1. 프레스 가공이란?

Posted by 노구라
2017. 1. 6. 13:33 기술지식/플라스틱

1. 프레스 가공이란?

프레스 가공이란? 프레스 가공의 3 요소는? : 프레스 가공의 기초 지식 1

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프레스 가공의 기초 지식

업데이트 날짜 : 2016 년 12 월 26 일 (처음 게시) 
저자 : 소성 가공 교육 훈련 연구소小渡邦昭

우리들 주변에있는 제품의 대부분은 같은 것을 많이 만드는 대량 생산 방식으로 만들어져 있습니다. 이를 통해 제품을 저렴하게 구입할 수 있습니다. 이 대량 생산의 대표격이 프레스 가공이라고하는 가공 방법입니다. 본 연재에서는 9 차례에 걸쳐 프레스 가공의 기초 지식을 설명합니다. 제 1 회는 프레스 가공이란? 및 프레스 가공의 3 요소를 설명합니다.

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1. 프레스 가공이란?

프레스 가공은 어떤 가공 방법입니까? 친밀한 말로 표현한다면, 얇은 금속판을 잘라 구부려서 모양을 만드는 것이 필요한 모양을 만들어가는 (형성) 가공 방법입니다. 그러나 프레스 가공 현장에서 형성에만 주목하는 것이 기술 진보에 고립됩니다. 왜냐하면 프레스 가공은 형성 이외에도 다양한 기술 (제품의 재료, 형태를 만들어내는 도구, 도구를 만드는 기계, 도구에 힘을 가하여 가공 기계 등)에 의해 지원되고 매일 발전하고 있기 때문입니다.

프레스 가공으로 만들어진 제품에 요구되는 포인트는 다음 5 점입니다.

  • 기능을 만족하기
  • 끄 구부 모양을 만드는 등 가공이 가능한 모양이다
  • 프레스 가공하는 기계 나 도구, 심지어 제품에 사용되는 재료의 조달이 쉽다
  • 검사 항목 (양품 · 불량품의 판단)이 결정할 수있는
  • 좋은 제품을 빠르고 저렴 만들 수있는 것

이러한 요구 사항이 고려되어보다 뛰어난 것은 제품 설계부터 제작으로 이어집니다. 이와 같이, 프레스 가공 된 제품의 사용 환경 등 주변 상황을 충분히 이해하는 것이 중요합니다.

는 프레스 가공 방식을 구멍 펀치를 사용하여 생각해 봅시다. 구멍 펀치 종이에 신고를위한 구멍 도구입니다. 구멍 펀치 (공구)에 종이를 끼워 넣고 레버를 눌러 힘을 발생시켜 원형의 구멍을 뚫습니다. 이 일련의 흐름은 산업화 된 생산 현장에서 프레스 가공의 요소가 모두 포함되어 있습니다 ( 그림 1 ). 원형의 구멍 공구 (천공 공구)는 프레스 가공 현장의 금형에 해당합니다. 마찬가지로, 구멍 용지는 피 가공재 (가공 된 제품이 될 재료 주로 판상의 금속) 레버를 누르면 발생하는 강한 힘은 프레스 기계에 해당합니다. 유사한 기능은 쿠키와 야채를 별 모양으로 형성 경우도 볼 수 있습니다.

그림 1 : 구멍 펀치와 쿠키의 형식 정보에서 이미지 프레스 가공

그림 1 : 구멍 펀치와 쿠키의 형식 정보에서 이미지 프레스 가공

2. 프레스 가공의 3 요소

프레스 가공의 3 요소는 금형, 피 가공재 (프레스 가공 된 제품이다 재료로 가공되기 때문에, 피 가공재라고합니다) 프레스 기계입니다. 재차 프레스 가공을 전문 기술적 인 용어로 정의하면 다음과 같이 나타낼 수 있습니다.

2 개 이상의 대 (쌍)을 이루는 공구 (금형) 사이에 피 가공재를 놓고 공구에서 피 가공재에 강한 힘 (프레스 기계)를 추가하여, 피 가공재에 원래 모양으로 돌아 가기 수없는 변형을 준다.

실제 생산 현장에서 프레스 가공에서 금형 피 가공재 프레스 기계의 3 요소가 상호 의존 관계하고 서로함으로써 제품의 정밀도와 생산 효율에도 영향을 미칩니다 ( 그림 2 ).

그림 2 : 실제 프레스 가공

그림 2 : 실제 프레스 가공

프레스 가공 현장에서는 프레스 기계에 장착 된 금형을 상하하고있는 광경을보고 있습니다. 피 가공재가 프레스 기계로 가공되는 시간은 불과 2 ~ 3 초입니다. 순조롭게 움직이고있는 것을 보면 단조로운 일에 생각지도 모릅니다. 그러나 프레스 가공이 순조롭게 이루어지고 있다는 것은 프레스 가공의 3 요소가 모두 충족되는 것을 의미합니다. 프레스 가공을 이해하려면 프레스 가공 전체에 주목하는 것이 중요합니다.

프레스 가공의 현장에서 우리가보고있는 금형의 외부뿐입니다. 즉, 피 가공재가 보도되는 중요한 순간 ​​(프로세스 : 도중 경과)을 직접 관찰 할 수 없습니다. 따라서이 가공 과정의 짧은 시간에 어디 (피 가공재)에 언제 단계 (금형 어디)에서 얼마나 힘 (프레스 기계)가 어떻게 영향을 미치는가? 를 이미지하는 것이 중요합니다. 이 아이디어는 향후 새로운 기술을 사용하여 프레스 가공을 할 때 효율적으로 개발 및 생산을하는 데 매우 효과적입니다.

3. 프레스 가공의 라이프 사이클

프레스 가공의 3 요소 (금형, 피 가공재 프레스 기계) 및 각각의 상호 관계를 이해하기 위해 지식을 얻을 수는 프레스 가공 작업자뿐만 아니라, 프레스 가공 부품의 설계자도 필수적입니다. 또한 실제 프레스 가공의 생산 현장에서 제작 용이성과 효율적인 방법 등 관점에서 정보 발신하는 것이 중요합니다. 그러기 위해서는, 프레스 가공의 3 요소에 제품을 순식간에 만들어내는 프레스 가공을 존경하고 제품이 실제로 사용할 때까지를 시간 축으로 생각해야합니다. 시간축으로 감안할 때, 피 가공재는 어떻게 만들어진 것인지, 어떤 특성이 있는지, 프레스 가공 된 제품이 어떻게 이용되고 재활용되는지 등을 생각할 것입니다. 이를 통해 개선이나 새로운 가공 방법의 제안이 가능합니다 ( 그림 3 ).

그림 3 : 프레스 가공의 3 요소와 시간축

그림 3 : 프레스 가공의 3 요소와 시간축

시간축을 생각하는 것은 전체를 파악한 후, 자신이 할 일을 생각도 있습니다. 이것은 특별한 것이 아니라 우리가 일상적인 행동에서 실시하고있는 PDCA 사이클과 유사합니다. PDCA 사이클은 P (Plan : 계획), D (Do : 실행), C (Check : 평가) A (Action : 개선 실행) 4 단계를 반복 의한 업무의 지속적인 개선입니다.

프레스 가공 부품이 만들어지고 이용되는 흐름을 PDCA 사이클로 대체하면 다음과 같이됩니다.

  • P (Plan) : 실제 가공이 의식되지 않은 제품 도면을 개선한다. 제품 생산 방법, 금형 등의 조건을 고려하여 금형의 사양을 검토한다.
  • D (Do) : 가공을 전제로 한 제품도에서 치수와기구를 부여하고 구체적인 금형 형상을 설계, 제작한다.
  • C (Check) : 제작 된 금형을 이용 트라이 가공을 거쳐 양산 가공에 진행된다.
  • A (Action) : 지금까지 발생한 문제를 조사 · 분석하고 가공 노하우를 축적한다.
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플라스틱이란

Posted by 노구라
2016. 2. 3. 09:29 기술지식/플라스틱

1-1. 플라스틱의 정의

플라스틱이란 합성수지와 동의어이며 JIS K 6900에서는 다음과 같이 정의도고 있습니다. "고분자물질을 주원료로 하여 인공적으로 유용한 형상으로 만들어진 고체이다. 단, 섬유・고무・도료・접착제 등은 제외된다." 즉, 플라스틱은 소재적으로 고분자물질이며, 그 형태는 인공적으로 유용한 형태로 형성되어 있고, 보통상태에서는 고체라는 3조건을 가진 것이라고 할 수 있습니다.

1-2. 플라스틱의 역사

고분자화합물이라는 개념이 나온 것은 1920년 독일의 H.슈레딩거가 분자가 길게 이어진 고분자화합물의 존재를 발견하고부터입니다. 공업적으로는 고분자의 개념이 나오기 전부터 합성되어 있었습니다. 1907년에 미국의 베크라이트가 페놀 수지를 발명, 1918년에 독일에서 요소 수지 접착제가 공업적으로 생산개시 되었습니다. 합성수지 공업화 초기에는 석탄을 원료로 한 화학물을 원료로 한 요소 수지나 페놀 수지 등의 열경화성 수지가 중심이었습니다. 1920년에 슈레딩거가 고분자화합물은 분자가 결합한 중합체라는 개념을 발표한 데에서 고분자의 합성연구가 성황을 이루어, 1930년대에는 폴리에스테르나 나일론 등의 축합계 직쇄상 고분자가 합성되었습니다. 그 후, 치글러와 나타가 촉매에 의해 저압 아래에서도 입체적으로 규칙성을 가지는 중합체가 생겨나는 것을 발견해, 저압법 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌이 공업화 되었습니다. 1950년대에 일본도 석탄화학의 시대에서 석유화학의 시대에 돌입하여, 플라스틱이 대량 또는 싼 가격으로 생산되게 되었습니다. 그 후, 자동차나 전기・전자산업의 발전과 함께 기능을 추구한 고성능 수지로서 엔지니어링 플라스틱이 차례차례 개발되어, 공업화 되고 있습니다.

1-3. 플라스틱의 특징

  1. 경량(비중이 낮고, 금속에 비해 약 1/5~1/6 경량입니다)
  2. 절연(전기저항이 크고, 절연성이 뛰어납니다)
  3. 내식(내식성에 뛰어나며, 녹・부식 걱정이 없습니다)
  4. 단열(열전도율이 적고, 단열성이 뛰어납니다)
  5. 비자기성(자성을 띠지 않습니다)
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플라스틱의 분류

Posted by 노구라
2016. 2. 3. 09:29 기술지식/플라스틱

2-1. 열경화성 플라스틱과 열가소성 플라스틱

열경화성 플라스틱(thermosetting plastics)은 처음부터 액체인 것도 있으며, 가열로 융해되어 유동하기 시작하는 것도 있습니다만, 어느 쪽이든 가열을 계속하는 사이에 고체가 되어버려, 더 이상 액체로 돌아가지 못합니다. 때문에 열가소성 플라스틱(thermoplastics)은 가열에 의해 유동하여, 성형가능하게 되며, 냉각하면 고체로 돌아가지만 그것을 재가열 하면 융해합니다. 열가소성 플라스틱은 그 기능 등으로부터 범용 플라스틱과 엔지니어링 플라스틱(엠플라)으로 나누어지며, 더욱이 엠플라는 범용 엠플라와 수퍼 엠플라로 나누어집니다.

2-2. 범용 플라스틱과 엔지니어링 플라스틱

범용 플라스틱은 PE(폴리에틸렌)・PP(폴리프로필렌)・PVC(폴리염화비닐) 등을 들 수 있으며, 이것들은 3대 범용 플라스틱이라고 불리고 있습니다. 각각 균형 있는 기계적 물성, 우수한 성형성을 나타내며, 비교적 싼 값으로 산업용 재질에서 일용품에 이르기까지 폭 넓게 사용되고 있습니다. 엔지니어링 플라스틱(엠플라)은 일반적으로 폭넓은 정의가 있지만, 대개 내열성이 100℃ 이상이라는 것이 하나의 기준입니다. 주요 용도는 공업용이며, 그 중에서도 구조재료나 기능부품의 분야에 사용되고 있는 것을 총칭하여 엠플라라고 부르고 있습니다. 엠플라의 역사는 폴리아미드(=나일론)에서 시작되어 뒤이어 폴리가보네이트, 폴리아세타르・・・ 등이 등장해 왔습니다. 이 3종은 엠플라 중에서도 수요가 크므로 3대 엠플라라고 불리고 있습니다. 엠플라는 금속의 대용으로 소형화 혹은 경량화, 고성능화의 목적을 위해 또는 코스트 다운이라는 측면에서 신제품 개발에 커다란 공헌을 하고 있습니다.

2-3. 결정성 플라스틱과 비정성 플라스틱

고분자로부터 성립되는 플라스틱에서, 결정이란 구성 고분자가 규칙 바르게 배열되어 있는 것을 말합니다. 대표적인 결정성 플라스틱에는 PA(폴리아미드=나일론), POM(폴리아세타르), PPS(폴리페닐렌 설파이드) 등이, 비정성 플라스틱에는 PC(폴리카보네이트), PVC(폴리 염화비닐) 등을 들 수 있습니다. 결정성 플라스틱과 비정성 플라스틱의 중요한 성질의 차이로는 1. 비정성 플라스틱은 투명하고 결정성 플라스틱은 일반적으로 불투명하다. 2. 결정성 플라스틱은 융점 직하의 온도에서 결정 수축하기 때문에 성형수축이 크다. 3. 유리 전이점이 눈에 띄게 다르다 등을 들 수 있습니다.

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플라스틱의 성형법

Posted by 노구라
2016. 2. 3. 09:28 기술지식/플라스틱

3-1. 압축성형

성형재료를 금형에 넣어 가압가열해 성형하는 방법입니다. 가장 원시적인 방법으로, 주로 열경화성 플라스틱의 대형제품이나, 혹은 소규모 성형에 사용되고 있습니다.

3-2. 트랜스퍼 성형

압축성형에서는 마찬가지로 금형 안에서 재료를 가열하여, 유동상태가 되면 가압, 이어서 냉각, 꺼내기 순서로 조작하지만, 이 방법에서는 재료 가열을 금형의 일부가 되는 포트라고 칭하는 별도의 부분에서 가열, 유동상태가 된 것을 금형(캐비티)에 압입시켜 가압가열합니다. 압축성형에는 비교적 능율적인 방법이며, 주고 열경화성 플라스틱의 성형에 사용되어, 인서트가 있는 제품이나 고정도의 제품 성형에 적용하고 있습니다.

3-3. 적층성형

레진(수지)을 종이나 천 등의 기재에 함침시켜 가볍게 건조해 초기축합 상태가 된 것을 필요한 두께가 되도록 몇 장이고 겹쳐 열반 사이에 끼워 가압가열 하는 방법입니다. 페놀 수지 적층판, 멜라민 화장판 등의 열경화성 플라스틱판의 생산에 이용되고 있습니다.

3-4. 사출성형

주사기와 비슷한 원리를 응용한 성형법입니다. 주사기의 본체는 사출성형기이며, 주사액은 녹인 플라스틱 원료, 가해지는 손가락의 힘은 유압으로 이루어져, 이 사출압력에 의해 금형에 가늘고 좁은 게이트라고 불리는 구멍을 통해 원료를 흘러보내, 형태를 만듭니다. 주요 특징으로는 짧은 시간에 같은 품질의 성형품을 대량으로 생산할 수 있다. 원료의 투입에서 성형품을 꺼내는 일까지 완전 자동으로 실시할 수 있다. 높은 치수정도와 복잡한 구조의 성형품을 만들 수 있다. 는 점 등을 들수 있습니다. 반면 설비에도 돈이 들어 금형 값이 매우 비싸므로 금형 가격의 효율을 생각하면 소량 생산에는 부적합하다고 할 수 있습니다.

3-5. 압출성형

문자 그대로 재료를 금형에서 압출해 만드는 성형법. 마요네즈를 용기에서 눌러 짜는 것과 비슷합니다. 마요네즈의 용기 전체를 압출성형기라고 한다면 안에 든 마요네즈가 녹인 원료, 출구 부분은 금형으로 짜내기 위해 가해지는 힘은 스크루 회전에 의해 행해집니다. 압출성형으로 만들어진 제품은 킨타로 가락엿처럼 어디에서 잘라도 같은 모습의 단면을 하고 있습니다. 게다가 끝없이 연속적으로 만드는 것이 가능합니다. 둥근 봉・판자 등의 규격재료나 수도관 등의 파이프는 이 성형법에 의해 만들어지고 있습니다.

3-6. 프로 성형

압출한 파이프(파리슨)를 두개로 쪼개진 금형에 양쪽으로 끼워넣는 것과 동시에 공기를 주입, 유동 수지를 금형에 밀착시켜 성형하는 방법. 유리병 성형에서 고안되었습니다. 병과 같은 용기의 성형에 응용되고 있습니다.

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플라스틱 재질개요

Posted by 노구라
2016. 2. 3. 09:28 기술지식/플라스틱

4-1. 열경화성 플라스틱

P-F- 페놀 수지

페놀수지는 1909년에 L.H.Baekland(미)에 의해 발명된 역사적으로 가장 오래 된 플라스틱입니다. 내열내구성이 양호하며, 전기절연성에 뛰어납니다.

UF-요소 수지

요수 수지는 착색 자유로 표면 경도가 높고, 유기용제에 불용하므로 유성 펠트 펜 캡 등에 사용되고 있습니다. 또한, 내트래킹성이나 내염성에 우수함으로 고도의 전기안전성을 요하는 배선기구에 사용됩니다.

MF-멜라민 수지

멜라민 수지는 착색 자유로 표면경도가 높고, 내수성이 뛰어나 식기에 이용되고 있습니다. 또한, 내트래킹성・내염성・내열성에도 우수해 고도의 전기안전성을 필요로 하는 스위치 하우징 등에 사용되고 있습니다.

UP-불포화 폴리에스테르 수지

불포화 폴레에스테르 수지는 상온에서 투명한 경화물을 얻을 수 있어, 도료・주형・버튼 제조에 이용되고 있습니다. 또한 유리 섬유 등의 보강재와 결합해 유리 섬유 강화 플라스틱(FRP)으로 파판・보드・욕조・정화조・자동차 부품・전기부품・헬멧에서 마네킹이나 각종 스포츠 용품에 이르기까지 폭넓게 사용되고 있습니다.

EP-에폭시 수지

에폭시 수지란 1개의 분자 중에 2개 이상의 에폭시 기반을 가지는 화합물을 가르킵니다. 경화제나 충전제를 조합해 상온 또는 가열하는 것으로 다양한 특성을 가지는 경화 수지를 얻을 수 있습니다. 주요 용도는 도료나 접착제 이외에 항공기의 구조재나 반도체 봉지 수지 등 일상재료에서 선단재료까지 폭 넓게 사용되고 있습니다.

4-2. 열가소성 플라스틱

PE-폴리에틸렌

PE(폴리에틸렌)은 결정성의 대표적인 범용 플라스틱의 하나입니다. 균형 맞춘 기계적 물성, 우수한 성형성을 나타내, 폭 넓은 분야에서 사용되고 있습니다. 유백색 불투명 또는 반투명 납 상태이며, 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)과 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)으로 크게 구분됩니다.

PP-폴리프로필렌

PP(폴리프로필렌)은 결정성의 대표적인 범용 플라스틱입니다. 비중이 0.9로 범용 플라스틱 중에서도 가장 가볍고, 내약품성, 내가수분해성, 전기적특성에도 뛰어나, 응용범위가 넓은 플라스틱으로 폭넓은 분야에서 사용되고 있습니다. 최근에는 다이옥신 발생으로 문제가 되고 있는 PVC(폴리염화비닐)의 대체재료로도 자주 사용됩니다.

PVC-폴리 염화비닐

뛰어난 내수성・내산성・내알카리성・내용제성을 가지며, 배수관 등에 사용됩니다. 내열성이 떨어져, 연소할 때에는 염소가스 등의 유해물질이 발생합니다.

PA-(Polyamide)나이론

PA6(폴리아미드6=나일론6)는 결정성 엔지니어링 플라스틱입니다. 강인한 재료로 마찰계수가 작으면서도 내마모성으로 자기윤활성에 뛰어납니다. 내유성, 내약품성도 좋아 기계재료에 최적인 재료이지만 흡습성이 높아 설계상 한번 더 생각해봐야만 하는 문제점도 있습니다.

PA66(폴리아미드66=나일론66)는 결정성 엔지니어링 플라스틱입니다. 강인한 재료로 마찰계수가 작으면서도 내마모성으로 자기윤활성에 뛰어납니다. 내유성, 내약품성도 좋아 기계재료에 최적인 재료이지만 흡습성이 높아 설계상 한번 더 생각해봐야만 하는 문제점도 있습니다.

PC-폴리카보네이트

PC(폴리카보네이트)는 비정성 엔지니어링 플라스틱입니다. 발군의 내충격성을 가지며, 기계적특성, 전기적특성 등을 균형 있게 갖추어, 투명하고 자기소화성을 나타내는데에서 전기・전자분야에서 자동차, 의료분야에 이르기까지 폭넓게 사용되고 있습니다.

POM-(polyacetal)폴리아세탈

POM(폴리아세탈)은 결정성 엔지니어링 플라스틱입니다. 균형잡힌 기계적성질을 가지며 우수한 내피로성, 내크리프성, 마찰마모특성, 내약품성을 갖춘데에서 금속의 대체재료로서 전기・자동차・각종기계・건축재료 등의 분야에 넓게 사용되고 있습니다.

RENY-레니(유리섬유 강화 폴리아미드 MXD6

RENY(레니)는 폴리아미드 MXD6를 베이스 폴리머로하며 유리섬유 50%로 강화한 결정성 엔지니어링 플라스틱입니다. 엔지니어링 플라스틱 중에서도 가장 큰 강도・탄성율을 가지며, 내유성이나 내열성에도 뛰어나 금속의 대체 재료로서 자동차 등 수송기부품, 일반기계, 정밀기계부품, 전기・전자기기부품, 토목건축용 부재 등에 사용되고 있습니다.

PPS-폴리페닐렌 설파이드

PPS(폴리페닐렌 설파이드)는 결정성 수퍼 엔지니어링 플라스틱입니다. 우수한 내열성을 가지며 고온도 분위기 내에서 장시간 사용해도 물성열화가 거의 없습니다. 또한 내약품성, 기계적특성, 전기적특성 및 치수안정성도 뛰어나, 전기・전자부품, 자동차부품, 화학기계부품 등에도 사용되고 있습니다.

PEEK*-폴리에테르 에테르게톤

PEEK(R)(폴리에테르 에테르게톤)*은 반결합정성의 최고급 성능을 가지는 수퍼 엔지니어링 플라스틱입니다. 엔지니어링 플라스틱 중에서도 최고 레벨의 내약품성을 가지며, PEEK를 용해하는 유일한 범용화학품은 농황산뿐입니다. 또한 내열성, 내마모성, 난열성, 내가수분해성에도 우수하여 OA기기분야, 자동차분야, IC웨이퍼캐리어, LCD제조용 지그 등에 이용됩니다.

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플라스틱 물성 평가법

Posted by 노구라
2016. 2. 3. 09:27 기술지식/플라스틱

5-1. 물리적 성질

비중

비중이란 같은 온도, 같은 용적의 물과 물질과의 질량의 비교를 말합니다. 각종 플라스틱의 비중은 0.83~2.1 정도로 가장 가벼운 것은 폴리메텔펜틴으로 0.83, 가장 무거운 것은 PTFE(4불화 에틸렌)인 2.1입니다. 평균적으로는 1.1 정도로 철의 약 1/7 정도로 가벼운 것이 큰 특징입니다.

흡습성

플라스틱 재료를 장시간에 걸쳐 수중에 침적시켜 두거나, 또는 습도가 높은 분위기 내에 방치시켜 두면 그 재료의 종류에 의해 다소 차이는 있지만 어느 것이든 수분(습기)을 흡수해 그 중량을 늘리며, 또한 일반적으로 그 때의 온도가 높을수록 이 경향은 촉진됩니다. 이러한 성질을 흡수성 또는 흡습성이라고 부르며, 일정시간 후에 따른 시료의 단위 중량당, 또는 단위 표면적당으로 증가한 중량을 가지고 흡수율이라 정의하여 퍼센트(%) 등으로 표시합니다. 

5-2. 광학적 성질

투명도

물체에 입사하는 빛은 일부는 물체 표면에서 반사되며, 다른 일부는 물체 내에서 흡수되며 나머지는 투과광이 됩니다. 투명도는 투과광의 크기의 정도로 나타내며, 전광선 투과율과 평행광선 투과율이 있습니다. ASTM에서는 플라스틱의 투명도에 D-1003 및 D1746-1970으로 전광선 투과율에 상당하는 투과율 및 산란율을 이용하고 있습니다. 투과율이 높은 플라스틱으로는 아크릴 수지(93%)나 폴리가보네이트(89%)를 들 수 있으며, 그 성형물은 극히 아름다워, 렌즈나 디스크 등 광학부품에 사용되고 있습니다.

굴절율

굴절율의 관측은 ASTM D542-1950에 Abbe의 굴절계에 따른 방법을 규정하고 있어, 플라스틱에 있어서는 1.338(플루오로 카본 수지)~1.586(폴리가보네이트)의 범위를 나타내, 수정에서 1.55, 강철공 1.768, 다이아몬드에서 2.417입니다.

5-3. 열적성질

열전도율

물체내부의 등온면의 단위면적을 통해 단위시간에 직각으로 흐르는 열량과 그 방향에 따른 온도 교배와의 비를 열전도도라고 합니다. 플라스틱의 열전도도는 금속과 비교해 일반적으로 낮으며, 최저 폴리프로필렌 1.3×10-4cal/s/cm2/(℃/cm)에서 최고 고밀도 폴리에틸렌 12.4×10-4cal/s /cm2/(℃/cm)까지의 범위이며, 석영 유리의 33.1×10-4cal/s/cm2/(℃/cm), 보통자기 30~41×10-4 구리  0.941cal/s/cm2/(℃/cm)와 비교하면 눈에 띄게 작습니다.

비열

비열, 정확히는 비열용량이란 물질의 열용량을 나타내는 척도로, 단위질량의 물질을 단위온도만으로 상승시키는데 필요한 열량으로 표시, 실용단위로서 (cal/℃・g) 가 사용되고 있습니다. 플라스틱의 비열은 최저 3불화 수지인 0.22(cal/℃・g)에서, 최고인 폴리에틸렌 또는 아이오노머 수지 0.55(cal/℃・g)의 좁은 범위에 있어, 유리 0.185(cal/℃・g), 페라이트 0.17(cal/℃・g)보다 큽니다.

열팽창계수

온도의 상승에 의해 물질의 체적이 증대하는 정도를 나타내는 것이 열팽창계수입니다만, 길이로 표시하는 선팽창계수α와 체적으로 표시하는 체적팽창계수 β가 있어, 완전히 등방적인 고체에서는 β=3α의 관계가 있습니다. 플라스틱에 있어서 선팽창계수는 온도1℃당 길이 변화율로 표시하며, 최저값을 표시하는 페놀 수지 (10.0~20.0×10-5℃-1)까지의 범위에 있습니다.

열전이점

플라스틱은 온도의 변화에 의해 상(PHASE)이 전이하는 곳이 2군데 있습니다. 즉, 유리 전이점과 융점입니다. 전자는 비정성 플라스틱에서 현저히 나타나며, 이 온도 이상으로 분자쇄 내의 세그먼트 운동이 가능해져, 분자의 변형이 눈에 띄게 자유로워져 유리상에서 고무상까지 이동, 크게 늘어나며 변형저항은 눈에 띄게 저하합니다. 후자는 결정성 플라스틱에서 눈에 띄게 나타나며, 이 온도 이상에서 결정은 없어져, 용융상태가 되는 점에서, 온도강하 때에는 이 온도값 아래에서 결정화, 고화해 눈에 띄게 체적이 축소, 또 전체적으로 단단해집니다.

하중 굴곡 온도 

시험편의 중앙에 일정의 굴곡 하중(0.45MPa 또는 1.82MPa)을 가해, 등속도로 승온시켜 중앙부의 잡아당겨 틀어진 곳이 0.2mm 에 달했을 때의 온도를 말합니다. 단기내열성을 보는 하나의 기준이며 열변형온도라고도 불립니다. 

5-4. 전기적 성질

전기저항

물체에 전위차(V)로 전류(I)가 흐를 때, R=(V/I)을 전기저항 또는 단순한 저항이라고 말합니다. 일반적으로 플라스틱 체적저항률을 108Ω・cm 이상의 전기저항을 가지는 절연체이지만, 이 값은 물체의 형상, 전압을 주는 방식 및 환경 등에 따라 일정하지 않습니다. 따라서, 그 실용적 관점에서 절연저항・체적저항・표면저항의 3종의 저항이 규격화되어 사용되고 있습니다. 절연저항이란 두 개의 전극 사이에 인가한 직류전압을 전극 간에 흘러보내 전 전류로 나는 수치로 시험편의 체적저항 및 표면저항 양방이 포함됩니다. 이 값을 측정하는 데에는 직류전압 500V로 일정의 시험편을 사용, 20℃, 65%RH를 기본으로 측정합니다. 체적저항이란 두 개의 전극 사이에 인가한 직류전압을 전극 사이에 끼운 시험편의 단위체적을 통해 전류로 나눈 수치를 말합니다. 또한, 실용적 수치로서 체적저항율(Ω・cm)을 사용, 플라스틱은 최저 페놀 수지인 1011Ω・cm에서 최고인 4불화 수지인 1018 Ω・cm 범위에 있습니다. 표면저항이란 시험편 표면의 두 개의 전극 사이에 인가한 직류전압을 표면층을 통해 흐르는 전류로 나눈 수치를 말합니다.

절연파괴 강도

절연체인 플라스틱도 눈에 띄게 높은 전위차에서는 전류도 커지며, 재료의 파괴가 발생하게 됩니다. 절연파손강도란 규정된 시험조건 아래에 시험편이 파손되는 최소실효전압(파괴잔압)을 2전극간 거리(시험편의 두께)로 나눈 값을 말하며, 일반적으로 MV/mm 단위로 나타냅니다. 플라스틱은 최고 페놀 수지인 11.8MV/mm에서 최고 폴리프로필렌 30MV/mm까지의 범위에 있습니다.

유전율

유전율이란 단위전계에 있어 단위체적 중에 축척된 정전 에너지의 크기를 나타냅니다. 이 값은 주파수 및 흡습, 환경에도 영향을 미치지만 플라스틱에서는 106Hz로 최저 4불화 수지의 2.1에서 최고 폴리아미드6의 4.7까지 범위에 있습니다.

유전정접

유전회로에 정현파 전압(E)을 가하면, 이상적인 콘덴서의 경우에는 E와 전류(I)와의 위상차각은 90°가 되지만, 실제 유전체에서는 위상이 어긋난 전류가 흐릅니다. 이 위상차각의 여각의 정접을 유전정접이라고 합니다. 이 값은 재료에 의해 가압주파수, 환경 등에 영향을 받지만, 플라스틱에서는 보통상태에서 106Hz에 대해 최저 폴리스틸렌인 0.0001에서 최고 폴리아미드6, 에폭시 수지인 약 0.03 범위에 있습니다. 이 값은 고주파 회로인 유전손실의 원인이 되지만, 재료의 고주파가열 때에는 유효한 특성치입니다.

내아크성

절연파괴강도가 높은 플라스틱에서도 고전압으로 장시간 사용하고 있으면 부분방전에 의한 열화가 발생합니다. 이 방전열화의 저항성을 나타내는 것이 내아크성입니다.

5-5. 기계적 성질

인장특성

재료에 순수하게 인장외압만이 가해지는 경우는 적지만, 인장외력은 어느 경우이든 부분에도 균일한 인장응력이 발생하기 때문에 단순한 응력분포 상태가 되어, 또한 재료는 인장응력이 있는 한도 이상이 되어 파손하는 경우가 많으므로 인장특성은 대표적인 기계적 성질로서 취급되고 있습니다. 인장 강도는 항복 또는 파손시의 최대 인장하중을 시험편의 원래의 최소횡단면적으로 나눈 값을 말하며, Mpa로 나타냅니다. 인장의 길이는 시험편의 파괴시의 평행부표점간 거리에서 원래 표점간 거리를 뺀 것을 원래 표점간 거리로 나눈 값을 말하며, %로 표시합니다.

굴곡특성

물체에 굴곡 외력이 작용했을 때의 재료의 동작을 굴곡특성이라 부릅니다.

경도

경도에 대한 엄밀한 물리적 정의는 없지만 일종의 비파괴시험이므로 재료를 파괴하지 않고 간단히 측정할 수 있는 점에서 실용적으로 경도는 자주 쓰이며, 편리한 척도가 되고 있습니다. 플라스틱의 경도 측정 규격으로서는 록웰 경도가 일반적입니다. 플라스틱에 사용하는 록웰 경도는 HR 충격압자는 강철공으로, 기준하중 Po를 먼저 가하고, 그 때의 파인 깊이를 기준으로 더욱이 시험하중P를 일정시간(ASTM에서는 15s)가한 후, 기준하중으로 되돌렸을 때의 소성의 파임의 깊이h(mm)를 측정해 다음의 식으로 구합니다. HR=130-500h. 단, 강철공의 지름과 하중 종류에 의해 각 스케일의 록웰 경도가 있어, JIS에서는 M스케일과 R스케일, ASTM에서는 K/E/L/M/R 5스케일이 규정되어 있습니다.

충격특성

재료의 역학적 강도는 하중을 천천히 증가시켜 측정해 정적 강도와 충격적으로 가하는 경우의 강도, 즉 인성 또는 충격 강도는 반드시 같은 경향을 나타내지 않습니다. 이러한 재료의 인성을 측정하는 원리는, 재료에 충격적인 하중을 가해 파괴하여, 그 파괴에 필요한 에너지를 표시합니다. 아이조드 충격치는 그 대표적인 시험방법이며, 진자형 아이조드 충격시험기를 이용해, 고정된 시험편에 충격 굴곡 타격을 가해 1회 타격으로 파괴하는데에 필요한 에너지를 시험편의 넓이로 나눈 값을 말합니다.

크리프 특성

일정의 상태에서 일정의 응력이 단속적으로 가해질 때의 재료의 동작을 크리프라고 하는데, 이 경우 다음과 같은 두 가지 특성을 나타냅니다. 1. 경과시간과 함께 변형량이 증대한다. 2. 경과시간과 함께 파괴응력이 저하한다. 즉, 1.은 하중시간이 짧을 때에는 변형양이 적어 문제가 되지 않지만, 하중경과시간이 길어지면 상당히 큰 변형, 특히 소성적으로 변형해 사용에 견딜 수 없게 되며, 2는 정강도 이하의 응력에 대해 하중시간이 길어 지면 파괴하는 파괴되는 것을 가르킵니다.

피로특성

물체에 응력 또는 뒤틀림이 계속해서 가해질 경우, 그 재료가 약화해 파손이 촉진되는 동작을 재료의 피로라고 말합니다. 즉, 재료에 가해지는 응력이 1회뿐일 때에는, 정적 강도보다 작은 응력에서는 파손은 발생하지 않지만, 계속해서 수가 많아지면 정적 강도보다 상당히 작은 응력에서도 파괴하는 경우가 많아집니다. 플라스틱 재료를 이러한 조건에서 이용하는 경우에는, 그 피로 동작이 명확하지 않으면 파괴에 대한 안전성을 확보할 수 없습니다.

마찰・마모특성

플라스틱 표면이 서로 접촉하는 경우, 양자간에 상대 운동이 발생하면 그 운동을 방해하려 하는 것이 마찰이며, 표면에서 재료가 마멸되어 가는 것을 마모라고 합니다.

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UL규격

Posted by 노구라
2016. 2. 3. 09:27 기술지식/플라스틱

UL은 보험업자(Underwriters)를 위해 전기 및 화재사고를 방지할 목적으로 민간레벨에서 설립된 제품 안전시험에 임하는 미국 기관 및 규격입니다. 제품안전시험의 기본은 제품에서 고장발생 원인의 제거, 고장발생시의 안전기구와 재해방지 및 방화가 있습니다. 그 인증제도 안에 부품이나 완성품이 되지 못하는 소원료, 반제품에 대한 인정제도가 있어, 그것을 보유하는 것으로 인해 부품이나 완성품에 요구되는 시험항목을 생략할 수 있습니다. UL규격상, 플라스틱에 관계 깊은 것은 다음의 5개입니다.

  1. UL94 플라스틱 재료의 연소성시험
  2. UL746A 플라스틱 재료의 단기적 물성평가의 규격
  3. UL746B 플라스틱 재료의 장기적 물성평가의 규격
  4. UL746C 플라스틱 재료의 전기기기 용도평가 규격
  5. UL746D 플라스틱 재료의 조립부품(몰더 프로그램)의 규격
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