사출 성형기의 구조와 기능-4차

1. 성형일반 - 온도설정법
Barrel 온도설정
- 전부 온도를 중심으로 노즐, 중부, 후부, 낙하구의 온도를 설정한다.
- 낙하구(Hopper) 주위는 냉각수로 냉각. 만약 유입 수지가 녹을 정도면 Chip 유입이 잘 안 됨.

 

2. 성형일반 - 금형 명칭
금형 - 성형수지를 일정한 형상으로 성형하기 위한 금속제의 금형 틀
- 몰드베이스(Mold Base) : 캐비티와 코어를 지탱하는 블럭
- 코어(Core): 이동측의 성형품면
- 캐비티(Cavity): 고정측의 성형품면, 일반적으로 외관 • 이젝트 판(Eject plate): 이젝트 핀을 밀어주는 판
- 이젝트 핀(Eject pin): 제품 취출 시 밀핀
- 가이드 핀(Guide pin)/가이드 부쉬(Guide bush) : 금형이 정확하게 닫히도록 함.

 

3. 성형일반 - 사출성형기 사양확인
- LGH350-A(표준)
- 제품 설계 시 고려해야 할 사출기 사양
• 사출용적/사출량
• 사출압
• 사출률/사출속도
• 형체력
• 가소화 능력
- 금형 설계 시 고려해야 할 사출기 사양 • 스크류 직경
• 형체력
• 타이바 간격
• 형체행정거리
• 형판간격/형판 Clamping hole 치수
• 최소금형두께
- 기타 고려해야 할 사출기 사양
• 가소화 능력
• 배압/스크류 회전수
• 형체력(Clamping force)과 투영면적(Projected mold area)
- 금형을 체결하는 힘의 최대값과 성형 가능한 최대의 투영면적을 말함
- 충진 완료되면 캐비티 내의 수지압력은 반작용에 의하여 금형을 열려고 하는데, 형 체력이 수지의 반작용 압력보다

  크면 금형은 열리지 않음
• 사출율(Injection rate)
- 노즐에서 사출되는 수지속도를 나타내며, 단위시간에 유출되는 최대 용적으 로 표시함
• 사출속도(Injection speed)
- 단위시간당 사출기 스크류의 전진량을 말함. 일반적인 사출기는 100 ~ 125mm/sec임.
- 중속/고속 사출기 : 중속 사출기는 200 ~ 600mm/sec, 고속사출기는 1,000mm/sec
- 사출속도가 빠르다는 것은 제어를 정밀하게 할 수 있다는 것을 의미함
- 같은 사출율에 스크류 직경이 작은 사출기가 사출속도가 높으므로 스크류 길 이가 상대적으로 길다는 것을 뜻함
- 동일한 거리제어 성능(1mm at 1msec)의 기계인 경우, 단위 거리 당 토출량이 상대적으로 작은(스크류 직경이 작은)

  사출기가 정밀/정확한 공정제어가 가 능하다.
• 사출용량(Injection capacity)
- 사출기가 1회 사출공정에서 사출할 수 있는 성형수지의 부피 또는 중량을 말 하고 크게 이론 사출량과 실제

  사출량으로 구분
• ① 이론 사출량: 스크류의 단면적과 스크류의 최대 전진거리로부터 계산
  ② 실제 사출량: 실제로 성형수지를 넣어 퍼지(purge)를 통해 사출된 성형 수지의 부피 또는 무게로 나타내는데,

                      일반적으로 폴리스틸렌(PS, 비중 1.05)로 실험하고 중량은 그램(g) 또는 온스(oz)로 나타냄
• 사출압(Injection pressure)
- 사출 시 스크류 선단에 걸리는 단위 면적 당 최대 압력
- 스크류 선단에서 스크류 전체에 작용하는 유압의 힘을 스크류의 단면적으로 나눈 값
- 사출압은 금형 내의 스프루, 런너 및 게이트를 거쳐서 캐비티에 전달되어 충 진압력이 되나 그 사이에 압력 손실이

  일어나기 때문에 사출압과 충진압력 사 이에는 큰 차이가 있음
- 대체로 충진압력은 사출압의 ¼ ~ ½ 정도가 됨
• 최대/최소 다이 플레이트 간격
- 최대•최소 다이 플레이트 간격은 형체결 램(Ram)의 전진•후퇴 양 거리로서 두 치수의 차는 형체결 스트로크와 같음
- 이 차를 확대하여 폭 넓게 사용하기 위해서는 형체결 램과 이동 다이 플레이 트 사이에 스페이서(Spacer)를 끼우는

  것이 일반적으로 행해짐
- 이 경우 최대 다이 플레이트 간격은 스페이서를 빼내었을 때의 간격을 말하고 최소 다이 플레이트 간격은 스페이서를

  부착하였을 때의 간격을 말하는데 두 치수의 차는 형체결 스트로크에 스페이서의 두께를 더한 것이 됨
• 다이 플레이트(Die plate)의 치수 및 타이 바(Tie-bar) 간격
- 다이 플레이트의 외측 치수와 타이바의 내측 치수는 다이 플레이트의 부착 가 능한 최대 금형치수를 나타냄
- 가로 폭 최대는 H1•V2이고 세로 길이 최대는 H2•V1임
- 금형 부착 공간은 금형 치수를 결정하고 형체력은 투영면적에 관계되는데 모 두 성형품의 크기를 제한함
• 가소화 능력(Plasticizing capacity)
- 가열 실린더 또는 스크류 실린더에서 성형수지를 가소화할 수 있는 능력을 말하며, 일반적으로 성형 사이클과

  관계없이 능력을 최대한 발휘했을 때의 수치로 표시함
- 사출량과 같이 폴리스티렌(PS)을 기준으로 함
• 스크류 rpm
- 스크류의 회전수와 출력은 수지의 가소화에 영향을 미치는 중요한 요소로서 회전 이 빠르면 shear rate가 증가하여

  전단마찰열을 많이 발생시킨다.
- 회전수는 변속 가능한 범위를 나타내고 구동출력은 최대 출력을 나타내며, 회전수 는 변속 범위가 넓고 변속 단계가

  많은 것이 사용하기 쉬움
- 회전수로 스크류를 구동하는데 충분한 구동력이 요구되며, 구동 토크(torque)가 부 족하면 그 회전수로 운전되지 않기

  때문에 가소화 능력이 떨어짐
- 특히 PC 등 고점도 수지의 계량시 유압펌프의 용량이 작으면 구동 토크가 작아서 계량이 원활하지 못하여 미성형이

  발생할 수 있음
- 이 경우 유압펌프의 용량을 증가시키면 계량 및 성형이 원활하게 됨
• 배압
- 사출 실린더 내에 스크류 후퇴에 대해 저항작용을 배압(back pressure)이라고 하며 유압의 릴리프 밸브(relief valve)로

  설정됨
- 수지를 압착하는 힘이 있어야 전단마찰열을 많이 발생시킬 수 있다. 배압이 지나치 게 낮으면 스크류 칼날 끝과 배럴  

  간의 간극에 수지를 밀어넣는 힘이 작으므로 전 단마찰열 발생이 되지 않으므로 가소화가 되지 않을 수도 있다.

  그러므로 적당한 배압이 필요하다.
- 보통 배압을 증가시키면 수지의 퍼지 작용은 증가하지만 가소화 능력은 감소하기 때문에 적정압력을 유지해야 하며

  보통 10 ~ 20km/cm2으로 설정
- 수지와 같이 호퍼로부터 공급된 공기는 가소화시 용융수지와 섞여 있을 수가 있다. 적당한 배압으로 수지가 잘

  용융되면 높은 압력의 용융수지가 있는 스크류 쪽 보다 는 압력이 낮은 호퍼 쪽으로 혼합된 공기 및 가소화 과정에서

  발생한 가스가 이동 하여 은조 등의 가스에 의한 불량을 방지함
- G/F, C/F, colorant 등의 분산성이 향상되는 효과도 있음

 

4. 성형일반 - 사출성형 공정
사출 성형기는 다음의 공정Cycle로 동작합니다.
- 금형전진/승압 (Mold clamping)
과정 : 금형이 전진하여 이동판과 고정판이 합치고, 형체력을 형성한다.
공정조건 : 형체력, 형체속도, 금형보호
- 노즐전진(Nozzle touch)
과정 : 사출장치의 노즐을 금형 스프루에 밀착시킨다.
- 충진과정(Filling Process)
과정 : 용융 수지가 스프루, 런너, 게이트를 통해 금형 내의
빈 공간(Cabity)으로 유입되는 단계.
공정조건 : 사출압력(혹은 flowrate), 충진시간, 금형온도, 수지온도 금형 설계인자 : 게이트의 위치, 크기, 갯수의 결정,

              runner system 등
- 보압단계(Packing Process)
과정 : gate가 고화될 때까지 일정한 압력을 유지하며 약간 전진한다. 짧은 시간 동안 높은 사출 압력으로 수지를

        주입시키는 단계.
공정조건 : 수지의 보압은 상태방정식에 따른 압력(Pressure),
온도(Temperature) 및 비체적(Specific volume)의 관계에 의해 결정
- 가소화 과정(Plasticating Process)
과정 : 스크류가 회전하면 고체의 수지가 스크류로 유입된다.
공정조건 : 스크류의 회전수, 배압
- 냉각 과정(Cooling Process)
과정 : 용융수지가 냉각/고체화하여 제품이 금형으로부터 큰 변형 없이 취출될 수 있도록 한다.
- 금형후퇴/압출 (Mold open)
과정 : 금형을 후퇴시키고, 압출동작으로 제품을 취출 한다.