20세기 중반에는 고분자 화학 및 재료 과학 분야의 연구와 개발이 크게 이루어졌습니다. 이러한 연구 개발의 결과로 플라스틱과 폴리머가 탄생했습니다. 이러한 소재는 더 높은 온도에서도 견딜 수 있는 능력을 갖추게 되었습니다. 폴리페닐렌 설파이드와 폴리테트라플루오로에틸렌은 기존 플라스틱에 비해 더 높은 온도를 견디는 것으로 입증된 최초의 플라스틱입니다. 항공우주 산업은 1970년대에 고온 폴리머 또는 플라스틱에 대한 상당한 수요와 요구 사항을 제기했으며, 뛰어난 기계적 및 열적 특성을 지닌 경량 소재에 대한 요구로 인해 노력한 결과 다양한 유형의 폴리아미드 및 폴리에테르에테르케톤과 같은 폴리머가 탄생하게 되었습니다.
궁극적으로 항공기 엔진의 금속 부품과 구조 부품은 가볍고 고온에 강한 플라스틱으로 대체되었습니다. 기존 플라스틱은 고온에서 부드러워지는 경향이 있고 고온에서 성능이 저하되기 시작합니다. 반면 고온 플라스틱은 고온에서도 그 특성을 그대로 유지하며 극한의 작동 조건이 존재하는 산업에서 사용하기에 적합한 것으로 간주됩니다. 이러한 특성에는 고온 플라스틱의 성능에 필수적인 내화학성, 치수 안정성 및 기계적 특성이 포함됩니다. 극한 환경에서 고온에 견딜 수 있도록 설계된 이러한 고온 플라스틱을 엔지니어링 열가소성 플라스틱 또는 고성능 열가소성 플라스틱이라고도 합니다.
고온 플라스틱 소재 정의
고온 플라스틱 소재 는 고온에서 작동하고 이러한 고온을 견딜 수 있도록 특별히 설계된 소재입니다. 고온 플라스틱의 가장 중요한 기본 특징은 고온에서도 구조적 무결성과 기계적 특성을 유지한다는 것입니다. 이러한 고성능 엔지니어링 플라스틱은 고온에서 작동하는 동안 원래의 모양을 유지하고 변형되지 않습니다.
플라스틱의 종류에 따라 150°C에서 300°C 이상의 온도 범위에서 특성을 유지하며, 이러한 고온 플라스틱은 일반 플라스틱이 열화 및 변형되어 고온을 견딜 수 없는 고온 응용 분야에서 활용됩니다. 금속은 무게가 무겁고 금속은 부식에 취약하다는 점도 언급할 필요가 있습니다. 이러한 점을 고려할 때 고온 플라스틱 소재는 가볍고 부식에 강해 이러한 용도에서 식사를 대체할 수 있습니다.
고온 폴리머 및 고온 플라스틱(차별화)
구성과 구조의 다양성은 플라스틱과 폴리머를 구분합니다. 고온 폴리머는 광범위한 범주이며 고온 플라스틱은 이 광범위한 범주의 하위 범주에 속합니다. 고온 폴리머는 열경화성 플라스틱과 열가소성 플라스틱으로 구성됩니다. 이러한 폴리머를 합성하기 위해 고급 중합 방법이 적용됩니다. 대부분의 경우 고온에 대한 성능을 높이기 위해 특정 강화제나 첨가제가 사용됩니다.
하지만 고온 플라스틱은 열가소성 플라스틱으로만 구성됩니다. 이러한 플라스틱은 변형 없이 고온에 견디고 견딜 수 있도록 설계되었습니다. 이러한 플라스틱은 고온에서 성능이 거의 또는 전혀 저하되지 않습니다. 이러한 플라스틱은 고온 환경에서 내화학성, 기계적 특성 및 치수 안정성을 유지하도록 특별히 설계되었습니다.
고온 플라스틱의 재질(특성 및 용도)은 무엇인가요?
다음은 고온 플라스틱 범주에 속하는 소재입니다.
- 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)
PTFE라고도 불리는 이 소재는 우수한 전기 절연체로 전기 절연이 필요한 분야에서 광범위하게 사용됩니다. 이 소재는 특히 조리기구와 씰 및 베어링의 논스틱 코팅에도 사용됩니다. 이러한 활용은 다음과 같이 이 소재의 몇 가지 두드러진 특성을 기반으로 합니다.
- 높은 온도 안정성
- 낮은 마찰 계수
- 우수한 내화학성
- 폴리페닐렌 황화물(PPS)
이 PPS 소재는 반결정 구조를 가진 열가소성 플라스틱으로 다음과 같은 중요한 특성을 나타냅니다.
- 난연성(내재적)
- 고온 내성
- 내화학성
- 치수 안정성
이러한 특성으로 인해 이 소재는 산업 분야에서 활용하기에 적합합니다. 이 소재는 전기 및 전자 분야에서도 하우징 및 커넥터 생산에 활용됩니다. 또한 자동차 산업에서 이 소재는 언더 후드 부품을 제조하는 데 사용됩니다. 바로가기 PPS 사출 성형 를 클릭해 자세히 알아보세요.
- 액정 폴리머(LCP)
LCP라고도 하는 이 자료는 다음과 같은 분야에서 활용되고 있습니다.
- 통신 분야
- 전자 산업(스위치 및 커넥터 제조)
- 자동차 산업(언더후드 부품 생산)
이 소재는 위에서 언급한 용도에 활용할 수 있는 다음과 같은 중요한 특성을 가지고 있습니다.
- 뛰어난 내화학성
- 높은 기계적 강도
- 우수한 치수 안정성
- 뛰어난 강성
- 폴리에테르에테르케톤(PEEK)
이 소재는 또한 반결정 구조를 가진 열가소성 플라스틱으로 PEEK라고도 합니다. 이 소재는 다음과 같은 특성을 나타냅니다.
- 높은 중량 대비 강도 비율
- 우수한 기계적 특성
- 뛰어난 내화학성
- 최대 250°C의 고온에서도 안정성 유지
위에서 언급한 PEEK의 특성을 고려하여 극한 환경 조건에 대한 저항성과 우수한 기계적 강도가 요구되는 부품 제조를 위해 다음과 같은 응용 분야에서 광범위하게 활용되고 있습니다. 바로가기 엿보기 플라스틱 사출 성형 를 클릭해 자세히 알아보세요.
- 반도체 산업
- 자동차 부문
- 항공우주 산업
- 의료 분야
- 폴리에테르이미드(PEI)
PEI라고도 하는 이 자료는 다음과 같은 중요한 특성을 제공합니다.
- 내염성
- 우수한 기계적 강도
- 높은 내열성
- 뛰어난 치수 안정성
- 우수한 전기적 특성
이 자료의 주요 활용 분야는 다음과 같습니다.
- 의료 부문(멸균 가능한 수술 기구 제조)
- 자동차 산업
- 전자 산업
- 항공우주 분야
- 폴리이미드(PI)
PI라고도 불리는 플로이마이드 소재는 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다.
- 우수한 기계적 특성
- 최대 400°C까지 뛰어난 열 안정성
- 우수한 내화학성
- 낮은 열 팽창
이 소재는 전자 산업, 항공 우주 분야 및 자동차 산업에서 다음과 같은 용도로 광범위하게 활용되고 있습니다.
- 전기 절연
- 열 차폐
- 엔진 부품 및 예비품
- 회로 기판
- 플루오로폴리머(FPE)
이 광범위한 범주에 속하는 고온 플라스틱 소재는 다음과 같습니다.
- 플루오르화 에틸렌 프로필렌
- 폴리테트라플루오로에틸렌
- 퍼플루오로알콕시
이러한 폴리머는 다음과 같은 특정 특성을 보이는 경향이 있습니다.
- 온도 안정성 향상
- 뛰어난 내화학성(산, 염기 및 여러 용제에 대한 내성)
- 낮은 마찰 계수
이러한 자료는 주로 다음 애플리케이션에서 활용됩니다.
- 와이어 코팅
- 반도체 공정
- 튜빙
- 씰
- 라이닝
- 화학 처리 장비
8.폴리페닐설폰(PPSU)
PPSU는 1960년대에 발견된 열가소성 고온 엔지니어링 플라스틱 부품입니다. 밀도는 1.24g/cm2, 흡수율은 0.22%, 수축률은 1.007(0.7%), 용융 온도는 190°C, 열변형 온도는 174°C에서 1.82MPa, 장기 사용 온도 범위는 -100°C~+150°C입니다. 이는 플라스틱 소재 중 최고 품질의 소재 중 하나입니다.
PPSU 플라스틱 소재의 간단한 성형 공정
사전 건조: PPSU는 재료의 수분을 제거하고 고온에서 가수분해 반응을 방지하기 위해 가공 전에 사전 건조해야 합니다. 건조 온도는 90℃-110℃이며, 건조 시간은 최소 3~4시간입니다.
예열: 재료의 유동성을 개선하기 위해 사출 성형 전에 PPSU를 예열해야 합니다. 예열 온도는 일반적으로 80~120°C입니다.
사출: PPSU를 금형에 주입합니다. 사출 유형과 사출 성형 벽 두께에 따라 사출 압력과 속도를 결정해야 합니다.
냉각: 이것은 다른 사출 성형 부품과 거의 동일하지만 PPSU는 ABS 또는 PC 소재보다 더 높은 금형 온도가 필요하므로 일반적으로 냉각 시간이 조금 더 길지만 이는 성형 부품의 벽 두께에 따라 다릅니다.
배출: 일단 PPSU 사출 성형 부품이 금형 캐비티에서 완전히 냉각되면 금형이 열리고 이젝터 시스템이 성형된 부품을 금형 밖으로 배출합니다.
후가공: 일부 부품은 고객의 요구 사항에 따라 가공, CNC 선삭, 세척 등 일부 후가공이 필요할 수 있습니다.
PPUS 몰딩 부품 적용,
PPUS는 매우 고가이며 일반적으로 내열, 내식성, 고강도 부품 및 단열 부품, 산업용 필름 등을 위해 전기 제품, 전자, 의료 산업, 젖병, 악기 및 항공 우주 부서에서 사용됩니다.
아래 표는 참고 용 고온 재료 중 일부이며 고온 플라스틱 성형 부품이 필요한 경우 당사에 문의 할 수 있습니다.
| 특징 | ASTM 테스트 | PTFE | PFA | FEP | ETFE | PCTFE | PVDF | PEEK | PPSU | PPS |
| 녹는점 | (대략적인 온도:C) | 327 | 308 | 270 | 260 | 211 | 175 | 343 | 250 | 278 |
| 최대 연속 사용 온도 | (20000시간, 이론값: ℃) | 260 | 260 | 200 | 150 | 120 | 150 | 260 | 180 | 240 |
| 열 전도성 | C177((W/cm-k).℃/cm) | 0.25 | 0.25 | 0.25 | 0.24 | 0.21 | 0.13 | 0.66 | 0.45 | 0.5 |
| 경도(해안) | 쇼어 D 경도 시험기 | D50-D65 | D60 | D55 | D70-D75 | D80 | D75-D85 | D85 | D85-95 | D87-95 |
| 인장 강도(Mpa) | D638 | 25-40 | 28-35 | 20-25 | 40-50 | 32-40 | 40-58 | 98 - 100 | 94-100 | >150 |
| 압축 강도(Mpa) | D695/1% 왜곡, 25°C | 5-6 | 5-6 | 5-6 | 11 | 9-12 | 13-14 | 25-35 | 95 | 27-134 |
| 연신율 (%) | D638 | 250-450 | 300-400 | 270-330 | 400-450 | 90-250 | 300-450 | 40-50 | 60-120 | 200 |
| 충격 강도(J/m) | D256 | 160-170 | 끊김 없음 | 끊김 없음 | 끊김 없음 | 135-145 | 1105 | 40-50 | 690 | 800 |
| 비율 | D792 | 2.13-2.22 | 2.12-2.27 | 2.12-2.27 | 1.70-1.86 | 2.10-2.14 | 1.76-1.78 | 1.26 - 1.32 | 1.32-1.5 | 1.32-1.5 |
| 수축률 | (이론적 가치) | 2%-5% | 4% | 3%-6% | 3%-4% | 1.5%-2% | 1.40% | 0.50% | 0.50% | 0.50% |
| 유전 상수 | D150/106HZ | 2.1 | 2.1 | 2.1 | 2.6 | 2.4 | 6.43 | 3.2 | 3.94 | 3.5 |
| 전기적 파괴 강도(MV/V) | D149/촬영 시간, 3.2mm | 19 | 20 | 20-24 | 16 | 20-24 | 10 | 25 | 6.3 | 17 |
| 내후성 | 우수 | 우수 | 우수 | 우수 | 우수 | 우수 | 우수 | 우수 | 우수 | |
| 화학 물질에 대한 내성 | 우수 | 우수 | 우수 | 우수 | 우수 | 우수 | 우수 | 우수 | 우수 | |
| 난연성, 난연성(%) | 산소 지수 농도 제한 | >95 | >95 | >95 | >31 | >95 | >43 | >95 | >95 | >95 |
고온 플라스틱의 가공 방법은 무엇입니까?
고온 플라스틱 가공에는 특수 기술이 사용됩니다. 또한 가공 과정에서 기계적 강도, 내열성 등 고온 플라스틱의 특성이 전체 제조 공정 동안 그대로 유지되도록 합니다.
고온 플라스틱에 가장 일반적이고 광범위하게 사용되는 가공 방법은 다음과 같습니다.
- 압축 성형
이 과정에서 열린 몰드 캐비티가 준비됩니다. 그런 다음 이 몰드 캐비티를 가열하고 계산된 양의 플라스틱을 그 안에 넣습니다. 그 후 이 몰드가 닫히고 재료에 적절한 압력이 가해집니다. 이 압력을 가하면 재료가 압축되고 재료가 필요한 모양으로 변형됩니다. 크기가 크고 복잡한 형상을 가진 부품은 이 방법으로 성형됩니다. 이러한 부품은 다른 성형 공정으로는 성형하기 어렵습니다. 압축 성형법으로 가공되는 재료에는 폴리에테르에테르케톤, 폴리이미드 및 열경화성 고온 플라스틱이 포함됩니다. 균일하고 결함 없는 최종 제품을 생산하려면 다음 파라미터를 제어해야 합니다.
- 온도
- 압력
- 성형 시간
- 사출 성형
이 가공 방법에서는 먼저 원하는 모양의 금형 캐비티를 준비합니다. 그 후 용융된 형태의 플라스틱 소재를 해당 금형 캐비티에 주입합니다. 이 사출은 고온과 고압에서 이루어집니다. 고온 플라스틱은 사출 성형을 통해 가장 일반적으로 가공됩니다. 이 가공 방법은 대량 생산 품목과 복잡한 모양에 적합합니다. 사출 성형으로 가공되는 재료는 불소 중합체, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르이미드 등으로 구성됩니다. 뒤틀림을 방지하고 치수 안정성을 달성하기 위해 제어해야 하는 파라미터는 다음과 같습니다:
- 냉각 속도
- 온도
- 부식성 환경에 대한 금형 재료 내성
- 고온에 대한 금형 재료 내성
- 압출
이 방법은 압출 공정을 사용하여 원하는 제품이나 품목을 생산합니다. 이 가공 기술에서는 원하는 모양의 영구 금형을 사용합니다. 용융된 형태의 플라스틱 소재를 압축력을 이용해 다이에 강제로 밀어 넣습니다. 그 결과 단면이 균일하고 연속적인 프로파일을 갖는 제품이 생산됩니다. 열 열화를 방지하기 위해서는 압출 온도 제어가 매우 중요합니다.
고온 플라스틱 압출 가공에서 압출 제품의 품질과 재료의 원활한 흐름은 재료마다 다릅니다. 따라서 원하는 품질을 얻기 위해 금형 형상과 나사 디자인을 조정합니다. 압출 공법을 통해 일반적으로 가공되는 가장 일반적인 고온 플라스틱에는 열가소성 복합재, 불소 중합체, 폴리페닐렌 설파이드 및 폴리에테르에테르케톤 등이 있습니다. 이 가공 방법을 통해 일반적으로 생산되는 제품은 다음과 같습니다.
- 튜브
- 시트
- 로드
- 고온 플라스틱의 프로파일
- 가공
이 가공 기술에는 고온 플라스틱을 성형하기 위해 다양한 기계와 공구가 사용됩니다. 이 방법에서 가장 일반적으로 사용되는 기계는 CNC 기계, 밀링 머신 및 선반 기계입니다. 이러한 종류의 가공은 형상이 복잡하고 부피가 작은 제품이나 품목에 적용됩니다. 이 방법은 재료의 저항성과 인성 때문에 특수한 툴링과 전문 기술이 필요합니다. 확인 PEEK CNC 가공 를 클릭해 자세히 알아보세요.
그러나 여전히 모든 종류의 고온 플라스틱은 이 기술을 사용하여 가공할 수 있습니다. 고온 플라스틱을 가공하는 과정에서 상당한 양의 열이 발생합니다. 이 열은 제품의 치수 정확도를 불안정하게 하고 재료의 열화를 확산시키는 데 결정적인 역할을 합니다. 이러한 열로 인한 악영향을 제거하기 위해 가공 공정 중에 윤활을 실시합니다.
- 적층 제조
이 가공 방법은 다른 가공 방법과 비교할 때 매우 독특합니다. 이 기술에서는 고온 플라스틱이 필라멘트 또는 분말 형태로 사용됩니다. 이 분말은 부품을 층별로 생산하는 데 사용됩니다. 이는 적층 제조 기술을 채택하여 수행됩니다. 주로 다음과 같은 두 가지 적층 제조 기술이 있습니다.
- 융합 증착 모델링
- 선택적 레이저 소결
이 프로세스는 프로토타입을 제작하는 데 적합합니다. 그러나 복잡한 형상을 가진 부품도 생산할 수 있습니다. 이 가공 방법은 재료 낭비를 최소화합니다. 적층 제조 방식과 호환되는 수많은 고온 플라스틱이 있습니다. 이러한 재료에는 폴리에테르에테르케톤과 폴리에테르이미드가 포함됩니다. 이 방법은 요구되는 치수 정확도와 기계적 특성을 달성하기 위해 공정 파라미터를 매우 정확하게 제어해야 합니다. 또한 이 가공 방법에는 고온 플라스틱 소재를 처리할 수 있는 특수 장비가 필요합니다.
결론
고온 플라스틱으로 인해 재료 과학은 새로운 지평을 열고 발전을 거듭하고 있습니다. 이러한 소재는 기계적 강도, 높은 온도 안정성, 산, 염기 및 용제와 같은 화학 물질에 대한 내성 등 매우 독특하고 특별한 특성을 제공합니다. 고온 플라스틱 소재는 강하고 가벼우며 내구성이 뛰어난 최고 성능의 예비 부품과 제품을 제조할 수 있게 해 주었습니다. 그 결과 전자, 자동차, 의료, 항공우주 등 모든 주요 분야와 산업에서 혁신을 경험했습니다.
기존의 플라스틱 소재는 고온을 견디지 못하고 성능이 저하됩니다. 그러나 고온 플라스틱은 고온에 견디는 특성이 뛰어나기 때문에 이러한 용도에 매우 적합합니다. 또한 고온 플라스틱은 부식 및 기계적 응력에 대한 저항성을 보여줍니다. 이러한 소재는 피로에 대한 저항성, 치수 안정성 유지, 극한의 작동 조건에서 전기 절연성과 같은 고유한 특성으로 인해 제품 및 예비 부품의 수명을 연장합니다.
고온 플라스틱 산업 분야에서 부품 및 예비 부품의 고성능을 요구하고 있기 때문에 그 중요성이 날로 커지고 있습니다. 재료 과학 및 가공 방법 분야의 첨단 연구 개발은 이러한 재료가 더 높은 요구 사항에 활용될 수 있음을 보여주고 있습니다. 이는 다양한 분야에서 안전성과 함께 효율성, 지속 가능성을 향상시킬 것입니다.양식의 상단