게이트(Gate)는 사출 성형에서 수지가 금형 내부로 들어가는 최종 입구예요. 흐름이 시작되는 이 작은 지점이 성형 시간, 제품 품질, 외관, 수축률까지 좌우해요.
실제로 금형의 설계 실패 중 많은 부분이 게이트 위치와 크기 선정 오류로 발생해요. 정중앙에 있다고 좋은 것도 아니고, 무조건 작게 한다고 유리한 것도 아니에요.
내가 생각했을 때, 게이트는 ‘작지만 강한 흐름의 입구’예요. 이 글에서는 게이트의 구조, 종류, 흐름 영향까지 상세히 정리해드릴게요! 🔗
📘 게이트란 무엇인가요?
게이트(Gate)는 용융된 플라스틱 수지가 러너(Runner)를 지나 제품 형상(Cavity)으로 진입하는 마지막 통로예요. 이 짧고 좁은 구간에서 압력, 유속, 유동 방향이 결정되기 때문에 매우 중요해요.
게이트가 제대로 설계되지 않으면 충진 불량, 웰드라인, 기포, 수축 자국, 게이트 흔적 등 다양한 제품 불량이 발생할 수 있어요.
- ✔ 제품이 형성되는 최종 입구
- ✔ 유속과 충진 균형 조절
- ✔ 게이트 크기, 모양, 위치에 따라 품질 결정
📋 게이트 기본 구조 요약표
| 구성 요소 | 설명 |
|---|---|
| Main Runner | 사출 노즐에서 흐름이 시작되는 통로 |
| Sub Runner | 게이트까지 분기된 흐름 분배 경로 |
| Gate | 수지가 제품 형상으로 유입되는 좁은 통로 |
💡 게이트의 역할과 중요성
게이트는 단순한 입구가 아니라, 유동 제어, 수지 압력 전달, 성형 수축 제어를 담당하는 핵심 구간이에요. 이 작은 통로 하나가 전체 제품의 품질을 결정짓는다고 해도 과언이 아니죠.
- ✔ 압력 제어 → 수지가 고속으로 유입되며, 형상을 밀어 넣는 힘의 전달을 담당
- ✔ 유량 조절 → 게이트 단면적에 따라 유속과 충진 패턴이 달라짐
- ✔ 냉각 분리 → 게이트가 빨리 굳으면 제품과 자동 절단됨
- ✔ 수축 보상 → 게이트가 완전히 닫히기 전까지 압력을 유지해 수축을 보정
📋 게이트 기능 요약표
| 기능 | 설명 |
|---|---|
| 압력 전달 | 수지를 캐비티에 밀어 넣는 힘 |
| 유량 조절 | 유동 방향과 속도 제어 |
| 게이트 컷 | 성형 완료 후 수지 절단 지점 |
📊 게이트의 주요 종류 비교
게이트는 성형품의 외관, 충진 패턴, 절단 방식에 따라 다양한 형태로 나뉘어요. 제품의 용도와 생산 조건에 따라 적절한 게이트를 선택해야 성형 안정성과 품질을 동시에 확보할 수 있어요.
📋 대표 게이트 형태 비교표
| 게이트 종류 | 특징 | 적용 제품 |
|---|---|---|
| Edge Gate | 가장 흔한 형식, 측면 유입 | 사각 케이스류, 전자 부품 |
| Pin Point Gate | 작고 깔끔, 자동 컷 가능 | 정밀 부품, 외관 중시 |
| Submarine Gate | 하단 삽입, 자동 절단 | 자동차 부품, 다구 금형 |
| Fan Gate | 넓은 유입, 흐름 균일 | 평판형 제품, 패널류 |
- ✔ Edge Gate: 가공 쉬움, 흔하지만 절단 자국 발생
- ✔ Pin Point: 게이트 자국 작고 깔끔, 고정밀 제품용
- ✔ Submarine: 자동 절단, 다구 금형에 유리
- ✔ Fan Gate: 유량 분산, 두꺼운 벽 두께 제품에 적합
🎯 게이트 위치가 제품 품질에 주는 영향
게이트의 위치는 유동 경로, 충진 속도, 수지 냉각 방향을 결정하기 때문에, 제품 치수·외관·강도에 직접적인 영향을 줘요. 특히 웰드라인이나 기포가 생기기 쉬운 제품은 게이트 위치가 성패를 가를 수 있어요.
- ✔ 유속이 길어지면 압력 손실 증가 → 수지 끝단 냉각 → 충진 부족 발생
- ✔ 게이트가 구석에 있으면 → 편심 충진 → 수축·기포 불량 ↑
- ✔ 웰드라인 발생 지점 예측 → 게이트 위치 변경으로 충돌 위치 조정 가능
- ✔ 게이트 위치가 수지 흐름 시작점 → 모든 냉각 패턴과 응고 패턴에 영향
📋 게이트 위치 vs 불량 영향 정리
| 게이트 위치 | 주요 문제 | 해결 방향 |
|---|---|---|
| 구석부 게이트 | 수축, 충진 불량 | 중앙 이동 or 멀티게이트 적용 |
| 비대칭 게이트 | 편심 충진, 뒤틀림 | 유동 해석 후 재배치 |
| 게이트 과소형 | 기포, 유동 단절 | 단면적 확대 |
🧠 제품별 게이트 선택 기준
게이트는 제품의 크기, 두께, 외관 요구, 생산 수량에 따라 달리 선택해야 해요. 잘못된 게이트 타입 선택은 불량률 증가, 절단 문제, 잔흔 발생을 유발할 수 있어요.
- ✔ 소형·고정밀 부품
→ 핀포인트 게이트, 서브마린 게이트 적합 - ✔ 대형 평판 제품
→ 팬 게이트 또는 멀티 게이트 분산 방식 - ✔ 외관 중요 제품
→ 제품 뒷면이나 하단부 게이트 설계 - ✔ 절단 자동화를 원하는 경우
→ 서브마린 or 핫러너 시스템 고려
📋 제품 조건별 게이트 선택 가이드
| 제품 특성 | 추천 게이트 |
|---|---|
| 외관 민감한 정밀 부품 | Pin Point Gate |
| 두꺼운 벽 두께 제품 | Fan Gate |
| 다구 성형 대량 생산품 | Submarine Gate |
⚠️ 게이트 관련 불량 사례 분석
게이트는 설계가 잘못되면 기포, 웰드라인, 절단 흔적, 충진 불량 등 다양한 문제를 유발해요. 실제 사출 현장에서 발생했던 게이트 관련 불량 사례를 통해 원인을 분석해볼게요.
- ❌ 사례 1: 절단 자국이 제품 전면에 보임
→ 게이트 위치를 외관 면에 배치한 설계 실수 - ❌ 사례 2: 유동 불량으로 충진 부족
→ 게이트 단면적이 너무 작음 → 압력 손실 발생 - ❌ 사례 3: 웰드라인이 치명적으로 나타남
→ 수지 흐름이 양쪽에서 충돌 → 게이트 위치 재조정 필요 - ❌ 사례 4: 배출 후 게이트 자국 파손
→ 절단이 너무 늦게 이루어짐 → 자동 절단형 게이트로 교체
📋 게이트 불량 현상 vs 원인 정리표
| 불량 유형 | 원인 | 해결 방법 |
|---|---|---|
| 게이트 자국 과다 | 위치/형상 부적절 | 후면 게이트 또는 Pin-point 사용 |
| 충진 부족 | 단면적 부족, 흐름 거리 과도 | 게이트 확대, 멀티게이트 적용 |
| 절단 불량 | 냉각시간 부족 | 서브마린 게이트 적용 |
❓ FAQ
Q1. 게이트는 제품당 하나만 필요한가요?
A1. 아닙니다. 크고 얇은 제품은 멀티게이트가 필요할 수 있어요.
Q2. 게이트 크기는 어떻게 결정하나요?
A2. 수지 점도, 유량, 충진 거리 등을 고려해 단면적을 산정해요.
Q3. 자동 절단이 가능한 게이트는?
A3. 서브마린 게이트, 핀포인트 게이트 등이 자동 절단에 적합해요.
Q4. 게이트가 제품 앞면에 있어도 되나요?
A4. 외관 제품일 경우 피하는 것이 좋아요. 후면이나 측면 설계를 권장합니다.
Q5. 게이트 위치만 바꿔도 품질이 좋아지나요?
A5. 네. 유동 흐름이 바뀌면 기포, 용접선, 수축 문제가 개선될 수 있어요.
Q6. 게이트 변경 시 금형을 다시 만들어야 하나요?
A6. 경우에 따라 기존 금형 가공으로 수정 가능하지만, 위치 이동은 재제작 필요할 수도 있어요.
Q7. 모든 제품에 핫러너 게이트가 좋은가요?
A7. 아닙니다. 정밀 제어가 필요한 제품에는 유리하지만, 비용이 높고 유지가 어렵습니다.
Q8. 유동 해석 없이도 게이트 설계가 가능한가요?
A8. 간단한 제품은 가능하지만, 정밀/대형/복잡 제품은 반드시 해석을 권장해요.