플라스틱 제품의 휨을 개선하기 위한 방법은 사출성형 공정에서 일어나는 불균일한 냉각을 균일하게 만들어 플라스틱 제품의 잔류응력을 제거하는 방법이다. 본 연구는 균일한 냉각을 위하여 펠티에 소자를 사용하여 급속가열 냉각 장치를 개발하였다. 급속냉각 가열 장치(RCHD)를 제작하여 전통적인 수냉 장치(TWCD)방식과 급속냉각 가열 장치방식에 따른 휨을 비교 분석하였고, 비결정성 수지인 ABS 수지를 사용하였다. 사출성형 조건인 보압시간, 금형온도, 냉각시간, 보압에 따라 휨의 변화량을 측정 비교하였고, 비결정성 ABS 수지에서 급속가열 냉각 장치 냉각방식이 전통적인 수냉방식 보다 휨이 더 적게 발생하고, 위의 결과들로 보아 조금 더 균일하게 냉각되는 것을 알 수 있었다. ABS폴리머의 분포 상태를 SEM 사진을 통해서 확인하였다. 전통적인 수냉방식은 폴리머의 분포상태가 조밀하게 분포되어 있고, 급속냉각 가열 방식은 전통적인 수냉방식 보다 넓게 분포되어 있었다. 이것은 냉각이 균일하게 이루어지고, 금형의 온도가 서서히 진행되면서 폴리머의 입자가 커지게 되는데, 이것은 내부응력이 줄어든 것을 의미한다.
플라스틱 제품의 휨을 개선하기 위한 방법은 사출성형 공정에서 일어나는 불균일한 냉각을 균일하게 만들어 플라스틱 제품의 잔류응력을 제거하는 방법이다. 본 연구는 균일한 냉각을 위하여 펠티에 소자를 사용하여 급속가열 냉각 장치를 개발하였다. 급속냉각 가열 장치(RCHD)를 제작하여 전통적인 수냉 장치(TWCD)방식과 급속냉각 가열 장치방식에 따른 휨을 비교 분석하였고, 비결정성 수지인 ABS 수지를 사용하였다. 사출성형 조건인 보압시간, 금형온도, 냉각시간, 보압에 따라 휨의 변화량을 측정 비교하였고, 비결정성 ABS 수지에서 급속가열 냉각 장치 냉각방식이 전통적인 수냉방식 보다 휨이 더 적게 발생하고, 위의 결과들로 보아 조금 더 균일하게 냉각되는 것을 알 수 있었다. ABS 폴리머의 분포 상태를 SEM 사진을 통해서 확인하였다. 전통적인 수냉방식은 폴리머의 분포상태가 조밀하게 분포되어 있고, 급속냉각 가열 방식은 전통적인 수냉방식 보다 넓게 분포되어 있었다. 이것은 냉각이 균일하게 이루어지고, 금형의 온도가 서서히 진행되면서 폴리머의 입자가 커지게 되는데, 이것은 내부응력이 줄어든 것을 의미한다.
A method for improving the warpage of the plastic part is a method of removing residual stress of the plastic product. that a non-uniform cooling are appeared in the injection molding process make uniform cooling. this study was developed the Rapid heating and cooling device used peltier module for ...
A method for improving the warpage of the plastic part is a method of removing residual stress of the plastic product. that a non-uniform cooling are appeared in the injection molding process make uniform cooling. this study was developed the Rapid heating and cooling device used peltier module for uniform cooling. Make the Rapid heating and cooling device(RCHD), for Traditional water cooling device(TWCD) method and the Rapid heating and cooling method warpage were compared and were analyzed and the materials used amorphous ABS polymer. various warpage were compared for the process parameters such as packing pressure, packing time, resin temperature, mold temperature, In the amorphous ABS polymer, TWCD method has higher warpage than RCHD method and show the result to be a bit more uniform cooling. The distribution state of the ABS polymer was confirmed Through the Scanning electron microscope. In the TWCD method the distribution state of the polymer be densely distributed, and RCHS method be distributed wider than TWCD method. this is that injection molded parts be seen that cooling was made uniformly, As the temperature of the mold is gradually progress, Particles of the polymer is increased this is that internal stress was reduced.
A method for improving the warpage of the plastic part is a method of removing residual stress of the plastic product. that a non-uniform cooling are appeared in the injection molding process make uniform cooling. this study was developed the Rapid heating and cooling device used peltier module for uniform cooling. Make the Rapid heating and cooling device(RCHD), for Traditional water cooling device(TWCD) method and the Rapid heating and cooling method warpage were compared and were analyzed and the materials used amorphous ABS polymer. various warpage were compared for the process parameters such as packing pressure, packing time, resin temperature, mold temperature, In the amorphous ABS polymer, TWCD method has higher warpage than RCHD method and show the result to be a bit more uniform cooling. The distribution state of the ABS polymer was confirmed Through the Scanning electron microscope. In the TWCD method the distribution state of the polymer be densely distributed, and RCHS method be distributed wider than TWCD method. this is that injection molded parts be seen that cooling was made uniformly, As the temperature of the mold is gradually progress, Particles of the polymer is increased this is that internal stress was reduced.
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문제 정의
본 연구는 전통적인 수냉방식과 급속냉각·가열방식이 사출성형품의 휨에 미치는 영향을 비교 연구하였고, SEM을 통하여 폴리머의 분포 상태를 관찰하였다.
본 연구에서는 사출성형 제품을 균일하게 냉각할 수 있는 펠티에 소자를 사용한 냉각장치를 개발하였고, 전통적인 물 냉각 방식과 사출성형 제품을 균일하게 냉각할 수 있는 급속냉각ㆍ가열방식이 사출성형품의 휨에 미치는 영향을 비교분석하였다. 또한 SEM을 통하여 전통적인 물 냉각 방식과 급속냉각ㆍ가열방식이 폴리머의 분포상태에 어떠한 영향을 미치는지를 확인하였다.
제안 방법
ABS 수지에서 폴리머의 분포 상태를 관찰하기 위하여 SEM을 사용하여 사출된 시편을 촬영하였다. 사출성형품의 표면에 묻어 있는 이물질을 제거하기 위하여 황산(H2SO4)에 3분간 탈지를 하였다.
본 연구에서는 사출성형 제품을 균일하게 냉각할 수 있는 펠티에 소자를 사용한 냉각장치를 개발하였고, 전통적인 물 냉각 방식과 사출성형 제품을 균일하게 냉각할 수 있는 급속냉각ㆍ가열방식이 사출성형품의 휨에 미치는 영향을 비교분석하였다. 또한 SEM을 통하여 전통적인 물 냉각 방식과 급속냉각ㆍ가열방식이 폴리머의 분포상태에 어떠한 영향을 미치는지를 확인하였다.
Table 3은 본 연구의 실험조건들을 보여주고 있다. 보압의 크기, 금형온도, 보압시간, 냉각시간을 변경하여 실험을 수행하였다. 실험에 사용된 사출성형기는 동신 사출성형기 Pro-World100으로 형체력은 100 ton이다.
9는 TWCD방식과 RCHD방식으로 사출성형 후, SEM 촬영을 하여 폴리머의 분포를 관찰하였다.사출성형조건은 사출속도 28%, 사출압력 37%, 보압 30%, 사출시간 3.3초, 보압시간 1.2초, 수지온도 220℃, 금형온도 85℃ 일 때, 냉각시간을 20, 25, 30초 변화에 따른 사출성형품의 폴리머 분포상태를 비교하였다. (a)는 TWCD방식의 사출성형품을 나타내었고, (b)는 RCHD 방식의 사출성형품을 나타내었다.
ABS 수지에서 폴리머의 분포 상태를 관찰하기 위하여 SEM을 사용하여 사출된 시편을 촬영하였다. 사출성형품의 표면에 묻어 있는 이물질을 제거하기 위하여 황산(H2SO4)에 3분간 탈지를 하였다. ABS 수지에서 B(Butadiene)를 부식시키면 B(Butadiene)가 떨어져 나가 구멍으로 나타나게 된다.
전통적인 수냉에 의한 방식(tradition water cooling device)과 RCHD방식을 적용하여 사출성형품의 휨을 관찰하고자 가로, 세로, 두께가 각각 100mm × 100mm ×3mm 결정하였다.
히트싱크의 가운데에 ∅8 구멍을 가공하여 니플(nipple)을 조립하였다.
대상 데이터
여기서 전통적인 수냉에 의한 방식을 TWCD라 호칭하였다. 본 연구에 사용된 수지는 비결정성 수지인 ABS(LG-Chem. HF-380)수지를 사용하였다.
보압의 크기, 금형온도, 보압시간, 냉각시간을 변경하여 실험을 수행하였다. 실험에 사용된 사출성형기는 동신 사출성형기 Pro-World100으로 형체력은 100 ton이다.
히트싱크(heat sink)의 재질은 알루미늄이고, 폭 8mm × 길이 130 mm 인 8각 형상으로 제작되었다.
성능/효과
(1) RCHD방식보다 TWCD방식에서 휨이 더 많이 발생하였다.
(2) 냉각시간은 0∼0.065 mm(0%∼41.9%), 금형온도는 0.005∼0.341 mm(2.8%∼79.1%), 보압시간은 0.006∼0.043 mm(8.3%∼32.7%), 보압은 0.011∼0.054 mm(6.6%∼21.4%) 휨이 발생 하였다.
(3) ABS 폴리머의 분포 상태를 SEM 사진을 통해서 확인해 보면, 전통적인 수냉방식은 폴리머의 분포 상태가 조밀하게 분포되어 있고, 급속냉각·가열 방식은 전통적인 수냉방식 보다 넓게 분포되어 있다.
금형온도에서도 RCHD방식보다 TWCD방식에서 휨이 더 많이 발생하였다. 금형온도가 증가할수록 대체적으로 RCHD이나 TWCD방식 모두 휨이 증가하였고, 일부 구간에서는 급격히 증가하거나 급격히 감소하는데, 금형온도가 높으면 큰 냉각온도차이로 인하여 냉각 전후 체적의 변화가 커진다. 성형 시 체적 변화가 커지는 것은 수축의 변화가 큰 것을 의미한다 .
RCHD방식에서 냉각이 균일하게 이루어진다는 것은 폴리머 내부에 스트레스가 적게 받고, TWCD방식에서는 불균일한 금형내부는 폴리머 분자들이 스트레스가 많이 받게 되므로 이것은 내부의 잔류응력이 많이 남게 되므로 휨이 많이 발생하게 된 것으로 판단된다. 냉각시간이 증가할수록 RCHD방식의 휨은 약간의 증가하는 것을 보이고 있으나 그 양은 매우 적고, TWCD방식은 휨량이 감소하는 것을 알 수가 있다. 폴리머는 냉각이 진행되면 원래의 상태로 돌아가려고 하는 성질이 있다.
보압시간에 따라서도 TWCD방식에서 휨이 더 많이 발생하였다. 보압시간이 증가할수록 RCHD방식이나 TWCD방식 모두 휨이 증가하였다. 보압시간은 보압이 계속해서 가해지는 시간이다.
후속연구
본 연구에 적용한 급속냉각·가열 장치를 적용한다면, 보다 정밀한 사출성형품을 얻을 수 있을 것으로 보인다.
이러한 연구 결과는 사출성형품의 급속냉각·가열에 대한 기초 자료가 될 것으로 보인다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
플라스틱 재료의 특징은?
플라스틱 재료는 가볍고, 전기 절연성, 성형성, 미려한 외관, 내식성, 착색이 용이성 등을 가지고 있다. 플라스틱의 이러한 특성 때문에 초정밀 렌즈, 자동차의 경량화, 반도체 부품 등 첨단제품의 영역까지 확대되고 있다[1].
플라스틱의 활용 분야는?
플라스틱 재료는 가볍고, 전기 절연성, 성형성, 미려한 외관, 내식성, 착색이 용이성 등을 가지고 있다. 플라스틱의 이러한 특성 때문에 초정밀 렌즈, 자동차의 경량화, 반도체 부품 등 첨단제품의 영역까지 확대되고 있다[1]. 플라스틱 제품의 성형공정은 여러 가지가 있으나, 그 중 사출성형 방법은 금형의 밀폐된 캐비티(cavity)공간에 용융수지를 고온·고압으로 충전시켜 제품을 생산하게 된다.
플라스틱 제품의 휨은 주로 어떤 원인으로 발생하는가?
이러한 플라스틱 제품의 휨은 사출 성형 후에도 발생하는 가장 어려운 현상중의 하나이다[4]. 휨은 대부분 불균일한 냉각이나 잔류응력에 의해서 발생한다[5].
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