사출 성형 도구

플라스틱 사출 성형 또는 사출 성형은 사출 성형 기계를 사용하여 대량으로 플라스틱 부품을 생산하는 것입니다.

작동 원리를 이해하려면 사출 성형 도구에 대한 기본 지식이 필요합니다. 사출 성형 도구가 무엇이고, 어떻게 작동하며, 어디에서 구할 수 있는지, 특정 작업에 가장 적합한 사출 성형 도구는 무엇인지 알아야 합니다.

다행히도 이 기사에서는 사출 성형 도구를 사용하기 전에 알아야 할 모든 세부 정보를 제공합니다.

사출성형이란?

사출 금형 또는 A 플레이트는 플라스틱 사출 성형 공정에 사용되는 기계 가공 도구입니다. 용융 플라스틱을 성형하여 완제품을 만듭니다.

용융된 플라스틱이 사출 장치에서 빠져나갈 수 있도록 하는 입구입니다. 사출 금형의 입구를 스프루 부싱이라고 합니다. 스프루 부싱은 런너, 즉 스프루와 캐비티를 연결하는 터널에 연결됩니다.

캐비티 이미지는 용융 플라스틱을 원하는 모양과 크기로 변환하는 사출 금형의 빈 공간입니다.  

일반적으로 이 사출 성형 도구는 생산량에 따라 단일 또는 다중 캐비티를 가질 수 있습니다. 단일 캐비티 금형은 단일 인상 캐비티 금형이라고 하고, 다중 캐비티 금형은 다중 인상 캐비티 금형이라고 합니다.

이젝터 몰드란 무엇인가요?  

이젝터 몰드 또는 B 플레이트는 플라스틱 부품이 사출 몰드에서 배출되는 출구 지점 역할을 하는 사출 성형 도구의 일부입니다.

용융 플라스틱이 성형되면 클램핑 유닛이 B 플레이트를 사출 금형에서 밀어내어 출구 지점을 만들고 이젝터 핀을 사용하여 플라스틱 제품을 사출 금형에서 밀어냅니다.

오버몰딩이란 무엇인가요?

오버몰딩은 사출 금형을 통해 단일 제품 주위에 여러 층을 형성하는 공정입니다. 사출 성형된 부품을 금형에 다시 넣어 성형하는 방식입니다.

하지만 이 공정이 성공하려면 여러 개의 사출 장치를 갖춘 특수 사출 성형 도구가 필요합니다.

오버몰딩 과정은 간단합니다. 먼저 기본 색상의 소재로 플라스틱 제품을 성형한 후, 다른 색상의 플라스틱 제품을 더 많이 넣을 수 있도록 충분한 공간을 남겨둡니다.  

사출 성형 도구 게이트 유형

금형이 열릴 때 생기는 작은 구멍을 게이트라고 합니다. 플라스틱은 이 구멍을 통해 금형 캐비티로 들어갑니다. 사출 금형에는 두 가지 주요 게이트 유형이 있습니다. 다음과 같습니다.

• 자동 트리밍 게이트: 이 게이트는 작업자의 개입 없이 자동으로 열립니다. 따라서 손상과 흠집이 줄어듭니다. 이 게이트에는 핫 러너 게이트, 밸브 게이트, 이젝터 핀 게이트가 포함됩니다.
• 수동 트리밍 게이트: 이 게이트 유형은 사이클이 완료된 후 작업자가 러너에서 부품을 분리해야 합니다. 스프루, 스파이더, 오버랩 게이트 등이 여기에 포함됩니다.

사출 금형의 종류

사출 금형은 생산하고자 하는 플라스틱 제품에 따라 모양과 크기가 다릅니다.

플라스틱 사출 성형 공정에 사용할 수 있는 사출 금형 유형은 다양하지만, 2판 성형이 가장 많이 사용됩니다.

다양한 플라스틱 사출 성형 금형은 다음 사항을 기준으로 분류됩니다.

금형 캐비티의 수

사출 성형을 구분하는 주요 방법 중 하나는 금형 캐비티의 수입니다. 이 범주에는 세 가지 유형의 사출 금형이 있으며, 다음과 같습니다.

• 패밀리 몰드: 패밀리 몰드는 여러 개의 개별 캐비티를 가지고 있습니다. 제조업체들은 이를 사용하여 다양한 모양과 크기의 플라스틱 부품을 생산합니다.  
• 단일 캐비티 금형: 캐비티가 하나뿐이므로 사이클당 하나의 성형 부품을 만드는 데 사용됩니다. 일반적으로 대량 플라스틱 생산에는 적합하지 않지만 다른 금형보다 저렴합니다.
• 다중 캐비티 금형: 이 사출 성형 도구는 여러 개의 동일한 캐비티를 갖추고 있어 비슷한 용기를 대량으로 생산할 수 있습니다.

급식 시스템

플라스틱 사출 성형 도구를 차별화하는 또 다른 방법은 러너, 게이트, 스프루 등의 채널로 구성된 공급 시스템을 통해서입니다. 이 채널은 녹은 플라스틱을 금형 캐비티로 보냅니다.

이 카테고리에 속하는 다양한 유형의 곰팡이는 다음과 같습니다.

• 단열 러너 사출 성형: 이 사출 성형은 가열되지 않은 러너를 사용하여 녹은 플라스틱을 캐비티 이미지로 보내고 카트리지 히터를 사용하여 녹은 플라스틱을 둘러싼 층을 만들어 단열 컬을 형성합니다.  
• 핫 러너 사출 금형: 외부 또는 내부 가열 막대를 사용하는 사출 성형에 사용되는 사출 금형입니다. 금형은 매니폴드 플레이트에 영구적으로 둘러싸여 있어 플라스틱 부품과 함께 이탈되는 것을 방지합니다.

• 콜드 러너 사출 금형: 단열 러너 사출 금형과 마찬가지로 콜드 러너는 가열되지 않은 러너를 사용하여 녹은 플라스틱을 캐비티로 유도하므로 열에 민감한 플라스틱 부품을 생산할 때 가장 적합한 옵션입니다.             

금형판

앞서 언급했듯이, 몰드 플레이트는 플라스틱 용기 생산에 사용되는 성형 도구 중 하나입니다. 몰드 플레이트의 개수를 통해 다양한 플라스틱 사출 도구를 구분할 수 있습니다. 다음과 같은 도구가 있습니다.

• 2플레이트 사출 성형: 이 사출 성형 금형은 툴링 비용이 저렴하고 거의 모든 러너 시스템과 함께 사용할 수 있어 수십만 개의 플라스틱 제조 회사에서 가장 많이 사용하는 사출 성형 금형입니다. 하지만 이들은 단일 캐비티 금형에 더 익숙합니다.
• 3판 사출 성형: 2판 금형의 단일 분리선과 달리, 2개의 분리선이 있는 스트리퍼 플레이트가 추가로 있습니다. 이 분리선은 런닝 시스템과 사출 성형 부품을 분리합니다.  
• 스택 사출 금형: 이 범주에서 가장 비싼 사출 금형이지만, 효율성이 뛰어나고 전체 운영 비용을 절감합니다. 또한, 각 사이클마다 몇 톤의 클램프를 사용합니다.                                           

플라스틱 사출 도구 재료 선택

금형 소재 선택은 사출 성형 금형 설계에서 가장 간과되기 쉽지만 중요한 요소 중 하나입니다. 소재 선택은 사출 성형 금형의 수명에 큰 영향을 미칩니다.  

알루미늄이나 강철을 사용하여 성형 도구를 제작할 수 있습니다. 하지만 알루미늄은 내성이 높은 플라스틱 부품을 제작하는 데 최선의 선택이 아닙니다. 따라서 내성이 낮은 부품을 제작할 때만 사용해야 합니다.

다음 사항도 참고하세요.

• 적절한 강철 경도와 등급은 사출 성형 도구의 견고성과 내구성을 균형 있게 유지하는 데 중요합니다.  
• 러너와 게이트와 같은 공구를 마모시킬 수 있는 유리 충전 소재를 성형하려면 더 단단한 강철이 필요합니다.
• 강철 경도를 사용하여 강철의 취성을 유발할 수도 있습니다. 따라서 측면 하중에 취약한 공구 부품에는 사용하기에 적합하지 않습니다.

타이트 툴링 복잡성과 타이트 공차 간의 관계

금형 설계, 캐비테이션, 그리고 재료는 플라스틱 사출 금형의 공차에 영향을 미칩니다. 공정이 단순할수록 복잡한 부품보다 더 정밀한 공차를 확보하고 유지할 가능성이 높습니다. 캐비티 수와 같은 다른 변수들을 고려해야 하기 때문에 정밀한 공차가 위험해질 수 있기 때문입니다.

일반적으로 나사산이나 언더컷과 같은 추가 기능이 있는 복잡한 부품을 생산하려면 정교한 플라스틱 사출 성형 도구가 필요합니다. 복잡한 형상의 경우 추가적인 회전 기계 기어가 필요할 수도 있습니다.

사출 성형 툴링 프로세스

사출 성형 툴링 공정은 그렇게 복잡하지 않습니다. 하지만, 충족하고자 하는 제품, 소재, 그리고 사양에 따라 공정이 달라질 수 있습니다.

그러면 사출성형 공정의 기본 단계는 다음과 같습니다.

디자인 및 엔지니어링

사출 성형 공정의 첫 단계는 설계 및 엔지니어링입니다. 이 단계는 사출 금형의 3D CAD 모델을 생성하고, 시뮬레이션 소프트웨어를 사용하여 원하는 형상, 크기 및 공차를 가진 플라스틱 부품이 생산되는지 확인하기 위해 성능을 테스트하는 과정입니다.

원기

다음 단계는 설계를 테스트하기 위한 프로토타입 금형을 만드는 것입니다. 이를 통해 모델이 원하는 결과를 얻을 수 있는지 판단할 수 있습니다. 또한, 최종 단계에 도달하기 전에 금형 설계를 개선하는 데에도 이 단계를 활용할 수 있습니다.

도구 제작

여기서 실제 금형을 제작합니다. 알루미늄, 강철 등 다양한 소재와 방전 가공(EDM), CNC 가공, 3D 프린팅 등의 기술을 사용하여 금형을 제작할 수 있습니다.

금형 자격

사출 성형 도구의 다음 공정에는 여러 가지 테스트 부품을 생산하고 성형 플라스틱의 특성과 치수를 측정하여 필요한 사양과 표준을 충족하는지 확인하는 작업이 포함됩니다.

양산

이제 금형이 적합한지 확인했으니 대량 생산에 사용할 수 있습니다. 이 과정에서는 다양한 금형 캐비티에 용융 플라스틱을 채우고, 냉각 및 응고될 때까지 충분한 시간을 두어 금형의 형태를 완성합니다.

유지

이 과정은 단 한 번의 생산으로 끝나지 않습니다. 사출 성형을 지속적으로 관리하여 고품질 제품을 생산해야 합니다. 즉, 마모된 부품을 수리하고, 필요한 조정을 하고, 수시로 세척하는 것이 필요합니다.

플라스틱 금형 제조 회사를 찾을 때 고려해야 할 사항

맞춤형 사출 성형 공정에 가장 적합한 제조 회사를 찾는 것은 다소 어려울 수 있습니다. 어떤 질문을 해야 하고, 어떤 답변을 받아야 하는지 정확히 알고 있어야 합니다.

성형 공정에 가장 적합한 제조업체를 찾으려면 다음 사항을 고려하세요.

• 경험: 경험은 중요합니다. 경험이 풍부한 제조업체일수록 결함 발생률이 낮아져 총 운영 비용이 절감될 가능성이 높습니다.
• 국내 제조: 사내 툴링을 활용하려면 현지 제조업체를 고용하는 것이 좋습니다.
• 명확한 소통: 신뢰할 수 있는 제조업체를 고용하여 진행 상황을 알려주는 것이 좋습니다. 사전에 절차를 안내해 달라고 요청하고, 필요한 자재에 대해서도 문의하세요. 제조업체가 목표를 어떻게 제시하는지 살펴보고, 소통이 가능한 업체인지 판단하세요.

결론

이제 플라스틱 사출 성형 도구의 작동 원리를 알았으니 프로젝트를 시작해 보세요. 합리적인 시간 안에 대량으로 플라스틱 용기를 제작하는 것은 매우 간단한 과정입니다. 비용도 저렴하고 최단 시간 내에 고품질 제품을 제작하는 데 도움이 됩니다.