KR20000067592A

KR20000067592A - 웨트 레진 섬유강화플라스틱의 진공성형법 개발

Info

Publication number: KR20000067592A
Application number: KR1019990015531A
Authority: KR
Inventors: 국중석
Original assignee: 국중석; 양남일; 주식회사 일흥조선
Priority date: 1999-04-26
Filing date: 1999-04-26
Publication date: 2000-11-25

Abstract

현재 국내에서 웨트 레진 섬유강화 플라스틱제품 제작은 수적층(手積層) 작업에 의존하고 있는 실정이나, 내부에 기포 발생, 무게 증가 및 강도저하로 문제가 되고 있다. 본 진공성형법은 수지가 "A" 단계("A" Stage)에 있는 웨트 레진 섬유강화플라스틱(Wet Resin FRP) 제품 제작에 적용할 수 있는 공정으로, 기포 감소, 무게절감, 강도향상에 획기적으로 기여할 수 있다.

공정은 크게 진공 배그 시스템, 진공용기 및 진공펌프로 구성되어 있다. 먼저 몰드(Mold) 위에 이형 필림(Release Film)을 놓고 기존 섬유강화플라스틱(FRP) 수적층 작업을 한다. 그 위에 구멍이 있는 이형 필림(Release Film)을 넣는다.

과다한 수지 및 기포를 제거하고, 섬유강화 플라스틱에 고른 압력이 가하여 지도록 이형 필림(Release Film) 위에 같은 크기의 브래더(Breather)를 놓고. 그 위에 진공포트(Vacuum Port)를 소정의 위치에 놓는다. 내부의 진공 상태를 견딜 수 있는 배그 필림(Bagging Film)을 맨 위에 놓고 몰드 주위를 실런트 테이프(Sealant Tape)로 접착시켜 진공배그 시스템을 완성한다.

진공용기는 흘러나온 과다한 수지를 저장할 수 있는 것으로, 밀폐되도록 제작되고, 진공압을 측정할 수 있도록 진공 게이지이 부착되도록 한다. 진공선(Vacuum Line)을 사용하여 진공용기와 진공 배그 시스템(Vacuum Bag System)의 Port, 진공용기와 진공펌프를 연결하여 본 공정 구성을 완료한다.

Description

웨트 레진 섬유강화플라스틱의 진공성형법 개발{A Development about Vacuum Bag Method of Wet Resin FRP}

기술 분야는 섬유강화 플라스틱(FRP) 성형공정에 속하고, 종래의 기술은 수적층에 의하여 웨트 레진 섬유강화 플라스틱 제품을 제작하고 있다. 수적층 방법은 다음과 같다. 먼저 수지와 경화제를 일정한 비율로 혼합하고, 메트 또는 로빙으로 된 섬유(Fiber) 위에 함침시킨다. 그 위를 로울링 작업을 한다. 온도 약 15℃, 습도 60%를 유지하여 약 8시간 정도 경화시켜 작업을 완료한다.

진공성형법은 진공압력을 이용하여 섬유강화 플라스틱(FRP) 내부에 포함되어 있는 기포 및 과다한 수지를 제거함으로서 섬유 함유량을 증가시키는 공정방법이다. 섬유강화 플라스틱(FRP)에서 섬유 함유량이 증가됨에 따라 강도가 증가하고, 무게가 감소하는 효과를 가져온다.

도 1은 진공 배그 시스템의 평면도 및 측면도

도 2는 진공성형 공정도

진공성형법은 크게 진공 배그 시스템, 진공용기 및 진공펌프로 구성되어 있다. 진공배그 시스템 (Vacuum Bag System)은 이형 필림(Release Film), 브래더(Breather), 진공 배그 필림(Vacuum Bag Film), 실런트 테이프(Sealant Tape), 진공 포트(Vacuum Port) 등으로 이루어져 있다.

1. 진공 배그 시스템 (Vacuum Bag System) 재료

① 이형 필림 (Release Film)

이형 필림(Release Film)은 경화되는 복합재가 몰드에 접착되지 않도록 한다. 또한 복합재와 브래더(Breather)의 사이에 위치하여 복합재에 존재하는 공기와 휘발성분을 제거하고, 경화 시 과다한 수지는 복합재에서 브래더(Breather)에 흐르도록 한다.

② 브래더(Breather)

브래더(Breather)는 이형재료(Release Film) 위에 위치하고, 경화 시 휘발성분과 공기를 제거하고 적층된 복합재에 고른 압력이 가하여지도록 한다.

③ 진공 배그 필림(Vacuum Bag Film)

진공 배그 필림(Vacuum Bag Film)은 내부가 진공상태로 되어도 견딜 수 있는 재료로 한다.

④ 진공 포트(Vacuum Port)

진공 포트(Vacuum Port)는 진공 배그 필림(Vacuum Bag Film) 안에 넣고 진공커넥터(Vacuum Connector)로 연결할 수 있도록 오려낸 다음 진공선(Vacuum Line)을 연결한다. 그리고 진공 게이지(Vacuum Gauge)를 사용하여 압력이 새지 않는가 조사한다.

2. 진공 배그 시스템(Vacuum Bag System) 제작 순서 [그림1]

① 이형 필림(Release Film)을 몰드(Mold) 위에 놓고 기존 섬유강화플라스틱(FRP) 수적층작업을 한다. 그 위에 구멍이 있는 이형 필림(Release Film)을 넣는다.

② 상하의 이형 필림(Release Film) 사이에 브래더(Breather)를 놓고 공기의 통로를 만들어 Vacuum Port까지 연결시킨다. 이 때 브래더(Breather)와 적층제품 사이에 간격을 두어 진공성형 중 수지로 인하여 공기통로가 막히지 않도록 한다.

③ 진공 포트(Vacuum Port) 장착위치의 이형 필림(Release Film)에 포트 바닥크기의 구멍을 만든다.

④ 이형 필림(Release Film) 위에 같은 크기의 브래더(Breather)를 놓고, 그 위에 진공 포트(Vacuum Port)를 소정의 위치에 놓는다.

⑤ 진공 포트(Vacuum Port)의 플랜지 부위에 실런트 테이프(Sealant Tape)를 붙이고, 다음에 배그 필림(Bagging Film)에 구멍을 내고 진공 포트(Vacuum Port)와 배그 필림(Bagging Film) 사이에 실런트 테이프(Sealant Tape)로 붙인다.

⑥ 배그 필림(Bagging Film)을 맨 위에 놓고 몰드 주위를 실런트 테이프(Sealant Tape)로 접착시켜 완료한다.

3. 진공용기 제작 [그림2]

① 진공용기는 흘러나온 과다한 수지를 저장할 수 있는 것으로 덮개를 제작하고, 밀폐될 수 있도록 체결한다. 용기 안은 고여있는 수지가 이탈되기 쉽도록 왁스를 바른다.

② 진공선(Vacuum Line)을 사용하여 용기를 중심으로 한쪽은 진공 배그 시스템(Vacuum Bag System)의 Port에 연결하고, 다른 한쪽은 진공펌프에 연결한다.

③ 용기의 덮개에 진공 게이지(Vacuum Gage)를 장착하여 진공압력을 측정할 수 있도록 한다.

4. 사용방법

먼저 진공펌프를 가동하여 진공 배그 시스템(Vacuum Bag System) 및 진공용기에 공기가 새지 않도록 확인한다. 확인 후, 섬유강화플라스틱(FRP)제품의 수지 및 공기를 적당히 진공으로 흡인하여 요구 중량 및 강도를 얻도록 한다.

기존의 수적층 방법과 비교하여, 중량절감 및 강도증가에 획기적인 효과를 나타낸다. 다음은 실험결과를 나타낸다. 적층판의 구성은 [M(30)/M(300)/M(450)₂/R(570)/M(450)/R(570)]로 되어 있고, 수지는 G713을 사용하였다. 여기서 M(30): 매트 #30 ,M(300): 매트 #300, M(450): 매트 #450, R(570): 로빙 #570 이다.

표 1. 적층판의 중량 및 섬유함유량

표 2. 인장강도시험 결과 (기존 수적층 방법)

표 3. 인장강도시험 결과 (진공 배그 시스템)

Claims

진공성형법으로 웨트 레진 섬유강화플라스틱(FRP)제품을 제작하는 공정으로 진공 배그 시스템, 진공용기 및 진공펌프로 구성되어 있고, 섬유강화플라스틱은 성형할 수 있는 "A" 단계("A" Stage)에 있는 수지와 섬유를 말한다. 수지는 엑폭시, 폴리에스테르, 폴리마이드, 페놀 수지의 그룹에서 선택할 수 있다. 섬유는 유리, 탄소, 브롬, 아라미드(aramide), 케블라(kevlar)의 그룹에서 선택할 수 있고, 그의 형태는 첩(chop), 클로즈(cloth), 메트(mat), 토우(tow), 얀(yarn), 테이프로 된다.(독립항)