사출성형으로 인한 대표적 성형불량과 대책

사출 성형은 같은 형태의 수지 부품을 대량으로 생산하기에 적합한 가공법 입니다. 여기에서는 사출 성형에 의한 수지 가공의 대표적인 불량과 대책을 소개합니다. 성형 시의 조건이나, 금형의 상태, 부품의 형상에 따라서는 성형 시 트러블(불량)이 발생하는 경우가 있습니다. 여기에서는 사출 성형에 있어서의 대표적인 트러블까지 소개합니다.

수지 주입 시 발생하기 쉬운 불량

성형 불량은 다양한 요인으로 인해 발생합니다. 금형에 수지를 주입할 때의 조건과 관련하여 일어나기 쉬운 트러블은 다음 4가지입니다.

• 발리
  발리는 금형(캐비＆코어)의 맞물림면이나, E핀, 중첩 등의 틈새에 수지가 들어간 것입니다. 금형이 단단히 닫히지 않았거나 수지 압력이 높고 수지 흐름이 너무 빠르기 때문에 발생합니다. 대책으로서는, 금형의 접합면의 정밀도를 확인하거나, 사출 성형 시 수지의 압력이나 온도를 재검토하면 좋을 것입니다.
• 쇼트(쇼트 몰드)
  쇼트 몰드는 수지의 충전이 부족하고, 본래 있어야 할 형상에 대해 틈새가 비어 있는 상태로 성형된 것입니다. 가는 부분이나 얇은 부분, 돌기의 끝, 수지가 돌아가는 형상의 장소 등에 많이 발생합니다. 사출 성형 시 수지의 압력이 낮고, 수지의 점도가 높고, 가스 배출이 잘 되어 있지 않거나, 금형의 온도가 낮아서 등의 이유로 발생합니다. 설계된 부품의 모양에 무리가 있을 수 있습니다. 금형에 가스 배출 벤트를 추가하거나 수지의 흐름이 좋아지도록 모서리를 R 형상으로 가공하는 등의 대책이 있습니다.
• 플로우 마크
  플로우(흐름) 마크(흔적)의 이름이 나타내는 바와 같이, 수지의 흐름이 줄무늬처럼 나타나는 현상입니다. 주로 게이트 근처에 나타납니다. 기능상 문제가 없는 경우도 있습니다만, 외관 불량에 해당하는 경우도 있습니다. 수지의 흐름이 나쁜 경우에 일어나기 쉽기 때문에, 수지나 금형의 온도가 낮고, 게이트가 얇아서 등의 원인이 생각됩니다. 대책으로서는 금형의 온도를 올리거나, 게이트의 형상을 수지가 흐르기 쉬운 형태로 가공하는 등의 방법이 있습니다.
• 웰드 라인
  웰드 라인은 구멍 형상 등으로 수지 재료가 일단 분기 되어 다시 합류하는 장소에 발생하는 선입니다. 수지의 온도가 충분하면 외형에 선이 생길 뿐이므로 기능상 문제는 없습니다. 그러나 합류까지 수지 흐름의 끝온도가 저하된 경우에는 융합이 불충분해져 강도가 저하됩니다. 수지의 압력이나 온도가 부족하거나, 부적절한 게이트의 위치 등의 원인이 있을 수 있습니다.

  보압으로부터 냉각시에 일어나기 쉬운 불량

  

  수지의 주입 단계에서는 문제가 없어도, 보압으로부터 냉각의 끝에 불량이 발생하는 일이 있습니다. 아래는 대표적인 네 가지 문제입니다.

  • 히케
    히케는 특히 볼록 형상의 뒷면 등 부품의 표면이 본래의 형태보다 오목한 트러블입니다. 냉각되면 수지가 수축하기 때문에 발생합니다. 보압이 부족하고, 금형의 온도가 높은 등이 원인이 됩니다. 보압의 압력을 높게 하거나, 볼록 형상의 근원에 구석 R을 붙여 단차를 완만하게 하는 등의 대책이 있습니다.
  • 보이드(둥지)
    보이드란 수지 중에 둥지(공동)가 발생한 것입니다. 히케와 마찬가지로 냉각시 수지의 수축에 의해 발생합니다. 보압이 부족하고, 수지의 온도가 너무 높은 등이 원인이 됩니다. 또한 두꺼운 부분에서 발생하기 쉽기 때문에 부품 설계 자체에서 검토해야 할 수도 있습니다.
  • 휨
    휨은 금형에서 꺼낸 성형품이 구부러지는 문제입니다. 수지는 냉각되고 굳어질 때 수축합니다. 이 때 수축량이 위치에 따라 다를 때 발생합니다. 금형 온도가 높고, 금형의 냉각이 잘 되지 않는, 보압이 부족한 등의 원인이 생각됩니다. 또한 두께의 차이가 큰 형상의 경우는 휨이 발생하기 쉬운 등 부품의 설계에 문제가 있는 경우도 있습니다.
  • 크랙
    형에서 꺼낸 성형품의 표면에 미세한 균열이 발생하거나 성형품이 깨지는 문제입니다. 원인은 크게 나누어 두 가지가 있습니다. 수지의 충전시나 냉각시에, 수지의 온도의 저하나 경화의 속도가 불균일하게 되어 있는 경우와, 성형품을 금형으로부터 떼어낼 때에 변형이 발생하고 있는 경우입니다. 경화 속도가 불균일한 경우의 대책은, 금형 온도를 올려 냉각 시간을 길게 하는 등, 전체적으로 사이클 타임을 늘리는 수정을 실시하는 것이 좋을 것입니다. 성형품을 금형에서 떼어낼 때에 변형이 생기고 있는 경우에는, 뽑아 테이퍼를 많게 취하는 등의 대책이 효과적입니다.

  수지 상태에 관한 흔한 불량

  

  성형 조건 중에서도 특히 수지의 상태와 관련하여 발생하기 쉬운 문제도 있습니다.

  • 실버 스트리크
    실버 스트리크는 수지가 흐르는 방향과 같은 방향으로 흰색(은색)의 힘줄이 나오는 것입니다. 녹은 수지에 공기와 수분이 섞여 있을 가능성이 있습니다. 대책으로서는, 재료의 상황을 재검토하는 것 외에, 금형의 온도가 지나치게 낮은지 확인하면 좋을 것입니다.
  • 화상
    화상은 형으로부터 꺼낸 수지 부품의 일부가 회색이나 갈색으로 변색하는 것입니다. 수지의 온도가 너무 오르고 변질되어 버리는 경우에 발생합니다. 수지의 온도나 금형의 온도를 낮추는 것 외에 가스 배출을 실시하는 등의 대책이 효과적입니다.

  마무리하며

  이와 같이 사출성형에 의한 수지 가공 시의 불량은, 여러가지 요인이 얽혀서 일어납니다.또한 성형 조건은 어딘가를 변경하면 다른 장소에 영향을 주는 것입니다. 따라서 여기서 소개한 대책만이 성형 불량의 해결책이 된다고는 할 수 없습니다. 그러나 대략적인 경향과 기본을 알아두면 성형 불량에 대한 이해가 더 깊어질 것입니다.