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신일기업사
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2007-04-05 09:16:16, 조회 : 14,793, 추천 : 3612 |
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도레이가 가시광으로 경화(硬化)하는 탄소섬유복합재료용 신규수지를 개발
Toray
2007-04-04
관리자
2007-04-04
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도레이는 가시광선으로 경화하는 탄소섬유복합재료(Ccrbon Fiber Reinforced Plastic, 이하 CFRP)용 신규감광성(感光性)수지개발에 성공했다. 이 수지는 앞으로 항공기의 2차구조재나 수리·보강용부품 등 박형설계(薄型設計)의 CFRP를 안전하고 간편하게 성형해, 차세대 CFRP 제조기술을 실현하는 혁신재료로 기대되고 있다.
도레이는「가시광 감광성 매트릭스수지」를 이용한 신규 성형가공기술의 확립을 목표로 실용화를 위한 개발에 주력하고 있다.
CFRP는 수지를 가열해 경화시키는 방법으로 일반적인 성형이 사용되고 있지만, 성형품으로 경화하기까지 장시간(약2시간)이 소요되고 있어 반응시간을 단축해 코스트다운이 가능한 재료가 요구되어왔다. 도레이는 열경화성 수지의 개질(改質)로 경화시간을 비약적으로 단축시킨「하이사이클 성형법」의 실용화에 힘쓰는 한편 미래기술로써 대형 오토클레이브(autoclave, 가열장치)를 필요로 하지 않는 에너지선의 경화반응에 의한 감광성(感光性)매트릭스수지의 적용에 대해서도 검토를 진행, 이번에 전자빔이나 자외선 등의 에너지선중 안전하고 특수광원이 필요없는「가시광선」을 이용해 수분 만에 경화하는 획기적인 신규매트릭스수지개발에 성공했다.
지금까지 가시광선은 전자빔이나 자외선에 비해 에너지양이 적어서 경화반응에 한계가 있었으며 열경화성수지에 대해 탄소섬유와의 접착성이 떨어졌다. 이 때문에 CFRP의 성형적용은 실용적인 면에서 불가능하다고 인식되어 왔다. 이번에 개발한「가시광 감광성 매트릭스수지」는 독자적인 수지경화 반응제어기술과 매트릭스 수지설계기술의 융합으로 이러한 기술과제를 해결했다. 우선, 전자빔이나 자외선에 반응하는 광중합 개시제(光重合開始劑)에 가시광역에서 큰 에너지 흡수력을 지닌 광증감제(光增感劑)를 섞음으로써 가시광선에서도 광중합 개시제가 가지는 고반응성을 끌어내는데 성공했다. 지금까지 쌓아온 매트릭스 수지설계기술을 적용해 폴리머의 최적설계를 꾀하고, 엄격한 재료스팩이 요구되는 항공기용 CFRP와 동등한 역학특성도 실현했다.
그리고, 가시광 감광성 매트릭스수지는 일본의 경제산업성이 2003년도부터 추진하고 있는 국가프로젝트「차세대항공기용 구조부품재료개발·가공기술개발」((재)차세대금속·복합재료연구개발협회와의 계약에 의해 후지중공업(주)과의 협력으로 실시)일환으로 개발된 것이다.
가시광 감광성 매트릭스수지를 적용한 차세대 성형기술이 확립되면 항공기용을 비롯해 토목·건축의 보수보강용과 전기·전자기기, 자동차부품재료용으로의 전개가 기대된다. 감광성(感光性)의 특징을 살려 박형설계(薄型設計)의 CFRP(항공기의 2차구조재 등)와 수리보강용 부품에 대한 적용을 시작으로 금후에는 대형 구조재(항공기의 1차구조재 등)로의 전개도 염두에 두고 실용화개발에 주력한다.
CFRP는 같은 강도의 강철에 비해 무게가 약 절반(알루미늄의 1/3), 5배의 인장강도를 지닌 첨단소재로써 수요가 본격적으로 확대되고 있고 특히, 항공기분야에서는 경량화로 연비개선에 최고효과를 발휘하는 소재로 평가받고 있다. 미국 보잉사의 신형여객기 B787에는 주 날개와 동체 등, 기체중량의 절반이상에 사용되고 있다. 도레이는 “Innovation by Chemistry”의 실천으로 탄소섬유 및 성형가공에서의 혁신기술을 추구, CFRP의 보급 확대를 목표로 하고 있다.
제공 : TEXOPIA, 박혁범 섬유정보모니터
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