PP(폴리프로필렌)의 특성과 적용가능 제품
작성자 : pdcman 분류 : 시제품 | 재질 작성일 : 2018.03.14 09:38:48 조회 : 4792 키워드 : 적용가능제품,폴리프로필렌,PP특성,재질,시제품
(질문의배경)
플라스틱 미니 된장통을 만들려고 한다. 인체에 무해한 재료를 적용해야하며, 뚜껑의 경우 수천번 구부렸다 폈다 해야 하는 탄성을 가지고 있는 재질을 접목해야 한다. 이에 걸맞는 재질의 종류에는 무엇이 있으며, 재질적 특성은 무엇인가?
(요약)
폴리프로필렌(PP)재질은 낮은 온도에서 부서지는 결점이 있지만, 오늘날 PP의 중합과정에서 에틸레모노머를 프로릴렌에 첨가함으로써 현저히 개선되었으며, PP필름은 이축 연신하여 OPP(Oriental PP)로 만들면 경도와 인장강도가 현저히 높이질 뿐 아니라 투명도도 한층 개선된다. 열접착에 어려움이 있으나 PE와의 공압출 또는 라미네이팅으로 해결할 수 있다. 또한 폴리에틸렌보다 다소 가벼우며, 내열성도 좋을 뿐만 아니라 힌지성(Hinge)이 우수하며, 반복적으로 접었다 펼쳤다 해도 절단되지 않는다. 특히 전기적 특성이 우수하며 인체해 무해할 뿐만 아니라 착색하기 쉽다.
(PP재질의 특성)
PP는 PE보다 경도가 높고 인장강도가 크며 투명도가 좋은 특성을 지닌다. 이 외에도 수증기에 대한 차단효과가 우수하며, 결정성이 높기 때문에 연화온도가 높아 능히 150도까지 견딜 수 있다. PP로 포장된 식품, 의약품의 고압수증기 살균이 가능하며, PP로 포장된 식품을 오븐이나 열탕으로 데울 경우 편리하게 이용된다. 높은 인장강도 때문에 필름으로 제작, 특수목적으로 사용할 수 있다.
<그림1> PP재질 흰지 설계방법 / 출처: https://www.plasticstoday.com
(PP재질의 용도)
PP재질의 용도는 매우 일반적이므로 안경집, 보석케이스, 경첩이 일체로 된 용기의 뚜껑, 고주파 절연 부품, 시트 류, 필름 등에 많이 쓰이고 있다. 사출성형품은 식기, 물통, 목욕용품 등의 가정용품이나 완구 등의 약전기기나 자동차부품 등의 공업용품에 성형성, 표면광택, 투명성 등이 환영 되고 해마다 수요가 신장하고 있다. 또한 일체성형 Hinge의 기능을 가진 각종 제품도 여러 가지 분야에서 널리 이용되고 있다. 특히 주목되고 있는 것은 맥주병 등의 수송용 상자, 농수산물의 수확 컨테이너 등의 대형성형품의 분야이다. 폴리에틸렌이 이 분야에서의 유력한 경쟁 상대인데 강성, 표면광택, 내구성, 성형성 등에서는 폴리프로필렌 쪽으로 가고 있다.
(PP재질의 성형성)
흡수율이 적고 예비 건조를 하지 않고 성형이 가능하기에 폴리에틸렌과 같이 성형이 쉬운 재료이다. 특히 성형 수축률이 1.2 ~ 2.2% 정도이며 뒤틀림, 휨 등의 변형이 생기기 쉬운 담점이 있어 두꺼운 살의 제품은 수축이 쉽고 성형온도 180℃ 가까이 에서 성형하는 경우도 있다. 일반적으로 220 ~ 260℃ 정도에서 성형이 가능하나, 열적으로 안정되어 있고, 강도를 높이기 위해 280 ~ 300℃에서 성형하는 경우도 있다. 싱크마크가 생기는 것을 막기 위해 사출 압의 40 ~ 80% 정도의 긴 보압 시간을 주어야 하며, 빠른 사출 속도가 요구된다. 싱크를 막기 위해서는 제품 설계 시 제품두께의 40 ~ 60%를 넘지 않는 범위에서 리브를 설치한다.
Tip
시제품상에서 PP재질의 경우 NC가공이 어렵기 때문에 마스터 목업을 만들어 실리콘 금형을 제작 한 후 진공 주형 방식으로 샘플을 만든다. ABS, PC등의 재질과는 다르게 질긴 특성을 가지고 있기에 MCT장비로 가공이 어렵다.
<참고자료·문헌>
1. https://www.youtube.com/watch?v=rHEFj7lnsx4 PP(폴리프로필렌) 플라스틱 수지 물성과 사출성형성의 이론 설명
2.https://www.plasticstoday.com/materials/design-polypropylene-part-design-part-2-living-hinges/2085268932270 Polypropylene part design, Living hinges 구조 설계
3. https://www.youtube.com/watch?v=XqOxBZF4fhI 환경호르몬이 나오지 않는 안전한 플라스틱 / YTN 사이언스
<전문용어>
PP(Polypropylene), 폴리프로필렌, 진공주형, PE, PS