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KR102178286B1 - 롤투롤 공정을 이용한 탄소섬유강화플라스틱의 제조방법 및 상기 제조방법으로 제조된 적층형 탄소섬유강화플라스틱 - Google Patents

롤투롤 공정을 이용한 탄소섬유강화플라스틱의 제조방법 및 상기 제조방법으로 제조된 적층형 탄소섬유강화플라스틱 Download PDF

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KR102178286B1
KR102178286B1 KR1020200071156A KR20200071156A KR102178286B1 KR 102178286 B1 KR102178286 B1 KR 102178286B1 KR 1020200071156 A KR1020200071156 A KR 1020200071156A KR 20200071156 A KR20200071156 A KR 20200071156A KR 102178286 B1 KR102178286 B1 KR 102178286B1
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branched
reinforced plastic
straight
fiber reinforced
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송병열
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주식회사 대명테크
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Abstract

본 발명은 탄소섬유강화플라스틱(carbon fiber reinforced plastic, CFRP)의 제조방법 및 상기 제조방법으로 제조된 탄소섬유강화플라스틱에 관한 것으로서, 보다 구체적으로, 상기 탄소섬유강화플라스틱은 롤투롤 공정을 이용하여 제조되는 것이고, 적층을 보다 용이하게 하기 위해 바인더 수지를 사용하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유강화플라스틱의 제조방법 및 적층형 탄소섬유강화플라스틱에 관한 것이다.

Description

롤투롤 공정을 이용한 탄소섬유강화플라스틱의 제조방법 및 상기 제조방법으로 제조된 적층형 탄소섬유강화플라스틱{METHOD FOR PREPARING CARBON FIBER REINFORCED PLASTIC USING ROLL TO ROLL PROCESS AND LAMINATED CARBON FIBER REINFORCED PLASTIC PREPARED BY THE SAME}
본 발명은 탄소섬유강화플라스틱(carbon fiber reinforced plastic, CFRP)의 제조방법 및 상기 제조방법으로 제조된 탄소섬유강화플라스틱에 관한 것으로서, 보다 구체적으로, 상기 탄소섬유강화플라스틱은 롤투롤 공정을 이용하여 제조되는 것이고, 적층을 보다 용이하게 하기 위해 바인더 수지를 사용하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유강화플라스틱의 제조방법 및 적층형 탄소섬유강화플라스틱에 관한 것이다.
탄소섬유와 수지를 복합하여 성형한 탄소섬유강화플라스틱은 금속을 대체하는 경량화 소재로써 항공우주, 스포츠레저용품, 풍력발전 블레이드, 의료기기, 전자제품, 자동차 등의 부품, 건축토목 구조물의 보강재 등의 용도로 사용량이 크게 증가하고 있다.
탄소섬유강화플라스틱을 소재로 한 부품의 응용시장을 확대하기 위해서는 재활용 탄소섬유를 이용하여 탄소섬유강화플라스틱의 제조원가를 낮추고 고강도의 탄소섬유강화플라스틱 부품의 대량생산 공정 기술의 개발이 필요한 실정이다.
그러나, 재활용 탄소섬유의 경우 그 형태가 일정하지 않아 다시 탄소섬유강화플라스틱 부품을 제조하기에는 용이하지 않다. 따라서 탄소섬유강화플라스틱을 이용하여 부품을 제조하기 위해서는 부직포 형태의 중간재나 장섬유형태로 제조하는 것이 필수적이다.
한편, 상기 탄소섬유강화플라스틱의 물성은 탄소섬유와 수지의 성능과 더불어, 두 가지 모두의 계면성질에도 영향을 받으므로 수지와의 접착력을 향상시키기 위해 탄소섬유에 여러 가지 표면처리가 필요하다. 즉, 수지와 탄소섬유 간의 접합성이 문제가 될 수 있으므로, 수지의 종류에 맞게 탄소섬유의 표면처리를 수행하여 접합성을 높여야 원하는 특성을 얻을 수 있다.
이에, 본 발명자들은 상기와 같은 형태 및 물성을 만족시킬 수 있는 탄소섬유강화플라스틱의 제조방법 및 장치에 대해 연구하던 중, 롤투롤 공정을 이용하여 탄소섬유강화플라스틱을 제조할 경우, 간단하게 적층형 탄소섬유강화플라스틱을 제조할 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하게 되었다.
(특허문헌 1) 대한민국 등록특허공보 제10-1282086호
(특허문헌 2) 대한민국 공개특허공보 제10-2018-0071519호
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 탄소섬유강화플라스틱의 제조방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다.
또한, 탄소섬유강화플라스틱을 제조하기 위한 장치를 제공하는 것에 그 목적이 있다.
또한, 상기 제조방법으로 제조된 탄소섬유강화플라스틱을 제공하는 것에 그 목적이 있다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 측면은,
복수의 섬유원단을 공급하는 단계; 상기 공급된 섬유원단에 바인더를 분사시키는 단계; 및 상기 바인더가 분사된 복수의 섬유원단을 압착 및 경화시키는 단계;를 포함하고, 상기 복수의 섬유원단 중 적어도 하나 이상은 탄소섬유인 것인 탄소섬유강화플라스틱의 제조방법을 제공한다.
상기 바인더는 에폭시 수지, 제1 경화제 및 제2 경화제를 포함하는 것일 수 있다.
상기 에폭시 수지는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것일 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112020060337319-pat00001
상기 화학식 1에서, R1은 수소, 할로겐 원소, 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C10 알킬, 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C10 알콕시 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C10 알케닐이고, R2는 수소, 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C10 알킬, 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C10 알콕시 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C10 알케닐이고, R3은 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C10 알킬 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C10 알케닐이다.
상기 화학식 1에서, R1은 수소, 할로겐 원소, 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C5 알킬, 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C5 알콕시 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C5 알케닐이고, R2는 수소, 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C5 알킬 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C5 알케닐이고, R3은 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C5 알킬 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C5 알케닐인 것일 수 있다.
상기 화학식 1에서, R1은 수소 또는 할로겐 원소이고, R2는 수소 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C5 알킬이고, R3은 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C5 알킬인 것일 수 있다.
상기 제1 경화제는 4,4'-디아미노디페닐설폰(4,4'-diaminodiphenylsulfone, DDS)이고, 상기 제2 경화제는 프탈산 무수물(Phthalic acid anhydride)인 것일 수 있다.
상기 제1 경화제의 함량은 상기 에폭시 수지 100 중량부 대비 25 중량부 내지 80 중량부이고, 상기 제2 경화제의 함량은 상기 에폭시 수지 100 중량부 대비 5 중량부 내지 20 중량부인 것일 수 있다.
상기 압착은 롤러를 이용하여 수행되는 것이고, 상기 경화는 복수의 섬유원단에 열을 가하여 수행되는 것일 수 있다.
상기 탄소섬유강화플라스틱의 제조방법은, 상기 바인더가 분사된 복수의 섬유원단을 압착 및 경화시키는 단계; 이후에, 상기 압착 및 경화를 통해 제조된 탄소섬유강화플라스틱을 권취시키는 단계;를 더 포함하는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 측면은,
복수의 섬유원단을 공급하는 섬유 공급부; 상기 공급된 섬유원단에 바인더를 분사시키는 바인더 분사부; 및 상기 바인더가 분사된 복수의 섬유원단을 압착 및 경화시키는 가공부;를 포함하고, 상기 복수의 섬유원단 중 적어도 하나 이상은 탄소섬유인 것인 탄소섬유강화플라스틱 제조장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 또 다른 일 측면은,
상기 제조방법을 통해 제조된 탄소섬유강화플라스틱을 제공한다.
상기 탄소섬유강화플라스틱 전체 중량 대비 상기 탄소섬유의 중량은 30 wt% 내지 100 wt%인 것일 수 있다.
이상과 같은 본 발명에 따른 탄소섬유강화플라스틱의 제조방법은 롤투롤 공정을 채택하여 제조함으로써 연속적으로 간단하게 제조가 가능한 것일 수 있다. 또한, 각각의 탄소섬유 및 일반섬유를 선택적으로 적층시켜 제조함으로써 요구하는 물성에 부합하는 탄소섬유강화플라스틱의 제조가 가능한 것일 수 있다.
더불어, 상기 탄소섬유강화플라스틱의 제조방법은 상기 탄소섬유 및 일반섬유에 바인더를 분사하고, 이를 압착한 후, 상기 바인더를 경화시키는 공정을 수행함으로써 상기 탄소섬유 및 일반섬유의 단단한 접착이 가능한 것일 수 있다.
마지막으로, 상기 제조된 탄소섬유강화플라스틱을 권취롤에 연속적으로 권치시켜 보관함으로써 공간적인 측면에서도 매우 효율적인 것일 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 탄소섬유강화플라스틱의 제조공정을 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 적층형 탄소섬유강화플라스틱을 나타낸 개략도이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본원의 제 1 측면은,
복수의 섬유원단을 공급하는 단계; 상기 공급된 섬유원단에 바인더를 분사시키는 단계; 및 상기 바인더가 분사된 복수의 섬유원단을 압착 및 경화시키는 단계;를 포함하고, 상기 복수의 섬유원단 중 적어도 하나 이상은 탄소섬유인 것인 탄소섬유강화플라스틱의 제조방법을 제공한다.
또한, 본원의 제 2 측면은,
복수의 섬유원단을 공급하는 섬유 공급부; 상기 공급된 섬유원단에 바인더를 분사시키는 바인더 분사부; 및 상기 바인더가 분사된 복수의 섬유원단을 압착 및 가공시키는 가공부;를 포함하고, 상기 복수의 섬유원단 중 적어도 하나 이상은 탄소섬유인 것인 탄소섬유강화플라스틱 제조장치를 제공한다.
이하, 본원의 제 1 측면 및 제 2 측면에 따른 탄소섬유강화플라스틱의 제조방법 및 제조장치를 도 1을 참조하여 단계별로 상세히 설명한다. 상기 도 1은 탄소섬유강화플라스틱의 제조공정을 나타낸 개략도이다.
우선, 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 탄소섬유강화플라스틱(460)의 제조방법은 탄소섬유강화플라스틱 제조장치(1)를 이용하여 제조되는 것일 수 있으며, 복수의 섬유원단(130)을 공급하는 단계;를 포함한다. 이때, 상기 섬유원단(130)은 탄소섬유 및 일반섬유를 포함하는 것일 수 있으며, 도 1에 나타낸 바와 같이 탄소섬유 및 일반섬유가 각각 섬유형태로 공급되는 것일 수 있다. 다만, 상기 복수의 섬유원단(130) 중 적어도 하나 이상은 탄소섬유인 것일 수 있다.
본원의 일 구현예예 있어서, 상기 탄소섬유는 통상의 공지된 탄소섬유를 사용하는 것일 수 있으며, 예를 들어, PAN계 탄소섬유, 피치계 탄소섬유, 셀룰로오스계 탄소섬유, 기상 성장계 탄소섬유, 이들의 흑연화 섬유 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 탄소섬유를 사용하는 것일 수 있다. 이때, 상기 PAN계 탄소섬유는 폴리아크릴로니트릴 섬유를 원료로 하는 탄소섬유인 것일 수 있으며, 피치계 탄소섬유는 석유 타르 또는 석유 피치를 원료로 하는 탄소섬유인 것일 수 있다. 또한, 상기 셀룰로오스계 탄소섬유는 비스코스레이온 또는 아세트산셀룰로오스 등을 원료로 하는 탄소섬유인 것일 수 있으며, 기상 성장계 탄소섬유는 탄화수소 등을 원료로 하는 탄소섬유인 것일 수 있다. 한편, 바람직하게 강도와 탄성률의 균형이 우수하다는 점에서 PAN계 탄소섬유를 사용하는 것일 수 있으며, 경우에 따라 상기 탄소섬유에 니켈 또는 구리 등의 금속을 피복한 금속 피복 탄소섬유를 사용하는 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 일반섬유는 글라스 섬유 또는 수지섬유일 수 있으며, 상기 수지섬유는 열경화성 수지 또는 열가소성 수지를 포함하는 것일 수 있다. 바람직하게, 상기 일반섬유는 글라스 섬유인 것일 수 있으며, 이를 포함함으로써 제조되는 탄소섬유강화플라스틱이 높은 기계적 강도를 가지는 것일 수 있다. 한편, 상기 열경화성 수지를 사용하는 경우, 성형성과 역학특성이 우수한 것일 수 있으며, 상기 열경화성 수지는 예를 들어, 에폭시 수지, 페놀 수지, 비닐에스테르 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 시아네이트에스테르 수지, 비스말레이미드 수지 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 것일 수 있다. 또한, 상기 열가소성 수지는 예를 들어, 폴리올레핀, ABS, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리페닐렌에테르, 폴리아세탈, 폴리카르보네이트, 폴리페닐렌술피드, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리에테르술폰, 폴리케톤, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르케톤케톤, 폴리케톤 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 복수의 섬유원단(130)의 공급은 도 1에 나타낸 바와 같이 하기 후술할 롤러(330)로 적층되어 공급되는 것일 수 있다. 즉, 각 섬유원단(130)의 높이방향으로 각각의 섬유원단(130)을 이격시켜 준비한 후, 이를 밀착시켜 롤러(330)로 공급하는 것일 수 있다. 이를 위해, 도 1에는 나타내지 않았으나, 섬유원단(130) 각각에 이들을 공급하기 위한 공급롤을 더 포함하는 것일 수 있다. 따라서, 사용자는 공급롤에 준비된 섬유원단(130)을 각각 공급하게 되면 자동적으로 상기 복수의 섬유원단(130)이 상기 공급롤을 따라 상기 롤러(330)에 공급되는 것일 수 있다. 이때, 상기 섬유원단(130)의 길이, 폭 및 두께는 제조하고자 하는 탄소섬유강화플라스틱(460)의 종류에 따라 적절하게 선택되는 것일 수 있으나, 복수의 섬유원단(130) 각각의 길이 및 폭은 동일한 것일 수 있다.
다음으로, 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 탄소섬유강화플라스틱(460)의 제조방법은 상기 공급된 섬유원단(130)에 바인더를 분사시키는 단계;를 포함한다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 바인더 분사는 바인더 분사부(200)에 포함된 바인더 분사장치(230)를 이용하여 수행되는 것일 수 있으며, 섬유원단(130) 각각에 상기 바인더를 효율적으로 분사시키기 위하여 바람직하게 스프레이 분사방법을 사용하는 것일 수 있다. 또한, 도 1에는 상하 2 방향에서 바인더를 분사하는 것으로 나타내었으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 양 측면에서 바인더가 분사되거나, 상하 및 양 측면 모두에서 분사되는 등 복수의 섬유원단(130) 각각에 바인더가 원활히 분사될 수 있는 형태이면 크게 제한이 없는 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 바인더는 상기 복수의 섬유원단(130) 각각을 접착시키기 위해 첨가되는 것일 수 있으며, 에폭시 수지, 제1 경화제 및 제2 경화제를 포함하는 것일 수 있다. 이때, 상기 에폭시 수지는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것일 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112020060337319-pat00002
상기 화학식 1에서, R1은 수소, 할로겐 원소, 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C10 알킬, 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C10 알콕시 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C10 알케닐이고, R2는 수소, 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C10 알킬, 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C10 알콕시 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C10 알케닐이고, R3은 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C10 알킬 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C10 알케닐인 것일 수 있다. 또한, 바람직하게, 상기 화학식 1에서 R1은 수소, 할로겐 원소, 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C5 알킬, 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C5 알콕시 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C5 알케닐이고, R2는 수소, 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C5 알킬 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C5 알케닐이고, R3은 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C5 알킬 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C5 알케닐인 것일 수 있다. 더욱 바람직하게 상기 화학식 1에서 R1은 수소 또는 할로겐 원소이고, R2는 수소 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C5 알킬이고, R3은 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C5 알킬인 것일 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 비스페놀 A형 에폭시(diglycidyl ether of bisphenol A(DGEBA)), 비스페놀 F형에폭시(diglycidyl ether of bisphenol F(DGEBF)), 노보락형 에폭시(Novolac type epoxy), 브로미네이티드형 에폭시(Brominated type Epoxy), 싸이클로알리파딕 타입 에폭시(Cycloaliphatic type epoxy), 러버모디파이드 에폭시(Rubber Modified Epoxy), 알리파틱 폴리글리시들형 에폭시(Aliphatic Polyglycidyl Type Epoxy), 그리시아들 아민형 에폭시(Glycidyl Amine Type Epoxy) 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 것일 수 있다. 한편, 본원의 일 실시예에 의하면, 상기 화학식 1에서 R1은 브롬(Br)이고, R2는 메틸(CH3)이며, R3은 이소부틸(isobutyl)인 것일 수 있다. 즉, 본원의 일 실시예에 의하면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 브로미네이티드형 에폭시(brominated type epoxy)인 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 경화제는 상기 바인더를 경화시키기 위하여 첨가되는 것일 수 있으며, 하기 후술할 가열단계에서 열을 가함으로써 상기 바인더가 경화되어 상기 복수의 섬유원단(130) 각각이 강하게 접착되는 것일 수 있다. 이때, 상기 경화제는 통상의 경화제를 사용하는 것일 수 있으나, 바인더의 주물질인 에폭시 수지에 맞게 제1 경화제는 4,4'-디아미노디페닐설폰(4,4'-diaminodiphenylsulfone, DDS)이고, 제2 경화제는 프탈산 무수물(Phthalic acid anhydride)인 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 제1 경화제의 함량은 상기 에폭시 수지 100 중량부 대비 25 중량부 내지 80 중량부인 것일 수 있으며, 바람직하게 40 중량부 내지 60 중량부, 더욱 바람직하게 40 중량부 내지 50 중량부인 것일 수 있고, 본원의 일 실시예에 의하면, 약 46 중량부인 것일 수 있다. 또한, 상기 제2 경화제의 함량은 상기 에폭시 수지 100 중량부 대비 5 중량부 내지 20 중량부인 것일 수 있으며, 바람직하게 5 중량부 내지 15 중량부, 더욱 바람직하게 5 중량부 내지 10 중량부인 것일 수 있고, 본원의 일 실시예에 의하면, 약 7 중량부 내지 8 중량부인 것일 수 있다. 상기 제1 경화제 및 제2 경화제의 함량이 상기 범위 미만일 경우 이후 단계에서 바인더의 경화가 원활히 수행되지 않아 복수의 섬유원단(130) 각각이 강하게 접착되지 않을 수 있으며, 상기 범위 초과일 경우 상대적으로 에폭시 수지의 함량이 적어져 제조되는 탄소섬유강화플라스틱의 물성이 저하되는 것일 수 있다.
다음으로, 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 탄소섬유강화플라스틱(460)의 제조방법은 상기 바인더가 분사된 복수의 섬유원단을 압착 및 경화시키는 단계;를 포함한다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 압착 및 경화는 가공부(300)에서 수행되는 것일 수 있으며, 구체적으로 상기 압착은 롤러(330)를 이용하여 수행되는 것일 수 있고, 경화는 가열장치(360)를 이용하여 수행되는 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 도 1에 나타낸 바와 같이 바람직하게 상기 롤러(330)는 상하로 형성된 한쌍의 롤러가 수평방향으로 복수 개 배열된 것일 수 있으며, 상기 한쌍의 롤러 사이에 상기 바인더가 분사된 복수의 섬유원단이 투입되는 것일 수 있다. 즉, 상기 바인더가 분사된 복수의 섬유원단이 상기 복수 개로 배열된 한쌍의 롤러 사이에 순차적으로 투입되기 때문에 상기 섬유원단 각각이 원활히 접착되는 것일 수 있다. 한편, 상기 한쌍으로 형성된 롤러의 개수는 크게 제한이 없으나, 개수가 많을수록 상기 섬유원단의 접착이 원활이 수행되는 것일 수 있으며, 공간 제약 등의 다양한 요소를 고려하여 적절한 개수로 설치되는 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 롤러(330)를 통하여 압착된 섬유원단은 이후 가열장치(360)로 이동되어 경화되는 것일 수 있다. 이때, 상기 경화는 바인더에 열을 가함으로써 수행되는 것일 수 있으며, 바인더가 경화됨에 따라 상기 복수의 섬유원단이 더욱 강하게 접착되는 것일 수 있다. 한편, 상기 경화는 일정한 온도로 수행되는 것일 수 있으며, 예를 들어 약 40℃ 내지 100℃의 온도에서 수행되는 것일 수 있다. 즉, 상기 탄소섬유플라스틱의 제조방법은 복수의 섬유원단(130)에 바인더를 분사시킨 후, 압착 및 경화를 단시간에 수행하기 때문에 상기 섬유원단(130)이 더욱 강하게 접착되는 것일 수 있다.
다음으로, 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 탄소섬유강화플라스틱(460)의 제조방법은, 상기 바인더가 분사된 복수의 섬유원단을 압착 및 가공시키는 단계; 이후에, 상기 압착 및 가공을 통해 제조된 탄소섬유강화플라스틱(460)을 권취시키는 단계;를 더 포함하는 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 권취는 권취부(400)에 위치한 권취롤(430)을 이용하여 수행되는 것일 수 있다. 즉, 롤투롤 공정을 통해 연속적으로 제조된 탄소섬유강화플라스틱(460)을 상기 권취롤(430)에 권취시킴으로써 제조된 탄소섬유강화플라스틱(460)을 용이하게 보관하는 것일 수 있다.
본원의 제 3 측면은,
상기 본원의 제 1 측면의 제조방법 및 제 2 측면의 제조장치를 이용하여 제조된 탄소섬유강화플라스틱(460)을 제공한다.
본원의 제 1 측면 및 제 2 측(1면과 중복되는 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략하였으나, 본원의 제 1 측면 및 제 2 측면에 대해 설명한 내용은 제 3 측면에서 그 설명이 생략되었더라도 동일하게 적용될 수 있다.
이하, 본원의 제 3 측면에 따른 상기 탄소섬유강화플라스틱(460)을 상세히 설명한다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 제조된 탄소섬유강화플라스틱(460)은 복수개의 섬유원단(130)이 적층된 적층형 형태를 가지는 것일 수 있으며, 이의 개략적인 형태를 도 2에 나타내었다. 즉, 도 2를 참조하면, 6 개의 섬유원단(130)이 적층된 구조를 나타내었으나, 상기 섬유원단(130)의 개수는 크게 제한이 없으며, 제조하고자 하는 탄소섬유강화플라스틱(460)의 물성에 맞게끔 개수 및 종류를 선택하는 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 탄소섬유강화플라스틱(460)은 롤(roll) 표면의 이물질을 제거하는 닥터 블레이드(doctor blade)의 소재로 사용되는 것일 수 있으며, 이 경우, 상기 탄소섬유강화플라스틱(460)의 길이는 100 m 이하인 것일 수 있고, 폭은 70 mm 내지 80 mm인 것일 수 있으며, 두께는 1.5 T 내지 2.0 T인 것일 수 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
실시예 1. 탄소섬유강화플라스틱의 제조
도 1의 탄소섬유강화플라스틱 제조장치를 이용하여 탄소섬유강화플라스틱을 제조하였다. 구체적으로, 섬유원단은 총 6개를 사용하였으며, 상부에서 하부 방향으로 탄소섬유 1개, 글라스 섬유 4개, 탄소섬유 1개를 상기 탄소섬유강화플라스틱 제조장치에 투입하였다. 이후, 투입된 섬유원단에 바인더를 분사하였으며, 이때 상기 바인더의 조성은 브로미네이티드형 에폭시(brominated type epoxy) 수지 65 wt%, 4,4'-디아미노디페닐설폰(4,4'-diaminodiphenylsulfone, DDS) 30 wt% 및 프탈산 무수물(Phthalic acid anhydride) 5 wt% 이었다. 상기 바인더가 분사된 섬유원단을 한쌍의 롤러 사이에 투입하여 총 4 쌍의 롤러 사이를 지나도록 하였으며, 이후 가열장치를 통해 열을 가하여 상기 바인더의 경화를 수행하였다. 그 후, 상기 방법으로 제조된 탄소섬유강화플라스틱을 권취롤을 이용하여 감아 보관하였다. 한편, 상기 제조된 탄소섬유강화플라스틱의 총길이는 97 m 였으며, 폭은 약 75 mm 이었고, 두께는 약 1.5 T 내지 2.0 T 이었다.
실시예 2. 탄소섬유강화플라스틱의 제조
상기 실시예 1에서 상부에서 하부 방향으로 탄소섬유 1개, 글라스 섬유 1개, 탄소섬유 1개, 글라스 섬유 2개, 탄소섬유 1개로 하여 탄소섬유강화플라스틱 제조장치에 투입한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 탄소섬유강화플라스틱을 제조하였다.
실시예 3. 탄소섬유강화플라스틱의 제조
상기 실시예 1에서 상부에서 하부 방향으로 탄소섬유 1개, 글라스 섬유 1개, 탄소섬유 2개, 글라스 섬유 1개, 탄소섬유 1개로 하여 탄소섬유강화플라스틱 제조장치에 투입한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 탄소섬유강화플라스틱을 제조하였다.
실시예 4. 탄소섬유강화플라스틱의 제조
상기 실시예 1에서 상부에서 하부 방향으로 탄소섬유 6개로 하여 탄소섬유강화플라스틱 제조장치에 투입한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 탄소섬유강화플라스틱을 제조하였다.
상기 실시예 1 내지 4에서 투입된 섬유원단 및 탄소 함유량을 하기 표 1에 나타내었다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4
섬유원단 1 탄소섬유 탄소섬유 탄소섬유 탄소섬유
섬유원단 2 글라스 섬유 글라스 섬유 글라스 섬유 탄소섬유
섬유원단 3 글라스 섬유 탄소섬유 탄소섬유 탄소섬유
섬유원단 4 글라스 섬유 글라스 섬유 탄소섬유 탄소섬유
섬유원단 5 글라스 섬유 글라스 섬유 글라스 섬유 탄소섬유
섬유원단 6 탄소섬유 탄소섬유 탄소섬유 탄소섬유
탄소함유량( wt% ) 33.3 50 66.6 100
비교예 . 탄소섬유강화플라스틱의 제조
일반적인 카딩(carding) 방식의 장치를 이용하여 탄소섬유 매트를 제조하였으며, 이때 상기 탄소섬유의 함유량은 33.2 wt 이었다.
실험예 . 탄소섬유강화플라스틱의 기계적 물성 측정
상기 실시예 1 내지 4 및 비교예에서 제조한 탄소섬유강화플라스틱을 이용하여 제지용 닥터 블레이드(doctor blade)를 제조하였으며, 상기 블레이드의 온도 별 기계적 물성을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
굽힘특성
강도 ( MPa ) 탄성율 ( GPa )
25℃ 150℃ 25℃ 150℃
실시예 1 820 240 38 20
실시예 2 780 210 34 18
실시예 3 880 310 45 28
실시예 4 1120 350 62 30
비교예 150 140 19 15
상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따라 제조된 탄소섬유강화플라스틱을 이용한 닥터 블레이드는 비교예에 따라 제조된 탄소섬유강화플라스틱을 이용한 닥터 블레이드에 비해 기계적 물성이 우수함을 확인할 수 있었다.
구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 닥터 블레이드의 경우 강도가 25℃(상온)에서 약 800 MPa 내지 1100 MPa을 나타내었으며, 150℃에서 약 200 MPa 내지 350 MPa를 나타낸 반면, 비교예에 따른 닥터 블레이드의 경우 상기 온도에서 각각 150 MPa 및 140 MPa의 강도를 나타내어 현저히 우수한 강도를 가짐을 확인할 수 있었다.
또한, 탄성율에서도 본 발명의 실시예에 따른 닥터 블레이드의 경우 25℃(상온)에서 약 30 GPa 내지 60 GPa을 나타내었으며, 150℃에서 약 20 GPa 내지 30 GPa를 나타낸 반면, 비교예에 따른 닥터 블레이드의 경우 상기 온도에서 각각 19 GPa 및 15 GPa의 탄성율을 나타내어 현저히 우수한 탄성율을 가짐을 확인할 수 있었다.
이는, 본 발명의 실시예에 따라 제조된 탄소섬유강화플라스틱은 롤투롤 공정으로 제조되며, 바인더의 분사, 압착 및 경화공정이 단시간에 수행되어 각각의 섬유원단이 강하게 접착되기 때문인 것으로 판단되었다.
이상, 바람직한 실시예와 함께 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 이러한 실시예로 본 발명의 기술적 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 변형예 또는 균등한 범위의 실시예가 존재할 수 있다. 그러므로 본 발명에 따른 기술적 사상의 권리범위는 청구범위에 의해 해석되어야 하고, 이와 동등하거나 균등한 범위 내의 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 속하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 탄소섬유강화플라스틱 제조장치
100: 섬유 공급부
130: 섬유원단
200: 바인더 분사부
230: 바인더 분사장치
300: 가공부
330: 롤러
360: 가열장치
400: 권취부
430: 권취롤
460: 탄소섬유강화플라스틱

Claims (12)

  1. 복수의 섬유원단을 공급하는 단계;
    상기 공급된 섬유원단에 바인더를 분사시키는 단계; 및
    상기 바인더가 분사된 복수의 섬유원단을 압착 및 경화시키는 단계;
    를 포함하고,
    상기 복수의 섬유원단은 탄소섬유 및 일반섬유를 포함하는 것인 적층형 탄소섬유강화플라스틱의 제조방법으로서,
    상기 제조된 적층형 탄소섬유강화플라스틱은 상기 각각의 탄소섬유 및 일반섬유가 적층되어 있는 것이고,
    상기 바인더는 상기 복수의 섬유원단 각각을 접착시키기 위해 첨가되는 것이며, 에폭시 수지, 제1 경화제 및 제2 경화제를 포함하는 것이고,
    상기 에폭시 수지는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것인 적층형 탄소섬유강화플라스틱의 제조방법:
    [화학식 1]
    Figure 112020090538371-pat00003

    (상기 화학식 1에서,
    R1은 수소, 할로겐 원소, 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C10 알킬, 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C10 알콕시 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C10 알케닐이고,
    R2는 수소, 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C10 알킬, 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C10 알콕시 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C10 알케닐이고,
    R3은 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C10 알킬 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C10 알케닐이다.)
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1에서,
    R1은 수소, 할로겐 원소, 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C5 알킬, 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C5 알콕시 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C5 알케닐이고,
    R2는 수소, 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C5 알킬 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C5 알케닐이고,
    R3은 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C5 알킬 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C5 알케닐인 것인 적층형 탄소섬유강화플라스틱의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1에서,
    R1은 수소 또는 할로겐 원소이고,
    R2는 수소 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C5 알킬이고,
    R3은 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C5 알킬인 것인 적층형 탄소섬유강화플라스틱의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 경화제는 4,4'-디아미노디페닐설폰(4,4'-diaminodiphenylsulfone, DDS)이고,
    상기 제2 경화제는 프탈산 무수물(Phthalic acid anhydride)인 것인 적층형 탄소섬유강화플라스틱의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 경화제의 함량은 상기 에폭시 수지 100 중량부 대비 25 중량부 내지 80 중량부이고,
    상기 제2 경화제의 함량은 상기 에폭시 수지 100 중량부 대비 5 중량부 내지 20 중량부인 것인 적층형 탄소섬유강화플라스틱의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 압착은 롤러를 이용하여 수행되는 것이고,
    상기 경화는 복수의 섬유원단에 열을 가하여 수행되는 것인 적층형 탄소섬유강화플라스틱의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 탄소섬유강화플라스틱의 제조방법은,
    상기 바인더가 분사된 복수의 섬유원단을 압착 및 경화시키는 단계; 이후에,
    상기 압착 및 경화를 통해 제조된 탄소섬유강화플라스틱을 권취시키는 단계;를 더 포함하는 것인 적층형 탄소섬유강화플라스틱의 제조방법.
  10. 복수의 섬유원단을 공급하는 섬유 공급부;
    상기 공급된 섬유원단에 바인더를 분사시키는 바인더 분사부; 및
    상기 바인더가 분사된 복수의 섬유원단을 압착 및 경화시키는 가공부;
    를 포함하고,
    상기 복수의 섬유원단은 탄소섬유 및 일반섬유를 포함하는 것인 적층형 탄소섬유강화플라스틱 제조장치로서,
    상기 제조장치를 이용하여 제조된 적층형 탄소섬유강화플라스틱은 상기 각각의 탄소섬유 및 일반섬유가 적층되어 있는 것이고,
    상기 바인더는 상기 복수의 섬유원단 각각을 접착시키기 위해 첨가되는 것이며, 에폭시 수지, 제1 경화제 및 제2 경화제를 포함하는 것이고,
    상기 에폭시 수지는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것인 적층형 탄소섬유강화플라스틱 제조장치:
    [화학식 1]
    Figure 112020090538371-pat00006

    (상기 화학식 1에서,
    R1은 수소, 할로겐 원소, 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C10 알킬, 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C10 알콕시 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C10 알케닐이고,
    R2는 수소, 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C10 알킬, 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C10 알콕시 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C10 알케닐이고,
    R3은 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C10 알킬 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C10 알케닐이다.)
  11. 제1항의 제조방법을 통해 제조된 적층형 탄소섬유강화플라스틱.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 적층형 탄소섬유강화플라스틱 전체 중량 대비 상기 탄소섬유의 중량은 30 wt% 내지 100 wt%인 것인 적층형 탄소섬유강화플라스틱.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000052368A (ja) * 1998-08-12 2000-02-22 Toho Rayon Co Ltd シート状補強材の製造方法および製造装置
KR20150095947A (ko) * 2011-03-03 2015-08-21 미쯔비시 레이온 가부시끼가이샤 매트릭스 수지 조성물, 프리프레그와 그의 제조 방법, 및 섬유 강화 복합 재료
KR20180066125A (ko) * 2015-10-07 2018-06-18 다이셀에보닉 주식회사 섬유 강화 수지 및 그의 제조 방법, 및 성형품
JP2019189752A (ja) * 2018-04-25 2019-10-31 三菱ケミカル株式会社 炭素繊維強化樹脂成形品の製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000052368A (ja) * 1998-08-12 2000-02-22 Toho Rayon Co Ltd シート状補強材の製造方法および製造装置
KR20150095947A (ko) * 2011-03-03 2015-08-21 미쯔비시 레이온 가부시끼가이샤 매트릭스 수지 조성물, 프리프레그와 그의 제조 방법, 및 섬유 강화 복합 재료
KR20180066125A (ko) * 2015-10-07 2018-06-18 다이셀에보닉 주식회사 섬유 강화 수지 및 그의 제조 방법, 및 성형품
JP2019189752A (ja) * 2018-04-25 2019-10-31 三菱ケミカル株式会社 炭素繊維強化樹脂成形品の製造方法

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