 1에 따른 사출 성형방법은 발포층(9f')에만 내층용 비발포성 용융수지(10b)가 충전·치환되기 때문에 수지 반전 불량이 억제됨과 동시에 내층용 비발포성 용융수지(10b)의 충전·치환 부분을 특정 가능한 우선 유동 효과나, 발포층(9f')의 밀도 저하분이 내층용 비발포성 용융수지(10b)가 충전·치환되는 양(용적)과 대략 같아지는 제품용적에 대한 내층용 비발포성 용융수지(10b)의 충전비율 제어 효과를 생기게 한다. 그렇기 때문에 미소틀개방 제어로 발포층의 발포 셀 밀도를 제어하는 발포 배율 제어에 의해 제품용적에 대한 내층용 비발포성 용융수지(10b)의 충전비율 제어가 가능하게 됨과 동시에, 내층용 비발포성 용융수지(10b)를 충전시키고 싶은 부분만 금형 내의 가동 코어 등에 의해 금형 캐비티(9a)의 용적을 확장시켜서 발포층을 형성시키면, 우선 유동 효과에 의해 임의의 부분에 내층용 비발포성 용융수지(10b)를 충전시키는 선택 유동이 가능하게 된다. 이와 같이 실시예 1에 따른 사출 성형방법은, 제2 사출충전공정에 있어서 강도 및 밀도가 약한 발포 셀로 이루어지는 발포층(9f')에 내층용 비발포성 용융수지(10b)를 사출충전시키기 때문에 표층용 용융수지로서 발포제를 포함하지 않는 비발포성 용융수지를 사용한 경우와 비교하여 내층용 비발포성 용융수지(10b)의 사출충전 저항을 대폭 저하시키고, 발포층(9f')에 의한 내층용 비발포성 용융수지(10b)의 우선 유동 효과와의 상승 효과에 의해서 내층용 비발포성 용융수지(10b)의 수지 반전 불량을 확실하게 방지할 수 있음과 동시에 제품용적에 대한 내층용 비발포성 용융수지(10b)의 충전비율을 더욱 높게 설정할 수 있다. 또 표층용 발포성 용융수지(9b')의 대략 전면에 형성된 강고한 스킨층(9e)에 의해 수지 반전 불량이 더욱 억제되고, 또 스킨층(9e)에 대한 높은 전사성이 확보된다.

여기에서 화학발포제를 사용한 경우, 형성된 발포층 내의 발포 셀 내의 발포 가스 압력은 화학발포제의 종류나 성형조건에 따라 다르지만 일반적으로 0.3~0.5MPa(수지 온도 200℃)라고 되어 있다. 이에 비해서 사출충전 수지압력(사출 압력)은 수지의 종류나 성형조건에 따라 다르지만 일반적으로 30MPa~50MPa, 혹은 그 이상이라고 되어 있다. 실시예 1의 제1 사출충전공정에 있어서는 이러한 발포 셀 내의 발포 가스 압력과 사출충전 수지압력의 큰 압력차에 의해, 발포 셀 내의 발포 가스가 내층용 용융수지의 발포층 내에 대한 사출충전시에 그 사출충전 저항을 증가시키는 요인이 되는 경우는 없고, 발포 셀 내의 대부분의 발포 가스는 제품품질에 전혀 영향을 주지 않을 정도의 용적까지 용이하게 압축되어서 내층용 용융수지 내에 잔류하고, 지극히 일부가 파괴된 발포 셀의 잔해와 함께 내층용 용융수지 중에 재융해되어서 내층용 용융수지 중에 들어간 채로 냉각고화되어서 발포 가스로서는 존재하지 않게 된다. 그 결과, 사용하는 수지의 조합이나 제품형상 및 성형조건에 따라서는 도 2c에 도시하는 바와 같이 발포층(9f')의 용적(발포층(9f')이 발포층이 아닌 용융층일 경우에 대한 발포층(9f')의 밀도 저하분, 또는 발포 배율분)을 대략 완전히 내층용 비발포성 용융수지(10b)로 치환시키는 것이 가능하다. 그렇기 때문에 발포층(9f')의 용적(밀도 저하분, 또는 발포 배율분)이나 스킨층(9e)의 두께를 제어함으로써 제품용적에 대한 내층용 비발포성 용융수지(10b)의 충전비율을 제어할 수 있다. 본 실시예 1과 같이 발포층(9f')을 대략 완전히 내층용 비발포성 용융수지(10b)로 치환시키지 않고 표층(9')을 스킨층(9e)과 발포층(9f')의 일부가 혼재하는 층으로 해도 된다.

게다가 또한 실시예 1에 따른 사출 성형방법은, 제2 사출충전공정에 있어서 내층용 비발포성 용융수지(10b)를 표층용 발포성 용융수지(9b')와는 다른 내층용 수지유로(10c)로부터 표층용 발포성 용융수지(9b')의 스킨층(냉각고화층)(9e)을 관통시켜서 표층용 발포성 용융수지(9b') 내에 사출충전시키기 때문에 사출 유닛에 믹싱 노즐 등의 층류 형성 수단은 불필요하다. 또 이들 용융수지의 금형 내의 수지유로(9c, 10c)가 핫러너여도 그 배치 및 구성 등에 의해 층류를 형성시키는 구조와 같이 복잡해지지 않고 임의의 복수부위로부터 내층용 비발포성 용융수지(10b)를 표층용 발포성 용융수지(9b') 내에 사출충전시킬 수 있다. 또 내층용 비발포성 용융수지(10b)는, 내층용 수지유로(10c)가 금형 캐비티(9a) 내에 접속되는 게이트 부분으로부터 사출력에 의해 표층용 발포성 용융수지(9b')의 스킨층(냉각고화층)(9e)을 관통시키기 때문에 금형에 내층용 비발포성 용융수지(10b)를 표층용 발포성 용융수지(9b') 내에 사출충전시키기 위한 특수한 게이트 구조나 특수한 게이트 밸브 등을 필요로 하지 않는다.

실시예 2

다음으로 도 3a 및 도 3b를 참조하면서 본 발명의 실시예 2에 따른 사출 성형방법을 설명한다. 도 3a 및 도 3b는 실시예 2에 따른 사출 성형방법 중, 상술한 실시예 1에 따른 사출 성형방법과 다른 공정을 나타내는 금형의 개략단면도이다.

실시예 2에 따른 사출 성형방법이 실시예 1에 따른 사출 성형방법과 다른 점은, 금형 캐비티 확장공정이, 금형 캐비티(9a)의 용적이 제품의 용적보다도 큰 용적이 되도록 금형 캐비티(9a)를 확장시키는 공정인 점과, 금형 캐비티 확장공정의 완료 후이면서 제2 사출충전공정의 개시 후(즉, 제2 사출충전공정의 도중, 또는 제2 사출충전공정의 완료 후)에 금형 캐비티(9a)의 용적을 제품의 용적까지 축소시키는 금형 캐비티 축소공정을 구비하고 있는 점이다. 이 외의 성형공정은 실시예 1에 따른 사출 성형방법과 기본적으로 같으며, 또 금형 및 사출 성형기도 실시예 1에서 설명한 것과 기본적으로 같은 것을 이용할 수 있기 때문에 실시예 1에 따른 사출 성형방법과의 상이점에 대해서만 설명한다.

도 3a는 금형 캐비티 확장공정 및 제2 사출충전공정이 완료하고 내층용 수지유로(10c)의 게이트 밸브(10d)가 닫힌 직후의 상태를 도시한다. 실시예 2에 따른 사출 성형방법에 있어서, 금형 캐비티 확장공정은 가동금형(4)을 고정금형(2)으로부터 이간하는 방향으로 미소틀개방량(L1)보다도 큰 미소틀개방량(L1')만큼 틀개폐 기구(미도시)에 의해 틀개방시켜서 금형 캐비티(9a)의 용적을 제품의 용적보다도 큰 용적으로 하는 공정이다.

도 3a에 도시하는 상태에 있어서 내층용 비발포성 용융수지(10b)는 아직 용융상태가 유지되고 있다. 또 표층용 발포성 용융수지(9b')의 발포층(9f')은 수지종류나, 제품형상, 및 제품사양 등(제품용적에 대한 내층용 용융수지의 충전비율, 경량화, 균일성, 강도강성 등)에 따라서 발포 셀이 내층용 비발포성 용융수지(10b)로 원하는 비율로 치환되어 있지만, 도시하지 않은 제품의 보강 리브 등의 얇은 부분에 형성된 발포층(9f')은 아직 내층용 비발포성 용융수지(10b)로 치환된 상태가 아니다. 그리고 도 3a에 도시하는 금형 캐비티 확장공정의 완료 후이면서 제2 사출충전공정이 완료한 직후의 상태, 혹은 제2 사출충전공정의 도중의 상태(실시예 1의 도 1d의 상태)로부터, 도 3b에 도시하는 바와 같이 가동금형(4)을 고정금형(2)측으로 미소틀개방량 L1'가 L2가 될 때까지 도시하지 않은 틀개폐 기구에 의해 몰드 클램핑시켜서 금형 캐비티(9a)의 용적을 축소시킨다(금형 캐비티 축소공정). 미소틀개방량 L1'에서 L2가 될 때까지 몰드 클램핑시킨 상태의 금형 캐비티(9a)의 용적은 제품용적과 대략 같다. 이 금형 캐비티 축소공정에 의해, 증가시킨 내층용 비발포성 용융수지(10b)는 표층용 발포성 용융수지(9b') 내의 사출충전 저항이 낮은, 내층용 비발포성 용융수지(10b)로 치환되어 있지 않은 발포층(9f')의 발포 셀 부분으로 유동하여 충전되고, 혹은 발포 셀을 파괴하면서 치환되어서 사출충전 저항이 낮은, 발포 셀 부분의 충전 저항이 높아진다. 그리고 금형 캐비티(9a)의 용적이 제품용적과 대략 같은 상태가 될 때에는 제품의 보강 리브 등의 얇은 부분의 발포 셀 부분에도 내층용 비발포성 용융수지(10b)가 충전되고, 제품의 대략 전면에 내층용 비발포성 용융수지(10b)가 대략 균일하게 충전된다.

그리고 도 3b에 도시하는 상태로부터 금형 캐비티(9a) 내에 성형된 샌드위치 성형품(11b)의 냉각고화가 완료한 후, 실시예 1에 따른 사출 성형방법과 마찬가지로 가동금형(4)을 도시하지 않은 틀개폐 기구에 의해 고정금형(2)으로부터 틀개방시키고, 도시하지 않은 제품 꺼냄 수단에 의해 샌드위치 성형품(11b)을 사출 성형기 밖으로 반출시키고 성형 사이클이 종료된다.

실시예 2에 따른 사출 성형방법에 따르면 실시예 1에 따른 사출 성형방법과 마찬가지로 제1 사출충전공정에 있어서 표층용 발포성 용융수지(9b')의 대략 전면에 형성된 강고한 스킨층(9e)에 의해 내층용 비발포성 용융수지(10b)의 수지 반전 불량이 억제된다.

또 실시예 2에 따른 사출 성형방법은, 금형 캐비티 확장공정이 금형 캐비티의 용적을 제품용적보다 소정량 크게 확장시키는 공정인 것으로 인하여, 실시예 1에 따른 사출 성형방법과 같이 제품용적으로까지 확장시킬 경우에 비하여 제2 사출충전공정에서의 사출충전 저항의 저감 효과를 더욱 향상시키고, 내층용 비발포성 용융수지(10b)의 사출충전성을 향상시킴과 동시에 금형 캐비티(9a)의 용적확장에 의해 발포층(9f')의 밀도를 더욱 저하시켜서 사출충전가능한 내층용 비발포성 용융수지(10b)의 사출충전량(용적)을 물리적으로 증가시킬 수 있다. 또 여러 조건에도 따르지만, 일반적으로 제품두께가 1㎜의 부분에 형성시키는 스킨층 두께는 한쪽면이 0.4~0.5㎜이며, 이 상태에 있어서 표층용 용융수지 내에 내층용 용융수지를 충전시키는 것은 상당히 어렵다. 그러나 제품두께가 1㎜의 부분을 금형 캐비티 용적의 확장에 의해 일시적으로 1.5~2㎜로 확장시키면 이 부분에 대한 내층용 용융수지의 충전은 가능해 진다. 이 일시적으로 확장시키는 금형 캐비티 용적의 확장량은 금형구조나, 제품형상, 및 제품용적에 대한 내층용 용융수지의 충전비율 등에 의해 적절히 선택되면 된다.

또한 실시예 2에 따른 사출 성형방법은, 금형 캐비티의 용적을 제품용적까지 축소시키는 금형 캐비티 축소공정에 의해 증가시킨 내층용 용융수지를 사출충전 저항이 낮은 부위로 유동시킬 수 있기 때문에 제품의 보강 리브 등과 같은 내층용 용융수지를 충전시키는 것이 어려운 얇은 부분에도 내층용 용융수지를 충전시킬 수 있다. 또 그 결과, 제품용적에 대한 내층용 용융수지의 충전비율을 높게 설정할 수 있다. 또한 실시예 2에 따른 사출 성형방법은, 금형 캐비티 축소공정에 의해 샌드위치 성형품에 대략 균일한 몰드 클램핑력을 부여시킬 수 있으므로 샌드위치 성형품 내의 잔류 응력을 저하시켜서 냉각고화시의 성형품 변형을 억제하는 사출 압축 성형방법이나 사출 프레스 성형방법과 마찬가지 효과를 기대할 수 있다.

실시예 3

다음으로 도 4a 및 도 4b를 참조하면서 본 발명의 실시예 3에 따른 사출 성형방법을 설명한다. 도 4a 및 도 4b는 실시예 3에 따른 사출 성형방법 중, 상술한 실시예 1에 따른 사출 성형방법과 다른 공정을 나타내는 금형의 개략단면도이다.

실시예 3에 따른 사출 성형방법이 실시예 1에 따른 사출 성형방법과 다른 점은 금형 캐비티 확장공정이, 금형 캐비티(9a)의 용적이 제품의 용적 미만이 되도록 금형 캐비티(9a)를 확장시키는 공정인 점과, 내층용 비발포성 용융수지가 발포제를 포함하는 내층용 발포성 용융수지(10b')인 점과, 제2 사출충전공정의 개시 후(즉, 제2 사출충전공정의 도중, 또는 제2 사출충전공정의 완료 후)에 금형 캐비티(9a)의 용적이 제품의 용적이 되도록 금형 캐비티(9a)를 재확장시키는 금형 캐비티 재확장공정을 구비하고 있는 점이다. 이 외의 성형공정은 실시예 1에 따른 사출 성형방법과 기본적으로 같고, 또 금형 및 사출 성형기도 실시예 1에서 설명한 것과 기본적으로 같은 것을 이용할 수 있기 때문에 실시예 1에 따른 사출 성형방법과의 상이점에 대해서만 설명한다.

도 4a는 금형 캐비티 확장공정 및 제2 사출충전공정이 완료하고 내층용 수지유로(10c)의 게이트 밸브(10d)가 닫힌 직후의 상태를 도시한다. 실시예 3에 따른 사출 성형방법에 있어서, 금형 캐비티 확장공정은 가동금형(4)을 고정금형(2)으로부터 이간하는 방향으로 미소틀개방량(L1)보다도 작은 미소틀개방량(L1'')만큼 틀개폐 기구(미도시)에 의해 틀개방시켜서 금형 캐비티(9a)의 용적을 제품의 용적 미만으로 하는 공정이다. 또 실시예 3에 따른 사출 성형방법에 있어서, 제2 사출충전공정에 있어서 사출충전되는 제2재료는 발포제를 포함하는 내층용 발포성 용융수지(10b')이다.

그리고 제2 사출충전공정의 개시 후(즉, 제2 사출충전공정의 도중, 또는 제2 사출충전공정의 완료 후)에 도 4b에 도시하는 바와 같이 금형 캐비티(9a)의 용적이 제품의 용적이 되도록 금형 캐비티(9a)를 재확장시킨다(금형 캐비티 재확장공정). 이로 인해 표층용 발포성 용융수지(9b') 내에 충전된 내층용 발포성 용융수지(10b')를 발포시킨다.

그 후, 도 4b에 도시하는 상태로부터 금형 캐비티(9a) 내에 성형된 샌드위치 성형품(11c)의 냉각고화가 완료한 후, 실시예 1에 따른 사출 성형방법과 마찬가지로 가동금형(4)을 도시하지 않은 틀개폐 기구에 의해 고정금형(2)으로부터 틀개방시키고, 도시하지 않은 제품 꺼냄 수단에 의해 샌드위치 성형품(11c)을 사출 성형기 밖으로 반출시키고 성형 사이클이 종료된다.

실시예 3에 따른 사출 성형방법은, 금형 캐비티 재확장공정을 실시함으로써 종래의 샌드위치 성형품의 사출 성형방법에 있어서 표층용 용융수지 내에 충전된 발포제를 포함하는 발포성 용융수지의 수지 유동이나 발포상태에 의존할 수 밖에 없었던 내층용 용융수지의 발포상태(발포층 두께나 발포율 등)를 적극적으로 제어할 수 있다.

실시예 3에 따른 사출 성형방법에 있어서, 실시예 2에 따른 사출 성형방법과 같이 금형 캐비티 축소공정을 실시하는 것이 바람직하다. 이 경우, 금형 캐비티 축소공정은 금형 캐비티 확장공정 및 금형 캐비티 재확장공정 중 어느 한 공정 후에 실시해도 되고, 이들 금형 캐비티 확장공정 및 금형 캐비티 재확장공정 후에 각각 실시해도 된다. 또한 금형 캐비티 확장공정 후에 금형 캐비티 축소공정을 실시할 경우에는 실시예 2에 따른 사출 성형방법에서 설명한 바와 같이 금형 캐비티 확장공정에 있어서 금형 캐비티 축소공정에 의해 축소시키는 분 만큼 넉넉하게 금형 캐비티(9a)의 확장을 실시하도록 하면 된다. 또 금형 캐비티 재확장공정 후에 금형 캐비티 축소공정을 실시할 경우도 마찬가지로, 금형 캐비티 축소공정에 의해 축소시키는 분 만큼 넉넉하게 금형 캐비티(9a)의 확장을 실시하도록 하면 된다.

실시예 4

다음으로 도 5a 내지 도 5e, 도 6a 및 도 6b를 참조하면서 본 발명의 실시예 4에 따른 사출 성형방법을 설명한다. 도 5a 내지 도 5e는 실시예 4에 따른 샌드위치 성형품의 사출 성형방법의 각 공정을 나타내는 금형의 개략단면도이다. 도 6a 및 도 6b는 샌드위치 성형품이 성형되는 과정을 나타내는 개략단면도이다.

실시예 4에 따른 사출 성형방법이 실시예 1에 따른 사출 성형방법과 다른 점은 표층용 용융수지가 발포제를 포함하지 않는 비발포성 용융수지인 점이다. 이 외의 성형공정은 실시예 1에 따른 사출 성형방법과 기본적으로 같기 때문에 그 상세한 설명을 생략한다. 또 금형 및 사출 성형기에 있어서도 발포제를 포함하는 표층용 발포성 용융수지가 발포제를 포함하지 않는 표층용 비발포성 용융수지(9b)로 변경되는 점 이외는 실시예 1에 있어서 설명한 것과 기본적으로 같은 것을 이용할 수 있기 때문에 설명을 생략한다.

실시예 4에 따른 사출 성형방법은, 먼저 실시예 1에 따른 사출 성형방법과 마찬가지 방법에 의해 몰드 클램핑공정 및 제1 사출충전공정을 실시하고, 제품의 용적 미만의 용적으로 이루어지는 금형 캐비티(9a)를 형성함과 동시에 금형 캐비티(9a) 내를 표층용 비발포성 용융수지(9b)로 충족시킨다(도 5a). 실시예 4에 따른 사출 성형방법에 있어서도 실시예 1에 따른 사출 성형방법과 마찬가지로 표층용 비발포성 용융수지(9b)의 사출충전율이 대략 100%이기 때문에 도 6a에 도시하는 바와 같이 표층용 비발포성 용융수지(9b)의 대략 전면이 금형 캐비티(9a)의 내면과 접촉하여 냉각되어서, 대략 전면을 덮는 강고한 스킨층(냉각고화층)(9e)과 내부가 용융상태의 용융층(9f)으로 구성되는 표층(9)이 성형된다. 또 금형 캐비티(9a) 내의 표층용 비발포성 용융수지(9b)에 대략 균일하게 몰드 클램핑력이 부여되어서 금형 캐비티(9a) 내면의 상기 스킨층에 대한 높은 전사성이 확보되기 때문에 샌드위치 성형품의 제품 외관성이 향상된다.

다음으로 도 5b에 도시하는 바와 같이 제1 사출충전공정의 개시 후(즉, 제1 사출충전공정의 도중, 또는 제1 사출충전공정의 완료 후)에 금형 캐비티(9a)의 용적을 제품용적까지 확장시키는 금형 캐비티 확장공정이 실시된다. 여기에서 가동금형(4)이 고정금형(2)으로부터 미소틀개방량(L1)이 될 때까지 틀개방시키는 동작을 알기 쉽게 하기 위해서 표층(9)과 가동금형(4)의 금형 캐비티(9a)의 사이에 미소틀개방량(L1)과 같은 틈이 도시되어 있지만, 실제로는 이 금형 캐비티 확장공정과 동시에, 혹은 소정시간 경과 후에 실시되는 제2 사출충전공정에 연동시켜서 가동금형(4)의 미소틀개방 동작이 제어되는 것이 바람직하다. 구체적으로는 도 5c에 도시하는 바와 같이 가동금형(4)의 틀개방량, 즉 금형 캐비티(9a)의 용적확장량이 표층용 비발포성 용융수지(9b) 내에 사출충전시키는 내층용 비발포성 용융수지(10b)의 사출충전량(용적)의 증가와 같거나, 혹은 소정량(용적) 적어지도록 틀개폐 기구에 의한 틀개방 속도나 틀위치 유지력 등을 제어시켜서 전술한 틈이 생기지 않도록 금형 캐비티(9a)의 용적이 제품용적이 될 때까지, 즉 미소틀개방량(L1)이 될 때까지 가동금형(4)을 틀개방시키는 것이, 표층용 비발포성 용융수지(9b)이 강고한 스킨층(냉각고화층)의 형성과 상기 스킨층에 대한 높은 전사성을 확보하는데 있어서 바람직하다. 또 반대로, 가동금형(4)의 틀개방에 의한 금형 캐비티(9a)의 용적 확장량에 맞춰서 내층용 수지 사출충전공정에서의 내층용 비발포성 용융수지(10b)의 사출충전량(용적)을 마찬가지로 제어시키거나, 혹은 쌍방을 연동 제어시켜도 된다.

다음으로 실시예 1에 따른 사출 성형방법과 마찬가지 방법에 의해 제2 사출충전공정을 실시하여 내층용 비발포성 용융수지(10b)를 표층용 비발포성 용융수지(9b) 내에 사출충전시킨다(도 5c). 이 제2 사출충전공정의 개시시의 내층용 비발포성 용융수지(10b)의 유동 상태를 도 6b에 도시한다. 여기에서 금형 캐비티 확장공정과, 이 제2 사출충전공정을 연동시켜서 내층용 수지유로(10c)의 게이트 밸브(10d)와 금형 캐비티(9a)의 내면의 접촉면에 형성된 표층용 비발포성 용융수지(9b)의 스킨층(9e)을 밀착시킨 상태를 유지시킴으로써 게이트 밸브(10d)에서의 수지 반전 불량의 발생을 방지하면서 표층용 비발포성 용융수지(9b)의 스킨층(9e)을 관통시켜서 내층용 비발포성 용융수지(10b)를 표층용 비발포성 용융수지(9b) 내에 사출충전할 수 있다. 또한 금형 캐비티 확장공정과 제2 사출충전공정의 연동과 관계없이 성형조건 등으로 게이트 밸브(10d)와 표층용 비발포성 용융수지(9b)의 스킨층(9e)의 밀착성이 유지될 경우에 있어서는, 금형 캐비티 확장공정과 내층용 수지사출충전공정을 반드시 연동시킬 필요는 없다.

제2 사출충전공정 후, 도 5d에 도시하는 바와 같이 내층용 수지유로(10c)의 게이트 밸브(10d)가 닫히고, 금형 캐비티(9a) 내에 성형된 샌드위치 성형품(11d)에 소정의 몰드 클램핑력을 부여시킨 상태로 냉각고화시키는 냉각고화공정으로 이행시킨다. 그리고, 금형 캐비티(9a) 내에 성형된 샌드위치 성형품(11d)의 냉각고화가 완료된 후, 도 5e에 도시하는 바와 같이 가동금형(4)을 도시하지 않은 틀개폐 기구에 의해 고정금형(2)으로부터 틀개방시키고, 도시하지 않은 제품 꺼냄 수단에 의해 샌드위치 성형품(11d)을 사출 성형기 밖으로 반출시키고 성형 사이클이 종료된다.

이상에서 설명한 바와 같이 도 5a에서 도 5e까지의 공정을 되풀이함으로써, 제품용적에 대한 내층용 용융수지의 충전비율을 높게 설정해도 수지 반전 불량을 억제하면서 제품 외관성이 뛰어난 샌드위치 성형품(11d)을 연속하여 성형시킬 수 있다.

실시예 4에 따른 사출 성형방법은 금형 캐비티 확장공정에 의해, 축소시킨 금형 캐비티 내에 충족된 표층용 비발포성 용융수지(9b)에 대한 몰드 클램핑력이 완화되어서 표층용 비발포성 용융수지(9b) 내 압력을 저하시킬 수 있다. 이렇기 때문에 제2 사출충전공정에서의 내층용 비발포성 용융수지(10b)의 사출충전 저항을 저하시키고 내층용 비발포성 용융수지(10b)의 사출충전성을 향상시킴으로써 제품용적에 대한 내층용 비발포성 용융수지(10b)의 충전비율을 높게 설정할 수 있다. 즉, 실시예 4에 따른 사출 성형방법은 내층용 비발포성 용융수지(10b)의 표층용 비발포성 용융수지(9b) 내에 대한 사출충전량(용적)의 증대에 따라서 금형 캐비티(9a)가 이들 2개의 용융수지로 채워진 상태로 제품용적까지 금형 캐비티(9a)의 용적이 확장된다. 이로 인해 실시예 4에 따른 사출 성형방법에 따르면 도 6b에 도시하는 바와 같이 표층용 비발포성 용융수지(9b)의 대략 전면에 형성된 강고한 스킨층(9e)에 의해 수지 반전 불량이 억제되고 스킨층(9e)에 대한 높은 전사성도 확보할 수 있다. 또 실시예 4에 따른 사출 성형방법에 따르면 금형 캐비티 확장공정에 의해서 표층용 비발포성 용융수지(9b)의 용융층(9f)에 대한 사출충전 저항을 저하시켜서 내층용 비발포성 용융수지(10b)의 사출충전성을 향상시킬 수 있기 때문에 제품용적에 대한 내층용 비발포성 용융수지(10b)의 충전비율을 높게 설정하여 이 제2 사출충전공정을 실시하도록 할 수 있다.

또, 실시예 4에 따른 사출 성형방법은, 제2 사출충전공정에 있어서 내층용 비발포성 용융수지(10b)를 도 5c에 도시하는 바와 같이 표층용 비발포성 용융수지(9b)의 표층용 수지유로(9c)와는 다른 내층용 수지유로(10c)로부터 표층용 비발포성 용융수지(9b)의 스킨층(냉각고화층)(9e)을 관통시켜서 표층용 비발포성 용융수지(9b) 내에 사출충전시키고 있다. 이렇기 때문에 실시예 4에 따른 사출 성형방법에 이용하는 사출 성형기에는 복수의 사출 유닛의 선단부를 결합시키는 믹싱 노즐 등의 층류 형성 수단이 불필요하다. 또 이들 용융수지의 수지유로가 핫러너여도 그 배치 및 구성 등에 의해 층류를 형성시키는 구조와 같이 복잡해지지 않고 수지 유동 길이를 짧게 할 수 있기 때문에 수지 압력 손실이 작고 사출충전성이 좋으며, 수지체류가 적기 때문에 색 변화성도 뛰어나다. 또한 임의의 복수 부위로부터 내층용 비발포성 용융수지(10b)를 표층용 비발포성 용융수지(9b) 내에 사출충전시킬 수 있다. 또 내층용 비발포성 용융수지(10b)는 내층용 수지유로(10c)가 금형 캐비티(9a)에 접속되는 게이트 부분에 배치된 게이트 밸브(10d)로부터 사출력에 의해 표층용 비발포성 용융수지(9b)의 스킨층(냉각고화층)(9e)을 관통시키기 때문에 고정금형(2)에 내층용 비발포성 용융수지(10b)를 표층내 비발포성 용융수지(9b) 내에 사출충전시키기 위한 특수한 게이트 구조나 특수한 게이트 밸브 등을 필요로 하지 않는다.

실시예 5

다음으로 도 7a 및 도 7b를 참조하면서 본 발명의 실시예 5에 따른 사출 성형방법을 설명한다. 도 7a 및 도 7b는 실시예 5에 따른 사출 성형방법 중, 상술한 실시예 4에 따른 사출 성형방법과 다른 공정을 도시하는 금형의 개략단면도이다.

실시예 5에 따른 사출 성형방법이 실시예 4에 따른 사출 성형방법과 다른 점은 금형 캐비티 확장공정이, 금형 캐비티(9a)의 용적이 제품의 용적보다도 큰 용적이 되도록 금형 캐비티(9a)를 확장시키는 공정인 점과, 금형 캐비티 확장공정의 완료 후이면서 제2 사출충전공정의 개시 후(즉, 제2 사출충전공정의 도중, 또는 제2 사출충전공정의 완료 후)에 금형 캐비티(9a)의 용적을 제품의 용적까지 축소시키는 금형 캐비티 축소공정을 구비하고 있는 점이다. 이 외의 성형공정은 실시예 4에 따른 사출 성형방법과 기본적으로 같으며, 또 금형 및 사출 성형기도 실시예 1에서 설명한 것과 기본적으로 같은 것을 이용할 수 있기 때문에 실시예 1 및 4에 따른 사출 성형방법과의 상이점에 대해서만 설명한다. 또한 실시예 5에 따른 사출 성형방법에 있어서 금형 캐비티 확장공정 및 금형 캐비티 축소공정은 실시예 2에 따른 사출 성형방법과 마찬가지이기 때문에 상세한 설명을 생략한다.

도 7a는 금형 캐비티 확장공정 및 제2 사출충전공정이 완료하고, 내층용 수지유로(10c)의 게이트 밸브(10d)가 닫힌 직후의 상태를 도시한다. 도 7a에 도시하는 상태에 있어서 표층용 비발포성 용융수지(9b)의 용융층(9f) 및 내층용 비발포성 용융수지(10b)는 아직 용융상태가 유지되고 있다. 실시예 5에 따른 사출 성형방법에 있어서, 금형 캐비티 확장공정은 실시예 2에 따른 사출 성형방법과 마찬가지로 가동금형(4)을 고정금형(2)으로부터 이간하는 방향으로 미소틀개방량(L1)보다도 큰 미소틀개방량(L1')만큼 틀개폐 기구(미도시)에 의해 틀개방시켜서 금형 캐비티(9a)의 용적을 제품의 용적보다도 큰 용적으로 하는 공정이다.

그리고 도 7a에 도시하는 금형 캐비티 확장공정의 완료 후이면서 제2 사출충전공정이 완료한 직후의 상태, 혹은 제2 사출충전공정의 도중의 상태(실시예 4의 도 5c의 상태)로부터 실시예 2에 따른 사출 성형방법과 마찬가지로 가동금형(4)을 고정금형(2)측으로 미소틀개방량 L1'가 L2가 될 때까지 도시하지 않은 틀개폐 기구에 의해 몰드 클램핑시켜서 금형 캐비티(9a)의 용적을 축소시킨다(금형 캐비티 축소공정). 이때의 금형 캐비티(9a)의 용적은 제품의 용적과 대략 같다. 이 금형 캐비티 축소공정에 의해 증가시킨 내층용 비발포성 용융수지(10b)는 표층용 비발포성 용융수지(9b) 내의 사출충전 저항이 낮은 부위로 유동하여 충전된다.

그리고 도 7b에 도시하는 상태로부터 금형 캐비티(9a) 내에 성형된 샌드위치 성형품(11e)의 냉각고화가 완료된 후, 실시예 1에 따른 사출 성형방법과 마찬가지로 가동금형(4)을 도시하지 않은 틀개폐 기구에 의해 고정금형(2)으로부터 틀개방시키고, 도시하지 않은 제품 꺼냄 수단에 의해 샌드위치 성형품(11e)을 사출 성형기 밖으로 반출시키고 성형 사이클이 종료된다.

실시예 5에 따른 사출 성형방법은 실시예 2에 따른 사출 성형방법과 마찬가지로 금형 캐비티 확장공정이 금형 캐비티의 용적을 제품용적보다 소정량 크게 확장시키는 공정임으로 인해서, 제2 사출충전공정에서의 사출충전 저항의 저감 효과를 향상시켜서, 내층용 비발포성 용융수지(10b)의 사출충전성을 향상시킴과 동시에 사출충전가능한 내층용 비발포성 용융수지(10b)의 사출충전량(용적)을 물리적으로 증가시킬 수 있다. 또 실시예 5에 따른 사출 성형방법은 실시예 2에 따른 사출 성형방법과 마찬가지로 금형 캐비티 축소공정에 의해 제품의 보강 리브 등의 얇은 부분에도 내층용 비발포성 용융수지(10b)가 충전되고, 제품의 대략 전면에 내층용 비발포성 용융수지(10b)가 대략 균일하게 충전되기 때문에 제품 외관성이 뛰어난 샌드위치 성형품을 성형시킬 수 있다. 또 그 결과, 제품의 용적에 대한 내층용 비발포성 용융수지(10b)의 충전비율을 높게 설정할 수 있다. 또한 이 금형 캐비티 축소공정에 의해, 샌드위치 성형품(11e)에 대략 균일한 몰드 클램핑력을 부여시킬 수 있으므로, 샌드위치 성형품(11e) 내의 잔류 응력을 저하시켜서 냉각고화시의 성형품 변형을 억제하는 사출 압축 성형방법이나 사출 프레스 성형방법과 마찬가지의 효과를 기대할 수 있다. 게다가 또한 실시예 5에 따른 사출 성형방법에 있어서도, 제1 사출충전공정에 있어서 표층용 비발포성 용융수지(9b)의 대략 전면에 형성된 강고한 스킨층(9e)에 의해 내층용 비발포성 용융수지(10b)의 수지 반전 불량이 억제된다.

실시예 6

다음으로 도 8a 내지 도 8f, 도 9a, 도 9b 및 도 9c를 참조하면서 본 발명의 실시예 6에 따른 사출 성형방법을 설명한다. 도 8a 내지 도 8f는 실시예 6에 따른 중공성형품의 사출 성형방법의 각 공정을 도시하는 금형의 개략단면도이다. 도 9a, 도 9b 및 도 9c는 중공성형품이 성형되는 과정을 도시하는 개략단면도이다.

실시예 6에 따른 사출 성형방법이 실시예 1에 따른 사출 성형방법과 다른 점은, 실시예 1에 따른 사출 성형방법이 제2재료로서 내층용 비발포성 용융수지(10b)를 이용하는 샌드위치 성형품의 사출 성형방법인 것에 비교하여, 실시예 6에 따른 사출 성형방법은 제2재료로서 가압가스(10b'')를 이용하는 중공성형품의 사출 성형방법인 점이다. 이 외의 성형공정은 실시예 1에 따른 사출 성형방법과 기본적으로 같기 때문에 그 상세한 설명을 생략한다.

실시예 6에 따른 사출 성형방법에 이용하는 사출 성형기는 도 8a에 도시하는 바와 같이 금형 캐비티(9a)를 형성가능한 고정금형(2)(제1금형) 및 가동금형(4)(제2금형)과, 발포성 용융수지(9b'')(제1재료)를 금형 캐비티(9a) 내에 사출충전가능한 사출 유닛(17')과, 가압가스(10b'')(제2재료)를 금형 캐비티(9a) 내에 공급가능한 가압가스 유닛(18')을 구비한다.

고정금형(2)은 베이스(미도시)에 세워설치된 고정반(미도시)에 장착되어 있다. 또 고정금형(2)은 사출 유닛(17')으로부터 사출된 발포성 용융수지(9b'')가 금형 캐비티(9a) 내를 향하여 유동하는 수지유로(9c')와, 이 수지유로(9c')의 금형 캐비티(9a) 내에 연통되는 게이트 부분에 마련된 게이트 밸브(수지 차단 개방 전환 밸브)(9d')와, 가압가스 유닛(18)으로부터 공급되는 가압가스(10b'')를 금형 캐비티(9a) 내에 주입시키는 가압가스 유로(10c')와, 이 가압가스 유로(10c')의 금형 캐비티(9a)측 단부의 접속 부분에 마련된 개폐밸브(10d')를 가지고 있다. 가동금형(4)은 가동반(미도시)에 고정금형(2)에 대향하도록 장착되어서 도시하지 않은 틀개폐 기구에 의해 사출 성형기의 긴 길이방향으로 이동가능하도록 배치되어 있다.

사출 유닛(17')은 고정금형(2)의 배면측에 있어서 사출 성형기의 긴 길이방향과 평행이 되도록 마련되고, 고정반의 배면으로부터 그 선단 노즐을 고정금형(2)에 대하여 접리(接離) 가능하게 배치되어 있다. 가압가스 유닛(18')은 후술하는 중공부 형성공정으로 사용되는 공기, 질소, 이산화탄소 등의 가스를 소정량, 소정압력으로 공급가능한 유닛으로서, 탱크 유닛과, 탱크 유닛에 따른 압력계, 압력제어밸브, 가스 유량제어밸브, 역지밸브, 대기개방밸브 등으로 구성된다. 이 가압가스 유닛(18')은 탱크 유닛를 포함하는 1개의 유닛으로서 사출 성형기 근방에 배치되어서 고정금형(2)의 가압가스 유로(10c')와 배관이나 가스 호스 등으로 접속되어 있다. 가압가스를 사출 성형기가 설치되어 있는 공장의 유틸리티 배관 등으로 공급가능한 경우는 그 유틸리티 배관들로 직접 가압가스를 공급시켜서 필요한 배관 기기류만을 유닛으로서 별도 설치하는 형태나, 상기 유닛을 사출 성형기의 고정반 등에 배치시키는 형태도 가능하다.

실시예 6에 따른 사출 성형방법에 이용하는 사출 성형기에 있어서 고정금형(2) 및 가동금형(4)의 구성 등의 다른 구성은 실시예 1에 따른 사출 성형방법에 이용하는 사출 성형기와 마찬가지이기 때문에 그 설명을 생략한다.

실시예 6에 따른 사출 성형방법은 도 8a에 도시하는 성형 사이클 개시 전의 틀개방 상태에서 실시예 1에 따른 사출 성형방법의 몰드 클램핑공정 및 제1 사출충전공정과 마찬가지 방법에 의해 몰드 클램핑공정 및 사출충전공정을 실시하고, 제품의 용적 미만의 용적으로 이루어지는 금형 캐비티(9a)를 형성함과 동시에 금형 캐비티(9a) 내를 발포성 용융수지(9b'')로 충족시킨다(도 8b). 실시예 6에 따른 사출 성형방법에 있어서도 실시예 1에 따른 사출 성형방법과 마찬가지로 발포성 용융수지(9b'')의 사출충전율이 대략 100%이기 때문에, 도 9a에 도시하는 바와 같이 발포성 용융수지(9b'')의 대략 전면이 금형 캐비티(9a)의 내면과 접촉하여 냉각되어서 발포성 용융수지(9b'')의 대략 전면을 덮는 강고한 스킨층(냉각고화층)(9e)이 성형된다. 또 쇼트샷의 경우와 같이 나중에 주입시키는 가압가스를 내포하는 수지 유동 압력으로 금형 캐비티 내에 용융수지가 충족되는 형태에 대하여 금형 캐비티(9a) 내의 발포제를 포함하는 발포성 용융수지(9b'')에 대략 균일하게 몰드 클램핑력이 부여되기 때문에, 금형 캐비티(9a) 내면의 스킨층(9e)에 대한 높은 전사성이 확보됨과 동시에 발포제를 포함하는 발포성 용융수지(9b'')의 대략 전면에 대략 균일하게 부여되는 몰드 클램핑력에 의해 스킨층(9e) 형성시의 발포 셀의 스킨층(9e)에 대한 표출이 억제된다. 그렇기 때문에 쇼트샷의 경우와 같이 나중에 주입시키는 가압가스에 의해 사출 후의 금형 캐비티 내를 자유유동하는 용융수지의 자유유동에 의해 불균일하게 부여되는 수지 유동 압력만으로 금형 캐비티의 내면 형상이 용융수지표면에 형성된 스킨층(냉각고화층)에 전사되는 일반적인 중공사출 성형방법으로 성형된 중공성형품에 비하여 제품 외관성이 향상된다.

발포성 용융수지(9b'')는 금형 캐비티(9a) 내에 사출충전된 직후로부터 금형 내에서 냉각되어서 냉각고화 수축이 진행되기 때문에 축소시킨 금형 캐비티(9a)의 용적보다 적어도 냉각고화 수축분(용적)만큼 많이 사출충전시키는 것이 발포성 용융수지(9b'')의 강고한 스킨층(냉각고화층)(9e)의 형성과 스킨층(9e)에 대한 높은 전사성을 확보하는데 있어서 바람직하다. 여기에서 스킨층(9e)은 금형 캐비티 내의 기체와의 접촉부에 형성되는 스킨층에 비하여 강고하지만, 완전히 경화하고 있는 층이 아니고, 그 온도가 수지연화점 온도, 혹은 유리 고화 온도 이상에서 냉각고화가 아직 진행 중인 층방향으로 고무 형상의 탄성거동을 나타내는 박막과 같은 층으로서 금형 캐비티(9a)의 용적의 가변으로 신축하여 추종가능하다.

여기에서 발포제를 포함하는 발포성 용융수지(9b'')에 포함되는 발포제는 화학발포제인 것을 전제로 설명하지만 실시예 1에 있어서 설명한 대로 물리발포제여도 된다. 또 실시예 6에 따른 사출 성형방법은 실시예 1에 따른 사출 성형방법과 마찬가지로 몰드 클램핑공정의 개시 후(즉, 몰드 클램핑공정의 도중, 또는 몰드 클램핑공정의 완료 후)이면서 사출충전공정의 개시 전에 있어서 금형 캐비티(9a) 내에 공기, 질소, 이산화탄소 등의 가압가스를 주입시켜서 금형 캐비티(9a) 내를 발포성 용융수지(9b'')의 발포 팽창 압력 이상의 압력으로 가압시키고(가압공정), 사출충전공정의 개시 후(즉, 사출충전공정의 도중, 또는 사출충전공정의 완료 후)에 주입시킨 가압가스를 배출시키는(가압가스 배출공정), 소위 가스 카운터 프레셔법을 실시해도 된다. 발포성 용융수지(9'')로 확장 발포 성형을 실시할 경우, 스킨층(냉각고화층)에 대한 발포 셀의 표출은 발포성 용융수지(9'')의 대략 전면에 대략 균일하게 부여되는 몰드 클램핑력이나, 사출 조건이나 금형온도제어 등의 성형조건으로 억제시킬 수 있다. 그러나, 이 성형조건들은 복잡하며 중공성형품의 성형조건과 상반할 경우가 있다. 이러한 경우여도, 이러한 가스 카운터 프레셔법이 채용되면 스킨층(냉각고화층)에 대한 발포 셀의 표출을 보다 확실하게 억제할 수 있고, 높은 제품 외관성이나 의장성이 요구되는 중공성형품이어도 중공성형품의 수지 재료로서 발포성 용융수지(9b'')를 채용할 수 있다. 이로 인해 경량화에 적합한 중공성형품이 더욱 경량화되는 것을 기대할 수 있다.

사출충전공정에 있어서 이 가스 카운터 프레셔법이 채용될 경우, 사용되는 가압가스는 후술하는 중공부 형성공정에 사용되는 가압가스와 같은 공기, 질소, 이산화탄소 등이어도 된다. 또 가압가스 유닛(18')은 고정금형(2)의 가압가스 유로(10c') 및 가압가스 유로(10c')의 개폐밸브(10d')를 통해서 금형 캐비티(9a) 내에 그 가압가스들을 소정량, 소정압력으로 공급가능하다. 또한 개폐밸브(10d')는 가압가스를 용융수지 내에 주입시키기 위한 특수한 개폐밸브 등이 아니다. 그렇기 때문에 이 중공부 형성공정들에 있어서 용융수지 내에 가압가스를 주입시키는 가압가스 유로나 관련 기구를 이 가스 카운터 프레셔법에서의 금형 캐비티 내의 가압공정이나 가스 배출공정에 사용하면 새로운 구성 요건을 추가하지 않고 가스 카운터 프레셔법을 채용할 수 있다. 이 가스 카운터 프레셔법에서의 금형 캐비티 내의 가압공정과, 중공부 형성공정에서의 가압가스의 주입 공정은 중복하고 있지 않고 각각의 가압가스의 배출공정은 중복해도 문제가 없기 때문에, 중공부 형성공정에 사용되는 가압가스 유닛(18') 및 가압가스 유로(10c')나 관련 기구를 이 가스 카운터 프레셔법에서의 금형 캐비티(9a) 내의 가압공정이나 가스 배출공정에 사용하는 것은 성형공정상에도 문제는 없다.

다음으로 도 8c에 도시하는 바와 같이 실시예 1에 따른 사출 성형방법과 마찬가지로 금형 캐비티(9a)의 용적을 제품용적까지 확장시키는 금형 캐비티 확장공정이 실시되고, 이로 인해 사출충전된 발포성 용융수지(9b'')가 스킨층(9e)과, 발포 셀로 이루어지는 발포층(9f)으로 이루어지는 발포 성형체(9'')로서 형성된다. 이 금형 캐비티 확장공정에 있어서는 일반적인 확장 발포 성형방법과 마찬가지로 발포 성형체(9'')의 스킨층(9e) 및 발포 셀로 이루어지는 발포층(9f)의 두께나, 발포 셀의 입경이나 발포 배율 등의 발포상태가 원하는 발포상태가 되도록 가동금형(4)의 미소틀개방 동작이나 금형온도 등이 제어되지만 나중에 실시되는 중공부 형성공정에 있어서 성형품 용적에 대한 중공부의 중공비율을 보다 높게 설정할 수 있도록, 적극적으로 강도 및 밀도가 낮아지도록 제어되어도 된다.

다음으로 도 8d에 도시하는 바와 같이 사출충전공정의 완료 후이면서 금형 캐비티 확장공정의 개시 후(즉, 금형 캐비티 확장공정의 도중, 또는 금형 캐비티 확장공정의 완료 후)에 가압가스 유로(10c')의 개폐밸브(10d')를 개방시켜서 가압가스(10b'')를 가압가스 유닛(18')으로부터 가압가스 유로(10c')를 통해서 발포성 용융수지(9b'')와 금형 캐비티(9a) 내면의 접촉면에 형성된 발포 성형체(9'')의 스킨층(냉각고화층)(9e)을 관통시켜서 발포 성형체(9'')의 발포층(9f) 내에 주입시킨다(중공부 형성공정 또는 제2 사출충전공정). 이 중공부 형성공정 또는 제2 사출충전공정에서의 가압가스의 유동 상태를 도 9b에 도시한다. 이 중공부 형성공정 전의 사출충전공정 및 금형 캐비티 확장공정, 즉 확장 발포 성형공정에 의해 발포성 용융수지(9b'')를 금형 캐비티(9a) 내에서 발포 팽창시키고 있기 때문에 이 중공부 형성공정에 있어서도 발포 성형체(9'')의 스킨층(9e)은 금형 캐비티(9a)의 내면에 발포 가스 압력에 의해 눌러져 있는 상태이다. 마찬가지로 가압가스 유로(10c')의 개폐밸브(10d')와 발포 성형체(9'')의 스킨층(9e)도 밀착시킨 상태가 유지되기 때문에 개폐밸브(10d')에서의 가스 파열 불량의 발생을 방지하면서 발포 성형체(9'')의 스킨층(냉각고화층)(9e)을 관통시켜서 가압가스(10b'')를 발포 성형체(9'')의 발포층(9f) 내에 주입할 수 있다.

가압가스(10b'')의 발포 성형체(9'') 내에 대한 주입이 완료하고, 원하는 중공부가 형성된 후, 도 8e에 도시하는 바와 같이 금형 캐비티(9a) 내에 성형된 중공성형품(11f)에 소정의 몰드 클램핑력을 부여시킨 상태로 냉각고화시키는 냉각고화공정으로 이행시킨다. 이 냉각고화공정에서의 중공성형품의 상태를 도 9c에 도시한다. 이 때, 중공성형체의 대략 전면에 몰드 클램핑력이 대략 균일하게 부여되도록, 또 중공부를 형성시키기 위해서 필요한 압력을 유지시키도록 가압가스 유닛(18')으로부터의 가압가스 공급 및 공급 가스 압력제어는 계속되는 것이 바람직하지만, 중공부 내의 가스 압력이 소정 압력 이상이면 가압가스 유로(10c')의 개폐밸브(10d')를 닫은 상태여도 된다. 그리고 금형 캐비티(9a) 내에 성형된 중공성형품(11f)의 냉각고화공정의 개시 후(즉, 냉각고화공정의 도중, 또는 냉각고화공정의 완료 후)에 가압가스 유로(10c')로부터 가압가스 유닛(18') 사이의 관로에 배치된 대기 개방밸브를 개방시킴과 동시에 가압가스 유로(10c')의 개폐밸브(10d')를 개방시켜서 중공성형품(11f)의 중공부 내의, 발포 가스가 혼합된 가압가스를 배출시킨다. 그리고 도 8f에 도시하는 바와 같이 가동금형(4)을 도시하지 않은 틀개폐 기구에 의해 고정금형(2)으로부터 틀개방시키고 도시하지 않은 제품 꺼냄 수단에 의해 중공성형품(11f)을 사출 성형기 밖으로 반출시키고 성형 사이클이 종료된다.

여기에서 실시예 6에 따른 사출 성형방법과 같이 사출 유닛(17')이 고정금형(2)에 접속되는 형태에 있어서는, 일반적으로는 중공성형품(11f)의 고정금형(2)측에 게이트 트레이스(게이트 마크, 사출 마크)가 전사되기 때문에 이 고정금형(2)측이 비의장면, 대향하는 가동금형(4)측이 의장면이 된다. 그렇기 때문에 가압가스를 주입시키는 개폐밸브(10d')도 고정금형(2)측의 비의장면에 배치되고, 가압가스의 주입 구멍도 중공성형품(11f)의 고정금형(2)측의 비의장면에 형성된다. 또 제품을 꺼낼 때는 비의장면인 고정금형(2)측에서 제품 압출 수단 등으로 금형으로부터 밀려나온다. 그러나 실시예 6에 따른 사출 성형방법은 사출 유닛이 고정금형(2) 및 가동금형(4) 중 어느 것에 접속될지, 혹은 중공성형품의 고정금형(2)측, 가동금형(4)측 중 어느 것이 의장면이고 비의장면인지 등의 형태의 차이에 따라서 상술한 효과에 큰 차이가 생길 일은 없고 그러한 다른 형태에 있어서도 실시할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 필요에 따라서 가스 카운터 프레셔법을 채용하여 도 8a에서 도 8f까지의 공정을 되풀이함으로써 제품용적에 대한 중공부의 중공비율을 높게 설정해도 가스 파열 불량을 억제하면서 제품 외관성이 뛰어난 중공성형품(11f)을 연속하여 성형시킬 수 있다. 가스 카운터 프레셔법이 채용된 경우는 이 중공성형품(11f)의 중공부 내의 가압가스를 배출할 때에 금형 캐비티(9a) 내의 가압가스도 동시에 배출되기 때문에, 특히 가스 카운터 프레셔법 개별의 가압가스의 배출 제어는 필요없다. 또 실시예 6에 따른 사출 성형방법에 있어서는, 일반적인 중공사출 성형방법에서는 발포 셀의 스킨층에 대한 표출 등의 문제로 사용되는 경우가 적은, 발포제를 포함하는 발포성 용융수지를, 사출충전율이 대략 100%가 되도록 금형 캐비티의 용적을 제품용적보다 축소시켜서 실시되는 사출충전공정에 의해 발포제를 포함하는 발포성 용융수지의 대략 전면에 몰드 클램핑력을 대략 균일하게 부여시켜서 스킨층 형성시의 발포 셀의 스킨층에 대한 표출을 억제시킴으로써 사용할 수 있다. 그렇기 때문에 발포제를 포함하지 않는 비발포성 용융수지를 사용하는 일반적인 중공성형품에 대하여, 상술한 바와 같이 제품용적에 대한 중공부의 중공비율을 대폭 향상시킨 중공성형품을 성형시킬 수 있다.

이상에서 설명한 실시예 6에 따른 사출 성형방법은 특허문헌 3 및 4에 기재되어 있는 중공성형품의 종래의 사출 성형방법(중공사출 성형방법 및 고중공사출 성형방법)보다도 가스 파열 불량의 발생을 확실하게 억제할 수 있다.

즉, 특허문헌 3에 기재된 중공성형방법에 있어서는 처음에 실시되는 용융 합성수지(용융수지)의 금형 캐비티 내에 대한 사출충전에서의 사출충전량(용적)이, 금형 캐비티의 용적을 충족시키기에는 부족한, 소위 쇼트샷이기 때문에 금형 캐비티 내가 용융 합성수지로 충족되는 경우 없다. 그렇기 때문에 사출충전된 용융 합성수지가 열전도율이 높은 금형 캐비티의 내면과 접촉하여 냉각됨으로써 그 접촉부에 형성되는 얇은 막형상의 스킨층(냉각고화층)에 비하여, 상기 용융 합성수지의 유동 선단부 등, 금형 캐비티 내의 열전도율이 낮은 기체와의 접촉부에 형성되는 스킨층은 강도가 약하다. 그 결과, 용융 합성수지의 사출충전후에 용융 합성수지 내에 가스를 분출시킬 때 가스량(용적)을 많게 하거나, 가스 압력을 높게 하여 제품용적에 대한 중공부 용적의 비율, 즉 제품용적에 대한 중공부의 중공비율을 높게 설정하면 용융 합성수지에 형성된 약한 스킨층 부분으로부터 가스가 분출하는, 소위 가스 파열 불량이 발생한다는 문제가 있다. 가스 파열 불량이 발생하면 의도하지 않은 가스 파열의 관통 구멍이나 파열된 가스의 엔트레인먼트(entrainment)로 인한 요철부가 의장면에 형성되어서 외관불량이 된다. 또 중공부의 가스 압력이 저하하기 때문에 가스 압력에 의한 용융 합성수지의 금형 캐비티 내면에 대한 누르는 힘이 저하되고, 금형 캐비티 내면 형상의 스킨층에 대한 전사성, 즉 중공성형품의 제품 외관성이 저하된다. 이렇기 때문에 특허문헌 3에 기재된 중공성형방법에 있어서는 제품용적에 대한 중공부의 중공비율을 높게 설정할 수 없다. 또 먼저 쇼트샷으로 충전된 용융 합성수지가 그 내부에 이어서 분출(주입)되는 가스 분출(주입)량(용적)의 증대에 따라서 용융 합성수지가 금형 캐비티 내를 충족시키기 때문에 가스를 내포하는 용융 합성수지의 수지 유동은 금형 캐비티 내의 수지 유동에 의존한다. 그렇기 때문에 복잡한 제품형상, 이면의 보강 리브 구조, 제품의 두께의 변위부 등에 있어서 수지 유동이 흐트러져서 가스 파열 불량이 발생하기 쉽다. 이러한 가스 파열 불량을 방지하기 위해서 제품형상을 비교적 단순한 형상으로 하거나, 용융 합성수지가 금형 캐비티 내에 충전되는 게이트 부분에서 사출 실린더까지의 수지 유동 길이를 짧게 하는 제약을 받는다는 문제가 있다. 또한 금형 캐비티 내의 용융 합성수지 내에 가스를 분출시키는 노즐을 금형 내에서 진퇴시키는 기구가 필요하기 때문에 이러한 노즐을 여러 개 구비하여, 용융 합성수지의 유입 상태에 맞춰서 이 복수의 노즐들로부터 순번으로 가스를 불출시키거나, 용융 합성수지의 냉각고화 상태에 맞춰서 이 노즐들을 순번으로 후퇴시키는 특허문헌 3의 형태에서는 금형구조와 가스 분출에 관련되는 노즐의 제어가 복잡해진다는 문제가 있다.

또 특허문헌 4에 기재된 고중공사출 성형방법에 있어서도 금형 캐비티의 용적의 확대에 따른, 가스를 내포하는 용융수지의 수지 유동이 금형 캐비티 내의 수지 유동에 의존하는 점은 특허문헌 3에 기재된 중공사출 성형방법과 마찬가지이다. 그렇기 때문에 복잡한 제품형상, 이면의 보강 리브 구조, 제품의 두께의 변위부 등에 있어서 수지 유동이 흐트러져서 가스 파열 불량이 발생하기 쉽고, 가스 파열 불량에 따른 문제는 충분히 해결되지 않고 있다.

이에 비하여 실시예 6에 따른 사출 성형방법은, 사출충전공정에 있어서 사출충전율이 대략 100%가 되도록 금형 캐비티의 용적을 제품용적보다 축소시킴으로써 축소시킨 금형 캐비티 내가 발포하지 않는 상태의 발포성 용융수지에 의해 충족되고, 금형 캐비티 내의 발포성 용융수지에 몰드 클램핑력이 대략 균일하게 부여된다. 이로 인해 발포성 용융수지의 대략 전면에 금형 캐비티의 내면과의 접촉에 의해 냉각고화된 강고한 스킨층(냉각고화층)이 형성되어서 나중에 발포성 용융수지 내에 주입되는 가압가스 스킨층 외부에 대한 유출, 소위 가스 파열 불량을 억제한다. 또 금형 캐비티의 내면의 상기 스킨층에 대한 높은 전사성이 확보됨과 동시에 발포제를 포함하는 발포성 용융수지의 대략 전면에 대략 균일하게 부여되는 몰드 클램핑력에 의해 스킨층 형성시의 발포 셀의 스킨층에 대한 표출이 억제된다. 이렇기 때문에 특허문헌 3 및 4의 사출 성형방법과 같이 나중에 주입시키는 가압가스에 의해 사출 후의 금형 캐비티 내를 자유유동하는 용융수지의 자유유동에 의해 불균일하게 부여되는 수지 유동 압력만으로, 금형 캐비티의 내면 형상이 용융수지표면에 형성된 스킨층(냉각고화층)에 전사되는 일반적인 중공사출 성형방법으로 성형된 중공성형품에 비하여 제품 외관성이 향상된다.

또 실시예 6에 따른 사출 성형방법은 특허문헌 3 및 4의 사출 성형방법과 달리 중공부 형성공정에 있어서 금형 캐비티(9a)의 용적이 이미 제품용적과 대략 같다. 이렇기 때문에 실시예 6에 따른 사출 성형방법은 금형 캐비티(9a)의 용적변동이 없고, 일반적인 고중공사출 성형방법과 같은 금형 캐비티(9a)의 용적변동이 있을 경우에 비하여 중공부 형성공정 전에 확실하게 가압가스의 주입 저항을 저하시켜서 복잡한 제품형상, 이면의 보강 리브 구조, 제품의 두께의 변위부 등에 있어서 생기는 수지 유동의 흐트러짐을 저하시킨다는 효과를 생기게 하고, 가압가스 주입 저항의 저하에 기여함과 동시에 가압가스 가스 파열 불량의 억제 효과를 향상시킬 수 있다.

또한 실시예 6에 따른 사출 성형방법은 가압가스의 주입처가 특허문헌 3 및 4의 사출 성형방법과 같은 용융수지가 아니고, 용융수지에 비하여 그 강도 및 밀도가 낮은 발포 셀로 이루어지는 발포층(9f)이다. 이렇기 때문에 도 9b에 도시하는 바와 같이 스킨층(9e)을 관통시켜서 가압가스(10b'')를 발포 성형체(9'')의 발포층(9f)에 주입시키면 가압가스(10b'')는 그 가스 압력과 가스 유동에 의해 발포 셀 내에 그 발포 가스를 압축시켜서 주입되어서 발포층(9f)의 강도 및 밀도가 약한 부위로부터 순차적으로 발포 셀을 파괴하면서 중공부를 형성시켜 간다. 그 상태에 있어서도 사출충전공정에 있어서 발포 성형체(9'')의 대략 전면에 형성된 강고한 스킨층(9e)에 의해 가압가스(10b)의 가스 파열 불량이 억제된다. 이와 같이 실시예 6에 따른 사출 성형방법은 발포층(9f)에만 가압가스가 주입되기 때문에 가스 파열 불량을 억제함과 동시에 가압가스의 주입에 의한 중공부 형성 부분을 특정가능한 우선 유동 효과나 발포층(9f)의 밀도 저하분이 가압가스의 주입에 의해 형성되는 중공부(용적)와 대략 같아지는 제품용적에 대한 중공부의 중공비율 제어 효과를 생기게 한다. 그렇기 때문에 미소틀개방 제어로 발포층의 발포 셀 밀도를 제어하는 발포 배율제어에 의해 제품용적에 대한 중공부의 중공비율 제어가 가능하게 됨과 동시에 중공부를 형성시키고 싶은 부분만 금형 내의 가동 코어 등에 의해 금형 캐비티(9a)의 용적을 확장시켜서 발포층을 형성시키면 우선 유동 효과에 의해 임의의 부분에 중공부를 형성시키는 선택 유동이 가능하게 된다. 이와 같이 실시예 6에 따른 사출 성형방법은, 중공부 형성공정이 있어서 용융수지보다도 강도 및 밀도가 약한 발포 셀로 이루어지는 발포층(9f) 내에 가압가스를 주입시켜서 중공부를 형성시키기 때문에 복잡한 제품형상, 이면의 보강 리브 구조, 제품의 두께의 변위부 등에 있어서도 그 부위들에 형성된 발포층(9f)에 의해 가압가스의 유동이 흐트러지기 어렵고, 가스 파열 불량을 보다 확실하게 억제하면서 제품용적에 대한 중공부의 중공비율을 높게 설정할 수 있다.

여기에서 화학발포제를 사용한 경우, 형성된 발포층 내의 발포 셀 내의 발포 가스 압력은 화학발포제의 종류나 성형조건에 따라 상이하지만 일반적으로 0.3~0.5MPa(수지 온도 200℃)라고 되어 있다. 중공부 형성공정에 있어서는 가압가스 압력을 발포 가스 압력보다도 높게 함으로써 이러한 발포 셀 내의 발포 가스 압력과 가압가스 압력의 압력차이에 의해 발포 셀 내의 발포 가스가 가압가스의 발포층 내에 대한 주입시에 그 주입 저항을 증가시키는 요인이 되는 일이 없고, 발포 셀이 순차적으로 파괴된다. 그에 따라서 발포 셀 내의 대부분의 발포 가스는 압축되고, 형성된 중공부에 있어서 가압가스와 혼합되어서 압력 평형 상태가 된다. 그 결과, 사용하는 수지의 조합이나 제품형상 및 성형조건에 따라서는 도 9c에 도시하는 바와 같이 발포층(9f)의 용적(발포층(9f)이 발포층이 아닌 용융층일 경우에 대한 발포층(9f)의 밀도 저하분, 또는 발포 배율분)을 대략 완전히 중공부로서 형성시키는 것이 가능하다. 그렇기 때문에 발포층(9f)의 용적(밀도 저하분, 또는 발포 배율분)이나 스킨층(9e)의 두께를 제어함으로써 제품용적에 대한 중공부의 중공비율을 제어할 수 있다. 실시예 6에 따른 사출 성형방법과 같이 발포층(9f)을 대략 완전히 중공부로서 형성시키지 않고 중공성형품(11f)을 발포 성형체(9'')의 스킨층(9e)과 발포층(9f)의 일부가 섞여 있는 층으로 해도 된다.

게다가 또한 실시예 6에 따른 사출 성형방법은, 중공부 형성공정에 있어서 가압가스(10b'')가 도 8d에 도시하는 바와 같이 발포성 용융수지(9b'')의 용융수지유로(9c')와는 다른 가압가스 유로(10c')로부터 발포 성형체(9'')의 스킨층(냉각고화층)(9e)을 관통시켜서 발포 성형체(9'')의 발포층(9f) 내에 주입시키기 때문에, 사출 유닛의 노즐 중심에 가압가스 노즐을 배치시키는 특수한 구조는 불필요하고, 임의의 복수부위로부터 가압가스(10b'')를 발포 성형체(9'') 내에 주입시킬 수 있다. 또 가압가스(10b'')는 가압가스 유로(10c')가 금형 캐비티(9a) 내에 접속되는 접속 부분에 배치된 개폐밸브(10d')로부터 가스 압력에 의해 발포 성형체(9'')의 스킨층(냉각고화층)(9e)을 관통시키기 때문에 고정금형(2)에 가압가스(10b'')를 발포 성형체(9'') 내에 주입시키기 위한 특수한 개폐밸브 등을 필요로 하지 않는다.

실시예 7

다음으로 도 10a 내지 도 10c를 참조하면서 본 발명의 실시예 7에 따른 사출 성형방법을 설명한다. 도 10a 내지 도 10c는 실시예 7에 따른 사출 성형방법 중, 상술한 실시예 6에 따른 사출 성형방법과 다른 공정을 도시하는 금형의 개략단면도이다.

실시예 7에 따른 사출 성형방법이 실시예 6에 따른 사출 성형방법과 다른 점은, 금형 캐비티 확장공정이, 금형 캐비티(9a)의 용적이 제품의 용적보다도 큰 용적이 되도록 금형 캐비티(9a)를 확장시키는 공정인 점과, 금형 캐비티 확장공정의 완료 후이면서 중공부 형성공정의 개시 후(즉, 중공부 형성공정의 도중, 또는 중공부 형성공정의 완료 후)에 금형 캐비티(9a)의 용적을 제품의 용적까지 축소시키는 금형 캐비티 축소공정을 구비하고 있는 점이다. 이 외의 성형공정은 실시예 6에 따른 사출 성형방법과 기본적으로 같고, 또 금형 및 사출 성형기도 실시예 6에서 설명한 것과 기본적으로 같은 것을 이용할 수 있기 때문에 실시예 6에 따른 사출 성형방법과의 상이점에 대해서만 설명한다.

도 10a는 가압가스 유로(10c')의 개폐밸브(10d')를 개방시켜서 가압가스 유닛(18')으로부터 가압가스(10b'')를 발포 성형체(9'')의 발포층(9f)에 주입시키는 중공부 형성공정을 도시한다. 실시예 7에 따른 사출 성형방법에 있어서, 금형 캐비티 확장공정은 가동금형(4)을 고정금형(2)으로부터 이간하는 방향으로 미소틀개방량(L1)보다도 큰 미소틀개방량(L1')만큼 틀개폐 기구(미도시)에 의해 틀개방시켜서 금형 캐비티(9a)의 용적을 제품의 용적보다도 큰 용적으로 하는 공정이다.

도 10a에 도시하는 상태에 있어서 발포 성형체(9'')의 발포층(9f)은 강도 및 밀도가 약한 발포 셀로 이루어지는 발포층이다. 또 용융수지(9b)의 발포층(9f)은 대부분의 발포 셀이 파괴되어 중공부가 형성되어는 있지만, 도시하지 않은 제품의 보강 리브 등의 얇은 부분에 형성된 발포층(9f)은 아직 중공부로서 형성된 상태가 아니다. 그리고 도 10a에 도시하는 상태에서, 도 10b에 도시하는 바와 같이 가압가스(10b'')의 발포 성형체(9'')의 발포층(9f) 내에 대한 주입이 완료하여 금형 캐비티(9a) 내에 원하는 중공부가 형성된 중공성형품(11g)이 성형된다.

그리고 도 10a에 도시하는 금형 캐비티 확장공정의 완료 후이면서 중공부 형성공정 도중의 상태, 혹은 도 10b에 도시하는 중공부 형성공정이 완료한 직후의 상태에서, 도 10c에 도시하는 바와 같이 가동금형(4)을 고정금형(2)측에 미소틀개방량 L1'가 L2가 될 때까지 도시하지 않은 틀개폐 기구에 의해 몰드 클램핑시켜서 금형 캐비티(9a)의 용적을 축소시킨다(금형 캐비티 축소공정). 미소틀개방량 L1'에서 L2가 될 때까지 몰드 클램핑시킨 상태의 금형 캐비티(9a)의 용적은 제품용적과 대략 같다. 이 금형 캐비티 축소공정에 의해 소정량(용적) 많이 주입시킨 가압가스(10b'')가 중공부 내에 있어서 증압되기 때문에, 증압된 가압가스(10b'')는 발포층(9f) 내에 아직 남아있는 발포 셀의 그 강도 및 밀도가 약한 부위로부터 더욱 순차적으로 파괴하면서 중공부의 형성을 계속해 나간다. 그리고 제품의 보강 리브 등의 얇은 부분에 형성된 발포층(9f)의 발포 셀 부분에도 가압가스(10b'')가 주입되어서 중공부가 형성된다.

중공성형품(11g)의 중공부 내의 가압가스의 배출은 이 금형 캐비티 축소공정의 개시 후(즉, 금형 캐비티 축소공정의 도중, 또는 금형 캐비티 축소공정의 완료 후)에 실시되는 것이 바람직하다. 이는 냉각고화시의 성형품 변형을 억제하는 사출 압축 성형방법이나 사출 프레스 성형방법과 마찬가지 효과를 얻기 위함과, 금형 캐비티 축소공정에 의한 중공부 내의 가압가스 압력의 증압 효과를 향상시키기 위함이다. 실시예 7에 따른 사출 성형방법에 있어서 가스 카운터 프레셔법이 채용되었을 경우도 마찬가지이다.

그리고 도 10c에 도시하는 상태에서 금형 캐비티(9a) 내에 성형된 중공성형품(11g)의 냉각고화가 완료된 후, 실시예 6에 따른 사출 성형방법과 마찬가지로 가동금형(4)을 도시하지 않은 틀개폐 기구에 의해 고정금형(2)으로부터 틀개방시키고, 도시하지 않은 제품 꺼냄 수단에 의해 중공성형품(11g)을 사출 성형기 밖으로 반출시키고 성형 사이클이 종료된다.

실시예 7에 따른 사출 성형방법에 따르면 실시예 6에 따른 사출 성형방법과 마찬가지로 사출충전공정에 있어서 발포성 용융수지(9b'')의 대략 전면에 형성된 강고한 스킨층(9e)에 의해 가압가스(10b'')의 가스 파열 불량이 억제된다. 또 그 결과, 제품용적에 대한 중공부의 중공비율을 높게 설정할 수 있다.

또 실시예 7에 따른 사출 성형방법은 금형 캐비티 확장공정이 금형 캐비티의 용적을 제품용적보다 소정량 크게 확장시키는 공정임으로 인해, 실시예 6에 따른 사출 성형방법과 같이 제품용적으로까지 확장시키는 경우에 비하여, 중공부 형성공정에서의 가압가스 주입 저항의 저감 효과가 더욱 높아져서 가압가스의 주입성을 향상시킴과 동시에 주입가능한 가압가스(10b'')의 주입량(용적)을 물리적으로 증가시킬 수 있다. 또 여러 조건에도 따르지만, 일반적으로 제품두께가 1㎜인 부분에 형성시키는 스킨층 두께는 한 면에서 0.4~0.5㎜이며, 이 상태에 있어서 용융수지 내에 가압가스를 주입시켜서 중공부를 형성시키는 것은 매우 어렵다. 그러나 제품두께가 1㎜인 부분을 금형 캐비티 용적의 확장에 의해 일시적으로 1.5~2㎜로 확장시키면 이 부분에 대한 가압가스의 주입 및 중공부의 형성은 가능해 진다. 이 일시적으로 확장시키는 금형 캐비티 용적의 확장량은 금형구조나 제품형상, 및 제품용적에 대한 중공부의 중공비율 등에 따라서 적절히 선택되면 된다.

또한 실시예 7에 따른 사출 성형방법은 금형 캐비티의 용적을 제품용적까지 축소시키는 금형 캐비티 축소공정에 의해 제품 외관성이 뛰어나며, 제품의 보강 리브 등의 얇은 부분도 포함하여 제품의 대략 전면에 중공부가 대략 균일하게 형성된 중공성형품을 성형시킬 수 있다. 또 이 금형 캐비티 축소공정에 의해 중공성형품(11g)에 대략 균일한 몰드 클램핑력을 부여시킬 수 있으므로 중공성형품(11g) 내의 잔류 응력을 저하시켜서 냉각고화시의 성형품 변형을 억제하는 사출 압축 성형방법이나 사출 프레스 성형방법과 마찬가지 효과를 기대할 수 있다. 또한 실시예 7에 따른 사출 성형방법은 이 금형 캐비티 축소공정에 의해 중공부 내의 가압가스 압력이 증압되기 때문에 가압가스 유닛(18')의 가압가스 공급 압력을 통상보다도 내릴 수 있고, 이로 인해 가압가스 유닛(18') 관련 안전성 향상이나 설비·가압가스 관리 비용의 저감을 기대할 수 있다.

본 발명은 상기의 실시형태에 한정되지 않고 다양한 형태로 실시할 수 있다. 예를 들면 실시예 1 내지 7에 따른 사출 성형방법에 있어서 설명 및 도면을 간단히 하기 위해서 금형 캐비티 확장공정, 금형 캐비티 재확장공정 및 금형 캐비티 축소공정이 쉐어 에지 구조의 금형을 전제로, 사출 성형기의 틀개폐 기구에 의한 틀개폐 동작으로 금형 캐비티 용적을 가변시키는 것으로 했지만, 금형 캐비티의 용적을 가변 시키는 수단은 이러한 사출 성형기의 틀개폐 기구에 의한 틀개폐 동작에 한정되는 것이 아니라 금형 내 가동부의 이동 동작 등, 금형 캐비티의 용적을 금형 캐비티 내의 가스 압력, 혹은 금형 캐비티 내의 수지압력에 대항하여 그 용적, 가변속도, 가변용적유지력(틀위치 유지력) 등을 임의로 제어가능한 수단이면 된다.

예를 들면 실시예 1 내지 7에 따른 사출 성형방법과 같이 쉐어 에지 구조의 금형을 전제로, 사출 성형기의 틀개폐 기구에 의한 틀개폐 동작으로 금형 캐비티의 용적을 가변시키는 것이라면 제품의 금형 투영면의 대략 전면에 내층용 용융수지 또는 중공부가 대략 균일하게 형성된 샌드위치 성형품 또는 중공성형품을 형성할 수 있다. 이 경우, 틀개폐 기구가 정밀 틀개폐 제어에 적합한 토글식 몰드 클램핑기구, 바람직하게는 전동 토글식 몰드 클램핑기구면 다른 성형조건제어와 연동시켜서 제품용적에 대한 내층용 용융수지의 충전비율 또는 중공부의 중공비율, 그리고 제품두께 및 중공부 두께가 고정밀도로 제어 가능해 진다.

또 부분적으로 제품용적에 대한 내층용 용융수지의 충전비율 또는 중공부의 중공비율을 높이고 싶은 두꺼운 부분 등이 있는 경우는 그 부위에 가동 코어 등의 금형 내 가동부를 마련하고, 부분적으로 금형 캐비티의 용적을 가변시켜서 실시예 1 내지 7에 따른 사출 성형방법을 실시해도 된다.

또한 쉐어 에지 구조가 아니라 틀개폐 방향으로 직교하는 평면만으로 구성되는 금형분할면(PL면이라고도 호칭됨)을 가지는 일반적인 구조의 금형이어도, 약간의 제약이 생기지만 실시예 1 내지 7에 따른 사출 성형방법의 실시는 가능하다. 구체적으로는 금형 캐비티 확장공정에서의 미소틀개방량을 작게 하는 금형의 온도조절 등에 의해 금형분할면 근방의 용융수지의 스킨층을 두껍게 형성시키거나, 금형분할면 근방의 용융수지를 스킨층만으로 형성시키는 등의 제약을 전제로 하면, 쉐어 에지 구조 등의 금형이 사용되는 경우에 비하여 제품용적에 대한 내층용 용융수지의 충전비율 또는 중공부의 중공비율은 낮게 하지 않을 수 없지만, 금형 캐비티 내에 사출충전시킨 용융수지가 미소틀개방시킨 금형의 금형분할면으로부터 새는 것을 방지할 수 있게 된다.

또 일반적인 구조의 금형의 경우, 실시예 1 내지 3에 따른 사출 성형방법과 같이 표층용 용융수지가 발포제를 포함하는 발포성 용융수지를 채용하면, 표층으로서 형성되는 발포 성형체의 스킨층의 강도는 발포 셀로 이루어지는 발포층의 강도보다 확실하게 높음으로 인해 내층용 용융수지는 발포층 내만을 유동하기 때문에, 표층용 용융수지가 발포제를 포함하지 않는 비발포성 용융수지인 경우에 비하여 금형 캐비티 내에 사출충전시킨 표층용 용융수지나 내층용 용융수지의 미소틀개방시킨 금형의 금형분할면으로부터의 누설 방지는 더욱 확실해 진다. 또 실시예 6 및 7에 따른 사출 성형방법에 있어서 용융수지의 대략 전면에 형성되는 스킨층의 강도는 발포 셀로 이루어지는 발포층의 강도보다 확실하게 높음으로 인해 가압가스는 발포층 내만을 유동하기 때문에 발포제를 포함하지 않는 비발포성 용융수지의 경우에 비하여 금형 캐비티 내에 사출충전시킨 용융수지의 미소틀개방시킨 금형의 금형분할면으로부터의 누설 방지성은 높다.

실시예 1 내지 7에 따른 사출 성형방법의 금형 캐비티 확장공정, 금형 캐비티 재확장공정 및 금형 캐비티 축소공정을 사출 성형기의 틀개폐 기구에 의한 틀개폐 동작, 및 금형 내 가동부의 이동 동작 중 어느 형태로 실시시킬지, 혹은 이들을 조합시켜서 실시시킬지는 샌드위치 성형품이나 샌드위치 구조부분의 형상, 샌드위치 성형품의 사양에 따른 표층이나 내층의 수지 재료, 및 제품용적에 대한 내층용 용융수지의 충전비율 등, 또는 중공성형품이나 중공부의 형상, 중공성형품의 사양에 따른 수지 재료, 및 제품용적에 대한 중공부의 중공비율 등을 감안하고, 사용하는 금형의 구조도 포함하여 적절하고 최적인 형태를 선택할 수 있다.

실시예 6 및 7에 따른 사출 성형방법의 다른 형태로서 가식성(加飾性)이나 기능성을 가지는 시트 형상의 인서트재를 수지성형품의 의장면에 일체 성형하는 인서트 가식 성형방법도 본 발명의 특징을 살릴 수 있는 사출 성형방법 중 하나이다. 구체적으로는 가식성이나 기능성을 가지는 시트 형상의 인서트재를 금형의 의장면측에 세트하고, 실시예 6 및 7에 따른 사출 성형방법이 실시되면 가압가스의 압력만으로 스킨층이 금형 캐비티의 내면에 눌려지기 때문에 이러한 표피가식 성형방법과의 조합에는 적합하지 않은 일반적인 중공사출 성형방법에 비하여, 인서트재와 스킨층 표면의 밀착성, 및 스킨층 표면에 일체화된 인서트재에 대한 금형 캐비티 내면이 높은 전사성을 확보할 수 있고, 제품 외관성이 뛰어난 인서트 가식 중공성형품을 성형시킬 수 있다. 또 인서트재가 가식성이나 의장성을 가지는 인쇄 무늬가 있는 재료, 소프트감 부여 재료, 혹은 기모재료 등, 열이나 압력으로 가식성이나 의장성을 저하시키기 쉬운 재료인 경우, 인서트재와 스킨층 표면에 대한 밀착성, 및 인서트재에 대한 금형 캐비티 내면의 높은 전사성을 확보한 후, 틀개폐 기구제어, 혹은 금형 내 가동부의 이동 동작 제어에 더하여 중공부를 형성시키는 중공부 형성공정에서의 가압가스 압력 등의 압력제어 등을 조합시킴으로써 인서트재에 부여되는 압력의 적절한 감압제어를 실시하고 인서트재의 가식성이나 의장성의 저하를 보다 효과적으로 억제할 수 있다.

실시예 1 내지 5에 따른 샌드위치 성형품의 사출 성형방법에 따르면 수지 반전 불량을 방지하기 위해서 사출 유닛에 필요한 믹싱 노즐이나, 층류형성을 위한 핫러너의 동축 배치 등, 복잡한 핫러너 배치나, 쇼트샷이어도 내층용 용융수지를 표층용 용융수지 내에 확실하게 사출충전가능한 특수한 게이트 구조나 특수한 게이트 밸브 등을 금형에 필요로 하지 않고, 제품 외관성이 뛰어나고, 제품용적에 대한 내층용 용융수지의 충전비율을 높게 설정해도 수지 반전 불량이 억제된 샌드위치 성형품을 형성할 수 있다. 그렇기 때문에 샌드위치 성형전용의 사출 성형기로는 물론, 그렇지 않은 시판되고 있는 추후 장착용의 사출 유닛을 추가한 범용 사출 성형기여도 본 발명을 실시할 수 있다. 즉, 고가인 샌드위치 성형전용의 사출 성형기를 도입할 필요가 없고, 수요에 따라서 범용 사출 성형기를 통상 성형용과 샌드위치 성형용으로 저비용으로 구분하여 쓰는 것이 가능해져서 수지성형품의 제조 업자에게 있어서 산업상 이용 가치가 지극히 높다.

또, 최근 환경 문제에 대한 대응 등에 의해 가전제품, OA기기, 자동차부품 등에 채용되는 수지성형품에는 경량화나 리사이클 수지의 사용량 증대 등이 요구된다. 실시예 1 내지 5에 따른 샌드위치 성형품의 사출 성형방법에 있어서는, 일반적인 샌드위치 사출 성형방법에서는 발포 셀의 스킨층에 대한 표출 등의 문제로 표층용 용융수지에는 사용되는 경우가 적은 발포제를 포함하는 발포성 용융수지를, 사출충전율이 대략 100%가 되도록 금형 캐비티의 용적을 제품용적보다 축소시켜서 실시되는 사출충전공정에 의해, 발포제를 포함하는 발포성 용융수지의 대략 전면에 몰드 클램핑력을 대략 균일하게 부여시켜서 스킨층 형성시의 발포 셀의 스킨층에 대한 표출을 억제시킴으로써 표층용 용융수지로서 사용할 수 있다. 그렇기 때문에 발포제를 포함하지 않는 비발포성 용융수지를 표층용 용융수지로서 사용하는 일반적인 샌드위치 성형품에 비하여 제품용적에 대한 내층용 용융수지의 충전비율을 대폭 향상시킨 샌드위치 성형품을 성형시킬 수 있다. 또 제품용적에 대한 내층용 용융수지의 충전비율을 높게 설정해도 수지 반전 불량을 억제할 수 있기 때문에 보다 많은 리사이클 수지를 내층용 용융수지로서 사용할 수 있다. 또한 실시예 1 내지 5에 따른 샌드위치 성형품의 사출 성형방법은 사출 유닛이나 금형에 특수한 구조를 필요로 하지 않으므로 가식성이나 기능성을 가지는 시트 형상의 표피재를 금형의 의장면측에 세트하고, 금형 내에서 수지성형품과 일체 성형시키는 표피가식 성형방법 등, 공지의 사출 성형방법과 조합시켜서 실시하는 것이 용이하다. 그렇기 때문에 실시예 1 내지 5에 따른 샌드위치 성형품의 사출 성형방법과 공지의 사출 성형방법을 조합시켜서 다양한 수지성형품에 대한 요구에 대응하는 것이 가능해져서 산업상 이용 가치가 지극히 높다.

실시예 6 및 7에 따른 중공성형품의 사출 성형방법에 따르면 일반적인 중공사출 성형방법과 같은 사출 유닛의 노즐 중심에 가압가스 노즐을 배치시키는 구조나, 가압가스를 발포 성형체 내에 주입시키기 위한 특수한 개폐밸브 등을 필요로 하지 않고, 제품 외관성이 뛰어나고, 제품용적에 대한 중공부의 중공비율을 높게 설정해도 가스 파열 불량이 억제된 중공성형품을 성형할 수 있다. 그렇기 때문에 중공사출 성형 전용의 사출 성형기로는 물론, 그렇지 않은 가압가스 유닛이 추후 장착된 범용 사출 성형기여도 실시예 6 및 7에 따른 사출 성형방법을 실시할 수 있다. 즉, 중공사출 성형 전용의 사출 성형기를 도입할 필요가 없고, 수요에 따라서 범용 사출 성형기를 통상 성형용과 중공사출 성형용으로 저비용으로 구분하여 쓸 수 있게 되어서 수지성형품의 제조 업자에게 있어서 산업상 이용 가치가 지극히 높다.

또, 먼저 설명한 인서트 가식 성형방법에 의해 성형되는 인서트 가식 성형품은 수지 재료로는 얻기 어려운 가식성이나 기능성을 수지성형품에 부여시키는 것으로서 최근에 가전제품, OA기기, 자동차부품 등에 많이 채용된다. 또 최근에 수지성형품에는 환경 문제에 대한 대응 등에 의해 경량화가 더욱 요구되고 있다. 이러한 수지성형품에 대한 가식성이나 기능성의 부여와 경량화의 양립을 감안하면, 수지성형품의 경량화에 적합한 중공성형품의 경량화를 더욱 기대할 수 있는 실시예 6 및 7에 따른 중공성형품의 사출 성형방법과, 이러한 표피가식 성형방법의 조합에 의해 성형 가능해 지는 인서트 가식 중공성형품은 최적인 해결 방법 중 하나이며, 그 점에 있어서도 산업상 이용 가치가 지극히 높다.

2 고정금형(제1금형)
4 가동금형(제2금형)
9a 금형 캐비티
9b 표층용 용융수지
9b' 표층용 발포성 용융수지
9b'' 발포성 용융수지
10b 내층용 용융수지
10b' 내층용 발포성 용융수지
10b'' 가압가스
11a 내지 11e 샌드위치 성형품
11f, 11g 중공성형품

Claims (10)

1. 금형 캐비티를 형성가능한 제1금형 및 제2금형을 이용하여 성형품을 성형하는 사출 성형방법으로서,
   상기 제1금형과 상기 제2금형을 몰드 클램핑(mold clamping)하고 상기 금형 캐비티를 형성하는 몰드 클램핑공정과,
   상기 몰드 클램핑공정의 완료 후에 상기 금형 캐비티에 발포성 용융수지를 사출충전하여 상기 금형 캐비티 내를 상기 발포성 용융수지로 충족시키는 제1 사출충전공정과,
   상기 제1 사출충전공정의 개시 후에 상기 금형 캐비티를 소정량만큼 확장시켜서 상기 발포성 용융수지를 발포시키는 금형 캐비티 확장공정과,
   상기 제1 사출충전공정의 완료 후이면서 상기 금형 캐비티 확장공정의 개시 후에 상기 금형 캐비티 내의 상기 발포성 용융수지 내에 용융수지 또는 가스를 주입하는 제2 사출충전공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 사출 성형방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 몰드 클램핑공정의 개시 후이면서 상기 제1 사출충전공정의 개시 전에, 상기 금형 캐비티 내에 가압가스를 주입시켜서 상기 금형 캐비티 내를 상기 발포성 용융수지의 발포 팽창 압력 이상의 압력으로 가압하는 가압공정과,
   상기 제1 사출충전공정의 개시 후에 상기 가압가스를 배출시키는 가압가스 배출공정을 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 사출 성형방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제2 사출충전공정은, 상기 금형 캐비티 내의 상기 발포성 용융수지 내에 가압가스 유로를 통해서 가압가스를 주입하는 공정이며,
   상기 가압공정은 상기 제2 사출충전공정에 있어서 사용하는 가압가스 유로를 통해서 상기 금형 캐비티 내에 가압가스를 주입하는 공정인 것을 특징으로 하는 사출 성형방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 금형 캐비티 확장공정은, 상기 금형 캐비티의 용적이 상기 성형품의 용적보다도 큰 용적이 되도록 상기 금형 캐비티를 확장시키는 공정이며,
   상기 사출 성형방법은, 상기 금형 캐비티 확장공정의 완료 후이면서 상기 제2 사출충전공정의 개시 후에 상기 금형 캐비티의 용적이 상기 성형품의 용적이 되도록 상기 금형 캐비티를 소정량만큼 축소시키는 금형 캐비티 축소공정을 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 사출 성형방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 금형 캐비티 확장공정은, 상기 금형 캐비티의 용적이 상기 성형품의 용적 미만이 되도록 상기 금형 캐비티를 확장시키는 공정이며,
   상기 제2 사출충전공정은 상기 금형 캐비티 내의 상기 발포성 용융수지 내에 내층용 발포성 용융수지를 주입하는 공정이며,
   상기 사출 성형방법은 상기 제2 사출충전공정의 개시 후에, 상기 금형 캐비티의 용적이 상기 성형품의 용적이 되도록 상기 금형 캐비티를 소정량만큼 확장시켜서 상기 내층용 발포성 용융수지를 발포시키는 금형 캐비티 재확장공정을 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 사출 성형방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 금형 캐비티 재확장공정은, 상기 금형 캐비티의 용적이 상기 성형품의 용적보다도 큰 용적이 되도록 상기 금형 캐비티를 확장시키는 공정이며,
   상기 사출 성형방법은 상기 금형 캐비티 재확장공정의 완료 후에, 상기 금형 캐비티의 용적이 상기 성형품의 용적이 되도록 상기 금형 캐비티를 소정량만큼 축소시키는 금형 캐비티 축소공정을 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 사출 성형방법.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 금형 캐비티의 확장 및 축소 중 적어도 한쪽은 사출 성형 장치의 틀개폐(開閉) 기구에 의한 틀개폐 동작, 및 금형 내 가동부의 이동 동작 중 적어도 하나에 의해 실시되는 것을 특징으로 하는 사출 성형방법.
8. 금형 캐비티를 형성가능한 제1금형 및 제2금형을 이용하여 표층과 내층으로 이루어지는 샌드위치 성형품을 성형하는 사출 성형방법으로서,
   상기 제1금형과 상기 제2금형을 몰드 클램핑하여 상기 금형 캐비티를 형성하는 몰드 클램핑공정과,
   상기 몰드 클램핑공정의 완료 후에, 상기 금형 캐비티에 비발포성 용융수지를 사출충전하여 상기 금형 캐비티 내를 상기 비발포성 용융수지로 충족시키는 제1 사출충전공정과,
   상기 제1 사출충전공정의 완료 후에, 상기 제1금형 및 상기 제2금형 중 적어도 한쪽을 다른 쪽에 대하여 소정량만큼 미소(微少)틀개방시켜서 상기 금형 캐비티를 확장시키는 금형 캐비티 확장공정과,
   상기 금형 캐비티 확장공정의 개시 후에, 상기 금형 캐비티 내의 상기 비발포성 용융수지 내에 용융수지를 사출충전하는 제2 사출충전공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 사출 성형방법.
9. 제8항에 있어서,
   상기 금형 캐비티 확장공정은 상기 금형 캐비티의 용적이 상기 성형품의 용적보다도 큰 용적이 되도록 상기 금형 캐비티를 확장시키는 공정이며,
   상기 사출 성형방법은 상기 금형 캐비티 확장공정의 완료 후이면서 상기 제2 사출충전공정의 개시 후에, 상기 금형 캐비티의 용적이 상기 성형품의 용적이 되도록 상기 금형 캐비티를 소정량만큼 축소시키는 금형 캐비티 축소공정을 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 사출 성형방법.
10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 금형 캐비티의 확장 및 축소 중 적어도 한쪽은 사출 성형 장치의 틀개폐 기구에 의한 틀개폐 동작, 및 금형 내 가동부의 이동 동작 중 적어도 하나에 의해 실시되는 것을 특징으로 하는 사출 성형방법.

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