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Korean Journal of Rheology, Vol.8, No.1, 58-68, March, 1996
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고분자수지의 미세구조와 잔류응력에 미치는 사출성형조건의 영향
Effect of Processing Conditions on Microstructure and Residual Stress of Injection Molded Polymer Products
김현석, 김정곤, 이재욱
초록
고분자 가공에서 가장 널리 사용되고 있는 사출공정은 비등온의 싸이클 공정이므로 사출조건에 따라 성형품은 다앙한 형태의 열이력과 변형이력을 받게 되고, 그 결과 최종성형품의 기계적 물성이 현저히 달라지게 된다. 그러므로 우수한 물성을 갖는 성형품을 얻기 위해서는 열이력과 변형이력에 연관되어 나타나는 미세구조의 변화와 잔류응력을 최소화할 수 있는 최적성형조건의 선정이 대단히 중요하게 된다. 본 연구에서는 수치모사실험을 기초로 설정한 성형조건의 범위에서 다양한 사출성형실험을 수행하여 얻은 시편을 대상으로 미세구조의 변화와 잔류응력에 미치는 성형조건의 영향을 조사함으로써 최적성형조건을 선정하기 위한 방안을 찾고자 하였다. 편광현미경을 사용하여 관찰한 결정성 고분자수지 시편의 내부구조는 전형적인 skin-coye 구조를 보일 뿐만 아니라 충전속도, 사출온도, 금형온도 및 gate로부터의 위치 변화에 따라 미세구조가 현저히 변함을 알 수 있었으며, 광탄성법과 layer removal method를 이용하여 조사한 무정형 고분자수지 시편의 잔류응력은 금형온도와 사출압에 가장 영향을 많이 받으며 두께 방향으로 parabola한 분포를 가짐을 알 수 있었다. 이상의 결과로부터 사출조건의 변화에 따라 잔류응력과 내부구조가 현저히 변하게 되며, 이는 성형품의 물성에 직접적인 영향을 미치고 있음을 알 수 있었다.
The injection molding process, one of the most widely used processes in the polymer processing field, needs a method to minimize the change in the microstructure and residual stress of the final product in order to optimize the mechanical properties of the products because they experience so various forms of thermal and deformation history, by which their properties are affected significantly. In this study, we investigated the effect of processing conditions on the microstructure and residual stress of injection molded specimens. The microstructure of semicrystalline polymer observed by polarized microscope shows a typical skin-core morphology, which is significantly changed with processing conditions and position from the gate. The layer removal method and photoelastic investigation is performed to examine the residual stress of the injection molded specimens of amorphous polymer, and we find that the residual stress is highly dependent on mold temperature and packing pressure. In conclusion it is confirmed that the changes of the microstructure and residual stress due to changes of injection conditions are drastically affected on the mechanical properties of the final products.
Keywords:Injection Molding;Microstructure;Residual Stress;Layer Removal Method;Photoelasticity and Birefringence;Mechanical Properties
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