ABS 사출 성형: 종합 가이드 

ABS 사출 성형은 내충격성이 우수하고 표면 마감이 매끄러우며 다양한 산업 분야에서 고품질의 플라스틱 부품을 제조하는 데 선호되는 방법입니다. 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS)은 강도, 내구성, 가공 용이성 때문에 사출 성형에 매우 일반적으로 사용되는 열가소성 플라스틱입니다. ABS 플라스틱 사출 성형은 자동차 부품, 가전제품, 의료 기기 등 대량 생산을 위한 제품을 비용 효율적이고 안정적으로 대량 생산할 수 있습니다. ABS와 같은 기본 플라스틱은 내화학성을 위한 아크릴로니트릴, 인성을 위한 부타디엔, 강성과 광택을 위한 스티렌으로 구성되어 있어 성형에 적합합니다. 이는 뛰어난 용융 온도(200~250°C), 뛰어난 가공성 및 적당한 내열성으로 더욱 강화됩니다. 그러나 ABS 몰딩은 다른 소재와 마찬가지로 자외선 민감성, 중간 정도의 내열성 등 장단점이 있습니다.

ABS 플라스틱 성형 공정으로 결함 없는 제품을 생산하려면 건조된 재료의 냉각, 온도 제어, 벽 두께, 사출 압력 및 금형 설계와 관련된 각 요소를 신중하게 고려해야 합니다. 제조업체에서 사용하는 ABS 외에도 폴리프로필렌(PP), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌(PE), 폴리아미드(나일론), PET 등 다양한 플라스틱이 있으며 각 플라스틱마다 장점이 있습니다. ABS 또는 대체 소재의 선택은 주어진 소재의 특성을 이해하는 데 달려 있습니다.

이 글에서는 ABS 사출 성형의 주요 특징, 화학 성분 처리 방법, 장점과 단점, 다른 플라스틱과의 비교에 대해 자세히 설명합니다. 독자는 현재 제조 분야에서 ABS가 여전히 선호도가 높은 소재인 이유에 대한 자세한 지식을 얻고 페이지를 마무리할 수 있습니다.  

ABS 사출 성형이란 무엇인가요? 

ABS 사출 성형은 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS)으로 튼튼하고 가벼우며 충격에 강한 플라스틱 부품을 생산하는 공정으로, ABS 플라스틱을 녹을 때까지 가열한 후 금형에 주입하고 냉각하여 원하는 모양으로 굳히는 과정으로 이루어집니다. 강하고 내열성이 뛰어나며 성형이 쉬운 것으로 잘 알려져 있으며 자동차 부품, 전자제품, 장난감, 가전제품 등에 사용됩니다. 일관된 품질로 대량 생산이 가능한 공법으로 다양한 분야에 저렴하고 다양한 솔루션을 제공합니다. 또한 광택, 질감 또는 색상이 있는 ABS 부품을 사용하여 미적 감각과 기능성을 향상시킬 수 있습니다.

ABS의 화학 구조 및 구성  

ABS는 다음으로 구성됩니다:

• 아크릴로니트릴(C₃H₃N) - 내화학성 및 열 안정성을 제공합니다.
• 부타디엔(C₄H₆) - 인성과 내충격성을 향상시킵니다.
• 스티렌(C₈H₈) - 강성 및 광택 마감에 기여합니다.

분자 구조

ABS는 아크릴로니트릴 스티렌 매트릭스에서 부타디엔 고무 입자로 채워진 긴 폴리머 사슬의 백본이 있는 분자 배열입니다. 이 두 가지 특성이 결합되어 ABS 플라스틱 성형에 적합합니다. 

ABS 플라스틱의 화학적 특성 

ABS의 가장 중요한 화학적 특성으로 인해 ABS 사출 성형에 널리 사용되는 소재입니다.

• 녹는점이 약 200-250℃로 가공이 용이합니다.
• 1.04~1.07g/cm³의 밀도로 가벼우면서도 강합니다.
• 산, 알칼리, 오일은 내성이 있지만 아세톤과 같은 유기 용매는 영향을 미칩니다.
• 온도: 80~100°C까지 내열성이 있지만, 고열에 장시간 노출되면 소재의 성능이 저하될 수 있습니다. 

ABS 성형의 특성과 물리적 특성 

ABS는 대부분의 다른 플라스틱처럼 녹는점이 급격한 열가소성 플라스틱은 아니지만(즉, 무정형) 녹을 수 있습니다. 대신 다양한 온도 범위에서 부드러워지며 성형 용도에 매우 적합합니다. 주요 물리적 특성은 다음과 같습니다: 

• 높은 충격 강도 - 갑작스러운 충격과 스트레스를 견뎌냅니다.
• 치수 안정성이 우수합니다 - 다양한 조건에서도 모양을 유지합니다.
• 광택 있고 매끄러운 마감 - 소비자 제품에 미적 매력을 더합니다.
• 정밀하게 가공 및 성형할 수 있으며 절단 및 드릴링도 용이합니다.
  

ABS 플라스틱 사출 성형 공정 

다음은 ABS 플라스틱 사출 성형 공정의 단계입니다. 

• 재료 건조 - ABS 펠릿을 건조하여 수분을 제거합니다.
• 200-250°C로 가열하고 고압으로 금형에 강제로 주입(용융 및 사출)합니다.
• 냉각 및 응고 - 플라스틱은 금형 모양이 완성된 금형을 냉각시킵니다.
• 배출 및 마감 - 고형화된 제품을 배출, 다듬기, 도장 또는 도금합니다. 

ABS 몰딩의 응용 분야  

ABS의 다용도성으로 인해 모든 종류의 산업에서 널리 사용됩니다.

• 대시보드, 범퍼, 인테리어 트림은 자동차 산업을 구성하는 주요 요소입니다.
• 노트북 케이스, 키보드, 휴대폰 커버 등
• 가정용품: 주방 가전제품, 진공 청소기, 장난감(예: 레고 브릭).
• 의료 장비: 수술 기구 및 진단 기기용 하우징. 
  

ABS 사출 성형의 장단점 

장점 

• ABS 플라스틱(아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌의 약자)은 내충격성이 높아 충격에 강하고 내구성이 뛰어나 내구성 있는 제품을 만드는 데 사용됩니다.
•  성형, 절단, 드릴링 및 가공이 용이하여 가공성이 뛰어납니다.
• 우수한 내화학성 및 내열성 - 산, 알칼리성 및 적당한 열에도 저철 주물처럼 손상되지 않습니다.
• 매끄러운 표면 마감 - 소비재에 적합한 광택 있고 미려한 부품을 제작합니다.
• 대부분의 엔지니어링 플라스틱보다 가격이 저렴하기 때문에 ABS는 비용 효율적입니다.
• 강하면서도 가벼운 소재 - 부피가 크지 않으면서도 강도가 필요한 애플리케이션에 탁월한 소재입니다.
•  생분해성 - ABS는 재활용이 가능한 플라스틱 소재로, 자연 친화적이기 때문에 재가공이 가능합니다.

단점 

• 햇빛에 장시간 노출되면 황변과 취성이 발생할 수 있습니다.
•  가연성 - 난연성 첨가제로 수정하지 않으면 쉽게 타버릴 수 있습니다.
• ABS 부품은 뒤틀림이 발생하기 쉬우므로 부품이 부적절한 속도로 냉각되면 수축하거나 변형될 수 있습니다.
• 낮은 내후성 - 극한의 실외 조건에서 성능 저하가 발생하기 쉽습니다.
• ABS는 화학적 민감성이 있기 때문에 아세톤과 같은 용매가 이를 녹일 수 있습니다.
• 보통 내열성 - 고온(100°C)에서 녹기 때문에 매우 더운 환경에서는 사용하기에 적합하지 않습니다.

ABS 사출 성형 제조에는 많은 핵심 요소가 있습니다. 

ABS 사출 성형 ABS 플라스틱 부품을 생산하려면 많은 변수를 고려하고 올바른 방식으로 작업하여 고품질의 견고하고 경제적인 생산을 달성하는 것이 필수적입니다. 다음은 집중해야 할 요소입니다:

재료 선택

• 필요한 강도, 내열성 및 표면 마감을 얻으려면 고품질 ABS 수지를 사용하세요. 
• 그러나 자외선 저항성, 난연성 또는 충격 강도 등의 적용 요건에 따라 특정 ABS 등급을 선택할 수 있습니다.

건조 ABS 수지의 전처리

수분을 흡수하므로 흡습성이 있으므로 적절히 건조하지 않으면 기포 및 표면 결함과 같은 결함이 발생할 수 있습니다.

건조 과정

• 성형 준비를 위해 80-90°C에서 2-4시간 동안 ABS 펠릿을 건조시키는 것이 바람직합니다.
• 가수분해는 기계적 특성을 약화시키고 일관성 없는 성형 결과를 초래하므로 적절한 건조를 통해 방지할 수 있습니다.

 온도 제어

• 200-250°C 용융 온도에서 최적의 흐름과 금형 충진이 이루어집니다.
• 50 - 80°C 금형 온도로 뒤틀림, 고르지 않은 수축 및 결함을 방지합니다.

치수 정확도와 기계적 강도를 향상시키려면 냉각 속도를 균일한 속도로 느리게 해야 합니다.

 ABS 플라스틱 부품 설계의 균일한 벽 두께

왜 중요한가요? 

• 벽 두께가 일정하지 않으면 뒤틀림, 싱크 자국, 재료에 응력이 발생하고 재료가 쌓이게 됩니다.
• 최종 부품의 치수 불안정성은 고르지 않은 냉각으로 인해 발생할 수 있습니다.

디자인 권장 사항

• 가장 좋은 결과는 1.2mm에서 3.5mm 사이의 두께가 엄격하게 일정할 때입니다.
• 섹션에서 섹션으로 점진적으로 전환하면 스트레스 지점이나 취약한 부분을 방지할 수 있습니다.
• 모서리가 날카로운 대신 둥글게 처리하면 스트레스가 균등해집니다.

사출 압력 및 속도

그러나 완전하고 결함 없는 금형 충진을 보장하려면 최적의 압력을 50-150MPa로 설정해야 합니다.

제어 속도

• 다음은 → 너무 빠른 속도로 인한 화상 자국, 내부 응력 증가 및 재료 열화입니다.
• 오류 → 짧은 샷(불완전한 충전), 용접선, 접착력 부족.

압력과 속도를 적절히 설정하여 성형 부품의 표면 마감, 강도 및 정확도를 개선합니다.

금형 설계 및 환기

이렇게 하면 에어 트랩이나 화상 자국, 갇힌 가스로 인한 결함이 발생하지 않습니다.

• 게이트 배치는 원활하고 스트레스 없는 재료 흐름을 위해 최적화되어야 합니다.
• 매끄럽고 균일한 금형 표면으로 인해 흐름 자국 및 표면 결함의 위험이 감소합니다.
• 도구가 다중 캐비티 몰드인 경우 채움과 냉각의 균형을 맞춰 캐비티를 고르게 채우고 냉각해야 합니다.

 수축 및 뒤틀림

• ABS용 금형 설계 시 가장 중요한 고려 사항은 0.4~0.7%의 높은 수축률로 인해 냉각 후 크기 변화를 고려해야 한다는 점입니다.
• 부품의 치수 왜곡이나 변형을 방지하기 위해 점진적인 냉각이 필수적입니다.
• 리브 및 거셋과 같은 보강 구조는 모양과 안정성을 유지하는 데 도움이 될 때 적절합니다.

 포스트 프로세싱 및 마무리

• ABS 부품은 도장, 도금, 광택 또는 레이저 각인을 통해 외관을 개선할 수 있습니다.
• 이 단계는 트리밍, 샌딩, 디버링을 통해 가장자리를 매끄럽게 하고 여분의 재료를 제거하는 작업입니다.
• 표면에 크롬 도금 또는 UV 코팅을 하여 내구성이 뛰어나고 환경적 요인에 강합니다.
  

ABS 재질 속성 

ABS 플라스틱의 일반적인 특성

아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS)은 무독성, 무취의 열가소성 플라스틱으로 일반적으로 아이보리색, 반투명 또는 투명한 알갱이 또는 분말처럼 보입니다. 밀도가 1.05~1.18g/cm³로 가벼우면서도 강도가 높습니다. ABS와 마찬가지로 수축률은 0.4% ~ 0.9%이며 성형 부품의 치수 안정성이 우수합니다. 탄성 계수는 2 GPa이고 푸아송 비율은 0.394로 너무 약하지도, 너무 단단하지도 않습니다. 1% 미만의 수분을 흡수하고 용융 온도는 217°C~237°C이며 250°C 이상에서 열분해가 시작됩니다.

ABS 플라스틱의 기계적 강도 

ABS는 충격 강도가 매우 높고 저온에서 내구성이 뛰어난 것으로 널리 알려져 있습니다. 내마모성이 우수하여 지속적인 움직임이나 마찰이 필요한 부품에 적합합니다. 이 플라스틱은 성형 부품의 치수 안정성을 제공하여 모양을 유지할 수 있도록 합니다. 또한 ABS는 내유성이 적당하므로 저속, 중간 하중 베어링 애플리케이션에 적합한 대안이 될 수 있습니다.

내열성 및 열 안정성

ABS의 열 변형 온도(HDT)는 93°C~118°C로, 적당한 열에서도 구조가 유지된다는 것을 나타냅니다. 그러나 어닐링할 경우 내열성이 약 10°C 정도 향상되어 열 성능이 더 까다로운 애플리케이션에 적용 가능성이 높아질 수 있습니다.

전기 절연 기능

ABS 플라스틱은 훌륭한 전기 절연체이므로 전자제품 하우징 및 전기 부품의 재료로 선택됩니다. 절연 특성은 다양한 온도, 습도 및 주파수 조건에서 안정적이므로 다양한 상황에서도 일관된 성능을 발휘합니다.

화학 및 환경 내성

ABS는 물, 무기염, 알칼리 및 다양한 산에 대한 내성이 있어 산업용 및 소비자용으로 사용하기에 적합합니다. 그러나 케톤, 알데히드 또는 염소화 탄화수소와 접촉하면 분해되지 않지만 아세트산, 식물성 기름 등과 접촉하면 응력 균열이 발생할 수 있습니다.

모든 장점에도 불구하고 폴리머인 ABS는 내후성이 떨어집니다. 이 소재는 자외선(UV)에 노출되면 약해집니다. 연구에 따르면 6개월 동안 실외에 노출된 후 충격 강도는 용도에 따라 거의 50%까지 떨어질 수 있으며, 이는 수지의 초기 함량이 실외에서 자외선 안정제 또는 보호 코팅을 사용할 필요가 있음을 나타냅니다. 

ABS 플라스틱 및 사출 성형 비용 

ABS 플라스틱의 원가를 결정하는 요소는 원자재 비용, 가공 비용 및 필요한 후처리 비용입니다. 이는 ABS 사출 성형 공정에서 발생할 수 있는 비용입니다:

원자재 비용

ABS 수지의 가격은 시장 가격, 제조업체의 공급량, 품질 및 난연성 ABS, 자외선 안정성 또는 더 높은 강도의 ABS 등급과 같이 필요할 수 있는 추가 특성에 따라 달라집니다. 일반적으로 표준 ABS 수지의 가격은 다음과 같습니다:

• 표준 ABS 과립의 경우 kg당 $1.50 - $3.50입니다.
• 난연성, 자외선 안정화 또는 고충격 ABS 등급이 포함된 특수 ABS의 경우 kg당 $3.00 - $5.00입니다.
• 이 모든 유형 중에서 ABS는 폴리프로필렌(PP)보다는 비싸지만 폴리카보네이트(PC)와 나일론(PA)보다는 저렴합니다.

사출 성형 비용

다음은 ABS 플라스틱 사출 성형 비용에 영향을 미치는 몇 가지 요소입니다:

 금형 비용

• 간단한 몰드: $3,000 - $10,000
• 복잡한 다중 캐비티 금형: $10,000 - $50,000+
• 프로토타이핑 금형(소량 생산): $500 - $5,000

 부품당 생산 비용

• 작고 간단한 부품: 개당 $0.50 - $2.00
• 더 크거나 복잡한 부품: 개당 $2.00 - $10.00+
• 생산량이 많은 경우: 투입물의 대량 구매와 같은 요인으로 인해 비용이 감소합니다.

처리 비용

• 머신 시간당 요금: 시간당 $20 - $100(기계의 크기와 유형에 따라 다름).
• 인건비: 지역에 따라 다르지만 시간당 5달러에서 50달러 사이입니다.
• 에너지 비용: ABS는 200~250°C 범위까지 가열해야 하므로 상당한 전력 사용량이 수반됩니다.

추가 비용 

• 도장, 도금 및 연마: 부품당 $0.50 - $5.00.
• 재료 낭비 및 재처리: 특정 사례에 따라 최대 5~10%의 비용이 추가될 수 있습니다.
• 교차 기능: 부품의 규모와 생산 위치에 따라 다릅니다.

ABS는 비용 효율적입니까?

장점: 원자재 비용이 적당하고 가공이 쉬우며 대부분의 스크랩을 재활용할 수 있어 중대형 발명품에 적합합니다.

단점: PP와 PE보다는 비싸지만 PC와 나일론보다는 저렴합니다. 특히 소규모 생산의 경우 높은 금형 비용이 단점으로 작용할 수 있습니다.

일반적으로 ABS 사출 성형은 경제적이고 내구성이 뛰어나며 가공이 쉽기 때문에 많은 업계에서 이 소재를 가공용으로 선호합니다.

사출 성형에 사용되는 기타 플라스틱

사출 성형에는 ABS 플라스틱 외에도 많은 다른 열가소성 플라스틱이 일반적으로 사용됩니다. 그러나 각 소재는 서로 다른 특성을 가지고 있어 다양한 용도에 적합합니다. 다음은 가장 일반적인 사출 성형 플라스틱과 ABS를 비교한 것입니다.

폴리프로필렌(PP) 대 ABS 

PP의 장점

• 내화학성 및 내습성이 뛰어납니다.
• 예산 친화적인 가볍고 저렴한 옵션입니다.
• 충격 강도는 좋지만 ABS보다 낮습니다.

PP의 한계

• 내열성과 강성은 ABS보다 낮습니다.
• 스트레스가 많은 애플리케이션에서는 ABS만큼 강력하지 않습니다.
• 일반적인 용도: 포장, 자동차 부품, 의료용 용기 및 가정용품.

폴리카보네이트(PC) 대 ABS 

PC의 장점

• 내충격성이 뛰어난 방탄 유리 및 기타 종류의 보호 장비에 사용되기도 합니다.
• 높은 내열성과 내구성.
• 이 소재는 투명하고 쉽게 착색하거나 착색할 수 있습니다.

PC의 한계

• ABS보다 비쌉니다.
• 긁힘이 발생하기 쉬우므로 이를 강화하기 위해 코팅이 필요합니다.
• 일반적인 용도: 자동차 부품, 안전 헬멧, 안경 렌즈, 전기 인클로저.

폴리에틸렌(PE) 대 ABS 

PE의 장점

• 화학 물질, 물, 부식에 대한 내성이 강합니다.
• 움직이는 부품에 적합한 저마찰 특성을 가지고 있습니다.
• 매우 유연하고 가볍습니다.

 PE의 한계

• ABS보다 강성과 기계적 강도가 낮습니다.
• 내열성이 약해 낮은 온도에서 녹습니다.
• 비닐봉지, 병, 파이프, 식품 용기에는 플라스틱이 사용됩니다.

폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 대 ABS 

PET의 장점

• 매우 가벼우면서도 습기와 가스에 대한 차단성이 뛰어납니다.
• 높은 치수 안정성 - 모양이 잘 유지됩니다.
• 내화학성 및 재활용성이 우수합니다.

PET의 한계

• ABS보다 내충격성이 낮습니다.
• 다른 엔지니어링 플라스틱만큼 내열성이 뛰어나지 않습니다.
• 적용 분야: 물병, 식품 포장, 의류 섬유 및 화장품 용기.

폴리아미드(PA/나일론) 대 ABS 

나일론의 장점

• 높은 기계적 강도와 뛰어난 인성.
• 내열성이 우수하여 고온 환경에 적합합니다.
• 움직이는 부품에 사용되는 내마모성 및 마찰 저항성.

 나일론의 한계

• 치수 안정성에 영향을 미치는 수분을 흡수합니다.
• ABS보다 비쌉니다.
• 자동차 부품, 기어, 베어링, 산업용 부품, 전기 커넥터.

사출 성형에 적합한 재료 유형 선택

기계적 강도, 내화학성, 온도 및 비용 허용 오차와 같은 요소는 사출 성형에 어떤 플라스틱을 선택해야 하는지에 영향을 미칩니다. ABS는 강도, 내구성, 경제성 사이에서 균형을 이루지만 PP, PC, PE, PET, 나일론과 같은 다른 플라스틱도 일부 용도에 따라 유리한 점이 있습니다. 이러한 인사이트를 통해 제조업체는 성능 측면에서 제품에 대한 최선의 결정을 내릴 수 있습니다. 

결론

ABS 사출 성형은 고품질 플라스틱 부품을 제조할 수 있는 매우 다양하고 효율적이며 저렴한 방법입니다. 내충격성, 매끄러운 표면 마감, 우수한 공정 능력으로 자동차, 전자제품, 소비재 및 의료 장비 산업에 이상적인 소재입니다. ABS 성형에서 최상의 결과를 얻으려면 제조업체는 온도 제어, 균일한 벽 두께, 최적의 사출 압력, 충분히 설계된 금형에 특히 주의를 기울여야 합니다. 또한 ABS 수지의 수분 흡수는 기포 및 기타 결함을 발생시키고 기계적 특성을 저하시킬 수 있으므로 전처리가 필요합니다. 도장 도금 및 표면 마감과 같은 후처리 기술을 사용하면 ABS 성형 부품의 내구성과 완성된 외관을 훨씬 더 높일 수 있습니다.

ABS는 여전히 플라스틱 업계의 리더입니다. 사출 성형폴리카보네이트는 나일론보다 충격에 강하고 폴리프로필렌은 내화학성이 뛰어납니다. 기계적 특성, 비용, 환경 문제, 사용 목적에 따라 올바른 소재 선택이 결정됩니다. 전반적으로 ABS 플라스틱 몰딩은 성능, 가격, 생산성의 완벽한 조합으로 현대 제조업에서 여전히 주요한 역할을 하고 있습니다. ABS는 자동차, 가정용 또는 산업용 시장에 관계없이 사출 성형에서 신뢰할 수 있고 일반적으로 사용되는 열가소성 플라스틱입니다.

ABS 사출 성형에 관한 자주 묻는 질문

1. ABS 플라스틱을 실외용으로 사용할 수 있나요?

이 특정 형태의 최소 전압 동기식 브러시리스 DC 모터는 자외선 저항성이 약하고 햇빛에 노출되면 부서지기 쉽고 변색되기 쉽습니다. 그럼에도 불구하고 UV 안정제나 코팅을 통해 실외에서 사용할 수 있도록 내구성을 향상시킬 수 있습니다.

2. ABS 사출 성형의 장점은 무엇인가요? 

ABS는 내열성이 뛰어나고 매우 강하면서도 가볍고 충격 강도가 높으며 가공성이 우수하고 매끄러운 표면으로 마감하기 쉽습니다. 또한 가벼우면서도 견고합니다.

3. ABS 플라스틱은 내화학성이 있나요?

물, 산, 알칼리, 때로는 아세톤과 같은 유기 용매가 ABS에 영향을 미칩니다. 이는 ABS의 내화학성 등급을 향상시킬 수 있습니다.