KR101909726B1 - Slurry for manufacturing carbon fiber reinforced plastic and method of manufacturing carbon fiber reinforced plastic using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 구현예는 입경 1 내지 50 ㎛의 열가소성 수지 분말; 입경 0.1 내지 30 ㎛의 바인더 분말; 및 용매; 를 포함하는 것인 탄소 섬유 강화 플라스틱 제조용 슬러리를 제공한다. One embodiment of the present invention is a thermoplastic resin powder having a particle diameter of 1 to 50 占 퐉; A binder powder having a particle diameter of 0.1 to 30 占 퐉; And a solvent; And a slurry for producing carbon fiber-reinforced plastics.

Description

탄소 섬유 강화 플라스틱 제조용 슬러리 및 이를 이용한 탄소 섬유 강화 플라스틱 제조방법{SLURRY FOR MANUFACTURING CARBON FIBER REINFORCED PLASTIC AND METHOD OF MANUFACTURING CARBON FIBER REINFORCED PLASTIC USING THE SAME}Technical Field [0001] The present invention relates to a slurry for manufacturing a carbon fiber-reinforced plastic, and a method for manufacturing a carbon fiber-reinforced plastic using the slurry. BACKGROUND ART < RTI ID = 0.0 >

본 발명의 일 구현예는 탄소 섬유 강화 플라스틱 제조용 슬러리 및 이를 이용한 탄소 섬유 강화 플라스틱 제조방법에 관한 것이다.One embodiment of the present invention relates to a slurry for manufacturing carbon fiber-reinforced plastics and a method for producing carbon fiber-reinforced plastics using the same.

일반적으로 연속섬유 강화 플라스틱(Continuous Carbon Fiber Reinforced Thermoplastic)은 기계적 강도가 상대적으로 취약한 플라스틱 속에 유리 섬유(Glass Fiber) 또는 탄소섬유(Carbon Fiber) 등의 보강 섬유를 연속 상으로 내장하고 있는데, 이러한 연속 섬유 강화 플라스틱은 길이 1 mm 이하의 단섬유 강화 플라스틱(Short Fiber-reinforced Thermoplastics) 또는 장섬유 강화 플라스틱(Long Fiber-reinforced Thermoplastics, LFT)이나 GMT(Glass Mat-reinforced Thermoplastics)와 같은 5~50 mm 길이 수준의 장-섬유 강화 플라스틱과 비교하여 기계적 강도, 강성 및 충격 성능이 매우 우수하다. BACKGROUND ART In general, continuous carbon fiber reinforced thermoplastic has a reinforced fiber such as glass fiber or carbon fiber in a continuous phase in a plastic having a relatively low mechanical strength. Reinforced plastics have a length of 5 to 50 mm, such as Short Fiber-reinforced Thermoplastics or Long Fiber-reinforced Thermoplastics (LFT) or Glass Mat-reinforced Thermoplastics Compared to long-fiber reinforced plastics, it has excellent mechanical strength, rigidity and impact performance.

또한, 연속 섬유 강화 플라스틱은 유연성이 뛰어나 단 방향 또는 양 방향으로 직조될 수 있으며, 이를 통해 직조된 연속 섬유 강화 플라스틱 구조물은 다양한 기계적 성능이 요구되는 제품에 적용될 수 있다. Continuous fiber reinforced plastics are also highly flexible and can be woven in either unidirectional or both directions through which woven continuous fiber reinforced plastic structures can be applied to products that require a variety of mechanical performances.

상기와 같은 연속 섬유 강화 플라스틱은 통상적으로 펄트루젼(Pultrusion) 방법 또는 혼합방사(Commingle) 내지 핫프레싱(Hot Pressing) 방법 등에 의하여 제조된다.The continuous fiber-reinforced plastic is usually produced by a pultrusion method, a commingle method, a hot pressing method, or the like.

또한, 종래 기술 중 US 1983-459551 문헌에는 열가소성 수지를 용융한 후, 침지를 통해 탄소 파이버에 코팅하는 기술을 개시하고 있다. 다만, 상기와 같이 열가소성 수지를 용융한 후 침지하는 경우, 광폭화 탄소섬유 다발의 경우, 얇은 두께로 인하여, 침지 후 균일한 두께 및 폭을 유지하기 어렵고, 표면상태가 좋지 않은 문제점이 발생한다. In addition, in the prior art, US 1983-459551 discloses a technique of melting a thermoplastic resin and then coating the carbon fiber by immersion. However, when the thermoplastic resin is immersed after melting the thermoplastic resin, it is difficult to maintain a uniform thickness and width after immersion due to the thin thickness of the woven carbon fiber bundle, and the surface condition is poor.

탄소 섬유 강화 플라스틱 제조용 슬러리 및 이를 이용한 탄소 섬유 강화 플라스틱 제조방법을 제공하는 것이다. And to provide a slurry for manufacturing carbon fiber-reinforced plastic and a method for manufacturing carbon fiber-reinforced plastic using the same.

본 발명의 일 구현예에 의한 탄소 섬유 강화 플라스틱 제조용 슬러리는 입경 1 내지 50 ㎛의 열가소성 수지 분말; 입경 0.1 내지 30 ㎛의 바인더 분말; 및 용매; 를 포함하는 것인 탄소 섬유 강화 플라스틱 제조용 슬러리를 제공할 수 있다. The slurry for preparing a carbon fiber-reinforced plastic according to an embodiment of the present invention comprises a thermoplastic resin powder having a particle diameter of 1 to 50 mu m; A binder powder having a particle diameter of 0.1 to 30 占 퐉; And a solvent; And a slurry for producing carbon fiber-reinforced plastics.

상기 슬러리는, 슬러리 100중량%에 대해, 20 내지 40 중량%의 열가소성 수지 분말, 5 내지 10 중량%의 바인더 분말, 및 잔부인 용매를 포함하는 것인 탄소 섬유 강화 플라스틱 제조용 슬러리일 수 있다. The slurry may be a slurry for producing carbon fiber-reinforced plastics containing 20 to 40 wt% of a thermoplastic resin powder, 5 to 10 wt% of a binder powder, and a residual solvent, based on 100 wt% of the slurry.

상기 슬러리는 분산제, 증점제, 및 소포제를 더 포함할 수 있다. The slurry may further comprise a dispersant, a thickener, and an antifoaming agent.

상기 슬러리 100중량부에 대해, 0.1 내지 1.0 중량부인 분산제, 0.1 내지 1.0 중량부인 증점제, 및 0.1 내지 1.0 중량부인 소포제를 포함할 수 있다. A dispersing agent in an amount of 0.1 to 1.0 part by weight, a thickener in an amount of 0.1 to 1.0 part by weight, and a defoaming agent in an amount of 0.1 to 1.0 part by weight based on 100 parts by weight of the slurry.

상기 슬러리의 점도는 5000 내지 15000 cps 일 수 있다. The viscosity of the slurry may range from 5000 to 15000 cps.

상기 열가소성 수지는 폴리아미드계, 폴리에틸렌계, 폴리에스테르계, 폴리프로필렌계, 폴리에테르에테트케톤, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리페닐렌설파이드(PPS) 또는 이들의 조합일 수 있다. The thermoplastic resin may be a polyamide type, a polyethylene type, a polyester type, a polypropylene type, a polyetheretherketone, a polycarbonate, a polyethylene terephthalate (PET), a polyphenylene sulfide (PPS) or a combination thereof.

상기 바인더는 코폴리아미드(Co-polyamide), 폴리에스터 또는 이들의 조합일 수 있다. The binder may be a co-polyamide, a polyester, or a combination thereof.

본 발명의 다른 일 구현예에 의한 탄소 섬유 강화 플라스틱 제조방법은, 적어도 하나의 탄소 섬유를 포함하는 탄소 기재를 준비하는 단계; 열가소성 수지 분말; 바인더 분말; 및 용매를 포함하는 탄소 섬유 강화 플라스틱 제조용 슬러리를 준비하는 단계; 상기 준비된 슬러리를 상기 탄소 기재에 코팅하는 단계; 상기 코팅된 탄소 기재를 건조하여 내부에 탄소 기재가 함침된 열가소성 프리프레그를 수득하는 단계; 및 상기 열가소성 프리프레그를 핫프레스 처리하여, 탄소 섬유 강화 플라스틱을 수득하는 단계; 를 포함하는 것인 탄소 섬유 강화 플라스틱 제조방법을 제공할 수 있다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a carbon fiber-reinforced plastic, comprising: preparing a carbon substrate including at least one carbon fiber; Thermoplastic resin powder; Binder powder; Preparing a slurry for manufacturing a carbon fiber-reinforced plastic including a solvent; Coating the prepared slurry on the carbon substrate; Drying the coated carbon substrate to obtain a thermoplastic prepreg impregnated with a carbon-based material therein; And hot-pressing the thermoplastic prepreg to obtain a carbon fiber-reinforced plastic; Wherein the carbon fiber-reinforced plastic material is a carbon fiber-reinforced plastic material.

적어도 하나의 탄소 섬유를 포함하는 탄소 기재는, 복수의 탄소 섬유가 단방향(Uni-Directional) 배열 또는 이축(Bi-axial)으로 배열된 섬유 다발일 수 있다. 상기 이축(Bi-axial)으로 배열된 섬유 다발은, 0도 및 90도로 배열된 섬유 다발일 수 있다. The carbon base material comprising at least one carbon fiber may be a fiber bundle in which a plurality of carbon fibers are arranged in a uni-directional arrangement or biaxial. The fiber bundles arranged in the bi-axial direction may be fiber bundles arranged at 0 degree and 90 degrees.

적어도 하나의 탄소 섬유를 포함하는 탄소 기재를 준비하는 단계; 에서, 상기 탄소 기재는 100 내지 250 ℃의 열풍 및 진공 조건 하에서 광폭화될 수 있다. Preparing a carbon substrate comprising at least one carbon fiber; , The carbon substrate may be broadened under hot air and vacuum conditions at 100 to 250 ° C.

또한, 상기 탄소 섬유는 광폭화 되기 이전의 너비에 비해, 2배 내지 10배 이상 너비가 증가될 수 있다. In addition, the width of the carbon fibers may be increased by 2 to 10 times as compared with the width before the carbon fiber is widened.

열가소성 수지 분말; 바인더 분말; 및 용매를 포함하는 탄소 섬유 강화 플라스틱 제조용 슬러리를 준비하는 단계; 에서, 상기 슬러리는, 입경 1 내지 50 ㎛의 열가소성 수지 분말, 입경 0.1 내지 30 ㎛의 바인더 분말, 및 용매를 포함할 수 있다. Thermoplastic resin powder; Binder powder; Preparing a slurry for manufacturing a carbon fiber-reinforced plastic including a solvent; , The slurry may include a thermoplastic resin powder having a particle diameter of 1 to 50 mu m, a binder powder having a particle diameter of 0.1 to 30 mu m, and a solvent.

상기 슬러리는, 슬러리 100중량%에 대해, 20 내지 40 중량%의 열가소성 수지 분말, 5 내지 10 중량%의 바인더 분말, 및 잔부인 용매를 포함할 수 있다. The slurry may contain 20 to 40 wt% of the thermoplastic resin powder, 5 to 10 wt% of the binder powder, and the remaining solvent, based on 100 wt% of the slurry.

상기 슬러리의 점도는 5000 내지 15000 cps 일 수 있다. The viscosity of the slurry may range from 5000 to 15000 cps.

상기 준비된 슬러리를 상기 탄소 기재에 코팅하는 단계; 는, 상기 슬러리를 상기 탄소 기재에 분사하는 방법을 이용할 수 있다. 또한, 상기 슬러리 내부에 상기 탄소 기재를 함침시키는 방법을 이용할 수 있다. Coating the prepared slurry on the carbon substrate; , A method of spraying the slurry onto the carbon substrate may be used. A method of impregnating the carbon base material into the slurry may also be used.

상기 코팅된 탄소 기재를 건조하여 내부에 탄소 기재가 함침된 열가소성 프리프레그를 수득하는 단계; 에서, 상기 코팅된 탄소 기재는 150 내지 200℃ 에서 10초 내지 30초 동안 건조될 수 있다. Drying the coated carbon substrate to obtain a thermoplastic prepreg impregnated with a carbon-based material therein; , The coated carbon substrate may be dried at 150-200 [deg.] C for 10 seconds to 30 seconds.

상기 열가소성 프리프레그를 핫프레스 처리하여, 탄소 섬유 강화 플라스틱을 수득하는 단계; 에 의해, 상기 열가소성 프리프레그는 1내지 10 MPa 압력으로 핫프레스 처리될 수 있다. Hot-pressing the thermoplastic prepreg to obtain a carbon fiber-reinforced plastic; , The thermoplastic prepreg can be hot-pressed at a pressure of 1 to 10 MPa.

상기 열가소성 프리프레그를 핫프레스 처리하여, 탄소 섬유 강화 플라스틱을 수득하는 단계; 에 의해, 상기 열가소성 프리프레그는 200 내지 400℃ 에서 1 내지 10분 동안 핫프레스 처리될 수 있다. Hot-pressing the thermoplastic prepreg to obtain a carbon fiber-reinforced plastic; , The thermoplastic prepreg can be hot-pressed at 200 to 400 DEG C for 1 to 10 minutes.

상기 탄소 섬유 강화 플라스틱 100부피%에 대해, 상기 탄소 섬유 내 공극의 부피는 0.1 내지 0.5 부피% 인 것인 탄소 섬유 강화 플라스틱 제조방법을 제공할 수 있다. Wherein the volume of pores in the carbon fibers is 0.1 to 0.5% by volume based on 100% by volume of the carbon fiber-reinforced plastic.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 수지의 함침성을 개선하여, 연속 탄소섬유 함유 부피 분율을 극대화할 수 있다. 또한, 프리프레그를 일방향 배열 또는 직조한 후, 열간 프레싱함으로써 고강도이며 경량화된 다양한 형태의 탄소 섬유 강화 플라스틱을 수득할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the impregnability of the resin is improved, thereby maximizing the volume fraction of the continuous carbon fibers. In addition, various types of carbon fiber-reinforced plastic having high strength and light weight can be obtained by unidirectionally arranging or weaving prepregs and then hot pressing.

도 1은 종래 사용되는 폴리아미드6의 분말(200㎛)과 본 발명의 실시예에 따라 제조된 폴리아미드6 분말(30㎛)의 SEM 사진이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 의한 탄소 섬유 강화 플라스틱 제조용 슬러리를 제조하는 공정을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 다른 구현예에 의한 탄소 섬유 강화 플라 스틱 제조 방법 중, 수득되는 프리프레그의 모습을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 다른 구현예에 의한 탄소 섬유 강화 플라스틱 제조 방법의 일례를 나타낸 것이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an SEM photograph of a conventional powder (200 μm) of polyamide 6 and a polyamide 6 powder (30 μm) prepared according to an embodiment of the present invention.
2 shows a process for producing a slurry for manufacturing carbon fiber-reinforced plastics according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 illustrates a prepreg obtained in a method of producing a carbon fiber-reinforced plastic according to another embodiment of the present invention.
4 shows an example of a method of manufacturing a carbon fiber-reinforced plastic according to another embodiment of the present invention.

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 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 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.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and the manner of achieving them, will be apparent from and elucidated with reference to the embodiments described hereinafter in conjunction with the accompanying drawings. However, it is to be understood that the present invention is not limited to the disclosed embodiments, but may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. It is intended that the disclosure of the present invention be limited only by the terms of the appended claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

따라서, 몇몇 실시예들에서, 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. 다른 정의가 없다면 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. Thus, in some embodiments, well-known techniques are not specifically described to avoid an undesirable interpretation of the present invention. Unless defined otherwise, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used in a sense commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Whenever a component is referred to as "including" an element throughout the specification, it is to be understood that the element may include other elements, not the exclusion of any other element, unless the context clearly dictates otherwise. Also, singular forms include plural forms unless the context clearly dictates otherwise.

본 발명의 일 구현예에 의한 탄소 섬유 강화 플라스틱 제조용 슬러리는, 평균 입경 1 내지 50 ㎛ 의 열가소성 수지 분말; 0.1 내지 30 ㎛의 바인더 분말; 및 용매; 를 포함하는 것인 탄소 섬유 강화 플라스틱 제조용 슬러리를 제공할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 슬러리는 분산제, 증점제, 및 소포제를 더 포함할 수 있다. The slurry for preparing a carbon fiber-reinforced plastic according to an embodiment of the present invention comprises: a thermoplastic resin powder having an average particle diameter of 1 to 50 占 퐉; A binder powder of 0.1 to 30 占 퐉; And a solvent; And a slurry for producing carbon fiber-reinforced plastics. More specifically, the slurry may further comprise a dispersant, a thickener, and a defoamer.

본 명세서에서의 입경은, 측정 단위 내 존재하는 구형 물질의 평균 지름을 의미한다. 만약 물질이 비구형일 경우, 상기 비구형 물질을 구형으로 근사하여 계산한 구의 지름을 의미한다.The particle size in this specification means the average diameter of the spherical material present in the unit of measurement. If the material is an acetal, it means the diameter of the sphere calculated by approximating the spherical material to the spherical shape.

보다 구체적으로, 상기 열가소성 수지 분말, 및 바인더의 분말이 상기 크기 범위를 만족하지 않을 경우, 목적하는 점도 및 분산도의 슬러리를 제조하는 데 어려울 수 있다. 더해서, 슬러리 내의 수지 분말의 입자가 클 경우, 분산이 잘 되지 않고 침강할 수 있다. More specifically, when the thermoplastic resin powder and the powder of the binder do not satisfy the above-described size range, it may be difficult to produce a slurry having a desired viscosity and degree of dispersion. In addition, when the particle size of the resin powder in the slurry is large, it is possible to precipitate without being dispersed well.

보다 구체적으로, 상기 슬러리는, 슬러리 100중량%에 대해, 20 내지 40 중량%의 열가소성 수지 분말, 5 내지 10 중량%의 바인더 분말, 및 잔부인 용매를 포함할 수 있다. More specifically, the slurry may comprise 20 to 40% by weight of the thermoplastic resin powder, 5 to 10% by weight of the binder powder, and the remaining solvent, based on 100% by weight of the slurry.

또한, 상기 슬러리 100중량부에 대해, 0.1 내지 1.0 중량부인 분산제, 0.1 내지 1.0 중량부인 증점제, 및 0.1 내지 1.0 중량부인 소포제를 포함할 수 있다. The dispersant may be 0.1 to 1.0 parts by weight based on 100 parts by weight of the slurry, 0.1 to 1.0 parts by weight of a thickener, and 0.1 to 1.0 part by weight of a defoaming agent.

이하, 상기 성분의 함량 한정에 따른 이유를 설명한다.Hereinafter, the reason for limiting the content of the component will be described.

상기 슬러리 100중량%에 대해, 20 내지 40 중량%의 열가소성 수지 분말, 5 내지 10 중량%의 바인더 분말, 및 잔부인 용매를 포함할 수 있다. 20 to 40% by weight of the thermoplastic resin powder, 5 to 10% by weight of the binder powder, and the remaining solvent may be contained relative to 100% by weight of the slurry.

보다 구체적으로, 열가소성 수지 분말이 40 중량%를 초과하는 경우, 슬러리 형태가 아닌 케이크 형태로 뭉쳐지기 때문에 함침이 용이하지 않을 수 있다. 또한, 20중량% 미만인 경우에는 열가소성 수지 분말의 중량이 충분하지 않기 때문에 함침이 용이하지 않을 수 있다. More specifically, when the amount of the thermoplastic resin powder is more than 40% by weight, impregnation may not be easy because the resin powder is aggregated in a cake form instead of a slurry form. If it is less than 20% by weight, the impregnation may not be easy because the weight of the thermoplastic resin powder is not sufficient.

보다 더 구체적으로, 상기 열가소성 수지는 폴리아미드계, 폴리에틸렌계, 폴리에스테르계, 폴리프로필렌계, 폴리에테르에테트케톤, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리페닐렌설파이드(PPS) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 통상적으로 사용될 수 있는 열가소성 수지는 모두 포함한다. More specifically, the thermoplastic resin may be selected from the group consisting of polyamide-based, polyethylene-based, polyester-based, polypropylene-based, polyetheretherketone, polycarbonate, polyethylene terephthalate (PET), polyphenylene sulfide Combinations thereof. However, the present invention is not limited thereto, and includes any thermoplastic resins which can be commonly used.

또한, 바인더 분말을 상기 범위만큼 함유하는 경우, 200도 이상의 열풍 건조 온도에서 용융되어, 기지(Matrix)용 폴리아미드6(PA6) 분말과 탄소 섬유 필라멘트 사이의 접합제 역활이 용이할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 바인더는 코폴리아미드(Co-polyamide), 폴리에스터, 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.When the binder powder is contained in the above range, it can be melted at a hot air drying temperature of 200 ° C or more to easily serve as a bonding agent between the matrix polyamide 6 (PA 6) powder and the carbon fiber filament. More specifically, the binder may be, but is not limited to, Co-polyamide, polyester, or a combination thereof.

상기 슬러리 100중량%에 대해 잔부는 용매일 수 있으며, 상기 용매는 물일 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.The balance with respect to 100 wt% of the slurry can be a solvent and the solvent can be water. However, the present invention is not limited thereto.

상기 슬러리 100중량부에 대해, 0.1 내지 1.0 중량부인 분산제, 0.1 내지 1.0 중량부인 증점제, 및 0.1 내지 1.0 중량부인 소포제를 더 포함할 수 있다. The dispersant may be 0.1 to 1.0 part by weight, the thickener may be 0.1 to 1.0 part by weight, and the defoaming agent may be 0.1 to 1.0 part by weight based on 100 parts by weight of the slurry.

보다 구체적으로, 분산제를 상기 범위만큼 포함하는 경우, 균일한 분산 효과가 나타날 수 있다. 또한, 상기 분산제는 상용하는 분산제 모두 가능하다. More specifically, when the dispersing agent is contained in the above range, a uniform dispersing effect can be obtained. In addition, the above-mentioned dispersing agent can be used as a dispersing agent which is commonly used.

또한, 증점제를 상기 범위만큼 포함하는 경우, 상기 수지 분말의 침강을 방지하는 효과가 나타날 수 있다. 또한, 상기 증점제는 상용하는 증점제 모두 가능하다.In addition, when the thickener is contained in the above-mentioned range, an effect of preventing sedimentation of the resin powder may be exhibited. In addition, the thickener may be any commonly used thickener.

소포제를 상기 범위만큼 포함하는 경우, 기포를 제거하는 효과가 나타날 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 소포제는 상용하는 소포제 모두 가능하다. When the antifoaming agent is contained in the above-mentioned range, the effect of removing air bubbles may be exhibited. More specifically, the defoaming agent is applicable to both defoaming agents commonly used.

상기와 같은 성분을 포함하는 슬러리의 점도는 5000 내지 15000 cps 일 수 있다. 슬러리의 점도가 상기 범위일 경우, 우수한 함침 효과를 가질 수 있다. The viscosity of the slurry containing such components can be from 5000 to 15000 cps. When the viscosity of the slurry is in the above range, it can have an excellent impregnation effect.

본 발명의 다른 구현예에 의한 탄소 섬유 강화 플라스틱 제조방법은, 적어도 하나의 탄소 섬유를 포함하는 탄소 기재를 준비하는 단계; 열가소성 수지 분말; 바인더 분말; 및 용매를 포함하는 탄소 섬유 강화 플라스틱 제조용 슬러리를 준비하는 단계; 상기 준비된 슬러리를 상기 탄소 기재에 코팅하는 단계; 상기 코팅된 탄소 기재를 건조하여 내부에 탄소 기재가 함침된 열가소성 프리프레그를 수득하는 단계; 및 상기 열가소성 프리프레그를 핫프레스 처리하여, 탄소 섬유 강화 플라스틱을 수득하는 단계; 를 포함하는 것인 탄소 섬유 강화 플라스틱 제조방법을 제공할 수 있다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a carbon fiber-reinforced plastic, comprising: preparing a carbon substrate including at least one carbon fiber; Thermoplastic resin powder; Binder powder; Preparing a slurry for manufacturing a carbon fiber-reinforced plastic including a solvent; Coating the prepared slurry on the carbon substrate; Drying the coated carbon substrate to obtain a thermoplastic prepreg impregnated with a carbon-based material therein; And hot-pressing the thermoplastic prepreg to obtain a carbon fiber-reinforced plastic; Wherein the carbon fiber-reinforced plastic material is a carbon fiber-reinforced plastic material.

보다 구체적으로, 상기 적어도 하나의 탄소 섬유를 포함하는 탄소 기재를 준비하는 단계; 에서, 상기 적어도 하나의 탄소 섬유를 포함하는 탄소 기재는, 복수의 탄소 섬유가 단방향(Uni-Directional) 배열 또는 이축(Bi-axial)으로 배열된 섬유 다발일 수 있다. 보다 더 구체적으로, 상기 이축(Bi-axial)으로 배열된 섬유 다발은, 0도 및 90도로 배열된 섬유 다발일 수 있다.More specifically, there is provided a method of manufacturing a carbon fiber, comprising: preparing a carbon substrate comprising the at least one carbon fiber; , The carbon base material including the at least one carbon fiber may be a fiber bundle in which a plurality of carbon fibers are arranged in a uni-directional arrangement or a biaxial direction. More specifically, the fiber bundles arranged in Bi-axial may be fiber bundles arranged at 0 degree and 90 degrees.

더해서, 상기 탄소 기재는 100 내지 250 ℃의 열풍 및 진공 조건 하에서 광폭화될 수 있다. 이에, 상기 탄소 섬유는 광폭화 되기 이전의 너비에 비해, 2배 내지 10배 이상 너비가 증가할 수 있다. In addition, the carbon substrate can be broadened under hot air and vacuum conditions at 100-250 占 폚. Accordingly, the width of the carbon fiber may be increased by 2 to 10 times as much as the width before the carbon fiber is widened.

상기 적어도 하나의 탄소 섬유를 포함하는 탄소 기재를 준비하는 단계; 에서, 상기 탄소 기재를 광폭화하는 이유는 슬러리의 함침율을 높이고, 탄소섬유 필라멘트에 균일하게 함침하는 효과를 도출하기 위해서이다. Preparing a carbon substrate comprising the at least one carbon fiber; , The reason why the carbon base material is widened is to increase the impregnation rate of the slurry and to obtain the effect of uniformly impregnating the carbon fiber filament.

이후, 열가소성 수지 분말; 바인더 분말; 및 용매를 포함하는 탄소 섬유 강화 플라스틱 제조용 슬러리를 준비하는 단계; 를 포함할 수 있다. Then, a thermoplastic resin powder; Binder powder; Preparing a slurry for manufacturing a carbon fiber-reinforced plastic including a solvent; . ≪ / RTI >

상기 단계에서의 슬러리는, 평균 입경 입경 1 내지 50 ㎛의 열가소성 수지 분말; 입경 0.1 내지 30 ㎛의 바인더 분말; 및 용매;를 포함할 수 있다. The slurry in the step is a thermoplastic resin powder having an average particle diameter of 1 to 50 占 퐉; A binder powder having a particle diameter of 0.1 to 30 占 퐉; And a solvent.

또한, 상기 슬러리는, 슬러리 100중량%에 대해, 20 내지 40 중량%의 열가소성 수지 분말, 5 내지 10 중량%의 바인더 분말, 및 잔부인 용매를 포함할 수 있다.The slurry may contain 20 to 40% by weight of the thermoplastic resin powder, 5 to 10% by weight of the binder powder, and the remaining solvent, based on 100% by weight of the slurry.

보다 구체적으로, 상기 슬러리는 분산제, 증점제, 및 소포제를 더 포함할 수 있으며, 상기 슬러리 100중량부에 대해, 0.1 내지 1.0 중량부인 분산제, 0.1 내지 1.0 중량부인 증점제, 및 0.1 내지 1.0 중량부인 소포제를 포함할 수 있다.More specifically, the slurry may further contain a dispersing agent, a thickener, and a defoaming agent. A dispersant having a content of 0.1 to 1.0 part by weight, a thickener having a content of 0.1 to 1.0 part by weight, and a defoaming agent having a content of 0.1 to 1.0 part by weight, .

상기 슬러리의 성분 함량 한정에 따른 이유는 전술한 바와 같다. The reason for limiting the content of the slurry is as described above.

상기와 같은 성분을 포함하는 슬러리의 점도는 5000 내지 15000 cps 일 수 있다. 슬러리의 점도가 상기 범위일 경우, 우수한 함침 효과를 가질 수 있다. The viscosity of the slurry containing such components can be from 5000 to 15000 cps. When the viscosity of the slurry is in the above range, it can have an excellent impregnation effect.

이후, 상기 준비된 슬러리를 상기 탄소 기재에 코팅하는 단계; 를 실시할 수 있다. Coating the prepared slurry on the carbon substrate; Can be performed.

보다 구체적으로, 상기 코팅하는 단계는 상기 슬러리를 상기 탄소 기재에 분사하는 방법을 포함할 수 있다. 보다 더 구체적으로, 상기 슬러리 내부에 상기 탄소 기재를 함침시키는 방법을 포함할 수 있다. More specifically, the coating may comprise spraying the slurry onto the carbon substrate. More specifically, the method may include a method of impregnating the carbon base material into the slurry.

상기 방법 중, 슬러리를 상기 탄소 기재에 분사하여 코팅할 경우, 광폭화된 탄소 섬유 다발이 스프레이 도포 구간을 통과하면서 슬러리가 코팅할 수 있다. 따라서, 연속 광폭화 공정에서 균일하게 표면 도포가 가능하기 때문에, 초슬림 광폭화 탄소 섬유 다발에 고속으로 함침할 수 있는 장점이 있을 수 있다. In the above method, when the slurry is sprayed onto the carbon substrate, the slurry can be coated while the wider carbon fiber bundle passes through the spray application zone. Therefore, since the surface can be uniformly applied in the continuous widening process, it may be advantageous to impregnate the ultra-slim wide-width carbon fiber bundle at a high speed.

보다 구체적으로, 도 4에 개시된 방법이 본 발명의 일 구현예에 의한 탄소 섬유 강화 플라스틱 제조방법 중, 분사법을 이용하여 슬러리를 함침하는 경우를 나타낸 것이다. More specifically, the method disclosed in FIG. 4 shows a case where a slurry is impregnated using a spraying method, in the method of manufacturing a carbon fiber-reinforced plastic according to an embodiment of the present invention.

반면, 상기 슬러리 내부에 탄소 기재를 함침하여 코팅할 경우, 광폭화된 탄소 섬유 다발이 슬러리를 포함하는 바스를 통과하면서 슬러리가 코팅될 수 있다. 따라서, 탄소 기재를 바스에 통과시키면서 상기 분사법보다 함침량을 증대시킬 수 있는 장점이 있을 수 있다. On the other hand, when the carbonaceous substrate is impregnated in the slurry, the slurry can be coated while the wider carbon fiber bundle passes through the bath containing the slurry. Therefore, there is an advantage that the amount of impregnation can be increased as compared with the spraying method while passing the carbon substrate through the bath.

이후, 상기 코팅된 탄소 기재를 건조하여 내부에 탄소 기재가 함침된 열가소성 프리프레그를 수득하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.Thereafter, the coated carbon substrate is dried to obtain a thermoplastic prepreg impregnated with a carbon-based material therein; As shown in FIG.

상기 상기 코팅된 탄소 기재는 150 내지 200℃에서 10초 내지 30초 동안 건조될 수 있다. 상기 온도 및 시간 범위에서 건조하는 경우, 바인더용 수지 분말은 용융되어 탄소 기재와 열가소성 수지 분말이 접합된 형태의 프리프레그를 수득할 수 있다.The coated carbon substrate may be dried at 150-200 [deg.] C for 10 seconds to 30 seconds. In the case of drying in the temperature and time range, the resin powder for the binder is melted and a prepreg in the form of a carbon substrate and a thermoplastic resin powder bonded together can be obtained.

마지막으로, 상기 열가소성 프리프레그를 핫프레스(hot press) 처리하여, 탄소 섬유 강화 플라스틱을 수득하는 단계;를 포함할 수 있다. Finally, hot-pressing the thermoplastic prepreg to obtain a carbon fiber-reinforced plastic.

상기 열가소성 프리프레그를 핫프레스 처리하여, 탄소 섬유 강화 플라스틱을 수득하는 단계; 에 의해, 상기 열가소성 프리프레그는 1내지 10MPa 압력으로 핫프레스 처리될 수 있다. Hot-pressing the thermoplastic prepreg to obtain a carbon fiber-reinforced plastic; , The thermoplastic prepreg can be hot-pressed to a pressure of 1 to 10 MPa.

상기 열가소성 프리프레그는 수지의 종류에 따라 달라질 수 있지만 통상적으로 200 내지 400℃ 에서 1 내지 10분 동안 핫프레스 처리될 수 있다. The thermoplastic prepreg may vary depending on the type of resin, but may typically be hot-pressed at 200 to 400 ° C for 1 to 10 minutes.

상기 범위의 온도에서 열처리하여 수득된 탄소섬유 강화 플라스틱은, 상기 탄소 섬유 강화 플라스틱 전체 100부피%에 대해, 상기 탄소 섬유 내 공극의 부피는 0.1 내지 0.5 부피%일 수 있다. The carbon fiber-reinforced plastic obtained by heat-treating at a temperature within the above range may have a volume of voids in the carbon fiber of 0.1 to 0.5% by volume based on 100% by volume of the entirety of the carbon fiber-reinforced plastic.

이하, 실시예를 통해 상세히 설명한다. 단 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the embodiment will be described in detail. The following examples are illustrative of the present invention only and are not intended to limit the scope of the present invention.

[[ 실시예Example ]]

MRC 50K의 탄소 섬유 다발을 준비한 후, 상기 탄소 섬유를 200℃ 및 진공 조건 하에서 너비 60mm로 광폭화하였다. After preparing a carbon fiber bundle of MRC 50K, the carbon fiber was widened at a temperature of 200 캜 and a vacuum condition to a width of 60 mm.

이후, 일본 구리모토(KML)사의 세라믹 분쇄기를 개조한 형태인, 액체 질소 분위기 하의 해머 타입 동결 분쇄기를 이용하여, 국내산 폴리아미드6 펠렛을 평균 입도 30㎛ 수준을 분쇄하여 열가소성 분말을 제조하였다. 또한, 코폴리아미드를 평균 입도 15㎛ 수준으로 분쇄하여 바인더 분말을 준비하였다. Domestic polyamide 6 pellets were milled at an average particle size of 30 mu m using a hammer-type freeze grinder under a liquid nitrogen atmosphere, which was a modification of a ceramic grinder manufactured by KURIMOTO Co., Ltd. (KML) to prepare a thermoplastic powder. Further, the copolyamide was pulverized to an average particle size of 15 mu m to prepare a binder powder.

도 1은 종래 사용되는 폴리아미드6의 분말(200㎛)과 본 발명의 실시예에 따라 제조된 폴리아미드6 분말(30㎛)을 SEM 사진으로 비교하여 나타낸 것이다. FIG. 1 is a SEM photograph showing a conventional powder (200 μm) of polyamide 6 and a polyamide 6 powder (30 μm) prepared according to an embodiment of the present invention.

슬러리 전체 100중량%에 대해, 상기 열가소성 수지 분말 30중량%, 상기 바인더 분말 7중량%, 및 잔부 물을 포함하는 슬러리를 준비하였다. A slurry containing 30% by weight of the thermoplastic resin powder, 7% by weight of the binder powder, and the remainder was prepared with respect to 100% by weight of the whole slurry.

상기 슬러리 100중량부에 대해, 한국산 노프코사의 분산제(DISPEXCEL-LB 1024) 0.5중량부, 한국산노포코사의 증점제 (SN-THICKENER 623N) 0.6중량부, 한국산노포코사의 소포제 (DAPPO SN-367) 0.6중량부를 더 포함하여 슬러리를 준비하였다. 상기 슬러리 제조 공정은 도 2에 개시된 바와 같다. 0.5 part by weight of a dispersing agent (DISPEXCEL-LB 1024) from Nopco Korea, 0.6 part by weight of a thickener (SN-THICKENER 623N) from Korea, and a defoamer (DAPPO SN-367) 0.6 The slurry was further prepared in a weight portion. The slurry production process is as described in Fig.

상기에서 준비한 너비 60mm의 탄소 섬유 다발을 상기 슬러리가 담겨 있는 바스에 통과시켜 상기 탄소 섬유에 슬러리를 함침시켰다. The carbon fiber bundle having a width of 60 mm prepared above was passed through a bath containing the slurry to impregnate the carbon fiber with the slurry.

이후, 열풍 구간을 통과하면서 150℃에서 30초동안 건조되었다. 상기 건조에 의해, 용매를 건조하고 바인더 분말을 용융시켰다.Thereafter, it was dried at 150 DEG C for 30 seconds while passing through the hot wind section. By the above drying, the solvent was dried and the binder powder was melted.

그 결과, 상기 열가소성 수지 분말(폴리아미드6)이 탄소 섬유 필라멘트에 부착되어, 프리프레그를 수득하였다. 상기 수득된 프리프레그의 모습은 도 3에 개시된 바와 같다. As a result, the thermoplastic resin powder (polyamide 6) adhered to the carbon fiber filament to obtain a prepreg. The shape of the obtained prepreg is as shown in Fig.

또한, 상기 프리프레그를 300℃에서 5분 동안 10Mpa 압력으로 핫프레스 처리하여, 탄소 섬유 강화 플라스틱을 수득하였다.The prepreg was subjected to hot press treatment at 300 占 폚 for 5 minutes under a pressure of 10 MPa to obtain a carbon fiber-reinforced plastic.

상기 수득한 탄소 섬유 강화 플라스틱을 ASTM 790 규격으로 굴곡 물성을 평가하였다. 그 결과, 굴곡 강도값이 1,050Mpa 수준임을 확인하였다. The obtained carbon fiber-reinforced plastic was evaluated for flexural physical properties according to the ASTM 790 standard. As a result, it was confirmed that the flexural strength value was 1,050 Mpa.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, You will understand.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변경된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be interpreted as being included in the scope of the present invention .

Claims (15)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 적어도 하나의 탄소 섬유를 포함하는 탄소 기재를 준비하는 단계;
열가소성 수지 분말; 바인더 분말; 및 용매를 포함하는 탄소 섬유 강화 플라스틱 제조용 슬러리를 준비하는 단계;
상기 준비된 슬러리를 상기 탄소 기재에 코팅하는 단계;
상기 코팅된 탄소 기재를 건조하여 내부에 탄소 기재가 함침된 열가소성 프리프레그를 수득하는 단계; 및
상기 열가소성 프리프레그를 핫프레스 처리하여, 탄소 섬유 강화 플라스틱을 수득하는 단계;를 포함하고,
상기 준비된 슬러리를 상기 탄소 기재에 코팅하는 단계; 는,
상기 슬러리를 상기 탄소 기재에 분사하는 방법을 이용하는 것이고,
상기 열가소성 수지는 폴리아미드계, 폴리에틸렌계, 폴리에스테르계, 폴리프로필렌계, 폴리에테르에테트케톤, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리페닐렌설파이드(PPS) 또는 이들의 조합이고,
상기 열가소성 수지의 입경은 1 내지 50 ㎛이고,
상기 바인더는 코폴리아미드(Co-polyamide), 폴리에스터 또는 이들의 조합이며,
열가소성 수지 분말; 바인더 분말; 및 용매를 포함하는 탄소 섬유 강화 플라스틱 제조용 슬러리를 준비하는 단계;에서,
상기 용매는 물이고,
상기 코팅된 탄소 기재를 건조하여 내부에 탄소 기재가 함침된 열가소성 프리프레그를 수득하는 단계;는, 150 내지 200℃에서 10초 내지 30초 동안 수행되는 것인, 탄소 섬유 강화 플라스틱 제조방법.
Preparing a carbon substrate comprising at least one carbon fiber;
Thermoplastic resin powder; Binder powder; Preparing a slurry for manufacturing a carbon fiber-reinforced plastic including a solvent;
Coating the prepared slurry on the carbon substrate;
Drying the coated carbon substrate to obtain a thermoplastic prepreg impregnated with a carbon-based material therein; And
Hot-pressing the thermoplastic prepreg to obtain a carbon fiber-reinforced plastic,
Coating the prepared slurry on the carbon substrate; Quot;
A method of spraying the slurry onto the carbon base material is used,
Wherein the thermoplastic resin is selected from the group consisting of polyamide, polyethylene, polyester, polypropylene, polyetheretherketone, polycarbonate, polyethylene terephthalate (PET), polyphenylene sulfide (PPS)
The thermoplastic resin has a particle diameter of 1 to 50 탆,
The binder may be a co-polyamide, a polyester or a combination thereof,
Thermoplastic resin powder; Binder powder; And preparing a slurry for producing carbon fiber-reinforced plastics comprising a solvent,
The solvent is water,
Drying the coated carbon substrate to obtain a thermoplastic prepreg impregnated with a carbon-based material therein; and performing the carbon fiber-reinforced plastic material at 150 to 200 ° C for 10 seconds to 30 seconds.
제11항에 있어서,
열가소성 수지 분말; 바인더 분말; 및 용매를 포함하는 탄소 섬유 강화 플라스틱 제조용 슬러리를 준비하는 단계; 에서,
상기 슬러리는 입경 0.1 내지 30 ㎛의 바인더 분말, 및 용매를 포함하는 것인 탄소 섬유 강화 플라스틱 제조방법.
12. The method of claim 11,
Thermoplastic resin powder; Binder powder; Preparing a slurry for manufacturing a carbon fiber-reinforced plastic including a solvent; in,
Wherein the slurry comprises a binder powder having a particle diameter of 0.1 to 30 占 퐉, and a solvent.
제12항에 있어서,
상기 슬러리는, 슬러리 100중량%에 대해, 20 내지 40 중량%의 열가소성 수지 분말, 5 내지 10 중량%의 바인더 분말, 및 잔부인 용매를 포함하는 것인 탄소 섬유 강화 플라스틱 제조방법.
13. The method of claim 12,
Wherein the slurry comprises 20 to 40 wt% of a thermoplastic resin powder, 5 to 10 wt% of a binder powder, and a remaining solvent, based on 100 wt% of the slurry.
제13항에 있어서,
상기 슬러리의 점도는 5000 내지 15000 cps 인 것인 탄소 섬유 강화 플라스틱 제조방법.
14. The method of claim 13,
Wherein the slurry has a viscosity of 5000 to 15000 cps.
제11항에 있어서,
상기 준비된 슬러리를 상기 탄소 기재에 코팅하는 단계; 는,
상기 슬러리 내부에 상기 탄소 기재를 함침시키는 방법을 이용하는 것인 탄소 섬유 강화 플라스틱 제조방법.
12. The method of claim 11,
Coating the prepared slurry on the carbon substrate; Quot;
And the carbon substrate is impregnated in the slurry.
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