플라스틱 성형가공 해설

▶ 각종 플라스틱의 특징과 용도

1.열경화성수지(thermosetting resin)

 열경화성이 있는 수지를 말하며 대표적인 것으로서 페놀수지, 우레아수지, 멜라민수지, 불포화폴리에스텔수지, 에폭시수지, 디아릴프탈레이트수지
폴리우레탄수지, 규소수지, 폴리아미드수지 등이 있다. 이것들은 경화전에는 비교적 저분자량물질(액상 또는 고상)에서 이루어지고 실온에서 혹은
가열에 의해서 유동성(가소성이라고도 한다.)을 나타내는데 경화제나 촉매 또는 열의 작용에 의해 화학반응(경화반응)을 일으키고, 불용불융성의
경화수지(thermoset resin 또는 cured resin)로 변화한다. 따라서, 성형, 접착 도장등의 가공조작을 이들의 수지재료가 유동성을 잃지않는 한도내에서 행해진다. 경화수지는 일반적으로 내열성, 내약품성이 풍부하고, 경도가 높아서 기계적성질이랑 전기적성질이 우수하기 때문에 공업재료나 식기등으로서 각종용도에 쓰인다.

2.열가소성수지(thermoplastic resine thermoplastics)

가열하면 연화하여 가소성을 나타내고, 냉각해서 고화되는 플라스틱을 총칭해서 말한다. 이 종류의 플라스틱에서는 가열공정에 있어서 약간의 산화반응이 열분해반응을 동반하는 경우가 있지만 본질적인 분자구조의 변화는 없다. 성형가공의 원리는 열경화성 수지와 다르고 가열시켜서 연화상태로 된 사이에 형상을 성형하는 조작을 행한후 즉시 냉각시켜서 고화된 제품을 얻는 것이다. 그렇기 때문에 성형사이클은 인반적으로 열경화성수지의 경우보다도 짧고 동일형상의 성형품의 대량생산에 적용할 수 있고, 스크랩이나 성형불량품을 재사용하는것도 가능하다. 열가소성수지는 분자 구조적으로 살펴보면 직쇄장고분자(약간의 불순물을 포함 하고 있는것도 있다)의 집합체이고, 이점에 있어서 가교구조를 보면 열경화성수지와 본질적으로 다르게 되었고, 내용제성이나 열변형온도등은 열경화성수지보다도 약하다. 그러나 적당한 방법에 의하면 쇄상분자를 가교구조에 따라서 내열성을 향상시키는 것도 가능하는데 가교폴리에틸렌 등은 이것의 예이다. 열가소성 수지에 속하는 대표적인 플라스틱에는 염화비닐수지, 초산 비닐수지, 폴리스티렌, ABS수지, 아크릴수지, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 불소수지, 폴리아미드수지, 아세탈수지, 폴리카보네이트, 섬유소 플라스틱 등이다.

▶ 플라스틱의 성형가공법

성형이란 소재에 열이나 외력을 가하여 일정한 형상의 것을 만드는 조작이며, 성형공정은 유동화, 부형,고화의 3단계로서 이루어지며, 고화의 경우 열가소성수지는 냉각에 의해, 열경화성수지는 가교반응에 의해 이루어진다. 대부분의 경우 알갱이, 미립자, 작은 조각이나 분말 형태의 열가소성수지를 유동할 수 있도록 열로 용융시켜 금형 안으로 성형하고자 하는 플라스틱을 강한 압력으로 밀어 넣고 냉각하여 경화시킨다. 각종 플라스틱의 성형방법은 다음과 같다.

주) ◎ : 이용강도가 높은 성형법      ○ : 비교적 이용도가 낮은 성형법

1.압축성형(compression molding)

열경화성수지의 가장 보통의 성형법이다. 성형재료를 가열한 금형의 움푹팬곳(캐비티라고 한다)에 넣어 압축성형기(프레스)에 의해 가압성형한다.
성형재료는 캐비티속에서 가열되어서 일단 유동상태로 되어 캐비티의 구석구석까지 퍼짐과 동시 화학반응을 일으켜서 경화하므로 적당한 시간
(경화시간이라고 한다)후 금형을 열고 성형품을 꺼내 플래쉬제거 등의 뒤 마무리가공을 하여 제품을 얻는다. 성형가공공정을 크게 나누면 성형공정과
마무리가공이 된다.
성형공정을 ① 성형재료가공칭량(터브렛머신을 사용해서 터브랫 가공으로 할 경우도 있다) ② 캐비티에 재료의 장입(이전에 예열할 경우도 있다)
③ 가압조작(저압가압, 가스뺌 고압가압) ④ 경화공정 ⑤ 성형품꺼냄 금형의 청소 등으로 된다. 마무리가공공정에는 ① 플래쉬 뗌 ② 광택냄 등이 있다.
그리고 대형품이나 살두꺼운 것 성형에는 능률과 품질향상을 위해서 보통 고주파예열이 해진다. 표는 대표적인 성형재료와 2성형조건이다.
경화시간은 성형온도나 성형품의 살두께에 따라 최적경화도가 얻어지도록 적당히 정해야 한다. 열가소성 수지에도 살두꺼운 제품의 성형이나 소규막생산의 경우 압축성형이 해진다. 이경우 요령은 성형재료를 가열가압 부형(부형)한 후 금형을 냉각해서 성형품을 꺼내는 것이다.
일반으로 압축성형에서는 사출성형이나 트랜스퍼성형에 비해 유전재나 분자의 배향이 적어 내부응력이 적은 성형품을 얻기 쉬운 것이 특징이다.

2. 이송성형(transfer molding)

이송성형 압축성형과 함께 넓게 이용되고 있는 열경화성수지의 성형법의 하나이고 가열실(transferpot, transfer chamber)중에서 가소화시킨 재료를
좁은 통로(sprhe, runner, gate 등)로부터 가열한 cavity내에 압입해서 성형하는 것이다. 사출성형과 비슷하지만 가열실중에 1회분의 주입량만큼의
재료를 장입해 매회가열실에 잔류한 경화물(cull 리라고한다) 취출하는 점이 서로 다르다. transfer 성형법은 압축성형법에 비교해 ① 경하시간이 단축된다.
② 균일경화에 의해 성형변형이 감소한다. ③ 폐쇄금형중에 재료를 주입하기 때문에 성형품의 치수정도가 높다. ④ insert의 손상이 없다.
⑤ 후래쉬가 적고 마무리가 용이한 등의 이점이 있다. 한편, 단점은 ① 재료의 불필요한것이 많은것 ② 높은 형체압을 요하는것 ③ 성형재료중의 충전재가 배향하고 성형품의 방향성이 나오기 쉬운것 등이 있다. 이 성형법에는 크게 구별해서 압축성형기를 사용하는 pot식 transfer 성형과 보조 ram을 갖춘 소위 transfer 성형기를 이용하는 플렌저식 transfer 성형의 2개의 형식이 있다. 전자는 생략해서 pot 성형 후자는 플렌저 성형이라고도 불리운다.

3.사출성형(injection molding)

사출성형은 압출성형과 함께 열가소성 수지의 중요한 가공법으로서 발전하여 왔다.
최근에는 특히 사출성형기의 발전이 누부시고 예컨대 성형조건의 설정이나 관리면의 컴퓨터가 도입되고 프로그램 제어에 의해서 전자동으로 고품질
제품을 용이하게 생산할 수 있게 되었다.
이 가공법은 열가소성, 열경화성의 모든 플라스틱 재료에도 적용된다. 원리적으로는 실린더 속에서 가열, 유동화시킨 성형재료를 고압으로 금형내에
사출하고 냉각고화(열가소성수지) 또는 경화(열경화성수지)를 기다려서 금형을 열고 성형품을 꺼집어낸다.
따라서 성형재료가 열가소성이냐 열경화성이냐에 따라서 실린더 온도나 금형온도가 다르지만 원리적으로는 유사하다.

4. 압출성형(extrusion molding)

플라스틱을 가열실린더에서 연화용융시켜 스크류로 압출해서 단면형상이 일정한 제품을연속적으로 성형하는 방법인데 이에 필요한 기본 요소는 압출기다
이 인수장치의 3자이다. 이중 압출기는 성형재료를 가열하여 균일한 유동상태로함과 동시에 가압해서 연속적으로 내보내는 펌프역할을 하고, 다이는 성형재료를 소정형상으로 갖추는 작용을하며, 인수장치는 다이에서 압출된 성형품의 형상이나 치수를 정확하게 규제하면서 냉각해서, 인수하는 작용을 맡고 있다. 압출성형은 일반으로 열가소성 플라스틱 가공에 이용되어 파이프 시트 필름 피복전선 이형품 펠리트 등 제조에 이용된다. 열경화성수지의 경우는 다이온도를 경화온도로까지 높여 다이내에서 경화시키면서 성형한다. 주로 페놀수지가 사용되며 내식성 파이프가 이 방법에 의해 제조되고 있다.

5. 발포성형(forming expansion molding)

기계적교반, 휘발성, 분해성, 수용해성발포제를 사용해서 기포체를 제조하는 공정을 말한다. 발포성성형을 크게 나누면, ① 블록성형(후판) ③ 판상성형 ③ 금형을 사용하는 형물성형등으로 되는데, 이들에게는 보통의 사출, 압출, 압축, 진공성형 등의 적용이 가능하다.
또 인티그럴스킨(스트럭춰얼폼)법 및 반응사출성형법(RIM) 등에 의해서도 발포성형할 수가 있다.

6.진공성형(vacuum forming)

열성형법중 가장 널리 행해지고 있는 방법으로 시트를 형위에 클램프 한채가열연화(加熱軟化)시켜 형과 시트와의 틈을 진공으로 해서 시트를 형에 밀착 시켜서 성형하여, 냉각후 진공을 비어 성형품을 꺼내는 방법이다. 이 방법을 스트레이트포밍(암컷 성형품)과 드레이프 포밍(숫컷형 성형)의 두개로 대별된다. 전자는 그저 진공에 의해 암컷 형에 직접 시트를 흡착시켜서 성형하는데 후자는 수컷형으로 일단 세트를 예장(豫張)한 후 성형하므로 깊은 것을 교축하는데 적합하다. (그림참조) 진공성형의 성형압력은 1kgf/㎠ 이하이므로 성형기, 형(목형, 열경화성 수지형, 알루미늄형, 주물형)등이 저렴해서 대형품이나 박물품(薄物品) 성형에 적합하다. 착판(着板)류, 레저보드, 전기냉장고의 상자, 캐비닛, 아이스크림컵, 두부나 계란의 포장 용기등이 그 예이다. 사용재료로서는 경질염화(硬質鹽化)비닐수지, 내충격성 폴리스티렌, ABS수지가 주이고, 이밖에 폴리프로필렌, 아크릴수지, 고밀도 폴리에틸렌, 폴리카보네이트, 에틸렌-초산(酢酸) 비닐공중합체나 이들을 조합한 다층신출성형판(多層神出成形板)등도 사용된다. 발포 폴리스티렌이나 발포 폴리에틸렌시트도 이 방법으로 성형된다.

▶ 플라스틱의 성형조건

1. 스틸렌계 재료의 성형조건

스티렌계 수지는 비교적 낮은 온도 영역에서 용융점도가 낮고 점도의 내려감이 완만하므로 성형온도폭도 넓으며, 성형하기 쉬운 재료이다.
스티렌계 수지에서는 GPPS·HIPS·AS와 ABS의 4종류로 총칭하며, 각각 기계적·열적 특성이나 성형성 등이 달라 그 특성을 살린 분야에 선택·실용되고 있다. 스티렌계 수지의 성형은 플랜저 타입이나 스크류 타입의 성형기 어느 것에도 사용되지만 스크류 타입이 일반적으로 사용되고 있다.
이 수지는 비교적 양호하고 얇은 두께로 대형제품까지 성형이 가능하다.

스티렌계 수지의 사출성형상 일반적인 주의사항은 아래와 같다.

성형온도	일반적으로 190~240℃의 범위에서 설정되지만 성형기의 성능·성형품의 형상·두께·크기·금형구조에 따라서도 다르다. 수지의 유동성은 성형온도에 크게 영향을 끼치므로 변동이 적도록 조정한다. 실린더온도의 설정은 중부를 최고로 하고 전부는 10~20℃낮게, 후부는 20~30℃낮게 하는 것이 일반적이다. 플래시 발생이나 싱크마크 등은 성형온도로 조정하지 않는 것이 좋다. 일반적으로 AS : 230℃, ABS : 220℃, GP ·HIPS : 220℃정도로 하고 있다
사출압력	너무 높으면 이형이 나쁘게 되거나 플래시 발생을 초래하며, 또 성형품 내부에 왜곡을 남겨 크랙의 원인이 되므로 주의를 요한다. 용융수지는 금형내에 급속히 사출충전되는 것이 바람직하다. 따라서 성형기에 2차 조정이나 속도조정기구가 있으면 충분히 활용할 것이며, 재료사출량의 90~95%가 충전되었을 때 2차압으로 절환하여 압력을 일차압의 약 80%정도로 낮게 하고 충전을 완료시키면 좋다. 사출속도가 매우 빠르면 제팅 현상이 나타나거나 오버쇼트가 되는 일이 있으므로 일반적으로 500~1200mmf/㎠의 범위를 적용하는 것이 좋다
금형온도	일반적으로 높은 쪽이 유동저항이 적고 내부변형이 적으며 표면 광택이 양호한 성형품이얻어진다. 대략 50~60℃의 범위가 적용되지만 성형사이클의 단축을 위해 냉각수를 통과하는 일도 있다. 어느 경우도 금형온도는 큰 변화가 없도록 그리고 균일하게 조정되는 것이 바람직하다.
금형	스프루·런너는 될 수 있으면 굵고 짧게 하여 압력손실을 극력 방지하는 설계로 한다. 게이트는 핀포인트·다이렉트가 대표적이지만 성형품의 크기·두께·형상에 따라 선택한다. 핀포인트 게이트는 랜드를 직경의 반 정도로 하는 것이 좋은 결과를 얻는다. 다수개 취출금형에서는 게이트 균형을 신중하게 한다. 스티렌계 수지에서는 유동성·이형성·인성개량을 목적으로 윤활제를 첨가하는 일이 있으므로 주의를 요한다. 또 장기간 방치에 의해 흡습하는 있으므로 성형할 때는 80~90℃에서 최저 2시간의 예비건조를 할 필요가 있다. 특히 ABS의경우 더욱 필요하다.

 가. PE

PE는 중합방법에 의해 성상이 다르므로 일반적으로 저밀도(고압법)PE와 고밀도(중저압법)PE로 구분된다. LDPE는 비중이 0.918로서 HDPE의 비중 0.95~0.965에 비해 유연하며 성형성이 뛰어나다. 포장재로서의 필름이나 라미네이트 재료로서의 용도가 대부분이지만 사출성형용으로서는 유연성과
성형성을 살린 분야나 유동성 개량용으로서 HDPE나 PP에 블랜드하여 잡화에 사용되는 것도 있다.
HDPE는 LDPE에 비해 가성·내충격성이 뛰어나 원통용기나 컨테이너 등의 대형 성형품 분야에서 실용되고 있다.
LDPE는 뛰어난 성형성을 가지고 일반적으로 MI 2~60의 것이 사용된다. 플랜저·스크류 타입어느 성형기도 사용된다. 동일 MI의 HDPE에 비해
동일온도에서 스파이럴 플로우 길이가 길고 성형온도를 낮게 해도 성형이 된다. 성형온도와 금형으로부터의 취출온도에 있어 에너지의 차이가 작으므로
수지의 연화온도가 낮음에도 불구하고 냉각시간이 짧게 된다. 또 유연성이 커서 강성이 낮으므로 금형으로부터의 이형이 용이하여 언더 커트를 부착할 수 있는 것과 상온에 대한 고온도영역에 있어서 비용이 작고 결정화 도가 낮으므로 HDPE에 비해 성형수축률이 작게 되는 것과 성형온도를 높게 하고 금형온도를 균일하게 하며 사출압력도 쇼트쇼트가 되지 않을 정도로 낮춤으로써 성형 사이클을 짧게 하는 등 특징을 가지고 있다. HDPE는 PP와 성형조건이 비슷하여 제품·금형설계에 있어 유의할 필요가 있다. LDPE와 같이 성형수축률이 크고 금형설계에 있어서 20/1000~30/1000의 수출률을 보아야 한다. 성형조건중에서는 성형온도·사출압력·금형온도가 성형품에 주는 영향은 크다.

용융수지	용융수지온도를 높게 라면 일반적으로 표면광택이 증가하여 외관이 좋게 되지만 성형수축률은 크게 되는 경향이 있다. 또 지나치게 저온이면 성형수축률은 크게 되어 변형한다. 일반적으로 성형온도는 180~300℃의 범위이다. 그러나 실제로는 최저 충전온도보다 얇은성형품은 40~50℃, 두꺼운 성형품에서는 20~30℃높게 하는 것이 바람직하다
사출압력	사출압력 및 사출속도는 금형 캐비티내의 수지온도가 거의 균일하게 되며 성형품의 밀도와 강도를 균일하게 하기 위해서도 높게 그리고 빠른 것이 좋다. 충전후에는 성형품에 과대한 응력을 주지 않게 하기 위해 낮은 유지압력으로 절환한다. 유지 압력을 높게 하면 성형수축률을 적게 할 수가 있다 .단, 너무 높으면 과충전으로 게이트부의 변형이 크게 되고 균열의 원인이 되므로 주의할 필요가 있다.
금형온도	일반적으로 금형온도를 높게 ▶하면 성형품의 광택이 증가하지만 성형사이클이 길게 되어 충격강도가 저하한다. 또 성형수축률이 크고 비중도 크게 된다. 금형온도가 낮으면 급냉을 수반하여 냉각변형이나 분자배향에 의한 성형품의 변형이나 포층박리가 생기기도 하고 과냉각에 의한 금형면에 결로가 생겨 성형품의 외관을 나쁘게 한다. 일반적으로 금형온도는 30~80℃범위로 한다. PE는 특히 성형품의 게이트부가 다른 수명에 비해 강도가 낮게 되는 경향으로 인해 게이트부의 균열이 강해진다. 이 원인은 게이트부의 냉각이 다른 부분보다 늦다는 것과 성형기로부터 압력을 끝까지 받아 수축변형·성형변형·내부변형이 집중하여 약하게 된다. 따라서 금형설계를 할 때 게이트부를 양호하게 냉각이 되도록 배려할 필요가 있다. 성형수축률은 성형품의 두께에 따라서도 다르며 두꺼운 성형품이 크게 된다. 그러나 성형수축률의 흐름방향과 직각방향의 차는 얇은 경우가 크다. PE의 유동성에 영향을 주는 성형조건의 요인 기여도는 사출압력이 70~72%, 수지온도가 25~28%, 금형온도가 2~3%로PP와는 반대의 경향을 띠고 있다.

나. PP

PP는 결정성 플라스틱으로 많은 성질을 갖고 있어 PE와 비슷한 성질을 가지고 있다.
범용 플라스틱중에서도 비중이 0.90~0.91로 가볍고 유동성이 뛰어나므로 초대형 성형품, 초얇은 성형품의 성형이 용이하다.

성형기	플랜저·스크류 타입 어느 것이나 좋지만 스크류 타입이 성형온도를 낮게 설정할 수가 있어양품질의 성형품을 얻는다는 점이 유리하다. 성형기의 크기는 비중이 작으므로 성형품 중량이 약 1.5배정도의 일반적인 용량의 성형기가 접합하다.
금형	PP의 특성으로 특히 성형수축이 크고 변형이 비결정성수지인 PS나 ABS에 비해 눈에 띄기때문에 금형냉각에 있어 특히 코어 냉각을 충분히 할 수 있도록 배려하여 설계한다.
성형조건	기계성형품의 크기·형상·금형구조 및 수지의 그레이드에 따라 다르지만 각 요인의 조건범위는 다음과 같다.
성형온도	200~300℃의 범위로 성형한다. 성형온도가 저온으로 되면 분자배향이 생겨 변형 또는 충격강도의 저하 등을 초해할 염려가 있으므로 약간 높은 듯이 설정하는 것이 좋다. 성형온도 설정의 대충 보기로서는 쇼트쇼트가 되지 않는 최저 성형온도에서 20~30℃ 높은 온도 또는 성형품을 열탕속에 침적하여 뒤틀림이 생기지 않는 최저온도로 한다.
금형온도	40~60℃로 표준이다. 싱크마크가 눈에 띄는 성형품에서는 다시 낮게 한다. 상자형 성형품벽측의 내휨방지에도 코어를 충분히 냉각하여 캐비티의 온도차를 두는 것이 효과적이다. 또금형온도에 의해 성형수축률이 변화하므로 치수정밀도를 요구하는 성형품의 경우는 특히 금형온도 조절기를 사용하는 것이 양품질의 성형품을 얻는 포인트이다
사출압력	플래시가 발생하지 않는 최고 압력이 좋다. 일반적으로 800~1200Kgf/㎠가 표준이다.싱크마크 보이드가 나오기 쉬운 성형품에서는 약간 높게 한다.
사출시간	5sec 이상으로 한다. 싱크마크·보이드가 문제가 될 경우에는 길게 하고 게이트측의 플래시가 문제가 될 때는 짧게 한다. PP는 흡수성이 거의 없으므로 성형할 때 예비건조는 필요하지 않으며 착색도 드라이 컬러·마스터배치 컬러·액상 컬러 등이 사용되어 컬러 팰릿과 같은 성형이 된다. 금형성계에서 수축률은 18/1000를 중심으로 14/1000~22/1000의 범위로한다. 또 성형품의 두께는 1.8~2.5mm가 적당하며 균일한 설계가 바람직하다. 게이트는 핀포인트, 다이렉트, 특수게이트 어느 것이나 적용된다. 핀포인트 게이트의 경은0.5~1.5mm이고 랜드는 1.0~2.0mm의 범위로 짧은 것이 좋다. 다이렉트 게이트의 경은 과대해도 그 효과는 적으며 б8mm 이하로 한다. 따라서 길이를 될 수 있는 한 짧게 하는 것이 효과적이다 . PP의 성형에서는 금형의 냉각이 중요하며 냉각수공의 배려를 충분히 검토하여 설치하도록한다. 냉각수공의 간격은 냉각수공의 중심에서 40~45mm로서 성형품과 냉각수공의 접근거리는 냉각수공의 벽에서 25mm 이내로 하는 것이 좋은 결과를 얻을 수 있다. 또 금형 냉각수출입구의 온도차는 성형중에 ±2~3℃의 범위가 되도록 냉각수의 유량을 조절하는 것이 중요하다. PP는 유동성이 뛰어나 초얇은 성형도 가능하지만 경험으로는 최저 두께는 0.33mm가 한도이며 그 이하의 두께에서는 배향에 의해 세로 균열이 생겨서 실용적이지 못하다. 유동성에 대한 성형요인의 기여는 성형온도가 65~70%, 사출압력이 27~30%, 금형온도가 2~3%의 범위이다.

다. PVC

PVC는 다른 플라스틱과 달라 많은 안정제를 배합할 필요가 있다. 그 이유는 가공시에 열분해온도가 낮기 때문이며 무기소제의 경질에서 연질 및 초산 비닐 공중합체에 이르기까지 여러 가지로 배합할 수 있다.PVC는 용융시 점도가 높고 가공시의 온도가 PVC자신이 분해온도가 접근되어 있어 열분해에 의한 탐이나 금형부식의 문제가 있으므로 성형할 때 엄밀한 온도조절이 필요하다. 유동성의 개량대책으로서는 수지 자신의 중합도 조절이나 에틸렌, 프로필렌, 초산비닐, 에틸렌포산비닐, 비닐에테르 등을 공중합하는 방법 또는 가소제의 첨가에 의해 유동성을 향상시키고 있으나 반면 기계적 성질의 저하, 내열성의 저하를 가져오는 수가 있다. 열안정성의 개량 대책으로서는 안정물의 선택이다.

중량재, 활재의 작용에 의해 수지 및 수지와 스크류 실린더벽이나 게이트부에서의 마찰을 적게 하여 발열을 막는 등의 수단이 강구되고 있다.

성형기	플랜저 타입은 재료의 체류가 많고 균일 용융이 곤란하여 열분해나 플로우 마크의 원인이되기 쉬우므로 피하는 것이 좋다. 따라서 스크류 타입의 사용이 바람직하다.
금형	열분해하기 쉬우며 유동성이 나쁘다는 것을 고려한 설계가 필요하며 스크루 런너, 게이트는 수지 유동을 살리고 압력전달을 용이하게 하기 위해서 굵고 짧게 하여 제품의 두께를 가능한 두껍게 한다. PVC는 열분해에 의해 발생하는 염산이 금형을 부식시키므로 만일을 고려하여 수지의 유로는 모두 경질 크롬도금 처리한다. 또 다른 플라스틱과도 적용되는 수가 있으므로 PVC에서는 슬러그 웰의 설치가 양품 성형에서는 중요하다.
성형조건	PVC에는 각종 배합이 있어 다양하므로 성형조건 설정은 될 수 있으면 각 요인을 낮게 한다. 성형기로서는 스크류 타입의 사용이 적합하지만 성형기의 노즐에는 오픈 노즐을 사용하여 스크류는 PVC수지용의 원추 헤드의 것이 좋으며 역류 방지장치의 사용은 피한다.
성형온도	낮게 하는 것이 좋지만 일반적으로는 180~190℃의 범위로 한다. 성형중 온도관리에는 충분히 유의할 것과 동시에 때때로 퍼지에 의해 수지온도를 점검하는 것이 좋다.
사출압력	약간 높게 설정한다. 800~1200Kgf/㎠범위로 주의해야 한다.
사출속도	다른 플라스틱에 비해 약간 낮게 한다. 속도가 빠르면 게이트부에서의 마찰열에 의해 탐의 원인이 되므로 중 저속의 범위를 선택한다.
스크류 배압 및 회전수	이것도 낮게 한다. 배압이 높으면 노즐에서의 수지 유출이 있어 플로우 마크의 원인이 된다.또 스크류 회전수가 수지 점도가 높고 스크류 부하가 크기 때문에 발열이 많게 되어 분해의 원인이 되기 쉽다. 일반적으로 배압은 5~15Kgf/㎠로서 스크류 회전수는 20~40rpm의 범위가 적당하다. PVC의 성형은 열분해되지 않도록 함이 최량이며 성형 종료후는 반드시 실린더내를 안정된 PE나 PP로 치환하여 PVC를 잔류하지 않게 한다. 만일 분해했을 때는 속히 PE나 PP로 치환조작을 하여 필요에 의해서는 실린더·스크류의 분해 청소를 확실히 실시한다.

2. 아크릴계 재료의 성형조건

가. PMMA

PMMA는 투명성이 뛰어나고 성형수축률도 GPPS에 비해서 작고 주로 판재·조명기구·후드 등 고급부품에 사용된다. 사출성형용으로서의 PMMA는 메터그릴산 메틸의 중합체를 주성분으로 한 것으로 유동은 PS보다 나쁘므로 높은 성형온도가 필요하다. 재료의 타입은 내열성이 높은 표준타입과 유동성이 좋은 하이 플로우 타입 및 그 중간의 타입이 있어 각각 선택 사용된다. PMMA는 흡습성이 있어 성형을 할 때는 충분히 건조하여 수분을 제거한다. 일반적으로 80~100℃이 열풍 건조를 2~3시간 행한다. 또 이 수지는 유동성이 PS보다 떨어지므로 성형온도의 조절이나 금형설계에 의해 유동저항을 적게 하도록 배려할 필요가있다.
스프루·런너는 될 수 있으면 굵고 짧게 하는 것이 좋다. 특히 런너가 길게 될 경우는 Ø10mm로 하는 것도있다. 스프루의 근원에는 콜드 슬러그 웰 제거의 DROP을 부착하는 것이 중요하다. 유동성이 떨어지므로 PS보다 약간 고온·고압으로 성형되지만 수지온도가 너무 높으면 성형품이 깨지기 쉬우며 유동성이 낮으므로 성형품의 두께가 두껍게 설계되는 일도 있다. 일반적으로 수지온도는 200~220℃로 사출된다. 실린더온도의 설정은 PC에 유사한 전저·후고의 경사 설정이 되는 것이 많지만 호퍼 밑의 과열로 수지가 용해하여 먹혀 들어가는 불량 송입에 의해 편차가 없도록 관리해야 한다.
경사 설정온도의 예로서는 노즐 200℃, 전부 200℃,중부 230℃, 후부 240℃등이다. 사출압력은 일반적으로 900~1.200Kgf/㎠의 범위에서 성형되지만 재료 그레이드, 성형품의 형상 등을 고려하여 결정한다. 또 금형온도는 높은 쪽이 유동성을 살리므로 내부 변형이 적고 성형품의 물성 즉 내열성·내크레이징성 등이 개선되지만 너무 높으면 싱크마크가 발생한다. 일반적으로 60~80℃가 표준이다. 성형수축률은 0.3~0.5%로 두꺼운 성형품의 경우 약간 크게 된다. 성형품의 변형은 강성과의 관계에서 눈에 띄지 않지만 성형품내부 왜곡이 남으면 성형품의 물성이 나쁘게 되므로 일반적으로 어닐링된다. 어닐링은 열변형 온도보다약간 낮게 70~80℃로 수시간 처리한다.


나. AN(ACRYL NITRILE)

AN은 용융점도가 높고 열안정성이 충분하지 않기 때문에 성형기 선정조건의 설정이 중요하다.
비결정성 플라스틱이며 성형수축률은 0.2~0.5%로 작다. 유동성이 나쁘므로 얇은 성형은 어렵다. 또 흡습성이 있으므로 예비건조가 필요하다.
 

성형기	일반적으로 스크류 인라인 타입의 성형기가 사용되지만 사출압력이 100~2000Kgf/㎠이고 수지 체류량은 많아도 3~4 쇼트 이하의 사이즈가 바람직하다. 스크류는 L/D는 12~20이고 압축비는 2.0~2.2 그리고 공급부, 압축부, 계량부의 비는 1:2:1 이 적당하다. 또 전단 발열을 적게 하기 위해서는 깊은 흠으로 Ø45의 스크류 계량부 홈 깊이는 2.4~4.3mm로 한다. 체크링을 부착할 경우에는 유로를 넓게 취하고 발열을 억제한다. 체류부는 만들지 않는다.
성형조건	수지온도는 200~22℃, 금형온도는 20~50℃로 관리한다. 이 수지는 용융점도가 높고 가공시에 발열하기 쉬우므로 깊은 흠과 저압축의 스크류를 사용하여 저속회전으로 수지를 용해시킨다. 배압은 5~15Kgf/㎠로 한다. 사출압력은 제품의 두께에 따라서 100~2000Kgf/㎠가 필요하며 성형은 90~95%로 고압으로 한다. 그리고 충전완료 직전에 저압의 유지압력으로 절환한다. 또 사출속도는 늦게 한다.
금형	압손실을 적게 하기 위해 스프루·런너 게이트 등은 굵고 짧게 한다. 또 제품의 두께를 될수 있는 한 두껍게 한다. 두께가 1mm이하의 성형은 어렵다. 런너는 콜드(COLD)런너가 바람직하며 핫(HOT)런너는 수지의 성질상 곤란하다. 게이트는 핀포인트의 경우 Ø1mm이상이 바람직하다.
성형온도	성형은 주로 콜드런너에 의해 런너를 하여 행해지고 있다. 성형 적정온도에서는 30~60분체류시키면 수지가 분해하므로 정지할 경우에는 PE등으로 치환시키면 실린더온도를 150℃이하로 낮추어 둔다. 성형종료후는 정지시와 같게 한 후 실린더내의 수지를 깨끗이 청소한다.
예비건조	흡습성이 있으므로 성형하기 전에 예비건조해야 한다. 제습은 AIR에 의해 65℃에서 3~5시간 건조한다. 또 스크류 등을 보전할 경우에는 흡습하지 않도록 주의한다.

 3. 엔지니어링 플라스틱의 성형조건


가. PC(폴리카보네이트)

PC는 융점이 높고 용융점도가 높으므로 일반적으로 높은 성형온도와 압력이 필요하다. 또 탄산 에스터 결합을 갖기 때문에 수분이 있으면
용융시에 분해를 일으켜 성형품의 외관·품질·성형상의 트러블이 생기므로 사용에 있어서 충분한 관리와 완전한 건조를 필요로 한다.
건조할 경우에는 용기체로 110~120℃의 건조기에 넣고 4~5시간 가열하여 호퍼에 넣고 성형한다. 팰릿의 온도가 내려가면 급속히 흡습하므로
호퍼를 110℃정도의 온도로 유지하는 것이 필요하다. 사용후 남은 팰릿은 진공건조가 최상이지만 탈습 건조공를 사용하는 열풍 건조기도 적합하다.
이 경우 110~120℃로 가열시간을 8~10시간 동안 진행할 것을 권유한다. 포트에 넣어서 건조할 경우에는 될 수 있으면 층을 둬게 하는 것이 중요하다.
층 두께는 20~30mm 정도이다.

성형기	사출성형기는 스크류 타입의 것이 적합하다. 플랜저 타입도 사용되지만 성형품이 크게 되면 문제가 있으므로 소형 성형품의 경우에 사용하는 것이 좋다. 호퍼는 팰릿의 흡습을 막기 위해 드라이어를 설치한 것으로 110℃정도로 가열하여 사용한다. 적외선 램프나 시스선 히터를 취부하는 것도 목적 달성을 할 수 있지만 온도 조절에는 충분한 주의를 필요로 한다. PC는 용융점도가 높고 고온·고압 성형이 된다. 따라서 가소화 효율이 좋은 실린더 설계의 성형기가 바람직하다. 성형기 노즐은 수지를 고온으로 유지하고 가열한다. 노즐 온도는 실린더 설계의 성형기가 바람직하다. 성형기 노즐은 수지를 고온으로 유지하고 가열한다. 노즐 온도는 실린더 온도보다 약간 높은 것이 좋다. 드로우 다운 현상을 막기 위해 밸브 부착 노즐이 적합하다. 금형 구조는 수지온도가 높다는 것을 고려하여 스프루·런너는 될 수 있으며 굵고 짧게 한다. 굴곡부를 적게 설계하여 단면은 원형이 바람직하다. 스크루·런너를 포함 캐비티의 연마를 좋게하고 유동저항을 적게 한다. 게이트도 원형의 단면적이 크고 핸드가 짧은 것이 좋다. 위치는 가능한 두꺼운 부분에 설치토록 권유하고 싶다.
성형조건	일반적인 성형조건은 다음과 같다.
성형온도	약 150℃ 이하에서는 연화하지 않는다. 융점이 약 220℃이므로 일반적으로 260~300℃의 범위가 좋다. 분해온도는 약 340℃이며 성형품의 중량에 대해서 성형기의 실린더가 크면 수지체류에 의한 분해가 있으므로 310℃ 이상으로는 승온하지 않도록 주의를 요한다.
금형온도	성형품의 현상과 크기에도 있지만 85~110℃의 범위가 좋다. 금형온도를 높이하면 유동성을 도와 광택도 좋고 변형이 적은 성형품을 얻는 것이 가능하지만 성형사이클이 길게 된다. 온도가 낮으면 변형이 생기기 쉽고 크레이징이나 크랙의 원인이 된다.
사출압력	용융점도가 높으므로 큰 사출압력을 필요로 하지만 너무 높으면 내부변동이 생겨 성형품이갈라지기 쉽다. 사출압력과 성형온도는 수지의 유동에 상관하고 있어 단독으로 처리하지 안는 것이 좋다. 성형온도가 낮을 때는 성형가능 영역에 달하는 사출압력은 당연히 높게 된다. 온도가 높을때는 압력을 낮게 할 수가 있다. 물론 게이트경이나 성형품의 두께에 의해서도 다르다. 일반 플라스틱은 실린더 설정온도의 취하는 방법이 전부를 높고 후부를 낮게 하는 것이 보통이지만 PC와 끝이 고점도의 것은 역으로 후부를 높게 하므로써 가소화가 순조롭게 되어 좋은 결과를 얻는 일이 많으므로 한번 테스트해 보도록 권유하고 싶다. 물론 호퍼 밑에서 용융하여 브리지를 만드는 일이 많은데 PC는 충분한 경도를 가지고 있으므로 인서트는 견고하게 유지되지만 열팽창계수가 금속의 2배정도이기 때문에 금속 주위에 사출된 수지가 냉각할 때 팽창계수의 차에 상당하는 변형을 남겨 크랙이 생기기 쉬우므로 성형시의 금속 인서트를 200℃정도로 가열하여 사용하는 것이 필요하다. PC의 성형수축률은 0.5~0.8%로 작고 게이트 위치에 좌우되지 않는 특징을 가지고 있다. PC의 성형에서는 미리 실린더내를 깨끗하게 해두는 것이 바람직하여 그렇지 않으면 실린더에 의한 탐의 조작을 하는 일이 있다. 이 경우 400℃로 가열한 전기로 속에서 수시간 넣고태워 기계적으로 청소한다. 또 실린더온도를 300~350℃로 올려 실린더를 해체하여 동제끝에서 용융물을 ?어내지만 온도가 내려가기 전에 재빨리 해야 한다. 메틸렌클로라이드의용제로서 세정하는 방법도 있지만 수지층이 얇을 경우에 시간이 걸리므로 기계적으로 긁어내리는 조작 병용해야 한다. 성형이 종료한 후는 타수지와 같이 어닐링에 의해 완화시킨다. 범위는 125~135℃가 적당하다. 연화점이 높다고 해서 140℃이상으로 단시간에 처리하면 비교적 큰 수축이나 변형이나타나는 일이 있다. 그러나 고온·고압에서 균일하게 냉각하는 성형조건을 취하면 변형이작은 성형품을 얻기 쉬우므로 충분한 건조 조작을 게을리 하지 않도록 주의를 요한다. 내부변형은 편광판을 이용해 볼 수가 있으며 염화 탄소에 침적하여 그때 발생하는 크랙의 정도나 시간에 의해 알 수가 있다. 성형품의 외관적 불량현상은 은조현상·보이드·싱크마크·제트 플로우 크레이징과 크랙·이형불량 등에 대한 성형불량 대책과 마무리를 하는데 적절한 처치가 필요하다.

나. POM(폴리아세탈)

POM은 결정성 플라스틱이며 성형수축률은 비결정성 플라스틱의 PS보다 커서 1.5~3.5% 범위이다.
성형수축률에 영향을 주는 인자로서는 성혐품의 두께, 게이트의 치수, 사출압력, 사출속도, 금형온도 등이며 수지온도 등이며 수지온도의 영향은 크지 않다.

성형기	플랜저 타입·스크류 타입 어느 것이나 사용되지만 스크류 타입이 비교적 저사출 압력으로성형되는 이점이 있다.
성형조건	주어진 성형조건하에서 성형품의 중량이 더욱 무겁게 성형되는 것이 문제이다.
성형온도	뛰어난 기계적강도나 치수정밀도를 얻기 위해서는 균일한 수지온도의 설정이 필요하며 190~220℃범위로 성형한다. 호모 폴리머의 최적 성형온도는 215℃±5℃이고 코폴리머는 190~220℃로 저용융 영역에서 성형한다.
사출압력	POM의 성형은 고압이 바람직하다. 이를 위해서는 캐비티의 유효압력 전달이 좋은 스크류타입이 바람직하다.사출압력은 800~1200kgf/㎠의 범위로 호모폴 900~1200kgf/㎠이고 코폴리머는 800kgf/㎠정도가 적합하다.
금형온도	60~80℃가 적당하지만 광택을 중요시할 때는 약 120℃정도로 높인다. 이 수지는 결정성 수지이므로 금형온도가 높아지면 성형수축률은 크게 되므로 유의하여야 한다. POM운 흡습성이 적으므로 장기 방치를 하지 않는다면 그대로 성형해도 무방하다. 그러나 성형기내에서 장기간 체류하여 고온에 접촉시키면 열분해가 일어나 포름알데히드 가스가 발생하여 위험하다. 따라서 성형기의 실린더내나 노즐 등에 수지가 체류하지 않도록 주의를 함과 동시에노즐 프리 플로우 타입이 바람직하고 고화하여 노즐이 막히지 않도록 히터로 감싸는 등 배려를 해야 한다. 만일 분해가 일어나면 퍼지를 계속하여 실린더속의 과열 또는 장시간 체류의 수지를 속히배출토록 한다. 그리고 성형 종류후는 열에 안정한 폴리올레핀으로 치환하여 POM을 실린더내에서 완전히 제거한다. 이처럼 POM은 가열체류가 바람직하지 않으므로 성형할 때는 성형사이클이 성형품의 품질에 영향을 주는 인자가 된다. 사이클은 금형온도, 제품두께 및형상에 의해 결정되지만 6㎜두께에 대해서 전 사이클을 약 60sec로 하는 것이 기준으로 되어 있다. 3㎜두께는 약 30sec, 12㎜두께는 약 120sec의 사이클 설정이 요구된다. 또 성형수축률이 크고 변형의 염려가 있는 성형품이나 불균일한 두께의 성형품에서는 사이클을 더길게 할 필요가 있다. 금형은 일반적으로 강재로서도 좋으나 스크루·런너는 될 수 있으며 짧게 하고 스프루의 테이퍼는 1~3의 원추로 하고 런너는 원형의 것이 좋으며 3~10㎜경이 일반적이다. 게이크는각종 형상의 것이 적용되며 성형도 용이하다. 게이트 랜드는 2㎜두께로서 성형품 두께의1/2~2/3로 한다. 너무 길게 되면 랜드는 너무 얇아진 게이트 두께와 함께 압력손실, 게이트실시간의 단축화가 되어 캐비티내의 압력전달 부족이나 쇼트쇼트되기 쉽다.

다. PA(폴리아미드)

POM·PP·PE와 같은 결정성 수지로서 융점 이하의 용융영역에서 사출성형된다. 흡습성이 높은 수지로서 충분한 건조조작을 게을리하면 성형품에 보이드은조현상·재질 열화 등의 사고가 일어난다.
이 수지는 온도에 의한 용융점도의 변화가 PE에 비해 크고 성형시 온도변화로 점도가 변하여 품질의 안정성이 떨어지므로 성형온도는 엄하게 조정할 필요가 있다.
결정성수지를 용융시키는데는 결정의 융점 이상으로 가열하여야 한다. PA는 융접 붓근에서의 겉보기 비열이 대단히 크고 일반 결정성수지는 비열이 커서PE·PP와 같다. 따라서 사출성형기도 가열용량이 큰 것이 필요하다.

성형기	충분한 혼련으로 균일한 용융상태가 요구되므로 스크류 타입의 성형기가 좋다. 융점 부근에서의 겉보기 비열이 커서 용융에 다량의 열량이 필요하며 실린더 가열 용량이 큰 것이 바람직하다. 또 점도의 온도의존성이 크므로 실린더온도가 충분히 조정될 수 있는 것을 선정한다. 특히 노즐 히터는 될 수 있는 한 용량이 큰 것으로 한다. 노즐에서 드로우 다운이 일어나기 쉬우므로 역테이퍼 노즐이나 밸브 부착 노즐이 사용된다.
성형온도	PA6과 PA66은 약간 차이가 있지만 일반적으로 230~300℃의 범위이며 PA6은 230~270℃PA66은 270~300℃로 성형한다. 성형온도는 성형수축률 성형품의 강도가 외관에 영향을주지만 일반적으로 약간 높은 것이 좋은 결과를 가져온다. 너무 높으면 수지가 열분해를 일으켜 변색하기도 하고 은조현상이 일어나기 쉬워 불량이 발생한다.
금형온도	20~100℃의 범위가 선정되지만 냉각이 균일하고 적정하게 유지되도록 온도조정을 해야 한다. PA의 물성은 결정화도와 구성구조가 지배된다고 한다. 이 ?문에도 금형온도는 약간 높게 설정하는 것이 중요하다. 금형온도가 낮으면 표면경도가 낮고 강성도 낮게 된다. 그러나 성형품의 두께가 얇고 강인성이나 투명성이 요구되는 경우에는 낮은 쪽이 효과가 있다. PA6과 PA66에서는 PA6쪽이 금형온도의 영향이 크므로 주의를 요한다. PA의 성형수축률은 온도·비용적의 관계에서 보다 PE와 POM의 중간에 금형온도가 높을수록 크고 성형사이클이 길수록 작게 되는 경향이 있다. 일반적으로 0.7~3.0%의 범위이며 두께의 영향이 더욱크게 나타난다. 성형수축이 작은 유리섬유 첨가 PA등은 그 영향이 크게 되어 있다.사출성형품은 성형시의 잔류응력이 시간과 함께 완화되지만 사용환경에 의해 변화한다. 응력완화는 치수수축을 수반하지만 PA는 흡습에 �勳� 치수증가 때문에 성형수축을 상쇠하여장시간 경과후 치수변화는 적게 되어 실용상 별 지장이 없을 정도로 된다. 일반적으로는 사용중의 치수변화를 적게하기 위해 열처리와 조습을 하여 성형후 즉시 치수를 안정시키는 일이 많다. 열처리는 성형품의 잔류응력완화와 결정화도를 올려서 강성·경도를 늘리는 효과가 있어 열처리온도는 150℃이상에서 결정화가 진행된다.성형수축률은 금형온도가 높으면 크고 낮으면 작지만 열처리 후 수축률은 거의 차이가 없다.이것은 금형온도가 낮으면 열처리에 의한 수축이 크고 금형온도가 높을 때는 열처리에 의한수축이 거의 없다는 것을 나타내는 것이다. 결과적으로는 금형온도가 높은 성형품은 성형후치수변화가 적어진다. 열처리방법은 열적으로 안정하여 PA를 침해하지 않고 취급이 용이한것이 좋다. 일반적으로 유동 파라핀, 실리콘유, 담금질 입하 기름, 기계유 등이 사용된다. 하지만 낮은 온도의 열처리는 물에서 행하는 것도 있다. 열처리온도는 성형품의 사용환경온도보다 10~20℃높게 한다. 시간은 10~60㎜가 보통으로 열처리품은 취출하여 서냉한다. 급냉은 잔류응력을 부활시키는 결과를 초래하므로 피해야 한다. PA에 의한 FAN의 날개나 치차의 성형에서는 온탕이나 열수속에 성형직후 즉시 성형품을 침적하는 것을 흔히 보는데 이것은 성형품이 사용중에 흡습하여 치수변화를 일으키는 것을 방지하는 의미와 열처리를 포함하여 행하고 있는 것이다.



라. 변성 PPE(Polyphenylene Ether)

변성PPE는 다른 수지와 달라 알로이계의 수지이다. PPE와 스티렌계 수지와의 알로이가 중심이지만 PA와 알로이가 뛰어난 내충격성과 내열성을 살려서 전개하기 시작하고 있다 .여기서는 스티렌계 수지와의 알로이를 중심으로 성형조건을 알아본다.

예비건조	변성PPE는 흡수성이 낮고 가수분해도 받지 않는 특징을 가지고 있다. 그러나 외관불량을미연에 방지하기 위해서는 예비건조를 권유한다. 사용 그레이드의 열변형온도를 넘지 않는온도 범위에서 2~4시간 호퍼드라이어 도는 열풍순화식의 상자형 건조기내에서 건조한다. 상자형 건조기의 경우에는 팰릿을 20~30㎜의 두께로 하는 것이 효과적이다. 그리고 8시간이상의 장기 건조는 유채색에서는 변색 등이 일어나기 때문에 피하는 것이 좋다. PA와 알로이의 경우 일반적으로 사용에 있어서는 밀봉 포장대로 제공되기 때문에 개봉 후 즉시 성형할 경우는 거의 건조를 필요로 하지 않는다. 단 호퍼내 체류에서의 흡수를 생각해 100~110℃로 2~3시간의 방습 건조할 것을 권유한다.
성형기	일반 사출성형기를 이용하여 성형할 수가 있다. 성형품의 투영 면적과 중량 어느것이라도 문제가 없는 성형기를 선정하는 것이 중요하다. 일반 금형내 수지압은 치수정밀도를 요구하는 것에 대해서는 500kgf/㎠이고 일반적으로는 성형품 형상등에 따라 200~600kgf/㎠가 필요하다. 변성PPE는 일반 성형기외에 각종 사출성형기 즉 정밀 고사출압, 벤트 부착, 다색발포등이 이용되어 성형된다. 양호한 외관, 치수정밀도를 얻기 위해서는 프로그램 사출장치 부착의 성형기가 바람직하다. 노즐은 일반 오픈 노즐로도 문제가 없지만 배압 용융온도가 높은 것 등으로 드로우 다운 현상이 있는 경우에는 역 테이퍼 노즐이나 차트 오프 노즐을 사용하면 좋다.
성형조건	성형온도는 일반적으로 220~230℃의 범위에서 성형한다. 재료의 유동성을 보아 적절이 설정하지만 너무 높으면 성분의 열화가 일어나므로 바람직하지 못하다. 성형기에도 의하지만설정온도와 실제 수지온도와의 사이에 차가 있는 것이 일반적이므로 실제의 온도를 측정하는 것이 중요하다. 금형온도는 일반적으로 40~120℃의 범위로 설정한다. 특히 문제가 되지않으면 높은 쪽이 바람직하다 . 금형온도를 올리므로서 잔류응력의 저감, 외관개량, 웰드 향상 등을 도모하기 때문이다. 사출압력과 사출속도는 일반 사출성형에서는 각각 독립으로 조정하는 것이 어렵기 때문에 사출률(㎤/sec)을 조정하는 것이 바람직하다 .일반적으로 사출률은 큰 쪽이 좋지만 외관요소(탐)등을 고려하여 조정하는 것이 좋다 .사출률이 기계능력의 반 이상이 될 경우에는 금형디자인을 교체하는 것이 필요하다. 보압으로서의 절환은 용융수지의 금형 캐비티 충전 직전에 하고 게이트가 고화할 때까지 유지하는 것이 좋다. 고압(일차압)으로 유지하는 것보다 1/2~1/3로 낮춤으로써 잔류응력이 적은 제품이 얻어진다. 스크류 회전수와 배압은 너무 높게 하면 내부 발열에 의해 수지온도가 너무 올라가는 경우가 있으므로 주의해야 한다. 단 적당한 배압(50~150kgf/㎠)은 전단에 의한 점도 저하와 균일한 용융 또 실린더에에서 발생하는 휘발분 제거를 위해 많이 이용된다.


마. PBT(Poly butylene terephthalate)

PBT는 PE, PP, POM, PA와 같은 결정성 수지이며 융점 이상의 용융영역에서 사출성형된다.
PA에 비해 흡습성은 작지만 사출성형시 팰릿의 함유 수분율의 영향이 크므로 예비건조를 충분히 한다.
PBT는 결정화 속도가 빠르고 결정화도도 비교적 높기 때문에 성형수축률은 1.5~2.5%로 약간 크므로 성형조건의 관리를 충분히 하는 것이 치수정밀도가 좋은 성형품을 얻는데 기본요소이다.

건 조	PBT는 열가소성폴리머이므로 흡습상태로 가열 용융되면 가수분해를 일으켜 깨지기 쉬운 성형품이 된다 .따라서 물성저하가 적은 성형품이 얻어지는 팰릿 흡습량의 상한은 약 0.2%이며 건조조건은 12~140℃로서 3~5시간 행한다. 건조방법으로서는 선반식 열풍건조기나 호퍼 드라이어가 사용된다.
성형기	PBT는 다른 EP와 같이 스크류형의 성형기가 사용되지만 특히 주의를 할 점은 다음과 같다. 1) 저점도의 수지를 사용할 경우에는 노즐의 새어 나옴이나 고화를 방지하기 위해 노즐 온도를 독립하여 조절한다. 2) 역류 방지링의 마모에 의한 수지의 백 플로우가 생기지 않도록 한다. 3) 유리섬유 등으로 상화된 수지를 성형할 경우에는 스크류 실린더를 내마모형으로 한다. 4) 1개의 쇼트당 사출량이 성형기 용량의 30~80%가 되도록 한다.
성형온도	성형기의 종류나 크기에 따라 약간 다르지만 수지온도는 240~280℃의 범위가 적정 영역이다. 난연 그레이드의 경우에는 240~260℃의 범위가 적정 영역이다.
사출압력	PBT는 비교적 유동성이 좋은 수지이지만 얇은 성형품에서는 유동이 대단히 작기 때문에 1500kgf/㎠정도의 사출압력이 필요하다. 이처럼 높은 사출압력이 필요한 경우에는 제품의 과충전을 막기 위해서 사출압력의 50~70%의 유지압을 이용하는 것이 중요하다.
금형온도	PBT는 낮은 금형온도에서도 결정화되기 쉬운 수지로서 40~80℃의 금형온도로 성형할 수 있다 . 유리섬유 등으로 보강된 수지는 성형품의 표면외관을 요구할 경우에는 80~100℃의 금형온도로 하는 것이 필요하다. 여러 성형조건 중에서 PBT의 성형수축률에 미치는 영향이 가장 큰 것이 금형온도이다. 치수정밀도가 좋은 성형품을 얻기 위해서는 금형온도를 균일하게 유지하는 것이 중요하다. 한편 유리섬유로 보강된 수지의 성형수축률은 유리섬유의 배향 때문에 수지의 유동방향과 직각방향과는 큰 차이가 있어 이것이 성형품의 휨 변형원인이 되고 있다.
성형기 내의체류	실린더내에서 수지의 체류는 성형품의 물성을 저하시키기 때문에 체류시간이 10분을 넘지 않게 하는 것이 중요하다. 특히 난연 그레이드의 경우에는 5분 이상의 체류는 특히 피하도록 한다.

 바. PET

사출성형용의 PET는 거의 강화 PET이다. 강화 PET의 대부분은 유리섬유를 배합함으로써 보강효과를내고 있기 때문에 성형을 해도 이 유리섬유의 존재를 고려하는 것이 중요하다.

건 조	강화 PET의 성형에 있어 사고의 대부분은 재료 건조에서 비롯된다. 강화 PET의 제품기능은 주위 환경 수분의 영향을 거의 받지 않지만 용융상태에 있어서는 미량의 수분 영향이 대단히 크기 때문에 성형전 재료의 건조에는 충분한 주의가 필요하다. 재료의 흡수율은 0.02%이하로서 바람직한 것은 0.15% 이하로 해 둘 필요가 있다. 그리고 일단 건조된 재료도 성형중에 성형기 호퍼내에서 흡습을 막기 위해서 130~150℃로 유지된 호퍼 드라이어를 사용하는 것이 필요하다.
성형기	성형기는 스크류형의 것이 사용되지만 특히 주의할 점은 다음과 같다. 1) 스크류 실린더는 내마모형으로 한다. 2) 차단형 노즐은 수지 체류열화의 원인이 되므로 오픈 노즐로 한다. 3) 1개의 쇼트당 사출량이 성형기 용량의 30~70%가 되도록 한다. 4) 난연 그레이드는 성형기나 금형을 부식시키는 일이 있으므로 내식성의 강재를 사용한다.
성형온도	성형기의 종류나 크기에 따라 약간 다르지만 수지온도로서는 275~295℃의 범위가 적정영역이며 300℃이상의 온도는 피하도록 한다.
사출압력	균일한 충전을 하여 양호한 외관을 얻기 위해서는 보다 빨리 충전토록 하는 것이 중요하다. 따라서 사출압력도 플래시나 변형의 문제가 생기지 않는 범위에서 약간 높게 하는 것이 바람직하다.
금형온도	강화 PET는 성형품의 결정성을 높일 정도로 물성이 향상한다. 따라서 금형온도는 80℃이상을로 유지하는 것이 필요하다. 성형품의 두께가 얇을 경우나 표면광택이 특히 요구되는 경우에는 100~130℃로 유지하는 것이 필요하다.
성형기 내의체류	실린더내에서의 수지체류는 성형품 물성 저하의 원인이 된다. 성형품의 크기와 성형기의 용량·성형사이클 등을 고려하여 체류시간이 10분 이내가 되도록 한다.
금 형	강화 PET용의 금형은 재질 및 설계 양면에서의 고려가 필요하다.
재 질	유리섬유나 무기충전재 등의 견고한 물질이 배합되어 있기 때문에 내마모성이 뛰어난 강재를 사용하는 것이 필요하다. 이러한 내마모성이 뛰어난 강재로서는 SKD61, SKD11계의 것이 적당하다. 또 난연 그레이드와 같이 부식 가능성이 있는 수지의 경우에는 내식성이 뛰어난 강재인 SUS630, SUS420계의 것을 사용한다
제품설계	강화 PET를 성형하기 위한 금형구조는 중요한 포인트의 하나이다. 기본적인 사고방식으로서는 * 강도가 약하게 되는 웰드부가 제품으로 지장이 없는 곳에 만들도록 게이트의 위치를 결정한다. * 응력집중이 생기기 쉬운 코너부에는 될 수 있는 한 크게 R을 부착한다. * 가스의 발생이 비교적 많으므로 반드시 가스밴트를 설치하고 이 경우의 크리어런스는 0.01~0.02㎜로 한다. * 게이트 및 런너는 될 수 있는데로 크게 한다. * 다수개 취출의 금형에서는 캐비티에 과대한 압력이 걸리지 않도록 한다.

사. SUPER EP(에폭시 수지)

열가소성수지는 그 특성에서 범용수지와 범용EP 및 슈퍼EP로 분류된다. 내열성이 100℃이상이며 강도가500kgf/㎠ 이상, 그리고 굴곡탄성률이 24000kgf/㎠ 이상인 수지를 EP라고 하고 범용수지와 구별한다. 내열성이 150℃ 이상의 온도에서 사용되는 플라스틱을 범용EP를 넘었다는 의미에서 슈퍼EP라고 칭한다. 슈퍼EP의 사출성형에 있어서 기본적인 성형조건은 범용 수지이나 범용EP와 같지만 이들 수지와의 큰 차가 있으며 유의해야 할 점은 고온이어야 한다는 것이다. 슈퍼EP는 성형에는 비교적 고온이 필요하지만 열안정성이 뛰어난 것이 많아 여기서는 대표적인 성형조건과 주의해야 할 점을 소개하고자 한다.

예비건조	130℃이상의 온도에서 3~6시간 이상 건조가 필요하다. 건조온도가 낮으면 아무리 장시간건조해도 충분한 건조상태가 되지 않으며 성형품 표면의 외관불량이 생긴다.
실린더온도	300℃ 이상, 때로는 400℃를 넘는 온도가 필요하다. 따라서 가열 실린더의 온도를 그 범위까지 승온하는 것이 필요하다. 특히 노즐부는 실린더에 비해 200℃가까운 저온의 금형에 접하기 때문에 온조 저하가 생기기 쉬우며 충전 불량등의 사고 원인이 된다. 따라서 노즐부 히터를 증강한다. 금형과의 접촉부에 단열재를 개재시키는 등의 대책이 효과적이다.
금형온도	결정성 슈퍼EP는 충분한 결정화도를 얻기 위해 또는 비결정성 슈퍼EP의 성형품 변형을 적게 하고 양자 공통으로 성형 유동성을 향상시키기 위해 금형온도는 100℃ 이상으로 아주 높게 설정한다. 가열방법으로서는 카드리지 히터에 의한 가열이 편하기 때문에 많이 이용되고 있다. 그러나 치수정밀도가 요구되는 기구부품의 성형에 있어서는 높은 금형온도의 균일화와 안정화가 요구된다. 이를 위해 카드리지 히터는 초기의 승온용으로만 사용하고 오일에 의한 온도조절을 주로 사용하는 것이 좋다. 또 성형기의 가동판에서 고정판으로의 열이동을막기 위해 단열판의 사용은 필수불가결하다. 또 성형에 있어 형개할 때 금형표면의 온도가 공기의 대류에 의해 저하하지 않도록 한 연구도 필요하다.
사출압력	1500~2000kgf/㎠이고 성형품에 따라 2500kgf/㎠ 이상 필요할 때도 있다. 일반 사출성형기는 준형으로 2000kgf/㎠ 전후로 세밀한 스크류를 선정하면 3000kgf/㎠ 가까운 사출압력이 얻어지기 때문에 거의 슈퍼EP에 대해서는 문제없이 대응된다.
퍼 지	성형종료후 실린더내의 재료를 가능한 MI치가 낮은 PE나 PP로 퍼지한다. 그래도 퍼지가 불충분할 경우에는 우선 PC나 GFPC로 퍼지하고 그 후 PE나 PP로 퍼지한다.또 PES, PEI, PEEK 등보다 성형온도가 높은 수지도 있다.

▶ 공정별 화재위험 및 방화대책

1. 사출성형


가. 화재위험

① 사출성형장치는 전기적인 고장으로 인하여 코일의 과열이나 모터가 갑자기 작동하여 과열로 인하여 화재를 발생시킬 위험이 높다.

② 작동유(Hydraulic Fluid)의 유출사고가 발생할 때에는 주변에 있는 스토브 등의 나화로 인하여 화재가 발생활 수 있다.

③ PVC, 폴리염화빌닐리덴등의 사출성형공정에서는 과열로 인하여 이들 물질이 열분해를 하여 유독가스인 염화수소를 발생할 수 있다.


나. 방화대책

① 가열 실린더 코일의 과열등으로 인한 화재위험이 높으므로 작업종료 후에는 전원차단, 전기계통의 점검등 유지관리를 철저히 하여야 한다.

② 작동유를 사용하는 기계장치의 주변에는 스토브등의 나화사용을 금지하여야 한다.

③ 사출성형공정의 가열조건을 철저히 감시하고, 적절하게 환기를 하여야 한다.



 2. 발포성형


가. 화재위험

① 대부분의 발포제는 매우 연소하기 쉽기 때문에 주의하지 않으면 폭발을 일으킬 위험성이 높다.

② 사용하지 않았거나 또는 완전히 분해되지 않은 발포제를 함유한 플라스틱의 스크랩은 기타 재료와 접촉하여 활성화할 위험이 있다.

③ 발포제를 금속이나 유리 용기에 넣어 보관하면 활성화하여 가스가 발생한 경우에는 용기가 폭발하여 유산탄과 같이 될 위험성이 있다.

④ 폴리우레탄을 발포하는 경우에는 자연발화를 일으킬 수 있다.

⑤ 발포 폴리스티렌 비이드 및 발포 후의 폴리스티렌은 발포제로서 프로판, 부탄, 펜탄등의 가연성 가스로 가압하여 함침 제조하기 때문에 제조 후 발포제가 공기 속으로 서서히 방출될 위험성이 있다.

⑥ 발포기의 믹싱 헤드 노즐에서의 유량조정 불량등 이상배합에 의한 발열로 화재가 발생할 위험성이 있다.

나. 방화대책

① 유기발포제 중에는 인화하기 쉽고 폭발위험이 있는 것이 많기 때문에 나화등 화기의 사용을 금지하여야 한다.

② 발포 폴리스티렌 비드의 저장창고는 가스누설경보설비, 기계식 환기설비, 방폭구조의 전기설비를 설치해야 하며 기타 위험물과의 혼재를 금지해야 하고, 발포 후의 폴리스티렌을 보관 할 때에도 가스농도가 연소하한계의 25% 이하가 되도록 환기하여야 한다.

③ 미분해된 발포제를 함유한 플라스틱 조각 또는 여분의 발포제는 기타 재료와 접촉하면 활성화할 위험이 높으므로 금속제의 전용 용기에 보관하여야 한다.

④ 발포제는 고온장소에 보관하면 분해하므로 반드시 냉소에 보관하여야 한다.

⑤ 발포기의 믹싱 헤드 노즐의 유량조정상태를 철저히 감시하여야 한다.



3. 슬러시성형


가. 화재위험

① 페이스트를 주입한 금형을 오일 조(Oil Bath)에서 침적할 때 과열로 인하여 화재가 발생할 위험이 있다.


나. 방화대책

① 오일 조는 과열되지 않도록 철저히 감시하여야 하며, 자동온도감지장치를 설치하여 일정 온도이상이 되면 운전자에게 경보를 발하도록 경보장치와 연동시켜야 한다.



4. 압축성형


가. 화재위험

① 가열방식에는 직접가열과 간접가열 방식이 있으며, 열원은 전기, 가스, 증기, 기름등이 이용된다.

② 전열가열장치인 경우에는 급유 배관과의 사이에 전기 절연성의 열화, 단선등으로 인하여 발생한 불꽃에 의해 성형재료가 착화될 수 있다.

③ 가스가열장치인 경우에는 가스의 폭발, 화염에 의해 가연물을 착화시킬 수 있다.

④ 유압프레스의 가열장치가 과열되면 기름(열매)탱크가 폭발할 위험이 있다.

나. 방화대책

① 성형작업을 하는 경우, 금형 부근의 온도가 80 ~ 190℃의 고온이 되기 때문에 작업장 주변에는 가연물이 있어서는 안되다.

② 열원이 가스등의 나화인 설비 주변에서는 인화성 물질의 취급을 금지해야 한다.

③ 전열을 열원으로 사용하는 설비는 전선코드를 정기적으로 점검하여 피복제의 열화, 단선 또는 벗겨진 부분이 있는지 확인하여야 한다.

④ 유압프레스의 가열장치 전원을 끄는 것을 잊어버리면 열매탱크가 폭발할 위험이 있으므로 작업종료 후에는 반드시 확인하여야 한다.

⑤ 열매를 사용하는 경우에는 열매의 누설, 과열등에 대한 적절한 안전장치를 설치하고 유지관리를 철저히 하여야 한다.



5. 압출성형


가. 화재위험

① 전기계통의 고장이나 과열에 의해 화재가 발생할 수 있다.

② 덕트내에 축적된 찌꺼기는 연소확대의 매개체가 된다.

③ 전원코드등의 전선에 기름등의 부착으로 고무가 열화 또는 밟는 것 등에 의해 손상되어 선간 단락으로 화재가 발생할 수 있다.

④ 원료를 열매로 가열하는 경우에는 열매의 과열로 인하여 화재가 발생할 수 있다.


나. 방화대책

① 기계장치가 과열되지 않도록 원료의 가열온도를 철저히 감시하여야 한다.

② 배기덕트 내에 쌓인 타르등 가연물은 화재로 인하여 연소확대위험이 높으므로 정기적으로 청소 및 제거 하여야 한다.

③ 전원 코드등의 전선은 기계유의 부착에 의해 고무 피복제의 열화 또는 밟혀서 손상될 경우에는 단락의 위험이 있으므로 유지관리를 철저히 하여야 한다.

④ 원료의 가열에 열매를 사용하는 경우에는 열매의 물성을 완전히 이해하고 안전하게 조작을 하여야 한다.




6. 캘린더성형


가. 화재위험

① 캘린더가 운전상태에 있을 때에는 고온이 되기 때문에 가소제등이 분해 또는 휘발하여 캘린더 상부의 덕트내 또는 주변에 축적되거나 부착되어 있어 주변의 발화원에 의해 착화하여 화재가 발생할 수 있다.


나. 방화대책

① 캘린더 성형가공할 때에는 캘린더 상부의 덕트 내부 또는 주변에 다량 부착되어 있는 가소제등을 정기적으로 철저히 청소를 하여야 한다.

② 증기의 배기 상태를 항상 감시할 수 있도록 가스누설경보기를 설치해야 하고, 증기의 농도를 연소하한계의 25% 이하로 유지할 수 잇도록 적절한 환기가 필요하다.



7. 마감공정


가. 화재위험


(1) 기계가공

① 가공공정 중에 발생하는 부스러기, 분진은 주변의 화기사용시설등 발화원으로 인하여 착화될 위험성이 높다.

② 표면을 매끄럽게 하기위한 그라인딩 공정에서는 발생된 부수러기나 분진등이 덕트를 통해 배출되어 집적되며, 고온 마찰열이나 덕트 내부의 축적물의 자연발열로 화재가 발생할 수 있으며, 덕트 전체로 연소확대될 위험이 높다.


(2) 도장공정

① 도장실 내에는 인화성 용제에서 발생하는 가연성 증기가 체류하고 있어 환기설비가 설치되지 않았거나 정상적으로 작동하지 않을 경우에는 연소범위에 도달하여 주변의 발화원으로 인하여 화재 및 폭발을 일으킬 위험이 매우 높다.

② 도장중에 발생하는 정전기로 인하여 용제나 가연성 증기에 착화되어 화재가 발생할 위험이 매우 높다.

③ 도장실이 다른 공정지역이나 창고등과의 방화구획되지 않았거나 부적합한 경우에는 다른 지역으로 급격히 연소확대될 위험이 있다.

④ 도장실내 건조기에는 건조과정에서 발생하는 가연성 증기 및 과잉 도료의 잔류물이 축적되어 있을 경우에는 건조기의 과열로 인하여 화재가 발생할 위험이 있다.


(3) 인쇄공정

① 플라스틱제품에 문자나 모양을 인쇄하는 작업에는 인화성 용제(신나등)가 많이 사용되고 있으며, 특히 PVC 시트등에 인쇄하는 경우에는 정전기에 의한 스파크로 인하여 화재가 발생할 위험성이 높다.

② 인쇄 후 적외선 램프나 석영관 히터등을 사용하여 건조하는 경우에는 제품의 변형으로 적외선 램프에 접촉하여 과열, 발화하던가 또는 진동으로 램프 또는 석영관의 단자에서 스파크가 발생하여 화재가 발생할 수 있다.


(4) 접합가공

① 접합가공에 인화성 접착제를 사용하는 경우에는 취급 부주의로 인하여 증기가 누출되어 주변의 발화원에 의해 화재가 발생할 수 있다.



나. 방화대책


(1) 기계가공

① 가공공정에서 발생하는 부스러기, 분진등은 착화하기 쉽기 때문에 작업중에는 흡연이나 화기의 사용을 금지해야 한다.

② 특히, 분진은 폭발위험이 매우 높기 때문에 집진장치를 설치해야 하고 유지관리를 철저히 하여야 한다.

③ 플라스틱 분진은 기계가공작업뿐만 아니라 기타 공정에서도 발생하므로 작업장에는 강제환기장치를 설치하여야 한다.

④ 분진이 보, 선반등에 퇴적하지 않도록 정기적으로 철저히 청소를 하여야 한다.

⑤ 방진형의 전기기기를 설치하고, 정전기가 축적되지 않도록 접지 및 덕트(집진장치, 플라스틱 원료 이송배관등)내에서 분진폭발이 발생한 경우에 폭발이나 화재의 확대를 방지하도록 덕트내에 폭풍압 방출구를 설치하여야 한다.




(2) 도장공정

① 도장실내의 성형품은 정리정돈을 철저히 하여야 한다.

② 도장실내에는 용제에서 발생하는 가연성 증기가 연소범위에 도달하지 않도록 환기설비를 설치하고, 화기의 사용을 금지하여야 한다.

③ 도장실내의 전기설비는 방폭형으로 설치하여야 한다.

④ 분무동장을 하는 경우에는 정전기의 축적을 방지할 수 있도록 금속부분은 접지를 하여야 한다.

⑤ 정전도장을 하는 경우에는 부스 부근에 도료가 부착되어 있으면 행거나 부스에 대전 인화의 위험이 있으므로 부착된 도료는 정기적으로 청소, 제거하여야 한다.

⑥ 건조기내의 도료 잔류물은 정기적으로 청소, 제거하여야 하며 건조기는 과열되지 않도록 하여야 하며 건조기내에는 규정량을 초과하여 피도장물이 수용되지 않도록 하여야 한다.

⑦ 도장공정지역은 다른 지역으로의 연소확대를 방지하기 위해 KFS 110, 건축물 연소확대방지기준에 적합하게 방화구획을 하여야 한다.


(3) 인쇄공정

① 플라스틱제품에 문자나 모양을 인쇄하는 작업에는 인화성 용제(신나등)가 다량으로 사용되고 있으므로 특히, PVC 시트등에 인쇄하는 경우에는 대전현상을 일으키고 정전기에 의한 스파크가 발화원이 될 위험이 높으므로 반드시 접지 및 정전기 제거장치를 설치하여야 한다.

② 잉크의 배합작업은 별도의 전용 배합실에서만 실시하여야 한다.

③ 인쇄작업 후 적외선 램프나 석영관 히터등을 사용하여 건조하는 경우에는 제품의 변형에 의해 적외선 램프에 접촉하여 과열, 발화 또는 진동으로 램프 또는 석영관의 접속부에서 스파크가 발생할 수 있으므로 작업 중에는 건조기 내부 상황을 면밀히 체크하여야 한다.

④ 인쇄공정지역은 다른 지역으로의 연소확대를 방지하기 위해 KFS 110, 건축물 연소확대방지기준에 적합하게 방화구획을 하여야 한다.


(4) 접합가공

① 인화성 접착제를 사용하는 공정에서는 접착제의 철저한 관리, 화기사용의 금지, 작업장내 적절한 환기를 하여야 한다.

　

※ 본 자료는 한국플라스틱 기술정보센터(www.plasticinfo.co.kr)와 KFS 580 등을 참고하여 작성되었습니다.