KR101327634B1 - Manufacturing method of long fiber thermoplastic complex material - Google Patents
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Abstract
고강도 플라스틱 성형 방법 중의 하나인 다이렉트 롱 파이버 플라스틱(Long Fiber Thermoplastic: LFT) 공법으로 제작되는 열가소성 장섬유 복합재에서 보강재의 박리와 같은 제품 품질 저하 문제를 미연에 방지함과 더불어 강도 및 강성을 향상시킬 수 있는 열가소성 장섬유 복합재의 제조 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 고강도 및 고강성 열가소성 장섬유 복합재의 제조 방법은 (a) 플레이트 형상을 갖는 제1 반제품 열가소성 장섬유(Long Fiber Thermoplastic: LFT) 상에 보강재를 적층하는 단계; (b) 상기 보강재 상에 상기 제1 반제품 열가소성 장섬유와 대향하는 제2 반제품 열가소성 장섬유를 적층하는 단계; 및 (c) 상기 제1 및 제2 반제품 열가소성 장섬유와 보강재를 금형으로 압착하여 열가소성 장섬유 복합재를 형성하는 단계;를 포함하며, 상기 (c) 단계시, 상기 보강재는 상기 제1 및 제2 반제품 열가소성 장섬유들 사이에 개재되는 것을 특징으로 한다.Thermoplastic long fiber composites (LFT), one of the high-strength plastic molding methods, can improve the strength and stiffness while preventing product quality problems such as peeling of reinforcing materials from thermoplastic long fiber composites. A method for producing a thermoplastic long fiber composite material is disclosed.
Method for producing a high strength and high rigidity thermoplastic long fiber composite according to the present invention comprises the steps of (a) laminating a reinforcing material on a first semifinished long fiber thermoplastic (LFT) having a plate shape; (b) laminating a second semifinished thermoplastic long fiber facing the first semifinished thermoplastic long fiber on the reinforcing material; And (c) pressing the first and second semifinished thermoplastic long fibers and the reinforcing material into a mold to form a thermoplastic long fiber composite. In the step (c), the reinforcing material is the first and second reinforcing materials. Interposed between semifinished thermoplastic long fibers.
Description
본 발명은 고강도 및 고강성 열가소성 장섬유 복합재 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고강도 플라스틱 성형 방법 중의 하나인 다이렉트 롱 파이버 써머 플라스틱(Direct Long Fiber Thermoplastic: DLFT) 공법으로 제조되는 열가소성 장섬유 복합재에서 보강재의 박리에 따른 제품 품질 저하 문제를 미연에 방지함과 더불어 강도 및 강성을 향상시킬 수 있는 열가소성 장섬유 복합재 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a high strength and high rigid thermoplastic long fiber composite material and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a thermoplastic long fiber manufactured by a direct long fiber thermoplastic (DLFT) method, which is one of high strength plastic molding methods. The present invention relates to a thermoplastic long fiber composite and a method of manufacturing the same, which can prevent the product quality degradation caused by the peeling of the reinforcement from the composite and improve the strength and rigidity.
최근 경량화를 목적으로 금속 대체용으로 플라스틱 제품이 사용되고 있다. 일반적으로, 수지만을 이용하여 사출 등의 공법으로 성형되는 플라스틱 제품의 경우 강도 및 강성이 부족하여 금속을 대체하기에는 어려움이 따르고 있다.Recently, plastic products have been used to replace metals for the purpose of weight reduction. In general, in the case of a plastic product molded by a method such as injection using only a resin, it is difficult to replace the metal due to the lack of strength and rigidity.
이러한 이유로 수지는 유리섬유 및 탄소섬유와 같은 강화 섬유와 혼합된 복합소재를 이용한 고강도 플라스틱 제품이 금속 대체용으로 사용되고 있는 추세이다.For this reason, resin is a trend that high-strength plastic products using composite materials mixed with reinforcing fibers such as glass fibers and carbon fibers are used for metal replacement.
수지와 강화 섬유가 혼합된 고강도 플라스틱 제품은 수지의 특성에 따라 열가소성 수지 및 열경화성 수지로 구분되나 성형 공법은 수지 특성에 구분하지 않고 사출 및 프레스 공법을 제품 특성에 맞게 선택적으로 사용하고 있다.
High-strength plastic products mixed with resins and reinforcing fibers are classified into thermoplastic resins and thermosetting resins according to the characteristics of the resin. However, the molding method is selectively used according to the characteristics of the product, regardless of the resin characteristics.
프레스 공법에는 열경화성 수지를 사용하는 경우에는 시트 몰딩 컴파운드(Sheet Molding Compound: SMC), 벌크 몰딩 컴파운드(Bulk Molding Compound: BMC)가 있으며, 열가소성 수지를 사용하는 경우에는 글래스 매트 써머 플라스틱(Glass Mat Thermoplastic: GMT), 다이렉트 롱 파이버 써머 플라스틱(Direct Long Fiber Thermoplastic: DLFT) 방법이 있다.The press method includes sheet molding compound (SMC) and bulk molding compound (BMC) when thermosetting resin is used, and glass mat thermoplastic (Glass Mat Thermoplastic) when thermoplastic resin is used. GMT) and Direct Long Fiber Thermoplastic (DLFT) methods.
각각의 공법에 따라 차이가 있으나 수지와 강화 섬유가 조합된 반제품의 복합 소재가 금형에 투입되기 전에 준비되는 것은 동일한 특성을 갖는다. 글래스 매트 써머 플라스틱(GMT)의 경우 섬유가 매트 형태로 짜여진 구조에 수지층이 매트의 상하면에 위치하여 반제품의 복합재 시트가 금형을 투입하기 전에 준비된다.Although it is different according to each method, the preparation of the composite material of the semi-finished product combined with the resin and the reinforcing fiber has the same characteristics. In the case of glass mat thermo plastic (GMT), the resin layer is located on the upper and lower surfaces of the mat in a structure in which fibers are woven into a mat, and a semi-finished composite sheet is prepared before the mold is introduced.
반제품 시트는 오븐을 통과하여 성형 가능한 유리 천이온도 이상의 상태에서 금형에 투입된 후 높은 프레스 압력에 의해 제품이 성형된다.
The semi-finished sheet is introduced into the mold at a glass transition temperature or higher which can be formed through an oven, and the product is molded by a high press pressure.
반면, 다이렉트 롱 파이버 써머 플라스틱(DLFT) 공법의 경우 강화 섬유와 수지가 압출기 내에서 혼합되어 금형내에서 성형이 가능한 유리천이온도 이상의 상태에서 반제품의 복합재가 금형에 투입되어 제품이 성형된다.On the other hand, in the case of the direct long fiber thermal plastic (DLFT) method, the composite material of the semi-finished product is introduced into the mold at a glass transition temperature or higher at which the reinforcing fibers and the resin are mixed in the extruder and can be molded in the mold.
일반적으로, 강화 섬유로 유리섬유를 사용하는 경우에는 비강도 및 비강성은 금속과 유사한 수준이나 동일 단면두께 대비 금속보다는 강도 및 강성이 불리하다.In general, when the glass fiber is used as the reinforcing fiber, the specific strength and the non-rigidity are similar to those of the metal, but the strength and rigidity of the same cross-sectional thickness are more disadvantageous than the metal.
제품 특성상 볼륨을 확장하기 어려운 경우에는 기존의 공법을 이용한 고강도 플라스틱만으로 금속을 대체하기에는 어려움이 있다. 이러한 이유로 완제품에 국부적으로 금속 보강재를 삽입하는 경우가 있으나 경량화를 목적으로 하는 방법으로는 효과적이지 못하다.
If the volume is difficult to expand due to the characteristics of the product, it is difficult to replace the metal with only high-strength plastic using a conventional method. For this reason, there are cases where a metal reinforcement is inserted locally into the finished product, but it is not effective as a method for reducing the weight.
특히, 금속 보강재를 적용하지 않고 복합 소재만을 이용하여 제품의 강도 및 강성을 개선하는 방법으로는 연속섬유의 양을 늘리는 것이 유리하지만 다이렉트 롱 파이버 써머 플라스틱(DLFT) 공법의 공정 특성상 연속섬유를 보강하는 것은 어려움이 있다. 이러한 이유로 다이렉트 롱 파이버 써머 플라스틱 (DLFT) 공법을 이용하여 제품을 개발하는 경우 강도 및 강성을 개선할 목적으로 직조 타입의 연속섬유 및 일방향의 연속섬유의 반제품을 유리천이온도 이상으로 가열한 후 금형에 투입하고 그 위에 압출기를 통해 나온 반제품의 열가소성 장섬유을 위치시켜 성형한다.
In particular, the method of improving the strength and rigidity of the product using only the composite material without applying the metal reinforcing material is advantageous to increase the amount of the continuous fiber. It is difficult. For this reason, when the product is developed using the direct long fiber thermal plastic (DLFT) process, semi-finished products of woven continuous fiber and unidirectional continuous fiber are heated to or above the glass transition temperature for the purpose of improving strength and rigidity. It is injected and placed on top of the thermoplastic long fibers of the semifinished product from the extruder.
연속 섬유의 보강재를 사용하는 경우, 열가소성 장섬유 표면에 보강재를 부착하는 형태로 제품을 형성하게 되는데, 이 경우 강도 및 강성이 개선되나 연속섬유와 열가소성 장섬유 간의 경계면에서의 결합력이 약해 일정 하중이 가해질 경우, 열가소성 장섬유로부터 보강재가 떨어져 나가는 박리 현상이 발생하여 제품의 품질을 저하시키는 문제가 있다.In the case of using the continuous fiber reinforcement, the product is formed in the form of attaching the reinforcement on the surface of the thermoplastic long fiber. In this case, the strength and rigidity are improved, but the binding force at the interface between the continuous fiber and the thermoplastic long fiber is weak, so that a constant load is obtained. When applied, there is a problem in that the peeling phenomenon that the reinforcing material is separated from the thermoplastic filament occurs to reduce the quality of the product.
특히, 경계면에서의 박리 현상을 개선하기 위해서는 연속섬유에 포함되는 수지의 양을 증가시켜 수지간의 결합량을 증가시키는 것이 일반적인 방법이나, 이 경우 연속섬유의 양이 줄어듦으로 인해 강도 및 강성이 급격히 저하되는 문제가 있다.
In particular, in order to improve the peeling phenomenon at the interface, it is common practice to increase the amount of resin contained in the continuous fiber to increase the amount of bonding between the resins, but in this case, the strength and stiffness rapidly decrease due to the decrease in the amount of the continuous fiber. There is a problem.
본 발명의 하나의 목적은 열가소성 장섬유 복합재로 사용되는 보강재가 떨어져 나가는 박리 현상을 미연에 방지함과 더불어 강도 및 강성을 향상시킬 수 있는 고강도 및 고강성 열가소성 장섬유 복합재를 제공하는 데 있다.One object of the present invention is to provide a high strength and high rigidity thermoplastic long fiber composite which can improve the strength and rigidity while preventing the peeling phenomenon that the reinforcing material used as the thermoplastic long fiber composite falls off.
본 발명의 다른 목적은 상기 고강도 및 고강성 열가소성 장섬유 복합재를 제조하는 방법을 제공하는 데 있다.
Another object of the present invention is to provide a method for producing the high strength and high rigidity thermoplastic long fiber composite.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 고강도 및 고강성 열가소성 장섬유 복합재의 제조 방법은 (a) 플레이트 형상을 갖는 제1 반제품 열가소성 장섬유(Long Fiber Thermoplastic: LFT) 상에 보강재를 적층하는 단계; (b) 상기 보강재 상에 상기 제1 반제품 열가소성 장섬유와 대향하는 제2 반제품 열가소성 장섬유를 적층하는 단계; 및 (c) 상기 제1 및 제2 반제품 열가소성 장섬유와 보강재를 금형으로 압착하여 열가소성 장섬유 복합재를 형성하는 단계;를 포함하며, 상기 (c) 단계시, 상기 보강재는 상기 제1 및 제2 반제품 열가소성 장섬유들 사이에 개재되는 것을 특징으로 한다.
In order to achieve the above object, a method of manufacturing a high strength and high rigid thermoplastic long fiber composite according to an embodiment of the present invention includes (a) a reinforcing material on a first semi-finished long fiber thermoplastic (LFT) having a plate shape. Laminating; (b) laminating a second semifinished thermoplastic long fiber facing the first semifinished thermoplastic long fiber on the reinforcing material; And (c) pressing the first and second semifinished thermoplastic long fibers and the reinforcing material into a mold to form a thermoplastic long fiber composite. In the step (c), the reinforcing material is the first and second reinforcing materials. Interposed between semifinished thermoplastic long fibers.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 고강도 및 고강성 열가소성 장섬유 복합재의 제조 방법은 측 단면이 U자 또는 C자 형상을 갖도록 접혀진 반제품 열가소성 장섬유의 내측에 보강재를 적층하는 단계; 상기 보강재가 상기 반제품 열가소성 장섬유의 접혀진 부분 사이에 배치되도록 상기 반제품 열가소성 장섬유를 포개는 단계; 및 상기 보강재가 개재된 상기 반제품 열가소성 장섬유를 금형으로 압착하여 열가소성 장섬유 복합재를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a high strength and high rigid thermoplastic long fiber composite, the step of laminating a reinforcing material inside the semifinished thermoplastic long fiber folded to have a U- or C-shaped cross-section ; Superimposing the semifinished thermoplastic long fibers such that the reinforcement is disposed between the folded portions of the semifinished thermoplastic long fibers; And forming the thermoplastic long fiber composite by pressing the semifinished thermoplastic long fiber having the reinforcing material into a mold.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 고강도 및 고강성 열가소성 장섬유 복합재는 열가소성 장섬유(Long Fiber Thermoplastic: LFT); 및 상기 열가소성 장섬유의 내부에 삽입 배치되어 상기 열가소성 장섬유의 강도 및 강성을 향상시키는 보강재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
High-strength and high-stiffness thermoplastic long fiber composite material according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is a long fiber thermoplastic (LFT); And a reinforcing member inserted into the thermoplastic long fiber to improve strength and rigidity of the thermoplastic long fiber.
본 발명에 따른 고강도 및 고강성 열가소성 장섬유 복합재는 열가소성 장섬유 내에 보강재가 삽입 배치되는 샌드위치 구조로 설계되므로, 상기 열가소성 장섬유로부터 보강재가 이탈될 염려가 없게 되는바, 보강재의 박리와 같은 제품 품질 저하 문제를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.Since the high strength and high rigidity thermoplastic long fiber composite material according to the present invention is designed in a sandwich structure in which a reinforcing material is inserted into a thermoplastic long fiber, there is no fear that the reinforcing material is separated from the thermoplastic long fiber, and thus, product quality such as peeling of the reinforcing material There is an effect that can prevent the degradation problem in advance.
또한, 본 발명에 따른 고강도 및 고강성 열가소성 장섬유 복합재는 열가소성 장섬유 내에 보강재를 삽입 배치되는 구조를 가지므로, 상기 열가소성 장섬유와 보강재 간의 경계면에서의 결합력을 보다 향상시킬 수 있게 된다.
In addition, the high-strength and high-stiffness thermoplastic long fiber composite material according to the present invention has a structure in which a reinforcing material is inserted into the thermoplastic long fiber, thereby further improving the bonding force at the interface between the thermoplastic long fiber and the reinforcing material.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고강도 및 고강성 열가소성 장섬유 복합재를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고강도 및 고강성 열가소성 장섬유 복합재를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고강도 및 고강성 열가소성 장섬유 복합재의 제조 방법을 공정 순서에 따라 순차적으로 나타낸 공정 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고강도 및 고강성 열가소성 장섬유 복합재의 제조 방법을 공정 순서에 따라 순차적으로 나타낸 공정 사시도이다.1 is a perspective view showing a high strength and high rigidity thermoplastic long fiber composite according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view showing a high strength and high rigidity thermoplastic long fiber composite according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a process perspective view sequentially showing a method of manufacturing a high strength and high rigidity thermoplastic long fiber composite material according to an embodiment of the present invention in a process sequence.
Figure 4 is a process perspective view sequentially showing a method of manufacturing a high strength and high rigidity thermoplastic long fiber composite according to another embodiment of the present invention in the order of the process.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but is capable of many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, To fully disclose the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 고강도 및 고강성 열가소성 장섬유 복합재 및 그 제조 방법에 대해 구체적으로 설명하도록 한다.
Hereinafter, with reference to the accompanying drawings to be described in detail with respect to the high strength and high rigidity thermoplastic long fiber composite and its manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고강도 및 고강성 열가소성 장섬유 복합재를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고강도 및 고강성 열가소성 장섬유 복합재를 나타낸 단면도이다.1 is a perspective view showing a high strength and high rigid thermoplastic long fiber composite according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a cross-sectional view showing a high strength and high rigid thermoplastic long fiber composite according to an embodiment of the present invention.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고강도 및 고강성 열가소성 장섬유 복합재(100)는 열가소성 장섬유(Long Fiber Thermoplastic: LFT, 110) 및 보강재(120)를 포함한다. 여기서, 상기 열가소성 장섬유는 '열가소성 수지를 이용하여 제조된 필라멘트 섬유'를 의미하며, 이하에서는 '열가소성 장섬유'라 약칭하여 사용하기로 한다.1 and 2, the high strength and high rigidity thermoplastic long fiber
열가소성 장섬유(110)는 유리섬유 및 수지를 포함할 수 있다. 이때, 상기 열가소성 장섬유(110)의 전체 함량 중 유리섬유는 20 ~ 40 중량%, 수지는 60 ~ 80 중량%를 차지하도록 형성하는 것이 바람직하다.The thermoplastic
만약, 상기 열가소성 장섬유(110)의 전체 함량 중 유리섬유의 함량이 20 중량% 미만일 경우, 첨가 함량이 미미하여 충분한 강도 및 강성을 확보하는 데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 상기 열가소성 장섬유(110)의 전체 함량 중 유리섬유의 함량이 40 중량%를 초과할 경우 제품 성형에 악영향을 미칠 수 있다.
If the content of the glass fiber in the total content of the
보강재(120)는 열가소성 장섬유(110)의 내부에 삽입 배치되어 상기 열가소성 장섬유(110)의 강도 및 강성을 향상시키는 기능을 한다.The reinforcing
상기 보강재(120)는 연속섬유만으로 이루어지거나, 또는 수지 및 연속섬유의 복합체로 이루어질 수 있다.The reinforcing
상기 연속섬유는 유기질 섬유와 같이 실(thread), 직물(fabric) 및 종이(paper) 등의 상태로 가공 가능한 장섬유나 매트 상으로 사용되며 수 내지 수십 cm의 짧은 섬유인 단섬유 중 1종 이상을 포함할 수 있으며, 이때 장섬유에 비해 단섬유의 함량이 많게 첨가되도록 조절하는 것이 바람직하다.The continuous fibers are used in the form of long fibers or mats that can be processed in the form of threads, fabrics, and papers, such as organic fibers, and at least one of short fibers, which are short fibers of several to several tens of centimeters (cm). It may include, in this case it is preferable to adjust so that the content of the short fibers is added more than the long fibers.
상기 수지 및 연속섬유의 복합체로 이루어진 보강재(120)의 경우, 상기 복합체의 연속섬유는 함침 또는 반함침된 상태로 열가소성 장섬유(110) 내에 삽입 배치하는 것이 바람직하다.
In the case of the reinforcing
전술한 본 발명의 실시예에 따른 고강도 및 고강성 열가소성 장섬유 복합재는 열가소성 장섬유 내에 보강재가 삽입 배치되는 샌드위치 구조로 설계되므로, 상기 열가소성 장섬유로부터 보강재가 이탈될 염려가 없게 되는바, 보강재의 박리와 같은 제품 품질 저하 문제를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.Since the high strength and high rigidity thermoplastic long fiber composite material according to the embodiment of the present invention is designed in a sandwich structure in which a reinforcing material is inserted into the thermoplastic long fiber, there is no fear that the reinforcing material is separated from the thermoplastic long fiber. There is an effect that can prevent the problem of product quality degradation such as peeling in advance.
또한, 본 발명에 따른 고강도 및 고강성 열가소성 장섬유 복합재는 열가소성 장섬유 내에 보강재가 삽입 배치되므로 열가소성 장섬유와 보강재 간의 경계면에서의 결합력을 보다 향상시킬 수 있게 된다.
In addition, the high-strength and high-stiffness thermoplastic long fiber composite material according to the present invention can further improve the bonding force at the interface between the thermoplastic long fiber and the reinforcing material because the reinforcing material is placed in the thermoplastic long fiber.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 고강도 및 고강성 열가소성 장섬유 복합재의 제조 방법에 대해 구체적으로 설명하도록 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings to be described in detail for the production method of high strength and high rigidity thermoplastic long fiber composite according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고강도 및 고강성 열가소성 장섬유 복합 재의 제조 방법을 공정 순서에 따라 순차적으로 나타낸 공정 사시도이다.3 is a process perspective view sequentially showing a method of manufacturing a high strength and high rigidity thermoplastic long fiber composite material according to an embodiment of the present invention according to a process sequence.
도 3의 (a)를 참조하면, 제1 반제품 열가소성 장섬유(210a) 상에 보강재(220)를 적층한다. 이러한 제1 반제품 열가소성 장섬유(210a)는 레일과 같은 이송 수단(미도시)을 매개로 압출기(미도시)로부터 특정 크기로 절단된 상태에서 오븐(미도시) 내에 이송될 수 있다.Referring to FIG. 3A, the reinforcing
상기 제1 반제품 열가소성 장섬유(210a)는 압출기에서 오븐 내로 투입되기 전 230 ℃ 이상의 고온 공정을 거치게 된다.
The first
상기 제1 반제품 열가소성 장섬유(210a)는 유리섬유 및 수지를 포함한다. 이러한 제1 반제품 열가소성 장섬유(210a)는 플레이트 형상을 가질 수 있다. 이때, 상기 제1 반제품 열가소성 장섬유(210a)의 전체 함량 중 유리섬유는 20 ~ 40 중량%, 수지는 60 ~ 80 중량%를 차지하도록 형성하는 것이 바람직하다.The first
만약, 상기 제1 반제품 열가소성 장섬유(210a)의 전체 함량 중 유리섬유의 함량이 20 중량% 미만일 경우, 첨가 함량이 미미하여 충분한 강도 및 강성을 확보하는 데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 상기 제1 반제품 열가소성 장섬유(210a)의 전체 함량 중 유리섬유의 함량이 40 중량%를 초과할 경우, 제품의 성형성을 저하시키는 문제를 유발할 수 있다.
If the content of the glass fiber in the total content of the first
보강재(220)는 제1 반제품 열가소성 장섬유(210a)의 상면 상에 그의 일면이 부착될 수 있다. 상기 보강재(220)는 연속섬유만으로 이루어지거나, 또는 수지 및 연속섬유의 복합체로 이루어질 수 있다. 상기 수지 및 연속섬유의 복합체로 이루어진 보강재(220)의 경우, 상기 복합체의 연속섬유는 함침 또는 반함침된 상태일 수 있다.The reinforcing
상기 연속섬유는 유기질 섬유와 같이 실(thread), 직물(fabric) 및 종이(paper) 등의 상태로 가공 가능한 장섬유나 매트 상(mat phase)으로 사용되며 수 내지 수십cm의 짧은 섬유인 단섬유 중 1종 이상을 포함할 수 있으며, 이때 장섬유에 비해 단섬유의 함량이 더 많이 차지하도록 첨가하는 것이 바람직하다.
The continuous fiber is used as a long fiber or a mat phase that can be processed in the form of a thread, a fabric, a paper, and the like like organic fibers, and is a short fiber of several to several tens of centimeters in length. It may include one or more of these, it is preferable to add so that the content of the short fibers more than the long fibers.
다음으로, 도 3의 (b)를 참조하면, 상기 보강재(220) 상에 제2 반제품 열가소성 장섬유(210b)를 적층한다. 이러한 제2 반제품 열가소성 장섬유(210b)는 레일과 같은 이송 수단을 매개로 압출기로부터 특정 크기로 절단된 상태에서 오븐 내에 이송될 수 있으며, 상기 제1 반제품 열가소성 장섬유(220a)와 동일한 면적 및 동일한 물성을 가질 수 있다.
Next, referring to FIG. 3B, a second semifinished thermoplastic
전술한 공정으로, 상기 보강재(220)는 제1 반제품 열가소성 장섬유(210a) 및 제2 반제품 열가소성 장섬유(210b)의 사이에 개재될 수 있다.
In the above-described process, the reinforcing
이때, 상기 보강재(220) 상에 제2 반제품 열가소성 장섬유(210b)를 적층하는 단계는 상기 오븐 내에서 수지가 녹는점 이상의 온도, 구체적으로는 160 ~ 230℃에서 실시하는 것이 바람직하다.At this time, the step of laminating the second semifinished
만약, 상기 온도가 160℃ 미만일 경우, 제1 및 제2 반제품 열가소성 장섬유(210a, 210b) 및 보강재(220) 간의 접착 특성이 악화되어 상호 간의 결합력이 저하될 수 있다. 반대로, 상기 온도가 230℃를 초과할 경우 완제품의 성형성을 저하시키는 문제가 발생할 수 있다.
If the temperature is less than 160 ° C., the adhesive property between the first and second semifinished
다음으로, 도 3의 (c)를 참조하면, 제1 및 제2 반제품 열가소성 장섬유(도 3의 (b)의 210a, 210b)와 보강재(220)를 금형으로 압착하여 열가소성 장섬유 복합재(200)를 형성한다.Next, referring to FIG. 3 (c), the first and second semifinished thermoplastic long fibers (210a and 210b of FIG. 3 (b)) and the reinforcing
이때, 상기 열가소성 장섬유 복합재(200)는 제1 및 제2 반제품 열가소성 장섬유들 사이에 개재된 보강재(220)를 금형을 이용하여 원하는 형상으로 압착함으로써, 제1 및 제2 반제품 열가소성 장섬유들이 일체로 합착되어 내부에 보강재(220)가 삽입 배치되는 열가소성 장섬유(210)를 포함하는 샌드위치 구조를 가질 수 있다.In this case, the thermoplastic long
이상으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 고강도 및 고강성 열가소성 장섬유 복합재를 제조할 수 있다.
As described above, a high strength and high rigidity thermoplastic long fiber composite material according to an embodiment of the present invention may be manufactured.
전술한 공정 중, 도 3의 (b)를 다시 참조하면, 상기 보강재(220)를 수지 및 연속섬유의 복합체로 형성할 경우, 연속섬유 및 수지가 일정 수준 결합된 상태로 이루어지기 때문에 상기 제1 반제품 열가소성 장섬유(210a) 내에 함유된 수지가 보강재(220)의 내부로까지 유동되지 않더라도 상기 제1 반제품 열가소성 장섬유(210a)와 보강재(220), 또는 보강재(220)와 제2 반제품 열가소성 장섬유(210b) 간의 충분한 결합력을 확보할 수 있게 된다.Referring to FIG. 3B again during the above-described process, when the reinforcing
따라서, 함침 또는 반함침된 상태의 연속섬유와 수지로 이루어진 복합체로 이루어진 보강재(220)의 경우 일 방향 형태 또는 직조 타입으로 이루어지더라도, 제1 및 제2 반제품 열가소성 장섬유(210a, 210b)와 보강재(220) 간에 충분한 결합력을 확보할 수 있게 된다.
Therefore, in the case of the reinforcing
한편, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고강도 및 고강성 열가소성 장섬유 복합재의 제조 방법을 공정 순서에 따라 순차적으로 나타낸 공정 사시도이다. 본 발명의 다른 실시예에서는 일 실시예와의 중복된 설명에 대해서는 생략하고 일 실시예와의 차이점에 대해 중점적으로 설명하도록 한다.On the other hand, Figure 4 is a process perspective view sequentially showing a method of manufacturing a high strength and high rigidity thermoplastic long fiber composite material according to another embodiment of the present invention in the order of the process. In another embodiment of the present invention will be omitted with respect to the overlapping description with one embodiment and to focus on the differences from one embodiment.
도 4의 (a)를 참조하면, 측 단면이 U자 또는 C자 형상을 갖도록 접혀진 반제품 열가소성 장섬유(310a)의 내측에 보강재(320)를 적층한다.Referring to Figure 4 (a), the reinforcing
이러한 반제품 열가소성 장섬유(310a)는 레일과 같은 이송 수단(미도시)을 매개로 압출기(미도시)로부터 특정 크기로 절단된 상태에서 오븐(미도시) 내에 이송될 수 있다. 상기 반제품 열가소성 장섬유(310a)는 압출기에서 오븐 내로 투입되기 전 230℃ 이상의 고온 공정을 거치게 된다.The semifinished
상기 반제품 열가소성 장섬유(310a)는 일 실시예의 제1 반제품 열가소성 장섬유와 동일한 물질로 이루어질 수 있다.The semifinished
보강재(320)는 U자 또는 C자 형상의 반제품 열가소성 장섬유(310a)의 내측, 보다 구체적으로는 반제품 열가소성 장섬유(310a) 내측의 상면 상에 적층하는 것이 바람직하다.
The reinforcing
다음으로, 도 4의 (b)를 참조하면, 상기 보강재(320)가 상기 반제품 열가소성 장섬유(310a)의 접혀진 부분 사이에 배치되도록 상기 반제품 열가소성 장섬유(310a)를 포갠다.Next, referring to FIG. 4B, the semifinished thermoplastic
이때, 상기 반제품 열가소성 장섬유(310a)는 수지가 녹는점 이상의 온도, 구체적으로는 160 ~ 230℃로 유지되는 오븐 내에서 양측 장변이 상호 맞닿도록 포개는 것이 바람직하다.At this time, the semi-finished
이와 같이, U자 또는 C자 형상의 반제품 열가소성 장섬유(310a)의 양측 장변이 상호 맞닿도록 포개게 되면, 상기 반제품 열가소성 장섬유(310a)의 내부에 보강재(320)가 삽입 배치되는 샌드위치 구조가 이루어지게 된다.
As such, when both sides of the semi-finished
다음으로, 도 4의 (c)를 참조하면, 상기 보강재(320)가 삽입 배치된 반제품 열가소성 장섬유(310a)를 금형(미도시)으로 압착하여 열가소성 장섬유 복합재(300)를 형성한다.Next, referring to FIG. 4C, the semifinished thermoplastic
이때, 상기 열가소성 장섬유 복합재(300)는 금형을 이용하여 원하는 형상으로 압착함으로써, 보강재(220) 및 열가소성 장섬유(210)를 포함한 샌드위치 구조를 가질 수 있다.
In this case, the thermoplastic long
이상으로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 고강도 및 고강성 열가소성 장섬유 복합재를 제조할 수 있다.
As described above, a high strength and high rigidity thermoplastic long fiber composite material according to another embodiment of the present invention may be manufactured.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형은 본 발명이 제공하는 기술 사상의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.
Although the preferred embodiments of the present invention have been disclosed for illustrative purposes, those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. These changes and modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Accordingly, the scope of the present invention should be determined by the following claims.
100 : 열가소성 장섬유 복합재
110 : 열가소성 장섬유
120 : 보강재100: thermoplastic long fiber composite
110: thermoplastic long fiber
120: Stiffener
Claims (12)
(b) 상기 보강재 상에 상기 제1 반제품 열가소성 장섬유와 대향하는 제2 반제품 열가소성 장섬유를 적층하는 단계; 및
(c) 상기 제1 및 제2 반제품 열가소성 장섬유와 보강재를 금형으로 압착하여 열가소성 장섬유 복합재를 형성하는 단계;를 포함하며,
상기 (b) 단계는 160 ~ 230 ℃로 실시하고,
상기 (c) 단계시, 상기 제1 및 제2 반제품 열가소성 장섬유 각각은 제1 면적을 갖고, 보강재는 제1 면적보다 작은 제2 면적을 가져, 상기 보강재는 상기 제1 및 제2 반제품 열가소성 장섬유들의 내부에 샌드위치 형태로 개재되고,
상기 보강재는 수지 및 연속섬유의 복합체로 이루어지되, 상기 복합체의 연속섬유는 함침 또는 반함침된 상태인 것을 특징으로 하는 열가소성 장섬유 복합재의 제조 방법.
(a) laminating a reinforcement on a first semifinished long fiber thermoplastic (LFT) having a plate shape;
(b) laminating a second semifinished thermoplastic long fiber facing the first semifinished thermoplastic long fiber on the reinforcing material; And
and (c) pressing the first and second semifinished thermoplastic long fibers and the reinforcing material into a mold to form a thermoplastic long fiber composite.
The step (b) is carried out at 160 ~ 230 ℃,
In the step (c), each of the first and second semifinished thermoplastic long fibers has a first area, the reinforcement has a second area smaller than the first area, and the reinforcement is the first and second semifinished thermoplastic sheet Sandwiched inside the fibers in the form of a sandwich,
The reinforcing material is made of a composite of a resin and a continuous fiber, the continuous fiber of the composite method of producing a thermoplastic long fiber composite, characterized in that the impregnated or semi-impregnated state.
상기 제1 및 제2 반제품 열가소성 장섬유는
유리섬유 및 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 장섬유 복합재의 제조 방법.
The method of claim 1,
The first and second semifinished thermoplastic long fibers
A method for producing a thermoplastic long fiber composite, comprising glass fibers and a resin.
상기 제1 및 제2 반제품 열가소성 장섬유는
상기 유리섬유 : 20 ~ 40 중량% 및 수지 : 60 ~ 80 중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 열가소성 장섬유 복합재의 제조 방법.
3. The method of claim 2,
The first and second semifinished thermoplastic long fibers
The glass fiber: 20 to 40% by weight and the resin: a method for producing a thermoplastic long fiber composite, characterized in that consisting of 60 to 80% by weight.
(b) 상기 보강재가 상기 반제품 열가소성 장섬유의 접혀진 부분 사이에 배치되도록 상기 반제품 열가소성 장섬유를 포개는 단계; 및
(c) 상기 보강재가 개재된 상기 반제품 열가소성 장섬유를 금형으로 압착하여 열가소성 장섬유 복합재를 형성하는 단계;를 포함하며,
상기 (b) 단계는 160 ~ 230 ℃로 실시하고,
상기 (c) 단계시, 상기 반제품 열가소성 장섬유는 제1 면적을 갖고, 보강재는 제1 면적보다 작은 제2 면적을 가져, 상기 보강재는 상기 반제품 열가소성 장섬유의 내부에 샌드위치 형태로 개재되고,
상기 보강재는 수지 및 연속섬유의 복합체로 이루어지되, 상기 복합체의 연속섬유는 함침 또는 반함침된 상태인 것을 특징으로 하는 열가소성 장섬유 복합재의 제조 방법.(a) laminating a reinforcing material inside of the semifinished thermoplastic long fiber folded so that the side cross section has a U or C shape;
(b) superimposing the semifinished thermoplastic long fibers such that the reinforcement is disposed between the folded portions of the semifinished thermoplastic long fibers; And
and (c) pressing the semifinished thermoplastic long fiber having the reinforcing material into a mold to form a thermoplastic long fiber composite.
The step (b) is carried out at 160 ~ 230 ℃,
In the step (c), the semifinished thermoplastic long fiber has a first area, the reinforcement has a second area smaller than the first area, and the reinforcement is interposed in the form of a sandwich in the semifinished thermoplastic long fiber,
The reinforcing material is made of a composite of a resin and a continuous fiber, the continuous fiber of the composite method of producing a thermoplastic long fiber composite, characterized in that the impregnated or semi-impregnated state.
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| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
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