회전성형이란?

회전성형( BrE조형)에는 재료의 충전량 또는 샷 중량으로 채워지는 가열된 중공 금형이 포함됩니다. 그런 다음 (보통 두 개의 수직 축을 중심으로) 천천히 회전하여 부드러워진 재료가 분산되어 금형 벽에 달라붙게 합니다. 부품 전체에 걸쳐 균일한 두께를 유지하기 위해 금형은 가열 단계에서 항상 회전을 계속하고 냉각 단계에서도 처짐이나 변형을 방지합니다. 이 공정은 1940년대에 플라스틱에 적용되었지만 초기에는 소수의 플라스틱에 제한되는 느린 공정이었기 때문에 거의 사용되지 않았습니다. 지난 20년 동안 공정 제어가 개선되고 플라스틱 분말이 개발되면서 사용량이 크게 증가했습니다.

이에 비해 로토캐스팅(로타캐스팅이라고도 함)은 가열되지 않은 금형에서 자가 경화 수지를 사용하지만 회전 성형과 마찬가지로 느린 회전 속도를 공유합니다. 스핀캐스팅은 고속 원심 주조기에서 자가 경화 수지나 백색 금속을 활용하는 것과 혼동되어서는 안 됩니다.  

역사

1855년 영국의 R. Peters는 이축 회전과 열의 최초 사용을 기록했습니다. 이 회전 성형 공정은 금속 포탄 및 기타 속이 빈 용기를 만드는 데 사용되었습니다. 회전 성형을 사용하는 주요 목적은 벽 두께와 밀도의 일관성을 유지하는 것이었습니다. 1905년 미국 FA Voelke는 밀랍 물체의 속을 비우는 데 이 방법을 사용했습니다. 이로 인해 1910년에 GS Baker's와 GW Perks가 속이 빈 초콜릿 달걀을 만드는 공정이 시작되었습니다. 회전 성형이 더욱 발전했고 RJ Powell은 1920년대 파리의 석고 성형에 이 공정을 사용했습니다. 다양한 재료를 사용하는 이러한 초기 방법은 오늘날 플라스틱에 사용되는 회전 성형 방식의 발전을 주도했습니다.

플라스틱은 1950년대 초에 회전 성형 공정에 도입되었습니다. 첫 번째 응용 분야 중 하나는 인형 머리를 제조하는 것이었습니다. 기계는 General Motors의 리어 액슬에서 영감을 받아 외부 전기 모터로 구동되고 바닥에 장착된 가스 버너로 가열되는 E Blue 박스 오븐 기계로 제작되었습니다. 주형은 전기주조된 니켈-구리로 만들어졌고, 플라스틱은 액체 PVC 플라스티졸이었습니다. 냉각 방법은 금형을 찬물에 넣는 것으로 구성되었습니다. 이러한 회전 성형 과정을 통해 다른 플라스틱 장난감이 탄생하게 되었습니다. 이 공정의 수요와 인기가 높아짐에 따라 로드콘, 해양 부표, 자동차 팔걸이 등 다른 제품을 만드는 데에도 사용되었습니다. 이러한 인기는 더 큰 기계의 개발로 이어졌습니다. 원래의 직접 가스 제트에서 현재의 간접 고속 공기 시스템으로 이동하는 새로운 가열 시스템도 만들어졌습니다. 1960년대 유럽에서는 Engel 공정이 개발되었습니다. 이를 통해 저밀도 폴리에틸렌으로 만든 크고 속이 빈 용기를 만들 수 있었습니다. 냉각 방법은 버너를 끄고 금형 내에서 흔들리는 동안 플라스틱을 경화시키는 것으로 구성되었습니다.^[2]

1976년에 회전 성형기 협회(ARM)가 시카고에서 세계적인 무역 협회로 시작되었습니다. 이 협회의 주요 목적은 회전 성형 기술 및 공정에 대한 인식을 높이는 것입니다.

1980년대에는 폴리카보네이트, 폴리에스터, 나일론 등 새로운 플라스틱이 회전 성형에 도입되었습니다. 이로 인해 연료 탱크 및 산업용 몰딩 제작과 같은 이 공정의 새로운 용도가 탄생했습니다. 1980년대 후반부터 Queen's University Belfast에서 수행된 연구는 "Rotolog 시스템" 개발을 기반으로 냉각 프로세스의 보다 정확한 모니터링 및 제어 개발로 이어졌습니다.

장비 및 툴링

회전 성형기는 다양한 크기로 제작됩니다. 일반적으로 금형, 오븐, 냉각실, 금형 스핀들로 구성됩니다. 스핀들은 회전축에 장착되어 각 금형 내부의 플라스틱에 균일한 코팅을 제공합니다.

금형(또는 툴링)은 용접된 강판이나 주조품으로 제작됩니다. 제조 방법은 종종 부품 크기와 복잡성에 따라 결정됩니다. 대부분의 복잡한 부품은 주조 도구로 만들어질 가능성이 높습니다. 금형은 일반적으로 스테인레스 스틸이나 알루미늄으로 제조됩니다. 알루미늄 주형은 더 부드러운 금속이기 때문에 일반적으로 동등한 강철 주형보다 훨씬 두껍습니다. 알루미늄의 열전도율은 강철보다 몇 배 더 높기 때문에 이 두께는 사이클 시간에 큰 영향을 미치지 않습니다. 주조하기 전에 모델을 개발해야 하기 때문에 주조 금형은 툴링 제조와 관련된 추가 비용이 드는 경향이 있는 반면, 가공된 강철 또는 알루미늄 금형은 특히 덜 복잡한 부품에 사용될 때 비용이 저렴합니다. 그러나 일부 금형에는 알루미늄과 강철이 모두 포함되어 있습니다. 이는 제품 벽의 다양한 두께를 허용합니다. 이 공정은 사출 성형만큼 정확하지는 않지만 설계자에게 더 많은 옵션을 제공합니다. 강철에 알루미늄을 추가하면 더 많은 열용량이 제공되어 용융 흐름이 더 오랜 기간 동안 유체 상태를 유지하게 됩니다.