KR20160132212A - Carbon balance and whereby the shaft and the shaft made of the manufacturing method for the drawing comprises a nanotube - Google Patents

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Abstract

Disclosed are a resin for drawing comprising a carbon nanotube, and an arrow shaft manufactured by using the same, and a manufacturing method of an arrow shaft. The resin for drawing comprises: a bisphenol A epoxy resin; an acid anhydride-based curing agent; aluminum hydroxide; a black pigment; a releasing agent; and a carbon nanotube. The resin for drawing is prepared by vertical drawing method to manufacture an arrow shaft, and has increased adhesive strength. Also, the resin for drawing has reduced bending, and can be manufactured in a large quantity.

Description

탄소 나노 튜브를 포함하는 인발용 수지 및 이에 의해 제조된 화살대 및 화살대 제조방법{Carbon balance and whereby the shaft and the shaft made of the manufacturing method for the drawing comprises a nanotube}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a pulling resin containing carbon nanotubes and a method of manufacturing a shaft and a shaft,

본 발명은 화살대에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 탄소 나노 튜브가 첨가된 탄소 섬유, 즉 에폭시 수지계열로 제조되는 화살대를 인발 공정으로 제조함으로써 접착력을 배가하고 휨 현상을 줄이며 대량 생산이 가능하도록 한 탄소 나노 튜브를 포함하는 탄소 섬유 및 이에 의해 제조된 화살대 및 화살대 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a shaft, and more particularly, to a shaft which is made of a carbon fiber to which carbon nanotubes are added, that is, a shaft made of an epoxy resin, is drawn by a drawing process to reduce the warpage, A carbon fiber including a nanotube, and a method of manufacturing a shaft and a shaft manufactured thereby.

일반적으로 화살은 중공 관체의 화살대의 전단에 화살촉을 결합하고, 후단에는 활 시위에 화살을 물리기 위한 오늬를 결합하며, 오늬 전방의 화살대 외주면에 3∼4개의 깃을 장착한 것으로서, 경기용, 일반용, 사냥용 등으로 구분되고 있다.In general, an arrow combines arrowheads on the shaft of a shaft of a hollow tube, and combines a pattern for holding an arrow on the bow protrusion at the rear end. The shaft has three or four collar on the outer periphery of the shaft, , And hunting.

이러한 화살대는 그 재료가 대나무와 같은 천연재료에서부터 탄소 섬유를 포함하는 카본 파이버 시트에 이르기까지 매우 다양하며, 최근에는 양궁이나 사냥용 화살의 대부분이 카본 파이버 시트로 제조되고 있는 실정이다.These shafts vary widely from natural materials such as bamboo to carbon fiber sheets containing carbon fibers, and in recent years, most of archery and hunting arrows are made of carbon fiber sheets.

일반적으로 활 시위를 떠난 화살은 시위가 화살의 후단부를 미는 힘인 추력을 받게 되는데, 이러한 추력이 화살의 전방으로 전달되어 비행하게 된다. 이와 같은 화살은 활 시위를 떠나 과녁을 향해 비행할 때 파라독스 현상을 겪는다. 파라독스는 화살이 활을 떠난 직후 비행 초기단계에서 주로 좌우로 휘어지면서 날아가는 현상을 말한다.In general, an arrow that leaves the bow protest receives a thrust, which is the force that the protest pushes the rear end of the arrow. Such arrows experience paradoxic phenomena when flying away from the bow protest toward the target. Paradox refers to the phenomenon that an arrow flies from left to right in the initial stage of flight shortly after leaving the bow.

화살 발사시 정지된 화살과 같이 현이 비켜나가면서 순간적으로 화살에 운동에너지가 전달되기 때문에 이 힘을 견디지 못하고 화살은 프레셔 포인트를 기점으로 휘게 되고 다시 탄성체인 샤프트의 복원력에 의해 원상태로 펴지다가 관성 에너지에 의해 반대로 휘게 된다. 화살은 이러한 동작을 반복하면서 관성 에너지가 소멸될 때까지 비행하게 된다.When the arrow is fired, the motion of the arrow is instantaneously transmitted to the arrow as the arrow moves away from the shaft. Therefore, the arrow does not withstand this force and the arrow bends from the pressure point, and the shaft is restored to its original state by the restoring force of the shaft. . The arrow repeats these movements and flies until the inertial energy disappears.

이렇게 화살이 비행할 때는 많은 공기저항을 받게 되는데 화살에 미치는 공기저항은 크게 화살의 앞뒤 표면에 작용하는 압력의 차이로 인한 형상저항과 화살의 표면과 공기의 마찰로 인하여 발생하는 마찰저항이 있다.When the arrow is flying, it receives a lot of air resistance. The air resistance on the arrow is largely frictional resistance due to the shape resistance due to the difference of the pressure acting on the front and back surface of the arrow and the friction between the surface of the arrow and air.

종래의 경기용 또는 사냥용 화살은 그 표면이 매끄럽게 처리되어 있어 비행 안전성은 물론 화살의 비거리 향상에도 한계가 있는바 화살대의 형상을 개선함으로써 화살의 비행 안전성과 비거리를 향상시키는 방안이 요구되고 있다.Conventional game or hunting arrows are smoothly processed so that not only flight safety but also flying distance of arrows are limited. Therefore, it is required to improve the stability of arrows and the flying distance by improving the shape of the arrows.

상기한 바와 같은 요구에 부응하기 위한 선행기술들로는 대한민국특허청 등록특허 제10-0396590호, 대한민국특허청 등록특허 제10-0655934호, 대한민국특허청 등록특허 제10-0655951호 등이 있다.Prior arts to meet the above-mentioned demands include Korean Patent Registration No. 10-0396590, Korean Patent Registration No. 10-0655934, and Korean Patent Registration No. 10-0655951.

대한민국특허청 등록특허 제10-0396590호의 '화살대 제조방법 및 상기 방법으로 제조된 화살대'에는 화살대의 중심으로부터 제 1 탄성 시트, 제 2 탄성 시트 및 섬유 등으로 구성되는 비탄성 시트기 적층되는 구조의 화살대가 개시되어 있다.In the 'method of manufacturing the shaft and the shaft manufactured by the above method' of Korean Patent No. 10-0396590, a shaft having a structure in which the inelastic sheet consisting of the first elastic sheet, the second elastic sheet and the fiber is laminated from the center of the shaft Lt; / RTI >

대한민국특허청 등록특허 제10-0655934호의 '화살대'에는 카본 파이버의 배열이 서로 교차하도록 다수의 카본 파이버 시트를 적층하여 구성한 후 최외층에는 교차로 직조된 카본 글라스 파이버 시트가 부착되도록 함으로써, 화살이 잘 쪼개지지 않고 부러지더라도 날카로운 면이 노출되지 않도록 하는 화살대가 개시되어 있다.A plurality of carbon fiber sheets are laminated in such a manner that the carbon fiber arrays are arranged so as to intersect with each other, and then the cross-linked carbon fiber fiber sheet is attached to the outermost layer, So that the sharp surface is not exposed.

한편, 대한민국특허청 등록특허 제10-0655951호의 '화살대'에는 화살대의 전방 측과 후방 측을 구별하여 전방 측에는 카본 파이버 시트층 위에 섬유시트 등의 비탄성 시트를 부착하고, 후방 측에는 카본 파이버 글라스 파이버 시트를 부착함으로써, 화살의 강도를 개선하고 위장효과를 높일 수 있도록 하는 화살대가 개시되어 있다.On the other hand, in the "shaft" of the Korean Patent Registration No. 10-0655951, a non-elastic sheet such as a fiber sheet is attached on the front side of the shaft and the rear side of the shaft, and a carbon fiberglass fiber sheet Thereby improving the strength of the arrow and increasing the gastrointestinal effect.

전술한 바와 같은 특허문헌의 선행기술을 포함하는 대부분의 화살은 시트 롤링(sheet rolling) 공법과 인발(pultrusion) 공법으로 제조되는데, 시트 롤링 공법은 생산성이 낮고 테이퍼진 맨드릴(tapered mandrel)을 이용함으로써 무게 중심이 달라지는 경우가 있으며, 경기용으로 주로 사용되며 가격이 고가이다. 이에 반하여, 89중량%의 불포화 폴리에스테르 수지, 10%의 비닐에스터 수지 그리고 1%의 페놀수지로 구성되는 인발용 수지를 이용하는 종래의 인발공법은 대량생산이 가능하나, 수평방식의 경우 하중에 의해 대가 휘어지는 현상 때문에 직진성이 떨어지는 문제점이 있어, 대부분 저가 연습용으로 사용되고 있는 실정이다. 또한, 에폭시 수지, 접착제, FRP를 이용하여 화살대를 제조하기도 하는데, 이는 인발 공법에 의한 제조가 불가능하다.Most of the arrows including the prior art of the above-mentioned patent documents are manufactured by a sheet rolling method and a pultrusion method. The sheet rolling method uses a low productivity and a tapered mandrel Sometimes the center of gravity changes, and it is mainly used for the game, and the price is high. On the contrary, a conventional drawing method using a drawing resin composed of 89% by weight of an unsaturated polyester resin, 10% by weight of a vinyl ester resin and 1% by weight of a phenolic resin can be mass-produced, There is a problem that the straightness is lowered due to the bending of the bass, and the bass is usually used for low-cost practice. In addition, a shaft may be manufactured using an epoxy resin, an adhesive, or FRP, which can not be manufactured by a drawing method.

또한, 카본 섬유가 화살에 이용되는 것은 최근이며, 화살수요를 감안할 때 매우 큰 소요량이 예상된다. 아직까지는 알루미늄 화살과 유리섬유가 대세를 차지하고 있으나, 점차 탄성율과 경량화 때문에 급격히 증가하고 있다. 물론, 각종 대회에서 사용되는 선수용은 10여 년 전부터 카본 섬유가 사용되고 있는데, 선수용은 특히 파라독스가 경기력에 밀접한 영향을 준다.In addition, carbon fibers are used for arrows recently, and a very large amount is expected in view of the demand for arrows. Aluminum arrows and glass fibers are still dominant, but they are increasing rapidly due to their modulus and weight. Of course, carbon fiber has been used for athletes for various competitions for more than 10 years, and paradoxes, especially for athletes, have a close relationship with performance.

이렇게 화살의 파라독스가 직진성을 방해하고 있는데, 고탄성 카본 섬유의 사용으로 훨씬 양호해졌지만, 가격 측면에서 고가이며, 전량 수입되고 있는 중이기 때문에 다른 품목이나 향후 선수용으로 연구가치가 있다.The paradox of arrows interferes with the straightness, which is much better with the use of high-elastic carbon fiber, but it is expensive in terms of price, and is in the process of being imported, so it is worth researching for other items or future players.

대한민국 특허 제10-0396590호(2003. 09. 02. 공고)Korean Patent No. 10-0396590 (2003. 09. 02. Announcement) 대한민국 특허 제10-0655934호(2006. 12. 08. 공고)Korean Patent No. 10-0655934 (2006. 08. Announcement) 대한민국 특허 제10-0655951호(2006. 12. 08. 공고)Korean Patent No. 10-0655951 (2006. 12. 08. Announcement)

본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 접착력을 배가하고 휨 현상을 줄이며 대량 생산이 가능하도록 하는 탄소 나노 튜브를 포함하는 인발용 수지 및 이에 의해 제조된 화살대 및 화살대 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide a pulling resin containing carbon nanotubes capable of doubling the adhesive force and reducing warpage and mass production, The purpose is to provide.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시 예에 따른 탄소 나노 튜브를 포함하는 인발용 수지는 비스페놀 A 에폭시수지(bisphenol A epoxy), 산무수물계 경화제, 수산화알루미늄(filler), 흑색안료(pigment), 이형제(mold release agent) 및 탄소 나노 튜브(Carbon Nanotube)를 포함하여 구성이 이루어질 수 있다.In order to accomplish the object of the present invention as described above, the drawing resin containing carbon nanotubes according to an embodiment of the present invention may include a bisphenol A epoxy resin, an acid anhydride curing agent, an aluminum hydroxide filler, A black pigment, a mold release agent, and a carbon nanotube.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 탄소 나노 튜브를 포함하는 인발용 수지는 45∼55 중량%의 비스페놀 A 에폭시수지(bisphenol A epoxy), 36∼44중량%의 산무수물계 경화제, 4.5∼5.5중량%의 수산화알루미늄(filler), 2.7∼3.7중량%의 흑색안료(pigment), 1.35∼1.65중량%의 이형제(mold release agent) 및 0.45∼0.55중량%의 탄소 나노 튜브(Carbon Nanotube)로 구성이 이루어질 수 있다.The drawing resin containing carbon nanotubes according to another embodiment of the present invention may include bisphenol A epoxy resin of 45 to 55 wt%, an anhydride curing agent of 36 to 44 wt%, a curing agent of 4.5 to 5.5 wt% By weight of aluminum hydroxide, 2.7 to 3.7% by weight of black pigment, 1.35 to 1.65% by weight of a mold release agent and 0.45 to 0.55% by weight of carbon nanotubes have.

본 발명의 실시 예에 따른 탄소 나노 튜브를 포함하는 인발용 수지에서 탄소 나노 튜브는, 94∼96%의 순도(0.02∼0.04g/㎤), 38∼42%의 부피밀도(bulk density), 9∼11㎛의 길이 및 9∼11㎚의 직경을 가지는 것을 특징으로 한다.In the drawing resin containing carbon nanotubes according to the embodiment of the present invention, the carbon nanotubes have a purity of 94 to 96% (0.02 to 0.04 g / cm 3), a bulk density of 38 to 42% And has a length of 10 to 11 mu m and a diameter of 9 to 11 nm.

본 발명의 실시 예에 따른 탄소 나노 튜브를 포함하는 인발용 수지에서 산무수물계 경화제는, 80중량 %의 MNA(Methyl nadic anhydride)와 20중량%의 PMDA(Pyro Mellic aianhydride)로 구성되는 것을 특징으로 한다.The acid anhydride-based curing agent in the drawing resin containing carbon nanotubes according to the embodiment of the present invention is composed of 80% by weight of MNA (methyl nadic anhydride) and 20% by weight of PMDA (Pyro Mellic aianhydride) do.

본 발명의 또 다른 목적은, 탄소 나노 튜브를 포함하는 인발용 수지를 소재로 하는 인발 공법에 의해 화살대가 제조되는 것을 특징으로 하는 인발용 수지를 이용한 화살대 제조방법에 의해 달성된다.Another object of the present invention is achieved by a method of manufacturing a shaft using a drawing resin, wherein a shaft is manufactured by a drawing method using a drawing resin including carbon nanotubes.

본 발명에 있어서, 상기 인발용 수지를 구성하는 수산화알루미늄, 흑색안료, 이형제를 포함하는 첨가제는 550∼650 cps의 점도를 가지는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the additive comprising aluminum hydroxide, black pigment and releasing agent constituting the drawing resin is characterized by having a viscosity of 550 to 650 cps.

본 발명에 의하면, 비스페놀 A 에폭시수지, 산무수물계 경화제, 수산화알루미늄, 흑색안료, 이형제에 탄소 나노 튜브가 첨가된 인발용 수지로 화살대를 제조할 때 인발 공법으로 제조함으로써, 품질이 향상된 정교한 제품을 생산할 수 있고, 생산 수율도 85%으로 높일 수 있으며, 연속 또는 동시에 생산이 가능하며, 화살, 즉 화살대의 접착력이 배가되고 휨 현상이 줄어들며 대량 생산이 가능하다는 효과가 있다.According to the present invention, it is possible to produce a shaft with a drawing resin in which carbon nanotubes are added to a bisphenol A epoxy resin, an acid anhydride curing agent, aluminum hydroxide, a black pigment and a releasing agent by a drawing method to obtain a sophisticated product with improved quality The production yield can be increased to 85%, the continuous or simultaneous production is possible, and the sticking power of the arrow, that is, the shaft is doubled and the warping phenomenon is reduced, and mass production is possible.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해서 보다 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail.

화살은 크게 경기용, 일반용, 사냥용 등으로 구분될 수 있는데, 이들은 무게의 차이(grain), 직진도(straight), 강도(spine) 등에 따라 제품이 구분된다. 이하의 실시 예에서는 국산 카본섬유를 이용하는 사냥용 화살을 예로 설명한다(태광, 효과 T-700 기준).The arrows can be classified into three types, ie, a game, a general game, and a hunting game, and they are classified according to grain, straightness, and spine. In the following examples, hunting arrows using domestic carbon fibers will be described as an example (based on TKK, effect T-700).

인발용 수지로는 작업성이 우수한 불포화 폴리에스터나 비닐에스터 수지가 사용되고 있으며, 이는 에폭시수지보다 공정이 용이하고 생산성이 높기 때문이다. 화살은 직진성이 좋고 탄성율이 높은 것이 고가의 시장을 형성하기 때문에 에폭시 수지를 이용한다.Unsaturated polyesters and vinyl ester resins excellent in workability are used as drawing resins because they are easier to process than epoxy resins and have high productivity. Since the arrow has a good linearity and a high elasticity rate, it forms an expensive market, so an epoxy resin is used.

이러한 인발용 수지는, 비스페놀 A 에폭시수지(bisphenol A epoxy), 산무수물계 경화제, 수산화알루미늄(filler), 흑색안료(pigment), 이형제(mold release agent) 및 탄소 나노 튜브(Carbon Nanotube)를 포함한다.Such a drawing resin includes a bisphenol A epoxy resin, an acid anhydride curing agent, an aluminum hydroxide filler, a black pigment, a mold release agent, and a carbon nanotube .

바람직하게는 탄소 나노 튜브를 포함하는 인발용 수지는, 45∼55 중량%의 비스페놀 A 에폭시수지(bisphenol A epoxy), 36∼44중량%의 산무수물계 경화제, 4.5∼5.5중량%의 수산화알루미늄(filler), 2.7∼3.7중량%의 흑색안료(pigment), 1.35∼1.65중량%의 이형제(mold release agent) 및 0.45∼0.55중량%의 탄소 나노 튜브(Carbon Nanotube)로 구성된다.Preferably, the drawing resin containing carbon nanotubes is prepared by mixing 45 to 55 wt% of bisphenol A epoxy, 36 to 44 wt% of an acid anhydride-based curing agent, 4.5 to 5.5 wt% of aluminum hydroxide filler), 2.7 to 3.7% by weight of a black pigment, 1.35 to 1.65% by weight of a mold release agent and 0.45 to 0.55% by weight of carbon nanotubes.

여기서, 탄소 나노 튜브(CNT)는 황산으로 표면 처리한 것으로서 에폭시수지와 챔버 내에서 호모 믹서(homo mixer)에서 교반하여 사용한다. 이러한 탄소 나노 튜브는, 94∼96%의 순도(0.02∼0.04g/㎤), 38∼42%의 부피밀도(bulk density), 9∼11㎛의 길이 및 9∼11㎚의 직경을 가진다.Carbon nanotubes (CNTs) are surface treated with sulfuric acid. They are used by stirring in a homomixer in an epoxy resin and a chamber. These carbon nanotubes have a purity of 94 to 96% (0.02 to 0.04 g / cm3), a bulk density of 38 to 42%, a length of 9 to 11 m and a diameter of 9 to 11 nm.

바람직하게는 탄소 나노 튜브는 95%의 순도(0.02∼0.04g/㎤), 40%의 부피밀도(bulk density), 10㎛의 길이, 10㎚의 직경(지름)을 가진다.Preferably, the carbon nanotubes have a purity of 95% (0.02 to 0.04 g / cm3), a bulk density of 40%, a length of 10 m, and a diameter (diameter) of 10 nm.

또한, 산무수물계 경화제는, 80중량 %의 MNA(Methyl nadic anhydride)와 20중량%의 PMDA(Pyro Mellic aianhydride)로 구성된다.The acid anhydride-based curing agent is composed of 80% by weight of MNA (methyl nadic anhydride) and 20% by weight of PMDA (Pyro Mellic acid anhydride).

위와 같이 탄소 나노 튜브가 첨가된 에폭시 수지는 접착력이 탄소 나노 튜브가 첨가되지 않은 상태에서 120 Kgf/㎠에서 170 Kgf/㎠로 상승된다.As described above, the epoxy resin added with the carbon nanotubes is elevated to 170 Kgf / cm 2 at 120 Kgf / cm 2 without the addition of the carbon nanotubes.

또한, 첨가제로서 수산화알루미늄, 흑색안료, 이형제는 수평 인발 공법에서도 사용되는 것으로서 수직 인발기에 적합한 점도는 수평 인발기에 비해 약간 높은 550∼650 cps를 가진다.As an additive, aluminum hydroxide, black pigment and release agent are also used in the horizontal drawing method, and the viscosity suitable for the vertical drawing machine is 550 to 650 cps which is slightly higher than that of the horizontal drawing machine.

위와 같이 비스페놀 A 에폭시수지, 산무수물계 경화제, 수산화알루미늄, 흑색안료, 이형제 및 탄소 나노 튜브를 포함하는 인발용 수지는 75Mpa의 인장강도, 3Gpa의 인장 탄성율, 3%의 연신율, 130Mpa의 굴곡강도, 3Gpa의 굴곡 탄성율, 130℃(DSC ℃/min) 등과 같은 물성을 가진다.As described above, the drawing resin including the bisphenol A epoxy resin, the acid anhydride curing agent, the aluminum hydroxide, the black pigment, the releasing agent and the carbon nanotube had a tensile strength of 75 MPa, a tensile elastic modulus of 3 MPa, an elongation of 3%, a flexural strength of 130 MPa, A flexural modulus of 3,000 Pa, and a temperature of 130 DEG C (DSC DEG C / min).

위와 같은 인발용 수지로 화살대를 제조하는 과정에서는 수직 인발기가 적용될 수 있다. 수직 인발기는 자중에 의한 맨드릴의 휘어짐 현상을 방지하기 위해, 수직으로 고정되며 중앙이 일정하게 유지됨으로써, 제조되는 제품의 품질을 균일하게 유지할 수 있도록 제조공정을 제어할 수 있다.A vertical drawer may be applied in the process of manufacturing the shaft with the drawing resin as above. The vertical drawer is vertically fixed to maintain the center of the mandrel in order to prevent the mandrel from warping due to its own weight, so that the manufacturing process can be controlled so that the quality of the manufactured product can be uniformly maintained.

또한, 수직 인발기는 맨드릴을 포함한 금형과 경화된 인발 화살대를 당기는 풀러(puller)가 일직선이 되도록 정밀한 공정 컨트롤을 통하여 화살대의 수평도가 일정하게 유지되고, 금형 내에서 완전 경화가 이루어지도록 온도 및 히팅 플레이트의 길이를 조절한다. 그리고, 수직 인발기는 수지 함침 후 금형입구까지 유도되는 구조가 달라 수지가 함침 후 아래로 흐르는 문제 등이 수평 인발기보다는 까다로워 주의가 요구된다.Also, the vertical drawer is controlled by precise process control so that the mold including the mandrel and the puller pulling the hardened drawing shaft are aligned, and the horizontal shaft is maintained in a constant level, and the temperature and the heating Adjust the length of the plate. In addition, the vertical drawer needs to be careful because the structure of the vertical drawer is different from the structure guided to the mold entrance after resin impregnation and the problem that the resin flows downward after impregnation is more difficult than the horizontal drawer.

이러한 수직 인발기는, 구경이 큰 제품에 유리하고 작업성이 용이하며 자전의 영향이 없는 수평 인발기와 달리, 구경이 작은 제품에 유리하나, 수지 흐름 등에 대한 성형과정이 번거로우며 자전의 영향을 받는다.
Such a vertical drawer is advantageous for a product having a large diameter, easy to work, and unlike a horizontal drawer having no influence of rotation, the vertical drawer is advantageous for a small-diameter product, but the molding process for the resin flow is troublesome and is affected by rotation.

본 발명의 실시예에서는 50 중량%의 비스페놀 A 에폭시수지(bisphenol A epoxy), 40중량%의 산무수물계 경화제, 5중량%의 수산화알루미늄(filler), 3중량%의 흑색안료(pigment), 1.5중량%의 이형제(mold release agent) 및 0.5중량%의 탄소 나노 튜브(Carbon Nanotube)로 구성되는 인발용 수지를 제조하였다. 특히, 산무수물계 경화제는 80중량%의 MNA(Methyl nadic anhydride)와 20중량%의 PMDA(Pyro Mellic aianhydride)로 제조하였다.In an embodiment of the present invention, bisphenol A epoxy resin, 40 wt% acid anhydride curing agent, 5 wt% aluminum hydroxide filler, 3 wt% black pigment, 1.5 wt% A resin for drawing comprising a weight% of a mold release agent and 0.5% by weight of carbon nanotubes was prepared. Particularly, the acid anhydride-based curing agent was prepared from 80% by weight of MNA (methyl nadic anhydride) and 20% by weight of PMDA (Pyro Mellic acid anhydride).

위와 같이 제조된 인발용 수지를 소재로 인발기를 이용하여 화살대를 제조하였다.A shaft was manufactured using the pulling machine with the drawing resin prepared as above.

위와 같이 제조된 인발용 수지는 75Mpa의 인장강도, 3Gpa의 인장 탄성율, 3%의 연신율, 130Mpa의 굴곡강도, 3Gpa의 굴곡 탄성율, 130℃(DSC ℃/min)을 가진다.The drawn resin thus prepared had a tensile strength of 75 MPa, a tensile elastic modulus of 3 GPa, an elongation of 3%, a flexural strength of 130 MPa, a flexural modulus of 3GPa, and a temperature of 130 DEG C (DSC DEG C / min).

그리고 위와 같은 인발용 수지에 의해 제조된 화살대는 150Gpa의 탄성계수, 1.1%의 연신율, 2.53의 수분율, 39.03kpt의 압축하중, 45.52kpt의 굽힘하중을 가진다.
The shafts manufactured by the drawing resin have a modulus of elasticity of 150 Gpa, an elongation of 1.1%, a moisture content of 2.53, a compression load of 39.03 kpt, and a bending load of 45.52 kpt.

[비교예 1][Comparative Example 1]

본 발명의 실시예에서는 50 중량%의 비스페놀 A 에폭시수지(bisphenol A epoxy), 40중량%의 산무수물계 경화제, 5중량%의 수산화알루미늄(filler), 3중량%의 흑색안료(pigment), 1.5중량%의 이형제(mold release agent) 및 0.5중량%의 탄소 나노 튜브(Carbon Nanotube)로 구성되는 인발용 수지를 제조하였다. 특히, 산무수물계 경화제는 100중량%의 MNA(Methyl nadic anhydride)로 제조하였다.In an embodiment of the present invention, bisphenol A epoxy resin, 40 wt% acid anhydride curing agent, 5 wt% aluminum hydroxide filler, 3 wt% black pigment, 1.5 wt% A resin for drawing comprising a weight% of a mold release agent and 0.5% by weight of carbon nanotubes was prepared. In particular, the acid anhydride-based curing agent was prepared from 100% by weight of MNA (methyl nadic anhydride).

위와 같이 제조된 인발용 수지를 소재로 인발기를 이용하여 화살대를 제조하였다.A shaft was manufactured using the pulling machine with the drawing resin prepared as above.

위와 같이 제조된 인발용 수지는 60Mpa의 인장강도, 2Gpa의 인장 탄성율, 5%의 연신율, 100Mpa의 굴곡강도, 1.5Gpa의 굴곡 탄성율을 가진다.The drawn resin thus prepared had a tensile strength of 60 MPa, a tensile elastic modulus of 2 GPa, an elongation of 5%, a flexural strength of 100 MPa, and a flexural modulus of 1.5 GPa.

그리고 위와 같은 인발용 수지에 의해 제조된 화살대는 110Gpa의 탄성계수, 2%의 연신율, 20kgf의 압축하중, 30kgf의 굽힘하중을 가진다.
The shaft made of the drawing resin has an elastic modulus of 110 Gpa, an elongation of 2%, a compressive load of 20 kgf, and a bending load of 30 kgf.

[비교예 2][Comparative Example 2]

본 발명의 실시예에서는 50 중량%의 비스페놀 A 에폭시수지(bisphenol A epoxy), 40중량%의 산무수물계 경화제, 5중량%의 수산화알루미늄(filler), 3중량%의 흑색안료(pigment), 1.5중량%의 이형제(mold release agent) 및 0.5중량%의 탄소 나노 튜브(Carbon Nanotube)로 구성되는 인발용 수지를 제조하였다. 특히, 산무수물계 경화제는, 50중량%의 MNA(Methyl nadic anhydride), 30중량%의 PMDA(Pyro Mellic aianhydride) 및 20중량%의 BTDA(Benzenetrimellicdianhydride)로 제조하였다.In an embodiment of the present invention, bisphenol A epoxy resin, 40 wt% acid anhydride curing agent, 5 wt% aluminum hydroxide filler, 3 wt% black pigment, 1.5 wt% A resin for drawing comprising a weight% of a mold release agent and 0.5% by weight of carbon nanotubes was prepared. Particularly, the acid anhydride-based curing agent was prepared from 50% by weight of MNA (methyl nadic anhydride), 30% by weight of PMDA (Pyro Mellic acid anhydride) and 20% by weight of BTDA (Benzenetrimellidic hydride).

위와 같이 제조된 인발용 수지를 소재로 인발기를 이용하여 화살대를 제조하였다.A shaft was manufactured using the pulling machine with the drawing resin prepared as above.

이 경우, 인발용 수지는 인장강도, 인장 탄성율, 연신율, 굴곡강도, 굴곡 탄성율, 열변형온도 등의 물성이 떨어졌고, 인발용 수지에 의해 제조된 화살대는 역시 탄성계수, 연신율, 수분율, 압축하중, 굽힘하중 등과 같은 물성이 떨어졌다.In this case, the drawing resin had poor physical properties such as tensile strength, tensile elasticity, elongation, flexural strength, flexural modulus and heat distortion temperature, and the shaft made of resin for drawing had a modulus of elasticity, elongation, , Bending load, and so on.

이외에도, 산무수물계 경화제를 80중량%의 MNA와 20중량%의 BTDA로 구성하거나, 60중량의 MNA와 20중량%의 BTDA, 20중량%의 PMDA로 구성하는 경우에도 인발용 수지 및 이에 의해 제조되는 화살대의 물성이 떨어졌다.In addition, when the acid anhydride-based curing agent is composed of 80 wt% of MNA and 20 wt% of BTDA, or 60 wt% of MNA, 20 wt% of BTDA and 20 wt% of PMDA, The properties of the shaft become lowered.

상술한 바와 같은 본 발명은 화살, 즉 화살대 제조시 카본 섬유의 동일물성(tow)에 따라, 즉 3k, 6k, 12k, 24k 등과 같은 섬유 가닥 수에 따라 함침의 속도 및 내부 충진도의 차이 등으로 인발의 수율이 차이가 있는데, 본 발명의 실시예에서는 단가 및 수율을 고려하여 12k를 예로 설명한다. 에폭시 수지를 이용한 인발은 다른 공정에서도 그렇듯이 경화과정에서 팽창 및 수축율에 대한 공정 컨트롤에 따라 인발 성공율이 달라지며 탄소 나노 튜브 개질 또한 내구성이 및 완제품의 물성 등에 많은 영향을 준다.As described above, the present invention can be applied to the production of arrows, that is, the shaft, by the same tow of the carbon fiber, that is, depending on the number of fiber strands such as 3k, 6k, 12k, 24k, The yield of the drawing is different. In the embodiment of the present invention, 12k is taken as an example considering the unit price and the yield. As with other processes, the drawing success using the epoxy resin varies depending on the process control for the expansion and shrinkage during the curing process, and the carbon nanotube modification also affects the durability and the physical properties of the finished product.

위와 같은 본 발명의 실시예에서 얻은 인발 화살대의 물성시험결과를 아래의 표 1과 같다.The results of the physical property test of the pullout shaft obtained in the above embodiment of the present invention are shown in Table 1 below.

시험항목Test Items 단위unit 시험결과Test result 비고Remarks 탄성계수Modulus of elasticity GpaGpa 153.00153.00 ASTM E399ASTM E399 연신율Elongation %% 1.101.10 ASTM E399ASTM E399 수분 흡수율Water absorption rate %% 2.532.53 ASTM E399ASTM E399 편심(직진도)Eccentricity (straightness) inchinch 0.0210.021 ASTM E399ASTM E399 압축하중Compressive load kgfkgf 39.0339.03 ASTM E399ASTM E399 급힘하중Rapid load kgfkgf 45.5245.52 ASTM E399ASTM E399

위와 같은 물성시험은 인장은 ASTM E399를 이용하였고, 수분 흡수율은 23℃, 상대습도50% 12시간 보관 후 질량 측정하였고, 23℃, 24시간 물속에 침지 후 건조하여 질량 측정하였으며, 편심(직진도)은 711.2mm(27") 양단을 고정한 후 시료와 수직방향에서 레이저 측정기로 중심부의 위치변화량을 측정하였으며, 굽힘은 지점간 거리를 400mm로 3점 굽힘 상태에서 측정하였으며, 압축은 20mm 시료에 원통의 원주방향으로 하중을 인가하여 측정하였다.For the physical properties test, tensile was measured using ASTM E399, and the water absorption rate was measured after storage at 23 ° C and 50% relative humidity for 12 hours. After immersion in water at 23 ° C for 24 hours, ) Was fixed at both ends of 711.2 mm (27 "), and the change in the center position was measured with a laser measuring device in the vertical direction with respect to the sample. The bending was measured at a bending distance of 400 mm at three points bending, And a load was applied in the circumferential direction of the test piece.

지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구의 범위뿐 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the scope of the appended claims and equivalents thereof.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It is possible. Accordingly, the spirit of the present invention should be understood only in accordance with the following claims, and all equivalents or equivalent variations thereof are included in the scope of the present invention.

Claims (7)

비스페놀 A 에폭시수지(bisphenol A epoxy), 산무수물계 경화제, 수산화알루미늄(filler), 흑색안료(pigment), 이형제(mold release agent) 및 탄소 나노 튜브(Carbon Nanotube)를 포함하여 구성되는 탄소 나노 튜브를 포함하는 인발용 수지.A carbon nanotube comprising a bisphenol A epoxy resin, an acid anhydride curing agent, an aluminum hydroxide filler, a black pigment, a mold release agent, and a carbon nanotube, Included drawing resin. 45∼55 중량%의 비스페놀 A 에폭시수지(bisphenol A epoxy),
36∼44중량%의 산무수물계 경화제,
4.5∼5.5중량%의 수산화알루미늄(filler),
2.7∼3.7중량%의 흑색안료(pigment),
1.35∼1.65중량%의 이형제(mold release agent) 및
0.45∼0.55중량%의 탄소 나노 튜브(Carbon Nanotube)로 구성되는 탄소 나노 튜브를 포함하는 인발용 수지.
45 to 55% by weight of a bisphenol A epoxy resin,
36 to 44% by weight of an acid anhydride-based curing agent,
4.5 to 5.5 wt% aluminum hydroxide filler,
2.7 to 3.7% by weight of a black pigment,
1.35 to 1.65 wt% of a mold release agent and
A drawing resin comprising carbon nanotubes composed of 0.45 to 0.55% by weight of carbon nanotubes.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 탄소 나노 튜브는,
94∼96%의 순도(0.02∼0.04g/㎤),
38∼42%의 부피밀도(bulk density),
9∼11㎛의 길이 및
9∼11㎚의 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 탄소 나노 튜브를 포함하는 인발용 수지.
3. The method according to claim 1 or 2,
The carbon nanotubes may include,
A purity of from 94 to 96% (0.02 to 0.04 g / cm3)
A bulk density of 38 to 42%
A length of 9 to 11 mu m and
Wherein the carbon nanotube has a diameter of 9 to 11 nm.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 산무수물계 경화제는, 80중량 %의 MNA(Methylnadicanhydride)와 20중량%의 PMDA(Pyromellicdianhydride)로 구성되는 것을 특징으로 하는 탄소 나노 튜브를 포함하는 인발용 수지.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the acid anhydride-based curing agent is composed of 80% by weight of MNA and 20% by weight of PMDA (pyromellic dianhydride).
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항의 탄소 나노 튜브를 포함하는 인발용 수지에 의해 제조된 화살대.A shaft formed by a drawing resin comprising the carbon nanotubes of any one of claims 1 to 4. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항의 탄소 나노 튜브를 포함하는 인발용 수지를 소재로 하는 수직 인발 공법에 의해 제 4 항의 화살대가 제조되는 것을 특징으로 하는 인발용 수지를 이용한 화살대 제조방법.A method of manufacturing a shaft for a shaft using a pulling resin, wherein the shaft of claim 4 is manufactured by a vertical drawing method using a pulling resin containing the carbon nanotubes of any one of claims 1 to 4. 제 6 항에 있어서,
상기 인발용 수지를 구성하는 수산화알루미늄, 흑색안료, 이형제를 포함하는 첨가제는 550∼650 cps의 점도를 가지는 것을 특징으로 하는 인발용 수지를 이용한 화살대 제조방법.
The method according to claim 6,
Wherein the additive including aluminum hydroxide, black pigment, and releasing agent constituting the pulling resin has a viscosity of 550 to 650 cps.
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