PET 프리폼 사출 성형의 일반적인 결함과 해결 방법

PET 프리폼 사출 성형 제조 공정에서 지속적인 기술 발전에도 불구하고 다양한 결함들이 여전히 발생하기도 합니다. 흔한 결함들과 그 원인에 대한 충분한 이해와 효과적인 해결책은 PET 프리폼 생산 품질을 보장하기 위한 핵심 요소입니다.

 

병구 개스킷 표면의 결함

병구 개스킷 표면의 정확도는 PET 병의 밀봉 성능과 직접적인 관련이 있습니다. 실제 생산 과정에서 병구 치수 오차가 공차 요구사항을 만족하더라도 밀봉면에 미세한 요철이 발생할 수 있으며, 이로 인해 캡을 조였을 때 공기 누설이 발생할 수 있습니다. 이는 주로 금형 표면의 미세 조도 부족, 사출 압력 변동, 유지 단계에서의 과도한 압력 강하로 인해 발생합니다. 구체적인 해결 방안으로는 고정밀 방전 가공 기술을 이용해 금형 밀봉면을 거울 마무리 처리하고 표면 거칠기 Ra 값을 0.2 μm 이하로 제어하는 방법; 서보 유압 시스템을 도입하여 압력 유지 단계에서 선형 압력 감쇠를 실현해 갑작스러운 압력 강하로 인한 밀봉면 수축 및 변형 방지; 특수 검사 장비를 개발하여 레이저 간섭계를 이용해 병구 밀봉면의 3차원 윤곽 스캔을 수행하고 검출 정확도를 0.1 μm까지 높여 100% 합격 제품만이 시장에 출하될 수 있도록 보장하는 방법 등이 있습니다.

잔류 응력 집중 지점

디자인 또는 공정 문제로 인해 병 태아의 나사 근부, 어깨 전이부 등에서 응력 집중 지점이 발생하기 쉽습니다. 이러한 작은 영역은 블로우 몰딩 또는 충진 공정 중 국부적 과부하를 받게 되어 균열이 발생할 수 있습니다. 기존 디자인은 경험적 공식에 의존하여 응력 분포를 정확하게 예측할 수 없었으며, 사출 성형 공정 중 용융 흐름의 난류 및 불균일한 냉각이 응력 집중을 더욱 악화시켰습니다.

혁신적인 솔루션은 설계에서부터 시작됩니다. 유한 요소 분석 소프트웨어를 사용하여 병 태형의 구조를 시뮬레이션하고 최적화합니다. 필렛 반경 및 벽 두께 기울기 등의 파라미터를 조정함으로써 응력 집중 계수를 30% 이상 감소시킵니다. 금형에 냉각 인서트를 배치하여 핵심 부위에 강화된 국부 냉각을 수행하여 보다 균일한 응력 분포를 실현합니다. 제조에는 가변 금형 온도 사출 성형 기술이 적용됩니다. 충전 단계 동안 금형 온도가 상승하여 용융 흐름 저항을 줄이고, 냉각 단계에서 온도를 신속히 낮추어 잔류 응력을 근본적으로 감소시킵니다.

 

불균일한 프리폼 벽 두께

프리폼의 벽 두께가 고르지 않으면 후속 블로우 몰딩 공정에 영향을 주어 병의 변형 및 강도의 불균일 등의 문제를 일으킬 수 있습니다. 이 결함의 주요 원인은 비합리적인 금형 설계, 불균일한 사출 압력 분포, 그리고 고르지 못한 냉각 시스템입니다. 금형 캐비티의 치수 정확도, 게이트의 위치 및 크기는 용융물의 흐름과 충진에 영향을 미쳐 벽 두께의 차이를 발생시킵니다. 또한 냉각이 고르지 않을 경우 병 타르의 다른 부분에서 수축이 고르지 않게 되어 벽 두께의 불균일 현상이 심화됩니다.

이 문제를 개선하기 위해서는 금형 설계 초기 단계부터 시작하여, 금형 흐름 분석 소프트웨어를 통해 금형 구조를 최적화하고 게이트의 수량, 위치 및 크기를 합리적으로 설정하여 용융물이 캐비티를 고르게 채우도록 해야 합니다. 생산 과정에서는 사출 압력과 속도를 정밀하게 제어하고, 구간별 사출 방법을 채택하여 용융물이 금형을 부드럽게 채우도록 합니다. 동시에 금형 냉각 시스템을 최적화하여 냉각 매체가 균일하게 분포되도록 하여 프리폼 각 부위의 냉각 속도가 일정하도록 보장해야 합니다.

프리폼 이형이 어려움

금형에서 빼내기 어려운 경우 생산 효율이 저하될 뿐만 아니라 프리폼이 변형되거나 쉽게 파손될 수 있습니다. 일반적인 원인으로는 금형 표면의 거칠기가 높거나, 금형 빠짐각이 부족하거나, 금형의 탈형 메커니즘 설계가 비합리적인 경우 등이 있습니다. 만약 금형 표면이 충분히 매끄럽지 않다면 프리폼과 금형 사이의 마찰이 증가하게 되며, 빠짐각이 작거나 탈형 위치가 잘못되어 프리폼을 금형에서 부드럽게 제거하기 어려워지게 됩니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 금형 표면을 연마하여 표면 거칠기와 마찰을 줄일 수 있습니다. 금형 설계 단계에서 빠짐각을 합리적으로 증가시켜야 하며, 일반적으로 PET 프리폼 금형의 빠짐각은 1°에서 2° 사이가 적당합니다. 또한 탈형 메커니즘 설계를 최적화하여 탈형 시 힘이 고르게 분포되도록 하여 프리폼이 힘의 불균형으로 인해 손상되지 않도록 해야 합니다. 금형 표면에 이형제를 뿌리는 것도 방법 중 하나이지만, 식품 위생 기준을 충족하는 이형제를 선택하여 프리폼 오염이 발생하지 않도록 주의해야 합니다.

 

 

PET 프리폼의 품질 문제는 종종 여러 요인의 복합적인 작용으로 인해 발생하며, 원자재, 설비, 공정, 환경 등 다양한 측면에 대한 체계적인 분석이 필요합니다. 기업에서는 포괄적인 품질 추적 관리 시스템을 구축하여 각 로트 제품의 전체 공정 파라미터를 기록하고 품질 개선을 위한 데이터 지원을 제공하는 것이 권장됩니다. 동시에 작업자 교육을 강화하고 공정 규율이 엄격히 이행되도록 보장함으로써 진정한 의미의 안정적인 생산이 가능해집니다.