ABSTRACT
7. 냉각유형과 수축․뒤틀림의 관계
수축은 천판 양단부에서 집중적으로 냉각하는 유형 D에서 가장 크게 발생했다.
폴리프로필렌(PP)의 리브 성형품 수축은 유형 A와 같은 리브부의 집중적 냉 각조건에서 가장 크게 발생했다. 수축을 없애기 위해서는 유형 B, C와 같이 천 판 중앙, 리브부의 양쪽을 집중적으로 냉각하는 것이 효과적이다. 유형 D와 같 이 천판 양단부를 집중적으로 냉각해도 현저하게 수축이 작아지지는 않았다.
폴리스티렌(PS)의 리브 성형품 수축은 폴리프로필렌(PP)과 동일한 경향을 나 타냈다. 그리고 Fig. 3-14로부터 폴리프로필렌(PP)과 폴리스티렌(PS)은 냉각용 매체유 온도 60℃일 때가 수축이 작아짐에 비해, X-시트(XS 40wt%)는 반대로 수축이 커지는 경향을 나타냈다.
리브 성형품 금형의 급냉각 유형과 뒤틀림의 관계를 시험재료별로 Fig. 3-15 에 나타냈다. 이 금형의 급냉각 실험에서 성형조건은 금형압축속도 13 mm/sec, 성형온도 173℃, 성형하중 50 kN, 성형시간 10 min, 천판두께(T1) 5.5 mm, 리브 두께(T2) 12 mm 이다.
급냉각 실험에서 X-시트(XS 40wt%)의 뒤틀림은 냉각 유형에 의존하지 않 고, 냉각용 열매체유 온도 40℃가 60℃보다 약간 크게 나타났다. 또한, 뒤틀림 은 폴리프로필렌(PP)과 비교하여 X-시트(XS 40wt%)가 약 1.5∼2배 정도 크게 나타났다. 이는 냉각용 열매체유 온도가 낮을수록 냉각속도는 빠르게 되어 그 만큼 자유부피(free volume)가 많이 남아 있는 상태로 고체화되기 때문이다. 즉 X-시트(XS 40wt%)는 블랭크를 금형 내에 삽입하고 가열시 강화재인 유리섬유 의 부풀어 오름으로 인해 폴리프로필렌(PP)보다 자유부피(free volume)가 많은 상태로 고체화되기 때문이라 생각된다.
폴리프로필렌(PP)의 뒤틀림을 작게 억제하기 위해서는 유형 A와 같이 리브 부을 집중적으로 냉각하는 것이 효과적이다. 또한, 유형 C와 같이 천판 중앙, 리브부의 양쪽을 집중 냉각하는 것도 효과적이다. 유형 B와 같이 천판 상면 중 심부만을 냉각한 경우와 유형 D와 같이 양단부를 집중적으로 냉각한 경우에도 뒤틀림이 크다.
폴리스티렌(PS)의 뒤틀림을 작게 억제하기 위해서는 유형 A와 같이 리브부 를 집중적으로 냉각하는 것이 가장 효과적이다. 유형 B, C, D의 뒤틀림은 유사 하게 나타났다.
그리고 Fig. 3-15로부터 X-시트(XS 40wt%)와 폴리스티렌(PS)은 냉각용 열 매체유 온도 60℃일 때가 뒤틀림이 작아짐에 비해, 폴리프로필렌(PP)은 반대로 뒤틀림이 커지는 경향을 나타냈다. 본 실험의 Fig. 3-14와 Fig. 3-15로부터 리 브 성형품의 수축과 뒤틀림은 폴리프로필렌(PP) 단일재료가 X-시트(XS)의 복 합재료에 비해 아주 작게 나타났다. 또한, 냉각속도는 성형품의 최종 치수 안정 성(dimensional stability)과 직접적 관련성이 있음을 알 수 있다.
Fig. 3-14 Relationship between molding shrinkage and cooling patterns in rapid cooling experiments
Fig. 3-15 Relationship between molding warpage and cooling patterns in rapid cooling experiments
제 2 절 수축과 뒤틀림의 생성과정
X-시트(XS 40wt%)와 폴리프로필렌(PP) 및 폴리스티렌(PS)의 각 시험재료 는 Fig. 3-16과 같이 충전․보압․냉각․이형의 성형과정에서 수축과 뒤틀림이 발생한다고 생각한다.