'사출'이란 플라스틱, 고무, 금속 등과 같은 재료를 고온 및 압력을 가하여 거푸집 역할의 특정한 금형이나 틀 안으로 밀어 넣는 공정을 의미한다. 일반적으로 이러한 공정은 산업 분야에서 매우 널리 사용되며, 다양한 제품을 제조, 성형하는 데에 이용된다. 오늘은 플라스틱 사출 용어에 대해 알아본다.
언더컷
'언더컷(Undercut)'이란 금형에서 제품을 분리할 시 형성되는 부분으로, 플라스틱 부품이 금형에 의해 감싸져 있어 제거하기 어려운 구조를 의미하는데 자세히 접근해보자면 금형 디자인이나 부품의 형태가 평면적인 단순한 형태가 아닌, 부품이 금형으로부터 쉽게 분리되지 않는 복잡한 형상을 가지고 있을때 발생하는 문제를 의미한다. 해결하기 위해 별도의 방법이나 추가적인 작업이 필요하다.
언더컷을 해결하기 위한 주요한 방법 중 하나는 금형 디자인을 수정하여 언더컷을 제거하거나 최소화하는 것이다. 이는 금형의 형태를 조정하거나 추가적인 기계적 장치를 사용하여 언더컷 부분을 처리하는 것을 말한다.
또한, 특수한 금형 분리 장치나 '이젝터(Ejector)'를 사용하면 도움을 줄 수 있다. 사출 공정이 완료된 후 금형이 열리면 플라스틱 부품은 보통 금형 내부에서 분리되지 않는 경우가 많은데 이 때 부품을 금형에서 밀어내어 제거하는 역할을 한다.
이젝터는 제품을 신속하게 분리하고 생산성을 향상시키는 데 중요한 역할을 한다. '다캐비티(Multi-Cavity)' 금형을 사용하여 여러 개의 부품을 동시에 생산하는 경우 이젝터는 각 부품을 효율적으로 분리하여 생산량을 높이는 데 도움이 된다.
다시 언더컷으로 돌아와서 후가공 공정을 통해 부품을 가공하는 방법도 사용된다. 다만, 이러한 후가공 공정은 언더컷이 발생할 때마다 무엇보다도 추가적인 비용과 시간이 소요되기 때문에 가능하면 금형을 디자인하는 단계에서 언더컷을 최소화하는 것이 중요하다.
웰드라인
'웰드라인(Weld Line)'은 사출 공정 중에 2개 이상의 플라스틱 스트림이 만나서 결합되는 지점을 가리킨다. 여러 개의 게이트(Gate)나 러너(Runner)에서 플라스틱이 만나거나 합쳐질 때 발생할 수 있으며 사출 공정의 조건에 따라 형성되는 위치와 형태 또한 달라질 수가 있다.
이로 인해 제품의 강도나 외관에 영향을 줄 수 있는데 웰드라인이 발생하는 것을 최소화하거나 방지하기 위해서 게이트의 위치나 형태를 조절하거나 디자인 및 공정 조정이 필요하다. 또한, 후처리 공정을 통해 웰드라인을 다듬거나 감추는 등의 작업을 수행할 수도 있겠다.
게이트
'게이트(Gate)'는 금형 내에서 플라스틱이 '금형 캐비티(Cavity)'로 주입되는 지점을 가리킨다. 게이트의 위치와 형태는 부품의 외관 및 품질에 영향을 미치며, 최적의 게이팅 시스템을 선택하는 것이 중요하다.
게이트의 위치, 형태 및 크기는 부품의 디자인, 재료 흐름, 생산성 및 부품 품질에 큰 영향을 미친다. 이러한 이유로 게이트 디자인은 신중하게 고려되어야 하는데 일반적으로 사용되는 몇 가지 게이트 유형은 다음과 같다.
- '포인트 게이트(Point Gate) : 부품의 한 지점에서 직접 금형 캐비티로 플라스틱을 주입하는 가장 일반적인 형태의 게이트다. 작은 크기의 부품에 적합하며, 게이트를 제거하기 쉽다.
- '러너 게이트(Runner Gate) : 긴 러너(Runner)를 통해 여러 부품에 플라스틱을 공급하는 형태의 게이트다. 다캐비티 금형에서 사용되며, 여러 개의 부품을 동시에 생산할 때 효율적이다.
- '팬 게이트(Fan Gate)' : 여러 지점에서 금형 캐비티로 플라스틱을 주입하는 넓은 형태의 게이트다. 부품의 형태에 맞게 플라스틱을 분배할 수 있으며, 대형 부품에 적합하다.
- '핫러너 게이트(Hot Runner Gate)' : 금형 내부에 가열된 플라스틱을 유지하는 시스템이며 부품에 균일하게 플라스틱을 주입할 수 있다.
게이트는 제품의 디자인과 제조 공정에 큰 영향을 끼치므로 상황에 맞게 적절한 게이트 유형을 선택하고 최적의 위치와 크기를 결정하는 것이 중요하다.
수축
'수축(Shrinkage)'은 사출된 플라스틱 부품이 금형에서 빠져나온 후 크기가 원래의 금형 디자인보다 줄어드는 현상을 의미한다. 플라스틱 물질이 금형 내에서 냉각되고 경화되는 과정에서 발생한다.
일반적으로 두 가지 유형으로 나뉘는데 그 중 첫 번째, 선형 수축은 부품의 길이, 너비, 높이 등이 축소되는 현상을 가리킨다. 주로 금형의 출구 부분에서 발생하는 것이 일반적이며, 금형 출구에서 멀어지면 멀어질수록 수축이 더 적게 발생한다.
두 번째, 부피 수축은 말그대로 부품의 전체 부피가 축소되는 현상을 말한다. 주로 부품의 내부 구조에서 발생되며, 금형 디자인과 사출 공정 조건에 따라 다르게 발생할 수 있다.
이렇듯, 수축은 플라스틱 사출 성형 공정에서 고려해야 할 중요한 요소 중 하나다. 이는 제품의 정확한 치수와 형상을 유지하는 데 영향을 미친다. 수축률은 사용되는 플라스틱 재료의 종류, 금형 디자인, 사출 공정 조건 등에 따라 달라지며, 이러한 요소들을 고려해 적절한 수축률을 예측하고 관리하는 것이 중요하다.
파팅라인
'파팅라인(Parting Line)'은 금형이 두 부분으로 나뉘어져 있는 경우, 이 두 부분이 만나는 경계선을 말한다. 즉, 금형의 상부와 하부가 서로 만나는 지점이며 금형의 두 부분을 분리하는 경계선이다. 파팅라인은 사출 성형 공정에서 제품의 외관에 영향을 미칠 수 있는 중요한 요소 중 하나다.
파팅라인은 금형의 디자인과 조립 방법에 의해 결정되는데 금형 설계 시 이 경계선은 가능한 한 제품의 외관에 영향을 미치지 않게끔 배치가 되어야 한다. 그러나 어떤 경우에는 파팅라인이 제품의 외관에 뚜렷하게 나타날 수도 있는데 이 경우 후처리 공정을 통해 파팅라인을 다듬거나 숨겨 외관을 향상 및 개선할 수 있다.
끝으로, 위의 용어들은 플라스틱 제품 사출에 필수적이며 외관과 품질에 미치는 영향을 최소화하기 위해 매우 주의 깊게 다루어져야 한다.
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