Unsaturated polyester resin (UPR) is generally cured by room temperature curing method using oxidationreduction reaction between curing agents and accelerators. However, it is difficult to realize the maximum physical properties within a short time only by room temperature curing process. Therefore, post-curing process should be carried out to improve physical properties. In this study, post-curing of room temperature-cured UPR was carried out by electron beam irradiation and the physical properties of the post-cured samples were compared with those of thermally post-cured samples. As a result, the physical properties of room temperature-cured UPR were increased with an increasing electron beam absorbed dose and were comparable to those of thermally post-cured UPR samples. Thus, electron beam curing method can be applied to the mass production of UPR-based products instead of conventional thermal curing method.

불포화 폴리에스터 수지(unsaturated polyester resin, UPR)는 일반적으로 경화제 및 경화 촉진제의 산화-환원 반응을 이용한 상온 경화법이 사용되고 있으나, 상온 경화만으로는 최대 물성값을 단시간 내 구현하는 것이 어려워 적절한 후경화를 필요로 한다. 본 연구에서는 전자빔 조사를 이용한 UPR 상온 경화물의 후경화를 진행하였으며, 열에 의하여 후경화된 샘플과 물성을 비교하였다. 실험 결과, 전자빔 흡수선량이 증가함에 따라 UPR 상온 경화물의 물성이 향상됨을 확인할 수 있었으며, 기존 열경화 방법과 동일한 수준의 물성을 얻을 수 있음을 확인하였다. 따라서 전자빔 경화 방법은 기존 열경화 방법을 대체하여 UPR 제품의 대량 생산에 적용될 수 있을 것으로 판단된다.

Keywords: electron beam irradiation, unsaturated polyester resin, post-curing, mechanical property

불포화 폴리에스터 수지(unsaturated polyester resin: UPR)는 대표적인 열경화성 수지로서 내화학성과 기계적 물성이 우수하며 가격이 저렴하기 때문에 UPR 자체 혹은 복합재료의 기재로서 자동차, 선박산업, 건축자재, 상하수도관 등에 많이 사용되고 있다.^1,2
UPR은 불포화 다염기산 및 포화 다염기산을 다가알코올과 고온에서 에스테르화하여 얻어진 불포화 알키드 수지를 스타이렌이나 메틸메타크릴레이트와 같은 반응성 단량체로 희석한 액상 수지를 말하며, UPR 경화를 위하여 첨가되는 개시제로는 methyl ethyl ketone peroxide 등의 과산화물, 촉진제로는 cobalt계 금속염 등이 사용된다. UPR, 개시제, 촉진제로 이루어진 혼합물을 상온에서 일정 기간(수일- 수개월) 방치하는 동안 경화제 및 촉진제의 산화-환원 반응으로 발생한 라디칼에 의하여 UPR 내 불포화기와 스타이렌 등 단량체의 이중결합들이 서로 반응하여 3차원적인 네트워크 구조를 형성하게 된다.^3-5 이처럼 UPR의 경화는 주로 상온 경화 방법이 사용되고 있으나 상온에서 장기간 방치가 어려운 경우 잔존스타이렌 등 단량체의 함량을 최소화하고 가교 밀도를 증가시키기 위하여 별도의 후경화 공정이 필요하다.^6,7
UPR의 후경화 방법으로는 열 경화, 광 경화, 전자빔 경화등이 사용되고 있다. 열 경화 방법은 UPR 상온 경화물을 100 ℃ 이상의 고온에서 수 시간 동안의 가열하여 경화하는 방법으로 에너지 및 시간 소모가 많은 단점이 있다. 광 경화방법은 자외선 노광을 이용하며 상온에서 단시간에 경화 반응이 진행되는 장점이 있지만, 자외선의 에너지가 약하고, 투과도가 낮아 재료의 두께가 한정적이다.^8,9 이에 비교하여 전자빔 경화 방법은 상온에서 수 초 ~ 수 분 내의 단시간에 경화 반응이 진행되어 에너지와 시간 소모가 매우 적은 장점이 있으며, 고에너지 전자빔을 이용하므로 자외선과 비교하면 투과도가 높아 비교적 벌크 상태에도 적용할 수 있다.^10-12
본 연구에서는 이러한 장점이 있는 전자빔 경화 방법을 이용하여 UPR 상온 경화물의 후경화를 진행하였다. 또한 열에의한 후경화 방법으로 제조된 UPR 후경화물과 굴곡 강도, 굴곡 탄성률, 인장 강도, 인장 탄성률 등의 물성을 비교 및 분석하여 전자빔 경화 방법의 산업적 적용 가능성을 검토하였다.