2매·3매 금형

왜 배우는가: 사출금형에서 2매 금형과 3매 금형의 차이는 런너를 분리하는 방식과 게이트 위치를 결정하므로 금형 설계의 기본 선택이다. 실무에서는 제품 외관과 생산량에 따라 매수를 고르며, 시험에서도 두 구조의 차이를 비교하는 방향으로 묻는다.

출제 이력: 제114회 3교시 2번, 제108회 1교시 7번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

2매 금형은 파팅면이 하나인 사출금형이고, 3매 금형은 파팅면이 두 개인 사출금형이다.

사출금형은 용융된 수지를 캐비티에 충전하고 냉각한 뒤 성형품을 꺼내는 장치이다. 금형을 열고 닫는 면인 파팅면의 개수가 금형의 매수를 정하며, 이 차이가 런너의 분리 방식과 게이트의 위치를 좌우한다.

핵심 키워드는 다음과 같다.

• 2매 금형: 고정측 형판과 가동측 형판 두 장으로 구성되는 사출금형이다.
• 3매 금형: 두 형판 사이에 런너 스트리퍼 플레이트를 한 장 더 넣은 세 장 구성의 사출금형이다.
• 파팅면: 금형이 열리는 면으로, 성형품과 런너가 분리되는 경계이다.
• 런너: 스프루에서 게이트까지 용융수지를 보내는 유로이다.
• 게이트: 런너에서 캐비티로 수지가 들어가는 입구이다.
• 런너 스트리퍼 플레이트: 3매 금형에서 런너를 게이트 부위에서 떼어내는 중간 판이다.

2. 개념 풀이

2매 금형은 고정측 형판과 가동측 형판 두 장으로 구성되고 파팅면이 하나뿐인 사출금형이다. 성형품과 런너가 같은 파팅면에서 분리되므로 금형을 열면 런너가 성형품과 함께 빠져나온다. 따라서 런너는 성형품에 붙은 채 남아 후공정에서 떼어내거나, 런너를 자동으로 절단하는 장치를 별도로 두어야 한다. 런너를 제거하는 방식은 수작업, 런너 이젝트 핀, 자동 절단 장치 등이며, 제품 외관과 사이클 타임에 따라 설계 단계에서 고른다.

3매 금형은 두 형판 사이에 런너 스트리퍼 플레이트를 한 장 더 넣은 세 장 구성이다. 세 장의 판이 두 개의 파팅면을 만들며, 두 파팅면이 정해진 순서대로 열리도록 설계된다. 개방 거리를 제한하는 스톱핀과 런너를 밀어내는 기구가 이 중간 판에 함께 들어간다. 3매 금형의 원리는 개방 순서에 있으며, 금형이 열릴 때 다음 순서로 동작한다.

• 1차 개방에서는 런너 스트리퍼 플레이트가 가동측과 함께 움직여 고정측 형판과 벌어지고, 게이트가 캐비티 쪽에서 끊어진다.
• 2차 개방에서는 런너 스트리퍼 플레이트와 가동측 형판이 벌어지면서 이젝터가 성형품을 밀어낸다.

게이트가 제품과 분리되는 이 방식을 게이트 자동 절단이라 한다. 핀포인트 게이트처럼 단면이 작은 게이트를 쓸 때 절단이 안정적으로 일어나며, 제품 표면에는 작은 게이트 흔적만 남는다.

두 금형의 차이는 런너를 어디서 분리하느냐에 있다. 2매 금형은 런너를 제품에 붙인 채 꺼내므로 게이트를 파팅면 위에 두는 것이 일반적이고, 3매 금형은 금형 안에서 런너를 분리하므로 게이트를 제품의 원하는 면에 배치할 수 있다. 런너 분리 위치가 게이트 위치의 자유도를 결정한다.

3. 등장 배경과 필요성

2매 금형은 구조가 단순하고 금형 가격이 낮으며, 금형 높이가 낮아 형체 스트로크 측면에서 유리하다. 그러나 런너가 제품과 함께 나오므로 런너를 떼어내는 후공정이 필요하고, 게이트 흔적이 제품 외관에 남는다. 이것이 2매 금형의 한계이다.

제품의 외관 품질 요구가 높아지고 런너 제거 작업이 생산 원가와 자동화를 막는 요인이 되면서, 게이트 흔적을 제품의 지정 면에 두고 런너를 금형 안에서 자동으로 분리하는 구조가 필요해졌다. 3매 금형은 이 요구에 대응하는 구조이며, 다점 게이트를 적용해 대형 제품이나 다수 캐비티 금형에서 충전 균형을 맞추는 데도 쓰인다.