KR101174958B1 - Method for manufacturing of aramid prepreg and aramid steel composite - Google Patents
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Abstract
업계에서 요구되는 수준의 방탄성능을 장시간 유지시킬 수 있고 큰 충격에서도 접착력이 크게 저하되지 않는 아라미드 프리프레그의 제조방법 및 아라미드 강판 복합재의 제조방법이 개시된다. 본 발명의 아라미드 프리프레그의 제조방법은, 아라미드 직물에 수지를 함침시키는 단계; 및 상기 수지가 함침된 아라미드 직물의 일 표면에 전처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하고 있다. 또한, 본 발명의 아라미드 강판 복합재의 제조방법은, 아라미드 프리프레그들을 적층 후 경화시켜 아라미드 복합재를 제조하는 단계; 강판을 준비하는 단계; 및 상기 아라미드 복합재와 상기 강판을 접착매체를 이용하여 서로 접착시키는 단계를 포함하되, 상기 아라미드 복합재를 제조하는 단계 및 상기 강판을 준비하는 단계 중 적어도 한 단계는 전처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 아라미드 강판 복합재의 제조방법을 포함한다.Disclosed are a method for producing aramid prepreg and a method for producing an aramid steel sheet composite material, which can maintain the antiballistic performance of the level required in the industry for a long time and do not significantly reduce the adhesion even under a large impact. The method for producing aramid prepreg of the present invention comprises the steps of: impregnating a resin in the aramid fabric; And pretreating one surface of the resin-impregnated aramid fabric. In addition, the method for producing an aramid steel sheet composite of the present invention, the step of laminating and curing the aramid prepreg to prepare an aramid composite; Preparing a steel sheet; And adhering the aramid composite material and the steel sheet to each other using an adhesive medium, wherein at least one of preparing the aramid composite material and preparing the steel sheet includes pretreatment. It includes a method for producing an aramid steel sheet composite material.
전처리단계, 아라미드 강판 복합재, 방탄성능 Pretreatment stage, aramid steel sheet composite, bulletproof performance
Description
본 발명은 아라미드 프리프레그 및 아라미드 강판 복합재의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는, 업계에서 요구되는 수준의 방탄성능을 장시간 유지시킬 수 있고 큰 충격에서도 접착성능이 크게 저하되지 않는 아라미드 프리프레그의 제조방법 및 아라미드 강판 복합재의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing aramid prepreg and aramid steel sheet composite material, and more specifically, to provide a ballistic performance of the level required in the industry for a long time, the adhesion performance of the aramid prepreg that does not significantly decrease even under a large impact A manufacturing method and a manufacturing method of an aramid steel plate composite material.
방탄제품은 탄환이나 포탄으로부터 인체를 보호하기 위한 제품으로서, 방탄제품의 방탄성능은 사용하는 재료에 따라 방탄성능이 크게 좌우된다.Bulletproof products are products for protecting the human body from bullets and shells, and the bulletproof performance of bulletproof products depends greatly on the materials used.
특히, 차량에 사용되는 방탄제품은 외부의 포탄 같은 큰 위험으로부터 인체를 안전하게 보고하기 위해 보다 방탄성능이 우수한 재료를 필요로 하고 있다.In particular, bulletproof products used in vehicles require materials with better bulletproof performance in order to safely report the human body from a great danger such as external shells.
이에 따라, 종래에는 방탄성능이 매우 우수한 강판을 주로 사용하여 차체를 구성하여 제조하여 왔다.Accordingly, conventionally, a vehicle body has been constructed and manufactured mainly using steel sheets having excellent ballistic resistance.
그러나, 강판은 우수한 방탄성능을 가지는 반면 비중이 매우 높아 차량의 중량을 증가시켜, 기동성을 떨어뜨리고 이에 따라 위험에 노출될 확률을 증가시키고, 연료의 사용을 증가시켜 운행의 효율성을 떨어뜨리게 한다. However, the steel sheet has excellent ballistic performance while the specific gravity is very high, increasing the weight of the vehicle, reducing the maneuverability, thereby increasing the risk of exposure to the risk, and increase the use of fuel to reduce the efficiency of the operation.
한편, 고강력 플라스틱이나 고강력 섬유를 이용한 방탄제품은 경량성은 매우 좋으나, 방탄성능이 강판에 비해 떨어져 외부 위험으로부터 인체를 충분히 보호하지 못하는 실정이다.On the other hand, bulletproof products using high-strength plastic or high-strength fiber is very lightweight, but the bulletproof performance is less than the steel sheet is not enough to protect the human body from external dangers.
따라서, 방탄제품의 경량화를 위하여 전면 재료로 강판을 사용하고 후면 재료로 섬유강화 복합체를 사용한 이종재료 복합체를 사용하고 있다. Therefore, in order to reduce the weight of the bulletproof product, a dissimilar material composite using a steel sheet as a front material and a fiber reinforced composite as a back material is used.
그러나, 이러한 이종재료 복합체는 서로 다른 성질을 갖는 재료를 사용함에 따라 접착력이 떨어져 장시간 외부 환경에 노출되거나 큰 물리적 충격을 받을 경우, 접착력이 현저히 저하되어 방탄성능이 떨어지게 된다.However, such a dissimilar material composite has a low adhesive strength due to the use of materials having different properties, and when exposed to the external environment for a long time or when subjected to a large physical shock, the adhesive strength is significantly lowered and the ballistic performance is degraded.
이에 따라, 강판과 섬유강화 복합체 간의 접착력을 향상시키기 위해, 접착력이 우수한 접착매체를 사용하고 있지만 이러한 방법만으로는 성질이 다른 이종재료 간의 접착력을 향상시키는 데는 한계가 있는 실정이었다.Accordingly, in order to improve the adhesion between the steel sheet and the fiber-reinforced composite, although an adhesive medium having excellent adhesion is used, there is a limit in improving the adhesion between dissimilar materials having different properties.
따라서, 본 발명은 위와 같은 관련 기술의 제한 및 단점들에 기인한 문제점들을 방지할 수 있는 아라미드 프리프레그의 제조방법 및 아라미드 강판 복합재의 제조방법에 관한 것이다.Therefore, the present invention relates to a method for producing aramid prepreg and a method for producing an aramid steel sheet composite which can prevent the problems caused by the above limitations and disadvantages of the related art.
본 발명의 이점은 업계에서 요구되는 수준의 방탄성능을 장시간 유지시킬 수 있고 큰 충격에서도 접착성능이 크게 저하되지 않는 아라미드 프리프레그의 제조방법 및 아라미드 강판 복합재의 제조방법을 제공하는 것이다.An advantage of the present invention is to provide a method for producing an aramid prepreg and a method for producing an aramid steel sheet composite, which can maintain the level of antiballistic performance required in the industry for a long time, and does not significantly degrade the adhesive performance even under a large impact.
위와 같은 이점들을 달성하기 위하여, 그리고 본 발명의 목적에 따라, 아라미드 직물에 수지를 함침시키는 단계; 및 상기 수지가 함침된 아라미드 직물의 일 표면에 전처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 아라미드 프리프레그의 제조방법이 제공된다.In order to achieve the above advantages, and in accordance with the object of the present invention, impregnating a resin in the aramid fabric; And pretreating a surface of the aramid fabric impregnated with the resin.
본 발명의 다른 측면으로서, 아라미드 프리프레그들을 적층 후 경화시켜 아라미드 복합재를 제조하는 단계; 강판을 준비하는 단계; 및 상기 아라미드 복합재와 상기 강판을 접착매체를 이용하여 서로 접착시키는 단계를 포함하되, 상기 아라미드 복합재를 제조하는 단계 및 상기 강판을 준비하는 단계 중 적어도 한 단계는 전처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 아라미드 강판 복합재의 제조방법이 제공된다.In another aspect of the invention, the step of laminating and curing the aramid prepreg to prepare an aramid composite; Preparing a steel sheet; And adhering the aramid composite material and the steel sheet to each other using an adhesive medium, wherein at least one of preparing the aramid composite material and preparing the steel sheet includes pretreatment. A method for producing an aramid steel sheet composite is provided.
본 발명에 따르면 표면에 전처리된 아라미드 프리프레그는 다른 소재와 접착시 우수한 접착강도를 제공하고, 전처리 후 상호 접착시켜 제조한 아라미드 강판 복합재는 우수한 접착강도로 인해 장시간 동안 방탄성능을 유지할 수 있을 뿐만 아니라 큰 충격에서도 방탄성능이 크게 저하되지 않는다.According to the present invention, the aramid prepreg pretreated on the surface provides excellent adhesive strength when adhering with other materials, and the aramid steel sheet composite prepared by mutual bonding after pretreatment can not only maintain bulletproof performance for a long time due to excellent adhesive strength. Bulletproof performance is not greatly reduced even under a large impact.
본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명의 다양한 변경 및 변형이 가능하다는 점은 당업자에게 자명할 것이다. 따라서, 본 발명은 특허청구범위에 기재된 발명 및 그 균등물의 범위 내에 드는 변경 및 변형을 모두 포함한다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, the present invention encompasses all changes and modifications that come within the scope of the invention as defined in the appended claims and equivalents thereof.
본 명세서에서 사용되는 용어 '아라미드 프리프레그'는 아라미드 직물에 수지가 함침된 아라미드 복합재료로써 상기 함침된 수지는 완전히 경화되지 않고 반경화(prepreg)상태에 있는 것을 의미한다.The term 'aramid prepreg' as used herein refers to an aramid composite material in which an aramid fabric is impregnated with a resin, which means that the impregnated resin is not completely cured but is in a prepreg state.
본 명세서에서 사용되는 용어 '아라미드 복합재'는 아라미드 프리프레그들을 여러 겹으로 적층 후 경화시켜 만든 아라미드 복합재료를 의미하며, 하기의 아라미드 적층재를 포함할 수 있다.As used herein, the term "aramid composite material" refers to an aramid composite material made by laminating and curing the aramid prepregs in several layers, and may include the following aramid laminate.
본 명세서에서 사용되는 용어 '아라미드 적층재'는 상기 아라미드 복합재의 완성되기 이전 단계의 복합재료를 의미하고, 여러 겹의 아라미드 직물들이 적층되어 상호 접착된 형태를 의미한다.As used herein, the term "aramid laminate" refers to a composite material prior to completion of the aramid composite, and refers to a form in which several layers of aramid fabric are laminated and bonded to each other.
본 명세서에서 사용되는 용어 '아라미드 강판 복합재'는 수지를 포함하는 아라미드 직물과 강판이 접착매체에 의해 접착된 강판을 포함하는 아라미드 복합재료 를 의미한다.As used herein, the term 'aramid steel sheet composite' refers to an aramid composite material including an aramid fabric including a resin and a steel sheet to which the steel sheet is bonded by an adhesive medium.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 아라미드 프리프레그(10) 및 아라미드 강판 복합재의 제조방법의 구체적 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a specific embodiment of the method for producing the
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 아라미드 프리프레그(10)의 단면을 개략적으로 도시화한 것이다. 1 and 2 schematically illustrate a cross section of an
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 아라미드 프리프레그(prepreg, 10)는, 아라미드 직물(11), 상기 아라미드 직물(11)에 함침된 수지(12) 및 상기 수지가 함침된 아라미드 직물 표면에 형성된 활성층(13)을 포함한다. As shown in Fig. 1, the
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 아라미드 프리프레그(prepreg, 10)는, 아라미드 직물(11), 상기 아라미드 직물(11)에 함침된 수지(12), 상기 수지가 함침된 아라미드 직물 표면에 형성된 활성층(13) 및 상기 활성층(13) 상에 형성된 결합제층(14)을 포함할 수 있다. In addition, as shown in Figure 2, the aramid prepreg (10) of the present invention, the
상기 아라미드 직물(11)은 통상의 아라미드 필라멘트를 경사 및 위사에 적용하고 직조함으로써 제조할 수 있다. The
상기 아라미드 직물(11)에 수지를 함침시키는 공정은 코팅(coating) 또는 딥핑(dipping) 공정 등에 의해 수행될 수 있고, 이 중 딥핑 공정을 구체적으로 설명하면 다음과 같다. The process of impregnating the resin in the
먼저, 수지(12)를 메틸에틸케톤 또는 메탄올 등의 용매에 용해시키고 여기에 첨가제를 혼합시켜 함침용 수지 조성액을 제조한다. 이후, 상기 수지 조성액에 아 라미드 직물(11)을 침지시킨 후 오븐 등을 사용하여 용매를 증발시켜 반경화 상태의 수지가 함침된 아라미드 직물을 완성한다. First, the
상기 수지가 함침된 아라미드 직물의 일 표면에 형성된 활성층(13)은 아래에서 설명되는 전처리(pretreatment) 공정에 의해 생성될 수 있다. 상기 전처리 공정은 코로나 방전(corona discharge) 처리 공정 또는 화염 처리 공정에 의해 수행될 수 있다.The
코로나 방전 상태에서는 음극에서 충분한 열전자가 공급되고, 음과 양 두 극간의 전위차가 낮아져 큰 전류가 흐르고, 이러한 음극과 양극 사이는 플라즈마로 이루어 진다. 이때의 온도는 3,000 내지 6,000℃ 정도이고, 특히 양극 부근의 온도가 매우 높기 때문에 전극 물질의 일부가 증발되어 연속스펙트럼의 광원이 된다.In the corona discharge state, sufficient hot electrons are supplied from the cathode, and a large current flows because the potential difference between the negative and positive poles is lowered, and the cathode and the anode are made of plasma. At this time, the temperature is about 3,000 to 6,000 ° C., in particular, because the temperature near the anode is very high, a part of the electrode material is evaporated to become a light source of continuous spectrum.
이러한 코로나 방전 상태의 광원을 이용하여 수지가 함침된 아라미드 직물의 표면을 활성화시킨다. 이러한 활성층(13)을 갖는 아라미드 직물 표면은 친수성기인 카르복실기, 아민기, 또는 수산화기 등의 활성기가 다수 생성되어 있다. 이렇게 다수의 활성기들을 갖는 아라미드 프리프레그(10)는 다른 프리프레그 또는 강판(20) 등의 이종 재료와 용이하게 접착됨으로써 우수한 계면 접착강도를 제공한다. The light source in the corona discharge state is used to activate the surface of the resin-impregnated aramid fabric. The surface of the aramid fabric having the
상기 코로나 방전 처리 공정은 다음의 공정 조건에서 수행될 수 있다.The corona discharge treatment process may be performed under the following process conditions.
공기 중에서 상온 및 상압을 유지한 상태에서 두 개의 전극 사이에 높은 교류전압을 인가하여 코로나 방전을 유도하고, 상기 두 개의 전극 사이에 시료를 위치시킨 후 시료의 표면을 처리한다. 이때, 인가된 교류전압은 1,000 ~ 50,000V, 처리시간은 1 ~ 60분이 바람직하다. 만일, 상기 교류전압이 너무 높거나 상기 처리시 간이 너무 길 경우에는 시료의 표면이 손상됨으로써 물성이 저하될 수 있고, 반면 교류전압이 너무 낮거나 처리시간이 너무 짧을 경우에는 원하는 정도의 활성화 효과를 기대할 수 없다.In the air at room temperature and normal pressure, a high alternating voltage is applied between the two electrodes to induce corona discharge, and the sample is placed between the two electrodes to treat the surface of the sample. At this time, the applied AC voltage is 1,000 ~ 50,000V, the treatment time is preferably 1 ~ 60 minutes. If the AC voltage is too high or the processing time is too long, the surface of the sample may be damaged and the physical properties may be deteriorated. On the other hand, if the AC voltage is too low or the processing time is too short, the desired activation effect may be obtained. Can't expect
또한, 본 발명의 전처리 공정은 화염 처리 공정에 의해 수행될 수 있다. 화염 처리 공정은 화염을 이용하여 수지가 함침된 아라미드 직물의 표면을 처리함으로써 아라미드 직물의 표면을 활성시킨다. 상술한 바와 같이 이러한 활성층(13)을 갖는 아라미드 직물 표면은 친수성기인 카르복실기, 아민기, 또는 수산화기 등의 활성기가 다수 생성되어 있다. 이렇게 다수의 활성기들을 갖는 아라미드 프리프레그(10)는 다른 프리프레그 또는 강판(20) 등의 이종 재료와 용이하게 접착됨으로써 우수한 계면 접착강도를 제공한다. In addition, the pretreatment process of the present invention may be carried out by a flame treatment process. The flame treatment process activates the surface of the aramid fabric by treating the surface of the resin-impregnated aramid fabric with a flame. As described above, the aramid fabric surface having the
상기 화염 처리 공정은 다음의 공정 조건에서 수행될 수 있다.The flame treatment process may be carried out under the following process conditions.
화염노즐을 통하여 천연가스와 공기의 혼합 가스를 투입하여 화염을 만들고, 이러한 화염을 이용하여 시료의 표면을 처리한다. 이때, 화염 말단으로부터 시료의 거리는 1 ~ 10㎜이고 처리시간은 0.1 ~ 30분인 것이 바람직하다. 만일, 상기 화염 말단으로부터 시료의 거리가 너무 가깝거나 처리시간이 너무 길 경우에는 시료의 표면이 탄화됨으로써 물성이 저하될 수 있고, 반면 상기 화염 말단으로부터 시료의 거리가 너무 멀거나 처리시간이 짧을 경우에는 원하는 정도의 활성화 효과를 기대할 수 없다. Through the flame nozzle, a mixed gas of natural gas and air is introduced to make a flame, and the surface of the sample is treated by using the flame. At this time, it is preferable that the distance of a sample from a flame end is 1-10 mm, and processing time is 0.1-30 minutes. If the distance of the sample from the flame end is too close or the treatment time is too long, the surface of the sample may be carbonized, thereby deteriorating physical properties. On the other hand, if the distance of the sample from the flame end is too long or the treatment time is short. You can not expect the desired degree of activation effect.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 아라미드 프리프레그(10)는, 수지가 함침된 아라미드 직물 표면에 형성된 활성층(13) 상에 결합제층(14)을 포함할 수 있 다. As shown in FIG. 2, the
상기 결합제층(14)을 형성하는 공정은 다양한 방법에 의해 수행될 수 있고, 통상적으로 상기 활성층(13)을 포함하고 있는 아라미드 직물을 알콜 용매에 결합제(coupling agent)를 용해시켜 만든 결합제 용액에 침지 후 건조시키는 딥핑(dipping) 공정을 통해 수행될 수 있다.The process of forming the
이러한 결합제 용액 중 결합제의 농도는 0.01 내지 5.0 중량%일 수 있다. 만일, 상기 결합제의 농도가 0.01 중량% 미만일 경우, 결합제를 활성층(13) 표면에 충분히 부여하지 못하고, 이에 따라 표면에 충분한 결합제를 갖지 못한 아라미드 프리프레그(10)는 다른 프리프레그 또는 강판(20) 등과 충분히 화학적 결합을 하지 못함으로써 우수한 접착강도를 가질 수 없다. 반면, 상기 결합제의 농도가 5.0 중량%를 초과할 경우, 결합제가 활성층(13) 표면에 충분히 형성되어 있기 때문에 접착강도의 향상이 크지 않고 결합제를 낭비하게 된다.The concentration of the binder in such a binder solution may be 0.01 to 5.0% by weight. If the concentration of the binder is less than 0.01% by weight, the aramid prepreg 10 that does not sufficiently provide the binder to the surface of the
상기 결합제는 내열성이 우수하고 강판(20)과의 접합력을 크게 향상시킬 수 있는 실란계 또는 티탄늄계 결합제를 사용할 수 있다.The binder may be a silane-based or titanium-based binder that is excellent in heat resistance and can greatly improve the bonding strength with the
이와 같이 전처리 공정인, 코로나 방전 또는 화염 처리 공정을 통해 수지가 함침된 아라미드 표면에 활성기를 다수 도입하고, 상기 활성기와 결합제의 수산기가 탈수화 반응을 통해 화학적으로 결합하게 된다. 이러한 활성기와 화학적 결합을 하고 있는 결합제는 다른 수산기를 가지고 있고, 이러한 다른 수산기는 다른 프리프레그 또는 강판(20) 같은 이종 재료의 반응기와 화학적 결합을 함으로써 접착력을 크게 향상시킬 수 있다.Thus, a plurality of active groups are introduced to the surface of the aramid impregnated with resin through a corona discharge or flame treatment process, which is a pretreatment process, and the hydroxyl groups of the activator and the binder are chemically bonded through a dehydration reaction. The binder which is chemically bonded to such an active group has a different hydroxyl group, and the other hydroxyl group can greatly improve adhesion by chemically bonding to a reactor of a heterogeneous material such as another prepreg or
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 아라미드 강판 복합재의 단면을 개략적으로 도시화한 것이다. 도 3에 도시한 바와 같이 본 발명의 아라미드 강판 복합재는 아라미드 복합재(40), 접착층(30) 및 강판(20)을 포함하고 있다.Figure 3 schematically shows the cross section of the aramid steel sheet composite according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the aramid steel sheet composite material of the present invention includes an
먼저, 상기 아라미드 복합재(40)는 아라미드 프리프레그(10)들을 적층한 후 경화시켜 제조할 수 있다. First, the
상기 프리프레그(10)들은 도 1과 같이 활성층(13)를 포함하는 프리프레그일 수 있고, 도 2와 같이 상기 활성층(13) 상에 형성된 결합제층(14)를 포함하는 프리프레그일 수 있으며, 통상의 프리프레그 즉, 수지가 함침된 아라미드 직물일 수도 있다.The
상기 아라미드 복합재(40)는 아래에서 설명되는 방법에 의해 제조될 수 있다.The
아라미드 프리프레그(10)를 준비하는 공정, 상기 아라미드 프리프레그(10)들을 용도에 맞춰 여러 겹으로 적층시키는 공정, 및 상기 적층재를 고온 상태에서 가압 성형하는 공정을 순차적으로 수행한다. A step of preparing the
선택적으로, 상기 적층재의 최상층 표면에 형성된 활성층(13)이 충분한 활성기들을 갖고 있지 않을 경우, 상술한 전처리 공정인 코로나 방전 또는 화염 처리 공정을 추가로 수행할 수 있다.Optionally, when the
또한, 상기 적층재의 최상층 표면에 형성된 결합제층(14)이 충분한 결합제를 갖고 있지 않을 경우, 상술한 결합제 처리 공정을 추가로 수행할 수 있다.In addition, when the
즉, 전처리 공정, 또는 전처리 공정 및 결합제 처리 공정을 거친 아라미드 프리프레그(10)들을 적층하고 가압 성형 후, 전처리 공정을 추가로 수행하거나, 또는 전처리 공정 및 결합제 처리 공정을 추가로 수행하여 아라미드 복합재(40)를 제조할 수 있다. 또는, 전처리 공정 또는 전처리 공정 및 결합제 처리 공정을 거치지 않은 즉, 활성층(13) 또는 결합제층(14)을 포함하고 않는 아라미드 프리프레그(10)들을 적층하고 가압 성형 후, 전처리 공정을 수행하거나, 또는 전처리 공정 및 결합제 처리 공정을 수행하여 아라미드 복합재(40)를 제조할 수 있다. That is, after laminating the
통상적으로 방탄 차량 등에 사용하는 아라미드 강판 복합재는 수지가 함침된 아라미드 직물들 간의 접착강도보다 아라미드 복합재(40)와 강판(20) 간의 접착강도가 더 떨어진다. 따라서, 아라미드 프리프레그(10) 제조 공정 중 전처리 공정 및 결합제 처리 공정을 수행하지 않고 아라미드 복합재(40) 제조 공정 중 전처리 공정 및 결합제 처리 공정을 수행하는 것만으로도 업계에서 요구하는 수준의 접착강도 및 방탄성능을 얻을 수 있다.Typically, the aramid steel sheet composite used in bulletproof vehicles, etc., the adhesive strength between the
다음, 상기 강판(20)을 준비하는 공정에 대해 설명하기로 한다. Next, the process of preparing the
상기 강판(20)은 유기 고분자의 일종인 아라미드 복합재(40)와는 매우 다른 성질을 가지고 있다. 이로 인해, 상기 강판(20)과 아라미드 직물(11)을 접착시킬 경우 충분한 접착강도를 얻기가 곤란하다. The
따라서, 활성층(13), 또는 활성층(13) 및 결합제층(14)을 포함하는 아라미드 복합재(40)를 사용하는 것과 유사하게, 활성층(13), 또는 활성층(13) 및 결합제층(14)을 포함하는 강판(20)을 사용할 수 있다.Thus, similar to using the
강판(20)에 활성층(13)을 부여하는 방법은 상술한 바와 같은 전처리 공정을 통해 수행될 수 있다. The method of applying the
한편, 상기 결합제를 강판(20)의 표면에 부여하는 공정은 스프레이 방식, 코팅 방식, 또는 딥핑 방식 등을 이용하여 수행할 수 있다. Meanwhile, the process of applying the binder to the surface of the
다음, 상기 아라미드 강판 복합재의 제조방법에 대해 설명한다. 아라미드 강판 복합재 제조방법은, 아라미드 복합재(40)를 제조하는 단계, 강판(20)을 준비하는 단계, 및 상기 아라미드 복합재(40)와 상기 강판(20)을 접착매체를 이용하여 서로 접착시키는 단계를 포함한다.Next, the manufacturing method of the said aramid steel plate composite material is demonstrated. Aramid steel sheet composite manufacturing method, the step of manufacturing the
상기 아라미드 복합재(40)를 제조하는 단계 및 상기 강판(20)을 준비하는 단계는 이미 앞에서 설명하였다. 이에 따라, 상기 아라미드 복합재(40)와 상기 강판(20)을 접착매체를 이용하여 서로 접착시키는 공정을 설명한다.The step of preparing the
상기 접착매체는 조성물 상태의 접착제를 사용하거나, 접착 필름을 사용할 수 있다. 상기 접착제는 폴리설파이드 접착제를 사용할 수 있고, 상기 접착 필름은 폴리비닐알콜 필름을 사용할 수 있다. 상기 필름 형태의 폴리비닐알콜 접착매체를 사용할 경우 균일한 접착강도를 얻을 수 있다. 한편, 상기 폴리설파이드 접착제는 상온에서 접착할 경우에도 양호한 접착강도를 제공할 수 있다. The adhesive medium may use an adhesive in a composition state or an adhesive film. The adhesive may use a polysulfide adhesive, and the adhesive film may use a polyvinyl alcohol film. When the polyvinyl alcohol adhesive medium in the form of film is used, uniform adhesive strength can be obtained. On the other hand, the polysulfide adhesive can provide a good adhesive strength even when bonded at room temperature.
상기 아라미드 복합재(40)와 상기 강판(20)을 접착매체를 이용하여 서로 접착시키는 공정은, 상기 강판(20)과 상기 아라미드 복합재(40) 사이에 접착매체를 삽입하는 단계, 및 이들을 800psi 이상의 압력 하에서 접착시키는 단계를 순차적으로 수행함으로써 완성한다. The process of adhering the
상술한 방법에 의해 제조된 아라미드 강판 복합재는, 100㎏f의 로드셀 및 300㎜/분의 속도의 조건에서 필테스트(peel test)를 수행한 결과, 3.0㎏f/5㎝ 이상의 우수한 접착강도를 가지게 된다. The aramid steel sheet composite produced by the above-described method, after performing a peel test under conditions of a load cell of 100 kgf and a speed of 300 mm / min, to have an excellent adhesive strength of 3.0 kgf / 5 cm or more do.
이하, 실시예 및 비교예를 통해 본 발명을 구체적으로 설명한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐이므로 본 발명의 권리범위가 제한되어서는 안 된다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through Examples and Comparative Examples. However, the following examples are only intended to help the understanding of the present invention, and the scope of the present invention should not be limited.
1) 아라미드 프리프레그 제조1) Aramid Prepreg Manufacture
실시예Example 1 One
통상의 3,000데니아의 전방향족 아라미드 필라멘트를 경사 및 위사에 각각 적용하고 평직으로 제직하여 450g/㎡인 밀도를 갖는 아라미드 직물(11)을 제조하였다.
다음, 페놀 수지를 메탄올 용매에 용해시켜 만든 수지 조성물에 상기 아라미드 직물(11)을 침지시킨 후 메탄올 용매를 제거하여 페놀 수지의 함유량이 20%인 아라미드 직물을 얻었다.Next, the
그 후, 상기 수지(12)가 함침된 아라미드 직물의 표면에 코로나 방전 처리장치를 이용한 전처리 공정을 수행하여 활성층(13)을 갖는 아라미드 프리프레그(10)를 제조하였다. 이때의 코로나 방전 공정은 공기 중에서 상온, 상압, 10,000V의 전압, 60㎐의 주파수 및 20분의 처리시간을 유지한 상태에서 수행하였다.Thereafter, the
실시예Example 2 2
전술한 실시예 1에서, 상기 활성층(13) 상에 결합제층(14)을 형성시키고자, 상기 활성층(13)을 갖는 아라미드 프리프레그(10)를 2중량%의 3-글리시독실프로필트리메톡시실란 (3-glycidoxylpropyltrimethoxysilane) 메탄올 용액에 침지 후 건조시키는 공정으로 이루어진 결합제 처리 공정을 추가하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법에 의해 아라미드 프리프레그(10)를 제조하였다.In Example 1 described above, in order to form the
실시예Example 3 3
전술한 실시예 1에서, 상기 전처리 공정시 코로나 방전 처리장치를 이용하는 대신, 화염 처리장치를 이용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법에 의해 아라미드 프리프레그(10)를 제조하였다. 이때, 화염 처리 공정은 천연가스와 공기의 부피비가 1 : 1인 혼합가스를 사용하였고, 화염 말단으로부터 시료까지의 거리는 5㎜이었고 처리시간은 5분인 상태에서 수행하였다.In Example 1 described above, the
실시예Example 4 4
전술한 실시예 3에서, 상기 활성층(13) 상에 결합제층(14)을 형성시키고자, 상기 활성층(13)을 갖는 아라미드 프리프레그(10)를 2중량%의 3-글리시독실프로필트리메톡시실란 (3-glycidoxylpropyltrimethoxysilane) 메탄올 용액에 침지 후 건조시키는 공정으로 이루어진 결합제 처리 공정을 추가하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법에 의해 아라미드 프리프레그(10)를 제조하였다.In Example 3 described above, in order to form the
비교예Comparative example 1 One
전술한 실시예 1에서, 상기 전처리 공정을 수행하지 않는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법에 의해 아라미드 프리프레그(10)를 제조하였다.In Example 1, the
실시예들 및 비교예에 의해 제조된 각 아라미드 프리프레그(10)들의 접착강도를 다음과 같은 방법으로 측정하였고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.Adhesive strength of each of the aramid prepregs 10 prepared by Examples and Comparative Examples was measured by the following method, the results are shown in Table 1.
아라미드 Aramid 프리프레그(10)의Prepreg (10) 접착강도 측정 Adhesion Strength Measurement
상기 실시예들 및 비교예에 의해 제조된 아라미드 프리프레그(10) 2장을 적층 후 1200psi의 압력 및 150℃의 온도를 유지한 상태에서 서로 접착시켜 시료를 만들었다. 상기 시료를 이용하여 ASTM D903의 규정에 따라 1㎏f의 로드셀과 300㎜/분의 속도에서 필테스트(peel test)에 의해 프리프레그들 사이의 접착강도(gf/5㎝)를 측정하였다. Two aramid prepregs (10) prepared by the above Examples and Comparative Examples were laminated and bonded to each other while maintaining a pressure of 1200psi and a temperature of 150 ℃ to make a sample. Using the sample, the adhesive strength (gf / 5 cm) between the prepregs was measured by a peel test at a load cell of 1 kgf and a speed of 300 mm / min in accordance with ASTM D903.
2) 아라미드 강판 복합재의 제조2) Preparation of Aramid Steel Sheet Composite
실시예Example 5 5
전술한 실시예 1에 의해 제조된 15 매의 아라미드 프리프레그(10)들을 활성층(13)이 동일한 방향을 향하도록 차례로 적층 후 1200psi의 압력 및 150℃의 온도 하에서 가압 성형하여 아라미드 복합재(40)를 제조하였다. 15
한편, 30㎛의 평균 표면 조도를 갖는 4.8㎜ 두께의 강판(20)을 준비하였다.On the other hand, a
상기 강판(20)에 폴리설파이드 접착제를 도포한 후 활성층(13)이 접착제와 마주하도록 상기 접착제 위에 상기 아라미드 복합재(40)를 안착시킨 후, 50℃의 온도, 1000psi의 압력 하에서 1시간 동안 접착시켜 아라미드 강판 복합재를 제조하였다. After applying the polysulfide adhesive on the
실시예Example 6 6
전술한 실시예 5에서, 상기 실시예 2에 의해 제조된 아라미드 프리프레그(10)들을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 5와 동일한 방법에 의해 아라미드 강판 복합재를 제조하였다. In Example 5 described above, an aramid steel sheet composite was prepared in the same manner as in Example 5 except for using the
실시예Example 7 7
전술한 실시예 5에서, 상기 실시예 3에 의해 제조된 아라미드 프리프레그(10)들을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 5와 동일한 방법에 의해 아라미드 강판 복합재를 제조하였다. In Example 5 described above, an aramid steel sheet composite material was prepared in the same manner as in Example 5 except for using the
실시예Example 8 8
전술한 실시예 5에서, 상기 실시예 4에 의해 제조된 아라미드 프리프레그(10)들을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 5와 동일한 방법에 의해 아라미드 강판 복합재를 제조하였다. In Example 5 described above, an aramid steel sheet composite material was manufactured by the same method as Example 5 except for using the
실시예Example 9 9
상기 비교예 1에 의해 제조된 아라미드 프리프레그(10)들을 15 매로 적층 후 1200psi의 압력 및 150℃의 온도 하에서 가압 성형시켜 아라미드 적층재를 제조하였다. 상기 실시예 1과 같이 상기 아라미드 적층재의 표면에 코로나 방전 처리장치를 이용한 전처리 공정을 수행하여 활성층(13)을 갖는 아라미드 복합재(40)를 제조하였다. The aramid prepreg (10) prepared by Comparative Example 1 was laminated in 15 sheets and then press-molded under a pressure of 1200psi and a temperature of 150 ℃ to prepare an aramid laminate. As in Example 1, the
상기 아라미드 복합재(40)를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 5와 동일한 방법에 의해 아라미드 강판 복합재를 제조하였다. Aramid steel sheet composite material was prepared in the same manner as in Example 5, except that the
실시예Example 10 10
전술한 실시예 9에서, 활성층(13)을 갖는 아라미드 적층재에 실시예 2와 동일한 방법으로 결합제 처리 공정을 수행하여 제조된 결합제층(14)를 갖는 아라미드 복합재(40)를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 9와 동일한 방법에 의해 아라미드 강판 복합재를 제조하였다. In Example 9 described above, except that the aramid laminate having the
실시예Example 11 11
전술한 실시예 9에서, 아라미드 적층재의 표면에 코로나 방전 처리장치 대신 화염 처리장치를 이용한 전처리 공정을 수행하여 제조된 활성층(13)을 갖는 아라미드 복합재(40)를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 9와 동일한 방법에 의해 아라미드 강판 복합재를 제조하였다. In Example 9 described above, Example 9 was used except that the
실시예Example 12 12
전술한 실시예 10에서, 아라미드 적층재의 표면에 코로나 방전 처리장치 대신 화염 처리장치를 이용한 전처리 공정을 수행하여 제조된 활성층(13)을 갖는 아라미드 복합재(40)를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 10와 동일한 방법에 의해 아라미드 강판 복합재를 제조하였다. In Example 10 described above, Example 10 was used except that the
실시예Example 13 13
전술한 실시예 5에서, 코로나 방전 처리 장치를 이용하여 전처리 공정을 수행하여 제조된 강판(20)을 이용하는 것을 제외하고는 실시예 5와 동일한 방법에 의해 아라미드 강판 복합재를 제조하였다.In Example 5 described above, an aramid steel sheet composite material was manufactured by the same method as Example 5 except for using the
실시예Example 14 14
전술한 실시예 5에서, 화염 처리 장치를 이용하여 전처리 공정을 수행하여 제조된 강판(20)을 이용하는 것을 제외하고는 실시예 5와 동일한 방법에 의해 아라미드 강판 복합재를 제조하였다.In Example 5 described above, an aramid steel sheet composite material was manufactured by the same method as Example 5 except for using the
실시예Example 15 15
전술한 실시예 13에서, 전처리 된 강판(20)을 실시예 2와 같은 공정을 이용하여 결합제를 처리하는 공정을 수행하여 제조된 강판(20)을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 13와 동일한 방법에 의해 아라미드 강판 복합재를 제조하였다.In Example 13 described above, the same method as Example 13 was used except that the
실시예Example 16 16
전술한 실시예 14에서, 전처리 된 강판(20)을 실시예 2와 같은 공정을 이용하여 결합제를 처리하는 공정을 수행하여 제조된 강판(20)을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 14와 동일한 방법에 의해 아라미드 강판 복합재를 제조하였다.In Example 14 described above, the same method as Example 14 was used except that the
비교예Comparative example 2 2
전술한 실시예 5에서, 비교예 1에 의해 제조된 아라미드 프리프레그(10)를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 5와 동일한 방법에 의해 아라미드 강판 복합재를 제조하였다.In Example 5 described above, an aramid steel sheet composite material was prepared by the same method as Example 5 except for using the
실시예들 및 비교예에 의해 제조된 각 아라미드 강판 복합재의 접착강도를 다음과 같은 방법으로 측정하였고, 그 결과를 표 2에 나타내었다.The adhesive strength of each aramid steel sheet composite prepared by the Examples and Comparative Examples was measured by the following method, the results are shown in Table 2.
아라미드 강판 복합재의 접착강도(㎏f/5㎝) 측정Measurement of Adhesion Strength (㎏f / 5㎝) of Aramid Steel Sheet Composite
ASTM D903의 규정에 따라 100㎏f의 로드셀과 300㎜/분의 속도에서 필테스트(peel test)에 의해 강판과 아라미드 복합재 사이의 접착강도(㎏f/5㎝)를 측정하였다. According to ASTM D903, the adhesive strength (kgf / 5cm) between the steel sheet and the aramid composite was measured by a peel test at a load cell of 100 kgf and a speed of 300 mm / min.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 아라미드 프리프레그의 단면을 개략적으로 도시화한 것이다. 1 is a schematic cross-sectional view of an aramid prepreg according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 아라미드 프리프레그의 단면을 개략적으로 도시화한 것이다. 2 schematically illustrates a cross section of an aramid prepreg according to another embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 아라미드 강판 복합재의 단면을 개략적으로 도시화한 것이다.Figure 3 schematically shows the cross section of the aramid steel sheet composite according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>Description of the Related Art [0002]
10 : 아라미드 프리프레그 11 : 아라미드 직물10: aramid prepreg 11: aramid fabric
12 : 수지 13 : 활성층12: resin 13: active layer
14 : 결합제층14: binder layer
20 : 강판 30 : 접착층20: steel sheet 30: adhesive layer
40 : 아라미드 복합재40: Aramid Composite
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