플라스틱 부품 및 제품 제조 영역에서 설계자는 비용, 품질, 다양성 및 생산 주기가 주요 결정 요인인 다양한 성형 기술 옵션에 직면합니다. 사출 성형이 오랫동안 주요 제조 방법으로 자리잡았지만, 회전 성형(회전 성형이라고도 함)은 지속적인 혁신을 통해 두각을 나타내며 점차 사출 성형의 패권에 도전하고 있습니다.
회전 성형은 미리 정해진 양의 폴리머 분말이나 수지를 금형에 넣는 독특한 플라스틱 성형 공정입니다. 기존 방법과 달리 회전 성형 금형은 이동성이 뛰어납니다. 가열 챔버에 배치되어 두 개의 수직 축을 중심으로 동시에 회전합니다. 이러한 지속적인 회전은 균일한 열 분포를 보장하여 폴리머가 균일하게 녹고 금형의 내부 표면을 코팅할 수 있도록 합니다.
사출 성형 제품과 달리 회전 성형 제품에는 내부 응력 집중점이 없으므로 압력과 충격 저항이 크게 향상되는 동시에 응력에 따른 파손 위험이 줄어듭니다. 가열 후 금형을 냉각(일반적으로 팬이나 수냉을 통해)하여 폴리머를 형태로 굳힙니다. 탈형 공정은 상대적으로 간단하며 복잡한 기계 장치가 필요하지 않습니다.
전 세계적으로 제조되는 제품의 30% 이상을 차지하는 사출 성형은 여전히 제조 분야의 "주력"입니다. 그러나 고가의 장비가 필요하기 때문에 일반적으로 규모의 경제를 달성하기 위한 대량 생산이 가능합니다. 회전성형과 몇 가지 원칙을 공유하지만 사출성형의 특징은 고압에 의존한다는 것입니다.
이 공정은 가열된 배럴에서 열가소성 펠릿을 녹이는 것으로 시작됩니다. 그러면 유압이 용융된 플라스틱을 금형 캐비티 안으로 밀어 넣습니다. 냉각 및 경화 후 완제품이 배출되며 일반적으로 최소한의 후처리가 필요합니다. 일부 유사점에도 불구하고 두 프로세스에는 제조 결정에 직접적인 영향을 미치는 중요한 차이점이 있습니다.
회전 성형에서는 주로 전 세계 모든 플라스틱의 약 30%를 차지하는 가볍고 다용도이며 재활용이 가능한 폴리에틸렌(PE)을 사용합니다. 인기는 저렴한 가격, 가공성, 우수한 전기 절연성, 인성, 유연성, 무독성으로 인해 발생합니다. 폴리프로필렌(PP), PVC, 나일론도 가끔 사용되지만 덜 일반적입니다.
사출 성형은 다음을 포함하여 더 넓은 열가소성 수지 범위를 수용합니다.
사출 성형은 열경화성 폴리머도 가공합니다. 열가소성 수지는 다시 녹이고 재성형될 수 있지만, 열경화성 수지는 경화 후에 영구적으로 단단해지며 일반적으로 더 큰 강도를 제공합니다.
일반적으로 값비싼 스테인리스강, P20강, H13강으로 제작되는 사출 금형은 일단 제작되면 수정하기가 어렵습니다. 설계를 변경하려면 도구를 완전히 폐기하고 다시 만들어야 하는 경우가 많습니다. 이와 대조적으로 회전 성형 금형(일반적으로 2~3mm 두께)은 공정에 압력이 필요하지 않기 때문에 저탄소 강철이나 알루미늄을 사용하므로 훨씬 저렴하고 수정하기 쉽습니다.
회전 성형은 전통적으로 가열/냉각 요구 사항으로 인해 시간당 1~2사이클만 완료되어 생산량이 제한되었습니다. 그러나 이제 전기 가열식 금형과 로봇 생산 장치를 통해 더 빠르고 에너지 효율적인 확장이 가능해졌습니다. 개별 주기는 사출 성형보다 느린 반면, 생산 단계에 도달하는 데는 일반적으로 전체 시간이 더 적게 소요됩니다. 때로는 사출 성형 프로젝트보다 몇 달 더 빠른 경우도 있습니다.
금형 및 재료 비용이 낮기 때문에 회전 성형은 중소 규모 생산에 비용 효율적인 것으로 입증되어 제한된 수량 요구에 따른 낭비를 줄입니다. 사출 성형은 빠른 대량 생산에 탁월합니다. 초기 금형 비용이 높음에도 불구하고 단위당 비용이 규모에 따라 크게 떨어지므로 소규모 배치에는 비효율적입니다.
회전 성형은 뛰어난 설계 자유도를 제공하여 다른 방법으로는 달성할 수 없는 복잡한 모양, 크기 및 기능을 생산합니다. 치수 안정성은 저장 탱크와 같은 크고 속이 빈 부품을 지원하는 동시에 인서트, 스레드 또는 이중벽 기능을 쉽게 통합합니다. 이 프로세스는 응력 지점이 적고 파손 위험이 낮은 이음매 없는 일체형 품목을 만듭니다.
사출 성형은 반복적인 대량 생산을 위한 높은 정밀도를 제공하여 생산 실행 전반에 걸쳐 일관된 결과로 ±0.001인치의 정확한 설계를 달성합니다.
회전 성형은 특히 지속 가능한 제품에 대한 수요가 증가하는 가운데 플라스틱 제조에서 가장 빠르게 성장하는 분야 중 하나로 떠오르고 있습니다. 2023년 9억 1,870만 달러 규모의 세계 회전 성형 기계 시장은 2033년까지 13억 2,000만 달러에 이를 것으로 예상됩니다. 현재 포장 기계의 1~2%를 차지하는 이 점유율은 기술 발전이 프로세스의 환경적 실행 가능성을 지속적으로 향상함에 따라 빠르게 성장할 것으로 예상됩니다.
