KR20230085273A - Short Staple Composite Materials Manufacturing Method Using Multi-Layer Fiber Direction Control and Injection Mold for the Same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 단섬유 복합재 사출품 성형방법 및 이를 위한 단섬유 복합재 사출금형에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 멀티 레이어 섬유 방향 조절 방식을 이용하여 제조될 단섬유 복합재 사출품을 구성하는 각 영역 별로 목표하는 단섬유 배향 경향성을 가지도록 유도할 수 있는 단섬유 복합재 사출품 성형방법 및 이를 위한 단섬유 복합재 사출금형에 관한 것이다.The present invention relates to a method for molding short fiber composite injection molding products and a short fiber composite injection mold for the same, and more particularly, to each area constituting an injection molding short fiber composite material to be manufactured using a multi-layer fiber direction control method. It relates to a short fiber composite injection molding method that can be induced to have a short fiber orientation tendency and a short fiber composite injection mold for the same.
사출 성형은 미리 가공된 틀에 액체 상태의 성형재료를 주입해 목표 형상의 제품을 성형하는 공법으로서, 대량 생산에 최적화되어 있으며, 거의 모든 열가소성 물질을 비롯하여 일부 열경화성 물질까지도 성형할 수 있는 장점을 가진다.Injection molding is a method of molding a product of a target shape by injecting molding material in a liquid state into a pre-processed mold. It is optimized for mass production and has the advantage of being able to mold almost all thermoplastic materials as well as some thermosetting materials. .
일반적인 사출 성형의 경우, 사출장치에 성형재료를 넣고 녹이거나 액상의 성형재료를 넣은 후, 고온 혹은 고압의 조건으로 금형에 재료를 주입하여 제품을 성형하는 방식을 가진다.In the case of general injection molding, a molding material is put into an injection device, melted, or a liquid molding material is put in, and then the material is injected into a mold under high temperature or high pressure conditions to mold a product.
특히 최근에는 강도 향상을 비롯하여 특정 물성을 발현하기 위해 다양한 목적으로 성형재료에 단섬유를 혼합하여 단섬유 복합재료 사출품을 성형하는 방식도 적용되고 있다.In particular, in recent years, a method of molding short fiber composite material injection products by mixing short fibers with molding materials for various purposes to express specific physical properties, including strength improvement, has been applied.
이와 같이 성형재료에 단섬유가 포함된 경우에는, 금형에 액상의 재료를 주입하는 과정에서 유체의 유동에 따라 단섬유에 특정한 배향이 발생하게 된다.In this way, when short fibers are included in the molding material, a specific orientation occurs in the short fibers according to the flow of the fluid in the process of injecting the liquid material into the mold.
이때 단섬유의 배향은 제품의 영 계수, 열팽창계수 등의 기계적 특성에 직접적으로 영향을 미치게 되므로 매우 중요한 사항이며, 일반적으로는 랜덤하게 배열되도록 하는 것이 바람직하나, 금형의 형상과 공정 변수에 따라 국부적 혹은 전반적인 섬유 배향이 특정 방향으로 일어나는 경향을 가진다.At this time, the orientation of the short fibers is a very important matter because it directly affects the mechanical properties such as Young's modulus and thermal expansion coefficient of the product. Or, the overall fiber orientation tends to occur in a particular direction.
이와 같은 배향 현상을 이용하면 제품의 원하는 영역에 목표로 하는 기계적 물성을 구현할 수 있는 장점이 있으나, 현재 사출 기술로는 이를 의도적으로 구현하기가 어렵다는 한계가 존재한다.Using such an orientation phenomenon has the advantage of being able to implement target mechanical properties in a desired area of a product, but there is a limitation that it is difficult to intentionally implement this with current injection technology.
따라서 이와 같은 문제점들을 해결하기 위한 방법이 요구된다.Therefore, a method for solving these problems is required.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 단섬유가 포함된 성형재료에 대해, 단섬유가 배향 경향성을 가지도록 유도함에 따라 다양한 목표 물성을 가지는 단섬유 복합재 사출품을 성형할 수 있도록 하기 위한 목적을 가진다.The present invention is an invention made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and for molding materials containing short fibers, by inducing short fibers to have an orientation tendency, short fiber composite injection molding products having various target physical properties It has a purpose to be able to mold.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The tasks of the present invention are not limited to the tasks mentioned above, and other tasks not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 멀티 레이어 섬유 방향 조절 방식을 이용한 단섬유 복합재 사출품 성형방법은, 제조될 단섬유 복합재 사출품에 대응되는 형상을 가지는 사출금형 내 성형공간에 서로 상대 각도가 다르게 연결된 복수 개의 게이트를 통해 단섬유가 포함된 성형재료를 주입하여 단섬유 복합재 사출품을 성형하는 성형 프로세스에서, 상기 성형공간 내에 n회에 걸쳐 순차적으로 복수 개의 레이어를 성형하되, 각 레이어를 성형하는 과정에서는 상기 복수 개의 게이트 중 목표하는 단섬유 배향 경향성을 나타낼 수 있는 선택된 어느 하나의 게이트를 통해 성형재료를 주입하도록 한다.In order to achieve the above object, the method for molding an injection-molded short fiber composite material using the multi-layer fiber direction control method of the present invention has a relative angle to each other in the molding space in the injection mold having a shape corresponding to the injection molded short fiber composite material to be manufactured. In the molding process of molding a short fiber composite injection molding product by injecting a molding material containing short fibers through a plurality of differently connected gates, a plurality of layers are sequentially molded n times in the molding space, and each layer is molded. In the process of injecting the molding material through one gate selected from among the plurality of gates capable of exhibiting a target single fiber orientation tendency.
이때 상기 성형 프로세스는, 상기 복수 개의 게이트 중, 선택된 게이트를 통해 성형재료를 주입하여 목표하는 단섬유 배향 경향성을 가지는 소정 두께의 레이어를 형성하는 (a)단계, 상기 복수 개의 게이트 중, 직전에 형성되어 하부에 위치된 레이어의 형성 과정에서 선택된 게이트와 상대 각도가 다르게 형성되는 다른 게이트를 통해 성형재료를 주입하여, 직전에 형성되어 하부에 위치된 레이어와 단섬유 배향 경향성이 다른 소정 두께의 레이어를 추가 형성하는 (b)단계 및 상기 (b)단계를 n회 반복(n은 0 이상의 정수)하는 (c)단계를 포함할 수 있다.At this time, the molding process is formed immediately before step (a) of forming a layer having a predetermined thickness having a target single fiber orientation tendency by injecting a molding material through a selected gate among the plurality of gates, among the plurality of gates. In the process of forming the lower layer, the molding material is injected through another gate formed at a different relative angle from the gate selected in the process of forming the lower layer. It may include a step (b) of forming an additional layer and a step (c) of repeating the step (b) n times (n is an integer greater than or equal to 0).
또한 상기 단섬유 복합재 사출품은 복수 개의 영역으로 구획되고, 이와 같은 경우 상기 (a)단계 내지 (c)단계는 하나의 세트를 이루어 상기 단섬유 복합재의 각 영역 별로 반복 수행될 수 있다.In addition, the injection-molded short fiber composite material is divided into a plurality of regions, and in this case, steps (a) to (c) may be formed as one set and repeatedly performed for each region of the short fiber composite material.
더불어 상기 성형공간은 사출금형 내에서 회전 가능하게 형성되며, 이와 같은 경우 상기 (a)단계 내지 (c)단계로 이루어지는 하나의 세트 이후에는 상기 성형공간을 임의의 방향으로 회전시켜 상기 단섬유 복합재의 다른 영역에 대해 상기 (a)단계 내지 (c)단계의 세트가 수행되도록 할 수 있다.In addition, the molding space is formed to be rotatable within the injection mold, and in this case, after one set consisting of steps (a) to (c), the molding space is rotated in an arbitrary direction to form the short fiber composite. A set of steps (a) to (c) may be performed for other areas.
한편 상기 (a)단계 내지 상기 (c)단계에 있어서 어느 하나의 레이어를 형성한 이후에는, 해당 레이어에 대해 기 설정된 경화도까지의 경화가 이루어지도록 할 수 있다.Meanwhile, after forming any one layer in steps (a) to (c), the layer may be cured to a predetermined degree of curing.
그리고 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 멀티 레이어 섬유 방향 조절 방식을 이용한 단섬유 복합재 사출금형은, 단섬유가 포함된 성형재료를 상기 성형공간 내에 주입 가능하도록 상기 성형공간에 서로 상대 각도가 다르게 연결되어 성형재료의 주입 과정에서 목표하는 단섬유 배향 경향성이 나타낼 수 있도록 하는 복수 개의 게이트를 포함한다.In addition, the short fiber composite injection mold using the multi-layer fiber direction control method of the present invention for achieving the above object has different relative angles to the molding space so that the molding material containing short fibers can be injected into the molding space. It includes a plurality of gates that are connected to allow a target single fiber orientation tendency to be displayed during the injection process of the molding material.
이때 상기 성형공간은 상기 복수 개의 게이트에 대해 상대 회전 가능하게 형성될 수 있다.At this time, the forming space may be formed to be relatively rotatable with respect to the plurality of gates.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 멀티 레이어 섬유 방향 조절 방식을 이용한 단섬유 복합재 사출품 성형방법 및 이를 위한 단섬유 복합재 사출금형은, 사출금형 내 성형공간에 서로 상대 각도가 다르게 연결된 복수 개의 게이트를 통해 단섬유가 포함된 성형재료를 주입함에 따라, 단섬유가 포함된 성형재료에 대해, 단섬유가 배향 경향성을 가지도록 유도함에 따라 다양한 목표 물성을 가지는 단섬유 복합재 사출품을 성형할 수 있는 장점을 가진다.In order to solve the above problems, the short fiber composite injection molding method using the multi-layer fiber direction control method of the present invention and the short fiber composite injection mold for this purpose are a plurality of gates connected at different relative angles to each other in the molding space in the injection mold. As the molding material containing short fibers is injected through, short fibers are induced to have an orientation tendency for the molding materials containing short fibers, so that short fiber composite injection molding products having various target properties can be molded. have an advantage
특히 본 발명의 실시예에 따르면, 단섬유 복합재 사출품을 복수 개의 영역으로 구획하여 각 영역 별로 서로 다른 물성을 가지도록 유도할 수 있어 더욱 다양한 단섬유 복합재 사출품을 성형할 수 있다.Particularly, according to an embodiment of the present invention, an injection-molded short-fiber composite product can be divided into a plurality of regions, and each region can be induced to have different physical properties, so that more various injection-molded staple fiber composite products can be molded.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.
도 1은 본 발명에 따른 멀티 레이어 섬유 방향 조절 방식을 이용한 단섬유 복합재 사출품 성형방법에 있어서, 성형 프로세스의 각 과정을 나타낸 도면;
도 2 내지 도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 멀티 레이어 섬유 방향 조절 방식을 이용한 단섬유 복합재 사출품 성형방법에 따라 단섬유 복합재 사출품을 사출하는 과정을 나타낸 도면;
도 6 내지 도 8는 본 발명의 제2실시예에 따른 멀티 레이어 섬유 방향 조절 방식을 이용한 단섬유 복합재 사출품 성형방법에 따라 단섬유 복합재 사출품을 사출하는 과정을 나타낸 도면; 및
도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 멀티 레이어 섬유 방향 조절 방식을 이용한 단섬유 복합재 사출품 성형방법에 따라 단섬유 복합재 사출품을 사출하는 과정을 나타낸 도면이다.1 is a view showing each process of a molding process in a short fiber composite injection molding method using a multi-layer fiber direction control method according to the present invention;
2 to 5 are diagrams showing a process of injecting an injection-molded short-fiber composite material according to a method for molding an injection-molded short-fiber composite material using a multi-layer fiber direction control method according to a first embodiment of the present invention;
6 to 8 are diagrams showing a process of injecting an injection-molded short-fiber composite material according to a method for molding an injection-molded short-fiber composite material using a multi-layer fiber direction control method according to a second embodiment of the present invention; and
9 is a view showing a process of injecting an injection-molded short-fiber composite material according to the method for molding an injection-molded short-fiber composite material using a multi-layer fiber direction control method according to a third embodiment of the present invention.
이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention in which the object of the present invention can be realized in detail will be described with reference to the accompanying drawings. In describing the present embodiment, the same name and the same reference numeral are used for the same configuration, and additional description thereof will be omitted.
발명의 배경이 되는 기술 부분에서 서술한 바와 같이, 성형재료에 단섬유가 포함된 경우 사출금형에 액상의 재료를 주입하는 과정에서 유체의 유동에 따라 단섬유에 특정한 배향이 발생하게 된다.As described in the technical background of the invention, when short fibers are included in the molding material, a specific orientation occurs in the short fibers according to the flow of the fluid in the process of injecting the liquid material into the injection mold.
따라서 본 발명은 단섬유가 포함된 성형재료에 대해, 단섬유가 배향 경향성을 가지도록 유도함에 따라 다양한 목표 물성을 가지는 단섬유 복합재 사출품을 성형할 수 있도록 하기 위한 방안을 제공한다.Therefore, the present invention provides a method for molding an injection-molded short fiber composite material having various target properties by inducing the short fibers to have an orientation tendency for a molding material containing short fibers.
구체적으로 본 발명은, 제조될 단섬유 복합재 사출품에 대응되는 형상을 가지는 성형공간이 사출금형 내에 형성되며, 이와 같은 성형공간에 서로 상대 각도가 다르게 연결된 복수 개의 게이트를 포함한다.Specifically, in the present invention, a molding space having a shape corresponding to the short fiber composite injection molding product to be manufactured is formed in the injection mold, and includes a plurality of gates connected at different relative angles to the molding space.
본 발명은 이와 같은 복수 개의 게이트를 통해 단섬유가 포함된 성형재료를 주입하여 단섬유 복합재 사출품을 성형하는 성형 프로세스를 거치게 되며, 이에 따라 단섬유가 포함된 성형재료에 대해 단섬유가 배향 경향성을 가지도록 유도되어 다양한 목표 물성을 가지는 단섬유 복합재 사출품을 성형할 수 있다.The present invention undergoes a molding process of molding a short fiber composite injection molding product by injecting a molding material containing short fibers through such a plurality of gates. It is induced to have a short fiber composite injection molding product having various target properties.
특히 본 발명은 성형공간 내에 n회에 걸쳐 순차적으로 복수 개의 레이어를 성형할 수 있으며, 이때 각 레이어를 성형하는 과정에서는 복수 개의 게이트 중 목표하는 단섬유 배향 경향성을 나타낼 수 있는 선택된 어느 하나의 게이트를 통해 성형재료를 주입하는 과정을 거치게 된다.In particular, the present invention can sequentially mold a plurality of layers n times in a molding space, and in the process of molding each layer, any one gate selected from among a plurality of gates that can exhibit a target short fiber orientation tendency is selected. Through the process of injecting the molding material.
상기 성형재료는 열가소성 수지 또는 열경화성 수지 등의 폴리머가 활용될 수 있다. The molding material may be a polymer such as a thermoplastic resin or a thermosetting resin.
이하에서는, 이와 같은 본 발명의 성형 프로세스에 대해 보다 자세히 설명하도록 한다.Hereinafter, the molding process of the present invention will be described in more detail.
도 1은 본 발명에 따른 멀티 레이어 섬유 방향 조절 방식을 이용한 단섬유 복합재 사출품 성형방법에 있어서, 성형 프로세스의 각 과정을 나타낸 도면이다.1 is a view showing each process of the molding process in the method of molding a short fiber composite material injection molding method using a multi-layer fiber direction control method according to the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 멀티 레이어 섬유 방향 조절 방식을 이용한 단섬유 복합재 사출품 성형방법을 통해 진행되는 성형 프로세스는 (a)단계 내지 (c)단계를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 1, the molding process carried out through the method for molding a short fiber composite injection molding method using a multi-layer fiber direction control method according to the present invention may include steps (a) to (c).
먼저, (a)단계는 복수 개의 게이트 중, 선택된 게이트를 통해 성형재료를 주입하여 목표하는 단섬유 배향 경향성을 가지는 소정 두께의 레이어를 형성하는 과정이다.First, step (a) is a process of injecting a molding material through a selected gate among a plurality of gates to form a layer having a desired single fiber orientation tendency and having a predetermined thickness.
즉 본 단계에서는 목표한 단섬유의 배향 경향성을 유도할 수 있는 어느 하나의 게이트를 통해 성형재료를 주입하여, 성형공간 내에서 소정 두께를 가지는 1차 레이어를 형성한다.That is, in this step, a first layer having a predetermined thickness is formed in a molding space by injecting a molding material through any one gate capable of inducing a target orientation tendency of short fibers.
특히 본 과정에서 선택된 게이트를 통해 성형공간 내에 액상의 성형재료를 주입하게 될 경우, 중력에 의해 성형공간의 바닥부에 성형재료가 일정한 높이, 즉 1차 레이어의 두께만큼 충진된다.In particular, when liquid molding material is injected into the molding space through the gate selected in this process, gravity fills the bottom of the molding space with the molding material to a certain height, that is, to the thickness of the first layer.
즉 성형재료를 통한 레이어를 형성하는 과정은 중력 방향으로 지면과 평행한 바닥면을 기준으로 수행될 수 있다.That is, the process of forming the layer through the molding material may be performed based on the bottom surface parallel to the ground in the direction of gravity.
다음으로는, 직전에 형성되어 하부에 위치된 레이어와 단섬유 배향 경향성이 다른 소정 두께의 레이어를 추가 형성하는 (b)단계가 수행된다.Next, a step (b) of additionally forming a layer having a predetermined thickness different from that of the layer positioned immediately before and having a short fiber orientation tendency is performed.
본 단계에서는 복수 개의 게이트 중에서, 바로 직전에 형성되어 하부에 위치된 레이어의 형성 과정에서 선택된 게이트와 상대 각도가 다르게 형성되는 다른 게이트를 통해 성형재료를 주입하게 된다.In this step, the molding material is injected through another gate, among the plurality of gates, which is formed just before and has a different relative angle from the gate selected in the process of forming the lower layer.
이에 따라, 직전에 형성되어 하부에 위치된 레이어와 단섬유 배향 경향성이 다른 소정 두께의 레이어가 추가 형성된다.Accordingly, a layer having a predetermined thickness different from that of the layer formed just before and positioned below is additionally formed.
그리고 (c)단계는, 이와 같은 (b)단계를 n회 반복(n은 0 이상의 정수)하는 과정이다. 즉 (b)단계는 1회만 수행될 수도 있으며, 또는 (c)단계에 의해 추가적으로 더 수행될 수도 있다.Step (c) is a process of repeating step (b) n times (n is an integer greater than or equal to 0). That is, step (b) may be performed only once, or may be additionally performed by step (c).
또한 (a)단계 내지 상기 (c)단계에 있어서, 어느 하나의 레이어를 형성한 이후에는, 해당 레이어에 대해 기 설정된 경화도까지의 경화가 이루어지도록 한 뒤 다음 레이어를 성형하도록 할 수 있다.In addition, in steps (a) to (c), after forming any one layer, the layer may be cured to a predetermined degree of curing, and then the next layer may be molded.
이와 같은 경화 과정은 성형재료가 완전히 경화되거나, 또는 의도하는 정도의 경화도로 경화가 이루어질 때까지 자연 경화 또는 사출금형의 온도 조절을 통해 이루어질 수 있다. 이는 서로 인접한 레이어의 성분이 서로 혼합되는 것을 방지하고, 후술할 성형공간의 회전 과정에서 성형재료가 흘러내리는 것을 방지하기 위한 것이다.Such a curing process may be performed through natural curing or temperature control of an injection mold until the molding material is completely cured or cured to an intended degree of curing. This is to prevent components of layers adjacent to each other from being mixed with each other, and to prevent a molding material from flowing down during a rotation process of a molding space to be described later.
한편 각 레이어의 성형 과정에서 주입되는 성형재료에는, 휘발성 용매를 혼합하여 점도를 낮춰 주입하는 방식이 사용될 수도 있다. 이는 휘발성 용매를 통해 성형재료의 점도를 낮춰 성형재료가 성형공간 내에 주입된 상태에서 빠른 시간 내에 평탄한 상면을 이루도록 하기 위한 것이며, 이후 휘발성 용매는 빠르게 휘발되므로 경화 과정 역시 신속하게 진행될 수 있기 때문이다.Meanwhile, a molding material injected in the molding process of each layer may be injected by mixing a volatile solvent to lower the viscosity. This is to lower the viscosity of the molding material through the volatile solvent to form a flat upper surface within a short time in a state where the molding material is injected into the molding space, and since the volatile solvent is quickly volatilized thereafter, the curing process can also proceed quickly.
이하에서는, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 자세히 설명하도록 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through specific examples.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 멀티 레이어 섬유 방향 조절 방식을 이용한 단섬유 복합재 사출품 성형방법에 따라 단섬유 복합재 사출품을 사출하는 과정을 나타낸 도면이다.2 to 5 are diagrams showing a process of injecting an injection-molded short-fiber composite material according to the method for molding an injection-molded short-fiber composite material using a multi-layer fiber direction control method according to a first embodiment of the present invention.
도 2 내지 도 5에 도시된 본 발명의 제1실시예의 경우, 제조될 단섬유 복합재 사출품이 직육면체 형상인 것으로 설정하였으며, 이에 따라 성형공간(10) 역시 직육면체 형상을 가진다. 또한 본 실시예에서는 전체 성형공간(10) 내에 총 3개의 레이어를 형성하는 것으로 하였다.In the case of the first embodiment of the present invention shown in FIGS. 2 to 5, the short fiber composite injection molding product to be manufactured is set to have a rectangular parallelepiped shape, and accordingly, the
따라서 본 실시예의 사출금형은, 단섬유가 포함된 성형재료를 상기 성형공간 내에 주입 가능하도록 성형공간에 서로 상대 각도가 다르게 연결되어 성형재료의 주입 과정에서 목표하는 단섬유 배향 경향성이 나타낼 수 있도록 하는 3개의 게이트(11, 12, 13)를 포함하는 형태를 가진다.Therefore, the injection mold of this embodiment is connected to the molding space at different relative angles so that the molding material containing short fibers can be injected into the molding space, so that the target short fiber orientation tendency can be displayed during the injection process of the molding material It has a form including three gates (11, 12, 13).
본 실시예에는 먼저 도 3에 도시된 바와 같이, 성형공간(10)의 좌측 하단부에 연결된 제1게이트(11)를 통해 성형재료를 충진하여, 성형공간(10) 내에 제1레이어(L1)를 형성한다.In this embodiment, first, as shown in FIG. 3, the first layer L1 is formed in the
이에 따라 제1레이어(L1)는, 도 3의 우측에 도시된 바와 같이 좌측에서 우측 방향으로의 단섬유 배향 경향성을 가지게 되며, 이후 일정 경화도까지의 경화 과정이 이루어진다.Accordingly, the first layer (L1) has a short fiber orientation tendency from left to right, as shown on the right side of FIG. 3, and then a curing process up to a certain degree of curing is performed.
다음으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 성형공간(10)의 후방 중단부에 연결된 제2게이트(12)를 통해 성형재료를 충진하여, 성형공간(10)에 형성된 제1레이어(L1) 상에 제2레이어(L2)를 형성한다.Next, as shown in FIG. 4, the molding material is filled through the
이에 따라 제2레이어(L2)는, 도 4의 우측에 도시된 바와 같이 후방에서 전방으로의 단섬유 배향 경향성을 가지게 되며, 이후 일정 경화도까지의 경화 과정이 이루어진다.Accordingly, the second layer (L2) has a short fiber orientation tendency from the rear to the front, as shown on the right side of FIG. 4, and then a curing process up to a certain degree of curing is performed.
다음으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 성형공간(10)의 우측 상단부에 연결된 제3게이트(13)를 통해 성형재료를 충진하여, 성형공간(10)에 형성된 제2레이어(L2) 상에 제3레이어(L3)를 형성한다.Next, as shown in FIG. 5, the molding material is filled through the
이에 따라 제3레이어(L3)는, 도 5의 우측에 도시된 바와 같이 우측에서 좌측 방향으로의 단섬유 배향 경향성을 가지게 되며, 이후 일정 경화도까지의 경화 과정이 이루어진다.Accordingly, the third layer (L3) has a short fiber orientation tendency from right to left, as shown on the right side of FIG. 5, and then a curing process up to a certain degree of curing is performed.
이상과 같은 과정을 통해, 서로 다른 단섬유 배향 경향성을 가지는 복수 개의 레이어를 포함하는 단섬유 복합재 사출품이 성형된다. 본 실시예에서 나타난 단섬유 복합재 사출품 및 성형공간의 형태는 어디까지나 하나의 예시로서 제시된 것으로, 본 실시예로 제한되는 것이 아님은 물론이다.Through the above process, an injection-molded short fiber composite material including a plurality of layers having different short fiber orientation tendencies is molded. The shape of the short fiber composite injection molding product and molding space shown in this embodiment is presented as an example only, and is not limited to this embodiment, of course.
도 6 내지 도 8는 본 발명의 제2실시예에 따른 멀티 레이어 섬유 방향 조절 방식을 이용한 단섬유 복합재 사출품 성형방법에 따라 단섬유 복합재 사출품을 사출하는 과정을 나타낸 도면이다.6 to 8 are diagrams illustrating a process of injecting an injection-molded short-fiber composite material according to a method for molding an injection-molded short-fiber composite material using a multi-layer fiber direction control method according to a second embodiment of the present invention.
도 6 내지 도 8에 도시된 본 발명의 제2실시예의 경우, 제조될 단섬유 복합재 사출품이 사각 파이프 형상인 것으로 설정하였으며, 이에 따라 성형공간(10)은 전체적으로 직육면체 형상을 가지며, 성형공간(10)의 중앙부에는 직육면체 형태의 코어(20)가 구비된다.In the case of the second embodiment of the present invention shown in FIGS. 6 to 8, the short fiber composite injection product to be manufactured is set to have a square pipe shape, and accordingly, the
또한 본 실시예에서는 제조될 사각 파이프 형태의 단섬유 복합재 사출품의 각 면마다 2개의 레이어를 형성하는 것으로 하였다.In addition, in this embodiment, two layers are formed on each side of the short fiber composite injection molding product in the form of a square pipe to be manufactured.
따라서 본 실시예의 사출금형은, 단섬유가 포함된 성형재료를 상기 성형공간 내에 주입 가능하도록 성형공간에 서로 상대 각도가 다르게 연결되어 성형재료의 주입 과정에서 목표하는 단섬유 배향 경향성이 나타낼 수 있도록 하는 2개의 게이트(11, 12)를 포함하는 형태를 가진다.Therefore, the injection mold of this embodiment is connected to the molding space at different relative angles so that the molding material containing short fibers can be injected into the molding space, so that the target short fiber orientation tendency can be displayed during the injection process of the molding material It has a form including two
특히 본 실시예의 경우, 단섬유 복합재 사출품은 총 4개이 면 모두에 2개의 레이어가 형성되어야 하므로, 각각의 면마다 하나의 영역을 이루어 복수 개의 영역으로 구획된다.In particular, in the case of this embodiment, since two layers must be formed on all four surfaces of the short fiber composite injection molding product, each surface is divided into a plurality of areas by forming one area.
그리고 본 실시예에서 적용되는 성형 프로세스는, 전술한 (a)단계 내지 (c)단계가 하나의 세트를 이루어 단섬유 복합재의 각 영역 별로 반복 수행될 수 있다.In addition, in the molding process applied in this embodiment, steps (a) to (c) described above may be formed as one set and repeatedly performed for each region of the short fiber composite material.
이를 위해 본 실시예는 성형공간(10)이 사출금형 내에서 회전 가능하게 형성되는 것으로 하였으며, (a)단계 내지 (c)단계로 이루어지는 하나의 세트 이후에는 성형공간(10)을 임의의 방향으로 회전시켜 단섬유 복합재의 다른 영역에 대해 상기 (a)단계 내지 (c)단계의 세트가 수행되도록 할 수 있다.To this end, in this embodiment, the
이때 사출금형은, 성형공간(10)이 어떤 각도로 회전된 상태에서도 제1게이트(11) 및 제2게이트(12)와 각각 연통될 수 있도록 복수 개의 연통홀이 형성될 수 있다.At this time, the injection mold may have a plurality of communication holes formed so that the
본 실시예에는 먼저 도 6에 도시된 바와 같이, 성형공간(10)의 좌측 하단부에 연결된 제1게이트(11)를 통해 성형재료를 충진하여, 사각 파이프 형태의 단섬유 복합재 사출품의 각 면 중 하부에 위치된 면에 대응되는 영역에 제1레이어(L1)를 형성하고, 이후 일정 경화도까지의 경화 과정이 이루어진다.In this embodiment, first, as shown in FIG. 6, the molding material is filled through the
다음으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 성형공간(10)의 후방 중단부에 연결된 제2게이트(12)를 통해 성형재료를 충진하여, 사각 파이프 형태의 단섬유 복합재 사출품의 각 면 중 하부에 위치된 면에 대응되는 영역에 형성된 제1레이어(L1) 상에 제2레이어(L2)를 형성한다.Next, as shown in FIG. 7, the molding material is filled through the
이에 따라 하부에 위치된 면에 대응되는 영역에 형성된 제1레이어(L1)와 제2레이어(L2)는 단섬유 배향 경향성이 달라지며, 이후 제2레이어(L2)에 대해 일정 경화도까지의 경화 과정이 이루어진다.Accordingly, the single fiber orientation tendency of the first layer (L1) and the second layer (L2) formed in the region corresponding to the lower surface is different, and then the curing process for the second layer (L2) up to a certain degree of curing. this is done
다음으로, 도 8에 도시된 바와 같이, 성형공간(10)이 전체적으로 회전되어 사각 파이프 형태의 단섬유 복합재 사출품의 다른 면이 하부 측으로 이동하게 된다. 이와 함께 도 6 및 도 7에서 형성된 제1레이어(L1) 및 제2레이어(L2)는 성형공간(10)의 회전과 함께 측부로 이동하게 된다.Next, as shown in FIG. 8, the
따라서 이후에는 성형공간(10)의 회전에 따라 하부에 위치된 다른 면에 대응되는 영역에 제3레이어(L3)를 형성하고, 이후 일정 경화도까지의 경화가 이루어질 수 있다.Therefore, after the rotation of the
이후 이상과 같은 과정을 반복하여, 사각 파이프 형태의 단섬유 복합재 사출품의 각 면 모두에 2개의 레이어를 형성할 수 있으며, 각 영역을 구성하는 2개의 레이어는 모두 서로 다른 단섬유 배향 경향성을 가지게 된다.After that, by repeating the above process, two layers can be formed on each side of the square pipe-shaped short fiber composite injection product, and the two layers constituting each region have different short fiber orientation tendencies. do.
이상과 같은 과정을 통해, 본 발명은 복수의 영역으로 구획되는 단섬유 복합재 사출품에 대해서도 적용이 가능함을 확인할 수 있다.Through the above process, it can be confirmed that the present invention can also be applied to an injection-molded product divided into a plurality of regions.
본 실시예에서 나타난 단섬유 복합재 사출품 및 성형공간의 형태 역시 어디까지나 하나의 예시로서 제시된 것으로, 본 실시예로 제한되는 것이 아님은 물론이다.The shape of the short fiber composite injection molding and molding space shown in this embodiment is also presented as an example, and is not limited to this embodiment, of course.
도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 멀티 레이어 섬유 방향 조절 방식을 이용한 단섬유 복합재 사출품 성형방법에 따라 단섬유 복합재 사출품을 사출하는 과정을 나타낸 도면이다.9 is a view showing a process of injecting an injection-molded short-fiber composite material according to the method for molding an injection-molded short-fiber composite material using a multi-layer fiber direction control method according to a third embodiment of the present invention.
도 9에 나타난 본 발명의 제3실시예는 전술한 제2실시예와 같이 제조될 단섬유 복합재 사출품이 사각 파이프 형상인 것으로 설정하였으며, 이에 따라 성형공간(10)은 전체적으로 직육면체 형상을 가지며, 성형공간(10)의 중앙부에는 직육면체 형태의 코어(20)가 구비된다.In the third embodiment of the present invention shown in FIG. 9, the short fiber composite injection molding product to be manufactured as in the above-described second embodiment is set to have a square pipe shape, and accordingly, the
또한 본 실시예 역시 제조될 사각 파이프 형태의 단섬유 복합재 사출품의 각 면마다 2개의 레이어를 형성하는 것으로 하였다.In addition, this embodiment also decided to form two layers on each side of the short fiber composite injection molding product in the form of a square pipe to be manufactured.
다만, 본 실시예는 성형공간(10)의 좌측 하단부에 연결된 제1게이트(11)를 통해 성형재료를 충진하여 사각 파이프 형태의 단섬유 복합재 사출품의 각 면 중 하부에 위치된 면에 대응되는 영역에 제1레이어(L1)를 형성한 뒤, 제1레이어(L1)의 상부에 추가적인 레이어를 형성하는 제2실시예와 달리, 제1레이어(L1) 형성 후 성형공간(10)을 회전시켜 사각 파이프 형태의 단섬유 복합재 사출품의 다른 면을 하부로 위치시킨 뒤, 해당 영역에 추가적인 레이어인 제2레이어(L2)를 형성하는 것으로 하였다.However, in this embodiment, the molding material is filled through the
이와 같이, 본 발명은 복수의 영역으로 구획되는 단섬유 복합재 사출품에 대해, 각 영역 별로 번갈아 레이어를 반복 형성하는 방식도 적용 가능하다.In this way, the present invention can also be applied to a method of repeatedly forming layers alternately for each region to an injection-molded short fiber composite material partitioned into a plurality of regions.
이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.As described above, the preferred embodiments according to the present invention have been reviewed, and the fact that the present invention can be embodied in other specific forms without departing from the spirit or scope in addition to the above-described embodiments is a matter of ordinary knowledge in the art. It is self-evident to them. Therefore, the embodiments described above are to be regarded as illustrative rather than restrictive, and thus the present invention is not limited to the above description, but may vary within the scope of the appended claims and their equivalents.
10: 성형공간
11: 제1게이트
12: 제2게이트
13: 제3게이트
20: 코어10: molding space
11: 1st gate
12: second gate
13: 3rd gate
20: core
Claims (7)
상기 성형공간 내에 n회에 걸쳐 순차적으로 복수 개의 레이어를 성형하되, 각 레이어를 성형하는 과정에서는 상기 복수 개의 게이트 중 목표하는 단섬유 배향 경향성을 나타낼 수 있는 선택된 어느 하나의 게이트를 통해 성형재료를 주입하도록 하는,
멀티 레이어 섬유 방향 조절 방식을 이용한 단섬유 복합재 사출품 성형방법.A molding process for molding an injection-molded short-fiber composite by injecting a molding material containing short fibers through a plurality of gates connected at different relative angles to a molding space in an injection mold having a shape corresponding to the injection-molded short-fiber composite to be manufactured. at,
A plurality of layers are sequentially molded n times in the molding space, and in the process of molding each layer, a molding material is injected through any one gate selected from among the plurality of gates capable of exhibiting a target single fiber orientation tendency. to do,
Short fiber composite injection molding method using multi-layer fiber direction control method.
상기 성형 프로세스는,
상기 복수 개의 게이트 중, 선택된 게이트를 통해 성형재료를 주입하여 목표하는 단섬유 배향 경향성을 가지는 소정 두께의 레이어를 형성하는 (a)단계;
상기 복수 개의 게이트 중, 직전에 형성되어 하부에 위치된 레이어의 형성 과정에서 선택된 게이트와 상대 각도가 다르게 형성되는 다른 게이트를 통해 성형재료를 주입하여, 직전에 형성되어 하부에 위치된 레이어와 단섬유 배향 경향성이 다른 소정 두께의 레이어를 추가 형성하는 (b)단계; 및
상기 (b)단계를 n회 반복(n은 0 이상의 정수)하는 (c)단계;
를 포함하는,
멀티 레이어 섬유 방향 조절 방식을 이용한 단섬유 복합재 사출품 성형방법.According to claim 1,
The molding process,
(a) forming a layer having a predetermined thickness with a target single fiber orientation tendency by injecting a molding material through a selected gate among the plurality of gates;
Among the plurality of gates, the molding material is injected through another gate formed with a different relative angle from the gate selected in the process of forming the layer formed immediately before and located below, and the layer formed immediately before and located below the single fiber. (b) additionally forming a layer having a predetermined thickness with different orientation tendencies; and
(c) repeating step (b) n times (n is an integer greater than or equal to 0);
including,
Short fiber composite injection molding method using multi-layer fiber direction control method.
상기 단섬유 복합재 사출품은 복수 개의 영역으로 구획되고,
상기 (a)단계 내지 (c)단계는 하나의 세트를 이루어 상기 단섬유 복합재의 각 영역 별로 반복 수행되는,
멀티 레이어 섬유 방향 조절 방식을 이용한 단섬유 복합재 사출품 성형방법.According to claim 2,
The short fiber composite injection molding product is divided into a plurality of regions,
The steps (a) to (c) are repeated for each region of the short fiber composite by making one set,
Short fiber composite injection molding method using multi-layer fiber direction control method.
상기 성형공간은 사출금형 내에서 회전 가능하게 형성되며,
상기 (a)단계 내지 (c)단계로 이루어지는 하나의 세트 이후에는 상기 성형공간을 임의의 방향으로 회전시켜 상기 단섬유 복합재의 다른 영역에 대해 상기 (a)단계 내지 (c)단계의 세트가 수행되도록 하는,
멀티 레이어 섬유 방향 조절 방식을 이용한 단섬유 복합재 사출품 성형방법.According to claim 3,
The molding space is rotatably formed in the injection mold,
After one set of steps (a) to (c), the molding space is rotated in an arbitrary direction to perform a set of steps (a) to (c) for another area of the short fiber composite. to make it happen,
Short fiber composite injection molding method using multi-layer fiber direction control method.
상기 (a)단계 내지 상기 (c)단계에 있어서 어느 하나의 레이어를 형성한 이후에는, 해당 레이어에 대해 기 설정된 경화도까지의 경화가 이루어지도록 하는,
멀티 레이어 섬유 방향 조절 방식을 이용한 단섬유 복합재 사출품 성형방법.
According to claim 2,
After forming any one layer in the steps (a) to (c), the layer is cured to a predetermined degree of curing,
Short fiber composite injection molding method using multi-layer fiber direction control method.
단섬유가 포함된 성형재료를 상기 성형공간 내에 주입 가능하도록 상기 성형공간에 서로 상대 각도가 다르게 연결되어 성형재료의 주입 과정에서 목표하는 단섬유 배향 경향성이 나타낼 수 있도록 하는 복수 개의 게이트를 포함하는,
멀티 레이어 섬유 방향 조절 방식을 이용한 단섬유 복합재 사출금형.A molding space having a shape corresponding to the short fiber composite injection molding product to be manufactured is formed,
Including a plurality of gates connected to the molding space at different relative angles so that the molding material containing short fibers can be injected into the molding space so that the target short fiber orientation tendency can be displayed during the injection process of the molding material.
Single fiber composite injection mold using multi-layer fiber direction control method.
상기 성형공간은 상기 복수 개의 게이트에 대해 상대 회전 가능하게 형성되는,
멀티 레이어 섬유 방향 조절 방식을 이용한 단섬유 복합재 사출금형.According to claim 6,
The molding space is formed to be relatively rotatable with respect to the plurality of gates,
Single fiber composite injection mold using multi-layer fiber direction control method.
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GRNT | Written decision to grant |