제8장 핫 런너에서 발생하는 문제점

부분 결정성 엔지니어링 열가소성 물질을 사출 성형할 때, 올바른 핫 러너 시스템을 선택하는 것이 금형의 기능과 성형품의  풀질을 결정한다. 여기서, 온도는 비결정성 재료를 사용할 때보다 훨씬 더 정확하게 조절해야 한다. 사용되는 핫 러너 시스템의 종류와 설치 상태가 완성품의 특성을 결정한다. 이 자료에서는 POM(아세탈), PA(나일론), PBT 및 PET(폴리에스터)에 가장 적절한 핫 런너 시스템을 선택하는데 있어 고려해야 할 가장 중요한 사항을 다룬다.

적절하지 못한 핫 런너 시스템을 사용하는 경우 어떤 일이 발생하는가?

적절하지 못한 핫 런너 시스템은 대개 큰 압력 손실을 초래한다. 핫 런너 시스템을 사용하는 경우 매우 고온에서만 다루어야 한다. 이로 인해 대체로 폴리머가 디그레이드되며, "잘못된 용융액 온도"라는 제목이 붙은 5장에서 이미 설명한 모든 결과가 초래된다. 부분적 과열로 인해, 스트리크, 변색, 표면 결함도 나타날 것이다. 성형 화합물의 분해는 디그레이드 산물에 의한 다른 부작용을 초래한다.

고려해야 할 사항은 무엇인가?

위에 언급한 폴리머는 모두 권장되는 용융액 온도와 고체화 온도 사이에 어느 정도의 범위를 나타낸다. 따라서 핫런너를 런너 및 노즐로부터 효과적으로 단열시켜야 한다.

노즐은 자연적으로 균형을 이룬 런너를 사용할 수 있도록 설계해야 한다. 이것이 모든 금형 케비티에서 압력 손실이 일정하고 용융액 체류시간이 동일하도록 하는 유일한 방법이다.

토출 중량이 작은 경우, 직접적 게이트보다 간접적 게이트가 나은데, 특히 유리 섬유 강화재료를 사용하는 경우에 그러하다. 성형 화합물에 적용되는 열을 관리하기 쉽도록 노즐당 재료 처리량을 증가시킨다. 핫 런너 노즐을 위한 게이트는 커도 되며, 성형품의 게이트는 통상적인 게이트를 거쳐 작게 둔다. 냉각 슬러그 개입 장치는 언제나 핫 런너 노즐을 향하도록 배치해야 한다. 이것이 노즐을 거쳐 성형품으로 들어가는 냉각 물질을 방지하는 한 가지 방법이다.

열적으로 민감한 설형 화합물에 대해 모든 성형품이 개별적으로 균형을 이룰 수 있도록 핫 런너의 입구, 런너, 각 노즐을 별도로 조절할 수 있어야 한다. 전원 공급 장치(예를 들면 PID)를 통해 일정한 온도가 유지되도록 하는 조절 장치가 있어야 한다. 사출기 시스템과 동일한 방식으로 핫 런너 시스템을 기계적으로 지원해야 한다. 핫 런너 노즐의 바로 옆에 있는 개별 가열 회로는 금형 표면 온도를 별도로 올바르게 설정할 수 있도록 한다.

핫 런너와 노즐의 선정 기준

전체 단면도를 포함하고 열 전도체가 대칭적으로 결합된 런너가 최적의 방안이다. 고리형 단면만 있어서 내부적으로 가열되는 시스템은 압력의 손실이 심하므로 가능하면 피해야 한다.  POM이나 내연성 화합물같이 열 감도가 높은 재료의 경우, 런너 내부의 지류가 최대한 완전해야 한다.

노즐은 개방되고, 완전한 단면을 가진 외부적으로 가열되는 시스템이어야 한다. 게이트 부위에서 용융수지 플로우가 여러 갈래로 분할되는 것은 피해야 한다. 연결된 로드를 조합된 상태의 조건에 맞도록 분산하여, 균등한 온도 분포가 이루어 지도록 해야 한다. 연마재를 다루어야 하는 경우 교체 가능한 노즐 탭을 사용하는 것이 좋다. 그리고, 필요하면 작은 뇌관으로 대체하는 것도 가능하다.

POM을 다룰 때 차단형 노즐을 쓰는 것은 일반적으로 바람직하지 못하다. 다른 종류의 화합물을 사용하여 니들밸브 노즐을 사용해야 하는 경우, 압력 손실을 최소화하도록 노즐과 니들을 결합하여  사용해야 한다. 여러 가지 다양한 핫 런너 시스템이 상용화되어 있어서, 위에서 언급한 권장사항을 지킨다면 좋은 결과를 가져 온다.