KR102167055B1 - Mhethod for manufacturing of carbon fiber reinforced plastic - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 구현예는 탄소 섬유 강화 플라스틱의 제조방법에 관한 것이다.
구체적으로, 탄소 섬유 다발을 준비하는 단계, 상기 탄소 섬유 다발 표면에 바인더 코팅을 실시하여 탄소 섬유 시트를 제조하는 단계, 상기 탄소 섬유 시트 표면에 열가소성 수지 분말 또는 단섬유를 부착하여 탄소 섬유 강화 프리프레그를 제조하는 단계, 및 상기 탄소 섬유 강화 프리프레그를 적층 후 열간 가압하여 탄소 섬유 강화 플라스틱을 제조하는 단계를 포함하는 탄소 섬유 강화 플라스틱의 제조방법을 제공할 수 있다.One embodiment of the present invention relates to a method of manufacturing a carbon fiber reinforced plastic.
Specifically, preparing a carbon fiber bundle, preparing a carbon fiber sheet by applying a binder coating on the surface of the carbon fiber bundle, attaching a thermoplastic resin powder or short fibers to the surface of the carbon fiber sheet to reinforce a carbon fiber prepreg It is possible to provide a method for manufacturing a carbon fiber reinforced plastic comprising the step of manufacturing a carbon fiber reinforced plastic, and hot pressing after laminating the carbon fiber reinforced prepreg.
Description
본 발명의 일 구현예는 탄소 섬유 강화 플라스틱의 제조방법에 관한 것이다.One embodiment of the present invention relates to a method of manufacturing a carbon fiber reinforced plastic.
일반적으로 연속 섬유 강화 플라스틱(Continuous Fiber Reinforced Thermoplastic)은 기계적 강도가 상대적으로 취약한 플라스틱 속에 유리 섬유(Glass Fiber) 또는 탄소섬유(Carbon Fiber) 등의 보강 섬유를 연속 상으로 내장하고 있는데, 이러한 연속 섬유 강화 플라스틱은 길이 1 mm 이하의 단섬유 강화 플라스틱(Short Fiber-reinforced Thermoplastics) 또는 장섬유 강화 플라스틱(Long Fiber-reinforced Thermoplastics, LFT)이나 GMT(Glass Mat-reinforced Thermoplastics)와 같은 5 내지 50 mm 길이 수준의 장-섬유 강화 플라스틱과 비교하여 기계적 강도, 강성 및 충격 성능이 매우 우수하다. In general, Continuous Fiber Reinforced Thermoplastic contains reinforcing fibers such as glass fiber or carbon fiber in a continuous phase in a plastic with relatively weak mechanical strength. Such continuous fiber reinforcement Plastics have a length of 5 to 50 mm, such as Short Fiber-reinforced Thermoplastics with a length of 1 mm or less, or Long Fiber-reinforced Thermoplastics (LFT) or Glass Mat-reinforced Thermoplastics (GMT). Compared to long-fiber reinforced plastics, the mechanical strength, stiffness and impact performance are very good.
또한, 연속 섬유 강화 플라스틱은 유연성이 뛰어나 단 방향 또는 양 방향으로 직조될 수 있으며, 이를 통해 직조된 연속 섬유 강화 플라스틱 구조물은 다양한 기계적 성능이 요구되는 제품에 적용될 수 있다. In addition, the continuous fiber-reinforced plastic has excellent flexibility and can be woven in one or both directions, and the continuous fiber-reinforced plastic structure woven through it can be applied to products requiring various mechanical performances.
상기와 같은 연속 섬유 강화 플라스틱은 통상적으로 펄트루젼(Pultrusion) 방법 또는 혼합방사(Commingle) 내지 핫프레싱(Hot Pressing) 방법 등에 의하여 제조된다. 펄트루젼(Pultrusion) 방법은 넓게 펼쳐진 연속 섬유 다발을 액상 또는 용융된 수지조 또는 다이를 통과시켜 연속 섬유 다발에 플라스틱 수지를 함침시키는 방법으로, 공정 조건을 최적화하면 함침도를 증가시킬 수는 있으나, 연속 섬유와 같은 보강 섬유 및 플라스틱 수지의 함량 조절이 어렵고, 유연성이 떨어져 직조가 용이하지 않은 단점이 있다. 또한, 종래의 가열 방식에 의하면 필름이 표면에서부터 녹게 되어 표면이 쉽게 구부러지는 문제가 있었다.The continuous fiber-reinforced plastic as described above is typically manufactured by a pultrusion method or a mixed spinning (Commingle) method or a hot pressing method. The Pultrusion method is a method of impregnating a continuous fiber bundle with a plastic resin by passing a widely spread continuous fiber bundle through a liquid or molten resin bath or a die.Optimizing the process conditions can increase the degree of impregnation. , It is difficult to control the content of reinforcing fibers and plastic resins such as continuous fibers, and there is a disadvantage that it is not easy to weave due to poor flexibility. In addition, according to the conventional heating method, there is a problem that the film melts from the surface and the surface is easily bent.
따라서, 상기와 같은 문제점을 극복할 수 있는 연속 탄소 섬유 강화 열가소성 프리프레그 제조방법이 제공되는 경우 관련 분야에서 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다.Therefore, it is expected that it can be usefully used in related fields when a continuous carbon fiber reinforced thermoplastic prepreg manufacturing method capable of overcoming the above problems is provided.
고점도의 열가소성 수지를 포함하는 코팅액을 이용하지 않고, 수지 분말만으로도 고집속율의 탄소 섬유 다발에 대한 수지의 함침성을 개선하고자 한다.It is intended to improve the impregnation property of the resin into the carbon fiber bundles having a high binding rate by using only the resin powder without using a coating liquid containing a high viscosity thermoplastic resin.
이에 따라, 탄소 섬유 강화 플라스틱 내 기공(void)을 감소시킬 수 있고, 더 용이하게 제조할 수 있다.Accordingly, it is possible to reduce voids in the carbon fiber reinforced plastic, and can be manufactured more easily.
본 발명의 일 구현예에서는, 탄소 섬유 다발을 준비하는 단계; 상기 탄소 섬유 다발 표면에 바인더 코팅을 실시하여 탄소 섬유 시트를 제조하는 단계; 상기 탄소 섬유 시트 표면에 열가소성 수지 분말 또는 단섬유를 부착하여 탄소 섬유 강화 프리프레그를 제조하는 단계; 및 상기 탄소 섬유 강화 프리프레그를 적층 후 열간 가압하여 탄소 섬유 강화 플라스틱을 제조하는 단계를 포함하는 탄소 섬유 강화 플라스틱의 제조방법을 제공한다. In one embodiment of the present invention, preparing a carbon fiber bundle; Preparing a carbon fiber sheet by applying a binder coating to the surface of the carbon fiber bundle; Preparing a carbon fiber reinforced prepreg by attaching a thermoplastic resin powder or short fibers to the surface of the carbon fiber sheet; And laminating the carbon fiber reinforced prepreg and then hot pressing to produce a carbon fiber reinforced plastic.
상기 열가소성 수지 단섬유는, 열가소성 수지를 용융하여 Electro-spinning, Melt spinning법 등으로 분사 등, 분말 이나 단섬유를 제조할 수 있는 당업계에 알려진 다양한 방법으로 제조될 수 있다. The thermoplastic resin short fibers may be manufactured by various methods known in the art capable of producing powder or short fibers, such as spraying by melting a thermoplastic resin and using an electro-spinning or melt spinning method.
상기 탄소 섬유 시트 표면에 열가소성 수지 분말 또는 단섬유를 부착하여 탄소 섬유 강화 프리프레그를 제조하는 단계는, 상기 탄소 섬유 시트 표면에 열가소성 수지 분말 또는 단섬유를 분사하여 부착하는 방법을 이용할 수 있다. In the step of preparing a carbon fiber reinforced prepreg by attaching a thermoplastic resin powder or short fibers to the surface of the carbon fiber sheet, a method of spraying and attaching a thermoplastic resin powder or short fibers to the surface of the carbon fiber sheet may be used.
상기 탄소 섬유 시트 표면에 열가소성 수지 분말 또는 단섬유를 부착하여 탄소 섬유 강화 프리프레그를 제조하는 단계는, 상기 탄소 섬유 시트를 열가소성 수지 분말 또는 단섬유로 채워진 챔버 내 롤러 사이로 통과시키면서, 상기 탄소 섬유 시트 표면에 열가소성 수지 분말 또는 단섬유를 부착하는 방법을 이용할 수 있다. The step of preparing a carbon fiber reinforced prepreg by attaching a thermoplastic resin powder or short fibers to the surface of the carbon fiber sheet includes passing the carbon fiber sheet through rollers in a chamber filled with the thermoplastic resin powder or short fibers, and the carbon fiber sheet A method of attaching thermoplastic resin powder or short fibers to the surface may be used.
상기 탄소 섬유 시트 표면에 열가소성 수지 분말 또는 단섬유를 부착하여 탄소 섬유 강화 프리프레그를 제조하는 단계는, 상기 탄소 섬유 시트 표면에 열가소성 수지 분말 또는 단섬유를 부착하고, 상기 열가소성 수지 분말 또는 단섬유가 부착된 탄소 섬유 시트를 100 내지 300℃에서 건조하는 방법을 이용할 수 있다. The step of preparing a carbon fiber reinforced prepreg by attaching a thermoplastic resin powder or short fibers to the surface of the carbon fiber sheet includes attaching a thermoplastic resin powder or short fibers to the surface of the carbon fiber sheet, and the thermoplastic resin powder or short fibers A method of drying the attached carbon fiber sheet at 100 to 300°C can be used.
상기 탄소 섬유 시트 표면에 열가소성 수지 분말 또는 단섬유를 부착하여 탄소 섬유 강화 프리프레그를 제조하는 단계는, 상기 열가소성 수지 분말 또는 단섬유가 부착된 탄소 섬유 시트를 150 내지 450℃에서 1 내지 20MPa 압력으로 압착하는 방법을 이용할 수 있다. The step of preparing a carbon fiber-reinforced prepreg by attaching a thermoplastic resin powder or short fibers to the surface of the carbon fiber sheet includes the thermoplastic resin powder or a carbon fiber sheet to which the short fibers are attached at 150 to 450°C at a pressure of 1 to 20 MPa. A method of pressing can be used.
상기 탄소 섬유 시트 표면에 열가소성 수지 분말 또는 단섬유를 부착하여 탄소 섬유 강화 프리프레그를 제조하는 단계에서, 상기 열가소성 수지 분말의 평균 입경은 1 내지 100㎛ 일 수 있다. In the step of preparing a carbon fiber reinforced prepreg by attaching a thermoplastic resin powder or a short fiber to the surface of the carbon fiber sheet, the average particle diameter of the thermoplastic resin powder may be 1 to 100㎛.
상기 탄소 섬유 다발 표면에 바인더 코팅을 실시하여 탄소 섬유 시트를 제조하는 단계에서, 상기 바인더 코팅은 바인더 분말을 상기 탄소 섬유 다발 표면에 분사하여 실시될 수 있다. In the step of producing a carbon fiber sheet by applying a binder coating to the surface of the carbon fiber bundle, the binder coating may be performed by spraying a binder powder onto the surface of the carbon fiber bundle.
상기 바인더 분말의 평균 입경은 0.1 내지 50㎛일 수 있다. The average particle diameter of the binder powder may be 0.1 to 50 μm.
상기 탄소 섬유 다발 표면에 바인더 코팅을 실시하여 탄소 섬유 시트를 제조하는 단계에서, 상기 바인더 코팅은 바인더 분말을 포함하는 코팅액을 상기 탄소 섬유 다발 표면에 분사하여 실시될 수 있다. In the step of preparing a carbon fiber sheet by applying a binder coating to the surface of the carbon fiber bundle, the binder coating may be performed by spraying a coating liquid containing a binder powder onto the surface of the carbon fiber bundle.
상기 바인더 분말을 포함하는 코팅액은 전체 100중량%에 대해, 바인더 분말 1 내지 10중량% 및 잔부 용매를 포함하는 조성물일 수 있다. The coating liquid including the binder powder may be a composition including 1 to 10% by weight of the binder powder and the balance solvent based on 100% by weight of the total.
상기 탄소 섬유 다발 표면에 바인더 코팅을 실시하여 탄소 섬유 시트를 제조하는 단계에서, 상기 탄소 섬유 다발 표면에 바인더 코팅을 실시하고, 100 내지 300℃에서 건조하는 방법이 이용될 수 있다. In the step of preparing a carbon fiber sheet by applying a binder coating to the surface of the carbon fiber bundle, a method of applying a binder coating to the surface of the carbon fiber bundle and drying at 100 to 300°C may be used.
이때 용매가 건조되며, 이로 인해 바인더가 탄소 섬유 다발 표면에 용융 부착될 수 있다. At this time, the solvent is dried, so that the binder may melt and adhere to the surface of the carbon fiber bundle.
이 경우 바인더 분말 부착 후 용매를 건조하는 방법은 바인더 분말 사이에 기공이 많기 때문에 용매의 건조가 용이하다. 기존 필름 방식은 건조가 용매가 필름을 투과하기 힘들기 때문에 건조가 용이하지 않아, 용매가 최종제품의 내부에 잔존할 수 있는 단점이 있었다. In this case, the method of drying the solvent after attaching the binder powder is easy to dry the solvent because there are many pores between the binder powders. Existing film methods have a disadvantage in that drying is not easy because the solvent does not penetrate the film, so that the solvent may remain inside the final product.
상기 탄소 섬유 강화 프리프레그를 적층 후 열간 가압하여 탄소 섬유 강화 플라스틱을 제조하는 단계는, 150 내지 450℃ 온도 및 1 내지 30MPa 압력 범위에서 실시될 수 있다. The step of preparing a carbon fiber reinforced plastic by hot pressing after laminating the carbon fiber reinforced prepreg may be carried out at a temperature of 150 to 450°C and a pressure of 1 to 30 MPa.
상기 탄소 섬유 다발을 준비하는 단계는, 상기 탄소 섬유 다발을 광폭화하는 단계를 포함할 수 있다. Preparing the carbon fiber bundle may include widening the carbon fiber bundle.
본 발명의 일 구현예는 열가소성 수지를 용융하여 탄소 섬유 다발을 함침하는 공정을 생략함으로써, 공정이 용이할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the process of melting the thermoplastic resin and impregnating the carbon fiber bundle is omitted, thereby facilitating the process.
또한, 상대적으로 점도가 높은 열가소성 수지의 함침율을 극대화하여, 성형체 내부의 공극(Void)을 최소화하고 탄소섬유의 부피 분율을 최대화할 수 있다. 이로 인해, 고강도의 열가소성 탄소 섬유 복합소재(CFRTP, Carbon Fiber Reinforced Thermo-Plastics)를 제조할 수 있다. In addition, by maximizing the impregnation rate of the thermoplastic resin having a relatively high viscosity, voids inside the molded body can be minimized and the volume fraction of carbon fibers can be maximized. For this reason, it is possible to manufacture a high-strength thermoplastic carbon fiber composite material (CFRTP, Carbon Fiber Reinforced Thermo-Plastics).
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 탄소 섬유 강화 플라스틱의 제조방법을 도식화하여 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 탄소 섬유 강화 플라스틱의 제조방법에서 광폭화된 탄소 섬유 다발에 열가소성 수지 분말을 도포 및 부착하는 공정을 사진으로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 탄소 섬유 강화 플라스틱의 굴곡 성능을 평가하기 위해 준비한 시편을 사진으로 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 구현예에 따라 제조된 탄소 섬유 강화 플라스틱의 굴곡 성능을 측정하여 그래프로 도시한 것이다.
도 5는 실시예에 사용된 열가소성 수지 분말의 분쇄 전/후 SEM 사진을 나타낸 것이다.
도 6은 비교예에 따른 탄소 섬유 강화 프리프레그를 제조하기 위한 슬러리 제조 공정을 나타낸 것이다.1 is a schematic view showing a method of manufacturing a carbon fiber reinforced plastic according to an embodiment of the present invention.
2 is a photograph showing a process of applying and attaching a thermoplastic resin powder to a widened carbon fiber bundle in a method of manufacturing a carbon fiber reinforced plastic according to an embodiment of the present invention.
3 is a photograph showing a specimen prepared to evaluate the bending performance of the carbon fiber reinforced plastic according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a graph showing the measurement of the bending performance of the carbon fiber reinforced plastic manufactured according to an embodiment of the present invention.
5 shows SEM photographs before/after pulverization of the thermoplastic resin powder used in Examples.
6 shows a slurry manufacturing process for manufacturing a carbon fiber reinforced prepreg according to a comparative example.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, this is presented as an example, and the present invention is not limited thereby, and the present invention is only defined by the scope of the claims to be described later.
탄소 섬유 강화 플라스틱의 제조방법Manufacturing method of carbon fiber reinforced plastic
본 발명의 일 구현예는 탄소 섬유 다발을 준비하는 단계, 상기 탄소 섬유 다발 표면에 바인더 코팅을 실시하여 탄소 섬유 시트를 제조하는 단계, 상기 탄소 섬유 시트 표면에 열가소성 수지 분말 또는 단섬유를 부착하여 탄소 섬유 강화 프리프레그를 제조하는 단계, 및 상기 탄소 섬유 강화 프리프레그를 적층 후 열간 가압하여 탄소 섬유 강화 플라스틱을 제조하는 단계를 포함하는 탄소 섬유 강화 플라스틱의 제조방법을 제공할 수 있다. One embodiment of the present invention provides a step of preparing a carbon fiber bundle, preparing a carbon fiber sheet by applying a binder coating on the surface of the carbon fiber bundle, and attaching a thermoplastic resin powder or short fibers to the carbon fiber sheet It is possible to provide a method of manufacturing a carbon fiber reinforced plastic comprising the step of preparing a fiber reinforced prepreg, and preparing a carbon fiber reinforced plastic by laminating the carbon fiber reinforced prepreg and then hot pressing.
먼저, 탄소 섬유 다발을 준비하는 단계를 실시할 수 있다.First, a step of preparing a carbon fiber bundle may be performed.
본 명세서에서 "탄소 섬유 다발(tow)"이란, 복수개의 탄소 섬유가 단방향(Uni-Directional) 배열 또는 이축(Bi-axial)으로 배열된 섬유 다발일 수 있다. 보다 더 구체적으로, 상기 이축(Bi-axial)으로 배열된 섬유 다발은, 0도 및 90도로 배열된 섬유 다발일 수 있다.In the present specification, the term "carbon fiber bundle (tow)" may be a fiber bundle in which a plurality of carbon fibers are arranged in a uni-directional arrangement or a bi-axial arrangement. More specifically, the fiber bundles arranged biaxially may be fiber bundles arranged at 0 degrees and 90 degrees.
또한, 상기 탄소 섬유 다발을 준비하는 단계는, 상기 탄소 섬유 다발을 광폭화하는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 탄소 섬유 다발을 100 내지 250 ℃의 열풍 및 진공 조건 하에서 광폭화할 수 있다. In addition, the step of preparing the carbon fiber bundle may be to widen the carbon fiber bundle. Specifically, the carbon fiber bundle may be broadened under hot air and vacuum conditions of 100 to 250°C.
이에, 상기 탄소 섬유 다발은 광폭화 되기 이전의 너비에 비해, 2배 내지 10배 이상 너비가 증가할 수 있다. 구체적으로, 상기 광폭화된 탄소 섬유 다발의 폭은 500 내지 600mm일 수 있다. Accordingly, the width of the carbon fiber bundle may increase by 2 to 10 times or more compared to the width before becoming wider. Specifically, the width of the widened carbon fiber bundle may be 500 to 600 mm.
보다 더 구체적으로, 상기 탄소 섬유 다발을 광폭화함으로써 후술하는 열가소성 수지의 함침율을 높일 수 있다. 더 구체적으로는, 탄소 섬유 다발을 이루는 탄소 섬유 필라멘트 각각에 균일하게 함침할 수 있다.More specifically, by widening the carbon fiber bundle, it is possible to increase the impregnation rate of the thermoplastic resin described later. More specifically, each of the carbon fiber filaments constituting the carbon fiber bundle may be uniformly impregnated.
이후, 상기 탄소 섬유 다발 표면에 바인더 코팅을 실시하여 탄소 섬유 시트를 제조하는 단계를 실시할 수 있다.Thereafter, a step of preparing a carbon fiber sheet by applying a binder coating to the surface of the carbon fiber bundle may be performed.
이때, 상기 바인더는 에폭시, 폴리우레탄을 포함하는 열경화성계 또는 폴리아마이드, 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 열가소성 폴리우레탄(TPU), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP)을 포함하는 열가소성계를 포함할 수 있다. In this case, the binder may include a thermosetting system including epoxy, polyurethane, or a thermoplastic system including polyamide, ethylene vinyl acetate (EVA), thermoplastic polyurethane (TPU), polyethylene (PE), and polypropylene (PP). I can.
구체적으로, 상기 바인더 코팅은 바인더 분말을 상기 탄소 섬유 다발 표면에 분사하여 실시할 수 있다. 이때, 상기 바인더 분말의 평균 입경은 0.1 내지 50 ㎛일 수 있다. 더 구체적으로, 바인더 분말의 평균 입경은 0.1 내지 20㎛일 수 있다.Specifically, the binder coating may be performed by spraying a binder powder onto the surface of the carbon fiber bundle. In this case, the average particle diameter of the binder powder may be 0.1 to 50 μm. More specifically, the average particle diameter of the binder powder may be 0.1 to 20 μm.
한편으로는, 상기 바인더 코팅은, 바인더 분말을 포함하는 코팅액을 상기 탄소 섬유 다발 표면에 분사하여 실시할 수 있다. 더 구체적으로, 상기 바인더 분말을 포함하는 코팅액은 전체 100중량%에 대해, 바인더 분말 1 내지 10중량% 및 잔부 용매를 포함할 수 있다. On the one hand, the binder coating may be performed by spraying a coating liquid containing a binder powder onto the surface of the carbon fiber bundle. More specifically, the coating liquid including the binder powder may include 1 to 10% by weight of the binder powder and the balance solvent with respect to the total 100% by weight.
상기와 같은 코팅액을 이용하는 경우, 후술하겠지만 탄소섬유 필라멘트 표면에 기지용 수지 분말을 부착시켜 연속 라인에서 탄소섬유 테이프 및 시트 제조가 가능할 수 있다. 이에, 공정 단순화 및 생산성을 향상시킬 수 있다. 아울러, 바인더 분말을 포함하는 코팅액이 기지용 열가소성 수지 분말 또는 단섬유와 광폭 펼쳐진 탄소섬유 필라멘트 간 접착성을 부여하므로써, 기지용 열가소성 수지 분말 또는 단섬유가 탄소 섬유 내에 균일하게 도포되어 함침성을 개선할 수 있다.In the case of using the coating solution as described above, it may be possible to manufacture a carbon fiber tape and a sheet in a continuous line by attaching the matrix resin powder to the surface of the carbon fiber filament, which will be described later. Accordingly, it is possible to simplify the process and improve productivity. In addition, since the coating liquid containing the binder powder imparts adhesion between the matrix thermoplastic resin powder or short fibers and the wide-spread carbon fiber filaments, the matrix thermoplastic resin powder or short fibers are uniformly applied in the carbon fiber to improve impregnation. can do.
본 명세서에서의 입경은, 측정 단위 내 존재하는 구형 물질의 평균 지름을 의미한다. 만약 물질이 비구형일 경우, 상기 비구형 물질을 구형으로 근사하여 계산한 구의 지름을 의미한다.The particle diameter in the present specification means the average diameter of a spherical substance present in a unit of measurement. If the material is non-spherical, it means the diameter of the sphere calculated by approximating the non-spherical material to a sphere.
또한, 상기 바인더를 도포한 후 100 내지 300℃에서 건조할 수 있다.In addition, after applying the binder, it may be dried at 100 to 300°C.
구체적으로, 바인더를 도포한 탄소 섬유 다발을 열풍이 투입되는 상/하 롤 사이를 통과시켜 열풍 건조할 수 있다. 이에, 상기 탄소 섬유 다발 표면에 바인더가 코팅된 탄소 섬유 시트를 제조할 수 있다. 구체적으로, 바인더 도포 후 상기 조건에서 열풍 건조함으로써, 바인더가 용융되어 후술하는 열가소성 수지와 탄소 섬유 다발 사이 접합이 더 용이해질 수 있다.Specifically, hot air drying may be performed by passing the carbon fiber bundle to which the binder is applied between upper and lower rolls into which hot air is introduced. Accordingly, a carbon fiber sheet coated with a binder on the surface of the carbon fiber bundle may be prepared. Specifically, by hot air drying under the above conditions after applying the binder, the binder may be melted to facilitate bonding between the thermoplastic resin and the carbon fiber bundle described later.
이후, 상기 탄소 섬유 시트 표면에 열가소성 수지 분말 또는 단섬유를 부착하여 탄소 섬유 강화 프리프레그를 제조하는 단계를 실시할 수 있다.Thereafter, a step of preparing a carbon fiber reinforced prepreg may be performed by attaching a thermoplastic resin powder or a short fiber to the surface of the carbon fiber sheet.
이때, 상기 열가소성 수지는 폴리아미드계(PA6, PA66), 폴리에틸렌계(PE), 폴리에스테르계, 폴리프로필렌계(PP), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리페닐렌설파이드(PPS) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 다만, 통상적으로 분말화가 가능한 열가소성 수지라면 모두 이용 가능하며, 이에 제한하는 것은 아니다. At this time, the thermoplastic resin is polyamide-based (PA6, PA66), polyethylene-based (PE), polyester-based, polypropylene-based (PP), polyetheretherketone (PEEK), polycarbonate (PC), polyethylene terephthalate ( PET), polyphenylene sulfide (PPS), or a combination thereof. However, any thermoplastic resin that can be conventionally powdered may be used, but is not limited thereto.
또한, 상기 열가소성 수지 분말 또는 단섬유는, 열가소성 수지 펠렛을 분쇄하여 기지(Matrix)용 미분말로 제조한 형태일 수 있다. 이때, 상기 열가소성 수지 분말 또는 단섬유의 평균 입경은 1 내지 100㎛ 일 수 있다. 구체적으로, 1 내지 50㎛ 일 수 있다. 보다 구체적으로, 1 내지 20㎛ 범위일 수 있다. In addition, the thermoplastic resin powder or short fibers may be in a form prepared by grinding thermoplastic resin pellets into fine powder for a matrix. At this time, the average particle diameter of the thermoplastic resin powder or short fibers may be 1 to 100㎛. Specifically, it may be 1 to 50㎛. More specifically, it may range from 1 to 20 μm.
열가소성 수지 분말 또는 단섬유의 평균 입경이 상기 범위일 경우, 광폭화 펼친 탄소섬유 내부에 깊숙히 스며들기 때문에 차후 공정에서 균일 함침성이 우수하다.When the average particle diameter of the thermoplastic resin powder or short fiber is within the above range, it penetrates deeply into the widened carbon fiber, so that uniform impregnation is excellent in a subsequent process.
구체적으로, 상기 탄소 섬유 시트 표면에 열가소성 수지 분말 또는 단섬유를 분사하여 부착하여 탄소 섬유 강화 프리프레그를 제조하는 단계는, 상기 탄소 섬유 시트 표면에 열가소성 수지 분말 또는 단섬유를 분사하여 부착할 수 있다. Specifically, the step of preparing a carbon fiber reinforced prepreg by spraying and attaching a thermoplastic resin powder or short fibers to the surface of the carbon fiber sheet may be attached by spraying a thermoplastic resin powder or short fibers to the surface of the carbon fiber sheet. .
한편으로는, 상기 탄소 섬유 시트를 상기 열가소성 수지로 채워진 챔버 내 롤러 사이로 통과시키면서 상기 탄소 섬유 시트 표면에 열가소성 수지 분말 또는 단섬유를 부착할 수 있다. 이때, 상기 챔버는 탄소 섬유 시트 표면에 부착되는 바인더가 용융되어 끈적끈적한 상태가 될 수 있는 온도 분위기일 수 있다. On the one hand, the thermoplastic resin powder or short fibers may be attached to the surface of the carbon fiber sheet while passing the carbon fiber sheet through rollers in the chamber filled with the thermoplastic resin. In this case, the chamber may be a temperature atmosphere in which the binder attached to the surface of the carbon fiber sheet is melted to become sticky.
예를 들면 Co-polyamide의 경우, 상기 챔버의 온도는 130 내지 150℃일 수 있다. 그러나 이것은 적용하는 바인더를 종류에 따라 상이하다.For example, in the case of Co-polyamide, the temperature of the chamber may be 130 to 150°C. However, this differs depending on the type of binder to be applied.
이와 같이, 수지 분말을 분사하거나 수지 분말을 포함하는 고온 챔버로 탄소 섬유 시트를 통과시켜 프리프레그를 제조하는 경우, 용융된 수지에 탄소 섬유 시트를 함침하는 공정을 생략할 수 있어 공정 시간을 현저히 감소시킬 수 있다.In this way, in the case of manufacturing a prepreg by spraying the resin powder or passing the carbon fiber sheet through a high-temperature chamber containing the resin powder, the process of impregnating the carbon fiber sheet in the molten resin can be omitted, significantly reducing the process time. I can make it.
또한, 상기와 같이 열가소성 분말을 상기 탄소 섬유 시트 표면에 부착 한 후 100 내지 300℃의 열풍이 투입되는 상/하 롤 사이를 통과시켜 열풍 건조 할 수 있다.In addition, after attaching the thermoplastic powder to the surface of the carbon fiber sheet as described above, hot air drying may be performed by passing between the upper/lower rolls into which hot air of 100 to 300°C is injected.
보다 구체적으로, 건조 후 수지분말의 종류 및 용융온도에 따라서 150 내지 450℃에서 1 내지 20MPa 압력을 가해 탄소 섬유 프리프레그를 제조할 수 있다. 이때, 상기 온도 범위에서 압력을 가하는 경우, 상기 수지가 용융되며 상기 탄소 섬유 시트 내부로 함침될 수 있다. 이에 따라, 열가소성 수지가 용융 함침된 테이프 형상의 탄소 섬유 강화 프리프레그를 제조할 수 있다. More specifically, after drying, a carbon fiber prepreg may be prepared by applying a pressure of 1 to 20 MPa at 150 to 450° C. depending on the type and melting temperature of the resin powder. At this time, when pressure is applied in the temperature range, the resin is melted and may be impregnated into the carbon fiber sheet. Accordingly, it is possible to manufacture a tape-shaped carbon fiber reinforced prepreg in which a thermoplastic resin is melt-impregnated.
마지막으로, 상기 탄소 섬유 강화 프리프레그를 적층 후 열간 가압하여 탄소 섬유 강화 플라스틱을 제조하는 단계를 실시할 수 있다.Finally, the carbon fiber reinforced prepreg may be laminated and then hot pressed to produce a carbon fiber reinforced plastic.
구체적으로, 상기 탄소 섬유 강화 프리프레그를 1내지 30MPa 압력으로 가압하여 복합 재료를 제조할 수 있다. 더 구체적으로는, 150 내지 450℃ 에서 30초 내지 10분 동안 열간 가압할 수 있다. 이로써, 탄소 섬유 강화 플라스틱 부품 또는 성형품을 제조할 수 있다.Specifically, the carbon fiber reinforced prepreg may be pressed at a pressure of 1 to 30 MPa to produce a composite material. More specifically, it may be hot pressurized at 150 to 450° C. for 30 seconds to 10 minutes. Thereby, carbon fiber reinforced plastic parts or molded articles can be manufactured.
이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred examples and comparative examples of the present invention will be described. However, the following examples are only preferred examples of the present invention, and the present invention is not limited to the following examples.
실시예 1Example 1
탄소 섬유 50K 토우(Tow) 8개를 동시에 열풍의 기류 조절에 의한 Air controlled spreading법으로 폭 500 내지 600mm 수준의 광폭화된 탄소 섬유 다발을 준비하였다.Eight carbon fiber 50K tows were simultaneously prepared by air-controlled spreading method by controlling the airflow of hot air to prepare a wider carbon fiber bundle having a width of 500 to 600 mm.
이후, 광폭화된 탄소 섬유 다발에 바인더 코팅을 실시하여 탄소 섬유 시트를 제조하였다. 이때 바인더 코팅은 코폴리아마이드(Co-polyamide) 코팅액을 이용하였다. 구체적으로, 코팅액 전체 100중량%에 대해, 5중량% 코폴리아미드 및 잔부 용매 (증류수 등)를 포함 하는 코팅액을 이용하였다. 더 구체적으로, 바인더를 도포한 탄소 섬유 다발을 250℃의 열풍이 투입되는 상/하 롤 사이를 통과시켜 열풍 건조하였다. 이에, 상기 탄소 섬유 다발 표면에 바인더가 코팅된 탄소 섬유 시트를 제조하였다.Thereafter, a binder coating was applied to the widened carbon fiber bundle to prepare a carbon fiber sheet. At this time, the binder coating was used as a coating solution of copolyamide (Co-polyamide). Specifically, a coating solution containing 5% by weight copolyamide and a residual solvent (distilled water, etc.) was used with respect to 100% by weight of the total coating solution. More specifically, the carbon fiber bundle to which the binder was applied was passed through the upper/lower rolls into which hot air of 250° C. was introduced, and hot air dried. Thus, a carbon fiber sheet coated with a binder on the surface of the carbon fiber bundle was prepared.
이후, 연속 공정 라인에서 상기 탄소 섬유 시트에 기지(Matrix)용 열가소성 타입 나일론6 분말(일본 쿠리모토사에서 분쇄한 평균입도 30㎛ 분말)을 분사하여 도포한 후, 열풍 건조로 바인더만 용융하고 동시에 열압착하여 부착하였다. Thereafter, after spraying and applying thermoplastic type nylon 6 powder for matrix (average particle size 30 μm powder pulverized by Kurimoto, Japan) on the carbon fiber sheet in a continuous process line, only the binder is melted by hot air drying and at the same time Attached by thermocompression bonding.
구체적으로는, 250℃ 열풍이 투입되는 롤러 사이에 통과시켜 건조한 후, 5MPa 로 압착하였다. 이에 따라, 탄소섬유 필라멘트상에 미리 코팅된 바인더의 용융으로 폴리아미드6 분말이 탄소섬유 시트에 부착된 세미 프리프레그 (Semi-Prepreg)를 제조하였다.Specifically, after passing through rollers into which hot air at 250° C. was introduced, drying, and then compressed with 5 MPa. Accordingly, a semi-prepreg in which the polyamide 6 powder was attached to the carbon fiber sheet was prepared by melting the binder previously coated on the carbon fiber filament.
구체적으로, 상기 기지용 열가소성 수지 분말 또는 단섬유는, 일본 구리모토(KML)사의 세라믹 분쇄기를 개조한 형태인 액체 질소 분위기 하의 해머 타입 동결 분쇄기를 이용하여, 국내산 폴리아미드6 펠렛을 평균 입도 30㎛ 수준으로 분쇄하여 제조하였다. Specifically, the thermoplastic resin powder or short fiber for the base is a hammer-type freeze pulverizer under a liquid nitrogen atmosphere, which is a modified form of a ceramic pulverizer manufactured by Kurimoto (KML) of Japan, and the average particle size of domestic polyamide 6 pellets is 30 µm. It was prepared by grinding to a level.
이는 도 5에도 도시되어 있다. 도 5는 실시예에 사용된 열가소성 수지 분말 또는 단섬유의 분쇄 전,후 SEM 사진을 나타낸 것이다.This is also shown in FIG. 5. 5 shows SEM photographs before and after pulverization of thermoplastic resin powder or short fibers used in Examples.
또한, 전술한 프리프레그 제조 공정은 도 2에 도시되어 있다.In addition, the above-described prepreg manufacturing process is illustrated in FIG. 2.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 탄소 섬유 강화 플라스틱의 제조방법에서 광폭화된 탄소 섬유 다발에 열가소성 수지 분말 또는 단섬유를 도포 및 부착하는 공정을 사진으로 나타낸 것이다.2 is a photograph showing a process of applying and attaching a thermoplastic resin powder or short fibers to a widened carbon fiber bundle in a method of manufacturing a carbon fiber reinforced plastic according to an embodiment of the present invention.
이후, 상기 바인더 코팅된 탄소 섬유 시트 CF(50K)에 폴리아미드6 분말이 부착된 세미 프리프레그를 적층하여, 100mmX180mm 크기의 강철(Steel) 재질 금형에 삽입하였다. 그리고 260℃ 온도에서 10MPa 이하의 압력을 가하여 5분 유지한 후, 냉각시키는 열간 압축성형 방식으로 일방향(Uni-Directional, UD) 타입 탄소 섬유 강화 플라스틱을 제조하였다. Thereafter, a semi-preg having polyamide 6 powder attached thereto was stacked on the binder-coated carbon fiber sheet CF (50K), and inserted into a mold made of steel having a size of 100 mm×180 mm. In addition, a uni-directional (UD) type carbon fiber reinforced plastic was manufactured by applying a pressure of 10 MPa or less at a temperature of 260° C. for 5 minutes and then cooling by hot compression molding.
이후, 상기에서 제조한 탄소 섬유 강화 플라스틱을 12.7mm(w)x127mm(d) 크기의 시편으로 준비하였다. Thereafter, the carbon fiber-reinforced plastic prepared above was prepared as a specimen having a size of 12.7 mm (w) x 127 mm (d).
이는 도 3에 도시된 바와 같다. This is as shown in FIG. 3.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 탄소 섬유 강화 플라스틱의 굴곡 성능을 평가하기 위해 준비한 시편을 사진으로 나타낸 것이다.3 is a photograph showing a specimen prepared to evaluate the bending performance of the carbon fiber reinforced plastic according to an embodiment of the present invention.
또한, 상기에서 준비한 탄소 섬유 강화 플라스틱을 굴곡 성능 측정 장치인 Instron UTM 5569A를 이용하여 표준화된 측정 방법(ASTM D790)으로 굴곡 성능을 측정하였다.In addition, the carbon fiber reinforced plastic prepared above was measured for bending performance by using a standardized measurement method (ASTM D790) using Instron UTM 5569A, which is a bending performance measuring device.
그 결과는 하기 도 4에 개시한 바와 같다.The results are as disclosed in FIG. 4 below.
그 결과, 실시예 1에 따라 제조된 탄소 섬유 강화 플라스틱 판재를 ASTM D790 규격으로 잘라서 Specimen 5개 (01~05)를 제조한 후, 3점 굴곡강도를 측정하였고, 이에 대한 결과를 도 4에 개시하였다. As a result, the carbon fiber-reinforced plastic plate prepared according to Example 1 was cut to ASTM D790 standard to prepare 5 Specimens (01 to 05), and then the 3-point flexural strength was measured, and the results are disclosed in FIG. I did.
이에 대한 평균 굽힘 강도 값이 1063MPa 수준으로 확인되었다. 상기 굴곡 물성을 평가한 샘플의 비중을 아르키메데스법으로 측정한 결과 평균 비중은 1.48g/cc 수준이었고, 탄소섬유 함유율은 53 부피% 정도로 확인되었다.The average bending strength value for this was confirmed to be at the level of 1063 MPa. As a result of measuring the specific gravity of the sample for which the flexural properties were evaluated by the Archimedes method, the average specific gravity was 1.48 g/cc, and the carbon fiber content was confirmed to be about 53 vol%.
탄소섬유의 함유량이 후술하는 비교예 1의 68vol%보다 적은데도 불구하고, 평균 굽힘 강도 값은 높은 것으로 나타났고, 이것은 고가의 탄소섬유 함유량을 줄이면서도 함침성이 우수하여 더 높은 물성값을 구현하므로써, 훨씬 더 경제성이 우수한 것으로 평가할 수 있다.Although the content of the carbon fiber was less than 68 vol% of Comparative Example 1 described later, the average bending strength value was found to be high, which reduced the content of expensive carbon fibers and was excellent in impregnation, thereby realizing a higher physical property value, It can be evaluated as much more economical.
비교예 1Comparative Example 1
탄소 섬유 50K 토우(Tow) 1개를 동시에 열풍의 기류 조절에 의한 Air controlled spreading법으로 폭 500 내지 60mm 수준의 광폭화된 탄소 섬유 다발을 준비하였다.One carbon fiber 50K tow was prepared by air-controlled spreading method by controlling the airflow of hot air at the same time to prepare a wider carbon fiber bundle having a width of 500 to 60 mm.
일본 구리모토(KML)사의 세라믹 분쇄기를 개조한 형태인, 액체 질소 분위기 하의 해머 타입 동결 분쇄기를 이용하여, 국내산 폴리아미드6 펠렛을 평균 입도 30㎛ 수준을 분쇄하여 열가소성 분말을 제조하였다. 또한, 코폴리아미드를 평균 입도 15㎛ 수준으로 분쇄하여 바인더 분말을 준비하였다. A thermoplastic powder was prepared by pulverizing domestic polyamide 6 pellets at an average particle size of 30 µm using a hammer-type freeze pulverizer in a liquid nitrogen atmosphere, which is a modified form of a ceramic pulverizer manufactured by Kurimoto of Japan (KML). Further, the copolyamide was pulverized to an average particle size of 15 μm to prepare a binder powder.
슬러리 전체 100중량%에 대해, 상기 열가소성 수지 분말 또는 단섬유 30중량%, 상기 바인더 분말 7중량%, 및 잔부 물을 포함하는 슬러리를 준비하였다. 상기 슬러리 100중량부에 대해, 한국산 노프코사의 분산제(DISPEXCEL-LB 1024) 0.5중량부, 한국산노포코사의 증점제 (SN-THICKENER 623N)0.6중량부, 한국산노포코사의 소포제 (DAPPO SN-367) 0.6중량부를 더 포함하여 슬러리를 준비하였다. A slurry containing 30% by weight of the thermoplastic resin powder or short fibers, 7% by weight of the binder powder, and the balance water was prepared based on 100% by weight of the total slurry. With respect to 100 parts by weight of the slurry, 0.5 parts by weight of a dispersant (DISPEXCEL-LB 1024) from Korea, Nopoco thickener (SN-THICKENER 623N) from Korea, 0.6 parts by weight, antifoaming agent from Nopoco Korea (DAPPO SN-367) A slurry was prepared by further including parts by weight.
이러한 방법에 대한 개략적인 과정은 도 6에도 도시되어 있다. 도 6은 비교예에 따른 탄소 섬유 강화 프리프레그를 제조하기 위한 슬러리 제조 공정을 나타낸 것이다.A schematic process for this method is also shown in FIG. 6. 6 shows a slurry manufacturing process for manufacturing a carbon fiber reinforced prepreg according to a comparative example.
상기에서 준비한 너비 60mm의 탄소 섬유 다발을 상기 슬러리가 담겨있는 바스에 통과시켜 상기 탄소 섬유에 슬러리를 함침시켰다. 이후, 열풍 구간을 통과하면서 150℃에서 30초동안 건조되었다. 상기 건조에 의해, 용매를 건조하고 바인더 분말을 용융시켰다. 그 결과, 상기 열가소성 수지 분말 또는 단섬유(폴리아미드6)이 탄소 섬유 필라멘트에 부착된 세미 프리프레그를 제조하였다.The carbon fiber bundle having a width of 60 mm prepared above was passed through a bath containing the slurry to impregnate the carbon fiber with the slurry. Thereafter, it was dried at 150° C. for 30 seconds while passing through the hot air section. By the above drying, the solvent was dried and the binder powder was melted. As a result, a semi-preg in which the thermoplastic resin powder or short fibers (polyamide 6) were attached to a carbon fiber filament was prepared.
또한, 상기 프리프레그를 260℃에서 5분 동안 10Mpa 압력으로 핫프레스 처리하여, 탄소 섬유 강화 플라스틱을 수득하였다. In addition, the prepreg was hot-pressed at 260° C. for 5 minutes at 10 MPa pressure to obtain a carbon fiber reinforced plastic.
상기 비교예 1에서 수득한 탄소 섬유 강화 플라스틱을 ASTM 790 규격으로 굴곡 물성을 평가하였다. 그 결과, 평균 굴곡 강도값이 1,050Mpa 수준임을 확인하였다. 이 때 비중은 1.57g/cc 측정되었고, 탄소섬유 함유율은 68 vol% 수준을 평가되었다.The carbon fiber reinforced plastic obtained in Comparative Example 1 was evaluated for flexural properties according to ASTM 790 standards. As a result, it was confirmed that the average flexural strength value was at the level of 1,050 Mpa. At this time, the specific gravity was measured 1.57g/cc, and the carbon fiber content was evaluated at a level of 68 vol%.
일반적으로, 열가소성 수지를 용융하여 탄소 섬유의 필라멘트다발 속으로 함침할 경우, 열가소성 용융 수지의 고점도 특성에 의해 고집속율 (12 ~ 60K)의 탄소섬유 필라멘트 다발 내로 함침이 용이하지 않을 수 있다. 이로 인해, 수득되는 탄소 섬유 강화 플라스틱 내에도 많은 기공(Void)이 발생하여, 기계적 물성의 저하를 초래할 수 있다.In general, when the thermoplastic resin is melted and impregnated into the filament bundle of carbon fibers, impregnation into the carbon fiber filament bundle having a high concentration ratio (12 ~ 60K) may not be easy due to the high viscosity characteristics of the thermoplastic molten resin. For this reason, many voids are also generated in the resulting carbon fiber reinforced plastic, which may lead to a decrease in mechanical properties.
즉, 비교예와 같이 열가소성 수지 분말 또는 단섬유와 저융점의 바인더 분말 및 첨가제가 포함된 슬러리에 탄소 섬유 다발을 함침하여 적용할 경우, 기지용 열가소성 수지 분말 또는 단섬유와 바인더 분말이 혼합되어 있기 때문에, 바인더 분말이 용융되어 광폭화 펼진 탄소섬유 필라멘트 내부로 충분히 코팅이 되지 않을 수 있다. 이에, 기지용 수지 분말과 탄소섬유 필라멘트 간 균일 부착성이 떨어지질 수 있다.That is, when applying a carbon fiber bundle impregnated with a thermoplastic resin powder or a slurry containing short fibers and a low melting point binder powder and additives as in Comparative Example, the matrix thermoplastic resin powder or short fibers and the binder powder are mixed. For this reason, the binder powder may not be sufficiently coated inside the carbon fiber filament that has been melted and widened. Accordingly, uniform adhesion between the base resin powder and the carbon fiber filament may be deteriorated.
한편, 실시예는 용융된 수지에 탄소 섬유 시트를 함침하는 공정을 실시하지 않고도 열가소성 수지 분말 또는 단섬유 도포 및 부착이 가능하기 때문에 공정 시간을 감소시킬 수 있다. 또한, 뿐만 아니라, 본 발명의 실시예는 비교예와 같이 열가소성 수지 분말 또는 단섬유와 저융점의 바인더 분말을 포함하는 슬러리를 제조하는 공정이 별도로 필요하지 않기 때문에 공정이 훨씬 용이할 수 있다.On the other hand, in the embodiment, since the thermoplastic resin powder or short fibers can be applied and attached without performing the process of impregnating the molten resin with the carbon fiber sheet, the process time can be reduced. In addition, in addition, since the embodiment of the present invention does not require a separate process for preparing a slurry including a thermoplastic resin powder or a short fiber and a binder powder having a low melting point as in the comparative example, the process may be much easier.
도 4는 본 발명의 일 구현예에 따라 제조된 탄소 섬유 강화 플라스틱의 굴곡 성능을 측정하여 그래프로 도시한 것이다.Figure 4 is a graph showing the measurement of the bending performance of the carbon fiber reinforced plastic manufactured according to an embodiment of the present invention.
구체적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 동일 탄소 섬유 부피 분율에서 비교하는 경우, 본 발명에 의하여 제조된 탄소 섬유 강화 플라스틱은 선진 경쟁업체(Celanese사) 제품 대비할 때 굴곡강도가 10% 정도 향상됨을 확인하였다. Specifically, as shown in FIG. 4, when compared at the same carbon fiber volume fraction, the carbon fiber reinforced plastic manufactured according to the present invention has an improved flexural strength of about 10% compared to an advanced competitor (Celanese). Confirmed.
한편, 바인더 코팅을 하지 않는 경우, 도포된 기지용 열가소성 수지 분말 또는 단섬유가 부착되지 않고 탄소 섬유로부터 전부 이탈되어 샘플 제작이 불가하였다.On the other hand, when the binder coating was not applied, the applied matrix thermoplastic resin powder or short fibers were not adhered and all separated from the carbon fibers, making it impossible to prepare samples.
본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.The present invention is not limited to the above embodiments, but may be manufactured in a variety of different forms, and a person of ordinary skill in the art to which the present invention pertains may not change the technical spirit or essential features of the present invention, It will be appreciated that it can be implemented with. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not limiting.
Claims (13)
상기 탄소 섬유 다발 표면에 바인더 코팅을 실시하여 탄소 섬유 시트를 제조하는 단계;
상기 탄소 섬유 시트 표면에 열가소성 수지 분말 또는 단섬유를 부착하여 탄소 섬유 강화 프리프레그를 제조하는 단계; 및
상기 탄소 섬유 강화 프리프레그를 적층 후 열간 가압하여 탄소 섬유 강화 플라스틱을 제조하는 단계를 포함하고,
상기 탄소 섬유 다발 표면에 바인더 코팅을 실시하여 탄소 섬유 시트를 제조하는 단계에서,
상기 바인더 코팅은 바인더 분말을 상기 탄소 섬유 다발 표면에 분사하여 실시하는 것인 탄소 섬유 강화 플라스틱의 제조방법.
Preparing a bundle of carbon fibers;
Preparing a carbon fiber sheet by applying a binder coating to the surface of the carbon fiber bundle;
Preparing a carbon fiber reinforced prepreg by attaching a thermoplastic resin powder or short fibers to the surface of the carbon fiber sheet; And
Laminating the carbon fiber reinforced prepreg and then hot pressing to produce a carbon fiber reinforced plastic,
In the step of preparing a carbon fiber sheet by applying a binder coating on the surface of the carbon fiber bundle,
The binder coating is a method for producing a carbon fiber reinforced plastic to be carried out by spraying a binder powder onto the surface of the carbon fiber bundle.
상기 탄소 섬유 시트 표면에 열가소성 수지 분말 또는 단섬유를 부착하여 탄소 섬유 강화 프리프레그를 제조하는 단계는,
상기 탄소 섬유 시트 표면에 열가소성 수지 분말 또는 단섬유를 분사하여 부착하는 것인 탄소 섬유 강화 플라스틱의 제조방법.
In claim 1,
The step of preparing a carbon fiber reinforced prepreg by attaching a thermoplastic resin powder or short fibers to the surface of the carbon fiber sheet,
The method of manufacturing a carbon fiber reinforced plastic to attach by spraying a thermoplastic resin powder or short fibers on the surface of the carbon fiber sheet.
상기 탄소 섬유 시트 표면에 열가소성 수지 분말 또는 단섬유를 부착하여 탄소 섬유 강화 프리프레그를 제조하는 단계는,
상기 탄소 섬유 시트를 열가소성 수지 분말 또는 단섬유로 채워진 챔버 내 롤러 사이로 통과시키면서, 상기 탄소 섬유 시트 표면에 열가소성 수지 분말 또는 단섬유를 부착하는 것인 탄소 섬유 강화 플라스틱의 제조방법.
In claim 1,
The step of preparing a carbon fiber reinforced prepreg by attaching a thermoplastic resin powder or short fibers to the surface of the carbon fiber sheet,
A method for producing a carbon fiber-reinforced plastic to attach the thermoplastic resin powder or short fibers to the surface of the carbon fiber sheet while passing the carbon fiber sheet through rollers in a chamber filled with thermoplastic resin powder or short fibers.
상기 탄소 섬유 시트 표면에 열가소성 수지 분말 또는 단섬유를 부착하여 탄소 섬유 강화 프리프레그를 제조하는 단계는,
상기 탄소 섬유 시트 표면에 열가소성 수지 분말 또는 단섬유를 부착하고,
상기 열가소성 수지 분말 또는 단섬유가 부착된 탄소 섬유 시트를 100 내지 300℃에서 건조하는 것인 탄소 섬유 강화 플라스틱의 제조방법.
In claim 1,
The step of preparing a carbon fiber reinforced prepreg by attaching a thermoplastic resin powder or short fibers to the surface of the carbon fiber sheet,
Attaching thermoplastic resin powder or short fibers to the surface of the carbon fiber sheet,
The method of manufacturing a carbon fiber reinforced plastic by drying the thermoplastic resin powder or the carbon fiber sheet to which the short fibers are attached at 100 to 300°C.
상기 탄소 섬유 시트 표면에 열가소성 수지 분말 또는 단섬유를 부착하여 탄소 섬유 강화 프리프레그를 제조하는 단계는,
상기 열가소성 수지 분말 또는 단섬유가 부착된 탄소 섬유 시트를 150 내지 450℃에서 1 내지 20MPa 압력으로 압착하는 것인 탄소 섬유 강화 플라스틱의 제조방법.
In claim 4,
The step of preparing a carbon fiber reinforced prepreg by attaching a thermoplastic resin powder or short fibers to the surface of the carbon fiber sheet,
The method for producing a carbon fiber reinforced plastic by compressing the thermoplastic resin powder or the carbon fiber sheet to which the short fibers are attached at 150 to 450°C at a pressure of 1 to 20 MPa.
상기 탄소 섬유 시트 표면에 열가소성 수지 분말 또는 단섬유를 부착하여 탄소 섬유 강화 프리프레그를 제조하는 단계에서,
상기 열가소성 수지 분말의 평균 입경은 1 내지 100㎛ 인 탄소 섬유 강화 플라스틱의 제조방법.
In claim 1,
In the step of preparing a carbon fiber reinforced prepreg by attaching a thermoplastic resin powder or short fibers to the surface of the carbon fiber sheet,
The method for producing a carbon fiber reinforced plastic having an average particle diameter of 1 to 100 μm of the thermoplastic resin powder.
상기 바인더 분말의 평균 입경은 0.1 내지 50㎛인 탄소 섬유 강화 플라스틱의 제조방법.
In claim 1,
The method of manufacturing a carbon fiber reinforced plastic having an average particle diameter of the binder powder of 0.1 to 50 μm.
상기 탄소 섬유 다발 표면에 바인더 코팅을 실시하여 탄소 섬유 시트를 제조하는 단계;
상기 탄소 섬유 시트 표면에 열가소성 수지 분말 또는 단섬유를 부착하여 탄소 섬유 강화 프리프레그를 제조하는 단계; 및
상기 탄소 섬유 강화 프리프레그를 적층 후 열간 가압하여 탄소 섬유 강화 플라스틱을 제조하는 단계를 포함하고,
상기 탄소 섬유 다발 표면에 바인더 코팅을 실시하여 탄소 섬유 시트를 제조하는 단계에서,
상기 바인더 코팅은 바인더 분말을 포함하는 코팅액을 상기 탄소 섬유 다발 표면에 분사하여 실시하는 것인 탄소 섬유 강화 플라스틱의 제조방법.
Preparing a bundle of carbon fibers;
Preparing a carbon fiber sheet by applying a binder coating to the surface of the carbon fiber bundle;
Preparing a carbon fiber reinforced prepreg by attaching a thermoplastic resin powder or short fibers to the surface of the carbon fiber sheet; And
Laminating the carbon fiber reinforced prepreg and then hot pressing to produce a carbon fiber reinforced plastic,
In the step of preparing a carbon fiber sheet by applying a binder coating on the surface of the carbon fiber bundle,
The binder coating method of manufacturing a carbon fiber reinforced plastic is carried out by spraying a coating liquid containing a binder powder onto the surface of the carbon fiber bundle.
상기 바인더 분말을 포함하는 코팅액은 전체 100중량%에 대해, 바인더 분말 1 내지 10중량% 및 잔부 용매를 포함하는 것인 탄소 섬유 강화 플라스틱의 제조방법.
In claim 9,
The method for producing a carbon fiber-reinforced plastic wherein the coating liquid containing the binder powder comprises 1 to 10% by weight of the binder powder and the balance solvent based on the total 100% by weight.
상기 탄소 섬유 다발 표면에 바인더 코팅을 실시하여 탄소 섬유 시트를 제조하는 단계에서,
상기 탄소 섬유 다발 표면에 바인더 코팅을 실시하고,
100 내지 300℃에서 건조 하는 것인 탄소 섬유 강화 플라스틱의 제조방법.
In claim 1,
In the step of preparing a carbon fiber sheet by applying a binder coating on the surface of the carbon fiber bundle,
Applying a binder coating on the surface of the carbon fiber bundle,
A method for producing a carbon fiber reinforced plastic that is dried at 100 to 300°C.
상기 탄소 섬유 강화 프리프레그를 적층 후 열간 가압하여 탄소 섬유 강화 플라스틱을 제조하는 단계는,
150 내지 450℃ 온도 및 1 내지 30MPa 압력 범위에서 실시하는 것인 탄소 섬유 강화 플라스틱의 제조방법.
In claim 1,
Laminating the carbon fiber reinforced prepreg and then hot pressing to produce a carbon fiber reinforced plastic,
The method for producing a carbon fiber reinforced plastic is carried out at a temperature of 150 to 450°C and a pressure of 1 to 30 MPa.
상기 탄소 섬유 다발을 준비하는 단계는,
상기 탄소 섬유 다발을 광폭화하는 것인 탄소 섬유 강화 플라스틱의 제조방법.
In claim 1,
The step of preparing the carbon fiber bundle,
The method of manufacturing a carbon fiber reinforced plastic to widen the carbon fiber bundle.
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