사출 성형 사용방식의 경우, Eastman Tritan™ 코폴리에스터는 새로운 공구 없이 폴리카보네이트를 대체할 수 있습니다. 본질적으로 낮은 잔류 응력 때문에 별도의 풀림 단계가 생략할 수도 있으므로 성형 사이클 시간을 줄일 수 있습니다. 낮은 공정 온도와 감소된 사이클 시간은 모두 공정에 사용되는 에너지를 줄여 줍니다. Tritan의 탁월한 성형성은 금형 제작자가 그 어느 때보다 섬세한 형상을 제작할 수 있는 창의적 자유를 부여해 줍니다.

Tritan으로 탁월한 결과를 얻으려면 올바른 성형 기계를 선택할 수 있도록 기계 용량, 클램핑 강도 및 사출 속도 프로파일링 기능을 포함한 여려 요소를 고려해야 합니다. 이 섹션은 Tritan 사용을 위한 기계 용량과 필수 준비 사항과 관련한 건조, 송풍 속도 및 함수량 측정에 대한 정보를 포함하고 있습니다. 또한 배럴 및 용융 온도, 사출 속도, 스크류 회전속도, 쿠션 사이즈, 배압 및 퍼징 물질에 대하여 고려할 중요한 요소와 권장사항을 찾을 수 있습니다. 자세한 내용은 Eastman의 문헌 목록과 링크를 참조해주시기 바랍니다.

성형기 선택

Eastman 폴리머의 성형을 위한 기계를 선택할 때 고려할 일부 요소는 다음과 같습니다.

  • 기계 용량(샷 중량)
  • 사용 가능한 클램핑 강도
  • 사출 속도 프로파일링 기능

건조

건조는 폴리머의 성형 준비에 필수적인 과정입니다.

모든 폴리머는 쉽게 수분을 흡수하는 성질이 있습니다. 사출 성형기에서 공정을 시작하기 전에 데시칸트 건조기를 사용하여 펠릿을 건조해야 합니다. 펠릿이 건조되지 않은 경우에는 공정 온도에서 수분과 용융된 폴리머가 반응하여 분자량이 손실될 수 있습니다. 이러한 손실은 인장 강도, 충격 강도와 같은 물리적 특성을 감소시키게 됩니다. 성형 부품에 스플레이와 같은 외부적 결함이 없더라도 약화된 물리적 특성을 지닐 수 있습니다.

건조 시간
건조할 펠릿은 각 해당 폴리머의 데이터시트에 표기된 조건에 따라 호퍼 내에 배치합니다. 건조기를 저온에서 시작하는 경우 건조 시간 측정을 시작하기 전에 적정 온도로 예열해야 하며 공기의 이슬점이 -30°C (-20°F) 이하로 내려가야 합니다.

공기 건조
건조한 공기는 건조기/호퍼 시스템 내에 있는 폐쇄 공기 순환 루프의 건조대를 통해 나옵니다. 건조대는 유입 공정 공기를 건조하기 전에 예열 및 재생되어야 합니다. 재생된 건조제는 실내 공기가 아닌 사전 건조된 폐쇄 루프 공기를 사용해 냉각시키는 것이 좋습니다.

펠릿 호퍼 상단에서 회수된 공정 공기는 필터를 거쳐 건조대, 히터, 호퍼로 송풍됩니다. 폴리에스터에 사용되는 건조기에는 회수 공정 공기를 냉각할 후부냉각기가 장착되어 있어야 합니다. 회수 공기 온도는 65°C (150°F) 이하로 유지해야 건조제의 습기 친화력이 증가되어 효율을 향상할 수 있습니다.

송풍
건조를 위한 일반적인 송풍 속도 요건은 시간당 처리되는 재료 1kg당 분당 고온 건조 공기 0.06입방미터((0.06 m³/min per kg/h)) 또는 시간당 처리되는 재료 1파운드당 분당 고온 건조 공기 1 입방피트(1 cfm per lb/h)입니다. 예를 들어 시간당 109kg (240 lb)의 재료를 사용하는 경우 송풍은 적어도 6.7 m³/min (240 cfm)가 되어야 합니다. 충분한 공기 분배를 보장하기 위한 최소 송풍량은 소형 건조기의 경우 보통 2.8 m³/min (100 cfm)입니다.

함수량 측정
이슬점 측정기는 공기의 건조성만 측정할 뿐 호퍼에 있는 플라스틱 펠릿의 건조성은 측정하지 않습니다. 온도, 송풍 및 시간의 측정과 함께 이슬점 측정기를 사용하면 플라스틱 펠릿이 적절하게 건조되었는지를 정확하게 파악할 수 있습니다.

중량 손실 유형 함수량 측정기는 펠릿의 함수량을 측정하는 장치입니다. 이러한 측정기는 플라스틱 펠릿의 함수량 수준을 감소시키는 건조 시스템의 효과를 개략적으로 가리켜 줍니다. 그러나 대부분의 경우 이러한 측정기는 공정 시 품질 저하를 방지하기 위해 폴리에스터의 충분한 건조 상태를 보장하기 위한 품질 관리 방식으로 사용하기에는 정확도가 떨어집니다. 함수량 수준은 0.020% ~ 0.030% 범위가 이상적이며 실제 수준은 앞의 방식 대신 분석적 방법을 사용하여 파악합니다.

일반적인 건조기 문제

  • 필터가 막혀 발생하는 송풍 불량
  • 호퍼를 채우지 않아 공기가 펠릿 사이로 전파되지 않고 부하 중앙을 통과하는 현상
  • 공급/회수 건조 공기 라인에 새어들어온 실내의 '습한' 공기가 건조 공기를 오염
  • 호퍼 상단의 로더를 통한 습한 공기 오염
  • 제습 과정에 건조대로 복귀하는 공기의 냉각 부족 (공기가 65°C [150°F] 이하로 냉각되어야 건조제의 습기 친화력이 증가되어 효율이 향상됩니다. 일부 폴리머의 경우 건조 작업에 후부냉각기가 필요합니다.)
  • 건조제의 마모나 오염으로 인한 건조제 효과 감소
  • 제대로 작동하지 않는 재생 히터 또는 공정 히터
  • 블로어 모터 역회전
  • 건조대 교체를 시도했을 때 송풍이 전환되지 않는 경우, 건조대 하나가 계속 공정에 유지됨

성형 조건

배럴 및 용융 온도
배럴 온도를 설정할 때에는 제일 먼저 샷 용량을 어느 정도 사용할 지 고려해야 합니다. 일반적으로 각 샷에 기계의 샷 용량의 절반을 사용하는 경우 배럴 온도는 전면에서 후면까지 거의 동일하게 설정하거나 피드쪽을 약간 낮게 설정합니다. 샷이 기계 용량보다 상대적으로 작은 경우라면 피드쪽 온도를 상당히 낮게 설정하여 고온에서 긴 상주 시간으로 인해 발생하는 품질 저하를 최소화할 수 있습니다. 샷 크기가 기계의 용량과 거의 같은 경우라면 일반적으로 피드쪽의 온도가 같거나 더 높게 설정합니다. 이러한 폴리머에는 올바른 스크류 회복력을 위해 후부 세트포인트가 더 높은 감소 프로파일이 종종 필요합니다.

또 다른 중요한 요소는 예상 사이클 시간입니다. 예를 들어 제한적인 금형 냉각으로 인해 예상 사이클 시간이 긴 경우에는 배럴 온도가 낮아야 합니다. 스크류에 따라 추가되는 전단열이 달라지지만 배럴 설정보다 10°-20°C (20°-40°F) 높은 용융 온도를 보이는 것이 일반적입니다.

실제 용융 온도는 바늘식 고온계로 확인해야 합니다. 용융 온도는 사이클이 설정된 후 온사이클 샷이 단열 컨테이너에 받아졌을 때 측정하는 것이 가장 좋습니다.

사출 속도
게이트 블러시나 스플레이 또는 둘 모두를 최소화하기 위해 코폴리에스터에 사용되는 충전 속도는 다른 플라스틱의 경우보다 느립니다. 충전 속도 프로그래밍 기능이 내장된 기계가 권장됩니다. 첫 샷의 3%-5%에는 사용 가능한 용량의 10%-20% 정도로 매우 느린 속도에서 충전을 시작한 다음 40%-60%로 증가시켜 샷을 완료하시기 바랍니다. 평균 충전 속도는 50-250 g/s (1.76-8.8 oz/s) 정도가 일반적입니다.

스크류 회전속도
스크류는 금형이 개방되기 전에 2-5초 동안 회복할 수 있도록 최소 rpm으로 작동되어야 합니다. 이렇게 하면 점성 열 생성을 최소화하고 보다 균일한 용융을 만들며 중단 시간을 최소화해 줍니다.

팩 앤 홀드
다이렉트 스프루 게이트 부품의 일반적인 문제 중 하나는 스프루 하단에 발생하는 수축 기공입니다. 8-12초의 긴 홀드 시간과 275-550bar (4,000-8,000psi) (노즐 플라스틱 압력) 수준의 낮은 홀드 압력을 유지하면 스프루에 적체되지 않으면서 기공이 생기지 않는 속도로 재료를 스프루에 피드할 수 있습니다. 홀드 타이머가 증가된 만큼 냉각 타이머를 감소한 경우에는 전체 사이클 시간을 연장할 필요가 없습니다. 재래식 러너에서 러너와 흡착기 핀이 교차하는 부분에서도 수축 기공이 발생할 수 있습니다. 이 기공은 상기된 방식으로 제거할 수 있습니다.

쿠션 사이즈
쿠션 사이즈는 스크류가 하단에 닿지 않으면서 팩 앤 홀드 압력이 부품에 전달될 수 있을 정도로 커야 합니다. 사이클의 팩 앤 홀드 단계 끝에 남는 쿠션은 일반적으로 기계 크기 및 사출 속도에 따라 3-13mm (0.125-0.5 in.) 사이입니다. 큰 쿠션은 배럴에서의 적체 시간을 증가시키며 품질 저하를 유발합니다. 샷 종료 시 스크류가 계속 전진하는 경우는 체크 밸브가 새고 있음을 의미합니다. 새는 체크 밸브는 쿠션 관리를 저해하며 무작위로 샷이 사출되게 하거나 샷 간의 균일성이 떨어지게 합니다.

배압
일반적인 배압은 7-10 bar (100-150 psi)이지만 3.5 bar (50 psi)까지도 낮출 수 있습니다. 용융의 균일성을 개선하거나, 용융 온도를 높이거나, 공기 혼입(공기 스플레이)를 제거하기 위해 배압을 28 bar (400 psi)까지 높일 수 있습니다. 일반적으로 감압이 최저값으로 유지되어 있기 때문에 과도하게 높은 배압은 금형에 재료가 흘러내리는 현상을 악화시킬 수 있습니다.

감압
일반적으로 최소한의 감압이 사용됩니다. 감압은 공기를 다시 노즐로 빨아들이는 경향이 있어 다음 샷에서 스플레이를 유발할 수 있습니다. 감압을 조금만 사용하면 흐름 현상을 감소시킬 수 있습니다.

퍼징 물질
퍼징에 가장 효과적인 물질은 작업에 사용되는 물질과 유사한 성질의 폴리머입니다. 폴리에틸렌과 폴리프로필렌은 새 물질과 혼합되어 장기간 줄무늬를 유발할 수 있으므로 피하는 것이 좋습니다. 때로는 제거가 어려운 물질의 경우 담금 및 퍼징을 위해 노즐 및 전면 배럴 구역 설정점을 최대 300°C(570°F)로 증가시킨 다음 다시 작동 온도로 냉각시키기도 합니다. 주의를 기울이고 이전 작업에 사용된 물질에 대한 제조사 권장 사항을 참조하시기 바랍니다.

약 5분 이상 사이클이 중단된 경우에는 3-5회 샷을 퍼징하는 것이 좋습니다.

정지

일반적으로 피드를 정지해도 스크류에 물질이 없을 때까지 사이클의 성형을 계속합니다. 다른 물질로 교체하는 경우에는 폴리카보네이트, 아크릴, 스티렌 또는 상용 퍼징 화합물로 퍼징을 실시하고 스크류가 건조될 때까지 작동시킨 다음 전원을 끄시기 바랍니다.

스크류는 항상 전면 위치에 유지하시기 바랍니다. 그러지 않으면 많은 양의 물질 슬러그를 다시 용융해야 합니다. 슬러그가 완전히 용융되지 않은 상태에서 스크류가 다시 전면으로 사출되면 체크 링 손상이 발생할 수 있습니다.

FAQ

Eastman Tritan™ 코폴리에스터를 사용하는 프로젝트를 수주했다는 소식을 방금 생산 관리자로부터 들었습니다. 생산 기술 수석으로서, 이 제품에 대한 가공 공정 관련 정보를 어디서 찾아야 할까요?
Tritan 공정과 관련된 정보는 Eastman.com/products/all polymers에서 확인하실 수 있습니다. 목록에서 적절한 Tritan 배합을 선택하세요. 이 제품 페이지에서는 물리적 제원표, SDS, 공정 가이드를 비롯하여 이차 공정 가이드 등을 이용하실 수 있습니다.

Tritan은 반드시 건조시켜야 합니까?
예. Tritan은 수분 흡수 특성이 있으므로 공정에 들어가기 전에 반드시 건조시켜야 합니다. 모든 Tritan 건조 관련 정보는 Eastman Tritan™ 코폴리에스터 사출 성형을 위한 건조 및 공정 가이드라인 3페이지에 수록되어 있습니다. Eastman 간행물 TRS-237 문서이며 Eastman.com에 게시되어 있습니다.

Tritan으로 부품을 생산하기 위해 사출 성형 제조 셀을 선택할 때, 적정한 용융 체류 시간은 어떻게 됩니까?
폴리머를 권장 온도에서 가공 중일 때, 적절한 용융 체류 시간은 3 ~ 5분 사이가 되어야 합니다. 스크류 및 배럴 관련 정보는 Eastman Tritan™ 코폴리에스터 사출 성형을 위한 건조 및 공정 가이드라인 6페이지에 수록되어 있습니다. Eastman 간행물 TRS-237 문서이며 Eastman.com에 게시되어 있습니다.

Tritan으로 부품을 만들 때 폴리머 공정 용융 온도는 어느 정도여야 합니까?
Tritan의 이상적인 실제 용융 온도는 282°C(540°F) 미만이어야 합니다. 폴리머 공정 용융 온도는 낮을수록 좋지만 공정 사출 압력이 과도해질 정도로 폴리머 용융 온도가 낮아지지 않도록 주의해야 합니다. 실제 폴리머 용융 온도가 성형기 배럴 온도 설정값과 크게 다를 수 있습니다. 고온계로 실제 폴리머 용융 온도를 항상 확인하시기 바랍니다.

Tritan을 이용한 생산 시행 주기 하나를 완료한 후에는 성형기 배럴 온도를 아이들(idle) 상태로 유지해야 합니까?
아닙니다. Tritan 생산 시행 주기 사이에 배럴 온도를 아이들 상태로 유지할 필요는 없습니다. 성형기 배럴을 퍼징해서 완전히 비운 다음 스크류를 정위치로 돌려 배럴 히터를 끄는 것이 권장 정지 절차입니다.

기타 자료