정밀 장비 개발팀은 PEEK 소재의 위치 결정 부품에서 열 변형을 줄이고자 합니다. 탄소 섬유 강화 PEEK 소재를 일반 PEEK 소재로 교체하는 것은 강성이 훨씬 높기 때문에 간단해 보입니다. 그러나 엔지니어링 검토 결과 또 다른 요구 사항이 드러났습니다. 바로 동일한 부품이 전기적 절연 기능도 제공해야 한다는 것입니다. 탄소 섬유를 사용하면 이 부분의 사양이 몇 배나 달라질 것입니다.
PEEK 450G, CA30, GF30 중 어떤 소재를 선택할지는 바로 이 부분에서 결정됩니다 . 보강재를 추가하면 강성, 열팽창, 연성, 밀도, 전기적 특성 및 가공성이 동시에 변화합니다.
등급을 비교하기 전에 한 가지 중요한 명칭상의 차이점을 알아두어야 합니다. Victrex 450 제품군에서 공식 등급은 450G , 탄소섬유 강화 30%인 450CA30 , 그리고 유리섬유 강화 30%인 450GL30 입니다 . "GF30"은 일반적으로 유리섬유 강화 PEEK를 지칭하는 일반적인 용어로 사용되므로, 이 가이드에서는 일반적인 재료 범주를 설명할 때는 GF30을, Victrex 관련 데이터를 언급할 때는 GL30을 사용합니다.
적절한 등급은 완성된 부품이 실제로 어떤 역할을 해야 하는지에 따라 달라집니다.
PEEK 450G, CA30, GF30: 등급은 무엇을 의미할까요?
PEEK 450G는 이 비교에서 보강재가 없는 소재입니다. 현재 Victrex 450G 데이터시트에 따르면 이 소재는 사출 성형 및 압출 성형에 적합한 반결정성 표준 유동성 PEEK입니다.
2026년 자료에 따르면 인장 탄성 계수는 4,000 MPa , 밀도는 1.30 g/cm³ , 파괴 시 인장 변형률은 25% 입니다.
450CA30으로 대표되는 30% 탄소 섬유 PEEK는 탄소 섬유로 보강되어 있습니다. 현재 Victrex 450CA30의 데이터 에 따르면 인장 탄성률은 28,000 MPa 이고 파괴 시 변형률은 1.7% 에 불과합니다 . Victrex는 이 소재를 정적 또는 동적 시스템에서 더 높은 강성과 강도를 제공하는 데 적합하다고 설명합니다.
450GL30으로 대표되는 30% 유리섬유 PEEK는 기계적 특성 면에서 이 두 소재의 중간에 위치합니다. 450GL30의 데이터시트에 따르면 인장 탄성률은 11,500 MPa 이고 파괴 시 변형률은 3.0%입니다.
그러므로 내용물은 등급명보다 훨씬 더 많이 바뀝니다.
PEEK 450G, CA30, GF30의 특성 비교
현재 빅트렉스(Victrex)의 2026년 데이터는 보강 후 이러한 재료들이 얼마나 달라지는지를 보여줍니다.
| 부동산 | 450G | 450CA30 | 450GL30 / GF30 |
|---|---|---|---|
| 보강 | 없음 | 30 % 탄소 섬유 | 30% 유리섬유 |
| 밀도 | 1.30 g / cm³ | 1.40 g / cm³ | 1.51 g / cm³ |
| 인장 탄성 계수, 23°C | 4.0 GPa | 28 GPa | 11.5 GPa |
| 파단시 인장 변형 | 25% | 1.7% | 3.0% |
| 1.8 MPa에서의 HDT | 152 ° C | 336 ° C | 328 ° C |
| CLTE, 흐름, 143°C 미만 | 45ppm/K | 5ppm/K | 18ppm/K |
| 체적 저항률, 23°C | 10¹⁶ Ω·cm | 10⁵ Ω·cm | 10¹⁶ Ω·cm |
탄성률 비교는 특히 주목할 만합니다. 상온에서 450CA30의 공칭 인장 탄성률은 450G의 7배 에 달합니다.
28 GPa ÷ 4 GPa = 7
GL30은 450G의 공칭 탄성 계수보다 약 2.9배 높은 탄성 계수를 제공합니다.
인장 강도는 보다 신중한 해석이 필요합니다. Victrex는 450G의 항복 강도를 98MPa로 보고하는 반면, CA30과 GL30은 파괴 강도 값을 각각 265MPa와 179MPa로 제시합니다. 이러한 값들은 서로 다른 파괴 기준을 나타내므로, 단순히 세 단계로 "강도 순위"를 매기는 것은 오해를 불러일으킬 수 있습니다.
초기 재료 선택 단계에서는 탄성률, 열팽창 계수, 연성 및 전기적 특성을 통해 보다 명확한 비교가 가능합니다.
PEEK 450G가 더 나은 선택일 때
충전재가 없는 PEEK를 강화 등급의 성능이 떨어지는 버전으로 취급해서는 안 됩니다.
이 제품의 가장 큰 차별점은 연성입니다. 현재 Victrex 데이터에 따르면 450G의 파괴 시 인장 변형률은 25% 인 반면, GL3.0은 30%, CA30은 1.7%에 불과합니다.
그 차이는 다음과 같은 구성 요소에서 중요할 수 있습니다.
- 얇은 섹션
- 정교하게 가공된 모서리
- 복잡한 포켓
- 국부적인 변형을 나타내는 조립 특징
- 전기 절연 형상
- 최대 강성이 불필요한 부분
450G는 23°C에서 10¹⁶ Ω·cm 의 체적 저항률을 유지하므로 전기적 절연이 유용한 특성 중 하나입니다.
밀도가 낮다는 점은 이동 질량이나 부품 무게를 제어해야 하는 경우에도 중요한 요소가 될 수 있습니다.
따라서 실용적인 PEEK 등급 선택 과정에서는 보강재를 추가하는 것이 실제 엔지니어링 문제를 해결하는지 여부를 고려해야 합니다. 만약 보강재가 없는 등급이 이미 처짐, 열팽창 및 기계적 요구 사항을 충족한다면, 보강재를 추가하는 것은 필요한 기능적 이점을 제공하지 않으면서 마모성, 이방성 및 연성 감소를 초래할 수 있습니다.
BOONA의 PEEK CNC 가공 가이드는 고정밀 맞춤형 부품 제작에 필요한 소재 상태, 응력 제어 및 정밀 PEEK 형상에 대한 추가적인 정보를 제공합니다.
CA30 탄소 충전 PEEK가 적합한 경우
CA30은 강성과 온도 변화에 따른 치수 변화가 설계의 주요 고려 사항일 때 강력한 후보가 됩니다.
이 제품의 공칭 인장 탄성 계수 28 GPa는 450G의 4 GPa 값보다 약 7배 높습니다. 열팽창률의 차이 또한 상당합니다.
Victrex는 유동 방향 온도가 143°C 미만일 경우 다음과 같이 표시합니다.
- 450G : 45ppm/K
- 450CA30: 5ppm/K
이는 명목상 CLTE에서 대략 9배의 차이에 해당합니다.
잠재적 응용 분야로는 구조 가이드, 고온 지지대, 위치 지정 부품, 마모 관련 부품 및 열 변동을 제어해야 하는 고정 장치 등이 있습니다.
탄소 섬유 강화는 또한 상당한 전기적 손실을 수반합니다.
현재 CA30 데이터시트에는 체적 저항률이 약 10⁵ Ω·cm 로 기재되어 있으며 , 이는 450G의 10¹⁶ Ω·cm와 비교됩니다.
그러한 차이로 인해 기계적 강성이 결정적인 요소가 되기 전에 CA30이 고려 대상에서 제외될 수 있습니다.
파괴 시 변형률이 1.7%로 낮다는 것은 미세한 형상에 대한 재검토가 필요함을 의미합니다. 연성이 더 뛰어난 450G 강재를 기준으로 설계된 경우, 작은 모서리, 간섭 형상 및 국부적인 변형률을 고려하지 않고 CA30으로 자동 변경해서는 안 됩니다.
GF30과 450GL30 중 어느 것이 더 나은 절충안일까요?
탄소 섬유 강화 PEEK와 유리 섬유 강화 PEEK를 이해하는 가장 유용한 방법은 GL30을 성능이 저하된 CA30으로 보는 시각을 버리는 것입니다.
이 소재들은 다양한 요구 사항들의 조합을 해결합니다.
450GL30은 450G의 인장 탄성 계수 4 GPa를 11.5 GPa 로 증가시키는 동시에 공칭 유동 방향 CLTE를 45 ppm/K에서 18 ppm/K 로 감소시킵니다.
동시에 GL30은 23°C에서 약 10¹⁶ Ω·cm 의 체적 저항률을 유지합니다 . 이는 충전재가 없는 450G와 같은 크기이며, 탄소 충전 CA30과는 현저히 다릅니다.
이러한 조합 덕분에 GL30은 다음과 같은 이유로 평가해 볼 가치가 있습니다.
- 고온 전기 지원
- 반도체 장비 고정 장치
- 센서 캐리어
- 정밀 절연 스페이서
- 구조 전기 부품
- 충전재가 없는 PEEK보다 더 높은 강성이 필요한 부품
여전히 절충점이 존재합니다. GL30의 파괴 변형률은 3%에 불과하며, 밀도는 1.51g/cm³로 이 세 등급 중 가장 높습니다.
하지만 전기적으로 절연된 구조물의 경우, CA30의 최대 탄성 계수보다는 보강재와 저항률의 균형이 더 유용할 수 있습니다.
열팽창은 재료 선택 전체를 바꿀 수 있습니다.
CLTE 수치는 간단한 공학적 예시로 설명하면 이해하기가 더 쉬워집니다.
기준 거리가 100mm 인 반도체 정렬 지그를 생각해 보십시오 . 비교를 위해서만, 관련 재료의 방향이 데이터시트의 유동 방향을 따르고 부품의 온도가 143°C 미만으로 유지되면서 100°C 상승한다고 가정합니다.
명목상의 Victrex CLTE 데이터를 사용하여:
- 450G: 100 mm × 45 ppm/K × 100 K ≈ 0.45 mm
- 450GL30: 100 mm × 18 ppm/K × 100 K ≈ 0.18 mm
- 450CA30: 100 mm × 5 ppm/K × 100 K ≈ 0.05 mm
따라서 이 간소화된 계산에서 100mm 기준 길이를 기준으로 450G와 CA30의 명목상 차이는 약 0.40mm입니다 . 기본 CLTE 값은 2026 데이터시트에서 직접 가져온 것입니다.
이는 예시적인 엔지니어링 계산이며, 가공된 최종 제품의 정확한 예측을 보장하는 것은 아닙니다.
실제 움직임은 소재의 형태, 방향, 구속 조건, 기하학적 구조, 가공 응력 및 실제 온도 분포에 따라 달라집니다.
이제 전기 절연 요구 사항을 추가해 보겠습니다. CA30의 낮은 팽창률은 이상적으로 보일 수 있지만, 전기 저항이 높아 적합하지 않을 수 있습니다. 이 경우 GL30이 보다 균형 잡힌 후보가 될 수 있습니다.
섬유 보강재가 PEEK의 가공 특성을 변화시킵니다
재료 교체는 강화 PEEK 가공 에도 변화를 가져옵니다.
충전재가 없는 450G는 비교적 연성이 좋습니다. 가공 시에는 버(burr) 발생, 열, 클램핑 압력, 응력 해소, 그리고 변형 없이 섬세한 형상을 유지하는 것과 같은 문제들이 고려됩니다.
탄소 섬유와 유리 섬유는 마모성을 강화합니다. 특히 작은 구멍, 날카로운 출구 및 정밀 표면 주변에서 공구 날의 상태가 더욱 중요해집니다.
2025년에 발표된 동료 심사 논문에서는 CF/PEEK 가공에 대해 다양한 가공 조건과 섬유 배향에 따른 절삭력, 절삭 온도, 표면 조도 및 섬유 파손 양상을 조사했습니다. 이 연구는 가공 특성이 섬유 배향과 절삭 전략에 따라 변화한다는 실질적인 점을 다시 한번 강조합니다.
CA30 및 GF30 가공 계획 시 다음 사항을 고려해야 합니다.
- 공구 마모
- 섬유질 분리
- 진입 및 출구 모서리
- 보어 품질
- 가장자리 치핑
- 표면 상태
- 얇은 벽 지지대
- 섬유 배향
이러한 고려 사항들이 하나의 보편적인 스핀들 속도, 이송 속도 또는 공구 수명 수치를 만들어낼 필요성을 정당화하는 것은 아닙니다.
적절한 가공 공정은 소재, 형상, 기계, 절삭 공구 및 요구되는 마감 상태에 따라 달라집니다.
제품 사양서의 값은 재료 비교 데이터입니다.
등급명만으로는 가공된 PEEK 블랭크의 상태를 완전히 정의할 수 없습니다.
Victrex는 현재의 물성 데이터는 재료 비교에 사용해야 하며 실제 값은 부품 형상, 가공 조건 및 방향에 따라 달라질 수 있다고 명시적으로 밝히고 있습니다.
그 경고는 특히 강화된 성적에 적용될 때 더욱 중요합니다.
현재의 성형 데이터는 방향성 거동을 보여줍니다.
450CA30 성형 수축
- 흐름: 0.10%
- 흐름 방향: 0.50%
450GL30 성형 수축
- 흐름: 0.30%
- 흐름 방향: 0.90%
저 값들은 성형 데이터입니다. 가공 재료의 예상 수축률로 CNC 도면에 그대로 복사해서는 안 됩니다.
이 연구 결과는 섬유 강화 재료에서 방향이 왜 중요한지 잘 보여줍니다.
따라서 정밀 가공 견적 요청서에는 단순히 "PEEK CA30" 또는 "PEEK GF30"이라고만 명시해서는 안 됩니다. 정확한 등급, 소재 형태, 인증 요건, 충전재 함량, 필요한 추적성, 해당되는 경우 중요한 방향성 및 작업 조건과 같은 정보를 포함하는 것이 유용합니다.
이는 특히 부품에 촘촘한 구멍 패턴, 평탄도 요구 사항 또는 온도에 민감한 위치 지정 기능이 있는 경우에 매우 유용합니다.
마모 관련 응용 분야에서는 탄성 계수 비교 이상의 것이 필요합니다.
마모 부품은 재료 선택이 전체 접촉 시스템에 따라 달라진다는 점을 실생활에서 상기시켜주는 유용한 사례입니다.
2024년에 발표된 동료 심사 연구에서는 저속, 고부하 유압 모터 조건에 적합한 자가 윤활 부품용 PEEK 복합재를 오일 윤활 조건에서 조사했습니다. 또한 이 논문은 30% 탄소 섬유 PEEK에 대한 기존 연구 결과도 요약하고 있습니다.
앞서 언급된 30% CF 테스트에서 마찰 계수는 약 0.03~0.07 범위였으며, 이는 특정 실험 조건에서 변형되지 않은 PEEK에 비해 25~33% 감소한 것으로 보고되었습니다 .
저 수치들은 CA30 베어링의 일반적인 사양이 아닙니다.
상대면 재질, 윤활, 하중, 속도, 섬유 조성 및 표면 상태는 모두 마찰 거동에 영향을 미칠 수 있습니다.
유리섬유 강화 소재에도 동일한 원리가 적용됩니다. 높은 탄성 계수가 마모가 적다는 것을 자동으로 의미하는 것은 아니며, 특정 실험실 환경에서 마찰 계수가 낮다고 해서 다른 환경에서 수명이 더 길다는 것을 보장하는 것도 아닙니다.
기계 가공 베어링, 가이드 또는 슬라이딩 링의 경우, 설계 검토 시 두 접촉면 재료, 윤활 조건, 온도, 압력, 속도 및 허용 마모량을 종합적으로 고려해야 합니다.
PEEK 450G, CA30, GF30 소재를 사용한 가공 부품의 DFM 비교
필러를 변경하면 새로운 DFM 검토가 필요합니다.
약 450G 정도의 강도로 제작된 도면은 연성이 뛰어난 얇은 부분이나 작은 모서리를 포함할 수 있습니다. CA30과 GL30은 더 높은 강성을 제공하지만 연신율은 훨씬 낮습니다.
검토할 만한 기능은 다음과 같습니다.
- 얇은 벽
- 가는 실
- 프레스핏
- 작은 드릴 구멍
- 날카로운 모서리
- 깊은 주머니
- 좁은 슬롯
- 베어링 표면
- 꽉 조이는 평탄함
- 지원되지 않는 모서리
💡 전문가 팁: 450G에서 CA30 또는 GF30으로의 변경은 엔지니어링 자재 개정으로 간주하십시오. 새 자재를 출하하기 전에 주요 부품의 맞춤, 모서리 상태, 열팽창 및 검사 방법을 다시 확인하십시오.
섬유 배향 또한 논의할 가치가 있으며, 소재 공급업체는 배향 정보를 제공할 수 있습니다. 강화 소재 내에서 서로 다른 방향으로 정렬된 긴 정밀 형상은 가공이나 온도 변화에 다르게 반응할 수 있습니다.
복잡한 형상의 경우, BOONA의 정밀 가공 서비스는 고가의 고성능 플라스틱 소재를 절단하기 전에 도면 및 공차 검토를 지원할 수 있습니다.
PEEK 등급 선정 매트릭스
모든 요건을 충족하는 성적은 없습니다.
| 요구 사항 | 450G | 450CA30 | 450GL30 / GF30 |
|---|---|---|---|
| 연성 | 세 개 중 가장 큰 것 | 최저 | 중간의 |
| 구조적 강성 | 최저 | 최고 | 450G보다 높음 |
| 낮은 유동 방향 CLTE | 보통 | 최강의 | 강한 |
| 전기 절연 | 강한 | 검토가 필요합니다 | 강한 |
| 낮은 밀도 | 가장 낮은 밀도 | 중간의 | 가장 높은 밀도 |
| 섬세한 기하학적 형태 | 유능한 후보자 | 꼼꼼히 검토하세요 | 꼼꼼히 검토하세요 |
| 착용 용도 | 응용 프로그램에 따라 다름 | 유능한 후보자 | 응용 프로그램에 따라 다름 |
| 절연 구조 | 강한 | 적합하지 않은 경우가 많습니다. | 유능한 후보자 |
| 고온 구조 부품 | 응용 프로그램에 따라 다름 | 유능한 후보자 | 유능한 후보자 |
전기적 절연 기능을 갖춘 반도체 설비는 GL30 등급을 충족할 수 있습니다.
열적으로 안정적인 기계식 가이드는 CA30으로 이어질 수 있습니다.
섬세한 모서리를 가진 복잡한 절연체는 450G에 더 적합할 수 있습니다.
디자인은 요구사항에서 시작하여 역으로 재료를 결정하는 방식으로 진행되어야 합니다.
자주 묻는 질문
PEEK 450G와 CA30의 차이점은 무엇인가요?
450G는 충전재가 없는 PEEK입니다. 450CA30은 탄소 섬유를 30% 함유하고 있습니다. CA30은 강성이 훨씬 높고 유동 방향 열팽창률이 낮으며, 450G는 신장률이 훨씬 크고 전기 저항이 훨씬 높습니다.
PEEK에서 GF30은 무슨 의미인가요?
GF30은 일반적으로 유리 섬유를 30% 함유한 PEEK를 나타냅니다. Victrex 450 제품군에서 여기서 논의하는 공식 등급은 450GL30입니다.
탄소 섬유 강화 PEEK가 유리 섬유 강화 PEEK보다 강도가 더 높은가요?
현재 Victrex 데이터에 따르면 450CA30은 450GL30보다 인장 탄성률이 더 높습니다. 하지만 단순히 "더 강하다"는 것만으로는 재료 선택에 충분한 근거가 되지 못합니다. 연성, 열팽창, 전기적 특성, 마모 및 실제 하중 조건 또한 중요한 요소이기 때문입니다.
유리섬유 강화 PEEK는 전기 절연체인가요?
Victrex는 현재 450GL30의 체적 저항률을 23°C에서 약 10¹⁶ Ω·cm로 표기하고 있습니다. 450CA30의 해당 값은 약 10⁵ Ω·cm입니다.
PEEK 등급 중 열팽창률이 가장 낮은 등급은 무엇입니까?
이 세 가지 등급 중에서 450CA30은 5ppm/K에서 143°C 미만의 가장 낮은 유동 방향 CLTE 값을 나타냅니다. 완제품의 치수 변화는 여전히 형상, 방향 및 구속 조건에 따라 달라집니다.
도면을 변경하지 않고 450G를 CA30 또는 GF30으로 교체할 수 있습니까?
교체 사항에 대해서는 엔지니어링 검토를 거쳐야 합니다. 보강재는 강성, 연신율, 열 반응, 밀도, 전기적 특성 및 가공성을 변화시킵니다.
결론: 기능에 맞는 필러를 선택하세요
PEEK 450G, CA30, GF30 중 어떤 소재가 더 적합한지는 부품의 기능적 요구 사항에 따라 달라집니다.
450G는 세 가지 재질 중 가장 높은 연성과 우수한 전기 절연성을 제공합니다. CA30은 가장 높은 강성과 가장 낮은 유동 방향 열팽창률을 자랑하지만, 전기적 특성은 면밀한 검토가 필요합니다. GF30 또는 450GL30은 강화된 강성과 우수한 전기 절연성을 갖춘 유용한 중간 형태의 재질입니다.
작동 부하, 온도 범위, 허용 열 변동, 전기 절연, 마모 조건, 접합 재료, 형상 및 소재 방향 등 모든 요소를 선택에 포함해야 합니다.
견적요청서(RFQ)에는 단순히 "PEEK"라고만 명시하는 것이 아니라 정확한 등급을 명시해야 합니다.
고가의 강화 PEEK 소재를 가공하기 전에 BOONA의 PEEK CNC 가공 서비스를 통해 CAD 파일, 주요 치수, 작동 조건 및 필요한 등급을 보내주시면 DFM 및 제조 가능성 검토를 진행해 드립니다.
