플라스틱 성형 방식, 사출이 전부가 아닙니다

우리의 일상을 생각해볼까요? 오늘날 플라스틱 제품을 사용하지 않고 보내는 하루를 상상하기는 어렵습니다. 환경 문제로 인해 플라스틱 대체 소재에 대한 연구가 활발히 이루어지고는 있다지만, 여전히 플라스틱은 인류가 가장 많이 사용하는 재료 중 하나라고 해도 과언이 아닐 것입니다. 제조업에 막 뛰어드는 창업자의 입장에서 생각해봅시다. 아이디어 제품을 개발할 때 플라스틱을 다른 소재로 대체할 수 있는 경우가 얼마나 될까요?

[파트너 기고] 플라스틱 성형 4인방

일상에서 가장 자주 마주치는 소재가 플라스틱이지만 정작 플라스틱을 활용한 제품 생산 공정에 익숙한 사람은 많지 않습니다. 그래서 막상 창업을 시작하려고 해도 막막한 심정이 들 수밖에 없죠.

그런데 플라스틱 성형 제품이 만들어지는 원리 자체는 아주 간단합니다. 플라스틱을 녹여서 금형에 투입시킨 후, 냉각하여 제품을 금형으로부터 분리시킵니다. 붕어빵이나 풀빵을 만드는 방식을 생각하면 이해가 쉽죠. 밀가루 반죽이 ‘플라스틱 소재’, 붕어빵 틀이 ‘금형’이라고 생각하면 됩니다.

원리야 간단하다지만 플라스틱 성형 방식은 아주 다양합니다. 그 중에서 가장 많이 사용하는 몇 가지 성형 방식을 우리 일상에서 사용하는 제품을 예로 들어 살펴보겠습니다.

그에 앞서 명확히 해야 할 점이 있습니다: 사출성형을 플라스틱 성형과 동일한 의미로 사용하는 경우가 많은데 정확하게는 사출성형은 플라스틱 성형의 하위 개념입니다. 즉, 사출성형이 곧 플라스틱 성형은 아닌 것이죠. 플라스틱 성형 방식 중의 한 가지가 ‘사출성형’이라고 보면 됩니다.

정리하자면, 플라스틱 성형방식은 ① 사출성형, ② 압출성형, ③ 블로우(취입吹入)성형, ④ 진공성형 등으로 구분됩니다. 간단히 각각의 원리를 알아보겠습니다.

① 사출성형

아침에 일어나서 잠들 때까지 손에서 놓지 않는 제품은 무엇일까요? 대부분의 사람들이 휴대전화를 떠올릴 것입니다. 휴대전화로 아침부터 잠들기 직전까지 메신저를 확인하고, 알람이나 스케줄, 시각을 확인하고, 뉴스나 웹소설도 읽습니다.

이렇게 우리 생활에 없어서는 안 될 필수품이 된 휴대전화!

케이스를 비롯해 휴대전화를 구성하는 상당수의 부품은 사출성형을 통해 만들어집니다.

아침에 일어나 휴대전화를 확인하고 나서는 씻으러 갑니다. 양치할 때 사용하는 칫솔의 손잡이도 사출성형 제품입니다.

현대인은 식사를 거르는 경우가 많기 때문에 영양제를 챙기는 것이 좋다고 하더라고요. 영양제 뚜껑도 사출성형제품입니다. 용기의 경우에는 사출성형이 아닌 블로우 성형 방식을 사용하기도 합니다.

출근하기 위해 차에 탑니다. 자동차 내부의 인테리어 제품 대부분이 사출성형 제품입니다. 크기와 재료, 후공정 방식이 조금씩 다를 뿐입니다. 직장인의 책상에 놓인 마우스, 키보드, 명함 케이스, 안경 등을 만들 때 가장 많이 사용되는 공정이 바로 사출성형입니다. 플라스틱 성형 중 사출성형 방식이 가장 많이 활용된다고 보시면 됩니다.

사출성형을 하기 위해서는 금형(mold)과 사출기(machine), 원재료(material)가 필요합니다. 금형 제작 단계에 가장 큰 비용이 투입되기 때문에 마음먹고 제품 개발에 뛰어든 창업자 입장에서도 금형을 제작하는 것은 결코 쉽지 않은 일입니다. 적게는 수백만 원에서 많게는 수억 원의 비용이 투입되기도 합니다. 부품의 개수가 많을수록 금형 제작 비용이 높아지기 때문에 개발 초기에 부품 개수를 줄이고 구조를 단순화하는 것이 유리합니다.

② 압출성형

카페에 갔는데 빨대를 안 주면 왠지 모르게 많이 서운합니다. 플라스틱 제품을 적게 사용하는 것이 좋은 것을 알면서도 막상 빨대가 없으면 불편하죠. 압출성형 방식을 가장 많이 활용하는 제품에는 빨대, PVC관, 샤시(새시) 등이 있습니다.

가래떡 뽑듯이 재료를 길게 뽑아낸 뒤, 냉각된 결과물을 커팅을 하는 방식입니다. 다이(Die, 압출성형의 금형) 성형 비용과 생산단가가 아주 낮은 편이지만 소량생산은 어렵습니다. 보통 견적은 “1톤 생산 시 kg당 단가”로 결정됩니다.

최근, 스마트팜 업계에서 압출성형의 수요가 늘고 있습니다. 다만 제조공정 특성상 소량 샘플링이 어려워 관련 기업들이 어려움을 겪고 있습니다.

③ 블로우(취입) 성형

환경 문제로 플라스틱 재활용에 대한 관심이 높아지고 있습니다. 재활용이 가장 용이한 플라스틱 제품 중 하나가 페트병입니다. 페트병은 PET소재로 만든 용기입니다. 재활용이 용이한 이유는 착색되지 않고, 주로 물을 저장하는 용도로 사용되기 때문에 순도가 높으며, 세척이 편리하기 때문이죠.

블로우 성형은 주로 용기류에 많이 사용됩니다. 병목이 좁고, 전체적으로 일정한 두께로 성형되는 제품에 적합한 생산 방식입니다. 사출성형 방식과 가장 큰 차이는 공기를 불어넣어 원재료를 외곽(금형의 면)으로 압착시키는 방식을 사용해 주둥이가 좁은 용기를 생산해낸다는 점입니다. 다만, 두께 조절이 어렵다는 것이 단점입니다.

④ 진공성형

코로나 이후 배달산업이 급성장했죠. 배달식품이나 편의점 도시락에 사용되는 용기류는 진공성형 방식으로 생산이 됩니다. (생산 제품을 보관하는) 산업용 트레이, 요거트 용기, 1회용 커피 컵 등도 진공성형으로 제작되죠.

진공성형의 원재료는 플라스틱 시트(sheet) 형태로 되어 있습니다. 베이킹용 생지 또는 의류 원단을 상상하면 이해가 빠릅니다. 시트를 성형기에 넣고, 열과 진공 펌프를 이용하여 원하는 형태로 생산합니다. 얇지만 입체적인 제품류를 생산하기에 용이한 방식입니다.

지금까지 우리 일상에서 흔히 접할 수 있는 제품을 통해 플라스틱 성형의 대표적인 생산방식 4가지를 알아봤습니다.

제품을 개발할 때에는, 각 생산방식의 장점과 단점을 미리 알아보고 자사 개발 제품이 어떤 생산 방식에 적합한지 판단하는 것이 중요합니다.

※ 이 글은 캐파(CAPA) 파트너인 사출 성형 전문 제조업체 '(주)티어원'의 이민형 대표님께서 작성해주셨습니다.

온라인 제조 플랫폼 캐파(CAPA)에서는 (주)티어원를 비롯해 플라스틱 성형 제품 생산을 도와드릴 국내 최고 수준의 사출 성형 가공업체들을 만날 수 있습니다. 제조 방식에 대한 지식이 부족하거나 도면이 없더라고 걱정하지 마세요. 캐파 파트너스(제조업체)가 초보 고객도 쉽게 원하는 제품을 만들 수 있도록 제품 디자인부터 기구설계, 실제 제품 제작까지 전 과정을 지원해 드립니다. 지금 캐파(CAPA)를 방문해 보세요!