화장품 디스펜서 펌프 고정밀 실캡 성형시간과 캐비티 위치에 따른 연구

초록

플라스틱 소재는 성형성, 내유화성, 내절연성, 내부식성이 뛰어나 유리, 종이 등 다른 소재에 비해 다양한 산업에서 핵심 소재로 활용된다. 플라스틱 성형 공정은 금속으로 만든 금형에 사출기를 통해 고온에서 녹인 플라스틱을 고압으로 주입한 후, 냉각하여 제품의 형태를 유지하는 방식으로 반복 생산된다. 현재 사출 성형 공정은 금형 내 여러 개의 성형공간(캐비티)을 통해 한 번에 다수의 제품을 생산하는 방식으로 최적화되어 있으나, 여러 캐비티를 사용할 경우 캐비티 위치에 따른 제품 치수 편차가 발생하기 쉽다. 이로 인해 고가의 기능성 화장품 용기처럼 정밀성이 요구되는 제품에서는 치수 편차 관리가 더욱 중요하다. 특히 화장품 디스펜서 펌프는 용액을 정확히 토출해야 하므로, 이를 위한 부품인 실캡(Sealcap)의 공정 안정성이 품질에 큰 영향을 미친다. 본 연구는 화장품 디스펜서 펌프의 실캡을 생산하기 위해 소형 정밀 사출기(12 캐비티)를 활용하여 캐비티 위치별로 공정 능력지표 Cp와 Cpk를 비교하였다. 사출 성형 공정에서 사이클 시간과 캐비티 위치에 따른 Cp와 Cpk 분석 결과, 사이클 시간이 7.2초일 때는 캐비티별 Cp와 Cpk 차이가 크게 나타나 특정 캐비티에서 공정 편차가 발생할 가능성이 높은 것으로 보인다. 반면, 사이클 시간이 7.4초로 증가하면 Cp와 Cpk 값의 차이가 줄어들며 제품 품질의 균일성이 증가하는 경향을 보였고, 7.7초로 더 늘렸을 때는 모든 캐비티에서 유사한 Cp와 Cpk 값이 나타나 공정 안정성이 크게 향상되었음을 확인하였다. 이는 사이클 시간이 길어질수록 공정 변동성이 감소하고 전체 품질이 안정화되는 경향을 나타내며, 최적의 사이클 시간 설정을 통해 캐비티 간 품질 편차를 줄일 수 있는 가능성이 있음을 알 수 있다. 또한, 사출 조건별 디스펜서 펌프 토출량의 공정능력지표(Cp) 분석 결과, 조건 #3이 1.32로 가장 큰 값을 기록했으며, Cpk 분석에서도 조건 #3이 1.31로 최상위 값을 보였다. 6 시그마 기준으로 보면, 조건 #3에서는 백만 개당 11개의 불량률(DPMO)로 관리 가능한 것으로 분석되었으며, 이는 실캡 치수 측정에서 우수한 공정 안정성을 나타내었다.