Dongying(Suzhou Dongying Electronic Technology Co., Ltd.)은 중국 쑤저우의 금형 제작 및 사출성형 업체입니다. 팬 임펠러, 팬 프레임과 베이스를 비롯한 전자기기 냉각 부품 및 자동차 부품의 금형과 성형품을 제작합니다. 전체 공정은 냉각 팬 임펠러 사출성형 안내(영어)에서 살펴볼 수 있습니다.
임펠러용 PBT, PA66-GF, LCP 한눈에 비교
요약: PBT는 치수 안정성이 좋은 범용 선택지이고, PA66-GF는 흡습을 고려해야 하는 인성 높은 재료입니다. LCP는 매우 얇으면서 강성이 필요한 날개에 적합합니다.
| 일반적인 경향(등급에 따라 다름) | 유리섬유 강화 PBT | PA66-GF | LCP |
|---|---|---|---|
| 성형 후 흡습 | 낮음 | 높음. 부품이 팽창하고 강성이 낮아짐 | 매우 낮음 |
| 고온·고습 환경에서의 사용 | 내가수분해(HR) 등급이 아니면 높은 온도에서 가수분해 위험 | 내열성은 좋으나 수분에 따라 물성이 변함 | 양호 |
| 얇은 날개 충전 | 양호 | 양호 | 매우 양호 |
| 배향의 영향 | 유리섬유 배향이 휨에 영향 | 유리섬유 배향이 휨에 영향 | 유동 방향의 배향이 강하고 웰드라인이 취약함 |
| 성형 전 건조 | 필요 | 필요 | 매우 낮은 수분 수준까지 건조 필요 |
| 상대적인 재료비 | 낮음 | 낮음~중간 | 높음 |
일반적인 경향을 비교한 표입니다. 후보로 선정한 정확한 재료 등급의 데이터시트를 확인하세요.
유리섬유 강화 PBT: 치수는 안정적이지만 고온·고습에 주의
요약: PBT는 일반적인 실내 공기에서 치수 안정성이 필요한 임펠러에 적합합니다. 고온·고습 조건이라면 내가수분해 등급을 검토해야 합니다.
PBT는 물을 적게 흡수하므로 계절에 따른 날개 치수와 밸런스 변화가 크지 않습니다. 약점은 가수분해입니다. BASF는 수분, 특히 고온에서의 수분이 PBT를 손상시키고 물성을 바꾼다고 설명합니다. 여러 자동차 규격에서 85 °C, 상대습도 85% 조건으로 시험하는 이유입니다(BASF). LANXESS에 따르면 표준 PBT는 약 60 °C까지 충분한 내성을 보이지만, 그보다 높은 온도에서는 안정화하지 않은 등급의 충격 강도와 연신율이 떨어질 수 있습니다(LANXESS). 내가수분해(HR) 등급은 이러한 사용 조건을 위해 만들어졌습니다.
금형 안에서 유리섬유는 유동 방향으로 배열되므로 유동 방향의 수축이 그 직각 방향보다 작습니다. 유리섬유 강화 PBT에 관한 유통업체의 기술 안내는 이를 휨의 주된 원인으로 설명합니다(Sales Plastics). 임펠러에서는 날개 피치와 평면도 편차로 나타납니다.
PA66-GF: 인성과 내열성은 좋지만 흡습을 고려해야 함
요약: PA66-GF는 인성과 내열성이 필요한 날개에 적합합니다. 다만 성형 후에도 물을 계속 흡수하므로 시간이 지나면서 치수와 강성이 변합니다.
DuPont 자료에서 비강화 PA66의 수분 함량은 23 °C, 상대습도 50%에서 약 2.5%, 물에 담갔을 때 약 7.5%에 이릅니다(DuPont Zytel 안내서). DuPont의 설계 자료에 따르면 상대습도 50% 조건의 수분은 PA66 부품 치수를 약 0.6% 늘리고 강성과 강도를 낮추며 인성을 높입니다. 변화는 천천히 진행되며 가역적입니다(DuPont 설계 모듈). 유리섬유는 이러한 변화를 줄이지만 없애지는 못합니다.
성형 직후의 건조 상태에서 첫날 측정한 임펠러는 실제 사용 환경의 임펠러와 다릅니다. 치수와 밸런스를 성형 직후 건조 상태에서 확인할지, 조습 후에 확인할지, 두 상태 모두 확인할지 합의해야 합니다. ISO 1110은 폴리아미드 시험편을 70 °C, 상대습도 62%에서 가속 조습하는 방법을 설명합니다. 이 방법으로 23 °C / 상대습도 50%의 평형 상태에 가까운 수분 함량을 얻습니다(ISO).
LCP: 매우 얇고 강성 높은 날개에 맞춘 금형 설계
요약: LCP는 매우 얇은 부분을 충전할 수 있고 물을 거의 흡수하지 않습니다. 하지만 강도는 유동 방향과 웰드라인에 크게 좌우됩니다.
Celanese의 Vectra 설계 안내서는 LCP가 용융 상태와 고체 상태 모두에서 규칙적인 분자 구조를 유지한다고 설명합니다. 이 구조로 인해 유동 방향으로 높은 강성을 가지며, 흡습과 열팽창이 작고 재료 자체의 난연성이 있습니다. 기존 반결정성 수지보다 낮은 사출 압력으로 매우 얇은 벽을 충전할 수 있으며, 플래시가 쉽게 발생하지 않습니다(Celanese).
유리섬유나 무기 충전재가 방향 간 차이를 줄이기는 하지만, 유동 방향의 물성은 그 직각 방향보다 훨씬 높습니다. 웰드라인은 취약한 지점입니다. Celanese는 웰드라인 강도를 높이기 위해 매우 빠른 사출을 권장합니다. 임펠러에서는 용융 수지가 각 날개의 뿌리에서 끝으로 흐르도록 게이트를 배치하고, 날개 뿌리에 웰드라인이 생기지 않도록 해야 합니다. 재료비도 높으므로 실제로 얇고 강성 높은 날개가 필요한 곳에 사용합니다.
재료 선택에 따라 달라지는 금형 설계
요약: 수축률, 게이트 배치, 금형 온도, 가스 배출은 모두 재료에 따라 달라집니다. 금형 설계 전에 재료 등급을 확정해야 합니다.
| 금형 검토 항목 | 재료에 따라 달라지는 이유 |
|---|---|
| 캐비티의 수축 보정량 | 등급마다 수축률이 다르고, 유동 방향과 직각 방향의 수축도 다릅니다. 나중에 재료를 바꾸면 금형 강재를 수정해야 할 수 있습니다. |
| 게이트 위치와 형식 | 날개 안의 섬유 또는 분자 배향을 정하고, 웰드라인이 생기는 위치에 영향을 줍니다. |
| 금형 온도 제어 | 결정화도, 표면, 휨에 영향을 줍니다. 등급마다 권장 온도 범위가 다릅니다. |
| 날개 끝의 가스 배출 | LCP와 같이 빠르게 충전하는 재료는 탄화와 미성형을 방지할 수 있도록 가스가 잘 빠져야 합니다. |
| 건조 및 재료 취급 | 수분이 있는 PBT나 PA66은 실린더 안에서 열화합니다. LCP는 잔류 수분이 매우 낮아야 합니다. |
실제로 사용할 등급으로 금형 유동 해석을 진행하세요. 두 재료 중 아직 결정하지 못했다면 금형 강재 가공 전에 선택해야 합니다.
임펠러 재료 견적 요청에 포함할 정보
요약: 재료명만 전달하지 말고 사용 조건과 인수 검사 방법을 함께 알려주세요.
- 규격에 포함된 고온·고습 시험을 비롯한 사용 온도와 습도.
- 최대 회전수, 밸런스 요구사항, 건조 상태 또는 조습 상태 중 어느 조건에서 확인하는지.
- 선호 등급 또는 승인된 대체 등급(브랜드와 등급), 색상, 제품 규격에서 요구하는 난연 등급.
- 날개 뿌리와 끝의 두께, 축이나 금속 허브 등의 인서트.
- 주요 치수와 치수를 측정할 때의 수분 상태.
- 연간 수량, 금형을 인수할지 아니면 Dongying에 두고 부품을 공급받을지.
냉각 임펠러 예시와 팬 프레임 및 커버를 살펴보고, 검사 및 승인 절차도 확인하세요.
자주 묻는 질문
팬 임펠러에 가장 적합한 재료는 무엇인가요?
모든 팬 임펠러에 가장 좋은 하나의 재료는 없습니다. 유리섬유 강화 PBT는 치수 안정성이 필요한 실내 전자기기용 팬에 적합합니다. PA66-GF는 흡습에 따른 치수 변화를 고려할 수 있을 때 인성과 내열성이 필요한 날개에 적합합니다. LCP는 높은 재료비를 감수할 만한 이유가 있는 매우 얇고 강성 높은 날개에 적합합니다. 사용 온도, 습도, 회전수, 밸런스 요구사항을 바탕으로 등급을 선정하고 자체 시험 계획으로 확인해야 합니다.
습한 환경의 임펠러에는 PBT와 PA66-GF 중 무엇이 더 적합한가요?
온도에 따라 다릅니다. PBT는 물을 적게 흡수하므로 습한 공기에서도 치수가 비교적 안정적입니다. 다만 표준 PBT는 고온과 고습이 겹치면 가수분해될 수 있어 내가수분해 등급이 사용됩니다. PA66-GF는 같은 방식으로 가수분해되지는 않지만, 물을 흡수하면서 부품이 팽창하고 강성이 낮아집니다. 실제 습도와 온도 시험 조건을 기준으로 두 재료를 비교하세요.
LCP 임펠러는 어떤 경우에 선택하나요?
날개가 매우 얇으면서 강성이 있어야 할 때 LCP 임펠러를 검토할 수 있습니다. LCP는 얇은 부분을 쉽게 충전하고, 흡습이 매우 적으며 열팽창도 작습니다. 반면 재료비가 높고 유동 방향의 영향이 크며 웰드라인이 취약합니다. 금형 게이트는 수지가 날개를 따라 흐르도록 배치하고, 웰드라인이 날개 뿌리에서 벗어나도록 해야 합니다.
PA66의 흡습이 임펠러 밸런스에 영향을 주나요?
영향을 줄 수 있습니다. PA66이 물을 흡수하면 부품이 약간 커지고 강성이 낮아집니다. 이 변화는 천천히 진행되며 가역적입니다. 따라서 성형 직후 건조 상태에서 밸런스를 맞춘 임펠러가 습한 공기에 몇 주간 노출된 뒤에는 달라질 수 있습니다. 밸런스와 주요 치수를 건조 상태에서 확인할지, 조습 후에 확인할지, 두 상태 모두 확인할지 공급업체와 합의하고 도면이나 검사 계획에 조건을 명시하세요.
금형 제작 후 임펠러 재료를 바꿀 수 있나요?
가능한 경우도 있지만 위험이 따릅니다. 캐비티는 특정 재료의 수축 보정량을 반영해 가공하며, 다른 등급은 수축량과 방향별 수축이 다릅니다. 게이트, 가스 배출, 냉각도 특정 재료에 더 적합할 수 있습니다. 재료를 바꾸면 시사출, 성형 조건 변경, 금형 강재 수정이 필요할 수 있으므로 금형 제작 전에 재료 등급 또는 최소한 수축 특성이 비슷한 재료군을 정하는 편이 좋습니다.
임펠러 재료와 금형을 상담하려면 무엇을 보내야 하나요?
3D 모델과 도면, 사용 온도와 습도, 최대 회전수, 밸런스 요구사항과 측정 방법, 선호 또는 승인된 재료 등급, 난연 등급 요구사항, 인서트, 주요 치수, 연간 수량을 보내주세요. 금형을 인수할지, Dongying에 두고 부품을 공급받을지도 알려주세요. 이 정보를 바탕으로 성형 가능성과 금형 방안을 검토할 수 있습니다.
관련 페이지
출처
- BASF, "Avoiding Moisture Damage" (PBT hydrolysis): https://download.basf.com/p1/8a8081c57fd4b609017fdf6da526231c/en/Avoiding_Moisture_Damage
- LANXESS, "Pocan HR – Improved Hydrolysis Resistance" (PDF hosted by ALBIS): https://www.albis.com/dam/jcr:daeb9e72-d470-4abd-8029-fd05fb5f37a0/LANXESS_-_Pocan_HR_%E2%80%93_Improved_Hydrolysis_Resistance_-_LXS-HPM-072EN_-_2017-10.pdf
- Sales Plastics, "PBT Injection Molding: Preventing Warpage in 30% GF": https://salesplastics.com/pbt-injection-molding-preventing-warpage-30-gf/
- DuPont, Zytel and Minlon processing guide: https://dupont.materialdatacenter.com/links/processing/Zytel.pdf
- DuPont, Minlon and Zytel Design Information, Module II (PDF hosted by Distrupol): https://www.distrupol.com/Minlon_Zytel_Design__Info_Module_2.pdf
- ISO 1110:2019, Plastics — Polyamides — Accelerated conditioning of test specimens: https://www.iso.org/standard/76395.html
- Celanese, Vectra LCP Design Guide: https://www.celanese.com/-/media/Engineered%20Materials/Files/Product%20Technical%20Guides/LCP-027_VectraLCPDesignGuideTG_AM_0613.pdf