사출 성형기의 구조와 기능-3차

1. 사출 성형기의 구조와 기능
1) 사출장치 구조
- 성형재료를 가소화 용융시켜 계량한 후 금형내로 용융된 수지를 사출하는 기구
- 사출 실린더, Screw구동장치, 가열실린더, Screw, Heater 등으로 구성됨

2) 사출장치 종류 : 사출기구는 가소화 방식을 중심으로 크게 4가지로 대별될 수 있다.
- In Line Screw식
• Screw만으로 가소화 기능과 사출 기능을 수행하는 방식으로 전세계의 약98%가 이 방식을 채택
• 장점
. 계량의 조정이 용이하다 (Screw의 회전수, 거리 조정 용이)
. Plastic 소재의 체류가 적다
. 재료의 교체가 용이하다
. 구조가 간편하다
• 단점
. 계량 위치에 따라 Screw 길이가 변하여 가소화 품질이 떨어진다
- Screw-Prepla식
• Screw는 가소화기능을 Plunger는 사출기능을 각각 수행하는 방식
• 장점
. 균일한 가소화 품질을 얻을 수 있다
• 단점
. Plastic 소재의 체류가 많아 재료의 교체가 어렵다 . 구조가 복잡하다
- Plunger Prepla식
- Plunger식

 

2. 성형일반 - 조건설정법
성형을 하기 위해서는 입자화 되어있는 플라스틱 재료를 용융시켜 금형 내부를 흐를 수 있도록 해야 할 것이며

(가열 실린더 `온도 설정') 용융되어 유동화된 플라스틱 재료를 금형내로 주입시키기 위해서는 일정한 힘(사출압력)과

속도(사출 속도)를 필요로 한다.
그 외 금형을 냉각시킨다든가,반대로 뜨겁게 하는 등 성형을 하는데 있어서 반드시 구비해 줘야만 우리가 원하는

플라 스틱 성형품을 얻을 수 있다. 이와 같이 성형을 하기 위해 취해주는 제반 조건을 `성형조건'이라 한다
- 성형조건 : 온도-실린더 온도, 금형 온도
속도-사출속도, 스크류 rpm
압력-출압력, 보압, 배압
위치-공급, 절환, Suck-Back, Cushion
시간-사출/보압시간, 냉각시간
- 사출성형 조건 설정법
ㄱ. 수지업체에서 추천하는 수지온도와 금형 온도를 설정한다.
ㄴ. Short Shot양을 95 ∼ 98% 정도의 수지를 금형 내에 주입한다.
ㄷ. 사출속도와 사출압을 조절하여 표면 외관문제를 개선한다.
ㄷ. 보압전환 시점을 설정한다(5mm ∼ 10mm).
ㄹ. 보압을 설정한다(일반적으로 약 사출압의 80% 정도).
ㅁ. 보압시간을 설정한다(제품의 무게변화가 없는 시점에 설정)
ㅂ. 냉각시간을 설정한다(취출시에 성형품의 변형 유,무를 확인)

 

3. 성형일반 - 실린더 온도
실린더온도는 가열실린더의 길이방향 구멍(용융채널 근처의 노즐에서) 근처에서 측정한 온도이다. 운전하는 경우에 따라 재료용융에 필요한 에너지의 60에서 85%까지 구동에너지에 의해서 발생하지만 용융온도는 실린더벽 온도 특히 후열

2개존에 의해 강한 영향을 줄수 있다. 그것은 초기에 평균 추천값으로 시작되어야 한다.
ㄱ. 열적으로 민감한 플라스틱 재료에 있어 용융재료에 열을 적게 가하기 위해 노즐방향으로 증가하는 온도 프로파일을 사용한다. 이 프로파일은 용융재료의 잔류시간이 긴 경우 유리하다.
- 냉각시간이 매우 긴 경우
- 계량 스트로크가 매우 작은 경우
- 스크류 채널 또는 핫 런너 내에 큰 재료용적을 가지는 경우
ㄴ. 노즐방향으로 증가하다 감소하는 온도 프로파일을 사용하는 경우는 오픈노즐을 사용하는 경우 다음과 같은 현상을 방지하기 위해 사용된다.
- 늘어짐(Stringing: 실바리) 현상을 방지하기 위한 경우
- 많은 양의 누출 손실을 방지하기 위한 경우
ㄷ. 용융재료에 좀 더 많은 열을 전달하기 위해 호퍼부에서 노즐방향으로 약간 감소하는 온도 프로파일을 사용하는

경우는 다음과 같다.
- 큰 계량 스트로크에 의해 많은 양의 수지가 충진되며, 짧은 냉각시간을 가지는 경우
- 날이 깊은 스크류 또는 베리어 스크류를 사용하는 경우
수지공급부의 온도제어는 공급성능과 성형재료 이송의 안정성을 위해 결정적이다. 재료입자와 실린더벽사이의 마찰율이 온도에 의존하므로 이곳의 온도제어가 해당 온전조건과 마찰에 관한 환경에 적합해야 한다. 하지만 마찰 동작을 알지

못할때 수지공급부의 최적온도는 기계를 설정할 때 결정되야 한다.
여기서 스크류 스트로크에 의한 공급성능의 가이드로서 계량용량의 일정함이 고려될 수 있다.
평균추천값으로 시작하고 가소화 장치가 쇼트별 일정한지 점검하는 것을 추천한다. 그렇지 않을 때 가능한 수지공급부 온도의 점진적 변화가 보다
좋은 기계설정에 인도한다.

POLYOLEFIN 계열 수지(PP,PE)는 STYRENE계 수지에 비하여 용융 잠열이 크기 때문에 SCREW FEED부에 있어서 충분히 예열을 할 필요가 있다.
따라서 BARREL의 온도 설정 방법은 HOPPER측을 높이는 역구배 온도설정이 그 용융 PROCESS에 MATCH된다. 이 POLYOLEFIN 계열 수지(PP,PE)에 대한 온도 설정 방법은 어떠한 DESIGN의 SCREW에도 적용되지만,특히 DBG SCREW는 외부가열의존형 SCREW이고 Pellet과 용융수지를 Sub Flight에 의해 강제적으로 분리하고 있 기 때문에,역구배

온도설정은 SMOOTH한 용융촉진에 매우 유효하고 필요한 온도설정방법이다.
특히 CONTAINER,PAILS등의 HIGH CYCLE성형에서는 BARREL 온도설정을 반드시 역구배로 설정하여 주십시오 SCREW마모에 대하여 DBG SCREW는 계량시 매우 균일한 BARREL내압 파형을 나타내는 [SCREW 마모]에 대하여 매우 강한 SCREW DESIGN으로 되어있다.
단,BARREL온도를 극단적으로 낮게 설정하거나,HOPPER측을 낮게 설정한 경우(특히 OLEFIN계열 수지) 예열부 족에 의해 원만한 용융이 되지 않아 SOLID CHANNEL에 PELLET이 과도하게 쌓여 쐐기효과에 의한 이상측면 압력이 발생하고 SCREW FLIGHT와 BARREL사이에서 이상마모가 발생하기 쉽게 됩니다

 

4. 성형일반 - 계량 스트로크
적정 계량 Stroke : 1D~3.5D(특별한 경우 4D~5D) 계량 Stroke 1D 이하인 경우
- 실린더내에 용융된 수지가 체류시간이 길어지면 열적으로 민감한 수지는 수지분해와 물성 변화로 변색,탄화,크랙,

  치수 편차 등의 불량 발생
- 쿠션 위치 변화에 의한 중량 편차 영향 커짐
계량 Stroke 4D 이상인 경우
- 완전히 용융되지 않은 재료에 의한 줄 발생
- 수지에 Air가 혼입되어 기포 발생
- 열적으로 불 균일한 용융상태

 

5. 성형일반 - 초기가동
예열 없이 상온에서 설정치 까지 온도를 올려 가동 시(스크류 교환,설치 시운전) 적정한 가동 대기 시간이 필요
- Barrel은 설정치 까지 온도가 도달하여도 Barrel과 Screw는 선 접촉(날부)을 하고 있어 스크류까지 열전달되는데는

  시간이 필요
스크류가 차가운 상태에서 무리하게 가동 시 미용융 수지가 Solid Channel에 무리하게 쌓여 스크류를 측면으로 밀어 SCREW FLIGHT와 BARREL사이에서 이상마모가 원인이됨
초기 계량시는 스크류 Rpm을 낮춰 노즐에서 수지가 흘러 나오는 것 확인 후 정상 Rpm으로 설정 작업해야함

(스크류 마모 방지)

 

6. 성형일반 - 사출속도
사출 속도 제어 방법 : Side Gate의 경우
- 용융 수지 선단의 속도를 일정하게 유지한다.
- 용융 수지의 고화 방지를 위해서 빠르게 사출한다.
- 런너와 같은 부분은 빠르게 사출하고 게이트에 도달하면 속도를 줄이는 속도분포를 갖도록 한다.
- Cavity가 다 채워진 후, 보압 공정으로 전환한다.

 

7. 성형일반 - 보안전환
1) 보압 전환 방법
- 사출 시간에 의한 방법
- Peak hydraulic injection pressure에 의한 방법 – Stroke에 의한 방법
- Peak cavity Pressure에 의한 방법

 

8. 성형일반 - 사출시간
사출시간 결정
- 사출시간 = 충전시간 + 보압시간
             (P1 작용시간) (P2, P3 작용시간)
예시) 사출시간 : 7.2 ∼ 7.5초 = 변곡점 7초 + 0.2∼0.5초
보압시간 : P1 작용시간 0.83초을 빼면 6.67초(= 7.5 - 0.83)