KR102174023B1 - 철도차량용 난연시트를 이용한 smc 성형체의 제조방법 - Google Patents

철도차량용 난연시트를 이용한 smc 성형체의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 SMC 성형체의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 난연성 시트를 이용한 SMC 성형체의 제조방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명의 SMC 성형체의 제조방법에 의하면, 기계적 강도가 우수하며, 난연성 효과가 있는 SMC 성형체를 제공할 수 있다.

Description

철도차량용 난연시트를 이용한 SMC 성형체의 제조방법{Method for manufacturing SMC product using the flame retardant sheet for railroad cars}
본 발명은 SMC 성형체의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 SMC 성형용 난연성 시트를 이용한 SMC 성형체의 제조방법에 관한 것이다.
강화 플라스틱 가공 업계에 있어서, 노동력 절감, 제품의 양산화, 작업 환경 개선 등의 요구로 인하여 불포화 폴리에스테르 수지 조성물을 기재 재료로 하는 시트 몰딩 컴파운트(sheet molding compound, SMC) 에 관한 수요가 증대되고 있으며, 관련 기술도 나날이 발전하고 있다.
시트 몰딩 컴퍼운트는 일반적으로 불포화 폴리에스테르 수지, 중합성 단량체, 무기 충전재, 이형제, 난연제 등을 혼합한 수지 조성물에 증점제로서 알칼리토금속의 산화물이나 수산화물을 첨가하고 유리섬유 보강재를 함침시켜 이형필름에 샌드위치 형태로 증점시켜 시트상으로 제조한다.
이렇게 해서 제조된 시트 몰딩 컴파운드는 성형을 위해 금형 내에서 가열 성형되어 최종 형사의 성형품이 되며, 내열성, 내수성, 내약품성 및 강도가 높아 보트, 철도차량, 항공기 부품 등에 적용되고 있다.
그 중에, 철도차량용 자재는 재료의 기계적 강도도 우수해야 하며, 난연성을 가질 필요가 있다. 구체적으로, 근래에 철도차량의 경우 화재로 인한 대규모 참사가 발생하면서 난연성 내장재에 대한 관심이 높아지고 있다.
그러나, 여러 공정을 거치는 번거로움과 이로 인한 제조원가의 상승으로 인하여 비용의 부담으로 실용화하고 있지는 못한 실정이다.
대한민국 공개특허 제10-2018-0113991호
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기계적 강도가 우수하며, 난연성의 효과가 있는 SMC 성형체의 제조방법을 제공하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여,
본 발명의 일 실시예서,
할로겐계 수지, 삼산화안티몬와 수산화알루미늄을 포함하는 난연성 수지 조성물을 포함하는 난연성 수지층의 일면 또는 양면에 섬유를 분산시켜 SMC 성형용 난연성 시트를 제조하는 단계;
SMC 성형용 난연성 시트를 성형장치의 암형 금형과 수형 금형 사이에 배치하는 단계; 및
암형 금형을 가압하여 성형체를 성형하는 단계; 를 포함하며,
상기 SMC 성형용 난연성 시트는, ISO 4589 기준에 따른 한계산소지수(Limited oxygen lndex)가 평균 30 이상인 것을 특징으로 하는 SMC 성형체의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시에에 따른 SMC 성형체의 제조방법에 의하면, SMC 성형용 난연성 시트가 할로겐계 수지와 삼산화안티몬을 포함하고 있어, 난연성에 매우 우수한 효과가 있으며, 상기 SMC 성형용 난연성 시트는 난연성 수지층의 일면 또는 양면에 섬유가 분산됨으로써, 우수한 인장강도를 가지는 SMC 성형체를 제조할 수 있다.
나아가, 이에 따라 제조되는 난연성 성형품은 철도차량 내장용으로 적용할 수 있으며, 이러한 경우, 화재로 인한 대규모 참사가 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 SMC 성형체의 제조방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 SMC 시트 제조 장치를 도시한 도면이다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 SMC 성형 장치를 도시한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 발명에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명은 SMC(Sheet Molding Compound) 성형체의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 SMC 성형용 난연성 시트를 이용한 SMC 성형체의 제조방법에 관한 것이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시예에서,
할로겐계 수지, 삼산화안티몬와 수산화알루미늄을 포함하는 난연성 수지 조성물을 포함하는 난연성 수지층의 일면 또는 양면에 섬유를 분산시켜 SMC 성형용 난연성 시트를 제조하는 단계(S100);
SMC 성형용 난연성 시트를 성형장치의 암형 금형과 수형 금형 사이에 배치하는 단계(S200); 및
암형 금형을 가압하여 성형체를 성형하는 단계(S300); 를 포함하며,
상기 SMC 성형용 난연성 시트는, ISO 4589 기준에 따른 한계산소지수(Limited oxygen lndex)가 평균 30 이상인 것을 특징으로 하는 SMC 성형체의 제조방법을 제공한다(도 1 참조).
특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 SMC 성형체의 제조방법에 의하면, SMC 성형용 난연성 시트가 할로겐계 수지와 삼산화안티몬을 포함하고 있어, 난연성에 매우 우수한 효과가 있으며, 상기 SMC 성형용 난연성 시트는 난연성 수지층의 일면 또는 양면에 섬유가 분산됨으로써, 우수한 인장강도를 가지는 SMC 성형체를 제조할 수 있다. 보다 상세하게는, 난연성 수지 조성물에 포함되는 할로겐의 경우, 연소의 추진 역할을 하는 활성라디칼인 OH·, H· 을 할로겐 화합물인 HX 가 연소과정에서 포착함으로써 난연효과를 발휘할 수 있다. 아울러, HX 는 불연성가스를 발생시킴으로써 가연성 가스를 발생시킴으로써 가스를 희석시키고 산소도 차단할 수 있는 효과가 있다.
나아가, 이에 따라 제조되는 난연성 성형품은 철도차량 내장용으로 적용할 수 있으며, 이러한 경우, 화재로 인한 대규모 참사가 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있다.
먼저, SMC 성형용 난연성 시트를 제조하는 단계(S100)를 설명한다.
SMC 성형용 난연성 시트를 제조하는 단계(S100)는 난연성 수지 조성물을 혼합하여 난연성 수지층을 준비하고, 난연성 수지층의 일면 또는 양면에 섬유를 분산시킬 수 있다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 SMC 시트 제조 장치를 도시한 도면이다. 도 2에 도시된 SMC 시트 제조 장치를 이용하여 SMC 성형용 난연성 시트를 제조할 수 있다.
보다 상세하게는, 난연성 수지층은 SMC 시트 제조장치의 캐리어 필름에 도포되어 형성되는 것으로, 난연성 수지 조성물을 교반 혼합하여 제조되는 페이스트 형상의 난연성 수지 조성물이 캐리어 필름에 코팅 및 경화되어 형성될 수 있다. 그리고, 상기 난연성 수지층의 일면 또는 양면에 섬유층이 형성될 수 있다. 바람직하게는, 상기 섬유층은 난연성 수지층의 일면에 형성될 수 있으며, 유리 섬유, 탄소 섬유 및 아라미드 섬유로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 섬유를 포함할 수 있다. 구체적으로, 섬유층은 시트 제조장치의 섬유 공급부에서 공급되는 유리 섬유, 탄소 섬유 및 아라미드 섬유 등을 섬유공급부의 하단에 위치하는 회전쵸퍼에 의해 섬유를 일정 길이로 절단하여 형성된 단섬유가 적층되어 이루어질 수 있다. 한편, 상기 섬유층은 결합제(coupling agent)에 의한 표면처리가 실시된 것일 수 있다. 이러한 경우, 난연성 수지층과 섬유층 사이의 우수한 밀착성을 얻을 수 있다.
아울러, 특정 양태로서, 섬유층의 타층에는 난연성 수지층이 더 적층될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 SMC 성형용 난연성 시트는 난연성 수지층, 섬유층, 난연성 수지층이 순차적으로 적층된 것일 수 있다.
한편, 상기 섬유는 유리섬유일 수 있으며, 상기 유리섬유(glass fiber)를 수지층의 일면에 분산시켜 함침시켜 제조될 수 있다. 상기 유리섬유는 보강제 역할을 하여 강도를 보강하고 치수 안정성을 향상시키는 역할을 할 수 있다. 상기 유리 섬유의 예는 특별히 제한하지 않으나, 유리 단섬유 형태로서 그 섬유 길이가 2 내지 4 mm, 직경 10 내지 13 ㎛ 의 범위인 것을 사용할 수 있다.
특히, 난연성 수지 조성물과 유리섬유의 중량비는 1:0.25 내지 0.50 범위일 수 있다. 만일, 유리섬유의 중량비가 상기 난연성 수지 조성물 1 중량비 대비 0.25 중량비 미만인 경우, 유리섬유의 함량이 너무 적어, 강도 및 치수 안정성을 향상시킬 수 없으며, 0.50 중량비 범위를 초과하는 경우, 수지 조성물 대비 유리섬유의 함량이 많아 성형성 등이 떨어지는 문제가 발생할 수 있다.
이러한, SMC 성형용 난연성 시트의 두께는 2 내지 5 mm 범위일 수 있다. 만일, SMC 성형용 난연성 시트의 두께가 2 mm 미만이거나, 5 mm 를 초과하는 경우 성형용 시트의 두께가 너무 얇거나 두꺼워서 원하는 형태의 성형품을 성형할 수 없는 문제가 있다.
SMC 성형용 난연성 시트의 난연성 수지층은 상술한 바와 같이, 할로겐계 수지, 산화안티몬 및 수산화알루미늄을 포함하는 난연성 수지 조성물을 포함한다.
할로겐계 수지는 불소, 염소, 브롬, 아이오딘 등의 할로겐계 수지일 수 있으며, 폴리테트라클로로에틸렌, 폴리디클로로디플루오로에틸렌, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리클로로트리플루오로에틸렌 및 폴리트리클로로플루오로에틸렌으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있다. 상기 할로겐계 수지는 염소, 브롬 또는 아이오딘의 할로겐계 수지일 수 있으며, 일 예로, 폴리테트라클로로에틸렌일 수 있다. 상기 할로겐계 수지는 난연성 수지 조성물 100 중량부에 대하여 10 내지 40 중량부를 포함할 수 있다. 만일, 10 중량부 미만으로 포함하는 경우, 난연효과를 발휘할 수 없으며, 40 중량부를 초과하여 포함하는 경우에는 할로겐계 수지가 너무 많이 첨가되어 유해가스가 발생하는 문제가 발생할 수 있다.
아울러, 난연제는 방염제라고도 하며, 플라스틱의 내연소성을 개량하기 위하여 첨가하는 첨가제로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 공지된 난연제라면 제한 없이 사용할 수 있으나, 수산화알루미늄, 삼산화안티몬, 중비금속 화합물, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 클레이, 탈크 등을 사용할 수 있다. 구체적으로, 삼산화안티몬과 수산화알루미늄을 사용할 수 있다.
특히, 난연제를 조성물에 도입하면 화재를 미연에 방지할 수 있어 추가 피해 예방이 가능해질 수 있다. 한편, 수산화알루미늄만으로도 난연효과를 거둘 수 있으나, 원하는 수준에 미치지 못할 뿐만 아니라, 성형품의 물성이나 성형성이 떨어지는 문제점이 있어, 삼산화안티몬과 수산화알루미늄를 함께 난연제로 사용할 수 있다. 한편, 난연제는 난연성 수지 조성물 100 중량부에 대하여, 10 내지 50 중량부를 포함할 수 있다. 여기서, 삼산화안티몬 1 내지 10 중량부; 및 수산화알루미늄 9 내지 40 중량부를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 삼산화안티몬은 난연성 수지 조성물 100 중량부에 대하여, 1 중량부 미만으로 포함하는 경우, 난연성이 취약하게 되고, 10 중량부를 초과하는 경우, 유독성이 증가하는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 수산화알루미늄은 난연성 수지 조성물 100 중량부에 대하여, 9 중량부 미만으로 포함하는 경우, 난연성이 취약하게 되고, 40 중량부를 초과하여 포함하는 경우, 점도가 높아지고 강도가 떨어지는 문제가 발생할 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른 시트 몰딩 컴파운드 성형용 난연성 수지 조성물은 저수축제, 경화제, 지연제, 분산제, 분리방지제, 내부이형제, 착색제, 점도조절제, 충진제 및 증점제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 본 발명에 따른 시트 몰딩 컴파운드 성형용 난연성 수지 조성물은 할로겐계 수지 10 내지 40; 난연제 10 내지 50 중량부; 저수축제 4 내지 10 중량부; 경화제 0.2 내지 0.5 중량부; 지연제 0.2 내지 0.5 중량부; 분산제 0.1 내지 0.5 중량부; 분리방지제 0.1 내지 1 중량부; 내부이형제 0.5 내지 3 중량부; 착색제 0.5 내지 3 중량부; 점도조절제 1 내지 5 중량부; 충진제 10 내지 25 중량부; 및 증점제 1 내지 5 중량부; 를 포함할 수 있다.
저수축제(low profile agent)는 불포화 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 불포화 포리비닐아세테이트(PVAc), 불포화 폴리우레탄(PU), 불포화 폴리스티렌(PS), 및 불포화 폴리스티렌계 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있다. 저수축제는 본 발명의 난연성 수지 조성물의 100 중량부를 기준으로 4 내지 10 중량부일 수 있다. 난연성 수지 조성물의 100 중량부에 대하여, 저수축제를 4 중량부 미만으로 포함하는 경우에는 성형 후 제품 수축 발생으로 표면 평활도가 떨어지며, 10 중량부를 초과하는 경우에는 기계적 물성이 감소할 수 있다.
경화제는 가열에 의해 분해되어 라디컬을 발생시켜 전도성 불포화 폴리에스테르 수지에 포함된 중합체와 스티렌을 가교 반응시켜 열경화 수지 조성물 전체를 경화시키는 성분이다.
이러한 경화제로는 t-부틸퍼옥시벤조에이트, 벤조일퍼옥시드, 큐멘히드로옥시드, 메틸에틸케톤퍼옥시드, 디큐밀퍼옥시드, t-부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, 디-t-부틸히드로퍼옥시드, 라우릴로일퍼옥시드, 1,1-디-t-부틸퍼옥시-3,5,5-트리메틸시클로헥산, t-부틸퍼옥시이소프로필카보네이트, 비스(4-t-부틸시클로헥실)퍼옥시카보네이트 등의 유기 과산화물을 들 수 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 경화제의 함량은 난연성 수지 조성물 100 중량부에 대하여, 0.2 내지 0.5 중량부일 수 있다. 만일 상기 경화제의 함량이 0.2 중량부 미만인 경우, SMC 공정으로 성형 시 경화가 불충분할 수 있고, 0.5 중량부를 초과하는 경우, 조성물의 저장 안정성이 저하될 수 있다.
지연제는 벤조퀴논, 3차-부틸카테콜을 단독으로 사용하거나 이 둘의 혼합물을 사용할 수 있다. 상기 지연제의 함량은 난연성 수지 조성물 100 중량부에 대하여, 0.2 내지 0.5 중량부일 수 있다. 만일, 0.5 중량부를 초과하는 경우에는 성형 시간이 길어지는 문제가 있다.
분산제는 통상의 분산제를 사용할 수 있으며, 난연성 수지 조성물 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 0.5 중량부를 포함할 수 있다. 만일, 난연성 수지 조성물 100 중량부에 대하여, 0.1 중량부 미만인 경우에는 배합 물질간의 고른 분산 효과 저하로 제품 풀질의 산포가 클 수 있으며, 0.5 중량부를 초과하는 경우에는 더 이상의 개선 효과를 기대하기가 어려울 수 있다.
분리방지제는 뷰틸셀로솔브, 에틸셀로솔브, 로진, 로진의 유도체 및 화합물 이소프로판올 및 이소부탄올로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있다. 상기 분리방지제는 난연성 수지 조성물 100 중량부에 대하여, 0.5 내지 3 중량부를 포함할 수 있다. 만일, 난연성 수지 조성물 100 중량부에 대하여, 0.5 미만인 경우에는 증점 전 배합물질층이 분리되는 문제가 발생될 수 있고, 3 중량부를 초과하는 경우에는 더 이상의 개선 효과를 기대하기가 어려울 수 있다.
내부이형제는 성형시 제품의 탈형을 용이하게 하는 용도로 사용되며, 본 발명에서는 아연스테아레이트 또는 칼슘스테아레이트 또는 이 둘의 혼합물을 사용할 수 있다. 예를 들면, 아연스테아레이트를 사용할 수 있다. 상기 내부이형제는 난연성 수지 조성물 100 중량부에 대하여, 0.5 내지 3 중량부를 포함할 수 있다. 만일, 난연성 수지 조성물 100 중량부에 대하여, 0.5 미만인 경우에는 성형 후 제품 탈형이 어려운 문제가 있고, 3 중량부를 초과하는 경우, 타 제품과의 접착 성능을 저해할 수 있다.
착색제는 성형품에 포함된 유리섬유 등의 보강섬유를 은폐하고, 색상을 구현하기 위한 목적으로 사용된다. 이는 본 발명의 난연성 수지 조성물 100 중량부에 대하여, 0.5 내지 3 중량부를 포함할 수 있다. 상기 범위인 경우, 성형품의 물성 저하나 원가상승을 억제하면서 효과적으로 보강섬유의 은폐와 색상 구현을 달성할 수 있다.
점도조절제는 본 발명의 난연성 수지 조성물의 점도를 조절하기 위한 것으로, 이는 통상적으로 사용하는 스틸렌모노머를 사용할 수 있다. 상기 점도조절제는 본 발명의 난연성 수지 조성물 100 중량부에 대하여, 1 내지 5 중량부를 포함할 수 있다. 만일, 본 발명의 난연성 수지 조성물 100 중량부에 대하여, 1 중량부 미만인 경우에는 점도가 너무 높아서 후술하게 되는 유리섬유의 함침이 불가능할 수 있으며, 5 중량부를 초과하는 경우에는 점도가 낮아서 수지필름 제주시 수지가 필름 상부에서 흘러내리는 문제가 발생할 수 있다.
충진제는 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 황산바륨, 마이카, 탈크, 카올린, 세라이트, 아스베스토, 바라이트, 중정석, 실리카, 규사, 돌로마이트, 석회석, 석고, 알루미늄 미분말, 알루미나, 한수석, 산화지르코늄 및 산화티탄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있다. 특히, 충진제로 상기 탄산칼슘이 작업성, 최종 성형체의 강도, 외관, 경제성 면에서 바람직할 수 있다. 구체적으로, 상기 충진제는 본 발명의 난연성 수지 조성물 100 중량부에 대하여, 10 내지 25 중량부를 포함할 수 있다. 만일, 10 중량부 미만인 경우에는 성형체의 강도가 약할 수 있으며, 25 중량부를 초과하는 경우에는 SMC 공정으로 성형 시 크랙이 발생할 수 있다.
증점제는 점도를 증가시키는 물질로서, 본 발명에서는 산화마그네슘, 산화칼슘, 수산화마그네슘 및 수산화칼슘으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있으며, 본 발명의 난연성 수지 조성물 100 중량부에 대하여, 1 내지 5 중량부를 포함할 수 있다. 만일, 1 중량부 미만인 경우에는 증점 효과 저하로 성형이 어려울 수 있으며, 5 중량부를 초과하는 경우에는 빠른 증점 작용으로 인해 시트화 작업이 어려울 수 있다.
그리고, 상술한 SMC 성형용 난연성 시트는 성형장치의 암형 금형과 수형 금형 사이에 배치하고, 성형체를 성형할 수 있다(S200, S300). 예를 들면, 암형 금형과 수형 금형 사이에 상기 SMC 성형용 난연성 시트를 배치하고 암형 금형을 가압하여 열 성형하여 성형체로 성형될 수 있다. 상기 열 성형으로는 진공 성형, 압공 성형 또는 진공 성형과 압공 성형을 조합한 진공 압공 형성, 수형 금형(플러그)을 사용하면서 또는 수형 금형을 사용한 후, 진공 및/또는 압공 성형하는 등의 열 성형될 수 있다(도 3 참조).
예를 들면, SMC 성형용 난연성 시트를 성형장치의 암형 금형과 수형 금형 사이에 배치하고, 상부에 위치한 암형 금형을 하강하여 시트를 연신하고, 수형 금형으로 부터의 진공 흡인에 의해 수형 금형의 형상으로 부형되며, 열이 가해진다. 그리고, 암형 금형의 가압과 수형 금형의 압축 공기에 의해 성형되고 있는 시트를 수형 금형 형상으로 부형되어 최종 성형품인 성형체가 형성될 수 있다. 그리고, 성형된 성형체는 냉각 후 암형 금형을 상승시켜 취출될 수 있다.
한편, 상기 성형체를 성형하는 단계(S300)는, SMC 성형용 난연성 시트의 표면 온도가 평균 145 ℃ 가 되도록 열을 인가하고, 상기 암형 금형 및 수형 금형의 표면 온도를 140 내지 160 ℃ 로 설정하여 상부에 위치한 암형 금형을 가압할 수 있다. 바람직하게는 수형 금형의 표면 온도는 각각 145 내지 155 ℃ 일 수 있으며, 암형 금형의 캐비티 표면 온도는 135 내지 145 ℃ 일 수 있다.
하나의 예시로, 수형 금형의 표면 온도가 평균 150 ℃일 수 있으며, 암형 금형의 표면 온도가 평균 140 ℃ 일 수 있으며, 수형 금형은 240 내지 300초 동안 암형 금형에 접촉시키는 것이 바람직하다. 만일, 암형 금형 및 수형 금형의 표면 온도가 상술한 온도 범위를 초과하는 경우, 원하는 형상의 성형체를 성형하기 어려울 수 있다.
나아가, 성형체를 성형하는 단계는, 1,800 kgf/cm2 내지 6,000 kgf/cm2 범위의 압력에서 수행될 수 있다.
아울러, 암형 금형 또는 수형 금형은 일측에 내부 공간인 캐비티를 감압하기 위한 감압홀(미도시)이 형성된 구조일 수 있다.
예를 들면, 본 발명의 일 실시예에 따른 SMC 성형체의 제조방법은 철도차량 내장용 소재로 성형할 수 있다. 즉, 상기 SMC 성형용 난연성 시트는 철도차량 내장용으로 성형할 수 있어, 화재로 인한 대규모 참사가 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있는 이점이 있다.
한편, 본 발명에 따른 SMC 성형용 난연성 시트는, ISO 4589 기준에 따른 한계산소지수(Limited oxygen lndex)가 30 이상일 수 있다. 구체적으로, 한계산소지수는 방염처리를 한 고분자 재료와 그 소재의 연소성을 비교하기 위한 지표로, 산소와 질소를 혼합한 기류 중에서 점화된 시료가 계속적으로 연소하는데 필요한 산소의 최저 농도(용량 %)를 의미한다. 특히, 이 값이 21 보다 커질수록 공기 중에서 연소하기 어렵다는 것을 나타낸다. 즉, 본 발명에 따른 SMC 성형용 난연성 시트는 한계산소 지수가 30 이상일 수 있으며, 35 내지 50 일 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 한계산소지수가 41일 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 SMC 성형용 난연성 시트는 공기 중에서 연소하기 어려울 수 있다.
아울러, 본 발명에 따른 SMC 성형용 난연성 시트는, ISO 5658 기준에 따른 열방출률(FlameSpread)이 3.0 MJ/m2 이상일 수 있다. 열방출률은 화염전파를 의미하는 것으로, 고체의 포면에 착염하여 착염 영역이 확대해 가는 현상을 의미할 수 있다. 특히, 이 값이 1.5 이상인 것이 바람직하며, 본 발명은 3.0 MJ/m2 이상일 수 있으며, 구체적으로, 3.5 내지 10 MJ/m2 일 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 화염전파는 4.4 MJ/m2 일 수 있다.
상기 난연 시트는 ISO 5696에 따른 연기밀도(Ds)가 1.5 min, 4.0 min, 10 min 일 때, 각각 50, 100, 200 이하일 수 있다. 구체적으로, 각각 10 내지 40, 50 내지 100, 100 내지 150 범위일 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 각각 19.5, 96.9, 131.6 일 수 있다. 이와 같이, 상기 난연 조성물은, 난연성이 뛰어날 뿐만 아니라 연기 발생이 적어 내장재로서 우수한 성질을 가질 수 있다.
나아가, 상기 난연 시트는 BS 6853 에 따른 독성지수(R) 가 1.5 이하일 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예 및 실험예에 의해 보다 상세히 설명한다.
단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예 및 실험예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예>
실시예 1. 난연성 SMC 성형체
먼저, 하기 표 1의 배합원료를 배합하였다.
다음으로, 캐리어 필름(carrier film) 을 형틀에 투입하여 상기 배합원료(수지)를 도포하고, 상기 수지가 도포된 필름 위에 유리 섬유를 분산하여 함침시켰다. 그리고, 40 ℃에서 40시간 동안 숙성하여 시트 몰딩 컴파운드 시트를 얻었다.
항목 배합(중량부)
수지 할로겐 수지 17.90
저수축제 LPS-30 4.47
경화제 TBPB 0.34
지연제 PBQ(2%) 0.34
분산제 BYK-9070 0.22
분리방지제 BYK-972 0.11
내부이형제 Zn-St 1.01
색상조색제 COLOR 1.12
점도조절제 스틸렌모노머 2.24
난연제 삼산화안티몬 2.24
수산화알루미늄 26.85
충진제 CaCO3 11.19
증점제 MgO 2.01
조성물 합계 70.04
유리섬유 29.96
합계 100
상기에서 얻은 SMC 시트를 이용하여 철도 차량 내장용 성형체를 제조하였다. 구체적으로, SMC 성형장치를 이용하여 제조하였으며, 성형체의 성형시, 수형 금형의 표면온도는 평균 150 ℃ 이며, 암형 금형의 표면온도는 평균 140 ℃ 였다. 아울러, 평균 3,500 kgf/cm2 의 압력으로 5 분 동안 가압하였다.
<시험예>
시험예 1. 난연성 특성 평가
상기 실시예에서 얻은 SMC 성형용 난연성 시트의 난연성 특성을 아래와 같이 조사하였고, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
평가 항목 시험규격 단위 기술수준 결과
산소지수
(Limiting Oxygen Index)		 ISO 4589 LOI 24 41
화염전파
(Flame Spread)		 ISO 5658 MJ/m2 1.5 4.4
연기밀도
(Smoke Density)		 ISO 5696 Ds(1.5min) ≤ 50 19.5
Ds(4.0min) ≤ 100 96.9
Ds(10min) ≤ 200 131.6
독성지수
(Toxic Gas)		 BS 6583 R ≤ 1.6 0.07
표 2를 참조하면, 본 발명에 따른 SMC 성형용 난연성 시트는 산소지수, 화염전파, 연기밀도 및 독성지수가 기술수준 대비 우수한 것으로 확인되었다.
시험예 2. 인장강도 및 인장탄성률 평가
제조된 두께 3mm 의 난연성 시트를 10 cm×10 cm 의 크기로 절단하여 시편을 제작하고, 상기 시편의 인장강도와 인장탄성률을 만능재료시험기(Universsal test machine, UTM) 을 이용하여 측정하였다. 참고로, 인장강도 및 인장탄성률은 ASTM D 638-14 에 의거하여 측정하였으며, 실온에서 측정하였다.
그리고, 그 결과는 다음과 같다.
항목 단위 시험 결과 비고
인장강도(S1) MPa 61.7 (23±2)℃, (50±20) % R.H
인장탄성률(S1) GPa 12.01 (23±2)℃, (50±20) % R.H
인장강도(S2) MPa 50.5 (23±2)℃, (50±20) % R.H
인장탄성률(S2) GPa 12.71 (23±2)℃, (50±20) % R.H

Claims (8)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 할로겐계 수지, 삼산화안티몬와 수산화알루미늄을 포함하는 난연성 수지 조성물을 포함하는 난연성 수지층의 일면 또는 양면에 섬유를 분산시켜 SMC 성형용 난연성 시트를 제조하는 단계;
    SMC 성형용 난연성 시트를 성형장치의 암형 금형과 수형 금형 사이에 배치하는 단계; 및
    암형 금형을 가압하여 성형체를 성형하는 단계; 를 포함하며,
    상기 SMC 성형용 난연성 시트는, ISO 4589 기준에 따른 한계산소지수(Limited oxygen lndex)가 평균 30 이상인 것을 특징으로 하는 SMC 성형체의 제조방법으로서,
    상기 성형체를 성형하는 단계는, SMC 성형용 난연성 시트의 표면 온도가 평균 140 내지 150 ℃ 가 되도록 열을 인가하고, 상기 암형 금형 및 수형 금형의 표면 온도를 평균 140 내지 160 ℃ 로 설정하여 성형체를 성형하는 것을 특징으로 하는 SMC 성형체의 제조방법.
  5. 할로겐계 수지, 삼산화안티몬와 수산화알루미늄을 포함하는 난연성 수지 조성물을 포함하는 난연성 수지층의 일면 또는 양면에 섬유를 분산시켜 SMC 성형용 난연성 시트를 제조하는 단계;
    SMC 성형용 난연성 시트를 성형장치의 암형 금형과 수형 금형 사이에 배치하는 단계; 및
    암형 금형을 가압하여 성형체를 성형하는 단계; 를 포함하며,
    상기 SMC 성형용 난연성 시트는, ISO 4589 기준에 따른 한계산소지수(Limited oxygen lndex)가 평균 30 이상인 것을 특징으로 하는 SMC 성형체의 제조방법으로서,
    상기 성형체를 성형하는 단계는, 1,800kgf/cm2 내지 6,000kgf/cm2 범위의 압력에서 수행되는 것을 특징으로 하는 SMC 성형체의 제조방법.
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