사출성형 기초 지식 2

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배럴 히터 온도 설정

수지별 배럴 히터 온도 설정

 

배럴 히터 온도 설정 원리

1) 호퍼 아래쪽 공급부
   - 스크루 펌프 원리에 따라 공급이 원활하려면 적절한 벽면과의 마찰력이 필수이다.
2) 반결정성 수지
   - 용융점을 지나 녹을 때 많은 잠열이 필요하므로 많은 열량이 필요하다.
3) 비결정성 수지
   - 잠열이 필요 없으므로 점진적인 온도 증가가 필요하다.

 

계량값 결정

1) 제품 체적+유동안내부 체적+쿠션+Suck-back
2) 실제품을 저울로 중량을 잰 후 결정할 수 있다.

3) 스크루 직경을 알면 배럴 단면적을 계산할 수 있으며 이로써 행정길이를 계산할 수 있다.

4) 이 값에 쿠션량과 Suck-back량을 더하여 계산한다.

 

배압 결정

1) 수지가 가소화 될 때 스크루 후진을 적절하게 방해하는 압력이다.
2) 수지의 용융 품질을 균일하게 유지할 필요에 따라 배압을 준다.
3) 약 3 – 10 bar 정도가 적당하다.
4) 압력 단위
   1 kgf/cm2 = 0.98 bar
   1 bar = 0.1 Mpa
   1 atm = 14.7 psi(pound per square inch)

 

수지 압력과 유압의 관계

1) 유압시스템의 사양은 대개 비슷한 범위로 제작되고 있다.
   - 최대 200 bar 이내
2) 유압실린더의 단면적과 배럴 단면적의 비율에 의해 증폭된다.
   - 일반적으로 10 – 12 배 증폭
   - 수지압력은 최대 2,000 bar 이내
3) 사출조건 설정 시 기계압인지 수지압인지를 구분하여야 할 필요가 있다.

 

사출시간, 사출속도, 사출압력

1) 충전과정의 제어는 위치에 따른 단계별 사출속도의 제어다.
   - 사출시간은 제한 시간
2) 사출압력은 설정된 속도에 따라 금형에서 발생하는 압력에 대한 제한 압력이다.
   - 사출압력은 조절용 변수가 아님에 유의
3) 사출시간과 사출압력에 대한 오해
   - 현장에서 사출시간과 사출압력을 조절용 변수로 오해하고 조절하고 있다.

 

사출속도와 시간의 예

1) 예제 사출조건
   - 계량값: 200 mm (스크루 행정길이 기준)
   - 사출속도: 100 mm/s (동일한 속도)
   - 보압절환 위치: 20 mm
   - 사출시간: 5 초
2) 충전과정 상황
   - 충전완료 시간: (200 – 20)/100 = 1.9 초
   - 예기치 않은 상황에 의해 스크루 이동 지연 발생한 경우: 5초 이후면 자동으로 보압과정으로 전환

 

사출압력과 사출속도의 관계

사출압력과 사출속도의 관계 그래프

 

제한 사출압력에 걸린 상태

제한 사출압력에 걸린 상태의 그래프

 

사출속도 변경 위치 결정 원리

수지 선단의 속도가 일정하게 되도록 설정하는 것이 바람직하다.

수지선단 일정 속도 유지

 

충전 속도 결정

1) 일반적으로 제품 크기에 따라 다르지만 0.5 – 1.5초 정도이며 최대 3초에 충진되도록 설정한다.
   - 제품이 커지면 4-5초 정도 가능
   - 충전 속도가 높을수록 제품 품질이 양호
   - 너무 높은 속도에서는 수지가 열화될 수 있거나, 사출기 압력이 모자라는 경우가 발생
2) 대개 중소형 제품의 경우 약 1초 이내에서 충전완료 되도록 속도 결정한다.
   - 일부 참고문헌에서는 적정 수지 선단 속도가 30 cm/s 로 권고되기도 한다.

 

보압 절환 위치

1) 스크루 위치로 결정하는 것이 일반적이다.
   - 선택에 따라 시간으로 설정하기도 하지만 부정확한 방법이다.

2) 완전 충전 체적 기준으로 약 90 – 95 % 수준에서 보압 절환이 이루어진다.
3) 정확한 보압 절환 위치 결정을 위해서는 정확한 충전 완료 체적을 찾아야 한다. 
   - 충전 완료시의 스크루 위치를 찾아내는 방법으로 충전 완료 체적을 찾아내고 이에 따라 보압 절환 위치를 결정한다.

 

충전 완료 체적을 찾아내는 방법

1) 미충전 실험을 통해 찾아내는 것이 쉽다.
2) 미충전 실험 방법
   - 보압을 설정하지 않은 상태에서 출발한다.
   - 상온에서의 밀도를 이용하여 구한 계량값을 하되 쿠션은 주지 않도록 한다.
   - 스크루를 끝까지 밀어서 금형 충전하면 미충전된 제품이 나온다.
   - 제품이 완전히 찰 때까지 계량값을 아주 조금씩 늘려가며 실험이다.
   - 완전히 차되 표면이 쭈글거리는 상태가 완전 충전 상태이며 이 때의 계량값이 완전 충전 상태이다.

 

보압 조건 설정

1) 보압 시간을 먼저 결정

   - 보압 시간을 늘려가면서 찾는 방법
   - 보압 시간을 줄여가면서 찾는 방법
   - 적정 보압 시간을 찾기 위해서는 최소한 저울로 제품 중량을 측정하면서 찾아내는 방법이 바람직하다.
2) 적정 보압 크기를 결정
   - 적정 수축률을 확인하면서 찾는 방법
   - 제품 표면을 확인하면서 찾는 방법

 

적정 보압 시간이란?

1) 게이트가 고화되어 더 이상 게이트를 통해 압력이 제품 내로 전달되지 않는 시간이다.
2) 게이트 크기에 따라 영향을 받는다.
   - 큰 게이트는 보압 시간이 크다.
3) 일단 게이트가 고화되면 더 이상 압력을 주고 있어도 제품에는 아무런 상관이 없다.
   - 과도한 보압 시간은 스프루와 런너가 과보압으로 금형에서 잘 빠져 나오지 못하게 하는 원인아다.

 

보압 시간 설정

1) 완전한 충전 조건이 설정된 후 0.5 초 정도의 보압 시간 간격으로 늘려가면서 사출 진행한다.
2) 사출된 제품 중량을 저울로 달면서 중량 변화가 더 이상 나타나지 않는 시간을 찾는다.
   - 가능하면 스프루와 런너를 떼어내고 중량 측정을 하는 것이 보다 정확한 시간을 찾는 방법이다.

적정 보압시간 설정

보압 크기 설정

1) 제품 표면을 확인 하는 방법
2) 문헌에서 권고하는 보압 크기를 설정한 후 압력을 아주 조금씩 증가 또는 감소하면서 사출한다.
   - 권고 압력값을 모르는 경우 아주 낮은 값에서 출발하여 조금씩 증가 시킨다.
   - 사출된 제품 표면 중 특히 싱크가 나는 부분이나 두꺼운 부분의 표면을 확인하면서 문제가 없는 표면이 나올 때까지 증가 시킨다.
   - 게이트에서 먼 부위의 표면 중 싱크가 없어지지 않는 경우가 있으니 주의할 필요하다.
   - 공정모니터링 시스템을 이용하는 경우, 취출되는 시점까지 잔여압력이 남아 있는 경우 과보압으로 볼 수 있으니, 잔여압력이 남아 있지 않는 보압 중 가장 큰 압력이 적정 보압이다.

 

 

냉각 시간 설정

1) 수지의 두께별로 예상하는 냉각 시간이 계산되어 있으므로 참조하여 결정하는 것이 바람직하다. 
   - 냉각의 기준 온도는 수지의 열변형 온도로서 이 온도 이하로 떨어지는 시간 동안 냉각한다.
2) 냉각이 안되는 금형구조에서는 냉각시간을 길게 잡아줄 필요하다.
3) 제품 부위 중 살두께가 가장 두꺼운 부분을 기준으로 결정한다.

 

수지별 권고 냉각 시간

수지별 권고 냉각시간 테이블

 

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