나일론 소재 (폴리아미드) 가장 널리 사용되는 엔지니어링 폴리머 제품군 중 하나입니다..
1930년대 섬유섬유로 상업적으로 도입된 이후, 나일론 화학 및 가공은 섬유에 사용되는 다용도 플랫폼으로 발전했습니다., 영화, 성형 엔지니어링 부품 및 고성능 복합재.
이 문서에서는 기술적인 내용을 제공합니다., 나일론에 대한 다각적 분석: 화학적으로 그게 뭐야?, 주요 성적, 주요 물리적 및 기계적 동작, 처리 경로, 장점과 한계, 일반적인 응용, 지속 가능성 문제, 그리고 앞으로의 방향.
1. 나일론이란??
나일론 소재 합성 계열에 일반적으로 사용되는 상표명입니다. 폴리아미드 중합체.
1930년대 최초의 완전 합성 섬유로 개발됨, 나일론은 이제 두 가지 광범위한 상업적 흐름에 존재합니다.: 직물 섬유 (나일론 섬유와 필라멘트) 그리고 엔지니어링 열가소성 수지 (사출 성형 및 압출 폴리아미드).
재료 클래스로는, 나일론 결합 좋은 기계적 강도, 강인함, 내마모성 및 내화학성 폭넓은 가공성을 지닌 (제사, 압출, 주입 성형), 이는 섬유 전반에 걸쳐 유비쿼터스하게 만듭니다., 소비재 및 산업 공학 응용 분야.
2. 화학 구조 및 주요 상업 등급
기초화학
나일론은 아미드 결합이 반복되어 형성된 폴리아미드입니다. (-CO-NH-) 폴리머 백본에서.
등급 간의 차이는 사용된 단량체와 그에 따른 반복 단위 간격으로 인해 발생합니다., 결정성을 제어하는, 융점 및 가수분해 안정성.
일반적인 상업 등급 (약어 및 짧은 메모)
- PA6 (폴리카프로락탐 / 나일론 6): 카프로락탐의 개환 중합으로 만들어짐. 좋은 강인함, PA66보다 약간 낮은 융점; 성형 부품 및 섬유에 널리 사용됩니다..
- PA66 (폴리(헥사메틸렌아디파미드) / 나일론 66): 아디프산과 헥사메틸렌디아민의 축합으로 생성.
PA6보다 융점이 높고 강성과 내열성이 약간 높습니다.. - PA11 / PA12 (긴 사슬 나일론): 더 낮은 수분 흡수 및 더 나은 화학적/저온 성능; 튜빙에 자주 사용됨, 연료 라인 및 유연한 부품. PA11은 바이오 기반 공급원료로 만들 수 있습니다. (피마자유).
- 코폴리아미드 (예를 들어, PA6/66 블렌드): 속성 교환; 향상된 가공성 또는 가수분해 안정성.
- 특수 폴리아미드: 고온 나일론 (예를 들어, PA46), 방향족 또는 반방향족 폴리아미드 (더 높은 성능, 더 높은 비용).
3. 일반적인 물리적 및 기계적 특성 (전형적인 범위)
아래 표에는 충전되지 않은 제품의 일반적인 엔지니어링 범위가 나와 있습니다. (정돈된) 상업용 나일론. 실제 값은 등급에 따라 다릅니다., 조절 (수분 함량), 및 테스트 방법.
| 재산 | 일반적인 범위 (깔끔한 PA6 / PA66) | 실용주의 사항 |
| 밀도 (g · cm⁻³) | 1.12–1.15 | PA6 ≒1.13; PA66 ≒1.14 |
| 인장 강도 (MPA) | 50–90 | PA66의 경우 더 높음; 유리 채우기가 100–200+ MPa로 증가합니다. |
| 영률 (GPA) | 2.5–3.5 | 유리 채우기로 증가 |
| 휴식시 신장 (%) | 20–150 | 건조시 연성이 매우 좋음; 유리로 감소 |
| 노치가 있는 아이조드 (Kj는 매트를 보여줍니다) | 20–80 | 좋은 충격 인성 |
| 녹는점 (° C) | PA6: ~215~220; PA66: ~255~265 | 임시 영향 처리 및 사용 |
| 유리전이 (° C) | ≒ 40–70 | 수분과 결정성은 Tg에 영향을 미칩니다 |
| 수분 흡수 (평형, wt%) | 0.5–3.0 (RH에 따라 다름 & 등급) | PA6는 일반적으로 1.5~2.5%입니다. 50% RH; PA12/11 훨씬 낮음 |
| HDT (1.82 MPA) (° C) | 60–120 (정돈된) | 유리 충전재는 HDT를 크게 높입니다. |
디자인 참고: 위에 나열된 기계적 성질은 마른 수지; 수분 평형은 일반적으로 모듈러스를 감소시키고 인성을 증가시키므로 조건부 테스트 데이터를 설계에 사용해야 합니다..
4. 열 거동 및 치수 안정성
- 녹는 거동: PA6 및 PA66은 반결정질입니다.; 높은 결정성은 강도와 내열성을 제공하지만 이방성 수축도 제공합니다..
- 유용한 연속 서비스 온도: 일반적으로 충전되지 않은 등급의 경우 최대 80~120°C; 유리 충전 또는 열 안정화 등급으로 사용 가능한 온도가 확장됩니다..
- 치수 안정성: 성형 중 이방성 수축과 흡습성 팽창은 치수 변화의 주요 원인입니다..
설계자는 공차 스택의 가공 수축과 습기로 인한 팽창을 모두 고려해야 합니다..
5. 수분 흡수 및 그 효과 - 실질적인 제약을 정의하는 것
수분은 나일론 소재의 가장 중요한 실제 고려 사항입니다..
기구 & 크기
- 나일론은 무정형 영역으로 확산되어 물을 흡수합니다.; 평형 함량은 상대 습도와 온도에 따라 달라집니다..
- 일반적인 평형 수분 흡수: PA6 ~1.5~2.5중량% (객실 상태), PA66이 약간 높음; PA11/PA12 << 1% (긴 사슬 나일론의 장점).
속성에 미치는 영향
- 강성과 강도가 감소합니다. 물이 가소제 역할을 하기 때문에 (평형 상태에서 모듈러스가 10~30% 감소).
- 인성과 신율이 증가하는 경우가 많습니다., 취성 감소.
- 차원 변화 (부종) 중요할 수 있다 (작은 부품의 경우 수백 µm) 설계 또는 사후 조정에 따라 수용되어야 합니다..
- 처리 영향: 성형 부품은 최종 검사 전에 예상 사용 습도에 맞게 조절되어야 합니다.; 가수분해를 방지하려면 성형 전 건조가 필수 (사슬 절단) 녹아서.
실제 규칙
- 치수가 중요한 부품용, 컨디셔닝 프로토콜 지정 (예를 들어, 마른: 0.05% 수분, 조절된: 23평형까지 °C/50% RH).
- 긴 사슬 나일론을 고려해보세요 (PA11/PA12) 또는 흡습성을 줄이기 위해 등급을 채웠습니다..
6. 내화학성 및 전기적 특성
- 내화학성: 나일론은 탄화수소에 저항합니다., 유화, 그리스 및 많은 용제.
그들은입니다 공격을 받았다 강산에 의한, 강한 산화제 및 일부 할로겐화 용매(특히 고온에서).
연료 및 유압 호환성은 등급 및 노출 조건에 따라 다릅니다.; 장기간 몰입하려면 검증이 필요합니다.. - 전기적 특성: 건조 시 전기 절연성이 좋음; 수분에 따른 유전상수 및 손실탄성 변화, 따라서 전기 응용 분야에는 습기 제어 환경 또는 밀폐 캡슐이 필요합니다..
7. 가공 및 제조 방법
일반적인 프로세스
- 주입 성형: 복잡한 모양과 높은 볼륨에 우세. 용융 온도 처리: PA6 ~230~260°C; PA66 ~260~280°C (시작점 — 등급별로 검증).
곰팡이는 일반적으로 따뜻하게 유지됩니다. (60–90 ° C) 결정화를 제어하고 싱크를 줄이기 위해. - 압출: 막대, 튜브, 프로필과 영화.
- 블로우 성형/열성형: 특정 등급의 경우 (PA12 튜빙, 연료 라인).
- 섬유방적: 섬유 및 산업용 테이프용 나일론 섬유.
- 가공: 나일론은 압출 스톡으로 가공할 수 있습니다.; 툴링 형상과 칩 제어는 연성으로 인해 중요합니다..
주요 처리 제어
- 건조: 나일론 소재는 건조되어야 합니다. (일반적인 목표 수분 <0.2%) 가수분해 및 표면조도 불량을 방지하기 위해 용융가공 전; 건조 일정은 다양합니다. (예를 들어, 80몇 시간 동안 –100°C).
- 용융 안정성: 분해를 방지하기 위해 과도한 체류 시간과 고전단을 피하십시오..
- 게이트/흐름 설계: 웰드라인을 관리하고 물성 이방성을 유발하는 방향을 최소화합니다..
8. 강화 및 특수 나일론
필러와 공중합으로 나일론 소재의 성능을 맞춤화:
- 유리 충전 나일론 (20–50% GF): 모듈러스 및 치수 안정성 증가, HDT를 높이다, 그러나 충격 인성을 감소시키고 결합 부품의 연마 마모를 증가시킵니다..
- 미네랄 필러 (활석, 운모): 적당한 강성 증가 및 크리프 저항성 향상.
- PTFE 또는 흑연 윤활 등급: 마찰 계수가 낮고 슬라이딩 응용 분야에서 마모가 감소합니다..
- 난연성, UV 안정화 및 가수분해 안정화 등급 까다로운 환경에서도 사용 가능.
- 폴리아미드 블렌드 및 공중합체 (예를 들어, PA6/PA66, PA6T) 가공성 및 열 성능 최적화.
9. 나일론 소재의 장점과 한계
나일론의 장점
- 고강도와 강인함
일반적인 인장 강도 범위는 다음과 같습니다. 50–90 MPa (깔끔한 성적), 내충격성과 피로성능이 우수함. - 좋은 마모 및 내마모성
특히 기어에 효과적입니다., 부싱, 그리고 슬라이딩 구성요소; 윤활 등급은 마찰공학적 거동을 더욱 향상시킵니다.. - 가볍고 강성이 좋음
밀도가 낮다 (~1.13~1.15g/cm³), 유리나 미네랄 필러를 사용하면 강성을 크게 높일 수 있습니다.. - 내화학성
오일에 대한 내성, 연료, 그리고 탄화수소가 많다, 자동차 및 산업 환경에 적합한 나일론 만들기. - 비용 효율적이고 처리가 용이함
사출 성형 및 압출과 호환 가능, 시중에서 판매되는 다양한 등급의 제품. - 고도로 맞춤화 가능
필러를 통해 특성을 맞춤화할 수 있습니다., 강화, 안정제, 그리고 윤활제.
나일론의 한계
- 수분 흡수 (키 제한)
나일론은 흡습성이 있습니다.; 수분 흡수 (일반적으로 1–3 wt%) 강성과 강도가 감소하고 치수 변화가 발생합니다.. - 온도 제한
연속 서비스 온도는 일반적으로 120°C 이하 표준 등급의 경우; 고온에서는 특성이 저하됩니다.. - 지속적인 부하 시 크리프
장기 부하, 특히 높은 온도나 습도에서, 변형을 초래할 수 있습니다. - 치수 불안정성
반결정질 구조 및 수분 민감성으로 인해 변형 및 공차 변동이 발생할 수 있습니다.. - 화학적 민감도
강산에 대한 저항력이 약함, 산화제, 일부 공격적인 용매. - 처리 감도
가수분해 및 기계적 성질의 손실을 방지하기 위해 성형 전 철저한 건조가 필요합니다..
10. 나일론 소재의 응용
- 자동차: 섭취 매니 폴드 (PA6/6T), 연료 및 브레이크 라인 (PA11/PA12), 엔진 덮개, 기어와 베어링.
- 산업 기계: 부싱, 롤러, 패드를 착용하십시오, 컨베이어 구성 요소.
- 소비재 & 가전 제품: 기어, 경첩, 패스너, 칫솔모 (섬유).
- 전기 같은 & 전자 제품: 케이블 타이, 커넥터 (수분을 조절하면).
- 섬유 및 복합재: 섬유, 밧줄, 강화된 복합 매트릭스.
- 의료: 일부 의료 기기에 사용되는 PA12 (생체 적합성 및 멸균 고려 사항 적용).
11. 다른 엔지니어링 플라스틱과의 비교
| 재산 / 표준 | 나일론 (PA6 / PA66) | 포엠 (아세탈) | ptfe (테플론) | 몰래 엿보다 | PBT | 으으으으-OR |
| 밀도 (g · cm⁻³) | 1.12–1.15 | ≒1.40–1.42 | ≒2.10–2.16 | ≒1.28–1.32 | ≒1.30–1.33 | ≒0.93–0.95 |
| 인장 강도 (MPA) | 50–90 | 50–75 | 20–35 | 90–110 | 50–70 | 20–40 |
| 영률 (GPA) | 2.5–3.5 | 2.8–3.5 | 0.3–0.6 | 3.6-4.1 | 2.6–3.2 | 0.8–1.5 |
| 녹는 / 일반적인 서비스 온도 (° C) | Tm ≒215 (PA6) / 서비스 ≒80–120 | Tm ≒165–175 / 서비스 ≒80–100 | Tm ≒327 / 최대 260까지 서비스 (기계적 한계) | Tm ≒343 / 서비스 ≒200–250 | Tm ≒220–225 / 서비스 120 | Tm ≒130–135 / 서비스 ≒80–100 |
| 수분 흡수 (wt%, 방정식.) | 1.5~2.5% (PA6) | ≒0.2~0.3% | ≒0% | ≒0.3~0.5% | ≒0.2~0.5% | ≒0.01–0.1% |
| 마찰계수 (마른) | 0.15–0.35 | 0.15–0.25 | 0.04–0.15 (매우 낮습니다) | 0.15–0.4 | 0.25–0.35 | 0.08–0.20 |
| 입다 / 마찰학 | 좋은 (필러로 개선 가능) | 훌륭한 (기어/부싱) | 가난한 (필러로 좋아진다) | 훌륭한 (최고로 가득찼다) | 좋은 | 훌륭한 (내마모성) |
| 내화학성 | 탄화수소에 좋음; 강산/산화제에 약함 | 연료/용제에 적합 | 뛰어난 (거의 보편적) | 훌륭한 (공격적인 미디어) | 좋은 | 매우 좋은 |
가공 가능성 |
좋은 (가공 가능) | 훌륭한 | 공정한 (빌렛으로 가공 가능) | 좋은 (단단하지만 가공 가능) | 좋은 | 도전 (구미) |
| 치수 안정성 | 보통의 (흡습성) | 매우 좋은 (낮은 흡습성) | 훌륭한 | 훌륭한 | 좋은 | 매우 좋은 |
| 일반적인 응용 프로그램 | 기어, 문장, 주택, 관 재료 (PA11/12) | 기어, 정밀 부싱, 연료 구성 요소 | 물개, 화학 라이너, 마찰이 적은 표면 | 고온 베어링, 항공우주, 의료 임플란트 | 전기 커넥터, 주택 | 라이너, 패드를 착용하십시오, 컨베이어 구성 요소 |
| 빠른 선택 힌트 | 견고성과 비용이 중요한 경우 선택; 수분 관리 | 정확성을 위해 선택하세요, 저마찰 기계 부품 | 화학적 불활성인 경우 선택 & 가장 낮은 µ가 필요합니다 | 고온용으로 선택하세요 & 고부하 중요 부품 | 우수한 치수 안정성과 성형 용이성을 위해 선택하세요. | 극도의 내마모성과 충격이 필요한 곳을 선택하세요 |
12. 지속 가능성, 재활용 및 규제 문제
- 재활용: 나일론 소재는 기계적으로 재활용이 가능합니다.; 재생 PA는 덜 중요한 용도로 다운그레이드될 수 있습니다..
해중합 (화학 재활용) 경로가 존재하며 산업적으로 발전하고 있습니다. 단량체를 회수할 수 있습니다. (카프로락탐) 또는 다른 공급원료. - 바이오 기반 옵션: PA11 (피마자유에서) 및 PA610/1010 (부분적으로 바이오 기반) 화석 공급원료 의존도 감소.
- 규제: 식품 접촉 및 의료 사용에는 등급 인증이 필요합니다. (FDA, EU) 적절한 경우 추출물/침출물 테스트 준수.
- 환경 문제: 수명주기 평가는 등급과 필러에 따라 다릅니다.; 충전재와 유리 함량은 재활용성과 내재 에너지에 영향을 미칩니다..
13. 결론 및 실제 권장 사항
나일론 (폴리아미드) 성숙하다, 강도의 균형을 맞추는 다용도 엔지니어링 폴리머 제품군, 경제적인 가공성과 인성 및 내마모성.
PA6 및 PA66부터 PA11 및 PA12까지 다양한 화학 물질 팔레트와 충진제 및 변형제, 섬유에서 고성능 자동차 시스템에 이르는 응용 분야에 대한 미세 조정이 가능합니다..
주요 엔지니어링 과제는 공격적인 환경에서의 수분 관리 및 화학적 민감성입니다.; 이는 적절한 등급 선택을 통해 해결됩니다. (긴 사슬 나일론), 필러, 건조 및 디자인 수당.
재활용 분야의 지속적인 발전, 바이오 공급원료와 복합 기술은 나일론의 지속 가능성과 응용 범위를 확장하고 있습니다..
FAQ
PA6 또는 PA66이 더 낫습니까??
PA66은 일반적으로 더 높은 융점을 제공합니다., 약간 더 높은 강성과 더 나은 크리프 저항성; PA6은 가공하기 쉽고 더 까다로울 수 있습니다.. 온도 및 처리 제약 조건에 따라 선택.
치수 관리를 위해 나일론을 어떻게 지정해야 합니까??
검사를 위한 조건화 상태 지정 (예를 들어, “조건에 맞춰 23 ° C, 50% RH 평형까지”), 수분 팽창 및 성형 이방성을 설명하는 공차를 제공합니다..
나일론 소재를 연료 라인에 사용할 수 있습니까??
예 - PA11 및 PA12는 낮은 수분 흡수와 우수한 내화학성으로 인해 연료 및 유압 배관에 일반적으로 사용됩니다.. 항상 특정 유체 및 온도로 검증하십시오..
유리 충전 나일론은 재활용이 가능합니까??
기계적으로, 예, 그러나 유리 함량은 용융 점도와 특성 유지를 변화시킵니다.; 재활용된 유리 충전 나일론은 일반적으로 화학적으로 재활용되지 않는 한 덜 까다로운 응용 분야에 사용됩니다..
성형 중 가수분해를 방지하려면 어떻게 해야 합니까??
공급업체의 사양에 따라 수지를 완전히 건조시키고 용융 체류 시간과 과도한 배럴 온도를 제한합니다..
