KR102671478B1 - 박음질을 이용하여 제조된 섬유복합재 및 이의 제조방법. - Google Patents
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Abstract
본 발명은 박음질 실을 이용하여 제조된 섬유복합재와 이의 제조방법을 게시한다. 섬유복합재는 탄소섬유, 유리섬유, 캐블라섬유중 적어도 하나로 이루어진 강화섬유시트들이 적층되어 이루어진 시트본체부와, 상기 시트본체부를 이루는 강화섬유시트들이 적층된 상태로 고정할 수 있도록 박음질 된 박음질 사와, 상기 박음질사에 의해 박음질된 시트본체부에 함침된 수지를 포함한다.
Description
본 발명은 섬유복합에 관한 것으로, 더 상세하게는 박음질을 이용하여 제조된 섬유복합 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
섬유복합재는 강도, 강성 및 내구성 등이 우수하여 항공기 구조 부재, 자동차의 외판, 풍력발전용 블레이드, 자전거 프레임, 낚시대 등 각종 산업에 널리 사용되고 있다.
섬유복합재는 탄소섬유, 유리섬유 또는 캐블라섬유와 같은 강화섬유를 다수의 행과 열로 배열하여 직조한 시트에 합성수지를 함침함으로써 제조될 수 있다. 이때, 강화섬유가 직조된 패턴을 달리하거나 복수개의 강화섬유 시트를 적층함으로써 섬유복합재가 다양한 기계적 특성을 갖도록 할 수 있다. 직조된 탄소섬유를 적층하여 섬유복합재를 만들릭 위해서는 탄소섬유, 유리섬유, 캐블라섬유 등에 의해 직조된 시트를 적층하게 되는데, 이들의 적층을 위하여 별도의 수단이 필요하다.
대한민국 등록번호 제 10-0563130호에는 보강용 탄소섬유기재, 적층제 및 검출방법이 게시되어 있다. 게시된 탄소섬유 기재는 탄소섬유와 금속선이 일체로 되어, 직물, 투시트 및 프리프레그 중에서 선택되는 구조를 갖는 시트상 탄소섬유기재를 형성하고, 상기 금속선이, 상기 탄소섬유의 배향방향에 대해 동일방향으로 또는 각도를 갖고 배열되어 있으며, 또한, 상기 탄소섬유에 대한 금속선의 부피비율이 4%이하인 구성을 가진다.
그리고 대한민국 공개 실용신안 제 2013-005578호에는 탄소사의 저항값 범위를 가진 발열탄소섬유 직조체가 게시되어 있으며, 대한민국 등록특허 제 10-0980186호에는 탄소섬유 결합제 및 이것을 이용한 복합재료가 게시되어 있다.
대한민국 등록특허 제 10-1931030 호에는 복수개의 강화섬유 시트를 결착부제를 이용하여 결착시킴과 동시에 두께방향의 강도를 증대시킨 '두께 방향의 섬유가 보강된 탄소섬유 복합재료 및 그 제조 방법'이 개시되어 있다.
그러나 상기의 섬유복합재 제조방법은 별도의 결착부재를 제조해야 할 뿐만 아니라 각각 개별적으로 결합해야 함에 따라 생산성이 낮다는 문제점을 갖는다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위한 것으로, 탄소섬유들이 적층된 상태로 박음질 할 수 있으며, 복수의 감화섬유 즉, 탄소섬유, 유리섬유 또는 캐블라섬유를 이용하여 박음질 할 수 있으므로 섬유복합재의 생산성을 향상시킬 수 있는 박음질을 이용하여 제조된 섬유복합재 및 이의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 박음질을 이용하여 제조된 섬유복합재는 탄소섬유, 유리섬유, 캐블라섬유중 적어도 하나로 이루어진 강화섬유시트들이 적층되어 이루어진 시트본체부와, 상기 시트본체부를 이루는 강화섬유시트들이 적층된 상태로 고정할 수 있도록 박음질 된 박음질 사와, 상기 박음질사에 의해 박음질 된 시트본체부에 함침된 수지를 포함한 것을 그 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 박음질사는 탄소섬유, 유리섬유, 캐블라섬유중 선택된 하나로 이루어지며, 상기 수지는 박음질사의 외주면에 콘팅되어 공급됨으로써 상기 시트본체부에 함침된다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 박음질을 이용한 섬유복합재의 제조방법은 탄소섬유, 유리섬유, 캐블라섬유중 적어도 하나로 이루어진 강화섬유시트들을 적층하여 시트본체부를 형성하는 시트본체부제조단계와,
시트본체부제조단계에 의해 강화섬유시트들이 적층된 시트본체부를 박음질 사를 이용하여 박음질함으로써 강화섬유시트가 적층된 상태를 고정하는 박음질 단계와,
상기 시트본체부를 박음질하는 박음질사와 더블어 공급되는 수지에 의해 시트본체부에 수지가 함침되는 함침단계를 포함한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 박음질을 이용하여 제조된 섬유복합재 및 이의 제조방법은 강화섬유 시트를 적층하여 형성제품을 위한 섬유복합재의 제조가 간단하여 생산성의 향상을 도모할 수 있으며, 섬유목합재의 구조적 강도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박음질을 이용하여 제조된 섬유복합재를 나타내 보인 사시도,
도 2 및 도 3은 박음질을 이용하여 제조된 섬유복합재의 제조를 위해 박음질 한 상태의 실시예들을 나타내 보인 사시도.
도 4는 본 발명에 다른 박음질을 이용하여 제조된 섬유복합재의 제조방법을 나타내 보인 블록도.
도 2 및 도 3은 박음질을 이용하여 제조된 섬유복합재의 제조를 위해 박음질 한 상태의 실시예들을 나타내 보인 사시도.
도 4는 본 발명에 다른 박음질을 이용하여 제조된 섬유복합재의 제조방법을 나타내 보인 블록도.
본 발명은 박음질을 이용하여 제조된 섬유복합재 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 이들의 실시예들을 도 1 내지 도 4에 나타내 보였다.
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 박음질을 이용하여 제조된 섬유복합재(10)는 강화섬유시트들이 적층된 상태에서 박음질되어 고정되어 박음질되고, 수지가 함침된 구조를 가진다.
이를 더욱 상세하게 설명하면, 박음질을 이용하여 제조된 섬유복합재는(10)는 유리섬유, 탄소섬유, 그래파이트섬유, 금속섬유, 아라미드섬유, 초고분자량 PE(Ultra High Molecular Weight Polyethylene), Pan(Polyacrylonitrile)섬유, 아릴레이드섬유, PEEK(Poly Ether Ether Ketone)섬유, 레이온섬유, 바살트섬유 또는 이들 섬유의 혼합물 등으로 제조된 강화섬유시트(21)들이 적층되어 이루어진 시트본체부(20)를 구비한다. 상기 시트본체부(20)는 강화섬유시트(21)가 적층되는데, 직조된 섬유의 결이 교차되거나 상호 소정간격 경사지거나 엇갈리도록 설치함이 바람직하다.
그리고 상기 강화섬유시트(21)가 적층된 시트본체부(20)에는 강화섬유시트(21)들이 적층된 상태로 고정할 수 있도록 박음질 된 박음질 사(30)가 설치되고, 상기 박음질사(30)에 의해 박음질 된 시트본체부(20)와 박음질 사(30)는 수지(40)에 의해 함침된 구조를 가진다.
상기 박음질사(30)는 유리섬유, 탄소섬유, 그래파이트섬유, 금속섬유, 아라미드섬유, 고분자량 PE(Ultra High Molecular Weight Polyethylene), Pan(Polyacrylonitrile)섬유, 아릴레이드섬유, PEEK(Poly Ether Ether Ketone)섬유, 레이온섬유, 바살트섬유 또는 이들 섬유의 혼합물 등이 이용될 수 있다. 그러나 이에 한정되지는 않는다. 예컨데,금속사로 이루어질 수도 있다.
그리고 상기 시트본체부(20)과 박음질 사(30)에 함침된 수지의 공급은 박음질사(30)의 외주면에 수지가 코팅되어 이루어질 수 있으며, 도 3에 도시된 바와 같이 박음질을 위한 미싱의 바늘에 중공부를 형성하고 이를 통하여 박음질이 이루어지는 동안 수지가 공급될 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고, 상기 시트본체부(20)에 수지의 공급은 별도로 도포 또는 융착하여 이루어질 수 있다.
상술한 바와 같이 제조된 섬유복합재는 가압과 동시에 가열하여 소정의 제품으로 성형할 수 있다.
한편, 박음질을 이용한 섬유복합재의 제조방법은 탄소섬유, 유리섬유, 캐블라섬유중 적어도 하나로 이루어진 강화섬유시트들을 적층하여 시트본체부를 형성하는 시트본체부제조단계(100)와, 시트본체부제조단계(100)에 의해 강화섬유시트들이 적층된 시트본체부를 박음질 사를 이용하여 박음질함으로써 강화섬유시트가 적층된 상태를 고정하는 박음질 단계(110)와, 상기 시트본체부(20)를 박음질하는 박음질 사와 더블어 공급되는 수지 박음질 시 공급되는 수지에 의해 시트본체부에 수지가 함침되는 함침단계(120)를 포함한다.
상기 함침단계는 상기 박음질 사에 코팅된 수지에 의해 시트본체부가 함침되거나 박음질을 위한 바늘에 형성된 중공부를 통하여 공급되는 수지에 의해 이루어질 수 있다. 상기 박음질 바늘에 중공부가 형성된 경우, 중공부에 수지를 공급하기 위한 별도의 수단 즉, 수지공급펌프와, 이와 바늘의 중공부를 연결하는 수지공급관으로 이루어질 수 있다.
상술한 바와 같이 제조가 이루어진 섬유복합제는 소정의 온도로 가열 및 가압하여 소정의 형상으로 성형하는 성형단계(130)을 더 구비할 수 있다. 상기 성형단계는 가열된 유체의 내부에서 소정의 형상을 가지는 금형에 의해 가압됨으로써 이루어질 수 있다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 박음질을 이용하여 제조된 섬유복합재 및 이의 제조방법은 강화섬유시트(21)들을 적층하고, 이들을 박음질하여 결합함과 아울러 수지를 함침시킴으로써 소정두께의 감화섬유시트 즉, 섬유복잡재를 원하는 두께로 자유롭게 성형할 수 있으며, 이의 제조에 따른 작업공수를 줄여 생산성의 향상을 도모할 수 있다.
특히, 본원 발명의 섬유복합재는 강화섬유시트를 엇갈리게 적층하고, 바음질 사로 고정하고 있으므로 종래와 같이 강화섬유시트의 직조에 따른 방향성을 갖지않고, 박음질 사에 의해 상호 결합된 구조를 가지고 있으므로 종래와 같이 접합불량, 결착불량을 근본적으로 방지할 수 있으며, 소정의 형상유지가 용이하다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 사람이라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록 청구 범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
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- 탄소섬유, 유리섬유, 캐블라섬유중 적어도 하나로 이루어진 강화섬유시트들을 적층하여 시트본체부를 형성하는 시트본체부제조단계와,
시트본체부제조단계에 의해 강화섬유시트들이 적층된 시트본체부를 박음질 사를 이용하여 박음질함으로써 강화섬유시트가 적층된 상태를 고정하는 박음질 단계와,
상기 시트본체부를 박음질하는 박음질사와 더블어 공급되는 수지에 의해 시트본체부에 수지가 함침되는 함침단계를 포함하며,
상기 함침단계는 박음질을 위한 바늘에 형성된 중공부를 통하여 공급되는 수지에 의해 이루어진 것을 특징으로 하는 박음질을 이용한 섬유복합재의 제조방법.
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