사출성형에 있어서 성형불량의 원인과 대책

사출 성형에 있어서 성형 불량의 원인은 크게 10가지 정도로 구분될 수 있습니다.

 

1. 충전 부족 (Short Shot)

2. 흑줄 (Black streak)

3. 크랙 (Crack)

4. 플래시 (Flash, Burr)

5. 플로우 마크 (Flow Mark)

6. 젯팅 (Jetting)

7. 싱크 마크 (Sink Mark)

8. 은줄 (Silver Streak)

9. 휨 / 변형 (Warpage)

10. 웰드 라인 (Weld Line)

 

다음 10가지의 불량의 원인과 대책에 대하여 포스팅 해보려 합니다.

 

1. 중전 부족 (Short Shot)

 

   수지가 캐비티에 완전히 충전되지 않고 냉각 고화하는 현상

 

대책

 

   1) 다수개폐기의 경우 일부가 충전 불량일때

           : 게이트 밸런스 불량이므로 게이트 밸런스 보정

 

   2) 수지의 유동성 부족

           : 사출온도를 높이거나 사출압력 또는 속도를 높임, 유동성이 높은 수지 선정

 

   3)​ 사출기 용량에 비해 금형이 큰경우

           : 사출기 용량이 큰것으로 교체

 

    4) 금형내 유동저항이 큰경우

           : 유동저항을 크게 받는 부분의 직경을 증가시킴

 

    5) 캐비티 내 공기가 빠지지 않음으로써 생기는 경우

           : 사출속도를 낮춤으로써 공기가 빠져나갈 시간을 준다.

 

    6) 호퍼에서의 수지 공급 부족

 

       A) 호퍼부의 과열로 호퍼에 Pellet이 붙어 낙하하지 않음

           : 호퍼부 온도를 낮추거나 냉각수를 사용, 호퍼부 온도를 떨어뜨린다.

      

       B) 윤활성이 과다한 Pellet으로 스크류가 Pellet을 앞으로 보내지 못함

           : 윤활성이 적은 Pellet 사용

 

2. 흑줄 (Black streak)

     성형물에 흑갈색의 흐름 모양이 나타나는 현상

 

대책

   1) 금형 표면에 기름등이 부탁되어 있는 경우

         : 금형 표면에 기름, 그리이스가 묻어있거나 이젝터 편에서 기름, 그리이스 등이 나오는 경우로

           금형 표면을 깨끗한 상태로 유지하도록 한다.

 

   2) Hot-Runner의 색상 교체 불량인 경우

      ​(Manifold 내에 체류 된 수지가 남아 있어 Gate 부근에 흑줄 발생)

          : 기존 수지가 체류되지 않도록 MainFold의 구조변경

 

   3) 수지의 열분해에 의한 경우

          : 실린더 내의 체류시간을 적게 하거나 과열을 방지 수지온도를 내리고 사출속도를 느리게 한다. 

            때때로 퍼징을 하는 것도 좋다.

 

   4) 호퍼 부근의 냉각의 불충분한 경우

       (수지가 공급될 때 공기가 같이 들어가면 이 공기에 의해 수지가 타게 되어 발생)

          : 호퍼부의 냉각수 양을 늘리고, 호퍼다음의 실린더 온도를 낮춘다.

 

   5) 사출기 손상에 의한 경우

       (실린더 배부나 역류방지 밸브 등이 타서 부서진 경우 발생)

          : 이 경우 노즐의 조임 부분 등에서 탄 수지가 많이 나오므로 신속한 교체 필요

 

3. 크랙 (Crack)

       성형물 표면에 금이 가는 현상

 

대책

    1) 잔류응력에 의한 경우

         : 캐비티 과충전에 의한 경우, 불균일한 살 두께에 의한 경우, 이형 시에 발생하는 경우

           인서트 주위에 발생하는 경우, 금형온도 또는 수지 온도가 부적당한 경우

 

    2) 외부 응력에 의한 경우

         : 성형품 형상 불량에 의한 응력의 집중, 후 가공 시 외부응력에 의한 경우, 반복 / 진동 하중에

           의한 경우, 열팽창 수축에 의한 경우

 

    3) 환경 응력에 의한 경우

           : 화학약품에 의한 경우, 열에 의한 경우, 자외선에 의한 경우

 

    4) 금형의 빼기 구배 부족인 경우, 금형면의 연마불량

 

    5)캐비티 과충전에 의한 경우

        (가장 많은 압력이 걸리는 게이트 부근에 크랙 발생)

           : 수지의 유동성을 높여 낮은 사출압력으로 성형, 실린더 온도를 높이거나 사출속도를 빠르게

             한다.

 

    6) 금형 온도가 부적절한 경우

           : 금형 온도가 불균일한 경우 냉각차에 의한 응력이 발생한다.

 

    7) 불균일한 제품 두께에 의한 경우

         (두꺼운 부분의 냉각이 불충분한 상태에서 취출 시 이젝터 핀 주위에 발생)

            : 충분한 냉각시간을 주거나 성형품의 두께가 면하는 부위에 R 또는 테이퍼 처리를 한다. ​

 

    8) 사출조건에 의해 해결이 불가능한 경우 강도, 분자량이 높은 수지로 재료 변경 필요.

 

4. 플래시 (Flash, Burr)

       금형의 파팅면 등의 틈에 수지가 흘러 정상 성형물보다 면적이 넓어지거나 중량이 늘어나는 것

 

대책

     1) 금형 파팅면 불량에 의한 경우

             : 금형 파팅 면의 보수 필요

 

    2) 과도한 사출 압력과 사출속도

      (냉각 시 압력이 가장 높은 게이트 부나 런너 부근에 발생)

             : 사출 압력과 사출 속도를 낮춘다.

 

    3) 형체압이 부족한 경우

      (성형품 투영 면적에 비해 형체력이 작은 경우)

             : 높은 형체력을 갖는 사출기로 교체 필요

 

    4) 성형기의 보수 관리가 나쁜 경우

      (유지 관리가 불량하면 형체력에 좌우, 상하 불균형이 생겨 발생)

             : 주기적으로 성형기 점검이 필요

 

5. 플로우 마크 (Flow Mark)

 

 

대책

    1) 게이트 부가 필요이상으로 냉각되는 경우

       (수지 온도 저하가 현저해 지고 고점도가 된다.)

             : 금형 파팅면의 보수 필요

 

    2) 수지 점도가 높은 경우

      (수지 점도가 너무 높으면 충분한 사출압력을 전달 할 수 없다.)

             : 수지 온도와 금형 온도를 높이고 사출 속도를 빠르게 함으로써 수지 점도의 증가를 막는다.

 

    3) 금형 온도가 낮은 경우

      (수지, 냉각이 빠르게 일어나 수지 점도가 급격히 증가한다.)

             : 금형 온도 제어기를 이용하여 적절한 온도로 금형 온도를 유지한다.

 

    4) 사출 속도가 느린경우

      (캐비티 충진 속도가 늦어진다.)

             : 금형온도, 수지온도를 높여서 늦은 사출 속도로 인하여 충진 도종 수지가 빼앗기는 열량을

               보충한다.

 

6. 젯팅 (Jetting)

    성형물 표면에 케이트로 부터 리본 모양의 흐름자국

 

대책

    1) 게이트 구조불량

       (게이트가 작거나 얇은 부분에서 사출된 수지의 유속이 갑자기 빨라져 발생)

             : 게이트의 단면적을 넓힌다. 게이트 단면적 X 유속 = 사출량 게이트의 가로와 세로비는

               1:3~1:2가 적당하다

 

    2) 콜드 슬러그 웰이 작거나 없는 경우

      (노즐 통과 시 냉각된 수지가 런너에서 다시 냉각되어 캐비티에 사출되어 그대로 냉각되며 발생)

             : 콜드 슬러그 웰을 만들거나 너무 작은 경우 크기를 크게한다.

 

    3) 금형 온도가 낮은 경우

      (금형 내에서 수지가 급냉되어 발생)

             : 금형온도는 사용 수지의 열변형 온도보다 20℃ 정도 낮은 온도가 적당하다.

 

    4) 수지점도가 높은 경우

      (수지 점도에 비해 사출온도가 낮은 경우)

             : 노즐 부분의 온도를 높인다.

 

7. 싱크 마크 (Sink Mark)

    제품의 두꺼운 부분이나 리브(Rib), 보스(Boss) 등의 외츠면이 불충분한 냉각에 의해 안쪽으로 빨려

    들어오는 현상

 

 

대책

    1) 스프루, 런너, 게이트가 작은경우

       (냉각 고화가 빨리 일어나 압력강하가 커지고 캐비티 내에 압력을 충분히 전달 할 수 없다.)

             : 압력 전달이 충분히 될 수 있도록 케이트, 런너의 크기를 크게 한다.

 

    2) 금형 온도가 부적절한 경우

      (성형품의 두께가 두꺼운 부분이나 리브 부분은 다른 부분에 비해 냉각이 늦으므로 안으로 함몰됨)

             : 리브 부분이 충분히 냉각될 수 있도록 구조를 조절한다.

 

    3) 사출조건상의 원인

      A) 사출압이 낮은 경우

​             : 사출압을 증가시킨다.

 

      B) 사출압 유지 시간이 짧은 경우

​             : 수지의 열 수축이나 역류가 일어나지 않도록 보압 유지 시간을 길게 한다.

 

      C) 쿠션량이 부적절한 경우

​             : 쿠션량이 너무 적으면 압력이 전달되지 않으며, 너무 많은 경우에는 압력이 실린더 전부에

               있는 수지에 흡수되어 버리므로 적절한 양을 유지한다. (3 ~ 5 mm)

 

8. 은줄 (Silver Streak)

       재료의 유동방향으로 은백색의 줄이 생기는 현상

 

 

대책

    1) 게이트 구조불량

       (게이트가 작거나 얇은 부분에서 사출된 수지의 유속이 갑자기 빨라지고 압력이 높아져 수지가

        분해를 일으키며 발생)

             : 엔지니어링 플라스틱의 주요 발생원인 게이트의 단면적을 넓힌다.

 

 

    2) 금형 표면 불량

      (표면의 수분, 유분, 이형제 등이 용융수지 열에 의해 증발하여 가스가 되어 성형품에 발생)

             : 금형 표면을 알코올, 용제 등으로 청소

 

    3) 사출압이 높거나 속도가 빠른 경우

 

      (급격한 살 두께의 변화가 있을 때 유동 중 압축된 수지가 급격히 감압되어 팽창하면서 휘발분이

       가스화 되었다가 금형면과 접촉 시 액화 되면서 발생)

             : 사출압을 낮추고 속도를 느리게 하여 휘발 가스가 충분히 배기 되도록 한다

 

    4) 수지온도, 금형온도가 너무 낮은 경우

      (수지의 냉각 고화가 빨라서 배기가 불충분하기 때문에 발생

             : 수지와 금형 온도를 높여 냉각 고화를 느리게 한다

 

    5) 수지의 열분해에 의한 경우

       (수지 자체 또는 안정제,안료 등 첨가제가 분해되어 발생)

             : 불균일한 가소화나 체류에 의해 발생하므로 성형기 최대사출용량의 30 ~ 60% 범위에서

              ​ 조작되도록 한다

 

    6) 스크류 내에 공기가 혼입된 경우

             : 배압이 없는 경우 혼입되기 쉽다 호퍼 하부의 냉각을 충분히 하고 실린더 후부 온도와 스크류

              ​ 회전 수를 내린다 SUCK BACK 양을 줄인다

 

    7) 수지의 수분 및 휘발분에 의한 경우

             : 성형 전 충분한 건조로 수분이나 휘발분 제거 장마 때와 같이 공기 중에 수분이 높은 경우

               ​호퍼에 수분이 맺혀 발생하기 쉽다

 

    8) 재생 수지 사용에 의한 경우 

      (불균일한 형태의 재료가 혼입될 때 재료 사이의 공극으로 공기가 혼입)

             : 재생 수지를 사용할 경우 입자 크기를 균일하게 한다

 

 

 

 

9. 휨 / 변형 (Warpage)

 

 

대책

    1) 냉각이 불균일한 경우

       (성형품 부분간 냉각속도가 다를 때 발생 빨리 냉각되는 곳은 수축이 작고 늦게 냉각되는 곳은

        수축이 크므로 발생)

             : 같은 속도로 냉각이 되도록 냉각라인 설치 게이트에서 멀 수록 수지온도가 낮아지므로

               ​냉각 라인은 게이트 부근에서 먼 곳으로 향하게 한다

 

 

    2) 부적절한 게이트

      (게이트 위치가 부적절하여 캐비티 내의 충전시간에 차이가 큰 경우)

             : 게이트 위치 변경 먼저 충전된 부분과 나중에 충전된 부분의 수축율이 틀려서 발생

 

10. 웰드 라인 (Weld Line)

       캐비티내에서 2개 이상의 분류된 흐름이 다시 합류할 때완전히 융합되지 않고 실모양의 가는 선으로

      나타나는 현상

 

대책

    1) 런너, 게이트가 너무 작을 경ㅇ우

             : 수지가 금형에 충전될 때 유동저항이 커서 유동성이 떨어지게 되므로 크기를 크게한다.

 

 

    2) 게이트에서 웰드부까지의 거리가 긴 경우

             : 수지의 온도 저하가 크게 되므로 게이트를 추가하거나 위치를 변경한다.

 

    3) 가스 빼기 불량인 경우

 

      (사출된 용융 수지는 금형 캐비티 내의 공기를 밀어내면서 충전되는데 충분한 가스 빼기가 되지

       ​않으면 이 가스가 웰드부에 위치하게 된다)

             : 이젝터 핀과 이젝터 핀 구멍의 틈새를 이용하거나 파팅 라인에 Air Vent를 설치하여 충분한

               ​가스 빼기를 해 준다

 

    4) 수지 온도나 금형 온도가 낮은 경우

      (수지 점도가 높아져 유동성이 떨어지므로웰드라인이 심해지게 된다)

             : 수지나 금형 온도를 높여서 유동성을 좋게 한다

 

 

 

    5) 사출속도가 느린 경우

       (수지 유입 속도가 늦어져 융합 시 온도가 낮게 되므로 웰드 부에서의  융합이 불완전하게 된다)

             : 사출 속도를 빠르게 해 수지가 충분히 융합이 가능한 온도에서 만나게 한다

 

출처 : https://m.blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=econonscale&logNo=220158379654&proxyReferer=https%3A%2F%2Fwww.google.com%2F