사출 성형 재료 비교: ABS, PC, 나일론, PP, POM 및 PEEK의 강도, 비용 및 성형성 비교

재료 선택은 다른 모든 것을 조용히 설정하는 결정입니다. 이는 부품의 기계적 한계를 수정하고, 샷당 비용을 수정하며, 서로 다른 수지가 매우 다른 비율로 수축하기 때문에 단일 부품이 성형되기 전에 강철의 캐비티 치수를 고정합니다. 툴링을 절단한 후 레진을 교체하면 새 캐비티에 대한 비용을 자주 지불하게 됩니다.

이 비교는 상업용 사출 성형 부품의 대다수를 차지하는 6가지 수지를 다루며, 데이터시트 읽기 연습보다는 생산에 중요한 특성을 기준으로 판단됩니다. 또한 대부분의 비교 기사에서 생략되는 내용, 즉 각 재료 선택이 금형 및 부품 가격에 미치는 영향도 다룹니다.

네 가지 질문으로 사출 성형 재료를 선택하는 방법

이를 순서대로 진행하면 대부분의 후보자는 스스로 제거됩니다.

1. 운송, 보관, 세척 또는 멸균 주기를 포함하여 서비스 중에 부품이 볼 수 있는 최대 온도는 얼마입니까? 그러면 바닥이 설정되고 전체 카테고리가 즉시 제거됩니다.
2. 부품은 세척제, 연료, 오일, 습기, 자외선 등 어떤 물질에 화학적으로 노출됩니까?
3. 기계적 요구 사항은 무엇입니까? 강성, 충격 저항, 피로 또는 슬라이딩 표면의 마모입니까? 이는 서로 다른 요구 사항이며 단일 레진이 모든 요구 사항을 충족시키지는 않습니다.
4. 부품에 투명성, 특정 외관, 규제 승인 또는 화염 등급이 필요합니까?

비용은 처음이 아닌 마지막에 입력됩니다. 서비스 요구 사항을 충족하지 못하는 더 저렴한 수지는 더 저렴하지 않습니다. 비용이 적절하게 영향을 미치는 것은 요구 사항을 모두 충족하는 두 가지 재료 중 하나를 선택하는 것인데, 이는 실제로 일반적인 상황이며 대부분의 비용이 절약되는 경우입니다.

마스터 비교표

두 줄은 일반적으로 받는 것보다 수축과 성형성에 더 많은 관심을 기울일 가치가 있습니다. 두 가지 모두 도구가 실행된 후 선택한 재료가 도면의 공차를 실제로 유지하는지 여부를 결정합니다.

실제로 선택을 결정하는 속성

수축, 그리고 이것이 툴링 결정인 이유

모든 열가소성 플라스틱은 냉각되면서 수축하며 예상되는 수축량에 따라 캐비티가 과도하게 절단되어 완성된 부품이 공칭 위치에 도달합니다. 그 보상은 강철에 구워집니다. 폴리프로필렌, 나일론, 아세탈과 같은 반결정성 재료는 ABS, 폴리카보네이트와 같은 비정질 재료보다 훨씬 더 많이 수축하며 결정화도는 냉각 속도에 따라 달라지기 때문에 수축이 예측하기 어렵습니다.

실제적인 결과는 세 가지입니다. 수축률이 높은 소재는 엄격한 공차를 유지하기가 더 어렵습니다. 냉각의 작은 변화로도 측정 가능한 치수 변화가 발생하기 때문입니다. 부품 전체의 고르지 못한 수축으로 인해 모양이 틀어지기 때문에 휘어지기 쉽습니다. 그리고 툴링 절단 후 수축률이 다른 재료 간에 전환한다는 것은 일반적으로 캐비티를 다시 절단한다는 것을 의미합니다. 왜냐하면 ABS용으로 크기가 조정된 금형은 아세탈에서 올바른 부품을 생산하지 않기 때문입니다.

부품의 공차가 엄격한 경우 수축률이 낮은 비정질 소재를 사용하거나 더 느슨한 공차를 수용하고 더 비싼 툴링 개발 주기를 사용해야 합니다. 도구가 인용되기 전에 이를 결정하는 것이 첫 번째 기사에서 발견하는 것보다 훨씬 저렴합니다.

성형성과 언론에서의 비용

성형성은 수지가 얼마나 쉽게 충전되는지, 필요한 건조 정도, 요구되는 용융 및 성형 온도, 공정 변화에 대한 허용 정도를 다룹니다. ABS와 폴리프로필렌은 쉽습니다. 쉽게 채워지고 넓은 공정 범위를 견딜 수 있습니다. 폴리카보네이트와 나일론은 흡습성이 있으므로 적절하게 건조해야 합니다. 습기로 인해 스플레이가 발생하고 기계적 특성이 저하되기 때문입니다. PEEK에는 높은 용융 온도와 가열된 툴링이 필요하므로 사이클 시간과 툴링 비용이 모두 증가합니다.

응용 분야에서 필요할 때 어려운 재료라고 해서 피할 이유가 되지 않습니다. 이는 예상치 못한 일이 아닌 비용 모델에 속하는 더 긴 주기, 더 엄격한 프로세스 제어 및 시동 중 더 높은 스크랩을 기대하는 이유입니다.

6가지 레진에 대한 자세한 내용

ABS

ABS는 소비자용 하우징, 인클로저 및 장식용 부품의 기본 소재이며, 성형이 용이하고 치수가 안정적이며 페인팅, 플레이팅 및 질감 처리가 가능하여 그 위치를 차지합니다. 표면 마감이 좋고 기계 가공 및 접착이 잘 되며 수축률이 낮고 예측 가능합니다.

실패하는 곳은 온도와 화학입니다. 연속 사용 온도는 적당하며 ABS는 많은 용제의 공격을 받습니다. 또한 안정화가 이루어지지 않으면 자외선 저항이 약해 보호되지 않은 실외 부품은 백악화되어 부서지기 쉽습니다. 내부 하우징, 가전제품 부품, 전자 인클로저 및 환경 노출보다 외관과 비용이 더 중요한 모든 것에 ABS를 선택하십시오.

폴리카보네이트

폴리카보네이트는 충격과 선명도를 위한 옵션입니다. 이 소재는 넓은 온도 범위에서 매우 견고하며 광학적으로 투명합니다. 이는 다른 소재에서는 찾아볼 수 없는 조합입니다. 서비스 온도는 ABS보다 상당히 높습니다.

약점은 내화학성과 노치 민감도다. 많은 용제와 일부 세척제는 응력 균열을 일으키며 날카로운 내부 모서리는 충격에 잘 견디는 재료에 응력을 집중시킵니다. 또한 흡습성이 있으므로 성형하기 전에 건조해야 합니다. PC와 ABS 혼합물은 더 쉬운 가공과 더 나은 화학적 성질을 위해 인성을 일부 교환하기 때문에 일반적입니다. 렌즈, 가드, 안전 부품 및 충격 방지 하우징에는 폴리카보네이트를 선택하십시오.

나일론

나일론은 PA6 및 PA66과 함께 제품군을 포괄합니다. 이는 높은 강도와 ​​강성, 우수한 내마모성, 연료 및 오일에 대한 우수한 저항성을 제공하므로 자동차 및 산업 응용 분야 전반에 걸쳐 사용됩니다. 유리 충전 등급은 강성을 크게 증가시키며 매우 일반적입니다.

정의적인 특징은 수분 흡수입니다. 나일론은 공기 중 물을 흡수하여 부품의 크기가 커지고 단단해지고 덜 뻣뻣해집니다. 즉, 건조 상태로 측정한 부품과 컨디셔닝 후 측정한 부품의 크기가 다르며 허용 오차에 대한 논의에서는 수분 상태를 명시해야 합니다. 나일론은 또한 예측할 수 없을 정도로 크게 수축하므로 엄격한 공차 작업이 더 어려워집니다. 기어, 베어링, 패스너, 구조용 브래킷 및 후드 아래 부품용으로 선택하십시오.

폴리프로필렌

폴리프로필렌은 6개 수지 중 가장 저렴하고 상용 수지 중에서 가장 내화학성이 뛰어납니다. 가볍고 습기에 거의 완벽하게 저항하며 리빙 힌지가 가능합니다. 이는 얇은 부분이 실패 없이 반복적으로 구부러질 수 있음을 의미합니다. 이 목록의 다른 어떤 것도 그렇게 하지 않습니다.

강성과 온도의 절충점은 상대적으로 부드러우며 지속적인 부하가 가해지면 크리프되고 사용 온도는 제한됩니다. 또한 수축이 심하므로 엄격한 공차가 어렵습니다. 용기, 마개, 리빙 힌지 부품, 화학 물질 노출 응용 분야 및 재료비가 지배적인 대량 구성 요소에는 폴리프로필렌을 선택하십시오.

POM(아세탈)

아세탈은 정밀기계재료입니다. 견고하고 사용 시 치수가 안정적이며 마찰 계수가 낮고 피로 저항이 뛰어나 기어, 캠, 부싱, 래치 및 소형 이동 부품에 대한 표준 선택입니다.

두 가지가 그것을 제한합니다. 수축률은 이 목록에서 가장 높으므로 캐비티 크기 및 냉각 설계가 평소보다 더 중요하며 두꺼운 부분에는 보이드가 생기기 쉽습니다. 그리고 아세탈은 접착이나 도장이 잘 되지 않아 미용용 부품보다는 기능성 내부 부품에 적합합니다. 부품이 미끄러지거나 회전하거나 여러 사이클에 걸쳐 안정적으로 스프링백되어야 하는 모든 위치에서 이 제품을 선택하십시오.

몰래 엿보다

PEEK는 다른 범주에 속합니다. 다른 제품보다 훨씬 높은 연속 사용 온도를 견디고, 거의 모든 화학 물질에 저항하며, 온도에서도 강도를 유지하고, 까다로운 의료, 항공우주 및 반도체 응용 분야에서 성능을 발휘합니다. 지정된 경우 일반적으로 다른 것이 작동하지 않기 때문입니다.

이는 또한 여기에서 가장 비싼 재료이기도 하며 높은 용융 온도와 가열된 툴링이 필요하므로 사이클 시간과 툴링 비용이 늘어납니다. 요구 사항을 충족하는 저렴한 엔지니어링 수지에 PEEK를 지정하는 것은 재료 선택 시 비용이 많이 드는 실수 중 하나입니다. 온도, 화학 물질 노출 또는 규제 요구 사항으로 인해 대안이 없는 경우 이 제품을 선택하십시오.

채워지고 수정된 성적

베이스 레진은 단지 시작점일 뿐입니다. 대부분의 엔지니어링 응용 분야에서는 수정된 등급을 사용하며 수정으로 인해 특성과 가공이 모두 변경됩니다.

• 유리 섬유 강화재는 강성과 강도를 크게 높이고 수축을 감소시키지만 재료를 더 부서지기 쉽고 도구에 대한 마모도를 높이며 방향 변형을 유발하는 섬유 배향 효과가 발생하기 쉽습니다.
• 미네랄 충전재는 유리보다 강성 증가가 적으므로 치수 안정성을 향상시키고 비용을 절감합니다.
• 난연성 등급은 많은 전기 및 전자 응용 분야에 필요하며 일반적으로 충격 강도를 감소시키고 가공을 복잡하게 만듭니다.
• 자외선 안정화 등급은 실외에 노출되는 모든 부품에 필요하며, 나중에 안정화를 추가해도 자외선 안정화 등급 없이 이미 지정된 부품은 수리되지 않습니다.
• 충격 수정 등급은 인성을 위해 약간의 강성을 교환하며 기본 수지가 비슷하지만 약간 부서지기 쉬운 경우에 일반적입니다.
• 의료 및 식품 접촉 등급에는 해당 응용 분야에 필요한 규제 문서가 포함되어 있으며 승인은 수지 제품군이 아닌 특정 등급에 부여됩니다.

유리 충전재는 툴링에 특별한 주의를 기울여야 합니다. 연마재로 채워진 수지는 시간이 지남에 따라 특히 게이트에서 강철을 마모시키며 이는 공구강 선택과 유지 관리 일정에 영향을 미칩니다. 이는 처음 10만 장의 샷 이후가 아니라 설계 단계의 툴링 대화에 속합니다.

신청 요건에 따른 선택

부드러운 그립이 있는 강체와 같이 부품이 하나의 부품에서 두 가지 다른 동작을 필요로 하는 경우 대답은 단일 재료가 아닌 프로세스인 경우가 많습니다. 부드러운 터치 소재를 사용한 오버몰딩은 견고한 기판과 엘라스토머를 결합하고, 인서트 몰딩은 나사산이나 전도성 경로가 필요한 금속 부품을 플라스틱으로 캡슐화합니다.

재료 결정이 금형 및 부품 가격에 미치는 영향

• 캐비티 치수는 특정 수축률에 따라 절단되므로 툴링 후 수지 계열을 변경하는 것은 일반적으로 강철을 다시 절단하는 것을 의미합니다.
• 사이클 시간은 재료에 따라 다릅니다. 높은 금형 온도나 장시간 냉각이 필요한 재료는 공구 수명 동안 모든 샷의 부품당 비용을 높입니다.
• 게이트 및 런너 크기는 용융 점도에 따라 달라지므로 캐비티에 영향이 없는 경우에도 재료 변경으로 인해 게이트 수정이 필요할 수 있습니다.
• 연마재로 채워진 수지는 공구 마모를 가속화하고 공구강 사양과 유지보수 간격에 영향을 미칩니다.
• 수축률이 높은 재료는 냉각 채널 레이아웃에 더 많은 주의를 기울여야 합니다. 이는 부품당 비용이 아닌 툴링 설계 비용입니다.
• 건조 요구 사항으로 인해 폴리카보네이트 및 나일론과 같은 흡습성 재료에 대한 프레스 장비 및 처리 시간이 추가됩니다.

이것이 재료 선택이 툴링 견적 이후가 아닌 이전에 결정되어야 하는 이유입니다. 늦게 이루어진 수지 결정은 툴링 변경이며, 경화강의 툴링 변경은 전체 공정에서 가장 비용이 많이 드는 수정 사항입니다.

일반적인 재료 선택 실수

• 강성, 충격 거동 또는 피로 저항이 응용 분야에서 실제로 요구되는 경우 인장 강도만 선택하면 됩니다.
• 나일론의 수분 흡수를 무시하고 일반 습도 조건에서 유지될 수 없는 내성을 기록합니다.
• 엔지니어링 등급이 모든 요구 사항을 충족하는 고성능 수지를 지정하면 기능적 이득 없이 재료 및 툴링 비용이 증가합니다.
• 실외나 창 근처에 있는 부품의 자외선 노출을 간과한 후 현장에서 부서지기 쉬운 부분을 발견합니다.
• 데이터시트 값이 부품에 적용된다고 가정하면 게시된 수치가 형상, 게이트 위치 및 냉각 조건이 아닌 표준 테스트 표본에서 나온 경우입니다.
• 툴링 후 수지 변경은 수축 차이로 인해 캐비티 치수가 무효화되는지 여부를 확인하지 않고 절단됩니다.

마지막 것은 가장 비용이 많이 들고 가장 피할 수 있는 것입니다. 공구를 절단하기 전에 수지를 확인하거나 최소한 치수가 호환되는 대체품에 동의하면 위험이 완전히 제거됩니다.

중요한 결정을 생산에 적용

재료와 기하학은 순서대로 결정되기보다는 함께 결정됩니다. 벽 두께, 리브 비율 및 게이트 위치는 모두 수지의 수축 및 유동 거동과 상호 작용하며, 한 재료에 적합한 설계가 다른 재료에서는 작동하지 않을 수 있습니다. 리브 및 거싯 설계 지침에 대한 가이드는 해당 관계의 기하학적 측면을 다루고 있으며 재료 관련 성형 결함에 대한 기사의 많은 문제는 프레스보다는 수지와 부품 설계 간의 불일치로 거슬러 올라갑니다.

매우 작은 부품의 경우 유동 길이, 냉각 속도 및 게이트 비율이 깔끔하게 축소되지 않기 때문에 재료 거동이 다시 변경됩니다. 마이크로 성형 응용 분야에 대한 비교에서는 이러한 차이점이 중요한 부분을 다루고 있습니다.

Elite Mold Tech는 플라스틱 사출 성형 서비스를 통해 ABS, 폴리카보네이트, 나일론, 폴리프로필렌, POM, PEEK 및 TPU를 성형하고 툴링이 확정된 후가 아닌 견적 중에 부품 형상 및 공차 요구 사항에 따라 재료 선택을 검토합니다. 수축, 공차 및 툴링 영향을 함께 설명하는 권장 사항을 위해 부품 모델 및 서비스 요구 사항을 Elite Mold Tech에 보냅니다.

자주 묻는 질문