압출·블로우 성형과 FRP — 압출·블로우·진공·회전·캘린더 성형·개방·폐쇄·필라멘트 와인딩 | 기계공작법 11.1-2
기계공작법Chapter 11 기타 가공 › Section 01
11.1-2 압출·블로우 성형과 FRP
앞 편의 금형에 넣어 굳히는 네 성형법에 이어 밀어내고 불어서 만드는 성형법. 열가소성 수지만 쓰는 성형법과 형틀의 수로 가르는 FRP 성형법을 정리.
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01압출 성형교재 228p
- 앞 편에서 금형에 넣어 굳히는 압축·트랜스퍼·적층·사출 성형을 봄. 금속의 압출은 5.4 에서 봤으며 이 편의 압출은 연화된 열가소성 수지를 다이 구멍으로 밀어내는 방식.
- 가열 실린더에서 연화한 수지를 회전하는 스크루로 연속해 밀어 일정한 단면의 다이(die) 구멍을 통과시킨 뒤 냉각. 다이 구멍의 단면 모양이 그대로 제품의 단면.
- 파이프·시트·창틀·전선 피복처럼 단면이 일정하고 긴 제품을 끊김 없이 대량 생산. 다이를 빠져나와 식으면서 형상이 고정되므로 열가소성 수지에만 적용.
02블로우 성형교재 229p
- 튜브 모양의 속이 빈 예비 성형물인 패리슨(parison)을 금형에 넣고, 가열 상태에서 안쪽으로 압축 공기를 불어넣어(blow) 금형 벽면에 밀착시키는 공법. 속이 빈 용기를 만들며 음료수 페트병이 대표.
1압출·블로우 성형
다이로 연속 압출한 패리슨을 잘라 사용. 얇은 용기를 빠르게 만들 수 있어 큰 용기나 손잡이가 달린 통처럼 큰 제품에 적합.
2사출·블로우 성형
사출 성형으로 정밀한 패리슨을 먼저 제작. 생산성은 낮지만 목 부분의 치수가 정확해 음료수 페트병·화장품 용기처럼 정밀도가 필요한 병에 유용.
- 금형을 닫고 공기를 불어넣는 뒷부분은 같고, 패리슨을 무엇으로 만드는가가 두 방식의 차이.
03진공 성형과 그 밖의 성형법교재 230p
- 진공 성형은 얇은 열가소성 수지 시트를 가열해 부드럽게 한 뒤 금형에 얹고, 금형의 작은 구멍으로 사이 공기를 빨아내 대기압으로 밀착. 금형이 한쪽만 있으면 되고 압력이 낮아 금형 값이 쌈.
- 일회용 컵·식품 포장 용기·계란 판 같은 얇은 제품에 사용. 가열해 늘인 시트를 식혀 형상을 고정하는 원리이므로 열가소성 수지에만 적용.
- 회전 성형은 분말 수지를 금형에 넣고 서로 직교하는 두 축으로 천천히 돌리며 가열. 녹은 수지가 금형 안쪽 벽에 고르게 붙어 굳으므로 물탱크처럼 크고 속이 빈 제품을 이음매 없이 제작.
- 캘린더 성형은 여러 가열 롤 사이로 반죽 상태의 수지를 통과시켜 얇은 필름·시트를 연속으로 뽑아냄. 폴리염화비닐 바닥재·인조 가죽에 사용.
04성형법과 쓸 수 있는 수지교재 230p
- 열경화성 수지도 쓸 수 있는 성형법은 압축·트랜스퍼·적층·사출 넷. 압출·블로우·진공·회전·캘린더 다섯은 열가소성 수지만 사용.
| 성형법 | 쓸 수 있는 수지 | 제품의 예 |
|---|---|---|
| 압축 성형 | 열경화성·열가소성 | 전기 부품, 식기 |
| 사출 성형 | 열가소성·열경화성 | 가전 외장, 기계 부품 |
| 압출 성형 | 열가소성만 | 파이프, 전선 피복 |
「열가소성만」의 기준
- 녹인 뒤 식혀 굳히는 성형을 기준으로 한 구분. 압출한 뒤 가교시키는 실리콘 고무나 반응성 수지를 부어 굳히는 회전 성형처럼, 성형한 다음 화학 반응으로 굳히는 특수한 방식은 제외.
- 따라서 표의 구분을 모든 경우의 절대 규칙으로 넓히지 않음.
05FRP 개방 성형교재 231p
- FRP 성형법은 형틀의 수로 구분. 형틀이 한 쪽이면 개방 성형, 상형과 하형 두 쪽이 맞물리면 폐쇄 성형, 맨드릴에 감아 쌓으면 특수 성형.
- 개방 성형은 오목하거나 볼록한 단일형만 써서 주로 수작업으로 제작.
- 핸드 레이업(hand lay-up)은 금형 표면에 유리섬유 매트나 직물을 깔고 붓·롤러로 수지를 발라 스며들게(함침) 하는 과정을 되풀이해 원하는 두께까지 적층. 강도에 따라 매트와 직물을 섞기도 함.
- 스프레이업(spray-up)은 수지와 잘게 자른 보강재를 스프레이 장치로 동시에 뿜은 뒤 롤러로 다짐. 두께를 고르게 맞추기 어렵고 표면이 거칠 수 있어 숙련도가 필요하나 선박 선체·대형 구조물에 효율적.
06폐쇄 성형과 필라멘트 와인딩교재 231p
- 폐쇄 성형은 상형과 하형이 맞물리는 닫힌 금형을 쓰는 성형법의 통칭이며 대표는 매치드 다이 성형(matched die molding). 금형 한쪽에 유리섬유를 깔고 수지를 주입한 뒤 금형을 닫아 가열·가압.
- 성형품 분리가 쉽고 두께를 아주 균일하게 찍어낼 수 있어 형상이 단순한 양산품에 주로 사용.
- 필라멘트 와인딩은 연속된 실 형태의 보강재를 수지 욕조(resin bath)에 통과시켜 함침한 뒤, 회전하는 맨드릴(mandrel)에 일정한 장력으로 감아 붙임. 보강재가 끊기지 않아 내압·인장 강도가 매우 뛰어나 파이프·고압 가스 용기에 사용.
- 금형을 여닫지 않고 감아 쌓으므로 개방·폐쇄 어느 쪽에도 들지 않는 특수 성형. 플라스틱 성형을 다 봄 — 다음은 가루를 눌러 굽는 분말 야금.
이 절의 핵심 정리
- 압출 성형은 연화된 수지를 스크루로 밀어 다이 구멍을 통과시키며 다이 구멍의 단면이 곧 제품의 단면이 된다.
- 블로우 성형은 패리슨에 공기를 불어넣어 속이 빈 용기를 만들며 패리슨은 압출 또는 사출로 만든다.
- 진공 성형은 가열한 시트와 금형 사이의 공기를 빨아내 대기압으로 밀착시키며 금형은 한쪽이면 된다.
- 압출·블로우·진공·회전·캘린더 성형은 열가소성 수지만 쓰는 성형법이다.
- FRP 성형법은 형틀이 한 쪽이면 개방 성형, 두 쪽이면 폐쇄 성형, 맨드릴에 감아 쌓으면 특수 성형이다.
강의 자료11.1-2 압출·블로우 성형과 FRP
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1. 7.4-2 나사 가공용 공구와 보링 머신 (표지)
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