플라스틱이라는 소재는 인류의 대표적인 발견, 발명이라고 할 수 있을 만큼 현재 우리 생활을 지배하고 있습니다. 가소제나 첨가제에 따라 다른 특징과 용도를 갖기 때문에 플라스틱 성형 방식도 다양합니다. 조금 극단적으로 예를 들어보자면 플라스틱 계열 소재로 만들어진 얇은 실과 단단한 플라스틱 판의 성형 방식은 당연히 차이가 있을 수 밖에 없겠죠. 오늘은 플라스틱 성형 방식에는 어떤 것이 있는지 간략하게 살펴보고 공산품 제작에 많이 사용되는 플라스틱 성형 방식인 세 가지를 골라 조금 더 자세히 이야기해보겠습니다.
[다양한 플라스틱 성형 방식]
플라스틱 성형은 형태를 구성하는 방식에 따라 사출 성형, 압출 성형, 압축 성형, 중공 성형, 진공 성형 등이 있습니다. 어떤 모양의 제품을 만들 것인지, 어떤 특성을 가진 제품을 만들 것인지에 따라 다른 공정을 선택해야 하는데요.
압축 성형(compression molding)은 말랑말랑해진 플라스틱 소재를 압력으로 꾹 눌러 모양을 변형시키는 공정입니다. 편지지에 왁스 실링(sealing)하는 것이 떠오르는데요. 압축 성형은 위 아래 맞물리는 틀(금형)이 있어 양면으로 모양을 새길 수 있습니다. 눌러서 퍼뜨리기 때문에 금형의 밖으로 원료가 새어나오는데, 날개라 불리는 이 부분은 직접 제거해주어야 합니다. 진공 성형(vaccum foaming)은 원료를 넣고 내부를 진공으로 만들어 금형에 밀착시키면서 제품을 만드는 것입니다. 완성품 두께를 얇게 만들 수 있어 포장 용기 제작에 사용되며 블리스터(blister)라는 이름으로 불리기도 합니다. 비교적 자주 사용되는 사출 성형, 압출 성형, 중공 성형은 아래에서 확인할 수 있습니다.
[사출 성형 injection molding]
사출 성형은 한자로 射出成形이렇게 쓰는데요. 한자로 사출의 뜻이 화살을 쏘아내는 것이라고 합니다. 양면의 몰드 안에 열 가소성 수지를 넣는 장면을 이렇게 표현한 것 같은데요. 주입한다는 뜻이 담긴 영어 표현 injection이 조금 더 직관적이게 느껴집니다. 사출 성형이란 용융시킨 원료(주로 열가소성 수지)를 금형에 주입하고 냉각시켜 금형을 열어 배출시키며 모양을 완성하는 방식을 뜻합니다. 복잡한 형상도 제작할 수 있기 때문에 플라스틱 성형 종류 중 특히나 큰 존재감을 내뿜고 있습니다. 금형 속에 들어간 플라스틱 원료가 고체화되는 것은 금형 내부에 냉각수가 흐르고 있기 때문입니다. 사출 성형은 복잡한 모양의 제작이 가능하다고 언급했는데, 부품 파트 마다 동일한 시간에 고르게 냉각을 시키려면 냉각수 길을 효율적으로 배치해야 합니다.
[압출 성형 extrusion molding]
압출은 피부과에서도 자주 듣는 단어라 공정의 핵심이 쉽게 연상될 것 있을 것 같은데요. 가래떡을 뽑는 과정과 비슷합니다. 쌀가루 반죽을 기계에 넣어 꾹꾹 눌러주면 원형의 좁은 틀에서 가래떡이 뽑아져 나오는데요. 압출 성형 방식도 유동성이 있는 원료를 넣고 틀 모양을 따라 눌러 빼내며 만들어집니다. 대표적인 예시로 PVC 파이프가 있습니다. 사출 성형 방식과는 다르게 모양이 일정하고 길이가 긴 제품을 만드는 데 효율적입니다.
압축 방식과 비슷해 보이지만 압축 방식은 양면에서 꾹 눌러 모양을 만들고, 압출 방식은 틀에 있는 구멍으로 짜내며 모양이 만들어집니다.
[중공 성형 blow molding]
중공 성형이라 불리는 다른 플라스틱 성형보다 특이한 공정입니다. 바람의 힘으로 모양을 완성하는 것인데요. 입구가 좁고 내부는 넓고 텅 비어있는 병 모양을 만들 때 사용하는 방식입니다. 블로우 성형법이라는 이름으로도 불립니다. 음료병 제작에 사용되는 중공 성형은 실린더 모양의 예비성형물을 금형 사출로 제작하고 이 예비 성형물을 중공 성형 몰드(블로우 금형)에 넣으며 시작합니다. 블로우 금형은 예비성형물의 온도를 올려 가공을 쉽게 만든 뒤, 순간적으로 센 바람을 불어 넣으며 병 모양에 맞게 부풀립니다. 블로우 성형법에 대한 더 자세한 소개는 링크를 통해 확인할 수 있습니다.
사출 성형, 압출 성형, 압축 성형, 중공 성형, 발포 성형, 진공 성형을 예시로 플라스틱 성형 종류를 소개했습니다. 제품 제작에서 자주 접할 수 있는 사출, 압출, 중공 성형 방식은 조금 더 깊은 부분까지 이야기 해보았습니다. 제품의 유형에 따라 전혀 다른 공정이 도입되어 실제 제품 생산 시에는 공정이 헷갈릴 염려가 없답니다. 약간의 유사점끼리 비교도 해보았으니 참고하시기 바랍니다.
