여기서는 배향에 관해서 생각해 보고 싶다.

 

성형기에 들어간 폴리머는 실린더 내에서 녹아 고체로부터 액체로 변화되니까, 지금까지 분자운동이 방해되던 것이 자유롭게 움직이는 상태로 변화된다. 스크류로 압출되어 감에 따라, 온도상승과 동시에 움직임이 활발해져 분자가 풀리고, 부풀어 오른 상태가 된다. 그러나 실린더 내에서 점차 500~1,500kgf/cm2라는 고압이 가해지므로 팽창이 억제되고,  또한 스크류의 전단력으로 자유로운 분자의 형태를 잡는 일없이, 늘어나게 되는 형태로 노즐을 지난다. 스루루·런너가 가느다란 온수도를 통과하여, 게이트에서 더욱 조여지니까 랜덤(randeom) 상태의 분자는 벌써 대부분이 똑바르게 늘려진 선상 분자의 집합체가 되어 버린다.

 

또한, 노즐 부분까지 가열되는 150~300˚C의 용융수지는, 원래 차가운 온수도에서, 고속으로 지나기 때문에 마찰열에 의해서 부분적으로 가열되어 금형 내에 들어간다.

 

형내에서는 차가운 금형면에 접촉하는 것이므로 가는 게이트부에서 늘어나게 된 분자가 형에 들어와 팽창하지만, 원래의 랜덤(random) 상태가 되는 것도 집합체 속에서 다시 금형면에서의 냉각에 의해서, 벽면에 가까운 분자만큼 현저하고 똑바르게 늘어나게 하면서 점차로 냉각, 고화한다. 금형의 캐비티면은 50~100˚C라는 상태에 있으니까, 폴리머가 거기서 받는 온도변화가 실로 크다. 가령 250˚C의 폴리머가 70˚C의 금형면에 닿는다면, 180˚C의 온도변화가 수초 내지 수십초 사이에 이루어지게 되어, 급냉이라고 말하지 않으면 안된다.

 

용융한 폴리머에는 1,000kgf/cm2 전후의 고압으로부터 상압(常壓)까지의 급격한 압력변화와 동시에, 이 급속냉각이 그저 단시간에 가해지게 된다.

 

취출된 성형품은 형면에 따른 아름다운 표면을 보이지만, 지금 받은 심한 시련의 흔적을 깊이 품고 있는 것이다. 성형 직후에는 형대로의 형상, 치수라고 해도 공기 속에서 냉각되어, 내부 분자가 충분히 실온이 되기까지의 사이에, 이 시련의 흔적을 다소 수정하는 거동을 잡는다. 이 때, 형상의 변화·수축·캠버(camber)가 생긴다. 결정성 수지에서는, 결정이 안정화할 때까지 이 변화가 계속되므로 3일간 정도 뒤에, 겨우 형상이 안정한다. 사출성형에서는 그 메커니즘으로부터 성형시의 배향을 없앨 수는 없다. 불가능하기 때문에 금형으로부터 성형품을 꺼낸 직후, 형틀에 넣고 부자가 실온까지 차가워져 굳어지기 까지, 눌러 놓는다는 수단을 잡을 때도 있다. 즉, 분자를 다소 불안정한 상태로 고화시켜 버리는 것이다. 단, 이러한 것은 시간이 감에 따라, 또한 사용환경 온도의 영향에 의해서 특히 유리전이점에 가까운 온도에서는 급속히 분자가 원래의 안정 상태를 잡고자 하므로 변형, 캠버가 생기는 일이 자주 일어나고 있다.

 

캠버(camber)가 일어나지 않도록 하기 위해서 성형상 배려하는 것은, 배향을 될 수 있는 한 적게 하는 것과 될 수 있는 한 균일화하는 것으로 돌아간다. 따라서, 미리 금형 캐비티의 양면 및 각부의 표면 온도가 같아지도록 냉각수구를 설계하는 것, 게이트를 크게 하거나 수를 늘려, 조금이라도 수지가 전체에 균일하게 들어가도록 하는 것 등이 중요하다.

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