항공기 복합재 열경화성, 열가소성 비교 (Cross Link)

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항공기에서 무게 대비 성능이 중요해지면서 비강성, 비강도가 좋은 복합재가 점점 더 중요해지고 있습니다. 복합재(Composite material) 중 많이 사용되는 열 가소성(thermoplastic)과 열경화성(thermoset)을 비교, 정리해 보았습니다. 

열경화성 복합재 (Thermoset)

열경화성 복합재는 재료가 가열되어 고분자 간의 크로스링크가 형성되는 중요한 특징이 있습니다. 복합재의 분자 구조가 크로스링크를 통해 견고하게 고정되며, 열에도 안정성을 유지합니다. 따라서 Thermoset은 고온에 강하고 고강도, 내열성, 내부식성 등 좋은 특성을 가지고 있어 항공, 자동차 및 전기, 전자 산업 등 고성능 복합재를 이용하는 곳에서 사용됩니다.

 

열가소성 복합재 (Thermoplastic)

반면, 열가소성 복합재은 크로스링크가 아니라 정전기적 결합(반데르발스 결합)으로 상대적으로 약한 결합이 특징입니다.  가열되면 녹아서 성형 가능한 상태가 되어 제조 및 가공 과정에서 유연성이 좋아 자동차 부품, 패키징, 가전제품, 의료 기기 등 다양한 분야에서 사용됩니다.

 

복합재 선정

이처럼 복합재의 종류는 사용 용도에 따라 달라지는데 고정성과 유동성에 따라 용도가 달라지게 됩니다. Thermoset은 성형 후에도 크로스링크가 유지되기 때문에 재료의 형태나 크기를 변경하는 것이 어렵지만 Thermoplastic은 성형 후에도 재료의 형태나 크기를 변경할 수 있습니다.

 

또한 Thermoset은 보통 Autoclave라는 기계에서 진공상태, 압력과 고온 환경에서 생성되며 긴 시간과 열과 압력이 필요합니다. 반면, Thermoplastic은 일반적으로 낮은 열과 압력을 사용하여 빠르고 쉽게 생산할 수 있습니다. Thermoset과 Thermoplastic은 복합재에서 고유 특성, 성형 가능성, 제조 및 가공 과정에서 차이가 있고 원하는 특성에 따라 적절하게 선택하는 것이 중요합니다.