플라스틱 사출 성형은 1800 년대 후반에 정밀 플라스틱 부품을 빠르고 효율적으로 만드는 방법으로 시작되었습니다. 이 프로세스는 플라스틱 산업을 창출하고 장난감, 용기 및 자동차 부품과 같은 일상적인 품목을 만드는 방법을 변화 시켰습니다.
이 블로그에서는 플라스틱 사출 성형의 역사에 대해 배우게되며, 플라스틱 사출 성형은 주변의 세계를 어떻게 형성하고 왜 그렇게 널리 사용되는지 이해하는 데 도움이됩니다.
파이오니아 와 초기 혁신자 들
플라스틱 사출 성형 산업에서의 초기 작업은 플라스틱 재료의 미래를 형성했습니다. 주요 개인 및 산업 변화로 인해 새로운 기계, 더 나은 재료 및 제품 사용이 증가했습니다.
존과 이사야 하얏트의 발명품
플라스틱 사출 성형은 존 웨슬리 하얏트 (John Wesley Hyatt)와 그의 형제 인 이사야 하얏트 (Isaiah Hyatt)가 1872 년에 첫 번째 성형기를 발명했을 때로 거슬러 올라갑니다. 그들의 기계는 플런저를 사용하여 뜨거운 셀룰로이드를 금형에 넣었습니다. 플라스틱 부품을 매일 대량으로 만들 수있는 것은 이번이 처음이었습니다.
Hyatt 형제는 상아의 대안을 찾는 당구 공 제조업체의 의뢰를 받았습니다. 코끼리 개체 수의 감소로 인해 상아 제품의 비용이 상승했기 때문입니다. 셀룰로이드 당구 공은 완벽한 후계자가 아니었지만 무거운 충격에 큰 균열로 폭발하는 경향이 있었기 때문에 합성 물질의 잠재력을 여전히 보여주었습니다.
형제의 첫 번째 기계는 비교적 간단했습니다. 그것은 가열 실린더, 핸드 레버로 자주 작동하는 플런저, 두 부분으로 된 금형을 닫을 수있는 클램프로 구성되었습니다. 그 과정은 노동 집약적이었고 가열은 고르지 않았지만 혁명적 인 출발점이었습니다. 그런 다음 그들은 버튼, 빗 및 기타 작은 물건을 만들기 위해 계속 나아갔습니다. Hyatts의 기계는 초기 플라스틱 생산 공정의 표준을 설정했습니다.
하얏트 브라더스 Hyatt Brothers
John Wesley Hyatt는 초기 설계의 한계를 인식하고 혁신을 계속했습니다. 그는 다중 캐비티 몰드를 개발 및 특허를 획득하여 단일 사이클에서 여러 개의 동일한 부품을 동시에 생산하여 출력을 크게 향상 시켰습니다. 그는 또한 사이클 시간을 줄이기 위해 다양한 냉각 방법을 실험했습니다. 이러한 혁신적인 개선은 사출 성형의 상업적 실행 가능성을 제조업체에게 확신시키는 데 중요했습니다.
하얏트 형제는 당구 공뿐만 아니라 치과용 접시와 피아노 키부터 가연성으로 악명이 높지만 엄청난 인기를 얻은 셔츠 칼라와 커프스에 이르기까지 다양한 셀룰로이드 제품을 생산하면서 번영했습니다.
플라스틱 제조 산업의 발전
1800년대 후반과 1900년대 초반, 다른 발명가들과 회사들이 하얏트 브라더즈 기계를 사용하고 개선하기 시작했습니다. 산업계는 저렴한 비용과 새로운 형상을 만드는 능력과 같은 플라스틱 부품의 장점을 보았습니다.
1909년 Leo Baekeland가 베이클라이트를 발명한 중요한 순간이 왔습니다. 이는 자연에서 발견되는 분자가 없는 최초의 진정한 합성 플라스틱이었습니다. 베이클라이트는 열경화성 물질로, 가열될 때 영구적으로 경화되고 우수한 전기 비전도성과 내열성을 지녔습니다. 또한 Baekeland는 새로운 재료를 가공하는 특수 사출 성형 기계를 발명했습니다. 그의 “Bakelizer” 기계 및 재료 자체에 대한 특허는 완전히 새로워졌습니다.
1920 년대와 1930 년대에는 폴리스티렌과 폴리 염화 비닐 (PVC)과 같은 새로운 열가소성 물질이 개발되어 반복적으로 녹고 재형성 될 수있었습니다. 이로 인해 공장에서 직접 스크랩 플라스틱을 재활용 할 수있었습니다. 같은시기에 셀릿과 셀론과 같은 플라스틱 사출을위한 셀룰로오스 아세테이트의 가용성 형태는 각각 Arthur Eichengrün에 의해 1903 년과 1939 년에 개발되어 플라스틱의 인화성 및 사출 성형 가능한 분말 형태를 제공합니다.
이 기간 동안 BASF의 독일 화학자들은 나중에 사출 성형 제조 공정에 중요한 개념 인 재료 plasticizing을위한 스크류 압출기의 사용을 개척하기 시작했습니다. 플런저 기계가 지배적 인 반면, 무대는 주요 기술적 도약을 위해 준비되고있었습니다. 전쟁 기간 동안 저렴하고 대량 생산 된 소비재에 대한 수요는 더 크고 자동화 된 플런저 기계의 건설에 연료를 공급했지만, 여전히 사출 온도와 용융 된 플라스틱의 일관성에 대한 통제로 어려움을 겪고 있습니다.
기술이 발전함에 따라 기계는 더 높은 정밀도로 더 큰 부품을 생산할 수있었습니다. 이를 통해 소비자는 자동차에서 전자 제품에 이르기까지 더 많은 장소에서 플라스틱 제품을 찾을 수있었습니다. 사출 성형의 확산으로 플라스틱 제조 및 사출 성형 서비스가 1900 년대 중반에 훨씬 더 일반적이었습니다.
제이차 세계대전 중의 확장
제이차 세계대전 중 플라스틱 사출 성형은 빠르게 필수 공정으로 자리 잡았습니다. 전쟁을 지원하기 위해 재료와 제조 방법에서 중요한 발전이 이루어졌습니다.
대량 생산을 위한 재료 혁신
전쟁 수행으로 특정 특성을 갖춘 신소재 수요가 크게 증가했습니다. 전쟁 직전에 발명된 나일론은 본래 스타킹용이었지만 빠르게 용도가 바뀌어 낙하산, 로프 및 베어링의 핵심 재료가 되었습니다. 아크릴은 항공기 캐노피에 유리가 깨지는 것을 방지하는 대안을 제공했습니다. 1930년대 영국 화학자들이 우연히 발견한 폴리에틸렌은 레이더 케이블의 절연재로 필수적인 소재가 되어 연합군에 중요한 기술적 우위를 제공했습니다.
사출 성형 공정은 필요한 일관성과 속도로 이러한 필수 구성 요소의 수천을 대량 생산하기에 완벽하게 적합했습니다. 이 기간 동안 폴리머 과학 및 플라스틱 생산의 급속한 확장에 전례없는 가속을 강요했다.
예를 들어, 포병 포탄의 근접 퓨즈는 깨지기 쉬운 전자 메커니즘을 수용하기 위해 작고 완벽하게 형성된 플라스틱 구성 요소가 필요했습니다. 성형을 통해 제공되는 일관성은 가공 또는 압축 성형과 같은 다른 제조 방법보다 훨씬 우수했습니다. 이 시대는 수십 년 동안 혁신을 계속 추진할 수있는 파트너십 인 군 산업 단지와 플라스틱 산업 간의 관계를 파악했습니다.
제조 산업에서의 역할
전쟁으로 인해 금형 제작 기술이 크게 발전했습니다. 새로운 부품의 신속한 생산에 대한 필요성은 더 빠르고 내구성이 뛰어난 금형 제작을 필요로했습니다. 이것은 더 나은 공구강과보다 정확한 가공 공정의 사용을 자극했습니다. 또한, 플라스틱 부품에 대한 강렬한 요구로 인해 “제조 가능성을위한 디자인”의 개념이 중요 해졌습니다. 엔지니어는 벽 두께, 늑골 설계와 같은 요소를 고려하여 사출 성형 기계에서 효과적이고 안정적으로 생산할 수있는 부품을 설계해야했습니다.
또한 철강 부족이 증가함에 따라 금속에서 플라스틱으로의 명확한 변화가있었습니다. 제조업체는 조밀 한 공차에 적합하고 균일 한 품질을 갖춘 부품을 만들기 위해 성형 공정에 의존합니다. 이것은 통신 장비 및 의료 기기와 같은 것에 필수적입니다.
전쟁이 끝나자 플라스틱 생산을 위해 건설 된 막대한 산업 역량이 소비재로 전환되었습니다. 군대를위한 견고하고 신뢰할 수있는 플라스틱 부품을 만드는 기술을 완성한 제조업체는 이제 저렴한 가정용 제품을 만드는 데 전문 지식을 적용했습니다. 이로 인해 1950 년대와 60 년대의 “플라스틱 시대”를 맞이했습니다. Tupperware 용기 및 장난감에서 가전 제품 및 가구에 이르기까지 사출 성형 플라스틱 품목이 현대 생활의 상징이되었습니다.
플라스틱 사출 성형의 현대 역사
사출 성형 기계는 시간이 지남에 따라 많이 변경되었습니다. 초기 모델은 단순한 디자인을 사용했지만 나중에 기계는 생산을 더 빠르고 효율적으로 만드는 새로운 기술을 도입했습니다.
플런저에서 압출 스크류 사출 기계에 이르기까지
1800 년대 후반에 발명 된 최초의 사출 성형 기계는 플런저 시스템을 사용했습니다. 플라스틱 펠릿은 부드러운 때까지 가열 된 다음 플런저가 녹은 플라스틱을 금형으로 밀어 넣었습니다. 이 기계는 간단했지만 몇 가지 문제가있었습니다.
플런저의 근본적인 문제는 용융물을 균질화 할 수 없다는 것이 었습니다. 실린더의 가열 된 벽에 가장 가까운 플라스틱은 사출 공정 중에 과열 및 분해되는 반면 중앙의 재료는 완전히 녹지 않을 수 있습니다. 이로 인해 볼 수있는 스플레이 마크, 약한 구조적 무결성 및 색상 변화가있는 부품이 발생했습니다. 이를 부분적으로 해결하기 위해 일부 기계는 실린더의 “어뢰”또는 “스프레더”를 통합하여 더 높은 플라스틱 흐름을 얻을 수있었습니다.
주요 개선은 스크류 사출 성형기의 도입으로 이루어졌습니다. 왕복 나사의 발명은 1940 년대와 50 년대에 첫 번째 프로토 타입을 제작 한 미국의 발명가 HG De Mattia와 James Watson Hendry에게 널리 알려져 있습니다. Hendry의 작업은 특히 영향력이있었습니다. 그의 디자인은 나사가 두 가지 기능을 수행 할 수있게했습니다. 첫째, 그것은 플라스틱 수지를 먹이고 녹이고 균질화하기 위해 회전 할 것입니다.
스크류 사출 성형기는 더욱 정밀하고 적은 폐기물로 더 복잡한 플라스틱 부품을 만들 수 있게 했습니다. 또한 다양한 플라스틱을 사용할 수 있습니다.
제임스 왓슨 헨드리의 유산
James Watson Hendry는 왕복 스크루 개발에 그치지 않았습니다. 꾸준히 발전을 이어가 플라스틱 성형 업계의 주요 인물 중 한 명이 되었습니다. 1970년대에는 가스 보조 사출 성형 공정을 최초로 개발하여 수축과 뒤틀림을 최소화하면서 복잡한 중공 부품을 만들 수 있게 했습니다. 94세로 2014년에 세상을 떠날 때까지 그는 플라스틱 가공 기술 관련 특허를 80건 넘게 보유했습니다.
이 혁신은 기계의 진화가 어떻게 완전히 새로운 제품 설계를 가능하게 했는지를 부각시켰습니다. 또한 20세기 후반에 폐쇄 루프 제어 시스템을 도입하여 공정에 전례 없는 정밀도를 부여했습니다. 이제 센서는 압력과 온도를 실시간으로 모니터링하여 기계의 유압 장치와 히터를 미세하게 조정하여 생산 공정 전반에 걸쳐 완벽한 일관성을 유지할 수 있게 되었습니다.
또 다른 주요 변화는 모든 전기 사출 성형 기계의 개발이었습니다. 전통적인 기계는 강력하지만 누출되기 쉬운 유압, 에너지 비효율성 및 오일 온도 변화를 사용했지만 모든 전기 기계는 서보 모터를 사용하여 모든 움직임을 제어했습니다. 1980 년대와 90 년대에 상업적으로 실행 가능해진이 전기 기계는 더 높은 정밀도, 더 조용한 작동, 깨끗한 생산 환경 (유압 오일 없음) 및 상당한 에너지 절약을 제공하여 종종 최대 60 %의 높은 제조 장치를 사용했습니다.
플라스틱 사출 성형의 미래
오늘날 사출 성형 기계의 최전선은 인더스트리 4.0 원칙의 통합에 있습니다. 현대 기계는 모든 샷에서 방대한 양의 데이터를 수집하는 정교한 모니터링 시스템을 갖추고 있습니다. 이 데이터는 예측 유지 보수, 품질 보증 및 생산 효율성 최적화에 사용할 수 있습니다. 향후에는 완전히 연결된 “스마트 공장”을 가리키며, 여기서 사출 성형 기계는 재료 변형이나 환경 변화를 보상하기 위해 매개 변수를 자율적으로 조정하여 인간의 개입을 최소화하여 완벽한 부품 품질을 보장합니다.
자주 묻는 질문
당신은 플라스틱 사출 성형 기술의 다른 유형을 설명 할 수 있습니까?
당신은 사출 성형의 몇 가지 주요 유형을 찾을 수 있습니다. 전통적인 사출 성형은 가장 일반적인 방법이며 동일한 부품을 생산하기 위해 단일 캐비티 금형을 사용합니다.
오버 몰딩은 성형 과정에서 두 개 이상의 재료를 결합합니다. 이 방법은 부드러운 그립 또는 여러 레이어가있는 제품을 만드는 데 유용합니다.
인서트 몰딩은 플라스틱을 주입하기 전에 금형에 금속 또는 기타 부품을 추가합니다. 이 프로세스는 전자 부품 및 나사산 인서트를 만드는 데 일반적입니다.
마이크로 사출 성형은 종종 전자 또는 의료 기기를위한 매우 작고 정확한 구성 요소를 만듭니다. 구조용 폼 몰딩은 블로잉 에이전트를 사용하여 견고한 쉘 및 폼 코어가있는 부품을 만듭니다.
현대 사출 성형 산업을 형성 한 주요 혁신은 무엇입니까?
CAD (Computer-Aided Design) 및 CAM (Computer-Aided Manufacturing)은 금형을보다 정확하게 만들었습니다. 이제 금형을 더 빠르고 적은 오류로 만들 수 있습니다.
뜨거운 주자 체계는 많은 공장에 있는 찬 주자 대체했습니다. 이 변화는 플라스틱을 녹고 다음 부분을 위해 준비되어 있 유지해서 낭비를 감소시킵니다.
전기 사출 성형 기계는 일부 전통적인 유압 기계를 대체했습니다. 이 전기 기계는 에너지를 덜 사용하고 성형 공정을 더 잘 제어 할 수 있습니다.
향상된 센서 및 공정 모니터링 기술을 통해 압력과 온도를 보다 세밀하게 제어할 수 있습니다.
