불포화 폴리에스테르 수지와 에폭시 수지는 복합재 제조에 널리 사용되는 두 가지 열경화성 재료입니다. 둘 다 유리 섬유와 결합하여 가볍고 내구성이 뛰어난 제품을 생산할 수 있지만 비용, 경화 화학, 접착, 수축 및 가공 요구 사항이 크게 다릅니다.
일반적으로 불포화 폴리에스테르 수지가 선호되는 경우가 많습니다. 비용 효율적이고 대량 생산이 가능한 FRP 생산에는 에폭시 수지는 강력한 2차 결합, 낮은 경화 수축 또는 까다로운 구조적 성능이 필요할 때 더 일반적으로 선택됩니다.
그러나 어느 레진도 모든 프로젝트에 최선의 선택은 아닙니다. 이 가이드에서는 주요 특성을 비교하고 응용 분야에 적합한 재료를 선택하는 방법을 설명합니다.
불포화 폴리에스테르 수지란 무엇입니까?
UPR이라고도 알려진 불포화 폴리에스테르 수지는 일반적으로 스티렌과 같은 반응성 희석제와 함께 공급되는 열경화성 수지입니다. 권장 개시제를 첨가한 후 수지는 가교 반응을 거쳐 액체에서 단단한 고체로 변합니다.
UPR은 유리섬유 강화 플라스틱(FRP)을 제조하기 위해 유리섬유 강화재와 함께 널리 사용됩니다. 제형에 따라 핸드레이업, 스프레이업, 캐스팅, 인발성형, 레진 트랜스퍼 성형, 시트 성형 컴파운드, 벌크 성형 컴파운드 등으로 가공할 수 있습니다.
일반적인 응용 분야에는 보트, 자동차 패널, 냉각탑, 위생 용품, 파이프, 탱크, 건축 패널 및 복합 금형이 포함됩니다.
불포화 폴리에스테르 수지는 광범위한 재료 범주라는 점을 기억하는 것이 중요합니다. 범용, 이소프탈산, DCPD, 툴링, 난연성 및 저스티렌 방출 등급은 다양한 응용 분야에 맞게 설계되었습니다.
Huake Polymer의 공식 HS-243PTF 제품 페이지에 표시된 불포화 폴리에스테르 수지 샘플.
에폭시 수지란 무엇입니까?
에폭시 수지는 일반적으로 수지와 호환 가능한 경화제로 구성된 2성분 시스템으로 공급됩니다. 두 성분이 지정된 비율로 혼합되면 반응하여 고도로 가교된 고체 물질을 형성합니다.
에폭시 시스템은 일반적으로 구조용 복합재, 접착제, 보호 코팅, 탄소 섬유 부품, 해양 수리 및 정밀 툴링에 사용됩니다. 이는 기존의 경화된 표면에 대한 강력한 접착이 필요할 때 특히 유용합니다.
에폭시 수지는 에폭시 비닐 에스테르 수지와 혼동되어서는 안됩니다. 비닐 에스테르는 에폭시 기반 구조로 제조될 수 있지만 일반적으로 불포화 폴리에스테르 수지와 유사한 메커니즘을 통해 경화됩니다. 기존 에폭시는 별도의 수지와 경화제 반응을 사용합니다.
불포화 폴리에스테르 수지 vs 에폭시 수지
| 계수 |
불포화 폴리에스테르 수지 |
에폭시 수지 |
| 경화 시스템 |
일반적으로 과산화물 시작 |
특정 경화제를 혼합한 수지 |
| 재료비 |
일반적으로 낮음 |
일반적으로 더 높음 |
| 2차 접착 |
경화된 표면에 더 제한적 |
일반적으로 더 강함 |
| 경화수축 |
일반적으로 더 높음 |
일반적으로 낮음 |
| 생산 적합성 |
비용 효율적인 FRP 제조 |
구조적 라미네이팅 및 접착 |
| 처리 속도 |
신속한 생산에 적합한 경우가 많습니다. |
제제 및 경화제에 따라 다름 |
| 일반적인 강화 |
주로 유리섬유 |
유리 섬유 및 탄소 섬유 |
| 주요 이점 |
생산경제 |
접착력 및 치수 제어 |
1. 경화과정
UPR과 에폭시 수지는 서로 다른 화학 반응을 통해 경화됩니다.
불포화 폴리에스테르 수지는 일반적으로 과산화물 개시제가 필요합니다. 일부 제품은 사전 승격 등급으로 공급되는데, 이는 이미 생산 과정에서 가속기 시스템이 추가되었음을 의미합니다. 겔화 시간은 수지 온도, 작업장 온도, 개시제 유형 및 승인된 개시제 투여량에 따라 영향을 받을 수 있습니다.
에폭시 수지는 정확한 혼합 비율로 호환되는 경화제가 필요합니다. 추가 경화제를 첨가하는 것은 경화를 가속화하는 신뢰할 수 있는 방법이 아닙니다. 비율이 부정확하면 경화가 불완전하고 최종 성능이 저하될 수 있습니다.
두 시스템 모두 작업 시간, 겔화 시간, 탈형 시간 및 완전 경화 단계가 서로 다릅니다. 단단하게 느껴지는 부품은 의도한 특성에 도달하기 전에 추가 경화가 필요할 수 있습니다.
제조업체는 공급업체 승인 없이 경화 시스템을 조정하기보다는 항상 기술 데이터 시트를 따라야 합니다.
2. 비용 및 생산 효율성
불포화 폴리에스테르 수지는 일반적으로 에폭시 수지보다 경제적입니다. 이것이 중대형 FRP 제조에 널리 사용되는 이유 중 하나입니다.
UPR은 수지, 보강재, 금형, 경화 시스템이 적절하게 조화를 이룰 때 효율적인 생산을 지원할 수 있습니다. 원자재 비용을 통제하면서 일관된 생산량이 필요한 기업에 적합한 경우가 많습니다.
에폭시 수지는 일반적으로 비용이 더 많이 들고 더 정확한 비율이 필요하거나 더 긴 경화 기간이 필요할 수 있습니다. 그러나 결합 또는 치수 성능이 실패를 방지하고 재작업을 줄인다면 더 높은 재료 가격이 정당화될 수 있습니다.
구매 가격만으로 선택을 결정해서는 안 됩니다. 제조업체는 다음을 포함하여 허용 가능한 각 완성 부품의 총 비용을 계산해야 합니다.
원자재 및 소모품
노동 요건
금형 점유
가열 또는 후경화
마무리 및 검사
폐기 및 재작업
가격이 낮은 수지는 허용할 수 없는 거부율이 발생하면 경제적이지 않습니다. 마찬가지로, 자격을 갖춘 UPR이 이미 제품 요구 사항을 충족하는 경우 값비싼 에폭시를 사용하면 이점이 거의 없을 수 있습니다.
3. 접착 및 보수 성능
특히 2차 접착력의 차이가 중요합니다.
이미 경화된 표면에 새로운 수지를 도포할 때 2차 결합이 발생합니다. 이는 복합 부품의 수리, 보강 및 조립에서 흔히 발생합니다.
UPR은 적절하게 설계된 라미네이트를 원래 제조하는 동안 우수한 성능을 발휘합니다. 그러나 오래되고 완전히 경화된 복합레진에 대한 접착력은 더 제한적일 수 있습니다.
에폭시 수지는 일반적으로 적절하게 준비된 유리 섬유, 목재, 금속 및 기타 경화된 기판에 접착하는 데 더 적합합니다. 이것이 구조적 수리를 위해 자주 선택되는 이유입니다.
표면 준비는 여전히 중요합니다. 먼지, 습기, 기름, 부적절한 샌딩 또는 불량한 기술로 인해 두 시스템 중 하나가 실패할 수 있습니다.
새로운 성형 FRP 부품의 경우 UPR이 더 경제적인 선택일 수 있습니다. 기존의 경화된 구조를 수리하거나 접착하는 경우 에폭시를 더 고려할 가치가 있는 경우가 많습니다.
4. 기계적 성능
에폭시가 항상 불포화 폴리에스테르 수지보다 강하다고 말하는 것은 오해의 소지가 있습니다.
복합 부품의 성능은 다음을 포함한 전체 라미네이트 시스템에 따라 달라집니다.
수지 제제
보강 유형
섬유 배향
섬유질 함량
라미네이트 두께
무효 내용
경화 조건
작동 온도
적절한 UPR을 사용하여 잘 생산된 유리섬유 라미네이트는 제대로 제조되지 않은 에폭시 라미네이트보다 성능이 뛰어납니다.
'더 강하다'는 의미도 정의되어야 합니다. 인장 강도, 굽힘 강도, 충격 저항, 피로 저항, 신율 및 층간 강도는 다양한 성능 특성을 나타냅니다.
제품을 비교할 때는 유사한 테스트 방법과 경화 조건에서 생성된 데이터를 사용하십시오. 한 재료의 순수 수지 강도를 다른 재료의 강화 적층 강도와 직접 비교하지 마십시오.
5. 경화수축 및 치수안정성
기존 UPR은 일반적으로 에폭시보다 경화 중에 더 많은 수축을 경험합니다. 구성요소와 공정에 따라 이는 뒤틀림, 내부 응력, 치수 변화 또는 눈에 보이는 섬유 패턴의 원인이 될 수 있습니다.
일반적으로 에폭시의 경화 수축률이 낮기 때문에 엄격한 공차가 필요한 정밀 툴링 및 부품에 유용할 수 있습니다.
그러나 특수 UPR 제제는 수축을 제어할 수 있습니다. Huake 폴리머의 HS-243PTF 로우 프로파일 제어 툴링 불포화 폴리에스테르 수지는 복합 금형 생산 및 수축 제어를 위해 설계되었습니다.예를 들어
이는 한 수지 계열의 모든 제품이 동일한 방식으로 작동한다고 가정하는 대신 특정 등급을 비교해야 하는 이유를 보여줍니다.
6. 가공 및 표면 마감
수지 시스템을 변경하기 전에 처리 요구 사항을 고려해야 합니다.
강화 사이징, 잘린 가닥 매트 바인더, 코어 재료, 이형제, 겔코트 및 페인트는 선택한 수지와 호환되어야 합니다. 스티렌 함유 폴리에스테르 시스템용으로 설계된 재료는 에폭시와 자동으로 작동하지 않을 수 있습니다.
점도 역시 생산 방식에 적합해야 합니다. 핸드 레이업용 레진은 레진 주입에 필요한 흐름 특성을 갖지 못할 수 있습니다. 저점도 수액 레진은 수직 표면에서 제어하기 어려울 수 있습니다.
UPR은 매력적인 성형 표면을 생성하기 위해 확립된 폴리에스테르 겔코트 시스템과 함께 널리 사용됩니다. 에폭시도 고품질 마감을 제공할 수 있지만 프라이머, 페인트, 겔코트의 호환성을 확인해야 합니다.
한 수지 제품군에서 다른 수지 제품군으로 변경할 때 제조업체는 액상 수지만 교체하기보다는 전체 생산 시스템을 검토해야 합니다.
Huake Polymer의 공식 툴링 수지 페이지에 표시된 복합 쌍동선은 일반적인 해양 FRP 응용 분야를 나타냅니다.
7. 물, 화학, 내열성
두 수지 제품군 모두 유용한 환경 저항성을 제공할 수 있지만 성능은 제형에 따라 다릅니다.
가끔 비에 노출되는 제품은 따뜻한 물에 지속적으로 담가져 있는 탱크와 동일한 요구 사항을 갖지 않습니다. 화학적 성능은 화학물질 유형, 농도, 온도 및 노출 시간에 따라 달라집니다.
내열성은 신중하게 평가되어야 합니다. 기술 데이터 시트의 열변형 온도 또는 유리 전이 온도는 연속 작동 한계로 자동 처리되어서는 안 됩니다.
까다로운 환경의 경우 구매자는 공급업체에 완전한 서비스 조건을 제공해야 합니다. 장기적인 실패로 인해 심각한 기술적 또는 재정적 결과가 발생할 경우 자격 테스트가 필요할 수 있습니다.
어떤 수지를 선택해야 할까요?
다음과 같은 경우에 불포화 폴리에스테르 수지를 선택하십시오:
새로운 성형 FRP 제품을 생산하고 있습니다.
재료비는 중요한 고려사항이다
중간 또는 대량 생산이 필요합니다.
핸드 레이업, 스프레이업, 몰딩, 캐스팅 등이 사용됩니다.
보강재와 겔코트는 폴리에스테르와 호환됩니다.
적절한 UPR 등급이 요구되는 성능을 충족합니다.
UPR은 일반적으로 보트, 자동차 패널, 위생 도기, 냉각탑, 파이프, 탱크 및 일반 유리 섬유 부품에 대해 고려됩니다.
다음과 같은 경우에 에폭시 수지를 선택하십시오:
일반적인 응용 분야에는 구조 수리, 접착 어셈블리, 고성능 복합 부품 및 정밀 구조가 포함됩니다.
자주 묻는 질문
에폭시는 항상 불포화 폴리에스테르 수지보다 낫습니까?
아니요. 에폭시는 더 나은 2차 접착력과 낮은 수축률을 제공하는 반면, UPR은 보다 경제적이고 효율적인 생산을 제공할 수 있습니다. 더 나은 재료는 용도에 따라 다릅니다.
경화된 폴리에스테르 위에 에폭시를 도포할 수 있습니까?
적절한 에폭시는 적절하게 세척, 건조 및 기계적으로 준비된 폴리에스테르 라미네이트에 접착할 수 있는 경우가 많습니다. 공급자의 수리 절차를 따라야 합니다.
UPR과 에폭시를 혼합할 수 있나요?
결합된 시스템이 구체적으로 공식화되고 검증되지 않는 한 혼합해서는 안 됩니다. 그들의 경화 메커니즘은 다릅니다.
보트에는 어떤 수지가 더 좋나요?
UPR은 새로운 유리섬유 보트 부품을 경제적으로 제조하는 데 널리 사용됩니다. 에폭시는 일반적으로 구조적 접착, 고성능 라미네이트 및 수리용으로 선택됩니다.
결론
불포화 폴리에스터 수지와 에폭시 수지 사이의 선택은 어느 하나의 재료가 더 낫다는 단순한 주장보다는 프로젝트에 따라 달라집니다.
UPR은 새로운 성형 유리섬유 부품을 경제적으로 생산하기 위한 실용적인 선택인 경우가 많습니다. 일반적으로 에폭시는 2차 접착력, 낮은 경화 수축률 또는 까다로운 구조적 성능이 우선시되는 경우에 더 적합합니다.
제품을 선택하기 전에 특정 수지 등급, 경화 요구 사항, 보강 적합성, 서비스 조건 및 총 제조 비용을 비교하십시오. 이 정보를 수지 공급업체에 제공하면 적절한 제제를 더 쉽게 식별할 수 있습니다.
