POM(폴리옥시메틸렌)이 제조사 설계 용도에서 우대되는 이유

POM(폴리옥시메틸렌(Polyoxymethylene))이 제조사 설계 용도에서 우대되는 이유

메카 설계에서 자주 이용되는 재료는 판금이지만, 

다음에 많은 것은 POM(폴리 아세탈 혹은 폴리옥시메틸렌)입니다.

 

제품의 경량화와 부품에 많은 기능을 갖기 위해서

POM은 매우 편리한 재료로 오랫동안 제조사 설계자에게 애용되고 있습니다.

 

 

POM(폴리아세탈, 폴리옥시메틸렌)의 장점?

POM(폴리 아세탈)는 포름 알데히드와 

산화 에틸렌을 모노머로 한 엔지니어링 플라스틱입니다.

 

포름 알데히드만이 중합한 호모 폴리머와 산화 에틸렌을 10몰%정도 포함한 코플리머가 있고, 

전자는 델린 Ⓡ, 후자는 쥐라 공 Ⓡ이 유명합니다.

 

POM은 내열성, 내충격성, 내마모성 등에 뛰어나기 때문에 

일반적인 메카 설계 요건을 클리어 합니다.

 

이하에서는 POM의 강점을 자세히 해설합니다.

(1)내열성
내열성은 수지를 고온 환경 아래로 물성을 유지하는 성질이며, 

수지의 사용 방법을 결정하는데 매우 중요한 지표입니다.

POM의 연속 사용 온도는 호모 폴리머로 약 85℃, 

코플리머에서 약 105℃입니다.

 

단시간이면 약 150℃의 고온에도 견딜 수 있습니다.

하중 굴곡 온도(열 변형 온도)도 1.8MPa로 110~120℃ 정도로

비교적 높은 고온 환경에서도 본래의 강도 수준을 유지할 수 있습니다.

그래서 POM은 엔진 주변의 부품이나 히터 팬 등의 재료로서 적합합니다.

 

(2)내충격성
내충격성은 외부 충격(순간적인 큰 힘)에 대한 내성입니다.
POM은 내충격성이 높고 다른 부품과 부딪치거나 바닥에 떨어지더라도 쉽게 깨지지 않습니다.

POM을 사용하면 튼튼한 부품을 제조할 수 있습니다.

 

(3)내마모성
부품의 내마모성(마모에 견디는 성질)과 자기 윤활성(그 소재 자신의 마찰 계수가 극히 작은 것)은 

기계의 수명과 성능을 좌우하는 중요한 포인트입니다.

일반적으로 결정성이 높은 수지 정도로 뛰어난 자기 윤활성을 나타냅니다.

POM은 다른 수지와 비교해서 결정성이 높기 때문에 자기 윤활성이 좋으며, 

결과적으로 높은 내마모성을 나타냅니다.

그래서, 마모의 영향을 받기 쉬운 톱니 바퀴나 나사, 베어링 등에 최적입니다.

 

(4)내약품성
내약품성은 약품과 접하고 녹지 않는 팽창하지 않는 반응하지 않는 성질입니다.
POM은 강산(황산이나 염산 등)를 제외한 모든 유기 화학 물질, 

무기 약품에 대해서 뛰어난 화학적 저항성을 나타냅니다.

그래서 연료 펌프, 그리이스 윤활 기어, 마킹 펜 뚜껑, 배수구 등 약품이나

기름에 접하는 장소에서의 사용에 적합합니다.

(5)치수 안정성
수지는 흡습이나 흡수, 열 등으로 팽창하고 치수가 조금씩 변화합니다.

이 치수 변화에 대한 내성이 치수 안정성입니다.

POM은 흡수율이 낮아 장기에 걸친 치수 안정성이 뛰어납니다.

그래서, 고 정밀의 기어 등 높은 정밀도가 요구되는 부품에도 문제 없이 사용할 수 있습니다.

 

POM에 적합한 용도

설계자 관점에서 부품에 필요한 기능과 용도에서 POM이 맞는 항목을 소개하겠습니다.

용도 ① 다기능 부품
메카 설계의 요점으로서 1개의 부품에 여러가지 기능을 가질 수 있는 것으로, 

부품 비용과 조립 공정 수를 줄일 수 있습니다.

 

판금 부품이 형상의 자유도에 제약이 있지만 형상의 자유도가 크게 수지 성형 부품을 사용함으로써 

다기능화를 도모할 수 있습니다.

용도 ② 어려운 신뢰성
필자는 차량용 메카를 설계하고 있었지만, 

업체 지정 신뢰성 항목은 엄격한 것이었습니다.

예를 들어 내열성은 100°C를 넘어 내 피로성 등도 요구됩니다.

POM은 이들 모든 성능을 갖추고 있어 제품의 신뢰성을 높일 수 있습니다.

용도 ③ 스프링
통상 스프링은 금속 부품에서 제품에 붙어 이용합니다만, 

코스트 다운의 검토에서는 기구 부품에 스프링 기능을 가질 필요가 있기 때문에 POM을 이용합니다.

 

플라스틱은 내 피로성이나 내 포복성, 탄성 회복성에 뛰어나기 때문에 스프링과 이용이 가능하게 됩니다.
*그러나 탄성 계수가 온도에서 크게 변화하므로 주의가 필요합니다.

용도 ④ 기어
금속성의 톱니 바퀴와 비교해서 POM의 톱니 바퀴는 저소음성이 좋으며, 

가전 등에서도 널리 이용됩니다.

 

또 플라스틱은 흡수성이 억제되어 있으므로 치수 정도의 안정성도 양호합니다.
* 강도는 금속에 뒤처진 타흔 등으로 이음이 나오는 경우가 있습니다.

용도 ⑤ 베어링과 슬라이딩 면
금속 부품은 베어링과 슬라이딩 면 등에는 이용되지 않으므로, 

베어링 메탈 등 별도로 부품을 준비할 필요가 있습니다.

 

POM은 그 자체에 자기 윤활성이 있으니 기구 부품 자체에서 베어링과 슬라이딩 면에 대응할 수 있습니다.

 

POM의 약점

POM에는 다양한 장점이 있었지만 당연히 약점도 존재합니다.

불투명한 부품 밖에 없다
POM은 분자가 규칙적으로 늘어선 결정성 부분과 랜덤으로 늘어선 

비결정성 부분을 가진 결정성 수지입니다.

 

결정성 부분과 비결정성 부분은 굴절율이 다르기 때문에 

결정성 수지 내부에서는 빛이 난반사됩니다.

그 결과, 투명성이 떨어지는 것입니다.

내후성이 낮다
POM의 결점의 1개는 내후성이 낮은 점입니다.

그래서 야외나 항상 직사 광선에 노출된 조건에서의 사용은 바람직하지 않습니다.

아무래도 POM을 야외에서 사용하고 싶을 경우에는 안정제를 첨가하는 등의 대책이 필요합니다.

접착성이 나쁘다
POM은 자기 윤활성이 높아 일반적인 접착제에서는 접착할 수 없습니다.

POM을 접착 가공하기 위해서는 용접하거나 표면을 부식 가공한 후에 

폴리우레탄산 접착제를 사용할 필요가 있습니다.

산소 계수가 높아 타기 쉽다
POM에는 산소 원자가 포함되어 있습니다.

그래서 산화 지수가 15로 높아 불을 가까이하며 타기 쉬운 점은 단점입니다.

POM 이외 재료를 사용하는 경우

이처럼 POM에도 단점이 있어 요구 기능과 용도에 따라서는 

POM외 수지 재료를 사용하는 것이 바람직한 경우도 있습니다.

투명한 부품이 필요할 때
POM은 무색 투명하게는 안 되기 때문에 무색 투명하고 싶은 부품에는 아크릴을 이용합니다.

그러나 아크릴은 기구 부품에 쓸 만한 특성이 없어 커버나 창문 등 제한된 용도밖에 이용할 수 없습니다.

강성이 필요할 때
POM에서는 강성이 부족할 경우 PPS(유리 섬유)를 사용하는 경우가 있습니다.

그러나 PPS는 POM에 비해서 성형성과 윤활성 등이 떨어지므로 주의가 필요합니다.

정리
POM은 엔지니어링 플라스틱의 일종으로, 내열성, 

내충격성, 내마찰성, 내약품성 치수 안정성 등에 뛰어납니다.

 

일반적인 메카 설계 요건을 충족하고 있어 다기능 부품과 스프링, 기어 등의 재료로서 유용합니다.

올마이틴 수지 재료이므로 다양한 엔지니어도 많겠지만 내후성, 접착성이 나쁘다,

 타기 쉽다는 단점도 있습니다.

 

POM의 특징과 다른 수지와의 차이를 이해하고 POM을 효과적으로 씁시다.

 

 

2022.01.07 - 아연 도금이란? 특징과 종류를 설명한다.

2020.05.28 - [알루미늄 지식] 알루미늄 복합 판의 특징을 알아보자

2021.06.01 - 폴리카보네이트 (PC) 란? 가공 방법 및 특징에 대해서

폴리카보네이트 (PC) 란? 가공 방법 및 특징에 대해서

2022.01.23 - 폴리프로필렌(PP 수지)이란? 특징, 용도, 성질, 장점 알아보기

 

-