플라스틱은 다용도성, 수명, 단순한 제조 요건 덕분에 어디에나 있습니다. 플라스틱 압출은 사출 성형과 함께 대량 생산에 가장 일반적인 공정 중 하나입니다. 일반적으로 압출은 파이프, 튜브, 도어 프로파일 등 연속 프로파일을 사용하는 벌크 아이템에 흔히 쓰입니다.
플라스틱 압출의 산업적 응용은 100년 전에 시작되어 시간이 지남에 따라 발전했습니다. 오늘날에도 단순함, 효율성, 정확한 결과 제공으로 많은 플라스틱 제조 프로젝트의 필수 공정입니다.
다음 내용은 플라스틱 압출 공정의 기초, 장점, 한계, 유형, 다양한 산업에서의 일반적인 응용을 다룹니다.
플라스틱 압출은 플라스틱 입자가 열과 압력의 도움으로 압출기의 다양한 구성 요소를 거쳐 연속 프로파일로 나오는 공정입니다. 공정을 더 잘 이해하려면 먼저 압출기와 그 작동 방식을 이해하는 것이 중요합니다.
위 그림은 일반적인 플라스틱 압출기로 다음 구성 요소를 가집니다.
플라스틱 압출 공정은 처리하기 쉬운 작은 플라스틱 조각으로 호퍼를 채우는 것으로 시작합니다. 피드 스로트는 중력을 이용해 플라스틱을 배럴로 이송해 추가 처리를 합니다.
소재가 배럴에 들어가면 피드 스로트에서 멀어질수록 온도 강도가 높아지는 최소 3개의 가열 구역을 통해 가열되기 시작합니다.
온도가 상승함에 따라 배럴은 연속 회전하는 스크류를 사용해 용융 플라스틱을 기계의 다음 구성 요소로 밀어냅니다. 스크류와 압력이 추가로 열을 생성하므로 강도 구역 자체가 예상 압출 온도만큼 뜨거울 필요가 없어 에너지를 절약하고 압출 공정을 용이하게 합니다.
액체 플라스틱은 브레이커 플레이트가 지지하는 스크린을 통해 배럴을 떠납니다. 이 스크린은 소재에서 이물질을 제거하고 내부 압력을 유지합니다. 소재는 피드 파이프를 통해 프로젝트에서 원하는 압출 프로파일과 같은 모양으로 특수 제작된 다이를 통과합니다.
다이를 통해 강제로 통과할 때 용융 소재는 다이 개구부와 같은 모양을 만들어 압출 공정을 완료합니다.
다이를 완전히 통과하면 압출 프로파일은 워터 샤워나 냉각 롤 세트를 통해 냉각되어 열가소성 압출 프로파일의 모양이 영구적으로 됩니다.
압출은 항상 대량 생산 공정이었습니다. 파울 트뢰스터(Paul Troester)가 독일에서 최초의 플라스틱 압출기를 만들면서 시작되었습니다. 그 이후 공정의 기초는 크게 변하지 않았습니다.
그러나 효율성과 소재 처리 능력 측면에서 많은 개선이 있었습니다. 과거에는 압출기가 특정 유형의 플라스틱만 처리할 수 있었고 많은 요구사항이 있었습니다. 시간이 지나며 이는 개선되어 오늘날 플라스틱 압출은 더 다용도적이고 유연하며 다양한 플라스틱을 함께 처리할 수 있습니다.
압출 플라스틱의 또 다른 일반적인 문제는 올바른 기계적 특성과 강도를 갖지 못한다는 것입니다. 이는 과거에 큰 문제였지만 기술의 새로운 발전으로 개선되었습니다. 오늘날 맞춤 플라스틱 압출은 현대 산업 응용에서 기대하는 품질, 일관성, 기능성을 제공하는 선택 공정입니다.
다루는 압출 공정 유형은 다이 모양에 따라 다릅니다. 플라스틱 압출의 기본 공정은 동일하지만, 다양한 공정 유형으로 다른 모양을 다루는 복잡성과 미묘함을 효율적으로 처리할 수 있습니다.
오늘날 산업에서 사용하는 4가지 주요 플라스틱 압출 공정 유형은 다음과 같습니다.
이 공정은 긴 튜브, 파이프, 기타 유사 아이템을 위한 것입니다. 일반적으로 중공 장비 가공은 더 어렵습니다. 그럼에도 이 압출 공정은 다이 단계까지 동일합니다. 그 단계에서 공정은 중공 부품 처리의 더 높은 동력 요구사항을 극복하기 위해 양의 내부 압력을 사용합니다.
블로 필름 압출 공정은 쇼핑백 등 일상 포장재를 많이 만들기 때문에 매우 일반적입니다. 다시 한번, 공정은 다른 압출 유형(알루미늄 압출 공정 등)과 같습니다. 주요 차이는 소재가 다이를 떠나기 전 냉각 단계를 거친다는 점입니다.
이 단계에서 소재는 완전히 고체화되지 않습니다. 그래서 나중에 불어넣기를 통한 추가 팽창 공정을 거칩니다. 이 공정은 얇은 플라스틱 필름에만 한정됩니다. 더 두꺼운 시트는 다른 공정을 거쳐야 합니다.
이 공정은 앞서 언급한 블로 필름 압출과 매우 유사합니다. 그러나 불기에는 너무 두꺼운 공작물을 위한 것입니다. 그런 경우 소재는 당김과 압연 공정을 거쳐 필요한 모양을 얻습니다.
압연 공정은 플라스틱을 냉각시키고 영구적으로 고체화시킵니다. 일반적으로 이 공정으로 아이스크림 상자, 주스 카톤, 와인 상자 등 두꺼운 플라스틱 포장재를 쉽게 만들 수 있습니다.
다음 압출 유형은 절연 와이어 등 플라스틱으로 무언가를 완전히 덮는 응용 분야를 위한 것입니다. 공정은 간단합니다. 코팅이 필요한 소재를 다이를 통해 당겨 플라스틱 커버를 씌웁니다.
요구사항과 응용에 따라 플라스틱과 소재 간 접착이 필요할 수도 있습니다. 그런 경우 압력 툴링을 사용하면 됩니다. 이 간단한 추가로 소재에 충분한 압력을 가해 오래 지속되는 우수한 접착력을 제공합니다.
플라스틱 압출기 투자를 생각 중이라면 싱글 스크류 또는 트윈 스크류 압출기 중 선택할 수 있습니다. 두 장치 모두 앞서 논의한 모든 공정 수행 능력이 동일합니다. 그러나 압출기 유형은 생산 속도, 혼합 능력, 전반적 운영 유연성에 영향을 줄 수 있습니다.
각 압출기가 제공하는 내용은 다음과 같습니다.
이름에서 알 수 있듯 싱글 스크류 압출기는 배럴에 회전 스크류 하나가 있는 단순한 장치입니다. 일반적으로 파이프, 시트 등 단순한 프로파일이 필요할 때 이상적입니다. 싱글 스크류 기계도 꽤 잘 작동하지만 다소 느리고, 혼합이 잘 안 되며, 복잡한 모양에는 최적의 선택이 아닐 수 있습니다.
이름에서 알 수 있듯 트윈 스크류 압출기는 배럴에 평행한 스크류가 있습니다. 용도에 따라 트윈 스크류는 같은 방향 또는 다른 방향으로 회전할 수 있습니다. 설계 덕분에 트윈 스크류 압출기는 더 높은 안정성, 배기 성능, 속도, 혼합 성능을 제공합니다.
압출은 다용도성, 유연성, 일관성의 완벽한 조합을 제공하는 대중적인 대량 생산 방법입니다. 플라스틱 압출 공정의 주요 장점은 다음과 같습니다.
플라스틱 부품 제조 주요 공정 중 하나로서 압출 공정의 전반적 응용은 너무 광범위합니다. 그러나 플라스틱 압출 기술이 필수적인 역할을 하는 가장 두드러진 분야는 다음과 같습니다.
파이프와 튜브는 가장 일반적인 플라스틱 압출 제품입니다. 다이 요구사항도 가장 단순해 단순한 원통 프로파일만 있으면 됩니다. PVC 파이프도 산업에서 매우 흔하지만 다른 대안도 있습니다. 어떤 소재를 쓰든 파이프와 튜브는 플라스틱 압출을 거쳤을 확률이 높습니다.
플라스틱은 본질적으로 우수한 전기 절연 특성을 가집니다. 또한 천연 유연성과 열 안정성으로 활선 절연과 재킷에 완벽한 선택입니다. 일반적으로 대부분의 재킷과 절연 작업은 가장 쉽고 오래 지속되는 결과를 제공하는 압출 공정을 사용합니다.
창문 프레임은 압출 플라스틱의 또 다른 일반적인 응용입니다. 많은 사람이 자외선에 대한 천연 저항성 때문에 오래 지속되는 PVC를 사용합니다.
창문과 마찬가지로 문 프레임도 연속 프로파일과 일정한 단면 때문에 압출의 또 다른 일반적인 응용입니다. 다시 한번 PVC는 안정성과 우수한 기계적 특성으로 문 프레임과 기타 가정용 피팅에 꽤 인기가 있습니다.
이것은 압출이 얼마나 흔한지 보여주는 또 다른 고전적 예입니다. 블라인드와 차양은 기능성을 위해 결합되는 여러 동일한 슬롯을 가집니다. 인기 있는 플라스틱 선택인 폴리스티렌 압출로 일반 블라인드에서 볼 수 있는 페이크 우드 룩을 구현할 수 있습니다.
와이퍼, 스퀴지 등 청소 장비는 손잡이에 플라스틱을 사용합니다. 일부 제품은 더 나은 청소를 위한 고무 같은 플라스틱을 가지며, 대량 생산을 위해 압출이 필요합니다.
플라스틱 압출은 상대적 단순성, 비용 효율성, 다용도성 때문에 일반적인 선택입니다. 그러나 그렇다고 누구나 공정을 시작할 수 있는 것은 아닙니다. 압출 기술은 일관된 결과를 보장하는 여러 선행 조건, 설계 요구사항, 기타 중요한 고려사항이 있습니다. 또한 시작하려면 여러 유형의 장비와 기타 설비에 투자해야 합니다.
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압출은 플라스틱에만 국한되지 않습니다. 연속 프로파일을 가진 금속 부품에도 공정을 사용할 수 있습니다. 일반적으로 알루미늄은 소재의 강도, 밀도, 재활용성, 기타 기계적 특성 때문에 압출 공정을 거치는 가장 일반적인 금속 중 하나입니다.
오늘날 알루미늄 압출은 바, 트랙, 파이프, 히트싱크 등 수많은 제품을 만드는 일반적인 제조 공정입니다. 일반적으로 소재가 연속 프로파일과 균일한 단면을 가져야 한다는 요구사항은 알루미늄에도 적용됩니다.
또한 플라스틱 압출 공정과 알루미늄 압출의 중요한 차이점은 온도입니다.
플라스틱과 달리 알루미늄 압출은 열간과 냉간 모두 가능합니다. 냉간 압출은 일반적으로 고강도 소재를 제공하지만 더 많은 동력이 필요합니다. 반대로 열간 압출은 350℃~500℃ 사이에서 이루어지며 가공은 쉽지만 기계적 특성을 희생합니다.
산업기술
플라스틱 레진은 크래킹 공정(Cracking process)이라 불리는 과정에서 탄화수소를 가열해 만듭니다. 목표는 큰 분자를 에틸렌, 프로필렌 등 작은 탄화수소로 분해하는 것입니다. 생성되는 에틸렌 양은 크래킹 온도에 따라 달라집니다.크래킹 공정 완료 후 화합물은 폴리머라 불리는 사슬로 결합합니다. 서로 다른 폴리머를 배합해 각 용도에 필요한 특성을 가진 플라스틱 레진을 만듭니다. 플라스틱 레진이 형성되면 다양한 제품을 만드는 데 쓰입니다.만드려는 제품 유형에 적합한 플라스틱 레진을 선택합니다. 일부 플라스틱은 포장 시 뜨거운 제
공정 레이아웃(Process layout)은 유사한 공정이나 기계가 함께 배치되도록 평면도가 구성된 시설 레이아웃 유형입니다. 예를 들어, 밀링 머신끼리, 선반끼리, 톱끼리 모여 있는 기계 공장은 공정 레이아웃으로 배치된 것입니다. 이는 장비가 제품을 제조하는 데 관여하는 순차적 단계에 기반하여 배치되는 제품 레이아웃(product layout)과 다릅니다. 조립 라인에서처럼 말입니다. 설계 프로세스: 니즈 분석 공정 레이아웃 설계는 니즈 분석(needs analysis)으로 시작합니다. 이 분석은 최종 레이아웃이 시설의 모든 필수
