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문제 정의
- 본 논문에서는 위의 사항들을 고려하여 일반 2인치 휴대폰용도광판 금형과 형체압축 성형이 가능한 LS 전선의사 출 성형기를 사용하여 압축 효과를 가미해 성형한 도광판의 복굴절 저감과 패턴의 전사성 향상에 관한 실험 결과들을 보이고자 한다.
- 본 논문에서는 형체 압축을 이용하여 도광판 성형품에 대하여 전사성 및 게이트 부위에서 발생하는 복굴절의 저감시킬 수 있는 방법에 대하여 실험하였다.
제안 방법
- 9의 setup을 이용하여 일반 단순 사줄과 사줄압축모드(injection-compression mode)의 복굴절 측정의 결과이다. (a)에 보이는 바와 같이 게이트와 성형품이 만나는 위치를 0으로 하고 샘플의 바깥쪽으로 위치를 옮겨가며 복굴절을 측정하으며. 일반 단순 사출성형, 즉, 초기 형체력이 80ton인 경우 복굴절의 값(An)은 게이트 부근에서 약 2.
- 4(c)에 본 사출기와 금형을 사용하여 만든 도광판을 도시화하였다. LS 전선의 LGE-110D 사출기를 사용하여 Fig. 2에 보인 바와 같이 2가지 방식(사출압축모드, 사출 프레스 모드)으로 형체압축 실험을 할 수 있었다.
- 본 논문에서는 패턴의 형상을 측정하기 위해 Fig. 7과 같이 Nanofocus의 3D-profiler를 사용하였으며, 샘플에서 발생하는 경로차가 1/2파장안에 있는지 확인하기 위해 Fig. 8과 같이 원편 광 시스템을 사용하였다. 시스템의 구성은 Edmund Industrial Optic 사의 편광필름 2장, 1/4파장판 2장, 그리고, LED 평면 광원, 그리고 복굴절이미지의 촬영을 위하여 Canon사의 300D 디지털카메라, 마지막으로 CANON EF 180mm 173.
- 본 연구에서는 사출 압축과 사출 프레스 모드를 사용한 압축성형 방법으로 핸드폰용 BLU의 도광판을 성형하여 패턴의 전사성과도광판 내 잔류복굴절의 분포를 측정하여 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
- 사출 프레스 모드에서는 일반 단순 사출성형과 사출 과정 전에 금형을 초기 설정치 만큼 형개 후 형폐 과정이 이루어지는 사출 프레스 모드에서는 초기 형개거리를 0.10mm, 0.13mm, 0.17mm로 변경해가며 일반단순 사출성형과 비교하였으며, 실험조건을 정리 하면 아래의 Table 2와 같다.
- 사출압축 모드에서는 일정한 형체력을 유지하는 일반 단순 사출성형과 초기형 체력을 작게 하여 사출 압에 의해 금형이 열리게 하는 사출압축 모드에서는 초기형 체력을 75ton , 55ton, 35ton으로 변경해가며 일반 단순 사출성형과 비교하였으며 실험조건은 Table 1과 같다.
- 본 연구에서는 최대 형 체력을 80ton으로 설정하여 실험하였으며 수지는 SUMITOMO의 PMMA(grade: MGSS)를 사용하였고 실린더의 온도는 230℃이며 금형온도는 55℃로 설정하였다. 실험은 일반단순사출성형(general injection molding)과 사출압축모드(injectioncompression mode), 사출프레스 모드 (injection-pressmode) 세 가지의 실험을 하였으며 초기 형 체력 및 형개거리를 조절해 가면서 실험을 하였다.
- 전사성 비교를 위한 샘플의 측정은 항상 일정한 위치에 있는 dot를 정하여 반복 측정하였으며 깊이와 성형품의 높이의 비율로 간단하게 전사성을 정의하고 패턴의 형상을 측정하였다.
대상 데이터
- 또한, 고는 주축 i 방향으로 편광된 횡파가 물질을 통과할 때의 굴절률이며 C는 광 탄성계수(stress-optical coefficient) 이다. 본 실험에서 사용한 PMMA의 경우 상온에서의 광탄성 계수는 약 -5Br (IBr = IO'12 Pa') 정도이다. 복굴절이 있는 샘플에 경로차가 발생하는 경우 선형편광기를 통해 보이는 컬러를 간섭색(interference color)라 하며, Fig.
- 이번 실험에서 사용한 LS전선 LGE-110D 모델은 최대 형 체력이 llOton 이며 금형의 영점 조정 시 최대 형체력을 조정할 수 있다. 본 연구에서는 최대 형 체력을 80ton으로 설정하여 실험하였으며 수지는 SUMITOMO의 PMMA(grade: MGSS)를 사용하였고 실린더의 온도는 230℃이며 금형온도는 55℃로 설정하였다. 실험은 일반단순사출성형(general injection molding)과 사출압축모드(injectioncompression mode), 사출프레스 모드 (injection-pressmode) 세 가지의 실험을 하였으며 초기 형 체력 및 형개거리를 조절해 가면서 실험을 하였다.
- 8과 같이 원편 광 시스템을 사용하였다. 시스템의 구성은 Edmund Industrial Optic 사의 편광필름 2장, 1/4파장판 2장, 그리고, LED 평면 광원, 그리고 복굴절이미지의 촬영을 위하여 Canon사의 300D 디지털카메라, 마지막으로 CANON EF 180mm 173.5L Macro USM 렌즈를 사용 보상판(compensator)을 사용한 point-by-point 즉정으로 행해졌으며 Fig. 9에 그 시스템의 개요도를 보였다.
- 이번 실험에서 사용한 LS전선 LGE-110D 모델은 최대 형 체력이 llOton 이며 금형의 영점 조정 시 최대 형체력을 조정할 수 있다. 본 연구에서는 최대 형 체력을 80ton으로 설정하여 실험하였으며 수지는 SUMITOMO의 PMMA(grade: MGSS)를 사용하였고 실린더의 온도는 230℃이며 금형온도는 55℃로 설정하였다.
성능/효과
- 일반 단순 사출성형의 결과 최대 복굴절값은 2 가지며 초기 형개거리를 0"mm로 설정할 경우 최대값은 약 1.81x10 전체적으로 약간 감소하는 경향을 보였다. 초기 형개거리를 크게 설정할수록 샘플 내부에 남는 복굴절의 값은 줄어든다는 것을 보여주며 0.
- (1) Fig. 3에 보인 바와 같이 형체 압축 성형을 이용함으로써 보다 적은 형체력으로도 도광판의 성형이 가능함을 실험적으로 보였다.
- (2) Fig. 11에 보인 바와 같이 형체 압축 성형 방법을 통하여 패턴의 전사성을 향상시킬 수 있음을 보였다.
- (3) Fig. 12와 Fig. 13에 보인 바와 같이 형체 압축 성형방법을 통하여 도광판 내부에서 발생하는 복굴절의 양을 획기적으로 줄일 수 있음을 확인할 수 있었다.
- 1X10』의 최대값을 나타내며 게이트에서 멀어질수록 복굴절값이 감소하는 전형적인 패턴을 보이고 있으며, (b)에 편광판 사이에서의 패턴 사진을 보인다. (c)에 보이는 바와 같이 초기 형체력값을 75ton으로 설정한 경우에도 큰 변화가 보이지 않지만 55ton일 경우부터 복굴절의 값이 현저히 줄어드는 것을 볼 수 있으며 35ton으로 설정하였을 경우 최대 복굴절의 값이 5.67×10-5으로 현저히 감소한다는 것을 알 수 있었다. 30mm 이상에서는 심지어 부호가 바뀌는 현상도 발견되었다.
- 이로써 형체압축을 이용하면 수지가 캐비티 내로 유동될 때 금형을 열어놓거나 낮은 형체력을 유지함으로써 적은 형 체력으로 성형 시 발생하는 잔류복굴절의 양이 감소한다는 사실을 실제 패턴이 있는 도광판 샘플을 통해 정량적으로 증명할 수 있었다.
- 17mm로 바꾼 결과 단순 사출의 결과에 비해 전사성의 향상을 크게 얻을 수는 있음을 알 수 있다. 일반 사출성형의 경우 중심에서 패턴의 최대 높이가 6.9㎛ 정도임에 반해 형개거리가 0.17mm일 경우 패턴의 최대 높이는 약 7.6㎛로 깊이로만 볼 때 약 96%까지 전사성의 향상을 얻을 수 있었다.
- 81x10 전체적으로 약간 감소하는 경향을 보였다. 초기 형개거리를 크게 설정할수록 샘플 내부에 남는 복굴절의 값은 줄어든다는 것을 보여주며 0.17mm일 때의 값을 보면 최대값이 약 8.0x10”로사출압축 모드의 경우와 같이 현저하게 감소하였음을 볼 수 있다. 사출 프레스 모드에서는 캐비티 내로 처음 유입될 때부터 금형이 열려 있으므로 캐비티 두께가 커진 상태에서 사출성형을 시작하는 것이기 때문에 초기부터 전단력이 작아져 잔류하는 복굴절의 값이 작아진 것이다.
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