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금형의 가스제거
[플라스틱사이언스] 기사입력 2011-10-27 10:20:08

호퍼로부터 성형기에 들어오는 폴리머 펠레트에는 여러 가지가 포함되어 있다. 폴리머 제조시의 부생물, 미반응물, 분해물, 뒤에서 가한 가소제(可塑劑), 안정제, 자외선 흡수제, 윤활제, 염안료(染顔料), 대전방지제 등, 실로 많은 것이 있다.

폴리머 펠레트는 또한 거기에 필적할만한 용적의 공기와 동시에 호퍼가 실린더 속에 들어와, 급격한 가열처리를 받으므로, 온도에 따라 물리적·화학적 변화를 일으킨다.
 
수지에 의해서 가열 분해 온도가 대체로 정해져 있기 때문에, 그 온도 이하의 실린더 온도 - 정확하게는 용융수지 온도로 유지하도록 하지만 여러가지 첨가제의 열분해까지 충분히 배려하고 있는 것은 적다.
 
고체의 펠레트간 마찰열, 용융 수지가 좁은 곳을 지날 때의 마찰열 등으로 분해가 더욱 진행될 때가 있다. 예를 들어, 핀포인트 게이트, 서브마린 게이트 등을 지날 때, 수지온도가 20~30˚C나 높아지기 때문에 주의해야 한다.
 
어쨌든, 실린더내에서 녹은 수지는 벤트 첨부 성형기라면 실린더의 도중에 발생 가스를 뺄 수 있지만, 통상의 성형기에서는 배압 조정에 의해서 될 수 있는 한 백클로우를 할 수 있다. 그래도 조금은 가스를 포함한 채 금형 속에 들어간다.
 
수지가 런너 속을 흘러갈 때, 형의 파팅면, 돌출 핀의 빈틈에서 형내 공기와 동시에 동반 가스를 하이 스피드로 쫓아가며 진행하지만, 빠지는 방법이 늦어지면 당연히 형내의 수지 충전이 늦어져, 쇼트숏의 상태가 되거나, 성형품 표면이 탁해지는 등, 기타 불량 현상의 흔적을 남기게 된다.
형내에 대한 수지의 충전이 고온에서 될 수 있는 한 빠르게 이루어지면, 왜곡도 적은 좋은 성형품이 얻어지기 때문에 형내를 숏마다 진공상태로 하는 방식이 있지만, 일반적으로는 이루어지지 않는다.
 
형내의 수지 플로우 패턴은 미리 게이트 위치로부터 대략 추정할 수 있으니까, 과거의 경험을 살려 형내 가스 제거구를 설계한다. 기본적으로는 파팅면, 벤트구를 잡는 방법과 돌출 핀의 위치, 수에 따라 정해진다.
 
우선, 파팅면을 어디에 잡으면, 가장 가스 제거가 원활하게 이루어질까를 생각하고 위치를 결정한다. 특히 가스가 고이기 쉬운 곳에는 파팅면에 홈을 만든다. 홈을 만드는 방법은, 캐비티에 접하는 곳은 바리(burr)를 막기 위해서 얕게 만든다. 용융 수지의 점도에 따라 다르지만, 통상0.02~0.05mm으로 하고, 캐비티로부터 3~5mm 떨어져 있다면 깊게 하도록 한다.
 
캐비티내의 가스 제거는 돌출 핀 부분에서도 이루어지므로 그 수와 핀 구멍의 빈틈을 조절한다.
 
이러한 가스 제거는 미리 충분히 설정할 수 없을 때가 있으므로, 실제로는 성형 테스트를 하고 나서, 금형 수정으로 보충해야 한다.


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