KAP 업종별기술세미나 12년 11월 #1

사출성형 수축/변형의 원인과 불량 방지대책

2012 . 11. 12

자동차부품산업진흥재단
전문위원 김 종만

목 차
1

사출성형 수지의 특성(수축 중심)

2

금형 온도조건과 수축발생의 관계

3

부품 두께와 수축발생의 관계

4

수축과 변형 불량 대책

5

요약 및 맺음말

1


1)결정성 수지
→용융을 하면 융해되어 결정이 풀리고 다시 냉각하면 결정이 진행
되는 수지로서 결정은 규칙적으로 가지런히 정렬되고
결정이 되지 않고 부분은 분자들이 불규칙적인 상태로 됨
2)비결정성 수지
→모든 분자들이 불규칙하게 얽혀 있는 상태의 수지

•비결정성 수지

•결정성 수지

1


1)결정성 수지
→PE, PP, PA6, PA66, POM, PBT, PET 등
2)비결정성 수지
→PS, PC, AS, ABS, PMMA, PVC 등

비
용
적

열
수
축

•Tg •A

•B

•Tm


•C

온도

열 결
수 정
+
축 수
축

비
용
적

•Tg •A

•B

•결정성 수지

•비용적-온도 곡선 특성(모형도)

•Tm

•C

온도

1


유리전이온도, 결정화 온도


•결정성 수지


1

▣수축율 비교
결정성 수지

비결정성 수지

수지명

수축율(%)

수지명

수축율(%)

HD-PE

2~3

GP-PS

0.2~0.6

PP

1~2.5

PC

0.5~0.8

PA6

0.9~2,5

AS

0.2~0.7

PA66

0.9~2.5

ABS

0.3~0.8

POM

1.5~3.5

PMMA

0.2~0.8

PBT

1.9~2.4

PVC

0.4~0.5

2


▣ PBT(비강화) 수지의 금형온도에 의한 수축율 관계

수축0.4%

금형온도에 따른 수축율(치수) 변화량
그라프 에서 보듯이 금형온도 40℃ 경우와 95℃의 경우 0.4% 수축 차이 발생
부품의 치수가 100mm 일 경우 0.4mm 차이 발생
부품의 치수가 25mm 일 경우 0.1mm 차이 발생

2


▣금형의 온도 차이에 의한 수축 현상

80℃

80℃

80℃

60℃

60℃

60℃

결정성 수지의 경우 왼쪽
금형의 온도상태에서 발생
하는 휨 뱡향은?

2



80℃

80℃

80℃
•A 형상

60℃

60℃

60℃

•B 형상

결정성 수지의 경우 왼쪽
금형의 온도상태에서 발생
하는 휨 뱡향은? → B형상


2

60℃ 60℃ 60℃
60℃

60℃
60℃ 60℃ 60℃

2


•용융 상태
고화 상태

•캐비티측

•열이 집중되는 위치

•코어측

•다른 부위 보다 늦게 고화 진행되며
•수축에 의한 변형이 되는 위치

•24

•NARA M&D Co.,L

2


▣금형의 냉각회로 배치

2


▣팬의 수축변화에 의한 변형불량 개선 사례

2


•표면 향상
•수축/변형 개선
•치수안정성

•강도 향상

•금형온도 영향
•C/T 단축

•웰드 개선
•충진 향상

2


•★ 두꺼운 부분이 열용량이 많으므로 중점적으로 냉각한다.
•★제품의 굴곡부위를 고려하여 냉각홀 배치한다.
•★코어핀의 경우에도 C/T 에 영향이 있는 경우에는 냉각홀 설치 한다.

•★수축으로 인한 변형을 방지 목적으로 상하측 별도 온도 관리 한다.
•★금형 내에 냉각수가 멈추어 고이는 부분이 없도록 한다.

•★열정도성이 좋은 재질을 부분적으로 사용한다.

3


▣고화 과정과 수축 및 기공 발생 현상
빠른 고화
80℃
80℃

80℃

80℃

80℃

80℃

서서히 고화

두꺼운 부분에서의 표면
수축과 중심부의 기공 발
생 원리
→금형 표면의 온도와 사
출된 용융 수지의 온도 차
이로 표면 부터 고화가 진
행되며, 중심부는 서서히
응고되며 표면쪽으로 수지
가 이동한다.

3


•기공 발생

보압 조건을 조정하여 수축 기공을 개선

•기공 없슴

3


▣수축 기공 발생 사례

기포부위 단면
상태

3


게이트 랜드와 단면적에 따른
고화의 영향

게이트 위치의 영향

3


수축 기공 개선을 위한 요소
•★보압을 적정하게, 게이트 응고가 완료 될 때까지 유지한다.(역류 방지)
•★쿠션량을 적절하게(소형 사출기 5mm)유지하여 수축양 보충 한다.

•★게이트의 위치는 부품의 가장 두꺼운 부분에 위치한다.
•★중량관리를 하여 이상유무 확인한다.

•★게이트의 단면적을 적합하게 한다.(작을경우 게이트 응고 빠름).

3


사이드 게이트 주변의
수축 현상

다이렉트 게이트 반대면
위치의 수축 현상

3


•개선후 형상

개선전 형상

A
B
•터미널 내폭으로 휨발생

•수축율 감안
•금형 코아 수정 추진 (편당2°)

3

터미널 변형 불량 → 금형의 해당 부품 수정(역보정 )실시

개선전

개선후

구 분

A

B

개선방법

결

과

개선전

0°

0°

-

722,932 ppm

개선후

2°

2°

코아 역보정
개선(편당2°)

2,968 ppm

25

4


•▣Gas 성형 금형 구조
•C

•SECTION C-C
•C

두꺼운 부분에 고압 가스 주입으로 수축 개선

4


•-0.3mm

•+2.5
mm

보스부위 살두께 조정으로 수축 개선

4


4


▣부품 설계 단계에서 수축,변형 요소 방지 형상 설계

5


▣수축,변형 주요 요소들

금형 온도

게이트 위치

수축,
변형
보압

부품 두께

5


▶ 수축에 영향을 주는 다양한 원리를 알고, 또한 수축의
편차는 변형불량으로 발전됨을 이해하며, 이는 곧 치수
의 불량으로 됨.
▶ 최적의 조건을 찾도록 노력하고 표준화 추진.
▶ 표준 조건은 설정되어있으나 관리가 미흡하여 수축,
변형이 발생하는 경우가 많음으로 표준화 조건을 항시
준수.

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