26. 고분자 소개 - UHMWPE (Ultra-High Molecular Weight Polyethylene)

 

 

 

UHMWPE (Ultra-High Molecular Weight Polyethylene)

 

 

① UHMWPE (Ultra-High Molecular Weight Polyethylene)란? 

 

UHMWPE는 "Ultra-High Molecular Weight Polyethylene"의 약자로, 분자량 300만 g/mol 이상의 초고분자량 폴리에틸렌을 나타냅니다. UHMWPE는 매우 긴 분자 구조를 가지고 있어 분자량이 높고, 뛰어난 기계적 특성을 갖춘 엔지니어링 플라스틱 소재입니다.

 

UHMWPE는 다양한 산업 분야에서 폭넓게 사용되는 다목적 엔지니어링 플라스틱 소재로 주요한 용도에는 다음과 같은 것들이 있습니다.

- 첨단 기술 및 공업 부품: UHMWPE는 첨단 기술 및 공업 부품의 제작에 많이 사용됩니다. 고내마모성, 고인장 강도 및 낮은 마찰 계수로 인해 기계 부품, 베어링, 가이드, 슬라이더, 체인 가이드, 벨트 스크래퍼 등과 같은 부품으로 널리 활용됩니다.

- 복합 재료: UHMWPE는 다른 소재와 복합화하여 강도와 내마모성을 향상시키는 데 사용됩니다. 예를 들어, 탄소섬유와 복합화하여 경량화된 고강도 구조물을 제작하는 데 사용될 수 있습니다.

- 의료 및 생체 재료: UHMWPE는 의료 분야에서 인체와의 접촉이 필요한 부분에 널리 사용됩니다. 인공 관절 및 인체 내부 장치, 의료용 프로스트제트, 의약품 운반용 컨테이너 등의 응용 분야에서 높은 생체 안전성과 내부 마찰 속성을 제공합니다.

- 슬라이딩 표면 및 미끄럼 방지 솔루션: UHMWPE는 슬라이딩 표면과 미끄럼 방지 설루션으로 사용될 수 있습니다. 예를 들어, 철도 차량, 트럭 및 컨베이어 시스템의 미끄럼 방지 패드, 슬라이딩 덮개, 스크래퍼, 금형 설루션 등에 적용될 수 있습니다.

- 식품 산업: UHMWPE는 식품 산업에서 표면 마찰 감소, 내마모성 및 내부식성이 필요한 부분에 사용됩니다. 식품 용기, 케이스, 컨베이어 부품, 스크래퍼, 가이드 등에 널리 사용됩니다.

- 수송 및 운송 부문: UHMWPE는 수송 및 운송 부문에서 사용되는 다양한 부품에 적용될 수 있습니다. 

 

 

② UHMWPE의 특성

 

- 초고분자량: UHMWPE는 매우 긴 분자 사슬을 가지고 있어 분자량이 매우 높습니다. 이로 인해 뛰어난 강도, 탄성, 내마모성 및 내식성을 제공합니다.

- 높은 인장 강도: UHMWPE는 다른 폴리머 소재보다 높은 인장 강도를 갖추고 있습니다. 이는 높은 인장 강도를 필요로 하는 응용 분야에서 매우 유용합니다.

- 우수한 내마모성: UHMWPE는 다른 엔지니어링 플라스틱 소재에 비해 우수한 내마모성을 가지고 있습니다. 따라서 고부하 환경에서 발생하는 마찰 및 마모에 대해 탁월한 저항성을 제공합니다.

- 낮은 마찰 계수: UHMWPE는 낮은 마찰 계수를 가지고 있어 스스로 윤활 효과를 발휘합니다. 이는 부품이 움직일 때 발생하는 마찰과 에너지 손실을 최소화하고, 작동 효율성을 향상시킵니다.

- 화학적 안정성: UHMWPE는 다양한 화학 물질에 대해 우수한 저항성을 가지고 있습니다. 대부분의 산, 알칼리, 용매 및 유기 물질에 대해 안정성을 유지하며, 화학적 부식에 대해 내성을 보여줍니다.

- 낮은 밀도: UHMWPE는 낮은 밀도를 가지고 있어 가벼운 소재입니다. 이로 인해 부피 대비 높은 강도를 가지며, 경량화된 제품을 제작할 수 있습니다. 

 

 

③ UHMWPE의 가공 방법

 

UHMWPE는 다양한 가공 방법을 통해 원하는 형태로 가공될 수 있습니다. 주요한 UHMWPE의 가공 방법에는 다음과 같은 것들이 있습니다.

 

- 사출 성형: 사출 성형은 UHMWPE를 가장 일반적으로 가공하는 방법 중 하나입니다. 이 방법은 UHMWPE를 고열과 고압에서 사출 성형 기계를 통해 틀에 주입하는 과정입니다. 사출 성형은 복잡한 형상의 부품을 대량으로 생산하는 데에 적합하며, 정밀한 치수와 내구성을 가진 부품을 제작할 수 있습니다.

- 압출 성형: 압출 성형은 UHMWPE를 필름, 시트, 프로파일 등의 형태로 가공하는 방법입니다. 압출 성형은 UHMWPE를 플라스틱화시켜 압출기를 통해 원하는 형태로 가공하는 과정입니다. 이 방법은 장대한 길이로 가공이 가능하며, UHMWPE 필름이나 시트는 후가공을 통해 다양한 제품으로 활용될 수 있습니다.

- 절단 및 가공: UHMWPE는 절단과 가공을 통해 필요한 형태로 가공될 수 있습니다. 이 방법은 UHMWPE 시트, 프로파일 또는 부품을 원하는 크기와 형태로 절단하거나 가공하는 과정을 의미합니다. 절단은 주로 칼날이나 레이저를 사용하여 이루어지며, 가공은 CNC 기계 등을 사용하여 정밀한 가공이 가능합니다.

- 열 가공: UHMWPE는 열 가공 방법으로도 가공될 수 있습니다. 열 가공은 UHMWPE 시트나 프로파일을 열을 가하여 원하는 형태로 성형하는 과정을 말합니다. 열 가공은 UHMWPE 소재를 가열하여 연성화한 후, 다양한 형태로 성형할 수 있습니다.

 

UHMWPE의 가공 방법은 제품의 요구 사항과 적용 가능성을 고려하여 선택되어야 합니다. 제조 업체나 가공 업체에서는 적합한 가공 방법을 결정하고, UHMWPE 소재의 특성을 최대한 활용하여 원하는 형태의 부품이나 제품을 생산할 수 있습니다.