사출 성형은 열에 의해 녹인 플라스틱 재료를 금형에 주입한 후 냉각 및 고화시켜 성형품을 얻는 방법입니다.
이 공법은 복잡한 형상의 제품을 대량 생산하는 데 적합하며 플라스틱 가공 분야에서 많은 부분을 차지한다.
프로세스 주기
사출 성형 공정 주기는 일반적으로 2초에서 2분 사이로 매우 짧으며 다음 4단계로 구성됩니다.
클램핑 - 재료를 금형에 주입하기 전에 먼저 금형의 두 반쪽을 클램핑 장치로 단단히 닫아야 합니다. 금형의 각 절반은 사출 성형기에 부착되고 절반은 미끄러질 수 있습니다. 유압식 클램핑 장치는 금형 반쪽을 함께 밀고 충분한 힘을 가하여 재료가 주입되는 동안 금형을 단단히 닫은 상태로 유지합니다. 금형을 닫고 클램핑하는 데 필요한 시간은 기계에 따라 다릅니다. 더 큰 기계(클램핑력이 더 큰 기계)에는 더 많은 시간이 필요합니다. 이 시간은 기계의 건조 사이클 시간으로 추정할 수 있습니다.
주입 - 일반적으로 펠렛 형태의 원료 플라스틱 재료는 사출 성형기에 공급되고 사출 장치에 의해 금형을 향해 전진합니다. 이 과정에서 재료는 열과 압력에 의해 녹습니다. 그런 다음 용융된 플라스틱이 금형에 매우 빠르게 주입되고 압력이 축적되어 재료를 고정합니다. 주입되는 재료의 양을 샷이라고 합니다. 사출 시간은 용융 플라스틱이 금형으로 복잡하고 변화하는 흐름으로 인해 정확하게 계산하기 어렵습니다. 그러나 분사시간은 사출량, 분사압력, 분사력으로 추정할 수 있다.
냉각 - 금형 내부에 있는 용융 플라스틱은 내부 금형 표면과 접촉하자마자 냉각되기 시작합니다. 플라스틱이 식으면 원하는 부품의 모양으로 굳어집니다. 그러나 냉각 중에 부품의 일부 수축이 발생할 수 있습니다. 사출 성형 단계에서 재료를 패킹하면 추가 재료가 금형으로 유입되어 눈에 보이는 수축량을 줄일 수 있습니다. 필요한 냉각 시간이 경과할 때까지 금형을 열 수 없습니다. 냉각 시간은 플라스틱의 여러 열역학적 특성과 부품의 최대 벽 두께에서 추정할 수 있습니다.
방출 - 충분한 시간이 지난 후 냉각된 부품은 금형 후면 절반에 부착된 사출 시스템에 의해 금형에서 사출될 수 있습니다. 금형이 열리면 부품을 금형 밖으로 밀어내는 메커니즘이 사용됩니다. 냉각 중에 부품이 수축되어 금형에 달라붙기 때문에 부품을 이젝트하려면 힘을 가해야 합니다. 부품의 취출을 용이하게 하기 위해 재료를 주입하기 전에 금형 캐비티의 표면에 이형제를 뿌릴 수 있습니다. 금형을 열고 부품을 배출하는 데 필요한 시간은 기계의 건조 주기 시간에서 추정할 수 있으며 부품이 금형에서 떨어지는 시간을 포함해야 합니다. 부품이 배출되면 다음 샷을 주입하기 위해 금형을 닫을 수 있습니다.
사출 성형 주기 후에는 일반적으로 약간의 후처리가 필요합니다. 냉각하는 동안 금형 채널의 재료가 부품에 부착되어 응고됩니다. 발생한 플래시와 함께 이 초과 재료는 일반적으로 절단기를 사용하여 부품에서 잘라야 합니다. 열가소성 수지와 같은 일부 유형의 재료의 경우, 이 트리밍에서 발생하는 스크랩 재료는 스크랩 재료를 펠릿으로 재분쇄하는 재생 기계 또는 과립기라고도 하는 플라스틱 분쇄기에 넣어 재활용할 수 있습니다. 재료 특성의 일부 저하로 인해 분쇄물은 사출 성형 공정에서 재사용되기 위해 적절한 분쇄 비율로 원료와 혼합되어야 합니다.
압형
사출 성형 공정은 일반적으로 강철 또는 알루미늄으로 만들어진 금형을 맞춤형 툴링으로 사용합니다. 금형에는 많은 구성 요소가 있지만 두 부분으로 나눌 수 있습니다. 각각의 절반은 사출 성형기 내부에 부착되고 뒤쪽 절반은 금형의 파팅 라인을 따라 금형이 열리고 닫힐 수 있도록 슬라이드가 허용됩니다. 금형의 두 가지 주요 구성 요소는 금형 코어와 금형 캐비티입니다. 금형이 닫히면 금형 코어와 금형 캐비티 사이의 공간이 부품 캐비티를 형성하고 원하는 부품을 만들기 위해 용융된 플라스틱으로 채워집니다. 다중 캐비티 금형이 사용되는 경우가 있는데, 두 금형 반쪽이 여러 개의 동일한 부품 캐비티를 형성합니다.
몰드 코어와 몰드 캐비티는 각각 몰드 베이스에 장착된 다음 사출 성형기 내부의 플래튼에 고정됩니다. 몰드 베이스의 앞쪽 절반에는 몰드 캐비티가 부착되는 지지판, 노즐에서 재료가 유입되는 스프루 부싱, 그리고 몰드 베이스와 노즐을 정렬하기 위한 고정 링이 포함됩니다. 몰드 베이스의 뒤쪽 절반에는 몰드 코어가 부착된 이젝션 시스템과 지지판이 포함됩니다. 클램핑 장치가 금형 반쪽을 분리하면 이젝터 바가 이젝션 시스템을 작동시킵니다. 이젝터 바는 이젝터 박스 내부의 이젝터 플레이트를 앞으로 밀어내어 이젝터 핀을 성형 부품으로 밀어 넣습니다. 이젝터핀은 응고된 부품을 열려 있는 금형 캐비티 밖으로 밀어냅니다.
용융된 플라스틱이 금형 캐비티로 흐르기 위해 여러 채널이 금형 설계에 통합됩니다. 먼저 녹은 플라스틱이 스프루를 통해 금형에 들어갑니다. 러너라고 하는 추가 채널은 녹은 플라스틱을 스프루에서 채워야 하는 모든 캐비티로 운반합니다. 각 러너의 끝에서 용융 플라스틱은 흐름을 안내하는 게이트를 통해 캐비티로 들어갑니다. 이러한 러너 내부에서 응고되는 용융 플라스틱은 부품에 부착되며 부품이 금형에서 배출된 후 분리되어야 합니다. 그러나 때때로 채널을 독립적으로 가열하는 핫 러너 시스템이 사용되어 포함된 재료가 녹고 부품에서 분리될 수 있습니다. 금형에 내장된 또 다른 유형의 채널은 냉각 채널입니다. 이러한 채널을 통해 캐비티에 인접한 금형 벽을 통해 물이 흐르고 용융된 플라스틱이 냉각됩니다.
러너와 게이트 외에도 금형 설계 시 고려해야 할 다른 많은 설계 문제가 있습니다. 첫째, 금형은 용융된 플라스틱이 모든 캐비티로 쉽게 흐를 수 있도록 해야 합니다. 마찬가지로 중요한 것은 응고된 부품을 금형에서 제거하는 것이므로 구배각을 금형 벽에 적용해야 합니다. 몰드 설계는 또한 추가 몰드 조각이 필요한 언더컷이나 나사산과 같은 부품의 복잡한 기능을 수용해야 합니다. 이러한 장치의 대부분은 금형의 측면을 통해 부품 캐비티로 미끄러지므로 슬라이드 또는 사이드 액션으로 알려져 있습니다. 사이드 액션의 가장 일반적인 유형은 외부 언더컷을 성형할 수 있는 사이드 코어입니다. 내부 언더컷을 형성할 수 있는 내부 코어 리프터와 같은 다른 장치는 분할 방향을 따라 금형 끝을 통해 들어갑니다. 스레드를 부품에 성형하려면 스레드가 형성된 후 금형에서 회전할 수 있는 나사 풀림 장치가 필요합니다.