기술과 솔루션
㈜우진플라임 사출성형기 사출 성형품에 나타날 수 있는 트러블의 종류와 해결 방법
작성자 : 편집부
2020-10-05 |
조회 : 1961
자료제공: 우진플라임기술교육원(http://woojinplaimm.or.kr)
개요
사출성형을 통하여 제품을 생산하는 과정 중 발생하는 다양한 사출 성형품 트러블에 대하여 발생하는 원인을 분석하고 그 분석을 통한 해결책을 제시하고자 합니다.
성형 불량의 원인
1. 성형기의 기능 부족
- 작동유, 오일 쿨러 관리 부족
- 유압 밸브, 펌프의 이상
- 체크링의 이상
- 성형기의 기능 부족-속도, 압력, 용량 부족
2. 성형조건의 부적절
- 온도, 속도, 압력, 배압
3. 금형 자체의 결함
- 랩핑 불량, 조립 불량, Gas vent, Cold Slug – Well
4. 원료(수지)의 결점
- Lot 별 물성 차이 발생, 건조 전후 수분율 관리의 미흡
5. 제품 설계상의 결함
- Gate 위치 및 수, 살 두께 등
성형품에 나타날 수 있는 불량의 종류
1. Short Shot(짧은 발사/미성형)
제품의 형상이 불안전하게 성형품을 Short Shot 또는 미성형이라고 합니다.
이러한 종류의 결함은 흔히 유로가 길거나 살 두께가 얇은(Rib, 창살) 경우 Gate에서 멀리 떨어진 곳에 나타납니다.
미성형의 원인은 사출되는 수지량이 너무 적거나, 사출압력이 충분하지 않고, 사출 속도가 느려서 충진 시 유로의 고화가 빠르게 발생하여 생기기도 하고 금형 온도가 낮은 것도 원인이 됩니다. 또한, 금형에 Air Vent가 충분하지 않아서 발생하기도 합니다.
< Short shot 문제점 분석 >
먼저 금형 쪽의 문제점이 있는지 알아보는 것이 우선시 되어야 하는데 Sprue, Runner, Gate의 통과 면적이 작지는 않은지, Cavity에 수지가 저항을 받을 수 있는 이유가 있는지를 확인하여 개선책을 마련해야 합니다.
금형 쪽 문제점이 도출되었다면 이번에는 사출 조건에 대한 문제점을 찾아보아야 합니다.
< 수지 온도가 낮거나 사출 속도, 압력이 낮은 경우 >
수지 온도는 낮게 작업하는 것이 좋지만, 너무 낮으면 Cavity에 충분히 수지가 충진되기 전에 고화가 진행되어 미성형이 발생합니다.
즉 미성형에 대한 조건의 대책은 Cavity에 수지가 충분히 충진되기 위한 높은 압력, 빠른 속도, 적절한 온도가 필요하고, 이때 금형에 잔류할 수 있는 Gas를 빼낼 수 있는 Vent가 만들어져 있어야 한다는 것입니다. 기계적으로는 스크류와 체크링의 마모 상태를 체크 해보는 것도 필요한 것입니다.
2. Flash Burr(깔쭉깔쭉 부추어 보이는 부분)
금형의 맞닿는 Parting Line 부분에 성형품의 형상 이외에 형상이 만들어지는 것으로 Flash / Burr라고 합니다.
< Flash / Burr 문제점 분석 >
금형의 Parting Line 면에 흠집 또는 먼지 등 이물질이 있어서 정밀도가 나쁜 경우 발생할 수 있으며, 금형 설치 판(고정/이동 측 플레이트)에 흠이 있거나 기계적으로는 타이바의 변형 또는 터글의 편마모가 있을 때 발생할 수 있습니다.
금형 쪽의 문제점이 개선되었다면 사출 조건상으로는 형체력을 올릴 수 있다면 형체력을 올리고 사출압력을 낮추고 보압 또한 낮추고 사출 속도, 수지 온도 등을 내리거나 낮추는 것으로 개선이 가능한 불량의 유형입니다.
3. Sink Mark(함몰 자국/수축)
제품의 두꺼운 부분이나 Rib, Boss 등의 외측 벽이 불충분한 냉각과 두꺼운 곳에서 열 수축이 보상될 수 없을 때, 성형품의 표면상에 바깥쪽 층이 안쪽으로 빨려 들어가 오목하게 나타나는 현상을 말하는 것입니다.
< 원인 및 분석 >
Sink Marks 수축은 냉각 과정 중 제품의 어떤 특정한 부위에서 열 수축을 보상할 수 없을 경우 발생하는데, 즉 고체의 수지가 가소화 장치에서 액체화하고 금형 내에 주입되어 고체화하는 과정에서 발생하는 체적수축이 성형품 외관에 나타나는 결함입니다.
- 금형 내에서 수지의 고화가 너무 늦음. 유효 보압 시간이 너무 짧다.
- 금형 내에서 유동 저항이 너무 높기 때문에, 충분한 보압이 전달되지 못한다.
< 주의 사항 >
최적의 보압 전달을 위하여 성형품 가장 두꺼운 단면에 Gate를 설치하여야 한다.
Sprue & Gate의 조기 냉각을 피하기 위하여 충분한 크기가 요구된다.
< 문제점 및 현상 >
- 사출 후 잔량이 적거나, 산포가 심하다.
대책: 계량 거리를 증가시키고 잔량의 산포가 심하다면, 스크류 및 체크링의 마모를 의심해 볼 수 있으니, 스크류의 역류 테스트를 해보는 것이 좋습니다.
4. Flow Mark(흐름 자국)
Cavity로 최초에 유입된 수지의 냉각이 너무 빨라서 다음에 유입되는 수지와의 경계가 생겨서 일어나는 것으로, 용융 수지의 흐름 흔적이 줄무늬 모양, 파상 또는 흐름 줄무늬로 나타나는 현상입니다.
< 원인 >
Flow Mark는 수지 온도 및 금형 온도가 너무 낮고, 사출 속도가 느려 냉각속도가 너무 빠른 것이 큰 요인입니다. 금형으로 유입되는 수지는 분수유동을 하게 되어 금형의 외벽을 따라 유동을 하게 되며 이때 점성이 높은 수지나 낮은 금형 온도는 성형품의 외벽 즉 Skin 층을 형성하는데, 이때 유동이 좋지 않다면 더 많은 흐름 자국이 만들어질 수 있습니다.
< 분석 및 대책 >
불충분한 금형 온도로 인한 흐름 자국이 발생한다면 금형 온도를 올려 주어야 하고, 냉각 라인이 부족하다면 추가적인 라인을 설치하는 적극적인 대처가 필요합니다. Gate 주변에 발생하는 경우는 Gate의 통과하는 위치의 사출 속도를 올리거나 다단 사출로 조건을 설정하여 저속, 또는 고속으로 변경하는 것으로, 흐름 자국 또는 Smog 현상을 개선할 수 있습니다.
가열 실린더의 온도를 올려서 수지의 유동을 원활하게 해주어야 하면 수지의 물성표를 참조하여 금형 온도, 용융 수지 온도를 올바르게 설정해야 합니다. 금형에서는 Gate의 크기 및 위치를 잘 선정하여야 하며, Sprue 끝이나 주 runner로 분기한 곳에 Slag-well을 설치하는 것이 좋습니다.
