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프라스틱이란

PA6,66의 온도와
수분에 따른 물성변화

Annealing이란?

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	Plastics의 2차 가공과정으로 Plastic을 적당한 매질내에서 일정한 온도로 만든 후, ..그 온도에서 일정시간동안 유지시키고 실온으로 천천히 냉각시키는 과정 가열을 위한 매체로는 액체(물, Oil, EG등), 공기, 또는 다른 열매를 사용한다.

	사출이나 압출시에는 여러가지 이유로 인해서 성형품에 잔류응력이 생기게 된다. 즉 용융수지가 Cavity내에서 흐를 때 흐름방향에 따른 분자배향에 의해서 생기는 응력이나 수지가 냉각될 때 각 부분의 온도차에 의한 불균일한 냉각, 표면과 내부의 냉각속도의 차이(표면의 냉각속도가 더 빠르다)등 때문에 생기는 수축이나 밀도, 결정화도의 차이등에 의하여 성형품이 균일한 상태에서 벗어나서 Stress를 가지게 된다. 또한 후가공 공정 (Cutting, Driling, Swaing 등)이나 융착, 접착부위에도 이러한 Stress가 방생한다.
	이렇게 되면 수지가 가지는 최적의 물성을 내지 못하고 Stress를 가지는 부분에서 균열이나 깨짐, 휨등이 발생하게 된다.
	물론 시간이 지나면서 자연적으로 이 잔류응력이 풀려가지만 상대적으로 오랜 시간이 걸리므로 인위적으로 성형품 전체에 균일한 열을 가하여 이 과정을 단축시키게 된다.

	성형품의 밀도, 인장강도, 굴곡강도, 유리전이온도는 증가하고 충격강도, 신율, Creep Rate는 감소한다.
	Semicrystalline Polymer(Nylon 등)의 결정구조, 결정화도, The Perfect of Crystals의 변화
	성형품의 Physical, Chemical, Morphological Change 발생.
	성형품의 치수안정성 향상
	Annealing의 불필요한 경우도 있으나 Molded Parts가 과다하게 Stress를 받거나, 치수안정성이 중요하거나 내열성이 요구될 때 등은 꼭 Annealing을 해야 한다. 그러나 잘못된 Annealing은 물성을 나쁘게 하므로 주의한다

	Annealing에 사용되는 기구는 이론적으로 적용수지의 유리전이온도 이상이 되어야하며 이 온도에서 Stress의 이완은 매우 빠르게 일어난다. 그러나 이 온도는 또한 휨과 비틀림의 원인이 되므로 Annealing은 Stress 이완에 의한 치수변화의 한도내에서 최대한 빨리 끝내야한다. 이때 최적의 Annealing 온도는 성형품의 두께, 모양, 크기, 열가공 이력, Geometry등에 의존하게 된는데, 실험적으로 최적조건을 결정하게 된다.
	실험방법은 공기오븐이나 Oil Bath에 성형품을 넣고 3~5℃ 간격을 온도를 올리면서 최대허용치에 도달하는 변형이 일어나는지 측정하여, 이 온도에서 5℃ 정도 아래를 Annealing온도로 잡는다. 그러나 현실적으로 어려움이 있으므로 Nylon의 경우는 80℃ 정도를 Annealing온도로 잡는데 이 온도 이하에서는 Annealing 효과가 없고, 이상에서는 물이 증발하고 또 온도가 지나치게 높아질 위험이 있으므로 80℃를 적정온도로 한다. Annealing하는데 필요한 시간은 두계와 모양, Annealing 매체, Relief정도에 의해 결정 되는데 최적치는 실험 으로 결정하여야 한다.
	냉각속도는 두께에 따라 다른데 외부와 내부의 냉각속도가 균일하게 유지되어야 한다. 일반적으로 얇은 것은 냉각속도가 빨라야 하고 두꺼운 것은 냉각속도가 느려야 한다. 그러나 냉각 속도가 지나치게 빠르거나 느리면 외부와 내부의 냉각속도 차이에 의해서 다시 잔류응력이 생기게 되므로 주의해야 한다.

매체도 Annealing 시간에 영향을 미치는데, 액체는 공기보다 열전달이 빠르므로 짧은 시간이 필요하다. 그러나 액체의 열적 성질에 따라 열향을 받는다. 뜨거운 공기는 매우 광범의하게 사용되지만, Nylon이나 Acetal은 열공기를 쏘이면 산화가 일어나므로 꼭 액체를 써야 한다. 이것들은 액체에서 불활성기체로 Bubbling 시키면서 Annealing해야 한다.

물이 가장 좋은 Annealing 매체지만 끓는점이 너무 낮으므로 성형품 표면에 물이 잘 묻게하고 끓는점을 높일 목적으로 소량의 계면활성제를 사용하기도 한다.

결정성수지는 적정 조건의 Annealing 처리를 실시하여 물의 샹상을 도모할 수 있다.
특히 Nylon 수지의 경우는 사출성형품을 70~90℃의 열수내에서 약 20~40분간 침적처리하여
사용중의 흡습효과에 의한 물성이나 치수의 변형을 방지하고 Annealing효과에 의하여
성형품의 강인성등 물성을 향상시키고 있다.