특수 사출 성형 방법: 일반 사출로 해결할 수 없는 문제의 대안

일반 사출성형은 대부분의 플라스틱 제품을 생산하는 데 충분하지만, 제품의 기능, 외관, 경량화, 조립성 요구가 높아질수록 기존 사출 방식만으로는 한계에 부딪히는 경우가 많아집니다. 이때 적용되는 것이 바로 특수 사출 성형 방법입니다.
특수 사출은 단순히 공정을 복잡하게 만드는 기술이 아니라, 제품 품질과 기능을 향상시키기 위한 선택지라고 볼 수 있습니다.

이 글에서는 현장에서 많이 사용되는 대표적인 특수 사출 성형 방법의 종류와 특징, 적용 목적을 기초 개념 위주로 정리해 보겠습니다.

특수 사출 성형이 필요한 이유

일반 사출성형의 한계

일반 사출성형은 다음과 같은 한계를 가질 수 있습니다.

• 두께 편차로 인한 싱크 발생
• 복합 기능 구현의 어려움
• 조립 공정 증가
• 외관 품질 한계

특수 사출 성형은 이러한 문제를 공정 단계에서 해결하기 위해 개발되었습니다.

제품 기능과 품질 향상

특수 사출은 단순 형상 구현을 넘어 다음을 목표로 합니다.

• 경량화
• 외관 품질 개선
• 기능 통합
• 생산 공정 단순화

따라서 고부가가치 제품일수록 특수 사출 성형의 활용도가 높아집니다.

대표적인 특수 사출 성형 방법

1. 인서트 성형법
인서트 성형은 금형이 열려있는 동안 캐비티 내부에 삽입(금속 부품 또는 기타 삽입물)을 삽입한 다음 금형을 닫고 사출 성형하는 방법이다. 이 방법은 황동 나사 또는 축이 인서트 성형된 하우징의 사출성형 또는 금속 단자 또는 접점이 인서트 성형된 전자 부품용의 성형에 적용된다. 인서트 성형법은 금속 성형품과 플라스틱을 조합하여 성형품을 제조하는 방법이기 때문에 열팽창 계수, 열전달 계수, 강도 등의 성질이 다른 재료를 조합하기 위해서 시행착오를 거쳐 기술을 축적할 필요가 있다. 프레스 성형의 정확성과 용량을 이해하지 못하면 좋은 금형 설계가 어려울 수 있다. 인서트 성형을 하는 방법은 캐비티 내부에 인서트를 삽입하는 가장 간단한 방법이다. 개별 부품을 개별적으로 가공된 인서트 부품을 손 또는 로봇으로 캐비티에 삽입하면 된다. 다량의 부품을 효율적으로 생산하기 위해서 프로그레시브 프레스 성형 다이에 의해 소정의 형상이 미리 형성되어있는 금속 후프를 캐비티에 자동으로 공급한 후에 연속적으로 성형을 하는 프로그레시브 성형 방법을 사용한다. 인서트 성형은 저가의 다양한 정밀 전자 부품 또는 우수한 품질의 자동차 부품을 제조할 수 있다. 이렇게 부가가치가 높은 성형 방법이다. 하지만 고도의 기술력이 없으면 안정적으로 대량 생산이 불가능하다. 일본은 정밀 인서트 성형 기술 및 금형 제작 기술이 세계 최고 수준이라고 할 수 있다고 한다. 실제로 인서트 성형을 실현하기 위해서 프레스 성형과 금형 설계 기술의 우수성, 예를 들면 위치 결정 기술이나 금형 부품 가공 기술 등을 유연한 방식으로 플라스틱 금형 설계 기술에 통합할 필요가 있다고 생각한다.

 

2. 2색 사출 성형법
2색 사출 성형법은 최근에 두 가지 재료 사출 성형법 또는 이종 재료 사출 성형법 등으로 불리는 성형 방법이다. 두 종류의 열가소성 수지를 각각 다른 실린더를 이용하여 사출 성형한다. 따라서 두 가지 색을 갖는 제품이 성형된다. 일반적으로 PS 플라스틱 또는 ABS 플라스틱처럼 같은 유형의 두 가지 플라스틱이 사용된다. 왜냐하면 성형품 사이의 접착력이 매우 좋기 때문이다. ABS 및 POM과 같은 두 가지 다른 유형의 플라스틱 수지로도 성형품을 생산할 수는 있지만, 이들 사이의 접착력은 반드시 좋지 않다.(양호한 접착력이 필요하거나 그렇지 않은 경우에 따라 적용이 다르다) 또한, 최근에는 열가소성 플라스틱 재료와 열가소성 엘라스토머(고무 상 플라스틱 수지)의 조합처럼 특별한 경우도 있다.(스포츠용품 등에 사용된다.) 실제로 2색 사출 성형법을 사용하기 위해서는 특수 사출 성형기가 필요하다. 이러한 사출 성형기는 일본의 사출 성형기 제조업체 및 스위스 및 독일과 같은 국가에서 생산되고 있다. 사출 성형기에는 두 개의 사출 장치가 장착되어 있으며, 각각 사출 장치가 용융된 재료를 각각의 스프루를 통해 금형의 캐비티 내부로 사출한다. 금형에서 캐비티는 고정측 금형에 형성된다. 다른 한편으로는 동일한 형상의 2개의 코어가 이동 측 금형에 형성되고, 고정측 금형은 회전 기구 또는 슬라이딩 기구에 의해 이동될 수 있다.(이 구조에는 몇 가지 유형의 패턴이 존재한다) 2색 사출 성형법에서는 한 번에 아름다운 다기능 성형품을 제조할 수 있기 때문에 부가 가치가 높은 성형품을 성형할 수가 있다. 작은 크기의 성형품인 경우에는 한 번의 성형으로 여러 캐비티를 성형할 수 있다. 그러나 금형 설계에는 다양한 플라스틱 재료 간의 결합에 대한 살 두께 및 노하우 설계에 대한 지식이 필요하다. 금형의 온도 제어와 관련하여 몇 가지 기술이 필요하다. 2색 사출 성형법은 고급 사양의 데스크톱 PC용 키 탑 또는 자동차 내비게이션 장치의 조명 버튼 등을 성형하는 데 널리 사용되고 있다.

3. 블로우 성형법
블로우 성형은 주스용 페트(폴리에틸렌 테레프탈레이트)병과 같은 중공 성형품을 사출 성형하는 방법이다. 블로우 성형이 가능한 플라스틱 수지로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리프로필렌, 폴리염화비닐, 나일론, 폴리카보네이트 등이 있다. 블로우 성형의 경우 통상 비교적 부드러운 금속이 캐비티에 사용된다. 알루미늄 합금, 청동 등이 일반적으로 사용되지만 특별한 강재도 사용된다. 블로우 성형은 특수 블로우 성형기를 사용하여 수행된다. 또한 사용된 금형에는 캐비티만 있고, 코어는 없다. 그 대신 금형에 공기를 불어 넣기 위한 노즐이 있으며 파리 손이라고 불리는 예비 성형된 벌룬 형상의 성형품을 블로우 성형하여 캐비티에 밀착시켜 형상을 전사한다. 일반적으로 금형 내의 다수 캐비티는 음료용 용기의 블로우 성형에 적용되고, 높은 사이클률이 기대되기 때문에 냉각 및 금형 온도의 조정 기능에 대한 기술이 필요하다. 또한, 성형품 표면에는 매우 아름다운 광택이 예상되므로 캐비티의 내부 표면을 연마하는 데에도 충분한 주의를 기울여야 한다. 블로우 성형품의 대부분은 일회용품이므로 제품의 설계, 기획 및 금형 설계는 이들 제품의 재활용까지 고려해야 하므로 매우 신중해야 한다. 보통 블로우 성형법은 샴푸 용기, 간장과 같은 향신료용 요기 또는 세제용 용기 생산용으로 세계에서 널리 사용되고 있다.

 

특수 사출 성형 방법은 일반 사출로 해결하기 어려운 문제를 공정 차원에서 해결할 수 있는 강력한 도구입니다.

제품의 형상, 기능, 품질 목표를 기준으로 적절한 특수 사출 방식을 선택한다면, 불필요한 수정과 공정 추가를 충분히 줄일 수 있습니다. 이 글에서 정리한 특수 사출 성형의 개념을 제품 개발 단계에서 참고해 보시길 바랍니다.