[사출금형]수지의 유동 특성(분수 유동)

이번 포스팅에서는 수지의 유동 특성에 대해서 알아보겠습니다.

수지의 유동 특성을 파악하고, 이해하게 되면 제품 생산 시 발생하는 문제점에 대해서 조금 더 쉽게 이해할 수 있다.

예를 들면 Flow mark 라던가, Air trap등 수지의 흐름으로서 나타나는 문제들 말이다.

수지는 형내에서(cavity 내에서) 분수 유동을(fountain flow) 한다고 알려져 있다.

분수 유동이란 무엇일까?

일반 적인 유체는 관내에서 아래와 같은 속도 분포를 가지면서 흐른다.

흐름의 가장 앞단의 속도 분포는 벽면과의 마찰이 있는 면은 속도가 느리고,

관 중앙으로 갈수록 마찰이 없기 때문에 유체가 빠르게 흐를 수 있다.

위의 일반적인 유체의 흐름과는 다르게, 수지는 고온에서 용융된 상태이고,

수지가 흐르는 벽면과 cavity내의 공간의 온도는 수지의 용융점 보다 훨씬 차가운 온도이기 때문에 분수 유동이 발생하게 된다.

(차갑다고 말하는 온도는 실제 피부로 느끼기에 따뜻하거나 뜨거운 정도이다.)

수지가 흘러갈 때 벽면에서 생기는 마찰과 수지의 냉각으로 벽면의 속도의 감소가 더욱 더 뚜렷할 뿐 아니라,

일정 온도 이하로 내려가면 흐름이 전혀 발생하지 않은 수준이 된다.

아래의 그림처럼 frozen layer, 즉 고화층이 생기게 된다.

더불어 수지 유동의 가장 앞단은 cavity 빈 공간의 공기와 마찰하면서 냉각되면서 유동성이 낮아지면서 측벽 쪽으로 밀려 난다.

이렇게 되면서 분수가 물을 뿜는 것처럼 유동하게 되는 것이다.

이때 (b) 그림의 a치수를 '유효직경'이라 하고 실제로 수지가 흐르는 직경을 의미한다.

이러한 분수 유동으로 아래와 같이 흥미로운 현상을 볼 수 있다.

배럴에서 제품에 가까운 순으로 수지를 A,B,C,D로 구분해보자.

(실제로 수지를 컬러나 종류를 4가지로 하는게 아니라 그냥 구분하기 편하게 하기 위함이다.)

(배럴은 사출기 구조에 대해 알아야 하지만, 수지를 용융시키는 곳으로 보면 된다.)

이 배럴내에 있던 수지를 형내로 밀어 넣었을 때, 제품의 가장 첫번째 부분에 A, 먼곳에 D가 위치하게 된다.

일반적인 유체를 아래와 같이 실험해보면 반대의 순서가 맞겠지만,

수지의 경우 가장 앞서서 나갈수록 빨리 굳기 때문에 가장 가까이에서 굳고 만다.

이번 포스팅에서는 수지의 분수 유동에 대해서 알아보았다.

다음에는 이러한 분수 유동으로 인해 발생되는 배향에 대해서 알아보도록 하겠다.

*해당 포스팅은 완전히 전문적인 내용이 아니며, 필자가 공부를 하며 메모하는 식으로 쓴 글입니다.

*100% 학술자료에 바탕하여 작성하지 않았으며, 일부의 내용은 학설과 다를 수 있습니다.

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