사출 금형 설계가 다양한 플라스틱 재료에 어떻게 적용됩니까?

플라스틱마다 성형 주기 동안 물리적 거동이 크게 다릅니다.

일부는 냉각 시 거의 전혀 수축하지 않습니다(PS의 경우 0.4%). 다른 것들은 극적으로 줄어듭니다(일부 POM 등급의 경우 2.5%). 일부는 화학적 공격에 저항하기 위해 특정 금형강 등급을 요구합니다. 일부는 빠른 냉각이 필요하고 다른 일부는 스트레스를 피하기 위해 느린 냉각이 필요합니다. 일부는 얇은 부분으로 쉽게 흐르고 다른 일부는 벽 두께가 1mm 미만인 경우 어려움을 겪습니다.

금형 설계자가 어떤 재료가 들어가는지 알 수 없으면 가정을 해야 합니다. 이러한 가정은 일반적으로 상점에서 - 일반적으로 화장품 부품용 ABS로 보는 가장 일반적인 재료에 대해 최적화됩니다. 실제 생산에서 유리-충전 나일론이나 폴리카보네이트를 사용하는 경우 동일한 금형으로 인해 부품이 휘거나 웰드 라인이 생기거나 제대로 충전되지 않을 수 있습니다.

툴링을 시작하기 전에 중요한 결정을 확정하는 것은 구매자가 프로젝트를 위해 할 수 있는 가장 중요한 일 중 하나입니다. 사이클 시간과 외관 품질 외에도 재료 선택은 금형 강 선택, 냉각 시스템 설계, 취출 전략 및 표면 마감 사양 - 기본적으로 뒤따르는 모든 것을 결정합니다.

플라스틱은 크게 세 가지 행동 범주로 나뉩니다. 재료가 어떤 범주에 속하는지 이해하는 것이 금형 설계를 재료와 일치시키는 첫 번째 단계입니다.

화장품 및 광학 부품용 무정형 플라스틱 -

ABS, 폴리스티렌(PS), 폴리카보네이트(PC)와 같은 비정질 폴리머는 결정질 패턴이 아닌 무작위 구조로 굳어지는 분자 사슬을 가지고 있습니다. 이는 금형 설계에 중요한 몇 가지 특성을 제공합니다.

낮은 수축률(일반적으로 0.4~0.7%)

뛰어난 표면 마감 성능 - 광학적 투명도까지 광택을 유지할 수 있습니다.

예측 가능한 치수 정확도

노치 민감도가 높을수록 스트레스 화이트닝이 발생하기 쉽습니다.

마우스 쉘 사출 금형의 경우 ABS가 주력 재료입니다. 수축률이 낮다는 것은 조립 기능에 대한 엄격한 공차 제어를 의미하며, 표면 마감 기능은 가전 제품의 외관상 기대치와 일치합니다. ABS용 금형 설계는 외관 표면 보존 - 웰드라인을 방지하기 위한 전략적 게이트 배치, 응력 백화를 방지하기 위한 충분한 이젝터 핀 수, 가시- 영역 사양에 적합한 표면 광택에 중점을 둡니다.

A 플라스틱 PS 컵 사출 금형범용-PS 또는 충격 수정-변형을 사용합니다. 여기서 금형 설계는 얇은-벽 흐름 최적화와 초-사이클 시간에 중점을 두고 있습니다. PS는 차가운 금형(일반적으로 35~45도)을 잘 처리하므로 대용량-얇은 벽 작업을 위한 업계 최고의-사이클 효율성에 기여합니다.

기능성 및 마모 부품용 반결정질 플라스틱

POM(아세탈), 폴리프로필렌(PP) 및 나일론(PA66)은 반-결정성 폴리머입니다. 이들의 분자 사슬은 냉각 중에 결정질 영역으로 배열되어 비정질 물질과 매우 다른 특성을 부여합니다.

높은 수축률(일반적으로 1.5~2.5%)

우수한 기계적 특성 - 강도, 강성, 내마모성

노치 감도가 낮고 - 기하학적 응력 집중 장치에 더 관대함

더욱 까다로운 금형 온도 제어

A모터 기어 사출 금형일반적으로 POM은 낮은 마찰, 하중 시 치수 안정성 및 피로 저항성이 탁월하게 조합되어 있기 때문에 POM을 사용합니다. 그러나 POM의 높은 수축률(1.8~2.5%)은 금형 캐비티가 완성된 부품 치수보다 정확하게 적절한 양만큼 더 크게 절단되어야 함을 의미합니다. 이것이 잘못되었다는 것은 제대로 맞물릴 수 없는 사양의 기어가-없다는 것을 의미합니다.

POM은 또한 적절한 결정화를 보장하기 위해 핫 몰드 - 일반적인 금형 온도 80~95도-를 요구합니다. 냉간 금형에서는 결정성이 낮고 기계적 특성이 좋지 않으며 나중에 변형으로 나타나는 내부 응력이 있는 부품을 생산합니다.

고성능 애플리케이션용 엔지니어링 플라스틱-

PC/ABS 혼합물, PEEK, PPS 및 유사한 엔지니어링 플라스틱으로 인해 금형 설계가 특수 영역으로 확장되었습니다.

300도 이상의 처리 온도

종종 연마성(유리-충진, 광물-충진 등급)

금형강 선택이 중요해짐

종종 가열된 금형 시스템이 필요함

이러한 재료의 경우 표준 P20 금형강은 오래 지속되지 않습니다. 일반적으로 H13 열간 공구강 또는 S136과 같은 특수 스테인레스 등급이 필요하며 경도는 HRC 50~58 범위입니다. 캐비티 광택제는 연마 필러 공격을 견뎌야 합니다. 배기 설계는 가공 중에 방출되는 공격적인 가스를 처리해야 합니다.

프로젝트를 시작할 때 모든 금형 엔지니어의 벽에 붙어 있어야 하는 참조 테이블은 다음과 같습니다.

이 데이터에서 몇 가지 관찰 결과를 얻었습니다. POM의 수축률은 1.8~2.5%로 ABS의 0.4~0.7%보다 약 4~6배 더 높습니다. 이는 엄청난 차이입니다-. 이것이 바로 POM 금형의 캐비티 치수가 동일한 완성 부품 크기에 대해 동등한 ABS 금형의 캐비티 치수보다 커야 하는 이유입니다.

금형 온도 차이도 중요합니다. 50-80도에서 작동하는 ABS 금형은 표준 온도 조절기를 사용합니다. 80-105도에서 작동하는 POM 금형에는 더 높은 용량의 가열 시스템과 적절한 단열이 필요합니다. 280도 이상의 용융 온도에서 80~110도에서 작동하는 PC 금형에는 특히 고온 작동에 적합한 핫 러너 시스템이 필요합니다.

금형강은 재료에 따라 어떻게 변화해야 합니까?

금형 재료 선택은 설계 단계에서 간과되는 경우가 많지만 이는 초기 금형 비용과 장기적인 사용 수명에 큰 영향을 미칩니다.-

범용 폴리스티렌을 사용하는 일반적인 플라스틱 PS 컵 사출 금형은 비용 효율적인 P20 강철을 사용할 수 있습니다.- PS는 부식성이 없고 마모성이 없기 때문입니다.- 금형은 상당한 마모 없이 500,000~1,000,000회의 샷을 제공합니다.

ABS용 마우스 쉘 사출 금형은 일반적으로 외관 표면 요구사항에 맞게 광택을 매우 잘 유지하는 사전 경화 금형강인 NAK80 -를 사용합니다. 약간 더 높은 비용(P20보다 약 25% 더 높음)은 외관 품질과 약간 더 긴 서비스 수명으로 인해 정당화됩니다.

A모터 기어 사출 금형POM, 특히 유리{0}}충진 등급을 사용하려면 S136 또는 H13과 같은 경화강이 필요합니다. 유리-충진 POM은 연마성이 있습니다. - P20 캐비티를 통해 통과시키면 200,000번의 샷 이내에 표면이 눈에 띄게 마모됩니다. 적절한 강철 선택을 통해 동일한 기어 금형으로 150만개 이상의 샷을 생산할 수 있습니다.

평판이 좋은 사출 금형 제조업체는 모든 프로젝트에 대해 하나의 강철 등급을 기본값으로 설정하는 대신 실제 재료 및 볼륨 요구 사항에 맞게 강철 선택을 일치시킵니다. 이러한 종류의 재료-특정 엔지니어링이 프리미엄 툴링과 상용 툴링을 구분하는 요소입니다.

두 가지 새로운 추세는 금형 설계가 새로운 재료를 수용하는 방식을 바꾸고 있습니다.

재활용 플라스틱은 소비자 포장 전반에 걸쳐 빠르게 성장하고 있습니다. 특히 재활용 PS는 지속 가능성 주장과 비용 절감을 위해 일회용 컵 생산에 점점 더 보편화되고 있습니다. 과제: 재활용 등급은 원래 재료보다 배치-간-배치 변형이 더 많습니다. 금형 설계에는 결함을 발생시키지 않고 이러한 가변성을 수용하기 위해 더 넓은 처리 창이 필요합니다.

PLA, PHA 및 바이오-PE와 같은 바이오{0}}기반 플라스틱은 식품-접촉 응용 분야에서 성장하고 있습니다. 이러한 물질은 석유- 기반 등가물과 상당히 다른 가공 특성을 가지고 있습니다. 금형 설계에는 기존 재료와 비교하여 조정된 냉각 속도, 다양한 게이트 크기 및 수정된 배출 시스템이 필요할 수 있습니다.

이러한 전환을 모색하는 브랜드의 경우 실제로 버진 및 바이오 기반 등급의 부품을 생산한 경험이 풍부한 사출 성형 공장과 협력하면 -시험에서 생산 성공까지 상당한 차이가 발생합니다.

재료 선택은 규제 준수와 직접적으로 연관됩니다.

사출 성형에 대한 ASTM D3641 표준 관행

ISO 1043 플라스틱 재료 식별 표준

식품 접촉 물질에 대한 FDA 21 CFR(식품-등급 PS 응용 분야와 관련됨)

전자 하우징에 대한 RoHS 및 REACH(소비자 전자제품 관련)

자동차 애플리케이션용 IATF 16949(차량 기어 시스템 관련)

플라스틱 식품 접촉 물질에 대한 EU 규정 10/2011

이러한 표준과 일치하는 문서는 나중에 고려하는 것이 아니라 표준 프로젝트 제공물로 - 진지한 공급업체가 제공하는 도구 제공과 함께 제공되어야 합니다.

우리가 흔히 볼 수 있는 시나리오는 다음과 같습니다. 한 소비자 브랜드는 재고를 단순화하고 툴링 투자를 줄이기 위해 하나의 금형에서 ABS, PC-ABS 블렌드 및 유리-충진 PC-로 동일한 부품을 생산할 수 있는지 묻습니다.

서류 상으로는 이것이 합리적으로 들립니다. 세 가지 재료 모두 사출 성형 시 거의 유사한 부품을 생산합니다. 실제로 수축률은 동일한 캐비티에서 고객이 지정한 공차를 2~3배 초과하는 치수 변화가 있는 부품을 생산할 만큼 충분히 다릅니다(0.5%, 0.6%, 0.3%).

실제 솔루션: 3개의 교체 가능한 캐비티 인서트 세트가 있는 공유 몰드 베이스. 각 세트는 해당 재료의 특정 수축률을 보상하기 위해 절단됩니다. 비용은 단일 금형의 3배가 아닌 약 1.6배입니다. - 의미 있는 절감-이면서도 각 재료에 대해 정확한 치수를 제공합니다.

이러한 종류의 프로젝트에서는 정확한 자재 및 수량에 대해 공급업체와 사전 대화가 매우 중요한 이유가 바로 여기에 있습니다. 대용량 포장을 위한 다중 캐비티 플라스틱 PS 컵 사출 금형-, 산업용 기어 어셈블리용 정밀 모터 기어 사출 금형 또는 화장품마우스 쉘 사출 금형가전제품의 경우 재료 결정이 다른 모든 엔지니어링 선택을 다운스트림으로 이끈다.

플라스틱 소재는 비정질(ABS, PS, PC), 반{0}}결정질(POM, PP, PA66), 엔지니어링 등급(PEEK, PPS, 충진 엔지니어링 플라스틱)의 세 가지 제품군으로 나뉩니다.

수축률은 재료마다 4~6배 차이가 나며 캐비티 치수에 큰 영향을 미칩니다.

금형 재작업의 47%는 재료-금형 불일치로 인해 발생합니다(ASTM 데이터)

금형강은 재질과 일치해야 합니다. 일반용 P20, 화장품용 NAK80, 엔지니어링 플라스틱용 S136/H13

다양한 폴리머 계열과 자연적으로 결합되는 다양한 제품:마우스 쉘 사출 금형일반적으로 ABS를 사용하고, 모터 기어 사출 금형은 POM을 사용하고, 플라스틱 PS 컵 사출 금형은 PS를 사용합니다.

재활용 및 바이오{0} 기반 플라스틱은 금형 설계 시 더 넓은 처리 범위가 필요합니다.

툴링 설계가 시작되기 전에 재료 사양을 고정하세요. - 이는 다른 모든 엔지니어링 결정을 좌우합니다.

프로젝트에 ABS 외관 부품, POM 정밀 기어, PS 포장 또는 특수 엔지니어링 재료가 필요한지 여부에 관계없이 올바른 금형 설계는 올바른 재료 결정에서 시작됩니다. DFM 단계에서 바로 이 대화를 진행하면 나머지 프로젝트가 원활하게 진행됩니다.

Sunhingstones는 세 가지 제품 카테고리 - 대용량 포장을 위한 플라스틱 PS 컵 사출 금형 공구, 정밀 산업용 기어를 위한 모터 기어 사출 금형 설계, 가전제품 하우징을 위한 마우스 쉘 사출 금형 프로그램에 걸쳐 재료별{0}} DFM 검토를 제공합니다.

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