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표제지

국문요약

목차

제1장 서론 15

제1절 연구배경 15

제2절 연구동향 16

제3절 연구내용 및 방법 17

제2장 이론적 배경 19

제1절 합성수지 19

제2절 사출성형 29

제3절 미세사출성형 37

제3장 범용형상 제품에서의 마이크로 버블 42

제1절 제품 모델링 42

제2절 사출성형해석 43

제3절 사출성형실험 50

제4장 LAS 제품 모델링 및 성형해석 58

제1절 제품의 특성 58

제2절 모델링 및 성형해석 63

1. 사출성형해석 63

2. 성형해석 입력값 64

3. 원형제품 모델링 및 성형해석 66

4. 1pocket type 모델링 및 성형해석 70

5. 1pocket+channel type 모델링 및 성형해석 74

6. 3pocket+channel type 모델링 및 성형해석 79

7. 성형해석 결과에 대한 분석 84

제5장 실험결과 87

제1절 실험환경 87

제2절 실험분석 및 결과 97

1. 1pocket type 97

2. 1pocket+channel type 101

3. 3pocket+channel type 105

제6장 결론 및 향후연구 111

제1절 결론 111

제2절 향후연구 112

참고문헌 113

ABSTRACT 119

표목차

〈표 2-1〉 합성수지의 분류 19

〈표 2-2〉 실리콘 고무의 종류 24

〈표 2-3〉 액상 실리콘 고무의 주요원료 27

〈표 3-1〉 10 mm 오버플로우 모델링에서 내압차이 45

〈표 3-2〉 40 mm 오버플로우 모델링에서 내압차이 47

〈표 3-3〉 사출조건에 따른 최대 사출압 48

〈표 3-4〉 보압에 따른 마이크로 버블 분포 - 10 mm 51

〈표 3-5〉 속도에 따른 마이크로 버블 분포 - 10 mm 51

〈표 4-1〉 LAS 제품의 외관품질 기준 60

〈표 4-2〉 인장강도 측정 61

〈표 4-3〉 성형해석 입력값 64

〈표 4-4〉 성형해석 원재료 물성표 65

〈표 4-5〉 충진시스템 설계 66

〈표 4-6〉 1pocket+channel type의 내압차이 78

〈표 4-7〉 3pocket+channel type의 내압차이 83

〈표 4-8〉 Original type과 overflow type 비교 84

〈표 4-9〉 3가지 overflow 타입의 내압 비교 85

〈표 5-1〉 크린룸 환경 조건 87

〈표 5-2〉 사출기 사양 89

〈표 5-3〉 사출 원재료 물성표 90

〈표 5-4〉 1pocket type 샘플의 외관품질 98

〈표 5-5〉 1pocket type의 외관불량유형 통계 99

〈표 5-6〉 1pocket+channel type 샘플의 외관품질 103

〈표 5-7〉 1pocket+channel type의 외관불량유형 통계 104

〈표 5-8〉 1pocket type+channel 동일사출조건 충진결과 105

〈표 5-9〉 3pocket+channel type 샘플의 외관품질 109

〈표 5-10〉 3pocket+channel type의 외관불량유형 통계 109

그림목차

[그림 2-1] 실리콘의 제조과정 21

[그림 2-2] 실리콘 오일의 분자구조 22

[그림 2-3] 실리콘 레진의 분자구조 22

[그림 2-4] 실리콘 고무의 분자구조 23

[그림 2-5] 경화방식에 따른 실리콘 고무의 분류 24

[그림 2-6] 부가 반응형 RTV 반응식 25

[그림 2-7] 축합 반응형 RTV 반응식 26

[그림 2-8] 부가형 액상실리콘 반응기구 28

[그림 2-9] 액상 실리콘 응용산업 29

[그림 2-10] 사출성형 프로세스 30

[그림 2-11] LSR 사출성형 장치 31

[그림 2-12] 수지의 점도 특성 33

[그림 2-13] LSR의 경화반응 35

[그림 2-14] 온도변화에 따른 액상실리콘 수지의 점도변화 35

[그림 2-15] 경화반응을 감안한 액상실리콘 수지의 변화 36

[그림 2-16] 각종 미세사출부품 38

[그림 2-17] 다중 사출성형 39

[그림 2-18] 다중사출을 이용한 마이크로 사출성형 제품 41

[그림 3-1] 범용형상의 제품 모델링 42

[그림 3-2] LSR 수지의 점도 그래프 43

[그림 3-3] 10 mm 오버플로우 제품의 내압 44

[그림 3-4] 40 mm 오버플로우 제품의 내압 46

[그림 3-5] 오버플로우 크기에 따른 내압 차이 비교 49

[그림 3-6] 속도에 따른 마이크로 버블 분포 50

[그림 3-7] 보압에 따른 마이크로 버블 분포 - 10 mm 53

[그림 3-8] 속도에 따른 마이크로 버블 분포 - 10 mm 53

[그림 3-9] 보압에 따른 마이크로 버블 분포 - 40 mm 54

[그림 3-10] 속도에 따른 마이크로 버블 분포 - 40 mm 55

[그림 3-11] 오버플로우 크기에 따른 마이크로 버블 분포 56

[그림 4-1] 인공수정체 지지체 (LAS) 58

[그림 4-2] LAS 제품 단면도 59

[그림 4-3] LAS 제품 두께 59

[그림 4-4] 계측 장비 62

[그림 4-5] 메쉬 분할 66

[그림 4-6] Original type의 레이아웃 67

[그림 4-7] Original type의 에어 트랩과 웰드 라인 67

[그림 4-8] Original type의 충진 시간 68

[그림 4-9] Original type의 사출 압과 형체력 69

[그림 4-10] 1pocket type의 레이아웃 70

[그림 4-11] 1pocket type의 에어 트랩과 웰드 라인 71

[그림 4-12] 1pocket type의 충진 시간 72

[그림 4-13] 1pocket type의 사출압과 형체력 73

[그림 4-14] 1pocket type의 내압 74

[그림 4-15] 1pocket+channel type의 레이아웃 74

[그림 4-16] 1pocket+channel type의 에어 트랩과 웰드 라인 75

[그림 4-17] 1pocket+channel type의 충진 시간 76

[그림 4-18] 1pocket+channel type의 사출압과 형체력 77

[그림 4-19] 1pocket+channel type의 내압 78

[그림 4-20] 3pocket+channel type의 레이아웃 79

[그림 4-21] 3pocket+channel type의 에어 트랩과 웰드 라인 80

[그림 4-22] 3pocket+channel type의 충진 시간 81

[그림 4-23] 3pocket+channel type의 사출압과 형체력 82

[그림 4-24] 3pocket+channel type의 내압 83

[그림 5-1] 사출기 88

[그림 5-2] 진공탈포기 91

[그림 5-3] 사출조건 92

[그림 5-4] 금형구조 93

[그림 5-5] 제품 취출 프로세스 95

[그림 5-6] 코어 세부설계 96

[그림 5-7] 1pocket type의 금형구조 97

[그림 5-8] 1pocket type의 사출 샘플 97

[그림 5-9] 미성형 샘플 100

[그림 5-10] 오버플로우 미성형 샘플 100

[그림 5-11] 1pocket+channel type의 금형구조 101

[그림 5-12] 1pocket+channel type의 사출 샘플 102

[그림 5-13] 3pocket+channel type의 금형구조 106

[그림 5-14] 완성 제품에서의 오버플로우 107

[그림 5-15] 3pocket+channel type의 사출 샘플 108

초록보기

액상 실리콘 고무(Liquid silicone rubber, LSR)는 재료가 가지고 있는 우수한 성질을 바탕으로 복잡한 형상을 가진 제품을 대량생산하는데 적합하여 전자기기, 의료용품 등에 이르기까지 제품의 적용 범위를 계속하여 확장하고 있다. 또한 액상 실리콘 고무는 뛰어난 내한성, 내열성, 내화학성, 불활성을 가지고 있어 의료산업에도 널리 사용되고 있다. 마이크로 사출성형은 초소형, 초박육, 고정밀화 제품을 성형하기 위하여 사출금형의 정밀설계기술, 고정밀 금형가공기술, 정밀 사출기술을 필요로 하는 고부가 가치의 사출금형·성형기술이다. 액상 실리콘 고무는 특유의 낮은 점도로 인하여 미세한 형상을 성형하기 위한 마이크로 사출성형에서 유리한 특성을 가지고 있다. 액상 실리콘 고무의 미세사출 성형 공정에서는 일반적인 사출에서 흔히 발생하는 미성형(Short shot), 플래시(Flash), 웰드 라인(Weld line), 싱크 마크(Sink mark) 등 문제 외에도 수십 마이크로미터 단위의 반지름을 가지는 마이크로 버블(Micro bubble) 문제도 발생하게 된다. 이러한 마이크로 버블은 일반적인 성형해석 프로그램을 통하여 예측을 할 수 없으므로 실험적인 개선과정이 필요하다.

본 연구는 미세한 액상실리콘 제품인 인공수정체 지지체 (Lens-angle Supporter, LAS)의 마이크로 사출성형 공정에서 발생하는 마이크로 버블 문제를 해결하기 위하여 수행되었다. 제품 구조의 특수성을 배제하고 마이크로 버블의 발생양상을 분석하기 위하여 범용형상의 제품으로 수지유동 후단부에 오버플로우(Overflow)를 설계하여 수지의 흐름에 대한 성형 해석을 진행하였다. 오버플로우의 구조를 다르게 하여 2가지 방안에 대하여 서로 다른 성형조건으로 성형해석을 진행하고 그 결과를 비교분석하였다. 사출성형해석을 진행한 설계 방안과 동일한 구조로 사출금형을 제작하고 사출성형을 진행하여 마이크로 버블이 사출조건에 따른 경향을 관찰하고 성형해석 결과와 비교하였으며 마이크로 버블 문제의 해결에 있어 핵심적 요인은 금형구조 특히는 오버플로우의 구조에 있다는 것을 제시하였다. 마이크로 버블을 해결할 수 있는 오버플로우의 기준을 적용하여 LAS제품의 성형해석을 진행하고 그 결과를 토대로 사출금형을 제작하였다. 오버플로우의 구조와 형상을 개선하는 과정을 통하여 금형구조를 최적화하였으며 궁극적으로 제품의 품질기준을 만족하며 양산에 적합한 금형구조를 고안하였다.

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