플라스틱 수축은 주입 성형의 가장 중요하지만 종종 오해되는 측면 중 하나입니다. 용융 플라스틱이 냉각되고 굳어지면 수축을 겪어 최종 제품을 만들거나 파괴 할 수있는 치수 변화가 발생합니다. 수축 관리는 정밀도를 유지하고, 뒤틀림과 같은 결함을 피하고, 성형 부품의 무결성을 보장하는 데 필수적입니다. 폴리 프로필렌과 같은 일반적인 재료 또는 폴리 카보네이트와 같은 고성능 폴리머와 같은 일반적인 재료를 사용하든, 수축을 이해하고 제어하는 것은 완벽하고 신뢰할 수있는 결과를 달성하는 데 중요합니다.
이 블로그에서는 플라스틱 수축의 전체 사양을 제시하여 정의, 원인 및 솔루션에 대한 깊은 이해에 기여합니다.
사출 성형의 플라스틱 수축은 무엇입니까?
플라스틱 수축 은 주입 성형에서 냉각 동안 중합체의 부피 수축이다. 최대 20-25%의 부피 감소를 설명하여 최종 제품 차원 및 품질에 영향을 줄 수 있습니다.
분자 수준의 수축은 중합체 사슬이 이동성을 잃고 더 단단히 포장함에 따라 발생합니다. 이 효과는 반 결정질 중합체에서 더욱 두드러진다. 체적 수축은 다음을 사용하여 계산할 수 있습니다.
수축 (%) = [(원래 볼륨 - 최종 볼륨) / 원래 볼륨] x 100
열 수축은 수축에 크게 기여합니다. 열 팽창 계수가 높은 재료는 더 뚜렷한 효과를 경험합니다.
성형 부품에 대한 플라스틱 수축의 영향
치수 정확도 : 부품은 설계 사양에서 벗어나 어셈블리 또는 기능적 문제를 일으킬 수 있습니다.
외관 품질 : 고르지 않은 수축은 표면 결함, 휘파람 및 싱크 자국을 초래할 수 있습니다.
생산 비용 : 수축 관련 문제 해결 종종 추가 처리 또는 재료 폐기물이 필요합니다.
성능 문제 : 치수 부정확성은 특히 중요한 응용 분야에서 성능 고장으로 이어질 수 있습니다.
사출 성형 수축에 영향을 미치는 요인
사출 성형 수축은 고품질 플라스틱 부품을 생산하는 데 중요한 요소입니다. 몇 가지 주요 요소는 재료 특성에서 가공 조건, 부품 설계 및 금형 설계에 이르기까지 수축에 영향을 미칩니다. 이러한 요소를 이해하면 치수 정확도를 보장하고 생산 중에 결함을 줄입니다.
재료 특성
결정질 대 비정질 플라스틱
플라스틱의 유형 (결정 성이든 비정질이든)은 수축에서 큰 역할을합니다. PA6 및 PA66과 같은 결정질 플라스틱은 분자 구조의 질서 정연한 배열로 인해 더 높은 수축을 나타냅니다. 분자 구조가 냉각 중에 상당한 재 배열을 겪지 않기 때문에 PC 및 ABS와 같은 비정질 플라스틱은 줄어 듭니다.
| 플라스틱 유형 | 수축 경향 |
| 수정 같은 | 높은 수축 |
| 비정질 | 낮은 수축 |
분자량
플라스틱의 분자량은 또한 수축에 영향을 미칩니다. 분자량이 높은 플라스틱은 점도가 높기 때문에 수축률이 낮아서 물질의 흐름을 늦추고 냉각 중 수축량을 감소시키기 때문에 더 낮은 수축률을 갖는 경향이 있습니다.
필러와 섬유
유리 섬유와 같은 필러는 종종 수축을 줄이기 위해 플라스틱에 첨가됩니다. 이들 섬유는 중합체 구조를 강화하여 과도한 수축을 방지하여 치수 안정성을 제공한다. 예를 들어, 유리로 채워진 나일론 (PA)은 채워지지 않은 나일론보다 크게 줄어 듭니다.
안료
플라스틱에 첨가 된 안료는 충전제에 비해 효과가 덜 뚜렷하지만 수축에 영향을 줄 수 있습니다. 특정 안료는 용융 흐름 또는 냉각 특성을 변경하여 미묘하게 수축에 영향을 미칠 수 있습니다.
다른 플라스틱의 수축률
수축률은 다양한 유형의 플라스틱에 따라 크게 다릅니다. 아래는 일반적으로 사용되는 재료의 일반적인 수축 값입니다.
| 플라스틱 유형 | 수축률 (%) |
| PA6 및 PA66 | 0.7-2.0 |
| PP (폴리 프로필렌) | 1.0-2.5 |
| PC (폴리 카보네이트) | 0.5-0.7 |
| PC/ABS 블렌드 | 0.5-0.8 |
| ABS | 0.4-0.7 |
주입 성형의 처리 조건
용해 및 곰팡이 온도
용융 온도는 중합체가 곰팡이로 흐르는 방식에 영향을 미치고 냉각됩니다. 용융 온도가 높을수록 곰팡이 충전을 더 잘 수행 할 수 있지만 냉각 중 수축이 커져서 수축을 증가시킬 수 있습니다. 마찬가지로, 곰팡이 온도는 냉각 속도에 영향을 미치며, 여기서 냉각기 금형은 더 빠른 응고와 잠재적으로 더 높은 수축을 촉진합니다.
주입 압력
더 높은 주입 압력은 금형 공동에서 재료를보다 조밀하게 압축함으로써 수축을 감소시킨다. 이것은 플라스틱이 냉각되고 수축 될 때 형성 될 수있는 공극 공간의 양을 최소화합니다.
냉각 시간
냉각 시간이 길면 재료가 곰팡이가 완전히 고형화되어 부품이 배출 된 후 수축이 줄어 듭니다. 그러나 너무 빠른 냉각은 수축이 고르지 않고 뒤틀릴 수 있습니다.
포장 압력과 시간
포장 압력 및 지속 시간은 초기 충전 단계 후 금형에 주입 된 재료의 양을 제어합니다. 포장 압력이 높을수록 냉각 중에 발생하는 재료 수축을 보상함으로써 수축이 줄어 듭니다.
부품 디자인
벽 두께
벽이 두꺼운 부품은 더 큰 수축이 발생하기 쉽습니다. 균일 한 벽 두께가있는 부품을 설계하면 냉각과 수축을 보장 할 수 있습니다. 수축에 대한
| 벽 두께 | 효과 |
| 두꺼운 벽 | 더 높은 수축 |
| 얇은 벽 | 수축이 낮습니다 |
기하학
두께가 다양하거나 급격한 전이를 갖는 복잡한 기하학은 종종 냉각이 고르지 않아 차등 수축의 위험이 증가합니다. 더 간단하고, 더 많은 균일 한 모양은 일반적으로 더 예측할 수있게 줄입니다.
강화 및 조각
부품의 강화 된 영역 또는 새겨진 세부 사항은 평평한 표면과 다르게 수축에 영향을 줄 수 있습니다. 강화 된 부분은 느리게 식고 줄어들 수있는 반면, 얇은 새로 새겨진 영역은 더 빨리 식고 더 많은 수축을 경험할 수 있습니다.
곰팡이 디자인
게이트 위치 및 크기
용융 플라스틱이 곰팡이로 들어가는 게이트의 위치와 크기는 수축에 직접 영향을 미칩니다. 부품의 두꺼운 부분에 위치한 게이트는 더 나은 포장을 허용하여 수축이 줄어 듭니다. 반면에 작은 게이트는 재료의 흐름을 제한하여 특정 지역에서 더 높은 수축을 초래할 수 있습니다.
러너 시스템
잘 설계된 러너 시스템은 금형 전체에 용융 플라스틱의 분포를 보장합니다. 러너 시스템이 너무 제한적이라면, 흐름이 고르지 않아 금형의 다른 부분에서 일관되지 않은 수축이 발생할 수 있습니다.
냉각 시스템
금형의 냉각 시스템은 수축을 제어하는 데 중요합니다. 올바르게 배치 된 냉각 채널은 냉각 속도를 조절하여 불균일 한 수축과 뒤틀림을 방지합니다. 효과적인 냉각은 부품이 균일하게 냉각되어 결함의 가능성을 줄일 수 있습니다.
플라스틱 수축 측정 및 계산
ASTM D955 및 ISO 294-4 표준은 수축 측정을위한 방법론을 제공합니다. 선형 수축에 대한 일반적인 공식은 다음과 같습니다.
선형 수축 (%) = [(금형 치수 - 부품 치수) / 금형 치수] x 100
사출 성형에서 플라스틱 수축을 방지하는 방법
설계 고려 사항
부품 디자인 최적화
수축을 줄이는 가장 효과적인 방법 중 하나는 부품 자체의 설계를 최적화하는 것입니다. 균일 한 벽 두께가있는 부품은 더 균등하게 시원하여 전체 제품의 일관된 수축으로 이어집니다. 급격한 전환을 피하고 두께의 점진적인 변화를 유지하면 내부 응력과 뒤틀림을 줄일 수 있습니다. 갈비뼈 나 거렛과 같은 기능을 추가하여 재료 흐름을 부드럽게 유지하면서 수축하기 쉬운 영역을 강화할 수 있습니다. 수축에 대한
| 설계 계수 | 효과 |
| 균일 한 벽 두께 | 고르지 않은 냉각과 수축을 줄입니다 |
| 날카로운 전환 | 뒤틀림 위험이 증가합니다 |
| 강화 (갈비/거렛) | 구조적 안정성을 향상시킵니다 |
재료 선택
사용 된 플라스틱 재료의 유형은 수축에 중대한 영향을 미칩니다. 폴리 카보네이트 (PC) 및 ABS와 같은 비정질 물질은 폴리 프로필렌 (PP) 및 나일론 (PA6)과 같은 결정질 물질에 비해 수축률이 낮다. 유리 섬유와 같은 필러를 첨가하면 냉각 중에 재료를 안정화시키는 데 도움이되므로 수축을 줄일 수 있습니다. 재료의 분자량 및 열 특성은 제품의 설계 및 의도 된 기능과 일치해야합니다.
| 재료 | 수축률 |
| 비정질 (PC, ABS) | 낮은 |
| 결정질 (pp, pa6) | 높은 |
| 채워진 (유리로 채워진 PA) | 낮은 |
처리 기술
성형 매개 변수 조정
처리 매개 변수를 제어하는 것은 수축 관리의 핵심입니다. 곰팡이 온도를 높이면 재료 흐름이 향상되지만 냉각 중에 재료가 더 많이 수축함에 따라 수축이 증가합니다. 과도한 수축을 일으키지 않고 적절한 충전을 보장하기 위해 용융 온도를 적절하게 설정해야합니다. 이러한 변수를 조정함으로써 제조업체는 재료의 냉각 및 수축을 더 잘 관리 할 수 있습니다.
압력 제어
주입 및 포장 압력은 수축에 직접 영향을 미칩니다. 더 높은 주입 압력은 금형이 완전히 채워 지도록하여 공극을 줄이고 재료 수축을 보상합니다. 포장 압력은 초기 충전 후 금형에 재료를 계속 주입하는 데 사용되므로 플라스틱이 냉각 될 때 수축을 줄이는 데 도움이됩니다. 수축에 대한
| 매개 변수 | 효과 |
| 더 높은 주입 압력 | 수축을 줄입니다 |
| 포장 압력 증가 | 냉각 수축을 보상합니다 |
냉각 전략
냉각 시간과 속도는 또한 수축 관리에 중요한 역할을합니다. 냉각 시간이 길어지면 점진적이고 냉각조차 가능성이 높아져 부분 전체의 뒤틀림 및 수축 차이가 줄어 듭니다. 잘 설계된 냉각 채널을 사용하는 것과 같은 냉각 전략은 부품이 균일하게 냉각되도록하여 국소화 된 수축으로 이어질 수있는 핫스팟을 방지합니다.
| 냉각 전략 | 혜택 |
| 더 긴 냉각 시간 | 뒤틀림과 고르지 않은 수축을 줄입니다 |
| 균일 한 냉각 채널 | 냉각과 수축조차 보장합니다 |
곰팡이 설계 최적화
게이트 및 러너 시스템 설계
게이트 및 러너 시스템의 설계는 재료가 금형으로 흐르는 방식에 영향을 미쳐 수축에 영향을 미칩니다. 더 큰 게이트 또는 여러 게이트 위치는 금형이 빠르고 균등하게 채워 지도록하여 불완전한 충전으로 인해 수축 가능성을 줄입니다. 유량 제한을 최소화하기 위해서는 적절한 러너 설계가 필수적이며, 캐비티 전체에 일관된 압력을 가할 수 있습니다.
냉각 시스템 설계
효과적인 냉각 시스템은 수축 제어에 필수적입니다. 냉각 채널은 열 소산을 보장하기 위해 금형 공동 근처에 배치되어야합니다. 또한, 다음에 따른 냉각 채널 사용
수축 문제 문제 해결
일반적인 문제와 솔루션
사출 성형 수축은 다양한 문제로 이어질 수 있습니다. 다음은 몇 가지 빈번한 문제와 잠재적 솔루션입니다.
warpage
원인 : 고르지 않은 냉각 또는 차동 수축
해결책:
싱크 자국
원인 : 두꺼운 섹션 또는 부적절한 포장
해결책:
공허
주입 속도와 압력을 높입니다
진공 보조 성형을 구현하십시오
게이트 위치 및 크기를 최적화하십시오
치수 부정확성
사례 연구
사례 연구 1 : 자동차 대시 보드
문제 : 자동차 제조업체는 대시 보드 패널에서 warpage 문제에 직면했습니다.
솔루션 : 다음 변경 사항을 구현했습니다.
균일 한 냉각을위한 냉각 채널 재 설계
조정 된 처리 온도
차등 수축을 줄이기위한 수정 된 갈비 설계
결과 : Warpage는 품질 표준을 충족하여 60%감소했습니다.
사례 연구 2 : 전자 인클로저
문제 : 소비자 전자 회사는 장치 인클로저에 싱크 자국을 경험했습니다.
솔루션 : 팀은 다음 단계를 수행했습니다.
포장 압력 증가 15%
포장 시간 연장 2 초
코링으로 두꺼운 섹션을 재 설계했습니다
결과 : 싱크 마크가 제거되어 제품 미학을 향상시킵니다.
사례 연구 3 : 의료 기기 구성 요소
문제 : 의료 기기 제조업체는 중요한 구성 요소에서 치수 정확도 문제에 직면했습니다.
해결책 : 구현 :
수축 예측을위한 고급 시뮬레이션 소프트웨어
곰팡이 및 용융 온도의 정확한 제어
수축 특성이 감소 된 맞춤형 자료 블렌드
결과 : ± 0.05mm 이내의 치수 공차를 달성하여 장치 기능을 보장합니다.
이 사례 연구는 수축 문제 문제 해결에 대한 다각적 인 접근 방식의 중요성을 강조합니다. 그들은 설계 수정, 프로세스 최적화 및 재료 선택을 결합하여 사출 성형의 복잡한 수축 관련 문제를 효과적으로 해결할 수있는 방법을 보여줍니다.
결론
효과적인 수축 관리에는 재료 특성, 부분 및 곰팡이 설계 최적화 및 처리 조건의 신중한 제어를 고려해야합니다. 지속적인 연구 및 기술 발전은 주입 성형의 수축 관리 기술을 계속 향상시킵니다.
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플라스틱 수축에 대한 FAQ
1. 플라스틱 분사 성형의 수축의 원인은 무엇입니까?
플라스틱이 냉각되고 곰팡이가 굳어짐에 따라 수축이 발생합니다. 냉각 동안, 중합체 사슬은 수축되어 물질이 부피가 줄어 듭니다. 재료 유형, 곰팡이 온도 및 냉각 속도와 같은 요인은 수축 정도에 직접적인 영향을 미칩니다.
2. 플라스틱 유형이 수축에 어떤 영향을 미칩니 까?
다른 플라스틱은 다른 속도로 줄어 듭니다. 폴리 프로필렌 (PP) 및 나일론 (PA)과 같은 결정질 플라스틱은 일반적으로 냉각 동안 결정 구조의 형성으로 인해 일반적으로 더 많이 수축시키는 반면, ABS 및 폴리 카보네이트 (PC)와 같은 비정질 플라스틱은 구조가 많은 변화를 겪지 않기 때문에 수축이 낮습니다.
3. 주입 성형에서 어떻게 수축을 최소화 할 수 있습니까?
포장 압력 증가, 곰팡이 조정 및 용융 온도와 같은 가공 조건을 최적화하고 잘 설계된 냉각 시스템을 통한 균일 한 냉각을 보장함으로써 수축을 최소화 할 수 있습니다. 유리 섬유와 같은 필러를 사용하면 중합체를 강화하여 수축이 줄어 듭니다.
4. 곰팡이 설계와 부품 지오메트리는 수축에 어떤 영향을 미칩니 까?
곰팡이 설계 및 부품 형상은 수축에 큰 영향을 미칩니다. 고르지 않은 벽 두께, 열악한 냉각 채널 배치 또는 부적절하게 위치한 게이트는 차동 수축을 유발하여 뒤틀림 또는 왜곡을 초래할 수 있습니다. 균일 한 벽 두께가있는 부품을 설계하고 균형 잡힌 냉각을 보장하면 수축이 수축에 도움이됩니다.
5. 다른 플라스틱의 전형적인 수축률은 얼마입니까?
수축률은 플라스틱에 따라 다릅니다. 일반적인 값은 다음과 같습니다.
