KR101964341B1 - Preparation method of double-layered asymmetric composite material sheet and double-layered asymmetric composite material sheet prepared by the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 더블 레이어드 비대칭 복합재료 시트의 제조 방법 및 상기 방법에 의해 제조되는 더블 레이어드 비대칭 복합재료 시트에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 캐리어 필름, 매트릭스 수지 도포층, 강화섬유층을 하부에서 상부로 순차적으로 적층하여 형성한 뒤 가열 및 가압하여 형성하는 것을 특징으로 하며, 상기 가열 및 가압에 의하여 상기 매트릭스 수지 도포층의 반응성 또는 흐름성이 조절되어 상기 캐리어 필름의 반대면에 위치한 상기 강화섬유층의 수직 구조 중 일부까지만 매트릭스 수지의 함침이 일어나고 그 외의 영역은 매트릭스 수지에 의한 함침이 일어나지 않도록 하여, 상기 강화섬유층이 매트릭스 수지 함침 영역과 상기 매트릭스 수지 함침 영역 외의 상부에 매트릭스 수지 비함침 영역의 2중층 구조로 형성되도록 하는 것을 특징으로 하며, 상기 매트릭스 수지 함침 영역은 강화섬유층 외부 또는 강화섬유층 사이의 매트릭스 수지층, 매트릭스 수지가 완전히 함침된 강화섬유층 및 최상층 강화섬유층의 매트릭스 수지 함침부로 구성되도록 하는 것을 특징으로 하는 더블 레이어드 비대칭 복합재료 시트의 제조 방법 및 상기 방법에 의해 제조되는 더블 레이어드 비대칭 복합재료 시트를 제공한다.
본 발명에 따른 더블 레이어드 비대칭 복합재료 시트의 제조 기술에 따르면, 기존과 같이 강화섬유를 고분자 매트릭스 수지를 이용하여 완전히 함침하는 것이 아니라, 강화섬유에 대해서 하부 영역의 일부에서만 부분적으로 함침이 일어나도록 함으로써, 하부 영역에서는 기계적 물성 등 성능 향상의 특성을 가지면서 반대측 표면은 섬유(또는 직물) 상태 그대로 제작되도록 함으로써, 섬유(또는 직물)의 질감을 줄 수 있어 휴대폰 배면 커버로 사용될 경우 기존의 매끈한 표면이 아닌 직물 느낌을 줄 수 있어 감성적 효과를 줄 수 있고, 이러한 시트를 건축재로 사용할 경우에는 섬유(직물) 소재가 표면에 노출되어 있으므로 다른 소재와의 접착이 용이해지는 효과가 있으며, 그대로 벽체 표면으로 사용될 경우에는 별도로 벽지를 붙이지 않아도 되는 등의 효과를 갖는다. The present invention relates to a method for producing a double-layered asymmetric composite sheet and a double-layered asymmetric composite sheet produced by the method, and more particularly, The matrix resin coating layer is controlled in reactivity or flowability by heating and pressing so that the vertical structure of the reinforcing fiber layer located on the opposite side of the carrier film The impregnation of the matrix resin occurs only in a part of the matrix resin impregnated region and the impregnation with the matrix resin does not occur in the other regions so that the reinforcing fiber layer is formed into a double layer structure of the matrix resin non- To be formed Wherein the matrix resin impregnated region is constituted by a matrix resin layer between the reinforcing fiber layer and the reinforcing fiber layer, a reinforcing fiber layer completely impregnated with the matrix resin, and a matrix resin impregnating portion of the uppermost reinforcing fiber layer. A method of manufacturing a material sheet and a double-layered asymmetric composite sheet produced by the method are provided.
According to the manufacturing technique of the double layered asymmetric composite material sheet according to the present invention, instead of completely impregnating the reinforcing fiber with the polymer matrix resin, the reinforcing fiber is partially impregnated only in a part of the lower region , And the lower side has the property of improving the mechanical properties and the other side is fabricated in the state of fiber (or fabric) so that the texture of the fiber (or the fabric) can be given. It is possible to give a feeling of non-woven fabric to give an emotional effect. When such a sheet is used as a building material, since the fiber (textile) material is exposed on the surface, it has an effect of facilitating adhesion with other materials. If you do not need to attach wallpaper separately Effect.
Description
본 발명은 더블 레이어드 비대칭 복합재료 시트의 제조 방법 및 상기 방법에 의해 제조되는 더블 레이어드 비대칭 복합재료 시트에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 강화섬유에 대해서 전체가 아닌 부분적인 함침을 통해 2중 적층 구조를 갖는 비대칭 복합재료 시트를 제조하는 기술에 관한 것이다. The present invention relates to a method for producing a double-layered asymmetric composite sheet and a double-layered asymmetric composite sheet produced by the method. More particularly, the present invention relates to a double- 0001] The present invention relates to a technique for producing an asymmetric composite sheet having an asymmetric composite sheet.
복합재료(composite material)란 두 가지 이상 구성물질의 혼합체로서 서로 화학적으로 구분되는 구성 물질들이 각각의 특성을 유지한 채 결합되어 있으면서 각 구성물질의 독특한 기계적, 물리적, 화학적 특성이 서로 상호 보완적으로 작용하여 개개의 구성 물질이 분리되어 있을 때 보다 우수한 특성을 얻도록 인위적으로 구성된 물질을 일컫는다.A composite material is a mixture of two or more constituent materials, and the constituent materials chemically distinguished from each other are combined while maintaining their respective characteristics, and the unique mechanical, physical and chemical properties of each constituent material are mutually complementary Refers to a material that is artificially constructed to function to obtain better properties when individual constituent materials are separated.
기존에는 복합재료의 구성물질인 강화섬유와 기재인 고분자 수지를 서로 혼합하여 결합시킴에 의해 강화섬유를 외부로부터 보호하고 복합재료의 형태를 유지하게 하는 기능을 갖도록 하며 고분자 수지로 인해 성능 향상 효과를 갖도록 제조되었다. 한편, 상기 복합재료에 사용되는 강화섬유는 외부 응력을 지탱하여 복합재료가 일반 기재에 비해 좋은 기계적 성질을 나타내게 하며 기재 내에 섬유 형태로 분산되어 있다.In the past, reinforcing fiber, which is a constituent material of a composite material, and polymer resin as a base material are mixed and bonded to each other to protect the reinforcing fiber from the outside and to maintain the shape of the composite material. . On the other hand, the reinforcing fiber used in the composite material supports external stress so that the composite material exhibits good mechanical properties as compared with a general substrate, and is dispersed in the form of fibers in the substrate.
기존에 복합재료는 강화섬유가 기재에 완전히 함침되어 사용되어 왔으며, 강화섬유의 일부가 표면에 노출되어 사용되는 기술의 개발은 진행된 바가 없다.Conventionally, a composite material has been used in which reinforcing fibers are completely impregnated with a substrate, and development of a technique in which a part of reinforcing fibers is exposed to the surface has not been developed.
관련기술로서, 대한민국 특허등록공보 등록번호 제10-1383621호 "인장강도 및 굴곡강도가 향상된 재활용 폴리프로필렌 고분자 복합재료 조성물 및 그 제조방법"은 재활용 폴리프로필렌 수지와 탈크와 나노클레이 마스터배치로 이루어진 고분자 혼합수지 및 무수말레산 그라프트 폴리프로필렌을 포함하는 것을 기술적 특징으로 하며, 인장강도와 굴곡강도가 향상된 효과가 있으며, 폐 폴리프로필렌을 재활용함으로 인해 환경오염을 줄이며, 신재 폴리프로필렌에 비해 적은 에너지와 저 탄소발생으로 제조할 수 있으므로 제조원가를 절감하기 위한 기술에 관한 것이다. As a related art, Korean Patent Registration No. 10-1383621 entitled " Recycled Polypropylene Polymer Composite Composition with Improved Tensile Strength and Flexural Strength and Method for Producing the Same "discloses a high-molecular recycled polypropylene resin composition comprising a recycled polypropylene resin, And a maleic anhydride grafted polypropylene. It has an effect of improving the tensile strength and flexural strength, reducing environmental pollution by recycling the waste polypropylene, and reducing energy consumption The present invention relates to a technique for reducing manufacturing cost because it can be manufactured with low carbon generation.
또한, 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2003-0021215호 "상용성이 우수한 고분자 혼합물"은 범용 고분자인 폴리염화비닐과 폴리올레핀의 고분자 혼합물에 층상 실리케이트를 첨가하여 나노복합체화 함으로써 이종(異種) 수지간의 상분리를 최소화하여 혼용성을 증가시키며 기계적 물성을 향상시킬 수 있고, 특히 폴리염화비닐과 폴리올레핀이 주성분으로 포함되어 있는 폐 합성 수지에 층상 실리케이트를 첨가하게 되면 보다 현저한 기계적 물성 향상 효과를 얻을 수 있어 폐수지 처리를 위한 환경 부담을 줄일 수 있는 상용성이 우수한 고분자 혼합물에 관한 것이다.Korean Patent Application No. 10-2003-0021215 "Highly Compatible Polymer Mixture" refers to a polymer mixture of polyvinyl chloride and polyolefin, which is a general purpose polymer, by adding a layered silicate to a nanocomposite, It is possible to minimize the phase separation to increase the compatibility and improve the mechanical properties. Particularly, when the layered silicate is added to the waste synthetic resin containing polyvinyl chloride and polyolefin as main components, a remarkable improvement in mechanical properties can be obtained, The present invention relates to a polymer blend having excellent compatibility with the present invention, which can reduce the environmental burden for plowing.
또한, 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2000-0083861호 "충격강도 및 난연성이 향상된 스티렌계 열가소성 복합재료"는 고무변성 스티렌계 그라프트 공중합체(이하 ABS), 난연제, 유리섬유 및 커플링제로 이루어진 충격강도와 난연성이 향상된 스티렌계 열가소성 복합재료에 관한 것이다.Korean Patent Application No. 10-2000-0083861 "Styrene-based thermoplastic composite material having improved impact strength and flame retardancy" is made of a rubber-modified styrene-based graft copolymer (ABS), a flame retardant, a glass fiber and a coupling agent To a styrenic thermoplastic composite material having improved impact strength and flame retardancy.
또한, 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2015-7016886호 "혼합 매트릭스 중합체 조성물(Mixed matrix polymer compositions)"은 투과성이 지속되는 시간의 연장된 기간과 같은 개선된 투과성 특성을 나타내는 유체 분리 막(즉, 감소된 에이징 영향을 보여주는 막)으로서 사용하기에 적합한 새로운 중합체 조성물에 관한 것이다. Korean Patent Application No. 10-2015-7016886, entitled "Mixed matrix polymer compositions ", also discloses a fluid separation membrane that exhibits improved permeability characteristics such as an extended period of time in which permeability is sustained, ≪ / RTI > a membrane showing reduced aging effects).
이와 같이 종래 기술들은 대부분 강화섬유에 수지를 함침함으로써 기계적 물성 등 성능을 향상시키는 기술에 관한 것이나, 함침 범위 조절을 통해 비대칭 구조를 갖는 섬유강화 복합재료에 관해서는 개발되거나 제안된 적이 없다.However, the fiber reinforced composite material having an asymmetric structure has not been developed or proposed by controlling the impregnation range.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 상황을 감안하여 새로이 개발된 것으로, 강화섬유에 에폭시나 폴리에스테르, 나일론 등의 고분자 수지 성분을 함침하여 복합재료를 형성함에 있어서, 기존과 같이 고분자 수지 성분을 완전히 함침하는 것이 아니라, 강화섬유에 대해서 부분적으로만 함침함으로써 기본적으로 기계적 물성이 우수한 특성을 가지면서도 고분자 수지가 함침되지 않은 강화섬유 표면은 섬유 상태 그대로 형성되도록 하여 섬유 소재의 질감 등 표면 특성을 그대로 유지시키고, 타 소재와의 접합 성능 강화 등의 기능을 부여할 수 있는 비대칭 구조를 갖는 복합재료 시트를 제조하기 위한 기술을 제공하고자 한다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been developed in view of the above circumstances of the prior art, and it is an object of the present invention to provide a method of forming a composite material by impregnating a reinforcing fiber with a polymer resin component such as epoxy, polyester or nylon, It is not impregnated, but only partially impregnated with the reinforcing fiber, so that the surface of the reinforcing fiber which is not impregnated with the polymer resin is formed as the fiber state, And to provide a technique for producing a composite sheet having an asymmetric structure capable of imparting functions such as strengthening bonding performance with other materials.
상기 과제를 달성하기 위해 본 발명은 In order to achieve the above object,
캐리어 필름, 매트릭스 수지 도포층, 강화섬유층을 하부에서 상부로 순차적으로 적층하여 형성한 뒤 가열 및 가압하여 형성하는 것을 특징으로 하며, 상기 가열 및 가압에 의하여 상기 매트릭스 수지 도포층의 반응성 또는 흐름성이 조절되어 상기 캐리어 필름의 반대면에 위치한 상기 강화섬유층의 수직 구조 중 일부까지만 매트릭스 수지의 함침이 일어나고 그 외의 영역은 매트릭스 수지에 의한 함침이 일어나지 않도록 하여, 상기 강화섬유층이 매트릭스 수지 함침 영역과 상기 매트릭스 수지 함침 영역 외의 상부에 매트릭스 수지 비함침 영역의 2중층 구조로 형성되도록 하는 것을 특징으로 하며, 상기 매트릭스 수지 함침 영역은 강화섬유층 외부 또는 강화섬유층 사이의 매트릭스 수지층, 매트릭스 수지가 완전히 함침된 강화섬유층 및 최상층 강화섬유층의 매트릭스 수지 함침부로 구성되도록 하는 것을 특징으로 하는 더블 레이어드 비대칭 복합재료 시트의 제조 방법을 제공한다. The matrix resin coating layer and the reinforcing fiber layer are formed by sequentially laminating the carrier film, the matrix resin coating layer and the reinforcing fiber layer from the bottom to the top, and then heating and pressing. The reactivity or flowability of the matrix resin coating layer The matrix resin is impregnated only up to a part of the vertical structure of the reinforcing fiber layer located on the opposite side of the carrier film and the other region is not impregnated with the matrix resin so that the reinforcing fiber layer is not bonded to the matrix resin impregnated region and the matrix And the matrix resin impregnated region is formed by a matrix resin layer between the reinforcing fiber layer and the reinforcing fiber layer, a reinforcing fiber layer in which the matrix resin is completely impregnated, And top layer steel It provides a method for producing double layered asymmetric composite material sheet characterized by that composed of a matrix resin impregnated in the fiber layer.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 캐리어 필름 상에 매트릭스 수지를 도포함에 있어서 상기 매트릭스 수지는 분말 상태 또는 필름 형상의 매트릭스 수지를 도포하는 것을 특징으로 한다. In one embodiment of the present invention, when the matrix resin is coated on the carrier film, the matrix resin is coated with a powdery or film-like matrix resin.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 매트릭스 수지 도포층 상부에 적층되는 강화섬유는 섬유 상태 또는 매트 상태의 강화섬유를 적층하는 것을 특징으로 한다. Further, in one embodiment of the present invention, the reinforcing fibers laminated on the matrix resin coating layer are characterized by laminating reinforcing fibers in a fiber state or a mat state.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 매트릭스 수지는 중합이 가능한 단량체를 중합 촉매와 함께 분말 상태로 상기 캐리어 필름에 도포한 뒤 가열 및 가압에 의해 중합이 일어나도록 함으로써 상기 강화섬유층과 일체화되도록 하는 것을 특징으로 한다.Further, in an embodiment of the present invention, the matrix resin may be formed by applying a polymerizable monomer to the carrier film in powder form together with a polymerization catalyst, and causing polymerization to take place by heating and pressing so that the matrix resin is integrated with the reinforcing fiber layer .
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 강화섬유는 단층 또는 복수의 층으로 구성되며, 복수의 층으로 구성될 경우 상기 매트릭스 수지는 상기 복수의 강화섬유층 최하부에 도포하거나 상기 복수의 강화섬유층 사이에 각각 도포되는 것을 특징으로 한다. In one embodiment of the present invention, when the reinforcing fiber is composed of a single layer or a plurality of layers, the matrix resin may be applied to the lowermost portion of the plurality of reinforcing fiber layers or between the plurality of reinforcing fiber layers Respectively.
이때, 상기 강화섬유를 복수층으로 적층할 경우에 있어서는, 상기 매트릭스 수지 도포층을 최상부의 강화섬유를 기준으로 하부면 방향으로만 산포시킨 상태에서 가열 및 가압하여 최상부의 강화섬유층의 소정 깊이까지만 용융 또는 중합되어 함침되고 상기 최상부의 강화섬유층의 반대편 표면에 해당하는 상부면까지는 함침되지 않도록 조절하는 것을 특징으로 한다.At this time, when the reinforcing fibers are laminated in a plurality of layers, the matrix resin coating layer is heated and pressed in a state of being dispersed only in the lower surface direction on the basis of the uppermost reinforcing fiber, Or is impregnated to the upper surface corresponding to the opposite surface of the uppermost reinforcing fiber layer so as not to be impregnated.
또한, 상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명은In order to achieve the above object,
상기 본 발명에 따른 방법에 의해 제조되며, 상기 강화섬유층이 매트릭스 수지 함침 영역과 상기 매트릭스 수지 함침 영역 상부에 형성된 매트릭스 수지 비함침 영역의 2중층 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 더블 레이어드 비대칭 복합재료 시트를 제공한다. Layered asymmetric composite sheet according to the present invention, wherein the reinforcing fiber layer is composed of a matrix resin-impregnated region and a matrix-resin-non-impregnated region formed on the matrix resin-impregnated region. to provide.
본 발명에 따른 더블 레이어드 비대칭 복합재료 시트의 제조 기술에 따르면, 기존과 같이 강화섬유를 고분자 매트릭스 수지를 이용하여 완전히 함침하는 것이 아니라, 강화섬유에 대해서 하부 영역의 일부에서만 부분적으로 함침이 일어나도록 하여, 하부 영역에서는 기계적 물성 등 성능 향상의 특성을 가지면서 반대측 표면은 섬유(또는 직물) 상태 그대로 제작되도록 함으로써, 섬유(또는 직물)의 질감을 줄 수 있어 휴대폰 배면 커버로 사용될 경우 기존의 매끈한 표면이 아닌 직물 느낌을 줄 수 있어 감성적 효과를 줄 수 있고, 이러한 시트를 건축재로 사용할 경우에는 섬유(직물) 소재가 표면에 노출되어 있으므로 다른 소재와의 접착이 용이해지는 효과가 있으며, 그대로 사용될 경우에는 별도로 장식을 하지 않고도 사용할 수 있는 벽체가 되는 등의 효과를 갖는다.According to the manufacturing technology of the double-layered asymmetric composite sheet according to the present invention, the reinforcing fiber is not completely impregnated with the polymer matrix resin as in the conventional method, but the reinforcing fiber is partially impregnated only in a part of the lower region , And the lower side has the property of improving the mechanical properties and the other side is fabricated in the state of fiber (or fabric), so that the texture of the fiber (or fabric) can be given. It is possible to provide a feeling of non-woven fabric, which can give an emotional effect. When such a sheet is used as a building material, since the fiber (textile) material is exposed on the surface, there is an effect that adhesion with other materials is facilitated. Being a wall that can be used without decoration It has an effect.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 더블 레이어드 비대칭 복합재료 시트의 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 더블 레이어드 비대칭 복합재료 시트의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다. 1 is a view showing a structure of a double-layered asymmetric composite sheet according to an embodiment of the present invention.
2 is a view for explaining a method of manufacturing a double-layered asymmetric composite sheet according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a detailed description of preferred embodiments of the present invention will be given with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, 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 실시예에 따른 더블 레이어드 비대칭 복합재료 시트(1000)의 구조를 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 더블 레이어드 비대칭 복합재료 시트(1000)의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다. FIG. 1 illustrates a structure of a double-layered
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 더블 레이어드(double-layered) 비대칭 복합재료 시트(1000)를 제조하기 위한 적층 구조(100)는 캐리어 필름(Carrier film 또는 Carrier Sheet)(110), 매트릭스 수지 도포층(120), 강화섬유층(130)을 하부에서 상부로 순차적으로 적층하여 형성한 뒤 가열 및 가압함으로써, 매트릭스 수지 함침부(1100) 및 매트릭스 수지 비함침부(1200)로 이루어진 2중층 구조의 더블 레이어드 비대칭 복합재료 시트(1000)를 제조할 수 있다. 여기서 매트릭스 수지 함침부(1100)는 강화섬유층 외부 또는 강화섬유층 사이의 매트릭스 수지층(1110), 매트릭스 수지가 완전히 함침된 강화섬유층(1120), 최상층 강화섬유층의 매트릭스 수지 함침부(1130)로 구성된다.1 and 2, a laminate structure 100 for manufacturing a double-layered
이를 위한 공정 과정을 구체적으로 살펴보면, 캐리어 필름(110) 위에 분말 상태 또는 필름 형상의 매트릭스 수지를 도포하여 매트릭스 수지 도포층(120)을 형성하고, 그 상부에 섬유 상태, 매트 형상 또는 직물에 해당하는 강화섬유층(130)을 적층한 후, 구성물에 열과 압력을 가하여 매트릭스 수지 도포층(120)이 용융 또는 중합되면서 강화섬유층(130)에 함침되어 들어가도록 한다. 상기 캐리어 필름은 동 발명에 의한 최종 생성물의 구성 요소로서 복합재료 시트의 일 면을 구성할 수 있고, 또는 복합재료 시트의 제작 공정에 보조재로서만 사용되어 최종 공정에서 제거될 수도 있다.The matrix resin coating layer 120 may be formed by applying a powdery or film-like matrix resin on the carrier film 110, and may be formed on the carrier film 110 with a fiber state, a mat shape, After the reinforcing
이때, 열(온도)과 압력에 의하여 매트릭스 수지 도포층(120)의 반응성 또는 용융물의 흐름성이 조절되어 캐리어 필름(110)의 반대면에 위치한 강화섬유층(130)의 수직 구조 중 매트릭스 수지 도포층(120)과 맞닿은 부분의 상부 일부까지만 매트릭스 수지의 함침이 일어나고 최외곽 표면 부분은 매트릭스 수지에 의한 함침이 일어나지 않도록 한다. At this time, the reactivity of the matrix resin coating layer 120 or the flowability of the melt is controlled by the heat (temperature) and the pressure, so that the matrix
여기서, 매트릭스 수지 도포층(120)은 기존의 에폭시나 폴리에스테르, 나일론 수지 등과 같은 고분자 수지 상태로 사용될 수도 있으며, 고분자 수지 상태가 아닌 단량체 상태의 수지를 고분자 중합 촉매와 함께 분말 상태로 캐리어 필름(110) 상에 도포한 뒤, 가열 및 가압에 의해 용융 및 중합이 완료되도록 함으로써 비대칭 복합재료 시트(1000)의 제조가 완료될 수 있다. Here, the matrix resin coating layer 120 may be used in the form of a polymer resin such as a conventional epoxy, polyester, nylon resin or the like, and a resin in a monomer state, which is not a polymer resin state, 110), and then melted and polymerized by heating and pressing are completed, whereby the production of the
본 발명의 다른 실시예로 강화섬유층(130)은 단층 외에 복수층(도 2의 제 1 내지 제 3 강화섬유(130-1 내지 130-3))으로 적층된 상태에서 매트릭스 수지 도포층(120)을 최상부의 제 3 강화섬유(130-3)를 기준으로 하부면 방향으로만 산포시킨 상태에서 열과 압력을 가해 제 3 강화섬유(130-3)의 일정 깊이까지만 용융 또는 중합되어 함침되고 반대편 표면에 해당하는 상부면까지는 함침되지 않도록 제한할 수 있다. In another embodiment of the present invention, the reinforcing
본 발명의 다른 실시예로, 복수층을 이루는 강화섬유층(130)은 서로 다른 소재 또는 서로 다른 직조 방법에 의하여 제조된 강화섬유층일 수 있다.In another embodiment of the present invention, the plurality of reinforcing
본 발명의 또 다른 실시예로, 매트릭스 수지 도포층(120)은 각 강화섬유층(130)으로 이루어진 층 간에 도포될 수 있다. 즉, 도 1에서 매트릭스 수지 도포층(120)은 캐리어 필름(110)과 제 1 강화섬유층(130-1)에만 도포되어 있으나, 제 1 강화섬유층(130-1)과 제 2 강화섬유층(130-2), 그리고 제 2 강화섬유층(130-2)과 제 3 강화섬유층(130-3) 사이에도 도포될 수 있다. 이 경우에도 각 층에 도포된 매트릭스 수지 도포층(120)이 각 강화섬유층(130-1, 130-2, 130-3)을 따라 함침되어 들어가다가 공정 조건(가열 가압 조건)을 조절하여 매트릭스 수지 도포층(120)의 점도가 상승됨에 따라 더 이상의 함침이 진행되지 못하도록 하여 최외곽 제 3 강화섬유층(130-3)의 일부만 함침시키고 표면은 미함침 상태로 남겨둘 수 있다. In another embodiment of the present invention, the matrix resin application layer 120 may be applied between layers of each reinforcing
결과적으로, 매트릭스 수지 도포층(120)이 강화섬유층(130)에 함침되는 공정을 조절함으로써, 강화섬유층(130) 내의 강화섬유가 매트릭스 수지 도포층(120)의 매트릭스 수지에 완전히 함침이 되지 않고, 매트릭스 수지 도포층(120)이 도포된 방향의 반대면 외부는 함침되지 않은 상태로 강화섬유가 노출된 비대칭 구조를 형성하고, 더블 레이어드 비대칭 복합재료 시트(1000)는 복합재료로 이루어짐으로써 기본적으로 기계적 물성이 우수한 특성을 갖도록 할 수 있다.As a result, by controlling the process of impregnating the reinforcing
이와 동시에 다층의 강화섬유 도포층(130-1, 130-2, 130-3) 중 일부 강화섬유층(130-3)이 외부에 노출되어 추가 기능을 하는 구성을 갖도록 할 수 있다. 즉, 노출된 강화섬유 노출부, 다른 말로 매트릭스 수지 비함침부(1200)는 강화섬유층(130)의 재질과 직조 방법에 따른 외관 장식용 또는 타 소재(예: 건축 소재 등)와의 접착 공정에서 접착 강도를 높이기 위한 목적으로 사용이 가능하다. 즉, 상기 노출된 강화섬유 노출부, 즉 매트릭스 수지 비함침부(1200)는 타 소재와의 접착 공정에서 접착제층이 함침될 수 있으므로 매우 강한 접착력을 발휘할 수 있게 된다.At the same time, a part of the reinforcing fiber layers 130-3 of the multi-layer reinforcing fiber coating layers 130-1, 130-2 and 130-3 may be exposed to the outside to have an additional function. That is, the exposed reinforcing fiber exposed portion, in other words, the matrix resin non-impregnated
본 발명에서, 고분자 수지를 용융시킨 상태의 매트릭스 수지 도포층(120)에 있어, 고분자 매트릭스 수지는 복합재료에 기계적 물성이 우수한 고분자라면 모두 사용이 가능하며, 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리페닐렌설파이드, 폴리올레핀, 열가소성 폴리우레탄 등 열가소성 수지와 에폭시, 불포화 폴리에스테르, 비닐 에스테르 등 열경화성 수지 등을 들 수 있다. In the present invention, in the matrix resin coating layer 120 in a state in which the polymer resin is melted, the polymer matrix resin can be used as any of polymers having excellent mechanical properties as a composite material, and examples thereof include polyethylene terephthalate, polyamide, Polycarbonate, polyphenylene sulfide, polyolefin, thermoplastic polyurethane and thermosetting resins such as epoxy, unsaturated polyester and vinyl ester.
다만, 직물 형상의 강화섬유층(130)과 열가소성 수지로 된 매트릭스 수지 도포층(120)을 복합화하여 더블 레이어드 비대칭 복합재료 시트(1000)를 제조할 경우, 열가소성 수지의 높은 용융 점도로 인하여 직물 형상의 강화섬유층에 고분자 매트릭스를 함침시키는 것이 용이치 않을 수 있으므로, 다음과 같은 방법을 선택할 수 있다.However, when the double-layered asymmetric
즉, 더블 레이어드 비대칭 복합재료 시트(1000)는 열중합 촉매를 포함하며 열가소성 고분자의 단량체(및 올리고머)로 이루어진 분말 상태의 수지를 직물 형상의 강화섬유 위에 산포시킨 다음 이를 가열 처리하여 분말이 용융되어 상기 직물 형상 강화섬유에 함침되도록 하면서 열가소성 고분자의 단량체(및 올리고머)를 열가소성 고분자로 열중합시키는 방법으로 형성될 수 있다. That is, the double-layered
단량체(및 올리고머)는 분말에 분산된 공지의 열중합 촉매에 의해 가열처리에 따라 고분자로 중합되며, 이 고분자는 열가소성을 갖는다. 분말의 매트릭스로서 단량체(및 올리고머)를 사용하는 이유는, 고분자를 사용하는 경우 높은 용융 점도로 인하여 섬유로 이루어진 직물 형상의 강화섬유층에 함침이 어려울 수 있기 때문이다. 단량체나 올리고머는 낮은 분자량으로 인해 용융 점도가 낮으므로 직물 형상의 강화섬유에 잘 함침될 수 있다. 이러한 열가소성 고분자의 단량체 또는 올리고머로는 사이클릭 부틸렌 테레프탈레이트, 카프로락탐 등을 예시할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 사이클릭 부틸렌 테레프탈레이트는 중합되어 폴리부틸렌테레프탈레이트가 되며, 카프로락탐은 중합되어 폴리아미드가 된다. 이들 고분자는 모두 내열성 및 기계적 강도가 우수한 엔지니어링 플라스틱으로 잘 알려져 있다.The monomers (and oligomers) are polymerized with a polymer according to a heat treatment by a known thermal polymerization catalyst dispersed in a powder, and the polymer is thermoplastic. The reason why the monomer (and oligomer) is used as a matrix of the powder is that, when a polymer is used, it may be difficult to impregnate the fiber-reinforced reinforcing fiber layer made of fibers due to a high melt viscosity. Monomers and oligomers are low in melt viscosity due to their low molecular weight and can therefore be well impregnated with reinforcing fibers in the form of a fabric. Examples of the monomer or oligomer of such a thermoplastic polymer include, but are not limited to, cyclic butylene terephthalate, caprolactam and the like. The cyclic butylene terephthalate is polymerized to polybutylene terephthalate, and the caprolactam is polymerized to form a polyamide. All of these polymers are well known for engineering plastics with excellent heat resistance and mechanical strength.
본 발명에서 상기 분말 상태의 단량체는 산포 공정을 통해 직물 형상의 강화섬유층의 표면에 분산될 수 있으면 가능하므로 그래뉼(granule), 펠렛(pellet) 등 모든 형태를 포함하는 의미로 해석되어야 한다.In the present invention, the powdery monomer may be dispersed on the surface of the reinforcing fiber layer in the form of a fabric through a scattering process, and therefore, it should be interpreted to include all forms such as granule, pellet, and the like.
상기 단량체를 이용한 일부 함침 공정에 관하여 더욱 구체적으로 설명하면 다음과 같다. The partial impregnation process using the monomer will be described in more detail as follows.
먼저, 준비한 매트릭스 수지 도포층(120)을 이루는 분말은 캐리어 필름(110) 위에 산포시킨다. 즉, 매트릭스 수지 도포층(120)을 이루는 분말을 캐리어 필름(110) 위에 균일하게 산포시킴에 따라 캐리어 필름(110)의 표면은 매트릭스 수지 도포층(120)을 이루는 분말로 덮이게 된다. 매트릭스 수지 도포층(120)을 이루는 분말의 산포 두께에 따라 매트 형상의 강화섬유층(130)의 두께 또는 층수를 조절할 수 있다.First, the powder constituting the prepared matrix resin coating layer 120 is dispersed on the carrier film 110. That is, since the powder constituting the matrix resin coating layer 120 is uniformly dispersed on the carrier film 110, the surface of the carrier film 110 is covered with the powder constituting the matrix resin coating layer 120. The thickness or the number of layers of the mat-like reinforcing
그런 다음, 매트릭스 수지 도포층(120)의 상부에 강화섬유층(130)을 준비한 후, 가열 및 가압 처리하여, 매트릭스 수지 도포층(120)을 이루는 분말이 용융되어 강화섬유층(130)에 함침되도록 하면서 열가소성 고분자의 단량체를 열가소성 고분자로 열중합시킨다.Next, the reinforcing
분말들이 산포된 강화섬유층(130)을 가열처리하면, 분말의 매트릭스 성분인 단량체가 용융되는데, 단량체의 용융액은 점도가 낮으므로 강화섬유층(130)에 잘 함침된다. 또한, 강화섬유층(130)에 함침된 단량체 용융액은 분산된 열중합 촉매에 의해 고분자로 중합된다. When the reinforcing
본 발명에서 상기 가열 및 가압 조건에 관해서는 매트릭스 수지 함침부와 비함침부가 2중층으로 구성될 수 있는 조건을 구체적인 공정 별로 정할 수 있는 조건을 의미하는 것으로서, 본 발명에서는 이에 관해서는 구체적으로 한정하지는 않는다. In the present invention, the heating and pressurization conditions refer to conditions under which the matrix resin impregnated portion and the non-impregnated portion can be composed of a double layer by specific processes. In the present invention, the conditions are not specifically limited Do not.
이상, 본 발명인 더블 레이어드 비대칭 복합재료 시트의 제조 방법 및 상기 방법에 의해 제조되는 더블 레이어드 비대칭 복합재료 시트에 관하여 도면을 참조하여 구체적으로 설명하였다. As described above, the manufacturing method of the double-layered asymmetric composite material sheet of the present invention and the double-layered asymmetric composite material sheet produced by the above method have been specifically described with reference to the drawings.
본 발명에 따른 더블 레이어드 비대칭 복합재료 시트의 제조 기술에 따르면, 기존과 같이 강화섬유를 고분자 매트릭스용 수지를 이용하여 완전히 함침하는 것이 아니라, 강화섬유에 대해서 하부 영역의 일부에서만 부분적으로 함침이 일어나도록 하여, 하부 영역에서는 기계적 물성 등 성능 향상의 특성을 가지면서 반대측 표면은 섬유(또는 직물) 상태 그대로 제작되도록 함으로써, 섬유(또는 직물)의 질감을 줄 수 있어 휴대폰 배면 커버로 사용될 경우 기존의 매끈한 표면이 아닌 직물 느낌을 줄 수 있어 감성적 효과를 줄 수 있고, 이러한 시트를 건축재로 사용할 경우에는 섬유(직물) 소재가 표면에 노출되어 있으므로 다른 소재와의 접착이 용이해지는 효과가 있으며, 그대로 벽체 표면으로 사용될 경우에는 별도로 장식을 하지 않아도 노출된 강화섬유층에 의하여 장식 효과를 부여할 수 있는 효과를 갖는다. According to the manufacturing technology of the double layered asymmetric composite sheet according to the present invention, the reinforcing fiber is not completely impregnated with the resin for the polymer matrix, but the reinforcing fiber is partially impregnated only in a part of the lower region The surface of the opposite side is fabricated in the state of fiber (or fabric) so that the texture of the fiber (or the fabric) can be provided, and when used as a cellular phone back cover, the smooth surface (Textile) material is exposed on the surface when the sheet is used as a building material, it has an effect of facilitating adhesion to other materials, If used, the exposed reinforced islands It is possible to give a decoration effect by the oil layer.
이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.As described above, preferred embodiments of the present invention have been disclosed in the present specification and drawings, and although specific terms have been used, they have been used only in a general sense to easily describe the technical contents of the present invention and to facilitate understanding of the invention , And are not intended to limit the scope of the present invention. It is to be understood by those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention are possible in addition to the embodiments disclosed herein.
100 : 적층 구조 110 : 캐리어 필름
120 : 매트릭스 수지 도포층 130 : 강화섬유층
130-1 : 제 1 강화섬유층 130-2 : 제 2 강화섬유층
130-3 : 제 3 강화섬유층
1000 : 더블 레이어드 비대칭 복합재료 시트
1100 : 매트릭스 수지 함침부
1110 : 강화섬유층 외부 또는 강화섬유층 사이의 매트릭스 수지층
1120 : 매트릭스 수지가 완전히 함침된 강화섬유층
1130: 최상층 강화섬유층의 매트릭스 수지 함침부
1200 : 매트릭스 수지 비함침부100: laminated structure 110: carrier film
120: matrix resin coating layer 130: reinforcing fiber layer
130-1: first reinforcing fiber layer 130-2: second reinforcing fiber layer
130-3: Third reinforcing fibrous layer
1000: Double layered asymmetric composite sheet
1100: Matrix resin impregnation portion
1110: Matrix resin layer between the reinforcing fiber layer or the reinforcing fiber layer
1120: reinforcing fiber layer completely impregnated with matrix resin
1130: Matrix resin impregnation portion of the uppermost layer of reinforcing fiber layer
1200: Matrix resin non-impregnated portion
Claims (7)
상기 매트릭스 수지는 고분자 수지 단량체를 고분자 중합 촉매와 함께 분말 상태로 상기 캐리어 필름에 도포한 뒤 가열 및 가압에 의해 중합이 일어나도록 함으로써 상기 강화섬유층과 일체화되도록 하는 것을 특징으로 하되, 상기 강화섬유는 상기 캐리어 필름의 일측에 복수의 층으로 구성되며, 상기 매트릭스 수지는 상기 복수의 강화섬유층 최하부에 도포하거나 상기 복수의 강화섬유층 사이에 각각 도포되는 것을 특징으로 하며,
상기 매트릭스 수지 도포층을 최상부의 강화섬유를 기준으로 하부면 방향으로만 산포시킨 상태에서 가열 및 가압하여 최상부의 강화섬유층의 소정 깊이까지만 용융 또는 중합되어 함침되고 상기 최상부의 강화섬유층의 반대편 표면에 해당하는 상부면까지는 함침되지 않도록 조절하는 것을 특징으로 하며,
상기 고분자 수지 단량체는 열가소성 고분자의 단량체 및 올리고머로 이루어진 분말 상태의 수지로서 가열 처리에 의해 상기 분말이 용융되어 상기 강화섬유에 함침되도록 한 후 열중합되는 방법에 의해 상기 최상층 강화섬유층의 하부면 방향에 수지 함침층이 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 휴대폰 배면 커버 또는 건축재용 더블 레이어드 비대칭 복합재료 시트의 제조 방법.
The matrix resin coating layer and the reinforcing fiber layer are formed by sequentially laminating the carrier film, the matrix resin coating layer and the reinforcing fiber layer from the bottom to the top, and then heating and pressing. The reactivity or flowability of the matrix resin coating layer The matrix resin is impregnated only up to a part of the vertical structure of the reinforcing fiber layer located on the opposite side of the carrier film and the other region is not impregnated with the matrix resin so that the reinforcing fiber layer is not bonded to the matrix resin impregnated region and the matrix And the matrix resin impregnated region is formed by a matrix resin layer between the reinforcing fiber layer and the reinforcing fiber layer, a reinforcing fiber layer in which the matrix resin is completely impregnated, And top layer steel A method of manufacturing a mobile phone characterized in that the matrix to be constituted by a resin impregnated fibrous layer of the bottom cover or construction damper double layered asymmetric composite sheet,
The matrix resin is characterized in that the polymer resin monomer is applied to the carrier film in a powder state together with a polymer polymerization catalyst and then polymerized by heating and pressing so as to be integrated with the reinforcing fiber layer, Wherein the matrix resin is applied to the lowermost portion of the plurality of reinforcing fiber layers or is respectively applied between the plurality of reinforcing fiber layers,
The matrix resin coating layer is melted or polymerized only up to a predetermined depth of the uppermost reinforcing fiber layer and is impregnated to the opposite surface of the uppermost reinforcing fiber layer by heating and pressing in the state that the matrix resin coating layer is dispersed only in the lower surface direction on the basis of the uppermost reinforcing fiber, Is not impregnated up to the upper surface of the substrate,
The polymeric resin monomer is a powdery resin composed of a monomer and an oligomer of a thermoplastic polymer. The powder is melted by heat treatment so that the powder is impregnated into the reinforcing fiber, and then the polymer is thermally polymerized. So as to form a resin impregnated layer on the back side of the cell.
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