HDPE 사출 성형: 알아야 할 모든 것

2024-03-27

HDPE와 사출 성형에 대해 잘 모르실 수도 있습니다. HDPE 성형 부품은 산업용으로 널리 사용되며, 사출 성형을 통해 다양한 모양과 크기의 부품을 생산할 수 있습니다.

이 포괄적인 기사에서는 HDPE 사출 성형의 세계를 깊이 있게 살펴보고, 꼭 알아야 할 모든 필수적인 측면을 다루겠습니다.

먼저, HDPE의 높은 강도, 내습성, 열적 특성 등 사출 성형에 적합한 고유한 특성에 대해 살펴보겠습니다. 이어서 HDPE의 용융, 사출, 냉각 등 주요 단계를 포함하여 사출 성형 공정 자체에 대해 논의해 보겠습니다.

HDPE란 무엇인가요?

고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 또는 폴리에틸렌 고밀도(PEHD)는 높은 인장 강도와 우수한 내화학성으로 알려진 널리 사용되는 열가소성 폴리머입니다.

일반적으로 사출 성형용으로 펠릿 형태로 제공되는 HDPE는 일반 소비재부터 산업용 배관 시스템에 이르기까지 다양한 제품에 적합한 다양한 특성을 제공합니다.

고밀도 폴리에틸렌의 주요 장점 중 하나는 내구성과 인성입니다. HDPE 제품은 내충격성과 응력 균열성이 뛰어나 무거운 하중과 고응력 환경을 견딜 수 있습니다. 따라서 화학 용기, 파이프 시스템, 플라스틱 목재 등 강도와 내화학성이 모두 요구되는 용도에 이상적인 소재입니다.

금형 사출 재료로 HDPE를 선택하는 이유

HDPE 사출 성형의 장점:

비용 효율성: HDPE는 다른 플라스틱에 비해 비교적 저렴한 상품 수지이므로 대량 사출 성형에 경제적인 선택입니다.
높은 강도 대 밀도 비율: HDPE는 강도 대 밀도 비율이 뛰어나 가벼우면서도 우수한 기계적 물성을 제공합니다. 따라서 인성과 내구성이 요구되는 용도에 적합합니다.
내화학성: HDPE는 산, 알코올, 염기, 에스테르 등 다양한 화학 물질에 대한 우수한 내성을 제공합니다. 따라서 강한 화학 물질에 노출된 제품에 적합합니다.
내습성: HDPE는 내습성이 뛰어나 물이나 습기에 노출되는 제품에 이상적입니다.
다용성: HDPE는 쉽게 색칠, 페인트, 인쇄 또는 레이저로 조각할 수 있어 특정 디자인 요구 사항을 충족하는 광범위한 사용자 정의 옵션이 제공됩니다.
재활용성: HDPE는 재활용이 가능한 소재로, 제조업체가 지속 가능성 목표를 달성하고 환경에 미치는 영향을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.

하지만 HDPE 플라스틱은 내열성이나 가연성이 제한적인 등 몇 가지 단점도 있습니다. HDPE를 사출 성형 소재로 사용할지 고민 중이라면, 제품의 특정 요구 사항과 HDPE의 특성을 평가하여 적합한지 확인하는 것이 중요합니다.

HDPE 플라스틱 사출 성형 공정

HDPE 사출 성형 공정에는 몇 가지 주요 단계가 포함됩니다.

먼저, 펠릿 형태의 HDPE 수지를 사출 성형기의 배럴에 주입하여 가열하고 용융시켜 성형 가능한 상태로 만듭니다. 용융된 HDPE는 고압으로 금형 캐비티에 주입되고, 금형 캐비티는 기계에 의해 고정됩니다.

뜨거운 플라스틱이 금형을 채우면서 높은 전단력이 가해지는데, 이를 통해 재료가 혼합되고 균질화됩니다.

금형에 충전이 완료되면 HDPE는 냉각되어 금형 캐비티 형태로 굳어집니다. 부품의 뒤틀림, 변형 또는 균열을 방지하려면 냉각 속도를 신중하게 제어하는 것이 중요합니다.

충분한 냉각 시간이 지나면 금형이 열리고 응고된 부품이 배출됩니다. 그런 다음 금형이 닫히고 다음 부품에 대해 이 과정이 반복됩니다.

HDPE 사출 성형 공정에서 알아두어야 할 사항

HDPE 사출 성형 시 고품질 부품을 보장하기 위해서는 몇 가지 중요한 요소를 고려하고 제어해야 합니다.

용융 온도, 사출 압력, 사출 속도, 금형 온도, 냉각 시간은 최종 부품의 물성에 영향을 미치는 주요 공정 변수입니다. 벽 두께, 게이트 및 러너 시스템, 냉각 채널을 포함한 금형 설계 또한 매우 중요합니다.

HDPE는 다른 플라스틱에 비해 열팽창 계수가 비교적 높은데, 이를 적절히 고려하지 않으면 수축 및 뒤틀림 문제가 발생할 수 있습니다.

용융 온도: HDPE의 권장 용융 온도 범위는 일반적으로 200~280°C(400~535°F)입니다. 고분자량 등급의 경우, 분해를 최소화하기 위해 200~250°C(392~482°F)의 약간 좁은 범위가 권장됩니다.
사출 압력: HDPE의 사출 압력은 일반적으로 10,000~15,000psi(70~105MPa)입니다. 필요한 압력은 부품의 형상, 두께, 유동 경로에 따라 달라집니다. 얇은 두께의 부품에는 최대 26,000psi(180MPa)의 압력이 필요할 수 있습니다.
사출 속도: HDPE의 경우 일반적으로 빠른 사출 속도가 권장되며, 특히 얇은 벽의 부품의 경우 용융물이 식어서 얼어붙기 전에 금형에 완전히 채워지도록 하는 것이 좋습니다.
금형 온도: HDPE의 금형 온도는 두께가 6mm(0.24인치) 이상인 부품의 경우 10~35°C(50~95°F), 6mm(0.24인치) 미만의 얇은 부품의 경우 최대 80°C(175°F)입니다. 금형 온도가 높을수록 표면 광택이 더 좋아지지만 냉각 시간이 길어집니다. 냉각 수축 및 휨 현상의 차이를 최소화하려면 금형 온도가 균일해야 합니다.
냉각 시간: HDPE 사출 성형 사이클에서 냉각 시간은 가장 긴 부분으로, 전체 사이클 시간의 80~85%를 차지합니다. 일반적인 냉각 시간은 두께 2mm 부품의 경우 10초에서 4mm 부품의 경우 30초 이상입니다. 조기 배출은 휨 및 변형을 유발할 수 있습니다.
열팽창 계수: HDPE는 다른 플라스틱에 비해 선형 열팽창 계수(CLTE)가 비교적 높으며, 일반적으로 약 6-8 x 10^-5 in/in/°F(10-14 x 10^-5 cm/cm/°C)입니다. 이는 HDPE 부품의 성형 수축률이 일반적으로 1.5-4%로 높다는 것을 의미하며, 이는 등급 및 가공 조건에 따라 달라집니다.

HDPE 제품의 응용 분야

포장 및 용기

우유병, 샴푸병, 시리얼 상자 라이너 등 식품 및 음료 용기
세척제, 세제, 산업용 화학물질을 담는 화학 용기
세안제, 로션, 약병 등 화장품 및 개인 관리용 포장재

파이프 및 배관 시스템

주거, 상업 및 산업용 수도 및 가스 파이프
지하 및 지상 배관 응용 분야
다양한 산업 분야의 콘크리트 및 강관 교체

건설 및 인프라

수도관, 하수관 및 식수관용 HDPE 파이프
데크와 산책로에서 전통 목재를 대체하는 플라스틱 목재

농업

관개 파이프, 관정 파이프 및 점적 관개 시스템
살충제 분무 시스템
온실 커버, 워크인 터널, 멀칭 필름

의료 및 의료 응용 분야

패치, 개인 보호 장비, 포장 필름 등 의료 제품
식품 등급 HDPE는 식품 및 음료와 직접 접촉해도 안전합니다.

소비재 및 가정용 제품

장난감, 주방용품, 양동이, 주방용품
쓰레기통, 냉장고, 가정용품

산업용 응용 분야

가공 장비 및 기계 부품
탱크 및 컨테이너용 내식성 라이너
다양한 산업에서 슬러리, 유출수 및 화학 물질 운반을 위한 유연한 HDPE 파이프

해양 및 야외 응용 분야

보트 부품, 수영장 장비 및 해양 데크
자외선 차단 야외 가구 및 놀이터 장비

전기 및 전자

가교 폴리에틸렌 또는 PE 공중합체를 사용한 전선 및 케이블 절연

요약하자면, HDPE는 고유한 특성 덕분에 일상 소비재부터 특수 산업용까지 다양한 용도에 적합한 다재다능한 소재입니다. 내구성, 내화학성, 내습성, 그리고 비용 효율성과 재활용성까지, HDPE는 여러 산업 분야에서 널리 사용되는 소재입니다.

자주 묻는 질문

소규모 기업에 권장되는 HDPE 사출 성형기는 무엇입니까?

소규모 사업장의 경우, 온도와 압력을 정밀하게 제어할 수 있는 탁상형 또는 소형 사출 성형기를 권장합니다. 소규모 생산에 적합하고 애프터서비스를 제공하는 평판 있는 제조업체의 기계를 찾으십시오.

HDPE와 LDPE의 차이점은 무엇인가요?

HDPE와 LDPE는 유사한 특성을 가진 폴리에틸렌의 일종이지만, HDPE는 더 선형적인 구조, 더 높은 밀도, 더 높은 강도와 강성, 그리고 더 나은 내열성 및 내화학성을 가지고 있습니다. 반면 LDPE는 더 유연하고 투명하며 녹는점이 낮아 이러한 특성이 요구되는 용도에 적합합니다.