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발포성형의 기본 개요와 재료적 특성

작성자 : pdcman 분류 : 시제품 | 가공/성형방법 작성일 : 2018.03.14 10:35:45 조회 : 6920 키워드 : 재료적특성,가공성형,발포성형,저발포성형,시제품

(질문의 배경)

의자의 쿠션을 제작하려고 하는데 발포성형기법을 통하여 제품을 만든다고 한다. 발포성형의 단계적 특성과 제품 제작 시 유의사항은 무엇인가?


설명

(요약)

발포 성형은 플라스틱 원료에 발포제를 넣어 기포를 발생시키는 성형 방법으로 스펀지나 스티로폼, 단열재, 건축내외장재, 기타 가전제품 부품 등을 만드는 데 사용된다. ) 발포제를 사용하여 폼을 제조하는 공정으로 발포성형을 몇가지로 간추리자면 블록성형

판물 성형, 형물 성형이 있다. 또 연속적으로 폼을 제조하는 연속발포법과 불연속적으로 폼을 제조하는 뱃치 발포법으로 분류된다.

 

(발포성형의 재질별 특징과 장단점)

발포성형의 재질에는 다양한 수지가 적용된다. 가장 많이 쓰이는 폴리스티렌(PS)은 대표적인 성형방법으로 융착성형과 용융성형을 한다. 용도로는 주택의 지붕재, 베개, 단열재, 완구, 각종용기 등에 사용된다. 폴리에틸렌(PE)의 경우 비교적 저발포체인 전선피복, 중공성형에 의한 형상과 고발포체인 시트, 보드상의 압출품 등에 사용되어 있다. 독특한 부드러운 감촉을 갖고 있으며 색채가 산뜻하고 풍부한 장점을 가지고 있다. 경질 폴리우레탄의 경우 냉장고, 창고, 선박 등에 이용되고 있으며, 열전도율이 현저하게 낮고 우수한 단열성을 가지고 있다. 연질 폴리우레탄은 차량, 흡음재, 가구, 포장재 등에 사용되며 내약품성, 내용제성, 내후성 등이 우수하다.

 

(발포성형 제작 공정)

 

<그림1> 발포 성형 / 출처: 네이버 블로그, 초보 기구쟁이의 기구설계 공부하기

 

압출 발포성형의 경우 공정은 다소 간단하다. 우선 원료를 입고한 후 저장-> 배합 ->형틀에 수지 입고 ->탄소가스주입-> 숙성-> 성형발포-> 전조-> 재단-> 검사-> 포장-> 출고 과정을 거친다.

 

(발포성형 적용제품 사례)

발포공정에서 가장 중요한 것은 발포 셀의 크기, 형태, 분포, 함량 등을 조절하는 기술로서 다른 가공공정에 비해 변수가 많고 조건의 조절이 어려운 단점이 있지만 다른 공정으로는 얻을 수 없는 경량성, 단열성, 방음성, 내충격성 등의 장점이 있어서 널리 활용되고 있는 공정이다. 일반적으로 의자시트쿠션, 놀이방 매트, 건축 단열재 등에 많이 쓰인다.

 

<그림2> 발포성형으로 제작된 제품 사례

 

Tip

플라스틱 입자에 탄소가스를 주입한 후 뜨거운 증기로 부풀려 MOLD의 모습대로 형태를 만드는 가공방법이다. 결과물 체적의 98%정도가 공기이고 2%정도만이 수지로 구성되는 경제적인 형태 제작 가공법이다.

 

<참고자료·문헌>

  1. https://www.youtube.com/watch?v=NKi-P0yDRsQ MOTOMAN MH180 ROBOT FOAMING / 발포성형사출 / 유튜브 동영상
  2. https://www.youtube.com/watch?v=u62RYsAFd_k 폴리우레탄 저압발포기 동영상
  3. https://www.youtube.com/watch?v=1GpbBrmkA3g 폴리우레탄보드 생산라인 / 유튜브 동영상
  4. http://www.plasticskorea.co.kr 플라스틱코리아홈페이지 / 신기술 신제품 자료수록

 

<전문용어> 

발포성형, 폴리스틸렌, 폴리에틸렌, 저발포 성형, 연질, 경질 우레탄

 


목록
  • 토론 ( 2 )
    • pdcman 글쓴이 2018.03.14 11:55:13 댓글입력
      발포성형의 원리에 대한 이해도는 높게 설명이 되어 있으나 실제 사례를 통해 어떻게 제품화 되는지의 과정이 부족한 부분이 있기에 많이 쓰이는 재질 중의 하나인 우레탄 재질을 기준으로 보완설명 하고자 합니다.

      <우레탄 발포성형 용도별 특징>
      발포성형은 말 그대로 플라스틱을 제조하는 방법의 하나로 발포제를 사용하여 플라스틱의 모양을 만드는 방법을 말합니다. 우레탄에도 몇개의 종류가 있는데 우선 연질 폴리우레탄폼은 가볍고 탄력성을 갖고 있으며, Open-Cell 구조를 갖고 있어 공기투과율이 좋기 때문에 가구나 자동차산업에서 쿠션제조 및 오토바이산업, 장난감, 신발산업, 오락기, 의료기 산업 등에 적용되고 있습니다. 반경질 우레탄 폼은 반경질과 연질을 구분 짓는 경계는 명확하지 않으나 반 경질 폼은 다른 여러 물질의 표면과의 접착성이 우수하며, 또한 충격 흡수성과 방음효과가 뛰어나기 때문에 주로 자동차 계기판 등 내장용과 보조스프링, 쇼크 업쇼버 등 외장용으로 많이 사용하고 있습니다. 연질 우레탄 폼은 가볍고 부드러운 감촉의 발포된 내부와 질기고 조밀한 Cell의 조합된 제품으로 높은 내마모성, 탄성, 기계적 화학적 내성, 낮은 열전도도 및 뛰어난 터치감과 장식적인 표면을 가지고 있어 자동차 핸들과 Gearshift Knob, 사무실 의자 팔걸이, 맥주 통 및 신발창 제조에 매우 적합합니다.

      <발포성형의 동향>
      발포 플라스틱은 모체가 되는 플라스틱에 다수의 기포가 포함된 것으로 일반적으로 경량성, 단열성, 절연성, 흡음성, 충격흡수성 등이 우수하다. 성질은 플라스틱의 종류, 기포의 형상, 기포 내의 가스 종류에 따라 크게 상이하며 용도에 따라 설계됩니다. 값이 저렴하여 식품 트레이, 완충제부터 근래에는 전기전자 부품, 자동차 부품, 의료재료 등으로 용도가 확대되고 있습니다.
    • pdcman 2018.03.14 11:55:20
      <TIP>
      발포단계에서 발포입자의 숙성은 잘포 직후에 입자내의 발포제가 외부로 발출되어 내부가 감압 상태가 되었을 때 대기 중의 공기가 발포입자 내부로 침투되어 점차 대기압과 같은 상태로 되는 것을 말합니다.

      <참고자료>
      http://plasticnews.tistory.com/296
      발포 성형의 최근 동향
      http://cafe.daum.net/jaehag/JuNH/94?q=%C0%CE%BC%AD%C6%AE%20%B9%DF%C6%F7 발포 플라스틱 역사와 종류 및 제법에 대해 상세히 설명
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