우리의 삶 속에서 사출 성형 공정으로 만들어진 상품을 찾는 것은 식은 죽 먹기라고 할 수 있습니다. 무작위로 열 개의 플라스틱 제품을 선정한다면 그중에 6개 정도는 분명히 사출 방식을 이용해 제작되었을 것입니다. 그래서 이번 시간에는 간단하게 사출 금형을 이용한 제작 과정을 살펴보도록 하겠습니다.
[사출 성형이란? 사출(射出)+성형(成形)]
사출 성형은 영어로 injection moulding이라고 표현하며 단어를 사출과 성형으로 분리하면 의미를 쉽게 이해할 수 있습니다.
사출은 쏘아낸다는 의미를 뜻하며 하나의 작은 점에서 발산되는 형태를 뜻합니다.
성형은 단어 뜻 그대로 외적인 모양을 바꾸거나 고친다는 뜻으로 둘을 조합해보면 어떤 모양을 만드는데 그 과정에 쏘아내는 단계가 있다 정도로 해석할 수 있을 것 같습니다.
한자어를 풀어쓰니 훨씬 간단하게 느껴지지 않나요?
실제로 제작 공정을 보면 주사기로 밀어 넣는 듯한 방식으로 만들어집니다.
플라스틱 가공에 많이 사용되는 공정이긴 하지만 모든 플라스틱이 가능한 것은 아닙니다.
플라스틱은 그 성질에 따라 열가소성(熱可塑性, thermoplastic) 수지와 열경화성(熱硬化性, thermosetting) 수지로 나눌 수 있습니다.
열가소성 플라스틱은 열을 가해 모양 변형이 자유로운 소재로 가열과 냉각을 통해 다양한 재생이 가능합니다.
하지만 열경화성 플라스틱은 열을 가하면 분자가 경화되면서 재생할 수 없는 원료입니다.
그렇다면 이 둘 중 어떤 것이 사출 성형 공정에 적합할까요?
바로 다시 가열하면 유동성 있게 변화시킬 수 있는 열가소성 원료입니다.
원료를 골랐다면 과정을 우선 간략하게 알아보겠습니다.
먼저, 원료를 녹여 유연하게 만듭니다.
그다음 닫힌 금형 안에 주입해 냉각시키고 단단하게 굳으면 금형을 다시 열어 사출품을 빼냅니다.
전체 과정을 이해해야 공정 흐름을 조금 더 원활하게 이해하실 수 있을 것 같습니다.
[사출 성형 공정, 과정 순서대로]
- 원료의 용융
- 금형 속으로 원료 주입
- 보압
- 냉각
- 금형 개방과 성형물 분리
금형 기계와 캐비티가 준비되어 있다는 전제하에 과정을 찬찬히 설명하면 먼저 온도를 올려 원료를 용융시킵니다.
적당히 녹은 플라스틱이 회전하며 금형 안을 채워갑니다.
이렇게 회전하며 주입하기 때문에 역류를 방지할 수 있습니다.
금형 안에는 냉각수가 흐르고 있어 성형물 온도를 낮추며 원료의 모양을 굳힐 수 있습니다.
액체 상태와 고체 상태는 분자 구조가 다릅니다.
고체 상태일 때 더욱 안정되고 촘촘한 분자 구조를 갖게 되는데요.
이런 원리에 따라 일반적으로 액체가 고체화되면 부피가 줄어듭니다.
사출 과정에서도 부피가 줄어드는 것을 막기 위해 압력을 불어넣어 수지를 몰드 안에 가득 채웁니다.
사출 성형 공정 중 이렇게 압력을 가해야 수축 과정에서 불량이 생기는 것을 막을 수 있습니다.
몰드 안에서 충분히 냉각되었다면 양면을 열어 성형물을 빼냅니다.
성형물의 모양에 따라 파트별 두께가 다른데요.
이 모든 부분이 적정한 시간 내에 균일하게 굳어야 하기 때문에, 냉각수 길을 어떻게 세팅하는지에 따라 사출품의 품질이 좌우됩니다.
충분히 성형되었다면 금형을 개방해 사출물을 방출하는데 이때도 사출품의 모양에 따라 2단 구조의 금형이 될지, 3단 구조의 금형이 될지 등이 달라집니다.
금형 구조는 설계 비용과 제작 비용에 큰 차이를 만들기 때문에 아주 중요하답니다.
역류 방지를 위한 회전과 수축 예방을 위한 보압을 통해 더 좋은 성형물을 만들기 위한 원리를 엿볼 수 있습니다.
사출 성형 몰드는 양면 구조이기 때문에 제작 물품의 모양 자유도가 높다는 장점이 있습니다.
이런 이유로 최근 제조 산업에서 빈번하게 사용되고 있습니다.
사출 성형 기계 구조에 따라 비용이 천차만별이기 사출 금형 제작 업무 경험이 풍부한 업체를 선정하는 것이 좋습니다. (주)본시스템즈 홈페이지를 방문하시면 설계부터 사출 성형 공정, 생산까지 두루 담당한 플라스틱 사출물의 포트폴리오를 확인할 수 있으니 포털 사이트 검색을 통해 방문해주시기 바랍니다.
