사출 성형의 기초와 주요 플라스틱 수지(Resin) 총정리
안녕하세요! 오늘은 제조 현장의 핵심 기술인 사출 성형의 개념부터, 실무에서 가장 많이 쓰이는 6가지 주요 수지(ABS, PA, PC, PS, PP, PET)의 특징과 성형 조건까지 상세히 알아보겠습니다.
1. 사출 성형(Injection Molding) 개요
사출 성형이란?
플라스틱 소재에 열을 가해 녹인(용융) 상태에서 정해진 틀(금형) 안으로 주입하고, 일정 시간을 거쳐 냉각시켜 원하는 형상의 제품을 얻는 생산 방식입니다.
- 장점: 고부가가치 상품 개발 시 원하는 형상을 만들기 매우 유리하며, 타 재료 대비 플라스틱 사출 방식이 압도적으로 유리합니다. 또한 대량 생산에 최적화되어 있습니다.
- 사출 전 필수 확인 사항:
- 성형품에 사용되는 수지의 기본 특성
- 대상 금형의 구조와 특성
- 사용할 성형기의 특성
2. 수지(Resin)의 종류 및 특성
수지(Resin)란? 일반적으로 열이나 압력을 가했을 때 녹아서 흐르는 성질(유동성)을 가진 물질을 말하며, 좁은 의미로는 ‘합성 고분자 물질’ 또는 ‘플라스틱’이라고 부릅니다.
① 열가소성 수지 (Thermoplastic)
제품이 완성된 후에도 다시 열이나 압력을 가하면 녹아서 다른 모양으로 바꿀 수 있는 수지입니다.
- 종류: PE, PS, PVC, PP, PMMA(아크릴), PA(나일론) 등
② 열경화성 수지 (Thermosetting)
한번 제품으로 굳어지면 다시 열이나 압력을 가해도 녹지 않고 모양을 바꿀 수 없는 수지입니다.
- 종류: PF(페놀), UF/MF(아미노), 에폭시 수지 등
3. 주요 수지별 상세 분석
1-1. ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene)
가전제품 외장재로 가장 흔히 쓰이는 ‘팔방미인’ 수지입니다.
- 특징: 인장·충격 강도가 높고 광택이 좋으며 착색이 쉽습니다. 치수 안정성이 좋아 정밀한 외장 제품에 적합합니다.
- 성질: 전기 절연성은 좋으나 고주파에는 약함, 기계 가공성 및 인쇄·접착성 우수, 산/알칼리/오일/지방에 강함.
- 실무 팁: 잔류 응력 측정 시 빙초산에 1~2분 담근 후 건조하여 백화(하얗게 변함) 유무로 판단합니다.
- 수축률: 0.3~0.8% (소형 0.4%, 대형 0.5~0.6%)
- 사출 조건: 온도 180~250℃ / 금형 40~80℃ / 압력 700~1200 ㎏/㎠
1-2. PA (PolyAmide, Nylon)
흔히 ‘나일론’이라 불리며 마찰과 마모에 강한 결정성 수지입니다.
- 특징: 마찰계수가 적고 자기 윤활성이 있어 부품끼리 닿는 곳에 좋습니다. 갈백색을 띠며 내열성과 자기 소화성(불이 꺼지는 성질)이 있습니다.
- 성질: 내유성(기름)이 극히 좋으나, 오존/황산/강산에는 약합니다. 특이하게 성형 후 습기를 흡수(흡습)하면 충격 강도가 향상됩니다.
- 용도: 기계(기어, 캠), 전기(커넥터, 케이블타이), 일용품(헬멧, 어망) 등
- 수축률: 0.6~2.0% (두께에 따라 차이 큼)
- 사출 조건: 온도 230~280℃ / 금형 40~90℃ / 압력 600~1200 ㎏/㎠
1-3. PC (Poly Carbonate)
유리처럼 투명하면서도 망치로 쳐도 안 깨지는 강인한 수지입니다.
- 특징: 투명(약간 갈색), 내열성(135~140℃)과 내한성(-100℃)이 모두 우수합니다.
- 성질: 용융 점도가 높아 유동성이 나쁘므로 높은 온도와 압력이 필수입니다. 흡습성이 있어 100~120℃에서 5~8시간 예비 건조가 반드시 필요합니다.
- 강화형: 유리섬유(GF)나 카본 혼입 시 탄성률 3배, 압축강도 2~2.5배 향상.
- 실무 팁: 작업 완료 후 실린더 내 수지는 짜내고 PE나 PS로 교체하여 보관합니다.
- 수축률: 0.1~0.4%
- 사출 조건: 온도 260~300℃ / 금형 80~120℃ / 압력 800~1500 ㎏/㎠
1-4. PS (Poly Styrene)
플라스틱의 표준으로 불리며 투명하고 성형성이 뛰어납니다.
- 특징: 무색·무취·무독성. 열 안정성이 좋아 300℃ 이상에서도 분해 걱정이 거의 없습니다.
- 성질: 비결정성 수지로 잘 부서지는 단점이 있어 내충격성 PS(HIPS)와 혼합해 사용하기도 합니다. 자외선에 약해 쉽게 열화됩니다.
- 용도: 포장용기, 완구, 카세트 케이스, 고주파 절연물 등
- 수축률: 약 0.6%
- 사출 조건: 온도 180~250℃ / 금형 30~60℃ / 압력 500~1200 ㎏/㎠
1-5. PP (Poly Propylene)
비중이 0.9 정도로 매우 가벼워 물에 뜨는 수지입니다.
- 특징: PE와 유사하나 더 가볍고 내열성이 좋습니다. 특히 힌지성(접었다 펴는 성질)이 매우 탁월합니다.
- 성질: 전기적 특성이 우수하고 인체에 무해합니다. 낮은 온도에서는 잘 부서지며, 탈 때 파라핀 냄새가 나고 밝은 불꽃(중심은 푸른색)을 냅니다.
- 강점: 산, 알칼리, 염수, 오일 등에 강하며 스트레스 크래킹(균열) 저항이 PE보다 좋습니다.
- 사출 조건: 온도 190~260℃ / 금형 30~70℃ / 압력 500~1100 ㎏/㎠
1-6. PET (Poly Ethylene Terephthalate)
음료수병뿐만 아니라 공업용으로도 널리 쓰이는 고성능 수지입니다.
사출 조건: 온도 250~290℃ / 금형 120~140℃ / 압력 800~1300 $kg/cm^2$
특징: 내열성이 매우 좋아 융점이 265℃에 달합니다. 유리섬유를 충전하여 사출용으로 주로 사용합니다.
성질: 기계적 강도와 내약품성, 내후성이 우수합니다. 표면 광택이 좋고 선명한 착색 및 도장이 가능합니다.
용도: 시계/복사기/자동차 부품(강화형), 음료수병/필름(비강화형) 등
수축률: 0.1~0.6% (비충진재보다 낮음)
4. 사출 조건 요약 데이터베이스
| 수지명 | 실린더 온도(℃) | 금형 온도(℃) | 사출 압력(kg/cm2) | 성형 수축률(%) |
| ABS | 180 ~ 250 | 40 ~ 80 | 700 ~ 1200 | 0.3 ~ 0.8 |
| PA(Nylon) | 230 ~ 280 | 40 ~ 90 | 600 ~ 1200 | 0.6 ~ 2.0 |
| PC | 260 ~ 300 | 80 ~ 120 | 800 ~ 1500 | 0.1 ~ 0.4 |
| PS | 180 ~ 250 | 30 ~ 60 | 500 ~ 1200 | 약 0.6 |
| PP | 190 ~ 260 | 30 ~ 70 | 500 ~ 1100 | – |
| PET | 250 ~ 290 | 120 ~ 140 | 800 ~ 1300 | 0.1 ~ 0.6 |
사출 성형은 재료의 물리적, 화학적 특성을 정확히 이해할 때 가장 완벽한 제품을 만들 수 있습니다. 위 내용이 사출 실무나 학습에 큰 도움이 되길 바랍니다!