KR101809026B1 - 열가소성 비굴곡 강화 직물 프리폼 및 프리프레그 제조장치와, 그 제조방법 - Google Patents

열가소성 비굴곡 강화 직물 프리폼 및 프리프레그 제조장치와, 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101809026B1
KR101809026B1 KR1020160025477A KR20160025477A KR101809026B1 KR 101809026 B1 KR101809026 B1 KR 101809026B1 KR 1020160025477 A KR1020160025477 A KR 1020160025477A KR 20160025477 A KR20160025477 A KR 20160025477A KR 101809026 B1 KR101809026 B1 KR 101809026B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
thermoplastic resin
fiber sheets
unidirectional fiber
resin film
thermoplastic
Prior art date
Application number
KR1020160025477A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20170104017A (ko
Inventor
신헌충
정민혜
신현규
Original Assignee
재단법인 한국탄소융합기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 재단법인 한국탄소융합기술원 filed Critical 재단법인 한국탄소융합기술원
Priority to KR1020160025477A priority Critical patent/KR101809026B1/ko
Publication of KR20170104017A publication Critical patent/KR20170104017A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101809026B1 publication Critical patent/KR101809026B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/0046—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by constructional aspects of the apparatus
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/12—Layered products comprising a layer of synthetic resin next to a fibrous or filamentary layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B38/00—Ancillary operations in connection with laminating processes
    • B32B38/04—Punching, slitting or perforating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B7/00—Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
    • B32B7/04—Interconnection of layers
    • B32B7/08—Interconnection of layers by mechanical means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B38/00—Ancillary operations in connection with laminating processes
    • B32B2038/0052—Other operations not otherwise provided for
    • B32B2038/008—Sewing, stitching

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)

Abstract

본 발명에 따른 열가소성 비굴곡 강화 직물 프리폼 및 프리프레그 제조장치는,
일방향 섬유 시트들을 일축 또는 다축 방향으로 공급하고, 열가소성 수지 필름을 공급하는 공급유닛;
상기 열가소성 수지 필름에 슬릿 또는 구멍을 형성하는 컷팅유닛;
상기 일방향 섬유 시트들과, 상기 슬릿 또는 구멍이 형성된 열가소성 수지 필름을 적층하며, 상기 슬릿 또는 상기 구멍으로 바늘을 통과시켜, 상기 적층된 일방향 섬유 시트들과 상기 슬릿 또는 구멍이 형성된 열가소성 수지 필름들을 수직방향으로 스티칭 섬유로 묶는 스티칭유닛;
상기 스티칭 섬유로 묶여진 일방향 섬유 시트들과 상기 슬릿 또는 구멍이 형성된 열가소성 수지 필름들을 가압 및 가열하여, 상기 슬릿 또는 구멍이 형성된 열가소성 수지 필름을 녹여, 상기 일방향 섬유 시트들로 열가소성 수지를 함침시키는 가압/가열유닛; 및
상기 열가소성 수지가 함침된 일방향 섬유 시트들을 냉각시키는 냉각유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

열가소성 비굴곡 강화 직물 프리폼 및 프리프레그 제조장치와, 그 제조방법{APPARATUS AND METHOD FOR MANUFACTURING THERMOPLASTIC NON CRIMP FABRIC PREFORM AND PREPREG}
본 발명은 열가소성 비굴곡 강화 직물 프리폼 및 프리프레그 제조장치와, 그 제조방법에 관한 것이다.
연속섬유강화복합재는 주로 일방향 섬유 또는 직물에 수지를 예비 함침시킨 프리프레그(PREPREG)로 만들어진다.
종래에는 프리프레그에 예비 함침된 수지로 열경화성 수지가 대부분 사용되어 왔으며, 최근에는 재사용 또는 재성형이 가능한 열가소성 수지도 사용되고 있다. 이하, 열가소성 수지가 함침된 프리프레그를 “열가소성 프리프레그”라 칭한다.
이하, 종래 열가소성 프리프레그를 만드는 방법을 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 섬유직물(FB)을 적층하고, 섬유직물(FB)의 최 외곽에 열가소성 수지 필름(TF)을 적층한다. 섬유직물(FB)과 열가소성 수지 필름(TF)을 가압 및 가열하여 열가소성 수지 필름(TF)을 녹인다. 열가소성 수지(R)가 섬유직물(FB)에 함침된다. 열가소성 프리프레그가 만들어진다.
그러나, 열가소성 수지는 열경화성 수지에 비해 점도가 매우 높아, 섬유직물(FB)에 쉽게 함침되지 않는다. 따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, 섬유직물(FB)에 열가소성 수지(R)가 골고루 함침되지 않는다.(흰색 부분) 이로 인해, 프리프레그의 기계적 물성이 균일해지지 않고, 층간 분리도 쉽게 일어난다.
또한, 기존 열가소성 프리프레그는, 섬유직물(FB)로 만들어지므로, 직조에 의한 섬유 굴곡으로 인해, 균일한 수지 함침이 어렵고 기계적 물성이 떨어진다.
국제공개특허(WO 2014007505 A1)
본 발명의 목적은, 종래 열가소성 프리프레그가 가진 문제점을 해결한, 열가소성 비굴곡 강화 직물 프리폼 및 프레프레그 제조장치와, 그 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 열가소성 비굴곡 강화 직물 프리폼 및 프리프레그 제조장치는,
일방향 섬유 시트들을 일축 또는 다축 방향으로 공급하고, 열가소성 수지 필름을 공급하는 공급유닛;
상기 열가소성 수지 필름에 슬릿 또는 구멍을 형성하는 컷팅유닛;
상기 일방향 섬유 시트들과, 상기 슬릿 또는 구멍이 형성된 열가소성 수지 필름을 적층하며, 상기 슬릿 또는 상기 구멍으로 바늘을 통과시켜, 상기 적층된 일방향 섬유 시트들과 상기 슬릿 또는 구멍이 형성된 열가소성 수지 필름들을 수직방향으로 스티칭 섬유로 묶는 스티칭유닛;
상기 스티칭 섬유로 묶여진 일방향 섬유 시트들과 상기 슬릿 또는 구멍이 형성된 열가소성 수지 필름들을 가압 및 가열하여, 상기 슬릿 또는 구멍이 형성된 열가소성 수지 필름을 녹여, 상기 일방향 섬유 시트들로 열가소성 수지를 함침시키는 가압/가열유닛; 및
상기 열가소성 수지가 함침된 일방향 섬유 시트들을 냉각시키는 냉각유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적은,
열가소성 수지 필름에 슬릿 또는 구멍을 형성하는 제1단계;
일방향 섬유 시트들을 일축 또는 다축 방향으로 공급하고, 상기 일방향 섬유 시트들 층간에 상기 슬릿 또는 구멍이 형성된 열가소성 수지 필름을 공급하고, 상기 일방향 섬유 시트들의 최 외곽에 상기 슬릿 또는 구멍이 형성된 열가소성 수지 필름을 공급하는 제2단계;
상기 공급된 일방향 섬유 시트들과 상기 슬릿 또는 구멍이 형성된 열가소성 수지 필름들을 적층하고, 상기 슬릿 또는 상기 구멍으로 바늘을 통과시켜, 상기 적층된 일방향 섬유 시트들과 상기 슬릿 또는 구멍이 형성된 열가소성 수지 필름들을 수직방향으로 스티칭 섬유로 묶는 제3단계;
상기 스티칭 섬유로 묶여진 일방향 섬유 시트들과 상기 슬릿 또는 구멍이 형성된 열가소성 수지 필름들을 가압 및 가열하여, 상기 슬릿 또는 구멍이 형성된 열가소성 수지 필름을 녹여, 상기 일방향 섬유 시트들로 열가소성 수지를 함침시키는 제4단계; 및
상기 열가소성 수지가 함침된 일방향 섬유 시트들을 냉각시키는 제5단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 비굴곡 강화 직물 프리폼 및 프리프레그 제조방법에 의해 달성된다.
본 발명은 일방향 섬유 시트들 층간에 열가소성 수지 필름을 삽입하고, 스티칭(stitching)하고, 열가소성 수지 필름을 녹여, 일방향 섬유 시트에 함침시켜, 열가소성 비굴곡 강화 직물 프리프레그를 만든다. 따라서, 종래처럼 섬유직물의 최 외곽에만 열가소성 수지 필름을 적층한 후 함침할 때 보다, 함침거리가 짧아진다. 함침거리가 짧아지면, 점도가 높은 열가소성 수지도 일방향 섬유 시트에 골고루 함침될 수 있다. 이로 인해, 열가소성 비굴곡 강화 직물 프리프레그의 기계적 물성이 균일해지며 층간 분리가 일어나지 않는다.
본 발명은 다축의 일방향 섬유 시트와 열가소성 수지 필름을 수직방향으로 스티칭 섬유로 묶어 열가소성 비굴곡 강화 직물 프리폼을 만든다. 스티칭 섬유를 통해서 수직방향으로 열가소성 수지가 함침될 수 있는 통로가 형성되어, 일방향 섬유 시트에 수지가 원활하게 함침된다. 또한, 다축의 일방향 섬유 시트가 스티칭 섬유로 수직방향으로 결속되므로, 열가소성 비굴곡 강화 직물 프리폼 및 프리프레그 제조시 층간 분리가 일어나지 않는다.
본 발명은 스티칭 섬유로 묶인 다축의 일방향 섬유 시트를 사용하므로, 섬유직물을 사용하지 않아도 된다. 스티칭 섬유로 묶인 다축의 일방향 섬유 시트는 굴곡된 부분이 없어 직진성이 좋다. 직진성이 좋으면, 열가소성 비굴곡 강화 직물 프리폼의 기계적 물성이 좋아지고 큰 하중에도 견딜 수 있다. 또한, 복잡한 형상도 적층해서 쉽게 만들 수 있다. 또한, 섬유 굴곡이 없어, 수지가 균일하게 함침된다.
본 발명은 열가소성 수지 필름에 바늘이 통과하는 슬릿 또는 구멍을 형성한다. 따라서, 바늘이 열가소성 수지 필름을 뚫고 들어가는 저항이 없어져, 스티칭이 원활하게 이루어진다. 이렇게 열가소성 수지 필름에 형성된 슬릿 또는 구멍으로 인해 열가소성 수지 필름의 두께에 대한 제한이 해소된다.
본 발명은 일방향 섬유 시트를 일축 또는 다축으로 배열하여, 열가소성 비굴곡 강화 직물 프리폼 및 프리프레그의 기계적 물성을 자유롭게 조절할 수 있다.
본 발명은 서로 다른 종류의 섬유로 만든 일방향 섬유 시트를 혼합 적층하여, 열가소성 비굴곡 강화 직물 프리폼 및 프리프레그의 기계적 물성을 자유롭게 조절할 수 있다.
도 1은 종래 열가소성 프리프레그를 만들기 위해, 섬유직물을 적층하고, 섬유직물의 최 외곽에 열가소성 수지 필름을 적층한 상태를 나타낸 도면이다.
도 2는 적층된 섬유직물과 열가소성 수지 필름을 가압 및 가열하여, 섬유직물에 열가소성 수지를 함침시킨 상태를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열가소성 비굴곡 강화 직물 프리폼 및 프리프레그 제조장치를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 컷팅유닛을 발췌하여 나타낸 도면이다.
도 5는 도 3에 도시된 컷팅유닛에 의해 바늘이 통과할 수 있는 슬릿이 형성된 열가소성 수지 필름을 나타낸 도면이다.
도 6은 컷팅유닛의 변형예를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 6에 도시된 컷팅유닛에 의해 바늘이 통과할 수 있는 구멍이 형성된 열가소성 수지 필름을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 열가소성 비굴곡 강화 직물 프리폼 및 프리프레그 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 9는 0°, 90°로 배치된 일방향 섬유 시트들 층간에 열가소성 수지 필름을 삽입하고, 일방향 섬유 시트들의 최 외곽에 열가소성 수지 필름을 적층한 후, 일방향 섬유 시트들과 열가소성 수지 필름들을 스티칭하여, 열가소성 비굴곡 강화 직물 프리폼을 만든 상태를 나타낸 도면이다.
도 10은 도 9에 도시된 열가소성 비굴곡 강화 직물 프리폼에, 열가소성 수지가 함침되기 전 상태를 나타낸 도면이다.
도 11은 도 10에 도시된 열가소성 비굴곡 강화 직물 프리폼에, 열가소성 수지가 함침되어, 열가소성 비굴곡 강화 직물 프리프레그가 만들어진 상태를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 열가소성 비굴곡 강화 직물 프리폼 및 프리프레그 제조장치를 설명한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 열가소성 비굴곡 강화 직물 프리폼 및 프리프레그 제조장치(1)는, 공급유닛(10), 컷팅유닛(20), 스티칭유닛(40), 가압/가열유닛(50), 냉각유닛(60)으로 구성된다.
열가소성 비굴곡 강화 직물 프리폼 및 프리프레그 제조장치(1)는, 공급유닛(10), 컷팅유닛(20), 스티칭유닛(40)을 사용하여 열가소성 비굴곡 강화 직물 프리폼을 만들어 내고, 가압/가열유닛(50), 냉각유닛(60)을 더 사용하여 열가소성 비굴곡 강화 직물 프리폼으로부터 열가소성 비굴곡 강화 직물 프리프레그를 만들어낸다.
따라서, 열가소성 비굴곡 강화 직물 프리폼 및 프리프레그 제조장치(1)에서, 가압/가열유닛(50), 냉각유닛(60)을 빼 버리면, 열가소성 비굴곡 강화 직물 프리폼 및 프리프레그 제조장치(1)는, 열가소성 비굴곡 강화 직물 프리폼 제조장치가 된다.
공급유닛(10)은 제1공급유닛(11), 제2공급유닛(12)으로 구성된다. 제1공급유닛(11)은 일방향 섬유 시트(UD)들을 일축 방향 또는 다축 방향으로 공급한다.
제1공급유닛(11)은 일방향 섬유 시트(UD)가 감기는 롤러(11a)와 롤러(11a)를 구동시키는 모터(11b)로 구성된다.
제2공급유닛(12)은 열가소성 수지 필름(TF)을 공급한다. 제2공급유닛(12)은 열가소성 수지 필름(TF)이 감기는 롤러(12a)와 롤러(12a)를 구동시키는 모터(12b)로 구성된다.
컷팅유닛(20)은 열가소성 수지 필름(TF)에 바늘(41)이 통과하는 슬릿(S) 또는 구멍(H)을 형성한다. 컷팅유닛(20)은 제2공급유닛(12)과 스티칭유닛(40) 사이에 위치된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 컷팅유닛(20)은 케이스(21), 롤러(22), 칼날(23), 지지대(24)로 구성된다. 롤러(22)는 케이스(21)의 내부 상측에 회전가능하게 설치된다. 롤러(22)는 모터(미도시)로 회전된다. 칼날(23)은 롤러(22)의 외주면을 따라 일정간격으로 형성된다. 칼날(23)의 간격은 스티칭 간격과 같다.
지지대(24)는 케이스(21)의 내부 하측에 설치된다. 지지대(24)에는 칼날(23)의 끝이 삽입되는 홈(24a)이 일정간격으로 형성된다. 열가소성 수지 필름(TF)이 케이스(21)의 내부를 통과할 때 롤러(22)는 회전한다. 칼날(23)이 열가소성 수지 필름(TF)을 컷팅한다. 한편, 칼날(23)을 롤러(22)의 외주면에 형성하는 대신, 케이스(21)의 내부 상측에 칼날(23)을 설치하여, 열가소성 수지 필름(TF)이 칼날(23)을 지나갈 때, 열가소성 수지 필름(TF)이 자연스럽게 컷팅되게 만들 수도 있을 것이다.
칼날(23)이 열가소성 수지 필름(TF)을 지나가면, 도 5에 도시된 바와 같이, 열가소성 수지 필름(TF)에 일정간격으로 슬릿(S)이 형성된다.
한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 컷팅유닛(30)을 케이스(31), 헤드(32), 펀치(33), 지지대(34)로 구성할 수도 있다. 헤드(32)는 케이스(21)의 내부 상측에 상하로 이동가능하게 설치된다. 헤드(32)는 공압실린더(미도시)로 상하로 이동된다. 펀치(33)는 헤드(32)의 하면에 일정간격으로 형성된다. 펀치(33)의 간격은 스티칭의 간격과 같다.
지지대(34)는 케이스(21)의 내부 하측에 설치된다. 지지대(34)에는 펀치(33)의 끝이 삽입되는 홈(34a)이 일정간격으로 형성된다. 열가소성 수지 필름(TF)이 케이스(31)의 내부를 통과할 때 헤드(32)는 하강과 상승을 반복한다. 펀치(33)가 열가소성 수지 필름(TF)에 구멍(H)을 뚫는다. 도 7에 도시된 바와 같이, 열가소성 수지 필름(TF)에 구멍(H)이 일방향으로 일정간격으로 형성된다. 구멍(H)의 간격은 스티칭의 간격과 같다.
스티칭유닛(40)은 공급유닛(10)으로부터 공급된 일방향 섬유 시트(UD)들과, 컷팅유닛(20)으로부터 공급된 슬릿(S) 또는 구멍(H)이 형성된 열가소성 수지 필름(TF)들을 적층한다.
스티칭유닛(40)은 바늘(41)을 슬릿(S) 또는 구멍(H)으로 통과시켜, 적층된 일방향 섬유 시트(UD)들과 열가소성 수지 필름(TF)들을 수직방향으로 스티칭 섬유(F)로 묶는다.
바늘(41)이 슬릿(S) 또는 구멍(H)을 통과하므로, 바늘(41)이 열가소성 수지 필름(TF)을 뚫고 들어가는 저항 없이, 스티칭이 원활하게 이루어진다.
스티칭을 일방향이 아닌 지그재그로 진행하려면, 구멍(H)을 일렬이 아닌 지그재그로 뚫으면 된다.
가압/가열유닛(50)은 스티칭 섬유(F)로 묶여진 일방향 섬유 시트(UD)들과 슬릿(S) 또는 구멍(H)이 형성된 열가소성 수지 필름(TF)들을 가압 및 가열하여, 열가소성 수지 필름(TF)을 녹인다. 열가소성 수지(R)가 일방향 섬유 시트(UD)들로 함침된다.
냉각유닛(60)은 열가소성 수지(R)가 함침된 일방향 섬유 시트(UD)들을 냉각시킨다.
미 설명 부호 B는, 스티칭유닛(40)에서 스티칭된 일방향 섬유 시트(UD)들과 열가소성 수지 필름(TF)들을 가압/가열유닛(50)으로 이송하고, 가압/가열유닛(50)에서 가열되어 열가소성 수지(R)가 함침된 일방향 섬유 시트(UD)들을 냉각유닛(60)으로 이송하는 컨베이어벨트를 나타낸다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 열가소성 비굴곡 강화 직물 프리폼 및 프리프레그 제조방법을 설명한다. 도 3 내지 도 7은 기본적으로 참조한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 열가소성 비굴곡 강화 직물 프리폼 및 프리프레그 제조방법은,
열가소성 수지 필름에 슬릿 또는 구멍을 형성하는 제1단계(S11);
일방향 섬유 시트들을 일축 또는 다축 방향으로 공급하고, 상기 일방향 섬유 시트들 층간에 상기 슬릿 또는 구멍이 형성된 열가소성 수지 필름을 공급하고, 상기 일방향 섬유 시트들의 최 외곽에 상기 슬릿 또는 구멍이 형성된 열가소성 수지 필름을 공급하는 제2단계(S12);
상기 공급된 일방향 섬유 시트들과 상기 슬릿 또는 구멍이 형성된 열가소성 수지 필름들을 적층하고, 상기 슬릿 또는 상기 구멍으로 바늘을 통과시켜, 상기 적층된 일방향 섬유 시트들과 상기 슬릿 또는 구멍이 형성된 열가소성 수지 필름들을 수직방향으로 스티칭 섬유로 묶는 제3단계(S13);
상기 스티칭 섬유로 묶여진 일방향 섬유 시트들과 상기 슬릿 또는 구멍이 형성된 열가소성 수지 필름들을 가압 및 가열하여, 상기 슬릿 또는 구멍이 형성된 열가소성 수지 필름을 녹여, 상기 일방향 섬유 시트들로 열가소성 수지를 함침시키는 제4단계(S14);
상기 열가소성 수지가 함침된 일방향 섬유 시트들을 냉각시키는 제5단계(S15);로 구성된다.
상술한 열가소성 비굴곡 강화 직물 프리폼 및 프리프레그 제조방법은, 제1단계(S11) 내지 제3단계(S13)를 수행하여, 열가소성 비굴곡 강화 직물 프리폼을 만들어 내고, 제4단계(S14) 및 제5단계(S15)를 더 수행하여, 열가소성 비굴곡 강화 직물 프리폼으로부터 열가소성 비굴곡 강화 직물 프리프레그를 만들어낸다.
따라서, 열가소성 비굴곡 강화 직물 프리폼 및 프리프레그 제조방법에서, 제4단계(S14) 및 제5단계(S15)를 빼 버리면, 열가소성 비굴곡 강화 직물 프리폼 및 프리프레그 제조방법은, 열가소성 비굴곡 강화 직물 프리폼 제조방법이 된다.
제1단계(S11)를 설명한다.
컷팅유닛(20)은 제2공급유닛(12)으로부터 공급된 열가소성 수지 필름(TF)에 바늘(41)이 통과하는 슬릿(S)을 형성한다. 변형예에 따른 컷팅유닛(30)은 열가소성 수지 필름(TF)에 스티칭유닛(40)의 바늘(41)이 통과하는 구멍(H)을 형성한다. 컷팅유닛(20)은 스티칭유닛(40)에 슬릿(S) 또는 구멍(H)이 형성된 열가소성 수지 필름(TF)를 공급한다.
제2단계(S12)를 설명한다.
제1공급유닛(11)은 일방향 섬유 시트(UD)들을 일축 방향 또는 다축 방향(0°, ±30°, ±45°, ±60°, ±90°)으로 스티칭유닛(40)에 공급한다. 본 실시예에서는, 제1공급유닛(11)이 일방향 섬유 시트(UD)를 0°, 90° 적층각으로 2개 층 공급하는 것을 예로 들었다. 물론, 적층각과 층수는 다양할 수 있다.
일방향 섬유 시트(UD)는 유리섬유, 탄소섬유, 아라미드섬유, 현무암섬유가 일 방향으로 펼쳐져 만들어진다. 일방향 섬유 시트(UD)의 섬유의 두께는 100~250㎛ 이다.
일방향 섬유 시트(UD)의 한 장(1층)의 “단위면적당 섬유 중량”은 80~300g/㎡ 이다. 일방향 섬유 시트(UD)의 폭은 400~1250mm 이다.
제1공급유닛(11)은 같은 종류의 섬유로 만든 일방향 섬유 시트(UD)를 공급하거나, 서로 다른 종류의 섬유로 만든 일방향 섬유 시트(UD)를 혼합해서 공급할 수 있다.
이렇게 일방향 섬유 시트(UD)의 적층각과 종류를 조절하여, 열가소성 프리프레그의 기계적 물성을 자유롭게 변경할 수 있다. 아래 표 1은 이러한 예를 정리한 것이다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예4
섬유종류 적층각 섬유종류 적층각 섬유종류 적층각 섬유종류 적층각
1층 탄소 0 유리 +45 현무암 +45 유리 +90
2층 유리 +45 아리미드 0 탄소 0 현무암 +45
3층 유리 -45 아리미드 +90 현무암 -45 현무암 -45
4층 탄소 +90 유리 -45 탄소 +90 유리 0
제2공급유닛(12)은 컷팅유닛(20,30)에 열가소성 수지 필름(TF)을 공급한다. 열가소성 수지 필름(TF)은 150㎛ 이하의 두께가 균일한 열가소성 수지로 만들어진다. 따라서, 열가소성 수지 필름(TF)이 녹아서 일방향 섬유 시트(UD)로 쉽게 함침될 수 있다. 열가소성 수지 필름(TF)의 폭은 400~1250mm 이다.
제3단계(S13)를 설명한다.
스티칭유닛(40)은 공급유닛(10)으로부터 공급된 일방향 섬유 시트(UD)들과, 컷팅유닛(20,30)으로부터 공급된 슬릿(S) 또는 구멍(H)이 형성된 열가소성 수지 필름(TF)들을 적층한다.
스티칭유닛(40)은 슬릿(S) 또는 구멍(H)으로 바늘(41)을 통과시켜, 적층된 일방향 섬유 시트(UD)들과 슬릿(S) 또는 구멍(H)이 형성된 열가소성 수지 필름(TF)들을 수직방향으로 스티칭 섬유(F)로 묶는다.
제1단계(S11) 내지 제3단계(S13)까지 수행되면, 열가소성 비굴곡 강화 직물 프리폼이 만들어진다.
열가소성 비굴곡 강화 직물 프리폼은, 풍력블레이드, 선박구조물, 항공구조물, 자동차구조물, 방탄헬멧 등을 만드는 데 사용될 수 있다.
제4단계(S14)를 설명한다.
가열유닛(50)은 스티칭 섬유(F)로 묶인 일방향 섬유 시트(UD)들과 슬릿(S) 또는 구멍(H)이 형성된 열가소성 수지 필름(TF)들을 가압 및 가열한다. 슬릿(S) 또는 구멍(H)이 형성된 열가소성 수지 필름(TF)들이 녹는다. 도 10에 도시된 바와 같이 일방향 섬유 시트(UD)들로 열가소성 수지(R)가 함침된다. 함침거리(L2)는 도 1에 도시된 함침거리(L1)의 절반이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 일방향 섬유 시트(UD)에 도 2에 도시된 탄소직물(FB) 보다 열가소성 수지(R)가 골고루 함침된다. (검은색 부분)
그 이유는 발명의 효과 부분에서 설명하였으므로 생략한다.
제5단계(S15)를 설명한다.
열가소성 수지(R)가 함침된 일방향 섬유 시트(UD)를 냉각시킨다.
제1단계(S11) 내지 제5단계(S15)까지 모두 수행되면, 열가소성 비굴곡 강화 직물 프리폼으로부터 열가소성 비굴곡 강화 직물 프리프레그가 만들어진다.
열가소성 비굴곡 강화 직물 프리프레그는 풍력블레이드, 선박구조물, 항공구조물, 자동차구조물, 방탄헬멧 등을 만드는 데 사용될 수 있다. 또한, 풍력블레이드, 선박구조물, 항공구조물, 자동차구조물, 방탄헬맷등을 녹여서 얻은 열가소성 비굴곡 강화 직물 프리프레그를, 다른 구조물을 만드는 데 재활용할 수 있다.
1: 열가소성 비굴곡 강화 직물 프리폼 및 프리프레그 제조장치
10: 공급유닛 20,30: 컷팅유닛
40: 스티칭유닛 41; 바늘
50: 가열유닛 60: 냉각유닛
FB: 섬유직물 R: 열가소성 수지
UD: 일방향 섬유 시트 TF: 열가소성 수지 필름 F: 스티칭 섬유

Claims (6)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 열가소성 수지 필름에 슬릿을 형성하는 제1단계;
    일방향 섬유 시트들을 일축 또는 다축 방향으로 공급하고, 상기 일방향 섬유 시트들 층간에 상기 슬릿이 형성된 열가소성 수지 필름을 공급하고, 상기 일방향 섬유 시트들의 최 외곽에 상기 슬릿이 형성된 열가소성 수지 필름을 공급하는 제2단계; 및
    상기 공급된 일방향 섬유 시트들과 상기 슬릿이 형성된 열가소성 수지 필름들을 적층하고, 상기 슬릿으로 바늘을 통과시켜, 상기 적층된 일방향 섬유 시트들과 상기 슬릿이 형성된 열가소성 수지 필름들을 수직방향으로 스티칭 섬유로 묶는 제3단계;를 포함하며,
    상기 일방향 섬유 시트들은 층마다 다른 종류의 섬유로 만들어진 것을 특징으로 하는 열가소성 비굴곡 강화 직물 프리폼 제조방법.
  6. 열가소성 수지 필름에 슬릿을 형성하는 제1단계;
    일방향 섬유 시트들을 일축 또는 다축 방향으로 공급하고, 상기 일방향 섬유 시트들 층간에 상기 슬릿이 형성된 열가소성 수지 필름을 공급하고, 상기 일방향 섬유 시트들의 최 외곽에 상기 슬릿이 형성된 열가소성 수지 필름을 공급하는 제2단계;
    상기 공급된 일방향 섬유 시트들과 상기 슬릿이 형성된 열가소성 수지 필름들을 적층하고, 상기 슬릿으로 바늘을 통과시켜, 상기 적층된 일방향 섬유 시트들과 상기 슬릿이 형성된 열가소성 수지 필름들을 수직방향으로 스티칭 섬유로 묶는 제3단계;
    상기 스티칭 섬유로 묶여진 일방향 섬유 시트들과 상기 슬릿이 형성된 열가소성 수지 필름들을 가압 및 가열하여, 상기 슬릿이 형성된 열가소성 수지 필름을 녹여, 상기 일방향 섬유 시트들로 열가소성 수지를 함침시키는 제4단계; 및
    상기 열가소성 수지가 함침된 일방향 섬유 시트들을 냉각시키는 제5단계;를 포함하며,
    상기 일방향 섬유 시트들은 층마다 다른 종류의 섬유로 만들어진 것을 특징으로 하는 열가소성 비굴곡 강화 직물 프리폼 및 프리프레그 제조방법.
KR1020160025477A 2016-03-03 2016-03-03 열가소성 비굴곡 강화 직물 프리폼 및 프리프레그 제조장치와, 그 제조방법 KR101809026B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160025477A KR101809026B1 (ko) 2016-03-03 2016-03-03 열가소성 비굴곡 강화 직물 프리폼 및 프리프레그 제조장치와, 그 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160025477A KR101809026B1 (ko) 2016-03-03 2016-03-03 열가소성 비굴곡 강화 직물 프리폼 및 프리프레그 제조장치와, 그 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170104017A KR20170104017A (ko) 2017-09-14
KR101809026B1 true KR101809026B1 (ko) 2017-12-15

Family

ID=59926726

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160025477A KR101809026B1 (ko) 2016-03-03 2016-03-03 열가소성 비굴곡 강화 직물 프리폼 및 프리프레그 제조장치와, 그 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101809026B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109968699B (zh) * 2019-04-11 2024-05-28 大庆市九天新型保温建筑材料有限公司 斜面缝扎机及其制作的缝扎网织增强纤维保温板

Also Published As

Publication number Publication date
KR20170104017A (ko) 2017-09-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8158245B2 (en) Thermoplastic composites and methods of making and using same
EP2875937B1 (en) A unidirectional reinforcement, a method of producing a unidirectional reinforcement and the use thereof
EP0865525B1 (en) Improved warp/knit reinforced structural fabric
EP1342544B1 (en) Moulding material
EP2058101B1 (en) Manufacturing method for low-bulk toughened fabrics for low-pressure molding processes
EP1338406B1 (en) Moulding materials and method of forming such materials
EP2554348B1 (en) Method for laminating fiber-reinforced thermoplastic resin prepreg
EP3862170B1 (en) Automatic layering method and device for thin tape
KR20010092456A (ko) 복합재료 가공품 제조를 위한 필라멘트 와인딩 방법과 장치
US11926719B2 (en) Materials comprising shape memory alloy wires and methods of making these materials
EP1506083A1 (en) Tufted composite laminate
JP5336225B2 (ja) 多軸ステッチ基材とそれを用いたプリフォーム
JP2007182065A (ja) 多軸成形材料、プリフォーム、ｆｒｐおよびその製造方法
KR101809026B1 (ko) 열가소성 비굴곡 강화 직물 프리폼 및 프리프레그 제조장치와, 그 제조방법
JP2007152672A (ja) ３次元繊維強化樹脂複合材及び３次元織物
JP7344472B2 (ja) 強化繊維テープ材料およびその製造方法、強化繊維テープ材料を用いた強化繊維積層体および繊維強化樹脂成形体
KR101943324B1 (ko) 일방향 시트가 혼합 적층된 열가소성 비굴곡 강화 직물 프리폼 및 프리프레그 제조방법
KR20170140587A (ko) 보강 섬유가 스티칭된 다층 복합재 및 그 제조방법
KR101933914B1 (ko) 스틱형 성형부를 갖는 복합섬유 성형시트 후가공 장치
TW201643209A (zh) ０度單向長纖預浸材料、其製造方法及藉以製造多軸預浸材料組成物的方法
JP2004034592A (ja) 繊維強化複合材の製造方法及び繊維構造体
CN210026564U (zh) 复合材料层合结构
KR101159932B1 (ko) 열가소성 프리프레그의 제조방법 및 그에 의하여 제조된 열가소성 프리프레그
JP2023065937A (ja) 中空引抜成形体の製造方法および中空引抜成形体
JP2020157625A (ja) 繊維強化複合材の成形方法及び繊維プリフォームの成形方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant