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엔지니어링 플라스틱의 기초 지식 4-PA (폴리아미드)의 종류와 용도 금형/사출 < 플라스틱/사출금형 |
by techno | 2017-01-26 |  |
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이번에는 PA (폴리 아미드)의 개요와 용도를 설명합니다.
1. PA (폴리 아미드)의 분류
PA (폴리 아미드, 나일론)은 분자 사슬에 아미드 결합 (-CONH-)을 반복 단위로 갖는 결정 성 선형 고분자의 총칭입니다. PA의 역사는 1930 년대에 PA66가 미국에서 PA6가 독일에서 개발 된 것으로 시작합니다. 그 후 오늘까지 많은 PA가 개발되었습니다.
PA (폴리 아미드)는 그 원료에서 PAn (폴리 아미드 (나일론) n) PAnm (폴리 아미드 (나일론) nm)의 2 가지로 분류됩니다. 마찬가지로 원료에 따라 지방족 폴리 아미드 (PA6, PA46, PA66, PA11, PA12 등)와 반 방향족 폴리 아미드 (PA6T, PA9T, PAMXD6 등)로 분류됩니다.
또한 열적 성질에 따라 융점이 약 220 ~ 250 ℃의 범용 계 PA (폴리 아미드) 융점이 약 180 ~ 200 ℃의 LCPA (긴 사슬 폴리 아미드) 융점이 295 ℃ 이상의 HTPA (고 내열 폴리 아미드)로 분류 됩니다.
2. 범용 계 PA (폴리 아미드)
범용 계 PA (폴리 아미드)는 우수한 기계적 성질, 내열성, 내 약품성 등의 특징을 살려, 자동차, 차량, 전기 · 전자 기기, 산업 기계, 식품 용 필름, 낚싯줄 등의 용도 분야에 사용 되어 있습니다. 범용 엔 프라 중에서는 PC (뽀리카보네 - 토)에 이어 시장 규모를 가지고 있습니다.
표 1 : 범용 계 PA (폴리 아미드)의 용도 예
| 분야 |
용도 예 |
| 자동차 |
실린더 헤드 커버, 흡기 매니 폴드 라디에이터 탱크, 오일 팬 도어 미러 스테이, 가속 페달, 용기, NOx 대책 요소 수 탱크, 변속기 마운트 가솔린 인젝터 부품, 에어백 하우징, 산업용 패스너, 변속 레버 부품, ABS 센서 |
| 전기 · 전자 |
기어 허브, 부싱, 코일 보빈, 커넥터, 배터리 가스켓, 소켓, 모터 브라켓 자석 스위치 부품 로타리 스위치 부품 |
| 일반 기계 |
베어링 리테이너, 기어, 팬, 임펠러, 전동 공구 하우징, 자전거 페달, 오토바이 크랭크 커버, 오페라 경통 방수 시계 케이스 |
| 기타 사출 |
장난감, 사무용 의자, 스포츠 · 레저 용품, 낚시 릴, 전기 용 바이스, 볼트, 너트, 선박용 스크류 |
| 압출 |
필름 (식품 포장 용도 등), 백 인 박스, 모노 필라멘트 (낚싯줄, 칫솔 등), 의료용 팩, 블로우 몰딩 (농약 병 등) |
범용 계 PA (폴리 아미드)의 용도 대표적으로 채용 이유
· 흡기 매니 폴드
자동차의 내연 기관의 연소실에 공기를 도입하기위한 다기관입니다. PA6 또는 PA66 강화 그레이드가 사용되고 있습니다. 매우 복잡한 형상에 대한 다양한 성형법이 이루어지고 있습니다.
수소 인젝터
도요타 자동차의 수소 연료 전지에 사용되었습니다. 연료 전지에 공급되는 수소의 압력과 유량을 제어하여 고효율 발전에 기여하는 부품입니다.
민생 용 커넥터
PA6, PA66 비 강화 난연 그레이드가 많이 사용되고 있습니다. 난연성, 전기 특성, 내열성, 복원력이 활용되고 있습니다.
· 사무실 의자
피마자, 기반 등의 부위에 사용되고 있습니다. 강성, 내 충격성, 내마모성 등이 활용되고 있습니다.
식품 포장용 필름
나일론 필름은 투명성, 내 핀홀, 내한성, 내열성, 내유성, 내 약품성, 슬립 성 등이 뛰어나 주로 식품 진공 포장 등에 사용됩니다.
3. LCPA (긴 사슬 폴리 아미드)
LCPA (긴 사슬 폴리 아미드)는 낮은 흡습성, 경량 성 등의 특징을 살려, 자동차, 전선 피복, 정밀 기계, 의료, 분체 도장 등의 분야에 사용되고 있습니다.
표 2 : LCPA (긴 사슬 폴리 아미드)의 용도 예
| 분야 |
용도 예 |
| 자동차 |
자동차 용 퀵 커넥터, 산업용 패스너, 클립, 연료 분사 장치 부품, 연료 튜브, 에어 브레이크 용 튜브, 덕트 배기 가스 용 튜브 등 |
| 산업 기계 |
유압 · 공압 커넥터 튜브, 각종 베어링, X 선 컨트롤 박스, 각종 커버 하우징, 시계 부품, 베어링, 기어, 산업용 패스너 등 |
| 전기 · 전자 |
防蟻 (기술) 케이블 피복 소음 기어, 각종 케이블 자켓, 커넥터, 각종 하우징, 전기 담요 피복 선재, 광섬유 케이블 피복재 등 |
| 기타 |
운동화 솔 의료용 카테터 파이프, 햄 소시지 용 포장재, 튜브, 귀상어, 분말 코팅, 다이빙 스노클링 |
LCPA (긴 사슬 폴리 아미드)의 용도 대표적으로 채용 이유
· 자동차 연료 용 다층 튜브
PA12과 접착 성 ETFE, PA12와 PA6T (PA9T)의 더블 레이어 구조입니다. PA12의 유연성 및 내 약품성이 활용되고 있습니다 만, 가솔린 차단 성이 부족하기 때문에, ETFE (불소 수지) 등으로 다층 구조로되어 있습니다.
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| 엔지니어링 플라스틱의 기초 지식 3-PC (폴리 카보네이트)와 m-PPE (변성 폴리 페닐 렌 에테르) 금형/사출 < 플라스틱/사출금형 |
| by techno | 2017-01-26 | |
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이번에는 범용 엔 프라의 PC (폴리 카보네이트)와 m-PPE (변성 폴리 페닐 렌 에테르)의 개요와 용도를 설명합니다.
1. PC (폴리 카보네이트)
PC (폴리 카보네이트)는 일반적으로 2가 히드 록시 화합물과 탄산의 중축 합에 의해 얻어지는 폴리 에스테르입니다. 1956 년 독일 바이엘 사에서 개발되어 1958 년에 상용화가 시작되었습니다. PC는 범용 엔지니어링 플라스틱 중 유일한 투명성을 가지고 있습니다. 특징 (내 충격성, 내열성, 치수 특성, 자기 소화성, 내후성, 사용 온도가 광범위 등)을 활용하여 전기 · 전자 · OA, 광 미디어, 자동차 · 차량, 정밀 기기, 의료 · 보안, 건축 자재, 잡화 등 매우 폭 넓은 용도 분야에서 사용되고 있습니다.
표 1 : PC (폴리 카보네이트)의 용도 예
| 분야 |
용도 예 |
| 전기 관계 |
가전 부품 (텔레비전 부품, 헤어 드라이어 하우징, 각종 DVD), 전자 통신 (릴레이 케이스), 조명기구 (LED 램프, 조명 커버) 노트북 PC 하우징, 휴대 전화 |
| 기계 부품 |
자동차 · 차량 부품 (헤드 램프 렌즈, 수지 창 바이오 PC 제품 표시 패널), 광학 기기 (카메라 바디 쌍안경 부품), OA 기기 부품 (복사기 구조 부품), 기타 기계 부품 (펌프 부품, 전동 공구 하우징) |
| 잡화 관계 |
일 용품 (주방 용품, 유모차 부품), 문구 (볼펜, 연필 깎기) 스포츠 레저 용품 (키 고글, 가라데 검도 방어구), 기타 (악기, 샌들) |
| 의료 |
인공 신장 케이스, 각종 인공 장기, 안약 용기, 주사기, 사육 상자 |
| 보안 공구 |
공사용 헬멧, 보호 안경, 소화기 부품, 도로 스터드 |
| 시트 파이프 |
차량의 유리창, 고속도로 방음벽, 체육관 등의 창문 유리, 아케이드 돔 카 포트의 지붕, 트윈 벽, 낚싯대 케이스 등 |
| 필름 |
포장 필름 콘덴서 기반 등 |
PC (폴리 카보네이트)의 용도 대표적으로 채용 이유
· 노트북 하우징
GF 강화 PC가 사용되고 있습니다. 강성, 치수 정밀도 · 치수 안정성 등의 PC의 뛰어난 성질을 활용하고 있습니다.
· 자동차 수지 창
자동차로 향후 수요 증가가 기대되는 용도입니다. 채용 이유는 투명성, 내 충격성입니다. PC의 문제점, 내후성 및 내 찰과상 성 대책으로 표면 코팅 있습니다. 창틀 인 다른 재료와 일체 성형이 가능합니다.
스포츠 용 고글
채용 이유는 PC의 투명성, 내 충격성 등입니다. 실험 등에서 사용하는 보호 안경도 PC가 사용됩니다.
인공 신장 하우징
채용 이유는 PC의 투명성, 안전성 이외에, 증기 또는 γ 선에서 살균 가능한 것입니다.
일본의 PC (폴리 카보네이트) 공급 업체
일본에서 PC 공급 업체는 미쓰비시 엔지니어링 플라스틱 테이 진, 이데미츠 흥산, 스미카 스 타이론 폴리 카보네이트, SABIC 이노베이티부 플라스틱, 코베스토로 (구 바이엘)의 6 개입니다.
2. m-PPE (변성 폴리 페닐 렌 에테르)
m-PPE (변성 폴리 페닐 렌 에테르)는 주로 내열성, 역학적 성질, 전기적 성질의 우수한 비 정성의 PPE (폴리 페닐 렌 에테르)에 성형 성이 좋은 스티렌 계 수지, PA (폴리 아미드), PP (폴리 프로필렌) 등을 혼합하여 제조합니다.
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| 엔지니어링 플라스틱의 기초 지식 1금형/사출 < 플라스틱/사출금형 |
| by techno | 2017-01-26 | |
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1. 플라스틱과 엔지니어링 플라스틱의 차이
일본에서 플라스틱의 산업화가 본격적으로 시작된 것은 전후 1950 년대의 것입니다. 플라스틱은 다양한 종류가 있으며, 그 분류는 다양합니다.
원료에 의한 분류
바이오 매스 계 (재생 가능한 원료)와 화석 연료 계 (재생 불가능한 원료)로 분류됩니다.
가열시의 거동에 따른 분류
플라스틱은 가열에 의해 용융 성형이 가능합니다. 성형하고 냉각 고화 한 후 다시 가열하면 용융하는 「열가소성 수지」라고, 가열에 의해 삼차원 경화 냉각 후 다시 가열해도 용융하지 않는 「열경화성 수지」라고 분류됩니다 ( 그림 1 ) .
그림 1 : 화석 연료 계 플라스틱의 분류
내열성, 경제성 등에 의한 분류
열가소성 수지는 내열성, 기계적 특성, 경제성 등으로 범용 열가소성 수지, 범용 엔 프라, 슈퍼 (특수) 엔 프라로 분류됩니다.
결정화도의 차이에 의한 분류
결정 성 수지, 비결 정성 수지, 액정 폴리머로 분류됩니다.
일본 플라스틱 공업 연맹이 발표 한 플라스틱 원료 생산 실적 에 따르면 2015 년 일본의 플라스틱 생산량 1,084 만톤 중 엔지니어링 플라스틱 관련 자료 (PC (폴리 카보네이트), PA (폴리 아미드), PBT (폴리 부틸 렌 테레 프탈레이트) POM (폴리 아세탈 폴리 옥시 메틸렌), PPS (폴리 페닐 렌 설파이드), FR (불소 수지))은 86.6 만 톤으로 7.9 %를 차지하고 있습니다. 내역으로는 PC (폴리 카보네이트)이 가장 많았고 29.4 만 톤, 그 다음 PA (폴리 아미드)가 21.7 만톤 다음 PBT (폴리 부틸 렌 테레 프탈레이트) 18.9 만톤, POM (폴리 아세탈 폴리 옥시 메틸렌) 10.0 만톤, PPS ( 폴리 페닐 렌 설파이드) 3.9 만톤, FR (불소 수지) 2.8 만 톤입니다.
2. 엔지니어링 플라스틱의 정의와 역사
원래 듀폰 송도 테츠야 (일본의 엔 프라의 선구자. 엔 프라의 책 (구 엔지니어링 플라스틱 기술 연락 회) 등 다수의 저서를 집필)에 따르면, 엔지니어링 플라스틱은 자동차 부품 및 기계 부품, 전기 · 전자 부품처럼 같은 산업용 애플리케이션에 사용되는 플라스틱이며, 40MPa 이상의 인장 강도 100 ℃ 이상 (장기) 내열성을 갖는 것, 또는 내열성이 더욱 높아 150 ℃에서도 장시간 사용할 수있는 것으로 정의되어 있습니다.
엔지니어링 플라스틱 계 재료의 제 1 호는 PA66 (폴리 아미드 66)입니다. 1938 년 미국의 듀폰은 섬유 소재로 산업화했습니다. 이어 1939 년 독일의 IG 화루벤이 PA6 (폴리 아미드 6)를 산업화했습니다. 그 듀폰은 1946 년에 FR (불소 수지)의 PTFE (폴리 테트라 플루오르 에틸렌)을 1953 년에 PET (폴리에틸렌 테레 프탈레이트) 섬유로 산업화했습니다. 1953 년에는 PA66 (폴리 아미드 66)이 처음 엔 프라로 사용되었다 ( 표 1 ).
표 1 : 각종 엔지니어링 플라스틱 산업화의 역사
| 런칭시기 |
재료 이름 |
제조사 (국명) |
| 1938 |
PA66 (폴리 아미드 66) (섬유로) |
DuPont (미국) |
| 1939 |
PA66 (폴리 아미드 6) (전술) |
IG (독일) |
| 1946 |
PTFE (폴리 테트라 플루오르 에틸렌) |
DuPont (미국) |
| 1952 |
PA66 (폴리 아미드 66) (성형 재료로서) |
DuPont (미국) |
| 1953 |
PET (폴리에틸렌 테레 프탈레이트) (전술) |
DuPont (미국) |
| 1958 |
POM (폴리 아세탈 폴리오 키 메틸렌) |
DuPont (미국) |
| 1958 |
PC (폴리 카보네이트) |
Bayer (독일) |
| 1961 |
POM (코 폴리머) |
Celanese (미국) |
| 1964 |
PI (폴리이 미드) |
DuPont (미국) |
| 1965 |
PPE (폴리 페닐 렌 에테르) |
GE (미국) |
| 1966 |
PSU (폴리스 르 폰) |
UCC (미국) |
| 1966 |
GF-PET (GF 강화 PET) |
테이 진 (일본) |
| 1967 |
m-PPE (변성 폴리 페닐 렌 에테르) |
GE (미국) |
| 1970 |
PBT (폴리 부틸 렌 테레 프탈레이트) |
Celanese (미국) |
| 1971 |
PAI (폴리 아미드이 미드) |
AMOCO (미국) |
| 1972 |
PPS (폴리 페닐 렌 설파 이드) |
Phillips Petroleum (미국) |
| 1972 |
PAR (폴리아) |
유니 치카 (일본) |
| 1972 |
PES (폴리 에테르 술폰) |
ICI (영국) |
| 1972 |
PEN (폴리에틸렌 나 프탈레이트) |
테이 진 (일본) |
| 1980 |
PEEK (폴리 에테르 에테르 케톤) |
ICI (영국) |
| 1982 |
PEI (폴리 에테르이 미드) |
GE (미국) |
| 1984 |
LCP (액정 폴리머) |
Dartoco (미국) |
| 1986 |
PEK (폴리 에테르 케톤) |
ICI (영국) |
| 1987 |
TPI (열가소성 폴리이 미드) |
미츠이 화학 (일본) |
| 1989 |
PA6T (폴리 아미드 6T) |
미츠이 화학 (일본) |
| 1990 |
PA46 (폴리 아미드 46) |
DSM (네델란드) |
| 1996 |
SPS (신지 오타쿠 틱 폴리스티렌) |
이데미츠 흥산 (일본) |
| 1999 |
PA9T (폴리 아미드 9T) |
쿠라 레 (일본) |
그 후 1958 년부터 1970 년 사이에 대표적인 범용 엔지니어링 플라스틱 인 POM (폴리 아세탈 폴리 옥시 메틸렌), PC (폴리 카보네이트), m-PPE (변성 폴리 페닐 렌 에테르), PBT (폴리 부틸 렌 테레 프탈레이트)가 산업화되었습니다 했다. 슈퍼 엔지니어링 플라스틱은 1946 년 PTFE (폴리 테트라 플루오르 에틸렌) 1964 년 PI (폴리이 미드)에 시작하여 1970 년대부터 2000 년에 걸쳐 순차적으로 공업화되었습니다. 처음에는 이러한 재료의 대부분이 구미 메이커에서 개발되었습니다. 최근에는 일본에서도 많은 엔지니어링 플라스틱이 개발되고 있습니다.
3. 범용 엔 프라, 초 고성능 플라스틱의 특징
범용 엔지니어링 플라스틱
범용 엔지니어링 플라스틱 중 대표적인 7 가지 특징을 표에 정리했습니다. 비교를 위해 범용 열가소성 수지의 PP (폴리 프로필렌)와 ABS 수지도 제시하고 있습니다 ( 표 2 ).
표 2 : 범용 엔지니어링 플라스틱의 특징 목록
| |
범용 플라스틱 |
범용 엔 프라 |
| PP |
ABS |
PC |
PA6 |
PA66 |
POM |
m-PPE |
PBT |
강화 PET |
| 경량 성 |
◎ |
◎ |
○ |
○ |
○ |
△ |
◎ |
△ |
△ |
| 성형 성 |
◎ |
◎ |
○ |
○ |
△ |
○ |
○ |
○ |
△ |
| 성형 수축률 |
○ |
◎ |
◎ |
○ |
○ |
○ |
◎ |
○ |
○ |
| 흡수성 |
◎ |
△ |
◎ |
× |
× |
○ |
◎ |
◎ |
◎ |
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| 플라스틱의 기초 지식 1금형/사출 < 플라스틱/사출금형 |
| by techno | 2017-01-26 | |
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1. 다양한 플라스틱 제품
플라스틱의 정의는 원료 (폴리머)와 배합 제를 포함한 성형 재료를 나타내는 것이 일반적입니다. 플라스틱 또는 수지라고합니다. 플라스틱에는 매우 많은 종류가 있으며, 제품에 요구되는 기능이나 성능에 맞게 적절한 것이 선정됩니다. 우선 우리의 신변에 어떤 플라스틱 제품이 있는지 ( 표 1 ) 어떤 플라스틱의 종류가 있는지 ( 표 2 )를 살펴 보자.
표 1 : 다양한 플라스틱 제품
| |
사용 예 ※ 괄호 안의 사용 재료는 대표적 |
| 일 용품 |
양동이 (PP), 장난감 (PP), 샴푸 병 (PE) 비닐 봉지 (PE), 등유 탱크 (PE), 데스크 매트 (PVC), 일회용 숟가락 (PS), 가방 (ABS), 투명 케이스 (PMMA ) 프라이팬 표면 (PTFE) 젖병 (PPSU) |
| 식품 |
어린 이용 식기 (PP), 탑파 (PP), 레토르트 파우치 (PP 등 다층) 식품 용기 (PE) 식품 포장용 필름 (PE), 컵라면 용기 (발포 PS), 식품 제조 기계 용 베어링 (POM) 음료수 용기 (PET), 계란 팩 (PET) |
| 주택 · 건축 자재 |
변기 (PP) 급수관 (PE) 배수관 (PVC) 바닥재 (PVC) 장판 (PVC) 수지 샷시 (PVC) 단열재 (발포 PS) 파도 판 (PC), 에코 큐트 감압 밸브 (PPS), 욕조 (GFRP), 주방 가구 만드는 면재 (MF) |
| 전기 제품 |
코드 피복재 (PVC), 냉장고 수납 트레이 (PS), 가전 케이스 (ABS), 조명 커버 (PMMA), 미터 커버 (PMMA) 플라스틱 기어 (POM), 콤팩트 디스크 (PC) 프린터 섀시 (m- PPE) 밀봉재 (EP) |
| 자동차 |
범퍼 (PP), 완충기 (발포 PP) 계기판 (PP) 연료 탱크 (PE), 엔진 커버 (PA), 흡기 매니 폴드 (PA) 헤드 램프 렌즈 (PC), 와이어 하네스 커넥터 (PBT ), 도어 씰 재료 (TPO) |
| 기타 |
주사기 (PP) 인조 잔디 (PE) 어망 (PE), 카테터 (PVC) 농업용 필름 (PVC), 완충재 (발포 PS), 광섬유 (PMMA), 결속 밴드 (PA), 풍력 발전 블레이드 ( GFRP) 항공기 주익 (CFRP) 낚싯대 (CFRP) |
표 2 : 플라스틱의 종류
열가소성
플라스틱 |
범용 플라스틱 |
PP : 폴로 프로필렌 PE : 폴리에틸렌, PVC : 폴리 염화 비닐 PS : 폴리스티렌, ABS : 아크릴로 니트릴 부타디엔 스티렌, PMMA : 메타 크릴 수지 (아크릴) |
| 엔지니어링 플라스틱 |
PA : 폴리 아미드 (상품명 : 나일론), POM : 폴리 아세탈, PET : 폴리에틸렌 테레 프탈레이트, PBT : 폴리 부틸 렌 테레 프탈레이트, PC : 폴리 카보네이트, PPS : 폴리 페닐 렌 설파이드, PTFE : 폴리 테트라 플루오르 에틸렌 (상품명 : 테플론), PPSU : 폴리 페닐 설폰, m-PPE : 변성 폴리 페닐 렌 에테르 |
| 기타 |
TPO : 올레핀 계 열가소성 엘라스토머 |
열경화성
플라스틱 |
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GFRP : 유리 섬유 강화 플라스틱, CFRP : 탄소 섬유 강화 플라스틱, MF : 멜라민 수지, EP : 에폭시 수지 |
실로 많은 플라스틱 제품이 있다는 것을 알 수 있습니다. 유아에서 노인에 이르기까지 플라스틱과 무관 생활 할 수있는 사람은 없다고해도 과언이 아닐 것입니다. 여러분도 신변에 어떤 플라스틱 제품이 있는지를 체크해주세요. 생각보다 많이있을 것입니다.
2. 플라스틱을 사용 장점과 단점
이렇게 플라스틱이 사용되게 된 것은 플라스틱을 이용하는 측에도 제조하는쪽으로도 매우 큰 장점이 있기 때문입니다. 플라스틱을 사용할 때의 이점은 제품에 따라 다릅니다. 표 3 에 대표적인 플라스틱을 사용할 때의 이점을 보여줍니다.
표 3 : 플라스틱을 사용 대표적인 장점
| 장점 |
예 |
| 복잡한 형상의 제품을 효율적으로 생산할 수 |
강도 UP위한 복잡한 리브 구조 |
| 가벼운 |
저 비중의 PP에 의한 자동차 부품의 경량화 |
| 단열성이 높은 |
주택 단열 |
| 부식하지 |
배수관 |
| 의장 성의 부여가 용이 |
재료 자체의 착색 |
| 전기 절연성이있는 |
전기 제품 용 부품 |
| 약품 · 기름에 강한 (유형별) |
약품 용기 |
특히 "복잡한 형상의 제품을 효율적으로 생산할 수 '라는 것은 가장 큰 장점 중 하나 이지요. 예를 들어, 가전 및 자동차 부품 등 복잡한 형상의 제품을 플라스틱을 사용하지 않고 만들기 위해서는 몇배의 비용이 소요됩니다. 또한 플라스틱이면 거의 자동으로 만들 수있는 양동이 같은 제품도 플라스틱 이외의 소재로 만들면 많은 가공 공정이 필요합니다.
한편, 플라스틱에는 몇 가지 단점도 있습니다. 그들을 잘 이해하지 않은 채 사용했기 때문에, 뼈 아픈 실패를 경험 한 사람도있는 것은 아닐까요. 표 4 에 대표적인 플라스틱을 사용 단점을 보여줍니다.
표 4 : 플라스틱을 사용 단점
| 단점 |
예 |
| 환경 조건에 따른 성능 저하 |
고온에서의 강도 저하 |
| 제조 조건에 따른 성능 저하 |
성형 불량에 의한 강도 저하 |
| 노화의 정도가 큰 |
열 열화에 의한 강도 저하 |
| 가연성 |
기판의 추적에 의한 화재 |
| 환경에 미치는 영향 |
마이크로 플라스틱 (미세한 해양 쓰레기) |
| 정전기 (전기 절연성이 높기 때문에) |
정전기에 의한 오염 |
| 약품 · 기름에 약한 (유형별) |
흡수제 크랙 (약품 균열)의 발생 |
가장주의해야 할 특성 중 하나가 각종 조건에 따라 재료의 성능이 변화하는 것입니다. 금속처럼 성능이 안정되어있는 재료와 같은 생각 플라스틱을 사용해 버리면 시장에서 청구되어 돌아올 것입니다.
나가 수년에 소속되어 있던 주택 설비 업계에서는 플라스틱의 장점 ( 표 3 )에 착안하여 많은 제품이 플라스틱으로 만들어지게되었습니다. 플라스틱 화가 진행에서 상당한 세월이 경과하고 있기 때문에 상당한 지식이 축적되어 있지만, 현재에도 많은 문제가 발생하고 있습니다. 결코 대충하는 것은 아니고, 성능 향상 및 비용 절감 등 새로운 것을 진행 중 플라스틱 표 4 와 같은 특성을 오인하고 마는 것입니다. 플라스틱은 의외로 취급이 어려운 것을 이해해 둡시다.
3. 플라스틱 제품을 만들려면
플라스틱 제품을 만들기 위해서는 여러 기술 분야의 전체 상을 이해하는 것이 필요합니다 ( 그림 1 ).
그림 1 : 플라스틱 제품의 제조에있어서 이해하고 싶은 기술 분야
각각의 기술 분야는 서로 깊은 연관이 있습니다. 예를 들어, 성형법이 결정되지 않으면 모양 (디자인)이 결정하지 못하고 모양이 결정되지 않으면 성형법도 결정하지 않습니다. 또한 형상이 결정되지 않으면 어떤 이차 가공을하는지도 결정할 수 없습니다. 바로 '닭이 먼저냐, 달걀이 먼저 냐'의 세계입니다. 같은 제품이면 재료 나 성형법이 같다고 생각하지 않습니까? 문구점에서 플라스틱 통치자를보세요. 모두 똑같이 보여도 제품마다 재료 성형법 이차 가공이 다릅니다. 요구되는 QCD (Quality : 품질, Cost : 비용, Delivery : 납기의 약자)하여 적용해야 할 기술이 다릅니다. 이것이 전체 상을 이해해야하는 이유입니다.
나는 새로운 플라스틱 제품의 개발을 시작할 때 항상 복잡한 퍼즐을 해결듯한 느낌을 기억합니다. 플라스틱 기술 분야에 대해 큰 그림을 이해하는 것, 그리고 각 분야의 전문가의 협력을 얻을 수이 복잡한 퍼즐을 푸는 열쇠가 될 것으로 생각하고 있습니다.
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| 엔지니어링 플라스틱의 기초 지식 2금형/사출 < 표면/열처리 |
| by techno | 2017-01-26 | |
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최근 엔지니어링 플라스틱 기술 동향에 대해 설명합니다. 플라스틱 관련 기술은 재료 개발, 성형 가공 등으로 나눌 수 있습니다 ( 표 1 ). 본고에서는 재료 개발 기술을 중심으로 설명합니다.
표 1 : 최근의 주목할만한 플라스틱 관련 기술
| 재료 개발 |
신규 폴리머의 개발 |
폴리올레핀 계, 폴리스티렌 계, 폴리 아미드 계, 폴리 에스테르 계, 폴리이 미드 계 바이오 매스 원료 계 특수 투명 폴리머 |
| 폴리머 아로이 폴리머 블렌드 |
나노 아로이 |
| 복합 재료 (하이브리드 재료) |
유리 장 섬유 강화 열가소성 수지 복합 강화 열가소성 수지, 나노 복합 재료 성형 성 향상 CFR (T) P, 고열 전도 절연 복합 재료, 전도성 복합 재료 라미네이트 기타 |
| 성형 가공 기술 |
사출 성형 |
가스 어시스트 성형법 아웃 서트 성형법 저압 성형, DSI 법, DRI 법, MID 법, 여러 성형법 조합 (사출 압축 성형법 등) 여러 가지 빛깔 · 다 재질 성형, 히트 & 쿨 성형, 핫멜트 몰딩 복합 동시 성형, 인몰 드 성형, 하이브리드 성형 삼차원 가식 성형 |
| 블로우 성형법 |
이중 벽 블로우 성형법 다차원 블로우 성형법, 발포 블로우 성형 |
| 기타 기술 |
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CAE 이차 가공, RP, 재활용 등의 환경 대응 기술 |
1. 신규 폴리머의 개발
최근 비용 효율적인 새로운 폴리머의 개발은 줄었습니다. 그러나 그 개발 노력은 계속되고 있습니다. 다음에, 엔지니어링 플라스틱 계의 새로운 폴리머를 소개합니다.
폴리스티렌 계 폴리머 : 신지 오타쿠 틱 폴리스티렌
이데미츠 흥산이 개발 한 신지 오타쿠 틱 폴리스티렌은 메탈로 센 촉매를 사용하여 합성 된 신지 오타쿠 틱 구조의 입체 규칙 성을 가지고 있습니다. 일반 PS (폴리스티렌)가 비 정성 인 반면 신지 오타쿠 틱 폴리스티렌은 결정 성을가집니다. 또한 기존의 PS (폴리스티렌)의 특징 인 저 비중, 내가 수 분해성, 좋은 성형 성, 좋은 전기 특성 이외에, 결정 성 수지의 특징 인 내열성, 내 약품성 등을 겸비합니다 .
PA (폴리 아미드) 계 폴리머 : 고 내열 PA (폴리 아미드) 바이오 PA (폴리 아미드) 등
PA (폴리 아미드)는 원료를 바꿈으로써 다양한 폴리머를 얻을 수 있습니다. 최근 개발 된 대표적인 PA (폴리 아미드)는 융점이 300 ℃ 전후의 고온 PA (폴리 아미드)가 있고, PA6T (폴리 아미드 6T), PA46 (폴리 아미드 46) PA9T (폴리 아미드 9T) 등을들 수 있습니다 . 환경 친화적 인 식물 원료 사용의 바이오 PA (폴리 아미드)으로는 고 내열성의 PA10T (폴리 아미드 10T)과 유연한 PA1010 (폴리 아미드 1010), PA1012 (폴리 아미드 1012)이 개발되어 있습니다. 또한 PA (폴리 아미드) 계 열가소성 엘라스토머도 개발되고 있습니다.
폴리 에스테르 계 폴리머 : LCP (액정 폴리머), PEN (폴리에틸렌 나 프탈레이트), PAR (폴리아) 등
폴리 에스테르도 원료를 바꿈으로써 다양한 종류의 폴리머를 얻을 수 있습니다. 최근 개발 된 대표적인 폴리 에스테르는 범용 엔 프라의 PET (폴리에틸렌 테레 프탈레이트)에 비해 내열성, 내가 수 분해성 가스 차단 성, 강도 (특히 얇은 부분)이 뛰어난 PEN (폴리에틸렌 나 프탈레이트) 바이오 폴리 에스테르 의 PTT (폴리 트리 메틸렌 테레 프탈레이트) 독특한 성질을 가진 LCP (액정 폴리머) 및 기존의 PAR (폴리아)의 내열성을 더욱 높였다 신규 PAR (폴리아) 폴리머 등이 있습니다.
기타, PI (폴리이 미드) 계 폴리머, PSU (폴리스 르 폰) 계 폴리머 등의 슈퍼 엔지니어링 플라스틱도 새로운 폴리머의 개발은 진행되고 있습니다.
2. 기존 재료의 조합에 의한 재료 개발
획기적인 신규 폴리머의 개발이 정체되어있는 반면, 기존 재료의 조합에 의한 재료 개발은 활발하게 이루어지고 있습니다. 폴리머 아로이 복합 재료 혼합의 3 개는 "ABC의 기술"이라고 중요한 재료 개발의 수단이되고 있습니다.
- 폴리머 아로이 (Polymer Alloy) : 폴리머끼리의 조합에 의한 재료 개발
- 복합 재료 (Composite) : 중합체 및 강화 재료 (유리 섬유 GF 탄소 섬유 CF 등), 무기 필러와의 조합에 의한 재료 개발
- 혼합 (Blend) : 혼합 기술을 구사 한 재료 개발
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| 엔지니어링플라스틱-PA(폴리아미드)의 개요와 용도금형/사출 < 표면/열처리 |
| by techno | 2017-01-26 | |
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1. PA (폴리 아미드)의 분류
PA (폴리 아미드, 나일론)은 분자 사슬에 아미드 결합 (-CONH-)을 반복 단위로 갖는 결정 성 선형 고분자의 총칭입니다. PA의 역사는 1930 년대에 PA66가 미국에서 PA6가 독일에서 개발 된 것으로 시작합니다. 그 후 오늘까지 많은 PA가 개발되었습니다.
PA (폴리 아미드)는 그 원료에서 PAn (폴리 아미드 (나일론) n) PAnm (폴리 아미드 (나일론) nm)의 2 가지로 분류됩니다. 마찬가지로 원료에 따라 지방족 폴리 아미드 (PA6, PA46, PA66, PA11, PA12 등)와 반 방향족 폴리 아미드 (PA6T, PA9T, PAMXD6 등)로 분류됩니다.
또한 열적 성질에 따라 융점이 약 220 ~ 250 ℃의 범용 계 PA (폴리 아미드) 융점이 약 180 ~ 200 ℃의 LCPA (긴 사슬 폴리 아미드) 융점이 295 ℃ 이상의 HTPA (고 내열 폴리 아미드)로 분류 됩니다.
2. 범용 계 PA (폴리 아미드)
범용 계 PA (폴리 아미드)는 우수한 기계적 성질, 내열성, 내 약품성 등의 특징을 살려, 자동차, 차량, 전기 · 전자 기기, 산업 기계, 식품 용 필름, 낚싯줄 등의 용도 분야에 사용 되어 있습니다. 범용 엔 프라 중에서는 PC (뽀리카보네 - 토)에 이어 시장 규모를 가지고 있습니다.
표 1 : 범용 계 PA (폴리 아미드)의 용도 예
| 분야 |
용도 예 |
| 자동차 |
실린더 헤드 커버, 흡기 매니 폴드 라디에이터 탱크, 오일 팬 도어 미러 스테이, 가속 페달, 용기, NOx 대책 요소 수 탱크, 변속기 마운트 가솔린 인젝터 부품, 에어백 하우징, 산업용 패스너, 변속 레버 부품, ABS 센서 |
| 전기 · 전자 |
기어 허브, 부싱, 코일 보빈, 커넥터, 배터리 가스켓, 소켓, 모터 브라켓 자석 스위치 부품 로타리 스위치 부품 |
| 일반 기계 |
베어링 리테이너, 기어, 팬, 임펠러, 전동 공구 하우징, 자전거 페달, 오토바이 크랭크 커버, 오페라 경통 방수 시계 케이스 |
| 기타 사출 |
장난감, 사무용 의자, 스포츠 · 레저 용품, 낚시 릴, 전기 용 바이스, 볼트, 너트, 선박용 스크류 |
| 압출 |
필름 (식품 포장 용도 등), 백 인 박스, 모노 필라멘트 (낚싯줄, 칫솔 등), 의료용 팩, 블로우 몰딩 (농약 병 등) |
범용 계 PA (폴리 아미드)의 용도 대표적으로 채용 이유
· 흡기 매니 폴드
자동차의 내연 기관의 연소실에 공기를 도입하기위한 다기관입니다. PA6 또는 PA66 강화 그레이드가 사용되고 있습니다. 매우 복잡한 형상에 대한 다양한 성형법이 이루어지고 있습니다.
수소 인젝터
도요타 자동차의 수소 연료 전지에 사용되었습니다. 연료 전지에 공급되는 수소의 압력과 유량을 제어하여 고효율 발전에 기여하는 부품입니다.
민생 용 커넥터
PA6, PA66 비 강화 난연 그레이드가 많이 사용되고 있습니다. 난연성, 전기 특성, 내열성, 복원력이 활용되고 있습니다.
· 사무실 의자
피마자, 기반 등의 부위에 사용되고 있습니다. 강성, 내 충격성, 내마모성 등이 활용되고 있습니다.
식품 포장용 필름
나일론 필름은 투명성, 내 핀홀, 내한성, 내열성, 내유성, 내 약품성, 슬립 성 등이 뛰어나 주로 식품 진공 포장 등에 사용됩니다.
3. LCPA (긴 사슬 폴리 아미드)
LCPA (긴 사슬 폴리 아미드)는 낮은 흡습성, 경량 성 등의 특징을 살려, 자동차, 전선 피복, 정밀 기계, 의료, 분체 도장 등의 분야에 사용되고 있습니다.
표 2 : LCPA (긴 사슬 폴리 아미드)의 용도 예
| 분야 |
용도 예 |
| 자동차 |
자동차 용 퀵 커넥터, 산업용 패스너, 클립, 연료 분사 장치 부품, 연료 튜브, 에어 브레이크 용 튜브, 덕트 배기 가스 용 튜브 등 |
| 산업 기계 |
유압 · 공압 커넥터 튜브, 각종 베어링, X 선 컨트롤 박스, 각종 커버 하우징, 시계 부품, 베어링, 기어, 산업용 패스너 등 |
| 전기 · 전자 |
防蟻 (기술) 케이블 피복 소음 기어, 각종 케이블 자켓, 커넥터, 각종 하우징, 전기 담요 피복 선재, 광섬유 케이블 피복재 등 |
| 기타 |
운동화 솔 의료용 카테터 파이프, 햄 소시지 용 포장재, 튜브, 귀상어, 분말 코팅, 다이빙 스노클링 |
LCPA (긴 사슬 폴리 아미드)의 용도 대표적으로 채용 이유
· 자동차 연료 용 다층 튜브
PA12과 접착 성 ETFE, PA12와 PA6T (PA9T)의 더블 레이어 구조입니다. PA12의 유연성 및 내 약품성이 활용되고 있습니다 만, 가솔린 차단 성이 부족하기 때문에, ETFE (불소 수지) 등으로 다층 구조로되어 있습니다.
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| 강인강(强靭鋼)재료/열처리 < 기계재료 |
| by techno | 2017-01-26 | |
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강인강(强靭鋼)
기계구조용 탄소강에서는 기계적 성질이 우수하고 열처리에 의해 그 성질을 변화시키는 것이 가능하지만, 그 위에 구조용강으로서 탄소강의 기본 성분에 Mn, Cr, Ni, Mo 등의 합금원소를 첨가하여 구조용강의 기계적 성질을 개량한 것을 일반적으로 구조용합금강이라 하며 그 중에서 0.25~0.50% C 정도의 중탄소 합금강이 강인강으로 불리워진다.
강인강은 위에서 기술한 바와 같이 합금원소를 첨가하여 질량효과(Mass Effect)와 강인성의 개선을 꾀한 것으로 강인강으로서의 강종을 선택하는데에는 질량효과를 고려하여 경화능곡선(Hardenability band), 이상임계직경을 검토하고 부품 단면의 담금질조직, 경도를 조사하여 그 부품에 걸리는 응력의 분포에 대응한 충분한 강인성을 가진 강종을 선택해야 한다.
강인강은 축(Shaft), 기어(치차, Gear), 볼트(Bolt), 너트(Nut) 등 기타 강인성을 필요로 하는 기계 부품에 널리 사용된다.
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| 기계구조용탄소강재료/열처리 < 기계재료 |
| by techno | 2017-01-24 | |
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기계구조용탄소강
철에 함유되어 있는 탄소(C)는 아주 작은 양으로서도 그 성질에 큰 영향을 미친다.
기계구조용 탄소강은 탄소 이외에도 Mn, Si, P, S 등이 함유되어 있는데 강의 성질의 조정은
주로 탄소량에 의하여 행하여진다.
탄소량이 증가됨에 따라 경도, 강도가 증가하며 연신율, 단면수축율이 감소한다.
그러나 탄소량이 같더라도 적당한 온도로 가열하여 냉각속도, 방법 등을 달리하면
(즉, 열처리를 달리하면)성질이 변화한다.
일반적으로 강의 강도를 나타내는 경우 인장강도로 나타내는데 C의 %가 증가할수록 인장강도는 증가하고, 경도는 강도에 비례하여 증가한다.
역으로 인장력을 가하여 절단되었을 때의 늘어난 길이와 원래 길이와의 비를 신율이라고 하는데, 이 신율(%)은 감소한다.
기계구조용 탄소강의 대부분은 압연 또는 단조상태 그대로 혹은 풀림(어닐링)또는 불림(노멀라이징)을 실시하여 사용하는 것이 일반적인데 SM28C 이상으로 되면 담금질(퀜칭)효과가 있게 되므로 강인성을 필요로 하는 기계부품에서는 담금질(소입), 뜨임(소려)을 실시하여 사용한다.
1) 저탄소강(SM10C~SM25C)
이 범위의 탄소강은 열처리 효과를 기대할 수 없으므로 비교적 강도를 필요로 하지 않는 곳에 사용되며 인성이 있으며 용접도 용이하므로 일반기계구조부품에 널리 사용된다.
2) 중탄소강(SM28C~SM48C)
이 범위의 탄소강은 냉간가공성, 용접성은 약간 나쁘게 되지만 담금질, 뜨임에 의하여 강인성이 증대되므로 비교적 중요한 기계구조부품에 사용된다.
그 중 특히 SM40C~SM58C의 것은 고주파 담금질에 의해 표면경화시켜 피로강도가 높고, 또 마모에 강한 기계부품에 사용가능하므로 용도가 광범위하며 실제로 사용량도 많다.
3) 고탄소강 (SM50C~SM58C)
이 탄소강은 열처리 효과가 크고 담금질성이 양호하지만 인성이 부족하므로 표면의 경도를 필요로 하는 기계부품에 사용되며 비교적 용도가 한정되어 있다.
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| 마그네슘 합금과 표면처리재료/열처리 < 기계재료 |
| by techno | 2017-01-24 | |
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마그네슘 합금과 표면처리
마그네슘 합금은 비중 1.74로써알루미늄 합금의 2/3, 철강의 1/4, 아연합금의 1/3과 같이 지구상에 존재하는 실용금속중 제일 가볍고, 비강도가 높으며, 진동흡수성이 좋아 절삭저항이 낮고, 치수의 안전성이 매우 좋은 점등 기능재료로써 아주 이상적인 성질을 갖고 있다.
또한 주조성, 찍힘에 대한 내구성등에 매우 우수한 특성을 가지고 있다. 이에 따라 경량화가 요구되어지는 자동차부품, 통신부품, 전자부품, 컴퓨터, 비디오카메라, 오디오, 휴대폰 및 낚시용, 스포츠용품의 재료로서 널리 주목받고 있으며, 특히 전자파 차폐성(EMI Shielding)은 완벽에 가깝다.
그러나 마그네슘 합금은 실용금속중에서 공기중에서 부식하기 가장 쉬운 금속으로 구성되어 있으므로 방청을 위해 표면처리가 불가피하다.
Mg합금의 습식표면처리방법으로서는 전기도금, 무전해도금, 크로메이트, 인산염피막처리, 아노다이징 등의 방법이 이용되고 있다.
각각의 장단점을 이용하여 우수한 표면처리방법을 이용하고 있으나 활성이 매우 우수한 마그네슘 소지의 표면처리가 쉽지 않다.
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| 아연도금강판[galvanized sheet, zinc coated steel sheet]재료/열처리 < 기계재료 |
| by techno | 2017-01-24 | |
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아연도금강판[galvanized sheet, zinc coated steel sheet]
건재, 자동차, 가전, 덕트, 석유스토브의 탱크 등 폭 넓게 쓰이는 아연도금을 실시한 강판. 건재분야에서는함석이라는 명칭도 있다. 최근에는 단순히 순아연의 도금이 아닌 후술하는 것처럼 합금으로 이루어지는 도금층을 가진 것도 있다. 용융도금법(☞용융아연도금) 또는 전기도금법으로 제조된다.
용융아연도금강판은 양면에 60～600g/m2의 아연부착량을 가지고, 결정모양(스팽글；꽃과 같은 모양상의 것)이 보여지는 것과 이것을 억제하는 것이 있다. 또 450 ～480℃로 도금할 때 무른 Fe-Zn합금층을 형성하고 제품의 가공성을 저해하므로, 도금용(鍍金溶) 속에 0.2% 정도의 알루미늄을 첨가하여 이것을 억제한다. 따라서 도금층 중에는 다소의 알루미늄을 함유한다.
아연도금은 일반적으로 도료의 접착성이 나쁘므로, 이것을 향상시켜서 도장했을 때의 내식성(도장내식성)을 개선함과 동시에 용접성을 부여하기 때문에, 용융아연도금강판을 가열하여 도금층 전체를 Fe-Zn합금(철 9～13%)으로 한 합금화 용융아연도금강판이 있다.
또 용융아연도금층 표면에 철분이 높은 아연층을 전기도금하여 도장성이나 프레스가공성을 향상시킨 제품도 있다. 다시 용융아연도금강판에 하얀 녹방지용 화성처리(크로메이트처리)를 하고, 그 위에 1～3μm의 수지피막을 하여 윤활성을 부여한 것도 있다.
전기도금에 의한 것의 아연부착량은 한쪽면 3～50g/m2로 용융도금한 경우보다 얇으나, 부착량이나 표면성상이 균일하고 화성처리성도 좋다.
얇은 부착량으로 내식성을 향상시키고 아울러 도장내식성이나 프레스가공성을 개선하기 위해 Zn-Ni(Ni∶10～13%), Zn- Fe(Fe∶10～30%)의 합금을 강판에 전기도금한 것을 전기합금아연도금강판이라고 한다.
또 이들 표면에 철분이 높은 아연도금을 얇게 도금하고, 전착도장성이나 도장후의 내블리스터성(내부풀음성) 향상을 꾀한 제품도 있다. 이들 대부분이 자동차의 내외판용이다.
순아연은 강보다 꽤 초라한 전위를 가지고 강에 대해 캐소드(음극)방식작용(☞전기방식)을 하지만 그 자체는 내식성이 좋은 금속이다.
도금층의 캐소드방식작용이 세면 방식전류에 의해 아연이 소모되므로 내식금속 피복으로서의 성능이 저하한다. 합금계의 도금은 강과의 전위차를 감소시키고 동시에 도금층 자체의 내식성을 향상시켜서 상기 두가지 특성의 양립 또는 증강을 꾀하는 것이다.
아연도금계의 강판은 자동차, 가전제품 등에 대부분 도장하여 사용되기 때문에, 화성처리성, 도장성, 도장내식성을 향상시키는 것도 합금계 도금의 목적이다.
상기 외에 아연도금 위에 공장에서 미리 도장을 실시한 도장강판이 있다. 용융아연도금강판에 도장한 도장용융아연도금강판(소위 컬러강판) 및 실눈붙이의 아연도금강판 또는 합금화 아연도금강판 등 위에 도장한 각종 제품이 제조되고 있다. 폴리에스테르수지계, 불소수지계 등의 도장을 한 것도 있다.
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