멀티캐비티 사출 편차 품질 차이 줄이는 점검 방법

멀티캐비티 사출 편차는 같은 금형에서 나온 제품인데도 중량, 치수, 외관이 조금씩 달라지는 문제를 말합니다. 특히 4 캐비티, 8 캐비티처럼 생산 수량을 늘릴수록 한두 캐비티만 반복적으로 미성형, 수축, 휨, 치수 불량을 보이는 경우가 있습니다.

이 문제는 단순히 사출압을 올린다고 끝나지 않습니다. 러너 밸런스, 게이트 충전 순서, 금형 온도, 냉각수 흐름, 보압 전달 상태가 함께 맞아야 캐비티별 품질 차이를 줄일 수 있습니다.

멀티캐비티 사출 편차는 충전 순서에서 먼저 보입니다

현장에서 자주 보이는 상황은 8캐비티 금형에서 특정 캐비티만 중량이 낮게 나오거나, 끝단 캐비티에서 미성형이 반복되는 경우입니다. 처음에는 사출 조건 부족으로 판단하기 쉽지만, 실제로는 용융 수지가 각 캐비티에 같은 압력과 같은 속도로 도착하지 못하는 경우가 많습니다.

멀티캐비티 금형은 구조상 모든 캐비티가 같은 순간에 같은 조건으로 충전되는 것이 이상적입니다. 하지만 러너 길이가 비슷해 보여도 수지 온도, 유동 저항, 전단 발열, 게이트 단면 상태가 조금씩 달라지면 먼저 차오르는 캐비티와 늦게 차오르는 캐비티가 생깁니다.

이때 먼저 차오르는 캐비티는 과보압을 받기 쉽고, 늦게 차오르는 캐비티는 보압이 충분히 전달되기 전에 게이트가 굳을 수 있습니다. 결과는 서로 다르게 나타납니다. 한쪽은 플래시가 생기고, 다른 쪽은 미성형이나 치수 부족이 생깁니다.

그래서 첫 점검은 조건값이 아니라 캐비티별 충전 상태에서 시작하는 편이 현실적입니다. 숏샷을 단계별로 떠 보면 어느 캐비티가 먼저 차고 어느 캐비티가 늦게 차는지 확인할 수 있습니다. 이 순서가 보이면 원인을 훨씬 좁힐 수 있습니다.

러너가 대칭이어도 품질 차이는 생길 수 있습니다

많은 사람이 러너가 H형으로 대칭이면 각 캐비티가 균일하게 충전된다고 생각합니다. 그런데 현장에서는 대칭 러너에서도 편차가 생깁니다. 수지는 물처럼 단순하게 흐르지 않고, 온도와 전단 속도에 따라 점도가 달라지기 때문입니다.

특히 유리섬유 함유 재료, 난연 재료, 점도가 높은 재료, 온도 민감도가 큰 재료는 캐비티 편차가 더 도드라질 수 있습니다. 같은 러너 길이를 지나더라도 한쪽 유로에서는 전단 발열이 커지고, 다른 쪽은 온도 저하가 빨라질 수 있습니다. 이 차이가 충전 속도와 보압 전달 차이로 이어집니다.

비슷한 조건의 사례에서는 사출 속도와 보압을 올렸는데도 특정 캐비티 불량이 계속 남는 경우가 있습니다. 이때 조건을 더 강하게 주면 늦게 차는 캐비티는 좋아질 수 있지만, 먼저 차는 캐비티는 플래시나 과충전이 생길 수 있습니다.

이 상황에서는 전체 조건을 무작정 올리기보다 캐비티별 중량을 먼저 기록해야 합니다. 정상 생산품을 캐비티 번호별로 분리한 뒤 같은 수량으로 무게를 재면 어느 쪽이 과충전 되고 어느 쪽이 부족한지 흐름이 보입니다.

• 중량이 낮은 캐비티는 충전 부족이나 보압 전달 부족을 의심합니다.
• 중량이 높고 플래시가 있는 캐비티는 선충전 또는 과보압 가능성을 봅니다.
• 중량은 비슷하지만 치수가 다르면 냉각과 수축 차이를 함께 봅니다.

개인적으로는 이 단계에서 캐비티 번호 관리가 빠지면 원인 분석이 크게 흔들린다고 봅니다. 제품을 한 박스에 섞어 놓고 전체 불량률만 보면, 문제 캐비티가 고정인지 랜덤인지 구분하기 어렵습니다.

치수 편차는 금형 온도와 냉각에서 갈립니다

멀티캐비티 사출 편차가 외관보다 치수에서 먼저 드러나는 제품도 많습니다. 사출 직후에는 비슷해 보였는데 냉각 후 측정하면 특정 캐비티만 수축이 크거나, 한쪽 제품만 휨이 반복되는 식입니다.

이 경우에는 충전 밸런스만 보고 끝내면 안 됩니다. 캐비티별 금형 온도, 냉각수 입출수 온도, 냉각 라인 막힘, 냉각 회로 거리, 금형 내부 스케일 상태까지 확인해야 합니다. 같은 금형 안에서도 냉각 효율이 다르면 수지가 굳는 속도와 수축 방향이 달라집니다.

실무적으로 보면 냉각수는 흐르고 있어도 충분히 같은 조건이라고 단정하기 어렵습니다. 호스 연결이 바뀌었거나, 일부 라인에 스케일이 끼었거나, 유량이 약한 회로가 있으면 캐비티별 표면 온도가 달라집니다. 이 차이는 제품 치수와 휨으로 이어집니다.

판단 기준은 단순합니다. 불량 캐비티가 매번 같은 위치에서 반복되고, 조건 조정 후에도 치수 방향이 크게 바뀌지 않는다면 금형 온도와 냉각 밸런스를 먼저 봐야 합니다. 반대로 불량 위치가 계속 바뀐다면 재료 공급, 계량 안정성, 설비 반복 정밀도 쪽을 함께 확인하는 편이 좋습니다.

 

멀티캐비티 사출 편차 점검 장면

 

보압을 올리기 전에 캐비티별 게이트 상태를 봐야 합니다

보압은 치수 안정에 영향을 주지만, 멀티캐비티에서는 모든 캐비티에 보압이 같은 방식으로 전달되지 않을 수 있습니다. 게이트가 먼저 굳는 캐비티는 보압을 올려도 실제 제품 안으로 압력이 충분히 들어가지 않습니다.

그래서 보압 조건을 바꿀 때는 캐비티별 게이트 흔적과 제품 중량 변화를 같이 봐야 합니다. 보압을 올렸는데 특정 캐비티만 중량 변화가 거의 없다면, 그 캐비티는 게이트 동결이 빠르거나 유동 저항이 큰 상태일 수 있습니다.

또 하나는 에어벤트입니다. 공기가 빠지지 않으면 수지가 끝까지 차지 못해 미성형처럼 보이거나, 태움 자국과 광택 차이를 만들 수 있습니다. 이때 사출압만 올리면 순간적으로는 채워지는 것처럼 보여도 금형에는 더 큰 부담이 갑니다.

실패 사례로 보면 조건을 계속 올렸는데도 특정 캐비티 끝부분의 미성형이 줄지 않는 경우가 있습니다. 나중에 확인하면 에어벤트 막힘이나 게이트 마모, 러너 일부 오염처럼 금형 상태가 원인인 경우가 적지 않습니다. 조건이 아니라 통로 문제였던 셈입니다.

품질 차이를 줄이려면 기록 순서가 달라야 합니다

멀티캐비티 사출 편차를 줄이려면 불량품만 보는 방식에서 벗어나야 합니다. 정상품과 불량품을 캐비티별로 나눠 비교해야 원인이 보입니다. 특히 양산 중에는 한 번 조건을 바꾸면 여러 변수가 같이 움직이기 때문에 기록 순서가 중요합니다.

먼저 캐비티 번호별로 제품을 분리합니다. 그다음 중량, 주요 치수, 외관 불량 위치, 게이트 상태, 취출 흔적을 같은 양식으로 적습니다. 이 기록이 있어야 러너 문제인지, 냉각 문제인지, 금형 상태 문제인지 구분할 수 있습니다.

• 1단계는 숏샷으로 충전 순서를 확인합니다.
• 2단계는 캐비티별 중량과 치수를 같은 조건에서 측정합니다.
• 3단계는 금형 온도와 냉각수 흐름을 캐비티 위치별로 비교합니다.
• 4단계는 게이트, 에어벤트, 취출부 마모 상태를 확인합니다.

이 순서가 필요한 이유는 사출 조건 조정만으로 해결되는 편차와 금형 수정이 필요한 편차를 나누기 위해서입니다. 조건으로 잠깐 맞춘 편차는 재료 로트, 외기 온도, 금형 온도 변화가 생기면 다시 나타날 수 있습니다.

현장 관리 기준으로는 캐비티별 중량 편차와 주요 치수 편차를 정기적으로 남기는 방식이 좋습니다. 수치 기준은 제품 공차와 재료 특성에 따라 달라지지만, 같은 캐비티가 반복해서 한쪽 방향으로 벗어난다면 우연한 산포로 보기 어렵습니다.

양산에서는 한 번에 하나씩 바꿔야 합니다

편차를 빨리 잡고 싶을수록 여러 조건을 한 번에 바꾸기 쉽습니다. 사출 속도, 보압, 금형 온도, 냉각 시간까지 동시에 만지면 당장은 불량이 줄어든 것처럼 보일 수 있습니다. 하지만 다음 생산에서 같은 결과가 재현되지 않을 가능성이 큽니다.

멀티캐비티 사출 편차는 원인이 겹쳐 있는 경우가 많습니다. 그래서 한 번에 하나의 조건만 바꾸고, 캐비티별 결과가 어떻게 움직였는지 보는 방식이 더 안전합니다. 사출 속도를 바꿨다면 중량 편차가 줄었는지, 보압을 바꿨다면 치수와 플래시가 어떻게 변했는지 따로 봐야 합니다.

조건 조정으로 반응이 나타나는 경우에는 공정 조건 쪽 비중이 큽니다. 반대로 조건을 바꿔도 같은 캐비티만 계속 문제라면 금형 구조, 게이트, 냉각, 벤트, 마모 상태로 원인을 좁혀야 합니다. 이 구분이 늦어지면 불필요한 조건 변경만 반복됩니다.

함께 확인하면 좋은 점으로는 사출 배압 설정, 금형 온도 관리, 시사출 체크리스트, 게이트 위치에 따른 품질 변화를 이어서 보면 좋습니다. 멀티캐비티 편차는 단독 문제가 아니라 가소화 안정성, 보압 전달, 냉각 밸런스와 함께 움직이기 때문입니다.

캐비티별 차이는 원인을 나눠 봐야 줄어듭니다

멀티캐비티 사출 편차를 줄이려면 조건값을 올리는 방식보다 캐비티별로 무엇이 다르게 작용하는지 확인해야 합니다. 충전 순서, 러너 밸런스, 금형 온도, 냉각수 흐름, 게이트 동결, 에어벤트 상태를 나눠 보면 원인이 훨씬 선명해집니다.

같은 캐비티에서 같은 불량이 반복된다면 금형과 유동 경로를 먼저 의심하고, 불량 위치가 계속 바뀐다면 재료와 설비 반복성을 함께 봐야 합니다. 양산에서는 이 구분이 품질 차이를 줄이는 출발점입니다.

 

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