플라스틱 제품 생산을 위한 금형 개발을 결정하면 해당 금형과 사출성형기와의 적합성 관계를 확인해야 한다. 사출성형기는 금형크기, 제품크기, 제품중량을 기반으로 성형품질과 생산성을 확보할 수 있는 조건을 갖추고 있어야 한다. 사출성형기 사양은 사출용적, 사출중량, 사출압력, 사출속도, 사출율, 가소화능력, 형체력, 타이바간격, 금형부착판, 형체스트로크, 최대형개거리 등 복잡한 요소로 구성되어 있다.
사출용적
사출용적(Injection volume)은 노즐에서 사출되는 용융수지의 최대 체적이다.
V=(π/4)D2·S
V는 사출용적(cm3), D는 스크류 직경(cm), S는 스크류의 이동거리(cm)이다. 용융수지가 스크류와 실린더의 틈새로 역류하는 현상이 있으므로 계산값의 75%~85%를 적용한다. 단위는 cm3이다.
사출중량
사출중량(Injection weight)은 1회의 사출로 얻을 수 있는 성형품의 최대무게이다.
W=V·ρ
W는 사출중량(g), V는 사출용적(cm3), ρ는 용융수지의 밀도(g/cm3)이다. 사출용적과 마찬가지로 손실량을 감안하여 계산값의 80%를 적용한다. 단위는 g 또는 oz이다. g을 oz로 바꾸려면 28.35로 나눈다.
사출압력
사출압력(Injection pressure)은 스크류 선단(노즐 선단)에서 용융수지에 작용하는 최대압력이다. 사출성형을 하기 위해서는 배럴에 녹아있는 수지를 강한 힘으로 노즐 밖으로 배출해서 금형 내부에 주입시켜야 한다. 이때 스크류의 전진으로 압력이 발생하게 되는데 스크류 앞단에 걸리는 압력크기가 사출압력이다. 단위는 kg/cm2이다. 사출압력을 크게 하려면 스크류 직경을 작은 것으로 교체하면 되지만 사출중량과 가소화능력은 감소하므로 성형품이 요구하는 조건을 충분히 파악하고 고려해야 한다. 성형에 적용하는 사출압력은 안전율을 고려하여 성형기가 보유한 최대사출압력의 80% 정도로 설정하는 것이 좋다.
사출속도
사출속도(Injection speed)는 단위시간당 스크류의 이동거리이다. 단위는 mm/sec이다.
사출율
사출율(Injection rate)은 단위시간당 노즐에서 유출되는 용융수지의 최대사출용적이다. 노즐에서 사출되는 사출속도로 나타내기도 한다.
Q=(π/4)D2·v=V/t
Q는 사출율(cm3/sec), D는 스크류직경(cm), v는 사출속도(cm/sec), V는 사출용적(cm3), t는 사출시간(sec)이다. 사출율이 크면 충진시간이 짧아져 냉각공정 개시 전에 충진을 완료시킬 수 있다. 사출율을 크게 하면 살두께가 균일하고 변형이 작은 제품의 성형이 가능하다. 단위는 cm3/sec이다.
가소화능력
가소화능력(Plasticization capacity)은 재료를 시간당 최대로 가소화(용융)시킬 수 있는 중량을 말한다. 스크류 형상, 스크류 회전속도, 배압 크기 등에 의해 결정된다. 단위는 kg/hr이다.
형체력
형체력(Clamping force)은 용융수지가 강한 힘에 의해 금형의 캐비티로 진입하여 충진될 때 사출압력(금형내압)에 의해 금형이 벌어지지 않도록 단단하게 조이는 최대 크기의 힘이다. 형체력은 성형품과 러너, 게이트의 투영면적 크기에 비례한다. 형체력이 작으면 가동측이 밀려나 파팅면이 벌어지게 되고 플래시가 발생한다. 단위는 Ton이다.
타이바
타이바(Tie bar)는 형체력을 지탱해 주고 금형이 장착되어 있는 가동측 부착판의 왕복운동을 안전하게 이끌어주는 굵은 원형 기둥이다. 금형의 평행도가 불량하거나 기준 이상의 높은 형체력을 반복적으로 사용하면 사출성형기의 수명을 단축시킨다. 정기적으로 윤활그리스를 발라서 동작 상태를 확인하고 안전점검을 실시해야 한다. 금형두께는 금형을 사출성형기에 설치할 때 타이바와의 간섭이 없어야 한다. 타이바 간격이 넓은 와이드(Wide) 형식과 타이바 자체가 없는 타이바레스(Tar barless) 사출성형기도 있다.
금형부착판
금형부착판(Die plate)은 정면으로 서로 마주보는 고정측 부착판과 가동측 부착판으로 이루어져 있으며 금형부착을 위한 구멍과 T홈이 규칙적으로 배열되어 있다. 고정측 부착판에는 사출기 노즐이 들어갈 수 있도록 중앙에 구멍이 뚫려 있다. 가동측 부착판에는 성형품을 밀어낼 수 있도록 이젝터홀(Ejector hole)이 대칭 위치에 가공되어 있다. 금형의 고정측, 가동측 고정판 크기(가로X세로)는 사출성형기의 금형부착판보다 작아야 한다. 금형부착판 크기는 가로와 세로 길이로 표현하며 단위는 mm이다.
형체스트로크
형체스트로크(Clamping stroke)는 가동측 금형부착판의 최대이동거리이다. 성형품을 금형으로부터 쉽게 꺼내기 위해서는 성형품 최대높이가 형체스트로크의 1/2 이하가 되는 것이 좋다. 단위는 mm이다.
최대형개거리
최대형개거리(Daylight)는 고정측 부착판과 가동측 부착판 사이의 최대거리이다. 최대형개거리, 형체스트로크, 금형두께 조절장치의 조합으로 허용 가능한 최소금형두께와 최대금형두께가 결정된다. 단위는 mm이다.