강하고 가벼워 유용한 가구재, 플라스틱 (2)

 

3. 플라스틱의 가공 - 금형(金型)

동일 규격의 제품을 대량으로 만들기 위해 금속재료를 사용해 만든 틀로, 주형이나 거푸집이라고도 불린다. 목재로 만든 틀도 금형이라고 통칭하기도 한다. 고무, 유리, 알루미늄, 플라스틱 등을 성형하기 위해 쓰이며, 금형의 완성도에 따라 제품의 품질과 가격에 큰 영향을 미친다. 
표면 강도가 크고 압력에 잘 견디며 녹슬지 않는 재료로 제작해야 한다. 구조는 되도록 간단하게 하고, 성형이 완료된 후 틀에서 빼내기 쉽도록 경사져 있는 것이 좋다. 제품의 두께는 가능한 한 얇은 살두께로 균일하게 만들고, 제품의 구석 부분은 각이 지지 않도록 둥글게 해야 한다. 

1)   취입 성형

선대칭 구조의 단순한 형태를 만드는 데 이용된다. 블로 성형(blow molding), 중공 성형이라고도 불린다. 플라스틱에 공기를 주입해 금형 틀을 채워 할로우 형태를 만들고, 냉각시켜 모양을 고정한다. 흔히 페트병을 만들 때 사용되는 방법이다. 

2) 사출 성형

주로 열가소성 플라스틱 성형에 주로 사용되는 방법으로, 유동상태의 플라스틱을 피스톤으로 폐쇄된 형태의 금형틀에 사출해 굳히는 방법이다. 사출 시 온도와 압력, 속도가 중요하다. 열경화성 플라스틱을 가공할 때도 사용된다. 열경화성 플라스틱을 사용할 경우 압축성형에 비해 생산 속도가 빨라 경제적이다. 정밀한 치수를 제작할 수 있고 복잡한 형태의 성형도 가능하며, 성형 시간이 짧아 대량생산에 적합하다. 불규칙적이거나 섬세한 디테일을 표현할 수 있고, 부조, 구멍, 음각 등도 주형 할 수 있다. 그러나 성형 틀과 설비에 큰 비용이 들어 가격이 비싸다.

3) 압출 성형

원료를 압출기에 넣고 열을 가해 성형 후 금형에서 밀어내 단면이 같은 형태의 연속체로 변환하는 성형 방법이다. 대규모 생산에 적절하다. 금형에서 떼어낼 때 휘어지는 문제가 발생하기 쉽기 때문에 냉각 시 휘어짐 방지를 위한 과정이 필요하다. 열가소성 수지인 폴리에틸렌, 염화비닐수지 등에 주로 사용되며, 호스나 비닐 파이프, 피복 전선 등이 압출 성형으로 만들어진 대표적인 제품이다. 금형 틀의 단면이 단순하면 가격이 저렴하다.

4) 진공 성형

플라스틱에 열을 가해 형태를 변환하는 가열성형의 하나이다. 플라스틱 시트나 필름을 금형 위에 두고 가열해 연화시킨 뒤 시트와 금형 사이를 진공 상태로 만들어 시트와 형틀을 밀착시키고 이를 냉각하여 형태를 유지하는 성형방법이다. 사출 성형보다 짧은 소요시간으로 능률적이다. 공기를 빼내면서 판이 눌러지는 원리이므로 고압 장비를 사용하지 않기 때문에 비용이 저렴하고 성형 시간이 짧으나, 누르는 힘이 약하기 때문에 얇은 두께의 간단한 형태의 제품에 적합하다. 깊이가 깊거나 뾰족한 형태는 피해야 한다. 악기 케이스, 여행용 가방, 제품 포장용 케이스 등이 진공성형으로 만들어진다. 

5) 회전 성형

‘로토 몰딩’이라고도 불린다. 플라스틱을 가루 형태로 만들어 금형 안에 넣고, 두 개의 축으로 회전시키면서 가열하면 플라스틱이 유동 상태가 되어 고르게 퍼져 얇은 할로우 상태가 된다. 디자인이 단순하고 곡면 형태인 제품이 적합하다. 주로 열가소성 플라스틱의 성형 방법으로 쓰였으나 열경화성 소재의 비중도 늘고 있다. 

 

 

4. 플라스틱 표면처리

1) 착색

미립자 안료를 합성수지와 혼합해 색을 입히는 방법이다. 표면이 마모되거나 벗겨지지 않고, 투명, 반투명, 불투명 등 다양하게 표현할 수 있다. 햇빛에 색이 변하는 단점이 있다. 

2) 핫 스탬핑(Hot stamping)

플라스틱 제품에 열이나 압력을 가하여 금속색을 넣거나, 문자나 무늬들을 전사하는 방법이다. 대량으로 만들 수 있고, 가격이 저렴한 장점이 있다. 

3) 도금

플라스틱을 금속처럼 보이도록 표면에 얇은 금속을 입히는 것을 말한다. 장식적인 효과와 함께 내후성과 내열성을 높일 수 있다. 

4) 도장

표면에 도장 재료를 칠해 피막을 형성하는 마감 방법이다. 가격이 저렴하고 색채와 광택 효과를 낼 수 있다. 연소성이 좋고, 치수 정밀성이 높으며 강도와 탄성이 우수하다. 가볍고 가공이 편리하고, 다른 재료와 조립하기 쉽다. 그러나 표면에 상처가 나기 쉽고, 반복적으로 힘이 가해지면 파손되기 쉽다는 단점이 있다.