3. 플라스틱 재료의 특성

■ 플라스틱 재료의 특성

1.개요

플라스틱의 특성을 나타내는 방법은 다양하게 있다.

ASTM 시험법은 플라스틱의 성능을 시험하는 하나의 표준 시험방법으로 플라스틱공업에 종사하는 전문가들이 수 많은 시험을 통하여 정한 시험방법이다

 

 

※ ASTM (American Society for Testing and Materials)

재료의 용도별, 시험별 표준작업을 통해 재료의 품질을 규격화하여 측정한 값들로

제조자와 사용자로 하여금 보다 손쉬운 재료의 선정과 취급을 유도할 수 있도록 해준다.

1898년 설립되었으며 미국규격으로 현제 전세계에서 규격으로 사용되고 있다.

플라스틱 등급은 “D”등급으로 구분할 수 있다.

 

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2. 플라스틱 재료의 특성

 

2-1 내화학성                

2-2 내열성

2-3 치수안정성

2-4 내마모성

2-5 강성도

2-6 내충격성

2-7 내후성

2-8 열전도성

2-9 광투과성

2-10 수증기 투과성

2-11 내스크래치성

2-12 난연성

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2-1 내화학성

내화학성이란 화확물질에 견디는 성질을 뜻하며 화학적인 구조 때문에 특정 용매에 용해되거나 연화되는 경향이 있다.

사용환경이 매우 다양하므로 정확한 데이터를 얻기가 쉽지않다.

 

 

 

2-2 내열성

실온에서의 제반물성이 고온에서도 현저히 저하되지 않는 성질로 고온조건하에서 모든 재료는

그 정도의 차이는 있지만 변셩이라는 물리.화학적인 상태변화가 발생한다.

내열성은 물리적 내열성과 화학적 내열성으로 구분할 수 있다.

 

 

2-3 치수 안정성

실제 온도.습도 등의 조건 하에서 치수와 모양을 유지하는 특성이다.

플라스틱의 경우에는 열에 의한 선팽창 계수가 크기때문에 공차를 설계할때 주의해야한다.

 

 

2-4 내마모성

마찰에도 닳지 않고 잘 견디는 성질을 뜻하며 선택된 재료에 가장 적합한 윤활방법을 찾는 것이 중요하다.

 

 

2-5 강성도

구조물에 하중이 가해졌을 때 변형에 저랑하는 정도 (단위 : N/m)

 

 

 

 

2-6 내충격성

일반적으로 플라스틱은 금속과 달리 빠르고 강한 충격에는 깨지기 쉽다.

재질에 따라 충격강도가 다양하여 용도 선택과 폭이 넓기때문에 재료선정에 신중해야함

충격강도의 측정법으로는 아이조드(Izod), 샤르피(Charpy), 낙추(Falling Weight or Dart), 인장 충격강도 등이 있다.

물성관리를 위해 손쉽게 층정하는 방법은 아이조드 충격장도 방법이 널리 이용되고 있다.

 

※ 아이조드(Izod) 충격 시험법

충격하중을 사용해 재료의 인성, 취성의 정도를 평가하는 재료시험으로 홈이 있는 휨 시험조각에 망차로 충격을 가하여

파괴할 때 망치가 튕기는 높이를 결과값으로 나타낸다.

 

 

 

2-7 내후성

플라스틱 제품이나 재료가 기상의 영향을 받아 원치 않는 형태로 변형되는 것으로

내후성의 요소는 빛 에너지(태양광), 온도, 물 등이 있다.

(내후성은 인공내후성시험 장치, Xenon Arc형 내후성 시험장치로 시행된다.)

 

 

2-8 열전도성

단위 두께를 갖는 평판의 양면에 온도차가 존재할 때 단위시간당 전달되는 열의 양을 말한다.

열전도율(k)는 단위면적당 열전달율(q/A)과 △X만큼 떨어진 두 점에서의

온도차 △T=T1-T2를 각각 측정하여 계산할 수 있다.

 

 ＊ k ≒ { ( q/A) △X } / { ( T1 – T2 ) }

 

일반적으로 참고 도서에 나와있는 고체의 열전도율 값은 △T가 큰 경우에도 정확도가 높다.

기체나 액체인 경우 △T가 큰 경우 열전도율은 정확도가 낮다.

(기체나 액체 내부에서는 전도 이외에도 대류 및 복사열전달이 동시에 발생하기 때문)

 

 

 

2-9 광투과성

광투과성은 유리를 대신해서 사용할 수 있는 PMMA, PC와 같은 수지는 투과율이 유리와 같아야 한다.

하여 광투과율을 측정하기 위한 실험을 통해 나온 결과값을 활용해 유리를 대체할 수 있을지 판단해야 한다.

 

 

 

2-10 수증기투과성

특정 온도와 습도에서 수증기가 두 특정 표면 간의 단위 증기압 차이에 의해 발생되는

단위 두께의 평평한 재료의 단위 면적의 통과속도를 말한다.

특히 비닐 포장시 수증기가 투과되는 성질에 따라서 보온용기로서의 역할을 결정지을 수 있기 때문에

중요하다.

 

＊ 시험방법 ASTM D1249-90 MOCON 법,

   시험조건 : 온도 37.8도, 습도 100% RH

 

 

2-11 내스크래치성

플라스틱의 경우에는 금속과 비교해 표면경도가 굉장히 작기때문에 유리를 대체할 때

내스크래치성 때문에 문제가 발생할 수 있다.

대부분의 산업 현장에서 스크래치 특성을 조사하기 위해 ASTM D3363에 따라 연필경도계를 이용하여

스크래치 경도를 측정하고 있으나 정확한 스크래치성을 평가할 수 있는 방법이라 보기 어려워

GM에서는 자동차사의 스크래치 평가법인 GMW14688 을 시행하고 있다.

 

 

 

 

2-12 난연성

플라스틱 제품이 불에 타기 어려운 정도를 말하며 UL시험의 종류중에 플라스틱의 난연성과

관련된 시험은 UL94로 분류된다.

(UL은 Underwriter‘s Laboratiry의 약자로 미국의 전자제품 안전도를 평가하는 기관에서 측정한 수치이다.)

시험방법은 10초간 20mm 불꽃을 가한 뒤 시편의 연소 시간(t1)을 측정하며 다시 10초간 20mm 불꽃을

가한 뒤 시편의 연소 시간(t2) 및 연소 후, 불똥이 맺힌 시간(t3)을 측정한다.

 

 

시험의 종류는 UL94의 방식을 따라 HB, V-2 , V-1, V-0 등으로 분류하게 되며 오른쪽으로 갈수록 난연등급이 높다.