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플라스틱 성형 길잡이

금형의 가스빼기

일반적으로 가스빼기에 대한 적절한 고려없이 제작된 금형의 경우 지속적인 문제 발생의 요인이 되어 생산성 하락 및 금형의 수명단축, 금형 유지 보수의 추가 비용 발생 등 효율적이 못한 생산 활동이 될 수 있습니다.
초기에 조금의 추가 경비를 들이더라도 적절한 가스빼기를 위한 금형 설계를 한다면 투자한 비용 이상의 효과를 거둘 수 있을 것입니다.

1.가스빼기 계획
가스빼기가 금형 설계 및 제작 과정에 이루어져야 하는 이유는 일단 생산에 돌입하면 가스빼기를 위한 교정의 시간을 갖기 어렵고 특별히 제품에 가스에 의한 탄 자국이 발생하지 않는 한 가스빼기의 문제점을 확인하기란 어렵습니다.
그러나 잘못된 가스빼기는 탄 자국뿐 만 아니라 미성형, 취약한 웰드라인, 충격에 약한 부분, 싱크마크, 거칠은 표면, 플로우 마크, 보이드, 부식된 금형의 취출 불량 등의 문제를 발생 시킬 수 있습니다. 이러한 문제는 케비티 내에 남아있던 공기나 가스가 배출되지 못하고 압력하에 타는 현상 (DIESEL 효과) 때문에 발생됩니다.
캐비티 내로의 흐름을 적절히 고려하고 캐비티내 공기가 파팅라인으로 적절히 빠져 나가도록 게이트 위치를 고려하여 설계하여야 합니다.
과거 조각으로 인서트를 조립하여 만든 금형은 인서트 사이로 가스빼기가 용이하였으나 최근 금형 방전가공 기술의 발달로 가스빼기 문제가 더욱더 부각되고 있습니다.

2.가스빼기 방법
가스빼기는 가능한 완전하게 해야 합니다. 금형 내의 가스빼기 뿐만 아니라 런너 시스템에서도 가스빼기가 잘 이루어 져야 합니다. 많은 금형에 있어 캐비티내 공기량의 50 ~ 80% 가 런너에 있을 수 있습니다.
그러므로 이러한 공기가 캐비티로 몰려오기 전에 제거되어야 합니다. 캐비티 뿐만 아니라 런너도 밴트를 두어 가스빼기가 이루어 질 수 있도록 하여야 하고 캐비티와 런너에서 배출된 가스가 잘 빠질 수 있도록 메인밴트 채널도 충분히 커야 합니다.
가스빼기에 필요한 실제 면적이 확실하지 않은 경우 캐비티 SHUT OFF EDGE 의 게이트 반대쪽면을 각각의 면에 90O 각도로 거칠게 그라인딩 하면 도움이 됩니다.

파팅라인을 통한 가스빼기

재료

깊이(d) (mm)

랜드(L) (mm)

폭(W) (mm)

아세탈

0.04

1.0~2.0

1.0~5.0

나일론

0.02

1.0~2.0

1.0~5.0

나일론 유리섬유강화

0.03

1.0~2.0

1.0~5.0

나일론 미네랄 강화

0.03

1.0~2.0

1.0~5.0

PET.PBT

0.03

1.0~2.0

1.0~5.0

가스빼기를 위한 몇가지 가이드 라인

  • 가스빼기로 인해 성형품에 바리(플러쉬)가 발생해서는 안됩니다.
  • 가스빼기의 면적은 ( 깊이 × 폭 ) 금형 캐비티의 가스압력 상승방지를 위해 충분히 커 야합니다.
  • 가스빼기는 역류 게이트로 생각할 수 있습니다.
  • 배출통로는 캐비티 엣지로 부터의 거리에 비례해서 급격히 증가해야 합니다. ( 밴츄리효과)
  • 양쪽으로 나누어진 금형사이의 접촉 면적을 가스빼기를 위해 너무 무리하게 감소 시켜서는 안됩니다.

가스빼기를 위한 다른 방법
 

가스빼기가 어려운 막힌구멍(a) 같은 경우에는 밴트 핀이나 이젝터 핀을 이용하여 가스빼기(b)를 할 수 있습니다. 금형의 구조가 두 부분으로 나누어진 경우에는 경계면을 이용하여 가스빼기(C)를 하면 됩니다.
또다른 방법은 벤팅팩을 이용하는 방법인데 가스빼기의 면적이 크거나 충진 형태가 불확실한 경우에 사용하는 방법입니다.
웰드라인이 강조되는 제품의 경우에는 오버플로우를 이용하여 제품의 강도를 높이는데 최대의 효과를 위해서는 이 부분을 가스빼기 하는 것이 중요하며 오버플로우 위치에 밴트 핀을 설치하는 방법이 효과적입니다.

진공가스빼기
때때로 가스빼기가 매우 어려운 금형이나 제품의 외관이 중요한 경우에는 금형 캐비티의 가스빼기를 위해 진공이 사용됩니다.
또 다른 방법으로 NEGATIVE 압력 금형 냉각순환기를 이용하는 방법인데 냉각수 채널 근처의 금형 캐비티 부분에 다공의 SINTERED 스테인레스 강 인서트를 삽입하면 가스는 다공성 인서트를 통해 배출되고 NEGATIVE 압력하에서 순환되는 냉각수에 의해 운반됩니다. 다공성 인서트는 깊고 얇은 리브바닥의 좋은 가스빼기 효과를 위해 사용될 수 있습니다. 다공성 인서트를 방전 가공하여 리브 캐비티를 만들면 리브끝에 모인 공기를 밖으로 방출할 수 있습니다.

요약
가스빼기는 설계단계에서 적절히 할 경우에는 미래에 많은 문제를 해결해 줄 수 있습니다.
적절한 가스빼기 설계와 투자는 생산성 향상과 비용절감에 큰 효과를 볼 수 있습니다.  

발췌 : 듀폰
편집 : 이엔지폴리머