트랜스퍼 몰딩이란 무엇인가: 장점과 단점

이송 성형은 예열된 폴리머 재료를 폐쇄된 금형 캐비티에 강제로 밀어넣는 제조 공정입니다.

이 공정에서는 먼저 미리 계량된 양의 재료를 이송 용기(transfer pot)라고 하는 용기에 넣습니다. 그런 다음 재료가 유동 가능한 상태가 될 때까지 가열합니다.

재료가 준비되면 압력에 의해 재료가 러너라고도 불리는 채널을 통해 금형 캐비티로 들어갑니다. 이 방법을 사용하면 재료가 금형에 채워지는 방식을 정밀하게 제어할 수 있습니다.

트랜스퍼 몰딩의 역사와 발전

제조업체들이 복잡한 플라스틱 부품을 제작하는 데 더욱 정밀한 방법을 요구하면서 트랜스퍼 몰딩이 등장했습니다. 압축 성형에서 발전하여 재료 흐름과 부품의 일관성을 개선하기 위해 트랜스퍼 포트와 러너를 추가했습니다.

이 기술은 20세기 중반 전자 제품과 소비재 산업에서 더욱 정교한 플라스틱 부품이 요구되면서 인기를 얻었습니다. 초기 응용 분야는 정밀한 치수가 중요한 전기 부품에 집중되었습니다.

시간이 지남에 따라 장비는 더욱 자동화되어 컴퓨터 제어가 수동 작업을 대체했습니다. 최신 트랜스퍼 성형기는 정밀한 온도 조절, 압력 제어 및 사이클 타이밍을 제공합니다.

오늘날의 시스템은 이전 방식으로는 불가능했던 엄격한 허용 오차와 복잡한 기하학적 형상을 가진 부품을 생산할 수 있습니다.

트랜스퍼 몰딩에 사용되는 재료

열경화성 폴리머

이러한 소재는 가열하면 영구적으로 굳는 액체 또는 반고체 수지로 시작됩니다. 열가소성 수지와 달리 열경화성 수지는 경화 후 다시 녹을 수 없습니다.

인기 있는 열경화성 옵션은 다음과 같습니다.

• 에폭시 수지: 절연성이 뛰어나 전자부품에 적합
• 폴리우레탄: 우수한 유연성과 내화학성을 제공합니다.
• 페놀 화합물: 높은 내열성과 치수 안정성 제공

열가소성 수지

열가소성 수지는 트랜스퍼 몰딩에서는 흔하지 않지만, 특정 특성이 필요할 때 사용할 수 있습니다. 열경화성 수지와 달리 열가소성 수지는 재용융되어 재사용할 수 있습니다.

이송 성형에 적합한 두 가지 인기 있는 열가소성 플라스틱은 다음과 같습니다.

1. 폴리프로필렌: 우수한 흐름 특성과 내화학성을 제공합니다.
2. 폴리카보네이트: 우수한 충격 강도와 광학적 투명성을 제공합니다.

복합재료

복합 소재는 폴리머 수지에 강화 섬유 또는 필러를 결합하여 성능을 향상시킵니다. 이러한 소재는 일반 폴리머에 비해 우수한 강도 대 중량비를 제공합니다.

일반적인 강화에는 다음이 포함됩니다.

유리섬유: 구조적 강성 및 치수 안정성 향상 탄소섬유: 최소 무게로 뛰어난 강도 제공 미네랄 필러: 내열성 향상 및 비용 절감

전기 전도성이나 난연성과 같은 특수한 특성이 필요한 경우, 기본 수지에 첨가제를 첨가할 수 있습니다. 예를 들어, 카본 블랙을 첨가하면 전기 전도성 부품이 만들어집니다.

복합재는 무게 절감과 강도가 중요한 항공우주 및 자동차 분야에서 특히 유용합니다. 열팽창, 난연성 또는 자외선 안정성과 같은 특정 요건을 충족하도록 제조될 수 있습니다.

트랜스퍼 몰딩 공정

재료 준비

먼저, 프로젝트에 적합한 몰딩 컴파운드를 선택해야 합니다.

부품에 필요한 재료의 정확한 양을 측정해야 합니다. 이를 "충전량" 또는 "충전 중량"이라고 합니다. 재료가 너무 적으면 부품이 불완전해지고, 너무 많으면 과도한 플래시와 낭비가 발생합니다.

성형 장비

트랜스퍼 몰딩 설정에는 몇 가지 핵심 구성 요소가 포함됩니다. 주요 구성 요소는 트랜스퍼 포트(재료가 처음 투입되는 곳), 플런저, 그리고 금형 캐비티입니다.

이송 포트는 조립품 상단에 위치합니다. 미리 측정된 재료를 금형에 넣기 전에 투입하는 곳입니다.

러너와 게이트는 이송 포트와 금형 캐비티를 연결합니다. 러너와 게이트는 재료가 흐르는 통로를 만듭니다. 러너와 게이트의 설계는 재료가 금형에 얼마나 잘 채워지는지에 영향을 미칩니다.

재료를 이송 용기에 넣으면 가열이 시작됩니다. 재료는 특정 온도에 도달해야 하는데, 일반적으로 컴파운드에 따라 300~400°F(130~180°C) 정도입니다.

재료가 가열되면 더 유동적으로 변합니다. 그런 다음 플런저가 압력(일반적으로 1,000~10,000psi)을 가하여 연화된 재료를 러너를 통해 금형 캐비티로 밀어 넣습니다.

금형에 균일하게 충전하려면 압력이 일정해야 합니다. 압력이 너무 낮으면 기공이나 불완전한 부품이 발생할 수 있습니다.

이 과정 내내 열이 유지됩니다. 금형 온도는 적절한 흐름과 초기 경화를 보장하기 위해 세심하게 조절됩니다.

경화 및 배출

경화 시간은 재료와 부품 두께에 따라 다릅니다. 몇 초에서 몇 분까지 걸릴 수 있습니다.

경화가 완료되면 금형이 열리고 이젝터 핀이 완성된 부품을 밀어냅니다. 이 단계에서 부품은 완전히 경화되어 형태를 유지합니다.

사출 후에는 부품에서 여분의 재료(플래시)를 제거해야 합니다. 이 작업은 금형의 두 부분이 만나는 파팅 라인을 따라 진행됩니다.

트랜스퍼 몰딩의 응용

전기 부품

전기 커넥터, 플러그, 스위치는 대부분 트랜스퍼 몰딩(전사 성형)으로 제작됩니다. 이 기술을 사용하면 전기 절연 특성을 유지하면서 금속 접점을 정밀하게 삽입할 수 있습니다.

단자대와 정션 박스도 이 공정의 이점을 누릴 수 있습니다. 고압 도포를 통해 복잡한 캐비티를 완벽하게 충진하여 일관된 치수의 안정적인 부품을 생산할 수 있습니다.

일반적인 전기 응용 분야는 다음과 같습니다.

• 반도체 패키징
• 전기 절연체
• 회로 차단기 구성 요소
• 커넥터 하우징

자동차 부품

센서, 점화 모듈, 제어 장치와 같은 후드 아래 부품에는 이 공정을 통해 제공되는 내열성과 치수 안정성이 필요합니다.

트랜스퍼 몰딩은 자동차 씰과 개스킷 제작에 적합합니다. 이러한 부품은 극한의 온도와 화학 물질 노출을 견디면서도 누출을 방지하려면 정밀한 치수가 필요합니다.

손잡이, 단추와 같은 내부 부품도 이러한 방식으로 제작됩니다. 이 공정을 통해 금속 부품을 캐비티 내에 "부유"시킨 후 성형 소재로 감싸는 인서트 성형이 가능합니다.

주요 자동차 응용 분야:

• 센서 하우징
• 엔진 관리 구성 요소
• 브레이크 시스템 부품
• 전기 분배 구성 요소

의료기기

수술 도구는 정밀한 치수의 인체공학적 손잡이를 제작할 수 있는 트랜스퍼 몰딩 기술의 이점을 누리고 있습니다. 이 공정은 의료 분야에 필요한 일관된 품질을 보장합니다.

진단 장비에 사용되는 이식형 장치와 구성품은 이송 성형이 제공하는 높은 정밀도가 필요합니다.

의료 분야에는 다음이 포함됩니다.

• 수술 도구 손잡이 및 구성품
• 진단 장비 부품
• 임플란트 구성 요소
• 약물 전달 장치 부품

트랜스퍼 몰딩의 장점

정밀도와 복잡성

트랜스퍼 몰딩은 날카로운 모서리와 복잡한 디자인의 부품을 제작하는 데 탁월합니다. 다른 성형 방식에 비해 훨씬 더 세밀한 디테일을 구현할 수 있어 정밀한 사양이 필요한 제품에 적합합니다.

트랜스퍼 몰딩은 플래시(부품 가장자리의 과도한 재료)를 최소화합니다. 미세 연삭 벤트는 오버플로우 발생을 줄여 플래시가 거의 없는 부품을 생산합니다. 즉, 2차 마감 작업에 드는 시간과 비용을 절감할 수 있습니다.

정밀한 공차의 복잡한 형상이 필요할 때, 트랜스퍼 몰딩은 일관된 결과를 제공합니다. 제어된 압력 분배는 작고 섬세한 영역에서도 금형 캐비티의 균일한 충전을 보장합니다.

재료 사용 효율성

트랜스퍼 몰딩을 사용하면 다른 공정에 비해 재료 낭비를 줄일 수 있습니다. 각 사이클마다 사용되는 재료의 양을 측정하여 과잉 생산을 최소화할 수 있습니다.

이 공정을 통해 자재 흐름을 더욱 효과적으로 제어할 수 있습니다. 즉, 생산 과정에서 더 예측 가능한 결과가 나오고 불량품이 줄어듭니다.

한 번의 사이클로 캐비티 수가 높은 여러 부품을 생산할 수 있으므로 재료 효율이 향상됩니다. 동일한 양의 원자재로 더 많은 완제품을 얻을 수 있습니다.

과제 및 고려 사항

프로세스 제어 및 최적화

온도 관리가 매우 중요합니다. 온도가 너무 높으면 재료가 너무 빨리 경화되어 금형에 완전히 채워지지 않을 수 있습니다. 온도가 너무 낮으면 재료가 제대로 흐르지 않을 수 있습니다.

이송 속도 또한 매우 중요합니다. 재료를 너무 빨리 이송하면 공기가 갇혀 최종 제품에 기포가 생길 수 있습니다. 너무 느리게 이송하면 금형이 채워지기 전에 조기 경화될 수 있습니다.

재료를 적절히 예열하면 이러한 문제를 방지하는 데 도움이 됩니다.

디자인의 한계

벽 두께는 신중하게 계획해야 합니다. 너무 얇으면 재료가 제대로 흐르지 않습니다. 너무 두꺼우면 사이클 시간이 길어지고 수축 문제가 발생할 수 있습니다.

인서트 배치에는 특별한 주의가 필요합니다. 금속 인서트를 잘못 배치하면 완성된 부품에 균열, 뒤틀림 또는 약화가 발생할 수 있습니다.

트랜스퍼 성형에는 크기 제약이 있습니다. 장비의 제약과 압력 분포의 불균형으로 인해 매우 큰 부품은 적합하지 않을 수 있습니다.

이송 성형과 압축 성형

압축 성형은 더 간단하지만 재료 흐름 제어가 어렵습니다. 트랜스퍼 성형은 재료를 예열하고 압력을 조절하여 금형 캐비티를 더욱 균일하게 채움으로써 압축 성형의 단점을 개선합니다.

전사 성형은 다음과 같은 면에서 탁월합니다.

• 인서트로 부품 만들기
• 엄격한 허용 오차로 복잡한 모양 생산
• 열 경화가 필요한 재료로 작업
• 최종 제품의 공기 포집 최소화

하지만 이 방법에도 한계가 있습니다. 압축 성형보다 러너와 트랜스퍼 포트에 더 많은 폐기물이 발생합니다. 또한 사출 성형보다 사이클 시간이 길어 대량 생산에는 적합하지 않습니다.

측면	트랜스퍼 몰딩	압축 성형
프로세스	재료를 예열한 후 압력을 가해 닫힌 금형에 밀어 넣습니다.	재료를 열린 금형에 직접 넣은 다음 금형을 닫고 가열합니다.
금형 설계	냄비, 플런저, 러너가 있는 2부분으로 구성된 틀을 사용합니다.	러너가 없는 간단한 2부분으로 구성된 몰드를 사용합니다.
재료 배치	재료는 금형 캐비티로 옮기기 전에 별도의 챔버(냄비)에 넣어집니다.	재료는 금형 캐비티에 직접 놓입니다.
압력 적용	재료를 금형으로 옮기는 데 고압을 가합니다.	금형 내의 재료를 압축하기 위해 압력이 가해진다.
사이클 타임	일반적으로 예열과 효율적인 재료 흐름으로 인해 더 빠릅니다.	금형에서 재료를 가열하고 경화시켜야 하므로 속도가 느립니다.
재료 폐기물	러너와 스프루로 인해 폐기물이 늘어납니다.	재료를 금형에 직접 넣기 때문에 낭비가 최소화됩니다.
부품의 복잡성	세부 사항이 정교한 복잡한 부품에 적합합니다.	더 간단하고 복잡하지 않은 부분에 더 적합합니다.
생산량	중간 규모에서 대량 생산에 적합합니다.	소량에서 중량 생산량에 적합합니다.
재료 유형	열경화성 플라스틱, 고무 및 일부 복합재료에 잘 적용됩니다.	주로 열경화성 플라스틱과 고무에 사용됩니다.

자주 묻는 질문

고무 제품의 전사 성형 공정은 어떻게 진행되나요?

고무의 트랜스퍼 몰딩에서는 미리 계량된 고무 컴파운드를 트랜스퍼 포트 또는 챔버에 넣습니다. 열과 압력을 가하면 고무가 연화됩니다.

연화된 재료는 채널을 통해 금형 캐비티로 주입됩니다. 이 방법을 사용하면 복잡한 모양의 금형도 균일하게 충전할 수 있습니다.

고무는 가열된 금형 내부에서 경화되어 금형이 열려 부품을 제거하기 전에 최종 제품 모양이 만들어집니다.

이송 성형 기계를 선택할 때 고려해야 할 요소는 무엇입니까?

기계를 선택할 때는 부품의 크기와 복잡성을 고려해야 합니다. 더 크거나 더 복잡한 부품일수록 적절한 용량의 기계가 필요합니다.

특정 소재에 필요한 클램핑력도 중요한 요소입니다. 폴리머마다 필요한 압력이 다릅니다.

생산량도 중요합니다. 생산량이 많을수록 자동화나 용량이 더 큰 장비가 필요할 수 있습니다.

이송 성형은 공정 및 적용 측면에서 압축 성형과 어떻게 다릅니까?

트랜스퍼 성형은 재료를 금형 캐비티로 옮기기 전에 별도의 챔버에서 예열하는 방식입니다. 압축 성형은 재료를 열린 금형에 직접 넣습니다.

일반적으로 압축 성형보다 이송 성형이 더 일관성이 좋고 공기 트랩이 적은 부품을 생산합니다.

복잡한 부품에는 복잡한 세부 사항이 있는 경우 전사 성형이 더 적합한 반면, 압축 성형은 더 간단하고 큰 부품에 적합합니다.