ABS 사출 성형 마스터하기:재료, 프로세스 및 디자인 우수성

ABS는 제조에 사용되는 가장 일반적인 열가소성 수지 중 하나이며 인성, 내충격성 및 경제성이 균형을 잘 이루고 있습니다. ABS는 압출 스타일 3D 프린팅을 비롯한 여러 가지 방법으로 가공할 수 있지만 ABS의 플라스틱 사출 성형은 플라스틱의 상대적으로 낮은 융점과 우수한 흐름 특성으로 인해 제조 공정으로 사용됩니다.

사출 성형 ABS 부품은 어디에서나 찾을 수 있습니다. 자동차 대시보드, 가전제품용 하우징, 심지어 LEGO 벽돌까지도 ABS 사출 성형을 사용하여 만든 일상 품목 중 일부에 불과하며 저렴한 재료의 바람직한 기계적 특성을 활용합니다. 의료부터 건설까지 다양한 산업 분야에서 더 많은 응용 분야를 찾아볼 수 있습니다.

이 기사에서는 ABS 사출 성형의 기본 사항, 공정 매개변수, 재료 및 필러 옵션, 표면 마감 기술 등을 살펴보고 만족스러운 고객에게 사출 성형 서비스를 제공해 온 다년간의 경험을 바탕으로 설명합니다.

ABS란 무엇인가요?

아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS)은 1954년 Borg-Warner Corporation에서 처음 출시되었으며 내충격성, 인성 및 강성으로 잘 알려진 일반적인 열가소성 폴리머입니다. 폴리부타디엔이 있는 상태에서 스티렌과 아크릴로니트릴을 중합하여 만들어집니다.

ABS의 세 가지 구성 요소는 서로 다른 재료 특성에 기여합니다.

• 아 크릴로니트릴은 소재에 일정 수준의 내화학성과 열 안정성을 부여합니다.
• 베 우타디엔은 인성과 충격 저항성을 생성합니다.
• 에스 타이렌은 강성과 광택을 제공합니다.

전체적으로 소재는 상대적으로 강하고 내구성이 뛰어나며 가볍습니다. 그리고 열가소성 플라스틱이기 때문에 녹여서 모양을 만든 다음 심각한 품질 저하 없이 계속해서 다시 녹일 수 있습니다. 따라서 사출 성형과 블로우 성형, 3D 프린팅, 재료 압출 등의 기타 공정에 적합합니다.

사출 성형의 경우 ABS는 플라스틱 펠릿 형태로 공급됩니다. 이는 재료를 긴 가닥으로 압출한 다음 더 작은 조각으로 절단하여 만든 작고 균일한 과립입니다. ABS 펠릿의 가격은 킬로그램당 몇 달러에 불과합니다. 이는 3D 프린팅용 필라멘트와 같은 다른 소재 형태보다 훨씬 저렴하며, 용융을 위해 사출 성형기의 호퍼에 쉽게 넣을 수 있습니다.

ABS 사출 성형 공정

ABS 사출 성형은 플라스틱 부품을 대량으로 제조하기 위한 빠르고 경제적인 제조 공정입니다. 사출 성형기는 크고 값비싼 장비이기 때문에 일반적으로 전담 제조업체에서 공정을 수행합니다.

이 공정은 사출 성형기의 호퍼에 공급되는 ABS 펠렛을 획득하는 것으로 시작됩니다. 상호 나사는 열가소성 수지 펠렛을 가열된 배럴에 밀어 넣고 약 180~240°C의 온도에서 녹습니다. 그런 다음 용융된 ABS를 금형 캐비티에 압력을 가하여 주입하여 재료에 모양을 부여합니다.

용융된 ABS는 금형 내에서 냉각되어 응고됩니다. 플라스틱은 흐름 특성이 좋기 때문에 일반적으로 문제 없이 미세한 디테일을 얻을 수 있습니다. 따라서 ABS 사출 성형은 정밀한 기하학적 구조와 상세한 표면 질감이 필요한 복잡한 부품을 생산하는 데 매우 적합합니다. 응고 후 금형이 열리고 이젝터 핀을 사용하여 부품이 배출됩니다. 금형 크기 및 기타 요인에 따라 전체 사출 성형 주기 시간은 약 10초에서 최대 2분까지 다양합니다.

ABS 사출성형의 장점과 단점

ABS는 사출 성형에 널리 사용되는 열가소성 수지로 작업이 매우 쉽고 우수한 기계적 특성을 제공합니다. ABS 사출 성형의 눈에 띄는 유일한 단점은 재료와 공정의 조합이 아니라 재료 자체에 관한 것입니다.

장점

• 좋은 흐름 특성
• 강도, 인성 등 우수한 기계적 특성
• 재료가 금형 캐비티의 모서리를 쉽게 채울 수 있으므로 미세한 형상이 가능합니다.
• 저가 재료
• 특별히 높은 온도가 필요하지 않습니다
• 후처리가 용이함

단점

• 내열성이 상당히 낮음
• 상당히 낮은 UV 저항성

ABS 사출성형 매개변수

다른 열가소성 수지에 비해 ABS 사출 성형 매개변수는 중간 범위에 있고 온도와 압력도 적당하므로 폴리카보네이트(PC)나 강화 나일론과 같은 재료보다 재료를 가공하기가 더 쉽습니다. 그러나 매개변수는 ABS 등급, 부품 형상 및 기타 요인에 따라 달라질 수 있습니다.

ABS 사출 성형 온도의 경우 ABS의 실제 용융 온도는 배럴 온도보다 약간 높다는 점에 유의하세요. 용융 온도는 고온계로 측정할 수 있습니다.

• 배럴 온도 :180~240°C, 범용 ABS의 경우 일반적으로 내열성 ABS(190~240°C)보다 약간 낮은 온도(180~230°C)가 필요합니다. 난연성 등급은 약간 더 낮은 온도가 필요할 수 있습니다. 온도는 배럴 전면에서 가장 높고 후면에서 가장 낮습니다.
• 금형 온도 :50~80°C, 우수한 표면 마감에 필요한 높은 온도와 더 빠른 사이클 시간을 생성할 수 있는 낮은 온도 사이의 균형을 유지합니다. 금형 온도 제어는 원하는 방식으로 부품을 생산하는 좋은 방법입니다.
• 주입 압력 :10,000~20,000psi, 내열 등급이나 벽이 얇고 미세한 부분이 있는 부품에는 더 높은 압력이 필요합니다.
• 주사율 :느리거나 중간 정도입니다.
• 수분 조절 :ABS 펠릿은 흡습성이 있으므로 건조한 곳에 보관해야 합니다. 성형 중 문제를 방지하기 위해 펠릿을 약 80°C의 온도에서 몇 시간 동안 건조할 수 있습니다.

사출성형용 ABS 소재

ABS는 사출 성형을 위한 다양한 등급과 종류로 제공되며, 다양한 응용 분야에 적합한 다양한 분자 구조와 첨가제를 갖추고 있습니다. 경우에 따라 재활용 ABS가 사용될 수도 있습니다.

• 범용 ABS 인성, 강성 및 가공 용이성의 균형을 제공합니다.
• 고충격 ABS 추가 부타디엔 고무가 함유되어 있어 높은 수준의 응력을 받는 부품에 향상된 내충격성을 제공합니다.
• 고열 ABS 아크릴로니트릴이 추가되어 열 안정성을 향상시켜 자동차와 같은 산업에 유용합니다.
• 난연성 ABS 가연성을 줄이기 위해 첨가제를 사용하며 전기 장치에 자주 사용됩니다.
• 투명 ABS 의료와 같은 분야에서 사용할 수 있도록 더 높은 수준의 투명성을 제공하도록 설계되었습니다.
• 금속 도금 ABS 금속 코팅에 잘 접착되도록 설계된 수정된 등급으로, 샤워 헤드와 같은 품목에 유용합니다.
• 의료 등급 ABS 생체 적합성을 제공하고 멸균 가능합니다. 그러한 자료는 미국 식품의약국(FDA)과 같은 기관의 승인을 받을 수 있습니다.
• 재활용 ABS 주로 재활용 ABS로 만들어지며 종종 순수 ABS와 비슷한 수준으로 성능을 발휘합니다.

ABS 사출 성형 펠렛의 주요 화학 생산업체로는 LG Chem, SABIC, RTP Company 등이 있습니다.

일부 ABS 펠렛은 강화제와 혼합되어 있습니다. 여기에는 유리 섬유가 포함될 수 있습니다. 강성과 치수 안정성을 추가하는 , 미네랄  강성과 내열성을 추가하는 탄산 칼슘과 같은. 난연성 ABS 등급은 할로겐화합물을 추가하여 만들 수 있습니다. , 인 기반 화학 물질 또는 수산화알루미늄과 같은 무기 화합물.

일반적인 ABS 혼합에는 PC/ABS가 포함됩니다. 순수 ABS보다 내열성이 더 높은 PVC/ABS , 향상된 내화학성을 제공합니다. ABS/나일론  혼합 ABS는 순수 ABS보다 더 큰 내마모성을 제공할 수 있습니다.

ABS 펠렛은 열에 안정한 안료와 혼합할 수도 있습니다.  균일하게 색상이 지정된 부품 배치를 생산하기 위해 성형하는 동안 마스터배치 농축액은 건조 안료보다 더 나은 결과를 제공하지만 둘 다 사용할 수 있습니다.

ABS용 금형재료

대량 ABS 생산을 위한 사출 금형은 일반적으로 P20, H13 또는 S7과 같은 경화 공구강으로 만들어집니다. 더 짧은 실행은 저가형 알루미늄 금형에 적합하지만 강철 금형보다 마모 속도가 빠릅니다. ABS의 우수한 흐름 특성으로 인해 금형은 상대적으로 복잡하고 미세한 특징을 포함할 수 있으므로 일관된 치수 정확도로 복잡한 부품을 생산할 수 있습니다.

ABS 몰딩 표면처리

배출 후 부품의 표면 마감 품질을 향상시키기 위한 마무리 처리를 진행하기 전에 과잉 재료를 제거하기 위한 트리밍 및 디플래싱으로 시작하는 후처리 단계를 통해 ABS 성형물을 개선할 수 있습니다.

ABS 부품의 원하는 표면 거칠기를 달성하기 위해 다양한 표면 마감 방법을 사용할 수 있으며, 다이아몬드 버프는 광택에 이상적이며 건식 분사는 거친 질감에 선호됩니다. 대형 또는 중형 부품 배치의 경우 일반적으로 금속 금형에 질감을 추가하는 것이 개별 플라스틱 성형품을 후처리하는 것보다 비용 효율적입니다. 이 작업은 한 번만 수행하면 되기 때문입니다.

프로세스 기능 ABS 호환성 샌딩 및 연마표면을 매끄럽게 하고 자국을 제거수행하기 쉬움증기 평활화광택이 나는 마감 처리아세톤 또는 MEK도장 및 코팅색상을 추가하고 보호 특성을 추가할 수 있음표면에 잘 접착됨전기도금장식 또는 기능성 사전 코팅 필요패드 인쇄로고 또는 텍스트 추가우수한 잉크 접착력

ABS 사출 성형 설계 가이드

ABS 사출 성형용 부품 설계를 개발하는 엔지니어는 사출 성형 공정의 한계를 고려해야 하며, 성형 공정 내에서 ABS 플라스틱의 특정 기능도 어느 정도 고려해야 합니다. 성형 ABS의 제조를 위한 설계(DFM) 원칙에는 벽 두께 제약 조건과 구배 각도가 포함됩니다.

디자인 규칙

벽 두께

1.1~3.5mm

모든 사출 성형 부품에는 권장되는 벽 두께 범위가 있습니다. 너무 얇으면 금형을 채우기가 어렵고 부품이 너무 약해집니다. 너무 두꺼우면 재료가 금형 캐비티 전체에서 고르지 않은 속도로 냉각될 수 있습니다. ABS는 폴리에스테르, 아세탈, 아크릴과 같은 다른 플라스틱보다 약간 더 두꺼운 벽이 필요하지만 폴리우레탄보다는 덜 두껍습니다.

초안 각도

0.5~1°

사출 성형 설계에 구배 각도가 통합되어 부품이 금형에서 쉽게 배출될 수 있습니다. 모든 성형 플라스틱 부품에는 구배가 필수적이므로 여기서 권장되는 각도는 ABS에만 국한되지 않습니다. 질감이 있는 표면이 있는 부품은 예외입니다. 이렇게 하면 금형 내부에 더 큰 마찰이 발생하므로 2~3°의 빼기 각도가 권장됩니다.

반경

0.5~1mm 또는 벽 두께 1/2

날카로운 모서리는 응력과 흐름 문제를 일으킬 수 있으므로 사출 성형 부품에는 권장되지 않으며 ABS는 부서지기 쉬운 특성으로 인해 특히 민감합니다. 대신에 둥근 내부 및 외부 모서리가 효과적인 성형 및 배출을 용이하게 합니다. 최소 반경은 벽 두께의 약 1/4이어야 하지만 해당 값을 벽 두께의 절반으로 늘리면 강도가 더 좋아집니다.

갈비뼈

리브 높이는 벽 두께의 최대 3배입니다. 리브 두께 벽 두께의 1/2

리브는 몰딩 벽에 수직으로 이어지는 얇고 돌출된 부분입니다. 벽을 더 두껍게 만들지 않고도 강도를 높이는 데 사용됩니다. 이렇게 하면 일반적으로 더 많은 자재가 필요하고 별도의 문제가 발생할 수 있습니다.

보스

베이스 두께 1/2 벽 두께

보스는 부품을 손상시키지 않고 나사와 같은 패스너를 배치할 수 있는 돌출된 원통형 기능입니다. ABS 부품의 경우 보스의 최대 기본 두께는 부품 벽 두께의 약 절반을 넘지 않아야 합니다.

관용

0.1~0.3mm

대부분의 ABS 성형품의 경우 공차는 약 0.1mm보다 작아서는 안 됩니다. 그러나 매우 작거나 정밀한 부품의 경우 0.05mm의 공차를 지정할 수 있습니다. 일반적으로 과도한 금형 제작 비용을 피하기 위해 엄격히 필요한 경우(예:연동 부품의 경우) 엄격한 공차만 적용하는 것이 좋습니다.

게이트

게이트를 통해 재료가 금형 캐비티로 들어갈 수 있습니다. 다른 플라스틱과 마찬가지로 게이트는 부품의 두꺼운 부분에 배치하는 것이 가장 좋습니다. 엣지 게이트, 핀 게이트, 서브마린 게이트가 일반적입니다.

환기구

0.02~0.05mm

금형을 벤팅하면 화상과 공극의 원인이 되는 가스 트랩을 방지하는 데 도움이 됩니다. ABS는 흐름 특성이 좋고 더 큰 구멍에서 쉽게 빠져나갈 수 있으므로 크기가 상당히 작아야 합니다.

유용한 소프트웨어 기능

많은 CAD 도구에는 ABS 부품을 보다 쉽게 설계할 수 있는 사출 성형 관련 기능이 있습니다. 이러한 기능에는 다음이 포함될 수 있습니다:

• 디 여 M 분석 :제안된 디자인이 성형 가능한지 확인하기 위해 벽 두께, 구배 각도, 언더컷 및 게이트 배치를 확인합니다.
• 프로세스 분석 :특정 소프트웨어 패키지는 성형 흐름 분석과 같은 고급 기능을 제공하여 용융 ABS가 제안된 금형 캐비티에서 어떻게 작동하는지 시뮬레이션할 뿐만 아니라 수축 예측 및 유한 요소 분석(FEA)과 같은 기타 기능도 제공할 수 있습니다.
• 금형 제작 :소프트웨어를 통해 사용자는 부품의 3D 모델을 기반으로 이젝터 핀 배치 및 기타 기능을 갖춘 두 부분으로 구성된 금형을 자동으로 생성할 수 있습니다.
• CAM 통합 :일부 플랫폼은 제조 장비를 제어하는 CAM 소프트웨어와 통합되지만 이는 설계자보다는 제조업체에 더 관련이 있습니다.

ABS 사출성형의 응용

다목적 열가소성 수지인 ABS 사출 성형은 다양한 산업 분야에 걸쳐 장난감부터 자동차 부품, 건축 자재에 이르기까지 광범위한 제품을 제조하는 데 사용됩니다. 일반적인 응용 분야에는 자동차 부품, 가전제품 하우징, 의료 장치 및 산업용 부품이 포함됩니다. 여기서는 산업별로 분류된 ABS 성형 부품의 예를 살펴보겠습니다.

• 자동차 :성형 ABS 부품은 많은 차량, 특히 인테리어 트림에 사용됩니다. Ford와 Toyota와 같은 자동차 제조업체는 대시보드 패널, 글로브 박스, 도어 트림과 같은 부품에 ABS를 사용하는 것으로 알려져 있습니다. 이러한 부품은 강렬한 열에 노출되지 않지만 여전히 높은 수준의 인성과 치수 안정성이 요구되며, BMW는 글로브 컴파트먼트에 ABS/PC 블렌드를 사용합니다. 1968년부터 1988년 사이에 시트로엥은 다채로운 ABS 외부 차체를 특징으로 하는 Mehari라는 매우 특이한 유틸리티 차량을 생산했습니다. 자동차 분야에서 ABS 사출 성형의 장점 중 하나는 특히 미적인 인테리어 부품의 경우 부품 착색, 마감 및 텍스처링이 용이하다는 것입니다.
• 소비자 가전 :전자회사에서는 내구성이 뛰어난 하우징을 위해 ABS 사출 성형을 적용하는 경우가 많습니다. 예를 들어, Dell과 HP는 노트북과 컴퓨터 모니터 케이스에 ABS/PC 혼합 소재를 사용하여 긁힘 방지 기능과 내열성을 결합한 반면, Canon과 Epson은 견고성 때문에 프린터 하우징에 ABS를 사용하는 것으로 알려져 있습니다. ABS 하우징을 특징으로 하는 또 다른 인기 가전 제품은 PlayStation 4입니다. (최신 PlayStation 5는 ABS와 폴리카보네이트를 혼합하여 사용합니다.) 하우징은 일반적으로 벽이 상당히 얇기 때문에 사출 성형 공정에 적합합니다.
• 소비재 :전자제품 외에도 장난감(레고 블록 포함), 플라스틱 카약과 같은 스포츠 장비, 리코더와 같은 플라스틱 악기와 같은 많은 소비재가 성형 ABS로 만들어집니다. 주방용품과 진공청소기용 하우징도 ABS 소재의 좋은 후보입니다. 진공청소기 업체 다이슨은 진공청소기에서 발생하는 열이 ABS의 열변형 온도(약 80°C)보다 훨씬 낮아 일부 제품에 이 소재를 사용하는 것으로 알려져 있다.
• 의료 :ABS는 의료용 하우징 및 전달 시스템과 같은 부품의 의료 분야에서 인기가 높습니다. 멸균이 가능하지만 관련 온도가 너무 높기 때문에 고압 멸균을 통해서는 불가능합니다. Philips Healthcare는 IntraSight 장치에서 볼 수 있듯이 진단 장치 케이스에 ABS를 사용합니다. 3M은 흡입기 및 호흡 장치에 ABS를 사용하여 소재의 가벼운 품질을 활용합니다. 성형 ABS는 약물 전달 시스템에도 사용할 수 있습니다.
• 건축 :건축 및 각종 산업분야에서 벽판, 전기스위치, 하우징 등의 부품에 내열, 난연성 등급의 ABS가 사용될 수 있습니다. ABS 파이프 및 부속품도 일반적입니다. 산업 장비 측면에서 Stanley Black &Decker는 공구 하우징 및 전력 장비 케이스에 성형 ABS를 통합한 주목할만한 회사 중 하나입니다.

3ERP를 이용한 안정적인 사출성형

엔지니어와 제품 설계자는 사출 성형 기계의 크기와 비용을 고려하여 일반적으로 타사 사출 성형 회사를 통해 부품이나 프로토타입을 제조합니다. 이들 회사는 일반적으로 금형 제작 전문가이기도 합니다. 제품 디자이너는 3D 디자인을 구현하기 위해 금형 제작에 대한 전문 지식이 필요하지 않을 수도 있습니다.

사출 성형 회사는 일반적으로 필요한 금형 크기에 따라 조임력이 다양한 기계를 운영합니다.

3ERP와 같은 회사는 프로토타입부터 대량 생산까지 다양한 ABS 사출 성형 프로젝트를 실현할 수 있습니다. 당사의 전문적 전문성을 통해 DFM, 금형 제작, 생산 및 표면 마감을 처리하여 최종 제품이 최고의 품질과 정밀 표준을 충족하도록 보장합니다.

다음 프로젝트에 대한 견적을 요청하여 어떻게 도움을 드릴 수 있는지 알아보세요.

자주 묻는 질문(FAQ)

ABS 사출 성형은 얼마나 오래 지속되나요?

ABS처럼 가공이 용이한 소재를 성형할 경우 금형의 수명이 길어집니다. 잘 만들어진 강철 금형은 수십만 또는 심지어 백만 주기까지 지속될 수 있는 반면, 저가의 알루미늄 금형은 일반적으로 수만 주기를 견디므로 소량 성형에 이상적입니다.

ABS 사출성형 평균 얼마인가요?

모든 사출 성형 재료와 마찬가지로 ABS 사출 성형 비용 중 가장 큰 비용은 금형 제작입니다. 간단한 알루미늄 금형의 가격은 수천 달러인 반면 강철 금형의 가격은 일반적으로 10,000달러 이상입니다. 복잡한 다중 부품 금형의 경우 훨씬 더 비쌉니다. 그러나 ABS 주입 당 비용은 매우 낮습니다. 대량 생산보다 단기 생산에 더 많은 부품당 비용이 소요될 것으로 예상됩니다.

사출 성형용 ABS의 수축을 어떻게 계산하나요?

ABS 성형 수축률은 약 0.4~0.7%입니다. 금형 설계자는 최종 성형품의 크기가 너무 작아지지 않도록 캐비티 치수에 이 요소를 적용해야 합니다.

ABS 펠릿은 왜 건조해야 합니까?

ABS는 흡습성 소재로 공기 중 수분을 흡수합니다. ABS 펠릿이 사출 성형 전에 과도한 물을 흡수한 경우, 증발된 물은 스플래크 마크 및 보이드와 같은 문제를 야기합니다. 이러한 문제를 방지하기 위해 펠렛을 사용하기 전에 적당한 온도(약 80°C)에서 건조할 수 있습니다.

ABS 몰딩 뒤틀림을 방지하려면 어떻게 해야 하나요?

ABS 사출 성형은 특별히 어렵지는 않지만 일정한 금형 온도 유지, 균일한 벽 두께 사용, 완성된 성형물을 천천히 냉각시키면 뒤틀림을 최소화할 수 있습니다.

성형된 ABS 부품을 실외에서 사용할 수 있나요?

ABS는 어느 정도 내후성을 제공하므로 실외 사용에 적합한 소재입니다. 그러나 매우 까다로운 실외 응용 분야의 경우 내후성 ABS 등급을 사용할 수 있습니다. 이러한 소재는 탁월한 UV 저항성을 제공하도록 설계되었으므로 햇빛에 노출되어도 시간이 지나도 성능이 저하되지 않습니다.

ABS 3D 프린팅 대신 ABS 사출 성형을 선택하는 이유는 무엇인가요?

두 기술 모두 장점이 있습니다. 압출 스타일 FDM 3D 프린팅은 일회성 고속 프로토타입 제작을 위한 탁월한 선택이며 데스크톱 3D 프린터는 비산업 환경에서도 작동할 수 있습니다. 반면, 사출 성형은 얇지만 견고한 부품을 만들고 표면 마감이 뛰어나므로 더 나은 선택입니다. 대량 생산의 경우 사출 성형이 3D 프린팅보다 훨씬 저렴합니다.

ABS 블로우 성형은 어떤가요?

블로우 성형은 플라스틱 병과 같은 얇고 단순한 부품을 만드는 데 사용되는 공정으로, 금형 내 프리폼이 금형 벽에 달라붙을 때까지 공기로 부풀려집니다. ABS는 블로우 성형 중에 사용할 수 있으며 전자 하우징, 파이프 및 호스와 같은 부품에 적합합니다. 그러나 일반적인 블로우 성형 열가소성 수지에 비해 투명성이 부족하고 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 및 폴리프로필렌(PP)과 같은 소재보다 가격이 더 비쌉니다.

ABS 몰딩은 독성이 있나요?

성형 ABS는 안정적이며 일반적으로 무독성으로 간주됩니다. 그러나 태우면 독성 연기를 방출할 수 있습니다. 코팅되지 않은 ABS도 재활용 가능하며, 재활용된 ABS는 사출 성형 과정에서 재사용할 수 있습니다.