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지난 6월호 이어 이번 7월호에도 NPE 2024에 출품했었던 주요 사출성형기 메이커들의 대표들과의 인터뷰를 게재하니, 글로벌 사출성형기 메이커들의 현황과 추구하고자 하는 방향을 알아보는 시간이 되기를 바란다.

번역 및 감수: AiMi Solution_사출성형산업의 모든 솔루션

김영기 대표컨설턴트(ykkim2025@gmail.com)

재활용, 바이오 플라스틱, 에너지 절약을 포괄하는 ‘포용적 성장’을 전시한 Nissei 

San Antonio에 본사를 둔 Nissei America Inc.(SH-12, W2401)는 공정을 단순화하는 동시에 환경 부하를 줄이기 위해 새로운 사출성형 기술을 도입하고 있습니다.

일본 Nagano의 Nissei Plastic Industrial Co. Ltd.는 사람과 지구를 위한 공장 환경을 개선할 수 있는 2대의 하이브리드 기계를 개발했습니다.

이번 출시는 ‘포용적 성장’이라는 주제의 전시회 일부입니다. 그 뒤에 있는 아이디어는 특히 Nissei의 3개 전시 구역의 초점인 재활용, 바이오 플라스틱 및 환경 영향 감소를 통해 모두에게 이익이 되는 사회를 만들어 지속 가능한 성장을 달성할 수 있다는 것입니다.

이번에 출시되는 제품은 범용 사출기 시리즈인 FWX760III-130B와 인서트 성형용 중대형 수직 사출기인 TWX300RIII36V로 중대형 수평형 기계 시리즈를 확장합니다.

Nissei 대변인 Mac Otsuka에 따르면, FWX 시리즈에는 상당한 소형화가 가능한 새로운 복합형 형체 장치가 장착되어 있습니다. 그렇더라도 더 큰 금형을 더 작은 사출기에 장착할 수 있습니다.

Otsuka는 “타이바 간격을 더 넓게 만들어 기존 사출기보다 더 큰 금형을 수용할 수 있습니다”라고 말하면서 사출기 명칭에 사용된 숫자는 형체력이 아니라 타이바 간격을 기준으로 한 것이라고 얘기했습니다. “기계 선택이 형체력에 좌우되지 않기 때문에 이는 혁명적입니다”

이 기계는 ‘플라스틱 사출을 위한 스마트 애플리케이션’이라는 단어에서 파생된 N-SAPLI라고 불리는 Nissei의 특허인 저압성형 방법을 활용하며 2012년부터 일본에서 시장에 출시되었습니다.

이 방법은 사출 최고압력을 낮추면서 형체력 설정을 가장 중요한 성형조건 중 하나로 우선시합니다. 이를 통해 성형 불량을 제거하고, 성형기와 금형의 수명을 연장하며, 손쉬운 설정으로 작업자의 부담을 줄일 수 있다고 회사 측은 설명합니다.

저압성형은 형체력과 사출압력을 줄여 소비전력도 절감해줍니다. 회사 보도자료에 따르면, 이 공정은 기존 유압 사출기에 비해 최대 55%의 에너지 절감 효과를 제공합니다.

“필요한 최소 형체력인 최적의 형체력을 사용하여 제품을 성형하면 낮은 속도와 압력으로 충진할 수 있어 금형과 사출기의 수명을 연장할 수 있을 뿐만 아니라 사출 부품의 응력도 줄일 수 있습니다. 스트레스 없는 사출 부품입니다”라고 Otsuka는 말했습니다.

사출기 출시를 위해 Nissei는 더 작은 설치 공간을 달성하고 설치 공간을 줄이기 위해 모든 메커니즘을 더 컴팩트하게 만들었습니다. 이 개념은 2단계 큰 금형, 2단계 작은 기계라고 합니다.

Otsuka는 “동일 톤수의 사출기와 비교하여 일반적으로 두 단계 더 큰 사출기가 필요한 금형을 이 사출기에 장착하여 성형할 수 있으며, 경우에 따라 기존 금형에 두 단계 더 작은 사출기를 사용할 수도 있습니다”라고 말했습니다.

보도자료에 따르면, 초광폭 플래튼과 저압성형 시스템의 결합으로 기존 사출기에 비해 한두 단계 더 큰 제품의 성형 능력이 가능하다고 합니다.

NPE 2024에서 FWX760III-130B 사출기는 30% 재활용 폴리프로필렌 재분쇄물을 함유한 재료로 질감이 있는 폴리프로필렌 판을 성형합니다. 이 제품을 성형하려면 일반적으로 5,880kN(600미터톤)의 형체력이 필요합니다. 그러나 저압성형 시스템인 N-SAPLI를 활용해 약 1,960kN(200톤)에서 성형할 예정입니다.

수직 사출기 성형

TWX 시리즈 라인업에 TWX300RIII36V 300톤 사출기를 추가했습니다. 자동차, 가전제품 등 인서트 성형품에 적합한 사출기입니다.

NPE 2024에서 사출기는 동일한 조건에서 어떻게 다양한 형상과 체적을 성형할 수 있는지 보여주었습니다.

Nissei는 20% 재활용 재생재를 사용하여 PP 소재로 물탱크의 뚜껑과 본체를 성형합니다. 회사는 저압성형 시스템인 N-SAPLI가 피팅 부품 주변의 뒤틀림을 개선한다고 밝혔습니다.

“성형된 자동차 부품은 전기 자동차로 전환되는 추세로 인해 점점 더 커지고 있으며, 더 많은 플라스틱 부품과 모듈화가 필요합니다. TWX 시리즈는 더 큰 인서트 성형 제품에 대한 이러한 요구에 부응할 수 있습니다”

이 시리즈에서는 금형 장착 높이가 1,000㎜로 낮아지고 전체 기계 높이도 크게 낮아졌습니다.

Nissei는 이것이 기존 제품에 비해 높은 천장 높이나 여유 공간이 필요하지 않고 장착, 제거, 퍼지 등의 금형 변경 작업을 더 쉽게 수행할 수 있게 하여 운영자의 작업 환경을 개선하고 공장 및 보조 장비 비용을 절감하는 획기적인 낮은 높이라고 말했습니다.

바이오 플라스틱 존

Nissei 직원은 식물 기반 생분해성 수지의 가능성을 보고 친환경 소재인 폴리락트산(PLA)에 중점을 두었습니다. PLA 사용을 확대하기 위한 회사의 기술에는 최대 120°C의 내열성 응용 분야인 음료 용기용 투명 얇은 두께 적용 및 2색 성형 적용을 포함합니다.

NPE 2024에서 Nissei는 산림 간벌 과정에서 회수된 재료를 사용하여 지속 가능한 자원의 목분과 혼합된 PLA 기반 재료를 선보였습니다.

회사 관계자는 “이 복합재료는 사탕수수나 옥수수에서 추출한 PLA와 간벌 목재를 효과적으로 재사용해 만든 목분을 Nissei의 독자적인 기술로 혼합해 만든 것”이라고 밝혔습니다.

복합재료는 FNX180IV-36A라는 새로운 하이브리드형 사출성형기의 2-캐비티 금형에서 숟가락, 포크 및 칼과 같은 식기류를 성형하는 데 사용됩니다. 이 수저류는 내열성이 있으며 미국, 일본 및 유럽의 식품 접촉 물질 안전 표준을 충족합니다.

차세대 하이브리드 FNX 시리즈의 일부인 이 사출기에는 새로운 컨트롤러와 표준 스크류가 장착되어 있어 가소화 안정성을 보장하여 결함을 줄이도록 설계되었습니다.

또 다른 시연에서는 PHBV라고 불리는 해양 생분해성 재료를 사용하여 전동식 NEX80V-9E 사출성형기에서 빗을 성형할 예정입니다. Nissei는 옥수수나 카사바에서 추출한 식물 기반 물질이 미생물에 의해 물과 CO2로 분해된다고 합니다.

재료의 유동성이 높고 플래시가 발생하기 쉽습니다. 그러나 Nissei는 저압성형을 통해 플래시 없는 좋은 제품을 생산할 수 있다고 했습니다.

충격 감소

Nissei는 차세대 EV 배터리 설계에 액상 실리콘 고무 분리막의 사용을 제안하고 있습니다.

NPE 2024에서 회사는 FNX110III-12ALM 사출기에서 1캐비티 금형에서 배터리 셀 분리막을 LSR로 성형하는 시연을 선보일 예정입니다.

Nissei 관계자에 따르면, LSR 소재의 뛰어난 내열성, 내한성, 전기 절연성, 내화학성 및 안전성으로 인해 자동차, 의료 및 생활용품 시장으로 응용 분야가 확대되고 있습니다. 자동차 산업에서는 패킹, 고전압 부품용 절연 방수 커넥터, 전기차용 배터리 셀 부품 등으로 LSR의 활용이 확대될 것으로 예상됩니다.

Nissei는 플로리다주 Orlando에서 배터리 셀 간 분리막을 성형하고 있는데, 이는 “셀 팽창을 흡수하면서 배터리 셀을 제자리에 고정하는 데 사용될 것”이라고 얘기했습니다.