고정 측 금형과 가동 측 금형을 각각 제작하였다. 이때 두께가 변하는 코어 부분은 니켈 코팅 후 다이아몬드 초정밀가공기를 사용하여 경면 가공을 하고 패턴을 추가하였다. 사출 성형을 위해 FANUC 사의 Roboshot 50 i 사출성형기에 금형을 조립하고, (주)유스 테크 코리아의 스위스산 TT-230 금형 온도 조절기를 사용하여 금형 온도를 제어하였다. 적용 대상인 LCD 도광판의 가장 중요한 특성은 휘도(brightness)이다. 휘도란 일정한 넓이를 가진 광원 또는 빛의 반사체 표면의 밝기를 나타내는 양으로써, 관측자가 본 그 물체의 겉보기의 단위 면적당 광도로 나타내고 이것을 나타내는 데는 스틸브(stilb:기호는 sb) 또는 니트(nit, 기호는 nt)라는 단위를 쓴다. 1 ㎠ekd 104 cd(칸델라)를 1 sb로 하며, 예를 들어 태양 면의 휘도는 1만 5000 sb, 전구 필라멘트의 휘도는 150~200 sb 정도이다. 여기서 칸델라(Candela, cd)는 광도의 단위로서 1촉은 1.067 cd에 해당한다. 측정에 사용된 휘도 측정 장비는 국내에서 일반적으로 많이 쓰이는 종류 중 하나인 일본의 TOPCON사의 BM-7로 측정 시 사용한 전류는 20±0.1mA이다. 실버 스트릭(silber streak)은 사출성형품의 표면 혹은 표면 부근에서 대단히 가는 줄이 다발로 생기는 성형불량으로 LCD 도광판과 같은 광학특성이 중요한 제품에서는 치명적인 성형 불량이다. 또한 휘도 측정을 위하여 직교 배열표에 따른 실험과정에서 실버 스트릭이 발생할 수 있으므로 사전에 실버 스트릭의 발생 원인을 규명하고, 이의 방지를 위한 기본적인 공정조건을 도출하는 것이 중요하다. 일반적으로 실버 스트릭이 자주 발생되는 수지로는 PC, PVC, AS 등이며, 발생 원인으로는 수지의 건조불량으로 인한 수분의 함유, 공기흡입, 수지의 열분해 및 수지 온도의 저하, 분말 수지의 사용, Air vent의 부적합 등이 있다. 본 연구에서 사용한 실버 스트릭에 대한 제어 인자는 그 영향이 클 것으로 예상되는 4가지 사출성형 조건이며 각 인자에 대하여 3 수준을 사용하였다. 실험에 사용된 인자와 각각의 수준은 다음과 같다.
실버 스트릭(silver streak) 실험에 사용된 인자와 수준
| Control factor | Unit | Level | ||
| 1 | 2 | 3 | ||
| A. Fill time | sec | 0.5 | 1 | 1.5 |
| B. Cooling time | sec | 20 | 30 | 40 |
| C. Backward rotation speed of screw | rpm | 30 | 50 | 70 |
| D. Backward pressure | Kgf/㎠ | 50 | 100 | 150 |
직교 배열표에 따라 40회의 사출 성형 실험을 하고 그중 나중에 실험된 20개의 성형품을 샘플로 선택하여 실버 스트릭의 수를 측정하였으며 망소 특성으로 간주하여 SN비를 계산하였다. 직교 배열표와 측정 결과는 표 2와 같다.
실버 스트릭의 직교 배열표와 측정수
| No. | Column no. | No. of silver streak | SN ratio(dB) | |||
| A | B | C | D | |||
| 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 5 | -13.979 |
| 2 | 1 | 2 | 2 | 2 | 5 | -13.979 |
| 3 | 1 | 3 | 3 | 3 | 4 | -12.041 |
| 4 | 2 | 1 | 2 | 3 | 6 | -15.563 |
| 5 | 2 | 2 | 3 | 1 | 1 | 0.000 |
| 6 | 2 | 3 | 1 | 2 | 7 | -16.902 |
| 7 | 3 | 1 | 3 | 2 | 1 | 0.000 |
| 8 | 3 | 2 | 1 | 3 | 14 | -22.923 |
| 9 | 3 | 3 | 2 | 1 | 4 | -12.041 |
t서로 다른 인자들이 실버 스트릭에 영향을 주는 정도는 서로 다르다. 인자 효과들의 상대적 크기는 표 1에서 나타낸 각 인자 수준에 대해 SN비로부터 판단할 수 있다. 이 상대적 효과는 분산을 분해함으로 보다 잘 파악할 수 있는데 이 기법을 일반적으로 분산분석(ANOVA)이라고 하며, 그 결과는 표 3에 나타나 있다. 이들 값들은 다양한 파들의 세기와 유사한 것으로, SN비를 변동시키는 데 있어 인자 사이의 상대적 중요성에 대한 척도가 된다. 이렇게 보았을 때 스크루의 회전 속도(C)와 배압(D)이 SN비 변동에 가장 중요한 역할을 한다. 스크루의 화전 속도를 빠르게 하고 배압을 작게 하며 냉각 시간을 줄이는 것이 실버 스트릭 문제의 해결에 유리함을 알 수 있다. 그 이유는 수지가 사출기의 배럴 속에서 체류하는 시간을 줄일수록 수지의 열분해 현상을 감소시킬 수 있기 때문인 것으로 판단된다.
실버 스트릭에 대한 분산분석(ANOVA) 요약
| Control factor | Average for each Level | DOF (f) | Sum of square (S) | Variance (V) | F-Ratio (F) | ||
| 1 | 2 | 3 | |||||
| A. Fill time | -13.33 | -10.82 | -11.65 | 2 | 9.82 | 4.91 | 1.00 |
| B. Cooling time | -9.85 | -12.3 | -13.66 | 2 | 22.42 | 11.21 | 2.28 |
| C. Backward rotation of speed | -17.93 | -13.86 | -4.01 | 2 | 307.36 | 153.68 | 31.30 |
| D. Backward Pressure | -8.67 | -10.29 | -16.84 | 2 | 112.24 | 56.12 | 11.43 |
| Error | 2 | 0.00 | |||||
| Sum | 8 | 451.83 | |||||
| (Error) | 2 | 9.82 | 4.91 | ||||
실버 스트릭을 방지하기 위하여 설정한 기본적인 공정조건은 표 4와 같으며, 이는 휘도 향상을 위한 실험에서도 공통적으로 사용하였다.
실버 스트릭을 방비하기 위하여 설정한 기본적인 공정조건
| Stroke | 24mm | ||
| Switch over | 3mm | ||
| Injection type | Linear function (C type) | ||
| Maximum fill pressure | 1200 kgf/㎠ | ||
| Processing conditions in barrel | Stroke (mm) | Backward pressure (kgf/㎠) | Backward rotation of speed (rpm) |
| 8 | 50 | 100 | |
| 18 | 50 | 80 | |
| 24 | 40 | 60 | |
휘도와 균일도를 극대화시킬 수 있는 최적의 성형 조건을 도출하기 위하여 다구찌 방법의 직교 배열표를 사용하였다. 휘도에 미치는 영향이 큰 수지 온도, 충전시간, 보압 유지시간, 금형 온도를 제어 인자로 선택하였으며, 이를 각각 3 수준으로 설정하였다. 실험에 사용된 인자와 각각의 수준은 표 5와 같다.
휘도 실험에 사용된 인자와 각각의 수준
| Control factor | Unit | Level | ||
| 1 | 2 | 3 | ||
| A. Inlet melt temperature | ℃ | 280 | 295 | 310 |
| B. Fill time | sec | 0.5 | 1 | 1.5 |
| C. Time for hold pressure | sec | 3 | 4.5 | 6 |
| D. Mold temperature | ℃ | 80 | 100 | 120 |
또한 수지 유동 말단의 속도를 되도록 일정하게 유지하여 전단 응력을 최소로 하기 위해 CAE 해석 결과로부터 구한 도시된 최적 램 속도 분포를 적용하여 10단으로 설정하였다. 아울러 선행 실험 결과에서 얻어진 기본 사출 조건들을 적용하였다. 위에서 결정한 실험조건으로 매 실험마다 동일 조건에서 20회의 사출 성형을 실시하여 안정화를 시킨 후 측정할 샘플을 채취하였다. 금형 안의 상, 하 캐비티를 구분하기 위하여 Upper와 Lower로 표시하였다. 각각의 샘플에 대하여 9개의 위치에 대하여 각각 휘도를 측정하였으며, 이때 측정 전류는 20±0.1mA이다. 상 캐비티와 하 캐비티 각각에 대하여 위치별로 측정한 휘도와 휘도의 최댓값과 최솟값의 비를 나타낸 균일도를 나타내었다.
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