플라스틱 사출성형에서 뮤셀 공법은 특수 성형으로 구분한다. 뮤셀(Mucell) 공법은 초임계(초저온 초고압) 상태의 이산화탄소(CO2)나 질소를 사출성형기 실린더 내부에 있는 열가소성 용융 수지에 주입해서 단일 액상체를 형성한 후 압력 변화에 따라 물리적으로 발포하게 하는 성형 프로세스 기술이다.
원리
높은 압력에서 포화 상태로 이산화탄소를 용해한 후 금형 안으로 수지와 함께 주입하면 압력이 급감하면서 발포가 이루어진다. 탄산음료 캔이나 병 뚜껑을 따면 밀봉되어 있던 용기가 개방되면서 압력 차이로 인해 기포가 빠르게 위로 올라오는 원리와 유사하다. 수많은 입자의 발포는 캐비티 내의 수지 흐름 역동성을 기능을 부여한다.
특징
발포 성형을 유도하는 기포(Cell)의 크기는 50㎛ 미만이다. 뮤셀 공법은 균일한 크기의 초미세 기포를 용융 수지 안에서 일관성 있게 고르게 분포시킨다. 뮤셀 공법의 특징은 다음과 같다.
- 성형품 중량을 감소시키고 수지 소모량을 10%~20% 적게 사용한다.
- 성형품 내부에 미세 기포를 형성하여 충격 강도를 크게 하고 방진성, 보온성을 향상시킨다.
- 발포 압력이 보압 공정을 대체하여 형체력이 작아지고 성형 사이클이 20%~50% 단축된다.
- 용융 수지의 유동성 개선으로 두께가 얇은 박막 성형과 저온 성형이 가능해진다.
- 발포압에 의해 수지를 캐비티 벽면으로 밀어내기 때문에 용융 수지와 금형면의 밀착력이 좋고 수축을 억제시킨다. 제품 두께와 리브 두께 비율을 1:1로 설정하는 것도 가능하다.
- 저압 사출로 잔류 응력이 제거되어 휨을 방지한다. 금형 내압을 50% 이상 감소시킨다.
- 저압 사출로 배향에 의한 변형 요인을 최소화한다.
- 저압 사출로 동력 소모가 작아 전력 비용을 감소시킨다.
- 성형품 외관 표면이 좋지 않다.
- 투명품에 적용이 불가능하다.
- 뮤셀 전용 사출성형기가 필요하다.
| 종류 | 성형품 특징 | 성형 방법 | 장점 | 단점 |
|---|---|---|---|---|
| 가스 사출 성형 | 부분적 중공 단면 | 냉각 고화 전에 금형 안의 용융수지에 가스를 주입하여 중공 단면 형성 | 수축 방지 강도 향상 미비한 경량화 | 가스 주입 장치 필요 부분적인 중공 성형 박육 제품 적용 불가능 고압 가스법 준수 필요 |
| 화학 발포 성형 | 전체 영역 발포 성형 | 일반 사출성형과 동일 기포크기 80㎛~150㎛ | 일반 사출성형기 사용 경량화 단열·차음 효과 | 미흡한 외관 상태 박육 제품 적용 곤란 성형 사이클 증가 환경오염 가스 발생 |
| 뮤셀 발포 성형 | 전체 영역 발포 성형 | 초임계 가스를 사출기 실린더 안의 용융 수지에 주입하여 발포체 형성(기포크기 20㎛~50㎛) | 수축 방지 강도 향상 경량화 형체력·사출압 감소 성형 사이클 단축 수지 유동성 향상 저온·저압 성형 | 미흡한 외관 상태 가스 주입 장치 필요 전용 사출기 필요 고압 가스법 준수 필요 |
참고 동영상
아래의 애니메이션은 뮤셀 발포 원리에 대한 훌륭한 이해를 준다.