사출 금형 냉각 ①

사출 금형 냉각 ①

 

1. 금형 냉각이 필요한 이유

1) 품질 문제 방지

① 제품의 고화 시간 차이로 인한 변형 방지

② 제품의 싱크마크 및 보이드 방지

③ 취출자국 발생 및 취출 응력에 의한 변형 방지

 

2. 냉각 차이에 의한 변형량 분석 예

1) 냉각탱크 타입

① X방향 : (-2.52)~(-2.27) mm

② Y방향 : (-1.84)~(-1.13) mm

③ Z방향 : (-1.20)~(-0.89)mm

Total : Max=2.673

 

2) 냉각라인 타입

① X방향 : (-1.05)~(-2.24) mm

② Y방향 : (-1.79)~(-1.26) mm

③ Z방향 : (-1.21)~(-0.81)mm

Total : Max=2.518

 

결론 : 냉각라인 타입이 냉각탱크 타입에 비해 유리함(상기 case에 한함)

 

3. 취출 응력 및 후 변형

제품 취출 후 열화상 카메라로 온도 체크 (예)

- 온도 편차 발생

- 격자 리브 구간 냉각 효과 떨어짐

- 대책 : 냉각수 공급 Zone 수 증대, 냉각회로 변경 및 추가

 

4. 생산성 측면에서의 금형 냉각

1) 냉각 공정의 위치

사출--보압--냉각(가소화)--형 열림--제품 취출--형 닫힘

 

2) 냉각 시간 개념

- 사출/보압 공정이 완료된 후 수지가 용융 상태에서 고화되어 취출 가능 온도(Ejection Temperature: 밀핀으로 제품을 취출 할 때 백화 또는 변형이 없는 수지 온도)까지 도달하는 시간이다.

- 사실상 냉각은 전공정에서 진행되고 있으나 사출 후 보압이 제거된 이후부터 금형이 열리는 때까지를 냉각공정이라 한다.

- 냉각 공정이 전체 사출 과정 중 가장 긴 시간을 차지한다.

- 냉각 공정과 가소화 공정은 동시에 시작된다.

 

3) 냉각 시간 산출 (해석 활용)

① 고화도 측면

- 사출과 보압이 완료된 후 제품부 80%, 게이트/런너부 60%가 고화될 때까지의 시간

② 제품 온도 측면

- PP : 115~120도

- ABS+PC : 95~100도

 

4) 냉각 시간 산출 (열화상 카메라 활용)

- 취출 시 제품 온도 70도 미만이 되는 최소 냉각시간으로 설정

 

5. 냉각효율 저해요인

1) 핵심 포인트

냉각시간은 제품의 가장 두꺼운 부분과 냉각이 잘 안 되는 부분에 의해 결정된다.

① 제품 측면 : 제품 기본 두께, 외관 품질 개선을 위한 두께 증가, 복잡한 제품 구조

② 수지 측면 : 수지 흐름성

③ 금형 측면 : 불균일한 냉각, 냉각 성능 저하, 냉각라인별 유동저항 차이로 인한 냉각 불균형

④ 생산 측면 : 냉각성능 관리 미비, 장비 성능

 

2) 제품 측면 (제품 기본 두께)

① 부분적 두께 두꺼움 : 냉각시간 증가

(냉각 시간은 제품 두께가 가장 두꺼운 부분에 의해 결정된다.)

② 부분적 두께 얇음

두께 얇음→충진 불량→보압 증대, 금형 온도 상승, 수지 온도 상승→냉각시간 증가

 

3) 제품 측면 (보압 전달을 위한 플로우 리드 추가)

조립용 플랜지 구조→제품 외관 싱크 마크→충분한 보압 전달을 위해 플로우 리드 추가로 제품 두께 증가→냉각시간 증가

 

4) 제품 측면 (보스 구조)

① 보스부 싱크 마크→제품 두께 증가→냉각시간 증가

② 보스 처리용 금형 구조→상관 부품 냉각 방안 어려움→냉각시간 증가

 

5) 제품 측면 (복잡한 제품 구조)

복잡한 제품구조로 인한 언더컷 구조 과다→금형 구조 복잡→최적의 냉각 설계 어려움→불균일한 냉각→냉각시간 증가