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플라스틱 성형 길잡이

플라스틱의 어닐링 (Annealing)

정의
플라스틱의 어닐링이란, 제품 소재의 용융점(Tm)과 유리전이온도(Tg) 사이의 온도로 일정 시간 가열 함으로써 성형품의 결정화를 증가시켜 결정화도를 높이는 방법입니다.

효과
1)제품의 내부 응력 (Internal Stress)을 완화 시켜 크랙에 대한 저항력을 증가 시킵니다.
2)성형 후 발생하는 후수축(Post molding shrinkage)을 가속화 시킴으로 치수 안정성을 도모합니다.

방법
1.오일 어닐링 (Oil Annealing)

  • 사용 오일의 종류
    아세탈 수지
    파라핀 계열의 정제된 어닐링 오일
    Ex) Primol (Exxon), Chevron (Standard oil Co. of California), Nujol (Plough Inc), Ondina (Shell)

    나일론 수지
    Hydrocarbon계 오일 혹은 왁스류 (성형품에 이물이 남아도 좋을 경우)
    Ex) Glyco wax S932 (Glyco Chemical), Corning 500 (Dow)
    고융점 불활성 미네랄 오일.

2)어닐링 공정

분류

아세탈

나일론

온도

160± 3℃

150± 3℃
사용목적별 최종 사용온도보다 28℃높게 (150~177℃)사용하며 일반적으로 150±3℃가 널리 사용된다. 

시간

오일온도를 80℃정도 승온 시킨 뒤 제품을 bath에 넣는다.

15~20분정도 가열하여 온도를 160℃에 고정한다.

160± 3℃로 고정 후 Y=X+5공식에 적용하여 실시
Y=어닐링시간 (분)
X=제품두께 (mm)

오일온도를 80℃정도 승온 시킨 뒤 제품을 bath에 넣는다.

15분정도 가열하여 온도를 150℃에 고정한다.

150± 3℃로 고정 후 Y=2.5X+8.5공식에 적용하여 실시
Y=어닐링시간 (분)
X=제품두께 (mm)

냉각

어닐링 후 오일의 온도를 80℃까지 냉각 후 제품을 꺼낸다.
(냉각없이 취출하면 표면응력 발생

세정

Trichloroethylene으로 오일을 세척한다.

제품표면에 이물질 부착시 끓는 물로 세척한다.

보관

제품의 적재시 충분히 냉각 후 적재한다.

주의사항

성형 즉시 어닐링하는 것은 예기치 못한 성형수축이 발생할 수도 있다.

 

2.에어 어닐링 (Air Annealing)

1) 설비: 공기 순환식 오븐 (질소를 충전할 수 있는 장치가 있으면 더욱 좋다)

2)공  정

  • 에어 어닐링에서 나일론은 추천하지 않음
  • 아세탈 수지
    온  도 : 160± 3℃
    시  간 : 제품을 오븐에 넣은 후 약 30분간 160± 3℃의 온도에서 어닐링 하며 제품 두께당 5분씩 추가하여 시간을 설정한다.
    주의사항 : 1시간 이상씩 체류 시키는 것은 적당하지 않으며 충분히 냉각 한 후 취출한다.

참고 사항

  1. 어닐링이 항상 필요한 것은 아니며, 간혹 불필요한 어닐링은 제품의 수축율을 크게 하여 치수상의 문제를 일으킬 수도 있습니다.
  2. 어닐링이 항상 응력 완화의 해결책은 아닙니다. 예를 들면, 금속 인소트 된 제품의 경우 인서트 부위 주변의 플라스틱에 가해지는 응력이 실제 사용 온도에서 장기간 사용을 위한 필요 응력 이상 올라가게 되며 동시에 제품의 크기도 작아지게 되어 인서트 주변에 크랙이 발생 할 수도 있습니다.
  3. 양질의 제품을 얻기 위하여는 정확한 설계, 적절한 소재의 선택 및 성형 기술이 필요하며 이를 통해 성형 상의 오차를 줄이는 것이 필요하며, 가능한 한 후공정으로의 어닐링은 피하는 것이 좋습니다.

발췌 : 듀폰
편집 : 이엔지폴리머