[사출금형 성형 기술 실무 6] 게이트의 종류 / 표준 제한 게이트

2015.08.07 09:22:29

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[사출금형 성형 기술 실무 6] 게이트 시스템이란 무엇인가?

[사출금형 성형 기술 실무 6] 게이트의 종류 / 직접 게이트...사이드 타입 비표준

[사출금형 성형 기술 실무 6] 게이트의 종류 / 표준 제한 게이트

2. 표준(제한) 게이트
게이트에서의 충진량을 조정하고 게이트 부분에서 급속한 고화를 얻을 수 있도록 단면적을 제한한 것이다. 특징으로 다음과 같은 것들이 있다.

① 게이트 부근의 잔류응력이 감소된다.

② 성형품의 변형이 감소되기 때문에 굽힘, 크랙 등이 감소된다.

③ 수지가 게이트를 통과할 때 재가열되기 때문에 점도가 저하되어 유동성이 개선된다.

④ 게이트의 고화 시간이 짧으므로 성형 사이클을 단축시킬 수 있다.

⑤ 다수 캐비티, 다점 게이트일 때 게이트 밸런스를 얻기가 용이하다.

⑥ 게이트의 제거 및 끝손질이 쉽다.

⑦ 게이트 통과 시의 압력 손실이 크다.

(1) 사이드 게이트 (Side Gate)
소형에서 중형까지의 다수 캐비티 성형품에 많이 사용되고 있으며, 이것은 게이트에 의해서 충진량이 제한되고 게이트부에서 급속히 고화시켜서 사출압력의 손실을 방지하는 방식이다.

그림 6은 사이드 게이트의 실제 제품이다. 사이드 게이트의 이점은 다음과 같다.

그림 6. 사이드 게이트 제품

① 단면 형상은 단순하므로 가공이 용이하다.

② 게이트의 치수를 신속하고 정밀하게 수정할 수 있다.

③ 캐비티의 충진 속도를 게이트 고화 시간에 거의 영향을 받지 않고 조절할 수 있다.

④ 보통의 성형 재료는 대부분 이 형식의 게이트로 성형할 수 있다.

직사각형 형상의 게이트의 크기는 폭(W), 깊이(h), 랜드길이(L)에 의해 정해지며 게이트에서의 압력 강하는 거의 랜드길이에 비례한다. 깊이는 게이트의 고화 시간에 영향을 주는 것으로 그림 7과 같은 경험식을 적용한다.

그림 7. 사이드 게이트

만약 W의 값이 러너의 지름보다 클 때에는 팬 게이트(Fan Gate)를 이용한다.

(2) 오버랩 게이트 (Overlap Gate)
성형품에 플로마크가 발생하는 것을 방지하기 위해 표준 게이트 대신에 사용되는 것으로서, 성형품의 에지부가 아니고 평면부에 평행하게 설치한 게이트이다. 게이트의 제거 및 끝손질 작업이 곤란하다.

(3) 디스크 게이트 (Disk Gate)
그림 9에 표시한 것처럼 디스크 모양의 러너를 거쳐 디스크 게이트는 설치된다. 성형품의 원형 구멍에 게이트를 배치한 것으로 어느 정도 성형품의 형상에 의해 제한을 받게 된다. 중앙부에 구멍이 있는 경우 대부분 웰드라인이 발생하지만 디스크 게이트를 사용함으로써 웰드라인의 발생을 방지할 수 있다.

그림 8. 오버랩 게이트

그림 9. 디스크 게이트

게이트의 치수는 일반적으로 게이트 깊이는 0.2~1.5mm, 랜드의 길이 L은 0.7~1.2mm 정도로 한다. 이들 게이트 및 서브 러너부는 성형 후 원형 펀치로 전단하거나 대형인 경우 드릴 가공으로 제거한다.

(4) 탭 게이트 (Tab Gate)
그림 10에 나타낸 것처럼 탭의 바로 앞 게이트에서 재가열된 상태의 수지는 탭의 벽에 충돌하여 유동 방향이 고르게 되면서 캐비티 안으로 유입된다.

게이트 부근에 잔류응력이 감소되기 때문에 사출압력에 의한 변형을 피할 수 있다. 주로 유동성이 나쁜 수지, 예를 들면 PVC, 아크릴 등에 적용된다.

그림 10. 탭 게이트

그림 11. 링 게이트

탭 게이트는 러너에 대해서 직각으로 붙이는 것이 보통이고, 탭은 플로마크나 웰드라인을 피하기 위해 두꺼운 부분에 설치한다. 탭의 치수는 그림 10의 표시된 변수에 따라 다음의 경험식을 이용하여 결정하며, 일반적으로 탭의 폭은 6mm 이상이고 캐비티 두께의 약 75%를 적용한다.

• 탭의 폭 (Y) = D (러너의 지름)
• 탭의 깊이 (X) = 0.9t (t는 성형품의 두께)
• 탭의 길이 (Z) = 1× 1/2 D

(5) 링 게이트 (Ring Gate)
디스크 게이트가 성형품의 내측에 설치되는 것과는 반대로 링 게이트는 원형 성형품의 외측에 성형품과 동심 형상으로 러너를 설치해서 게이트를 성형품 전체 둘레에 걸쳐 설치하는 것이다.

소형물에 대한 다수 캐비티 금형으로 만년필 뚜껑 등의 원통형 성형품을 성형하기 위해 사용되고, 특히 긴 원통형의 성형품인 경우에는 링 위의 게이트에서 균일하게 캐비티 안으로 수지가 주입되므로 웰드라인의 방지나 사출압력에 의한 금형 코어핀의 경사(편심) 등도 방지되어 두께가 균일한 성형품이 얻어지는 장점이 있다.

박균명 _ 공학박사, 금형기술사