[사출금형]수지의 pvT 선도

이번 포스팅에서는 수지의 pvT 선도에 대해 포스팅하겠습니다.

앞선 배향에 관한 내용이 궁금하시다면 아래의 포스팅을 참고하시면 됩니다.

2017/12/21 - [금형설계/사출금형] - [사출금형]배향에 관하여(고분자의 배향)

pvT 선도는 수지의 온도 및 압력에 따른 부피 변화를 표현한 그래프이다.

수지의 온도를 높이면 부피는 커지고, 압력을 높이면 부피는 줄어든다.

이는 아래 2개의 그래프 모두 공통적으로 나타나고 있다.

그래프의 x축은 온도를 y 축은 부피를 그리고 3개의 그래프중 아래쪽으로 내려갈수록 압력의 증가를 나타낸다.

가장 아래의 그래프를 보면 온도가 상승하면 부피가 커지는 것을 볼 수 있고,

동일한 온도에서 압력이 작은 쪽이 부피가 크다는 것을 알 수 있다.

왼쪽의 그래프는 비결정성, 오른쪽의 그래프는 결정성 수지의 pvT 선도인데 뚜렷한 차이점은

비결정성은 온도 상승에 따른 완만한 부피의 상승이 있다는 점이고,

결정성은 특정 온도에서 가파른 부피의 상승점이 존재한다는 것이다.

이러한 이유는 분자 구조의 영향 때문이다.

결정성 분자 구조는 상온에서 규칙적인 결정을 이루고 있다가, 용융점 근처가 되면 완전히 불규칙한 구조로 변한다.

이러한 성질때문에 특정 온도에서 부피의 급격한 상승이 이뤄진다.

반면에 비결정성 수지는 불규칙한 구조의 간격만 약간 변할 뿐 구조 자체가 변하지 않기 때문에 급격한 부피 변화점이 없다.

pvT 선도를 보면 이전 포스팅에서 설명했던 결정성, 비결정성 수지의 차이점을 쉽게 알 수 있다.

결정성 수지의 경우 용융점 이상의 온도에서 사출되었던 제품이 상온으로 내려오면서 부피 변화가 크게 일어난다.

이는 수축을 크게 한다고 볼 수 있고, 그만큼 치수 정밀도는 떨어진다고 볼 수 있다.

급격한 부피 변화점에서는 결정 구조를 불규칙 구조로 변하게 할 만큼 충분한 에너지, 즉 열량이 투입되어야 한다.

이는 사출기에서 결정성 수지를 용융시킬 때 충분한 가소화 능력이 필요하다는 것을 의미하며,

수지가 금형상에서 냉각 될 때 많은 열량이 배출되므로 냉각도 충분히 되어야 한다는 것을 의미한다.

(사실 이러한 원인을 더 뚜렷하게 알 수 있는건 pvT 선도 보다는 온도-비열 커브인데,

구글 검색을 해봐도 찾을 수 없다. 검색어를 바꿔가면서 다시 검색해서 추가를 해야겠다.)

부피의 증가는 물질적인 부피의 증가 말고도 몇가지 의미를 더 함축하고 있는데, 이는 유동과 관련이 있다.

부피의 증가는 분자 간의 거리가 늘어난다는 것을 의미하므로, 부피가 증가한다는 것은 유동이 더 좋다는 뜻을 내포하고 있다.

이는 결정성 수지는 용융점 이상에서 유동성이 좋다는 것을 의미하고, 제품 충진 시 유동에 대한 이점을 가지고 있다는 뜻이다.

다만 유동성이 좋다고 제품 충진에 무조건 이득이 있다고 볼 수는 없다.

사출 조건에서 약간의 압력 증가로 인해 상,하측 파팅 사이로 수지가 새어나오는 flash 불량을 동반할 수 있다.

결정성 수지를 예를 들어 설명했는데, 비결정성 수지는 반대로 보면 된다.

동일 조건으로 사출을 했을 때 미충진이 발생할 수도 있다.

수축은 덜 하므로 치수정밀도는 좋고, 결정 구조가 바뀌는 것이 아니므로, 냉각이 조금 덜 되어도 되고

온도 상승에 따른 유동성은 좋지 않으므로, 제품 설계 시 수지의 흐름에 저해되지 않도록 설계에 유의해야 한다

이번 포스팅에서는 pvT 선도를 알아보았다.

pvT 선도만 이해하더라도, 결정성 수지와 비결정성 수지의 특징을 알 수 있으므로,

텍스트로 공부하기 어렵다면 직접 그래프를 그려보고 이해할 수 있도록 하자.

다음 포스팅 부터는 사출기에 대해서 알아보자.

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

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

*따라서 포스팅의 내용은 추가되거나 수정될 수 있습니다.

*언제든 잘못된 부분이 있으면 지적해주시면 감사하겠습니다.