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제목 스크류 마모를 알려주는 뚜렷한 징후
작성자 플라스틱코리아
글정보
Date : 2019/02/02 09:15

 

 

마모의 원인 파악이 마모의 해결을 위한 첫걸음이다. 스크류는 배럴이라는 폐쇄된 환경에 갇혀있기 때문에 다양한 종류의 마모 가운데 어떤 것이 또는 몇 가지가 동시에 발생하고 있는지가 보통은 분명치 않다. 하지만 다년간의 경험을 통해 마모된 스크류 플라이트를 자세히 조사해보면 마모의 정확한 원인을 말해주는 뚜렷한 징후들이 발견된다.

   

스크류 마모의 원인

스크류와 배럴의 마모는 압출공정 운영 및 관리에서 비용이 가장 비싸게 들어가는 영역 중 하나다. 하지만 이 마모의 원인을 정확히 알면 마모 발생을 줄이거나 없앨 수 있다.

 

이 같은 종류의 마모는 몇 가지 원인에 의해 초래된다. 스크류의 소재와 배럴 소재가 특별한 문제 없이 서로 잘 어울린다는 가정하에 완벽한 개발과 시험을 거쳐 검증된 소재들이 많이 나와 있다. 소재문제 이외의 가능한 스크류 마모 원인에 초점을 맞춰 원인에 따른 마모의 구분방법을 다뤄본다.

 

이전의 칼럼들을 통해 필자는 가장 심각한 마모를 초래하는 원인의 하나로 웨징(wedging)을 지적한 바 있다. 웨징은 스크류의 레이디얼(radial) 부위, 즉 축과 직각방향으로 있는 채널에 불균형한 압력이 발생해 맞은편 배럴벽에 손상을 주는 강한 힘을 가하게 되는 상태를 말한다. 웨징은 용융속도를 넘어서는 원료유입으로 인해 일시적으로 스크류가 고형 폴리머로 막힐 때 발생한다.

 

이때 배럴의 한쪽에는 높은 압력이 생겨나고, 다른 쪽의 압력은 훨씬 낮아지게 된다. 이 같은 현상은 대개 스크류 디자인의 문제로 단순히 공정조건을 바꾼다고 해서 해결되지 않는 경우가 많다. RPM을 낮추는 것만이 거의 유일한 효과적 방책이지만, 이는 산출량을 줄이는 결과를 낳기 때문에 전혀 바람직하지 않다.

 

마모의 두 번째 원인으로는 스크류 플라이트의 외경과 배럴벽 사이에 낀 거친 충전재에 의한 것을 꼽을 수 있다. 이 입자들은 비록 플라이트와 배럴의 소재보다 훨씬 더 부드럽기는 하지만, 상대적으로 낮은 압력에서도 스크류 플라이트와 배럴에 침식을 일으킬 수 있다. 마치 바닷가의 바위들을 쓸고 가는 모래에 비유할 수 있다.

 

세 번째 유형의 마모는 배럴 얼라인먼트와 관련돼 있다. 스크류가 곧게 뻗은 상태가 아닌 원통형 공간 안에서 회전하게 되면 회전할 때마다 구부러지게 된다. 이렇게 스크류를 휘게 만드는 힘은 엄청나기 때문에 배럴과 스크류 플라이트 모두에 손상을 미치는 매우 큰 압력을 가하게 된다.

 

스크류는 배럴이라는 폐쇄된 환경에 갇혀있기 때문에 이런 다양한 종류의 마모 가운데 어떤 것이 또는 몇 가지가 동시에 발생하고 있는지가 보통은 분명치 않다. 하지만 다년간의 경험을 통해 마모된 스크류 플라이트를 자세히 조사해보면 마모의 정확한 원인을 말해주는 뚜렷한 징후들이 있음을 발견된다.

 

만일 플라이트의 트레일링 사이드(trailing side), 즉 뒷면에 버(burr)가 발생한다면 그 원인은 십중팔구 웨징일 가능성이 높다. 이는 스크류 회전 중에 배럴벽에 발생하는 높은 압축력과 플라이트 각운동(angular motion)의 결합을 통해 일어난다. 말하자면 플라이트 표면이 플라이트의 뒷면으로부터 떨어져 나가는 것이다. 이 같은 현상은 거의 스크류의 압축구간 또는 베리어 구간에서만 발생한다.

 

광물성 충전재에는 딱딱한 입자를 함유하고 있는 경우가 많다. 하지만 상대적으로 부드러운 소재도 입자의 균열과 윤활 부족, 충격 등이 결합돼 그 영향이 심해지면 일정 정도의 스크류 마모를 초래할 수 있다. 마찬가지 현상이 모든 종류의 재생재에서도 발생할 수 있다. 긁힘이 원인이 된 마모는 플라이트 표면의 푸싱 사이드(pushing side), 즉 전면의 플라이트 모서리에 광택이 나거나 둥글게 되면서 스크류 베이스 소재를 침식하는 형태로 나타나는 경향이 있다.

 

배럴 얼라인먼트 불량은 몇 가지 힘이 결합돼 발생하도록 만든다. 그 하나는 웨징과 유사하지만, 그에 추가로, 스크류가 배럴 보어에 따라 억지로 휘어질 때 스크류 플라이트에 엄청난 압력이 가해진다. 이는 플라이트의 양측면에 버를 발생시키는 인열 및 파쇄작용을 낳는다. 이 같은 현상은 배럴 지지장치 및 감속기와의 얼라인먼트 상태 등에 따라 스크류의 어떤 구간에서든 발생할 수 있다.

 

마모의 원인은 마모의 해결을 위한 첫걸음이다. 일단 원인이 파악되면 문제해결을 위해 무슨 조처가 필요한지는 명백하다. 어떤 경우에는 두 가지 원인이 동시에 작용하고 있을 수 있다.

 

이를테면 웨징과 얼라인먼트 문제 또는 거친 원료로 인한 마모 가운데 하나가 다른 두 가지 원인을 가리고 있을 수도 있다. 하지만 그런 경우는 매우 드물고, 설사 그렇다 해도 이 같은 방식의 문제분석이 쓸모없는 것은 아니다.

 

kplastic1991@daum.net

  

  

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