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냉각속도제어에 의한 정밀사출성형법

전문가 제언: ○ 수지를 용융하고, 유동을 거쳐 고화시키는 사출성형에서는 냉각공정 중에 수지의 수축이나 열응력의 발생 및 완화, 결정화의 진전 등의 현상이 동시에 일어나기 때문에 냉각공정의 제어가 성형품의 치수정밀도나 품질을 크게 좌우한다. 따라서 수지의 냉각속도가 중요한 매개변수(parameter)로 되며, 지금까지는 금형온도를 소정의 온도로 유지시키는 조작만으로 제어해 복잡한 구조를 가진 성형품에서는 정밀도가 떨어지는 문제점이 있다.

○ 고품질의 성형품을 안정하게 생산하기 위해서는 금형온도를 최적으로 제어하는 것이 매우 중요하다. 금형 내에서 발생하는 국부적인 온도분포의 편차는 성형품 내부에서 국부적인 체적수축에 의한 휨 변형을 발생하여 성형품의 치수정밀도를 저하시킨다. 근년 성형품의 외관품질이나 캐비티 면의 전사성, 특히 치수정밀도 등을 향상시키기 위해 금형온도를 적극적으로 제어하는 수단을 강구하기 위한 시도가 활발하게 진행되고 있다.

○ 본 논문은 수지 성형품의 치수정밀도를 향상시키기 위한 수법으로 냉각속도제어에 의한 정밀사출성형법에 대해 해설하고, 전기온수기용 믹싱 밸브와 폴더형 휴대전화기 케이스와 같은 정밀기기부품으로의 적용사례를 소개하였다. 본 성형법은 금형의 급가열 및 급냉각 기술을 활용하여 수지의 냉각속도를 적극적으로 제어함으로써 수지 수축률의 저감과 함께 복잡한 구조의 성형품 형상 치수정밀도나 품질을 한층 향상시키는 것이 가능하다.

○ 컴퓨터 이용 공학(CAE)을 활용한 사출성형 시뮬레이션은 제품 및 금형설계에서 불량방지를 위한 중요한 조작으로 자리매김하고 있다. 그러나 플라스틱 성형에서의 변형거동은 매우 복잡하기 때문에 CAE 이용도 실용화를 고려하면 아직 해결해야 할 과제가 많이 남아 있다. 현재 우리나라의 사출성형 CAE의 보급은 미흡하다. 그 원인은 금형제작사 대부분이 소규모로 부품제조업체로부터 금형제작을 하청 받아 이루어지는 구조이기 때문이다. 이론과 경험을 바탕으로 한 제품 및 금형설계를 위해서는 부품제조업체와 금형제작사의 긴밀한 협력이 매우 중요하다.

저자: Imaizumi Masaru
자료유형: 학술정보