사출 보압 전환 위치와 다축 캐비티 중량 편차 해결 기준

다축 캐비티 금형에서 캐비티별 중량 편차가 반복되는 현장이 있다. 보압 압력을 올리거나 보압 시간을 늘려도 편차가 줄지 않는다면, 먼저 확인해야 할 것은 보압 전환 위치다. V-P 전환 위치는 충전 공정에서 보압 공정으로 넘어가는 기준점이며, 이 위치가 캐비티 충전 완료 시점과 맞지 않으면 보압 자체가 제대로 전달되지 않는다.

보압 압력을 올려도 편차가 줄지 않는 이유

현장에서 자주 보이는 패턴이 있다. 캐비티별 중량 편차가 발생하면 작업자가 보압 압력을 단계적으로 높이거나 보압 시간을 늘리는 방식으로 대응한다. 그런데 이 접근은 전환 위치가 이미 잘못 설정된 상태에서는 효과를 내기 어렵다.

보압이 캐비티 전체에 균등하게 전달되려면 스크류가 전환 위치에 도달하는 시점에 캐비티가 충분히 충전된 상태여야 한다. 전환 위치가 너무 이르면, 일부 캐비티의 충전이 아직 완료되지 않은 상태에서 속도 제어에서 압력 제어로 전환된다. 이 경우 보압이 캐비티 말단까지 고르게 미치지 못하고, 게이트에 가까운 캐비티와 먼 캐비티 사이에 충전량 차이가 생긴다.

개인적으로는 이 문제가 보압 파라미터보다 전환 위치 문제로 발생하는 비율이 더 높다고 본다. 보압 압력과 시간은 전환 위치가 맞아야 의미를 갖는 파라미터다.

스크류 위치 기준으로 전환 위치를 재설정하는 방법

V-P 전환 방식에는 크게 세 가지가 있다. 스크류 위치 기준, 사출 압력 기준, 사출 시간 기준이다. 이 가운데 재현성 측면에서 가장 안정적인 방식은 스크류 위치 기준이다.

스크류 위치 기준 전환은 스크류가 배럴 내에서 정해진 위치에 도달했을 때 속도 제어에서 압력 제어로 전환하는 방식이다. 일반적으로 캐비티 충전율 95~99% 구간에서 전환 위치를 설정하는 것이 권장된다. 충전이 완전히 완료되기 직전에 전환해야 보압이 자연스럽게 이어지면서 오버팩과 플래시를 동시에 피할 수 있다.

전환 위치를 찾는 실무 접근법은 단계별 숏 연구(short-shot study)다. 충전율을 80%, 90%, 95%, 98%로 단계별로 높이면서 각 단계의 제품 중량과 외관을 기록한다. 중량이 안정되고 외관 불량이 없는 지점을 기준으로 스크류 위치를 확정한다. 이 과정에서 캐비티별 충전 완료 시점이 다르다면, 러너 밸런스 문제가 함께 있는지도 점검해야 한다.

 

사출기 보압 전환 위치 설정 화면과 공정 점검 장면

 

다축 캐비티에서 전환 위치 설정이 어려운 조건

비슷한 사례에서는 전환 위치를 조정한 뒤에도 캐비티별 편차가 완전히 사라지지 않는 경우가 있었다. 원인은 러너 길이 또는 단면적 차이에서 오는 충전 시차였다. 전환 위치는 스크류가 배럴 내 위치를 보는 값이기 때문에, 각 캐비티의 실제 충전 상태를 직접 반영하지 않는다.

이 한계를 보완하는 방법으로는 캐비티 내압 센서를 활용한 직접 모니터링이 있다. 캐비티 말단 압력 곡선을 기준으로 전환 시점을 결정하면 스크류 위치 기준보다 정밀한 제어가 가능하다. 다만 센서 설치에 금형 구조 변경이 필요하기 때문에 현장 적용 전 금형 설계 단계에서 고려하는 것이 현실적이다.

센서 없이 대응해야 하는 경우에는, 전환 위치 조정과 함께 러너 밸런싱을 병행하는 방식이 가장 효과적이다. 전환 위치 하나로 모든 캐비티의 충전 편차를 흡수하려는 접근은 구조적으로 한계가 있다.

전환 위치 변경 후 점검해야 할 항목

전환 위치를 조정하면 보압 조건도 함께 검토해야 한다. 전환 시점이 달라지면 보압 압력이 캐비티에 전달되는 방식도 바뀌기 때문이다.

• 쿠션량 변화 확인: 전환 위치를 변경하면 쿠션량이 달라질 수 있다. 쿠션이 너무 줄거나 늘면 보압 전달 효율이 떨어진다.
• 플래시 여부 확인: 전환 위치를 충전 말단 쪽으로 밀면 오버팩 위험이 높아진다. 파팅 라인 주변을 반드시 점검한다.
• 중량 안정성 기록: 위치 조정 후 연속 20~30샷의 중량을 측정해 편차 범위를 확인한다.

실무 사례를 보면, 스크류 위치 기준으로 전환 위치를 재조정하고 연속 샷 중량 점검을 병행한 뒤 캐비티별 중량 편차가 ±1.2g에서 ±0.4g 수준으로 안정된 경우가 있다. 단, 이 결과는 금형 러너 구조, 수지 특성, 사출기 제어 방식에 따라 달라지기 때문에 수치보다 접근 방법을 기준으로 삼는 편이 좋다.

자주 묻는 질문

보압 전환을 압력 기준으로 설정하면 안 되나요?

압력 기준 전환은 수지 점도나 온도가 샷마다 달라지면 전환 시점이 함께 흔들린다. 재현성 측면에서 스크류 위치 기준이 더 안정적이며, 정밀 제어가 필요한 다축 캐비티 금형에서는 스크류 위치 기준을 우선 검토하는 것이 일반적이다.

전환 위치를 너무 앞당기면 어떤 문제가 생기나요?

캐비티 충전이 완료되기 전에 보압으로 전환되면 충전 부족 또는 미성형이 발생할 수 있다. 반대로 너무 늦추면 오버팩과 플래시 불량이 동반된다. 단계별 숏 연구로 적정 구간을 확인하는 것이 필요하다.

캐비티 내압 센서가 없어도 전환 위치를 정밀하게 설정할 수 있나요?

가능하다. 스크류 위치 기준과 단계별 충전율 테스트를 병행하면 센서 없이도 적정 전환 위치를 찾을 수 있다. 다만 센서가 있는 경우에 비해 초기 설정에 더 많은 시간이 필요하고, 수지 로트 변경 시 재확인 과정이 요구된다.

전환 위치 하나가 중량 안정성을 바꾼다

보압 전환 위치는 보압 압력이나 시간보다 먼저 확인해야 할 공정 파라미터다. 다축 캐비티에서 캐비티별 중량 편차가 반복된다면, 보압 조건을 수정하기 전에 전환 위치가 충전 완료 시점과 일치하는지부터 점검해야 한다. 스크류 위치 기준 전환, 단계별 숏 연구, 연속 샷 중량 기록을 순서대로 적용하는 것이 현실적으로 가장 접근하기 쉬운 방법이다.