KR101511534B1 - 스틸 인서트용 열경화성 수지 성형물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스틸 인서트용 열경화성 수지 조성물에 관한 것으로서, 열경화성 수지 복합재 및 유리섬유 등을 포함하는 열경화성 수지 조성물에 있어서, 상기 열경화성 수지 복합재는 불포화 폴리에스테르 수지 100PHR에 대하여, 저수축제 30~40PHR, 이형제 5~8PHR, 충진제 130~140PHR, 점도상승제 2~8PHR 및 경화제 1~2PHR 등을 포함함으로써, 스틸(steel)만을 사용하는 소재에 비하여 약 30% 경량화 및 원가 절감의 효과가 있으면서 스틸 소재와 대등한 물성을 갖는 장점이 있는 스틸 인서트용 열경화성 수지 조성물에 관한 것이다.

Description

스틸 인서트용 열경화성 수지 성형물{The thermosetting resin molding product for inserted steel}
본 발명은 스틸 인서트용 열경화성 수지 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 불포화 폴리에스테르 수지 등을 함유하는 열경화성 수지 복합재 및 유리섬유 등을 포함함으로써, 물성이 우수하고 및 경량화 효과가 있는 스틸 인서트용 열경화성 수지 조성물에 관한 것이다.
에너지 절약과 환경문제와 맞물려 자동차 연비향상 및 고출력 등에 관심이 집중됨에 따라 무거운 스틸 소재를 가벼운 플라스틱 소재로 교체하려는 연구가 꾸준히 증가하고 있다.
특히, 내연기관 자동차에 비해 부족한 출력과 연비를 가진 전기 자동차에 있어서, 경량화는 필수 과제이기 때문에 세계 유수의 자동차 회사는 플라스틱 소재를 이용한 차체 경량화에 총력을 기울이고 있다.
자동차 경량화에 사용되는 플라스틱 소재 중 열경화성 수지가 많이 사용되는데, 상기 열경화성 수지는 열과 압력을 가하여 경화반응을 통해 성형을 하면, 다시 열을 가해도 형태가 변하지 않는 수지이다.
상기 열경화성 수지는 통상 내열성, 내약품성, 기계적 물성 및 전기 절연성이 우수하며, 충진제를 넣어 우수한 물성의 성형물을 만들 수 있는데, 특히 유리섬유와 같은 보강섬유를 첨가하여, 섬유강화플라스틱(fiber reinforced plastics)을 제조할 수 있다.
상기 열경화성 수지에 충진제 및 보강섬유 등을 첨가하여 비교적 우수한 물성의 열경화성 수지 조성물을 만들 수 있지만, 높은 하중을 지속적으로 견뎌야 하는 구조물에는 적용되지 못하는 한계가 있었다.
상기 한계를 극복하기 위하여 스틸(steel) 보강재를 국부적으로 사용하여 열경화성 수지 조성물의 부족한 물성을 보완하는 방법이 개발되었으나, 전기차용 하부 배터리 케이스와 같은 대형 패널 부품에는 국부적인 스틸 보강재의 사용만으로는 한계가 있었다. 따라서, 대형 패널 모양의 열경화성 수지 조성물의 모든 면적에 스틸 보강재를 삽입하여 성형하는 방법이 개발되고 있다.
도 1은 배터리 하부 케이스에 삽입되는 스틸의 입체도이며, 도 2는 스틸이 삽입된 전기차용 배터리 하부 케이스의 입체도이다. 열경화성 수지 조성물에 상기 도면의 스틸(100) 보강재를 삽입하여 성형할 경우, 특히 열경화성 수지 조성물를 금형에 주입할 경우, 대부분 면적에 위치하는 스틸(100)로 인하여 금형에 주입되는 열경화성 수지 조성물의 흐름이 방해를 받게 되어 미성형 등 불량품이 발생하는 문제가 있었다.
또한, 성형이 완료되더라도 냉각 과정에서 상기 열경화성 수지 조성물과 스틸의 수축률 차이로 인하여, 상기 열경화성 수지 조성물과 스틸의 계면이 분리되는 문제가 있었다.
이에, 본 발명자는 성형 시 조성물의 흐름성을 개선하고, 이종재질의 수축률 차이에 의한 계면 분리 문제를 해결하고 충분한 구조강도 및 경량화 효과를 부여할 수 있는 스틸 인서트용 열경화성 수지 조성물을 제공하고자 한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 불포화 폴리에스테르 수지, 저수축제, 이형제, 충진제, 점도상승제 및 경화제 등을 함유한 열경화성 수지 복합재 그리고 유리섬유 등을 포함함으로써, 스틸 소재에 비해 경량화가 가능하고 성형성, 접착성, 내구성, 열충격성 및 전자파 차단성 등이 우수한 스틸 인서트용 열경화성 수지 조성물을 제공하고자 함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 열경화성 수지 복합재 및 유리섬유 등을 포함하는 열경화성 수지 조성물에 있어서, 상기 열경화성 수지 복합재는 불포화 폴리에스테르 수지 100PHR에 대하여, 저수축제 30~40PHR, 이형제 5~8PHR, 충진제 130~140PHR, 점도상승제 2~8PHR 및 경화제 1~2PHR 등을 포함하는 스틸 인서트용 열경화성 수지 조성물을 제공한다.
또한, 전체 조성물 중량에 대하여, 상기 열경화성 수지 복합재는 60~70중량% 및 유리섬유는 30~40중량% 등인 것이 바람직하다.
여기서, 상기 불포화 폴리에스테르 수지는 불포화도 약 50% 및 경화 발열 온도 약 210℃인 것이 바람직하다.
또한, 상기 저수축제는 폴리에틸렌, 폴리비닐아세테이트, 폴리부타디엔 및 폴리우레탄 등으로 이루어진 군에서 선택되는 2종 이상인 것이 바람직하다.
이 때, 상기 충진제는 탄산칼슘, 수산화알루미늄 및 실리카 등으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하다.
그리고, 상기 유리섬유는 평균 직경이 10~15㎛인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 조성물로부터 제조되는 스틸 인서트용 열경화성 수지 성형물을 제공한다.
이 때, 상기 성형물은 스틸(steel)이 삽입되는 것이 바람직하다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 효과는, 불포화 폴리에스테르 수지를 기본으로 하는 열경화성 수지 복합재 및 유리섬유 등을 포함하기 때문에, 스틸(steel)만을 사용하는 종래 소재에 비하여 약 30% 경량화 효과가 있다.
또한, 본 발명은 종래 스틸만을 사용하는 소재에 비하여 스틸이 적게 필요하기 때문에 원가 절감의 효과가 있다.
또한, 본 발명은 종래 스틸만을 사용하는 소재에 비하여 가볍고 원가가 절감되지만, 물성은 스틸 소재와 대등하다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따라 스틸이 삽입된 성형물을 제조하면, 상기 스틸과 성형물의 수축률이 유사하여 상기 스틸과 성형물의 접촉 부분이 분리되지 않는 장점이 있다.
도 1은 전기차용 배터리 하부 케이스에 포함되는 스틸의 입체도이다.
도 2는 스틸이 삽입된 전기차용 배터리 하부 케이스의 입체도이다.
도 3은 성형 설비의 모식도이다.
도 4는 스틸이 삽입된 성형품의 절단면이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명은 스틸 인서트용 열경화성 수지 조성물에 관한 것이다.
본 발명은 열경화성 수지 복합재 및 유리섬유 등을 포함하는 열경화성 수지 조성물에 있어서, 상기 열경화성 수지 복합재는 불포화 폴리에스테르 수지 100PHR(parts per hundred rubber)에 대하여, 저수축제 30~40PHR, 이형제 5~8PHR, 충진제 130~140PHR, 점도상승제 2~8PHR 및 경화제 1~2PHR 등을 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한, 전체 조성물 중량에 대하여, 상기 열경화성 수지 복합재 60~70중량% 및 유리섬유 30~40중량%인 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 구성성분 및 함량에 대하여 구체적으로 살펴본다.
1. 본 발명의 구성성분
1.1. 불포화 폴리에스테르 수지
상기 불포화 폴리에스테르 수지는 열경화성 수지 복합재의 기지로서, 무색 투명한 열경화성 수지로, 무수 말레인산과 푸마르산 등과 같은 불포화 디카르본산(dicarboxylic acid)과 2가 알코올 등을 반응시켜 제조하며, 내충격성과 내진동성 등의 기계적 강도 그리고 내약품성 및 내후성 등이 우수한 특징이 있다.
상기 불포화 폴리에스테르 수지는 경량화가 가능하고, 부식이 없으며, 복잡한 형태나 구조를 구현할 수 있는 구현성이 우수하고, 실내온도에서도 경화가 가능하며, 경화 시 가스 발생이 적고, 성형 시 큰 압력이 필요 없기 때문에 유리섬유 등을 포함하는 강화 플라스틱용 수지로 사용되기에 바람직하며 이 때, 상기 불포화 폴리에스테르는 불포화도 약 50% 및 경화 발열온도 약 210℃인 것이 바람직하다.
또한, 상기 불포화 폴리에스테르 수지는 100PHR(part per hundred rubber)이며, 다른 구성성분 함량의 기준이 되는 것이 바람직하다. 이 때, 상기 불포화 폴리에스테르 수지가 100PHR 미만일 경우, 경화 발열 온도가 하강하여 내충격 및 내진동 등 제품의 기계적 강도 및 표면광택 저하 등의 문제가 발생할 수 있다.
반면, 상기 불포화 폴리에스테르 수지가 100PHR 초과일 경우, 경화 발열 온도가 지나치게 상승하여 성형물의 성형 크랙 발생 및 성형물의 수축에 의한 휨 현상 등이 발생할 수 있고, 여러 구성성분이 분리 될 수 있으므로, 불균일한 물성을 야기할 수 있다.
1.2. 저수축제(첨가제)
상기 저수축제는 고온에서 성형 후 냉각과정에서 수축하는 성형물의 수축률을 억제하여, 성형물 내부에 삽입되어 있는 스틸(steel)과 수축률 차이에 의해 발생할 수 있는 분리 현상을 방지하여 상기 성형물과 스틸의 접착력을 향상시키는 역할을 한다.
상기 저수축제는 당업계에 공지된 어떠한 것도 이용될 수 있으나, 폴리에틸렌, 폴리비닐아세테이트, 폴리부타디엔 및 폴리우레탄으로 이루어진 군에서 선택되는 2종 이상인 것이 바람직하며, 상기 선택되는 2종 이상의 저수축제는 본 발명의 저수축제 이외의 다른 구성성분과 혼합되기 전 화학적 결합을 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 저수축제는 불포화 폴리에스테르 수지 100PHR에 대하여, 30~40PHR인 것이 바람직하다. 이 때, 상기 저수축제가 30PHR 미만일 경우, 성형물의 성형 후 수축률을 억제하는 기능이 급격히 감소하며, 성형물과 상기 성형물 내에 삽입되어 있는 스틸과 성형물의 접착 부분이 분리되어 휨 현상이 발생할 수 있다.
반면, 상기 저수축제가 40PHR 초과일 경우, 성형물의 성형 후 수축률이 지나치게 억제되어, 금형에서 성형물이 밀착되어 탈형이 어려울 수 있으며 성형물에 크랙이 발생할 가능성이 높아진다. 또한, 성형물 표면에 광택얼룩, 흐름자국 및 미세구멍 등이 발생할 수 있다.
1.3. 이형제
상기 이형제는 조성물을 성형하여 성형물을 제조할 때, 상기 성형물과 금형이 서로 접착되는 것을 방지하는 역할을 한다. 상기 이형제는 계면활성제와 유사한 구조를 가지는 것으로 상기 이형제 분자의 한 쪽은 열경화성 수지와 친밀한 구조이며, 다른 한 쪽은 금형의 주 소재인 금속과 반발하는 구조를 갖는다. 따라서 상기 이형제가 포함된 조성물의 성형물은 금형의 금속과 반발하기 때문에 금형에 접착되는 것을 방지하는 역할을 한다.
또한, 상기 이형제는 불포화 폴리에스테르 수지 100PHR에 대하여, 5~8PHR인 것이 바람직하다. 이 때, 상기 이형제가 5PHR 미만일 경우, 성형물과 금형의 분리가 어려워 작업성이 감소될 수 있다.
반면, 상기 이형제가 8PHR 초과일 경우, 성형물 사이에 스틸 삽입 시, 상기 성형물과 스틸의 접착력이 저감되어 상기 성형물에서 스틸이 분리될 수 있으며, 성형 후 성형물이 금형에서 낙하하여 파손될 수 있다. 또한, 성형물 표면에 잔존하는 이형제로 인해 성형물의 표면에 충분한 부착력이 없으므로 도장이나 접착 가공이 어려울 수 있다.
1.4. 충진제
상기 충진제는 조성물의 강도를 향상하고 성형물의 수축률 억제하는 역할을 한다. 상기 충진제는 당업계에 공지된 어떠한 것도 이용될 수 있으나, 화학적 반응이 전혀 없는 비활성 미네랄 소재인 것이 바람직하며, 탄산칼슘, 수산화알루미늄 및 실리카로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 상기 충진제는 불포화 폴리에스테르 수지 100PHR에 대하여, 130~140PHR인 것이 바람직하다. 이 때, 상기 충진제가 130PHR 미만일 경우, 성형물의 과도한 수축으로 성형물 내에 삽입된 스틸과 성형물의 접착 부분에 분리가 발생하여 성형품의 물성이 저하되고 휨 현상이 발생할 수 있다. 반면, 상기 충진제가 140PHR 초과일 경우, 상기 저수축제의 성능 발현을 방해하여 수축률 차이에 의하여 성형물 내에 삽입된 스틸과 성형물의 접착부분에 분리가 발생할 수 있다.
1.5. 점도상승제
상기 점도상승제는 열경화성수지 조성물의 점도를 상승시켜, 조성물의 여러 구성성분이 서로 분리되는 것을 방지하며, 액상 형태의 조성물을 고상 형태로 변화시켜, 압축 성형 전 조성물이 금형에 용이하게 충진되도록 하는 역할을 한다. 또한, 상기 점도상승제는 당업계에 공지된 어떠한 것도 이용될 수 있으나, 알카리 토금속의 산화물 또는 수산화물 등인 것이 바람직하다.
또한, 상기 점도상승제는 불포화 폴리에스테르 수지 100PHR에 대하여, 2~8PHR인 것이 바람직하다. 여기서, 상기 점도상승제가 2PHR 미만일 경우, 조성물의 점도상승이 충분하지 않아 금형에 충진하는 것이 어려워 전체 작업성이 저하될 수 있다. 반면, 상기 점도상승제가 8PHR 미만일 경우, 조성물의 점도가 지나치게 증가하여 압축 성형 시 과도한 압력을 유발하므로 조성물 사이에 삽입된 스틸의 위치가 이탈되는 등의 문제가 발생할 수 있으며, 금형 내부 깊숙한 곳까지 조성물이 충진되지 못하여 미충진 불량 성형품을 야기할 수 있다.
1.6. 경화제
상기 경화제는 열경화성 수지 조성물이 경화반응을 통해 경화될 수 있도록 하는 역할을 하며, 상기 경화제는 당업계에 공지된 어떠한 것도 이용될 수 있으나, 고분자 플라스틱 제조의 가교반응에 사용되는 과산화물인 것이 바람직하다.
또한, 상기 경화제는 불포화 폴리에스테르 수지 100PHR에 대하여, 1~3PHR인 것이 바람직하다. 여기서, 상기 경화제가 1PHR 미만일 경우, 조성물의 경화가 느려 제조 경제성이 감소될 수 있으며, 상기 경화제가 3PHR 초과일 경우, 조성물의 경화속도가 지나치게 빨라 성형품에 균열이 발생하는 등 안정성이 감소될 수 있다.
1.7. 유리섬유
상기 유리섬유는 가는 필라멘트 모양을 가진 긴 광물섬유를 말하는 것으로, 스틸근콘크리트에서 스틸근의 역할처럼 열경화성 수지 조성물의 기계적 성질을 강화하는 역할을 한다. 상기 유리섬유는 당업계에 공지된 어떠한 것도 이용될 수 있으나, 유리섬유 필라멘트 평균 지름이 약 10~15㎛인 E-Glass 유리섬유인 것이 바람직하다.
또한, 상기 유리섬유는 전체 조성물 중량에 대하여, 30~40중량%인 것이 바람직하다. 여기서, 상기 유리섬유가 30중량% 미만일 경우, 조성물은 충분한 구조강도를 확보하기 어려울 수 있으며, 반면 상기 유리섬유가 40중량% 초과일 경우, 성형 시 조성물 내 삽입된 스틸에 과도한 압력이 초래되어 조성물 사이에 삽입된 스틸의 위치가 달라져 본래 위치에서 이탈될 수 있으며, 과도한 함량의 유리섬유로 인해 다른 성분의 함량이 줄어들어 부착성, 성형성 및 이형성 등이 저하될 수 있고, 성형물의 외관에 문제가 발생할 수 있다.
2. 용도
본 발명에 따른 스틸 인서트용 열경화성 수지 조성물은 고강성이 필요한 대형 판넬 부품 등에 적용하는 것이 바람직하며, 배터리 케이스 특히, 전기 자동차의 배터리 하부 케이스 등에 적용하는 것이 보다 바람직하다. 상기 배터리 하부 케이스 등에 적용할 때, 상기 조성물로부터 제조한 성형품 내부에 스틸 판넬이 삽입되어 있는 것이 바람직하다.
3. 제조방법
3.1. 조성물의 제조방법
본 발명인 스틸 인서트용 열경화성 수지 조성물은 공지의 기술을 참조하여 당업자가 적절히 제조할 수 있다. 구체적으로, 전체 조성물 중량에 대하여, 열경화성 수지 복합재 60~70중량% 및 유리섬유 30~40중량% 등을 포함할 수 있으며, 상기 기술한 구성상의 특징이 구현되도록 상기 열경화성 수지 복합재는 불포화 폴리에스테르 수지 100PHR에 대하여, 저수축제 30~40PHR, 이형제 5~8PHR, 충진제 130~140PHR, 점도상승제 2~8PHR 및 경화제 1~2PHR 등이 포함되도록 제조한다.
3.2. 성형품 제조방법
도 3은 성형 설비의 모식도이며, 상기 도면을 참고하여 성형품의 제조방법을 설명한다. 본 발명에 따른 조성물을 이용하여 배터리 하부 케이스와 같은 대형부품 등의 성형물을 제조하는 방법은 가압성형기(210)의 상형 및 하형의 금형(200) 사이에, 성형물 내에 삽입될 스틸(100)을 위치하는 제1단계; 상기 금형(200) 사이에 스틸 인서트용 열경화성 수지 조성물(110)을 주입하는 제2단계; 상기 주입된 조성물(110)을 압축 성형하는 제3단계; 및 상기 압축 성형된 성형물을 금형(200)에서 분리하는 제4단계; 등을 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 금형(200)에는 진공장치(220)가 있는 것이 바람직하며, 상기 진공장치(200)는 금형 내부의 공기와 조성물이 압축 성형될 때 발생되는 가스를 원활히 배출시키고, 조성물이 금형에 주입될 때 원활한 흐름을 유도하는 역할을 하기 때문에 성형물의 균일한 물성을 확보하는데 도움이 된다.
[실시예]
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
본 발명에 따른 스틸 인서트용 열경화성 수지 조성물의 물성을 확인하기 위하여, 하기 표 1과 같은 구성성분 및 함량을 포함하는 배터리 하부 케이스 등의 시험편을 제조 후, 성형품 중량, 성형성(형상구현성), 스틸과 접착성, 진동내구성, 열충격성 및 전자파 차단성 등을 확인하여 하기 표 2에 정리하였으며, 최대하중 및 전단강도 결과를 하기 표 3에 정리하였다.
구분 실시예 1 비교예 1 비교예 2 비교예 3
스틸 - 100중량% - -
열경화성
수지
복합재		 UPR 65중량% 100PHR - 50중량% 100PHR 80중량% 100PHR
저수축제 35PHR - 25PHR 45PHR
이형제 7PHR - 7PHR 7PHR
충진제 140PHR - 160PHR 120PHR
점도상승제 5PHR - 7PHR 9PHR
경화제 2PHR - 2PHR 2PHR
유리섬유 35중량% - 50중량% 20중량%
상기 표 1은 실시예 및 비교예의 물성을 측정하기 위한 시험편의 구성성분 및 함량을 비교한 표이며, 상기 표를 근거로 실시예 및 비교예의 시험편을 제조하였다.
상기 표에서 시험편을 이루는 스틸, 열경화성 수지 복합재와 유리섬유는 전체 시험편 중량에 대하여 중량%로 함량을 구분하였으며, 상기 열경화성 수지 복합재 내의 구성성분 함량은 불포화 폴리에스테르 수지 100PHR을 기준으로 정하였다.
구분 실시예 1 비교예 1 비교예 2 비교예 3
성형품 중량
(kg/set)		 25 35 25 25
성형성
(형상구현)		 OK - N.G N.G
스틸과 접착성 OK - N.G N.G
진동내구성 OK OK - -
열충격성 OK OK - -
전자파 차단성 OK OK - -
OK : 양호
N.G : 불량
상기 표 2는 상기 표 1에 제시된 구성성분으로 구성된 시험편에 대한 성형품 중량, 성형성, 스틸과 접착성, 진동내구성, 열충격성 및 전자파 차단성을 확인하여 비교한 표이다.
상기 성형성은 성형품의 외관상 형상이 그대로 구현되었는지, 미성형과 같은 결함은 없는지 판단하였다. 도 4는 스틸이 삽입된 성형품의 절단면이며, 성형품(120)과 스틸(110)의 접착 상태를 확인할 수 있다. 따라서, 상기 스틸과 접착성은 성형품의 절단면을 육안으로 관찰하여 성형품과 스틸의 분리 여부로 판단하였다. 상기 진동내구성은 실차 주행시 노면으로부터 발생하는 진동을 특수한 장비를 통해 시험편에 가해준 후, 상기 시험의 외관 관찰 및 비파괴 검사 등을 통해 결함의 발생 여부로 판단하였다. 상기 열충격성은 시험편에 고온 및 저온을 짧은 시간에 왕복하여 온도에 의한 충격을 주는 시험으로 시험 후 외관 관찰 및 비파괴 검사 등을 통해 결함의 발생 여부로 판단하였다. 상기 전자파 차단성은 전자파가 시험편을 통과하여 외부에 전달 여부로 판단하였다.
구체적으로, 상기 비교예 1의 경우 성형성 및 스틸과 접착성은 확인할 수 없었으며, 비교예 2 및 비교예 3의 경우 성형성 및 스틱과 접착성에서 불량이 확인되어 더 이상 시험을 진행하지 않았다.
반면, 상기 표의 실시예 1의 경우, 중량은 스틸만 사용된 비교예 1보다 약 30% 저감되었지만, 진동내구성, 열충격성 및 전자파 차단성은 상기 스틸만 사용된 비교예 1과 대등한 결과를 얻었다. 또한, 상기 실시예 1의 성형성 및 스틸과 접착성은 비교예 2 및 비교예 3이 불량 판정을 받은 것과 반대로 모두 양호 판정을 받았다. 따라서, 종래 소재인 스틸에 비하여 약 30% 경량화 효과가 있으면서 성형성, 스틸과 접착성, 진동내구성, 열충격성 및 전자파 차단성 등이 모두 양호하기 때문에 배터리 하부 케이스 등에 적용하는 것이 바람직하다는 것을 확인할 수 있었다.
시험명 시험편 번호 최대하중
(kgf)		 전단강도
(MPa)		 파괴형태
Lap Shear 실시예 1 1 163.26 5.12 소재파괴
실시예 1 2 154.54 4.85
실시예 1 3 191.96 6.02
실시예 1 4 176.11 5.53
실시예 1 5 184.47 5.79
비교예 2 1 31.89 1.02 계면박리
상기 표 3은 상기 표 1의 실시예 1 및 비교예 2에 제시된 구성성분으로 구성된 시험편에 대하여 최대하중 및 전단강도 시험을 실시하고 결과를 비교한 표이다. 상기 최대하중은 인장시험에서 시험편이 견딜 수 있는 가장 큰 하중이며, 상기 전단강도는 시험편의 스틸과 접착력을 확인하기 위한 방법으로 ASTM D-3163 Single Lap Shear Adhesive Joint test를 적용하였으며, 속도는 5mm/sec를 적용하였다.
상기 실시예 1은 5회 반복시험을 하였으며 최대하중의 평균값은 174.07kgf이며, 전단강도의 평균값은 5.46MPa이었다. 이러한 결과 값은 상기 비교예 2의 최대하중이 31.89kgf 및 전단강도 1.02MPa인 것에 비해 약 5배 큰 값이다. 따라서, 본 발명에 따른 구성성분 및 그 함량에 따른 스틸 인서트용 열경화성 수지 조성물은 최대하중 및 전단강도가 종래 소재보다 우수하다는 것을 확인할 수 있었다.
이상 본 발명의 구체적 실시형태와 관련하여 본 발명을 설명하였으나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 설명된 실시형태를 변경 또는 변형할 수 있으며, 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
100 : 스틸 200 : 금형
110 : 조성물 210 : 가압 성형기
120 : 성형품 220 : 진공장치

Claims (8)

  1. 열경화성 수지 복합재 및 유리섬유를 포함하는 열경화성 수지 조성물 내에 스틸(steel)이 삽입되며,
    상기 열경화성 수지 복합재는 불포화 폴리에스테르 수지 100PHR에 대하여, 저수축제 30~40PHR, 이형제 5~8PHR, 충진제 130~140PHR, 점도상승제 2~8PHR 및 경화제 1~2PHR을 포함하는 것을 특징으로 하는 스틸 인서트용 열경화성 수지 성형물.
  2. 제1항에 있어서,
    전체 조성물 중량에 대하여, 상기 열경화성 수지 복합재는 60~70중량% 및 유리섬유는 30~40중량%인 것을 특징으로 하는 스틸 인서트용 열경화성 수지 성형물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 불포화 폴리에스테르 수지는 불포화도 50% 및 경화 발열 온도 210℃인 것을 특징으로 하는 스틸 인서트용 열경화성 수지 성형물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 저수축제는 폴리에틸렌, 폴리비닐아세테이트, 폴리부타디엔 및 폴리우레탄으로 이루어진 군에서 선택되는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 스틸 인서트용 열경화성 수지 성형물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 충진제는 탄산칼슘, 수산화알루미늄 및 실리카로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 스틸 인서트용 열경화성 수지 성형물.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 유리섬유는 평균 직경이 10~15㎛인 것을 특징으로 하는 스틸 인서트용 열경화성 수지 성형물.
  7. 삭제
  8. 삭제
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101696862B1 (ko) * 2016-06-21 2017-01-17 김승한 복합구조재로 제작되는 건축물 구조체
KR102547620B1 (ko) * 2023-01-12 2023-06-26 주식회사 인아웃텍 전기자동차의 배터리 커버용 절연 플레이트 제조장치 및 이의 제조방법
KR102572485B1 (ko) * 2023-01-12 2023-08-30 주식회사 인아웃텍 전기자동차의 배터리 커버용 절연 플레이트 제조장치 및 이의 제조방법

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105385128A (zh) * 2015-12-22 2016-03-09 合肥仲农生物科技有限公司 一种塑料粉末增强复合材料
DE102017214275B3 (de) * 2017-08-16 2019-01-17 Thyssenkrupp Ag Unterfahrschutz für ein Batteriegehäuse
KR102171586B1 (ko) * 2018-11-21 2020-10-30 한화글로벌에셋 주식회사 배터리 로워케이스 제조방법
KR20200139293A (ko) * 2019-06-03 2020-12-14 현대자동차주식회사 표면 평활성 및 기계적 물성이 우수한 열경화성 복합 수지 조성물 및 이를 이용한 자동차 외판의 제조방법
KR102365248B1 (ko) * 2020-08-28 2022-02-22 한국화학연구원 시트몰딩 컴파운드 성형용 불포화 폴리에스테르 수지 조성물 및 이의 경화물
CN112143190B (zh) * 2020-09-01 2022-11-01 珠海格力绿色再生资源有限公司 一种洗干一体机风道及其复合材料和制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100040480A (ko) * 2008-10-10 2010-04-20 한화엘앤씨 주식회사 열경화성수지를 이용한 방음벽 제조용 조성물 및 그 제조방법
KR20110069328A (ko) * 2009-12-17 2011-06-23 주식회사 한국몰드 저비중, 고강도 및 속경화 복합소재 조성물 및 이의 제조방법
KR20120136883A (ko) * 2011-06-10 2012-12-20 주식회사 나노솔루션 시트 몰딩 컴파운드 성형용 전도성 불포화 폴리에스테르 수지 조성물, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 열경화 수지 조성물
KR20130013684A (ko) * 2011-07-28 2013-02-06 주식회사 태하 롤 스크린용 권취봉 및 그 제조 방법

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2124939A1 (de) * 1971-05-19 1972-12-14 Albert Ag Chem Werke Wärmehärtbare Formmassen und Verfahren zu deren Herstellung
US4137215A (en) 1973-04-26 1979-01-30 Stamicarbon, B.V. Process for preparing decorative plastics articles, as well as products prepared according to the process
KR20020014891A (ko) 2000-08-19 2002-02-27 이계안 차체외판용 열경화성 수지 조성물
US20030215588A1 (en) * 2002-04-09 2003-11-20 Yeager Gary William Thermoset composition, method, and article

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100040480A (ko) * 2008-10-10 2010-04-20 한화엘앤씨 주식회사 열경화성수지를 이용한 방음벽 제조용 조성물 및 그 제조방법
KR20110069328A (ko) * 2009-12-17 2011-06-23 주식회사 한국몰드 저비중, 고강도 및 속경화 복합소재 조성물 및 이의 제조방법
KR20120136883A (ko) * 2011-06-10 2012-12-20 주식회사 나노솔루션 시트 몰딩 컴파운드 성형용 전도성 불포화 폴리에스테르 수지 조성물, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 열경화 수지 조성물
KR20130013684A (ko) * 2011-07-28 2013-02-06 주식회사 태하 롤 스크린용 권취봉 및 그 제조 방법

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101696862B1 (ko) * 2016-06-21 2017-01-17 김승한 복합구조재로 제작되는 건축물 구조체
KR102547620B1 (ko) * 2023-01-12 2023-06-26 주식회사 인아웃텍 전기자동차의 배터리 커버용 절연 플레이트 제조장치 및 이의 제조방법
KR102572485B1 (ko) * 2023-01-12 2023-08-30 주식회사 인아웃텍 전기자동차의 배터리 커버용 절연 플레이트 제조장치 및 이의 제조방법

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