Mucell 사출성형을 이루고 있는 구성요소를 보면 사출성형기는 Mucell 전용 사출성형기를 사용해야 하며 특수 Screw Design, 유압시스템 컨트롤러, 기타 Mucell 옵션이 필요하다. SCF Delivery System은 200psi 기체를 700psi까지 올려 초임계(SCF)상태로 전환하며 가스 공급장치에서 사출성형기로 SCF량을 정밀하게 제어하며 공급하는 장치이다. 확장성을 고려한 H/W spec로 결정된다. SCF Delivery System에서 공급된 가스를 사출성형기 실린더로 공급해 주는 양을 제어해 주는 장치로 사출 성형기 및 아이템에 적절한 스펙을 결정한다.
* Mucell 전용사출기 구조와 SCF시스템
Mucell Screw의 1단계(용융뷰, 업축부, 공급부)는 일반적인 스크류 형상으로 되어 있으며 2단계 구간(Mixing부, Wiping부)부는 용융수지에 SCF를 주입하여 하나의 용융체로 형성된다. 압력 유지장치는 용융구간으로 들어가 SCF의 역류를 방지하고 계량 중 압력을 유지시킨다. 첵크 방식과 스크류 구조 개선으로 압력 유지장치의 종류가 정해진다. 스크류 정지 중 내부 압력 센서로 표시된다. Wiping 구역은 압력 유지장치 다음 구역으로 SCF 공급구 아래에 위치한다. 압력 유지장치로부터 SCF를 이송하여 SCF를 Ingector face 주입하여 용융수지시킨다. 혼련 구역의 Wiping은 다음 구역으로 SCF를 혼련하여 단상의 용융체로 완성한다. 미세한 크기로 1SCF를 분해하고 균일하게 분배시킨다. 발포까지 일련의 작용을 설명하면 다음과 같다. 사출성형기의 호퍼에서 펠릿상의 수지를 투입하여 수지를 용융시킨다. 이 용융수지부에 SCF 발생장치를 통하여 초임계 유체를 주입하고 용융수지와 균일한 혼합을 한다. 균일한 혼합을 맥주로 비유하면 마개로 막은 맥주상태에 해당한다. 그런 후, 사출성형기 선단에서 용융수지를 금형내에 사출하면 맥주의 마개를 뽑은 상태가 되고, 금형내에서의 압력강하나 시간경과에 따라 용융수지내의 초임계 유체가 마치 맥주거품처럼 발생하여 발포 플라스틱이 얻어진다.
* Mucell 성형기술 프로세스
◆ 1단계 - 가스주입 ㆍ초임계상태인 CO₂Gas를 실린더에 주입 ㆍ이때 CO₂는 고분자에 빠르게 용해됨 ㆍ비고 : CO₂발생기, SCF컨트롤러
◆ 2단계 - Cell 형성 ㆍ발포공이 형성되는 단계 ㆍ발포공이 기존 발포성형에 비하여 매우 많이 형성됨 ㆍ이때 균일한 발포공형성을 위하여 빠른 Pressure drop이 필요함
◆ 3단계 - Cell 성장 ㆍ발포 Cell이 형성되는 단계 ㆍ발포 Cell은 공정조건에 의하여 제어됨 ㆍ정확한 온도와 압력의 제어가 요구됨
◆ 4단계 - 성형 ㆍ금형에 주입되어 성형하는 단계 ㆍ금형에 주입되어 성형하는 단계 ㆍ비고 : 일반사출에 비하여 점도가 낮으므로 Sprue/Runner
* 사용현황
◆ 사출기 제조업체 ㆍArburg(독), Battenfelf(독), Dongshin(한), Engel(오), Ferromatic(독), Husky(캐), Italtech(이), JSW(일), Krauss Maffei(독), Milacron(독), Toshiba(일), Toyo(일), Van Dorn(미)
◆ 주요 1차 벤더 ㆍInjectronics Inc.(미-Chrysler), Johnson Controls GmbH(독), MIG Plastics Inc.(미), Inoac Corp.(일), Takagi Seiko Corp.(일), Magna Eybl GmbH(오), D&R Technology LLC.(미-GM), Pixley Richards Inc.(미), Thermo Tech(미), Tricon Industries(캐), Textron Automotive Co.(미), Delphy Automotive System(미), United Plastics Group(미)
◆ 기타 ㆍCustom Molders - Mar-Lee companies - Hansen Industries - Genesis Plastics & Engineering LLC. - Morton Custom Plastics ㆍ안전 및 R & D - 일본 고압가스안전학회(KHK)로 부터 인증 획득 - Dupont 및 Ticona사 Resin Database구축 |
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Mucell공법을 기존의 발포 플라스틱 분야가 아니라 새로운 제품시장의 개척이 필요한 분야로 유동성 향상의 관점, 성형사이클 단축면에서 다음용도의 특징을 발휘할 수 있다. Mucell 성형법은 초임계 유체를 사출성형기의 실린더 내 발포 화학발포제에 의한 발포에 비하여 발포 사이즈가 미세하고 강도가 약하지 않으며 박육성형을 할 수 있고, 환경에 영향을 미치는 가스발생이 없는 등 많은 특징이 있다. 초임계 유체를 용융 수지에 혼합하는 것에 의한 특징으로는 수지의 유동성이 대폭 향상되고 사출압력이 저하, 형체력 저감, 박육으로 대물성형이 가능하게 된다. Mucell 공법을 적용한 성형 사례를 밑에 나열하였다.
[사진1]Engine Intake Manifold Gasket
[사진1]은 Engine Intake Manfold Gasket을 33% Filber Filled nylon으로 성형한 제품이다. 5~20% 중량 감소, 형체력 150 톤에서 40톤으로 감소했으며 사이클 타임이 6-15초로 감소됐다.
[사진2]Mirror Bracket Support
[사진2]는 Mirror Bracket Support를 40% glass filled nylon으로 성형한 제품으로 사이클 타임 50초에서 20초로 단축시켰다. 28% 중량 감소를 이루었다.
[사진3]Fans
[사진3]은 Fans으로 사이클 타임 절감률이 50%, 중량 절감 효과 30%, Clamp tonnage 절감 90%를 나타냈으며 휠 밸런스 및 평탄도를 개선시켰다.
[사진4]Radiator Fan
[사진4]는 Radiator Fan을 Nylon 66 와 30% Fiber filled로 성형한 제품으로 중량절감 효과가 18% 나타났다. 또한 사이클 타임 절감률이 25%며 Clamping Force 가 450톤에서 200톤 사출성형기로 감소됐다.
* Mucell 사출성형 공법 적용이 가능한 제품
1. 정보통신 및 생활가전
(1) 수지 소모량 많은 제품 ㆍ세탁기 : TUB Rront, TUB Rear, Pulley ㆍ에어컨 : 실외기 housing, Frame, Grill ㆍ냉장고 : 캐비닛 Bottom Part, 내장재 (2) 치수 정밀도를 요하는 제품 ㆍ레이저 프린터 : Optical Frame류 ㆍ카메라 : Optical경통류 ㆍConnector : 전기배선 Connector (3) 경량을 Target으로 하는 제품 ㆍ건축자재 : 내장재포함, 방음효과 우수 ㆍBlinder : 기존의 헝겊재질에 비하여 품질 우수 (4) 소음, 진동 효과를 Target으로 하는 제품 ㆍAudio : Speaker내장재 ㆍCTV : Speaker Housing재
2. 자동차 부품
(1) 내장재 ㆍInstrument Panel(PC/ABS, PRO, SMA-GF, ABS-GF, PP-GF사용) ㆍHandle ㆍWindow Motor Housing ㆍDoor Trim(외관중시, PP+talc사용) ㆍRoot Trim(PPE, PP+GF사용) ㆍ기타 Trim류 (2) 외장재 ㆍBumper(PP, TPE, PPE/PA, PC+PBT,PU-RIM, SMC사용) ㆍBattery Box ㆍRadiator Grill(ABS사용) ㆍRoof Molding(ABS사용) ㆍAir Intake Manifold(Nylon+GF 소재사용) ㆍFuel Tank, Fuel Rail ㆍCylinder Head Cover(Nylon+GF 소재사용) ㆍ호일캡(ABS, PPE, PA, PC+ABS, PPE, PA사용) ㆍDoor Handle ㆍDoor Mirror Assembly ㆍ피칭 스토퍼(PA+GF) ㆍ엔진부품 : 에어클리너 케이스(PA66+GF) |
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