사출성형 품질 향상을 위한 냉각수 수질 관리

사출 부품은 사출성형기 실리더에서 고온으로 수지를 녹여 금형에 주입하여 원하는 형상의 플라스틱 사출 부품을 얻기 때문에 필수적으로 고온의 부품을 금형내에서 냉각시키기 위해 냉각수를 사용하고 있습니다.

냉각수는 일반적으로 공업용수를 사용하고 있지만 산업단지가 아닌 개별 사출공장에서는 지하수를 사용하기도 합니다.

물속에는 다양한 원소들을 함유하고 있는데 이러한 원소들이 화학적 반응을 일으켜 금형이나 사출 설비의 냉각라인을 부식,스케일,미생물 등을 발생시켜 사출기 열교환기,금형냉갹 효율을 떨어뜨려 급기야 사출 성형품 품질에 큰 영향을 불러 일으키는 것입니다.

이러하기 때문에 사출성형뭎 생산 공장에서는 항상 냉각수로 사용하는 공급수나 보급수에 대한 수질관리를 최적의상태로 유지관리 하여야 할 것 입니다.

1. 물속에서 발생 3요소 및 영향

(1) 부식 (Corrossion)

부식이란 수중에 존재하는 용존 산소와 철분이 화학작용을 일으켜 산화되어 녹이 발생하는 것을 말합니다.

부식으로 인해 금형,배관,설비 등에 미치는 영향으로는 열교환기의 냉각라인의축소,냉각수 흐름의 방해,열교환 효율을 현저히 저하시키고 배관의 냉각수 흐름 또한 감소시켜 수명을 단축하게 되며 금형 냉각라인이 부식되면 냉각타이지연,생산성저하 및 성형품의 품질 문제를 발생 시킵니다.

(2) 스케일 (Scale)

스케일은 수중에 녹아 있는 무기물인 석회석,규소,칼슘,마그네슘 등이 배관 내벽에 붙어 성장하는 것으로 지하수를 사용하는 사출성형 공장에서 많이 발생하고 있는 실정이어서 반드시 수질관리를 해주어야 할 것입니다.

이러한 스케일은 금형,배관,설비의 열교환기 냉각 라인에 지속적으로 부착하여 냉각수 흐름을 방해하고 열전달 효과저하 및 국부부식을 유발하게 됩니다.

(3) 미생물

미생물은 냉각수에 존재하는 세균류,잡균,박테리아가 물속에 있는 유기물을 영양분으로 항 번식하고 배관의 부식을 초래합니다.

사출성형 공장에서 미생물은 주로 쿨링타워에서 발생되며 금형,배관,설비의 열교환기 냉각 라인의 냉각수 흐름을 방해하고 냉각수의 탁도가 높아지는 영향을 발생시킵니다.

2. 냉각수 수질관리

냉각수 수질관리의 목적은 사출 성형시 성형품의 냉각을 위해 금형내에 순환되는 냉각수에 공업용수 또는 지하수를 사용함으로써 금형냉각수로,오일쿨러,배관내부,실린더 부위에 스케일이 형성되어 냉각효율이 저하되고 금형온도 산포가 커지게되고 사출성형품 품질이 불안하게 되므로 스케일을 제거하여 안정된 품질 및 생산성을 확보하여야 합니다.

사출 성형 공장에서 냉각수 배관,금형,오일쿨러 등에 스케일이 발생하게 되면 금형내의 스케일이 단열재 역할을 하여 기종변경 시 금형 온도상승이 지연되고 냉각수 효율 저하로 사이클 타임이 증가되는 원인이 되며 냉각수 Hole등의 막힘으로 품질 발생을 일으키게 됩니다.

나아가 냉각수설비,사출성형기,배관 등의 부식을 촉진하여 장비 수명 단축 및 유지보수 비용이 증가 되는 큰 이유가 되기도 합니다.

이러한 스케일을 제거하기 위해 비산화성 살균제를 부식방지제,스케일방지제와 혼합한 약품을 쿨링타워나 금형 냉각라인,오일쿨러,실린더,배관 등에 주입하기도 하여 관리를 하는데 상세한 스케일 제거 방법은 별도의 글로 추후 상세히 정리해 보겠습니다.

사출성형 공장에서 냉각수의 스케일 제거를 한후 기대효과를 살펴보면 냉각 효율 향상에 의한 생산성 향상,성형품질 안정,설비 유지보수 비용절감 및 수명연장,고장 발생 억제등이 있을 것입니다.

3. 냉각수,보급수 수질기준

일반적인 사출성형 기업의 냉각수,보급수의 수질 관리 기준은 다음과 같습니다.

냉각수와 보급수의 수질기준 pH 기준이 다른 것은 다량의 탄산가스가 용해되어 있는 지하수 등의 용수일 경우 pH 값이 일시적으로 낮더라도 냉각탑에서 재순환 시켜 사용하면 pH가 상승되어 사용상 문제가 되지 않기 때문입니다

각 항목의 명칭과 단위는 KSM 0100 ~0103 냉각수 및 보급수 수질기준과 관리방법에 준합니다.

4. 관리항목별 수질영향 관련

(1) pH

냉각수 계통에 사용되는 금속은 철,동 및 동합금이 많은데 중성보다 약 알칼리성 영역에서 안정적이며 동은 pH 6.5부터 약 알칼리성까지 실용상 충분한 내식성을 보입니다

pH 8.0을 넘으며 탄산칼슘,규산염 등의 스케일 성분이 석출 부착하여 성능을 저하시킵니다.

(2) 전기전도율

물속에 녹아 있는 염류이온의 성질과 농도에 따라 결정되며 전기전도율이 높은 냉각수는 부식이나 스케일 발생의 물질이 많이 녹아 있다는 것을 나타내며 장해가 발생하기 쉽습니다.

(3) 염화물 이온

염화물 이온에는 천연수속에는 반드시 포함되는 성분으로 황산이온과 함께 물의 부식성을 나타내는 중요한 인자이고 스테인레스 강의 응력 부식균열의 원이이 됙도 하며 냉각수의 농축배수를 구할 때 가장 신뢰성 있는 지표로 이용됩니다.

(4) 황산이온

황산이온은 보통 염화물 이온과 같거나 약간 적은 양이 존재하고 공업용수에 일정량 함유되어 있기 때문에 이것을 냉각수용 보급수로 사용할 때는 거의 문제가 되지 않는 정도이니 주기적인 수질검사를 통해 기준치를 관리하면 될 것 입니다

(5) 산소비량

산소비량(pH4.8)은 물속에 녹아 있는 탄산수소이온,탄산이온 및 수산이온 등을 중화하여 pH 4.8에 도달할 때까지 소요되는 산의 량을 말합니다

pH가 8.0 이상이고 산소비량 pH 4.8이 넘으며 탄산칼슘 성분을 주체로하는 스케일이 생성되기 쉬우므로 기준치 관리를 잘 하여야겠습니다.

(6) 칼슘 경도

칼슘 경도는 물속에 녹아 있는 칼슘이온을 이에 대응하는 탄산칼슘의 농도로 환산,산소비량,용존염류,온도등과 관련하여 스케일의 구성성분을 관리하고 칼슘 농도가 적은 물은 부식성을 나타내며 많은 물은 탄산칼슘을 주체로 하는 스케일이 생성되기 쉽습니다.

사출성형 공장에서 수질관리는 매우 중요하므로 냉각수에서 부식,스케일,미생물을 발생시키는 요인들을 잘 분석하고 수질기준에 적합하도록 관리하여 사출성형기 실린더,배관,오일쿨러나 금형 등 설비를 최적의 상태로 관리하여야 냉각효율에 따른 생산성 향상,사출성형품의 품질안정,설비유지보수 비영 절감 및 수명연장 ,설비고장 Zero화에도 접근할 수 있을 것입니다.