폴리카보네이트(PC)는 자동차 렌즈, 가전제품, 안경, 보호 장비 등 다양한 분야에 사용되는 가장 활용도가 높은 엔지니어링 열가소성 수지 중 하나입니다. 높은 충격 강도, 뛰어난 광학적 투명성, 그리고 안정적인 치수 덕분에 까다로운 환경에 적합합니다. 그러나 PC의 잘 알려진 단점은 표면 경도가 낮아 긁힘 및 마모에 대한 저항성이 떨어진다는 점입니다. 특히 잦은 접촉이나 마모가 심한 환경에서 더욱 그렇습니다.
그렇다면 제조업체는 투명성이나 기계적 특성을 저하시키지 않으면서 PC의 표면 내구성을 어떻게 향상시킬 수 있을까요? 이러한 과제를 극복하기 위한 다양한 효과적인 솔루션과 업계에서 검증된 기술들을 살펴보겠습니다.
해결책: 가공 개선 및 표면 특성 변경을 첨단 보호 기술과 결합합니다.
1. 실리콘계 첨가제: 내부 윤활성
폴리디메틸실록산(PDMS)이나 Dow MB50-001, Wacker GENIOPLAST, SILIKE Silicone Masterbatch LYSI-413과 같은 실록산계 마스터배치와 같은 고성능 실리콘 첨가제를 폴리카보네이트(PC) 배합에 첨가하면 소재의 성능을 크게 향상시킬 수 있습니다. 이러한 첨가제를 1~3% 수준으로 사용하면 마찰 계수를 효과적으로 줄여 긁힘 방지 및 내마모성을 개선할 수 있습니다.
주요 이점: 이 실리콘 첨가제는 PC 가공 첨가제 및 개량제로서 PC의 광학적 투명도를 유지할 뿐만 아니라 표면 윤활성을 향상시킵니다. 결과적으로 마모 접촉 시 표면 손상이 현저히 감소하여 제품 수명이 연장됩니다.
실용적인 팁: 최적의 성능을 보장하려면 트윈 스크류 압출을 통해 적절한 분산을 달성하는 것이 필수적입니다. 이는 상 분리를 방지하고 첨가제의 효과를 극대화하는 데 도움이 됩니다.
SILIKE 실리콘 기반 첨가제를 소개합니다. PC 엔지니어링 플라스틱의 긁힘 및 마모 저항성을 향상시키는 전략입니다.
청두 실리케 테크놀로지 유한회사는 중국의 선도적인 공급업체입니다.변성 플라스틱용 실리콘 첨가제이 회사는 다양한 플라스틱 소재의 성능과 기능을 향상시키도록 설계된 혁신적인 솔루션을 제공합니다. 대표적인 제품 중 하나는 바로 이것입니다.실리케 실리콘 마스터배치 LYSI-413,폴리카보네이트(PC)에 초고분자량 실록산 폴리머 25%가 분산된 고효율 펠릿 제형입니다. 이 실리콘 기반 첨가제는 특히 PC 호환 수지 시스템에 효과적입니다. 수지의 유동성을 향상시켜 금형 충진 및 이형을 용이하게 하고, 압출기 토크를 감소시키며, 마찰 계수를 낮추고, 우수한 내마모성을 제공함으로써 가공 특성과 표면 품질을 개선합니다. 또한, 이 실록산 기반 마스터배치는 긁힘 방지 첨가제로 작용하여 PC 제품의 긁힘 방지 기능을 향상시키고 궁극적으로 전반적인 성능과 내구성을 개선하는 데 탁월한 솔루션입니다.
2. 나노기술을 적용한 UV 경화형 경질 코팅
고급 실록산계 또는 유기-무기 혼합 경질 코팅(예: Momentive SilFORT AS4700 또는 PPG의 DuraShield)을 적용하십시오. 이러한 코팅은 연필 경도 7H~9H에 도달하여 긁힘 방지 기능을 크게 향상시킵니다.
내마모성을 더욱 향상시키기 위해 나노입자(예: 실리카 또는 지르코니아)가 포함된 UV 경화형 코팅을 적용하십시오.
장점: 긁힘, 화학 물질 및 자외선으로 인한 열화로부터 보호막을 형성하여 광학 및 자동차 분야에 이상적입니다.
적용 방법: 균일한 두께(5-10µm)를 얻으려면 딥 코팅, 스프레이 코팅 또는 플로우 코팅을 사용하십시오.
3. 나노복합체 강화
PC 매트릭스에 나노실리카, 알루미나 또는 그래핀 산화물과 같은 나노필러(중량비 0.5~2%)를 첨가합니다. 이러한 나노필러는 입자 크기가 40nm 미만일 경우 투명도에 큰 영향을 주지 않으면서 표면 경도와 내마모성을 향상시킵니다.
예시: 연구에 따르면 PC에 나노실리카를 1% 첨가하면 Taber 마모 저항성이 20~30% 향상될 수 있습니다.
팁: 균일한 분산을 보장하고 응집을 방지하려면 상용화제(예: 실란 커플링제)를 사용하십시오.
4. 균형 잡힌 성능을 위한 PC 블렌드
PC를 PMMA(10~20%)와 혼합하여 표면 경도를 높이거나, PBT와 혼합하여 인성과 내마모성을 향상시킬 수 있습니다. 이러한 혼합물은 PC 고유의 충격 강도와 내스크래치성을 균형 있게 제공합니다.
예: PMMA 함량이 15%인 PC/PMMA 혼합물은 디스플레이 용도에 필요한 투명도를 유지하면서 표면 경도를 높일 수 있습니다.
주의: PC의 열 안정성 또는 내구성을 저하시키지 않도록 혼합 비율을 최적화하십시오.
5. 고급 표면 개질 기술
플라즈마 처리: 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD)을 적용하여 PC 표면에 산화질화규소(SiOxNy)와 같은 얇고 단단한 코팅을 증착합니다. 이는 긁힘 방지 및 내마모성을 향상시킵니다.
레이저 텍스처링: PC 표면에 미세 또는 나노 스케일의 텍스처를 생성하여 접촉 면적을 줄이고 긁힘을 분산시켜 미적 내구성을 향상시킵니다.
장점: 표면 질감 처리는 접촉 빈도가 높은 환경에서 눈에 띄는 긁힘을 최대 40%까지 줄일 수 있습니다.
6. 시너지 효과를 위한 첨가제 조합
실리콘 첨가제를 PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌) 미세분말(0.5~1%)과 같은 다른 기능성 첨가제와 혼합하면 시너지 효과를 얻을 수 있습니다. PTFE는 윤활성을 향상시키고, 실리콘은 내마모성을 개선합니다.
예: 2% 실리콘 마스터배치와 0.5% PTFE를 혼합하면 슬라이딩 용도에서 마모율을 25% 줄일 수 있습니다.
7. 최적화된 처리 조건:
첨가제와 충전제를 균일하게 분산시키기 위해 고전단 배합법을 사용하십시오. PC 가공 온도(260~310°C)를 유지하여 열화를 방지하십시오.
스크래치를 유발할 수 있는 표면 결함을 최소화하기 위해 정밀 성형 기술(예: 연마된 금형을 사용한 사출 성형)을 활용하십시오.
성형 부품을 120~130°C에서 어닐링하여 내부 응력을 완화하면 장기적인 내마모성이 향상됩니다.
혁신 동향: 자가 치유 및 DLC 코팅의 부상
폴리우레탄 또는 실록산 화학 기반의 자가 치유 코팅과 다이아몬드 유사 탄소(DLC) 코팅과 같은 신흥 기술은 뛰어난 내구성과 고감도 터치감을 요구하는 PC 제품에 미래 지향적인 솔루션을 제공합니다. 이러한 기술은 아직 대량 생산 제품에 적용하기에는 비용 부담이 크지만, 고급 전자제품, 자동차 및 항공우주 분야에서 큰 가능성을 보여주고 있습니다.
엔지니어링 열가소성 수지의 최적 성능을 위한 권장 접근 방식
PC 표면 내구성을 향상시키기 위한 실용적이고 확장 가능한 솔루션을 찾는 제조업체에게 다음을 권장합니다.
2) 실록산계 UV 코팅 + 표면 경도 향상을 위한 1% 나노 실리카
3) 레이저 성형을 통한 미세 질감 처리로 흠집을 감춥니다.
이러한 세 가지 접근 방식은 비용 효율성, 공정 호환성 및 성능의 균형을 제공하여 매일 마모에 노출되고 오래 지속되는 미적 감각이 요구되는 제품에 이상적입니다.
업계에서 검증된 제품
MarketsandMarkets의 2024년 보고서에 따르면, 전 세계 경질 코팅 시장은 자동차 디스플레이, 모바일 기기 및 광학 렌즈에 사용되는 긁힘 방지 플라스틱에 대한 수요 증가에 힘입어 2027년까지 13억 달러를 넘어설 것으로 예상됩니다. 다기능 첨가제와 나노 필러를 통합하는 소재 배합 및 합성 업체는 차세대 내구성 PC 기반 제품을 선도할 수 있는 유리한 위치에 있습니다.
PC와 같은 엔지니어링 플라스틱의 긁힘 및 마모 저항성을 향상시킬 준비가 되셨습니까?
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게시 시간: 2025년 7월 2일
