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열경화성 vs 열가소성: 정의 및 차이점

재료 과학의 혁신과 지속 가능성을 형성하는 중추적인 폴리머인 열경화성 수지와 열가소성 수지의 구별과 응용을 살펴보세요.
하이탑 / 블로그 / <a href="https://hitopindustrial.com/ko/열경화성-수지와-열가소성-수지의-차이점/" title="열경화성 vs 열가소성: 정의 및 차이점">열경화성 vs 열가소성: 정의 및 차이점

열경화성 수지와 열가소성 수지는 단량체의 화학적 연결에 의해 형성된 큰 분자인 중합체 종류입니다. 이 두 가지에 대해 이야기하면서 우리는 둘 사이에 여러 가지 유사점을 발견하게 되지만 특정한 차이점도 있습니다. '열가소성 물질'은 당시에는 흔한 이름이었습니다. 사출 성형 '열경화성'이 일어나기 전까지는 부품제조업에 종사했습니다.

열경화성 수지 및 수지, 함께 결합하면 플라스틱 제조 공정에서 금속 및 열가소성 수지에 대한 훌륭한 대안이 됩니다. 일부 공정이나 제품에는 특별히 열가소성 수지가 필요한 반면 다른 공정이나 제품에는 열경화성이 필요합니다. 둘 중 하나를 사용할 수 있는 제품/프로세스가 있습니다.

열경화성 수지 및 열가소성 수지: 정의

열경화성 수지와 열가소성 수지

이러한 폴리머를 더 잘 이해하려면 폴리머의 특성, 거동 및 고유한 특성을 연구해야 합니다. 여기서는 이에 대해 하나씩 자세히 논의해 본다.

열가소성 수지

열가소성 수지는 연화, 용융 및 다양한 모양으로 여러 번 재성형될 수 있는 폴리머입니다. 이러한 변화는 가열되면 고체에서 액체로, 냉각되면 액체에서 고체로 전환됩니다. 다재다능함으로 인해 사용 사례가 넓어집니다.

화학적으로 이들은 반 데르 발스 힘(van der Waals force)이라고 불리는 약한 분자간 힘에 의해 서로 결합되는 긴 사슬 폴리머를 구성합니다. 이것이 물질의 상태를 쉽게 변화시키는 이유입니다.

열가소성 수지의 특정 특성은 아래 표에 나와 있습니다.

녹는 점150°C(302°F) – 250°C(482°F) 이상(열가소성 수지에 따라 다름)
유연성대안보다 더 유연함
재활용성쉽게 재활용 가능
투명도투명하게 만들 수 있어요

열가소성 플라스틱의 예로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 등이 있습니다. 이들은 일반적으로 다음과 같은 산업에서 사용됩니다. 사출 성형, 자동차, 포장 및 건설. 

열가소성 플라스틱은 필요에 따라 쉽게 변형될 수 있습니다. 이들 중 일부는 탄력적으로 만들 수 있습니다. 자외선 그리고 불꽃. 가열되면 원래 형태로 돌아가는 형상 기억 열가소성 수지도 있습니다.

형상 기억 열가소성 수지

열경화성 수지

열경화성 수지(thermosets)는 성형하는 동안 화학 반응을 겪고 3차원 네트워크 구조를 생성하는 폴리머 종류입니다. 이는 모양이나 형태가 변하지 않는 가교 구조로 인해 열가소성 플라스틱과 구별됩니다. 열경화성 수지에서 가교는 재료의 기계적, 열적, 화학적 품질을 향상시킵니다.

가교 과정을 통해 열경화성 수지는 폴리머 사슬 사이에 공유 결합 웹을 생성합니다. 열이나 화학 촉매를 자주 사용하는 경화 과정에서 가교가 발생합니다.

경화 과정에는 일반적으로 열 에너지가 필요합니다. 일부 열경화성 경화제는 실온에서 경화될 수 있지만 다른 열경화성 경화제는 더 높은 온도가 필요할 수 있습니다. 경화하는 동안 화학적 개시제나 촉매를 적용할 수도 있습니다. 예를 들어 에폭시 수지는 아민계 경화제를 경화제로 사용하는데, 폴리벤족사진은 촉매 없이 경화되는 경우가 드물다.

열경화성 수지의 특정 특성은 다음과 같습니다.

  1. 열경화성수지는 일반적으로 고온을 견딜 수 있습니다. 
  2. 그들은 일반적으로 힘과 저항력으로 유명합니다.
  3. 화학물질이나 촉매는 구성에 큰 영향을 미치지 않습니다.
  4. 무거운 짐을 싣는 경우에도 그대로 유지됩니다.
  5. 열경화성 수지는 일반적으로 용매에 대한 내성이 있습니다.

몇 가지 인기 있는 열경화성 수지로는 에폭시 수지, 폴리우레탄, 페놀 수지, 멜라민 포름알데히드 등이 있습니다. 이들은 현재 다음과 같은 산업에서 사용됩니다. 항공우주, 자동차, 전자 등

가황고무는 열경화성 플라스틱으로 알려진 가장 강한 재료 중 하나입니다. 열경화성 수지의 일종인 멜라민-포름알데히드 수지는 멜라민 식기 생산에 사용됩니다.

열경화성 수지에는 여러 가지 이점이 있지만 몇 가지 문제점도 있습니다. 되돌릴 수 없고 재활용할 수 없습니다. 이들의 비생분해성 또한 주요 관심사이다. 또한 부서지기 쉬우므로 유연성이 필요한 경우 사용이 제한됩니다.

열경화성 수지 및 열가소성 수지, 정의

열경화성 수지와 열가소성 수지: 차이점

열가소성 수지와 열경화성 수지는 유사한 플라스틱 폴리머이지만 특정 베이스에 따라 비교할 때 크게 다릅니다. 여기서는 그 중 몇 가지를 설명하고 살펴보겠습니다.

녹는 점

열경화성 및 열가소성 수지와 같은 고분자의 녹는점은 이를 구별하는 중요한 기초입니다. 열에 따른 이들의 거동은 다양한 특성과 잠재적인 응용을 결정합니다.  

열경화성 플라스틱 또는 열경화성 플라스틱은 열을 견딜 수 있는 능력 때문에 그 이름이 붙여졌습니다. 열경화성 수지가 열에 반응하는 유일한 시기는 경화되거나 가교될 때입니다. 이러한 폴리머는 경화 후 가열에 전혀 영향을 받지 않습니다.

열가소성 수지는 융점이 낮아 열에 노출되면 성형 및 재성형이 가능합니다. 이는 이 물질의 재활용성을 높이는 데 도움이 됩니다. 고온에도 불구하고 기능성이 요구되는 분야에서는 적용이 제한됩니다.

미학

기능적 고려 사항 외에도 열가소성 플라스틱과 열경화성 플라스틱을 구별할 때 중요한 한 가지는 미적 측면입니다. 열경화성 수지는 공유 가교로 인해 단단하고 복잡한 표면을 가지고 있습니다. 이 복잡한 디테일은 자동차 및 가전제품과 같은 산업에서 지원 특성이 됩니다.

열경화성 수지에 색상을 추가할 수 있는 유일한 시간은 성형 전입니다. 색상이 금형에 직접 적용되어 페인트와 플라스틱 사이의 결합 형성이 더욱 촉진됩니다. 이 공정은 열경화성 수지에 박리, 균열 등에 대한 저항성을 제공합니다.

열경화성 수지는 저광택 및 고광택 마감에도 적합합니다. 페인팅된 열경화성 수지에는 로고와 같은 복잡한 디테일을 주입할 수 있는 기회도 제공됩니다.

반면에 열가소성 플라스틱은 다음을 제공합니다. 고품질 마감. 녹이고 모양을 바꾸는 능력은 미적 능력에 크게 기여합니다. 열가소성 수지는 기능성과 미적 아름다움의 완벽한 균형을 보여주기 위해 반복적으로 착색될 수 있습니다. 

열가소성 수지의 표면 마감은 압출 및 성형과 같은 다양한 기술을 통해 쉽게 변경할 수 있습니다. 3D 프린팅. 원하는 미적 결과에 따라 무광택 또는 광택 마감 처리에 적용할 수 있습니다. 또한 열가소성 수지의 투명성과 반투명성으로 인해 조명 기구, 전자 장치 및 안경 응용 분야에 완벽하게 적합합니다.

내식성

화학 처리 공장 등 다양한 산업이 부식으로 인해 막대한 비용을 지불해야 했던 것으로 추정됩니다. 열경화성수지는 그 구조로 인해 높은 내식성을 나타냅니다. 예를 들어, 에폭시 수지는 부식 방지가 요구되는 장소에서 코팅으로 사용됩니다.

고유한 강성은 부식 방지를 위해 유연성이 중요한 특정 장소에서는 우려의 원인이 될 수 있습니다. 또한 일부 열경화성 수지는 오랫동안 자외선에 노출되면 기능을 잃을 수 있어 실외 적용이 제한됩니다.

열가소성 수지에 관해 이야기하면 뛰어난 내구성과 유연성을 제공합니다. 이 요소는 파이프 및 탱크와 같은 장소에서 자동차에 적용을 가능하게 합니다. 예를 들어 폴리프로필렌과 PVC는 내부식성 특성 때문에 건설 업계에서 널리 사용됩니다.

열가소성 수지를 여러 곳에 사용할 수 있더라도 분자량, 화학적 조성 등의 요인이 성능에 영향을 미칠 수 있습니다. 일부 열가소성 플라스틱은 응력 균열이 발생하기 쉬우며 이는 궁극적으로 내부식성에 영향을 미칩니다. 화학, 해양, 석유 및 가스와 같은 산업에 적용할 경우 열경화성 수지가 더 나은 재료 선택입니다.

내구성

전자제품이나 자동차 같은 산업에서 폴리머의 사용을 논의할 때 내구성은 매우 중요합니다. 열경화성 수지와 열가소성 수지 모두 이러한 산업에 사용되지만 내구성이 다르기 때문에 다양한 분야에서 사용됩니다.

경화 후 열에 대한 무관심으로 인해 열경화성 수지가 더 강한 플라스틱 폴리머 중 하나가 됩니다. 이들의 공유 가교결합은 이러한 뛰어난 내열성을 선호하는 것입니다. 그것은 단순한 열이 아닙니다. 열경화성 수지는 또한 화학 물질에 대한 탁월한 내성을 보여줍니다.

열경화성 수지는 가벼우면서도 강도를 제공하고 견고합니다. 또한 탄소 및 유리 섬유와 같은 강화 재료를 지원합니다. 이는 화산 용암의 영향을 받지 않을 만큼 강력합니다.

열가소성 수지에 관해 이야기할 때 구조적 완전성은 열경화성 수지만큼 크지 않습니다. 또한 장시간의 UV 광선에는 안정성이 떨어지지만 UV 보호제를 추가할 수 있습니다. 내구성은 점진적인 마모로 인해 영향을 받을 수 있습니다.

열이나 화학물질에 대한 저항력이 극도로 높지는 않지만 특정 장소에서는 여전히 잘 작동합니다. 내구성은 충격 에너지를 흡수하고 분배하는 능력에 달려 있습니다. 열가소성 플라스틱은 주로 포장재, 소비재, 특정 종류의 자동차 재료에 적합합니다. 

기계적으로 이야기하면 모든 열경화성 수지가 폴리머로서 열가소성 수지보다 내구성이 더 좋다고 말할 수 있습니다.

사출 성형용 기계 및 매개변수

서로 다른 특성으로 인해 사출 성형에 대한 용도(둘 다 적합함)에는 사양이 다릅니다. 이 프로세스에는 서로 다른 기계가 필요하고 매개변수도 다릅니다.

열가소성 플라스틱을 고려하면 사출 압력이 높은 표준 스크류형 사출 성형기가 필요합니다. 또한 이러한 기계에는 플라스틱의 적절한 용융 및 흐름을 보장하기 위해 가열된 배럴과 금형이 모두 있어야 합니다.

반면 열경화성 수지에는 특수 이송 또는 압축 성형 기계가 필요합니다. 열가소성 수지에 비해 더 낮은 압력량을 사용합니다. 여기서는 경화 과정을 촉진하기 위해 금형만 가열합니다. 

매개변수에 있어서, 열가소성 플라스틱은 열경화성 플라스틱(각각 80~150°C, 10~50MPa)에 비해 높은 온도(150~300°C)와 압력(50~200MPa)을 사용합니다. 열가소성 사출 성형은 열경화성 사출 성형(몇 분에서 몇 시간)보다 훨씬 빠르게(10-30초) 이루어집니다. 이는 열경화성 수지가 경화되는 데 충분한 시간이 걸리기 때문에 발생합니다.

열경화성 수지 및 열가소성 수지: 응용 분야

열경화성 수지와 열가소성 수지는 그 자체의 장점으로 인해 놀라운 빛을 발합니다. 무엇을 어디에 사용해야 하는지에 대한 혼란을 정리해보자.

열경화성 수지

  • 자동차 산업: 열경화성 수지는 엔진 부품, 전기 절연체, 브레이크 패드 및 기타 자동차 부품에 사용될 수 있습니다. 탁월한 치수 안정성과 고온을 견딜 수 있는 능력으로 인해 후드 아래 응용 분야에 적합합니다. 
  • 전기전자 부문: 열경화성수지는 절연성이 우수하여 주로 전기전자 분야에 사용됩니다. 예를 들어, 에폭시 수지는 전자 응용 분야에 자주 사용됩니다.
  • 석유 및 가스 부문: 부식성 화학물질 노출, 고온 등 가혹한 환경은 석유 및 가스 분야의 일부입니다. 에폭시 코팅 및 복합 재료와 같은 열경화성 수지는 저장 탱크, 해양 구조물 및 파이프라인에 사용됩니다.
  • 의료 장비 및 기기: 의료 분야에서 사용되는 재료는 생체 적합성, 멸균 가능성, 반복적인 세척 및 소독 과정에 대한 내성이 필요한 경우가 많습니다. 열경화성 수지는 이러한 사양을 충족하며 다음과 같은 다양한 응용 분야에 사용됩니다. 장비 하우징 및 이식 장치.
  • 건물 및 인프라: 열경화성수지는 건축현장의 여러 곳에서 사용됩니다. 예를 들어, 복합재는 파이프라인, 건축 자재 및 교량 구성 요소에 활용됩니다.
열경화성 수지 및 열가소성 수지, 응용 분야

열가소성 수지

  • 포장 부문: 포장 부문에서는 비용 효율성과 유연성이 중요한 특성이므로 열가소성 수지가 선택됩니다. 쉽게 성형할 수 있기 때문에 폴리에틸렌, 폴리프로필렌과 같은 재료는 포장 필름, 병, 용기에 흔히 볼 수 있습니다. 또한 열가소성 플라스틱의 재활용성은 환경적으로 책임감 있고 지속 가능한 포장 옵션에 대한 관심이 높아지는 것과 잘 들어맞습니다.
  • 가전: 가전제품을 이야기할 때 심미성이 좋고 가벼운 소재에 대한 수요가 높습니다. 폴리카보네이트 및 ABS(아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌)와 같은 전기변색 폴리머는 전자 장치 생산에 주로 사용됩니다. 내구성은 민감한 내부 부품의 안전을 보장하며, 성형성은 정교한 설계를 가능하게 합니다.
  • 운송: 열가소성 플라스틱은 경량성, 우수한 내구성, 부식방지성 등의 특성을 갖고 있어 운송분야에 유용하게 활용됩니다. 대표적인 예로 자동차 렌즈와 후미등에 사용되는 폴리카보네이트(PC), 자동차 내장재와 대시보드에 사용되는 ABS 등이 있다.
  • 어린이 장난감: 다양한 어린이 장난감은 일반적으로 열가소성 플라스틱으로 만들어집니다. 성형성과 재활용성이 뛰어나 열가소성 수지가 이러한 목적에 적합합니다. 폴리에틸렌(PE)은 이러한 목적으로 사용되는 열가소성 물질입니다.
  • 스포츠 용품: 스포츠 용품 제조업체는 장비 및 장비 생산에 열가소성 수지를 사용하는 경우가 많습니다. 스포츠 용품, 헬멧, 보호용 패딩의 모든 경량 부품은 열가소성 소재입니다. 특정 성능 요구 사항에 맞게 재료 특성을 조정할 수 있는 능력 덕분에 열가소성 수지가 이상적인 선택이 되었습니다.
  • 섬유 및 의류: 합성섬유와 열가소성 수지로 구성된 직물은 섬유산업에 사용됩니다. 폴리에스터, 나일론, 스판덱스는 일반적으로 사용되는 열가소성 수지의 예입니다. 열가소성 섬유는 수분 흡수, 탄력성, 주름 저항성과 같은 특정 특성을 지닌 직물을 만들기 위해 용융 방사될 수 있습니다.
열가소성 수지, 응용

결론

열경화성 수지와 열가소성 수지 모두 고유한 장점과 단점을 가지고 있습니다. 그들은 특정 시기에 특히 유익한 고유한 특성을 가지고 있습니다.

이 두 폴리머를 개선하기 위한 다양한 연구가 진행 중입니다. 과학자들은 사탕수수나 옥수수 전분과 같은 지속 가능한 원료로부터 생분해성 열가소성 수지를 생산하기 위해 노력하고 있습니다. 이러한 물질은 석유에서 추출한 기존 열가소성 수지를 보다 환경 친화적으로 대체할 수 있습니다.

프로젝트의 특정 요구 사항과 원하는 품질에 따라 올바른 재료를 선택해야 합니다. 두 세계의 가장 좋은 측면을 통합하는 맞춤형 솔루션을 제공하는 하이브리드 소재의 생성은 기술이 발전함에 따라 이 두 범주 사이의 경계를 모호하게 만듭니다. 

열경화성 수지와 열가소성 수지 간의 역동적인 상호 작용은 여전히 재료 과학을 재편하고 있으며 지속 가능한 관행과 혁신에 영향을 미치고 있습니다. 자세한 내용은 우리의 서비스 그리고 비슷한 주제, 문의하기.

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