KR100929842B1 - 난연성을 부여한 인발성형ｆｒｐ제품 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 난연성을 부여한 인발성형FRP제품에 관한 것으로서, 에폭시 주제 35～40 중량부, 에폭시 경화제 35～40 중량부, 내부이형제 0.5～1.2 중량부, 표면처리제 0.3～0.6 중량부, 수산화알루미늄 14～18 중량부, 수산화마그네슘 0.4～3.1 중량부, 멜라민 0.3～2.0 중량부 및 적인 3.0～4.0 중량부를 배합하여 제조된 에폭시수지조성물을 제조하고 상기 수지조성물에 유리섬유, 탄소섬유 또는 아라미드 섬유 중 어느 하나를 상기 조성물에 함침한 후 인발성형하여 제조된 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 난연성을 부여한 인발성형FRP제품에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 에폭시수지, 비닐에스터수지 또는 우레탄수지를 배합하여 수지조성물을 제조하고 상기 수지조성물에 유리섬유, 탄소섬유 또는 아라미드 섬유 등 FRP(Fiber Reinforced Plastic, 섬유강화플라스틱)를 함침한 후 인발성형공법을 이용하여 제조된 FRP제품으로서 난연성을 부여함은 물론 난연성의 부여로 인한 인장강도의 물성 저하를 최소로 한 인발성형FRP제품에 관한 것이다.
오늘날 유리섬유는 테니스 라켓, 골프채, 스키와 같은 스포츠용품이나 경기용 보트, 자동차, 비행기, 욕조, 정화조 등 건축자재, 헬멧, 악기 등에 널리 쓰이고 있다. 유리섬유탄소섬유 복합소재는 흑연과 마찬가지로 육각형 모양으로 연결된 탄소 원자로 만들어진 직경 5㎛ 정도의 가는 섬유로 짠 질긴 천을 이용해서 만든 것으로 매우 가벼우면서 강도나 탄성이 뛰어난 것이 특징이다.
그러나 제품마다 요구하는 각각의 특성에 맞추기 위하여 상기 유리섬유, 탄소섬유, 아라미드 섬유에 에폭시수지, 비닐에스터수지 또는 우레탄수지 등을 배합하여 다양한 제품을 개발하고 있다.
복합소재섬유는 그 자체가 불연성 또는 고내열성의 성능을 가지고 있으며 또 일반적인 성형공정을 거쳐 제조된 FRP제품은 수지 함량이 20～40 중량%로서 매우 낮으므로 화재에도 매우 강하다고 인식되고 있다. 그러나 복합소재섬유가 가열될 경우 섬유 자체는 열에 매우 안정적이지만 이 섬유의 매우 가는 필라멘트가 가열될 경우 그 열을 바로 방출하지 못하고 품고 있는 심지효과에 의해서 가연성 수지의 연소가 오히려 쉽게 일어나는 현상이 발생함은 물론, 난연성을 부여하는데 큰 어려움이 있다. 그러므로 본 발명 FRP제품에 난연성을 부여하는 것은 매우 필요하다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 개발한 것으로서 우선 에폭시, 비닐에스터 또는 우레탄 수지 70～80 중량부에 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 멜라민, 적인 등 난연제를 15～35 중량부를 배합하여 수지조성물을 제조한 후 상기 수지조성물에 유리섬유 등을 함침한 후 인발성형함으로써 화재에 강한 FRP제품의 생산이 가능하게 되었다.
본 발명의 FRP제품은 가연성 수지로서 강도, 접착력 및 결합력이 높은 우레탄, 비닐에스터 및 에폭시수지를 다량 배합하여 수지조성물을 제조하고 상기 수지조성물에 유리섬유 등을 함침한 후 인발성형하여 제조하였음에도 불구하고 상기 수지에 각종 난연제를 적절하게 배합한 결과 우수한 난연 효과를 가진 제품을 제조할 수 있다.
본 발명은 가연성 수지로서 강도, 접착력 및 결합력이 높은 우레탄, 비닐에스터 및 에폭시수지를 주원료로 하되 각종 난연제를 배합하여 제조된 수지조성물을 제조하고 유리섬유, 탄소섬유 또는 아라미드 섬유 등 FRP(Fiber Reinforced Plastic)를 상기 수지조성물에 함침한 후 인발성형하여 제조한 인발성형FRP제품에 관한 것이다.
상기 에폭시 수지조성물은 에폭시 주제와 에폭시 경화제, 내부이형제, 표면처리제 외에 난연제로서 환경문제를 야기시키고 있는 할로겐계 난연제가 아닌 수산화 알루미늄, 수산화마그네슘, 멜라민, 적인을 적절히 배합하여 사용하였다.
에폭시는 1950년대 이후 사용되기 시작, 오늘날에는 전기절연재료, 섬유강화복합재료 등 여러 분야에서 널리 사용되고 있다.
수산화알루미늄은 대표적인 무기계 난연제로 가격이 저렴하며 무독성, 저발연성으로 부식성이 적고 절연성이 우수하여 난연 충전제로 많이 사용된다. 분해온도가 낮아 가공온도가 230℃정도로 낮은 플라스틱에만 사용 가능하다.
수산화마그네슘은 배합량당 난연효과는 수산화알루미늄보다 우수하며 적당한 가격과 사용의 편리, 낮은 부식성과 연기의 발생이 적으며 환경적인 측면에서 안전하다. 분해온도가 수산화알루미늄보다 약 100℃ 정도 높아 수산화알루미늄은 약 230℃에서 분해하는 반면 수산화마그네슘은 약 330℃에서 분해한다. 분해 시 증기를 방출해서 기체상의 탈 수 있는 연료의 농도를 희석시킨다. 적인과 병용하면 난 연효과가 향상된다.
인계 난연제는 산소를 다량 함유하고 있는 플라스틱에서 우수한 난연 효과를 보인다. 반응 메카니즘은 열분해에 의하여 폴리인산이 생성되고, 폴리인산의 에스테르화 및 탈수소화에 의하여 숯과 같은 탄화체를 생성하며 이탄화체가 산피막을 형성하여 열과 산소를 차단하는 역할을 한다.
인계 난연제는 저독성 및 고성능의 두 가지 측면을 만족시키면서 할로겐계 난연제의 대체품으로 각광을 받고 있지만 고가인 점이 단점이다.
멜라민계 난연제는 취급이 용이하고 열적, 화학적 안정성이 유효하며 열 분해시 독성기체의 발생이 없고 연기의 발생이 적다.
인발 성형공정은 "로빙공급-수지함침-인발성형-절단"하는 통상의 공정에 의하였다.
이하, 실시예를 바탕으로 하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명한다.
실시예 1 : 에폭시수지조성물 제조 및 FRP제품 제조
에폭시 주제 500g, 에폭시 경화제 500g, 내부이형제 12g, 표면처리제 6g, 수산화알루미늄 200g, 수산화마그네슘 5g, 멜라민 5g, 적인 40g을 배합하여 에폭시수지조성물을 제조하였다. 이어 유리섬유를 상기 수지조성물에 함침한 후 인발성형하는 통상의 인발성형공정을 거쳐 FRP제품을 제조하였다.
상기 FRP 제품을 가지고 아래 방법과 기준으로 난연성을 시험한 결과는 아래와 같다.
A. 난연 시험방법
- UL-94V
- 불꽃의 기준 : 메탄가스, 파란색 단일 불꽃의 3/4″지점에서 가열
- 시험방법 : 시편에 불꽃을 10초간 접촉시킨 후 연소 불꽃이 꺼지면 다시 10초간 불꽃을 접촉시킴. 5개의 시편을 동일한 방법으로 시험하여 연소시간, glowing시간, 5개 시편의 연소시간의 합, 불꽃의 떨어짐 등을 적용하여 난연등급 산정
- 시편의 크기 : 두께 3.18～12.7mm, 길이 127mm, 폭 12.7mm
B. 기준
| 등급 | 각 시편 1, 2차연소시간 | 각 시편2차 연소시간과 glowing시간의 합 | 5개시편 1, 2차연소시간의 총합 | 불꽃 떨어짐으로 인한 인화 |
| 난연 1급 | 10초 이내 | 30초 이내 | 50초 이내 | 없어야 됨 |
| 난연 2급 | 30초 이내 | 30초 이내 | 250초 이내 | 없어야 됨 |
| 난연 3급 | 30초 이내 | 30초 이내 | 250초 이내 | 없어야 됨 |
C. 시험결과
| 시편 1 | 시편 2 | 시편 3 | 시편 4 | 시편 5 | 시편 6 | 시편 7 | |||||||
| 1차 | 2차 | 1차 | 2차 | 1차 | 2차 | 1차 | 2차 | 1차 | 2차 | 1차 | 2차 | 1차 | 2차 |
| 0(4) | 0(6) | 0(3) | 0(5) | 0(3) | 0(5) | 0(4) | 0(5) | 0(3) | 0(6) | 0(4) | 0(5) | 0(3) | 0(5) |
※표기방법 : 연소시간(glowing 시간)
시험 결과 본 발명의 FRP 제품은 난연 1급에 해당되었다.
실시예 2 : 비닐에스터수지조성물 제조 및 FRP제품 제조
비닐에스터수지 1,000g, 저온경화제 10g, 고온경화제 10g, 내부이형제 15g, 표면처리제 6g, 저수축제 20g, 수산화알루미 240g, 수산화마그네슘 8g, 멜라민 8g 및 적인 60g을 배합하여 제조된 비닐에스터 수지조성물을 제조하였다. 이어 유리섬유를 상기 수지조성물에 함침한 후 인발성형하는 통상의 인발성형공정을 거쳐 FRP제품을 제조하였다.
상기 제품을 실시예 1과 동일한 시험방법과 기준으로 시험한 결과는 아래와 같다.
| 시편 1 | 시편 2 | 시편 3 | 시편 4 | 시편 5 | 시편 6 | 시편 7 | |||||||
| 1차 | 2차 | 1차 | 2차 | 1차 | 2차 | 1차 | 2차 | 1차 | 2차 | 1차 | 2차 | 1차 | 2차 |
| 0(6) | 0(7) | 0(5) | 2(9) | 0(4) | 1(5) | 0(4) | 2(8) | 0(6) | 3(9) | 0(6) | 2(6) | 0(4) | 1(5) |
※표기방법 : 연소시간(glowing 시간)
시험 결과 본 발명의 FRP 제품은 난연 1급에 해당되었다.
3. 우레탄수지조성물 제조 및 FRP제품 제조
우레탄수지1,000g, 저온경화제 8g, 고온경화제 8g, 내부이형제 15g, 표면처리제 6g, 저수축제 12g, 수산화알루미늄 350g, 수산화마그네슘 6g, 멜라민 8g 및 적인 50g을 배합하여 제조된 우레탄수지조성물을 제조하였다. 이어 유리섬유를 상기 수지조성물에 함침한 후 인발성형하는 통상의 인발성형공정을 거쳐 FRP제품을 제조하였다.
상기 제품을 실시예 1과 동일한 시험방법과 기준으로 시험한 결과는 아래와 같다.
| 시편 1 | 시편 2 | 시편 3 | 시편 4 | 시편 5 | 시편 6 | 시편 7 | |||||||
| 1차 | 2차 | 1차 | 2차 | 1차 | 2차 | 1차 | 2차 | 1차 | 2차 | 1차 | 2차 | 1차 | 2차 |
| 0(3) | 1(4) | 0(3) | 2(6) | 0(4) | 3(8) | 0(4) | 1(5) | 0(3) | 1(4) | 0(5) | 2(9) | 0(3) | 1(4) |
※표기방법 : 연소시간(glowing 시간)
시험 결과 본 발명의 FRP 제품은 난연 1급에 해당되었다.
따라서 본원발명은 에폭시 주제 35～40 중량부, 에폭시 경화제 35～40 중량부, 내부이형제 0.5～1.2 중량부, 표면처리제 0.3～0.6 중량부, 수산화알루미늄 14～18 중량부, 수산화마그네슘 0.4～3.1 중량부, 멜라민 0.3～2.0 중량부 및 적인 3.0～4.0 중량부를 배합하여 제조된 에폭시수지조성물을 제조하고 상기 수지조성물에 유리섬유, 탄소섬유 또는 아라미드 섬유 중 어느 하나를 함침한 후 인발성형하여 제조된 것을 특징으로 하는 난연성 FRP제품을 제공한다.
또한, 본원발명은
비닐에스터수지 65～75 중량부, 저온경화제 0.3～1.2 중량부, 고온경화제 0.2～1.0 중량부, 내부이형제 0.8～1.2 중량부, 표면처리제 0.3～0.6 중량부, 저수축제 0.8～2.0 중량부, 수산화알루미늄 16～20 중량부, 수산화마그네슘 0.4～3.1 중량부, 멜라민 0.3～2.0 중량부 및 적인 3.5～4.5 중량부를 배합하여 제조된 비닐에스터 수지조성물을 제조하고 상기 수지조성물에 유리섬유, 탄소섬유 또는 아라미드 섬유 중 어느 하나를 함침한 후 인발성형하여 제조된 것을 특징으로 하는 난연성 FRP제품을 제공한다.
또한, 본원발명은
우레탄수지 65～75 중량부, 저온경화제 0.3～1.2 중량부, 고온경화제 0.2～1.0 중량부, 내부이형제 0.8～1.2 중량부, 표면처리제 0.3～0.6 중량부, 저수축제 0.8～2.0 중량부, 수산화알루미늄 15～25 중량부, 수산화마그네슘 0.4～3.1 중량부, 멜라민 0.3～2.0 중량부 및 적인 3.0～4.0 중량부를 배합하여 제조된 우레탄수지조성물을 제조하고 상기 수지조성물에 유리섬유, 탄소섬유 또는 아라미드 섬유 중 어느 하나를 함침한 후 인발성형하여 제조된 것을 특징으로 하는 난연성 FRP제품을 제공한다.
Claims (3)
- 에폭시 주제 35～40 중량부, 에폭시 경화제 35～40 중량부, 내부이형제 0.5～1.2 중량부, 표면처리제 0.3～0.6 중량부, 수산화알루미늄 14～18 중량부, 수산화마그네슘 0.4～3.1 중량부, 멜라민 0.3～2.0 중량부 및 적인 3.0～4.0 중량부를 배합하여 제조된 에폭시수지조성물을 제조하고 상기 수지조성물에 유리섬유, 탄소섬유 또는 아라미드섬유 중 어느 하나를 함침한 후 인발성형하여 제조된 것을 특징으로 하는 난연성 FRP제품
- 비닐에스터수지 65～75 중량부, 저온경화제 0.3～1.2 중량부, 고온경화제 0.2～1.0 중량부, 내부이형제 0.8～1.2 중량부, 표면처리제 0.3～0.6 중량부, 저수축제 0.8～2.0 중량부, 수산화알루미늄 16～20 중량부, 수산화마그네슘 0.4～3.1 중량부, 멜라민 0.3～2.0 중량부 및 적인 3.5～4.5 중량부를 배합하여 제조된 비닐에스터 수지조성물을 제조하고 상기 수지조성물에 유리섬유, 탄소섬유 또는 아라미드 섬유 중 어느 하나를 함침한 후 인발성형하여 제조된 것을 특징으로 하는 난연성 FRP제품
- 우레탄수지 65～75 중량부, 저온경화제 0.3～1.2 중량부, 고온경화제 0.2～1.0 중량부, 내부이형제 0.8～1.2 중량부, 표면처리제 0.3～0.6 중량부, 저수축제 0.8～2.0 중량부, 수산화알루미늄 15～25 중량부, 수산화마그네슘 0.4～3.1 중량부, 멜라민 0.3～2.0 중량부 및 적인 3.0～4.0 중량부를 배합하여 제조된 우레탄수지조성물을 제조하고 상기 수지조성물에 유리섬유, 탄소섬유 또는 아라미드 섬유 중 어느 하나를 함침한 후 인발성형하여 제조된 것을 특징으로 하는 난연성 FRP제품
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|---|---|---|---|
| KR1020090049649A KR100929842B1 (ko) | 2009-06-04 | 2009-06-04 | 난연성을 부여한 인발성형ｆｒｐ제품 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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|---|---|
| KR100929842B1 true KR100929842B1 (ko) | 2009-12-04 |
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|---|---|
| KR (1) | KR100929842B1 (ko) |
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