코팅 공정플라스틱(또는 고무) 코팅은 기본 재료 위에 주어진 중합체의 층을 입히는 것을 말하며 전선과 케이블 코팅, 편평한 필름 위의 코팅과 같은 평면 코팅, 곡면 코팅(3차원 물체에 코팅)과 같은 3가지로 분류될 수 있다. 전선과 케이블 코팅은 앞서 설명한 바와 같이 기본적으로 압출 공정이다. 이번 포스팅에서는 나머지 2가지 공정에 대해 학습한다. 이 외에도 페인트, 니스, 라커, 기타 유사한 코팅이 있다.평면 코팅(Planar coating)평면 코팅은 직물, 종이 판지, 금속 박판의 코팅에 사용된다. 이 공정에 중요한 중합체는 폴리에틸렌과 폴리프로필렌이며 나일론, PVC, 폴리에스터는 비교적 덜 중요하다. 대부분의 경우 코팅의 두께는 0.01~0.05mm 사이다. 2가지 주요 평면 코팅 기술은 다음..

섬유에 대한 설명 중합체 섬유와 필라멘트 제조는 섬유산업에서 가장 중요한 분야다. 이들은 플라스틱 복합재료에서 강화재료(reinforce material)로서도 중요한 역할을 하지만 섬유산업에 비하면 활용이 아직 미약한 수준이다. 섬유(fiber)는 가늘고 길며 유한한 길이를 갖는 물질의 가닥으로 정의되고, 필라멘트(filament)는 연속적인 길이를 갖는 섬유를 의미한다. 섬유는 천연이거나 합성된 것일 수 있다. 현재 섬유시장의 75% 정도가 합성섬유이고, 그중에서 총생산량의 25%를 차지하는데, 오늘날까지 가장 중요한 재료는 면이다. 모는 면에 비해 상당히 적다. 스피닝 스피닝(spinning)이란 용어는 천연섬유를 뽑아내고 꼬아서 실을 만드는 방법에서 유래되었다. 합성섬유의 경우 스피닝은 용융중합체..

블로잉필름 압출 블로잉필름(blown-film) 압출은 얇은 포장용 폴리에틸렌 필름을 만들기 위해 광범휘하게 사용되는 방법으로서, 얇은 필름 튜브를 생산하기 위해 압출과 블로잉을 결합한 복잡한 공정이다. 이 공정은 튜브의 압출로 시작해 아직 용융 상태인 튜브를 즉시 들어 올리는 동시에 다이 맨드릴로 공기를 불어넣어 팽창시키는 것이다. 프로스트 라인(frost line)은 용융 튜브가 위쪽으로 이동하다가 응고되는 지점을 말한다. 이때 공기압이 일정하게 유지되어야 필름 두께와 튜브 반경이 균일해진다. 핀치롤(pinch roll)은 공기를 튜브 안에 가두는데, 튜브가 냉각된 후에 튜브를 압착한다. 안내롤(guide roll)과 접이롤(collapsing roll)은 부풀어진 튜브를 구속하는 역할을 하며 튜브를..

압출물의 결함 여러 종류의 결함이 압출 제품에 손상을 입힌다. 최악의 결함 중 하나인 용융체 파괴(melt fracture)는 용융체가 다이로 흘러 들어갈 때 용융체에 가해지는 응력이 너무 높아 파괴되는 결함을 말하며 이는 압출 제품이 매우 비정형적인 형상일 경우에 특히 심하다. 다음 설명과 같이 용융체 파괴는 다이 입구가 급격하게 좁아짐에 따라 용융체를 파괴하는 난류가 발생할 때 일어난다. 이는 점진적으로 좁아지는 다이에서 볼 수 있는 층류와 대비된다. 압출에서 더 흔하게 볼 수 있는 결함인 상어가죽(sharkskin)은 제품의 표면이 다이를 빠져나가면서 거칠어지게 되는 것을 말한다. 용융체 흐름이 다이 구멍을 통과할 때 경계에서 생기는 마찰은 다음과 같은 속도 분포를 갖는다. 빠르게 이동하는 중심 부..

다이 형상 다이 오리피스의 형상은 압출 제품의 단면 모양을 결정한다. 일반적인 다이 형상과 압출품의 형상을 나열하면 다음과 같다. 중실 프로파일 관과 같은 중공 프로파일 와이어, 케이블, 피복 시트, 필름 필라멘트 이 포스팅에서는 앞의 3가지 형상에 대해 설명할 것이다. 시트, 필름 공정하는 방법은 후의 포스팅에서 다룰 예정이다. 마지막 두 형상은 보통 압출이 아닌 성형 공정으로 만들어진다. 중실 프로파일 중실 프로파일은 원형, 사각형 같은 정형 단면, 건축재, 문, 창문, 자동차 내장, 외장용 자재와 같은 비정형 단면의 제품을 포함한다. 이러한 중실 프로파일에 대한 다이의 측면 단면도는 다음과 같다. 용융융합체는 스크루의 끝과 다이 사이에서 중합체의 흐름을 직선으로 만드는 스크린팩과 파쇄판을 통과한다...

압출 압출(extrusion)은 금속과 세라믹뿐만 아니라 중합체에서도 기본적인 성형 방법 중 하나다. 압출은 길고 연속적인 제품을 만들기 위해 재료에 압력을 가해 다이 오리피스를 통과하게 하는 압축 공정이며 제품의 단면적은 오리피스의 모양에 따라 결정된다. 중합체 성형공정으로서의 압출은 튜브, 관, 호스, 구조재(창문과 문과 같은), 시트, 필름, 연속 필라멘트, 피복된 전선, 케이블 등과 같은 제품을 대량으로 생산하기 위해 열가소성 재료, 탄성 중합체(elastomer)에 광범위하게 사용되며 열경화성 재료에는 잘 사용되지 않는다. 이러한 제품들에 대해 압출은 연속적인 공정으로 수행되고, 그 후 압축물(extrudate)은 요구되는 길이로 잘라진다. 이 포스팅에서는 기본적인 압출공정을 설명하고, 다음 포..

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 ..

열가소성 중합체를 성형하기 위해서는 액체 상태의 농도에 이르도록 가열해야 하는데, 이러한 상태를 용융중합체(polymer melt)라 한다. 용융중합체는 여러 가지 독특한 특성을 가지고 있는데, 이 포스팅에서는 그중 2가지인 점도와 점탄성에 대해 설명한다. 점도 용융중합체는 분자량이 크기 때문에 높은 점도(viscosity)를 가지는 걸쭉한 유체다. 앞서 설명한 바와 같이 점도란 유체가 흐르면서 생기는 전단응력과 전단속도를 연관 짓는 유체 특성이다. 점도는 중합체 공정에서 매우 중요한데, 이는 대부분의 성형 방법들이 용융중합체를 작은 관이나 다이의 틈으로 흘려보내는 과정을 포함하기 때문이다. 유속은 큰 편이기 때문에 높은 전단속도를 발생시키며 결과적으로 전단응력 또는 증가한다. 따라서 이러한 공정을 수행..

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 ..

유리 제품의 열처리는 유리 성형공저으이 세 번째 단계다. 어떤 제품에는 부가적인 마무리 공정이 수행되기도 한다. 열처리 공정 유리 제품은 성형을 한 후에 강도를 감소시키는 내부 응력을 갖는다. 이러한 내부 응력을 없애기 위해 금속성형에서와 마찬가지로 유리성형에서도 어닐링(풀림)을 시킨다. 풀림이란 유리를 어느 온도까지 가열한 후에 응력, 온도 구배를 없애기 위해 일정 시간 동안 유지하는 것을 의미한다. 그리고 응력의 형성을 억제하면서 천천히 냉각시키다가 상온까지는 더 신속히 냉각시킨다. 일반적인 풀림 온도는 대략 500°C이다. 일정 온도에서 머무르는 시간, 가열, 냉각 속도는 유리의 두께에 따라 달라지며, 일반적으로 필요한 풀림 시간은 유리 두께의 제곱에 비례한다. 현대적인 유리 제조공장의 어닐링은 레..