소개
페놀-포름알데히드(PF) 수지몰딩 컴파운드, 라미네이트, 복합재 및 기타 산업 자재 시스템에 사용되는 열경화성 수지 시스템입니다. 수분 흡수는 플라스틱의 치수, 전기 또는 기계적 특성 평가와 관련될 수 있으므로 정의된 서비스 또는 테스트 조건에서 PF 기반 재료를 평가할 때 수분 흡수는 실용적인 고려 사항입니다. 그러나 모든 페놀-포름알데히드 수지 재료를 특징짓는 단일한 수분 흡수 값은 없습니다. 의미 있는 답변을 얻으려면 재료 상태, 공식, 시편 형상, 컨디셔닝, 노출 조건 및 테스트 방법에 대한 명확한 정의가 필요합니다.
짧은 답변
모든 페놀-포름알데히드 수지 재료에 보편적으로 적용되는 단일 수분 흡수 값은 없습니다. 보고된 수분 흡수 결과에는 시험 방법, 표본, 조절, 노출 매체, 온도 및 기간이 명시되어야 합니다. PF 기반 재료의 경우 순수 수지, 성형 화합물, 라미네이트 또는 복합재의 데이터가 상호 교환 가능한 것으로 처리되지 않도록 재료 상태 및 공식도 식별해야 합니다. 마찬가지로 중요한 것은 수분 흡수와 수분 함량은 서로 다른 테스트 방법이 필요하고 서로 다른 질문에 답하는 별개의 개념입니다.
실제로 테스트 중인 재료는 무엇입니까?
수분 흡수 해석을 위해서는 PF 관련 재료를 재료 상태 및 제형으로 구별해야 할 수도 있습니다. 관련 테스트 개체에는 다음이 포함될 수 있습니다.
- 미경화 액상 수지 또는 수지 용액
- 플레이크 또는 기타 제공된 고체 형태를 포함한 고체 수지
- 분말수지
- 부분적으로 경화된 재료
- 완전 경화된 순수 수지 시편
- 페놀 성형 화합물
- 라미네이트
- 채워진 제제
- 섬유 강화 복합재
- 완성된 구성 요소
이러한 재료 상태와 공식은 상호 교환 가능한 테스트 대상이 아닙니다. 한 물질 상태에서 얻은 수분 흡수 값은 다른 물질 상태의 거동을 자동으로 예측하지 않습니다. 하나의 재료 상태에 대해 얻은 결과는 적절한 비교 기준 없이 공식화된 화합물, 복합재, 적층 또는 완성된 구성 요소를 나타내는 것으로 가정해서는 안 됩니다.
수분 흡수는 수분 함량과 동일하지 않습니다
이러한 구별은 PF 수지 데이터를 올바르게 해석하는 데 기본입니다.
수분 흡수는 정의된 노출 조건에서 물질이 주변 환경에서 물을 흡수하는 과정을 의미합니다. 이는 ASTM D570 또는 ISO 62와 같은 절차를 사용하여 고체 표본에서 측정됩니다.
수분 함량은 테스트 당시 재료에 이미 존재하는 수분의 양을 나타냅니다. ISO 15512:2019는 분말, 과립 및 완제품 형태의 플라스틱에서 수분 함량을 측정하는 방법을 명시하고 있으며, 이러한 방법은 ISO 62에 따라 측정된 수분 흡수 역학 및 평형을 테스트하지 않는다는 점을 명시적으로 명시하고 있습니다.
분말 또는 기타 적용 가능한 재료 형태의 경우 수분 함량을 별도의 재료 매개변수로 지정하거나 측정할 수 있습니다. 경화된 시편의 수분 흡수를 대체해서는 안 됩니다. 반대로, 경화된 시편의 수분 흡수 결과는 가공 전 원료의 수분 함량을 나타내지 않습니다.
범용 PF 수분 흡수 수치가 적절하지 않은 이유
여러 요인이 수분 흡수 거동에 영향을 미치며 해석이나 비교와 관련된 경우 식별해야 합니다.
- 재료 형태: 순수 경화 수지, 몰딩 컴파운드, 라미네이트 및 복합재는 서로 다른 테스트 대상입니다.
- 수지 배합: 순수한 수지, 충진된 화합물, 라미네이트 및 강화 복합재는 별개의 재료 시스템이므로 결과는 테스트된 배합에 기인해야 합니다.
- 경화 상태: 다르게 준비된 시편이 동일한 시험 대상을 나타내는 것으로 가정하면 안 되므로 시편을 보고하거나 비교할 때 경화 상태를 식별해야 합니다.
- 표본의 기하학적 구조: 두께와 노출된 표면적은 흡수율과 겉보기 흡수 정도에 영향을 미칩니다.
- 시편 준비: 선택한 테스트 방법에 지정된 경우 준비, 치수 및 조건을 식별해야 합니다.
- 컨디셔닝 및 노출: 온도, 매체(액체 물 대 습한 공기) 및 기간은 모두 관련이 있습니다.
- 테스트 방법: ASTM D570과 ISO 62는 시편 사양, 절차 및 보고 기준이 다릅니다.
관련 재료, 표본, 조절 및 노출 정보를 사용할 수 있으면 수분 흡수 결과를 더 잘 해석할 수 있습니다. 그러한 정보가 없으면 수분 흡수 수치는 비교 가치가 제한됩니다.
Novolac 및 Resole: 분류가 테스트 결과를 결정하지 않음
노볼락과 레솔은 내에서 별개의 클래스입니다.페놀수지. 노볼락은 일반적으로 헥사메틸렌테트라민(HMTA)과 같은 경화 시스템과 결합하여 열경화성을 형성하는 열가소성 페놀 프리폴리머인 반면, 레졸은 추가 경화가 가능한 열 반응성 페놀 수지입니다.
그러나 이 분류만으로는 경화된 성형 화합물, 라미네이트, 복합재 또는 완성 부품의 수분 흡수를 결정하지 못합니다. 노볼락 기반 재료와 레솔 기반 재료를 직접 비교하려면 동일한 조건에서 시편을 준비하고 경화하고 테스트해야 합니다. 이러한 통제된 비교가 없으면 일반적인 순위를 주장할 수 없습니다.
ASTM D570-22
ASTM D570-22는 침수 시 플라스틱의 상대적인 수분 흡수율 결정을 다루고 있습니다. 해당 범위에는 주조, 열간 성형 및 냉간 성형 수지 제품, 막대 및 튜브 형태의 균질 및 적층 플라스틱, 두께가 0.13mm 이상인 시트가 포함됩니다.
표준에서는 포화 시간이 시편 두께에 크게 좌우되며 수분 함량과 전기 절연 저항, 유전 손실, 기계적 강도 및 치수와 같은 특성 간의 관계는 노출 유형, 부품 모양 및 고유한 재료 특성에 따라 달라진다고 명시합니다. ASTM D570은 PF 특정 제품 사양이 아닌 테스트 방법입니다. 특정 재료에 D570 결과가 필요한지 여부는 해당 조달 또는 제품 사양에 따라 설정되어야 합니다.
ISO 62:2008
ISO 62:2008은 고체 플라스틱의 두께 방향에서 수분 흡수를 결정하고 물에 담그거나 습한 공기에 노출된 정의된 치수 시편에 의해 흡수되는 물의 양을 결정하는 절차를 설명합니다. 이는 고체 플라스틱에 적용 가능하지만 셀룰러 플라스틱, 과립 및 분말은 명시적으로 제외됩니다.
ISO 62는 지정된 노출 조건에서 정의된 고체 플라스틱 시편의 수분 흡수를 비교하기 위한 제어된 절차를 제공합니다. ISO 62는 플라스틱 수분 흡수 테스트 프레임워크를 정의합니다. 특정 PF 재료에 대한 적용 가능성은 재료 형태와 관련 사양을 통해 확립되어야 합니다.
ASTM D570 대 ISO 62
ASTM D570과 ISO 62는 모두 고체 플라스틱의 수분 흡수를 다루지만 범위, 시편 사양 및 절차 세부 사항이 다릅니다. ASTM D570-22는 ASTM D570 섹션 6.2에 설명된 시편을 사용할 때 ISO 62와 기술적 동등성을 명시합니다. 이 설명을 두 표준에 따라 생성된 모든 결과가 자동으로 동일하다고 해석해서는 안 됩니다. 선택한 표준의 해당 절차 및 보고 요구 사항을 따라야 합니다.
분말 또는 기타 적용 가능한 물질 형태의 수분 함량
적용 가능한 수분 함량법에 의해 보호되는 형태로 공급되는 PF 재료의 경우, 수분 함량은 경화된 고체 표본의 수분 흡수와는 별도의 매개변수입니다. ISO 15512:2019는 분말, 과립 및 완제품 형태의 플라스틱에 적용됩니다. 이는 ISO 62에 의해 측정된 물 흡수 동역학 및 평형과 이러한 측정을 명시적으로 구별합니다. 모든 액체 PF 수지 시스템에 적용된다고 가정해서는 안 됩니다.
공식 및 재료 상태가 해석에 미치는 영향
수분 흡수 데이터는 전체 테스트된 재료에 기인해야 합니다. 경화된 순수 수지 시편, 충전된 성형 화합물, 라미네이트 및 강화 복합재는 서로 다른 테스트 대상입니다. 한 곳에서 측정된 값은 대표적인 증거 없이 다른 곳으로 직접 전달되어서는 안 됩니다. 원 수지 또는 하나의 정의된 표본에 대해 측정된 값 자체가 다른 제조 또는 완성된 재료의 수분 흡수 값으로 취급되어서는 안 됩니다.
수분 흡수 데이터를 비교하는 방법
의미 있는 비교를 위해서는 동등한 테스트 조건이나 관련 차이점에 대한 명확한 설명이 필요합니다. 다음은 ASTM D570 또는 ISO 62에서 규정한 완전한 보고 체크리스트가 아닌 실용적인 비교 프레임워크입니다. 두 가지 수분 흡수 값을 비교하기 전에 다음을 확인하십시오.
- 정확한 재료 또는 등급 지정
- 재질상태(순수수지, 컴파운드, 라미네이트, 복합재)
- 해당되는 경우 수지 유형
- 제형 세부정보(충진제, 강화제, 첨가제)
- 치료 상태
- 테스트 방법 및 버전(ASTM D570-22, ISO 62:2008 또는 기타)
- 시편 치수
- 컨디셔닝 절차
- 노출 매체(액체 물 또는 습한 공기)
- 온도
- 지속
- 값이 지정된 기간 또는 균형 결과를 나타내는지 여부
- 계산 기준 및 단위
- 허용 기준 및 기술적 근거
재료 상태, 시편 준비, 노출 조건, 방법 또는 보고 기준의 차이는 값을 직접 비교할 수 있는 것으로 취급하기 전에 해결되어야 합니다.
TDS, CoA 및 테스트 보고서
다음 차이점은 ASTM D570, ISO 62 또는 ISO 15512에서 규정한 문서 정의가 아닌 실제 문서 고려 사항입니다.
기술 데이터 시트(TDS)는 재료에 대한 일반, 공칭 또는 사양 범위 정보를 제공할 수 있습니다. 분석 증명서(CoA)는 제공된 경우 배치별 또는 로트별 결과를 보고할 수 있으며 관련 허용 한계도 나열할 수 있습니다. 테스트 보고서에는 테스트 방법, 시편 또는 샘플, 조건 및 보고된 결과가 식별될 수 있습니다.
문서 형식과 내용은 공급업체, 자재, 거래에 따라 다릅니다. 따라서 구매자는 보고된 값이 일반적인 특성, 사양 한계 또는 배치별 테스트 결과를 나타내는지 확인해야 합니다.
일반적인 해석 오류
오류 1: 모든 PF 수지에는 하나의 표준 수분 흡수 값이 있습니다.
수정: 수분 흡수는 정의된 상태에서 정의된 재료의 특성이며 정의된 조건에서 측정됩니다.
오류 2: 분말 수분 함량 값은 경화 수지의 수분 흡수량과 동일합니다.
수정: 수분 함량(ISO 15512)과 수분 흡수(ISO 62)는 서로 다른 측정값입니다.
오류 3: Novolac/resole 분류만으로 수분 흡수를 예측합니다.
수정: 비교에는 통제된 표본과 조건이 필요합니다.
오류 4: ASTM D570 및 ISO 62 결과는 자동으로 상호 교환 가능합니다.
정정: ASTM D570은 ASTM D570 섹션 6.2에 설명된 시편을 사용하는 경우에만 ISO 62와 기술적 동등성을 명시합니다.
오류 5: 깔끔한 수지 결과는 충전된 복합재 또는 완성된 부품을 자동으로 예측합니다.
정정: 순수한 수지, 충전된 컴파운드, 라미네이트, 복합재 및 완성된 구성 요소는 서로 다른 재료 시스템 또는 테스트 대상입니다. 한 결과가 다른 결과로 자동 전송되어서는 안 됩니다.
오류 6: TDS 일반 값은 자동으로 배치 결과입니다.
수정: TDS, CoA 및 테스트 보고서는 서로 다른 기능을 수행합니다.
구매자가 지정해야 할 사항
PF 수지의 수분 흡수 데이터를 요청하거나 평가할 때 해당 응용 분야와 관련된 다음 정보를 지정해야 합니다.
- 수지/재료 형태(액체, 고체, 분말, 플레이크 등)
- 등급 지정
- 해당되는 경우 수지 등급(노볼락 또는 레솔)
- 의도된 제제화 및 가공 경로
- 시험체의 경화상태
- 테스트 대상(순수 수지, 몰딩 컴파운드, 라미네이트, 복합재, 완성 부품)
- 테스트 표준 및 에디션
- 시편 기하학
- 컨디셔닝 절차
- 노출 매체, 온도 및 기간
- 허용한도 및 기술적 근거
- 필요한 서류 (TDS, CoA, 테스트 보고서)
시험 방법은 평가되는 재료 형태와 특성에 따라 선택되어야 합니다. ASTM D570 및 ISO 62는 적용 가능한 고체 플라스틱의 수분 흡수에 관한 반면 ISO 15512는 명시된 범위 내의 수분 함량을 다룹니다. 모든 조달 시나리오에 이러한 사양이 모두 필요한 것은 아니지만 의미 있는 데이터 비교를 위해서는 재료 상태 및 테스트 조건에 대한 명확성이 필수적입니다.
결론
수분 흡수페놀-포름알데히드 수지하나의 보편적인 숫자로 표현될 수 없습니다. 정의된 방법을 사용하여 정의된 조건에서 측정된 특정 상태의 특정 재료의 특성입니다. 보고된 값은 재료 특성, 경화 상태, 시편 준비, 노출 조건 및 테스트 방법이 알려진 경우에만 비교에 유용합니다. 수분 흡수와 수분 함량은 서로 다른 테스트 방법이 필요한 별개의 개념입니다. 적용 관련 비교를 위해 대표적인 경화 제제, 표본 또는 완성된 재료의 데이터는 실질적으로 다른 테스트 대상에서 측정된 값보다 더 유익할 수 있습니다.
전문적인 CTA
습기에 민감한 용도로 페놀-포름알데히드 수지를 평가하는 고객은 수지 또는 재료 형태, 의도한 제형, 테스트 대상, 적용 가능한 수분 흡수 방법 또는 수분 함량 방법, 노출 또는 조절 조건, 허용 기준을 제공하여 명시된 요구 사항에 대해 사용 가능한 등급 문서를 검토할 수 있습니다.
참고자료
[1] ASTM 인터내셔널. (2022). ASTM D570-22, 플라스틱의 수분 흡수에 대한 표준 테스트 방법.https://doi.org/10.1520/D0570-22
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https://www.iso.org/standard/41672.html
[3] 국제표준화기구. (2019). ISO 15512:2019, 플라스틱 - 수분 함량 측정(5판).
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[4] LA 필라토(편집자). (2010). 페놀수지: 진보의 세기. 스프링어 베를린, 하이델베르크.https://doi.org/10.1007/978-3-642-04714-5
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