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페놀수지
페놀수지(phenolic resin)는 플라스틱 중에서 가장 역사가 오래인 재료로, 유리와 고무 등 각종 충전재료(充塡材料)와 병용하는 경우가 많다.
페놀류(페놀, 크레졸, 크실레놀, 레조르시놀)과 알데히드(포름알데히드, 아세트알데히드, 푸르푸랄)로부터 얻어지는 수지 및 그것들의 변성 수지의 총칭이다. 페놀과 알데히드의 조합에 의해 페놀-포름알데히드 수지, 페놀-푸르푸랄 수지, 레조르시놀-포름알데히드 수지 등의 종류가 있고, 사용 목적에 의해 성형용, 주형용(注型用), 적층용, 접착제용, 도료용 페놀 수지, 양이온 교환 수지로 나뉘어지며, 도료용 페놀 수지는 다시 알코올 가용성 페놀 수지와 유용성 페놀 수지(100% 페놀 수지, 천연 수지 변성 페놀 수지, 오일 변성 페놀 수지의 3가지가 있다)로 나뉘어진다.
목차
개요[편집]
페놀수지는 페놀류와 포름알데히드류의 축합에 의해서 생기는 열경화성(熱硬化性) 수지이다. 로진과 비슷한데, 사용되는 페놀류는 석탄산이 주가 된다. 제조공정에서 사용되는 촉매에 따라 노볼락과 레졸을 각각 얻는데, 전자는 건식법으로 후자는 습식법으로 경화된다. 주로 절연판이나 접착제 등으로 사용된다.
석탄산수지(石炭酸樹脂)라고도 한다. 페놀류는 보통 석탄산이 주로 사용되나 크레졸을 사용하기도 한다. 제조공정 중 산성촉매에 의해서 생기는 제1차 수지를 노볼락(novolak), 염기성 촉매에 의해서 생기는 수지를 레졸(resol)이라고 하는데, 어느 것이나 분자량은 작다. 외관은 송지(松脂)에서 정유(精油)를 빼고 남은 로진과 비슷하다. 노볼락에 헥사메틸렌테트라민을 가해서 형(型) 안에서 가압·가열하면 경화하여 성형물(成型物)이 된다(건식법).
레졸은 그대로 가압·가열하면 경화된다(습식법). 레졸은 알코올에 녹여서 그 속에 천이나 종이, 판자 등을 담가 함침(含浸)시킨 다음 건조시켜 이것들을 겹쳐서 가압 ·가열한다. 적층품(積層品)은 배전반·대형스위치 등의 절연판으로 사용되고, 또 접착제로서는 각종 합판에 내수성(耐水性)을 준다. 이 밖에 타이어 제조에서 고무와 섬유의 접착제로는 특히 페놀에 레조르신을 쓴 것이 사용된다.
역사[편집]
페놀과 알데히드와의 산성에서의 축합 반응에 대해서는, 1872년 A. Baeyer가 처음으로 발표하고, 그후 1883년 A. Michael은 알칼리성 촉매도 유효한 것을 발견했다. 1890년 이후 De Laire사, A. Luft, A. Smith, L. Blumer 등이 축합물을 셸락 대용품으로 하는 연구가 행해졌지만, 공업적으로는 성공하지 못했다. 1909년 L.H. Bakeland는 페놀과 포름알데히드의 축합물에 대해 연구하여, 이것에 나뭇가루와 같은 충전제를 가함으로써 그 메짐화를 방지, 또 성형의 경우에 고온과 고압을 가하여 경화시키는 방법을 발표했다. 이것에 의해 페놀 수지는 상업적 가치를 갖게 되었다. 제품은 베이클라이트(英 Bakelite)라고 이름붙여졌다. 1910년 General Bakelite Co.가 설립되어 공업적으로 생산이 개시되었다.
제법ㆍ구조[편집]
페놀과 포름알데히드를 산 혹은 알칼리 촉매로 반응시킨다. 반응은 우선 페놀에 포름알데히드를 첨가시켜 메틸올페놀을 만들고 이것이 탈수 축합하여 메틸렌 결합을 생성한다. 페놀포름알데히드 수지의 생성 반응은 이처럼 첨가 반응과 축합 반응이 조합되어 고분자를 생성하는 반응이다(⇀ 첨가 축합).
1) 알칼리성 촉매(수산화알칼리, 암모니아, 아민 등)의 존재에서 반응시키면 초기 생성물로서 히드록시메틸기가 풍부한 가용성 물질이 얻어진다. 이것을 레졸(英 resol)이라고 한다. 레졸은 그림과 같이 메틸올페놀, 메틸올디페닐메탄의 혼합물로, 이것을 가압 가열하면 히드록시메틸기와 벤젠핵 혹은 히드록시메틸기 상호에서 탈수하여 메틸렌 결합 -CH₂- 혹은 디메틸렌에테르 결합 -CH₂-O-CH₂-를 생성하고 가교 반응이 진척되어 불용 불융의 수지가 된다. 레졸을 가열하여 축합을 진행시킨 것을 레지톨(英 resitol)이라고 하고, 다시 축합이 진행되어 불융 불용의 상태가 된것을 레지트(英 resite)라고 한다. 레졸, 레지톨, 레지트를 각각 베이클라이트 A, 베이클라이트 B, 베이클라이트 C라고 부르는 경우도 있다.
촉매로서 암모니아를 이용한 경우는 -CH₂NH₂, -CH₂-NH-CH₂-와 같이 질소를 포함한 기를 갖는 중간체를 만든다. 이것을 암모니아 레졸(英 ammonia resol)이라고 한다. 주형용 페놀 수지(英 casting phenol resin)는 수산화나트륨을 촉매로 하여 100℃에서 반응시켜 얻은 레졸에 락트산 또는 아세트산을 가하여 산성으로 하고, 감압에서 탈수, 거푸집에 흘려 넣어서 성형한다. 적층용 페놀 수지(英 phenol resin for laminates)는 레졸을 알코올에 녹인 것으로, 수지 용액을 종이, 천 등에 스며들게 하여 건조 후 겹쳐 쌓아서 가압 가열하면 적층판이 얻어진다. 접착제용 페놀 수지는 레졸을 감압 탈수시켜 알코올에 녹인 것으로 사용할 때에 방향족 술폰산, 인산 등의 경화제를 가한다.
2) 산(황산, 염산, 인산, 옥살산 등)을 촉매로 하여 페놀과 포름알데히드를 반응시키면 주로 메틸렌 결합으로 이루어진 가용 가융의 수지가 얻어진다. 이것을 노볼락이라고 부른다. 노볼락은 그대로 가열을 계속해도 경화하지 않지만, 과잉의 포름알데히드 또는 가열에 의해 포름알데히드를 발생하는 물질(예를 들면 헥사메틸렌테트라민)을 가하여 가열하면 메틸렌 결합, 디메틸렌이민 결합에 의해 가교가 생겨 경화한다.
성형 분말(英 molding powder)을 만들려면 노볼락에 파라포름알데히드 혹은 헥사메틸렌테트라민을 가하고, 다시 충전제, 안료, 윤활제를 가해 혼합 분쇄한다. 충전제로서는 나뭇가루가 가장 많이 사용되고, 그외에 펄프, 린터, 석면, 운모, 유리 섬유 등이 내열, 절연 등의 목적에 따라 사용된다. 성형법은 압축 성형 또는 트랜스퍼 성형에 의해 행해진다. 도료용 페놀 수지는 파라 위치에 알킬 혹은 아릴기를 갖는 페놀을 포름알데히드와 반응시켜서 유용성으로 하든지(100% 페놀 수지), 노볼락을 로진, 코펄, 로진에스테르와 같은 천연 수지 또는 그 가공품에 분산시키든지(천연 수지 변성 페놀 수지), 혹은 노볼락에 건성유를 포함시켜(오일 변성 페놀 수지) 만들어진다.
성질[편집]
페놀수지는 원료의 배합비나 촉매의 종류를 바꿈으로써 얻어지는 수지의 성상은 대폭적으로 달라진다. 그리고 페놀수지 제품에는 흔한 경우 다량의 충전재나 기재가 배합되어 있는데 이들 충전재나 기재의 종류에 따라서 제품의 여러 성능을 광범위하게 변화시킬 수가 있다.
페놀수지 제품은 일반적으로 기계적 강도, 기계 가공성, 치수안정성, 내열성에 뛰어나고 또한 전기 절연성, 내용제성, 내산성 등도 우수하고 특히 고온에서도 강성을 유지하여 크리프하기 힘든 특성은 다른 고분자 재료에서 볼 수 없는 특징이라고 말할 수 있다. 개개의 물리적 성질을 든다면 페놀수지를 웃도는 고분자 재료는 많이 있지만 이들 성능을 광범하게 만족시키고 또한 가격적으로도 안정한 재료는 따로 볼 수 없다.
단, 페놀수지에도 몇가지의 본질적인 결점도 있다. 예컨대 페놀수지는 원래 황갈색으로 착색하고 있으며 또한 공기에 장시간 접촉하면 적갈색으로 변색하는 경향이 강하기 때문에 제품의 착색범위에 제한이 있다. 그러나 이 결점은 멜라민수지등에 의한 변성이나 페놀성 수산기의 에테르화, 에스테르화등에 의하여 상당히 개선할 수가 있다.
또한 경화수지가 굳고 물러서 충격에 약한 것도 큰 결점이라고 말할 수 있는데 건성유에 의한 변성, 고무라든가 폴리비닐아세탈등의 혼합, 가소제의 배합등에 의해서, 또한 충전재나 보강재등의 선택에 의해서 대폭적으로 개선할 수가 있다.
또한 페놀수지는 산에는 강하지만 내알칼리성에는 약하다는 결점이 있다. 이 결점도 페놀성 수산기의 화학적 블록이나 포름알데하이드 대신에 푸르프랄을 반응시키는 등의 방법에 의해 어느 정도 개선할 수가 있지만 실질적으로 만족할만한 제품을 얻는 것은 힘들다.
한편 페놀수지는 300℃를 초과하면 열분해를 시작하는데 그때에 많은 코크스상 탄소가 남는다. 그렇기 때문에 전기적 성능속에서의 내아크성은 불량하지만 이 잔류탄소의 기계적 강도나 내열성을 살린 제품도 많이 개발되고 있다.[1]
특징[편집]
페놀수지 자체로서는 기계적 강도가 부족하기 때문에 유리, 석면, 무기질 등의 충전재, 기재(基材) 등과 배합 또는 합친시켜 강도를 보강하고 있다.
페놀은 충전재, 활제, 경화제 등을 베이스로 한 열경화성 수지의 일종이다. 이들은 분체형으로 공급되며 성형품은 저가로, 성형의 용이성과 다용성, 내온도성, 내용제성이나 내화학약품성의 유용한 조합을 가지고 있다.
전기절연성이 양호하며 MF보다도 양호한 내수성을 가지고 있다. 페놀수지의 큰 결점의 하나는 한정되어 있는 색 범위로, 흑색과 갈색이 일반적이다. 성형품은 견고하며 낮은 신률을 나타낸다. 또한 양호한 내크리프성을 가지고 있으며 성형성은 사용되는 충전재에의 영향을 많이 받는다.
PF는 개발된 지 70여년의 역사를 가지고 있으며 각종 필러와의 친화성이 우수하여 여러 가지 요구에 대응하는 특성을 가진 재료로서 최근에는 자동차관련 부품의 플라스틱화를 중심으로 널리 이용되고 있다.
- 1) 유동성
일련의 유동성질을 가지고 있어 용이한 유동성, 중류유동성, 난유동성이 이용된다. 이는 원활한 금형충전에 필요한 강직하고 견고한 성질이다. PF는 아미노플라스틱보다도 안정된 멜트레올로지를 가지고 있어 그만큼 온도 의존성이 적다.
- 2) 성형수축
목분충전의 PF에 대해서 약 0.010mm/mm(약 1%)이다.
- 3) 강 내성물질
희석산, 알코올 방향족과 염소화의 탄화수소, 글리스와 오일, 미네랄 충전 그레이드는 세제에 내성이 있다.
- 4) 약 내성물질
강한, 산화성 산과 알칼리, 약산과 알칼리, 케톤 및 세제에 의해 침해될 가능성이 있으며 일광에 의해 암색으로 변할 수도 있다.
- 5) 재료의 판정
성형품은 일반적으로 암색으로 착색되며 절단이 곤란하다. 이 재료는 연소하기 어려우며 GF나 아스베스트를 충전한 것은 불연성이다. 연소하면 석탄산 냄새를 내며 균열이 생긴다. 이 재료의 밀도는 1.3~1.8g/cm2이므로 물에 가라앉는다.
이 재료는 문지르거나 줄질을 하거나 톱질을 했을 경우 강한 페놀냄새를 낸다. 또 성형품은 130℃ 이상의 높은 온도에서 약간 연화할 정도이다.
- 6) 착색
통상 콤파운딩 또는 제조단계에서 실시한다. 복잡한 화학구조 때문에 암색밖에 이용이 안 된다. 보통 어두운 갈색, 녹색 및 흑색이다.
- 7) 재료와 성형부품의 취급
장기 저장은 유동에 영향을 미친다. 재료가 일정 회전이 가능하도록 선입·선출의 저장시스템을 채용하는 것이 중요하다. 성형품은 상처가 날 염려가 거의 없으므로 개별 포장은 그다지 필요치 않다.
- 8) 금형과 게이트에 관한 고려
이 재료의 마찰성 때문에 금형은 경화하여 연마하고 크롬도금을 해야 한다. 금형은 마모가 일어났을 경우 교체할 수 있도록 하며, 게이트는 교체 가능한 인서트식으로 한다. 전기적으로 가열된 금형이 통상 사용되며, 금형 중량의 각 50kg당 약 1kw의 전력을 취부, 금형은 가능한 한 잘 단열하도록 한다. 적절한 벤딩 역시 반드시 필요하다.
원형 런너는 네모형 또는 반원형의 런너보다 압력저하는 작지만 기계가공이 어렵다. 0.7mm보다 작은 핀포인트 게이트는 온도상승과 마모의 영향이 크므로 일반적으로 사용하지 않는다. 고충격성 그레이드는 보다 큰 게이트를 필요로 하며, 금형의 벤딩은 반드시 필요하다.
런너레스 성형은 기능을 다하기가 어려우나 대폭적인 재료절약이 가능하다. 멜트 온도의 제어는 정확하게 ±2℃가 필요하다. 멜트 온도의 정확한 관리가 필요하므로 수냉 노즐을 사용한다. 윔런너 성형은 유용할 때 적용시키며, 런너는 경화하여 돌출되지만 장점은 형개동작이 감소되어 시간이 절약된다는 것이다. 신속 경화의 그레이드가 사용된다.
- 9) 유동성/두께비(L/D비)
아직 이것에 대한 정보가 입수되지 않고 있다.
- 10) 투영 면적
370kg/cm²이다. 성형품은 통상 두꺼운 단면이며, 이것은 형체압을 줄이는데 도움이 된다. 금형충전 중에 발생하는 점도저하가 이것을 상쇄한다. 캐비티 압력의 제어와 프로그램 된 성형속도도 형체압을 줄이는데 도움이 된다.
- 11) 실린더
체크링은 보통 구비하지 않는다. 스크루의 압축비는 1:1 또는 1:0.8이다. 마이너스의 압축비로 조기경화가 발생할 경우 용이한 취출을 위해 고려되어야 한다. 스크루는 가열과 냉각용에 코어를 설치할 수 있다.
- 12) 스크루 쿠션
가능한 한 2mm 정도로 한다. 혹시 프로세스제어 시스템이 구비된 경우는 스크루 쿠션을 생략한다. 경화 중에 용적이 증가하므로 압력증가를 검지하여 스크루 스트로크가 될 수 있도록 쇼트 사이즈 설정의 조절로 경화시간을 계산하는데 사용한다.
이 팽창을 고려함으로써 과충전이나 재료사용량을 줄일 수 있다.
- 13) 쇼트 능력
기계이론 쇼트능력의 약 80%가 일반적으로 이용되는데, 이는 스크루에서 재료의 플로백이 사출 중에 일어나기 때문이다.
그러나 이것은 신속한 사출속도 및 낮은 후부 존(Zone)의 온도에 의해 최소화된다.
- 14) 멜트 온도
GP페놀은 전형적으로 105~130℃의 멜트 온도를 갖는다. 105℃ 이하에서는 점조가 일어나며 130℃ 이상에서는 조기경화가 발생한다.
- 15) 바렐 체류시간
가능한 한 짧게 해야 하며, 기계를 가열상태로 장시간 정지시키면 안 된다. 또 기계를 과도 능력 이하에서 사용해서도 안 된다. 재료는 5분 이내의 단시간 내에서만 정지가 허용되도록 한다. 금형에 열전달을 멈추기 위해서는 스프루 프레그를 사용한다.
- 16) 사출속도
가능한 한 높게 한다. 재료가 케비티에 들어갈 경우 온도는 발생하는 마찰 때문에 150℃가 제한이다. 그러나 지나친 고속은 가스·마킹 및 플래시 발생이 일어나므로 불가능하다. 통상 5~20이다.
- 17) 사출압
제1단계는 2,000kg/cm²까지이고 제2단계(보압)는 1,000kg/cm²까지이다.
- 18) 스크루 회전속도(rpm) 및 배압
60~90으로서 스크루 구동모터는 충분히 토크가 발생되어야 한다. 보통 필요 토크는 그다지 높지 않다. 그리고 배압은 70kg/cm2까지이고 과도한 배압은 바렐 속에서 조기경화를 일으킬 가능성이 있어 마모를 가중시킨다.
- 19) 운전정지
실린더 온도를 55℃로 낮추고 바렐을 퍼지한다. 바렐 속에 재료공급을 멈추고 바렐을 깨끗이 청소한 후 히터를 끈다. 다시 가동할 경우는 2, 3회의 공타를 하기 전에 운전온도로 약 15분간 바렐에 열을 흡수시킨다. 필요하다면 노즐을 분리하고 경화한 재료도 완전히 떼어낸다.
- 20) 재생
PF는 암색만이 사용되므로 이것을 소부 또는 도장에 의해 바꿀 수가 있다. 플래시는 통상 줄, 샌드페이퍼에 의해 제거된다. 구멍 또는 나사내기는 드릴링 및 탭핑에 의해 만들 수가 있다.
- 21) 기타
PF는 아미노 플라스틱에 비해 상대적으로 성형이 용이하다. 충전재의 영향으로 충전재 양의 70%까지는 충격강도가 증가하지만 그 이상 증가하면 오히려 감소한다. 저항력은 목분, 섬유충전재의 경우 50~70% 함유가 최대이며 많거나 적어도 감소하고 부러지기 쉽다. 또한 내압력은 충전재가 40~60%일 때 최대가 된다. 흡수량은 일반 충전재의 종류, 수지성질에 의해 변화하지만 충전재의 양이 증가하면 흡수율도 증가한다. 목분, 아스베스트 등은 흡수율이 증가하며 운모, 유리섬유 등은 흡수율이 적다. 운모기재의 석영분말 성형품은 전기절연성이 좋다. 그러나 밸브 목분은 떨어진다. 이 특성은 흡수성에 밀접한 관계를 가지고 있다. 이 성질은 페놀수지의 전기재료로서 중요한 특성이다.
2;2) 전형적인 성형품 다리미, 소스판 및 압력요리기의 핸들에서 일반적으로 볼 수 있는 성형부품이다. 이 재료는 내열성, 내구성도 갖추고 있으므로 이러한 성형부품에 응용 되고 있으며, 저렴한 재료이기도 하다. 또한 데쉬보드의 재떨이, 커피 파코레이터, 베이스 및 전기 커넥터에 응용되고 있다. 최고의 내열성이 필요한 경우 미네랄 충전그레이드를 사용한다. 스레이트 아스베스트 및 기타 미네랄이 내열성을 부여한다. 최대 내전기성은 분쇄마이카에 의해 얻어진다. 유리 및 다른 섬유충전재는 최고의 충격강도를 갖는다. 혹시 성형품이 유기충전재를 함유할 경우 따뜻하고 습한 조건 하에서는 균 또는 곰팡이가 번식할 가능성이 있다.[2]
용도[편집]
성형품[편집]
페놀수지 성형품은 인서트 성형의 용이성과 그 전기적 특성등을 살려서 오래전부터 전기, 통신 관계의 분야에서 각종 절연재료에 이용되고 있다. 그러나 최근은 그 기계적 강도, 고온에서의 강성의 유지성능이나 내크리프성 등의 엔지니어링 수지로서의 특성이 주목되고 브레이크용 피스톤, 타이밍 기어, 그밖의 자동차 부품으로서의 수요가 급증하고 있다. 이것은 사출성형기술의 진보나 이에 적합한 빠른 경화성, 고유동성 성형재료의 개발, 그리고 성형공정에서의 생산성 향상에도 힘입는 바가 매우 크다고 할 수 있을 것이다.
페놀수지의 성형품은 그밖에 접시나 컵등의 식기류, 냄비뚜껑등의 손잡이, 주전자나 다리미의 손잡이등의 가정용품으로서 내열성이 요구되는 분야에도 널리 이용되고 있으며 또한 내산성이나 내유성에 필요한 기계부품으로서의 수요도 많다.
적층품[편집]
종이기재의 적층판은 대부분이 전기절연 재료로써 이용되고 있다. 특히 최근은 동박을 표층에 접착한 적층판이 인쇄회로용 기판으로서 대량으로 생산되고 통신기, 계측기, 컴퓨터 등의 전기회로의 소형․경량화, 고성능화나 가격인하에 크게 공헌하고 있다. 한편 가구등에 이용되는 멜라민 수지 화장판의 기판도 일반적으로 종이기재 페놀수지 적층판으로서 이 분야에도 다량의 페놀수지 수요가 있다.
목면이나 유리섬유 등의 직포를 기재로 한 적층 성형품은 그 높은 강도, 높은 강성, 내산성, 내유성을 이용하여 자동차, 내산펌프, 방직기 등의 부품, 강재 압연롤의 축받이등에 뿌리깊은 수요가 있다. 또한 내열성 기재를 이용한 적층제품은 화재에 방치되었어도 표면의 탄화층으로 보호되어 내부의 특성이 보호되기 때문에 로켓의 노즐이라든가 항공기의 보강재등에도 이용되고 있다.
도료[편집]
페놀수지계 도료는 일반적으로 뛰어나고 수증기나 산소의 투과율이 작고 내약품성이나 내열성에 뛰어난 특징이 있는데 고유의 색과 변색성 때문에 주로 금속제품의 부식방지용 초벌 도료로서 사용되고 있다. 미변성의 페놀수지 도료의 도막은 굳으면서 약하기 때문에 그 장점을 훼손치 않고 수지를 유연화하는 기술도 많이 개발되어 있어서 예컨대 에폭시수지, 알키드수지, 천연수지, 건성유, 말레인화유, 폴리비닐부틸렌등으로 변성하여 도료용 수지로 만드는 일이 일반적으로 이루어지고 있다. 탄화수소계 용제에 가용성이 있게 하기 위해서는 원료에 알킬페놀이 사용된다.
페놀수지 도료는 많은 경우 160～200℃의 온도에서 도금하며 상온에서 경화되는 경우에는 산성물질을 경화제로서 첨가하든지, 건성유와 미리 반응시킨 수지가 사용된다.
도료용 페놀수지의 주된 용도는 자동차용 초벌도료, 금속용기용 도료, 선박용 및 화학장치용의 내식도료, 인쇄잉크 등이지만 이들 중에서 자동차용 전착도료는 최근 급속히 성장하고 있다.
접착제[편집]
페놀수지는 합성접착제로서도 가장 고참에 속하고 오래전부터 내수합판용 접착제로서 레졸형의 수지가 다량으로 사용되어 왔는데 최근에는 칩보드나 하드보드의 제조에도 이용되고 있다. 특히 레졸시놀 변성페놀수지는 상온경화가 가능하기 때문에 목공용에 수요가 많다. 또한 레졸시놀계 수지는 타이어 코드의 접착제로서도 유용한 것이다.
그런데 페놀수지 특유의 약성이 결점으로 되는 용도에 대해서는 클로로프렌이나 니트릴고무, 폴리비닐아세탈, 폴리아미드등과의 혼합수지 또는 변성수지가 효과적이며 금속이나, 고강도로 접합하기 위한 구조용 접착제로서 항공기나 자동차에 이용되고 제화공업에도 많은 수요가 있다. 또한 페놀수지는 감압형 접착제에서 점착성 부여제로서의 용도가 중요하다. 일반적으로 고무계 접착제는 레졸형의 알킬페놀수지가 배합되는데 이것은 고무의 가황제로서도 이용된다.
무기질재료의 결합제[편집]
페놀수지는 유리, 규상, 알미나등에 대해서도 뛰어난 접착성을 가지며 내열성도 뛰어나기 때문에 무기질재료의 결합재료서의 수요량은 해마다 증대하고 있다. 예컨대 수용성 레졸은 유리섬유나 석면 섬유의 단열재용 결합제로서 오래전부터 많은 수요가 있으며 최근에는 내한로재용 결합제로서의 수요가 급증하고 있다.
한편 노볼락/헥사민 계의 2단법 수지는 연삭용 레지노이드 지석(숫돌), 주물용 사형(셀몰드)과 같은 고도의 내열성이 요구되는 제품에 대한 내열성 결합제로서 불가결한 공업용 기초자료로 되어 있다. 이것은 열분해 후에 다량으로 남는 코크스상 탄소가 뛰어난 강도를 갖는 것을 이용한 것이며 지석은 강재의 절단이나 연마에, 주물용 사형은 자동차 엔진부품의 주조 등에 각각 다량의 수요가 있다. 또한 자동차용 브레이크 라이닝과 같은 마찰재에도, 페놀수지가 그 특성을 살린 결합제로서 사용되고 있다. 그밖에 실리카등의 무기질의 충전재를 다량으로 배합한 페놀수지는 전구의 마우스피느용 접착제로서, 또한 내산타일의 조인팅용 실리카시멘트로 사용된다.
발포체[편집]
레졸에 발포제, 계면활성제, 산성 경화제를 첨가, 교반하여 경화시키면 스폰지상의 발포체가 얻어진다. 노볼락과 헥사민의 혼합물에 발포제를 가하여 가열 경화시켜도 똑같이 발포체를 얻을 수 있지만 공업적으로는 전적으로 레졸계 발포체가 생산되고 있다.
페놀수지 발포체는 모든 발포 플라스틱중에서도 가장 내연성이 뛰어나고 저발연성이며 또한 저온에서 고온까지의 넓은 온도범위에 걸쳐서 그 치수, 강도, 열전도율, 차음성등의 특성이 변화하지 않는 특징을 갖기 때문에 건축물이나 항공기용 단열재로서 매우 뛰어난 성능을 갖고 있다. 최근 구미 여러나라에서는 화재 때의 위험이 가장 적은 단열재로서 건축재등에 수요가 급증하고 있으며 발포체의 연속 생산장치도 개발되고 있다.
기타[편집]
레졸을 함침한 다음 경화시킨 목재(인플레그)나 함침한 다음 압력을 가하여 압축하면서 경화된 목재(콤프레그, 강화목)등은 개질목재로서 오래전부터 생산되어 왔지만 최근에는 양질의 경질목재가 세계적으로 고갈하고 있기 때문에 이 기술이 재인식되게 되었으며 각종 구조재, 직기의 부품, 스포츠용품 등에 이용되고 있다.
또한 연축전지의 전극차폐판(밧데리용 격판)도 페놀수지의 내산성을 살린 중요한 용도의 하나이지만 이것은 적당한 종이에 레졸을 함침하고 열경화시켜 만들어진 것이다.
그밖에 농축한 액상 레졸을 적당한 형에 주입하고 경화시켜 얻어지는 주형품은 저압성형용이나 진공성형용 형의 제작용 소재로서 또한 마작패, 담배용 파이프, 당구공 등의 소재로서 이용되어 왔는데 현재로서는 이들 공업적 지위는 매우 낮은 모양이다.
한편, 페놀수지의 특이한 성능을 살린, 흥미있는 제품도 수많이 개발되고 있다. 예컨대 미국에서 발명되고, 일본에서 공업적으로 성공한 페놀수지섬유(KYNOL)는 노볼락을 용융방사한 다음 강산성 포르말린에 침지한 다음 열처리하여 경화시킨 것인데, 레용(인조견사)과 같은 정도의 강도를 갖고, 더욱이나 내염성, 내약품성, 내열성에 뛰어나기 때문에 넓은 시장분야에서 불연성 직포로서의 평가를 높이고 있다.
또한 이 섬유를 보강재로 한 페놀수지 복합재는 가혹한 조건하에서 사용할 수 없는 소재로서 주목을 집중하고 있다.
그밖에 페놀수지의 높은 잔탄율을 이용한 것에 탄화물 제품이 있다. 이것은 흑연, 피치코크등을 페놀수지에 결합제로 하여 성형한 다음 고온에서 소성하여 얻어내는 것이며 전동기의 카본브러쉬, 메커니컬실과 같은 접동부품, 부식성가스를 취급하는 화학장치의 부품, 공업용 전극, 원자로용 중성자 감속재등에 널리 사용되고 있다. 또한 위에서 기술한 페놀수지 섬유를 탄화하여 얻어지는 탄소섬유, 순수 페놀수지를 탄화하여 얻어지는 유리상 카본 등도 특수한 분야에서 사용되고 있다.
페놀수지는 가장 오래전부터 공업화된 플라스틱임에도 불구하고 다른 많은 플라스틱에서는 볼 수 없는 뛰어난 특색을 갖고 있으며 또한 제조법, 성형가공 기술, 공축합이나 혼합에 의한 개질법등에 있어서의 기술적 진보도 현저하기 때문에 더욱 광범위한 산업분야에서 앞으로도 확실한 공헌을 계속할 것으로 생각된다.[1]
각주[편집]
- ↑ 1.0 1.1 AIZER, 〈페놀수지〉, 《네이버 블로그》, 2012-03-21
- ↑ 박서진 기자, 〈<플라스틱 용어해설> 페놀 수지,Phenolic resin〉, 《플라넷뉴스》, 2023-02-24
참고자료[편집]
- 〈페놀수지〉, 《두산백과》
- 〈페놀수지〉, 《첨단산업기술사전》
- 〈페놀 수지〉, 《화학대사전》
- 박서진 기자, 〈<플라스틱 용어해설> 페놀 수지,Phenolic resin〉, 《플라넷뉴스》, 2023-02-24
- AIZER, 〈페놀수지〉, 《네이버 블로그》, 2012-03-21
같이 보기[편집]
