KR20230140172A - 접착성 및 내열성이 향상된 냉각수 채널용 복합소재 및 이를 포함하는 배터리 케이스용 냉각수 채널 - Google Patents

접착성 및 내열성이 향상된 냉각수 채널용 복합소재 및 이를 포함하는 배터리 케이스용 냉각수 채널 Download PDF

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이상훈
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Abstract

본 발명은 접착성 및 내열성이 향상된 냉각수 채널용 복합소재 및 이를 포함하는 배터리 케이스용 냉각수 채널에 관한 것으로, 차량용 배터리 케이스에 적용할 수 있는 구조 강도에 필요한 기계적 물성이 우수하고, 금속 재질 대비 우수한 경량화 효과를 나타낼 수 있다.
또한, 전기차 배터리의 냉각수 채널로 제조 시, 우수한 내열성 및 내부의 형성되는 압력에 대한 기밀 성능이 우수하고, 배터리 케이스와의 접착성이 우수하다.

Description

접착성 및 내열성이 향상된 냉각수 채널용 복합소재 및 이를 포함하는 배터리 케이스용 냉각수 채널{Composite material for coolant channel with improved adhesion and heat resistance and coolant channel for battery case}
본 발명은 접착성 및 내열성이 향상된 냉각수 채널용 복합소재 및 이를 포함하는 배터리 케이스용 냉각수 채널에 관한 것이다.
이차전지는 일차전지와 달리 충방전이 가능하다는 편리성이 있어, 각종 모바일 기기의 전원에서부터 전기자동차나 하이브리드 차량 등의 동력원으로 많은 주목을 받고 있다.
이러한 이차전지를 사용하는 애플리케이션은 이차전지의 장점으로 인해 더욱 다양화되고 있으며, 전지의 종류 또한 그에 알맞은 출력과 용량을 제공할 수 있도록 보다 콤팩트하고 강력한 파워를 출력할 수 있게 개발되고 있다.
예컨대 고에너지 밀도의 비수전해액을 이용한 타입의 이차전지는 출력이 좋아, 복수개를 직렬로 연결하여 전기자동차나 하이브리드 차량의 모터 구동에 사용된다.
전기자동차나 하이브리드 차량에 적용되는 전지 모듈은 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 전지셀을 전기적으로 연결하여 모듈화 시킨 이른바 중대형 이차 전지팩으로서 적용되고 있다. 상기 이차 전지팩의 크기와 중량은 매우 중요한 요소로서 기술의 발전에 따라 점차 소형 경량화 되고 있다.
상기한 이차 전지팩은, 케이스 내에 다수의 전지셀들을 적층시켜 수납하고 이를 전기적으로 연결한 구성을 가진다. 특히 사용 중 전지셀들의 과충전, 과방전, 과전류, 발열, 연쇄적인 부반응에 의한 발화 또는 폭발을 방지하기 위하여, 상기 케이스의 외부에는 단위전지들의 전압, 전류, 온도 등을 검출하고 전지의 작동을 제어하는 제어장치와 냉각장치 등이 구비된다.
상기 전지팩은 주행 가능한 거리의 증대를 위해, 배터리의 용량이 중요한 이슈가 되었으며, 탑재하는 배터리의 용량을 점차 증가시키는 추세이다.
다만, 배터리의 용량이 증가하면서 배터리의 발열은 많아지는데, 이를 효과적으로 배출시켜주지 못하면 배터리의 성능은 급격히 저하되는 바, 배터리의 동작 온도를 적절히 유지시켜주는 것이 매우 중요하다.
기존 냉각 장치로서 공냉식이 주로 적용되어 왔으나, 상기 공냉 방식은 배터리 셀 사이에 공기 유로를 형성하여 공기를 유동시킴으로써 배터리 셀을 냉각시켰으나, 차량이라는 한정된 공간에 설치되는 배터리의 특성상 많아지는 배터리 셀을 냉각시키기 위한 공기 유로를 형성하는데 한계가 있을 뿐 아니라, 그 효율에도 한계점이 나타났다.
이러한 문제를 방지하기 위해, 근래에는, 수냉식 냉각장치가 많이 적용되고 있다.
종래 수냉식 냉각 장치의 경우, 수냉식 냉각장치는 나란하게 적층되는 다수개의 상기 전지셀들 사이에 각각 개재되어 밀착되는 상기 방열판의 테두리부에 상기 냉매 파이프가 일체형으로 형성됨으로써, 상기 방열판과 상기 냉매 파이프가 접촉되는 부분의 열전도도가 향상되어 상기 전지셀들의 냉각 효율이 높아지는 장점이 있다.
상기 수냉식 냉각수 채널의 경우, 금속 재질인 전지셀의 케이스와 접착성이 우수해야 하며, 전기차 배터리 셀에 의해 발생되는 열과, 냉각수에 의한 내열성을 확보해야 하며, 냉각수 채널에 걸리는 압력에 대한 기밀 성능의 확보가 필요하다.
통상적인 냉각수 채널 소재의 경우, 내열성의 확보에 중점을 맞추면, 배터리 케이스와의 접착성이 떨어지는 문제가 발생하는 경우가 있고, 이러한 문제를 해결하기 위해 배터리 케이스와의 접착성을 개선하기 위해, 별도의 접착제 조성물을 사용하는 경우가 있다.
이에, 냉각수 채널 제조용 복합 소재로, 금속 소재와의 접착성이 우수하고, 내열성 및 냉각수 채널 내부에 형성되는 압력에 대한 기밀성이 우수한 냉각수 채널의 제조용 복합 소재의 개발이 필요하다.
KR 10-2018-0079974 A1
본 발명의 목적은 접착성 및 내열성이 향상된 냉각수 채널용 복합소재 및 이를 포함하는 배터리 케이스용 냉각수 채널을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 차량용 배터리 케이스에 적용할 수 있는 구조 강도에 필요한 기계적 물성이 우수하고, 금속 재질 대비 우수한 경량화 효과를 나타낼 수 있는 접착성 및 내열성이 향상된 냉각수 채널용 복합소재를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 전기차 배터리의 냉각수 채널로 제조 시, 우수한 내열성 및 내부의 형성되는 압력에 대한 기밀 성능이 우수한 접착성 및 내열성이 향상된 냉각수 채널용 복합소재 및 이를 포함하는 배터리 케이스용 냉각수 채널을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 접착성 및 내열성이 향상된 냉각수 채널용 복합소재으로, 하기 화학식 1로 표시되는 비닐에스테르 수지(Vinyl ester resin); 폴리스티렌, 포화폴리에스터 및 이들의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 저수축제; 보강유리섬유; 및 공정 첨가제를 포함할 수 있다:
[화학식 1]
여기서,
n은 1 내지 100의 정수이다.
상기 유리섬유는 길이가 1 내지 4cm이며, 4,300tex 내지 5,300tex일 수 있다.
상기 공정 첨가제는 배합성분의 상분리 방지 및 섬유와의 젖음성을 향상하기 위해 포함될 수 있다.
상기 폴리스티렌 저수축제는 폴리스티렌 및 스타이렌 모노머를 포함할 수 있다.
상기 포화폴리에스터 저수축제는 폴리에스터 및 스타이렌 모노머를 포함할 수 있다.
상기 복합 소재는 상기 화학식 1로 표시되는 비닐에스테르 수지(Vinyl ester resin) 30 내지 35 중량%; 폴리스티렌, 포화폴리에스터 및 이들의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 저수축제 9 내지 18 중량%; 보강유리섬유 45 내지 60 중량; 및 공정 첨가제 1 내지 2 중량%를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 케이스용 냉각수 채널은 상기 냉각수 채널용 복합 소재를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전기차 배터리팩은 상기 냉각수 채널용 복합 소재를 포함할 수 있다.
본 발명은 차량용 배터리 케이스에 적용할 수 있는 구조 강도에 필요한 기계적 물성이 우수하고, 금속 재질 대비 우수한 경량화 효과를 나타낼 수 있다.
또한, 전기차 배터리의 냉각수 채널로 제조 시, 우수한 내열성 및 내부의 형성되는 압력에 대한 기밀 성능이 우수하고, 배터리 케이스와의 접착성이 우수하다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
일반적으로 자동차는 원동기를 동력원으로 하여 주행하고 사람이나 화물을 운반하거나 각종 작업을 하는 기계를 말한다. 상기 자동차는 원동기의 종류에 따라 분류할 수 있다. 상기 자동차는 가솔린 기관을 원동기로 하는 가솔린 자동차와, 디젤 기관을 원동기로 하는 디젤 자동차와, 액화 석유가스를 연료로 하는 LPG차와, 가스 터빈을 원동기로 하는 가스 터빈 자동차와, 모터를 원동기로 하고 배터리에 충전된 전기를 사용하는 전기 자동차(EV, Electric Vehicle)로 분류할 수 있다.
가솔린, 디젤, LPG 등의 화석 연료를 사용하는 자동차의 경우, 배기 가스로 인한 환경오염과 석유 자원의 고갈을 일으켜 그 대안으로 전기를 동력으로 움직이는 전기차가 대두되고 있다.
전기차는 배터리로부터 전기를 공급받아 동력을 얻는 구동 모터를 이용함으로써, 가솔린이나 디젤 등의 화석연료를 이용하여 동력을 얻는 엔진에 비해 이산화탄소의 배출이 없으므로 친환경 자동차로 각광받고 있다. 최근 들어 치솟는 유가와 배기가스 규제 강화가 전기 자동차 개발의 속도를 빠르게 하고 있으며, 시장 규모도 급성장 중이다.
그러나, 전기차의 경우 고효율을 내기 위해서는 전체 중량이 가볍고 전체 크기가 보다 컴팩트해져야 하므로, 컴팩트화된 배터리의 내부를 효율적으로 냉각시킬 수 있는 방안이 요구된다.
전기차의 연료는 배터리인데, 이 배터리도 당연히 적정온도에서 최적의 효율을 발휘하며 엔진과 마찬가지로 너무 온도가 올라가면 제대로 에너지를 보내주지 못하게 된다.
또한 배터리에서 전기를 공급할 때도 발열이 있는데,　배터리의 열관리를 제대로 해주지 못하면 정해진 용량의 전기를 전부 다 사용하지 못할 수 있기 때문에 냉각을 해줘야 한다.
또한 뜨거운 여름에 지면에서 올라오는 열기와 태양열 등 외부환경에서 전달되는 열도 상당히　많기 때문에 엔진 이상으로 열관리를 잘해주어야 한다.
전기차 배터리 팩의 일 예시로, 상측에 다수의 배터리 셀이 결합된 배터리 모듈이 결합될 수 있고, 상기 배터리 모듈의 하부에 배터리 냉각을 위한 작동 유체가 유동할 수 있는 유로가 형성된 냉각수 채널이 형성될 수 있다.
배터리 팩은 전기차에 장착되는 배터리 시스템의 최종 형태로, 다수의 배터리 셀이 집합된 배터리 모듈, BMS(Battery Management System), 냉각 시스템 등 각종 제어 및 보호 시스템을 장착하여 완성된다.
이 중 배터리 모듈은 다수의 베터리 셀을 일정한 개수로 묶어 프레임에 넣은 배터리 조립체이다.
상기 배터리 셀은 전기 에너지를 충전, 방전해 사용할 수 있는 리튬이온 배터리의 기본 단위로, 양극, 음극, 분리막, 전해액을 사각형의 알루미늄 케이스에 넣어 만든 것이다.
전기차의 배터리팩은, 배터리 셀을 일정한 개수로 묶어 금속 프레임에 넣은 베터리 모듈이 장착된 것으로, 앞서 설명한 바와 같이, 배터리 모듈에 의해 배터리가 장착되기 때문에 일정한 온도로 유지시켜주는 것이 중요한 문제이다.
즉, 전기차의 운행 시, 배터리 모듈의 온도가 올라가면 이를 낮춰 배터리의 효율을 높여줘야 하며, 겨울철 운행 시에는 배터리가 낮은 온도 상에서 작동 시 효율이 떨어지는 문제를 방지하기 위해, 가열시켜 배터리의 효율을 높여줘야 한다.
이러한 온도 조절을 위해, 배터리 팩에는 냉각 장치가 구비되고, 이때 중요한 구성으로 냉각수 채널이 형성된다.
앞서 일 예시로 기재한 배터리 팩은 상부에 배터리 모듈이 결합되고 하단에 복수의 유로가 형성된 냉각수 채널에 관한 것으로, 상기 유로 형상의 냉각수 채널은 배터리 모듈의 온도에 따라 온도를 낮추기 위한 용매가 흐르기도 하며, 반대로 온도를 높이기 위한 용매가 흐르기도 한다.
이러한 배터리 팩 내 냉각수 채널은 금속 재질의 배터리 모듈과 접착되어, 가열된 배터리 모듈의 냉각 등의 역할을 수행한다.
따라서, 전기차의 배터리 팩 내 포함되는 냉각수 채널은 배터리 모듈과의 접착성, 내열성이 우수해야 하며, 채널 내부를 흐르는 용매의 온도 변화에 따라 냉각수 채널 내부에 걸리는 고압 조건 하에서도 기밀성이 유지되어야 하며, 배터리 팩내 구조 강도에 필요한 기계적 물성의 확보가 필요하다.
냉각수 채널의 제조를 위해 금속 재질을 사용하는 경우, 내열성, 기밀성 및 기계적 물성의 확보가 용이한 측면이 있으나, 배터리 모듈과의 접착을 위해 별도의 접착제를 사용해야 하는 점과 최근 자동차의 경량화 추세에 맞지 않는다는 문제가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 접착성 및 내열성이 향상된 냉각수 채널용 복합소재는 하기 화학식 1로 표시되는 비닐에스테르 수지(Vinyl ester resin); 폴리스티렌, 포화폴리에스터 및 이들의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 저수축제; 보강유리섬유; 및 공정 첨가제를 포함할 수 있다:
[화학식 1]
여기서,
n은 1 내지 100의 정수이다.
상기 비닐에스테르 수지는 열경화성 수지로, 상기 열경화성 수지(熱硬化性樹脂, thermosetting resin)는 열과 압력을 가하여 성형을 하고 나면, 다시 열을 가해도 형태가 변하지 않는 수지이다.
통상적으로 열경화성 수지는 내열성, 내약품성, 기계적 물성 등이 좋으며, 보강재 등을 넣어 강인한 성형물을 만들 수 있고, 보강 섬유와 조합하여, 섬유강화플라스틱을 제조하는 데에도 사용될 수 있다.
본 발명에서는 이러한 열경화성 수지의 성질을 최대한 활용하되, 접착 성능과 내열성능, 단열성능, 기계적 성능 등을 확보하기 위해 적절한 성분과 배합으로 혼합물을 제조하였다.
이때 상기 열경화성 조성물의 수지는 보다 높은 기계적 강도와 접착력을 확보하기 위해 기존에 일반적으로 사용하는 열경화성 수지인 불포화 폴리에스테르 수지를 대체하여, 비닐에스테르 수지를 사용하는 것을 주요 특징으로 한다.
상기 비닐에스테르 수지는 본 발명의 복합 소재의 주요 성분으로, 혼합물 내에서 적절한 성능을 보여 접착력과 내열성을 확보하고 기계적 강도를 확보하는 역할을 한다.
상기 보강유리섬유는 보강재로 포함되는 것으로, 길이가 1 내지 4cm이며, 바람직하게는 1inch(2.54cm)인 E-Glass 유리 섬유일 수 있다.
또한, 상기 유리섬유는 섬유의 굵기를 표시하는 단위인 텍스(tex)가 4,300tex 내지 5,300tex이며, 바람직하게는 4800tex일 수 있다. 상기 텍스는 섬유 1㎞의 길이를 무게(g)로 표시하는 것이다.
상기 유리섬유(琉璃纖維, glass fiber)는 용융한 유리를 가는 필라멘트 모양으로, 끊어지지 않은 긴 광물섬유를 말하는 것으로, 철근콘크리트에서 철근의 역할처럼 열경화성 수지 혼합물의 기계적 성질을 강화하는데 사용된다.
상기 유리 섬유는 복합 소재 내 보강재로써, 구조 및 충격 강도를 확보하기 위해 포함될 수 있다.
즉, 열경화성 수지만으로 구성되는 경우, 충분한 기계적인 물성을 나타내기 어려워, 외부의 충격에 의해 쉽게 깨지는 문제가 발생할 수 있다. 이러한 문제를 방지하기 위해, 본 발명에서는 보강재로 유리 섬유를 포함시켜, 열경화성 수지가 가지는 문제를 해결하여, 배터리 팩 내 냉각수 채널 형성용 복합 소재로 활용될 수 있도록 한다.
또한, 상기 한정한 바와 같이 길이 및 텍스 범위를 충족하는 경우, 보강재로 우수한 기계적 물성을 나타낼 수 있다.
상기 복합소재는 폴리스티렌, 포화폴리에스터 및 이들의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 저수축제를 포함할 수 있다.
구체적으로, 저수축제는 성형수축율을 보정해서 제품의 구조 안정성 및 충격강도 등 기계적 물성을 향상시키기 위해 포함되는 것으로, 성형 수축을 방지하여, 최종 제품의 구조적 안정성을 높이고, 충격 강도와 같은 물리적 특성을 향상시키기 위해 포함될 수 있다.
상기 저수축제는 폴리스티렌 저수축제로 폴리스티렌 및 스타이렌 모노머를 포함할 수 있고, 상기 폴리스티렌 저수축제는 폴리스티렌 및 스타이렌 모노머를 3:2 내지 10:9의 중량비로 포함하며, 4:3 내지 9:8의 중량비로 포함하며, 5:4 내지 8:7의 중량비로 포함할 수 있다.
상기 본 발명의 저수축제는 폴리스티렌 저수축제 및 포화폴리에스터 저수축제를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 포화폴리에스터 저수축제는 비닐에스터와 친화성이 우수하도록 분자 내 에스터기를 포함하는 것을 특징으로 하여, 표면의 평활도를 향상시킬 수 있고, 최종 제품의 물리적 특성을 향상시킬 수 있다.
상기 저수축제는 비닐에스터와 혼합하여 사용 시, 불안정한 compatibility 및 경화하는 동안 상분리가 일어날 수 있고, 이러한 문제를 방지하기 위해, 후술하는 바와 같이 본 발명의 범위 내로 혼합하여 사용하는 것이 필요하다.
상기 공정 첨가제는 배합성분의 상분리 방지 및 섬유와의 젖음성을 향상하기 위해 포함될 수 있다.
구체적으로, 상기 공정 첨가제는 Disperbyk-190(BYK-Chemie USA 사) 또는 2-methoxy-1-methylethyl acetate 등을 포함할 수 있다.
상기 공정 첨가제는 앞서 예시한 첨가제 이외에 상기 분산성 및 흐름성을 향상시키는 첨가제 및 성형 공정 상 흐름성을 향상시키기 위한 첨가제 등을 추가로 포함할 수 있다. 본 발명의 복합소재를 제조하기 위해, 필요로 하는 첨가제는 상기 예시에 국한되지 않고 제한 없이 모두 사용 가능하다.
상기 복합 소재는 상기 화학식 1로 표시되는 비닐에스테르 수지(Vinyl ester resin) 30 내지 33 중량%; 폴리스티렌, 포화폴리에스터 및 이들의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 저수축제 9 내지 15 중량%; 보강유리섬유 50 내지 60 중량; 및 공정 첨가제 1 내지 2 중량%를 포함할 수 있다.
상기 보강유리섬유는 50중량% 미만으로 첨가하게 되면, 충분한 구조 및 충격강도를 확보하기 어려워지고, 60중량%를 초과하게 되면, 성형공정에서 흐름성을 저하해서 부위별 불균일한 품질의 제품이 제조될 수 있으므로 상기 범위로 한정함이 바람직하다.
상기 비닐에스테르 수지은 30 중량% 내지 33 중량%의 범위로 사용함에 따라, 접착성, 내열성, 단열 효과 및 우수한 기계적 물성을 나타낼 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 비닐에스테르 수지는 보다 높은 기계적 강도와 접착력을 확보하기 위해 기존에 일반적으로 사용하는 열경화성 수지인 불포화 폴리에스테르 수지를 사용하지 않고 비닐에스테르 수지를 사용하며, 복합 소재 전체 중량 대비하여, 비닐 에스테르 수지는 30 내지 33 중량%로 포함하고, 성형 수축율을 보정하고, 기계적물성을 보완하기 위해 특별히 고안된 저수축제를 9 내지 15 중량%로 포함하며, 배합성분의 상분리 방지 및 섬유와의 젖음성을 향상시키기 위해 공정 첨가제를 1 내지 2 중량%로 포함하며, 유리섬유를 50 내지 60 중량%로 포함할 수 있다.
구체적으로 상기 비닐에스테르 수지를 30 중량% 미만으로 첨가하게 되면 성형품의 접착성능과 내열 성능 및 강성 등 제품의 기계적 강도가 낮아지며, 33 중량% 초과하여 첨가하게 되면, 성형할 때, 성형품의 성형 크랙 발생 및 수축에 의한 휨 발생 등의 확률이 높아지며, 원료간의 상 분리 현상의 발생으로, 균일성이 떨어져 부위별 불균일한 물성을 나타낼 수 있다.
상기 저수축제는 9 중량% 미만으로 첨가되면, 성형 수축을 방지하는 기능이 떨어져서 제품의 구조안정성이 떨어지고, 충격강도 등 기계적 물성이 떨어지며, 15 중량%를 초과하여 첨가되면, 제품 표면에 얼룩, 미세 구멍, 흐름자국 등 불량 발생이 많아지고 성형 수축이 과도하게 방지되어 성형시 금형에 밀착되어 탈형할때, 크랙이 발생할 확율이 높아지므로 상기 범위로 한정함이 바람직하다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 케이스용 냉각수 채널은 상기 냉각수 채널용 복합 소재를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 상기 냉각수 채널용 복합 소재를 성형하여 용매가 흐를 수 있는 유로 형상의 냉각수 채널로 제조될 수 있다.
또한 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전기차 배터리팩은, 상기 냉각수 채널을 포함하며, 다수의 배터리 모듈을 포함하고 있어, 배터리 모듈의 온도 제어에 우수한 효과를 나타낼 수 있다.
제조예 1
냉각수 채널용 복합 소재의 제조
하기 화학식 1로 표시되는 비닐에스테르 수지, 폴리스티렌 및 스타이렌 모노머를 포함하는 폴리스티렌 저수축제, 폴리에스터 및 스타이렌 모노머를 포함하는 포화폴리에스터 저수축제, 보강유리섬유 및 공정 첨가제인 Disperbyk-190을 혼합하여 복합 소재를 제조하였다:
[화학식 1]
여기서,
n은 1 내지 100의 정수이다.
상기 보강유리섬유는 길이가 1inch이고, 4,800tex인 E-Glass 유리 섬유이고, 폴리스티렌 저수축제는 폴리스티렌 30 내지 40중량% 및 스타이렌 모노머 60 내지 70 중량%를 포함하며, 포화폴리에스터 저수축제는 폴리에스터 40 내지 50 중량% 및 스타이렌 모노머 50 내지 60 중량%로 포함할 수 있다.
상기 복합소재를 제조하기 위한 함량 범위는 하기 표 1과 같다.
구분 단위 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 비교예 5
배합 비닐에스터 wt% 30 30 33 30 25 40 15 -
불포화폴리에스터 wt% - - - - - - 15 30
폴리스티렌 wt% 5 7 8 14 10 2 5 5
포화폴리에스터 wt% 4 6 7 5 8 1 4 4
공정첨가제 wt% 1 2 2 1 2 2 1 1
섬유함량 wt% 60 55 50 50 55 55 60 60
(단위 중량%)
제조예 2
냉각수 채널의 제조
상기 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1 내지 5에서 제조된 복합 소재를 성형하여 냉각수 채널로 제조하였다.
실험예
냉각수 채널의 물성 및 접착력에 대한 실험
상기 냉각수 채널에 대해 접착강도, 인장강도, 인장 탄성율, 굴곡강도, 굴곡 탄성율 및 충격 강도를 측정하였다.
평가 결과는 하기 표 2와 같다.
구분 단위 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 비교예 5 규격
평가 [접착]강도 MPa 2.5 2.5 2.6 1.8 1.6 2.0 1.3 1.2 ISO 14272
[인장]강도 MPa 203 200 195 140 125 130 145 128 ASTM D638
[인장]탄성률 GPa 15.9 15.5 15.2 11.2 11.8 12.0 12.2 11.9
[굴곡]강도 MPa 343 335 330 200 150 160 165 150 ASTM D790
[굴곡]탄성률 GPa 14.8 14.0 13.5 12.2 10.7 11.3 10.7 10.1
[충격]강도 kJ/㎡ 100 98 96 70 75 80 70 65 ASTM D256
상기 실험 결과에 의하면, 실시예 1 내지 3은 비교예들에 비해 접착 강도가 크고, 인장 강도, 인장 탄성률, 굴곡 강도, 굴곡 탄성률 및 충격 강도에서 모두 큰 차이를 나타냄을 확인하였다.
특히 종래의 복합 소재와 같이, 불포화폴리에스터를 포함한 비교예 4 및 5는 실시예들과 비교하여 큰 차이를 나타냄을 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (9)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 비닐에스테르 수지(Vinyl ester resin);
    폴리스티렌, 포화폴리에스터 및 이들의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 저수축제;
    보강유리섬유; 및
    공정 첨가제를 포함하는
    접착성 및 내열성이 향상된 냉각수 채널용 복합소재:
    [화학식 1]

    여기서,
    n은 1 내지 100의 정수이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유리섬유는 길이가 1 내지 4cm인
    접착성 및 내열성이 향상된 냉각수 채널용 복합소재.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유리섬유는 4,300tex 내지 5,300tex인
    접착성 및 내열성이 향상된 냉각수 채널용 복합소재.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 공정 첨가제는 배합성분의 상분리 방지 및 섬유와의 젖음성을 향상하기 위해 포함되는
    접착성 및 내열성이 향상된 냉각수 채널용 복합소재.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 폴리스티렌 저수축제는 폴리스티렌 및 스타이렌 모노머를 포함하는
    접착성 및 내열성이 향상된 냉각수 채널용 복합소재.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 포화폴리에스터 저수축제는 폴리에스터 및 스타이렌 모노머를 포함하는
    접착성 및 내열성이 향상된 냉각수 채널용 복합소재.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복합 소재는 상기 화학식 1로 표시되는 비닐에스테르 수지(Vinyl ester resin) 30 내지 33 중량%; 폴리스티렌, 포화폴리에스터 및 이들의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 저수축제 9 내지 15 중량%; 보강유리섬유 50 내지 60 중량; 및 공정 첨가제 1 내지 2 중량%를 포함하는
    접착성 및 내열성이 향상된 냉각수 채널용 복합소재.
  8. 제1항에 따른 냉각수 채널용 복합 소재를 포함하는
    배터리 케이스용 냉각수 채널.
  9. 제8항에 따른 냉각수 채널을 포함하는
    전기차 배터리팩.
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