플라스틱 사출성형 조건 불량원인 및 대책

플라스틱 사출성형 조건 사출 불량원인 및 대책

사출 성형이란 플라스틱(RESIN)에 열을 가하여 가소화 시킨후 유압으로 용융수지를 금형에 주입하여 원하는 형상의 제품을 만들어 내는 것을 말합니다.

사출성형에는 여러 설비들을 필요로 하지만 그 중에서 사출성형기,금형,사용재료가 가장 중요하며 설비,금형,원료의 특성들을 잘 조화시켰을 때 사출성형이 가능하게 되며 목적에 부합하는 양질의 제품을 생산할 수 있을 것입니다.

사출성형은 1872년 금혀에 처음 사용한 것으로 시작하여 현재는 사출 성형기에서 플라스틱 수지,열경화성 수지,열 가소성 수지를 용융시켜 금형의 틀 안으로 주입하여 용융수지를 고화시켜 만드는 것입니다.

1. 사출성형 설비의 종류 및 성형 공정

사출성형 설비의 종류는 수평식 사출기에 직압식,터글식,전동식 등으로 분류하고 수직식(다대사출기) 등 주로 사용하는 방식의 4종류로 구분합니다

사출성형 공정은 형폐,노즐텃치,사출,보압,냉각,계량,형개,취출공정 등으로 1 Cycle이 이루어집니다.

사출성형 요소는 설비(사출기),금형,레진,사람,사출조건 등의 주요소와 주변 설비인 쿨링타워(냉각수),온도조절기(온수기,온유기),칠러,핫트런너콘트롤러,타이머,호이스트 등 보조적인 주변설비가 있습니다.

2. 사출성형 조건 구성요소

사출성형 조건의 구성요소를 보면 성형조건은 크게 주조건과 보조조건으로 구분하며 주조건은 성형조건에 주가 되는 조건을 말하며 보조조건은 주조건의 보조 역할을 하며 주 조건이 제 기능을 할 수 있도록 도와주는 역할입니다

주조건이나 보조조건 모두 플라스틱 사출성형에 있어 매우 종요한 요소입니다.

양질의 부품을 생산하기 위한 사출성형 조건은 성형재료,사출성형기,금형,성형기술자 등 다양한 요소가 영향을 미치며 이에 대한 몇가지 요소들을 정리하도록 하겠습니다

(1) 사출 성형온도

사출 성형온도는 사출성형 전반에 걸쳐 제품의 완성도를 좌우 한다고 해도 과언이 아닙니다.

설비,금형,냉각수,수지 등 모든 인풋 요소들의 성형온도가 해당 제품이 필요로 하는 조건에 적절히 설정되어 있지 않으면 다른 조검이 아무리 적정하다고 하여도 Loss만 증가할 것이니 성형온도 설정은 사출성형에 있어 키포인트라 할 수 있습니다.

예를들어 PC 수지의 경우 실린더 온도설정을 250℃ 이상으로 설정 하여야 하는데 250℃ 이하로 온도를 설정하면 수지가 녹지 않아 계량시 사출 스크류에서 소음이ㅣ 발생하며 스크류가 파손되든가 설비가 고장을 일으키게 될 것입니다.

(2) 흐름방지 (Suck Back)

사출성형 조건의 흐름방지(Suck BacK)란 용융수지의 흘러내림을 방지하는 공정이라 정의할 수 있으며 강제후퇴,석백(Suck Back) 라고도 하며 사출기 스크류가 계량후 회전하지 않고 강제로 후퇴하는 기능입니다

사출 수지의 흐름이 좋지 않은 원재료는 강제후퇴를 사용하지 않아도 상관이 없지만 흐름성이 좋은 원재료는 필히 강제후퇴를 사용하여야 합니다.

노즐홀에서 용융된 수지가 금형으로 흘러내리기 때문에 금형보호도 하고 연속된 작업을 할 수 있기 때문입니다.

(3) 사출압력,사출속도

사출압력은 실린더내의 수지를 금형내로 주입하는 힘을 말하며 사출속도는 노즐에서 금형내로 유입되는 수지의 빠르기를 말합니다.

(4) 사출 냉각시간

사출 성형 제품을 금형으로부터 취출하기 위해서는 금형내에서 일정시간 냉각시켜야 하는데 냉각이 제대로 되지 않은 상태에서 취출하면 제품에 변형이 발생합니다.

사출성형기에는 제품을 냉각 시킬 수 있도록 타이머가 구성되어 있으며 이를 냉각타이머라고 합니다.냉각 타임에 있어 가장 우선적으로 고려해야할 사항은 성형품의 두게이며 성형품 두게에 따라 후변형이 일어나거나 성형품의 치수에 변화가 민감하게 발생할 수있습니다.

냉각라인을 설치 하였으나 밸브를 열지 않고 사출을 진행하는 경우가 발생하기도 하는데 이러한 문제로 금형 온도가 상승하여 제품변형이나 수축 불량이 발생하는 경우도 있으니 주의 하여야 합니다

(5) 사출성형조건 배압,계량속도

플라스틱 사출성형 조건에 있어 배압이란 쉬운 말로 뒤에서 밀어주는 압력이며 사출 계량 공정중 가열실린더내의 스크류가 회전하면서 뒤로 빠질 때 후퇴하는 스크류의 뒤쪽에서 스크류가 빨리 후퇴하지 못하도록 압력을 가하여 밀어준다는 것을 의미하며 배압을 높인다는 것은 스크류가 천천히 밀린다는 의미입니다

사출 성형 조건에 있어 배압을 사용하는 주요 이유는 공기의 혼입방지,휘발분 배출효과,수지의 밀도를 높임,건조스지나 마스터배치의 믹싱을 향상하기 위한 목적입니다.

3. 사출성형 불량현상 및 대책

어떠한 용도의 제품을 생산하느냐에 따라 기업마다 차이점은 있지만 일반적인 사출성형에 있어 불량현상은 다음과 같습니다.

미성형 - 성형품의 일부가 부족하게 만들어지는 현상
플래시 - 성형품에 여분의 수지가 붙는 현상
싱크마크 - 성형품의 표면에 발생하는 오목한 현상
웰드라인 - 용융수지가 금형내에서 흐르며 합류한 부분에 생기는 선
플로우마크 - 성형재료의 유동궤적을 나타내는 줄무늬가 생기는 현상
흑줄 - 성형품의 표면 및 내부에 검은 줄 모양으로 나타나는 현상
젯팅 - 게이트에서 캐비티에 분사된 수지가 끈 모양의 형태로 고화하여 성형품 표면이 구불구불한 형태로 나타나는 현상
이형불량 - 금형에서 성형품이 분리되기 어려운 현상
표층박리 - 성형품이 얇은 층으로 벗겨지는 현상

(1) 미성형 ( Short Shot )

미성형 현상은 사출 수지가 금형 캐비티에 완전히 충진되지 않고 냉각 고화하는 현상이며 미성형의 원인은 수지의 유동성이 부족할 때,사출 압력이 낮을 때 등의 경우 발생하며 이에 대한 대책으로 금형,실린더 온도를 높여 사출 수지가 원할하게 금형내로 유입될 수 있도록 하고 사출 압력을 높여줍니다.

(2) 플래시 ( Flash, Burr )

사출성형 불량 플래시 현상은 금형의 파팅면 등의 틈새에 수지가 흘러들어 정상 성형품 보다 면적이 널어지는 현상으로 사출성형 플래시 불량 원인은 금형내 파팅면의 틈새에 수지가 흘러들러 생기는 현상이며 과도한 사출압력과 속도에 의한 경우가 많으며 사출성형기 형체력 불량일 수도 잇으니 점검이 필요합니다.

사출성형 플랫 불량 방지의 대책으로 금형의 파팅면 보수를 하여야 하고 사출압력,사출속도 등의 사출조건을 조정하여 슴형,실린더등의 온도를 낮추어 수지의 유동성을 조절합니다.