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사출성형 불량 원인 및 대책

Cheil Industries Inc.

불량 대책 가이드

사출성형사출성형 불량현상 원인 및 대책

R&D, Application Development Center Last Updated OCT 08 1998Cheil Industries Inc. 2

• 사 출 성 형 가 공

1. 재료를 성형기 호퍼에 공급한다.

2. 가열된 실린더안에서 재료는 스크류로 이동되어, 용융되고 혼합된다.

3. 그리고 나서 용융물은 고압으로 금형으로 사출된다.

4. 용융물은 금형에서 이형되기 위해 온도가 조절되는 금형내에서 냉각된다.

5. 성형품은 이형되고, 새로운 사출성형 사이클이 시작된다.



• 사 출 성 형 가 공

실린더온도, 금형온도

사출속도, 스크류rpm

사출압력, 보압, 배압

공급, 절환, Suck-back, Cushion

사출/보압시간, 냉각시간

속 도

압 력

위 치

시 간

온 도

조 건



• 실린더온도

• 금형온도

• 사출속도 및 사출압력

계량, 압축 및 공급 영역

가능하면, 양호한 외관을 위해 높고, 균일한 금형온도가 필요

설정된 사출속도를 달성하고, 완전한 성형을 위해서는 충분한 사출압력이 필요1000kgf/cm2의 압력을 필요로 할 경우1) 설정압력 : 1200kgf/cm2 → 실제압력 : 1000kgf/cm2

설정사출속도 : 50% → 실제사출속도 : 50%

2) 설정압력 : 800kgf/cm2 → 실제압력 : 800kgf/cm2

설정사출속도 : 50% → 실제사출속도 : 50%↓



• 스크류 rpm

• 보 압

• 배 압

스크류rpm은 가소화 시간으로 필요 rpm이 결정된다.

보압은 수축률을 보상하기 위해 필요하다.

장점

용융 공기빼기 공급안정화

단점

연소 분해가소화시간이 길어진다.



• 공급

• 절환

• Suck-Back

• Cushion

• 사출/보압 시간

• 냉각시간

숏샷 성형으로 공급위치를 선정 할 수 있다.

절환은 사출압에서 보압으로 이동되는 단계이다.

Suck-Back은 Drooling을 방지하기 위해 적용한다.

Cushion은 보압을 위해 필요하다.

사출/보압 시간은 게이트seal까지 필요

긴시간 : 치수안정, 사이클시간이 길어진다. 짧은시간 : 휨



• 초기 성형조건의 결정 방법

1. 온도 낮은 수지온도(분해 방지, 사이클시간을 단축하기 위해)

2. 압력 사출압력, 보압, 배압을 낮게 한다(over packing에 의한 형 손상을 방지 하기 위해)

3. 형체압 높게 한다(바리를 방지하기 위해)

4. 속도 사출속도 저속 (over packing 방지) 스크류rpm 저속 형 개폐 저속 (형 파손 방지) 공급 stroke 소 (over packing 방지)

5. 시간 사출-보압 길게 (게이트seal을 확실히 한다) 냉각 길게

.



단계사출성형의 이론과 응용

• 1,2,3 영역(스킨층)의 사출속도 제어가 성형품의 외관에 영향을 준다.

• 4,5,6 영역(중간부위)의 보압 제어가 성형품의 기능에 영향을 준다.

1

4

23

5 6 1 2 3 4 5 6



사출속도의 기능

1. 중~고속2. 게이트 주변의 젯팅이나 실버스트릭을 방지하기 위해 속도를 떨어뜨린다.3. 플로우마크나 웰드라인을 방지하기 위해 고속으로 한다.4. 개스 연소나, 바리를 방지하기 위해 중저속으로 하고, 안전하게 절환 한다.

게이트충진 말단

사출속도 1

2

3

4

개스 연소바리

젯팅

웰드라인플로우마크



보압 형태

1. 바리를 방지하기 위해 압력을 낮게 한다.

2. 싱크마크나 치수가 작게 되는 것을 방지하기 위해 고압으로 한다.

3. 잔류응력을 방지하기 위해 저압으로 한다.

저압의 경우

• 숏샷

• 싱크마크

• 치수가 작다

고압의 경우

• 바리• 휨• 치수가 크다• 크랙• 잔류응력• 이형 문제

절환게이트seal

1

2

3

이형휨잔류응력

싱크마크숏샷치수가 작다

바리



전공정에서의 캐비티압 형태

t0 t1 t2 t3

사출공정에서 영향을주는 인자 : -사출속도 -유압오일, 수지 및 온도 -재료의 점도 -스크류 이동의 압력 의존성영향을 받는 인자a.재료의 -점도 -분자붕괴 -결정화도 -부품표면의 분자배향b.부품의-표면품질

사출공정에서 영향을주는 인자 : -절환시의 보압 -압력저장기 제어영향을 받는 인자a.재료의 -결정화도 -이방성b.부품의 -성형품의 완성도 -바리의 발생 -중량

사출공정에서 영향을주는 인자 : -캐비티 벽면의 온도 -금형의 변형 -형체 유닛의 안정성 -형체력 배율영향을 받는 인자a.재료의 -결정성 -부품내부의 분자배향 -성형수축b.부품의 -중량 -치수 -보이드 -싱크마크 -응력 완화 -이형의 용이

사출단계 압축단계 보압단계



여러가지 조건에 의해 영향을 받는 캐비티내 압력 이력

• 스크류 전진속도가 다르면 압축공정에서의 발생압력이 현저히 다르다.

• 금형온도가 높으면 금형내의 압력전달이 개선된다.

• 게이트 디자인은 냉각공정에서 보압에 큰 영향을 준다.

• 캐비티에서 가까운 곳과 유동말단에서 가까운 곳과는 압력차가 존재한다.

time

P c

t(in) t(hold2)t(hold1)

1

2

∆Pc in 1

∆Pc in 2

Tc1

Tc2

Tc1 > Tc2Tc: 금형온도

timeP c 1

2

1: 게이트 주위 2: 게이트에서 멀리 떨어진 곳

time

P c 1

23

1: 스프루 게이트 2: 필름 게이트 3: 핀 게이트

time

P c1

2

3

Vs1 > Vs2 > Vs3Vs: 축방향 스크류 속도



사출공정에서 보압공정으로의 절환점 위치에 의해 캐비티의 압력이력은영향을 받는다.

시간

P c

시간

P c

시간

P c

시간

P c

사출공정에서 보압공정으로의절환이 없는 경우 -최종압력이 충진압력에 가까운 경우(작은 게이트나 큰 L/t)

늦은 절환

금형에서의 유출(재료가 금형에서바렐로 역류한다) -금형 파손 -바리 발생

너무 빠른 절환

보압으로 캐비티 충진 -표면에 마크 발생

올바른 전환, 사출공정에서보압공정으로 유연하게 이동



• 흑점, 오염

• 재료가 사출 실린더 내에서 연소 -체류시간이 길거나 혹은 파손된 스크류나 바렐내의 연소로 연속하여 발생하는 흑점 -파손된 스크류 헤드에서 부분적으로 과열되어 발생하는 흑점 -사출 실린더를 가열한 상태에서 장시간 기계를 멈추어 둔것에 의해 발생하는 흑점 -노즐부분에서 연소된 재료에 의한 흑점

• 오염 -스크류 혹은 바렐에서 파손된 미세한 금속 파편 -호퍼 또는 사이로에 공급한 재료포장에서 발생한 오염 -포장을 열 때 생긴 실밥이나 종이 조각 -오토 피딩에 있어서 오염된 공기에 의한 오염

• 안료의 분산불량

• 난연제 및 안정제등의 열화



• 흑줄

원 인 대 책

• 과열된 재료 •수지온도를 내린다.

•사출실린더내의 수지를 충분히 제거한다.

•사이클 시간 및 체류시간을 줄인다.

•스크류 회전속도를 내린다.

•배압을 내린다.

• 부적합한 사출성형기 •스크류와 바렐을 점검한다.•스크류의 발란스를 점검한다.

• 부적합한 금형설계 •게이트 사이즈를 크게 한다.

•사출속도를 내린다.

•이젝트핀과 홀의 간극을 늘린다.

•공기빼기를 설치한다.

•금형표면의 그리스나 기름을 깨끗이 제거한다.



• 실버스트릭• 재료의 수분 • 사용전에 재료를 건조한다.

• 재료의 분해 • 실린더온도를 내린다.

• 사출속도가 너무 빠름 • 사출속도를 내린다.

• 가소화공정에 있어서의 에어 트랩

• 거친 입자와 미세한 입자의 혼합

• 금형온도가 너무 낮음

• 부적합한 금형설계

• 용융되지 않은 재료

• 배압을 내린다.

• 스크류 rpm을 내린다.

• 불균일한 재료를 제하고 나서 사용한다.

• 금형온도를 올린다.

• 게이트 발란스를 맞춘다.

• 게이트 위치를 변경한다.

• 개스 빼기를 설치하거나 늘린다.

• 용융온도를 올리거나 큰 성형기로 변경한다

• 오염된 재료를 제하고 나서 사용한다.



• 웰드라인

• 수지온도가 너무 낮음• 사출속도가 너무 늦음• 금형냉각이 너무 빠름

• 수지온도를 올린다.• 사출속도와 사출압력을 올린다.• 금형온도를 올린다.

• 부적절한 금형설계 • 게이트를 늘린다.• 게이트 치수를 크게 한다.• 게이트 위치를 변경한다.• 부분적으로 두께를 늘린다.

• 재료의 유동성 불량 • 고유동 재료를 사용한다.

1. 멜드라인(hot weld) : 용융선단이 재결합한 후에 캐비티내에서 다시 흐른 것

2. Butt웰드(cold weld) : 용융선단이 반대방향에서 우연히 마주쳐, 거의 순간적으로 흐름이 정지된 것

12



• 싱크 마크

• 벽두께가 다름 • 벽의 두꺼운 부분의 두께를 줄인다.

• 스프루, 런너, 게이트 사이즈가 너무 작다.

• 스프루, 런너, 게이트 사이즈를 늘린다.

• 사출압 및 보압이 너무 낮다. • 사출압 및 보압을 올린다.

• 성형온도가 너무 높다. • 실린더 온도 및 금형 온도를 내린다.

• 불충분 또는 불균일한 금형 냉각 • 냉각시스템을 점검한다.

• 불충분한 재료 공급량 • 재료공급량을 증가한다.

• 절환점을 올바르게 한다. (Cushion을 설치한다)



• 크랙

• 모난 곳에 응력집중 • 모난 곳을 제거(R/T ≥ 0.5)한다.

• 벽두께가 얇다. • 벽두께를 늘린다.

• over packing에 의한 잔류응력 • 사출압력, 보압 및 시간을 내린다.

• 불충분한 흐름에 의한 잔류응력 • 수지온도, 금형온도를 올린다.

• 이형성이 좋지 않음 • taper를 증가한다.• 언더컷을 줄인다.• 금형면을 마모한다.

• 웰드라인 • 웰드라인의 위치를 변경한다.

• 환경 응력 균열 • 특별한 약품의 접촉을 피한다.

• ESCR재(환경응력균열에 저항성이 있는 재료)를 사용한다.



• Peeling

• 부적합한 재료 • 실린더 및 호퍼를 청소한다.

• 부적절한 성형조건 • 용융온도, 금형온도를 내린다.

• 활제 과다 사용 • 활제의 사용량을 적절하게 한다.

• 게이트 치수가 너무 작음 • 게이트 치수를 크게 한다.



• 바리

• 형체압의 불충분 • 형체압을 늘린다.

• 사출속도가 너무 빠름 • 사출속도를 내린다.

• 사출압력이 너무 높음 • 사출압력을 내린다(특히 최초의 보압을

내린다)

• 공급량이 너무 많음 • 공급량을 줄인다.

• 금형면의 오염 • 금형면을 청소한다.

• 수지온도가 너무 높음 • 수지온도를 내린다.

• 부적절한 파팅라인 • 파팅라인을 점검한다.



• 플로우 마크

콜드 플로우 마크 • 수지온도 및 금형온도가 너무 낮음

• 노즐, 스프루, 런너, 게이트의 치수 가 너무 작음

• 사출속도와 사출압력이 너무 낮음

• 콜드 슬러그 웰이 너무 작음

개스 플로우 마크 • 재료의 수분

• 재료의 열화

• 배압이 낮음

• 사출속도가 너무 빠름

• 개스 빼기가 불충분

• 수지온도와 금형온도를 올린다.

• 노즐, 스프루, 런너, 게이트의 치수를 크게 한다.

• 사출속도와 사출압력을 올린다.

• 콜드 슬러그 웰을 크게 한다.

• 사용전에 재료를 건조한다.

• 수지온도를 내린다.

• 배압을 올린다.

• 사출속도를 내린다..

• 개스 빼기 개량



• 젯팅

• 콜드 슬러그 • 콜드 슬러그 웰을 설치한다.

• 수지온도, 금형온도가 너무 낮음 • 수지온도, 금형온도를 올린다.

• 용융된 수지의 유동이 너무 빠름• 사출속도를 내린다.

• 게이트 치수를 키운다.

• 부적절한 게이트 위치 • 게이트 위치를 변경한다.



• 미성형

• 성형기의 용량보다 형의 Shot 용량이큼

• 성형기의 용량을 늘린다.

• 런너 및 게이트 치수가 너무 작음 • 런너 및 게이트 치수를 늘린다.

• 수지온도 및 금형온도가 너무 낮음 • 수지온도 및 금형온도를 올린다.

• 기본 두께가 너무 얇음 • 기본 두께를 늘린다.

• 공급량 부족 • 공급량을 늘린다.

• 사출속도가 너무 느림 • 사출속도를 올린다.

• 부적절한 개스 빼기 • 개스 빼기를 개선한다.



품질관리

PROCESS FLOW INSPECTION FLOW INSPECTION FREQUENCY

→ SAMPE 3 - ONCE/DAY

→ SAMPLE 2 - START PHYSICAL PROPERTIES APPEARANCE INSPECTION ; ONCE/HR

→ SAMPLE 1 - COLOR CHECK

MATERIAL ADDITIVE

WEIGHING

MIXER

EXTRUSION

COOLING

DRYING

STORAGE

SCREENING

STORAGEIN SILO

WEIGHING

PACKAGING

CUTTING

SAMPLING

PHYSICALPROPERTIESANALYSIS

CHEMICALPROPERTIES

ANALYSIS

APPEARANCEINSPECTION

INJECTIONMOLDING

CHEMICALPROPERTIESANALYSIS

-RTVM APPEARANCEINSPECTION-CONTAMINATION-COLOR-PELLET SIZE-POLLUTION

AGING

PHYSICAL PROPERTIES-MFR-IZOD-VST-R-HD-TS/TE-YI-WHITENESS-FLAMMABILITY-SHEET-OTHERS

DECISION

SHIPMENT

OFF SPECTREATMENT

INVESTIGATION OFTHE CAUSE

CORRECTIVE ACTION

CONTROL AFTEROFF SPEC

SAMPLE 1

SAMPLE 2

SAMPLE 3

SAMPLE 2SAMPLE 3

SAMPLE 2SAMPLE 3

FAIL

PASS

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