KR100791109B1 - 섬유 강화 플라스틱 및 그 제조 방법 - Google Patents

섬유 강화 플라스틱 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

섬유 강화 플라스틱 및 그 제조 방법이 개시된다. 본 발명의 섬유 강화 플라스틱은, 소정 형상으로 상호 인접하게 배열되는 복수의 섬유 보강재; 복수의 섬유 보강재를 결속시키도록 복수의 섬유 보강재의 적어도 일측에 배치되어 복수의 섬유 보강재에 결합되며, 섬유사가 결집되어 마련되는 시트(Sheet) 형상의 섬유매트; 및 섬유매트가 결합된 섬유 보강재와 복합되어 소정 형상으로 경화되는 합성수지를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 종래에 비해 각 구성요소 간의 결합력을 강화시킬 수 있고, 제조가 용이할 뿐만 아니라 자동화 생산이 가능하여 종래에 비해 택트타임(Tact Time)을 현저히 단축시킬 수 있으며 이로 인해 생산성을 향상시킬 수 있다.
섬유 강화 플라스틱, FRP, 유리 섬유, 보강재, 로빙클로스, 촙트스트랜드

Description

섬유 강화 플라스틱 및 그 제조 방법{Fiber Reinforced Plastic and Method for Producing Thereof}
도 1은 종래의 일 실시 예에 따른 섬유 강화 플라스틱의 사시도이다.
도 2는 종래의 다른 실시 예에 따른 섬유 강화 플라스틱의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 섬유 강화 플라스틱의 구성을 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3의 분해 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 복수의 섬유 보강재의 사시도이다.
도 6은 도 4에 도시된 로빙클로스 형태의 섬유매트의 사시도이다.
도 7은 도 4에 도시된 촙트스트랜드 형태의 섬유매트의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 섬유 강화 플라스틱의 제조 방법을 순차적으로 도시한 순서도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 섬유 강화 플라스틱 3 : 섬유사
10 : 섬유 보강재 11 : 섬유 와이어
20 : 섬유매트 20a: 로빙클로스 형태의 매트
20b: 촙트스트랜드 형태의 매트 21 : 가로 섬유 와이어
22 : 세로 섬유 와이어 23 : 침습공
40 : 합성수지
본 발명은, 섬유 강화 플라스틱 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 구성요소 간 결합이 강화될 뿐만 아니라 제조에 소요되는 택트타임(Tact Time)을 단축시킬 수 있는 섬유 강화 플라스틱 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
섬유 강화 플라스틱(FRP, Fiber Reinforced Plastic)은 합성수지와 섬유 강화재를 복합하여, 플라스틱의 내부식성, 성형의 용이성과 같은 장점을 그대로 유지할 뿐만 아니라, 첨가되는 섬유 강화재로 인한 인장 강도, 내충격성, 내열성 등의 장점을 추가로 얻을 수 있는 복합 재료이다.
이와 같은, 섬유 강화 플라스틱은 가격이 저렴하고 무게가 가볍기 때문에 소형 선박의 선체, 욕조, 정화조, 헬멧 등의 다양한 분야에서 사용되고 있으며, 그 사용되는 기술 분야가 점차 증가되고 있는 추세이다.
도 1은 종래의 일 실시 예에 따른 섬유 강화 플라스틱의 파단 사시도로서, 이에 도시된 바와 같이, 종래의 일 실시 예에 따른 섬유 강화 플라스틱(101)은, 섬유사(103)가 무작위로 분산 배치되어 이루어지는 섬유매트(110)와, 섬유매트(110)와 복합되어 소정 형상을 유지하도록 경화되는 합성수지(140)를 구비한다.
그런데, 이러한 종래의 일 실시 예에 따른 섬유 강화 플라스틱(101)에 있어 서는, 정화조 등과 같이 소정의 형상으로 성형하기 위해서는 그 두께(t)를 증가시켜야 하며, 이를 위하여 섬유사(103)가 분산 배치된 섬유매트(120)의 두께를 증가시켜야 하는데 많은 양의 섬유사(103)가 무작위로 분산 배치되기 때문에, 생산성을 위하여 두꺼운 섬유매트(120)를 사용하는 경우 합성수지(140)가 섬유매트(120)의 내부에 충분히 침습하지 못하며, 이로 인해 합성수지(140)와 섬유매트(120) 간의 결합력이 약해지는 문제점이 있었다. 한편, 이러한 문제점을 해결하고자 섬유매트(120)를 증가시키는 대신에 합성수지(140)의 양을 증가시켜 섬유 강화 플라스틱(101)의 두께를 증가시키려는 노력이 있지만, 합성수지(140)의 양에 비례하여 비용 또한 증가한다는 부작용이 있었다.
따라서, 이러한 문제점들을 고려하여 새로운 구조의 섬유 강화 플라스틱이 본 출원인에 의하여 출원되어 등록번호 제628032호로 등록된 바 있다. 이하에서는 이에 대하여 설명하기로 한다.
도 2는 종래의 다른 실시 예에 따른 섬유 강화 플라스틱의 사시도로서, 이에 도시된 바와 같이, 종래의 다른 실시 예에 따른 섬유 강화 플라스틱(201)은, 평행하게 배열되는 복수의 직조 보강재(210)와, 직조 보강재(210) 각각을 둘러싸도록 평직 형상으로 직조되는 섬유매트(220)와, 섬유매트(220)가 둘러싸인 복수의 직조 보강재(210)와 복합되어 소정 형상을 유지할 수 있도록 경화되는 합성수지(240)를 구비한다.
이러한 섬유 강화 플라스틱(201)은 직조 보강재(210) 및 섬유매트(220)의 두께를 조절함으로써 합성수지(240)의 양을 절감시킬 수 있고 이로 인해 생산비용을 절감시킬 수 있으며, 또한 섬유매트(220)에 관통 형성된 직조공(223)에 합성수지(240)가 침습하여 섬유매트(220)가 결합된 직조 보강재(210) 및 합성수지(240) 간을 강하게 결합시킬 수 있다는 장점이 있다.
그런데, 종래의 다른 실시 예에 따른 섬유 강화 플라스틱(201)에 있어서는, 실질적으로 나란히 배열된 복수의 직조 보강재(210)의 가로 방향으로 섬유 와이어(211)가 직조되어 마련된 섬유매트(220)가 둘러싸는 구조를 갖기 때문에 직조 보강재(210)를 섬유매트(220)로 직조하여 결합시키는데 긴 택트타임(Tact Time)이 소요될 뿐만 아니라 길이 방향의 가로로 직조 보강재(210)가 배열되기 때문에 자동화 생산이 곤란한 문제점이 있었다. 또한 섬유매트(220)가 직조되면서 마련되기 때문에 즉 복수의 직조 보강재(210)의 상하면을 교차하며 결합하는 구조를 가지기 때문에 요철부(224)가 형성되는데 이러한 요철부(224)에 의해 합성수지(240)와의 이격 공간이 생겨 결합력이 약화될 수 있는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은, 종래에 비해 각 구성요소 간의 결합력을 강화시킬 수 있고, 제조가 용이할 뿐만 아니라 자동화 생산이 가능하여 종래에 비해 택트타임(Tact Time)을 현저히 단축시킬 수 있으며 이로 인해 생산성을 향상시킬 수 있는 섬유 강화 플라스틱 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 소정 형상으로 상호 인접하게 배열되는 복수의 섬유 보강재; 상기 복수의 섬유 보강재를 결속시키도록 상기 복수의 섬유 보강 재의 적어도 일측에 배치되어 상기 복수의 섬유 보강재에 결합되며, 섬유사가 결집되어 마련되는 시트(Sheet) 형상의 섬유매트; 및 상기 섬유매트가 결합된 상기 섬유 보강재와 복합되어 소정 형상으로 경화되는 합성수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 강화 플라스틱에 의해서 달성된다.
여기서, 상기 하나의 섬유 보강재는 섬유사가 결집되어 형성된 한 쌍의 섬유 와이어가 상호 꼬임 결합되어 형성되는 것이 바람직하다.
상기 복수의 섬유 보강재는 각각 길이방향으로 길게 형성되어 상호 접촉되도록 인접하게 배치되되 실질적으로 평행하게 배열되는 것이 바람직하다.
상기 섬유매트는, 실질적으로 표면이 평평한 판 형상을 가지며, 소정 형상으로 상호 인접하게 배열되는 상기 복수의 섬유 보강재의 양측에 배치되어 결합되는 것이 바람직하다.
상기 섬유매트는 로빙클로스(Roving Cloth) 형태의 매트 및 촙트스트랜드(Chopped Strand) 형태의 매트 중 어느 하나일 수 있다.
상기 로빙클로스 형태의 매트는 상기 복수의 섬유 보강재의 일측에 배치되어 결합되고, 상기 촙트스트랜드 형태의 매트는 상기 복수의 섬유 보강재의 타측에 배치되어 결합될 수 있다.
상기 섬유 보강재는, 유리 섬유, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 우레탄 및 발포 폴리스티렌 중 적어도 어느 하나의 재질로 마련되는 것이 바람직하다.
상기 섬유사는, 유리 섬유, 탄소 섬유 및 케블라(Kevlar) 중 어느 하나의 재질로 마련될 수 있다.
또한, 상기 목적은, 본 발명에 따라, (a) 복수의 섬유 보강재를 소정의 형상으로 상호 인접하게 배열하는 단계; (b) 상기 복수의 섬유 보강재를 결속시키도록, 섬유사가 결집되어 마련되는 시트(Sheet) 형상의 섬유매트를 상기 복수의 섬유 보강재의 적어도 일측에 배치하여 상기 복수의 섬유 보강재에 결합하는 단계; 및 (c) 상기 섬유매트가 결합된 상기 섬유 보강재에 합성수지를 복합하여 소정 형상으로 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 강화 플라스틱 제조 방법에 의해서도 달성된다.
상기 (a) 단계에서는, 상기 섬유 보강재는 섬유사가 결집되어 형성된 한 쌍의 섬유 와이어가 상호 꼬임 결합되어 형성되는 것이 바람직하다.
상기 섬유매트는 실질적으로 표면이 평평한 판 형상을 가지며, 상기 (b) 단계는, 소정 형상으로 상호 인접하게 배열되는 상기 복수의 섬유 보강재의 양측에 상기 섬유매트가 배치되어 결합되는 것이 바람직하다.
상기 섬유매트는 로빙클로스(Roving Cloth) 형태의 매트 및 촙트스트랜드(Chopped Strand) 형태의 매트 중 어느 하나일 수 있다.
상기 (b) 단계는, (b1) 상기 로빙클로스 형태의 매트를 상기 복수의 섬유 보강재의 일측에 배치하여 결합시키는 단계; 및 (b2) 상기 촙트스트랜드 형태의 매트를 상기 복수의 섬유 보강재의 타측에 배치하여 결합시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 (c) 단계는, 헥사메틸렌테트라민, 아민류 및 폴리아미드 중 어느 하나의 경화제에 의하여 경화되는 것이 바람직하다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 섬유 강화 플라스틱의 구성을 도시한 사시도이고, 도 4는 도 3의 분해 사시도이고, 도 5는 도 4에 도시된 복수의 섬유 보강재의 사시도이며, 도 6은 도 4에 도시된 로빙클로스 형태의 섬유매트의 사시도이고, 도 7은 도 4에 도시된 촙트스트랜드 형태의 섬유매트의 사시도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 섬유 강화 플라스틱(1)은, 소정 형상으로 상호 인접하게 배열되는 복수의 섬유 보강재(10)와, 복수의 섬유 보강재(10)가 상호간 결속되도록 복수의 섬유 보강재(10)의 양측에 배치되어 결합되는 시트(Sheet) 형상의 섬유매트(20)와, 섬유 보강재(10) 및 섬유매트(20)와 복합되어 소정 형상으로 경화되는 합성수지(40)를 포함한다.
먼저, 섬유 보강재(10)는, 도 4 및 도 5에 자세히 도시된 바와 같이, 길이 방향으로 섬유사(3)가 결집되어 형성되는 섬유 와이어(11) 한 쌍이 상호 꼬임 결합되어 형성된다. 또한 이러한 한 쌍의 섬유 와이어(11)들 즉 섬유 보강재(10)가 상호간 접촉하도록 인접하게 배치되되 실질적으로 평행하게 배열됨으로써 섬유 보강재(10)의 기본 골격이 형성된다.
여기서, 섬유사(3)는, 유리 섬유, 탄소 섬유, 케블라(Kevlar)와 같은 방향족 나일론 섬유가 사용될 수 있으며, 그 중에서도 직경 0.1mm 이하의 유리 섬유를 섬유사(3)로 사용할 경우, 섬유 강화 플라스틱(1)의 내열성, 인장 강도, 내충격성 및 내부식성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 무게 또한 경량화 할 수 있는 장점을 가질 수 있다.
본 실시 예의 섬유사(3)는, 도 4 및 도 5에 자세히 도시된 바와 같이, 복수 개 결집되어 섬유 와이어(11)를 형성한다. 섬유 와이어(11)는, 섬유사(3)가 결집되는 방법에 따라 다양한 형상을 가질 수 있지만, 본 실시 예에서는, 길이 방향을 갖는 섬유사(3) 복수 개가 실질적으로 평행하게 배열된 후 일 방향으로 소정 각도만큼 회전함으로써 복수의 섬유사(3)가 상호간 분리되는 것을 방지할 수 있다.
섬유 보강재(10)는, 전술한 바와 같이, 한 쌍의 섬유 와이어(11)가 상호 꼬임 결합됨으로써 구성된다고 상술하였는데, 두께를 더 두껍게 하기 위해 더 많은 수의 섬유 와이어(11)들을 꼬임 결합할 수도 있을 것이고 경우에 따라서는 한 개의 섬유 와이어(11)를 섬유 보강재(10)로 마련할 수도 있을 것이다.
한편, 섬유 보강재(10)는, 전술한 바와 같이, 섬유사(3)들이 결집되어 형성된다고 상술하였지만, 이 외에도 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 우레탄 및 발포 폴리스티렌 등의 다른 재질로 마련되어도 무방하다 할 것이다.
이러한 구성을 갖는 복수의 섬유 보강재(10)는 섬유사(3)가 갖는 자체적인 특성에 의해 어느 정도의 결속력으로 상호간 결속될 수 있으나 충분한 결속력을 갖지 못하기 때문에 배열된 섬유 보강재(10)의 상면 및 하면에 섬유 매트를 본딩 결 합시킨다. 즉, 배열된 섬유 보강재(10)에 바로 합성수지(40)를 복합하는 것이 아니라 배열된 섬유 보강재(10)의 상면 및 하면을 섬유 매트에 의해 덮은 후 합성수지(40)를 경화제에 의해 복합시키는 것이다. 이에 대해서는 자세히 후술하기로 한다.
섬유매트(20)는, 도 6 및 도 7에 자세히 도시된 바와 같이, 로빙클로스(Roving Cloth) 형태의 매트(20a)로 마련되거나 또는 촙트스트랜드(Chopped Strand) 형태의 매트(20b)로 마련된다.
먼저, 로빙클로스(Roving Cloth) 형태의 섬유매트(20a)는 복수의 섬유사(3)들이 규칙적으로 배열되어 제작된 섬유매트(20a)를 말한다. 즉, 복수의 섬유사(3)들이 가로 방향 및 세로 방향으로 배열되는데, 이 때 가로 방향으로 배열되는 섬유사(3)들이 결집되어 가로 섬유 와이어(21)를 형성하고, 세로 방향으로 배열되는 섬유사(3)들이 결집되어 세로 섬유 와이어(22)를 형성한다. 이때 가로 섬유 와이어(21)와, 세로 섬유 와이어(22)는 일정 직경을 갖도록 결집되어도 무방하다 할 것이나, 가로 섬유 와이어(21)와 세로 섬유 와이어(22)의 배열에 의해 형성되는 섬유매트(20a)의 양면이 실질적으로 편평하게 되도록 가로 섬유 와이어(21)와 세로 섬유 와이어(22)는 편평한 형상으로 형성된다. 이에 의하여 종래의 다른 실시 예에서 형성되던 요철부(224, 도 2 참조)를 제거할 수 있게 되고 따라서 합성수지(40)와 섬유매트(20a) 간의 결합력이 종래보다 향상될 수 있다.
가로 섬유 와이어(21)와, 세로 섬유 와이어(22)는 서로 엇갈리게 결합되어 로빙클로스 형상이 되도록 결합되는데, 가로 섬유 와이어(21)들 간, 그리고 세로 섬유 와이어(22)들 간에 약간의 이격 공간이 형성되도록 배열되는 것이 바람직하다. 이러한 결합 구조에 의해, 도 6에 도시된 바와 같이, 섬유매트(20a)에는 침습공(23)이 형성될 수 있으며, 이로 인해 후술할 합성수지(40)가 침습할 수 있는 통로 역할을 하게 되어 섬유매트(20a)가 결합된 복수의 섬유 보강재(10)와 합성수지(40)의 결합력을 증가시킬 수 있기 때문이다.
한편, 촙트스트랜트(Chopped Strand) 형태의 섬유매트(20b)는, 도 7에 자세히 도시된 바와 같이, 섬유사(3)의 길이를 적당하게 절단한 후 무방향으로 배치한 후 균일한 두께가 되도록 누르고, 이후 결합제를 사용하여 매트 모양으로 성형한 섬유매트(20b)를 말한다. 이러한 형태의 섬유매트(20b)는 규칙적으로 배열을 하지 않아도 되기 때문에 제작이 용이할 뿐만 아니라, 불규칙하게 배열된 섬유사(3)들 사이사이로 침습공(23)이 형성되어 합성수지(40)와 복합 시 합성수지(40)가 침습할 수 있는 통로를 제공하며 이로 인해 섬유매트(20b) 및 섬유매트(20b)가 결합된 복수의 섬유 보강재(10)와 합성수지(40)의 결합력을 증가시킬 수 있다.
이러한 구성을 갖는 섬유매트(20)는 전술한 바와 같이 배열되는 복수의 섬유 보강재(10)의 상면 및 하면에 부착된다. 이때 접착제 등에 의해 본딩 결합할 수도 있을 것이나, 후에 합성수지(40)와 복합 시 경화제(미도시)에 의해 경화될 뿐만 아니라 섬유사(3)들이 자체적으로 갖는 부착력을 갖기 때문에 별도로 접착제 등을 접착하지 않아도 될 것이다. 또한 섬유 보강재(10)와 섬유매트(20) 간을 섬유사(3) 등에 의해 재봉하여 섬유 보강재(10)와 섬유매트(20)를 결합시킬 수도 있을 것이다.
이와 같이 섬유 보강재(10)에 섬유매트(20)가 단순히 접착 결합되는 구조이므로 제조가 용이할 뿐만 아니라 섬유매트(20)의 길이 방향을 따라 섬유 보강재(10)가 배열됨으로써 택트타임(Tact Time) 또한 종래에 비해 상당히 단축시킬 수 있는 장점을 지닌다. 즉, 종래의 다른 실시 예에 따른 섬유 강화 플라스틱(201, 도 2 참조)에서 직조 보강재(210)에 섬유 매트(220)를 결속시키는 직조 작업이 번거로움은 물론 자동화 생산이 곤란하여 택트타임(Tact Time)이 길게 소요되는 문제점이 있는데, 이러한 문제점을 용이하게 해결할 수 있다.
또한, 섬유매트(20)가 전술한 종래의 실시 예와는 달리 표면이 평평한 시트(Sheet) 형상을 갖기 때문에 즉 섬유매트(20)와 합성수지(40)가 종래에 비해 넓은 면적에서 접촉 결합될 수 있기 때문에 섬유매트(20) 및 섬유매트(20)의 일면에 복합되는 합성수지(40)와의 결합력을 강화시킬 수 있다.
한편, 합성수지(40)는, 섬유매트(20) 및 섬유매트(20)가 결합된 복수의 섬유 보강재(10)와 복합되고 소정 형상을 유지할 수 있도록 경화된다. 합성수지(40)는 불포화 폴리에스테르, 에폭시 수지와 같은 열경화성 수지를 사용하는 것이 바람직하며, 특히 불포화 폴리에스테르를 사용할 경우, 상온, 상압 하에서 성형이 가능하여 난연성, 내부식성 들의 물성을 향상시킬 수 있다.
또한, 합성수지(40)는 섬유매트(20) 및 섬유매트(20)가 결합된 복수의 섬유 보강재(10)와 복합된 후 경화됨으로써, 본 실시 예에 따른 섬유 강화 플라스틱(1)의 소정 형상을 유지할 수 있는 매트릭스(Matrix)의 역할을 담당한다. 따라서, 필요에 따라 소정 형상을 갖도록 합성수지(40)를 경화시킴으로써 섬유 강화 플라스 틱(1)은 소형 선박의 선체, 욕조, 정화조, 화학 탱크, 인테리어, 컨테이너, 테니스 라켓, 헬멧 및 항공기 기체 등과 같은 다양한 제품에 적합한 형상을 가질 수 있다.
이 경우, 섬유매트(20) 및 섬유매트(20)가 결합된 복수의 섬유 보강재(10)와 복합된 합성수지(40)는, 경화제(미도시)에 의하여 경화되는데, 경화제로는 헥사메틸렌테트라민, 아민류, 및 폴리아미드를 사용할 수 있으며, 경화를 촉진하기 위하여 3급 아민과 같은 경화 촉진제를 사용할 수도 있다.
이하에서는, 이러한 구성을 갖는 섬유 강화 플라스틱(1)의 제조 방법에 대해서 설명하기로 한다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 섬유 강화 플라스틱(1)의 제조 방법을 순차적으로 도시한 순서도로서, 이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 섬유 강화 플라스틱(1)의 제조 방법은, 복수의 섬유 보강재(10)를 소정 형상으로 상호 인접하게 배열하는 단계(S10)와, 복수의 섬유 보강재(10)가 결속되도록 섬유매트(20)를 복수의 섬유 보강재(10)의 양면에 배치하여 결합하는 단계(S20)와, 섬유매트(20) 및 섬유매트(20)가 결합된 섬유 보강재(10)에 합성수지(40)를 복합하여 소정 형상으로 경화시키는 단계(S30)를 포함한다.
먼저, 섬유 보강재(10)를 소정 형상으로 배열하는 단계(S10)는, 복수 가닥의 섬유사(3)를 결집하여 길이 방향으로 길게 형성된 섬유 와이어(11)를 만들고, 이러한 섬유 와이어(11) 두 개를 상호간 꼬임 결합하여 하나의 섬유 보강재(10)를 형성한다. 이어서 이러한 섬유 보강재(10)들이 상호간 접촉되도록 인접하게 배치하되 실질적으로 평행하게 되도록 배열한다.
섬유매트(20)를 배열된 복수의 섬유 보강재(10)의 양면에 결합하는 단계(S20)는, 로빙클로스 형태의 섬유매트(20a)를 소정 형상으로 배열된 복수의 섬유 보강재(10)의 일면에 결합하는 단계(S21)와, 촙트스트랜드 형태의 섬유매트(20b)를 소정 형상으로 배열된 복수의 섬유 보강재(10)의 타면에 결합하는 단계(S22)를 구비한다. 이러한 단계(S21, S22)는 실질적으로 동시에 진행되는 것이 바람직하다. 즉, 소정 형상으로 배열된 복수의 섬유 보강재(10)를 일 측에서 잡아당김과 실질적으로 동시에 일 측으로 이동되는 복수의 섬유 보강재(10)의 상면 및 하면에 섬유매트(20)를 결합시킴으로써 소정 형상으로 배열된 복수의 섬유 보강재(10)의 양면에 섬유매트(20a, 20b)를 실질적으로 동시에 결합시킬 수 있다. 이 때, 섬유 보강재(10)와 섬유매트(20) 간을 접착제 등에 의해 결합시킬 수 있으며, 또한 섬유 보강재(10)와 섬유매트(20) 간을 섬유사(3) 등에 의해 재봉하여 섬유 보강재(10)와 섬유매트(20)를 결합시킬 수도 있을 것이다.
다만, 본 실시 예에서는 동시에 전술한 단계(S21, S22)가 진행된다고 상술하였지만, 경우에 따라서는 복수의 섬유 보강재(10)의 일면에 일 종류의 섬유매트(20)를 결합한 후 타면에 타 종류의 섬유매트(20)를 결합하여도 무방하다 할 것이다. 또한, 소정 형상으로 배열된 복수의 섬유 보강재(10)의 양면에 동일한 종류의 섬유매트(20)를 결합하여도 무방하다 할 것이다.
한편, 섬유매트(20) 및 섬유매트(20)가 결합된 복수의 섬유 보강재(10)에 합성수지(40)를 복합하여 소정 형상을 이루도록 경화시키는 단계(S30)는, 섬유매트(20) 및 섬유매트(20)가 결합된 복수의 섬유 보강재(10)와 합성수지(40)를 복합 한 후 헥사메틸렌테트라민, 아민류 및 폴리아미드와 같은 경화제를 첨가하여 경화시킬 수 있다. 이때 섬유매트(20)에는 다수의 침습공(23)이 형성되어 합성수지(40)가 섬유매트(20)의 내부로 침습이 용이하기 때문에 섬유매트(20) 및 섬유매트(20)가 결합된 복수의 섬유 보강재(10)와 합성수지(40)는 강력하게 결합될 수 있다.
다만, 전술한 경화제 이외에도 섬유매트(20) 및 섬유매트(20)가 결합된 복수의 섬유 보강재(10)와 복합된 합성수지(40)가 소정 형상을 유지하도록 경화할 수만 있다면, 다른 어떠한 경화제에 의하여 경화되더라도 무방하다 할 것이다. 뿐만 아니라, 별도의 경화제를 첨가하지 않고 자연적으로 경화시키는 방법도 본 발명의 권리범위에 속한다 할 것이다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 소정의 형상으로 배열되는 복수의 섬유 보강재(10)의 양측에 로빙클로스 형태의 섬유매트(20a) 및 촙트스트랜드 형태의 섬유매트(20b) 중 적어도 어느 하나를 단순한 방법에 의해 결합시킴으로써 종래에 비해 택트타임(Tact Time)을 줄일 수 있고 이로 인해 생산 효율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 섬유매트(20)가 시트(Sheet) 형상으로 형성됨으로써 합성수지(40) 및 복수의 섬유 보강재(10)와 결합 시 넓은 접촉 면적을 확보할 수 있고 이로 인해 상호간 강하게 결합할 수 있는 장점이 있다.
또한, 한 쌍의 섬유 와이어(11)가 섬유 보강재(10)를 형성하고 이러한 섬유 보강재(10)가 나란히 배열된 후 그 양면에 섬유매트(20)를 부착함으로써 종래에 비해 더 두꺼운 층을 구현할 수 있으며, 이로 인해 합성수지(40)의 함유량을 줄일 수 있어 생산 비용을 절감할 수 있는 장점을 지닌다.
전술한 실시 예에서는, 섬유매트가 로빙클로스(Roving Cloth) 형태의 매트이거나 또는 촙트스트랜드(Chopped Strand) 형태의 섬유매트라고 상술하였지만, 이러한 형태의 섬유매트가 아닌 다른 형태의 섬유매트이더라도 무방하다 할 것이다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 종래에 비해 각 구성요소 간의 결합력을 강화시킬 수 있고, 제조가 용이할 뿐만 아니라 자동화 생산이 가능하여 종래에 비해 택트타임(Tact Time)을 현저히 단축시킬 수 있으며 이로 인해 생산성을 향상시킬 수 있다.

Claims (14)

  1. 섬유사가 결집되어 형성된 한 쌍의 섬유 와이어가 상호 꼬임 결합되게 형성되어 상호 인접하게 배열되는 복수의 섬유 보강재;
    상기 복수의 섬유 보강재를 결속시키도록 상기 복수의 섬유 보강재의 적어도 일측에 배치되어 상기 복수의 섬유 보강재에 결합되며, 섬유사가 결집되어 마련되는 시트(Sheet) 형상의 섬유매트; 및
    상기 섬유매트가 결합된 상기 섬유 보강재와 복합되어 소정 형상으로 경화되는 합성수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 강화 플라스틱.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 섬유 보강재는 각각 길이방향으로 길게 형성되어 상호 접촉되도록 인접하게 배치되되 실질적으로 평행하게 배열되는 것을 특징으로 하는 섬유 강화 플라스틱.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 섬유매트는, 실질적으로 표면이 평평한 판 형상을 가지며, 소정 형상으 로 상호 인접하게 배열되는 상기 복수의 섬유 보강재의 양측에 배치되어 결합되는 것을 특징으로 하는 섬유 강화 플라스틱.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 섬유 보강재의 일측에 배치되어 결합되는 상기 섬유매트는 로빙클로스(Roving Cloth) 형태의 매트 및 촙트스트랜드(Chopped Strand) 형태의 매트 중 어느 하나이며, 상기 복수의 섬유 보강재의 타측에 배치되어 결합되는 상기 섬유매트는 로빙클로스 형태의 매트 및 촙트스트랜드 형태의 매트 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 섬유 강화 플라스틱.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 로빙클로스 형태의 매트는 상기 복수의 섬유 보강재의 일측에 배치되어 결합되고, 상기 촙트스트랜드 형태의 매트는 상기 복수의 섬유 보강재의 타측에 배치되어 결합되는 것을 특징으로 하는 섬유 강화 플라스틱.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 섬유 보강재는, 유리 섬유, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 우레탄 및 발포 폴리스티렌 중 적어도 어느 하나의 재질로 마련되는 것을 특징으로 하는 섬유 강화 플라스틱.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 섬유사는, 유리 섬유, 탄소 섬유 및 케블라(Kevlar) 중 어느 하나의 재 질로 마련되는 것을 특징으로 하는 섬유 강화 플라스틱.
  9. (a) 섬유사가 결집되어 형성된 한 쌍의 섬유 와이어가 상호 꼬임 결합되어 각각 형성되는 복수의 섬유 보강재를 상호 인접하게 배열하는 단계;
    (b) 상기 복수의 섬유 보강재를 결속시키도록, 섬유사가 결집되어 마련되는 시트(Sheet) 형상의 섬유매트를 상기 복수의 섬유 보강재의 적어도 일측에 배치하여 상기 복수의 섬유 보강재에 결합하는 단계; 및
    (c) 상기 섬유매트가 결합된 상기 섬유 보강재에 합성수지를 복합하여 소정 형상으로 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 강화 플라스틱 제조 방법.
  10. 삭제
  11. 제9항에 있어서,
    상기 섬유매트는 실질적으로 표면이 평평한 판 형상을 가지며,
    상기 (b) 단계는,
    소정 형상으로 상호 인접하게 배열되는 상기 복수의 섬유 보강재의 양측에 상기 섬유매트가 배치되어 결합되는 것을 특징으로 하는 섬유 강화 플라스틱 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 섬유매트는 로빙클로스(Roving Cloth) 형태의 매트 및 촙트스트랜드(Chopped Strand) 형태의 매트 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 섬유 강화 플라스틱 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 (b) 단계는,
    (b1) 상기 로빙클로스 형태의 매트를 상기 복수의 섬유 보강재의 일측에 배치하여 결합시키는 단계; 및
    (b2) 상기 촙트스트랜드 형태의 매트를 상기 복수의 섬유 보강재의 타측에 배치하여 결합시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 강화 플라스틱의 제조 방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 (c) 단계는,
    헥사메틸렌테트라민, 아민류 및 폴리아미드 중 어느 하나의 경화제에 의하여 경화되는 것을 특징으로 하는 섬유 강화 플라스틱 제조 방법.
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