Flame retardancy 3D printing application

난연성 재료: 초보자 가이드

적용 분야

난연성 재료가 필수적인 3D 프린팅 분야가 있습니다. 이러한 재료는 다른 재료에 비해 열적으로 더 안정적이어서 발화 또는 연소의 가능성을 낮춰줍니다.

이 재료는 연소가 발생할 수 있는 최종 사용 부품, 교체용 부품, 공구, 고정구에 적합합니다. 선택 가능한 다양한 범위가 마련되어 있으며, 각각 특정한 혜택을 제공합니다.

난연성 재료가 왜 중요할까요?

어떤 작업 환경에서는 불이 위험 요인입니다. 난연성 재료는 화재를 방지하거나 확산을 제한하는 데 도움이 됩니다. 이를 통해 작업자는 안전을 위한 귀중한 추가 시간을 확보할 수 있습니다. 안전 기준을 준수하기 위해 난연성 재료의 사용이 필수인 경우도 있습니다.

난연성 재료의 일반적인 용도

난연성 재료는 다양한 방식으로 사용됩니다.

최종 제품이 화재 안전 표준을 충족해야 하는 3D 프린트 전자 제품에서 핵심적인 역할을 합니다. 전선과 케이블이 좋은 예이며, 이러한 제품은 난연성 플라스틱으로 코팅이 됩니다.

운송 업계에서도 난연성 재료를 사용합니다. 항공기, 자동차, 기차 등에 사용되는 3D 프린트 부품으로 이러한 기업들은 안전 규정을 철저히 준수할 수 있습니다. 마찬가지로 건설 부문에서도 주택, 사무실, 공공 건물에 난연성 재료를 사용하고 있습니다.

Flame-retardant materials
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그 밖에 알아야 할 것

난연성 재료와 내연성 재료 사이의 차이점

내연성 재료는 연소에 저항하고 열을 견디도록 만들어졌습니다. 난연성 재료는 목적이 다릅니다. 발화를 예방하고 확산을 제한합니다.

기본 재료

난연성을 위해 사용하는 일반적인 기본 재료로는 PA, ABS, PC, 일부 TPU와 같은 엔지니어링급 열가소성 수지가 있습니다. PC-ABS는 전자 제품에 적합합니다. PPS, PVDF 같은 일부 3D 프린팅 필라멘트는 이미 자체적으로 난연성을 갖추고 있습니다.

난연성을 위한 첨가물

본질적으로 내연성인 재료가 있습니다. 하지만 열적으로 안정적인 폴리머는 프린트 성능이 제한될 수 있으며 비용이 비싸고 처리가 어렵기도 합니다. 그래서 제조업체에서는 발화 속도를 늦추고 연기를 줄이며 드리핑을 제한하는 내연성 첨가물을 재료에 넣습니다.

인증

난연성은 기기 및 장치 부품을 위한 플라스틱 재료의 인화성 안전 테스트 표준인 UL 94를 통해 인증됩니다. 이러한 인화성 표준은 미국의 UL 인증기관에 의해 공개되었습니다.

인증은 다음과 같은 단계로 이루어져 있습니다(난연성이 낮은 단계부터 높은 단계순).

  • HB: 수평 표면에서 느린 연소, 3mm 미만의 두께에서 연소 속도 초당 76mm 미만 또는 100mm 전에 연소 중지

  • V-2: 수직 표면에서 30초 이내에 연소 중지, 연소 중인 입자의 드립이 허용됨

  • V-1: 수직 표면에서 30초 이내에 연소 중지, 불이 붙지 않은 경우에만 입자의 드립이 허용됨

  • V-0: 수직 표면에서 10초 이내에 연소 중지, 불이 붙지 않은 경우에만 입자의 드립이 허용됨

  • 5VB: 수직 표면에서 60초 이내에 연소 중지, 드립이 허용되지 않음, 플라크 표면에 구멍이 뚫릴 수 있음

  • 5VA: 수직 표면에서 60초 이내에 연소 중지, 드립이 허용되지 않음, 플라크 표면에 구멍이 뚫릴 수 없음

난연성 재료로 프린트 시 중요한 점

프린트 공정은 난연성 첨가물의 성능에 영향을 줄 수 있습니다. 프린트된 제품의 디자인도 마찬가지이며 예를 들어, 두께에 영향을 줄 수도 있습니다. 따라서 재료 파트너는 Ultimaker 3D 프린터에서 사용할 수 있도록 사전 구성된 프린트 프로파일 및 설정을 제공합니다.

실용적인 고려 사항

  • 첨가물은 연마성이라 노즐을 손상시킬 수 있습니다. 마모를 최소화하려면 단단한 금속 또는 루비 노즐을 대신 사용하십시오.

  • 대부분의 난연성 재료는 사용하기 전에 건조해야 합니다.

  • 필라멘트를 제대로 녹이려면 프린트에 공기가 최소한으로 들어가도록 해야 합니다.

재료 파트너

이 섹션에는 Ultimaker의 난연성 재료 파트너에 관한 세부 정보가 나와 있습니다. Ultimaker Marketplace에서도 자세히 알아볼 수 있습니다.

3D printed light housing in flame retardant material
DSM Novamid ID1030 FR (F)로 프린트된 조명 하우징

DSM

DSM Novamid® AM1030 FR(F)은 업계 최초로 UL Blue Card의 인증을 받은 PA6/66 필라멘트로서 Ultimaker S5에서도 유효합니다. 또한 환경 친화적이고 지속 가능한 솔루션으로 난연성이 필요한 분야에도 적합합니다.

“인화성 테스트 요건을 충족하지 못하면 공공 안전에도 심각한 위험이 될 뿐 아니라 시장 접근성이 제한되고 규제 기관의 시정 조치로 이어질 수도 있습니다”라고 DSM Additive Manufacturing의 스포츠 및 라이프스타일 분야 개발 전문가인 Danielle Glasbergen-Benning은 말합니다.

Arkema

Arkema FluorX™는 Arkema의 Kynar® PVDF로 만들어져 인성이 우수한 반결정성 플루오로폴리머입니다. 프린트가 가능하도록 배합되었을 뿐만 아니라 솔벤트, 산, 화염, UV 방사 등 까다로운 조건에 노출되기 쉬운 부품에도 적합합니다.

“3D 프린팅은 프로토타입이 아닌 실제 부품에 최적으로 활용되기 때문에 난연성은 중요한 특성입니다. 기존에 제조된 부품을 3D 프린팅 부품으로 교체하고자 하는 경우에도 이 특성은 포기할 수 없습니다”라고 Arkema의 특수 파우더 및 3D 프린팅 부문 시장 관리자인 Steve Serpe는 말합니다. “그러므로 난연성이 필요한 분야라면 반드시 적절한 성능을 갖춘 필라멘트를 선택해야 합니다.”

Solvay

Solvay Solef® PVDF AM 필라멘트는 맞춤형 불소화 반결정 3D 프린팅 재료로서 내화학성, 높은 내열성, 환경 안정성, 우수한 기계적 특성이 필요한 부품을 프린트할 때 최적의 결과를 보장합니다.

“난연성 재료의 장점은 두 가지입니다. 첫째, 3D 프린팅은 그 자체로 플라스틱 변형 공정이며, 따라서 난연성 재료는 안전 관점에서 유리할 수 있습니다. 둘째는 석유 및 가스, 항공 우주, 철도 운송 산업의 요구사항에 따른 장점입니다”라고 Solvay에서 비즈니스 인큐베이션 - 적층 제조를 담당하는 Sophia Song은 말합니다.

Lehvoss

Lehvoss LUVOCOM 3F PAHT® KK 50056은 FFF 3D 프린팅에 최적화되어 있습니다. 세라믹 충전재가 포함되어 있는데, 이 충전재가 처리 공정에 미치는 부정적인 영향 없이 열적 안정성을 높여주므로 고온 환경에서도 뛰어난 성능을 발휘합니다.

“PA6에 유사한 기계적 성능을 제공하지만 수분 흡수율은 더 낮고 내온성은 더 높습니다. 할로겐을 함유하지 않은 난연성 패키지를 채용한 UL-94 VO는 두께가 0.4mm 이상으로 프린트된 부품에서 달성됩니다. 전기 절연체인 이 재료는 E&E 시장과 난연성이 중요한 다른 모든 분야에 적합한 후보입니다”라고 LEHVOSS Group의 3D 프린팅 재료 부문 책임자인 Thomas Collet은 말합니다.

Clariant

Clariant PA6/66-GF20 Flame Retardant Using Exolit®는 UL 인증을 받고 할로겐을 함유하지 않은 난연성 재료로서 높은 강도와 인성을 자랑할 뿐만 아니라 온도 특성도 우수합니다.

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