A flat metal additive is added into the resin to create a metallic feel on the surface of an injection molded product. When injection is made using a resin mixed with two-dimensional flat additives, the additives are oriented parallel to the surface due to the fountain flow in the cavity, giving a metallic texture. However, if the product has protrusions such as ribs or hooks, the flow is not uniform and the orientation of the additive changes, resulting in surface defects. This study predicted the orientation of two-dimensional shaped additives in injection molding specimens with protrusions through simulation and compared them with experiments. The orientation of the two-dimensional additive and surface defects were observed by varying the thickness and direction of the ribs and hooks in the specimen. Surface defects depending on the orientation of the additive were observed on both the protruding side and the opposite side of the protruding surface. In the simulation, surface defects on the protruding side were predicted, but surface defects on the opposite side of the protrusion were not predicted. Through this study, the orientation mechanism of the two-dimensional shaped additive in the specimen containing a protruded shape was presented.

플라스틱 사출물의 표면에 금속성의 질감을 구현하기 위해 수지에 2차원 형상의 금속 첨가제를 혼합하여 사출하는 성형 방식에 대한 관심이 증가하고 있다. 2차원 형상 첨가제를 혼합한 수지를 이용하여 제품을 사출할 경우 충전 과정에서 분수유동에 의하여 첨가제가 표면에 평행하게 배향된다. 그러나 리브(rib)나 후크(hook)와 같이 제품에 돌출부가 있는 경우 돌출부의 방향이나 두께와 같은 요인으로 인하여 첨가제의 배향이 변화한다. 본 연구에서는 돌출부가 있는 시편의 사출성형 공정에서 발생하는 2차원 형상 첨가제의 배향 변화를 시뮬레이션을 통해 예측하였다. 돌출부를 지난 첨가제는 시편 표면 방향에 기울어진 상태를 유지하며 플로우 라인(flow-line)과 같은 표면 결함을 형성한다. 흐름 방향으로 설계된 돌출부는 흐름과 직각 방향으로 세워진 돌출부와 비교하여 첨가제가 시편 표면에 기울어진 정도가 컸다. 돌출부의 두께가 두꺼울수록 돌출부를 지난 후 첨가제의 기울어짐이 커서 표면 결함이 뚜렷하게 나타났다. 첨가제의 배향에 따른 표면 결함은 돌출된 면과 돌출부 반대면에서 모두 관찰되었다. 실험에서 돌출부 반대면의 표면 결함은 시뮬레이션으로 예측한 표면 결함보다 뚜렷하게 나타났다. 시뮬레이션 결과와 실험 결과를 종합하여 돌출부에서 2차원 형상 첨가제의 배향 메커니즘(orientation mechanism)을 제시하였다.

Keywords: injection molding, two-dimensional shaped additives, protrusions, surface defects, orientation mechanism.