KR101237347B1 - Corrugation process for preparing carbon fiber sheet and corrugated carbon fiber sheet using the same - Google Patents

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Abstract

탄소섬유 시트의 파형화 방법 및 이를 통해 얻어진 파형화 탄소섬유 시트가 개시된다.Disclosed are a method of corrugating a carbon fiber sheet and a corrugated carbon fiber sheet obtained thereby.

본 발명에 따른 탄소섬유 시트의 파형화 방법은, 탄소섬유 시트에 열가소성 수지, 충진제 및 용제를 포함하는 함침용 조성물을 함침하는 함침 단계; 함침하여 얻어진 상기 탄소섬유 시트를 건조하는 건조 단계; 및 상기 탄소섬유 시트를 파형화하는 파형화 단계를 포함한다.The corrugating method of the carbon fiber sheet according to the present invention comprises: an impregnation step of impregnating a carbon fiber sheet with a composition for impregnation comprising a thermoplastic resin, a filler, and a solvent; Drying the carbon fiber sheet obtained by impregnation; And a waveform step of waveforming the carbon fiber sheet.

Description

탄소섬유 시트의 파형화 방법 및 이를 이용한 파형화 탄소섬유 시트 {Corrugation process for preparing carbon fiber sheet and corrugated carbon fiber sheet using the same}Corrugation process for preparing carbon fiber sheet and corrugated carbon fiber sheet using the same}

도 1은 실시예 1에 따른 파형화 탄소섬유 시트의 장시간 경과 후의 사진을 나타낸다.1 shows a photograph after a long time elapse of the corrugated carbon fiber sheet according to Example 1. FIG.

도 2는 비교예 1에 따른 파형화 탄소섬유 시트의 장시간 경과 후의 사진을 나타낸다.2 shows a photograph of the corrugated carbon fiber sheet according to Comparative Example 1 after a long time.

본 발명은 파형화 탄소섬유 시트의 제조방법에 관한 것으로서, 구체적으로는, 탄성을 갖는 탄소섬유 시트임에도 불구하고 파형화 공정 이후에도 균일화된 파형을 유지할 수 있는 탄소섬유 시트의 파형화 방법 및 이를 이용하여 얻어진 파형화 탄소섬유 시트에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a corrugated carbon fiber sheet, specifically, a carbon fiber sheet corrugation method that can maintain a uniform waveform even after the corrugation process despite the carbon fiber sheet having elasticity and using the same It relates to the obtained corrugated carbon fiber sheet.

산업발전에 따라 각 산업공장 및 자동차 등 각종 엔진에서 발생하는 분진(PM, Particulate Matter), 매연, 폐가스, 연기, 휘발성 유기 화합물(VOC, Volatile organic chemicals)과 같은 유해물질의 폐해는 더욱 심각해지고 있으며, 이와 같은 유해물질의 폐해를 줄이기 위해서는 보다 적극적으로 상기 유해물질의 방출을 억제할 필요가 있다. 이러한 유해물질의 방출을 억제하기 위하여 일부에서는 고분자 필터를 사용하고 있으나, 고분자 필터의 경우에는 내열성, 내화학성, 내마모성 및 난연성에 있어서 취약한 문제점이 있다. 즉, 폴리에스터를 사용하는 고분자 필터는 150℃에서 수축이 일어나며, 내열성이 우수한 PTFE(Poltetrafluoroethylene, 테프론)의 경우도 최고 250℃ 정도의 내열성밖에 가지지 못한다. 특히 산업용 필터를 사용하는 공정의 분위기는 분진과 여러 종류의 폐가스, 수분이 동시에 발생되는 가혹한 환경이어서 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 아크릴, 폴리아미드, 폴리이미드, 유리섬유 등 대부분의 고분자 소재의 부직포 필터는 필터 표면에 붙어 있던 분진을 제트 펄스 등의 방법으로 털어 내면, 위에서 아래로 분진이 떨어지면서 분진에 의한 필터의 표면 마모가 예상보다 심각하여 필터를 파손하고 필터의 사용주기를 단축시키는 문제가 있다.Due to industrial development, the harmful substances such as dust (PM, Particulate Matter), soot, waste gas, smoke and volatile organic chemicals (VOC) generated from various engines such as industrial plants and automobiles are becoming more serious. In order to reduce such harmful substances, it is necessary to more actively suppress the release of the hazardous substances. In order to suppress the release of these harmful substances, some polymer filters are used, but polymer filters have weak problems in heat resistance, chemical resistance, abrasion resistance, and flame resistance. That is, a polymer filter using polyester shrinks at 150 ° C., and PTFE (Poltetrafluoroethylene, Teflon) having excellent heat resistance has only heat resistance of up to 250 ° C. In particular, the atmosphere of the process using industrial filters is a harsh environment in which dust, various types of waste gases, and moisture are generated at the same time.Non-woven filters of most polymer materials such as polyester, polypropylene, acrylic, polyamide, polyimide, and glass fiber If the dust adhering to the filter surface is shaken off by a jet pulse method or the like, the dust is dropped from the top to the bottom, and the surface wear of the filter due to the dust is more serious than expected, resulting in a problem of damaging the filter and shortening the use cycle of the filter.

또한 각 산업의 연소공정 중, 불꽃이 발생하여 필터에 붙게 되면 필터에 붙은 불꽃은 화재로 이어지거나, 필터에 구멍을 내며, 쓰레기 소각로, 보일러, 석탄 화력 발전소, 석탄 가스화 복합 발전의 경우는 배기가스가 대기중에 노출될 위험이 있으므로 강화되는 환경규제에 역행하게 된다는 문제점이 있다.In addition, if a spark occurs during the combustion process of each industry and is attached to the filter, the flame attached to the filter may lead to a fire or a hole in the filter, and in the case of waste incinerators, boilers, coal-fired power plants, and coal gasification combined cycle, There is a problem that the risk of exposure to the atmosphere is contrary to the tightening environmental regulations.

그리고 무엇보다도 교통수단의 발달로 인해 자동차가 급증하고 있고 이러한 자동차에서 배출되는 배기가스가 환경에 미치는 영향이 심각한 수준에 다다르고 있다. 따라서 유럽, 미국, 한국 등 전세계적으로 배출가스에 대한 규제가 해마다 까다로워지고 있으며, 특히 디젤엔진에서 배출되는 분진(soot)의 배출을 억제하기 위 하여 이를 여과하기 위한 분진여과필터(DPF, Diesel Particulate Filter)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.Above all, the development of transportation means that the number of automobiles is increasing rapidly, and the exhaust gas emitted from these vehicles has reached a serious level. As a result, regulations on emissions are becoming more difficult year after year in Europe, the United States, and Korea. Particularly, dust filtration filters (DPF, Diesel Particulate) are used to filter dust to suppress emissions of diesel engines. Research on filters is being actively conducted.

이러한 디젤자동차용 분진필터에 적용하기 위해서는 내열성, 내열충격성, 내화학성, 열전도도, 기공율, 기계적 강도가 높아야 하며, 이러한 특성을 어느 정도 만족시키는 다공성 세라믹분말(코디어라이트, 탄화규소 등)을 압출성형하여 제조한 허니컴 필터가 많이 사용되고 있다.In order to be applied to the dust filter for diesel vehicles, heat resistance, thermal shock resistance, chemical resistance, thermal conductivity, porosity, and mechanical strength must be high, and extrusion of porous ceramic powder (cordierite, silicon carbide, etc.) that satisfies these characteristics to some extent is required. Molded honeycomb filters are often used.

이 중에서도 탄화규소 분말을 이용한 DPF는 높은 내열충격성, 높은 열전도도 등의 훌륭한 특성으로 인하여 향후 가장 전망있는 DPF 소재로 각광받고 있다. 하지만 탄화규소 압출 DPF에 있어서 해결해야 하는 가장 큰 문제점은, 필터의 기공율이 낮다는 점인데(약 50% 전후), 이런 경우 엔진 동력장치 내에서 배압차가 높아서 엔진에 무리를 줄 수 있으며, 연비가 낮아지게 된다. 또한 필터 내부에 분진(soot)이나 ash가 적층 되고 이를 재생하는 과정에서 국부적인 발열로 인해 필터 내부의 높은 온도구배가 발생하여 필터에 크랙이 발생하여 깨지거나 녹게 되어 분진여과 기능을 할 수 없게 된다. 그리고, 자동차의 엔진기술 발달로 인하여 배기가스 내에 포함되어 있는 분진의 입자크기가 점점 더 작아지고 있고, 심지어 수 nm 크기의 분진을 배출하게 되는데, 이러한 분진은 인체에 치명적인 해를 끼치게 된다. 이러한 미세 분진을 여과하기 위해서는 좀 더 망목화된 미세구조가 요구되며 셀 구조 또한 지금보다 더 개선되어야 한다.Among them, DPF using silicon carbide powder has been spotlighted as the most promising DPF material in the future due to its excellent properties such as high thermal shock resistance and high thermal conductivity. However, the biggest problem to be solved in the silicon carbide extrusion DPF is that the porosity of the filter is low (about 50%), and in this case, the back pressure difference in the engine power unit may be high, which may overwhelm the engine. Will be lowered. In addition, when the soot or ash is laminated inside the filter and the process of regenerating it, local heat generation causes high temperature gradient inside the filter, causing cracks in the filter to crack or melt, making it impossible to perform the dust filtration function. . In addition, due to the development of engine technology of automobiles, the particle size of dust contained in exhaust gas is getting smaller and smaller, and even emits nanometer-sized dust, which is harmful to human body. To filter out these fine dusts, more meshed microstructures are required, and the cell structure must be further improved.

이와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 세라믹 섬유를 이용하여 DPF에 응용하는 연구가 현재 활발히 진행되고 있다. 알루미나 섬유, 알루미나 실리케이트 섬 유 등을 소재로 한 시트를 이용하여, 이를 파형화 하여 허니컴을 제조하거나, 위의 시트를 적층하여 작은 구멍을 뚫어서 압출DPF 구조를 만들어서 허니컴을 제조하는 등 위에서 열거한 압출 DPF로서의 단점을 보완하고 성능이 우수한 세라믹섬유 DPF를 개발하기 위한 연구가 진행되고 있는 것이다.In order to solve these problems, researches on the application of DPF using ceramic fibers have been actively conducted. The above-mentioned extrusions are made by using a sheet made of alumina fiber, alumina silicate fiber, etc., to form a honeycomb by corrugating it, or to make an extruded DPF structure by laminating the above sheets to make an extruded DPF structure. In order to compensate for the shortcomings as a DPF and to develop a high performance ceramic fiber DPF, research is being conducted.

하지만 위에서 시도하는 세라믹 섬유 DPF의 가장 큰 문제점은 허니컴으로 제조한 후에 기계적 강도가 낮다는 점이다. 즉, 소재가 세라믹섬유 시트이기 때문에 기계적 강도가 낮을 뿐만 아니라, 소재의 특성상 열전도도가 낮기 때문에 열충격에 약하여 크랙이 발생하기 쉽다는 것이다. 이와 같은 열적 특성을 개선하기 위하여 탄화규소 섬유를 소재로 한 탄화규소 섬유시트를 이용한 세라믹 섬유 DPF가 제안되기도 하였다. 탄화규소는 높은 열전도도와 높은 내열충격성으로 인해 DPF의 유망한 소재로 떠오르고 있다. 하지만 탄화규소 섬유는 매우 고가이므로 생산 적용에 비효율적이라는 단점이 있다. 하지만 차세대 디젤엔진의 개발에 있어서 가장 큰 문제점인 배압 문제를 해결하는데 있어서 세라믹 섬유 DPF가 그 대안으로 제시되고 있기 때문에 활발히 연구가 진행되고 있는 것이다.The biggest problem with ceramic fiber DPFs, however, attempted above is the low mechanical strength after manufacturing from honeycomb. That is, since the material is a ceramic fiber sheet, not only the mechanical strength is low, but also the thermal conductivity is low due to the characteristics of the material, so it is easy to generate cracks due to the thermal shock. In order to improve such thermal properties, ceramic fiber DPFs using silicon carbide fiber sheets made of silicon carbide fibers have been proposed. Silicon carbide has emerged as a promising material for DPF due to its high thermal conductivity and high thermal shock resistance. However, silicon carbide fibers are very expensive and have a disadvantage of being inefficient for production applications. However, in order to solve the back pressure problem, which is the biggest problem in the development of the next generation diesel engine, ceramic fiber DPF has been proposed as an alternative, and active research is being conducted.

상기와 같은 세라믹 섬유 DPF를 제조하기 위해서는 세라믹 섬유 시트를 파형화 한 후, 골판지 제조법과 유사한 방법으로 원형으로 말아서 허니컴으로 제조하는 방법이 알려져 있는데, 우선 세라믹섬유를 첨가물과 혼합한 후 시트를 제조하고(paper making), 이를 파형화(corrugation) 및 건조를 한 후 평평한 시트와 교대로 접착을 하여 허니컴을 제조하게 된다. 이때 무기 접착제와 무기 밀봉재가 사용됨은 물론이다.In order to manufacture the ceramic fiber DPF as described above, a method is known in which a ceramic fiber sheet is corrugated and then rolled into a honeycomb in a similar manner to a corrugated cardboard manufacturing method. First, a ceramic fiber is mixed with an additive to prepare a sheet. After making paper, corrugating and drying it, the honeycomb is manufactured by alternately bonding with a flat sheet. At this time, an inorganic adhesive and an inorganic sealant are used, of course.

이 때 파형화 하는 방법으로는 일정온도로 유지되는 기어 롤러 사이를 세라믹 섬유 시트가 통과하면서 파형화 형상을 얻을 수 있으며 좀 더 효율적인 형상유지를 위하여 소정의 수분을 함유하고 있는 상태에서 파형화를 하게 되면 훨씬 양호한 파형화 형상을 얻을 수 있다.At this time, the corrugation method allows the ceramic fiber sheet to pass through the gear rollers maintained at a constant temperature to obtain a corrugated shape, and to make the corrugation in a state containing a predetermined moisture to maintain a more efficient shape. A much better waveform shape can be obtained.

하지만 이러한 방법은 길이가 매우 짧은 (수십~200마이크로미터) 세라믹 섬유를 적용한 세라믹 섬유시트에 적용되는 방법이며, 1 내지 200mm 정도의 길이가 다소 긴 세라믹 섬유, 즉 탄소섬유시트에는 사용할 수가 없는데, 왜냐하면 세라믹 섬유는 매우 큰 탄성을 지니고 있어서 길이가 긴 섬유로 이루어진 시트를 위와 같은 방법으로 파형화하게 되면 소정의 시간이 지난 후 다시 원래 모습대로 평평해 지거나 파형화 한 후에도 형상이 일정하지 않게 되어 허니컴을 제조하는데 어렵기 때문이다.However, this method is applied to ceramic fiber sheets with very short (tens of 200 to 200 micrometers) ceramic fibers, and cannot be used for ceramic fibers, that is, carbon fiber sheets, which are longer than 1 to 200 mm in length. Ceramic fiber has a very large elasticity, so when a sheet made of a long fiber is corrugated in the same manner as above, the shape becomes uneven even after a predetermined time or becomes corrugated. This is because it is difficult to manufacture.

따라서 우수한 흡착성, 유연성 및 인장강도의 장점을 갖는 탄소섬유를 기초로 한 허니컴 필터를 제공하기 위해서는, 균일하고 내구성이 있는 파형화 탄소섬유 시트의 개발이 여전히 요구되고 있다.Therefore, there is still a need to develop a uniform and durable corrugated carbon fiber sheet to provide a honeycomb filter based on carbon fiber having the advantages of good adsorption, flexibility and tensile strength.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 허니컴 구조를 가지는 탄화규소 섬유 소재의 DPF를 제조하는데 있어서, 탄화규소 섬유의 소재가 되는 탄소섬유 시트를, 일정하며 안정된 형태로 장시간 파형화 형상을 유지할 수 있으며, 더불어 탄소섬유의 탄화규소섬유로의 전환율을 높일 수 있는 방법을 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to produce a silicon carbide fiber DPF having a honeycomb structure, the carbon fiber sheet to be a material of the silicon carbide fiber, it is possible to maintain the waveform shape for a long time in a constant and stable form, In addition, it provides a method for increasing the conversion rate of carbon fibers to silicon carbide fibers.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 제조방법에 의하여 제조 되는 파형화 탄소섬유 시트를 탄화규소섬유 DPF 등 분진여과필터의 제조에 제공하는 것이다.Another technical problem to be achieved by the present invention is to provide a corrugated carbon fiber sheet produced by the manufacturing method for the manufacture of a dust filtration filter such as silicon carbide fiber DPF.

상기 첫 번째 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,The present invention to achieve the first technical problem,

탄소섬유 시트에 열가소성 수지, 충진제 및 용제를 포함하는 함침용 조성물을 함침하는 함침 단계;An impregnation step of impregnating the carbon fiber sheet with a composition for impregnation comprising a thermoplastic resin, a filler, and a solvent;

함침하여 얻어진 상기 탄소섬유 시트를 건조하는 건조 단계; 및Drying the carbon fiber sheet obtained by impregnation; And

상기 탄소섬유 시트를 파형화하는 파형화 단계를 포함하는 탄소섬유 시트의 파형화 방법을 제공한다.It provides a corrugation method of the carbon fiber sheet comprising a corrugation step of corrugating the carbon fiber sheet.

상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,The present invention to achieve the above other technical problem,

상기 제조방법에 의해 얻어지는 파형화 탄소섬유 시트를 제공한다.It provides a corrugated carbon fiber sheet obtained by the above production method.

이하 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명에 따른 탄소섬유 시트의 파형화 방법은 기본적으로 우수한 흡착성, 유연성 및 인장강도의 장점을 갖고 있지만, 자체 복원력으로 인해 파형화가 곤란했던 탄소섬유 시트의 파형화를 용이하게 하기 위한 것으로서, 이를 위해 열가소성 수지를 포함하는 함침용 조성물에 상기 탄소섬유 시트를 함침 및 건조시킨 후, 이를 파형화시켜 파형화된 탄소섬유 시트를 제조하게 된다.Although the method of corrugating the carbon fiber sheet according to the present invention basically has the advantages of excellent adsorption, flexibility and tensile strength, it is for facilitating the waveform of the carbon fiber sheet, which was difficult to be corrugated due to self-resilience. After impregnating and drying the carbon fiber sheet in the composition for impregnation comprising a thermoplastic resin, it is corrugated to produce a corrugated carbon fiber sheet.

본 발명에 따른 탄소섬유 시트의 파형화 방법은 탄소섬유 시트에 열가소성 수지, 충진제 및 용제를 포함하는 함침용 조성물을 함침하는 함침 단계; 함침하여 얻어진 상기 탄소섬유 시트를 건조하는 건조 단계; 및 상기 탄소섬유 시트를 파형화하는 파형화 단계를 포함한다.The corrugating method of the carbon fiber sheet according to the present invention comprises: an impregnation step of impregnating a carbon fiber sheet with a composition for impregnation comprising a thermoplastic resin, a filler and a solvent; Drying the carbon fiber sheet obtained by impregnation; And a waveform step of waveforming the carbon fiber sheet.

상기와 같은 방법에 의해 얻어지는 파형화 탄소섬유 시트는 탄소섬유 자체의 복원력에도 불구하고, 장시간의 경과 후에도 균일한 파형을 유지할 수 있으므로 각종 유해물질 및 분진 제거용 허니콤 필터의 구성재로서 유용하게 사용할 수 있다.The corrugated carbon fiber sheet obtained by the above method can maintain a uniform waveform even after a long time despite the restoring force of the carbon fiber itself, so that it can be usefully used as a constituent of the honeycomb filter for removing various harmful substances and dust. have.

상기 본 발명에 따른 파형화 탄소섬유 시트의 제조방법에서는, 함침용 조성물에 함침 후 건조된 탄소섬유 시트를 파형화하기 이전에 상기 탄소섬유 시트를 평탄화(leveling)하는 공정을 더 진행할 수 있으며, 이를 통해 파형의 상태를 더욱 균질하게 형성하는 것이 가능해진다.In the method for producing a corrugated carbon fiber sheet according to the present invention, after impregnating the impregnating composition, the process of leveling the carbon fiber sheet prior to corrugating the dried carbon fiber sheet may be further proceeded. This makes it possible to form the waveform state more homogeneously.

상기 탄소섬유 시트는 기본적인 탄성력을 갖는 탄소섬유 시트에 열가소성 수지를 포함하는 함침용 조성물을 함침시키는 바, 상기 열가소성 수지는 탄소섬유 시트 내부에 침투하여 파형화 공정시 상기 탄소섬유 시트의 복원력을 상쇄시키는 역할을 수행하게 된다. 이와 같은 함침용 조성물은 열가소성 수지, 충진제 및 용제를 포함하며, 열가소성 수지 100중량부에 대하여 충진제 0 내지 500중량부, 및 용제 100 내지 3000중량부를 포함할 수 있다.The carbon fiber sheet is impregnated with a composition for impregnation comprising a thermoplastic resin in a carbon fiber sheet having a basic elastic force, the thermoplastic resin penetrates into the carbon fiber sheet to offset the restoring force of the carbon fiber sheet during the corrugation process It will play a role. Such an impregnating composition includes a thermoplastic resin, a filler, and a solvent, and may include 0 to 500 parts by weight of a filler, and 100 to 3000 parts by weight of a solvent, based on 100 parts by weight of the thermoplastic resin.

아울러 상기 함침용 조성물은 반응개시제, 경화촉진제, 경화지연제 등의 각종 첨가제가 필요에 따라 사용될 수 있으며, 이들의 함량은 상기 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1 내지 30중량부의 함량으로 사용될 수 있다.In addition, the impregnating composition may be used as needed, various additives such as a reaction initiator, a curing accelerator, a curing delay agent, and their content may be used in an amount of 0.1 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the thermoplastic resin.

상기 함침용 조성물의 주제인 열가소성 수지는 고온에서 연화되고, 냉각시 굳어지는 성질을 갖는 폴리머 물질, 즉 열가소성을 갖는 수지라면 제한없이 사용할 수 있으며, 본 발명에서는 폴리비닐 알코올, 폴리비닐아세테이트 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다.The thermoplastic resin, which is the subject of the composition for impregnation, may be used without limitation as long as it is a polymer material that softens at high temperature and hardens upon cooling, that is, a resin having thermoplastics. In the present invention, polyvinyl alcohol, polyvinylacetate or Preference is given to using mixtures.

상기 충진제로서는 규소가 사용될 수 있으며, 이와 같은 충진제로서 규소를 열가소성 수지 용액에 분산시켜서 동시에 함침시키게 되는데, 그 이유는, 탄소섬유를 탄화규소섬유로 전환시키는데 있어서 가능한 한 여러 공정에서 규소 성분을 최대한 많이 공급을 해 주어야 높은 탄화규소 전환율을 나타낼 수 있으며 양호한 탄화규소섬유를 제조할 수 있기 때문이다. 실제로 탄화규소섬유 허니컴 필터를 제조하는 공정 중 일부인 규소 슬러리 함침 공정에서 규소를 공급하여 100% 전환시키려면 규소 슬러리의 규소 함량을 과량으로 첨가해 주어야 하는데, 이렇게 되면 탄소섬유 시트의 표면에 규소 분말의 응집이 발생하여 탄소섬유의 사이에 균일한 분산이 어려워지기 때문이다. 따라서 상기 함침용 조성물에 미리 충진제로서 규소를 투입할 경우 탄소섬유 사이에 규소가 미리 침투하여 존재하게 되는 바, 이후의 규소 슬러리 함침 공정에서 적당한 양의 규소를 적용할 수 있기 때문에 균일한 규소분말의 분산을 통해 균질한 탄화규소(SiC) 섬유를 얻을 수 있게 된다. 상기 충진제의 함량은 열가소성 수지 100중량부에 대하여 10 내지 500중량부, 바람직하게는 100 내지 200중량부를 사용할 수 있으며, 상기 함량이 500중량부를 초과하는 경우 규소분말의 응집으로 인해 파형화 공정시 함침시트의 탄성력을 저하시켜 시트가 부러질 수 있는 문제점이 있으며, 규소 분말을 첨가해 주지 않더라도 본 발명의 효과를 얻는데 어려움은 없으나, 규소 성분을 첨가하여 탄화규소 전환율을 올릴 수 있다는 측면에서 소량이라도 첨가해 주는 것이 바람직하다.Silicon may be used as the filler, and as such a filler, silicon is dispersed in a thermoplastic resin solution and impregnated at the same time because the conversion of carbon fibers to silicon carbide fibers results in as many silicon components as possible in as many processes as possible. It is necessary to supply a high silicon carbide conversion rate and to produce good silicon carbide fibers. In fact, in the silicon slurry impregnation process, which is part of the process of manufacturing the silicon carbide fiber honeycomb filter, in order to supply silicon and convert it to 100%, the silicon content of the silicon slurry needs to be added in excess. This is because aggregation occurs and uniform dispersion between carbon fibers becomes difficult. Therefore, when silicon is pre-injected into the composition for impregnation, silicon is infiltrated in advance between the carbon fibers, so that an appropriate amount of silicon can be applied in the subsequent silicon slurry impregnation process. Dispersion leads to homogeneous silicon carbide (SiC) fibers. The filler may be used in an amount of 10 to 500 parts by weight, preferably 100 to 200 parts by weight, based on 100 parts by weight of the thermoplastic resin, and when the content exceeds 500 parts by weight, impregnation during the corrugation process due to agglomeration of the silicon powder. There is a problem that the sheet may be broken by lowering the elastic force of the sheet, and even if the silicon powder is not added, there is no difficulty in obtaining the effect of the present invention. It is desirable to do it.

상기 충진제로는 다양한 입경을 가지는 성분을 사용할 수 있고, 일정 성분이 동일한 입경을 가질 수도 있고, 각각 다른 입경을 가지는 동일 성분을 혼합하여 사용할 수도 있다. 이와 같은 충진제의 입경은 바람직하게는 0.1내지 100㎛이고, 상기 충진제의 입경이 0.1㎛ 미만인 경우에는 제조비용이 올라갈 수 있으며, 마찬가지로 함침시트의 탄성력이 떨어져서 함침시트의 열간 파형시 부러질 수 있는 문제가 있고, 100㎛를 초과하는 경우에는 탄소섬유시트 내에 균일하게 분포하지 못하게 되어 탄소섬유의 탄화규소로의 균일한 전환을 나타낼 수 없다는 점에서 문제가 있다.As the filler, components having various particle diameters may be used, and certain components may have the same particle diameter, or may be used by mixing the same components having different particle diameters. The particle diameter of the filler is preferably 0.1 to 100 μm, and the manufacturing cost may increase when the particle size of the filler is less than 0.1 μm. In the case of more than 100 μm, there is a problem in that the carbon fiber sheet may not be uniformly distributed in the carbon fiber sheet and thus the carbon fiber may not be uniformly converted into silicon carbide.

본 발명에 따른 파형화 방법을 위한 함침용 조성물에 사용되는 용제로는 물, 알코올류, 에테르류 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있으며, 상기 알코올류로는 예를 들면, 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올, 부틸알코올, 옥틸알코올, 벤질알코올, 시클로헥산올, 에틸렌글리콜, 글리네롤, 디에틸렌글리콜, 등이 사용될 수 있고, 상기 에테르류로는 셀로솔브, 부틸셀로솔브 등을 사용할 수 있다.As a solvent used in the impregnating composition for the corrugation method according to the present invention, water, alcohols, ethers or a mixture thereof may be used, and as the alcohols, for example, methanol, ethanol, isopropyl alcohol. , Butyl alcohol, octyl alcohol, benzyl alcohol, cyclohexanol, ethylene glycol, glinerol, diethylene glycol, and the like can be used, the ethers can be used cellosolve, butyl cellosolve and the like.

상기 용제는 열가소성 수지 100 중량부에 대하여 100 내지 3000중량부의 함량으로 포함되는 것이 바람직하다.The solvent is preferably included in an amount of 100 to 3000 parts by weight based on 100 parts by weight of the thermoplastic resin.

상기 용제의 함량이 100 중량부 미만인 경우에는 열가소성 수지 용액의 점도가 지나치게 높아져, 열가소성수지 용액 내에서 규소 분말의 균일한 혼합 및 분산이 되지 않기 때문에 탄소섬유시트에 균일한 함침이 불가능하다. 또한 열가소성수지가 탄소섬유시트 내의 기공을 막아버리기 때문에 이후에 진행되는 규소 슬러리 함침공정시 규소 슬러리의 균일한 함침이 일어나지 않게 되는 문제점이 생긴다. 상 기 함량이 3000 중량부를 초과하는 경우에는 상기 열가소성 수지 용액의 점도가 너무 낮아져서, 즉 열가소성수지의 함량이 너무 낮기 때문에 열간파형시 파형화 형상유지에 필요한 형상유지력을 나타낼 수가 없게 되어 바람직하지 않다.When the content of the solvent is less than 100 parts by weight, the viscosity of the thermoplastic resin solution is too high, and uniform mixing and dispersion of silicon powder in the thermoplastic resin solution is not possible, so that uniform impregnation of the carbon fiber sheet is impossible. In addition, since the thermoplastic resin blocks pores in the carbon fiber sheet, there is a problem in that uniform impregnation of the silicon slurry does not occur during the subsequent silicon slurry impregnation process. When the content is more than 3000 parts by weight, the viscosity of the thermoplastic resin solution is too low, that is, the content of the thermoplastic resin is too low, it is not desirable to exhibit the shape holding force required for the waveform shape maintenance during hot waveform.

상기 파형화 방법에 사용될 수 있는 탄소섬유 시트는 폴리아크릴로니트릴계, 레이온계, 피치계 등 각종 원료로부터 제조되는 탄소섬유를 포함할 수 있고, 조성물을 담지하는 기공을 가지는 다공성 구조인 것은 모두 사용 가능하며, 바람직하게는 기공률이 50 내지 99%인 것을 사용할 수 있고, 탄소섬유 길이가 1 내지 50mm인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같은 탄소섬유 시트의 형상은 페이퍼, 부직포, 직포 등을 사용하는 것이 본 발명의 적용에 있어서 보다 바람직하다.The carbon fiber sheet that can be used in the corrugation method may include carbon fiber prepared from various raw materials such as polyacrylonitrile, rayon, and pitch, and all porous structures having pores supporting the composition may be used. It is possible to use, preferably the porosity of 50 to 99% can be used, it is preferable to use a carbon fiber length of 1 to 50mm. As for the shape of such a carbon fiber sheet, it is more preferable in the application of this invention to use paper, a nonwoven fabric, a woven fabric, etc.

상기 페이퍼의 경우에는, 이를 적층하여 이루어진 허니컴 구조체가 내열성 및 내식성이 좋으며, 압출성형으로 성형한 것보다 가볍고 기공율이 높기 때문에 배기 가스의 압력 손실이 적어 기상 반응용 촉매와 열교환 소자, 디젤 엔진용 분진여과필터로서 주목 받고 있다.In the case of the paper, the honeycomb structure formed by laminating it has good heat resistance and corrosion resistance, and is lighter and has higher porosity than that formed by extrusion molding, so the pressure loss of the exhaust gas is small, so that the catalyst for gas phase reaction, heat exchange element, and dust for diesel engine Attention as a filtration filter.

즉, 페이퍼는 종이상 시트이므로 탄소섬유를 통상의 지(紙)가공법으로 성형, 엠보싱하거나 접합이 간단하기 때문에 내열성, 전기특성, 다공성 및 흡착기능을 활용하는 구조체로서의 개발이 활발히 진행되고 있다. 또한, 골이 지게 하는 파형화 가공 (Corrugate processing)을 통해 제조된 허니컴(Honeycomb) 구조체는 열교환기, 촉매담체, 제습기, 환경정화장치용 필터, 단열재 등으로 사용할 수 있으므로 본 발명에서 특히 바람직하다.In other words, since paper is a sheet of paper, carbon fiber is easily formed, embossed, or bonded by a conventional paper processing method, and thus, development as a structure utilizing heat resistance, electrical properties, porosity, and adsorption functions has been actively conducted. In addition, the honeycomb structure manufactured through corrugate processing to corrugate is particularly preferable in the present invention because it can be used as a heat exchanger, a catalyst carrier, a dehumidifier, a filter for an environmental purifier, a heat insulating material, and the like.

상기 부직포는 단섬유를 웹(web)상 또는 시트상의 섬유 집합체를 기본으로 하여 접착제로 결합시키거나, 열가소성 섬유를 이용하여 섬유간 접착을 시키거나 니들 펀칭, 봉제 등으로 섬유를 얽히게 하여 만든 형태이다.The nonwoven fabric is formed by combining short fibers with an adhesive on the basis of a web or sheet-like fiber aggregate, bonding the fibers using thermoplastic fibers, or entangles the fibers by needle punching or sewing. .

상기 직포는 방적, 제직(制織), 면조(綿造) 등에 의하여 제조되는 것으로, 상기 슬러리의 담지를 위하여 느슨하게 직조되어 직포내에 슬러리 담지를 위한 충분한 기공을 포함하는 것이 바람직하다.The woven fabric is manufactured by spinning, weaving, cotton, or the like, and is preferably woven loosely for supporting the slurry, and includes sufficient pores for supporting the slurry in the woven fabric.

상기 탄소섬유 시트에 함침되는 함침용 조성물은, 상기 조성물을 시트에 도포하거나 상기 조성물에 시트를 함침시키거나, 상기 조성물을 시트에 스프레이하는 방법을 사용할 수 있고, 상기 함침 전에 시트를 접착, 융착, 봉제, 자체 결합 또는 성형틀을 이용한 성형 등을 통하여 제조하고자 하는 시트 형태로 제조한 후, 조성물을 함침할 수도 있다.The impregnating composition impregnated in the carbon fiber sheet may be a method of applying the composition to the sheet, impregnating the sheet into the composition, or spraying the composition onto the sheet, and adhering, fusing, After the preparation in the form of a sheet to be produced through sewing, self-bonding, or molding using a mold, the composition may be impregnated.

특히, 상기 시트에 충분한 조성물이 포함되고, 안착될 수 있도록 조성물에 시트를 함침시키고 짜는 과정을 1 내지 5 회 반복하여 실시하거나, 상기 조성물을 시트에 도포 또는 살포하고 짜는 과정을 2 내지 5회 반복하여 조성물이 필터에 충분히 담지되도록 하는 것이 더욱 좋다.In particular, the sheet contains a sufficient composition, and the process of impregnating and squeezing the sheet in the composition is repeated 1 to 5 times or the process of applying or spraying and squeezing the composition to the sheet is repeated 2 to 5 times It is more preferable that the composition is sufficiently loaded in the filter.

상기 시트를 일정한 크기로 제단하거나 성형한 후 조성물에 담지시킬 경우에는 이후 건조 단계를 바로 실시할 수 있으며, 시트를 일정한 크기로 제단하거나 성형하지 않은 경우에는 상기 목적에 맞는 형상으로 성형하는 단계를 추가로 실시할 수 있다.When the sheet is chopped or molded to a predetermined size and then supported on the composition, the drying step may be immediately performed. If the sheet is not chopped or molded to a predetermined size, the step of forming the sheet into a shape suitable for the purpose is added. Can be carried out.

상기 탄소섬유 시트에 함침되는 조성물의 함량 및 본 발명에 따른 파형화 탄소섬유 시트로 제조된 허니컴 필터의 특성은 탄소섬유 시트의 기공률에 영향을 받는다. 상기 탄소섬유 시트의 기공률은 50 내지 99% 인 것이 바람직하다. 상기 기공률이 50% 미만인 경우에는 함침용 조성물을 충분히 담지할 수 없으며, 99%를 초과하는 경우에는 상기 탄소섬유 시트의 기계적 내구성이 저하되어 바람직하지 않다.The content of the composition impregnated in the carbon fiber sheet and the properties of the honeycomb filter made of the corrugated carbon fiber sheet according to the present invention are affected by the porosity of the carbon fiber sheet. The porosity of the carbon fiber sheet is preferably 50 to 99%. When the porosity is less than 50%, the impregnating composition may not be sufficiently supported. If the porosity is greater than 99%, the mechanical durability of the carbon fiber sheet may be lowered, which is not preferable.

상기한 바와 같이 함침 공정을 거친 탄소섬유 시트는 건조 과정을 통해 용제를 증발시키게 되는 바, 이와 같은 건조는 자연 건조, 열풍 건조, 일광 건조, 또는 응달 건조시켜 실시할 수 있으며, 특히 건조시간을 단축하고, 탄소섬유 시트의 변형 방지와 크랙이 발생하지 않도록 하기 위해서는 적절한 건조 조건을 설정하는 것이 바람직하다. 이는 추후 허니콤 필터 제조시 상기 시트로 인한 제품 손상을 억제하게 된다.As described above, the carbon fiber sheet subjected to the impregnation process evaporates the solvent through a drying process. Such drying may be performed by natural drying, hot air drying, sun drying, or shading drying, and in particular, shortening drying time. In order to prevent deformation and cracking of the carbon fiber sheet, it is preferable to set appropriate drying conditions. This will suppress product damage due to the sheet in the manufacture of honeycomb filters later.

이와 같은 건조 공정은 상온 내지 150℃의 온도 조건에서 30분 내지 2시간 동안 수행하는 것이 바람직한 바, 상기 온도가 150℃를 초과하는 경우에는 시트의 변형 및 크랙 등이 발생할 우려가 있어 바람직하지 않다. 상기 건조시간이 30분 미만이면 충분한 건조를 얻을 수 없고, 2시간을 초과하는 경우에는 마찬가지로 시트의 변형 및 크랙 등이 발생할 수 있어 바람직하지 않다.Such a drying process is preferably carried out for 30 minutes to 2 hours at a temperature condition of room temperature to 150 ℃ bar, when the temperature exceeds 150 ℃ there is a possibility that deformation and cracks of the sheet may occur, which is not preferable. If the drying time is less than 30 minutes, sufficient drying cannot be obtained. If the drying time is more than 2 hours, deformation and cracking of the sheet may similarly occur, which is not preferable.

상기 건조 공정 이후에는 상기 함침용 조성물이 담지된 탄소섬유시트를 평탄화하는 공정을 추가적으로 실시할 수 있게 된다. 이와 같은 평탄화 공정은 상기 탄소섬유 시트의 파형화 공정 이전에 수행되어, 보다 균질한 형태의 파형을 얻는데 도움을 줄 수 있게 된다. 이와 같은 평탄화는 건조된 시트를 압착하여 얻어지며, 상기 압착은 가압된 두개의 롤러 사이에 탄소섬유를 통과시켜 얻어진다. 이때 가해 지는 압력은 상기 탄소섬유의 두께 혹은 크기 등에 영향을 받을 수 있으며, 탄소섬유 시트의 기공율이 저하될 정도의 압착은 바람직하지 않으며, 특히 내부 열가소성 수지 혹은 충진제의 균열을 일으킬 정도의 압착도 바람직하지 않다. 따라저 두개의 롤러 사이에 적절한 간격을 유지하여 상기 탄소섬유 시트의 압착을 수행하는 것이 바람직하다.After the drying process, the process of planarizing the carbon fiber sheet on which the composition for impregnation is carried out can be additionally performed. Such a planarization process may be performed prior to the corrugation process of the carbon fiber sheet, thereby helping to obtain a more homogeneous waveform. Such flattening is achieved by pressing a dried sheet, which is obtained by passing carbon fiber between two pressurized rollers. In this case, the pressure applied may be influenced by the thickness or size of the carbon fiber, and the compression to the extent that the porosity of the carbon fiber sheet is lowered is not preferable, and the compression to the extent that causes cracking of the internal thermoplastic resin or the filler is also preferable. Not. Therefore, it is preferable to perform the pressing of the carbon fiber sheet by maintaining an appropriate gap between the two rollers.

상기 평탄화 공정은 단순 압착 이외에, 열간 압착을 행하는 것도 바람직하다. 열간 압착은 고온 중에서 열가소성 수지가 연화되면서 탄소섬유 시트가 유연화될 수 있어 보다 효율적으로 상기 탄소섬유 시트를 평탄화시킬 수 있으며, 이때 가해지는 열은 두개의 롤러를 통해 상기 탄소섬유 시트에 가해지게 된다. 열간압착시 온도는 150 내지 200℃가 바람직하다.It is also preferable that the planarization step is performed by hot pressing in addition to simple pressing. Hot pressing may soften the carbon fiber sheet as the thermoplastic resin softens at a high temperature, so that the carbon fiber sheet may be flattened more efficiently, and heat is applied to the carbon fiber sheet through two rollers. The temperature at the time of hot pressing is preferably 150 to 200 ° C.

이와 같은 평탄화 공정에 의해 균일한 두께를 가지며, 균일한 평탄도를 갖는 탄소섬유 시트를 얻게 된다. 이와 같은 평탄화 공정은 파형화 단계 이전에 수행되나, 반드시 필수적으로 행해지는 것은 아니며, 파형화 공정만으로 균일한 품질의 파형이 얻어질 수 없거나, 두께가 불균일하거나, 표면 상에 수지 응집물 등이 발생한 경우 등에 선택적으로 수행하여 시트 자체의 품질을 개선하고자 할 경우 유용하게 사용할 수 있다.By such a flattening process, a carbon fiber sheet having a uniform thickness and a uniform flatness is obtained. Such a planarization process is performed before the corrugation step, but is not necessarily performed, and a waveform of uniform quality cannot be obtained, the thickness is irregular, or a resin aggregate is generated on the surface by the corrugation process alone. Optionally, it can be usefully used to improve the quality of the sheet itself.

상기 선택적인 평탄화 공정을 거친 탄소섬유 시트는 최종적으로 파형화 단계를 거치게 된다. 이와 같은 파형화는 두개의 기어가 롤러 형태로 맞물린 파형기를 통과시켜 행해질 수 있으며, 상기 파형기에 구비된 두개의 기어는 얻고자 하는 파형에 따라 다양한 형태를 가질 수 있게 된다. 즉 얻고자 하는 파형이 각진 삼각형 형태일 경우는, 상기 기어도 각진 삼각형 형태를 갖게 되며, 둥근 파형을 얻고자 하는 경우에는 상기 기어의 형태를 둥근 형상으로 성형하는 것이 가능하다.The carbon fiber sheet subjected to the selective planarization process is finally subjected to the corrugation step. Such waveforming may be performed by passing a corrugator in which two gears are engaged in a roller form, and the two gears provided in the corrugator may have various shapes according to a waveform to be obtained. That is, when the waveform to be obtained is an angular triangle shape, the gear also has an angular triangle shape, and when it is desired to obtain a rounded waveform, it is possible to shape the shape of the gear into a round shape.

상기 파형화 공정에서도 평탄화 공정과 마찬가지로 상기 기어에 열을 가하여 고온 중에서 열가소성 수지를 연화시켜 상기 탄소섬유 시트가 기어 형상의 파형으로 성형되도록 할 수 있다. 이 경우 상기 파형기의 적절한 기어 온도는 150 내지 200℃이다. 상기의 온도로 가열된 파형기의 맞물림 기어에 상기 탄소섬유 시트를 통과시키면, 고온 중에서 열가소성 수지가 연화되면서 탄소섬유 시트가 기어 형상의 파형화 형태로 성형되고, 이후 냉각시키면 파형화된 형상을 그대로 유지하게 된다.In the corrugation process, as in the planarization process, heat may be applied to the gear to soften the thermoplastic resin at a high temperature so that the carbon fiber sheet may be formed into a gear-shaped corrugation. In this case, the appropriate gear temperature of the waveformer is 150 to 200 ° C. When the carbon fiber sheet is passed through the engagement gear of the corrugator heated to the above temperature, the thermoplastic resin is softened at high temperature, and the carbon fiber sheet is molded into a gear-shaped corrugated form. Will be maintained.

상술한 바와 같은 파형화 공정에 의해 얻어지는 파형화된 탄소섬유 시트는 장시간 경과 후에도 균일한 파형을 유지하여 허니콤 필터 등과 같은 다양한 필터 형성시 유용하게 사용될 수 있다.The corrugated carbon fiber sheet obtained by the corrugation process as described above may be useful in forming various filters such as honeycomb filters by maintaining a uniform waveform even after a long time.

특히 더욱더 까다롭게 변하는 환경규제에 대처할 수 있으며 차세대 디젤엔진에 대응하는 고기공율 DPF의 대안으로 제시되는 세라믹섬유 DPF 중에서, 열적 특성이 가장 우수하지만 가격이 매우 높다고 알려져 있는 탄화규소섬유 DPF를, 저가의 탄소섬유와 실리콘 분말의 화학적 반응(전환)을 이용하고, 상기 본 발명에 따른 파형화 탄소섬유시트를 이용한 허니컴 필터를 이용하여 제조함으로써 보다 경제적으로 탄화규소섬유 DPF를 제조할 수 있게 된다.In particular, among the ceramic fiber DPFs that can cope with increasingly demanding environmental regulations and are proposed as alternatives to high-power DPFs for next-generation diesel engines, silicon carbide fiber DPFs, which are known to have the highest thermal characteristics but are very expensive, are low-cost carbon. By using a chemical reaction (conversion) of the fiber and the silicon powder, and by using a honeycomb filter using the corrugated carbon fiber sheet according to the present invention, it is possible to produce silicon carbide fiber DPF more economically.

상기 탄화규소섬유 DPF의 제조방법을 예로 들면 다음과 같다.For example, the method of manufacturing the silicon carbide fiber DPF is as follows.

규소 분말을 균일하게 분산시킨 고분자 수용액을 탄소섬유시트에 함침, 건조 를 시킨 후, 파형화 및 평탄화, 그리고 일정 크기로 제단을 한 후, 이들 시트를 세라믹 밀봉재와 세라믹 접착제를 사용하여 교대로 적층하여 탄소섬유 소재의 허니컴 블록을 제조한다. 이 허니컴 블록을 규소분말이 균일하게 분산된 제 2의 고분자 수지 용액에 함침, 건조를 한 후, 탈지공정을 행한 후 1600℃ 이상의 비산화분위기에서 열처리를 한다. 이렇게 하면 탄소섬유가 규소분말과 반응하여 베타 탄화규소(β-SiC)로 전환되며, 결국 탄화규소섬유 소재의 세라믹 섬유 허니컴 필터 블록이 제조된다. 이렇게 제조된 허니컴 블록을 일정형태로 외형가공을 하고 탄화규소계 세라믹 페이스트로 외벽처리를 한 후 산화분위기에서 열처리를 하게 되면 최종적으로 탄화규소 섬유 소재의 세라믹 섬유 허니컴 필터가 완성된다.After impregnating and drying the polymer aqueous solution in which the silicon powder was uniformly dispersed in the carbon fiber sheet, corrugating and flattening, and cutting to a certain size, these sheets were alternately laminated using a ceramic sealant and a ceramic adhesive. A honeycomb block made of carbon fiber is manufactured. The honeycomb block is impregnated and dried in a second polymer resin solution in which silicon powder is uniformly dispersed, and then subjected to a degreasing step, followed by heat treatment in a non-oxidizing atmosphere of 1600 ° C or higher. This converts the carbon fibers into beta silicon carbide (β-SiC) by reacting with the silicon powder, thereby producing a ceramic fiber honeycomb filter block made of silicon carbide fibers. The honeycomb block manufactured as described above is externally processed in a predetermined form, and subjected to an external wall treatment with a silicon carbide-based ceramic paste, followed by heat treatment in an oxidizing atmosphere to finally complete a ceramic fiber honeycomb filter made of silicon carbide fiber material.

본 발명을 이하의 실시예 및 비교예를 들어 보다 상세히 설명하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.The present invention will be described in more detail with reference to the following Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited thereto.

실시예 1Example 1

혼합기에 폴리비닐알콜 수지 100중량부, 물 2000중량부, 규소 200중량부를 첨가한 후, 혼합기에서 혼합하여 함침용 조성물을 제조하였다. 상기 제조한 조성물을 탄소섬유 길이가 0.5 내지 50mm인 페이퍼 형태의 탄소섬유 시트 에 충분히 담지되도록 함침시킨 후, 이를 열풍 건조하고, 건조된 탄소섬유 시트를 두개의 롤러 사이로 통과시켜 열간 압착 공정을 수행하여 고온 압착된 시트를 얻었다.100 parts by weight of polyvinyl alcohol resin, 2000 parts by weight of water, and 200 parts by weight of silicon were added to the mixer, followed by mixing in a mixer to prepare a composition for impregnation. After impregnating the composition so that the carbon fiber sheet of carbon fiber sheet having a length of 0.5 to 50mm is sufficiently supported, it is dried by hot air, and the dried carbon fiber sheet is passed between two rollers to perform a hot pressing process. Hot pressed sheets were obtained.

이후, 상기 압착된 탄소섬유 시트를 200℃로 가열된 파형화 장치의 맞물림 기어로 통과시키고, 자연 냉각시켜서 파형화 탄소섬유 시트를 얻었다. 얻어진 파형화 탄소섬유 시트를 습도가 일정한 환경에서 장시간 보관한 후의 사진을 도 1에 도 시하였으며, 도 1에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 제조방법으로 얻어진 파형화 탄소섬유 시트는 장시간 경과에도 그 파형이 균일하며 형상의 변화가 없음을 알 수 있다.Thereafter, the compressed carbon fiber sheet was passed through an interlocking gear of the corrugating apparatus heated to 200 ° C., and naturally cooled to obtain a corrugated carbon fiber sheet. A photograph of the obtained corrugated carbon fiber sheet stored for a long time in a constant humidity environment is shown in FIG. 1, and as shown in FIG. 1, the corrugated carbon fiber sheet obtained by the manufacturing method according to the present invention is maintained even after a long time. It can be seen that the waveform is uniform and there is no change in shape.

비교예 1Comparative Example 1

상기 실시예 1에서 함침용 조성물을 사용하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법을 수행하여 파형화 탄소섬유 시트를 제조하였다.A corrugated carbon fiber sheet was prepared in the same manner as in Example 1, except that the composition for impregnation was not used in Example 1.

상기 비교예 1에서 얻어진 파형화 탄소섬유 시트를 습도가 일정한 환경에서 장시간 보관한 후의 사진을 도 2에 도시하였으며, 도 2에서 알 수 있는 바와 같이 장시간 경과시 탄소섬유 시트의 복원력에 의해 파형이 불균일해지고, 파형화 형상이 평평해짐을 확인할 수 있다.After the corrugated carbon fiber sheet obtained in Comparative Example 1 for a long time in a constant humidity environment is shown in Figure 2, as can be seen in Figure 2 the waveform is uneven due to the restoring force of the carbon fiber sheet after a long time It can be seen that the waveform becomes flat.

본 발명에 따른 파형화 탄소섬유 시트의 제조방법의 경우, 탄소섬유 시트에 함침된 열가소성 수지가 파형기에 의한 열처리에 의해 연화되면서 시트가 파형기의 기어의 형태로 성형이 되고, 그 후에 상온으로 냉각이 되면 상기 열가소성 수지가 경화가 되면서 장시간 경과해도 안정하고 균일한 파형화 형상을 갖는 시트를 제공할 수 있고, 이렇게 얻어진 상기 파형화 시트를 이용하여 허니콤 타입의 디젤엔진 배기가스 정화필터(DPF)를 제공할 수 있다. 특히 본 발명은 열적 특성이 가장 우수하지만 가격이 매우 높다고 알려져 있는 탄화규소섬유 DPF를, 저가의 탄소섬유와 실리콘 분말의 화학적 반응(전환)을 이용함으로써 보다 경제적으로 제공하게 된다.In the manufacturing method of the corrugated carbon fiber sheet according to the present invention, the thermoplastic resin impregnated in the carbon fiber sheet is softened by heat treatment by a corrugator, the sheet is molded in the form of a gear of the corrugator, and then cooled to room temperature When the thermoplastic resin is cured, a sheet having a stable and uniform corrugated shape may be provided even after a long time elapses, and the honeycomb type diesel engine exhaust gas purification filter (DPF) is formed using the obtained corrugated sheet. Can be provided. In particular, the present invention provides a silicon carbide fiber DPF, which is known to have the best thermal properties but is very expensive, by using a chemical reaction (conversion) of inexpensive carbon fiber and silicon powder more economically.

Claims (9)

탄소섬유시트에 열가소성수지, 규소 분말 및 용제를 포함하는 함침용 조성물을 함침하는 함침단계;An impregnation step of impregnating the carbon fiber sheet with a composition for impregnation comprising a thermoplastic resin, silicon powder and a solvent; 함침하여 얻어진 상기 탄소섬유 시트를 건조하는 건조 단계; 및Drying the carbon fiber sheet obtained by impregnation; And 상기 탄소섬유 시트를 파형화하는 파형화 단계를 포함하는 탄소섬유 시트의 파형화 방법.Corrugation method of the carbon fiber sheet comprising the waveform step of corrugating the carbon fiber sheet. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 파형화 단계 이전에 상기 건조된 탄소섬유 시트를 열간 압착하여 평탄화하는 평탄화 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 시트의 파형화 방법.And a flattening step of hot pressing the dried carbon fiber sheet to flatten it before the corrugating step. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 함침용 조성물이 열가소성 수지 100중량부, 충진제 10 내지 200중량부 및 용제 100 내지 2000중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 시트의 파형화 방법.The impregnating composition comprises 100 parts by weight of a thermoplastic resin, 10 to 200 parts by weight of a filler and 100 to 2000 parts by weight of a solvent. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 열가소성 수지는 폴리비닐 알코올, 폴리비닐아세테이트 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 탄소섬유시트의 파형화 방법.The thermoplastic resin is a polyvinyl alcohol, polyvinyl acetate or a mixture thereof, characterized in that the waveform of the carbon fiber sheet. 삭제delete 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 규소 분말의 입경이 0.1 내지 100㎛인 것을 특징으로 하는 탄소섬유 시트의 파형화 방법.The particle size of the silicon powder is 0.1 to 100㎛ waveform of the carbon fiber sheet, characterized in that. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 용제가 물, 메탄올, 에탄올 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 탄소섬유시트의 파형화 방법.And the solvent is water, methanol, ethanol or a mixture thereof. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 탄소섬유 시트의 기공률이 50 내지 99%이며, 탄소섬유 길이가 0.5 내지 50mm인 것을 특징으로 하는 탄소섬유시트의 파형화 방법.The porosity of the carbon fiber sheet is 50 to 99%, the length of the carbon fiber sheet is a waveform of the carbon fiber sheet, characterized in that 0.5 to 50mm. 삭제delete
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