열가소성·열경화성 수지

핵심 정리

합성 고분자 화합물은 가열했을 때의 거동에 따라 열가소성 수지와 열경화성 수지로 나뉜다. 소성은 고체에 외부에서 압력을 가해 변형했을 때, 그 힘을 제거한 뒤에도 변형된 형태를 유지하는 성질이다. 열가소성과 열경화성은 열을 가했을 때 소성이 어떻게 달라지는지를 기준으로 구분하며, 이는 합성수지 성형 가공에서 가장 중요한 기준이다.

열가소성 수지는 열을 가하면 소성이 나타나 변형하기 쉬워지고, 냉각하면 가역적으로 다시 굳는다. 가열과 냉각을 반복할 수 있으므로 성형한 뒤에도 다시 가열해 재가공할 수 있다. 가열·냉각 반복하면 열가소성 이런 성질 때문에 열가소성 수지는 사출 성형과 같은 제조 공정에 비교적 쓰기 쉽다.

열경화성 수지는 열을 가하면 처음에는 소성을 나타내지만, 뒤이어 소성을 잃고 비가역적으로 경화되어 굳는다. 비가역이란 열을 다시 가해도 소성을 되찾지 못해 원래 형태로 돌아가지 않는다는 뜻이다. 재가열해도 녹지 않음 열경화성 수지는 한 번 경화되면 다시 가열해도 녹지 않으며 재성형할 수 없다. 두 수지는 재가열했을 때 다시 연화되는지를 기준으로 구분할 수 있다.

페놀 수지, 요소 수지, 멜라민 수지, 에폭시 수지는 열경화성 수지의 대표적인 예이다. 열경화성 수지는 한 번 굳으면 재성형할 수 없으므로, 이 한계를 고려해 열가소성 수지와 구분해야 한다.

합성수지의 물성은 절연성, 피막 형성, 착색, 경량성, 내약품성과 열에 관한 특성으로 나누어 볼 수 있다. 열가소성과 열경화성의 구분은 열에 관한 특성을 판단하는 출발점이다.

자세히

열가소성 수지의 가열·냉각 거동

열가소성 수지는 가열과 냉각을 반복해도 성질이 가역적으로 바뀐다. 가역적이라는 말은 가열과 냉각을 거쳐 처음 상태로 되돌아갈 수 있다는 뜻이다. 폴리에틸렌은 가열하면 연화되고 냉각하면 다시 굳는 열가소성 수지이다. 나일론도 같은 거동을 보이는 열가소성 수지다. 폴리에틸렌은 열가소성 수지이므로 열경화성 수지가 아니다.

열가소성 수지는 연화되면 변형하기 쉬우므로 틀에 넣어 모양을 만드는 가공에 쓰기 편하다. 성형 후 굳은 수지도 다시 가열해 같은 방식으로 재가공할 수 있다는 점에서 열경화성 수지와 차이가 있다. 열가소성 수지를 다룬 선지에서는 가열한 뒤 연화되는지, 냉각한 뒤 다시 굳는지를 먼저 확인해야 한다.

합성수지의 공통 물성

합성수지는 절연성이 크고 피막 형성 성능이 우수하며 착색이 자유롭다. 피막 형성 성능은 표면에 얇은 막을 만드는 성질이며, 착색이 자유롭다는 것은 여러 색으로 쉽게 물들일 수 있다는 뜻이다. 합성수지는 가벼워 운반과 취급이 쉽고 대기에 의한 부식이 적다. 내산성, 내알칼리성, 내염류성, 내용제성 등 내약품성도 크다. 이러한 공통 특성은 열가소성과 열경화성을 구분하는 특성과 함께 물성 선지를 판단하는 기준이다. 선지가 절연성이나 내약품성 같은 공통 물성을 묻는지, 열에 관한 특성을 묻는지 먼저 구분해야 한다.