KR102184814B1 - 접착력이 향상된 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용한 섬유-고무복합 연결재 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 용제형 프리프레그의 제조에 적합하고 고무 접착력이 우수함에 따라, 고온압축 성형용 복합제인 프리프레그 제조에 사용될 수 있는 접착력이 향상된 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용한 섬유-고무복합 연결재에 관한 것이다. 본 발명은 (a) 비스페놀 A, 고무변성형 에폭시 수지 및 멜라민 페놀계 수지로 구성되는 수지조성물; (b) 용제; 및 (c) 경화촉매를 포함하는 에폭시 수지 조성물을 제공한다.

Description

접착력이 향상된 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용한 섬유-고무복합 연결재{Epoxy resin composition having improved adhesion and fiber-rubber composite connecting material using the same}
본 발명은 접착력이 향상된 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용한 섬유-고무복합 연결재에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 용제형 프리프레그의 제조에 적합하고 고무 접착력이 우수함에 따라, 고온압축 성형용 복합제인 프리프레그 제조에 사용될 수 있는 접착력이 향상된 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용한 섬유-고무복합 연결재에 관한 것이다.
프리프레그(Prepreg)는 보강섬유인 유리섬유, 탄소섬유, 아라미드섬유를 결합재인 열경화성수지인 에폭시수지, 비닐에스테르수지, 불포화폴리에스테르 수지, 페놀수지 등에 미리 함침(含浸)시킨, 시트 형태 복합재료의 중간 재료로서 일반적으로는 반 경화상태로 만들어진다.
일반적으로 프리프레그는 에폭시수지와 고온 잠재성 경화제를 아세톤, 메틸에틸케톤, 톨루엔등과 같은 용제에 희석시킨 액상의 에폭시수지에 섬유 원단을 함침 시킨 후에 높은 온도에서 용제를 건조하여 제조하는 용제형 프리프레그와 에폭시수지를 높은 온도에서 녹여 이형지에 코팅한 후에 코팅된 에폭시수지를 섬유 원단에 함침 시키는 핫멜트 프리프레그 등이 사용되고 있다.
핫멜트 프리프레그는 용제형 프리프레그에 비해 경화 과정 중 발생되는 반응하지 않는 용제에 의한 복합재의 기포현상과 섬유의 층간 박리현상 등 불량 발생을 줄일 수 있고, 기계적 강도가 우수하며 균일한 제품의 제조가 가능한 장점이 있으나 용제형 프리프레그 보다 제조공정이 복잡하고 높은 온도에서 녹여 혼합하는 제조 공정으로 제조 경비가 높은 단점이 있다.
이러한 프리프레그에 사용되는 보강섬유로는 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드섬유, 바젤트섬유가 있으며, 그 중 탄소섬유로 제조된 프리프레그는 높은 비강도와 비탄성률, 낮은 비중으로 가볍고 단단한 복합재료의 소재로서 항공기, 자동차, 전기 전자부품, 건축분야 등 다양한 산업에 널리 응용되어 사용되고 있다.
또한 프리프레그의 제조에 사용되는 메트릭스 수지로는 에폭시수지, 불포화폴리에스테르수지, 비닐에스테르수지, 페놀수지 등이 있는데, 주로 에폭시수지를 사용하여 프리프레그를 제조한다.
에폭시수지는 경화반응 중에 수축이 잘 되지 않고, 전기 및 기계적 성질이 매우 우수할 뿐만 아니라 가공성, 내수성, 내약품성, 내마모성, 접착력이 우수하나 경화시간이 길며, 빛에 노출경우 쉽게 황변현상이 발생하는 단점이 있다.
탄소섬유 강화 복합재료는 우수한 기계강도 특성으로 산업용도에 넓게 이용되고 있지만 에폭시수지의 경화성과 프리프레그의 보관 안정성문제로 생산성과 양산성에 많은 어려움이 있다.
이에 ?F은 성형공정과, 경화시간이 빠르며 상온 안정성이 우수한 프리프레그의 개발과 신율이 높으며 고무에 접착력이 우수하고 고무의 내구성을 높인 프리프레그가 필요하며, 경화성이 빠른 프리프레그는 고온 고성능 가열시스템이 불필요하며 저온과 대형부품 제조 시에도 에너지 비용을 줄일 수 있어 효과적이어서 현재 보다 단시간에 경화될 수 있는 에폭시수지의 개발이 절실하다.
(0001) 대한민국 등록특허 제10-1355216호 (0002) 대한민국 등록특허 제10-1357575호
전술한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 용제형 프리프레그의 제조에 적합하고 고무 접착력이 우수함에 따라, 고온압축 성형용 복합제인 프리프레그 제조에 사용될 수 있는 접착력이 향상된 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용한 섬유-고무복합 연결재를 제공하고자 한다.
상술한 문제를 해결하기 위해, 본 발명은 (a) 비스페놀 A형 에폭시 수지, 고무변성형 에폭시 수지 및 멜라민 페놀계 수지로 구성되는 수지조성물; (b) 용제; 및 (c) 경화촉매를 포함하는 에폭시 수지 조성물을 제공한다.
상기 비스페놀 A형 에폭시 수지, 고무변성형 에폭시 수지 및 멜라민 페놀계 수지의 당량비는 1:0.3:0.6~1:1:0.6일 수 있다.
상기 비스페놀 A형 에폭시 수지는 에폭시 당량이 450~500인 비스페놀 A형 에폭시 수지 및 900~1000인 비스페놀 A형 에폭시 수지의 혼합물이고, 상기 고무변성형 에폭시 수지의 당량은 250~350이며, 상기 멜라민 페놀계 수지의 수산기 당량은 120~160일 수 있다.
상기 에폭시 수지 조성물은 비스페놀 A형 에폭시 수지 8~22중량부, 고무변성형 에폭시 수지 15~30중량부, 멜라민 페놀계 수지 5~10중량부, 용제 10~55중량부, 경화촉매 0.2~0.4중량부를 포함할 수 있다.
상기 용제는 아세톤 10~20중량부, 2-에톡시 에탄올 20~35중량부로 구성될 수 있다.
상기 경화촉매는 우레아계 경화 촉진제일 수 있다.
본 발명은 또한 상기 에폭시 수지 조성물이 섬유표면에 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 프리프레그를 제공한다.
상기 섬유는 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드 섬유 및 바젤트 섬유로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명은 또한 상기 프리프레그와 고무패드가 교대로 적층되어 접합된 것을 특징으로 하는 섬유-고무 복합 연결재를 제공한다.
본 발명에 의한 에폭시 수지 조성물은 용제형 프리프레그의 제조에 적합하고 고무 접착력이 우수함에 따라, 고온압축 성형용 복합제인 프리프레그 제조에 사용될 수 있으며, 높은 신율 및 고무 접착력을 가지므로, 고무패드와 적층하여 사용시 우수한 물성을 가지는 섬유-고무복합 연결재의 제조가 가능하다.
도 1은 종래의 수상 태양광 발전장치에서 각각의 태양광 발전모듈을 연결한 상태를 나타내는 사진이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수상 태양광 발전의 태양광 단위모듈을 연결하는 탄소섬유-고무복합 연결재의 제조방법을 나타내는 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유-고무복합패드를 예비성형하는 것을 나타내는 사진이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유-고무복합 연결재와 태양광 단위모듈이 연결된 상태를 나타내는 개념도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 고무-탄소섬유 직물 프리프레그 복합재의 인장 특성 의 실험결과 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유-고무 직물 프리프레그 복합재 단면을 전자현미경으로 (a)는 x200, (b)는 x1,000, (c)는 x5,000 배율에서 관찰한 이미지를 각기 나타낸 사진이다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 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 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
발명에서 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, 포함하다 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, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명은 (a) 비스페놀 A형 에폭시 수지, 고무변성형 에폭시 수지 및 멜라민 페놀계 수지로 구성되는 수지조성물; (b) 용제; 및 (c) 경화촉매를 포함하는 에폭시 수지 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 에폭시 수지는 에폭시 당량 또는 종류가 상이한 여러 가지 에폭시 수지의 조합으로 사용된다.
본 발명에서 사용되는 용어 ‘당량’은 한 개 분자내 특성 성분의 존재 수를 의미하는 것으로 에폭시 당량은 평균분자량을 1분자당 에폭시기의 수로 나눈 값, 수산기 당량은 평균분자량을 1분자당 수산기의 수로 나눈 값을 의미한다.
본 발명에서는 2종의 에폭시 수지(비스페놀 A형 에폭시 수지 및 고무변성형 에폭시 수지)를 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 이때 사용되는 비스페놀 A형 에폭시 수지의 경우 고상 비스페놀 A형 에폭시 수지를 사용하는 것이 바람직하며, 액상의 비스페놀 A형 에폭시 수지는 사용하는 경우 상온에서 점도를 낮추게 되어 가공의 용이성이 증가하지만, 프리프레그의 제조이후 프리프레그 표면의 점도가 너무 높아져 필름의 이형성 및 탈형성이 떨어질 수 있다. 또한 상기 비스페놀 A형 에폭시 수지는 에폭시 당량이 450~500인 비스페놀 A형 에폭시 수지 및 900~1000인 비스페놀 A형 에폭시 수지의 혼합물인 것이 바람직하다.
또한 상기 비스페놀 A형 에폭시 수지의 경우 에폭시 수지 조성물에 8~22중량부가 포함될 수 있으며, 바람직하게는 에폭시 당량이 450~500인 비스페놀 A형 에폭시 수지 8~15중량부, 900~1000인 비스페놀 A형 에폭시 수지 10~22중량부가 혼합되어 사용되는 것이 바람직하다. 에폭시 당량이 450-500인 비스페놀 A형 에폭시 수지를 8중량부 미만으로 포함되는 경우 수지 건조후 프리프레그의 점성이 높고 표면 끈적임이 심하며, 필름 이형성이 나빠져 성형 할 경우 손에 묻어나는 문제점이 심하며 15중량부를 초과하여 포함되는 경우 건조 한 후 프리프레그가 딱딱하고 섬유 함침성 나빠져 성형이 불균일하거나 박리현상 등 성형 불량이 발생하는 등 문제점이 발생할 수 있다
또한, 에폭시당량이 900-1000인 비스페놀 A형 에폭시 수지를 10중량부 미만으로 포함되는 경우 용제 희석이 우수하나 건조후 프리프레그의 점성이 높고 프리프레그 표면의 끈적임이 많아 필름이형성이 나빠지는 문제점이 발생하고, 22중량부를 초과하여 포함되는 경우 이형성은 좋아지나 프리프레그의 신율이 낮아지며 고무와의 접착력이 낮아지는 문제점이 발생 한다
고무변성형 에폭시 수지는 상기 비스페놀 A형 에폭시 수지와는 달리 상온에서 액상 또는 반고상인 것이 바람직하다. 고무변성형 에폭시 수지가 고상인 경우 상온에서 작업성이 떨어져 가공이 어려우며, 프리프레그 제조이후 경도가 높아져 불량이 발생할 수 있다. 또한 상기 고무변성형 에폭시 수지는 에폭시 당량이 250~350이며, 상기 에폭시 수지 조성물에 15~30중량부가 포함되는 것이 바람직하다. 15중량부 미만으로 상기 고무변성형 에폭시 수지가 포함되는 경우 액상 성분이 적어 프리프레그 건조 후 표면 끈적임이 적고 필름 이형성이 좋아지나 경화 한 후 기계적강도가 높아져 고무 신율이 작고 접착력이 낮아지는 문제가 발생하고, 30중량부를 초과하여 포함되는 경우 수지 점도가 너무 묽어져 프리프레그의 수지 함량이 낮아지고 경화후 신율이 너무 높아져 기계적 강도가 낮아져 내구성이 작아지는 문제점이 발생한다.
상기 멜라민 페놀계 수지는 프리프레그 제조시 사용되는 잠재성 경화제로서 에폭시수지의 경화온도가 120℃ 이상에서 1시간이상 소요되는 경화로 본 발명에서는 경화성이 빠르며 경화한 후 기계적 강도도 우수하고 상온안정성이 우수한 멜라민페놀계 수지를 경화제로 사용하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 1~20㎛인 백색의 결정인 디시안디아마이드 잠재성 경화제를 디메틸포름마이드(DMF)에 녹여 사용할 수 있다.
상기 멜라민페놀계 수지는 수산기당량이 120~160, 바람직하게는 148일 수 있으며, 연화점이 115에서 135℃, 질소함유율이 약 20%인 고상의 멜라민페놀계 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 멜라민 페놀계수지는 5~10중량부를 첨가하는 것이 바람직하며, 첨가량이 5중량부 미만인 경우 경화제 능력이 약해 경화시간이 길어지며 미경화된 에폭시수지가 존재하며 건조후 프리프레그의 표면 끈적임이 심해지는 단점이 발생하며 10 중량부를 초과하여 첨가하는 경우 고온 경화시 수지 크랙과 프리프레그 경화물의 기계적강도가 낮아지는 현상과 저장안정성이 낮아지는 문제점이 발생한다.
상기 비스페놀 A형 에폭시 수지, 고무변성형 에폭시 수지 및 멜라민 페놀계 수지의 당량비는 1:0.3:0.6~1:1:0.6일 수 있다.
경화촉매로서는 우레아계 경화 촉진제가 사용될 수 있으며, 바람직하게는 3-(3,4-디클로로페닐)-1,1-디메틸요소(DCMU) 등의 요소 유도체, 이미다졸 유도체, 제3급 아민, 3불화붕소에틸아민 착체와 같은 소위 루이스산 착체, 술포늄염, 술폰산에스테르, 더욱 바람직하게는 3-(3,4-디클로로페닐)-1,1-디메틸요소(DCMU)를 사용할 수 있다. 구체적으로 Alz chem사의 Dyhard Urones 상품명 UR-200 (CAS NO 330-54-1) 0.2~0.4 중량부가 포함되는 것이 가장 바람직하다. 상기 경화촉매가 0.2 중량부 미만으로 포함되는 경우 경화 반응이 늦어 프레스 경화 시간이 길어지며 0.4중량부를 초과하여 포함되는 경우 경화시간은 빨라지나 상온 안정성이 낮아져 상온 장기 보관시 프리프레그가 겔화 위험성이 높아진다.
용제로는 에폭시수지와 멜라민페놀 수지의 용해성과 프리프레그 제조시 수지의 점도를 고려해서 아세톤과 2-Methoxy ethanol를 병용해서 아세톤은 에폭시수지 용해를 위해 20~35중량부 2-Methoxy ethanol은 멜라민페놀 수지 용해를 위해 10~20 중량부 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명은 또한 상기 에폭시 수지 조성물이 섬유표면에 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 프리프레그를 제공한다.
상기 프리프레그는 수지와 섬유를 일정한 비율로 함침시켜 놓은 시트형태의 탄소섬유복합 소재용 중간재이다. 상기 섬유는 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드 섬유 및 바젤트 섬유로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 탄소섬유를 포함할 수 있다.
본 발명은 또한 상기 프리프레그와 고무패드가 교대로 적층되어 접합된 것을 특징으로 하는 섬유-고무 복합 연결재를 제공한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수상 태양광 발전의 태양광 단위모듈을 연결하는 섬유-고무복합 연결재의 제조방법을 나타내는 순서도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유-고무복합 연결재를 예비성형하는 것을 나타내는 사진이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유-고무복합 연결재와 태양광 단위모듈이 연결된 상태를 나타내는 개념도면이다.
이하 본 발명의 섬유-고무복합 연결재의 제조방법을 통하여 상세하게 설명한다.
본 발명은 수상 태양광 발전의 태양광 단위모듈을 연결하는 섬유-고무복합 연결재의 제조방법을 통해 섬유-고무복합 연결재를 성형하는 것으로서, 도 2 내지 도 3를 참조하여 설명하면, 다음과 같은 순서에 따라 섬유-고무복합 연결재를 성형할 수 있다.
먼저, 고무재를 이용하여 복수의 고무패드를 예비성형하여 준비한다(S100). 이때, 예비성형 고무패드는 65 ~ 75℃ 범위의 기설정된 두께로 성형된 고무재를 3 ~ 5분간 핫 프레스(hot-press)로 가압하여 성형될 수 있다. 가압하는 압력은 338kN(15MPa)이 적용될 수 있다. 예비성형 고무패드는 복수로 성형되는데, 복수로 성형된 예비성형 고무패드의 일부는 프리프레그와 결합되어 섬유-고무복합패드를 성형하는데 이용될 수 있다.
그 다음으로, 성형된 고무패드 중 일부의 고무패드에 에폭시 수지를 함침한 상기 프리프레그를 배치하여 섬유-고무복합패드를 예비성형한다. 이때 사용되는 프리프레그는 본발명에서 제조된 에폭시 수지와 섬유를 일정한 비율로로 함침시켜 놓은 시트형태의 탄소섬유복합 소재용 중간재이다. 그리고, 섬유-고무패드는 프리프레그 위에 65 ~ 75℃ 범위의 기설정된 두께로 형성된 고무재를 올려놓고, 3 ~ 5분간 핫 프레스(hot-press)로 가압하여 성형될 수 있다.
이때, 프리프레그 시트(121)는 도 3과 같이 고무패드(110)의 크기보다 작게 형성되어 고무패드(110)에 완전히 감싼 상태로 성형되는 것이 바람직하다. 이와 같이, 프리프레그 시트(121)가 고무패드(110)에 완전히 감싸이게 되면, 고무패드(110)가 용융되면서 프리프레그 시트(121)와 일체로 형성될 수 있다.
이와 같이, 고무패드와 섬유-고무복합 연결재를 예비성형하여 적층하여 성형하게 되면, 고무재 및 일부섬유 프리프레그 내의 휘발성 물질과 미세 공기층으로 인하여 발생하는 에어포켓으로 섬유층과 고무가 박리되어 섬유와 고무와의 결합력을 떨어뜨려 인장력 및 기계적 특성치가 감소하는 현상을 방지할 수 있게 된다.
이때, 핫 프레스를 이용하여 상기 고무패드 및 상기 섬유-고무패드를 예비 성형할 때에, 상기 핫 프레스에 기설정된 두께의 스페이서를 배치하여 고무패드 및 섬유-고무패드의 성형 두께를 보다 쉽고 정밀하게 조정할 수 있다.
고무패드와 섬유-고무복합패드의 예비성형준비가 완료되면, 하부금형에 예비성형된 고무패드를 배치한다(S300). 하부금형은 소정의 적층을 제공할 수 있도록 홈이 형성될 수 있다. 홈은 고무패드 및 섬유-고무복합패드의 형상과 대응되도록 형성되는 것이 바람직하다.
그 다음으로, 하부금형에 투입된 고무패드(110) 위에 섬유-고무복합패드(120)를 적층배치 시킨다(S400).
상기의 S300 단계와 S400 단계를 반복하면서 기 설정된 높이로 적층하며, 최상단에 고무패드(110)가 위치하도록 배치한다(S500).
그 다음으로 S300 단계와 S400 단계를 반복하면서 기 설정된 높이로 적층이 완료되기 바로 직전 단계에서, 최상단을 고무패드(110)로 배치하여 기설정된 높이로 적층하여 각 고무패드(110)와 탄소섬유-고무복합패드(120)의 적층과정을 마무리 한다(S500).
하부금형에 상부금형을 결합시켜 적층된 복수의 고무패드와 섬유-고무복합패드를 열경화시켜 제품을 성형한다(S600). 제품을 성형할 때, 160 ~ 200℃ 으로 가열된 금형에서 기설정된 압력으로 15 ~ 25분간 핫 프레스(hot press)로 가압하여 성형될 수 있다. 기설정된 압력은 338kN(15MPa)으로 적용할 수 있다.
이때, 진공조건 하에서 성형되는 것이 바람직하다. 성형시 고무패드와 섬유-고무복합패드의 진공상태를 유지하게 되면, 적층시 잔존하게 되는 공기를 제거할 수 있다. 이를 통해, 제품을 보다 치밀하게 형성되도록 할 수 있어 제품의 강도 저하를 방지할 수 있게 된다.
제품의 성형이 완료되면, 제품을 취출하고 검사한다(S700).
그 다음으로, 성형된 제품에 홀을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 홀은 복수로 형성되며, 삼각형 또는 다각형 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 구멍이 삼각형으로 형성될 때에, 체결부재도 이와 대응되도록 단면이 삼각형 형상으로 형성된다. 삼각형상의 체결부재와 결합되면, 체결부재가 홀에서 헛도는 것을 방지하여 체결강도를 증대시켜 롤링이나 요잉이 발생하여도 연결강도의 견고함을 지속적으로 유지시킬 수 있다.
이와 같이 성형된 태양광 단위모듈용 섬유-고무복합 연결재는 도 4와 같이 태양광 단위모듈 사이에 배치되어 태양광 단위모듈을 견고하게 연결할 수 있게 된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지의 기능 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고 도면에 제시된 어떤 특징들은 설명의 용이함을 위해 확대 또는 축소 또는 단순화된 것이고, 도면 및 그 구성요소들이 반드시 적절한 비율로 도시되어 있지는 않다. 그러나 당업자라면 이러한 상세 사항들을 쉽게 이해할 것이다.
실시예 1
교반기와 환류냉각기가 설치 된 반응용기에 2리터4구 플라스크에 에폭시수지 에폭시 당량 450내지 500인 비스페놀A형 에폭시 수지 131.04g과 에폭시수지 당량이900-1000인 고상인 비스페놀 A형 에폭시수지 139.78g, 고무 변성 에폭시수지 에폭시 당량이250-350인 NBR변성 에폭시수지 262.61g을 넣고 온도를100℃도로 유지하여 에폭시수지를 녹인 후 온도가 상온을 유지 할 수 있도록 아세톤 245.10g으로 용해한다.
경화제인 멜라민페놀수지는 교반기와 환류냉각기가 설치 된 반응용기에 2-Methoxy ethanol 용액 13.378g에 멜라민페놀수지 8.513g을 넣고 온도를 50℃ 유지하여 완전히 용해한다.
용해된 아세톤용액과 2-Methoxy ethanol 용액을 혼합하고 촉매인 3-(3,4-디클로로페닐)-1,1-디메틸요소(DCMU) 0.256g을 넣고 고루게 혼합하여 용제형 프리프레그용 수지를 제조한다.
실시예 2
실시예 1과 동일한 방법으로 에폭시 당량 450내지 500인 비스페놀A형 에폭시 수지 10.807g과 당량이900-1000인 비스페놀 A형 에폭시수지 11.897g, 고무 변성 에폭시수지 에폭시 당량이 250-350인 NBR변성 에폭시수지 23.167g, 경화제 멜라민페놀수지 8.119g 촉매 0.365g , 아세톤 30.581g, 2-Methoxy ethanol 15.063g로 변경하여 용제형 프리프레그용 수지를 제조한다.
실시예 3
실시예 1과 동일한 방법으로 에폭시 당량 450내지 500인 비스페놀A형 에폭시 수지 9.148g와 당량이900-1000인 비스페놀 A형 에폭시수지 21.820g, 고무 변성 에폭시수지 에폭시 당량이 250-350인 NBR변성 에폭시수지 15.901g, 경화제 멜라민페놀수지 8.825g 촉매 0.309g , 아세톤 31.246g, 2-Methoxy ethanol 12.751g으로 변경하여 용제형 프리프레그용 수지를 제조한다.
비교예 1
실시예 1과 동일한 방법으로 에폭시 당량 450내지 500인 비스페놀A형 에폭시 수지 16.533g과 고무 변성 에폭시수지 에폭시 당량이 250-350인 NBR변성 에폭시수지 30.060g, 경화제 멜라민페놀수지 9.744g 촉매 0.293g, 아세톤 28.056g, 2-Methoxy ethanol 15.313g으로 변경하여 용제형 프리프레그용 수지를 제조한다
비교예 2
비교예 1과 동일한 방법으로 에폭시 당량 450내지 500인 비스페놀A형 에폭시 수지 9.75g과 당량이900-1000인 비스페놀 A형 에폭시수지 23.256g, 고무 변성 에폭시수지 에폭시 당량이 250-350인 NBR변성 에폭시수지 16.948g, 경화제 멜라민페놀수지 2.825g, 촉매 0.330g, 아세톤33.302g, 2-Methoxy ethanol 13.590g으로 변경하여 용제형 프리프레그용 수지를 제조한다
실험예
상기 실시예 및 비교예에 사용된 프리프레그용 수지의 조성을 정리하면 하기의 표1과 같다.
항목 당량 실시예1 실시예2 실시예3 비교예1 비교예2
비스페놀 A형 에폭시 수지 450-500 13.104 10.807 9.148 16.533 9.750
900-1000 13.978 11.897 21.820 - 23.256
고무변성
에폭시 수지 		250-350 26.261 23.167 15.901 30.060 16.948
경화제 148 8.513 8.119 8.825 9.744 2.825
촉 매 0.256 0.365 0.309 0.293 0.330
용제1(아세톤) 13.378 15.063 12.751 15.313 13.590
용제2(2-메톡시 에탄올) 24.510 30.581 31.246 28.056 33.302
합 계 100 100 100 100 100
EPOXY/경화제 당량비 0.443 0.488 0.626 0.488 0.188
상기와 같은 방법으로 프리프레그를 제조한 결과 비교예 1에서는 표면의 점도가 높아 표면보호필름 부착후 제거 필름에 잔유물이 많이 발생하였으며, EPOXY/경화제 당량비를 낮춘 비교예 2역시 경화가 불완전하여 필름의 이형성이 떨어지는 것을 확인할 수 있었다.
또한 상기 프리프레그를 이용하여 섬유-고무 복합재를 제조하고 그 강도를 측정하였다. 상기 섬유-고무 복합재는 상기 프리프래그의 양면에 고무를 부착(1ply)하거나 프리프래그의 양면에 고무를 부착한 다음, 고무층의 상면에 프리프래그를 적층하고 고무를 재차 적층하여 2중구조로 제작(2ply)하였다.
도 5에 나타난 바와 같이, 섬유의 사용량이 많을수록(12k) 또는 여러겹을 겹칠수록(2ply)높은 강도를 가지는 것으로 나타났다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
10 : 연결재
110 : 고무패드
120 : 탄소섬유-고무복합패드
121 : 프리프레그
130 : 센서

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. (a) 비스페놀 A형 에폭시 수지, 고무변성형 에폭시 수지 및 멜라민 페놀계 수지로 구성되는 수지조성물;
    (b) 용제; 및
    (c) 경화촉매;
    를 포함하는 에폭시 수지 조성물로서,
    상기 비스페놀 A형 에폭시 수지는 에폭시 당량이 450~500인 비스페놀 A형 에폭시 수지 및 900~1000인 비스페놀 A형 에폭시 수지의 혼합물이고,
    상기 고무변성형 에폭시 수지의 당량은 250~350이며,
    상기 멜라민 페놀계 수지의 수산기 당량은 120~160인 것을 특징으로 하는 에폭시 수지 조성물.
    상기 에폭시 수지 조성물은 에폭시 당량이 450~500인 비스페놀 A형 에폭시 수지 8~15중량부, 에폭시 당량이 900~1000인 비스페놀 A형 에폭시 수지 10~22중량부, 고무변성형 에폭시 수지 15~30중량부, 멜라민 페놀계 수지 5~10중량부, 용제 25~55중량부, 경화촉매 0.2~0.4중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 에폭시 수지 조성물.
  4. 삭제
  5. 제3항에 있어서,
    상기 용제는 아세톤 10~20중량부, 2-에톡시 에탄올 20~35중량부로 구성되는 것을 특징으로 하는 에폭시 수지 조성물.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 경화촉매는 우레아계 경화 촉진제인 것을 특징으로 하는 에폭시 수지 조성물.
  7. 제3항, 제5항, 및 제6항 중 어느 한 항의 에폭시 수지 조성물이 섬유표면에 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 프리프레그.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 섬유는 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드 섬유 및 바젤트 섬유로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 프리프레그.
  9. 예비성형된 제7항의 프리프레그와 고무패드가 교대로 적층되어 접합된 것을 특징으로 하는 섬유-고무 복합 연결재.

  10. 고무재를 이용하여 복수의 고무패드를 예비성형하여 준비하는 단계(S100);
    상기 고무패드 중 일부의 고무패드에 제7항의 프리프레그를 배치하여 섬유-고무복합패드를 예비성형하여 적층하는 단계(S200);
    하부금형에 예비성형된 상기 고무패드를 배치하는 단계(S300);
    하부금형에 투입된 상기 고무패드 위에 상기 섬유-고무복합패드를 적층 배치하는 단계(S400);
    상기 S300 단계 및 S400 단계를 반복하면서 최상단에 고무패드가 위치하도록 배치하는 단계(S500);
    진공조건 하에서 상기 하부금형에 상부금형을 결합시켜 복수의 상기 고무패드와 복수의 상기 섬유-고무복합패드를 열경화시켜 제품을 성형하는 단계(S600); 및
    상기 제품을 취출하고 검사하는 단계(S700)를 포함하는 탄소섬유-고무복합 연결재의 제조방법.
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