강도 테스트

이 절을 마무리하기 전에, 폴리머를 정의할 수 있는 다양한 기계적 및 열적 특성에 대해서도 알아두는 것이 유용할 수 있습니다. 이 3가지 테스트는 인쇄물에서 요구되는 사용처에 따라 재료가 얼마나 “강한지”를 결정할 수 있습니다.

먼저 세 가지 주요 기계적 시험을 검토해 보겠습니다:

인장 시험

인장 시험은 폴리머 시편에 인장력을 가해 파단될 때까지 시험하는 것입니다. 이 시험을 통해 시편의 인장강도, 영률(영의 계수), 파단 시 연신율을 측정할 수 있습니다.

샤르피 충격 시험

샤르피 충격 시험은 시편을 파단하는 데 필요한 충격 시 에너지량을 측정하는 과정입니다. 적절한 폴리머 시편을 고정하고 정해진 질량과 높이에서 진자를 풀어 시편에 충돌시켜 시험을 수행합니다.

3점 굽힘 시험

3점 굽힘 시험은 점진적인 하중 하에서 시편의 변형 저항을 측정하는 시험입니다. 시험 샘플은 그 평면 내에서 상당한 인장 및 압축 응력뿐만 아니라 전단 응력도 받습니다. 이 시험을 통해 굽힘강도와 굽힘 탄성률(모듈러스)을 결정할 수 있습니다.

이들 각각의 시험은 재료 성능을 정의하는 중요한 데이터를 제공합니다:

인장강도는 아래와 유사한 그래프를 제공합니다:

인장강도

인장강도는 시편을 항복 또는 파단 지점까지 당기기 위해 필요한 최대 응력을 특징짓습니다. 항복 시 인장강도는 시편이 목축(넥킹) 현상을 보이며 항복하는 응력을 측정하고, 파단 시 인장강도는 시편이 파단되는 응력을 측정하며, 극한 인장강도는 둘 중 최대 값을 의미합니다. 이를 통해 재료의 강도 한계와 응력 하에서의 거동을 이해할 수 있습니다.

파단 시 연신율

파단 시 연신율은 초기 길이와 파단 직전의 증가된 길이 사이의 변형 비율을 측정합니다. 이를 통해 재료가 파단되기 전에 얼마나 늘어날 수 있는지 알 수 있습니다.

영률(영의 계수)

영률은 한 축을 따라 응력 하에서 폴리머의 변형에 대한 저항을 측정합니다. 영률은 재료로 만든 구조물의 강성(휘어짐에 대한 저항성)을 추정하는 데 사용될 수 있습니다.

굽힘강도는 아래와 유사한 그래프를 제공합니다:

굽힘 탄성률

굽힘 탄성률은 굽힘 변형에서 응력과 변형률의 비율로 계산되는 국부적인 물리적 성질입니다. 굽힘 탄성률은 폴리머의 변형 저항 능력을 시험한다는 점에서 영률과 유사성이 있습니다.

굽힘강도

굽힘강도는 재료가 항복하거나 파단될 때 그 지점에서 경험하는 최대 응력을 나타냅니다.

샤르피 충격강도

샤르피 충격강도는 시험편을 파단시키는 데 필요한 충격력 또는 에너지(kJ/m2)의 양을 측정합니다.

이제 열적 특성을 살펴보겠습니다:

열변형온도(Heat deflection temperature)

열변형온도는 폴리머가 일정량의 변형을 겪는 온도를 측정한 값입니다. 이 시험은 특정 하중을 사용하여 수행되며, 온도를 분당 2°C씩 서서히 상승시키면서 시편의 접촉 센서 변위가 10mm에 도달했을 때의 온도를 측정합니다.

비캇 연화점(Vicat softening temperature)

HDT와 비교할 수 있으나, 비캇 연화점은 정해진 압력 하에서 외부 물체가 시편의 외부 표면을 1mm 침투할 수 있을 정도로 온도가 재료의 물리적 특성을 연화시키는 지점을 시뮬레이션하는 시험 방법을 제공한다는 점에서 차이가 있습니다.

유동지수(용융지수)

유동지수는 정해진 압력과 온도 하에서 폴리머의 흐름 거동을 특징짓습니다. 이는 폴리머를 압출하고 일정 시간 동안 배출물의 총 중량을 측정하여 이루어집니다. 더 많은 재료가 배출될수록 배출물의 무게가 증가하고 따라서 점도가 낮다는 것을 의미합니다.