KR100956101B1

KR100956101B1 - 열가압성형용 불포화 폴리에스텔수지 조성물로된 반경화 다층적층시트 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100956101B1
Application number: KR1020090081029A
Authority: KR
Inventors: 서우석
Original assignee: 서우석
Priority date: 2009-08-31
Filing date: 2009-08-31
Publication date: 2010-05-07

Abstract

본 발명은 열가압 성형용 불포화 폴리에스텔수지 조성물로된 반경화 다층적층시트 및 그 제조방법에 관한 것으로 액상 불포화폴리에스텔수지, PE분말, 고온경화제, 수축방지제, 분산제, 이형제, 충진제, 광물질 기능성분말, 증점제, 실란카프링제, 소포제로 조성되는 불포화 폴리에스텔수지 조성물로 조성하는 단계에서 공기접촉을 통한 교반단계와 혼련하는 단계에서 발생되는 열에 의해 공기경화 및 열경화의 진행 그리고 첨가되는 조성물에 의한 점도상승에 의하여 반경화된 폴리에스텔수지조성물을 얻고 이를 압출한 시트사이에 절단보강사층을 형성시켜 가압시키므로서 반경화된 다층적층시트를 얻고 반경화된 다층적층시트 양면에 열가소성수지필름으로 밀착하거나 밀봉하므로서 반경화된 다층적층시트의 경화진행을 억제시킨 열가압 성형용 불포화 폴리에스텔수지 조성물로된 반경화 다층적층시트 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

열가압성형용 불포화 폴리에스텔수지 조성물로된 반경화 다층적층시트 및 그 제조방법{THE METHOD OF PREPARING THE HALF-HARDENED MULTI LAYER SHEET MADE OF UNSATURATED POLYESTER RESIN COMPOSITION FOR HEAT-PRESS MOLDING AND IT}

본 발명은 열가압성형용 불포화 폴리에스텔수지 조성물로된 반경화 다층적층시트 및 그 제조방법에 관한 것으로 액상의 불포화 폴리에스텔수지에 폴리에티렌분말, 저수축제(수축방지제), 분산제, 이형제, 고온경화제, 충진제, 무기질 기능성분말, 실란카프링제, 증점제, 소포제로된 불포화 폴리에스텔수지 조성물로 반경화시트를 성형하고 2매의 반경화시트 사이에 절단된 보강섬유층을 형성시켜 가압하므로서 샌드위치상의 반경화 적층시트를 얻고 이 반경화 적층시트표면을 열가소성수지필름으로 밀착시키거나 밀봉하여 온도 35~45℃로 유지되는 숙성실에서 20~24시간 경화시켜 점도 15~18포이즈 범위로된 상태에서 경화진행을 억제시킨 열가압성형용 불포화 폴리에스텔수지 조성물로된 반경화 다층적층시트 및 그 제조방법에 관한 것이다.

통상적으로 불포화 폴리에스텔수지는 폴리에스텔 성형재료로서 중요한 수지 이며 글라스파이바 섬유강화 폴리에스텔의 기재에 해당하는 수지로서 불포화 이염기산과 다가알콜의 축중합체를 만들어 스티렌 모노머와 같은 가교제를 가하여서된 액상수지이다.

이 액상수지에 과산화 벤조일, 메틸에틸케톤, 과산화물 중합촉매 및 나프텐산 코발트 등의 반응 촉진제를 가하여 경화시키면 공간망상구조인 고분자물질이 생성된다. 불포화폴리에스텔수지의 성형방법에는 핸드레이업(Hand lay up)방법이 있고, 이 방법의 실시형태는 손으로 적층시키는 방법으로 금형위에 경화제가 첨가된 불포화폴리에스텔수지용액을 부러쉬, 로울러 또는 스프레이로 일정두께로 코팅하고 그 위에 그라스파이버 섬유나 직물 또는 합성수지 섬유사 또는 직물지를 재단하여 코팅층위에 균일하게 분포시켜 접착적층시킨 다음 1차 코팅된 수지용액이 작업할 수 있을 정도로 경화되었을때 그 위에 다시 수지용액을 2차 코팅하는 방법 즉, 수지용액의 코팅과 보강사 또는 직물을 교호로 수회 접착적층시키는 방법으로 되풀이하여 일정두께의 적층체를 성형경화시키는 방법이라 할 수 있다.

이와 같은 성형방법에 의한 FRP제품은 배 또는 요트, 보트를 비롯하여 욕조, 정화조, 물탱크 등의 대형제품으로 오래전부터 널리 이용되어온 방법으로 대형제품을 성형할 수 있고 치공구비가 염가이며 설계변경이 용이한데다 특히, 대규모의 설비투자를 피할 수 있고 보강사 또는 직물에 의하여 인장강도, 굴곡강도, 충격강도 등의 강력한 물성을 얻을 수 있는 반면에 용액상수지로 작업하기 때문에 작업환경이 열악하여 주위를 오염시킬 수 있으며 경화에 요하는 시간이 길어지며 성형이 압력없이 수공으로 이루어지기 때문에 경화후 수축이 크며 조직이 치밀하지 못하고 표면의 평활성이 좋지 않아 연삭공정 및 연마공정이 반드시 뒤따라야하므로 여러가지 해결해야할 문제점을 갖고 있다.

또한 불포화 폴리에스텔수지는 주형성형도 가능하다. 주형성형은 성형하기 바로전 불포화 폴리에스텔수지용액에 유기산화물 촉매를 첨가해 가열하던가 또는 각각의 촉매에 적합한 중합촉진제를 첨가하면 상온에서도 경화하고 상압으로 성형가능한 잇점이 있으며 경화물의 특성도 뛰어나고 후가공이 용이하므로서 불포화폴리에스텔수지의 주형성형은 초기 무렵부터 착안되어 곤충, 패류, 동식물 인체의 기관, 식물의 표본, 장식포 등을 봉입해서 장식품, 자료보존용 표본, 화병 등으로 이용되어 왔으며 또한 합성진주박, 금은박분말, 홀로그램필름 세편을 혼합해 주형성형하므로서 미려한 다양한 색상의 단추, 신변장신구, 식탁 및 상의 표면판상체, 볼올링볼 등의 주형성형에 이용되어왔다.

상술한 바와 같이 이 방법에는 보강사나 보강직물을 사용할 수 없는 제품들이고 투명성이 요구되는 소형제품성형에 사용되며 이 또한 용액상태로 주형성형하기 때문에 경화에 요하는 시간이 길며 대형의 제품에는 금형제작상 적용하기 곤란하다.

그리고 불포화 폴리에스텔수지의 일종인 디아릴 프타레이트수지의 성형은 일반적으로 유동성이 좋고 경화속도는 열경화성수지인 페놀수지의 성형재료와 큰 차이가 없다. 성형온도 범위는 150~200℃범위가 좋으며 성형압력은 70~200kg/m²으로서 성형전단계에서 균일한 열전달과 유동성을 얻기 위해서 고주파 예열이 효과적이며 예열온도는 약간 낮은 80~100℃가 적당하다. 이 역시 소형제품 성형에 적합하며 전기부품으로서 축받이, 치차, 기타제품으로 보안모, 단차모 등의 제품성형에 이용되며 이와 같은 제품에도 보강섬유 또는 보강직물이 사용되지 않으며 대형제품에는 적용하기 곤란하다.

그밖에도 불포화폴리에스텔수지의 프리믹스(premix)재료의 성형방법이 있으며 이는 프레이크상의 건식재료를 사용하여 성형하는 방법으로 성형압력 성형온도가 높은편이고 소형제품 성형방법으로 제품의 물성이 다른 제품에 비해 떨어지고 대형제품의 성형에는 적용되지않는 방법이며 보강사나 보강직물로 보강할 수 없는 방법이다.

이상에서 설명한 바와 같이 불포화 폴리에스텔수지 성형방법 중 적층성형방법으로서 핸드레이업(Hand lay up)성형방법 이외의 주형성형, 디아릴 프타레이트수지의 성형방법, 불포화폴리에스텔의 프리믹서(premix)재료의 성형방법이 있고 이는 주로 소형제품의 성형에 사용할 수 있는 방법들이며 또한 제품에 보강섬유나 직물로 보강할 수 없는 성형방법이다.

결국 고하중에 의한 높은 인장강도, 압축강도, 굴곡강도, 충격강도, 굴곡탄성율이 요구되는 대형제품을 얻기 위해서는 보강섬유나 직물을 사용하는 핸드레이업 성형방법을 적용해야 하지만 전술한 바와 같이 액상수지로 작업해야하므로 주위를 오염시키며 증발성 유기화합물의 발생으로 작업환경이 좋지 않고 경화에 요하는 시간이 길어 비능률적이며 제품에 있어서는 표면평활성이 좋지 않아 연삭가공 및 연마가공을 피할 수 없으며 그밖에도 수축성이 크므로 치수안정성이 좋지 않아 개 선해야할 문제점들이 있고 또한 불포화 폴리에스텔수지의 경우는 용제로서 첨가되는 스치렌모노머가 분해되어 스치렌모노머개스의 악취를 발생시키므로 이를 저감시키거나 제거해야되는 과제를 않고 있다.

본 발명은 종래 불포화 폴리에스텔수지에 그라스파이바를 비롯한 합성수지 섬유사, 그라스파이바 직물 또는 그밖의 합성수지직물을 보강시켜서되는 FRP제품의 문제점을 개량보완한 발명으로 반경화된 불포화 폴리에스텔수지 조성물시트 내면에 보강섬유나 직물층을 형성시켜 다층 적층시트를 얻고 적층시트를 밀착 또는 밀폐 포장하여 온도 35~45℃로 유지되는 숙성실에서 20~24시간 경화시켜 점도 15~18포이즈 범위로된 상태에서 경화진행을 억제하여 보관, 유통, 제조에 소요되는 시간을 확보하므로서 반제품으로 상품화할 수 있고 성형시 열가압 성형방법으로 성형이 가능토록 하므로서 경화에 요하는 시간을 획기적으로 단축할 수 있고 특히 기능성분말로서 일라이트 및 화산석을 불포화폴리에스텔수지에 첨가하므로서 불포화 폴리에스텔수지에 용제로서 필히 첨가되는 스치렌모노머 분해에 따른 발생에 의한 악취를 50~60%범위까지 흡착탈취할 수 있어 쾌적한 주거공간 및 사무실의 분위기를 유지할 수 있고 또한 항균성이 있어 물탱크 및 용기로 사용시 이끼 등의 조류가 발생하지 않으며 유해균의 활성화를 저지할 수 있으며 그밖에도 금형에 의한 열가압성형을 하므로서 제품의 조직이 치밀해지고 우수한 표면 평활성을 얻게되므로서 연삭 및 연마공정을 생략할 수 있고 동시에 치수 안정성을 확보할 수 있어 제품의 품질을 향상시킬 수 있고 또한 작업환경을 개선할 수 있으며 작업의 간편화와 인건비의 절약으로 생산능률을 크게 향상시킬 수 있는 열가압성형용 불포화 폴리에스텔수지 조성물로된 반경화 다층적층시트 및 그 제조방법을 제공함에 있다.

불포화 폴리에스텔수지용액에 고온경화제, 수축방지제, 증점제, PE분말, 충진제 및 기능성분말, 안정제, 실란카프링제, 소포제, 이형제를 첨가하여 폴리에스텔수지조성물을 조성화하는 과정에서 폴리에스텔수지 조성물을 일부경화시키고 이 상태의 수지조성물을 시트화하고 이와 같은 2매의 시트와 시트 사이에 보강섬유사 또는 보강직물로 균일한 층을 형성시켜 접착적층시켜 다층적층시트를 얻고 양면에 열가소성수지필름으로 밀착시키거나 밀봉하여 온도 35~45℃로 유지되는 숙성실에서 20~24시간 경화시켜 점도 15~18포이즈 범위로된 상태에서 상온에서 경화진행을 억제시킨 열가압 성형용 불포화 폴리에스텔수지 조성물로된 반경화 다층적층시트 및 그 제조방법을 제공하므로서 본 발명의 목적을 달성할 수 있었다.

본 발명에 의하여 제조된 반경화 다층적층시트는 종래 핸드레이업 적층성형방법과는 달리 열가압성형이 가능하므로 성형시간을 획기적으로 단출할 수 있고 작업환경을 크게 향상시킬 수 있으며 작업능률을 극대화할 수 있고 금형에 의한 열가 압성형이므로 성형체의 조직이 치밀하고 표면평활성이 좋아 연삭, 연마가공을 생략할 수 있으며 물성을 향상시킬 수 있고 특히 흡착에 의한 탈취성과 항균성을 갖는 일라이트 및 화산석분말을 첨가하므로서 불포화폴리에스텔수지에서 발생하는 스치렌모노머분해개스의 악취를 흡착탈취하므로서 실내장식판재로 사용시 주거공간이나 사무실 내에 쾌적한 분위기를 유지할 수 있고 물탱크나 용기로 성형사용시 이끼와 같은 조류가 발생하지 않고 대장균, 녹녹균과 같은 유해균의 번식을 저지할 수 있는 열가압 성형용 불포화 폴리에스텔수지 조성물로된 반경화 다층적층시트 및 그 제조방법이다.

본 발명을 달성하기 위한 기본적 원리는 불포화 폴리에스텔수지의 공기접촉에 의한 공기 경화성과 증점제에 의한 점도상승, 충진제 및 광물성 기능성분말 첨가에 의한 점도증가, 교반의 시간, 고온경화제의 경화에 미치는 영향 등에 의하여 일부경화된 적층시트를 얻고 이 적층시트표면을 합성수지필름으로 밀착시키거나 밀봉하여 온도 35~45℃로 유지되는 숙성실에서 20~24시간 경화시켜 점도 15~18포이즈 범위로된 상태에서 취출하여 경화의 진행을 억제하여 보관, 유통, 제조에 소요되는 시간을 확보하므로서 반경화된 다층적층시트를 상품화하게 되었으며 먼저 이의 제조방법을 공정별로 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

불포화 폴리에스텔수지용액에 고온경화제, 수축방지제, 증점제, PE분말, 충진제 및 기능성분말, 안정제, 소포제, 이형제를 첨가하여 개방된 교반기에서 10~20 분간 교반시켜 교질상의 불포화 폴리에스텔수지 조성물을 얻는 제1단계 공정,

교반이 끝난 상기 불포화 폴리에스텔수지 조성물을 압출기에 즉시 이송하여 혼련과 동시에 다이스를 통해 일부경화된 수지조성물의 시트를 압출함과 동시에 바닥면에 열가소성수지필름을 밀착접착하거나 밀봉한 적층시트를 권취로울러에 권취하는 2단계 공정,

2단계 공정에서 얻어진 하나의 권취로울러로부터 수평으로 적층시를 인출하되 불포화 폴리에스텔수지 조성물층이 위로 향하도록 이동시키면서 그 위에 촙퍼(chopper)에 의해서 절단된 로빙사를 균일하게 분산분포시켜 보강절단사층을 형성시키면서 다른 권취로울러로부터 인출되는 적층시트의 수지조성물층을 보강절단사층과 합지하여 임프리그네이팅로울러 사이를 통과시켜 가압시키므로서 샌드위치형 다층 적층시트를 얻는 3단계 공정,

상기 샌드위치형 다층적층시트 양면에 밀착되어 있는 열가소성수지필름의 측면 가장자리를 열접착으로 밀봉시킨 샌드위치형의 일부경화된 다층적층시트를 얻는 4단계 공정,

4단계의 일부경화된 다층적층시트를 권취로울러에 권취하는 5단계 공정,

상기 권취된 다층적층시트를 온도 35~45℃로 유지되는 숙성실에서 20~24시간 경화시켜 점도 15~18포이즈 범위로된 상태에서 취출하여 경화진행을 억제시킨 6단계 공정으로 구성되는 불포화 폴리에스텔수지 조성물로된 반경화 다층시트 및 그 제조방법이다.

상기 방법을 분명하게 하기 위하여 장치를 이용한 그 제조방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 1은 불포화 폴리에스텔수지 조성물을 조성하는 단계에서 불포화 폴리에스텔수지 조성물시트와 열가소성수지필름으로된 적층시트를 제조하는 단계를 나타낸 장치도면이다.

개방된 교반기(1)에서 불포화 폴리에스텔수지용액에 전술한 조성물들을 첨가하여 교반하므로서 불포화 폴리에스텔수지 조성물을 얻고 이를 이송하여 압출기(2)에서 혼련하여 다이스(3)에서 불포화 폴리에스텔수지 조성물시트(A1)를 압출과 동시에 열가소성수지필름 권취로울러(4)로부터 필름(A2)을 인출하여 상기 수지조성물시트(A1)와 합지하여 맞물림가압로울러(5)를 통과시켜 적층시트(A)를 얻고 이를 권취로울러(11)에 권취하는 공정으로 전술한 1단계 및 2단계 공정이 끝난다. 6은 안내로울러이다.

도 2는 전술한 제조방법에 있어서 3단계 공정에서 5단계 공정을 실시하는 장치도이다.

권취로울러(11)로부터 적층시트(A)를 수평지지대(12) 위로 인출시키되 수지조성물시트(A1)를 상방향으로 오도록 전진시키면서 수지조성물시트(A1) 위에 상측 보강사로빙(13)으로부터 풀려나오는 보강사(B)를 쵸퍼(chopper)(14)로 절단시켜 절단된 절단보강사(B1)를 균일하게 분산시켜서 절단보강사층(B2)을 형성시킨다음 다른 권취로울러(11')로부터 인출되는 적층시트(A')의 수지조성물시트(A'1)를 상기 절단보강사층(B2) 위에 접합하여 샌드위치형 다층적층시트(C)를 형성하여 임프리그네이트로울러(impregnate roller)(15)를 통과시키면서 가압하여 적층시킨 상태에서 다층적층시트 상하면에 밀착되어 있는 열가소성수지필름(A2,A'2)의 측면가장자리를 열접착로울러(16)를 통과시켜 밀봉시킨상태로 권취로울러(17)에 권취한 상태에서 숙성실(미도시)에 넣어 온도 35~45℃로 유지시킨 상태에서 20~24시간 반경화된 다층적층시트를 제조하게 된다.

상기 제조방법에서 용액형의 불포화 폴리에스텔수지용액의 점도는 스치렌모노머와 같은 용제의 첨가량에 따라 차이는 있지만 초기점도는 2~4포이즈 범위이나 불포화 에스텔수지로 수지조성물을 얻기 위해 첨가되는 조성물 중 증점제, 충진제, 광물성기능성 분말, PE분말 그리고 고온경화제 등의 첨가로 6~8포이즈 범위로 점도가 증가하게되고 다시 조성물로 조성하는 교반단계에서 공기접촉과 동시에 교반으로 발생하는 열에의해 경화가 진행되고 또한 혼련과정에서도 경화가 진행되어 압출기의 압출다이스에서 압출되는 폴리에스텔수지의 시트의 점도는 8~11포이즈 범위로서 상기 교반에 의한 공기접촉에 의한 공기경화 교반혼련과정에서 발생하는 열, 고온경화제 등의 영향에 의하여 8~11포이즈 범위로 경화하게 된다. 이 상태의 시트에 열가소성필름과 적층되고 적층된 2매의 시트사이에 보강사층이 형성된 불포화 폴리에스텔수지 조성물의 적층시트 양면의 열가소성수지필름 양단가장자리를 열접착으로 밀봉시켜 권취로울러에 감고 이 상태에서 온도 35~45℃로 유지되는 숙성실에서 20~24시간 경화시켜 취출시키므로서 상온으로 냉각되고 또한 필름으로 밀착 또는 밀봉되므로서 경화가 거의 진행되지 않는다. 그러나 시간이 경과하게 되면서 아주 미미하게나마 경화가 진행되지만 밀착이나 밀봉상태에서는 40~50일 경화속도가 극히 느리므로 상기 기간 내에서 상품화할 수 있다. 그러나 보존기간이 짧으므로 대개의 경우 주문생산에 의해서 제조된다.

상기 방법에서 첨가되는 조성물중 수축방지제로서는 폴리메칠메타 아클리레이트(PMMNA), 폴리비닐아세테이트(PVAC), 폴리스치렌, 불포화폴리에스텔 중에서 하나 이상을 선택하고 있으며 이를 사용하므로서 수축률이 큰 용액형 불포화 폴리에스텔의 수축을 방지하므로서 성형제품의 치수안정성을 확보할 수 있고 또한 온도변화에 따른 제품의 열팽창계수를 줄이므로서 재료의 피로를 방지하고 열화를 방지할 수 있다.

분산제로서는 알킬나프탈렌설폰산염, 알킬벤젠설폰산염, 고급알콜황산에스텔, 디알킬호박산에스테르리그닌 슬폰산염, 폴리에티렌 글리콜비이온 활성제, 아민류 중에서 선택하는 하나 이상의 분산제를 선택하며 이와 같은 분산제의 사용으로 조성물의 조성에 있어 교반과정과 혼련과정을 용이하게 달성할 수 있고 성형제품의 균질성과 물성을 향상시킬 수 있다.

고온경화제로는 BPO, 씨크로 핵사논퍼옥사이드, t-부틸퍼어벤조에이트, 디쿠밀퍼옥사이드, 큐멘하이드로퍼옥사이드, t-부틸하이드로퍼옥사이드, 라우로일퍼옥사이드 중에서 선택되는 하나 이상의 고온경화제가 사용된다.

충진제는 탄산칼슘이나 수산화알미늄[Al(OH)₃]을 선택할 수 있으며 증량제의 역활과 함께 점도를 높히므로서 불포화 폴리에스텔수지 조성물시트가 필요한 점도에 이르는 시간을 단축시킬 수 있는 작용을 하게되며, 기능성 광물질분말 역시 상기 충진제의 역활과 함께 인체에 유익한 원적외선 방사기능, 음이온발생기능을 갖 게되며 충진제나 기능성분말을 적절히 첨가하면 성형된 제품의 변형을 방지함에 도움을 주게되며, 충진제나 기능성분말의 입도는 미세할수록 좋으나 적어도 400메쉬보다 미세한 입도를 사용한다.

또한 기능성물질로 원적외선 방사기능, 항균성, 탈취성, 방음성 및 보온성을 갖는 물질로는 일라이트(illite) 및 화산석(scoria), 음이온발생물질로는 전기석분말을 사용하며 사용량은 각각 동량으로 사용한다.

이와 같은 기능성물질을 첨가하므로서 본 발명의 반경화 적층시트의 대부분이 내부장식판재로 성형되기 때문에 쾌적한 분위기의 실내공간을 확보할 수 있다.

증점제는 금속비누염, 수소첨가 피마자유, 중합유 등을 사용하며 불포화 폴리에스텔수지 조성물을 조성함에 있어 농조화시키는 작용을 하며 불포화 폴리에스텔수지 조성물을 반경화시킴에 필요한 점도에 빨리 도달하게 된다.

소포제로는 실리콘, 고급알코올, 지방산에스텔, 트리부틸포스페이트, 노닐셀루솔브, MIBC 중에서 선택되는 하나 이상의 소포제를 선택할 수 있고 특히 공기경화를 위해 개방된 교반기에서 교반중에 많은 공기가 함유되고 조성물 자체에서 발생하는 기포를 파괴 또는 기포의 발생을 억제하는 작용을 하므로서 제품의 조직치밀성을 갖게하고 핀홀 등을 방지하여 제품의 질을 향상시킬 수 있다.

또한 이형제로는 토너, 실리콘 이형제를 사용하며 이를 사용하므로서 접착성이 큰 불포화 에스텔수지의 금형에 접착을 방지하므로서 탈형을 쉽게하고 제품의 표면 평활성을 얻게된다.

수축방지제로는 폴리메칠메타아크릴레이트, 폴리비닐아세테이트, 폴리스티렌, 포화폴리에스텔 등을 사용하며, 불포화폴리에스텔수지는 용액형수지이므로 경화후에는 수축성이 크므로 수축방지첨가로 치수안정성을 확보할 수 있고 변형을 방지할 수 있다.

그밖에 첨가되는 PE분말은 불포화 폴리에스텔수지의 완전경화한 제품에 있어서의 내충격성보강과 열가압성형시 금형으로부터 취출을 용이하게 하며 표면평활성을 좋게 한다.

또 실란카프링제는 아미노기, 에폭시기, 2중결합 등의 관능기를 갖는 실란은 합성수지와 같은 유기질재료와 유리, 모래, 광물질분말과 같은 무기질재료의 결합을 강력하게 결합시키며 특히 본 발명에서 사용되는 불포화 폴리에스텔수지 조성물과 글라스파이바섬유나 직물과 결합력을 현저하게 향상시키고 그 밖에 조성물의 무기물과 유기물간의 접착결합력을 향상시키므로서 물성의 전체적인 강도가 향상된다.

그리고 본 발명에서 사용되는 보강사나 보강직물은 그라스파이바를 비롯하여 비교적 융점이 높고 인장강도가 우수한 열가소성수지섬유로서 폴리아미드, 폴리에스텔, 폴리푸로피렌섬유사가 이에 속한다.

상기와 같은 조성물로 조성된 불포화 폴리에스텔수지 조성물의 조성비는 아래 표(1)와 같다.

표(1) 불포화 폴리에스텔수지 조성물

조성물	조성비(wt%)
불포화 폴리에스텔수지	31 ~ 40
충진제	30 ~ 41
기능성 광물질분말	12 ~ 15
PE분말	1 ~ 4
증점제	1 ~ 3
분산제	1 ~ 2
수축방지제	0.5~2
고온경화제	0.5 ~ 1.5
실란카프링제	0.4 ~ 1.2
안정제	0.3 ~ 1
이형제	0.2 ~ 0.8
소포제	0.1 ~ 0.5

상기 조성물간의 상호조성비에 있어서 불포화 폴리에스텔수지와 충진제 및 기능성분말간의 조성비로 나타나는 현상은 충진제 및 기능성분말의 양을 늘이면 제품의 물성 즉 인장강도, 인장탄성률, 충격강도, 굴곡강도, 굴곡탄성률이 저하하며 불포화 폴리에스텔수지량을 늘리면 증량효과가 무의미해지고 또한 수축변형이 커지며 제조공정상 폴리에스텔수지 조성물의 반경화상태까지의 점도에 도달하기 위해 상당한 시간이 소요되므로 조성물간에 설정한 조성비는 상기 양면을 고려한 적정한 조성비라 할 수 있으며 또한 PE분말은 과량으로 첨가하면 내열성이 떨어지고 제품의 강도 및 지지력이 약해지는 경향을 나타낸다.

그밖에 실란카프링제는 많은량을 첨가하면 반경화 다층적층시트의 경화속도에 영향을 주게되어 보존기간이 짧아지는 경향을 나타내게되고 첨가비의 범위에서 충분하게 결합기능을 나타낼 수 있는 조성비라 할 수 있다.

증점제의 조성비는 최종제품인 반경화된 다층적층시트의 점도를 유지함에 적당한 량이며 많은량을 사용하면 제품의 점도를 높히므로서 제품보존기간을 단축시킬 수 있다.

그밖에 분산제, 고온경화제, 안정제, 이형제, 소포제 등은 당분야에서 통상 적으로 사용되는 조성비의 범주 내의 조성비라 할 수 있다.

또한 상기 방법에서 불포화 폴리에스텔수지 조성물시트 사이에 적층되는 보강사 또는 보강직물의 사용량은 총 불포화 폴리에스텔수지 조성물(이로 성형된 시트)중량에 대하여 20~30wt%범위에서 보강층을 형성하게 된다.

이상의 방법으로 제조된 반경화 다층적층시트는 권취로울러에 감긴상태에서 상품으로 거래될 수 있으며 권취된 상태에서는 적어도 40~50일 보존되어 사용할 수 있다. 사용시에는 권취로울러로부터 시트를 인출하여 사용할만큼 절단하고 양면의 폴리에티렌필름을 제거한후 열가압성형금형 또는 성형제품의 크기에 알맞도록 재단하여 금형에 밀어넣은 다음 열가압 성형한다.

성형제품으로는 욕조, 세면대, 건축내장 장식벽판, 소형보드, 천정판, 문짝의 전후면판, 배수로, 조립식 건축자재, 가구용 판상체 등의 대형제품들을 성형할 수 있으며 열가압 성형온도는 120~160℃이며 이 온도범위에서 전술한 고온경화제들에 의한 경화반응이 활발하게 진행된다.

불포화 폴리에스텔수지에는 상온경화제가 있으나 이 상온경화제나 고온경화제를 첨가한 불포화 폴리에스텔수지는 공기와 접촉하면 경화속도는 느리지만 공기 경화성을 갖는 특성이 있고 반드시 고온경화제라 하여 그 온도범위에서만 경화하는 것이 아니고 그 이하의 온도에서도 온도가 상승하면 미미하나마 열경화가 진행된다.

또한 열가압 성형시 압력은 성형제품에 따라 달라지며 단순한 성형품 30~70kg/㎠, 깊은 홈이 있거나 복잡한 성형품은 50~140kg/㎠, 리브, 보스가 있는 성형품은 70~180kg/㎠범위이다. 다시 말하면 30~180kg/㎠범위의 압력범위에서는 반경화 다층적층시트의 두께에 따라 차이는 있지만 30~50초이면 두께1mm~5mm까지의 다층적층시트로 제품을 성형할 수 있는 시간이다.

상기 본 발명에 의해서 제조된 반경화 다층적층시트의 특징은 보강섬유사로서 보강할 수 있는 제품이란점에서 불포화 수지용액과 그라스파이로 적층시켜서되는 핸드레이업방법에 의한 제품과 같다 할 것이나 반경화 다층적층시트의 성형방법은 우선성형방법에 있어 소요되는 시간을 비교할 수 없을 정도로 단축시킬 수 있고 작업환경을 크게 향상시킬 수 있으며 금형에 의한 열가압으로 순식간에 성형하므로서 작업능률을 극대화할 수 있고 열가압성형이므로 성형품의 조직이 치밀하므로서 인장강도, 충격강도, 굴곡강도 등 물성을 향상시킬 수 있으며 시간, 인력 등을 절감할 수 있어 우수한 경쟁력을 갖는 열가압성형용 반경화 다층적층시트에 의한 성형제품이라 할 수 있다.

도 1은 불포화 폴리에스텔수지 조성물을 조성하는 단계에서 불포화 폴리에스텔수지 조성물시트와 열가소성수지필름으로된 적층시트를 제조하는 단계를 나타낸 장치도면.

도 2는 전술한 제조방법에 있어서 3단계 공정에서 5단계 공정을 실시하는 장치도.

Claims

불포화 폴리에스텔수지용액에 PE분말, 고온경화제, 수축방지제, 증점제, 충진제 그리고 일라이트, 화산석 및 전기석분말을 각각 동일량으로 혼합한 기능성분말, 안정제, 실란카프링제, 소포제, 이형제를 첨가하여 개방된 교반기에서 10~20분간 교반시켜 교질상의 불포화 폴리에스텔수지 조성물을 얻는 제 1단계 공정,

상기 불포화 폴리에스텔수지 조성물을 압출기에 즉시 이송하여 혼련과 동시에 다이스를 통해 일부경화된 수지조성물시트를 압출함과 동시에 바닥면에 열가소성수지필름을 밀착되게 접착한 적층시트를 권취로울러에 권취하는 2단계 공정,

2단계 공정에서 얻어진 하나의 권취로울러로부터 수평으로 적층시트를 인출하되 불포화 폴리에스텔수지 조성물층이 위로 향하도록 이동시키면서 그 위에 촙퍼에 의해서 절단된 로빙사(보강사)를 균일하게 분포분산시켜 보강절단사층을 형성시키면서 다른 권취로울러로부터 인출되는 적층시트의 수지조성물층을 보강절단사층과 합지하여 임프리그네이팅 로울러사이를 통과시켜 가압시키므로서 일부경화된 다층적층시트를 얻는 3단계 공정,

다층적층시트 양면에 밀착되어 있는 열가소성수지필름의 측면 가장자리를 열접착으로 밀봉시킨 일부경화된 다층적층시트를 얻는 4단계 공정,

4단계 공정의 반경화된 다층적층시트를 권취로울러에 권취하는 5단계 공정,

상기 권취된 다층적층시트를 온도 35~45℃로 유지되는 숙성실에서 20~24시간 경화시켜 점도 15~18포이즈 범위로된 상태에서 취출하여 경화진행을 억제시킨 6단계 공정으로 구성되는 불포화 폴리에스텔수지 조성물로된 반경화 다층적층시트의 제조방법.
청구항 제1항에 있어서, 불포화 폴리에스텔수지 조성물은 조성비가 중량비로 불포화폴리에스텔수지 31~34%, 충진제 30~41%, 일라이트, 화산석, 전기석을 동일량으로 혼합한 기능성 분말 12~15%, PE분말 1~4%, 증점제 1~3%, 분산제 1~2%, 수축방지제 0.5~2%, 고온경화제 0.5~1.5% 실란카프링제 0.4~1.2%, 안정제 0.3~1%, 이형제 0.2~0.8%, 소포제 0.1~0.5%임을 특징으로 하는 불포화 폴리에스텔수지 조성물로된 반경화 다층적층시트의 제조방법.
청구항 제1항에 있어서 반경화 다층시트는 폴리에스텔수지 조성물 총중량에 대하여 그라스파이바 중량이 20~30wt%임을 특징으로 하는 반경화 다층시트의 제조방법.
청구항 제1항에 있어서 고온경화제는 BPO, 씨크로 핵사논펄옥사이드, 5-부털퍼어벤조이트, 디쿠밀퍼옥사이드, 큐멘하이드로퍼옥사이드, t-부틸하이드론펄옥사이드, 라우로일퍼옥사이드 중에서 선택되는 하나 이상의 고온경화제임을 특징으로 하는 반경화 다층시트의 제조방법.
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