KR20000044967A - 프리프레그 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 프리프레그에 관한 것으로서, 탄소섬유 토우들이 일방향으로 배열된 탄소섬유 시트와 스크림 시트가 적층된 탄소섬유시트/스크림시트 층간적층체에 상기 층간적층체의 스크림 시트면을 통하여 경화제 및 경화촉진제가 함유되지 않은 바인더 수지가 상기 탄소섬유 시이트의 토우들 사이에 함침되고 탄소섬유 토우내로 부분적으로 함침되어 있는 것을 특징으로 하며, 탄소섬유 토우간의 집속력이 강화되고 동시에 시트상 탄소섬유와 스크림 시트의 층간 접착력이 향상되어 철근콘크리트 구조물의 보강효과 및 시공성이 우수하다.
Description
본 발명은 프리프레그에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 바인더 수지가 탄소섬유 토우간에 함침된 프리프레그 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 탄소섬유 토우를 일방향으로 배열한 시트 상태의 일방향 프리프레그(unidirectional prepreg)는 높은 비강도(단위무게당 강도) 및 비강성도(단위무게당 강성도)를 요구하는 각종 스포츠-레져 용품분야, 항공산업분야, 자동차산업분야, 일반기계부품분야 등 여러 산업분야에 널리 이용되어 왔다.
최근에 탄소섬유의 우수한 기계적, 물리적 성질을 이용한 교량 슬라브, 건축물의 슬라브, 보 및 기둥, 터널 등의 철근 콘크리트 구조물 보강분야로 용도가 확대되고 있다.
종래 복합재료를 이용하여 철근콘크리트 구조물을 보강하는 방법의 예로는 다음과 같은 것들이 있다.
그 한 방법은 유리섬유와 아라미드섬유의 비율을 90:10 로 한 직물을 보강시공현장에서 프리프레깅 기계를 사용하여 상온경화형 경화제 및 경화촉진제가 함유된 수지를 함침시킨 후, 콘크리트 구조물에 부착시키는 방법이다. 이 보강방법은 유리섬유가 탄소섬유에 비해 인장강도가 약해 충분한 보강효과를 얻을 수 없을 뿐만 아니라, 수지가 함침된 유리섬유/아라미드섬유 직물의 무게가 무거워 철근콘크리트 슬라브 하면, 혹은 벽면에 시공할 경우, 자중에 의한 처짐 혹은 미끄러짐이 발생하여 시공불량 발생이 높으며 작업자의 시공성이 떨어지는 단점이 있다.
다른 한 방법은 탄소섬유 토우내에 고온경화형 경화제 및 경화촉진제가 함유된 수지를 함침시킨 토우 프리프레그를 교량 혹은 고가도로의 교각 및 건축물의 기둥 등에 감은 후 경화로를 설치하여 열경화시켜 보강하는 방법이 있다. 이 보강방법은 교량 슬라브 및 보, 건축물의 슬라브, 보 및 벽체 등의 보강에는 부적합할 뿐만 아니라, 시공시 토우 프리프레그를 구조물에 감을 수 있는 와인딩 기계(winding machine) 및 고온경화로의 설치 및 해체에 따른 코스트가 높아 실용성이 떨어진다.
또 다른 한 방법은 이미 열경화시킨 일방향 탄소섬유 복합적층판을 상온경화형 접착제를 사용하여 콘크리트 구조물에 부착시켜 보강하는 방법이 있다. 이 보강방법은 콘크리트 구조물의 보강면 상태가 양호할 경우 우수한 보강효과가 얻어지나, 콘크리트 보강면에 단차가 심하거나 교각 혹은 기둥을 감싸거나 건축구조물의 보와 슬라브가 접하는 모서리부 보강 등에는 작업이 용이하지 않은 결점이 있다.
따라서 본 발명은 선행기술의 제반 문제점을 감안하여 철근콘크리트 구조물의 보강효과 및 시공성이 우수한 새로운 프리프레그를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명에 따르는 프리프레그의 구성요소인 토우가 일방향으로 배열된 탄소섬유 시트와 스크림 시트의 층간 적층체의 구조를 설명하기 위한 단면도
도 2는 바인더 수지가 이형시트에 도포된 바인더 시이트의 구조를 설명하기 위한 단면도
도 3은 본 발명의 바람직한 실시태양에 따라 도 1의 층간적층체에 도 2의 바인더 수지가 함침된 프리프레그의 구조를 설명하기 위한 단면도
도 4는 도 1의 층간적층체를 구성하는 스크림 시트의 제직 형태의 일예를 예시한 도면
도 4는 본 발명의 바람직한 실시태양에 따라 탄소섬유 토우간 수지함침된 프리프레그를 제조하는 공정을 개략적으로 나타낸 도면
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1 : 탄소섬유 시트 1a, 1b, 1c, 1d : 탄소섬유 토우
2 : 스크림 시트 2a : 스크림 시트 제직용 섬유
3 : 바인더 수지 시트 3a: 바인더 수지 3b: 이형시트
4 : 이형시트 6: 프리프레그
20: 스크림시트 공급롤 30: 바인더 수지 시트 공급롤
41: 이형시트 공급롤 42: 이형시트 권취롤
51a, 51b : 가압함침롤 52a, 52b : 가압롤
53a, 53b : 가압롤 60: 프리프레그 권취롤
상기한 과제를 해결한 본 발명에 의하면, 탄소섬유 토우들이 일방향으로 배열된 탄소섬유 시트와 스크림 시트가 적층된 탄소섬유시트/스크림시트 층간적층체에 상기 층간적층체의 스크림 시트면을 통하여 경화제 및 경화촉진제가 함유되지 않은 바인더 수지가 상기 탄소섬유 시이트의 토우들 사이에 함침되고 탄소섬유 토우내로 부분적으로 함침되어 있는 것을 특징으로 하는 프리프레그가 제공된다.
또한 본 발명에 의하면 탄소섬유 토우들이 일방향으로 배열된 탄소섬유 시트와 스크림 시트를 적층하여 탄소섬유시트/스크림시트 층간적층체를 제조하고, 경화제 및 경화촉진제가 함유되지 않은 바인더 수지가 이형시트에 도포된 바인더수지 시트와 상기 층간적층체를 상기 바인더수지 시트의 수지면과 상기 층간적층체의 스크림 시트면이 대면하도록 하여 접합시킨 다음, 가열, 가압하여 상기 이형시트상의 바인더 수지를 스크림 시트를 통하여 탄소섬유 시이트의 토우간에 함침시키고 탄소섬유 토우내로 부분적으로 함침시키는 공정들을 포함하는 것을 특징으로 하는 프리프레그의 제조방법이 제공된다.
이하 본 발명을 첨부도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 의하여 제공되는 프리프레그는 탄소섬유 토우들(1a, 1b, 1c, 1d)이 일방향으로 배열된 탄소섬유 시트(1)와 유리섬유, 아라미드섬유 및 폴리에스테르섬유로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상 혼합된 섬유로 제조된 스크림 시트(2)가 적층된 탄소섬유시트/스크림시트 층간적층체의 스크림시트면을 통해 바인더 수지(3a)가 탄소섬유 토우들(1a, 1b, 1c, 1d) 사이에 함침되고 토우내로도 부분적으로 함침되어 있다.
본 프리프레그는 탄소섬유 토우들(1a, 1b, 1c, 1d) 사이에 함침된 바인더 수지(3a)에 의해 탄소섬유 토우간 집속력이 강화되고 동시에 탄소섬유 토우내로도 바인더 수지가 부분적으로 함침되어 탄소섬유시트와 스크림 시트의 층간 접착력이 강화된다.
층간적층체에 바인더 수지(3a)의 함침은 도 2에 나타낸 바와 같이 이형시트(3b)에 바인더수지(3a)가 도포된 바인더수지시트(3)를 그 수지면이 도 1에 나타낸 바와 같은 층간적층체의 스크림시트면에 대면하게 하여 접합시킨 상태에서 가열,가압하는 것에 이루어질 수 있다. 이와 같이 하면 바인더수지가 스크림 시트면을 통과하여 토우들 사이에 침투하고 토우내로도 부분적으로 침투하게 된다.
본 발명에서 사용되는 스크림 시트(2)는 바인더 수지(3a)가 잘 통과하고, 프리프레그 제조시 장력조절이 정밀하지 않더라도 제품상 문제가 없으며, 또 밀도가 낮기 때문에 최종 제품이 가볍고 철근콘크리트 구조물 보강현장에서의 우수한 시공성 및 취급성을 발현할 수 있다. 그 소재로는 유리섬유, 아라미드섬유 및 폴리에스테르섬유로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상 혼합된 섬유가 바람직하다. 스크림 시트(2)는 두께가 145∼235 미크론이 적당하다. 스크림 시트 제직 형태는 도 4에 도시되는 바와 같이 삼각형을 이루고 있는 한각의 각도(θ)가 50∼70°, 한변의 길이(L)는 7.5∼16.0㎜ 의 범위인 것이 적당하다.
일방향으로 배열되어 탄소섬유 시트(1)를 구성하는 탄소섬유 토우는 인장강도 460∼540 ㎏f/㎟, 인장탄성도 22,500∼24,500㎏f/㎟, 인장파단변형율 1.8% 이상인 것이 적당하다. 본 발명 프리프레그에서 단위면적당 탄소섬유의 무게는 150∼350 g/㎡가 적당하다. 탄소섬유 시트(1)는 탄소섬유 토우들이 일방향으로 배열되어 있는데, 이때 탄소섬유 토우들은 일정 간격을 두고 배열하거나 또는 간격을 두지 않고 배열하여도 된다.
바인더 수지(3a)는 70℃에서의 점도가 8,000∼14,000 cps의 범위인 것이 적당하며, 또한 상온경화형 경화제 및 경화촉진제와 반응하여 25℃ 에서의 환경조건하 14일 이내에 완전히 경화되는 수지가 바람직하다. 이러한 최종 프리프레그 중에 바인더 수지의 함침량은 전체 중량의 3∼10% 정도가 되도록 하는 것이 적합하다. 특히 중요한 것은 바인더 수지(3a)에 경화제 및 경화촉진제를 함유시키지 않아야 한다는 것이다. 만일 경화제 및 경화촉진제를 함유시키게 되면 프리프레그가 경화되어 시공이 곤란하기 때문이다. 따라서 경화제 및 경화촉진제는 시공시에 처리하여야 한다.
도 5에는 본 발명의 바람직한 구현에 따라 본 프리프레그를 제조하는 장치의 일 예가 예시된다. 도 5를 참조하여 본 발명의 프리프레그를 제조하는 방법에 대하여 설명하기로 한다.
도 5의 장치에서 탄소섬유 토우들이 일방향으로 배열된 탄소섬유시트(1)가 토우들이 평행한 상태를 유지하면서 공급되도록 한다. 이때 탄소섬유 시트 공급속도는 탄소섬유 토우를 구성하는 탄소섬유 필라멘트의 단사없이 퍼짐(spreading)이 원활하고 탄소섬유 토우간의 겹침이 균일한 두께를 갖도록 조절되어야 한다. 바람직한 탄소섬유 시트 공급속도는 3∼20 m/min 정도이다.
스크림 시트(2)는 공급롤(20)로부터 연속적으로 풀어서 탄소섬유 시트(1)의 하부와 접하도록 탄소섬유 시트와 같은 속도로 공급되도록 한다.
이형시트(3b)에 바인더수지(3a)가 소정 두께로 도포된 바인더수지시트(3)는 공급롤(30)로부터 연속적으로 풀어서 스크림 시트면과 수지도포면이 접하도록 상기와 동일한 속도로 공급한다.
또한 이형시트(4)를 공급롤(41)로부터 연속적으로 풀어서 탄소섬유 시트(1)의 상부와 접하도록 탄소섬유 시트와 같은 속도로 공급되도록 한다.
이와 같이 공급되는 시트들은 이형시트(4), 탄소섬유시트(1), 스크림 시트(2), 바인더수지시트(3)의 적층순서로 가압함침롤(51a, 51b)을 통과시켜 가열 압착하여 바인더 수지가 스크림 시트를 통해 탄소섬유 토우들 사이에 침투되고 동시에 토우내로 부분적으로 침투되게 한다. 가압함침롤(51a, 51b)을 통과한 적층체는 가압롤(52a, 52b)을 통과후 즉시 이 적층체로부터 상부 이형시트(4)가 분리되고 권취롤(42)에 권취된다. 이형시트(4)가 분리되고 나서 탄소섬유 토우간 수지함침된 프리프레그(6)는 가압롤(53a, 53b)을 통과한 후 권취롤(60)에 권취된다.
본 발명에 따르면 간단하면서도 경제적인 방법으로 탄소섬유 토우간 수지함침된 프리프레그를 제조할 수 있고 그 제품의 사용목적에 따라 단위면적당 분포된 탄소섬유의 무게는 150∼350 g/㎡이고 바인더용 수지의 함유량이 3∼10 중량%인 제품을 제조한다.
하기 실시예는 본 발명의 탄소섬유 토우간 수지함침된 프리프레그의 제조예가 예시된다. 물론 본 발명은 하기 실시예로 제한되지 않는다.
(실시예 1)
도 5의 장치를 이용하여 탄소섬유 토우간 수지함침된 프리프레그를 제조하였다. 탄소섬유 시트는 최종 탄소섬유 토우간 수지함침된 프리프레그의 단위면적당 탄소섬유 무게가 199.6 g/㎡가 되도록 탄소섬유 토우가 일방향으로 배열된 것을 사용하였다. 사용된 탄소섬유 토우는 T-700(인장강도 527 ㎏f/㎟, 인장탄성도 23,400 ㎏f/㎟, 최종 인장파단변형율 2.2%, 개별 토우내 탄소섬유 필라멘트수 24,000개인 일본 도레이사 제품)이었다. 스크림 시트로는 KT228 유리섬유 스크림 시트[두께가 150 미크론이고, 삼각형 메시 한변의 길이가 10.4㎜이며, 메시 형태가 정삼각형인 일본 니또보(Nittobo) 사 제품]을 사용하였다. 이형시트(3b, 4)로는 실리콘 이형제가 코팅된 117 미크론 두께의 시트를 사용하였다. 이형시트(3b)에 도포되는 바인더 수지(3a)로는 액체 비스페놀 A 수지와 고체 비스페놀 A 수지가 각각 40:60 의 비율로 혼합되어 있으며, 70℃ 의 온도조건하에서 하케(Haake)점도계를 사용하여 1∼150 l/sec 의 전단속도로 측정한 점도가 12,600 cps인 수지를 사용하였다. 이형시트(3b)에 바인더수지(3a)의 도포량은 최종 탄소섬유 토우간 수지함침된 프리프레그중 수지함량이 5.0 중량%가 되게 하는 양이었다.
제조된 탄소섬유 토우간 수지함침된 프리프레그에 상온경화형 SKRN 레진(SK케미칼사 표준형 함침용 레진 제품)을 단위면적당 레진 함량이 500 g/㎡이 되도록 함침시킨후 상온에서 14일 경과후 인장강도를 평가하였다. 평가 결과는 하기 표 1에 제시된다.
(실시예 2)
도 5의 장치를 이용하여 탄소섬유 토우간 수지함침된 프리프레그를 제조하였다. 탄소섬유 시트는 최종 탄소섬유 토우간 수지함침된 프리프레그의 단위면적당 탄소섬유 무게가 201.8 g/㎡가 되도록 탄소섬유 토우가 일방향으로 배열된 것을 사용하였다. 사용된 탄소섬유 토우는 T-700(인장강도 527 ㎏f/㎟, 인장탄성도 23,400 ㎏f/㎟, 최종 인장파단변형율 2.2%, 개별 토우내 탄소섬유 필라멘트수 24,000개인 일본 도레이사 제품)이었다. 스크림 시트로는 KT338 유리섬유 스크림 시트[두께가 230 미크론이고, 삼각형 메시 한변의 길이가 15.6㎜이며, 메시 형태가 정삼각형인 일본 니또보(Nittobo) 사 제품]을 사용하였다. 이형시트(3b, 4)로는 실리콘 이형제가 코팅된 117 미크론 두께의 시트를 사용하였다. 이형시트(3b)에 도포되는 바인더 수지(3a)로는 액체 비스페놀 A 수지와 고체 비스페놀 A 수지가 각각 40:60 의 비율로 혼합되어 있으며, 70℃ 의 온도조건하에서 하케(Haake)점도계를 사용하여 1∼150 l/sec 의 전단속도로 측정한 점도가 12,600 cps인 수지를 사용하였다. 이형시트(3b)에 바인더수지(3a)의 도포량은 최종 탄소섬유 토우간 수지함침된 프리프레그중 수지함량이 4.9 중량%가 되게 하는 양이었다.
제조된 탄소섬유 토우간 수지함침된 프리프레그에 상온경화형 SKRN 레진(SK케미칼사 표준형 함침용 레진 제품)을 단위면적당 레진 함량이 500 g/㎡이 되도록 함침시킨후 상온에서 14일 경과후 인장강도를 평가하였다. 평가 결과는 하기 표 1에 제시된다.
(실시예 3)
도 5의 장치를 이용하여 탄소섬유 토우간 수지함침된 프리프레그를 제조하였다. 탄소섬유 시트는 최종 탄소섬유 토우간 수지함침된 프리프레그의 단위면적당 탄소섬유 무게가 199.2 g/㎡가 되도록 탄소섬유 토우가 일방향으로 배열된 것을 사용하였다. 사용된 탄소섬유 토우는 TR50S(인장강도 470 ㎏f/㎟, 인장탄성도 24,000 ㎏f/㎟, 최종 인장파단변형율 1.9%, 개별 토우내 탄소섬유 필라멘트수 12,000개인 일본 미쯔비시 레이온사 제품)이었다. 스크림 시트로는 KT228 유리섬유 스크림 시트[두께가 150 미크론이고, 삼각형 메시 한변의 길이가 10.4㎜이며, 메시 형태가 정삼각형인 일본 니또보(Nittobo) 사 제품]을 사용하였다. 이형시트(3b, 4)로는 실리콘 이형제가 코팅된 117 미크론 두께의 시트를 사용하였다. 이형시트(3b)에 도포되는 바인더 수지(3a)로는 액체 비스페놀 A 수지와 고체 비스페놀 A 수지가 각각 40:60 의 비율로 혼합되어 있으며, 70℃ 의 온도조건하에서 하케(Haake)점도계를 사용하여 1∼150 l/sec 의 전단속도로 측정한 점도가 12,600 cps인 수지를 사용하였다. 이형시트(3b)에 바인더수지(3a)의 도포량은 최종 탄소섬유 토우간 수지함침된 프리프레그중 수지함량이 5.2 중량%가 되게 하는 양이었다.
제조된 탄소섬유 토우간 수지함침된 프리프레그에 상온경화형 SKRN 레진(SK케미칼사 표준형 함침용 레진 제품)을 단위면적당 레진 함량이 500 g/㎡이 되도록 함침시킨후 상온에서 14일 경과후 인장강도를 평가하였다. 평가 결과는 하기 표 1에 제시된다.
(실시예 4)
도 5의 장치를 이용하여 탄소섬유 토우간 수지함침된 프리프레그를 제조하였다. 탄소섬유 시트는 최종 탄소섬유 토우간 수지함침된 프리프레그의 단위면적당 탄소섬유 무게가 201.5 g/㎡가 되도록 탄소섬유 토우가 일방향으로 배열된 것을 사용하였다. 사용된 탄소섬유 토우는 T-700(인장강도 527 ㎏f/㎟, 인장탄성도 23,400 ㎏f/㎟, 최종 인장파단변형율 2.2%, 개별 토우내 탄소섬유 필라멘트수 24,000개인 일본 도레이사 제품)이었다. 스크림 시트로는 텍스타일 스크림 시트[두께가 185 미크론이고, 삼각형 메시 한변의 길이가 8∼10㎜이며, 메시 형태가 이등변삼각형인 프랑스 샤바노즈(Chavanoz)사 제품]을 사용하였다. 이형시트(3b, 4)로는 실리콘 이형제가 코팅된 117 미크론 두께의 시트를 사용하였다. 이형시트(3b)에 도포되는 바인더 수지(3a)로는 액체 비스페놀 A 수지와 고체 비스페놀 A 수지가 각각 40:60 의 비율로 혼합되어 있으며, 70℃ 의 온도조건하에서 하케(Haake)점도계를 사용하여 1∼150 l/sec 의 전단속도로 측정한 점도가 12,600 cps인 수지를 사용하였다. 이형시트(3b)에 바인더수지(3a)의 도포량은 최종 탄소섬유 토우간 수지함침된 프리프레그중 수지함량이 5.1 중량%가 되게 하는 양이었다.
제조된 탄소섬유 토우간 수지함침된 프리프레그에 상온경화형 SKRN 레진(SK케미칼사 표준형 함침용 레진 제품)을 단위면적당 레진 함량이 500 g/㎡이 되도록 함침시킨후 상온에서 14일 경과후 인장강도를 평가하였다. 평가 결과는 하기 표 1에 제시된다.
(실시예 5)
도 5의 장치를 이용하여 탄소섬유 토우간 수지함침된 프리프레그를 제조하였다. 탄소섬유 시트는 최종 탄소섬유 토우간 수지함침된 프리프레그의 단위면적당 탄소섬유 무게가 310.0 g/㎡가 되도록 탄소섬유 토우가 일방향으로 배열된 것을 사용하였다. 사용된 탄소섬유 토우는 T-700(인장강도 527 ㎏f/㎟, 인장탄성도 23,400 ㎏f/㎟, 최종 인장파단변형율 2.2%, 개별 토우내 탄소섬유 필라멘트수 24,000개인 일본 도레이사 제품)이었다. 스크림 시트로는 KT228 유리섬유 스크림 시트[두께가 150 미크론이고, 삼각형 메시 한변의 길이가 10.4㎜이며, 메시 형태가 정삼각형인 일본 니또보(Nittobo) 사 제품]을 사용하였다. 이형시트(3b, 4)로는 실리콘 이형제가 코팅된 117 미크론 두께의 시트를 사용하였다. 이형시트(3b)에 도포되는 바인더 수지(3a)로는 액체 비스페놀 A 수지와 고체 비스페놀 A 수지가 각각 40:60 의 비율로 혼합되어 있으며, 70℃ 의 온도조건하에서 하케(Haake)점도계를 사용하여 1∼150 l/sec 의 전단속도로 측정한 점도가 12,600 cps인 수지를 사용하였다. 이형시트(3b)에 바인더수지(3a)의 도포량은 최종 탄소섬유 토우간 수지함침된 프리프레그중 수지함량이 4.8 중량%가 되게 하는 양이었다.
제조된 탄소섬유 토우간 수지함침된 프리프레그에 상온경화형 SKRN 레진(SK케미칼사 표준형 함침용 레진 제품)을 단위면적당 레진 함량이 650 g/㎡이 되도록 함침시킨후 상온에서 14일 경과후 인장강도를 평가하였다. 평가 결과는 하기 표 1에 제시된다.
(실시예 6)
도 5의 장치를 이용하여 탄소섬유 토우간 수지함침된 프리프레그를 제조하였다. 탄소섬유 시트는 최종 탄소섬유 토우간 수지함침된 프리프레그의 단위면적당 탄소섬유 무게가 313.0 g/㎡가 되도록 탄소섬유 토우가 일방향으로 배열된 것을 사용하였다. 사용된 탄소섬유 토우는 T-700(인장강도 527 ㎏f/㎟, 인장탄성도 23,400 ㎏f/㎟, 최종 인장파단변형율 2.2%, 개별 토우내 탄소섬유 필라멘트수 24,000개인 일본 도레이사 제품)이었다. 스크림 시트로는 KT338 유리섬유 스크림 시트[두께가 230 미크론이고, 삼각형 메시 한변의 길이가 15.6㎜이며, 메시 형태가 정삼각형인 일본 니또보(Nittobo) 사 제품]을 사용하였다. 이형시트(3b, 4)로는 실리콘 이형제가 코팅된 117 미크론 두께의 시트를 사용하였다. 이형시트(3b)에 도포되는 바인더 수지(3a)로는 액체 비스페놀 A 수지와 고체 비스페놀 A 수지가 각각 40:60 의 비율로 혼합되어 있으며, 70℃ 의 온도조건하에서 하케(Haake)점도계를 사용하여 1∼150 l/sec 의 전단속도로 측정한 점도가 12,600 cps인 수지를 사용하였다. 이형시트(3b)에 바인더수지(3a)의 도포량은 최종 탄소섬유 토우간 수지함침된 프리프레그중 수지함량이 5.1 중량%가 되게 하는 양이었다.
제조된 탄소섬유 토우간 수지함침된 프리프레그에 상온경화형 SKRN 레진(SK케미칼사 표준형 함침용 레진 제품)을 단위면적당 레진 함량이 650 g/㎡이 되도록 함침시킨후 상온에서 14일 경과후 인장강도를 평가하였다. 평가 결과는 하기 표 1에 제시된다.
| 실시예 | 탄소섬유 | 스크림 시트 | 단위면적당 탄소섬유 무게(g/㎡) | 바인더 수지 함침량(중량%) | 평균 인장강도(㎏f/㎝폭) |
| 1 | T-700 | KT228 | 199.6 | 5.0 | 481 |
| 2 | T-700 | KT338 | 201.8 | 4.9 | 465 |
| 3 | TR50S | KT228 | 199.2 | 5.2 | 446 |
| 4 | T-700 | 텍스타일 스크림 | 201.5 | 5.1 | 499 |
| 5 | T-700 | KT228 | 310.0 | 4.8 | 705 |
| 6 | T-700 | KT338 | 313.0 | 5.1 | 732 |
표 1의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 따르는 탄소섬유 토우간 수지함침된 프리프레그는 평균 인장강도가 일본 탄소섬유보강연구회에서 제안하는 철근콘크리트 구조물 보강용 재료규격인 단위면적당 탄소섬유 무게가 200 g/㎡인 경우의 요구 인장강도 390 ㎏f/㎝폭 이상, 단위면적당 탄소섬유 무게가 300 g/㎡인 경우의 요구 인장강도 590 ㎏f/㎝폭 이상을 훨신 능가하는 결과를 보이고 있다.
Claims (6)
- 탄소섬유 토우들이 일방향으로 배열된 탄소섬유 시트와 스크림 시트가 적층된 탄소섬유시트/스크림시트 층간적층체에 상기 층간적층체의 스크림 시트면을 통하여 경화제 및 경화촉진제가 함유되지 않은 바인더 수지가 상기 탄소섬유 시이트의 토우들 사이에 함침되고 탄소섬유 토우내로 부분적으로 함침되어 있는 것을 특징으로 하는 프리프레그.
- 제 1 항에 있어서, 단위면적당 탄소섬유의 무게가 150∼350 g/㎡이고, 바인더 수지의 함침량이 프리프레그의 3∼10 중량% 인 것을 특징으로 하는 프리프레그.
- 제 1 항에 있어서, 탄소섬유 토우는 인장강도가 460∼540 ㎏f/㎟ 이고, 인장탄성도가 22,500∼24,500 ㎏f/㎟ 이고, 최종 인장 파단변형율이 1.8% 이상이며, 토우내 필라멘트수가 12,000∼24,000개인 것을 특징으로 하는 프리프레그.
- 제 1 항에 있어서, 상기 스크림 시트는 유리섬유, 아라미드섬유 및 폴리에스테르섬유로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상 혼합된 섬유로 제조된 것으로, 바인더 수지가 잘 통과하도록 수지침투성을 가지며, 두께가 145∼235 미크론이며, 스크림 시트 제직 형태상의 삼각형을 이루고 있는 한 각의 각도는 50∼70° 이며, 한변의 길이는 7.5∼16.0㎜ 인 것을 특징으로 하는 프리프레그.
- 제 1 항에 있어서, 바인더 수지가 70℃에서의 점도 8,000∼14,000 cps이며, 상온 경화형 경화제 및 경화촉진제와 반응하여 25℃ 에서의 환경조건하 14일 이내에 완전히 경화되는 수지인 것을 특징으로하는 프리프레그.
- 탄소섬유 토우들이 일방향으로 배열된 탄소섬유 시트와 스크림 시트를 적층하여 탄소섬유시트/스크림시트 층간적층체를 제조하고, 경화제 및 경화촉진제가 함유되지 않은 바인더 수지가 이형시트에 도포된 바인더수지 시트와 상기 층간적층체를 상기 바인더수지 시트의 수지면과 상기 층간적층체의 스크림 시트면이 대면하도록 하여 접합시킨 다음, 가열, 가압하여 상기 이형시트상의 바인더 수지를 스크림 시트를 통하여 탄소섬유 시이트의 토우간에 함침시키고 탄소섬유 토우내로 부분적으로 함침시키는 공정들을 포함하는 것을 특징으로 하는 프리프레그의 제조방법.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190018087A (ko) * | 2017-08-10 | 2019-02-21 | 에스케이케미칼 주식회사 | 저밀도 프리프레그 및 이를 포함하는 샌드위치 복합 성형품 |
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