다 하고 나니.. 글이 엄청 길어졌네요...
출처에 있는 블로그에 가면... 짧게 요약된 글도 있답니다.. 참조하세요;;
1. 압축 성형
압축성형은 주로 분말상의 수지를 미리 예열된 일정한 형태의 금형에 투입하고 고온, 고압으로 압축하여 제품을 생산하는 공정으로 대부분의 경우 열경화성 수지의 성형이나 충전제의 함량이 매우 큰 경우에 사용된다. 또 다른 경우은 미리 압출공정등에 의해 얻어진 시트를 요철 형태의 금형사이에 위치시키고 수지의 변형온도 이상에서 압축 성형하는 방법도 있다.
압축성형은 다른 성형공정과는 달리 원료수지가 완전히 용융되지 않고 연하되거나 또는 이루만 용융된 상태에서 성형이 이우러지는 경우가 많다. 이러한 특성으로 인하여 다른 성형공정에서 성형하기 어려운 초고분자량의 수지성형이나 충전제의 함량이 너무 높아 용융가공이 어려운 고분자 물질의 성형에 활용되기도 한다.
수지의 종류에 따라 간혹 가열을 하지 않고 상온에서 수지를 금형에 투입하고 놓은 압력으로 압축하여 성형하는 경우도 있다.
불소수지의 압축성형
TFE(TetraFluoroEthylene)
결정성 고분자로 융점은 327℃이다. 열가소성 수지이지만 용융점도가 극히 높아서 일반 열가소성 수지와 마찬가지 방법으로는 성형할 수 없다. 따라서 우선 상온에서 압축성형하여 예비성형품(Preform)을 만들고, 이어 이것을 융점 이상으로 가열하여 입자을 용해시키는 방법으로 성형한다.
성형법
1. 예비성형법(Pre-Baking)
성형재료 분말을 금형에 균일하게 넣고 고압으로 압축해서 원하는 형상으로 성형한다. 이때 일반성형분말은 100~350kg/cm2, 충전재를 넣은 성형분말은 300~1000kg/cm2정도의 압력을 가한다. 이러한 예비성형품을 360~380±10℃의 열풍로 속에서 가열 소결한 뒤 냉각한다.
충전재를 넣은 TFE는 질소, 알콜, 헬륨등 불활성 분위기 속에서 소결하면 치밀한 압축이 되면서 크리프가 작은 성형품을 얻을 수 있다.
2. Hot Mold
예비성형품을 소결해 적당한 압력(2차압)을 가한 상태로 냉각하는 방법이다. 예비성형품은 소결시 압축방향에 대해 약 25%, 직각방향으로 약 7~10%정도 팽창하므로 2차 성형용 금형은 이 점을 고려해야 한다.
이 방법으로 성형한 제품은 변형이 남아 있으므로 열처리를 해서 변형을 없애주어야 한다.
FEP(Flourinated Ethylene Propylene)
TetrafluoroEthyene에 약 15%의 HexafluoroPropylene을 공중합해서 얻어지는 결정성 고분자로 융점은 285℃ 정도이며 TFE와 달리 315~400℃에서 성형할 수 있다.
성형 재료는 주로 펠렛 형태로 공급된다. 가공시 펠렛을 금형에 넣어 315~380℃로 가열한다. 일반적으로 원료 두께 1mm당 3분 정도의 가열시간을 주면되는데 직접 가열식보다는 로속에서 가열하는 방식이 더 편리하다.
적당한 시간동안 가열한 뒤 70~140kg/cm2으로 압력을 가하고 압력을 유지한 채로 냉각한다. 두께가 얇은 경우는 별 문제가 없지만 두꺼운 경우 균열이 생길수가 있으므로 천천히 냉각하는 것이 좋다. 냉각과정을 거쳐 금형의 온도가 150~200℃정도가 됐을 때 성형품을 꺼낸다.
CTFE(ChloroTriFluoroEthylene)
CTFE는 융점이 212℃인 결정성 고분자로서 성형은 250~310℃ 온도 범위에서 이루어지며, 주쇄의 절단에 의한 열화 현상이 260℃ 이상에서는 천천히 300℃ 이상에서는 급격하게 나타나므로 온도 조절에 주의해야 한다.
분말, 펠렛 또는 코팅용 현탁액 형태 등으로 공급되고 내열, 내식 합금으로 만들어진 성형기가 사용되고 금형에는 경질크롬도금강이 사용된다. 크롬도금된 금형에 분말을 넣어 250~280℃로 가열하는데 직접 가열식 보다는 금형을 로속에 넣어 가열하는 방식이 일반적으로 사용된다. 가열시간은 두께에 따라 다음과 같다.
|
두 께(mm) | ||
5 |
10 |
15 | |
가열시간(min) |
15 |
30 |
|
소정의 온도에 이르면 압력을 가하고 곧이어 냉각을 한다. 두께가 얇은 것은 급냉을 해도 되지만 두꺼운 것의 경우 급냉했을 때 성형품의 표면과 내면사이에의 결정화도 구배가 생긴다. 따라서 표면은 투명해지고 열전도율이 낮게 되며 내부는 서서히 냉각되어 결정화도가 높아지고 뿌옇게 흐려져 성형품의 외관이 손상되므로 이 경우 처음부터 서냉시킨다.
냉각시에도 압력을 가해주는데, 압력이 낮아졌을 경우 표면에 균열이 생기거나 내부에 기포가 발생할 수도 있기 때문이다.
PVDF (PolyVinyliDeneFluoride)
PVDF는 170℃ 정도의 융점을 갖고 성형은 약 170~275℃의 온도에서 성형이 이루어진다. 280℃를 넘어서면 서서히 착색되고 300℃이상에서는 탈불화수소를 일으켜 착색이 심해진다. 분말, 펠렛 또는 코팅용 분말, 현탁액의 형태로 공급되고 경질크롬도금강이나 니켈 합금 등 내식성, 내열성 재료로 구성된다.
크롬도금된 특수합금에 성형분말을 충전시키고 190~250℃로 가열한다. 소정의 온도에 이르면 70~350kg/cm2의 압력으로 5분간 가압한다. 압력을 유지하면서 냉각을 실시하는데 금형의 온도가 90℃가 되면 성형품을 취출한다.
2. 압출 성형
Powder 또는 Pellet상의 수지를 압력 하에서 열과 전단력(Shear Stress)에 의해 용융시키고 일정형태를 갖는 다이(Die)를 통해 밀어내어 필요한 형태의 제품을 성형하는 공정이다. 이러한 압출공정은 그 자체로 파이프, 튜브, 평판, 이형단면판, 시트등의 생산과 중공성형(Blow Molding), 스크류형 사출기의 수지 용융, 혼합등에 이용되기도 한다.
성형기술
파이프(Pipe)
압출성형 중에서 가장 기초적인 기술이며 자동화의 진행에 따라 생산량이 급증하고 있다. 파이프는 종류가 매우 다양하고 사이즈도 1㎜φ에서 1,000㎜φ 까지 있으며 원료로는 경질염화비닐, 연질염화비닐, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아미드(나일론), 우레탄 일레스토모, 아크릴, 폴리카보네이트등 다양하게 사용되고 있다. 성형시 압출기, 다이, 사이징다이, 냉각장치, 인장장치, 절단장치를 이용한 연속공정이 필요하다.
압출기는 수지를 충분히 혼련하고 토출하는 역할을 하며 Die는 혼련된 수지를 원하는 모양으로 만든다. Die를 통하여 나온 수지는 냉각장치에 의해 소정의 형상길이로 냉각 고화되어진 후, 절단기에 의해서 일정한 길이로 절단되어 최종제품이 된다. 이와 동시에 압출기의 토출속도와 같은 속도로 제품을 잡아 당기기 위해 인장장치가 동시에 작동한다.
1. 압출성형기
싱글스크류, 트윈스크류 성형기가 사용된다. 전자는 폴리에틸렌, 연질염화비닐, 나일론등에 사용되고 후자는 경질염화비닐 분말에서의 직접 압출(드라이블렌드 압출)에 사용된다.
2. 다이
파이프 성형용으로 사용되는 다이는 스트레이트 헤드 다이, 크로스 헤드 다이, 오프 셋 다이 등이 있다. 각각의 다이는 장단점이 있기 때문에 수지와 용도에 따라 특징을 살려서 사용해야 한다.
3. 사이징다이
다이로부터 나온 용융수지를 사이징다이를 지나 냉각부분에 들어갔을 때 변형이 일어나지 않을 정도로 냉각, 고화하여 사이즈를 정하는 역할을 한다. 플레이트식 사이징법, 아웃사이드 맨드렐법, 인사이드 맨드렐법, 진공사이징법 등이 있다.
시 트
필름과 시트 및 플레이트와의 한계는 정확하지는 않지만 0.25㎜ 두께(1/100 인치)이하를 필름, 그 이상 2.5㎜(1/10 인치)이하를 시트라 하며 그 이상을 플레이트라 한다. 기존의 캘린더 롤 가공, 프레스 가공에서 요즘은 압출을 이용한 시트제조로 이행하고 있다. 압출 시트는 건재, 토목, 공업용, 각종 진공성형등에 이용되고 있으며 거의 모든 열가소성 수지가 이용된다.
1. 압출성형기
싱글스크류, 트윈스크류 성형기가 사용된다. 폴리스티렌, ABS, 아크릴, 폴리카보네이트 등은 벤트(Vent)식 싱글스크류가 사용되고 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 나일론 등은 넌벤트(Non-Vent)식 싱글스크류가 사용된다. 경질염화비닐에는 이방향 회전 2축 스크류(Counter Rotation Twin Screw )가 사용된다.
2. 다이
시트성형용 다이에는 피시테일다이, 매니폴드다이, 코트행거다이, 서큘러다이, 스크류다이 등이 있다.
3. 냉각롤
다이에서 압출된 시트는 짧은 거리에서 냉각롤에 공급된다. 냉각롤은 3개 1조로 되어 있으며 수직형, 경사형, 수평형 등이 있는데 수직롤이 일반적으로 사용되고 크롬도금이 돼있다.
인플레이션 필름
Tubular Film 또는 Blown Film으로도 불리우는 인플레이션필름은 상향식, 하향식 또는 수평식 압출에 의해 생산된다. 원통형 다이에서 압출된 원통튜브의 직경과 두께는 다이 하부에서 나오는 공기량과 인취속도에 의해 결정된다. 수평, 수직방향으로의 연신비에 따라 필름의 물성이 크게 좌우된다.
압출성형기, 다이, 냉각장치, 타워, 안정판, 핀치롤, 전처리장치(주로 코로나방전) 슬리터 및 권취기로 구성된다. 인플레이션필름 성형용 다이로는 크로스헤드형(앵글형)과 스파이더형 및 스파이럴형등이 있다. 이중 스파이더형은 경질염화비닐의 성형에 사용되고, 스파이럴형은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌등 폴리올레핀계의 성형에 사용된다. 필름의 가스배리어성의 향상 등 다층화의 요구에 따라 각종 다층 다이가 개발되고 있다.
수막에 의한 고투명성 필름 압출은 물 등으로 급냉하여 결정화를 방지함으로써 투명성이 우수한 필름을 가공하는데 사용된다. 하향식 압출로 튜부를 팽창시키고 튜브의 외부에 냉각수를 접촉시켜 급냉시킨다.
모노 필라멘트
실경 0.15~1.5㎜(200~2000 데니어)의 두꺼운 단섬유로 HDPE, PP, 폴리아미드(나일론), PVC, PET 등이 원료로 쓰이고 어망, 방충망, 로프의 소재선 또는 브러시 등의 용도로 사용된다.
데니어(Denier)
압출기에서 용융된 Resin은 원형다이의 원주에서 몇 가닥의 가는 끈 모양으로 압출되어 수직으로 떨어져 냉각조에 들어간다. 수조를 통과한 필라멘트는 한 묶음으로 고디트롤에 들어간다. 이 롤은 모노필라멘트를 일정한 속도로 다이에서 끌어내는 역할을 한다. 다음에 오리엔테이션롤에 걸쳐지고 두 롤의 회전차이로 6~10배 정도의 연신이 이루어지며 이 때 분자의 배향이 이루어진다. 마지막으로 보빈 1개씩 개별로 감긴다.
1. 압출기
싱글스쿠류가 주로 사용되고 PP, PE, 폴리아미드 등의 압출에는 L/D 28 이상, PVC용으로는 L/D 26~28 정도가 바람직하다.
2. 연신장치
방사된 미연신사를 두개의 고디트롤 사이의 회전속도 차이에 의해서 연신을 시키고 기계적 강도를 부여한다. 열매체로는 공기, 증기, 온수 또는 글리세린 등을 사용하고 습식 또는 건식으로 가열한다.
3. 열처리(Annealing)장치
연신된 상태로 필라멘트를 방치하면 수축이 일어나고 이것을 가열하면 수축은 급속히 증가한다. 이것은 연신에 의한 잔류응력이 남아 있기 때문으로 필라멘트를 연신온도 이상에서 가열하여 잔류응력을 없애는 것이 목적이다.
응용기술
연 신
연신이란 열가소성 수지를 연화온도와 용융온도 사이에서 MD(Mechanical Direction) 또는 TD(Transverse Direction)로 당김으로써 배향성을 부여해 그 상태로 냉각시는 것으로 '배향' 또는 '연신'이라고 한다.
한방향으로의 연신을 단축연신이라고 하고 단축연신된 것을 직각방향으로 연신하면 2축연신이 완성된다. 양방향으로의 연신률은 각각 3배이므로 연신필름은 원래 시트에 비해 면적이 9배가 된다. 이것을 재가열하면 원래 시트에 접근 할 만큼 수축된다.
모노필라멘트, 밴드 또는 슬릿얀 등은 대표적인 단축연신 성형품이며 폴리프로필렌, 폴리에스테르 필름이 대표적인 2축연신필름이다.
모노필라멘트와 밴드를 제외하고는 대부분이 필름을 연신한 연신 테이프, 슬릿얀, 스플릿얀 등의 가공에 사용되고 있다. 연신은 습식, 건식 또는 습식과 건식을 절충한 방식이 있으며 연신배율은 롤간의 속도차에 의해 결정된다.
압출 다이에 따라 인플레이션 필름형과 T-다이형으로 구분된다. 전자는 인플레이션 튜브형태로 압출된 필름을 컷터로 앞면과 뒷면으로 나눈 후 가열판에서 가열을 하면서 연신을 하고 마지막으로 열처리를 거쳐서 1개씩 로빈에 감는다. 연시방법은 위에 설명한 것과 같고 연신 테이프는 주로 건식법을 사용한다. PE는 좋은 안정성 때무에 가열판 방식이 PP의 경우 열풍순환 방식이 주로 사용된다. 연신된 필름의 잔류수축응력 및 열 수축을 감소시키기 위해 연신온도보다 약간 높은 온도로 테이프를 가열한다.
압출된 필름을 MD, TD방향으로 연신하는 것으로서 플레이트법(축차 2축연신, 동시 2축연신)과 튜블러법(동시 2축연신)이 있다.
T-다이에서 압출된 필름을 수직과 수평방향으로 연신하는 것인데 두 가지 연신을 별도로 하는 축차 2축연신과 동일 공정에서 수행하는 동시 2축연신이 있다.
축차 2축연신법은 압출된 시트를 냉각 후, 몇 개의 롤로 구성된 수직 연신장치에서 연신하고 그 후 가열 쳄버에서 열을 가하면서 수평연신과 열처리를 한다. 광폭, 고속화가 쉽워 대중적인 방법이다.
동시 2축연신법은 판토그라프(Pantograph)식 클립텐더 또는 나사리드 클립텐더를 사용하여 수평연신시키고 동시에 클립간 간격의 변화를 통해서 수직연신시키는 방법인데 클립구조가 복잡하기 때문에 고속성형에 문제가 있다.
인플레이션 필름을 핀치롤에 걸어 인취시키고 내부에 공기를 주입시킨 후 둘레를 원통형의 가열장치로 가열한다. 가열된 필름은 내부 공기압에 의해 수평방향으로, 롤의 속도차에 의해 수직방향으로의 연신이 동시에 일어난다.
플레이트법에 비해 정밀도, 생산성은 떨어지지만 장치가 간단하여 PP, HDPE, 나일론 등에 사용된다.
튜블러 필름법과 같이 연신하고, 그 후 열처리를 하지 않는 튜브를 다시 가열하면 배향성이 없어지면서 원래 상태로 되돌리는 방법이다. 콘덴서, 건전지, 전기절연피복 등의 용도로 사용되고 PVC, 가교 PE, 불소수지, PET 등이 사용된다.
제조법은 공기가압에 의한 외경 사이징법, 철심을 이용한 내부 사이징법 그리고 진공을 이용한 외경 사이징법등이 있는데 첫 번째 방법이 가장 널리 사용된다.
네트(Net)압출
필라멘트를 밀어내는 다이홀이 상호 접촉해있는 다른 금형 접촉면에 각각 절반씩 뚤려있어 서로 압출과 직각방향으로 미끄러짐에 따라 다이 절반의 구멍이 서로 상호 일치하는 점에서 마디가 생기고 그 외의 부분이 망사가 된다.
LDPE, HDPE, PP와 연질염화비닐 등이 네트압출에 주로 사용된다. 대표적인 형태는 마름모형, 직사각형, 거북등 네트등이 있으며 기타 실보강네트, 고발포 네트 또는 2색 네트 등 여러 가지 제품이 개발되고 있다.
과일ㆍ야채포장, 원예용, 울타리, 여과재 또는 토목자재 등의 분야에서 다양하게 사용된다.
크게 원형다이버과 플레이트 다이법이 있고 또 접착방법에는 다이 내부, 다이 외부 접착법이 있다.
일반적으로 원형다이법이 가장 많이 사용되고 다이 내부 접착법 및 다이 외부 접착법 등이 있다.
1) 내부 접착식
상부 Chain Sprocket의 회전으로 여러개의 반홀이 있는 내측다이가 회전하고 하부 Chain Sprocket으로 내측 다이와 역방향으로 회전하는 외측다이가 존재한다. 외측다이에도 반홀이 있고 반홀들이 만나는 곳에서 실모양으로 압출되던 용융수지가 만나고 접착한다. 그 외의 부분은 그물망이 된다.
네트의 인장강도를 향상시키기 위해서 열수 또는 열풍안에서 연신을 시키고 냉각수조 안에서 냉각고화되어 수분을 제거한 후 권취시킨다.
2) 외부 접착식
반홀로 존재하는 내부 접착식과 달리 외부 접착식 다이에서는 온전한 홀이 내, 외 노즐에 존재하고 압출된 필라멘트는 서로 반대방향으로 나선상이 되어 다이립을 나온 후 맨드렐을 통과할 때에 겹쳐져서 네트를 형성한다.
과일 등을 포장하는 용도로 사용되는 고발포 PE네트제조에 주로 사용된다.
원형다이에 의한 다이 내 접착법의 하나로 소시에떼ㆍ아노님ㆍ리칼법이다.
콜게이트 파이프
성형다이는 2분할된 여러개의 금형을 체인에 의해 캐터필러식으로 연결한 것으로 인취기 기능을 합친 것이다.
파이프 형태로 압출된 용융파이프는 금형 내에 가압공기를 불어넣어 캐비티내에서 확대시키는 공기가압법과 금형내를 진공 상태로 만들어 성형하는 진공흡입법이 있다.
이러한 콜게이트 파이프는 5mmΦ에서 최대 1,000mmΦ 정도까지 뽑을 수 있으며 단점으로는 가벼운 무게에 비해 부피가 크기 때문에 수송의 문제가 있다.
LDPE, HDPE, PP 등 올레핀계 수지와 경질염화비닐, ABS, PC, PA, 우레탄 일레스토머등의 수지가 사용된다.
가볍고 굽히기 쉬운 구조로 되어있고 큰 내압력과 편평화 강도를 갖고 있기 때문에 전기배선 보호튜브와 하확배액 파이프 등의 배수용으로 널리 사용된다. 파이프 홈부에 원주방향으로 구멍을 뚫은 것은 논, 밭, 초지, 과수원 등의 집수 및 배수용으로 널리 사용되고 있다.
1. 에서 설명한 파이프의 단점은 내면에 요철이 존재하기 때문에 유체의 흐름이 원활하지 않다는 것과 유체의 내압으로 파이프가 팽창 수축을 반복한다는 것이다. 따라서 요즘에는 내면의 요철을 제거한 이중벽 콜게이트 파이프가 개발되었다.
파이프 내면이 미끄럽기 때문에 저항이 작아 유체의 흐름이 원활하고 외압에 잘 버티는 장점이 있다. 그러나 내면에 요철이 없기 때문에 파이프의 유연성이 좋지 않다는 단점이 존재한다. 그러한 단점을 극복하기 위해서 내벽에 연질의 재료를 사용함으로써 어느 정도 Flexibility를 가미할 수 있다.
3. 사출 성형
열가소성 수지를 용융시켜 유동화된 재료를 금형내에 주입하여 냉각 고화시키는 공정으로 복잡한 형상의 제품성형에 널리 적용된다. 수지를 고속, 고압으로 충전하기 때문에 정밀도가 좋고 생산성이 우수한 장점이 있다.
성형기의 종류
사출기의 구조와 주요 사양
사출용량 V =
최대 사출량
가소화 능력
사출률
사출압력
형체력 : 금형을 조이는 최대힘을 의미한다.
형체 스트로크
사출이론
성형 Cycle
형 폐
형 체
노즐터치
사출 및 보압
가소화와 계량(스크류 회전)
사출장치 후퇴
형개, 성형품 취출(Eject)
수지의 성형 특성
유동성 열가소성 수지는 보통 열연화 상태에서 고압을 가하여 유동시켜 성형한다. 따라서 용융점도, 온도 의존성 및 압력 의존성을 모두 고려하여 성형 유동성을 파악할 수 있다. 거의 모든 열가소성 수지는 유동성-분자량(분포)-물성간에 서로 연계되는 관계가 있다. 즉 유동성이 좋은 것은 분자량이 작고(분자량 분포는 넓다.) 얻어진 성형품의 기계적 성질이나 내열성이 떨어지는 경향이 있다. 분자량을 작게 하지 않고 유동성을 좋게하는 방법으로 가소제를 처방하는 방법이 있는데 성형품의 강성, 열변형 온도 등의 저하를 초래할 수가 있다. 유동성을 나타내는 지표로 MI(Melt Index), Spiral Flow, Short Shot Line등이 사용된다.
열안정성 사출성형에서 수지를 가열 용융하는 것은 필수적인 공정이다. 따라서 가열하에서 변색, 분해, 특성열화되지 않는 열안정성은 매우 중요한 특성이다. 열안정성이 좋다는 것은 성형가능 영역이 넓다는 것을 의미하며 재생품의 가공에도 중요한 역할을 한다. 플라스틱 재료의 열안정서은 대부분 구성 폴리머의 본질적 성질에 의존한다. 그러나 실재 가공시 열안정성을 향상시키기 위해서 산화방지제나 열안정화제등의 첨가제를 복합처방한다. 일례로 PVC는 금속염 유기주석을 열안정제로 사용한다.
성형수축율 (금형치수-성형품치수)/금형치수를 성형수축률이라 정의한다. 이 수축성은 용융상태에서 부피의 증가와 주어진 압력에 의한 압축의 종합적인 효과로 사출시 항상 일어나는 문제이다.
흡습성 극성기가 도입된 폴리머의 경우 수분을 함유하기 쉽고 그럴 경우 성형품 외관의 열화현상을 초래할 수 있다.사출성형하는 경우 원료의 흡습율은 0.1% 이하가 되야하고 0.05% 이하인 것이 바람직하다.
배향성과 결정성 배향은 고분자 사슬이 성형유동시 전단효과에 의해 흐름방향으로 향한 채 고화되면서 생긴다. 배향도는 금형내에서의 수지 온도, 전단속도, 흐름방향의 동일성등의 요인에 의해 좌우된다. 배향도가 높은 성형품은 흐름의 직각방향의 물성이 저하되는 단점이 있다. 결정성은 용융 상태에서 고화될 때 고분자 사슬이 규칙적으로 배열되어 결정격자를 형성하는 현상이다. 하나의 성형품 내부에서 결정화의 차이가 크면 부분적인 수축차에 의한 변형이나 잔류변형을 발생시키는 요인이 된다. 성형품의 물성, 외관등의 불량요인은 분자배향, 결정화의 불균일, 냉가속도와 압력의 불균일, 후가공시 가해지는 외력등으로 나눌수 있다.
성형 조건 설정
압력 1. 사출압(1차압) 용융수지를 캐비티 내에 유입하는 압력으로 수지의 유입 저항보다 커야한다. 충전 완료시 캐미티 내의 Peek압을 억제하여 바리를 방지하지만 그 압력이 너무 낮으면 저항에 따라 사출속도가 저하하여 충전이 나빠지므로 주의해야 한다.
2. 보압(2차압) 사출압에서 보압으로 전환함으로써 오버팩(Over Pack)에 의한 내부 일그러짐을 제거한다. 또한 적당한 압력을 유지하여 수축량(치수)을 조정한다.
3. 배압 스크류 후퇴로 저항을 주어 가소화 작용을 조정한다. 배압의 효괄는 수지으 혼합상태가 좋아져서 수지의 유동성이 증가하고 성형품의 광택이 좋아지며, 탈기작용에 의해 실린더 내부으 가스가 빠져 나가서 실버스트릭(Silver Streak)과 같은 불량이 발새하지 않으며, 가스나 공기가 포함되지 않은 용융수지만을 계량하게 되어 계량이 안정되며 계량한 수지의 밀도가 진해짐으로써 사출량이 증가한다. 하지만 배압을 너무 높게 올리면 수지가 타거나 가소화시간이 길어지르모 주의해야 한다.
속도 1. 사출속도 수지의 유입속도를 조정한다. 성형품 표면의 불량현상(Jetting, Flow Mark, Weld Line)을 방지한다. 고속으로 하면 충전밀도가 올라가지만 가스를 넣음에 따라 쇼트샷(Short Shot)이 되는 경우가 있다. 사출압의 영향이 크기 띠문에 사출속도가 큰 기계라도 사출압력이 작으면 사출속도가 올라가지 않는 경우가 있다. 2. 스크류 회전수 스크류 회전수와 가소화 시간은 거의 비례한다. 용융, 혼련, 계량된 수지는 신속하게 캐비티에 충전하는 것이 바람직하다. 따라서 스크류 회전수는 냉각 간에 맞춰 조정한다.
위치 1. 계량 성형품의 용적에 보압 후의 잔량을 더한만큼을 확보한다. 잔량은 3~5mm 정도로 설정하는 것이 바람직하다. 2. 보압전환 사출을 하는 과정에서 보압으로의 전환 위치를 설정하여 캐비티 내의 발생 압력을 조정하고 바리나 쇼트를 막는 치수를 조정한다.
시간 1. 보압시간 게이트가 냉각고화하고 보압이 효과가 있을 때까지의 시간을 설정한다. 시간이 짧으면 수지가 역류하여 치수가 불안정해지며 시간이 길어지면 에너지가 손실된다. 2. 냉각시간 분리형인 경우 성형품이 무리없이 돌출되어 변형이 생기지 않도록 시간을 설정한다. 냉각시간이 길면 성형품의 변형을 작게 할 수 있지만, 성형 사이클이 길어져 생산성이 떨어진다. 냉각시간이 짧으면 성형품은 충분히 고화되지 않으므로 분리형에 의한 외부압력으로 변형을 일으키거나 치수안정성이 나빠진다.
온도 1. 실린더 온도 수지온도는 유동성과 수축률에 커다란 영향을 미친다. 용융수지의 충전이 곤란한 살이 얇은 제품의 성형시나 제품형상이 커서 유동거리가 길 때 또는 표면광택을 좋게 할 때 등은 일반적으로 실린더 온도를 높게 설정하고 유동저항을 적게 하는 것이 바람직하다. 살이 두꺼운 제품의 경우는 유동저항도 적어 충전이 용이하기 때문에 실린더 온도를 낮게 설정하는 것이 품비르이 저하와 기포의 발생을 막을 수 있다. 2. 금형 온도 금형온도는 가능한 한 높게 하면서 균일하게 할 필요가 있다. 또 용융된 고온의 수지를 금형내에 신속하게 충전하여 이것을 균일한 속도로 냉각, 고화시키는 것이 바람직하다. 즉 금형온도를 높게 함으로써 수지의 유동저항을 적게하여 배향이 작아지거나 잔류응력도 작아져 성형품의 표면 광택이 향상되는 효과를 낳는다.
사출성형에의 CAE 활용 CAE(Computer Aided Engineering)분석은 사출성형시 사출품의 디자인, 금형의 설계와 공정조건의 최적화를 위한 효율적인 툴로써 역할을 수행하고 있다. 데이터의 해석을 통하여 사출시 발생할 수 있는 여러 문제들을 미리 예방할 수 있을 뿐 아니라 이미 발새한 문제도 그 원인을 체계적으로 파악하여 짧은 시간안에 올바른 처방을 얻을 수 있다. 결과적으로 사이클이 빠른 사출품 개발 과정공정의 시간적, 금전적 낭비를 획기적으로 줄일 수 있는 도구로써 자리잡고 있다.
이론적 배경
1. 기하학적 가정 사출 금형내 수지 흐름을 평행한 무한 평판사이 흐름(캐비티)이나 원통내 흐름(스프루, 런너)으로 가정한다. 따라서, 사실상 일차원 또는 2차원 흐름을 가정한 것인데 사출품의 구조가 플라스틱의 수축 특성상 두꺼워지기 어렵기 때문에 대부분 얇은 평판이나 원통네 흐름으로 근사시켜도 비교적 만족할 만한 흐름 패턴을 얻을 수 있다. 실제 제품형상 해석을 위한 FEM(Finite Element Method) 모델을 입력시 두가지 기하학적 가정을 적절하게 적용하는 것이 중요한 과정이 된다.
2. 유변학적 가정 수지는 Generalized Newtonian식을 이용하며, 비압축성유체라고 가정한다. 수지 흐름은 평형 전단흐름이며, 열전달은 두께방향만 고려한다. 지배 방정식은 연속 방정식, 운동 방정식, 에너지 보존식을 이용한다. 변형 예측을 위한 이론은 소프트 회사별로 접근 방식을 달리하고 있다.
3. 수지 물성 점도는 전단율과 온도의 함수인 Generalized Newtonian식을 구하기 위한 데이터가 필요하며, 소프트웨어에 따라 수지 고화 온도가 필요하다. 보압단계에서는 P-V-T 데이터가 필요하며(Modified Tait Equation) 그 밖에 밀도, 열전도율, 이형온도(Tg)등이 필요하며 변형해석을 위해서는 수축계수가 필요하다.
해석과정 먼저 형상입력과정이 필요한데, 기본 기하학적 가정에 적합하게 FEM 모델을 작성하고 각종 Boundary Condition도 지정한다. 유동해석에서는 수지의 흐름패턴이 구해지며, 보압(냉각)해석에서는 수지의 P-V-T 거동변화가 냉각이 진행됨에 따라 구해진다. 냉각해석은 금형내 수지와 금형과의 열전달을 구하여 전체적인 온도 분포를 예측한다. 변형해석에서는 앞 과정에서 얻은 각종 결과로부터 변형 분포가 구해지며 구조해석을 통해 변형 형상 예측까지 수행될 수 있다.
해석결과 유동해석 : 유동 패턴(Weld Line위치), 온도 분포, 압력 강하 분포, 전단 응력 분포 보압해석 : 압력분포(최대 압력시), 부피 수축 분포 냉각해석 : 제품과 접한 금형 각면의 이형시 온도 분포, 냉매 온도, 냉각 시간 변형해석 : 변형 형상, 잔류응력
최신 사출 성형
사출/압축 성형
원리 사출/압축 성형은 실제 제품 두께보다 두껍게 즉 금형을 완전히 닫지 않는 상태에서 수지를 충전시킨 후, 완전히 충전된 상태에서 금형을 닫아 압축하는 성형법이다.
특징 가장 큰 특징은 충전 압력이 일반 사출에 비하여 낮고 그 분포가 거의 일정하게 되며 압축 공정 중 보압이 균일하게 걸리게 되므로, 잔류 응력이 감소하고 그 분포가 제품 각 부분에 비교적 균일하게 걸리므로 광 디스크나 렌즈 등의 광학 기기 부품 성형에 대단히 유리하게 된다. 따라서 적용 분야는 CD(Compack Disk), LD(Laser Disk), 광학용 렌즈가 주를 이룬다.
장ㆍ단점
가스 주입 사출성형
원리 가스 주입 사출은 금형에 수지를 일정 비율(60~98%)까지 사출한 후 가스 노즐을 통해 고압의 가스(ex. 질소)를 넣어 수지의 충전을 완료 시킴과 동시에 가스 압력으로 보압 전달이 되도록 하는 방법이다. 냉각이 진행됨에 따른 수지의 수축을 가스압으로 보상을 한다.
특징 (1) 디자인 자유도 향상 일반 성형품 설계시 두께의 균일성이 요구되어 설계상 제약이 많았으나, 가스 주입 사출성형으로는 얇은 부분과 두꺼운 부분이 공존하는 구조가 가능하다.
(2) 수축과 휨의 방지 중공구조에 의하여 리브와 보스의 수축 발생을 가스압으로 방지할 수 있다. 또한 금형내 수지 압력이 낮고 압력분포도 균일하여 잔류응력에 의한 휨발생을 줄일 수 있다.
(3) 성형기의 형체력 감소 캐비티 내의 압력 분포가 균일하고, 수지에 의한 충진압력 및 보압을 가스 압력이 대신하므로 성형품 크기에 비해 형체력이 낮은 성형기를 사용할 수 있다. 따라서 원가 절감의 부대효과를 볼 수 있다.
(4) 부품 일체화 및 강도 개선 형체력과 잔류 응력 및 변형이 감소하며 Gas Channel 부근 Rib의 Sink Mark가 크게 감소되므로 두꺼운 Rib의 사용이 가능해져 부품 일체화 및 제품 강도 개선이 용이해졌다.
장ㆍ단점
응용 범위 사출/압축성형에 비해 제품 형태 및 금형 구조가 자유롭기 때문에 그 응용 범위가 상당히 넓다. 대표적으로 가전제품에 있어서의 TV Cabinet류와 각종 전자 제품의 Handle류에 적용되고 있으며, OA 부품으로는 고정밀도를 요구하는 복사기 및 Printer 부품에 적용되고 있다. 그리고 자동차에는 범퍼와 Map Pocket, Handle과 같은 내외장재에 적용되고 있으며, 야외용 Table이나 기타 여러 제품의 Panel등에 적용되고 있다.
저발포 성형 일반 사출성형에서는 역학적 강도를 요구하는 두꺼운 제품을 설계하여 성형할 경우 수축 및 휨 불량은 필연적이다. 저발포 성형품은 Structual Foam(SF)이라 불리우는 구조 발포체를 뜻하며, 일반적으로 열가소성 수지에 발포체를 혼합 사출성형하여 내부의 발포셀에 의하여 수축 및 휨을 방지하는 특수 사출성형방법이다. 그러나 이러한 방법은 제품 표면에 발포가스자국(Swirl Mark)이 남게되어 일부 제품을 제외하고는 Sanding, Spray 등의 후처리 공정이 필요하다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 사출품 내부는 발포가 되어 수축, 휨 등의 문제를 해결하고 외부는 일반 Solid 사출품과 같이 매끈한 형태의 제품을 성형하는 방법이 SF-CPM(Structural Foam Counter Pressure Method)이다.
SF-CPM
원리 공기(기체)를 12~20 kg/cm2 의 압력으로 O-Ring으로 밀폐된 금형 캐비티내에 주입한 후 발포체가 첨가된 용융수지를 기체압에 의해 용융수지의 발포를 억제시키면서 사출한다. 금형 캐비티 내면에 접촉한 용융수지의 표면이 냉각되도록 한 후 압력을 대기압까지 내려 아직 고화하지 않은 내부의 용융수지를 발포시킴으로써 표면은 깨끗하고 내부는 발포된 성형품을 만드는 방법이다.
효과 - 표면상태 개선(일반 사출성형품과 동등)
적용
다층구조 사출성형(LIM) Lamella Injection Molding의 약자로서 사출성형기속에 은박상의 다층구조를 창출하고 그 구조를 유지한 상태로 사출성형하는 방법이다. 미리 컴파운딩을 할 필요가 없고 단순 블렌드와 성형품의 모폴로지를 비교해 보면, 단순 블렌드는 구상의 입자가 불연속으로 분산하고 있는 것에 비해 LIM 블렌드는 마이크론 단위의 은박상층이 서로 교체로 적층하고 있다. 서로 접착성이 없는 PP와 EVOH같은 고분자도 상용제나 접착제를 그 사이에 넣어 성능을 높일 수 있다.
1. 프로세스 서로 다른 수지 A, B를 각각의 사출통에 넣고 가열 용융한다. 용융된 수지들을 일정 비율로 피드블록에 동시 사출하고 3층 구조를 형성시킨다. 3층의 용융유체를 세로방향으로 4분할하고 그것을 포개어 밀어서 넓히면서 적층화 시킨다. 이 때 층수는 3층에서 9층으로 증가하고 각 층의 두께는 감소한다.
위의 과정이 층수 증가기의 기본 단위이고 2, 3, ....N 층을 지나면서 층수는 2(4N)+1로 증가한다. 층수 증가기를 지난 용융수지는 통상의 노즐을 통해 사출되고 일반적인 조건에서 행해지면 사출품의 다층은 그대로 유지된다. - 각각의 다른 수지를 정확히 계량한다.
2. 성형품의 특성 모폴로지의 제어를 통하여 단순 블렌드에 비해 다음과 같이 향상된 물성을 갖는다. - 가스 및 약품에 대한 Barrier성 |
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4. 발포성형
발포성형은 성형공정중에 기포를 생성케 하고 이를 고분자 수지내에 균일하게 분산시켜 제품을 제조하는 방법이다. 발포성형은 다른 가공법과 동시에 겸용되어 사용도는 경우가 많으며 크게 화학발포와 물리발포로 나눌 수 있다.
발포공정에서 가장 중요한 것은 발포셀의 크기, 형태, 분포, 함량등을 조절하는 기술로서 다른 가공공정에 비해 변수가 맣고 조건의 조절이 어려운 단점이 있지만 다른 공정으로는 얻을 수 없는 경량성, 단열성, 방음성, 내충격성 등의 장점이 있어서 널리 활용되고 있는 공정이다.
성형방법
발포압출은 수지와 발포제, 기타 첨가제를 미리 배합하여 압출하거나 압출기의 적당한 위치에 발포제를 펌프로 주입하여 고압하에서 균일하게 분산시킨 후 압출물이 다이를 통과하여 압출될 때 압축되었던 발포제가 즉시 팽창하면서 발포가 된다.
또 다른 방법으로 압출공정에서는 발포제가 분해되지 않는 낮은 온도에서 압출하고 이를 다시 가열장치 내를 통과하면서 발포를 시키는 방법이다.
발포제를 고분자 펠렛, 칩, 비드 등에 함침하거나 입자 내부에 주입하고 이를 2차 가공에서 팝콘 제조와 유사한 방법으로 발포 시킨후 성형한다. 발포제, 수지, 기타 첨가제를 혼련한 후 이를 금형에 투입하고 발포시켜 고분자 블록을 적당한 형태로 만들어 사용하는 경우도 있다.
폴리우레탄이나 요소수지, 실리콘수지 등과 간이 축중합으로 만든 고분자의 경우 축합 시 생성되는 저분자 물질을 급속하게 발생시켜 이를 발포제로 이용하여 발포체를 제조하는 경우도 있고 또 이것이 부족할 때는 주가로 발포제를 첨가하여 수지 중합이 일어나면서 동시에 발포가 되는 경우도 있다.
폴리염화비닐
1. 제조법
(1) 압출과 사출 성형에 의한 방법
(2) 불활성 기체를 사용하는 방법
(3) 플라스티졸에 공기를 혼입 분산 시키는 방법
(4) 2단법에 의한 연질 및 경질의 독립 기포열 발포체
2. 특징
발포체가 가지는 물성은 발포를 시키는 수지의 특성에 의해 좌우된다. 열가소성 수지에서는 난연성, 내화학성등의 성질이 중요하고 가소제의 함유량에 따라 유연성을 조절할 수 있다.
연질 염화비닐의 발포성형에 있어 일반적으로 외관비중이 0.1이상이고 고발포성의 발포체를 얻기 어렵다. 수지자체의 특성을 살린 용도로는 자동차의 크래시패드, 레더, 브래지어와 기저귀 커버, 완구, 낙시찌 등이 있다.
경질 또는 반경질 염화비닐 수지를 이용하여 외관비중 0.03정도인 발포체까지 얻을 수 있지만 다른 고발포체에 비하면 무겁고 강도가 충분치 않아서 단열재의 샌드위치 구조로 사용되고 있다. 또한 낙씨찌로서 수압에 견딜 수 있는 경질인 것이 널리 사용된다.
폴리올레핀
폴리 올레핀이 발포성형에 이용되기 시작한 것은 최근의 일이며 대부분의 발포성형에 가교발포가 이용되고 있다.
1. 가교발포
(1) 특징
결정성이 큰 폴리올레핀 수지는 발포체를 제조할 때 팽창하는 가스압에 견뎌 균일하고 미세한 기포를 만드는데 적합한 용융상태의 온도범위가 좁고 또한 온도조절이 어렵다. 따라서 주 사슬을 가교시킴으로써 발포가 가능한 온도범위를 넓혀 작업 온도의 조절을 용이하게 할 수 있고 고발포, 미세한 기포의 발포체를 가능하게 한다. 그리고 작업조건의 용이함과 동시에 물리적, 화학적성질 및 내후성등의 물성을 향상시킨다.
(2) 방법
a. 방사선 조사
화학 가교제를 넣었을 때 그 분해 생성물에 의한 돌기와 착색 등의 문제를 해결할 수 있는 이점이 있고 한번 설비를 갖추었을 때 제조 공정 중에 연속적인 조사가 가능하다는 장점이 있다. 그러나 초기 설비투자에 많은 비용이 들어가고 두꺼운 물지의 발포가 어렵다는 단점이 있어 소규모 생산에는 적용되기 어렵다.
b. 화학가교제
화학가교제는 배합, 용융시 라디칼을 방출하고 그 라디칼이 고분자 사슬을 공격하면서 고분자 라디칼이 생성되고 라디칼의 결합에 의해 가교체를 만든다.
가교제로는 일반적으로 과산화물이 널리 사용되고 있고 아지드 화합물등도 사용된다. 최근에는 2중결합을 갖고 화합물과 축합반응을 일으키는 것도 병용되면서 열가소성 수지와 열경화성 수지의 결합체인 듯한 것도 실용화되고 있다.
가교제를 충분히 혼련시킬 수 있는 보통의 설비로 가능하기 때문에 많은 비용을 요구하지 않고 두꺼운 제품의 제조까지 가능하다는 장점이 있으나 가교제가 분해되면서 생성되는 물질의 돌기와 착색이 생긴다는 단점이 있다.
2. 폴리에틸렌
(1) 제조법
비교적 저발포체인 전선피복, 중공성형에 의한 Structual Foam과 고발포체인 시트, Board상의 압출품등이 생산되고 있고 아직 실용화되지는 않았지만 융착 성형품도 시험되고 있다. 그중에 널리 사용되고 있는 것은 시트상, Board상인 것이다.
성형자체는 용이하지만 외관 비중 0.02 이하의 제품이나 단가가 싼 제품이 시판되지 않는 것등 폴리스티렌, 폴리우레탄의 발포체처럼 대량 생산이 되고 있지 않다.
(2) 특성
a. 독특한 부드러운 감촉을 갖고 있으며 색채가 풍부하고 밝고 산뜻하다.
b. 극저온에서의 유연성이 좋고 고온에서도 잘 견디며 단열성이 우수한다.
c. 내약품성이 양호하다.
d. 물을 흡수하거나 투과하지 않고 물에 젖지 않는다.
e. 열접착, 진공성형, 엠보스가공, 인쇄직모 등의 가공이 용이하다.
f. 연소 때 연기가 거의 나지 않고 무독, 무취이다.
(3) 용도
염화비닐 발포체보다는 싸고 폴리우레탄 발포체보다는 비싼편인데 급속하게 발전하고 있는 분야이다. 부드러운 감촉으로 인해 포장재로 적합하고 단열성, 물의 비투과성의 특징으로 토목ㆍ건축 관계와 농업용 관계로 사용량이 점차 증가하고 있다. 그 외에 의료잡화, 자동차 차량, 신발 밑창, 부양재 등으로 사용되고 외관과 촉감이 요구되는 용도에는 가교품이 주로 사용된다.
3. 폴리프로필렌
유동 물성이 발포에 맞지 않고 가교제를 투입하면 가교보다 분자의 절단이 우선돼 향후 기술적으로 해결해야 할 문제점이 많다. 고발포체는 발포 배율이 10배인 Haveg사의 Minicell-PPF가 시판되는데 나무결이 아주 좋은 특징이 있다. 저발포체로는 3배 발포 이하인 저발포 사출 성형이 일본에서 시작되고 있다.
특 성
4. EVA(Ethylene Vinyl Acetate)
가교를 수반하는 압출과 다단 프레스 가공에 의해 제조되는데 가교가 부족할 때에는 이형이 나쁘고 표면에 균열이 가는 문제점이 있고 가교가 지나칠 때에는 발포 배율이 올라가지 않는 경향이 있다.
특 성
폴리스티렌
가장 널리 사용되는 플라스틱 발포체이며 대표적인 성형방법으로 융착성형과 용융성형이 있다.
1. 융착성형
발포성 폴리스티렌 비드를 예비발포하는 방법으로 현재 사용되는 비드는 프로판, 부탄, 펜탄등을 발포제로 함유하고 있으며 발포성 비드는 대략 1~2mm 정도의 입자크기를 갖는다. 복잡한 성형품에는 소립자의 비드가, 고발포의 Board에는 대립자의 비드가 사용된다.
(1) 성형방법
독일의 BASF상에서 개발되어 전 세계적으로 널리 보급됐으며 발포성 폴리스티렌 비드를 직접 또는 예비 발포한 뒤 가스의 출입이 자유로운 금형내에서 융착시키는 방법이다. 여기서 사용되는 금형은 가열을 위한 기체나 발포시 나오는 가스는 통과시키지만 비드는 통과시키지 않은 작은 구멍이 뚤려있다.
또한 예비발포로 인한 특징은
2단계 발포를 통해 100배 전후의 고발포체를 얻을 수 있다.
발포성 비드에서 직접 발포할 때보다 적은 압력으로도 가능하다.
(2) 특징
a. 높은 고발포체를 얻을 수 있고 취성이 없다.
b. 순백으로 밝은 착색이 가능하다.
c. 비교적 Young's Modulus가 크고 표면에 강인한 피막이 있다.
c. 강도, 절연성이 우수하다.
d. 균일한 두께, 치수, 밀도를 얻을 수 있다.
e. -60℃에서도 기계적 강도가 유지된다.
(3) 용도
a. 예비 발포립 : 완충재 등의 목적으로 틈사이에 충전 사용되고 최근에는 침몰선을 인양할 때 선내에서 발포시켜 부력을 부여하는 용도로도 사용된다.
b. Board : 주택의 지붕재, 벽재, 단열재(저온창고, 차량, 선박)
c. 형상을 갖는 제품 : 포장재(가벼움, 아름다움, 완충성,치수균일성), 정밀기기, 각종 용기(빙과, 보온병), 부양체(낙시찌, 물높이 기구), 완구(인형, 비행기, 배)등
2. 용융성형
(1) 압출성형
3배율 정도의 저발포품을 제외하고는 용액형의 발포제가 사용되고 있으며 다음과 같은 형상이 있다.
a. 시트 또는 필름(PSP : PolyStylene Paper)
0.5mm, 0.7~2.0mm, 2mm 이상의 것으로 나눌수 있는데 첫 번째것은 그대로 가공되거나 엠보스 가공을 거쳐서 사용되고 마지막것은 판상으로 열처리를 한 후 사용된다.
무색, 무독으로 광택이 있고 밝은 착색품을 얻을 수 있으며 탄력이 풍부하다. 또한 2차 열가공 라미네이트나 엠보스, 인쇄등이 쉽다. 식품용기, 포장용, 농업용, 잡화류, 건재 등 넓은 범위에서 사용된다.
b. Board : 건재용.
c. 파이프, 이형압출품 : 보온용 파이프, 목재대용품.
d. 그물형 : 구션성이 우수하며 대량 생산에 적합.
(2) 그 외에 사출성형, 발포성형 및 중공성형에 의한 방법이 있다.
폴리우레탄
폴리우레탄 발포체는 이소시아네이트(Isocyanate)와 활성 수소를 내놓는 폴리에스테르 또는 폴리에테르와의 반응에 의해 생성되고 가교반응을 수반한다. 제조시 적당한 겔화 상태로 충분히 발포시키고, 거품이 넘치지 않도록 중합과 가교반응을 균형있게 진행시켜야 하며 다음과 같은 인자를 고려한다.
- 각 반응물질의 양과 활성도
- 반응물의 상호 용해도
- 각 반응물의 반응 및 상대속도에 미치는 촉매의 영향
- 반응물간의 상호 간섭
1. 연질 폴리우레탄
폴리에테르를 원료로 사용한 제품이 폴리에스테르를 사용한 것보다 치수 안정성, 방지성 및 난연성이 좋지만 값은 조금 비싸다.
(1) 특성
- 0.018~0.024 g/cc 정도의 밀도
- 압축했을 때 변형이 작고 압축하중이 높아서 쿠션용으로 적당
- 우수한 굴곡피로특성
- 온도에 의한 영향이 미미하고 -40~120℃까지 사용가능
- 우수한 가공성 및 흡음성
(2) 용도
차량, 흡음재, 가구, 포장재, 잡화 등에 사용되고 침구용으로는 여타 플라스틱보다 확고한 위치를 점하고 있다.
2. 경질 폴리우레탄
(1) 특성
- 0.02~0.08g/cc 정도의 밀도- 틈 없는 주입, 밀착성, 이음매 없는 구조로 인한 우수한 단열, 방습- 밀도의 증가에 따른 기계적 강도 증대- 초저온으로부터 120℃에 이르는 사용온도- 우수한 내약품성, 내용제성, 내후성, 전기절연성
(2) 용도
냉장고, 창고, 선박, 탱크, 파이프 등의 단열재로 널리 이용되고 있으며 프레온으로 발포시킨 것은 연전도율이 현저하게 낮고 우수한 단열성을 갖는다. 또한 건축재, 포장재, 부양재, 전기졀연재 등으로 사용된다.
3. 현장발포(Foamed in Place)
폴리우레탄 발포의 가장 큰 특징의 하나이며 운임의 절약과 복잡한 틈의로의 주입, 운반중의 파손을 줄일 수 있다는 장점이 있다.
(1) 요구사항
- 고압과 고열을 필요치 않을 때
- 휴대 가능한 가벼운 발포장치로 가능할 때
- 수명이 긴 원료를 사용할 때
- 유독가스의 발생이 없을 때
(2) 장점
- 편리한 원료 수송, 저렴한 수송비
- 피사체와의 이음매 없는 구조로 인한 단열, 방습 효과
- 작업시간의 단축
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