KR20170115376A - 난연 고강성 수지 조성물 및 이를 이용한 강화플라스틱 보강패널 - Google Patents

Abstract

본 발명은 (A) 난연제를 포함하는 고분자 수지 약 60 내지 80중량%; (B) 첨가제 약 10 내지 20중량%; 및 상기 (A)+(B) 성분 35 내지 40중량%에 대하여, (C) 유리장섬유 약 60 내지 65중량%를 포함함으로서, 난연성이 우수하고 소재가 강화된 특성을 가지는 콘크리트 노화 방지용 난연 고강성 수지 조성물 및 이를 이용한 강화플라스틱 보강패널에 관한 것이다.

Description

난연 고강성 수지 조성물 및 이를 이용한 강화플라스틱 보강패널{FLAME-RETARDANT RESIN COMPOSITION WITH HIGH RIGIDITY AND REINFORCMENT PANEL WITH REINFORCED PLASTIC USING THE SAME}

본 발명은 난연 고강성 수지 조성물 및 이를 이용한 강화플라스틱 보강패널에 관한 것으로 보다 구체적으로 유리섬유를 주 보강재로 하여 고분자 수지를 함침 가공한 복합 구조재로서 난연성이 우수하고 강성이 개선된 특성을 가지는 난연 고강성 수지 조성물 및 이를 이용한 강화플라스틱 보강패널의 제조방법 및 시공방법에 관한 것이다.

유리섬유 강화플라스틱(Glassfiber Reinforced Plastic: GRP)은 고분자 수지와 유리섬유의 복합재질로 철보다 강하고 알루미늄보다 가벼우며, 내식, 내열 및 내후성이 우수한 강화플라스틱이다. 신소재로 각광받고 있는 GRP는 일반 금속재료에 비해 비강성(Specific Stiffness)과 비강도(Specific Strength) 등의 우수한 기계적 성질을 나타내므로 구조물의 경량화가 요구되는 여러 산업분야에서 사용이 확대되고 있는 추세이다.

GRP에서 플라스틱과 섬유의 관계는 철근콘크리트에서 콘크리트와 철근에 비유된다. 콘크리트에 철근을 넣으면 콘크리트가 강화되듯이 플라스틱에 섬유를 혼합하면 플라스틱의 강도가 크게 증가하는 것이다. 이러한 GRP에 대하여 EP 1978059, US 7064157, KR 1049879, KR 1328296 등의 선행 기술이 개발되어 있으나, 보다 효과적인 난연 수지 조성물의 개발을 위하여 유리섬유의 종류 및 구성을 다각적으로 실시한 기술은 개발되지 않은 실정이다.

난연재료는 불이 붙어도 연소가 잘되지 않는 성질을 가진 재료를 이른다. 불에는 타지만 연소는 잘되지 않는 재료인데, 연소 시 6분간의 화열(최고 온도 섭씨 약 500도)에서 변형, 발염, 파손이 생기지 않아야 한다. 불이 붙으면 유독가스가 약간 발생하며, 타들어 가는 현상은 발생하지 않는다. 난연합판, 난연섬유판, 난연플라스틱판 등이 난연재료에 속하는데 합판, 섬유판, 플라스틱판 등의 불에 타는 유기질 재료에 불에 강한 약품을 가공처리한 것이다. 건축법시행령에서는 '불에 잘 타지 않는 성능을 가진 재료'라 명시되어 있고, 건설교통부령에서 정한 산업표준화법에 의한 한국산업규정이 정하는 바에 의하여 시험한 결과로 난연 3급에 해당하는 것을 말한다.

최근 엉터리 난연재료가 건축자재로 쓰여 매우 위험하다는 보도가 나와 이슈화 된 바 있다. 건축물의 화재발생시 재료에서의 유독가스 발생 및 화재 확산 등을 방지하고, 인명 및 재산을 보호하기 위하여 난연성 마감재료의 기술 개발이 중요하게 대두되고 있다.

GRP 조성물에 난연성을 부여하기 위해서 종래에는 할로겐계 난연제와 안티몬 화합물 또는 인계 화합물이 사용되었다. 그러나, 할로겐계 난연제를 사용할 경우, 연소시에 발생하는 가스의 인체 유해성 문제가 있고, 인산 에스테르계 난연제는 성형시 문제가 발생할 수 있거나, 수지 조성물의 내열도가 급격히 저하될 수 있다는 단점이 있다.

이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명자들은 고분자 수지에 적용할 유리장섬유 및 난연제의 종류를 특정하여 상기 문제점을 해결하면서도 난연성이 우수하고 강성이 개선된 난연 고강성 수지 조성물 및 이를 이용한 강화플라스틱 보강패널을 개발하고자 하였다.

본 발명의 목적은 유리장섬유를 포함하는 난연성이 우수한 난연 고강성 수지 조성물을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 고분자 수지와 유리장섬유의 복합재질을 포함하여 난연성이 우수할 뿐 아니라 강도가 향상되는 특성을 갖는 난연 고강성 수지 조성물을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 난연 고강성 수지 조성물을 이용한 강화플라스틱 보강패널의 제조방법 및 시공방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 상기 및 기타 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.

본 발명은 난연성이 우수하고 소재 자체가 강화되는 특성을 가지는 유리장섬유를 포함하는 난연 수지 조성물에 관한 것이다.

상기 난연 수지 조성물은 (A) 난연제를 포함하는 고분자 수지 약 60 내지 80중량%; (B) 첨가제 약 10 내지 20중량%; 및 상기 (A)+(B) 성분 35 내지 40중량%에 대하여, (C) 유리장섬유 약 60 내지 65중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에서, 본 발명에 따른 고분자 수지는 불포화 폴리에스테르 수지, 비닐에스테르 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지 및 이들의 공중합체로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하며, 바람직하게는 불포화 폴리에스테르 수지인 것을 특징으로 하지만, 이들로 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 일 실시예에서, 본 발명에 따른 첨가제는 (B-1) 저수축제 2-5중량%, (B-2) 충진제 5-10중량%, (B-3) 경화제 0.2 내지 2중량%, (B-4) 이형제 0.5 내지 1.0중량% 및 (B-5) 안료 0.5 내지 2중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에서, 본 발명에 따른 경화제는 저온경화제와 고온경화제의 혼합물이며, 저온경화제와 고온경화제의 비율은 1:1인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에서, 본 발명에 따른 난연제는 인계 난연제인 것을 특징으로 한다. 상기 인계 난연제는 포스페이트계, 디포스페이트계, 포스포네이트계, 포스페이트계, 포스핀옥사이드, 포스파젠 및 이들의 금속염으로 이루어진 군으로부터 적어도 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하며, 바람직하게는 비스페놀-A 비스인 것을 특징으로 하지만, 이들로 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 일 실시예에서, 본 발명에 따른 합성 난연제는 트리아릴포스페이트 및 멜라민폴리포스페이트를 1:1의 비율로 혼합 반응시켜 제조되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 합성 난연제를 사용함으로써, 보다 우수한 난연효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 본 발명에 따른 난연제는 고분자 수지 100중량부에 대하여, 약 10 내지 25중량부로 사용되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에서, 본 발명에 따른 고분자 수지의 중량평균분자량(Mw)은 1,000 내지 약 200,000g/mol인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에서, 본 발명에 따른 수지 조성물은 UL94에 의거하여 측정한 난연성이 1/16” 두께 시편에 대해 V-0 이상인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에서, 본 발명에 따른 난연 수지 조성물은 ASTM D256에 의거하여 측정한 IZOD 충격강도가 1/8” 두께 시편에 대해 15 내지 20kgf/cm²이고, ASTM D638에 의거하여 측정한 인장강도가 1,000 내지 1,500kgf/cm²이며, ASTM D709에 의거하여 측정한 굴곡강도가 1,800 내지 2,200kgf/cm²이며, 굴곡탄성률이 75,000 내지 80,000kgf/cm²인 것을 특징으로 한다.

상기 수지 조성물에 항균제, 열안정제, 산화방지제, 광안정제, 무기물 첨가제, 계면활성제, 혼화제, 조색제, 방염제, 내후제, 착색제, 자외선 흡수제 및 자외선 차단제로 이루어진 군으로부터 선택되는 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 난연 고강성 고분자 수지를 이용하여 강화플라스틱 보강패널을 제조할 수 있다. 강화플라스틱 보강패널의 제조방법은 고분자 수지 및 첨가제를 수지함침조에 혼합하고, 유리섬유를 상기 수지함침조까지 일정한 모양과 패턴 각도를 유도하여 함침시키고, 상기 유리섬유를 상기 수지함침조에서 금형까지 일정 각도 및 패턴으로 유도하여 상기 난연 고강성 수지 조성물을 제조하는 단계; 및 상기 조성물을 금형에서 200℃의 온도로 성형한 후, 생성된 제품을 일정한 길이로 절단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 강화플라스틱 보강패널의 제조방법에는 인발성형, 핸드레이업성형, 프레스성형 등이 있으며, 특히 인발성형이 가장 바람직하지만, 이들로 제한되는 것은 아니다.

본 발명의 일 실시예에서, 본 발명에 따른 강화플라스틱 보강패널의 시공방법은 다음과 같은 방법이 있다.

1) 강화플라스틱 보강패널 및 콘크리트면의 접착력을 높이기 위하여, 단면 표면샌딩을 하고 수지를 표면에 바른 후, 규사를 뿌려 접착시킨다. 이에 따라, 판넬의 매끈한 면에 흠집을 내고 규사를 접착시킴으로써, 수지로 판넬을 콘크리트면에 접착시킬 때 접착력을 높여줄 수 있다.

2) 강화플라스틱 보강패널 및 콘크리트면의 접착력을 높이기 위하여, 단면 표면샌딩을 하고 수지를 표면에 바른 후, 유리섬유직물을 부착시킨다. 이때, 유리섬유는 판넬접착면 방향으로 두께의 절반만 수지를 함침시키고, 나머지 면에는 수지가 함침되지 않도록 한다. 이는 수지로 판넬을 콘크리트면에 접착시킬 때 나머지 유리섬유에 수지가 함침되어 콘크리트와의 접착면에 접착력을 높여주기 위한 것이다.

3) 강화플라스틱 보강패널 및 콘크리트면의 접착력을 높이기 위하여, 단면 표면샌딩을 거칠게 한다.

이하 본 발명의 난연 고강도 수지 조성물을 구성하는 각 성분에 대하여 구체적으로 살펴본다.

(A) 난연제를 포함하는 고분자 수지

(A-1) 고분자 수지

본 발명에 따른 고분자 수지는 불포화 폴리에스테르 수지, 비닐에스테르 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지 및 이들의 공중합체로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하며, 바람직하게는 불포화 폴리에스테르 수지인 것을 특징으로 하지만, 이들로 한정되는 것은 아니다.

상기 고분자 수지는 전체 수지 조성물 중 60 내지 80중량%로 사용될 수 있다. 여기서, 60중량% 미만이면 결합력이 저하되는 문제가 있을 수 있고, 40중량%를 초과하면 가공성 및 경제성이 떨어질 수 있다.

본 발명에 따른 고분자 수지의 중량평균분자량(Mw)은 약 1,000 내지 약 200,000g/mol, 예를 들면, 약 10,000 내지 약 100,000g/mol, 바람직하게는 15,000 내지 약 75,000g/mol일 수 있으나, 이로 한정되는 것은 아니다.

(A-2) 난연제

본 발명에 사용되는 난연제는 수지 조성물의 난연성을 향상시키기 위한 것으로, 고분자 수지와 혼합되어 사용되며 인계 난연제를 사용하는 것이 바람직하다.

인계 난연제로는 포스페이트계, 디포스페이트계, 포스포네이트계, 포스페이트계, 포스핀옥사이드, 포스파젠 및 이들의 금속염으로 이루어진 군으로부터 적어도 1종 이상 선택될 수 있으며, 비스페놀-A 비스를 사용하는 것이 바람직하나, 이로 제한되는 것은 아니다.

(A-3) 합성 난연제

본 발명에 사용되는 합성 난연제는 기존 난연제를 포함한 수지 조성물의 난연성을 더욱 향상시키기 위한 것으로, 고분자 수지와 혼합되어 사용되며, 트리아릴포스페이트 및 멜라민폴리포스페이트를 1:1의 비율로 혼합하여 사용하는 것이 바람직하지만, 이들로 제한되는 것은 아니다.

본 발명에 따른 난연제 또는 합성 난연제는 고분자 수지 100중량부에 대하여, 약 1 내지 50중량부, 바람직하게는 약 5 내지 30중량부, 더욱 바람직하게는 약 10 내지 25중량부로 사용될 수 있다. 상기 범위에서 수지 조성물은 우수한 난연성, 내광성 등을 가질 수 있고, 수지 조성물의 기계적 강도의 저하를 방지할 수 있다.

(B) 첨가제

본 발명에 따른 첨가제로서는 저수축제, 충진제, 경화제, 이형제 및 안료가 10 내지 20 중량%로 사용될 수 있으며, 이 외에도 기타 첨가제를 추가적으로 사용할 수 있다. 각 첨가제에 대한 상세한 설명은 다음과 같다.

(B-1) 저수축제

저수축제는 수축방지를 위해 사용하는 것으로 폴리스테린계, 폴리에틸렌계, 폴리비닐아세테이트계 등이 주로 사용될 수 있다. 저수축제는 전체 수지 조성물의 함량 대비 2 내지 5중량%로 사용되는 것이 바람직하지만, 이로 제한되는 것은 아니다.

(B-2) 충진제

충진제로는 위스커, 활석, 운모, 규산염, 석영, 이산화티타늄, 규회석, 카올린, 규산, 탄산마그네슘, 수산화마그네슘, 초크, 분쇄 또는 침전된 탄산칼슘, 석회, 장석, 황산바륨, 유리볼, 중공 유리볼, 중공볼 규산염 충진제, 천연 층상 규산염, 합성 층상 규산염 및 이의 혼합물로부터 선택되는 충진제가 사용될 수 있으며, 특히 Al(OH)₃인 수산화알루미늄을 사용하는 것이 바람직하다. 충진제는 전체 수지 조성물의 함량 대비 5 내지 10중량%로 사용되는 것이 바람직하지만, 이로 제한되는 것은 아니다.

(B-3) 경화제

본 발명에 사용되는 경화제는 저온경화제 및 고온경화제가 있으며, 저온경화제로는 페르카독스(perkadox)를 사용하는 것이 바람직하고, 고온 경화제로는 TBPB(터트-부틸퍼옥시벤조에이트)를 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명에 사용되는 저온경화제 및 고온경화제의 비율은 1:1인 것이 바람직하지만, 이로 한정되지는 않는다. 경화제는 전체 수지 조성물의 함량 대비 각각 0.2 내지 2중량%로 사용되는 것이 바람직하지만, 이로 제한되는 것은 아니다.

(B-4) 이형제

본 발명에 첨가될 수 있는 이형제로는 지방산, 에틸렌, 옥사이드 축화물 및 이들의 혼합물이 사용될 수 있으나, 이들로 제한되는 것은 아니다. 이형제는 전체 수지 조성물의 함량 대비 0.5 내지 1.0중량%로 사용되는 것이 바람직하지만, 이로 제한되는 것은 아니다.

(B-5) 안료

본 발명에 첨가될 수 있는 안료로서는 일반적인 무기물 안료 또는 유기물 안료로 분류되는 물질이 모두 사용 가능하다. 안료는 전체 수지 조성물의 함량 대비 0.5 내지 2중량%로 사용되는 것이 바람직하지만, 이로 제한되는 것은 아니다.

(B-6) 기타 첨가제

기타 첨가제로는 항균제, 열안정제, 산화방지제, 광안정제, 무기물 첨가제, 계면활성제, 혼화제, 조색제, 방염제, 내후제, 착색제, 자외선 흡수제, 자외선 차단제 등을 본 발명의 목적에 어긋나지 않는 범위에서 추가로 첨가할 수 있다.

(C) 유리장섬유

유리장섬유는 강성 보완을 위해 첨가될 수 있고, 고분자간 매우 강한 결합력을 유지하여 강성을 향상시키고 플라스틱 성형 시 수축을 최소화 시킬 수 있다. 유리장섬유는 길이가 500 내지 1500m, 바람직하게는 1000m 이상이고, 직경이 1 내지 100㎛, 1 내지 50㎛, 10 내지 30㎛, 바람직하게는 10 내지 24㎛인 유리장섬유를 사용할 수 있다.

또한, 본 발명에 사용되는 유리장섬유는 장섬유 및 직조장섬유로 구분되며, 상기 장섬유는 실형태로서 인장 및 굴곡강도를 보강할 수 있다. 상기 직조장섬유는 매트(MAT) 형태로 무방향 적층된 직물인 연속식 매트(continuous mat); 0도, 90도, +45도, -45도로 직조된 직물인 DBLT 유리섬유직물; 0도, 90도로 직조된 직물(평직)인 로빙 크로스(roving cloth) 및 여러 가지 직물 형태를 가지는 유리섬유직물로 구분할 수 있다.

상기 유리장섬유는 (A) 난연제를 포함하는 고분자 수지 및 (B) 첨가제 성분의 전체 함량을 기준으로 60 내지 65중량%로 사용될 수 있다. 여기서, 60중량% 미만이면 요구되는 강성이 나타나지 않을 수 있고, 65중량%를 초과하면 유동성이 나빠져 가공온도가 높아질 수 있다.

본 발명에 따른 GRP를 포함한 수지 조성물을 적용할 경우 난연성을 향상시킬 뿐만 아니라 강도가 우수한 특성을 가질 수 있다.

또한, 본 발명은 보다 효과적인 난연 수지 조성물의 개발을 위하여 유리장섬유 및 난연제의 구성을 다각적으로 실시한 기술로서, 본 발명의 난연 수지 조성물은 최적의 유리장섬유 및 난연제의 구성으로 보다 향상된 난연 효과를 제공하므로 콘크리트 구조물의 노화의 방지와 같은 제조 건설 분야에서 큰 활용이 기대된다.

도 1은 본 발명에 따른 난연 고강성 수지 조성물로부터 강화플라스틱 보강패널을 제조하는 일반 공정도를 나타낸 것이다.

본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이며 첨부된 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.

하기 실시예 및 비교예에서 사용된 각 성분의 사양은 다음과 같다:

(A) 난연제를 포함하는 고분자 수지

(A-1) 고분자 수지

세원화성사의 불포화 폴리에스테르 수지를 사용하였다.

세원화성사의 비닐에스테르 수지를 사용하였다.

국도화학사의 에폭시 수지를 사용하였다.

강남화성사의 페놀 수지를 사용하였다.

(A-2) 난연제

비스페놀-A 비스(디페닐 포스페이트)를 사용하였다.

(A-3) 합성 난연제

트리아릴포스페이트 액상 및 멜라민폴리포스페이트 분말을 사용하였다.

(B) 첨가제

(B-1) 저수축제

애경화학사의 저수축제를 사용하였다.

(B-2) 충진제

Al(OH)₃인 수산화알루미늄을 사용하였다.

(B-3-1) 저온경화제

페르카독스를 사용하였다.

(B-3-2) 고온경화제

TBPB를 사용하였다.

(B-4) 이형제

에코톤사의 S125를 사용하였다.

(B-5) 안료

대영화학사의 N8를 사용하였다.

(A) 유리장섬유

한국오웬스코닝사의 직경 10 내지 24㎛, 길이 1000m 이상인 유리장섬유를 사용하였다.

실시예 1 및 비교예 1: 구성성분 함량에 따른 물성변화

상기 각 구성성분을 하기 표 1 내지 표 2에 기재된 바와 같은 함량으로 첨가하여 250℃ 이축 압출기로 압출한 후 1000℃의 제습 건조기에서 4시간 동안 건조하여 압출물을 펠렛 형태로 제조하였다. 상기 제조된 펠렛을 사출기를 이용하며 물성 측정을 위한 시편을 제조하였다. 상기 제조된 각 시편을 하기의 시험방법에 의해 물성을 측정한 후 그 결과를 표 2에 나타내었다.

상기 표 1 내지 표 2에 기재된 바와 같이, 실시예 1 및 비교예 1의 물성을 비교한 결과, 난연제 및 유리장섬유의 첨가에 따라 난연성 및 강도가 향상되는 반면, 굴곡탄성률 및 표면외관에서는 유의한 차이가 없는 것을 확인할 수 있었다. 특히, 난연성 측정에서 큰 차이를 보여 난연성이 크게 향상된 것을 알 수 있다. 또한 충격강도, 인장강도 및 굴곡강도가 증가된 결과를 보이는 것을 확인할 수 있었다. 즉, 난연성 및 우수한 강도를 달성하기 위해서는 추가적인 난연제 및 유리장섬유의 첨가가 필수적임을 알 수 있다.

합성 난연제의 제조방법

보다 우수한 난연효과 및 기계적 성질을 향상시키기 위하여, 트리아릴포스페이트 및 멜라민폴리포스페이트를 혼합 반응시켜 신규의 합성 난연제를 제조하였다. 트리아릴포스페이트 액상 150g 및 멜라민폴리포스페이트를 반응기에 넣고 10 내지 20분 정도 교반하여 반응시켜 주었다. 이 때 반응 온도를 150℃까지 서서히 증가시켜 발열에 의하여 발생하는 수분은 완전히 증발시켜준다. 분말상태로 교반을 계속하면서 300 내지 450℃의 온도로 승온시키며 30분간 반응시킨 후, 온도를 서서히 상온으로 내려 분쇄하여 난연제를 얻었다. 본 발명에 따른 합성 난연제를 사용함으로써, 보다 우수한 난연효과를 얻을 수 있다.

실시예 1 및 실시예 2: 난연제 종류에 따른 물성변화

상기 각 구성성분을 하기 표 3 내지 표 4에 기재된 바와 같은 함량으로 첨가하여 물성 측정을 위한 시편을 제조하였다. 상기 제조된 각 시편을 하기의 시험방법에 의해 물성을 측정한 후 그 결과를 표 4에 나타내었다. 실시예 1에서는 난연제로 비스페놀-A 비스를 사용하였고, 실시예 2에서는 난연제로 본 발명에 따른 합성 난연제를 사용하였다.

상기 표 3 내지 표 4에 기재된 바와 같이, 실시예 1 및 비교예 1의 물성을 비교한 결과, 난연제의 종류에 따른 난연효과의 변화를 확인할 수 있었다. 난연제로 비스페놀-A 비스를 사용한 경우보다 본 발명에 따른 합성 난연제를 사용한 수지 조성물에서 보다 우수한 난연효과를 나타내었다. 난연효과를 제외한 다른 물성평가에서는 유의한 차이점을 보이지 않는 것으로 나타났다.

실시예 1 및 실시예 3: 바이오 플라스틱의 첨가에 따른 물성변화

하기 표 5와 같은 구성성분으로 바이오 플라스틱을 제조한 후, 상기 바이오 플라스틱을 기존의 수지 조성물에 바이오 플라스틱 및 고분자 수지를 첨가하여, 친환경적인 수지 조성물을 제조하였다. 상기 제조된 시편을 물성을 측정한 후, 실시예 1과 비교한 결과를 표 6에 나타내었다.

실시예 1 및 실시예 3은 모두 동일한 난연제로 비스페놀-A 비스를 사용하였으며, 구성성분의 차이로는 바이오 플라스틱의 첨가의 유무이다. 상기 표 5 내지 표 6에 기재된 바와 같이, 실시예 1 및 실시예 3의 물성을 비교한 결과, 물성변화에서 유의한 차이점을 보이지 않는 것으로 나타났다. 이에 따라, 바이오 플라스틱을 첨가한 수지 조성물을 친환경 소재로서 기존의 수지 조성물을 대신할 수 있는 대체물로서의 활용 가능성을 확인할 수 있었다.

물성 측정 방법

1) 난연성: 시편두께 1/16”에서 UL94에 의거하여 측정하였다.

2) IZOD 충격강도(단위: kgf/cm²): ASTM D256에 규정된 평가방법에 의하여 두께 1/8”의 시편에 노치(notch)를 만들어 평가하였다.

3) 인장강도(단위: kgf/cm²): 실온에서 5mm/초의 속도를 가지는 UTM을 사용하여 ASTM D638에 의거하여 측정하였다.

4) 굴곡강도 및 굴곡탄성률(단위: kgf/cm²): ASTM D709에 의거하여 측정하였다.

5) 외관품질: 성형품의 외관 표면은 1등급(양호)에서 5등급(불량)까지 시각적, 촉각적 및 전자현미경을 이용하여 종합적으로 평가하였다.

강화플라스틱 보강패널의 제조방법

상기 난연 고강성 수지 조성물을 이용하여 강화플라스틱 보강패널을 제조하였다. 크릴대에 유리섬유을 올려놓은 후, 레일 작업을 8800TEX로 약 900 내지 100본으로 사용하였고, DB400M225 직물 1차 가이드를 통하여 유리섬유를 상기 고분자 수지 및 첨가제가 혼합되어 있는 수지함침조까지 일정한 모양과 패턴 각도로 유도하였다. 2차 가이드를 통하여, 유리섬유를 수지함침조에서 금형까지 일정 각도 및 패턴으로 유도하였다. 상기 혼합물을 금형에 넣고 200℃의 온도로 열을 공급하여 성형하였다. 금형에서 분리 후, 2개의 클램프를 이용하여 교대로 일정 속도로 연속하여 잡아당기는 과정을 거쳤다. 그 후, 다이아몬드 휠이 장착된 컷팅기를 통하여 제품을 일정한 길이로 절단하였다.

강화플라스틱 보강패널의 시공방법

강화플라스틱 보강패널 및 콘크리트면의 접착력을 높이기 위하여, 단면 표면샌딩을 하고 수지를 표면에 바른 후, 유리섬유직물을 부착시킨다. 여기서, 수지로 판넬을 콘크리트면에 접착시킬 때 나머지 유리섬유에 수지가 함침되어 콘크리트와의 접착면에 접착력을 높여주기 위하여, 유리섬유는 판넬접착면 방향으로 두께의 절반만 수지를 함침시키고, 나머지 면에는 수지가 함침되지 않도록 한다.

Claims (20)

1. (A) 난연제를 포함하는 고분자 수지 60 내지 80중량%;
   (B) 첨가제 약 10 내지 20중량%; 및
   상기 (A)+(B) 성분 35 내지 40중량%에 대하여, (C) 유리장섬유 약 60 내지 65중량%를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 난연 고강성 수지 조성물.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 고분자 수지는 불포화 폴리에스테르 수지, 비닐에스테르 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지 및 이들의 공중합체로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 난연 고강성 수지 조성물.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 고분자 수지는 불포화 폴리에스테르 수지인 것을 특징으로 하는 난연 고강성 수지 조성물.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 첨가제는 (B-1) 저수축제 2 내지 5중량%, (B-2) 충진제 5 내지 10중량%, (B-3) 경화제 0.2 내지 2중량%, (B-4) 이형제 0.5 내지 1.0중량%, 및 (B-5) 안료 0.5 내지 2중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 난연 고강성 수지 조성물.
5. 제 3항에 있어서,
   상기 경화제는 저온경화제와 고온경화제의 혼합물이며, 저온경화제와 고온경화제의 비율은 1:1인 것을 특징으로 하는 난연 고강성 수지 조성물.
6. 제 1항에 있어서,
   상기 난연제는 인계 난연제인 것을 특징으로 하는 난연 고강성 수지 조성물.
7. 제 6항에 있어서,
   상기 인계 난연제는 포스페이트계, 디포스페이트계, 포스포네이트계, 포스페이트계, 포스핀옥사이드, 포스파젠 및 이들의 금속염으로 이루어진 군으로부터 적어도 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 난연 고강성 수지 조성물.
8. 제 7항에 있어서,
   상기 인계 난연제는 비스페놀-A 비스인 것을 특징으로 하는 난연 고강성 수지 조성물.
9. 제 1항에 있어서,
   상기 난연제는 합성 난연제인 것을 특징으로 하는 난연 고강성 수지 조성물.
10. 제 9항에 있어서,
    상기 합성 난연제는 트리아릴포스페이트 및 멜라민폴리포스페이트를 1:1의 비율로 혼합 반응시켜 제조되는 것을 특징으로 하는 난연 고강성 수지 조성물.
11. 제 1항에 있어서,
    상기 난연제는 고분자 수지 100중량부에 대하여, 약 10 내지 25중량부로 사용되는 것을 특징으로 하는 난연 고강성 수지 조성물.
12. 제 1항에 있어서,
    상기 고분자 수지의 중량평균분자량(Mw)은 1,000 내지 약 200,000g/mol인 것을 특징으로 하는 난연 고강성 수지 조성물.
13. 제 1항에 있어서,
    상기 수지 조성물은 UL94에 의거하여 측정한 난연성이 1/16” 두께 시편에 대해 V-0 이상인 것을 특징으로 하는 난연 고강성 수지 조성물.
14. 제 1항에 있어서,
    상기 수지 조성물은 ASTM D256에 의거하여 측정한 IZOD 충격강도가 1/8” 두께 시편에 대해 15 내지 20kgf/cm²인 것을 특징으로 하는 난연 고강성 수지 조성물.
15. 제 1항에 있어서,
    상기 수지 조성물은 ASTM D638에 의거하여 측정한 인장강도가 1,000 내지 1,500kgf/cm²인 것을 특징으로 하는 난연 수지 조성물.
16. 제 1항에 있어서,
    상기 수지 조성물은 ASTM D709에 의거하여 측정한 굴곡강도가 1,800 내지 2,200kgf/cm²이고, 굴곡탄성률이 75,000 내지 80,000kgf/cm²인 것을 특징으로 하는 난연 고강성 수지 조성물.
17. 제 1항에 있어서,
    상기 수지 조성물에 항균제, 열안정제, 산화방지제, 광안정제, 무기물 첨가제, 계면활성제, 혼화제, 조색제, 방염제, 내후제, 착색제, 자외선 흡수제 및 자외선 차단제로 이루어진 군으로부터 선택되는 첨가제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 난연 고강성 수지 조성물.
18. 제 1항 내지 제 15항 중 어느 한 항의 난연 고강성 수지 조성물로 제조된 강화플라스틱 보강패널.
19. 고분자 수지 및 첨가제를 수지함침조에 혼합하고,
    유리섬유를 상기 수지함침조까지 일정한 모양과 패턴 각도를 유도하여 함침시키고,
    상기 유리섬유를 상기 수지함침조에서 금형까지 일정 각도 및 패턴으로 유도하여 제1항에 따른 난연 고강성 수지 조성물을 제조하는 단계; 및
    상기 조성물을 금형에서 200℃의 온도로 성형한 후, 생성된 제품을 일정한 길이로 절단하는 단계를 포함하는 강화플라스틱 보강패널의 제조방법.
20. 단면 표면샌딩을 하는 단계;
    수지를 표면에 바르는 단계; 및
    유리섬유직물을 부착시키는 단계를 포함하는 제19항에 따른 강화플라스틱 보강패널의 시공방법으로서,
    여기서, 유리섬유는 판넬접착면 방향으로 두께의 절반만 수지를 함침시키며, 수지로 판넬을 콘크리트면에 접착시킬 때 나머지 유리섬유에 수지를 함침시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 강화플라스틱 보강패널의 시공방법.

Images