KR950000176B1 - 수지 성형품 및 그의 제조방법 - Google Patents

수지 성형품 및 그의 제조방법 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]
수지 성형품 및 그의 제조방법
[도면의 간단한 설명]
제 1 도는 본 발명의 제조방법을 실행하는 성형 장치를 간단하게 나타낸 단면도이다.
제 2 도는 본 발명의 실시예 4 의 제품과 비교예 4 의 제품을 보온성으로 비교한 것이다.
제 3 도는 본 발명의 실시예 2 의 성형품 및 비교예 3 의 성형품 각각의 단면을 나타내는 사진이다.
제 4 도는 본 발명의 실시예 4 의 성형품 및 비교예 4 의 성형품 각각의 단면을 나타내는 사진이다.
[발명의 상세한 설명]
[기술분야]
본 발명은 여러 가정용품으로 사용되는 수지 성형품 및 그 제조방법에 관한 것이다.
[배경기술]
근년, 여러 가지의 특성을 갖는 수지의 개발이 가전제품 및 집기를 위시로 하는 가정용품에서 여러 가지의 유용성이 있는 수지를 발견하도록 조장해 왔다. 특히 수지의 단열성이나 절연성을 이용한 식탁용품 및 가전제품의 하우징이 각종 개발되고 있다. 상기 수지의 성형품 제조를 위한 볼록형 및 오목형으로 이루어진 금형내에 가열 용융한 수지를 충전하고, 금형 내에서 용융수지를 냉각시킨 후 고화시키고, 금형내의 수지 성형품을 꺼내는 방법을 일반적으로 채택하고 있다. 하지만 큰 내벽을 갖는 수지 성형품이 이러한 방법으로 제조되면, 제품은 고밀도로 인하여 무겁고, 수지의 수축으로 인하여 소위 열화(sink marks) 및 구부러짐(warps)의 형태로 변형을 받기 쉽다.
상기 문제를 해결하기 위해 미합중국 특허 제 3,960,996 호에 기재한 것으로 수지에 발포제를 첨가하여 압축된 금형내에 사출하고 그후 내부를 감압하여 수지를 발포하는 소위 가스 카운터 플레슈어법(gas counter pressure)과, 발포제를 함유하지 않는 표면층 수지를 사출한 후, 발포제를 첨가한 중심-층 수지를 사출하여 중심-층 수지만을 발포하는 소위 샌드위치 성형법(sandwich molding method)과, 금형의 내부를 미리 압축 공기로 가압한 상태에서 바람직한 기법의 사출 성형장치를 사용하여 발포 제제의 표면-층 수지 및 중심-층 수지로 동공을 충전하고, 동공이 수지로 충전된 후 금형내 내부 압력을 제거하고 표면층에 평활한 표면을 제공하면서 표면층 수지 및 중심층 수지를 동시에 발포하는 것으로 이루어진 일본국 특허 출원 공개 SHO 50(1975)-17476 에 기재한 것과 같은 방법, 일본국 특허 공보 SHO 57(1982)-14,968 에 기재한 것과 같이 금형내에 수지를 사출후 수지의 매스(MASS)에 고압축 기체를 주입하여 속빈 성형품(hollow shaped article)을 수득하는 방법이 예를들어 오늘날 까지 개발되고 있다. 중심-층 수지만을 발포한 샌드위치 성형법에 의해 수득한 성형품은 표면-층 수지의 수축이 중심층의 발포로부터 생기는 압력에 의해 내부적으로 재압력을 받기 때문에 변형을 거의 안받고, 표면-층 수지가 발포가 안되었기 때문에 성형품의 표면이 평활하며 우수한 강성(rigidity) 및 충격 강도를 갖는다.
상기 방법은 각각 일장일단이 있다. 더욱이 경량인 성형품을 개발하기 위한 요망이 산업에서 표현되어 왔다. 현상황에서 충분한 강도, 경량 및 우수한 외관을 갖는 성형품의 제조방법이 강하게 요구되고 있는 것이 현상이다.
[발명의 개시]
본 발명은 상술한 문제가 생기지 않는 수지 성형품 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 첫 번째 견지는, 중심-층 수지의 외측을 표면-층 수지로 감싼 2-중(two-ply)구조를 갖는 수지 성형품에 관한 것으로, 상기 성형품은 적어도 중심 층이 공극률 30∼80%로 발포된 수지층으로 된 것을 특징으로 하는 수지 성형품이다. 본 발명의 두 번째 견지는 중심-층 수지의 외측을 표면-층 수지로 감싼 2-중 구조를 갖는 수지 성형품의 제조방법에 관한 것으로 상기 방법은 성형품 금형내에 표면-층 수지를 사출한 후와 연속적으로 또는 동시에 그안에 있는 발포제를 첨가하여 발포된 중심-층 수지를 사출하는 것을 특징으로 하는 수지 성형품의 제조방법이다.
하기에 본 발명을 자세히 설명하겠다.
본 발명에서 관찰하는 수지의 성형품은 중심층 및 표면층으로 구성된 2 중 구조를 가지고 있다. 중심층 및 표면층은 같은 것이거나 상이하여도 좋고 성형품의 목적에 맞추어서 선택한다. 또 중심층 수지가 발포제를 가하여 필연적으로 발포되는 반면, 표면-층 수지는 필요하다면 발포제를 가하여 발포될 수 있다.
표면-층 수지가 발포될 때, 발포로 인해 성형품 표면의 평활성을 손상시키거나, 성형품의 강도가 저하되는 것을 막기 위해 발포량을 조절해야 한다.
발포는 일본국 특허 출원 SHO 50(1975)-17,476 에 기재한 것과 같이 압축 가스체에 의해 가압된 금형에 의해 성형하여도 좋고 또는 일본국 특허 공보 SHO 39(1964)-22,213에 기재한 것과 같이 미리 수지를 사출한 후 형 캐비티를 확대할 수 있는 금형에 의해 성형함으로써 선택적으로 발포를 수행할 수 있다.
본 발명에 의해 관찰되는 수지 성형품에서 표면층 및 중심층을 형성하는데 사용될 수지는 동종 또는 이종, 동색 또는 이색 등 임의로서도 좋다.
본 발명에서 유용하게 사용한 수지는 사출성형될 수 있어야 한다는 필요만을 제외하고는 특별한 제한이 없다.
예를 들어 이렇게 유용한 수지는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아세탈 및 나이론과 같은 결정성 수지 및 폴리스티렌, 스티렌-부타디엔 공중합체, ABS 수지, SAN 수지, 폴리염화비닐, 폴리메틸메타아크릴산 에스테르, 폴리페닐렌 에테르, 및 폴리카보네이트 등과 같은 비결정성 수지이다. 상기 열거된 수지를 경제성 및 우수한 외관을 고려하여 적당히 선택된 2 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
중심 층의 발포상태는 특히 중심층에 사용되는 수지의 종류에 따라 변한다. 발포된 중심층은 섬유상의 수지가 서로 휘감긴 솜 모양인 경우와 또는 수지층에 많은 연통공이 통해져 있는 경석모양인 경우가 있다. 폴리프로필렌(결정성 열가소성 수지)을 사용하면 솜모양으로 되며, 내충격성 폴리스티렌(비결정성 열가소성 수지)을 사용한 경우는 경석모양으로 된다.
수지에 첨가하는 발포제는 특정한 성질이 필요하지 않다. 지금까지 시장에서 구입할 수 있는 유기 및 무기 발포제는 어느 것이나 사용할 수 있다. 상술한 것의 답인 발포제는 예를 들어 상압에서 비점이 20°∼80℃ 범위에 있는 펜탄, 헵탄과 같은 임계온도가 높으며 고유의 발포온도에서 압력하에 응축 가능한 발포제는 물론이거거니와 고유의 발포 온도를 내는 질소 및 이산화탄소 기체로써 응축할 수 없는 기체를 내놓는 아조디카본아미드(ADCA), 중탄산나트륨 및 시트르산 나트륨과 같은 화학 발포제가 있다. 본 발명의 수지 성형품은 중심층의 공극률이 30∼80%, 바람직하게는 40∼80%, 더 바람직하게는 50∼80%의 범위에 있다. 공극률이 30% 이하이면 중심층은 고밀도를 갖게 되므로 성형품은 무게가 증가하게 된다. 공극률이 80%를 넘으면 성형품의 충격강도가 쇠퇴하게 되는 불이익이 생기게 된다.
본 발명에서 관찰하는 성형수지의 제조법은 도면과 함께 하기에 기술한다.
제 1 도는 본 발명에 따라 제조방법을 실시하는 장치의 일예를 나타낸다. 제 1 도에서 (1)은 표면-층 수지, (2)는 중심-층 수지, (3)은 표면-층 스크루우, (4)는 중심-층 스크루우, (5)는 표면-층 니들 및 (6)은 중심-층 니들을 의미한다. 표면-층 수지(1) 및 중심-층 수지(2)는 각각 표면-층 스크루우(3) 및 중심-층 스크루우(4)에 의해 전방(도면에서 나타난 베어링에 왼쪽으로)으로 밀어내어 진다. 사출구는 사출하지 않는 동안 표면-층 니들(5) 및 중심-층 니들(6)으로 사출 출구를 막을 수 있다. 스크루우에 의해 생긴 압력은 표면-층 수지(1) 및 중심-층 수지(2)를 움직이게 하고, 결과적으로 각각의 니들을 후퇴시켜 마침내 수지가 사출구 쪽으로 가게한다. 수지는 스크루우에 의해 가압된 상태로 금형(7)내에 사출된다.
본 발명의 제조방법은 종래 금형내에서, 사출후 행하는 발포를 사출전에 행하는 것을 특징으로 하고 있다. 구체적으로 제 1 도의 장치에 중심-층 수지(2)를 충전한 후 중심-층 스크루우(4)를 후퇴시켜 중심-층 수지(2)에 작용하는 압력을 감소시키며, 중심층 수지를 발포한 다음 계속하여 중심-층 스크루우(4)를 전진시켜, 중심-층 수지(2)를 사출하면 충분히 발포된 중심층이 얻어진다.
본 발명에서 수지 성형품은 말단부까지 중심층이 균일하게 발포된다. 그러므로 성형 과정에서 냉각단계는 중심층 내의 기포가 수지의 다른 가능한 수축을 저지하는 작용으로 성형품 전체 부피에 균일하게 작용한다. 결과로, 성형품은 쉽게 열화되거나 구부러지지 않으며 전체 부피를 통해 균일한 구조를 수득하며, 균일한 강성 및 충격 강도를 갖는다. 더욱이, 본 발명의 성형품은 통상적인 샌드위치 성형의 성형품과 비교할 때 중심층의 발포량이 많기 때문에 현저하게 경량이다. 중심층의 발포부는 솜모양 또는 경석모양이며 발포된 중심층 안에서 공기의 유동이 매우 제한되기 때문에 단열성도 풍부하다. 본 발명의 제조방법은 성형장치내에서 미리 발포된 수지로 중심층이 형성되므로, 중심층에서 발포성 수지를 사용하는 통상적인 샌드위치 성형법과 같이, 금형내의 수지 흐름의 말단에 가까운 부분에서 중심층 수지의 돌출은 생기지 않고, 전체 부피를 통해서 균일하게 발포된 수지를 성형품 속으로 주입할 수 있다. 더욱이, 수지의 발포량은 사용되는 발포제의 종류 및 양을 변화시키므로써 제어가 용이하다. 이하, 본 발명의 구체적인 실시형태를 예증한다. 본 발명은 하기 실시형태만으로 제한하지 않는다는 것을 강조한다.
실시예증의 언급하는 부(parts)는 항상 중량부(parts by weight)를 의미한다.
중심층의 공극률은 다음의 식으로 계산된다.
(성형품의 중심층 체적-성형품의 중심-층 수지 체적)/(성형품의 중심-층 체적)
[실시예 1]
제 1 도의 장치를 사용해서, 체적 214㎤ 및 두께가 12㎜인 원판상 캐비티를 갖는 금형을 사용하여 수지 성형품을 제조한다. 고-충격 폴리스티렌(high-impact polystyrene)을 중심-층 수지 및 표면-층 수지로 사용하였다. 중심-층 수지에 중심-층 수지 100 부당 발포제로써 ADCA를 0.72부 가한다. 장치에 45g의 중심-층 수지를 미-발포 상태로 유지하는데 충분한 배압을 걸면서, 동시에 220℃온도에서 100g의 표면-층 수지와 함께 용융시킨다. 그렇게 용융된 2 중 수지는 성형 장치에서 각각 충전하였다. 그러므로 이전의 내부공간이 캐비티안에 있는 중심-층 수지의 충전량에 대하여 체적비로 2.4 배가 될 때까지 중심-층 스크루우를 후퇴시켜서 중심-층 수지에 가하는 압력을 낮추고, 중심-층 수지를 장치내에 발포한다. 그리고나서, 발포된 중심-층 수지 및 표면-층 수지를 통해서 금형내에 사출한다. 연속적인 냉각후에 수득되는 성형품은 무게가 145g이고 발포율이 151%를 나타내며 중심층은 공극률이 65%를 나타낸다. 상기 제조품은 열화 및 뒤틀림 및 중심층의 돌출이 없는 경량의 것이었다.
[실시예 2]
성형품은 두께 9㎜ 및 내부 체적 160㎤인 원판상의 캐비티를 갖는 금형을 사용하여, 표면-층 수지 80g 및 발포제로서 ADCA 0.36부를 가한(중심-층 수지의 100 중량부를 기준으로 하여) 중심-층 수지 34g을 배압을 걸면서 장치내에 충전하고, 그후 내부공간이 중심층 수지의 충전량에 대하여 체적비가 1.7 배가 될 때까지 스크루우를 후퇴시키는 이외는 실시예 1 과 마찬가지로 하여 성형품을 얻었다.
성형품은 무게가 114g이고 발포율이 145% 및 중심층은 공극률이 57%를 나타낸다. 제품은 경량으로 외관이 우수하다. 중심층의 상태는 경석상이었다. 상기 성형품의 단면을 제 3 (a)도에 나타낸다.
[실시예 3]
발포제 0.18부(표면-층 100 부 기준)을 가한 표면층 수지 90g 및 가스체로 미리 8㎏/㎠의 가압된 성형용 금형을 사용하고, 두 개의 수지로 충전후 금형내의 가스 압력을 제거하여 성형을 수행하는 것 이외는 실시예 1 과 완전히 마찬가지로 하여 성형품을 수득한다.
성형품은 경량이고 발포율이 164%를 나타낸다. 실시예 1 의 제품과 유사하게 이 경우도 제품에 열화나 뒤로 굽어지는 모양이 없고 우수한 왼관을 나타낸다.
[비교예 1]
발포제를 함유하지 않는 고-충격 폴리스티렌을 표면층 및 중심층에 사용한다. 장치에 충전한 중심-층 수지의 양은 실시예1에서 중심-층 스크루우의 후퇴로 인해 생성되는 부피와 같다. 즉, 스크루우가 완전히 후퇴한 시간과 사출이 시작하려는 시간 사이에 존재하는 부피이다. 중심-층 수지는 열용융상태에 있고 표면-층 수지는 장치에 동시에 같이 존재한다. 그후, 실시예 1에서 사용한 동일 금형에 2 개의 수지를 사출한다. 연속적인 냉각후에 수득한 성형품은 무게가 220g이고 열화가 현저하게 나타났다.
[비교예 2]
발포제를 함유하는 중심층이 장치에 충전하는 동안 장치내에서 미발포 상태로 유지하는데 충분한 배압을 걸면서 실시예 2에서 중심-층 스크루우의 후퇴에 의해 형성된 내부공간을 가열 용융한 수지로 채운다는 것을 제외하고 실시예 2 의 상기 제조과정에 의해 성형품을 수득한다.
성형품은 열화 및 구부러짐이 나타나지 않았으나 발포율이 120%이고 무게가 131g이다. 중심-층 수지의 돌출이 나타나고 외관이 좋지 않다.
[비교예 3]
중심-층 스크루우의 후퇴를 행하지 않고서 성형하는 것을 제외하고 실시예 2 의 제조방법과 완전히 마찬가지로 하여 성형품을 수득한다.
상기 성형품은 발포율이 130%를 나타낸다. 중심-층 수지의 돌출이 나타나고 열화가 큰 것이었다. 성형품의 단면을 제 3 도(b)에 나타낸다.
[실시예 4]
폴리프로필렌성으로 142g으로 된 국그릇 금형을 사용하여 폴리프로필렌으로 72g의 표면-층 수지 및 32g의 중심-층 수지를 만들고 중심-층 수지 100 부에 발포제로서 ADCA 0.5부 첨가한 중심층 수지를 성형재료로서 제조하고, 미발포상태의 중심-층 수지를 유지하는데 충분한 배압하에서 중심층 수지로 채운 제 1 도에서 설명된 구조로 된 장치에서 가열 용융시키고, 장치에 충전한다. 충전후 내부공간이 금형내의 중심층 수지의 체적비로 1.7 배가 될 때까지 중심-층 스크루우로 후퇴시켜서 중심-층 수지 및 표면-층 수지를 동시에 금형내에 사출시킨다. 냉각 단계후에 수득하는 성형품은 무게가 104g이고 발포유리 136%를 나타내며 중심층은 공극률이 54%를 나타낸다. 상기 제품은 보온성에 뛰어난 것이었다. 본 제품의 단면을 제 4 도(a)에 나타낸다.
[비교예 4]
중심층 스크루우의 후퇴를 행하지 않고 성형하는 것 이외는 실시예 4 의 제조과정과 꼭 마찬가지로 하여 성형품을 수득한다. 상기 성형품은 발포율이 120%를 나타내며 열화가 많다. 실시예 4의 성형품에 의해 보온성이 약간 떨어진다. 상기 성형품의 단면을 제 4 도(b)에 나타낸다.
제 2 도는 실시예 4 및 비교예 4에서 수득한 성형품의 단열성을 비교한 결과이다.
본 발명에 따른 상술한 수지 성형품 및 그 제조방법은 하기 효과를 갖는다.
① 본 발명의 성형품은 열화 또는 뒤로 굽어지는 모양이 없고 우수한 외관을 나타낸다.
② 경량이다.
③ 재생 수지를 사용할 수 있는 중심층을 포함하는 샌드위치 성형을 하기 때문에 비용에 있어서 유리하다.
④ 샌드위치 성형의 성형품 제조용으로 고안된 통상적인 장치로 제조할 수 있으므로 존재하는 장치를 교체할 필요가 없다.
⑤ 발포량을 쉽게 제어할 수 있기 때문에 제조될 성형품의 특성을 쉽게 변화시킬 수 있다.
⑥ 보온성이 우수하다.

Claims (6)

  1. 중심-층 수지의 외측을 표면-층 수지로 감싸 넣은 2중 구조를 갖는 수지 성형품으로 적어도 중심층의 공극률이 30∼80% 범위로 발포한 수지층으로 된 것을 특징으로 하는 수지 성형품.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 중심층이 솜모양으로 발포된 성형품.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 중심층이 경석모양으로 발포된 성형품.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 중심-층 수지 대 표면- 층 수지의 중량비가 50:50∼10:90의 범위에 있는 성형품.
  5. 가열 용융한 발포제를 함유한 중심-층 수지 및 발포제를 함유하지 않는 유사하게 용융된 표면-층 수지를 성형용 장치에 충전한 후 중심-층 수지에 가한 압력을 감압하므로서 성형용 장치내에서 중심-층 수지를 발포하고 성형용 금형내에 표면-층 수지를 사출하고 연속해서 또는 동시에 중심-층 수지를 사출하는 것을 특징으로 하는 수지 성형품의 제조방법.
  6. 가열 용융한 발포제를 함유하는 중심-층 수지 및 발포제를 함유하는 유사하게 용융된 표면-층 수지를 가스체에 의해 미리 가압된 상태를 유지시킨 성형품 금형내에 전술한 제 5 항에 따른 방법에 의해 사출하고 사출 바로후에 상기 금형 내부에 있는 가스 압력을 제거하는 것을 특징으로 하는 수지 성형품의 제조방법.
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