냉각 시간의 의미 : 성형품을 취출 가능한 온도까지 고화시키는 시간이다. 성형품뿐만 아니라 러너 시스템도 취출에 문제가 없을 정도로 고화되어야 한다. 물론 수지의 가소화하는 시간도 고려되어야 한다. 따라서 성형품의 고화 시간, 러너의 고화 시간, 가소화 시간 중에서 가장 긴 시간이 바로 냉각 시간이 된다. 여기서 취출 온도(ejection temperature)란 취출 시스템에 의하여 응력을 받아도 변형되지 않고 충분히 극복할 수 있는 온도를 말한다. 일반적으로 PP와 ABS는 약 80~100˚C, PC는 110~120˚C 정도이다.
냉각 시간의 설정 : 성형품을 취출 하기 위해서는 일반적으로 고화 정도가 80% 이상이어야 하고 러너는 약 50% 정도 고화되면 취출 가능하다. 일반적으로 대부분의 성형품은 두께가 얇아 고화가 빠르게 진행되므로 냉각 시간을 증가시키는 요인은 아니다. 그러나 콜드 러너의 경우는 상당한 시간을 필요로 한다. 따라서 최근 사이클 시간 단축과 스크랩을 감소시키기 위하여 핫 러너를 많이 사용하고 있다. 콜드 러너를 사용하는 경우에도 그 직경을 충분히 줄여 성형품의 고화 시간의 2~3배를 넘지 않도록 하여야 한다. 그렇다고 러너 직경을 너무 작게 설계하면 유동 저항이 증가하여 사출 압력이 크게 상승하고 고화 시간이 너무 빨라 보압을 충분히 제공하지 못하는 문제가 발생한다. 성형품 및 러너의 고화 시간은 성형품의 두께 러너의 직경에 가장 크게 의존하지만 및 금형 온도와 플라스틱 수지의 열적인 물성에도 크게 영향을 받는다.
파이버 배향(fiber orientation) : 일반적으로 고분자 자체도 수지의 전단 흐름에 의하여 수지 흐름 방향으로 배향된다. 또한 방향성을 가지는 파이버와 같은 첨가제도 수지 흐름과 제품 지오메트리에의 영향으로 특정 방향으로 배향된다. 이러한 파이버의 특정 방향 배향은 제품의 수축과 기계적 물성의 이방성을 초래하며, 이러한 이방성은 제품의 치수와 변형에 지대한 영향을 미친다. 고분자 자체의 배향도 제품의 이방성을 초래하지만 상대적으로 파이버 첨가된 수지에 비하여 크지 않다. 따라서 이러한 파이버의 배향을 정확히 계산하여야 파이버 배향에 의한 정확한 제품의 변형을 계산할 수 있다.
파이버 배향의 계산 (calculateion of fiber orientation) : 첫 번째로 성형 과정에서 수지 유동에 의한 3차원적인 파이버 배향을 정확히 예측하기 위해서는 아래 두 가지 항목을 고려하여야 한다. a) 유체역학(hydrodynamic term), b) 상호작용(interaction term) 즉 파이버의 배향 계산에서 유체역학적 영향(Jeffery's equation)만을 고려한다면 수지의 흐름에 상당히 크게 영향을 받아 강한 배향이 형성된다. 그러나 파이버 입자들 간의 상호작용 영향(Folgar-Tucker)을 같이 고려하면 이러한 배향은 상당히 억제된다. 두 번째로 파이버의 배향은 제품의 위치뿐만 아니라 두께 위치에 따라 다르다. a) 표면 고화층 - 분수 흐름에 의하여 파이버 배향 결정, b) 내부 유동층 - 수지의 전단 흐름에 의하여 파이버 배향 결정.
제품 표면의 고화층은 유동 선단에 의하여 생성되기 때문에 유동 선단의 분수 흐름에 의하여 파이버 배향이 결정되며, 그 내부의 유동층은 수지의 전단 흐름에 의하여 파이버 배향이 결정된다. 세 번째로 파이버의 배향은 제품 지오메트리에 영향을 받는다. a) 확산 유동(stretching flow) - 수지가 좁은 영역을 지나 넓은 영역으로 확산되어 가는 경우, b) 회전 유동(rounding flow) - 수지가 제품 벽에 접하는 경우 또는 웰드 라인에서 수지가 만나는 경우. 수지가 게이트와 같은 좁은 영역에서 제품의 넓은 영역을 지니는 경우 수지는 확산 유동이 되고 이때 파이버의 배향은 수지의 배향 방향과 일치하지 않고 일반적으로 수지 흐름의 직각 방향으로 파이버가 배향된다. 또한 수지가 제품의 벽을 타고 회전하는 경우 또는 웰드 라인에서 수지가 충돌하여 회전하는 경우 파이버의 배향 방향은 수지의 배향 방향과 일치하나 그 배향 강도는 아주 커진다. 따라서 파이버 배향의 계산에서는 사출 속도, 공정 조건, 수지 특성, 제품 지오메트리, 파이버 L/D, 파이버 함량, 파이버 길이 등이 영향을 미친다.
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