19.1 서론 플라스틱과 탄성중합체(elastomer)의 가공 플라스틱과 탄성중합체의 가공은 금속의 성형 및 가공공정과 유사한 부분이 많다.플라스틱과 복합재료의 성형 및 가공공정별 특징
플라스틱과 복합 재료의 성형 및 가공 공정별 특징 공정 특징 압력 출신 연속적으로 일정, 그리고 복잡한 단면의 제품과 공동체를 생산할 수 있다. 생산 속도가 빠른 상대적으로 공구 비용이 싸다.사출 성형 다양한 크기, 복잡한 형상, 얇은 벽 등의 형상을 만들어 준다.생산 속도가 매우 빠른 치수 정밀도가 뛰어나지만 공구 비용이 비싸다.블로우 성형 중공과 얇은 벽을 갖춘 제품의 제작에 특화 되어 있다. 생산 속도가 빠르고 공구 비용이 저렴한 편이다.회전 성형 거대하고 상대적으로 단순한 형상의 중공품 성형에 최적화되고 있다. 상대적으로 낮은 공구 비용과 낮은 생산 속도를 갖는다.열성형 상대적으로 좁은 깊은 공동부의 형상을 만들 수 있다. 공구 비용이 낮은, 적당한 생산 속도를 갖는다.압축 성형형 단조 공정과 매우 흡사하다.전이형 압축 성형보다 복잡한 형상의 구현이 가능하다. 생산 속도가 높지만 공구 비용이 비싸고 약간의 스크랩 손실이 발생한다.주조 단순한 형상은 물론, 매우 복잡한 형상을 제조할 수 있다. 금형 비용이 싸지만 생산 속도가 느리다.구조 폼 성형의 비싼 비 강성을 가진 큰 부품의 생산이 가능하다. 사출 성형보다 공구 비용이 싸지만 생산 속도가 느리다.
플라스틱은 금속과 다른 다루기도 쉬워(≒ 상대적으로 매우 낮은 녹는점)가공에 필요한 에너지가 작다.플라스틱은 일반적으로 펠릿(pellet), 알(과립, granule), 그리고 분말 형태로 공급된 성형 직전 용웅된다.또 열 경화성 및 강화 플라스틱의 경우 액체 상태에서 공급되어 고체로 경화되기도 한다.19.2압출·개요 압출은 플라스틱을 생산하는 가장 대표적인 방법이다.
(a) 스크류 압출기의 개략도 b스크류의 형상
공급된 플라스틱 원료가 호퍼(hopper)에서 스크루 압축기의 배럴(barrel)으로 옮겨진다.배럴 내부의 헬리컬 스크루는 덩어리를 섞어 압축하고 다이로 내몰.또 배럴 히터(barrel heater)을 통해서 이송하는 용융시킨다.·나사 구조 ⅰ)이송부(feed section)원료를 호퍼에서 배럴의 중앙부로 이송시킨다.◈)용융부(melt section)압축 영역(Compression section)이라고도 불리며, 덩어리의 마찰과 외부 히터에 따른 공급되는 열에서 원료를 용해시키는 부분이다.ⅲ)계량부(metering section)펌핑부(pumping section)이라고도 불리며, 다이 입구 부분의 압력이 상승하고 추가적인 전단과 용융이 발생한다.다이 전방의 여과망(filter sreen)을 통해서 용해하지 않았는지 굳어 버린 수지를 여과한다.여과망과 다이 사이의 브레이커 플레이트(breaker plate)은 세바스티안에 유입되는 원료를 잘 섞여역할을 한다.압출 제품은 공랭 또는 수냉으로 냉각된다.스크루의 형상, 피치, 익판 각도 등 등은 원료의 유동 특성을 결정하는 매우 중요한 인자이다.일반적으로 바렐 오랜 L와 직경 D의 비율 L/D는 5~30사이의 값을 갖는다.·공정 특성 냉각 속도의 조절과 균일성 유지는 제품의 수축과 왜곡 방지에 매우 중요하다.단일 스크루의 밖에도 이중(twin)및 다중(multiple)스크루 형식도 존재한다. 밀어내기 어려운 재료에 주로 쓰인다.호퍼로부터 원료가 공급되는 때문, 봉, 채널, 박판, 튜브, 파이프 등 길이가 긴 제품을 연속적으로 생산할 수 있다.복잡한 단면 형상에서도 일정한 식이라면 압출 금형은 상대적으로 저렴한 편이다.
다이 형상과 압출 후 제품 형상 비교
다이 내부 고압과 고분자의 팽창 특성으로 압출 제품의 단면이 다이 형상보다 더 커진다.그래서 제품 냉각 후 추가적으로 인발 공정을 거치거나 팽창을 고려하고 다이를 설계한다.제품의 품질과 치수 정도 때문에 압출기 스크루 회전수, 배럴 온도, 다이 설계, 냉각 속도 등의 공정 변수 조율이 중요하다.19.2.1기타 압출 공정·플라스틱 튜브와 파이프
스파이더 다이와 압축 공기를 이용한 튜브 압출
튜브와 파이프는 특수한 스파이더 다이(spider die)이 있는 압출기에서 생산된다.·강철 몸 플라스틱 튜브 다이를 회전시키며 분출하는 공정에서 생산한다. 고분자가 연장 과정을 거치기 때문에 높은 파쇄 강도(crushing strength)와 비 강도(strength to weight ratio)를 가진다.·동심 압출
동심 압출 공정의 개략도두개 이상의 고분자를 하나의 다이에서 동시에 밀어내공정이다.제품 단면은 다른 특성과 기능을 가진 고분자로 구성되어 있습니다.주로 판재, 필름, 튜브 형상을 제작할 때 쓰인다.·플라스틱 코팅 전선 전선, 케이블, 판자 등을 플라스틱으로 코팅하면서 밀어내기 생산한다.전선을 다이 입구에 공급하고 용융 플라스틱이 코팅되도록 속도 조절이 중요하다.·고분자 판재 및 필름박판누출을 위한 코트행거(coat-hanger)다이용융된 고분자가 다이 입구에서 균일하게 퍼지며 밀려난 판재는 롤에 감아 보관된다.· 얇은 고분자 필름블로우 공정으로 얇은 필름을 만드는 공정의 개략도압출 된 얇은 튜브를 블로잉하고 생산한다. 튜브는 수직으로 밀어내고 위에 끌려가다.압출 다이의 중앙에 녹음된 공기에 의해서 튜브는 풍선 모양으로 팽창한다.블로잉된 튜브 지름과 압출된 튜브 지름비를 블로비(blow ratio)이라고 한다.19.2.2고분자 강화 섬유의 생산 강화 플라스틱에 가장 많이 사용되는 합성 섬유는 스피나렛토(spinneret)로 불리는 장비에서 밀려난 고분자이다.스피나릿토에서 고분자를 밀어내는 응고시키는 과정을 스피닝(spinning)라고 부른다.·스피닝(spinning)용융 스피닝(melt spinning)용융 스피닝 공정의 개략도용융된 고분자가 스피나렛토을 통과하고 압출고 직접 냉각에 의해서 응고된다.강제 대류에 의한 냉각되고, 동시에 끌려가다. 그러므로 성형된 섬유의 지름은 스피나렛토 구멍의 지름보다 훨씬 작아진다.나일론, 올레, 폴리에스테르 PVC등의 고분자가 이 방식으로 만들어진다.◈)습식 스피닝(wet spinning)스피나리티을 화학 물질이 들어 있는 욕조에 담그고 고분자를 녹여섬유를 꺼낸다.섬유는 욕조에서 추출하고 만다. 사용 전에 건조 과정을 거쳐야 하고, 아크릴, 인공 개(rayon)아라미드 섬유가 이 공정에서 제작된다.ⅲ)건식 스피닝(dry spinning)플라스틱을 휘발성 높은 유체에 용해시킨 후 건조시키고 섬유를 제작하는 방식이다.공기나 비활성 기체에서 용매를 증발시키고 섬유를 얻는다. 섬유는 액체와 직접 접촉하지 않기 때문에 건조 과정을 거칠 필요가 없다.아세테이트(acetate), 삼 초산 섬유소(triacetate), 아크릴 섬유 등 제조에 쓰인다.ⅳ)젤 스피닝(gelspinning)건습식 스피닝(dry wetspinning)이라고도 불리며, 높은 강도를 주는 섬유를 제조하기 위한 공법으로 폴리 에틸렌이나 아라미드 섬유가 이 방식으로 제조된다.고분자는 완전히 용융하거나 용해하지 않고 액정(liquid crystal)형태로 분자 간의 강한 결합을 형성한다.또 액정은 압출시의 변형에 의해서 섬유 축 방향으로 정렬되기 때문에 섬유는 더 큰 인장 강도를 갖게 된다.19.3사출 성형·사출 성형(injection molding)사출성형 개요 a플런저 방식 b왕복 스크류 방식사출성형(injection molding)은 고온챔버 다이캐스팅과 유사하다.펠릿이나 과립 형태의 소재가 가열된 실린더에 공급된 후 스크류를 통해 압출기에서 몰드로 가압된다.실린더 가열에 의한 용융도 있으나 마찰에 의한 열발생량이 상당히 크다.왕복 스크류 방식의 작동 순서특히 왕복 스크류 방식은 매우 광범위하게 사용되는 방식이다.사출성형으로 제작된 제품의 예열 가소성 플라스틱의 경우, 금형 온도가 90℃ 정도로 상대적으로 낮다. 열 경화성 플라스틱의 경우, 중합(polymerization)및 가교(cross-linking)반응을 일으키는 데 금형 온도가 약 200℃까지 올라간다.용융된 플라스틱을 주형에 가압하는 것에서 뛰어난 치수 정밀도를 얻게 되는데, 불균일한 냉각 속도는 제품에 잔류 응력이 발생한다.(a) 금형의 주요부분(b) 금형 형상 개요기본적으로 3가지 형태의 금형이 있다.）) 콜드러너(cold-runner), 2장 금형가장 단순하고 일반적인 금형이다.◈) 콜드러너(cold-runner), 3매 금형금형이 열릴 때 러너 부분이 제품에서 분리된다.）) 핫러너(hot-runner) 혹은 러너없는 금형(runnerless mold)용융 플라스틱은 가열된 주자 판자로 가열하는.· 다부품 사출 성형 동시 사출(co-injection)혹은 샌드위치 사출(sandwitch molding)이라고도 불린다.다양한 색과 형상의 조합으로 제품을 성형할 수 있다.인서트 성형(insert molding)은 금속 부품(나사, 핀 스트립)을 사출 전 금형에 설치하여 일체형 제품을 만드는 방법이다.·이중 사출 조립 품을 조립 과정 없이 하나의 공정으로 제조하는 방법이다.조인트부가 만나는 부분이 서로 접합되지 않고 움직임이 일어나도록 서로 다른 2개의 플라스틱 재료를 쓴다.·공정 특성 사출 성형은 생산성이 매우 높은 치수 정밀도에 뛰어난 공정이다.다른 공정과 마찬가지로 금형 설계, 재료 유량 조절 등이 품질에 중요한 요소이다.금속 주조에서 발생하는 결함과 같은 결함이 발생한다.ⅰ)금형 공동부의 중간에서 용융 플라스틱이 만나서 생기는 웰 드라마 인(weld line), 수축에 의한 공동 ⅲ)플래시 ⅳ), 싱크 마크 등이 발생할 수 있다.19.3.1반응 사출 성형반응 사출 성형 개요반응 사출 성형(RIM, reaction injection molding)에서는 분자 단위체(monomer)을 2개 이상의 유체와 함께 빠른 속도로 혼합한 후 금형으로 밀어 넣다.금형 내에서 화학 반응이 일어났고, 고분자는 응고하다.19.4블로우 성형·블로 성형(blow molding)블로우 성형은 압출로 사출 성형이 변형된 공정이다.ⅰ)압출 블로우 성형(extrusion blow molding)압출 블로우 성형 공정 개략도압출블로 성형은 튜브나 프리폼을 밀어낸 뒤 금형 공동에 넣은 뒤 공기를 불어 넣어 확장시키는 공정이다.◈)사출블로우성형(injection blow molding)사출 블로 성형 공정의 개략도짧은 튜브(파리슨, parison)를 냉각된 금형으로 사출 성형한 후 블로우 성형 다이로 이동시킨다.통상 아래 그림과 같은 인덱스 메커니즘을 통해 금형을 교환한다.(튜브금형→블로금형)인덱스 메커니즘의 개략도뜨거운 공기를 분사함으로써 팰리슨은 금형의 공동 형상에 맞게 확장된다.19.5 회전성형, 회전성형(rotational molding)회전성형공정 개략도 ※ 회전성형공정 참고영상 youtube.com/watch?v=RsFRXL9RHNI 2분10초부터대부분의 열 가소성 및 열 경화성 플라스틱으로 크고 중공의 제품을 제조할 때 사용되는 공정이다.얇은 벽을 가진 금형은 2개의 부분으로 나뉘어 있고 서로 수직인 2개의 축을 중심으로 회전할 수 있도록 설계되고 있다.미리 계산된 양의 플라스틱 가루를 온간 금형에 넣고 금형을 가열하는 축을 중심으로 회전시킨다.이 과정에서 분말은 몰드 벽에 밀착하면서 열을 발생시켰고 용융되고 서로 달라붙다.·공정 특성 복잡하고 중공 형상도 만들 수 있는 생산 가능한 최소 벽 두께는 0.4mm이다. 정확한 분말의 양, 금형의 회전 속도, 오븐에서 시간 및 온도 등이 제품의 품질을 결정하는 요인이다.19.6열성형(thermal forming)·열성형열가소성 판재에 대한 다양한 열성형 공정박판과 필름을 금형에 태우고 열과 압력을 가하고 열 가소성 플라스틱을 성형하는 공정이다.대략적인 공정 순서는 ① 판재를 고정하고 가열한다. 주로 복사열로 가열하며 유리 전이 온도 Tg이상으로 가열한다.② 진공과 공기 압력에서 판재를 금형의 형상대로 성형한다.일반적으로 상온 상태로 성형이 열린다. 소재의 강도가 낮기 때문에 진공의 압력 차로도 충분히 성형이 가능하다.19.7압축 성형(Compression molding)·압축 성형단조와 유사한 압축성형공정(a) 능동형(b) 준능동형(c) 플래시형(d) 외부 언더컷이 존재하는 경우압축 성형에서는 미리 형상을 취한 재료, 미리 양을 계산한 분말 또는 액상 수지 혼합물을 가열된 금형의 캐비티에 직접 태우고 가압하고 성형한다.스탬프 단조 공정과 아주 비슷하고 성형 후에 생기는 플래시는 추가적인 공정에서 제거한다.·공정 특성 3종류의 압축성형 금형이 있다.(a)플래시형, 얕고 평평한 제품 생산에 사용된다.(b)능동형 밀도의 높은 제품을 생산할 때 쓰인다.(c) 준 능동형, 품질 좋은 제품 생산에 사용된다.제품에 언더 컷이 발생하는 것은 바람직하지 않지만 어쩔 수 없이 언더 컷이 발생할 경우 제품의 리형이 쉽도록 금형이 열리도록 설계할 수도 있다.사출 성형보다 복잡한 형상의 구현 능력을 떨어지지만 치수 조절의 측면에서는 우수하다.19.8전이 성형(transfer molding)·전이 성형전이 성형 공정의 개략도.벽의 두께가 일정하지 않은 제품 생산에 효과적인 방법이다.전이 성형(transfer molding)은 압축성형 발전한 형태로 경화되지 않은 열 경화성 수지를 가열된 챔버에 두고 가열하고 금형에 사출 성형하는 공정이다.소재의 점성 유동이 상당한 열을 발생시키고 소재의 온도와 균질성을 높인다.용융된 소재를 금형에 충전하기 때문에 전반적인 품질은 사출 성형과 유사하다.19.9주조(casting)·주조 강체 혹은 유연성 금형을 사용하여 수지를 다양한 형상으로 주조할 수 있다.수지 주조 공정의 개략도다른 플라스틱 가공 방법에 비하여 느리지만 쉽고 경제적이라는 장점이 있다.일반적인 주조 공정에서 모노머 촉매, 다양한 첨가제를 혼합하여 용융 온도 Tm이상으로 가열한 뒤 금형에 충전하다.·포팅(potting)과 캡슐화(encapsulation)전기 및 전자 산업에서 중요하게 사용하는 공정이 포팅(potting)과 캡슐화(encapsulation)이다.(b) 포팅(c) 캡슐화주위의 플라스틱은 절연재 역할을 한다.플라스틱을 전자 부품의 주위로 주조하고 전자 제품을 플라스틱에 포함시키는 것이 목적이다.플라스틱은 두 공정과도 절연재로 사용되기 때문에 습기와 빈틈 제거 때문에 진공에서 진행되기도 한다.19.10폼 성형(fommolding)·폼 성형 스티로폼 컵, 음식 그릇, 단열 블록 포장 재료 등의 재료는 폼 성형 공정에서 생산된다.원자재로서는 팽창 가능한 폴리스티렌(polystyren)비드가 사용되고 완성품은 다공성의 성질을 갖는다.구슬 크기에 의해서 제작되는 제품의 종류가 바뀐다.(a) 작은 구슬의 경우 최종 밀도가 50kg/m정도 정도의 용기 성형에 주로 쓰인다.(b)중간 비즈의 경우 다양한 형상의 제품을 만드는데 사용된다.(c) 큰 비드의 경우 최종 밀도가 15~30kg/m정도 정도의 단열 블록 제작에 사용된다.비즈의 크기는 제품의 벽의 두께와도 관계가 있다. 비즈의 크기와 벽의 두께는 일반적으로 비례한다.·구조 폼 성형구조 폼 성형품의 단면구조 폼형은 주로 고체의 제품 외부 표면과 다공 질의 내부 구조를 만들기 위해서 사용되는 공정이다.플라스틱을 차가운 금형에 사출 성형함으로써 제품 표면은 급속한 응고에서 고체의 치밀한 조직이 형성된다.제품 내부에서는 다공 질의 특성을 갖게 되고(∵ 온도 구배가 작아)고체 제품의 40%정도의 밀도를 갖는다.19.11냉간 성형 및 고체 성형·냉간 성형 금속 냉각 작업(압연, 스탬프 단조, 고 이닝 디프 드로잉 등)공정은 모두 상온에서 열 가소성 플라스틱을 성형하는데 사용할 수 있다.대표적인 성형 재료로는 폴리 프로필렌, 폴리 카보네이트, ABS, PVC등이다.열 가소성 수지만 사용된다 이유는(a)고분자가 상온에서 연성이 크지 않으면 안 되기 때문에 열 경화성 수지는 사용하지 못하고(b)불가 역적인 변형이 일어나야 스프링 백과 클립(creep)에 따른 변형을 최소화할 수 있기 때문이다.냉간 성형의 장점은 다음과 같다.ⅰ)강도, 인성, 균일한 연장량 등이 얻을 수 있다.◈)분자량의 높은 플라스틱도 뛰어난 물성에서 성형할 수 있다.ⅲ)가열 및 냉각 과정이 없기 때문에 제품의 두께와 성형 속도에 대한 고려가 필요 없다.( 빠른 속도로 두꺼운 제품의 경우 응고하지 않을 경우)공정 시간이 짧다.·고형 성형 플라스틱의 녹는점보다 10~20℃ 정도 낮은 온도로 성형한다.냉간 성형보다 성형에 필요한 에너지와 스프링 백이 작다는 게 장점이다.19.12탄성 중합체의 가공·탄성 중합체 기능과 성능을 고려하면 탄성 중합체는 고무와 부를 수 있다.다양한 형상으로 가공되는 탄성 중합체의 원자재는 고무, 첨가제, 그리고 밀봉 부분으로 구성된 화합물이다.중요한 첨가제의 하나인 카본 블랙(Carbon black)은 인장 강도, 피로 강도, 마모 및 파괴 저항성, 자외선 차단 등의 성질을 부여한다.열 가소성 탄성 중합체의 경우 주로 밀어내기와 사출 성형, 블로우 성형, 열 성형에 의해서 성형된다.재료의 건조도(dryness)이 제품의 품질을 결정하는 중요한 요소이다.·달력 공정달력 공정의 개략도고무와 일부 열 가소성 판재는 렌더링 공정에 의해서 성형된다.원 사이에서 가열된 재료는 일련의 롤을 거쳐서 압축되고 판재의 형태로 가공된다.기계의 벨트와 타이어 등 다양한 제품에 성형할 수 있는 테이프, 필름 등 다층 구조에 성형할 수도 있다.19.13고분자 복합 재료의 가공·고분자 복합 재료(PMC, polymer-matrix composites)강화 플라스틱이라고도 불리며 비강도, 비강성, 피로강도, 클립저항성 등이 큰 재료다.강화 플라스틱은 복잡한 구조를 갖기 때문에 가공을 위한 특별한 제조 방법이 필요하다.강화 플라스틱 제품의 예복합 재료는 2가지 이상의 재료가 혼합되고 있어 원하는 물성을 가지게 가공하기가 쉽지 않다.가공 비용이 매우 높으며 일반 재료에 비해서 가격 경쟁력을 갖기 어렵다.19.13.1섬유 함침 강화 섬유와 고분자 모재 간의 결합력을 향상시키고 취급을 쉽게 하기 때문에 섬유에 개량을 통한 표면 처리를 한다.·프리프레그(prepreg)프리프레그 테이프의 제조 과정일반적인 섬유 강화 플라스틱인 프레그 제조시에는 연속 섬유를 정렬한 후 고분자 모재와의 접착력 향상을 위해 표면 처리를 수행한다.그 후 연속섬유를 수지가 들어있는 욕조에 담가 코팅한 후 제품을 제조한다.프레그 테이프F14 전투기 부품 제조를 위한 테이프 적층이렇게 제작된 테이프를 거듭하다 판 구조에 쓴다.대표적인 제품으로는 건축용 패널, 전기 절연재, 항공기 부품 등 가혹한 환경에서 오랫동안 물성의 유지가 필요한 부품에 쓰인다.·SMC(sheet molding compound)SMC는 연속적인 강화 섬유를 끊고 짧은 짧은 섬유로 하고 이를 수지층에 뿌리면서 제작한다.섬유강화플라스틱(SMC)판재제작공정의 개략도예를 들면, 폴리 에틸렌 같은 고분자 필름에 폴리에스테르 혼합물로 수지층을 만들고 짧은 섬유를 뿌리고 롤에 압축하고 판재 형태로 생산한다.·BMC(bulk molding compound)BMC는 지름이 최대 50mm의 가죽 끈의 형태이다. 제조 과정은 SMC와 같고, 가죽 끈 모양으로 만들기 때문에 밀어내기 공정을 거친다.·TMC(thick molding compound)TMC는 BMC(비용)과 SMC(고강도)의 특성을 혼합한 것이다.다양한 길이의 짧은 섬유를 사출 성형을 통해서 제조한다. TMC는 유전 강도(dielectrics strength)이 높기 때문에 전기 부품에 많이 사용된다.※유전 강도:전류가 흐르면서 재료가 파괴된다고 절연 파괴 현상이 안 일어나고 버틸 수 있는 최대 전기장 강도 19.13.2강화 플라스틱의 성형·압축성형 소재를 두개의 금형의 사이에 두고 압력을 넣다. 금형의 온도는 상온거나 빠른 경화 때문에 가열하기도 한다.소재에는 고분자, 섬유, 첨가제가 섞인 열 경화성 플라스틱이 사용된다.·진공 백 성형(vacuum bag molding)진공 백 성형의 개략도프리프레그를 금형에 놓고 원하는 형상으로 성형한다.원하는 형상과 양호한 접착력을 얻기 위하여 진공백을 금형 위에 놓고 진공으로 하여 필요한 압력을 생성한다.압력 백 성형의 개략도진공 백 성형에서 파생된 압력 배경 성형(pressure bag molding)공정에서 200~400kPa압력을 가하며 성형한다.·접촉 성형(contact molding)접촉 적층(contact lamination)이라고도 불리는 접촉 성형에서는 강화 플라스틱, 나무, 금속, 석고 등으로 만들어진 하나의 금형만 사용된다.습식 공정에서 성형이 진행되어 표면적 대 두께의 비율이 크게 한벌 판 제품을 만들 때 사용한다.ⅰ)손 작업 레이업(hand lay-up)수작업 적층 공정가장 간단한 방법은 수작업의 레이업이다.소재를 차례로 두고 액체 모노머를 바른 후, 롤러를 이용하고 성형한다.롤러에 의해서 갇힌 기포가 빠지고 제품은 가압된다.◈)분사 레이업(spray lay-up)분사 방식으로 적층 공정에서 수지와 짧은 섬유가 금형의 위에 분사된다.적층된 재료를 롤러로 가압할 수 있다.두 방식 모두 생산 속도가 느린 인건비가 비싼 마무리 공정에 상당한 시간과 노력이 필요하다. 소재의 범위도 제한적이지만, 공정이 단순하고 금형비가 싼 장점이 있다.19.13.3필라멘트 두르고, 뽑다, 아직 성형 법·필라멘트다필라멘트 감김 공정의 개략도복합재료 구조를 만들기 위해 수지와 섬유가 경화되면서 결합되는 공정이다.섬유가 말려들어 고분자로 채워진 욕조를 통과하고 함침된다. 그리고 만두렐에 감긴다.매우 높은 강화구조를 가지고 있어 기계적 성질이 우수하다.· 인발인발 공정의 개략도일반적인 인발 공정과 마찬가지로 균일한 단면을 가진 봉, 프로파일, 평판, 튜브 등의 긴 제품을 생산하기에 적합하다.보강 유리 섬유 등을 연속적으로 공급하여 열 경화성 고분자 욕조 → 프리 폼 다이 → 가열된 금속 다이의 차례로 통과시키고 성형한다.소재는 가열된 금형을 통과하며 경화되다.골프 채 스키 폴, 낚시 폴 등의 제작에 사용된다.인발공정으로 제작한 제품의 예· 펄포밍(pulforming)펄포밍 공정 개략도 출처 : https://mechanicalland.com/a-brief-explanation-of-pulforming-processes/첫째, 재료는 형상 다이(shaping die)를 지나 원형 단면으로 다이의 단면 형상으로 만든다.2번째로 Die shoe를 지나가면서 단면 형상이 아니라 전체적인 형상이 변화한다.유리 섬유로 강화된 해머 손잡이와 자동차의 한벌 판 스프링 등이 이 공정에서 제작된다.19.13.4강화 플라스틱 제조시의 품질 고려 사항 가장 중요한 고려 사항은 재료 층간에 존재하는 내부 기공과 틈새이다.19.15설계 고려 사항·개요 플라스틱 성형과 가공에서의 설계 고려 사항은 금속 주조의 경우와 유사하다.(a)사용 요구 조건(b)치수 안정성과 마모 등이 물성에 미치는 장기적 효과(c)수명을 다한 후 궁극의 처리 방법 등을 고려해야 한다.·설계 가이드 라인)플라스틱 공정은 본질적으로 유연성을 갖기 때문에 다양한 크기와 형상에서 제조할 수 있다. 안팎의 형상이 복잡한 경우에도 쉽게 제작할 수 있는 재료로 가공 법이 바뀌어야 한다.◈)금속과 비교할 때 플라스틱의 강도와 강성이 낮기 때문에 이를 고려하여 제품의 크기, 형상, 두께 등을 설계해야 한다. 적용 분야로 H빔과 튜브 형상에서 높은 단면 계수를 구현할 수 크고 평평한 제품의 경우, 곡률을 지정하는 등의 설계가 있다.ⅲ)공정 선택한 후 제품 및 다이의 설계는 형상 치수 제어, 그리고 표면 품질 구현에 적합하게 이루어져야 한다.플라스틱 제품 왜곡 방지를 위한 설계 변경의 예ⅳ)단면적이나 굵기의 큰 변화, 갑작스러운 형상 변화는 피해야 한다. 결함의 하나인 싱크 마크[위의 그림(c)]의 경우 제품의 두꺼운 단면이 늦게 응고해서 생겨난다. 또 너무 얇으면 강성이 낮아 제품의 리형를 어렵게 한다.ⅴ)플라스틱의 탄성 계수는 낮아 제품의 형상은 강성을 증가시키는 방향으로 설계되어야 한다.[위의 그림에서(b)] ⅵ)제품의 리형가 쉽도록 경사를 줘야 한다.19.16플라스틱과 복합 재료 가공의 경제성다양한 성형방법의 제조특성 비교가장 비싼 장비는 사출 성형 장비이다. 그 다음은 압축 성형과 전이 성형 장비이다.가격이 비싼 장비의 공정을 위한 공구와 다이 비용도 높다. 그러므로 사출 성형 같은 공정에서는 다이 크기, 한번의 사이클로 만드는 제품의 개수가 매우 중요하다.복수의 공동을 만들기 위해서 다이 크기의 증가를 생각할 수 있지만 그에 따른 제조 비용이 증가하는 것도 고려해야 한다.전체적인 공정을 최적화하는 최소한의 비용으로 제품을 생산하기 위해서는 다이 크기, 공동 개수, 기계 용량 등을 결정해야 한다.