사출 성형은 현대 플라스틱 산업에서 가장 중요한 생산 기술 중 하나입니다. 환경 보호에 대한 강조와 지속 가능한 세상을 추구하면서 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트) 및 PLA(폴리락트산) 소재로 만든 일회용 컵이 인기를 끌고 있습니다. 이러한 소재는 물리적 특성이 우수할 뿐만 아니라 환경 요건도 충족합니다. 사출 성형기는 어디에 어떻게 사용하여 PET 및 PLA 컵을 생산할 수 있을까요? 이 기사에서는 재료 특성을 포함하여 여러 각도에서 이 질문에 대해 살펴봅니다, 사출 성형 공정, 장비 요구 사항 및 실제 적용 사례에 대해 알아보세요.

PET 및 PLA 소재 속성

PET 소재

PET는 부분적으로 결정화된 열가소성 소재로 섬유, 식품 및 음료 용기에 사용됩니다. PET에는 다음과 같은 특징이 있습니다:

높은 투명도와 광택: PET는 투명도가 높고 광택이 뛰어나 투명 포장재에 이상적입니다.

뛰어난 기계적 특성: PET는 인장 강도가 높고 견고하여 큰 손상 없이 압력과 충격을 견딜 수 있습니다.

내화학성: PET는 화학적 부식에 강하기 때문에 PET라고 불립니다.

재활용 가능성: PET는 재활용성이 뛰어나며 환경 보호 규정을 준수합니다.

내열성이 우수합니다: PET는 내열성이 높고 PVC와 달리 고온에서 부드러워지거나 변형되지 않습니다. 따라서 고온 살균이 필요한 식품 포장에 적합합니다.

PLA 소재

PLA는 옥수수나 사탕수수와 같은 재생 가능한 자원으로 만들어지기 때문에 환경 친화적인 플라스틱 소재입니다. PLA는 다음과 같은 특징이 있습니다:

생분해성: PLA는 산업 퇴비화 환경에서 생분해될 수 있어 환경 친화적인 소재입니다.

우수한 투명성: PET와 마찬가지로 PLA는 투명도가 높아 박막 제작 및 연포장과 같은 투명 포장 제품에도 사용할 수 있습니다.

간편한 처리: 지방족 폴리아미드인 PLA는 우수한 가공 특성을 나타내며 다양한 기술을 사용하여 가공할 수 있습니다.

낮은 열 안정성: 따라서 다양한 응용 분야, 특히 고온에서 PLA가 연화되고 성능이 저하되기 때문에 고온과 관련된 분야에서는 사용이 제한됩니다.

식품 접촉 안전: PLA는 생분해성이며 재생 가능한 자원과 원료로 생산되며 식품 및 음료에 사용할 수 있는 식품 접촉 물질을 준수합니다.

사출 성형 공정

사출 성형 원리

사출 성형은 녹은 재료를 구멍에 넣은 다음 식히고 굳혀서 물건을 만드는 과정입니다. 이 과정에는 플라스틱을 가열하고, 녹이고, 구멍에 분출하고, 찌그러뜨리고, 식힌 다음 물건을 꺼내는 과정이 포함됩니다. 주요 부품으로는 스퀴터, 홀더, 홀 메이커, 히터 및 컨트롤러가 있습니다.

사출 성형 파라미터

주요 매개 변수 사출 성형 공정 포함:

온도: 플라스틱이 녹는 온도와 금형 온도는 최종 제품의 품질을 결정하는 두 가지 중요한 요소입니다.

압력: 사출 압력과 유지 압력에 따라 금형에 플라스틱이 채워지는 양이 결정됩니다.

시간: 사출 시간, 유지 시간, 냉각 시간에 따라 제품의 치수와 기계적 특성이 결정됩니다.

사출 성형의 장점

사출 성형에는 다음과 같은 장점이 있습니다:

높은 생산 효율성: 이 생산 기술은 사출 성형기를 사용하여 많은 물건을 매우 빠르게 만드는 데 적합합니다.

높은 정밀도: 플라스틱 사출 성형용 금형은 매우 정확하고 매우 복잡한 모양을 만들기에 좋습니다.

높은 수준의 자동화: 오늘날의 기계에는 많은 자동화 기능이 있어 많은 작업을 할 필요가 없으므로 모두 똑같이 보이는 많은 것을 만들 수 있습니다.

다용도성: 사출 성형으로 거의 모든 것을 만들 수 있으며 거의 모든 종류의 재료를 사용할 수 있습니다.

PET 및 PLA 사출 성형 공정

PET 사출 성형

PET 사출 성형 시 주요 고려 사항은 다음과 같습니다:

건조 처리: PET는 수분이 많은 소재로 젖는 것을 좋아하지 않습니다. PET가 젖으면 분해되어 유용성이 떨어질 수 있습니다. 따라서 건조시켜야 합니다. 샘플을 만든 후에는 150℃에서 4~6시간 동안 오븐에 넣어야 합니다.

온도 제어: PET는 약 250-280°C의 높은 연화 온도를 가지며, 더 보기 좋고 정확한 제품을 얻으려면 금형의 온도를 80-120°C 범위 내에서 제어해야 합니다.

압력 제어: 따라서 PET는 낮은 유량 특성을 가지며 이 유량을 달성하려면 약 80-140MPa의 높은 사출 압력이 필요하고 유지 압력도 높습니다. 일반적으로 이 유지 시간은 제품의 평균 벽 두께에 따라 10~20초 사이가 되어야 합니다.

몰드 디자인: PET 제품을 성형하는 동안 발생할 수 있는 문제로는 제품이 결정화되는 것이 있으며, 따라서 금형의 냉각 시스템은 제품을 균일하고 빠르게 냉각할 수 있도록 설계되어야 합니다.

디몰딩 고려사항: PET 제품은 매우 뻣뻣하기 때문에 탈형할 때 깨지지 않도록 주의해야 합니다. 이 경우 암을 사용하여 이형하는 것이 좋은 방법이며, 더 빠르고 더 나은 제품을 만들 수 있습니다.

PLA 사출 성형

PLA 사출 성형의 핵심 사항은 다음과 같습니다:

건조 처리: PLA는 또한 수분에 매우 민감하므로 가공 전에 0.02%의 수분 함량으로 건조시켜야 합니다. 일반적으로 PLA는 80℃의 건조기에서 2~4시간 동안 건조됩니다.

온도 제어: 열가소성 폴리머의 일종인 PLA는 녹는점이 160-180℃로 낮습니다. 따라서 금형 온도는 30~50℃로 관리해야 합니다.

압력 제어: 흐름 특성, 즉 얼마나 쉽게 흐르는지는 60~100Mpa와 같은 낮은 사출 압력과 유지 압력만 있으면 되기 때문에 꽤 괜찮습니다. 높은 사출 속도에서 발생하는 용융 파손 문제를 해결하려면 사출 속도를 줄여야 합니다.

몰드 디자인: PLA 제품은 뒤틀리고 변형되는 경향이 있으므로 금형 설계 시 내부 응력을 줄이기 위해 금형 전체가 균일하게 냉각될 수 있도록 해야 합니다.

디몰딩 고려사항: 복잡성을 줄이기 위해 PLA 제품은 탈형 시 쉽게 변형되므로 제품을 취급할 때 주의를 기울여야 합니다. 점착 문제가 발생할 경우 접착력이 낮은 몰드 코팅을 사용하여 문제 발생을 최소화해야 합니다.

사출 성형기의 선택 및 구성

사출 성형기의 종류

표준 사출 성형 기계는 PET 및 PLA 사출 성형에 사용할 수 있지만 재료 특성 및 제품 요구 사항에 따라 적절한 구성이 필요합니다. 일반적인 사출 성형기 유형은 다음과 같습니다:

유압 사출 성형기: 클램프 포스 톤수 다양한 플라스틱을 가공할 수 있는 기존 사출 성형기. 이 유압 시스템은 PET 플라스틱 및 기타 고점도 재료에 상당한 사출 압력과 클램핑력을 제공합니다.

완전 전동식 사출 성형기: 이 기계는 시장에서 수요가 많은 훨씬 더 정확한 물건과 물건을 만드는 데 완벽한 것으로 간주됩니다. 이는 완전 전동식 기계의 서보 모터 제어 시스템을 통해 PLA와 같은 재료에 대해 초기 사출 속도와 압력을 좁은 범위에서 설정할 수 있기 때문입니다.

하이브리드 사출 성형기: 이 기계는 유압 기계와 전기 기계의 조합으로 매우 유연하고 에너지 효율이 높습니다. 유압식 기계와 전기식 기계의 조합입니다. 대부분 높은 사출 압력을 전달할 수 있으며 매우 정밀하고 에너지 효율적이기 때문에 하이브리드 기계는 최고의 선택입니다.

사출 성형기 구성

PET 및 PLA 컵을 생산할 때는 다음 구성을 고려해야 합니다:

나사 디자인: PET와 PLA는 용융 프로파일이 다르기 때문에 서로 다른 나사를 사용합니다. PET 가공의 경우 가소화 효율을 극대화하려면 압축 단면이 짧은 나사를 사용해야 하며, PLA의 경우 범용 나사 프로파일을 사용할 수 있지만 용융에 소요되는 시간과 열화량을 최소화하기 위해 올바른 형상을 가져야 합니다.

난방 시스템: 온도가 너무 높아져 용융물이 분해되는 것을 방지하려면 온도를 잘 조절할 수 있어야 합니다. 난방 코일과 온도 제어 장치를 양호한 상태로 유지하고 보정하여 실내 온도를 유지할 수 있도록 해야 합니다.

디몰딩 시스템: 금형에는 약하고 이형 시 조심스럽게 다루어야 하는 PET 및 PLA 제품이 포함됩니다. 성형 공정의 길이가 설명되어 있으며 로봇 팔 또는 공압 배출 시스템을 설계하여 더 나은 탈형을 할 수 있습니다.

실제 적용 사례

PET 컵 제작 사례

음료 회사에서 PET를 사용하는 경우 사출 성형 프로세스를 통해 투명한 음료 컵을 생산할 수 있습니다:

원재료 준비: 당사는 최고의 PET 원료를 사용하며, 수분 함량이 0.005% 미만인 원료를 사용합니다.

몰드 디자인: 고정밀 금형을 사용하고 우수한 냉각 시스템으로 설계하여 제품의 크기가 안정적으로 유지되도록 합니다. 열전도율이 좋아 빠르고 균일하게 가열할 수 있는 금형 소재를 선택합니다.

프로세스 매개변수 설정: 260℃의 온도에서 성형해야 하며, 금형은 100℃의 온도, 사출 압력 120MPa, 유지 압력 80MPa, 사출 시간 2초, 유지 시간 8초, 냉각 시간 15초를 유지해야 합니다.

생산 공정 제어: 제조에 적응형 자동화를 사용합니다. 즉, 온라인 제어 시스템을 통해 각 컵의 치수, 무게, 투명도를 확인하여 품질 요건을 충족하는지 확인합니다.

품질 관리: 온라인 감지 시스템을 통해 제품 크기, 무게, 투명도를 모니터링하여 각 컵이 품질 기준을 충족하는지 확인합니다. 제품의 기계적 특성과 내화학성을 테스트하기 위해 정기적인 샘플링을 실시합니다.

PLA 컵 제작 사례

한 친환경 제품 회사에서 다음과 같은 공정으로 일회용 생분해성 컵을 생산하기 위해 PLA 사출 성형 공정을 사용합니다:

원재료 준비: 생분해성 PLA 원료를 사용한 다음 0.02% 미만의 수분 손실량으로 건조시킵니다.

몰드 디자인: 단순한 구조의 금형을 성형 주기로 사용하여 생산 효율성을 높입니다. 경쟁사와 차별화되는 점은 금형 표면에 저점착 코팅을 하여 PLA가 거의 달라붙지 않는다는 점입니다.

프로세스 매개변수 설정: 용융 온도 170℃, 금형 온도 40℃, 사출 압력 80MPa, 유지 압력 60MPa, 사출 시간 1. 선택한 제품의 원하는 사이클 시간은 5초, 유지 시간은 5초, 냉각 시간은 10초입니다.

생산 공정 제어: 완전 전기식 사출 성형기는 에너지를 거의 소비하지 않으면서 모든 움직임을 정밀하게 제어할 수 있도록 설계 및 조정됩니다. 생산 라인의 효율성을 높이는 몇 가지 요소는 사람의 개입을 최소화하는 공급 및 이형 시스템을 사용하는 것입니다.

품질 관리: 정기적인 샘플링을 통해 각 제품 배치가 생분해성 및 기계적 특성 기준을 충족하는지 확인합니다. 생분해성 및 기계적 성능 테스트는 제품의 분해 속도와 사용 강도를 검증하기 위해 수행됩니다.

경제 및 환경 영향 분석

경제적 이익 분석

PET 및 PLA 소재 사용 사출 성형 생산 의 컵을 사용하면 다음과 같은 경제적 이점이 있습니다:

높은 생산 효율성: 사출 성형은 여전히 효율성과 자동화 측면에서 유리하며, 유사한 제품을 많이 생산해야 하는 애플리케이션에 사용할 때 더 저렴합니다.

재료비: PLA의 기본 재고는 지속 가능성 측면에서 비용적인 이점이 있지만, 파쇄된 소재는 제품에 대한 환경 기준이 높은 국가에서는 국경 내에서 판매되는 제품을 더 선호합니다.

장비 투자: 초기 장비 투자 비용은 높지만 생산 규모와 효율성이 높아지면 빠르게 비용을 회수할 수 있습니다.

환경 영향 분석

PET 및 PLA 소재를 사용하면 환경적으로 상당한 이점이 있습니다:

PET의 재활용성: PET는 재활용이 가능하기 때문에 사용 후 환경 부담을 줄여줍니다. 재활용 및 재사용을 통해 원재료 소비와 폐기물 발생을 줄일 수 있습니다.

PLA의 생분해성: PLA는 생분해성이 있어 폐기 후 자연 환경에서 분해되어 플라스틱 오염을 줄일 수 있습니다.

에너지 소비: 완전 전기 사출 성형기를 사용하면 에너지 소비와 탄소 배출을 줄일 수 있어 생산이 더욱 친환경적으로 이루어집니다.

결론

결론적으로 사출 성형기의 특징은 장비의 적절한 구성과 각 재료 유형에 대한 매개 변수의 미세 조정을 통해 PET 및 PLA와 같은 다양한 유형의 컵을 실제로 생산할 수 있음을 보여줍니다. PET 컵은 빛 투과율이 매우 우수하고 기계적 완성도가 높아 음료 포장에 이상적입니다. 그러나 PLA 컵은 가격이 더 비싸고 생분해가 가능하며 친환경 공정을 지원하기 위해 일회용 용도에 적합합니다. 기술 발전과 고객 트렌드 및 요구 사항의 변화로 인해 사출 성형 공정은 향후 PET 및 PLA 제품 제조에서 더욱 두드러진 위치를 차지할 것입니다.

앞으로는 환경에 대한 소비자 인식이 높아짐에 따라 환경 규정 준수 기준이 더욱 높아질 것이며, PLA와 같은 생분해성 소재의 사용이 크게 요구될 것입니다. 현재 사출 성형 공정은 효과적이고 효율적이며 에너지를 절약하고 환경 친화적인 공정 솔루션을 확보하기 위해 다양한 재료와 제품의 다양한 용도에 맞게 개선되어야 합니다. 반면에 다음과 같은 제조업체는 사출 성형 기계는 플라스틱 제품 세계의 수많은 시장 수요를 충족할 수 있는 더 새롭고 스마트한 기계를 설계하고 생산하기 위해 항상 노력해 왔습니다.

이 경우 경영진은 프로세스를 지속적으로 변경하고 더 나은 장비와 생산 도구에 액세스하여 전체 생산성을 향상시키고 제품의 품질을 높이는 동시에 생산 비용을 절감하고 경제뿐만 아니라 신체에도 도움이되도록 강조해야합니다. 사출 성형 기술의 역량이 PET 및 PLA 컵 생산 라인 전반에 걸쳐 널리 적용되어 친환경 제조의 대중화에 기여할 뿐만 아니라 자원의 효율성과 진화를 위한 새로운 가능성을 제공하므로 소비자와 제조업체도 큰 혜택을 누릴 수 있습니다.