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플라스틱 사출성형 효율화관리
2015. 10. 13 ~ 15
자동차부품산업진흥재단자동차부품산업진흥재단
전문위원 전문위원 조 영택조 영택
『『君臣有義君臣有義』』
군신유의군신유의
군주와 신하의 관계는 의리에 군주와 신하의 관계는 의리에
바탕을 두어야 한다바탕을 두어야 한다 ..
신신 (( 우리회사우리회사 )) 은 군은 군 (( 고객 사고객 사 )) 에게 에게
충성을 다하고 충성을 다하고
군군 (( 고객사고객사 )) 은 신은 신 (( 우리회사우리회사 )) 을 신뢰한을 신뢰한
다다 ..
Contents원 재 료 부 분
금형 부 분
설비 부 분
1. 관리운영 [3 단계 서식관리 ] 3 . 원재료 생성공정에 따른 불량사례 2. 원재료관리의 오해 4. 흡수성 수지와 비흡수성 수지
배분하고 통제 및 기록 ( 양적관리양적관리 /생관 ) 3) 원재료 사용통계대장 ; 호기별 사용량 대비 생산량에 대한
세부내역 [ 수량 , 무게 ] 을 기록 ( 질적관리질적관리 /생산 )
원재료 관리 (1-2)
if원재료관리가 불충실할 때 나타나는 오해원재료관리가 불충실할 때 나타나는 오해 !!!!
① 불량율은 낮은데 , 수지 LOSS 량이 많다 ?② 계산상으로는 흑자인데 , 월말결산은 적자 ?③ 기계가동율은 높은데 , 매출액은 낮다 ?④ 같은 기계 , 같은 금형 , 같은 조건 , 같은 사람 인데 왠 (?) 불량품 !!
정확한 자료를 확보하기 위한 행보 1) 작업시 짜낸양과 런너 , 스프루 그리고 불량품 ( 예열불량 , 초물불량 ) 과 양품의 분리 . 2) 모든 수량 ( 양품제외 /적색박스 ) 의 제품별 기록관리는 분쇄실의 작업일지에 기록 . 3) 분쇄할 수 없는 것은 무게를 계량하여 제품무게 ( 런너 , 스프루포함 ) 로 수량화 .
▣ 원재료 생성 공정 개요
F/Bag
SILO
Feeder
Extruder Cooling bath
Pelletizer
Vibrator
Additive ModifierColorant
검사 및 출하
Mixer
Blend hopper
Drying hopper
▲ ▲ Weighing system
Packing machine
Raw Materials
검사 이송 저장 계량 배합 저장 압출 냉각 절단 선별 이송 저장 계량 포장 검사
원재료 관리 (1-3)
일반적으로 수지의 흐름성이 낮아지면 제품 성형시 에어트랩 ( 기공 ) 발생율이 높아 지는데 기존 대비 다소 낮아 성형시 에어가 미쳐 빠져 나가지 못했음 .
원재료 관리 (1-3)
1. 생산시 제품 흐름성 (MI) 검사 및 관리 강화
- 기존 Lot 당 1 회 검사에서 2 회로 검사 강화하 여 흐름성 저하분 출고 가능성을 차단 . 1-1. 사용 원재료 흐름성 기준 상향 조정
- 기존 사용 원재료 MI 기준 : >15
- 개선분 사용 원재료 MI 기준 : >20 : 개선 생산분 납품 후 업체 양호 판단시
개선 소재로 대응 .
▣ 검사 공정
★ 투과율 SPEC 치 대비하여 최대 최소 0,6 % 편차 발생 육안으로 변색 확인가능 측정결과 합격이라고 하나 관리 기준 재조정 필요 투과율 편차 1.0⇒ 0.5
IR 분석 결과-Pellet 과 분진에 대해 , IR PEAK 확인 결과 동일 제품으로 확인 됨-Pellet 이 Cutting 되는 과정에서 미세 분진이 발생되어 제품 Hopper 에서 솜사탕처럼 뭉침 현상 발생된 경우로 , 타 오염물질에 의해 발생되지 않음
◈ 원재료 분진 발생
원재료 관리 (1-3)▣ 절단 이송 공정
Pelletizer
Drying hopper
▲ ▲ Weighing system
Packing machine
Cutter 지름
1. Cutter 교체 주기 단축 : 1 회 /200톤 → 1 회 /150톤2. Cutter 연마 한도 기준 변경 : 194mm → 196mm (Cutter 지름 )기존에는 Cutter 지름 194mm까지는 연마 후 재사용하였으나 ,196mm 로 연마 한도 관리를 통해 발생 분진 /분칩 발생 억제(Cutter A급 지름 : 200mm)→연마가 거듭될 수록 Cutter 날의 예리함이 떨어져 상대적으로 분진발생이 많음 .→ 즉 실행Ⅲ. 개선 대책 – Pelletizer Cutter 관리Cutter 지름
1.Pelletizer Cutter 관리 강화 – Cutter 교체 주기 단축 , 연마 한도 기준 변경
2. 건조 Hopper 관리 – 분진 /분칩 발생을 최소화 목적
→ 건조 Hopper 하부에 Air 를 인입시켜 분진 /분칩을 Dust Collector 로 배출 시킴
원재료 관리 (1-3)
▣ 저장 공정
원재료 관리 (1-3)
◈ PP 원재료에 PA66 펠렛혼입
미용융 수지
•PP 에 PA66 펠렛 혼입으로 성형 시 게이트 막힘 및 제품 표면에 미용융 수지 잔존
품종교체 시 초물관리 미흡 - PA66 ->PP 로 교체 시 초 관리 미흡으로 압출기내 체류된 PA66 이 PP 에 일 혼입됨
표면에 미용융 수지 잔존
원재료 관리 (1-4)
플라스틱의 수분 흡수
비 흡수성 수지
PE; PP; PS ...
흡수성 수지
PA; PC; PET
표면 수분
내부 침투내부 침투
수분이 내부에 잘 침투하지 못함
원재료의 분자구조 사이에 물 분자가 배열함
PA는 흡수성 고분자로 수분율이 물성 및 치수안정성에 큰 영향을 미친다 .
▣ 흡수성수지와 비 흡수성수지 혼동
▶ 플라스틱 원재료에 대한 지식부족으로 불량생산을 가중
원재료 관리 (1-4)
▶ PC, PVC 등은 실린더의 온도가 과열되거나 , 용융된 상태에서 장시간
체류 , 보관 할 경우에는 열분해를 하여 물성이 변하게 된다 . - 보유하고 있는 호퍼의 크기가 크거나 , 소량생산으로 호퍼에 체류
하는 시간이 길어질 때 에는 체크밸브가 없는 스쿠류를 사용해야 한다
(PC 는 Ester 결합 : 열이 가해지면 함유되어 있는 수분이 가수분해 유발 )
▶ POM 은 실린더 온도가 220℃ 이상이거나 , 체류시간의 과다로 인할 때
포름알데히드로 분해하면서 색상을 검게 탈색되므로 불량이 양산되지
않도록 유의해야 한다 .
◈ 실린더온도에 민감한 수지
- O - C - O
- C -CH3
CH3
- O - - C - O - O
- O - C - O
- C -CH3
CH3
- C -CH3
CH3
- O -
에스테르기
금형 관리 (2-1)
금형온도
휨 / 변형충진
기계적성질
수축
표면웰드라인
1) 금형 표면온도의 균일한 분포가 필수적이다2) 금형설계에서 세심하게 검토되어야 함3) 실제로 눈에 보이지 않아 어려움이 있음
▣ 금형 온도가 제품에 끼치는 영향
▣ 사출 성형의 조건 변화 상관관계사출 성형의 조건 변화 상관관계
생산성Cycle time
수지가열온도#1,2,3,4,5
환경온도냉수 , 실내스케일
사출압력사출 , 보합
금형온도
금형 관리 (2-1)
▣ 금형온도 편차 ( F/PROOF 장치의 문제점 )
금형 관리 (2-2)
고정측
이동측
금형 온도 편차
?
▣ 금형온도 센서 기준 설정
금형 관리 (2-3)
▣ 금형 심도에 따른 온도 변화도
금형 관리 (2-3)
ⓓ
0℃
20℃
50℃
80℃
100℃
110℃
ⓔ
ⓐⓑ
초기예열 (Preheating Stage)
10 분(min)
생산시간 (Cycle time)
시간(Time)
ⓐ 사출시간 (Injection Time) ⓑ 냉각시간 (Cooling Time) ⓒ 생산시간 (Cycle Time) ⓓ 금형표면온도 변화 폭ⓔ 제품 취출점 (Ejection Point)
금형온도 관리점
ⓒ
① 금형면 온도
② 5mm 내부온도
③ 10mm 내부온도
④ 15mm 내부온도
⑤ 20mm 내부온도
⑥ 25mm 내부온도
⑦ 30mm 내부온도
⑧ 금형온도 관리점 (Auto Master)⑨ 35mm 내부온도
⑩ 40mm 내부온도
⑪ 45mm 내부온도
1. 상기의 도표와 같이 금형온도 조절기로 금형 온도 관리 점 금형 온도 관리 점 50˚C 50˚C 를 관리하고 있는 상태를 나타낸 것이다 .
2. 금형내부의 온도는 표면 온도 , 내부로 5mm 간격 위치별로 온도변화를 실험한 결과이다 .
▣ FOOL PROOF 장치 연계
금형 관리 (2-4)
▣ 금형온도 : 금형표면온도 최고점 최하점 금형표면온도 최고점 최하점 55℃ ℃ 이하 관리이하 관리
☞ ☞ 사출 생산시 냉각수 수질로 인한 품질 저해요인사출 생산시 냉각수 수질로 인한 품질 저해요인 (( 스케일스케일 //슬러지슬러지 //미생물미생물 )) 을 을 개선하기개선하기
위하여 냉각수에 약품처리를 하고 있음위하여 냉각수에 약품처리를 하고 있음 .. ☞ ☞ 주기적으로 냉각수 관련 주변장치 스케일 및 슬러지 제거작업을 실시하고 있음주기적으로 냉각수 관련 주변장치 스케일 및 슬러지 제거작업을 실시하고 있음 .. ☞ ☞ 수질개선 신공법인 세라믹볼수질개선 신공법인 세라믹볼 데모장비를 설치하여 데모장비를 설치하여 22 개월간개월간 유효성 검증을 실시함유효성 검증을 실시함 ..