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SAN의 기본 재료 속성
스티렌-아크릴로니트릴 공중합체(SAN)는 스티렌 70~80%와 아크릴로니트릴 20~30%의 독특한 소재 조합이 특징인 다용도 엔지니어링 플라스틱입니다. 이 구성은 까다로운 기술 응용 분야에 적합한 탁월한 특성을 제공합니다(Liao et al., 2018). 아크릴로니트릴 성분의 높은 화학적 극성은 소재의 형태에 큰 영향을 미치고 전형적인 무정형 구조를 형성하여 SAN의 특징적인 투명성과 균일한 기계적 특성을 제공합니다.
특성 속성:
- 비정질 구조로 인한 높은 투명성
- 산 및 탄화수소에 대한 뛰어난 내화학성
- 유리 전이 온도 95°C~112°C
- 약 3500-3800 MPa의 E-모듈러스
- 열 부하에서 뛰어난 치수 안정성
- 제한된 자외선 저항
결정성 및 구조적 형태
SAN은 주로 뚜렷한 결정 구조가 없는 무정형 공중합체입니다. 이러한 무정형 특성은 재료의 기계적 특성을 이해하는 데 기본이 됩니다. 반결정과 달리 폴리머 SAN에는 정의된 융점t가 정의되어 있지 않지만 유리 전이 온도 가 특징입니다. 결정성 결정성 는 제한적이지만 그럼에도 불구하고 SAN의 기계적 안정성에 중요한 영향을 미칩니다.
표준 SAN의 무정형 형태는 높은 투명성, 우수한 치수 안정성 및 균일한 기계적 특성을 제공합니다.) 특수한 공중합체 변형 또는 공정 제어로 인해 결정 영역이 발생하면 일반적으로 강성과 경도는 증가하지만 취성이 증가합니다.
결정성이 기계적 특성에 미치는 영향:
- 결정 영역은 강성, 경도 및 치수 안정성을 향상시킵니다.
- 높은 결정성으로 충격 강도 및 연신율 감소
- 아몰퍼스 영역은 더 나은 댐핑과 균일한 기계적 동작을 보장합니다.
- 결정성 플라스틱에 비해 낮은 취성
처리 중 분자 방향
분자 배향은 SAN의 기계적 특성과 처리 품질에서 핵심적인 역할을 합니다. SAN은 주로 비정질 폴리머 SAN은 주로 비정질 폴리머이기 때문에 사출 성형 및 압출 기술에서 고분자는 흐름 방향을 따라 부분적으로 배향됩니다. 이러한 방향은 특히 고속 가공 방법과 벽이 얇거나 길쭉한 구성품에서 두드러지게 나타납니다.
기계적 특성은 표적 또는 공정 관련 분자 배향을 통해 국부적으로 증가시킬 수 있습니다. 특히 인장 강도, 굽힘 강도 및 충격 강도는 배향에 따라 긍정적인 영향을 받습니다. 또한 배향된 고분자는 치수 안정성이 향상되고 하중 하에서 재료 변형이 줄어들어 정밀 부품에 매우 중요합니다. 분자 배향의 긍정적인 효과로는 배향 방향의 기계적 강도 및 강성 증가, 치수 안정성 및 형상 충실도 향상, 균일한 표면 품질 및 투명성, 최적화된 기계적 감쇠 특성 등이 있습니다.
그러나 과도한 배향은 내부 응력의 발생으로 이어질 수 있으며, 화학적 응력 하에서 응력 균열을 일으킬 수 있습니다. 이러한 위험은 특히 높은 처리 압력에서 발생합니다.
분자 방향 제어를 위한 공정 파라미터
SAN의 분자 방향을 구체적으로 제어하기 위해 성형 중에 폴리머 사슬에 목표 흐름과 전단력을 가하는 가공 기술이 주로 사용됩니다(오스나브뤼크 응용과학대학, 2023). 가장 중요한 방법은 사출 성형으로, 높은 사출 속도, 전단 응력 증가 및 게이트의 특수한 형상을 통해 고분자를 흐름 방향으로 정렬하는 것입니다.
금형 및 용융 온도와 압력 관리로 구성된 온도 제어는 배향 정도에 큰 영향을 미칩니다. 제어된 냉각 절차와 온도에 최적화된 도구를 사용하면 방향성을 목표에 맞게 완화할 수 있습니다(JKU Linz, 2016).
중요한 프로세스 매개변수:
- 사출 속도 및 처리 압력
- 지상 온도 및 금형 온도
- 벽면 레이어 두께 및 금형 형상
- 냉각 속도 및 템퍼링 체제
- 유속 및 전단 응력
- 프로파일 제작을 위한 압출 속도
프로세스별 접근 방식:
- 사출 성형: 압력 관리 및 게이트 형상
- 압출: 압출 속도 대비 반출 속도
- 강화 첨가제: 방향 보조제로서의 유리 섬유
기술 애플리케이션 및 재료 최적화
SAN은 투명도, 치수 안정성 및 내화학성과 같은 고유한 특성의 조합으로 인해 다양한 기술 응용 분야에서 사용됩니다. 세척제, 산 및 오일에 대한 내성과 사출 성형 시 치수 안정성 및 우수한 표면 외관을 갖춘 SAN은 까다로운 응용 분야에 다용도로 사용할 수 있는 소재입니다. 일반적인 응용 분야로는 실험실 용기, 페트리 접시, 의료 기술 부품, 식품 및 화장품 포장 등이 있습니다. 또한 SAN은 인테리어 부품 및 제어 요소와 같은 자동차 부품에도 사용되며, 투명 기술 부품용 전자 하우징에 사용되고 사무기기 및 정밀 커버용 산업용 몰딩 부품에도 사용됩니다.
다양한 등급은 주로 다양한 아크릴로니트릴-스티렌 비율과 개별 용도에 맞는 특수 코폴리머 블렌드에 기인합니다. 아크릴로니트릴 함량이 낮은 고투명 등급은 광학 부품에 특히 적합하며, 아크릴로니트릴 함량이 높을수록 내화학성 및 강성이 높아집니다.
결론
SAN 플라스틱은 비정질 구조와 표적 분자 배향의 가능성으로 인해 기술 응용 분야에서 매우 흥미로운 소재입니다. 결정성은 기계적 특성에 영향을 미치지만, 비정질이라는 특성으로 인해 표준 SAN에서는 여전히 제한적입니다. 최적화된 공정 파라미터를 통해 분자 배향을 표적으로 제어하면 특징적인 투명성과 내화학성을 유지하면서 기계적 특성을 국소적으로 개선할 수 있습니다.
사용자에게는 까다로운 프로젝트를 성공적으로 실현하기 위해 가공 매개변수, 분자 방향 및 결과물 간의 관계를 이해하는 것이 필수적입니다. 치수 안정성, 투명성 및 내화학성이 결합된 SAN은 실험실, 의료 기술 및 산업 현장에서 사출 성형, 압출 및 열성형에 신뢰할 수 있는 솔루션입니다.
출처 목록
오스나브뤼크 응용과학 대학교(2023). 플라스틱 가공에 관한 논문. 사용 가능:
https://opus.hs-osnabrueck.de/files/6039/kup_9783737611602.pdf
JKU 린츠 (2016). 폴리머 기술. 에서 사용 가능:
https://epub.jku.at/obvulihs/download/pdf/1318154?originalFilename=true
Liao, Y. et al. (2018). 인성이 강화된 새로운 스티렌 아크릴로니트릴/폴리프로필렌 혼합물의 합성 및 특성. 화학 중앙 저널, 12(1), 78. 이용 가능:
