내후성이란 무엇일까? 내후성의 시험 방법 및 수지 소재별 차이를 알아보자

내후성이란 무엇일까? 내후성의 시험 방법 및 수지 소재별 차이를 알아보자

수지 소재는 햇빛이나 비바람과 같은 자연환경에 대한 내성이 각각 다르고, 

소재마다 가진 이 내성을 내후성이라고 부릅니다.

이 기사에서는 내후성의 개요나 다양한 측정 방법, 

내후성이 낮은 소재와 높은 소재에 대해 소개합니다.

 

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내후성이란

내후성은 소재가 가진 자연 환경에 대한 내성을 가리키는 말입니다.

측정의 대상이 되는 것으로는 태양광, 온도, 습도, 비 등을 들 수 있습니다.

 

온도에 대해서는 단순한 높고 낮을 뿐만 아니라, 밤낮의 기온차의 크고 작은 것도 포함됩니다.

또한 일상에서 의식하기 어려운 것으로 산소도 소재를 열화시키는 원인이 되는 자연 환경의 하나입니다.

내후성 수치가 높을수록 실외의 자연환경에서 변형, 변색, 열화가 일어나기 어렵다고 판단할 수 있습니다.

장기간에 걸쳐 야외에서 사용하는 물건을 설계할 때는 가능한 한 

내후성이 높은 소재를 사용하는 것이 바람직하다고 할 수 있습니다.

 

내후성을 포함한 시험의 개요·종류

야외에서 사용되는 건조물은 자연의 다양한 환경에 노출됨으로써 조금씩 열화합니다.

예를 들어, 길가의 가드레일이나 포스트 등에 녹이 슬거나 갈라진 경우, 

그 원인은 자연환경에 의한 열화의 가능성을 생각할 수 있을 것입니다.

소재에 이러한 열화가 일어나는 요인이나 시간을 조사하기 위해 실시되는 시험이 내후성 시험입니다.

소재나 사용 용도에 따라 다양한 시험 방법이 있고,

시험에 걸리는 시간도 다릅니다.

지금부터는 내후성을 조사하는 시험에 어떤 것이 있는지를 해설하겠습니다.

 

옥외 노출 시험

옥외 폭로 시험이란 대상을 옥외에 노출하여 상태의 변화를 조사하는 시험 방법입니다.

비교적 어려운 환경에 장시간 노출함으로써 열화의 속도나 정도를 측정합니다.

야외에서 사용되는 물건은 보통 오랜 시간에 걸쳐 환경에 노출됨으로써 열화합니다.

따라서 옥외 폭로 시험이라면 사용 시 열화에 가까운 상황에서 확인할 수 있습니다.

단, 시험 시작부터 결과가 나오기까지 오랜 시간이 걸린다는 단점을 가집니다.

 

종이나 플라스틱 등 비교적 열화가 빠른 소재라도 몇 시간에서 며칠의 시간이 필요하고, 

도료나 고무 등 열화가 느린 소재에서는 몇 년이 걸리는 경우도 있습니다.

 

또한 10년 후 열화의 정도를 정확하게 확인하기 위해서는 시험에도 

10년 가까운 세월이 필요합니다.

 

이러한 이유 때문에 최근에는 이용되는 경우가 적어지고 있는 시험방법이라고 할 수 있습니다.

 

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촉진 내후성 시험

촉진 내후성 시험이란 대상에 인공 광원에서 빛을 비추거나 물을 뿌려 변화를 확인하는 시험입니다.

 

본래 옥외에서 사용했을 경우에 시험 대상물을 열화시키는 자연환경은 다양하지만, 

이 시험에서는 거기에서 주요하다고 생각되는 것을 발췌·정리해, 빛·열·물의 3요소로서 

시험을 실시하는 것이 일반적입니다.

옥외 폭로시험에서는 수년에 걸쳐 관찰하지 않으면 안 되는 열화라도 

촉진 내후성 시험에서는 몇 주 안에 관측할 수 있기 때문에 최근 이용되는 경우가 증가하고 있습니다.

다만, 태양광 10년분의 강도의 빛을 1년간 계속 쪼여도, 

자연 환경에 있어서의 10년분의 태양광에 노출한 상태와 동일하지 않습니다.

 

옥외 폭로시험에 비하면 통상 대상물이 놓이지 않는 환경에 두게 되기 때문에 정밀도에서는 뒤떨어집니다.

 

내식성 시험

내식성 시험은 소금물이나 황화수소 가스 등을 분무하여 

인공적으로 소재가 부식되는 환경을 만들어 내는 것으로 시험이 이루어집니다.

 

부식, 녹에 대한 내성을 조사하는 것이 시험의 목적입니다.

또한 부식이나 녹에 대한 내성은 야외 노출 시험에 의해 측정될 수도 있습니다.

금속 도금과 같은 도막이나 부식되거나 녹슬기 쉬운 상황에서 사용하는 소재에 대해 많이 실시됩니다.

 

내후성이 높은 수지 소재

야외에서 사용하는 소재는 내후성이 높은 것을 사용하고 싶습니다만, 

구체적으로는 어떤 소재라면 내후성이 높은 것일까요.

여기서부터는, 자주 이용되는 수지 소재 중, 비교적 내후성이 높은 소재에 대해 소개합니다.

 

아크릴

아크릴은 수족관의 수조와 간판, 전자 장식 커버와 

카탈로그 케이스 등에 사용되는 수지 소재입니다.

 

유리보다 투명도가 높고, 광투과율은 93%에 달합니다.

 

두껍게 겹쳐도 색이 나오지 않기 때문에, 소재의 맞은편을 쾌적하게 시인하고 싶을 때 사용됩니다.

 

태양광과 비바람에 따른 열화와 충격에 대한 내성이 뛰어나고, 

만일 파손되었을 때 파편이 튀지 않는 것도 장점입니다.

 

또한 접착제를 사용하여 부착할 수 있기 때문에 비교적 안이하게 가공할 수 있습니다.

 

폴리염화비닐(염화비닐)

폴리 염화 비닐은 통칭 염화 비닐이라고도 불리며,

경질과 연질의 2 종류가 있습니다.

 

일상에서 자주 볼 수 있는 소재로 5대 범용 수지 중 하나입니다.

 

충격에 대한 강도가 높은 것이 특징으로 간판이나 전자식 커버 외에도

배관이나 수도관 파이프 등 공업용 부품을 만들 때도 많이 사용됩니다.

 

최근에는 단열 성능이 높은 주택의 수지 새시 등에도 이용되고 있습니다.

높은 내후성을 가짐과 동시에 저렴하고 가공성도 뛰어나 다양한 상황에서 볼 수 있는 소재입니다.

내후성뿐만 아니라 내약품성도 높아 산, 알칼리, 염류와 다양한 물질의 침식에 견딜 수 있습니다.

폴리카보네이트

폴리카보네이트는 높은 충격 강도와 유리와 동등한 투명도를 갖춘 수지 소재입니다.

또, 착화해도 자연스럽게 소화됩니다.

그 특성 때문에, 카메라 렌즈나 자동차의 헤드 램프에 사용됩니다.

충격뿐만 아니라 저온이나 고온에도 강하지만 유기용제나 

계면활성제에는 약한 것이 단점입니다.

 

폴리카보네이트로 만든 제품의 손질에 알칼리성 세제를 사용하면 

균열이나 변형을 일으킬 수 있으므로 잘 확인합시다.

 

불소수지(PTFE)

불소수지는 고기능수지로 분류되는 수지소재로 대표적인 것으로 PTFE를 들 수 있습니다.

야외에서 장기간 사용해도 열화가 잘 일어나지 않으며 

내열 온도가 높아 내마모성도 뛰어납니다.

가까운 곳에서는 프라이팬 코팅에 사용되는 것으로 유명합니다.

그 외에는 돔 모양 건축물의 막재에도 불소 수지 코팅 소재가 사용되고 있습니다.

야외에서 쉽게 열화되지 않고 흡수성이 낮아 빗물에 의한 

열화도 작기 때문에 천장부 코팅에 적합한 소재라고 할 수 있습니다.

PFA (퍼플루오로알콕시알칸)

PFA는 불소수지의 일종으로 PTFE와 마찬가지로

다양한 분야에 대해 높은 내후성을 자랑합니다.

 

저온이나 고온에 견딜 수 있으며, 

산·알칼리 양쪽의 약제에 대해 높은 저항성을 가지기 때문에 다양한 상황에서 활용합니다.

PFA는 가공성이 좋아 일상에서 흔히 볼 수 있는 자동차 부품 등에도 이용되고 있습니다.

그 외, 높은 내약품성이나 순수성을 살려, 반도체 분야에서도 많이 채용되고 있습니다.

내후성이 낮은 수지 소재

내후성이 낮은 수지 소재는 다음과 같은 것을 예로 들 수 있습니다.

PE (폴리에틸렌)
PP(폴리프로필렌)
PS(폴리스티렌)

이러한 소재는 자외선이나 비바람 등에 약하고 햇빛에 의해 열화·변질되어 버리기 때문에,

옥외에서의 장기 사용에는 적합하지 않습니다.

 

또, 보관 방법을 잘못하면 사용하지 않아도 열화할 가능성이 있습니다.

 

보관할 때는 메이커가 정하는 기한을 지키면서 햇빛이 들지 않는 실내에서

상온 보존하거나 누수나 이물질 부착을 피하거나 해서 열화를 막읍시다.

 

내후성이 낮은 소재를 사용할 경우의 변화

내후성이 낮은 소재를 적합하지 않은 환경에서 계속 사용하는 경우는 

시간 경과와 함께 다음과 같은 열화가 발생합니다.

변색 : 흰색이나 노란색으로 변화

경화: 단단해지고 깨지기 쉬워짐

 

변형·깨짐: 휨이 생기거나, 금이 가거나, 빠지거나

이러한 열화가 발생하면 제품은 원래의 강도를 유지하지 못하고 손상되기 쉬워집니다.

 

내후성이 높은 소재도 계속 사용하면 열화는 되지만

 열화가 발생하는 속도는 느리기 때문에 내후성이 낮은 소재로 

제품을 만든 경우와 비교하여 오래 사용할 수 있습니다.

정리
이 포스팅에서는 수지 소재의 내후성에 대해 해설했습니다.

 

자연환경에 노출되면 물건은 열화되지만,

내후성이 높은 소재라면 열화 속도가 느리고 장기간에 걸쳐 사용할 수 있을 것입니다.

 

또, 내후성이 높은 수지 소재로서는

아크릴·폴리염화비닐·폴리카보네이트·불소 수지등이 존재합니다.

 

 

 

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