열변형 온도(HDT):정의, 의의 및 영향 요인

제조 재료, 특히 플라스틱을 선택할 때 기술 데이터 시트는 선택에 도움이 되는 많은 유용한 정보를 제공합니다. 열변형 온도(HDT)는 그러한 정보 중 하나이며 제품이 압력을 가해도 모양과 크기를 유지해야 하는지 아는 것이 중요합니다.

열변형 온도란 무엇인가요?

재료의 HDT는 고열에서 특정 하중을 받을 때 변형이 시작되는 온도입니다. 이러한 상황에서 플라스틱이 단단하거나 단단하게 유지되는 능력을 측정합니다. HDT가 높은 플라스틱은 더 높은 열에서 더 단단하게 유지되고, HDT가 낮은 플라스틱은 그리 많지는 않습니다. 그리고 그렇습니다. 이는 폴리머 및 플라스틱에만 해당되므로 금속은 이 문제를 해결해야 합니다(열간 경도 및 크리프 테스트와 같은 자체 버전이 있습니다).

HDT는 다음을 포함한 다양한 산업 분야에서 플라스틱 제품(또는 플라스틱으로 만들어진 부품이 포함된 제품)의 엔지니어링, 설계 및 제조에 유용합니다(사실 필수).

• 포장
• 항공우주
• 자동차
• 전자
• 의료
• 소비재
• 건설업
• 사출 성형

포장 시 식료품점, 우체국, 심지어 집에 있는 용기는 쌓여 있고 찌그러지며 때로는 열에 노출되지만 압력을 가해도 휘어지지 않습니다. 대시보드와 같은 자동차 부품도 마찬가지입니다. 자동차는 직사광선 아래 몇 시간 동안 방치되어 있는 경우가 많지만, 가방이나 휴대폰을 올려놓았을 때 대시보드가 ​​가라앉는다면 그야말로 재앙이 될 것입니다. 사출 성형에서 재료의 HDT는 공정 사이클 시간을 결정하는 요소 중 하나입니다. 또한 플라스틱이 구조용 부품으로 사용하기에 적합한지 여부를 결정하는 중요한 요소이기도 합니다. 당연히 꽤 힘든 작업이기 때문입니다.

열변형온도(HDT)의 중요성은 무엇인가요?

HDT는 재료를 구조용으로 사용할 수 없는 온도를 결정하는 데 유용한 게이지입니다. 이 값은 재료를 서로 비교하는 데 사용할 수 있습니다. 이는 또한 성형된 플라스틱 부품이 기계적 부하를 받고 열에 노출될 때 어떻게 작동하는지 나타내는 데 도움이 됩니다. HDT는 사출 성형 산업에서 중요한 특성입니다. 이를 통해 폴리머의 성형성에 대한 통찰력을 얻을 수 있습니다. 

사출 성형 공정의 배출 단계에서는 새로 성형된 물체에 부하가 가해집니다. 재료는 이젝터 핀이 재료를 금형 밖으로 밀어낼 만큼 충분히 단단해야 합니다. 두 재료의 HDT 값 간의 상대적인 차이는 적절한 냉각 속도와 온도를 결정하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이젝터 핀은 여전히 ​​HDT보다 높은 부드럽고 유연한 플라스틱에 가라앉습니다. 그러나 그 온도 이하에서는 단단해지고 금형에서 밀어내기가 더 쉬워집니다. HDT가 높을수록 성형 공정이 더 빨라집니다.  

HDT(열변형 온도)는 3D 프린팅 재료, 특히 FDM(융합 증착 모델링) 및 Polyjet 장치를 사용할 때 중요한 특성입니다. 소재를 가열하고 녹여 입체적인 물체를 만들기 때문에 중요한 고려사항이 됩니다. 인쇄 과정에서 재료는 고온에 노출됩니다. 최종 제품이 내구성이 있고 올바르게 보이도록 모양과 구조적 무결성을 유지해야 합니다. 

3D 프린팅 재료마다 HDT 값이 다릅니다. 재료 선택은 특정 용도 및 작동 조건에 따라 달라집니다. 예를 들어, 3D 프린팅 부품이 고온 환경에서 사용되는 경우 모양과 특성을 유지하려면 HDT 값이 높아야 합니다.

자세한 내용은 3D 프린팅 작동 방식에 대한 가이드를 참조하세요.

열변형 온도(HDT)를 측정하는 방법

재료의 HDT를 계산하려면 가열, 로딩 및 측정 시스템이 필요합니다. 이 모든 시스템은 HDT 테스트 장비/장치(아래 그림)에서 제공됩니다. HDT의 표준 측정 시스템은 ASTM(American Society for Testing and Materials) D 648이며 이는 ISO 75 국제 표준과 유사합니다.

HDT 측정 과정은 다음 4단계로 구성됩니다:

1. 샘플은 3점 굽힘 구성으로 준비되어 기계에 로드됩니다. 즉, 중간에 압력이 가해질 수 있도록 샘플의 양쪽 끝이 지지됩니다.
2. 일정한 굽힘 응력(테스트 대상에 따라 0.46MPa 또는 1.8MPa)이 중간에 적용됩니다.
3. 플라스틱에 영향을 주지 않는 광유나 실리콘 오일을 열전달 수단으로 사용하고 온도를 2°C/min(±0.2°C/min)의 제어된 속도로 점진적으로 상승시킵니다.
4. 샘플은 모든 단계와 온도에서 모니터링되며 0.25mm 변형되면 HDT가 됩니다.