화학뉴스

CNF(Cellulose Nano Fiber)는 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic) 물성 개선 용도가 기대된다.
알메디오(Almedio)는 CNF의 특성을 활용해 프리프레그를 사용한 CFRP의 층간박리를 억제할 수 있음을 확인함에 따라 신규 용도 개척에 속도를 내고 있다.
CFRP는 항공기 등에 사용되기 때문에 얇게 제조한다면 경량화 및 저연비화 효과가 클 것으로 기대된다.
이밖에 CNF를 3D 프린터에 첨가하면 강도물성을 향상시키고 외관성이 뛰어난 성형제품을 성형할 수 있고 페인트에 사용한다면 전파흡수성, 도전성 등의 기능을 부여할 수 있다는 강점을 주목하고 있다.
알메디오는 독자 개발한 CNF를 도쿄(Tokyo)의 소규모 설비에서 생산해왔으나 최근 용도 개척을 위해 후쿠시마현(Fukushima)에 신규 양산공장을 완공했고 2023년 초 컴파운드 및 도료 생산, 2월 전면 가동에 돌입한 것으로 알려졌다.
전기‧열‧전파 제어 및 미세부분의 강도 물성 개선에 기여할 수 있는 특징을 강조하고 있으며 경도 향상과 저항리스 등의 특성을 살릴 수 있는 반도체용에서 채용실적을 늘려가고 있다.
최근에는 CFRP 층간박리 억제 기능에 주목하고 제안에 나서고 있다.
항공기는 운항 중 조류가 충돌하는 버드 스트라이크 사고가 발생했을 때 박리 이후 성형체 구조를 어느 정도 유지할 수 있는지 조사하는 DCB 테스트를 거쳐야 하고, 전단내성을 측정하는 GⅡC는 수지 비즈 첨가로 올릴 수 있으나 개구내성 측정을 실시하는 GⅠC(균열추진 초기 모드) 결과 개선이 어려운 것으로 평가된다.
알메디오는 에폭시수지(Epoxy Resin) 변성으로 일반 에폭시수지를 사용한 CFRP보다 GⅠC와 FIR(균열 진전과정 모드), GⅡC 모두 대폭 개선했다. 또 추가로 CNF를 배합함으로써 시판 에폭시수지를 사용한 CFRP보다 GⅠC를 2.5배 높은 610J/평방미터로, GⅡC 역시 1.6배 높은 1740J/평방미터로 개선함으로써 항공기를 10% 경량화하고 이산화탄소(CO2) 배출량은 3% 정도 줄인 것으로 파악되고 있다.
CNF가 탄소섬유 사이로 들어가 박리될 때까지 저항으로 작용하는 현상을 응용한 것으로 깔끔하게 분산시킴으로써 효과를 확대했고 항공기 뿐만 아니라 자동차, 스포츠카, 레저용으로도 활용이 기대된다.
3D 프린터 용도에서는 필라먼트로 제안을 시작했다.
나노 사이즈이면서 물성 향상과 외관성을 모두 확보할 수 있는 것이 특징으로 목업 등 개별제품마다 형태가 다른 용도 외에 뛰어난 물성을 살릴 수 있는 양산부품에도 적용할 계획이다.
베이스 수지는 나일론(Nylon)으로 시험 제작했고 PEEK(Polyether Ether Ketone) 등으로 확대할 예정이다.
전파 흡수 및 반사 억제제어 기능은 이미 컴파운드 소재로 제안하고 있는 가운데 도료로도 제안을 시작한 것으로 알려졌다.
CNF는 미세해 스프레이로 도장해도 노즐을 막을 가능성이 희박하고 뛰어난 전파흡수 성능을 활용해 주파수별로 실현할 수 있기 때문에 자동차 밀리파레이더 등 차세대 자동차용을 타깃으로 주목하고 있다. (K)