KR102174297B1 - Low specific gravity sheet molding compound - Google Patents
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Abstract
본 발명은 SMC를 형성하는 매트릭스 수지와 중공 필러를 형성하는 코팅층이 계면에서 화학적으로 결합되는 저비중 SMC에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 저비중 SMC는 강화섬유에 이중결합 구조를 가진 매트릭스 수지를 함침시켜서 형성되는 SMC본체와; 상기 SMC 본체에 혼합되어 분산되되, 내부에 중공이 형성된 필러본체의 표면에 이중결합 구조를 가진 코팅제로 코팅층이 형성된 중공 필러를 포함하고, 상기 SMC 본체의 매트릭스 수지와 상기 중공 필러의 코팅층을 형성하는 코팅제는 서로 화학적으로 결합된 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a low specific gravity SMC in which a matrix resin forming SMC and a coating layer forming a hollow filler are chemically bonded at an interface.
The low specific gravity SMC according to an embodiment of the present invention includes an SMC body formed by impregnating a matrix resin having a double bond structure in a reinforcing fiber; It is mixed and dispersed in the SMC main body, including a hollow filler in which a coating layer is formed with a coating agent having a double bond structure on the surface of the filler body having a hollow therein, and forming a coating layer of the matrix resin of the SMC body and the hollow filler The coating agents are characterized in that they are chemically bonded to each other.
Description
본 발명은 저비중 SMC에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 SMC를 형성하는 매트릭스 수지와 중공 필러를 형성하는 코팅층이 계면에서 화학적으로 결합되는 저비중 SMC에 관한 것이다.The present invention relates to a low specific gravity SMC, and more particularly, to a low specific gravity SMC in which a matrix resin forming SMC and a coating layer forming a hollow filler are chemically bonded at an interface.
SMC(Sheet Molding Compound)는 열경화성 수지로 이루어지는 시트 본체에 유리 단섬유 등을 분산시킨 다음 가압 성형하여 시트 형태로 제조한 복합재료이다. SMC는 점착성이 없고 성형성이 뛰어난 시트 형태의 복합성형 재료로서, 건축용 및 자동차용 용도로 많이 사용되고 있다.SMC (Sheet Molding Compound) is a composite material manufactured in a sheet form by dispersing short glass fibers and the like in a sheet body made of a thermosetting resin and then press-molding. SMC is a composite molding material in the form of a sheet with no adhesiveness and excellent moldability, and is widely used for construction and automobile applications.
이러한 SMC가 다양한 용도로 사용되면서, 저비중의 SMC에 대한 수요가 증가하였다.As such SMC is used for various purposes, the demand for low specific gravity SMC has increased.
일반적으로 저비중의 SMC를 제조하기 위해서는 SMC를 형성하는 열경화성 수지와 같은 매트릭스 수지에 속이 빈 중공 필러를 혼합하는 방법이 사용되고 있다.In general, in order to manufacture SMC having a low specific gravity, a method of mixing a hollow hollow filler in a matrix resin such as a thermosetting resin forming SMC is used.
하지만, SMC에 중공 필러를 혼합하는 경우 SMC의 비중을 줄이는 효과를 얻을 수는 있지만, 그에 상응하는 물성의 저하가 발생하였다.However, when the hollow filler is mixed with SMC, it is possible to obtain the effect of reducing the specific gravity of SMC, but a corresponding decrease in physical properties occurred.
부연하자면, 중공 필러는 SMC를 형성하는 매트릭스 수지 내에서 매트리스 수지와는 화학적인 결합 없이 물리적으로 분산된 상태로 존재하게 되는데, 이 경우 제품마다 중공 필러의 분산정도에 차이가 발생하여 제품 품질의 균일성이 저하되는 문제가 발생하였다.In addition, the hollow filler exists in a physically dispersed state without chemical bonding with the mattress resin in the matrix resin forming the SMC. In this case, the dispersion degree of the hollow filler varies from product to product, resulting in uniform product quality. There was a problem that the property was deteriorated.
또한, 중공 필러와 매트릭스 수지 사이에 계면이 발생하면서 SMC의 강성이 저하되는 문제도 발생하였다.In addition, as an interface between the hollow filler and the matrix resin occurs, there is a problem in that the rigidity of the SMC is lowered.
상기의 배경기술로서 설명된 내용은 본 발명에 대한 배경을 이해하기 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.The content described above as the background art is only for understanding the background of the present invention, and should not be taken as an acknowledgment that it corresponds to the prior art already known to those of ordinary skill in the art.
본 발명은 SMC를 형성하는 매트릭스 수지와 중공 필러를 형성하는 코팅층이 계면에서 화학적으로 결합하여 SMC의 경량화를 달성하면서 강도를 우수하게 유지할 수 있는 저비중 SMC를 제공한다.The present invention provides a low specific gravity SMC capable of maintaining excellent strength while achieving weight reduction of SMC by chemically bonding a matrix resin forming SMC and a coating layer forming a hollow filler at an interface.
본 발명의 일 실시형태에 따른 저비중 SMC는 강화섬유에 이중결합 구조를 가진 매트릭스 수지를 함침시켜서 형성되는 SMC본체와; 상기 SMC 본체에 혼합되어 분산되되, 내부에 중공이 형성된 필러본체의 표면에 이중결합 구조를 가진 코팅제로 코팅층이 형성된 중공 필러를 포함하고, 상기 SMC 본체의 매트릭스 수지와 상기 중공 필러의 코팅층을 형성하는 코팅제는 서로 화학적으로 결합된 것을 특징으로 한다.The low specific gravity SMC according to an embodiment of the present invention includes an SMC body formed by impregnating a matrix resin having a double bond structure in a reinforcing fiber; It is mixed and dispersed in the SMC main body, including a hollow filler in which a coating layer is formed with a coating agent having a double bond structure on the surface of the filler body having a hollow formed therein, The coating agent is characterized by being chemically bonded to each other.
상기 매트릭스 수지는 불포화폴리에스터 수지와 스타이렌모노머를 포함한다.The matrix resin includes an unsaturated polyester resin and a styrene monomer.
상기 강화섬유는 유리섬유, 탄소섬유, 아라미드섬유, 세라믹섬유 및 천연섬유 중 어느 하나 또는 그 이상의 섬유인 것을 특징으로 한다.The reinforcing fiber is characterized in that it is any one or more of glass fiber, carbon fiber, aramid fiber, ceramic fiber, and natural fiber.
상기 필러본체는 소다석회유리(soda lime glass) 및 붕규산유리(borosilicate glass) 중 적어도 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The filler body is characterized in that it is made of at least one of soda lime glass and borosilicate glass.
상기 코팅제는 2-(2,4-Divinyl)cyclohexylethyltrimethoxysilane, 2-(2,4-Divinyl)cyclohexylethyltriethoxysilane 및 Trimethoxy(4-vinylphenyl)silane 중 적어도 어느 하나인 것을 특징을 한다.The coating agent is characterized in that at least one of 2-(2,4-Divinyl)cyclohexylethyltrimethoxysilane, 2-(2,4-Divinyl)cyclohexylethyltriethoxysilane, and Trimethoxy(4-vinylphenyl)silane.
상기 코팅제는 하기의 [화학식 1] 내지 [화학식 3]으로 표시되는 저분자 물질 중 적어도 어느 하나인 것을 특징을 한다.The coating agent is characterized in that at least one of the low molecular weight materials represented by the following [Chemical Formula 1] to [Chemical Formula 3].
[화학식 1][Formula 1]
[화학식 2][Formula 2]
[화학식 3][Formula 3]
본 발명의 실시예에 따르면, 화학구조상 말단에 이중결합 구조를 갖는 코팅제를 사용하여 중공 필러의 표면에 코팅되는 코팅층을 형성하고, 이를 이중결합 구조를 가진 매트릭스 수지를 함침시켜서 형성되는 SMC본체에 혼합함에 따라 코팅제와 SMC를 형성하는 매트릭스 수지가 화학적으로 결합하면서 중공 필러와 매트릭스 수지의 결합력을 향상시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a coating layer coated on the surface of the hollow filler is formed using a coating agent having a double bond structure at the end of the chemical structure, and mixed with the SMC body formed by impregnating the matrix resin having a double bond structure Accordingly, the coating agent and the matrix resin forming the SMC are chemically bonded to each other, thereby improving the bonding strength between the hollow filler and the matrix resin.
이에 따라 저비중이면서 고강도를 갖는 SMC를 제조할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.Accordingly, it is possible to expect the effect of manufacturing SMC having low specific gravity and high strength.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 중공 필러의 코팅층을 형성하는 코팅제의 화학식이고,
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 저비중 SMC를 제조하는 과정에서 발생되는 화학적인 결합구조를 보여주는 도면이다. 1 to 3 are chemical formulas of a coating agent forming a coating layer of a hollow filler according to an embodiment of the present invention,
4 to 6 are views showing a chemical bonding structure generated in the process of manufacturing a low specific gravity SMC according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in a variety of different forms, only the present embodiments make the disclosure of the present invention complete, and the scope of the invention to those of ordinary skill in the art It is provided to inform you.
본 발명의 일 실시예에 따른 저비중 SMC는 강화섬유에 이중결합 구조를 가진 매트릭스 수지를 함침시켜서 형성되는 SMC본체와; 상기 SMC 본체에 혼합되어 분산되되, 내부에 중공이 형성된 필러본체의 표면에 이중결합 구조를 가진 코팅제로 코팅층이 형성된 중공 필러를 포함한다. 이때 SMC 본체의 매트릭스 수지와 상기 중공 필러의 코팅층을 형성하는 코팅제는 서로 화학적으로 결합된다.The low specific gravity SMC according to an embodiment of the present invention includes an SMC body formed by impregnating a matrix resin having a double bond structure in a reinforcing fiber; Doedoe mixed and dispersed in the SMC body, and a hollow filler in which a coating layer is formed with a coating agent having a double bond structure on the surface of the filler body having a hollow inside. At this time, the matrix resin of the SMC body and the coating agent forming the coating layer of the hollow filler are chemically bonded to each other.
SMC 본체는 종래의 일반적인 SMC로서, 매니트리스 수지와 강화섬유로 이루어진다.The SMC body is a conventional general SMC, and is made of a manifold resin and reinforcing fibers.
매트릭스 수지는 불포화폴리에스터 수지와 스타이렌모노머를 포함한다. 매트릭스 수지로 사용되는 불포화폴리에스터 수지는 불포화 디카르복시산, 포화 디카르복시산, 다가알콜의 축합중합으로 얻어지는 불포화폴리에스터 수지이다. 물론 매트릭스 수지로 사용할 수 있는 수지는 불포화폴리에스터 수지로 한정되는 것이 아니라 불포화/포화/다가알콜의 종류도 사용할 수 있다. 예를 들어 본 실시예에서는 PG/MA, TH/PA, PG/NPGMA 수지타입이 적용될 수 있다.The matrix resin includes an unsaturated polyester resin and a styrene monomer. The unsaturated polyester resin used as the matrix resin is an unsaturated polyester resin obtained by condensation polymerization of an unsaturated dicarboxylic acid, a saturated dicarboxylic acid, and a polyhydric alcohol. Of course, the resin that can be used as the matrix resin is not limited to the unsaturated polyester resin, but types of unsaturated/saturated/polyalcohol can also be used. For example, in this embodiment, PG/MA, TH/PA, and PG/NPGMA resin types may be applied.
한편, 매트릭스 수지에는 다양한 기능을 수행하는 첨가제가 더 포함될 수 있다. 이때 첨가제는 저수축제, 증점제, 개시제(경화제) 등이 사용될 수 있다. 이때 사용되는 첨가제는 통상의 SMC 제작에 사용되는 첨가제가 통용되어 사용될 수 있다.Meanwhile, the matrix resin may further include additives that perform various functions. At this time, the additive may be a low shrinkage agent, a thickener, an initiator (hardener), and the like. The additive used at this time may be used by commonly used additives used for manufacturing SMC.
강화섬유는 SMC의 강성을 보강하기 위하여 함유되는 것으로서, 유리섬유, 탄소섬유, 아라미드섬유, 세라믹섬유 및 천연섬유 중 어느 하나 또는 그 이상의 섬유가 사용될 수 있고, 바람직하게는 유리섬유를 사용할 수 있다. 이때 유리섬유는 SMC의 성형성을 확보하기 위하여 단섬유의 형태로 사용되는 것이 바람직하다.The reinforcing fiber is contained in order to reinforce the rigidity of the SMC, and any one or more fibers of glass fiber, carbon fiber, aramid fiber, ceramic fiber, and natural fiber may be used, and preferably glass fiber may be used. At this time, the glass fiber is preferably used in the form of a short fiber in order to secure the moldability of SMC.
예를 들어 강화섬유는 길이 0.2 ~ 2 inch, 단위중량 3.0 ~ 4.0 ㎏/㎡로 준비할 수 있다.For example, reinforcing fibers can be prepared in a length of 0.2 to 2 inches and a unit weight of 3.0 to 4.0 kg/m2.
중공 필러는 SMC의 비중을 낮추기 위하여 상기 매트릭스 수지에 혼합된다. 이때 중공 필러는 내부에 중공이 형성된 필러본체와; 상기 필러본체의 표면에 코팅되어 형성되는 코팅층으로 이루어진다. 이때 코팅층은 SMC를 형성하는 매트릭스 수지와 화학적으로 결합되는 것을 특징으로 한다.The hollow filler is mixed with the matrix resin to lower the specific gravity of SMC. At this time, the hollow pillar includes a pillar body having a hollow formed therein; It consists of a coating layer formed by coating on the surface of the filler body. At this time, the coating layer is characterized in that it is chemically bonded to the matrix resin forming the SMC.
필러본체는 SMC의 매트릭스 수지에 혼합되어 SMC의 중량을 낮추는 효과를 주기 위하여 구비되는 요소로서, 소다석회유리(soda lime glass) 및 붕규산유리(borosilicate glass) 중 적어도 어느 하나로 이루어진다. 물론, 필러본체는 상기에서 제시된 소재로 제조되는 것에 한정되지 않고, SMC의 매트릭스 수지에 혼합되어 SMC의 중량을 낮출 수 있는 다양한 소재가 적용될 수 있다.The filler body is an element provided to give an effect of lowering the weight of SMC by being mixed with the matrix resin of SMC, and is made of at least one of soda lime glass and borosilicate glass. Of course, the filler body is not limited to those made of the above-mentioned materials, and various materials capable of lowering the weight of SMC by being mixed with the matrix resin of SMC may be applied.
예를 들어 필러본체는 소다석회유리(soda lime glass)를 사용하여 속이 비어 있는 형태로 성형하여 사용할 수 있다. 이때 필러본체의 직경은 20 ~ 50㎛ 정도로 제조하고, 밀도는 0.2 ~ 0.5g/cc로 제조될 수 있다.For example, the filler body can be used by molding into a hollow shape using soda lime glass. At this time, the diameter of the filler body is manufactured to be about 20 ~ 50㎛, the density can be manufactured in 0.2 ~ 0.5g / cc.
코팅제는 저비중 SMC의 제조시 매트릭스 수지에 혼합되는 필러본체의 외표면에 코팅되어 매트릭스 수지의 경화시 경화반응에 참여하면서 매트릭스 수지와 화학적으로 결합되는 요소로서, 이중결합 구조를 갖는 매트릭스 수지와 화학적 결합을 할 수 있도록 화학구조상 말단에 이중결합 구조를 갖는 코팅제가 적용되는 것이 바람직하다.The coating agent is an element that is chemically bonded to the matrix resin while participating in the curing reaction when the matrix resin is cured by being coated on the outer surface of the filler body mixed with the matrix resin during the production of low specific gravity SMC. It is preferable that a coating agent having a double bond structure at the end of the chemical structure is applied to enable bonding.
예를 들어 코팅제는 2-(2,4-Divinyl)cyclohexylethyltrimethoxysilane, 2-(2,4-Divinyl)cyclohexylethyltriethoxysilane 및 Trimethoxy(4-vinylphenyl)silane 중 적어도 어느 하나가 사용될 수 있다.For example, the coating agent may be at least one of 2-(2,4-Divinyl)cyclohexylethyltrimethoxysilane, 2-(2,4-Divinyl)cyclohexylethyltriethoxysilane, and Trimethoxy(4-vinylphenyl)silane.
이때, 2-(2,4-Divinyl)cyclohexylethyltrimethoxysilane의 화학식은 [화학식 1]로 표시되고, [화학식 1]은 도 1에 나타내었다.At this time, the formula of 2-(2,4-Divinyl)cyclohexylethyltrimethoxysilane is represented by [Chemical Formula 1], and [Chemical Formula 1] is shown in FIG.
그리고, 2-(2,4-Divinyl)cyclohexylethyltriethoxysilane의 화학식은 [화학식 2]로 표시되고, [화학식 2]는 도 2에 나타내었다.And, the formula of 2-(2,4-Divinyl)cyclohexylethyltriethoxysilane is represented by [Chemical Formula 2], and [Chemical Formula 2] is shown in FIG.
그리고, Trimethoxy(4-vinylphenyl)silane의 화학식은 [화학식 3]으로 표시되고, [화학식 3]은 도 3에 나타내었다.In addition, the formula of Trimethoxy(4-vinylphenyl)silane is represented by [Chemical Formula 3], and [Chemical Formula 3] is shown in FIG. 3.
다음은 중공 필러를 제조하는 방법에 대하여 설명한다.Next, a method of manufacturing the hollow filler will be described.
1. 필러본체 준비단계1. Filler body preparation stage
필러본체 준비단계는 중공 필러의 전체적인 형태 및 비중을 결정하는 필러본체를 준비하는 단계로서, 소다석회유리(soda lime glass) 및 붕규산유리(borosilicate glass) 중 적어도 어느 하나의 소재를 이용하여 내부가 중공된 필러본체를 성형한다.The filler body preparation step is a step of preparing a filler body that determines the overall shape and specific gravity of the hollow filler, and the interior is hollow by using at least one of soda lime glass and borosilicate glass. Molded filler body.
필러본체는 SMC의 비중을 경량화시키기 위하여 사용되는 일반적으로 저비중 SMC에 사용되는 일반적인 충진제를 사용할 수 있다. 또한 필러본체를 성형하는 방법은 특정 방법에 한정되지 않고 내부가 비어 중공된 형태를 구현할 수 있는 다양한 성형방법이 사용될 수 있다.The filler body may use a general filler used for low specific gravity SMC, which is used to lighten the specific gravity of SMC. In addition, a method of molding the filler body is not limited to a specific method, and various molding methods capable of implementing a hollow shape may be used.
예를 들어, 필러본체는 직경이 20 ~ 50㎛ 정도이고, 밀도가 0.2 ~ 0.5g/cc 정도가 되도록 제조로 할 수 있다.For example, the filler body may have a diameter of about 20 to 50 μm and a density of about 0.2 to 0.5 g/cc.
2. 코팅액 준비단계2. Coating liquid preparation step
코팅액 준비단계는 SMC를 형성하는 매트릭스 수지와 화학적으로 결합될 수 있도록 말단에 이중결합 구조를 가진 코팅액을 준비하는 단계이다.The coating solution preparation step is a step of preparing a coating solution having a double bond structure at the terminal so that it can be chemically bonded with the matrix resin forming the SMC.
코팅액 준비단계는 보다 구체적으로 희석제의 pH를 조정하는 희석제 준비과정과; pH가 조정된 희석제에 코팅제를 첨가하고 가수분해하여 코팅액을 준비하는 가수분해과정으로 이루어진다.The coating solution preparation step may include a diluent preparation step of adjusting the pH of the diluent more specifically; It consists of a hydrolysis process in which a coating agent is added to a diluent whose pH is adjusted and hydrolyzed to prepare a coating solution.
희석제 준비과정은 코팅제가 희석되는 희석제를 준비하는 과정으로서, 에탄올 및 메탄올과 같은 알콜류의 희석제를 사용하고, pH 조절을 위하여 초산 및 암모니아수와 같은 pH조절제를 사용한다. 그래서 희석제에 pH조절제를 소정의 양만큼 혼합하고 교반하여 원하는 수준의 pH로 조정된 희석제를 준비한다.The diluent preparation process is a process of preparing a diluent in which the coating agent is diluted, using a diluent such as ethanol and methanol, and a pH adjusting agent such as acetic acid and aqueous ammonia for pH adjustment. So, a diluent is mixed with a predetermined amount of a pH adjusting agent and stirred to prepare a diluent adjusted to a desired pH level.
이때 희석제의 pH는 코팅액에 첨가되는 코팅제의 종류 및 양에 따라 설정되는 것이 바람직하다.At this time, the pH of the diluent is preferably set according to the type and amount of the coating agent added to the coating solution.
가수분해과정은 pH가 조정된 희석제에 코팅제를 첨가하고 교반시켜서 가수분해시키는 과정으로서, 이때 코팅제로는 화학구조상 말단에 이중결합 구조를 갖는 코팅제가 적용되는 것이 바람직하다.The hydrolysis process is a process of hydrolyzing by adding and stirring a coating agent to a diluent whose pH is adjusted, and at this time, it is preferable that a coating agent having a double bond structure at the terminal is applied as the coating agent.
예를 들어 코팅제로는 도 1 내지 도 3의 [화학식 1] 내지 [화학식 3]으로 표시되는 2-(2,4-Divinyl)cyclohexylethyltrimethoxysilane, 2-(2,4-Divinyl)cyclohexylethyltriethoxysilane 및 Trimethoxy(4-vinylphenyl)silane 중 적어도 어느 하나가 사용된다.For example, as a coating agent, 2-(2,4-Divinyl)cyclohexylethyltrimethoxysilane, 2-(2,4-Divinyl)cyclohexylethyltriethoxysilane and Trimethoxy(4-) represented by [Chemical Formula 1] to [Chemical Formula 3] of FIGS. 1 to 3 At least one of vinylphenyl)silane is used.
이때 가수분해 반응이 원활하게 이루어지도록 코팅제가 첨가된 희석제를 50℃ 정도로 가열한 상태에서 30분 정도 교반시킨다.At this time, the diluent to which the coating agent is added is heated to about 50° C. and stirred for about 30 minutes to facilitate the hydrolysis reaction.
한편, 코팅액은 필러본체와 코팅액의 중량 총합을 기준으로, 희석제 10 ~ 20wt%, ph조절제 9 ~ 12wt%, 및 코팅제 1 ~ 2wt%로 혼합되는 것이 바람직하다.On the other hand, the coating solution is preferably mixed with a diluent of 10 to 20 wt%, a pH control agent of 9 to 12 wt%, and a coating agent of 1 to 2 wt%, based on the total weight of the filler body and the coating solution.
3. 코팅단계3. Coating step
코팅단계는 준비된 코팅액을 필러본체의 표면에 코팅하는 단계이다.The coating step is a step of coating the prepared coating solution on the surface of the filler body.
코팅단계는 보다 구체적으로, 준비된 필러본체를 교반기에 투입하고, 열을 가하면서 교반하는 교반과정과; 가열된 필러본체를 교반하면서 준비된 코팅액을 분무하여 필러본체의 표면에 코팅액을 코팅하는 분무코팅과정과; 표면에 코팅액이 코팅된 필러본체를 열처리하여 코팅액의 희석제를 제거하는 희석제 제거과정으로 이루어진다.The coating step is more specifically, a stirring process of adding the prepared filler body to a stirrer and stirring while applying heat; A spray coating process of spraying the prepared coating solution while stirring the heated filler body to coat the coating solution on the surface of the filler body; It consists of a diluent removal process in which the filler body coated with the coating solution is heat-treated to remove the diluent from the coating solution.
교반과정은 필러본체를 교반하면서 열을 가하여 코팅이 원활하게 이루어질 수 있도록 준비하는 과정이다. 그래서 교반기에 필러본체를 투입한 다음 교반기의 내부에 열을 제공하게 된다. 이때 필러본체의 온도가 130±5℃가 될 때까지 필러본체를 가열한다.The stirring process is a process of preparing the filler body so that the coating can be smoothly performed by applying heat while stirring. So, after inserting the filler body into the stirrer, heat is provided to the inside of the stirrer. At this time, heat the filler body until the temperature of the filler body reaches 130±5℃.
분무코팅과정은 분무코팅방법으로 필러본체의 표면에 코팅액을 코팅하는 과정으로서, 원하는 온도까지 가열된 필러본체에 코팅액을 분무한다. 이때 균일한 코팅을 위하여 필러본체를 300±50RPM으로 교반하면서 코팅액을 분무시킨다. 그래서 필러본체의 외주면에 코팅층을 형성하는 것이다.The spray coating process is a process of coating the coating liquid on the surface of the filler body by spray coating, and the coating liquid is sprayed on the filler body heated to a desired temperature. At this time, for uniform coating, spray the coating solution while stirring the filler body at 300±50RPM. So, a coating layer is formed on the outer peripheral surface of the filler body.
한편, 필러본체 60 ~ 80wt%에 코팅제가 혼합된 코팅액 20 ~ 40wt%를 분무하여 코팅하는 것이 바람직하다. 그래서, 코팅액에 포함된 코팅제가 필러본체의 외표면에 코팅되는 양을 조정한다.On the other hand, it is preferable to coat by spraying 20 to 40wt% of a coating solution mixed with a coating agent in 60 to 80wt% of the filler body. Thus, the amount of the coating agent contained in the coating liquid is coated on the outer surface of the filler body.
희석제 제거과정은 필러본체의 외주면에 코팅된 코팅층에서 희석액을 제거하는 과정으로서, 코팅층이 형성된 필러본체를 진공오븐에 투입하고 130℃에서 약 24시간 동안 건조하여 코팅층에 잔존하는 희석액을 제거한다.The diluent removal process is a process of removing the diluent from the coating layer coated on the outer circumference of the filler body. The filler body on which the coating layer is formed is put into a vacuum oven and dried at 130°C for about 24 hours to remove the diluent remaining in the coating layer.
상기와 같이 중공 필러가 제조되면, 통상의 저비중 SMC 제조 공정에 따라 매트릭스 수지에 준비된 중공 필러를 혼합하고, 이를 강화섬유에 함침시켜 저비중 SMC를 제조한다.When the hollow filler is prepared as described above, the hollow filler prepared in the matrix resin is mixed according to a conventional low specific gravity SMC manufacturing process, and the hollow filler is impregnated with the reinforcing fiber to prepare a low specific gravity SMC.
저비중 SMC를 제조하는 과정 중에 매트릭스 수지와 코팅층의 코팅제에서 이루어지는 화학결합에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.The chemical bonding between the matrix resin and the coating agent of the coating layer during the process of manufacturing the low specific gravity SMC will be described with reference to the drawings.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 저비중 SMC를 제조하는 과정에서 발생되는 화학적인 결합구조를 보여주는 도면이다. 4 to 6 are views showing a chemical bonding structure generated in the process of manufacturing a low specific gravity SMC according to an embodiment of the present invention.
도 4는 매트릭스 수지와 중공 필러가 화학적으로 결합하기 전의 화학구조를 보여주는 도면이다. 이때 (a)는 불포화폴리에스터의 화학구조이고, (b)는 스타이렌모노머의 화학구조이며, (c)는 중공 필러에서 필러본체와 코팅층의 화학구조이다.4 is a view showing the chemical structure before the matrix resin and the hollow filler are chemically bonded. Here, (a) is the chemical structure of the unsaturated polyester, (b) is the chemical structure of the styrene monomer, and (c) is the chemical structure of the filler body and the coating layer in the hollow filler.
도 4의 (c)는 코팅층을 형성하는 코팅제로 [화학식 2]로 표시되는 2-(2,4-Divinyl)cyclohexylethyltriethoxysilane를 사용하였다.In (c) of FIG. 4, 2-(2,4-Divinyl)cyclohexylethyltriethoxysilane represented by [Chemical Formula 2] was used as a coating agent for forming a coating layer.
도 4에서 확인할 수 있듯이, 불포화폴리에스터, 스타이렌모노머 및 중공 필러의 코팅제에는 이중결합구조를 위한 관능기가 존재하는 것을 알 수 있다.As can be seen in Figure 4, it can be seen that a functional group for a double bond structure exists in the coating agent of the unsaturated polyester, styrene monomer, and hollow filler.
그리고, 도 5 및 도 6에서 확인할 수 있듯이, 불포화폴리에스터의 관능기, 스타이렌모노머의 관능기 및 코팅제의 관능기는 서로 화학적으로 결합되는 것을 확인할 수 있다.And, as can be seen in Figures 5 and 6, it can be seen that the functional group of the unsaturated polyester, the functional group of the styrene monomer, and the functional group of the coating agent are chemically bonded to each other.
다음으로서, 비교예와 실시예를 통하여 본 발명을 설명한다.Next, the present invention will be described through comparative examples and examples.
중공 필러는 본 발명에 따른 코팅을 필러 본체의 표면에 형성한 중공 필러와 코팅층을 형성하지 않은 중공 필러를 사용하였고, 전체 중량 대비 중공 필러의 함량을 하기의 표 1과 같은 조건으로 변경하여 SMC를 제작하였다. 이렇게 제작된 SMC에 대하여 비중, 인장강도, 인장탄성률, 굴곡강도 및 굴곡탄성률을 측정하여 그 값을 하기의 표 1에 함께 나타내었다.As the hollow filler, a hollow filler formed with the coating according to the present invention on the surface of the filler body and a hollow filler without a coating layer were used. Was produced. Specific gravity, tensile strength, tensile modulus, flexural strength, and flexural modulus were measured for the SMC thus produced, and the values are shown in Table 1 below.
표 1에서 확인할 수 있듯이, 실시예들이 비교예들은 비중이 중공필러의 함량에 대응하여 비슷한 것을 확인할 수 있었다. 하지만, 실시예들은 비교예들에 비하여 인장강도, 인장탄성률, 굴곡강도 및 굴곡탄성률이 모두 향상된 것을 확인할 수 있었다.As can be seen in Table 1, it was confirmed that the comparative examples of Examples had similar specific gravity corresponding to the content of the hollow filler. However, it was confirmed that the examples were all improved in tensile strength, tensile modulus, flexural strength, and flexural modulus compared to the comparative examples.
상기와 같은 결과를 토대로 본 발명에 따르면 종래의 일반적인 저비중 SMC 대비 비중을 유사하게 낮춰 경량화를 달성하면서 강성을 상당히 향상시킬 수 있음을 확인할 수 있었다.Based on the above results, according to the present invention, it was confirmed that the stiffness can be significantly improved while achieving weight reduction by similarly lowering the specific gravity compared to the conventional low specific gravity SMC.
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.Although the present invention has been described with reference to the accompanying drawings and the above-described preferred embodiments, the present invention is not limited thereto, but is limited by the claims to be described later. Therefore, those of ordinary skill in the art can variously modify and modify the present invention within the scope of the technical spirit of the claims to be described later.
Claims (6)
상기 SMC 본체에 혼합되어 분산되되, 내부에 중공이 형성된 필러본체의 표면에 이중결합 구조를 가진 코팅제로 코팅층이 형성된 중공 필러를 포함하고,
상기 SMC 본체의 매트릭스 수지와 상기 중공 필러의 코팅층을 형성하는 코팅제는 서로 화학적으로 결합되고,
상기 코팅제는 2-(2,4-Divinyl)cyclohexylethyltrimethoxysilane, 2-(2,4-Divinyl)cyclohexylethyltriethoxysilane 및 Trimethoxy(4-vinylphenyl)silane 중 적어도 어느 하나인 것을 특징을 하는 저비중 SMC.
An SMC body formed by impregnating the reinforcing fiber with a matrix resin having a double bond structure;
It is mixed and dispersed in the SMC main body, including a hollow filler in which a coating layer is formed with a coating agent having a double bond structure on the surface of the filler body having a hollow therein,
The coating agent forming the coating layer of the matrix resin of the SMC body and the hollow filler are chemically bonded to each other,
The coating agent is a low specific gravity SMC, characterized in that at least any one of 2-(2,4-Divinyl)cyclohexylethyltrimethoxysilane, 2-(2,4-Divinyl)cyclohexylethyltriethoxysilane, and Trimethoxy(4-vinylphenyl)silane.
상기 매트릭스 수지는 불포화폴리에스터 수지와 스타이렌모노머를 포함하는 저비중 SMC.
The method according to claim 1,
The matrix resin is a low specific gravity SMC containing an unsaturated polyester resin and a styrene monomer.
상기 강화섬유는 유리섬유, 탄소섬유, 아라미드섬유, 세라믹섬유 및 천연섬유 중 어느 하나 또는 그 이상의 섬유인 것을 특징으로 하는 저비중 SMC.
The method according to claim 1,
The reinforcing fiber is a low specific gravity SMC, characterized in that any one or more of glass fiber, carbon fiber, aramid fiber, ceramic fiber and natural fiber.
상기 필러본체는 소다석회유리(soda lime glass) 및 붕규산유리(borosilicate glass) 중 적어도 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 저비중 SMC.
The method according to claim 1,
The filler body is a low specific gravity SMC, characterized in that made of at least one of soda lime glass and borosilicate glass.
상기 코팅제는 하기의 [화학식 1] 내지 [화학식 3]으로 표시되는 저분자 물질 중 적어도 어느 하나인 것을 특징을 하는 저비중 SMC.
[화학식 1]
[화학식 2]
[화학식 3]
The coating agent is a low specific gravity SMC, characterized in that at least one of the low molecular weight material represented by the following [Chemical Formula 1] to [Chemical Formula 3].
[Formula 1]
[Formula 2]
[Formula 3]
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