KR101876650B1 - Fabric comprising basalt fiber composite, and method of fabricating of the fabric - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 직물 복합재, 및 그 제조 방법에 관련된 것으로, 보다 상세하게는, 현무암 섬유를 포함하는 직물 복합재 및 그 제조 방법에 관련된 것이다.The present invention relates to a woven composite material and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a woven composite material including a basalt fiber and a method of manufacturing the same.
탄소 섬유는 높은 인장 강도, 가벼운 무게, 낮은 열 팽창율 등의 특성으로 인해, 항공 우주산업, 자동차, 군사, 토목 건축 및 각종 스포츠 분야의 소재로 널리 사용되고 있는 첨단 소재이다. 하지만, 탄소 섬유는 이러한 우수한 특성에도 불구하고 가격이 비싸기 때문에, 다양한 산업에 활용하는데 한계가 있다. Due to its high tensile strength, light weight and low coefficient of thermal expansion, carbon fiber is a state-of-the-art material widely used in aerospace, automotive, military, civil engineering and various sports fields. However, carbon fibers are expensive in spite of their excellent properties, and thus they are limited in their utilization in various industries.
이에 반해, 현무암 섬유는 천연 현무암을 용융시켜 섬유를 방사하기 때문에, 친환경적이고 제조 공정이 매우 간단하여 여러 산업 분야에서 고성능 산업용 섬유로서 관심이 커지고 있다. 또한, 현무암 섬유의 기계적 특성은 탄소 섬유보다는 낮고, 유리 섬유보다는 우수하다는 것이 연구결과를 통해 발표된바 있다. On the other hand, since the basalt fiber melts natural basalt fibers and emits fibers, it is environmentally friendly, and the manufacturing process is very simple, so that interest is growing as a high performance industrial fiber in various industries. In addition, it has been reported that the mechanical properties of the basalt fiber are lower than that of carbon fiber and superior to that of glass fiber.
대한민국 실용신안 등록 공보 20-0290499(출원번호 20-2002-0020783, 출원인 쎄코텍)에 따르면, 황토 및 현무암 섬유를 포함하여, 원적외선 방출량을 증가시키고, 높은 기계적 강도를 갖는 건축용 황토 패널이 개시되어 있다. According to Korean Utility Model Registration Publication No. 20-0290499 (Application No. 20-2002-0020783, Applicant Sekotek), a constructional loess panel including a loess and a basalt fiber and increasing a far-infrared emission amount and having a high mechanical strength has been disclosed .
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 높은 강도의 직물 복합재, 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a fabric composite material having a high strength and a manufacturing method thereof.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 제조 공정이 간소화된 직물 복합재, 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다. Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a fabric composite material having a simplified manufacturing process, and a manufacturing method thereof.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 제조 비용이 감소된 직물 복합재, 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다. Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a fabric composite material with reduced manufacturing cost, and a manufacturing method thereof.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다.The technical problem to be solved by the present invention is not limited to the above.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 직물 복합재의 제조 방법을 제공한다. In order to solve the above-mentioned technical problems, the present invention provides a method for producing a woven composite material.
일 실시 예에 따르면, 상기 직물 복합재의 제조 방법은, 제1 방향으로 연장하고, 현무암 섬유 또는 탄소 섬유를 포함하는 소스 섬유(source fiber)들을 준비하는 단계, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로, 상기 소스 섬유들을 흔들어 상기 소스 섬유들을 스프레딩(spreading)하는 단계, 스프레딩된 상기 소스 섬유들에 계면 활성제를 제공하여, 상기 소스 섬유들 사이의 간격을 균일화시키는 단계, 상기 계면 활성제가 제공된 상기 소스 섬유들에 바인더를 제공하는 단계, 상기 바인더가 제공된 상기 소스 섬유들에 열 가소성 수지를 제공하여, 상기 소스 섬유에 상기 열 가소성 수지를 함침하되, 상기 바인더에 의해 상기 소스 섬유들과 상기 열 가소성 수지의 결합력이 향상되는 단계, 상기 열 가소성 수지가 함침된 상기 소스 섬유들이 슬릿(slit)을 통과하여, 상기 제1 방향으로 연장하는 상기 소스 섬유들이 상기 열 가소성 수지에 의해 둘러싸인, 소스 섬유 테이프를 제조하는 단계, 상기 슬릿을 통과한 상기 소스 섬유 테이프에 열을 제공하고, 롤러(roller)에 통과시키는 단계, 및 복수개의 상기 소스 섬유 테이프를 제조하고, 복수개의 상기 소스 섬유 테이프로 직조(織造)하여, 테이프 직물(tape fabric)을 제조하는 단계를 포함할 수 있다. According to one embodiment, a method of making a fabric composite comprises preparing source fibers extending in a first direction and comprising basalt fibers or carbon fibers, a second direction intersecting the first direction, , Shaking the source fibers to spread the source fibers, providing a surfactant to the spread source fibers to equalize the spacing between the source fibers, Providing a binder to the source fibers, providing a thermoplastic resin to the source fibers provided with the binder to impregnate the thermoplastic resin with the thermoplastic resin, Wherein the thermoplastic resin-impregnated source fibers pass through a slit, Wherein the source fibers extending in a first direction are surrounded by the thermoplastic resin; providing heat to the source fiber tape passed through the slit and passing it through a roller; And fabricating a plurality of said source fiber tapes and fabricating a plurality of said source fiber tapes to form a tape fabric.
일 실시 예에 따르면, 상기 직물 복합재의 제조 방법은, 복수개의 상기 테이프 직물을 제조하고, 복수개의 상기 테이프 직물을 적층하여, 테이프 직물 적층체(tape fabric stacked structure)를 제조하는 단계를 더 포함할 수 있다. According to one embodiment, the method of fabricating the fabric composite further comprises fabricating a plurality of the tape fabrics and laminating a plurality of the tape fabrics to fabricate a tape fabric stacked structure .
일 실시 예에 따르면, 상기 복수개의 상기 테이프 직물은, 상기 소스 섬유가 상기 현무암 섬유인 현무암 테이프 직물, 및 상기 소스 섬유가 상기 탄소 섬유인 탄소 테이프 직물을, 적어도 하나씩 포함할 수 있다. According to one embodiment, the plurality of tape fabrics may comprise at least one of a basalt tape fabric in which the source fibers are the basalt fibers, and a carbon tape fabric in which the source fibers are the carbon fibers.
일 실시 예에 따르면, 상기 테이프 직물 적층체를 제조하는 단계는, 복수개의 상기 테이프 직물을 적층하여 열압착하는 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the step of fabricating the tape fabric laminate may comprise laminating and thermocompression of a plurality of the tape fabrics.
일 실시 예에 따르면, 상기 테이프 직물 적층체를 제조하는 단계는, 복수개의 상기 테이프 직물 사이에, 수지 필름을 제공한 후, 적층된 복수개의 상기 테이프 직물을 열압착하는 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the step of fabricating the tape fabric laminate may comprise providing a resin film between the plurality of tape fabrics, followed by thermocompression bonding of the plurality of laminated tape fabrics.
일 실시 예에 따르면, 복수개의 상기 소스 섬유 테이프는, 상기 소스 섬유가 상기 현무암 섬유인 현무암 섬유 테이프, 및 상기 소스 섬유가 상기 탄소 섬유인 탄소 섬유 테이프를, 적어도 하나씩 포함할 수 있다. According to one embodiment, the plurality of the source fiber tapes may include at least one of the basalt fiber tapes in which the source fibers are the basalt fibers, and the carbon fiber tapes in which the source fibers are the carbon fibers.
일 실시 예에 따르면, 복수개의 상기 소스 섬유 테이프는, 서로 다른 종류의 상기 열 가소성 수지를 포함할 수 있다. According to one embodiment, the plurality of source fiber tapes may comprise different types of thermoplastic resins.
일 실시 예에 따르면, 상기 소스 섬유들을 스프레딩하고, 상기 소스 섬유들에 계면 활성제를 제공하는 단계는, 상기 소스 섬유들 1차 스프레딩하는 단계, 1차 스프레딩된 상기 소스 섬유들에 상기 계면 활성제를 제공 및 건조하는 단계, 및 상기 계면 활성제가 제공된 상기 소스 섬유들을 2차 스프레딩하는 단계를 포함할 수 있다. According to one embodiment, the step of spreading the source fibers and providing a surfactant to the source fibers comprises the steps of: primary spreading the source fibers; Providing and drying an active agent, and secondary spreading the source fibers provided with the surfactant.
일 실시 예에 따르면, 상기 소스 섬유들을 스프레딩하는 단계는, 제1 온도에서, 상기 소스 섬유들을 1차 스프레딩하는 단계, 및 상기 제1 온도보다 낮은 제2 온도에서, 상기 소스 섬유들을 2차 스프레딩하는 단계를 포함할 수 있다. According to one embodiment, the step of spreading the source fibers comprises the steps of: first spreading the source fibers at a first temperature, and, at a second temperature lower than the first temperature, Spreading < / RTI >
일 실시 예에 따르면, 상기 바인더는, 상기 현무암 섬유들과 결합되는 가수분해성 기능 그룹(hydrolyzable functional group), 및 상기 열 가소성 수지와 결합되는 유기 기능 그룹(organic functional group)을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the binder may include a hydrolyzable functional group bonded to the basalt fibers, and an organic functional group bonded to the thermoplastic resin.
일 실시 예에 따르면, 상기 계면 활성제는, 양이온 계면 활성제를 포함할 수 있다. According to one embodiment, the surfactant may comprise a cationic surfactant.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 직물 복합재를 제공한다. In order to solve the above technical problems, the present invention provides a woven composite material.
일 실시 예에 따르면, 상기 직물 복합재는, 제1 방향으로 연장하고 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 이격되어 배열된 소스 섬유들, 및 상기 소스 섬유들을 둘러싸는 열 가소성 수지를 포함하는 소스 섬유 테이프를 포함하고, 복수개의 상기 소스 섬유 테이프로 직조하여 제조된 테이프 직물을 포함하되, 복수개의 상기 소스 섬유 테이프에 포함된 상기 열 가소성 수지들의 종류는 서로 다른 것을 포함하고, 상기 소스 섬유는, 현무암 섬유 또는 탄소 섬유 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. According to one embodiment, the fabric composite includes a plurality of source fibers extending in a first direction and spaced apart in a second direction intersecting the first direction, and a source comprising a thermoplastic resin surrounding the source fibers, A tape fabric comprising a fiber tape and fabricated by weaving a plurality of said source fiber tapes, wherein the types of said thermoplastic resins contained in said plurality of said source fiber tapes are different, Basalt fiber or carbon fiber.
본 발명의 실시 예에 따른 직물 복합재의 제조 방법은, 스프레딩된 소스 섬유들에 계면 활성제를 제공하고, 상기 계면 활성제가 제공된 상기 소스 섬유들에 바인더를 제공하고, 상기 바인더가 제공된 상기 소스 섬유들에 열 가소성 수지가 함침되는 것을 포함할 수 있다. 상기 소스 섬유들에 상기 계면 활성제가 제공되어 상기 소스 섬유들이 실질적으로 균일하여 배열될 수 있고, 상기 바인더에 의해 상기 소스 섬유들과 상기 열 가소성 수지의 결합력이 향상될 수 있다. 이에 따라, 상기 소스 섬유 및 상기 열 가소성 수지를 포함하는 소스 섬유 테이프의 강도가 증가될 수 있다. A method of making a woven composite material according to an embodiment of the present invention includes the steps of providing a surfactant to spreaded source fibers, providing a binder to the source fibers provided with the surfactant, To which the thermoplastic resin is impregnated. The source fibers may be provided with the surfactant so that the source fibers may be arranged substantially uniformly and the binding force between the source fibers and the thermoplastic resin may be improved by the binder. Thus, the strength of the source fiber tape and the source fiber tape including the thermoplastic resin can be increased.
또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 열 가소성 수지가 함침된 상기 소스 섬유들이 슬릿을 통과하여 상기 소스 섬유 테이프가 제조되고, 상기 소스 섬유 테이프에 열을 제공하고 롤러에 통과될 수 있다. 이에 따라, 상기 소스 섬유 테이프 내의 상기 열 가소성 수지가 바로 경화되지 않아, 상기 소스 섬유 테이프가 상기 롤러를 통과하는 과정에서 상기 소스 섬유 테이프 내의 상기 열 가소성 수지의 적어도 일부가 외부로 배출될 수 있다. 이에 따라, 상기 소스 섬유 테이프 내의 상기 열 가소성 수지의 비율이 감소하여, 상기 소스 섬유 테이프의 강도가 증가될 수 있다. Further, according to an embodiment of the present invention, the source fibers impregnated with the thermoplastic resin may be passed through the slit to produce the source fiber tape, and heat may be supplied to the source fiber tape and passed through the roller. As a result, the thermoplastic resin in the source fiber tape is not cured immediately, and at least part of the thermoplastic resin in the source fiber tape can be discharged to the outside during the passage of the source fiber tape through the roller. Accordingly, the proportion of the thermoplastic resin in the source fiber tape can be reduced, so that the strength of the source fiber tape can be increased.
또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 복수개의 상기 소스 섬유 테이프를 제조하고, 복수개의 상기 소스 섬유 테이프를 직조하여 테이프 직물이 제조될 수 있다. 상술된 바와 같이, 높은 강도의 상기 소스 섬유 테이프를 이용하여 상기 테이프 직물이 제조되어, 상기 테이프 직물의 강도가 향상될 수 있다. 또한, 상기 테이프 직물의 제조에 사용되는 복수개의 상기 소스 섬유 테이프에 포함된 상기 열 가소성 수지의 종류는 상기 테이프 직물의 사용 목적, 기능에 따라서 다양하게 변형될 수 있고, 이에 따라, 상기 테이프 직물의 적용 분야에 따라 고강도를 갖는 직물 복합재가 제공될 수 있다. Further, according to an embodiment of the present invention, a tape fabric can be manufactured by manufacturing a plurality of said source fiber tapes and woven a plurality of said source fiber tapes. As described above, the tape fabric can be produced using the high strength of the source fiber tape, so that the strength of the tape fabric can be improved. The type of the thermoplastic resin included in the plurality of source fiber tapes used for manufacturing the tape fabric may be variously modified depending on the purpose and function of the tape fabric, Depending on the application, a fabric composite with high strength can be provided.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 직물 복합재의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 직물 복합재의 제조 방법에 따라 제조된 현무암 섬유 테이프 및 탄소 섬유 테이프를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 테이프 직물을 설명하기 위한 제1 실시 예이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 테이프 직물을 설명하기 위한 제2 실시 예이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 테이프 직물 적층체의 제1 내지 제3 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 테이프 직물 적층체의 제4 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 테이프 직물 적층체의 제5 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 테이프 직물 적층체의 제6 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 polypropylene 함침 탄소 섬유 테이프(좌), 및 polypropylene 함침 현무암 섬유 테이프(우)를 촬영한 사진이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 polyurethane 함침 탄소 섬유 테이프(좌), 및 polyurethane 함침 현무암 섬유 테이프(우)를 촬영한 사진이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 polyamide 6 함침 탄소 섬유 테이프(좌), 및 polyamide 6 함침 현무암 섬유 테이프(우)를 촬영한 사진이다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따라 polypropylene 함침 탄소 섬유 테이프로 직조한 테이프 직물을 촬영한 사진이다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따라 polypropylene 함침 현무암 섬유 테이프로 직조한 테이프 직물을 촬영한 사진이다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따라 polypropylene 함침 탄소 섬유 테이프, 및 polypropylene 함침 현무암 섬유 테이프를 혼합하여 직조한 하이브리드 테이프 직물을 촬영한 사진이다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따라 polyurethane 함침 탄소 섬유 테이프로 직조한 테이프 직물을 촬영한 사진이다.
도 16은 본 발명의 실시 예에 따라 polyurethane 함침 현무암 섬유 테이프로 직조한 테이프 직물을 촬영한 사진이다.
도 17은 본 발명이 실시 예에 따라 polyurethane 함침 탄소 섬유 테이프, 및 polyurethane 함침 현무암 섬유 테이프를 혼합하여 직조한 하이브리드 테이프 직물을 촬영한 사진이다.
도 18은 본 발명의 실시 예에 따라 polyamide 6 함침 탄소 섬유 테이프로 직조한 테이프 직물을 촬영한 사진이다.
도 19는 본 발명의 실시 예에 따라 polyamide 6 함침 현무암 섬유 테이프로 직조한 테이프 직물을 촬영한 사진이다.
도 20은 본 발명의 실시 예에 따라 polyamide 6 함침 탄소 섬유 테이프, 및 polyamide 6 함침 현무암 섬유 테이프를 혼합하여 직조한 하이브리드 테이프 직물을 촬영한 사진이다.
도 21은 본 발명의 실시 예에 따라 polypropylene 함침 탄소 섬유 테이프로 직조한 테이프 직물을 적층하여 제조된 테이프 직물 적층체를 촬영한 사진이다. FIG. 1 is a flowchart illustrating a method of fabricating a fabric composite according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
FIG. 2 is a view for explaining a basalt fiber tape and a carbon fiber tape manufactured according to a method of manufacturing a woven composite material according to an embodiment of the present invention.
3 is a first embodiment for explaining a tape fabric according to an embodiment of the present invention.
4 is a second embodiment for explaining a tape fabric according to an embodiment of the present invention.
5 is a view for explaining the first to third embodiments of the tape fabric laminate according to the embodiment of the present invention.
6 is a view for explaining a fourth embodiment of the tape fabric laminate according to the embodiment of the present invention.
7 is a view for explaining a fifth embodiment of a tape fabric laminate according to an embodiment of the present invention.
8 is a view for explaining a sixth embodiment of the tape fabric laminate according to the embodiment of the present invention.
9 is a photograph of a polypropylene impregnated carbon fiber tape (left) manufactured according to an embodiment of the present invention, and a polypropylene impregnated basalt fiber tape (right).
10 is a photograph of a polyurethane-impregnated carbon fiber tape (left) and a polyurethane impregnated basalt fiber tape (right) manufactured according to an embodiment of the present invention.
11 is a photograph of a polyamide 6 impregnated carbon fiber tape (left) and a polyamide 6 impregnated basalt fiber tape (right) according to an embodiment of the present invention.
12 is a photograph of a tape fabric woven with a polypropylene impregnated carbon fiber tape according to an embodiment of the present invention.
13 is a photograph of a tape fabric woven with a polypropylene impregnated basalt fiber tape according to an embodiment of the present invention.
14 is a photograph of a hybrid tape fabric woven by mixing polypropylene impregnated carbon fiber tape and polypropylene impregnated basalt fiber tape according to an embodiment of the present invention.
15 is a photograph of a tape fabric woven with a polyurethane impregnated carbon fiber tape according to an embodiment of the present invention.
16 is a photograph of a tape fabric woven with a polyurethane impregnated basalt fiber tape according to an embodiment of the present invention.
17 is a photograph of a hybrid tape fabric woven by mixing polyurethane impregnated carbon fiber tape and polyurethane impregnated basalt fiber tape according to an embodiment of the present invention.
18 is a photograph of a tape fabric woven with a polyamide 6 impregnated carbon fiber tape according to an embodiment of the present invention.
19 is a photograph of a tape fabric woven with a polyamide 6 impregnated basalt fiber tape according to an embodiment of the present invention.
20 is a photograph of a hybrid tape fabric woven by mixing a polyamide 6-impregnated carbon fiber tape and a polyamide 6 impregnated basalt fiber tape according to an embodiment of the present invention.
21 is a photograph of a tape fabric laminate manufactured by laminating a tape fabric woven with a polypropylene impregnated carbon fiber tape according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the technical spirit of the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments disclosed herein are provided so that the disclosure can be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art.
또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.Also, while the terms first, second, third, etc. in the various embodiments of the present disclosure are used to describe various components, these components should not be limited by these terms. These terms have only been used to distinguish one component from another. Thus, what is referred to as a first component in any one embodiment may be referred to as a second component in another embodiment. Each embodiment described and exemplified herein also includes its complementary embodiment. Also, in this specification, 'and / or' are used to include at least one of the front and rear components.
명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. The singular forms "a", "an", and "the" include plural referents unless the context clearly dictates otherwise. It is also to be understood that the terms such as " comprises "or" having "are intended to specify the presence of stated features, integers, Should not be understood to exclude the presence or addition of one or more other elements, elements, or combinations thereof.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 직물 복합재의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 직물 복합재의 제조 방법에 따라 제조된 현무암 섬유 테이프 및 탄소 섬유 테이프를 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 테이프 직물을 설명하기 위한 제1 실시 예이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 테이프 직물을 설명하기 위한 제2 실시 예이다. FIG. 1 is a flow chart for explaining a method of manufacturing a fabric composite according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view for explaining a basalt fiber tape and a carbon fiber tape produced according to a method of manufacturing a fabric composite material according to an embodiment of the present invention FIG. 3 is a first embodiment for explaining a tape fabric according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a second embodiment for explaining a tape fabric according to an embodiment of the present invention.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 소스 섬유들이 준비된다(S110). 상기 소스 섬유들은 제1 방향으로 연장할 수 있다. 상기 제1 방향은, 상기 소스 섬유들의 길이 방향일 수 있다. 상기 소스 섬유들은, 현무암 섬유 또는 탄소 섬유를 포함할 수 있다.일 실시 예에 따르면, 상기 현무암 섬유는, 현무암 원광을 용융 방사하여 현무암 필라멘트를 제조하고, 상기 현무암 필라멘트를 용도에 맞게 텍스(tex) 또는 데니아(denier)를 조절하여 제조될 수 있다.Referring to FIGS. 1 to 4, source fibers are prepared (S110). The source fibers may extend in a first direction. The first direction may be the longitudinal direction of the source fibers. According to one embodiment, the basalt fiber is produced by melt-spinning a basalt ore to produce a basalt filament, and the basalt filament is tex tailored to the application, Or by controlling the denier.
상기 소스 섬유들이 스프레딩(spreading)될 수 있다(S120). 상기 소스 섬유들을 제2 방향으로 흔들어, 상기 소스 섬유들이 스프레딩될 수 있다. 상기 제2 방향은 상기 제1 방향과 교차하는 방향일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 소스 섬유들이 롤러를 통해 이동하고, 상기 소스 섬유들이 이동하는 방향(상기 소스 섬유들의 길이 방향)과 직각인 방향으로 상기 롤러가 진동하면서, 상기 소스 섬유들이 스프레딩될 수 있다. 상기 소스 섬유들이 스프레딩되는 동안, 상기 소스 섬유들에 열풍이 가해질 수 있다. 이에 따라, 상기 소스 섬유들이 균일한 간격으로 용이하게 스프레딩될 수 있다. The source fibers may be spread (S120). The source fibers can be spread by shaking the source fibers in a second direction. The second direction may be a direction intersecting with the first direction. According to one embodiment, the source fibers move through the rollers, and as the rollers vibrate in a direction perpendicular to the direction in which the source fibers move (the longitudinal direction of the source fibers), the source fibers can be spread have. While the source fibers are being spread, hot air may be applied to the source fibers. Thus, the source fibers can be easily spread at uniform intervals.
상기 소스 섬유들을 스프레딩하는 단계는, 제1 온도에서 상기 소스 섬유들을 스프레딩하는 단계, 및 상기 제1 온도보다 낮은 제2 온도에서 상기 소스 섬유들을 스프레딩하는 단계를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 소스 섬유들이 보다 균일하게 스프레딩될 수 있다. The step of spreading the source fibers may include spreading the source fibers at a first temperature and spreading the source fibers at a second temperature lower than the first temperature. As a result, the source fibers can be spread more uniformly.
만약, 상술된 실시 예와 달리, 상기 소스 섬유들이 고온에서 스프레딩된 직후, 후술되는 바와 같이, 계면 활성제가 제공되는 경우, 상기 소스 섬유들이 상기 계면 활성제에 의해 코팅되는 것이 용이하지 않다. 하지만, 상술된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 제1 온도에서 상기 소스 섬유들이 스프레딩되고, 상기 제1 온도보다 낮은 상기 제2 온도에서 상기 소스 섬유들이 스프레딩되는 경우, 상기 계면 활성제가 상기 소스 섬유에 용이하게 코팅될 수 있다.If, unlike the embodiments described above, a surfactant is provided immediately after the source fibers are spread at high temperature, as described below, it is not easy for the source fibers to be coated by the surfactant. However, as described above, according to an embodiment of the present invention, when the source fibers are spread at the first temperature and the source fibers are spread at the second temperature lower than the first temperature, The activator can be easily coated on the source fibers.
상기 소스 섬유들을 표면에 불순물들이 존재할 수 있다. 예를 들어, 상기 불순물들은, 실란 화합물일 수 있다. 상기 소스 섬유들을 스프레딩하기 전, 상기 소스 섬유들을 열처리하여, 상기 소스 섬유들의 표면에 잔존된 불순물들이 제거될 수 있다. 이에 따라, 상기 소스 섬유들이 용이하게 스프레딩될 수 있다. Impurities may be present on the surface of the source fibers. For example, the impurities may be a silane compound. Before the source fibers are spread, the source fibers may be heat treated to remove impurities remaining on the surface of the source fibers. Thus, the source fibers can be easily spread.
스프레딩된 상기 소스 섬유들에 계면 활성제가 제공될 수 있다(S130). 이에 따라, 상기 소스 섬유들 사이의 간격이 보다 균일해질 수 있다. 상기 소스 섬유(예를 들어, 현무암 섬유)들의 표면은 알카리 특성을 가질 수 있다. 이에 따라, 일 실시 예에 따르면, 상기 계면 활성제는 양이온 계면 활성제일 수 있고, 이로 인해, 상기 계면 활성제가 제공된 상기 소스 섬유들의 간격이 보다 균일해질 수 있다. 예를 들어, 상기 계면 활성제는, 제4급 암모늄염(quaternary ammoniums), 아민염(amine salts), 또는 피리딘염(pyridium salts) 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. Surfactants may be provided to the spread source fibers (S130). Thus, the spacing between the source fibers can be more uniform. The surface of the source fibers (e.g., basalt fibers) may have an alkaline character. Thus, according to one embodiment, the surfactant may be a cationic surfactant, whereby the spacing of the source fibers provided with the surfactant may be more uniform. For example, the surfactant may include at least one of quaternary ammoniums, amine salts, and pyridium salts.
상기 계면 활성제는 상술된 바와 같이 스프레딩된 상기 소스 섬유들에 제공될 수도 있고, 이와 달리, 상기 소스 섬유들이 스프레딩되는 공정에서 상기 소스 섬유들에 제공될 수도 있다. 구체적으로, 일 실시 예에 따르면, 상기 소스 섬유들은 1차 스프레딩된 후, 상기 계면 활성제가 상기 소스 섬유들에 코팅 및 건조되고, 다시 상기 소스 섬유들이 2차 스프레딩되고 건조된 후, 후술되는 바와 같이 바인더가 상기 소스 섬유들에 제공될 수 있다.The surfactant may be provided to the source fibers spread as described above or alternatively may be provided to the source fibers in a process in which the source fibers are spread. Specifically, according to one embodiment, after the source fibers are primarily spread, the surfactant is coated and dried on the source fibers, again after the source fibers are secondarily spread and dried, A binder may be provided to the source fibers as described above.
상기 계면활성제가 제공된 상기 소스 섬유들에 바인더가 제공될 수 있다(S140). 상기 바인더는, 가수분해성 기능 그룹(hydrolyzable functional group), 및 결합되는 유기 기능 그룹(organic functional group)을 포함할 수 있다. 상기 가수분해성 기능 그룹은 상기 소스 섬유들의 표면과 결합될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 소스 섬유(예를 들어, 현무암 섬유)들의 표면에 존재하는 OH---와 상기 가수분해성 기능 그룹이 반응하여, 상기 바인더가 상기 소스 섬유들과 강력하게 결합될 수 있다. 또한, 상기 유기 기능 그룹은 후술되는 열 가소성 수지와 결합될 수 있다. 예를 들어, 상기 가수분해성 기능 그룹은, methoxy, 또는 ethoxy 중에서 적어도 어느 하나를 포함하고, 상기 유기 기능 그룹은, vinyl, epoxy, amino, 또는 methacryl 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. A binder may be provided to the source fibers provided with the surfactant (S140). The binder may comprise a hydrolyzable functional group, and an organic functional group to which it is attached. The hydrolyzable functional groups can be combined with the surfaces of the source fibers. More specifically, the hydrolyzable functional group reacts with OH - - present on the surface of the source fibers (e.g., basalt fibers), so that the binder can be strongly bonded to the source fibers. Further, the organic functional group may be combined with a thermoplastic resin described below. For example, the hydrolyzable functional group may include at least one of methoxy and ethoxy, and the organic functional group may include at least one of vinyl, epoxy, amino, and methacryl.
일 실시 예에 따르면, 상기 계면활성제가 제공된 상기 소스 섬유들에 상기 바인더가 제공되기 전, 상기 계면활성제가 제공된 상기 소스 섬유들이 건조될 수 있다. 예를 들어, 상기 계면활성제가 제공된 상기 소스 섬유는 열풍을 이용하여 건조될 수 있다. According to one embodiment, the source fibers provided with the surfactant may be dried before the binder is provided to the source fibers provided with the surfactant. For example, the source fibers provided with the surfactant may be dried using hot air.
상기 바인더가 제공된 상기 소스 섬유들에 열 가소성 수지를 제공하여, 상기 열 가소성 수지가 상기 소스 섬유들에 함침될 수 있다(S150). 예를 들어, 상기 열 가소성 수지는, polyethylene, polypropylene, polycarbonate, polyurethane, 또는 polyamide 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. The thermoplastic resin may be impregnated into the source fibers by providing a thermoplastic resin to the source fibers provided with the binder (S150). For example, the thermoplastic resin may include at least one of polyethylene, polypropylene, polycarbonate, polyurethane, and polyamide.
상술된 바와 같이, 상기 소스 섬유들에 상기 바인더가 제공될 수 있고, 상기 바인더는 상기 소스 섬유들의 표면과 결합되는 상기 가수분해성 기능 그룹, 및 상기 열 가소성 수지와 결합되는 유기 기능 그룹을 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 소스 섬유들과 상기 열 가소성 수지의 결합력이 향상될 수 있고, 이로 인해, 상기 열 가소성 수지로부터 상기 소스 섬유가 뽑히는 현상이 최소화될 수 있다. As noted above, the source fibers may be provided with the binder, which may include the hydrolyzable functional group associated with the surface of the source fibers, and the organofunctional group associated with the thermoplastic resin have. As a result, the bonding force between the source fibers and the thermoplastic resin can be improved, whereby the phenomenon of pulling out the source fibers from the thermoplastic resin can be minimized.
상기 열 가소성 수지가 함침된 상기 소스 섬유들이 슬릿(slit)을 통과하여, 도 2에 도시된 바와 같이, 소스 섬유 테이프(현무암 섬유 테이프(100), 탄소 섬유 테이프(200))가 제조될 수 있다(S160). 상기 소스 섬유 테이프(100, 200)는, 상기 제1 방향(도 2에서 x 방향)으로 연장하는 상기 소스 섬유들(현무암 섬유(110), 탄소 섬유(210))이 상기 열 가소성 수지(120, 220)에 의해 둘러싸인 것일 수 있다. 상기 소스 섬유 테이프(100, 200) 내에서, 상기 소스 섬유들(110, 210)은 상기 제2 방향(도 2에서 y 방향)으로 서로 이격되어 배치될 수 있다. The source fibers impregnated with the thermoplastic resin can be passed through a slit so that a source fiber tape (a
계속해서, 도 1을 참조하면, 상기 슬릿을 통과한 상기 소스 섬유 테이프에 열을 제공하고, 롤러에 통과시킬 수 있다(S170). 이에 따라, 상기 슬릿을 통과한 상기 소스 섬유 테이프 내의 상기 열 가소성 수지는 바로 경화되지 않을 수 있다. 이로 인해, 상기 소스 섬유 테이프가 상기 롤러를 통과하는 과정에서 상기 소스 섬유 테이프 내의 상기 열 가소성 수지의 적어도 일부가 외부로 배출될 수 있다. 이에 따라, 상기 소스 섬유 테이프 내의 상기 열 가소성 수지의 비율이 감소하고 상기 소스 섬유의 비율이 증가하여, 상기 소스 섬유 테이프의 강도가 증가될 수 있다. 1, the source fiber tape having passed through the slit may be heated and passed through a roller (S170). Accordingly, the thermoplastic resin in the source fiber tape passing through the slit may not be hardened immediately. As a result, at least part of the thermoplastic resin in the source fiber tape may be discharged to the outside during the passage of the source fiber tape through the roller. As a result, the proportion of the thermoplastic resin in the source fiber tape decreases and the ratio of the source fibers increases, so that the strength of the source fiber tape can be increased.
상술된 방법에 따라서, 복수개의 상기 소스 섬유 테이프가 제조될 수 있다. 복수개의 상기 소스 섬유 테이프로 직조하여, 테이프 직물(tape fabric)이 제조될 수 있다(S180). 예를 들어, 상기 소스 섬유 테이프를 이용하여 평직, 능직, 수자직으로 제직될 수 있다. According to the above-described method, a plurality of said source fiber tapes can be produced. A tape fabric may be produced by weaving a plurality of the source fiber tapes (S180). For example, it may be woven in plain weave, twill weave, and water weave using the source fiber tape.
일 실시 예에 따르면, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 테이프 직물은, 제1 방향(도 3에서 x 방향)으로 연장하는 제1 소스 섬유를 갖는 제1 소스 섬유 테이프(12), 제2 방향(도 3에서 y 방향)으로 연장하는 제2 소스 섬유를 갖는 제2 소스 섬유 테이프(14)를 이용하여 직조될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1 소스 섬유 테이프(12) 및 상기 제2 소스 섬유 테이프(14)에 포함된 상기 제1 소스 섬유 및 상기 제2 소스 섬유는 서로 동일한 것일 수 있다. 보다 구체적으로, 예를 들어, 상기 테이프 직물은, 상기 소스 섬유가 상기 현무암 섬유인 현무암 섬유 테이프를 이용하여 직조된 현무암 테이프 직물일 수 있다. 또는, 다른 예를 들어, 상기 테이프 직물은, 상기 소스 섬유가 상기 탄소 섬유인 탄소 섬유 테이프를 이용하여 직조된 탄소 테이프 직물일 수 있다. 3, the tape fabric includes a first
또는, 다른 실시 예에 따르면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 테이프 직물은, 제1 방향(도 3에서 x 방향)으로 연장하는 제1 소스 섬유를 갖는 제1 소스 섬유 테이프(12), 제2 방향(도 3에서 y 방향)으로 연장하는 제2 소스 섬유를 갖는 제2 소스 섬유 테이프(14)를 이용하여 직조되되, 상기 제1 소스 섬유 테이프(12) 및 상기 제2 소스 섬유 테이프(14)에 포함된 상기 제1 소스 섬유 및 상기 제2 소스 섬유는 서로 다른 종류일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 소스 섬유가 탄소 섬유이고, 상기 제2 소스 섬유가 현무암 섬유이거나, 또는 상기 제1 소스 섬유가 현무암 섬유이고, 상기 제2 소스 섬유가 탄소 섬유일 수 있다. 다시 말하면, 상기 테이프 직물은, 서로 다른 종류의 소스 섬유 테이프를 이용하여 제조된 하이브리드 테이프 직물(hybrid tape fabric)일 수 있다. Alternatively, according to another embodiment, as shown in Figure 4, the tape fabric comprises a first
또는, 또 다른 실시 예에 따르면, 상기 테이프 직물에 포함된 상기 소스 섬유는 서로 동일하되, 복수개의 상기 소스 섬유 테이프에 포함된 상기 열 가소성 고분자 수지의 종류가 서로 다를 수 있다. 예를 들어, polyurethane이 함침된 현무암(또는 탄소) 섬유 테이프 및 polyamide가 함침된 현무암(또는 탄소) 섬유 테이프를 직조하여, 상기 테이프 직물이 제조될 수 있다. 다시 말하면, 상기 테이프 직물에 포함된 상기 열 가소성 고분자 수지의 종류를 적용 분야에 따라 다양하게 조절할 수 있다. According to another embodiment, the source fibers included in the tape fabric may be the same, and the types of the thermoplastic polymer resins included in the plurality of the source fiber tapes may be different from each other. For example, the tape fabric may be produced by weaving a basalt (or carbon) fiber tape impregnated with polyurethane and a basalt (or carbon) fiber tape impregnated with polyamide. In other words, the kind of the thermoplastic polymer resin included in the tape fabric can be variously adjusted according to application fields.
복수개의 상기 테이프 직물이 적층되어, 테이프 직물 적층체가 제조될 수 있다. 이하, 도 5 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 테이프 직물 적층체가 설명된다. A plurality of said tape fabrics may be laminated to produce a tape fabric laminate. 5 to 8, a tape fabric laminate according to an embodiment of the present invention is described.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 테이프 직물 적층체의 제1 내지 제3 실시 예를 설명하기 위한 도면이다. 5 is a view for explaining the first to third embodiments of the tape fabric laminate according to the embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명된 상기 테이프 직물이 복수개로 제조되고, 복수개의 상기 테이프 직물을 적층시키고, 열 압착하여, 테이프 직물 적층체(tape fabric stacked structure)가 제조될 수 있다. 적층된 상기 테이프 직물 열 압착되는 과정에서, 상기 테이프 직물 내의 상기 열 가소성 수지가 녹아, 복수개의 상기 테이프 직물로부터 상기 테이프 직물 적층체가 제조될 수 있다.Referring to Figure 5, a plurality of tape fabrics described with reference to Figures 1-4 are fabricated, a plurality of the tape fabrics are laminated and thermally bonded to form a tape fabric stacked structure . During the thermocompression of the laminated tape fabric, the thermoplastic resin in the tape fabric may melt to produce the tape fabric laminate from a plurality of the tape fabrics.
일 실시 예에 따르면, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 테이프 직물 적층체에 포함된 복수개의 상기 테이프 직물(10)의 종류는 서로 동일할 수 있다. 다시 말하면, 복수개의 상기 테이프 직물(10)은 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명된 것과 같이, 복수개의 상기 현무암 테이프 직물이 적층된 것이거나, 또는, 복수개의 상기 탄소 테이프 직물이 적층된 것이거나, 또는 복수개의 상기 하이브리드 테이프 직물이 적층된 것일 수 있다. According to one embodiment, as shown in FIG. 5 (a), the types of the plurality of
또는, 다른 실시 예에 따르면, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 테이프 직물 적층체는, 상기 소스 섬유의 종류가 서로 다른 복수개의 상기 테이프 직물(10, 20)을 포함할 수 있다. 다시 말하면, 제1 테이프 직물(10)이 상기 현무암 테이프 직물이고, 제2 테이프 직물(20)이 상기 탄소 테이프 직물이거나, 또는 상기 제1 테이프 직물(10)이 상기 탄소 테이프 직물이고 상기 제2 테이프 직물(20)이 상기 현무암 테이프 직물일 수 있다. Alternatively, according to another embodiment, as shown in Figure 5 (b), the tape fabric laminate may comprise a plurality of said
또는, 또 다른 실시 예에 따르면, 도 5의 (c)에 도시된 바와 같이, 상기 테이프 직물 적층체는, 탄소 또는 현무암 테이프 직물(10) 및 상기 하이브리드 테이프 직물(30)을 포함할 수 있다. Alternatively, according to another embodiment, the tape fabric laminate can comprise a carbon or
또한, 도 5의 (b) 및 (c)에서 서로 다른 종류의 테이프 직물들이 교대로 적층되는 것으로 도시하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않고, 상기 현무암 테이프 직물, 상기 탄소 테이프 직물, 및 상기 하이브리드 테이프 직물을 다양한 형태로 적층할 수 있음은 당업자에게 자명하다. 5 (b) and 5 (c) illustrate that different kinds of tape fabrics are alternately stacked, the technical idea of the present invention is not limited thereto, but the basalt tape fabric, the carbon tape fabric, It is apparent to those skilled in the art that the hybrid tape fabric can be laminated in various forms.
또한, 상기 테이프 직물 적층에 포함된 복수개의 상기 테이프 직물은, 도 5를 참조하여 설명된 것과 같이, 소스 섬유가 다를 수도 있고, 또는, 복수개의 상기 테이프 직물에 포함된 상기 열 가소성 수지의 종류가 서로 다를 수 있다. 예를 들어, polyamide 함침 현무암(또는 탄소) 섬유 테이프로 직조된 polyamide 함침 테이프 직물과 polyurethane 함침 현무암(또는 탄소) 섬유 테이프로 직조된 polyurethane 함침 테이프 직물을 적층하여 상기 테이프 직물 적층체가 제조될 수 있다. Further, the plurality of tape fabrics included in the tape fabric laminate may have different source fibers as described with reference to Fig. 5, or the types of the thermoplastic resins included in the plurality of tape fabrics may be different from each other May be different. For example, the tape fabric laminate can be produced by laminating a polyamide impregnated tape fabric woven with polyamide impregnated basalt (or carbon) fiber tape and a polyurethane impregnated tape fabric woven with polyurethane impregnated basalt (or carbon) fiber tape.
또한, 일 실시 예에 따르면, 상기 테이프 직물 적층체를 제조하는 단계는, 복수개의 상기 테이프 직물 사이에, 수지 필름을 제공한 후, 적층된 복수개의 상기 테이프 직물을 열압착하는 것을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 수지 필름은, 복수개의 상기 테이프 직물에 포함된 상기 열 가소성 수지와 다른 종류의 수지를 포함할 수 있다. 다시 말하면, 상기 수지 필름의 종류를 변경하여, 상기 테이프 직물 적층체의 특성을 조절할 수 있다. 예를 들어, 높은 유연성을 요구하는 적용 분야에 사용되는 경우, 상대적으로 유연성이 높은 수지를 상기 수지 필름으로 사용하고, 다른 예를 들어, 높은 강도를 요구하는 적용 분야에 사용되는 경우, 상대적으로 강도가 높은 수지를 상기 수지 필름으로 사용할 수 있다. Still further, according to one embodiment, the step of fabricating the tape fabric laminate may comprise providing a resin film between the plurality of tape fabrics, followed by thermocompression bonding of the plurality of laminated tape fabrics . According to one embodiment, the resin film may include a resin different from the thermoplastic resin included in the plurality of tape fabrics. In other words, the characteristics of the tape fabric laminate can be controlled by changing the kind of the resin film. For example, when used in an application requiring high flexibility, a resin having a relatively high flexibility is used as the resin film, and when it is used in another application requiring high strength, for example, Can be used as the resin film.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 테이프 직물 적층체의 제4 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.6 is a view for explaining a fourth embodiment of the tape fabric laminate according to the embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명된 제1 테이프 직물(10a) 및 제2 테이프 직물(10b)이 제공된다. 상기 제1 테이프 직물(10a) 및 상기 제2 테이프 직물(10b)이 적층되어, 상기 테이프 직물 적층체가 제조되되, 상기 제1 테이프 직물(10a)과 상기 제2 테이프 직물(10b)의 소스 섬유들의 연장 방향이 평행한 부분끼리 서로 접합될 수 있다. Referring to Figure 6, there is provided a
구체적으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제1 테이프 직물(10a)의 A1, B1, C1, D1이, 각각 상기 제2 테이프 직물(10b)의 A2, B2, C2, D2와 각각 접합될 수 있다. Specifically, as shown in Fig. 6, A1, B1, C1, and D1 of the
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 테이프 직물 적층체의 제5 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.7 is a view for explaining a fifth embodiment of a tape fabric laminate according to an embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명된 제1 테이프 직물(10a) 및 제2 테이프 직물(10b)이 제공된다. 상기 제1 테이프 직물(10a) 및 상기 제2 테이프 직물(10b)이 적층되어, 상기 테이프 직물 적층체가 제조되되, 상기 제1 테이프 직물(10a)과 상기 제2 테이프 직물(10b)의 소스 섬유들의 연장 방향이 직각인 부분끼리 서로 접합될 수 있다. Referring to Figure 7, there is provided a
구체적으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제1 테이프 직물(10a)의 A1, B1, C1, D1이, 각각 상기 제2 테이프 직물(10b)의 A2, B2, C2, D2와 각각 접합될 수 있다. Specifically, as shown in Figure 7, A1, B1, C1, and D1 of the
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 테이프 직물 적층체의 제6 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.8 is a view for explaining a sixth embodiment of the tape fabric laminate according to the embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명된 제1 테이프 직물(10a) 및 제2 테이프 직물(10b)이 제공된다. 상기 제1 테이프 직물(10a) 및 상기 제2 테이프 직물(10b)이 적층되어, 상기 테이프 직물 적층체가 제조되되, 상기 제1 테이프 직물(10a)과 상기 제2 테이프 직물(10b)의 소스 섬유들의 연장 방향이 서로 교차하도록 접합될 수 있다. Referring to Figure 8, there is provided a
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 섬유 복합재의 특성 평가 결과가 설명된다. Hereinafter, characteristics evaluation results of the hybrid fiber composite according to the embodiment of the present invention will be described.
탄소 섬유 테이프 및 현무암 섬유 테이프 제조Manufacture of carbon fiber tapes and basalt fiber tapes
24K, 12K 탄소 섬유, 2400 Tex 현무암 섬유, 및 열 가소성 수지로 polypropylene, polyurethane 및 polyamide 6를 준비하였다. Polypropylene, polyurethane and polyamide 6 were prepared from 24K, 12K carbon fiber, 2400 Tex basalt fiber, and thermoplastic resin.
상기 탄소 섬유 및 상기 현무암 섬유에 사이징된 실란을 제거하기 위해, 석영관 전기로에서 200℃로 탈호시키고, 상기 탄소 섬유 및 상기 현무암 섬유의 펼침성을 향상시키기 위해 250℃로 스프레딩시키고, 다시 190℃로 스프레딩시켜, 섬유의 폭이 약 7mm에서 20mm로 펼쳐진 현무암 섬유 spread tow 및 섬유의 폭이 약 5mm에서 18mmm로 펼쳐진 탄소 섬유 spread tow를 제조하였다. To remove the carbon fibers and the silicate sized to the basalt fibers, the carbon fibers and the basalt fibers were degreased at 200 DEG C in a quartz tube furnace and spread to 250 DEG C to improve the spreadability of the carbon fibers and the basalt fibers, To produce a spreading tow of basalt fiber with a width of about 7 mm to 20 mm and a carbon fiber spread tow with a width of about 5 mm to 18 mm.
spreading 공정 후, polypropylene에 상기 12K 탄소 섬유 및 상기 현무암 섬유를 함침시키기위해, 함침조에 polypropylene 를 채우고 열을 가하여 polypropylene 을 녹였다. 녹은 상태의 polypropylene 에 상기 12K 탄소 섬유 및 상기 현무암 섬유를 함침시켜, polypropylene 함침 탄소 섬유 테이프(수지 함량 66wt%), 및 polypropylene 함침 현무암 섬유 테이프(수지 함량 38.1wt%)를 제조하였다. After the spreading process, to impregnate the 12K carbon fiber and the basalt fiber into the polypropylene, the impregnation tank was filled with polypropylene and heated to dissolve the polypropylene. The melted polypropylene was impregnated with the 12K carbon fiber and the basalt fiber to prepare a polypropylene impregnated carbon fiber tape (resin content 66wt%) and a polypropylene impregnated basalt fiber tape (resin content 38.1wt%).
또한, polyurethane을 상기 24K 탄소 섬유 및 상기 현무암 섬유를 함침시키기위해, 함침조에 polyurethane을 채우고 열을 가하여 polyurethane을 녹였다. 녹은 상태의 polyurethane에 상기 탄소 섬유 및 상기 현무암 섬유를 함침시켜, polyurethane 함침 탄소 섬유 테이프(수지 함량 64.5wt%), 및 polyurethane 함침 현무암 섬유 테이프(수지 함량 50.7wt%)를 제조하였다. Also, to impregnate the 24K carbon fibers and the basalt fiber with polyurethane, the polyurethane was filled in the impregnation tank and heat was applied to dissolve the polyurethane. The molten polyurethane was impregnated with the carbon fibers and the basalt fiber to prepare a polyurethane-impregnated carbon fiber tape (resin content 64.5 wt%) and a polyurethane impregnated basalt fiber tape (resin content 50.7 wt%).
또한, polyamide 6을 상기 24K 탄소 섬유 및 상기 현무암 섬유에 함침시키기위해, 함침조에 polyamide 6을 채우고 열을 가하여 polyamide 6을 녹였다. 녹은 상태의 polyamide 6에 상기 24K 탄소 섬유 및 상기 현무암 섬유를 함침시켜, polyamide 6 함침 탄소 섬유 테이프(수지 함량 80.9wt%), 및 polyamide 6 함침 현무암 섬유 테이프(수지 함량 57.6wt%)를 제조하였다.Also, in order to impregnate the 24mm carbon fiber and the basalt fiber with polyamide 6, polyamide 6 was filled in the impregnation tank and the polyamide 6 was dissolved by heating. The melted polyamide 6 was impregnated with the 24K carbon fiber and the basalt fiber to prepare a polyamide 6 impregnated carbon fiber tape (resin content 80.9 wt%) and a polyamide 6 impregnated basalt fiber tape (resin content 57.6 wt%).
도 9는 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 polypropylene 함침 탄소 섬유 테이프(좌), 및 polypropylene 함침 현무암 섬유 테이프(우)를 촬영한 사진이고, 도 10은 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 polyurethane 함침 탄소 섬유 테이프(좌), 및 polyurethane 함침 현무암 섬유 테이프(우)를 촬영한 사진이고, 도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 polyamide 6 함침 탄소 섬유 테이프(좌), 및 polyamide 6 함침 현무암 섬유 테이프(우)를 촬영한 사진이다. FIG. 9 is a photograph of a polypropylene impregnated carbon fiber tape (left) and a polypropylene impregnated basalt fiber tape (right) manufactured according to an embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a photograph of a polyurethane impregnated carbon fiber tape FIG. 11 is a photograph of a polyamide 6 impregnated carbon fiber tape (left) and a polyamide 6 impregnated basalt fiber tape (right) according to an embodiment of the present invention. Right).
테이프 직물 제조Manufacture of tape fabrics
상술된 실시 예들에 따른, polypropylene 함침 탄소 섬유 테이프, polypropylene 함침 현무암 섬유 테이프, polyurethane 함침 탄소 섬유 테이프, polyurethane 함침 현무암 섬유 테이프, polyamide 6 함침 탄소 섬유 테이프, 및 polyamide 6 함침 현무암 섬유 테이프를 이용하여 테이프 직물을 제조하였다. In accordance with the above-described embodiments, the tape fabric is made of polypropylene impregnated carbon fiber tape, polypropylene impregnated basalt fiber tape, polyurethane impregnated carbon fiber tape, polyurethane impregnated basalt fiber tape, polyamide 6 impregnated carbon fiber tape, and polyamide 6 impregnated basalt fiber tape .
도 12는 본 발명의 실시 예에 따라 polypropylene 함침 탄소 섬유 테이프로 직조한 테이프 직물을 촬영한 사진이고, 도 13은 본 발명의 실시 예에 따라 polypropylene 함침 현무암 섬유 테이프로 직조한 테이프 직물을 촬영한 사진이고, 도 14는 본 발명의 실시 예에 따라 polypropylene 함침 탄소 섬유 테이프, 및 polypropylene 함침 현무암 섬유 테이프를 혼합하여 직조한 하이브리드 테이프 직물을 촬영한 사진이다. FIG. 12 is a photograph of a tape fabric woven with polypropylene impregnated carbon fiber tape according to an embodiment of the present invention, and FIG. 13 is a photograph of a tape fabric woven with polypropylene impregnated basalt fiber tape according to an embodiment of the
또한, 도 15는 본 발명의 실시 예에 따라 polyurethane 함침 탄소 섬유 테이프로 직조한 테이프 직물을 촬영한 사진이고, 도 16은 본 발명의 실시 예에 따라 polyurethane 함침 현무암 섬유 테이프로 직조한 테이프 직물을 촬영한 사진이고, 도 17은 본 발명이 실시 예에 따라 polyurethane 함침 탄소 섬유 테이프, 및 polyurethane 함침 현무암 섬유 테이프를 혼합하여 직조한 하이브리드 테이프 직물을 촬영한 사진이다. FIG. 15 is a photograph of a tape fabric woven with a polyurethane-impregnated carbon fiber tape according to an embodiment of the present invention, and FIG. 16 is a photograph of a tape fabric woven with polyurethane impregnated basalt fiber tape according to an embodiment of the present invention 17 is a photograph of a hybrid tape fabric woven by mixing polyurethane impregnated carbon fiber tape and polyurethane impregnated basalt fiber tape according to an embodiment of the present invention.
또한, 도 18은 본 발명의 실시 예에 따라 polyamide 6 함침 탄소 섬유 테이프로 직조한 테이프 직물을 촬영한 사진이고, 도 19는 본 발명의 실시 예에 따라 polyamide 6 함침 현무암 섬유 테이프로 직조한 테이프 직물을 촬영한 사진이고, 도 20은 본 발명의 실시 예에 따라 polyamide 6 함침 탄소 섬유 테이프, 및 polyamide 6 함침 현무암 섬유 테이프를 혼합하여 직조한 하이브리드 테이프 직물을 촬영한 사진이다. FIG. 18 is a photograph of a tape fabric woven with a polyamide 6 impregnated carbon fiber tape according to an embodiment of the present invention. FIG. 19 is a photograph of a tape fabric woven with a polyamide 6 impregnated basalt fiber tape according to an embodiment of the present invention. 20 is a photograph of a hybrid tape fabric woven by mixing a polyamide 6 impregnated carbon fiber tape and a polyamide 6 impregnated basalt fiber tape according to an embodiment of the present invention.
테이프 직물 Tape Fabric 적층체The laminate 제조 Produce
상술된 실시 예에 따라 polypropylene 함침 탄소 섬유 테이프로 직조한 테이프 직물을 적층하고 열압착하여, 테이프 직물 적층체를 제조하였다. A tape fabric woven with a polypropylene impregnated carbon fiber tape was laminated and thermocompression bonded according to the above-described embodiment to produce a tape fabric laminate.
도 21은 본 발명의 실시 예에 따라 polypropylene 함침 탄소 섬유 테이프로 직조한 테이프 직물을 적층하여 제조된 테이프 직물 적층체를 촬영한 사진이다. 21 is a photograph of a tape fabric laminate manufactured by laminating a tape fabric woven with a polypropylene impregnated carbon fiber tape according to an embodiment of the present invention.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the scope of the present invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will also be appreciated that many modifications and variations will be apparent to those skilled in the art without departing from the scope of the present invention.
100: 현무암 섬유 테이프
110: 현무암 섬유
120, 220: 열 가소성 수지
130: 수지 필름
200: 탄소 섬유 테이프
210: 탄소 섬유100: Basalt fiber tape
110: Basalt fiber
120, 220: thermoplastic resin
130: Resin film
200: Carbon fiber tape
210: carbon fiber
Claims (12)
상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로, 상기 소스 섬유들을 흔들어 상기 소스 섬유들을 스프레딩(spreading)하는 단계;
스프레딩된 상기 소스 섬유들에 계면 활성제를 제공하여, 상기 소스 섬유들 사이의 간격을 균일화시키는 단계;
상기 계면 활성제가 제공된 상기 소스 섬유들에 바인더를 제공하는 단계;
상기 바인더가 제공된 상기 소스 섬유들에 열 가소성 수지를 제공하여, 상기 소스 섬유에 상기 열 가소성 수지를 함침하되, 상기 바인더에 의해 상기 소스 섬유들과 상기 열 가소성 수지의 결합력이 향상되는 단계;
상기 열 가소성 수지가 함침된 상기 소스 섬유들이 슬릿(slit)을 통과하여, 상기 제1 방향으로 연장하는 상기 소스 섬유들이 상기 열 가소성 수지에 의해 둘러싸인, 소스 섬유 테이프를 제조하는 단계;
상기 슬릿을 통과한 상기 소스 섬유 테이프에 열을 제공하고, 롤러(roller)에 통과시키는 단계; 및
복수개의 상기 소스 섬유 테이프를 제조하고, 복수개의 상기 소스 섬유 테이프로 직조(織造)하여, 테이프 직물(tape fabric)을 제조하는 단계를 포함하는 직물 복합재의 제조 방법.
Preparing source fibers extending in a first direction and comprising basalt fibers or carbon fibers;
Shaking the source fibers in a second direction that intersects the first direction to spread the source fibers;
Providing a surfactant to the spread source fibers to equalize spacing between the source fibers;
Providing a binder to the source fibers provided with the surfactant;
Providing a thermoplastic resin to the source fibers provided with the binder and impregnating the thermoplastic resin with the thermoplastic resin to improve bonding force between the source fibers and the thermoplastic resin by the binder;
The source fibers impregnated with the thermoplastic resin are passed through a slit so that the source fibers extending in the first direction are surrounded by the thermoplastic resin;
Providing heat to the source fiber tape that has passed through the slit and passing it through a roller; And
Fabricating a plurality of said source fiber tapes and fabricating a plurality of said source fiber tapes to produce a tape fabric.
복수개의 상기 테이프 직물을 제조하고, 복수개의 상기 테이프 직물을 적층하여, 테이프 직물 적층체(tape fabric stacked structure)를 제조하는 단계를 더 포함하는 직물 복합재의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Further comprising fabricating a plurality of said tape fabrics and laminating a plurality of said tape fabrics to produce a tape fabric stacked structure.
상기 복수개의 상기 테이프 직물은, 상기 소스 섬유가 상기 현무암 섬유인 현무암 테이프 직물, 및 상기 소스 섬유가 상기 탄소 섬유인 탄소 테이프 직물을, 적어도 하나씩 포함하는 직물 복합재의 제조 방법.
3. The method of claim 2,
Wherein said plurality of said tape fabrics comprises at least one of a basalt tape fabric wherein said source fibers are said basalt fibers and a carbon tape fabric wherein said source fibers are said carbon fibers.
상기 테이프 직물 적층체를 제조하는 단계는,
복수개의 상기 테이프 직물을 적층하여 열압착하는 것을 포함하는 직물 복합재의 제조 방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the step of fabricating the tape fabric laminate comprises:
Laminating a plurality of said tape fabrics and thermocompression bonding.
상기 테이프 직물 적층체를 제조하는 단계는,
복수개의 상기 테이프 직물 사이에, 수지 필름을 제공한 후,
적층된 복수개의 상기 테이프 직물을 열압착하는 것을 포함하는 직물 복합재의 제조 방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the step of fabricating the tape fabric laminate comprises:
Providing a resin film between the plurality of tape fabrics,
And thermally bonding a plurality of the laminated tape fabrics.
복수개의 상기 소스 섬유 테이프는, 상기 소스 섬유가 상기 현무암 섬유인 현무암 섬유 테이프, 및 상기 소스 섬유가 상기 탄소 섬유인 탄소 섬유 테이프를, 적어도 하나씩 포함하는 직물 복합재의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the plurality of the source fiber tapes include at least one of a basalt fiber tape in which the source fibers are the basalt fibers and a carbon fiber tape in which the source fibers are the carbon fibers.
복수개의 상기 소스 섬유 테이프는, 서로 다른 종류의 상기 열 가소성 수지를 포함하는 직물 복합재의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the plurality of said source fiber tapes comprise different kinds of said thermoplastic resins.
상기 소스 섬유들을 스프레딩하고, 상기 소스 섬유들에 계면 활성제를 제공하는 단계는,
상기 소스 섬유들 1차 스프레딩하는 단계;
1차 스프레딩된 상기 소스 섬유들에 상기 계면 활성제를 제공 및 건조하는 단계; 및
상기 계면 활성제가 제공된 상기 소스 섬유들을 2차 스프레딩하는 단계를 포함하는 직물 복합재의 제조 방법.
The method according to claim 1,
The step of spreading the source fibers and providing a surfactant to the source fibers comprises:
Primary spreading the source fibers;
Providing and drying the surfactant to the primary spreaded source fibers; And
And secondarily spreading the source fibers provided with the surfactant.
상기 소스 섬유들을 스프레딩하는 단계는,
제1 온도에서, 상기 소스 섬유들을 1차 스프레딩하는 단계; 및
상기 제1 온도보다 낮은 제2 온도에서, 상기 소스 섬유들을 2차 스프레딩하는 단계를 포함하는 직물 복합재의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the step of spreading the source fibers comprises:
First spreading the source fibers at a first temperature; And
And secondarily spreading the source fibers at a second temperature lower than the first temperature.
상기 바인더는,
상기 현무암 섬유들과 결합되는 가수분해성 기능 그룹(hydrolyzable functional group); 및
상기 열 가소성 수지와 결합되는 유기 기능 그룹(organic functional group)을 포함하는 직물 복합재의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the binder comprises:
A hydrolyzable functional group bonded to the basalt fibers; And
And an organic functional group bonded to the thermoplastic resin.
상기 계면 활성제는, 양이온 계면 활성제를 포함하는 직물 복합재의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the surfactant comprises a cationic surfactant.
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