제조업체는 니켈, 스테인리스강 같은 금속을 고성능 애플리케이션에 사용하는 경향이 있습니다. 이들은 내열성이 매우 높기 때문입니다. 예를 들어 니켈 기반 합금은 고온, 순환 열 노출, 높은 탄소 환경에서도 강도를 유지합니다. 금속이 플라스틱보다 내열성이 높은 경향이 있지만, 엔지니어가 고성능 애플리케이션에 내열 플라스틱을 사용하는 것이 이득인 경우가 많습니다.
내열 플라스틱은 크게 열경화성 수지와 열가소성 수지 두 범주로 나뉩니다. 열경화성 수지는 열에 노출되면 경화되며 경화 후 재성형할 수 없습니다. 고성능 열가소성 수지는 가열 시 용융되고 냉각 시 고체화되며 냉각 후 재용융이 가능합니다. 열가소성 수지의 구조적 무결성은 각 소재 고유의 유리 전이 온도(Tg)와 녹는점 등의 요인에 영향을 받습니다. 150°C 이상, 단기적으로 250°C 이상에서도 구조적 능력을 유지하는 고성능 열가소성 수지 선택지가 존재합니다.
내열성 외에도 이 소재들은 내화학성, 내식성, 우수한 전기·열 절연체입니다. 일반적인 고성능 애플리케이션으로는 자동차 산업의 피스톤 부품, 항공우주 산업의 케이블 도관, 반도체 산업의 해저 커넥터 등이 있습니다. 극도로 높은 온도에 노출될 부품을 설계할 때 제품 팀은 이 5가지 내열 플라스틱을 고려해야 합니다.
열가소성 수지는 분자 구조에서 내열성을 얻습니다. 지방족 기 대신 강성 방향족 고리를 수지에 추가하면 분자 사슬의 골격이 제한되고 강화되어 화학 결합 두 개가 끊어져야 사슬이 끊어지는 구조가 됩니다. 이 새로운 구조로 열가소성 수지의 화학적·내열성이 열경화성 수지와 동등하거나 더 좋아질 수 있습니다.
열을 견디는 다섯 가지 플라스틱을 소개합니다.
ULTEM®으로 알려진 폴리에테르이미드(PEI)는 오늘날 시장에서 구할 수 있는 몇 안 되는 비정질 고성능 열가소성 수지 중 하나입니다. 강하고 내화학성·내연성이 있으며 35년 이상 제조 업계의 주력 소재로 쓰여 왔습니다. ULTEM은 모든 고성능 열가소성 수지 중 가장 높은 유전 강도를 자랑합니다.
이 소재는 219°C의 매우 높은 녹는점과 170°C의 최대 연속 사용 온도를 가져 회로 기판, 식품 멸균 장비, 특히 항공기 부품에 이상적입니다. ULTEM은 상업용 항공우주 산업에 사용되는 몇 안 되는 수지 중 하나로, 크리프 저항성에서 다른 열가소성 수지를 능가하고 다양한 연료와 냉각제 존재 하에서도 잘 견딥니다. 하지만 극성 염소화 용제 존재 시 균열이 생기기 쉽습니다. 이 소재는 방화 차단재와 항공기 시트 커버에 쓰입니다.
ULTEM은 이 리스트의 다른 많은 플라스틱처럼 꽤 비쌉니다. 또한 PEEK보다 충격 강도와 사용 온도가 낮습니다.
폴리에테르에테르케톤의 약자인 PEEK는 반결정성 고성능 엔지니어링 열가소성 수지로 내화학성, 내마모성, 내피로성, 내크리프성, 내열성을 모두 갖췄습니다. 이 소재는 어떤 온도에서든 금속을 많은 애플리케이션에서 대체할 만큼 강하고 가혹한 환경에 적응력이 뛰어납니다. PEEK는 단기간 310°C, 녹는점 371°C 이상을 견딥니다. 무엇보다 모든 고성능 폴리머 중 가장 높은 인장 강도와 굴곡 강도를 가집니다.
금속 같은 내구성 덕분에 PEEK는 다양한 의료 기기, 자동차 변속기 활성 부품, 항공기 외부 부품에 널리 쓰입니다. 사출 성형이나 압출로 쉽게 가공할 수 있고, 고체 PEEK는 CNC 가공과도 호환된다는 추가 이점도 있습니다.
이 인기 있는 열가소성 수지에도 자외선과 특정 산에 취약하다는 작은 단점이 있습니다. 하지만 PEEK는 여전히 모든 엔지니어가 보유해야 할 다재다능한 열가소성 수지입니다.
테플론으로 잘 알려진 PTFE는 부드럽고 내열성이며 저마찰 플라스틱으로 뛰어난 내화학성을 가집니다. 높은 굴곡 강도, 적절한 내후성, 뜨겁고 습한 환경에서 우수한 전기 절연력을 가집니다.
PTFE는 거의 완전히 화학적으로 불활성이며 대부분의 용매에 난용성이라 고온 애플리케이션에 이상적입니다. PTFE는 모든 열가소성 수지 중 가장 높은 녹는점 중 하나인 327°C를 가지며 매우 넓은 작동 온도 범위를 가집니다. -200°C에서 +260°C까지 열적으로 안정적으로 사용할 수 있습니다.
PTFE는 상업적 애플리케이션으로 가장 잘 알려져 있습니다. 또한 부식성 물질로부터 파이프를 보호하고, 열교환기를 코팅하며, 전기 부품 절연체로 쓰입니다.
PTFE는 극한의 고온과 저온에서 뛰어나지만, 상온에서는 기계적 특성이 일반적으로 동급 플라스틱보다 열등합니다. 크리프, 마모, 방사선에 민감하고 연기가 독성이 있을 수 있습니다. 또한 PTFE 가공 비용이 꽤 비싸다는 점도 유의해야 합니다.
폴리벤즈이미다졸(PBI)은 오늘날 시장에 나온 어떤 엔지니어링 열가소성 수지보다 가장 높은 내열·내마모성, 강도, 기계적 특성 안정성을 가집니다. PBI 섬유는 알려진 녹는점이 없고, 타지 않으며, 다른 플라스틱에 달라붙지 않습니다. 이 소재는 불활성 환경에서 최대 연속 사용 온도 398°C, 공기 중 343°C, 단기 노출 시 537°C까지 견딥니다.
이 모든 강점에도 불구하고 PBI는 믿을 수 없을 만큼 비싸고 제조가 어렵습니다. 엔지니어는 이 소재를 가공하기 위해 다이아몬드 공구를 써야 하는 경우가 많아 비용이 더 올라갑니다. 설계 관점에서 PBI의 주요 단점은 노치 민감성입니다. 제품 설계자는 모든 날카로운 모서리와 코너를 피하고 모든 표면 마감을 매끄럽게 해야 합니다.
폴리디사이클로펜타디엔(pDCPD)은 화학적·내식·내열성과 강성·충격 강도의 훌륭한 조합을 제공하도록 맞춤 설계된 열경화성 폴리머입니다. 이 소재는 열경화성 수지의 성형 유연성과 최상급 엔지니어링 열가소성 수지의 고성능 특성을 결합합니다. 열변형 온도는 최대 120°C입니다.
pDCPD는 부품 크기나 중량 제한이 사실상 없어 가변 벽 두께, 성형 보강 리브 등이 생산 속도를 늦추지 않습니다. pDCPD는 비교적 새로운 소재로 아직 적용 분야는 제한적이지만, 내식성 화학 공정 장비, 정화조, 수처리 장비에서 가능성을 보여주고 있습니다.
엔지니어와 제조업체는 첨가제와 열안정제를 사용해 대부분의 플라스틱 성능을 높이고 내열성을 개선할 수 있습니다. 가장 흔한 세 가지 첨가제는 항산화제, 난연제, 가공 보조제입니다. 각 첨가제는 서로 다른 기능을 제공하며 폴리머의 내구성에 기여합니다.
열안정제는 제조 중이나 최종 부품의 정상 사용 중 폴리머를 열 손상으로부터 보호하며, 오늘날 대부분의 폴리머에 첨가됩니다. 열안정제는 폴리머의 외관, 강도, 탄성도 보존합니다.
고온 애플리케이션에서는 이 고성능 플라스틱 중 어느 것이든 열을 견딜 수 있습니다. 하지만 아무 소재나 되는 것은 아닙니다. 엔지니어는 특정 애플리케이션에 가장 적합한 내열 플라스틱을 선택하기 위해 조사해야 합니다. 잘못된 소재를 선택하면 부품 기능이 손상되고 처음부터 다시 시작해야 할 위험이 있습니다.
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산업기술
플라스틱 식품 포장은 운송 중 제품 신선도와 품질 유지, 유통기한 연장, 식품의약국(FDA) 규정 준수에 필수적입니다. 섭취 제품과 접촉하는 플라스틱은 FDA 규정을 준수하고 플라스틱 식품 포장에 사용하기에 안전한 소재를 사용해야 합니다. 이는 소비자 안전을 보장하고 식품 안전법 위반으로부터 비즈니스를 보호합니다. 식품 안전에 있어서는 안전을 최우선으로 하는 것이 최선입니다. 식음료 산업의 설계 팀은 최고의 식품 안전 플라스틱 소재가 무엇인지 알아야 제품을 소비자에게 안전하게 유지할 수 있습니다. 식품 접촉용 상위 5가지 FDA 승
플라스틱 산업은 국가에서 가장 중요한 산업 중 하나입니다. 플라스틱은 식품 용기, 안전 장치, 어린이 장난감, 파티오 가구 등 우리 삶을 채웁니다. 이는 더 명백한 몇 가지 예일 뿐입니다. 플라스틱 수요가 Plastech Corporation과 The Oakwood Group 같은 산업을 디어본, 미시간에서 살게 만듭니다. Plastech Corporation 디어본의 많은 제조업체 중 하나인 Plastech Corporation은 전국 고객을 둔 맞춤형 사출 성형 서비스입니다. 사출 성형 다루는 Plastech 같은 기업은 사출
