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플라스틱 수축이란 무엇인가요?

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플라스틱 수축 수지 수축

수축은 플라스틱의 중요한 특성으로 제품 성형에 직접적인 영향을 미칩니다. In 플라스틱 사출 금형사출 성형 산업에서 설계자는 수축이 금형 설계에 영향을 미치기 때문에 수축을 이해해야 합니다.

제품 디자이너의 경우 플라스틱 제품을 직접 제조하지는 않지만 수축에 대한 이해는 필수적입니다. 그렇지 않으면 특히 벽이 두꺼운 제품의 경우 디자인이 생산 과정에서 불필요한 문제를 일으킬 수 있습니다.

이 문서에서는 플라스틱 수축에 대해 종합적으로 살펴보며 금형 및 제품 설계자에게 인사이트를 제공합니다.

플라스틱 수축이란 무엇인가요?

플라스틱 수축은 초기 비냉각 크기에서 냉각된 실온 크기까지 치수가 감소하는 비율을 말합니다. 이는 열팽창과 수축뿐만 아니라 다양한 성형 요인과도 관련이 있으므로 성형 수축이라고도 합니다.

특히 수축은 이 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다:

수축 = (원래 크기 - 냉각된 크기) / 원래 크기 × 100%

플라스틱 수축 정도는 재료 유형, 구성, 수분 흡수, 금형 온도 등의 요인에 따라 달라집니다. 예를 들어 결정성 플라스틱은 일반적으로 비정질 플라스틱보다 더 큰 수축을 나타냅니다.

수축이 부품에 미치는 영향

수축은 제품 성능, 외관, 생산 비용 등 다양한 방식으로 부품에 영향을 미칩니다.

첫째, 부품 치수 정확도가 떨어집니다. 수축률을 부적절하게 제어하면 부품 치수가 설계 사양에서 벗어나 조립 정밀도와 피팅 성능에 영향을 미칠 수 있습니다. 예를 들어 자동차 산업에서 수축은 도어와 창문과 같은 부품의 원활한 작동을 방해하여 전반적인 차량 성능과 안전에 영향을 미칠 수 있습니다.

둘째, 부품 외관 품질에 영향을 미칩니다. 플라스틱 부품은 일반적으로 표면이 매끄럽기 때문에 수축으로 인해 표면이 불규칙해져 제품의 미관과 질감이 저하될 수 있습니다. 이는 소비자의 구매 결정에 영향을 미칠 뿐만 아니라 기업의 브랜드 이미지에도 악영향을 미칩니다.

또한 수축은 생산 비용을 증가시킵니다. 수축률을 제어하기 위해 사출 성형 회사는 금형 설계를 조정하고 사출 성형 공정을 최적화하는 등 다양한 조치를 취해야 합니다. 이러한 조치에는 상당한 인적 및 물적 자원이 필요하므로 생산 비용이 증가합니다. 또한 부품 치수 정확도 저하로 인해 2차 가공이나 수리가 필요할 수 있어 생산 및 시간 비용이 더욱 증가할 수 있습니다.

제품 설계자가 사출 성형 수축을 알아야 하는 이유

사출 성형 공장은 생산 과정에서 수축 문제를 해결하지만, 제품 설계자는 여전히 수축 관련 지식을 파악해야 합니다. 그 이유는 다음과 같습니다:

디자인 최적화: 수축을 이해하면 디자이너는 생산 중 크기 변화를 예측하여 정확하고 일관된 결과를 위해 디자인을 최적화할 수 있습니다.

소재 선택: 플라스틱마다 성형 중 수축 수준이 다릅니다. 수축에 대한 지식은 설계 요구 사항에 따라 적합한 재료를 선택하는 데 도움이 됩니다.

반복적인 디자인 프로세스: 수축 문제를 조기에 예측하고 해결하면 개발 주기가 단축되어 제품 출시가 빨라집니다.

비용 효율성: 수축 관련 문제를 최소화하면 낭비, 재작업, 지연이 줄어들어 생산 공정의 비용 효율성이 향상됩니다. 수축에 대해 잘 알고 있는 디자이너는 경제적으로 실행 가능한 제품을 만들 수 있습니다.

사출 성형 수축에 영향을 미치는 요인

수축률은 두께, 성형 공정 및 환경 조건과 같은 요인으로 인해 플라스틱마다 다릅니다. 제품 디자이너는 이 점에 유의해야 합니다:

  1. 벽이 두꺼우면 냉각 시간이 길어지고 수축이 커집니다.
  2. 보강재 및 조각과 같은 기능은 수축에 저항하여 이러한 영역의 수축률을 낮춥니다.

금형 설계자의 경우 플라스틱 수축이 주로 어떤 영향을 미치는지 주의해야 합니다:

성형 공정 요소

  • 성형 온도를 일정하게 유지하면 수축이 줄어듭니다.
  • 사출 압력이 증가하면 수축이 감소합니다.
  • 용융 온도가 높을수록 수축이 줄어듭니다.
  • 금형 온도가 높을수록 수축이 증가합니다.
  • 장시간 압력을 가하면 수축 감소가 유지됩니다.
  • 금형 내 냉각 시간이 길어지면 수축이 줄어듭니다.
  • 사출 속도가 빠르면 수축이 약간 증가합니다.
  • 초기 수축이 크며 약 이틀이 지나면 안정화됩니다.

플라스틱 구조 계수

  • 벽이 두꺼운 부품일수록 수축률이 높습니다.
  • 다음이 포함된 부품 삽입 는 수축률이 더 낮습니다.
  • 복잡한 모양은 수축률이 더 작습니다.
  • 일반적으로 수축은 흐름 방향에서 더 작습니다.
  • 길쭉한 부분은 길이에 따라 수축이 더 적게 나타납니다.
  • 길이에 따른 수축은 두께보다 작습니다.

금형 구조 계수

  • 게이트 크기가 클수록 수축이 줄어듭니다.
  • 게이트에서 멀리 떨어진 부품은 수축이 더 작습니다.
  • 금형의 제한된 부분은 수축이 덜 나타납니다.

플라스틱 속성 계수

  • 결정성 플라스틱은 비정질 플라스틱보다 수축이 더 큽니다.
  • 유동성이 좋은 플라스틱은 성형 수축이 더 적습니다.
  • 플라스틱에 필러를 추가하면 수축을 크게 줄일 수 있습니다.
  • 같은 플라스틱이라도 배치에 따라 수축률이 달라집니다.

다양한 재료는 사출 성형에서 서로 다른 수축을 나타냅니다.

플라스틱 수축률에 영향을 미치는 다양한 요인으로 인해 이 값은 상당한 범위의 변동을 보입니다. 예를 들어, 온라인에서 찾을 수 있는 ABS의 수축률은 대략 0.4%에서 0.7%까지 다양합니다. 보다 정확한 범위를 제공하기 위해 FirstMold는 플라스틱 수축률에 대한 몇 가지 세부 표를 작성했습니다.

PA6 플라스틱 수축:

자료 및 설명성형 수축(%)비고
15% 유리 섬유 강화 PA60.5-0.8PA6G15
20% 유리 섬유 강화 PA60.4-0.6PA6G20
30% 유리 섬유 강화 PA60.3-0.5PA6G30
40% 유리 섬유 강화 PA60.1-0.3PA6G40
50% 유리 섬유 강화 PA60.1-0.3PA6G50
25% 유리 섬유 강화 난연 PA60.2-0.4Z-PA6G25
30% 유리 섬유 강화 난연 PA60.2-0.4Z-PA6G30
30% 유리 섬유 강화 무할로겐 난연 PA60.2-0.4Z-PA6G30
할로겐 프리 난연성 PA60.8-1.2Z-PA6
30% 미네랄 충전 할로겐 프리 난연 PA60.5-0.8Z-PA6M30
30% 유리 마이크로스피어 충전 PA60.8-1.2PA6M30
30% 유리 섬유 미네랄 복합 충전 PA60.3-0.5PA6M30
40% 유리 섬유 미네랄 복합 충전 PA60.2-0.5PA6M40
30% 미네랄 충전 PA60.6-0.9PA6M30
40% 미네랄 충전 PA60.4-0.7PA6M40
일반 사출 등급 PA61.4-1.8PA6
신속한 프로토타이핑 PA61.2-1.6PA6
일반 강화 PA61.0-1.5PA6
중간 강화 PA60.9-1.3PA6
슈퍼 강화 PA60.9-1.3PA6
MoS2 충전 내마모성 PA61.0-1.4PA6

PA6 플라스틱 수축:

자료 및 설명성형 수축(%)비고
15% 유리 섬유 강화 PA660.6-0.9PA66G15
20% 유리 섬유 강화 PA660.5-0.8PA66G20
25% 유리 섬유 강화 내열유 PA660.4-0.7PA66G25
30% 유리 섬유 강화 PA660.4-0.7PA66G30
30% 유리 섬유 강화 가수분해 저항성 PA660.3-0.6PA66G30
40% 유리 섬유 강화 PA660.2-0.5PA66G40
50% 유리 섬유 강화 PA660.1-0.3PA66G50
25% 유리 섬유 강화 난연 PA660.2-0.4Z-PA66G25
30% 유리 섬유 강화 난연 PA660.2-0.4Z-PA66G30
30% 미네랄 충전 할로겐 프리 난연 PA660.2-0.4PA66M30
할로겐 프리 난연성 PA660.8-1.2Z-PA66
30% 미네랄 충전 할로겐 프리 난연 PA660.4-0.7Z-PA66M30
30% 유리 마이크로스피어 충전 PA660.8-1.2PA66M30
30% 유리 섬유 미네랄 복합 충전 PA660.2-0.5PA66M30
30% 미네랄 충전 PA660.6-0.9PA66M30
40% 미네랄 충전 PA660.4-0.7PA66M40
일반 사출 등급 PA661.5-1.8PA66
신속한 프로토타이핑 PA661.5-1.8PA66
일반 강화 PA661.2-1.7PA66
중간 강화 PA661.2-1.6PA66
슈퍼 강화 PA661.2-1.6PA66
MoS2 충전 내마모성 PA661.2-1.6PA66

PP 플라스틱 수축:

자료 및 설명성형 수축(%)비고
20% 탈크 충전 PP1.0-1.5PPM20
30% 탈크 충전 PP0.8-1.2PPM30
40% 탈크 충전 PP0.8-1.0PPM40
20% 활석 충전 강화 PP1.0-1.2PPM20
20% 탄산칼슘 충전 PP1.2-1.6PPM20
10% 유리 섬유 강화 PP0.7-1.0PPG10
20% 유리 섬유 강화 PP0.5-0.8PPG20
30% 유리 섬유 강화 PP0.4-0.7PPG30
20% 유리 마이크로스피어 충전 PP1.2-1.6PPM20
30% 유리 마이크로스피어 충전 PP1.0-1.2PPM20
브롬화 난연 PP1.5-1.8PP
할로겐 무함유 난연 PP1.3-1.6PP
고유량 고충격 PP1.5-2.0PP
일반 강화 PP1.5-2.0PP
중간 강화 PP1.4-1.9PP
슈퍼 강화 PP1.3-1.8PP
열 노화 방지 PP11.5-2.0PP1
열 노화 방지 PP21.5-2.0PP2
열 노화 방지 PP31.5-2.0PP3
내충격성 내후성 PP41.5-2.0PP4
고충격 내후성 PP51.5-1.8PP5
20% 탈크 충전 PP61.0-1.2PP6
30% 탈크 충전 PP70.9-1.1PP7
40% 탈크 충전 PP80.8-1.0PP8

PC 플라스틱 수축:

자료 및 설명성형 수축(%)비고
10% 유리 섬유 강화 PC0.3-0.5PCG10
20% 유리 섬유 강화 PC0.3-0.5PCG20
25% 유리 섬유 강화 PC0.2-0.4PCG25
30% 유리 섬유 강화 PC0.2-0.4PCG30
20% 유리 섬유 강화 난연 PC0.2-0.4Z-PCG20
25% 유리 섬유 강화 난연 PC0.2-0.4Z-PCG25
30% 유리 섬유 강화 난연 PC0.2-0.4Z-PCG30
20% 유리 섬유 강화 할로겐 프리 난연 PC0.2-0.4Z-PCG20
30% 유리 섬유 강화 할로겐 프리 난연 PC0.1-0.3Z-PCG30
20% 유리 마이크로스피어 충전 PC0.3-0.6PCM20

PC/ABS 플라스틱 수축:

자료 및 설명성형 수축(%)비고
20% 유리 섬유 강화 PC/ABS0.2-0.4PC/ABSG20
브롬화 난연 PC/ABS0.3-0.6Z-PC/ABS
할로겐 프리 난연 PC/ABS0.4-0.7Z-PC/ABS
내후성 PC/ABS0.4-0.7PC/ABS
35% PC0.4-0.6PC/ABS
65% PC0.4-0.7PC/ABS
85% PC0.4-0.7PC/ABS

PC/PBT 플라스틱 수축:

자료 및 설명성형 수축(%)비고
10% 유리 섬유 강화 PC/PBT0.5-0.8PC/PBTG10
20% 유리 섬유 강화 PC/PBT0.4-0.6PC/PBTG20
30% 유리 섬유 강화 PC/PBT0.3-0.5PC/PBTG30
30% 유리 섬유 강화 난연성 고내열성 PC/PBT0.3-0.5Z-PC/PBTG30
고충격 고내열성 PC/PBT0.6-1.0PC/PBT

ABS 플라스틱 수축:

제공된 정보를 기반으로 한 표는 다음과 같습니다:

자료 및 설명성형 수축(%)비고
20% 유리 섬유 강화 ABS0.2-0.4ABSG20
25% 유리 섬유 강화 ABS0.2-0.4ABSG25
30% 유리 섬유 강화 ABS0.1-0.3ABSG30
20% 유리 섬유 강화 난연 ABS0.1-0.3Z-ABSG20
일반 난연성 등급 ABS0.4-0.7Z-ABS
일반 사출 등급 ABS0.4-0.7ABS
내후성 등급 ABS0.4-0.7ABS

플라스틱 수축의 변동을 방지하는 방법은 무엇인가요?

채택할 조치

흐름 및 게이트 균형 달성

제목에서 언급했듯이 수축률은 수지 압력 변화에 따라 달라집니다. 여러 개의 게이트가 있는 단일 캐비티 몰드 또는 다중 캐비티 몰드의 경우 적절한 게이트 밸런싱이 필수적입니다. 게이트 밸런싱은 러너 내의 흐름 저항에 따라 달라지는 균일한 레진 흐름을 위해 필요합니다. 따라서 게이트 밸런싱 전에 러너 밸런스를 먼저 달성하는 것이 바람직합니다.

금형 캐비티 배열

성형 조건 설정을 용이하게 하려면 금형 캐비티 배열에 주의를 기울여야 합니다. 용융된 수지가 금형 내부로 열을 전달하기 때문에 일반적인 캐비티 배열에서는 금형 온도 분포가 게이트를 중심으로 동심원을 형성합니다. 따라서 다중 캐비티 금형에서 캐비티 배열을 선택할 때는 러너 밸런스가 용이하고 게이트를 중심으로 동심원 배열이 이루어지도록 하는 것이 중요합니다.

몰딩 변형 방지

고르지 않은 수축으로 인해 내부 응력이 발생하여 성형 변형이 발생합니다. 특히 기어 중앙에 구멍이 있는 원형 제품의 경우 고르지 않은 수축을 방지하려면 중앙에 게이트를 배치해야 합니다. 하지만 수지의 흐름 방향과 수직 방향의 수축률에 큰 차이가 있는 경우 타원을 형성하는 단점이 발생합니다.

진원도 정밀도를 높이려면 3포인트 또는 6포인트 게이트를 설정해야 합니다. 그러나 각 게이트의 균형을 적절히 맞추는 것이 중요합니다. 사이드 게이트를 사용할 경우 3포인트 게이트를 사용하면 원통형 제품의 내경이 커질 수 있습니다. 표면과 끝면에 게이트 마크가 허용되지 않는 상황에서는 내부 측면 멀티포인트 게이트의 사용을 최소화하는 것이 좋습니다.

 

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