고분자 가공 상식 - 사출 성형 (Injection Molding)

사출성형 (Injection Molding)

 

■ 사출 성형이란?

 

 사출성형(Injection Molding)은 열가소성 고분자를 주조와 비슷한 방법으로 사출기를 통해 주형 내에 주입하고 고분자를 고형화 시켜 제품을 만드는 가공 공정입니다.

 사출성형은 대량 생산에 적합하며, 다양한 형태와 복잡한 구조의 부품을 만드는 데에 많이 사용됩니다. 

 

 

사출 성형 공정 순서

사출 성형 공정 순서

 

1) 사출기 충전(Injection)

 먼저 사출기에 열가소성 고분자인 플라스틱 원료를 녹인 상태로 주입합니다. 이때 원료는 고분자가 아직 고형화되지 않은 녹음 상태로 유지됩니다

2) 주형 닫기(Clamping)

 사출기로부터 주입된 플라스틱 원료를 주형에 주입하기 위해 주형을 닫습니다. 이 단계에서 주형은 두 부분으로 이루어져 있으며, 주형을 닫으면 원하는 형태의 공간이 만들어집니다.

3) 사출(Injection)

 주형이 닫힌 상태에서 사출기로부터 압력을 가하여 녹아있는 플라스틱 원료를 주형 내로 사출 합니다. 이때 주형 내의 공간은 원하는 제품의 형태를 가지고 있으며, 플라스틱 원료가 이 공간을 채우게 됩니다.

4) 고형화(Solidification)

 사출 된 플라스틱 원료는 주형 내에서 냉각되며 고형화 됩니다. 이렇게 고형화 된 플라스틱은 주형에서 분리되면 완성된 제품이 됩니다.

5) 주형 열기(Opening)

 고형화된 플라스틱 제품이 완성되면, 주형을 열어서 완성된 제품을 꺼냅니다. 이때 주형의 열린 형태로 다시 준비하여 사이클을 반복할 수 있습니다.

 사출성형은 높은 정밀성과 빠른 생산 속도를 가지고 있어 대량 생산에 적합합니다. 또한, 다양한 형태의 부품과 제품을 만들 수 있으며, 복잡한 형상의 부품도 정밀하게 제작할 수 있습니다.

 사출성형은 전자 제품, 자동차 부품, 가전제품, 의료기기, 플라스틱 용기 등 다양한 산업 분야에서 많이 사용되며, 현대 산업의 생산성과 효율성을 크게 향상해 주는 중요한 가공 방법 중 하나입니다.

 

■ 사출 성형의 역사

 사출공정은 고분자를 가공하여 부품을 제조하는 기술로, 현대 산업에서 광범위하게 사용되고 있습니다. 이 공정은 19세기 후반과 20세기 초반에 개발되었으며, 다양한 산업에서 대량 생산과 정밀성을 이루기 위해 발전해 왔습니다. 

사출 성형의 역사 1

초기 개발과 플라스틱의 등장

 사출공정은 초기에는 금속 주조 공정에서 영감을 받아 개발되었습니다. 19세기 후반, 금속 주조 기술이 발전하면서 이를 응용하여 플라스틱 부품을 생산하려는 시도가 시작되었습니다. 19세기말부터 20세기 초반에 플라스틱 재료가 발명되면서, 이에 적합한 가공 방법을 찾기 위한 연구가 진행되었습니다.

1920년대

 1920년대에는 사출 공정이 상용화되었습니다. 초기에는 주로 열가소성 플라스틱인 페놀 수지와 포름알데히드를 가공하는 데 사용되었습니다. 이때는 주형이 수동적으로 조작되며, 생산 능력이 제한되었습니다.

 

1940년대

 1940년대에 들어서면서 자동화 기술의 발전으로 사출공정이 대량 생산에 적합한 가공 방법으로 자리를 잡았습니다. 자동화된 사출기가 개발되면서 생산 능력이 크게 증가하였고, 다양한 산업 분야에서 사용되기 시작했습니다.

 

1950년대

 1950년대에는 플라스틱의 개발과 사출공정 기술의 발전으로 다양한 새로운 재료와 생산기술이 등장하였습니다. 이로 인해 사출공정의 적용 범위가 넓어지고, 정밀성과 품질이 높아지는 등 산업적으로 큰 발전을 이루었습니다.

사출 성형의 역사 2

1970년대 이후

 1970년대 이후로는 자동화, 컴퓨터 제어 시스템, CAD/CAM 기술의 발전으로 사출공정은 더욱 정교해졌습니다. 디지털 기술을 활용하여 제품 디자인과 생산 과정의 효율성을 극대화하며, 다양한 산업 분야에서 필수적인 가공 기술로 자리 잡았습니다.

 

 현재는 사출공정은 전자 제품, 자동차 부품, 가전제품, 의료기기, 플라스틱 용기 등 다양한 산업 분야에서 널리 사용되고 있으며, 산업의 발전과 혁신에 큰 기여를 하고 있습니다. 더욱 발전된 기술과 재료의 개발로 인해 사출공정은 더욱 정교하고 효율적으로 활용될 것으로 기대됩니다.

 

■ 사출 성형의 장점

다양한 사출성형품

대량 생산에 적합

 사출공정은 높은 생산 속도와 자동화가 가능하여 대량 생산에 매우 적합합니다. 한 번의 사이클로 많은 수의 부품을 생산할 수 있으며, 생산량을 크게 늘리는 데에 효과적입니다.

 

높은 정밀성과 일관성

 사출기와 주형의 정밀한 제어를 통해 높은 정밀성으로 부품을 생산할 수 있습니다. 제품의 크기, 두께, 형태 등을 정밀하게 조절하여 일관된 품질의 부품을 만들 수 있습니다.

 

다양한 디자인 가능

 주형의 형상을 변화시킴으로써 다양한 형태와 크기의 부품을 제조할 수 있습니다. 따라서 복잡한 형상이나 다양한 디자인의 제품도 생산 가능합니다.

원료 활용도 높음

 사출공정은 원료 낭비를 최소화할 수 있습니다. 주형 내에 플라스틱 원료를 정확하게 주입하고, 재활용이 가능한 잉여 원료는 다시 재사용하여 활용도를 높일 수 있습니다.

 

자동화 가능

 사출기와 주형의 자동화가 가능하여 인력을 절약하고 생산 효율을 높일 수 있습니다. 자동화에 의한 안정성 향상으로 인해 생산 불량률도 줄일 수 있습니다. 생산 비용 절감: 대량 생산이 가능하고, 자동화로 인해 인력과 시간을 절약할 수 있어 생산 비용을 절감할 수 있습니다.

 

 이러한 장점들로 인해 사출공정은 현대 산업의 생산성과 효율성을 크게 향상해 주는 중요한 가공 방법으로 자리 잡고 있습니다.

 

■ 사출 성형을 이용하는 고분자들

 

사출공정은 다양한 종류의 고분자를 가공하는 데에 사용되지만, 그중에서도 몇 가지 대표적인 고분자들이 있습니다. 이들은 각각의 특성과 용도에 따라 다양한 산업 분야에서 사용되고 있습니다.

폴리프로필렌(PP)

폴리프로필렌(PP)

 폴리프로필렌은 가장 널리 사용되는 열가소성 고분자 중 하나로, 가볍고 강성이 높으며 내식성이 좋습니다. 주로 가정용품, 가전제품, 자동차 부품, 의료기기 등 다양한 분야에서 사용됩니다.

 

폴리에틸렌(PE)

 폴리에틸렌은 열가소성 고분자로서 유연하면서도 강하고 내부식성이 뛰어납니다. 우유용 용기, 비닐봉지, 파이프, 접착제 등에 널리 사용됩니다.

사출성형된 ABS

아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS)

 ABS는 강성과 충격 강도가 높고 내부식성이 우수하여 전자제품, 자동차 패널, 휴대폰 케이스 등에 많이 사용됩니다.

 

폴리카보네이트(PC)

 폴리카보네이트는 투명하고 강하며 내부식성이 우수합니다. 유리와 비슷한 투명성을 가지고 있어, 안전경, 휴대전화 화면, 안경 렌즈 등에 사용됩니다.

 

폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)

 PET은 열가소성 고분자로서 음료수병, 음식저장용 용기 등에 널리 사용됩니다.

 

폴리스티렌(PS)

 폴리스티렌은 경제적이고 가볍고 투명한 성질을 가지고 있으며, 컵, 용기, 접시 등 다양한 식품용품에 사용됩니다.

 

 이 외에도 다양한 종류의 고분자가 사출공정을 통해 가공되며, 제품의 요구 사양에 따라 적합한 고분자를 선택하여 사용합니다. 사출공정을 통해 이러한 고분자들을 가공하여 다양한 제품들을 생산하고 있으며, 이는 현대 산업의 발전과 생활의 편의성에 크게 기여하고 있습니다.