KR101794469B1 - 압력 용기용 수지 조성물 및 이를 포함하는 압력 용기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 에폭시 수지, 아민계 경화제, 액상고무 및 강화 섬유를 포함하고, 상기 아민계 경화제는 1종 이상의 지방족 폴리아민 및 1종 이상의 환형 아민의 혼합물을 포함하며, 상기 액상고무는 상기 에폭시 수지 100중량부에 대해 0.5~20중량부를 포함하는 압력 용기용 수지 조성물을 제공한다.

Description

압력 용기용 수지 조성물 및 이를 포함하는 압력 용기{RESIN COMPOSITION FOR PRESSURE VESSEL AND PRESSURE VESSEL INCLUDING THE SAME}
본 발명은 압력 용기용 수지 조성물 및 이를 포함하는 압력 용기에 관한 것이다.
일반적으로 압력 용기는 압력 하에서 액체, 액화 가스, 응축 가스 등을 함유할 수 있는 구조체로서, 저장 용기, 파이프, 일시적인 승압에 노출되는 구조체 등이 포함될 수 있다.
이러한 압력 용기는 내압의 대부분을 지탱하는 외부 복합재층과 내부의 형틀을 제공하는 라이너(liner)로 구성되어 있고, 전통적으로 금속으로 제조되었으나, 금속성 라이너로 제조되는 중량이 무거우며 부식에 매우 약한 동시에 제조 원가도 높은 문제점이 있다.
이에 플라스틱 라이너 외부에 탄소 섬유나 유리 섬유 등의 강화 섬유를 감거나 적층한 압력 용기의 사용이 증가되고 있는데, 강화 섬유는 일반적으로 매트릭스 수지에 함침시켜 플라스틱 라이너에 감거나 적층된 구조로 형성될 수 있다. 이 때, 매트릭스 수지는 압력 용기에 인가되는 응력을 강화 섬유에 전달하는 역할을 하기 때문에 수지의 물성 또한 압력 용기 설계 시 중요한 인자이며, 수지의 경화 조건에 따라 생산 시간이 결정될 수 있다.
특히, 압축 수소 저장용 압력 용기는 강화 섬유 층의 두께가 두꺼워서 압력 용기 제조 시 강화 섬유 층 내에 공극이 발생하기 쉽고, 다른 압력 용기보다 높은 경화 온도 및 긴 경화 시간이 필요하여 생산성이 저하될 수 있다.
따라서, 압축 수소 저장용 압력 용기에 적용되는 매트릭스 수지는 낮은 점도, 낮은 온도, 빠른 경화 시간 및 우수한 내압 성능이 필요한데, 이러한 조건에 맞는 매트릭스 수지 개발의 필요성이 증대되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 작업성과 생산성이 개선될 수 있으면서, 내구성이 우수한 압력 용기용 수지 조성물 및 이를 포함하는 압력 용기를 제공하는 것이다.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따르면, 에폭시 수지, 아민계 경화제, 액상고무 및 강화 섬유를 포함하고, 상기 아민계 경화제는 1종 이상의 지방족 폴리아민 및 1종 이상의 환형 아민의 혼합물을 포함하며, 상기 액상고무는 상기 에폭시 수지 100중량부에 대해 0.5~20중량부를 포함하는 압력 용기용 수지 조성물을 제공한다.
상기 액상고무는 ATBN(amine terminated butadiene acrylonitrile), CTBN(carboxyl terminated butadiene acrylonitrile), HTBN(hydroxyl terminated butadiene acrylonitrile) 및 HTPB(hydroxyl terminated polybutadiene) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 에폭시 수지는 비스페놀 A형 에폭시, 비스페놀 F형 에폭시, 노볼락 에폭시, 난연성 에폭시, 환형지방족 에폭시 및 고무 변성 에폭시 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 아민계 경화제는 상기 에폭시 수지 100중량부에 대해 10~60중량부를 포함할 수 있다.
상기 강화 섬유는 금속 섬유, 금속화된 무기 섬유, 금속화된 합성 섬유, 유리 섬유, 폴리에스테르 섬유, 폴리아미드 섬유, 흑연 섬유, 탄소 섬유, 세라믹 섬유, 미네랄 섬유, 현무암 섬유, 무기 섬유, 아라미드 섬유, 케나프 섬유, 주트 섬유, 아마 섬유, 대마 섬유, 셀룰로스 섬유, 사이잘 섬유 및 코이어 섬유 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 연료 유입구 및 연료 방출구를 포함하며 연료를 저장할 수 있는 라이너(liner), 및 상기 라이너의 외주면을 둘러싸고 있는 외장재를 포함하고, 상기 외장재는 에폭시 수지, 아민계 경화제, 액상 고무 및 강화 섬유를 포함하고, 상기 아민계 경화제는 1종 이상의 지방족 폴리아민 및 1종 이상의 환형 아민의 혼합물을 포함하며, 상기 액상고무는 상기 에폭시 수지 100중량부에 대해 0.5~20중량부를 포함할 수 있다.
상기 강화 섬유의 강도 발현율이 85% 이상일 수 있다.
상기 외장재의 인장 강도는 70MPa 이상일 수 있다.
상기 외장재는 국토교통부고시 제2013-562호의 검사 기준으로 1,900~2,000bar의 파열압을 가질 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 실시예에 따른 압력 용기용 수지 조성물 및 이를 포함하는 압력 용기에 따르면, 압력 용기 제조의 작업성과 생산성이 개선될 수 있으면서, 압력 용기의 내구성이 우수하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 압력 용기의 사시도이다.
도 2는 도 1의 II-II 단면선에 따라 자른 단면도이다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 갖는다. 상충되는 경우, 정의를 포함하는 본 명세서가 우선할 것이다. 또한 본 명세서에서 설명되는 것과 유사하거나 동등한 방법 및 재료가 본 발명의 실시 또는 시험에 사용될 수 있지만, 적합한 방법 및 재료가 본 명세서에 기재된다.
이하, 도 1 및 도 2를 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 압력 용기용 수지 조성물 및 이를 포함하는 압력 용기에 대해서 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 압력 용기의 사시도이며, 도 2는 도 1의 II-II 단면선에 따라 자른 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 압력 용기는 연료 유입구(10) 및 연료 방출구(20)를 포함하고 연료를 저장할 수 있는 압력 용기용 라이너(30)와 라이너(30) 외주면을 둘러싸고 있는 외장재(40)를 포함한다.
여기서, 압력 용기는 연료로서 수소를 저장하고 있는 수소 저장 탱크일 수 있으나, 이에 한정되지 않고 메탄, 부탄, 프로판, 헬륨, 질소 및 산소 등의 다양한 연료를 저장할 수 있다.
연료로서 수소를 저장하고 있는 경우에는 수소 용기 내에 수소 흡장 합금 등의 수소 저장 재료를 넣어 압축에 의한 압력 용기, 수소 저장 재료에 의한 연료 저장 탱크나 수소를 액체로 저장하는 압력 용기 등 다양한 형태의 압력 용기일 수 있다.
압력 용기는 중공을 갖는 원통형 또는 비원통형일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 연료 저장 탱크의 라이너(30)는 합성 수지 등의 플라스틱 재료를 포함할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 압력 용기의 외장재(40)는 매트릭스 수지, 아민계 경화제, 액상고무(liquid rubber) 및 강화 섬유를 포함할 수 있다.
매트릭스 수지는 고분자 수지로서, 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지 및 비닐에스테르 수지 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으며, 에폭시 수지를 포함하는 것이 바람직하다.
매트릭스 수지로서 에폭시 수지를 포함하는 경우에 있어서, 에폭시 수지는 비스페놀 A형 에폭시, 비스페놀 F형 에폭시, 노볼락 에폭시, 난연성 에폭시, 환형지방족 에폭시 및 고무 변성 에폭시 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 에폭시 수지의 혼합 점도는 300~1500cps 범위인 것이 바람직하다.
이는 에폭시 수지의 혼합 점도가 300cps 미만인 경우 수지의 낮은 점도로 점착성이 부족하여 외장재(40)의 와인딩 과정이 느려지거나, 라이너(30)에 감긴 외장재(40)가 미끄러져 위치를 이탈하는 등의 부작용이 발생할 수 있고, 혼합 점도가 1500cps를 초과하는 경우 외장재(40) 제조 시 강화 섬유와 에폭시 수지 조성물이 충분히 함침되기 어려워 외장재(40) 재료의 물성을 떨어뜨릴 수 있기 때문이다.
이러한 점도 수치 범위에서 짧은 교반 시간에도 에폭시 수지와 강화 섬유가 충분히 혼합될 수 있고, 작업성을 높일 수 있기 때문이다.
아민계 경화제로는 지방족 폴리아민, 변성 지방족 폴리아민, 환형 아민, 제2 아민 및 제3 아민 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으며, 1종 이상의 지방족 폴리아민과 1종 이상의 환형 아민의 혼합물을 포함하는 것이 바람직하다.
이는 지방족 아민은 사슬 구조를 가져 에폭시 수지 조성물의 경화물에 신율을 부여할 수 있고, 환형 아민은 에폭시 수지 조성물의 경화물의 유리 전이 온도를 향상시켜줄 수 있기 때문이다.
아민계 경화제는 매트릭스 수지 100중량부에 대해, 10~60중량부를 포함할 수 있다.
이는 아민계 경화제 함량이 10중량부 미만일 경우 경화도가 낮아 외장재(40)의 기계적 강도가 저하될 수 있고, 60중량부를 초과할 경우 가교 밀도가 높아 신율이 낮아지고, 취성이 커질 수 있기 때문이다.
액상고무는 상온에서 액상인 합성 고무로서, ATBN(amine terminated butadiene acrylonitrile), CTBN(carboxyl terminated butadiene acrylonitrile), HTBN(hydroxyl terminated butadiene acrylonitrile) 및 HTPB(hydroxyl terminated polybutadiene) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
액상고무는 매트릭스 수지의 망상 구조 내에 분산되어 탄성층을 형성하게 되어, 외장재(40)에 크랙(crack)이 발생하게 되면 크랙의 진행을 억제하는 역할을 할 수 있다.
액상고무는 매트릭스 수지 100중량부에 대해 0.5~20중량부를 포함할 수 있다.
이는 액상고무 함량이 0.1중량부 미만일 경우 액상고무로 인한 외장재(40) 강화 효과가 미미할 수 있고, 20중량부를 초과할 경우 매트릭스 수지의 경화물 내에서 결점으로 작용하여 물성과 유리전이온도가 떨어져 압력 용기용 조성물로 적합하지 않을 수 있기 때문이다.
강화 섬유로는 금속 섬유, 금속화된 무기 섬유, 금속화된 합성 섬유, 유리 섬유, 폴리에스테르 섬유, 폴리아미드 섬유, 흑연 섬유, 탄소 섬유, 세라믹 섬유, 미네랄 섬유, 현무암 섬유, 무기 섬유, 아라미드 섬유, 케나프 섬유, 주트 섬유, 아마 섬유, 대마 섬유, 셀룰로스 섬유, 사이잘 섬유 및 코이어 섬유 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으며, 바람직하게는 탄소 섬유를 포함할 수 있다.
강화 섬유로서 탄소 섬유를 포함하는 경우 비중이 1.7~1.9인 탄소 섬유 토우를 포함할 수 있으며, 바람직하게는 1.75~1.85의 비중을 가지는 탄소 섬유 토우를 포함할 수 있다.
이는 탄소 섬유 토우의 비중이 1.7 미만인 경우 탄소 섬유 토우를 형성하는 탄소 섬유 필라멘트에 보이드(void)가 많이 존재할 수 있어 탄소 필라멘트의 치밀성이 낮아질 수 있어 낮은 압축 강도를 가질 수 있고, 비중이 1.9 초과인 경우, 재료의 경량화 효과가 낮아질 수 있기 때문이다.
또한, 탄소 섬유 토우의 토우당 필라멘트의 수는 1,000~300,000개일 수 있다.
이는 필라멘트의 수가 1,000개 미만인 경우 대면적의 탄소 섬유 복합 재료 제조 시 부피당 면적비가 낮아 제조 비용이 많이 들 수 있고, 300,000개를 초과하는 경우 탄소 섬유 토우당 필라멘트의 결점이 많아져 재료의 인장 강도나 압축 강도가 낮아질 수 있기 때문이다.
본 실시예에 따른 매트릭스 수지, 아민계 경화제, 액상고무 및 강화 섬유를 포함하는 압력 용기용 조성물의 경화물인 외장재(40)는 인장 강도가 70MPa 이상인 것이 바람직한데, 이는 인장 강도가 70MPa 미만인 경우 압력 용기에 인가되는 응력을 강화 섬유에 충분히 전달하지 못해 압력 용기의 파열압 저하를 가져올 수 있기 때문이다.
매트릭스 수지, 아민계 경화제, 액상고무 및 강화 섬유를 포함하는 본 실시예에 따른 압력 용기의 외장재(40)는 국토교통부고시 제2013-562호 검사 기준 1,900~2,000bar의 파열 압력을 가질 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 압력 용기의 외장재(40)는 강화 섬유의 강도 발현율이 85% 이상일 수 있다.
다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 압력 용기용 수지 조성물을 이용한 압력 용기의 제조 방법에 대해서 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 압력 용기용 수지 조성물을 이용한 압력 용기의 제조 방법은 매트릭스 수지, 아민계 경화제 및 액상고무를 혼합하여 매트릭스 수지 조성물을 제조하는 단계; 매트릭스 수지 조성물을 강화 섬유에 함침하여 압력 용기용 수지 조성물을 제조하는 단계; 압력 용기용 수지 조성물을 라이너에 감고 100~130℃ 및 60분 초과~240분 미만의 시간 조건으로 경화하여 외장재를 형성하는 단계를 포함한다.
이하, 각 단계 별로 상세하게 설명한다.
먼저, 매트릭스 수지, 아민계 경화제 및 액상고무를 혼합하여 매트릭스 수지 조성물을 제조한다.
매트릭스 수지는 고분자 수지로서, 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지 및 비닐에스테르 수지 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으며, 에폭시 수지를 포함하는 것이 바람직하다.
매트릭스 수지로서 에폭시 수지를 포함하는 경우에 있어서, 에폭시 수지는 비스페놀 A형 에폭시, 비스페놀 F형 에폭시, 노볼락 에폭시, 난연성 에폭시, 환형지방족 에폭시 및 고무 변성 에폭시 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으며, 혼합 점도는 300~1500cps 범위인 것이 바람직하다.
아민계 경화제로는 지방족 폴리아민, 변성 지방족 폴리아민, 환형 아민, 제2 아민 및 제3 아민 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으며, 1종 이상의 지방족 폴리아민과 1종 이상의 환형 아민의 혼합물을 포함하는 것이 바람직하다.
이 때, 아민계 경화제는 매트릭스 수지 100중량부에 대해, 10~60중량부를 포함할 수 있다.
액상고무는 상온에서 액상인 합성 고무로서, ATBN(amine terminated butadiene acrylonitrile), CTBN(carboxyl terminated butadiene acrylonitrile), HTBN(hydroxyl terminated butadiene acrylonitrile) 및 HTPB(hydroxyl terminated polybutadiene) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
액상고무는 매트릭스 수지 100중량부에 대해 0.5~20중량부를 포함할 수 있다.
다음으로, 매트릭스 수지 조성물을 강화 섬유에 함침하여 압력 용기용 수지 조성물을 제조한다.
강화 섬유로는 금속 섬유, 금속화된 무기 섬유, 금속화된 합성 섬유, 유리 섬유, 폴리에스테르 섬유, 폴리아미드 섬유, 흑연 섬유, 탄소 섬유, 세라믹 섬유, 미네랄 섬유, 현무암 섬유, 무기 섬유, 아라미드 섬유, 케나프 섬유, 주트 섬유, 아마 섬유, 대마 섬유, 셀룰로스 섬유, 사이잘 섬유 및 코이어 섬유 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으며, 바람직하게는 비중이 1.7~1.9인 탄소 섬유 토우를 포함할 수 있다.
다음으로, 압력 용기용 수지 조성물을 라이너에 감고 100~130℃ 및 60분 초과~240분 미만의 시간 조건으로 경화하여 외장재를 형성한다.
이러한 경화 온도 및 경화 시간 조건에서 경화할 경우 압력 용기 외장재가 우수한 인장 강도, 파열압을 가질 수 있을 뿐만 아니라, 강화 섬유의 강도 발현율이 75% 이상이 될 수 있기 때문이다.
이하, 실시예와 비교예를 통하여 본 발명의 구성 및 그에 따른 효과를 보다 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
저점도 이관능성 에폭시 수지(Diluted Epoxy Resin; 금호피앤비화학, KER 815) 100중량부에, 제1 경화제(Isophorone diamine; 에보닉, IPDA) 및 제2 경화제(Polyether diamine; 헌츠만, JEFFAMINE® D-230)의 혼합물 25중량부를 첨가하고, 진공 회전 교반기(대화테크)를 이용하여 공전 400rpm, 자전 200rpm의 조건에서 3분동안 교반하였다.
여기에, 반응성 액상고무(HTPB, 두리켐) 5중량부를 첨가한 후, 진공 회전 교반기를 이용하여 공전 400rpm, 자전 200rpm의 조건으로 3분동안 교반하여 에폭시 수지 조성물을 제조하였다.
이렇게 제조된 에폭시 수지 조성물을 탄소 섬유 토우(TORAYCA T700, 도레이첨단소재)에 함침시켜 압력 용기용 수지 조성물을 제조하였다.
다음으로, 습식 필라멘트 와인딩기(Wet Filament Winder)를 이용하여 압력 용기용 수지 조성물을 104L 용량의 플라스틱 라이너에 감고, 경화로에 넣어 120℃에서 120분 동안 경화시켜 압력 용기를 제조하였다.
실시예 2
반응성 액상고무를 10중량부 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 과정을 통해 압력 용기를 제조하였다.
실시예 3
반응성 액상고무를 20중량부 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 과정을 통해 압력 용기를 제조하였다.
비교예 1
반응성 액상고무를 첨가하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 과정을 통해 압력 용기를 제조하였다.
비교예 2
반응성 액상고무를 30중량부 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 과정을 통해 압력 용기를 제조하였다.
실험예
(1) 에폭시 수지 조성물의 혼합 점도 측정
에폭시 수지 조성물의 혼합 점도를 Brookfield LVDV-I+ 점도계를 이용하여 회전 속도 3.0rpm, 62번 스핀들을 이용하여 상온에서 측정하였다.
(2) 압력 용기용 수지 조성물의 인장 강도 측정
실시예 1~3 및 비교예 1~2의 조건에 따라 경화된 압력 용기용 수지 조성물의 신율을 측정하기 위해 인장 강도를 측정하였다. 인장 강도는 Instron Model 8501 UTM을 이용하여 ASTM D638 규격으로 평가하였다. 이 때, 최대 하중 10톤의 로드 셀(load cell)을 이용하였으며, 인장 시험 시, 크로스 헤드 속도(cross head speed)는 0.05mm/분으로 일정하게 유지하며 실험하였다.
(3) 압력 용기의 파열압 측정 및 강도 발현율 측정
실시예 1~3 및 비교예 1~2의 조건에 따라 제조된 압력 용기의 파열압을 국토교통부고시 제2013-562호 규격으로 평가하였다. 압력 용기에 고압수 펌프를 연결하여 압력 용기의 내부 압력을 높여가며 압력 용기가 파열될 때의 압력을 기록하였다. 또한, 강화 섬유의 강도 발현율을 계산하여 함께 기록하였다.
이 때 강화 섬유의 강도 발현율은 스트랜드 인장 시험으로 평가된 인장 강도에 비해, 후프 상태로 그 섬유가 실제로 어느 정도의 인장 강도를 나타내는가 하는 것을 의미하는 인장 강도의 달성율을 의미한다.
강화 섬유는 ASTM D2343에 기초하는 인장 스트랜드 시험으로 측정할 수 있는 고유의 인장 강도를 가지는데, 이는 "스트랜드 인장 강도" 라 하며, 그 수치는 Tst로 나타낸다.
또한, 압력 용기가 내압 테스트 시, 파열할 때까지의 압력으로서 파열압을 측정하고 그 수치는 P파열로 나타내며, 이들의 관계는 하기 식과 같다.
[수학식 1]
T실제= R/t X P파열
여기서, T실제는 압력 용기의 파열 시의 압력 용기용 수지 조성물의 인장 응력, R은 압력 용기 외장재의 내측 반경이고, t는 외장재의 두께이다.
실제 파열 시의 섬유 인장 강도(T파열)는 스트랜드 인장 강도와 압력 용기용 수지 조성물층의 섬유 체적비(Vf)의 상관 관계로 나타내는 값으로서, 파열 시의 섬유 인장 강도는 하기 식과 같다.
[수학식 2]
T파열= T실제/Vf
따라서, 궁극적으로 얻고자 하는 강화 섬유의 강도 발현율은 하기 식과 같다.
[수학식 3]
강도 발현율= T파열/Tst(%)
(4) 수지 함침도 측정
실시예 1~3 및 비교예 1~2의 경화 전 압력 용기용 수지 조성물의 수지 함침도를 평가하기 위해, 압력 용기용 수지 조성물에 함침된 탄소 섬유 토우를 수득하였다.
단면 확인을 위해 함침된 탄소 섬유 토우를 일정 크기로 절단 후 에폭시 몰딩 한 샘플을 연마기를 이용하여 단면 확인용 시편을 제작하였다.
단면 확인용 시편을 광학 현미경으로 함침된 탄소 섬유 토우 단면에 수지 미함친 구역을 확인하여 수지 함침 정도를 하기 수학식 4에 따라 측정하였다.
[수학식 4]
수지 함침도= 단면적(탄소 섬유 포함)- 미함침 면적/ 단면적(탄소 섬유 포함)(%)
상기 실험예에 따라 측정된 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
구분 혼합점도
(cps)		 유리전이온도
(℃)		 연신율
(%)		 파열압
(bar)		 수지함침도
(%)		 Vf
(%)		 강도발현율
(%)
실시예1 550 111.0 5.1 1970 96.8 65.6 93.3
실시예2 660 110.2 5.3 1939 96.1 66.0 91.3
실시예3 820 109.7 5.7 1922 93.1 66.5 89.8
비교예1 490 112.2 4.1 1835 97.2 65.3 83.3
비교예2 1210 104.2 6.5 1839 85.0 69.1 82.7
표 1에 나타난 바와 같이, 액상고무가 포함되지 않은 비교예 1에 비해 액상고무가 첨가된 실시예 1 내지 3의 경우 파열압 및 강도발현율이 상승한 것을 확인할 수 있었다.
하지만, 비교예 2와 같이 액상고무가 20중량부를 초과하여 포함될 경우 유리전이온도, 파열압 및 강도발현율이 다시 낮아지는 것을 확인할 수 있었다.
이상과 같이 본 발명의 실시예에 따른 압력 용기용 수지 조성물 및 이를 포함하는 압력 용기에 따르면, 압력 용기 제조의 작업성과 생산성이 개선될 수 있으면서, 압력 용기의 내구성이 우수하다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10: 연료 유입구 20: 연료 방출구
30: 라이너 40: 외장재

Claims (12)

  1. 에폭시 수지, 아민계 경화제, 액상고무 및 강화 섬유를 포함하고,
    상기 아민계 경화제는 1종 이상의 지방족 폴리아민 및 1종 이상의 환형 아민의 혼합물을 포함하며,
    상기 액상고무는 HTPB(hydroxyl terminated polybutadiene)를 포함하고,
    상기 액상고무는 상기 에폭시 수지 100중량부에 대해 5중량부를 포함하는 압력 용기용 수지 조성물.
  2. 삭제
  3. 제1항에서,
    상기 에폭시 수지는 비스페놀 A형 에폭시, 비스페놀 F형 에폭시, 노볼락 에폭시, 환형지방족 에폭시 및 고무 변성 에폭시 중 적어도 어느 하나를 포함하는 압력 용기용 수지 조성물.
  4. 제1항에서,
    상기 아민계 경화제는 상기 에폭시 수지 100중량부에 대해 10~60중량부를 포함하는 압력 용기용 수지 조성물.
  5. 제4항에서,
    상기 강화 섬유는 금속 섬유, 금속화된 무기 섬유, 금속화된 합성 섬유, 유리 섬유, 폴리에스테르 섬유, 폴리아미드 섬유, 흑연 섬유, 탄소 섬유, 세라믹 섬유, 미네랄 섬유, 현무암 섬유, 아라미드 섬유, 케나프 섬유, 주트 섬유, 아마 섬유, 대마 섬유, 셀룰로스 섬유, 사이잘 섬유 및 코이어 섬유 중 적어도 어느 하나를 포함하는 압력 용기용 수지 조성물.
  6. 연료 유입구 및 연료 방출구를 포함하며 연료를 저장할 수 있는 라이너(liner), 및
    상기 라이너의 외주면을 둘러싸고 있는 외장재를 포함하고,
    상기 외장재는 에폭시 수지, 아민계 경화제, 액상 고무 및 강화 섬유를 포함하고,
    상기 아민계 경화제는 1종 이상의 지방족 폴리아민 및 1종 이상의 환형 아민의 혼합물을 포함하며,
    상기 액상고무는 HTPB(hydroxyl terminated polybutadiene)를 포함하고,
    상기 액상고무는 상기 에폭시 수지 100중량부에 대해 5중량부를 포함하는 압력 용기.
  7. 삭제
  8. 제6항에서,
    상기 아민계 경화제는 상기 에폭시 수지 100중량부에 대해 10~60중량부를 포함하는 압력 용기.
  9. 제8항에서,
    상기 강화 섬유는 금속 섬유, 금속화된 무기 섬유, 금속화된 합성 섬유, 유리 섬유, 폴리에스테르 섬유, 폴리아미드 섬유, 흑연 섬유, 탄소 섬유, 세라믹 섬유, 미네랄 섬유, 현무암 섬유, 아라미드 섬유, 케나프 섬유, 주트 섬유, 아마 섬유, 대마 섬유, 셀룰로스 섬유, 사이잘 섬유 및 코이어 섬유 중 적어도 어느 하나를 포함하는 압력 용기.
  10. 제8항에서,
    상기 강화 섬유의 강도 발현율이 85% 이상인 압력 용기.
  11. 제8항에서,
    상기 외장재의 인장 강도는 70MPa 이상인 압력 용기.
  12. 제8항에서,
    상기 외장재는 국토교통부고시 제2013-562호의 검사 기준으로 1,900~2,000bar의 파열압을 갖는 압력 용기.
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