2색 사출 성형은 단일 기계 사이클 내에서 두 가지 재료 또는 동일 재료의 두 가지 색상을 하나의 금형에 주입하는 방식으로, 완성품은 금형에서 나오자마자 이미 여러 가지 재료로 구성되어 있습니다. 이러한 단일 변경으로 여러 후처리 공정을 한 번에 줄일 수 있습니다. 예를 들어, 부드러운 그립을 견고한 하우징에 접착하거나 끼워 맞추는 과정이 필요 없고, 두 번째 색상을 위한 도색이나 패드 인쇄도 필요 없으며, 창 개구부에 별도의 렌즈를 접착할 필요도 없고, 열쇠에 마모될 수 있는 라벨을 붙일 필요도 없습니다. 부드러운 촉감의 손잡이, 밀봉된 인터페이스, 영구적인 2색 문자, 그리고 빛 투과형 창까지 모두 한 번의 사이클로 성형할 수 있습니다.
단점은 모든 결정이 더 일찍 이루어지고 비용이 더 많이 든다는 것입니다. 수지 조합은 강철 가공 전에 확정해야 하고, 금형에는 두 개의 캐비티 세트와 정밀 차단 장치가 필요하며, 프레스에는 두 번째 사출 장치가 필요합니다. 이 가이드는 이러한 결정 과정을 순서대로 설명합니다. 용어, 사이클 및 주요 금형 구성, 수지 조합 방법, 금형 출시 전 적용해야 할 설계 규칙, 생산 과정에서 발생하는 고장 유형 및 제어 방법, 그리고 2색 사출 성형이 2툴 오버몰딩, 인서트 몰딩, 데코레이션 및 용접과 어떻게 다른지 비교합니다. 마지막으로 부품 및 용량별 적합성 판단, 시제품에서 양산으로의 전환 과정, 그리고 NOBLE이 2색 사출 성형 프로젝트를 지원하는 방법에 대한 지침을 제공합니다.
투컬러란 무엇인가요? 사출 성형 그렇다면 이 용어들은 어떤 관계가 있을까요?
2색 사출 성형은 여러 재료를 사출하는 공정으로, 금형 내부에 첫 번째 재료를 주입한 후 금형이 회전하거나 이동하면서 두 번째 재료를 첫 번째 재료 위 또는 옆에 주입합니다. 이때 부품은 금형 내부에 그대로 유지됩니다. 첫 번째 사출은 기판(일반적으로 단단한 구조 부품)을 형성하고, 두 번째 사출은 대비되는 색상, 부드러운 엘라스토머 또는 투명한 창을 추가합니다. 결과적으로 조립 단계 없이 하나의 부품이 완성됩니다.
투샷, 2K, 듀얼샷 및 멀티 소재 성형: 하나의 제품군, 각기 다른 특징
투샷, 듀얼샷, 2K는 동일한 두 가지 재료를 순차적으로 사용하는 공정을 나타내는 거의 동의어이며, 공급업체는 견적서에 이러한 용어들을 모두 사용할 수 있습니다. 각 용어의 강조점은 약간씩 다릅니다. "투컬러"는 하나의 부품에 두 가지 색상이 나타나는 시각적 결과물을 의미합니다. "투샷"은 사출 성형 공정을 두 단계로 나누어 설명합니다. "2K"는 유럽의 공구 및 기계 관련 문헌에서 흔히 사용되는 두 개의 구성 요소(Komponenten)를 나타내는 약어입니다.
"다중 재료" 또는 "다중 구성 요소" 성형은 더 포괄적인 용어입니다. 이는 2성분 성형뿐만 아니라 3성분 이상 성형, 그리고 샌드위치 성형이나 동시 사출 성형과 같은 변형 성형까지 포함합니다. 샌드위치 성형에서는 외피 재료와 내부 코어 재료(종종 재활용, 발포 또는 충전재 사용)를 동일한 금형을 통해 사출합니다. 샌드위치 성형에서는 먼저 캐비티를 외피 재료로 부분적으로 채운 후 코어 재료를 외피의 중앙에 사출합니다. 또한, 서로 다른 색상의 구성 요소를 번갈아 사용하여 마블링 효과를 낼 수도 있습니다.
하나의 부품이 이러한 용어 중 여러 개로 동시에 설명될 수 있으므로, 라벨에만 의존하기보다는 견적서에 어떤 구성과 어떤 기계를 기준으로 작성되었는지 공급업체에 확인하는 것이 좋습니다.
투톤 몰딩이 아닌 것
세 가지 공정은 종종 2색 성형과 혼동되지만, 각 공정은 서로 다른 금형 비용과 접착 메커니즘을 사용하기 때문에 그 차이점을 구분하는 것이 중요합니다.
단일 사출 후 도색, 인쇄 또는 레이저 마킹을 하는 부품은 2색 성형이 아닙니다. 두 번째 색상은 사출 후 별도의 공정을 통해 적용되며, 부품에 성형되는 것이 아니라 표면에 도포됩니다.
투툴 오버몰딩은 두 개의 별도 금형을 사용합니다. 기판은 첫 번째 금형에서 성형된 후, 수동 또는 로봇을 이용하여 두 번째 금형으로 옮겨져 오버몰딩 수지가 주입됩니다. 부품은 사출 사이에 금형에서 분리되므로 오염 제어 및 재고정 공차 관리가 중요한 공정 요소가 됩니다.
인서트 성형은 미리 제작된 부품(대개 금속)을 단일 플라스틱 사출로 캡슐화하는 방식입니다. 금속과 열가소성 수지 사이에는 화학적 결합이 없으며, 필요하지도 않습니다. 결합은 순전히 기계적인 힘에 의해 이루어지며, 플라스틱 수축이 인서트의 널링, 언더컷 또는 홈을 잡아주는 원리입니다.
2색 성형은 다른 세 가지 성형 방식과 달리 두 가지 재료를 한 번의 기계 사이클에 주입하고, 사출 사이에 부품이 금형에서 분리되지 않는다는 점에서 차이가 있습니다. 이러한 특징 덕분에 2색 성형은 가장 정밀한 정밀도와 가장 강력한 화학적 결합을 얻을 수 있으며, 동시에 금형 비용도 가장 높습니다.
2색 사출 성형 공정 및 금형 구성
이 공정을 이해하면 2색 성형 견적이 왜 그런 식으로 책정되는지, 그리고 사이클 시간이 단일 사출 사이클의 두 배가 아닌 이유를 알 수 있습니다.
투샷 사이클을 단계별로 설명합니다.
첫 번째 사출물이 캐비티에 주입되어 냉각됩니다. 금형이 열리고, 첫 번째 사출물의 프리폼이 있는 금형 절반이 두 번째 사출물의 캐비티 강재와 정렬되도록 회전하거나 미끄러집니다. 그런 다음 두 번째 사출물이 프리폼 위 또는 옆에 주입되고, 다음 부품용 첫 번째 사출물이 이제 비어 있는 첫 번째 사출물 캐비티에 주입됩니다. 두 가지 재료가 모두 포함된 완성품이 배출되고, 방금 두 번째 사출을 받은 프리폼은 금형에 남아 있습니다.
따라서 시동 후 두 번의 사출은 순차적으로가 아니라 동시에 진행됩니다. 각 사이클에서 한 스테이션은 첫 번째 사출물을 성형하고 다른 스테이션은 이전 사이클의 프리폼을 오버몰딩합니다. 회전 플래튼 금형에서 회전하는 절반에는 동일한 첫 번째 사출물 캐비티가 있고, 고정된 절반에는 첫 번째 사출물과 두 번째 사출물 캐비티가 모두 있습니다. 이젝터 측에는 두 세트의 이젝터 플레이트가 있는데, 이는 각 사이클에서 두 가지 재료가 모두 포함된 부품만 배출되기 때문입니다.
금형 및 기계 구성
주요 구성은 프리폼이 두 번째 샷에 어떻게 제시되는지에 따라 달라지며, 이는 각 구성이 처리할 수 있는 부품 형상을 결정합니다.
회전식 플래튼/턴테이블. 첫 번째 구성 요소가 사출 및 냉각된 후, 금형 절반이 이동 가능한 클램핑 플레이트 위에서 2행정 또는 4행정 사이클로 회전합니다. 그런 다음 프리폼에 두 번째 구성 요소가 채워지는 동안 첫 번째 구성 요소가 빈 캐비티에 동시에 사출됩니다. 이 방식은 프리폼이 부분적으로 또는 한쪽 면만 노출되는 부품에 적합하며, 대량 생산 시 한쪽 면만 오버몰딩하는 데 사용됩니다. 더 간단한 변형은 수직 플래튼을 수평축을 중심으로 회전시키는 방식이며, 더 복잡한 "큐브 금형" 또는 "스핀 스택"은 두 개 또는 네 개의 면을 가진 중앙 스택을 수직축을 중심으로 회전시키는 방식으로 가장 고가의 방식입니다.
인덱스 플레이트 방식. 첫 번째 구성품이 인덱스 플레이트의 일부인 캐비티에 주입됩니다. 프리폼이 밀려나와 회전하고, 인덱스 플레이트를 뒤로 이동시키면 프리폼이 다른 금형 코어에 놓여 양면에 오버몰딩됩니다. 이 방식은 상단 한쪽 면이 자유롭고 하단 일부가 자유로워야 하는 프리폼에 적합합니다.
슬라이딩 분할 방식. 코어 풀 기능이 있는 캐비티가 하나만 필요합니다. 프리폼을 사출하고 냉각한 후, 분리 슬라이드가 후퇴하여 두 번째 캐비티를 만들고, 이 공간에 두 번째 구성 요소가 채워집니다. 캐비티가 하나만 필요하기 때문에 공정이 간단하고 비용 효율적이며, 부분적으로 분리해야 하는 프리폼에 적합합니다.
슬라이딩 테이블 방식입니다. 금형은 코어 부분과 두 개의 캐비티 부분으로 구성되어 있으며, 첫 번째 부품이 사출된 후 금형이 열리면서 코어 부분이 두 번째 캐비티 부분 위로 밀려 올라갑니다. 이 방식은 부분적으로 또는 한쪽 면만 노출된 프리폼에 적합하며, 특히 시제품 생산이나 소량 생산 시 한쪽 면만 오버몰딩하는 데 적합합니다.
이송. 로봇이 첫 번째 캐비티에서 프리폼을 꺼내 두 번째 캐비티에 삽입합니다. 금형이 닫히는 동안 첫 번째 캐비티에는 이미 첫 번째 부품이 채워지고 있으며, 이때 두 번째 부품이 사출됩니다. 이 공정은 프리폼의 양면이 모두 비어 있어야 하는 설계에 적용 가능하며, 모든 등급의 제품에 사용할 수 있습니다.
샌드위치/공동 사출 방식. 캐비티의 일부를 스킨 소재로 채우고, 코어 소재를 외부 소재의 코어 부분에 사출하여, 측면 성형이나 오버몰딩 방식이 아닌 스킨-코어 구조를 형성합니다.
회전식 플래튼, 이동식 코어 및 오버몰드 방식도 하나의 제품군으로 존재합니다. 처음 두 방식은 두 번째 사출 장치, 두 개의 러너 시스템 및 두 개의 공정이 필요하며, 오버몰드 방식은 대부분의 경우 두 개의 별도 금형을 사용합니다.
2색 사출 성형용 재료 선택
재료 선택은 부품의 내구성을 결정하는 중요한 요소이며, 금형 설계가 시작되기 전에 확정되어야 합니다. 나중에 재료를 변경하는 것은 막대한 비용이 소요됩니다.
화학적 결합 대 기계적 맞물림
2샷 재료 접착은 두 가지 메커니즘을 통해 이루어집니다. 화학적 접착은 두 번째 재료가 부분적으로 녹아 첫 번째 재료의 아직 반쯤 녹은 표면과 분자 수준에서 상호 확산될 때 발생하며, 이 과정에서 각각의 재료만큼 강력한 결합이 형성됩니다. 2샷 성형이 화학적 결합에 크게 의존하는 이유는 바로 이 때문입니다. 두 번째 재료가 아직 따뜻한 첫 번째 재료 위에 주입되기 때문에 강력한 결합이 형성될 수 있는 시간적 범위가 매우 좁습니다.
기계적 맞물림은 대안 또는 보조 수단입니다. 오버몰드 수지가 기판의 구멍, 특히 바닥이 넓어지도록 홈이 파인 구멍으로 흘러 들어가면 냉각된 재료가 기판에 단단히 고정됩니다. 오버몰드를 기판 주위로 감싸거나 홈, 쐐기, 기둥 또는 돌출부를 이용하여 접촉면적을 넓히는 것도 같은 효과를 냅니다. 다공성 기판은 엘라스토머가 이동할 수 있는 미세한 구멍을 제공합니다.
일부 재료 쌍은 화학적으로 잘 접착되지만, 다른 재료 쌍은 기계적 특성이 필요합니다. 폴리프로필렌 접착용으로 제조된 TPE는 폴리카보네이트와 접착되지 않으며, 일반적인 스티렌계 TPE는 PP 기반 등급이 아닌 이상 PP와 전혀 접착되지 않습니다. 따라서 TPE의 화학적 성질을 기판 재질에 맞추는 것이 재료를 선택할 때 가장 중요한 결정이며, 이는 시행착오를 거치기보다는 제조사가 발표한 접착력 표를 참고하여 결정해야 합니다.
일반적인 기판 및 오버레이 조합
아래 조합들은 생산 현장에서 가장 일관되게 보고된 조합이며, 결합 품질 및 일반적인 적용 분야는 호환성 지침에 게시된 바와 같습니다.
| 기질 (샷 1) | 오버레이(샷 2) | 본드 품질 | 일반적인 응용 |
| ABS | 스티렌 TPE | 우수한 | 소프트 그립 공구, 소비자 전자제품 |
| PC | 스티렌 TPE | 우수한 | 의료기기, 전동공구 하우징 |
| PC/ABS 블렌드 | 스티렌 TPE | 우수한 | 자동차 내부 트림 |
| PA6 / PA66 (나일론) | 폴리아미드계 TPE | 우수 | 자동차 엔진룸 커넥터 |
| PP | 올레핀계 TPE/TPV | 좋은 | 자동차용 씰, 소비자 포장재 |
| POM(아세탈) | 변형된 TPE | 공정함 - 기계식 잠금장치가 필요함 | 기어 어셈블리, 잠금 장치 |
| ABS | ASA | 훌륭해요 (같은 가족) | 야외 장비, 투톤 부품 |
| PMMA | ABS | 좋은 | 색깔 있는 물체 위에 투명한 창이 씌워져 있습니다. |
자동차 분야에서는 PA6 또는 PA66과 폴리아미드계 TPE를 조합하는 것이 표준입니다. 나일론 기판은 열과 화학 물질에 대한 내성이 뛰어나고, TPE 오버레이는 밀봉 또는 접착력을 제공합니다. 이때 사용되는 TPE는 일반적인 스티렌계 등급이 아닌 폴리아미드 접착에 특화된 재질이어야 합니다. 기판과 오버몰드 조합은 수천 가지에 달하며, 표준 조합이 성능 요구 사항을 충족하지 못하는 경우 재료 공급업체에서 특수 등급을 제공할 수 있습니다.
구조적인 측면에서 한 가지 주의할 점은, PC와 PA6처럼 비정질 재료를 반결정질 재료 위에 사용하는 조합은 가능하지만, 수축률 차이로 인해 계면에 내부 응력이 발생한다는 것입니다. 반결정질 재료는 냉각 시 비정질 수지(약 0.4~0.7%)보다 더 많이 수축하는데(약 1.5~2.5%), 이로 인해 접착선에 전단 응력이 가해집니다. 설계 단계에서 이를 고려한다면 제어 가능하지만, 후기 변형의 일반적인 원인이 됩니다.
용융 온도 및 수축률 차이
첫 번째 재료는 두 번째 재료의 열을 견뎌내야 합니다. 두 번째 재료는 첫 번째 재료를 손상시키지 않으면서도 상호 확산을 촉진할 수 있을 만큼 충분히 높은 온도에서 가공 가능해야 합니다. 일반적으로 두 재료 사이의 가공 온도 차이는 약 30~40°C 정도가 적절한 범위로 알려져 있습니다. 기판 표면을 연화시키기에 용융 온도가 너무 낮으면 접합이 실패하는 일반적인 원인 중 하나입니다.
두 번째 비교 요소는 수축률입니다. 금형 수축률은 금형 캐비티 대비 부품 크기의 기하학적 감소량으로, ASTM D955-08에 따라 탈형 후 24~48시간 후에 측정됩니다. 뒤틀림은 불균일한 수축으로 인해 발생하는 변형으로, 세 가지 원인으로 발생합니다. 첫째, 재료의 이방성으로 인한 방향별 수축률 차이, 둘째, 불균일한 압력 및 온도로 인한 영역별 수축률 차이, 셋째, 금형 면의 냉각 차이로 인한 두께 방향의 불균일한 수축입니다. 두 가지 색상의 부품에서는 두 수지의 수축률 차이가 네 번째 원인이 되므로, 아래 위험 요소 분석에서 재료 조합과 뒤틀림 제어를 함께 다룹니다.
설계 규칙 이전 정 자국이 나란히 나게하는 다듬질 해제
아래 규칙들은 강재를 절단하기 전에 적용할 수 있습니다. 규칙들은 적용되는 특징별로 그룹화되어 있으며, 각 규칙은 공구에 적용하는 것보다 도면에 적용하는 것이 비용이 적게 듭니다.
벽 두께, 보강재 및 연결부
벽 두께를 최대한 일정하게 유지하고, 두꺼운 부분은 코어링하여 제거함으로써 견고한 부분을 남겨두지 마십시오. 두꺼운 돌출부와 보강재는 수축 자국과 내부 기포를 유발하는 일반적인 설계 원인인데, 이는 두꺼운 부분이 고르게 냉각되지 않기 때문입니다. 견고한 부분을 보강재와 보강판으로 대체하면 이러한 문제를 줄일 수 있습니다. 벽 두께의 불균형, 냉각 불균형, 높은 수축률은 뒤틀림의 주요 원인이므로, 두꺼운 부분과 얇은 부분 사이의 점진적인 전환을 통해 치수 안정성을 확보하십시오.
드래프트, 차단 밸브 및 분할선
드래프트는 부품이 깔끔하게 분리되도록 하는 요소입니다. 오버몰딩이 적용될 기판 벽면은 일반적으로 각 면에 1~1.5도 정도의 드래프트가 적용됩니다. 셧오프는 플래시를 제어하며, 셧오프 설계가 부실하거나 파팅 라인이 어려운 경우 가장자리에 얇은 플라스틱 잔여물이 남게 됩니다. 파팅 라인의 위치는 완성된 부품에서 눈에 띄게 되므로 기술적인 측면뿐만 아니라 미적인 측면에서도 중요한 결정입니다.
투샷 금형에서 가장 중요한 차단부는 "크러시(crush)"입니다. 크러시는 두 번째 샷 캐비티의 강철 돌출부로, 첫 번째 샷에 압착되어 두 번째 샷 재료가 첫 번째 샷 표면으로 번지거나 흘러나오는 것을 방지합니다. 크러시는 일반적으로 0.003~0.005인치입니다. 첫 번째 샷의 벽 두께가 더 두꺼운 부분에서는 수축을 보상하기 위해 추가적인 크러시가 필요할 수 있으며, 이는 두 번째 샷 차단부에 강철을 추가하거나 첫 번째 샷 재료를 제거하여 보완할 수 있습니다.
접합 영역 및 기계적 연동 장치
화학적 결합이 예상되는 경우, 두 번째 사출은 깨끗하고 뜨거운 첫 번째 사출 표면에 접촉해야 합니다. 오염, 이형제 잔류물, 취급 중 피부 접촉, 또는 두 번째 사출이 이루어지기 전에 접촉면이 식을 만큼 충분한 시간 지연은 모두 호환성이 뛰어난 접합면이라도 결합을 무효화할 수 있습니다.
화학적 결합이 불가능한 경우, 접합면에 구멍(가능한 경우 장부맞춤), 융기부, 언더컷, 홈 또는 기둥과 같은 맞물림 구조를 설계하십시오. 박리를 방지하려면 오버몰딩된 재료의 노출된 가장자리를 피하십시오. 기판 재료의 돌출된 가장자리는 박리가 시작될 수 있는 엘라스토머 가장자리를 보호할 수 있습니다.
부드러운 층에 대한 두 가지 실용적인 참고 사항입니다. 일반적으로 10mm(0.40인치) 미만의 얇은 오버몰드 층은 재질과 관계없이 딱딱하게 느껴집니다. 이것이 바로 소비자 제품에서 재질 부피를 줄이면서도 체감 두께를 높이기 위해 더 긴 리브를 여러 줄로 사용하는 이유입니다. 또한 경도는 체감되는 부드러움을 정확하게 측정하는 지표가 아닙니다. 굽힘에 대한 저항을 측정하는 굴곡 탄성률이 더 나은 지표이며, 굴곡 탄성률이 낮을수록 더 부드럽게 느껴집니다.
게이트 배치 및 등록 허용 오차
게이트 위치는 두 번의 사출 모두에 영향을 미칩니다. 얇은 벽, 긴 유로, 그리고 부적절한 게이트 위치는 사출량 부족의 일반적인 원인이며, 게이트가 너무 빨리 레진을 빈 공간으로 유입시키면 제팅 현상이 발생합니다. 게이트 위치는 두 번째 사출 캐비티도 고려해야 합니다. 첫 번째 사출 부품은 두 번째 사출 캐비티 내에서 캐비티 압력에 대해 완전히 지지되어야 합니다. 두 번째 사출은 첫 번째 사출 플라스틱에 수천 파운드의 압력을 가하기 때문입니다. 이는 단순히 강철에만 압력을 가하는 것이 아닙니다. 실제로 이는 자체 두께의 약 3배보다 긴 지지되지 않은 부분이 없어야 하며, 오버몰드가 적용될 면 뒤쪽에는 리브나 언더컷이 있어야 함을 의미합니다.
정밀한 금형 정렬은 2색 금형 제작 비용의 진가를 발휘하는 부분입니다. 2샷 금형은 하나의 금형 기준을 공유하므로 두 재료 모두 동일한 강재를 사용하여 위치를 지정하며, 따라서 가능한 최고의 정밀도를 제공합니다. 2툴 오버몰딩은 두 금형 사이의 재고정 장치를 통해 공차를 누적시킵니다. 회전 플래튼 금형의 경우, 금형과 기계 플래튼에 있는 로케이터는 금형이 회전 플래튼의 정확한 중심에 위치하도록 유지하는 데 매우 중요합니다. 금형이 중심에서 벗어나면 180° 회전 시 리더 핀, 부싱 및 셧오프가 손상될 수 있습니다.
생산 위험 및 관리 방법
2색 성형의 불량 유형은 잘 알려져 있으며, 각 유형에는 불량품 발생에 대한 대응이 아닌 검증 계획에 포함되어야 하는 표준적인 관리 방안이 있습니다.
수축률 불일치로 인한 뒤틀림
뒤틀림은 불균일한 수축으로 인해 발생하는 변형이며, 두 가지 색상의 부품에서는 두 수지의 서로 다른 수축률이 성형 부품에서 나타날 수 있는 방향성, 영역별, 두께 방향의 변형 외에도 뒤틀림을 유발하는 추가적인 원인이 됩니다. 비정질 수지와 반결정질 수지의 조합이 가장 대표적인 예인데, 수축률 차이가 접합선에 전단 응력을 가하여 후기 단계에서 뒤틀림으로 나타날 수 있기 때문입니다.
제어는 외관적인 측면보다는 구조적, 열적인 측면에서 이루어집니다. 즉, 균형 잡힌 벽 두께와 점진적인 변화, 금형 양면의 균형 잡힌 냉각, 수축률 차이가 허용 가능한 재료 쌍, 그리고 강재 절삭 전 금형 유동 시뮬레이션 등이 중요합니다. 시뮬레이션은 형상이 평평하게 유지되지 않는다는 것을 저렴하게 발견할 수 있는 방법입니다.
박리 및 접착력 약화
열 순환 후에는 샘플링 단계에서 문제가 없었더라도 접합 불량이 발생할 수 있으므로, 접합 유효성 검증에는 새 부품에 대한 단일 인장 시험보다는 열 순환 시험을 포함해야 합니다. 접합 불량의 원인은 기판 표면을 연화시키기에 용융 온도가 너무 낮거나, TPE 화학 성분이 호환되지 않거나, 기판이 젖었거나 오염되었거나, 이형제 잔류물이 남아 있거나, 이송 중 취급 부주의, 또는 두 번째 사출 전에 계면이 냉각될 정도로 시간이 지연되는 경우 등이 있습니다.
파손 모드를 통해 문제의 원인을 알 수 있습니다. 접합 파손은 TPE가 접착면보다 먼저 찢어지는 현상으로, 접합부가 엘라스토머보다 강하다는 것을 의미하므로 바람직한 결과입니다. 반면, 접착 파손은 TPE가 기판에서 완전히 벗겨지는 현상으로, 접착면에 문제가 있음을 나타내며, 따라서 화학적 조성이나 공정상의 결함을 시사합니다. ASTM D6862에 따른 박리 시험에서는 인치당 약 15lbf 이상의 접착력을 우수한 접착력으로, 약 10lbf 이하의 접착력을 불량한 접착력으로 간주합니다. 화학적 조성이 미흡한 경우에는 기계적 맞물림이 보강 역할을 하며, 접착력 검사는 샘플링 단계에서 수행해야 합니다.
짧은 샷, 인터페이스 플래시 및 프로세스 윈도우 규율
쇼트샷은 얇은 벽, 긴 유로, 그리고 부적절한 게이트 위치에서 발생하며, 압력을 무한정 높이는 것보다는 금형과 충진 패턴에서 해결해야 합니다. 인터페이스 플래시는 불충분한 압착, 첫 번째 사출의 부적절한 지지, 잘못된 차단 설계 또는 캐비티의 소성 압력을 견딜 만큼 견고하지 않은 유압 실린더에서 발생합니다.
더욱 미묘한 위험은 공정 관리의 문제입니다. 두 번의 사출이 서로 영향을 미치기 때문에, 성형업체는 종종 첫 번째 사출을 처리하여 두 번째 사출 공정의 문제를 해결하거나 그 반대로 하는 경우가 있습니다. 이는 공정 범위를 좁히고 불량품 발생 위험을 높입니다. 압착, 지지 불량, 변형, 크기 미달 실린더 등의 문제를 처리하여 해결할 수는 있지만, 품질 마진이 저하됩니다. 또한 캐비티가 한쪽 절반에 첫 번째 사출, 다른 절반에 두 번째 사출이 이루어지는 방식으로 비대칭적으로 배치되기 때문에 회전 금형의 톤수가 부분적으로 소모됩니다. 따라서 캐비티의 플라스틱 압력을 보상하기 위해 전체 금형 톤수를 활용할 수 없습니다.
다른 공정과의 비교를 위한 2색 성형
2색 성형의 대안들은 2색 성형의 열등한 버전이 아니라, 금형 비용, 생산 주기 구조, 접착 강도 및 대량 생산 경제성에 대한 다른 관점을 제시하는 것입니다.
오버몰딩(투툴) 및 인서트 몰딩
투툴 오버몰딩은 두 개의 별도 금형과 표준 프레스를 사용하며, 기판은 수동 또는 로봇으로 금형 사이를 이송합니다. 이 방식은 가장 유연한 방법으로, 오버몰드 금형을 기판 금형을 폐기하지 않고 교체하거나 재제작할 수 있고, 두 번의 사출을 서로 다른 프레스 또는 심지어 다른 생산 시설에서 진행할 수 있습니다. 따라서 개발 작업, 신제품 출시, 그리고 투샷 금형의 감가상각비가 크지 않은 생산량에 적합합니다. 단점으로는 이송 단계, 사출 간 오염 및 인건비 위험, 그리고 재고정 과정에서 발생하는 공차 누적으로 인한 정밀도 저하 등이 있습니다.
인서트 성형은 하나의 금형과 인서트 위치 고정 장치를 사용하여 미리 제작된 부품(일반적으로 금속)을 한 번의 플라스틱 사출로 캡슐화합니다. 고정은 순전히 기계적 방식(널링, 언더컷, 홈)으로 이루어지며 화학적 결합은 사용하지 않습니다. 금형 제작 비용은 세 가지 방식 중 가장 낮지만, 인서트 로딩은 사이클마다 수행되는 작업입니다. 소량 생산 시에는 작업자가 매 사이클마다 열린 금형에 인서트를 로딩하므로 인서트의 장착 및 방향 설정에 작업자 간의 편차가 발생합니다. 대량 생산 시에는 로봇이나 볼 피드 로더를 사용하여 반복성을 확보하고 작업자의 개입을 최소화할 수 있습니다.
투샷 성형은 두 개 이상의 사출 장치와 두 개의 캐비티 세트를 갖춘 하나의 2K 금형, 그리고 정밀한 압착 및 차단 제어 기능을 갖춘 전용 프레스를 사용합니다. 이 방식은 금형 비용이 가장 높지만 대량 생산 시 개당 단가가 가장 낮으며, 접합면이 고온 상태를 유지하기 때문에 화학적 결합력이 가장 강하고, 두 번의 사출이 하나의 금형 기준을 공유하기 때문에 정밀도가 가장 높습니다.
| 속성 | 2중 금형 오버몰딩 | 몰딩 삽입 | 2샷 성형 |
| 무엇이 연결되어 있습니까? | 단단한 플라스틱 기판에 두 번째 플라스틱(일반적으로 TPE 또는 TPU)을 첨가한 소재 | 미리 제작된 부품(대개 금속 재질)을 플라스틱으로 감싼 것 | 한 부품에 두 가지 종류의 플라스틱이 결합된 형태(주로 경질 플라스틱과 엘라스토머)인 경우가 많습니다. |
| 머신 | 표준 프레스 2대 또는 프레스 1대와 금형 2개 | 표준 프레스 1개; 수직 클램프 공통 | 두 개 이상의 사출 장치를 갖춘 전용 프레스 |
| 곰팡이 | 두 개의 별도 금형 | 금형 1개와 인서트 위치 지정 기능 | 2K 공구 1개, 캐비티 세트 2개, 정밀한 분쇄 및 차단 제어 기능 |
| 주기 | 두 사이클과 전달 단계 | 한 번의 사이클에 매 발사마다 인서트 로딩이 추가됩니다. | 하나의 통합 사이클; 시동 후 샷들은 병렬로 진행됩니다. |
| 결합 메커니즘 | 화학적 용융 접착과 필요에 따라 기계적 맞물림 기능을 함께 사용합니다. | 순수 기계적 캡슐화 | 화학적 용융 결합은 계면이 뜨거운 상태를 유지하기 때문에 가장 강력합니다. |
| 단계 간 처리 | 부품은 손이나 로봇으로 이송됩니다. | 매 사이클마다 삽입물이 로드됩니다. | 전혀 그렇지 않습니다. 부품은 공구에서 절대 분리되지 않습니다. |
| 상대적 공구 비용 | 중간 | 최저 | 최고 |
| 대량 생산 시 부품당 상대적 비용 | 중간 | 삽입물 적재 작업으로 상승 | 볼륨에서 가장 낮음 |
| 재료 간 등록 | 더 느슨하게; 재고정 스택 허용 오차 | 삽입물의 위치에 따라 설정됩니다. | 가장 타이트한; 두 샷 모두 하나의 도구 참조를 공유합니다. |
| 일반적인 사용 | 그립감, 밀봉, 저음량 및 중음량에서의 부드러운 촉감 | 나사산 삽입물, 단자, 핀, 부싱 | 고용량 그립, 영구적인 각인, 장식적인 마감 |
도색, 인쇄 및 금형 내 장식
장식 공정은 성형 후 추가 단계를 거치는 반면, 2색 성형은 금형 자체에 색상, 질감 및 문구를 새겨 넣습니다. 도색 및 패드 인쇄는 완성품에 두 번째 색상을 입히는 방식으로, 개당 가공 비용이 발생할 뿐만 아니라 코팅이나 잉크의 내구성에 따른 한계가 있습니다. 반면 2색 성형은 색상 자체가 재료이기 때문에 마모되는 표면이 없습니다.
금형 내 장식(IMD)은 금형 내 라벨링(IML), 금형 내 필름(IMF), 금형 내 전사(IMR)와 같은 별도의 기술군으로, 필름이나 인쇄된 잉크를 금형 내부에 넣고 성형 과정에서 접착시키는 방식입니다. IMD는 때때로 2색 성형과 결합되는데, 두 기술을 함께 사용하는 경우 각각의 기술만 사용하는 경우보다 품질이 더욱 향상됩니다. 2색 IMD의 품질은 제품 구조, 접착제 주입구 설계, 1차 및 2차 색상 구성 요소의 재료 선택, 필름 가공 기술, 필름 두께, 사출 매개변수 등에 따라 달라지며, 대표적인 결함으로는 잉크 번짐, 색상 층 사이의 접착력 약화, 표면 함몰, 불분명한 질감 등이 있습니다. 2색 IMD에서 잉크 번짐은 주로 금형 주입구 설계가 최적화되지 않았기 때문이며, 필름 선택과 필름 두께가 부차적인 원인으로 작용합니다. 2차 사출 과정에서는 용융된 잉크가 필름 하단의 잉크가 분산되기 전에 필름 상단과 접촉하게 되므로 문제가 더욱 복잡해집니다. 필름 재료가 1차 및 2차 색상 구성 요소와 동일한 경우(예: 세 가지 색상 모두 PC) 접착 강도가 향상됩니다.
초음파 용접 및 조립
용접은 별도로 성형된 부품을 접합하는 공정으로, 조립 단계를 추가하고 접합부 설계에 제약을 가합니다. 두 부품 각각에 간단한 단일 재질 금형이 필요하고, 재질이 화학적으로 호환될 필요는 없으며, 어느 한쪽만 수정할 수 있습니다. 하지만 용접으로는 접합부를 완전히 제거할 수는 없습니다. 2색 성형은 조립 공정과 접합부를 모두 없애주기 때문에, 분할선이 드러나지 않아야 하는 영구적으로 식별 가능한 키나 장식용 트림에 표준으로 사용됩니다. 다만, 금형 비용이 많이 들고 접합이 가능한 재질 쌍으로 제한된다는 단점이 있습니다.
부피 및 경제적 프레임워크
비용 논리는 일반적이며 명확하게 설명할 필요가 있습니다. 2색 금형은 초기 비용이 가장 높습니다. 두 개의 캐비티 세트, 정밀 차단 밸브, 전용 프레스가 필요하기 때문입니다. 따라서 생산량이 많을수록 투자 가치가 높아집니다. 2금형 오버몰딩은 그 중간에 해당합니다. 표준 프레스에 두 개의 금형을 사용합니다. 인서트 몰딩은 금형 비용이 가장 낮지만 생산량이 증가함에 따라 부품당 인건비가 증가합니다. 장식 공정은 부품별 추가 공정을 포함하고, 용접은 조립 공정을 추가합니다.
실질적인 의사 결정 순서는 다음과 같습니다. 첫째, 접착 요구 사항(화학적 접착이 필요한가, 아니면 기계적 유지로 충분한가?), 둘째, 재료 조합, 셋째, 생산량, 넷째, 그리고 마지막으로 정밀도 허용 오차입니다. 이 순서대로 결정하면 접착 방식과 재료 조합이 확정되기 전에 공정을 선택하는 일반적인 오류를 방지할 수 있습니다.
2색 사출 성형이 귀사의 부품에 적합합니까? 음량?
2색 성형은 특정 부품 기능과 생산량 조합에 적합한 해답이며, 견적 요청 전에 그 특징을 파악할 수 있습니다.
적합성 기준
2색 성형을 선호하는 네 가지 요인이 있습니다. 첫째, 진정한 2가지 재질 기능이 필요합니다. 예를 들어, 부드러운 그립감, 밀봉, 창 또는 마모되지 않는 영구적인 2색 각인 등이 있습니다. 둘째, 강력하고 일관된 접착력이 요구되는 경우입니다. 뜨거운 접합면에서 화학적 접착이 위험보다는 이점이 되어야 합니다. 셋째, 정밀한 정렬이 요구되는 경우입니다. 예를 들어, 분할선이 전혀 보이지 않아야 하는 외관 마감이나, 키와 각인이 제자리에 고정되어야 하는 경우입니다. 넷째, 금형과 전용 프레스의 투자 비용을 회수할 수 있을 만큼 충분한 생산량이 확보되어야 합니다.
설계가 아직 확정되지 않았거나 생산량이 2K 금형의 투자 비용을 상각하지 못할 경우, 일반적으로 2개 금형 오버몰딩이 더 적합합니다. 두 번째 재료가 플라스틱이 아닌 금속인 경우에는 인서트 몰딩과 비교하는 것이 적절합니다.
시제품 제작부터 대량 생산까지
현실적인 생산 경로는 6단계로 구성됩니다. 첫 번째 단계는 개념과 재료 조합을 결정하는 것으로, 시험 생산보다는 접착력 데이터를 기반으로 확정합니다. 두 번째 단계는 DFM(설계 제조성) 검토 및 금형 유동 시뮬레이션을 통해 강재 사용 전에 충진, 냉각 균형 및 변형을 테스트하는 것입니다. 세 번째 단계는 프로토타입 제작입니다. 여러 소재로 구성된 소프트 터치 부품은 강재와 엘라스토머를 결합한 구조를 모방한 적층 제조 방식으로 프로토타입을 제작할 수 있으며, 이는 일반적으로 그립 형상 및 인체공학적 설계를 테스트하기에 충분합니다. 세 번째 단계는 슬라이딩 테이블 툴을 사용하여 초기 단계에서 실제 투샷 부품을 소량 생산할 수 있도록 하는 것입니다. 네 번째 단계는 T1 샘플링을 통해 치수 및 접착 성능(열 사이클링 포함)을 검증하는 것입니다. 네 번째 단계는 공정 윈도우를 설정하는 것으로, 두 번의 샷을 동시에 조정하여 한쪽이 다른 쪽을 보정하는 방식이 아닙니다. 마지막으로 생산 공정 중 검사를 진행합니다.
접착력 검증은 그 과정 중에 이루어져야 하며, 그 이후에 이루어져서는 안 됩니다. 가장 신뢰할 수 있는 사전 금형 테스트는 테스트 금형을 사용하여 두 재료로 순차적으로 평판을 성형한 다음, ASTM D903에 따른 박리 시험과 ASTM D3359에 따른 교차 접착 시험을 수행하는 것입니다. 대부분의 TPE 공급업체는 일반적인 기판에 대한 측정된 박리 강도를 보여주는 접착 데이터 시트를 제공하므로, 재료 선택을 최종 확정하기 전에 이러한 자료를 요청해야 합니다.
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NOBLE은 중국과 영국의 합작 투자 기업으로, 정부로부터 "국가 첨단 기술 기업"으로 선정된 중국 제조 파트너입니다. 10년 이상의 경험을 바탕으로, NOBLE은 시제품 제작부터 양산까지 원스톱 맞춤형 제조 서비스를 제공하며, 엔지니어링 및 가공 역량을 통해 2색 사출 성형 프로젝트의 시제품 제작 및 양산을 지원합니다.
당사의 품질 관리 시스템은 ISO 9001:2015 및 ISO 13485:2016 인증을 획득했습니다. 특히 ISO 13485 인증은 서로 다른 경도와 색상을 하나의 부품에 결합하기 위해 2색 성형 기술이 사용되는 의료 기기 및 수술 기구 개발팀에게 중요합니다.
저희는 설계부터 조립까지 전 과정을 제공하며, 단순히 생산만 하는 것이 아닙니다. 이러한 서비스 범위 덕분에 본 가이드에서 설명하는 모든 결정 사항을 하나의 프로젝트 내에서 처리할 수 있습니다. 즉, 금형 출시 전 재료 조합 및 DFM 검토, 그립 형상 및 인체공학적 설계를 테스트하기 위한 시제품 제작, 금형 유동 시뮬레이션 및 샘플링, 그리고 검수를 포함한 생산까지 모든 단계를 포함합니다.
당사 운영에 대한 직접적인 사실로서 뒷받침되는 역량:
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2색 사출 성형 프로젝트에 대해 논의하려면 필요한 부품 정보를 포함한 견적 요청서(RFQ)를 제출해 주십시오. 저희 팀에서 견적과 함께 시제품 제작부터 양산까지의 권장 경로를 안내해 드리겠습니다.
2색 사출 성형 관련 FAQ
투샷, 2K, 듀얼샷, 멀티 소재 성형의 차이점은 무엇인가요?
투샷, 2K, 듀얼샷은 모두 한 번의 기계 사이클 내에서 두 가지 재료를 순차적으로 사출하는 공정을 나타내는 거의 동의어입니다. 멀티 소재 또는 멀티 컴포넌트 성형은 두 가지 구성 요소 작업뿐 아니라 세 가지 이상의 구성 요소 및 샌드위치/공동 사출을 포함하는 더 넓은 개념입니다. "투 컬러"는 시각적 결과물을 강조하고, "투샷"은 사출 단계 수를 강조합니다.
어떤 금형 구성이 어떤 부품에 적합합니까?
회전식 플래튼은 대량 생산 시 부분적으로 또는 한쪽 면만 노출된 프리폼에 적합합니다. 인덱스 플레이트는 상단 한쪽 면이 개방되어 있고 하단이 부분적으로 개방된 프리폼에 양쪽 면에 오버몰딩이 필요한 경우에 적합합니다. 슬라이딩 스플릿은 프리폼을 부분적으로 분리해야 하는 경우에 간단하고 비용 효율적인 선택입니다. 슬라이딩 테이블은 한쪽 면에만 오버몰딩이 필요한 시제품 및 소량 생산에 적합합니다. 트랜스퍼는 프리폼의 양쪽 면이 모두 개방되어 있어야 하는 디자인에 적합합니다. 샌드위치/공동 사출 방식은 스킨-코어 구조를 생산합니다.
어떤 수지 쌍은 화학적으로 결합하고, 어떤 수지 쌍은 기계적 결합이 필요합니까?
ABS, PC 및 PC/ABS는 스티렌계 TPE와 매우 잘 접착됩니다. PA6/PA66은 폴리아미드계 TPE와 양호하거나 매우 잘 접착됩니다. PP는 올레핀계 TPE 또는 TPV와 잘 접착됩니다. ABS는 ASA와 같은 계열 재료끼리 접착 시 매우 잘 접착됩니다. PMMA는 ABS와 잘 접착됩니다. POM은 변성 TPE와 접착력이 보통 수준이며 기계적 고정이 필요합니다. 일반적인 스티렌계 TPE는 PP 기반이 아닌 이상 PP와 전혀 접착되지 않습니다.
금형 출시 전 핵심 설계 규칙은 무엇입니까?
속이 빈 부분과 보강재를 사용하여 벽 두께를 일정하게 유지하고, 적절한 경사각(오버몰드가 있는 기판 벽의 경우 일반적으로 측면당 1~1.5도)을 확보하며, 2차 사출 시 압축은 일반적으로 0.003~0.005인치이고, 1차 사출 두께가 두꺼운 경우 압축을 더해야 합니다. 또한 1차 사출물이 2차 사출 시 발생하는 캐비티 압력에 대해 완전히 지지되어야 하며, 지지되지 않는 부분이 1차 사출물 두께의 약 3배를 넘지 않아야 하고, 화학적 결합이 확실하지 않은 모든 부분에는 기계적 맞물림 장치를 사용해야 합니다.
뒤틀림과 박리는 어떻게 제어됩니까?
뒤틀림은 균형 잡힌 벽면과 점진적인 전환, 균형 잡힌 냉각, 수축률 차이가 있는 재료 조합, 그리고 금형 제작 전 금형 유동 시뮬레이션을 통해 제어됩니다. 박리는 올바른 재료 조합, 첫 번째 사출 표면을 뜨겁고 깨끗하게 유지하는 것, 기계적 맞물림을 통한 보강, 그리고 열 순환을 포함한 샘플링 시 접착력 검사를 통해 제어됩니다. 응집 파손(TPE 찢어짐)이 바람직한 결과이며, 접착 파손(깨끗한 박리)은 화학적 결함이나 공정상의 문제를 나타냅니다.
2색 성형은 오버몰딩, 인서트 성형, 장식 성형 및 용접과 비교했을 때 금형 및 생산량 측면에서 경제성이 어떻게 다른가요?
2색 성형은 금형 비용이 가장 높지만 대량 생산 시 개당 단가가 가장 낮으며, 화학적 결합력이 가장 강하고 정밀도가 가장 높습니다. 2중 금형 오버몰딩은 금형 비용과 개당 단가 측면에서 중간 정도이며 개발 유연성이 가장 뛰어납니다. 인서트 성형은 금형 비용이 가장 낮지만 대량 생산 시 개당 인건비가 증가합니다. 장식 공정은 성형 후 개당 추가 공정을 포함합니다. 용접은 조립 단계를 추가하고 접합부 설계에 제약을 가합니다.
두 가지 색상으로 성형하는 방식이 내 부품과 생산량에 적합한지 어떻게 판단할 수 있나요?
진정한 2중 재료 기능, 강력하고 일관된 접착력, 엄격한 정밀도 요구 사항, 그리고 금형 비용을 상각할 수 있을 만큼 충분한 생산량을 확보할 수 있는 제품을 찾으십시오. 그런 다음 시제품에서 양산으로 이어지는 과정을 따르십시오. 재료 조합, 설계 결함 해석(DFM) 및 시뮬레이션, 시제품 제작(소량 생산의 경우 적층 제조 방식 또는 슬라이딩 테이블 금형 사용), 접착력 및 열 사이클 검증을 포함한 T1 샘플링, 공정 조건 설정, 그리고 공정 중 검사를 통한 생산 순으로 진행하십시오.
