초고분자량 폴리에틸렌은 엔지니어링 플라스틱으로 분류됩니다. 공업적으로 매우 뛰어난 성질을 가지며, 로프나 기어 등, 높은 내구성이 요구되는 용도에도 사용되고 있습니다. 여기에서는 초고분자량 폴리에틸렌의 특징과 용도에 대해 설명합니다.
목차
초고분자량 폴리에틸렌이란?
초고분자량 폴리에틸렌이란, 폴리에틸렌 중에서도 특히 분자량이 100만~700만 이상의 것입니다. 원래 폴리에틸렌은 폴리-에틸렌, 즉 에틸렌의 중합체입니다. 중합법이나 분자량에 의해, 다양한 종류를 만들 수 있는 것이 특징으로, 일반적인 분자량은 2만~30만이 됩니다. 폴리에틸렌은 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)과 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 외에 EVA 수지나 초고분자량 폴리에틸렌 등으로 분류됩니다.
높은 내충격성이나 내마모성, 내약품성을 가지고 있기 때문에 부하가 높은 기계 부품이나 식품 가공 기계 등에도 사용됩니다.
초고분자량 폴리에틸렌은 엔지니어링 플라스틱의 일종으로, 그 중에서도 뛰어난 성질을 가진 슈퍼 엔지니어링 플라스틱으로 분류되어 있습니다.
초고분자량 폴리에틸렌의 정식 명칭은 Ultra High Molecular Weight Poly Ethylene으로 약칭으로 UHMW, UPE 또는 UHMW-PE로 표기됩니다. 또한 많은 등급이 있으며, 대전 방지와 낮은 마찰 등 다양한 특징이 부가되어 있습니다. 그 때문에, 용도에 맞추어 메이커와 등급을 선정하지 않으면 안됩니다.
초고분자량 폴리에틸렌의 종류
초고 분자량 폴리에틸렌에는 많은 등급이 있으며 각각 다른 특징을 가지고 있습니다. 몇 가지 대표적인 등급과 용도를 아래에 소개합니다.
- 표준 등급: 롤러, 레일 등
- 정전기 방지 등급: 정밀 장비, 전자 부품 지그 등
- 전도 등급: 전자 장비, 정밀 기계 지그 등
- 고접동 등급: 레일, 베어링 등
- 내마모 등급: 레일, 본체 케이스 등
- 난연 등급: 정밀 기기, 전자 기기 등
메이커에 의해, 취급 등급이나, 재료의 상품명, 사양은 다릅니다. 그렇기에 자세한 내용은 각 메이커의 카탈로그등으로부터 확인할 필요가 있습니다.
초고 분자량 폴리에틸렌의 특징
초고분자량 폴리에틸렌에는 다양한 장점과 단점이 있습니다. 용도에 맞는 선정을 할 수 있도록 특징을 정리해 둡시다.
초고 분자량 폴리에틸렌의 장점
내충격성이 높음
내충격성의 높이는 가장 특징적인 장점 중 하나입니다. 높은 분자량을 가지며 분자 구조가 사슬처럼 복잡하게 얽혀 있기 때문입니다. 내충격성은 플라스틱 중에서 최고이며 폴리카보네이트보다 높습니다. 그러나 투명하지 않기에 폴리카보네이트와 같은 투과성이 요구되는 부위에는 사용할 수 없습니다.
내마모성이 높고 윤활성이 뛰어난
내마모성이 높고, 자기 윤활성을 가지는 것도 특징입니다. 접동에 의해 자기가 손상되지 않을 뿐만 아니라 상대 부품을 상처로부터 보호합니다. POM 을 비롯한 나일론계 수지보다 내마모성이 높기 때문에 가이드 레일 등에도 많이 사용되고 있습니다.
내약품성이 높음
높은 분자량을 가지기 때문에, 화학적인 반응을 일으키기 어렵고, 내약품성이 높은 것도 장점입니다. 따라서 식품 가공기 등 물이나 소금, 산 등이 걸리기 쉬운 부위에도 사용할 수 있습니다.
흡수성이 낮다
흡수성이 낮은 것이 특징으로 습도에 의한 치수 변화가 일어나기 어렵습니다. 그렇기에, 기어나 레일 등, 높은 치수 정밀도가 요구되는 부위에도 사용되고 있습니다.
초고 분자량 폴리에틸렌의 단점
온도에 따른 치수 변화가 크다
엔지니어링 플라스틱 중에서도 가장 큰 선팽창계수를 가지고 있습니다. 그 때문에 온도에 의한 치수의 변화가 많아, 가공에 수반하는 열의 영향에 의해, 가공 후의 치수가 변화해 버리는 경우도 많이 보입니다. 다른 부품과의 조립이나 보관 등에 있어서도, 주변의 온도 관리가 중요하게 됩니다.
접착 가공에 적합하지 않음
자기 윤활성이 높기에 접착이 어려운 것이 단점입니다. 따라서 접착 가공에는 적합하지 않습니다. 다른 부품과 결합할 때는 다른 방법으로 조립할 수 있도록 미리 설계를 고안해야 합니다.
초고 분자량 폴리에틸렌의 주요 용도
초고분자량 폴리에틸렌은 뛰어난 성질을 살려, 공업 용도뿐만 아니라 의료 분야 등에서도 널리 이용되고 있습니다. 몇 가지 용도를 소개합니다.
- 체인 컨베이어
- 본체 케이스
- 가이드 레일
- 롤러
- 라이너
- 식품 기계
- 선박용 로프
- 의지
체인 컨베이어와 본체 케이스, 가이드 레일 등 높은 내마모성과 자기 윤활성을 살린 용도가 많습니다. 또한 같은 이유로 의지의 관절부 등에도 사용됩니다.
마무리하며
초고 분자량 폴리에틸렌은 엔지니어링 플라스틱 중에서도 특히 우수한 성질을 가진 슈퍼 엔지니어링 플라스틱의 일종입니다. 많은 등급이 있으며, 각 등급에 따라 전도성을 가지거나 대전 방지에 사용할 수있는 등 다양한 특징을 가지고 있습니다. 내마모성과 윤활성이 높은 것이 특징으로, 내충격성이나 내약품성도 높은 것이 장점입니다. 한편으로 온도에 의한 치수 변화가 크고, 접착 가공에 향하지 않는 것이 단점입니다. 체인 컨베이어나 본체 케이스, 가이드 레일 등의 공업 용도 외에 의지 등의 의료 분야에도 사용되고 있습니다.
