KR101961103B1 - Carbon riber and mesh structure tight processing carbon fiber prepreg and manufacturing method of the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 탄소섬유 원단과 금속 그물 구조물을 밀착가공한 탄소섬유 원단 프리프레그 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 탄소섬유 원단에 금속 그물 구조물을 부착하여 형상을 유지하여 경화제 도포 후 자연경화의 방법으로 형성된 탄소섬유 원단과 금속 그물 구조물을 밀착가공한 탄소섬유 원단 프리프레그 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유 원단과 금속 그물 구조물을 밀착가공한 탄소섬유 원단 프리프레그 제조방법은, 복수개의 가닥으로 이루어진 금속을 엮어 일정 직경을 가지는 금속을 서로 교차시켜 그물 형상의 망상체를 만들어 심재를 형성하는 망상체 형성단계(s10);와, 상기 망상체 형성단계에 의해 만들어진 망상체를 열가소성 수지인 예를 들면, polyethylene(PE), Poly vinyl chloride(PVC), Polypropylene(PP), Polystyrene(PS), Polyacrylonitrile, Styrene-acrylonitrile(SAN), Acrylonitrile-butadiene-styrene(ABS), Polymethyl metacrylate(PMMA), Polytetrafluroethylene(PTFE Teflon), 또는 폴리카프로락톤(polycaprolactone, PCL) 함침조에 넣어 상기 열가소성 수지를 함침시키거나, 또는 외주면에 상기 열가소성 수지로 코팅된 금속 그물 망상체로 이루어진 망상체에 열을 가하여 상기 열가소성 수지로 이루어진 코팅부분을 용융시킴으로써 금속 그물망 외부에 상기 열가소성수지를 부착시켜 심재를 제조하여 심재의 강도를 향상시키는 동시에 망상체 형태를 그대로 유지할 수 있게 되어 구조체 형성이 쉽게 수행될 수 있도록 하되, 상기 금속의 외부에 상기 열가소성 수지를 부착시킬 때에는 상기 열가소성 수지 함침조에 수용되는 상기 열가소성 수지 용액은 테트라하이드로퓨란(THF, Tetrahydro Furan)이라는 용매에 의해서 희석된 것이 사용되며, 상기 테트라하이드로퓨란이라는 희석용액에 의해 상기 열가소성 수지가 망상체를 구성하는 복수개의 금속 사이에 쉽게 스며들면서 건조되어 상기 열가소성수지에 함침된 후의 망상체의 직경도 균일하게 되고, 상기 심재의 단면의 직경도 균일하게 되거나, 외주면에 상기 열가소성 수지로 코팅된 금속으로 이루어진 망상체를 전자레인지의 가열체로 가열하여 상기 금속으로 이루어진 망상체에 상기 열가소성 수지를 용융시킴으로써 금속의 외부에 상기 열가소성수지 용융체를 부착하는 단계(s20);와, 제1 탄소섬유 원단 패브릭을 제1롤러를 통해서 컨베이어벨트 쪽으로 이동시키는 단계(s30);와, 상기 제1 탄소섬유 원단 패브릭 상에 상기 열가소성수지가 코팅된 금속으로 구성된 망상체를 제2 롤러로부터 공급하고 제1 프레스로 가압하여 탄소섬유 원단 패브릭과 상기 열가소성 수지가 코팅된 금속으로 이루어진 망상체를 결합시키는 단계(s40);와, 상기 상기 열가소성 수지가 코팅된 금속 그물 망상체에 대하여 폴리머 수지로 이루어진 용제 또는 필름을 공급하는 단계(s50);와, 상기 폴리머 수지가 공급된 상기 열가소성 수지가 코팅된 금속 그물 망상체와 탄소섬유 원단 패브릭의 접합체 상으로 제1 탄소섬유 원단 패브릭 상에 제2 탄소섬유 원단 패브릭을 공급하는 단계(s60);와, 상기 제1 탄소섬유 원단 패브릭, 상기 열가소성 수지가 코팅된 금속, 및 제2 탄소섬유 원단 패브릭이 겹쳐진 집합체에 대하여 표면건조를 수행하는 단계(s70); 및 상기 제1 탄소섬유 원단 패브릭, 상기 열가소성 수지가 코팅된 금속 그물 망상체 및 제2 탄소섬유 원단 패브릭이 겹쳐진 집합체 대하여 제3프레스로 가압하여 경화시키는 단계(s80)를 포함할 수 있다.
The present invention relates to a carbon fiber fabric prepreg in which a carbon fiber fabric and a metal net structure are closely contacted, and more particularly, to a carbon fiber fabric prepreg having a metal net structure attached to a carbon fiber fabric, To a carbon fiber fabric prepreg in which a carbon fiber fabric and a metal net structure are closely contacted, and a method of manufacturing the carbon fiber fabric prepreg.
A method for manufacturing a carbon fiber fabric prepreg in which a carbon fiber fabric and a metal net structure are closely contacted with each other is characterized in that a metal having a predetermined diameter is crossed with a metal composed of a plurality of strands to form a net- (PE), polyvinyl chloride (PVC), polypropylene (PP), and polystyrene (PS), which are made of a thermoplastic resin, ), A polyacrylonitrile, a styrene-acrylonitrile (SAN), an acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS), a polymethyl methacrylate (PMMA), a polytetrafluoroethylene (PTFE Teflon), or a polycaprolactone (PCL) impregnation bath to impregnate the thermoplastic resin Or a metal mesh net covered with the thermoplastic resin on the outer circumferential surface to apply heat to the net made of the thermoplastic resin, The thermoplastic resin is adhered to the outside of the metal mesh by melting the metal part to improve the strength of the core material and to maintain the shape of the core material so that the structure can be easily formed, When the thermoplastic resin is adhered, the thermoplastic resin solution contained in the thermoplastic resin impregnation tank is diluted with a solvent called tetrahydrofuran (THF), and the thermoplastic resin is diluted with a diluted solution of tetrahydrofuran And the diameter of the cross section of the core material becomes uniform, or the diameter of the cross section of the core material becomes uniform or the cross section of the metal material coated with the thermoplastic resin on the outer circumferential surface The resulting network (S20) of attaching the thermoplastic resin melt to the outside of the metal by melting the thermoplastic resin in a mesh made of the metal by heating with a heating body of a microwave oven, (S30) of the first carbon fiber fabric fabric to the belt; and feeding a second web of rubber material comprising the thermoplastic resin coated metal onto the first carbon fiber fabric, (S50) of supplying a solvent or a film made of a polymer resin to the metal mesh network coated with the thermoplastic resin (s50); and a step The metal mesh net coated with the thermoplastic resin and the carbon fiber fabric (S60) of providing a second carbon fiber fabric on a first carbon fiber fabric fabric on a bonded body, the first carbon fiber fabric, the thermoplastic resin coated metal, and the second carbon fiber fabric Performing surface drying (s70) on the superimposed aggregate; And a step (s80) of pressing and curing the aggregate of the first carbon fiber fabric fabric, the metal mesh net coated with the thermoplastic resin and the second carbon fiber fabric fabric by a third press (s80).

Description

탄소섬유 원단과 금속 그물 구조물을 밀착가공한 탄소섬유 원단 프리프레그 및 그 제조방법{CARBON RIBER AND MESH STRUCTURE TIGHT PROCESSING CARBON FIBER PREPREG AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a carbon fiber fabric prepreg and a carbon fiber fabric prepreg,

본 발명은 탄소섬유 원단과 금속 그물 구조물을 밀착가공한 탄소섬유 원단 프리프레그 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 탄소섬유 원단에 금속 그물 구조물을 부착하여 형상을 유지하고, 후가공으로 경화제 도포 후 경화시키는 방법으로경화시키는 방법으로 형성된 탄소섬유 원단과 금속 그물 구조물, 수지를 밀착가공한 탄소섬유 원단 프리프레그 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a carbon fiber fabric prepreg in which a carbon fiber fabric and a metal net structure are closely contacted, and more particularly, to a carbon fiber fabric prepreg which is formed by adhering a metal net structure to a carbon fiber fabric to maintain its shape, A metal netting structure formed by a method of curing by a method of post-curing, and a carbon fiber fabric prepreg in which a resin is closely contacted, and a method of manufacturing the carbon fiber fabric prepreg.

탄소섬유 원단 강화 복합재료(carbon fibers-reinforced composites)는 항공, 우주 산업 뿐만 아니라, 핵 및 일반기술과 관련된 고도의 기술분야 및 베어링, 기어, 캠, 자동차 동체 등과 같은 운송 분야에서 주로 사용되어 왔으며, 최근에는 그 응용범위가 전기, 전자, 재료, 토목, 건축 재료, 자동차, 선박, 군사장비, 스포츠 용품 등 다양한 분야로 확대되고 있어 유망한 신소재로서 주목받고 있다.Carbon fiber-reinforced composites have been used not only in the aerospace industry, but also in the high technological fields related to nuclear and general technology, and in transportation such as bearings, gears, cams, automobile bodies, In recent years, the application range has expanded into various fields such as electric, electronic, materials, civil engineering, building materials, automobiles, ships, military equipment, sports goods, and has attracted attention as a promising new material.

이러한 탄소섬유 원단 강화 복합재료는 제작시 내부에 잔존하는 공기 방울의 존재가 최종 복합 재료의 기계적 물성에 치명적인 영향을 미치기 때문에 오토클레이브(autoclave)나 진공 백 몰딩(vacuum bag molding)과 같은 방법의 경화 과정에서의 압력차이를 이용하여 잔존 내부 기포를 제거하는 공정을 거쳐 제조된다.Since the presence of air bubbles remaining in the inside of the carbon fiber fabric reinforced composite material seriously affects the mechanical properties of the final composite material, the curing of the method such as autoclave or vacuum bag molding And the residual internal bubbles are removed using the pressure difference in the process.

또한 열경화성 수지를 매트릭스로 사용할 경우, 일반적으로 경화 온도는 150 ℃ 이상이며, 그 결과 내부 수지의 점도는 매우 낮아지게 된다. 이렇게 낮아진 수지는 압력차이에 의해 브리더(breather)를 통해 외부로 빠져나가게 되고, 과량의 수지가 빠져나갈 경우 복합재료의 물성저하로 이어지게 되므로, 탄소섬유 원단 강화 복합재료를 경화 전에 반경화 상태(b-stage)로 유도하여 고온 경화시 과도한 수지의 제거현상을 방지하고 있다.Further, when a thermosetting resin is used as a matrix, the curing temperature is generally 150 ° C or higher, and as a result, the viscosity of the internal resin becomes very low. This lowered resin will escape to the outside through breather due to the pressure difference, and if excess resin is escaped, it will lead to deterioration of the physical properties of the composite material. Therefore, -stage) to prevent excess resin removal during high-temperature curing.

또한 탄소섬유 원단이 장섬유형 탄소섬유 원단일 경우에는 탄소섬유 원단을 필라멘트 와인딩(filament winding)기법으로 에폭시 수지와 같은 수지에 함침하여 이를 반경화시킨 다음 일정한 크기로 절단하여 가공한다. 그러나, 특정 수지는 상온에서 접착성을 나타내지 않는 의소성 유체(pseudo plastic)의 성질을 보이기 때문에 반경화상태를 확인하기가 매우 어렵다. 이와 같이 반경화 상태로 오인하고 고온 경화를 실시하는 경우, 경화중 수지의 점도가 급격히 하락하여 내부수지의 과도한 제거현상에 의한 물성저하가 발생한다.When the carbon fiber fabric is a long fiber-type carbon fiber fabric, the carbon fiber fabric is impregnated with a resin such as epoxy resin by filament winding, semi-cured, and cut to a predetermined size. However, it is very difficult to confirm the semi-cured state because a specific resin exhibits properties of a pseudo plastic which does not exhibit adhesiveness at room temperature. When the resin is misidentified as a semi-cured state and subjected to high-temperature curing in this manner, the viscosity of the resin during curing sharply drops, resulting in deterioration of physical properties due to excessive removal of the internal resin.

고분자 복합재료는 성질이 다른 두 가지 이상의 재료가 혼합되어 각 재료에서 얻을 수 없는 새로운 성질을 갖는 유용한 재료이다. 고분자 복합 재료는 보강재료와 기지재료로 분류할 수 있다. 보강재는 형태에 따라 섬유 입자등이 있으며, 고분자 복합 재료에서 가장 널리 사용되는 섬유는 유리섬유, 탄소섬유 원단 아마미드 섬유 등이다. Polymer composites are useful materials with new properties that can not be obtained from each material by mixing two or more materials with different properties. Polymer composites can be classified as reinforcing materials and matrix materials. The stiffener has fiber particles depending on the shape, and the most widely used fiber in the polymer composite material is glass fiber, carbon fiber fabric, and the like.

매트릭스 재료는 열경화성 수지와 열가소성 수지로 분류되며, 열경화성 수지로는 폴리에스터 수지와 에폭시 수지가 가장 널리 사용된다.  Matrix materials are classified into thermosetting resins and thermoplastic resins. Polyester resins and epoxy resins are most widely used as thermosetting resins.

복합재료를 다양한 분야에 활발하게 적용하기 위해서는 최고의 성능과 낮은 제품 가격, 그리고 높은 생산성을 만족하는 균형잡힌 선택을 해야 한다. In order to actively apply composite materials to various fields, it is necessary to make balanced choices that satisfy the highest performance, lower product price, and higher productivity.

고분자 복합재료를 제조하는 방법은 매우 다양하나 모든 공정은 몇가지 공통적인 기본단계를 포함한다. 공통단계는 특별한 제품형상과 미세구조를 가지도록 보강섬유로 형태를 갖추는 단계와 이러한 섬유 보강재를 고분자 수지로 함침시키는 단계, 그리고 금형 등에 의해 형상이 유지되면서 수지가 경화(고체화)되는 단계이다. There are many different ways to produce polymer composites, but all processes involve several common basic steps. The common step is a step of forming a reinforcing fiber so as to have a specific product shape and a fine structure, a step of impregnating the fiber reinforcing material with a polymer resin, and a step in which the resin is cured (solidified) while the shape is maintained by a mold or the like.

섬유 보강구조는 일방향 섬유인 선형과 2차원 및 3차원 구조의 직조형으로 대별할 수 있는데, 복합재료 제조방법에 따라 서로 다른 형태를 사용하며, 최종제품의 특성도 달라진다.The fiber-reinforced structure can be divided into a linear type, a linear type, a two-dimensional and a three-dimensional type, and different types of composite materials are used.

보강섬유의 함침은 제품을 만들기 이전에 수지로 미리 함침된 프리프레그(prepreg) 형태로 이루어지거나, 제품을 성형할 때 수지 주입에 의해 일어난다. 많이 사용되는 열경화성 프리프레그는 약간 끈적 거리며, 부분적으로 경화된 토우(tow), 테이프(tape), 혹은 시트(sheet) 형태다. 함침 과정에서는 원하는 제품 형상과 두께를 가질 때까지 적층하는 공정을 사용한다.The impregnation of the reinforcing fibers may take place in the form of a prepreg impregnated with the resin prior to the production of the product, or by resin injection when the product is molded. Commonly used thermoset prepregs are slightly sticky, partially cured tow, tape, or sheet. In the impregnation process, a process of laminating a desired product shape and thickness is used.

열경화성 수지를 사용하는 경우의 함침 공정에서는 제품 형상에 맞게 보강 섬유로 제품 형태를 갖춘 후 수지 경화제 첨가제 등을 섞어 함침하거나 주입을 한다.In the impregnation step in the case of using a thermosetting resin, the reinforcing fiber is prepared in accordance with the shape of the product and then impregnated or injected with a resin curing agent additive.

수지가 함침된 섬유 보강재를 고체화하는 과정은 열경화성 수지의 경우 화학반응 공정에 의해서, 열가소성 수지의 경우에는 냉각 공정에 의해서 일어난다.The process of solidifying the resin-impregnated fiber reinforcement occurs by a chemical reaction process in the case of a thermosetting resin and by a cooling process in the case of a thermoplastic resin.

복합재 제품을 성형하는 공정은 보강섬유 구조 및 수지 선택에 따라 매우 다양한 제조 공정이 존재한다. There are a wide variety of manufacturing processes depending on the reinforcing fiber structure and resin selection.

이러한 복합재료의 성형 공정으로는 RTM(Resin Transfer Molding), 오토 클레이브 성형, 자동섬유 적층성형, 필라멘트 와인딩 성형, 프리폼(preform textile)성형이 있다. Examples of the molding process of the composite material include RTM (Resin Transfer Molding), autoclave molding, automatic fiber lamination molding, filament winding molding, and preform textile molding.

수지충전몰딩(Resin Transfer Molding) 공정은 암수 금형 내에 수지가 미함침된 드라이매트(Dry mat) 상태의 보강재를 미리 적층한 후 수지(주로 열경화성 수지)에 압력을 가해 섬유 매트 내부로 함침시키고 가열해 제품을 제조하는 공정이다. 기존의 복합재 제조 공정은 성형 시간이 매우 길고, 노동집약적 특징을 보이는 반면, RTM 성형은 작업의 편의성으로 인해 부품 일체화 및 성형시간 단축이 용이하다. The Resin Transfer Molding process involves pre-laminating a dry mat-free reinforcement in the male and female molds, applying pressure to the resin (mainly a thermosetting resin), impregnating the fiber mat, and heating It is the process of manufacturing the product. Conventional composite material manufacturing process has a long molding time and labor-intensive characteristics, while RTM molding is easy to integrate parts and shorten molding time because of convenience of work.

오토클레이브(autoclave) 성형법은 생산성보다 고품질을 요구하는 우주항공용 복합재료를 제조할 때 사용되는 성형법이다. 오토클레이브 성형법은 기본적으로 진공백(vacuum bag) 성형 공정에 기반을 두고 있다. 진공백 성형 공정에서 사용하는 소재는 수지를 섬유에 미리 함침시켜 시트 형태로 제조한 프리프레그를 적층한 적층 소재를 사용한다. The autoclave molding method is a molding method used when manufacturing aerospace composites requiring higher quality than productivity. The autoclave molding method is basically based on a vacuum bag molding process. The material used in the vacuum blank forming process is a laminated material obtained by laminating a prepreg prepared by impregnating a resin with a resin in advance into a sheet form.

진공백 성형 공정에서는 금형의 표면에 이형 필름(release film)을 이용해 프리프레그에서 나오는 수지가 금형에 붙는 것을 방지한다. 이형 필름 위에 제조하려는 프리프레그가 놓이게 된다. 프리프레그 위에는 필-플라이(peel ply)라는 천을 놓기도 하는 데 상기 필-플라이는 복합재료의 표면 조도를 조절하거나 복합소재가 접합(joining)되기 전까지의 표면 오염을 방지하기 위해서 사용되며 또는 접합에 필요한 표면 조도를 제공하기도 한다.In the vacuum blanking process, a release film is used on the surface of the mold to prevent the resin coming from the prepreg from sticking to the mold. The prepreg to be manufactured is placed on the release film. On the prepreg, a cloth called a peel ply is placed, which is used to control the surface roughness of the composite material or to prevent surface contamination until the composite material is joined, It also provides surface roughness.

필-플라이 위에는 수지를 흡수할 수 있는 흡수제(bleeder)를 놓고 그 위에는 다시 이형필름을 다시 사용한다. 이형필름 위에는 진공백 내부의 공기의 흐름 통로가 되는 브리더(breather)를 사용하고 진공백 역할의 진공백 필름(bagging film)을 사용해 전체를 감싼다. 오토 클레이브 성형법은 진공백 성형 공정에서 수지의 압착을 위해 필요한 압력을 공급하고 온도를 조절하기 위한 장비로서 진공백 성형 공정에 필수적인 진공라인을 갖추고 있다.Place a bleeder on the fill-ply to absorb the resin, and then use the release film again on the fill-ply. On the release film, a breather is used as the air flow passage inside the vacuum chamber, and the entire film is covered with a bagging film serving as a vacuum chamber. The autoclave molding method has a vacuum line which is necessary for the vacuum blanking process as a device for adjusting the temperature and supplying the pressure required for pressing the resin in the vacuum blank forming process.

필라멘트 와인딩 기술에서는, 다양한 와인딩이 가능한 프로그램 개발과 컴퓨터 수치제어 기술이 발달하면서 제조가능한 복합재형상과 크기는 과거에 비해 크게 확대되었다. 최대 6축 모션(motion)제어에 의한 와인딩 기계를 사용해 고성능 압력용기와 비대칭 부품(파이프 엘보(elbow)나 굴곡형상)을 개발하고 있으며, 더욱 복잡한 형상의 제품을 제조하기 위해 로봇기술을 접목한 8축 모션 제어기계도 개발되고 있다. 생산성을 극대화하기 위해 기존의 12k 카본 섬유대신 다량의 섬유를 가지는 50K 카본 섬유를 사용할 수 있는 와인딩 보조 장치도 개발되었다.In the filament winding technology, the shape and size of the composites that can be manufactured have greatly expanded compared with the past due to the development of various winding programs and computer numerical control technology. We are developing high-performance pressure vessels and asymmetric parts (pipe elbow or curved shape) using a winding machine with maximum 6-axis motion control. We have developed robot technology to manufacture products with more complex shapes. Axial motion control machines are also being developed. In order to maximize productivity, a winding auxiliary device capable of using 50K carbon fiber having a large amount of fibers instead of the conventional 12k carbon fiber has also been developed.

탄소 섬유 패브릭만으로 형태를 유지하려면 기본 모양(matrix)이 필요하며, 가공시 일반적으로 수지를 함침시켜 사용하게 된다. 하지만 아직까지 몰드가 필요없는 형상 제작시 시간 절약과 자유로운 형상 제작을 하기에 용이한 탄소섬유 원단 프리프레그 및 그 제조방법은 개발되지 못하고 있는 상황이다.In order to maintain the shape with only carbon fiber fabric, a basic matrix is required, and the resin is usually impregnated during the processing. However, a carbon fiber fabric prepreg and a method for manufacturing the carbon fiber fabric prepreg have not yet been developed.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 탄소섬유 원단 패브릭만으로 형태를 유지하기 위해 기본 모양이 필요한데, 프리프레그 만으로도 일정한 두께와 강성을 유지하면서도 부드럽게 휘어지며, 고정되는 특성으로 인해 수작업만으로도 절곡, 절단하여 고정된 형상을 유지할 수 있고, 추가적인 가공(경화제 함침 공정) 작업 만으로도 몰드의 사용없이 탄소섬유 원단 제품을 제조할 수 있는 탄소섬유 원단 프리프레그와 그 제조방법을 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a carbon fiber fabric having a basic shape in order to maintain its shape only by a fabric of a carbon fiber fabric. The present invention is to provide a carbon fiber fabric prepreg which can maintain a fixed shape by bending and cutting and can produce a carbon fiber fabric product without the use of a mold only by an additional process (hardener impregnation process), and a manufacturing method thereof.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 탄소섬유 원단과 금속 그물 구조물을 밀착가공한 탄소섬유 원단 프리프레그 제조방법은, 복수개의 가닥으로 이루어진 금속을 엮어 일정 직경을 가지는 금속을 서로 교차시켜 그물 형상의 망상체를 만들어 심재를 형성하는 망상체 형성단계(s10);와, 상기 망상체 형성단계에 의해 만들어진 망상체를 열가소성 수지인 예를 들면, polyethylene(PE), Poly vinyl chloride(PVC), Polypropylene(PP), Polystyrene(PS), Polyacrylonitrile, Styrene-acrylonitrile(SAN), Acrylonitrile-butadiene-styrene(ABS), Polymethyl metacrylate(PMMA), Polytetrafluroethylene(PTFE Teflon), 또는 폴리카프로락톤(polycaprolactone, PCL) 함침조에 넣어 상기 열가소성 수지를 함침시키거나, 또는 외주면에 상기 열가소성 수지로 코팅된 금속 그물 망상체로 이루어진 망상체에 열을 가하여 상기 열가소성 수지로 이루어진 코팅부분을 용융시킴으로써 금속 그물망 외부에 상기 열가소성수지를 부착시켜 심재를 제조하여 심재의 강도를 향상시키는 동시에 망상체 형태를 그대로 유지할 수 있게 되어 구조체 형성이 쉽게 수행될 수 있도록 하되, 상기 금속의 외부에 상기 열가소성 수지를 부착시킬 때에는 상기 열가소성 수지 함침조에 수용되는 상기 열가소성 수지 용액은 테트라하이드로퓨란(THF, Tetrahydro Furan)이라는 용매에 의해서 희석된 것이 사용되며, 상기 테트라하이드로퓨란이라는 희석용액에 의해 상기 열가소성 수지가 망상체를 구성하는 복수개의 금속 사이에 쉽게 스며들면서 건조되어 상기 열가소성수지에 함침된 후의 망상체의 직경도 균일하게 되고, 상기 심재의 단면의 직경도 균일하게 되거나, 외주면에 상기 열가소성 수지로 코팅된 금속으로 이루어진 망상체를 전자레인지의 가열체로 가열하여 상기 금속으로 이루어진 망상체에 상기 열가소성 수지를 용융시킴으로써 금속의 외부에 상기 열가소성수지 용융체를 부착하는 단계(s20);와, 제1 탄소섬유 원단 패브릭을 제1롤러를 통해서 컨베이어벨트 쪽으로 이동시키는 단계(s30);와, 상기 제1 탄소섬유 원단 패브릭 상에 상기 열가소성수지가 코팅된 금속으로 구성된 망상체를 제2 롤러로부터 공급하고 제1 프레스로 가압하여 탄소섬유 원단 패브릭과 상기 열가소성 수지가 코팅된 금속으로 이루어진 망상체를 결합시키는 단계(s40);와, 상기 상기 열가소성 수지가 코팅된 금속 그물 망상체에 대하여 폴리머 수지로 이루어진 용제 또는 필름을 공급하는 단계(s50);와, 상기 폴리머 수지가 공급된 상기 열가소성 수지가 코팅된 금속 그물 망상체와 탄소섬유 원단 패브릭의 접합체 상으로 제1 탄소섬유 원단 패브릭 상에 제2 탄소섬유 원단 패브릭을 공급하는 단계(s60);와, 상기 제1 탄소섬유 원단 패브릭, 상기 열가소성 수지가 코팅된 금속, 및 제2 탄소섬유 원단 패브릭이 겹쳐진 집합체에 대하여 표면건조를 수행하는 단계(s70); 및 상기 제1 탄소섬유 원단 패브릭, 상기 열가소성 수지가 코팅된 금속 그물 망상체 및 제2 탄소섬유 원단 패브릭이 겹쳐진 집합체 대하여 제3프레스로 가압하여 경화시키는 단계(s80)를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a carbon fiber fabric prepreg in which a carbon fiber fabric and a metal net structure are closely contacted to each other by weaving a metal having a plurality of strands, (PE), polyvinyl chloride (PVC), polypropylene (PP), polypropylene (PP), and the like, (PP), polystyrene (PS), polyacrylonitrile, styrene-acrylonitrile (SAN), acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS), polymethyl methacrylate (PMMA), polytetrafluroethylene (PTFE Teflon), or polycaprolactone Or by impregnating the thermoplastic resin or by applying heat to a rim made of a metal mesh network coated on the outer surface with the thermoplastic resin, The thermoplastic resin is adhered to the outside of the metal mesh by melting the coating part made of the plastic resin so that the core material can be manufactured to improve the strength of the core material and to maintain the reticulated form as it is so that the structure can be easily formed, The thermoplastic resin solution contained in the thermoplastic resin impregnation tank is diluted with a solvent called tetrahydrofuran (THF), and the diluted solution of tetrahydrofuran The thermoplastic resin is easily impregnated between a plurality of metals constituting the mesh, dried and impregnated with the thermoplastic resin, the diameter of the mesh becomes uniform, the diameter of the cross section of the core becomes uniform, or the thermoplastic resin coating (S20) of attaching the thermoplastic resin melt to the outside of the metal by melting the thermoplastic resin into a net made of the metal by heating the net made of metal with a heating body of a microwave oven, (S30) on the first carbon fiber fabric fabric through a first roller and a conveyor belt to the conveyor belt; and feeding the second roller with a net made of a metal coated with the thermoplastic resin on the first carbon fiber fabric, (S40) of binding the fabric fabric with a network made of a metal coated with the thermoplastic resin; (s50) supplying a solvent or a film made of a polymer resin to the metal mesh network coated with the thermoplastic resin; And a metal mesh net coated with the thermoplastic resin supplied with the polymer resin (S60) a second carbon fiber fabric fabric on a first carbon fiber fabric fabric on a bonded body of a first carbon fiber fabric, a first carbon fiber fabric, a metal coated with the thermoplastic resin, and Performing surface drying (s70) on the aggregated second carbon fiber fabric fabric; And a step (s80) of pressing and curing the aggregate of the first carbon fiber fabric fabric, the metal netting net coated with the thermoplastic resin and the second carbon fiber fabric fabric by a third press (s80).

또한 본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1 탄소섬유 원단 패브릭, 상기 열가소성 수지가 코팅된 금속 그물 망상체 및 제2 탄소섬유 원단 패브릭이 결합하여 이루어진 탄소섬유 원단 프리프레그는, 상기 폴리카프로락톤이 코팅된 금속 그물 망상체를 구성하는 망상체의 직경과 상기 금속 그물 망상체를 구성하는 직사각형 모양의 기공의 크기로 강성과 유연성을 조정할 수 있다.In the embodiment of the present invention, the carbon fiber fabric prepreg in which the first carbon fiber fabric fabric, the thermoplastic resin-coated metal net network, and the second carbon fiber fabric are combined, the polycaprolactone- Rigidity and flexibility can be adjusted by the diameter of the mesh net constituting the metal net mesh and the size of the rectangular mesh pore constituting the metal net mesh.

본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유 원단과 금속 그물 구조물을 밀착가공한 탄소섬유 원단 프리프레그는, 외장재로서, 제1, 2 탄소섬유 원단 패브릭을 포함하고, 상기 2개의 제1, 2 탄소섬유 원단 패브릭 사이에는, 상기 열가소성 수지가 테트라하이드로퓨란이라는 용매에 용해된 함침 용액에서 복수개의 가닥으로 이루어진 금속이 엮여 일정 직경을 가지는 금속들이 교차하여 형성된 금속 그물 망상체에 코팅된 구조체이거나, 외주면에 상기 열가소성 수지가 코팅된 복수개의 가닥으로 이루어진 금속 그물 망상체에 대하여 전자 레인지에 의하여 가열 경화된 구조체가 가압과 건조라는 공정을 통해서 일체화된 것일 수 있다.A carbon fiber fabric prepreg having a carbon fiber fabric and a metal net structure in close contact with each other according to an embodiment of the present invention includes first and second carbon fiber fabric fabrics as outer materials and the two first and second carbon fibers The fabric may be a structure in which a metal net made of a plurality of strands is interwoven in an impregnation solution in which the thermoplastic resin is dissolved in a solvent called tetrahydrofuran and coated on a metal mesh net formed by intersecting metals having a constant diameter, A structure in which a metal mesh network made up of a plurality of resin coated strands is heated and cured by a microwave oven may be integrated through a process of pressurization and drying.

또한 본 발명의 실시예에 있어서, 상기 열가소성 수지가 코팅된 금속 그물 망상체와 상기 제1 탄소섬유 원단 패브릭 사이에는, 상기 열가소성수지가 코팅된 금속 그물 망상체와 상기 제1 탄소섬유 원단 패브릭의 결합력을 향상시킬 수 있는 폴리머 수지로 이루어진 필름층을 더 포함할 수 있다.Further, in the embodiment of the present invention, a bonding strength between the metal netted mesh coated with the thermoplastic resin and the first carbon fiber fabric is improved between the metal netting net coated with the thermoplastic resin and the first carbon fiber fabric, And a film layer made of a polymer resin.

상기와 같은 본 발명에 따른 탄소섬유 원단과 메쉬 구조물을 밀착가공한 탄소섬유 원단 프리프레그는 탄소섬유 원단 패브릭 또는 직물형 프리프레그에 그물구조 금속망을 밀착시켜 금속 그물망을 심지로 하여 원하는 형상을 수작업으로도 쉽게 만들며 만들어진 형상은 고정되어 있어 경화제가 굳을 때까지 형상을 유지할 수 있다.The carbon fiber fabric prepreg made by closely contacting the carbon fiber fabric and the mesh structure according to the present invention as described above is brought into close contact with the carbon fiber fabric fabric or the prepreg with the net structure to form a metal mesh as a core, And the formed shape is fixed so that the shape can be maintained until the hardening agent hardens.

그물망 구조는 탄소섬유 원단과 같이 늘어나는 면적이 넓어 수작업 및 프레스 가공시 다양한 형상을 만들 수 있다.The network structure has a wider area such as a carbon fiber fabric, which allows various shapes to be formed during manual and press processing.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 일방향 세미프리프레그의 구성을 보여주는 도면이다
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 직물형 패브릭의 구성을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 패브릭의 구성을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유 원단과 금속 그물 구조물을 밀착가공한 탄소섬유 원단 프리프레그를 보여주는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유 원단과 금속 그물 구조물을 밀착가공하여 탄소섬유 원단 프리프레그를 제조하는 과정을 보여주는 도면이다.
1 is a view showing a configuration of a one-way semi-prepreg according to an embodiment of the present invention
FIG. 2 is a view showing a configuration of a fabric-type fabric according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing a configuration of a fabric according to an embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view illustrating a carbon fiber fabric prepreg in which a carbon fiber fabric and a metal net structure are closely contacted according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing a process of manufacturing a carbon fiber fabric prepreg by closely contacting a carbon fiber fabric and a metal net structure according to an embodiment of the present invention.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

탄소섬유 원단 강화 복합재료는 강화섬유인 탄소섬유 원단과 매트릭스 수지를 필수적인 구성요소로 하는 불균일한 재료이며, 탄소섬유 원단의 배열방향의 물성과 그 이외의 방향의 물성에 큰 차이가 존재한다. 예를 들면, 탄소섬유 원단 강화 복합 재료의 층간 파괴인성이나, 충간 파괴인성에 의해 지배되는 낙추 충격에 대한 저항성으로 나타내어지는 내충격성은 강화섬유의 강도를 증가시키는 것만으로는 발본적인 개량에 결부되지 않는다.The carbon fiber fabric reinforced composite material is a non-uniform material having reinforcing fiber carbon fiber fabric and matrix resin as essential components, and there is a great difference in physical properties in the arrangement direction of the carbon fiber fabric and other directions. For example, the impact resistance, which is represented by the resistance to falloff impact dominated by interlaminar fracture toughness or interlaminar fracture toughness of a carbon fiber fabric reinforced composite, is not associated with a dramatic improvement only by increasing the strength of the reinforcing fiber .

특히 열경화성 수지를 매트릭스 수지로 하는 탄소섬유 원단 강화 복합재료는 매트릭스 수지의 낮은 인성을 반영하고, 강화 섬유의 배열방향 이외로부터의 응력에 대하여 파괴되기 쉬운 성질을 갖고 있다. 그 때문에, 강화섬유의 배열 방향 이외로부터의 응력에 대응할 수 있는 탄소섬유 원단 강화 복합재료의 물성의 개량을 목표로 여러가지 기술이 제안되어 있다.In particular, a carbon fiber fabric reinforced composite material having a thermosetting resin as a matrix resin reflects low toughness of the matrix resin and has a property of being easily broken by stress from the direction other than the arrangement direction of the reinforcing fibers. Therefore, various techniques have been proposed for the purpose of improving the physical properties of the carbon fiber fabric reinforcing composite material capable of coping with stress from the direction other than the arrangement direction of the reinforcing fibers.

그 중 하나로, 표면부분에 열가소성 수지의 입자, 섬유, 또는 필름을 배치한 프리프레그나 프리폼을 사용함으로서 층간 파괴인성을 향상시켜 낙추 충격 후의 압축 강도를 향상시킨 탄소 섬유 강화 복합 재료가 제안되어 있다.As one of such methods, there has been proposed a carbon fiber-reinforced composite material in which the interlaminar fracture toughness is improved by using prepregs or preforms in which thermoplastic resin particles, fibers, or films are disposed on the surface, thereby improving the compressive strength after the dropping impact.

그런데 열가소성 수지를 층간강화재로서 사용하면, 고도의 층간 파괴 인성을 부여하는 한편, 층간이 취약층이 되므로 정적강도가 저하된다. 또한 열경화성 수지와 열가소성수지의 계면접착이 부족하게 되고, 계면 박리에 의한 파괴가 진행되고, 층간 파괴 인성 향상 효과가 부족하게 된다. 또한, 층간에 절연층이 되는 수지층이 존재하게 되므로 탄소 섬유 강화 복합재료의 특징의 하나인 도전성 중 두께 방향의 도전성이 현저하게 저하된다.However, when a thermoplastic resin is used as an interlayer reinforcement material, a high interlaminar fracture toughness is imparted, while a low strength layer is formed between layers, resulting in a decrease in static strength. In addition, the interfacial adhesion between the thermosetting resin and the thermoplastic resin becomes insufficient, and breakdown due to interface delamination proceeds and the effect of improving the interlaminar fracture toughness is insufficient. Further, since the resin layer serving as an insulating layer is present between the layers, the conductivity in the thickness direction of the conductive material, which is one of the characteristics of the carbon fiber-reinforced composite material, is remarkably lowered.

정적 강도란 탄소섬유 원단 강화 복합 재료에 구부림이나 인장의 힘을 가했을 때의 파괴에 필요한 응력을 가리킨다. 예를 들면, 0도 구부림 강도나 0도 인장강도를 들 수 있다.Static strength refers to the stress required to fracture a carbon fiber fabric reinforced composite when subjected to bending or tensile forces. For example, 0-degree bending strength or 0-degree tensile strength can be given.

프리프레그(prepreg)는 강철보다 강하고 알루미늄보다 가벼운 첨단소재로 다양한 산업에서 활용되고 있다. 프리프레그(prepreg)는 preimpregnated Materials)의 약어로 결합재(Matrix)를 강화섬유(Reinforced Fiber)에 미리 함침시킨 sheet형태의 제품으로 복합재료 제품의 중간 재료이다. The prepreg is a high-tech material that is stronger than steel and lighter than aluminum, and is used in various industries. A prepreg is an abbreviation of preimpregnated materials. It is a sheet type product in which a matrix is pre-impregnated with Reinforced Fiber. It is an intermediate material for composite products.

강화섬유로는, 주로 탄소섬유 원단, 유리섬유, 아라미드 섬유 등이 이용되고 있으며, 결합재로는 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지, 열가소성수지 등이 사용되고 있다. 프리프레그는 섬유의 종류, 섬유의 배열형태, 사용된 결합재의 종류에 따라 다양한 제품군을 형성하고 있다. As the reinforcing fiber, mainly carbon fiber fabric, glass fiber, aramid fiber and the like are used, and epoxy resin, polyester resin, thermoplastic resin and the like are used as a binder. The prepregs form a diverse family of products depending on the type of fibers, the arrangement of the fibers, and the type of binder used.

일반적으로 프리프레그에 사용되는 열경화성 수지의 경화는 다음의 A,B,C-Stage 3단계로 진행된다. 여기서 A-stage는 수지와 경화재가 배합비에 따라 단순히 혼합된 상태로 경화반응이 전혀 진행되지 않은 상태를 말한다. 그리고 B-stage는 수지와 경화재가 어느 정도 반응이 진행되어 점도가 급상승하여 용제(solvent)에 의해 용해되지 않고 열에 의해 용융되어 플로우(flow)를 형성하는 상태를 말한다. Generally, the curing of the thermosetting resin used in the prepreg proceeds in the following three stages of A, B, and C-Stage. Here, A-stage refers to a state in which the curing reaction does not proceed at all in a state where the resin and the curing material are simply mixed according to the blending ratio. The B-stage refers to a state in which the resin and the hardening material react to some extent to increase the viscosity so that they are not dissolved by the solvent but are melted by the heat to form a flow.

C-stage는 수지와 경화재의 반응이 거의 끝나거나 완료된 단계로서 용제나 열에 의한 영향을 받지 않으며, 소재의 경화가 이루어지는 단계를 말한다. 이와 같이 프리프레그는 레진인 매트릭스(matrix)와 섬유(fiber)의 조합으로 구성되어 있어서, 제품의 생산 공정에 바로 사용할 수 있는 상태의 제품을 말한다. C-stage refers to the stage where the reaction between the resin and the hardened material is almost completed or completed, and is not affected by the solvent or heat, and the hardening of the material takes place. In this way, the prepreg is made up of a combination of resin matrix and fiber, which means a product ready for use in the production process of the product.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유 원단 프리프레그 중 일방향 탄소섬유 원단을 사용한 프리프레기그의 구성을 보여주는 도면이다.1 is a view showing a configuration of a prepreg using a unidirectional carbon fiber fabric among carbon fiber fabric prepregs according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 일방향 세미프리프레그 시트(unidirectional Form)가 형성되어 있는 데, 상기 일방향 세미프리프레그는, 지지대(110)에 감겨진 형태로 외피에는 실리콘 페이퍼 보호층(120)이 형성될 수 있다. 상기 실리콘 페이퍼 보호층(120)은 일방향 탄소섬유 원단층(130)의 상면과 하면을 덮고 있어서, 후술할 직물형 페브릭 프리프레그보다 얇게 만들 수 있고, 테이프로 만들어 사용하기가 용이하다. 또한 용제에 대한 함침성이 우수하다고 알려져 있다.Referring to FIG. 1, a unidirectional semi-prepreg sheet is formed. The unidirectional semi-prepreg may be formed by wrapping the unidirectional semi-prepreg on a support base 110, have. The silicon paper protective layer 120 covers the top and bottom surfaces of the unidirectional carbon fiber monolayer 130 and can be made thinner than the fabric type prepreg which will be described later. It is also known that the impregnation property to a solvent is excellent.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유 원단 프리프레그 중 직물형프리프레그의 구성을 보여주는 도면이다.2 is a view showing a configuration of a fabric prepreg in a carbon fiber fabric prepreg according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 지지대(110)에 감겨 있는 형태로, 폴리에틸렌 보호층(140)이 평직, 능직 등 직조에 따라 패턴을 변화시킬 수 있고 유리 섬유(glass fiber)와 복합 적용이 가능한 패브릭 형태의 직조형 섬유층(150)이 배치된 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 2, the polyethylene protective layer 140 may be wrapped around a support 110. The polyethylene protective layer 140 may be formed in a fabric-like shape capable of changing patterns according to weaving, It can be seen that the weft-type fiber layer 150 is disposed.

이러한 프리프레그 제조방법에서는 모재인 수지를 액상으로 하고, 보강재인 Fiber나 Fabric을 함침시키는 용제 프리프레그 과정(Solvent Prepreg Process)와, 수지를 필름(Film) 형태로 만들어 보강재에 함침시키는 Hot Melt Process가 있다.In this prepreg manufacturing method, a solvent prepreg process in which a resin as a base material is liquid, a fiber or a fabric as a reinforcing material is impregnated, and a hot melt process in which a resin is formed into a film form and impregnated into a stiffener have.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유 원단 프리프레그의 구성을 보여주는 도면이다.3 is a view showing a configuration of a carbon fiber fabric prepreg according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 탄소섬유 원단 프리프레그는, 외장재로서, 제1, 2 탄소섬유 원단 패브릭(210, 220)을 포함하고, 상기 2개의 제1, 2 탄소섬유 원단 패브릭(210, 220) 사이에는, 열가소성 수지, 예를 들면, polyethylene(PE), Poly vinyl chloride(PVC), Polypropylene(PP), Polystyrene(PS), Polyacrylonitrile, STyrene-acrylonitrile(SAN), Acrylonitrile-butadiene-styrene(ABS), Polymethyl metacrylate(PMMA), Polytetrafluroethylene(PTFE Teflon), 폴리카프로락톤이 테트라하이드로퓨란이라는 용매에 용해된 함침 용액에서 복수개의 가닥으로 이루어진 금속(예를 들면 철사)이 엮여 일정 직경을 가지는 금속들(철사들)이 교차하여 형성된 금속 그물 망상체에 코팅된 구조체이거나, 외주면에 상기 폴리카프로락톤이 코팅된 복수개의 가닥으로 이루어진 금속 그물 망상체에 대하여 전자 레인지에 의하여 가열 경화된 구조체(230)가 가압과 건조라는 공정을 통해서 일체화된 것일 수 있다.Referring to FIG. 3, a carbon fiber fabric prepreg includes a first and second carbon fiber fabric fabrics 210 and 220 as a sheathing material, and between the two first and second carbon fiber fabric fabrics 210 and 220 Polypropylene (PP), polystyrene (PS), polyacrylonitrile, styrene-acrylonitrile (SAN), acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS), polymethyl (wires) having a predetermined diameter are interwoven with a metal (for example, a wire) composed of a plurality of strands in an impregnation solution in which metacrylate (PMMA), polytetrafluoroethylene (PTFE Teflon) and polycaprolactone are dissolved in a solvent called tetrahydrofuran, Or a metal net network composed of a plurality of strands coated with the polycaprolactone on the outer circumferential surface, a structure 230 which is thermally cured by a microwave oven can be applied to the metal net- It may be integrated through the process of pressure and drying.

또한 다른 실시예로서, 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 제1 탄소섬유 원단 패브릭(210)과 상기 폴리카프로 락톤이 코팅된 금속 그물 망상체(230) 사이에는 상기 제1탄소섬유 원단 패브릭(210)과 상기 폴리카프로락톤이 코팅된 금속 그물 망상체(230)의 가압(pressing) 공정과 건조(drying) 공정에서 결합력을 향상시킬 수 있는 폴리머 수지로 이루어진 필름층(240)을 더 포함하는 것일 수 있다. 상기 폴리머 수지로 이루어진 필름층(240)은 전술한 바와 같이, 필름의 형태로 공급될 수도 있지만 용제(용액)의 형태로 상기 제2 탄소섬유 원단 패브릭(220) 층 상에 형성된 폴리카프로락톤이 코팅된 금속 그물 망상체(230)의 위에 뿌려져 상술한 상기 제1 탄소섬유 원단 패브릭(210)과의 결합력을 상승시킬 수 있다.3, the first carbon fiber fabric 210 and the first metal fiber net fabric 230 coated with the polycaprolactone are coated with the first carbon fiber fabric 210, And a film layer 240 made of a polymer resin capable of improving bonding strength in a pressing process and a drying process of the metal mesh network 230 coated with the polycaprolactone. The film layer 240 made of the polymer resin may be supplied in the form of a film as described above. However, when the polycaprolactone formed on the second carbon fiber fabric fabric 220 layer in the form of a solution (coating) So that the binding force with the first carbon fiber fabric fabric 210 described above can be increased.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유 원단과 금속 그물 구조물을 밀착가공한 탄소섬유 원단 프리프레그를 보여주는 단면도이다.4 is a cross-sectional view showing a carbon fiber fabric prepreg in which a carbon fiber fabric and a metal net structure are closely contacted according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 탄소섬유 원단 프리프레그는 외장층으로서, 제1 탄소섬유 원단 패브릭(210), 제2 탄소섬유 원단 패브릭(220)을 포함할 수 있다. 상기 제1, 2 탄소섬유 원단 패브릭(210, 220) 사이에는, 상기 탄소섬유 원단 프리프레그의 형상을 유지하고 지탱할 수 있는 역할을 할 수 있는 금속 망사체가 형성될 수 있다. 상기 금속 망사체는 복수개의 가닥으로 이루어진 금속들을 엮어 일정 직경을 가지는 금속을 서로 교차시키는 방식으로 형성된 그물망 구조체일 수 있다. 예를 들면, 상기 금속 그물 망사체는 철사 망사체일 수 있다. Referring to FIG. 4, the carbon fiber fabric prepreg can include, as an outer layer, a first carbon fiber fabric fabric 210 and a second carbon fiber fabric fabric 220. A metal mesh can be formed between the first and second carbon fiber fabric fabrics 210 and 220 to maintain and support the shape of the carbon fiber fabric prepreg. The metal mesh body may be a mesh structure formed by weaving a plurality of metal strands and crossing metals having a predetermined diameter. For example, the metal netting mesh may be a wire mesh netting.

이와 같이 형성된 탄소섬유 원단 프리프레그는 폴리카프로락톤이 코팅된 금속 그물 망상체를 구성하는 망상체의 직경에 따라 강도와 유연성이 결정될 수 있다. 원칙적으로 탄소섬유 원단패브릭만으로는 강도를 유지할 수가 없어서, 형태를 유지하기 위해서는 기본 매질 역할을 할 수 있는 매트릭스(matrix)가 필요할 수 있다. The strength and flexibility of the carbon fiber fabric prepreg thus formed can be determined according to the diameter of the network constituting the metal mesh network coated with polycaprolactone. In principle, a carbon fiber fabric can not maintain its strength, so a matrix that can serve as a basic medium may be required to maintain its shape.

일반적으로 이와 같이 형태를 유지하기 위해서 섬유상물질에 대해서 많이 사용되는 방법이 함침(impregnation)이다 본 발명에서도 이와 같은 방법을 사용하여 금속 그물 망상체에 대하여 함침이라는 공정을 사용하여 폴리카프로락톤이라는 섬유상 물질을 상기 금속 그물 망상체상에 코팅할 수 있다. Generally, impregnation is often used for fibrous materials in order to maintain such a shape. In the present invention, a fibrous material called polycaprolactone is impregnated into a metal mesh network using impregnation process. And can be coated on the metal mesh network.

따라서 이와 같이 형성된 제1,2 탄소섬유 원단 패브릭(210, 220) 사이에 형성된 폴리카프로락톤이 코팅된 금속망상체(230)는, 상기 폴리카프로락톤이 코팅된 금속 그물 망상체를 구성하는 망상체의 직경과 상기 금속 그물 망상체를 구성하는 직사각형 모양의 기공의 크기로 강성과 유연성을 조정될 수 있다. The metal cap 230 coated with the polycaprolactone formed between the first and second carbon fiber fabric fabrics 210 and 220 thus formed has a diameter that is smaller than the diameter of the network constituting the metal mesh network coated with the polycaprolactone Rigidity and flexibility can be adjusted by the size of the rectangular pores constituting the metal mesh network.

이와 같은 구성으로 이루어진 탄소섬유 원단과 금속 그물구조물을 밀착 결합시킨, 탄소섬유 원단 프리프레그는, 일정한 두께와 강성을 유지하면서도, 부드럽게 휘어지는 특성을 가지기 때문에, 2차적으로 진행되는 수지에 대한 가공이나, 프레스 가공과정을 줄여서 탁월한 기계적 성질을 보여줄 수 있다.Since the carbon fiber fabric prepreg having the carbon fiber fabric and the metal net structure having such a structure in tight contact with each other is smoothly warped while maintaining a constant thickness and rigidity, By reducing the pressing process, excellent mechanical properties can be demonstrated.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유 원단과 메쉬 구조물을 밀착가공한 탄소섬유 원단 프리프레그의 제조방법은 이하와 같다.Hereinafter, a method of manufacturing a carbon fiber fabric prepreg in which a carbon fiber fabric and a mesh structure are closely contacted according to an embodiment of the present invention is as follows.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유 원단 프리프레그를 제조하는 과정을 보여주는 도면이다.5 is a view showing a process of manufacturing a carbon fiber fabric prepreg according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 제1 단계(s10)는 망상체 형성단계라고 할 수 있다. 이 단계는 복수 개의 이루어진 금속(예를 들면, 철사)을 엮어 일정한 직경을 가지는 금속을 서로 교차시켜 연결하여 그물 형상의 망상체를 형성할 수 있다. 이와 같은 망상체를 형성하는 물질로서 일반적으로, 일반사, 폴리에틸렌테레프탈레이트섬유와 폴리카프로락톤이 섞인 혼방사 등이 사용될 수 있지만, 이와 같은 구성으로는 일정한 강도를 확보하는 것이 어려울 수 있다. Referring to FIG. 5, the first step (s10) may be referred to as a network formation step. In this step, a plurality of metal wires (for example, wire) may be woven together and metal having a predetermined diameter may be crossed with each other to form a net-like net. As a material for forming such a network, a general yarn, a blended yarn mixed with a polyethylene terephthalate fiber and a polycaprolactone may be used, but it may be difficult to secure a certain strength in such a configuration.

하지만 본 발명의 일 실시예와 같이, 강도를 유지하기 위한 구조체로 폴리카프로락톤이 코팅된 금속 그물 망상체(230)를 사용하게 되면, 가공시에 가위로 자르고, 접착제 및 미싱 작업만으로도 완성품인 프레스 가공과정을 줄인 탄소섬유 원단 프리프레그를 만들 수 있다.However, if the metallic mesh net 230 coated with polycaprolactone is used as a structure for maintaining the strength as in the embodiment of the present invention, it is cut with scissors at the time of processing, A carbon fiber fabric prepreg can be produced which has a reduced process.

특히 접착방식으로 사용시에는, 건축 및 가구의 보강재로 사용할 수 있다.It can be used as a reinforcing material for construction and furniture, especially when it is used as a bonding method.

이와 같이, 탄소섬유 원단 패브릭(210, 220) 또는 직물형 프리프레그에 그물 구조를 갖는 폴리카프로락톤이 코팅된 금속 그물 망상체(230)를 결합하여, 형상을 유지하도록 할 수 있으며 접착제의 일종인 경화제를 도포하여 경화시키는 방법을 사용할 수 있다. As described above, it is possible to combine the carbon fiber fabric fabrics 210 and 220 or the metal netting net 230 coated with the polycaprolactone having a net structure on the fabric prepreg to maintain the shape, And then curing it.

이와 같은 금속 그물 망상체와 같은 구조는 탄소섬유 원단과 같이 늘어나는 면적이 넓어 수작업 또는 프레스 가공의 방법으로 다양한 형상의 제품을 만들 수 있다.Such a metal net-like structure can be formed into a variety of shapes by manual or press-working methods, since the stretched area of the carbon fiber fabric is wide.

제2 단계(s20)는 상기와 같은 금속으로 이루어진 망상체를 폴리카프로락톤 함침조에 넣어 폴리카프로락톤을 함침시키거나, 또는 외주면에 폴리카프로락톤이 코팅된 금속 그물 망상체가 사용되며 이에 의해 심재의 강도가 향상되는 동시에 심재가 망상체 형태를 그대로 유지할 수 있게 되어 구조체(230)를 형성하는 과정이 쉬워질 수 있다.In the second step (s20), the metal mesh net made of the metal is impregnated with polycaprolactone in a polycaprolactone impregnation tank, or a metal mesh network coated with polycaprolactone on the outer surface is used, whereby the strength And at the same time, the core material can maintain the shape of the ridge shape, so that the process of forming the structure 230 can be facilitated.

여기서 상기 심재는, 금속 그물망 외부에 상기 열가소성수지를 부착한 상태의 물질일 수 있다.The core material may be a material in which the thermoplastic resin is attached to the outside of the metal mesh.

이와 같이 금속 그물 망상체에 폴리카프로락톤을 부착시켜 심재를 가공하는 방법으로는, 첫 번째로, 내부에 용매에 의해 녹은 폴리카프로락톤 용액이 수용되며, 일정 온도로 유지되는 폴리카프로락톤 함침조에 금속으로 이루어진 망상체를 담가 함침시킴으로써, 금속 그물 망상체의 외부에 폴리카프로락톤을 부착시키는 방법이고, 두번째로, 외주면에 폴리카프로락톤이 코팅된 금속망상체에 전자레인지와 같은 가열수단을 사용하여 상기 망상체에 열을 가하여, 금속 그물 망상체의 외부에 폴리카프로락톤을 부착시키는 방법이다. 이 두번째 방법은, 첫 번째 방법에 비해, 폴리카프로락톤이 금속 그물 망상체의 외면 전체에 걸쳐 고르게 부착될 수 있는 특성을 갖는다. 세번째 방법으로는 금속 그물 망상체에 폴리카프로락톤이라는 섬유로 코팅된 상황에서 전자 레인지와 같은 가열수단에 삽입하여 상기 금속 그물 망상체에 열을 가하여 폴리카프로락톤 섬유를 용융시켜 금속 그물 망상체 외부에 폴리카프로락톤을 부착시키는 방법이다. As a method for processing a core material by attaching polycaprolactone to a metal netting network in this manner, there is a method in which a polycaprolactone solution, which is melted by a solvent, is contained in the inside and a metal is impregnated in a polycaprolactone- A method of attaching polycaprolactone to the outside of a metal netting net by impregnating the netted netting made by the method of the present invention, and secondly, a method of attaching polycaprolactone to the metallic netted body coated with polycaprolactone on the outer circumferential surface by using a heating means such as a microwave oven To attach the polycaprolactone to the outside of the metal mesh network. This second method has the property that, compared to the first method, the polycaprolactone can evenly adhere over the entire outer surface of the metal mesh ridges. As a third method, a metal mesh network is coated with a fiber called polycaprolactone, and the metal mesh network is inserted into a heating means such as a microwave oven to heat the metal mesh network to melt the polycaprolactone fiber to form polycaprolactone .

상기와 같이 함침에 의해 금속 그물 망상체의 외부에 폴리카프로락톤을 부착할 때에는, 폴리카프로락톤 함침조에 수용되는 용액은 테트라하이드로퓨란(THF, TetraHydroFuran) 등의 용매에 의해 희석된 것이 사용될 수 있으며, 이와 같은 방법에 의해 폴리카프로락톤이 금속 그물 망상체를 구성하는 복수개의 가는 금속 (철사) 사이에 쉽게 스며들면서 건조되어 폴리카프로락톤이 함침된 후의 망상체, 즉 심재의 단면도 균일하게 될 수 있다. When the polycaprolactone is adhered to the outside of the metal netting network by impregnation as described above, the solution contained in the polycaprolactone impregnation tank may be diluted with a solvent such as tetrahydrofuran (THF) By the same method, the cross-section of the netted material, that is, the core material after polycaprolactone is easily impregnated and dried and impregnated with polycaprolactone can be made uniform among a plurality of fine metal (wire) constituting the metal net ridgeline.

이와 같이 금속 그물 망상체금속 그물 망상체의 외부에 폴리카프로락톤을 코팅하여 탄소섬유 원단 패브릭(210,. 220)과의 결합력을 향상시킬 수 있으며, 망형상을 그대로 유지하도록 하여 결합성능을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 기계적 강도를 향상시킬 수 있다.In this way, it is possible to improve the bonding force with the carbon fiber fabric fabrics 210 and 220 by coating the outer surface of the metal mesh net metallic mesh net with the polycaprolactone, In addition, the mechanical strength can be improved.

이와 같이 폴리카프로락톤을 부착시킨 이후로는, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 탄소섬유 원단 패브릭(210)을 제1롤러(310)를 통해서 컨베이어벨트(400) 쪽으로 이동시키는 단계(s30);와, 상기 제1 탄소섬유 원단 패브릭(210) 상에 상기 폴리카프로락톤이 코팅된 금속으로 구성된 망상체(230)를 제2 롤러(320)로부터 공급하고 제1 프레스(410)로 가압하여 제1 탄소섬유 원단 패브릭(210)과 폴리카프로락톤이 코팅된 금속으로 이루어진 망상체(230)를 결합시키는 단계(s40);와, 상기 폴리카프로락톤이 코팅된 금속 그물 망상체(230)에 대하여 폴리머 수지로 이루어진 용제 또는 필름(240)을 공급하는 단계(s50);와, 상기 폴리머 수지가 공급된 폴리카르포락톤이 코팅된 금속 그물 망상체(230)와 제1 탄소섬유 원단 패브릭(210)의 접합체 상으로 제2 탄소섬유 원단 패브릭(220)을 공급하는 단계(s60);와, 상기 제1 탄소섬유 원단 패브릭(210), 폴리카프로락톤이 코팅된 금속망상체(230), 및 제2 탄소섬유 원단 패브릭(220)이 겹쳐진 집합체에 대하여 표면건조를 수행하는 단계(s70); 및 상기 제1 탄소섬유 원단 패브릭(210), 폴리카프로락톤이 코팅된 금속 그물 망상체(230) 및 제2 탄소섬유 원단 패브릭(220)이 겹쳐진 집합체 대하여 제3프레스(430)로 가압하여 경화시키는 단계(s80)를 수행할 수 있다. 예를 들면, 상기 폴리머 수지로는 에폭시 수지를 사용할 수 있다.After attaching the polycaprolactone in this manner, step (s30) of moving the first carbon fiber fabric fabric 210 to the conveyor belt 400 through the first roller 310, as shown in Figure 5, And a mesh 230 formed of a metal coated with the polycaprolactone on the first carbon fiber fabric fabric 210 is supplied from a second roller 320 and is pressed by a first press 410 to form a first (S40) of a carbon fiber fabric fabric 210 and a network 230 made of a metal coated with a polycaprolactone; and a step (s40) of forming a metal mesh network 230 coated with the polycaprolactone (S50) of supplying a solvent or a film 240 onto the first carbon fiber fabric fabric 210 and a metal mesh network 230 coated with the polymer resin, Supplying 2 carbon fiber fabric (220) And the second carbon fiber fabric fabric 220 is subjected to surface drying on the first carbon fiber fabric fabric 210, the metal cap 230 coated with polycaprolactone, and the second carbon fiber fabric fabric 220 (S70); And pressing and curing the aggregate of the first carbon fiber fabric fabric 210, the metal mesh network 230 coated with polycaprolactone and the second carbon fiber fabric fabric 220 by the third press 430, (s80). For example, an epoxy resin can be used as the polymer resin.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the following claims It can be understood that

110: 지지대 120: 실리콘 페이퍼 보호층
130: 일방향 섬유층 140: 폴리에틸렌 보호층
150: 직조형 섬유층 210: 제1 탄소섬유 원단 패브릭
220: 제2 탄소섬유 원단 패브릭 230: 구조체(금속 그물 망상체금속 그물 망상체)
240: 폴리머 섬유 필름
110: support 120: silicone paper protective layer
130: Unidirectional fiber layer 140: Polyethylene protective layer
150: a woven fabric layer 210: a first carbon fiber fabric
220: second carbon fiber fabric 230: structure (metal net network metal net network)
240: polymer fiber film

Claims (4)

복수개의 가닥으로 이루어진 금속을 엮어 일정 직경을 가지는 금속을 서로 교차시켜 그물 형상의 망상체를 만들어 심재를 형성하는 망상체 형성단계(s10);
상기 망상체 형성단계에 의해 만들어진 망상체를 열가소성 수지인 polyethylene(PE), Poly vinyl chloride(PVC), Polypropylene(PP), Polystyrene(PS), Polyacrylonitrile, Styrene-acrylonitrile(SAN), Acrylonitrile-butadiene-styrene(ABS), Polymethyl metacrylate(PMMA), Polytetrafluroethylene(PTFE Teflon), 또는 폴리카프로락톤(polycaprolactone, PCL) 함침조에 넣어 상기 열가소성 수지를 함침시키거나, 또는 외주면에 상기 열가소성 수지로 코팅된 금속 그물 망상체로 이루어진 망상체에 열을 가하여 상기 열가소성 수지로 이루어진 코팅부분을 용융시킴으로써 금속 그물망 외부에 상기 열가소성수지를 부착시켜 심재를 제조하여 심재의 강도를 향상시키는 동시에 망상체 형태를 그대로 유지할 수 있게 되어 구조체 형성이 쉽게 수행될 수 있도록 하되, 상기 금속의 외부에 상기 열가소성 수지를 부착시킬 때에는 상기 열가소성 수지 함침조에 수용되는 상기 열가소성 수지 용액은 테트라하이드로퓨란(THF, Tetrahydro Furan)이라는 용매에 의해서 희석된 것이 사용되며, 상기 테트라하이드로퓨란이라는 희석용액에 의해 상기 열가소성 수지가 망상체를 구성하는 복수개의 금속 사이에 쉽게 스며들면서 건조되어 상기 열가소성수지에 함침된 후의 망상체의 직경도 균일하게 되고, 상기 심재의 단면의 직경도 균일하게 되거나, 외주면에 상기 열가소성 수지로 코팅된 금속으로 이루어진 망상체를 전자레인지의 가열체로 가열하여 상기 금속으로 이루어진 망상체에 상기 열가소성 수지를 용융시킴으로써 금속의 외부에 상기 열가소성수지 용융체를 부착하는 단계(s20);
제1 탄소섬유 원단 패브릭을 제1롤러를 통해서 컨베이어벨트 쪽으로 이동시키는 단계(s30);,
상기 제1 탄소섬유 원단 패브릭 상에 상기 열가소성수지가 코팅된 금속으로 구성된 망상체를 제2 롤러로부터 공급하고 제1 프레스로 가압하여 탄소섬유 원단 패브릭과 상기 열가소성 수지가 코팅된 금속으로 이루어진 망상체를 결합시키는 단계(s40);
상기 열가소성 수지가 코팅된 금속 그물 망상체에 대하여 폴리머 수지로 이루어진 용제 또는 필름을 공급하는 단계(s50);
상기 폴리머 수지가 공급된 상기 열가소성 수지가 코팅된 금속 그물 망상체와 탄소섬유 원단 패브릭의 접합체 상으로 제1 탄소섬유 원단 패브릭 상에 제2 탄소섬유 원단 패브릭을 공급하는 단계(s60);
상기 제1 탄소섬유 원단 패브릭, 상기 열가소성 수지가 코팅된 금속, 및 제2 탄소섬유 원단 패브릭이 겹쳐진 집합체에 대하여 표면건조를 수행하는 단계(s70); 및
상기 제1 탄소섬유 원단 패브릭, 상기 열가소성 수지가 코팅된 금속 그물 망상체 및 제2 탄소섬유 원단 패브릭이 겹쳐진 집합체 대하여 제3프레스로 가압하여 경화시키는 단계(s80)를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 원단과 금속 그물 구조물을 밀착가공한 탄소섬유 원단 프리프레그 제조방법.
(S10) for forming a core material by forming meshes of a net shape by interweaving metal having a predetermined diameter by weaving a plurality of strands of metal;
The network formed by the step of forming the network is filled with a thermoplastic resin such as polyethylene (PE), polyvinyl chloride (PVC), polypropylene (PP), polystyrene (PS), polyacrylonitrile, styrene- acrylonitrile (SAN), acrylonitrile-butadiene- ), Polymethyl methacrylate (PMMA), polytetrafluoroethylene (PTFE Teflon), or polycaprolactone (PCL) impregnation bath to impregnate the thermoplastic resin, or to impregnate the thermoplastic resin with a thermoplastic resin, The thermoplastic resin is adhered to the outside of the metal mesh by applying heat to melt the coating part made of the thermoplastic resin so as to improve the strength of the core and to maintain the shape of the core, When the thermoplastic resin is adhered to the outside of the metal, The thermoplastic resin solution contained in the plastic resin impregnation tank is diluted with a solvent such as tetrahydrofuran (THF), and the thermoplastic resin is diluted with a diluent solution such as tetrahydrofuran to form a plurality of metals And the diameter of the cross section of the core material is made uniform or the mesh made of the metal coated with the thermoplastic resin on the outer circumferential surface is heated by the heating of the microwave oven (S20) of attaching the thermoplastic resin melt to the outside of the metal by melting the thermoplastic resin in a mesh made of the metal by heating with a sieve;
Moving the first carbon fiber fabric to the conveyor belt through the first roller (s30);
A net made of a metal coated with the thermoplastic resin on the first carbon fiber fabric fabric is supplied from a second roller and pressurized by a first press to bind a carbon fiber fabric and a mesh made of a metal coated with the thermoplastic resin Step s40;
(S50) supplying a solvent or a film made of a polymer resin to the metal mesh net covered with the thermoplastic resin;
(S60) supplying a second carbon fiber fabric on the first carbon fiber fabric, onto the thermoplastic resin-coated metal mesh net and the carbon fiber fabric, which are supplied with the polymer resin;
Performing surface drying (s70) on the aggregate of the first carbon fiber fabric, the thermoplastic resin coated metal, and the second carbon fiber fabric; And
(S80) pressing and curing the aggregate of the first carbon fiber fabric fabric, the metal netting net coated with the thermoplastic resin and the second carbon fiber fabric fabric by a third press (s80) And a metal net structure are closely contacted with each other to produce a carbon fiber fabric prepreg.
제1항에 있어서,
상기 제1 탄소섬유 원단 패브릭, 폴리키프로락톤이 코팅된 금속 그물 망상체 및 제2 탄소섬유 원단 패브릭이 결합하여 이루어진 탄소섬유 원단 프리프레그는,
상기 폴리카프로락톤이 코팅된 금속 그물 망상체를 구성하는 망상체의 직경과 상기 금속 그물 망상체금속 그물 망상체를 구성하는 직사각형 모양의 기공의 크기로 강성과 유연성을 조정하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 원단과 금속 그물 구조물을 밀착가공한 탄소섬유 원단 프리프레그 제조방법.
The method according to claim 1,
A carbon fiber fabric prepreg in which the first carbon fiber fabric fabric, the poly (ethylacrylate) -coated metal mesh netting and the second carbon fiber fabric are combined,
Characterized in that rigidity and flexibility are controlled by the diameter of the mesh net constituting the metal net mesh coated with the polycaprolactone and the size of the rectangular mesh net constituting the metal net mesh net mesh net, A method for manufacturing a carbon fiber fabric prepreg in which a structure is closely contacted.
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