사출기 및 압출기 등 플라스틱 성형기계의 가장 중요한 역할은 사용 수지를 얼마나 잘 용융을 해서 안정적으로 배출을 해주는데 있으며, 이러한 기능을 스크류 실린더가 담당하고 있는 것이다.

수많은 사출기 및 압출기 제작 메이커들이 생산해내는 많은 사출기, 압출기에는 스크류 실린더가 장착되어 출고가 되고 있으며, 이 스크류 실린더는 사용수지, 온도, 압력, 첨부된 필러 등 여러 환경에 따라 마모, 부식이 되는 소모품이며, 그 수명 연장을 위해 많은 전문 업체들이 연구개발에 최선의 노력을 다하고 있다.

국내엔 스크류 실린더를 제작, 판매하고 있는 업체들이 많다. 많은 직원과 좋은 기계설비, 개발력과 노하우 등을 갖추고 업계를 리딩하는 업체도 있고, 또 각 사별로 특·장점을 살려 동 업계에서 꾸준하게 명맥을 유지해 나가고 있는 업체들도 있다.

이 모든 업체들이 각자의 자리에서 최선의 노력을 다하는 덕에 지금도 플라스틱 성형공장의 수많은 기계들은 열을 품어내고 있고, 각양각색의 플라스틱 제품이 탄생되고 있는 것이다.

아직까지 소재 및 디자인, 열처리, 도금 등에서 열악하고 부족한 것이 현실이지만 이러한 열악한 환경 속에서도 스크류 실린더 업체들은 지금보다는 더 나은 품질과 미래를 위해 각자의 자리에서 최선을 다하고 있다.

이에 플라스틱 사이언스에서는 지금도 국내 플라스틱 산업의 중추역할에 최선을 다하고 있는 스크류 실린더 업체들을 모아 회사소개와 더불어 제품 특징 등을 7월호와 8월호 연재로 게재하고자 한다.

1. ㈜은성종합기계
2. 케이씨에스
3. 태성비엔에스㈜
4. 태성정밀㈜
(업체 게재는 가나다순임) 

1991년 설립된 ㈜은성종합기계(대표 배상혁)는 2002년도에 일본 HITACHI로부터 수입 및 가공 판매를 시작하여 오늘에 이르고 있다.

현재 ㈜은성종합기계는 이중 사출기 및 입형 사출기 제작업체인 ㈜비엠케이에 스크류 실린더를 전량 공급하고 있으며, 앤드 유저인 성형업체에 공급하는 물량이 70~80%를 차지하고 이다. 사출성형기용 스크류 실린더에 매진하면서 간혹 오랜 고객의 요청 시에만 압출기 스크류 실린더를 공급하고 있다.

은성종합기계 관계자에 따르면, 성형업체에서 스크류 실린더 오더가 오면 그동안 가지고 있던 축적된 도면을 이용해 국내외 어떤 사출기 모델이든 직접 가공을 하거나 자주 찾는 스크류의 경우에는 미리 제작을 해놓는 경우도 있다고 전한다. 한편, 실린더의 경우 원자재를 구입, 가공처리만 하고 있단다.

그동안 쌓아 온 국산 및 외산 장비의 많은 도면을 바탕으로 오더에 맞추어 스크류 실린더 직접 설계, 가공을 해주고 있다. 스크류 실린더의 경우 소모성 부품이다 보니 1~2년이 지나면 대부분 신품 스크류 실린더로 교체하고 있으며, 실린더의 경우 바이메탈 소재를 구입 가공처리하고 있다.

영업은 기존 거래업체 및 기계 메이커, 딜러 등의 소개로 이루어지는 경우가 많으며, 일본에는 고정 딜러가 있어 직접 수출을 하고 있다.

최근에 합성수지 분야에 있어서 급속한 제품의 다양화가 이루어지며, 이에 상응하는 내마모, 내부식 기술이 요구되는바 이에 부응하기 위해 은성종합기계는 고품질의 바이메탈 스크류 실린더를 공급하고 있다. 또한 원료의 특성에 가장 적합한 스크류 소재 및 디자인을 개발하여 플라스틱 산업에 기여하고 있다.

< H-ALLOY 스크류의 종류 및 특성 >

플라스틱 마그넷, 고무 마그넷 등의 성형은 종전의 유리가 들어 있는 수지 이상으로 내마모성이 요구되며, 슈퍼 엔지니어링플라스틱 성형에는 더 높은 온도에 견딜 수 있는 스크류가 필요하다. 은성종합기계가 공급하고 있는 HS(YPT)/KPM 스크류 시리즈는 이러한 용도에 적합하다.

은성종합기계의 실린더 헤드는 정밀가공에 의해 본체와의 완벽한 조화를 이루고 있다. 또 노즐은 형상 및 기능에 따라 개구노즐(Open nozzle), 밸브노즐(Valve nozzle), 연장노즐(Extension nozzle), 다수 노즐(Multi nozzle)등 다양한 종류가 있으며, 특히 캡 노즐(이단 노즐)은 이물질 제거에 편리하다. 스크류 헤드 세트는 스크류 헤드, 체크링, 실링으로 구성되며, 재질은 내마모용 강재를 사용하고 있다. 고품질 요구 시에는 특수 강재 및 코팅처리를 하여 내구성을 높일 수 있다.

< 실린더 종류 >  
● 원심주조 : 용제실린더
사출압 3,000㎏/㎠ 및 400℃ 이하까지 적용할 수 있도록 실린더 모재(Black Material)는 히타치 특수강을 사용하여 내압에 의한 크랙, 함몰 등을 방지한다.
  * 제작사양
    - 크기 : ø400×<10~ø250>× 3,800(㎜)
    - 내경조도 : 0.8 ~ 1.6s
    - 직진도(L/D25기준) : ø10~ø40=0.05(㎜), ø40~ø90=0.08(㎜), ø90~ø250=0.1(㎜)
  * 제작사양

    - 주의 : 고온(400℃이상) 및 고압(3,000㎏/㎠) 적용 시는 별도 상의
    - 내경 허용공차 : H7 공차범위

● HIP공법 : 소결실린더
  * 제작사양
    - 크기 : ø300×<ø10~ø150>×1,400(㎜)
    - 내경조도 : 0.8 ~ 1.6s
    - 직진도(L/D25기준) : ø10~ø40=0.05(㎜), ø40~ø90=0.08(㎜), ø90~ø150=0.1(㎜)
   * 제품사양

    - 주의 : 모재 고강도화 (3,000㎏/㎠ 이상 적용)
    - 내경 허용공차 : H7 공차범위

㈜은성종합기계
주소 : 경기도 안산시 단원구 원시동 833-8
반월공단 9BL 10LOT 112호
전화번호 : 031-493-5722
홈페이지 : www.eskpm.com

’86년도 시작 27년 째 한길만 걸어 온 케이씨에스㈜는 그동안 끊임없이 개발되는 수지의 특성을 고려하여, 앞선 설계와 우수한 기술로써 정밀 제작되며, 최고의 품질과 가장 경제적인 사출성형을 주도하는 스크류 실린더 전문 제조 기업이다.

이미 지난 2003년 ISO9001 인증을 획득하여 제품의 정확성과 신뢰성을 확보하였으며, 2007년 일본 JSC 사와 기술제휴를 통해 보다 향상된 품질을 바탕으로 국내외 다수의 기업들과 협력하고 있다.

또한 성형공정 시 제반 문제점을 해결하기 위하여 스크류 실린더의 내구성 및 정밀도와 디자인에 중점을 두어 활발히 연구개발을 진행하고 있으며, T.Q.C의 생활화로 제품의 품질향상과 원가절감에 끊임없는 노력과 정성을 다하고 있다.

더불어 KCS는 자체 개발실을 지난해부터 전문 기술연구소로 확대 운영, 스크류 실린더의 선도기업체로서의 역할을 다하고 있다.

케이씨에스㈜ 김선흥 대표이사는 ‘스크류 실린더 사업을 시작할 초창기인 80년대와 비교한다면 지금과는 하늘과 땅 차이’라며, ‘당시에는 단순한 시장제품을 많이 생산했었는데, 지금은 수지의 물성을 향상시키기 위해 수지에 유리섬유나 필러(Filler)를 첨가한 소위 강화플라스틱 수지 및 엔지니어링 플라스틱 등 다양한 수지가 개발되어 이에 적합한 내구성을 유지하기 위해 다양한 종류의 내마모, 내부식 소재의 스크류를 선택하여 사용해야 한다. 초창기 육묘상자 성형 시에 스크류 실린더의 마모문제를 해결하면서 스크류 전문 업체로써 명성을 얻기 시작해 더욱 기술개발에 매진해 이제 일본에서도 통하는 기술력을 갖췄다고 자부한다’고 전한다.

현재 22명의 직원이 근무하고 있는 케이씨에스㈜는 성형업체 납품을 통한 매출이 전체 매출의 65~70%를 차지하고 있으며, 스크류 실린더의 생산은 그 다양성 때문에 오더 메이드가 대부분이다. 이처럼 양산체계가 아니다보니, 각 기계특성에 맞는 스크류 디자인이 개발이 중요 포인트가 되고 있다.

“플라스틱 원재료 신제품이 개발된 이후에 스크류 개발이 이루어져 나가다 보니, 기술력 대응이 매우 중요합니다. 이를 위해 계속 공부를 해야만 하는 것이죠. 스크류 트러블 발생 시 이를 해결할 수 있는 개발능력이 중요하고 이는 많은 어려움과 노력이 필요한 부분입니다.

더불어 중소기업으로서는 갖추기 어려운 측정 장비들을 갖추고 철저한 품질관리 후에 납품을 하고 있습니다.”

이러한 기술 및 설비투자를 통해 제품의 품질향상과 원가절감에 성공했으며, 케이씨에스가 국내 스크류 대표기업으로 우뚝 설 수 있는 원동력이 된 것이리라.

“가격적인 부분만 강조하는 거래는 지양해나갈 것입니다. ‘싼 게 비지떡’이라고 가격만 비교해서 저렴한 물건을 선호한다면 고품질의 제품개발이 이루어지기 힘듭니다. 케이씨에스는 지금은 물론, 앞으로도 좋은 제품을 좋은 가격에 판매하려고 노력해 나갈 것입니다. 언젠가는 일본처럼 가격보다는 품질과 기술력을 확인하는 유저들이 많아질 것이라 기대하고 있습니다.

또한 케이씨에스㈜는 내수시장에서 인정받은 기술력과 노하우을 접목, 스크류 실린더의 해외시장 진출에 힘써나갈 방침이다.

< 실용신안 등록된 셧-오프 노즐 (Shut-off Nozzle) >

수지가 금형에 주입되기 위해 높은 주입압력이 발생하면 상기 압력에 의하여 주입노즐이 개방되고, 주입 완료되어 압력이 낮아지면 주입노즐이 폐쇄되도록 함으로써 계량 시 수지가 노즐로 흘러나오는 것을 방지하여 사출성형 시간을 단축시켜 생산 효율성을 향상시키는데 탁월한 효과가 있다.

지난 5월 케이씨에스㈜ 김선흥 대표이사는 중소기업중앙회 주관으로 개최된 ‘2013년도 중소기업자대회에서 산업통상자원부 장관 표창을 수상했다. 케이씨에스㈜는 2007년에는 일본의 스크류 전문업체인 JSC 사와 업무제휴 체결 통해 초내마모, 내부식용 스크류 실린더를 개발했으며, 2008년 벤처기업 등록, 2012년 기술연구소를 설립 등 꾸준히 기술개발에 주력, 국내 스크류 실린더 선도 기업으로 성장해왔다. 한편 2011년 14.6%의 매출신장률을 올렸으며, 116.7%의 수출신장률을 기록한 공로를 인정받아 이번 산업통상자원부 장관상을 수상했다.

케이씨에스㈜
주소 : 경기도 시흥시 신천동 83-80
전화번호 : 031-404-8777 / 031-404-7172~2
홈페이지 : www.bizkcs.com

바이메탈 바렐 스크류 전문업체인 스위스 버넥스(BERNEX)의 한국대리점인 태성비엔에스㈜는 사출성형기 바렐, 스크류, 토글 부문의 제작과 A/S 보수를 전문으로 하고 있다.

각 사출기 제작 메이커별 자주 찾는 스크류와 바렐 등 재고만 30억 정도 비축을 해놓고 업계의 오더에 빠른 대응을 하고 있다.

태성비엔에스㈜는2009년 현 화성공장으로 이전을 하면서 최첨단의 설비를 구축함은 물론, 올해 부설연구소를 설립해 더 나은 품질의 스크류 실린더를 공급하기 위해 30명의 직원들은 최선을 다하고 있다.

현재 바렐은 스위스 버넥스 사의 것을 공급하고 있으며, 스크류 및 부품 등은 히타치(YXM 스크류) 및 산요 제품을 취급하고 있다.

업체 관계자의 말에 따르면, 최근 고광택, 고속, 고온 제품성형에 있어서 바렐이 터지는 경우가 많이 발생하고 있는데, 버넥스의 바렐이 이의 대체품으로 많이 선호되고 있다고 전하며, 또 현 매출의 90%가 사출분야에 집중되고 있다고 덧붙였다.

스위스 버넥스 바렐은 약 600℃로 가열해도 일상 온도에서도 경도가 유지되며 반복해서 가열 냉각해도 연화되지 않아 슈퍼 엔지니어링 플라스틱 등의 성형에도 충분히 견딜 수 있다. 질화처리강 경화층은 표면에서 내부로 급격한 경도 저하가 발생하지만 스위스 버넥스사의 바렐은 균일한 경도를 얻을 수 있어 장기간에 안정된 성형을 할 수 있다.

< 내부식성ㆍ내마모성의 스위스 버넥스 바렐과 YXM 스크류 >
스위스 버넥스 바렐은 국내 생산품에 비해 고품질이며, 전 제품에 품질인증이 각인되고 품질 보증서가 스위스 버넥스 사에서 공급되고 있다.
고사출압 수요증가에 의해 개발된 스위스 버넥스 바렐과 YXM 스크류는 일반 SACM 645 강종에 비해 최소 2배 이상의 내압에 견딜 수 있는 모재로 일괄 처리하였으며, 내마모성ㆍ내부식성이 매우 뛰어나다.

< 버넥스 바이메탈 바렐 >
스위스 버넥스 바이메탈 바렐 내부의 합금은 마모와 부식을 견딜 수 있게 해주어 수명이 일반 바렐에 비해 월등하게 길다.
     * A110 : - 철 베이스의 표준 내마모용
                   - 가장 합리적이고 경제적인 솔루션
     * AC333 : - 높은 크롬함량의 철 베이스 합금
                     - 높은 내마모성과 좋은 내부식성의 조화
                     - 거의 대부분의 수지에 범용적으로 사용할 수 있는 이상적인 용도의 바렐
     * C242 :  - 높은 크롬함량의 니켈 베이스 합금
                     - 내부식성이 탁월하게 좋음
     * ACW800 : - 높은 텅스텐카바이드 함량의 니켈 베이스 합금
                         - 내마모와 내부식성 모두 뛰어난 솔루션
                         - 거의 대부분의 수지에 적절함

< 모재 - 고객사 맞춤형 선택 >
     * BM37 - 바렐을 위한 표준 모재
     * BM63 - 높은 온도에서도 항복강도가 매우 뛰어난 사출성형용 바렐을 위한 모재

M(고혼련) TS 스크류는 혼합부를 통한 2차 원상의 다른 나선각에 의해 매우 폭 넓은 출구(믹싱)로 흐르게 되며, 감소된 홈 지름의 결과인 ‘자유 흐름 개념’ 때문에 용질은 혼합부, 믹싱부의 방향변화와 빠른 운반으로 균일화 된다.
또한 용질의 흐름이 모이거나 저하되는 오목한 곳과 날카로운 코너 부분이 없도록 설계하였으며, 이런 설계로 인해 BM(고혼련) 스크류는 과열 및 열손실의 저항 없이 빠른 속도로 운전할 수 있다는 것이 특징이다.

 < 태성비엔에스㈜ 스크류 >
SKD-11, YXM-1은 범용품에 비해 우수한 내마모성을 가지고 있어 결질입자를 함유한 수지를 성형하는데 적합하다. 그중에서도 YXM-42는 공경도 탄화물의 면적률을 30%정도 유지함으로 앞서 말한 용도 외에도 긴 수명을 유지할 수 있다.
한편 SKD-11, 매트릭스의 내부식성이 범용보다 개선되었으며, 수지에서 발생하는 가스에 따른 부식작용에도강하다. 특히 YXM-1은 내마모성 외에 내부식성 면에서도 긴 수명을 유지할 수 있다.

태성비엔에스㈜
주소 : 경기도 화성시 신남동 511-6번지
전화번호 : 031-357-4124~6
홈페이지 : http://taesungbns.com

태성정밀은 합성수지 가공기계의 핵심부품인 스크류 제작 종합메이커로 오랜 기간 합성수지 분야에서 종사한 기술진과 그동안의 축적된 기술을 바탕으로 최신설비와 노력으로 가장 효율적인 스크류 특수 코팅처리를 하고 전문으로 하고 있다. 

1986년 설립된 태성정밀은 압출기의 가장 중요한 역할을 하는 스크류를 비롯해 컴파운딩 압출기, 하수도관 파이프 압출기 등 플라스틱 압출기를 전문생산하면서 그동안 쌓아온 노하우를 바탕으로 스크류를 바이메탈 특수 합금을 이용한 용접봉을 선택, 용접 육성하여 한 차원 진보된 신개념의 스크류 초경합금코팅 전문 업체로 성장하였다.

스크류 실린더의 경우 제품이 업체마다 다르기 때문에 오더 메이드가 대부분이며, 태성정밀에서 사용하고 있는 용접봉만 해도 11종으로 다양하다.

최근 들어 태성정밀은 설비 증설을 위한 생산CAPA의 증대가 아닌, 직원 각자가 보다 정밀하고 고품질의 스크류 실린더를 제작하는 가공능력과 속도를 향상시키는 전략으로 생산증대를 꾀해 나가고 있다. 이 결과, 오랜 경험의 노하우를 지닌 직원들이 자진해서 자신의 업무와 능력을 배양하는데 주력하고 있다. 이에 중소기업청으로부터 ‘기술혁신 중소기업’으로 선정되기도 했다.

더불어 태성정밀은 지난해 스크류 고강도 합금코팅 초경가공연마기계 개발에 성공, 한층 더 고강도 합금코팅으로 수명을 연장하게 되었으며, 또한 코니컬 스크류의 자동용접코팅기술을 갖춤으로서 모든 스크류 자동합금코팅이 가능하게 되었고, 자동연마기까지 갖춤으로써 저렴한 가격으로 원가절감과 수명연장을 높일 수 있게 되었다.

태성정밀의 스크류 코팅은 다양한 초경합금소재의 용접봉을 활용한 용접코팅방식으로 진행되며, 용접을 이용한 초경합금 코팅기술에 대한 특허 또한 보유하고 있다.

초경합금 코팅 스크류

초경합금 코팅 스크류는 기존의 스크류보다 높은 내구성 및 내마모성을 지니고 있어 최저 2배 이상의 수명을 보장하며, 또한 기존에 사용하던 스크류가 마모됐을 경우, 이를 재사용할 수 있도록 해주는 것도 가능하다.

바이메탈 합금계열인 코발트 계열, 니켈 계열, 텡스텐 계열 용접봉의 선택 코팅방법으로 나누어 마찰력으로 인한 마모, 내열성으로 인한 내마모성, 가스층으로 인한 내부식 마모 등 특수합금 코팅으로 어떤 제품보다 품질의 우월성을 높였으며, 기존 사용 중에 마모된 스크류도 짧은 시간 내에 재생하여 사용함으로써 스크류의 교체에 따른 시간 및 비용을 크게 절감하도록 경제성을 향상시킨 스크류 용접 코팅 방법이다.

< 스크류 코팅자재 > 
   내부식 코발트계 = 스텔라이트 #6, #12
   내부식 내마모계 = 콜모노이 #56
   격심한 내부식용 = 하스텔로이 #276
   격심한 내마모용 = 텅스텐카바이트 계

초경합금 (超硬合金 ; hardmetal cemented carbide)
초경합금 가운데 절삭공구용으로는 WC-TiC-TaC-Co합금이 쓰이며, 그 밖에는 거의 WC-Co합금(3∼25％ Co)이 쓰인다.
탄화물과 경합금속의 특성이 나타나 대단히 굳고 강인성이 높다. 용도가 다양하여 절삭공구(바이트·프레이즈·드릴·엔드밀·커터 등), 내마모 공구(伸線用 다이스·管引用 다이스와 플러그·제관용 다이스·분말 성형용 다이스·게이지 말단부 등), 내충격 공구(광산용 비트·헤딩다이·각종 구멍뚫기용 공구·페이싱 다이 등), 초고압 발생용 부품 등의 재료로 널리 쓰이고 있다.

스텔라이트 (stellite)
코발트(Co)에 크롬(Cr), 텅스텐(W)을 첨가한 합금으로 경질로서 내마모성이 있고 고온변화에 견디어 약 600℃ 이하에서는 굳기·항장력의 저하를 일으키지 않는다. 내산성은 질산에 대해 매우 크고 황산, 염산의 순서로 작아진다.

하스텔로이 (hastelloy)
내화학성이 강하고 화학공업용으로 널리 사용되는 합금강이다. 염산 등 비산화성의 산에 끊는 점까지 모든 농도에서 잘 견디며 염화수소 가스나 환원성용액에도 견딘다.

태성정밀은 스크류 초경합금코팅의 생산성과 품질향상을 위해 더욱 많은 고민과 노력을 다해 나갈 것이며, 스크류라는 분야자체가 오래된 노하우와 기술축적이 필요한 분야이기 때문에 앞으로도 이 분야에 매진해 나갈 방침이다.

 태성정밀
주소 : 경기도 부천시 오정구 내동 132-8번지
전화번호 : 032-613-1417 / 032-613-1420
홈페이지 : www.tai-sung.co.kr