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플라스틱 성형 길잡이

고품질 성형을 위한 세가지 중요부품

체크링(백플로우 밸브), 노즐 및 어댑터;
실린더, 스크류, 체크링, 어댑터 및 노즐과 같은 사출 유니트의 각 부품들은 열가소성 엔지니어링 플라스틱 뿐만 아니라, 모든 플라스틱 성형에 있어서 고도의 품질과 성능이 요구되는 성형품을 생산시 중요한 역할을 수행하고 있다.
체크링, 어댑터 및 노즐과 같은 중요 부품들은 수지의 분해, 검은반점, 물성 저하, 칫수 불량, 금속부식 등의 방지에 매우 중요한 역할을 함에도 불구하고 종종 이들 부품이 불량하게 또는 잘못 유지되고 있다.

이 자료는 스크류 설계가 양호하여 수지의 용융상태가 만족스러운 상태에서, 높은 품질의 성형품을 얻기 위해 필요한 사출 유니트의 보수, 유지에 대해 살펴보고자 한다. 만족스러운 상태의 용융수지는 고생산성 하에서 정밀도와 품질이 높은 제품을 생산하기 위한 요소들 중의 하나이다. 경험에 의하면, 새로 교환/설치된 부품이라고 반드시 좋은 것만은 아니다. 두 부품이 모두 새것인 경우에도 교체 부품들이 원래의 기계와 잘 맞지 않는 경우가 종종 있다. 따라서 다음에 설명할 모든 사출 유니트의 부품들이 필히 검사되어야 한다.
최소 7~8년간의 사출성형기 수명에서 수많음 변경이 이루어질수 있다. 그러나 이 자료에서는 효율을 높이고, 새로운 또는 특수한 수지에 적합하고 특수한 시장요구와 새로운 금속, 금형설계에 적합하도록 사출 유니트를 개선하는 변경에 대해서만 검토하고자 한다.

체크링(백플로우 밸브)
열에 민감한(비강화,내충격,강화) 엔지니어링 플라스틱들은 특수한 타입의 체크링이 필요하다. 수지의 분해 및 강화섬유의 손상을 초래할 수 있는 수지흐름의 방해 또는 수지정체 장소가 없어야 하며 용융된 수지가 자유로이 스크류 선단으로 통과할 수 있어야 한다. 이러한 목적을 달성키 위해 체크링은 유선형이어야 하고 변형없이 왕복운동을 하며,  사출시 효과적인 씰링(밀봉)을 지속적으로 유지해야 한다. 새로운 또는 재생된 체크링은 조립전에 조심스럽게 관리되어야 한다. 만일 손상된 모서리 또는 표면이 있었다면, 포장상태나 취급에 문제가 있는 것이다. 

그림1. 링 백브 부품들
마모와 부식을 최소화하기 위해서 이 부품들은 고강도 합금으로 만들어 진다.

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시트(Seat : 그림1참조)링 밸브 부품중 시트(Seat)는 스크류 앞부분과 유선형을 이루지 못하는 경우가 빈번하다. 불량한 가공에 의해 직경이 약간 타원형이 될 수 있으며 이는 매우 보편적인 수지의 정체요인이 된다. 이 경우 정원(동심원)을 얻기 위해 스크류 선단부 약 5mm를 갈아준다. 질화 처리된 표면을 약간 잃는 것이 주요문제의 발생 요인인 정체현상을 방치하는 것보다 낫다.

수정된 스크류 직경에 완전히 조화시키기 위한 시트 직경의 축소도 동시에 필요하다. 양쪽의 직경은 작은 직경 또는 모서리를 깍아낸 면이 야기할 수 있는 정체현상을 피하기 위하여 예리한 코너끼리 짝이 맞아야 한다. 스크류 앞부분이 스크류팁과 조립하는 동안 깍여질 경우도 동일한 방법을 적용할 수 있다. 이러한 현상은 질화 처리가 양호하지 못한 경우 또는 스크류 선단의 기계가공이 완전하지 못할 경우에 일어날 수 있다. 스크류에 대한 링 밸브의 압력에 의해서만 가끔 야기될 수 있는 이 문제를 피하기 위하여 스크류 선단 부위에서 약 5mm정도를 질화 처리하지 않은 상태로 남겨두는 방법이 제안된다.

체크링은 고유의 설계와 수행되어야 하는 기능 때문에 사출 유니트중 가장 예민한 부품일 것이다. 따라서 체크링은 스크류에 조립하기 전에 다음 사항들이 조심스럽게 관리, 통제되어야 한다

체크링 관리

  • 실린더 배럴의 내경과 체크링의 유격은 50mm 배럴의 경우 0.04mm이상이 되어서는 안된다. 이 작업을 위해서 실린더 직경의 마지막 100mm지점에서부터 관리하는 것이 바람직하다.
  • 모서리가 깍였거나, 표면이 경화된 링은 교환한다.
  • 사출 사이클의 시작단계에서 빠른 잠김이 유지되고, 또한 수지의 자유로운 통과를 위해서, 링 스트로크는 스크류 계량부 날개의 깊이보다 1~2mm더 깊어야 한다.

그림2. 체크링 관리

 

스크류 팁과 링 시트 관리

  • 팁과 시트는 완전한 유선형이어야 하며 깎여지거나 둥글게 된 면이 결합되어서는 안된다.
  • 홈(flute)이 손상되거나 마모된 경우 스크류 팁은 교체되어야 한다.  Flute의 마모로 인해 체크링의 이동간격이 변해서는 안된다. 특수한 경우 경도가 낮은 체크링을 사용하여 홈의 마모를 줄일 수 있다.
  • Flute가 링에 홈을 내지 않도록 곡률반경을 주어야 한다. 이 부위의 어떠한 홈도 잠재적인 수지정체 장소가 될 수 있다.
  • 스크류 팁 지지 샤프트와 스크류 내부 구멍 사이의 유격은 팁의 확실한 지지와 사용중 휨을 방지하기 위해 최소가 되어야 한다. 만일 간격이 0.02mm를 초과하게 되면 스크류 구멍은 적절한 칫수로 재조정 되어야 한다. (나선홈 만으로는 스크류 회전중의 수직 휘임을 지지할 수 없다.)
  • 스크류 팁과 스크류 자체의 나선홈(thread)은 서로 잘 맞아야 하며 부식되지 않아야 한다. 블로우 백(Blow back) 같은 심각한 문제들은 약한 thread 때문에 발생될 수 있다.

 노즐과 어댑터 관리

  • 노즐과 어댑터의 짝을 이루는 모든 면은 조심스럽게 조정되고 유선형이 되어야 한다. 짝을 이루는 면을 그라인딩 할 때 쌍방이 서로 일치되도록 항상 각각의 내경을 점검해야 하며, 그렇지 않은 경우 수지 정체가 생길 수 있다,
  • 노즐 구멍의 앞부분은 생산중, 특히 사출 유니트가 매 싸이클 마다 후퇴될 때 정기적으로 점검되어야 한다. 노즐 구멍은 변형되기 쉬우므로 자주 원래의 모양대로 구멍을 뚫어주어야 한다. 이 작업은 스프루가 노즐부위의 고화된 수지를 빼낼 수 있도록 도와주어 이미 고화된 수지가 다음 쇼트에 사출되는 것을 방지한다.

그림3. 추천되는 노즐 / 어댑터 어셈블리

 

발췌 : 듀폰
편집 : 이엔지폴리머