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플라스틱 성형 길잡이

성형 문제 해결

제4장 너무 짧은 체류 시간

      
    많은 사출 성형 업체들은 비결정성 폴리머에 대한 경험을 통해 작업하는데, 체류 압력 시간(holdpressure time)은 짧아지고 냉각 시간은 길어지는 경향이 있다.  불행히도 POM(아세탈), PA(나일론),PBT 및 PET(폴리에스터)와 같은 결정성 폴리머에도 이러한 방식을 적용하는 경향이 있다. 이 자료에서는 기계 조작 담당자가 가장 적절한  체류 압력 시간을 선택하는데 도움이 되는 가장 중요한 점에 대해 언급하겠다.

 




체류 압력 상태에 정확히 어떤 일이 일어나는가?

금형 캐비터(cavity)가 일단 충전되면, 폴리머 분자는 결정화되기 시작한다.  즉, 분자 사슬이 서로에 대해 정렬되어, 충전 밀도(packing density)가 높아진다.  이 과정은 바깥쪽에서 시작하여 벽면의 중심부에서 끝난다(다이어그램 참조).  이로 인한 부피 수축이 POM의 경우와 마찬가지로 14%나 될 수 있으며,체류 압력 상태에서 금형 캐비터에 용융수지를 더 사출하여 다시 채워야 한다.  체류 압력 시간이 너무 짧으면 작은 공동(void)이 형성되어 (미공성), 성형품의 물성에 다방면으로 역효과를 줄 수 있다.

체류 시간이 너무 짧은 알아내는 방법

이러한 방식으로 만든 성형품은 과도한 수축, 휨, 싱크 마크, 고동 그리고 때로는 기계적 특성의 큰 손실을 나타내는 경우가 많다.  게다가, 상당한 치수 변화가 있을  수 있다.  어떤 경우 냉각 시간을 증가시킴으로써 이러한 단점을 보완하고자 잘못된 시도를 하기도 한다.  이는 불필요하게 사이클 타임을 길게 한다.

비강화 성형 화합물에서, 부적절한 체류 압력 시간의 영향을 파악하는 방법 중 하나는 성형품에서 벽면두께가 최대인 곳을 자르는 것이다.  그리고 나서 잘려진 표면에 고동이나 바늘구멍이 있는지 검사하면 된다.   돋보기나 반사광 현미경으로 관찰하면 대략적 결과를 알기에 충분하다.  더욱 상세한 검사는 마이크로톰 절단면 제작을 통해 이루어진다(다이어그램 참조).  이렇게 하면 아무리 미세한 결점도 투과광 현미경(transmitted-light microscope)으로 볼 수 있다.

강화 성형 화합물에 대해서는, 벽면 두께가 최대인 곳의 파면(fracture) 표면에서 쉽게 결점을 찾을 수 있다.  체류 시간이 너무 짧은 경우, 파면 부위에 거품과 같은 구조가 있을 것이며 파면 확대 현미경 사진을 보면 폴리머에 파묻히지 않고 노출된 섬유를 볼 수 있을 것이다.  또 다른 방법은 매끈한 부위의 현미경 사진을 제작하는 것인데, 이 부위에서 현미경으로 바늘구멍을 관찰할 수 있다.

 다수의 성형물의 중량을 측정함으로써 사출 성형기의 효과적 체류 시간을 파악할 수 있다(표 참조).  이는 해당 벽면두께에 대해서만 적용되며 온도, 인공 첨가제(mucldating additives) 및 안료, 금형 충진 시간 등의 다른 용인에는 적용할 수 없다.  벽면이 얇을수록 수치가 낮아지고, 벽면이 두꺼울수록 수치가 높아질 것이다.

 

올바른 설정 절차

성형품의 최적 물성을 얻기 위해서는 중량법에 의해 체류 시간을 결정해야 하며, 냉각 시간은 필요한 최소한의 시간(흔히 플라스틱화 시간보다 약간 많음)으로 축소되어야 한다.  이는 게이트의 위치가 올바르고 잘 설계되었다는 것을 전제로 한다(이 자료의 2장 및 3장, Plastverarbeiter 46[1995]의 6과 7을참조).  체류 시간동안 압력을 일정하게 유지하는 것도 중요하다.  적절한 압력은 사용되는 재료에 따라 60Mpa과 100Mpa 사이에서 다양하다.