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D사 쵸킹 컴파운드 100g에 실리콘계 소포제를 첨가하지 않은 시료와 소포제를 고형분 기준으로 각각 0.5, 1.0, 2.0wt% 첨가한 시료를 준비하였다. 이들을 60rpm으로 10분간 혼합한 후 경화제 6.3g을 투입하고 다시 60rpm에서 5분간 충분히 혼합하였다. 혼합된 시료는 사전에 준비한 시편틀에 부어 넣고 외부온도를 22℃로 일정하게 유지하면서 완전히 경화될 때까지 10분 간격으로 온도를 측정하였다. 실험결과는 [Fig. 2, 3]에 나타내었다.

[Fig. 2] 
The effect of Si-defoamer Content on the Various Temperatures of Chocking Compound.

[Fig. 3] 
The effect of None-si-defoamer Content on the Various Temperatures of Chocking Compound.

소포제를 첨가하지 않은 경우 발열특성은 온 도측정 70분까지는 천천히 상승하였다. 이후 10분 동안 49℃에서 82℃로 급격하게 상승하였다. 최대 발열 온도인 116℃까지 87분이 소요되었다. 이러한 이유는 경화반응 초기 발생된 열에 의해 개환된 에폭시그룹에 경화제 내부에 있는 아민그룹이 결합 되면서 내부온도가 상승하여 가교결합을 형성하였기 때문이다(K. Dusek, 2013).

소포제를 사용한 경우 발열특성은 소포제를 사용하지 않은 경우와 유사한 결과를 보였다. 그러나 최종 발열온도는 실리콘계 소포제 109℃, 비실리콘계 소포제 114℃로 다소 낮게 나타났으며, 첨가량이 증가할수록 온도는 감소하는 경향을 보였다. 실리콘계 소포제 2wt% 첨가시 85℃로 비실리콘계 소포제 90℃ 보다 낮게 나타났다([Fig. 4]). 이런 결과는 소포제 성분 중실리콘, 지방알콜 등이 에폭시 수지의 경화반응에 잔류하여 발열온도가 낮아진 것으로 판단된다.

[Fig. 4] 
The effect of defoamer Content on the Heat Temperatures of Chocking Compound.

사시간이란 에폭시와 경화제를 혼합한 후 사용가능한 시간을 말한다. 쵸킹 컴파운드 주제와 경화제를 혼합했을 때 경화가 일어나지 않고 사용하기에 적합한 유동성을 유지하고 있는 시간으로 경화속도가 빠를수록 경화시간은 짧아진다.

[Fig. 5]를 보면 소포체 첨가에 관계 없이 가사시간은 58~60분으로 일정한 시간을 나타내었다. 소포제를 첨가할 경우, 잔류하는 실리콘 성분이 경화반응에는 영향을 미칠 수 있지만 가사시간에는 영향을 주지 않는 것으로 판단된다. 즉, 실리콘 소포제의 특성중 화학적으로 불활성을 나타내어 발포 억제 효과는 우수하다. 하지만 잔류 실리콘 성분이 가사시간, 혼합 후 사용 가능한 시간에는 영향을 미치지 않는 것으로 보인다. 이는 실리콘 소포제가 주로 표면장력을 낮추어 기포를 억제하는 역할을 하며, 경화반응 속도나 가사시간에는 직접적으로 관여하지 않는 것으로 판단된다.

[Fig. 5] 
The effect of defoamer Content on the Pot Life of Chocking Compound.

소포제는 소량 첨가할 경우 하면 효과적이지만, 일정량 이상을 첨가하면 에폭시 수지 내부에 불균일하게 분포하여 쵸킹 컴파운드의 강도, 내구성, 화학적 특성 등 기계적 물성치를 저하시킬 수 있다. 이러한 결과는 혼합 과정에서 기포를 제거하기 위해 사용하는 소포제가 쵸킹컴파운드의 기계적 물성에 영향을 미칠 수 있으므로, 기계적 물성을 유지하기 위해서는 소포제의 첨가량을 기계적 물성치가 저하되지 않는 범위 내에서 첨가량을 적절히 조절하여야 할 것으로 판단된다.

D사 쵸킹 컴파운드 100g에 실리콘계 소포제를 첨가하지 않은 상태와 소포제를 고형분 기준 0.5, 1.0, 2.0wt% 투입하고 경화시킨 후 소포제 첨가량에 따른 표면경도, 압축강도 및 충격강도를 측정하고 그 결과를 [Fig. 6~8]에 나타냈다.

[Fig. 6]에서 표면 경도는 소포제를 첨가하지 않은 경우 82였으나, 소포제 첨가량이 증가할수록 표면경도가 감소하였다. 특히, 실리콘계 소포제를 사용할 때 비실리콘게 소포제보다 표면경도는 더 낮게 나타났으며, 2wt% 실리콘계 소포제 첨가 시 68로 가장 낮은 값은 나타냈다. 이는 실리콘성분이 경화반응 후에도 잔류하여 가교 결합 사이에 소포제가 일부 결합할 수 있다. 또한, 소포제는 기포뿐만 아니라 에폭시 수지의 경화과정에서 생성되는 미세 계면에도 흡착될수 있다. 이로 인해 에폭시 수지와 경화제의 반응이 부분적으로 방해받거나 미세공극이 남아 있어 쵸킹 컴파운드의 표면경도가 낮아진 것으로 판단된다.

[Fig. 6] 
The effect of defoamer Content on the Surface Hardness of Chocking Compound.

소포제 첨가량에 따른 압축강도 결과를 [Fig. 7]에 나타내었다. 압축강도 또한 표면경도 결과와 유사하게 비실리콘계 소포제보다 실리콘계 소포제를 사용한 경우, 첨가량이 증가할수록 감소하는 경향을 보였다. 소포제를 첨가하 지 않은 경우 120MPa, 비실리콘계 소포제 2wt% 첨가한 경우 100MPa, 실리콘계 소포제의 경우 86MPa로 가장 낮게 나타났다. 이는 표면경도 경우와 동일한 결과에 따른 것으로 소포제가 경화반응 과정에 영향을 미쳐 쵸킹 컴파운드 내 에폭시 수지의 가교결합 형성을 방해 한 것을 알 수 있었다.

[Fig. 7] 
The effect of defoamer Content on the Compressive Strength of Chocking Compound.

[Fig. 8]에서는 소포제 첨가량에 따른 충격강도변화를 나타내었다. 충격강도 또한 표면경도, 압축강도 결과와 동일하게 비실리콘계 소포제에 비해 실리콘계 소포제를 사용한 경우 첨가량이 증가 할수록 감소하는 경향을 보였다. 소포제를 첨가하지 않은 경우 55kgf·cm/cm²로 나타 났으며, 비실리콘계 소포제를 2wt% 첨가한 경우 42kgf·cm/cm², 실리콘계 소포제를 첨가한 경우에는 35kgf·cm/cm²로 가장 낮게 나타났다.

[Fig. 8] 
The effect of defoamer Content on the Impact Strength of Chocking Compound.

이상의 결과를 종합해 보면 쵸킹 컴파운드 주제의 주성분인 에폭시 수지가 2차원 선형구조에서 3차원 그물구조로 전환되는 경화 과정에서 소포제 성분 중 실리콘이 3차 그물구조 내에 잔류하여 그물구조가 일부 약화 되어 기계적 물성치가 저하된 것으로 판단된다.

소포제 첨가 시 특히, 실리콘계 소포제가 에폭시 수지 경화반응과 그물구조 형성에 영향을 미쳐 쵸킹 컴파운드의 표면경도, 압축강도 및 충격강도 등 기계적 물성치를 저하 시킨다는 것을 확인할 수 있었다.