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적용분야

FKM (Fluroelastomer) Material

Laser-Processing / Automotive / FKM (Fluroelastomer) Material


Viton®과 Digital Laser Material Processing (DLMP®) 기술



Viton®의 개요


Viton®은 DuPont Performance Elastomers에서 개발한 열경화성 불소탄성체 소재입니다. Viton 수지는 두가지 이상의 불소 중합체로 구성되며 전체적으로 아래와 같이 네가지 기본 제품군이 있습니다. 

     ●   Viton A : Hexafuloropropylene(HFP)과 Vinylidene fluoride (VDF 또는 VF2)의 이중복합체

     ●   Viton B : HFP, VF2와 TFE(Tetrafluoroethylene)의 삼중복합체

     ●   Viton F : HFP, VF2와 TFE의 삼중복합체

     ●   GLT, ETP 및 GFLT를 포함한 특수 등급 : 일반적으로 내화학성 향상을 위해 에틸렌, TFE 및 PMVE(Perfluoromethylvinyl ether)의 일부 조합이 포함됩니다.


Viton은 상승된 온도, 화학 물질, 대기 산화 및 태양 노출에 대한 저항성으로 가장 유명한 소재입니다. 이러한 특성 때문에 Viton은 항공우주, 자동차, 화학 및 유압 분야의 까다로운 용도에 적합합니다. 이 소재는 시트, 튜브 및 코드 형태로 제공되며 검정색입니다. 


관련 이름 
  FKM, Viton®, Tecnoflon®, Fluoroelastomer

화학물질명 
  해당 없음, 화학 물질은 FKM 등급에 따라 다름

제조사 
  다양함








Viton®과 DLMP® (Digital Laser Material Processing) 기술 

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Viton의 재료 특성 (주로 열 및 산화 저항성)으로 인해 DLMP® 기술과 호환성이 높습니다. 이러한 특성이 DLMP 결과에 미치는 영향은 다음 섹션에서 자세히 알아보겠습니다. 

Viton과의 레이저 에너지 상호 작용의 효과는 재료 제거와 재료 수정입니다. 아래 그림 1은 레이저 에너지와 Viton 사이의 고유한 상호작용을 기반으로 가능한 효과와 프로세스를 보여줍니다. Viton의 경우 레이저커팅, 조각 및 마킹 공정을 적용할 수 있습니다. 레이저 에너지는 소재를 커팅, 조각 및 마킹하기 위해 소재를 수축시키거나 표면 특성을 변경하여 가시적인 표시를 만들 수 있으며 이러한 각각의 프로세스는 아래 섹션에서 확인할 수 있습니다. 






 

Material Ablation


Material ablation은 소재를 제거하는 물리적인 프로세스로 소재는 1) 상단에서 하단 표면 방향으로 완전히 제거되거나 2) 소재의 상단에서 지정된 깊이까지 부분적으로 제거됩니다.
 
Viton 소재는 10.6㎛ 파장의 CO2레이저 에너지의 우수한 흡수재입니다. Viton은 레이저 에너지를 흡수하면 광학 에너지를 분자의 진동 (열)으로 빠르게 변환합니다. 충분한 열을 가하면 Viton은 열 분해 과정을 거치게 되는데, 이 과정에서 분자 구조의 다양한 지점에서 분자 결합이 깨지게 됩니다.  레이저 경로에 직접 있는 소재는 제거되어 증기와 미세한 검정색 파우더가 생성됩니다. CO2 레이저는 Viton 소재의 레이저 커팅에만 사용됩니다.  
 


레이저 커팅


레이저 커팅 프로세스는 지정된 경로를 따라 상단 표면에서 하단 표면까지 소재를 완전히 제거하고 분리하는 것입니다.
 
내온성이 우수한 Viton은 높은 정확도로 커팅 작업이 가능합니다. 레이저 커팅 공정을 거친 Viton의 가장자리는 매끄럽고 때때로 열공정과 관련된 소재의 변색이 없습니다. 또한 공정으로 인해 생성된 검은색의 미세한 파우더는 수용성 세정액으로 쉽게 세척할 수 있습니다.  아래 그림2은 복잡하고 간격이 좁은 커팅 작업을 포함하여 거의 모든 모양의 작업이 가능한 이 소재의 특징을 보여줍니다. 








레이저 조각


레이저 조각은 소재의 상단 표면에서 지정된 깊이까지 소재를 제거하는 공정입니다. 이 공정은 레이저 변조를 엄격하게 제어하기 때문에 가능합니다. 레이저 전력을 지속적으로 변화시켜 질감, 사진, 텍스트, 숫자 등의 정보를 레이저 조각 작업에 사용할 수 있습니다. 아래 그림 3은 레이저 에너지를 제어하여 소재를 제어된 깊이로 제거하는 방법을 보여주는 예로서 Viton은 레이저를 사용하여 소재의 변색과 녹는 현상이 없이 깨끗한 작업이 가능합니다. 





레이저 마킹 (Depth)


레이저 에너지가 바코드, 날짜 / lot code, 일련 번호, 부품 번호 등과 같은 소재에 사람과 (또는) 기계 판독이 가능한 ID와 정보를 생성하는 작업 프로세스를 레이저 마킹으로 간주합니다. 아래 그림 4은 Viton 소재에 일련번호가 레이저 마킹된 샘플입니다.






Material Modification


앞의 섹션에서 설명한 것처럼 10.6 ㎛ CO2 레이저는 커팅 및 조각을 위한 재료 제거 공정에 매우 유용합니다. 그러나 CO2 레이저는 대비(Contrast) 효과를 만드는데 효과적이지 않으며 이 경우에는 Fiber 레이저를 사용하는 것이 더 적합합니다. Viton은 1.06㎛의 Fiber 레이저 에너지도 흡수해 열로 변환합니다. 표면에 인가되는 전력을 엄격하게 제어하여 소재를 제거하지 않고도 대비 효과를 만들 수 있습니다. 결과물은 밝은 갈색으로 표시되며 표백 또는 발포라고하는 이 과정은 잔여물이나 파우더를 남기지 않습니다. 


레이저 마킹 (Surface)

Viton 소재는 숫자, 텍스트, 바코드 및 사진과 같은 정보를 전달할 수 있도록 Fiber 레이저로 표면 마킹이 가능합니다. 결과물은 영구적이며 우수한 대비를 보이므로 전통적인 잉크 방식을(잉크를 사용하여 인쇄하는) 대체하는 좋은 대안이됩니다. 특별히 밝은 표시는 아니지만 이 공정으로 사람과 기계가 식별할 수 있는 정보를 만드는데 충분한 효과를 가져옵니다.  








결합된 프로세스


재료를 이동시키거나 다시 고정하지 않고도 Viton 소재에 여러 프로세스를 적용할 수 있습니다. 아래에 그림 6은 시트 형태의 원판에서 Viton 소재를 복합 공정을 통해 (커팅, 채널 조각 및 일련 번호 표면 마킹) 작업한 샘플 이미지입니다.  이러한 복합 공정에서는 일반적으로 조각과 마킹 공정이 먼저 실행되고 그 후에 커팅 공정이 시작됩니다.  





환경, 건강 및 안전 고려 사항


레이저 소재의 상호작용은 거의 항상 기체 유출 및 (또는) 입자를 생성합니다. 복잡한 고분자 화학으로 인해 CO2 레이저를 사용한 Viton의 레이저 가공 작업에서는 불소가 함유된 가스를 생성합니다. 가장 주목할만한 점은 이 유출물에는 Carbonyl fluoride와 Hydrogen fluoride가 포함되어 있다는 것입니다. 이러한 가스와 미립자는 정부 규정에 따라 생성된 유출물은 외부 환경으로 보내야합니다. 또는 Fume & Dust Extraction 시스템을 통해 필터링 한 후, 외부로 보낼 수 있습니다. Viton 소재는 고온에 강하지만 충분한 레이저 에너지가 제공되면 발열 반응을 보일 수 있으므로 항상 사용자의 감독하에 레이저 가공 작업이 진행되어야 합니다.