KR20240060056A - 성형체 - Google Patents

성형체 Download PDF

Info

Publication number
KR20240060056A
KR20240060056A KR1020220141268A KR20220141268A KR20240060056A KR 20240060056 A KR20240060056 A KR 20240060056A KR 1020220141268 A KR1020220141268 A KR 1020220141268A KR 20220141268 A KR20220141268 A KR 20220141268A KR 20240060056 A KR20240060056 A KR 20240060056A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
molded body
fabric
breaking strength
tensile breaking
plate
Prior art date
Application number
KR1020220141268A
Other languages
English (en)
Inventor
윤정환
임담혁
엄준근
정진미
문성남
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020220141268A priority Critical patent/KR20240060056A/ko
Priority to PCT/KR2023/013873 priority patent/WO2024090784A1/ko
Publication of KR20240060056A publication Critical patent/KR20240060056A/ko

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C59/00Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor
    • B29C59/02Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor by mechanical means, e.g. pressing
    • B29C59/022Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor by mechanical means, e.g. pressing characterised by the disposition or the configuration, e.g. dimensions, of the embossments or the shaping tools therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/42Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor characterised by the shape of the moulding surface, e.g. ribs or grooves
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/42Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor characterised by the shape of the moulding surface, e.g. ribs or grooves
    • B29C33/424Moulding surfaces provided with means for marking or patterning
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C51/00Shaping by thermoforming, i.e. shaping sheets or sheet like preforms after heating, e.g. shaping sheets in matched moulds or by deep-drawing; Apparatus therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C51/00Shaping by thermoforming, i.e. shaping sheets or sheet like preforms after heating, e.g. shaping sheets in matched moulds or by deep-drawing; Apparatus therefor
    • B29C51/002Shaping by thermoforming, i.e. shaping sheets or sheet like preforms after heating, e.g. shaping sheets in matched moulds or by deep-drawing; Apparatus therefor characterised by the choice of material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C51/00Shaping by thermoforming, i.e. shaping sheets or sheet like preforms after heating, e.g. shaping sheets in matched moulds or by deep-drawing; Apparatus therefor
    • B29C51/08Deep drawing or matched-mould forming, i.e. using mechanical means only
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C51/00Shaping by thermoforming, i.e. shaping sheets or sheet like preforms after heating, e.g. shaping sheets in matched moulds or by deep-drawing; Apparatus therefor
    • B29C51/08Deep drawing or matched-mould forming, i.e. using mechanical means only
    • B29C51/082Deep drawing or matched-mould forming, i.e. using mechanical means only by shaping between complementary mould parts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C51/00Shaping by thermoforming, i.e. shaping sheets or sheet like preforms after heating, e.g. shaping sheets in matched moulds or by deep-drawing; Apparatus therefor
    • B29C51/10Forming by pressure difference, e.g. vacuum
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C51/00Shaping by thermoforming, i.e. shaping sheets or sheet like preforms after heating, e.g. shaping sheets in matched moulds or by deep-drawing; Apparatus therefor
    • B29C51/26Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C51/42Heating or cooling
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C51/00Shaping by thermoforming, i.e. shaping sheets or sheet like preforms after heating, e.g. shaping sheets in matched moulds or by deep-drawing; Apparatus therefor
    • B29C51/26Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C51/42Heating or cooling
    • B29C51/421Heating or cooling of preforms, specially adapted for thermoforming
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C59/00Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor
    • B29C59/02Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor by mechanical means, e.g. pressing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29DPRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D7/00Producing flat articles, e.g. films or sheets
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29KINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2101/00Use of unspecified macromolecular compounds as moulding material
    • B29K2101/12Thermoplastic materials
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29KINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/06Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts
    • B29K2105/12Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts of short lengths, e.g. chopped filaments, staple fibres or bristles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29KINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2715/00Condition, form or state of preformed parts, e.g. inserts
    • B29K2715/003Cellular or porous

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Shaping Of Tube Ends By Bending Or Straightening (AREA)

Abstract

본 출원은, 성형체, 그 제조 방법 및 상기 성형체의 용도를 제공할 수 있다. 본 출원에서는, 음각 부위와 양각 부위를 가지는 요철 형상을 포함하고, 상기 음각 부위와 양각 부위에서의 물성이 균일한 성형체, 그 성형체의 제조 방법 및 그 성형체의 용도를 제공할 수 있다. 본 출원에서는, 음각 부위와 양각 부위를 가지는 요철 형상을 포함하는 성형체로서, 상기 성형체의 제조를 위한 원단의 물성이 안정적으로 유지된 성형체, 그 성형체의 제조 방법 및 그 성형체의 용도를 제공할 수 있다.

Description

성형체{Molded body}
본 출원은, 성형체, 그 제조 방법 및 상기 성형체의 용도에 대한 것이다.
열가소성 수지 성분과 같은 플라스틱을 성형하는 방법은 다양하게 알려져 있고, 그 예에는 압출 성형, 사출 성형 또는 중공 성형 등이 있다.
상기 성형 방법 중에서 요철을 가지는 성형체를 제조하기 위해서 가장 많이 적용되는 방법은, 사출 성형이나 중공 성형이다.
사출 성형은, 용융된 원료를 금형에 주입하고, 냉각한 후 금형을 열어 배출시키며 모양을 완정하는 방식이고, 복잡한 형상의 성형이 가능하기 때문에 자주 사용된다.
중공 성형은 주로 병 모양의 성형체를 제조하는 것에 자주 사용되는데, 예비 성형물을 금형에 넣고, 순간적으로 강한 바람을 주입하여 성형체를 완성한다.
그렇지만, 상기와 같은 성형 방법은 다음과 같은 단점이 있다.
사출 성형 방법, 중공 성형 방법 혹은 기타 다른 성형 방법 중 어떤 방법을 사용하는 경우에도 요철 형상을 가진 성형체를 제조하는 과정에서는 상기 요철 형상의 음각 부위와 양각 부위에 다른 압력이 가해지게 된다. 따라서, 제조된 성형체에서 상기 음각 부위와 양각 부위에 물성의 편차가 발생할 가능성이 크다.
성형체의 기계적 물성을 개선하기 위해서 수지 성분에 보강재를 배합할 수 있는데, 이러한 경우에 상기와 같은 문제점은 더욱 부각된다.
수지 성분과 보강재가 혼합되어 있는 경우에 성형 과정에서 가해지는 압력에 의해 상기 수지 성분과 보강재의 계면에서 기공이 형성될 수 있다. 음각 부위와 양각 부위를 가지는 요철 형상의 성형체를 제조하는 과정에서는, 위와 같은 기공의 크기나 밀도 등의 차이가 상기 음각 부위와 양각 부위에서 더 크게 발생하고, 따라서 음각 부위와 양각 부위에서의 물성의 차이가 더욱 커지게 될 수 있다.
본 출원은, 성형체, 그 제조 방법 및 상기 성형체의 용도를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 출원에서는, 음각 부위와 양각 부위를 가지는 요철 형상을 포함하고, 상기 음각 부위와 양각 부위에서의 물성이 균일한 성형체, 그 성형체의 제조 방법 및 그 성형체의 용도를 제공하는 것을 주요한 목적으로 한다. 본 출원에서는, 음각 부위와 양각 부위를 가지는 요철 형상을 포함하는 성형체로서, 상기 성형체의 제조를 위한 원단의 물성이 안정적으로 유지된 성형체, 그 성형체의 제조 방법 및 그 성형체의 용도를 제공하는 것을 주요한 목적으로 한다.
본 출원은 성형체에 대한 것이다. 상기 성형체는, 열가소성 수지와 같은 플라스틱을 원료로 하여 원하는 소정의 형상을 가지도록 제조된 것일 수 있다.
상기 성형체는, 적어도 수지 성분과 필러 성분을 포함할 수 있다.
상기 성형체에 포함되는 수지 성분의 종류에는 특별한 제한은 없으며, 예를 들면, 성형 가능한 것으로 알려진 수지 성분 중에서 필요한 종류를 적절하게 선택하여 사용하면 된다. 예를 들어, 상기 수지 성분은 열가소성 폴리머를 포함할 수 있다. 이 과정에서 적용 가능한 열가소성 폴리머의 종류에는 다양한 결정성 혹은 비결정성 폴리머가 포함되며, 그 예에는 PP(polypropylene) 또는 PE(polyethylene) 등과 같은 폴리올레핀 계열의 폴리머, mPPO(Modified PPO(Polyethylene oxide)) 등과 같은 폴리알킬렌옥시드 계열의 폴리머, PA(polyamide) 등의 폴라아마이드 계열의 폴리머, POM(polyoxymethylene) 등의 아세탈 계열의 폴리머, PC(polycarbonate), PBT(polybutylene terephthalate) 또는 PET(polyethylene terephthalate) 등의 폴리에스테르 계열의 폴리머, PMMA(poly(methyl methacrylate)) 등의 아크릴 계열의 폴리머, PS(polystyrene)이나 ABS(Acrylonitrile butadiene styrene) 등의 폴리스티렌 계열의 폴리머 등이 예시될 수 있지만 이에 제한되는 것은 아니다.
수지 성분은 종류에 따라서 고유의 유리전이온도(Tg)를 가질 수 있다. 특별히 제한되는 것은 아니지만, 본 출원에서 적용되는 상기 수지 성분의 유리전이온도의 하한은, 50℃, 55℃, 60℃, 65℃, 70℃, 75℃, 80℃, 85℃, 90℃, 95℃, 100℃, 105℃, 110℃, 115℃, 120℃, 125℃, 130℃, 135℃, 140℃ 또는 145℃ 정도일 수 있고, 그 상한은, 500℃, 450℃, 400℃, 350℃, 300℃, 250℃, 200℃ 또는 150℃ 정도일 수 있다. 수지 성분의 유리전이온도는, 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과이거나, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 미만 또는 이하이거나, 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과이면서 동시에 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 미만 또는 이하인 범위 내에 있을 수 있다.
성형체 내에서 상기 수지 성분의 비율에는 특별한 제한은 없고, 목적에 따라 적정한 비율로 조절될 수 있다. 예를 들어, 상기 성형체 내의 상기 수지 성분의 비율의 하한은, 50 중량%, 55 중량%, 60 중량%, 65 중량%, 70 중량%, 75 중량%, 80 중량%, 85 중량%, 90 중량% 또는 95 중량% 정도일 수 있고, 그 상한은, 100 중량%, 95 중량%, 90 중량%, 85 중량%, 80 중량%, 75 중량%, 70 중량%, 65 중량%, 60 중량% 또는 55 중량% 정도일 수 있다. 수지 성분의 비율은, 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과이거나, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 미만 또는 이하이거나, 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과이면서 동시에 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 미만 또는 이하인 범위 내에 있을 수 있다.
상기 성형체는 추가 성분으로서 필러 성분을 포함할 수 있다. 이러한 필러 성분은, 예를 들면, 보강재로서 포함될 수 있다.
적용될 수 있는 필러 성분의 예에는 특별한 제한은 없으며, 예를 들면, 글래스 필러, 탄소 필러 및/또는 실리카 필러 등과 같은 유기 필러 또는 무기 필러 또는 유무기 필러를 적용할 수 있다.
상기 필러의 형상에도 특별한 제한은 없으며, 예를 들면, 상기 필러는 입자상(구형, 각형, 비정형 또는 기타 형상의 입자상 필러) 필러, 판상 필러 또는 섬유상 필러일 수 있다.
상기와 같은 필러의 크기의 하한은, 예를 들면, 1 μm, 5 μm 또는 10 μm 정도일 수 있고, 상한은, 100 μm, 95 μm, 90 μm, 85 μm, 80 μm, 75 μm, 70 μm, 65 μm, 60 μm, 55 μm, 50 μm, 45 μm, 40 μm, 35 μm, 30 μm, 25 μm, 20 μm 또는 15 μm 정도일 수 있다. 상기 필러의 크기는, 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과이거나, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 미만 또는 이하이거나, 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과이면서 동시에 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 미만 또는 이하인 범위 내에 있을 수 있다.
상기 필러의 크기는, 상기 필러가 입자상인 경우에 해당 필러의 평균 직경(D50 입경으로도 메디안 직경)일 수 있고, 판상인 경우에 해당 필러의 두께 또는 필러의 두께 방향과 수직한 방향에서의 장변 또는 단변일 수 있고, 섬유상인 경우에 필러의 단면의 직경일 수 있다.
하나의 예시에서 상기 필러는 섬유상 필러일 수 있다. 섬유상 필러의 경우, 큰 종횡비를 가지기 때문에, 성형체의 제조 과정에서 배향성을 나타내고, 그에 따라 가해지는 압력에 따라서 성형체의 물성이 더 쉽게 불균일하게 될 수 있으나, 본 출원의 방법을 적용하면 섬유상 필러인 경우에도 균일한 물성의 성형체를 제조할 수 있다.
섬유상 필러의 경우, 상기 필러의 종횡비(aspect ratio)의 하한은, 3, 5, 7, 9, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22 또는 24 정도일 수 있고, 그 상한은, 60, 55, 50, 45, 40, 35, 30 또는 25 정도일 수 있다. 상기 종횡비는, 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과이거나, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 미만 또는 이하이거나, 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과이면서 동시에 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 미만 또는 이하인 범위 내에 있을 수 있다. 섬유상 필러의 종횡비는 상기 필러의 길이를 상기 필러의 단면의 직경으로 나눈 값이다.
섬유상 필러의 경우, 필러의 단면의 직경의 하한은, 예를 들면, 1 μm, 5 μm 또는 10 μm 정도일 수 있고, 상한은, 100 μm, 95 μm, 90 μm, 85 μm, 80 μm, 75 μm, 70 μm, 65 μm, 60 μm, 55 μm, 50 μm, 45 μm, 40 μm, 35 μm, 30 μm, 25 μm, 20 μm 또는 15 μm 정도일 수 있다. 상기 섬유상 필러의 단면의 직경은, 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과이거나, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 미만 또는 이하이거나, 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과이면서 동시에 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 미만 또는 이하인 범위 내에 있을 수 있다.
성형체 내에서 상기 필러 성분의 상기 수지 성분 100 중량부 대비 중량 비율의 하한은, 1 중량부, 5 중량부, 10 중량부, 15 중량부, 20 중량부 또는 25 중량부 정도일 수 있고, 그 상한은, 100 중량부, 95 중량부, 90 중량부, 85 중량부, 80 중량부, 75 중량부, 70 중량부, 65 중량부, 60 중량부, 55 중량부, 50 중량부, 45 중량부, 40 중량부, 35 중량부, 30 중량부 또는 25 중량부 정도일 수 있다. 상기 필러 성분의 중량 비율은, 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과이거나, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 미만 또는 이하이거나, 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과이면서 동시에 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 미만 또는 이하인 범위 내에 있을 수 있다. 또한, 목적하는 물성을 고려하여 상기 필러 성분의 중량 비율은 상기 기술한 범위 내외에서 변경될 수도 있다.
상기 성분을 포함하는 본 출원의 성형체는, 판상 성형체일 수 있고, 또한 양각 부위와 음각 부위를 포함하여 형성되어 있는 요철 형상을 가지는 성형체일 수도 있다.
기존 성형 방법에 의해서 상기와 같이 요철 형상을 가지는 성형체를 제조하는 경우, 해당 성형체의 음각 부위와 양각 부위에서는 쉽게 물성의 차이가 발생하고, 성형체가 필러 성분과 같은 보강재를 포함하는 경우에 상기 차이는 더욱 커지게 된다.
상기 요철 형상의 구체적인 형태, 예를 들면, 음각이나 양각 형상의 깊이 내지 높이, 면적, 형태 및/또는 개수 등에는 특별한 제한이 없으며, 성형체가 적용되는 용도를 고려하여 적정한 형태의 요철 형상이 적용될 수 있다.
그렇지만, 본 출원에서는, 후술하는 성형 방법을 통해서 음각 부위와 양각 부위에서 동등한 물성을 나타내는 성형체를 제공할 수 있다.
예를 들면, 상기 성형체에서는 상기 음각 부위의 인장 파단 강도와 상기 양각 부위의 인장 파단 강도의 차이의 절대값이 소정 범위 이내로 조절될 수 있다.
본 명세서에서 말하는 인장 파단 강도의 측정 방법은 실시예에 정리되어 있다. 상기 인장 파단 강도는, 가로의 길이가 약 45 mm이고, 세로의 길이가 약 12.5 mm가 되도록 재단된 시편에 대해서 UTM(Universal Testing Machine) 장비를 사용하여 상온(약 25℃)에서 수행할 수 있다.
상기 시편의 가로는 원단의 MD(Machine Direction) 또는 TD(Transverse Direction)와 평행한 방향일 수 있다. 상기에서 MD 및 TD는 후술하는 원단의 MD 및 TD 방향을 의미하고, 이는 원단을 제조하는 압출 과정에서의 MD 및 TD 방향을 의미한다.
상기 장비에 상기 시편의 가로 방향의 양 끝단을 약 8 mm씩 고정하고, 상기 가로 방향으로 시편을 약 50 mm/sec의 속도로 인장하면서 시편이 파단되는 시점에서의 강도를 측정하고, 상기 강도를 인장 파단 강도로 한다.
상기 음각 부위의 인장 파단 강도와 양각 부위의 인장 파단 강도의 차이는, 상기 음각 부위의 인장 파단 강도를 SM이라고 하고, 양각 부위의 인장 파단 강도를 SP라고 하였을 때에 100×(SP-SM)/SM으로 계산되는 값이고, 그 단위는 %이다.
상기 양각 부위와 음각 부위의 인장 파단 강도의 차이의 절대값의 상한은 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2% 또는 1% 정도일 수 있고, 그 하한은 0%, 0.5%, 1%, 1.5%, 2%, 2.5%, 3% 또는 3.5% 정도일 수 있다. 상기 양각 부위와 음각 부위의 인장 파단 강도의 차이의 절대값은, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 미만 또는 이하이거나, 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과이면서 동시에 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 미만 또는 이하인 범위 내에 있을 수 있다.
본 출원의 성형체는, 또한 원단이 가지는 물성과 유사한 물성을 가지도록 제조될 수 있다. 상기에서 원단은, 상기 요철 형상을 가지는 성형체를 제조하기 위해 적용되는 필름 또는 시트 형태의 재료를 의미한다. 즉, 본 출원의 성형체를 제조하는 과정은, 상기 수지 성분과 필러 성분을 포함하는 재료를 압출 공정에 적용하여 판재(시트 또는 필름)를 제조하고, 이 판재에 요철 부위를 형성하는 성형 단계를 포함할 수 있다. 상기 성형 과정에서 가해지는 압력에 의해서 판재의 내부에 수지 성분과 필러 성분의 계면에 기공 등이 다수 발생하게 되면, 최종 성형체의 물성은 종전 판재의 물성과는 다르게 나타낼 수 있다. 그렇지만, 본 출원의 방법이 적용되면, 상기 원단의 물성의 변화를 최소화하거나, 없애면서 성형체를 제조할 수 있다.
예를 들면, 상기 성형체는 상기 원단 대비 인장 파단 강도의 변화 비율이 소정 범위 이상일 수 있다. 상기에서 원단 대비 인장 파단 강도의 변화 비율은, 상기 원단의 인장 파단 강도를 SR이라고 하고, 상기 성형체의 인장 파단 강도를 SS라고 하였을 때에 100×SS/SR로 계산되는 값이고, 그 단위는 %이다. 또한, 상기에서 성형체의 인장 파단 강도 SS는, 상기 성형체의 음각 부위 또는 양각 부위의 인장 파단 강도이거나, 또는 상기 음각 부위와 양각 부위의 인장 파단 강도의 산술 평균일 수 있다.
상기 성형체에서 상기 인장 파단 강도의 변화 비율의 하한은 70%, 72%, 74%, 76%, 78%, 80%, 82%, 84%, 86%, 88%, 90%, 92%, 94%, 96% 또는 98% 정도일 수 있고, 그 상한은, 100%, 98%, 96%, 94%, 92%, 90%, 88%, 86%, 84% 또는 82% 정도일 수 있다. 상기 인장 파단 강도의 변화 비율은, 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 초과 또는 이상이거나, 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과이면서 동시에 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 미만 또는 이하인 범위 내에 있을 수 있다.
상기 성형체에서 상기 음각 부위 또는 양극 부위는 일정한 수준의 인장 파단 강도를 가질 수 있다.
예를 들면, 상기 성형체의 상기 음각 부위 또는 양각 부위의 인장 파단 강도의 하한은, 50 MPa, 52 MPa, 54 MPa, 56 MPa, 58 MPa, 60 MPa, 62 MPa, 64 MPa, 66 MPa, 68 MPa, 70 MPa, 72 MPa, 74 MPa, 76 MPa, 78 MPa, 80 MPa, 82 MPa 또는 84 MPa 정도일 수 있고, 그 상한은, 1000 MPa, 950 MPa, 900 MPa, 850 MPa, 800 MPa, 750 MPa, 700 MPa, 650 MPa, 600 MPa, 550 MPa, 500 MPa, 450 MPa, 400 MPa, 350 MPa, 300 MPa, 250 MPa, 200 MPa, 150 MPa, 100 MPa 또는 90 MPa 정도일 수 있다. 상기 인장 파단 강도는, 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 초과 또는 이상이거나, 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과이면서 동시에 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 미만 또는 이하인 범위 내에 있을 수 있다.
본 출원의 성형체는, 전체적으로 균일한 물성을 가질 수 있다. 즉, 성형체의 제조 과정에서는 요철 형상의 음각 및 양각 형상에 다른 수준의 압력이 가해질 수도 있지만, 같은 음각 또는 양각 형상의 경우에도 부위에 따라서 다른 압력이 가해질 수 있고, 이에 의해서 물성의 편차가 발생할 수 있다. 그렇지만, 본 출원의 방법이 적용되면, 성형체가 전체적으로 균일한 물성을 가질 수 있다.
예를 들면, 본 출원의 판상 성형체가 제 1 방향으로 형성된 변을 가지는 경우에 상기 제 1 방향의 변과 수직한 방향으로 상기 성형체를 3등분하여 얻어지는 상단부, 중단부 및 하단부 각각의 인장 파단 강도의 표준 편차가 일정 수준 이하로 제어될 수 있다.
상기 제 1 방향은, 판상 성형체를, 상기 성형체의 두께 방향을 따라서 관찰하였을 때에 확인되는 성형체의 임의의 변과 평행한 방향이다. 예를 들어, 도 1을 참조하면, 상기 성형체가 도 1과 같이 직사각형의 형태라면, 해당 직사각형의 가로변(100) 또는 세로변(200)의 방향이 상기 제 1 방향이 될 수 있다. 도 1에서는 상기 세로변(200)을 제 1 방향으로 하여 상기 제 1 방향의 변과 수직한 방향으로 상기 성형체를 3등분하여 상단부(U), 중단부(M) 및 하단부(L)를 규정한 결과가 점선으로 표시되어 있다. 경우에 따라서 상기 성형체의 변이 직선 형태가 아닌 경우에는, 해당 변의 양 끝점(도 1의 경우 2001, 2002)을 잇는 가상의 직선의 방향을 상기 제 1 방향으로 할 수 있다.
상기에서 상기 제 1 방향을 따라서 성형체를 3등분한다는 것은, 상기 상단부(U), 중단부(M) 및 하단부(L)가 동등한 면적을 가지도록 성형체를 분할한다는 것을 의미할 수 있다.
한편, 상기 표준 편차는, 상기 상단부, 중단부 및 하단부의 인장 파단 강도를 각각 SU, SM, SL이라고 하고, 그 산술 평균을 A라고 하였을 때에 {[(SU-A)2+(SM-A)2+(SL-A)2]/3}0.5로 계산되는 값이다.
적절한 예시에서 상기 상단부, 중단부 및 하단부 각각의 인장 파단 강도의 표준 편차의 상한은, 100, 95, 90, 85, 80, 75, 70, 65, 60, 55, 50, 45, 40, 35, 30, 25, 20 또는 15 정도일 수 있고, 그 하한은, 0, 2, 4, 6, 8, 10, 12 또는 14 정도일 수 있다. 상기 표준 편차는, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 미만 또는 이하이거나, 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과이면서 동시에 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 미만 또는 이하인 범위 내에 있을 수 있다.
본 출원의 성형체는, 전술한 인장 파단 강도의 변화 비율, 상기 인장 파단 강도, 상기 양각 부위와 상기 음각 부위의 인장 파단 강도의 차이의 절대값 및 상단부, 중단부 및 하단부 각각의 인장 파단 강도의 표준 편차에서 선택된 어느 2개의 물성을 가질 수 있고, 경우에 따라서는 상기 물성을 모두 만족할 수도 있다.
상기와 같은 성형체의 두께는 목적에 따라서 적정 수준으로 조절될 수 있으며, 이는 크게 제한되지 않는다. 예를 들면, 상기 성형체의 두께의 하한은, 100 μm, 500 μm, 1,000 μm, 1,500 μm 또는 2,000 μm 정도일 수 있고, 그 상한은, 100 mm, 95 mm, 90 mm, 85 mm, 80 mm, 75 mm, 70 mm, 65 mm, 60 mm, 55 mm, 50 mm, 45 mm, 40 mm, 35 mm, 30 mm, 25 mm, 20 mm, 15 mm, 10 mm, 8 mm, 6 mm, 4 mm 또는 2 mm, 정도일 수 있다. 상기 두께는, 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 초과 또는 이상이거나, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만이거나, 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과이면서 동시에 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 미만 또는 이하인 범위 내에 있을 수 있다.
위와 같은 성형체는 다양한 용도에 사용될 수 있고, 그 예에는 소위 히트 싱크(Heat Sink)가 있다. 공지된 바와 같이 히트 싱크는, 직간접적인 열적 접촉을 통해서 다른 물체로부터 열을 흡수하거나, 혹은 발산할 수 있는 부품이다. 이러한 히트 싱크는, 표면적이 가급적 넓은 것이 유리하기 때문에, 상기와 같이 요철 형상을 가지는 성형체는, 히트 싱크로서 유리하게 사용될 수 있다.
상기 히트 싱크는, 전술한 판상 성형체를 적어도 포함할 수 있다. 히트 싱크는 상기 판상 성형체로만 구성되거나, 혹은 상기 판상 성형체와 필요한 다른 소재를 함께 포함할 수 있다.
상기 히트 싱크에 포함되는 상기 판상 성형체에 대한 내용, 예를 들면, 수지 성분과 필러 성분에 대한 내용이나, 음각 부위와 양각 부위의 인장 파단 강도의 차이의 절대값, 원단 대비 인장 파단 강도의 변화 비율, 3등분하여 얻어지는 상단부, 중단부 및 하단부 각각의 인장 파단 강도의 표준 편차, 상기 판상 성형체의 두께에 대한 내용은 전술한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.
본 출원은 또한 상기와 같은 성형체를 제조하는 방법에 대한 것이다.
본 출원의 상기 제조 방법은, 상기 수지 성분과 상기 필러 성분을 포함하는 시트 또는 필름을 성형하여 상기 음각 부위와 양극 부위를 포함하는 요철 형상을 가지는 성형체를 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
상기에서 수지 성분과 필러 성분을 포함하는 시트 또는 필름은, 전술한 원단일 수 있다. 이러한 원단은 상기 수지 성분과 필러 성분을 포함하는 재료를 공지의 성형 공정, 예를 들면, 압출 공정 등에 적용하여 제조할 수 있다. 상기 원단의 제조에 사용되는 수지 성분과 필러 성분의 구체적인 종류나 그 배합 비율은 상기 성형체에서 설명한 내용과 같다.
이러한 원단은, 전술한 바와 같이 시트상 또는 필름상일 수 있다.
이러한 경우에 상기 원단의 두께는 목적에 따라서 적정 수준으로 조절될 수 있으며, 이는 크게 제한되지 않는다. 예를 들면, 상기 원단의 두께의 하한은, 100 μm, 500 μm, 1,000 μm, 1,500 μm 또는 2,000 μm 정도일 수 있고, 그 상한은, 100 mm, 95 mm, 90 mm, 85 mm, 80 mm, 75 mm, 70 mm, 65 mm, 60 mm, 55 mm, 50 mm, 45 mm, 40 mm, 35 mm, 30 mm, 25 mm, 20 mm, 15 mm, 10 mm, 8 mm, 6 mm, 4 mm 또는 2 mm, 정도일 수 있다. 상기 두께는, 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 초과 또는 이상이거나, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 이하 또는 미만이거나, 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과이면서 동시에 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 미만 또는 이하인 범위 내에 있을 수 있다.
본 출원에서 상기 원단을 사용하여 상기 요철 형상을 형성하는 성형 단계를 수행한다.
상기 성형 단계에서는 도 2에 나타난 바와 같이 원하는 요철 형상에 대응하는 음각을 가지는 몰드(3000)가 사용된다. 상기 몰드의 음각 형상은, 상기 요철 형상에 따라 정해질 수 있다.
상기 성형 단계에서는 상기 몰드(3000)의 상부에 상기 원단(1000)을 위치시키고, 상기 몰드(3000)의 하부에서 상기 원단을 흡인(도 2의 L 방향으로 흡인력을 인가)하는 단계가 수행될 수 있다. 이 과정에서 가해지는 흡인력에 의해서 상기 원단(1000)에 압력이 가해지게 된다.
상기 성형 단계에서는, 상기와 같이 흡인력을 가하는 것과 동시에 상기 원단의 상부에서 압력을 인가할 수 있다(도 2의 U 방향).
이와 같이 원단(1000)의 상부와 하부에서 힘을 인가하면서 성형 공정을 수행하는 것에 의해서 목적하는 성형체를 효과적으로 제조할 수 있다.
상기에서 원단(1000)의 상부로부터 힘을 가하는 방식에는 특별한 제한은 없으나, 하기 두 가지 방법 중 어느 하나의 방법으로 진행할 수 있다.
예를 들면, 도 3 및 4에 나타난 바와 같이, 상기 상부로부터의 압력의 인가는, 추가적인 몰드(4000)(이하, 제 2 몰드라고 부를 수 있다.)를 사용하여 수행할 수 있다. 즉, 상기 요철 형상에 대응하는 음각을 가지는 몰드(3000)의 상기 음각에 대응하는 양각 형상을 가지는 제 2 몰드(4000)를 준비하고, 도 3 및 4에 나타난 바와 같이, 상기 제 2 몰드(4000)를 원단(1000)을 향하여 이동시켜서 상기 원단(1000)을 프레스하는 방식으로 상기 압력을 인가할 수 있다.
다른 예시에서 상기 예를 들면, 상기 상부로부터의 압력의 인가는, 상기 원단 상부에서 기체를 분사하여 수행할 수도 있다.
이러한 예시는 도 5에 나타나 있다. 도 5에 나타난 바와 같이, 덮개(5000) 등을 덮어서 밀폐 공간을 형성한 후에 상부에서 공기 등의 기체(U)하여 상기 압력을 가할 수 있다.
성형 단계에서 상기 원단의 온도, 예를 들면, 원단의 표면 온도가 조절될 수 있으며, 구체적으로는 하기 식 1에 따른 △T의 절대값이 소정 범위가 되도록 상기 원단의 온도가 조절될 수 있다.
[식 1]
△T = 100 ×(Ts - Tg)/Tg
식 1에서 Ts는 성형 단계에서 상기 원단의 표면 온도이고, Tg는 상기 수지 성분의 유리전이온도이다.
예를 들면, △T의 절대값의 상한은, 50%, 48%, 46%, 44%, 42%, 40%, 38%, 36%, 34%, 32%, 30%, 28%, 26%, 24% 또는 22% 정도일 수 있고, 그 하한은, 0%, 5%, 10%, 15% 또는 20% 정도일 수 있다. 상기 식 1의 △T는, 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과이거나, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 미만 또는 이하이거나, 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과이면서 동시에 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 미만 또는 이하인 범위 내에 있을 수 있다.
상기 원단의 표면 온도(Ts)는 상기 식 1의 △T의 절대값의 범위를 만족하는 한, 수지 성분의 유리전이온도 대비 높거나 낮을 수 있다.
상기 원단의 표면 온도를 조절하는 방법에는 특별한 제한은 없으며, 예를 들면, 세라믹 히터 또는 코일 히터 등의 공지의 히터를 사용하여 조절할 수 있다.
또한, 상기 과정에서 원단의 하부에서 가해지는 흡인력과 원단의 상부에서 가해지는 압력의 관계도 조절될 수 있다.
예를 들면, 상기 하부로부터의 흡인과 상부로부터의 압력의 인가는, 하기 식 2에 따른 △P의 절대값이 소정 범위가 되도록 제어될 수 있다.
[식 2]
△P = 100 ×(PU - PL)/PL
식 2에서 PU는 성형 단계에서 원단의 상부에서 가해지는 압력에 의해 상기 원단에 가해지는 압력이고, PL은, 상기 원단의 하부에서의 흡인에 의해서 상기 원단에 가해지는 압력이다.
예를 들면, 상기 식 2의 △P의 절대값의 상한은, 100%, 95%, 90%, 85%, 80%, 75%, 70%, 65%, 60%, 55%, 50%, 45%, 40%, 35%, 30%, 25%, 20%, 15% 또는 5% 정도일 수 있고, 그 하한은, 0%, 5%, 10%, 15%, 20 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55% 또는 60% 정도일 수도 있다. 상기 식 2의 △P는, 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과이거나, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 미만 또는 이하이거나, 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과이면서 동시에 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 미만 또는 이하인 범위 내에 있을 수 있다.
식 2의 힘 PU는, 상기 흡인력만이 가해졌을 때에 상기 원단에 걸리는 순가 하중을 의미하고, PL은, 상기 압력만이 가해졌을 때에 상기 원단에 걸리는 순간 하중을 의미한다.
상기 식 2의 △P는, 그 절대값이 상기 범위를 만족하는 한, 양수일 수도 있고, 음수일 수도 있다.
상기에서 원단의 하부에서 가해지는 흡인에 의해 상기 원단에 가해지는 압력(식 2의 PL)의 하한은, 100 gf/cm2, 150 gf/cm2, 200 gf/cm2, 250 gf/cm2, 300 gf/cm2, 350 gf/cm2, 400 gf/cm2, 450 gf/cm2, 500 gf/cm2, 550 gf/cm2, 600 gf/cm2 또는 650 gf/cm2, 정도일 수 있고, 그 상한은, 2000 gf/cm2, 1900 gf/cm2, 1800 gf/cm2, 1700 gf/cm2, 1600 gf/cm2, 1500 gf/cm2, 1400 gf/cm2, 1300 gf/cm2, 1200 gf/cm2, 1100 gf/cm2, 1000 gf/cm2, 950 gf/cm2, 900 gf/cm2, 850 gf/cm2, 800 gf/cm2, 750 gf/cm2 또는 700 gf/cm2 정도일 수도 있다. 상기 힘은, 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과이거나, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 미만 또는 이하이거나, 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한 이상 또는 초과이면서 동시에 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한 미만 또는 이하인 범위 내에 있을 수 있다.
상기 공정을 거쳐서 본 출원의 성형체를 제조할 수 있다. 본 출원의 방법은, 상기 공정에 추가로 필요한 임의의 단계를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 방법은, 상기 성형 단계 이후에 냉각 공정 등을 통해서 성형된 형상을 고정하는 단계 등이 추가로 수행될 수 있다.
본 출원은, 성형체, 그 제조 방법 및 상기 성형체의 용도를 제공할 수 있다. 본 출원에서는, 음각 부위와 양각 부위를 가지는 요철 형상을 포함하고, 상기 음각 부위와 양각 부위에서의 물성이 균일한 성형체, 그 성형체의 제조 방법 및 그 성형체의 용도를 제공할 수 있다. 본 출원에서는, 음각 부위와 양각 부위를 가지는 요철 형상을 포함하는 성형체로서, 상기 성형체의 제조를 위한 원단의 물성이 안정적으로 유지된 성형체, 그 성형체의 제조 방법 및 그 성형체의 용도를 제공할 수 있다.
도 1은, 성형체를 3등분하는 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 2 내지 5는, 본 출원의 성형체의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은, 실시예에서 제조된 성형체의 사진이다.
도 7 및 8은 실시예에서 제조된 성형체의 SEM 이미지이다.
도 9는 비교예에서 제조된 성형체의 SEM 이미지이다.
도 10은, 인장 파단 강도의 측정을 위한 시편의 채취 부위를 설명하기 위한 사진이다.
이하 실시예를 통하여 본 출원을 구체적으로 설명하지만, 본 출원의 범위가 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
실시예 1.
도 6과 같이 음각 형상(100)과 양각 형상(200)에 의한 요철 형상이 형성되어 있는 성형체를 다음의 방식으로 제조하였다. 도 1의 성형체는 직사각형 판 형태로서, 가로의 길이가 약 608 mm이고, 세로의 길이가 약 308 mm이며, 두께가 약 2 mm인 것으로 히트 싱트(Heat sink)로 사용될 수 있다.
우선 원단을 제조하였다. 원단은, 수지 성분인 mPPO(Modified PPO(Polyethylene oxide))와 필러 성분인 유리 섬유(glass fiber)가 8:2의 중량 비율(mPPO:필러 성분)로 배합된 재료를 압출 공정에 적용하여 약 2 mm 정도의 두께로 제조하였다.
상기 수지 성분인 mPPO는 유리전이온도가 약 145℃ 정도였고, 상기 유리 섬유는, 단면의 직경이 약 12.5μm 정도이고, 종횡비가 24 정도였다.
상기 원단을 사용하여 다음의 방식으로 도 6의 성형체를 제조하였다. 도 3에 나타난 바와 같이 성형체의 요철 형상에 대응하는 음각이 형성되어 있는 제 1 몰드(3000)상에 상기 원단(1000)을 위치시켰다. 또한, 상기 원단(1000)상에 상기 요철 형상의 상응하는 양각 형상이 형성된 제 2 몰드(4000)를 위치시켰다.
이어서 세라믹 히터를 사용하여 상기 원단의 표면의 온도를 약 195℃ 수준으로 유지하였다. 상기 세라믹 히터는, 승온 장비의 내부에 위치하였고, 원단의 상부에 상기 세라믹 히터를 위치시킨 상태로 PLC(Programmable Logic Controller) 시스템의 온도 제어를 통해서 목적하느 온도로 승온하였다. 상기 원단의 표면 온도가 목적하는 온도로 제어되었는지 여부는 비접촉식 적외선 온도계를 사용하여 확인하였다.
그 후, 상기 온도를 유지하면서 도 3에 나타난 바와 같이 제 1 몰드(3000)의 하부에서 흡인(suction)(L)을 수행하고, 동시에 제 2 몰드(4000)를 하부로 이동시켜서 도 4와 같은 형태로 상기 원단에 압력을 인가하였다.
상기 흡인(suction)(L)은, 장비의 게이지를 100% 개방하여 수행하였다. 이러한 흡인은 rate 기준으로 Vacuum flow는 약 1기압 정도이고, 상기 원단에 가해지는 압력은 약 690.2 gf/cm2 (인가 하중 약 1500 kg) 정도이다. 또한, 상기 제 2 몰드(4000)의 가압력은, 상기 흡인을 통하여 형성된 성형체에 약 548.7 gf/cm2 (인가 하중 약 1000 kg) 수준의 압력이 가해지도록 하였다.
도 4와 같은 제 1 몰드(3000)와 제 2 몰드(4000)의 상태를 약 10초 정도 유지하고, 성형체(원단)(1000)의 온도를 약 40℃까지 감온하여 냉각 공정을 수행하였다.
냉각 공정 후에 제 1 및 제 2 몰드(3000, 4000)를 분리하고, 성형체를 회수하였다.
실시예 2.
실시예 1과 같은 방식으로 성형체를 제조하였다. 다만, 실시예 2에서는, 원단의 가열을 코일 히터를 사용하여 수행하였으며, 원단의 표면 온도는 약 175℃ 수준으로 유지하였다. 상기 코일 히터는, 승온 장비의 내부에 위치하였고, 원단의 상부에 상기 히터를 위치시킨 상태로 PLC(Programmable Logic Controller) 시스템의 온도 제어를 통해서 목적하느 온도로 승온하였다. 상기 원단의 표면 온도가 목적하는 온도로 제어되었는지 여부는 비접촉식 적외선 온도계를 사용하여 확인하였다.
상기 내용을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 성형체를 제조하였다.
비교예 1.
실시예 1과 동일한 방식으로 성형체를 제조하되, 제 2 몰드(4000)에 의한 가압을 수행하지 않고, 성형체를 제조하였다.
시험예 1. 성형 상태의 평가
실시예 또는 비교예의 성형체의 단면을 SEM(Scanning Electron Microscope) 장비(JEOL사, JSM-7800F 모델)로 촬영하여 성형성을 평가하였다. 상기 성형체를 TXP 전처리 장비로 단면 처리한 후에 상기 SEM 장비로 촬영하였다. 상기 촬영 시에는 BED-C 관찰 모드를 적용하였고, 배율, 작업 거리 및 가속 전압은 각각 100배, 15mm (Working Distance) 및 15.0kV로 하였다. 도 7 및 8은 각각 실시예 1 및 2에 대한 결과이고, 도 9는 비교예 1에 대한 결과이다.
도 7 내지 9의 비교를 통해서 실시예 1 및 2의 경우 내부에 기공 발생 없이 양호한 성형이 이루어졌으나, 비교예 1의 성형체의 경우 내부의 다수의 기공이 확인되는 것을 알 수 있고, 성형체의 형상도 원하는 요철 형상이 적절하게 형성되지 않았다.
시험예 2. 인장 파단 강도의 평가
실시예 또는 비교예에서 제조된 판 형상의 성형체의 음각 부위와 양각 부위의 인장 파단 강도(Tensile strength)를 평가하였다. 도 10에 나타난 바와 같이 상기 성형체의 음각 부위(도 10의 푸른색 직사각형)와 양각 부위(도 10의 붉은색 직사각형)를 각각 재단하여 시편을 제조하였으며, 이 때 시편은 가로의 길이가 약 45 mm이고, 세로의 길이가 약 12.5 mm가 되도록 재단하였다. 도면에 나타난 바와 같이 음각 부위에서는 모두 32개의 시편을 채취하였고, 양각 부위에서는 모두 17개의 시편을 채취하였으며, 하기에서 기재하는 인장 파단 강도는 상기 시편에서 측정된 인장 파단 강도의 평균값이다.
UTM(Universal Testing Machine) 장비를 사용하여 상온(약 25℃)에서 인장 파단 강도를 측정하였다. 상기 시편을 가로 방향의 양 끝단을 약 8 mm씩 상기 장비에 고정하고, 가로 방향으로 인장하면서 시편이 파단되는 시점에서의 강도를 측정하고, 상기 인장 파단 강도로 하였다. 상기 인장은 약 50 mm/sec 정도의 인장 속도로 등속도로 수행하였다.
상기 측정 결과를 하기 표 1에 정리하여 기재하였다.
표 1에서 편차는, 음각 부위의 인장 파단 강도를 SM이라고 하고, 양각 부위의 인장 파단 강도를 SP라고 하였을 때에 100×(SP-SM)/SM으로 계산되는 값이다.
양각부위(MPa) 음각부위(MPa) 편차
실시예 1 84.91 81.82 3.8
비교예 1 45.61 44.52 2.4
시험예 3. 인장 파단 강도의 평가
실시예 또는 비교예에서 제조된 판상의 성형체를 세로 방향(도 10의 화살표 방향)으로 동일한 길이가 되도록 3등분하여 절단하여 상단부, 중단부 및 하단부 시편으로 제조한 후에 각 부분에 대해서 시험예 2와 동일하게 인장 파단 강도를 평가하였다.
이 때 시편의 절단은, 에지부의 균열 등을 방지하기 위해서 Water jet 공정으로 수행하였다.
도 10에 나타난 바와 같이 상기 성형체의 음각 부위(도 10의 푸른색 직사각형)와 양각 부위(도 10의 붉은색 직사각형)에서 시편을 얻었고, 상단부, 중단부 및 하단부에서 각각 상기와 같은 방식으로 시편을 얻었다. 상기 시편을 재단할 때에는, 성형체의 TD(Transverse direction) 방향이 가로 방향이 되도록 시편을 재단하였다. 상기 TD 방향을 원단을 제조하는 압출 공정을 기준으로 한 방향이다. 상기 방법으로 상단부의 음각 부위 및 양각 부위에서 각각 4개의 시편(총 8개의 시편)을 채취하고, 중단부와 하단부에서도 동일하게 시편을 채취하였다.
상기 시편들에 대해서 시험예 2의 경우와 동일하게 인장 파단 강도를 평가하였으며, 그 결과를 표 2에 정리하여 기재하였다.
하기 표 2에서 강도(MPa)는, 인장 파단 강도이고, 이는 상단부, 중단부 및 하단부 각각에서 채취한 시편에 대해 측정한 인장 파단 강도의 평균값이다.
또한, 하기 표 2에서 편차는, 상기 평균값과 상기 원단의 인장 파단 강도의 비율로서, 상기 원단의 인장 파단 강도를 SR이라고 하고, 상기 평균값을 SS라고 하였을 때에 100×SS/SR로 계산되는 값이다.
상단부 중단부 하단부
실시예 1 강도(MPa) 89 81.82 90.75
편차(%) 96.24 88.48 98.13
2 강도(MPa) 81.94 89.94 87.97
편차(%) 88.60 97.25 95.12
비교예 1 강도(MPa) 53.96 44.52 73.37
편차(%) 58.34 48.14 79.33

Claims (18)

  1. 수지 성분 및 필러 성분을 포함하는 판상 성형체로서,
    상기 판상 성형체에는 양각 부위와 음각 부위를 포함하는 요철 형상이 형성되어 있으며,
    상기 양각 부위와 상기 음각 부위의 인장 파단 강도의 차이의 절대값이 10% 이하이고,
    상기 음각 부위의 인장 파단 강도가 50 MPa 이상이거나, 원단 대비 인장 파단 강도의 변화 비율이 80% 이상인 성형체.
  2. 수지 성분 및 필러 성분을 포함하는 판상 성형체로서,
    상기 판상 성형체에는 양각 부위와 음각 부위를 포함하는 요철 형상이 형성되어 있으며,
    상기 판상 성형체는 제 1 방향으로 형성된 변을 가지고,
    상기 판상 성형체를 상기 제 1 방향의 변과 수직한 방향으로 3등분하여 얻어지는 상단부, 중단부 및 하단부 각각의 인장 파단 강도의 표준 편차가 100 이하인 성형체.
  3. 제 2 항에 있어서, 음각 부위의 인장 파단 강도가 50 MPa 이상이거나, 원단 대비 인장 파단 강도의 변화 비율이 80% 이상인 성형체.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 수지 성분이 열가소성 폴리머인 성형체.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 필러 성분은, 섬유상 필러를 포함하는 성형체.
  6. 제 5 항에 있어서, 섬유상 필러는, 종횡비가 3 내지 60의 범위 내에 있는 성형체.
  7. 제 6 항에 있어서, 섬유상 필러는, 단면 직경이 1μm 내지 100μm의 범위 내에 있는 성형체.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 성형체는, 수지 성분 100 중량부 대비 1 내지 100 중량부의 필러 성분을 포함하는 성형체.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 두께가 100 μm 내지 100 mm의 범위 내인 성형체.
  10. 수지 성분과 필러 성분을 포함하는 원단을 성형하여 음각 부위와 양극 부위를 포함하는 요철 형상을 가지는 판상 성형체를 제조하는 방법으로서,
    상기 요철 형상에 대응하는 음각을 가지는 몰드의 상기 음각상에 상기 원단을 위치시키고, 상기 몰드의 하부에서 상기 원단을 흡인하면서, 상기 원단의 상부에서 압력을 인가하는 성형 단계를 포함하는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 압력의 인가는, 원단의 상부에서 기체를 분사하여 수행하는 방법.
  12. 제 10 항에 있어서, 압력의 인가는, 몰드의 음각에 대응하는 양각 형상을 가지는 제 2 몰드의 상기 양각 형상으로 원단을 프레스하여 수행하는 방법.
  13. 제 10 항에 있어서, 성형 단계에서 원단의 온도를 하기 식 1에 따른 △T의 절대값이 50% 이하가 되도록 유지하는 방법:
    [식 1]
    △T = 100 ×(Ts - Tg)/Tg
    식 1에서 Ts는 성형 단계에서 상기 원단의 표면 온도이고, Tg는 상기 수지 성분의 유리전이온도이다.
  14. 제 13 항에 있어서, 원단의 표면 온도를 세라믹 히터 또는 코일 히터로 제어하는 방법.
  15. 제 10 항에 있어서, 원단의 하부에서의 흡인과 상부에서의 압력의 인가를, 하기 식 2에 따른 △P의 절대값이 100% 이내가 되도록 수행하는 방법:
    [식 2]
    △P = 100 ×(PU - PL)/PL
    식 2에서 PU는 상부에서 가해지는 압력에 의해 상기 원단에 가해지는 압력이고, PL은, 상기 원단의 하부의 흡인에 의해 상기 원단에 가해지는 압력이다.
  16. 제 15 항에 있어서, 원단의 하부의 흡인에 의해 상기 원단에 가해지는 압력이 100 gf/cm2 내지 2,000 gf/cm2의 범위 내에 있는 방법.
  17. 수지 성분 및 필러 성분을 포함하는 판상 성형체를 포함하고,
    상기 판상 성형체에는 양각 부위와 음각 부위를 포함하는 요철 형상이 형성되어 있으며,
    상기 양각 부위의 인장 파단 강도 및 상기 음각 부위의 인장 파단 강도의 차이의 절대값이 10% 이하이고,
    상기 음각 부위의 인장 파단 강도가 50 MPa 이상이거나, 원단 대비 인장 파단 강도의 변화 비율이 80% 이상인 히트 싱크.
  18. 수지 성분 및 필러 성분을 포함하는 판상 성형체를 포함하고,
    상기 판상 성형체에는 양각 부위와 음각 부위를 포함하는 요철 형상이 형성되어 있으며,
    상기 판상 성형체는 제 1 방향으로 형성된 변을 가지고,
    상기 판상 성형체를 상기 제 1 방향의 변과 수직한 방향으로 3등분하여 얻어지는 상단부, 중단부 및 하단부 각각의 인장 파단 강도의 표준 편차가 100 이하인 히트 싱크.
KR1020220141268A 2022-10-28 2022-10-28 성형체 KR20240060056A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220141268A KR20240060056A (ko) 2022-10-28 2022-10-28 성형체
PCT/KR2023/013873 WO2024090784A1 (ko) 2022-10-28 2023-09-15 성형체

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220141268A KR20240060056A (ko) 2022-10-28 2022-10-28 성형체

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20240060056A true KR20240060056A (ko) 2024-05-08

Family

ID=90831297

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220141268A KR20240060056A (ko) 2022-10-28 2022-10-28 성형체

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR20240060056A (ko)
WO (1) WO2024090784A1 (ko)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003055011A (ja) * 2001-08-09 2003-02-26 Aisawa Construction Co Ltd コンクリート補強用ロッド及びその製造方法
KR20070017144A (ko) * 2004-04-01 2007-02-08 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 가요성 금형 및 방법
EP1880828A1 (en) * 2005-05-10 2008-01-23 Dainippon Ink and Chemicals, Incorporated Process for forming thermoformable sheet and forming machine
CN103367611B (zh) * 2012-03-28 2017-08-08 日亚化学工业株式会社 波长变换用无机成型体及其制造方法以及发光装置
ES2719499T3 (es) * 2012-12-26 2019-07-10 Toray Industries Producto moldeado que tiene estructura hueca y proceso para producir el mismo

Also Published As

Publication number Publication date
WO2024090784A1 (ko) 2024-05-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR930000742B1 (ko) 인발 성형방법, 그 장치 및 그 제품
Boros et al. Combination of 3D printing and injection molding: Overmolding and overprinting.
US5342463A (en) Process for producing shaped articles by starting from reinforced thermoplastic sheets
KR920001316B1 (ko) 섬유강화 플라스틱 시이트
EP2614942A1 (en) Method for producing skin-covered foamed molded article and apparatus for production thereof
EP0448570B1 (en) Thermoformable polyaryletherketone sheet
CN110506072B (zh) 表皮材料覆盖发泡颗粒成型体
CN108127938A (zh) 碳纤维工件芯轴气袋一体化成型工艺
EP0668142B1 (en) Method for coextrusion thermoformable panels
KR20240060056A (ko) 성형체
KR20200067184A (ko) 발포 성형체, 및 그 제조 방법
JP2018001493A (ja) 表皮材被覆発泡成形体の製造方法
KR102350748B1 (ko) 금형 및 그 제조 방법, 그리고 성형체의 제조 방법
CN111148784B (zh) 覆盖有表皮的发泡成型体
EP0755762A1 (en) Molded article of fiber-reinforced resins and process and equipment for the molding thereof
KR20240060055A (ko) 성형체
JPS59202828A (ja) 発泡成形金型用コアベント
CN115476564A (zh) 一种以改性聚丙烯发泡成型体为芯层的复合材料及其制备方法
KR20240060349A (ko) 성형체
KR101960837B1 (ko) 용융장력이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물을 이용한 수지 성형물 제조 방법
CN113024877A (zh) 一种微发泡注塑制备轻量化高性能聚丙烯制品的方法及工艺
DE4030477A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur herstellung von formteilen oder gegenstaenden
JP7422587B2 (ja) 樹脂発泡体および樹脂複合体
JP6576199B2 (ja) 表皮材被覆発泡粒子成形体の製造方法
US20040007798A1 (en) Polymer blends for tip molding process and method of forming a plastic part