[스크랩] 사출성형조건의 결정
사출성형조건의 결정
성형품 품질의 양부(良否)에 영향을 주는 성형조건으로서는
① 용융수지 온도
② 사출속도와 사출압력
③ 균일한 냉각
이것들을 어떻게 설정하여 성형하면 좋을까라는 문제는 여간 어려운 것이 아니다. 또 성형품의 형상·크기·사
용재료에 따라 성형성이 다르므로 한층 복잡하며 동일하지도 않으므로 성형사이클 중에서 온도 및 압력의 변화
는 우선 수지종류에 의해 온도조건의 범위를 결정하고 결정된 온도범위내에서 온도와 압력 그리고 속도를 선정
한다. 이들 모든 조건을 임의로 설정하는 것은 곤란하지만 다음과 같은 방법을 취하는 것이 바람직하다.
1) 일정한 온도로는 저압이나 고압 그리고 저속 또는 고속의 조합
2) 일정한 압력으로는 고온이나 저온 그리고 고속 또는 저속의 조합
3) 일정한 속도로는 고온이나 저온 그리고 저압 또는 고압의 조합
이중 어는 것을 조건으로 선정하는가는 수지의 종류와 그레이드, 성형품의 형상이나 크기를 고려하여 시험성형
하고 그 결과에 의해 다시 세밀하게 수정하는 것이다. 물론 금형온도도 중요하며 균일하여야 하지만 조금 높은
듯하게 설정하는 것이 좋다. 구체적인 설정으로서는 가능한 저온과 저압에서 출발할 것이며 원료 공급량도 처
음에는 적게 출발하여 서서히 증가해 가면서 FULL SHOT의 점까지 가는 것이다.
(1) 실린더 온도
수지의 종류, 그레이드, 금형, 성형기에 따라 다르므로 MFR(MELT FLOW RATE)나 SPIRAL FLOW 길이를 참고
로 하여 범위를 결정한다. 용융수지의 충전이 곤란한 두께가 얇은 제품의 성형, 제품형상이 크고 플로우 거리가
긴 때나 표면광택을 좋게 하고 싶을 때 등은 일반적으로 실린더 온도를 약간 높게 설정하여 유동저항을 적게하
는 것이 바람직하다.
그러나 너무 높이는 것은 수지의 열분해를 일으킬 염려가 있으므로 주의를 요한다. 또 두꺼운 제품의 경우는 유
동저항도 적고 충전이 용이하므로 실린더온도를 약간 낮게 설정하는 것이 싱크마크나 보이드의 발생을 방지하
는 것이 상책이다. 실린더 온도가 낮을 때는 일반적으로 성형품에 배향현상이 강하게 나타나므로 유의해야 한
다. 이처럼 실린더 온도는 재료의 유동성에 크게 영향을 주므로 성형중에 특히 변화가 없는 관리와 제어가 필요
하다.
(2) 사출압력 및 사출속도
일반적으로 사출압력 및 사출속도는 크게 하는 것이 바람직하며 사출속도를 빠르게 하는 것은 특히 얇은 제품의
성형시에 중요하다. 캐비티내에서의 수지온도가 거의 균일하게 되며 성형품의 강도와 밀도를 균일하게 하며 표
면광택이 좋게 된다. 또 성형수축을 적게 하여 휘어지는 것을 방지하며 또 압력강하가 적게 되므로 대형 캐비티
에 대해서는 충분한 충전이 된다. 그러나 반면 잔류응력이 크게 되는 일도 있다. 두꺼운 제품의 성형은 얇은 제
품만큼 엄격하지 않으며 압력과 온도를 비교적 작게 해도 문제는 적다. 이처럼 사출압력 및 사출속도는 금형내
에서의 두께나 게이트 위치의 선정에 대해 유의하는 것이 필요하다.
(3) 금형온도
금형온도의 설정은 가능한 높게 하고 균일하게 할 필요가 있다. 용융된 고온의 수지를 금형내에 신속히 충전하
여 이것을 균일한 속도로 냉각 고화시키는 것이 바람직하다. 즉 높은 금형온도의 설정은 수지의 유동 저항을 적
게하고 배향이 작게 되며 잔류응력도 작으며 성형품의 표면 광택이 향상되는 효과를 가져온다. 금형을 냉각하
다는 것은 금형을 식히는 것이 아니라 고온으로 주입된 수지의 온도를 속히 금형 밖으로 제거하는 것이며 이를
위해서는 냉각수가 항상 금형내를 순환하고 있어야 한다. 즉 열교환이 행해지는 것이며 언제나 금형 표면온도
를 균일하게 유지하는 것이 이상적이다. 금형온도 조절기의 사용이나 금형의 냉각수 출구와 입구의 온도차가
±2℃ 이내가 되도록 유량을 조절한다. 금형온도를 높게 설정하면 성형수축률이 크게 되어 싱크마크의 생성과
성형 사이클 연장 등 마이너스되는 면도 있으므로 연속 생산의 경우네는 제품사양을 만족시키는 금형온도를 채
용하든지 금형 TRY를 할 때는 반드시 높게 하여 금형파손 방지에 노력하는 것이 중요하다.
(4) 사출시간
사출시간은 성형품의 형상과 크기에 따라 다르지만 완전한 충전과 외관상의 제품 품질에 의해 결정된다. 일반
적으로 평판상의 얇은 제품은 휘어지기 쉬우므로 사출시간을 짧게 하고 두꺼운 제품은 싱크마크나 보이드의 발
생을 방지하기 위해서 길게 한다. 또 게이트의 경이 클 때는 짧게 하고 작을 때는 길게 설정한다. 물론 사출시간
에는 성형온도와 사출압력과의 상관관계가 있다는 것을 염두해야 한다.
(5) 냉각시간
냉각시간은 실린더온도, 금형온도, 스프루, 런너를 포함한 성형품의 두께에 따라 크게 변화한다. 충분히 냉각하
면 성형품의 변형을 작게하는 것이 가능하지만 성형사이클의 연장이나 금형에서 제품을 취출하는데 나쁘게 된
다. 냉각시간이 짧을 때는 성형품은 충분히 고화하지 않으므로 이형에 의한 외혁으로 변형을 일으키기도 하고
치수안정성이 나쁘게 될 뿐만 아니라 형개시 이미 변형하여 금형의 모양대로 나오지 않는 것도 있다. 이리하여
냉각시간 계산시 이형할 때 성형품이 무리없이 취출되어 변형이 생기지 않는 시간을 설정하는 것이 필요하다.
따라서 성형조건을 결정할 때 성형품의 품질에 영향을 주는 성형조건을 구성하는 각 요인의 개요를 사전에 알
아둘 필요가 있다. 각 요인의 성형성 및 성형품 상태에 미치는 영향은 아래표와 같다.
각 요인의 성형성 및 성형품의 상태에 미치는 영향
요 인
(+) 효 과
(-) 효 과
계 량
SHORT SHOT의 해소
프래시 생성과 잔류응력이 크게 된다.
용융수지온도
성형성의 향상
잔류응력 감소
배양이 작게 된다.
수지, 안료의 분산과 플래시의 생성
유동현상이 일어난다.
수축률이 크게 된다.
사출압력
성형성의 향상
싱크마크가 작게 된다.
잔류응력이 크게 된다.
사출속도
배향이 크게 된다.
가압시간
싱크마크가 작게 된다.
잔류응력이 크게 된다.
금형온도
잔류응력이 작게 된다.
수축이 크고 성형사이클이 길게 되어
생상성 저하
냉각시간
변형이 작게 된다.
생산성 저하
* 각 요인의 수식은 증가했을 때의 효과이며 감소했을 때는 역으로 된다.