KR102006809B1 - Fiber-reinforced composiite pannel and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

상기와 같은 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 적어도 하나의 프리프레그를 포함하는 면재를 제조하는 단계; 상기 제조된 한 쌍의 면재 사이에 심재 물질을 포설한 후 발포하여 심재를 형성하여 복합판넬을 제조하는 단계; 및 상기 복합판넬을 숙성하는 단계;를 포함하고, 상기 프리프레그는 탄소섬유(carbon fiber)를 포함하는, 섬유강화 복합판넬의 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 폴리우레탄(Polyurethane) 및 폴리이소시아누레이트(Polyisocyanurate) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 심재(core plates); 및 상기 심재의 전면 및 후면에 형성되며, 탄소섬유(carbon fiber)가 포함된 적어도 하나의 프리프레그를 포함하는 면재(face plates);를 포함하는, 섬유강화 복합판넬을 제공한다.
In order to solve the above problems, the present invention comprises the steps of manufacturing a face material comprising at least one prepreg; Preparing a composite panel by forming a core material by laying a core material between the prepared pair of face plates and then foaming the core material; And aging the composite panel; wherein the prepreg comprises carbon fiber, the method of manufacturing a fiber reinforced composite panel.
In another aspect, the present invention is a core (core plate) comprising at least one of polyurethane (Polyurethane) and polyisocyanurate (Polyisocyanurate); And a face plate formed on the front and rear surfaces of the core material and including at least one prepreg including carbon fiber.

Description

섬유강화 복합판넬 및 그 제조 방법{FIBER-REINFORCED COMPOSIITE PANNEL AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}FIBER-REINFORCED COMPOSIITE PANNEL AND MANUFACTURING METHOD THEREOF

본 발명은 섬유강화 복합판넬 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 단열성 및 난연성 등이 향상되고 화재 발생 시 화염 전파를 억제할 수 있는 섬유강화 복합판넬 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a fiber-reinforced composite panel and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a fiber-reinforced composite panel and a method for manufacturing the fiber reinforced composite panel that can improve the heat insulation and flame retardancy, and can suppress flame propagation in the event of a fire.

최근 의정부 화재사건, 천안 부탄가스공장 화재사건, 부산해운대 복합 상가 화재사건 등 여러 지역에서 대형 화재사건이 발생했으며, 그 원인으로 종래에 사용되는 샌드위치 판넬이 불에 타기 쉬운 소재로 구성된 점이 지적되고 있다.Recently, large-scale fires occurred in various areas such as Uijeongbu fire, Cheonan-Butane gas plant fire, and Busan Haeundae complex shopping mall, and it is pointed out that the sandwich panel used in the past is composed of materials that are easily burned. .

판넬은 일반적으로 건축물 외벽 마감재용으로 사용되며, 종래의 판넬은 전면판과 후면판이 알루미늄, 마그네슘, 철 등 강판으로 구성된다.Panels are generally used for building exterior wall finishing materials, and conventional panels are made of steel, such as aluminum, magnesium, iron, the front panel and the back panel.

상기 전면판과 후면판을 구성하는 강판은 화재 발생 시 화염이나 열원을 쉽게 전파하는 성질을 가지고 있으므로, 전면판 및 후면판 사이에 배치된 코어(심재) 소재에 불이 붙는 경우 그 열기를 주변 건축 자재로 빠르게 전파하는 성질이 있다. 또한 강판은 자체 중량이 크기 때문에 시공상 안전성이 문제되어왔다.The steel plates constituting the front plate and the back plate have a property of easily propagating a flame or a heat source in the event of a fire, so if the core (core material) disposed between the front plate and the back plate catches fire, It has the property of spreading quickly to materials. In addition, steel plate has a problem in construction safety because of its high weight.

이러한 문제를 해결하기 위해 종래는 상기 코어 소재를 불연소재인 글라스 울, 미네랄 울 등의 소재로 바꾸는 시도가 이루어 졌다. 그러나, 상기 글라스 울, 미네랄 울 등은 불연소재에 해당하지만 단열 성능이 매우 낮아 일반적인 우레탄 소재를 사용하는 경우에 비해 두께가 2배 이상 되어야 하므로 복합판넬의 무게 증가로 고층건물에서 하중이 지나치게 커짐에 따른 안전성이 문제되며, 물리적인 강도가 열악하여 시공을 위해 부수적인 작업이 요구되므로 시공이 복잡하다는 문제가 있다. In order to solve this problem, an attempt has been made to replace the core material with a material such as glass wool or mineral wool, which is a non-combustible material. However, the glass wool, mineral wool, etc. correspond to non-combustible materials, but the insulation performance is very low, so the thickness should be more than twice as compared to the case of using a general urethane material. Safety is a problem, and because the physical strength is poor, additional work is required for construction, there is a problem that the construction is complicated.

즉, 종래의 판넬은 면재(face plates)에 해당하는 상기 전면판과 후면판의 화재 취약성, 심재(core plates)에 해당하는 코어 소재의 열악한 단열성능 및 불필요한 중량 증가가 문제되고 있다.That is, the conventional panel is a problem of fire insulation of the front plate and the back plate corresponding to the face plate (face plate), poor thermal insulation performance of the core material corresponding to the core (core plate) and unnecessary weight increase problem.

본 발명은 상기와 같은 종래 판넬의 문제점을 개선하기 위한 것으로, 화재 발생 시 화염이나 열원의 전파를 차단하기 위해 면재에 탄소섬유가 포함된 섬유강화 복합판넬 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.The present invention is to improve the problems of the conventional panel as described above, and to provide a fiber-reinforced composite panel and a method of manufacturing the carbon fiber in the face material in order to block the propagation of the flame or heat source when a fire occurs.

또한 본 발명은 경량화를 달성함으로써 섬유강화 복합판넬의 시공상 안전성 및 내구성을 향상시키기 위해 강판이 포함되지 않고 탄소섬유가 포함된 면재를 적용한 섬유강화 복합판넬 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.In addition, the present invention is to provide a fiber-reinforced composite panel and a method of manufacturing the same by applying a face plate containing carbon fiber to improve the safety and durability in construction of the fiber-reinforced composite panel by achieving a light weight.

또한 본 발명은 난연성을 향상시키는 동시에 심재와 면재의 접착력을 향상시키기 위해 면재 표면이 플라즈마 처리로 개질된 것을 포함하는 섬유강화 복합판넬 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.In another aspect, the present invention is to provide a fiber-reinforced composite panel and a method of manufacturing the surface of the face material is modified by plasma treatment to improve the flame retardancy and improve the adhesion between the core material and the face material.

또한 본 발명은 성형 공정 중 프리프레그 형태를 유지하여 작업성을 향상시키고 성형품의 물성을 향상시키기 위해 진공백성형(VACUUM BAG MOLDING) 단계를 이용하여 면재를 제조하는 섬유강화 복합판넬 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.In addition, the present invention provides a fiber-reinforced composite panel and a method of manufacturing the same by using a vacuum bag molding (VACUUM BAG MOLDING) step to maintain the prepreg form during the molding process to improve the workability and improve the physical properties of the molded article To provide.

또한 본 발명은 단열성, 면내전단강도, 축방향압축강도, 분포압강도 및 난연성이 모두 향상되는 동시에 경량화 달성이 가능한 섬유강화 복합판넬 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.In another aspect, the present invention is to provide a fiber-reinforced composite panel and a method for manufacturing the same, which can be achieved at the same time to improve the insulation, in-plane shear strength, axial compression strength, distribution pressure strength and flame retardancy.

상기와 같은 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 적어도 하나의 프리프레그를 포함하는 면재를 제조하는 단계; 상기 제조된 한 쌍의 면재 사이에 심재 물질을 포설한 후 발포하여 심재를 형성하여 복합판넬을 제조하는 단계; 및 상기 복합판넬을 숙성하는 단계;를 포함하고, 상기 프리프레그는 탄소섬유(carbon fiber)를 포함하는, 섬유강화 복합판넬의 제조방법을 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention comprises the steps of manufacturing a face material comprising at least one prepreg; Preparing a composite panel by forming a core material by laying a core material between the prepared pair of face plates and then foaming the core material; And aging the composite panel; wherein the prepreg comprises carbon fiber, the method of manufacturing a fiber reinforced composite panel.

일 예로, 상기 면재를 제조하는 단계는 진공백성형(VACUUM BAG MOLDING) 단계를 포함할 수 있다.For example, the manufacturing of the face material may include a vacuum bag molding step.

일 예로, 상기 프리프레그는 탄소섬유와 유리섬유(glass fiber)의 혼방, 탄소섬유와 아라미드섬유(aramid fiber)의 혼방 및 탄소섬유와 강판의 혼합 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.For example, the prepreg may further include at least one of a blend of carbon fiber and glass fiber, a blend of carbon fiber and aramid fiber, and a mixture of carbon fiber and steel sheet.

일 예로, 상기 심재 물질은 폴리우레탄(Polyurethane) 및 폴리이소시아누레이트(Polyisocyanurate) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.For example, the core material may include at least one of polyurethane and polyisocyanurate.

일 예로, 상기 복합판넬을 제조하는 단계는 상기 제조된 한 쌍의 면재 사이에 상기 심재 물질을 포설하기 전 상기 면재 표면을 플라즈마 처리로 개질하는 단계를 더 포함하고, 상기 플라즈마 처리는 상기 탄소섬유를 포함하는 프리프레그가 형성된 면에 수행될 수 있다.For example, the manufacturing of the composite panel may further include modifying the surface of the face material by plasma treatment before depositing the core material between the pair of face plates manufactured. It may be performed on the surface containing the prepreg formed.

또한 본 발명은 폴리우레탄(Polyurethane) 및 폴리이소시아누레이트(Polyisocyanurate) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 심재(core plates); 및 상기 심재의 전면 및 후면에 형성되며, 탄소섬유(carbon fiber)가 포함된 적어도 하나의 프리프레그를 포함하는 면재(face plates);를 포함하는, 섬유강화 복합판넬을 제공한다.In another aspect, the present invention is a core (core plate) comprising at least one of polyurethane (Polyurethane) and polyisocyanurate (Polyisocyanurate); And a face plate formed on the front and rear surfaces of the core material and including at least one prepreg including carbon fiber.

일 예로, 상기 면재는 표면이 플라즈마 처리로 개질된 것을 포함하되, 상기 플라즈마 처리는 상기 탄소섬유를 포함하는 프리프레그가 형성된 면에 수행될 수 있다.For example, the face material may include a surface whose surface is modified by plasma treatment, and the plasma treatment may be performed on a surface on which a prepreg including the carbon fiber is formed.

일 예로, 상기 프리프레그는 탄소섬유와 유리섬유(glass fiber)의 혼방, 탄소섬유와 아라미드섬유(aramid fiber)의 혼방 및 탄소섬유와 강판의 혼합 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.For example, the prepreg may further include at least one of a blend of carbon fiber and glass fiber, a blend of carbon fiber and aramid fiber, and a mixture of carbon fiber and steel sheet.

일 예로, KS F 4724 에 의해 측정된 단열성이 2.0 m2K/W 이상, KS F 4724 에 의해 측정된 면내전단강도가 900 N/m 이상, KS F 4724 에 의해 측정된 축방향압축강도가 4900 N/m 이상, KS F 4724 에 의해 측정된 분포압강도가 680 N/mm2 이상 및 KS F ISO 5660-1(콘칼로리미터법)에 의해 측정된 가열 개시 후 10분간의 총방출열량이 8MJ/m 이하인 것 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.For example, the thermal insulation measured by KS F 4724 is 2.0 m 2 K / W or more, the in-plane shear strength measured by KS F 4724 is 900 N / m or more, and the axial compressive strength measured by KS F 4724 is 4900. N / m or more, the distribution pressure intensity measured by KS F 4724 is 680 N / mm 2 or more and the total amount of heat released after 10 minutes of heating start measured by KS F ISO 5660-1 (cone calorimeter method) is 8 MJ / It may include at least any one of m or less.

본 발명에 따른 섬유강화 복합판넬은, 면재에 탄소섬유가 포함됨으로써 화재 발생 시 화염이나 열원의 전파를 차단하여 화재에 의한 피해 발생을 최소화할 수 있다.Fiber-reinforced composite panel according to the present invention, by including the carbon fiber in the face material can minimize the damage caused by the fire by blocking the propagation of the flame or heat source during the fire.

또한 본 발명에 따른 섬유강화 복합판넬은, 강판 대신 탄소섬유가 포함된 면재를 적용하여 경량화를 달성함으로써, 섬유강화 복합판넬의 시공상 안전성 및 내구성을 향상시킬 수 있다.In addition, the fiber-reinforced composite panel according to the present invention, by applying a face material containing carbon fiber instead of a steel sheet to achieve a light weight, it is possible to improve the safety and durability in construction of the fiber-reinforced composite panel.

또한 본 발명에 따른 섬유강화 복합판넬은, 면재 표면이 플라즈마 처리로 개질된 것을 포함함으로써 심재와 면재의 접착력이 향상되어 난연성이 향상되는 동시에 시공상 안정성이 크게 향상될 수 있다.In addition, the fiber-reinforced composite panel according to the present invention, the surface of the face material is modified by a plasma treatment to improve the adhesion between the core material and the face material can be improved flame retardancy and construction stability can be greatly improved.

또한 본 발명에 따른 섬유강화 복합판넬은, 진공백성형(VACUUM BAG MOLDING) 단계를 이용하여 면재를 제조함으로써 성형 공정 중 프리프레그 형태를 유지하여 작업성을 향상시키고 성형품의 물성을 향상될 수 있다. In addition, the fiber-reinforced composite panel according to the present invention, by manufacturing a face using a vacuum bag molding (VACUUM BAG MOLDING) step to maintain the prepreg form during the molding process can improve the workability and improve the physical properties of the molded article.

또한 본 발명에 따른 섬유강화 복합판넬은, 단열성, 면내전단강도, 축방향압축강도, 분포압강도 및 난연성이 모두 향상되는 동시에 경량화가 달성될 수 있다.In addition, the fiber-reinforced composite panel according to the present invention, the heat insulating property, in-plane shear strength, axial compression strength, distribution pressure strength and flame retardancy can all be improved and at the same time reduced in weight.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유강화 복합판넬을 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유강화 복합판넬의 적층부재를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유강화 복합판넬의 면재를 제조하기 위한 진공백을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유강화 복합판넬의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 공정을 나타낸 것이다.
도 6 내지 도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 공정이 가해진 면재의 표면 원소변화(EDS) 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 10 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 공정이 가해진 면재 표면의 Atomic Force Microscope(AFM) 결과를 나타낸 것이다.
1 is a cross-sectional view showing a fiber reinforced composite panel according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a cross-sectional view showing a laminated member of the fiber reinforced composite panel according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 shows a vacuum bag for producing a face of the fiber-reinforced composite panel according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a flow chart showing a method of manufacturing a fiber-reinforced composite panel according to an embodiment of the present invention.
5 shows a plasma processing process according to an embodiment of the present invention.
6 to 9 are graphs showing surface element change (EDS) measurement results of a face plate subjected to a plasma treatment process according to an embodiment of the present invention.
10 to 11 show the results of Atomic Force Microscope (AFM) on the surface of the face plate subjected to the plasma treatment process according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.The present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but can be implemented in various different forms, only this embodiment to make the disclosure of the present invention complete and to those skilled in the art to fully understand the scope of the invention It is provided to inform you.

본 명세서에서 일 요소가 다른 요소 '위' 또는 '아래'에 위치하는 것으로 언급되는 경우, 이는 상기 일 요소가 다른 요소 '위' 또는 '아래'에 바로 위치하거나 또는 그들 요소들 사이에 추가적인 요소가 개재될 수 있다는 의미를 모 두 포함한다. 본 명세서에서, '상부' 또는 '하부' 라는 용어는 관찰자의 시점에서 설정된 상대적인 개념으로, 관찰자의 시점이 달라지면, '상부' 가 '하부'를 의미할 수도 있고, '하부'가 '상부'를 의미할 수도 있다.Where an element is referred to herein as being located above another element 'above' or 'below', this means that the element is located directly above another element 'above' or 'below' or there is no additional element between them. Include all meanings that may be intervened. In the present specification, the term 'upper' or 'lower' is a relative concept set at an observer's viewpoint, and when the observer's viewpoint is different, 'upper' may mean 'lower', and 'lower' means 'upper'. It may mean.

복수의 도면들 상에서 동일 부호는 실질적으로 서로 동일한 요소를 지칭한다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 기술되는 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Like reference numerals in the drawings indicate substantially the same elements as each other. Also, the singular forms “a,” “an,” and “the” include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. Or combinations thereof, it is to be understood that they do not preclude the presence or addition of one or more other features or numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof.

전술한 바와 같이, 대형 화재 발생 시 건축 자재의 필수 구성 요소인 복합판넬에 의해 화염 및 열원이 전파되어 큰 인명피해가 발생하는 문제가 있었다. 이에 본원발명 발명자들은 화재 발생 시 인명 피해를 최소화할 수 있는 판넬을 제조하고자 하였고, 관련된 실험을 반복한 결과 본 발명을 완성할 수 있었다. 이하, 상기한 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 구체적으로 살펴보기로 한다.As described above, when a large fire occurs, a flame and a heat source are propagated by a composite panel which is an essential component of a building material, thereby causing a great loss of life. Accordingly, the inventors of the present invention have attempted to manufacture a panel that can minimize human damage in the event of a fire, and was able to complete the present invention by repeating related experiments. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유강화 복합판넬을 나타낸 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a fiber reinforced composite panel according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 섬유강화 복합판넬은 심재(core plates)(20) 및 심재(20)의 전면 및 후면에 형성되는 면재(face plates)(10)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, the fiber reinforced composite panel may include core plates 20 and face plates 10 formed on the front and rear surfaces of the core 20.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유강화 복합판넬의 적층부재를 나타낸 것으로, 도 2를 참조하면, 면재(10)를 구성하는 적층부재(100)는 프리프레그(110)로 구성(도 2(a))되거나 프리프레그(110)의 상부 및 하부(도 2(b)), 하부(도 2(c)) 또는 상부(도 2(d))에 커버시트(120)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유강화 복합판넬은 면재(10)와 심재(20)의 접착력을 향상시켜 성형품의 물성을 향상시키기 위해 탄소섬유를 포함하는 프리프레그(110)가 형성된 면을 플라즈마 처리 할 수 있고, 이 경우 적층부재(100)는 도 2(a) 또는 도 2(d)의 구성을 적용할 수 있다.Figure 2 shows a laminated member of the fiber reinforced composite panel according to an embodiment of the present invention, referring to Figure 2, the laminated member 100 constituting the face member 10 is composed of a prepreg 110 (Fig. 2 (a)) or the cover sheet 120 may be formed on the upper and lower portions of the prepreg 110 (FIG. 2 (b)), the lower portion (FIG. 2 (c)) or the upper portion (FIG. 2 (d)). have. For example, the fiber-reinforced composite panel according to the embodiment of the present invention has a prepreg 110 including carbon fibers to improve the physical properties of the molded article by improving the adhesion between the face member 10 and the core member 20. The surface may be plasma treated, and in this case, the stacking member 100 may apply the configuration of FIG. 2 (a) or 2 (d).

이때, 적층부재(100)는 진공 수지이동 성형(Vacuum Assisted Resin Transfer Molding, VaRTM), 진공백성형(Vacuum Bag Molding), 진공 오븐 성형(Vacuum Oven Molding), 오토클레이브 성형(Autoclave molding) 및 압축성형(Compression Molding) 중 어느 하나의 방법을 이용하여 제조할 수 있으며, 구체적인 방법은 후술한다.At this time, the laminated member 100 is vacuum assisted resin transfer molding (Vacuum Assisted Resin Transfer Molding, VaRTM), vacuum bag molding (Vacuum Oven Molding), autoclave molding (Autoclave molding) and compression molding It can be manufactured using any one of (Compression Molding), a specific method will be described later.

프리프레그(110)는 건축 자재 용 복합판넬의 면재(10)를 구성하는 경우 복수 개가 형성될 수 있고, 섬유 직물에 미리 함침시킨 후 형성될 수 있다. 프리프레그(110)의 소재는 탄소섬유, 탄소섬유와 유리섬유(glass fiber)의 혼방, 탄소섬유와 아라미드섬유(aramid fiber)의 혼방 및 탄소섬유와 강판, 예를 들어 알루미늄의 혼합 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으며, 에폭시, 폴리이미드, 페놀 등의 열경화성 수지를 더 포함할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 섬유강화 복합판넬은 면재(10)를 구성하는 프리프레그(110)가 탄소섬유(carbon fiber)의 단층 또는 복층으로 구성되거나 탄소섬유를 포함하는 복층으로 구성됨으로써 종래의 강판을 사용하는 면재에 비해 화재 발생 시 화염이나 열원의 전파를 차단함으로써 화재 발생으로 인한 인명 피해를 현저하게 감소시킬 수 있다.The prepreg 110 may be formed in the case of constituting the face plate 10 of the composite panel for building materials, it may be formed after impregnating the textile fabric in advance. The material of the prepreg 110 is at least one of carbon fiber, blend of carbon fiber and glass fiber, blend of carbon fiber and aramid fiber, and mixture of carbon fiber and steel sheet, for example, aluminum. It may include, and may further include a thermosetting resin such as epoxy, polyimide, phenol. That is, the fiber-reinforced composite panel according to the present invention is a prepreg 110 constituting the face member 10 is composed of a single layer or a plurality of layers of carbon fiber (carbon fiber) or consists of a multi-layer containing a carbon fiber conventional steel sheet Compared to the face plates used, it can cut down the propagation of flames or heat sources in the event of a fire, which can significantly reduce the human injury caused by the fire.

프리프레그(110)의 적층 두께는 0.5 mm 내지 40 mm 일 수 있으며, 상기 적층 두께가 0.5 mm 미만인 경우 적층부재(100)의 기계적 강도가 현저하게 열악해질 수 있고, 40 mm 초과인 경우 적층부재(100)의 두께가 지나치게 두꺼워짐에 따라 적층부재(100) 내부의 불균일한 열전달로 경화반응이 충분히 진행되지 않아 적층부재(100)의 물리적 강도 등이 열악해질 수 있거나 성형시간이 길어짐에 따라 공정의 효율성이 낮아질 수 있다.The stacking thickness of the prepreg 110 may be 0.5 mm to 40 mm, and when the stacking thickness is less than 0.5 mm, the mechanical strength of the stacking member 100 may be significantly degraded. As the thickness of 100 is too thick, hardening reaction may not proceed sufficiently due to uneven heat transfer inside the stacking member 100, so that the physical strength of the stacking member 100 may be inferior, or the molding time increases. The efficiency can be lowered.

커버시트(120)는 예를 들어, 종이에 그라비어(gravure) 인쇄를 통해 제조된 모양지에 멜라민 수지를 함침시켜 형성될 수 있으며, 상기 멜라민 수지를 사용하여 커버시트(120)를 제조할 경우 가공이 용이할 수 있다. 또한 상기 그라비어 인쇄를 통해 형성되는 커버시트(120)는 다양한 패턴이 용이하게 형성될 수 있다. 즉, 커버시트(120)는 멜라민 수지를 사용함으로써 사용자가 원하는 색상 및 디자인을 포함할 수 있다. 또한 커버시트(120)로 멜라민 시트를 사용하는 경우 탄소섬유를 포함하는 프리프레그(110)와의 접착력이 향상됨으로써 면재(10)의 밀도가 향상되어, 건축 자재용으로 사용 시 내구성을 크게 향상시킬 수 있다.The cover sheet 120 may be formed by, for example, impregnating melamine resin in a shape paper made through gravure printing on paper, and when the cover sheet 120 is manufactured using the melamine resin, It may be easy. In addition, the cover sheet 120 formed through gravure printing may be easily formed in a variety of patterns. That is, the cover sheet 120 may include a color and design desired by the user by using melamine resin. In addition, when the melamine sheet is used as the cover sheet 120, the adhesive force with the prepreg 110 including the carbon fiber is improved, so that the density of the face member 10 is improved, so that the durability of the melamine sheet can be greatly improved. have.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유강화 복합판넬의 면재를 제조하기 위한 진공백을 나타낸 것이다.Figure 3 shows a vacuum bag for producing a face of the fiber-reinforced composite panel according to an embodiment of the present invention.

종래 판넬 제조 시 프레스(press) 성형 방법을 이용하였는데, 프레스 성형의 경우 금형 내부 온도가 상승함에 따라 에폭시 수지의 점도가 낮아져 제조된 판넬의 물성을 향상시키기 어려웠고, 프리프레그가 밀림에 따라 공정상 문제가 빈번했으며, 탄소섬유를 포함하는 프리프레그의 경우 물성이 오히려 열악해질 수 있었다. 이에 본 발명의 발명자들은 탄소섬유를 포함하는 프리프레그를 이용하여 섬유강화 복합판넬을 제조하되, 제조 공정상 작업성을 향상시키고 제조된 섬유강화 복합판넬의 물성, 예를 들어, 단열성, 면내전단강도, 축방향압축강도, 분포압강도 및 난연성을 모두 향상시키기 위해, 진공백성형을 수행하였다. 이하, 구체적인 구성을 설명한다.In the conventional panel manufacturing, a press molding method was used. In the case of press molding, the viscosity of the epoxy resin decreased as the temperature inside the mold increased, so that it was difficult to improve the physical properties of the manufactured panel. Were frequently used, and the prepreg containing carbon fiber could be poor in physical properties. Therefore, the inventors of the present invention to manufacture a fiber-reinforced composite panel using a prepreg containing carbon fiber, improve the workability in the manufacturing process and the physical properties of the manufactured fiber-reinforced composite panel, for example, insulation, in-plane shear strength In order to improve the axial compressive strength, distributed compressive strength and flame retardancy, vacuum bag molding was performed. Hereinafter, a specific configuration will be described.

진공백(Vacuum Bag)(30)은 진공백성형(Vacuum Bag Molding) 방법으로 면재(10)를 제조하기 위한 장치로, 하부몰드(190), 실런트(140), 이형부재(130), 적층부재(100), 상부몰드(150), 브리더(160), 진공필름(170) 및 진공밸브(180)를 포함할 수 있다.The vacuum bag 30 is a device for manufacturing the face plate 10 by a vacuum bag molding method, and includes a lower mold 190, a sealant 140, a release member 130, and a laminated member. 100, an upper mold 150, a breather 160, a vacuum film 170, and a vacuum valve 180 may be included.

하부몰드(190)는 성형품 제조를 위한 부품으로, 철, 알루미늄과 같은 금속 또는 유리 재질을 포함할 수 있고, 평면판 형태로 형성될 수 있다.The lower mold 190 is a part for manufacturing a molded article, and may include a metal or glass material such as iron and aluminum, and may be formed in a flat plate shape.

실런트(Sealant)(140)는 부재 상호 간을 접합시키는 부재로, 예를 들어 밀봉을 위한 접착제 기능을 수행할 수 있다. 실런트(140)의 소재는 연성 소재, 예를 들어, 연질 또는 고점도의 액상 고무 조성물을 포함할 수 있다. 실런트(140)는 복수의 접착부 사이에서 누설을 방지하는 기능을 수행할 수 있고, 예를 들어, 진공필름(170)과 하부몰드(190)가 맞닿는 부위에 설치되고 이를 봉합하여 공기의 유입 및 유출을 차단할 수 있다. 또한 실런트(140)는 진공백(30) 내부의 압력 상태를 유지시킬 수 있으며, 예를 들어 저압 상태로 유지시킴으로써 면재(10)를 구성하는 프리프레그(110)가 균일하게 접착되도록 하여 면재(10)의 내구성을 향상시킬 수 있다.The sealant 140 is a member that bonds the members to each other. For example, the sealant 140 may perform an adhesive function for sealing. The material of the sealant 140 may include a soft material, for example, a soft or high viscosity liquid rubber composition. The sealant 140 may perform a function of preventing leakage between the plurality of adhesive parts. For example, the sealant 140 may be installed at a portion where the vacuum film 170 and the lower mold 190 contact with each other and sealed to seal the inflow and outflow of air. Can be blocked. In addition, the sealant 140 may maintain a pressure state inside the vacuum bag 30. For example, the sealant 140 may be uniformly adhered to the prepreg 110 constituting the face material 10 by keeping it at a low pressure state. ) Durability can be improved.

이형부재(130)는 면재(10)의 성형 공정이 완료된 후 탈형 작업을 용이하게 할 수 있다. 예를 들어, 이형부재(130)는 폴리에스테르필름(PET)의 단면 또는 양면에 실리콘 조성물과 대전방지효과를 갖는 무기입자를 첨가하여 도포한 이형필름으로 형성될 수 있고, 필플라이(Peel Ply)로 형성될 수도 있다. 이형부재(130)는 균일한 박리력, 잔류 접착력 및 대전 방지 성능을 가질 수 있으며, 점착형 부품소재로 일시적 지지체 및 점착층 보호 기능을 수행할 수 있다. 이때, 이형필름은 성형 공정 이후, 제품으로부터 쉽게 박리되도록 하는 기능성 필름 역할을 수행할 수 있다. The release member 130 may facilitate the demolding operation after the molding process of the face member 10 is completed. For example, the release member 130 may be formed of a release film coated by adding an inorganic particle having an antistatic effect with a silicone composition to one or both sides of the polyester film (PET), Peel Ply It may be formed as. The release member 130 may have a uniform peeling force, residual adhesive strength, and antistatic performance, and may perform a temporary support and an adhesive layer protection function as an adhesive component material. At this time, the release film may serve as a functional film to be easily peeled from the product after the molding process.

적층부재(100)는 도 2(a) 내지 도 2(d)를 들어 전술한 바와 같이 프리프레그(110)로 구성(도 2(a))되거나 프리프레그(110)의 상부 및 하부(도 2(b)), 하부(도 2(c)) 또는 상부(도 2(d))에 커버시트(120)가 형성되는 형태일 수 있다.The stacking member 100 is composed of the prepreg 110 (Fig. 2 (a)) or the upper and lower portions of the prepreg 110 (see Fig. 2 (a) to 2 (d) as described above) (b)), the cover sheet 120 may be formed on the lower portion (Fig. 2 (c)) or the upper portion (Fig. 2 (d)).

상부몰드(150)는 하부몰드(190)에 대응하여 성형품 제조를 위한 부품으로, 철, 알루미늄과 같은 금속 또는 유리 재질을 포함할 수 있고, 평면판 형태로 형성될 수 있다.The upper mold 150 may correspond to the lower mold 190, and may include a metal or glass material such as iron and aluminum, and may be formed in a flat plate shape.

브리더(160)는 진공필름(170)의 압력을 내부에 균일하게 분포시키는 기능을 수행할 수 있다. 또한 브리더(160)는 성형 도중 프리프레그(110)에서 흘러나오는 수지를 흡수하는 기능을 수행할 수 있으며, 예를 들어, 흘러나오는 수지를 흡수할 수 있는 부직포 등을 포함할 수 있고, 기공이 마련된 구조를 포함할 수 있다.The breather 160 may perform a function of uniformly distributing the pressure of the vacuum film 170 therein. In addition, the breather 160 may perform a function of absorbing the resin flowing out of the prepreg 110 during molding, and may include, for example, a nonwoven fabric capable of absorbing the flowing resin, and provided with pores. It may include a structure.

진공필름(170)은 진공백(30)을 형성하는 기능을 수행할 수 있는 것으로, 하부몰드(190), 이형부재(130), 적층부재(100), 상부몰드(150) 및 브리더(160)가 설치된 후 최종적으로 진공 상태를 제어하는 기능을 수행할 수 있다.The vacuum film 170 may perform a function of forming the vacuum bag 30, and the lower mold 190, the release member 130, the stacking member 100, the upper mold 150, and the breather 160. After the installation is finally performed to control the vacuum state.

진공밸브(180)는 진공펌프(미도시)에 의해 진공백(30) 내부의 공기가 외부로 배출된 이후 공기가 유입되지 않도록 밀봉하는 기능을 수행할 수 있으며, 진공필름(170)과 브리더(160) 사이에 형성될 수 있다.The vacuum valve 180 may perform a function of sealing the air from being introduced after the air inside the vacuum bag 30 is discharged to the outside by a vacuum pump (not shown), and the vacuum film 170 and the breather ( 160 may be formed between.

도 3을 들어 전술한 진공백(30)에 의해 제조된 면재(10)는 이후 플라즈마 처리로 표면이 개질될 수 있고, 예를 들어, 대기압 플라즈마를 이용하여 면재(10)의 탄소섬유 프리프레그가 형성된 면을 개질할 수 있으며, 구체적인 플라즈마 처리 방법 및 결과는 후술한다. 즉, 탄소섬유를 포함하는 면재(10)는 표면에 요철이 형성되어 심재(20)와의 물리적 접착력이 향상되고, 탄소의 플라즈마 처리로 형성된 히드록실기(C=OH)에 의해 화학적인 접착력이 향상됨에 따라 제조된 섬유강화 복합판넬의 단열성, 면내전단강도, 축방향압축강도, 분포압강도가 향상되고, 가열에 따른 총방출열량이 감소되어 우수한 건축 단열 자재로 사용될 수 있으며, 화재 발생 시 화염이나 열원의 전파를 차단하여 화재에 의한 피해 발생을 최소화할 수 있다.For example, the face plate 10 manufactured by the above-described vacuum bag 30 may be modified by a plasma treatment. For example, the carbon fiber prepreg of the face plate 10 may be modified by using atmospheric pressure plasma. The formed surface may be modified, and specific plasma processing methods and results will be described later. That is, the face plate 10 including the carbon fiber is formed with irregularities on the surface to improve the physical adhesive force with the core material 20, and the chemical adhesive force is improved by the hydroxyl group (C = OH) formed by plasma treatment of carbon Insulation property, in-plane shear strength, axial compressive strength, distribution pressure strength of fiber-reinforced composite panels manufactured according to the present invention are improved, and the total amount of heat released by heating is reduced, so it can be used as an excellent building insulation material. It is possible to minimize the occurrence of damage caused by fire by blocking the propagation of the heat source.

심재(core plates)(20)는 면재(10) 사이에 형성되어 보온, 차음, 방음, 단열 등의 기능 및 역할을 하는 것으로, 심재 물질이 면재(10) 사이에 도포된 후 발포되어 형성될 수 있다. 심재 물질은 우레탄 계열의 수지를 사용할 수 있고, 예를 들어 폴리우레탄(Polyurethane) 및 폴리이소시아누레이트(Polyisocyanurate) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 종래의 복합판넬은 폴리우레탄(PU)을 단열재로 사용하였으나, 폴리우레탄은 내열성이 열악하여 화재에 취약하다는 문제가 있었다. 그러나, 본 발명의 발명자들은 폴리이소시아누레이트(PIR)를 적용하여 종래 폴리우레탄을 사용하는 경우에 비해 난연성을 크게 개선하였다. 구체적으로, 하기 반응식 1을 참조하면 폴리이소시아누레이트는 PIR 촉매 조건에서 60℃ 이상의 온도에서 반응이 시작되어, 반응의 최종 형상은 이소시아네이트(Isocyanate)기 3개가 포함되어 이소시아누레이트(Isocyanurate) 링(ring) 구조를 형성할 수 있고, 이러한 링 구조에 의해 내열성 내지 난연성이 크게 향상될 수 있다. 한편, 상기 PIR 반응은 foam rise tester 인 FORMAT System 을 사용하여 확인할 수 있다.The core plate 20 is formed between the face plate 10 to function and serve as insulation, sound insulation, sound insulation, and heat insulation, and the core material 20 may be formed by being foamed after being applied between the face plate 10. have. The core material may be a urethane-based resin, and may include, for example, at least one of polyurethane and polyisocyanurate. Conventional composite panels used polyurethane (PU) as a heat insulating material, but polyurethane has a problem that it is vulnerable to fire due to poor heat resistance. However, the inventors of the present invention greatly improved the flame retardancy compared to the case of using a conventional polyurethane by applying polyisocyanurate (PIR). Specifically, referring to Scheme 1 below, the polyisocyanurate starts the reaction at a temperature of 60 ° C. or more under PIR catalyst conditions, and the final shape of the reaction includes three isocyanate groups, thereby isocyanurate ring. A ring structure can be formed, and heat resistance to flame retardancy can be greatly improved by such a ring structure. On the other hand, the PIR reaction can be confirmed using a FORMAT System which is a foam rise tester.

<반응식 1><Scheme 1>

Figure 112017051616517-pat00001
Figure 112017051616517-pat00001

그러나, PIR 의 경우 PUF 에 비해 본 발명에 따른 탄소섬유를 포함하는 면재(10)와의 접착력이 다소 열악해짐을 발견하였고, 본 발명의 발명자들은 면재(10)의 표면을 플라즈마 처리로 개질하거나 또는 PIR에 주성분으로 사용하는 에스터폴리올(ester polyol)의 개질을 수행함으로써 면재(10)와 심재(20)의 접착력을 향상시켜, 제조된 섬유강화 복합판넬의 단열성, 면내전단강도, 축방향압축강도, 분포압강도를 향상시키고 가열에 따른 총방출열량을 감소시켜 우수한 건축 단열 자재로 사용될 수 있도록 하는 동시에, 화재 발생 시 화염이나 열원의 전파가 차단되도록 하여 화재에 의한 피해 발생을 최소화할 수 있었다.However, in the case of PIR, the adhesive force with the face plate 10 including the carbon fiber according to the present invention was found to be somewhat inferior to that of the PUF, and the inventors of the present invention modified the surface of the face plate 10 by plasma treatment or PIR. Insulation property, in-plane shear strength, axial compressive strength, distribution of the fiber-reinforced composite panel manufactured by improving the adhesive force of the face material 10 and the core material 20 by modifying the ester polyol used as the main component It was able to be used as an excellent building insulation material by improving the stiffness and reducing the total amount of heat emitted by heating, and minimized the damage caused by the fire by blocking the propagation of flame or heat source in the event of fire.

심재 물질은 폴리올, 난연제, 정포제, 촉매, 발포제 및 경화제를 추가로 포함할 수 있으며, 예를 들어 심재 물질 100 중량부를 기준으로 폴리올 20~25 중량부, 난연제 1~10 중량부, 정포제 및 촉매 1~5 중량부, 발포제 1~10 중량부, 경화제 50~60 중량부를 포함할 수 있다.The core material may further include a polyol, a flame retardant, a foam stabilizer, a catalyst, a foaming agent, and a curing agent. For example, 20 to 25 parts by weight of polyol, 1 to 10 parts by weight of flame retardant, foam stabilizer, and the like based on 100 parts by weight of core material It may include 1 to 5 parts by weight of the catalyst, 1 to 10 parts by weight of the blowing agent, and 50 to 60 parts by weight of the curing agent.

폴리올은 분자 중에 수산기(Hydroxyl Group, -OH) 혹은 아민기(Amine Group, - NH2)를 2개 이상 갖는 다관능(Multifunctional) 알콜 또는 방향족 아민 등의 개시제(Initiator)와 산화프로필렌 (Propylene Oxide, PO) 또는 산화에틸렌(Ethylene Oxide, EO)을 적정 조건하에서 반응시켜 얻어질 수 있다. 폴리올로는 크게 polyether polyol 및 polyester polyol을 사용할 수 있고 본 발명은 ester polyol의 함량을 높여 경화제와의 결합 비율을 높여 난연성을 향상 시킬 수 있었다.Polyols are initiators such as polyfunctional alcohols or aromatic amines having two or more hydroxyl groups (-OH) or amine groups (Amine group,-NH2) and propylene oxide (Propylene Oxide, PO) in the molecule. Or ethylene oxide (Ethylene Oxide, EO) can be obtained by the reaction under appropriate conditions. As polyols, polyether polyols and polyester polyols can be used, and the present invention was able to improve flame retardancy by increasing the content ratio of the curing agent by increasing the content of ester polyol.

난연제는 연소과정을 억제하거나 지연시키는 화학물질로, 할로겐화합물, 인계화합물, 질소계 화합물등이 있다. 본 발명은 인계 난연제를 도입함에 따라 연소에 의해 우레탄 결합을 끊고 탈수소/탈수반응을 거쳐 탄화층(char)를 형성시킴으로 인해 산소전달을 차단시켜 난연 효과를 향상시킬 수 있다. 한편, 난연제가 1 중량부 미만인 경우 난연 효과가 미비할 수 있고, 10 중량부 초과인 경우 심재의 기계적 강도가 약화되어 섬유강화 복합판넬의 물성이 열악해질 수 있다.Flame retardants are chemicals that inhibit or delay the combustion process, and include halogen compounds, phosphorus compounds, and nitrogen compounds. The present invention can improve the flame retardant effect by blocking the oxygen transfer by breaking the urethane bond by combustion and forming a carbonized layer (char) through the dehydrogenation / dehydration reaction by introducing a phosphorus-based flame retardant. On the other hand, if the flame retardant is less than 1 part by weight, the flame retardant effect may be insignificant, and when the flame retardant is greater than 10 parts by weight, the mechanical strength of the core material may be weakened, thereby deteriorating the physical properties of the fiber reinforced composite panel.

정포제는 계면활성화제(surfactant)의 역할을 하는 것으로, 심재 물질과 발포제 등 다른 조성물과의 혼합을 위해 발포제의 친수화를 도와주는 역할을 할 수 있으며, 예를 들어 실리콘계 등을 사용할 수 있다. 정포제의 함량이 1 중량부 미만일 경우에는 발포제의 친수화 기능을 하지 못하여 발포제와 심재 물질 및 경화제의 혼합이 어렵다는 문제가 있고, 10 중량부를 초과할 경우에는 지나친 친수화 특성으로 심재(20)와 면재(10)의 접착력이 열악해질 수 있다.The foam stabilizer serves as a surfactant, and may serve to help hydrophilization of the foaming agent for mixing the core material with other compositions such as a foaming agent. For example, a silicone-based or the like may be used. When the content of the foam stabilizer is less than 1 part by weight, it is difficult to mix the foaming agent with the core material and the curing agent because the foaming agent does not have a hydrophilic function. When the content exceeds 10 parts by weight, the core material 20 and The adhesive force of the face member 10 may be poor.

발포제는 물리적 발포제로서 발생한 반응열로 심재 물질의 조성물에 기포를 형성하는 역할을 할 수 있고, 열전도율 및 끓는점(Boiling point)이 낮은 것을 사용할 수 있다. 예를 들어, 발포제는 탄소수가 1~8인 지방족 탄화수소(hydrocarbon)를 사용할 수 있다. 종래에 프레온 가스 또는 HCFC(hydro-chloro-fluoro-carbon)를 발포제로 사용하여 오존층 파괴로 인한 지구 온난화의 문제가 있었으나, 본 발명은 탄화수소를 발포제로 이용함에 따라 종래에 비하여 환경 위협의 위험성에 대한 부담을 해소할 수 있다. 예를 들어, 발포제로 HFC(hydrofluorocarbon), 이소펜탄(Isopentane) 및 싸이클로펜탄(Cyclopentane) 등의 탄화수소를 사용할 수 있으며, 발포제의 열전도율과 끓는 점을 고려하여 선정할 수 있다. The blowing agent may serve to form bubbles in the composition of the core material by the heat of reaction generated as the physical blowing agent, and may use a low thermal conductivity and a low boiling point. For example, the blowing agent may use an aliphatic hydrocarbon having 1 to 8 carbon atoms. Conventionally, there has been a problem of global warming due to ozone layer destruction using freon gas or HCFC (hydro-chloro-fluoro-carbon) as a blowing agent. The burden can be eliminated. For example, hydrocarbons such as HFC (hydrofluorocarbon), isopentane and cyclopentane may be used as the blowing agent, and may be selected in consideration of thermal conductivity and boiling point of the blowing agent.

경화제(Isocyanate)는 2개 이상의 벤젠고리에 이소시안기(-NCO)를 포함하는 화학 물질을 지칭하며 폴리올과 결합하여 폴리우레탄 반응을 일으킨다. 코어재인 PIR폼 제조시 경화제를 과량으로 투입함으로 인해 PIR반응을 유도하여 Isocyanate의 Ring구조에 따른 열적안정을 향상시킬 수 있다.Isocyanate refers to a chemical substance containing an isocyanate group (-NCO) in two or more benzene rings and combines with a polyol to cause a polyurethane reaction. The thermal stability of the ring structure of Isocyanate can be improved by inducing PIR reaction by injecting excessive amount of hardener in the manufacture of core material PIR foam.

촉매는 반응과정에서 소모되거나 변화되지 않으면서 반응속도를 빠르거나 느리게 변화시키는 물질을 말하며, 일반적으로 폴리우레탄에 사용하는 아민촉매와 삼량화 촉매를 사용할 수 있다. 즉, 본 발명은 아민촉매를 이용하여 전체적인 반응 활성도를 높이고, 삼량화 촉매를 이용하여 PIR반응을 유도시킴으로 인해 난연성을 향상시킬 수 있다. The catalyst refers to a material that changes the reaction rate rapidly or slowly without being consumed or changed in the reaction process. In general, an amine catalyst and a trimerization catalyst used in polyurethane may be used. That is, the present invention can increase the overall reaction activity by using the amine catalyst, it is possible to improve the flame retardancy by inducing the PIR reaction using the trimerization catalyst.

한편, 심재 물질의 성분 혹은 발포 조건에 따라, 형성되는 심재 물질 경화 발포체의 독립기포율이 결정될 수 있다. 본 발명에서는 심재 물질 경화 발포체의 독립기포율(Closed Cell Content)은 50% 이상, 예를 들어, 80% 이상일 수 있다. 상기 독립기포율은 단위 면적에 형성된 기포들 중, 닫혀진 기포의 분율을 정의하는 것으로, 본 발명에서 독립기포율이 50% 미만이 될 경우 잔여 기체가 심재 물질 경화 발포체 내부에 남아서 아웃개싱(out gassing)을 유발할 수 있으며, 구조적 강도가 현저히 떨어져 건축 자재용 복합판넬로서의 물리적 특성이 저하될 수 있다Meanwhile, depending on the components of the core material or the foaming conditions, the independent foam ratio of the core material cured foam to be formed may be determined. In the present invention, the closed cell content of the core material cured foam may be 50% or more, for example, 80% or more. The independent bubble ratio defines a fraction of closed bubbles among the bubbles formed in the unit area. When the independent bubble ratio is less than 50% in the present invention, the remaining gas remains in the core material cured foam and outgassing. ), And the structural strength is significantly lowered, which may lower the physical properties of the composite panel for building materials.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유강화 복합판넬의 제조방법을 나타낸 순서도이다.Figure 4 is a flow chart showing a method of manufacturing a fiber-reinforced composite panel according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유강화 복합판넬의 제조방법은 적어도 하나의 프리프레그(110)를 포함하는 면재(10)를 제조하는 단계(S100), 상기 제조된 한 쌍의 면재(10) 사이에 심재 물질을 포설한 후 발포하여 심재(20)를 형성하여 복합판넬을 제조하는 단계(S200) 및 상기 복합판넬을 숙성하는 단계(S300)를 포함할 수 있고, 상기 프리프레그(110)는 탄소섬유를 포함할 수 있다.Referring to Figure 4, the method of manufacturing a fiber-reinforced composite panel according to an embodiment of the present invention step of manufacturing a face member 10 including at least one prepreg 110 (S100), the pair prepared Forming the core material 20 between the surface material 10 of the foam and then foamed to form a core material 20 to produce a composite panel (S200) and the step of aging the composite panel (S300), the prepre Leg 110 may include carbon fibers.

적어도 하나의 프리프레그(110)를 포함하는 면재(10)를 제조하는 단계(S100)는, 도 2를 들어 전술한 바와 같이 면재(10)를 구성하는 적층부재(100)를 형성하는 단계를 포함할 수 있고, 예를 들어, 프리프레그(110)로 구성(도 2(a))되거나 프리프레그(110)의 상부 및 하부(도 2(b)), 하부(도 2(c)) 또는 상부(도 2(d))에 커버시트(120)를 적층하여 적층부재(100)를 형성할 수 있다. 이때, 커버시트(120)의 크기는 프리프레그(110)의 크기 보다 5 mm 내지 20 mm 가 더 크게 제조될 수 있으며, 커버시트(120)의 크기가 프리프레그(110)의 크기 보다 5 mm 미만으로 큰 경우 진공성형 중 진공필름(170)과 프리프레그(110)가 달라붙는 문제가 발생할 수 있고, 20 mm 초과하여 큰 경우 불필요한 재료의 낭비로 공정이 비경제적이거나 커버시트(120)가 프리프레그(110)의 측면을 감싸게 되어 불균일한 성형품이 제조되는 문제가 발생할 수 있다. 이때, 프리프레그(110)는 전술한 바와 같이 탄소섬유, 탄소섬유와 유리섬유(glass fiber)의 혼방, 탄소섬유와 아라미드섬유(aramid fiber)의 혼방 및 탄소섬유와 강판의 혼합 중 적어도 어느 하나를 포함하도록 하여, 화재 발생 시 화염이나 열원의 전파를 차단함으로써 화재 발생으로 인한 인명 피해를 현저하게 감소시킬 수 있다.The manufacturing of the face member 10 including the at least one prepreg 110 (S100) includes forming the laminated member 100 constituting the face member 10 as described above with reference to FIG. 2. For example, it may be composed of the prepreg 110 (Fig. 2 (a)) or the top and bottom (Fig. 2 (b)), the bottom (Fig. 2 (c)) or the top of the prepreg 110 The stacking member 100 may be formed by stacking the cover sheet 120 (FIG. 2 (d)). At this time, the size of the cover sheet 120 may be made larger than the size of the prepreg 110 5 mm to 20 mm, the size of the cover sheet 120 is less than 5 mm than the size of the prepreg 110 In this case, the vacuum film 170 and the prepreg 110 may stick to each other during the vacuum molding, and when the size is larger than 20 mm, the process may be uneconomical due to waste of unnecessary materials or the cover sheet 120 may be prepreg. Wrapping the side of the 110 may cause a problem that the non-uniform molded article is produced. At this time, the prepreg 110 is at least one of the carbon fiber, the blend of carbon fiber and glass fiber, the blend of carbon fiber and aramid fiber (mixed carbon fiber and steel plate) as described above By including it, it is possible to significantly reduce the human injury caused by the fire by blocking the propagation of the flame or heat source in the event of a fire.

적어도 하나의 프리프레그(110)를 포함하는 면재(10)를 제조하는 단계(S100)는, 진공백성형(Vacuum Bag Molding) 단계를 포함할 수 있으며, 도 3을 들어 전술한 진공백(Vacuum Bag)(30)을 적용할 수 있다. 즉, 면재(10)를 제조하는 단계(S100)는 적층부재(100) 준비 단계; 적층부재(100)의 하측에 하부몰드(190) 설치 단계; 적층부재(100)의 상측에 상부몰드(150) 설치 단계; 상부몰드(150) 상측에 브리더(160) 설치 단계; 브리더(160) 상측에 진공필름(170) 설치 단계; 진공필름(170)과 하부몰드(190)가 맞닿는 부위를 실런트(140)로 밀봉 단계; 진공필름(170) 및 브리더(160) 사이에 진공밸브(180) 설치 단계; 진공 밸브와 연결된 진공펌프를 이용하여 하부몰드(190) 및 진공필름(170)이 결합된 공간을 진공 상태로 만들고, 진공밸브(180)를 폐쇄시켜 진공상태 유지 단계; 및 경화공정 수행 단계;를 포함할 수 있다.Step S100 of manufacturing the face member 10 including at least one prepreg 110 may include a vacuum bag molding step, for example, the above-described vacuum bag (Vacuum Bag) 30 may be applied. That is, the step of manufacturing the face member 10 (S100) is a step of preparing a laminated member 100; Installing the lower mold 190 on the lower side of the stacking member 100; Installing an upper mold 150 on the upper side of the laminated member 100; Installing breather 160 above the upper mold 150; Installing the vacuum film 170 above the breather 160; Sealing the portion where the vacuum film 170 and the lower mold 190 contact with the sealant 140; Installing the vacuum valve 180 between the vacuum film 170 and the breather 160; Using a vacuum pump connected to the vacuum valve to make a space in which the lower mold 190 and the vacuum film 170 are coupled to a vacuum state, and closing the vacuum valve 180 to maintain a vacuum state; And performing a curing process.

이때, 적층부재(100)와 상부몰드(150) 사이에 이형부재(130) 형성 단계를 더 포함할 수 있고, 이형부재(130)의 크기는 적층부재(100)의 크기 보다 5 mm 내지 20 mm 가 더 크게 재단할 수 있으며, 이형부재(130)의 크기가 적층부재(100)의 크기 보다 5 mm 미만으로 큰 경우 진공성형 중 진공필름(170)과 적층부재(100)가 달라붙는 문제가 발생할 수 있고, 20 mm 초과하여 큰 경우 불필요한 재료의 낭비로 공정이 비경제적이거나 이형부재(130)가 적층부재(100)의 측면을 감싸게 되어 불균일한 성형품이 제조되는 문제가 발생할 수 있다.At this time, the step of forming a release member 130 between the laminated member 100 and the upper mold 150 may be further included, the size of the release member 130 is 5 mm to 20 mm than the size of the laminated member 100 If the size of the release member 130 is less than 5 mm larger than the size of the stacking member 100, the problem that the vacuum film 170 and the stacking member 100 stick together during vacuum molding may occur. If it is larger than 20 mm, the process may be uneconomical due to waste of unnecessary materials or the release member 130 may surround the side surface of the stacking member 100, thereby causing a problem in that a non-uniform molded article is manufactured.

또한 진공 밸브와 연결된 진공펌프를 이용하여 하부몰드(190) 및 진공필름(170)이 결합된 공간을 진공 상태로 만들고, 진공밸브(180)를 폐쇄시켜 진공상태 유지 단계는 진공밸브(180)와 연결된 진공펌프(미도시)를 이용하여 하부몰드(190) 및 진공필름(170)이 결합된 공간으로 정의되는 전공백 내부를 진공상태로 만들고, 진공밸브(180)를 폐쇄시켜 진공상태를 유지시킬 수 있다. 한편, 진공상태 유지 단계를 통해 진공필름(170)과 하부몰드(190)가 결합된 진공백(30) 내를 진공상태 또는 대기압보다 낮은 압력을 가진 상태로 만들어줌에 따라, 하부몰드(190)와 상부몰드(150)가 적층부재(100)를 압착하는 상태로 만들어줄 수 있다.In addition, a space in which the lower mold 190 and the vacuum film 170 are combined is made into a vacuum state by using a vacuum pump connected to the vacuum valve, and the vacuum valve 180 is closed to maintain the vacuum state with the vacuum valve 180. By using a vacuum pump (not shown) connected to the lower mold 190 and the vacuum film 170, the interior of the vacuum bag is defined as a combined space to make a vacuum state, and close the vacuum valve 180 to maintain a vacuum state Can be. On the other hand, as the vacuum film 170 and the lower mold 190 through the vacuum maintaining step to make the inside of the vacuum bag 30 combined with a vacuum state or a pressure lower than atmospheric pressure, the lower mold 190 And the upper mold 150 can be made to press the laminated member 100.

상기 경화공정 수행 단계는 70℃ 내지 90℃ 조건에서 30분 내지 60분 동안 진공백(30)을 가열하는 단계; 및 110℃ 내지 140℃ 조건에서 75분 내지 120분 동안 경화시키는 단계;를 포함할 수 있다. The curing step may be performed by heating the vacuum bag 30 for 30 to 60 minutes at 70 ℃ to 90 ℃ conditions; And curing for 75 to 120 minutes at 110 ° C. to 140 ° C. conditions.

상기 70℃ 내지 90℃ 조건에서 30분 내지 60분 동안 진공백(30)을 가열하는 단계를 통해 프리프레그(110)에 기함침된 에폭시 수지가 약 80℃ 조건에서 레진 플로우(Resin Flow) 현상에 의해 적층부재(100) 및 진공백(30) 내부에 골고루 분산되어 프리프레그(110) 간의 접착이 이루어질 수 있다. 상기 가열 조건이 70℃ 미만인 경우 수지의 점도의 변화가 거의 발생하지 않아 면재(10)의 내구성이 열악해질 수 있고, 90℃ 초과인 경우 수지의 플로우 흐름이 원활하지 않아 프리프레그(110) 간 접착력이 열악해짐에 따라 면재(10)의 내구성이 열악해질 수 있다.The epoxy resin impregnated in the prepreg 110 is heated to a resin flow phenomenon at about 80 ° C. by heating the vacuum bag 30 at the 70 ° C. to 90 ° C. for 30 to 60 minutes. By the evenly distributed in the stacking member 100 and the vacuum bag 30 can be bonded between the prepreg (110). When the heating condition is less than 70 ℃ hardly changes in the viscosity of the resin hardly occurs, the durability of the face plate 10 may be inferior, if the flow is more than 90 ℃ the flow of the resin is not smooth smooth adhesion between the prepreg 110 As this worsens, the durability of the face member 10 may be poor.

상기 110℃ 내지 140℃ 조건에서 75분 내지 120분 동안 경화시키는 단계를 통해 에폭시 수지가 경화되어 적층 부재가 일체화되어 면재(10) 성형품이 형성될 수 있다. 상기 경화 조건이 110℃ 미만이거나 140℃ 초과인 경우, 경화가 원활하게 진행되지 않아 면재(10)의 내구성이 열악해질 수 있다.The curing of the epoxy resin through the curing step for 75 minutes to 120 minutes at 110 ° C. to 140 ° C. may result in the laminated member being integrated to form a face member 10. If the curing conditions are less than 110 ° C or more than 140 ° C, the curing may not proceed smoothly and the durability of the face member 10 may be poor.

한편, 진공상태 유지 단계 이후, 경화공정 수행 단계를 통해 성형이 완료되면, 적층부재(100)가 일체화 된 판 형태가 형성되며, 표면은 기포가 거의 없고, 매끄러운 면을 갖도록 제조될 수 있다. 이때, 후술할 심재(20)와 면재(10)의 접착력을 향상시키기 위해, 면재(10)의 표면을 개질시킬 수 있다. 면재(10)의 표면을 개질시키는 방법으로는 표면연마, 코로나방전, 산화처리, 플라즈마 처리 등의 방법이 있고, 처리 제품의 물성 저하를 최소화시키고, 처리 가스의 종류에 따라 표면의 활성화 작용기 형성 및 스퍼터링에 의한 표면 요철 형성 등이 가능하다는 점에서 플라즈마 처리를 수행할 수 있다. 이때, 대기압 플라즈마 처리의 기체로 산소, 질소, 아르곤 등을 사용할 수 있고, 면재(10)에 포함된 탄소섬유의 탄소로부터 히드록실기(C=OH)를 형성하여 에폭시 수지와 수소결합을 가능하도록 할 수 있고, 면재(10) 표면 자체에 요철을 형성할 수 있다. 즉, 면재(10)는 플라즈마 처리를 통한 표면 개질로, 제품의 물성을 유지하면서도 심재(20)와의 접착력을 향상시켜, 제조된 섬유강화 복합판넬의 단열성, 면내전단강도, 축방향압축강도, 분포압강도를 향상시키고 가열에 따른 총방출열량을 감소시켜 우수한 건축 단열 자재로 사용될 수 있도록 하고, 화재 발생 시 화염이나 열원의 전파를 차단하여 화재에 의한 피해 발생을 최소화할 수 있다.On the other hand, after the vacuum state holding step, if the molding is completed through the step of performing a curing process, the laminated member 100 is formed in an integrated plate form, the surface may be manufactured to have a smooth surface with almost no bubbles. At this time, in order to improve the adhesion between the core member 20 and the face member 10 to be described later, the surface of the face member 10 may be modified. As a method of modifying the surface of the face member 10, there are methods such as surface polishing, corona discharge, oxidation treatment, plasma treatment, etc., minimizing the deterioration of physical properties of the treated product, and forming the activation functional groups on the surface according to the type of treatment gas. Plasma treatment can be performed in that surface irregularities can be formed by sputtering or the like. At this time, oxygen, nitrogen, argon, etc. may be used as a gas of atmospheric pressure plasma treatment, and hydroxyl groups (C = OH) may be formed from carbon of carbon fibers included in the face plate 10 to enable hydrogen bonding with the epoxy resin. It is possible to form irregularities on the surface of the face member 10 itself. That is, the face material 10 is a surface modification through plasma treatment, while improving the adhesion to the core material 20 while maintaining the physical properties of the product, the thermal insulation properties, in-plane shear strength, axial compressive strength, distribution of the fiber-reinforced composite panel manufactured It can be used as an excellent building insulation material by improving the stiffness and reducing the total amount of heat emitted by heating, and can minimize the damage caused by fire by blocking the propagation of flame or heat source in case of fire.

상기 제조된 한 쌍의 면재(10) 사이에 심재 물질을 포설한 후 발포하여 심재(20)를 형성하여 복합판넬을 제조하는 단계(S200)는 전술한 바와 같이 심재 물질로 우레탄 계열의 수지를 사용할 수 있고, 예를 들어 폴리우레탄(Polyurethane) 및 폴리이소시아누레이트(Polyisocyanurate) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으며, 정포제, 발포제, 경화제 및 첨가제를 추가로 포함할 수 있으며, 예를 들어 심재 물질 100 중량부를 기준으로 폴리올 20~25 중량부, 난연제 1~10 중량부, 정포제 및 촉매 1~5 중량부, 발포제 1~10 중량부, 경화제 50~60 중량부를 포함할 수 있다.Forming the core material 20 between the prepared pair of face material 10 and then foaming to form a core material 20 to produce a composite panel (S200) as described above to use a urethane-based resin as the core material It may include, for example, at least any one of polyurethane (Polyurethane) and polyisocyanurate (Polyurethane), and may further include a foam stabilizer, foaming agent, curing agent and additives, for example, core material 20 to 25 parts by weight of polyol, 1 to 10 parts by weight of a flame retardant, 1 to 5 parts by weight of a foam stabilizer and a catalyst, 1 to 10 parts by weight of a blowing agent, and 50 to 60 parts by weight of a curing agent based on 100 parts by weight.

심재 물질을 한 쌍의 면재(10) 사이에서 발포시켜 경화 발포체를 형성하는 단계에 사용되는 상기 폴리올, 난연제, 정포제, 발포제, 경화제, 촉매의 구체적인 구성은 전술한 바를 적용할 수 있다.Specific configuration of the polyol, flame retardant, foam stabilizer, foaming agent, curing agent, catalyst used in the step of foaming the core material between the pair of face plates 10 to form a cured foam may be applied to the above-described bar.

상기 복합판넬을 숙성하는 단계(S300)를 통해 휘발성 유기화합물(VOC)를 제거할 수 있고, 일 회 또는 복수의 숙성 단계를 수행할 수 있다. 상기 숙성 단계는 상온에서 보관함으로써 수행할 수 있고, 또는 오븐에서 75℃ 미만의 조건으로 10분 이상을 수행할 수 있다.The volatile organic compound (VOC) may be removed through the step S300 of aging the composite panel, and one or a plurality of aging steps may be performed. The aging step may be carried out by storage at room temperature, or may be performed in an oven for 10 minutes or more under a condition of less than 75 ℃.

이하 구체적인 실시예를 살펴보면 하기와 같다.Looking at a specific embodiment as follows.

제조예Production Example 1:  One: 면재의Cotton 제조 Produce

멜라민 시트(프린테크엘피엠, 한국) 커버시트 및 탄소섬유 프리프레그(WSN3K, SK Chemical, 한국)를 적층하여 적층부재를 형성하였다. 이때, 멜라민 시트 및 탄소섬유 프리프레그를 제단한 후, 탄소섬유 프리프레그 2ply(2겹)을 적층하고, 상기 탄소섬유 프리프레그 상측에 멜라민 시트 1장을 적층하였다. 이후, 전술한 진공백을 이용한 진공백성형 단계를 통해 오븐에서 성형 공정을 수행하여 면재를 제조하였다. 성형 공정은 80℃ 에서 30분 동안 가열한 후, 125℃ 에서 90분 동안 경화시키는 공정을 수행하였다.A laminated member was formed by laminating a melamine sheet (Printech LPM, Korea) cover sheet and carbon fiber prepreg (WSN3K, SK Chemical, Korea). At this time, after cutting the melamine sheet and the carbon fiber prepreg, 2 ply (2 ply) of carbon fiber prepreg was laminated, and one melamine sheet was laminated on the carbon fiber prepreg. Thereafter, the face plate was manufactured by performing a molding process in an oven through the vacuum bag forming step using the above-described vacuum bag. The molding process was performed at 80 ° C. for 30 minutes and then cured at 125 ° C. for 90 minutes.

제조예Production Example 2:  2: 심재의Heartwood 형성 formation

한 쌍의 면재 사이에 심재 물질을 포설한 후 발포하였다. 심재 물질을 PIR반응으로 유도 시키기 위하여 폴리올 20~25 중량부, 난연제 1~10 중량부, 정포제 및 촉매 1~5 중량부, 발포제 1~10 중량부, 경화제 50~60 중량부를 사용하였고, 40~50 ℃ 조건에서 4~10 분 동안 고온 압축 공정을 수행하여 한 쌍의 면재 사이에 경화 발포체인 심재를 형성하였다. The core material was laid between a pair of face plates and then foamed. 20 to 25 parts by weight of polyol, 1 to 10 parts by weight of flame retardant, 1 to 5 parts by weight of foam stabilizer and catalyst, 1 to 10 parts by weight of blowing agent, and 50 to 60 parts by weight of curing agent were used to induce the core material to the PIR reaction. A high temperature compression process was performed for 4 to 10 minutes at ˜50 ° C. to form a core, which is a cured foam, between the pair of face plates.

실시예Example 1: 섬유강화  1: fiber reinforced 복합판넬Composite Panel 제조 Produce

상기 제조예 2에 따라 한 쌍의 면재 사이에 심재를 형성시킨 후, 30~50℃ 조건에서 30 분 동안 숙성 단계를 거쳐 섬유강화 복합판넬을 제조하였다.After forming a core material between a pair of face plates according to Preparation Example 2, a fiber-reinforced composite panel was produced through a aging step for 30 minutes at 30 ~ 50 ℃ conditions.

실시예Example 2-1:  2-1: 면재Cotton 표면의  Surface 플라즈마plasma 처리 process

상기 제조예 1에서 제조된 면재에 도 5에서 나타낸 바와 같이 대기압 플라즈마 처리를 수행하였고, 구체적으로는 탄소섬유 프리프레그가 형성된 면에 대기압 플라즈마 처리를 수행하였다. 13.56 MHz의 RF-generator(Max Power: 650W)가 장착된 glow-discharge etching system을 사용하였고, 처리 기체로는 질소 수집기를 이용한 N2 가스를 사용하였다. 또한 150W 출력 및 10L/min 가스주입량으로 30초 동안 플라즈마 처리를 수행하였다.Atmospheric pressure plasma treatment was performed on the face plate manufactured in Preparation Example 1 as shown in FIG. 5, and specifically, atmospheric pressure plasma treatment was performed on the surface on which the carbon fiber prepreg was formed. A glow-discharge etching system equipped with a 13.56 MHz RF-generator (Max Power: 650 W) was used, and a N 2 gas using a nitrogen collector was used as a treatment gas. In addition, the plasma treatment was performed for 30 seconds at a 150 W output power and 10 L / min gas injection amount.

실시예Example 2-2:  2-2: 면재Cotton 표면의  Surface 플라즈마plasma 처리 process

상기 실시예 2-1에서 대기압 플라즈마 처리를 60초 동안 처리한 것을 제외하고는 상기 실시예 2-1과 동일한 조건으로 플라즈마 처리를 수행하였다.Plasma treatment was performed under the same conditions as in Example 2-1, except that the atmospheric plasma treatment was performed for 60 seconds in Example 2-1.

실시예Example 2-3:  2-3: 면재Cotton 표면의  Surface 플라즈마plasma 처리 process

상기 실시예 2-1에서 대기압 플라즈마 처리를 90초 동안 처리한 것을 제외하고는 상기 실시예 2-1과 동일한 조건으로 플라즈마 처리를 수행하였다.Plasma treatment was performed under the same conditions as in Example 2-1, except that the atmospheric plasma treatment was performed for 90 seconds in Example 2-1.

비교예Comparative example 1 One

상기 실시예 1에서 면재로 탄소섬유복합면재 대신 철판을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 판넬을 제조하였다.A panel was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the iron plate was used instead of the carbon fiber composite face material as the face material in Example 1.

실험예Experimental Example 1: 내화성 시험 1: fire resistance test

상기 실시예 1에 따라 제조된 탄소섬유강화 복합판넬과 상기 비교예 1에 따라 제조된 철판판넬을 국토교통부고시에 따른 준불연재료에 적합여부 시험을 실시하였다. 시험방법으로 콘칼로리미터(KS F ISO 5660-1)와 가스유해성(KS F 2271) 두 가지를 수행하였다. The carbon fiber reinforced composite panel prepared according to Example 1 and the iron panel prepared according to Comparative Example 1 were subjected to a test for compliance with the semi-combustible material according to the Ministry of Land, Infrastructure and Transport. Two test methods were performed: cone calorimeter (KS F ISO 5660-1) and gas hazard (KS F 2271).

첫째로 KS F ISO 5660-1의 규격에 따라 콘칼로리미터를 이용하여 각각 10 분 동안 열을 가하였고, 시험체의 총 방출열량을 확인하되 총 방출열량이 8MJ/m2 이하가 되도록 수행하였다. 둘째로 KS F 2271의 규격에 따라 가스유해성 평가를 통해 시험용 흰쥐의 평균행동정지시간을 측정하였다.First, heat was applied for 10 minutes using a cone calorimeter in accordance with KS F ISO 5660-1, and the total amount of heat emitted from the test specimen was checked, but the total amount of heat released was 8 MJ / m 2 or less. Second, the average behavioral downtime of the test rats was measured by gas hazard evaluation according to KS F 2271.

하기 표 1을 참조하면 철판을 이용한 비교예 1의 경우 철판이 열을 막아줌으로 인해 총방출열량을 측정하는 콘칼로리미터 시험에서 적은 방출열량을 가지는 반면, 탄소섬유 복합소재를 이용한 면재로 이용한 실시예 1 의 경우 상대적으로 총방출열량이 크게 측정되었다. 그러나, 가스유해성의 시험의 경우 비교예 1에 비해 실시예 1의 경우 시험용 쥐의 평균행동정지시간이 더 길게 나타났다. 즉, 종래의 철판판넬 대비 본 발명에 따른 섬유강화 복합판넬은 내화성(fire resistance)이 크게 향상되어 화재 발생 시 유해성 가스에 의한 인명 피해를 현저하게 낮출 수 있다.Referring to Table 1 below, in the case of Comparative Example 1 using the iron plate, the iron plate prevents heat, and thus has a low calorific value in the cone calorimeter test for measuring the total amount of heat emitted. In the case of Example 1, the total amount of heat released was measured relatively. However, in the case of the gas hazard test, the average stop time of the test rat was longer in Example 1 than in Comparative Example 1. That is, the fiber-reinforced composite panel according to the present invention compared to the conventional iron panel is significantly improved fire resistance (fire resistance) can significantly lower the damage to life due to harmful gases in the event of fire.

내화성 시험Fire resistance test 측정방법How to measure 측정값Measures 실시예 1Example 1 비교예 1Comparative Example 1 콘칼로리미터Cone calorimeter KS F ISO 5660-1KS F ISO 5660-1 5.05.0 0.90.9 가스유해성Gas Hazard KS F 2271KS F 2271 15분15 minutes 11분11 minutes

실험예Experimental Example 2: 섬유강화  2: fiber reinforced 복합판넬의Of composite panel 물리적 특성 시험 Physical property test

상기 실시예 1에 따라 제조된 섬유강화 복합판넬에 대한 단열성, 면내전단강도, 축방향압축강도, 분포압강도 및 경량화 달성 정도를 각각 측정하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.Insulation properties, in-plane shear strength, axial compressive strength, distribution pressure strength, and weight reduction degree for the fiber reinforced composite panel prepared according to Example 1 were measured, respectively, and the results are shown in Table 2 below.

KS F 4724의 시험은 공장에서 생산되는 벽판으로 표면에 철강 재료를 사용하고 내부에 단열재를 사용한 벽판에 대한 물성 규격을 지칭한다.The test of KS F 4724 refers to the physical property specifications for wallboards produced at the factory with steel material on the surface and insulation inside.

측정방법How to measure 요구물성Required Property 측정값Measures 실시예 1Example 1 비교예 1Comparative Example 1 단열성 (m2K/W)Insulation (m 2 K / W) KS F 4724KS F 4724 1.11.1 2.92.9 2.32.3 면내전단강도 (N/m)In-plane shear strength (N / m) KS F 4724KS F 4724 850850 956956 10221022 축방향압축강도 (N/m)Axial Compressive Strength (N / m) KS F 4724KS F 4724 49004900 49524952 1815718157 분포압강도 (N/m2)Distribution pressure strength (N / m 2 ) KS F 4724KS F 4724 650650 704704 36463646 경량화 (메탈판넬기준)Light weight (based on metal panel) 표준판넬기준 감소무게확인Reduction of weight on standard panel basis 10%이상over 10 41%41% 100%100%

상기 단열성은 상온에서 열의 관류에 대한 저항의 정도를 나타낸다. 이때, 열관류율(W/m2K)은 고체벽의 양쪽 유체가 단위 온도차일 때, 단위시간에 단위 표면적을 지나 한쪽 유체에서 다른 쪽 유체로 흐르는 열량을 나타내며, 열관류저항(m2K/W)은 열관류율의 역수로 표현된다.The thermal insulation indicates the degree of resistance to heat perfusion at room temperature. At this time, the heat permeation rate (W / m 2 K) represents the amount of heat flowing from one fluid to the other fluid through the unit surface area in the unit time, when both fluids of the solid wall is a unit temperature difference, heat permeation resistance (m 2 K / W ) Is expressed as the inverse of the thermal permeability.

상기 면내전단강도 및 축방향압축강도는 각각 섬유강화 복합판넬의 측면(면재와 심재의 대부분이 접촉하는 면과 수직인 면)에서의 물리적 강도를 나타낸 것으로, 면내전단강도는 섬유강화 복합판넬의 길이방향 측면으로 하중을 가한 것이며, 축방향압축강도는 섬유강화 복합판넬의 넓이방향 측면으로 하중을 가한 것에 해당한다.The in-plane shear strength and the axial compressive strength indicate physical strength at the side of the fiber-reinforced composite panel (the surface perpendicular to the surface where most of the face and the core contact), and the in-plane shear strength is the length of the fiber-reinforced composite panel. The load is applied in the lateral side, and the axial compressive strength corresponds to the load in the lateral side of the fiber reinforced composite panel.

상기 분포압강도는 섬유강화 복합판넬의 전면(면재와 심재의 대부분이 접촉하는 면과 수평인 면)에서의 물리적 강도를 나타낸 것이다.The distribution pressure strength indicates the physical strength at the front surface of the fiber-reinforced composite panel (a surface parallel to the surface where most of the surface material and the core material contact).

상기 경량화는 면재로 철판을 사용한 비교예 1에 따른 종래의 복합판넬의 중량 100% 당 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유강화 복합판넬의 중량의 상대적 중량비율을 나타낸 것이다.The weight reduction shows the relative weight ratio of the weight of the fiber-reinforced composite panel according to one embodiment of the present invention per 100% by weight of the conventional composite panel according to Comparative Example 1 using an iron plate as a face material.

즉, 상기 표 2에서 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 섬유강화 복합판넬은 KS F 4724 에 의해 측정된 단열성이 2.0 m2K/W 이상, KS F 4724 에 의해 측정된 면내전단강도가 900 N/m 이상, KS F 4724 에 의해 측정된 축방향압축강도가 4900 N/m 이상, KS F 4724 에 의해 측정된 분포압강도가 680 N/mm2 이상 및 KS F ISO 5660-1(콘칼로리미터법)에 의해 측정된 가열 개시 후 10분간의 총방출열량이 8MJ/m 이하인 것을 모두 만족하여, 화재 발생 시 화염이나 열원의 전파를 차단하여 화재에 의한 피해 발생을 최소화할 수 있음을 확인할 수 있다. 또한 본 발명에 따른 섬유강화 복합판넬은 종래의 철판을 사용한 판넬에 비해 높은 경량화를 달성하는 동시에 철강재료를 사용한 국내 규정인 KS F 4724의 물성을 만족함으로써 시공의 안정성 및 섬유강화 복합판넬 자체의 내구성이 크게 향상될 수 있음을 확인할 수 있다.That is, as shown in Table 2, the fiber-reinforced composite panel according to the present invention has a thermal insulation measured by KS F 4724 2.0 m 2 K / W or more, in-plane shear strength measured by KS F 4724 900 N / m or more, axial compressive strength measured by KS F 4724 4900 N / m or more, distributed pressure strength measured by KS F 4724 680 N / mm 2 or more and KS F ISO 5660-1 (cone calorimeter method) It can be confirmed that the total amount of emitted heat for 10 minutes after the start of heating is satisfied by 8 MJ / m or less, thereby minimizing the occurrence of damage by fire by blocking the propagation of a flame or a heat source during a fire. In addition, the fiber-reinforced composite panel according to the present invention achieves higher weight compared to a panel using a conventional iron plate and at the same time satisfy the physical properties of KS F 4724, which is a domestic regulation using steel materials, construction stability and durability of the fiber-reinforced composite panel itself It can be seen that this can be greatly improved.

실험예Experimental Example 3-1: 섬유강화  3-1: Fiber Reinforcement 복합판넬의Of composite panel 플라즈마plasma 처리에 의한  By treatment 면재Cotton 표면 개질 시험 Surface modification test

상기 실시예 1 및 실시예 2-1 내지 2-3에 따른 면재의 표면 원소변화(EDS) 측정 결과를 하기 표 4 및 도 6(실시예 1), 도 7(실시예 2-1), 도 8(실시예 2-2), 도 9(실시예 2-3)에 각각 나타내었다. 구체적으로, 플라즈마 처리 시간에 따른 탄소섬유 표면 활성 상태를 확인하기 위해 X-ray photoelectron spectroscopy(XPS)를 이용하여 섬유 표면의 원소 분석을 진행하였고, XPS 측정 후 Cls의 작용기 Peak를 Fitting 하여 도 6 내지 도 9에 나타내었다.The surface element change (EDS) measurement results of the face plate according to Example 1 and Examples 2-1 to 2-3 are shown in Tables 4 and 6 (Example 1), FIG. 7 (Example 2-1), and FIG. 8 (Example 2-2) and FIG. 9 (Example 2-3), respectively. Specifically, elemental analysis of the fiber surface was performed by using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) to confirm the carbon fiber surface activity state according to the plasma treatment time. 9 is shown.

한편, 도 6 내지 도 9에 기재된 Scan A 내지 E에 대해 작용기별 결합에너지를 표 3에 나타내었다.On the other hand, the binding energy for each functional group for Scan A to E described in Figures 6 to 9 are shown in Table 3.

Peak Peak Scan A Scan a Scan B Scan b Scan C Scan C Scan D Scan d Scan E Scan E 작용기 Functional group sp2C sp 2 C C-OH C-OH COOH COOH sp3C sp 3 C C=O C = O Binding Energy(eV) Binding Energy (eV) 284.6 284.6 286.2 286.2 288.6 288.6 285.2 285.2 287.4 287.4

성분원소Element 실시예 1Example 1 실시예 2-1Example 2-1 실시예 2-2Example 2-2 실시예 2-3Example 2-3 탄소(%)carbon(%) 82.2382.23 80.5180.51 79.8579.85 79.6379.63 산소(%)Oxygen(%) 12.2112.21 14.4214.42 14.7114.71 14.7914.79

상기 표 4 및 도 6 내지 도 9에 나타낸 바와 같이, 플라즈마 처리를 수행하지 않은 실시예 1에 비해 플라즈마 처리를 수행한 실시예 2-1, 2-2, 2-3의 경우 탄소의 조성비가 낮은 반면 히드록시기의 조성비가 높은 것을 확인할 수 있다. 또한 실시예 2-1, 2-2, 2-3의 경우 탄소의 조성비가 플라즈마 처리 시간이 길어짐에 따라 감소하는 반면 히드록시기의 조성비는 처리 시간이 길어짐에 따라 증가하는 것을 확인할 수 있다. 한편, 플라즈마 처리 시간이 60초가 될 때까지 히드록시기의 조성비가 급격히 증가하고 그 이후로 소량 증가하는 것을 확인할 수 있다. As shown in Table 4 and FIGS. 6 to 9, the composition ratios of carbons of Examples 2-1, 2-2, and 2-3, which performed plasma treatment, were lower than those of Example 1, which did not perform plasma treatment. On the other hand, it can be seen that the composition ratio of the hydroxyl group is high. In addition, in Examples 2-1, 2-2, and 2-3, the composition ratio of carbon decreases as the plasma treatment time increases, while the composition ratio of the hydroxyl group increases as the treatment time increases. On the other hand, it can be seen that the composition ratio of the hydroxyl group rapidly increases until the plasma treatment time reaches 60 seconds, and then a small increase thereafter.

즉, 본 발명에 따른 섬유강화 복합판넬은 면재 표면을 플라즈마 처리로 개질함으로써 히드록실기에 의한 수소결합으로 면재와 심재의 화학적 접착력을 향상시킴으로써, 제조된 섬유강화 복합판넬의 단열성, 면내전단강도, 축방향압축강도, 분포압강도가 향상되고 가열에 따른 총방출열량이 감소되어 우수한 건축 단열 자재로 사용될 수 있으며, 화재 발생 시 화염이나 열원의 전파를 차단하여 화재에 의한 피해 발생을 최소화할 수 있음을 확인할 수 있다.That is, the fiber-reinforced composite panel according to the present invention improves the chemical adhesion between the face material and the core material by hydrogen bonding by hydroxyl group by modifying the surface of the face material by plasma treatment, the thermal insulation, in-plane shear strength, It can be used as an excellent building insulation material by improving axial compressive strength and distribution pressure strength and reducing total emission heat by heating.It can minimize the damage caused by fire by blocking the propagation of flame or heat source in case of fire. can confirm.

실험예Experimental Example 3-2: 섬유강화  3-2: Fiber Reinforcement 복합판넬의Of composite panel 플라즈마plasma 처리에 의한  By treatment 면재Cotton 표면 개질 시험 Surface modification test

상기 실시예 1 및 실시예 2-1 내지 2-3에 따른 면재의 표면 요철 정도를 확인하기 위해 Atomic Force Microscope(AFM)을 측정하였고, 이를 도 10(실시예 1) 및 도 11(실시예 2-2)에 각각 나타내었다.In order to confirm the degree of surface irregularities of the face plate according to Example 1 and Examples 2-1 to 2-3, Atomic Force Microscope (AFM) was measured, which is illustrated in FIGS. 10 (Example 1) and 11 (Example 2). -2), respectively.

도 10 및 도 11에 나타낸 바와 같이, 면재의 표면에 플라즈마 처리를 함에 따라 질소 가스의 스퍼터링 작용에 의해 요철 생성 및 거칠기가 향상된 것을 확인할 수 있다. As shown in Fig. 10 and 11, it can be confirmed that as the plasma treatment on the surface of the face material, the irregularities generation and roughness improved by the sputtering action of nitrogen gas.

즉, 본 발명에 따른 섬유강화 복합판넬은 면재 표면을 플라즈마 처리로 개질하여 표면에 요철을 생성하고, 거칠기를 향상시킴으로써 심재와 면재의 물리적 접착력이 향상됨으로써, 제조된 섬유강화 복합판넬의 단열성, 면내전단강도, 축방향압축강도, 분포압강도가 향상되고 가열에 따른 총방출열량이 감소되어 우수한 건축 단열 자재로 사용될 수 있고, 화재 발생 시 화염이나 열원의 전파를 차단하여 화재에 의한 피해 발생을 최소화할 수 있다.In other words, the fiber-reinforced composite panel according to the present invention by modifying the surface of the face material by plasma treatment to produce irregularities on the surface, improve the roughness of the core material and the face material by improving the roughness, thereby improving the heat insulation, in-plane Shear strength, axial compression strength, distribution pressure strength is improved, and total heat released from heating can be reduced, so it can be used as an excellent building insulation material.It minimizes the damage caused by fire by blocking the propagation of flame or heat source in case of fire. can do.

위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명As described above, the detailed description of the present invention has been made by the embodiments with reference to the accompanying drawings, but the above-described embodiments will be described by referring to preferred examples of the present invention.

하였을 뿐이므로, 본 발명이 상기 실시예에만 국한되는 것으로 이해돼서는 안 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가개념으로 이해되어야 할 것이다.It should be understood that the present invention is not limited only to the above embodiments, and the scope of the present invention should be understood as the following claims and equivalent concepts.

10: 면재
100: 적층부재
110: 프리프레그
120: 커버시트
130: 이형부재
140: 실런트
150: 상부몰드
160: 브리더
170: 진공필름
180: 진공밸브
190: 하부몰드
20: 심재
30: 진공백
10: cotton
100: laminated member
110: prepreg
120: cover sheet
130: release member
140: sealant
150: upper mold
160: breather
170: vacuum film
180: vacuum valve
190: lower mold
20: heartwood
30: vacuum bag

Claims (10)

난연성 섬유강화 복합판넬의 제조방법에 있어서,
적어도 하나의 프리프레그를 포함하는 면재를 제조하는 단계;
상기 제조된 한 쌍의 면재 표면을 개질하여 상기 면재 표면에 요철을 형성하는 단계;
상기 표면이 개질된 한 쌍의 면재 사이에 심재 물질을 포설한 후 발포하여 심재를 형성하여 복합판넬을 제조하는 단계; 및
상기 복합판넬을 숙성하는 단계;
를 포함하고,
상기 심재 물질은 폴리올, 정포제, 및 발포제를 포함하며,
상기 프리프레그는 탄소섬유(carbon fiber)를 포함하고,
상기 난연성 섬유강화 복합판넬은, KS F 4724 에 의해 측정된 단열성이 2.0 m2K/W 이상, KS F 4724 에 의해 측정된 면내전단강도가 900 N/m 이상, KS F 4724 에 의해 측정된 축방향압축강도가 4900 N/m 이상, KS F 4724 에 의해 측정된 분포압강도가 680 N/mm2 이상 및 KS F ISO 5660-1(콘칼로리미터법)에 의해 측정된 가열 개시 후 10분간의 총방출열량이 8MJ/m2 이하인, 난연성 섬유강화 복합판넬의 제조방법.
In the method for producing a flame retardant fiber reinforced composite panel,
Manufacturing a face plate including at least one prepreg;
Forming irregularities on the surface of the face material by modifying the surface of the pair of face plates;
Preparing a composite panel by installing a core material between the pair of face plates having the surface modified and then foaming to form a core material; And
Aging the composite panel;
Including,
The core material includes a polyol, a foam stabilizer, and a blowing agent,
The prepreg includes carbon fiber,
The flame-retardant fiber-reinforced composite panel, the insulation measured by KS F 4724 2.0 m 2 K / W or more, the in-plane shear strength measured by KS F 4724 900 N / m or more, the axis measured by KS F 4724 Directional compressive strength of 4900 N / m or more, distribution compressive strength measured by KS F 4724 680 N / mm 2 or more and total 10 minutes after initiation of heating measured by KS F ISO 5660-1 (cone calorimeter method) A method for producing a flame-retardant fiber-reinforced composite panel, the heat release rate of 8 MJ / m 2 or less.
청구항 1에 있어서,
상기 면재를 제조하는 단계는 진공백성형(Vacuum Bag Molding) 단계를 포함하는, 난연성 섬유강화 복합판넬의 제조방법.
The method according to claim 1,
The step of manufacturing the face material comprises a vacuum bag molding (Vacuum Bag Molding) step, a method for producing a flame-retardant fiber reinforced composite panel.
청구항 1에 있어서,
상기 프리프레그는 탄소섬유와 유리섬유(glass fiber)의 혼방, 탄소섬유와 아라미드섬유(aramid fiber)의 혼방 및 탄소섬유와 강판의 혼합 중 적어도 어느 하나를 더 포함하는, 난연성 섬유강화 복합판넬의 제조방법.
The method according to claim 1,
The prepreg further comprises at least any one of a mixture of carbon fibers and glass fibers, a mixture of carbon fibers and aramid fibers, and a mixture of carbon fibers and a steel sheet, manufacturing a flame retardant fiber reinforced composite panel Way.
청구항 1에 있어서,
상기 심재 물질은 폴리우레탄(Polyurethane) 및 폴리이소시아누레이트(Polyisocyanurate) 중 적어도 어느 하나를 포함하는, 난연성 섬유강화 복합판넬의 제조방법.
The method according to claim 1,
The core material comprises at least one of polyurethane (Polyurethane) and polyisocyanurate (Polyisocyanurate), the method of manufacturing a flame-retardant fiber-reinforced composite panel.
청구항 1에 있어서,
상기 면재 표면을 개질하는 단계는 플라즈마 처리로 개질하는 것을 더 포함하고,
상기 플라즈마 처리는 상기 탄소섬유를 포함하는 프리프레그가 형성된 면에 수행되는, 난연성 섬유강화 복합판넬의 제조방법.
The method according to claim 1,
Modifying the face material surface further comprises modifying by plasma treatment,
The plasma treatment is performed on the surface on which the prepreg containing the carbon fiber is formed, a method for producing a flame retardant fiber reinforced composite panel.
청구항 5에 있어서,
상기 플라즈마 처리로 개질하는 단계는 질소(N2) 가스를 이용한 대기압 플라즈마 처리 공정을 30초 내지 90초 동안 수행하는 것을 포함하는, 난연성 섬유강화 복합판넬의 제조방법.
The method according to claim 5,
The reforming of the plasma treatment may include performing an atmospheric pressure plasma treatment process using nitrogen (N 2) gas for 30 seconds to 90 seconds, wherein the flame retardant fiber reinforced composite panel is prepared.
폴리우레탄(Polyurethane) 및 폴리이소시아누레이트(Polyisocyanurate) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 심재(core plates); 및
상기 심재의 전면 및 후면에 형성되며, 탄소섬유(carbon fiber)가 포함된 적어도 하나의 프리프레그를 포함하는 면재(face plates);
를 포함하고,
상기 심재는 표면이 개질되어 요철이 형성된 한 쌍의 상기 면재 사이에 심재 물질이 포설된 후 발포되어 형성되되,
상기 심재 물질은 폴리올, 정포제, 및 발포제를 포함하며,
KS F 4724 에 의해 측정된 단열성이 2.0 m2K/W 이상, KS F 4724 에 의해 측정된 면내전단강도가 900 N/m 이상, KS F 4724 에 의해 측정된 축방향압축강도가 4900 N/m 이상, KS F 4724 에 의해 측정된 분포압강도가 680 N/mm2 이상 및 KS F ISO 5660-1(콘칼로리미터법)에 의해 측정된 가열 개시 후 10분간의 총방출열량이 8MJ/m2 이하인, 난연성 섬유강화 복합판넬.
Core plates including at least one of polyurethane and polyisocyanurate; And
Face plates formed on the front and rear surfaces of the core material and including at least one prepreg including carbon fiber;
Including,
The core material is formed by foaming after the core material is installed between a pair of the face material is the surface is modified by irregularities,
The core material includes a polyol, a foam stabilizer, and a blowing agent,
The insulation measured by KS F 4724 is 2.0 m 2 K / W or more, the in-plane shear strength measured by KS F 4724 is 900 N / m or more, and the axial compressive strength measured by KS F 4724 is 4900 N / m. The distribution pressure intensity measured by KS F 4724 is not less than 680 N / mm 2 and the total amount of heat released after 10 minutes of heating start measured by KS F ISO 5660-1 (cone calorimeter method) is 8 MJ / m 2 or less. , Flame retardant fiber reinforced composite panel.
청구항 7에 있어서,
상기 면재는 표면이 플라즈마 처리로 개질된 것을 포함하되,
상기 플라즈마 처리는 상기 탄소섬유를 포함하는 프리프레그가 형성된 면에 수행되는, 난연성 섬유강화 복합판넬.
The method according to claim 7,
The face material includes a surface modified by plasma treatment,
The plasma treatment is performed on the surface on which the prepreg containing the carbon fiber is formed, flame retardant fiber reinforced composite panel.
청구항 7에 있어서,
상기 프리프레그는 탄소섬유와 유리섬유(glass fiber)의 혼방, 탄소섬유와 아라미드섬유(aramid fiber)의 혼방 및 탄소섬유와 강판의 혼합 중 적어도 어느 하나를 더 포함하는, 난연성 섬유강화 복합판넬.
The method according to claim 7,
The prepreg further comprises at least any one of a mixture of carbon fibers and glass fibers, a mixture of carbon fibers and aramid fibers, and a mixture of carbon fibers and a steel sheet, flame retardant fiber reinforced composite panel.
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