KR20130119257A - 투명 복합 소재와 그 제조 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 명세서는 유리 섬유 필라멘트들을 일방향으로 정렬시키고, 그 정렬된 유리 섬유 필라멘트들을 필름상에 형성된 투명 수지에 매립시킴으로써, 광 투과율이 상대적으로 높고, 헤이즈(Haze)를 감소시킬 수 있고, 박막형 필름으로 제조가 가능하고, 기계적 강도(충격강도, 굴곡강도 등)가 향상된 투명 복합 소재와 그 제조 장치 및 방법에 관한 것으로서, 본 명세서에 개시된 일 실시예에 따른 투명 복합 소재는, 투명 수지와, 상기 투명 수지에 일방향으로 정렬되어 매립되는 다수의 유리 섬유 필라멘트들을 포함하는 유리 섬유판으로 구성될 수 있다.

Description

투명 복합 소재와 그 제조 장치 및 방법{COLORLESS COMPOSITE MATERIAL AND METHOD AND APPARATUS FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 명세서는 투명 복합 소재 및 그 제조 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 투명 소재로서 주로 유리나 플라스틱이 사용되고 있으나, 유리는 잘 깨지고, 플라스틱은 강도가 약하기 때문에 투명 복합 소재에 대한 개발이 진행되고 있다. 종래 기술에 따른 투명 복합 소재는 유리 섬유를 일반적인 수지에 매립하여 제작되었으나, 유리 섬유와 일반적인 수지는 온도 변화에 따른 굴절률 변화율의 차이가 크기 때문에 온도 변화에 따라 광 투과율의 변화가 생기게 된다. 종래 기술에 따른 투명 필름은 한국 특허 출원번호 10-2010-7011130에 개시되어 있다.
본 명세서는 유리 섬유 필라멘트들이 서로 교차 또는 중첩되지 않도록 유리 섬유 필라멘트들(glass fiber filaments)을 일방향으로 정렬시키고, 그 정렬된 유리 섬유 필라멘트들을 필름상에 형성된 투명 수지에 매립시킴으로써, 광 투과율이 상대적으로 높고, 헤이즈(Haze)를 감소시킬 수 있고, 박막형 필름으로 제조가 가능하고, 기계적 강도(충격강도, 굴곡강도 등)가 향상된 투명 복합 소재와 그 제조 장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 명세서에 개시된 일 실시예에 따른 투명 복합 소재는, 투명 수지와, 상기 투명 수지에 일방향으로 정렬되어 매립되는 다수의 유리 섬유 필라멘트들을 포함하는 유리 섬유판으로 구성될 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 투명 복합 소재는 상기 유리 섬유판을 다수개 포함하며, 상기 다수의 유리 섬유판은 각 유리 섬유판의 유리 섬유 필라멘트가 서로 다른 각도가 되도록 적층될 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 적층된 유리 섬유판의 유리 섬유 필라멘트의 교차 각도는 45°또는 90°일 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 다수의 유리 섬유판은, 상기 유리 섬유 필라멘트가 일방향으로 매립된 제 1 유리 섬유판과; 상기 유리 섬유 필라멘트가 일방향으로 매립된 제 2 유리 섬유판을 포함하며, 상기 제2 유리 섬유판은, 상기 제 2 유리 섬유판의 유리 필라멘트와 상기 제 1 유리 섬유판의 유리 필라멘트와의 교차 각도가 90°가 되도록, 상기 제 1 유리 섬유판 상에 적층될 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 다수의 유리 섬유판 중에서 하나의 유리 섬유판의 양면에 적층된 2장의 유리 섬유판의 유리 섬유 필라멘트들의 각도는 서로 동일할 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 유리 섬유 필라멘트들은 서로 교차 또는 중첩되지 않도록 상기 투명 수지에 매립될 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 유리 섬유 필라멘트들은 동일 평면상에서 서로 인접되도록 상기 투명 수지에 매립되거나, 동일 평면상에서 서로 접촉되도록 상기 투명 수지에 매립될 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 투명 수지는 무기 결합체와 유기 결합체로 이루어진 무기-유기 혼성 수지일 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 무기-유기 혼성 수지 내의 무기 결합체는 Si-O-Si 결합체이며, 상기 Si-O-Si 결합체의 비율은 30% 내지 60%이며, 상기 무기-유기 혼성 수지 내의 유기 결합체는 메틸, 에틸, 페닐 중에서 어느 하나의 결합체 또는 이들의 조합이며, 상기 유기결합체의 비율은 70% 이하 또는 40~60%일 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 투명 수지는 필름상에 도포될 수 있다.
본 명세서에 개시된 일 실시예에 따른 투명 복합 소재의 제조 방법은, 투명 수지를 코팅한 필름을 제작하는 단계와; 유리 섬유 필라멘트들을 일방향으로 정렬시키는 단계와; 상기 일방향으로 정렬된 유리 섬유 필라멘트들을 상기 투명 수지에 매립하여 유리 섬유판을 제작하는 단계를 포함할 수 있다.
본 명세서에 개시된 일 실시예에 따른 투명 복합 소재의 제조 장치는, 유리 섬유 필라멘트들을 공급하는 유리 섬유 공급부와; 상기 유리 섬유 필라멘트들을 서로 교차 또는 중첩되지 않도록 일방향으로 개섬하는 개섬부와; 수지가 형성된 필름을 공급하는 수지 필름 공급부와; 상기 정렬된 유리 섬유 필라멘트들을 상기 필름상에 형성된 수지에 가열 압착함으로써 유리 섬유판을 제조하는 유리 섬유판 제조부와; 상기 유리 섬유판을 수거하는 유리 섬유판 수거부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 투명 복합 소재와 그 제조 장치 및 방법은, 유리 섬유 필라멘트들이 서로 교차 또는 중첩되지 않도록 유리 섬유 필라멘트들을 일방향으로 정렬시키고, 그 정렬된 유리 섬유 필라멘트들을 필름상에 형성된 투명 수지에 매립시킴으로써, 광투과율을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 투명 복합 소재와 그 제조 장치 및 방법은, 유리 섬유 필라멘트들이 서로 교차 또는 중첩되지 않도록 유리 섬유 필라멘트들을 일방향으로 정렬시키고, 그 정렬된 유리 섬유 필라멘트들을 필름상에 형성된 투명 수지에 매립시킴으로써, 헤이즈(Haze)를 감소시킬 수 있는 효과도 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 투명 복합 소재와 그 제조 장치 및 방법은, 유리 섬유 필라멘트들이 서로 교차 또는 중첩되지 않도록 유리 섬유 필라멘트들을 일방향으로 정렬시키고, 그 정렬된 유리 섬유 필라멘트들을 필름상에 형성된 투명 수지에 매립시킴으로써, 박막형으로 제조가 가능한 효과도 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 투명 복합 소재와 그 제조 장치 및 방법은, 유리 섬유 필라멘트들이 서로 교차 또는 중첩되지 않도록 유리 섬유 필라멘트들을 일방향으로 정렬시키고, 그 정렬된 유리 섬유 필라멘트들을 필름상에 형성된 투명 수지에 매립시키고, 상기 유리 섬유 필라멘트들이 매립된 필름을 서로 다른 방향으로 적층함으로써, 기계적 강도(충격강도, 굴곡강도 등)를 향상시킬 수 있는 효과도 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 투명 복합 소재의 제조 장치를 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 투명 복합 소재를 개략적으로 나타낸 확대도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 투명 복합 소재의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 투명 복합 소재와 종래 투명 복합 소재의 특성을 비교한 표이다.
본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
이하에서는, 유리 섬유 필라멘트들이 서로 교차 또는 중첩되지 않도록 유리 섬유 필라멘트들을 일방향으로 정렬시키고, 그 정렬된 유리 섬유 필라멘트들을 필름상에 형성된 투명 수지에 매립시킴으로써, 광투과율이 상대적으로 높고, 헤이즈(Haze)를 감소시킬 수 있고, 박막형으로 제조가 가능하고, 기계적 강도(충격 강도, 굴곡 강도)가 향상된 본 발명의 실시예에 따른 투명 복합 소재 및 그 제조 방법을 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한다.
본 발명의 실시예들에 따른 투명 복합 소재는 액정 표시장치(Liquid crystal display, LCD) 뿐만 아니라 유기 발광 다이오드소자(Organic Light Emitting Diode, OLED)의 디스플레이 패널, 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma display panel, PDP), 전계방출소자(Field Emitting Display, FED)의 디스플레이 패널과 같은 다양한 디스플레이 패널에 적용될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들에 따른 투명 복합 소재는 플렉시블(flexible) 기판, 광학용 기판(예를 들면, 태양전지 등), 유리 대체용 소재로서 사용될 수도 있다.
일반적으로, 투명 복합 소재로는 유리 섬유와 동일한 굴절률을 갖는 수지를 이용하여 유리 직물을 수지에 매립시켜 투명 복합 소재를 제조하고 있다. 그러나 유리 섬유를 직물 형태로 적용한 경우는 유리 섬유들끼리 서로 꼬여 있어서 교차 또는 중첩된 곳의 폭이 넓고 유리 섬유 필라멘트들의 방향성이 일정치 못해 투명 수지(Resin)에 매립을 할 경우 매립도가 저하되고, 빛의 산란으로 인해 광투과율이 저하되고, 전체적인 헤이즈(Haze)가 증가하게 된다.
따라서, 본 발명의 실시예들에 따른 투명 복합 소재 및 그 제조 방법은, 유리섬유 필라멘트들을 필름(또는 투명 기판)상에 형성된 투명 수지에 매립시킬 때 상기 유리 섬유 필라멘트들이 서로 꼬이지 않게(교차 또는 중첩되지 않게) 일방향(한쪽 방향)으로 정렬시킴으로써 우수한 광학적 특성(높은 광투과율 및 낮은 헤이즈)을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 투명 복합 소재의 제조 장치를 나타낸 구성도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 투명 복합 소재의 제조 장치(100)는, 유리 섬유(유리 섬유 필라멘트들)를 공급하는 유리 섬유 공급부(110)와; 상기 유리 섬유 공급부(110)로부터 공급된 유리 섬유(유리 섬유 필라멘트들)를 서로 교차 또는 중첩되지 않도록 일방향으로 정렬(개섬)시키는 개섬부(120)와; 수지(투명 수지)가 형성된(코팅된) 필름(수지 필름)을 공급하는 수지 필름 공급부(130)와; 상기 정렬된 유리 섬유를 상기 필름상에 형성된 수지에 가열 압착함으로써 유리 섬유판을 제조하는 유리 섬유판 제조부(140)와; 상기 유리 섬유판을 수거하는 유리 섬유판 수거부(150)를 포함한다.
상기 유리 섬유 공급부(110)는 유리 섬유 필라멘트가 감겨진 스케인(skein)을 다수개 포함하며, 각 스케인은 한 가닥의 유리 섬유 필라멘트를 상기 개섬부(120)에 연속적으로 공급한다.
상기 개섬부(120)는 각 스케인으로부터 공급되는 유리 섬유 필라멘트가 서로 교차 또는 중첩되지 않도록 일방향으로 정렬시키고, 상기 서로 교차 또는 중첩되지 않도록 일방향으로 정렬된 유리 섬유 필라멘트들을 상기 유리 섬유판 제조부(140)에 공급한다.
상기 수지 필름 공급부(130)는 상기 정렬된 유리 섬유를 상기 필름상에 형성된 수지(필름의 표면에 도포된 투명 수지)에 가열 압착할 때 상기 필름 및 유리 섬유를 보호하기 위한 보호 필름을 상기 유리 섬유판 제조부(140)에 공급할 수도 있다. 상기 보호 필름은 상기 수지에 형성(매립)된 유리 섬유 상에 위치될 수 있다.
상기 수지 필름 공급부(130)는 필름 형태로 형성된 투명 수지를 상기 유리 섬유판 제조부(140)에 공급할 수도 있으며, 상기 유리 섬유판 제조부(140)는 상기 필름 형태로 형성된 투명 수지에 유리 섬유 필라멘트를 가열 압착함으로써 상기 유리 섬유판을 제조할 수도 있다.
상기 유리 섬유판 제조부(140)는 상기 서로 교차 또는 중첩되지 않도록 일방향으로 정렬된 유리 섬유 필라멘트들을 상기 필름상에 형성된 수지에 가열 압착함으로써 유리 섬유판을 제조한다.
상기 유리 섬유판 제조부(140)는, 상기 정렬된 유리 섬유를 상기 필름상에 형성된 수지에 가열 압착하기 위한 열을 발생하는 예열부(141)와; 상기 정렬된 유리 섬유를 상기 필름상에 형성된 수지에 가열 압착함으로써 제조된 유리 섬유판을 냉각하는 냉각부(143)를 더 포함할 수 있다. 상기 예열부(141)는 히터일 수 있다.
상기 유리 섬유판 제조부(140)는, 상기 유리 섬유판을 미리설정된 크기로 절단하는 절단부(도시되지 않음)를 더 포함할 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따른 투명 복합 소재의 제조 장치(100)는 상기 유리 섬유판을 제조한 후 상기 유리 섬유판에 적용된 상기 보호 필름을 회수하는 회수부(도시되지 않음)를 더 포함할 수도 있다.
상기 유리 섬유판 수거부(150)는 상기 유리 섬유판을 감는(롤링)하는 롤러일 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 투명 복합 소재의 제조 장치(100)를 이용하여 투명 복합 소재를 제조하는 방법을 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 투명 복합 소재를 개략적으로 나타낸 확대도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 투명 복합 소재(200)는, 필름상에 형성된 수지(투명 수지)(201)와; 상기 수지(201)에 형성되고, 서로 교차 또는 중첩되지 않도록 일방향(unidirectional)으로 정렬된 유리 섬유 필라멘트들(202)를 포함하며, 여기서, 상기 수지(201) 및 상기 유리 섬유 필라멘트들(202)을 포함하는 다수의 유리 섬유 판(Prepreg)(210)들은 서로 다른 각도로 교차되어 적층된다. 예를 들면, 제1 유리 섬유판 상에 제2 유리 섬유판을 적층하고, 제2 유리 섬유판 상에 제3 유리 섬유판을 적층할 때, 제2 유리 섬유판의 유리 섬유 필리멘트들과 제1 유리 섬유판의 유리 섬유 필리멘트들의 교차 각도는 90도 또는 45도일 수 있으며, 제3 유리 섬유판의 유리 섬유 필리멘트들과 제2 유리 섬유판의 유리 섬유 필리멘트들의 교차 각도는 90도 또는 45도일 수 있다. 즉, 상기 다수의 유리 섬유판 중에서 하나의 유리 섬유판의 양면에 적층된 2장의 유리 섬유판의 유리 섬유 필라멘트들의 교차 각도는 서로 동일할 수 있으며, 상기 다수의 유리 섬유판 중에서 하나의 유리 섬유판의 유리 섬유 필라멘트들과 상기 하나의 유리 섬유판 상에 적층된 다른 하나의 유리 섬유판의 유리 섬유 필라멘트들의 각도는 서로 다를 수 있다.
상기 유리 섬유판들의 교차 각도는 설계자의 의도에 따라 다양한 각도로 변경될 수도 있다.
상기 유리 섬유 필라멘트들(202)은, 동일 평면상에서 서로 인접되도록 상기 필름상에 형성된 수지(투명 수지)(201)에 매립되거나, 동일 평면상에서 서로 접촉되도록 상기 필름상에 형성된 수지(투명 수지)(201)에 매립될 수 있다.
상기 유리 섬유 필라멘트들(202)이 서로 교차 또는 중첩되지 않도록 유리 섬유 필라멘트들(202)을 일방향으로 정렬시키고, 그 정렬된 유리 섬유 필라멘트들(202)을 필름상에 형성된 투명 수지(201)에 매립시킴으로써, 광투과율이 상대적으로 높고, 헤이즈(Haze)를 감소시킬 수 있고, 박막형 필름으로 제조가 가능하고, 기계적 강도(충격 강도, 굴곡 강도)가 향상된다.
본 발명의 실시에에 따른 투명 복합 소재에 포함된 투명 수지(201)로서 무기-유기 혼성(하이브리드) 물질(Inorganic-Organic Hybrid Materials)이 사용될 수 있다. 상기 무기-유기 혼성 물질(무기-유기 혼성 수지)은 가수분해(hydrolysis)와 축합(condensation) 반응 과정을 포함하는 졸-겔법(sol-gel method)에 의해 제조되거나 유기할로겐실란을 실리콘 알콕사이드 또는 알킬에테르와 반응시켜 제조되거나, 물을 사용하지 않는 비가수분해(Non-hydrolytic) 반응 과정을 거쳐 제조될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 투명 복합 소재에 포함된 무기-유기 혼성 수지의 열광학계수를 조절함으로써 넓은 온도 범위에서 투명 복합 소재(투명 필름 또는 유리 섬유판)의 투명성을 유지하기 위하여, 상기 무기-유기 혼성 수지 내의 무기결합(예를 들면, Si-O-Si 결합체)과 유기결합의 비율을 조절함으로써 상기 무기-유기 혼성 수지(낮은 열광학계수를 갖는 무기-유기 혼성 수지)의 열광학계수를 -5 x 10-5/oC ~ +10-5/oC 으로 조절할 수도 있다.
상기 무기-유기 혼성 수지와 유리섬유의 열광학계수가 가까울수록 온도변화에 따른 굴절률 차이가 줄어들어 넓은 온도 범위에서 투명 복합 소재를 사용하는 것이 가능하다.
상기 무기-유기 혼성 수지의 열광학계수를 -5 x 10-5/oC ~ +10-5/oC 으로 조절하기 위해, 상기 무기-유기 혼성 수지가 100%라고 가정할 때 상기 무기-유기 혼성 수지 내의 무기 결합체(예를 들면, Si-O-Si 결합체)의 비율은 30% 이상 또는 40~60%일 수 있다. 이때, 상기 무기-유기 혼성 수지 내의 유기결합체의 비율은 70% 이하 또는 60~40%일 수 있다. 상기 유기 결합체는 메틸(-CH3), 에틸(-C2H5), 페닐(-C6H5) 등 중에서 어느 하나 또는 이들의 조합일 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 투명 복합 소재의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
먼저, 수지(투명 수지)(201)를 코팅한 필름을 제작한다(S11). 상기 수지(투명 수지)(201)는 상기 무기-유기 혼성 수지일 수 있다.
상기 수지 필름 공급부(130)는 상기 수지가 코팅된 필름을 상기 유리 섬유판 제조부(140)에 공급한다.
상기 유리 섬유 필라멘트들(202)이 서로 교차 또는 중첩되지 않도록 일방향으로 정렬시킨다(S12). 예를 들면, 상기 개섬부(120)는 각 스케인으로부터 공급되는 유리 섬유 필라멘트가 서로 교차 또는 중첩되지 않도록 일방향으로 정렬시킨다.
상기 유리 섬유 필라멘트들(202)은, 동일 평면상에서 서로 인접되도록 정렬되거나, 동일 평면상에서 서로 접촉되도록 정렬될 수 있다. 상기 유리 섬유 필라멘트들(202)을 정렬시키기 전에 유리 섬유 필라멘트들(202)의 표면을 일반적인 표면 처리 공정을 통해 처리할 수 있다. 예를 들면, 유리 섬유 필라멘트들(202)을 상기 무기-유기 혼성 수지에 매립하기 위해 상기 유리 섬유 필라멘트들(202)의 표면을 처리한다.
상기 일방향으로 정렬된 유리 섬유 필라멘트들(202)을 상기 수지(투명 수지)(201)에 매립시킴으로써 상기 다수의 유리 섬유판(또는 필름)을 제작한다(S13). 예를 들면, 상기 유리 섬유판 제조부(140)는 상기 서로 교차 또는 중첩되지 않도록 일방향으로 정렬된 유리 섬유 필라멘트들을 상기 필름상에 형성된 수지에 가열 압착함으로써 유리 섬유판을 제조한다. 즉, 상기 유리 섬유판 제조부(140)는 상기 유리 섬유 필라멘트들(202)을 고르게 펴서 개섬(開纖)한 상태로 상기 수지(201)에 열압착하여 매립시킴으로써 상기 다수의 유리 섬유판(또는 필름)들을 제작한다.
상기 다수의 유리 섬유판(210)들은 서로 다른 각도로 교차시켜 적층한다(S14). 예를 들면, 제1 유리 섬유판 상에 제2 유리 섬유판을 적층하고, 제2 유리 섬유판 상에 제3 유리 섬유판을 적층할 때, 제2 유리 섬유판의 유리 섬유 필리멘트들과 제1 유리 섬유판의 유리 섬유 필리멘트들의 교차 각도는 90도 또는 45도일 수 있으며, 제3 유리 섬유판의 유리 섬유 필리멘트들과 제2 유리 섬유판의 유리 섬유 필리멘트들의 교차 각도는 90도 또는 45도일 수 있다. 상기 유리 섬유판들의 교차 각도는 설계자의 의도에 따라 다양한 각도로 변경될 수도 있다. 상기 유리 섬유판들의 응력을 최소화하기 위해 다양한 방향으로 상기 유리 섬유판들을 적층한다.
열프레스(heat press) 공법 또는 오토클레이브(autoclave) 공법 등을 사용하여 상기 적층된 유리 섬유판들을 경화시킴으로써 상기 투명 복합 소재(100)를 제작한다(S15).
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 투명 복합 소재와 종래 투명 복합 소재의 특성을 비교한 표이다.
본 발명의 실시예에 따른 투명 복합 소재는 서로 교차 또는 중첩되지 않도록 일방향으로 정렬된 유리 섬유 필라멘트들을 포함하며, 종래 투명 복합 소재는 직물 형태의 유리 섬유 필라멘트들을 포함한다.
도 4에 도시한 바와 같이, 종래 투명 복합 소재의 충격 강도(kg.cm/cm)는 62 kg.cm/cm이지만, 본 발명의 실시예에 따른 투명 복합 소재의 충격 강도(kg.cm/cm)는 87 kg.cm/cm로서, 본 발명의 실시예에 따른 투명 복합 소재의 충격 강도가 종래 투명 복합 소재보다 향상되었음을 알 수 있다.
종래 투명 복합 소재의 인장강도(MPa)는 570MPa이지만, 본 발명의 실시예에 따른 투명 복합 소재의 인장강도 (MPa)는 927MPa로서, 본 발명의 실시예에 따른 투명 복합 소재의 인장 강도가 종래 투명 복합 소재보다 향상되었음을 알 수 있다.
종래 투명 복합 소재의 인장탄성률(GPa)은 21GPa이지만, 본 발명의 실시예에 따른 투명 복합 소재의 인장탄성률(GPa)은 30GPa로서, 본 발명의 실시예에 따른 투명 복합 소재의 인장탄성률이 종래 투명 복합 소재보다 향상되었음을 알 수 있다.
종래 투명 복합 소재의 굴곡강도(MPa)는 650MPa이지만, 본 발명의 실시예에 따른 투명 복합 소재의 굴곡강도 (MPa)는 930MPa로서, 본 발명의 실시예에 따른 투명 복합 소재의 굴곡강도가 종래 투명 복합 소재보다 향상되었음을 알 수 있다.
종래 투명 복합 소재의 굴곡탄성률(GPa)은 20 GPa이지만, 본 발명의 실시예에 따른 투명 복합 소재의 굴곡탄성률(GPa)은 34 GPa로서, 본 발명의 실시예에 따른 투명 복합 소재의 굴곡탄성률이 종래 투명 복합 소재보다 향상되었음을 알 수 있다.
종래 투명 복합 소재의 광투과율(%)은 85%이지만, 본 발명의 실시예에 따른 투명 복합 소재의 광투과율(%)은 90%로서, 본 발명의 실시예에 따른 투명 복합 소재의 광투과율이 종래 투명 복합 소재보다 향상되었음을 알 수 있다.
종래 투명 복합 소재의 헤이즈(Haze)(%)는 6%이지만, 본 발명의 실시예에 따른 투명 복합 소재의 헤이즈(Haze)(%)는 3%로서, 본 발명의 실시예에 따른 투명 복합 소재의 헤이즈가 종래 투명 복합 소재보다 감소되었음을 알 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 투명 복합 소재 및 그의 제조 방법은, 유리 섬유 필라멘트들이 서로 교차 또는 중첩되지 않도록 유리 섬유 필라멘트들을 일방향으로 정렬시키고, 그 정렬된 유리 섬유 필라멘트들을 필름상에 형성된 투명 수지에 매립시킴으로써, 투과율이 상대적으로 높고, 헤이즈(Haze)를 감소시킬 수 있고, 박막형으로 제조가 가능하고, 기계적 강도(충격 강도, 굴곡 강도 등)를 향상시킬 수 있다.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 투명 복합 소재 1: 투명 수지
2: 유리 섬유 필라멘트

Claims (26)

  1. 투명 수지와, 상기 투명 수지에 일방향으로 정렬되어 매립되는 다수의 유리 섬유 필라멘트들을 포함하는 유리 섬유판으로 구성된 것을 특징으로 하는 투명 복합 소재.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 투명 복합 소재는 상기 유리 섬유판을 다수개 포함하며, 상기 다수의 유리 섬유판은, 각 유리 섬유판의 유리 섬유 필라멘트가 서로 다른 각도가 되도록, 적층되는 것을 특징으로 하는 투명 복합 소재.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 적층된 유리 섬유판의 유리 섬유 필라멘트의 교차 각도는 45°또는 90°인 것을 특징으로 하는 투명 복합 소재.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 다수의 유리 섬유판은,
    상기 유리 섬유 필라멘트가 일방향으로 매립된 제 1 유리 섬유판과;
    상기 유리 섬유 필라멘트가 일방향으로 매립된 제 2 유리 섬유판을 포함하며,
    상기 제2 유리 섬유판은, 상기 제 2 유리 섬유판의 유리 필라멘트와 상기 제 1 유리 섬유판의 유리 필라멘트와의 교차 각도가 90°가 되도록, 상기 제 1 유리 섬유판 상에 적층된 것을 특징으로 하는 투명 복합 소재.
  5. 제 2항에 있어서, 상기 다수의 유리 섬유판 중에서 하나의 유리 섬유판의 양면에 적층된 2장의 유리 섬유판의 유리 섬유 필라멘트들의 각도는 서로 동일한 것을 특징으로 하는 투명 복합 소재.
  6. 제1항에 있어서, 상기 유리 섬유 필라멘트들은,
    서로 교차 또는 중첩되지 않도록 상기 투명 수지에 매립되는 것을 특징으로 하는 투명 복합 소재.
  7. 제1항에 있어서, 상기 유리 섬유 필라멘트들은,
    동일 평면상에서 서로 인접되도록 상기 투명 수지에 매립되거나, 동일 평면상에서 서로 접촉되도록 상기 투명 수지에 매립되는 것을 특징으로 하는 투명 복합 소재.
  8. 제1항에 있어서, 상기 투명 수지는,
    무기 결합체와 유기 결합체로 이루어진 무기-유기 혼성 수지인 것을 특징으로 하는 투명 복합 소재.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 무기-유기 혼성 수지 내의 무기 결합체는 Si-O-Si 결합체이며, 상기 Si-O-Si 결합체의 비율은 30% 내지 60%이며,
    상기 무기-유기 혼성 수지 내의 유기 결합체는 메틸, 에틸, 페닐 중에서 어느 하나의 결합체 또는 이들의 조합이며, 상기 유기결합체의 비율은 70% 이하 또는 40~60%인 것을 특징으로 하는 투명 복합 소재.
  10. 제1항에 있어서, 상기 투명 수지는,
    필름상에 도포된 것을 특징으로 하는 투명 복합 소재.
  11. 투명 수지를 코팅한 필름을 제작하는 단계와;
    유리 섬유 필라멘트들을 일방향으로 정렬시키는 단계와;
    상기 일방향으로 정렬된 유리 섬유 필라멘트들을 상기 투명 수지에 매립하여 유리 섬유판을 제작하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 복합 소재의 제조 방법.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 유리 섬유판을 절단하는 단계와;
    상기 유리 섬유판의 유리 섬유 필라멘트가 서로 다른 각도로 교차되도록 상기 절단된 다수의 유리 섬유판을 적층하는 단계와;
    상기 적층된 유리 섬유판들을 경화시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 복합 소재의 제조 방법.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 적층된 유리 섬유판들을 경화시키는 단계는,
    열프레스 공법 또는 오토클레이브 공법을 사용하여 상기 적층된 유리 섬유판들을 경화시키는 단계인 것을 특징으로 하는 투명 복합 소재의 제조 방법.
  14. 제 12항에 있어서, 상기 다수의 유리 섬유판을 적층하는 단계는,
    각 유리 섬유판의 유리 섬유 필라멘트의 교차 각도가 45°또는 90°가 되도록 상기 다수의 유리 섬유판을 적층하는 단계인 것을 특징으로 하는 투명 복합 소재의 제조 방법.
  15. 제 12항에 있어서, 상기 다수의 유리 섬유판은, 상기 유리 섬유 필라멘트가 일방향으로 매립된 제 1 유리 섬유판과, 상기 유리 섬유 필라멘트가 일방향으로 매립된 제 2 유리 섬유판을 포함하며,
    상기 제2 유리 섬유판은, 상기 제 2 유리 섬유판의 유리 필라멘트와 상기 제 1 유리 섬유판의 유리 필라멘트와의 교차 각도가 90°가 되도록, 상기 제 1 유리 섬유판 상에 적층된 것을 특징으로 하는 투명 복합 소재의 제조 방법.
  16. 제 12항에 있어서, 상기 다수의 유리 섬유판 중에서 하나의 유리 섬유판의 양면에 적층된 2장의 유리 섬유판의 유리 섬유 필라멘트들의 각도는 서로 동일한 것을 특징으로 하는 투명 복합 소재의 제조 방법.
  17. 제 11항에 있어서, 상기 유리 섬유 필라멘트들은,
    서로 교차 또는 중첩되지 않도록 상기 투명 수지에 매립되는 것을 특징으로 하는 투명 복합 소재의 제조 방법.
  18. 제 11항에 있어서, 상기 투명 수지는,
    무기 결합체와 유기 결합체로 이루어진 무기-유기 혼성 수지인 것을 특징으로 하는 투명 복합 소재의 제조 방법.
  19. 제 18항에 있어서, 상기 무기-유기 혼성 수지 내의 무기 결합체는 Si-O-Si 결합체이며, 상기 Si-O-Si 결합체의 비율은 30% 내지 60%이며,
    상기 무기-유기 혼성 수지 내의 유기 결합체는 메틸, 에틸, 페닐 중에서 어느 하나의 결합체 또는 이들의 조합이며, 상기 유기결합체의 비율은 70% 이하 또는 40~60%인 것을 특징으로 하는 투명 복합 소재의 제조 방법.
  20. 유리 섬유 필라멘트들을 공급하는 유리 섬유 공급부와;
    상기 유리 섬유 필라멘트들을 서로 교차 또는 중첩되지 않도록 일방향으로 개섬하는 개섬부와;
    수지가 형성된 필름을 공급하는 수지 필름 공급부와;
    상기 정렬된 유리 섬유 필라멘트들을 상기 필름상에 형성된 수지에 가열 압착함으로써 유리 섬유판을 제조하는 유리 섬유판 제조부와;
    상기 유리 섬유판을 수거하는 유리 섬유판 수거부를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 복합 소재의 제조 장치.
  21. 제 20항에 있어서, 상기 유리 섬유 공급부는,
    한 가닥의 유리 섬유 필라멘트를 공급하는 스케인을 다수개 포함하며, 각 스케인은 한 가닥의 유리 섬유 필라멘트를 상기 개섬부에 공급하는 것을 특징으로 하는 투명 복합 소재의 제조 장치.
  22. 제 20항에 있어서, 상기 개섬부는,
    상기 각 스케인으로부터 공급되는 유리 섬유 필라멘트를 서로 교차 또는 중첩되지 않도록 일방향으로 정렬시키는 것을 특징으로 하는 투명 복합 소재의 제조 장치.
  23. 제 20항에 있어서, 상기 수지 필름 공급부는,
    상기 정렬된 유리 섬유 필라멘트들을 상기 필름상에 형성된 수지에 가열 압착할 때 상기 필름 및 유리 섬유 필라멘트들을 보호하기 위한 보호 필름을 상기 유리 섬유판 제조부에 공급하는 것을 특징으로 하는 투명 복합 소재의 제조 장치.
  24. 제 20항에 있어서, 상기 유리 섬유판 제조부는,
    상기 정렬된 유리 섬유 필라멘트들을 상기 필름상에 형성된 수지에 가열 압착하기 위한 열을 발생하는 예열부와;
    상기 정렬된 유리 섬유 필라멘트들을 상기 필름상에 형성된 수지에 가열 압착함으로써 제조된 유리 섬유판을 냉각하는 냉각부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 복합 소재의 제조 장치.
  25. 제 20항에 있어서, 상기 유리 섬유판을 미리 설정된 크기로 절단하는 절단부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 복합 소재의 제조 장치.
  26. 제 19항에 있어서,
    상기 유리 섬유판을 제조한 후 상기 유리 섬유판에 적용된 상기 보호 필름을 회수하는 회수부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 복합 소재의 제조 장치.
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