높은 제품 품질과 낮은 제품 변형을 달성하기 위해서는 멀티 캐비티 시스템에서 유동 밸런스가 맞춰진 성공적인 의료기기 사출이 필요합니다. 고분자 용액은 복잡한 액체이며 점도는 전단 속도 및 온도에 민감합니다. 특히 멀티 캐비티 금형에서 러너 내부의 용융 온도는 균일 하기 때문에 캐비티간 흐름의 균형을 달성하기는 어렵습니다.
효과적인 보압 시간과 냉각 시간은 다릅니다. 이것은 쉽게 부품 크기, 무게, 심지어 기능의 변화로 연결 됩니다. 고분자 용액이 서브 러너에 들어갈 때 불균형 흐름의 예는 그림1에 나타나있습니다.
Figure 1. 서버 런너에서 불균형 흐름
런너가 균형잡힌 멀티 캐비티 금형은 모든 캐비티가 동시에 충전되고, 보압 할 가능성을 높여 줍니다. 균형 잡힌 런너는 멀티 캐비티에 꼭 필요합니다. 금형에 많은 캐비티를 가져갈수록 생산성의 혜택을 누릴 수 있습니다. 제품 무게와 치수의 큰 차이는 불량과 손실을 의미하기 때문에, 캐비티간의 일관성을 지키는 것은 매우 중요합니다. 적절하지 않은 벤트와 런너 레이아웃은 제외하더라도 흐름 불균형은 기하학적으로 균형잡힌 런너에서도 발생한다. 심지어 간단한 8 캐비티 금형에서도 흐름 불균형을 보는 것은 드물지 않다. 주형공은 이에 익숙하기 때문에, 많은 방법이흐름 균형을 맞추기 위해 개발 되었습니다. 타이밍 컨트롤과 용액 품질관리로 그룹화 될 수 있습니다. 어떻게 작동 하는 걸까요?
우리는 먼저 불균형 충전의 원인을 알아야 합니다. 불균형 충전은 용액의 회전과 분기에 의한 비 균일한 용액의 온도 분포에 의해 발생합니다. 그림2는 벽에 가까운 곳의 높은 전단 속도와 센터 근처의 낮은 전단 속도를 보여 줍니다. 높은 전단 속도는 더 많은 마찰을 발생시키므로 축전된 열이 금형으로 빠르게 방출되지 않을 경우 “점성 가열”, “전단 가열”을 일으킵니다. 종종 상당한 점성 가열이 있을 때 섭씨 20도 정도 온도 상승을 볼 수 있습니다. 그림3에서 기본 런너 예와 용액이 두 흐름으로 분할된 걸 확인 할 수 있다. 온도 프로파일은 더 이상 대칭이 아니고, 안쪽은 높은 온도, 바깥쪽은 낮은 온도를 보인다. 용액은 높은 온도로 인해 안쪽이 더 빠르게 이동한다. 이것은 다음 분기점에서 흐름 불균형을 유발한다. 이 현상은 PMMA와 같은 강한 점도의 온도 의존성을 가진 수지에서 분명하게 나타날 수 있다.
Figure 2. 런너안의 전단 속도 분포
Figure 3. 비대칭 온도 분포를 보여주는 런너와 캐비티의 단면
Figure 4. 코어 인서트의 변위를 보여주는 단일 캐비티의 불균형 충전
뜨거운 용액이 캐비티에 더 빨리 도달한다는 것을 앎으로써, 런너를 더 길게 디자인 하거나, 각기 다른 이동 시간을 보상하기 위해 분기점을 이동 시킬 수도 있다. 그러나, 추측 및 금형 수정을 많이 해야 합니다. 만약 재료 또는 공정 조건의 변화가 있다면, 그에 맞춰 수정되어야 합니다. 다른 타이밍 제어 방법은 용해가 동시에 캐비티에 들어갈 수 있도록 밸브 게이트 컨트롤을 사용하는 것입니다. 조정이 유연하게 될 수 있지만, 그것은 더 많은 투자와 더 자주 유지 보수를 필요로 합니다. Moldex3D의 충전 시뮬레이션을 사용하여, 금형 설계 단계에서 보다 빠르게 런너 수정 크기나 밸크 on/off 컨트롤을 정할 수 있습니다.
이전 방법으로 흐름의 균형을 맞출 수는 있지만, 파트간 다른 수축률을 야기할 수 있는 온도 분포는 여전히 다릅니다. 다행히 런너 안의 균일하지 않은 온도 분포를 균질화 시킴으로써, 용액의 품질을 제어하는 두 번째 방법이 있다. Beaumont technologies사에 의해 개발된 “MeltFlipper”는 런너 분기점에 고유한 삽입물을 사용함으로써 불 균일한 용액 온도 분포에 대응한다.
같은 불 균질 온도 분포는 단일 캐비티 내의 유동 불균형의 원인도 될 수 있습니다. 그림 4는 위쪽이 아래쪽 보다 빠른 이동을 하는 단순화된 주사기 제품을 보여 줍니다. 캐비티내의 불균형은 그것의 압력으로 인해 코어 중앙을 굴절 시킵니다. 이것은 일반적인 제품의 결함이 되는 한쪽 벽이 반대쪽 보다 더 두꺼워지게 합니다. Moldex3D의 현실적인 흐름 시뮬레이션은 압력의 차이를 고려하고, 그에 따른 코어의 편향을 계산 합니다.
용액 품질 관리의 또 다른 강력한 도구는 핫 런너 시스템입니다. 그림 5는 하나의 핫 런너에 여러 사이드 게이트를 사용하는 새 기술은 런너 길이를 최소화 시키고, 멀티 캐비티에 매력적인 짧은 다리만을 필요로 한다. 핫 런너 공급업체는 게이트 근처에 정확하고 일관된 온도 분포를 보장하기 위해 신중하게 흐름 경로 구조 와 주변 발열체를 디자인 한다. 이는 캐비티 와 샷 간의 편차를 없앱니다. 그러나 모든 성공적인 디자인의 뒤에는 Moldex3D의 정확한 시뮬레이션이 있습니다. 예를 들어, 충전 퍼센트와 자세한 샷의 무게의 변화는(그림6) 디자인이 실현가능 한지를 판단할 수 있게 유용한 정보를 제공 합니다. 이것이 Moldex3D가 Mold masters, Husky, 와 YUDO와 같은 핫 런너 공급업체의 주요 파트너가 된 이유 입니다.
Figure 5. 사이드 게이트 핫 러너 디자인의 예
Figure 6. 충전율에 따른 각기 다른 캐비티의 무게 예측.
핫 런너를 사용하더라도 약간의 무게 변화도 예측 할 수 있습니다.
흐름 균형 문제나 기술 선택에 질문이 있습니까? Moldex3D는 항상 도움을 주기 위해 여기에 있습니다. 우리의 성형 솔루션에 대해 더 많은 것을 배우고 싶으면 연락 주시기 바랍니다.