사출 성형이란 무엇인가요? 종합 가이드

사출 성형이라고도 하는 사출 성형은 용융된 재료를 금형에 주입하여 다양한 제품을 생산하는 제조 방법입니다.

사출 성형의 장점은 빠른 생산 속도, 높은 효율성, 작업 자동화, 다양한 디자인과 색상, 단순한 모양부터 복잡한 모양, 작은 크기부터 큰 크기, 정확한 제품 크기까지 생산할 수 있다는 점입니다. 또한 제품을 쉽게 업데이트하고 복잡한 모양을 생산할 수 있습니다.

사출 성형은 복잡한 형태의 제품을 대량으로 제조하는 데 이상적인 방법으로 다양한 성형 공정에 널리 사용됩니다.

이 공정에서는 플라스틱 재료를 특정 온도에서 완전히 녹인 다음 스크류로 교반합니다. 그런 다음 용융된 재료를 고압으로 금형 캐비티에 주입하고 굳을 때까지 냉각하여 성형 제품을 만듭니다.

이 방법은 특히 복잡한 형상의 부품을 대량 생산하는 데 적합하며 가장 중요한 제조 기술 중 하나로 간주됩니다.

사출 성형의 기본 정보

사출 성형 공정은 크게 금형 폐쇄, 접착제 주입, 압력 유지, 냉각, 금형 개방, 제품 제거의 6단계로 나눌 수 있습니다. 이 과정을 반복하여 주기적으로 제품을 일괄 생산할 수 있습니다.

열경화성 플라스틱과 고무의 성형에도 동일한 공정이 포함되지만 배럴 온도는 열가소성 플라스틱보다 낮고 사출 압력은 더 높습니다.

금형이 가열되고 재료를 주입한 후 뜨거운 상태에서 필름을 제거하기 전에 금형에서 경화 또는 가황 처리해야 합니다.

현재 가공 기술의 트렌드는 하이테크 솔루션을 지향하고 있습니다. 이러한 기술에는 마이크로 사출 성형, 고충진 복합 사출 성형, 수중 사출 성형, 다양한 특수 사출 성형 공정의 혼합 사용, 발포 사출 성형, 금형 기술, 시뮬레이션 기술 등이 있습니다.

역사 사출 성형의

플라스틱 소재인 셀룰로이드는 1851년 알렉산더 파크스가 발명했습니다. 하지만 1868년 하야트라는 사람이 이를 개선하여 완성된 모양으로 가공할 수 있게 되었습니다. 하야트와 그의 동생 이사야는 1872년 최초의 플런저 사출기에 대한 특허도 등록했습니다. 이 기계는 20세기에 사용된 기계보다 비교적 단순했지만 여전히 획기적이었습니다. 기본적으로 거대한 피하 주사 바늘처럼 작동하는 확산 실린더는 가열된 실린더를 통해 플라스틱을 금형에 주입했습니다.

1940년대에 시작된 제2차 세계대전은 저렴한 가격의 대량 생산 제품에 대한 엄청난 수요를 창출했습니다. 1946년 미국의 발명가 제임스 왓슨 헨드리는 사출 속도와 품질을 보다 정확하게 제어할 수 있는 최초의 사출 성형기를 만들었습니다. 또한 이 기계를 사용하면 재료를 혼합하고 사출하기 전에 컬러 또는 재활용 플라스틱을 원료에 철저히 혼합하고 사출할 수 있었습니다.

1951년, 미국은 오늘날에도 여전히 사용되고 있는 최초의 스크류형 사출기를 개발했습니다. 이 장치는 특허를 출원하지 않았습니다. 1970년대에 헨드리는 최초의 가스 보조 사출 성형 공정을 개발하여 빠르게 냉각할 수 있는 복잡하고 속이 빈 제품을 생산할 수 있게 되었습니다. 이를 통해 설계 유연성, 강도 및 엔드포인트 제조 부품을 크게 개선하는 동시에 생산 시간, 비용, 무게 및 폐기물을 줄일 수 있었습니다.

사출 성형 공정

온도 제어

1. B아럴 온도:

사출 성형 공정에서는 배럴 온도, 노즐 온도, 금형 온도 등 세 가지 온도를 제어해야 합니다.

처음 두 온도는 주로 플라스틱의 가소화 및 흐름에 영향을 미치고, 세 번째 온도는 주로 플라스틱의 냉각 및 응고에 영향을 미칩니다.

플라스틱 종류마다 고유한 유동 온도가 있습니다. 또한 동일한 유형의 플라스틱이라도 공급원이나 브랜드의 차이로 인해 평균 분자량과 분자량 분포의 차이로 인해 유동 온도와 분해 온도가 달라질 수 있습니다.

또한 사출기마다 플라스틱의 가소화 공정이 다르기 때문에 필요한 배럴 온도에도 차이가 있습니다.

2. 노즐 온도:

노즐 온도는 일반적으로 직선 노즐에서 용융된 재료가 떨어지는 현상인 "침출"을 방지하기 위해 배럴의 최대 온도보다 약간 낮게 설정합니다.

그러나 노즐 온도를 너무 낮게 설정하면 용융물이 조기에 굳어 노즐이 막힐 수 있으므로 노즐 온도를 너무 낮게 설정하지 않는 것이 중요합니다. 또한 조기 경화 재료를 금형 캐비티에 주입하면 최종 제품의 성능에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.

3. 금형 온도:

금형 온도는 제품의 내부 성능과 가시적인 품질을 결정하는 데 중요한 역할을 합니다.

적절한 금형 온도는 플라스틱의 결정성, 제품의 크기와 구조, 원하는 성능 요구 사항, 용융 온도, 사출 속도 및 압력, 성형 주기 등의 기타 공정 조건과 같은 요인에 따라 크게 달라집니다.

압력 제어

사출 성형 공정에는 가소화 압력과 사출 압력이라는 두 가지 유형의 압력이 작용합니다. 이러한 압력은 플라스틱의 가소화 및 최종 제품의 품질에 직접적인 영향을 미칩니다.

1. P지속되는 압력:

(배압) 스크류 사출기를 사용할 때 스크류가 회전하고 후퇴할 때 스크류 상단의 용융물이 받는 압력을 가소화 압력 또는 배압이라고 합니다.

이 압력의 크기는 유압 시스템의 오버플로 밸브로 조정할 수 있습니다.

사출 시에는 나사 설계, 제품 품질 요구 사항 및 사용되는 플라스틱 유형에 따라 가소화 압력을 조정해야 합니다.

이러한 조건과 스크류 회전 속도가 일정하게 유지되면 가소화 압력을 높이면 전단 효과가 강화되어 용융 온도가 상승하지만 가소화 효율이 감소하고 역류 및 누설 흐름이 증가하며 구동력이 증가합니다.

그러나 가소화 압력을 높이면 용융 온도, 색상 혼합물 및 가스 배출이 균일해질 수 있습니다.

일반적인 작업에서 가소화 압력은 가능한 한 낮으면서도 우수한 제품 품질을 보장해야 합니다.

구체적인 값은 사용되는 플라스틱 유형에 따라 다르지만 일반적으로 20kg/cm를 초과하지 않습니다.².

2. 주입 압력:

현대 생산에서 거의 모든 사출기의 사출 압력은 플라스틱을 밀어내는 플런저 또는 스크류 상단에 가해지는 압력을 오일 회로 압력으로 환산한 값에 따라 결정됩니다.

사출 성형에서 사출 압력의 기능은 배럴에서 캐비티까지 플라스틱의 유동 저항을 극복하고 용융물에 충진 속도를 제공하며 용융물을 압축하는 것입니다.

형성 주기

사출 성형 공정을 완료하는 데 필요한 기간을 성형 주기라고 하며, 이를 성형 공정이라고도 합니다. 몰딩 사이클에는 다음 구성 요소가 포함됩니다:

성형 주기: 성형 주기는 노동 생산성과 장비 가동률에 직접적인 영향을 미칩니다. 따라서 생산 공정에서 제품 품질을 보장하면서 성형 사이클의 관련 시간을 최대한 줄여야 합니다.

전체 성형 사이클에서 사출 시간과 냉각 시간은 제품 품질에 큰 영향을 미치는 가장 중요한 요소입니다.

사출 공정의 충진 시간은 충진 속도에 반비례하며 일반적으로 생산 중 약 3~5초가 소요됩니다.

사출 공정에서 압력 유지 시간은 플라스틱 소재가 금형 캐비티에서 압력을 유지하는 시간을 말합니다. 사출 시간의 상당 부분을 차지하며 일반적으로 20~120초 동안 지속됩니다(두꺼운 부품의 경우 5~10분 정도 소요될 수 있음).

압력 유지 시간은 게이트의 재료가 굳기 전에는 제품의 치수 정확도에 영향을 미치지만 그 이후에는 영향을 미치지 않습니다. 최적의 압력 유지 시간은 재료와 금형 온도, 메인 러너와 게이트의 크기에 따라 달라집니다.

메인 러너와 게이트의 치수 및 공정 조건이 정상인 경우 일반적으로 제품 수축률의 변동 범위가 가장 작은 압력 값이 표준으로 선택됩니다.

냉각 시간은 주로 제품의 두께, 플라스틱의 열적 및 결정적 특성, 금형 온도에 따라 달라집니다. 일반적으로 냉각 시간은 30초에서 120초 사이입니다.

냉각 시간이 길어지면 생산 효율이 떨어지고 복잡한 제품을 이형하기가 어려워질 수 있습니다. 또한 강제 이형은 이형 스트레스를 유발할 수 있습니다.

성형 사이클의 다른 시간은 생산 공정의 연속성 및 자동화 정도와 관련이 있습니다.

매개변수 사출 성형의

1. 사출 압력

사출 압력은 사출 성형기의 유압 시스템에 의해 생성됩니다.

유압 실린더의 압력은 기계의 나사를 통해 플라스틱 용융물에 전달됩니다.

플라스틱 용융물은 압력에 의해 사출 성형기의 노즐을 통해 금형으로 들어가 수직 러너(일부 금형의 경우 메인 러너 역할도 함), 메인 러너, 션트 러너를 거쳐 게이트를 통해 금형 캐비티에 도달하기 전에 흐릅니다.

이 공정을 사출 성형 공정 또는 충진 공정이라고 합니다.

용융물 흐름의 저항을 극복하기 위해서는 압력이 필요합니다. 반대로 사출 성형기의 압력은 원활한 충진을 위해 흐름 공정의 저항을 상쇄해야 합니다.

사출 성형 공정 전체에서 사출 성형기의 노즐 압력은 용융물의 유동 저항을 극복하기 위해 가장 높습니다.

그 후 용융물의 앞쪽 끝을 향해 흐름 길이를 따라 압력이 점차 감소합니다.

금형 캐비티의 내부 배기가 적절하다면 용융물 앞쪽 끝의 최종 압력은 대기압이 됩니다.

용융물 충전 압력에 영향을 줄 수 있는 요인은 여러 가지가 있으며, 크게 세 가지 그룹으로 분류할 수 있습니다:

• 플라스틱 유형, 점도 등과 같은 재료 요인.
• 게이팅 시스템의 유형, 개수, 위치, 금형 캐비티의 모양, 제품의 두께 등 구조적 요인이 있습니다.
• 성형 과정과 관련된 요소입니다.

2. 주입 시간

'사출 시간'이란 플라스틱 용융물이 캐비티를 채우는 데 필요한 시간을 말하며, 금형 개폐와 같은 보조 공정은 제외합니다.

사출 시간은 짧고 성형 사이클에 미치는 영향은 미미하지만 사출 시간을 조정하면 게이트, 러너 및 캐비티의 압력을 제어하는 데 상당한 영향을 미칩니다.

최적의 용융 충진을 달성하려면 합리적인 사출 시간이 필수적이며, 이는 제품 표면 품질을 개선하고 치수 공차를 줄이는 데 큰 영향을 미칩니다.

사출 시간은 냉각 시간보다 훨씬 짧으며, 일반적으로 냉각 시간의 약 1/10~1/15 정도입니다. 이 원리는 플라스틱 부품의 총 성형 시간을 예측하는 데 사용할 수 있습니다.

금형 흐름 분석 중에 분석 결과에 표시된 사출 시간은 스크류 회전으로 용융물을 완전히 밀어 캐비티를 채울 때 공정 조건에 설정된 사출 시간과 동일합니다.

캐비티가 완전히 채워지기 전에 스크류의 압력 유지 스위치가 작동하면 분석 결과가 공정 조건의 설정보다 커집니다.

3. 사출 온도

사출 온도는 사출 압력에 영향을 미치는 중요한 요소입니다.

사출 성형기의 배럴은 5~6개의 가열 섹션으로 구성되며, 각 원료에는 고유한 가공 온도가 있습니다(자세한 가공 온도 정보는 재료 공급업체에서 확인할 수 있음).

사출 온도는 특정 범위 내에서 제어해야 합니다.

온도가 너무 낮으면 용융물의 가소화가 제대로 이루어지지 않아 성형 부품의 품질에 영향을 미치고 공정 난이도가 높아집니다.

온도가 너무 높으면 원재료가 분해되기 쉽습니다.

실제 사출 성형 공정에서 사출 온도는 종종 배럴 온도보다 높으며 값이 높을수록 사출 속도와 관련이 있습니다. 재료 성능최대 30 ℃까지.

용융된 재료의 전단이 사출구를 통과할 때 상당한 열을 발생시키기 때문입니다.

금형 흐름 분석에서 이러한 차이를 보정하는 방법에는 두 가지가 있습니다. 한 가지 방법은 공기 주입 중 용융 온도를 측정하는 것이고, 다른 방법은 모델링에 노즐을 포함하는 것입니다.

4. 압력 유지 압력 및 시간

사출 성형 공정이 끝나면 스크류가 회전을 멈추고 앞으로 이동하며 사출 성형이 압력 유지 단계로 들어갑니다.

압력 유지 과정에서 사출 성형기의 노즐은 부품의 수축으로 인해 남은 부피를 채우기 위해 지속적으로 캐비티를 공급합니다.

캐비티가 채워진 후 압력이 유지되지 않으면 부품이 약 25% 수축되어 과도한 수축으로 인해 특히 리브에 수축 자국이 생깁니다.

압력 유지 압력은 일반적으로 최대 충전 압력의 약 85%이지만, 구체적인 상황에 따라 결정해야 합니다.

5. 배압

배압은 나사가 재료를 보관하기 위해 후진 및 후퇴할 때 발생하는 저항을 말합니다.

높은 배압을 사용하면 착색제를 분산시키고 플라스틱을 녹이는 데 도움이 될 수 있지만 나사 후퇴 시간을 연장하고 플라스틱 섬유 길이를 줄이며 사출 성형기 압력을 높일 수도 있습니다.

따라서 배압은 일반적으로 사출 성형 압력의 20% 이하로 낮게 유지해야 합니다.

발포 플라스틱을 주입할 때는 배압이 가스에 의해 형성된 압력보다 높아야 하며, 그렇지 않으면 나사가 배럴 밖으로 밀려날 수 있습니다.

일부 사출 성형기는 용융 중 나사 길이의 감소를 보정하기 위해 배압을 프로그래밍하여 입력 열과 온도를 낮출 수 있습니다.

그러나 이러한 변화의 결과를 예측하는 것은 어려울 수 있으므로 그에 따라 기계를 조정하기가 어렵습니다.

결함 해결 사출 성형의

사출 성형 공정은 금형 설계, 금형 제조, 원료 특성, 원료 전처리 방법, 성형 공정, 사출 성형 등 다양한 요소가 관련된 복잡한 공정입니다. 기계 작동및 처리 환경 조건과 관련이 있습니다. 또한 제품 냉각 시간 및 후처리 공정과도 밀접한 관련이 있습니다.

따라서 제품의 품질은 사출 성형기의 사출 정밀도와 측정 정밀도 또는 금형 설계의 품질과 금형 가공의 정밀도 수준에 의해서만 결정되는 것이 아닙니다. 일반적으로 다른 요인에 의해 영향을 받고 제한을 받습니다.

이러한 복잡한 요소의 제약을 고려할 때 사출 성형 제품의 결함은 불가피합니다. 따라서 결함의 내부 메커니즘을 탐색하고 제품의 잠재적 결함 위치와 유형을 예측하는 것이 중요합니다. 이를 통해 금형 설계 및 개선을 유도하고, 결함 발생 규칙을 요약하며, 보다 합리적인 공정 운영 조건을 설정할 수 있습니다.

플라스틱 소재 특성에 영향을 미치는 세 가지 주요 요인을 바탕으로 사출 성형 결함의 메커니즘과 해결 방법을 설명합니다, 몰드 구조사출 성형 공정 및 사출 성형 공정의 사출 성형 장비.

사출 성형 제품의 일반적인 결함 분류

사출 성형 공정에 사용되는 플라스틱 원료는 다양하며, 금형 설계 유형과 형태도 다양합니다. 또한 특정 사출 성형기에 대한 작업자의 숙련도, 작업자의 조작 기술 및 실무 경험, 객관적인 환경(주변 온도, 습도, 공기 청정도 등)은 계절에 따라 모두 달라질 수 있습니다.

이러한 객관적 및 주관적 조건은 사출 성형 제품의 결함 발생을 종합적으로 결정합니다.

일반적으로 플라스틱 제품의 성능을 평가하는 데는 세 가지 측면이 사용됩니다. 다음과 같습니다:

• 무결성, 색상 및 광택을 포함하는 외관 품질입니다.
• 크기 정확도와 위치 정확도를 나타내는 크기와 상대적 위치 사이의 정확도입니다.
• 제품의 용도에 해당하는 기계적, 화학적, 전기적 특성으로, 기능성이라고 합니다.

따라서 이 세 가지 측면 중 하나라도 문제가 발생하면 제품 결함의 발생 및 확대로 이어질 수 있습니다.

사출 성형 제품의 일반적인 결함은 다음과 같은 범주로 분류할 수 있습니다:

• 열풍, 변색 및 용접 자국과 같은 외관 결함.
• 플래시, 수축, 접착제 부족 등의 공정 문제.
• 뒤틀림 및 취성과 같은 성능 문제.