双色注塑(이중 사출)금형 설계 시 반드시 고려해야 할 10가지 핵심 포인트

1. 이중 사출 금형이 일반 금형보다 어려운 이유

1.1 이중 사출은 ‘한 번 더 사출’이 아니다

이중 사출(双色注塑, Two-shot molding)은 동일한 사출기에서 서로 다른 두 가지 수지를 순차적으로 성형하여, 색상·경도·기능이 다른 영역을 하나의 제품으로 구현하는 공정이다.
표면적으로는 사출 공정이 한 번 더 추가되는 것처럼 보이지만, 실제로는 두 번의 성형 조건이 하나의 금형 구조 안에서 동시에 성립되어야 하는 고난도 공정이다.

1.2 문제의 대부분은 금형 구조와 몰드베이스에서 발생한다

이중 사출 불량의 원인은 단순히 재료 선택이나 게이트 위치에 있지 않다. 실제 현장에서는 몰드베이스 강성, 회전 정합 정밀도, 수로 밸런스, 전·후금형의 구조 일치성이 안정되지 않을 경우 불량이 반복적으로 발생한다.
특히 180도 회전 구조를 사용하는 이중 사출 금형에서는, 아주 미세한 편심이나 냉각 불균형도 치수 편차·밀착 불량·외관 문제로 확대된다.

2. 이중 사출 금형 설계 시 반드시 확인해야 할 10가지 사항

2.1 전·후 금형의 수로 설계는 충분하고 균형 잡혀야 한다

이중 사출 금형은 두 번의 성형 조건을 견뎌야 하기 때문에, 수로 설계가 단순 냉각 목적을 넘어서 치수 안정성과 외관 품질을 좌우하는 핵심 요소가 된다.
특정 영역의 냉각이 부족하면 1차 성형품의 수축 편차가 발생하고, 이는 2차 사출 시 뒤틀림이나 접합 불량으로 이어질 수 있다.

2.2 180° 회전 후 전·후 금형의 정합성은 ‘선택’이 아니라 ‘필수’

이중 사출 금형에서는 전금형 또는 코어 측이 180도 회전한 뒤 후금형과 정확히 맞물려야 한다.
이때 중요한 것은 단순한 이론상의 위치 정렬이 아니라, 가이드 구조·사이드 락·정합 기준면이 실제 가공 정밀도로 구현되어 있는지이다.
몰드베이스 단계에서 이 부분이 불안정하면, 2차 사출 시 편육·버 발생·밀림 현상이 반복된다.

2.3 대부분의 경우 ‘경질 → 연질’ 순서가 안정적이다

현장 경험상, 이중 사출은 1차로 경질 수지(ABS, PC, PA 등)를 성형하고, 2차로 연질 수지(TPE, TPU 등)를 성형하는 방식이 가장 안정적이다.
연질 수지는 고온·고압에서 변형되기 쉬우므로, 먼저 성형할 경우 2차 사출 압력에 의해 치수 이탈이나 변형이 발생할 가능성이 높다.

2.4 연질 수지 게이트의 탈형 신뢰성을 반드시 검토해야 한다

3판 금형 또는 특수 게이트 구조를 사용하는 경우, 연질 수지의 게이트 절단성과 탈형 안정성은 품질에 직접적인 영향을 미친다.
게이트 끌림, 실 끊김 불량, 외관 손상은 대부분 설계 단계에서 탈형 동작을 충분히 검토하지 않았을 때 발생한다.

2.5 사출기 사양은 설계 전에 반드시 확정해야 한다

이중 사출 금형은 사출기의 최대·최소 금형 두께, 타이바 간격, 회전 공간, 사출량, 사출 압력 등에 제약을 받는다.
이 조건을 고려하지 않고 설계할 경우, 금형 완성 후 장비에 장착되지 않거나 구조 변경이 필요한 상황이 발생할 수 있다.

2.6 1차 성형품 치수는 2차 사출을 고려해 여유를 둔다

2차 사출 시 밀착력 또는 기계적 결합을 확보하기 위해, 1차 성형품의 일부 치수는 의도적으로 여유를 두는 경우가 많다.
다만 과도한 여유는 2차 사출 압력에 의한 변형을 유발할 수 있으므로, 구조적 지지와 함께 설계되어야 한다.

2.7 전금형은 달라도 되지만, 후금형은 반드시 동일해야 한다

이중 사출 금형에서는 전금형이 서로 다른 형상을 가질 수 있지만, 후금형의 기준 형상은 완전히 동일해야 회전 후 정합 문제가 발생하지 않는다.
부득이하게 차이가 생길 경우, 인서트 구조나 조정 가능한 블록 설계를 통해 후금형의 일관성을 확보해야 한다.

2.8 2차 사출 유동이 1차 성형품을 밀어내지 않도록 해야 한다

2차 사출 시 용융 수지의 유동 압력으로 인해 1차 성형품이 미세하게 이동하거나 휘어질 수 있다.
이를 방지하기 위해서는 정확한 기준면, 충분한 지지 구조, 유동 밸런스 및 배기 설계가 함께 고려되어야 한다.

2.9 접합 강도는 재료 궁합뿐 아니라 표면 상태에도 좌우된다

이중 사출의 접합력은 재료 상용성에만 의존하지 않는다.
특정 TPU·TPE 적용 사례에서는 금형 표면이 지나치게 매끄러울 경우 오히려 접합력이 떨어지는 경우도 있으며, 적절한 표면 조도나 기계적 언더컷 구조가 도움이 될 수 있다.

2.10 2차 성형을 위한 공간 설계 시 강성 저하를 경계해야 한다

2차 사출을 위해 일부 영역을 비워두거나 구조를 피하는 경우가 많은데, 이는 1차 성형품의 지지 강성을 약화시킬 수 있다.
사출 압력이 높은 이중 사출 공정에서는 이로 인해 국부 변형이 발생하고, 양산 시 불량으로 이어질 가능성이 있다.

3. 이중 사출 프로젝트를 안정적으로 진행하기 위한 설계 방향

3.1 외관보다 먼저 ‘기준 구조’를 확정해야 한다

이중 사출 금형은 구조적 기준이 먼저 정리되지 않으면, 게이트·외관·배기 설계가 아무리 좋아도 문제를 해결하기 어렵다.
회전 정합 기준, 몰드베이스 강성, 수로 밸런스를 우선 확정한 뒤 세부 설계를 진행하는 것이 바람직하다.

3.2 비표준 몰드베이스와 빠른 대응 능력이 중요하다

이중 사출 금형은 초기 트라이 후 수정이 불가피한 경우가 많다.
이때 비표준 몰드베이스 설계와 안정적인 가공 정밀도, 짧은 납기 대응 능력은 프로젝트 전체 일정에 큰 영향을 미친다.

4. 마무리: 이중 사출에서 비용을 줄이는 가장 현실적인 방법

이중 사출 금형의 실패 원인은 대부분 공정이 아니라 초기 설계 단계에서의 구조 판단 미흡에서 시작된다.
제품 도면 단계에서 재료 조합, 접합 방식, 사용 사출기, 목표 수율을 명확히 정리하고, 이를 기반으로 금형 구조를 검토한다면 시행착오와 수정 비용을 크게 줄일 수 있다.

이중 사출 금형 또는 비표준 몰드베이스 구조 검토가 필요하신 경우,
제품 도면과 적용 수지, 목표 납기를 공유해 주시면 구조 안정성과 가공 관점에서 사전 검토가 가능합니다.