필러는 에 널리 사용됩니다 . 불포화 폴리에스테르 수지 가공 거동을 제어하고 제품 성능을 수정하며 재료 비용을 줄이기 위해 일반적인 충전재에는 탄산칼슘, 실리카, 석영, 알루미나 삼수화물, 활석, 점토 및 유리 미소구가 포함됩니다.
그러나 필러를 더 추가한다고 해서 항상 더 나은 제형이 생성되는 것은 아닙니다. 과도한 양은 수지 혼합을 어렵게 만들고 흐름을 감소시키며 공기를 가두어 유리 섬유 함침을 방해하고 완제품을 약화시킬 수 있습니다.
올바른 필러 시스템은 점도, 기계적 성능, 총 생산 비용이라는 세 가지 중요한 요소의 균형을 맞춰야 합니다. 이 기사에서는 필러가 이러한 각 특성에 어떤 영향을 미치는지, 그리고 제조업체가 적절한 필러 로딩을 결정할 수 있는 방법에 대해 설명합니다.
불포화 폴리에스테르 수지의 필러란 무엇입니까?
필러는 주조 또는 성형 전에 액체 수지에 분산된 고체 입자입니다. 선택한 재료에 따라 다음과 같은 용도로 사용될 수 있습니다.
수지 소비 감소
점도 증가
강성 또는 경도 개선
경화 수축 제어
치수 안정성 향상
밀도 수정
난연성 성능 지원
표면 외관 개선
충전재를 강화 섬유와 혼동해서는 안 됩니다. 유리 섬유는 주로 구조적 하중을 전달하는 반면, 미네랄 필러는 일반적으로 가공, 비용, 치수 안정성 또는 선택된 물리적 특성을 수정합니다.
SMC 및 BMC 응용 분야에서 전체 성형 화합물에는 불포화 폴리에스테르 수지, 충전제, 유리 섬유, 안료, 개시제, 이형제, 증점제 및 기타 첨가제가 포함될 수 있습니다.
일반적인 필러와 그 효과
| 필러가 |
점도에 미치는 영향 |
성능에 미치는 영향 |
비용 고려 사항 |
| 탄산칼슘 |
로딩에 따라 증가 |
경도 및 치수 제어를 향상시킬 수 있습니다. |
일반적으로 수지 소비를 줄이기 위해 사용됩니다. |
| 실리카 또는 석영 |
크게 증가할 수 있음 |
경도 및 압축 특성을 향상시킬 수 있습니다. |
입자 크기와 순도에 따라 다름 |
| 알루미나 삼수화물 |
일반적으로 점도가 증가합니다. |
난연성 성능을 지원할 수 있습니다. |
기능적 가치로 인해 더 높은 비용이 정당화될 수 있음 |
| 활석 |
흐름과 유변학을 수정합니다. |
강성과 안정성을 향상시킬 수 있습니다. |
상대적으로 경제적인 경우가 많음 |
| 중공형 미소구체 |
점도를 높일 수 있음 |
밀도를 낮추지만 일부 강도를 감소시킬 수 있음 |
높은 가격은 무게 절감으로 상쇄될 수 있습니다. |
표에 표시된 효과는 일반적인 경향입니다. 실제 결과는 입자 크기, 모양, 표면적, 로딩 수준, 분산 및 수지와의 호환성에 따라 달라집니다.
필러가 점도에 미치는 영향
점도는 일반적으로 불포화 폴리에스테르 수지에 충진제를 첨가한 후 가장 먼저 변화하는 특성입니다.
고체 입자는 액체 수지의 움직임을 제한합니다. 필러 로딩이 증가하면 입자가 더 가까워지고 더 강하게 상호 작용하여 제형이 더 두꺼워집니다.
관계가 항상 선형적인 것은 아닙니다. 낮은 필러 수준에서 약간의 증가는 중간 정도의 변화만 가져올 수 있습니다. 높은 로딩 수준에서 동일한 증가로 인해 점도가 급격히 상승할 수 있습니다.
과도한 점도는 다음과 같은 결과를 초래할 수 있습니다.
혼합 및 펌핑이 어려움
불완전한 금형 충전
보강재의 젖음 현상이 불량함
공기 포획
고르지 못한 필러 분포
처리 시간이 길어짐
표면 결함
높은 점도가 항상 바람직하지 않은 것은 아닙니다. 필러가 침전되는 것을 방지하고 수직 표면의 처짐을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다. 올바른 점도는 생산 공정에 따라 다릅니다.
입자 크기
미세한 입자는 같은 무게의 거친 입자보다 전체 표면적이 더 큽니다. 표면을 적시려면 더 많은 수지가 필요하므로 미세한 충전재는 점도를 더 강하게 증가시키는 경우가 많습니다.
미세한 입자와 거친 입자의 제어된 조합은 포장 효율성을 향상시킬 수 있습니다. 더 작은 입자는 큰 입자 사이의 공간을 차지하므로 때로는 제형을 지나치게 두껍게 만들지 않고도 더 많은 필러를 추가할 수 있습니다.
입자 모양
둥근 입자는 일반적으로 각진 입자, 벗겨지는 입자 또는 바늘 모양의 입자보다 더 쉽게 흐릅니다. 불규칙한 입자는 더 많은 저항을 생성하고 점도를 상당히 증가시킬 수 있습니다.
입자 모양은 강성, 표면 품질 및 내마모성에 영향을 미칠 수도 있습니다. 따라서 제조업체는 처리 성능과 최종 성능을 모두 평가해야 합니다.
온도 및 혼합
불포화 폴리에스테르 수지는 일반적으로 온도가 증가함에 따라 점성이 낮아집니다. 따라서 동일한 충전 제제가 여름과 겨울에 다르게 흐를 수 있습니다.
혼합 조건도 중요합니다. 불충분하게 혼합하면 덩어리가 남을 수 있고 지나치게 공격적으로 혼합하면 공기가 유입되어 재료 온도가 높아질 수 있습니다. 혼합속도, 칼날 디자인, 혼합시간, 첨가순서는 표준화되어야 한다.
Huake의 공식 HS-2250 제품 이미지는 수지, 포장 및 폴리에스터 콘크리트 응용 분야를 보여줍니다.
필러가 강도에 미치는 영향
강도에 대한 필러의 효과는 점도에 대한 효과보다 더 복잡합니다. 필러는 한 가지 특성을 향상시키면서 다른 특성을 감소시킬 수 있습니다.
강성과 경도
단단한 광물 입자는 경화된 폴리머 매트릭스의 변형을 제한할 수 있습니다. 따라서 적절하게 선택된 필러는 강성, 표면 경도, 압축 거동 또는 내마모성을 향상시킬 수 있습니다.
그러나 강성과 강도는 동일하지 않습니다. 제제는 더 단단해지고 더 단단해지는 동시에 더 부서지기 쉬워질 수 있습니다.
인장 및 굴곡 특성
수지는 충전재 표면에 젖어 접착되어야 합니다. 우수한 분산력과 적절한 수지-충진재 인터페이스는 재료를 통해 응력을 전달하는 데 도움이 됩니다.
호환성이 좋지 않으면 균열이 시작되는 약한 경계가 생길 수 있습니다. 응집된 필러 입자와 갇힌 공기도 응력 집중 지점으로 작용합니다.
과도한 로딩에서는 입자와 보강재를 효과적으로 결합할 수 있는 수지가 충분하지 않을 수 있습니다. 그 결과 인장강도, 신율, 내충격성, 굴곡강도 등이 저하될 수 있습니다.
미네랄 충전재는 구조용 FRP 제품의 유리섬유 보강재 대체물로 취급되어서는 안 됩니다.
충격 저항
다량의 경질 충전재를 사용하면 연신율이 감소하고 취성이 증가하는 경우가 많습니다. 이로 인해 구성 요소가 충격, 진동 또는 반복적인 하중에 더욱 취약해질 수 있습니다.
제품에 충격이나 피로가 발생하는 경우 제조업체는 깔끔한 수지 데이터에만 의존하기보다는 전체 경화된 제형에 대해 관련 테스트를 수행해야 합니다.
수축 및 치수 안정성
미네랄 필러는 수지 매트릭스와 같은 방식으로 경화 및 수축되지 않습니다. 반응성 수지의 일부를 안정적인 고체 재료로 교체하면 전반적인 경화 수축을 줄일 수 있습니다.
이는 폴리에스터 콘크리트, 주조 제품, SMC/BMC 부품 및 툴링 응용 분야에 유용합니다. 수축률이 낮으면 치수 정확성이 향상되고 뒤틀림이나 눈에 보이는 강화 패턴이 줄어듭니다.
그럼에도 불구하고 필러는 수축 제어의 한 부분일 뿐입니다. 수지 화학, 경화 속도, 성형 온도, 부품 두께, 로우 프로파일 첨가제도 결과에 영향을 미칠 수 있습니다.
필러가 비용에 미치는 영향
탄산칼슘과 같은 기본 미네랄 충전제는 종종 불포화 폴리에스테르 수지보다 킬로그램당 비용이 저렴합니다. 따라서 수지의 일부를 필러로 교체하면 직접적인 재료비를 줄일 수 있습니다.
이러한 접근 방식은 주조 제품, 인조석, 폴리에스터 콘크리트 및 성형 화합물에 일반적입니다.
예를 들어 Huake는 다음과 같이 설명합니다. HS-2250 불포화 폴리에스테르 수지는 폴리에스테르 콘크리트용으로 설계된 저점도 수지로, 높은 충전재 로딩을 지원하기 위한 충전재 습윤 특성을 갖습니다.
그러나 킬로그램당 가장 저렴한 배합으로 가장 저렴한 완제품을 생산할 수는 없습니다.
높은 필러 로딩의 숨겨진 비용
과도한 필러는 다음을 증가시킬 수 있습니다.
혼합 시간
에너지 소비
장비 마모
금형 충전 시간
공기 제거 요구 사항
표면 마무리
폐기 및 재작업
경질 미네랄 필러는 펌프, 믹서, 나사, 금형 및 절단 장비의 마모를 증가시킬 수 있습니다. 밀도가 높은 필러는 완성된 부품의 무게를 증가시키고 운송 또는 설치 비용을 증가시킬 수도 있습니다.
따라서 올바른 계산에는 수지와 필러의 가격뿐만 아니라 허용 가능한 제품당 총 비용도 포함되어야 합니다.
기능성 필러
일부 필러는 주로 비용 절감보다는 성능을 위해 선택됩니다.
알루미나 삼수화물은 적절하게 설계된 난연제 시스템에 통합될 수 있습니다. 중공형 미소구체는 제품 밀도를 감소시킬 수 있습니다. 특수 필러는 향상된 열적 거동, 표면 마감 또는 전기적 특성을 지원할 수도 있습니다.
이러한 필러는 일반 광물보다 비용이 많이 들 수 있지만 기능적 이점은 완제품이 중요한 성능 요구 사항을 충족하는 데 도움이 될 수 있습니다.
Huake의 공식 BMC 이미지에는 몰딩 컴파운드, 산업용 포장재 및 대표적인 성형 부품이 표시됩니다.
필러 로딩은 프로세스와 일치해야 합니다.
제조 공정에 따라 점도와 흐름 특성이 달라집니다.
폴리에스테르 콘크리트 또는 캐스팅 제제에는 상대적으로 많은 양의 미네랄 필러가 포함될 수 있습니다. 핸드 레이업 수지는 유리섬유 강화재를 적절히 적실 수 있을 만큼 유동성을 유지해야 합니다.
SMC 및 BMC 시스템에는 신중하게 제어된 유변학이 필요합니다. 성형하는 동안 재료는 열과 압력 하에서 흐르고, 복잡한 금형 형상을 채우고, 보강재를 전달하고, 경화 후 성공적으로 이형되어야 합니다.
화케의 벌크 몰딩 컴파운드 는 수지, 미네랄 필러, 유리 섬유, 개시제, 이형제, 증점제 및 가공 보조제를 함유한 컴파운드로 설명됩니다. 따라서 그 성능은 전체 제제의 균형에 따라 달라집니다.
충전된 수지 제제를 최적화하는 방법
1. 요구 성능 정의
목표 점도, 강도, 강성, 충격 저항, 수축, 밀도, 표면 품질 및 환경 저항을 결정합니다.
2. 적절한 수지를 선택하십시오
의도한 공정과 충전제 충전재에 맞게 설계된 불포화 폴리에스테르 수지를 선택하십시오. 초기 점도가 낮으면 필러 함량이 높아질 수 있지만 경화 및 기계적 성능도 고려해야 합니다.
3. 필러 품질 관리
입자 크기, 모양, 수분 함량, 순도, 색상, 표면 처리를 확인하세요. 필러 배치 간의 차이로 인해 점도와 성형 동작이 변경될 수 있습니다.
4. 여러 로딩 수준 테스트
다양한 충전제 함량으로 제어된 배치를 준비합니다. 제품과 관련된 점도, 겔화 시간, 경화 품질, 수축 및 기계적 특성을 측정합니다.
5. 생산 시험 실시
실험실 테스트에서는 모든 공장 조건을 재현할 수 없습니다. 시험에서는 실제 혼합기, 보강재, 금형, 온도 및 생산 주기를 사용해야 합니다.
6. 총 비용 계산
자재 소비, 노동, 에너지, 장비 마모, 주기 시간, 운송, 불량품 및 마무리를 포함합니다. 가장 낮은 신뢰성의 총 비용으로 필요한 성능을 제공하는 제제를 선택하십시오.
피해야 할 일반적인 실수
제조업체는 다음을 피해야 합니다.
모든 물질은 안전보건자료에 따라 취급되어야 합니다. 적절한 환기, 보호 장비 및 먼지 제어 절차가 필요합니다.
결론
충전재는 불포화 폴리에스테르 수지의 점도, 강도 및 비용에 큰 영향을 미칠 수 있습니다.
필러 함량을 늘리면 일반적으로 점도가 높아지고 수지 소비가 줄어듭니다. 적절한 필러는 강성, 경도, 치수 안정성 또는 기능적 성능을 향상시킬 수 있습니다. 필러가 과도하거나 제대로 분산되지 않으면 흐름이 줄어들고, 공기가 갇히고, 수지-필러 인터페이스가 약해지고, 최종 제품이 부서지기 쉽습니다.
가장 좋은 제제는 가장 높은 충전제 함량을 함유한 제제가 아닙니다. 이는 필요한 특성을 달성하고 일관되게 처리하며 허용 가능한 완제품당 최저 총 비용을 제공하는 제품입니다.
제조업체는 수지, 필러, 보강재, 경화 시스템 및 생산 조건을 하나의 완전한 시스템으로 평가해야 합니다. 실험실 테스트와 그에 따른 전체 규모 시험은 적절한 필러 수준을 결정하기 위한 가장 신뢰할 수 있는 기초를 제공합니다.
