사출 성형 재료 선택 가이드: 7가지 핵심 요소

사출 성형 재료의 선택은 최종 제품의 품질, 생산 비용 및 장기 내구성에 직접적인 영향을 미칩니다. 최적의 재료를 선택하려면 성능 저하나 불필요한 자원 낭비를 방지하기 위해 여러 가지 중요한 영향 요인을 신중하게 분석해야 합니다.

재료 불일치를 방지하려면, 우리의 사출 성형 재료 선택 가이드7가지 핵심 고려 사항을 정리하여 효율적이고 신뢰할 수 있는 선택을 할 수 있도록 도와줍니다.

수축률

열가소성 수지의 성형 수축에 영향을 미치는 요인은 다음과 같습니다.

플라스틱 재질

성형 과정에서 열가소성 수지는 결정화로 인한 부피 변화와 함께 높은 내부 응력, 성형 부품에 고정된 큰 잔류 응력, 그리고 강한 분자 배향을 겪습니다. 이는 다음과 비교됩니다.사출 성형 열경화성 재료열가소성 수지는 수축률이 높고, 수축 범위가 넓으며, 방향성이 뚜렷합니다. 또한, 성형, 열처리 또는 습도 조절 후의 수축률은 일반적으로 다른 재료에 비해 높습니다. 열경화성 수지재료.

성형 부품의 특성

용융된 플라스틱이 금형 캐비티 표면에 닿으면 바깥쪽 층은 빠르게 냉각되어 밀도가 낮은 고체 껍질을 형성합니다. 플라스틱의 열전도율이 낮기 때문에 안쪽 층은 천천히 냉각되어 수축률이 큰 고밀도 고체 층을 형성합니다.

따라서 냉각 속도가 느리고 고밀도 층이 두꺼운 벽 두께의 부품일수록 수축률이 더 큽니다. 또한 인서트의 존재 여부, 배치 및 수량은 용융 흐름 방향, 밀도 분포 및 수축 저항에 직접적인 영향을 미치므로 부품 특성은 수축 크기와 방향성을 결정하는 주요 요인입니다.

게이트 유형, 크기 및 분포

이러한 요소들은 용융 흐름 방향, 밀도 분포, 패킹 보정 및 성형 사이클 시간에 직접적인 영향을 미칩니다. 단면적이 큰 (특히 두꺼운) 직접 게이트는 수축을 줄이지만 방향성을 증가시키고, 넓고 짧은 게이트는 방향성을 최소화합니다.

게이트에 가깝거나 용융 흐름 방향과 평행한 영역에서 수축률이 더 높게 나타납니다.

성형 조건

금형 온도가 높을수록 용융물의 냉각 속도가 느려지고 밀도가 증가하며 수축률이 커집니다. 특히 결정성 플라스틱의 경우, 결정화도가 높을수록 부피 변화가 크고 수축률이 더욱 커집니다. 금형 온도 분포는 부품의 내부 및 외부 냉각과 밀도 균일성에 영향을 미치며, 이는 부품의 각 부분에서 수축 크기와 방향성에 직접적인 영향을 줍니다.

또한, 패킹 압력과 유지 시간은 상당한 영향을 미칩니다. 압력이 높고 유지 시간이 길수록 수축률은 감소하지만 방향성은 향상됩니다. 사출 압력이 높으면 용융 점도가 낮아지고 층간 전단 응력이 감소하며 탈형 후 탄성 회복이 증가하여 수축률이 적절히 감소합니다. 용융 온도가 높으면 수축률은 증가하지만 방향성은 감소합니다. 따라서 성형 중 금형 온도, 압력, 사출 속도 및 냉각 시간을 조절하면 부품 수축률을 적절히 제어할 수 있습니다.

금형을 설계할 때는 선택한 플라스틱의 수축률 범위, 부품 벽 두께, 형상, 게이트 유형, 크기 및 분포를 고려하여 각 부품 단면의 수축률을 결정한 다음 금형 캐비티 치수를 계산해야 합니다. 고정밀 부품이거나 수축률을 예측하기 어려운 경우에는 다음 단계를 따라 금형을 설계해야 합니다.

1. 금형 시험 후 조정을 위해 부품의 외경에는 더 작은 수축률을, 내경에는 더 큰 수축률을 적용하십시오.
2. 금형 시험을 통해 게이팅 시스템의 유형, 크기 및 성형 조건을 결정합니다.
3. 후처리가 필요한 부품의 치수 변화를 측정합니다(측정은 탈형 후 24시간 후에 실시해야 합니다).
4. 실제 수축률 데이터에 따라 금형을 수정하십시오.
5. 두 번째 금형 시험을 실시하고 공정 조건을 약간 조정하여 수축률을 미세 조정하고 부품 요구 사항을 충족하십시오.

유동성

유동성은 중요한 요소입니다. 그만큼 사출 성형 재료 선택열가소성 수지의 유동성은 분자량, 용융 흐름 지수(MFI), 아르키메데스 나선 흐름 길이, 겉보기 점도 및 흐름 비율(흐름 길이/부품 벽 두께)을 포함한 여러 지표를 통해 평가할 수 있습니다.

분자량이 낮을수록, 분자량 분포가 넓을수록, 분자 구조의 규칙성이 낮을수록, MFI(분자유도지수)가 높을수록, 나선형 유동 길이가 길수록, 겉보기 점도가 낮을수록, 유동비가 높을수록 유동성이 좋습니다. 동일 등급의 플라스틱이라도 제품 사양서를 참조하여 사출 성형에 적합한 유동성인지 확인해야 합니다. 금형 설계 요구 사항에 따라, 흔한 사출 성형 플라스틱 소재유동성은 크게 세 가지 범주로 분류할 수 있습니다.

• 좋은 유동성: PA, PE, PS, PP, CA, 폴리메틸펜텐
• 중간 유동성폴리스티렌 계열 수지(예: ABS, AS), PMMA, POM, 폴리페닐렌 옥사이드
• 유동성 부족: PC, 경질 PVC, 폴리페닐렌 옥사이드, 폴리설폰, 폴리아릴설폰, 불소수지

 

모든 플라스틱의 유동성은 성형 요인에 따라 달라지며, 주요 영향 요인은 다음과 같습니다.

• 온도용융 온도가 높을수록 유동성이 증가하지만, 변화 정도는 플라스틱 종류에 따라 다릅니다. PS(특히 내충격성 등급 및 MFI가 높은 등급), PP, PA, PMMA, 변성 폴리스티렌(예: ABS, AS), PC 및 CA는 온도 변화에 매우 민감하므로 성형 중 유동성을 제어하는 ​​데 온도 조절이 가장 적합한 방법입니다. 반면 PE와 POM은 온도가 유동성에 미치는 영향이 미미합니다.
• 압력사출 압력이 높을수록 용융물에 대한 전단 작용이 강해져 유동성이 증가합니다. 이러한 효과는 특히 PE와 POM에서 두드러지게 나타나므로, 성형 과정에서 유동성을 제어하는 ​​최적의 방법은 압력 조절입니다.
• 금형 구조게이팅 시스템 설계(유형, 크기, 배치), 냉각 시스템 설계 및 용융 유동 저항(예: 금형 표면 마감, 러너 단면 두께, 캐비티 형상 및 벤트 시스템)은 캐비티 내부 용융물의 실제 유동성에 직접적인 영향을 미칩니다.

용융 온도를 낮추거나 유동 저항을 증가시키는 모든 요인은 유동성을 저하시킵니다. 금형 설계는 선택한 플라스틱의 유동성을 고려하여 적절한 구조를 채택해야 합니다. 성형 과정에서 용융 온도, 금형 온도, 사출 압력 및 사출 속도를 제어함으로써 용융 충진량을 적절히 조절하여 성형 요구 사항을 충족할 수 있습니다.

결정성

열가소성 수지는 응고 과정에서 결정화가 일어나는지 여부에 따라 결정성 수지와 비결정성 수지의 두 가지 범주로 나뉩니다. 결정화란 분자들이 용융 상태에서 자유롭게 움직이는 무질서한 상태에서 냉각되면서 분자 운동이 멈추고 비교적 고정된 위치에 자리 잡으며 규칙적인 배열을 형성하는 과정을 말합니다.

두 종류를 구분하는 시각적 기준은 두꺼운 벽 부분의 투명도입니다. 결정성 플라스틱은 일반적으로 불투명하거나 반투명한 반면(예: POM), 비정질 플라스틱은 투명합니다(예: PMMA). 하지만 예외도 있습니다. 폴리메틸펜텐(PMP)은 투명도가 높은 결정성 플라스틱이고, ABS는 불투명한 비정질 플라스틱입니다. 금형 설계 및 사출 성형기 선정 시 결정성 플라스틱에 대해서는 다음과 같은 요구 사항과 고려 사항을 준수해야 합니다.

• 용융물을 성형 온도까지 올리려면 더 많은 열이 필요하므로 가소화 능력이 높은 장비가 필요합니다.
• 냉각 및 결정화 과정에서 상당한 열이 방출되므로 적절한 냉각이 필요합니다.
• 용융 상태와 고체 상태 사이의 큰 밀도 차이로 인해 성형 수축률이 높아져 수축 기포와 기포가 쉽게 발생합니다.
• 급속 냉각은 낮은 결정화도, 낮은 수축률, 높은 투명도를 가져옵니다. 결정화도는 부품 벽 두께와 관련이 있는데, 벽이 두꺼울수록 냉각 속도가 느려져 결정화도가 높아지고 수축률이 커지며 기계적 특성이 향상됩니다. 따라서 결정성 플라스틱의 경우 금형 온도를 엄격하게 제어해야 합니다.
• 뚜렷한 이방성과 높은 내부 응력이 흔히 나타납니다. 탈형 후, 미결정 분자는 계속해서 결정화되는 경향이 있어 부품이 에너지 불균형 상태에 놓이게 되고, 이로 인해 변형과 뒤틀림이 쉽게 발생합니다.
• 결정화 온도 범위가 좁으면 플라스틱이 완전히 녹지 않거나 러너가 막힐 수 있습니다.

열 민감성 및 가수분해

열 민감성

열 민감성이란 특정 플라스틱이 고온에 장시간 노출되거나, 높은 전단 응력을 발생시켜 용융 온도를 높이는 작은 단면을 통과할 때 변색, 분해 또는 파괴되는 경향을 말합니다. 이러한 특성을 가진 플라스틱을 열 민감성 플라스틱이라고 하며, 대표적인 예로는 경질 PVC, 폴리염화비닐(PVC), 아세트산비닐 공중합체, 폴리옥소메탈레이트(POM), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTI) 등이 있습니다.

열에 민감한 플라스틱이 분해되면 단량체, 가스, 고체와 같은 부산물이 생성됩니다. 이러한 분해 가스 중 일부는 사람, 장비 및 금형에 자극성, 부식성 또는 독성을 나타낼 수 있습니다. 따라서 금형 설계, 사출 성형기 선정 시 다음과 같은 예방 조치를 취해야 합니다. 사출 성형 재료 선택그리고 성형:

• 스크류형 사출 성형기를 사용하십시오.
• 단면적이 큰 게이팅 시스템을 채택하십시오.
• 재료가 정체될 수 있는 사각지대를 방지하려면 크롬 도금된 금형과 배럴을 사용하십시오.
• 성형 온도를 엄격하게 제어하십시오.
• 플라스틱에 안정제를 첨가하여 열에 대한 민감도를 줄이십시오.

가수분해 민감도

일부 플라스틱(예: PC)은 미량의 수분을 함유하고 있더라도 고온 고압 조건에서 분해되는데, 이러한 특성을 가수분해 민감성이라고 합니다.

이러한 플라스틱은 가공 전에 적절한 방법과 규격에 따라 예열 및 건조해야 하며, 사용 중 수분 재흡수를 방지해야 합니다.

응력 균열 및 용융 파괴

응력 균열

특정 플라스틱은 응력에 민감하여 성형 과정에서 내부 응력이 쉽게 발생하고 취성이 강해져 균열이 생기기 쉽습니다. 균열은 부품이 외부 힘을 받거나 용제에 노출될 때 발생할 수 있습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 다음과 같은 방법을 사용할 수 있습니다.

• 균열 저항성을 향상시키기 위해 원료에 균열 방지 첨가제를 첨가하십시오.
• 원료가 제대로 건조되었는지 확인하십시오.
• 내부 응력을 줄이고 균열 저항성을 향상시키려면 최적의 성형 조건을 선택하십시오.
• 응력 집중을 최소화하기 위해 부품을 적절한 형상으로 설계하고 불필요한 삽입물을 피하십시오.
• 금형 설계 시 금형 드래프트 각도를 높이고 적절한 게이팅 시스템과 이젝션 메커니즘을 선택하십시오. 성형 과정에서 용융 온도, 금형 온도, 사출 압력 및 냉각 시간을 적절히 조절하여 부품이 너무 차갑고 취성이 강한 상태에서 탈형하지 않도록 하십시오. 균열 저항성을 향상시키고 내부 응력을 제거하며 용제와의 접촉을 방지하기 위해 성형 후 처리를 실시하십시오.

용융 파괴

용융 파단은 특정 용융 유량을 가진 고분자 용융물이 일정한 온도에서 노즐 오리피스를 통과할 때, 유량이 임계값을 초과하면 용융물 표면에 뚜렷한 횡방향 균열이 발생하는 현상입니다. 이러한 결함은 성형품의 외관 및 기계적 특성을 저하시킵니다. 용융 파단을 방지하려면 다음과 같은 방법을 사용해야 합니다.

• 용융 유동성이 높은 폴리머의 경우 노즐, 러너 및 게이트의 단면적을 늘리십시오.
• 분사 속도를 줄이십시오.
• 용융 온도를 높이세요.

열적 특성 및 냉각 속도

열적 특성

플라스틱 종류에 따라 비열 용량, 열전도율, 열변형 온도와 같은 열적 특성이 서로 다릅니다.

• 비열 용량이 높은 플라스틱은 가소화에 더 많은 열이 필요하므로 가소화 능력이 뛰어난 사출 성형기를 선택해야 합니다.
• 열변형 온도가 높은 플라스틱은 냉각 시간을 단축하여 더 빨리 탈형할 수 있지만, 변형을 방지하기 위해 탈형 후 냉각 과정을 제어해야 합니다.
• 열전도율이 낮은 플라스틱은 냉각 속도가 느리기 때문에(예: 이오노머는 냉각 속도가 매우 느림), 금형 냉각 효율을 향상시켜야 합니다.
• 핫러너 금형은 비열 용량이 낮고 열전도율이 높은 플라스틱에 적합합니다. 비열 용량이 높고 열전도율이 낮으며 열변형 온도가 낮고 냉각 속도가 느린 플라스틱은 고속 성형에 적합하지 않습니다. 이러한 재료의 경우 적절한 사출 성형기를 선택하고 금형 냉각 시스템을 최적화해야 합니다.

냉각 속도 제어

모든 플라스틱의 경우, 냉각 속도는 재질 특성과 부품 형상에 따라 적절히 제어되어야 합니다. 금형은 필요한 안정적인 금형 온도를 유지하기 위해 가열 및 냉각 시스템을 갖추어야 합니다.

• 용융 온도가 금형 온도를 상승시키면 탈형 후 부품 변형을 방지하고, 성형 주기를 단축하며, 결정화를 줄이기 위해 냉각이 필요합니다.
• 용융물의 잔류열이 필요한 금형 온도를 유지하기에 불충분할 경우, 금형 가열 시스템을 사용하여 냉각 속도를 제어하고, 용융물의 유동성을 확보하고, 충진 조건을 개선하거나, 두꺼운 벽면 부분의 불균일한 냉각을 방지하고 결정화를 향상시키기 위해 부품의 서냉을 가능하게 해야 합니다. 유동성이 좋거나, 성형 면적이 넓거나, 용융물 온도 분포가 불균일한 플라스틱의 경우, 부품 성형 조건에 따라 금형에 교대 가열 및 냉각 또는 국부 가열/냉각이 필요할 수 있습니다. 이러한 요구 사항을 충족하기 위해 금형에는 해당 냉각 또는 가열 시스템이 장착되어 있어야 합니다.

 

흡습성

다양한 첨가제의 존재로 인해 플라스틱은 수분 친화력이 서로 다르며, 크게 흡습성 플라스틱(수분을 흡수하고 보유하는 플라스틱)과 비흡습성 플라스틱(수분을 흡수하지 않고 수분이 달라붙는 경향이 없는 플라스틱)의 두 가지 유형으로 분류할 수 있습니다.

플라스틱 원료의 수분 함량은 허용 한도 내로 관리되어야 합니다. 과도한 수분은 고온 고압 성형 과정에서 가스로 증발하거나 가수분해를 일으켜 기포 발생, 유동성 저하, 표면 마감 불량, 기계적 특성 저하 등의 결함을 초래할 수 있습니다. 따라서 흡습성 플라스틱은 가공 전에 적절한 방법과 규격에 따라 예열 및 건조해야 하며, 보관 및 사용 중 수분 재흡수를 방지해야 합니다.

결론

티그 적절한 사출 성형 재료 선택안정적인 부품 품질, 일관된 생산 및 비용 효율성을 달성하는 데 있어 핵심적인 단계입니다. 수축률, 유동성, 결정성, 열 민감도, 응력 거동, 열적 특성, 냉각 속도 및 흡습성과 같은 주요 요소를 이해하면 설계 요구 사항과 재료 간의 적합성을 더욱 잘 파악할 수 있습니다.

LVMA는 생산을 전문으로 합니다. 복잡한 사출 성형 부품 또한 사출 성형에 대한 지식을 정기적으로 업데이트합니다. 더 자세한 정보는 다음을 참조하십시오. 저희에게 연락주세요.