KR102583993B1 - 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
본 발명에 따른 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.The method of molding a single fiber composite injection product using a multi-layer fiber direction control method according to the present invention involves forming a plurality of gates connected at different relative angles to a molding space within an injection mold having a shape corresponding to the single fiber composite injection product to be manufactured. In the molding process of molding a single fiber composite injection product by injecting a molding material containing short fibers through a molding process, a plurality of layers are sequentially molded n times within the molding space, and in the process of molding each layer, The molding material is injected through one of the gates selected to exhibit the target single fiber orientation tendency.
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 forming short fiber composite injection products and a short fiber composite injection mold for the same. In more detail, the present invention relates to a method for molding short fiber composite injection products, and more specifically, to target each area of the short fiber composite injection product to be manufactured using a multi-layer fiber direction control method. It relates to a method for molding a single fiber composite injection product that can be induced to have a short fiber orientation tendency and a single 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 liquid molding material into a pre-processed mold. It is optimized for mass production and has the advantage of being able to mold almost all thermoplastic materials and even some thermoset 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, the product is molded by putting the molding material in an injection device and melting it or adding liquid molding material and then injecting the material into the mold under high temperature or high pressure conditions.
특히 최근에는 강도 향상을 비롯하여 특정 물성을 발현하기 위해 다양한 목적으로 성형재료에 단섬유를 혼합하여 단섬유 복합재료 사출품을 성형하는 방식도 적용되고 있다.In particular, recently, a method of mixing single fibers with molding materials and molding injection molded products of single fiber composite materials has been applied for various purposes in order to improve strength and express specific properties.
이와 같이 성형재료에 단섬유가 포함된 경우에는, 금형에 액상의 재료를 주입하는 과정에서 유체의 유동에 따라 단섬유에 특정한 배향이 발생하게 된다.In this way, when the molding material contains single fibers, a specific orientation occurs in the single fibers according to the flow of fluid during 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 single fibers is very important because it directly affects the mechanical properties such as Young's modulus and thermal expansion coefficient of the product. In general, it is desirable to arrange them randomly, but it may vary locally depending on the shape of the mold and process variables. Alternatively, the overall fiber orientation tends to occur in a specific 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 this orientation phenomenon has the advantage of being able to implement targeted mechanical properties in a desired area of the 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 to solve 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 problems of the prior art described above. By inducing the single fibers to have an orientation tendency for a molding material containing single fibers, injection molded products of single fiber composites having various target physical properties are produced. The purpose is to enable molding.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
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 of forming a single fiber composite injection product using the multi-layer fiber direction control method of the present invention has a relative angle to each other in the molding space within the injection mold having a shape corresponding to the single fiber composite injection product to be manufactured. In the molding process of molding a short fiber composite injection 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 within the molding space, and each layer is molded. In the process, the molding material is injected through one gate selected from among the plurality of gates that can exhibit the 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 forming process includes step (a) of forming a layer of a predetermined thickness having a target single fiber orientation tendency by injecting a molding material through a selected gate among the plurality of gates, formed immediately before the gate. In the process of forming the layer located at the bottom, the molding material is injected through another gate formed at a different relative angle from the selected gate to form a layer of a predetermined thickness that has a different single fiber orientation tendency from the layer formed immediately and located at the bottom. It may include step (b) of additional forming and step (c) of repeating step (b) n times (n is an integer of 0 or more).
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 short fiber composite injection product is divided into a plurality of regions, and in this case, steps (a) to (c) can be formed as a 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. In this case, after one set of steps (a) to (c), the molding space is rotated in any direction to form the short fiber composite. The 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 can be cured to a preset 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 order to achieve the above object, the single fiber composite injection mold using the multi-layer fiber direction control method of the present invention has different relative angles in the molding space so that the molding material containing single fibers can be injected into the molding space. It includes a plurality of gates that are connected to display the target single fiber orientation tendency 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 molding space may be formed to be rotatable relative 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 method of forming a single fiber composite injection product using the multi-layer fiber direction control method of the present invention and the single fiber composite injection mold for the same include a plurality of gates connected to each other at different relative angles in the molding space within the injection mold. By injecting the molding material containing single fibers through the molding material containing single fibers, the single fibers are induced to have an orientation tendency, making it possible to mold single fiber composite injection products with various target physical properties. It has advantages.
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.In particular, according to an embodiment of the present invention, a single fiber composite injection product can be divided into a plurality of regions and each region can be induced to have different physical properties, so that a wider variety of single fiber composite injection 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 diagram showing each step of the molding process in the method of molding a single fiber composite injection product using a multi-layer fiber direction control method according to the present invention;
2 to 5 are diagrams showing the process of injection molding a single fiber composite product according to a method for molding a single fiber composite injection product using a multi-layer fiber direction control method according to the first embodiment of the present invention;
Figures 6 to 8 are diagrams showing the process of injection molding a single fiber composite product according to a method for molding a single fiber composite injection product using a multi-layer fiber direction control method according to a second embodiment of the present invention; and
Figure 9 is a diagram showing the process of injecting a single fiber composite injection product according to a method for molding a single fiber composite injection product using a multi-layer fiber direction control method according to the 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, preferred embodiments of the present invention, in which the object of the present invention can be realized in detail, will be described with reference to the attached drawings. In describing this embodiment, the same names and the same symbols are used for the same components, and additional description accordingly 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 the molding material contains single fibers, a specific orientation occurs in the single fibers according to the flow of fluid during 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 single fiber composite injection products with various target physical properties by inducing the single fibers to have an orientation tendency for a molding material containing single 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 product to be manufactured is formed in an injection mold, and the molding space includes a plurality of gates connected to each other at different relative angles.
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.In the present invention, a molding material containing single fibers is injected through a plurality of gates, and a single fiber composite injection product is molded through a molding process. Accordingly, the single fibers have an orientation tendency relative to the molding material containing single fibers. It is possible to mold short fiber composite injection products with 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 this case, in the process of molding each layer, any one gate selected from the plurality of gates that can exhibit the target single fiber orientation tendency is selected. It goes through a process of injecting molding materials.
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 thermosetting resin.
이하에서는, 이와 같은 본 발명의 성형 프로세스에 대해 보다 자세히 설명하도록 한다.Below, 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.Figure 1 is a diagram showing each step of the molding process in the method of molding a single fiber composite injection product 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 Figure 1, the molding process conducted through the method for molding a single fiber composite injection product using the 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 forming a layer of a predetermined thickness with a target single fiber orientation tendency by injecting a molding material through a selected gate among a plurality of gates.
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, the molding material is injected through one gate that can induce the target orientation tendency of the single fibers, thereby forming a primary layer with a predetermined thickness within the molding space.
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, the molding material is filled at the bottom of the molding space by gravity to a certain height, that is, the thickness of the first layer.
즉 성형재료를 통한 레이어를 형성하는 과정은 중력 방향으로 지면과 평행한 바닥면을 기준으로 수행될 수 있다.In other words, the process of forming a layer using a molding material can be performed based on the floor 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, step (b) is performed to additionally form a layer of a predetermined thickness having a different single fiber orientation tendency from the layer formed just before and positioned below.
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, among the plurality of gates, the molding material is injected through another gate formed immediately before and formed at a different relative angle from the gate selected during the formation of the lower layer.
이에 따라, 직전에 형성되어 하부에 위치된 레이어와 단섬유 배향 경향성이 다른 소정 두께의 레이어가 추가 형성된다.Accordingly, a layer of a predetermined thickness having a different single fiber orientation tendency from 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.And step (c) is the process of repeating step (b) n times (n is an integer greater than 0). That is, step (b) may be performed only once, or step (c) may be performed additionally.
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.Additionally, in steps (a) to (c), after forming one layer, the layer may be cured to a preset degree of curing before forming the next layer.
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.This curing process can be achieved through natural curing or temperature control of the injection mold until the molding material is completely cured or cured to the intended degree of curing. This is to prevent the components of adjacent layers from mixing with each other and to prevent the molding material from flowing down during the rotation of the molding space, which will 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, the molding material injected during the molding process of each layer may be injected by mixing volatile solvents to lower the viscosity. This is to lower the viscosity of the molding material through the volatile solvent to achieve a flat top surface within a short period of time when the molding material is injected into the molding space. This is because the volatile solvent evaporates quickly, so the curing process can also proceed quickly.
이하에서는, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 자세히 설명하도록 한다.Below, 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.Figures 2 to 5 are diagrams showing the process of injecting a single fiber composite injection product according to a method for molding a single fiber composite injection product using a multi-layer fiber direction control method according to the 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 product to be manufactured is set to have a rectangular parallelepiped shape, and accordingly, the molding space 10 also has a rectangular parallelepiped shape. Additionally, in this embodiment, a total of three layers were formed within the entire molding space 10.
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 single fibers can be injected into the molding space, so that the target single 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, as shown in FIG. 3, the molding material is first filled through the first gate 11 connected to the lower left part of the molding space 10 to form a first layer (L1) in the molding space 10. form
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 single fiber orientation tendency from left to right as shown on the right side of FIG. 3, and then a curing process is performed up to a certain degree of curing.
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 second gate 12 connected to the rear middle portion of the molding space 10, and the molding material is filled on the first layer L1 formed in the molding space 10. A second layer (L2) is formed.
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 single fiber orientation tendency from rear to front as shown on the right side of FIG. 4, and then a curing process is performed to a certain degree of curing.
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 third gate 13 connected to the upper right portion of the molding space 10 to form a molding material on the second layer L2 formed in the molding space 10. A third layer (L3) is formed.
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 single fiber orientation tendency from right to left as shown on the right side of FIG. 5, and then a curing process is performed up to a certain degree of curing.
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, a single fiber composite injection product containing a plurality of layers with different single fiber orientation tendencies is molded. The shape of the short fiber composite injection product and molding space shown in this example is presented as an example only, and is not limited to this example.
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.Figures 6 to 8 are diagrams showing the process of injecting a single fiber composite injection product according to a method for molding a single fiber composite injection product 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 was set to have a square pipe shape, and accordingly, the molding space 10 has an overall rectangular parallelepiped shape, and the molding space ( A core 20 in the form of a rectangular parallelepiped is provided in the central part of 10).
또한 본 실시예에서는 제조될 사각 파이프 형태의 단섬유 복합재 사출품의 각 면마다 2개의 레이어를 형성하는 것으로 하였다.Additionally, in this example, two layers were formed on each side of the short fiber composite injection 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 single fibers can be injected into the molding space, so that the target single fiber orientation tendency can be displayed during the injection process of the molding material. It has a form including two gates (11, 12).
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 sides of the single fiber composite injection product, it is divided into a plurality of regions, with one region on each side.
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, the molding process applied in this embodiment can be performed repeatedly for each region of the short fiber composite by forming a set of steps (a) to (c) described above.
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.For this purpose, in this embodiment, the molding space 10 is formed to be rotatable within the injection mold, and after one set of steps (a) to (c), the molding space 10 can be rotated in any direction. By rotating, the set of steps (a) to (c) can be performed on different areas of the short fiber composite.
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 as to communicate with the first gate 11 and the second gate 12, respectively, even when the molding space 10 is rotated at any angle.
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, as shown in FIG. 6, the molding material is first filled through the first gate 11 connected to the lower left part of the molding space 10, so that the molding material is filled from each side of the short fiber composite injection product in the form of a square pipe. The first layer (L1) is formed in the area corresponding to the lower surface, and then a curing process is performed up to a certain degree of curing.
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 second gate 12 connected to the rear middle portion of the molding space 10, so that the lower part of each side of the square pipe-shaped short fiber composite injection product is filled. A second layer (L2) is formed on the first layer (L1) formed in an area corresponding to the surface located in .
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 first layer (L1) and the second layer (L2) formed in the area corresponding to the lower surface have different single fiber orientation tendencies, and then a curing process is performed for the second layer (L2) to a certain degree of curing. This comes true.
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 entire molding space 10 is rotated so that the other side of the square pipe-shaped short fiber composite injection product moves to the lower side. At the same time, the first layer (L1) and the second layer (L2) formed in FIGS. 6 and 7 move to the side with the rotation of the molding space 10.
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, later, as the molding space 10 rotates, the third layer (L3) is formed in the area corresponding to the other surface located at the bottom, and then hardening to a certain degree of hardness can be achieved.
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.Afterwards, by repeating the above process, two layers can be formed on each side of the square pipe-shaped single fiber composite injection product, and the two layers that make up each area all have different single 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 is applicable to injection molded products of short fiber composites 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 product and molding space shown in this example is also presented as an example, and is of course not limited to this example.
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.Figure 9 is a diagram showing the process of injecting a single fiber composite injection product according to a method for molding a single fiber composite injection product using a multi-layer fiber direction control method according to the 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 Figure 9, like the above-described second embodiment, the short fiber composite injection product to be manufactured is set to have a square pipe shape. Accordingly, the molding space 10 has an overall rectangular parallelepiped shape, A core 20 in the form of a rectangular parallelepiped is provided in the center of the molding space 10.
또한 본 실시예 역시 제조될 사각 파이프 형태의 단섬유 복합재 사출품의 각 면마다 2개의 레이어를 형성하는 것으로 하였다.In addition, in this example, two layers were formed on each side of the short fiber composite injection 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 first gate 11 connected to the lower left part of the molding space 10, so that the molding material is filled with the molding material corresponding to the lower side of each side of the short fiber composite injection product in the form of a square pipe. Unlike the second embodiment in which an additional layer is formed on top of the first layer (L1) after forming the first layer (L1) in the area, the molding space (10) is rotated after forming the first layer (L1). The other side of the square pipe-shaped short fiber composite injection product was placed at the bottom, and then an additional second layer (L2) was formed in that area.
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 single fiber composite injection product divided into a plurality of regions by repeatedly forming layers alternately for each region.
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 examined, and the fact that the present invention can be embodied in other specific forms in addition to the embodiments described above without departing from the spirit or scope thereof is recognized by those skilled in the art. It is self-evident to them. Therefore, the above-described embodiments are to be regarded as illustrative and not restrictive, and thus the present invention is not limited to the above description but may be modified 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: Third gate
20: core
Claims (7)
상기 사출금형은 내부에 공간이 형성된 직육면체로 형성되는 외부금형 및 상기 내부 공간의 중앙부에 직육면체 형태의 코어를 포함하고,
상기 직육면체 형태의 외부금형에 연속하여 연결된 네 개의 측면에 있어서,
상기 네 개의 측면 각각에는, 상기 하나의 측면에 수직하고 상기 네 개의 측면에 의해 형성된 하나의 모서리에 인접하게 형성되는 제1주입구가 구비되되, 상기 제1주입구는 서로 다른 모서리에 인접하여 배치되고,
또한, 상기 네 개의 측면에 수직한 하나의 수직면에 있어서,
상기 수직면에는 상기 수직면 및 상기 측면에 구비된 제1주입구와 수직한 방향으로 형성되는 제2주입구가 구비되고,
한편, 상기 제2주입구는 상기 코어와 상기 외부금형에 의해 형성된 공간과 연통되어 형성되되, 상기 제1주입구와 비교하여 상기 코어에 더욱 인접하여 배치되고, 또한, 상기 외부금형의 네 개의 측면 각각이 상기 코어와 마주보는 위치에 각 한개씩 구비되며,
또한, 상기 사출금형은 회전 가능하게 구비되고,
한편, 상기 성형 프로세스는,
상기 제1주입구 중 주입 방향이 중력 방향과 수직한 어느 하나의 제1주입구를 통해 성형재료를 주입하여 목표하는 단섬유 배향 경향성을 가지고 지면과 평행한 소정 두께의 레이어를 형성하는 (a)단계;
상기 사출금형을 90도 회전한 후 직전에 성형재료가 주입된 제1주입구와 다른 제1주입구를 통해 단섬유 배향 경향성을 가지며 지면과 평행하고 소정 두께의 레이어를 형성하는 (b)단계;
상기 (b)단계를 2회 반복하는 (c)단계;
상기 제2주입구 중 어느 하나의 제2주입구를 통해 성형재료를 주입하여 목표하는 단섬유 배향 경향성을 가지고 지면과 평행한 기 형성된 레이어 상부에 소정 두께의 레이어를 형성하는 (d)단계;
상기 사출금형을 90도 회전한 후 직전에 성형재료가 주입된 제2주입구와 다른 제2주입구를 통해 단섬유 배향 경향성을 가지고 지면과 평행한 기 형성된 레이어 상부에 소정 두께의 레이어를 형성하는 (e)단계; 및
상기 (e)단계를 2회 반복하는 (f)단계;
를 포함하는,
멀티 레이어 섬유 방향 조절 방식을 이용한 단섬유 복합재 사출품 성형방법.
In the molding process of molding a single fiber composite injection product by injecting a molding material containing single fibers through a plurality of gates into a molding space within an injection mold having a shape corresponding to the short fiber composite injection product to be manufactured,
The injection mold includes an outer mold formed as a rectangular parallelepiped with an internal space, and a core in the form of a rectangular parallelepiped at the center of the internal space,
In the four sides continuously connected to the external mold of the rectangular parallelepiped shape,
Each of the four sides is provided with a first inlet perpendicular to one side and adjacent to a corner formed by the four sides, wherein the first inlet is disposed adjacent to a different corner,
In addition, in one vertical plane perpendicular to the four sides,
The vertical surface is provided with a second injection port formed in a direction perpendicular to the first injection port provided on the vertical surface and the side,
Meanwhile, the second injection port is formed in communication with the space formed by the core and the external mold, and is disposed closer to the core compared to the first injection port, and is located on each of the four sides of the external mold. One is provided at each position facing the core,
In addition, the injection mold is rotatable,
Meanwhile, the forming process is,
Step (a) of injecting the molding material through any one of the first injection ports whose injection direction is perpendicular to the direction of gravity to form a layer of a predetermined thickness parallel to the ground with a target single fiber orientation tendency;
Step (b) of rotating the injection mold by 90 degrees and then forming a layer having a single fiber orientation tendency and having a predetermined thickness parallel to the ground through a first injection port that is different from the first injection port through which the molding material was injected immediately before;
Step (c) of repeating step (b) twice;
Step (d) of injecting a molding material through any one of the second injection ports to form a layer of a predetermined thickness on top of a previously formed layer parallel to the ground with a target single fiber orientation tendency;
After rotating the injection mold 90 degrees, a layer of a predetermined thickness is formed on the upper part of the previously formed layer parallel to the ground with a single fiber orientation tendency through a second injection port different from the second injection port through which the molding material was injected immediately before (e). )step; and
Step (f) of repeating step (e) twice;
Including,
Molding method of single fiber composite injection product 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 paragraph 1,
After forming any layer in steps (a) to (c), curing is performed to a preset degree of curing for the layer,
Molding method of single fiber composite injection product using multi-layer fiber direction control method.
상기 (d)단계 내지 상기 (f)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 1 or 2,
After forming any layer in steps (d) to (f), curing is performed to a preset degree of curing for the layer,
Molding method of single fiber composite injection product using multi-layer fiber direction control method.
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