안녕하세요
이번 시간에는 인젝션 블로우와 다른 방식의 블로우 성형 방식인 다이렉트 블로우에 관하여 안내해 드리고자 합니다.
다이렉트 블로우 성형(Direct Blow Molding)은 사전형(preform) 없이 플라스틱 용기나 병을 만드는 성형 방법입니다. 인젝션 블로우 성형(Injection Blow Molding)과 달리, 플라스틱 재료를 가열하여 직접 블로우 몰드에 주입하는 것이 핵심입니다. 이 과정은 주로 사출 압출(blow-extrusion) 성형이라고도 불리며, 다음과 같은 단계로 구성됩니다.
- 용융 단계: 열가소성 플라스틱을 가열하여 용융 상태로 만듭니다. 보통 고분자 수지 형태의 재료를 사용합니다.
- 압출 단계: 가열된 플라스틱을 압출기를 통해 관 형태로 압출(parison)합니다. 이 압출된 관은 즉시 블로우 몰드로 이동하여 그 내부에 배치됩니다.
- 블로우 성형 단계: 압출된 관에 고압의 공기를 주입하여 블로우 몰드의 벽에 밀착시켜 용기의 형태로 만듭니다.
- 냉각 및 배출 단계: 형성된 용기는 냉각된 후 몰드에서 분리되어 배출됩니다.
다이렉트 블로우의 장점
- 효율성: 사전형을 만드는 단계가 없기 때문에 생산 과정이 단순하고, 특히 대형 용기 생산에 효율적입니다.
- 다양성: 다양한 크기와 모양의 제품을 생산할 수 있으며, 주로 식품, 음료, 화학 제품 및 세제 용기에 사용됩니다.
- 비용 절감: 몰드와 설비 비용이 상대적으로 낮아 초기 투자 비용을 줄일 수 있습니다.
다이렉트 블로우의 단점
- 정밀도 부족: 사전형을 거치지 않기 때문에 목 부분이나 세밀한 부분의 정밀도가 인젝션 블로우 성형보다 낮을 수 있습니다.
- 균일성 문제: 압출된 관의 벽 두께가 균일하지 않을 수 있어, 완성된 제품의 일관성이 떨어질 수 있습니다.
다이렉트 블로우 성형은 대형 용기나 다양한 형태의 용기를 대량 생산할 때 특히 유리합니다. 인젝션 블로우 성형에 비해 초기 비용이 낮지만, 제품의 정확성과 균일성을 요구하지 않는 용도에 더 적합한 방법입니다.
인젝션 블로우와의 차이점
인젝션 블로우 성형과 다이렉트 블로우 성형은 모두 플라스틱 용기를 생산하는 공정이지만, 방법과 구조에서 주요 차이점을 보입니다.
- 사전형(Preform) 사용 여부:
- 인젝션 블로우: 이 방식은 먼저 프리폼(preform)을 사출 성형으로 만들어내고, 이후 블로우 몰드로 옮겨져 최종 제품으로 성형됩니다.
- 다이렉트 블로우: 프리폼을 생략하고 가열된 플라스틱을 직접 블로우 몰드로 관으로 압출한 다음, 공기를 주입하여 제품을 성형합니다.
2. 기계 구조와 설정:
- 인젝션 블로우: 두 가지 다른 몰드를 사용합니다. 하나는 프리폼을 위한 사출 몰드이고, 다른 하나는 최종 제품을 위한 블로우 몰드입니다. 따라서 일반적으로 금형비가 3천만원 내외로 발생됩니다. 만약 1회 사출에 더 많은 양을 생산하려면, 즉 Cavity를 추가할 수록 비용이 더 크게 들어갑니다.
- 다이렉트 블로우: 하지만 다이렉트 블로우 방식은 인젝션과 달리 블로우 몰드만을 사용하며, 용융된 플라스틱이 몰드로 직접 압출되는 방식으로 프리폼 몰드가 필요 없습니다. 블로우 몰드만 만들면 되기 때문에 금형 개발비가 인젝션 몰드 금형비의 1/3인 1천만원 내외로 가능합니다.
3. 제품의 정밀도:
- 인젝션 블로우: 프리폼을 사용하기 때문에 목 부분이나 작은 세부 사항을 정확하게 만들 수 있습니다. 블로우 파트 몰드에 맞춰서 프리폼을 성형하면 공기압이 가해졌을 때 너무 얇게 셩형될 수 있는 부분을 사전에 방지할 수 있어서 미세한 부분까지 성형이 가능하도록 공기압을 높일 수 있습니다.
- 다이렉트 블로우: 하지만 다이렉트 블로우는 프리폼처럼 미리 두께를 조절할 수 없기 때문에 압출 과정의 제약으로 인해 얇게 성형되는 부분이 안나오도록 공기압을 조절해야해서 정밀도가 상대적으로 낮아지며, 따라서 벽 두께의 균일성도 떨어질 수 있습니다.
4. 용도:
- 인젝션 블로우: 작은 병이나 정밀한 구조가 필요한 제품에 적합하며, 특히 제약 및 화장품 산업에서 많이 사용됩니다. 근래에는 성형 기기의 발달로 용량이 큰 음료수병도 생산이 가능하여 대량 생산을 해야하는 생수병, 음료수병도 대부분 PET병이라 불리는 인젝션 블로우를 사용합니다.
- 다이렉트 블로우: 흔히 말하는 말통 같은 주로 대형 용기나 복잡하지 않은 구조의 제품을 대량 생산하는 데 적합하며, 식품 및 음료 산업에서도 활용됩니다. 화장품에서는 다품종 소량생산을 위해 다이렉트 블로우를 많이 사용하는 편이며 특히 다층 기술 개발로 인해 선크림, 비비크림 등 산소 및 오일 침투를 방지하기 위해 다이렉트 블로우 방식을 사용합니다.
5. 생산 비용:
- 인젝션 블로우: 몰드와 기계의 복잡성 때문에 다이렉트 블로우에 비해 초기 투자 비용이 높습니다. 기본적인 몰드 비용이 다이렉트에 비해 3배 가량 비싸며 생산 단가는 저렴하지만 초도 생산 기본 수량이 많은 편입니다. 하지만 매달 많은 수량을 생산해야하면 인젝션 블로우로 생산 하는 것이 절대적으로 더 저렴한 방식입니다.
- 다이렉트 블로우: 프리폼을 위한 추가 몰드가 필요 없으므로 인젝션 블로우에 비해 상대적으로 저렴합니다. 하지만 시간대비 생산 수량에 제한이 있어서 생산효율이 낮으며 이는 생산 단가의 상승으로 귀결되어 소량생산에는 맞지만 대량 생산에는 불리한 방식입니다.
재질의 종류와 특징
다이렉트 블로우 성형은 다양한 재질로 제품을 생산하는 데 사용됩니다. 주요 재료와 그 특징, 장단점은 다음과 같습니다.
1. 고밀도 폴리에틸렌 (HDPE)
- 특징: 강한 내구성과 화학 저항성, 상대적으로 낮은 가격, 다양한 색상으로 생산 가능.
- 장점: 높은 내충격성, 다양한 화학 물질에 대한 내성, 비교적 가벼움.
- 단점: 투명도가 낮고, 향기와 가스의 차단성이 비교적 약함.
2. 저밀도 폴리에틸렌 (LDPE)
- 특징: 유연하며 투명도가 HDPE보다 높음.
- 장점: 유연성 덕분에 복잡한 형태의 제품을 만들기 좋음.
- 단점: HDPE에 비해 내구성이 낮고, 내충격성이 상대적으로 부족함.
3. 폴리프로필렌 (PP)
- 특징: 열에 강하고 내화학성이 좋으며 PE에 비해서 강도가 높음. 표면 부식감 또는 소프트 매트함을 살리기 위해 단순 PP로만 사용하지 않고 첨가제를 넣은 복합PP로 사용을 많이 함.
- 장점: 높은 내열성으로 인해 식품 용기나 화장품 용기에 적합하며, 화학적 저항성이 높음.
- 단점: 낮은 투명성, UV 저항성이 낮아 장기간 햇빛에 노출 시 변형 가능.
4. 폴리카보네이트 (PC)
- 특징: 매우 높은 투명성과 강도. 주로 PCT-G를 사용.
- 장점: 충격에 강하고 내구성이 높아 의료 용기, 식품 용기 등 안전이 중요한 용도에 적합.
- 단점: 특정 화학 물질에 대한 저항성이 낮고, 비용이 상대적으로 높음.
5. 폴리엑시필렌 테레프탈레이트 (PET)
- 특징: 뛰어난 투명도와 강도를 지닌 재료. 인젝션에서 주로 사용하며 다이렉트에서는 PET-G로 사용.
- 장점: 투명하여 내용물 확인이 용이하며 재활용이 가능하고, 음료수 병, 식품 용기 등에 자주 사용됨.
- 단점: 고온에서 변형이 일어나기 쉬우며, 산소와 이산화탄소의 차단성이 상대적으로 낮음.
생산 업체 소개
다이렉트 브로우는 여러 업체들에서 생산할 수 있습니다. 인젝션 블로우보다 설비가 작아서 소규모로 시작하는 경우도 많이 있습니다.
많이 하는 업체를 몇군데 소개하자면, 우성플라테크, 은진화학, 청진화학, sc하이테크 등 다수 업체가 있으며 다층블로우의 경우에는 미도켐, 레드런, 우성플라테크 등이 있습니다.
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블로우 성형방식 (1) 인젝션 블로우에 대하여
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