다이 형상과 압축 제품에 대한 설명

다이 오리피스의 형상은 압출 제품의 단면 모양을 결정한다. 일반적인 다이 형상과 압출품의 형상을 나열하면 다음과 같다. (1)중실 프로파일, (2)관과 같은 중공 프로파일, (3)와이어, 케이블 피복, (4)시트, 필름, (5)필라멘트.

이 포스팅에서는 앞의 3가지 형상에 대해 설명한다. 시트, 필름을 공정하는 방법과 필라멘트 생산은 추후의 포스팅에서 설명한다. 마지막 두 형상은 보통 압출이 아닌 성형 공정으로 만들어진다.

중실 프로파일

중실 프로파일은 원형, 사각형 같은 정형 단면, 건축재, 문, 창문, 자 동차 내장, 외장용 자재와 같은 비정형 단면의 제품을 포함한다. 이러한 중실 프로 파일에 대한 다이의 측면 단면도는 다음과 같다. 용융중합체는 스크루의 끝과 다이 사이에서 중합체의 흐름을 직선으로 만드는 스크린팩과 파쇄판을 통과한다. 그 후 (일반적으로) 좁아지는 다이 입구로 흘러 들어가는데, 이러한 입구는 층류를 유지하고 모서리에서 사점(dead spot)이 생기지 않도록 해준다. 이리하여 용융체가 다이 구멍을 통과한다. 다이를 빠져나가는 중합체 재료는 여전히 말랑말랑하다. 높은 점도를 가지는 중합체는 냉각 중 제 모양을 잘 유지하기 때문에 압출에 가장 적합한 재료다. 냉각은 공기 바람 물 분사 또는 물통 속으로 압출물을 통과시키는 방법으로 이뤄진다. 다이 팽창을 보정할 목적으로 다이 구멍은 용융중합체의 회복력을 줄이기 위해 충분히 길게 만든다. 그리고 압출물을 당겨 다이 팽창을 감쇄시킨다.

원형이 아닌 형상일 경우 다이 구멍의 단면을 원래 원하는 모양과 약간 다르게 설계해 다이 평창의 효과를 보정할 수 있다. 사격 단면에 대한 보정을 압축된 마름모 모양과 같다. 재료마다 다이 팽창의 정도가 다르기 때문에 다이 모양은 압출되는 재료에 따라 달라진다. 복잡한 단면을 생산하기 위해서는 다이 설계자의 상당한 기술수준과 판단이 필요하다.

중공 프로파일

튜브, 파이프, 호스, 단면에 구멍이 있는 제품과 같은 중공 프로파일을 압출하기 위해서는 맨드릴(mandrel: 심봉)이 필요하다. 전형적인 다이 구성을 다음 설명에 나타냈다. 맨드릴은 삼각대(spider)를 이용해 위치를 잡게 된다. 튜브 벽을 하나로 합쳐야 하기 때문에 용융중합체는 맨드릴을 지지하는 다리 주위를 흐르게 된다. 종종 맨드릴은 공기 채널을 포함하는데, 이는 압출물이 냉각하는 동안 내부의 모양을 유지하는 것을 도와준다. 파이프, 튜브 는 물통을 이용하거나 말랑말랑한 압출물을 물통 속으로 넣어 냉각시킨다. 이때 내부의 공기압을 유지하면서 튜브의 외경을 제한하기 위해 슬리브가 사용된다.

 

전선과 케이블의 피복

전선과 케이블의 피복 절연을 위한 전선, 케이블의 피복은 가장 중요한 중합체 압출 공정 중 하나다. 전선 피복에서 용융중합체는 다이를 통해 빠른 속도로 당겨지는 무피복 전선에 덮이게 된다. 이때 피복이 잘 붙도록 전선과 중합체 사이에 약간의 진공이 만들어진다. 피복된 전선은 냉각 중 단단해지는데, 일반적으로 물통을 통과시키는 것으로 냉각이 이뤄진다. 완제품은 큰 스풀에 50m/s의 속도로 감기게 된다.