크레이즈 (Crazing)
쉽게 풀면
투명한 플라스틱을 잡아당기거나 구부리면 표면에 하얗게 뿌연 줄이 생기는 것을 볼 수 있습니다. 이것이 크레이즈로, 겉보기에는 균열 같지만 완전히 갈라진 것이 아니라 아주 가는 고분자 섬유들이 양쪽을 이어 주고 있는 상태입니다. 그 사이에 생긴 미세한 빈 공간이 빛을 산란시켜 하얗게 보입니다. 아직 하중을 전달할 수 있으므로 진짜 균열로 진행되기 전 단계로 볼 수 있습니다.
왜 중요한가
유리질 고분자가 파괴되기 전에 에너지를 흡수하는 주요 기구여서, 플라스틱의 인성을 이해하고 개선하는 데 핵심적입니다. 고무 입자를 넣어 충격에 강한 플라스틱을 만드는 기술도 결국 이 변형대를 많이, 그러나 작게 만들어 에너지를 분산시키는 원리에 기반합니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
변형대를 여러 곳에 고르게 만들어 인성을 높이는 강인화 원리를 설명하는 서술입니다.
조금 더 깊게 보면
이 변형대는 인장 성분이 있는 응력 상태에서 생기며, 부피가 늘어나는 변형이라는 점에서 부피가 유지되는 전단 항복과 구별됩니다. 섬유가 하중을 견디는 동안은 재료가 버티지만, 섬유가 끊어지기 시작하면 그 자리가 곧 균열로 바뀝니다. 유기 용제나 계면활성제가 있으면 훨씬 낮은 응력에서도 발생하는데, 이를 환경 응력 균열이라 부르며 플라스틱 제품의 대표적인 파손 원인입니다. 분자량이 높고 얽힘 밀도가 클수록 섬유가 잘 버텨 발생이 억제됩니다.
주의할 점
크레이즈는 아직 하중을 전달하는 상태여서 완전히 분리된 균열과 다릅니다. 겉보기 흰 줄만 보고 균열로 판단하면 손상 정도를 과대평가하게 됩니다. 또한 결정성 고분자에서는 이 기구보다 전단 항복이 지배적인 경우가 많습니다.