IBM 프리폼 설계 가이드:
코어 로드 및 캐비티 공학

목 부위

주입구는 나사산 외경, 나사산 프로파일, 밀봉면 및 넥 마감을 형성합니다. 코어 로드는 넥 내경 및 내부 밀봉면을 형성합니다. 넥 외경 공차: 한국 화장품 기준 ±0.05mm, 한국 의약품 기준 ±0.03mm.

어깨 부위

사출 성형 용기 어깨 부분의 테이퍼 각도(일반적으로 한국 화장품 용기 어깨 부분의 경우 수직에서 25~45°)는 프리폼 어깨 부분의 높이와 전환 반경을 결정합니다. 프리폼 어깨 부분의 벽 두께는 어깨 부분 블로우 비율이 높은 것을 보상하기 위해 본체 벽 두께보다 20~35% 더 두껍게 제작됩니다.

신체 부위

코어 로드 본체 외경과 캐비티 본체 내경의 간격이 프리폼 본체 벽 두께를 결정합니다. 프리폼 본체 외경(캐비티 내경)은 블로우 성형 시작 시 외경입니다. 프리폼 본체 벽 두께 tₚ = 목표 최종 벽 두께 tᵢ x 블로우 비율 BR. 코어 로드 본체 테이퍼: 박리 시 각 측면당 0.5~1.0°.

베이스존

프리폼 베이스 중앙에 게이트(사출 지점)가 있습니다. 코어 로드 끝부분은 프리폼 베이스 내부의 돔 형태를 형성합니다. 사출 공동 베이스 인서트는 용기 베이스 외부의 평평한 프로파일을 형성합니다. 베이스 벽 두께: 1.5~4.0mm. 게이트 직경: 1.0~2.5mm.

목 삽입 소재

S136 스테인리스

한국 화장품 및 제약용 넥 인서트에 사용되는 내식성 S136(420 SS) 재질입니다. 비제약 산업용 IBM 넥에는 P20 재질도 사용 가능합니다. S136의 경도는 Rc 50-54입니다.

넥 스레드 표준

GPI/PCO

한국산 화장품 나사산: GPI 마감 표준에 따른 13/415, 18/415, 20/410, 24/410, 28/410. 나사산 프로필: 한국산 화장품 마감 표준에 따른 단일 시작 변형 버팀대형.

체강 재질

P20 / H13

한국산 화장품 IBM 제품에는 P20(Rc 28-32) 재질을 사용합니다. H13 공구강(Rc 44-46)은 재연마 전 1천만 사이클 이상 고용량 프로그램에 적합합니다. S136은 Ra 0.025μm 캐비티 연마가 요구되는 ABS IBM 화장품 제품에 사용됩니다.

충치 연마

Ra 0.025-0.10 μm

ABS 화장품용 IBM 및 S136 넥 인서트에는 Ra 0.025μm의 미러 코팅이 적용됩니다. PP RCP 및 HDPE IBM 캐비티에는 Ra 0.05-0.10μm, 산업용 HDPE IBM에는 Ra 0.20-0.40μm의 미러 코팅이 적용됩니다.

0.70mm 두께의 프리폼 벽체

1.0-1.2초 냉각

얇은 제약 프리폼. 총 사이클 약 3.6초.

벽체 사전 성형 1.00mm

1.5~1.8초 냉각

표준 화장품 프리폼. 총 사이클 약 4.2초.

벽체 사전 성형 1.20mm

2.2~2.6초 냉각

두꺼운 미용 프리폼(과도하게 설계됨). 총 사이클 시간 ~4.8-5.0초. 불필요한 사이클 비용.

1.50mm 두께의 프리폼 벽체

3.2~3.8초 냉각

대형 프리폼(250ml급). 총 사이클 시간 약 5.5~6.0초.

질문 1

한국 에버파워는 본격적인 양산 설비 제작에 들어가기 전에 새로운 IBM 프리폼 설계를 어떻게 검증합니까?

한국 에버파워는 체계적인 개발 프로세스를 통해 IBM의 새로운 프리폼 설계를 검증하여 한국 고객의 새로운 용기 개발 프로그램에 대한 금형 투자 위험을 최소화합니다. 1단계 - CAD 설계 검토: 한국 에버파워는 금형 제작에 앞서 한국 고객의 용기 설계 CAD 도면을 IBM 설계 규정(최대 블로우 비율, 최소 넥-바디 외경 비율, IBM 공정과의 숄더 각도 호환성, 바닥면 평탄도 요구 사항)에 따라 검토합니다. 설계 규정 위반 사항은 금형 투자 전에 2D/3D CAD에서 식별 및 수정됩니다. 2단계 - 코어 로드 및 사출 캐비티 프로토타입 제작: 새로운 형상(비표준 숄더 프로파일, 각진 특징, 좁은 바디 종횡비)을 가진 새로운 용기 설계의 경우, 한국 에버파워는 사전 경화 처리된 P20 강재로 단일 캐비티 프로토타입 금형 세트(전체 생산 캐비티가 아닌 1개 캐비티)를 제작합니다. 이 프로토타입 금형으로 제작된 첫 번째 실제 용기는 치수 검증, 벽 두께 분포 측정(8개 지점에서 초음파 측정), 뚜껑 적합성 테스트 및 한국 고객 브랜드 시각적 승인을 위해 사용됩니다. 3단계 - 양산 금형 제작: 한국 고객사의 시제품 ​​승인 후, 한국 에버파워는 경화 처리된 P20 또는 H13 강재로 전체 양산 금형 세트(ZQ40 규격에 따라 4~12개 캐비티)를 제작하고, 양산 규격에 맞춘 캐비티 연마 작업을 진행합니다. 전체 양산 금형을 사용한 사전 양산 시험을 통해 모든 캐비티의 벽 두께가 ±0.08mm 이내, 용기 높이가 ±0.3mm 이내, 목 부분 외경이 ±0.05mm 이내인지 확인한 후 한국 고객사에 제품을 납품합니다. 이 3단계 검증 과정은 일반적으로 용기 설계 승인부터 사전 양산 시험 완료까지 10~16주가 소요됩니다.

Q02

IBM의 어떤 설계 규정 때문에 한국 화장품 용기의 몸체 외경이 목 부분 외경보다 작아지지 않는 것입니까?

IBM 용기 설계의 기본 제약 조건은 용기 본체의 외경(OD)이 목 부분의 외경(NE)보다 크거나 같아야 한다는 것입니다. 이는 IBM 공정 아키텍처에 따른 것으로, 프리폼이 사출 스테이션에서 블로우 스테이션으로 코어 로드를 통해 이송될 때 블로우 금형의 목 링을 통과할 수 있어야 하기 때문입니다. 용기 본체의 외경이 목 부분의 외경보다 작으면 블로우 금형 캐비티가 목 부분보다 좁은 용기 본체를 감싸도록 닫혀야 하므로, 용기 본체와 블로우 금형의 목 링 사이에 간섭 없이 블로우 성형된 용기를 코어 로드에서 분리하는 것이 기하학적으로 불가능해집니다. 실제로 IBM은 본체 외경과 목 부분의 외경이 같은(1.0x 본체 BR) 용기를 사용하여 길고 좁은 원통형 혈청 바이알 및 앰플 형태를 생산합니다. IBM은 프리폼이 1.0x BR로 균일하게 팽창하기 때문에(반경 방향 팽창 없이 축 방향 팽창만 발생) 본체 외경과 목 부분의 외경이 같도록 만들 수 있습니다. 몸체 외경이 목 외경보다 약간 큰 용기(몸체 둘레의 1.05~1.20배)는 부드럽게 좁아지거나 평행한 몸체를 가진 한국 고급 화장품 원통형 용기를 만듭니다. 따라서 IBM 프리폼 설계 제약 조건(몸체 외경 ≥ 목 외경)은 몸체 외경이 목 외경보다 큰 대부분의 한국 화장품 용기 디자인에는 제약이 되지 않습니다. 이 제약 조건은 몸체가 어깨 아래에서 좁아졌다가 바닥에서 넓어지는 역어깨형 또는 허리가 잘록한 병 디자인에서만 제약이 됩니다.

Q03

한국 에버파워는 12캐비티 IBM 사출 금형의 모든 캐비티에서 ±2%의 사출 중량을 달성하기 위해 어떻게 밸런싱 작업을 수행합니까?

한국 에버파워는 금형 설계, 제조 및 검증 과정에서 네 가지 기술을 조합하여 12캐비티 IBM 사출 금형에서 ±2%의 캐비티 사출량 밸런스를 달성했습니다. 첫째, 자연스러운 균형을 이룬 H-트리 러너 레이아웃을 적용했습니다. 러너 시스템은 러너 경로 길이와 단면적이 동일하도록 모든 캐비티가 스프루에서 등거리에 위치하는 대칭형 H-트리 구조로 설계되었습니다. 이러한 자연스러운 균형 구조는 스프루에서 모든 캐비티 게이트까지의 압력 강하를 동일하게 유지하여 러너 직경 조정 없이도 각 캐비티에서 동일한 충진율과 사출량을 구현합니다. 둘째, 러너 단면적을 정밀하게 설계했습니다. 러너 직경은 사용되는 사출 속도에서 각 러너 분기 내 체류 시간이 0.3~0.5초가 되도록 계산하여 모든 게이트에서 용융물의 온도와 점도를 일정하게 유지합니다. 러너 직경이 작으면 용융물이 전단 가열되어 점도가 낮아지고 말단 캐비티가 과충진될 수 있습니다. 캐비티 치수 검증: 12개의 사출 캐비티 각각은 조립 전에 CMM을 사용하여 6가지 주요 치수(캐비티 본체 직경, 캐비티 높이, 넥 보어 직경, 게이트 직경, 숄더 반경)를 측정하며, 모든 치수는 공칭값의 ±0.01mm 이내입니다. 이 범위 내의 치수 변동은 사출 중량 변동에 ±0.5% 미만의 영향을 미칩니다. 양산 시험 균형 검증: 출하 전 양산 시험에서 한국 에버파워는 20회 연속 사출 동안 12개 캐비티 전체의 무게를 동시에 측정하고(모든 사출물을 수집하여 캐비티 식별 표시별로 분류), 캐비티당 평균 중량을 계산하여 모든 캐비티가 12개 캐비티 평균값의 ±2% 이내에 있는지 확인합니다. ±2% 범위를 벗어난 캐비티는 최종 출하 전에 게이트 직경 조정(중량이 부족한 캐비티의 약간 확대) 또는 러너 직경 조정을 통해 보정합니다.

Q04

동일한 금형 세트에서 HDPE와 PP RCP IBM을 번갈아 사용할 때 필요한 프리폼 설계 변경 사항은 무엇입니까?

동일한 사출 금형과 코어 로드 세트를 사용하여 HDPE와 PP RCP IBM을 전환할 때, 용기가 PP RCP 한국 화장품 IBM(더 까다로운 소재)용으로 설계된 경우 프리폼 설계 변경이 필요하지 않습니다. PP IBM과 HDPE IBM 모두 유사한 사출 압력(80-120 MPa)에서 가공되고 한국 화장품 용기에 사용되는 캐비티 크기에서 선형 수축률(HDPE 1.5-3.0%, PP RCP 1.2-2.0%)이 유사하기 때문에 사출 금형 캐비티 치수는 설계 단계에서 동일합니다. HDPE와 PP RCP의 수축률 차이가 완제품 용기의 치수에 약간의 차이를 발생시킵니다. 예를 들어, 수축률 2.0%인 PP RCP IBM용으로 설계된 금형으로 생산된 HDPE IBM 용기는 수축률 2.5%를 나타내어 동일한 금형에서 생산된 PP RCP 용기보다 외경과 높이가 약 0.1-0.3mm 작습니다. 한국 화장품 용기 규격에서 용기 외경 공차가 ±0.5mm 이하인 경우, 재질별 치수 편차는 규격 범위 내에 있습니다. 그러나 외경 공차가 더 엄격한(±0.05~0.10mm) 한국 의약품 용기의 경우, 각 재질에 맞게 보정된 별도의 금형이 필요합니다. 재질 변경 시 공정 변경 사항으로는 배럴 온도(PP 210~245°C vs HDPE 195~220°C), 금형 온도(PP 화장품 55~70°C vs HDPE 가정용 18~26°C 또는 HDPE 화장품 24~32°C), 사출 유지 압력 프로파일 등을 조정해야 할 수 있지만, 금형 자체는 변경되지 않습니다.

Q 05

한국 Ever-Power IBM 사출 금형 세트의 유효 수명은 얼마나 됩니까?

한국 Ever-Power IBM 사출 금형의 수명은 강재 종류, 캐비티 개수 및 생산 재료에 따라 달라집니다. P20 강 사출 금형(한국 화장품 IBM 표준 제품): 넥 씰링 랜드 및 캐비티 표면 품질 유지를 위해 재연마 전 200만~300만 사이클, 캐비티 치수가 마모로 인해 허용 오차 범위를 벗어나 재가공 또는 교체가 필요하기 전까지 총 800만~1200만 사이클을 사용할 수 있습니다. H13 공구강 사출 금형(한국 화장품 및 제약 대량 생산 IBM 제품): 재연마 전 500만~800만 사이클, 재가공 전까지 총 1500만~2500만 사이클을 사용할 수 있습니다. S136 스테인리스강 넥 인서트(모든 한국 화장품 및 제약 IBM 제품): 재연마 전 500만~800만 사이클, 총 2000만 사이클 이상을 사용할 수 있습니다(S136의 내식성은 습한 한국 생산 환경에서 P20 넥 인서트의 수명을 조기에 단축시키는 피팅 현상을 방지합니다). 코어 로드 수명: 경화 질화강 코어 로드(코어 로드 본체 경도 Rc 55-60)는 코어 로드 본체 테이퍼 마모로 인해 재연삭이 필요하기 전까지 1000만~2000만 사이클 동안 사용할 수 있습니다. 블로우 에어 채널 오리피스 직경은 50만 사이클 간격으로 침식으로 인한 확대 여부를 모니터링합니다. 한국 에버파워는 모든 ZQ IBM 기계의 생산 로그를 통해 금형 사이클 수를 추적하고, 적절한 간격으로 한국 고객에게 재연마 및 재가공 서비스 권장 사항을 제공하여 한국 브랜드 생산 프로그램의 전체 수명 주기 동안 IBM 컨테이너 치수 사양이 유지되도록 합니다.

Q 06

동일한 넥 마감 처리를 위해 서로 다른 사출 캐비티 설계에 걸쳐 동일한 IBM 코어 로드 세트를 사용할 수 있습니까?

네, IBM 코어 로드 세트 하나를 여러 사출 캐비티 디자인에 사용하여 동일한 넥 마감(동일한 넥 외경 및 나사산 규격)을 구현할 수 있습니다. 단, 용기 본체의 외경이 각 캐비티 디자인의 블로우 성형 공정에서 블로우 성형 캐비티의 최대 직경을 초과하지 않아야 합니다. 이러한 기능은 동일한 넥 규격을 공유하는 여러 용기 디자인을 사용하는 한국 K-뷰티 브랜드에 특히 유용합니다. 예를 들어, 한 한국 브랜드의 24/410 용기 제품군(50ml 토너, 100ml 에센스, 150ml 로션)은 세 가지 서로 다른 사출 캐비티 디자인에 동일한 24/410 코어 로드 세트를 사용할 수 있어, 추가 코어 로드 세트 두 개에 해당하는 비용만큼 금형 투자 비용을 절감할 수 있습니다. 코어 로드 호환성 제한 사항: 코어 로드 본체의 외경(프리폼 본체 내경)은 고정되어 있으므로, 프리폼 본체 두께는 각 용기 디자인의 사출 캐비티 본체 내경에 따라 결정됩니다. 동일한 코어 로드를 사용하더라도 한 용기 디자인의 프리폼 본체 두께(따라서 사출 캐비티 본체 내경)가 다른 디자인과 크게 다를 경우, 동일한 코어 로드를 사용하는 용기들 간에 프리폼 두께와 최종 제품의 두께가 달라질 수 있습니다. 코리아 에버파워는 금형 설계 단계에서 여러 사출 캐비티 설계에 걸쳐 코어 로드 호환성을 확인합니다. 각 캐비티 설계에 맞는 프리폼 본체 벽 두께가 코어 로드의 허용 오차 범위 내에 있는지 검증하는 방식입니다. 한국 K-뷰티 브랜드의 제품 개발 프로그램에서 코리아 에버파워는 가능한 한 코어 로드를 공유할 수 있도록 용기 설계를 적극적으로 추진하고 있으며, 한국 고객에게 각 용기 설계별로 개별 코어 로드 세트를 사용하는 것과 비교하여 코어 로드 공유를 통해 절감되는 비용을 항목별로 분석한 자료를 제공합니다.