KR20190133408A - 이색 사출성형기 및 이를 사용하는 이색 패턴이 구현되는 반투명 사출성형품의 제조방법 - Google Patents

이색 사출성형기 및 이를 사용하는 이색 패턴이 구현되는 반투명 사출성형품의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이색 사출성형기 및 이를 사용하여 이색 패턴이 구현되는 반투명 사출성형품의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사출금형, 사출장치 및 구동장치를 포함하는 사출성형기로서 사출성형품에 랜덤 분수 흐름 패턴(random fountain flow pattern) 또는 랜덤 도트 패턴(random dot pattern)을 형성시키되, 상기 사출장치는 색상이 다른 2종 이상의 수지가 함께 투입되는 호퍼, 투입된 수지를 가소화 시키는 가열 실린더 및 스크류를 하나씩 포함하며, 상기 사출금형은 상기 랜덤 분수 흐름 패턴 또는 랜덤 도트 패턴을 조절하는 요철부나 코어핀을 포함하는 플레이트를 가지고, 상기 요철부의 높이는 캐비티 높이에 대하여 15% 이하인 것을 특징으로 하는 이색 사출성형기 및 이를 사용하여 이색 패턴이 구현되는 반투명 사출성형품의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 단일 사출공법을 통해 반투명 사출성형품 표면에 랜덤 이색을 패턴을 부여하여 조명으로써의 기능뿐만 아니라 심미성을 향상시키는 효과가 있다.

Description

이색 사출성형기 및 이를 사용하는 이색 패턴이 구현되는 반투명 사출성형품의 제조방법{TWO-COLORED INJECTION-MOLDING MACHINE AND METHOD FOR PREPARING SEMITRANSPARENT INJECTION-MOLDED PRODUCTS HAVING TWO-COLORED PATTERN USING THE SAME}
본 발명은 이색 사출성형기 및 이를 사용한 이색 패턴이 구현되는 반투명 사출 성형품의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 일반 사출공법을 통해서 반투명 사출성형품 표면에 랜덤 이색 패턴을 부여하여 제품의 심미성을 크게 향상시킬 수 있는 이색 성형 사출기 등에 관한 것이다.
자동차나 전자 제품에는 다양한 목적 및 기능은 물론 심미적인 효과를 갖도록 하기 위해 조명 모듈이 적용된다. 최근에는 사용자가 편안하면서도 심미적인 효과를 주기 위해 빛이 균일하게 퍼지면서 면의 형태를 갖도록 한 면조명 장식품을 차량이나 전자 제품에 사용하려는 시도가 증가하고 있으며, 이에 따라 심미적 특성을 더욱 향상시키기 위해 반투명성이 있는 부품 개발의 요구가 증가하고 있다.
종래 반투명 조명 부품의 경우, 심미적인 특성을 부여하기 위해 투명성 부품을 먼저 사출 성형한 뒤, 도장/도금 공정을 이용하였는데, 이 경우 투명성이 저하되어 조명으로써의 기능이 떨어지는 문제점이 있었으며, 다른 일례로 패턴이 형성되어 있는 필름을 부착하는 방식의 경우 다양한 입체감을 표현하기 어려워 단조로운 느낌을 주기 때문에 심미성 상승 효과가 높지 않으며, 추가되는 후공정에 의해 양산 수율 향상에 어려움이 있었다.
또한, 보다 다양한 색감 및 패턴을 구현하기 위해 이중(二重) 또는 이색(二色) 사출 성형을 통해 심미성을 향상시키는 방법이 제안되었으나, 이는 가열 실린더가 2개 이상인 특수한 사출 성형기를 필요로 하거나, 베이스 수지와 조색 수지 각각이 서로 다른 투입구에 투입되어 공정이 복잡하고 번거롭다는 단점이 있었다.
일본 공개특허 2016-083873A 일본 공개특허 2000-182416A
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 단일 사출 성형기를 사용하는 사출공법으로 반투명 사출성형품 표면에 랜덤하게 이색 패턴을 부여하여 제품의 심미성을 크게 향상시킬 수 있는 이색 성형 사출기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 상기 사출성형기를 사용하여 랜덤 이색 패턴이 구현된 반투명 사출성형품의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 상기 목적 및 기타 목적들은 하기 설명된 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 사출금형, 사출장치 및 구동장치를 포함하는 사출성형기로서 사출성형품에 랜덤 분수 흐름 패턴(random fountain flow pattern) 또는 랜덤 도트 패턴(random dot pattern)을 형성시키되, 상기 사출장치는 색상이 다른 2종 이상의 수지가 함께 투입되는 호퍼, 투입된 수지를 가소화 시키는 가열 실린더 및 스크류를 하나씩 포함하며, 상기 사출금형은 상기 랜덤 분수 흐름 패턴 또는 랜덤 도트 패턴을 조절하는 요철부나 코어핀을 포함하는 플레이트를 가지고, 상기 요철부의 높이는 캐비티 높이에 대하여 15% 이하인 것을 특징으로 하는 이색 사출성형기를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 이색 사출성형기로 색상이 다른 2종 이상의 수지가 포함된 열가소성 수지 조성물을 사출하여 랜덤 분수 흐름 패턴 또는 랜덤 도트 패턴을 갖는 반투명 사출성형품을 제조하는 단계를 포함하되, 상기 열가소성 수지 조성물은 ⅰ) 용융온도 200 내지 260 ℃의 투명수지 95 내지 99.9 중량% 및 ⅱ) 조색수지 0.1 내지 5 중량%를 포함하고 하기 수학식 1을 만족하며, 상기 사출 가공온도는 하기 수학식 2를 만족하는 것을 특징으로 하는 이색 패턴이 구현되는 반투명 사출성형품의 제조방법을 제공한다.
[수학식 1]
30 ≤ T'm - Tm ≤ 150
(상기 Tm은 투명수지의 용융온도이고, 상기 T'm은 조색수지의 용융온도이다.)
[수학식 2]
Tm < Tp < T'm
(상기 Tm은 투명수지의 용융온도이고, 상기 T'm은 조색수지의 용융온도이며, 상기 Tp는 사출 가공온도이다.)
본 발명에 따르면 소정의 단일 사출성형기를 사용하는 사출공법으로 반투명 사출성형품 표면에 이색 패턴을 부여하여 제품의 심미성을 크게 향상시키고 이러한 제품의 생산성을 크게 향상시키는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명에 따라 제조된 랜덤 이색 패턴이 구현된 반투명 사출성형품은 조명 부품이나 장식품 등에 적용되어 조명 기능뿐만 아니라 심미적인 효과 또한 부여할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 사출금형 내 사이드 게이트(side gate) 통과 이후 제품면의 요철부를 촬영한 사진이다.
도 2 내지 도 8은 각각 본 발명의 일실시예에 따라 제조되어 랜덤 이색 패턴이 구현된 사출성형품의 면을 배면 광원을 조사하여 촬영한 사진이다.
이하 본 기재의 이색 사출성형기 및 이를 사용하여 이색 패턴이 구현되는 반투명 사출성형품의 제조방법을 상세하게 설명한다.
본 발명자들은 종래의 이중 또는 이색 사출성형기가 아닌, 단일 사출성형기로도 사출금형의 플레이트 형태나 투명수지와 조색 수지의 용융온도 등을 조절하면 배광판과 같은 사출성형품에 랜덤 분수 흐름 패턴(random fountain flow pattern) 또는 랜덤 도트 패턴(random dot pattern)이 형성되는 것을 확인하고, 이를 토대로 더욱 연구에 매진하여 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명의 이색 사출성형기는 사출금형, 사출장치 및 구동장치를 포함하는 사출성형기로서 사출성형품에 랜덤 분수 흐름 패턴(random fountain flow pattern) 또는 랜덤 도트 패턴(random dot pattern)을 형성시키되, 상기 사출장치는 색상이 다른 2종 이상의 수지가 함께 투입되는 호퍼, 투입된 수지를 가소화 시키는 가열 실린더 및 스크류를 하나씩 포함하며, 상기 사출금형은 상기 랜덤 분수 흐름 패턴 또는 랜덤 도트 패턴을 조절하는 요철부나 코어핀을 포함하는 플레이트를 가지고, 상기 요철부의 높이는 캐비티 높이에 대하여 15% 이하인 것을 특징으로 한다. 이러한 경우 제품 생산성과 에너지 효율성이 크게 향상될 뿐만 아니라 반투명 사출성형품 표면에 자연스러운 이색 패턴을 부여하여 제품의 심미성을 크게 향상시키는 효과가 있다.
본 기재에서 랜덤 패턴이라 함은 면상에 규칙적인 패턴 및/또는 반복적인 패턴이 나타나지 않는 불규칙한 패턴을 의미한다.
상기 가열 실린더는 단일 사출성형기에 사용되는 가열 실린더인 경우 특별히 제한되지 않고, 일례로 실린더 바깥쪽에 장착되어, 투입된 수지를 녹이기 위해 실린더 내부로 열을 공급하는 히터 및 사출금형에 용융 수지를 분출시키는 노즐을 포함할 수 있다.
상기 스크류는 일례로 스크류 헤드, 역류방지 밸브 및 연속 스크류 본체로 이루어질 수 있고, 이 경우 투입된 이색 수지 조성물을 간단하게 불균일 용융상태(heterogeneous melting condition)로 만들어 이의 사출 시 랜덤 분수 흐름 패턴 또는 랜덤 도트 패턴을 가능하게 하는 효과가 있다.
본 기재에서 불균일 용융상태라 함은 완전 용융된 1종 이상의 수지와 반용융된(semi-molten) 1종 이상의 수지가 불규칙하게 혼합되어 있는 상태를 의미하고, 상기 반용융된 수지라 함은 수지의 일부는 용융되고 나머지 일부는 용융되지 않은 상태를 의미하며, 시차 주사 열량 측정법(DSC) 등 다양한 방법으로 확인할 수 있음은 당업자에게 주지의 사실이다.
상기 역류방지 밸브는 단일 사출성형기에 사용되는 가열 실린더 내에서 가소화된 수지, 즉 용융 수지의 역류를 방지하는 밸브인 경우 특별히 제한되지 않고, 일례로 체크링(check ring)을 포함할 수 있다.
상기 연속 스크류 본체는 플라이트가 중간에 단절 없이 연속적으로 형성된 스크류 본체를 의미하고, 바람직하게는 플라이트가 피드존(feed zone), 트랜지션존(transition zone) 및 미터링존(metering zone)에 걸쳐 단절 없이 연속적으로 형성된 스크류 본체일 수 있으며, 이 경우 투입된 이색 수지 조성물을 용이하게 불균일 용융상태(heterogeneous melting condition)로 만들어 이의 사출 시 랜덤 분수 흐름 패턴 및 랜덤 도트 패턴을 가능하게 하는 효과가 있다.
상기 요철부의 높이는 캐비티 높이에 대하여 바람직하게 3 내지 15%, 보다 바람직하게 3 내지 10%, 가장 바람직하게는 3% 초과 내지 10% 이하일 수 있고, 이 범위 내에서 사출성형품에 보다 자연스럽고 심미감이 높은 패턴이 발현되는 효과가 있다.
본 기재의 캐비티 높이는 요철부가 없는 상태를 가정했을 때 공간이 차지하는 높이를 의미하고, 요철부의 높이 3 내지 15%는 캐비티 높이를 100%로 할 때 3 내지 15%에 해당하는 높이를 의미한다.
상기 캐비티 높이는 구체적인 예로 1 내지 6 mm, 2 내지 5 mm 또는 2 내지 4 mm일 수 있고, 이 범위 내에서 반투명 면에 심미감이 우수한 랜덤 분수 흐름 패턴 및 랜덤 도트 패턴을 형성시키는 효과가 있다.
상기 요철부는 금형 내 주입된 반용융 수지의 캐비티 높이, 즉 살두께 변경으로 파팅면, 취출면 각각의 유동 각도를 다르게 생성시킴으로써 자연스러운 이색 패턴을 조절할 수 있다. 다시 말해서 요철부는 파팅 라인(parting line) 기준으로 양쪽 용융 수지의 흐름을 미세하게 바꾸어 보다 자연스러운 분수 흐름 패턴 또는 도트 패턴을 형성시킨다.
상기 요철부는 일례로 고정측 플레이트 또는 가동측 플레이트에 형성될 수 있고, 바람직하게는 가동측 플레이트, 즉 이동측 형판에 형성되는 것인데, 고정측 플레이트에 경면 처리하여 제품 외관 면을 만들 때 요철이 제품 안으로 형성되므로 제품 외관이 우수한 효과가 있다.
상기 요철부는 구현하고자 하는 이색 패턴의 형상을 조절하기 위해 플레이트 상에서 위치나 그 모양을 조절할 수 있고, 일례로 게이트 통과 이후 용융 수지의 흐름 속도가 가장 민감하게 변하는 게이트 앞쪽에 위치하는 것이 그 조절에 유리한 이점이 있다.
상기 코어핀은 일례로 1 내지 10개, 2 내지 8개, 또는 2 내지 6개일 수 있고, 이 범위 내에서 사출성형품의 홀(hole)의 쓰임새로 적당하고, 자연스러운 분수 흐름 패턴 및 도트 패턴을 조절하는 효과가 있다.
상기 코어핀은 일례로 가동측 플레이트, 고정측 플레이트 또는 양쪽 모두에 형성될 수 있고, 바람직하게는 가동측 플레이트, 즉 이동측 형판에 형성되는 것인데, 이 경우 사출성형품의 홀 불량이 적고 제품 외관이 우수하며, 보다 자연스러운 분수 흐름 패턴 및 도트 패턴이 형성되는 효과가 있다.
상기 코어핀은 구현하고자 하는 이색 패턴의 형상을 조절하기 위해 코어핀의 위치나 모양을 조절할 수 있고, 일례로 게이트 앞쪽이나 가까운 쪽에 위치하는 것이 그 조절에 이점이 있다.
본 기재에서 게이트 앞쪽이나 가까운 쪽이라 함은 금형 내 공간(part)를 가상적으로 2 내지 10 등분했을 때 맨 앞 구간이나 반을 넘지 않는 구간 내에 있는 것을 의미할 수 있다.
본 기재의 사출성형기에 의할 때 사출금형 내 주입된 반용융 수지는 분수 유동(fountain flow)하며, 이에 의해 발생되는 양쪽면의 흐름방향에 더하여 요철부나 코어핀에서의 유동가속효과에 의해 자연스러운 이색 패턴이 구현될 수 있고, 패턴의 강조 부분을 선택적으로 적용할 수 있다.
상기 사출금형은 조명 부품, 조명 장식품, 배광판 등과 같은 반투명 면을 포함하는 사출성형품을 제조할 수 있는 사출금형인 경우 그 형태나 구성에 있어서 특별히 제한되지 않고, 일례로 고정측 금형과 가동측 금형을 포함하며, 상기 고정측 금형은 스프루(sprue), 러너(runner), 게이트(gate) 및 캐비티 사이드(cavity side) 등을 포함하며, 상기 가동측 금형은 코어 사이드(core side) 및 이젝터 등을 포함할 수 있다.
상기 게이트는 바람직하게는 사이드 게이트(side gate)일 수 있고, 이 경우 보다 자연스러운 분수 흐름 패턴 및 도트 패턴이 형성되는 효과가 있다.
상기 구동장치는 단일 사출성형기에 적용 가능한 구동장치인 경우 특별히 제한되지 않고, 일례로 유압실린더 및 스크류 회전용 유압모터를 포함한다.
이하, 상기 이색 성형사출기를 사용하여 랜덤 이색 패턴이 구현되는 반투명 사출성형품의 제조방법을 설명하기로 한다. 본 기재의 제조방법은 상기 사출성형기와 기술적 특징을 공유하며, 따라서 중첩되는 설명은 생략하기로 한다.
본 기재의 이색 패턴이 구현되는 반투명 사출성형품의 제조방법은 본 기재의 이색 사출성형기로 색상이 다른 2종 이상의 수지가 포함된 열가소성 수지 조성물을 사출하여 랜덤 분수 흐름 패턴 또는 랜덤 도트 패턴을 갖는 반투명 사출성형품을 제조하는 단계를 포함하되, 상기 열가소성 수지 조성물은 ⅰ) 용융온도 200 내지 260 ℃의 투명수지 95 내지 99.9 중량% 및 ⅱ) 조색수지 0.1 내지 5 중량%를 포함하고 하기 수학식 1 을 만족하며, 상기 사출 가공온도는 하기 수학식 2를 만족하는 것을 특징으로 한다. 이러한 경우 제품 생산성과 에너지 효율성이 크게 향상될 뿐만 아니라 반투명 사출성형품 표면에 자연스러운 이색 패턴을 부여하여 제품의 심미성을 크게 향상시키는 효과가 있다.
[수학식 1]
30 ≤ T'm - Tm ≤ 150
(상기 Tm은 투명수지의 용융온도이고, 상기 T'm은 조색수지의 용융온도이다.)
[수학식 2]
Tm < Tp < T'm
상기 Tm은 투명수지의 용융온도이고, 상기 T'm은 조색수지의 용융온도이며, 상기 Tp는 사출 가공온도이다.
상기 투명수지 및 조색수지는 일례로 하기 수학식 1-1, 바람직하게는 하기 수학식 1-2를 만족하는 것을 특징으로 할 수 있으며, 이 경우 사출성형 시 표면에 연속적인 랜덤 분수 흐름 패턴(random fountain flow pattern)이 되는 효과가 있다.
[수학식 1-1]
30 ≤ T'm - Tm ≤ 80
[수학식 1-2]
30 ≤ T'm - Tm ≤ 50
또 다른 일례로, 상기 투명수지 및 조색수지는 하기 수학식 1-3, 바람직하게는 수학식 1-4를 만족하는 것을 특징으로 할 수 있고, 이 경우 2종의 수지 간의 용융온도 차이가 커서 비연속적인 랜덤 도트 패턴(random dot pattern)이 형성되는 효과가 있다.
[수학식 1-3]
80 < T'm - Tm ≤ 150
[수학식 1-4]
80 < T'm - Tm ≤ 120
상기 사출 가공온도는 일례로 하기 수학식 2-1을 만족할 수 있고, 이 경우 투명수지와 조색수지의 불균일용융혼합으로 인한 보다 자연스럽고 심미감 있는 랜덤 흐름 패턴이 발현되는 효과가 있다.
[수학식 2-1]
Tm + 5℃ ≤ Tp ≤ T'm - 5℃
또 다른 일례로, 상기 사출 가공온도는 하기 수학식 2-2을 만족할 수 있고, 이 경우 투명수지와 조색수지의 불균일용융혼합으로 인한 이색 패턴이 더욱 선명하게 구현되며, 조명으로써의 기능뿐만 아니라 심미성이 극대화될 수 있다.
[수학식 2-2]
Tm + 10℃ ≤ Tp ≤ T'm - 10℃
상기 투명수지는 일례로 96 내지 99.5 중량%, 96.5 내지 99 중량%, 97 내지 98.5 중량% 또는 97 내지 98 중량%일 수 있고, 이 범위 내에서 최종 사출성형품의 투과성이 조명 기구로 사용하기에 적절하고, 이색 패턴이 선명하게 구현되어 심미적인 효과를 부여할 수 있다.
상기 투명수지는 용융온도가 일례로 200 내지 260℃, 200 내지 250℃, 200 내지 240℃ 또는 200 내지 230℃일 수 있으며, 이 범위 내에서 이색 패턴이 선명하게 구현되어 심미적인 효과를 주고, 반투명한 특성이 있어 조명 부품으로 사용될 수 있다.
본 기재에서 수지의 용융온도(Tm)는 본 발명이 속한 기술분야에서 통상적으로 인정되는 해당 수지의 용융온도나 사출가공온도를 포함하고, 구체적인 예로 TA Instrument사의 시차주사열량계(DSC)를 사용하여 측정할 수 있다.
본 기재에 있어서 투명수지라 함은 당업자에게 투명수지로 인식되는 수지인 경우를 포함하며, 빛을 거의 모두 투과하는 수지를 의미하고, 구체적인 예로 두께 3mm의 사출시편으로 제작하여 ASTM D1003에 의거하여 측정된 헤이즈 값이 2.5 이하 또는 2.0 이하인 수지를 의미한다.
또한 본 기재에 있어서 반투명수지라 함은 당업자에게 반투명수지로 인식되는 수지인 경우를 포함하며, 빛을 일부 투과하는 수지를 의미하고, 구체적인 예로 두께 3mm의 사출시편으로 제작하여 ASTM D1003에 의거하여 측정된 헤이즈 값이 2.5 이상, 5 이상 또는 5 내지 80인 수지를 의미한다.
상기 투명수지는 일례로 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 공중합체, 비닐시안 화합물-공액디엔-방향족 비닐 화합물 공중합체, 폴리스티렌, 폴리카보네이트 및 폴리메틸메타크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있으며, 반투과성 및 선명한 이색 패턴 구현의 측면에서 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 공중합체 또는 비닐시안 화합물-공액디엔-방향족 비닐 화합물 공중합체를 포함하는 것이 바람직할 수 있다.
상기 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 공중합체 및 비닐시안 화합물-공액디엔-방향족 비닐 화합물 공중합체의 방향족 비닐 화합물은 일례로 스티렌, α-메틸 스티렌, 비닐톨루엔, 클로로스티렌 중에서 선택된 1종 이상일 수 있으며, 바람직하게는 스티렌일 수 있다.
상기 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 공중합체 및 비닐시안 화합물-공액디엔-방향족 비닐 화합물 공중합체의 비닐시안 화합물은 일례로 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 에타크릴로니트릴 중에서 선택된 1종 이상일 수 있으며, 바람직하게는 아크릴로니트릴일 수 있다.
상기 비닐시안 화합물-공액디엔-방향족 비닐 화합물 공중합체의 공액디엔은 일례로 1,3-부타디엔, 이소프렌, 클로로프렌, 피페릴렌 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 고무 중합체일 수 있으며, 이 중 1,3-부타디엔을 포함하는 고무 중합체인 것이 바람직할 수 있다.
보다 구체적인 일례로, 상기 투명수지는 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체 또는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 중에서 선택된 1종 이상일 수 있으며, 이 경우 보다 선명한 이색 패턴이 구현된 반투명 사출성형품을 제공할 수 있다.
상기 조색수지는 일례로 0.5 내지 4 중량%, 1 내지 3.5 중량%, 1.5 내지 3 중량% 또는 2 내지 3 중량%로 포함될 수 있으며, 이 범위 내에서 최종 사출성형품의 투과성이 조명 기구로 사용하기에 적절하고, 이색 패턴이 선명하게 구현되어 심미적인 효과를 부여할 수 있다.
본 기재에서 조색수지는 상술한 투명수지와 색상, 명도 및/또는 채도가 달라 본 발명에 따른 이색 패턴의 구현이 가능한 수지를 의미한다.
상기 조색수지는 일례로 베이스 수지 및 필요에 따라 안료를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 베이스 수지는 일례로 무정형/결정형 혼합 수지일 수 있고, 이 경우 패턴에 연속적인 느낌을 잘 부여할 수 있다.
구체적인 예로, 상기 베이스 수지는 폴리카보네이트, 폴리아마이드, 폴리아릴렌설파이드 또는 이들 중 2종 이상을 포함하는 혼합수지일 수 있으며, 바람직하게는 폴리카보네이트/폴리아마이드 혼합수지 또는 폴리아릴렌설파이드일 수 있고, 이 경우 이색 패턴 구현이 용이한 이점이 있다.
상기 폴리카보네이트/폴리아마이드 혼합수지는 일례로 폴리카보네이트 5 내지 95 중량%, 30 내지 70 중량% 또는 40 내지 60 중량%; 및 폴리아마이드 5 내지 95 중량%, 30 내지 70 중량% 또는 40 내지 60 중량%;를 포함할 수 있으며, 이 범위 내에서 이색 패턴 구현을 다양화할 수 있는 이점이 있다. 특히 폴리아마이드는 용융온도가 260 ℃ 이상으로 반투명, 즉 조색수지가 되게 하는 것 외에 가공온도차를 더 벌리는 역할을 수행한다.
상기 조색수지는 일 실시예로 폴리카보네이트 40 내지 60 중량% 또는 45 내지 55 중량%, 폴리아마이드 37 내지 57 중량% 또는 42 내지 52 중량%, 및 안료 1 내지 5 중량% 또는 2 내지 4 중량%를 포함하여 이루어질 수 있고, 이 범위 내에서 이색 패턴 구현이 용이한 이점이 있다.
상기 폴리카보네이트는 당업계에서 통상적으로 사용되는 종류이면 특별히 제한되지 않고, 적절히 선택하여 사용할 수 있다.
상기 폴리아마이드는 일례로 폴리카프로락탐(폴리아마이드 6), 폴리아마이드 11, 폴리아마이드 12, 폴리아마이드 4,6, 폴리아마이드 4,8, 폴리아마이드 4,10, 폴리아마이드 4,12, 폴리아마이드 6,6, 폴리아마이드 6,9, 폴리아마이드 6,10, 폴리아마이드 6,12, 폴리아마이드 10,10, 폴리아마이드 12,12, 폴리아마이드 6I 및 폴리아마이드 6T 중에서 선택된 1종 이상일 수 있고, 이들의 공중합체로도 가능할 수 있다.
상기 폴리아마이드 공중합체는 일례로 폴리아마이드 6T/6,6, 폴리아마이드 6T/6, 폴리아마이드 6/6,6, 폴리아마이드 6,6/6T/6I, 폴리아마이드-6T/2-MPMDT(2-MPMD=2-메틸펜타메틸렌디아민), 폴리아마이드 6/12, 폴리아마이드 6/11, 폴리아마이드 6,6/11, 폴리아마이드 6,6/12, 폴리아마이드 6/6,10, 폴리아마이드 6,6/6,10, 폴리아마이드 4,6/6, 폴리아마이드 6/6,6/6,10 중에서 선택된 1종 이상일 수 있고, 목적하는 투과성 및 선명한 이색 패턴 구현성 측면에서 폴리아마이드 6을 포함하는 것이 바람직할 수 있다.
상기 안료는 일례로 메탈릭 컬러가 구현되는 알루미늄 금속, 흑색 패턴이 구현되는 카본블랙 또는 이들 모두를 포함할 수 있으며, 선명한 이색 패턴을 구현하기 위해서는 안료로서 알루미늄 금속을 사용하는 것이 바람직할 수 있다.
상기 알루미늄 금속은 일례로 알루미늄 금속 플레이크일 수 있고, 이 경우 선명한 이색 패턴이 구현될 수 있다.
상기 안료는 일례로 조색수지에 대하여 0.5 내지 5 중량%, 0.5 내지 3 중량% 또는 0.7 내지 1.5 중량%로 포함될 수 있고, 이 범위 내에서 이색 패턴이 구현된 반투명 사출성형품이 제조될 수 있다.
일례로 상기 안료는 베이스 수지에 직접 또는 마스터 배치(master batch) 형태로 제공될 수 있다.
상기 열가소성 수지 조성물은 상기 투명수지의 용융온도(Tm)와 상기 조색수지의 용융온도(T'm) 사이에 불균일 용융 조건(heterogeneous melting condition)을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이 이색 패턴은 금형의 디자인, 일례로 요철부 및/또는 홀을 형성하는 코어핀의 형상, 개수, 위치 등에 따라 조절될 수 있다.
이와 같이 본 기재의 제조방법은 상기 이색 사출 성형기를 사용하여 용융온도가 낮은 투명수지와 용융온도가 높은 조색수지를 일정 비율로 혼합한 후 투명수지 기준의 가공온도로 사출성형함으로써 수지의 불균일한 용융 혼합에 의한 단순한 공정에 의해 흐름 라인(flow line) 형상의 이색 패턴이 구현될 수 있는 것이다.
상술한 반투명 사출성형품 제조방법에 따라 제조된 사출성형품은 랜덤 이색 패턴이 구현된 반투명 사출성형품이 되며, 일례로 조명등 커버류와 같은 조명 부품이나 장식품일 수 있고, 바람직하게는 자동차 및 전자 제품의 배광을 이용한 면조명 부품이나 장식품일 수 있으며, 보다 바람직하게는 자동차 및 전자 제품의 배광판일 수 있고, 이때 이색 패턴이 구현되어 은은하게 조명할 수 있으면서도 심미성이 우수한 이점을 제공할 수 있다.
본 기재의 조명 부품은 상술한 반투명 열가소성 수지 조성물 및 반투명 사출성형품의 제조방법을 통해 제조된 것으로 이와 기술적 특징을 공유하며, 중첩되는 설명은 생략하기로 한다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
먼저, 하기 실시예에서 사용된 재료는 다음과 같다.
A) 투명수지
A1) 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체(SAN): 용융온도 180~210 ℃인 LG화학의 90HR 제품을 사용하였다.
B) 조색수지
B1) PC/PA6: 폴리카보네이트 50 중량%, 폴리아마이드 6 47 중량% 및 알루미늄(Al Flake) 3 중량%를 포함하며, 용융온도가 240~260 ℃인 것을 사용하였다.
[실시예]
실시예 1 내지 6
하기 표 1에 기재된 조성 및 함량으로 각 성분들을 혼합하고, 혼합된 조성물을 한 개의 가열 실린더, 한 개의 스크류 및 한 개의 호퍼로 이루어진 단일 사출 성형기(Engel Victory, 150톤)에 일괄 투입하고, 하기 표 1에 기재된 사출가공온도로 용융 및 혼련한 뒤, 이를 하기 도 1과 같은 사이드 게이트 및 요철을 포함하는 금형에 주입하여 이색 패턴이 구현된 반투명 사출성형품을 제조하였다.
상기 사출 시, 금형은 공동(cavity)의 가로 X 세로 X 높이가 200 mm X 100 mm X 3 mm 규격인 것을 사용하였으며, 하기 표 1에 기재된 요철부 높이 및 홀을 갖도록 금형을 설계하여 이색 성형 사출하였다.
[중량%] 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6
A1 98 98 98 98 98 98
B1 2 2 2 2 2 2
요철부 높이[mm] 0 0.1 0.3. 0 0.5 0.5
홀의 유무 Χ Χ Χ ○ Χ ○
사출가공온도[℃] 200 200 200 200 200 200
[시험예]
하기 도 2 내지 7은 상기 실시예 1 내지 6에 따라 제조되어 이색 패턴이 형성된 사출성형품의 면을 배면 광원을 조사하여 보여주는 사진이다.
하기 도 2 내지 7에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 이색 사출성형기 및 제조방법에 의하여 제조된 사출성형품의 경우, 모두 랜덤 분수 흐름 패턴(실시예 1 내지 6 및 도 2 내지 7 참조)이 형성됨을 확인할 수 있었다.
특히 사출금형 내에 캐비티 높이 대비 3 내지 10% 높이의 요철부를 갖는 경우(실시예 2, 3 및 도 3, 4 참조)와 사출금형 내에 홀 형성 코어핀을 갖는 경우(실시예 4 및 도 5 참조)에, 보다 자연스럽고 심미감이 높은 랜덤 분수 흐름 패턴이 형성됨을 확인할 수 있었다. 이로부터 요철부나 코어핀은 사출성형품의 표면 패턴에 불규칙성(random)을 더욱 증가시키는 것을 알 수 있었다.
또한, 사출금형 내에 홀 형성 코어핀을 갖는 경우(실시예 4 및 6)와 홀 형성 코어핀을 갖지 않는 경우(실시예 1 내지 3 및 5)는 확연히 구분되는 디자인이 형성됨을 확인할 수 있었다.

Claims (13)

  1. 사출금형, 사출장치 및 구동장치를 포함하는 사출성형기로서 사출성형품에 랜덤 분수 흐름 패턴(random fountain flow pattern) 또는 랜덤 도트 패턴(random dot pattern)을 형성시키되, 상기 사출장치는 색상이 다른 2종 이상의 수지가 함께 투입되는 호퍼, 투입된 수지를 가소화 시키는 가열 실린더 및 스크류를 하나씩 포함하며, 상기 사출금형은 상기 랜덤 분수 흐름 패턴 또는 랜덤 도트 패턴을 조절하는 요철부나 코어핀을 포함하는 플레이트를 가지고, 상기 요철부의 높이는 캐비티 높이에 대하여 15% 이하인 것을 특징으로 하는
    이색 사출성형기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 스크류는 스크류 헤드, 역류방지 밸브 및 연속 스크류 본체로 이루어진 것을 특징으로 하는
    이색 사출성형기.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 요철부의 높이는 캐비티 높이에 대하여 3 내지 15%인 것을 특징으로 하는
    이색 사출성형기.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 요철부는 가동측 플레이트에 형성된 것을 특징으로 하는
    이색 사출성형기.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 코어핀은 1 내지 10개인 것을 특징으로 하는
    이색 사출성형기.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 코어핀은 가동측 플레이트에 형성된 것을 특징으로 하는
    이색 사출성형기.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 이색 사출성형기로 색상이 다른 2종 이상의 수지가 포함된 열가소성 수지 조성물을 사출하여 랜덤 분수 흐름 패턴 또는 랜덤 도트 패턴을 갖는 반투명 사출성형품을 제조하는 단계를 포함하되,
    상기 열가소성 수지 조성물은 ⅰ) 용융온도 200 내지 260 ℃의 투명수지 95 내지 99.9 중량% 및 ⅱ) 조색수지 0.1 내지 5 중량%를 포함하고 상기 하기 수학식 1
    [수학식 1]
    30 ≤ T'm - Tm ≤ 150
    (상기 Tm은 투명수지의 용융온도이고, 상기 T'm은 조색수지의 용융온도이다.)을 만족하며,
    상기 사출 가공온도는 하기 수학식 2
    [수학식 2]
    Tm < Tp < T'm
    (상기 Tm은 투명수지의 용융온도이고, 상기 T'm은 조색수지의 용융온도이며, 상기 Tp는 사출 가공온도이다.)를 만족하는 것을 특징으로 하는
    이색 패턴이 구현되는 반투명 사출성형품의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 사출 가공온도는 하기 수학식 2-1
    [수학식 2-1]
    Tm + 5℃ ≤ Tp ≤ T'm - 5℃
    (상기 Tm은 투명수지의 용융온도이고, 상기 T'm은 조색수지의 용융온도이며, 상기 Tp는 사출 가공온도이다.)를 만족하는 것을 특징으로 하는
    이색 패턴이 구현되는 반투명 사출성형품의 제조방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 ⅰ) 투명수지는 용융온도 200 내지 260 ℃ 범위 내의 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 공중합체, 비닐시안 화합물-공액디엔-방향족 비닐 화합물 공중합체, 폴리스티렌, 폴리카보네이트 및 폴리메틸메타크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는
    이색 패턴이 구현되는 반투명 사출성형품의 제조방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 ⅱ) 조색수지는 베이스 수지 및 안료를 포함하는 것을 특징으로 하는
    이색 패턴이 구현되는 반투명 사출성형품의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 베이스 수지는 폴리카보네이트, 폴리아마이드, 폴리아릴렌설파이드 또는 이들 중 2종 이상을 포함하는 혼합수지를 포함하는 것을 특징으로 하는
    이색 패턴이 구현되는 반투명 사출성형품의 제조방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 안료는 알루미늄 금속, 카본블랙 또는 이들 모두를 포함하는 것을 특징으로 하는
    이색 패턴이 구현되는 반투명 사출성형품의 제조방법.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 사출성형품은 조명 부품인 것을 특징으로 하는
    이색 패턴이 구현되는 반투명 사출성형품의 제조방법.
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JP2000182416A (ja) 1998-12-17 2000-06-30 Masaru Hiyamizu 色彩付合成樹脂を２種類以上もってなる容器と照明器具カバ―
JP2001047467A (ja) * 1999-08-10 2001-02-20 Naka Ind Ltd 木目調成形品、木目調成形品の製造方法及び木目調成形品の製造装置
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