플라스틱의 가공과 성형

플라스틱의 가공과 성형은 다양하며 제품의 특성에 따른 적절한 재질의 선정과 가공 방법의 결정은 전문적인 지식을 필요로 한다. 화장품과 같이 외관이 미려하고 고급스러운 제품에 많이 이용되는 성형 방법으로 사출 성형과 중공 성형(Blow 성형)이 주로 이용되고 있으며 제품 성형 이후 장식(Decoration)을 위한 다양한 후가공을 거쳐 부가 가치를 높이는 경우가 많다.

 1) 사출
 플라스틱 성형의 대표적인 방법으로 실린더에서 용융된 합성수지가 금형 내부에 충전하여 냉각 경화 시키는 방법으로 다른 플라스틱 성형법에 비하여 정밀도가 높고 성형 시간이 짧으며 생산성이 우수하다. 미려한 외관과 형상에 대한 자유도가 비교적 높아 화장품과 같은 용기에 가장 많이 이용되는 성형 방법이다.
 플라스틱 성형의 대표적인 방법으로 실린더에서 용융된 합성수지가 닫힌 금형 내부로 충전되어 냉각 경화 시킨 후 성형품을 추출한다. 사출 성형기는 크게 가소화 장치, 체결 장치 및 제어 장치로 나눌 수 있다.
  *가소화 장치 : 수지를 용융해서 일정량의 용융 수지를 금형 내로 사출하는 장치를 말한다. 
  *체결 장치: 금형을 사출 성형기에 장착하여 사출 시 금형이 열리지 않도록 큰 힘을 가하고, 사출 후 금형을 열어 제품을 밀어내는 장치이다.
  *사출 성형 프로세스 : 가소화 및 충전 단계 - 가압/보압 및 냉각 - 금형 열림 및 성형품 취출 - 금형 닫힘
 사출 성형은 자유로운 형상 설계가 가능하고 정밀성이 높다. 생산성이 좋고 대형물도 성형이 가능하며 자동화로 대량 생산에 적합하다. 금형의 구조가 복잡하고 금형 제작비가 많이 드나 다듬질(거스러미)이 필요 없다. 
 화장품, 휴대 전화와 같은 생활용품 및 가전제품 케이스를 이용한 각종 용기, 자동차, 설비 기계, 부품, 의료 용품 등에 이용된다.
 제품의 특성과 디자인, 후가공 등을 고려하여 게이트 위치 및 퍼팅 라인을 결정해야 하며 재질, 제품의 형상에 따라 러너의 배치, 냉각 라인 설계 등을 고려하여 금형을 제작해야 한다. 제품의 수량 및 생산량에 따른 금형 재질, 캐비티 수를 고려해야 한다.

 2) Blow 성형
 중공 성형은 병처럼 속이 빈 제품을 만드는데 적용되며, 성형 방식은 수지를 용융시켜 패리슨 또는 프리폼을 만든 그것을 금형에 넣은 후 내부에 기체로 압력을 가하여 용기와 같은 내부가 빈 성형품을 제조하는 공정이다. 중공 성형은 크게 나누어 패리슨을 압출 후 블로잉하는 다이렉트 블로우 방식과 프리폼을 사출 후 블로잉하는 인젝션 블로우 방식으로 나눌 수 있다. 제품의 특성 및 생산량 등에 따라 다이렉트 블로우 또는 인젝션 블로우 성형 방식을 결정하며 일반적으로 대량 생산 제품의 경우 초기 금형 비용은 많이 소요되나 원료비와 생산성이 좋은 인젝션 블로우 성형 방식을 적용한다. 
  *Preform : 성형 공정에서 성형 재료의 취급이나 성형 시간을 단축하고 성형을 용이하게 하기 위한 목적으로 일정한 형상으로 예비 가공한 성형체를 말한다. 주로 사출 또는 사출 연신 중공 성형에서의 사출 성형물로 보틀 현상이 되기 전의 상태를 말한다. 
  *Parison : Blow 성형에서 공기를 흡입하기 전 튜브 또는 파이프 형상(바닥없음, 바닥 있음) 또는 서로 마주 본 시트 상태로서 블로우 성형품 다이에 삽입하여 흡입 공기로 균일하게 부풀어지도록 예비 성형한 성 형체(주로 열가소성 수지)이다. 블로우 성형에서 사용되는 용어이다.
 주입구가 있는 병이나 통 모양의 성형에 주로 이용되며 두께를 얇게 성형할 수 있고 가격이 싸다. 비교적 소량 생산에 적합하며 금형이 비교적 단순하고(2쪽으로 구성되어 있음) 저렴하다. 두께의 균일성, 표면의 마무리, 치수의 정밀도가 미약하다. 성형 후 다듬질(거스러미)가 필요하기도 하다.
 이용 분야는 화장품, 샴푸 등 생활용품, 세제, 음료수, 식용유, 워셔액, 자동차 부품과 공업 용품, 완구, 스포츠용품, 문방구, 팔레트, 마네킹 인형 등 광범위하게 이용된다.

 3) 압출 성형 단면이 동일한 형상을 압출기를 통하여 연속적으로 밀어내어 성형하는 방식으로 파이프나 필름 등의 형태로 1차 성형하며 대부분의 제품은 1차 성형품을 재가공하는 2차 공정을 통하여 제품화된다. 
 초박형의 생산이 가능하고 가격이 저렴하며 Film, Sheet의 경우에는 다층 성형도 가능하다. 금형이 단순하고 저렴하며 그물모양(Net)이나 속이 빈 형태의 성형 또한 가능하다. 
 압출 튜빙(튜브 용기 슬리브), 연신 필라멘트, 폴리 호일 튜브, 전선 피복 등에 이용된다.

 4) 압축 성형
 열 경화 수지의 대표적인 성형 기법으로 성형 원리는 분말 수지를 Cavity에 투입하고 금형을 서서히 닫는다. 수지가 유동을 시작하면 금형의 속도를 더욱 늦추고 성형이 완성될 때까지 금형을 완전히 닫는다. 이때 남은 양의 수지는 외부로 흘러나온다. 따라서 수지를 너무 많이 사용하면 재료의 낭비가 심하다. 고무도 압축 성형을 이용하여 제조되는 대표적인 재료로 압축 성형 과정에서 고무 내부에서 가루가 일어나며 특유의 탄성을 갖게 된다.
 금형이 단순하고 성형 설비가 비교적 싸며 소재 생산에서 중량 생산에 적합하다. 성형 후 다듬질이 필요 없으며 Runner, gate가 없어 재료의 손실이 적다. 전자동 성형이 어려우며 성형 조작은 쉬우나 성형 시간이 많이 소요된다.
 각종 패킹 재료와 냄비의 손잡이나 꼭지, 단추, 수화기, 장난감, 멜라민 수지인 식기류, 접시, 쟁반, 내열전기 부품 등에 이용된다.
 제품 설계 및 성형 시 두께가 너무 얇거나 구조가 복잡한 사양은 피해야 하고 깊은 리브나 높은 보스는 피해야 한다. 압축 성형은 반드시 거스러미가 생기므로 이를 고려해야 하며 빼내기 경사는 1/100이 좋다.