KR102224898B1 - 폴리우레탄 매트릭스 수지와의 접착성이 우수한 아라미드 원단 - Google Patents

폴리우레탄 매트릭스 수지와의 접착성이 우수한 아라미드 원단 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 폴리우레탄 매트릭스 수지와의 접착성이 우수한 아라미드 직물은 경사 및 위사가폴리우레탄 수지, 유기용매 및 물로 조성된 호제가 3~5중량% 부착 및 함침된 아라미드 원사들로 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 아라미드 직물은 이를 구성하는 아라미드 원사 표면에 부착 및 함침된 상기 호제에 의해 아라미드 직물 내로 함침되는 폴리우레탄 매트릭스 수지와의 접착성이 우수하다.
또한, 본 발명에 따른 아라미드 직물은 바스켓 조직으로 제직되어 치밀성이 낮기 때문에 아라미드 직물 내로 함침되는 폴리우레탄 매트릭스 수지와의 젖음성(Wetting property)이 좋아져 결과적으로는 아라미드 직물과 폴리우레탄 매트릭스 수지 간의 접착력을 향상시켜 준다.
그로 인해, 본 발명은 냉장고 단열재 소재, 자동차 부품소재, 전자부품소재 등으로 유용하다.

Description

폴리우레탄 매트릭스 수지와의 접착성이 우수한 아라미드 원단{Aramid fabric with excellent adhesive property for polyurethane matrix resin}
본 발명은 폴리우레탄 매트릭스 수지와의 접착성이 우수한 아라미드 원단에 관한 것으로서, 구체적으로는 아라미드 원단 내로 함침되는 폴리우레탄 매트릭스 수지와의 젖음성(Wetting property)이 뛰어나 결과적으로는 아라미드 직물과 폴리우레탄 매트릭스 수지간의 접착력을 향상시킬 수 있어서 냉장고 단열재 소재, 자동차 부품소재 및 전자 부품소재 등으로 유용한 아라미드 원단에 관한 것이다.
냉장고 등과 같은 전자제품의 단열재로는 폴리우레탄 매트릭스 수지가 함침되어 있는 아라미드 직물 위에 세라믹 재료를 접착시킨 단열재가 널리 사용되어 왔다.
단열재 소재 등으로 사용된 종래의 아라미드 직물은 주로 평직으로 제직된 구조를 갖기 때문에 아라미드 직물 내로 함침되는 폴리우레탄 매트릭스 수지와의 젖음성(Wetting property)이 나쁘고, 종래 아라미드 직물을 구성하는 아라미드 원사는 상기 폴리우레탄 매트릭스 수지와의 상용성이 떨어져 결과적으로는 아라미드 직물과 폴리우레탄 매트릭스 수지 간의 접착력이 저하되는 문제가 있었다.
한편, 단열재 등의 전자 부품 강화용 섬유 소재로 유리섬유가 사용되어 왔으나 유리섬유의 경우 비중이 높아서 경량화가 어렵고, 인체에 유해한 문제점이 있었다.
또 다른 종래기술로는 이와 같은 문제점을 해결하기 위해서 상기 단열재 등의 전자 부품 강화용 섬유 소재로 유리섬유 대신 탄소섬유를 사용하였으나, 탄소섬유는 비강성이 커서 가공성 및 내충격성이 떨어지는 문제점이 있었다.
본 발명의 과제는 아라미드 직물 내로 함침되는 폴리우레탄 매트릭스 수지와의 젖음성(Wetting property)이 뛰어나 결과적으로는 아라미드 직물과 폴리우레탄 매트릭스 수지간의 접착력을 향상시킬 수 있어서 냉장고 단열재 소재, 자동차 부품소재 및 전자 부품소재 등으로 유용한 아라미드 원단을 제공하는 것이다.
이와 같은 과제를 달성하기 위해서, 폴리우레탄 수지, 유기용매 및 물로 조성된 호제가 3~5중량% 부착 및 함침된 아라미드 원사들을 경사 및 위사로 사용하여 아라미드 직물을 제직한다.
본 발명에 따른 아라미드 직물은 이를 구성하는 아라미드 원사 표면에 도포된 상기 호제에 의해 아라미드 직물 내로 함침되는 폴리우레탄 매트릭스 수지와의 접착성이 우수하다.
또한, 본 발명에 따른 아라미드 직물은 바스켓 조직으로 제직되어 치밀성이 낮기 때문에 아라미드 직물 내로 함침되는 폴리우레탄 매트릭스 수지와의 젖음성(Wetting property)이 좋아져 결과적으로는 아라미드 직물과 폴리우레탄 매트릭스 수지 간의 접착력을 향상시켜 준다.
그로 인해, 본 발명은 냉장고 단열재 소재, 자동차 부품소재 및 전자 부품소재 등으로 유용하다.
도 1은 본 발명에 따른 아라미드 원단 일례의 조직도.
이하, 첨부한 도면 등을 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 아라미드 직물은 폴리우레탄 수지, 유기용매 및 물로 조성된 호제가 3~5중량% 부착 및 함침된 아라미드 원사들로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 호제는 폴리우레탄 수지 35~45중량%, 유기용매 2~5중량% 및 물 55~63중량%로 조성되는 것이 폴리우레탄 매트릭스 수지와의 접착성을 개선하는데 바람직하다.
상기 폴리우레탄 수지는 폴리테트라메틸렌에테르글리콜과 이소포론 디이소시아네이트(Isophorone) diisocyanate의 반응물이고, 상기물은 이온을 제거한 물(Deionized water)인 것이 바람직하다.
상기 호제의 구현일례로는, 폴리테트라메틸렌 에테르 글리콜과 이소포론 디이소시아네이트(Isophorone diisocyanate)의 반응물인 폴리우레탄 35~45중량%, N-메틸 피롤리돈 2~5중량% 및 이온을 제거한 물(Deionized water) 55~63중량%로 조성된 호제(Sizing composition)가 사용될 수 있다.
상기 경사 및 위사는 바스켓 조직으로 제직되어 있는 것이 폴리우레탄 매트릭스 수지에 대한 아라미드 직물의 젖음성(Wetting property)를 향상시키는데 바람직하다.
상기 바스켓 조직의 일례로는 도 1에 도시된 바와 같은 4×4 바스켓 조직등이 사용될 수 있다.
상기 경사 및 위사 각각의 섬도는 1,000~3,000데니어이고, 상기 경사밀도 및 위사밀도 각각은 10~20본/인치인 것이 전자 단열재 부품의 물성을 적절하게 보강하는데 바람직하다.
본 발명에 따른 아라미드 원단은 경사 및 위사가 폴리우레탄, 유기용매 및 물로 조성된 호제(Sizing composition)가 부착 및 함침된 아라미드 원사들로 구성되기 때문에 아라미드 원단 내로 함침되는 폴리우레탄 매트릭스 수지와의 상용성 및 접착성이 우수하게 된다.
또한, 본 발명은 상기 경사 및 위사가 바스켓 조직으로 제직되어 치밀성이 낮기 때문에 아라미드 원단 내로 함침되는 폴리우레탄 매트릭스 수지와의 젖음성(Wetting property)이 좋아져 결과적으로는 아라미드 직물과 폴리우레탄 매트릭스 수지 간의 접착력을 크게 향상시켜 준다.
그로 인해, 본 발명은 냉장고 단열재 소재, 자동차 부품소재 및 전자 부품소재 등으로 유용하다.
이하, 실시예 및 비교실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 살펴본다.
하기 실시예들은 본 발명의 바람직한 구현예로서 발명의 보호범위가 하기 실시예들 만으로 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
3,000데니어의 아라미드 섬유를 폴리테트라메틸렌 에테르글리콜과 이소포론 디이소시아네이트(Isophorone diisocyanate)의 반응물인 폴리우레탄 36중량%, N-메틸 피롤리돈 4중량% 및 이온제거 처리를 거친 물(Deionized water) 60중량%로 조성된 호제가 담겨진 욕조 내로 디핑한 후 스퀴징로울러로 스퀴징 처리하여 상기 호제가 3중량% 부착 및 함침된 아라미드 섬유를 제조하였다.
다음으로, 호제가 부착 및 함침된 상기 아라미드 섬유를 경사 및 위사로 사용하여 4×4 바스켓 조직으로 아라미드 직물을 제직하였다.
이때 경사밀도 및 위사밀도 각각은 13본/인치로 하였다.
상기와 같이 제직된 아라미드 직물에 폴리우레탄 수지(매트릭스 수지)를 함침시켜 단열재 보강용 소재를 제조하였다. 이때 상기 폴리우레탄 수지(매트릭스 수지)의 함침량은 단열재 보강용 소재의 전체중량 대비 35중량%로 하였다. 상기와 같이 제조한 단열재 보강용 소재의 파단강도를 ASTM D 3039 방법으로 측정한 결과 980Mpa로 우수하였다.
실시예 2
1,500데니어의 아라미드 섬유를 폴리테트라메틸렌 에테르글리콜과 이소포론 디이소시아네이트(Isophorone diisocyanate)의 반응물인 폴리우레탄 42중량%, N-메틸 피롤리돈 4중량% 및 이온제거 처리를 거친 물(Deionized water) 54중량%로 조성된 호제가 담겨진 욕조 내로 디핑한 후 스퀴징로울러로 스퀴징 처리하여 상기 호제가 5중량% 부착 및 함침된 아라미드 섬유를 제조하였다.
다음으로, 호제가 부착 및 함침된 상기 아라미드 섬유를 경사 및 위사로 사용하여 4×4 바스켓 조직으로 아라미드 직물을 제직하였다.
이때 경사밀도 및 위사밀도 각각은 20본/인치로 하였다.
상기와 같이 제직된 아라미드 직물에 폴리우레탄 수지(매트릭스 수지)를 함침시켜 단열재 보강용 소재를 제조하였다. 이때 상기 폴리우레탄 수지(매트릭스 수지)의 함침량은 단열재 보강용 소재의 전체중량 대비 35중량%로 하였다. 상기와 같이 제조한 단열재 보강용 소재의 파단강도를 ASTM D 3039 방법으로 측정한 결과 972Mpa로 우수하였다.
비교실시예 1
3,000데니어의 아라미드 섬유를 폴리테트라메틸렌 에테르글리콜과 이소포론 디이소시아네이트(Isophorone diisocyanate)의 반응물인 폴리우레탄 20중량%, N-메틸 피롤리돈 4중량% 및 이온제거 처리를 거친 물(Deionized water) 76중량%로 조성된 호제가 담겨진 욕조 내로 디핑한 후 스퀴징로울러로 스퀴징 처리하여 상기 호제가 1중량% 부착 및 함침된 아라미드 섬유를 제조하였다.
다음으로, 호제가 부착 및 함침된 상기 아라미드 섬유를 경사 및 위사로 사용하여 평직 조직으로 아라미드 직물을 제직하였다.
이때 경사밀도 및 위사밀도 각각은 13본/인치로 하였다.
상기와 같이 제직된 아라미드 직물에 폴리우레탄 수지(매트릭스 수지)를 함침시켜 단열재 보강용 소재를 제조하였다. 이때 상기 폴리우레탄 수지(매트릭스 수지)의 함침량은 단열재 보강용 소재의 전체중량 대비 35중량%로 하였다. 상기와 같이 제조한 단열재 보강용 소재의 파단강도를 ASTM D 3039 방법으로 측정한 결과 760Mpa로 불량하였다.
비교실시예 2
호제 처리되지 않은 3,000데니어의 아라미드 섬유를 경사 및 위사로 사용하여 평직 조직으로 아라미드 직물을 제직하였다.
이때 경사밀도 및 위사밀도 각각은 13본/인치로 하였다.
상기와 같이 제직된 아라미드 직물에 폴리우레탄 수지(매트릭스 수지)를 함침시켜 단열재 보강용 소재를 제조하였다. 이때 상기 폴리우레탄 수지(매트릭스 수지)의 함침량은 단열재 보강용 소재의 전체중량 대비 35중량%로 하였다. 상기와 같이 제조한 단열재 보강용 소재의 파단강도를 ASTM D 3039 방법으로 측정한 결과 780Mpa로 불량하였다.
본 발명에서는 아라미드 섬유에 부착 및 함침된 호제의 함량(중량%)을 아래와 같은 방법으로 측정하였다.
Figure 112017062349602-pat00001
상기 식에서 W0은 호제가 부착 및 함침되기 전의 아라미드 섬유의 중량이고, W1은 호제가 부착 및 함침된 후의 아라미드 섬유의 중량이다.

Claims (6)

  1. 경사 및 위사가 바스켓 조직으로 제직된 직물이며,
    상기 경사 및 위사는, 폴리우레탄 수지, 유기용매 및 물로 조성된 호제 3~5 중량%가 아라미드 원사의 표면 및 내부에 부착 및 함침되어 있는 아라미드 원사들로 구성되고,
    상기 직물에 단열재 보강용 소재에 사용되는 폴리우레탄 매트릭스 수지를 함침시, 상기 직물 내로 함침되는 폴리우레탄 매트릭스 수지와의 접착성이 우수한,
    아라미드 직물.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 호제는 폴리우레탄 수지 35~45중량%, 유기용매 2~5중량% 및 물 55~63중량%로 조성된 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 매트릭스 수지와의 접착성이 우수한 아라미드 직물.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 폴리우레탄 수지는 폴리테트라메틸렌에테르글리콜과 이소포론 디이소시아네이트(Isophorone diisocyanate)의 반응물인 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 매트릭스 수지와의 접착성이 우수한 아라미드 직물.
  5. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 물은 이온을 제거한 물(Deionized water)인 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 매트릭스 수지와의 접착성이 우수한 아라미드 직물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 경사 및 위사 각각의 섬도는 1,000~3,000데니어이고, 경사 및 위사 각각의 밀도는 10~20본/인치인 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 매트릭스 수지와의 접착성이 우수한 아라미드 직물.
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