KR20150042213A - 표면 전처리 없이 폴리에스테르계 라미네이트에 대한 폴리우레탄 접착제의 접착을 개선시키는 방법 - Google Patents

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헨켈 아이피 앤드 홀딩 게엠베하
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Abstract

복합 라미네이트의 2차 처리 없이 폴리우레탄 접착제를 사용하여 개선된 결합 강도 및 파괴 양상으로 결합될 수 있는, 불포화 폴리에스테르 수지로 제조된 복합 라미네이트가 개시되어 있다. 그러한 복합 라미네이트를 제조하는 방법이 또한 개시되어 있다.

Description

표면 전처리 없이 폴리에스테르계 라미네이트에 대한 폴리우레탄 접착제의 접착을 개선시키는 방법 {METHOD FOR IMPROVING ADHESION OF POLYURETHANE ADHESIVE TO POLYESTER BASED LAMINATE WITHOUT SURFACE PREPARATION}
본 발명은 일반적으로 복합 라미네이트의 2차 처리 없이 폴리우레탄 접착제를 사용하여 개선된 결합 강도로 결합될 수 있는, 폴리에스테르 수지로부터 제조된 복합 라미네이트에 관한 것이다. 본 발명은 또한 그러한 복합 라미네이트를 제조하는 방법에 관한 것이다.
복합 라미네이트는 전형적으로는 수지 조성물로 포화된 강화재의 다수의 포개어진 층을 포함한다. 복합 라미네이트는 심미적 목적을 위해, 겔코트(gelcoat)라 불리는, 경화된 수지를 주로 포함하는 마감 표면을 가질 수 있다.
사용되는 경우, 강화재가 없는 수지 조성물 또는 겔코트의 마감 층이 전처리된 금형에 적용된다. 수지 및 강화재의 제1 층이 상기 마감 층 또는 전처리된 금형 안에 또는 그 위에 위치되며, 수지 및 강화재의 후속 층이, 원하는 두께와 형상이 생성될 때까지, 이전의 층에 라미네이팅되거나 포개어진다. 수지 조성물은 경화되거나 가교되어, 강화재 및 경화된 수지의 다중 층을 포함하는 복합 라미네이트를 형성하며, 복합 라미네이트는 금형으로부터 분리된다.
각 층 내의 강화재 및 수지 조성물은 별도로 (강화재를 먼저 넣고, 후속적으로 비경화된 수지 조성물로 포화시킴) 또는 동시에 (비경화된 수지 조성물로 미리 함침시킨 강화재를 이전의 층에 첨가하거나, 강화재 및 비경화된 수지 조성물의 혼합물을 이전의 층 또는 금형에 분무 또는 사출에 의해 첨가함)에 부가된다.
복합 라미네이트 및 관련 공정은 여러 가지 다양한 명칭과 약칭으로 불리우며, 이에는 접촉 폴리에스테르, SMC (시트 성형 컴파운드), BMC (벌크 성형 컴파운드), RTM (수지 트랜스퍼 성형), AMC (적응 성형 컴파운드), RIM (수지 사출 성형), GRP (유리 강화 플라스틱) 및 FRP (섬유 강화 중합체)가 포함된다.
불포화 폴리에스테르를 기재로 한 조성물은 공기 중에서 경화시 일반적으로 공기-차단되며, 이는 수지 조성물이 공기 중의 산소에 노출되는 경우, 수지 조성물이 표면에서 부분적으로 경화되지 않은 (달라붙거나 끈적거리는) 채로 남는다는 것을 의미한다. 마감된 복합 라미네이트의 최외층은 바람직하지 못하게도 경화되지 않고 끈적끈적한 상태로 남게 된다. 이러한 효과를 극복하기 위하여, 폴리에스테르 수지 조성물에 왁스가 첨가될 수 있다. 경화 동안에, 왁스가 표면으로 이동하여 공기와 산소가 불포화 폴리에스테르와 반응하는 것을 방지하는 차단층으로서 작용하는 얇은 층 또는 막을 형성함으로써 수지 조성물이 끈적이지 않는 상태로 완전히 경화되도록한다. 이러한 기술은 효과는 있지만, 경화 후에 왁스를 제거해야 할 필요가 있다. 잔류하는 왁스는 그러한 층의 인접층에의 접착 또는 그러한 층의 기판에의 결합을 치명적으로 저하시킨다. 왁스는 샌딩(sanding)에 의해 제거될 수 있으나, 이는 매우 노동 집약적이고, 공기 중에 강화재 및 경화된 수지 조성물의 입자를 생성하여 건강에 위해를 끼칠 수 있으며, 또한 왁스를 라미네이트 내로 밀어넣을 수 있다.
강화재는 세단된 섬유, 연속 섬유, 불연속 섬유의 부직 매트, 유리 섬유의 직물, 성형된 물품 내에 원하는 구조적 특성을 부여하는 섬유의 배열 또는 기타 형태를 포함할 수 있다. 섬유는 실리카 (유리), 합성 중합체 및 붕소 및 탄소 (흑연)와 같은 무기 재료 또는 화합물을 기재로 할 수 있다. 발포체, 엔드 코어 발사(end core balsa) 및 합성 또는 금속 허니코움(honeycomb)과 같은 재료가 다른 유용한 강화재이다. 강화재는 전형적으로는 다공성이어서 수지 조성물이 그 안으로 침투할 수 있게 한다.
수 종의 복합 라미네이트가 합하여져 복잡한 복합 물품을 형성할 수 있다. 예를 들어, 선체 라미네이트가 데크 라미네이트 및 상부구조 라미네이트에 결합되어 선박을 형성할 수 있다. 복합 물품은 자동차, 항공우주, 선박, 풍력 터빈 및 소비자 제품을 포함하는 다양한 산업 분야에 사용되어 목재 또는 금속과 같은 단일재를 대체함으로써 중량을 줄이고, 부식 문제점을 해결하며, 강도를 증가시키고, 새로운 형태를 만들 수 있게 한다. 접착 결합에 의해 수 개의 복합 라미네이트를 통합하여 단일의 복합 물품을 형성하는 것은 종종 이용가능한 유일한 수단인데, 용접, 고정 및 볼팅과 같은 전통적인 기법이 복합 물품에 사용하기에 적절하지 않기 때문이다. 따라서, 복합 라미네이트의 결합은 최종 복합 물품의 강도에 매우 중요하다.
폴리우레탄 접착제는 고강도, 신속 경화 및 사용 용이성을 포함하여 여러 가지 바람직한 특성을 갖는다. 그러나, 폴리우레탄 접착제는 불포화 폴리에스테르 수지로 제조된 복합 라미네이트의 부분적으로 경화되어 끈적끈적한 표면에는 잘 결합되지 않는다. 따라서, 복합 라미네이트를 폴리우레탄 접착제로 접착시키려는 사용자는 보다 낮은 결합 강도를 감수하거나, 완전히 경화된 수지를 노출시키기 위해 끈적끈적한 표면을 갈아없애도록 2차적으로 처리하고/거나 복합 라미네이트를 프라이머나 접착 촉진제로 처리하여야 할 필요가 있다. 폴리우레탄 접착제를 사용하여 2차 처리 없이 개선된 결합 강도로 결합될 수 있는, 불포화 폴리에스테르 수지로 제조된 복합 라미네이트가 제공된다면 바람직할 것이다.
<요약>
본 개시의 한 측면은 경화될 경우, 2차 처리 없이 폴리우레탄 접착제의 사용으로 개선된 결합 강도로 결합될 수 있는 불포화 폴리에스테르 수지 조성물을 제공한다.
본 개시의 한 측면은 경화될 경우, 2차 처리 없이 폴리우레탄 접착제의 사용으로 개선된 결합 강도로 결합될 수 있는 불포화 폴리에스테르 수지 조성물을 사용하여 제조된 복합 라미네이트를 제공한다.
본 개시의 한 측면은 불포화 폴리에스테르 수지 조성물로 제조된 경화된 복합 라미네이트의 폴리우레탄 접착제에 대한 결합 강도를 2차 처리 없이 개선된 결합 강도로 개선시키는 방법을 제공한다.
개시된 화합물은 그의 이성질체 및 입체이성질체를 어느 것이나 모두 포함한다. 일반적으로, 달리 명백한 언급이 없는 한, 개시된 재료 및 공정은 본 명세서에 개시된 적절한 임의의 성분, 모이어티 또는 단계를 포함하거나, 그로 이루어지거나 본질적으로 그로 이루어지는 것으로 구성될 수 있다. 개시된 재료 및 공정은 추가로 또는 다른 방식으로 선행기술 조성물에 사용되었거나 본 발명의 기능 및/또는 목적의 달성에 필요하지 않은 성분, 재료, 요소, 보조제, 모이어티, 종 및 단계가 없거나 실질적으로 포함하지 않는 것으로 구성될 수 있다.
본 명세서에서 "약"이라는 단어가 사용된 경우, 그것이 수식하는 양 또는 조건이 언급된 양을 벗어나 본 발명의 기능 및/또는 목적이 실현되는 한도 내에서 어느 정도 변화될 수 있다는 것을 의미한다. 통상의 기술자는 본 발명의 결과가 개시된 하나 이상의 한계를 넘어서 어느 정도 확장될 수 있는 영역 또는 예상의 폭을 완전히 확정하는 것이 거의 불가능하다는 것을 이해할 것이다. 이후에, 본 발명의 이점을 이용하고, 본 명세서에 개시된 개념 및 실시양태를 이해한 통상의 기술자는 발명적 노력 없이 개시된 한계를 넘어 실시할 수 있을 것이며, 그러한 실시양태는 예상을 뛰어넘는 특징을 가지지 못한 것으로 판명되는 경우, 본 발명의 범주 내에 있는 것으로 간주될 것이다.
제조되는 복합 라미네이트 및 복합 물품에 원하는 물리적 특성을 제공하는 임의의 공지된 강화재가 사용될 수 있다. 일부 적절한 강화재의 예는 세단된 섬유, 연속 섬유, 불연속 섬유의 부직 매트, 연속 섬유의 부직 매트, 연속 섬유의 직물, 번들 또는 토우(tow)와 같은 섬유의 배열 또는 기타 형태를 포함한다. 섬유는 실리카 (유리), 폴리에스테르, 아라미드 또는 케블라(KEVLAR)와 같은 합성 중합체, 및 붕소나 탄소 (흑연)와 같은 무기 재료 또는 화합물을 기재로 할 수 있다. 발포체, 엔드 코어 발사 및 합성 중합체 허니코움 또는 금속 허니코움과 같은 재료가 기타 유용한 강화재이다.
본 발명에 사용되는 수지 조성물은 불포화 폴리에스테르 수지, 비닐 에스테르 수지, 아크릴레이트 및 메타크릴레이트계 수지를 기재로 하는 조성물을 지칭한다. 수지 조성물은 에폭시와 같은 다른 반응성 화합물 및 폴리우레탄을 기재로 하는 조성물은 제외한다. 수지 조성물은 불포화 폴리에스테르 수지 및 히드록실 관능기를 갖는 불포화 단량체를 포함한다. 비경화된 수지 조성물은 전형적으로는 사용법에 기초하여 선택된 점도를 갖는 액체이다.
불포화 폴리에스테르 수지는 포화 또는 불포화 이염기성 유기산을 다가 알콜과 축합 반응시켜 형성된 불포화 수지이다. 일부 전형적인 다가 알콜은 에틸렌 글리콜과 같은 글리콜이다. 일부 전형적인 이염기성 유기산은 프탈산 및 말레산이다. 수지 조성물은 약 50 중량% 내지 약 99 중량%의 불포화 폴리에스테르 수지를 포함할 수 있다. 수지 조성물은 유리하게는 약 70 중량% 내지 약 99 중량%의 불포화 폴리에스테르 수지를 포함할 수 있으며, 보다 유리하게는 약 90 중량% 내지 약 99 중량%의 불포화 폴리에스테르 수지를 포함할 수 있다.
수지 조성물은 1종 이상의 히드록실 관능기를 갖는 불포화 단량체를 포함한다. 유용한 불포화 단량체의 예는 히드록실 관능성 (메트)아크릴레이트를 포함한다. 2급 펜던트 히드록실 기를 함유하는 포화 폴리에스테르 수지, 페녹시 수지 및 고분자량 에폭시 수지가 또한 히드록실 관능기를 갖는 불포화 단량체로서 유용할 수 있다. 수지 조성물은 약 1 중량% 내지 약 50 중량%의, 히드록실 관능기를 갖는 불포화 단량체를 포함할 수 있다. 수지 조성물은 유리하게는 약 1 중량% 내지 약 22 중량%의, 히드록실 관능기를 갖는 불포화 단량체를 포함할 수 있으며, 보다 유리하게는 약 1 중량% 내지 약 10 중량%의, 히드록실 관능기를 갖는 불포화 단량체를 포함할 수 있다.
유용한 히드록실 관능성 (메트)아크릴레이트의 예는 글리세롤 모노메타크릴레이트; 2-히드록시 메타크릴레이트; 2-히드록시에틸 아크릴레이트 (HEA); 2-히드록시에틸 메타크릴레이트 (HEMA); N-(2-히드록시프로필) 메타크릴아미드; 3-히드록시프로필 아크릴레이트; 히드록시프로필 메타크릴레이트; 히드록시헥실 아크릴레이트; 히드록시옥틸 메타크릴레이트; 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트; 폴리(프로필렌 글리콜) 모노메타크릴레이트; 폴리(프로필렌 글리콜) 디메타크릴레이트; 4-메타크릴옥시-2-히드록시벤조페논; 폴리(에틸렌 글리콜) 모노메타크릴레이트; 폴리(에틸렌 글리콜) 디메타크릴레이트; 폴리(에틸렌 글리콜) 디아크릴레이트; 폴리(에틸렌 글리콜) 모노메틸에테르 모노메타크릴레이트를 포함한다.
수지 조성물은 수지의 점도를 감소시키기 위하여 전형적으로 스티렌과 같은 희석제를 포함한다. 수지 조성물은 수지에 원하는 특성을 제공하기 위하여 임의로는 라미네이팅 기술 분야에 공지된 다른 첨가제를 포함할 수 있다. 그러한 임의의 첨가제의 예는 점도를 감소시키기 위한 희석제 및 반응성 희석제, 점도를 증가시키기 위한 실리카와 같은 증점제, 공기 방출제, 아민 등의 촉진제 또는 경화 속도 조절을 위한 금속 염, 접착 촉진제, 난연제 등을 포함할 수 있다.
히드록실 관능기를 갖는 불포화 단량체가 첨가된, 시판되는 불포화 폴리에스테르 수지 조성물을 사용할 수도 있다.
퍼옥시드 개시제를 수지 조성물에 첨가하여 자유 라디칼을 생성함으로써 수지이 자유 라디칼 중합을 개시한다. 유용한 자유 라디칼 개시제는 유기 퍼옥시드, 예컨대, 벤조일 퍼옥시드 또는 메틸 에틸 케톤 퍼옥시드를 포함한다. 자유 라디칼은 불포화 수지 및 스티렌과 같은 단량체 중에 존재하는 이중 결합과 반응하여, 수지 조성물 내 성분들의 가교를 전파한다. 가교가 계속됨에 따라 수지 조성물은 겔화되고 경화되어 열을 발생하면서 비가역적인 고체 상태로 된다.
복합 라미네이트를 형성하기 위하여 강화재와 불포화 폴리에스테르 수지 조성물을 사용하는 여러 가지 공지된 방법이 있다. 간편하게, 레이-업(lay-up) 공정을 기술할 것이다. 그러나, 개시된 수지 조성물은 공지된 어떠한 공정에나 사용되어 끈적이는 복합재 표면을 2차 처리할 필요 없이 폴리우레탄 접착제에 대한 개선된 결합 강도를 갖는 복합 라미네이트를 제공할 수 있다.
히드록실 관능기를 갖는 불포화 단량체를 포함하는 폴리에스테르 수지 조성물이 제공된다. 유기 퍼옥시드와 같은 자유 라디칼 공급원이 수지 조성물 내로 균질하게 혼합되어 촉매화된, 비경화된 수지 조성물을 제공한다. 사용되는 유기 퍼옥시드의 양은 원하는 겔화 (작업) 시간 및 경화 시간을 갖는 혼합된 수지 조성물을 제공하기에 충분한 양이다.
수지 조성물의 경화 동안에 히드록실 관능기를 갖는 불포화 단량체가 불포화 폴리에스테르 수지와 공중합하여 부분적으로 경화되어 끈적거리는 표면에 반응성 1급 또는 2급 히드록실 기를 갖는 경화된 수지 조성물을 제공하는 것으로 여겨진다. 반응성 1급 또는 2급 히드록실 기는 폴리우레탄 접착제 중 이소시아네이트 모이어티와 반응하여 부분적으로 경화되어 끈적거리는 폴리에스테르 수지 표면과 폴리우레탄 접착제 사이에 개선된 결합을 형성할 수 있다.
금형을 경화된 수지 조성물이 그 표면에 결합되는 것을 방지하기 위하여 금형 표면을 이형제로 코팅하여 전처리된다. 겔코트 마감 층이 임의로는 코팅된 금형 표면에 적용될 수 있다.
강화재의 제1 부분이 전처리된 금형 안에 놓여진다. 촉매화된, 비경화된 수지 조성물이 강화재 위에 놓여져, 브러싱 또는 롤링에 의해 강화재 내의 공간으로 스며든다. 이에 의해 강화재와 비경화된 수지의 제1 층이 제공된다. 강화재의 제2 부분이 강화재와 비경화된 수지의 제1 층 위에 놓인다. 추가의 촉매화된, 비경화된 수지 조성물이 강화재 제2 부분 위에 놓여져, 브러싱 또는 롤링에 의해 강화재 내의 공간으로 스며들어 공기를 치환함으로써, 강화재와 비경화된 수지의 제2층이 제공된다. 촉매화된 수지 조성물은 레이-업 과정 중에 가교한다. 이 과정은 강화재와 수지 조성물의 층들에 의해 제1 복합 라미네이트가 형성될 때까지 계속된다. 제1 복합 라미네이트가 부분적으로 경화되도록 두고 금형으로부터 꺼낸다. 제1 복합 라미네이트는 약 3 내지 약 96 시간 내에 완전히 경화된다. 제1 복합 라미네이트의 금형에 인접한 표면 (금형 표면)은 산소 노출로부터 보호되어 완전히 경화될 것이다. 제1 복합 라미네이트의 금형과 반대쪽 표면 (노출 표면)은 공기 및 산소에 노출되므로 표면에서 부분적으로 경화되어 끈적거리게 될 것이다.
제1 복합 라미네이트는 금형으로부터 꺼내어져 필요하거나 사용될 때가지 저장될 수 있다. 폴리우레탄 접착제는 제1 복합 라미네이트의 노출 표면에 놓인다. 본 발명에서 2차 처리란 끈적거리는 노출 표면을 갈아서 제거하거나 노출 표면을 프라이머, 용매 또는 접착 촉진제 등으로 처리하는 것과 같은 과정을 포함한다. 개시된 수지 조성물을 사용하여 제조된 복합 라미네이트를 2차 처리하는 것은 필요하지 않으며, 생략할 수 있어서 바람직하다. 통상의 기술자는 용도에 기초하여 적절한 폴리우레탄 접착제를 선택하는 방법을 이해하고 있을 것이다. 유용한 폴리우레탄 접착제는 미국의 헨켈 코포레이션(Henkel Corporation)으로부터 구입할 수 있다. 제1 복합 라미네이트와 접착제를 기판 위에 놓고, 접착제가 경화되어 제1 복합 라미네이트가 기판에 비가역적으로 결합하도록 한다. 전형적인 폴리우레탄 접착제 경화 시간은 약 12 내지 약 96 시간이다. 기판은 제2의 복합 라미네이트, 금속, 중합체, 발포체, 유리, 목재 또는 기타 재료일 수 있다.
<실시예>
하기 실시예는 본 발명이 보다 쉽게 이해될 수 있도록 설명의 목적으로 기재된 것으로, 달리 구체적인 언급이 없는 한 어떠한 의미에서든 본 발명의 범주를 제한하려는 것이 아니다.
하기 재료가 실시예에 사용되었다.
ORT 겔코트 - 상업적으로 입수가능한 경화성 마감 층 수지 조성물, 뉴플렉스 인더스트리즈 엘티디. (뉴질랜드 오클랜드 펜로즈 인더스트리드 로드 12), 뉴플렉스 인더스트리즈 (어스트) 피티와 엘티디. (뉴질랜드 NSW 2100 브룩베일 클리어 뷰 플레이스 14)의 사업부, FGI로부터 입수가능.
노록스(NOROX) MEKP-925-H - 상업적으로 입수가능한 ORT 겔코트용 촉매, 뉴플렉스 인더스트리즈 엘티디. (뉴질랜드 오클랜드 펜로즈 인더스트리드 로드 12), 뉴플렉스 인더스트리즈 (어스트) 피티와 엘티디. (뉴질랜드 NSW 2100 브룩베일 클리어 뷰 플레이스 14)의 사업부, FGI로부터 입수가능.
에스콘(ESCON) F61325 NT - 상업적으로 입수가능한 공기-차단된 불포화 폴리에스테르 수지, 뉴플렉스 인더스트리즈 엘티디. (뉴질랜드 오클랜드 펜로즈 인더스트리드 로드 12), 뉴플렉스 인더스트리즈 (어스트) 피티와 엘티디. (뉴질랜드 NSW 2100 브룩베일 클리어 뷰 플레이스 14)의 사업부, FGI로부터 입수가능. 이 수지는 왁스 또는 기타 공기 차단층 형성제를 함유하지 않음.
쿠록스(CUROX)-M340 - 상업적으로 입수가능한 폴리에스테르 수지 촉매, 뉴플렉스 인더스트리즈 엘티디. (뉴질랜드 오클랜드 펜로즈 인더스트리드 로드 12), 뉴플렉스 인더스트리즈 (어스트) 피티와 엘티디. (뉴질랜드 NSW 2100 브룩베일 클리어 뷰 플레이스 14)의 사업부, FGI로부터 입수가능.
HEMA - 히드록시에틸 메타크릴레이트, 히드록실 관능기를 갖는 불포화 단량체.
마크로플라스트(MACROPLAST) UK 8101/UK 5400 - 상업적으로 입수가능한 2액형 폴리우레탄 접착제, 헨켈 아게 운트 코. 카게아아 (독일 뒤셀도르프)로부터 입수가능.
실시예 1 ( 비교 실시예 )
세단된 유리 섬유와 불포화 폴리에스테르 수지의 복합 라미네이트를 다음과 같이 제조하였다. 유리판을 시판되는 이형제로 처리하여 전처리된 금형을 형성하였다. ORT 겔코트를 3 중량%의 노록스 MEKP-925-H와 혼합하고, 혼합물을 전처리된 금형에 적용하였다. 겔코트 혼합물을 주위 온도에서 30분간 경화되도록 하여 마감 층을 형성하였다. 에스콘 F61325 NT 불포화 폴리에스테르 수지를 3 중량%의 쿠록스-M340과 혼합하여 촉매화된 수지 조성물을 제조하였다. 실시예 1의 촉매화된 조성물은 히드록실 관능기를 갖는 불포화 단량체를 함유하지 않았다. 촉매화된 수지 조성물을 경화된 겔코트 마감 층 위에 적용하였다. 세단된 유리 섬유를 적용된 수지 조성물 위에 놓고, 추가의 촉매화된 수지 조성물을 세단된 유리 섬유 위에 적용하여 복합 라미네이트를 형성하였다. 복합 라미네이트가 주위 온도에서 경화되도록 두었다. 복합 라미네이트는 40 중량%의 유리 섬유와 60 중량%의 수지로 되었다. 경화된 복합 라미네이트의 노출 표면은 만질 때 끈적거렸다.
실시예 2
실시예 1의 과정을 반복하여 다양한 복합 라미네이트를 제조하였다. 촉매화된 수지 조성물은 에스콘 F61325 NT 불포화 폴리에스테르 수지를 3 중량%의 쿠록스-M340 및 다양한 양의 HEMA (히드록실 관능기를 갖는 불포화 단량체)와 혼합하여 제조하였다. 경화된 복합 라미네이트 각각의 노출 표면은 만질 때 끈적거렸다.
복합 라미네이트 조성물이 하기 표에 주어져 있다. 모든 퍼센트는 중량 기준이다.
Figure pct00001
1 에스콘 F61325 NT + 3% 쿠록스-M340 + HEMA
2 히드록시에틸 메타크릴레이트
복합 라미네이트 샘플을 10 cm X 2.5 cm 시험 스트립으로 절단하고, 각 복합 라미네이트 샘플로부터의 2개의 시험 스트립을 혼합된 2액형 폴리우레탄 접착제 (헨켈 마크로플라스트 UK 8101 및 마크로플라스트 UK 5400)를 사용하여 2.5 cm X 2.5 cm 중첩된 결합 면적으로 서로 결합시켜 싱글 랩(single lap) 접착부 전단 시편을 제작하였다. 결합된 복합재 구조물이 주위 온도에서 경화되도록 두었다. 결합된 복합재 구조물의 조성은 하기 표에 주어져 있다.
Figure pct00002
1 마크로플라스트 UK 8101 : 마크로플라스트 UK 5400
인장 시험 장치에서 랩 전단 시편을 끌여 당겨 경화된 복합재 구조물의 전단 강도를 시험하였다. 시험 결과는 하기 표에 나타나 있다.
Figure pct00003
샘플 1 내지 6 (모두 히드록실 관능기를 갖는 불포화 단량체 함유)은 바람직한 응집 파괴 양상 및 시험 동안 복합재로부터 섬유를 뜯어내는데 충분한 강도를 가졌다.
샘플 7 (히드록실 관능기를 갖는 불포화 단량체를 함유하지 않음)은 바람직하지 못한 접착 파괴 양상을 나타냈다.
샘플 8은 높은 인장 랩 전단 강도 및 바람직한 응집 파괴 양상을 나타냈다. 그러나, 파괴된 시편의 관찰 결과 섬유는 복합재로부터 뜯겨져 나오지 않은 것으로 나타났다. 샘플 8로부터 밀려나온 접착제의 필렛(fillet)이 컸으며, 샘플 8에 대한 강도 결과는 이와 같은 추가의 결합 면적에 기인한 것으로 여겨지며, 접착제 고유의 강도를 나타내는 것은 아니다.
실시예 3
실시예 1의 과정을 반복하여 여러 가지 복합 라미네이트를 제조하였다. 촉매화된 수지 조성물은 에스콘 F61325 NT 공기-차단 불포화 폴리에스테르 수지를 3 중량%의 쿠록스-M340과 혼합하여 제조하였다. 모든 퍼센트는 중량 기준이다. 샘플 9는 22 중량%의 HEMA를 함유하였다. 샘플 10은 HEMA를 함유하지 않았다. 경화된 복합 라미네이트 각각의 노출 표면은 만질 때 끈적거렸다.
Figure pct00004
복합 라미네이트 샘플을 10 cm X 2.5 cm 시험 스트립으로 절단하고, 각 복합 라미네이트 샘플로부터의 2개의 시험 스트립을 혼합된 2액형 폴리우레탄 접착제 (헨켈 마크로플라스트 UK 8101 및 마크로플라스트 UK 5400)를 사용하여 2.5 cm X 2.5 cm 중첩된 결합 면적으로 서로 결합시켜 싱글 랩 접착부 전단 시편을 제작하였다. 결합된 복합재 구조물이 주위 온도에서 경화되도록 두었다. 결합된 복합재 구조물의 조성은 하기 표에 주어져 있다.
Figure pct00005
샘플 10 (히드록실 관능기를 갖는 불포화 단량체를 함유하지 않음)은 보다 낮은 강도를 나타냈으며, 섬유는 복합 라미네이트로부터 뜯겨져 나오지 않았다. 샘플 9 (22 중량%의 HEMA 함유)는 놀랍게 개선된 강도를 나타냈으며, 상당량의 섬유가 뜯겨져 나왔다.
바람직한 실시양태가 구체적인 설명의 목적으로 기재되었으나, 그러한 기재는 본 발명을 제한하는 것으로 간주되어서는 안된다. 따라서, 각종 수정, 변형 및 대안이 본 발명의 취지 및 범주를 벗어남이 없이 관련 기술분야 통상의 기술자에게 가능할 것이다.

Claims (14)

  1. 불포화 수지 및 히드록실 관능기를 갖는 불포화 단량체를 포함하는 비경화된 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 불포화 수지가 불포화 폴리에스테르 수지 및 비닐 에스테르 수지 중 적어도 하나로부터 선택된 것인 것인 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 히드록실 관능기를 갖는 불포화 단량체가 히드록실 관능기를 갖는 (메트)아크릴 단량체를 포함하는 것인 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 히드록실 관능기를 갖는 불포화 단량체가 글리세롤 모노메타크릴레이트; 2-히드록시 메타크릴레이트; 2-히드록시에틸 아크릴레이트 (HEA); 2-히드록시에틸 메타크릴레이트 (HEMA); N-(2-히드록시프로필) 메타크릴아미드; 3-히드록시프로필 아크릴레이트; 히드록시프로필 메타크릴레이트; 히드록시헥실 아크릴레이트; 히드록시옥틸 메타크릴레이트; 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트; 폴리(프로필렌 글리콜) 모노메타크릴레이트; 폴리(프로필렌 글리콜) 디메타크릴레이트; 4-메타크릴옥시-2-히드록시벤조페논; 폴리(에틸렌 글리콜) 모노메타크릴레이트; 폴리(에틸렌 글리콜) 디메타크릴레이트; 폴리(에틸렌 글리콜) 디아크릴레이트; 폴리(에틸렌 글리콜) 모노메틸에테르 모노메타크릴레이트 중 적어도 하나로부터 선택된 것인 수지 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 반응성 방향족 희석제를 포함하는 수지 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 약 1 중량% 내지 약 30 중량%의, 히드록실 관능기를 갖는 불포화 단량체를 포함하는 수지 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 약 1 중량% 내지 약 10 중량%의, 히드록실 관능기를 갖는 불포화 단량체를 포함하는 수지 조성물.
  8. 강화재 및 제1항의 수지 조성물의 경화된 반응 생성물의 외부층을 포함하는 복합 라미네이트.
  9. 강화재 및 제1항의 수지 조성물의 경화된 반응 생성물의 외부층을 포함하는 제1 복합 라미네이트를 포함하며, 상기 외부층이 2차 처리되지 않고, 상기 외부층이 구조용 접착제의 경화된 반응 생성물에 의해 기판 표면에 결합된 것인 복합 물품.
  10. 제9항에 있어서, 구조용 접착제가 폴리우레탄 접착제인 복합 물품.
  11. 제9항에 있어서, 기판 표면이 강화재 및 제1항의 수지 조성물의 경화된 반응 생성물의 외부층을 포함하는 제2 복합 라미네이트를 포함하는 것인 복합 물품.
  12. 제9항에 있어서, 기판 표면이 강화재 및 제1항의 수지 조성물의 경화된 반응 생성물의 외부층을 포함하는 제2 복합 라미네이트를 포함하며, 상기 제2 복합 라미네이트 외부층이 2차 처리되지 않은 것인 복합 물품.
  13. 불포화 수지 조성물에서의, 수지 조성물의 약 1 중량% 내지 약 30 중량%의, 히드록실 관능기를 갖는 불포화 단량체의,
    상기 불포화 수지 조성물을 사용하여 제조된 복합 라미네이트의 결합 강도를 개선시키기 위한 용도.
  14. 불포화 수지에 약 1 중량% 내지 약 30 중량%의, 히드록실 관능기를 갖는 불포화 단량체를 첨가하여 수지 조성물을 형성하고;
    수지 조성물로부터 복합 라미네이트를 제조하고;
    구조용 접착제를 사용하여 복합 라미네이트를 기판에 결합시키는 것
    을 포함하는, 복합 물품의 결합 강도를 개선시키는 방법이며,
    여기서, 2차 처리 없는 복합 라미네이트의 외부층이, 히드록실 관능기를 갖는 불포화 단량체를 함유하지 않는 수지 조성물로부터 제조되어 동일한 기판에 결합된 복합 라미네이트의 외부층보다 기판에 대해 더 높은 결합 강도를 갖는 것인 방법.
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