사출 성형은 다양한 유형의 플라스틱 부품을 제조하는 데 사용되는 경제적이고 효율적인 제조 방법입니다. 그러나 사출 성형 중 콜드 슬러그가 발생하는 것은 흔한 일이며 주요 문제 중 하나로 꼽힙니다. 콜드 슬러그는 제품의 외관과 성능에 영향을 미칠 뿐만 아니라 생산 효율을 떨어뜨리고 폐기물을 증가시킵니다. 따라서 사출 성형 중 콜드 슬러그 형성의 원인을 이해하는 것은 더 나은 결과와 더 높은 제품 품질을 달성하는 데 매우 중요합니다. 이 기사에서는 콜드 슬러그 발생의 주요 요인을 분석하고 그에 따른 개선 방안을 제안합니다.

콜드 슬러그의 정의 및 분류

콜드 슬러그 형성의 원인에 대해 자세히 설명하기 전에 콜드 슬러그가 무엇인지 이해하는 것이 중요합니다. 콜드 슬러그는 플라스틱 금형, 노즐 또는 사출 성형기의 특정 부품의 저온으로 인해 냉각되고 응고되는 원료의 응고된 부분을 말합니다. 이러한 콜드 슬러그는 최종 제품의 품질에 영향을 미칩니다.

콜드 슬러그가 형성되는 위치와 형태에 따라 다음과 같은 카테고리로 분류할 수 있습니다:

1. 노즐 콜드 슬러그: 노즐 콜드 슬러그는 일반적으로 부적절한 온도 제어로 인해 사출 성형기 노즐 주변 또는 내부에 형성되어 용융물의 흐름이 멈추고 응고되는 원인이 됩니다.

2. 콜드 슬러그 몰드: 냉각 시스템 설계가 불합리하여 특정 저온 영역이 발생할 수 있기 때문에 금형 캐비티 또는 게이트에 콜드 슬러그가 형성됩니다.

3. 주자 콜드 슬러그: 러너 콜드 슬러그는 일반적으로 잘못된 러너 설계, 불안정한 온도 제어 등으로 인해 러너 시스템에서 형성됩니다.

콜드 슬러그 형성의 주요 원인

부적절한 온도 제어

온도는 사출 성형 공정. 사출기 배럴, 노즐 및 금형의 온도 제어는 제품 온도 제어의 핵심입니다. 부품의 온도가 너무 낮으면 용융물이 냉각되고 응고되어 콜드 슬러그가 형성됩니다.

노즐 온도가 너무 낮음: 노즐 온도가 너무 낮게 설정되거나 온도 제어 시스템이 고장 나면 용융물이 노즐에서 빠르게 냉각되어 노즐에 콜드 슬러그가 형성됩니다.

금형 온도가 너무 낮습니다: 금형 온도가 너무 낮으면 용융물이 금형 캐비티에 들어갈 때 빠르게 냉각되어 금형 콜드 슬러그가 발생합니다. 이는 일반적으로 부적절하게 설계된 냉각 시스템으로 인해 발생합니다.

고르지 않은 배럴 온도 분포: 배럴의 온도가 고르지 않으면 사출 단계에서 용융물이 다른 속도로 냉각되어 러너 콜드 슬러그를 형성합니다.

부적절한 금형 설계

금형 설계는 사출 성형 공정에 직접적인 영향을 미칩니다. 잘못된 금형 설계의 결과는 용융 흐름 및 충진 문제와 콜드 슬러그의 출현으로 이어집니다.

부적절한 게이트 위치 및 크기: 게이트 위치와 크기를 잘못 설계하면 용융물이 흐름 과정에서 냉각되고 응고되어 콜드 슬러그가 형성됩니다.

부적절한 러너 디자인: 러너 디자인은 용융 재료의 흐름 경로와 속도에 직접적인 영향을 미칩니다. 러너가 길거나 얇으면 용융 재료의 흐름 저항이 증가하여 용융 재료의 흐름 속도가 느려지고 실제로 흐름 중에 용융 재료가 경화 및 응고되어 러너 콜드 슬러그를 형성하게 됩니다.

부적절한 냉각 시스템 설계: 금형 냉각 시스템의 레이아웃과 설계는 금형 내 온도 분포에 영향을 미칩니다. 냉각 채널 레이아웃이 부적절하면 금형 온도 균일성이 떨어지고 금형 콜드 슬러그가 발생할 수 있습니다.

부적절한 사출 성형 공정 파라미터

사출 성형 공정 요소에는 사출 속도, 사출 압력, 유지 시간, 냉각 시간 등이 포함됩니다. 이러한 파라미터는 용융물의 유속 및 응고 속도와 밀접한 관련이 있습니다. 공정 파라미터가 제대로 설정되지 않으면 콜드 슬러그가 형성됩니다.

낮은 주입 속도: 사출 속도가 낮으면 용융물의 급속 냉각으로 인해 흐름 중에 콜드 슬러그가 형성되어 용융물이 응고됩니다. 특히 게이트와 러너에서 사출 속도가 낮으면 용융물의 흐름이 방해되어 콜드 슬러그가 생성됩니다.

낮은 주입 압력: 사출 압력이 낮으면 용융물의 흐름이 원활하지 않아 용융물이 금형 캐비티에 원활하게 유입되지 못하고 흐름 중에 냉각 및 응고되어 콜드 슬러그가 발생합니다.

보류 시간이 부족합니다: 유지 시간이 충분하지 않으면 금형 캐비티의 용융 압력이 낮아져 캐비티가 제대로 채워지지 않아 콜드 슬러그가 형성됩니다.

과도한 냉각 시간: 냉각 시간이 길어지면 금형 온도가 낮아져 용융물이 냉각되고 금형에서 차가운 플라스틱 슬러그가 응고됩니다.

부적절한 재료 선택

플라스틱 소재마다 녹는점과 유동 특성이 다릅니다. 부적절한 재료 선택은 또한 콜드 슬러그 형성으로 이어집니다.

녹는점이 높은 재료: 대부분의 고융점 재료는 더 높은 온도와 압력에서 주입해야 합니다. 온도와 압력이 충분하지 않으면 용융물이 흐름 중에 냉각 및 응고되기 시작하여 콜드 슬러그를 형성합니다.

흐름 머티리얼 불량: 흐름 특성이 좋지 않은 재료는 사출 성형 중 특히 러너와 게이트에서 콜드 슬러그를 쉽게 형성합니다. 이러한 재료는 콜드 슬러그 형성을 방지하기 위해 더 높은 사출 속도와 압력이 필요합니다.

콜드 슬러그 탐지 및 분석 방법

콜드 슬러그 형성을 효과적으로 예방하고 제어하려면 콜드 슬러그를 감지하고 분석하는 것이 필수입니다. 다음은 몇 가지 일반적인 감지 및 분석 방법입니다:

육안 검사

육안 검사는 콜드 슬러그를 탐지하는 가장 직접적인 방법입니다. 콜드 슬러그는 표면과 내부를 검사하여 감지할 수 있습니다. 사출 성형 부품. 콜드 슬러그는 일반적으로 표면에 잔물결, 빈 공간, 결함 또는 줄무늬로 나타납니다.

엑스레이 검사

X-선 검사는 콜드 슬러그 검출에 사용할 수 있는 비파괴 기술 중 하나입니다. 사출 금형 부품의 내부 표면 또는 콜드 슬러그를 X-Ray 비전으로 발견할 수 있습니다. 엑스레이 검사는 내부 결함, 특히 미세하고 정밀한 필수품 및 수요가 많은 제품에 적합합니다.

열 분석

열 분석 방법의 범주에 속하는 일반적인 기술은 시차 주사 열량 측정(DSC)과 열 중량 분석(TGA)입니다. 플라스틱 생산에 사용되는 재료의 열 특성을 연구함으로써 이 재료의 녹는점과 냉각 특성을 정의할 수 있으며, 이를 통해 콜드 슬러그 생성 가능성을 평가할 수 있습니다.

유변학 분석

유변학적 분석은 플라스틱 사출 공정 중 용융물의 유동 거동과 냉각 속도를 결정하는 데 목적이 있습니다. 따라서 유변학 분석은 콜드 슬러그 발생을 최소화하기 위해 가장 유리한 사출 성형 공정 파라미터를 식별하는 데 도움이 됩니다.

콜드 슬러그 예방 및 제어 조치

콜드 슬러그의 형성을 제어하고 방지하기 위해 사출 성형에서 콜드 슬러그의 영향을 성공적으로 줄여 성형 제품의 품질을 향상시킬 수 있는 몇 가지 조치를 취할 수 있습니다.

온도 제어 최적화

온도 제어는 콜드 슬러그의 형성을 방지하기 위해 제어해야 하는 요소입니다. 콜드 슬러그의 형성을 방지하려면 사출 성형기와 금형 온도 제어 시스템의 효율성을 개선하는 것이 좋습니다.

노즐 온도 제어: 노즐의 결정 구조로 인한 용융물을 방지하기 위해 노즐 온도가 최적의 변화인지 확인하세요. 가열 장치나 단열재 재킷을 사용하여 노즐 온도를 일정하게 유지할 수 있습니다.

금형 온도 제어: 냉각 시스템의 흐름 저항과 금형 내 온도까지 최소화합니다. 냉각 채널의 설계와 냉각 매체의 유속을 변경하여 금형 온도 제어를 향상시킬 수 있습니다.

배럴 온도 제어: 배럴의 온도 분포가 균일하게 유지되어 온도 변동으로 인한 콜드 슬러그 형성을 방지합니다. 다중 구역 온도 제어 시스템은 여러 배럴 영역의 온도를 정밀하게 제어할 수 있습니다.

금형 설계 개선

콜드 슬러그 형성을 최소화하기 위해 적절한 금형 설계가 이루어졌는지 확인해야 합니다. 게이트와 러너 설계를 개선하면 용융 흐름이 향상되어 콜드 슬러그 형성을 최소화하는 데 도움이 될 수 있습니다.

게이트 설계 최적화: 용융물이 방해 없이 금형 캐비티에 들어갈 수 있는 게이트 크기와 적절한 게이트 위치를 선택합니다. 멀티 포인트 게이트 또는 핫 러너 시스템을 사용하면 용융물 흐름을 개선할 수 있습니다.

러너 디자인 최적화: 용융물 흐름 저항을 최소화할 수 있도록 적절한 모양과 크기의 러너를 설계해야 합니다. 나선형 또는 테이퍼형 러너는 용융 흐름을 개선하는 데 도움이 될 수 있습니다.

냉각 시스템 설계 개선: 냉각 채널의 분포와 냉각 매체의 유속을 증가시켜 금형 내 온도를 균일하게 분배합니다. 동적 냉각 시스템을 사용하면 생산 단계가 다를 때 냉각 매개변수를 제어할 수 있습니다.

사출 성형 공정 파라미터 조정

올바른 설정 사출 성형 공정 파라미터는 콜드 슬러그 형성을 줄이는 데 매우 중요합니다. 사출 속도, 사출 압력 및 유지 시간을 줄이고 냉각 시간을 늘려야 하며, 이는 용융 흐름과 냉각 특성에도 긍정적인 영향을 미쳐 콜드 슬러그의 형성을 줄일 수 있습니다.

주입 속도를 높입니다: 사출 속도를 높이면 용융물이 흐르는 동안 냉각 및 응고되는 시간을 최소화하여 콜드 슬러그의 형성을 최소화하는 효과적인 방법입니다. 그러나 사출 속도가 너무 빠르면 깜박임이나 과충진과 같은 다른 결함이 발생할 수 있으므로 제품 품질이 허용하는 범위 내에서 조정해야 합니다.

주입 압력을 높입니다: 사출 압력이 높으면 실제로 용융 흐름이 향상되어 용융물이 금형 캐비티를 더 잘 채우고 콜드 슬러그의 형성을 줄일 수 있습니다. 그러나 사출 압력은 금형이 손상되거나 제품 모양이 왜곡되지 않도록 제어해야 하므로 어느 정도 적당히 조절하는 것이 좋습니다.

보류 시간 연장: 콜드 슬러그가 형성될 위험을 없애려면 금형 캐비티 내에 충분한 압력을 유지해야 하며, 이를 위해 유지 시간을 늘려야 합니다. 마찬가지로 제품 수단이 오래 유지되면 사출 사이클도 길어져 효율성이 떨어집니다.

냉각 시간 최적화: 냉각 시간은 금형 온도가 정확한 범위 내에 있도록 효과적으로 제어하여 콜드 슬러그의 형성을 억제하는 것 외에도 용융물의 냉각 속도를 늦춰야 합니다. 냉각 시간은 실험을 통해 최적화해야 하므로 최적의 냉각 시간에 해당하는 파라미터를 추론해야 합니다.

적합한 자료 선택

재료의 선택은 사출 성형의 효율성과 최종 제품의 품질을 크게 좌우합니다. 재료 선택을 제어하면 용융 흐름과 냉각 특성을 최적화하여 콜드 슬러그의 형성을 최소화할 수 있습니다.

저융점 재료를 선택합니다: 이를 사용하면 사출 성형 시 재료가 쉽게 녹고 흐름이 좋아져 콜드 슬러그 형성을 최소화할 수 있습니다.

고유량 재료를 선택합니다: 고유동성 재료의 유동성이 높기 때문에 사출 성형 공정 중에 금형 캐비티를 더 쉽게 포장할 수 있으므로 콜드 슬러그 형성을 최소화할 수 있습니다. 가소제를 배합에 포함하거나 유동 특성이 더 우수한 재료를 선택하면 재료의 유동성을 향상시킬 수 있습니다.

장비 유지보수 강화

사출 성형 장비의 상태는 성형 공정의 안정성과 최종 제품의 품질에 영향을 미치는 주요 요인입니다. 콜드 슬러그가 발생하지 않고 장비가 제대로 작동하려면 장비의 유지 보수와 적절한 관리도 매우 중요합니다.

온도 제어 시스템을 정기적으로 점검하세요: 사출 성형기 및 금형의 온도 제어 시스템을 점검하여 콜드 슬러그 형성을 방지하기 위해 필요한 대로 작동하는지 확인하는 것이 좋습니다.

노즐과 러너를 정기적으로 청소하세요: 노즐, 노즐 팁 및 러너를 청소하여 용융물이 자유롭게 흐르고 막힘으로 인한 콜드 슬러그가 형성되지 않도록 합니다.

냉각 시스템을 정기적으로 점검하세요: 불균일한 냉각으로 인한 콜드 슬러그 형성을 방지하기 위해 금형 냉각 시스템이 제대로 작동하는지 확인합니다.

결론

사출 성형 과정에서 성형된 부품의 품질에 영향을 줄 수 있는 작고 굳은 플라스틱 조각인 콜드 슬러그가 형성되는 데는 여러 가지 요인이 작용할 수 있습니다. 예를 들어, 난연성 PC(폴리카보네이트)는 그 특성을 유지하기 위해 정밀한 온도 제어가 필요하기 때문에 사용하기가 어려울 수 있습니다. 수냉식 금형강을 사용할 때는 정확한 냉각 속도를 달성하는 것이 중요합니다. 냉각 속도가 부적절하면 플라스틱이 너무 빨리 냉각되어 금형이 완전히 채워지기 전에 콜드 슬러그가 형성될 수 있습니다. 또한 성형 플라스틱에 적합한 내화 등급을 선택하는 것은 재료가 조기에 열화되지 않고 필요한 조건을 견딜 수 있도록 보장하기 때문에 필수적입니다. 사출 속도가 느리면 플라스틱 액체가 너무 일찍 냉각되고 응고되어 이 문제가 악화될 수 있습니다. 따라서 콜드 슬러그를 방지하고 고품질 성형 플라스틱 부품을 생산하려면 이러한 요소의 균형을 최적으로 유지하는 것이 중요합니다.

콜드 슬러그는 다음에서 발생하는 기본적이고 상당히 오래 지속되는 문제 중 하나입니다. 사출 성형 온도, 금형 설계, 공정 파라미터 및 재료 등 여러 가지 요인으로 인해 발생할 수 있습니다. 따라서 온도 제어, 금형 설계, 공정 파라미터, 재료 선택, 장비 유지보수 등을 조정하면 콜드 슬러그의 형성을 줄여 사출 성형의 품질과 효율성을 향상시키는 데 도움이 됩니다.