[논문]플라스틱사출성형공정에서의생산성향상을위한제어인자들에관한연구

김기선; 이상복

플라스틱사출성형공정에서의생산성향상을위한제어인자들에관한연구
Controlling Factors for Productivity Improvement in Process of Plastic Injection Molding 원문보기

김기선 (서경대학교 대학원 경영학과, 6시그마MBA) , 이상복 (서경대학교 대학원 경영학과, 6시그마MBA)

Company which produce the latest plastic products of survival dimension for competitive power security productivity elevation activity hard do. But enterprises is lacking value elevation activity that customer among product special quality is thinking heftily and isn't grasping well adjusted impact factors. So, addition quality failure cost is produced. In this research, investigated impact factor and factors influencing most heftily in quality for productivity elevation. As a result, present example that serve to control well importance benevolence.

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문제 정의

본 실험에서는 제품 표면이 매끈한 부분을 금형 온도별로 사출성형하여 표면의 매끄러운 정도를 평가하려고 하였다.
본 연구에서는 플라스틱 사출성형 공정에서의 생산성 향상을 위한 여러 영향 인자들을 확인하고 그 중 치수 및 외관 품질에 영향을 주는 인자들의 조건을 변경하여 발생할 수 있는 문제들을 검증해 보았다. 위 사례들은 실제 현장에서 발생된 문제들이며 1,2차 협력사에서 원가 압박이 심각해짐에 따라 Cycle Time을 줄이기 위하여 여러 인자들을 조정하는 가운데 발생된 문제라고 생각한다.
이와 같이 본 논문에서는 사줄 성형 분야에서 생산성 향상을 위하여 금형과 성형 분야에서 기술 개발하고 있는 여러 인자에 대해 알아보고 실제 현장에서 생산성 향상과 더불어 검토 해야 할 제품의 품질 특성에 대하여 논하고자 한다.

제안 방법

기타 사출성형 조건은 동일하게 유지하였으며 금형 온도를 90,100,110,120℃로 조정하여 사출 성형을 실시했다.（사줄기 sodick 100톤, 사줄속도 200mm/sec）
냉각 채널은 사출성형 공정 Cycle Time에 50% 이상의 영향을 주는 인자로 고온으로 용융되어 cavity안으로 흘러 들어간 수지를 고화 온도 이하로 떨어뜨려 사출성형 제품을 빨리 취출 되도록 하는 시스템이다. 냉각 채널의 구조는 금형 상하 Cavity 주변을 냉각유체가 흐를 수 있도록 금형을 가공하여 이렇게 형성된 유로를 따라 수지로 인해 고온으로 올라간 금형온도의 열량이 신속히 이동하여 제품이 빨리 굳도록 설계한 것이다.
재질은 PC에 GF를 함유한 제품을 선택하여 냉각시간을 4, 10, 12초로 설정하여 시험 사출을 실시했다. 이때 금형온도는 115℃를 일정하게 유지하고 있었으며 이온도는 금형 표면을 직접 측정한 결과이다.

성능/효과

이러할 경우 UV 도장등 후가공이 어려워 제품 표면에서 도장층이 박리되는 2차 문제가 발생하게 된다. 따라서 본 사례에서는 냉각 시간을 10초 정도로 유지하여야 치수나 표면 품질에 문제가 없음을 알 수 있다.
실험 결과 10, 12초로 냉각 시켰을 경우 목표 치수를 만족하는 것으로 나타났으며, 냉각 시간 4초에서는 기준 치수 대비 0.2mm가 작게 차이가 나는 것으로 확인되었다.
실험 결과 50배로 확대하여 표면을 확인할 경우 각 온도별로 약간의 차이는 느낄 수 있었으나 육안 식별은 불가능 하였으나 금형온도 120℃의 경우 사출물 외관 표면이 미려하게 나타났으며 110,100℃에서는 약간의 표면 실오라기 형상의 함몰 균열상이 발견 되었으며 90℃에서는 현상이 더욱 심하게 나타나 UV도 장등 후가공 시에는 문제가 있을 것으로 판단 되어진다. 본 사례와 같이 육안으로 식별이 안되는 부분에 대해서 품질 요소에 대해 인식하고 생산 초기에 실험을 통해 검토할 수 있는 프로세스가 중요하다.

후속연구

따라서 적절한 실험과 치수 측정 등으로 본 사례와 같은 휨이나 비틀림 현상을 예방할 수 있다. 본 제품은 형상적이 "ㄷ"자 형태의 제품으로 완전히 고화가 되지 않으면 내측으로 쏠림 현상이 확대되어 나타나는 경향이 있고 초기에 문제가 없더라도 시간 경과에 따른 변형이 예상되어 생산 초기 충분한 검토가 필요할 것으로 생각된다.
취출용 JIG는 기존 수동으로 완성된 제품을 취출 하였었으나 인건비의 상승과 원가 절감운동 으로 Robot를 활용한 제품의 취출과 자동 Insert 기계를 통해 정확한 작업 실행과 작업 시간을 단축하고 있다. 기타 소재나 사출기의 개량 개선이 끊임없이 이루어지고 있으나 본 논문에서는 공정 중심의 사례를 설명할 예정이다.
Cycle time을 줄이기 위한 냉각시간의 단축은 휨이나 비틀림 현상의 원인이 될 수 있고, 금형온도의 낮추는 것도 사출성형품의 외관 표면에 미려함과 매끈함에 영향을 주어 후가공 처리 신뢰성에 영향을 줄 수 있어 신중한 검토와 접근이 필요하다. 또한 생산성 향상 인자 들과 품질이 Trade-off되는 현상을 구분하여 제시할 필요성을 느끼며 본 논문을 통해 각 인자 별로 깊이 있는 연구와 이론적인 검증이 부족한 점은 추후 심도 있는 검증을 통해 확인하고 사출성형 공정의 효율성과 품질확보 활동에 발전적인 방향을 제시하고자 한다.
보다 정확한 치수와 미려한 표면을 얻기 위해서는 몇 번 더 Simulation 을 통하여 정확한 공정 조건을 확정해야 할 것이다.
육안으로 판단이 안 되는 문제들이 후공정으로 이동되어 도장 불량이나 신뢰성 문제를 야기 시키면 이보다 심각한 문제는 없을 것이다. 조기에 그러한 문제를 예 측하고 철저한 확인을 통해 효율을 높여 나가야 할 것이다. Cycle time을 줄이기 위한 냉각시간의 단축은 휨이나 비틀림 현상의 원인이 될 수 있고, 금형온도의 낮추는 것도 사출성형품의 외관 표면에 미려함과 매끈함에 영향을 주어 후가공 처리 신뢰성에 영향을 줄 수 있어 신중한 검토와 접근이 필요하다.

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