A-10 철도교통 특수 난연 프레프리그

난연성 탄소섬유 프리프레그: 철도 교통 분야에서의 화재 안전성과 구조적 성능의 이중 보장

철도 교통 장비 제조 분야에서 재료의 화재 안전성은 그 구조적 기계적 특성과 동일하게 중요하다. 본 난연성 탄소섬유 프리프레그는 개질 에폭시 수지를 핵심 수지 시스템으로 하여 할로겐 프리 난연 수지 및 잠복 경화제와 결합되며, 단방향 탄소섬유 프리프레그 및 탄소섬유 직물 프리프레그와 같은 주류 형태를 포괄한다. 이 제품은 지하철, 고속열차, 도시간 열차의 차체 구조 및 내장 부품에 안전 보호와 경량화 장점을 동시에 제공할 뿐만 아니라, 철도 교통 분야의 DIN 5510 및 EU EN45545 HL3 최고 등급 방화 요건을 충족함으로써 기존 탄소섬유 프리프레그가 높은 난연성이 요구되는 응용 분야에서의 적용 격차를 메워준다.

핵심 이점: 화재 안전성, 구조적 성능 및 공정 적응성의 균형

1. 가장 높은 수준의 방화 인증을 통해 철도 교통 안전을 위한 든든한 방어선 구축

철도 교통 상황에 특별히 개발된 난연 프리프레그로서, 본 제품은 내화 성능 측면에서 업계 최고 수준의 기준을 충족한다. 수지 시스템은 '개질 에폭시 수지 + 할로겐 프리 난연 수지 + 잠재 경화제'의 삼중 조합을 채택하였으며, 할로겐 프리 공식은 연소 시 유독 가스와 부식성 연기의 배출을 근원적으로 방지하여 철도 교통 분야에서 인명 안전을 위한 핵심 요구사항을 만족시킨다. 잠재 경화제는 프리프레그가 저장 및 가공 과정에서 안정성을 유지하도록 하며, 특정 온도에서만 급속하게 경화되어 난연 성분의 효과에 영향을 주지 않는다.

권위 있는 테스트에 따르면, 난연성 탄소섬유 프리프레그는 독일의 DIN5510 기준과 EU의 EN45545 HL3 등 두 가지 주요 국제적인 방화 표준을 모두 충족합니다. 먼저 독일 DIN5510 표준은 연기 밀도, 열 방출률, 화염 전파 속도 등의 핵심 지표에서 S4(매우 낮은 연기 밀도), SR2(매우 낮은 연기 유독성), ST2(느린 화염 전파) 수준을 달성합니다. 두 번째로 EU EN45545 HL3 수준은 고온의 화염에 20분 이상 견딜 수 있으며, 연소 후에도 일정한 구조 강도를 유지하여 열차 화재 시 비상 대피에 소중한 시간을 확보할 수 있습니다. 일반 탄소섬유 프리프레그와 비교했을 때, 이 제품의 난연 성능은 100% 이상 향상되어 기존 탄소섬유 재료의 가연성 및 높은 연소 연기 문제를 완전히 해결하였습니다. 철도 교통 차체 구조, 좌석 프레임, 내부 칸막이 등 핵심 부품에 적합합니다.

2. 다양한 형태의 제품 적용이 가능하여 철도 교통의 복잡한 구조적 요구에 적합함

• 제품 라인은 두 가지 핵심 형태를 포함합니다: 일방향 탄소섬유 프리프레그 및 탄소섬유 직물 프리프레그로, 철도 교통 차량의 각 구성 부품별 구조적 요구사항에 따라 유연하게 선택할 수 있어 '한 가지 소재를 다양한 용도로 사용'하는 설계 편의성을 실현합니다.
• 유니디렉셔널 카본 파이버 프리프레그: 높은 직진성을 가진 탄소섬유를 일방향으로 배열하여 섬유 방향 일치율 99% 이상을 달성하였으며, 축 방향 기계적 특성이 뛰어납니다. 열차 차체 측면 패널 및 바닥 가로보 등 종방향 하중을 견뎌야 하는 구조 부품에 적합하며, 경량화와 동시에 부품의 인장 및 굽힘 저항 성능을 향상시킬 수 있으며, 기존 금속 재료 대비 무게를 30%~40% 감소시킬 수 있습니다.
• 탄소섬유 원단 프리프그: 일반 직물, 탄사 직물 및 기타 직물 구조를 기반으로 하여 우수한 면내 등방성 특성과 더 높은 충격 및 전단 저항성을 갖습니다. 열차 좌석 프레임, 내장 장식 패널, 수하물 선반 등의 부품에 사용할 수 있으며 난연 성능을 통해 안전성을 확보하는 동시에 직물의 질감으로 내부 미관을 향상시킵니다.

난연 프리프레그의 두 가지 형태는 개별적으로 또는 적층 시 결합하여 사용할 수 있습니다. 예를 들어, 차량 구조는 '단방향 프리프레그 + 직물 프리프레그'의 복합 설계를 채택할 수 있으며, 단방향 소재를 종방향으로 사용해 강도를 높이고 국부적으로 직물 소재를 적용해 충격 저항성을 강화함으로써 구조적 성능과 사용 조건 요구사항 간의 균형을 이룹니다.

3. 우수한 기계적 특성으로 경량성과 구조적 안정성을 동시에 확보

고성능 탄소섬유 프리프레그로서, 본 제품은 난연성 외에도 탄소섬유 자체의 기계적 장점을 희생하지 않습니다. 수지와 탄소섬유 사이의 계면 접합 공정을 최적화함으로써 수지가 섬유 번들을 균일하게 침투하고 계면의 기포 및 결함을 줄이며, 복합재료의 기계적 특성을 충분히 발휘할 수 있습니다. 시험 결과, 난연성 탄소섬유 프리프레그로 제조된 복합재료는 0° 인장강도 1800MPa 이상, 0° 인장탄성계수 120GPa 이상, 굽힘강도 1500MPa 이상을 나타내며, 철도교통 분야의 고온다습과 같은 복잡한 사용 환경에서도 기계적 특성 유지율이 여전히 85% 이상에 달합니다. 기존의 난연성 금속 재료(예: 난연성 알루미늄 합금)와 비교할 때 동일한 구조 강도에서 제품의 무게를 40~50% 감소시킬 수 있어 열차의 전체 에너지 소모와 궤도 하중 압력을 직접적으로 줄여주며, 철도교통 분야의 '경량화 및 에너지 절약'이라는 발전 추세에 부합합니다.

동시에, 프리프레그 내 섬유의 균일한 분포를 보장하고 국부적인 낮은 섬유 함량으로 인한 약한 기계적 특성을 방지하며, 열차의 장기 운행 중 구조적 안정성을 확보하고 유지보수 비용을 줄이기 위해 제품 밀도를 5% 이상 엄격하게 제어한다.

4. 유연한 공정 적응을 통해 철도 교통의 대규모 생산 요구 사항 충족

철도 교통 부품의 "다양한 사양 및 대량 생산"이라는 생산 특성에 대응하여, 이 난연성 탄소섬유 프리프레그는 높은 공정 적응성을 가지며 핫프레스 성형과 압축 성형이라는 두 가지 주류 공정과 호환될 수 있다. 경화 온도 범위가 100~160℃로 넓어 기업은 기존 설비와 부품의 요구에 따라 공정 매개변수를 유연하게 조정할 수 있으며, 추가 설비 개조가 필요 없어 생산 장벽을 낮출 수 있다.

• 열가압 성형: 열압성형기의 균일한 압력과 온도 제어를 통해 프리프레그 재료가 완전히 경화되므로, 대형 및 복잡한 구조 부품(예: 차량 본체의 전체 측면 벽)에 적합하다. 성형 부품의 표면 평활도가 높고 내부 결함이 적으며 기계적 특성이 안정되어 차량 본체의 외관과 구조라는 두 가지 고성능 요구사항을 모두 충족시킬 수 있다.
• 압축형조: 중소형 표준 부품(예: 좌석 프레임 및 실내 패널)에 적합하며, 성형 효율이 높고 생산 사이클이 짧아 단일 공정 시간을 30분 이내로 통제할 수 있다. 철도 교통 분야의 대규모 생산 리듬에 적합하며, 압축 성형 공정을 통해 부품의 치수 정확도를 정밀하게 제어하여 후속 가공 공정을 줄일 수 있다.

또한, 프리프레그 재료는 우수한 저장 안정성을 가지며 -18℃의 저온 환경에서 6개월 이상 보관할 수 있습니다. 꺼낸 후에는 장시간 재가열 없이 바로 생산에 투입할 수 있어 생산 대기 시간을 단축하고 생산 효율을 향상시킵니다.

5. 차별화된 디자인을 통해 시장 경쟁력을 확보

동일한 카테고리의 난연 프레프랙 제품들 중에서 본 제품은 '낮은 재현성+높은 맞춤화'를 통해 핵심 경쟁력을 구축하고 있다. 한편으로는 수지 배합, 섬유 선택 및 공정 파라미터 측면에서 차별화된 설계를 실시하는데, 예를 들어 수지 시스템에 특수한 내노화 성분을 추가함으로써 철도 교통 분야에서 장기간 햇빛 노출과 온습도 변화가 반복되는 환경에서도 제품 수명을 15년 이상으로 연장시킬 수 있으며, 이는 유사 제품의 평균 수명인 10년을 크게 상회한다. 다른 한편으로는 고객의 요구에 따라 맞춤형 서비스를 제공할 수 있는데, 난연 등급 조정(EN45545 HL1부터 HL3까지 필요에 따라 맞춤 설정 가능), 경화 온도 최적화(다양한 장비의 온도 범위에 적응 가능), 섬유 표면 밀도 조절(100g/㎡에서 600g/㎡까지 전 범위 커버) 등을 통해 철도 교통 부품의 다양한 구성 요소(구조 부품에서 내장 부품까지)의 개별화된 요구사항을 충족시키며 동종 제품 간의 동질화 경쟁에서 비롯되는 시장 압박을 피할 수 있다.