플라스틱 성형의 개요

플라스틱 성형에 대한 설명

플라스틱은 성형제품, 압출 제품, 필,. 시트, 전선의 절연피복, 직물용 섬유 등 매우 다양한 제품에 사용된다. 뿐만 아니라 플라스틱은 페인트, 니스, 접착제, 다양한 중합체 기지 복합재료와 같은 물질의 주원료가 되기도 한다. 이 포스팅에서는 이러한 제품들을 가공하는 플라스틱 성형 기술에 대해 알아보고, 페인트, 니스, 접착제, 복합 재료에 대해서는 이후의 포스팅에서 다룬다.

많은 플라스틱 성형공정은 고무와 중합체 기지 복합재료에 적용될 수 있다. 이러한 성형공정이 상업적, 기술적으로 중요한 이유는 플라스틱의 중요성이 증가하는 것에서 비롯된다. 지난 50년 동안 플라스틱의 사용은 금속이나 세라믹보다 훨씬 빠른 속도로 늘어났다. 실제로 이전에는 금속으로 만들어지던 많은 제품들이 오늘날 플라스틱, 플라스틱 복합재로 만들어지게 되었다. 유리의 경우도 마찬가지다. 제품 포장에서 플라스틱 용기는 유리병과 유리 용기를 널리 대체했다. 전 세계에서 생산하는 중합체(플라스틱, 고무)의 총 부피는 현재 금속의 총 부피를 넘어섰다. 플라스틱 성형공정이 중요한 이유를 몇 가지 들면 다음과 같다.

• 성형공정이 다양하며 중합체는 공정이 쉽기 때문에 부품 형상에 제한이 거의 없다.
• 많은 플라스틱 부품은 몰딩으로 만들어지는데, 이것은 최종 순형상을 만들 수 있는 공정이다. 부가적인 성형공정은 보통 필요하지 않다.
• 일반적으로 플라스틱을 성형하기 위해서는 가열이 필요하나 플라스틱은 성형온도가 매우 낮기 때문에 금속을 성형하는 것보다 훨씬 적은 에너지가 소모된다.
• 낮은 온도에서 공정이 이뤄지기 때문에 생산 중 제품을 다루기 간편하다. 많은 플라스틱 공정 방법은 1단계(예, 몰딩)로 이뤄지기 때문에 금속에 비해 처리 과정이 현저히 줄어든다
• 플라스틱에는 페인팅이나 도금과 같은 마무리 공정이 필요하지 않다(특별한 경우 제외)

 

열가소성 플라스틱과 열경화성 플라스틱의 차이

앞선 포스팅에서 설명한 바와 같이 플라스틱에는 열가소성(thermoplastic)과 열경화성(thermoset)의 2가지 종류가 있다. 차이점은 열경화성 물질은 가열과 성형 중 경화과정을 겪는다는 것 이며 이는 분자구조에서 영구적인 화학변화인 교차결합(cross-linking)을 일으킨다. 한번 경화된 열경화성 물질은 재가열을 해도 녹일 수 없다. 반면 열가소성 물질은 경화되지 않으며 재가열해도 고체 상태에서 액체 상태로 바뀔 뿐 기본적인 화학구조는 변화되지 않는다. 2가지 종류 중에서 열가소성 물질은 상업적으로 훨씬 더 중요하며 전체 플라스틱 수요의 80%를 차지한다. 플라스틱 성형공정은 제품 형상에 따라 다음과 같이 분류될 수 있다.

1. 시트, 필름, 필라멘트 외의 일정한 단면을 가지는 연속 압출 제품,
2. 연속 시트, 필름
3. 연속 필라멘트(섬유)
4. 대부분 속이 꽉 찬 조형 부품
5. 속이 비어 있고 비교적 얇은 벽으로 구성된 조형 부품
6. 시트와 필름으로 만들어진 단위제품
7. 주물
8. 발포(폼) 제품

다음 포스팅에서는 이러한 분류 각각에 대해 살펴분다. 상업적으로 가장 중요한 공정은 열가소성 물질 에 대한 공정이다. 가장 중요한 의미를 갖는 2가지 공정은 압출, 사출성형이다. 거의 모든 열가소성 물질의 성형 과정이 플라스틱을 유동적으로 만드는 가열 단계를 공통적으로 거치므로 용융중합체의 특성을 다루는 것에서부터 시작한다.