KR101609209B1 - 열경화성 및 열가소성 프리프레그 선택적 제조시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 한 종류의 탄소섬유 토우를 이용한 열경화성 및 열가소성 프리프레그 제조시스템에 관한 것으로 본 발명에 의해 탄소섬유 토우 하나를 이용하여 수지함침장치의 배치에 따라 열경화성 프리프레그 및 열가소성 프리프레그를 선택적으로 제조할 수 있으며, 테이프 권취장치 또는 드럼 권취장치의 사용여부에 따라 토우 프리프레그 및 시트 프리프레그를 제조할 수 있다. 또한 시스템의 큰변경없이도 원사의 종류 및 수지의 종류에 따른 여러가지의 프리프레그 제조를 용이하게 할 수 있다.
Description
본 발명은 열경화성 및 열가소성 프리프레그 선택적 제조시스템에 관한 것으로, 한종류의 탄소섬유를 이용하여 수지함침장치의 배치에 따라 열경화성 프리프레그 및 열가소성 프리프레그를 선택적으로 제조할 수 있는 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 탄소섬유 프리프레그는 탄소섬유에 수지가 함침되어 있는 것으로서 항공기, 자동차, 낚싯대 등의 복합재료로 제조되는 제품의 소재로 사용된다. 이러한 프리프레그를 이용하여 제조하고자 하는 형태의 제품으로 고정한 후 압력과 열을 가하면 경화가 이루지면서 복합재료가 만들어 지며, 복합재료의 강도 및 강성을 유지하기 위해 일방향의 프리프레그를 사용한다.
이러한 프리프레그는 열경화성 프리프레그와 열가소성 프리프레그로 대별되는데, 종래의 열경화성 프리프레그 제조 장비는 폭 1m의 프리프레그를 제조하기 위해 다수의 탄소섬유 토우를 크릴대에 거치하여 사용하며, 폭 1m의 프리프레그가 기본적인 프리프레그의 사양이다. 열경화성 프리프레그 제조 장비에는 직물 프리프레그를 제조하는 장비와 일방향 프리프레그를 제조하는 장비로 나눌 수 있다. 직물 프리프레그는 지관에 감겨있는 직물을 수지 함침조에 통과시켜 높이 10m 되는 건조 구간을 통과한 후 아랫면에는 이형지, 윗면에는 이형필름을 붙여서 롤 형태로 권취함으로써 제조된다. 또한 일방향 프리프레그는 미리 열경화성 수지 필름을 제조한 후 그 수지 필름을 이용하여 열과 압력을 가하는 롤러를 지나는 라미네이팅 방식으로 수지를 함침시키며, 이렇게 함침과 건조가 완료된 프리프레그에 새로운 이형지와 이형필름을 붙여서 롤 형태로 권취하며, 제조 장비의 길이는 약 30m 정도 된다.
열가소성 프리프레그는 수지 필름을 라미네이팅 하는 방식과 익스트루더를 이용한 인발 방식이 있다. 열가소성 수지에는 일반적으로 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 등이 있으며, 고온용 수지에는 PA, PEEK 등이 있다. 이러한 열가소성 수지는 필름형태로 제조되어 있으며, 이러한 필름을 탄소섬유와 함께 고열, 고압의 롤러사이로 지나가게 되면 수지가 용융되면서 탄소섬유와 함침되게 된다. 또한 익스트루더에 열가소성 수지칩을 넣어 고열로 용융하고 이를 탄소섬유가 지나가는 금형에 주입하게 되면 금형내부에서 탄소섬유와 수지가 함침하게 된다. 이때 금형의 형태는 인발성형의 금형 형태로 제조하여 넓은 공간에서 좁은 공간으로 함침된 탄소섬유가 지나가면서 압력을 받게 되며, 압력을 받은 수지와 탄소섬유는 함침성이 향상되고, 균일한 열가소성 프리프레그를 제조할 수 있다.
그러나 열경화성 프리프레그 및 열가소성 프리프레그를 제조하는 장치는 기본적인 장비의 구성은 비슷하며, 원사를 공급하는 부분, 원사를 배열하는 부분, 수지를 함침하는 부분, 제조된 프리프레그를 권취하는 부분, 전 공정에 걸쳐 장력을 조절하는 부분 등으로 구성되어 있지만, 다만 수지를 함침시키는 방법 및 그 특성이 달라 하나의 장비에서 생산할 수 없다는 문제점이 있다. 열경화성 수지는 80℃ 이하에서 작업이 이루어지며, 또한 수지가 액상인 경우가 많으며, 수지를 함침하는 함침조가 있다. 하지만 열가소성 수지는 200℃이상에서 작업하는 경우가 많으며, 수지가 칩 형태로 되어 있는 경우가 대부분이며 수지를 녹이는 장치가 있어야 한다. 이에 두가지 프리프레그를 제조하기 위해서는 별도의 장비가 필요하다.
또한, 기술적인 문제는 아니지만 경제적인 측면에서 있어서 열경화성 프리프레그 제조 장치는 폭 1m의 프리프레그를 제조하기 위해 다수의 탄소섬유 토우를 사용하며, 폭 1m의 프리프레그가 기본적인 프리프레그의 사양이다. 탄소섬유 토우의 폭이 10㎜일 경우 최소 100개 이상의 탄소섬유 보빈이 필요하며, 보빈 한 개당 5kg 정도 탄소섬유가 권취되어 있으며, 가격으로는 4만원/kg이며, 프리프레그 1m를 제조하기 위해 최소 2천만원 이상의 소재 구입비용이 발생한다. 또한 프리프레그를 제조하기 위해 사용되는 수지도 대량으로 구입을 하여야 하며, 새로운 프리프레그를 개발 및 시험하는데 있어 많은 비용이 발생한다는 문제점이 있다.
그리고 프리프레그를 제조하는 장비는 최소 길이 30m, 그 가격은 30억원이상 하는 고가의 장비이며, 열경화성 및 열가소성 프리프레그를 제조하기 위해서는 각각의 열경화성 프리프레그 장비와 열가소성 프리프레그 장비를 갖추어야 하며, 이러한 고가의 장비를 이용하여 생산 가동을 멈추고 새로운 프리프레그 개발 및 시험을 하는 것 또한 문제이다.
이에 대한민국공개특허제1996-017575호에서는 탄소단섬유와 페놀수지의 건식 혼련방법을 채택하여 박막, 경량 및 전파차폐성, 난연성이 우수한 페놀수지계 탄소단섬유 프리프레그 제조방법을 제공하고 있으나, 페놀수지도 열경화성 수지의 하나의 종류로써 이 특허에서 기술하고 있는 방법으로는 열가소성 수지를 이용한 프리프레그를 제조할 수 없다는 문제점이 있다.
따라서 본 발명은 상기의 문제점을 해결하여 다수의 보빈이 아닌 하나의 탄소섬유 토우 보빈을 사용하여 많은 비용을 절감하면서 프리프레그를 제조할 수 있으며, 다양한 시험도 가능할 뿐만 아니라 원사공급장치와 권취장치는 공용으로 사용하며, 서로 특성 및 용도가 다른 수지함침장치는 필요에 의해 제조라인 구성이 가능하도록 하여 용도에 맞는 프리프레그를 제조하여 비용을 절감할 수 있는 열경화성 및 열가소성 프리프레그 선택적 제조시스템을 제공하는 것을 기술적과제로 한다.
따라서 본 발명에 의하면, 탄소섬유 단섬유다발을 통과시켜 탄소섬유내에 함유된 에폭시 계열의 사이징제를 고열로 제거하는 고열의 전기로와, 고열에서의 탄소섬유의 산화방지를 위하여 질소순환공급장치를 가지는 고열 디사이징 장치, 볼록롤러와 오목롤러가 교호로 배열되고 상기 롤러들 위로 탄소섬유 단섬유다발을 통과시켜, 볼록롤러를 통과시키면서 탄소섬유 단섬유다발을 펴고, 오목롤러를 통과시키면서 탄소섬유 단섬유다발을 모으는 단계를 수회 반복하여 탄소섬유 단섬유다발의 폭을 넓혀주는 스프레딩 장치, 상기 탄소섬유 단섬유다발에 열경화성수지 또는 열가소성수지를 함침하는 수지함침장치, 및 권취장치로 이루어진 것을 특징으로 하는 열경화성 및 열가소성 프리프레그 선택적 제조시스템이 제공된다.
또한, 본 발명의 열경화성 및 열가소성 프리프레그 선택적 제조시스템의 상기 수지함침장치는 수지 함침조에 일정량의 열경화성수지를 공급하는 수지 주입장치, 이송장치, 일정한 양의 열경화성수지를 탄소섬유에 스퀴징하는 나이프 방식의 수지량 조절장치를 포함하는 나이프방식 수지함침장치인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 열경화성 및 열가소성 프리프레그 선택적 제조시스템의 상기 수지함침장치는 용융된 열가소성수지를 담는 수지함침조, 상기 수지함침조에 담겨진 열가소성수지와 접촉하면서 회전하여 상기 탄소섬유 단섬유다발에 열가소성수지를 도포하는 함침롤러, 상기 함침롤러와 선접촉하면서 수지 함침량 조절을 하는 수지량 조절나이프 및 이송장치를 포함하는 롤러방식 수지함침장치인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 열경화성 및 열가소성 프리프레그 선택적 제조시스템의 상기 수지함침장치는 열가소성 수지를 용융시키고 일정량의 열가소성 수지를 인발금형에 주입하는 익스트루더, 상기 탄소섬유 단섬유다발이 내부로 통과하며, 내부구조가 탄소섬유 단섬유다발이 공급되는 구간보다 토출되는 구간의 직경이 좁아지도록 형성된 인발금형 및 이송장치를 포함하는 익스트루더방식 수지함침장치인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 열경화성 및 열가소성 프리프레그 선택적 제조시스템의 상기 권취장치는 일정한 속도로 제조된 토우 프리프레그를 당겨주는 압착식 권취롤러, 가이드롤러, 토우 프리프레그를 권취하는 테이프방식 와인더, 권취된 프리프레그의 외경이 커짐에 따라 증가하는 선속도를 일정하게 조절하여 일정한 장력으로 권취할 수 있도록 권취무게에 따라 rpm이 감소하도록 하는 전자식 클러치 방식의 장력조절장치로 이루어져 테이프형 프리프레그로 만드는 테이프방식 권취장치인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 열경화성 및 열가소성 프리프레그 선택적 제조시스템의 상기 권취장치는 수지함침장치에서 이송된 토우 프리프레그가 일정속도로 좌우이동하면서 드럼외주에 권취되어 시트형 프리프레그로 만드는 드럼방식 권취장치인 것을 특징으로 한다.
따라서 본 발명은 탄소섬유 토우 하나를 이용하여 수지함침장치의 배치에 따라 열경화성 프리프레그 및 열가소성 프리프레그를 선택적으로 제조할 수 있으며, 테이프 권취장치 또는 드럼 권취장치의 사용여부에 따라 토우 프리프레그 및 시트 프리프레그를 제조할 수 있다. 또한 시스템의 큰변경없이도 원사의 종류 및 수지의 종류에 따른 여러가지의 프리프레그 제조를 용이하게 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 열경화성 및 열가소성 프리프레그 선택적 제조시스템 전체 구성도이며,
도 2는 본 발명에 따른 기계적 스프레딩 장치 개요도이며,
도 3은 본 발명에 따른 열경화성 프리프레그 수지함침장치 개요도이며,
도 4는 본 발명에 따른 롤러방식의 열가소성 프리프레그 수지함침장치 개요도이며,
도 5는 본 발명에 따른 수지주입방식의 열가소성 프리프레그 수지함침장치 개요도이며,
도 6은 본 발명에 따른 테이프 권취방식 개요도이며,
도 7은 본 발명에 따른 드럼 권취방식 개요도이다.
도 2는 본 발명에 따른 기계적 스프레딩 장치 개요도이며,
도 3은 본 발명에 따른 열경화성 프리프레그 수지함침장치 개요도이며,
도 4는 본 발명에 따른 롤러방식의 열가소성 프리프레그 수지함침장치 개요도이며,
도 5는 본 발명에 따른 수지주입방식의 열가소성 프리프레그 수지함침장치 개요도이며,
도 6은 본 발명에 따른 테이프 권취방식 개요도이며,
도 7은 본 발명에 따른 드럼 권취방식 개요도이다.
이하 본 발명을 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 한 종류의 탄소섬유 토우를 이용한 열경화성 및 열가소성 프리프레그 제조시스템에 관한 것으로, 간단하게는 도 1에 도시된 바와 같이 고열의 전기로와 질소순환공급장치를 가지는 고열 디사이징 장치(2), 스프레딩 장치(3), 수지함침장치(4) 및 권취장치(5)로 이루어진다.
도 1의 고열 디사이징 장치(2)는 탄소섬유 단섬유다발(1)을 통과시켜 탄소섬유내에 함유된 에폭시 계열의 사이징제를 고열로 제거하는 고열의 전기로와, 고열에서의 탄소섬유의 산화방지를 위하여 질소순환공급장치를 가진다. 고열의 전기로(2)를 지나는 탄소섬유 단섬유다발(1)은 탄소섬유 단섬유다발(1)내에 함유된 에폭시 계열의 사이징제를 제거하기 위해 400℃이상의 고열의 전기로(2)에서 디사이징되는데, 이렇게 디사이징된 탄소섬유 단섬유다발(1)는 집속성이 떨어져서 약간의 외력에도 보푸라기가 생기고 다루기가 힘들어 지는 문제점을 안고 있으므로 본 발명에서는 후속장치인 스프레딩장치로 공급하여 탄소섬유의 폭을 확장하여 최소한의 외력으로도 수지함침이 잘 되도록 한다.
스프레딩 장치(3)는 도 2에 도시된 바와 같이 볼록롤러와 오목롤러가 교호로 배열된 롤러들 위로 탄소섬유 단섬유다발이 통과되는데, 볼록롤러를 통과시키면서 탄소섬유 단섬유다발을 펴고, 오목롤러를 통과시키면서 탄소섬유 단섬유다발을 모으는 단계를 수회 반복하여 탄소섬유 단섬유다발의 폭을 넓혀주도록 하는 장치이다.
스프레딩장치(3)에 공급된 탄소섬유 단섬유다발은 스프레딩 장치(3)의 볼록 롤러(31)를 통과하면서 탄소섬유 단섬유다발이 펴지고, 오목롤러(32)를 통과하면서 탄소섬유 단섬유다발이 모아진다. 이렇게 볼록롤러와 오목롤러를 수회반복하여 탄소섬유 단섬유다발이 통과하게 되면 탄소섬유 단섬유다발의 폭이 균일하게 넓어지게 되는 것이다.
이때 배열된 볼록 롤러(31)와 오목 롤러(32)의 수에 따라 탄소섬유 단섬유다발의 스프레딩 정도가 결정되게 되며, 롤러위치 가이드(33)를 이용하여 롤러의 위치를 조절하여 볼록 롤러(31)와 오목 롤러(32)에 마찰되는 탄소섬유 단섬유다발의 장력을 조절함으로써 스프레딩 정도를 조절할 수 있다.
이렇게 스프레딩된 탄소섬유 단섬유다발은 수지함침장치(4)에 공급되어 열경화성수지 또는 열가소성수지가 함침된다. 본 발명의 수지함침장치는 열경화성 수지를 함침하는 장치와 열가소성 수지를 함침하는 장치가 제공될 수 있으며, 제조하고자하는 프리프레그의 종류에 따라 수지함침장치를 선택할 수 있다.
열경화성 수지를 함침하기 위한 수지함침장치는 도 3에 도시된 바와 같이 수지 함침조(41)에 일정량의 열경화성수지를 공급하는 수지 주입장치(43), 이송장치(42), 일정한 양의 열경화성수지를 탄소섬유에 스퀴징하는 나이프 방식의 수지량 조절장치(44)를 포함하여 나이프방식 수지함침장치가 이루어진다.
열경화성 수지함침장치(4)는 도 3에 도시된 바와 같이 수지 함침조(41)에 수지주입장치(43)를 이용하여 일정량의 수지를 지속적으로 주입하고, 수지 함침조(41)를 통과하는 탄소섬유 단섬유다발(1)에 함침되는 수지 함량을 조절하기 위하여 나이프 구조의 수지함량 조절장치(44)의 높이 조절을 통해 수지 함량을 조절하여 일정한 수지가 함침되도록 조절할 수 있다. 열경화성 수지의 경우 에폭시수지를 사용할 수 있는데, 수지의 점도 및 함침성 향상을 위해 용매를 이용하여 에폭시 수지를 용해하며, 프리프레그 제조 후 그 용매를 휘발시키기 위해 열풍식의 건조장치를 통과시킨다.
또한, 열가소성 수지를 함침하기 위한 수지함침장치는 도 4에 도시된 바와 같이 용융된 열가소성수지를 담는 수지함침조(54), 상기 수지함침조에 담겨진 열가소성수지와 접촉하면서 회전하여 상기 탄소섬유 단섬유다발에 열가소성수지를 도포하는 함침롤러(55), 상기 함침롤러와 선접촉하면서 수지 함침량 조절을 하는 수지량 조절나이프(56) 및 이송장치(53)를 포함하는 롤러방식 수지함침장치를 사용할 수 있다.
상기 수지함침장치는 도 4에 도시된 바와 같이 고열의 가열장치(52) 및 수지교반장치(51)가 부착되어 있는 수지함침조(54)가 있어 고상의 열가소성 수지칩을 용융시키며, 이 용융된 수지는 회전하는 함침롤러(55)에 의해 탄소섬유 단섬유다발(1)이 지나가는 롤러의 상부까지 이동되며, 수지량 조절나이프(56)에 의해 일정량 및 일정두께의 수지가 탄소섬유 단섬유다발(1)에 도포될 수 있도록 한다.
또한, 열가소성 수지를 함침하기 위한 수지함침장치는 도 5에 도시된 바와 같이 열가소성 수지를 용융시키고 일정량의 열가소성 수지를 인발금형에 주입하는 익스트루더(61), 상기 탄소섬유 단섬유다발이 내부로 통과하며, 내부구조가 탄소섬유 단섬유다발이 공급되는 구간보다 토출되는 구간의 직경이 좁아지도록 형성된 인발금형(62) 및 이송장치(63)를 포함하는 익스트루더방식 수지함침장치를 사용할 수 있다.
상기 수지함침장치는 열가소성 수지칩(61)을 용융하여 일정량 토출할 수 있는 익스트루더를 이용하여 일정량의 수지를 인발금형(62)에 주입하며, 인발금형(62)에 주입된 수지는 인발금형(62)내부를 지나가는 탄소섬유 단섬유다발(1)에 함침된다. 상기 인발금형(62)의 형태는 내부구조가 탄소섬유 단섬유다발이 공급되는 구간보다 토출되는 구간의 직경이 좁아지도록 형성되도록 하여 함침된 탄소섬유 단섬유다발(1)이 내부를 통과하면서 압력을 받게 되도록 하여, 압력을 받은 수지의 탄소섬유 단섬유다발로의 함침성을 향상하여 균일한 열가소성 프리프레그가 제조되도록 하게 된다. 이때 열가소성의 경우 냉각되면 서로간의 결합력이 사라지며, 시트 형태가 고정되기 어려우므로 드럼에 권취할 때 지속적으로 열을 가할 수 있도록 열 롤러로 압착하여야 한다.
이렇게 수지가 함침된 프리프레그는 테이프 방식의 권취장치를 이용하여 테이프 형태의 토우 프리프레그 제조하게 되며, 또는 드럼 방식의 권취장치를 이용하여 시트 형태의 프리프레그를 제조하게 된다. 열가소성 프리프레그의 경우에는 냉각되면 서로간의 결합력이 사라지며, 시트 형태가 고정되기 어려우므로 드럼에 권취할 때 지속적으로 열을 가할 수 있도록 열 롤러로 압착한다.
상기 테이프 방식의 권취장치는 일정한 속도로 제조된 토우 프리프레그를 당겨주는 압착식 권취롤러(71), 가이드롤러(73), 토우 프리프레그를 권취하는 테이프방식 와인더(72), 권취된 프리프레그의 외경이 커짐에 따라 증가하는 선속도를 일정하게 조절하여 일정한 장력으로 권취할 수 있도록 권취무게에 따라 rpm이 감소하도록 하는 전자식 클러치 방식의 장력조절장치(74)로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 테이프 방식의 권취장치는 압착식 권취롤러(71)를 통해 일정한 속도로 제조된 토우 프리프레그를 당겨주며, 테이프방식 와인더(72)에 권취된 토우 프리프레그가 외경이 커짐에 따라 그 선속도가 증가하게 되어 압착식 권취롤러(71)의 속도보다 권취속도가 점점 빨라지게 되므로, 이를 일정하게 조절할 수 있도록 전자식 클러치 방식의 장력조절장치(74)를 형성하여 일정한 장력으로 권취할 수 있도록 권취무게에 따라 rpm이 감소하도록 조절한다.
또한, 드럼방식 권취장치는 수지함침장치에서 이송된 토우 프리프레그가 일정속도로 좌우이동하면서 드럼외주에 권취되어 시트형 프리프레그로 만드는 것을 특징으로 한다.
상기 드럼방식 권취장치의 경우 수지함침장치에서 이송된 토우 프리프레그를 일정속도로 좌우이동하면서 드럼외주로 일정한 각도(5°이하)로 공급하면 드럼외주상에 시트형태로 프리프레그가 형성되는데, 이를 권취한 후 수직방향으로 절단하면 시트 형태의 프리프레그가 제조되게 된다. 이러한 구동은 도 7에 도시된바와 같이 드럼권취장치 컨트롤러(81)에 의해 제어 할 수 있으며, 드럼(82)에 프리프레그를 감는 작업이 끝나면 드럼구동모터(83)가 정지하고, 또한 드럼(82)과 드럼구동모터(83)를 연결하는 클러치(84)가 분리된다.
본 발명의 열경화성 및 열가소성 프리프레그 선택적 제조시스템은 상기의 각 장치들을 개별 프레임으로 구성하고, 필요한 방식 및 소재에 따라 각각의 프레임을 간단히 이동할 수 있도록 하여 열경화성 또는 열가소성 탄소섬유 프리프레그 제조 시스템을 구성함으로써 프리프레그 제조가 용이한 것이다.
그 배열의 예를 들면, 고열 디사이징장치 → 스프레딩장치 → 열경화성 수지함침장치 → 테이프방식 권취장치 또는 고열 디사이징장치 → 스프레딩장치 → 열경화성 수지함침장치 → 드럼방식 권취장치 또는 고열 디사이징장치 → 스프레딩 장치 → 롤러방식 수지함침장치 → 테이프방식 권취장치 또는 고열 디사이징장치 → 스프레딩장치 → 롤러방식 수지함침장치 → 드럼방식 권취장치 또는 고열 디사이징장치 → 스프레딩장치 → 익스트루더방식 수지함침장치 → 테이프방식 권취장치 또는 고열 디사이징장치 → 스프레딩장치 → 익스트루더방식 수지함침장치 → 드럼방식 권취장치 등으로 배열하여 다양한 열경화성 또는 열가소성 탄소섬유 프리프레그 제조할 수 있으며, 이러한 열경화성 및 열가소성 탄소섬유 프리프레그 선택적 제조시스템을 구성함으로써 프리프레그 제조가 용이한 것이다.
1 : 탄소섬유 2 : 고열 디사이징 장치
3 : 스프레딩 장치 4 : 수지함침장치
5 : 권취장치
31 : 볼록롤러 32 : 오목롤러
33 : 롤러위치 가이드 41 : 수지 함침조
42 : 이송장치 43 : 수지주입장치
44 : 수지함량 조절 장치 51 : 수지교반장치
52 : 가열장치 53 : 이송장치
54 : 수지 함침조 55 : 함침롤러
56 : 수지량 조절 나이프 61 : 열가소성 수지칩
62 : 인발금형 63 : 이송장치
64 : 익스트루더 71 : 압착식 권취롤러
72 : 테이프방식 와인더 73 : 가이드 롤러
74 : 장력조절장치 81 : 드럼권취장치 컨트롤러
82 : 드럼 83 : 드럼구동모터
84 : 클러치
3 : 스프레딩 장치 4 : 수지함침장치
5 : 권취장치
31 : 볼록롤러 32 : 오목롤러
33 : 롤러위치 가이드 41 : 수지 함침조
42 : 이송장치 43 : 수지주입장치
44 : 수지함량 조절 장치 51 : 수지교반장치
52 : 가열장치 53 : 이송장치
54 : 수지 함침조 55 : 함침롤러
56 : 수지량 조절 나이프 61 : 열가소성 수지칩
62 : 인발금형 63 : 이송장치
64 : 익스트루더 71 : 압착식 권취롤러
72 : 테이프방식 와인더 73 : 가이드 롤러
74 : 장력조절장치 81 : 드럼권취장치 컨트롤러
82 : 드럼 83 : 드럼구동모터
84 : 클러치
Claims (6)
- 탄소섬유 단섬유다발을 통과시켜 탄소섬유내에 함유된 에폭시 계열의 사이징제를 고열로 제거하는 고열의 전기로와, 고열에서의 탄소섬유의 산화방지를 위하여 질소순환공급장치를 가지는 고열 디사이징 장치,
볼록롤러와 오목롤러가 교호로 배열되고 상기 롤러들 위로 탄소섬유 단섬유다발을 통과시켜, 볼록롤러를 통과시키면서 탄소섬유 단섬유다발을 펴고, 오목롤러를 통과시키면서 탄소섬유 단섬유다발을 모으는 단계를 수회 반복하여 탄소섬유 단섬유다발의 폭을 넓혀주는 스프레딩 장치,
상기 탄소섬유 단섬유다발에 열경화성수지 또는 열가소성수지를 함침하는 수지함침장치, 및
권취장치로 이루어진 것을 특징으로 하는 열경화성 및 열가소성 프리프레그 선택적 제조시스템. - 제 1항에 있어서,
상기 수지함침장치는 수지 함침조에 일정량의 열경화성수지를 공급하는 수지 주입장치, 이송장치, 일정한 양의 열경화성수지를 탄소섬유에 스퀴징하는 나이프 방식의 수지량 조절장치를 포함하는 나이프방식 수지함침장치인 것을 특징으로 하는 열경화성 및 열가소성 프리프레그 선택적 제조시스템. - 제 1항에 있어서,
상기 수지함침장치는 용융된 열가소성수지를 담는 수지함침조,
상기 수지함침조에 담겨진 열가소성수지와 접촉하면서 회전하여 상기 탄소섬유 단섬유다발에 열가소성수지를 도포하는 함침롤러,
상기 함침롤러와 선접촉하면서 수지 함침량 조절을 하는 수지량 조절나이프(56) 및 이송장치(53)를 포함하는 롤러방식 수지함침장치인 것을 특징으로 하는 열경화성 및 열가소성 프리프레그 선택적 제조시스템. - 제 1항에 있어서,
상기 수지함침장치는 열가소성 수지를 용융시키고 일정량의 열가소성 수지를 인발금형에 주입하는 익스트루더,
상기 탄소섬유 단섬유다발이 내부로 통과하며, 내부구조가 탄소섬유 단섬유다발이 공급되는 구간보다 토출되는 구간의 직경이 좁아지도록 형성된 인발금형 및 이송장치를 포함하는 익스트루더방식 수지함침장치인 것을 특징으로 하는 열경화성 및 열가소성 프리프레그 선택적 제조시스템. - 제 1항에 있어서,
상기 권취장치는 일정한 속도로 제조된 토우 프리프레그를 당겨주는 압착식 권취롤러, 가이드롤러, 토우 프리프레그를 권취하는 테이프방식 와인더, 권취된 프리프레그의 외경이 커짐에 따라 증가하는 선속도를 일정하게 조절하여 일정한 장력으로 권취할 수 있도록 권취무게에 따라 rpm이 감소하도록 하는 전자식 클러치 방식의 장력조절장치로 이루어져 테이프형 프리프레그로 만드는 테이프방식 권취장치인 것을 특징으로 하는 열경화성 및 열가소성 프리프레그 선택적 제조시스템. - 제 1항에 있어서,
상기 권취장치는 수지함침장치에서 이송된 토우 프리프레그가 일정속도로 좌우이동하면서 드럼외주에 권취되어 시트형 프리프레그로 만드는 드럼방식 권취장치인 것을 특징으로 하는 열경화성 및 열가소성 프리프레그 선택적 제조시스템.
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