에폭시의 종류와 특성

1. 에폭시란?

에폭시는 열경화성 폴리머로, 필요에 따라 변화하고 적응하는 능력을 가지고 있습니다.  바닥이나 구조물을 코팅하고 밀봉하는 데 사용할 수 있으며, 접착제 역할을 하기 위해 두 구성 요소 사이에 페인트를 칠하고, 공예 키트의 접착제 병 사이에서 찾을 수 있습니다.

 

에폭시는 훌륭한 접착제이며 인장 강도와 압축 강도가 더 높으며, 다양한 환경에서 화학적, 열적으로 안정된 상태를 유지하는 것은 말할 것도 없습니다.

 

스위스의 화학자 피에르 카스탕(Pierre Castan)은 여러 가지 다른 화학 물질 간의 반응을 실험한 후 에폭시 수지를 만든 것에 대해 감사할 수 있습니다. 이것은 1930 년대에 일어났고 결국 1940 년에 특허를 받았습니다. 비슷한 시기에 독일의 화학자인 파울 슐락(Paul Schlack)도 다양한 재료를 가지고 놀았고, 그 결과 현재 우리가 에폭시를 합성하고 제조할 수 있는 능력을 갖게 되었습니다.

 

1940년대와 1950년대에 치과 산업은 에폭시를 사용하기 시작했으며 점차 항공 우주, 해양 및 자동차 부문과 같은 다른 산업에서 견인력을 얻기 시작했습니다. 20 년 후, 그들은 소비자 시장에 진입 한 이래로 개인 애호가뿐만 아니라 대형 제조업체 및 기업에게 중요한 재료로 남아 있습니다.

 

 

 

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2. 에폭시 용도

에폭시는 액체나 페이스트에서 고체로 변할 수 있음을 알 수 있습니다. 현미경으로 보면, 이것이 이미 중합 전 수지 내에 있는 에폭사이드와 하이드록실 그룹 사이에서 발생하는 일련의 가교를 통해 발생한다는 것을 알 수 있습니다.

 

이 반응을 일으키려면 커플링과 자유 라디칼이 나타나게 하는 두 가지 화학 물질을 사용하거나 이 반응을 유발하는 촉매 경화제를 사용합니다. 어느 쪽이든, 일단 이 반응이 일어나면 강하고 단단한 표면이 생성됩니다.

 

에폭시의 용도는 다음과 같습니다. 

1. 커플링제: 인쇄 테이블과 인쇄된 물체 사이의 접착력을 향상시키기 위해 에폭시를 사용하여 빌드 플레이트의 표면을 향상시켜 표면이 인쇄된 부품을 더 잘 잡을 수 있도록 합니다. 이는 데스크톱 FDM 시스템에서 특히 유용합니다.
2. 침투 코팅: 다공성 재료로 만든 인쇄물은 에폭시로 코팅할 수 있으며, 이는 구멍을 메우고 더 강하고 내구성 있는 외관을 만듭니다.
3. 착색 및 스무딩 코팅: 다공성 물질을 관통하는 것 외에도 에폭시를 사용하여 3D 모델 색상을 제공하거나 더 부드러운 마감을 제공할 수 있습니다.
4. 에폭시 주조: 모델의 추가 복사본의 경우 원본 인쇄물에서 실리콘 몰드를 만들어 마스터 패턴으로 사용한 다음 에폭시 수지를 몰드에 붓고 추가 부품을 만들 수 있습니다. 다른 재료의 경우 에폭시로 금형을 만들 수도 있습니다!
5. 인쇄 재료: 감광성 에폭시 수지는 PolyJet 또는 SLA 프린팅 공정과 같은 일부 프린팅 공정에 사용되는 재료에 사용됩니다. 수지 기반 재료는 우수한 기계적 특성 및 기타 유용한 특성을 나타낼 수 있습니다.

 

 

 

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3. 에폭시의 속성과 특성

외관상 에폭시는 페이스트, 액체 또는 젤에서 경화된 고체로 변형됩니다. 일반적으로 투명하거나 약간 불투명하며 다양한 색상으로 착색할 수 있습니다. 외관 외에도 많은 기계적 및 물리적 특성을 가지고 있어 가장 좋아하는 접착제 및 코팅이 됩니다.

• 에폭시는 인장강도, 압축강도, 충격강도가 높기 때문에 구조용으로 이상적입니다.
• 다양한 산, 염기, 용제 및 오일에 대한 우수한 내화학성을 가지고 있습니다. 이는 에폭시를 사용하여 탱크와 반응 챔버의 내부를 코팅할 수 있음을 의미하며, 이러한 거친 환경을 처리할 수 있습니다.
• 내열성이 뛰어나 항공 우주 및 전자 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 또한 훌륭한 전기 절연체로도 작동합니다.
• 에폭시는 경화 후 심각한 수축이 발생하지 않으므로 치수 안정성이 우수하고 가능한 한 적은 뒤틀림 및 균열이 필요한 표면 및 구조에 사용할 수 있습니다.
• UV 경화 장치, 열 유발 촉매 또는 수분 경화와 같이 중합 반응을 치료하고 유발할 수 있는 여러 가지 방법이 있습니다.
• 접착제로서 목재, 금속, 플라스틱, 세라믹, 석재 및 복합 재료를 포함한 다양한 재료를 쉽게 접착할 수 있습니다. 우리는 에폭시를 사용하여 단일 조각으로 인쇄할 수 없는 대형 3D 프린팅 모델을 결합합니다.
• 화학 물질이 많은 환경에서의 내구성 외에도 에폭시는 UV 방사선, 습기 및 바닷물에 대한 노출도 처리할 수 있습니다.

 

 

 

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4. 에폭시의 종류

에폭시는 많은 유용한 특성을 가지고 있을 뿐만 아니라 다양한 유형의 긴 목록으로 제공되어 의도한 응용 분야에 맞게 에폭시를 사용자 정의하는 데 유용합니다.

 

1) 표준

이 포뮬러는 1930년대에 등장한 오리지널 에폭시에 가장 가까운 포뮬러입니다. 그러나 강도와 복원력은 훨씬 더 높고 경화 시간은 더 빠르도록 조정 및 재구성되었습니다. 수리 및 가구 제작과 같은 광범위한 목적에 매우 비용 효율적인 옵션입니다.

 

2) 물 분산 (또는 수성)

물 분산 유형의 에폭시는 종종 언급되는 것처럼 진정한 수성은 아니지만 경화될 때 증발하는 수분산 조성을 가지고 있습니다. 탱크를 밀봉하거나 방수 밀봉제가 필요할 때 사용하는 현명한 제형입니다. 또한 휘발성 유기 화합물이 낮거나 전혀 없기 때문에 사람들 주변의 밀폐된 환경에서 적용할 때 안전한 선택입니다.

 

3) UV 경화

UV 경화 에폭시는 UV 광선을 통해 경화되며 두 부분으로 구성된 공정입니다. 에폭시와 반응을 시작하는 화학 물질은 모두 적용된 다음 UV를 통해 경화됩니다. 이것은 주물, 예술 작품, 심지어 치과 작업에서도 흔히 볼 수 있습니다.

 

에폭시는 자극적이거나 상대적으로 독성이 있을 수 있기 때문에 잘 훈련된 전문가가 적용해야 합니다. UV에 민감한 에폭시 수지는 당사가 제공하는 특정 적층 제조 공정에 사용되는 재료에도 일반적입니다.

 

4) 구조용

구조용 에폭시는 가공이 필요한 어려운 재료나 품목 또는 구조물을 접착해야 하는 응용 분야에 적합합니다. 이 유형의 에폭시는 처지지 않고 점성이 높기 때문에 틈을 메우고 전기 절연체 역할을 하는 데 적합합니다. 또한 마모, 물 및 충격에 강하여 완전히 훌륭한 선택입니다.

 

5) 고온

표면, 구조 또는 물체를 극도로 높은 온도에 노출시키는 응용 분야의 경우 이 에폭시가 작업에 가장 적합합니다. 다른 에폭시 수지와 매우 유사한 특성을 가지고 있지만 최대 300°C의 온도를 견딜 수 있으며 내화학성도 우수합니다. 일반적으로 지방산 또는 테트라에틸렌펜타민 폴리아미드를 통해 경화되는 비스페놀 F 디글리시딜 에테르 공중합체로 만들어집니다.

 

6) 플렉시블

유연한 에폭시의 구성 내에는 고무 또는 엘라스토머 비드가 있어 최종 경화 제품에 추가적인 충격 내성, 인성 및 유연성을 제공합니다. 최근 이 유형에는 에폭시 내의 실란 및 실록산 성분 덕분에 중요한 돌파구가 마련되었습니다. 포뮬러에 혼합되어 경화될 때 단단하지만 여전히 쇼어 경도 척도에서 20D로 평가되는 가교 결합 재료를 제공하며, 이는 신발의 고무 뒤꿈치보다 부드럽습니다.

 

7) 전도성

전도성 에폭시는 전기 전도성 환경(본질적으로 전도성은 아님)을 지원하는 동시에 부품의 표면 또는 부분에 정전기 방지, 유연하고 내구성 있는 코팅 또는 복합재를 제공하는 데 도움이 됩니다. 에칭된 구리 트랙의 수리 페이스트, 피트니스 추적 장비의 손목 밴드 및 회로 기판에서 찾을 수 있습니다.

 

 

 

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5. 에폭시 수지의 등급

1) Glycidyl

글리시딜 에폭시는 화학 구조 내에 기능성 글리시딜기를 가지고 있으며 수지는 에피클로로히드린과 비스페놀 A(BPA)와 같은 반응성 수소 화합물 사이의 반응을 통해 형성되어  뛰어난 열 및 화학 저항성과 최고 수준의 접착력을 가진 선형 및 분기 메이크업을 가진 에폭시를 얻습니다. 고품질 접착제 및 코팅 또는 전자 제품 또는 복합 재료에 작동하는 에폭시를 찾는 제조업체 및 회사는 이러한 에폭시 중 하나를 선택할 가능성이 높습니다.

 

2) Novolac

노볼락 에폭시는 페놀 노볼락과 에피클로로히드린 사이의 화학 반응을 포함합니다. 글리시딜 에폭시 또는 구조에 BPA가 있는 에폭시와 비교할 때 고도로 가교된 구조 덕분에 더 많은 내화학성과 열 안정성을 제공합니다. 이 에폭시는 일반적으로 아민으로 경화되며 종종 구성에 독성 물질(예: 포름알데히드 및 페놀)이 있으므로 올바른 환경에서 주의해서 사용해야 합니다.

 

3) Cycloaliphatic

이러한 에폭시의 화학 구조는 고리 모양의 구조를 중추로 하여 더욱 단단하고 컴팩트하게 만듭니다. 복합재, 코팅 및 접착제 제조에서 흔히 발견되며 일반적으로 유해 물질을 함유하고 있으므로 이러한 유형으로 작업할 때 주의하는 것이 가장 좋습니다. 내화학성, 기계적 강도 및 전기 절연이 중요한 경우에 안정적입니다.

 

4) Aliphatic

지방족 에폭시는 구성 내에 원형 구조가 없고 대신 직선 또는 분기된 탄소 사슬 세트가 있다는 점에서 다릅니다. 이것은  cyclo-counterparts보다 덜 단단하게 만들어 유연성이 핵심인 상황에 적합합니다. 이 에폭시는 UV 저항성, 색상 안정성 및 낮은 독성을 추구하는 경우에도 매우 유용합니다. 그렇기 때문에 해양, 자동차, 실외 및 식품 응용 분야에서 자주 발견됩니다.

 

5) Aromatic

아로마틱 에폭시는 또한 화학 구조 내에 "고리"가 있으며 BPA와 에피클로로히드린이 함께 반응하는 산물입니다. 높은 수준의 내화학성을 가지고 있고 강하고 뻣뻣하기 때문에 용기와 탱크를 라이닝하는 데 훌륭한 에폭시입니다. 마감재로 상대적으로 광택이 있지만 색상을 유지해야 하는 응용 분야에는 적합하지 않습니다. 유해 물질이 포함되어 있으므로 주의해서 사용해야 하는 또 다른 종류의 에폭시입니다.

 

6) 하이브리드

이 클래스에는 두 가지 이상의 유형을 혼합하는 에폭시가 포함됩니다. 예를 들어, 이것은 cycloaliphatic 에폭시와 novolac 에폭시의 혼합물일 수 있습니다. 하이브리드 에폭시는 여러 가지를 결합할 때만 발생하는 특정 이점이 필요할 때 생성 및 사용되며, 항공우주, 건설 또는 자동차 부문과 같이 더 높은 수준의 성능이 필요한 산업에서 코팅, 접착제 또는 복합재로 사용할 수 있는 재료로 이어집니다.

 

 

 

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6. 에폭시의 응용

• 바닥 및 표면 코팅(보호 또는 수리용)
• 회로 기판과 같은 전자 부품 보호
• 기계 및 자동차 부품 접착
• 항공우주 부품 밀봉 및 포팅
• 보호 또는 수리를 위한 자동차 부품 코팅
• 건물, 구조물 및 탱크의 방수
• 보트와 해양 선박의 밀봉 및 코팅
• 보석 제작 및 목공 접착제
• 수지 기반 3D 프린팅용 재료

 

7. 에폭시 선택

에폭시를 선택할 때 염두에 두어야 할 몇 가지 중요한 고려 사항이 있습니다. 가장 중요한 우선 순위는 염두에 두고 있는 응용 프로그램에 적합한 형식 또는 클래스를 선택하는 것입니다. 접착, 코팅 또는 복합 재료 생성을 위해 공식화되어야 합니다. 에폭시는 또한 특정 재료용으로 제작되어 특정 표면에 대해 안전하고 내구성 있는 결합을 생성합니다. 또한 다양한 경화 시간이 있으며, 이는 성공적인 에폭시 코팅에 영향을 줄 수 있는 시간 프레임 또는 외부 요인에 따라 유의하는 것이 중요할 수 있습니다.

 

열악한 환경이나 고온에 노출된 환경에서는 최상의 결과를 위해 이러한 요소를 처리하도록 제작된 에폭시를 선택하십시오. 에폭시는 또한 건강 문제와 위험(예: 화재)을 유발할 수 있으므로 경고 라벨을 확인하고 올바른 환경 조건을 찾고 올바른 안전 장비를 착용하십시오.

 

일부 에폭시는 특정 재료에도 더 좋습니다. 예를 들어, 금속으로 작업할 때는 투명하고 강화된 고온 및 전도성 에폭시가 가장 좋습니다. 플라스틱의 경우 플라스틱 결합제가 포함된 에폭시, 빠르게 경화되는 에폭시, 유연한 에폭시 또는 구조용 에폭시가 필요합니다. 마지막으로, 시멘트의 경우 가장 잘 작동하는 특정 콘크리트 에폭시를 사용할 수 있습니다. 이 외에도 구조적이고 습기에 강하며 고온 에폭시가 가장 좋습니다.

 

 

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8. 에폭시의 장점과 단점

에폭시의 장점은 다음과 같습니다. 

• 본드를 채우는 데 뛰어나고 우수한 표면 적합성을 제공합니다.
• 나무, 플라스틱 및 금속과 같은 긴 재료 목록에 쉽고 강하게 부착
• 높은 강도와 충격 및 다양한 온도에 대한 내성을 가지고 있습니다.
• 경도가 좋다.
• 사용하기 쉽고 비용이 저렴합니다.

 

에폭시의 단점은 다음과 같습니다. 

• 경화 시간이 길며, 특히 고강도 버전의 경우
• 빠른 경화 버전을 사용하는 경우 더 약해집니다.
• 포뮬러에 독성 및 유해 화학 물질 및 성분이 포함되어 있습니다.
• 사용하는 유형 또는 클래스에 따라 부서지기 쉽습니다.
• 저에너지 표면에 달라붙거나 결합하는 데 어려움을 겪습니다.

 

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