사출성형 금형이란 무엇인가
플라스틱 제품을 만들 때 가장 핵심이 되는 것이 바로 금형입니다. 금형은 쉽게 말해서 플라스틱을 원하는 모양으로 만들어주는 틀이라고 생각하면 됩니다. 마치 붕어빵을 만들 때 붕어 모양의 틀이 필요한 것처럼, 플라스틱 제품을 만들 때도 그 모양을 잡아주는 금형이 반드시 필요합니다.
이번 시리즈에서는 사출성형 금형의 구조를 처음 배우는 분들도 쉽게 이해할 수 있도록 자세히 설명해 드리겠습니다. 금형의 기본 구조부터 각 부품의 역할까지 하나하나 살펴보겠습니다.
사출성형 금형의 기본 분류 체계
금형을 나누는 두 가지 기준
사출성형 금형의 기본 구조는 크게 두 가지 기준으로 분류할 수 있습니다. 첫 번째는 성형품의 구조에 따른 분류이고, 두 번째는 런너의 용도에 따른 분류입니다.
성형품의 구조란 만들고자 하는 플라스틱 제품의 모양과 특성을 말합니다. 제품에 복잡한 형상이 있는지, 언더컷이라고 불리는 특수한 구조가 있는지에 따라 금형의 종류가 달라집니다.
런너란 녹은 플라스틱이 금형 안으로 흘러 들어가는 통로를 의미합니다. 이 통로를 어떻게 설계하느냐에 따라서도 금형의 종류가 구분됩니다.
금형 구조의 상세 분류
금형 구조는 보통금형과 특수금형으로 나뉩니다. 보통금형에는 2매 금형과 3매 금형이 있으며, 각각의 금형 안에서도 다양한 세부 종류가 존재합니다.
2매 금형의 세부 종류로는 표준금형인 콜드 런너 금형, 스트리퍼 플레이트 금형, 분할금형, 슬라이드 코어 금형, 나사 금형, 그리고 런너레스 금형이 있습니다. 런너레스 금형에는 핫 런너 금형이 포함됩니다.
특수금형에는 인몰드 금형, 가스 어시스트 금형, 워터 어시스트 금형, 분말사출성형 금형, 그리고 적층 금형 등이 있습니다. 적층 금형은 스택 금형이나 탠덤 금형이라고도 불립니다.
| 분류 | 종류 | 세부 유형 |
|---|---|---|
| 보통금형 | 2매 금형 | 표준금형, 스트리퍼 플레이트, 분할금형, 슬라이드 코어, 나사 금형, 런너레스 금형 |
| 보통금형 | 3매 금형 | 핀 포인트 게이트 적용 금형 |
| 특수금형 | 다양한 특수 목적 | 인몰드, 가스 어시스트, 워터 어시스트, 분말사출, 적층 금형 |
유동기구에 따른 분류 – 콜드 런너와 핫 런너
금형은 유동기구, 즉 런너 시스템에 따라서도 분류됩니다. 콜드 런너 금형과 핫 런너 금형이 대표적입니다.
콜드 런너 금형은 전통적인 방식의 금형입니다. 이 금형에서는 스프루 부시, 주 런너, 보조 런너, 게이트, 콜드 슬러그 웰, 캐비티 등의 구성요소가 있습니다. 스프루 부시는 사출기에서 녹은 플라스틱이 처음 들어오는 입구 부분입니다. 런너는 그 플라스틱이 이동하는 통로이고, 게이트는 실제 제품이 만들어지는 공간인 캐비티로 들어가는 좁은 입구입니다.
핫 런너 금형은 런너레스 금형의 한 종류입니다. 이 금형에서는 매니폴드라는 부품이 핵심 역할을 합니다. 매니폴드는 녹은 플라스틱을 여러 방향으로 분배해주는 장치로, 내부에 열을 가해 플라스틱이 항상 녹아있는 상태를 유지합니다.
2매 구성 금형의 이해
2매 금형의 기본 개념
2매 구성 금형은 영어로 투 플레이트 몰드라고 부릅니다. 이 금형은 고정측 형판과 가동측 형판, 이렇게 두 장의 주요 판으로 구성되어 있습니다.
여기서 중요한 특징은 유동기구가 동일면에 있다는 것입니다. 유동기구란 스프루 부시, 런너, 게이트, 캐비티를 통틀어 말하는 것인데, 이 모든 요소들이 같은 면에 위치합니다. 이 때문에 금형 구조가 단순해지고 제작이 쉬워집니다.
고정측과 가동측의 역할
금형에서 고정측은 사출성형기의 고정측 다이플레이트에 부착되는 부분입니다. 다이플레이트란 금형을 장착하는 큰 판을 말합니다. 고정측은 사출이 되는 쪽, 즉 녹은 플라스틱이 들어오는 쪽입니다.
가동측은 사출성형기의 가동측 다이플레이트에 부착되는 부분입니다. 가동측은 이름 그대로 움직이는 쪽으로, 금형이 열리고 닫힐 때 이 부분이 이동합니다.
금형이 작동할 때는 조립된 상태에서 가동측이 움직여 금형이 열립니다. 이때 고정측 형판과 가동측 형판 사이가 벌어지면서 완성된 제품을 꺼낼 수 있게 됩니다.
2매 금형의 취출 방식
2매 금형에서는 하나의 파팅 라인에 의해 고정측과 가동측이 분리됩니다. 파팅 라인이란 금형이 나뉘는 경계선을 말합니다.
이 구조의 특징은 스프루, 런너, 성형품이 일체형으로 취출된다는 것입니다. 취출이란 완성된 제품을 금형에서 빼내는 것을 말합니다. 일체형 취출이라는 것은 제품과 함께 스프루와 런너도 같이 나온다는 의미입니다. 따라서 성형 후에 제품에서 스프루와 런너를 잘라내는 후가공 작업이 필요합니다.
2매 금형의 네 가지 타입
2매 구성 금형에는 네 가지 타입이 있습니다.
첫 번째는 받침판이 있는 것으로, 타입 코드는 에스에이입니다. 받침판은 금형의 강도를 높여주는 역할을 합니다.
두 번째는 받침판이 없는 것으로, 타입 코드는 에스씨입니다. 구조가 더 단순하고 금형 높이를 줄일 수 있습니다.
세 번째는 받침판이 있고 스트리퍼판이 있는 것으로, 타입 코드는 에스비입니다. 스트리퍼판은 제품을 금형에서 밀어내는 역할을 하는 특수한 판입니다.
네 번째는 받침판이 없고 스트리퍼판이 있는 것으로, 타입 코드는 에스디입니다.
| 타입 코드 | 받침판 | 스트리퍼판 |
|---|---|---|
| SA | 있음 | 없음 |
| SC | 없음 | 없음 |
| SB | 있음 | 있음 |
| SD | 없음 | 있음 |
2매 금형의 장점
2매 금형에는 여러 가지 장점이 있습니다.
첫째, 스프루 부시, 런너, 게이트가 캐비티와 동일한 면에 있어서 가공이 쉽습니다. 금형을 만들 때 한 면에서 대부분의 가공을 할 수 있기 때문입니다.
둘째, 분할선에 의해 고정측 형판과 가동측 형판이 분할되어 구조가 간단합니다. 복잡한 분리 메커니즘이 필요 없습니다.
셋째, 구조가 간단하여 취급이 쉽고, 고장 요인이 적어 내구성이 좋습니다. 부품 수가 적으면 그만큼 고장날 수 있는 부분도 줄어듭니다.
넷째, 금형 가격이 저렴합니다. 단순한 구조 덕분에 제작 비용을 절감할 수 있습니다.
다섯째, 자동 낙하 성형에 적합하고 성형 사이클 시간을 줄일 수 있습니다. 자동 낙하 성형이란 제품이 중력에 의해 자연스럽게 떨어지는 방식의 생산을 말합니다.
2매 금형의 단점
반면에 2매 금형에는 단점도 있습니다.
첫째, 게이트 형상 및 위치 선정이 어렵고 게이트가 성형품 끝에 국한됩니다. 게이트를 제품 중앙이나 원하는 위치에 두기 어렵다는 의미입니다.
둘째, 성형 후 게이트를 절단해야 하는 단점이 있습니다. 제품과 런너가 붙어서 나오기 때문에 별도의 절단 작업이 필요합니다.
이번 편 핵심 정리
이번 편에서는 사출성형 금형의 기본 분류 체계와 2매 구성 금형의 개념, 특징, 장단점에 대해 알아보았습니다. 2매 금형은 구조가 단순하고 제작비가 저렴하여 가장 널리 사용되는 금형 형태입니다. 다만 게이트 위치 선정의 제한과 후가공 필요성이라는 단점이 있습니다.
다음 편에서는 2매 금형의 구성요소와 각 부품의 기능, 그리고 3매 구성 금형에 대해 자세히 알아보겠습니다.
