LS엠트론, 고객맞춤형 다중•다색 사출기로 사출 업계를 사로잡다!

현재 사출 성형시장은 중국, 인도와 같은 신흥 국가에서 진입장벽이 비교적 낮게 형성되어 있는 상황이다. 하지만 복잡한 성형 기술을 채택해 제품에 대한 가치를 높이기 위한 시도가 늘고 있고, 생산성 향상을 위한 성형 공법이 지속적으로 개발되고 있다.

그 중에서도 다중, 다색 사출은 사출기 및 금형 비용을 포함한 높은 초기 설정 비용과 재료, 프로세스에 대한 까다로운 기술력을 요하는 구조로 향후 품질, 외관에 대한 고객의 요구가 높아질수록 해당 사출 및 사출기에 대한 수요는 강할 것으로 전망된다.

최근 고급화, 무인화, 자동화가 이뤄짐에 따라 다색(재질) 성형기 수요가 증가하고 있는 이 시점에 ㈜LS엠트론(이하 LS엠트론)에서는 단순 생활용품부터 자동차 고급 내/외장재, 부품 등을 생산할 수 있는 다중, 다색 사출에 대해 간략하게 짚어보고, 당사의 제품에 대해 소개하고자 한다.

1. 다색 사출의 개념

Multi-shot이라고도 하는 다색 사출 성형은 둘 이상의 색상, 성질을 가진 원재료를 금형에 동시에 주입하여 하나의 사출물을 성형하는 프로세스를 말한다.

2. 종류 및 특징

(1) 다색, 다중 사출의 종류

① Multi-component injection molding: 동시 사출성형

두 물질이 서로 다른 액체로 사출되어 동시에 존재하는 샌드위치와 같은 구조로, 사출물을 기준으로 원재료는 동일한 몰드/게이트를 사용하여 동심원으로 주입하거나 다른 위치에서 게이트를 사용하여 위치를 변경하여 사출한다.

② Multi-shot injection molding: 순차 사출성형

초기 금형의 시작 축을 기준으로 여러 레이어를 만드는 것을 뜻한다. 즉, 가열된 재료가 특정한 순서로 차례로 금형에 삽입하는데, 이는 재료 경계에서 상대적으로 높은 에너지 상호 작용을 유지하면서 재료간의 레이어링 효과를 생성한다. 

오버 몰딩이 기존 냉각된 부품에 사출하는 방식임에 비해 가열 및 용융화된 상태에서의 결합이라는 점에서 층간 결합이 더 강력함을 의미한다. 다양한 금형(다른 형상)이 필요한 경우 선호되고 있다.

③ Over-molding

레이어링 효과가 가장 높다. 이 프로세스는 용융화된 수지를 사용하여 기존 구성 요소에 모양과 구조를 추가할 때 사용하며, 중앙 ‘코어’ 구조 주변에 다양한 기하학적 프로파일을 가진 레이어가 필요할 때 적용하는 사출공법이다.

<그림1> 다색 사출에 적용되는 기술의 종류

(2) 다중, 다색 사출의 특징

다중, 다색 사출은 고객의 제품 특성별 자유로운 사출 표현과 공장 설치 환경에 따라 다양한 응용이 가능하며, 후공정 과정을 생략해 비용을 획기적으로 단축할 수 있다.

또한 후처리 과정에서 과정에서 발생하는 불량율이 감소하며, 이종/이색 재질의 후처리 과정 중 이염 및 접합 불량 역시 줄어든다는 특징을 가지고 있다.

그 외에도 기존의 조립공정에 따른 추가 인력 및 설비가 필요하지 않고, One-Stop 생산으로 부수적인 생산 시간을 단축해 효율성을 극대화 시킬 수 있다.

3. 다중•다색 사출기의 현황 및 전망

현재 다색 사출 성형 시장은 다수의 업체가 진입해 있으나, 매우 세분화가 되어 있어 각각의 점유율은 낮은 상황이다. 특히 사출 공정이나 장비의 컨트롤이 범용 사출에 비해 까다롭기 때문에 비교적 경쟁의 정도 역시 높지 않은 것으로 판단된다.

특히, 다색 사출기는 특수한 설계가 필요하기 때문에 사출기 제조업체들의 접근이 어려운 편이며, 공급자 수가 적고, 기계의 가격이 고가이며, 기계 수급에 다소 제한이 있다는 특징을 가지고 있어 향후 품질, 외관에 대한 고객의 요구가 높아질수록 해당 사출 및 사출기에 대한 수요는 증가할 것으로 전망된다.

한편, 다색 사출 성형을 통한 장점은 보다 많은 OEM 업체들로 하여금 다색 사출 성형의 유인이 되고 있다. 다양한 색상조합 및 1대의 사출기로 높은 수준의 고정밀 부품 성형이 가능하여 제품의 가치를 상승시키고 있다.

최근 심미적, 인체공학적 설계가 중요해지면서 고무재질, 실리콘 재질과의 접합기술, seal 성형공법 등이 보다 주목을 받고 있다는 점 역시 다색 사출 성형 시장에 긍정적인 요소로 작용할 것으로 예상된다.(예: 자전거 핸들 바/그립, 조작버튼 및 미끄럼 방지 등)

<그림2> 다색 사출성형 시장의 수요 증가

4. LS엠트론의 다중, 다색 사출기

현재 LS엠트론에서는 두 가지 이상의 재료를 동시 또는 순차적으로 주입하는 다중 사출과 디지털 정밀 제어를 통해 사출량, 속도를 제어하는 LS만의 축적된 전동식 기술을 사용하여 다중, 다색 사출기를 제공하고 있다. 특히, 고객의 니즈에 맞는 변경 및 조합이 가능하여 특수 목적 고객에게 맞춤형 솔루션을 제공하고 있으며, 기계 또는 금형에서 제공되는 회전 기능을 사용하여 축 또는 수직 회전으로 이송하고 있다.

다음은 당사의 다중, 다색 사출기에 대한 설명 및 특징을 소개하고자 한다.

(1) WIZ-EC

① 공압 Stopper: stopper의 교체 및 테이퍼 stopper의 위치 보정 용이

② 동급 최대 회전판 사이즈: 국내 최대 사이즈의 타이바 간격과 형개거리 연장

③ 회전판 서보모터 구동: AC servo motor를 사용한 인덱스 유닛으로 금형 회전 시간 단축 및 위치 정밀도 향상

④ 옵션사항: 이젝터 핀 분할 타입 적용(취출 시간 단축) / 마그네틱 형판 적용

(2) WIZ-ED

① LENS 전용 사출

- 1,2차 사출 장치에 큰 사양의 스크류 장착 가능

- 장보압 사출 서보를 적용해 후육제품 성형(유지시간 300초 이상)

- 투명 전용 스크류 디자인 적용

- 사출 정밀 저속 제어

- 사이클 타임 단축 효과(2중 적층 성형)

- 고강성 센터 프레스 형판 적용

② 성형 특성

- 사출량에 제약없이 2차 사출장치 장착 가능

- 일반 사출(단품) 전환 용이

- 설치공간 활용이 비교적 효율적

(3) WIZ-EV

① 2액형 사출장치 수직 구조: 사출장치는 고정형판 상단에 수직으로 장착되어 표준 기계와 동일한 공간 차지(High cycle 형체 고속 적용 / 패키징 전용 고가소화 스크류      적용)

② Multi-Layer 기술 적용: 다단 사출을 통해 제품 표면에 차단 층(EVOH) 형성, 진공을 향상하는 기술

<그림3> Multi-Layer 기술

(4) WIZ-EPR

① 성형 특성

- 두 노즐 사이의 간격이 좁아질수록 4개의 타이바 사이의 공간을 충분히 활용할 수 있어 금형 크기 최소화 가능

- 두 개의 사출 장치를 개별적으로 제어하면 사출 순서가 다르고, 성형 정밀도가 향상

- 유럽 이중사출 금형 또는 표준 금형도 적용 가능

② Core Turn

- 코어턴(인덱스코어)을 적용해 사출성형기 이동형판 4개 Servo Motor 장착으로 개별, 동시 동작 구현

- 금형 구조 단순화 및 생산성 향상

- 서보 정밀 제어로 빠르고 정확한 코어 회전 가능

(5) WIZ-EL

① 기계구조

- 추가 사출장치가 반조작측에 위치(금형 구조에 따라 위치 결정)

- 2종 금형내 게이트가 2개로 직각을 이루는 구조

- 1차 사출장치: 압식 + 2차 사출장치 전동식

② 확장성

- 기존 사출기 또는 타사 사출기에도 적용 가능

- 최대 5개의 추가 사출장치 장착이 가능

■ 문의: LS엠트론 사출사업부 공식 홈페이지 www.lsinjection.com