재가공 가능 열경화성 및 열가소성 에폭시: 복합소재의 새로운 개척지

열경화성인가 열가소성인가? CompositesWorld가 발행하는 기사를 조사할 때 자주 받는 질문입니다. 특정 복합재 응용 분야가 많은 열경화성 수지에 내재된 높은 기계적 특성을 활용하는지, 아니면 열가소성에서 얻는 용접성, 성형성, 재활용성을 활용하는지? 소수 혁신 기업들 덕분에 많은 응용 분야에 대한 답이 점점 더 "둘 다"가 되고 있습니다. 재가공 가능 열경화성이 열경화성과 열가소성 특성을 결합해 시장에서 자신을 입증하고 있기 때문입니다. 이 분야의 현재 주요 경쟁자들을 소개합니다.

열경화성 같은 열가소성

아르케마(Arkema, 프랑스 콜롱브 및 미국 펜실베이니아 킹오브프러시아)의 일리움(Elium) 액체 열가소성 수지는 2014년 출시되었습니다. 시장에 처음 나왔다고 보고되며, 일리움은 열가소성 수지(열성형 가능, 용접 가능, 재활용 가능)이면서 열경화성 수지처럼 높은 기계적 특성을 보이고 기존 열경화성 수지 제조 공정과 호환됩니다.

회사는 인퓨전, 레진 트랜스퍼 몰딩(RTM), 습식 압축 몰딩 전용 세 가지 일리움 변형을 출시했습니다. 일리움은 펄트루전에도 적합하다고 합니다. 예시 응용 분야: 풍력 터빈 블레이드, 콘크리트 보강, 창 프로파일. 아르케마는 자동차, 항공우주, 스포츠 용품 시장에서도 잠재력 있다고 말합니다.

영국 솔즈베리 소재 세센스(Cecence)가 열가소성 에폭시 제품군, K-시리즈를 개발했습니다. 프리프레그 K_플레이트 세미프레그, 코일러블 K-로드, K-칩 몰딩 컴파운드로 제공. 이 소재는 열가소성 수지에 에폭시 성분이 끝단에 결합된 것으로 설명됩니다.

사진: 세센스

전통적 열가소성과 달리 K-시리즈 수지는 상대적으로 낮은 점도를 가져 열경화성처럼 다양한 섬유에 균일한 수지 분포와 에폭시 파이버 사이징 호환성 가능. K-시리즈 제품들은 열경화성처럼 쉽게 도장되고 접착 본딩됩니다. 일반 열가소성처럼 완제품 재성형 가능하고, 강하고 에너지 흡수적이라고 합니다.

응용 분야: 철도용 가공선 설비(OHLE) 시스템, 자동차, 건설 분야 시연기 및 기타 프로젝트. 회사는 소음 저감과 재활용성 개발을 핵심 추가 개발 영역으로 꼽습니다.

열가소성 같은 열경화성

사진: 말린다(Mallinda)

2014년부터 개발 중인 말린다(Mallinda, 미국 콜로라도 덴버)의 비트리머(vitrimer) 수지는 2011년 처음 명명된 재가공 가능 열경화성 유형의 산업화입니다. 회사가 수지 화학 내 고도로 안정적이지만 재구성 가능한 이미나이드 탄소-질소 이중 결합 네트워크 개발을 통해, 비트리머는 가열 시 열가소성처럼 재성형·재가공 가능하고 열경화성처럼 경화·가교 가능합니다. 비트리머에 내재된 가역적 화학 덕분에 경화된 소재도 온화한 조건에서 탈중합되어 섬유에서 분리 가능.

다른 반복 개발 중인 말린다의 첫 두 비트리머 변형: 스포츠 용품용 비트리맥스 T60(Vitrimax T60), 자동차, 풍력, 산업 구조물용 표준 구조용 에폭시 드롭인 교체용 비트리맥스 T130(Vitrimax T130).

미국 미시간 로미오 소재 L&L 프로덕츠(L&L Products)가 재성형 가능 에폭시 기반 접착 필름 T-링크 필름(T-Link Film)을 배합했는데, 에폭시 접착 이점에 엔지니어링 열가소성의 재활용성, 수리성, 성형성 결합한다고 합니다. T-링크 필름은 전통적 열가소성 접착 필름 대비 고성능이라고 하며, 지저분하고 시간 많이 드는 액체 에폭시 대체 솔루션 역할도 합니다. 제품은 최근 L&L의 L-F610 열가소성 에폭시 접착 필름 리브랜딩으로, 필름, 수지, 코팅 얀 형태로 제공.

마지막으로, 시데텍(CIDETEC, 스페인 산세바스티안) 주도 11개 회원 유럽 에어폭시(Airpoxy) 컨소시엄의 주요 목표는 에폭시 기반 복합재 개발로 항공우주 시장 복합 부품 생산·유지보수 비용 절감. 열성형 가능, 수리 가능, 본딩 가능, 에폭시 기반 복합재 개발.

에어폭시(Airpoxy)라고 불리는 새 제품군은 컨소시엄이 "스마트 에폭시"라고 부른 것에서 개발되었는데, 열경화성 수지가 가역적 동적 화학 결합을 보여 열경화성의 섬유 함침 능력과 안정성 유지하면서 열가소성의 재가공성, 수리성, 재활용성 추가. 현재 에어폭시 사용 항공기 패널 시연기들이 기술 검증 중.