냉간 등방압 가압법(CIP)이란

「CIP」는 영어의 Cold Isostatic Pressing(냉간등방압가공법)의 머리글자를 딴 것으로 재료의 가공 방법의 하나입니다.

「밀폐된 유체의 일부에 가해진 압력은 그 강도가 바뀌지 않고 유체의 각부에 전달된다.」라는 프랑스의 화학자 Blaise Pascal이 제안한 파스칼의 원리를 응용한 것입니다. 분말재료를 고무봉지와 같은 형태 저항이 적은 성형 몰드 안에 밀봉해서 액압을 가하면 성형체 표면은 균일하게 그 액압에 동등한 가압력을 받고, 방향성없이 압축 성형됩니다.

CIP에 가까운 방법으로서 금형 프레스가 있습니다. 금형 프레스에서는 분말은 아래 그림과 같이 금형과 하부 펀치로 구성되는 공간에 충진된 후, 상부/하부 펀치의 간격을 좁혀서 가압 압축 성형합니다.

공업적으로 이용되고 있는 금형 프레스 장치는 분말충진에서 성형체 취출까지 일련의 공정이 자동화되어 있습니다. 하부 펀치를 고정한 상태로 압축 성형하는 방식이 아래 그림의 단동식 프레스이며, 금형이나 펀치와 분체와의 마찰 및 분체 입자간의 마찰에 의해서 성형체의 하부가 상부보다 저밀도로 성형됩니다.

CIP 성형법은 분체가 충진되는 성형 몰드와 압력을 전달하는 압력 매체와의 관계에 의해서 습식법(wet bag process)과 건식법(dry bag process)의 2종류로 나누어집니다.

습식법은 아래 그림과 같이 고압 용기외부에서 성형 몰드에 분체를 충진해서 밀봉한 후, 고압용기내의 압력 매체 속에 직접 침적하고 성형 몰드의 외면에 균일한 등방압을 작용시켜서 성형하는 방법으로 복잡한 형상이나 대형 제품의 다품종 소량 생산이나 시작 연구에 적합합니다.

기구적으로는 아래 그림(좌측)과 같이 승압 장치를 고압 용기와는 독립적으로 두고, 고압 용기내에 외부로부터 압력 매체를 밀어 넣어서 압축 가압하는 외부 승압식과 아래 그림(우측)에 나타내듯이 Top closure 대신 피스톤을 설치해서 고압 용기내에 밀봉된 압력 매체를 피스톤으로 직접 압축 가압하는 피스톤 직압식이 있습니다.

건식법은 아래 그림과 같이 고압용기 내부에 압력 매체를 씰링하기 위해 설치한 가압 고무 몰드을 통해서 압력을 전달하며, 성형 고무 몰드 내부에 충진된 분체를 성형하는 방법으로 생력화•자동화가 용이하기 때문에 단순 형상의 소품종 다량 생산에 적합합니다.

건식법은 압력이 작용하는 방향에 따라 아래 그림(좌측)에 나타내는 둘레•축 가압법식과 아래 그림(우측)에 나타내는 둘레 가압식의 2종류로 구별할 수 있습니다.

둘레•축 가압방식에서는 아래 그림 좌측에 보이는 것과 같은 모자형의 가공 고무 몰드를 이용해서 성형 고무형의 외주면 법선방향과 상면 축방향으로부터 가압되며, 성형체에는 거의 등방적으로 압력이 작용합니다.

둘레 가압방식에서는 아래 그림(우측)에 보이는 것과 같이 원통상의 가압 고무 몰드가 이용되기 때문에 성형 고무 몰드의 둘레 방향에만 가압되지만, 분체의 유체적인 성질을 이용함으로써 성형체에 등방적인 압력을 작용시킬 수가 있습니다.