사출성형품에서 자주 발생되는 뒤틀림은 성형품 전체에 걸친 불균일한 수축 분포로 인하여 나타나는 현상으로서 제품의 수명을 단축시키기 때문에 가장 심각한 문제점으로 지적되고 있다. 본 연구에서는 섬유강화 사출성형품에서의 수축과 뒤틀림 현상의 특성을 이해하고, 또한 이들을 감소시킬 수 있는 조건을 찾기 위하여 30wt%의 유리섬유가 함유된 PBT수지를 사용한 사출성형 실험과 함께 사출성형공정 해석용 software인 Moldflow(Series 9.02)를 이용한 수치모사를 수행함으로써 수축과 뒤틀림 현상에 대하여 공정조건의 변화, 성형품의 구조 변화 및 섬유배향에 따른 영향을 고찰하였다. 그 결과 밑면이 없는 직육면체 구조의 성형품의 경우 짧은 면이 긴 면보다 뒤틀림이 더 많이 일어났으며, 공정조건의 변화에 대하여 짧은 면보다 긴 면이 더욱 크게 영향을 받았다. 그리고 실험결과에서 사출속도가 증가함에 따라 뒤틀림이 증가하였으나, 보압 증가에 따라 뒤틀림은 다소 감소하였으며, 수치모사에서도 이와 같은 경향을 잘 예측하였다. 특히 본 실험에서 사용한 3차원 구조체의 경우, 모서리 부분에서 온도 분포를 균일하게 유지하는 것이 뒤틀림을 억제하는데 가장 중요하다는 것을 알 수 있었으며, 이를 위해서 직육면체 공동의 내부 냉각 온도를 외부 온도 보다 낮게 유지하는 것이 효과적이었다. 이상으로부터 뒤틀림의 주원인은 섬유배향과 모서리 효과라는 것을 밝힐 수 있었다.

The warpage phenomena occurring frequently in the injection molded parts due to the inhomogeneous distribution of shrinkage are known as serious problems because those may shorten the life cycle of the product. Therefor, in this study the effect of the change of process condition, the change of the structure of injection molded parts and fiber orientation on shrinkage and warpage were investigated by performing an injection molding experiment using PBT(polybutylene terephthalate) resin including 30wt% glass fiber and a numerical simulation using Moldflow(series 9.02) software. From this study, it was found that the degree of warpage of the short sides was higher than that of the long sides in three dimensional molded parts, whereas the change of the process condition had more significant effect on the long sides rather than short sides with respect to degree of warpage. In addition, the experimental results showed that the degree of warpage increased with the increase of injection rate, but that of warpage decreased with the increase of packing pressure. And numerical simulation could adequately describe experimental results with a similar tendency. Especially, it was revealed that homogeneous temperature distribution over the corner of the three dimensional injection molded parts was the most crucial condition in order to minimize degree of warpage. It was effective to keep the cooling temperature of the inner side of the cavity lower than the outer one. Conclusively, fiber orientation and corner effect were found to be the principal causes of warpage from this study.

Injection Molding Process Shrinkage Warpage Fiber Orientation Corner Effect

Williams R, Modern Plast., Sep. (1967)
Harry D, SPE Tech. Papers, 27 (1971)
Jacques M, Polym. Eng. Sci., 22, 4 (1982)
Wang KK, Progress Report No. 15, Cornell Injection Molding Program (1990)
Wang KK, Himasekhar K, Chiang HH, John WR, Wang VW, ANTEC Proceed., 37 (1991)
Lee CG, Dubin A, ANTEC Proceed., 375 (1990)
Discipio W, Wagle A, McCarthy AP, ANTEC Proceed., 283 (1990)
Matsuoka T, Takabatake JI, Koiwai A, Inoue Y, Yamamoto S, Takahashi H, ANTEC Proceed., 369 (1990)
Delbarre P, Pabiot J, Rietsch F, Daurelle JF, ANTEC Proceed., 301 (1991)
Rietveld JX, Liu SJ, ANTEC Proceed., 1349 (1992)
Ni SJ, Wang KK, ANTEC Proceed., 1612 (1993)
Kikuchi H, Koyama K, Polym. Eng. Sci., 34(18), 1411 (1994) 
Mozes KP, ANTEC Proceed., 2726 (1993)