POM 플라스틱 | 부품 프로토타입 제작을 위한 재료 특성

POM(폴리옥시메틸렌)은 뛰어난 기계적 물성과 치수 안정성을 갖춘 고성능 엔지니어링 열가소성 수지입니다. 본 논문에서는 POM의 기계적 물성, 열적 및 전기적 성능, 그리고 그 응용 분야를 포함한 주요 특성에 대해 설명합니다.

POM 플라스틱이란?

폴리옥시메틸렌(POM)은 아세탈이라고도 불리는 결정성 열가소성 폴리머입니다. 고밀도, 고결정성 선형 폴리머로서 뛰어난 성능 특성을 지닙니다. 나일론 다음으로 등장한 프리미엄 수지로서 5대 엔지니어링 플라스틱 중 3위를 차지합니다. POM은 분자 사슬의 화학 구조에 따라 호모폴리머 POM(델린)과 코폴리머 POM(셀콘)으로 크게 구분됩니다.

이 두 종류의 차이점은 무엇일까요? 델린은 단일 단량체로부터 중합된 규칙적인 결정질 분자 구조입니다. 셀콘은 두 가지 다른 단량체의 공중합으로 생성된 비정질 구조입니다.

POM의 특성

POM의 가장 큰 장점은 높은 탄성 계수, 높은 강성 및 경도, 뛰어난 피로 저항성, 우수한 충격 강도 및 크리프 저항성입니다.

인장 강도 및 강성

모든 플라스틱 중에서 POM은 금속과 비교적 유사한 비강도와 비강성 값을 가지고 있습니다. 따라서 다양한 응용 분야에서 강철, 아연, 알루미늄, 구리, 주철과 같은 재료를 대체할 수 있습니다. 온도가 증가함에 따라 POM의 인장 강도와 강성은 감소합니다.

충격 강도

POM은 우수한 인성을 나타내며, 충격 강도는 온도에 따른 영향을 최소화합니다. 그러나 노치(notch)가 있으면 충격 강도가 크게 감소합니다. 폴리 카보네이트 (PC)와 ABS는 POM보다 충격 강도가 상당히 높고, POM은 반복 피로 충격 하중을 받은 후 PC와 ABS보다 충격 강도가 더 높습니다.

피로 저항

결정질 플라스틱은 일반적으로 비정질 플라스틱보다 피로 강도가 높습니다. 결정화도가 70%를 넘는 POM은 뛰어난 피로 저항성을 나타내며, 모든 열가소성 엔지니어링 플라스틱 중에서 가장 높은 피로 한계 강도를 가지고 있습니다.

크리프 저항

POM은 우수한 복원력으로 인해 나일론과 같은 다른 엔지니어링 플라스틱과 유사한 크리프 저항성을 보입니다. 23°C에서 21MPa 하중으로 3000시간 후 크리프 값은 2.3%에 불과합니다. 또한, 크리프 값은 온도에 따른 변화가 비교적 적어 고온에서도 우수한 크리프 저항성을 유지합니다.

마찰 및 마모 저항성

POM은 마찰 계수가 매우 낮고 마모율도 최소 수준이며, 한계 압력 속도 값이 상당히 높습니다. 따라서 장기 미끄럼 마찰이 발생하는 부품에 적합합니다. 또한, POM은 다음과 유사한 표면 경도를 가지고 있습니다. 알루미늄 합금, 동적 마찰 응용 분야에서 일정 수준의 자체 윤활성을 제공하고 소음을 거의 발생시키지 않아 뛰어난 마찰 특성을 보여줍니다.

열적 특성

POM은 열 변형 온도(HDT)가 높습니다. 호모폴리머 POM은 일반적으로 공중합체 POM보다 열 변형 온도가 높지만, 호모폴리머 POM은 공중합체보다 열 안정성이 낮습니다. 일반적으로 POM의 사용 온도는 약 100°C입니다.

전기적 특성

POM은 우수한 전기 절연성을 가지고 있으며 습도에 거의 영향을 받지 않습니다. 10의 주파수 범위에서² ~ 10⁷ Hz 및 20~100°C의 온도 범위에서 POM의 유전율은 3.1~3.9로 안정적으로 유지됩니다. 유전율은 수분 흡수에 의한 영향을 최소화합니다. POM 제품의 두께는 유전 강도에 영향을 미치며, 얇은 부품일수록 유전 강도가 더 높습니다.

내 화학성

POM 수지는 오일 및 유기 용매(예: 탄화수소, 알코올, 케톤, 에스테르, 벤젠)에 대한 높은 내성을 제공합니다. 고온에서 장시간(반년 이상) 침지 후에도 높은 기계적 강도를 유지하며, 질량 변화율은 일반적으로 5% 미만입니다.

POM 수지는 희석된 산에 대한 저항성이 우수하지만 강산, 특히 황산, 염산, 질산, 아황산, 아질산에 노출되면 응력 균열이 발생하기 쉽습니다.

내후성

POM 수지의 내후성은 그다지 좋지 않습니다. 옥외용으로 사용하는 경우, 내구성을 높이기 위해 자외선 흡수제나 산화방지제를 첨가해야 합니다.

POM 가공 공정

POM 수지는 사출 성형, 압출 성형, 블로우 성형, 압축 성형 등 표준 열가소성 성형 방법을 사용하여 성형 및 가공할 수 있습니다. 사출 성형이 가장 일반적인 기술입니다. 압출 성형은 주로 시트와 막대를 생산하는 데 사용되며, 이후 2차 가공을 통해 최종 제품으로 만들 수 있습니다. 블로우 성형은 중공 성형품을 제조하기 위한 사출 성형을 보완합니다.

사출 성형

장비: 표준 스크류 팁을 가진 단일 헤드, 풀 플라이트, 급압축 스크류를 사용하십시오. L/D 비율은 ​​약 18, 압축비는 2-3, 계량부 길이는 4-5D여야 합니다. 스크류 속도는 일반적으로 50-60 r/min이며, 배압은 약 0.6 MPa로 제어됩니다. 노즐은 역테이퍼가 있는 스트레이트 스루 타입이어야 하며, 전압 조절 변압기로 온도를 조절하는 가열 밴드가 장착되어 있어야 합니다. 노즐 보어는 충분히 커야 합니다.

곰팡이: 게이팅 시스템은 스프루, 러너, 그리고 게이트로 구성됩니다. 스프루는 짧고 두꺼워야 하며, 노즐보다 약 1mm 큰 직경과 3°~5°의 테이퍼를 가져야 합니다. 사다리꼴 러너가 자주 사용되며, 표준 치수는 상단 너비가 하단 너비의 3배, 깊이가 하단 너비의 2배입니다. 게이트 치수(예: 두께)는 제품 두께 및 기타 요소를 고려하여 결정해야 합니다. 다양한 유형의 게이트가 제공되므로 제품 설계에 따라 최적의 옵션을 선택해야 합니다.

성형 공정 : 일반적으로 이 소재는 사전 건조가 필요하지 않습니다. 그러나 재료 입자가 물에 담가 냉각되었거나 정밀 부품을 성형하는 경우에는 사전 건조가 필요합니다. 배럴 온도는 정밀하게 제어되어야 합니다. 온도가 너무 높으면 재료의 변색 및 분해가 발생할 수 있으며, 온도가 너무 낮으면 가소성이 저하됩니다.

밀어 냄

L/D 비율이 20~24인 동일 피치, 일정 직경 계량 나사를 사용하십시오. 계량 부분은 전체 나사 길이의 약 1/4이어야 하며, 압축비는 3~4이어야 합니다.

스크류 구조는 재료 점도에 따라 달라집니다. 고점도에는 딥 채널 스크류를, 중점도에는 셸로우 채널 스크류를 사용합니다. 재료의 수분 흡수율이 0.25%를 초과하는 경우 사전 건조가 필요합니다. 압출기에서 재료와 접촉하는 부분은 열 분해를 촉진하는 구리 및 합금을 피해야 합니다. L/D 비율, 압축비, 다이 온도와 같은 특정 공정 조건은 제품(예: 파이프, 시트, 와이어 재킷)마다 다릅니다.

블로우 성형

표준 블로우 성형기를 사용하며, 정밀하고 정확한 제어 장치가 필요합니다. 스크류 L/D 비율은 ​​16~20이고, 사출 비율은 2.0~3.5입니다. 금형 재질은 제품에 따라 선택됩니다. 금형 온도는 일반적으로 93°C~127°C이며, 블로우 공기 압력은 0.35~1.20 MPa입니다. 블로우 성형 제품(예: 드럼, 여행용 가방, 분무기)마다 L/D 비율, 압축비, 배럴 온도, 스크류 속도 등 고유한 공정 조건이 있습니다.

CNC 가공

POM을 CNC 가공할 때, 3-5mm의 여유 공간이 있는 사출 성형 블랭크는 복잡한 부품에 이상적이며, 간단한 모양은 수냉을 사용하여 고밀도(1.41-1.43g/cm³) 막대에서 절단할 수 있으며, 알루미늄 합금 고정 장치와 소프트 조 바이스(클램핑 힘 5-10kN) 또는 진공 흡입(얇은 부품의 경우 ≥ 0.1MPa)을 사용하여 변형과 응력을 최소화할 수 있습니다.

Getzshape에서는 고정밀을 제공합니다. CNC 가공 서비스 엔지니어링 플라스틱에 탁월한 품질과 정확성을 보장합니다. 당사의 POM(폴리옥시메틸렌) 소재는 흑백 두 가지 색상 옵션으로 제공되며, 두 색상 모두 다양한 용도에 적합합니다. 특정 허용 오차가 지정되지 않은 경우, 당사는 ISO 2768-c 표준을 준수하여 일관되고 신뢰할 수 있는 결과를 보장합니다.

XNUMX차 처리

POM의 가공 특성은 황동과 유사합니다. 견고하고 열 발생이 적습니다. 선삭, 톱질, 밀링, 드릴링, 스탬핑, 태핑 등의 가공이 가능합니다.

POM의 응용

POM은 주로 비철 금속(구리, 알루미늄, 아연 등)을 대체하여 다양한 기계 부품을 제조하는 데 사용되며, 자동차, 기계, 전자, 전기, 건설 및 배관 분야에서 널리 사용됩니다.

자동차

POM은 자동차 제조에서 에너지 절약 소재로 널리 사용됩니다. 차량 경량화, 연료 소비 감소, 그리고 다양한 금속 대체 효과 덕분에 성형 및 가공 과정에서 소비되는 에너지가 감소하기 때문입니다. 예를 들어, 자동차 도어 및 창문 손잡이에 POM을 사용하여 기존 크롬 도금 금속 또는 스테인리스 스틸 부품을 대체하면 비용을 23% 절감하고 가공 단계를 13단계에서 5단계로 줄일 수 있습니다. 다른 엔지니어링 플라스틱과 비교했을 때 POM은 자동차에 사용되는 다양한 화학 물질에 대한 뛰어난 내성을 보입니다. 특히 공중합체 POM은 이러한 측면에서 우수합니다. 예를 들어, 공중합체 POM은 자동차 냉각수에 대한 안정성이 매우 뛰어나 대부분의 자동차 라디에이터 부품이 공중합체 POM으로 제작됩니다.

POM은 자동차의 다음 세 가지 분야에서 주로 사용됩니다.

1. 엔진 연료 공급 시스템: 라디에이터 배수 밸브, 라디에이터 캡, 냉각수 오버플로 탱크, 워터 펌프 임펠러, 워터 밸브 본체, 연료 탱크 캡, 연료 필러 넥, 연료 펌프, 기화기 하우징, 다양한 배기 제어 밸브, 가속 페달 및 기타 부품을 제조하는 데 사용됩니다.
2. 전기 장비 시스템: 히터 팬, 공기 압축기 밸브, 조명 스위치, 히터 제어 레버, 조합 스위치, 와이퍼 모터 기어 및 베어링 지지대, 세척 펌프를 제조하는 데 사용됩니다.
3. 차체 시스템: 선바이저 브라켓, 리프 스프링 부싱, 속도계 하우징, 안테나 기어 하우징, 내부 미러 지지대, 도어 잠금 장치 구성 요소, 윈도우 레귤레이터 핸들, 창 유리 프레임 및 가이드 롤러, 스티어링 너클 베어링, 브레이크 부품, 스티어링 휠 구성 요소 및 칸막이 힌지를 제조하는 데 사용됩니다.

기계

POM은 다양한 기어, 베어링, 스프링, 캠, 볼트, 너트뿐만 아니라 펌프 본체, 하우징, 임펠러와 같은 기계 장비의 구조 부품 제조에도 널리 사용됩니다. POM 기어, 기어 커플링, 베어링은 범용 동력 전달 구조 부품으로 널리 사용됩니다.

전자

POM은 유전율이 낮고 유전 강도와 절연 저항이 높으며 아크 저항이 우수하여 전자 제품, 전기 제품, OA 기기 등에 널리 사용됩니다. POM은 전화기, 테이프 레코더, 비디오 레코더, 텔레비전, 컴퓨터, 팩스, 프린터, CD 및 VCD 플레이어 등의 부품 제조에 사용될 수 있습니다. 여기에는 전화기 다이얼 및 키, 텔레비전 릴레이 및 코일 보빈, 컴퓨터 제어 부품, 타이머 부품, 테이프 레코더 카세트 홀더, 마이크로 스위치 캠 및 리버스 슬라이더, CD 체인저 스위치 및 CD 트레이, 프린터 전면 섀시, 스피커 그릴 등이 포함됩니다. 또한 POM은 전동 렌치 하우징, 전동 양털깎기 하우징, 석탄 드릴 하우징, 스위치 핸들 등 다양한 전동 공구 부품 제조에도 사용됩니다.

건설 및 배관

건설 및 배관 분야에서 POM은 창틀, 세면기, 물탱크, 도어 및 창 롤러, 소형 가구 바퀴, 가스 계량기 부품 및 덮개, 욕실 온수기 부품, 수도 계량기 하우징, 수도관 부속품, 수도꼭지 제조에 사용됩니다. POM으로 제작된 수도꼭지는 일반 금속 수도꼭지보다 가격이 30% 저렴하며 2×10⁶ 0.5~0.6MPa 압력에서 개폐 횟수가 40회 이상이며, 이는 40년 이상 사용에 해당합니다. 또한, 물에 의한 부식, 스케일 축적 및 자체 윤활에 대한 저항성 등의 특성을 갖추고 있습니다. POM 소재의 소화전 및 소화호스 커플링은 최대 5MPa의 파열 압력을 견딜 수 있습니다.