플라스틱 사출 수축률 계산기｜재질별 수축률 밀도 금형 치수 보정 공식
플라스틱 사출 수축률 계산기｜재질별 수축률 밀도 금형 치수 보정 공식
플라스틱 사출성형에서 수축률은 제품 치수와 금형 치수를 맞추기 위해 반드시 확인해야 하는 값입니다. 설계상 제품은 100mm인데 사출 후 99mm로 나오거나, 금형에서는 맞았던 치수가 냉각 후 줄어드는 일이 생기는데, 이 차이를 수치로 보는 것이 사출 수축률입니다.
수축률은 단순히 재료표에 적힌 숫자 하나로 끝나지 않습니다. ABS, PP, PC, PA66, POM, PPS처럼 재질마다 다르고, 유리섬유 함량, 게이트 위치, 보압, 금형온도, 냉각시간, 제품 두께, 흐름 방향에 따라서도 달라집니다. 그래서 금형 설계 단계에서는 재질별 기준 수축률로 1차 보정하고, T0·T1 시사출 후 실제 측정값으로 다시 보정하는 방식이 안전합니다.
제품 목표치수와 수축률을 넣으면 금형 보정치수를 계산하고, 금형 치수와 실제 제품 치수를 넣으면 측정 수축률을 역산합니다. 재질별 참고 수축률과 밀도도 함께 확인할 수 있습니다.
목표 제품 치수 → 금형 치수 계산
금형 치수와 실제품 치수로 수축률 측정
재질별 수축률로 금형 치수 계산
부피와 밀도로 제품 중량 계산
T0 시사출 후 금형 보정량 계산
대표 플라스틱 재질별 수축률·밀도 참고표
플라스틱 사출 수축률이란?
사출 수축률은 금형 안에서 성형된 플라스틱이 냉각되면서 줄어드는 정도를 말합니다. 용융 상태의 수지는 금형 캐비티를 채운 뒤 냉각되며 고체가 되는데, 이 과정에서 부피와 치수가 감소합니다.
제품 설계자는 최종 제품 치수를 보고 설계하지만, 금형 설계자는 수축을 고려해 캐비티 치수를 더 크게 만들어야 합니다. 예를 들어 목표 제품이 100mm이고 예상 수축률이 2%라면 금형 치수는 단순히 102mm가 아니라 100 ÷ 0.98 = 102.041mm로 계산하는 것이 맞습니다.
수축률 계산 공식
수축률을 측정할 때는 금형 치수와 사출 후 제품 치수를 비교합니다.
수축률 S(%) = ((금형 치수 D - 제품 치수 M) ÷ 금형 치수 D) × 100
금형 치수 D = 목표 제품 치수 M ÷ (1 - 수축률)
여기서 수축률을 2%로 입력한다면 계산에는 0.02를 사용합니다. 수축률이 높을수록 금형 치수는 목표 제품 치수보다 더 커져야 합니다.
재질별 수축률을 그대로 믿으면 안 되는 이유
재질표에 ABS 0.4~0.8%, PP 1.0~2.5%처럼 범위가 적혀 있어도 실제 제품에서는 그 범위 안에서 고정값 하나로 끝나지 않습니다. 같은 재질명이라도 제조사와 그레이드가 다르고, 유리섬유가 들어가면 흐름 방향과 직각 방향 수축률이 크게 달라질 수 있습니다.
| 영향 요인 | 수축에 미치는 영향 | 확인할 내용 |
| 재질 종류 | 결정성 수지가 비결정성 수지보다 수축이 큰 편 | ABS, PC, PMMA / PP, POM, PA, PBT 구분 |
| 유리섬유 | 수축률을 낮추지만 방향성 차이가 생김 | GF 함량, 흐름 방향·직각 방향 |
| 제품 두께 | 두꺼운 부위는 수축과 싱크가 커질 수 있음 | 두께 균일화, 리브 두께 비율 |
| 보압·보압시간 | 보압이 부족하면 수축이 커질 수 있음 | 게이트 고화 전 보압 유지 여부 |
| 금형온도·냉각 | 냉각 불균형은 휨과 치수 편차를 유발 | 냉각라인, 금형온도 편차 |
| 게이트 위치 | 충전 방향과 수축 방향에 영향 | 게이트 위치, 유동 길이, 웰드라인 |
제품 설계자 입장에서 수축을 줄이는 방법
제품 설계 단계에서 수축과 변형을 줄이려면 벽 두께를 균일하게 만들고, 급격한 두께 변화를 줄이는 것이 중요합니다. 사출품은 두꺼운 곳과 얇은 곳이 함께 있으면 냉각 속도가 달라져 싱크, 휨, 치수 불량이 생기기 쉽습니다.
| 원인 | 설계 개선방법 |
| 벽 두께 불균일 | 가능한 균일 두께로 설계하고 두꺼운 보스·살덩어리를 줄임 |
| 급격한 두께 변화 | 라운드, 테이퍼, 부드러운 연결부 적용 |
| 보스·리브 과두께 | 리브 두께는 기본 벽 두께의 50~70% 수준으로 검토 |
| 큰 평면부 | 리브, 곡률, 비드, 보강 구조로 휨 억제 |
| 정밀 치수부 | 기준면, 측정 기준, 금형 수정 여유를 설계 단계에서 확보 |
사출 운영자 입장에서 수축을 잡는 방법
시사출에서 제품이 작게 나오거나 치수 편차가 크다면 성형조건을 먼저 확인해야 합니다. 무조건 금형을 수정하기 전에 보압, 냉각, 금형온도, 수지 건조 상태를 점검하는 것이 좋습니다.
| 조건 | 확인 포인트 | 주의사항 |
| 보압 | 보압이 낮거나 시간이 짧으면 수축이 커질 수 있음 | 게이트 고화 전까지 보압 유지 |
| 사출속도 | 충전 부족이나 과도한 전단발열 확인 | 외관·치수·변형을 함께 확인 |
| 금형온도 | 좌우·상하 온도 편차 확인 | 불균일 냉각은 휨의 원인 |
| 냉각시간 | 취출 후 변형과 후수축 확인 | 냉각 부족 시 치수 안정성 저하 |
| 수지 건조 | PA, PC, PBT, PET 등 흡습성 수지 주의 | 수분은 외관·강도·치수 문제 유발 |
금형 설계에서 수축률 적용 순서
- 사용 재질과 그레이드의 데이터시트를 확인합니다.
- 제품의 중요 치수와 측정 기준을 정합니다.
- 흐름 방향과 직각 방향 수축률 차이를 확인합니다.
- 목표 치수에 수축률을 적용해 캐비티 치수를 설계합니다.
- T0 시사출 후 실제 제품 치수를 측정합니다.
- 성형조건을 안정화한 뒤 수축률을 다시 계산합니다.
- 금형 수정이 필요한 치수만 보정합니다.
- 양산 조건에서 치수 Cp, Cpk까지 확인합니다.
수축률과 함께 봐야 하는 사출 불량
수축률이 맞지 않으면 단순 치수 불량뿐 아니라 싱크마크, 휨, 조립 불량, 간섭, 틈새 불량으로 이어질 수 있습니다.
| 불량 | 관련 원인 | 대응 방향 |
| 치수 작음 | 수축률 과대, 보압 부족, 냉각 부족 | 보압·냉각 조정 후 금형 보정 |
| 치수 큼 | 수축률 과소 적용, 과보압, 금형 치수 오류 | 실측 후 금형 수정 방향 확인 |
| 싱크마크 | 두꺼운 부위, 보압 부족 | 두께 줄임, 리브 설계 개선, 보압 조정 |
| 휨 변형 | 냉각 불균형, 방향성 수축 | 냉각라인 개선, 게이트 위치 검토 |
| 조립 불량 | 중요 치수 편차, 공차 누적 | 기준면 재검토, 공차와 수축률 동시 검토 |
관련글
사출 수축률은 파팅라인, 구배, 살빼기, 비중, 열변형온도와 함께 보면 훨씬 이해가 빠릅니다. 아래는 카테고리 링크가 아니라 해당 내용으로 바로 이어지는 관련글입니다.
자주 묻는 질문
사출 수축률은 어떻게 계산하나요?
금형 치수에서 사출 후 제품 치수를 뺀 값을 금형 치수로 나눈 뒤 100을 곱합니다. 공식은 S = ((D - M) ÷ D) × 100%입니다.
목표 제품이 100mm이고 수축률이 2%라면 금형 치수는 얼마인가요?
100 ÷ (1 - 0.02) = 102.041mm입니다. 단순히 100mm에 2%를 더한 102mm보다 조금 더 크게 계산됩니다.
재질표의 수축률을 그대로 금형에 적용해도 되나요?
초기 설계 참고값으로는 사용할 수 있지만 그대로 확정하면 위험합니다. 실제 수축률은 재질 그레이드, 유리섬유, 성형조건, 제품 두께, 게이트 위치에 따라 달라집니다.
유리섬유가 들어간 재질은 왜 수축률이 낮나요?
유리섬유가 수지의 수축을 잡아주는 역할을 하기 때문입니다. 다만 흐름 방향과 직각 방향의 수축 차이가 생겨 휨이나 치수 방향성 문제가 생길 수 있습니다.
제품이 목표보다 작게 나오면 바로 금형을 수정해야 하나요?
바로 금형을 수정하기보다 보압, 보압시간, 냉각시간, 금형온도, 수지 건조 상태를 먼저 확인하는 것이 좋습니다. 조건 안정화 후에도 치수 편차가 남으면 금형 보정을 검토합니다.
마무리
플라스틱 사출 수축률은 금형 설계와 제품 치수 품질을 연결하는 핵심 값입니다. 목표 제품 치수만 보고 금형을 설계하면 냉각 후 치수가 작아질 수 있으므로, 재질별 수축률을 적용해 캐비티 치수를 미리 보정해야 합니다.
다만 수축률은 재질 하나로 결정되지 않습니다. 제품 두께, 게이트 위치, 보압, 냉각, 금형온도, 유리섬유 방향성까지 같이 작용합니다. 그래서 설계 단계에서는 재질 데이터시트와 경험값을 참고하고, 시사출 후에는 실제 측정 수축률로 금형을 보정하는 방식이 가장 안전합니다.