사출금형 핫러너 시스템 공통결함 분석 및 대책 원문보기 KCI 원문보기 인용

1. 소개
일반적인 러너 몰드와 비교할 때 핫 러너 몰드는 시간과 재료 절약, 고효율, 안정적인 품질 등의 명백한 이점이 있지만 한때 사용 실패를 일으키기 쉽고 광범위한 적용에 영향을 미쳤습니다. 금형 산업의 기술 발전과 함께 핫 러너 성형은 러너 용융 온도 제어, 구조적 신뢰성 및 핫 러너 구성 요소 설계 및 제조 측면에서 큰 발전을 이루었으며 핫 러너 기술이 사람들의 관심과 호감을 되찾았습니다.
핫 러너 몰드의 설계 및 적용에는 고려하고 주목할 가치가 있는 많은 문제가 있습니다. 이러한 문제의 해결은 핫러너 시스템의 성공과 제품의 품질과 직결됩니다. 따라서 핫러너 시스템의 결함과 원인을 논의하고 핫러너 성형 적용 시 주의해야 할 사항을 이해하는 것이 핫러너 성형 기술의 성공적인 적용에 큰 도움이 될 것입니다.
2. 사출금형 핫러너 시스템 공통결함 분석 및 대책
2.1 Gate의 찌꺼기가 튀어나오거나 타액을 흘리며 표면 외관이 불량하다.
2.1.1 주된 이유
게이트 구조 선택이 불합리하고 온도가 제대로 제어되지 않으며 사출 후 러너의 용융물에 큰 잔류 압력이 있습니다.
2.1.2 솔루션
(1) 게이트 구조 개선.
일반적으로 게이트의 길이가 너무 길면 플라스틱 부분의 표면에 긴 게이트 핸들이 남고 게이트 직경이 너무 크면 쉽게 타액 분비 및 재료 낙하로 이어집니다. 위의 결함이 발생하면 게이트 구조를 변경하는 데 집중할 수 있습니다. 핫 러너의 일반적인 게이트 형태에는 스트레이트 게이트, 포인트 게이트 및 밸브 게이트가 포함됩니다.
메인 러너 게이트는 러너 직경이 큰 것이 특징이므로 게이트에서 응고가 쉽지 않아 깊은 캐비티 제품의 원활한 주입을 보장할 수 있습니다. 급격한 결로 현상이 없고 플라스틱 부품의 잔류 응력이 적으며 첫 번째 모의 검사 및 다중 공동으로 깊은 공동 제품을 형성하는 데 적합하지만 이러한 종류의 게이트는 타액 분비 및 와이어 드로잉이 발생하기 쉽고 게이트 잔류 물이 커서 원통형을 남깁니다. 게이트의 재료 온도가 너무 높으면 안 되며 안정적으로 제어해야 합니다.
스트레이트 게이트의 특성은 기본적으로 일반 사출 성형과 동일하지만 플라스틱 부품의 잔류 마크는 상대적으로 적습니다. 포인트 게이트의 특징은 플라스틱 부품의 잔류 응력이 작고 응축 속도가 적당하며 타액 분비와 와이어 드로잉이 분명하지 않다는 것입니다. 대부분의 엔지니어링 플라스틱에 적용할 수 있으며, 현재 국내외 핫러너 성형에 널리 사용되는 게이트 형태의 일종이기도 합니다. 플라스틱 부품의 품질이 높고 표면에 작은 흔적만 있습니다.
밸브 게이트는 잔류 마크가 적고 잔류 응력이 낮으며 타액 분비 및 와이어 드로잉을 생성하지 않습니다. 그러나 밸브 게이트는 분명히 마모되었으며 사용 중 피팅 간극이 증가함에 따라 타액 분비가 발생합니다. 이 때 밸브 코어와 밸브 본체를 적시에 교체해야 합니다.
게이트 형태의 선택은 성형할 수지의 특성과 밀접한 관련이 있습니다. 타액 분비가 쉬운 저점도 수지의 경우 밸브 게이트를 선택할 수 있습니다. 결정성 수지의 성형 온도 범위는 좁고 게이트의 온도는 적절하게 높아야 합니다. 예를 들어, POM, PPEX 및 기타 수지는 가열 프로브가 있는 게이트 형태를 채택할 수 있습니다. ABS 및 PS와 같은 비정질 수지의 성형 온도 범위는 넓습니다. 어뢰 노즐 코어의 헤드에 용융 절연층이 형성되고 게이트에 발열체 접촉이 없기 때문에 결로를 가속화할 수 있습니다.
(2) 합리적인 온도 조절.
게이트 영역의 냉각수가 충분하지 않으면 열이 집중되어 타액 분비, 재료 적하 및 와이어 드로잉이 발생합니다. 따라서 위와 같은 현상이 발생하였을 때에는 이 부분의 냉각을 강화하여야 한다.
(3) 수지 압력 완화.
채널의 과도한 잔류 압력은 타액 분비의 주요 원인 중 하나입니다. 일반적으로 사출기는 타액 분비를 방지하기 위해 버퍼 회로 또는 버퍼 장치를 채택해야 합니다. 2.2 재료 변색, 코크스 또는 열화
2.2.1 주된 이유
부적절한 온도 조절; 너무 작은 러너 또는 게이트 크기는 큰 전단 열 생성을 유발합니다. 유동 통로의 사점으로 인해 보유된 재료가 장시간 가열됩니다.
2.2.2 솔루션
(1) 온도의 정확한 제어.
온도 변동을 정확하고 신속하게 측정하기 위해서는 열전대 온도 측정 헤드를 러너 플레이트 또는 노즐 벽에 확실하게 접촉시키고 각 독립적인 온도 제어 영역의 중심에 두어야 합니다. 헤드 온도 감지 지점과 러너 벽 사이의 거리는 10mm를 넘지 않아야 하며 발열체는 가능한 한 러너의 양쪽에 고르게 분포되어야 합니다.
온도 제어를 위해 중앙 프로세서에서 작동하는 지능형 퍼지 논리 기술을 선택할 수 있습니다. 온도 초과 경보 및 자동 조정 기능이 있어 필요한 정확도 범위 내에서 용융 온도 변화를 제어할 수 있습니다.
(2) 게이트 크기를 수정합니다.
러너의 사점은 최대한 피하고 게이트 직경은 허용 범위 내에서 적절히 증가시켜 과도한 전단열 발생을 방지해야 합니다. 내부 가열 노즐의 용융물은 흐름 채널에서 큰 방사형 온도 차이를 가지며 코크스 및 분해되기 쉽습니다. 따라서 유동 채널의 반경 방향 크기가 너무 커서는 안 된다는 점에 유의해야 합니다.
2.3 주입량 부족 또는 재료 주입 없음
2.3.1 주된 이유
흐름 채널에 장애물이나 데드 코너가 나타납니다. 게이트가 막혔습니다. 더 두꺼운 응축수 층이 흐름 채널에 나타납니다.
2.3.2 솔루션
(1) 흐름 채널의 설계 및 처리 중에 모서리에서 벽으로의 용융 흐름의 아크 전이가 보장되어야 전체 흐름 채널이 매끄럽고 흐름 데드 앵글이 없습니다.
(2) 플라스틱 부품의 품질에 영향을 미치지 않는 조건에서 게이트의 조기 응고를 방지하기 위해 재료 온도를 적절하게 높여야 합니다.
(3) 핫 러너의 온도를 적절하게 높여 내부 가열 노즐의 응축층 두께를 줄이고 압력 손실을 줄여 캐비티 채우기를 용이하게 합니다.
2.4 심각한 물질 누출
2.4.1 주된 이유
실링 요소가 손상되었습니다. 가열 요소가 타서 러너 플레이트가 고르지 않게 확장됩니다. 노즐이 스프루 슬리브의 중심과 어긋나거나 노즐의 누출 링에 의해 결정된 용융 절연층의 투영 영역이 너무 커서 노즐 후퇴가 발생합니다.
2.4.2 솔루션
(1) 밀봉 요소와 가열 요소가 손상되었는지 확인하십시오. 손상이 있는 경우 부품의 품질 문제, 구조적 문제 또는 정상적인 사용 수명에 의한 것인지 잘 확인한 후 교체하십시오.
(2) 적절한 누출 방지 방법을 선택합니다. 노즐의 단열 모드에 따라 누출을 방지하기 위해 두 가지 구조, 즉 누출 링 또는 노즐 접촉을 사용할 수 있습니다. 누수 방지 접점 부분은 확실한 접점 상태를 유지하도록 주의를 기울여야 합니다.
허용 강도 범위 내에서 노즐과 스프루 슬리브 사이에 용융물이 돌출되는 영역이 가능한 한 작아야 사출 중에 과도한 배압으로 인해 노즐이 후퇴하는 것을 방지할 수 있습니다. 누수 방지 방법을 채택할 때 노즐과 스프루 슬리브 사이의 직접 접촉 영역은 열팽창으로 인해 두 중심이 어긋날 때 수지 누출이 발생하지 않도록 해야 합니다. 그러나 열 손실이 증가하지 않도록 접촉 면적이 너무 커서는 안됩니다.
2.5 핫 러너를 정상적으로 가열할 수 없거나 가열 시간이 너무 깁니다.
2.5.1 주요 이유
와이어 채널 사이의 공간이 충분하지 않아 와이어가 끊어집니다. 단락, 누전 및 기타 현상은 금형 조립 중에 와이어가 교차할 때 발생합니다.
2.5.2 솔루션
올바른 처리 및 설치 프로세스를 선택하여 모든 와이어를 배치할 수 있도록 하고 필요에 따라 고온 절연 재료를 사용하여 와이어 손상을 정기적으로 감지합니다.
2.6 불량한 재료 변화 또는 색상 변화
2.6.1 주된 이유
재료나 색상을 변경하는 방법이 부적절하다. 러너의 무리한 설계나 가공으로 인해 내부에 잔류물이 많이 발생하게 됩니다.
2.6.2 솔루션
(1) 러너의 구조 설계 및 처리 모드를 개선하십시오. 유동 채널을 설계할 때 유동 채널의 사점은 가능한 한 피해야 하며 각 모서리에서 아크 전환이 이루어져야 합니다. 허용 범위 내에서 유동 채널의 크기는 가능한 한 작아야 유동 채널에 남아 있는 물질의 유속이 작고 새로운 물질의 유속이 커서 신속한 청소에 도움이 됩니다. .
러너를 가공할 때 러너가 아무리 길더라도 한쪽 끝에서 가공해야 합니다. 양쪽 끝에서 동시에 처리하면 구멍 중심의 오정렬이 쉽게 발생하여 필연적으로 재료 유지 위치가 형성됩니다. 일반적으로 외부 가열 노즐은 가열 장치가 용융물 흐름에 영향을 미치지 않기 때문에 흐름 채널을 쉽게 청소할 수 있는 반면 내부 가열 노즐은 흐름 채널의 외벽에 응축층을 형성하기 쉬워 빠른 흐름에 도움이 되지 않습니다. 급유.
(2) 올바른 급유 방법을 선택하십시오. 핫 러너 시스템의 급유 및 색상 변경 과정에서 일반적으로 새로운 재료는 러너의 모든 보유 재료에서 직접 밀려나고 러너 벽에 보유 재료가 전체적으로 앞으로 이동하므로 청소가 이루어집니다. 비교적 쉽습니다. 반대로 신소재의 점도가 낮으면 잔류물질의 중심으로 쉽게 들어가 잔류물질을 층층이 분리하기 쉬워 세척이 더욱 번거롭다. 신구 재료의 점도가 비슷하면 신 재료 주입 속도를 가속화하여 빠른 연료 보급을 달성할 수 있습니다. 보유 물질의 점도가 온도에 민감한 경우 연료 보급 속도를 높이기 위해 물질 온도를 적절하게 높여 점도를 낮출 수 있습니다.
3. Hot Runner 선정 및 적용시 주의사항
사용상의 하자를 최대한 없애거나 줄이기 위해서는 Hot Runner System을 선정하여 적용할 때 다음 사항에 유의하여야 한다.
3.1 가열 모드 선택
(1) 내부 가열 모드. 내부 가열식 노즐은 구조가 복잡하고 비용이 높으며 부품 교체가 어렵고 전기 발열체에 대한 요구 사항이 높습니다. 흐름 채널의 중간에 히터를 배치하면 환형 흐름이 생성되고 볼륨의 마찰 면적이 증가하며 압력 강하는 외부 가열 노즐보다 3배 더 커질 수 있습니다.
그러나 내부발열을 위한 발열체가 노즐 내부의 어뢰 몸체에 위치하여 소재에 열을 공급하기 때문에 열손실이 적고 전기에너지를 절약할 수 있다. 포인트 게이트를 사용하면 어뢰 몸체의 끝이 게이트 중앙에 유지되어 주입 후 게이트 절단에 도움이 되고 게이트의 늦은 응고로 인해 플라스틱 부분의 잔류 응력이 낮습니다.
(2) 외부 가열 모드.
외부 가열 노즐은 차가운 필름을 제거하고 압력 손실을 줄일 수 있습니다. 동시에 구조가 간단하고 가공이 편리하며 노즐 중앙에 열전대가 설치되어 정확한 온도 제어가 가능하여 생산에 널리 사용되었습니다. 그러나 외부 가열식 노즐의 열 손실은 상대적으로 커서 내부 가열식 노즐만큼 에너지를 절약할 수 없습니다. 3.2 게이트 형태의 선택
게이트의 디자인과 선택은 플라스틱 부품의 품질에 직접적인 영향을 미칩니다. 핫 러너 시스템을 적용할 때 수지 흐름 성능, 성형 온도 및 제품 품질 요구 사항에 따라 적절한 게이트 형태를 선택하여 타액 분비, 적하, 누수 및 변색 불량을 방지해야 합니다.
3.3 온도 조절 모드
게이트 형태가 결정되면 용융수지 온도 변동 제어가 플라스틱 부품의 품질에 중요한 역할을 합니다. 많은 경우에 코크스, 열화 또는 채널 막힘은 대부분 부적절한 온도 제어, 특히 온도 변화에 신속하고 정확한 반응이 필요한 열에 민감한 플라스틱의 경우에 주로 발생합니다.
따라서 발열체는 국부 과열을 방지하고 발열체와 러너 플레이트 또는 노즐 사이의 간격을 유지하고 열 손실을 최소화하도록 합리적으로 설정해야 합니다. 동시에 온도 제어 요구 사항을 충족하기 위해 가능한 한 고급 전자 온도 컨트롤러를 선택해야 합니다.
3.4 핫러너 시스템 구조 결정 후 계산 내용
(1) 각 러너의 온도 및 압력 균형 계산. 핫 러너 시스템의 목적은 사출 성형기 노즐에서 주입된 핫 플라스틱을 동일한 온도의 핫 러너를 통해 통과시키고 균형 잡힌 압력으로 금형의 각 게이트에 용융물을 분배하는 것입니다. 따라서 각 러너의 가열 영역에서 온도 분포와 각 게이트로 유입되는 용융 압력을 계산해야 합니다.
(2) 열팽창으로 인한 노즐 및 스프루 슬리브 중심 오프셋 계산. 즉, 핫(확장) 노즐과 콜드(비확장) 스프루 슬리브의 중심선을 정확하게 배치하고 정렬해야 합니다.
(3) 열 손실 계산. 내부 가열된 러너는 냉각된 금형 슬리브로 둘러싸여 지지되므로 열 복사 및 직접 접촉(전도)으로 인한 열 손실을 가능한 한 정확하게 계산해야 합니다. 러너 벽의 응축수 층.
3.5 러너 플레이트 설치
단열재와 베어링 주입 압력을 모두 충분히 고려해야 합니다. 쿠션 블록과 지지대는 일반적으로 러너 플레이트와 거푸집 사이에 설치됩니다. 한편으로는 러너 플레이트의 변형으로 인한 재료 누출을 방지하기 위해 사출 압력을 견딜 수 있고 다른 한편으로는 열 손실을 줄일 수 있습니다.
3.6 핫 러너 시스템의 유지보수
핫 러너 금형의 경우 전기 테스트, 실링 요소 및 연결 와이어 검사, 구성 요소 먼지 청소를 포함하여 사용 중에 정기적으로 핫 러너 구성 요소의 예방 유지 보수를 수행하는 것이 매우 중요합니다.