KR100939954B1 - 유리섬유 함침 프리프레그의 인라인 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 시트 몰딩 컴파운드(Sheet Molding Compound; SMC)에 사용되는 유리섬유 함침 프리프레그의 인라인 제조방법에 관한 것으로, 보강재인 유리섬유의 함량을 증가시키는 제조방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로 a) 필름 상에 수지조성물을 도포하는 단계; b) 상기 수지조성물이 도포된 필름의 상부에 유리섬유와 유리섬유의 투입 중간 부분에서 수지조성물을 동시에 투입하여 도포하는 단계; c) 상기 유리섬유가 도포된 상부에 다시 수지 조성물이 도포된 필름을 적층한 후 가압하는 단계; 를 포함한다.

시트 몰딩 컴파운드

Description

유리섬유 함침 프리프레그의 인라인 제조방법{Manufacturing method of Prepreg}

본 발명은 시트 몰딩 컴파운드(Sheet Molding Compound; SMC)에 사용되는 유리섬유 함침 프리프레그의 인라인 제조방법에 관한 것으로, 보강재인 유리섬유의 함량을 증가시키는 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 욕조, 바닥방수판, 천장, 세면기 받침 또는 자동차부품 등을 성형하기 위하여 시트 몰딩 컴파운드(Sheet Molding Compound; SMC)를 이용한 제조방법이 사용되고 있다. 상기 시트 몰딩 컴파운드(Sheet Molding Compound; SMC)의 경우, 로빙(Roving)을 사용하여 통상 1인치 길이로 절단된 유리섬유가 보강재로 사용된다.

일반적으로 SMC 제조공정의 경우, 배합공정에서 유리섬유를 투입하는 것은 불가능하고, 성형공정 중에 투입하더라도 수지의 흐름에 방해가 되고, 함침이 충분히 되지 않아 보강 효과가 발휘되기 어려우며, 오히려, 유리섬유와 수지간의 계면 접착력이 부족하여 강도가 충분하지 않거나, 또는 층간 경화가 불충분하여 그 함량은 최대 25%정도까지만 사용이 가능하였다.

통상의 SMC 제조에 사용되는 유리섬유 함침 프리프레그 또는 시트의 제조방법에 대하여 설명하면, 도 1에 나타낸 바와 같이, 필름 상에 시트 몰딩 컴파운드(SMC) 조성물을 도포한 후, 그 상부에 일정 길이로 절단된 유리섬유가 도포되고, 또 다시 그 상부에 시트 몰딩 컴파운드(SMC) 조성물이 도포된 필름을 적층하여 가열, 압착함으로써, 상기 유리섬유의 사이로 시트 몰딩 컴파운드(SMC) 조성물이 함침되도록 함으로써 프리프레그 상태의 판넬이 연속적으로 제조되었다. 이렇게 제조된 프리프레그 상태의 판넬은 성형하고자 하는 형태에 따라 금형에 넣고 프레스로 압착을 함으로써 성형을 하고 있다.

따라서 이러한 방법으로 제조되는 경우, 유리섬유를 과도한 양으로 사용하게 되면 수지 조성물의 함침이 어렵고, 더구나 수지 조성물의 점도가 높아 유리섬유와 의 함침이 더욱 어려워서 유리섬유 함량을 높이는 것이 곤란하였다.

본 발명은 시트 몰딩 컴파운드(Sheet Molding Compound; SMC)를 이용한 성형품 제조 시 사용되는 유리섬유 함침 프리프레그 시트의 유리섬유의 함량을 증가시키는 제조방법을 제공하고자 한다.

또한 본 발명은 유리섬유의 함량을 증가시키면서도 외관 품질이 우수하고, 계면간의 접착력이 우수하며, 강도가 향상되는 제조방법을 제공하고자 한다.

또한 본 발명은 하나의 장치에서 인라인으로 연속적으로 제조할 수 있는 제조방법을 제공하고자 한다.

본 발명은 시트 몰딩 컴파운드(SMC)를 이용한 성형체의 제조에 사용되는 유리섬유 함침 프리프레그 시트의 제조방법에 관한 것으로, 유리섬유의 첨가량을 증가시켜 한 번의 공정으로도 5 ~ 10mm 정도의 두꺼운 시트를 연속적으로 제조할 수 있는 제조방법에 관한 것이다.

구체적으로 본 발명을 도 2를 참조하여 설명하면,

a) 필름 상에 수지조성물을 도포하는 단계;

b) 상기수지조성물이 도포된 필름의 상부에 유리섬유와 유리섬유의 투입 중간 부분에서 수지조성물을 동시에 도포하는 단계;

c) 상기 유리섬유가 도포된 상부에 다시 수지 조성물이 도포된 필름을 적층한 후 가압하는 단계;

를 포함한다.

또한, 상기 c)단계 후, d) 30 ~ 50℃에서 1 ~ 48시간 숙성시키는 단계를 더 추가할 수 있으며, 숙성시키는 단계를 거치는 경우 상기 필름의 이형성이 좋아진다. 이는 본 발명에 따른 유리섬유 함침 프리프레그를 시이트몰딩컴파운드 제조에 적용 시 필름이 제거된 상태에서 한층 또는 두층 이상으로 적층하여 성형을 하므로 필름 제거가 용이한 것이 좋다.

즉, 본 발명은 필름이 적층된 형태로 제조되었다가, 시이트몰딩컴파운드 제조 시 필름을 제거한 후 한층 또는 두 층 이상으로 적층하여 성형을 한다.

본 발명은 상기 b)단계 시 필름의 수직방향으로 일정 거리 이격된 유리섬유 도입부에서 일정 길이로 절단된 유리섬유를 흩날리며 도포하며, 상기 유리섬유 도입부와 필름의 중간 위치에서 수지조성물을 함께 도포한다. 이에 따라 상기 중간 위치에서 투입되는 수지조성물은 잘게 분쇄된 유리섬유들의 층간에 적층되었다가 c)단계의 가압 시 양 측면의 유리섬유의 사이로 함침이 되므로 유리섬유의 함량을 증가시켜 그 두께를 두껍게 하더라도 그 사이로 수지 조성물이 함침될 수 있으며, 종래 제조방법에 비하여 유리섬유의 함량을 증가시킬 수 있어 두꺼운 시트를 인라인으로 연속적으로 제조할 수 있게 된다.

상기 유리섬유 도입부는 로빙기를 포함하며, 상기 로빙기에 의해 다양한 형태로 직조된 유리섬유가 일정 크기로 절단되어 하방으로 흩어 떨어진다.

이에 따라 본 발명은 하나의 장치에서 유리함침 프리프레그 시트를 연속적으로 제조하면서도 보강재인 유리섬유의 함량을 증가시킬 수가 있어 경제적이면서도, 유리함침 프리프레그 시트의 두께를 조절할 수 있다. 즉, 본 발명은 별도의 단계에 의해 유리섬유를 두 단계로 도포하는 것이 아니라 하나의 단계에서 유리섬유와 수지조성물이 동시에 도포됨으로써 제조단가가 낮아지며, 또한 동시에 제조되므로 제조시간이 줄어들고, 연속적으로 유리함침 프리프레그 시트를 제조할 수 있다.

본 발명에서 상기 수지조성물은 불포화폴리에스테르를 주재로 하는 시이트몰딩조성물(SMC)로서, 불포화 폴리에스테르 계통의 수지를 기재(matrix)로 사용하고 보강재 및 충전재(filler)를 주성분으로 하는 것으로, 통상의 시이트몰딩조성물(SMC)이라면 제한되지 않고 사용할 수 있다.

또한 본 발명에서 상기 c)단계의 가압 시 상부와 하부가 어긋나도록 지그재그로 구비된 다수개의 롤러를 통과하도록 하여 수지조성물이 유리섬유에 함침되는 효율을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 연속적으로 유리섬유 함침 프리프레그를 제조할 수 있으며, 별도의 장치를 구비하지 않고도 하나의 장치에서 인라인으로 연속적으로 제조할 수 있으므로 경제적이다.

또한 본 발명은 종래의 제조방법에 비하여 유리섬유의 함량을 증가시킬 수 있으므로, 시트몰딩콤파운드 제조 시 강도가 향상된 성형체를 제조할 수 있다.

이하는 본 발명의 구체적인 설명을 위하여 일예를 들어 설명하는 바, 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

수지조성물의 제조

불포화폴리에스테르(애경화학 os-920) 100 중량부에 대하여, 저수축제(SBS, 켐베이스 CBL 400A) 30 중량부, 착색제(은성화학, 화이트) 0.3 중량부, 경화제(AKZO NOBEL Co., Trigonox C; t-Butylperoxyacetate ) 0.84 중량부, 충진제(탄산칼슘, 렉셈, S-2000) 180 중량부, 증점제(MgO, 켐베이스, CBU-616) 0.35 중량부를 혼합하여 점도 20,000 cps(25℃)의 수지조성물을 제조하였다.

유리섬유 함침 프리프레그 시트의 제조

60 ㎛ 두께의 폴리프로필렌필름 또는 나이론필름의 일면에 상기 제조된 수지조성물을 1.2 mm 두께로 도포한 후, 컨베이어 벨트를 이용하여 6m/min의 속도로 이송하며, 상기 수지조성물이 도포된 상부에 도 2에 도시한 바와 같이 로빙기를 이용하여 25mm 크기로 절단된 유리섬유를 1.0kg/min의 양으로 떨어뜨리면서, 상기 유리섬유가 떨어지는 중간에 수지 조성물을 1.0kg/min의 양으로 함께 도포하여 유리섬유 사이에 수지조성물이 적층되도록 하고, 그 상부에 상기와 동일한 방법으로 수지조성물이 도포된 필름의 수지조성물이 맞닿도록 적층한 후, 롤러를 이용하여 압착함으로써 프리프레그 상태의 시트를 제조하였다. 이때 상부와 하부가 어긋나도록 구비된 6개의 롤러를 통과하도록 하여 인장되는 힘에 의해 유리섬유에 수지조성물이 충분히 함침될 수 있도록 하였다.

그 결과 전체 두께가 4 mm인 유리섬유 함침 프리프레그 시트가 제조되었다.

상기 제조된 유리섬유 함침 프리프레그 시트의 양면에 적층된 필름을 제거하고, 이를 3층으로 적층 한 후, 금형에 넣고 150℃에서 150Kgf/㎠로 가압하여 판상의 성형체를 제조하였다. 그 결과 외관이 양호하고 강도가 향상된 성형체를 제조할 수 있었으며, 한 번의 공정으로 수지 조성물층과 유리섬유가 다층으로 적층되는 유리섬유 프리프레그를 용이하게 제조할 수 있었다.

즉, 종래의 적층방법으로 제조하는 경우 수지조성물층의 적층과 유리섬유의 적층을 각각의 적층단계로 제조하였지만 본 발명에서는 유리섬유의 투입 중간에 수지조성물을 투입함으로써 동시에 적층체가 형성되고, 또한 유리섬유의 함량을 증가시킬 수 있어 5mm 내지 10mm 두께로 제조될 수 있으며, 한 번의 공정으로 유리섬유에 수지조성물이 충분히 함침되도록 제조할 수 있는 신규한 제조공정을 제공할 수 있다.

본 발명은 종래 제조방법에 비하여 유리섬유의 함량을 10% 이상 증가시킬 수 있었으며, 이에 따라 강도가 2.5 배 향상된 성형체를 제조할 수 있었다.

도 1은 종래 프리프레그의 제조과정을 나타낸 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 프리프레그의 제조과정을 나타낸 것이다.

Claims (5)

1. a) 필름 상에 수지조성물을 도포하는 단계;

   b) 상기수지조성물이 도포된 필름의 상부에 필름의 수직방향으로 일정 거리 이격된 유리섬유 도입부에서 일정 길이로 절단된 유리섬유를 떨어뜨리면서, 상기 유리섬유 도입부와 수지조성물이 도포된 필름의 사이에서 수지조성물을 동시에 투입하여 유리섬유 층간에 수지 조성물을 동시에 도포하는 단계;

   c) 상기 유리섬유가 도포된 상부에 다시 수지 조성물이 도포된 필름을 적층한 후 가압하는 단계;

   를 포함하여 한 번의 공정으로 5 ~ 10mm 두께의 시트를 연속적으로 제조할 수 있는 유리섬유 함침 프리프레그 시트의 인라인 제조방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 c)단계 후, d) 30 ~ 50℃에서 1 ~ 48시간 숙성시키는 단계; 가 더 포함되는 유리섬유 함침 프리프레그 시트의 인라인 제조방법.
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,

   상기 수지조성물은 불포화폴리에스테르를 주재로 하는 시이트몰딩조성물(SMC)인 유리섬유 함침 프리프레그 시트의 인라인 제조방법.
5. 제 1항, 제 2항 또는 제 4항에서 선택되는 어느 한 항에 있어서,

   상기 c)단계의 가압 시 상부와 하부가 어긋나도록 구비된 다수개의 롤러를 통과하도록 하는 유리섬유 함침 프리프레그 시트의 인라인 제조방법.

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