사출 성형은 효율적이고 널리 사용되는 플라스틱 성형 공정입니다. 사출 기계를 사용하여 용융된 플라스틱 재료를 금형에 사출하고 냉각 및 응고 후 원하는 플라스틱 제품을 얻습니다. 이 공정은 특히 복잡한 모양의 제품을 대량 생산하는 데 적합하며 플라스틱 가공 분야에서 중요한 위치를 차지합니다. 사출 성형의 주요 단계에는 클램핑, 사출, 압력 유지, 냉각, 금형 개방 및 제품 제거가 포함됩니다. 이러한 단계는 사출 기계를 정밀하게 제어하여 제품의 높은 품질과 정밀성을 보장합니다. 이러한 단계를 반복함으로써 사출 성형 공정은 다양한 산업의 요구를 충족시키기 위해 많은 수의 플라스틱 제품을 지속적이고 효율적으로 생산할 수 있습니다.
사출성형이란?
일반적인 플라스틱 성형 기술은 사출 성형으로, 사출 기계, 즉 사출 성형 기계를 사용하여 용융된 플라스틱 재료(일반적으로 열가소성)를 금형에 주입하는 것을 포함합니다. 플라스틱이 응고되고 식은 후 원하는 결과가 추출됩니다.
사출성형 공정은 6가지 핵심 단계로 구성됩니다.
- 클램핑: 사출 중 용융 플라스틱이 누출되지 않도록 이 단계에서는 금형을 단단히 밀봉합니다.
- 제품의 앞면과 뒷면은 종종 금형을 구성하는 두 개 이상의 구성요소로 표현됩니다.
- 금형의 치수와 플라스틱 물질의 특성에 따라 클램핑력이 결정됩니다.
- 사출: 가열 요소를 사용하여 사출 기계가 플라스틱 입자를 녹입니다.
- 고압을 사용하여 용융 플라스틱을 잠긴 금형에 주입합니다.
- 제품의 모양과 품질에 영향을 미치는 두 가지 중요한 요소는 사출 압력과 속도입니다.
- 유지 압력: 사출기는 플라스틱 소재가 금형에 사출된 후 일정한 압력을 유지합니다. 이 압력을 유지 압력이라고 합니다. 압력을 유지하면 플라스틱이 금형을 완전히 채우고 잠재적인 냉각 관련 수축을 보완하는 데 도움이 됩니다.
- 플라스틱 종류, 금형 설계, 제품 사양은 모두 보유 시간과 압력에 영향을 미칩니다.
- 냉각: 적절한 제품 모양을 만들기 위해 플라스틱을 금형 안에서 냉각하고 굳힙니다.
- 금형 내부의 냉각수 채널을 사용하여 이를 수행하는 경우가 많지만, 팬이나 기타 외부 냉각 장치를 사용하는 것도 도움이 될 수 있습니다.
- 제품의 성능과 치수 정확성은 냉각 속도와 균질성에 상당한 영향을 받습니다.
- 금형 열기: 플라스틱이 완전히 굳은 후 금형을 엽니다. 금형과 제품에 손상을 입히지 않기 위해 금형 열기 절차는 금형의 구성 요소가 원활하게 움직이는 것을 보장해야 합니다. 금형이 열린 후 제품은 금형의 한 쪽(일반적으로 이동식 금형 쪽)에 머물러 있어 꺼낼 준비가 됩니다.
- 제품 제거: 로봇이나 사람이 종종 제품을 제거하는 데 사용됩니다. 손상을 방지하기 위해 제품을 제거하기 전에 제품이 금형에서 완전히 빠져 있는지 확인하십시오. 제거된 제품에는 디버링, 트리밍 등과 같은 후처리가 필요할 수 있습니다.
사출 성형 기술은 앞서 언급한 단계를 반복함으로써 복잡한 형태와 정확한 치수를 가진 수많은 플라스틱 제품을 지속적으로 만들어낼 수 있습니다. 사출 성형은 높은 효율성, 높은 수준의 자동화, 뛰어난 유연성으로 인해 플라스틱 가공 산업에서 중요한 위치를 차지하고 있습니다.
사출 성형에는 어떤 플라스틱이 사용되나요?
사출 성형 공정에 사용되는 플라스틱 소재는 광범위하며 다양한 유형을 포괄합니다. 다음은 일반적인 사출 성형 플라스틱 소재와 그 특성입니다.
열가소성 플라스틱:
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폴리에틸렌(PE): 내열성, 내화학성, 기계적 성질이 좋으며, 플라스틱 포장 필름, 비닐봉지, 병 등을 만드는 데 많이 사용됩니다.
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폴리프로필렌(PP): 기계적 성질, 내마모성, 내화학성이 좋으며, 자동차 부품, 플라스틱 용기, 가전제품 등 분야에 널리 사용됩니다.
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폴리염화비닐(PVC): 전기 절연성, 내후성, 내용제성이 좋으며, 건축자재, 전선 및 케이블, 수도관 등을 만드는 데 많이 사용됩니다.
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폴리스티렌(PS): 투명성, 기계적 강도, 전기 절연성이 좋으며, 플라스틱 컵, 장난감, 단열재 등을 만드는 데 많이 사용됩니다.
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폴리카보네이트(PC): 강도, 강성이 높고 내열성이 우수하여 안경, 자동차 부품 등을 만드는 데 많이 사용됩니다.
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폴리아미드(PA): 나일론으로도 알려져 있으며, 기계적 성질, 내마모성, 내용제성이 뛰어나며, 기어, 베어링 및 기타 부품을 만드는 데 자주 사용됩니다.
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아크릴(PMMA): 유리의 좋은 대안이 되는 튼튼하고 투명한 열가소성 플라스틱으로, 건축 및 조명 분야에서 투명한 구성품으로 자주 사용됩니다.
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아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS): 엔지니어링 등급 열가소성 플라스틱으로, 강도와 내충격성이 뛰어나 자동차, 전자 및 기타 분야에 일반적으로 사용됩니다.
열경화성 플라스틱:
폴리우레탄(PU): 내마모성, 내유성, 내용제성이 좋으며, 차량의 서스펜션 시스템, 씰 등을 만드는 데 자주 사용됩니다.
이 외에도 폴리에테르설폰(PES), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 등 다른 사출성형재료가 있으며, 각각 고유한 물리적 특성과 적용 분야를 가지고 있습니다.
사출성형 소재를 선택할 때는 제품의 가공 요구 사항과 사용 환경에 따라 결정해야 합니다. 예를 들어, 높은 투명성이 필요한 제품의 경우 PS 또는 PMMA를 선택할 수 있으며, 높은 강도와 내열성이 필요한 제품의 경우 PC 또는 PA를 선택할 수 있습니다. 동시에 재료 비용, 가공 성능 및 환경 요구 사항과 같은 요소도 고려해야 합니다.
금형의 중요성
사출 성형 공정의 필수적인 부분은 금형입니다. 의도한 플라스틱 제품의 외부 모양과 일치하는 내부 형태를 가진 잘 설계된 중공 금속 블록을 금형이라고 합니다. 용융 플라스틱은 사출 성형 공정 중에 금형 캐비티로 고압으로 펌핑됩니다. 플라스틱 물질은 결국 금형의 냉각 및 응고를 통해 금형 캐비티의 모양과 정확히 일치하는 플라스틱 제품을 만듭니다.
사출 성형 공정 중에 플라스틱이 새는 것을 방지하기 위해 금형은 종종 고정 및 이동식 금형과 같이 메커니즘에 의해 정밀하게 닫히는 여러 구성 요소로 구성됩니다. 제품을 금형에서 원활하게 제거하고 플라스틱의 접착 및 탈형 품질을 최적화하기 위해 금형 표면은 종종 특수 처리됩니다.
금형의 복잡한 러너와 게이트 메커니즘은 용융 플라스틱이 구멍을 빠르고 고르게 채우도록 지시합니다. 제품의 품질과 제조 효율성은 러너 설계에 의해 직접 영향을 받는데, 이는 러너 설계가 적절한지 여부와 관련이 있습니다. 플라스틱이 응고되는 속도와 최종 제품의 품질을 조절하기 위해 금형에는 더 나아가 뜨거운 물, 오일 또는 히터를 사용하여 가열하거나 냉각할 수 있는 온도 제어 시스템이 장착되어 있습니다.
사출성형기는 사출성형 공정 중에 금형의 개폐를 자동으로 제어합니다. 사출성형기의 이젝터 핀은 플라스틱이 완전히 굳은 후 금형의 이젝터 플레이트를 밀어 성형된 물체를 금형에서 분리합니다. 제품을 손상 없이 쉽게 탈형할 수 있도록 보장하기 위해 이 절차를 정밀하게 제어해야 합니다.
사출성형 부품이란?
금형의 러너, 게이트, 캐비티는 사출 성형 공정에서 성형된 물체를 구성합니다. 용융된 플라스틱 수지는 게이트라고 하는 채널을 통해 사출 성형기 노즐에 연결된 금형 러너를 사용하여 금형에 주입됩니다. 용융된 플라스틱은 러너라고 하는 채널 시스템을 통해 게이트에서 각 캐비티로 안내됩니다. 플라스틱은 캐비티에서 냉각되고 경화되어 완제품을 생산하며, 각 캐비티는 하나 이상의 품목을 나타냅니다.
러너로 연결된 많은 캐비티가 있는 금형은 종종 생산 효율성을 높이고 비용을 절감하기 위해 사용됩니다. 그러나 용융 플라스틱이 각 구멍을 채우는 데 걸리는 시간의 변화는 각 캐비티에 대한 러너 길이가 변경되면 몇 가지 문제로 이어질 수 있습니다. 예를 들어, 가까운 캐비티는 조기 플라스틱 응고로 인해 결함이 생기고 먼 구멍은 제 시간에 충분한 플라스틱이 채워지지 않을 수 있습니다. 이는 다양한 구멍으로 성형할 때 품목의 치수, 모양 또는 기능에 차이가 생길 수 있습니다.
소위 균형 러너 설계는 종종 게이트에서 각 캐비티까지 러너의 길이를 동일하게 만들어 이 문제를 해결하는 데 사용됩니다. 이 설계는 용융 플라스틱이 각 캐비티에 동시에 들어가 동등하게 채울 수 있도록 하여 모든 성형 제품의 균일성과 구경을 보장합니다. 사출 금형 설계는 제품 품질과 제조 효율성을 높이는 데 중요한 균형 흐름 채널 설계를 신중하게 고려해야 합니다.
사출성형의 예
냉장고 도어 스위치 박스 부품 생산을 예로 들어 단계와 매개변수를 설명하겠습니다.
재료 선택
소재 : ABS 플라스틱
ABS 플라스틱은 강도, 인성, 내마모성, 내열성이 뛰어나며, 높은 외관 요구 사항이 있는 부품을 만드는 데 적합합니다.
금형 설계
디자인 포인트:
생산 효율성을 개선하기 위해 하나의 금형에 4개의 캐비티를 설계했습니다.
금형의 원활한 개폐를 보장하기 위해 DD에서 이형면이 선택됩니다.
금형은 포인트 게이트 공급 및 이중 분리 표면 구조를 채택하여 균일한 공급 및 제품 품질을 보장합니다.
코어 당김 메커니즘: 한쪽의 큰 직사각형 홈은 경사 가이드 컬럼의 외부 코어 당김을 사용하고, 다른 쪽의 두 개의 작은 정사각형 홈은 경사 슬라이더의 내부 코어 당김을 사용하여 금형 구조를 단순화합니다.
프로세스 매개변수 설정
- 사출 온도: ABS 플라스틱의 특성에 따라 적절한 사출 온도 범위를 설정합니다.
- 사출 압력: 플라스틱 부품의 구조와 금형 설계에 따라 적절한 사출 압력을 선택하여 플라스틱이 금형 캐비티를 완전히 채울 수 있도록 합니다.
- 금형 온도: 금형 온도를 제어하여 최상의 성형 효과와 제품 품질을 얻으세요.
- 압축 압력(사출 압축 성형이 관련된 경우): 플라스틱이 완전히 압축되도록 필요한 경우 적절한 압축 압력을 설정합니다.
생산 과정
- 플라스틱 가열: ABS 플라스틱 입자를 사출성형기의 호퍼에 넣고 가열장치를 통해 용융 상태로 가열합니다.
- 사출: 금형이 닫히면 사출 성형기가 노즐을 통해 용융된 ABS 플라스틱을 금형의 캐비티에 주입합니다.
- 압력 유지: 사출이 완료된 후에도 일정한 압력 유지 압력을 계속 가해 플라스틱이 금형에 완전히 채워지고 발생할 수 있는 수축을 보정합니다.
- 냉각 및 경화: 플라스틱은 금형 내의 냉각수 채널이나 기타 냉각 장비를 통해 금형 내에서 냉각되고 경화됩니다.
- 금형 개방 및 탈형: 플라스틱이 완전히 응고되면 금형이 열리고 성형된 제품이 푸시로드 또는 기타 탈형 장치를 통해 금형에서 제거됩니다.
품질 관리
생산 공정 전체에서 플라스틱의 용융 온도, 사출 압력 및 속도, 금형 온도 및 냉각 시간 등의 매개변수 검사를 포함한 엄격한 품질 관리가 수행되어 각 단계가 공정 요구 사항을 충족하는지 확인합니다.
성형된 제품은 시각적으로 검사하고, 치수를 측정하고, 성능 테스트를 거쳐 제품 품질이 요구 사항을 충족하는지 확인합니다.
요약
위의 사출 성형 사례를 통해 사출 성형 공정이 플라스틱 제품 제조에 어떻게 적용되는지 확인할 수 있습니다. 실제 생산에서는 특정 플라스틱 재료와 제품 요구 사항에 따라 적절한 금형과 공정 매개변수를 선택하고 엄격한 품질 관리를 수행하여 최종 제품의 품질과 안정성을 보장해야 합니다.