실리콘 인서트 사출은 '인서트(insert)'는 삽입하다란 뜻으로 틀 안에 재료를 부어 찍어내는 사출성형 과정 속에 금속 부품과 같은 별도의 재료를 삽입하여 함께 완성품을 만드는 것을 말합니다. 보통 삽입물은 금속 부품이, 재료로는 열가소성 플라스틱이 많이 사용됩니다. 결과물은 금속 부품과 플라스틱 완성물이 결합된 형태로 나오는데요. 금속과 플라스틱의 접합력이 높아 단단하게 고정됩니다.

실리콘 주방도구에 인서트가 들어가는 이유는 말랑말랑한 실리콘의 특성때문인데요. 인서트가 음식물의 무게를 잡아주고 휘어지지 않게 도와줍니다. 인서트 방식은 다른 조리도구와 달리 생산 비용이 높지만, 흐물거리는 실리콘의 단점을 보완해줄 수 있기 때문에 많은 업체에서 찾고 있는 추세입니다.

인서트가 들어간 조리도구 생산 방식은 왜 비용이 비쌀까요?

인서트 사출이 비록 접합(조립)하는 공정을 단축한다고 하지만, 서로 다른 재료를 이용해 두 가지 부품을 따로 만들어야 하기 때문에 단일한 형태로 사출하는 경우에 비해 비용이 비쌀 수 밖에 없습니다. 특히 삽입물로 사용되는 금속 부품은 CNC 가공과 같은 금속 성형 공정을 거쳐야 하는데, 이 또한 가공 비용이 만만치 않죠.

또 인서트 사출은 보통 금속과 플라스틱을 모두 다루기 때문에 제품을 설계할 때 두 가지 기술의 설계 방식을 이해해야 합니다. 사전에 두 가지 기술의 특성을 숙지한 상태에서 설계가 이뤄져야 하고, 실제 가공 단계에서도 이들의 특성을 고려해 제조가 진행되어야 합니다.

인서트 사출 어떤 방식으로 진행될까요?

 STEP1   3D 모델링

가장 처음에 진행되는 과정은 3D 모델링입니다.

최종적으로 양산하기 위한 제품이기 때문에 양산성을 고려해 디자인해야 합니다.

또한 설계를 검증하기 위해 시제품 테스트를 거쳐 설계를 완성합니다.

 STEP2   금형 가공

실리콘 금형에 주로 사용되는 S45C 재질로 금형을 가공하게 됩니다.

어떤 툴을 사용하는지에 따라서 퀄리티나 가공 시간이 달라져 금형 제작 비용에 영향을 주기도 하는데요.

머시닝센터 가공이 끝나고 후처리 과정을 진행합니다.

1. 표면처리(부식)  2. 가이드핀  3. 손잡이 및 경첩  4. 도금

4가지 과정 외 원하는 작업을 모두 거치고 나면 사출을 진행합니다.

 STEP3   실리콘 사출

프레스 기계에 금형을 올려 예열해둔 상태에서 제품을 사출할 실리콘 재료를 금형에 올려줍니다.

이 과정에서 실리콘 재료가 적당하게 올라가지 않으면 성형이 되지 않거나 여러 문제가 생길 수 있기 때문에 적당량을 올려 제품을 사출합니다.

금형 상판을 닫고 프레스 기계를 작동시켜 금형에 열과 압력을 가하고 일정 시간 동안 성형 시간을 가집니다.

 STEP4   제품 사상

실리콘 제품이 완성되어 나오면 주변에 불필요한 부분을 제거하는 공정을 거칩니다.

세심하게 모양에 맞게 오려내는 작업을 진행합니다.

그렇다면 인서트로 사용되는 재료를 알아볼까요?

폴리플로필렌(PP)

뛰어난 내화학성을 지니고 있으며 식품 안전 등급 취득이 가능한 재료로 인장강도, 충격강도 등이 우수합니다.

필름, 섬유, 자동차 부품, 의료용 수액백, 부직포 등 다방면에서 활용되며 투명도가 높아 병 모양의 용기를 제작하는데 주로 사용됩니다.

ABS

고온 성형 시 광택과 내열성을 얻을 수 있으며 다양한 색구현이 가능하고 저온 성형 시 내충격성과 강도를 얻을 수 있는 저비용 저밀도의 열가소성 수지 재료이며 사출 성형에 가장 보편적으로 사용되는 재료입니다.

자동차 내외장재, 냉장고, 야채박스, 복사기, 청소기 등을 제작하는데 사용됩니다.

폴리에틸렌(PE)

충격 강도와 내후성이 뛰어난 열가고성 수지로 가볍고 유연한 특징을 가진 재료입니다.

각종 용기 또는 포장용 필름에 주로 사용됩니다.

폴리스티렌(PS)

사출 성형 중 가장 저렴한 플라스틱 재료이며 식품 안전등급을 취득할 수 있다는 장점이 있지만 한계치 이상의 탄성에 도달할 시 갑자기 깨지는 취성이 있기 때문에 폴리스티렌을 단독으로 사용하기 보다는 다른 재료와 혼합하여 사용하는 것이 좋습니다.

일회용품, 소형가전, 문구류 등의 소재로 많이 사용되고 있습니다.

폴리우레탄(PU)

탄성이 있고 튼튼하며 신축성이 좋은 내화학성 재료입니다. 높은 내충격성과 기계적 성질 및 경도가 우수한 열가소성 수지이며 두꺼운 제품을 성형하는데 적합한 재료입니다.

주로 페인트와 합성섬유 등에 사용됩니다.

나일론(PA6)

나일론은 강한 인성과 마모 저항성, 내화학성, 윤활성, 내충격성, 무독성, 무취, 우수한 내후성, 우수한 향균성을 지닌 견고한 열가소성 플라스틱 재료입니다.

자동차, 항공기, 전자 전기 제품, 의류, 의약품 등 다양한 분야에서 사용되는 재료입니다.

폴리카보네이트(PC)

일반 범용 플라스틱에 비해 강도가 높고 가벼워 산업용 소재로 사용되는 고기능성 플라스틱인 '엔지니어링 플라스틱'의 일종입니다.

방탄유리나 건축 자재와 같이 강도가 높은 제품을 성형할 경우 사용되는 재료입니다.

PC+ABS

PC의 내충격성과 내열성, ABS의 높은 가공성이 결합된 소재입니다. 탁월한 내충격성과 내열성을 지니고 있습니다.

산업용 소재 또는 사무기기, 전기 전자, 가전기기 등의 하우징으로 주로 사용됩니다.

폴리옥시메틸렌(POM)

높은 강성과 강도 및 내마모성, 내가수분해성을 지닌 열가소성 플라스틱으로 수분 흡수율이 낮기 때문에 물과 접촉하거나 전기 절연 부품에 주로 사용됩니다.

폴리에테르에테르케톤(PEEK)

고온에서도 물질의 성질을 유지하는 고온 저항성이 높은 재료이며 금속을 대체할 수 있을 만큼 다양한 장점이 있는 재료입니다.

식품 가공에서부터 자동차 그리고 항공 우주 분야까지 다양하게 사용됩니다.

실리콘으로 시작하는 일상의 작은 변화

우리 착한 실리콘과 함께 지구도 구하고 예쁜 컬러의 좋은 제품 사용해 봐요!

[자료 출처] KCC실리콘, HRS, Pixabay