KR20160077500A - 사출성형용 단열재 및 금속 호일을 포함하는 사출성형물의 제조방법 - Google Patents

사출성형용 단열재 및 금속 호일을 포함하는 사출성형물의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 사출성형용 단열재 및 금속 호일을 포함하는 사출성형물의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로 단열성 충전제 및 열가소성 플라스틱 수지를 포함하는 사출성형용 단열재 및 이를 이용하여 제조되는 금속 호일을 포함하는 사출성형물의 제조방법에 관한 것이다.

Description

사출성형용 단열재 및 금속 호일을 포함하는 사출성형물의 제조방법{HEAT INSULATING MATERIAL FOR INJECTION MOLDING AND MANUFACTURING METHOD OF INJECTION-MOLDED INCLUDING METAL FOIL}
본 발명은 금속 호일을 포함하는 사출성형물에 포함되는 사출성형용 단열재 및 이를 이용한 금속 호일을 포함하는 사출성형물의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차의 내, 외장 부품 및 전자 제품 등의 각종 부품 및 제품은 플라스틱 성형물을 많이 사용되는데, 상기 플라스틱 성형물의 제작은 사출성형장치에 고정측 금형과 가동측 금형으로 이루어진 사출금형을 결합하고, 고체 상태인 플라스틱 원재료를 녹인 액상의 플라스틱 수지를 사출금형 내로 주입하여 일정한 형상으로 성형 및 이를 취출함에 따라 상기의 플라스틱 성형물 제작이 완료된다.
그러나, 금속에 플라스틱이 결합된 사출성형물의 경우, 외부의 열을 차단시킬 수 있는 단열 효과가 열위하여, 이에 대한 개선이 필요하며, 이는 부품의 경량화 및 성형성 개선을 동시에 해결하는 노력이 필요한 실정이다.
본 발명의 한 측면은 금속에 비하여 단열성이 우수하고, 무게가 가벼운 소재로 금속 및 플라스틱을 포함하는 성형물을 제조하고, 소재의 가공성이 개선된 사출성형용 단열재 및 금속 호일을 포함하는 사출성형물을 제조하는 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 구현예는, 사출성형용 단열재 총 중량에 대하여, 단열성 충전제 70 내지 90중량% 및 열가소성 플라스틱 수지 10 내지 30중량%를 포함하는, 사출성형용 단열재를 제공한다.
상기 단열성 충전제는, 중공 유리입자, 에어로겔 및 부정형 실리카로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것이 바람직하다.
상기 열가소성 플라스틱 수지는, 폴리스타이렌, 폴리카보네이트 및 폴리프로필렌으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 구현예는, 사출 금형의 가동측 금형의 전면에 금속 호일을 고정하는 단계; 상기 가동측 금형을 고정측 금형으로 이동시켜 합형하는 단계; 상기 가동측 금형 및 고정측 금형 내로 플라스틱 수지 및 상기 사출성형용 단열재가 혼합된 혼합물을 주입하는 단계; 및 상기 금속 호일의 어느 일면에 플라스틱 수지층을 형성시키는 단계;를 포함하는, 금속 호일을 포함하는 사출성형물의 제조방법을 제공한다.
상기 플라스틱 수지는, 폴리스타이렌, 폴리카보네이트 및 폴리프로필렌으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것이 바람직하다.
상기 혼합물은, 상기 혼합물 총 중량에 대하여, 상기 플라스틱 수지 10 내지 30중량% 및 상기 사출성형용 단열재 70 내지 90중량%를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 사출성형용 단열재 및 금속 호일을 포함하는 사출성형물의 제조방법은, 금속에 비하여 단열성이 우수하고, 무게가 가벼운 소재로 가공성이 우수한 금속 및 플라스틱을 포함하는 성형물을 제조할 수 있는 사출성형용 단열재 및 금속 호일을 포함하는 사출성형물의 제조방법을 제공할 수 있다.
도 1 내지 5는 본 발명의 금속 호일을 포함하는 사출성형물의 제조방법을 순차적으로 나타낸 모식도이다.
도 6은 본 발명의 금속 호일을 포함하는 사출성형물의 제조방법에 의하여 제조된 사출성형물의 일 구현예를 개략적으로 나타낸 모식도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
본 발명의 일 구현예는 사출성형용 단열재 총 중량에 대하여, 단열성 충전제 70 내지 90중량% 및 열가소성 플라스틱 수지 10 내지 30중량%를 포함하는, 사출성형용 단열재를 제공한다.
본 발명의 사출성형용 단열재는, 자동차 부품, 전자 제품 부품 등에 사용될 수 있는 금속 및 플라스틱을 포함하는 성형품의 제조 공정에 사용 가능한 단열재로, 상기 금속 및 플라스틱을 포함하는 성형품이 외부의 열을 차단하는 단열 효과를 향상시키기 위해 첨가될 수 있다.
상기 사출성형용 단열재는 단열성 충전제(filler) 및 열가소성 플라스틱 수지를 포함하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 단열성 충전제 70 내지 90중량% 및 열가소성 플라스틱 수지 10 내지 30중량%를 포함하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 단열성 충전제가 상기 사출성형용 단열재 총 중량에 대하여 70중량% 미만으로 포함되는 경우 사출성형용 단열재에 의한 성형품의 단열 효과를 충분히 나타내기 어려우며, 상기 단열성 충전제의 함량이 90중량%를 초과하는 경우, 열가소성 플라스틱 수지의 함량이 상대적으로 줄어들어 성형품을 가공하는데 가공성이 열위해지는 문제점이 있다.
한편, 상기 단열성 충전제는, 상술한 바와 같이 금속 및 플라스틱을 포함하는 성형품의 단열성을 향상시키는 역할을 하는 것으로, 열전도율이 낮은 입자를 선택하여 적용시킬 수 있다. 구체적으로 상기 단열성 충전제는 중공 유리입자, 에어로겔 및 부정형 실리카로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것이 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니며 단열성 충전제로 활용 가능한 소재라면 적용될 수 있다.
한편, 상기 사출성형용 단열재에 단열성 충전제가 포함됨으로써, 점도가 향상되며 그에 따라 성형성이 열위해 질 수 있지만, 이를 보완하기 위하여 열가소성 플라스틱 수지를 포함하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 사출성형용 단열재에서, 상기 단열성 충전제는 단열성을 향상시키고, 상기 열가소성 플라스틱 수지는 성형성을 향상시키는 역할을 한다.
상기 열가소성 플라스틱 수지는 상기 단열성 충전제와 혼합되어 단열재를 형성시키고, 상기 단열성 충전제 첨가에 따른 점도 향상으로 성형성이 열위해지는 것을 보완할 수 있는 열가소성 플라스틱 수지라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 바람직하게는 폴리스타이렌, 폴리카보네이트 및 폴리프로필렌으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.
본 발명의 다른 구현예는 사출 금형의 가동측 금형의 전면에 금속 호일을 고정하는 단계; 상기 가동측 금형을 고정측 금형으로 이동시켜 합형하는 단계; 상기 가동측 금형 및 고정측 금형 내로 플라스틱 수지 및 상기 사출성형용 단열재가 혼합된 혼합물을 주입하는 단계; 및 상기 금속 호일의 어느 일면에 플라스틱 수지층을 형성시키는 단계;를 포함하는, 금속 호일을 포함하는 사출성형물의 제조방법을 제공한다.
상기 금속 호일을 포함하는 사출성형물은, 구체적으로 금속 호일의 어느 일면에 플라스틱 수지층을 형성시키도록 성형된 것으로, 자동차 소재, 전자 제품 소재 등에 적용될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
구체적으로 상기 금속 호일을 포함하는 사출성형물을 제조하기 위하여, 먼저 원하는 형태로 미리 제조된 사출 금형에서, 가동측 금형의 전면에 금속 호일을 고정시키는 단계를 포함하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 금속 호일은 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어 알루미늄 또는 스테인리스 등의 소재를 이용하여 제조된 금속 호일일 수 있다.
이후, 상기 가동측 금형을 고정측 금형으로 이동시키며 합형하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 합형하는 단계에 의하여 상기 가동측 금형 및 상기 고정측 금형 사이에 구비된 금속 호일이 금형의 형태에 맞춰 변형될 수 있다.
이후, 양 금형, 즉 상기 가동측 금형 및 고정측 금형 내로, 플라스틱 수지 및 본 발명의 사출성형용 단열재를 혼합하여 주입시키는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
구체적으로 상기 플라스틱 수지는, 폴리스타이렌, 폴리카보네이트 및 폴리프로필렌으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것이 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 금속의 어느 일면에 수지층을 형성시킬 수 있는 수지인 것이 바람직하다.
한편, 상기 플라스틱 수지 및 본 발명의 사출성형용 단열재를 혼합하여 사출을 위한 혼합물을 형성함에 있어서, 상기 혼합물 총 중량에 대하여 상기 플라스틱 수지 10 내지 30중량% 및 상기 사출성형용 단열재 70 내지 90중량%로 포함되는 혼합물을 형성하는 것이 바람직하다. 이때, 사출성형용 단열재는, 상기 금속 호일의 어느 일면에 수지층이 형성될 때, 상기 수지층에 분산되어 구비되는 구성으로, 상기 금속 및 플라스틱을 포함하는 사출성형품에 단열성을 향상시키는 역할을 한다.
이때, 상기 사출성형용 단열재의 함량이, 상기 혼합물 총 중량에 대하여 70중량% 미만인 경우, 단열 효과를 충분히 나타내기 어려우며, 90중량%를 초과하는 경우, 가공성이 열위해지며 제조 가격이 상승되어 경제성이 낮아지는 문제가 있다.
상기 플라스틱 수지 및 상기 사출성형용 단열재를 혼합하여 주입한 후, 상기 금속 호일의 어느 일면에 플라스틱 수지층을 형성시키는 단계를 포함하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 플라스틱 수지층을 형성시키는 단계는, 온도를 상기 플라스틱 수지 및 사출성형용 단열재의 용융점 이상의 온도로 가열한 뒤 완전히 성형되면, 이를 냉각시켜 금속 호일을 포함하는 사출성형물을 제조할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 구체적으로 설명하는 바, 본 발명이 다음 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
< 실시예 >
1. 사출성형용 단열재의 제조
사출성형용 단열재를 제조하기 위하여, 단열성 충전제로 중공 유리입자 및 열가소성 플라스틱 수지로 폴리스타이렌을 혼합하였다. 이때, 상기 중공 유리입자는 90g, 상기 폴리스타이렌은 10g으로 혼합되었으며, 상기 폴리스타이렌의 용융점 이상으로 가열하여 용융시켰다. 이후, 0.5mm 길이의 펠렛 형태로 사출성형용 단열재를 제조하였다.
2. 금속 호일을 포함하는 사출성형품의 제조
상기 제조된 사출성형용 단열재를 이용하여 금속 호일을 포함하는 사출성형품을 도 1 내지 6에 나타낸 바와 같이 금형을 이용한 사출성형을 수행하였다.
구체적으로, 도 1에 나타낸 바와 같이, 금속 호일(120)로 알루미늄을 가동측 금형(210)에 고정시키고, 이를 고정측 금형(220) 방향으로 이동시켜 합형시켰다. 이후, 도 2에 나타낸 바와 같이, 플라스틱 수지 및 상기 사출성형용 단열재를 20 : 80 의 중량비로 혼합된 혼합물(130)을 수지 주입공(222)를 통해 상기 가동측 금형(210) 및 고정측 금형(221) 내로 주입시켰다.
이후, 상기 혼합물이 알루미늄의 일면에 수치층(110)을 형성시킬 수 있도록 300 내지 350℃로 가열하여 성형시키고, 도 6에 나타낸 바와 같이, 금속 호일(120) 및 플라스틱 수지층(110)을 포함하는 사출성형품(100)을 제조하였다.
< 실험예 >
1. 단열성 평가
제조된 사출성형품의 단열성을 평가하기 위하여, 주위 온도를 40℃로 유지한 채, 80℃의 열원(지름 20mm)을 이용하여 금속 표면 위에 열을 가한 후, 열원의 중앙 위치의 플라스틱 면의 온도를 15분 후에 열전대(thermocouple)를 이용하여 측정하였다. 한편, 상기 제조된 사출성형품과 성능 비교를 위하여 방열성 필러가 포함되지 않은 사출성형품(비교예)에 대해서도 동일한 실험을 진행하였다.
그 결과 본 발명의 금속 호일을 포함하는 사출성형물의 제조방법에 의하여 제조된 사출성형품(실시예)의 경우 비교예에 비하여 온도가 약 5℃ 낮음을 확인할 수 있었으며, 이를 통해, 본 발명의 금속 호일을 포함하는 사출성형물의 제조방법에 의하여 제조된 사출성형품의 단열성이 우수함을 알 수 있다.
100: 사출성형품 110: 플라스틱 수지층
120: 금속호일
130: 플라스틱 수지 및 사출성형용 단열재의 혼합물
200: 금형 210: 가동측 금형
220: 고정측 금형 222: 수지 주입공

Claims (6)

  1. 사출성형용 단열재 총 중량에 대하여, 단열성 충전제 70 내지 90중량% 및 열가소성 플라스틱 수지 10 내지 30중량%를 포함하는, 사출성형용 단열재.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 단열성 충전제는, 중공 유리입자, 에어로겔 및 부정형 실리카로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인, 사출성형용 단열재.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 열가소성 플라스틱 수지는, 폴리스타이렌, 폴리카보네이트 및 폴리프로필렌으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인, 사출성형용 단열재.
  4. 사출 금형의 가동측 금형의 전면에 금속 호일을 고정하는 단계;
    상기 가동측 금형을 고정측 금형으로 이동시켜 합형하는 단계;
    상기 가동측 금형 및 고정측 금형 내로 플라스틱 수지 및 상기 청구항 1 내지 3 중 어느 하나의 사출성형용 단열재가 혼합된 혼합물을 주입하는 단계; 및
    상기 금속 호일의 어느 일면에 플라스틱 수지층을 형성시키는 단계;를 포함하는, 금속 호일을 포함하는 사출성형물의 제조방법.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 플라스틱 수지는, 폴리스타이렌, 폴리카보네이트 및 폴리프로필렌으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인, 금속 호일을 포함하는 사출성형물의 제조방법.
  6. 청구항 4에 있어서, 상기 혼합물은, 상기 혼합물 총 중량에 대하여, 상기 플라스틱 수지 10 내지 30중량% 및 상기 사출성형용 단열재 70 내지 90중량%를 포함하는 것인, 금속 호일을 포함하는 사출성형물의 제조방법.
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