사출 성형기 선정방법에 대해 알고 싶어요 - 2편

 

2. 사출장치에 관한 사항

 

사출 용량( ㎤, ㏄, g, oz)

1쇼트의 최대 사출용량을 나타내는 수치로 통상, 형체력과 함께 사출성형기의 성능을 대료하는 주요 기준으로 이용된다.

 

이론사출용량

 

스크류가 최대로 후진하여 사출전진 완료시까지의 최대 사출용적을 말한다.

 

     * V : 이론 사출용량 (㎤)

     * ds : 스크류의 직경 (㎠)

     * S : 사출스트로크 (㎝)

 

사출중량

 

 실 사출중량은 이론 사출용량에 수지의 밀도(비중)을 곱하여 계산하면 산출되지만 스크류와 가열실린더(바렐)의 간격에 따른 역류 및 용적효율(밀도와 비용적 등)에 따라 사출중량이 변화되므로 다음과 같은 식에 준해 계산합니다.

 

   * Iv : 실 사출중량 (g)

   * V : 이론 사출용량 (㎤)

   * K : 수지별 효율에 의한 상수 (g/㎤)

        [참고] 단위 환산은

                 ㎤(㏄) × 밀도(g/㎤) = g

                 1oz ≒ 28.34g

 

   ※ 수지별 상수표

[ 수지별 상수표]

 

※ 사출성형기 선정시에는 카타로그상의 실사출용량의 75～85% 로 선정하는 것이 좋다. 사출용량보다 많은 용량의 제품을 성형하는 것은 불가능하지만 또한 사출능력에 너무 적은 용량의 성형을 하는 것도 문제이다. 특히 열에 대해 민감한 재료에는 체류시간이 길어지므로 열열화를 일으킨다. 적어도 정격사출능력의 20%이하에서 성형기를 사용하지 않는 것이 바람직하다.

 

사출압력 (Injection Pressure)

 

스크류 단면에서 수지에 작용하는 최대압력을 말한다. 스크류 전체에 작용하는 유압의 힘(사출력)을 스크류 단면적에서 뺀 이론치로 표시된다. 스크류 직경을 바꾸는 것은 직접 사출압력을 바꾸는 것이 되므로 스크류직경을 가늘게하여 사출압력을 높게하는 경우 사출용량, 사출률, 가소성능력의 감소를 고려해야 한다. 이 수치를 클수록 고치수정밀도 성형이 가능하고, 또 싱크마크 대책에도 영향이 크다. 계산식은 아래와 같다.

 

    * Ip : 사출압력 (㎏/㎠)

    * ds : 스크류직경 (㎝)

    * D : 사출실린더직경 (㎝)

    * dr : 사출실린더 로드직경 (㎝)

    * p : 펌프유압 (㎏/㎠) - 통상 140㎏/㎠로 계산함.

 

 

사출률 (Injection rate,㎤/sec)

 

 노즐에서 사출되는 수지의 속도를 나타내는 수치로써 단위시간(보통은 1sec)에 사출되는 수지의 최대용적(이론치)을 표시한다. 사출성형에 있어 금형의 충전시간이 짧을수록 유리하므로 일반적으로는 이 수치는 클수록 좋다. 특히 고화하기 쉬운 수지를 사용할때나, 또 두께가 얇은 제품성형일 경우에는 사출된 수지가 급속히 고화되어 유동성을 잃고, 충전부족(숏트쇼트), 플로우마크 등을 일으키기 쉽지만 사출률이 높으면 이와같은 현상들을 방지할 수 있다. 그러나 경질 PVC, 아크릴(PMMA)등 열안정이 나쁘고 유동성이 나쁜 수지일 경우, 노즐부와 게이트부위 마찰에 의한 유동저항 때문에 과열분해를 일으키는 경우가 있으므로 주의해야 한다.

 

계산식은

               매초사출속도 × 스크류단면적

    * Ir : 사출률 (㎤/sec)

    * ds : 스크류직경 (㎝)

    * D : 사출실린더직경 (㎝)

    * dr : 사출실린더 로드직경 (㎝)

    * Q : 사출실린더로의 유량 (㎤/sec)

 

가소화능력

 

 가소화(용해)능력이란 가열실린더가 매시간 얼마만큼의 양의 수지를 가소화시킬 수 있는 능력을 나타태는 수치로 성형 싸이클에 관계없이 최대한으로 발휘할 때의 능력을 표시한다.

 

        Pc =α∙N∙ρ

           (1피치의 홈체적×매시회전수)

            단, α= ½πD∙h(Po-e)∙cosθ

식을 간단하게 스크류의 직경과 피치가 같을 때로 놓고 정리하면

        Pc = 1.29 ∙ D ∙hM ∙N∙ρ∙60/1000

             * Pc : 가소화능력 (kg/hr)

             * N : 스크류회전수 (rpm)

              * D : 스크류직경 (㎝)

              * hM : 계량부홈깊이 (㎝)

              * e : 이폭 (㎝)

             * Po : 피치 (㎝)

            * ρ : 수지의 비중(밀도) (g/㎤)

            * cosθ : 꼬임각 (°)

 

사출력

 

사출력이란 사출실린더에서 나올 수 있는 힘을 말한다. 흔히 사출압력과 착각하기 쉬우므로 주의해야한다. 또한 사출실린더의 직경을 크게하면 사출속도(사출률)가 저하되기 때문에 주위해야 한다.

 

    * Fi : 사출력 (ton)

    * D : 사출실린더직경 (cm)

    * dr : 사출실린더 로드직경 (cm)

    * P : 펌프압력 (통상 140 kg/㎠)

 

사이클 타임

 

1 사이클의 운전시간을 나타내며 sec/cycle 로 표시한다. 이것은 동시에 기계의 속도 성능도 나타내므로 사출 회수라고도 부르며 Shot/h 로 1시간당 사출 회수를 나타내는 경우도 있다. 사이클 타임의 표시방법은 보통 이론 드라이 사이클 타임, 실드라이 사이클타임, 성형 사이클타임의 세가지가 사용되고 있다.

이론 드라이 사이클 타임이란 계산상 구해진 1사이클의 최소 운전시간을 기계동작의 변경등으로 인한 타이밍 격차등은 일체 포함되지 않는다.

실 드라이 사이클 타임이란 기계를 실제로 공운전했을 경우 1 사이클에 필요한 시간으로 기계의 가소화 시간은 성형조건에 따라 변하기 때문에 제외하는 것이 보통이다.

성형 사이클 타임이란 실제로 제품을 성형하는데 필요한 1사이클의 시간을 나타내고 있고, 그수치는 제품의 중량, 두께, 플라스틱에 따라 변하기 때문에 자사제품의 참고로하는 경우는 이러한 여러 원인을 충분히 검토하느 것이 중요하다.

 

제어관련사항

 

총전력량(kW)이란 사출성형기 운전에 필요한 전력의 총 용량을 말하며 다음과 같다.

모터관계 + 히터관계+ 기타(제어관계) 등

그러나 실제로는 히터의 ON/OFF, 모터의 실가동, 공운전 등이있고 카탈로그 수치의 60%～65% 정도가 연속운동시 항상 사용하는 전력이라고 생각하면 된다. 그 외 펌프압력, 펌프용 모터, 스크류 구동 모터, 작동유량, 히터용량, 펌프토출량, 냉각수 유량등도 반드시 점검할 필요가 있다.