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[기술기고] 런너레스 금형(Runnerless Mold)에 대해…

밸브핀 동작 상태 별, 성형 제품 변화 비용절감·시간 단축

기사입력 2022-01-24 16:55:49
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[기술기고] 런너레스 금형(Runnerless Mold)에 대해…
Hot Runner System

[산업일보]
런너레스 금형이란?
통상의 사출성형 방법은 금형에 반드시 스프루, 런너, 게이트가 있다.

성형품이 성형될 때 스프루와 런너가 함께 성형되고, 성형제품이 금형으로부터 이형 될 때에 스프루와 런너도 동시에 이형되는 성형방법이다. 일명 '콜드런너시스템'이라고도 한다.

이와는 달리, 스프루와 런너부의 수지를 사출성형 공정중에 계속 용융상태로 유지시키고, 사출 후 금형이 열리면 스프루와 런너가 없이 매 성형 사이클 마다 성형제품만을 금형으로 이형시키는 것을 런너레스(Runuerless)성형이라고 한다.

런너레스 성형에 사용되는 금형을 런너레스 금형 또는 핫 런너 금형이라고도 한다.

[기술기고] 런너레스 금형(Runnerless Mold)에 대해…
COLD RUNNER: Spure/Runner 생성, HOT RUNNER: Spure/Runner 제거

다이렉트 게이트로 사출압력을 높게 하면 게이트 주변에 잔류응력이 많게 되고 성형후 크랙이 발생하기도 한다. 이러한 이유로 핀포인트로 다점주입을 생각하는데 대형금형에서는 금형의 보수관계 등을 생각해 3매금형 구조는 피한다.

콜드런너 방식은 성형품 이외 런너와 스프루 등이 필요하다. 런너레스 성형은 런너와 스프루에 해당하는 성형제료가 필요없게 돼 그 만큼의 재료 절감을 할 수 있다. 콜드런너 방식은 비록 런너, 스프루를 분쇄해 사용한다고 하지만, 물성저하 등으로 1회 밖에 사용 못하는 경우와 2~3차 분쇄해 사용해도 혼합비가 한정되기 때문에 결국 재료 손실이 발생한다.

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Hot Runner System 적용에 의한 원가 절감

스프루, 런너의 냉각 시간이 필요 없으므로 고속성형 할 수 있고 불필요한 성형기의 다이 플레이트 운동을 피해 생산시간을 단축 할 수 있다.

스프루, 런너에 관계하는 사출용량 및 형체력과 3매 금형일 때의 성형품 런너 빼기에 관계되는 금형열기의 스트로크 등이 적어도 된다. 그러나, 런너레스 성형에서는 높은 사출압력이 요구되는 경우가 많다.

원래 금형에는 스프루, 런너가 필요한 것이지만, 런너레스는 이것을 무리하게 제거하는 것이므로 금형설계가 적절하지 않거나 보수 관리 및 취급에 문제가 있으면 성형의 각종 문제를 일으켜 도리어 능률을 저하시키는 경우도 있다. 금형적으로는 게이트 및 단열시스템 설계에 기술적 어려움이 있다.

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다양한 핫 런너 시스템

열안정성이 좋고 저온에서 성형이 용이해야 하고 압력에 민감하고 낮은 압력에서도 사출성형이 용이 해야 한다. 또한 열변형 온도가 높고 금형으로부터 신속한 이젝트 돼야 하며 열전도율이 높아 수지로부터 열을 신속하게 방출 할 수 있어야 한다.

Hot runner 적용
▶제품이 대량 생산일 경우 ▶스크랩(스프루, 런너)에 의한 재료비의 비중이 클 경우 ▶다중 캐비티 구조를 적용할 경우 ▶사출성형 후, 후공업 작업을 필요로 하지 않고, 그에 따르는 인건비를 줄일 경우
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Hot Runner System 의 기본구조

Hot Runner System 금형의 관리
핫 런너 시스템 금형은 밸브핀의 동작 상태에 따라 성형되는 제품에 변화가 생기므로 유지 관리가 필요하다. 수지에 따라 다르지만 통상적으로 2만 SHOT에 한번씩은 밸브핀 작동 상태 점검 및 세척 작업이 필요하다.

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Hot Runner Valve Pin 의 세척 방법/금형의 이동측과 고정측을 분리한 후 고정측에 체결돼 있는 볼트를 분리한다. 이때, 고정판과 매니폴드, 고정판 상원판 간의 볼트 체결 위치가 달라 볼트 길이가 동일하지 않을 수 있으니 주의해야 한다.

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고정측 형판에 고정돼 있는 로케이트링을 분리한 후 금형을 눕힌다.

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▶상원판에 아이볼트를 체결 후 호이스트를 이용해 들어 올려 고정판과 분리 시킨다.

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▶상고정판을 세운 후 핫 런너 컨트롤러를 연결해 가열한다. 이때, 히팅 온도는 양상 작업시 설정했던 온도보다 –5℃ 정도로 하는 것이 적당하다.

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▶세척 전 핫 런너의 승온이 완료된 후에 밸브 게이트를 수동으로 작동시켜 밸브핀이 정상적으로 동작 하는지 확인이 필요하다.

※ 주의 밸브핀의 세척을 위해서는 양상을 마친후 밸브핀의 후퇴 시켜두는 것을 잊지 말아야 한다. 분해·조립 시 밸브핀의 끝 부분에 손상이 될 수 있다.

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▶밸브게이트 실린더 커버를 분리한 후 뱊브핀 실린더 규격에 맞는 공구를 이용해 밸브 핀을 분리 한다. 이때 손에 힘을 가한 후 천천히 빼주는 것이 좋다.

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▶분리한 밸브 핀 및 핫 런너 노즐에 굳어 있는 수지나 이물질을 제거한다. [기고=우진플라임 기술교육원 한선근 교수]



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