사출 금형 성형은 플라스틱의 성능에 의존하는 기술이므로, 모든 사출 성형업체는 이러한 특성을 이해해야 합니다.
프로세스 속성을 숙지하면 제작 과정에서 발생하는 품질 문제를 더 쉽게 해결할 수 있으며, 이는 완벽한 작품을 만드는 데 필수적인 부분입니다.
I. 폴리프로필렌(PP) 사출 성형 공정
PP는 고강도, 우수한 단열성, 낮은 수분 흡수성, 높은 열변형 온도, 저밀도 및 높은 결정성을 가진 반투명 반결정성 열가소성 플라스틱입니다. 개질 필러에는 일반적으로 유리 섬유, 미네랄 필러, 열가소성 고무 등이 포함됩니다.
PP의 유동성은 용도에 따라 크게 다르며, 일반적으로 PP 유속은 ABS와 PC 사이에서 사용됩니다.
순수 PP는 반투명한 아이보리색이며 다양한 색상으로 염색될 수 있습니다; PP는 일반 사출 성형기에서 마스터배치로만 염색할 수 있습니다.
어떤 용도로 사용하든 가소화 요소가 장착된 기계는 고품질의 결과물을 보장할 수 있습니다.
실외 사용 사례의 경우, 지속적인 성능을 유지하려면 혼합물에 자외선 안정제와 카본 블랙 충전제를 추가하는 것이 필수적입니다.
친환경 솔루션을 제공하면서도 최종 제품의 약화나 변색을 방지하려면 생산 주기 동안 최대 15%의 재활용 재료 비율을 준수해야 합니다.
사출 성형기 선택에 특별한 요구 사항은 없습니다. PP는 결정성이 높기 때문입니다.
높은 사출 압력과 다단 제어 기능을 갖춘 컴퓨터 제어식 사출 성형기를 사용해야 합니다. 형체력은 일반적으로 3800t/m2를 기준으로 결정하며, 사출량은 20%-85%입니다.
금형 온도는 50-90 ℃이며 높은 치수 요구 사항을 위해 금형 온도가 높습니다. 코어 온도는 캐비티 온도보다 5℃ 이상 낮고, 러너 직경은 4-7mm, 니들 게이트 길이는 1-1.5mm, 직경은 0.7mm까지 작을 수 있습니다.
엣지 게이트 길이는 약 0.7mm로 짧을수록 좋고, 깊이는 벽 두께의 절반, 폭은 벽 두께의 두 배, 캐비티 내 용융 흐름의 길이는 금형에 따라 증가합니다.
금형은 배기가 양호해야하며 배기구는 0.025mm-0.038mm 깊이와 1.5mm 두께이며 수축 자국을 피하기 위해 크고 둥근 사출구와 둥근 흐름 채널을 사용해야하며 보강재의 두께는 작아야합니다 (예 : 벽 두께의 50-60%입니다).
호모폴리머 PP로 만든 제품의 두께는 3mm를 초과할 수 없으며, 그렇지 않으면 기포가 발생합니다(벽이 두꺼운 제품은 공중합체 PP로만 만들 수 있음).
PP의 융점은 160-175℃, 분해 온도는 350℃이지만 사출 가공 시 온도 설정은 275℃를 초과할 수 없으며, 용융 부분의 온도는 240℃가 바람직합니다.
내부 응력과 변형을 줄이려면 고속 사출을 선택해야 하지만 일부 등급의 PP 및 금형은 적용되지 않습니다(기포 및 공기 패턴이 나타남).
패턴화된 표면의 밝은 줄무늬와 어두운 줄무늬가 게이트에 의해 퍼지면 저속 사출과 더 높은 금형 온도를 사용해야 합니다.
용융 배압은 5bar까지 가능하며, 컬러 파우더의 배압은 더 높게 조정할 수 있습니다.
더 높은 사출 압력(1500~1800bar)과 유지 압력(약 80%의 사출 압력)을 사용합니다. 전체 스트로크의 약 95%에서 유지 압력을 돌리고 더 긴 유지 시간을 사용합니다.
결정화 후 수축과 변형을 방지하기 위해 제품은 일반적으로 뜨거운 물에 담가서 처리합니다.
2. 폴리에틸렌(PE) 사출 성형 공정
PE는 결정질 원료로 수분 흡수가 0.01% 이하로 매우 적기 때문에 가공 전에 건조할 필요가 없습니다.
PE 분자 사슬의 유연성, 작은 결합력, 용융물의 낮은 점도 및 우수한 유동성으로 인해 너무 높은 압력 없이도 벽이 얇은 긴 흐름 제품에서 성형이 가능합니다.
PE 수축률 범위, 수축 값, 방향성 명백, LDPE 수축률 약 1.22%, HDPE 수축률 약 1.5%. HDPE 수축률은 약 1.5%입니다.
따라서 변형과 휨이 발생하기 쉽고 금형의 냉각 조건이 수축률에 큰 영향을 주므로, 사출 금형 온도를 적절히 제어하여 냉각을 균일하고 안정적으로 유지해야 합니다.
PE의 결정화 능력이 높고 금형의 온도는 플라스틱 부품의 결정화 조건에 큰 영향을 미칩니다.
금형 온도가 높고 용융물이 천천히 냉각되며 용융된 플라스틱 부품의 결정화가 높고 강도가 높습니다.
PE의 녹는점은 높지 않지만 비열 용량이 더 크기 때문에 가소 화는 여전히 더 많은 열을 소비해야하므로 가소 화 장치는 생산 효율을 높이기 위해 더 큰 가열 전력을 가져야합니다.
PE의 연화 온도 범위가 작고 용융물이 산화되기 쉽기 때문에 성형 공정은 용융물과 산소 사이의 접촉을 피하여 플라스틱 부품의 품질을 저하시키지 않도록 가능한 한 멀리 떨어져 있어야합니다.
PE 부품은 부드럽고 탈형이 쉽기 때문에 플라스틱 부품의 측면 홈이 얕은 경우 강력하게 탈형할 수 있습니다.
PE 용융물의 비 뉴턴 적 특성은 분명하지 않으며 전단 속도의 변화는 점도에 미치는 영향이 적고 PE 용융물의 점도는 온도에 덜 영향을받습니다. PE 용융물의 냉각 속도가 느리므로 완전히 냉각되어야합니다. 금형에는 더 나은 냉각 시스템이 있어야합니다.
사출 중 PE 용융물이 직접 주입구로 공급되면 응력이 증가하고 수축이 고르지 않고 변형의 방향이 분명하게 증가하므로 주입구 매개 변수 선택에주의를 기울여야합니다.
PE의 성형 온도는 넓고 유동 상태에서 약간의 온도 변동은 사출 성형에 영향을 미치지 않습니다. PE의 열 안정성은 일반적으로 뚜렷한 분해 현상없이 300도 미만으로 양호하여 품질에 거의 영향을 미치지 않습니다.
PE의 주요 성형 조건
배럴 온도: 배럴 온도는 주로 PE의 밀도와 용융 유량에 관련되며, 사출 성형기의 종류와 성능 및 원하는 1차 플라스틱 부품의 형상과도 관련됩니다.
PE는 결정성 폴리머이므로 녹을 때 입자가 특정 열을 흡수해야 하므로 배럴 온도는 녹는점보다 10도 정도 높아야 합니다.
LDPE의 경우 배럴 온도는 140~200℃, HDPE의 경우 배럴 온도는 220℃로 제어되며, 배럴의 뒤쪽은 최소값, 앞쪽은 최대값으로 제어됩니다.
금형 온도: 금형 온도는 플라스틱 부품의 결정화에 큰 영향을 미칩니다. 금형 온도가 높으면 용융 수지의 결정화도와 강도가 높아지지만 수축률도 증가합니다.
일반적으로 LDPE의 금형 온도는 30℃-45℃로 제어되며, HDPE의 온도는 그에 따라 10-20℃ 더 높습니다.
사출 압력: 사출 압력을 높이면 용융 수지가 금형을 채우는 데 유리합니다. PE는 유동성이 좋으므로 얇고 길쭉한 제품을 제외하면 낮은 사출 압력을 선택해도 되며, 일반적인 사출 압력은 50-100MPa입니다. 형상이 단순하고 벽이 두꺼운 플라스틱 부품은 사출 압력을 낮출 수 있으며, 반대의 경우에는 높여야 합니다.
3. 폴리염화비닐(PVC) 사출 성형 공정
대표적인 용도: 급수관, 가정용 배관, 주택 벽 패널, 상업용 기계 하우징, 전자제품 포장, 의료기기, 식품 포장 등입니다.
화학적·물리적 특성: PVC는 비결정성 소재입니다. 실제 사용 시 PVC에는 안정제, 윤활제, 가공 보조제, 착색제, 충격 보강제 등의 첨가제가 흔히 들어갑니다.
PVC 소재는 불연성, 고강도, 대기 변화에 대한 내화학성, 우수한 기하학적 안정성을 갖추고 있습니다.
PVC는 산화제, 환원제 및 강산에 대한 내성이 강합니다. 그러나 농축 황산 및 질산과 같은 농축 산화제에 의해 부식될 수 있으며 방향족 및 염소화 탄화수소와의 접촉에는 적합하지 않습니다.
PVC의 용융 온도는 가공에서 매우 중요한 파라미터이며 이 파라미터가 적절하지 않으면 플라스틱 소재의 분해로 이어질 수 있습니다.
PVC의 수축률은 일반적으로 0.2~0.6%로 매우 낮습니다.
사출 성형 공정 조건.
건조 처리: 일반적으로 건조 처리가 필요하지 않습니다.
용융 온도: 185~205℃. 금형 온도: 20~50℃.
사출 압력: 최대 1500bar까지 적용할 수 있습니다.
보압: 최대 1000bar까지 적용할 수 있습니다.
사출 속도: 소재가 과도하게 분해되는 것을 방지하기 위해 일반적으로 상당히 빠른 사출 속도를 사용합니다.
러너와 게이트: 모든 일반적인 게이트를 사용할 수 있습니다. 소형 사출 성형품에는 핀포인트 게이트나 서브마린 게이트가 적합하고, 두꺼운 부품에는 팬 게이트가 적합합니다.
니들 팁 게이트 또는 잠수형 게이트의 최소 직경은 1mm여야 하며, 팬 게이트의 두께는 1mm 이상이어야 합니다.
화학적 및 물리적 특성: 경질 PVC는 가장 널리 사용되는 용융 플라스틱 소재 중 하나입니다.
4. 폴리스티렌(PS) 사출 성형 공정
일반적인 적용 분야: 제품 포장, 생활용품(식기, 쟁반 등), 전기(투명 용기, 산광판, 절연 필름 등).
화학적·물리적 특성: 시판되는 PS는 대부분 투명한 비결정성 소재입니다. PS는 치수 안정성, 열 안정성, 광투과성, 전기 절연성이 매우 우수하며 흡습성은 매우 낮습니다.
물에 강하고 무기산을 희석하지만 농축 황산과 같은 강한 산화성 산에 의해 부식될 수 있으며 일부 유기 용매에서 팽창 및 변형될 수 있습니다. 일반적인 수축률은 0.4~0.7%입니다.
사출 성형 공정 조건.건조: 부적절하게 보관하지 않는 한 일반적으로 건조할 필요가 없습니다. 건조가 필요한 경우 권장 건조 조건은 80°C에서 2~3시간입니다.
용융 온도: 180~280℃. 난연 소재의 상한 온도는 250℃입니다.
금형 온도: 40~50℃.
사출 압력: 200~600bar.
사출 속도: 빠른 사출 속도를 사용하는 것이 좋습니다.
러너와 게이트: 모든 일반적인 유형의 게이트를 사용할 수 있습니다.
5. ABS 사출 성형 공정
대표적인 적용 분야: 자동차(계기판, 공구함 도어, 휠 커버, 반사경 하우징 등), 냉장고, 고출력 기기(헤어드라이어, 블렌더, 푸드 프로세서, 잔디깎이 등), 전화기 하우징, 타자기 키보드, 골프 카트와 제트 썰매 같은 레저용 차량 등입니다.
화학적·물리적 특성: ABS는 아크릴로니트릴, 부타디엔, 스티렌이라는 세 가지 화학 단량체로 합성됩니다.
각 단량체는 서로 다른 특성을 지닙니다. 아크릴로니트릴은 강도와 열적·화학적 안정성이 높고, 부타디엔은 인성과 내충격성이 우수하며, 스티렌은 가공성이 좋고 표면 광택과 강도가 높습니다. 형태학적으로 ABS는 비결정성 소재입니다.
세 가지 모노머의 중합은 스티렌-아크릴로니트릴의 연속 상과 폴리부타디엔 고무의 분산 상이라는 두 가지 상으로 이루어진 삼원 중합체를 생성합니다.
ABS의 특성은 크게 세 가지 단량체의 비율과 두 단계의 분자 구조에 따라 달라집니다.
이를 통해 제품 금형 설계에 상당한 유연성을 확보할 수 있으며, 그 결과 시장에 수백 가지의 다양한 품질의 ABS 소재가 출시되었습니다.
이러한 다양한 품질은 중간에서 높은 내충격성, 낮은 광택에서 높은 광택, 고온 왜곡 특성 등 다양한 특성을 제공합니다.
ABS 소재는 뛰어난 가공성, 외관, 낮은 크리프와 뛰어난 치수 안정성, 높은 충격 강도를 제공합니다.
사출 성형 제조 공정 조건.
건조 처리: ABS는 흡습성이 있어 가공 전에 건조해야 합니다. 권장 건조 조건은 80~90°C에서 최소 2시간이며, 소재의 수분 함량은 0.1% 미만이어야 합니다.
용융 온도: 210~280℃, 권장 온도: 245℃.
금형 온도: 25~70℃. 금형 온도는 플라스틱 부품의 표면 광택에 영향을 주며, 온도가 낮을수록 광택도 낮아집니다.
사출 압력: 500~1000bar.
사출 속도: 중속에서 고속.
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