KR101221286B1 - Method of preparing complex sheet - Google Patents
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Abstract
본 발명은 강화 재료를 포함하여 이루어진 웹 또는 매트가 유기 재료로 도포되어 이루어지는 복합시트의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 강화 재료 및 매트릭스 재료로 이루어진 웹 또는 매트에 유기 재료 및 용매를 포함하는 액상을 분사하여 도포하는 단계를 포함하는 복합시트의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면 고분자 분말 또는 용융체가 아닌 용매를 포함하는 액상의 유기 재료를 분사함으로써 함침성이 높고 두께가 얇은 고농축 섬유강화 복합시트를 제조할 수 있으며, 이에 따라 강도 및 강성이 우수한 복합시트를 제공하는 효과를 가진다.The present invention relates to a method for producing a composite sheet in which a web or a mat including a reinforcing material is coated with an organic material, and more particularly, comprising an organic material and a solvent in a web or a mat made of a reinforcing material and a matrix material. It relates to a method for producing a composite sheet comprising the step of spraying a liquid. According to the present invention, by spraying a liquid organic material containing a solvent other than a polymer powder or a melt, it is possible to manufacture a highly concentrated fiber-reinforced composite sheet having a high impregnation and a thin thickness, thereby providing a composite sheet having excellent strength and rigidity. Has the effect of
복합시트, 유기 재료, 강화 재료, 액상, 분사, 강도, 강성, 함침 Composite sheet, organic material, reinforcing material, liquid phase, spray, strength, rigidity, impregnation
Description
본 발명은 강화 재료를 포함하여 이루어진 웹 또는 매트가 유기 재료로 도포되어 이루어지는 강도 및 강성이 우수한 복합시트의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a composite sheet excellent in strength and rigidity in which a web or a mat including a reinforcing material is coated with an organic material.
일반적으로 열가소성 고강도 플라스틱의 종류에는 유리섬유매트 열가소성 복합재(Glass Mat Thermoplastic, 이하 'GMT'라 함), 장섬유가 보강된 팰릿을 이용한 사출형식의 복합재 (Granule - Long Fiber reinforced Thermoplastic, 이하 'G-LFT'라 함), 디렉트 컴파운딩(Direct Compounding)을 이용한 열가소성 복합재 (Long Fiber reinforced Thermoplastic- Direct Compounding, 이하 'LFT-D'라 함)가 있다. Generally, high-strength thermoplastics include glass-fiber mat thermoplastic composites (GMT) and injection-type composites using long-fiber-reinforced pellets (Granule-Long Fiber reinforced Thermoplastics). LFT ', and Long Fiber reinforced Thermoplastic-Direct Compounding (hereinafter referred to as' LFT-D').
상기 열가소성 고강도 플라스틱은 단섬유 복합재 대비 장섬유를 이용하여 충격강도, 굽힘탄성율, 굽힘강도를 보강하였으나, 범퍼 빔, 시트백 등과 같은 일부 자동차 부품에 적용하기 위해서는 연속섬유가 보강된 추가적인 국부보강재를 필요로 한다. The thermoplastic high-strength plastic reinforced impact strength, flexural modulus and bending strength by using long fibers compared to short fiber composites, but additional local reinforcement reinforced with continuous fibers is required to be applied to some automobile parts such as bumper beams and seatbacks. do.
국부보강재는 일반적으로 플라스틱 복합시트 형태로 판매되고 있으나 그 제조 방법에 따라서 물성의 차이는 많이 발생한다. 일반적으로 열경화성 플라스틱 복 합시트의 경우 유리섬유를 직조하여 함침조를 거쳐 복합시트를 제조하고, GMT의 경우는 더블벨트 공법을 이용하여 유리섬유와 고분자의 함침을 유도하지만 함침성이 그리 좋지는 않다. Local reinforcing materials are generally sold in the form of plastic composite sheets, but there are many differences in physical properties depending on the manufacturing method thereof. In general, thermosetting plastic composite sheets are fabricated by weaving glass fibers to impregnate the composite sheets, and in the case of GMT, the double belt method is used to induce impregnation of glass fibers and polymers, but impregnation is not so good. .
또한 프랑스 Saint Gobain Vetrotex사의 경우 고분자 분말을 직조된 유리섬유에 도포하여 가열 후 압축하여 시트를 만들고 있는데, 이를 간략하게 소개한다. In the case of Saint Gobain Vetrotex, France, polymer powder is applied to woven glass fibers to make sheets by heating and compressing them.
도 1은 종래 기술에 따른 복합시트의 제조방법을 나타내는 간략한 공정도이다. 1 is a simplified process diagram showing a method for manufacturing a composite sheet according to the prior art.
상기 도 1에서 보는 바와 같이, 릴(1)로부터 풀려나온 직물(2)은 전환 롤(3)과 전방 롤(4) 위로 통과되어 웹의 장력을 감소시킨 후, 피복 분말로 충전된 저장기(7)의 바닥에 연결된 홈을 갖는 롤(6)로 이루어진 분말 피복 장치(5) 아래로 통과되어 분말을 직물의 표면 위에 분포시킨다. 이어서, 분말 피목된 직물을 적외선 패널(8)로 접촉시키지 않고 직물에 함유된 유기 물질과 분말의 유기 물질을 용융시키기에 충분히 높은 온도로 가열한다. 이렇게 가열된 직물을 프레스 롤(9)들 사이로 통과시켜 폭 1m당 약 5 내지 50 kN의 힘으로 용융된 유기 물질을 압축시킨 후 냉각 테이블(10) 위로 통과시킨다. 상기 테이블(10)로부터 이동시, 냉각된 경질 복합 스트립(11)을 자동 전단 블레이드(12)를 이용하여 목적하는 치수의 시트(13) 형태로 연속적으로 절단함으로써 복합시트가 제조되며, 이러한 제조방법 역시 함침의 정도에는 한계가 있다.As shown in FIG. 1, the fabric 2 released from the reel 1 is passed over the conversion roll 3 and the front roll 4 to reduce the tension of the web, and then the reservoir filled with the coated powder ( It is passed under a powder coating device 5 consisting of rolls 6 with grooves connected to the bottom of 7) to distribute the powder over the surface of the fabric. The powdered fabric is then heated to a temperature high enough to melt the organic material contained in the fabric and the powdered organic material without contacting the infrared panel 8. This heated fabric is passed between the press rolls 9 to compress the molten organic material with a force of about 5 to 50 kN per meter of width and thereafter to pass over the cooling table 10. When moving from the table 10, a composite sheet is produced by continuously cutting the cooled hard composite strip 11 into the form of a
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 유기 재료와 강화 재료와의 함침성이 높아 강도 및 강성이 우수한 복합시트의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the problems of the prior art as described above, an object of the present invention is to provide a method for producing a composite sheet excellent in strength and rigidity of the impregnation between the organic material and the reinforcing material.
본 발명의 상기 목적 및 기타 목적들은 하기 설명된 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.These and other objects of the present invention can be achieved by the present invention described below.
상기의 목적을 달성하기 위하여, In order to achieve the above object,
강화 재료를 포함하여 이루어진 웹 또는 매트가 유기 재료로 도포되어 이루어지는 복합시트의 제조방법에 있어서,In the manufacturing method of a composite sheet, wherein a web or mat including a reinforcing material is applied with an organic material,
공급된 강화 재료와 매트릭스 재료의 혼합물로부터 직조장치(22)에 의해 연속적으로 웹 또는 매트로 제조하는 단계;Continuously producing into a web or mat by the weaving machine 22 from the mixture of the supplied reinforcing material and the matrix material;
상기 제조된 웹 또는 매트 위에 유기 재료와 용매를 포함하는 액상을 스프레이 형태의 분사장치(24)에 의해 도포하는 단계; 및Applying a liquid phase including an organic material and a solvent on the manufactured web or mat by spraying
상기 웹 또는 매트에 도포된 액상은 히팅존(25)을 통과하면서 용매가 증발되는 단계를 포함하는 복합시트의 제조방법을 제공한다.The liquid applied to the web or mat provides a method for producing a composite sheet comprising the step of evaporating the solvent while passing through the heating zone (25).
본 발명에 따르면 함침성이 높고 두께가 얇은 고농축 섬유강화 복합시트를 제조할 수 있으며, 이에 따라 강도 및 강성이 우수한 복합시트를 제공하는 효과를 가진다.According to the present invention, it is possible to manufacture a highly concentrated fiber-reinforced composite sheet having a high impregnation and a thin thickness, and thus has an effect of providing a composite sheet having excellent strength and rigidity.
이하 본 발명을 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명에서는 웹 또는 매트에 도포되는 유기 재료가 고분자 분말 또는 용융체가 아닌 용매 및 첨가제 등이 함께 포함된 액상인 것을 분사함으로써 함침성을 향상시킨 것이다. 이에 따라 강도 및 강성이 보다 우수한 복합시트를 제공할 수 있게 되며, 이러한 복합시트는 제품 운송 또는 저장을 위한 장치 및 자동차 부품에 사용할 수 있다. In the present invention, the impregnation is improved by spraying the organic material to be applied to the web or mat is a liquid containing a solvent and additives, etc., not a polymer powder or a melt. As a result, it is possible to provide a composite sheet having higher strength and rigidity, and the composite sheet can be used in a device and an automobile part for product transportation or storage.
도 2는 본 발명에 따른 복합시트의 제조방법을 나타내는 간략한 공정도이다. Figure 2 is a simplified process diagram showing the manufacturing method of the composite sheet according to the present invention.
상기 도 2에서 보는 바와 같이, 공급된 강화 재료 및 매트릭스 재료로부터 직조장치(22)에 의해 연속적으로 웹 또는 매트로 제조한다. As shown in FIG. 2 above, the weave device 22 is continuously made into a web or mat from the supplied reinforcing material and the matrix material.
구체적으로, 상기 웹은 매트릭스를 형성하는 하나 이상의 유기 열가소성 또는 열경화성 재료와 상기 매트릭스를 강화시킬 수 있는 하나 이상의 강화 재료로부터 형성된다. Specifically, the web is formed from one or more organic thermoplastic or thermoset materials forming the matrix and one or more reinforcing materials capable of reinforcing the matrix.
상기 열가소성 재료로는 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 및 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT)와 같은 폴리에스테르, 나일론-6, 나일론-6,6, 나일론-11 및 나일론-12와 같은 폴리아미드, 폴리비닐 클로라이드(PVC), 아크릴성 단독중합체 또는 공중합체 등을 들 수 있다.The thermoplastic materials include polyolefins such as polyethylene and polypropylene, polyesters such as polyethylene terephthalate (PET) and polybutylene terephthalate (PBT), nylon-6, nylon-6,6, nylon-11 and nylon-12 And polyamides such as polyvinyl chloride (PVC), acrylic homopolymers or copolymers, and the like.
상기 열경화성 재료로는 에폭시 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 폴리비닐 에스테르 또는 페놀성 수지 등이 있다. The thermosetting materials include epoxy resins, unsaturated polyester resins, polyvinyl esters or phenolic resins.
본 발명에서 사용되는 상기 강화 재료로는 유리 섬유, 탄소 섬유, 아라미드로 이루어진 유기섬유와 무기 섬유 중 어느 하나 또는 2개 이상이 선택되어 사용되는 것이 바람직하다.As the reinforcing material used in the present invention, any one or two or more of organic fibers and inorganic fibers made of glass fibers, carbon fibers, and aramids are preferably used.
또한, 웹은 일반적으로 강화 재료를 10 내지 90 중량%, 바람직하게는 15 내지 85 중량% 또는 15 내지 80중량%, 더욱 바람직하게는 20 내지 60 중량%로 포함된다. 또한, 웹은 열가소성 재료 및 강화 재료의 사 또는 필라멘트들을 함께 접합하거나 동시에 권취함으로써 수득된 하이브리드 사(hybrid yarn)를 포함할 수도 있다. 상기 하이브리드 사는 하나의 열가소성 재료 및/또는 하나의 강화 재료로만 이루어진 사와 혼방될 수 있다. 또한, 웹은 전부 또는 부분적으로 열경화성 유기 재료로 피복된 강화 재료의 사로 이루어질 수 있다.In addition, the web generally comprises from 10 to 90%, preferably from 15 to 85% or from 15 to 80%, more preferably from 20 to 60% by weight of the reinforcing material. The web may also comprise hybrid yarns obtained by bonding together or simultaneously winding yarns or filaments of thermoplastic and reinforcing materials. The hybrid yarn may be blended with a yarn made of only one thermoplastic material and / or one reinforcing material. The web may also consist of yarn of reinforcing material covered in whole or in part with a thermosetting organic material.
상기 웹은 연속 사의 매트, 연속 비인터레이스 사의 직물, 편물 또는 어셈블리, 예를 들면 메쉬 또는 경사 삽입 위사 편물(weft-insertion warp knit)형태이다. The web is in the form of a continuous yarn mat, a continuous noninterlaced yarn, knitted fabric or assembly, for example a mesh or a weft-insertion warp knit.
이어서, 상기 제조된 웹 또는 매트 위에 유기 재료를 포함하는 액상을 스프레이 형태의 분사장치(24)에 의해 도포시킨다.Subsequently, a liquid phase containing an organic material is applied onto the web or mat prepared by the
본 발명에서 사용되는 상기 유기 재료는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에스테르, 폴리아미드 및 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS)의 열가소성 수지, 또는 폴리우레탄, 페놀 및 에폭시의 열경화성 수지가 바람직하다. The organic material used in the present invention is preferably a thermoplastic resin of polypropylene, polyethylene, polyester, polyamide and acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS), or a thermosetting resin of polyurethane, phenol and epoxy.
상기 액상은 유기 재료 이외에 고분자를 녹일 수 있는 용매, 상기 강화 재료와의 상용성을 높이는 상용화제 및 안정제가 함께 함유되어 있다. 이때, 상기 액상이 충분히 섞일 수 있도록 가열할 수도 있다.In addition to the organic material, the liquid phase contains a solvent capable of dissolving the polymer, a compatibilizer and a stabilizer for increasing compatibility with the reinforcing material. In this case, the liquid phase may be heated so as to be sufficiently mixed.
상기와 같이 본 발명에서는 용매에 용해되어 점도가 낮은 고분자를 사용함으로써 종래에 고분자를 용융시켜 사용하더라도 자체 점도가 높아서 섬유의 각 필라멘트에 함침되기 어려운 점을 보완하게 된다. 즉, 본 발명에서는 고분자 분말 또는 용융체가 아니라 고분자와 용매 및 첨가제 등이 함께 포함된 액상을 강화 재료 웹 또는 매트에 분사를 통하여 도포함으로써 고분자의 함침성을 향상시킨 것이다. As described above, in the present invention, even when the polymer is melted by using a polymer having a low viscosity dissolved in a solvent, the polymer itself has a high viscosity to compensate for the fact that it is difficult to impregnate each filament of the fiber. That is, in the present invention, the impregnability of the polymer is improved by spraying the liquid phase including the polymer together with the solvent and the additive, not the polymer powder or the melt, by spraying the web or mat.
이후, 상기 웹 또는 매트에 도포된 액상은 히팅존(25)을 통과하면서 용매가 모두 증발된다. 이어서 압착롤(26)을 거쳐 원하는 두께로 성형되며, 커터(27)에 의해 원하는 크기로 잘린 후 복합시트(28)는 완성된다. Thereafter, the liquid phase applied to the web or mat passes through the heating zone 25 and all of the solvent is evaporated. Subsequently, it is molded to a desired thickness through the pressing roll 26, and cut into the desired size by the
이렇게 완성된 본 발명의 복합시트는 함침성이 높고 두께가 얇은 고농축 섬유강화 복합시트로서 제조되며, 이에 따라 강도 및 강성이 보다 우수해진다. The composite sheet of the present invention thus completed is manufactured as a highly concentrated fiber-reinforced composite sheet having a high impregnation and a thin thickness, thereby making it more excellent in strength and rigidity.
이상에서 본 발명의 기재된 구체예를 중심으로 상세히 설명하였지만, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.Although described in detail above with reference to the specific embodiments of the present invention, it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope and spirit of the present invention, and such modifications and modifications belong to the appended claims. It is also natural.
도 1은 종래 기술에 따른 복합시트의 제조방법을 나타내는 간략한 공정도이다. 1 is a simplified process diagram showing a method for manufacturing a composite sheet according to the prior art.
도 2는 본 발명에 따른 복합시트의 제조방법을 나타내는 간략한 공정도이다.Figure 2 is a simplified process diagram showing the manufacturing method of the composite sheet according to the present invention.
*도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명** Brief description of the main symbols in the drawings *
<도 1><Figure 1>
1: 릴 2: 직물1: reel 2: fabric
3: 전환 롤 4: 전방 롤3: transition roll 4: front roll
5: 분말 피복 장치 6: 롤5: powder coating device 6: roll
7: 저장기 8: 적외선 패널7: storage device 8: infrared panel
9: 프레스 롤 10: 냉각 테이블9: press roll 10: cooling table
11: 스트립 12: 블레이드11: strip 12: blade
13: 시트 14: 컨베이어 벨트13: sheet 14: conveyor belt
<도 2><FIG. 2>
21: 섬유 다발 22: 섬유 직조 장치21: fiber bundle 22: fiber weaving device
23: 롤 24: 분사장치23: roll 24: injector
25: 히팅존 26: 압착롤25: heating zone 26: pressing roll
27: 커터 28: 복합시트27: cutter 28: composite sheet
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20151224 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20171212 Year of fee payment: 6 |
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| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |