14.매체온도관리와 금형 온도차 발생원인

지금까지는 금형온도조절을 하기 위하여 금형 속 냉각수 통로에 흐르는 매체 (물, 기름)의 온도를 관리하는 금형온도조절기와 냉각기 또는 Cooling Tower의 일반냉각수를 사용하여 금형의 열교환과 금형온도를 조절해 왔다.

앞의 문제들은 이미 설명을 하였기 때문에 매체온도 관리형 온도조절기에 대하여 설명하고자 한다.

1. 매체온도50℃로 매체(물)를 펌프로 순환시키면서 히터로 가열하여 매체온도 50℃로 상승된 시간이 25분 소요되었으나, 그 시점의 실제 금형온도는 32℃가 되었다. (온도편차 -18℃)

60분간 예열하였으나 실제 금형의 온도는 42℃에 도달되었다. (온도편차 -8℃)

2. Cycle Time 60Sec로 생산

3. 매체온도는 50℃로 관리한 상태로 생산해 보았다. 4시점(금형온도42℃)에서 시작하였으니 미성형 불량 6Shot 가 발생되었고 10분 사이에 실제금형온도는 58℃로 상승되었다. (온도편차 +8℃)

4. Cycle Time 40 Sec로 생산

매체온도를 50℃로 관리한 상태로 생산을 해 보았다. 4시점(금형온도 42℃)에서 생산을 시작하였으나 미성형 불량 6Shot가 발생되었고, 10분 사이에 실제금형온도는 58℃로 상승되었으며 수지열량이 Cycle Time 20Sec 2항보다 단축되어 금형 속으로 많은 열량이 입력되므로 점점 금형온도가 상승되었다. 30분 사이에 실제금형온도는 66℃로 상승되었다. (온도편차 +16℃)

2시점을 지나면서 성형부에 Burr가 발생되고 제품치수가 적어졌으며, 성형품의 품질이 대부분 불량으로 판정되었다.

이와 같이 온도편차가 발생하는 원인은, 금형표면에서 냉각수 구멍까지 어느 정도 거리가 떨어져 있기 때문에 열이 전도되는 시간이 소요되고, 그로 인하여 온도차가 발생하게 된다. Cycle Time을 단축시키게 되면 시간당 Shot 수만큼 열량이 금형 표면에 인입되어 온도가 상승될 수 밖에 없다.

매체온도 관리형은 그림의 A부 냉각수가 인입되는 관로의 크기가 작아 금형 내에서 발생되는 열을 충분히 교환할 수 없도록 구성되어 있다.

왜냐하면 관로 크기가 크게 되면 탱크 내부로 냉각수고 입수될 때 많은 양이 입수되므로 탱크 내부의 물 온도가 급하강하게 된다.

하락된 그 물을 Heater로 가열하더라도 시간이 소요되어 (단시간에 급상승이 불가능함) 온도편차가 크게 발생되므로, 급수되는 냉각수양을 미세하게 입수되도록 시스템이 구성되어 있다. 매체온도를 제어함으로 주위환경온도(냉각수, 실내) Cycle Time의 변화에 금형온도가 수시로 변하고, 냉각수 통로에 Scale이 발생되면 실제금형의 온도도 변화가 온다.

금형표면의 온도는 생산을 중단하고 실측하지 않으면 알 수 없다. (실측을 하게 되면 12항 도표와 같이 금형표면의 온도는 급하강하므로 추출 후 신속히 측정하여야 한다. )

금형표면의 온도변화가 급속도로 진행되므로 실측하여도 정확한 금형온도 값을 알 수 없을 것이다. (예열시, 생산중단 때 실측온도는 정확하다고 볼 수 있다.)

금형내부 냉각수 통로가 막히거나 IN과 IN, OUT과 OUT 호스 연결, 밸브 잠금으로 매체가 흐르지 않는 경우가 있으므로 사전검토가 필요하다.

온도조절기는 매체가 흐르지 않아도 수압표시, 펌프가동, 히터가동, 냉각수 솔레노이드 밸브 동작 등 시스템은 가동되고 있으므로, 온도조절이 진행되고 있는 것으로 착각할 수 있기 때문에 주의를 요한다.