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LSR 성형: 금형 설계에서 실제로 중요한 것은 무엇인가

목차

액상 실리콘 고무 금형을 위한 LSR 성형 콜드 러너 시스템 설계

만약 ~와 함께 일한다면 LSR 성형, 여러분도 이미 아시다시피: 금형이 모든 것을 결정합니다. 소재, 기계, 설정 등이 도움이 되긴 하지만, 금형 설계에 문제가 있다면 그 어떤 것도 부품을 구할 수 없습니다.

종이 위에서는 완벽해 보였던 금형이 첫 시운전에서 실패하는 경우를 본 적이 있습니다. 대개는 큰 실수 때문이 아니라, 온도 편차, 배기 깊이 부족, 혹은 실제로는 “차가운” 상태가 아니었던 차가운 러너와 같은 사소한 세부 사항 때문이었습니다.”

이 가이드에서는 실제 운영 환경에서 심각한 문제를 일으키는 경향이 있는 주요 영역들을 단계별로 설명합니다.

LSR 성형 시 콜드 러너: 온도 분리 우선

콜드 러너 설계는 많은 프로젝트가 초기 단계에서 문제가 발생하는 부분입니다.

LSR은 열가소성 수지와는 다릅니다. 일단 따뜻해지면 경화가 시작됩니다. 따라서 다음과 같이 엄격하게 분리해야 합니다:

반드시 장악해야 할 세 구역

  • 냉각 측 (약 20°C): 사출 전 소재를 안정된 상태로 유지합니다

  • 고온 측 (일반적으로 120–170°C): 부품을 경화시킵니다

  • 단열층: 두 개 사이의 열 전달을 방지합니다

젖병 밸브를 제작하던 한 프로젝트에서 러너 플레이트 온도가 30°C를 넘어섰습니다. 그 결과, 러너 내부에서 부분 경화가 발생했습니다. 불과 몇 사이클 만에 게이트가 막혀 버렸습니다.

이론적으로는 해결책이 간단했습니다. 적절한 냉각 통로를 추가하고 단열 성능을 개선하면 되는 것이었죠. 하지만 실제로는 플레이트 전체를 다시 제작해야 했습니다.

볼거리

  • 노즐 내부의 냉각 채널은 선택 사항이 아닙니다.

  • 티타늄 단열판은 열전달을 줄이는 데 도움이 됩니다

  • 밸브 게이트 제어는 특히 1그램 미만의 부품에 있어 매우 중요합니다.

LSR 성형에서의 통기 설계: 마이크론 단위의 차이가 중요합니다

LSR은 잘 흐릅니다. 이는 충전에는 유리하지만, 배기에는 불리합니다.

벤트가 너무 깊으면 플래시가 발생하고, 너무 얕으면 공기가 갇히게 됩니다.

실용적인 환기 범위

  • 두께: 0.004–0.005 mm이면 대부분의 경우 적합합니다.

  • 폭: 1–3 mm

  • 위치: 마지막 충진 구역 (추측이 아닌 유동 분석을 활용하십시오)

한때 무작위로 화상 자국이 난 의료용 씰이 있었습니다. 통풍구는 “표준” 사양이었지만, 위치가 올바르지 않았습니다. Moldflow 시뮬레이션을 실행한 결과, 실제 공기 포집 현상이 발생하는 곳은 반대편이라는 사실을 확인했습니다.

그곳에 통풍구를 설치함으로써 공정을 변경하지 않고도 문제를 해결할 수 있었습니다.

환기만으로는 충분하지 않을 때

복잡한 부품의 경우 진공이 큰 도움이 됩니다. 사출 전에 압력을 약 −0.09 MPa까지 낮추면 갇혀 있는 공기의 대부분을 제거할 수 있습니다.

관련 기사：

LSR 성형 시 수축률: 고정된 수치가 아님

흔히 하는 가정: 수축률은 2.5%이다. 금형을 그만큼 축소하기만 하면 된다.

그 방법은 효과가 있다—하지만 어느 순간부터는 그렇지 않게 된다.

LSR은 열가소성 수지와 달리 성형 과정에서가 아니라 탈형 후에 수축합니다. 따라서 압력을 가해 크기를 “고정”할 수는 없습니다.

실제로 수축에 영향을 미치는 요인은 무엇인가

  • 유동 방향 (유동 방향에 따라 높음)

  • 벽 두께 (얇은 부분은 수축이 더 심함)

  • 금형 온도

  • 탈형 온도

  • 후경화

길고 얇은 개스킷의 경우, 유동 방향을 따라 3.5% 이상의 수축이 관찰되었으나, 가로 방향으로는 약 2%에 불과했습니다. 만약 단일 값을 적용했다면, 이 부품은 절대 공차 범위를 충족하지 못했을 것입니다.

플래시 제어: 분할선에서 시작된다

플래시는 단순히 공정상의 문제가 아닙니다. 대부분 금형 문제입니다.

LSR은 어떤 틈이라도 찾아낼 것입니다.

세 가지 제어 단계

설계 단계:

  • 가능한 한 삽입을 줄이십시오

  • 플래시 절단선을 미리 계획하세요

  • 버섯형 또는 테이퍼형 이젝터 핀을 사용하십시오

가공 수준:

  • 이음면은 마이크론 단위로 정밀하게 맞물려야 합니다.

  • 이젝터의 간격은 좁게 유지되어야 합니다

프로세스 수준:

  • 가능하다면 진공을 이용한 단계별 클램핑을 사용하십시오

일부 업체에서는 플래시를 수정하기 위해 클램프 힘을 높이는 것을 본 적이 있습니다. 때로는 효과가 있기도 하지만, 분할선이 단단히 맞물려 있지 않으면 실리콘이 여전히 새어 나올 수 있습니다.

온도 조절: 균일성이 고온보다 중요하다

가장 높은 온도가 필요한 게 아닙니다. 안정적인 온도가 필요합니다.

일반적인 범위

  • 표준 LSR: 120–150°C

  • 고속 사이클: 160–170°C

  • 180°C를 초과하지 않도록 하십시오.

더 큰 문제는 열이 고르게 전달되지 않는다는 점입니다.

우리가 검토한 금형 중 하나는 캐비티 간 온도 차이가 10°C나 났습니다. 일부 부품은 정상적으로 경화되었지만, 다른 부품은 부드러운 상태를 유지했습니다. 근본적인 원인은 히터 배치 불량과 센서 공유 때문이었습니다.

주요 내용

  • 온도 변동을 ±3°C 이내로 유지하십시오.

  • 히터를 공동에 가깝게, 균일하게 배치하십시오.

  • 히터를 분할선에 너무 가까이 두지 마십시오.

금형 소재와 탈형: 종종 간과되는 부분

매일 고온 사이클을 반복할 때는 소재 선택이 더욱 중요합니다.

대표적인 선택 항목

  • 표준 LSR: 경화 공구강

  • 마모도가 높은 LSR 또는 충전형 LSR: 코팅 처리된 강재 또는 분말 야금 강재

  • 광학 부품: 연마된 강철

탈형 시 표면 처리가 큰 도움이 됩니다.

PTFE 또는 니켈 코팅은 달라붙는 현상을 줄여줍니다. 여기에 0.5~1°의 드래프트 각도를 적용하면 대부분의 부품이 깔끔하게 분리됩니다.

이형제를 장기간에 걸쳐 의존하면, 해결되는 문제보다 더 많은 문제가 발생하는 경우가 많습니다.

자주 묻는 질문: LSR 성형 설계

LSR 성형에 있어 이상적인 벤트 깊이는 얼마인가요?

약 0.004~0.005 mm 정도입니다. 0.02 mm를 초과하면 거의 항상 플래시가 발생합니다.

LSR에서 콜드 러너 설계가 왜 중요한가요?

LSR은 약 30°C 이상에서 경화가 시작되기 때문입니다. 냉각이 제대로 이루어지지 않으면 막힘 현상이 발생하고 불량품이 발생합니다.

LSR은 얼마나 수축하나요?

일반적으로 2%에서 4% 사이이지만, 유동 방향, 두께 및 경화 조건에 따라 달라집니다.

LSR 부품에서 플래시를 어떻게 줄일 수 있나요?

공정 설정을 조정하기 전에 분할선의 정밀도에 주의를 기울이고, 틈을 최소화하며, 금형 정렬 상태를 확인하십시오.

LSR 성형에 진공이 필요한가요?

항상 그런 것은 아니지만, 복잡하거나 얇은 부품의 경우 배기 효율을 크게 높이고 결함을 줄여줍니다.

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성공적인 LSR 성형 첫 번째 양산이 시작되기 훨씬 전부터 시작됩니다.

콜드 러너 성능, 벤트 설계, 수축 보정, 플래시 방지, 온도 제어, 그리고 소재 선정은 모두 서로 밀접하게 연관되어 있습니다. 한 분야에서 취약점이 나타나면 종종 다른 부분에서도 문제가 발생합니다.

금형 설계 단계에서 이러한 요소들을 처음부터 고려하면, 생산 과정이 더 예측 가능해지고, 불량률이 감소하며, 금형의 수명 기간 동안 치수 일관성이 향상됩니다.

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