고무 종류 및 물성표 Density 및 주요특징
고무 제품을 설계하거나 생산할때 필요한 고무 종류와 특징을 파악하고 해당 사용용도에 맞는 고무선택이 필요합니다. 기본적으로 천연고부부터 부틸고무와 아크릴고무등등 다양한 고무의 종류를 알아보고 3D CAD로 고무재품을 설계 후 무게측정을 위한 밀도 Denstity 값을 알아봅니다.
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참고 : UG NX 재질 설정 및 무게 질량측정 방법 / NX 밀도 설정방법 /
고무 종류 및 특징 용도
고무는 다양한 종류와 특성에 따라 여러 산업에서 필수적인 재료로 사용됩니다.
각 고무는 용도에 맞는 특성들이 다르며, 이를 고려하여 제품 설계 및 생산 시 적합한 고무를 선택하는 것이 매우 중요합니다.
| 종류 | 특징 | 용도 |
|---|---|---|
| NR (Natural Rubber) 천연고무 | 모든 고무중 촉감이 좋음 기계적 성질이 우수함. | 자동차 타이어,산업 트럭타이어,신발,호스,벨트,공기 스프링, 일반용 및 공업용품등. |
| SBR (Styrene Butadiene Rubber) 스티렌부타디엔 고무 | 천연고무보다 내마모성,내노화성이 양호,값이 싸다. | 자동차 타이어,자동차부품,신발,고무방수포,운동용품,벨트등 공업용품 및 일반고무제품. |
| BR (Polybutadiene Rubber) 부타디엔 고무 | NR보다 탄성이 좋고 내마모성이 우수. | 자동차.항공기용 타이어,신발, 방진고무,고무롤,벨트,호스등의 공업용품. |
| CR (Chloroprene Rubber) 클로로프렌 고무 | 내후,내오존,내열,내약품,내노화성이 평균적으로 우수. | 전선피복,콘베어벨트,방진고무,창틀고무,접착제,고무방수포 및 일반공업용품. |
| NBR (Nitrile Butadiene Rubber) 니트릴 부타디엔 고무 | 내유,내마모,내노화성 양호. | 오일실,가스켓 내유호스, 콘베어벨트,인쇄롤,방직용 top roll등 내유제품. |
| IIR (Isobutylene Isoprene Rubber) 부틸고무 | 내후,내오존,내가스 투과성 양호. | 자동차 타이어용 튜브,Curing bag,루우핑,전선피복,창틀고무,증기,호스 콘베어벨트 등. |
| EPDM (Ethylene Propylene Terpolymers) 에틸렌 프로필렌 고무 | 내노화,내오존,극성액체에 대한 저항성,전기적 성질 양호. | 전선피복,자동차의 위터스트립 증기호스,콘베어벨트 등. |
| CSM (Chlorosulphonated Polyethylene) 클로로설폰화 폴리에틸렌 고무 | 내노화,내오존,내약품 내마모성 양호. | 내후성,내식성도료,탱크라이닝 고무방수포,내식성패킹,내열내식성롤 등. |
| ACM,ANM (Acrylic Elastomers) 아크릴 고무 | 고온에서의 내유성 양호 내마모성. | 자동차의 트랜스맛숀,크랑크사후트 관계의 패킹 및 실 등. |
| FKM/FPM (Fluoro Elastomers) 불소고무 | 최고의 내열, 내약품성. | 내열, 내유 내화학 약품을 필요로 하는 미사일,로켓트등의 패킹,화학공장의 내식패킹,다이어프램 등. |
| Q (Silicone Elastomers) 실리콘 고무 | 도의 내열성과 내한성,무독성 이항성,내후성,전기특성 | 패킹, 가스켓, 오일실등, 내열. 내한용Sealant, 의료용, 전기 절연용제품. |
천연고무(NR, Natural Rubber): 천연고무는 부드러운 촉감을 가지고 있으며, 기계적 성질이 우수합니다. 높은 탄성과 내구성을 자랑하여, 주로 자동차 타이어, 신발, 호스, 벨트 등에서 사용됩니다.
스티렌부타디엔 고무(SBR, Styrene Butadiene Rubber): 내마모성과 내노화성이 뛰어나며, 가격이 저렴해 자동차 타이어, 고무 방수포, 운동용품 등에 폭넓게 활용됩니다.
부타디엔 고무(BR, Polybutadiene Rubber): 높은 탄성과 내마모성으로 인해 자동차 및 항공기 타이어, 신발, 방진 고무 등에서 사용됩니다.
클로로프렌 고무(CR, Chloroprene Rubber): 내후성, 내오존성, 내열성이 우수해 전선피복, 창틀 고무, 접착제 등에서 사용됩니다.
니트릴 부타디엔 고무(NBR, Nitrile Butadiene Rubber): 내유성과 내마모성이 뛰어나 오일실, 가스켓, 내유 호스 등에서 사용됩니다.
부틸 고무(IIR, Isobutylene Isoprene Rubber): 내후성, 내오존성 및 내가스 투과성이 좋아 자동차 타이어 튜브, 루핑, 전선피복 등에서 사용됩니다.
에틸렌 프로필렌 고무(EPDM, Ethylene Propylene Rubber): 내노화성 및 내오존성이 우수하며, 전기적 성질도 양호해 자동차 위터스트립, 증기호스 등에서 사용됩니다.
고무의 특성은 제품 설계 시 매우 중요한 요소이며 주 물성으로는 경도, 인장강도, 신장율, 밀도 등이 있으며, 각각의 특성에 따라 고무의 용도가 결정됩니다.
밀도(Density): 고무의 밀도는 제품의 무게에 영향을 미치며, 설계 시 중요한 요소로 고려됩니다. 예를 들어, 실리콘 고무(Q)의 밀도는 0.950.98로 가벼운 편이지만, 불소고무(FKM/FPM)는 1.80~1.82로 상대적으로 무겁습니다.
이러한 밀도 차이는 고무 제품의 무게와 부피를 설계하는 데 중요한 요소입니다.
경도(Hardness): 경도는 고무의 강도 및 탄성을 나타내며, 쇼아 A로 측정됩니다.
예를 들어, 부틸 고무(IIR)의 경도는 35~95로 범위가 넓어 다양한 용도로 사용할 수 있습니다.
인장강도(Tensile Strength): 고무의 내구성을 측정하는 중요한 요소로, 고무가 끊어지기 전에 견딜 수 있는 최대 하중을 의미합니다. 예를 들어, 천연고무(NR)는 인장강도가 70~280 ㎏/㎠으로 매우 우수한 편입니다.
신장율(Elongation): 신장율은 고무가 얼마나 늘어날 수 있는지를 측정하는 지표입니다. 예를 들어, 에틸렌 프로필렌 고무(EPDM)의 신장율은 100~500%로 매우 유연한 재질입니다.
고무 특징 및 비중 마모성 온도
| 실리콘 고무 | 천연고무 | 니트릴 고무 | 네오플렌 | 플루오르 고무 | 부틸고무 | 에틸렌 프로피렌고무 | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ASTM | 약호 | (Q) | (NR) | (NBR) | (CR) | (FPM) | (IIR) | (EPDM) |
| 주요 특징 | 장 점 | 내열성 내한성 무독성 | 촉감 좋음 계기적 성질 성질 좋음 | 내유 내마모 내노화성 | 내마모성 | 내열성 내약풍성 고무특성 가장 우수함 | 내기밀성 | 내노화 및 노오존성 |
| 주요 특징 | 단 점 | 기름, 약품 인장강도 약함 | 내오존성 약함 및 균열 | 내오존성 약함 | 내오존성 약함 | 가격 비쌈 | 기름에 약함 | 기름에 약함 |
| 순고무비중 | (합성) | 0.93 ∼ 0.95 | 0.92 | 1.00∼ 1.20 | 1.15∼ 1.25 | 1.80∼ 1.82 | 0.91∼ 0.93 | 0.86∼ 0.87 |
| 순고무비중 | (합성) | -1.5 | (1.45∼ 1.49) | -1.5 | -1.5 | -2.4 | (1.45∼1.49) | (1.45∼1.49) |
| 경도 | (쇼아 A) | 35∼80 | 40∼95 | 40∼95 | 40∼95 | 60∼95 | 35∼95 | 40∼95 |
| 인장강도 | (㎏/㎠) | 30∼90 | 70∼280 | 50∼250 | 60∼250 | 70∼150 | 50∼150 | 50∼200 |
| 상용 온도 (℃) | 최 고 | 200 | 60 | 100 | 100 | 220 | 120 | 140 |
| 상용 온도 (℃) | 최 저 | -75 | – 40 | -25 | -30 | -25 | -40 | -40 |
| 내 마 모 성 | 내 마 모 성 | C | B | A | A | B | C | C |
| 반 발 탄 성 | A | A | B | A | B | C | B | |
| 내굴곡균열성 | C | A | B | B | B | A | B | |
| 윤 활 유 | B | D | A | B | A | D | D | |
| 휘 발 유 | D | D | B | C | A | D | D | |
| 알 코 올 | C | A | A | A | B | A | A | |
| 묽 은 산 | B | B | B | A | A | A | A | |
| 알 카 리 | B | B | B | A | C | A | A | |
| 주 요 용 도 | 식품, 복사기 롤러, 열 융착기 | 고무줄, 공기스프링 | 오링 “O링” 가스켓, 내유효소ㅡ | 콘베어 벨트 | O링(내열) | 자동차 튜브 및 공 | 도어 파킹 |
밀도 및 경도 인장강도 신장율
| 고무 종류 | EPDM | 하이파론 (CSM) | 아크릴 (ACM) | 볼수고무(FPM) | 실리콘 고무(Q) | Uethene |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 주요특징 | 내노화 | 내노화 | 고온 | 최고 내열 | 고도 내열 | 내유성 |
| 특징 2 | 내오존 전기특성 액체 저항 | 내오존 내약품 내마모 | 내유성 양호 | 내약품성 | 내한성 | 탄성양호 |
| 밀도 Density | 0.86~0.87 | 1.11~1.18 | 1.09~1.10 | 1.80~1.82 | 0.95~0.98 | 1.3~1.5 |
| 경도(JIS) | 40~90 | 50~90 | 40~90 | 60~90 | 30~80 | 30~100 |
| 인장감도 (㎏/㎠) | 50~200 | 70~200 | 60~140 | 70~150 | 30~90 | 30~190 |
| 신장율(%) | 100~500 | 100~400 | 190~400 | 190~400 | 100~300 | 100~200 |
| 반발탄성 | B | B | C | C | A | C |
| 사용온도 | 140~40(150) | 135~25(160) | 160~15(180) | 200~10(250) | 200~25(250) | 100~75(120) |
| 내한성 | -40~-60 | -20~-50 | 0~30 | – | – | – |
| 내마모성 | B | B | C | C | A | A |
| 내오존성 | A | A | A | A | A | B |
| 내연성 (전기절연) | D | B | D | A | C | B |
| 내윤활유 | D | B | A | A | A | A |
| 내가솔린 | D | C | C | A | D | C |
| 묽은산 | A | A | C | A | B | A |
| 진한산 | B | B | D | A | D | B |
고무 선택 시 고려해야 할 요소
제품 설계 시 고무를 선택할 때는 다음과 같은 요소를 고려해야 합니다:
- 내마모성: 마모가 발생하는 환경에서는 내마모성이 높은 고무를 선택해야 합니다. 예를 들어, 부타디엔 고무(BR)는 내마모성이 매우 뛰어납니다.
- 내열성: 고온 환경에서 사용할 제품이라면 내열성이 중요한 요소입니다. 예를 들어, 불소고무(FKM/FPM)는 최고 250℃까지 견딜 수 있습니다.
- 내유성: 오일이 있는 환경에서 사용할 경우, 내유성이 뛰어난 고무를 선택하는 것이 중요합니다. 니트릴 고무(NBR)는 내유성이 매우 우수합니다.
3D CAD 소프트웨어를 이용해 고무 제품을 설계할 때는 재질별 밀도를 설정해 무게를 정확히 측정하는 것이 중요하며 예를 들어, 고무 제품의 밀도 값을 정확히 입력하면 제품의 전체 무게를 예측할 수 있어, 무게 최적화를 통한 설계 개선이 가능합니다.
- 참고 : 플라스틱 종류 및 밀도 Density
- 참고 : 금속 비중 및 녹는점
