이번 편에서는 언더컷이 있는 성형품을 금형에서 빼내기 위한 다양한 취출 방법을 알아보겠습니다. 일반 언더컷의 강제 밀어내기와 분할형 코어 처리, 그리고 나사 언더컷의 강제 빼기, 분할 방식, 회전 기구 방식까지 모두 다루겠습니다.
언더컷 취출의 기본 이해
앞서 1편에서 설명한 것처럼, 언더컷이란 성형품의 기능이나 용도상 사출성형기가 열리는 방향의 운동만으로 빼낼 수 없는 부분입니다. 성형품의 구멍이나 돌출 또는 오목한 부분이 이에 해당합니다.
내측 언더컷과 외측 언더컷
언더컷은 위치에 따라 내측 언더컷과 외측 언더컷으로 나뉩니다. 성형품 안쪽에 있는 경우를 내측 언더컷이라 하고, 바깥쪽에 있는 경우를 외측 언더컷이라고 합니다. 일반적으로 내측 언더컷이 외측 언더컷보다 처리하기 복잡합니다. 내측은 금형 안쪽에 별도의 기구를 넣어야 하기 때문입니다.
| 위치 | 명칭 | 처리 난이도 |
|---|---|---|
| 성형품 내측 | 내측 언더컷 | 복잡함 |
| 성형품 외측 | 외측 언더컷 | 상대적으로 간단 |
언더컷이 있는 성형품을 무리하게 빼내려 하면 금형과 성형품이 충돌하여 성형품에 형상 불량이 발생합니다. 따라서 특수한 기구를 사용하여 언더컷 부분을 먼저 해제한 뒤 취출해야 합니다.
일반 언더컷 처리 방법
강제로 밀어내기
언더컷이 크지 않고 수지의 탄성이 충분한 경우, 성형품을 강제로 밀어내는 방법을 사용할 수 있습니다. 다만 이때 강제로 밀어낼 수 있는 허용량이 있으며, 이를 초과하면 제품이 파손됩니다. 강제 밀어내기의 허용량은 다음 공식으로 계산합니다.
| 구분 | 계산 공식 |
|---|---|
| 내측 언더컷 % | ((B – A) / A) x 100% |
| 외측 언더컷 % | ((C – B) / C) x 100% |
| 연신율 % | ((D – d) / d) x 100% (D: 최대지름, d: 최소지름) |
여기서 A는 언더컷 부분의 좁은 쪽 치수, B는 넓은 쪽 치수, C는 외측 전체 치수를 의미합니다. 연신율은 성형품이 늘어날 수 있는 비율을 나타내며, 각 수지별로 65도에서의 연신율이 다릅니다. 연신율 범위 내에서만 강제 밀어내기가 가능합니다.
수지별 65도에서의 연신율
| 수지 | 연신율(%) | 수지 | 연신율(%) |
|---|---|---|---|
| ABS | 8 | HDPE | 6 |
| POM | 5 | PS | 5 |
| PA | 9 | SAN | 5 |
| PMMA | 4 | PC | 5 |
| LDPE | 21 |
LDPE는 연신율이 21%로 가장 높아서 강제 밀어내기가 비교적 쉽고, PMMA는 4%로 가장 낮아서 강제 밀어내기에 가장 취약합니다. PA(나일론)도 9%로 비교적 높은 편이므로 강제 밀어내기 적용 범위가 넓습니다.
분할형 코어로 처리
강제 밀어내기가 불가능할 정도로 언더컷이 큰 경우, 분할형 코어를 사용합니다. 분할형 코어란 금형의 코어 부분을 여러 조각으로 나누어, 취출 시 코어가 벌어지면서 언더컷 부분을 해제하는 방식입니다.
한 쪽에만 언더컷이 있는 제품의 경우 한쪽 방향으로만 슬라이드하는 코어를 사용하고, 양 쪽에 언더컷이 있는 제품의 경우 양쪽으로 벌어지는 코어를 사용합니다. 분할형 코어는 금형이 열릴 때 경사핀이나 스프링의 힘으로 코어가 옆으로 밀려나면서 언더컷을 해제합니다.
나사 언더컷 취출
나사가 있는 제품을 성형하기 위한 금형은 나사의 특성 및 생산방법 등 많은 요인에 의해 복잡한 정도가 달라집니다. 나사 부분은 암나사 부(내부 나사)와 수나사 부(외부 나사)로 구분됩니다. 예를 들어 페트병 뚜껑의 안쪽 나사가 암나사, 페트병 입구의 바깥쪽 나사가 수나사에 해당합니다.
강제 나사 빼기 방식
암나사 부분의 경우 Jig(지그)를 사용하는 볼트식 방법이 있습니다. 이 방식은 성형 후 성형품을 금형에서 빼낸 뒤, 별도의 지그와 수나사를 이용하여 내부 나사를 형성하는 방법입니다. 회전 방지 장치를 함께 사용하여 성형품이 돌아가지 않도록 고정한 상태에서 나사를 빼냅니다.
금형 나사 부를 분할 방식
금형의 나사 부분을 슬라이드 코어로 나누어 처리하는 방식입니다. 나사 형상을 가진 코어를 2개 이상으로 분할하여, 금형이 열릴 때 슬라이드 코어가 좌우로 벌어지면서 나사 부분을 해제합니다. 이 방식은 완전한 나사 형상을 만들 수는 없지만, 비교적 간단한 나사에 대해서는 효과적입니다.
금형 나사 부를 회전 기구 이용 방식
이 방식은 나사가 있는 성형품을 자동으로 취출시키기 위해 성형품이나 코어 또는 캐비티를 회전시켜 언더컷의 처리와 밀어내기를 동시에 진행하는 방법입니다.
병뚜껑을 돌려서 여는 것과 같은 원리입니다. 모터 등의 구동장치를 이용하여 코어를 회전시키면, 나사가 자연스럽게 풀리면서 성형품이 분리됩니다. 이 방식은 가장 정밀한 나사 형상을 만들 수 있지만, 금형 구조가 복잡해지는 단점이 있습니다.
이번 편 핵심 정리
| 구분 | 처리 방법 | 특징 |
|---|---|---|
| 일반 언더컷 | 강제 밀어내기 | 수지 연신율 범위 내에서 가능 |
| 분할형 코어 | 코어가 벌어져 언더컷 해제 | |
| 나사 언더컷 | 강제 나사 빼기(Jig) | 별도 지그 사용, 볼트식 |
| 나사 부 분할 | 슬라이드 코어로 분할 해제 | |
| 회전 기구 이용 | 코어 회전으로 나사 풀기, 가장 정밀 |
다음 편에서는 제품 취출 과정에서 발생하는 성형 불량인 균열, 백화, 휨, 굽힘, 뒤틀림에 대해 알아보고 그 원인과 해결 방법을 상세히 설명하겠습니다.
