Painting and coating impart metallic textures to plastic surfaces but increase manufacturing cost. Therefore, developing a single-step molding method such as injection molding by using plastics containing aluminum (Al) flake (i.e. two-dimensional flat plate) that imparts metallic textures to plastic products is beneficial. Unlike one-dimensional fillers, such as fibers, two-dimensional fillers exhibit complex orientation during molding. In this paper, the orientation of twodimensional fillers was analyzed, and their surface appearances during the injection molding of various shapes, such as holes, slits and ribs, were predicted. During normal flow, the Al flakes oriented parallel to the flow direction near the skin region of the product, whereas those near the core region and the weldline oriented perpendicular to the flow direction or flow direction. Al flake orientations at the bottom surface of ribs were irregular, causing flow marks. These predicted surface appearances were compared with those of actual injection molded product, and the simulations showed good agreement with the experimental results.

플라스틱 표면에 금속의 질감(metallic texture)을 부여하기 위해서 표면에 도장이나 코팅을 하는 경우가 많다. 그러나 그러한 공정이 증가되면 생산비용이 증가되므로 사출성형만으로 플라스틱 표면에 금속질감을 부여하는 방법이 필요하다. 그 방법으로 알루미늄조각(aluminum flake)이 첨가된 수지를 사용해 사출 성형하는 방법이 활용된다. 알루미늄 조각은 납작한 판 형상으로 2차원 형상의 첨가제이다. 2차원 형상 첨가제는 섬유같은 단순한 1차원 형상첨가제와는 다른 복잡한 배향을 보이고 있다. 본 논문에서는 성형해석을 통하여 다양한 형상 즉, 구멍이나 리브 등을 포함하는 사출시편에서 2차원 첨가제의 배향을 분석하고 제품의 표면 질감을 예측하였다. 정상적인 흐름인 경우 제품의 표면영역에서 알루미늄 조각은 흐름에 평행하게 배향하였고 코어영역에서는 흐름에 수직 또는 평행하게 배향하였다. 웰드라인에서는 판상의 알루미늄 조각이 흐름에 수직으로 배향하였고, 리브의 밑면에서는 배향이 불규칙하게 일어나서 흐름자국으로 나타났다. 해석에서 예측한 제품 표면의 질감을 실제 사출성형 실험을 통하여 비교분석하였으며, 실험과 해석이 잘 일치하는 결과를 보였다.

Keywords: injection molding; metallic texture; Al flake; two-dimensional orientation; surface appearance