002. 엔지니어링 플라스틱

안녕하세요! 언두랩입니다.
오늘은 엔지니어링 플라스틱에 대해 정리해보겠습니다.

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서론

기구설계를 하다 보면 많이 고민하게 되는 요소 중 하나가 바로 재질 선정입니다. 같은 형상의 제품이라도 어떤 플라스틱을 선택하느냐에 따라 강도, 내구성, 생산성, 원가가 크게 달라질 수 있습니다. 특히 산업용 제품, 자동차, 전자제품, 의료기기에서는 일반 플라스틱보다 우수한 성능을 가진 엔지니어링 플라스틱(Engineering Plastic) 이 널리 사용됩니다. 이번 글에서는 기구설계자가 알아두면 도움이 되는 대표적인 엔지니어링 플라스틱의 종류와 특징을 정리해 보겠습니다.

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엔지니어링 플라스틱이란?

엔지니어링 플라스틱(Engineering Plastic)은 일반적으로 범용 플라스틱보다 기계적 강도, 내열성, 내마모성, 치수 안정성이 우수하여 구조용 부품에도 사용할 수 있는 플라스틱을 의미합니다.

대표적인 적용 분야는 다음과 같습니다.

• 기어(Gear)
• 베어링(Bearing)
• 하우징(Housing)
• 브래킷(Bracket)
• 커넥터(Connector)
• 의료기기 부품
• 자동차 부품
• 전자제품 부품

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1. ABS

ABS는 기구설계에서 가장 많이 사용되는 범용 플라스틱 중 하나입니다. 난연 ABS를 사용하여 전자 의료기기의 외장을 만드는 경우가 많습니다.

특징

 

• 가공성과 사출성이 우수합니다.
• 충격강도가 우수합니다.
• 도장이나 후가공이 비교적 용이합니다.

 

단점

• 내열성이 높은 편은 아닙니다.
• 내화학성은 다른 엔지니어링 플라스틱보다 낮은 편입니다.
• 자외선(UV)에 장시간 노출될 경우 변색이 발생 할 수 있습니다.

주요 적용 분야

• 전자제품 외관
• 생활가전
• 각종 케이스

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2. PC (Polycarbonate)

PC는 높은 충격강도와 투명도를 가져서 고글같은 제품에 사용됩니다.

특징

• 충격강도가 매우 우수합니다.
• 투명성이 뛰어납니다.
• 높은 내열성을 가지고 있습니다.

단점

• 표면 스크래치에 비교적 취약합니다.
• 일부 화학물질에 영향을 받을 수 있습니다.

주요 적용 분야

• 투명 커버
• 보호 윈도우
• 의료기기 외장

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3. POM (Polyoxymethylene)

POM은 아세탈(Acetal)이라고도 불리는 소재입니다. 마찰계수가 낮고 내마모성이 우수하여 움직이는 부품에 많이 사용됩니다.

특징

• 내마모성이 우수합니다.
• 마찰계수가 낮습니다.
• 강성이 우수합니다.
• 치수 안정성이 뛰어납니다.

단점

• 접착이 쉽지 않습니다.
• 투명성이 낮습니다.

주요 적용 분야

• 기어
• 힌지
• 캠
• 슬라이더

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4. PA (Polyamide, Nylon)

PA는 일반적으로 나일론(Nylon)이라고 불리는 소재입니다. 가공 방식에 따라서 나일론 섬유가 되어 옷이 될 수 있고, 단단한 엔지니어링 플라스틱이 될 수 있습니다.

특징

• 기계적 강도가 우수합니다.
• 내마모성이 뛰어납니다.
• 반복 하중에 대한 피로 특성이 우수합니다.

단점

• 수분을 흡수하는 특성이 있습니다.
• 사용 환경에 따라 치수 변화가 발생할 수 있습니다.

주요 적용 분야

• 기어
• 브래킷
• 구조용 부품

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5. PBT (Polybutylene Terephthalate)

장점

• 전기 절연성이 우수합니다.
• 열 안정성이 우수합니다.
• 치수 안정성이 우수합니다.

단점

• 장시간 물이나 습기에 노출될 경우, 기계적 성질이 약화됨.

주요 적용 분야

• 커넥터
• 키보드 키캡
• 자동차 전장 부품

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6. PPS (Polyphenylene Sulfide)

PPS는 대표적인 슈퍼 엔지니어링 플라스틱(Super Engineering Plastic) 중 하나입니다. 

특징

• 내열성이 매우 우수합니다.
• 내화학성이 뛰어납니다.
• 치수 안정성이 우수합니다.

단점

• 가격이 높은 편입니다.

주요 적용 분야

• 자동차 엔진룸 부품
• 산업용 장비
• 고온 환경 부품

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마무리

이외에도 많은 플라스틱들이 있지만 실무에서는 물성치 뿐만 아니라 단가와 공급성 등 고려해야 할 부분들이 더욱 많은 것 같습니다. 특히 플라스틱은 재질마다 사출 수축률, 최소 두께가 다르기 때문에 설계 시 이를 고려하여야 합니다. 그래서 설계 전 제품이 사용되는 환경과 요구사항에 가장 적합한 재질을 선택하는게 중요한 것 같습니다.