토련의 특성 및 구조

 토련의 특성

 

 

토련기(extruder)는 1863년 Chamber에 의해 처음으로 개발된 뒤 많은 기술적 발전이 이루
어져 세라믹 산업의 각 분야에 널리 이용되고 있다.
토련이 되는 원리는 보통 다음과 같은 다섯 영역에서 이루어진다.

 

1. 운송 영역
배토를 운반하는 영역으로 압력의 증가, 소지의 치밀화는 이루어지기 이전 단계이다.

 

2. 압축 영역
배토의 치밀화가 진행되는 단계로 부분적으로 탈기도 이루어진다.

 

3. 압착 영역
치밀화된 배토를 더욱 치밀화시키며 균일화 영역으로 들어가게 한다.

 

4. 균압 영역
오거의 끝과 다이 사이의 거리 공간을 말하며, 압착 영역을 지나온 배토에 균일한 압력을
가한다. 이 영역에서는 오거에서 온 리본 형태의 배토를 압축시키고, 균일하고 치밀하게
압출하게 하는 역할을 한다.

 

 

5. 다이(die) 영역
압력이 급격히 대기압 수준으로 떨어지는 영역으로 다이의 형태, 배토의 가소성 및 유동
학적 특성에 따라 압력이 급격히 저하된다.

 

 

 

 토련기의 구조

 

 

토련기의 구조는 배토를 장입구에 넣으면 오거(auger)의 동작으로 혼련이 되며, 구멍 뚫린
판으로 밀려 나가 진공실로 떨어지면 균일화하고, 탈기되어 압출에 의해 배출된다. 토련기
운전에 영향을 미치는 각 부분의 기능은 다음과 같다.

 

1. 오거(auger)
오거(auger)는 토련기에서 배토를 압출하고, 이송하는 가장 기본적인 부분이다. 오거 설계
의 중요한 특징은 피치, 나선의 각도와 외경, 직경, 경사도, 날개 수 등이며, 다음과 같이
두 종류로 구분된다.

 

(1) 정변속 오거
오거의 외경이 일정하여 변속 운동 또한 일정하게 되고, 일정한 부피의 배토를 토련할
수 있다. 가소성이 크고, 입자가 작은 배토의 토련에 적당하다.

 

(2) 가변성 오거
오거의 외경이 일정하게 줄어들게 되어 있어 압축 토련이 가능하다. 정변속 오거보다
높은 토련 속도를 갖게 되고, 거의 모든 배토의 토련에 사용 가능하다.

2. 오거의 회전 속도
오거의 회전 속도는 배럴 라이너(barrel liner)와 오거 사이에 발달된 배토의 마찰에 의해
영향을 받는다. 불충분한 회전 속도가 발생하면 배토가 미끄러지며 오거와 함께 돌아 열
을 발생하므로, 통상 회전 속도는 분당 20~35회가 적당하다.

 

3. 배럴 라이너(barrel liner)
배토의 부착을 방지하며, 전진 운동을 진행하게 한다. 배토가 뒤로 물러 나오는 것을 방지
한다. 동체 외부를 마모로부터 보호해 준다.

 

4. 다이(die)
다이의 경사, 길이, 입구 각도 등은 토련에 직접적인 영향을 미친다. 가소성이 큰 배토일
수록 다이의 길이를 짧게 하고, 가소성이 작은 배토일수록 다이의 길이를 길게 하는 것이
좋다. 또 가소성이 클수록 다이의 경사는 약하게, 가소성이 작을수록 다이의 경사는 심하
게 설계하는 것이 좋다. 다이의 위치는 오거의 중심선과 일치하게 해야 한다.

 

 

 

 토련기에서 발생하는 결점

 

1. 라미네이션(lamination)
배토에 박편이 형성되는 것으로 라미네이션의 원인으로는 공기나 기름의 혼입, 다이의 경
사도, 배토의 응집력 부족, 수분 혼입, 진공 부족을 생각해 볼 수 있다.

 

2. 표면과 가장자리 뜯김(tearing)
토련된 배토의 표면이나 가장자리에 뜯김 현상은 다이 부분에서 큰 마찰이 발생하여 일어
나며, 가소성이 부족한 배토에서 많이 발생한다.

 

3. S-crack
lamination의 일종이라고 볼 수 있으며, 벽돌 등과 같은 제품에서 자주 발생한다.

 

 

 

 토련한 배토의 관리 방법

 

1. 토련기에 들어가는 배토의 함수량은 가능한 균일해야 한다.
2. 미세한 점토는 분리가 쉽게 일어나므로 배토 중에 균일한 분산이 되도록 한다.
3. 배토 자체의 마찰 저항을 적게 하고, 응집성을 증가시키도록 한다.
4. 가소성이 큰 배토는 다이를 짧게 하고, 경사도가 심하지 않게 조절한다.
5. 압출 속도를 적당히 조절하여 라미네이션을 방지한다.

 

 

 

 

 

수행 내용 / 토련기 사용하기

 

 토련기를 사용한다.

 

 

1. 토련기 주변에 이물질이 있는지 점검하고, 깨끗이 정리되었는지 확인한다.
2. 토련기 사용 전 외관, 부품, 투입구 등의 이상 여부를 확인한다.
3. 토련기 진공 장치 내부의 소지가 남아 있으면 제거하고, 진공 마개가 깨끗한지 확인한다.
4. 토련기 진공 장치 밸브가 잠겨 있는지 확인한다.
5. 토련기 전원을 켜고 작동음을 확인한다.
6. 적당한 점도의 원료 소지를 조금씩 투입하고, 마른 소지나 굳은 소지는 투입하지 않도
록 점검한다.
7. 원료 소지 투입 시 소지 외 도구, 비닐, 이물질 등이 섞여 있는지 수시로 확인한다.
8. 토련기의 투입구에 손을 집어넣어 작업하는 것은 매우 위험하므로, 원료 소지 투입 시
절대 손을 넣지 않도록 철저히 확인한다.

9. 배출되어 나온 원료 소지를 자름줄 등을 이용하여 절단하고, 치밀하게 형성되었는지 수
시로 확인한다.
10. 토련기 내부에 남아 있는 불필요한 원료 소지를 완전히 배출한다.
11. 사용 후 진공 밸브를 열어 진공을 해제하고, 투입구와 배출구를 밀폐시킨다.

 

12. 원료 소지를 보관한다.
(1) 비닐 등의 밀폐 수단을 활용하여 보관한다.
(2) 공기가 통하지 않도록 밀폐 처리한다.

 

13. 토련기와 그 주변을 정돈하고, 작업장을 정리한다.
(1) 작업 중 이탈되거나 따로 모은 소지 원료를 모은다.
(2) 사용 기구와 도구 등을 깨끗이 세척하고 정돈한다.