사출 성형 나사 및 배럴 – 설계 및 팁

사출 성형 나사와 배럴은 필수 구성 요소입니다. 사출 성형 나사와 배럴은 함께 작동하여 용융 플라스틱을 가소화하고 금형에 주입합니다. 나사는 배럴 내부에서 회전하여 플라스틱 재료를 혼합하고 가열하여 용융 상태에 도달할 때까지 가열합니다. 플라스틱이 충분히 가소화되면 나사가 전진하여 용융 플라스틱을 노즐을 통해 금형 캐비티로 강제로 밀어 넣습니다.

나사를 수용하는 배럴은 가소화 공정에 대한 제어된 환경을 제공하여 일관된 재료 온도와 압력을 보장합니다. 이 문서에서는 사출 성형 나사와 배럴에 대한 자세한 개요와 설계 팁을 제공합니다.

사출 성형에서 나사와 배럴의 역할

스크류의 주요 기능은 열과 기계적 압력을 가하여 배럴을 통해 플라스틱 재료를 녹이고 운반하는 것입니다. 공급 구역, 압축 구역, 계량 구역. 각 구역은 사출 전에 플라스틱을 고체 상태에서 균질한 용융 상태로 처리하는 데 특정 역할을 합니다.

배럴은 나사를 감싸고 가열된 구역을 통해 온도 제어를 유지합니다. 이를 통해 나사를 통해 운반되는 재료의 일관된 용융이 보장됩니다. 배럴의 마모나 손상은 재료 열화, 불균일한 가열 및 부품 품질 저하로 이어질 수 있습니다.

사출 성형 나사에 대한 설계 고려 사항

스크류 설계는 처리되는 재료와 특정 응용 분야에 따라 맞춤화되어야 합니다. 올바른 스크류 설계는 용융 균일성, 처리량 및 전반적인 공정 효율성을 크게 개선할 수 있습니다. 다음은 몇 가지 주요 설계 고려 사항입니다.

나사 크기 및 치수

나사의 직경(D)은 주입량과 밀접한 관련이 있습니다. 관계는 다음과 같이 정의됩니다.

분사량(V) = 1/4π × D² × (분사 스트로크) × 0.85

일반적으로 스크류 직경의 제곱(D²)은 최대 사출 압력에 반비례합니다. 스크류 직경이 클수록 압출 속도가 증가하며, 이는 다음과 같이 표현할 수 있습니다.

압출 속도(Q) = 1.29 × D² × Hm × Nr × 60 / 1000(kg/hr)

어디에:

• Nr 나사 속도입니다.
• D 나사의 직경은,
• Hm 비행 깊이입니다

L/D 비율(길이 대 직경 비율)

L/D 비율은 ​​스크류의 작업 길이와 직경의 비율입니다. 일반적으로 L/D 비율이 높을수록 혼합 및 용융에 더 많은 시간을 할애할 수 있으므로 가소화가 개선됩니다. PC 및 POM과 같은 열 안정성 소재의 경우 22:1~24:1의 L/D 비율이 권장됩니다. 열에 민감한 소재의 경우 짧은 L/D 비율(14:1~18:1)은 과도한 가열 및 소재 열화를 방지하는 데 도움이 됩니다.

압축 비율

압축비는 피드 구역의 스크류 채널 깊이와 계량 구역의 깊이의 비율을 말합니다. 압축비가 높을수록 재료 밀도가 증가하고 용융 품질이 향상되며 갇힌 공기를 배출하는 데 도움이 됩니다.

비결정질 플라스틱의 경우 막힘을 방지하기 위해 더 긴 압축 구역이 필요한데, 재료가 충분히 빨리 부피가 줄어들지 않을 수 있기 때문입니다. 일반적으로 나사 길이의 약 25%를 차지하는 결정질 플라스틱의 경우 나일론과 같은 특정 재료는 약 15%의 더 짧은 압축 구역이 필요합니다. 고점도, 내화성 재료의 경우 이 구역은 나사 길이의 40~50%까지 확장될 수 있습니다.

운영 매개변수 최적화

스크류 설계 외에도 사출 성형 공정의 운영 매개변수는 가소화 및 최종 제품의 품질에 상당한 영향을 미칩니다. 고려해야 할 주요 매개변수는 다음과 같습니다.

나사 속도

스크류 회전 속도는 스크류 채널에서 플라스틱에 가해지는 전단력에 영향을 미치며, 이는 다시 가소화에 영향을 미칩니다. 작은 스크류의 경우 속도가 높을수록 가소화 효율이 높아지고, 큰 스크류의 경우 속도가 너무 높으면 용융이 고르지 않고 마찰열이 너무 많아질 수 있습니다. 일반적으로 스크류 속도는 100~150rpm 사이로 유지됩니다. PVC와 같은 열에 민감한 소재의 경우 표면 속도는 저하를 방지하기 위해 0.5m/s 미만으로 유지해야 합니다.

배압

계량 중 배압은 용융 플라스틱의 밀도와 균일성을 높이는 동시에 용융되지 않은 입자를 제거하는 데 도움이 됩니다. 그러나 과도한 배압은 열에 민감한 플라스틱의 열화를 일으킬 수 있고, 부족한 배압은 최종 제품에 기포를 초래할 수 있습니다. 용융 품질을 최적화하고 원활한 주입을 보장하기 위해 재료에 따라 배압을 조정해야 합니다.

난방 온도

스크류와 배럴의 가열 온도는 직접적으로 영향을 미칩니다. 플라스틱이 녹다 상태. 온도 설정은 일반적으로 과열을 방지하기 위해 플라스틱의 녹는점보다 약간 낮아야 합니다. PE 및 PP와 같은 결정질 재료의 경우 분할된 온도 제어는 나사의 다른 구역이 적절하게 가열되도록 보장하는 반면 PVC와 같은 열에 민감한 재료는 분해를 방지하기 위해 더 정밀한 제어가 필요합니다.

결정질 플라스틱 온도 제어:

플라스틱 유형	배럴 온도(°C)	노즐 온도(°C)	사출 압력 (Kg/cm²)
PP	200 – 270	210 – 280	400 – 1,000
HDPE	210(180까지 냉각)	200 – 220	500 – 1,500
아세탈	220 – 270	230 – 280	400 – 1,000
PA6 / 66	260 – 280	270 – 310	600 – 1,500
델린	180 – 200	190 – 220	800 – 1,100
PA6	225 – 280	240 – 280	700 – 1,000

비결정성 플라스틱 온도 제어:

플라스틱 유형	배럴 온도(°C)	노즐 온도(°C)	사출 압력 (Kg/cm²)
ABS	200 – 230	200 – 240	800 – 1,500
PC	260 – 310	280 – 320	800 – 1,500
수정된 PPO	240 – 280	250 – 300	850 – 1,400
PMMA	180 – 220	200 – 230	700 – 1,500
PS	180 – 240	190 – 260	400 – 1,300
엄밀한 PVC	165 – 185	175 – 195	1,000 – 1,500

L/D 비율의 효과

L/D 비율이 높을수록 재료의 균일한 공급이 용이하지만 플라스틱이 과열될 수도 있습니다. 열 안정성이 좋은 플라스틱의 경우 더 긴 나사를 사용하여 연소 위험 없이 혼합을 향상시킬 수 있습니다. 반대로 열에 민감한 플라스틱의 경우 더 짧은 나사 또는 끝에 나사산이 없는 나사 설계가 좋습니다.

자료 유형	L / D 비율	특성/효과
열경화성 플라스틱	14-16	최소한의 분해 위험으로 열에 민감한 재료를 처리하는 데 적합합니다.
강성 PVC, 고점도 PU	17-18	열에 민감한 소재에 권장되며 과열 없이 적절한 가소화를 보장합니다.
일반 플라스틱	18-22	다양한 플라스틱에 적합하며 혼합 및 용융 효율이 균형을 이룹니다.
고온안정성 플라스틱(PC, POM)	22-24	열 안정성이 좋은 플라스틱에 적합하며 재료 분해 위험 없이 혼합을 향상시킵니다.
미리 착색된 펠릿(색상 혼합)	12-16	사전 착색된 펠릿을 성형하는 동안 색상 변화를 최소화합니다.
컬러 마스터배치 믹싱	16-18	공급 구역 내에서 컬러 마스터배치를 혼합하는 데 적합하며 일관된 품질을 제공하고 색상 변화를 줄여줍니다.
높은 분산 및 혼합(색상)	20-24	최종 제품의 물리적 특성을 유지하면서 공급 구역에서 착색제의 균일한 분산을 보장합니다.

배럴 디자인 및 재료 고려 사항

배럴은 내구성 있는 소재로 만들어져야 하며, 고온과 고압을 견뎌내면서도 마모와 부식을 방지할 수 있어야 합니다.

재료 구성

사출 성형 나사와 배럴은 일반적으로 성형 공정에 관련된 고온과 고압을 견딜 수 있는 고성능 소재로 만들어집니다. 일반적인 소재로는 38CrMoAlA, 42CrMo, SKD61, Fe 기반, Ni 기반, 텅스텐 카바이드와 같은 이중 금속 조성이 있습니다. 이러한 소재는 내마모성, 내부식성 및 높은 경도를 제공하여 긴 서비스 수명과 일관된 성능을 보장합니다.

배럴의 내부 직경은 나사의 외부 직경과 정확히 일치해야 단단히 맞고 재료 누출을 방지할 수 있습니다. 배럴은 또한 여러 구역으로 나뉘며, 각 구역에는 배럴을 통과할 때 재료의 온도를 제어하는 ​​자체 가열 요소가 있습니다.

질화 및 크롬 도금

나사와 배럴의 내구성을 더욱 향상시키기 위해 표면 처리 질화 및 크롬 도금과 같은 처리가 종종 적용됩니다. 질화는 표면층의 경도를 높여 일반적으로 0.45-0.7mm의 케이스 깊이를 달성하는 반면 크롬 도금은 0.025-0.10mm 깊이의 보호층을 제공합니다. 이러한 처리로 내마모성과 내부식성이 크게 향상되어 구성 요소의 수명이 연장됩니다.

사출성형 스크류 및 배럴 유지관리 및 검사

사출 성형 나사와 배럴의 정기적인 유지관리 및 검사는 조기 마모를 방지하고 일관된 성능을 보장하는 데 필수적입니다. 주요 유지관리 작업은 다음과 같습니다.

• 청소관련: 용융 품질에 영향을 줄 수 있는 잔여 플라스틱이나 오염 물질을 제거하기 위해 나사와 배럴을 정기적으로 청소하세요.
• 검사: 나사와 배럴을 검사하여 마모, 균열 또는 부식의 징후가 있는지 확인합니다. 가동 중단 및 제품 품질 문제를 피하기 위해 마모된 구성 요소를 즉시 교체합니다.
• 윤활제/루브리컨트: 마찰과 마모를 줄이기 위해 나사와 배럴에 적절히 윤활유를 바르세요.

맺음말

사출성형 스크류와 배럴은 다음의 필수 구성 요소입니다. 사출 성형 프로세스, 그리고 설계 및 유지관리는 일관된 제품 품질을 달성하고 가동 중단 시간을 줄이는 데 중요합니다. 재료 구성, 표면 처리, 나사 설계 및 배럴 설계를 이해하고 유지관리, 온도 제어 및 재료 취급에 대한 실용적인 팁을 따르면 제조업체는 사출 성형 기계의 성능을 최적화하고 고품질 플라스틱 제품을 생산할 수 있습니다.