CNC 가공을 위한 고성능 플라스틱 Top 11: 주요 이점

플라스틱은 현대 제조 산업에 필수적입니다. 널리 구할 수 있고, 대부분 저렴하며, 사출 성형, 3D 프린팅, CNC 가공 같은 인기 있는 제조 공정과 호환됩니다.

CNC 가공은 회전 공구와 드릴을 사용해 고체 소재 블록에서 체계적으로 소재를 제거함으로써 부품을 성형하는 감산 제조 공정입니다. 플라스틱 부품 제조 시 CNC 가공은 사출 성형보다 더 정밀합니다. 게다가 CNC 가공은 많은 다른 제조 방식보다 더 넓은 범위의 플라스틱과 호환되므로, 가공을 통한 부품 생산은 많은 제품 팀에게 바람직한 선택입니다. 오늘날 사용 가능한 11가지 가장 일반적인 CNC 가공 플라스틱을 소개합니다:

11가지 일반적인 CNC 플라스틱

1. 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 (ABS)

ABS는 내충격성과 내충격 강도, 높은 내열성, 좋은 가공성으로 알려진 인기 있는 엔지니어링 열가소성 수지입니다. 이 플라스틱은 좋은 절연체로 전기 응용 분야에 이상적이며, 시간이 지나도 기계적으로 안정적입니다.

ABS가 매우 가볍고 저렴하며 널리 구할 수 있어 많은 제품 팀이 급속 프로토타이핑에 사용합니다. 다른 일반적인 응용 분야로는 전자 인클로저, 키보드 캡, 자동차 대시보드 구성 요소가 있습니다.

ABS가 강하지만 특정 그리스, 용제, 알코올에 의한 마모에 매우 취약합니다. 또한 열 안정제로 처리되거나 변형되지 않은 일반 ABS 등급은 쉽게 타며, 불꽃이 제거된 후에도 때때로 계속 타기도 합니다.

기계적 사양:

• 파단 시 신율: 10~50%
• 굴곡 계수: 1.6~2.4 GPa
• 인장 강도: 29.8~43 MPa
• 경도 쇼어 D: 100

2. 나일론 66

나일론은 폴리아마이드(PA)로도 알려진, 낮은 마찰, 높은 내충격 강도, 높은 내마모성 및 내화학성, 전반적으로 우수한 기계적 특성을 가진 엔지니어링 열가소성 수지의 광범위한 범주입니다.

나일론 66은 자동차 및 의료 기기를 포함한 많은 산업의 다양한 응용 분야에 충분히 강하고 내구성이 있어 CNC 가공에 특히 적합합니다. 이 플라스틱은 자연적으로 고성능이며, 많은 마모를 견디고 오일과 연료로 인한 손상을 저항합니다. 그러나 나일론 66은 수분을 흡수하면 치수 안정성이 낮고, 수분을 매우 쉽게 흡수합니다. 또한 강한 무기산 존재 시 잘 견디지 못합니다.

기계적 사양:

• 파단 시 신율: 150~300%
• 굴곡 계수: 2965 MPa
• 인장 강도: 76 MPa
• 경도: 116, Rockwell R

3. 폴리에테르에테르케톤 (PEEK)

PEEK는 특이한 기계적 특성 조합으로 알려진 고성능 열가소성 수지입니다. 이 플라스틱은 화학물질, 마모, 크리프, 피로, 액체, 최대 260°C(480°F)의 온도에 강합니다. 또한 가볍고 가혹한 환경 조건을 견딜 만큼 강하며, 모든 일반적인 용매에 불용성입니다. 게다가 PEEK는 재활용 가능하고 생체적합성입니다.

나일론처럼 PEEK는 CNC 가공에서 금속을 대체하는 데 자주 사용됩니다. 일반적인 응용 분야로는 피스톤 유닛, 중요한 비행기 엔진 부품, 치과용 주사기가 있습니다.

이 모든 강점에도 불구하고 PEEK는 자외선에 강하지 않고 할로겐이나 나트륨 존재 시 잘 견디지 못합니다. 또한 시장에서 더 비싼 CNC 가공 플라스틱 중 하나이므로, 제품 팀은 가장 까다로운 응용 분야에만 사용하는 것을 고려해야 합니다.

기계적 사양 (비충전 PEEK):

• 파단 시 신율: 30~150%
• 굴곡 계수: 3.7~4 GPa
• 밀도: 1.26~1.32 g/cm³
• 인성 (상온 노치드 이조드 충격): 80~94 J/m

4. (폴리아세탈 폴리옥시메틸렌) POM

가장 일반적으로 상업명인 Delrin으로 알려진 POM은 모든 CNC 플라스틱 중 가장 가공하기 쉬운 것 중 하나입니다. 제품 팀은 높은 강도, 높은 강성, 우수한 내열성, 내마모성, 내후성, 내화학성, 내연료성을 가진 플라스틱이 필요할 때 POM을 선택합니다.

Delrin 570과 150은 CNC 가공에 사용되는 가장 일반적인 POM 등급으로, 우수한 치수 안정성을 가지며 타이트한 공차의 정밀 부품 제작에 이상적입니다. 그러나 이 플라스틱은 산에 대한 내성이 낮습니다. 또한 접착하기 어려울 수 있습니다. POM의 일반적인 응용 분야로는 시트벨트 구성 요소, 전자담배, 인슐린 펜, 수도 미터가 있습니다.

기계적 사양 (Delrin 570):

• 인장 계수: 4900 MPa
• 굴곡 계수: 4600 MPa
• 충격 강도, 노치드 IZOD: 6 kJ/m²
• 파단 시 인장 강도: 53 MPa

5. 폴리카보네이트 (PC)

PC는 제조 산업에서 잘 알려져 있고 널리 사용됩니다. 가볍고 튼튼하며, 자연적으로 난연성이고 우수한 전기 절연 특성을 제공합니다. PC는 다른 엔지니어링 열가소성 수지보다 더 효율적입니다.

설계자는 PC가 자연적으로 투명하며 유리만큼 빛을 잘 투과하고, 착색도 잘 된다는 것을 알아야 합니다. 일반적인 응용 분야로는 안전 고글, 수술 기구, 차단기, CD/DVD가 있습니다.

불행히도 PC의 좋은 기계적 특성은 60°C 이상의 물에 장기간 노출되면 저하됩니다. 또한 PC가 희석산, 오일, 그리스에 강하지만, 탄화수소 마모에 취약하고 장시간 자외선 노출 후 시간이 지남에 따라 황변합니다.

기계적 사양:

• 파단 시 신율: 50~120%
• 굴곡 계수: 2.2~2.5 GPa
• 파단 시 인장 강도: 55~77 MPa
• 경도 쇼어 D: 90~95

6. 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE)

PTFE는 일반적으로 테플론으로 알려진 다용도 고성능 폴리머로, 상업용 제품을 설계하는 제품 팀에게 가치 있는 여러 기계적 특성을 가집니다. 이 플라스틱은 내화학성, 내온성, 내광성, 내자외선성, 내수성, 내후성, 내피로성을 가집니다. 우수한 비접착 특성으로 알려진 PTFE는 프라이팬 논스틱 코팅에 가장 흔히 사용되지만, 가스켓, 반도체 부품, 심지어 심장 패치에도 사용됩니다.

PTFE는 모든 고체 소재 중 가장 낮은 마찰 계수를 가지며 상위 5대 내식성 플라스틱 중 하나입니다. 그러나 PTFE의 기계적 특성은 일반적으로 실온에서 다른 엔지니어링 플라스틱보다 열등합니다. 이는 적절한 충전재를 추가해 개선할 수 있습니다. 또한 PTFE로 만든 부품의 두께에는 제한이 있는데, 일반적으로 2인치 두께의 판이나 막대로만 제공되기 때문입니다. PTFE는 크리프와 마모에도 민감합니다.

기계적 사양:

• 파단 시 신율: 300~550%
• 인장 계수: 550 MPa
• 내전압: 19.7 kV/mm
• 동적 마찰 계수: 0.04

7. 고밀도 폴리에틸렌 플라스틱 (HDPE)

HDPE는 응력 균열, 화학물질, 부식성 물질에 낮은 온도에서도 강한 유연하고 가공하기 쉬운 플라스틱입니다. 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)과 같은 뛰어난 내충격 강도를 제공하면서 인장 강도는 4배 더 높습니다. 그러나 이 소재는 내자외선성이 낮습니다. 일반적인 응용 분야로는 플러그, 씰, 전기 절연체가 있습니다.

기계적 사양:

• 파단 시 신율: 500%
• 인장 강도: 4,000 PSI
• 밀도: 0.035 lbs/cu.in.
• 경도: Rockwell R65

8. 초고분자량 폴리에틸렌 (UHMW)

UHMW는 높은 내마모성과 내마모성을 가진 강하고 다용도이며 고도로 가공 가능한 플라스틱입니다. 제품 팀은 산업 응용 분야에 내구성 있고 저마찰 플라스틱이 필요할 때 이 소재를 찾습니다.

제품 팀은 UHMW가 높은 하중 응용 분야에 적합하지 않다는 점을 명심해야 합니다. 크리프에 매우 취약하며, 80~100°C를 초과하는 온도에서는 사용하지 않아야 합니다. UHMW는 트럭 베드 라이너, 식품 가공 기계 부품, 마모 스트립, 해양 독 펜더 패드에서 흔히 발견됩니다.

기계적 사양:

• 인장 강도: 3,100 PSI
• 굴곡 계수: 110,000 PSI
• IZOD 충격 (노치드): 18.0

9. 폴리메틸 메타크릴레이트 (PMMA)

PMMA는 아크릴 또는 아크릴 유리로 흔히 알려져 있으며, 내파손성으로 널리 알려진 강성 열가소성 수지입니다. 튼튼하고 가볍고 대부분의 실험실 화학물질에 강합니다. 그러나 염소화 또는 방향족 탄화수소, 케톤, 에테르와 함께 사용하면 분해됩니다.

폴리스티렌과 비교해 PMMA는 빛을 더 잘 투과하고 내후성과 내자외선성이 더 우수합니다. 설계 관점에서 이 플라스틱은 무제한 색상 옵션과 1.49의 굴절률을 제공합니다.

그러나 PMMA는 열, 충격, 마모, 마찰에 그리 강하지 않습니다. 또한 이 소재는 무거운 하중에서 균열되기 쉽습니다. 따라서 제품 팀은 온실 캐노피, 자동차 표시등 커버, 태양광 패널, 약물 테스트 장치 같은 저응력 응용 분야에만 PMMA를 고려해야 합니다.

기계적 사양:

• 파단 시 신율: 2~10%
• 굴곡 계수: 2.5~3.5 GPa
• 경도 쇼어 D: 90~99
• 파단 시 인장 강도: 38~70 MPa

10. 폴리프로필렌 (PP)

폴리프로필렌은 많은 다른 플라스틱에서 찾아볼 수 없는 독특한 특성 조합을 제공하는 비용 효율적인 CNC 가공 플라스틱입니다. 가볍고 부식성 환경에서 높은 내화학성을 가지며, 대부분의 유기 용제, 탈지제, 전해질에 강합니다.

LDPE와 HDPE와 비교해 PP는 내충격 강도가 낮지만 인장 강도에서 이를 만회합니다. PTFE와 유사하게 PP는 일반적으로 가공을 위해 3인치 시트로 제한되므로 부품 크기가 제한됩니다.

기계적 사양:

• 항복 인장 강도: 4800 PSI
• 굴곡 강도: 5400 PSI
• 굴곡 계수: 160,000 PSI
• 경도: 80 Rockwell R

11. 저밀도 폴리에틸렌 (LDPE)

LDPE는 저온 유연성과 내식성으로 알려진 강하지만 유연한 CNC 가공 플라스틱입니다. 용접과 열 밀봉이 쉽고 좋은 내화학성을 제공합니다.

LDPE는 주로 정형외과 보조기와 의족에 사용됩니다. 그러나 강성, 높은 구조적 강도, 고온 저항이 필요한 응용 분야에는 LDPE를 사용하지 않아야 합니다. 상업적으로 구할 수 있는 LDPE의 두께 제한으로 인해 부품 크기도 제한됩니다.

기계적 사양:

• 인장 강도: 1,400 PSI
• 굴곡 계수: 30,000 PSI
• IZOD 충격 강도 (노치드): 파단 없음

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