KR960005305B1 - 금속판 보강용 발포성 고강도 시트(sheet) 및 그 제조방법 - Google Patents

금속판 보강용 발포성 고강도 시트(sheet) 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

금속판 보강용 발포성 고강도 시트(sheet) 및 그 제조방법
제1도는 발포성 고강도 시트(sheet)의 구조.
제2도는 발포성 고강도 시트(sheet)의 발포경화과정.
제3도는 굴곡강성 시험방법.
제4도는 발포성 고강도 시트(sheet)의 제조공정도이다.
본 발명은 금속판 보강용 발포성 고강도 시트(sheet) 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 에폭시 수지, 가열 경화형 에폭시 경화제, 폴리염화비닐수지, 가소제, 고온 분해형 발포제, 점착력 증진제를 주성분으로 하는 조성물을 섬유 직포와 알루미늄 호일(FOil)을 합포시킨 매트위에 코팅한 후 열풍가열함으로써 제조되는 단열, 제진 효과를 갖는 금속판 보강용 발포성 고강도 시트 및 그 제조방법에 관한 것이다.
근래에, 자동차에 있어서 연비향상 및 배기 가스 감소를 위해 경량화가 진행되고 있다. 이를 위해서는 재료인 두께를 낮추거나 구조부재를 줄여서 경량화 하여야 하는 데 이럴 경우 강도가 저하되어 외력에 의해서 쉽게 변형되거나 손상되며, 부품의 견고성이 떨어지는등 많은 문제점이 나타난다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서 종래에는 고무에 에폭시 수지를 혼합하여 만든 보강재를 사용하여 왔으나 가열 경화시 에폭시 수지의 점도 지하로 인해 점착력이 약화되어 목적한 바를 달성하기 어려웠으며, 염화비닐수지에 에폭시 계열의 접착력 강화제를 혼합한 후 압출공법을 이용하여 제조한 보강제(특 공고 92-6491)는 무발포형의 제품으로 일면에 부착한 금속판의 유연성이 부족하여 굴곡부위 적용이 어렵고 중량이 무거운 단점을 가지고 있었다.
본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결함과 동시에 고강성을 부여하는 금속판 보강용 발포성 고강도 시트 및 그 제조방법을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 금속판 보강용 발포성 고강도 시트의 제조방법은 에폭시수지, 가열 경화형 에폭시 경화제, 폴리염화비닐수지, 가소제, 고온 분해형 발포제, 점착력 부여제를 필수 성분으로 하고 그외 임의의 열 안정제, 발포설 (Cell) 조절제, 충전제, 안료등으로 이루이진 발포성수지 조성물을 유리섬유직물 또는 알루미늄 호일 또는 유리섬유직물과 알루미늄 호일을 합포시킨 매트위에 코팅한 후, 발포제 분해온도 이하에서 시트로 성형 가공한 다음 가열 공정에서 130-200℃로 발포하고 에폭시 수지의 가교에 의한 경화를 실시하여 발포성 수지조성물과 유리섬유직물 또는 알루미늄 호일 또는 유리섬유 직물과 알루미늄 호일의 합포매트를 일체화 시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 상기의 제조방법에 의해 제조된 금속판보강용 발포성 고강도 시트의 발포성 수지 조성물층(2)을 차량의 외판 또는 세탁기, 냉장고등 가전 제품 하우징(Housing) 판넬의 내벽에 부착시킨 후 130-200℃ 로 가열경화시켜 고강성을 갖는 금속판 구조체를 만들 수 있다.
본 발명의 발포성 수지 조성물에 사용된 염화비닐수지는 염화비닐, 단독 중합뿐만 아니라 염화비닐과 초산비닐, 아크릴산, 말레인산등 공지의 공중합체를 단독 또는 혼합해서 사용하는 것이 가능하다.
또한, 시트화 작업의 용이성 및 양질의 발포구조를 얻기 위해서는 페이스트용 염화비닐 중합체 또는 공중합체를 사용하는 것이 바람직하다.
가소제의 종류로는 디옥틸프탈레이트(DOP), 디브틸프탈레이트(DBP)등의 프탈산 에스테르, 트리크레질 프탈레이트등의 인산에스테르등 공지의 염화비닐 수지용 가소제를 단독 또는 혼합해서 사용할 수 있다.
가소제의 배합량은 염화비닐수지 100중량부에 대해서 5-100중량부 범위세서 배합하는 것이 바람직하다. 배합량이 5중량부 미만이면 발포 셀(Cell)이 거칠며 배율이 향상되지 않고 100중량부 이상이면 경도가 낮아져 보강효과가 떨어진다.
발포제로는 고온 분해형의 유기 또는 무기계 발포제, 고온 팽창형 마이크로 캅셀등을 사용할 수 있으나, 시트화의 용이성, 발포제의 균일성 및 조립성, 경제성등을 볼때 분해온도가 110℃ 이상인 유기 발포제를 사용하는 것이 바람직하다. 분해온도가 110℃ 이하인 유기 발포제를 사용할 경우 시트화 과정에서 발포가 일어날 수 있으며 가열 발포시 수지가 적당한 수준까지 용융되기 전에 가스가 발생하여 양질의 발포체를 얻기가 어렵다.
발포제의 배합량은 염화비닐수지 100중량부에 대해 0.4-13중량부가 바람직하다. 함량이 0.4중량부 미만인 경우 발포가 부족하고 13중량부를 초과할 경우 발포 배율증가가 없고 발포 셀(Cell)이 취약하게 나탄다.
에폭시 수지는 통상 비스페놀형과 노볼락형등 공지의 에폭시 수지를 단독 또는 조합하여 사용할 수 있다. 에폭시 수지의 배합량은 염화비닐수지 100중량부에 대해서 15-300중량부의 범위에서 사용하는 것이 바람직하다.
에폭시 수지의 함량이 15중량부 미만인 경우 경질의 발포체를 얻기가 어렵고 300중량부를 초과하면 시트 작업시 수지의 유동현상이 일어나 균일한 두께의 제품을 얻기가 어렵고 분해 가스가 수지층을 쉽게 통과함으로써 고배율의 발포체를 얻기가 어렵다.
에폭시 수지용 경화제는 고온에서 경화반응을 위해서는 이미다졸 유도체나 우레아 유도체, 디시안디아마이드 등의 경화제를 단독 또는 조합해서 사용할 수 있다.
경화제의 배합량은 사용 에폭시 수지에 따라 차이가 있으나 에폭시 수지 100중량부에 대해서 1-15중량부가 바람직하다. 경화제 함량이 1중량부 미만일 경우 강성이 부족하고 15중량부를 초과할 경우 강성증가가 나타나지 않는다.
외판 보강재의 접착력이 부족할 경우 금속판에 보강재를 부착판 후 오븐(Oven) 통과시 보강재가 접착면에서 이탈되어 목적한 바를 얻을 수 없으며 별도의 점착제를 보강재 접착면에 도포하여 사용하여야 하는 등의 문제점이 있다. 이러 문제점을 해결하기 위해서 접착력 증진제로 스틸렌 고분자 화합물을 사용함으로써 흔련시 염화비닐 수지와 작용하여 점착력을 향상시킬 수 있다. 접착력 증진제의 배합량은 염화비닐수지 100중량부에 대해서 0.2-10중량부가 바람직하다. 0.2중량부 미만인 경우 목적하는 점착력을 얻기가 힘들고 10중량부를 초과 할 경우 점착력 증가가 나타나지 않는다. 여기서 사용한 스틸렌 고분자 화합물은 열가소성 수지로 평균 분자량이 5×105이상인 제품을 사용하는 것이 효과적이다.
본 발명에서 상기한 필수 성분외에 그라스비드, 필라이트, 탄석, 탈크, 크레이등의 충전제와 발포 조절제, 내열 안정제등을 배합하여 사용할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 금속판 보가용 발포성 고강도 시트의 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 시트 제조는 우선 발포성 수지 조성물의 필수 성분에 필요에 따라 충전제, 발포 조절제, 안정제, 착색제등을 첨가하여 흔련기로 균일하게 혼합 조제한 후, 이 발포성 수지 조성물을 유리섬유 직물 또는 알루미늄 호일 또는 유리섬유 직물(3)과 알루미늄 호일(Foil)(4)을 합포시킨 매트의 유리섬유 직물층(3)에 제4도에 도식된 코팅 설비를 이용하여 코팅함으로써 발포성 보강시트르 제조할 수 있다. 즉 제4도의 언와인더(7)에 롤(roll)상태로된 유리섬유 직물 단독 또는 알루미늄 호일 단독 또는 유리섬유 직물과 알루미늄 호일을 합포한 매트를 설치한 후 리딩(leading)시켜 코터(8)에서 발포성 수지 조성물을 일정한 두께로 유리섬유 직물 또는 알루미늄 호일 또는 유리섬유 직물과 알루미늄 호일으 합포 매트에 코팅한 후 코팅된 제품을 오븐(9)에 통과시켜 겔화 과정을 거치고 이형지 합판장치(10)에서 이형지를 균일하게 흔련된 조성물의 시트화 작업중 코팅방법은 롤 코팅, 로타리 코팅, 나이프 코팅 등의 방법을 사용할 수 있으며 나이프 코팅 방법을 사용하는 것이 수지의 두께 조성 및 작업성을 위해서 바람직하다.
코팅되 발포성 조성물은 오븐(Oven)(9)을통과하면서 공급되는 열에 염화 비닐 수지가 겔(Gel)화 과정을 거치면서 점착력을 갖는 시트가 만들어진다. 이때 오븐(Oven)(9)의 온도는 발포제가 분해되지 않는 온도 범위인 80-150℃ 범위에서 작업하는 것이 바람직하다. 80℃ 미만에서 작업할 경우 겔(Gel)화 시간이 많이 소요되며 150℃를 초과하는 온도에서 작업할경우 발포제가 조기에 발포되는 등 목적한 제품을 얻기가 어렵다.
본 발명에서 사용된 유리 섬유 직물(3)은 두께가 0.2-0.8㎜를 사용하는 것이 바람직하다. 유리섬유 직물(3)의 두께가 0.2㎜ 이하인 경우 강성이 부족하고 0.8㎜를 초과할 경우 중량이 많이 나가며 강도 보강 효과는 증가하지 않는다.
알루미늄 호일(4)은 300㎛ 이내의 두께를 사용하는 것이 바람직하다. 300㎛를 초과할 경우 유연성이 저하되기 때문에 곡면 부위에 부착할 경우 균일한 형상을 이루지 않아서 두께가 균일한 발포체를 얻기가 어렵다.
발포성 수지 조성물이 유리섬유 직물(3) 밖으로 배어 나오지 않을 정도의 조직이 조밀한 유리 섬유 직물(3)을 사용할 경우는 알루미늄 호일(4)을 사용하지 않고 제조할 수 있으며, 또한 알루미늄 호일을 단독으로 사용하여 제조할 수 있다. 알루미늄 호일을 단독으로 사용할 경우는 40-300㎛ 두께의 제품을 사용하는 것이 바람직하다. 두께가 40㎛ 미만의 알루미늄 호일을 사용할 경우 작업중 알루미늄 호일(4)이 얇아서 찢어지기 쉽고, 보강효과가 낮아서 발포경화후에도 요구하는 강성을 얻기가 힘들다. 알루미늄 호일 대신 두꺼운 스테인레스, 압연강판등의 소재를 사용할 수 있으나 소재의 비중이 높아서 중량이 많이 나가며 유연성이 부족하여 굴곡 부위 적용시 균일한 발포체를 얻기가 힘들다. 이하 본 발명을 실시예를 통해 구체적으로 설명한다.
[실시예 1-6 및 비교예 1-3]
표 1에 나타낸 발포성 수지 조성물을 혼합기로 15분간 혼합하여 만든 후 유리섬유 직물(3)과 두께가 10㎛인 알루미늄 호일(4)을 합포시킨 매트에 약 1.2㎜의 두께로 코팅을 하고 오븐 속에서 140℃로 2-3분간 가열하여 발포성 고강도 시트를 만들었다.
[표 1]
점착성, 발포배율, 굴곡강성 시험
실시예 1-6 및 비교예 1-3의 발포성 고강도 시트를 두께 0.75㎜인 자동차용 압연강판에 붙인 후 오븐에서 150℃로 30分 가열하여 고강성 발초체를 얻은 다음 점착성, 발포배율 및 굴곡강성을 측정하여 그 결과를 표 2에 나타내었다.
[표 2]
* KS-M3710-87 자동차용 점착제 시험방법에 의해 측정
** 굴곡강성 시험방법(제3도)에 의해 측정
상기 표 2에 의하면 에폭시 함량이 15중량부 이하이면(비교예 1 및 비교예 3) 굴곡강성 및 점착력이 미약하고 300중량부를 초과하면(비교예 2) 발포성 고강도 시트 제조시 수지의 유동이 심하여 균일한 두께의 제품믈 얻기가 어려우며 발포 경화시 발포 셀(Cell)이 거칠고 발열에 의한 변색 및 물성 저하를 가져옴을 알 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 금속판 보강용 발포성 고강도 시트의 제조방법에 의하면, 본 발명에 따른 발포성 고강도 시트를 철판, 스테인레스판, 알루미늄판, 아연도 강판등에 별도의 접착제를 사용하지 않고 적당한 방법으로 가압 부착시 금속판과의 점착력이 있으면서 그 점착력이 장기간 지속되고 금속판에 부착시킨 상태로 일정 온도에서 일정기간 가열 시킬 경우 시트가 발포, 경화 과정을 거쳐 고유화 됨으로써 금속판을 보강시키며, 동시에 단열, 제진효과를 부여할 수 있다.
특히 자동차 및 가전제품(세탁기, 냉장고 등)의 제조공정을 페인트 도장후 건조공법을 이용할 경우 별도의 설비를 갖추지 않고도 차량 외판 및 가전제품의 하우징(Housing)을 보강할 수 있으며, 제진 및 단열효과를 부여할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 금속판 보강용 발포성 고가아도 시트를 이용할 경우 보강성, 단열성 및 제진성이 우수한 금속판 구조체를 제공할 수 있다.

Claims (5)

  1. 유리섬유 직물 또는 알루미늄 호일 또는 유리섬유 직물과 알루미늄 호일을 합포한 매트 위에 염화비닐수지, 에폭시수지, 가소제, 발포제, 점착제증진제 및 에폭시가열활성형 경화제등이 함유된 발포성 수지조성물이 코팅되어 이루어진 금속판 보강용 발포성 고강도시트.
  2. 제1항에 있어서, 유리 섬유 직물의 두께가 0.2-0.8㎜인 것을 특징으로 하는 금속판 보강용 발포성 고강도 시트.
  3. 제1항에 있어서, 알루미늄 호일의 두께가 300㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 금속판 보강용 발포성 고강도 시트.
  4. 금속판 보강용 시트를 제조함에 있어서, 염화비닐 수지 100중량부에 대해 에폭시 수지 15-300중량부, 가소제 5-100중량부, 발포제 0.4-13중량부, 점착성 증진제 0.2-10중량부 및 에폭시 가열활성형 경화제를 에폭시수지 100중량부에 대해 1-15중량부를 균질하게 혼합한 후 이를 유리섬유 직물 또는 알루미늄 호일 또는 유리섬유 직물과 알루미늄 호일을 합포한 매트 위에 코팅하여 80-150℃의 오븐을 통과시켜 시트로 만드는 것을 특징으로 하는 금속판 보강용 발포성 시트의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 점착성 증진제는 평균 분자량이 5×105이상인 열가소성 스틸렌 고분자 화합물인 것을 특징으로 하는 금속판 보강용 발포성 고강도 시트의 제조방법.
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