KR101821695B1 - 인퓨전을 이용한 에프알피 선박 성형체 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인퓨전을 이용한 에프알피 선박 성형체 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 탄소 섬유를 이용한 에프알피 선박 성형체 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 선박 제조 방법은 선박 형상의 형틀에 이형제를 도포하는 단계; 이형제에 탄소 섬유를 부착하는 단계; 상기 탄소 섬유의 외면에 진공용 비닐백을 커버하고, 함침용 에폭시수지 도입라인과 진공라인을 연결하는 단계; 진공을 걸어서 함침용 에폭시 수지를 탄소 섬유에 함침시키는 단계, 여기서 상기 에폭시 수지는 탄소나노섬유를 포함하고; 에폭시 수지를 경화시키는 단계; 및 경화된 FRP를 탈형시키는 단계를 포함하며, 상기 에폭시는 100 중량부에 대해서 0.01~0.02 중량부의 탄소 나노섬유를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

인퓨전을 이용한 에프알피 선박 성형체 및 그 제조 방법{FRP BOAT AND A MANUFACTURING INFUSION METEHOD THEREOF}

본 발명은 인퓨전을 이용한 에프알피 선박 성형체 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 탄소 섬유를 이용한 에프알피 선박 성형체 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

FRP는 섬유로 강화한 플라스틱으로서, 섬유는 유리섬유, 카본섬유, 아라미드 섬유 등이 사용된다. 다른 소재에 비교하여 경량, 내식성, 성형성이 우수하다.

이러한 FRP섬유에 수지를 함침해서 보트와 같은 소형 선박을 제조하는 방안이 사용되고 있다. 선박 모양을 가지는 하단 몰드에 FRP를 덮어놓고서, 롤러나 스프레이를 이용해서 에폭시 수지를 함침하고 기포를 빼서, 경화시키는 방식이다. 이러한 방식은 작업자에 따른 제품의 차이가 많이 나고 외부 환경에 따른 제품의 품질 차이가 심하다는 문제가 있다.

이러한 단점을 해소하기 위해서, 진공 인퓨전을 이용한 FRP 선박 제조 공법들이 사용되고 있다. 진공 인퓨전을 이용한 FRP 선박 제조공법은 도 1 및 도 2에서 도시된 바와 같은 장치를 이용해서 성형된다. 인퓨전 제조 방식은 수작업 방식에 비해서 함침 수지의 양이 적고, 균일한 두께의 성형품을 얻을 수 있지만, 보다 가볍고 강한 FRP 선박 및 그 제조 공법에 대한 요구가 계속되고 있다.

본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 보다 강성이 강화된 새로운 FRP 선박을제공하는 것이다.

본 발명에서 해결하고자 하는 또 다른 과제는 보다 강성이 강화된 새로운 FRP 선박의 제조 방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은

선박 형상의 형틀에 이형제를 도포하는 단계;

이형제에 탄소 섬유를 부착하는 단계;

상기 탄소 섬유의 외면에 진공용 비닐백을 커버하고, 함침용 에폭시 수지 도입라인과 진공라인을 연결하는 단계;

진공을 걸어서 함침용 에폭시 수지를 탄소 섬유에 함침시키는 단계, 여기서 상기 에폭시 수지는 탄소나노섬유를 포함하고;

에폭시 수지를 경화시키는 단계; 및

경화된 FRP를 탈형시키는 단계를 포함하다.

이론적으로 한정된 것은 아니지만, 탄소 나노섬유를 함유하는 에폭시 수지가 진공에 의해서 유동하면서, 탄소 나노섬유들이 탄소섬유포에 부착되어 분산됨으로서, 에폭시 수지와 탄소 섬유 사이의 계면 접착성 높여주게 되며, 이로 인해 보다 고강도의 탄소 섬유 FRP제품이 제조되는 것이다.

본 발명에 있어서, 상기 탄소나노섬유는 에폭시 수지와 함유하는 에폭시 수지 100 중량부에 대해서 0.01~0.02 중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 탄소 나노 섬유의 함량이 지나치게 적어질 경우, 에폭시 수지와 탄소 나노 섬유 사이에 충분한 계면이 형성되지 않을 수 있으며, 탄소 나노 섬유의 함량이 지나치게 많아질 경우에는 계면 특성의 향상 없이, 제품 가격이 상승할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 탄소 나노 섬유는 초음파를 이용해서 에폭시 수지에 분산되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 인퓨전 방식은 탄소 섬유와 에폭시 수지 사이의 결합력이 좋아 얇고 균일한 선박을 진공 인퓨전으로 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 보트의 생산을 위한 인퓨전 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 인퓨전 장치의 실물을 보여주는 사진이다.
도 3은 본 발명에 따른 에폭시가 탄소 섬유포에 결합되는 과정을 나타내는 도면이다. (a)는 탄소나노섬유를 포함하는 에폭시이며, (b)는 탄소섬유포이며, (c)는 탄소나노섬유를 포함하는 에폭시가 지나간 후, 탄소 섬유포를 설명한다.

이하, 실시예를 통해서 본 발명을 상세하게 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 내용을 한정하기 위한 것이 아님을 유념하여야 한다.

실시예 1

에폭시 제조

이관능성 에폭시 수지 100 중량부와 100~200 nm 직경을 가지며, 10~20 ㎛ 의 길이를 가지는 탄소나노섬유 0.015 중량부를 혼합하고, 초음파을 이용하여 분산시켜, 탄소 나노 섬유를 포함하는 에폭시 수지를 제조하고, 경화제인 디아미노디이페닐 메탄(DDM)을 1:1 당량비로 혼합하였다.

진공 성형

가장 자리를 따라서 150~250 mm 폭의 실링용 플렌지(2)가 형성된 선체용 몰드(1)에 이형제를 도포하고, 내부에 건조된 상태에서 탄소 섬유포(3)를 부착하였다. 탄소 섬유포(3)의 상부에 필 플라이(5)를 덮고, 길이 방향을 따라서 다수의 홀이 형성된 에폭시 유입막대(10)를 설치하고, 그 위에 진공백(6)을 덮었다.

에폭시 탱크(8)에 제조된 에폭시를 넣고, 에폭시 탱크(8)와 에폭시 유입 막대(10)를 에폭시 도입 라인(14)으로 연결하였으며, 에폭시 도입라인(14)에서 에폭시 탱크(8)와 연결되는 부위에는 에폭시 제어 밸브(9)를 설치하였다. 에폭시 도입 라인(14)는 진공백(6)을 관통해서 에폭시 유입막대(10)에 연결되었으며, 공기가 들어가지 않도록 관통되는 주변부는 실링되었다.

실링용 플렌지(2)에는 진공 제어 밸브(7)들을 형성하고, 진공 제어밸브(7)들은 진공 펌프(13)에 연결하엿다. 진공 펌프(13)의 전단에는 진공 제어기(12)를 설치하여 진공의 강도를 조절하였으며, 진공 제어기(12)의 전단에는 트랩(11)을 설치하여 진공에 의해서 수지가 진공 제어기(12)와 진공 펌프(13)로 유입되는 것을 방지하였다.

진공 펌프(13)를 가동하고, 진공 제어기(12)를 이용하여 진공 강도를 조절한 후, 진공 제어밸브(7)를 오픈하여 진공 백(6)과 몰드(1)사이의 공기를 배출한 후, 에폭시 제어밸브(9)를 열어서 에폭시 수지를 빨아들였다.

에폭시 탱크(8)에 담긴 탄소 섬유와 경화제를 포함하는 에폭시가 에폭시 도입라인(14)을 거쳐서 에폭시 유입막대(10)로 들어간 후, 에폭시 유입막대(10)의 길이 방향을 따라서 형성된 다수의 구멍을 통해서 빠져나간 후, 진공 백(7)과 몰드(1) 사이에 위치하는 탄소섬유포(3)를 적시면서 펴져서 탄소 섬유포(3)를 전체적으로 함침시킨다. 이때 에폭시에 분산된 탄소 나노 섬유는 도 3에서와 같이, 탄소 섬유포의 표면에 흡착되어 분산되며, 에폭시 수지는 유동하여 흘러가게 된다. 에폭시가 진공백(6) 하부의 탄소 섬유포(3)을 충분히 함침하게 되면, 진공 제어 밸브(7)을 잠그고, 진공 펌프(13)의 작동을 멈춘 후, 방치하여 에폭시 수지들이 경화되도록 한다.

경화가 종료되면, 진공 백(6)을 벗겨낸 후, 필플라이(5)를 박리한 후, 몰드 형태로 경화된 에폭시 보트를 탈형하게 된다.

1: 몰드물
2: 실링용 플렌지
3: 탄소 섬유포
5: 필플라이
6: 진공백
7: 진공 제어 밸브
8: 에폭시 탱크
9: 에폭시 제어 밸브
10: 에폭시 유입 막대

Claims (1)

1. 선박 형상의 형틀에 이형제를 도포하는 단계;
   이형제에 탄소 섬유포를 부착하는 단계;
   상기 탄소 섬유포의 외면에 진공용 비닐백을 커버하고, 함침용 에폭시 수지 도입라인과 진공라인을 연결하는 단계;
   진공을 걸어서 함침용 에폭시 수지를 탄소 섬유포에 함침시키는 단계,
   여기서 함침용 에폭시 수지는 에폭시 수지 100 중량부와 100~200 nm 직경을 가지며, 10~20 ㎛ 의 길이를 가지는 탄소 나노섬유 0.015 중량부를 혼합하고, 초음파을 이용하여 분산시켜, 탄소나노섬유를 포함하는 에폭시 섬유를 제조하고, 경화제인 디아미노디페닐 메탄을 1:1 당량비로 혼합하여 제조되며, 상기 탄소 나노섬유는 함침 과정에서 탄소 섬유포에 흡착되어 에폭시 수지와 탄소섬유포 사이의 계면 접착성을 향상시키며;
   에폭시 수지를 경화시키는 단계; 및
   경화된 FRP를 탈형시키는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 인퓨젼을 이용한 FRP선박 제조 방법.

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