시대의 큰 수레바퀴가 계속해서, 빠르고, 잔인하게 전진하면서, 더욱 나쁜 것은 노동시장을 찾기 어렵고, 금형산업은 전반적으로 인력이 부족하다는 점입니다... 걱정된다! 따라서 제한된 인적 자원으로 증가하는 비용에 대처하기 위해 어떻게 금형 수익을 높일 수 있는지가 모든 사람이 직면한 주요 문제입니다. 정밀도를 높이고 금형 제작을 자동화하는 것은 확실히 좋은 방법이지만 많은 돈이 필요합니다. 장비 구입, 인력 교육... 위의 상황에 대응하여 이를 달성하는 가장 간단하고 쉬운 방법은 "핫 러너의 사용"을 철저히 이해하는 것입니다. 사출 성형의 가공은 (가소화) → (유동) → (성형) → (고체화 및 결정화)의 과정입니다.
그래서 플라스틱의 특성은 특히 중요합니다. 예를 들어 용액 온도, 압력, 점도, 비열 등을 주의해야 합니다. 플라스틱 분야는 워낙 광범위하기 때문에 여기서는 다 들어갈 수 없지만, 상식적인 부분만 설명하겠습니다. 플라스틱이 성형되고 가공될 수 있는 이유는 가열되는 온도에 따라 유리상태, 고탄성상태(고무상태) 등 4가지 상태로 나눌 수 있기 때문이다. 및 점성 흐름 상태(소성 상태), 분해 상태(그림 참조):
유리 상태: 0~T1, 분자는 동결 상태이고 단단하고 부서지기 쉽습니다. 압력에 노출되면 쉽게 부서집니다.
고탄성 상태(고무 상태) : T1~T2, 외력에 의해 변형될 수 있고 녹은 상태에 도달하기 전에는 형성이 쉽지 않습니다.
점성유동상태(가소화상태) : T2~T3, 마음대로 가공, 성형이 가능하다.
분해 상태 : T3, 플라스틱이 깨지기 시작하고 가스 분해 생성물이 나타나며 심지어 탄 상태에 도달합니다. (참고) 다음은 일반 플라스틱의 성형 조건입니다.
플라스틱마다 상대적인 성형 면적은 다를 수 있지만 공정 분석은 동일합니다. 따라서 우수한 금형 설계자는 각 플라스틱의 성형영역과 가공특성을 정확히 이해해야 합니다. 일반 유체(예: 물, 기름...)의 흐름 상태는 뉴턴의 정의를 기반으로 합니다. 플라스틱 용융물은 일반 유체처럼 보이지만 실제로는 비뉴턴 유체입니다. 예: 뉴턴 유체에서는 전단 응력이 변하더라도 점도는 변하지 않습니다. 플라스틱 용융물의 경우 전단 응력이 변하면 점도도 크게 변합니다. 예를 들어 뉴턴 유체에서는 압력이 1에서 10으로 증가하면 유출량이 10배 증가합니다. 플라스틱 용융물에 대해 동일한 실험을 수행해 보십시오. 압력이 1에서 10으로 증가하면 유출량이 100배, 500배 또는 심지어 1000배까지 증가할 수 있습니다(플라스틱에 따라 다름).
따라서 이 비뉴턴 흐름에서는 압력이 증가할수록 흐름 저항이 감소합니다. 따라서 사출 성형 중에는 게이트가 상당히 좁더라도 금형 캐비티를 채우기가 쉽습니다. 뉴턴 유체의 경우 그림과 같이 두 가지 분류가 더 있습니다.
사출 성형은 다음과 같습니다. 고속 플라스틱 용액을 사용하여 변형을 일으키는 가공 방법입니다. 플라스틱 용액은 압축성이 있기 때문에 고속 흐름에서 탄성 압력 변화를 일으키기 쉽습니다. 이러한 현상은 유동저항이 급격하게 변할 때 나타나는데, 이러한 탄성압력 변화가 발생한 후 유체 선단의 확산방향이 극도로 혼란스럽고 불안정하다. 그러나 고속 충진을 사용하는 경우 플라스틱 용액은 비압축성으로 보입니다. 이 탄성 압력 변동(불안정한 맥동)의 원인은 무엇입니까? 그림에는 다음과 같은 분석이 나와 있습니다.
플라스틱 용액의 흐름이 층류 상태와 유사할 때, 즉 금형 캐비티가 정상적이고 안정적인 상태로 채워져 있는 것입니다.
그림에서는 압축성이 풍부합니다. 플라스틱 용액은 나선형 스프링으로 표현됩니다. 스프링이 압력을 가하여 튜브의 중심을 향해 이동하면 스프링이 왼쪽에서 오른쪽으로 같은 속도로 이동합니다. 이상적인 층류 상태. 주입 압력으로 인해 저항과 평형을 이루면 스프링이 부드럽게 움직입니다. C와 같은
그러나 경우에 따라 빠른 충전이 필요한 경우 사출 압력과 속도가 비정상적으로 증가합니다. 따라서 탄성 플라스틱 용액(스프링)은 첫 번째 순간에는 공정의 압축을 견디고 두 번째 순간에는 강한 저항을 유발합니다. 그 이유는 이러한 흐름 조건의 압력 변동과 난류 때문입니다. 이를 탄성 난류라고 합니다. 사용되는 플라스틱은 제품 설계 초기에 선택해야 하지만, 대부분의 경우 금형을 고려하지 않습니다. 그러나 가능하다면 선택한 재료에 따라 금형 제작이 쉬워야 합니다.
성형 수축률이 작은 제품(PS, ABS, PC)의 치수 정밀도를 얻기가 더 쉽습니다.
성형 수축률이 큰 것(PP, PE, POM)은 치수 정밀도를 얻기가 더 어렵습니다(금형 공차는 성형품 공차의 1/6입니다).
유동 시 상대적으로 점도가 큰 것(ABS 등)의 경우 용액이 틈새로 흘러들어갈 가능성이 적지만, 점도가 낮은 것(PA, POM 등)의 경우에는 틈이 작더라도 용액이 쉽게 들어갈 수 있습니다.
성형시 온도가 낮은 것(PS 등)은 성형하기 쉽고 성형주기도 빠르지만, 성형온도가 높은 것(PC)은 속도가 느리다.
성형 시 열화나 분해가 잘 일어나지 않는 것(PS, PE, PP 등)은 대량생산 시 품질이 불안정하여 불량품이 쉽게 발생하지 않으나, 열화나 분해가 일어나기 쉬운 것 성형 시 조건(금형이 성형 조건을 정밀하게 제어할 수 있음)으로 인해 대량 생산이 불가능합니다. 이 문제는 핫러너의 경우 특히 심각하다. 분자 구조에서 관찰하면 결정성 플라스틱은 화학 구조에 따라 분자의 일부가 질서정연하게 조립되어 있는 선형 폴리머입니다. 이를 결정성 플라스틱이라고 합니다. 모든 분자가 이 상태가 되는 것은 아니며, 냉각 조건에 따라 무게 기준으로 40~80%의 분자가 결정체가 됩니다. 이 정도를 "결정성"이라고 합니다. 결정 내부에는 라멜라(Lamella)라는 분자사슬이 휘어지고 접히는데, 단위결정을 생성하는 결정부분에 들어가지 못한 분자사슬이 라멜라나 구정석 사이에 존재하여 비결정부분이 된다. 비정질 플라스틱... 결정질 플라스틱과 달리 분자는 질서정연하게 조립될 수 없습니다. 이는 고분자 사슬을 형성하는 원자단이 너무 크고 가교가 결정화를 방해하기 때문입니다.
부피 변화를 관찰하면 열가소성 플라스틱도 두 가지 범주로 나눌 수 있는데, 하나는 비정질 플라스틱이고 다른 하나는 결정질 플라스틱입니다. 결정질 플라스틱과 비정질 플라스틱의 분류와 관련하여 다양한 플라스틱의 특성이 표에 나와 있습니다. 다음 예를 통해 부피와 온도 사이의 변화를 더 잘 이해할 수 있습니다. 예를 들어, PS(비정질 플라스틱 대표)는 20°C에서 200°C로 가열할 때 약 8.3% 팽창합니다. 밀도는 0.97cm/g에서 1.012cm/g(결정성 플라스틱 대표)로 감소합니다. 동일한 조건에서 다음과 같은 변화가 있습니다:
20℃에서의 부피: 1.03 cm/g
200℃에서의 부피: 1.33 cm/g
부피 증가 비율: 29%
용융된 비정질 폴리머는 사용된 사출 성형기를 사용하여 크게 압축할 수 있습니다. 조건에 따라 과도한 용융물이 금형 캐비티를 채우게 될 수 있습니다. 이러한 조건에서 만들어진 성형 제품은 큰 내부 응력을 유지하면서 응고됩니다. 이는 성형품의 성능에 큰 영향을 미칩니다. 탈형과 동시에 파괴되며, 약간의 외력이나 화학약품의 작용에도 쉽게 파손됩니다.
결정질 플라스틱은 가열로 인해 결정이 완전히 녹아 비정질이 되는데 그 거동은 비정질 고분자와 동일하다. 압력이 높아지면 결정질 재료에서 비정질 재료로의 전이 온도도 증가한다는 점은 주목할 가치가 있습니다. 결정성 플라스틱을 성형할 때 성형품의 품질 측면에서 매우 중요한 점 중 하나는 폴리머가 비정질 상태일 때 성형 작용을 완료해야 한다는 것입니다. 이 문제는 특히 보압 기간 동안 흐름에 의해 보압 중 변형이 발생합니다.
결정성 플라스틱의 용융물이 급속히 냉각된 후, 성형품의 일부 부분의 재결정화가 방해를 받습니다. 재결정화 현상은 즉시 완료되지 않고 언제든지 지속됩니다. 밀도와 결정화는 직접적인 관계가 있습니다. 결정화도 사이. 결정화도가 높을수록 밀도도 높아집니다. 반대로, 결정화도가 낮으면 급랭으로 인해 재결정이 방해되는 부분은 온도와 시간의 차이로 인해 어느 정도 후결정화가 계속 진행됩니다. 이 부품의 원래 밀도가 복원될 때까지 후결정화는 계속됩니다. 따라서 결정화 후와 수축이 관련되어 있으며, 결정화 후와 수축도 성형품의 굽힘 변형 및 치수변화(성형품이 작아지는 현상)의 원인이라고 이해할 수 있다.
금형 캐비티의 표면 온도가 높으면 처음에는 성형 수축이 크지만 열처리 과정에서 거의 변화가 없습니다. 따라서 매우 높은 금형 표면 온도에서 만들어진 성형품은 고온에서 사용되더라도 치수 안정성이 우수합니다. 따라서 결정성 플라스틱의 금형 캐비티 크기를 결정할 때 결정화 후와 수축 후의 관계를 고려해야 합니다. 중요한 것은 금형 캐비티의 표면 온도를 처음부터 올바르게 제어해야 한다는 것입니다. 조형. 물론, 금형 캐비티의 표면 온도에 온도차가 완전히 없도록 하는 것은 불가능하지만 효과적인 온도 제어 시스템을 사용하여 온도차를 최소화할 수 있습니다.
보통 금형 온도를 높이면 제품 크기가 줄어들지만 절대적인 것은 아닙니다. 금형 온도를 높이면 결국 크기가 커지는 경우도 있습니다. 여전히 실제 성형 효과에 달려 있습니다. 현재 핫 러너 금형은 전 세계 모든 산업 선진국과 지역에서 널리 사용되고 있습니다. 이는 주로 핫 러너 금형에 다음과 같은 중요한 특징이 있기 때문입니다.
1. 부품 성형 주기를 단축합니다.
러너 시스템의 냉각 시간에 제한이 없기 때문에 부품은 시간에 맞춰 성형 및 응고될 수 있습니다. 핫 러너 금형으로 생산된 벽이 얇은 많은 부품의 성형 주기는 5초 미만입니다.
2. 플라스틱 원료 절약
순수 핫러너 금형에는 콜드러너가 없기 때문에 생산비용이 들지 않습니다. 이는 플라스틱이 비싼 응용 분야에 특히 중요합니다. 실제로 세계적으로 석유와 플라스틱 원료가 비쌌던 시대에 국제 주요 핫러너 제조사들은 모두 급속도로 발전했다. 핫 러너 기술은 재료비를 줄이는 효과적인 방법이기 때문입니다.
3. 스크랩 감소 및 제품 품질 향상
핫 러너 금형 성형 공정 중에 러너 시스템에서 플라스틱 용융 온도가 정확하게 제어됩니다. 플라스틱이 각 금형 캐비티에 더욱 균일하게 흘러들어 일관된 품질의 부품을 생산할 수 있습니다. 핫 러너 성형 부품은 게이트 품질이 좋고 탈형 후 잔류 응력이 낮으며 부품 변형이 적습니다. 따라서 시중에는 핫러너 금형에 의해 고품질의 제품이 많이 생산되고 있습니다. 예를 들어, 친숙한 MOTOROLA 휴대폰, HP 프린터, DELL 노트북의 많은 플라스틱 부품은 핫 러너 금형으로 제작됩니다.
4. 생산 자동화에 도움이 되는 후속 프로세스를 제거합니다.
핫 러너 금형으로 부품을 성형한 후에는 게이트를 다듬고 콜드 러너 및 기타 공정을 재활용할 필요가 없습니다. 생산 자동화에 도움이 됩니다. 많은 외국 제품 제조업체는 핫 러너와 자동화를 결합하여 생산 효율성을 크게 향상시킵니다.
5. 사출 성형 공정의 적용 범위 확대
핫 러너 기술을 기반으로 많은 첨단 플라스틱 성형 공정이 개발되었습니다. PET 프리폼 제작, 금형 내 다색 사출, 다중 재료 사출 공정, STACK MOLD 등 핫 러너 금형은 콜드 러너 금형에 비해 많은 장점이 있지만 금형 사용자는 핫 러너 금형의 단점도 이해해야 합니다. 정리하면 다음과 같은 점이 있습니다.
1. 금형 비용 상승
핫 러너 부품은 상대적으로 비싸며 핫 러너 금형 비용도 크게 늘어날 수 있습니다. 부품 생산량이 적으면 금형 공구 비용 비율이 높아 경제적으로 비용 효율적이지 않습니다. 개발도상국의 많은 금형 사용자에게 핫 러너 시스템의 높은 가격은 핫 러너 금형의 광범위한 사용에 영향을 미치는 주요 문제 중 하나입니다.
2. 핫 러너 금형 생산 기술 및 장비에는 높은 요구 사항이 필요합니다.
핫 러너 금형에는 정밀 가공 기계가 필요합니다. 핫 러너 시스템과 금형 간의 통합 및 협력 요구 사항은 매우 엄격합니다. 그렇지 않으면 금형 생산 공정에서 많은 심각한 문제가 발생할 수 있습니다. 예를 들어, 플라스틱 씰링이 불량하면 플라스틱이 넘쳐 핫 러너 부품이 손상되고 생산이 중단되며, 노즐 인서트와 게이트의 상대적 위치가 좋지 않으면 제품 품질이 심각하게 저하됩니다.
3. 복잡한 작동 및 유지 관리
콜드 러너 금형에 비해 핫 러너 금형은 작동 및 유지 관리가 복잡합니다. 부적절한 사용 및 작동은 핫 러너 부품을 쉽게 손상시켜 생산을 불가능하게 하고 막대한 경제적 손실을 초래할 수 있습니다. 핫 러너 금형을 처음 사용하는 경우 경험을 쌓는 데 오랜 시간이 걸립니다.