사출기
사출기 (射出機, Injection Molding Machine)는 열가소성 수지 또는 열경화성 수지를 가열하여 용융 상태로 만든 후, 금형(mold)에 고압으로 주입하여 제품을 성형하는 기계이다. 플라스틱 제품 생산에 가장 널리 사용되는 방식 중 하나이며, 대량 생산에 적합하다. 사출 성형은 복잡한 형상의 제품을 정밀하게 생산할 수 있다는 장점이 있다.
작동 원리
사출기는 크게 수지 공급부, 가열 실린더, 스크류, 노즐, 금형 체결부, 냉각 시스템, 제어 시스템 등으로 구성된다.
- 수지 공급: 플라스틱 펠릿(pellet) 형태의 원료가 호퍼(hopper)를 통해 가열 실린더로 공급된다.
- 가열 및 용융: 가열 실린더 내부의 스크류가 회전하면서 원료를 이송하고, 동시에 실린더 외부 히터에 의해 가열되어 플라스틱이 용융된다. 스크류는 단순 이송 역할 뿐만 아니라, 플라스틱을 혼합하고 압축하는 역할도 수행한다.
- 사출: 용융된 플라스틱은 스크류의 전진 운동에 의해 노즐을 통해 금형 내부로 고압으로 주입된다.
- 냉각 및 고화: 금형 내부에서 플라스틱은 냉각 시스템에 의해 냉각되어 고화된다.
- 금형 개방 및 제품 취출: 플라스틱이 완전히 고화되면 금형이 개방되고, 취출 장치를 이용하여 성형된 제품을 금형에서 분리한다.
- 반복: 위 과정을 반복하여 제품을 연속적으로 생산한다.
사출기의 종류
사출기는 스크류 방식, 유압 방식, 전동 방식 등 다양한 방식으로 분류될 수 있다.
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스크류 방식에 따른 분류:
- 단축 스크류 사출기: 가장 일반적인 형태로, 하나의 스크류를 사용하여 용융 및 사출 과정을 수행한다.
- 이축 스크류 사출기: 두 개의 스크류를 사용하여 혼합 성능을 향상시킨 모델이다. 복잡한 배합이나 고점도 수지 성형에 사용된다.
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구동 방식에 따른 분류:
- 유압 사출기: 유압의 힘을 이용하여 스크류를 작동시키는 방식이다. 강력한 힘을 낼 수 있으며, 대형 제품 생산에 적합하다.
- 전동 사출기: 서보 모터 등의 전동기를 사용하여 스크류를 작동시키는 방식이다. 정밀한 제어가 가능하며, 에너지 효율이 높다.
- 하이브리드 사출기: 유압과 전동 방식을 결합한 형태이다. 장점을 취합하여 에너지 효율과 성능을 향상시킨 모델이다.
사출 성형의 장점
- 대량 생산에 적합: 사이클 타임이 짧아 대량 생산에 유리하다.
- 복잡한 형상 성형 가능: 정밀한 금형을 사용하여 복잡한 형상의 제품을 생산할 수 있다.
- 높은 생산성: 자동화 시스템을 구축하여 생산성을 극대화할 수 있다.
- 다양한 재료 사용 가능: 다양한 종류의 열가소성 수지 및 열경화성 수지를 사용할 수 있다.
사출 성형의 단점
- 초기 금형 비용 부담: 금형 제작에 높은 비용이 소요된다.
- 소량 생산에 불리: 금형 비용 때문에 소량 생산에는 경제성이 떨어진다.
- 제품 설계의 제약: 금형 구조상의 제약으로 인해 제품 설계에 제한이 있을 수 있다.
활용 분야
사출기는 자동차 부품, 전자 제품 케이스, 생활 용품, 의료 용품 등 다양한 분야의 플라스틱 제품 생산에 널리 사용된다.