KR0153401B1 - 복합재료용 예비성형체의 제조방법 - Google Patents

복합재료용 예비성형체의 제조방법

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Abstract

본 발명은 복합재료용 예비성형체의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 강화섬유에 무기바인더, 유기바인더 및 응집제를 첨가하여 제조한 현택액을 진공여액 탈수장치에 투입하여 1차로 습윤상태의 시이트를 제조하고, 이 시이트성형체가 건조되기 전에 원통형의 가압성형장치로 가압성형후 탈형시켜 제조함으로써 경제적이고 대량 생산이 용이한 복합재료용 예비성형체의 제조방법에 관한 것이다.

Description

복합재료용 예비성형체의 제조방법
제1도는 본 발명에서 사용하는 진공여액 탈수장치의 단면도를 나타낸 것이고,
제2도는 본 발명에서 사용하는 원통형 가압성형장치의 정면도를 나타낸 것이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 실린더 2 : 펀치
3 : 성형몰드 4 : 여과지
5 : 슬러리 6 : 봉합고무
7 : 입구 11 : 코어
12 : 고무압력 13 : 프리폼(preform)
본 발명은 복합재료용 예비성형체의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 강화섬유에 무기바인더, 유기바인더 및 응집제를 첨가하여 제조한 현택액을 진공여액 탈수장치에 투입하여 1차로 습윤상태의 시이트를 제조하고, 이 시이트성형체가 건조되기 전에 원통형의 가압성형장치로 가압성형후 탈형시켜 제조함으로써 경제적이고 대량 생산이 용이한 복합재료용 예비성형체의 제조방법에 관한 것이다.
자동차의 알루미늄 엔진블럭의 제조시 피스톤 활동부위에 세라믹 강화 금속복합재료가 사용되는데 이의 사용을 위해서는 보어(Bore) 형태의 강화섬유의 예비성형체 제조가 선행되어야 한다.
이 예비성형체의 제조방법에 대한 종래 기술을 보면 먼저, 일본 공개특허 평 1-259136호에는 원통형으로 강화재의 슬러리를 퇴적시키는 방법이 개시되어 있으나, 이 경우 두께에 한계가 있어 4㎜ 정도의 원통형제조가 불가능한 문제가 있으며, 일본 공개특허 소 60-65200호에는 강화재의 슬러리를 원주상태로 회전시켜 원심주조와 동일한 방법으로 제조하는 방법이 개시되어 있는데 이 경우 외경은 균일한 면을 얻을 수 있으나 내면상태가 불균일하고 두께 조절이 매우 어려운 문제가 있다.
이 밖에 SAE(Society of Automotive Egineers) 890557에는 원통형태로 진공흡착후 가압 성형시키는 방법이 개시되어 있으나 이 방법은 제조공정상 연속작업이 불가능하고 대량생산에 어려움이 있다.
따라서, 본 발명자는 상기 종래기술의 문제점을 극복하고자 노력한 결과 강화섬유에 무기바인더 등을 첨가하여 제조한 현택액을 진공여액 탈수장치에 투입하여 1차로 습윤상태의 시이트를 제조하고, 이 시이트성형체를 원통형의 가압성형장치로 가압성형후 탈형시켜 경제적이고 대량생산이 용이한 본 발명의 복합재료용 예비성형체의 제조방법을 개발하게 되었다.
본 발명은 1차로 습윤상태의 시이트를 제조한 후 원통형태로 가압성형함으로써 경제적이고 대량생산이 용이한 복합재료용 예비성형체의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 복합재료용 예비성형체를 제조함에 있어서, 강화섬유 100 중량부에 무기바인더 1~5중량부, 유기바인더 0.2~7 중량부 및 응집제 0.02~5 중량부를 첨가하여 제조한 현택액을 진공여액 탈수장치에 투입하여 1차로 습윤상태의 시이트를 제조하고, 이 시이트 성형체가 건조되기 전에 원통형의 가압성형장치를 사용하여 가압성형후 탈형시켜 제조하는 것을 그 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 1차로 습윤상태의 시이트를 제조한 후 원통형태로 가압성형함으로써 경제적인 방법으로 대량생산이 용이한 복합재료용 예비성형체의 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명에서 사용하는 강화섬유로는 알루미나 사필(Al2O3saffil)섬유, SiC 휘스커(whisker), Si3N4, K2O·6TiO2, 탄소 및 9Al2O3·2B2O3중에서 선택된 1~2종의 것을 사용한다.
또한, 유기바인더로는 양이온성 전분(cationic starch), 음이온성 전분(anionic starch) 또는 라텍스를 강화섬유 100 중량부에 대하여 0.2~7 중량부 사용한다. 유기바인더로서 바람직하기로는 양이온성 전분을 사용하고, 특히 바람직하기로는 양이온성 감자전분을 사용하는 것이다. 양이온성 감자전분은 현재 상품화 되어 있는 바, 예를들면 Amylofax 1100, Amylofax 2200, Amylofax 3300, Amylofax 4400, Amylofax 5500, Amylofax 00, Amylofax 00-A, Amylofax PW, Amylofax PW-A, Amylofax HS, Amylofax HS-A, Solvitose NX, Solvitose N, Solvitose PLV 등이다.
무기바인더로는 콜로이드성 실리카(colloidal silica) 또는 콜로이드성 알루미나를 강화섬유 100 중량부에 대하여 1~5중량부 사용한다.
이 밖에 응집제로는 폴리크리민(polycrymin)을 강화섬유 100 중량부에 대하여 0.02~5중량부 사용한다.
상기에서 설명한 각 성분의 사용량이 상기 범위를 벗어나면 진공여액탈수시 탈수가 불가능하게 되거나 2차 가압성형시 예비성형체에 균열이 발생하는 문제가 있어 바람직하지 않다.
상기와 같은 성분들을 첨가하여 제조한 현탁액을 첨부도면 제1도에 나타낸 진공여액 탈수장치에 투입하여 1차로 습윤상태의 시이트를 제조한다. 이 진공여액 탈수장치의 작동원리를 간략히 설명하면 다음과 같다.
먼저 현탁액을 금형내에 주입 후 진공탈수시키면 여액은 여과지(4)를 통해 탈수된다. 이때, 수분이 어느정도 잔존한 상태에서 프래스가동펀치(2)를 일정한 위치로 가압하여 시이트의 체적비를 조정한 후 충분히 탈수시킨 다음, 금형으로부터 시이트를 분리시킨다.
이와 같이 제조된 습윤상태의 시이틀 성형체가 건조되기 전에 2차로 첨부도면 제2도에 나타낸 원통형 가압성형장치를 이용하여 가압성형한 후 탈형시켜 원통형의 예비성형체를 제조한다.
상기 원통형 가압성형장치의 작동원리를 설명하면 다음과 같다.
시이트상의 예비성형체를 코어(11) 내 금형주위에 감은 다음, 표면을 고무프래스로 가압하여 최종 예비성형체의 체적율을 고정시킨 후, 충분히 건조시킨다. 건조후 코어(11)와 프리폼(13)을 프래스 장치로부터 분리시킨 다음 프리폼(13)을 코어(11)의 금형으로부터 분리하면 원통형의 프리폼의 제조가 완료된다.
상기한 바와 같이, 본 발명은 복합재료용 예비성형체를 제조함에 있어서 1차로 습윤상태의 시이트를 제조한 후 원통형태로 가압성형하는 방법으로 시이트 생산이 연속적으로 가능하므로 경제적일뿐 아니라 대량생산이 가능한 잇점이 있어 해당분야에 아주 유용하게 사용될 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
강화섬유로서 알루미나 사필(Al2O3saffil) 섬유 100 중량부를 1ℓ의 증류수에 분산시킨 후 무기바인더로서 콜로이드성 실리카 1중량부를 첨가하였다. 이후 유기바인더로서 양이온성 감자전분(Amylofax 2200, AVEBE사 제품)을 0.5 중량부, 응집제로서 폴리크리민을 0.1 중량부 첨가 후, 약 2000 rpm 정도로 2분간 교반시켰다.
이렇게 제조된 현탁액을 제1도에 도시한 진공여액 탈수장치에 주입하여 진공탈수시켜 적당한 습윤상태의 시이트를 제조하였다. 이 습윤상태의 시이트 성형체가 건조되기 전에 2차로 제2도에 나타낸 원통형의 가압성형체로 가압성형한 후 탈형시켜 원통형의 예비성형체(내경 78㎜, 외경 88㎜(두께 4㎜), 높이 144㎜)를 제조하였다.
[실시예 2]
강화섬유로서 알루미나 사필 섬유 53.7 중량부와 SiC 휘스커 46.3 중량부를 1ℓ의 증류수에 무기바인더로서 콜로이드성 실리카 1 중량부를 첨가하였다. 이후 유기바인더로서 양이온성 감자전분(Solvitose PLV, AVEBE사 제품)을 0.5중량부, 응집제로서 폴리크리민을 0.1 중량부 첨가후, 약 2000 rpm 정도로 2분간 교반시켰다.
이렇게 제조된 현탁액을 제1도에 도시한 진고여액 탈수장치에 주입하여 진공탈수시켜 적당한 습윤상태의 시이트를 제조하였다. 이 습윤상태의 시이트 성형체가 건조되기 전에 2차로 제2도에 나타낸 원통형의 가압성형체로 가압성형한 후 탈형시켜 원통형의 예비성형체(내경 78㎜, 외경 88㎜(두께 4㎜), 높이 144㎜)를 제조하였다.

Claims (4)

  1. 복합재료용 예비성형체를 제조함에 있어서, 강화섬유 100 중량부에 무기바인더 1~5중량부, 유기바인더 0.2~7 중량부 및 응집제 0.02~5 중량부를 첨가하여 제조한 현탁액을 진공여액 탈수장치에 투입하여 1차로 습윤상태의 시이트를 제조하고, 이 시이트 성형체가 건조되기 전에 원통형의 가압성형장치를 사용하여 가압성형후 탈형시켜 제조하는 것을 특징으로 하는 복합재료용 예비성형체의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 강화섬유로는 알루미나 사필(Al2O3saffil)섬유, SiC 휘스커(whisker), Si3N4, K2O·6TiO2, 탄소 및 9Al2O3·2B2O3중에서 선택된 1~2종의 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 복합재료용 예비성형체의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 무기바인더로는 콜로이드성 실리카(colloidal silica) 또는 콜로이드성 알루미나(colloidal allumina)을 사용하고, 유기바인더로는 양이온성 감자전분(cationic potato starch)을 사용하는 것을 특징으로 하는 복합재료용 예비성형체의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 응집제로는 폴리크리민(polycrymin)을 사용하는 것을 특징으로 하는 복합재료용 에비성형체의 제조방법.
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