사출 성형 부품 품질에 영향을 미치는 3가지 핵심 요소

사출 성형은 플라스틱 제품의 가장 일반적인 가공 방법입니다. 사출 성형은 고효율과 대량 생산의 대명사입니다. 사출 성형 부품 사용자로서 제품 결함 등을 겪어본 적 있으신가요? 그런 불량 제품은 어떻게 발생했을까요? 사출 성형 공정에서 불량 제품 발생을 방지하기 위해 어떤 문제에 주의해야 할까요? 이 기사는 불량 제품으로 이어지는 요인과 해결책을 자세히 나열합니다. 사출 성형 기술에 대해 더 잘 이해하실 수 있기를 바랍니다.

1. 사출 성형 중 수축

열가소성 성형 중 발생하는 수축은 완제품 수율에 직접적인 영향을 미칩니다. 열가소성 성형 수축에 영향을 미치는 요소는 다음과 같습니다:

1.1

성형 공정 중 열가소성 소재의 결정화로 인한 부피 변화, 강한 내부 응력, 플라스틱 부품에 동결된 큰 잔류 응력, 강한 분자 배향 등의 요인으로 수축률이 열경화성 플라스틱보다 높습니다. 수축 범위가 넓고, 방향성이 뚜렷하며, 성형 후에도 지속됩니다.

1.2

플라스틱 부품 특성: 용융 소재가 캐비티 표면에 접촉하면 외층이 즉시 냉각되어 저밀도 고체 쉘을 형성합니다. 플라스틱의 열전도율이 나빠 플라스틱 부품 내층이 천천히 냉각되어 높은 수축률을 가진 고밀도 고체층을 형성합니다. 따라서 벽 두께, 느린 냉각, 고밀도 층 두께 등이 큰 수축을 일으킵니다.

또한 인서트의 유무, 배치와 개수는 밀도 분포, 소재 흐름 방향, 수축 저항에 직접 영향을 미칩니다. 따라서 플라스틱 부품 특성이 수축 크기와 방향성에 큰 영향을 미칩니다.

1.3

용융 소재가 캐비티 표면에 접촉하면 외층이 즉시 냉각되어 저밀도 고체 쉘을 형성합니다. 플라스틱의 열전도율이 나빠 플라스틱 부품 내층이 천천히 냉각되어 높은 수축률을 가진 고밀도 고체층을 형성합니다. 따라서 벽 두께, 느린 냉각, 고밀도 층 두께 등의 요인이 소재의 큰 수축을 유발할 수 있습니다.

또한 인서트가 있는지, 인서트의 배치와 개수는 용액의 흐름 방향, 밀도 분포, 수축 저항에 직접 영향을 미치므로 플라스틱 부품 특성이 수축 크기와 방향성에 더 큰 영향을 미칩니다.

1.4

게이트의 형태, 크기, 분포 및 기타 요인은 소재 흐름 방향, 밀도 분포, 보압 공급, 성형 시간 등에 직접 영향을 미칩니다. 직접 게이트와 큰 단면의 게이트(특히 두꺼운 단면)는 수축이 작지만 방향성이 크고, 넓고 짧은 게이트는 방향성이 작습니다. 게이트에 가깝거나 소재 흐름 방향과 평행한 곳의 수축률이 큽니다.

1.5

성형 조건: 금형 온도가 높으면 용융 소재 냉각이 느리고 밀도가 높으며 수축률이 큽니다. 특히 결정성 소재의 경우 결정도가 높아 부피 변화가 크고 수축률이 큽니다. 금형 온도 분포는 플라스틱 부품 내부와 외부의 냉각과 밀도 균일성과도 관련되어 각 부품의 수축률과 방향에 직접 영향을 미칩니다.

사출 성형 공정 중 과도한 수축 문제를 해결하기 위해 금형 설계 시 수축률을 고려해야 합니다:

• 플라스틱 부품 외경에는 낮은 수축률을, 내경에는 높은 수축률을 사용하고 금형 시험 후 수정을 위한 여유를 둡니다.
• 금형 시험으로 게이트 시스템의 형태, 크기, 성형 조건을 결정합니다.
• 플라스틱 부품 후처리 후 금형의 치수 변화를 다시 측정해야 합니다. 탈형 후 24시간 후에 측정해야 합니다.
• 실제 수축에 따라 금형을 수정하고 개선합니다.
• 금형을 다시 사용하고 공정 조건을 개선하며 수축 값을 약간 수정하여 플라스틱 부품 요구사항을 충족시킵니다.

2. 사출 성형 소재의 유동성

2.1

열가소성 소재의 유동성은 분자량, 용융 지수, 아르키메데스 나선 흐름 길이, 겉보기 점도, 유동 비율(공정 길이/플라스틱 벽 두께) 등의 일련의 지표에서 일반적으로 분석할 수 있습니다.

소재의 분자량이 작고, 분자량 분포가 넓으며, 분자 구조의 규칙성이 나쁩니다. 용융 지수가 높고, 나선 흐름 길이가 길며, 겉보기 점도가 낮고, 유동 비율이 높은 소재는 유동성이 좋습니다.

동일 유형의 플라스틱에 대해 사양을 확인하여 사출 성형에 적합한 유동성인지 판단해야 합니다. 금형 설계 요구사항에 따라 일반적으로 사용되는 플라스틱의 유동성은 기본적으로 세 가지 범주로 나눌 수 있습니다:

• a. 유동성이 좋은 소재: PA, PE, PS, PP, CA, 폴리메틸 펜틸렌;
• b. 중간 유동성 소재: 폴리스티렌 계열 수지(ABS, AS 등), PMMA, POM, 폴리페닐렌 에테르;
• c. 유동성이 나쁜 소재: PC, 경질 PVC, 폴리페닐렌 에테르, 폴리설폰, 폴리아릴설폰, 불소 플라스틱.

2.2

플라스틱 유동성에 영향을 미치는 이유

① 온도가 높을수록 소재 유동성이 높지만, 플라스틱마다 다릅니다. PS(특히 내충격성 및 높은 MFR 값), PP, PA, PMMA, 변성 폴리스티렌(ABS, AS 등), PC, CA 등의 플라스틱 유동성은 온도에 따라 크게 변합니다. PE, POM의 경우 온도 상승 또는 하락이 유동성에 거의 영향을 미치지 않습니다. 따라서 전자는 성형 중 온도 조절로 유동성을 제어해야 합니다.

② 사출 압력이 증가하면 용융 소재가 크게 전단되어 유동성도 증가합니다. 특히 PE와 POM이 더 민감하므로 성형 중 사출 압력을 조절하여 유동성을 제어해야 합니다.

③ 게이트 형태, 크기, 배치, 냉각 시스템 설계, 용융 소재 흐름 저항(표면 마감, 포어헤스 단면 두께, 캐비티 형태, 배기 시스템) 등의 요인이 캐비티 내 용융 소재 흐름에 직접 영향을 미칩니다.

용융 소재 온도가 낮아지고 흐름 저항이 증가하면 유동성이 감소합니다. 사용된 플라스틱의 유동성에 따라 금형 설계 시 합리적인 구조를 선택해야 합니다. 금형 온도, 소재 온도, 사출 속도, 사출 압력 등의 요소도 성형 중 적절히 제어해야 합니다. 이는 충전 상황을 조정하여 성형 요구사항을 충족할 수 있습니다.

3. 사출 성형 소재의 열적 특성 및 냉각 속도

3.1

다양한 플라스틱은 비열, 열전도율, 열변형 온도 등 다양한 열적 특성을 가집니다. 비열이 높은 플라스틱은 가소화 시 많은 열이 필요하므로 큰 가소화 능력을 가진 사출 성형기를 사용해야 합니다. 열변형 온도가 높은 플라스틱은 냉각 시간이 짧고 탈형이 빠르지만, 탈형 후 냉각 변형을 방지해야 합니다.

열전도율이 낮은 플라스틱은 냉각 속도가 느립니다(이온 폴리머 등), 따라서 금형의 냉각 효과를 강화하기 위해 충분히 냉각해야 합니다. 핫 러너 금형은 열전도율이 높고 비열이 낮은 플라스틱에 적용됩니다. 비열이 크고, 열전도율이 낮고, 열변형 온도가 낮고, 냉각 속도가 느린 플라스틱은 고속 성형에 좋지 않습니다. 따라서 적절한 사출 성형기를 선택하고 금형 냉각을 강화해야 합니다.

3.2

다양한 플라스틱은 그 유형과 특성 및 플라스틱 부품 형태에 따라 적절한 냉각 속도를 유지해야 합니다. 따라서 금형은 성형 요구사항에 따라 일정한 금형 온도를 유지하기 위해 가열 및 냉각 시스템을 갖추어야 합니다.

소재 온도가 증가하면 금형 온도를 냉각하여 플라스틱 부품이 탈형 후 변형되는 것을 방지하고, 성형 주기를 단축하며, 결정성을 줄여야 합니다. 플라스틱 폐열이 금형을 일정 온도로 유지하기에 충분하지 않으면 금형에 가열 시스템을 장착하여 금형 온도를 제어하고 냉각 속도를 일정하게 유지하여 유동성을 보장하고, 충전 조건을 개선하거나 플라스틱 부품의 느린 냉각을 제어해야 합니다. 두꺼운 벽 플라스틱 부품의 내부와 외부 불균일한 냉각을 방지하고 결정성을 개선합니다.

유동성이 좋고, 성형 면적이 크며, 소재 온도가 고르지 않은 경우, 플라스틱 부품의 성형 조건에 따라 가열 또는 냉각을 번갈아 사용하거나 국부 가열과 냉각을 함께 사용해야 할 수도 있습니다. 이를 위해 금형에 해당하는 냉각 또는 가열 시스템을 장착해야 합니다.

공급업체로서 사출 성형 제품을 선택하는 방법은?

소비자나 기업으로서 대량의 불량 부품 생산은 자체 제품 생산 속도를 늦춥니다. 사출 성형 제품의 결함 형성 이유를 이해해야만 부품 공급업체가 "가공 생산에는 일정한 불량률이 필연적으로 발생하는데, 이는 정상입니다!" 같은 이유로 회피하는 것을 방지할 수 있습니다.

물론 구매자로서 사출 성형 서비스를 제공하는 공급업체의 가공 능력에 더 주의를 기울여야 합니다. 따라서 기사 말미에 좋은 사출 성형 공급업체 - JTR을 추천합니다. JTR은 CNC 가공과 사출 성형을 전문으로 하는 서비스 제공업체입니다. JTR은 중국에서 가장 성숙한 사출 성형 기술 제조업체 중 하나일 뿐만 아니라 국제 시장의 많은 고객들에게 사랑받고 있습니다. 최고의 사출 성형이 필요하시다면 저희에게 연락주세요.