배럴의 길이 방향 온도 차이와 폭 방향의 변동은 중합체 점도의 불일치를 초래하며, 이는 양질의 열절단 스트립에 필요한 용융 균일성을 해칩니다. 공급 구역이 너무 차가워지면 용융 과정이 느려지고, 반대로 계량 구간이 과도하게 뜨거워지면 중합체 사슬이 열적으로 분해되기 시작합니다. 이러한 온도 기울기는 흐름 속도의 불균형, 두께가 일정하지 않은 필라멘트, 그리고 모두가 싫어하는 표면 요철과 같은 다양한 문제를 유발합니다. 일부 업계 자료에 따르면, 약 5도의 미세한 온도 변화만으로도 점도 변동이 약 30% 증가하여 부품의 치수 안정성이 저하될 수 있습니다. 제조업체들은 정확한 다중 존 가열 시스템에 투자하고 배럴 단열 상태를 정기적으로 점검함으로써 대부분의 경우 이러한 문제를 유발하는 온도 차이를 효과적으로 관리할 수 있음을 확인했습니다.
가공 영역 전반에 온도 차이가 존재할 경우, 점도 수준의 차이를 유발하여 재료가 서로 다른 속도로 이동하는 지점에서 국부적인 전단 응력이 집중되는 현상이 발생합니다. 피드 스로트 주변의 저온 구역은 더 높은 저항을 만들어내며, 이로 인해 폴리머가 배럴 벽면에 정상보다 더 많이 달라붙게 됩니다. 반면 다이 근처의 고온 구역은 지역적으로 점도를 낮추어 재료가 준비되기 전에 너무 빠르게 전진하게 만듭니다. 이러한 불균형은 시스템 내부에서 나선형 흐름 패턴을 유발하고, 재료 층 사이의 계면에서 분리 현상을 일으키며 궁극적으로 완성된 압출 제품의 융합선을 따라 약한 접합을 초래합니다. 열화상 카메라는 열전대 측정값이 부정확하거나 노후된 가열 요소를 사용하는 장비에서 이러한 미세한 온도 변동이 실제로 섭씨 15~20도까지 차이 날 수 있음을 보여줍니다. 열차단 제조 공정 중 원활한 운전을 유지하기 위해 공장 운영자는 정기적으로 센서를 점검하고 열 프로파일에서 나타나는 바에 따라 스크류 속도를 조정해야 합니다. 이를 정확히 수행하면 제품 품질을 해치는 성가신 흐름 분리 현상을 방지할 수 있습니다.
PA66-GF25과 같은 흡습성 수지와 같은 재료는 가공을 시작하기 전 보관 또는 취급 중에 공기 중의 습기를 흡수하는 경향이 있다. 이러한 재료가 압출기 내부에서 220도 이상의 온도에 도달하면 잠재된 수분은 거의 즉시 증기로 변하여 15메가파스칼(MPa)을 초과할 수 있는 급격한 압력 상승을 유발한다. 이와 같은 급격한 팽창은 용융된 재료의 흐름 일관성을 해치며, 생산량의 변동을 초래하고 열차단 스트립의 길이 방향으로 치수가 불균일하게 나오게 한다. 이러한 문제를 방지하기 위해 제조업체는 압출을 시작하기 전에 수지 펠릿의 수분 함량을 약 0.2% 이하로 건조시켜야 한다. 칼르 피셔 적정(Karl Fischer titration)과 같은 정기적인 시험을 통해 적절한 건조 수준을 확인함으로써 공정 전반에 걸쳐 일관된 재료 점도를 유지하고 모든 배치에서 더욱 균일한 용융 흐름을 확보할 수 있다.
용융이 완전히 이루어지지 않을 경우, 고체 상태의 잔여 물질들이 열과 압력의 상호작용에 의해 다이 벽면의 더 차가운 부분으로 이동하게 되며, 이로 인해 층상 흐름(stratified flow)이 발생합니다. 그 결과 최종 제품을 살펴보면 쉽게 알 수 있듯이, 압출된 제품 표면에 나선형 선이 나타나게 됩니다. 만약 냉각 속도가 너무 빠르면 이러한 층들 사이의 계면에서 박리가 시작됩니다. ASTM D638 기준 시험에 따르면, 이러한 박리는 복합 단열 스트립의 강도를 40%에서 60%까지 저하시킬 수 있습니다. 다행히 제조업체는 가공 중 사용하는 나사의 형상을 조정함으로써 용융 성능을 개선하고 두 축 방향 모두에서 온도를 일정하게 유지함으로써 이 문제를 해결할 수 있습니다. 이를 올바르게 수행하면 문제가 되는 입자의 잔류가 줄어들고 재료 전반에 걸쳐 균일하게 혼합될 수 있습니다.
스크류는 시간이 지남에 따라 내마모성 물질과 불순물이 시스템 내부로 유입되면서 점차 마모됩니다. 이러한 서서로운 침식은 나선형 구조의 형태를 변화시켜 재료 이동을 제대로 수행하기 어렵게 만듭니다. 마모가 심각해지면 열 전달 방식에도 영향을 주어 일부 영역은 너무 차가워지고 다른 영역은 위험할 정도로 뜨거운 핫스팟이 발생하게 됩니다. 이는 성가신 표면 흠집과 불균일한 용융 결과를 초래합니다. 대부분의 공장에서는 문제 확대를 방지하기 위해 약 500시간 운영마다 마이크로미터 검사를 실시합니다. 일반 합금 소재보다 강화 강철 스크류로 교체하면 경우에 따라 수명을 두 배까지 늘릴 수 있어 용융 품질 일관성을 유지하고 생산 시간을 크게 낭비하는 예기치 못한 정지 사태를 줄이는 데 도움이 됩니다.
다이가 제대로 정렬되지 않으면 용융 수지의 흐름이 고르지 않게 분배됩니다. 동시에 견인 속도와 압출 속도가 맞지 않을 경우 프로파일 중앙부가 늘어나거나 압축될 수 있습니다. 이러한 문제들은 열차단 스트립에서 ±5%를 초과하는 두께 편차를 유발하는 경향이 있습니다. 다행히 레이저 가이드 정렬 도구와 적절히 동기화된 구동 시스템을 사용하면 이러한 편차를 1% 미만으로 줄일 수 있습니다. 대부분의 제조업체는 약 50회의 생산 주기마다 정기적인 교정 점검을 실시하는 것이 가장 효과적이라고 판단합니다. 이러한 교정은 일반적으로 초음파 벽 두께 측정 장비를 사용하여 검증합니다. 이 방법을 통해 치수를 허용 범위 내에 유지하고 시간이 지남에 따라 재료 낭비를 크게 줄일 수 있습니다.
열 불균형은 폴리머 점도의 불균일을 초래하여 녹은 물질의 균일성이 일정하지 못하게 되며, 이는 최종 제품의 품질에 영향을 미칩니다.
수분 흡수는 고온에 노출되었을 때 증기 발생으로 인한 압력 급상승을 유발하여 갑작스러운 압력 피크와 제품 치수의 불일치를 초래합니다.
가공 시 사용하는 스크류 형태를 조정하면 용융 성능이 향상되어 녹지 않은 입자의 발생을 줄이고 일관된 혼합을 보장할 수 있습니다.
흔한 문제로는 스크류 마모, 다이 정렬 불량, 견인-압출 속도 불일치 등이 있으며, 모두 제품 출력의 불균일을 초래할 수 있습니다.
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