플라스틱 가공의 핵심: 플라스틱 압출의 스크류 및 배럴 기술

플라스틱 압출은 파이프, 프로파일, 필름, 시트 등 다양한 제품을 제조하는 데 중요한 공정입니다. 이 공정의 중심에는 원료 플라스틱을 성형에 적합한 용융 형태로 변환하는 기계인 압출기가 있습니다. 압출기 내에서 스크류와 배럴은 이러한 변화를 달성하기 위해 함께 작동하면서 중추적인 역할을 합니다.

나사: 가소화의 원동력

종종 압출기의 "심장"이라고 불리는 스크류는 가소화 공정의 주요 원동력 역할을 합니다. 회전하는 심장과 유사한 나선형 디자인은 플라스틱을 배럴을 따라 추진하여 일련의 물리적, 화학적 변화를 거쳐 궁극적으로 균일한 용융물로 변환됩니다.

스크류의 구조는 일반적으로 공급 섹션, 압축 섹션 및 계량 섹션의 세 가지 섹션으로 구성됩니다.

공급 섹션: 이 섹션은 호퍼에서 플라스틱 과립을 끌어와 압축 섹션으로 전달하는 역할을 담당합니다.

압축 섹션: 여기에서는 플라스틱 과립이 압축되어 열과 압력의 영향으로 녹기 시작합니다.

계량 섹션: 용융된 플라스틱은 다이 방향으로 밀려나기 전에 계량 섹션에서 추가 가소화 및 균질화 과정을 거칩니다.

직경, 길이 대 직경 비율, 나사산 깊이, 피치 등의 매개변수로 특징지어지는 스크류의 기하학적 구조는 압출 공정에 큰 영향을 미칩니다. 다양한 나사 디자인은 특정 플라스틱 유형 및 제품 요구 사항에 맞게 조정됩니다.

배럴: 변화의 그릇

종종 압출기의 "컨테이너"로 간주되는 배럴은 스크류를 수용하고 필요한 가열 또는 냉각 매체를 공급하는 용기를 제공합니다. 플라스틱의 가소화와 용융에 꼭 필요한 공간과 환경을 만들어줍니다.

배럴은 일반적으로 내부 벽이 나사의 외부 직경과 정확한 간격을 유지하는 원통형 모양을 취합니다. 배럴 소재는 우수한 내마모성과 내식성을 나타내면서 고온과 압력을 견뎌야 합니다.

스크류와 배럴의 시너지 파트너십

스크류와 배럴은 조화롭고 상호 의존적인 방식으로 작동하며 이들의 결합된 작용으로 플라스틱의 가소화, 용융 및 균일한 압출이 달성됩니다.

가소화: 스크류의 추진력과 배럴의 열이 결합된 힘으로 플라스틱 알갱이가 서서히 녹아 첨가제 및 기타 구성 요소와 균일하게 혼합됩니다.

용융: 온도가 상승하고 전단력이 강화됨에 따라 플라스틱 용융물은 점점 더 균질해지고 유동성이 높아집니다.

균일한 압출: 계량 섹션의 나사는 균일한 용융물을 다이 쪽으로 밀어 궁극적으로 원하는 제품으로 성형합니다.

스크류 및 배럴 기술은 플라스틱 압출의 핵심입니다. , 설계 및 제조 품질은 압출 제품의 품질과 효율성에 직접적인 영향을 미칩니다. 플라스틱 산업이 계속해서 발전하고 더욱 정교한 재료와 복잡한 제품 설계를 요구함에 따라 고성능 스크류 및 배럴 시스템에 대한 수요도 더욱 강화될 것입니다. 미래에는 3D 프린팅 기술이 발전하여 더욱 복잡하고 개인화된 나사 및 배럴 구조를 제작할 수 있게 될 것입니다. 또한 인공 지능과 사물 인터넷(IoT)의 통합으로 스크류 및 배럴 성능에 대한 더 깊은 통찰력과 최적화가 가능해 제품 품질과 압출 효율성이 더욱 향상됩니다.

2부: 스크류 및 배럴 설계의 미묘한 차이 탐구

나사 디자인:

스크류의 기하학적 구조는 플라스틱의 흐름 거동과 가소화 효율성을 결정하는 데 중추적인 역할을 합니다. 직경과 길이 대 직경 비율부터 나사산 깊이와 피치까지 각 매개변수는 나사의 전반적인 성능에 영향을 미칩니다.

직경: 스크류의 직경은 압출기의 출력 용량에 직접적인 영향을 미칩니다. 직경이 클수록 일반적으로 처리량이 높아지지만 더 강력한 모터가 필요하고 더 많은 열이 발생합니다.

길이 대 직경 비율(L/D): 이 매개변수는 직경과 비교한 나사의 상대적 길이를 나타냅니다. L/D 비율이 높을수록 일반적으로 혼합 및 휘발물질 제거가 더 잘되는 반면, L/D 비율이 낮을수록 덜 까다로운 폴리머의 처리량이 더 빨라지는 데 적합할 수 있습니다.

나사산 깊이: 나사산의 깊이는 압출기 내 재료의 체류 시간에 영향을 미칩니다. 나사산이 깊을수록 혼합 및 가소화 시간이 길어지고, 나사산이 얕을수록 재료 흐름이 빨라집니다.

피치: 인접한 나사산 사이의 피치 또는 거리는 재료의 축 방향 이동에 영향을 미칩니다. 피치가 길수록 재료 전진 속도가 빨라지고, 피치가 짧을수록 혼합 및 반죽이 더 잘됩니다.

기본 스크류 설계는 광범위한 압출 응용 분야에 사용되지만 특정 플라스틱 유형 및 기능에는 특수 스크류 구성이 필요한 경우가 많습니다. 다음은 몇 가지 예입니다.

* **혼합 나사:** 이 나사는 압축 섹션 내에 차단기 플레이트 또는 특별히 설계된 혼합 영역과 같은 특수 혼합 요소를 통합합니다. 이 구성은 플라스틱 용융물 내 첨가제, 충전재 및 안료의 균질화를 향상시킵니다.

* **배리어 나사:** 고온에서 분해되기 쉬운 재료용으로 설계된 배리어 나사는 특정 영역을 활용하여 녹지 않은 플라스틱과 용융된 플라스틱을 분리합니다. 이러한 분리는 용융되지 않은 재료의 조기 열 노출을 방지하여 제품 품질과 일관성을 향상시킵니다.

* **통풍 나사:** 특정 폴리머는 압출 공정 중에 휘발성 성분을 방출합니다. 통풍형 나사는 배럴을 따라 채널을 통합하여 이러한 휘발성 물질이 빠져나갈 수 있도록 하여 최종 제품 내에 공극이나 기포가 생성되는 것을 방지합니다.

**배럴: 재료 선택 및 정밀 엔지니어링**

배럴 소재의 선택은 최적의 성능과 수명을 보장하는 데 중요한 역할을 합니다. 일반적인 선택에는 질화 강철과 크롬 도금 강철이 포함되며 내마모성, 내식성 및 열 안정성의 균형을 제공합니다.

배럴의 내부 표면 마감도 마찬가지로 중요합니다. 매끄러운 마감은 배럴과 플라스틱 사이의 마찰을 최소화하여 에너지 소비와 스크류 마모를 줄입니다. 반대로 질감이 있는 마감 처리는 특정 응용 분야에 도움이 될 수 있으며 플라스틱과 배럴 사이의 혼합 또는 접착력을 향상시킵니다.