1. 사출 성형의 개요
사출성형이란 플라스틱 소재를 이용하여 열을 가하여 녹인 용융된 재료가 정해진 틀로 주입되어 일정한 시간을 거치면서 원하는 형상의 제품을 얻는 생산방식.
- 고 부가가치의 상품개발에 있어 원하는 형상을 쉽게 형상화 하는 과정에서 타 재료에 비해 플라스틱을 이용한 사출성형방식이 절대적으로 유리하다.
- 대량 생산 유리함.
※ 사출성형을 하기 전에 확인 사항
① 성형품에 사용되는 수지의 기본특성
② 대상 금형의 구조와 특성
③ 성형기의 특성
2. 수지(RESIN)의 종류 및 특성
일반적으로 열이나 압력을 가했을 경우 용융되어 유동성을 가지는 물질, 좁은 의미에서 합성 고분자 물질 또는 합성 수지”를 플라스틱 혹은 Resin이라고 한다.
Plastic은 크게 열가소성 수지와 열경화성 수지로 나뉜다.
1) 열가소성 수지
열을 가해 완성된 제품을 만든 뒤에, 다시 열이나 압력을 가하여 다른 모양의 제품을 만들 수 있는 종류의 수지
ex) 폴리에틸렌 수지(PE), 폴리스티렌 수지(PS), 폴리염화비닐 수지(PVC), 폴리프로필렌 수지(PP), 아크릴 수지(PMMA), 폴리아미드 수지(PA)등
2) 열경화성 수지
열을 가해 완성된 제품을 만든 뒤에, 다시 열이나 압력을 가하여 다른 모양의 제품을 만들 수 없는 종류의 수지
ex) 페놀수지(PF, UF, MF), 아미노수지, 에폭시수지 등
1-1. ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene)
1) 인장강도, 충격강도가 높다.
2) 유 백색으로 반투명이고 착색이 쉬우며, 색상이 아름답다.
3) 광택이 좋고 치수 안전성이 우수하므로 외장 제품에 많이 사용된다.
4) 전기 절연성은 좋으나 고주파 절연성은 약하다.
5) 기계 가공성이 좋다.
6) 산, 알칼리, 탄화 수소물, 오일과 지방에 강하다.
7) 인쇄, 접착성이 좋다.
8) 사출 시 일반적인 조건
9) 성형 수축률은 0.3~0.8% 정도이다. (일반적으로 소형은 0.4%, 대형은 0.5~0.6% )
10) 잔류응력의 측정은 빙초산에 1~2분 담그고 나서 말리고, 백화의 유무를 보고 판단한다.
1-2. PA (PolyAmide, Nylon)
1) 마찰계수가 적고, 내마모성이 좋으며, 자기 윤활성이 좋은 결정성 수지로 갈백색 수지이다.
2) 인장강도, 충격강도가 상당히 강하고 내열성이 좋고 자기 소화성이 있다.
3) 전기 절연성이 좋다.
4) 착색이 쉽다.
5) 오일, 가솔린, 벤젠, 알칼리, 솔벤트, 물에 강하다. 내유성이 극히 좋다.
6) 오존, 옥화수소산, 황산, 과산화물에 약하다.
7) 성형 후 대기 중에서 흡습 하면 충격 강도가 향상된다.
8) 내후성이 좋고 가연성이며 거품을 일으키며 탄다.
9) 사출 시 일반적인 조건
10) 성형 수축률은 0.6~2.0%로 성형품의 두께에 따라 다르다.
11) 용도
i) 기계용품 : 톱니바퀴, 캠, 스핀들, 유압호스, 오일 캡, 오일레벨 게이지 등
ii) 전기제품 : 커넥터, 전동기, 하우징, 케이블타이 등
iii) 일 용 품 : 완구, 구두밑창, 헬멧, 어망 등
1-3. PC (Poly Carbonate)
1) 자연색에서는 투명으로 약간 갈색을 띄고 있다.
2) 인장강도, 벤딩 강도, 충격 강도 등 기계적 강도가 강하다.
3) 내열성이 높고(열 변형온도 135 ~ 140) 또 내한성(-100까지 견딘다)이 우수하다.
4) 내전압, 고주파 특성이 뛰어나다.(26 ~32㎸/㎜)
5) 자기 소화성이 있다.
6) 오일, 약산, 알코올에 강하다
7) 강산, 알칼리, 벤젠에 강하다.
8) 내후성이 뛰어나다.
9) 치수 안정성이 좋다.
10) 접착, 인쇄가 가능하다.
11) 글라스 화이바(유리질 섬유)나 카본 섬유를 혼입하여 강화형으로 가능하며 이때의 물성변화는
☞ 기계적 성질 - 탄성률 3배, 압축강도 2.0 ~ 2.5배 향상됨(30% 보강시)
☞ 열적 성질 - 열 팽창률은 약 1/3, 하중 연소 온도에서는 약 15가 높다.
☞ 치수 안정성- 성형 수축률은 0.1% ~ 0.4% 로 적게 한다. (일반적으로 0.3%~0.4%)
12) 용융점도가 상당히 높아 성형유동성이 상당히 나쁘므로, 실린더 온도와 사출압력을 높게 해야 한다.
13) 흡습성이 있으므로 100~120에서 5~8시간 예비 건조가 필요하며, 흡수율이 0.02% 이하일 때 경도 및 충격강도가 가장 좋다.
14) 수지 온도는 260 ~ 300℃ 정도이고 금형 온도는 80 ~ 120정도가 좋다.
15) 얇은 살 두께의 제품을 사출 시는 사출 속도를 빠르게 하고, 좋은 표면을 얻으려면 사출 속도를 느리게 한다.
16) 기계를 정지시킬 때는 건조재료의 온도가 110이하로 되지 않도록 관리해야 한다.(호퍼 드라이어의 사용)
17) 성형 작업이 완료되면 실린더내의 수지를 짜내고 열 안전성이 좋은 수지 즉, PE나 PS로 교환한다.
18) 직경이 최대 살 두께의 60 ~ 70%인 GATE를 사용해야 하며 최소 GATE 직경은 1.2㎜ 정도이다.
19) 균일한 살 두께의 소형 제품에서는 핀 포인트 GATE를 사용한다.
20) 일반적인 사출 조건
21) 용도
i) 기계응용 : 카메라 바디, 시계케이스 부품, 자동차 부품, 렌즈류, 모터 커버, 헬멧 등
ii) 전기응용 : TV, VTR부품, 단자판, 커넥터 등
1-4. PS (Poly Styrene)
1) 플라스틱 중에서 표준이 되는 수지로 경질이며 광택이 좋고 무색 투명하다.
2) 비결정성 수지이고 성형품은 잘 부서지나 성형성은 좋다.
3) 열 안전성이 좋은 수지로 300 이상으로 실린더 온도를 상승시켜도 열 분해의 염려는 없다.
4) 범용 폴리스티렌과 내 충격성 폴리스티렌을 임의의 비율로 혼합 사용해서, 필요한 물성을 맞출 수 있다.
5) 전기 절연성이 좋고 착색이 쉬우며 아름다운 색조를 낼 수 있다.
6) 벤젠, 가솔린, 솔벤트에 약하다.
7) 태양 광선, 자외선을 받으면 열화하기 쉽다.
8) 무색, 무취, 무독이다.
9) 인쇄성, 접착성이 좋다.
10) 일반적인 사출조건
11) 성형 수축률은 일반적으로 0.6%이다.
12) 용도
i) 일 용 품 : 포장 용기, 완구, 사무 용품, 카세트 테이프용 케이스 등
ii) 전기용품 : 고주파 절연 홀 등
1-5. PP (Poly Propylene)
1)전체적인 물성은 폴리에틸렌과 유사하다.
2) 다른 수지에 비해서 비중이 적어 (0.9 ~ 0.91) 물에 뜬다.
3) 인장강도, 경도는 결정화도가 높으면 크게 되고, 충격강도는 반대로 떨어지는 경향이 있다.
4) 기본 색상은 반투명이다.
5) 폴리에틸렌(PE)보다 다소 가벼우며 내열성도 좋다. 낮은 온도에서는 잘 부서진다
6) 힌지성(Hinge:경첩처럼 접었다 펼쳤다 하는 데 견디는 성질)이
7) 전기적 특성이 우수하며 무해하다.
8) 착색하기 쉽다.
9) 산, 알칼리, 염수, 알코올, 가솔린, 오일에 강하다.
10) 스트레스 크래킹 특성은 폴리에틸렌보다 우수하다.
11) 가연성으로 매우 잘 탄다. 밝은 불꽃을 내며 중심부는 푸른빛을 낸다. 연소 시 파라핀냄새가 난다.
12) 일반적인 사출 조건
1-6. PET (Poly Ethylene Terephthalate)
1) 내열성이 우수하다. 융점은 265이고, 열 변형 온도가 240이며, 연속 내열온도가 140이다.
2) 성형품은 경질이고 기계적 강도가 강한 성형품이 얻어진다.
3) 전기적 특성이 우수하다.
4) 내약품성, 내유성이 우수하다.
5) 내후성이 좋다.
6) 스트레스 크래킹성이 좋다.
7) 표면 광택이 좋고 선명한 착색이 가능하며 도장성도 양호하다.
8) 글라스 섬유를 충전하여 사출 재료로 사용한다.
9) 성형 수축률은 0.1 ~ 0.6% 정도로 비충진 재료보다 낮다.
10) 일반적인 성형조건
11) 용도
i) 기계 분야 : 시계 부품, 복사기 부품, 펌프 부품, 자동차의 디스트리뷰터캡 등
ii) 전기 분야 : IC케이스, 콘덴서 케이스, 커넥터, 트랜스 보빈 등
iii) 비강화 PET는 무색 투명으로 우리주위의 음료수병, 약품병, 영화 필름, 제도용 필름, 등
