사출에 의하여 유입된 플라스틱 수지의 열량은 금형 내에서 다양한 방법으로 열전달이 이루어진다. (냉각수를 통한 열전달, 전도, 대류 복사 등에 의한 열전달) 그러나 대부분 열은 가장 인접한 냉각시스템에 의하여 열이 전달된다.
플라스틱 수지의 열이 냉각 채널에 의하여 금형 밖으로 이송되는 경로와 그 전달 효율에 영향을 미치는 요소들을 나타내었다. 플라스틱 수지의 냉각속도는 수지의 열적 물성, 금형의 열적 물성 그리고 냉각수의 온도 및 유속 그리고 그 열적 물성에 크게 영향을 받는다. 냉각 해석은 BEM (boundary element method) 방법으로 예상 금형 온도를 계산한다. BEM이란 모든 요소의 경계를 통하여 열의 이동을 계산하여 일정 시간 후의 각 요소 경계의 온도 변화를 계산하는 방법이다. 그러나 BEM은 충진 과정의 수지의 흐름의 영향을 고려하지 못하는 단점이 있다. 특히 게이트 주변과 같은 부분은 실제보다 금형 온도가 낮게 계산된다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 FEM 방법을 사용하여야 한다. BEM 냉각 해석에서는 주어진 제품과 냉각 채널 배치 상태에서 플라스틱 수지가 균일 온도로 캐티비에 순간적으로 충전된 상태라 가정하고, 수지의 열적 물성, 금형의 열적 물성, 냉각수 조건 및 열적 물성 그리고 대기 온도를 이용하여 일정 사이클 후의 위치에 따라 최종적으로 형성되는 온도를 계산한다. 이것이 바로 냉각 해석에 의하여 계산되는 금형 온도이며, 이 값은 실제 금형에서 정상상태에서의 한 사이클 평균 금형 온도에 해당한다. 주어진 냉각시스템에서 금형 온도를 결정하는 중요한 요소는 냉각수의 온도와 유속이다. 일반적으로 냉각수의 온도를 높이면 금형 온도도 높아지고, 낮추면 금형 온도도 낮아진다. 그러나 동일 냉각수 온도를 사용하여도 냉각수 유속에 따라 금형 온도는 크게 달라질 수 있다. 냉각수의 흐름 속도가 느리면 냉각수는 층류를 형성하고 내의 열은 층간의 전도에 의해서만 전달되어 결국 흐름이 진행됨에 따라 냉각수 중심에 비하여 가장자리의 온도는 금형과의 접촉시간이 길어짐에 따라 점차 상승한다. 이러한 경우 냉각수의 온도는 냉각수의 가장자리 온도가 되며 결국 금형 온도도 점차 상승한다. 반대로 냉각수의 흐름 속도가 빠를 경우 난류가 형성되고 열은 전도와 대류 모두에 의하여 전달되어 냉각수 중심 온도와 가장자리의 온도는 큰 차이가 없고 결국 금형 온도는 낮게 일정하게 유지된다. 따라서 금형 온도는 냉각수 온도뿐만 아니라 유속에도 크게 영향을 받는다.
냉각수 유속에 따른 열 전달률은 층류에서 난류로 되면서 점차 증가하다가 레이놀즈 수가 10,000을 넘어서면서 증가율이 크게 둔화된다. 따라서 적절한 냉각수의 유량은 레이놀즈 수가 10,000이 되게 설정하는 것이고 그 이상에서는 열전달의 작은 개선은 있지만 냉각수의 압력강하가 크게 증가하여 냉각수 펌프의 용량만을 증가시키는 결과를 만든다.
| 레이놀즈수(Re) | 유동 형태 |
| 10,000 < Re | 난류운동 (turbulent flow) |
| 2,300 < Re < 10,000 | 과도유동 (transition flow) |
| 100 < Re < 2,300 | 층류유동 (laminar flow) |
| Re < 100 | 정체유동 (stagnated flow) |
냉각수가 금형에서 빠져나가는 출수온도가 입수 온도보다 2~3℃이상 상승하면 안 된다. 또한 냉각수 중심과 가장자리 온도 편차가 5℃ 이하가 되게 하여야 한다. 이것은 냉각수의 유속을 충분히 빠르게 하여 난류를 형성하고, 냉각 채널의 길이가 너무 길지 않도록 적절히 단절하여 설계하면 해결이 가능하다. 온도 차이가 심할 경우 제품 영역에 따라 금형 온도 편차가 커지고 결국 수축률 편차를 유발한다. 냉각수 온도는 목표로 하는 금형 온도에 준하여 설정되며, 채널과 캐비티의 거리와 금형의 열전도도에 따라 다르지만 일반적으로 목표로 하는 금형 온도의 10~30℃ 이하로 설정한다. 일반 수돗물을 냉각수로 사용할 경우 계절에 따라 온도 변화가 심하므로 주의하여야 한다. 온도 변화가 생기면 제품의 수축률이 달라지며, 심할 경우 미성형이 발생할 수도 있다. 따라서 온도제어장치 등을 이용하여 냉각수의 온도가 일정하게 공급되도록 관리하여야 한다. 그리고 냉각수가 80℃ 이하인 경우에는 냉각수로 물을 사용하지만 그 이상이 되면 오일을 사용하여야 한다. 또한 냉각 채널은 주기적으로 관리 및 정비하여야 하는데 냉각 채널에 미네랄 퇴적물 또는 녹이 생기면 이는 열전달을 방해하여 금형 온도를 크게 상승시킨다. 일반적으로 1mm 정도의 이물질이 냉각 채널에 쌓이면 냉각관이 캐비티로부터 50mm 이상 멀이지는 효과를 보이는 것으로 알려져 있다.
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