KR900006332B1 - 랜덤-섬유 강화 열경화성 중합체 복합재료의 제조방법 - Google Patents

랜덤-섬유 강화 열경화성 중합체 복합재료의 제조방법 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

랜덤-섬유 강화 열경화성 중합체 복합재료의 제조방법
본 발명은 습식-매적법(wet-laid aqueous technique)에 의해 랜덤-섬유 강화 열경화성 중합체 복합재료를 제조하는 방법에 관한 것이다.
통상, 그러한 섬유 강화 열경화성 중합체 복합재료는 핸드 레이-업법(hand lay-up method)으로 제조되어 왔는데, 이 방법은 보강 섬유를 수지에 침적(saturate)시켜 예비-함침된 매트를 형성시킨 후 이 매트를 목적하는 형태로 성형하고, 승온 및 승압에서 처리하여 열경화성 중합체를 경화시킴으로써 조밀한 섬유강화 복합 제품을 형성시킨다.
그러나, 더욱 효율적인 방법으로 그러한 섬유강화 복합 제품을 형성시키는 것이 요구되었다. 이에 대한 해결책은 미합중국 특허 제4,426,470호 및 제4,431,696호, 영국 특허 제1,263,812호 ; 프랑스 공화국 특허공보 제2,507,123호 및 유럽 특허 공보 제0,039,292-Al호 등에 기재된 것과 같은 습식-매적법을 사용하는 것이다. 이러한 습식-매적법에서는 열가소성 중합체를 사용하여 섬유강화 매트를 제조한 다음, 성형하여 복합제품을 제조할 수 있다.
본 발명의 방법은 쉬이트 및 기타 유용한 제품으로 성형, 제조할 수 있는 랜덤-섬유 강화 열경화성 중합체 복합재료를 제조하는 것이다.
특히, 본 발명은 (a) (i) 고형 열경화성 중합체 ; (ii) 고형 열경화성 중합체 및 잠재성 경화제(latent curing agent), 및 (iii) 고형 열경화성 중합체의 수성 분산액으로부터 선택된 열경화성 중합체 조성물, 강화 섬유 및 결합제로 이루어지는 수성 슬러리를 제조하고, (b) 슬러리중의 고형물을, 상기 결합제의 전하에 반대되는 전하를 갖는 중합체성 응집제를 사용하여 탈안정화시키고, 수성 슬러리를 탈수시키며,(c) 고형물을 매트형태로 수집하고, (d) 매트를, 상기 열경화성 중합체가 열성형 가능상태(heat formable state)를 유지하도록 하는 조건하에서 건조시키며, (e) (a)의 (i) 및 (iii)으로부터 제조된 매트를 액상 공반응물(liquid coreactant)에 침적시키고, (f) 상기 매트를, 상기 중합체를 경화시키기에 충분한 승온 및 승압에서 처리하여, 이 매트를 랜덤-섬유 강화 열경화성 중합체 복합 재료로 형성시키는 단계로 이루어지는, 랜덤-섬유 강화 열경화성 중합체 복합재료의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 특징중의 하나는, 열경화성 중합체가, 이 열경화성 중합체 조성물중에 잠재성 경화제를 사용함으로써, 예정된 형태로 성형[즉, 단계(f)]하기전에, 열성형성을 유지하도록 만드는 것이다.
또 다른 방법에서는, 열경화성 중합체 매트가, 예정된 형태로 성형하는 단계, 즉 단계(f)전에 열 성형성을 유지하도록 만들고, 이어서 액상 공반응물에 침적시키는 단계, 즉 단계(e)를 행하여 열경화성 중합체를 경화시킨다.
본 발명은 또한 열경화성 중합체를 부분 경화시킨 다음, 매트를 성형하고 유용한 제품으로 완전히 경화시키는 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 방법에서는, 강화 섬유 및 비경화 열경화성 중합체를 함유하는 매트를 조밀한 복합재료로 압축시키므로 강화섬유는 변형을 받는다. 이어서 복합 재료를, 열경화성 중합체를 교차 결합시키기 전에, 점차적으로 가열하여 복합 재료내의 로프팅 효과(lofting effect) 및 중합체의 부분 경화를 야기시킨다. 즉, 중합체가 연화됨에 따라, 강화섬유(굴곡 응력하에서)는 이완되고 경직되어 미경화 중합체를 팽창시키기 때문에, 복합 재료는 조밀성이 감소되고 용적이 증가될 것이다. 이어서, 부분 경화 로프트된 복합재료를 연속가열에 의해 완전히 경화시킬 수 있다.
본 발명의 방법중 한가지 양태는, 매트를 건조시키고 열성형시킬때까지 중합체를 경화시키지 않는 잠재성경화제와 함께 열경화성 중합체를 사용(단계(a) ii) 하는 것으로서 특징지을 수 있다. 본 발명 방법의 다른 양태에서는 본 발명의 방법은 건조된 매트를 액상 또는 가스상 촉매 또는 공반응물에 침적[즉, 단계(e)]시킨 후 열경화시키는 것이 특징이다. 예를들면, 액상 공반응물은 촉매를 함유하는 스티렌과 같은 비닐 중합가능단량체일 수 있다. 가스상 촉매의 예는 매트의 중합체성 부분을 경화시키는 암모니아일 수 있다.
더욱 상세히 설명하면, 본 발명의 방법에서, 묽은 수성 슬러리를, 수성 매질, 열경화성 중합체, 강화 섬유, 결합제, 응집제, 및 기타 임의성분(예를들면, 중합체성 페이스트 또는 섬유, 착색제, 산화방지제, 충진재 등)으로 이루어지도록 제조한다. 통상, 강화 섬유를 수성 매질중에 분산시킨 후, 결합제를 가한다. 이 슬러리에, 보통 분말 형태 또는 수성 분산액 형태의 고형 열경화성 중합체를 가하고 균일하게 분산시킨다. 이어서 생성된 혼합물을 중합체성 응집제를 사용하여 응집시키고 탈안정화시킨다. 응집된 슬러리를 탈수시킨 후, 고형물을 쉬이트 금형 또는 다른 연속 습식-매적 장치와 같은 습식-매적 장치의 스크린상에 수집한다. 습윤매트를, 열경화성 중합체가 열성형성을 유지하고, 따라서 완전히 경화되지는 않도록하는 조건하에서, 건조시킨다. 매트의 건조는 주위온도, 승온의 오븐, 진공 챔버, 또는 이들을 조합하여 수행할 수 있다. 적절한 방법은 미합중국 특허 제4,426,470호에 기술되어 있다. 건조된 매트는, 매트를 건조기로부터 직접 닙롤로 통과시킴으로써, 부분적으로 압축시킬 수 있다. 다른 방법으로, 건조된 매트를 목적하는 형태를 갖는 제품으로 성형시키고 경화시킬 수 있다. 열경화성 중합체의 경화는 열에너지, 조사, 또는 화학적 촉진제의 적용에 의해 촉진시킬 수 있다.
단계(a)의 (ii)의 방법에서, 매트의 중합체 부분은 열경화성 중합체와 경화제로 이루어지는데, 이 두 성분은 제조과정중에 가열되고 용융될때까지 밀접하게 혼합되지 않는다.
상술한 단계(e)의 침적 방법에서는, 매트를 공반응물로 침적시키기전 또는 후에 목적하는 형태로 성형시킨 후 경화시킬 수 있다. 다른 방법으로, 매트를 공반응물에 침적시키는 동시에 성형, 정화시킬 수 있다. 경우에 따라, 매트를 공반응물에 침적시키기전에 압축시키고 조밀화시킬 수 있는데, 단, 조밀화된 매트가공반응물을 흡수하거나 흡착하기에 충분한 다공성을 유지시킬 수 있어야 한다.
본 발명의 습식-매적법은, 본 발명의 목적에 따라 주위온도에서 고형중합체인 열경화성 중합체를 필요로 하며, 이는 경화제, 촉진제 또는 공반응물 첨가시 및 열 적용시 열경화성 고체로의 중합체의 경화를 촉진시킨다.
단계(e)의 침적법은 에폭시 중합체와 액상 경화제와의 반응물 같은 축합 반응물을 사용할 수 있다.
사용할 수 있는 대표적인 열경화성 중합체는 에폭사이드, 비닐화 에폭사이드, 비닐에스테르, 페놀류, 폴리에스테르 및 페놀 포름알데히드이다. 바람직한 열경화성 중합체는 에폭시, 비닐에스테르, 또는 페놀성 수지이다. 더욱 바람직한 것은 비스페놀-A계 에폭시수지, 에폭시 노볼락 수지 및 페놀 포름알데히드계 수지의 디글리시딜 에테르이다. 기타 적합한 에폭시 수지는 문헌[Lee and Neville, Handbook of Epoxy Resins, chapter 2, McGraw Hil1, New York(1967) ]에 기술되어 있다.
1단계 또는 자체-경화 열경화성 중합체는 페놀성 수지와 과량(110%이상)의 포름알데히드를 염기성 촉매(예를들면, 수산화 암모늄 또는 수산화나트륨) 존재하에 축합시켜 제조하는데, 이를 가열하면 열경화성 중합체가 제조된다.
2단계 열경화성 중합체는 페놀성 수지와 불충분한 양(84%미만)의 포름알데히드를 산 촉매 존재하에 축합시켜 제조한다. 이 페놀성 수지를 교차 결합 열경화성 수지로 경화시키기 위해, 헥사메틸렌 테트라민과 같은 경화제를 사용한다.
본 발명의 열경화성 중합체와 함께 사용할 수 있는 경화제는, 습식-매적 복합매트를 초기제조하고, 탈수하여 건조시키는 동안 열경화성 중합체를 부분 경화시킬 수 있는 것중에서 선택한다. 그러한 경화제는, 복합매트를 목적하는 제품으로 최종 성형하는 동안 더욱 활성화되는 잠재성 경화제로 칭한다.
통상 잠재성 경화제는 주위온도이상에서 활성화될 것이다. 복합매트를 주위온도에서 건조시킬 경우, 잠재성 경화제는 주위온도이상 100℃미만의 온도에서 활성화되는 것으로 선택할 수 있다. 잠재성 경화제는100℃이상의 온도에서 활성화되는 것이 바람직하다. 본 발명의 열경화성 복합 재료를 제조하는데 적합한 경화제의 예는 벤조일 퍼옥사이드(유리 래디칼 개시제), 지방족 및 방향족 아민 또는 폴리아민류, 폴리티올류, 페놀류, 무수물류, 디아미노 디페닐 설폰(DADS), 메틸렌디아닐린, 및 버스아마이드(Versamide
Figure kpo00001
,General Mills Chemical Inc.의 상표명)가 있다. 페놀 포름알데히드계 수지가 사용되는 경우, 바람직한 경화제는 헥사메틸렌 메틸렌테트라민, 우레아 포름알데히드, 멜라민 포름알데히드 또는 폴리아민이다.
경화제 및 그 효과는 문헌[Handbook of Epoxy Resin(상기 참조), 및 Chemical Reactions of Polymers,Interscience Publishers, New York, pages 912-926(1967) ]에 자세히 기술되어 있다.
상기 언급한 경화제외에, 열경화성 중합체의 신속한 경화를 위해 통상 사용되는 촉진제를 사용할 수 있다. 본 발명에서 그러한 촉진제의 사용이 열경화성 복합재료의 조기 경화를 야기시키지 않아야 한다.
본 발명의 방법에서 사용되는 강화 섬유는 유리섬유, 탄소섬유, 금속 섬유, 금속코팅된 유리 또는 탄소섬유와 같은 유기 및 무기섬유, 및 방향족 폴리아마이드, 셀룰로오즈 또는 폴리올레핀으로부터 제조된 섬유와 같은 중합체성 섬유가 모두 포함된다. 상기 언급한 어떠한 섬유의 혼방 섬유도 사용할 수 있다. 유리 섬유는 평균 길이가 1/8 내지 1인치(3.2 내지 25.4mm)인 절단 유리 섬유 및/또는 평균 길이가 1/32 내지 1/8인치(0.79 내지 3.2mm)인 분쇄 유리 섬유와 같은 것을 사용하는 것이 바람직하다. 섬유의 종횡비(직경에 대한 길이의 비)는 40이상인 것이 바람직하다. 더욱 바람직한 것은 섬유의 길이가 3 내지 16mm이고, 직경이 13 내지 25마이크로미터인 유리섬유이다. 강화 섬유는 통상 건조중량을 기준하여 섬유 강화 복합재료의 고형물 총중량의 10 내치 80중량%를 차지한다.
결합제 성분은 성분들을 서로 결합 또는 접착시키는 것을 보조하기 위해 수성슬러리에 가하는데, 이로써 이 각 성분들은 슬러리중에 현탁되어 탈안정화되고 수집될 수 있다. 습식-매적시스템에서 대표적인 결합제는 전분, 합성 중합체 및 천연 중합체가 포함된다. 통상, 중합체성 결합제는 슬러리중 고형물의 탈안정화를 보조하기 위해 이온성 전하를 띤다. 어떠한 경우에 결합제는 열경화성 중합체와 공-반응할 수 있다. 이온성 전하를 갖는 적절한 중합체성 결합제는, 콜로이드를 안정화시키기에는 충분하나 중합체를 수용성화하기에는 불충분한 양으로 음이온성 또는 양이온성 구속 전하를 갖는 거의 수불용성인 유기 중합체의 수성 콜로이드성 분산액인 라텍스 결합제이다. 그러한 구속전하의 양은 통상 중합체 고형물 그램당 0.04 내지 0.60밀리당량(meq/g)일 것이다. 이온성 그룹 또는 전하에 관하여 "중합체에 구속"이라는 용어는 탈이온수에 대하여 라텍스를 투석시켜 중합체로부터 탈흡수되지 않는 이온성 그룹 또는 전하를 말한다.
"유용한"전하라는 용어는 완전 이온화되는 경우 이온성 그룹이 중합체에 제공하는 전하의 양을 의미한다. 또다른 양태에서, 결합제는 pH-비의존성 그룹을 함유할 수 있다. 이온성 그룹에 적용되는 "pH-비의존성 그룹"이란 용어는 광범위한 pH범위(예를들면, pH:2 내지 12)에 걸쳐 대부분 이온화 형태로 존재하는 그룹을 의미한다. 그러한 그룹의 대표적에는 설포늄, 설폭소늄, 이소티오우로늄, 피리디늄, 4급 암모늄그룹, 설페이트 및 설포네이트 그룹이 있다.
결합제의 필수성분인 수불용성 유기 중합체는 천연 또는 합성 중합체일 수 있고, 2이상의 에틸렌계 불포화 단량체의 공중합체 또는 단일 중합체일 수 있거나 그러한 단일중합체 또는 공중합체로부터 유도될 수 있는 주쇄를 갖는다. 대표적인 유기 중합체 결합제는 천연 또는 합성 고무(예를 들면, 스티렌/부타디엔, 이소프렌 부틸 및 다른 불포화단량체의 고무상 중합체)이다. 그러한 중합체성 결합제는 실온 또는 그 이하에서 필름을 형성하는 중합체인 것이 바람직하나, 특별한 경우에 습식-매적 매트 성형법의 온도에서 필름을 형성하는 중합체를 사용할 수도 있다. 가소제를 사용하여 필름을 형성할 수 있는 중합체성 결합제가 사용될 수도 있다. 라텍스 형태로 용이하게 사용할 수 있는 중합체성 결합제가 바람직하며, 특히 하나이상의 에틸렌계 불포화 단량체를 에멀젼 중합시켜 제조된 소수성 중합체가 바람직하다. 라텍스형태로 사용될 경우, 그러한 중합체성 결합제의 입자 크기는 전자현미경으로 측정하여 500Å 내지 5000Å, 바람직하게는 800 내지 3000Å이다.
본 발명에서 사용할 수 있는 라텍스 중에는 1977년 11월 1일에 공고된 깁스등의 미합중국 특허 제4,056,501호에 기술된 것도 포함된다. 이러한 라텍스 결합제는 화학적으로 구속된 pH-비의존성 양이온성 그룹을 갖는 박층의 공중합체로 캡슐화된 수불용성, 비이온성 유기 중합체 코어(core)로 구성되는 양이온성 구조입자 라텍스이며, 여기에서 구속된 양이온성 전하는 입자의 외표면 또는 외표면 근처에 존재한다. 사용할수 있는 음이온성 라텍스는 당해분야에 공지되어 있으며, 에멀젼 중합에 의해 제조되는 카복실화 스티렌-부타디엔 라텍스 및 아크릴성 라텍스와 같은 생성물을 포함한다. 결합제는 통상 고형물 건조 중량을 기준하여 복합재료 충중량의 1 내지 10중량%의 양으로 사용한다.
바람직한 라텍스는, 필름으로 성형되어 건조시키는 경우, 비교적 낮은 수흡착율 및 비교적 높은 습윤 인장 강도를 갖는 것이다. 이들 바람직한 라텍스는 ASTM D-570-63에 의해 측정한 24시간 수 흡수치가 약 20%미만, 바람직하게는 약 16%미만, 가장 바람직하게는 약 14%미만이다.
수성 슬러리를, 열경화성 중합체, 강화섬유, 결합제 및 기타 분산된 성분을 수성 분산액 또는 슬러리로부터 수집하기 위해, 응집시킨다. 통상, 결합제의 전하에 반대되는 중합체성 응집제를 사용한다. 그러나 수성상을 탈안정화시키는 장치를 사용할 수도 있다. 적합한 응집제의 예로는 양이온 계에 대한 부분적 가수분해된 폴리아크릴아마이드와 음이온계에 대한 개질된 양이온성 폴리아크릴아마이드 및 디알릴디에틸암모늄 클로라이드가 포함된다.
또한, 본 발명의 슬러리는 복합 재료중의 고체의 총 건조 중량을 기준하여 33중량% 이하의 양으로 충진재를 함유할 수 있다. 그러한 충진재의 예는 실리카 화합물, CaCO3, MgO, Mg(OH)2, CaSiO3(규회석), 운모 및 이들의 혼합물을 들 수 있다. 경우에 따라, 복합 재료는 제조되는 제품의 특정 용도에 따라, 안료및 염료, UV안정제, 산호방지제, 발포제, 소포제, 살균제, 전자선 흡수제와 같은 첨가제를 10중량%이하로 함유할 수 있다.
특히, 경우에 따라 합성 중합체성 섬유 또는 폴리올레핀 페이스트 또는 펄프를 소량 첨가하면 열경화성복합재료의 습식-매적법에 유리하다는 것을 밝혀내었다. 예를들면, 프랑스 공화국 특허 제2507123-A호에 기술된 바와같은 폴리아라미드 펄프 첨가제를 사용하면 복합재료 매트의 접착특성이 향상된다. 기타 대표적 중합체섬유는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐클로라이드, 폴리에스테르 폴리스티렌 및 ABS(아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체)로 제조된 섬유이다. 바람직한 중합체 섬유는 하이몬트사(Himont Coporation)에서 펄팩스 E(Pulpex E
Figure kpo00002
)라는 상표로 시판하는 폴리에틸렌 섬유와 동사에서 펄팩스 P(pulpex P
Figure kpo00003
)라는 상표로 시판하는 폴리프로필렌 섬유이다. 통상, 중합체 섬유는 복합재료중 고형물 총 건조중량을 기준하여 1 내지 10중량%, 바람직하게는 3 내지 5중량 %의 양으로 존재한다.
경우에 따라, 슬러리의 수성부분은 수성 슬러리중에서의 고체 성분의 분산 및 안정화를 보조하기 위해 증점될 수 있다. 슬러리의 수성 부분에 첨가할 수 있는 증점제의 예로는 메틸셀롤로오즈, 카복시메틸셀룰로오즈, 아크릴아마이드의 중합체, 검 또는 점토가 있다. 그러한 증점제 그룹중의 하나는 켈코사(Kelco Company)에서 켈잔(Kelzan
Figure kpo00004
)이란 상표로 시판하는 크산탄검이다. 1센티포아즈(cp)이상의 점도를 갖는 증점된 수성 매질이 바람직하다(12rpm에서 브룩필드 LVDT로 측정). 더욱 바람직한 점도의 범위는 1.5 내지 10cp이다.
하기 실시예에서, 모든 중량은 특별한 언급이 없는한 복합재료 성분의 총중량을 기준으로한 건조 중량이며, 모든 압축 쉬이트는 두께가 2.54mm이고, 폭이 8.9cm이며, 길이는 15.24cm이다.
[실시예 I]
(a) 평균 길이가 6.3mm인 유리섬유 21.4g을 물 7ℓ중에 분산시키고, 54스티렌/45부타디엔/1푸마르산으로 이루어지는 라텍스고체 1.5g 및 에폭시당량이 500 내지 575인 에폭시수지 약 70부, 페놀수지 30부 및 메틸이미다졸 0.2%로 구성되는 에폭시수지 분말 50g을 가하여 랜덤-섬유/열경화성 중합체 복합매트를 제조한다. 슬러리를 0.5g의 응집제(Betz
Figure kpo00005
1260-고분자량 아크릴아마이드 공중합체 양이온성 응집제에 대한 베츠 래보러터리즈의 상표명)를 함유하는 묽은 양이온성 수용액으로 탈안정화한다. 탈안정화된 슬러리를 탈수하고, 고체를 쉬이트 금형에서 80-메쉬(177미크론)스크린상에 수집한다.
습윤 매트를 진공 오븐중에서 50°내지 55℃의 온도로 건조시킨다. 건조 매트를 금속 금형상에 위치시키고 200℃의 온도 및 500psi(3445kPa)의 압력에서 15분간 다이셋트를 가열하여 압축쉬이트로 성형한다. 압축쉬이트는 28.6%의 유리섬유를 함유한다. 물성을 측정하여 표에 나타냈다.
(b) 유리 섬유를 함유하지 않는 상기 열경화성 수지로부터 압축쉬이트를 제조한다. 이 쉬이트를 상기한 바와같이 성형한다. 이 비강화된 열경화성 수지 쉬이트와 본 발명의 랜덤-섬유/열경화성 수지 복합 쉬이트사이에는 상당한 특성의 차이가 있다. 미강화 쉬이트에 대한 물성은 표에 나타냈다.
[실시예 II]
2단계법을 사용하여 랜덤-섬유/열경화성 중합체 복합 쉬이트를 제조한다. 사용된 열경화성 중합체는 데라칸 수지(Derakane
Figure kpo00006
resin비닐 에스테르계 수지에 대한 더 다우 케미칼 캄파니의 상표명)이다.
제 1 단계로, 평균 길이가 1.6mm인 분쇄유리섬유 30g을 티오디에탄올/락트산 계면활성제로 양이온적으로 안정화된 수성 분산액의 형태인 데라칸 수지를 함유하는 물 7리터중에 분산시켜 수성 슬러리를 제조한다. 대략 50%의 물 및 50%의 데라칸 수지 고체로 이루어지는 데라칸 수성 분산액 30g을 슬러리에 가한다. 수성 슬러리를 25%의 고체를 함유하는 에틸렌/아크릴산의 공중합체(25중량%의 아크릴산을 함유하는 공중합체)의 음이온적으로 안정화된 수성 분산액 30g으로 탈안정화시킨다. 슬러리를 탈수하고, 고체를 매트의 형태로 수집하여, 105℃에서 2시간동안 건조한다. 매트의 건조중량은 42.6g이며, 매트의 총건조중량을 기준하여 유리섬유 함량은 65.6%이다.
제 2 단계로, 상기와 같이 제조된 매트 31.5g을 벤조일 퍼옥사이드 촉매 0.3g을 함유하는 액상 스티렌 단량체 30g으로 침적시킨다. 함침된 매트를 금속 다이셋트내에서, 200℃의 온도 및 500psi(3445kPa)의 압력으로 30분간 압축 복합 쉬이트로 성형시킨다. 압축 쉬이트의 물성을 측정하여 표에 나타내었다.
[실시예 III]
랜덤-섬유/열경화성 중합체 복합 쉬이트를 다음과 같이 제조한다. 켈잔 XC(kel zan
Figure kpo00007
XC켈코캄파니의 크산텐 검에 대한 상표명)(1g으로 증점된 물 28ι로 수성슬러리를 제조한다. 이 증점수에 평균 길이가 4.76mm인 유리 섬유 84g과 폴리에틸렌섬유 8.4g을 가한다. 이 분산액에 실시예 I에 기술된 조성물의 라텍스 결합제 14g과 에폭시 당량이 180이고, 동일한 당량의 에폭시 노볼락 수지 및 디아미노디페닐 설폰 경화제로 이루어지는 열경화성 중합체 173.6g을 가한다. 슬러리를 Betz
Figure kpo00008
1260 응집제 0.5g을 함유하는 묽은 양이온성 수용액으로 응집시켜, 슬러리를 탈수시키고, 고체를 매트의 형태로 수집한다. 매트를 110℃에서 1.75시간동안 건조한다. 매트를 110℃에서 15분간 예열시킨다. 매트를 175℃의 온도 및 2ton의 램 압력(ram pressure)에서 4분간, 이어서 7ton의 램압력에서 15분간 압축쉬이트로 성형한다. 쉬이트를 7ton의 램압력을 유지시키면서 15분간 냉각시킨다. 압축 쉬이트를 금형으로부터 회수하여, 평균 물성을 측정하여 표에 나타내었다.
[실시예 IV]
랜덤-섬유/열경화성 중합체 복합 매트를 다음과 같이 제조한다. 평균 길이가 4.76mm인 유리섬유 84g및 실시예 I의 라텍스 결합제 14g을 켈잔 XC 1g으로 증점된 물 28ℓ중에 분산시켜 수성 슬러리를 제조한다. 이 분산액에 에폭시 노볼락 수지(당량 180)와 디아미노디페닐 실폰 경화제의 1:1당 량 혼합물 182g을 가한다. 슬러리를 Betz
Figure kpo00009
1260응집제 0.5g을 함유하는 묽은 양이온성 수용액으로 탈안정화시킨다. 용액을 탈수하고, 고체를 매트 형태로 수집하여 110℃에서 1.75시간동안 건조한다.
매트의 샘플을, 매트를 110℃의 온도에서 15분간 예열하여 압축쉬이트를 형성하기위해 성형한다. 매트를 정압 금형(positive pressure mold)중에서 l75℃의 온도 및 2ton의 램압력에서 10분간 성형한 다음, 175℃의 온도 및 7ton의 램압력에서 15분간 성형한다. 이어서, 쉬이트를 7ton의 램압력을 유지시키면서 15분간 냉각한다, 압축 쉬이트를 금형으로부터 회수하여, 평균, 물성을 측정하여 표에 나타내었다.
[실시예 V]
랜덤-섬유/열경화성 중합체 복합쉬이트를 다음과 같이 제조한다. 켈잔 XC 1g으로 증점된 물 28ℓ에 평균 길이가 4.76mm인 유리섬유 84g 및 실시예 I에서와 같은 조성의 라텍스결합제 14g을 가하여 수성 슬러리를 제조한다. 이 분산액에 에폭시 노볼락 수지(당량 180) 182g과 비스-페놀성 경화제를 가한다. 이 슬러리를 Betz
Figure kpo00010
1260응집제 0.3g을 함유하는 묽은 양이온성 수용액으로 탈안정화시킨다. 용액을 탈수하고, 고체를 매트형태로 수집하여 110℃의 온도에서 2.25시간 건조시킨다.
매트의 샘플을 110℃에서 15분간 예열시킨 후, 175°의 온도 및 1ton의 램압력으로 정압 금형내에서 4.5분간 압축 쉬이트로 성형한 다음, 175℃의 온도 및 7ton의 램압력에서 15분간 성형시킨다. 이 쉬이트를 7ton의 램압력하에서 15분간 냉각시킨다. 압축 쉬이트의 물성을 측정하여 표에 나타내었다.
[실시예 VI]
랜덤-섬유/열경화성 중합체 복합 쉬이트를 다음과 같이 제조한다, 평균 길이가 4.76mm인 유리섬유 84g과 실시예 I의 조성을 갖는 라텍스결합제 14g을 켈잔 XC 1g으로 증점된 물 28ℓ에 가하여 수성 슬러리를 제조한다. 이 분산액에 듀레즈(Durez
Figure kpo00011
, 페놀/포름알데히드 수지에 대한 옥시덴탈 페트롤륨 캄파니의 상표명)로 이루어진 페놀성 열경화성 수지 182g을 가한다. 슬러리를 Betz
Figure kpo00012
1260응집제로 탈안정화시키고, 탈수하여, 고체를 매트로서 수집하고 실온에서 24시간동안 건조시킨다. 매트를 110℃의 온도에서 10분간 가열하여 부분 경화시킨다. 이 매트를 실시예 V와 동일한 조건하에서 압축쉬이트로 압축성형시킨다. 압축쉬이트의 물성을 측정하여 표에 나타내었다.
[표 1]
Figure kpo00013
*본 발명의 실시예가 아님

Claims (13)

  1. (a) (i) 고체 미립상 가교가능 열경화성 중합체 ; (ii) 고체 미립상 가교가능 열경화성 중합체 및 미립상 경화제 및 (iii) 고체 미립상 가교가능 열경화성 중합체의 수성 분산액으로부터 선택된 열경화성 중합체 조성물, 강화섬유 및 결합제를 포함하는 수성 슬러리를 제조하고 ; (b) 슬러리중의 고형물을, 상기 결합제의 전하에 반대되는 전하를 갖는 중합체성 응집제를 사용하여 탈안정화시키고, 수성 슬러리를 탈수시키며 ; (c) 고형물을 매트 형태로 수집하고 ; (d) 매트를, 상기 열경화성 중합체가 열성형 가능상태(heat formable state)를 유지하도록 하는 조건하에서 건조시키며, (e) (a)의 (i) 및 (ⅲ)으로부터 제조된 매트를 액상 공반응물에 침적시키고, (f) 상기 매트를, 상기 중합체 용융물의 가교를 개시시키기에 충분한 승온에서 처리하여, 이 매트를 복합 재료로 형성시키는 단계를 포함하는, 랜덤-섬유 강화 열경화성 중합체복합재료의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기한 강화섬유가 유리섬유, 세라믹섬유, 폴리아미드섬유, 탄소섬유, 금속섬유 및 금속 코팅된 유리섬유 또는 탄소섬유, 또는 이들의 혼방섬유로부터 선택되며, 이 강화섬유는 평균길이가 3.2mm 내지 25.4mm이고, 종횡비가 40이상인 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 강화섬유가 평균길이 3.2 내지 19mm의 유리섬유인 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 결합제가 입자 크기가 500Å 내지 5000Å이며, 음이온성 또는 양이온성 구속전하를 갖는 수불용성 유기 중합체 입자이며, 고형물 건조중량 기준으로 복합재료 총 중량의 1 내지 l0중량%의 양으로 존재하는 방법.
  5. 제 1 항, 2항 또는 4항에 있어서, 열경화성 중합체가 비닐말단 에폭시 수지이고, 경화제가 비닐 중합가능 단량체인 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 비닐 중합가능 단량체가 스티렌인 방법.
  7. 제 1 항, 2항 또는 4항에 있어서, 상기 열경화성 중합체가 페놀 포름알데히드계 수지이고, 상기 미립상 경화제를 헥사메틸렌 테트라아민, 우레아 포름 알데히드, 멜라민 포름알데히드 및 폴리아민중에서 선택하는 방법.
  8. 제 1 항, 2항 또는 4항에 있어서, 상기 경화제가 자유래디칼 개시제인 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 개시제를 자유래디칼 중합을 개시할 수 있는 과산화물로부터 선택하는 방법.
  10. 제 1 항, 2항 또는 4항에 있어서, 상기 복합재료가 중합체섬유, 폴리올레핀 페이스트, 및 폴리올레핀펄프중에서 선택된 첨가제를 이 복합재료중 고형물 총 건조중량을 기준하여 1 내지 10중량%의 양으로 함유하는 방법.
  11. 제 1 항, 2항 또는 4항에 있어서, 상기 복합재료가 실리카 화합물, CaCO3, MgO, Mg(OH)2, CaSiO3및 운모중에서 선택된 충진재를 이 복합재료중 고형물 총 건조중량을 기준하여 33중량% 이하의 양으로 함유하는 방법.
  12. 제 1 항, 2항 또는 4항에 있어서, 상기 응집제를 부분적 가수분해된 폴리아크릴아마이드, 개질된 양이온성 폴리아크릴아마이드, 및 디알릴디에틸암모늄 클로라이드중에서 선택하는 방법.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 경화단계 (f)전에 상기 건조 매트를 로프팅(lofting)하는 단계를 포함하는 방법.
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