KR102507539B1 - 건식 필라멘트 와인딩용 토우프레그 및 그의 제조방법 - Google Patents
건식 필라멘트 와인딩용 토우프레그 및 그의 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 건식 필라멘트 와인딩법에 사용되는 토우프레그 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명은 요변성 첨가제를 포함하는 매트릭스 수지를 강화섬유에 함침시켜 토우프레그를 제조함으로써, 토우프레그는 고속 해사 장력이 감소되어 해사 공정 중 섬유가 뜯어지는 문제가 개선되고 고속 필라멘트 와인딩 공정 중 장력이 감소되어 제조 공정성이 우수한 토우프레그를 제공할 수 있다.
Description
본 발명은 섬유강화 복합재료에 사용되는 토우프레그에 관한 것으로, 보다 상세하게는 해사 공정 중 섬유가 뜯어지는 문제를 개선할 수 있고 고속 필라멘트 와인딩 공정 중 장력이 감소되어 제조 공정성이 우수한 건식 필라멘트 와인딩용 토우프레그 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 섬유 강화 복합재료(Fiber Reinforced Composite Material)는 강화재로써 강화섬유를 이용한 복합재료를 의미한다. 이와 같이 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드섬유 등의 강화섬유와 에폭시 수지, 페놀 수지 등의 열경화성 수지로 구성되는 섬유 강화 복합재료는 경량이면서 강도, 강성 등의 역학 특성이나 내열성, 내식성이 우수하기 때문에 항공 우주, 자동차, 선박, 토목, 건축 및 스포츠 용품 등 수많은 분야에 응용되고 있다. 특히, 고성능이 요구되는 용도에서는 연속한 강화섬유를 이용한 섬유 강화 복합재료가 이용되는데, 강화섬유로서는 비 강도, 비 탄성률이 우수한 탄소섬유가, 또한 매트릭스 수지로서는 열경화성 수지, 특히, 탄소섬유와의 접착성이 우수한 에폭시 수지가 많이 이용되고 있다.
또한 섬유 강화 복합재료의 제조에는 강화섬유를 일방향으로 배열하거나 직물, 부직포 등의 시트 상태에 열경화성 수지를 함침하여 성형된 중간 기재인 프리프레그(prepreg)가 널리 이용된다. 이와 같이 섬유강화 복합재료를 제조하는데 사용되는 프리프레그 중에서, 수천~수만 개의 필라멘트를 일방향으로 배열시킨 강화섬유 다발에 열경화성 수지를 함침한 소재로서, 토우프레그, 토우 프리프레그, 얀 프리프레그 또는 스트랜드 프리프레그 등으로 불리는 좁은 폭의 중간 기재(이하, 토우프레그라고 한다)가 사용된다. 이와 같은 토우프레그는 특히 필라멘트 와인딩 공정이나 자동적층장치(AFP)에 사용하기 적합하다.
종래, 토우프레그는 강화섬유다발에 열경화성 수지를 함침한 후 반경화시키고, 이형지 등을 합지하지 않고 보빈에 감아 제조 및 보관하며, 이후 섬유 강화 복합재료로 이용하기 위해 보빈에 감긴 토우프레그를 해사하여 사용한다. 따라서, 토우프레그를 장시간 안정적으로 보관하고 사용하기 위해서는 우수한 보관 안정성이 요구되며, 해사 시에는 감겨져 있던 섬유들이 서로 뜯어지며 보풀이 일어나지 않도록 낮은 해사 장력이 요구된다. 특히, 향후 압력용기 시장의 성장에 따라 토우프레그를 이용한 건식 필라멘트 와인딩 공정의 고속화가 예상되기 때문에 고속 와인딩 조건에서 낮은 해사 장력을 가지는 토우프레그의 개발이 필수적으로 요구된다.
또한 고속 와인딩 조건에서는 공정속도 증가에 따라 토우프레그에 작용하는 장력이 크게 증가되기 때문에 섬유의 손상을 최소화하고 와인딩 설비에 작용하는 공정 장력을 낮추기 위해 토우프레그의 해사 장력은 더욱 감소되어야 한다. 그러나 종래의 토우프레그는 매트릭스 수지의 고점성 및 태키성(tacky) 때문에 해사 시 높은 장력이 발생되며, 고속 와인딩 조건에서의 공정성은 고려되고 있지 않다. 예컨대, 일본 등록특허 6020734호는 매트릭스 수지 조성물을 강화 섬유다발에 함침한 토우 프리프레그를 개시하고 있으나, 종래의 일반적인 토우프레그와 마찬가지로 고속 와인딩 조건에서의 공정성 문제를 해결하지 못하는 단점을 가진다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 요변성 첨가제를 포함하는 매트릭스 수지 조성물을 사용하여 고속 와인딩 조건에서 해사 장력이 감소되고 섬유 손상이 감소되어 제조 공정성이 우수한 건식 필라멘트 와인딩용 토우프레그 및 그의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 상기 및 다른 목적과 이점은 바람직한 실시예를 설명한 하기의 설명으로부터 분명해질 것이다.
상기 목적은, 강화섬유에 함침된 매트릭스 수지 조성물을 포함하는 토우프레그로서, 박리속도 증가량에 따른 점착력 증가량의 비율이 0.4 이하인 토우프레그에 의해 달성된다.
여기서, 박리속도 증가량은 10mpm에서 30mpm의 증가량일 수 있다.
바람직하게는, 매트릭스 수지 조성물은 에폭시 수지 및 요변성 첨가제를 포함하는 것일 수 있다.
바람직하게는, 요변성 첨가제는 실리카계, 벤토나이트계 및 탄산칼슘계 중에서 선택된 적어도 하나의 미립자를 포함하는 것일 수 있다.
바람직하게는, 요변성 첨가제는 나노 실리카일 수 있다.
바람직하게는, 매트릭스 수지 조성물은 에폭시 수지 100중량부에 대해 요변성 첨가제 0.3 내지 2중량부를 포함하는 것일 수 있다.
바람직하게는, 토우프레그 전체 중량에 대해 매트릭스 수지 조성물의 함침량은 20 내지 40 중량%일 수 있다.
바람직하게는, 매트릭스 수지 조성물은 에폭시 수지, 요변성 첨가제 및 반응성 희석제를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 매트릭스 수지 조성물은 에폭시 수지 100중량부에 대해 요변성 첨가제 2중량부 초과 내지 3중량부 및 반응성 희석제 10 내지 30중량부를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 매트릭스 수지 조성물은 온도 23±5℃, 상대습도 60±20%에서 편평한 알루미늄 기재 위쪽 약 20mm 높이에서 상기 매트릭스 수지 조성물 2ml를 주사기를 이용하여 토출한 뒤, 한시간 후에 펼쳐진 너비(width)는 25 내지 50mm 일 수 있다.
바람직하게는, 매트릭스 수지 조성물은 하기 수학식 1에 따른 요변성 지수가 1.1 이상일 수 있다.
(수학식 1)
요변성 지수(Thixotropic index)=(0.5rpm에서의 점도)/(5rpm에서의 점도)
바람직하게는, 강화섬유는 금속 섬유, 금속화된 무기 섬유, 금속화된 합성 섬유, 유리 섬유, 폴리에스테르 섬유, 폴리아미드 섬유, 흑연 섬유, 탄소 섬유, 세라믹 섬유, 미네랄 섬유, 현무암 섬유, 무기 섬유, 아라미드 섬유, 케나프 섬유, 주트 섬유, 아마 섬유, 대마 섬유, 셀룰로스 섬유, 사이잘 섬유 및 코이어 섬유 중에서 선택되는 적어도 하나 이상인 것일 수 있다.
바람직하게는, 강화섬유는 필라멘트 수가 1,000 내지 300,000개인 것일 수 있다.
바람직하게는, 강화섬유는 비중이 1.5 내지 2.0인 것일 수 있다.
바람직하게는, 토우프레그는 온도 23±5℃에서 PET 필름에 2kg의 롤러로 3회 왕복 문질러 압착시킨 후 10mpm의 전단속도로 측정된 점착력이 7 내지 12gf일 수 있다.
바람직하게는, 토우프레그는 온도 23±5℃에서 PET 필름에 2kg의 롤러로 3회 왕복 문질러 압착시킨 후 30mpm의 전단속도로 측정한 점착력이 9.8 내지 20gf일 수 있다.
또한, 상기 목적은, 매트릭스 수지 조성물을 제조하는 제1 단계, 강화섬유에 매트릭스 수지 조성물을 함침시키는 제2 단계 및 매트릭스 수지 조성물이 함침된 강화섬유를 건조하는 제3 단계를 포함하는 건식 필라멘트 와인딩용 토우프레그의 제조방법에 의해 달성된다.
바람직하게는, 제1 단계는 에폭시 수지 100중량부에 대해 요변성 첨가제 0.3 내지 2중량부를 혼합하여 매트릭스 수지 조성물을 제조하는 단계일 수 있다.
바람직하게는, 제1 단계는 에폭시 수지 100중량부에 대해 요변성 첨가제 2중량부 초과 내지 3중량부 및 반응성 희석제 10 내지 30중량부를 혼합하여 매트릭스 수지 조성물을 제조하는 단계일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 건식 필라멘트 와인딩용 토우프레그 및 그의 제조방법은 고속 와인딩 조건에서 해사 장력이 감소되어 해사 공정 중 섬유가 뜯어지는 문제를 개선할 수 있고 고속 와인딩 공정 중 장력이 감소되어 제조 공정성이 우수한 토우프레그를 제공할 수 있다.
이와 같은 효과를 통해 본 발명의 건식 필라멘트 와인딩용 토우프레그로 제조된 섬유 강화 복합재료는 고속 공정이 요구되는 압력용기 시장 등에 유용하게 사용될 수 있는 장점이 있다.
다만, 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건식 필라멘트 와인딩용 토우프레그의 제조방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2는 실시예 1 내지 6과 비교예 1 내지 3 및 12에 따라 제조된 토우프레그의 박리속도에 따른 점착력 변화를 나타낸 그래프이다.
도 3은 도 2로부터 산출된 박리속도 증가에 따른 점착력 증가량 비율을 요변성 첨가량에 따라 나타낸 그래프이다.
도 2는 실시예 1 내지 6과 비교예 1 내지 3 및 12에 따라 제조된 토우프레그의 박리속도에 따른 점착력 변화를 나타낸 그래프이다.
도 3은 도 2로부터 산출된 박리속도 증가에 따른 점착력 증가량 비율을 요변성 첨가량에 따라 나타낸 그래프이다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 갖는다. 상충되는 경우, 정의를 포함하는 본 명세서가 우선할 것이다. 또한 본 명세서에서 설명되는 것과 유사하거나 동등한 방법 및 재료가 본 발명의 실시 또는 시험에 사용될 수 있지만, 적합한 방법 및 재료가 본 명세서에 기재된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 건식 필라멘트 와인딩용 토우프레그는 강화섬유에 매트릭스 수지 조성물이 함침된 것이다.
이때, 매트릭스 수지 조성물은 매트릭스 수지인 에폭시 수지에 더하여 요변성 첨가제를 포함하는 것이 바람직하다. 매트릭스 수지에 요변성 첨가제가 첨가됨에 따라, 박리속도 증가에 따른 토우프레그의 점착력 증가율이 감소하게 된다. 특히 고속의 박리속도에서 점착력 차이는 더욱 극명하게 드러나기 때문에 매트릭스 수지에 요변성 첨가제를 부가함으로써 토우프레그의 고속 해사 장력이 낮아지게 된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 건식 필라멘트 와인딩용 토우프레그는 박리속도 증가량에 따른 점착력 증가량의 비율이 0.4 이하인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 박리속도 증가량은 10mpm에서 30mpm의 증가량인 것이 바람직하다.
일 실시예에서, 매트릭스 수지인 에폭시 수지는 액상, 반고상 또는 고상 에폭시 수지 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있으며, 비스페놀 A형 에폭시, 비스페놀 F형 에폭시, 노볼락 에폭시, 난연성 에폭시, 환형지방족 에폭시 및 고무 변성 에폭시 중 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 매트릭스 수지에 첨가되는 요변성 첨가제는 수지 내에 첨가되었을 때 외부에서 힘이 가해지면 점도가 낮아지고 가해지는 외력을 제거하면 다시 점도가 회복되는 특성을 부여하는 첨가제로서, 특별히 제한되지는 않으나 실리카계, 벤토나이트계 및 탄산칼슘계 등의 미립자 중에서 선택되는 하나 이상인 것이 바람직하며, 나노 실리카계 입자(나노 실리카)인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 일 실시예에서, 요변성 첨가제의 평균입경은 5 내지 50nm인 것이 바람직하다.
일 실시예에서, 요변성 첨가제는 에폭시 수지 100중량부에 대해 0.3 내지 2중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 요변성 첨가제는 박리속도 증가량에 따른 점착력 증가량에 영향을 준다(도 3 참조). 이에 따라, 본 발명에서는 매트릭스 수지에 요변성 첨가제를 부가하여 토우프레그를 사용하는 가공조건, 환경 등에 따라 필요한 점착력 증가량을 조절할 수 있다. 요변성 첨가제가 0.3중량부 미만인 경우 매트릭스 수지 조성물의 요변성 효과가 낮아 토우프레그의 박리속도 증가량에 따른 점착력 증가량의 감소 효과가 미미하며, 2중량부를 초과하는 경우 매트릭스 수지 조성물의 초기 점도가 크게 증가되어 함침성이 불량해지기 때문에 균일한 토우프레그 제조가 어려운 문제가 있다. 이에, 본 발명에서 요변성 첨가제는 에폭시 수지 100중량부에 대해 0.3 내지 2중량부를 포함하는 것이 바람직하다.
일 실시예에서, 토우프레그 전체 중량에 대해 매트릭스 수지 조성물의 함침량은 토우프레그 전체 중량에 대해 20 내지 40 중량%인 것이 바람직하다. 토우프레그는 매트릭스 수지 조성물이 강화섬유 사이에 골고루 함침된 후 보빈 형태로 감겨 보관되었다가 필라멘트 와인딩 등의 공정을 통해 제품으로 가공된다. 이때 강화섬유 사이에 함침된 매트릭스 수지 조성물의 함침량이 20 중량% 미만인 경우 강화섬유 사이에 매트릭스 수지가 충분히 함침되지 못하여 강화섬유가 받는 힘을 매트릭스 수지 조성물이 충분히 분산시키지 못하여 섬유강화 복합재료로 제조 시 기계적 물성이 하락하는 문제가 발생된다. 반면에 매트릭스 수지 조성물의 함침량이 40 중량%를 초과하는 경우, 강화섬유 사이에 충분히 함침되고 남은 잉여의 매트릭스 수지 조성물이 강화섬유의 직진성을 방해하면서 유동하기 때문에 복합재료의 최종 물성이 하락하는 문제가 발생된다. 또한 토우프레그는 강화섬유에 높은 장력이 가해진 상태로 필라멘트 와인딩 공정이 진행되기 때문에 잉여의 수지 조성물이 모두 최외곽 층으로 빠져나와 외관이 불량해지고 작업 환경이 나빠지기 때문에 바람직하지 않다.
특히, 일반적인 일방향 프리프레그 또는 직물 프리프레그의 경우, 제품 성형 시 금형 틀을 사용하기 때문에 고온, 고압에 의한 열경화 과정 중 잉여의 매트릭스 수지는 가장자리 부분으로 모두 빠져나가므로 잉여의 매트릭스 수지 조성물이 제품의 외관에 크게 영향을 주지 않는다. 그러나 토우프레그는 금형 틀을 사용하지 않고 필라멘트 와인딩 공정 등을 통해 제품으로 성형되기 때문에 잉여의 매트릭스 수지 조성물에 의한 외관 문제가 크게 나타나게 된다.
일 실시예에서, 매트릭스 수지 조성물은 요변성 첨가제가 첨가되었을 때 초기 점도를 최적화하고 함침성을 향상시키기 위해 반응성 희석제를 더 포함하는 것이 바람직하다. 특히, 경화 반응에 참여 가능한 관능기를 포함하고 있는 반응성 희석제를 사용하는 경우에는 매트릭스 수지 조성물의 물성 하락을 줄일 수 있기 때문에 반응성 희석제를 사용하는 것이 더 바람직하다.
이와 같이, 반응성 희석제는 요변성 첨가제를 매트릭스 수지 조성물에 첨가할 때에 한정하여 함침성을 증가시키는 것으로, 요변성 첨가제가 0.3 내지 2 중량부까지 포함될 경우에는 반응성 희석제가 없어도 매트릭스 수지 조성물의 함침성이 양호하지만, 요변성 첨가제가 2 중량부 초과로 포함될 경우 반응성 희석제가 없으면 함침이 불량하여 토우프레그 제조가 어려운 문제가 발생한다. 따라서, 요변성 첨가제가 2 중량부 초과 사용될 경우 반응성 희석제의 함량은 에폭시 수지 100중량부에 대해 10 내지 30중량부인 것이 바람직하다. 요변성 첨가제의 함량이 2중량부 초과 내지 3중량부를 포함하는 조건에서 반응성 희석제의 함량이 10중량부 미만인 경우 매트릭스 수지 조성물의 초기 점도가 너무 높아 흐름성이 부족하여 토우프레그 제조 시 여전히 함침성이 불량하며, 30중량부를 초과하는 경우 매트릭스 수지 혼합물의 유리전이온도(Tg)가 120℃ 이하로 낮아져 최종 복합재료 제품의 물성이 낮아지는 문제가 발생된다. 또한 반응성 희석제를 사용할 경우에도 요변성 첨가제를 3중량부 초과하여 포함할 경우에는 매트릭스 수지 조성물의 초기 점도 및 요변성이 크게 증가되어 흐름성이 나빠지고, 그 결과 함침성이 좋지 않아 토우프레그의 연속 제조가 어려운 문제가 생긴다. 그리고 토우프레그가 억지로 제조된다 하더라도 토우프레그의 박리속도 증가량에 따른 점착력 증가량 감소 효과가 더 이상 큰 폭으로 증가되지 않는다.
일 실시예에서, 매트릭스 수지 조성물은 온도 23±5℃, 상대습도 60±20%에서 편평한 알루미늄 기재 위쪽 약 20mm 높이에서 상기 매트릭스 수지 조성물 2ml를 주사기를 이용하여 토출한 뒤, 한시간 후에 펼쳐진 너비(width)는 25 내지 50mm인 것이 바람직하다.
이때, 흐름성 측정에 따른 너비가 25mm 미만인 경우 토우프레그 제조 시 수지 흐름성이 부족하여 함침이 균일하지 않은 문제를 가지며, 50 mm 초과인 경우 토우프레그 제조 시 수지 흐름성이 너무 높아 함침롤에 수지 픽업이 어렵고, 함침된 수지의 유동성이 너무 높아 균일한 함침이 어려운 문제를 가진다.
일 실시예에서, 매트릭스 수지 조성물은 하기 수학식 1에 따른 요변성 지수가 1.1 이상인 것이 바람직하다.
(수학식 1)
요변성 지수(Thixotropic index)=(0.5rpm에서의 점도)/(5rpm에서의 점도)
이때, 매트릭스 수지 조성물의 요변성 지수가 1.1 미만인 경우, 전단속도 증가에 따른 점도 변화가 거의 없어 토우프레그의 박리속도 증가량에 따른 점착력 증가량의 비율이 거의 감소되지 않는 문제를 가지므로 1.1 이상인 것이 바람직하다.
또한, 매트릭스 수지 조성물은 상기 구성 이외에 경화제 및 경화촉진제를 추가적으로 포함할 수 있다. 경화제로는 통상적으로 에폭시 수지를 경화시키는데 사용할 수 있는 아민계 및 산무수물계 경화제 등을 사용할 수 있으며 특히, 상온에서 반응성이 낮아 일액형으로 사용이 가능한 잠재성 경화제를 사용하는 것이 바람직하다. 잠재성 경화제로는 디시안디아미드, 아민어덕트, 유기산 히드라지드 등이 사용될 수 있으며, 특히 디시안디아미드를 사용하는 것이 바람직하다. 그리고 경화반응을 조절하기 위해서 사용되는 경화촉진제로는 3급아민, 이미다졸계, 우레아계, BF3 complex 등이 포함될 수 있다.
일 실시예에서, 토우프레그에 사용되는 강화섬유는 보빈에 감겨진 연속섬유 형태인 대부분의 강화섬유를 용도에 따라 적절히 선택하여 사용할 수 있으며, 그 용도에 따라 적합한 강화섬유를 선택하여 사용할 수 있다. 예컨대, 강화섬유는 금속 섬유, 금속화된 무기 섬유, 금속화된 합성 섬유, 유리 섬유, 폴리에스테르 섬유, 폴리아미드 섬유, 흑연 섬유, 탄소 섬유, 세라믹 섬유, 미네랄 섬유, 현무암 섬유, 무기 섬유, 아라미드 섬유, 케나프 섬유, 주트 섬유, 아마 섬유, 대마 섬유, 셀룰로스 섬유, 사이잘 섬유 및 코이어 섬유 중에서 선택되는 적어도 하나 이상의 섬유인 것이 바람직하다.
또한 토우프레그에 사용되는 강화섬유의 필라멘트 수는 1,000 내지 300,000개인 것이 바람직하다. 필라멘트 수가 1,000개 미만인 경우, 대면적 섬유강화복합재료 제조 시에 부피당 면적비가 낮아 제조비용이 많이 들어가는 단점이 있고, 300,000개를 초과하는 경우에는 강화섬유 토우당 필라멘트의 결점 수가 많아져 제조된 섬유강화복합재료의 강도 저하가 발생된다.
또한, 토우프레그에 사용되는 강화섬유의 비중은 1.5 내지 2.0인 것이 바람직하다. 강화섬유의 비중이 1.5 미만인 경우 탄소섬유 토우를 형성하는 탄소섬유 필라멘트의 치밀성이 낮아 제조된 섬유강화복합재료의 압축강도가 낮아지는 단점이 발생될 수 있고, 강화섬유의 비중이 2.0을 초과하는 경우 섬유강화복합재료의 경량화 효과가 낮아지는 단점이 있다.
본 발명에서 측정되는 점착력은 토우프레그를 23±5℃ 온도에서 PET 필름에 2kg의 롤러로 3회 왕복 문질러 압착시킨 후 소정의 전단속도로 떼어낼 때 발생하는 힘을 측정한 것이다.
일 실시예에서, 건식 필라멘트 와인딩용 토우프레그는 23±5℃ 온도에서 PET 필름에 2kg의 롤러로 3회 왕복 문질러 압착시킨 후 10mpm의 전단속도로 측정한 점착력이 7 내지 12gf인 것이 바람직하다. 이때, 10mpm의 전단속도로 측정된 점착력이 7gf 미만인 경우 접착력이 낮아 필라멘트 와인딩 공정 중 밀착이 되지 않아 미끄러지는 문제가 발생하여 공정성이 불량해지고, 12gf 초과인 경우 저속 공정에서는 필라멘트 와인딩 공정성이 양호할 수 있으나 고속 공정에서는 해사 장력이 증가되어 강화섬유가 손상되는 문제가 발생될 수 있다.
일 실시예에서, 건식 필라멘트 와인딩용 토우프레그는 온도 23±5℃에서 PET 필름에 2kg의 롤러로 3회 왕복 문질러 압착시킨 후 30mpm의 전단속도로 측정한 점착력이 9.8 내지 20gf인 것이 바람직하다. 이때, 30mpm의 전단속도로 측정한 점착력이 9.8gf 미만인 경우 요변성 첨가제의 함량이 높은 상태이기 때문에 고속 와인딩 조건에서 해사 장력이 낮아지는 장점이 있으나 초기 점도 및 요변성이 너무 높아 토우프레그 제조 시 함침이 불량한 문제가 있고, 20gf 초과인 경우 요변성 첨가제의 함량이 낮은 상태이기 때문에 고속 와인딩 조건에서 해사 장력이 충분히 낮아지지 않아 강화섬유가 손상되는 문제가 발생될 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 건식 필라멘트 와인딩용 토우프레그는 박리속도 증가량에 따른 점착력 증가량의 비율이 0.4 이하인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 박리속도 증가량은 10mpm에서 30mpm의 증가량인 것이 바람직하다. 이때 점착력 증가량의 비율이 0.4를 초과하는 경우 박리속도 증가에 따른 점착력 감소량이 부족하여 고속에서 박리 시 높은 점착력을 가지게 되어 토우프레그의 고속 해사 장력이 커지게 되기 때문에 위 범위로 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 건식 필라멘트 와인딩용 토우프레그는 필라멘트 와인딩 공정을 이용하여 섬유 강화 복합재료로 구성된 중공 구조물을 제조할 때 적합하게 이용되는데, 특히 복합재료 압력용기에 이용될 수 있다. 여기서, 압력용기는 연료로서 수소를 저장하고 있는 수소 저장 탱크일 수 있으나, 이에 한정되지 않고 메탄, 부탄, 프로판, 헬륨, 질소 및 산소 등의 다양한 연료를 저장할 수 있다. 연료로서 수소를 저장하고 있는 경우에는 수소 용기 내에 수소 흡장 합금 등의 수소 저장 재료를 넣어 압축에 의한 압력용기, 수소 저장 재료에 의한 연료 저장 탱크나 수소를 액체로 저장하는 압력용기 등 다양한 형태의 압력용기일 수 있다. 또한, 압력용기는 중공을 갖는 원통형 또는 비원통형일 수 있으며, 압력용기의 라이너는 합성 수지 등의 플라스틱 재료를 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건식 필라멘트 와인딩용 토우프레그의 제조방법을 나타내는 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 건식 필라멘트 와인딩용 토우프레그의 제조방법은 매트릭스 수지 조성물을 제조하는 제1 단계(S101), 강화섬유에 매트릭스 수지 조성물을 함침시키는 제2 단계(S102), 매트릭스 수지 조성물이 함침된 강화섬유를 건조하는 제3 단계(S103)를 포함한다.
먼저, 매트릭스 수지 조성물을 제조하는 제1 단계(S101)에서는 에폭시 수지 및 요변성 첨가제를 혼합하여 매트릭스 수지 조성물을 제조한다.
이때, 매트릭스 수지 조성물은 에폭시 수지 100중량부에 대해 요변성 첨가제는 0.3 내지 2중량부인 것이 바람직하다.
또한, 매트릭스 수지 조성물의 초기 점도 조절을 위해 반응성 희석제를 더 혼합할 수 있다. 이 경우 매트릭스 수지 조성물은 에폭시 수지 100중량부에 대해 요변성 첨가제 2중량부 초과 내지 3 중량부 및 반응성 희석제 10 내지 30중량부인 것이 바람직하다.
다음으로, 강화섬유에 매트릭스 수지 조성물을 함침시키는 제2 단계(S102)에서는 다양한 공지된 공정으로 강화섬유에 매트릭스 수지 조성물을 함침시킬 수 있다. 이때, 강화섬유에 매트릭스 수지 조성물을 함침시키는 세부 방법은 액상법 및 핫멜트법 등이 사용될 수 있다. 액상법은 매트릭스 수지 조성물을 유기 용매를 이용하지 않고 가열에 의해 저점도화하고 강화섬유 다발을 함침시켜 토우프레그를 제조하는 공정방법이며, 핫멜트법은 가열에 의해 저점도화한 매트릭스 수지 조성물을 롤이나 이형지 상에 필름화하여 강화섬유 다발의 편면 또는 양면에 전사한 뒤 롤을 통과시킴으로써 가압해 함침시키는 공정방법이다. 특히, 토우프레그 내에 유기 용매가 존재하지 않고 비교적 간단한 장비로 높은 품질의 토우프레그를 제조할 수 있는 액상법이 바람직하게 이용될 수 있다.
마지막으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 건식 필라멘트 와인딩용 토우프레그는 상술한 방법과 같은 다양한 방법을 통해 매트릭스 수지 조성물을 강화섬유에 함침한 후, 매트릭스 수지 조성물이 함침된 강화섬유를 건조하는 제3 단계(S103)를 통해 건조로에서 소정의 온도로 소정의 시간 동안 건조되어 토우프레그로 제조될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 건식 필라멘트 와인딩용 토우프레그의 제조방법에서 상술한 건식 필라멘트 와인딩용 토우프레그와 동일한 구성은 반복 설명을 생략하였다.
이하, 실시예와 비교예를 통하여 본 발명의 구성 및 그에 따른 효과를 보다 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
[실시예 1]
1단계: 매트릭스 수지 조성물 제조
이관능성 에폭시 수지(YD-128, 국도화학) 100중량부에 잠재성 경화제인 디시안디아미드 6중량부와 우레아계 경화촉진제 3중량부 및 요변성 첨가제(Aerosil®R202, EVONIK) 0.3중량부를 혼합하여 매트릭스 수지 조성물을 제조하였다.
2단계: 토우프레그 제조
제조된 매트릭스 수지 조성물을 탄소섬유(Torayca® T700SC-24K-50C, 도레이첨단소재) 토우에 함침시켜 토우프레그를 제조하였다.
[실시예 2]
요변성 첨가제 0.5중량부를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 매트릭스 수지 조성물과 토우프레그를 제조하였다.
[실시예 3]
요변성 첨가제 1중량부를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 매트릭스 수지 조성물과 토우프레그를 제조하였다.
[실시예 4]
요변성 첨가제 2중량부를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 매트릭스 수지 조성물과 토우프레그를 제조하였다.
[실시예 5]
요변성 첨가제 3중량부를 사용하고, 반응성 희석제(DA802, 국도화학) 10중량부를 더 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 매트릭스 수지 조성물과 토우프레그를 제조하였다.
[실시예 6]
요변성 첨가제 3중량부를 사용하고, 반응성 희석제(DA802, 국도화학) 30중량부를 더 사용하여 매트릭스 수지 조성물을 제조한 것을 제외하고는 실시예 5와 동일하게 매트릭스 수지 조성물과 토우프레그를 제조하였다.
[비교예]
[비교예 1]
요변성 첨가제를 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 매트릭스 수지 조성물과 토우프레그를 제조하였다.
[비교예 2]
요변성 첨가제 0.1중량부를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 매트릭스 수지 조성물과 토우프레그를 제조하였다.
[비교예 3]
요변성 첨가제 0.2중량부를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 매트릭스 수지 조성물과 토우프레그를 제조하였다.
[비교예 4]
반응성 희석제를 사용하지 않고 요변성 첨가제 3중량부를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 매트릭스 수지 조성물을 제조하였다.
[비교예 5]
요변성 첨가제 3중량부를 사용하고, 반응성 희석제(DA802, 국도화학) 5중량부를 더 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 매트릭스 수지 조성물을 제조하였다.
[비교예 6]
요변성 첨가제를 사용하지 않고, 반응성 희석제(DA802, 국도화학) 10중량부를 더 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 매트릭스 수지 조성물을 제조하였다.
[
비교예
7]
요변성 첨가제를 사용하지 않고, 반응성 희석제(DA802, 국도화학) 20중량부를 더 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 매트릭스 수지 조성물을 제조하였다.
[비교예 8]
요변성 첨가제를 사용하지 않고, 반응성 희석제(DA802, 국도화학) 30중량부를 더 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 매트릭스 수지 조성물을 제조하였다.
[비교예 9]
요변성 첨가제를 사용하지 않고, 반응성 희석제(DA802, 국도화학) 40중량부를 더 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 매트릭스 수지 조성물을 제조하였다.
[비교예 10]
요변성 첨가제 4중량부를 사용하고, 반응성 희석제(DA802, 국도화학) 10중량부를 더 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 매트릭스 수지 조성물을 제조하였다.
[비교예 11]
요변성 첨가제 4중량부를 사용하고, 반응성 희석제(DA802, 국도화학) 20중량부를 더 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 매트릭스 수지 조성물을 제조하였다.
[비교예 12]
요변성 첨가제 4중량부를 사용하고, 반응성 희석제(DA802, 국도화학) 30중량부를 더 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 매트릭스 수지 조성물과 토우프레그를 제조하였다.
[비교예 13]
요변성 첨가제 5중량부를 사용하고, 반응성 희석제(DA802, 국도화학) 30중량부를 더 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 매트릭스 수지 조성물을 제조하였다.
상기 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 13에 따른 매트릭스 수지 조성물 및 토우프레그를 사용하여 다음과 같은 실험예를 통해 물성을 측정하고 그 결과를 표 1 내지 3 및 도 2, 3에 나타내었다.
[
실험예
]
(1) 토우프레그의 점착력 측정
제조된 토우프레그를 온도 23±5℃, 상대습도 60±20%에서 PET 필름(도레이첨단소재, XD500)에 2kg의 롤러로 3회 왕복 문질러 압착시킨 후 점착력 측정기(Chem- Instrument, AR-1000)를 사용하여 점착력을 측정하였다. 전단 속도는 각각 10mpm 및 30mpm으로 하였고 측정값은 3회 측정하여 평균값을 산출하였다.
(2) 매트릭스 수지 조성물의 흐름성 및 함침성 평가
제조된 매트릭스 수지 조성물 2ml를 온도 23±5℃, 상대습도 60±20%에서 편평한 알루미늄 기재 위쪽 약 20mm 높이에서 주사기를 이용하여 토출한 뒤, 한시간 후에 매트릭스 수지 조성물이 펼쳐진 너비(width)를 자로 측정하여 흐름성을 평가하였다.
또한, 함침조에 매트릭스 수지 조성물을 채우고 함침 공정이 진행되는 동안 강화섬유에 균일한 함침이 이루어지는지 육안으로 관찰하여 함침성을 평가하였다.
○: 함침성 우수
X: 함침성 불량
(3) 매트릭스 수지 조성물의 요변성 지수 측정(Thixotrophic index)
제조된 매트릭스 수지 조성물에 대해 브룩필드 점도계(Brookfield, LVDV-I+)를 이용하여 회전속도 0.5rpm 및 5rpm에서 각각 점도를 측정하였고 하기 수학식 1에 대입하여 매트릭스 수지 혼합물의 요변성 지수를 산출하였다.
(수학식 1)
요변성 지수(Thixotropic index)=(0.5rpm에서의 점도)/(5rpm에서의 점도)
여기서, 요변성 지수의 값이 1이면, 전단속도에 따른 점도 변화가 없는 것을 의미하고, 요변성 지수 값이 1 초과이면 전단속도가 증가됨에 따라 점도가 하락하는 것을 의미한다.
(4) 매트릭스 수지 조성물의 유리전이온도(Tg) 측정
반응성 희석제가 포함된 매트릭스 수지 조성물에 대해 시차 주사 열량계(TA instrument, Q2000)를 이용하여 10℃/min의 승온 속도로 유리전이온도를 측정하였다.
반응성 희석제는 매트릭스 수지 조성물의 점도를 감소시켜 흐름성이 증가되는 장점이 있으나 첨가량이 증가됨에 따라 유리전이온도의 하락이 예상된다. 이때, 매트릭스 수지 조성물의 유리전이온도는 120℃ 이상인 것이 바람직하다. 유리전이온도가 120℃미만인 경우 압력용기에서 내열성이 부족하여 물성 저하가 예상되며, 특히 압력용기 시장에서 요구되는 수준에 미치지 못하게 된다
| 구분 | 요변성 첨가제 함량 (중량부) |
반응성 희석제 함량 (중량부) |
10mpm 점착력 (gf) |
30mpm 점착력 (gf) |
박리속도 증가에 따른 점착력 증가 비율 |
흐름성 (mm) |
함침성 |
| 실시예 1 | 0.3 | 0 | 11.94 | 19.89 | 0.40 | 39.4 | ○ |
| 실시예 2 | 0.5 | 0 | 11.43 | 18.52 | 0.35 | 38.3 | ○ |
| 실시예 3 | 1 | 0 | 10.03 | 15.85 | 0.29 | 38.6 | ○ |
| 실시예 4 | 2 | 0 | 7.97 | 12.47 | 0.23 | 31.3 | ○ |
| 실시예 5 | 3 | 10 | 7.30 | 10.03 | 0.14 | 26.4 | ○ |
| 실시예 6 | 3 | 30 | 7.08 | 9.81 | 0.14 | 26.8 | ○ |
| 비교예 1 | 0 | 0 | 12.60 | 21.03 | 0.42 | 39.0 | ○ |
| 비교예 2 | 0.1 | 0 | 12.44 | 20.87 | 0.42 | 38.6 | ○ |
| 비교예 3 | 0.2 | 0 | 12.23 | 20.64 | 0.42 | 38.3 | ○ |
| 비교예 4 | 3 | 0 | - | - | - | 24.9 | X |
| 비교예 5 | 3 | 5 | - | - | - | 24.6 | X |
| 비교예 10 | 4 | 10 | - | - | - | 22.8 | X |
| 비교예 11 | 4 | 20 | - | - | - | 23.5 | X |
| 비교예 12 | 4 | 30 | 7.27 | 9.63 | 0.12 | 21.4 | X |
| 비교예 13 | 5 | 30 | - | - | - | 19.7 | X |
| 구분 | 비교예1 | 비교예2 | 비교예3 | 실시예1 | 실시예2 |
| 요변성 첨가제 함량 | 0 | 0.1 | 0.2 | 0.3 | 0.5 |
| 요변성 지수 (Thixotropic Index) |
1.01 | 1.04 | 1.08 | 1.42 | 2.16 |
| 구분 | 비교예6 | 비교예7 | 비교예8 | 비교예9 |
| 반응성 희석제 함량 | 10 | 20 | 30 | 40 |
| 유리전이온도(℃) | 138.4 | 132.1 | 127.4 | 114.4 |
본 발명의 일 실시예에 따른 실시예 1 내지 6의 토우프레그는 표 1에 기재된 바와 같이, 본원발명에서 요구하는 물성을 달성하여 고속 와인딩 공정에서 장력이 감소된 토우프레그를 제조할 수 있다. 즉, 매트릭스 수지 조성물에 요변성 첨가제가 0.3 내지 2중량부 포함되었을 때 토우프레그의 박리속도 증가에 따른 점착력 증가 비율이 0.4 이하로 감소되는 효과가 있는 것을 확인할 수 있다. 그리고 요변성 첨가제가 2중량부 초과 내지 3중량부 포함되었을 때 반응성 희석제 10 내지 30중량부인 경우 토우프레그 제조 시 함침성이 양호하여 토우프레그의 연속 제조가 용이하고 토우프레그의 박리속도 증가에 따른 점착력 증가 비율이 0.4 이하로 감소되는 효과가 있는 것을 확인할 수 있다.
반면에, 요변성 첨가제를 사용하지 않은 비교예 1은 표 2에 기재된 바와 같이, 요변성 지수가 1.1보다 낮은 1.01로 전단속도 증가에 따른 점도 감소 효과가 거의 없어 표 1에 기재된 바와 같이, 토우프레그의 박리속도 증가에 따른 점착력 증가 비율이 0.4를 초과하여 고속에서 해사 장력이 높은 것을 알 수 있다.
또한, 요변성 첨가제가 부족한 비교예 2 내지 3은 비교예 1과 마찬가지로 요변성 지수가 1.1보다 낮은 1.04 및 1.08로 전단속도 증가에 따른 점도 감소 효과가 거의 없어 토우프레그의 박리속도 증가에 따른 점착력 증가 비율이 0.4를 초과하여 고속에서 해사 장력이 높은 것을 알 수 있다.
또한, 비교예 4 내지 11과 13은 함침성이 불량하여 토우프레그 제조가 되지 않아 표 1 내지 3과 같이 토우프레그 관련 물성을 측정할 수 없음을 알 수 있다.
또한, 비교예 4 내지 5는 요변성 첨가제 함량이 3중량부일 때 매트릭스 수지 조성물의 흐름성이 25mm보다 낮은 24.9mm 및 24.6mm로 반응성 희석제가 없거나 10중량부 미만인 경우 흐름성이 부족하여 함침성이 좋지 않기 때문에 토우프레그의 연속 제조가 어려운 것을 알 수 있다.
또한, 비교예 6 내지 9는 표 3에 기재된 바와 같이, 반응성 희석제의 함량이 10 내지 30 중량부인 경우 유리전이온도가 120℃ 이상으로 내열성이 충분한 반면, 40 중량부인 경우 유리전이온도가 114.4℃로 120℃보다 낮기 때문에 압력용기의 내열성이 부족한 것을 알 수 있다.
또한, 요변성 첨가제가 과도한 비교예 10 내지 13은 매트릭스 수지 조성물의 흐름성이 25 mm 보다 낮아 함침성이 좋지 않기 때문에 토우프레그의 연속 제조가 어려운 것을 알 수 있다. 특히, 비교예 12는 함침성이 불량하여 토우프레그의 연속 제조가 되지 않았지만 함침된 부분만 잘라내어 물성을 측정하여 요변성 첨가제 함량이 4중량부일 때 물성을 확인한 것이다.
그리고 비교예 12와 같이 토우프레그를 제조한다 해도 박리속도 증가에 따른 점착력 증가 비율이 0.12로 실시예 5의 0.14와 비교했을 때 요변성 첨가제 함량이 추가로 1중량부 증가하였지만 첨가량에 비해 효과가 매우 낮은 것을 알 수 있다.
도 2는 실시예 1 내지 6과 비교예 1 내지 3 및 12에 따라 제조된 토우프레그의 박리속도에 따른 점착력 변화를 나타낸 그래프이고, 도 3은 도 2로부터 산출된 박리속도 증가에 따른 점착력 증가량 비율을 요변성 첨가량에 따라 나타낸 그래프이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 요변성 첨가제가 포함되지 않은 비교예 1에 따라 제조된 토우프레그는 박리속도 증가량에 따른 점착력 증가량의 비율이 0.42의 값을 가지고, 요변성 첨가제 함량이 부족한 비교예 2 내지 3에 따라 제조된 토우프레그는 요변성 첨가제가 포함되지 않은 비교예 1과 같이 박리속도 증가량에 따른 점착력 증가량의 비율이 0.42로 변화가 없는 것을 확인할 수 있다. 그러나 요변성 첨가제가 0.3중량부 첨가된 실시예 1에 따라 제조된 토우프레그는 0.40으로 감소하였고, 요변성 첨가제가 0.5중량부 첨가된 실시예 2에 따라 제조된 토우프레그는 0.35로 더욱 감소한 것을 확인할 수 있다. 이와 같이 요변성 첨가제 함량이 증가함에 따라 박리속도 증가량에 따른 점착력 증가량 비율이 점점 감소하여 요변성 첨가제 함량이 3중량부 첨가된 실시예 5 내지 6에 따라 제조된 토우프레그는 0.14까지 감소한 것을 확인할 수 있다. 그러나 요변성 첨가제 함량이 더 증가되어 4 중랑부 첨가된 비교예 12에 따라 제조된 토우프레그는 실시예 5 내지 6보다 요변성 첨가제가 1중량부가 더 첨가되었으나 0.12로 감소량의 변화가 거의 없는 것을 확인할 수 있다. 이와 같이 요변성 첨가제가 매트릭스 수지에 첨가되었을 때 박리속도 증가에 따라 토우프레그의 점착력이 감소되는 효과가 있는 것을 확인할 수 있다.
특히, 고속의 박리속도에서 점착력 차이는 더욱 더 커지기 때문에 요변성 첨가제가 매트릭스 수지에 첨가되었을 때 토우프레그의 고속 해사 장력이 크게 낮아지는 효과가 있는 것을 알 수 있다. 또한, 매트릭스 수지에 첨가된 요변성 첨가제의 함량이 0에서 3중량부까지는 토우프레그의 박리속도 증가에 따른 점착력 증가량의 비율이 큰 폭으로 감소되다가 4중량부부터는 점착력 감소 효과가 크지 않은 것을 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
Claims (19)
- 강화섬유에 함침된 매트릭스 수지 조성물을 포함하는 토우프레그로서,
박리속도 증가량에 따른 점착력 증가량의 비율이 0.14 이하이고,
상기 매트릭스 수지 조성물은 에폭시 수지 100중량부에 대해 요변성 첨가제 2중량부 초과 내지 3중량부 및 반응성 희석제 10 내지 30중량부를 포함하는, 건식 필라멘트 와인딩용 토우프레그. - 제1항에 있어서,
상기 박리속도 증가량은 10mpm에서 30mpm의 증가량인, 건식 필라멘트 와인딩용 토우프레그. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 요변성 첨가제는 실리카계, 벤토나이트계 및 탄산칼슘계 중에서 선택된 적어도 하나의 미립자를 포함하는, 건식 필라멘트 와인딩용 토우프레그. - 제1항에 있어서,
상기 요변성 첨가제는 나노 실리카인, 건식 필라멘트 와인딩용 토우프레그. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 토우프레그 전체 중량에 대해 상기 매트릭스 수지 조성물의 함침량은 20 내지 40 중량%인, 건식 필라멘트 와인딩용 토우프레그. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 매트릭스 수지 조성물은 온도 23±5℃, 상대습도 60±20%에서 편평한 알루미늄 기재 위쪽 20mm 높이에서 상기 매트릭스 수지 조성물 2ml를 주사기를 이용하여 토출한 뒤, 한시간 후에 펼쳐진 너비(width)는 25 내지 50mm인, 건식 필라멘트 와인딩용 토우프레그. - 제1항에 있어서,
상기 매트릭스 수지 조성물은 하기 수학식 1에 따른 요변성 지수가 1.1 이상인, 건식 필라멘트 와인딩용 토우프레그.
(수학식 1)
요변성 지수(Thixotropic index)=(0.5rpm에서의 점도)/(5rpm에서의 점도) - 제1항에 있어서,
상기 강화섬유는 금속 섬유, 금속화된 무기 섬유, 금속화된 합성 섬유, 유리 섬유, 폴리에스테르 섬유, 폴리아미드 섬유, 흑연 섬유, 탄소 섬유, 세라믹 섬유, 미네랄 섬유, 현무암 섬유, 무기 섬유, 아라미드 섬유, 케나프 섬유, 주트 섬유, 아마 섬유, 대마 섬유, 셀룰로스 섬유, 사이잘 섬유 및 코이어 섬유 중에서 선택되는 적어도 하나인, 건식 필라멘트 와인딩용 토우프레그. - 제1항에 있어서,
상기 강화섬유는 필라멘트 수가 1,000 내지 300,000개인, 건식 필라멘트 와인딩용 토우프레그. - 제1항에 있어서,
상기 강화섬유는 비중이 1.5 내지 2.0인, 건식 필라멘트 와인딩용 토우프레그. - 제1항에 있어서,
상기 토우프레그는 온도 23±5℃에서 PET 필름에 2kg의 롤러로 3회 왕복 문질러 압착시킨 후 10mpm의 전단속도로 측정된 점착력이 7 내지 12gf인, 건식 필라멘트 와인딩용 토우프레그. - 제1항에 있어서,
상기 토우프레그는 온도 23±5℃에서 PET 필름에 2kg의 롤러로 3회 왕복 문질러 압착시킨 후 30mpm의 전단속도로 측정한 점착력이 9.8 내지 20gf인, 건식 필라멘트 와인딩용 토우프레그. - 매트릭스 수지 조성물을 제조하는 제1 단계;
강화섬유에 상기 매트릭스 수지 조성물을 함침시키는 제2 단계; 및
매트릭스 수지 조성물이 함침된 강화섬유를 건조하여 토우프레그를 제조하는 제3 단계;
를 포함하며,
상기 제1 단계는 에폭시 수지 100중량부에 대해 요변성 첨가제 2중량부 초과 내지 3중량부 및 반응성 희석제 10 내지 30중량부를 혼합하여 매트릭스 수지 조성물을 제조하는 단계이고,
상기 토우프레그는 박리속도 증가량에 따른 점착력 증가량의 비율이 0.14 이하인, 건식 필라멘트 와인딩용 토우프레그의 제조방법. - 삭제
- 삭제
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| JP2009518465A (ja) * | 2005-12-02 | 2009-05-07 | ヘンケル コーポレイション | 硬化性組成物 |
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