[압출] 컴파운딩에서 고질적으로 발생하는 외관불량 및 변색 등 품질문제 분석
고분자가공 (컴파운딩)에서 외관불량이나 변색문제는 생산성에 큰 영향을 미친다. 외관문제는 젤화, 곰보자국, 피쉬아이 및 가스자국 등으로 불린다. 또한 변색문제는 흑점, 흑줄, 탄화, 변색 및 웰드라인의 발생으로 불리운다. 그리고 이러한 문제에 대한 원인은 파악할 수 없는 경우가 대부분으로 공정조건의 변경 등으로 해소하려고 노력하는 경우가 많다. 그러나 근본적인 원인해소가 되지 않았기에 시간을 두고 고질적으로 발생한다.
[그림 1] 고분자가공 (컴파운딩)에서의 외관불량이나 변색문제의 예
외관불량이나 변색문제는 여러 공정을 거치므로 원료, 기계, 가공, 사람 등에 발생할 수 있다. 이중에 기계 공정, 원료들에서 발생하는 경우에 비하여 가공중의 화학반응이나 상용성이 관여한 문제는 원인 파악이 어렵다. 또한 이런 문제를 모사를 해보는 것도 실험실 스케일에서 재현하기는 어렵다. 그래서 가능한 원인에 대하여 많은 경험을 가진 엔지니어가 가능성 있는 인자에 대한 검토와 분석을 통하여 문제의 원인을 파악하여야 해결에 실마리를 제공할 수 있다.
[그림 2] 고질적인 품질문제의 해결을 위한 트리의 작성
폴리카보네이트 (PC) 컴파운딩에서 화학반응에 의한 흑줄이나 가스문제가 발생하는 경우가 있다. 고분자와 사용된 첨가제등의 가공조건에서 PC 분해반응을 촉진하여 품질문제를 일으킴. 분석실험을 통하여 고분자화학반응 규명하여 품질문제로 이어지는 메카니즘을 해석, 이를 바탕으로 방지 및 해결할 수 있는 방안을 제공할 수 있다. 또한 사용하는 첨가제 패키지 (안정제, 가공조제, 난연제)의 잘못된 조합은 변색, 가스발생 등의 문제와 관련될 수 있음. 컴파운딩 재료에 따른 적절한 첨가제 패키지를 권고할 수 있다.
상용성이 없는 재료의 컴파운딩은 기계적물성 저하 뿐만 아니라 피쉬아이, 표면불량, 변색의 원인이 될 수 있다. 사용되는 재료의 상용성을 분자모델링 방법으로 평가하고, 이를 바탕으로 원인을 설명하고, 방지할 수 있는 방안을 제공할 수 있다.
