Polymer(Korea) (폴리머)

The Polymer Society of Korea (한국고분자학회)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

A Study on the Warpage of Glass Fiber Reinforced Plastics for Part Design and Operation Condition: Part 2. Crystalline Plastics

유리섬유로 보강된 수지에서 제품설계 및 성형조건에 따른 휨의 연구: Part 2. 결정성 수지

  • Lee, Min (Dev. of Mechanical Eng. Tech., School of Mechanical and Automotive Eng. Tech., Yeungnam College of Science & Technology) ;
  • Kim, Hyeok (Graduate School of NID Fusion Technology, Seoul National Univ. of Science and Technology) ;
  • Lyu, Min-Young (Department of Mechanical System Design Engineering, Seoul National Univ. of Science and Technology)
  • 이민 (서울과기술대학교, 영남이공대학교 기계자동차공학부 기계계열) ;
  • 김혁 (서울과학기술대학교 대학원) ;
  • 류민영 (서울과학기술대학교 기계시스템디자인공학과)
  • Received : 2012.01.20
  • Accepted : 2012.03.29
  • Published : 2012.11.25
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

Injection molding process is a popular polymer processing involving plasticizing and enforcing the material flow into the mold. A polymer material shrinks according to temperature variations during the shaping process, and subsequently molding shrinkage developed. Developed deflections or warpages after molding process in part are caused by residual stress relaxation contained in the part. Adding inorganic materials or fibers such as glass and carbon to control shrinkage and enhance warpage resistance are common. In this study, warpages according to part design have been investigated through experiment. Warpages for molding conditions and mold designs such as gate locations were measured. Warpages along flow direction and perpendicular to the flow direction were also measured. Warpages near gate and far from gate were compared. Glass fiber reinforced crystalline polymers, PP and PA66 have been used in this experiment. Glass fiber reinforced crystalline polymers showed large warpage compared with glass reinforced amorphous polymers. Warpages in crystalline polymers were less influenced by molding conditions compared with amorphous polymers, however warpages of crystalline polymers significantly depend on part design.

사출성형공정은 고온으로 수지를 가소화시키고 고압으로 금형에 흘려 보내어 제품을 성형하는 방법이다. 이 과정에서 고분자 수지는 온도의 변화에 따라 수축을 하게 되는 성형수축이 발생된다. 그리고 시간이 흐른 뒤에도 제품에 변형이나 휨이 발생하게 되는데 이는 제품에 포함되어 있는 잔류응력의 이완 때문이다. 이러한 휨을 막기 위해 수지에 무기물을 첨가하여 수축을 줄이거나, 수지에 유리섬유나 카본섬유 등 섬유를 사용하여 휨의 저항성을 높인다. 그리고 성형품을 강건하게 설계하여 응력에 따른 휨의 저항을 향상시킨다. 본 연구에서는 강건설계를 위해 리브를 설치한 성형품에 나타나는 휨을 실험을 통하여 조사하였다. 성형조건에 따라서, 그리고 금형설계에 따라서 즉, 게이트의 위치에 따라서 휨의 변화를 조사하였다. 수지의 흐름방향과 흐름의 직각방형의 휨도 조사하였다. 게이트 근처와 게이트에서 먼 부분의 휨도 비교분석 하였다. 수지는 유리섬유로 보강된 결정성 수지인 PP와 PA66를 사용하였다. 유리섬유가 포함된 결정성 수지는 유리섬유가 포함된 비결정성 수지보다 휨이 컸다. 결정성 수지는 비결정성 수지에 비해 휨이 성형조건에 다소 적게 영향을 받았지만 제품의 설계에 따라서는 크게 변하였다.

Keywords

Acknowledgement

Supported by : 한국산업기술진흥원

References

  1. T. A. Osswald, L.-S. Turng, and P. J. Gramann, Injection Molding Handbook, Hanser, Munich, 2001.
  2. M.-Y. Lyu and H.-Y. Kim, Polymer Science and Technology, 20, 157 (2009).
  3. M.-Y. Lyu, J.-H. Mo, and W.-J. Jeong, Elastomers and Composites, 38, 295 (2003).
  4. J. H. Mo and M.-Y. Lyu, Transact. Mater. Proc., 13, 515 (2004).
  5. J. S. Hong, S. R. Park, and M.-Y. Lyu, Polymer(Korea), 35, 1 (2011).
  6. K. Park, J.-H. Ahn, and C.-H. Yim, KSME, 27, 507 (2003). https://doi.org/10.3795/KSME-A.2003.27.4.507
  7. J. H. Cho, S. R. Park, H. Kim, and M.-Y. Lyu, Polymer(Korea), 36, 131 (2012).
  8. S. J. Liao, D. Y. Chang, H. J. Chen, L. S. Tsou, J. R. Ho, H. T. Yau, and W. H. Hsieh, Polym. Eng. Sci., 44, 917 (2004). https://doi.org/10.1002/pen.20083
  9. H. Oktem, T. Erzurumlu, and I. Uzman, Materials & Design, 28, 1271 (2007). https://doi.org/10.1016/j.matdes.2005.12.013
  10. M.-A Kang and M.-Y. Lyu, Polymer(Korea), 32, 502 (2008).
  11. Z. Lu and K. F. Zhang, Polym. Eng. Sci., 49, 1661 (2009). https://doi.org/10.1002/pen.21167
  12. P. Larpsuriyakul and H.-G. Fritz, Polym. Eng. Sci., 51, 411 (2011). https://doi.org/10.1002/pen.21849
  13. Y. Zhou and P. K. Mallick, Mater. Sci. Eng., 393, 303 (2005). https://doi.org/10.1016/j.msea.2004.10.038
  14. J. L. Thomason, Compos. Sci. Technol., 59, 2315 (1999). https://doi.org/10.1016/S0266-3538(99)00083-4
  15. A. Bernasconi, P. Davoli, A. Basile, and A. Filippi, Inter. J. Fatigue, 29, 199 (2007).
  16. E. Kontou and A. Kallimanis, Compos. Sci. Technol., 66, 1588 (2006). https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2005.11.017
  17. C. M. Sonsino and E. Moosbrugger, Inter. J. Fatigue, 30, 1279 (2008). https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2007.08.017
  18. M. Lee, J. H. Kim, S. R. Park, and M.-Y. Lyu, Elastomers and Composites, 44, 373 (2009).
  19. H. Kim, M. Lee, and M.-Y. Lyu, Polymer(Korea), 36, 555 (2012).

Cited by

  1. Observation of Two-Dimensional Shaped Aluminum Flake Orientation During Injection Molding and Its Orientation Mechanism pp.2092-7673, 2019, https://doi.org/10.1007/s13233-019-7097-1
  2. 유리섬유 강화 폴리카보네이트의 환상형상부품 사출성형시 성형수축에 관한 연구 vol.48, pp.4, 2012, https://doi.org/10.7473/ec.2013.48.4.300
  3. A Study on the Mechanical Property and 3D Fiber Distribution in Injection Molded Glass Fiber Reinforced PA66 vol.29, pp.3, 2014, https://doi.org/10.3139/217.2844
  4. 나일론66/탄소필러 복합체의 가공조제에 따른 물성 및 용융흐름특성 연구 vol.42, pp.3, 2012, https://doi.org/10.7317/pk.2018.42.3.478
  5. Effect of warpage on the operation of a rapid cooling and heating device vol.41, pp.8, 2012, https://doi.org/10.1007/s40430-019-1806-8