KR930006934B1 - 폴리에틸렌 섬유/비닐 에스테르 수지 복합재의 접착력 증진 방법 - Google Patents

폴리에틸렌 섬유/비닐 에스테르 수지 복합재의 접착력 증진 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR930006934B1
KR930006934B1 KR1019900009346A KR900009346A KR930006934B1 KR 930006934 B1 KR930006934 B1 KR 930006934B1 KR 1019900009346 A KR1019900009346 A KR 1019900009346A KR 900009346 A KR900009346 A KR 900009346A KR 930006934 B1 KR930006934 B1 KR 930006934B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
vinyl ester
polyethylene fiber
coupling agent
ester resin
silane coupling
Prior art date
Application number
KR1019900009346A
Other languages
English (en)
Other versions
KR920000484A (ko
Inventor
최철림
장정식
Original Assignee
한국과학기술연구원
박원희
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국과학기술연구원, 박원희 filed Critical 한국과학기술연구원
Priority to KR1019900009346A priority Critical patent/KR930006934B1/ko
Priority to US07/649,047 priority patent/US5221431A/en
Publication of KR920000484A publication Critical patent/KR920000484A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR930006934B1 publication Critical patent/KR930006934B1/ko

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/04—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
    • C08J5/06—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material using pretreated fibrous materials
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06N—WALL, FLOOR, OR LIKE COVERING MATERIALS, e.g. LINOLEUM, OILCLOTH, ARTIFICIAL LEATHER, ROOFING FELT, CONSISTING OF A FIBROUS WEB COATED WITH A LAYER OF MACROMOLECULAR MATERIAL; FLEXIBLE SHEET MATERIAL NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06N3/00—Artificial leather, oilcloth or other material obtained by covering fibrous webs with macromolecular material, e.g. resins, rubber or derivatives thereof

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Treatments Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)

Abstract

내용 없음.

Description

폴리에틸렌 섬유/비닐 에스테르 수지 복합재의 접착력 증진 방법
본 발명은 폴리에틸렌 섬유와 비닐 에스테르 수지로 이루어진 복합재의 접착력을 증진시키는 방법에 관한 것이다. 좀더 상세히 설명하면, 본 발명은 고 강력 폴리에틸렌 섬유로부터 제조된 직포에 특정한 표면처리를 행한 후, 이것을 비닐 에스테르 수지로 함침시키는 것으로 이루어진 폴리에틸렌 섬유/비닐 에스테르 수지 복합재의 접착력 증진 방법에 관한 것이다.
고 강력 폴리에틸렌 섬유는 그 밀도가 케블라 섬유의 2/3, 탄소섬유의 1/2 정도이면서도 높은 강도를 나타낸다[참조 : 30th National SAMPE Symposium, P 280,1985]. 이 때문에 고 강력 폴리에틸렌 섬유는 헬리콥터 판넬, 비행기 내장재, 테니스 라켓, 스키, 골프채 및 다양한 구조재 등의 용도로 널리 사용되고 있다[참조 : 32nd International SAMPE Symposium, p320, 1987].
그러나, 고 강력 폴리에틸렌 섬유를 복합재에 사용할 경우, 섬유와 매트릭스 수지간의 반응성이 적어 섬유와 매트릭스 수지간의 계면에서 층간 분리 현상이 일어나 물성이 저하되는 것이 문제로 지적되어 왔다[참조 : 33rd International SAMPE Symposium, P721, 1988].
위와 같은 단점을 해소하기 위하여, 고 강력 폴리에틸렌 섬유의 표면을 저온 플라즈마 엣칭 방법에 의해 개질시킴으로써 수지와의 반응성을 향상시키는 방법이 제안되었다[참조 : 33rd International SAMPE Symposium, p551, 1988]. 그러나 이 방법을 사용할 경우, 개질 표면의 관능기가 시간의 경과에 따라 현저히 변화하여 수지와의 반응성이 저하되는 것이 문제로 지적되었다.
또한, 강산화제인 크롬상 용액을 사용하는 화학적 방법에 의해 고 강력 폴리에틸렌 섬유의 표면을 산화시키는 시도도 행하여졌다[참조 : Composite Interfaces, p37, 1986]. 그러나, 이 방법에서는 크롬산과 같은 강산화제 시약을 사용해야 하므로 섬유의 강고가 손상되기 쉽고, 폐액으로 인하여 공해 문제가 야기되는 단점이 있다.
본 발명자들은 위와 같은 선행 기술의 단점을 해결하기 위하여 예의 연구를 거듭한 결과, 고 강력 폴리에틸렌 섬유의 표면을 저온 플라즈마 엣칭 방법에 의하여 개질시킨 다음, 실란 커플링제를 도포시킴으로써 섬유 표면을 보호하고 수지와의 접착력을 증진시킬 수 있다는 사실을 알아내고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
따라서, 본 발명의 목적은 고 강력 폴리에틸렌 섬유와 비닐 에스테르 수지로 이루어진 복합재의 층간 분리 현상을 방지할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 고 강력 폴리에틸렌 섬유와 비닐 에스테르 수지와의 반응성을 향상시켜 복합재의 접착력을 증진시키는 방법을 제공하는 것이다.
이러한 본 발명의 목적은 고 강력 폴리에틸렌 섬유를 저온 플라즈마 에칭시켜 섬유의 표면을 개질시키고, 이어서 실란 커플링제를 도입시켜 섬유 표면의 관능기를 보호처리한 다음, 이것을 비닐 에스테르 수지로 합침시키는 것으로 이루어진 본 발명의 방법에 의하여 성취될 수 있다.
본 발명에 사용될 수 있는 실란 커플링제의 예로는 다음의 화합물을 들 수 있다.
·구조식 CH2=C(CH3)COO(CH2)3Si(OCH3)3의 γ-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란(γ-MPS)
·구조식 H2NCH2CH2CH2Si(OC2H5)3의 γ-아미노프로필트리에톡시실란(γ-APS)
·구조식 CH2=CHSi(OOC-CH2)3의 비닐트리아세톡시실란(VTS)
·구조식
Figure kpo00001
CH2NH(CH2)2NH(CH2)3Si(OCH3)3의 3-(N-스티릴메틸-2-아미노에틸아미노)프로필트리메톡시실란(SAPS)
실란 커플링제는 고 강력 폴리에틸렌 섬유와 비닐 에스테르 수지사이에 중간층을 형성하여 섬유와 수지와의 반응성을 증진시킬 뿐아니라, 플라즈마 엣칭후의 섬유 표면을 보호해 준다. 실란 커플링제가 가지고 있는 이중결합 및/또는 관능성기는 비닐 에스테르 수지와 공유 결합을 형성하며, 플라즈마 엣칭 처리한 고 강력 폴리에틸렌 표면에 존재하는 카르복실기 및 수산기와는 수소 결합 및 공유 결합을 형성한다.
본 발명의 방법은 다른 용매를 사용할 필요가 없고, 처리 절차가 간편하며, 처리 시간이 짧다는 장점이 있다.
본 발명의 방법에서 사용할 수 있는 저온 플라즈마 엣칭 장치는 특별히 정해져 있지는 않으나, 특히 일본 제품인 삼코 플라즈마 중합시스템(SAMCO Plasma Polymerization System, PD-2)을 사용할 수 있다. 이 장치는 산소 분위기 하에서 100W의 출력으로 조작하는 것이 바람직하다.
본 발명의 방법에서 사용된 고 강력 폴리에틸렌 섬유는 특별히 제한되어 있지는 않지만, 미합중국 알라이드 시그날사에서 시판하는 SPECTRA 900을 바람직하게 사용할 수 있다.
본 발명에 따라서, 고 강력 폴리에틸렌 직포를 용매의 존재하에 속스렛 추출기에 통과시켜 불순물을 제거하고, 진공하에 건조시켜 용매를 제거한다.
이어서, 건조된 폴리에틸렌 직포를 운반가스로서 산소를 사용하는 플라즈마 엣칭 장치에 도입시켜 양면 처리한다. 통상적으로, 엣칭 장치의 출력은 20 내지 250W이고, 엣칭 시간은 1분 내지 30분이다.
위와 같이 처리된 폴리에틸렌 직포는 실란 커플링제로 표면 피복시킨후, 건조시킨다. 실란 커플링제는 용매의 존재하에 가수분해시켜 0.05 내지 10중량%의 농도로 상온에서 도포된다. 용매로는 n-부탄올/물의 혼합용매(W/W 95 : 5)를 사용할 수 있다.
위와 같이 처리된 폴리에틸렌 직포는 비닐 에스테르 수지로 함침시킨 다음, 경화시킨다. 비닐 에스테르 수지로는 시판되는 모든 비닐 에스테르 수지를 사용할 수 있으나, 특히 미합중국 다우 케미칼사(Dow Chemical)에서 시판하는 비닐 에스테르 수지인 DERAKANE 8084가 바람직하다. 중합개시제로는 삼급 부틸 퍼옥시벤조에이트를 사용할 수 있다. 희석제로는 아세톤/이소프로필 알코올(W/W 1 : 1)을 사용한다.
위와 같이 함침된 폴리에틸렌 직포 복수개를 적층한 다음, 브랭킷 프레스 몰드(Blanket press mold) 애네 넣고 성형하여 복합재를 제조한다. 성형 압력 및 온도는 각각 3 내지 15기압 및 90 내지 130℃인 것이 바람직하다.
이상, 본 발명을 고 강력 폴리에틸렌 섬유/비닐 에스테르 수지 복합재에 관하여 설명하였지만, 본 발명의 방법은 통상의 폴리에틸렌 섬유/비닐 에스테르 수지 복합재에서 적용할 수 있음은 물론이다.
본 발명은 아래의 실시예에 의하여 더욱 구체적으로 설명될 것이다. 그러나, 본 발명의 범위가 이들 실시예로 제한되는 것은 아니다.
[실시예 1]
분자량 약 2,500,000의 고 강력 폴리에틸렌 섬유로부터 직포(15cm×15cm)를 제조하고, 이것을 n-부탄올 용매를 사용하는 속스렛 추출기에서 24시간 동안 추출하여 섬유 표면의 불순물을 제거한 후, 25℃에서 5mmHg의 진공하에 12시간 동안 건조시켰다.
상기 건조된 폴리에틸렌 직포를 플라즈마 엣칭 장치에 넣고 운반 가스로서 산소를 사용하여 100W의 출력에서 각각 1분, 3분, 5분, 7, 5분 및 10분간 표면 엣칭시켰다.
VTS를 pH 3.5에서 1시간 동안 n-부탄올/물 (W/W 95 : 5)의 혼합용매중에서 가수분해시켜 실란 커플링제를 제조하고, 이것을 0.2 중량%의 농도로 만들어 상기 표면 엣칭된 직포에 도포시켰다.
이어서, 상기 처리된 직포를 비닐 에스테르 수지로 함침시켜 프리프레그를 제조하였다. 이때, 중합 개시제로서 상급 부틸 퍼옥시벤조에이트를 사용하며, 희석제로는 아세톤/이소프로판올(W/W 1 : 1)의 혼합용매를 사용하였다.
상기 제조된 프리프레그 6장(섬유 부피비 : 65%)을 적층하여 브랭킷 프레스 몰드에 넣고 115℃, 10.0 기압에서 30분 동안 성형하여 복합재를 제조하였다.
수득된 복합재의 접착력을 평가하기 위하여 인장시험기(Instron)을 사용하는 ASTM D 2344의 시험법에 따라 층간 전달력을 측정하였다. 시험에 사용된 시편은 폭 10mm, 게이지 길이 15mm이었다. 접착력 향상률은 표면 처리를 전연 하지 않은 폴리에틸렌 직포의 층간 전달력을 100으로 하여 계산하였다.
[표 1]
Figure kpo00002
[실시예 2]
실란 커플링제로서 VTS 대신에 SAPS를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 절차를 반복하여 아래 표 2의 결과를 얻었다.
[표 2]
Figure kpo00003
[실시예 3]
실란 커플링제로서 VTS 대신에 γ-MPS를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 절차를 반복하여 아래 표 3의 결과를 얻었다.
[표 3]
Figure kpo00004
[실시예 4]
실란 커플링제로서 VTS 대신에 γ-APS를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 절차를 반복하여 아래 표 4의 결과를 얻었다.
[표 4]
Figure kpo00005
[비교예 1]
저온 플라즈마 엣칭처리후에 실란 커플링제를 폴리에틸렌 직포에 도포하지 않고, 바로 비닐 에스테르 수지를 함침시키는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 절차를 반복하였다.
[표 5]
Figure kpo00006
[비교예 2]
폴리에틸렌 직포의 불순물 제거 처리후에 저온 플라즈마 엣칭처리를 하지않고, 실란 커플링제 VTS, SAPS, γ-MPS 및 γ-APS를 도포시킨 후, 비닐 에스테르 수지를 함침시키는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 절차를 반복하였다.
평가 결과는 아래 표 6과 같다.
[표 6]
Figure kpo00007
[실시예 5-8]
실시예 1과 동일한 절차를 반복하지만, 차이점으로서는 플라즈마 엣칭처리를 5분간하고, 실란 커플링제의 도포농도를 0.05중량%로 부터 1.0중량%까지 변화시키면서, VTS(실시예 5), SAPS(실시예 6), γ-MPS(실시예 7) 및 γ-APS(실시예 8) 각각에 향상률을 평가하였다.
평가 결과는 아래 표 7과 같다.
[표 7]
Figure kpo00008

Claims (5)

  1. 폴리에틸렌 섬유로부터 제조된 직포를 플라즈마 엣칭 처리하고, 여기에 실란 커플링제를 도포시킨 다음, 비닐 에스테르 수지로 함침시킴을 특징으로 하는, 폴리에틸렌 섬유/비닐 에스테르 수지 복합재의 접착력 증진 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 폴리에틸렌 섬유가 고 강력 폴리에틸렌 섬유인 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 실란 커플링제가 γ-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, γ-아미노프로필트리에톡시실란, 비닐트리아세톡시실란 및 3-(N-스티릴메틸-2-아미노에틸아미노)프로필트리메톡시실란으로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 플라즈마 엣칭 처리를 1.0 내지 10.0분간 수행하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 실란 커플링제를 0.05 내지 10.0중량%양으로 도포시키는 방법.
KR1019900009346A 1990-06-23 1990-06-23 폴리에틸렌 섬유/비닐 에스테르 수지 복합재의 접착력 증진 방법 KR930006934B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019900009346A KR930006934B1 (ko) 1990-06-23 1990-06-23 폴리에틸렌 섬유/비닐 에스테르 수지 복합재의 접착력 증진 방법
US07/649,047 US5221431A (en) 1990-06-23 1991-02-01 Method for adhesion promotion of polyethylene fiber/vinyl ester resin composite

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019900009346A KR930006934B1 (ko) 1990-06-23 1990-06-23 폴리에틸렌 섬유/비닐 에스테르 수지 복합재의 접착력 증진 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR920000484A KR920000484A (ko) 1992-01-29
KR930006934B1 true KR930006934B1 (ko) 1993-07-24

Family

ID=19300442

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019900009346A KR930006934B1 (ko) 1990-06-23 1990-06-23 폴리에틸렌 섬유/비닐 에스테르 수지 복합재의 접착력 증진 방법

Country Status (2)

Country Link
US (1) US5221431A (ko)
KR (1) KR930006934B1 (ko)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5981629A (en) * 1995-03-31 1999-11-09 Cork; Michael S. Epoxy system for bonding to unsanded polymer-coated fiberglass surfaces
KR100423152B1 (ko) * 2001-06-05 2004-03-16 구선영 잠수 조절 기능과 균형 부유 기능을 갖는 가두리 양식장구조물 및 그 사용방법
KR100409028B1 (ko) * 2001-10-29 2003-12-06 전흥재 면역인자흡수체가 그라프트된 백혈구 제거필터 제조방법및 이에 의해 제조된 필터
US7153325B2 (en) * 2003-08-01 2006-12-26 Ultra-Kinetics, Inc. Prosthetic intervertebral disc and methods for using the same
ES2297462T3 (es) * 2004-09-16 2008-05-01 Kolektor Group D.O.O. Procedimiento para mejorar las propiedades de conexion electrica de la superficie de un producto fabricado a partir de un material compuesto de matriz polimerica.
US7731753B2 (en) 2005-09-01 2010-06-08 Spinal Kinetics, Inc. Prosthetic intervertebral discs
US20070050032A1 (en) 2005-09-01 2007-03-01 Spinal Kinetics, Inc. Prosthetic intervertebral discs
EP2420210B1 (en) 2005-09-01 2015-07-15 Spinal Kinetics, Inc. Prosthetic Intervertebral Discs
US20070083200A1 (en) * 2005-09-23 2007-04-12 Gittings Darin C Spinal stabilization systems and methods
US20070270952A1 (en) * 2006-04-19 2007-11-22 Spinal Kinetics, Inc. Prosthetic intervertebral discs implantable by minimally invasive surgical techniques
WO2008030574A1 (en) * 2006-09-07 2008-03-13 Amberwave Systems Corporation Defect reduction using aspect ratio trapping
US9278007B2 (en) * 2006-09-26 2016-03-08 Spinal Kinetics, Inc. Prosthetic intervertebral discs having cast end plates and methods for making and using them
US8403987B2 (en) * 2006-09-27 2013-03-26 Spinal Kinetics Inc. Prosthetic intervertebral discs having compressible core elements bounded by fiber-containing membranes
US9381098B2 (en) * 2006-09-28 2016-07-05 Spinal Kinetics, Inc. Tool systems for implanting prosthetic intervertebral discs
CN105273365B (zh) * 2014-06-30 2019-03-26 康廷南拓结构塑料有限公司 包含表面改性玻璃填料的片状模塑组合物
EP3708569B1 (de) * 2019-03-11 2024-06-12 Evonik Operations GmbH Ein voc freies, wässriges und lagerstabiles n-vinylbenzylaminalkyl-funktionelles siloxanol und verfahren zu dessen herstellung

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0062491B2 (en) * 1981-04-04 1991-12-11 National Research Development Corporation Polymers in matrix reinforcement
US4748197A (en) * 1984-06-27 1988-05-31 Allied Corporation Fiber for reinforcing plastic composites and reinforced plastic composites therefrom
US4637851A (en) * 1985-01-25 1987-01-20 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Method for the preparation of a laminate

Also Published As

Publication number Publication date
KR920000484A (ko) 1992-01-29
US5221431A (en) 1993-06-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR930006934B1 (ko) 폴리에틸렌 섬유/비닐 에스테르 수지 복합재의 접착력 증진 방법
KR930006933B1 (ko) 폴리에틸렌 섬유/에폭시 수지 복합재의 접착력 증진 방법
Hwang et al. Effects of atmospheric pressure helium/air plasma treatment on adhesion and mechanical properties of aramid fibers
US4127697A (en) Abrasion-resistant lenses and process of making
US3472729A (en) Glass fiber reinforced polylefin article and process therefor
US3484333A (en) Binder for bonding of reinforcing materials
DE1270716B (de) Mittel zur Verbesserung der Haftung von Polymerisaten auf Unterlagen
US3493461A (en) Glass fiber reinforced polyvinyl chloride resin article and process therefor
US3555051A (en) Gamma-methacryloxy-alpha,beta-epoxy-propyltrimethoxysilane
CN108043235A (zh) 一种增强有机分离膜与支撑材料间界面粘合性的方法
Manocha Role of fibre surface—matrix combination in carbon fibre reinforced epoxy composites
CN114457580B (zh) 一种复合膜材料及其制备方法
US5415894A (en) Enhanced surface appearance of glass fiber reinforced plastics
KR900003913B1 (ko) 퍼플루오로 알킬비닐중합체의 제조방법
JP2658308B2 (ja) 表面改質された無機繊維，その製造方法およびそれを用いる樹脂の強化方法
US3498872A (en) Glass fiber reinforced polyamide resin article and process therefor
US3376188A (en) Terpolymer compositions and process of producing same
CA1097834A (en) Resin finishing compositions
EP0318616B1 (en) Fiber-reinforced composite materials and resin composition therefor
Moon et al. The role of additional silane coupling agent treatment in oxygen plasma-treated UHMPE fiber/vinylester composites
GB1253936A (en) Organopolysiloxane coupling agents for epoxy resin composite articles
US3454454A (en) Reinforced thermoplastic styrene-acrylonitrile copolymer resins and method for making same
Plueddemann Principles of interfacial coupling in fibre-reinforced plastics
JPS6137297B2 (ko)
Harris et al. Silane coupling in carbon fibre-reinforced polyester resin

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
G160 Decision to publish patent application
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 19970829

Year of fee payment: 6

LAPS Lapse due to unpaid annual fee