각 재료와 소재들도 용도에 맞게 만들어져야 그 활용이 제대로 이루어진것이라 할 수 있습니다.
이렇게 만들어지는 과정을 성형이라고 하며, 성형법은 대표적으로 두가지로 나뉩니다.
- 중간재 활용법: 재료와 소재를 플라스틱과 일정한 비율로 혼합한 뒤 응용하기 편한 형태의 중간재로 만들어 활용.
- 직접성형법: 중간재를 사용하지 않고 탄소섬유와 플라스틱을이 직접 혼합돼 그 자체로 복합재 부품을 만드는 방법.
직접성형법은 중간과정이 없기에 경제적이지만, 각 재료 비율 편차와 물성 유지, 모양의 다양화 구현이 어렵다는 한계가 있어 중간재를 활용한 성형법이 안정적인 방법으로 사용되고 있습니다.
이러한 중간재 활용법에서 꼭 필요한 중간재를 프리프레그 라고 합니다.
기지재 라고도 하지요.
그럼 중간재의 역할을 하는 프리프레그에는 어떤 종류가 있을까요.
오늘은 프리프레그 종류에 대해 알아보도록 하겠습니다.
1. 에폭시 수지
에폭시 수지는 소재와의 접착성이 뛰어납니다. 뛰어난 접착성이라는 특성은 다른 소재와의 결합력을 강화시켜주어 부품의 강도와 내구성을 향상시킵니다. 접착성은 부품의 조립, 제조등의 과정에서도 매우 중요한 역할을 하고 있어 복합재료 외에 거의 모든 공업기술에서 중요하게 사용되는 소재중 하나로 꼽힙니다.
2. 페놀
페놀 수지는 오랜 기간 동안 안정성을 유지하며 부품의 내구성을 향상시킵니다. 부품의 수명을 연장시킨다는 장기적 장점이 있습니다.
1. 내열성과 내화학성
페놀 수지는 고온 및 고압 조건에서 안정적으로 작동할 수 있는 내열성을 가지고있어 프리프레그가 고온 가열로 경화되는 과정에서도 안정성을 유지하여 부품의 내구성을 향상시킵니다.
또한 페놀 수지는 다양한 화학 물질에 대한 내화학성을 가지고 있어, 화학적 노출에도 강하게 견딜 수 있습니다.
화학 산업이나 극한 환경에서 사용되는 부품에도 유용합니다.
2. 낮은 연소성
페놀 수지는 높은 내화학성과 내열성을 제공하면서도 낮은 연소성으로 화재 안전성을 향상시키는 데 도움이 됩니다.
프리프레그 부품은 화재 발생 시 빠른 확산을 방지할 수 있습니다.
3. 전기 절연성
전기 절연성이 뛰어나 전기 및 전자 부품 제조시, 전기적으로 안전한 소재로 사용되며, 전기 장치에서 발생하는 잠재적인 문제를 방지합니다.
4. 강도와 경량성
뛰어난 기계적 강도를 가지고 있으며, 프리프레그로 제조된 부품은 경량이면서도 강한 내구성으로 다양한 산업 분야에서 경량화 및 강도 강화 부품을 제조하는 데 사용됩니다.
5. 다양한 형태로 가공 가능
페놀 수지를 사용하여 제조된 프리프레그는 다양한 형태로 가공할 수 있습니다. 이는 부품 제조 과정에서 디자인 자유도를 높이고 복잡한 형태의 부품을 만들 수 있게 해줍니다.
6. 내구성과 긴 수명
비스말레이미드
비스말레이미드는 고급 복합 소재 및 고온 고강도 응용 분야에서 널리 사용되며, 비스말레이미드 수지를 사용하는 프리프레그는 고온, 고강도, 내구성, 전기 절연성 등 다양한 우수한 소재 특성을 결합하여 부품의 성능을 향상시키며 안정성을 제공합니다.
1. 고온 안정성
뛰어난 고온 안정성을 가지고 있습니다. 높은 온도에서도 안정적으로 작동하며, 이러한 특성은 고온 환경에서 사용되는 부품 및 구조물에 이상적입니다. 대표적으로 항공 우주 산업에서 제트 엔진 부품, 열 방호 패널, 로켓 부품 등의 고온 응용에 사용됩니다.
2. 우수한 기계적 특성
기계적 강도와 내구성으로 프리프레그로 제조된 부품은 강도 요구 사항을 충족하면서도 충격 및 응력에 대한 우수한 저항력을 가집니다.
3. 낮은 가스 방출 및 저희성
가열 및 경화 과정에서 낮은 가스 방출과 저희성(low outgassing) 특성을 가지고 있습니다. 고진공 환경 또는 미세한 입자가 민감한 분야에서 더욱 활용될 수 있습니다. 위성 및 우주선 부품에 사용되며, 가스 방출을 최소화하여 부품 내부에 가스가 축적되는 것을 방지합니다.
4. 우수한 전기 특성
전기 절연체로 사용하기에 적합한 특성을 가지고 있습니다. 전기 및 전자 부품 제조에 필요한 소재 특성 중 하나이며, 전기 절연체로 사용되는 부품에서 전기적 안정성을 제공합니다.
5. 다양한 형태로 가공 가능
다양한 형태로 가공할 수 있는 유연함이 있어 디자인 자유도를 높이고 복잡한 형태의 부품을 만들 수 있습니다.
6. 내부 소음 및 진동 제어
내부 소음 및 진동을 제어하는 데 효과적으로 항공기와 자동차와 같은 분야에서 소음 및 진동을 관리하는 데 중요한 역할을 합니다.
시아네이트 수지
시아네이트 수지 역시도 고온 안정성, 저가스 방출, 우수한 전기적 특성, 기계적 강도 및 내구성 등 그 물성이 타 수지와 대부분 비슷하나,낮은 수분 흡수라는 특이성이 있습니다.
낮은 수분 흡수 특성은 습기가 부품 내로 흡수되는 것을 방지하고, 부품의 무게 증가나 물리적 손상을 방지해 부품의 내구성을 향상시키는 역할을 합니다.
고기능, 고성능 재료들은 특수성으로 인해 활용되는 분야역시도 특수하고 민감한 분야가 많기에 낮은 수분 흡수력은 완제품, 재료로 완성되었을 때 안정성에 좋은 영향을 줍니다.
열가소성 수지
열가소성 수지는 고온에서 경화되며, 이 과정에서 크로스링크 네트워크를 형성하여 부품을 더 강하고 내구성 있는 것으로 만듭니다. 이러한 특성은 기계적 강도와 내구성이라는 물성을 가질 수 있게 합니다.
이러한 물성을 바탕으로 제작된 재료와 부품들은 고온에서도 안정성, 응력, 부식, 충격등에 강한 저항력을 가져 제품의 내구성을 향상시키는데 도움을 줍니다.
오늘은 프리프레그 종류에 대해 알아보았는데요, 다양한 종류에서도 비슷한 물성도 확인할 수 있었습니다.
오늘의 내용이 여러분의 궁금증 해소에 도움되었길 바랍니다.
감사합니다.