Shrinkage in Injection Molded Part for Operational Conditions and Resins

성형조건과 수지의 종류에 따른 사출 성형품의 성형 수축

  • Mo, Jung-Hyuk (Dept. of Precision Mechnnical Engineering, Seoul National Univ. of Technology) ;
  • Chung, Wan-Jin (Dept. of Die & Mould Design, Institute of Precision Machinery Technology, Seoul National Univ. of Technology) ;
  • Lyu, Min-Young (Dept. of Die & Mould Design, Institute of Precision Machinery Technology, Seoul National Univ. of Technology)
  • 모정혁 (서울산업대학교 대학원) ;
  • 정완진 (서울산업대학교 금형설계학과 정밀기계기술연구소) ;
  • 류민영 (서울산업대학교 금형설계학과 정밀기계기술연구소)
  • Published : 2003.12.31

Abstract

The amount of shrinkage of injection molded parts is different from operational conditions of injection molding such as injection temperature, injection pressure and mold temperature, and mold design such as gate size. It also varies depending on the presence of crystalline structure in resins. In this study, part shrinkage was investigated for various operational conditions and resins. Poly(butylene terephthalate) (PBT) for crystalline polymer, and polycarbonate (PC) and poly(methyl methacrylate) (PMMA) for amorphous polymers were used. Crystall me polymer showed higher part shrinkage by about three times than that of amorphous polymers. Part shrinkage increased as melt and molt temperatures increased, and injection pressure decreased. Part shrinkage decreased as gate size increased since the pressure delivery is mush easier for larger gate sizes. Part shrinkage at the position close to the gate was larger than that or the position far from gate. This phenomenon might be occur by difference of residual stress.

사출성형에서 성형품의 수축현상은 사출온도, 사출압력, 금형온도와 같은 성형공정에 따라 다르게 나타나며 게이트의 크기 등과 같은 금형설계에 따라서도 다르게 나타난다. 또한 수지의 결정화 유무에 따라 다르게 나타나고 있다. 본 연구에서는 여러가지 공정변수와 수지 특성에 따른 성형 수축률을 결정성수지인 poly(butylene terephthalate) (PBT)와 비결정성 수지인 polycarbonate (PC), poly(methyl methacrylate) (PMMA)를 사용하여 연구하였다. 결정성 수지가 비결정성 수지에 비해 약 3배 정도의 큰 수축률을 보였다. 사출 성형품의 성형 수축은 사출온도와 금형온도가 높을수록 그리고 사출압력이 작을수록 수축률은 커지는 경향을 보였다. 게이트의 크기가 커질수록 캐비티내의 압력전달이 원활하여 성형수축률은 작아 졌다. 또한 수지의 흐름방향과 흐름직각방향의 수축률 실험에서는 흐름방향의 수축이 더 작은 경향을 보였다. 게이트와의 거리에 따른 성형수축률은 게이트에서 가까운쪽의 수축이 먼쪽보다 더 큰 수축을 보였는데 이 현상은 잔류응력의 차이로 인하여 나타난 현상으로 해석된다.

Keywords

References

  1. F. W. Billmeyer, Jr., ‘Textbook of Polymer Science’, John Wiley & Sons, NY, 1984
  2. S. Han and K. K. Wang, ‘Shrinkage Prediction for Slowly-Crystallizing Theromplastic Polymer in Injec-tion MOulding‘, Intern. Polymer Processing, 12, 228 (1997)
  3. R. Pantani and G. Titimanlio, 'Analysis of Shrinkage Development of Injection Moulded PS Samples', Intern. Polymer Processing, 16, 183 (1999)
  4. R. Pantani, J. M. B. Jansen and G. Titomanlio, 'In-Moulded Shrinkage Measurements of PS Samples with Strain Gages', Intern. Polymer Processing, 12, 396 (1997)
  5. M. Fujiyama and T. Wakino, 'Molecular Orientation in Injection-Molded Polypropylene Copolymers with Ethylene', Intern. Polymer Processing, 7, 159 (1992)
  6. N. Prabhu, J. Schultz and S. G. Advani, 'Role of Coupling Microscopic and Macroscopic Phenomena During the Semicrystalline Polymers', Polymer engi-neering and Science, 41, 1871 (2001) https://doi.org/10.1002/pen.10884
  7. R. Wimberger-Friedl, 'Molecular Orientation in Polycarbonate Induced by Cooling Stresses,' Intern. Polymer Processing, 6, 373 (1996)
  8. N. Shah, S. McCarthy and D. Colford, 'Shrinkage and Filling Ultra-High Molecular Weight Polyethylene (UHMWPE)', ANTEC, 1599 (1993)
  9. H. Yaguchi, H. Hojo, D. G. Lee and E. G. Kim, 'Measurement of Planar Orientation of Fibers for Reinforced Thermoplastics Using Image Processing', Intern. Polymer Processing, 10 262 (1995)
  10. K. M. B. Jansen, D. 1. van Dijk and E. V. Burgers, 'Experimental Validation of Shrinkage Predictions for Injection Molded Products', Intern. Polymer Pro-cessing, 8, 99 (1998)
  11. D. H. Morton-Jones, 'Polymer Processing', Chapman and Hall, NY, 1989
  12. Irvin I. Rubin, 'Injection Molding, Theory and Practice', John Wiley & Sons, NY, 1972
  13. 김현진, 김정화, 김화영, 모정혁, 류민영, 한국고분자학회, 추계학술대회연구논문초록집, 27(2). 284 (2002)