초기 가열 단계 동안 실험실 프레스를 주기적으로 개방하는 것은 종종 금형의 '호흡'이라고 불리는 중요한 기술입니다. 이 작업은 열가소성 전분 혼합물의 온도가 상승함에 따라 발생하는 과도한 수증기가 빠져나갈 수 있는 순간적인 경로를 만듭니다. 이 증기를 배출하도록 함으로써, 구조적 결함의 주요 원인인 재료 내에 갇히는 것을 방지합니다.
갇힌 증기의 축적은 열가소성 전분의 내부 보이드 및 표면 불량의 주요 원인입니다. 프레스를 환기시키면 이 압력이 균등해져 최종 시트가 높은 밀도와 균일한 구조를 달성하도록 보장합니다.
수분 및 성형의 물리학
열에 의한 증기 발생
열가소성 전분 혼합물에는 본질적으로 수분이 포함되어 있습니다. 플래튼이 재료를 가열하면 이 물이 고압 증기로 변환됩니다.
프레스가 전체 사이클 동안 꽉 닫혀 있으면 이 증기는 빠져나갈 곳이 없습니다. 녹는 전분의 점성 매트릭스 내에 그대로 남아 있습니다.
내부 보이드 방지
증기가 갇히면 재료 내에 가스 주머니가 형성됩니다. 냉각 시 이러한 주머니는 영구적인 내부 보이드가 됩니다.
프레스를 순간적으로 개방함으로써 가스가 팽창하여 대기 중으로 빠져나가도록 할 수 있습니다. 이를 통해 전분이 다공성 결함 없이 연속적인 고체 덩어리로 통합될 수 있습니다.
표면 품질 개선
가스 기포는 내부 구조에만 영향을 미치는 것이 아니라 종종 재료와 금형 사이의 계면으로 이동합니다.
이는 표면이 거칠거나 울퉁불퉁한 질감으로 이어집니다. 효과적인 환기는 재료가 금형 표면에 평평하게 눌리도록 하여 매끄럽고 고품질의 마감을 보장합니다.
중요 공정 고려 사항
타이밍의 중요성
이 환기 과정은 초기 단계에 수행되어야 합니다.
너무 오래 기다리면 재료가 가스 기포 주위에서 가교되거나 응고되기 시작할 수 있습니다. 그 시점에서는 프레스를 개방해도 보이드가 효과적으로 제거되지 않고 시트의 치수 안정성을 방해할 수 있습니다.
상전이 관리
환기는 가스 갇힘을 해결하지만 재료의 열 수축을 관리하지는 않습니다.
열간 성형 후 수축이나 변형을 방지하려면 재료에 빠르고 제어된 냉각이 필요합니다. 표준 프로토콜에 명시된 바와 같이, 열간 성형 직후 시트를 차가운 플레이트 프레스(일반적으로 약 16°C)로 옮기면 미세 구조가 고정되고 물리적 안정성이 보장됩니다.
프레스 프로토콜 최적화
열가소성 전분으로 최상의 결과를 얻으려면 특정 품질 목표에 맞게 공정을 조정하십시오.
- 구조적 밀도가 주요 초점인 경우: 가열 사이클 초기에 프레스를 여러 번 환기시켜 모든 내부 미세 보이드가 제거되도록 하십시오.
- 표면 미학이 주요 초점인 경우: 가스가 금형-재료 접촉 계면에 영향을 미치지 않도록 환기를 우선시하십시오.
- 치수 정확도가 주요 초점인 경우: 효과적인 열간 프레스 환기와 즉시 냉간 프레스로의 이송을 결합하여 수축을 최소화하십시오.
다공성이거나 결함이 있는 샘플을 밀도가 높은 엔지니어링 등급 시트로 바꾸는 가장 효과적인 방법은 "호흡" 사이클을 마스터하는 것입니다.
요약 표:
| 단계 | 작업 | 주요 이점 |
|---|---|---|
| 초기 가열 | 주기적인 프레스 개방 ("호흡") | 갇힌 증기 배출 및 내부 보이드 방지 |
| 중간 가열 | 주 압력 적용 | 재료를 밀도가 높은 연속적인 덩어리로 통합 |
| 후 가열 | 냉간 프레스 이송 (약 16°C) | 미세 구조 고정 및 열 수축 방지 |
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참고문헌
- Jorge Luis López Terán, M. Beltrán. Development of Antibacterial Thermoplastic Starch with Natural Oils and Extracts: Structural, Mechanical and Thermal Properties. DOI: 10.3390/polym16020180
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