1. 사출금형, 사출성형기의 이해

사출성형이란 용융상태에 있는 플라스틱 재료를 밀폐되어 있는 금형의 공간으로 압력을 가해 주입하고 금형 내에서 냉각, 고화시켜 금형 형상과 동일한 형태를 만드는 방법을 말하며, 열가소성 플라스틱의 성형가공법 중 현재 가장 일반적이고, 또한 발전된 성형 기법이다.

2. 사출공정 사이클

사출공정은 금형의 닫힘에서 가소화, 사출, 냉각, 계량, 형개, 취출을 하나의 사이클로 하는 순환공정의 연속이다.

금형이 형폐(Mold Closing) 순간에는 저속으로 이동되는데 이는 이형 불량 또는 성형품의 버 등에 의해 금형의 손상이 우려되기 때문이다. 형체(Mold Clamping)는 형폐 이후 사출 시 금형이 유동수지의 압력에 의해 밀리는 것을 방지하기 위해 목적으로 가동측 금형을 받쳐준다. 한편 금형의 체결이 완전히 이뤄진 후 사출부가 앞으로 전진해 노즐이 Sprue Bushing과 접촉하는 단계를 노즐 전진이라 부른다.

가소화단계에서는 금형 내에서 수지가 고화되는 시간동안 사출부에서 다음 사이클 사출을 준비하기 위한 수지의 용융을 시작한다(계량 단계 포함). 이어 노즐과 Sprue Bushing이 결합되면 사출 스크루가 앞으로 전진하면서 금형 안으로 용융수지를 공급한다.

또한 제품의 형상을 유지하고 싱크나 보이드와 같은 불량을 방지하기 위해서는 충진이 완료된 후 일정 시간의 압력을 지속적으로 가하는 보압 작업이 필요하고, 이어 사출과 보압에 의해 제품의 형상이 금형 내에 채워진 상태에서 제품의 원하는 형상과 안정적인 치수를 얻기 위해 일정시간 금형온도를 유지하는 냉각 과정을 거친다.

제품이 사출되고 난 후 노즐 후퇴 단계에서는 성형된 수지의 냉각과정에서 금형의 냉각에 의해 노즐 내의 수지가 고화되는 것을 방지하려고 사출부가 뒤로 후퇴하면서 노즐과 Sprue Bushing의 접촉을 해제한 후 다음 사출을 준비한다. 또한 수지의 고화가 완료되어 성형이 끝난 후 금형이 열리고 고정측의 에젝터 핀이 작동해 성형품을 금형에서 분리시켜내는 형개와 이형 작업을 거친다.

3. 사출성형기의 종류

사출성형기란 사출부와 형체부로 구성된 기계로, 사출부는 수지를 넣어 건조시키는 호퍼, 수지를 고온에서 용융시키는 실린더, 수지를 금형에 밀어 넣는 사출 유닛 등으로 구성된다. 형체부는 금형을 개폐하는 부위로서, 용융된 수지의 압력을 견디며 캐비티를 형성한다.

사출기는 구동방법에 따라 유압, 전동, 하이브리드 방식 사출성형기로 나뉘며, 유압식은 삼상 유도 전동기와 유압 펌프를 동력원으로 사용해 작동부위에 설치된 액추에이터를 움직이는 방식이고, 전동식 사출성형기는 서보모터를 각 동작 부위에 장착해 볼스크루, 기어박스 또는 타이밍 벨트를 이용해 동력을 전달하는 방식이다. 하이브리드는 두 방식을 혼합한 것이다.

한편 사출성형기는 형체구조에 따라 토글식, 직압식, 복합식으로 나뉘고, 구조에 따라 인라인 스크루 방식, 플랜저 방식, 스크루 프리폴라 방식 등으로 나뉘게 된다.

그리고 기계의 목적과 성능에 따라 일반 범용형, 사출 고속형, 하이사이클형으로 나뉘며 전용사출기는 두 가지 색상 또는 이재질 수지를 이용해 하나의 제품을 만드는 이중사출기, 열경화성 수지로 제품을 만들기 위한 열경화성 사출기, LSR 원료를 사용하기 위한 액상실리콘 사출기를 비롯해 세라믹 사출기, 사출압출 성형기 등이 있다.