열 용착 이란?

열 판 용 착

오늘은 열판 용착이란 무엇인지 알아봅시다! 열가소성 수지의 용착 방법에는 초음파 용착, 열판 용착, 회전 용착, 진동 용착 등이 있고 이 방법들은 플라스틱 제품의 용착에 상호 경쟁적이고, 보완적인 관계를 유지하며 발전해 왔습니다~!

특히 열판 용착은 초기 설비비가 고가이고, 다른 용착 방법에 비해 용착 시간이 긴 등의 단점이 있으나 용착물이 크고 (최대 용착물 : 플라스틱 팰럿, 1400 × 1100㎜), 용착 부위가 곡면이고 복잡한 제품 (자동차 램프, 스피커 공진통 등)일 경우 절대적인 용착 방법으로, 고유의 영역을 개척하고 있는데요!

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생산성을 높이기 위해 한 번 작업에 여러 개의 제품을 용착할 수 있는 멀티 지 그 방법이나 회전 테이블을 이용하기도 합니다!

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응용 산업 범위는 자동차, 가전, 포장, 의료기, 사무 용기, 스포츠 ·레저용품 등 다양하고 특히 자동차 산업에서 열판 용착 공법의 적용이 크게 자리를 잡고 있지요

 

예를 들면, 연료필터, 연료탱크, 부유물, 충전 배터리, 라디에이터 팽창 탱크, 범퍼, 파워스티어링 탱크 등이 있어요.

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1. 열판 용착의 원리

열판 용착은 다음 두 가지의 기본 원리로 작업이 수행됩니다.

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1) 상하지그에 고정된 용착물이 재질의 용융 온도보다 약간 높은 온도로 가열된 열판에 의해 가열, 연화,

용융이 됩니다.

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2) 용착 부위가 충분히 녹았을 때 열판이 제거되고 고화될 때까지 가압하여 냉각.

 

이러한 2가지 원리에 의해 작업되는데요 간단한 원리에도 불구하고 어느 용착법보다도 용착 조건과 기계의 신뢰도가 중용하며, 주위 환경조건에 따라 용착 강도가 영향을 많이 받으므로 기계 제작 시 충분히 고려를 하여야 합니다!

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2. 열판용착기 구조

열판 용착기의 구조는 크게 네 부분으로 나눠지는데요

첫 번째 지그 부는 용착물을 고정하는 부분, 두 번째 열판부는 용착물의 용착 부위를 가열하는 부분이고 세 번째 구동부는 지그부와 열판부를 움직이는 부분으로 마지막 제어부는 히터의 온도 조정 및 전체 기계의 동작을 제어하는 부분입니다!

자, 다음으론 열판 가열 방법에 대해 설명해 드리겠습니다!

 

열판 용착기의 동작 원리!

(1) 열판 가열 방법

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1) 직접 가열법 : 메인 열판, 보조 열판, 봉형히터, 센서

- 메인 열판 : 봉형히터와 열 감지센서가 용착물에 적합한 열 분포를 고려하여 필요수를 장착하고 열판

전체의 온도가 고른 분포를 갖도록 적절한 위치에 배치되어야 합니다.! 또한 히터 삽입 구

멍의 크기는 매우 중요한데, 그 이유는 히터와 열판과의 열팽창계수 차이로 히터 교체시와

열손실이 문제가 되기 때문입니다!

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- 보조 열판 : 제품의 형상에 맞게 가공되고 용착 시 용융물이 붙지 않게 테프론 코팅이 되어야 합니다.

보조열판을 사용하는 근본적인 이유는 다양한 제품의 용착과 재코팅 할 때 편리한 열지그

교체를 위함입니다.

 

- 봉형히터 : 히터의 내구성과 정확한 치수가 요구되고, 제품의 모양과 크기에 따라 적절한 히터의 설치

수량과 위치가 중요합니다.

 

- 센서 : 열 판의 고른 열 분포를 위하여 적절한 위치에 배치하여야 합니다!

※ 동작원리 : 제품고정(지그에 고정) – 열판직접접촉(용착부위가열) – 열판 제거(용융 후) – 냉각, 가

압(제품형성)

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2) 간접 가열법 : 고정판, 반사판, 히터

- 고정판 : 제품의 크기에 따라 1개 이상의 반사판을 위 ·아랫부분에 설치하는 판

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- 반사판 : 히터에서 발생하는 열을 집중시켜 원하는 부위만 가열하는 역할

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- 히터 : 노출형 타입의 내구성 높은 히터 사용

※ 동작원리 : 제품고정(지그에 고정) – 열판의 간접 – 가열(용착 부위만 가열) – 열판 제거(용융 후)

냉각, 가압

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(2) 열 용착 시 가압 방법

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1) 공압식

- 가압력 및 열판 이동, 스트로크 장치 구동력 : 공압

- 최대 용착물 크기 : 300 × 300㎜

- 최대 가압력 : 400㎏

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공압식은 경제적인 모델이며 단순하고 용착 강도가 크게 필요치 않을 때 사용을 합니다!

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2) 유압식

- 가압력(유압)과 열판 이동, 스트로크 장치(공압)의 2개 구동력 사용

- 최대 용착물 크기 : 800 × 650㎜

- 최대가압력 : 3ton

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유압식은 크고 복잡한 제품을 용착할 때 사용하며 다단 가압과 속도 조정으로 용착 강도가 높고 정밀

한 용으로 내구성이 높은 방식입니다!

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(3) 열판이동 방법

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1) 열판 고정식

- 상 · 하 가압력에 변형이 되지 않도록 열판 양면을 견고히 고정

- 용융 시 제품을 고정한 상지그와 하지그가 동시에 열판에 가압

- 상 · 하 스트로크 장치 구성

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열판 고정식의 경우 하부의 실린더와 스트로크 장치로 기계의 높이가 높습니다

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2) 열판 이동식

- 상지그의 가압력만 사용

- 열판의 한 면을 고정한 열판 고정부가 수평으로 이동하여 열판을 상하로 이동

- 열판 이동 스트로크 장치와 상지그 스트로크 장치 구성

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하부 장치가 없어 기계의 높이가 낮고 하부에 자동화 기구(인덱스, 컨베이어)를 설치하기가 용이합니다

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(4) 열판 설치방법

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1) 열판 수평 방식

- 열판이 기계에 수평으로 배열

- 제품의 높이가 낮고 작은 제품 용착

- 열판의 윗면과 밑면의 온도차를 최소화 설계 요구

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2) 열판 수직 방식

- 열판이 기계에 수직으로 배열

- 제품의 높이, 길이가 크고 큰 제품 용착 (예 : 파이프 등)

- 열판의 윗면과 밑면의 온도차가 수평보다 작아 온도 편차 최소화 설계 용이

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3. 작업공정

열 용착의 작업공정으로 정확한 결합을 얻기 위해 용착물을 고정구나 진공 흡착 판으로 지그에 고정을 시킵니다! 이 단계에서 용착물을 자동 투입하는 장치나 상지그가 하강하여 한쪽 용착물을 고정 후 상승하여 제품을 고정하면 열판이 투입이 되지요.

그 후 이동된 열판 위에 제품을 접촉시켜 용착에 필요한 용융층을 형성합니다. (10~20초)

충분히 용융한 후 지그가 상 · 하로 이동이 되고 용융 상태가 유지되는 동안 빠르게 열판이 제거됩니다~!

열판이 제거되면 즉시 상 · 하 지그가 이동되어 상 · 하 제품을 가압 · 냉각 시킵니다 용착 완료 후 상지그가 위로 이동하고 자동 및 수동으로 용착된 제품을 추출을 합니다.

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4. 스트로크 장치

용착 강도에 영향이 큰 스트로크 장치는 3단계로 이루어져 있습니다

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(1) 제품 고정 스트로크

상 · 하 제품을 하지그에 올려놓은 상태에서 상지그가 내려와 상측 제품을 조정하여 상승할 때 필요한 제품고정 스트로크 장치로서, 이 스트로크는 제품을 상 · 하 지그에 개별적으로 투입할 때는 빠집니다. 특히 무겁고 큰 제품을 용 착할 때 사용하는 스트로크이에요.

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(2) 용융 스트로크

열판이 투입되고 상 · 하 지그가 이동하여 열판에 제품을 가압하여 용융시킬 때 표면의 결함, 뒤틀림, 치수를 일정하게 유지시키기 위해 필요한 용융 양을 결정하는 용융량 조절 스트로크로 간접 열방식에는 가열 온도를 조정하기 위한 스트로크 장치로 사용됩니다.

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(3) 용착 스트로크

최종적인 제품 치수를 결정하기 위한 스트로크 장치입니다!

<열용착기 정상 초음파 자사 제품>

이렇게 열용착기에 대해서 알아보았는데요~ 이번 주부터 또 업체에서 기계 제작 문의가 들어와 열용착기를 만들려고 준비 중입니다~! 중간중간 블로그에 업데이트하겠습니다!