오늘날 빠르게 발전하는 산업 환경에서 플라스틱 소재는 탁월한 성능과 광범위한 응용 분야로 인해 없어서는 안 될 구성 요소가 되었습니다. 이는 일상생활 어디에나 있을 뿐만 아니라 첨단 산업, 의료 장비, 자동차 제조, 항공우주 등 다양한 분야에서 중요한 역할을 합니다. 재료 과학이 지속적으로 발전함에 따라 플라스틱 재료의 다양성과 성능이 계속 증가하고 있으며 엔지니어와 설계자에게 더 많은 선택과 도전 과제를 제시하고 있습니다. 특정 응용 분야에 대한 수많은 옵션 중에서 가장 적합한 플라스틱 재료를 선택하는 방법은 복잡하면서도 중요한 문제가 되었습니다. 이 기사는 독자가 플라스틱 재료의 기본 특성, 가공 기술, 성능 요구 사항, 최종 제품의 성능과 비용에 어떤 영향을 미치는지. 다양한 플라스틱 재료의 화학적, 물리적 특성에 대해 논의하고 다양한 환경 및 적용 조건에서 성능을 분석하며 실용적인 선택 조언을 제공합니다. 플라스틱 소재 선택 과정을 자세히 살펴봄으로써 독자들이 제품 설계 및 개발 단계에서 정보에 입각한 결정을 내릴 수 있도록 돕고 제품의 신뢰성, 내구성 및 경제성을 보장할 수 있기를 바랍니다. 이 서문에 이어 우리는 여행을 시작할 것입니다. 플라스틱 소재의 세계로 들어가 그 비밀을 탐구하고 이 지식을 실제 제품 디자인에 적용하는 방법을 배웁니다. 귀하가 숙련된 엔지니어이든 재료 과학 분야의 초보자이든 관계없이 이 기사가 귀하에게 귀중한 정보와 영감을 제공할 수 있기를 바랍니다. 플라스틱 소재 선택의 신비를 밝히기 위한 여정을 함께 시작하겠습니다.
플라스틱 소재 선택
현재까지 10,000가지가 넘는 유형의 수지가 보고되었으며 그 중 수천 개가 산업적으로 생산되었습니다. 플라스틱 재료를 선택하려면 다양한 수지 유형 중에서 적절한 종류를 선택해야 합니다. 언뜻 보기에 사용 가능한 다양한 플라스틱 종류는 다음과 같습니다. 압도적입니다. 그러나 모든 수지 유형이 널리 적용되는 것은 아닙니다. 우리가 언급하는 플라스틱 재료의 선택은 임의적이지 않고 일반적으로 사용되는 수지 유형 내에서 필터링됩니다.
플라스틱 재료 선택 원칙:
I. 플라스틱 재료의 적응성
• 다양한 재료의 성능 비교;
• 플라스틱 선택에 적합하지 않은 조건;
• 플라스틱 선택에 적합한 조건.
II.플라스틱 제품의 성능
플라스틱 제품의 사용 조건:
a. 플라스틱 제품의 기계적 응력;
b. 플라스틱 제품의 전기적 특성;
c. 플라스틱 제품의 치수 정밀도 요구 사항;
d. 플라스틱 제품의 투과성 요구 사항;
e. 플라스틱 제품의 투명성 요구 사항;
f. 플라스틱 제품의 외관 요구 사항.
플라스틱 제품의 사용 환경:
a.주위 온도;
b.주변 습도;
c.연락 매체;
d. 환경의 빛, 산소 및 방사선.
III.플라스틱의 가공성능
• 플라스틱의 가공성;
• 플라스틱 가공 비용;
• 플라스틱 가공 중에 생성된 폐기물.
IV.플라스틱 제품의 비용
• 플라스틱 원료 가격;
• 플라스틱 제품의 수명;
• 플라스틱 제품의 유지관리 비용.
실제 선택 과정에서 일부 수지는 특성이 매우 유사하여 선택하기가 어렵습니다. 어느 것이 더 적절한지 선택하려면 결정을 내리기 전에 다각적인 고려와 반복적인 무게 측정이 필요합니다. 따라서 플라스틱 재료 선택은 매우 복잡합니다. 한 가지 주목할 점은 다양한 서적과 출판물에서 인용되는 플라스틱 소재의 성능 데이터는 특정 조건에서 측정된 것이므로 실제 작업 조건과 크게 다를 수 있다는 점입니다.
재료 선택 단계:
개발할 제품의 설계 도면을 볼 때 재료 선택은 다음 단계를 따라야 합니다.
• 먼저, 플라스틱 소재를 사용하여 제품을 제조할 수 있는지 여부를 결정합니다.
• 둘째, 플라스틱 재료를 제조에 사용할 수 있다고 판단되면 어떤 플라스틱 재료를 선택할 것인지가 다음 고려사항이 됩니다.
제품 정밀도에 따른 플라스틱 재료 선택:
정밀 등급 사용 가능한 플라스틱 소재 품종
1 없음
2 없음
3 PS, ABS, PMMA, PC, PSF, PPO, PF, AF, EP, UP, F4, UHMW, PE 30%GF 강화 플라스틱(30%GF 강화 플라스틱의 정밀도가 가장 높음)
PA 4종, 염소화폴리에테르, HPVC 등
5 POM, PP, HDPE 등
6 SPVC, LDPE, LLDPE 등
플라스틱 제품의 내열성 측정 지표:
일반적으로 사용되는 지표로는 열변형 온도, 마틴 내열 온도, Vicat 연화점 등이 있으며 열변형 온도가 가장 일반적으로 사용됩니다.
일반 플라스틱의 내열 성능(미개질):
재료 열변형 온도 Vicat 연화점 Martin 내열 온도
HDPE 80℃ 120℃ -
LDPE 50℃ 95℃ -
EVA - 64℃ -
PP 102℃ 110℃ -
PS 85℃ 105℃ -
PMMA 100℃ 120℃ -
PTFE 260℃ 110℃ -
ABS 86℃ 160℃ 75℃
PSF 185℃ 180℃ 150℃
POM 98℃ 141℃ 55℃
PC 134℃ 153℃ 112℃
PA6 58℃ 180℃ 48℃
PA66 60℃ 217℃ 50℃
PA1010 55℃ 159℃ 44℃
PET 70℃ - 80℃
PBT 66℃ 177℃ 49℃
조달청 240℃ - 102℃
PPO 172℃ - 110℃
PI 360℃ 300℃ -
LCP 315℃ - -
내열성 플라스틱 선택 원칙:
• 내열성 수준을 고려하십시오.
a. 비용이 증가할 수 있으므로 너무 높게 선택하지 않고 내열성 요구 사항을 충족하십시오.
b. 변형된 일반 플라스틱을 사용하는 것이 좋습니다. 내열성 플라스틱은 대부분 특수 플라스틱에 속하며 가격이 비싸고 일반 플라스틱은 상대적으로 저렴합니다.
c. 내열성 변형의 여지가 큰 일반 플라스틱을 사용하는 것이 좋습니다.
• 내열성 환경 요인을 고려하십시오.
a. 순간적이고 장기적인 내열성;
b. 건식 및 습한 내열성;
c.중간 부식에 대한 저항성;
d.산소 및 무산소 내열성;
e.로드 및 언로드 내열성.
플라스틱의 내열성 변형:
충전된 내열성 수정:
유기 물질을 제외한 대부분의 무기 광물 충전재는 플라스틱의 내열 온도를 크게 향상시킬 수 있습니다. 일반적인 내열 충전재에는 탄산칼슘, 활석, 실리카, 운모, 소성 점토, 알루미나 및 석면이 포함됩니다. 입자 크기가 작을수록 필러는 수정 효과가 더 좋습니다.
• 나노 필러:
• 5%나노 몬모릴로나이트로 채워진 PA6, 열변형 온도를 70°C에서 150°C로 높일 수 있습니다.
• 10% 나노 해포석으로 채워진 PA6, 열변형 온도를 70°C에서 160°C로 높일 수 있습니다.
• 합성운모 5%로 채워진 PA6, 열변형 온도를 70°C에서 145°C로 높일 수 있습니다.
• 기존 필러:
• 활석 30%를 함유한 PBT, 열변형 온도를 55°C에서 150°C로 높일 수 있습니다.
• PBT를 30% 운모로 충전하면 열변형 온도를 55°C에서 162°C로 높일 수 있습니다.
강화된 내열성 수정:
강화 수정을 통해 플라스틱의 내열성을 높이는 것은 충전보다 훨씬 효과적입니다. 일반적인 내열성 섬유에는 주로 석면 섬유, 유리 섬유, 탄소 섬유, 수염 및 폴리가 포함됩니다.
• 내열성 변형을 위해 30% 유리 섬유로 강화된 결정성 수지:
• PBT의 열변형 온도가 66°C에서 210°C로 높아졌습니다.
• PET의 열변형 온도가 98°C에서 238°C로 높아졌습니다.
• PP의 열변형 온도가 102°C에서 149°C로 높아졌습니다.
• HDPE의 열변형 온도가 49°C에서 127°C로 높아졌습니다.
• PA6의 열변형 온도가 70°C에서 215°C로 높아졌습니다.
• PA66의 열변형 온도가 71°C에서 255°C로 높아졌습니다.
• POM의 열변형 온도가 110°C에서 163°C로 높아졌습니다.
• PEEK의 열변형 온도가 230°C에서 310°C로 높아졌습니다.
• 내열성 개질을 위해 유리섬유 30%로 강화된 비정질 수지:
• PS의 열변형 온도가 93°C에서 104°C로 높아졌습니다.
• PC의 열변형 온도가 132°C에서 143°C로 높아졌습니다.
• AS의 열변형 온도가 90°C에서 105°C로 높아졌습니다.
• ABS의 열변형 온도가 83°C에서 110°C로 높아졌습니다.
• PSF의 열변형 온도가 174°C에서 182°C로 높아졌습니다.
• MPPO의 열변형 온도가 130°C에서 155°C로 높아졌습니다.
플라스틱 혼합 내열성 변형
내열성을 높이기 위한 플라스틱 블렌딩은 내열성이 낮은 수지에 내열성이 높은 수지를 결합시켜 내열성을 높이는 것입니다. 내열성 개선은 내열성 개질제를 첨가한 것만큼 크지는 않지만, 장점은 내열성을 향상시키면서 재료의 원래 특성에 큰 영향을 미치지 않습니다.
• ABS/PC: 열변형 온도를 93°C에서 125°C로 높일 수 있습니다.
• ABS/PSF(20%): 열변형 온도는 115°C에 도달할 수 있습니다.
• HDPE/PC(20%): Vicat 연화점을 124°C에서 146°C로 높일 수 있습니다.
• PP/CaCo3/EP: 열변형 온도를 102°C에서 150°C로 높일 수 있습니다.
플라스틱 가교 내열성 변형
내열성을 향상시키기 위해 플라스틱을 가교시키는 것은 내열성 파이프 및 케이블에 일반적으로 사용됩니다.
• HDPE: 실란 가교 처리 후 열변형 온도를 원래 70°C에서 90-110°C로 높일 수 있습니다.
• PVC: 가교 후 열변형 온도를 원래 65°C에서 105°C로 높일 수 있습니다.
투명 플라스틱의 특정 선택
I.매일 투명 재료 사용:
• 투명 필름: 포장에는 PE, PP, PS, PVC 및 PET 등이 사용되며 농업용으로는 PE, PVC 및 PET 등이 사용됩니다.
• 투명 시트 및 패널: PP, PVC, PET, PMMA 및 PC 등을 사용합니다.
• 투명 튜브: PVC, PA 등을 사용합니다.
• 투명병: PVC, PET, PP, PS, PC 등을 사용합니다.
II.조명 장비 재료:
주로 램프 갓으로 사용되며 일반적으로 PS, 수정 PS, AS, PMMA 및 PC로 사용됩니다.
III.광학 기기 재료:
• 하드 렌즈 본체: 주로 CR-39 및 JD를 사용합니다.
• 콘택트렌즈: HEMA를 일반적으로 사용합니다.
IV.유리 유사 재료:
• 자동차 유리: 일반적으로 PMMA와 PC를 사용합니다.
• 건축용 유리: 일반적으로 PVF와 PET를 사용합니다.
V.태양에너지 재료:
일반적으로 사용되는 PMMA, PC, GF-UP, FEP, PVF 및 SI 등.
VI.광섬유 재료:
코어층은 PMMA 또는 PC를 사용하고, 클래딩층은 플루오로올레핀 폴리머, 불소화 메틸 메타크릴레이트 유형입니다.
VII.CD 자료:
일반적으로 사용되는 PC 및 PMMA.
VIII.투명 캡슐화 재료:
표면 경화 PMMA, FEP, EVA, EMA, PVB 등.
하우징의 다양한 목적에 맞는 특정 재료 선택
• TV 하우징:
• 작은 크기: 수정된 PP;
• 중간 크기: 수정된 PP, HIPS, ABS 및 PVC/ABS 합금;
• 대형 크기: ABS.
• 냉장고 도어 라이너 및 내부 라이너:
• 일반적으로 HIPS 보드, ABS 보드 및 HIPS/ABS 복합 보드를 사용합니다.
• 현재 ABS가 주요 재료이며 Haier 냉장고만이 수정된 HIPS를 사용합니다.
• 세탁기:
• 내부 버킷 및 커버는 주로 PP를 사용하며, 소량은 PVC/ABS 합금을 사용합니다.
• 에어컨:
• 강화된 ABS,AS,PP를 사용한다.
• 선풍기:
• ABS,AS,GPPS를 사용하십시오.
• 진공청소기:
• ABS, HIPS, 변성 PP를 사용하십시오.
• 철:
• 비내열성: 변성 PP;
• 내열성: ABS, PC, PA, PBT 등.
• 전자레인지 및 밥솥:
• 비내열성: 변성 PP 및 ABS;
• 내열성 : PES, PEEK, PPS, LCP 등.
• 라디오, 테이프 녹음기, 비디오 녹음기:
• ABS, HIPS 등을 사용하십시오.
• 전화:
• ABS, HIPS, 변성 PP, PVC/ABS 등을 사용하십시오.
