KR20140145664A - Carbon fiber comprising ZnO nano-rod and fabrication method of the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a carbon fiber including a zinc oxide nano-rod, which comprises a first fiber sheet including a first fiber sheet body and a first nano-rod positioned on the surface of the first fiber sheet body; a second fiber sheet including a second fiber sheet body and a second nano-rod positioned on the surface on the second fiber sheet body; and a resin layer immersed between the first fiber sheet and the second fiber sheet. When manufacturing a carbon fiber reinforced composite, the zinc oxide nano-rod grown on the surface increases the contact area and the adhesive force with the resin, inhibits the crack transmittance, thereby enhancing the mechanical interfacial strength of the carbon fiber composite.

Description

산화아연 나노로드를 포함하는 탄소섬유 및 이의 제조방법{Carbon fiber comprising ZnO nano-rod and fabrication method of the same}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a carbon fiber including a zinc oxide nanorod,

본 발명은 산화아연 나노로드를 포함하는 탄소섬유 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 탄소섬유 보강 복합재료를 제조할 때, 표면에서 성장이 된 산화아연 나노로드가 수지와의 접촉 면적 및 밀착력을 향상시키고 크랙 전파를 방해하여, 탄소섬유 복합재의 기계적 계면강도를 향상시킬 수 있는 산화아연 나노로드를 포함하는 탄소섬유 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a carbon fiber including a zinc oxide nano-rod and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a method of manufacturing a carbon fiber-reinforced composite material in which a zinc oxide nano- And a method for producing the carbon fiber including the zinc oxide nano-rod capable of improving the mechanical interface strength of the carbon fiber composite material by preventing crack propagation.

탄소섬유는 여러 보강섬유 중에서도 기계적 강도 및 탄성율이 높고 내열성이나 내약품성 등의 성질이 우수하여 항공/우주산업 및 토목/건축재료, 자동차, 선박, 전기/전자재료, 스포츠/레저용품 분야 등 성능 복합재의 보강섬유 소재로서 이용되고 있다. Carbon fiber has high mechanical strength and elastic modulus among various reinforcing fibers and it is excellent in properties such as heat resistance and chemical resistance so that it can be used as a performance composite material in aerospace and civil engineering / construction materials, automobiles, ships, electric / electronic materials, sports / As a reinforcing fiber material.

탄소섬유로 보강된 매트릭스 수지는, 서로 다른 물질이 혼합된 복합재료로서, 무게가 가볍고, 강도 및 탄성률이 우수하여, 스포츠용품, 레저용품, 우주 항공 장비 등의 제조에 유용하게 사용되고 있다.The matrix resin reinforced with carbon fiber is a composite material in which different materials are mixed, is light in weight, excellent in strength and modulus of elasticity, and is useful for manufacturing sports goods, leisure goods, space aerial equipment and the like.

하지만, 일반적으로, 탄소섬유와 매트릭스 수지는 접착 강도가 불충분하므로, 전단응력이 낮다. However, in general, since the bonding strength between the carbon fiber and the matrix resin is insufficient, the shear stress is low.

특히 탄소섬유 시트와 매트릭스 수지 사이의 계면에서 분리가 일어나는 층간전단응력(ILSS)을 포함한 기계적 계면강도가 복합재료에서의 가장 취약점이라고 할 수 있다.In particular, mechanical interfacial strength, including interlaminar shear stress (ILSS), which occurs at the interface between the carbon fiber sheet and the matrix resin, is the weakest point in the composite material.

도 1a는 일반적인 구조의 탄소 섬유 직물을 제조하는 공정을 도시한 개략적인 공정도이고, 도 1b는 일반적인 구조의 탄소 섬유 직물을 도시한 개략적인 단면도이며, 도 1c는 일반적인 구조의 탄소 섬유 직물에서의 탄소섬유 시트와 매트릭스 수지의 계면 분리를 도시한 개략적인 단면도이다.Fig. 1b is a schematic cross-sectional view showing a carbon fiber fabric of a general structure, Fig. 1c is a schematic cross-sectional view of a carbon fiber fabric of a general structure, Fig. Sectional view showing the interface separation between the fiber sheet and the matrix resin.

먼저, 도 1a 및 도 1b를 참조하면, 일반적인 구조의 탄소 섬유 직물(10)은 복수의 탄소섬유 시트(11a, 11b, 11c)를 반복하여 적층하고, 이를 매트릭스 수지(12)에 함침시킴으로써 제조될 수 있다.1A and 1B, a carbon fiber fabric 10 having a general structure is manufactured by repeatedly laminating a plurality of carbon fiber sheets 11a, 11b, and 11c and impregnating the carbon fiber sheets 11a, 11b, and 11c with the matrix resin 12 .

이때, 상기 탄소섬유 시트(11) 각각은 탄소 섬유 한가닥인 필라멘트가 복수개(약 수백개 내지 수만개) 뭉쳐져 구성된 필라(1)가 예를 들면, 가로방향과 세로방향으로 배열되어 형성될 수 있으며, 이때, 상기 각각의 필라(1)의 사이에도 메트릭스 수지(2)가 함침될 수 있다.At this time, each of the carbon fiber sheets 11 may be formed by arranging a plurality of filaments (a few hundreds to several tens of thousands of filaments) each being a single carbon fiber bundle, for example, in the lateral direction and the longitudinal direction, , And the matrix resin (2) may be impregnated between the pillars (1).

다음으로, 도 1b를 참조하면, 탄소섬유 시트(11a, 11b, 11c)와 매트릭스 수지(12a, 12b)는 접착 강도가 불충분하여, 탄소섬유 시트와 매트릭스 수지 사이의 계면에서 분리가 일어나게 된다. Next, referring to FIG. 1B, the bonding strength between the carbon fiber sheets 11a, 11b, and 11c and the matrix resins 12a and 12b is insufficient, resulting in separation at the interface between the carbon fiber sheet and the matrix resin.

이를 방지하기 위해 보강재인 탄소섬유의 표면을 개질하여 매트릭스 수지와의 접착 강도를 향상시킴으로써, 탄소섬유와 매트릭스 수지가 긴밀히 접착된 복합재료를 형성하고 있다.In order to prevent this, the surface of the carbon fiber, which is a reinforcing material, is modified to improve the bonding strength with the matrix resin, thereby forming a composite material in which the carbon fiber and the matrix resin are closely bonded.

이와 같은 탄소섬유의 표면처리 방법으로는, 사이징 처리, 가열 세정법, 기상 산화법, 전기도금법, 양극산화법 등이 알려져 있다.As such a surface treatment method of carbon fibers, there are known a sizing treatment, a heating cleaning method, a gas phase oxidation method, an electroplating method, an anodic oxidation method and the like.

하지만, 이러한 방법들은 매트릭스 수지와 탄소섬유 간에 물리화학적 상호작용을 증가시키지만 밀착력 증가에 한계가 있고 전기나 열을 사용함으로써 비용이 높은 단점이 있다.However, these methods increase the physico-chemical interactions between the matrix resin and the carbon fiber, but they have a limitation in increasing the adhesion and have a disadvantage that they are expensive due to the use of electricity or heat.

한국공개특허 10-2999-023333Korean Patent Publication No. 10-2999-023333

본 발명은 상기와 같은 기술적 문제점을 해결하기 위한 것으로, 간단한 공정에 의하여, 매트릭스 수지와 탄소섬유 간의 접착강도를 향상시킬 수 있는 탄소 섬유 직물을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide a carbon fiber fabric capable of improving the bonding strength between a matrix resin and a carbon fiber by a simple process.

본 발명의 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned technical problems, and other technical problems which are not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 지적된 문제점을 해결하기 위해서 본 발명은 제1섬유 시트체 및 상기 제1섬유 시트체의 표면에 위치하는 제1나노로드를 포함하는 제1섬유 시트; 제2섬유 시트체 및 상기 제2섬유 시트체의 표면에 위치하는 제2나노로드를 포함하는 제2섬유 시트; 및 상기 제1섬유 시트 및 상기 제2섬유 시트 사이에 함침된 수지층을 포함하고, 상기 제1나노로드 및 상기 제2나노로드는 서로 엉키어 배치되는 것을 특징으로 하는 섬유 직물을 제공한다.In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a fibrous sheet comprising a first fibrous sheet and a first fibrous sheet including a first nanorod located on a surface of the first fibrous sheet; A second fiber sheet comprising a second fiber sheet body and a second nano rod located on a surface of the second fiber sheet body; And a resin layer impregnated between the first fiber sheet and the second fiber sheet, wherein the first nano-rod and the second nano-rod are entangled with each other.

또한, 본 발명은 상기 제1섬유 시트는 제1섬유 필라 및 제2섬유 필라가 각각 가로방향과 세로방향으로 배열되어 제조되며, 상기 제1섬유 필라 및 상기 제2섬유 필라는 각각 제3나노로드 및 제4나노로드를 포함하고, 상기 제3나노로드 및 제4나노로드가 서로 엉키어, 상기 제1섬유 필라 및 상기 제2섬유필라가 각각 가로방향과 세로방향으로 배열되는 것을 특징으로 하는 섬유 직물을 제공한다.In the present invention, the first fiber sheet is produced by arranging the first fiber pillar and the second fiber pillar in the transverse direction and the longitudinal direction, respectively, and the first fiber pillar and the second fiber pillar are respectively connected to the third nano- And a fourth nano-rod, wherein the third nano-rod and the fourth nano-rod are entangled with each other, and the first fiber pillar and the second fiber pillar are arranged in the transverse direction and the longitudinal direction, respectively Provide fabric.

또한, 본 발명은 상기 제1섬유필라는 단일의 섬유가닥인 섬유 필라멘트가 뭉쳐져 복수의 섬유가닥으로 제조된 것인 섬유 직물을 제공한다.In addition, the present invention provides a fiber fabric in which the first fiber filament is a bundle of single filament filaments and is made of a plurality of filament strands.

또한, 본 발명은 상기 섬유 필라멘트는 섬유체 및 상기 섬유체의 표면에 위치하는 제5나노로드를 포함하는 섬유 직물을 제공한다.The present invention also provides a fiber fabric comprising a fibrous filament and a fifth nano rod located on the surface of the fibrous filament.

또한, 본 발명은 상기 섬유체의 두께와 상기 제5나노로드의 두께 비는 1:0.5~1.5인 것을 특징으로 하는 섬유 직물을 제공한다.Also, the present invention provides a fiber fabric, wherein the ratio of the thickness of the fibrous body to the thickness of the fifth nano rod is 1: 0.5 to 1.5.

또한, 본 발명은 섬유체의 표면에 나노로드를 형성하여, 단일의 섬유가닥인 섬유 필라멘트를 제조하는 단계; 상기 섬유 필라멘트 복수개를 뭉쳐, 복수의 섬유가닥인 섬유 필라를 제조하는 단계; 상기 섬유 필라 복수개를 각각 가로방향과 세로방향으로 배열시켜 섬유 시트를 제조하는 단계; 및 상기 섬유 시트 복수개를 적층하여 섬유 직물을 제조하는 단계를 포함하고, 상기 섬유체의 표면에 나노로드를 형성하는 것은, 상기 섬유체를 무전해 도금액에 침지하여, 상기 섬유체의 표면에 나노로드를 성장하는 것인 섬유 직물의 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a method for producing a fiber filament, comprising the steps of: forming a nanorod on a surface of a fiber body to produce a single filament fiber filament; Clustering a plurality of the filament filaments to produce a plurality of fiber filaments; Arranging the plurality of fiber filaments in a transverse direction and a longitudinal direction, respectively, to produce a fiber sheet; And a step of laminating a plurality of the fiber sheets to produce a fiber fabric. The formation of the nano-rods on the surface of the fibrous body is achieved by immersing the fibrous body in an electroless plating solution, Of the fiber fabric.

또한, 본 발명은 상기 섬유체를 무전해 도금액에 침지하기 전에, 상기 섬유체를 촉매화하는 전처리 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 직물의 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a method for producing a fiber fabric, characterized by comprising a pretreatment step of catalyzing the fiber body before immersing the fiber body in an electroless plating solution.

또한, 본 발명은 상기 섬유는 탄소 섬유이고, 상기 나노로드는 산화아연 나노로드이며, 상기 전처리 단계는, 염화아연 또는 질산아연 용액에 상기 탄소 섬유를 침지하는 단계인 것을 특징으로 하는 섬유 직물의 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a method for producing a fiber fabric, characterized in that the fiber is a carbon fiber, the nanorod is a zinc oxide nanorod, and the pretreatment step is a step of immersing the carbon fiber in a zinc chloride solution or a zinc nitrate solution. ≪ / RTI >

또한, 본 발명은 복수의 섬유가닥인 섬유 필라를 제조하는 단계; 상기 섬유 필라 복수개를 각각 가로방향과 세로방향으로 배열시켜 섬유 시트를 제조하는 단계; 상기 섬유시트의 표면에 나노로드를 형성하는 단계; 및 상기 섬유 시트 복수개를 적층하여 섬유 직물을 제조하는 단계를 포함하고, 상기 섬유시트의 표면에 나노로드를 형성하는 것은, 상기 섬유 시트를 무전해 도금액에 침지하여, 상기 섬유 시트의 표면에 나노로드를 성장하는 것인 섬유 직물의 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a method of producing a fiber pillar comprising the steps of: Arranging the plurality of fiber filaments in a transverse direction and a longitudinal direction, respectively, to produce a fiber sheet; Forming a nanorod on the surface of the fiber sheet; And a step of laminating a plurality of the fiber sheets to produce a fiber fabric, wherein forming the nano-rods on the surface of the fiber sheet comprises immersing the fiber sheet in an electroless plating solution, Of the fiber fabric.

또한, 본 발명은 상기 섬유 시트를 무전해 도금액에 침지하기 전에, 상기 섬유 시트를 촉매화하는 전처리 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 직물의 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a method of producing a textile fabric, characterized by comprising a pretreatment step of catalyzing the fiber sheet before immersing the fiber sheet in an electroless plating solution.

또한, 본 발명은 상기 섬유는 탄소 섬유이고, 상기 나노로드는 산화아연 나노로드이며, 상기 전처리 단계는, 염화아연 또는 질산아연 용액에 상기 탄소 섬유 시트를 침지하는 단계인 것을 특징으로 하는 섬유 직물의 제조방법을 제공한다.The fiber is a carbon fiber, and the nanorod is a zinc oxide nanorod. The pretreatment step is a step of immersing the carbon fiber sheet in a zinc chloride solution or a zinc nitrate solution. And a manufacturing method thereof.

상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 탄소섬유 보강 복합재료를 제조할 때, 표면에서 성장이 된 산화아연 나노로드가 수지와의 접촉 면적 및 밀착력을 향상시키고 크랙 전파를 방해하여, 탄소섬유 복합재의 기계적 계면강도를 향상시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, when the carbon fiber-reinforced composite material is produced, the zinc oxide nano-rods grown on the surface improve the contact area with the resin and the adhesive force and interfere with crack propagation, The interface strength can be improved.

도 1a는 일반적인 구조의 탄소 섬유 직물을 제조하는 공정을 도시한 개략적인 공정도이고, 도 1b는 일반적인 구조의 탄소 섬유 직물을 도시한 개략적인 단면도이며, 도 1c는 일반적인 구조의 탄소 섬유 직물에서의 탄소섬유 시트와 매트릭스 수지의 계면 분리를 도시한 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 용어를 정의하기 위한 개략적인 도면이다.
도 3a는 본 발명에 따른 섬유 필라멘트를 도시한 개략적인 사시도이고, 도 3b는 본 발명에 따른 섬유 필라멘트를 도시한 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 섬유 필라를 도시한 개략적인 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 섬유 시트를 도시한 개략적인 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 섬유 직물을 도시한 개략적인 단면도이다.
도 7은 전처리에 따른 산화아연 나노로드의 성장 거동을 도시한 실사진이다.
도 8은 본 발명에 따른 탄소 섬유 상에 형성된 산화아연 나노로드의 성장을 도시한 실사진이다.
도 9는 탄소섬유 직물의 ILSS 값을 측정한 그래프이다.Fig. 1b is a schematic cross-sectional view showing a carbon fiber fabric of a general structure, Fig. 1c is a schematic cross-sectional view of a carbon fiber fabric of a general structure, Fig. Sectional view showing the interface separation between the fiber sheet and the matrix resin.
2 is a schematic diagram for defining terms according to the present invention.
FIG. 3A is a schematic perspective view showing a fiber filament according to the present invention, and FIG. 3B is a schematic cross-sectional view showing a fiber filament according to the present invention.
4 is a schematic cross-sectional view showing a fiber pillar according to the present invention.
5 is a schematic cross-sectional view showing a fiber sheet according to the present invention.
6 is a schematic cross-sectional view showing a textile fabric according to the present invention.
Fig. 7 is a view showing the growth behavior of the zinc oxide nano-rods according to the pretreatment.
FIG. 8 is a view showing the growth of zinc oxide nano-rods formed on carbon fibers according to the present invention.
9 is a graph showing the ILSS value of a carbon fiber fabric.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims.

아래 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 상세히 설명한다. 도면에 관계없이 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings. &Quot; and / or "include each and every combination of one or more of the mentioned items. ≪ RTI ID = 0.0 >

비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.Although the first, second, etc. are used to describe various components, it goes without saying that these components are not limited by these terms. These terms are used only to distinguish one component from another. Therefore, it goes without saying that the first component mentioned below may be the second component within the technical scope of the present invention.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of illustrating embodiments and is not intended to be limiting of the present invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. The terms " comprises "and / or" comprising "used in the specification do not exclude the presence or addition of one or more other elements in addition to the stated element.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used in a sense commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Also, commonly used predefined terms are not ideally or excessively interpreted unless explicitly defined otherwise.

공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성 요소와 다른 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다. The terms spatially relative, "below", "beneath", "lower", "above", "upper" And can be used to easily describe a correlation between an element and other elements. Spatially relative terms should be understood in terms of the directions shown in the drawings, including the different directions of components at the time of use or operation. For example, when inverting an element shown in the figures, an element described as "below" or "beneath" of another element may be placed "above" another element . Thus, the exemplary term "below" can include both downward and upward directions. The components can also be oriented in different directions, so that spatially relative terms can be interpreted according to orientation.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 용어를 정의하기 위한 개략적인 도면이다.2 is a schematic diagram for defining terms according to the present invention.

도 2를 참조하면, 먼저, 본 발명에서는 단일의 섬유 가닥을 섬유 필라멘트라고 정의하기로 한다.Referring to FIG. 2, first, in the present invention, a single fiber strand is defined as a fiber filament.

다음으로, 상기 섬유 필라멘트가 수백개 내지 수만개가 뭉쳐져 구성된 복수의 섬유가닥을 섬유 필라로 정의하기로 한다. 이때, 상기 복수개의 섬유 필라멘트를 뭉쳐 상기 섬유 필라를 형성하기 위해, 섬유 필라멘트와 섬유 필라멘트의 사이에 매트릭스 수지(이하, "수지"라 함)가 함침될 수 있다.Next, a plurality of fiber strands constituted by a bundle of several hundred to several tens of thousands of the above-mentioned fiber filaments is defined as a fiber filament. At this time, a matrix resin (hereinafter referred to as "resin") may be impregnated between the fiber filaments and the fiber filaments to form the fiber filaments by aggregating the plurality of filament filaments.

이때, 상기 수지는 폴리아미드, 폴리에스테르, 공중합폴리에스테르, 염화비닐리덴, 염화비닐 또는 폴리우레탄일 수 있으며, 다만 본 발명에서 상기 수지의 종류를 제한하는 것은 아니다. 이하 동일하다.At this time, the resin may be polyamide, polyester, copolymer polyester, vinylidene chloride, vinyl chloride or polyurethane, but the kind of the resin is not limited in the present invention. The same is applied hereinafter.

다음으로, 상기 섬유 필라가 가로방향과 세로방향으로 배열되어 형성된 것을 섬유시트라고 정의하기로 한다. 이때, 상기 복수개의 섬유 필라를 배열하여, 상기 섬유 시트를 형성하기 위해, 섬유 필라와 섬유 필라 사이에 수지가 함침될 수 있다.Next, the fiber pillar is defined as a fiber sheet in which the fiber pillar is arranged in the transverse direction and the longitudinal direction. At this time, a resin may be impregnated between the fiber pillar and the fiber pillar to arrange the plurality of fiber pillar to form the fiber sheet.

다음으로, 상기 섬유 시트가 복수개 적층되어 형성된 것을 섬유 직물이라고 정의하기로 한다. 이때, 상기 복수개의 섬유 시트를 적층하여 섬유 직물을 형성하기 위해, 섬유 시트와 섬유 시트의 사이에 수지가 함침될 수 있다.Next, a plurality of the above-mentioned fiber sheets formed by laminating is defined as a textile fabric. At this time, a resin may be impregnated between the fiber sheet and the fiber sheet to laminate the plurality of fiber sheets to form a fiber fabric.

한편, 본 발명에서 섬유 시트는 탄소 섬유 시트일 수 있으며, 이 경우, 상기 섬유 필라멘트는 탄소 섬유 필라멘트일 수 있고, 상기 섬유 필라는 탄소 섬유 필라일수 있으며, 상기 섬유 시트는 탄소 섬유 시트일 수 있으며, 다만, 본 발명에서 상기 섬유의 종류를 제한하는 것은 아니다.In the present invention, the fiber sheet may be a carbon fiber sheet. In this case, the fiber filament may be a carbon fiber filament, the fiber filament may be a carbon fiber filament, the fiber sheet may be a carbon fiber sheet, However, the kind of the fiber is not limited in the present invention.

도 3a는 본 발명에 따른 섬유 필라멘트를 도시한 개략적인 사시도이고, 도 3b는 본 발명에 따른 섬유 필라멘트를 도시한 개략적인 단면도이다.FIG. 3A is a schematic perspective view showing a fiber filament according to the present invention, and FIG. 3B is a schematic cross-sectional view showing a fiber filament according to the present invention.

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본 발명에 따른 섬유 필라멘트는 섬유체(110) 및 상기 섬유체(110)의 표면에 위치하는 나노로드(120)를 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 3A and 3B, the fiber filament according to the present invention may include a fiber body 110 and a nano-rod 120 disposed on the surface of the fiber body 110.

상기 섬유체(110)는 단일의 탄소 섬유 가닥일 수 있으며, 상기 나노로드는 산화아연(ZnO) 나노로드인 것이 바람직하다.The fibrous body 110 may be a single carbon fiber strand, and the nanorod is preferably a zinc oxide (ZnO) nanorod.

이때, 본 발명에서 상기 나노로드는 무전해 도금법에 의해 성장하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the nano-rods are grown by electroless plating.

상기 무전해 도금법은 피막형성에 있어 공지된 도금법으로, 자기촉매에 의한 화학적 반응을 이용한 도금방법으로서 전기도금과는 달리 피도금 물체에 전기를 통하지 아니하여도 피막이 형성되며, 금속은 물론 플라스틱, 종이, 섬유, 세라믹 등 거의 모든 재료에 피막을 형성시킬 수 있다. 또한 복잡한 구조물 형재에도 피막을 형성시킬 수 있으며, 형성된 피막의 물성도 내식성, 내알칼리성, 내마모성, 납땜성, 밀착성, 내열성 등이 우수하여 자동차, 항공기, 일반기계, 전자부품, 화학플랜에 많이 응용되고 있다.The electroless plating method is a plating method known in the film formation, and is a plating method using a chemical reaction by means of a magnetic catalyst. Unlike electroplating, a film is formed even if electricity is not applied to the object to be plated, , Fibers, ceramics, and the like. In addition, a coating film can be formed on a complicated structure, and the physical properties of the formed film are excellent in corrosion resistance, alkali resistance, abrasion resistance, solderability, adhesion and heat resistance and are widely applied to automobiles, aircrafts, general machinery, have.

즉, 본 발명에서는 피막형성에 있어 공지된 무전해 도금법을 통하여, 상기 섬유체의 표면에 나노로드를 성장시킬 수 있으며, 구체적인 방법은 다음과 같다.That is, in the present invention, nanorods can be grown on the surface of the fibrous body through a known electroless plating method for forming a film. Specific methods are as follows.

본 발명에 따른 섬유체의 표면에 나노로드를 형성하는 방법은, 상기 섬유체를 수세하는 제1수세단계를 포함한다.The method for forming the nano-rods on the surface of the fibrous body according to the present invention includes a first washing step of washing the fibrous body.

상기 제1수세단계는 상기 섬유체, 즉, 탄소 섬유를 수산화나트륨 및 비이온계면활성제가 포함된 용액에서 침지 처리하여 불순물을 제거하는 단계일 수 있다.The first water washing step may be a step of immersing the fibrous body, that is, the carbon fiber, in a solution containing sodium hydroxide and a nonionic surfactant to remove impurities.

다음으로, 상기 제1수세단계를 거친 상기 섬유체를 예민화(sensitizing)하는 제1전처리 단계를 포함한다.Next, a first pretreatment step is performed to sensitize the fibrous material that has undergone the first washing step.

상기 제1전처리 단계는 염화주석 및 강산의 혼합 용액에 상기 탄소 섬유를 침지하는 단계일 수 있다.The first pretreatment step may be a step of immersing the carbon fiber in a mixed solution of tin chloride and strong acid.

다음으로, 상기 제1전처리 단계를 거친 상기 섬유체를 수세하는 제2수세단계를 포함한다.Next, a second water washing step of washing the fibrous material that has been subjected to the first pretreatment step is included.

상기 제2수세단계는 상기 섬유체, 즉, 탄소 섬유를 수산화나트륨 및 비이온계면활성제가 포함된 용액에서 침지 처리하여, 제1전처리 단계시의 용액을 제거하는 단계일 수 있다.The second water washing step may be a step of immersing the fibrous body, that is, the carbon fiber in a solution containing sodium hydroxide and a nonionic surfactant to remove the solution in the first pretreatment step.

다음으로, 상기 제2수세단계를 거친 상기 섬유체를 활성화(activating)하는 제2전처리 단계를 포함한다.Next, a second pretreatment step of activating the fibrous body through the second water washing step is performed.

상기 제2전처리 단계는 염화팔라듐 및 강산의 혼합 용액에 상기 탄소 섬유를 침지하는 단계일 수 있다.The second pretreatment step may be a step of immersing the carbon fiber in a mixed solution of palladium chloride and strong acid.

다음으로, 상기 제2전처리 단계를 거친 상기 섬유체를 수세하는 제3수세단계를 포함한다.Next, a third washing step is performed to wash the fibrous body that has undergone the second pretreatment step.

상기 제3수세단계는 상기 섬유체, 즉, 탄소 섬유를 수산화나트륨 및 비이온계면활성제가 포함된 용액에서 침지 처리하여, 제2전처리 단계시의 용액을 제거하는 단계일 수 있다.The third water washing step may be a step of immersing the fibrous body, that is, the carbon fiber in a solution containing sodium hydroxide and a nonionic surfactant to remove the solution in the second pretreatment step.

다음으로, 제3수세단계를 거친 상기 섬유체를 촉매화(catalysting)하는 제3전처리 단계를 포함할 수 있다.Next, a third pretreatment step may be used to catalyze the fibrous body through the third water washing step.

상기 촉매화는 피도금재인 탄소 섬유의 표면에 형성하기 위한 산화아연의 금속, 즉, 아연 함유 피막을 형성시킨 후에 무전해 도금 공정을 진행하는 것으로 이해될 수 있다.It can be understood that the above-mentioned catalysis is carried out by carrying out an electroless plating process after forming a zinc oxide metal, that is, a zinc-containing coating, on the surface of the carbon fiber which is a plating material.

따라서, 상기 제3전처리 단계는 탄소 섬유의 표면에 형성하기 위한 산화아연의 금속을 포함하는 염화아연 또는 질산아연 용액에 상기 탄소 섬유를 침지하는 단계일 수 있다.Therefore, the third pretreatment step may be a step of immersing the carbon fiber in a zinc chloride or zinc nitrate solution containing a zinc oxide metal for forming on the surface of the carbon fiber.

다음으로, 상기 제3전처리 단계를 거친 상기 섬유체를 수세하는 제4수세단계를 포함한다.And then a fourth washing step of washing the fiber body that has been subjected to the third pretreatment step.

상기 제4수세단계는 상기 섬유체, 즉, 탄소 섬유를 수산화나트륨 및 비이온계면활성제가 포함된 용액에서 침지 처리하여, 제3전처리 단계시의 용액을 제거하는 단계일 수 있다.The fourth rinsing step may be a step of immersing the fibrous body, that is, the carbon fiber, in a solution containing sodium hydroxide and a nonionic surfactant to remove the solution in the third pretreatment step.

이때, 본 발명에서 상기 제1수세단계 내지 상기 제4수세단계, 상기 제1전처리 단계 내지 상기 제3전처리 단계는 필요에 따라 생략이 가능하다.At this time, in the present invention, the first water washing step to the fourth water washing step, and the first pre-processing step to the third pre-processing step may be omitted if necessary.

다음으로, 제4수세단계를 거친 상기 섬유체를 무전해 도금액에 침지하여, 상기 섬유체의 표면에 나노로드를 성장시키는 나노로드 성장 단계를 포함할 수 있다.Next, a nanorod growth step of immersing the fibrous body that has undergone the fourth water washing step in the electroless plating liquid to grow the nanorod on the surface of the fibrous body may be included.

이때, 상술한 바와 같이, 본 발명에서 상기 나노로드는 산화아연(ZnO) 나노로드인 것이 바람직하다.At this time, as described above, in the present invention, the nanorod is preferably a zinc oxide (ZnO) nanorod.

따라서, 상기 무전해 도금액의 주성분은 산화아연을 형성하기 위한 금속염인 아연염과 환원제이고, 보조성분으로 착화제를 포함할 수 있다.Therefore, the main component of the electroless plating solution is a zinc salt and a reducing agent, which are metal salts for forming zinc oxide, and may contain a complexing agent as an auxiliary component.

상기 환원제는 글리옥실산, 차아인산, 차아인산 나트륨, 차아인산칼륨, 차아인산 암모늄, 디메틸아민보란(DMAB), 디에틸아민보란(DEAB), 수소화붕소나트륨, 히드라진, 포도당 중 적어도 어느 하나이상을 포함할 수 있으며, 다만, 본 발명에서 상기 환원제의 종류를 제한하는 것은 아니다.The reducing agent may be at least one of glyoxylic acid, hypophosphorous acid, sodium hypophosphite, potassium hypophosphite, ammonium hypophosphite, dimethylamine borane (DMAB), diethylamine borane (DEAB), sodium borohydride, hydrazine, However, the kind of the reducing agent is not limited in the present invention.

상기 착화제는 EDTA, 트리에탄올 아민, 히드록시에틸에틸렌트리아세트산, 시클로헥산디아민테트라아세트산, 디에틸렌트리아민펜타아세트산, 테트라키스(2-히드록시프로필)에틸렌디아민구연산, 롯셀염(주석산칼륨나트륨염), 주석산, 사과산, QUADROL 및 이들의 혼합물을 들 수 있으며, 다만, 본 발명에서 상기 착화제의 종류를 제한하는 것은 아니다.The complexing agent may be selected from the group consisting of EDTA, triethanolamine, hydroxyethylethylenetriacetic acid, cyclohexanediamine tetraacetic acid, diethylenetriaminepentaacetic acid, tetrakis (2-hydroxypropyl) ethylenediamine citric acid, Rochelle salt (sodium potassium tartrate) , Tartaric acid, malic acid, QUADROL, and mixtures thereof. However, the kind of the complexing agent is not limited in the present invention.

이상과 같은 공정, 즉, 무전해 도금법에 의하여, 섬유체(110) 및 상기 섬유체(110)의 표면에 위치하는 산화아연 나노로드(120)를 포함하는 섬유 필라멘트를 제조할 수 있다.The fiber filament comprising the fiber body 110 and the zinc oxide nano-rod 120 positioned on the surface of the fiber body 110 can be manufactured by the above-described process, that is, the electroless plating method.

이때, 상기 상기 나노로드의 직경은 10 ~ 500 nm 이며, 길이는 10 nm ~ 4 ㎛ 정도이다.At this time, the diameter of the nanorod is 10 to 500 nm and the length is about 10 nm to 4 탆.

한편, 본 발명에서 상기 섬유체(110)의 두께(d1)와 상기 나노로드(120)의 두께(또는 길이)(d2) 비는 1:0.5~1.5인 것이 바람직하다.In the present invention, the thickness d1 of the fibrous body 110 and the thickness (or length) d2 of the nanorod 120 are preferably 1: 0.5 to 1.5.

상기 섬유체(110)의 두께(d1)와 상기 나노로드(120)의 두께(또는 길이)(d2) 비가 1:0.5 미만인 경우는 후술하는 섬유 시트와 섬유 시트 간의 접착 강도의 향상에 기여할 수 없는 문제점이 발생할 수 있으며, 상기 섬유체(110)의 두께(d1)와 상기 나노로드(120)의 두께(또는 길이)(d2) 비는 1:1.5인 경우에는 나노로드의 두께 또는 길이가 너무 커서 역시 섬유 시트와 섬유 시트 간의 접착 강도의 향상에 기여할 수 없는 문제점이 발생할 수 있다.If the thickness d1 of the fibrous body 110 and the thickness (or length) d2 of the nano-rods 120 are less than 1: 0.5, the adhesion strength between the fibrous sheet and the fibrous sheet can not be improved If the thickness d1 of the fibrous body 110 and the thickness (or length) d2 of the nanorod 120 are 1: 1.5, the thickness or the length of the nanorods is too large There is a possibility that the adhesive strength between the fiber sheet and the fiber sheet can not be improved.

도 4는 본 발명에 따른 섬유 필라를 도시한 개략적인 단면도이다.4 is a schematic cross-sectional view showing a fiber pillar according to the present invention.

도 4를 참조하면, 상술한 도 3a 및 도 3b의 단일의 섬유 가닥인 섬유 필라멘트를 제조하고, 상기 섬유 필라멘트가 수백개 내지 수만개가 뭉쳐져 구성된 복수의 섬유가닥인 섬유 필라(200)를 제조한다.Referring to FIG. 4, a single filament fiber filament of FIGS. 3A and 3B is prepared, and a plurality of filament filaments 200, each having a bundle of several hundreds to several tens of thousands of the filament filaments, are manufactured.

즉, 제1섬유체(111) 및 상기 제1섬유체의 표면에 위치하는 제1나노로드(121)를 포함하는 제1섬유 필라멘트, 제2섬유체(112) 및 상기 제2섬유체의 표면에 위치하는 제2나노로드(122)를 포함하는 제2섬유 필라멘트, 제3섬유체(113) 및 상기 제3섬유체의 표면에 위치하는 제3나노로드(123)를 포함하는 제3섬유 필라멘트의 복수개의 섬유 필라멘트의 사이에 수지(131, 132)를 각각 함침시킴으로써, 복수의 섬유가닥인 섬유 필라(200)를 제조할 수 있다.That is, the first fiber filament comprising the first fiber body 111 and the first nano-rod 121 located on the surface of the first fiber body, the second fiber body 112 and the surface of the second fiber body And a third fiber filament including a third nano rod (123) located on the surface of the third fiber body, and a third fiber filament The fibers 131 and 132 are impregnated between the plurality of fiber filaments of the plurality of fiber filaments.

이때, 본 발명에서는 상기 복수개의 섬유 필라멘트가 수지(131, 132)에 함침됨에 있어서, 섬유 필라멘트 각각의 나노로드가 서로 엉키게 됨으로써, 각각의 섬유 필라멘트 간에 접착강도를 향상시킬 수 있다.At this time, in the present invention, when the plurality of fiber filaments are impregnated into the resin 131 or 132, the nano rods of the respective filament filaments are tangled with each other, so that the bonding strength between the respective filament filaments can be improved.

도 5는 본 발명에 따른 섬유 시트를 도시한 개략적인 단면도이다.5 is a schematic cross-sectional view showing a fiber sheet according to the present invention.

도 5를 참조하면, 상술한 도 4의 섬유 필라를 가로방향과 세로방향으로 배열시킴으로써, 섬유 시트(300)를 제조할 수 있다.Referring to FIG. 5, the fiber sheet 300 of FIG. 4 can be manufactured by arranging the fiber pillars in the lateral direction and the longitudinal direction as described above.

한편, 상기 섬유 필라는 각각 나노로드를 포함하고 있기 때문에, 상기 섬유 필라가 배열되어 형성된 섬유시트도 그 표면 영역에는 나노로드(320)를 포함하게 된다.Since the fiber pillar includes the nano-rods, the fiber sheet having the fiber pillar arranged therein also includes the nano-rods 320 in its surface area.

다만, 도 5에서는 설명의 편의를 위하여, 섬유 시트 내면 영역(310)은 상세히 표현하지는 않았으나, 본 발명에서는 상기 섬유 시트의 내면 영역(310)에도 나노로드가 서로 엉키면서 섬유 필라가 가로방향과 세로방향으로 배열될 수 있다.5, the inner surface area 310 of the fiber sheet is not tangled in detail, but the inner surface area 310 of the fiber sheet is also entangled with the inner surface area 310 of the fiber sheet, Lt; / RTI >

이때, 본 발명에서는 상기 섬유 시트(300)의 표면에 나노로드(320)를 포함하는 것이 바람직하다.At this time, in the present invention, it is preferable to include the nano-rods 320 on the surface of the fiber sheet 300.

즉, 후술할 바와 같이, 복수개의 섬유 시트가 적층되어 형성된 것이 섬유 직물이고, 상기 섬유 직물에서의 각각의 섬유 시트와 수지층의 접착 강도를 향상시키는 것이 본 발명의 주요 목적이므로, 이를 달성하기 위하여, 상기 섬유 시트(300)의 표면에 나노로드(320)를 포함하는 것이 바람직하다.That is, as described later, it is a fiber fabric in which a plurality of fiber sheets are laminated, and it is a main object of the present invention to improve the bonding strength between the respective fiber sheets and the resin layer in the fiber fabric. And a nano-rod 320 on the surface of the fiber sheet 300.

따라서, 상술한 도 3a 및 도 3b에서는 단일의 탄소 섬유 가닥인 섬유 필라멘트 단계에서 나노로드를 형성하는 것을 설명하였으나, 이와는 달리, 섬유 필라멘트를 통해 섬유 필라를 형성하고, 섬유 필라를 배열하여 섬유 시트를 형성한 이후에, 상기 섬유 시트의 표면에 나노로드를 성장시키는 것도 가능하다.3A and 3B illustrate the formation of the nano-rods at the fiber filament stage, which is a single carbon fiber strand. Alternatively, the fiber filaments may be formed through the filament filaments, After formation, it is also possible to grow the nanorod on the surface of the fiber sheet.

즉, 상술한 도 3a 및 도 3b의 공정에서와 같이, 상기 섬유 시트를 무전해 도금액에 침지하여, 상기 섬유 시트의 표면에 나노로드를 형성하는 것이 가능하다.That is, it is possible to form the nano-rods on the surface of the fibrous sheet by immersing the fibrous sheet in the electroless plating solution as in the processes of Figs. 3A and 3B.

도 6은 본 발명에 따른 섬유 직물을 도시한 개략적인 단면도이다.6 is a schematic cross-sectional view showing a textile fabric according to the present invention.

도 6을 참조하면, 상술한 도 5의 섬유 시트(도 5의 도면부호 300)를 제조하고, 상기 섬유 시트를 복수개 적층하여 섬유 직물(400)을 제조할 수 있으며, 이때, 상기 섬유 시트(300)는 표면에 나노로드(320)를 포함한다.Referring to FIG. 6, the fiber sheet 400 (FIG. 5) of FIG. 5 may be manufactured, and a plurality of the fiber sheets may be laminated to produce the fiber sheet 400. Includes a nanorod 320 on its surface.

즉, 제1섬유 시트체(311) 및 상기 제1섬유 시트체의 표면에 위치하는 제1나노로드(321)를 포함하는 제1섬유 시트, 제2섬유 시트체(312) 및 상기 제2섬유 시트체의 표면에 위치하는 제2나노로드(322)를 포함하는 제2섬유 시트, 제3섬유 시트체(313) 및 상기 제3섬유 시트체의 표면에 위치하는 제3나노로드(323)를 포함하는 제3섬유 시트를 적층하고, 복수개의 섬유 시트의 사이에 수지층(331, 332)을 각각 함침시킴으로써, 복수개의 섬유 시트를 포함하는 섬유 직물(400)을 제조할 수 있다.That is, the first fiber sheet including the first fiber sheet body 311 and the first nanorods 321 located on the surface of the first fiber sheet body, the second fiber sheet body 312, A second fiber sheet including a second nanorod 322 located on the surface of the sheet body, a third fiber sheet body 313, and a third nano rod 323 located on the surface of the third fiber sheet body And then impregnating the resin layers 331 and 332 between the plurality of fiber sheets, a fiber fabric 400 including a plurality of fiber sheets can be manufactured.

이때, 본 발명에서는 상기 복수개의 섬유 시트가 수지(331, 332)에 함침됨에 있어서, 섬유 시트 각각의 나노로드(321, 322, 323)가 서로 엉키게 됨으로써, 각각의 섬유 시트 간에 접착강도를 향상시킬 수 있다.At this time, in the present invention, when the plurality of fiber sheets are impregnated with the resin 331, 332, the nano rods 321, 322, 323 of the fiber sheets are tangled with each other, .

즉, 본 발명에서는 섬유 시트의 표면에 각각 나노로드를 포함함으로써, 상기 섬유 직물에서의 각각의 섬유 시트와 수지층의 접착 강도를 향상시킬 수 있다.That is, in the present invention, by including the nano-rods on the surface of the fiber sheet, the bonding strength between the fiber sheet and the resin layer in the fiber fabric can be improved.

따라서, 일반적인 탄소 섬유 직물에서는 탄소섬유 시트와 매트릭스 수지의 접착 강도가 불충분하여, 탄소섬유 시트와 매트릭스 수지 사이의 계면에서 분리가 일어나게 되나, 본 발명에서는 섬유 시트의 표면의 나노로드가 서로 엉키면서, 탄소섬유 시트와 매트릭스 수지의 접착 강도를 향상시킬 수 있다.Therefore, in general carbon fiber fabrics, the bonding strength between the carbon fiber sheet and the matrix resin is insufficient, and separation occurs at the interface between the carbon fiber sheet and the matrix resin. In the present invention, however, The bonding strength between the carbon fiber sheet and the matrix resin can be improved.

이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실험예를 설명하기로 하며, 다만, 본 발명에서 상기 실험예에 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred experimental examples according to the present invention will be described. However, the present invention is not limited to the experimental examples.

도 7은 전처리에 따른 산화아연 나노로드의 성장 거동을 도시한 실사진이다. 이때, 도 7에서의 (가)는 제2전처리 공정만을 실시한 실험예이고, (나)는 제1전처리 공정 및 제2전처리 공정을 실시한 실험예이며, (다)는 제1전처리공정 내지 제3전처리 공정을 실시한 실험예이다.Fig. 7 is a view showing the growth behavior of the zinc oxide nano-rods according to the pretreatment. 7A is an experimental example in which only the second pre-treatment step is performed, FIG. 7B is an experimental example in which the first pre-treatment step and the second pre-treatment step are performed, FIG. This is an experimental example in which a pretreatment process is performed.

도 7을 참조하면, 일반적인 전처리 공정인 (나)의 경우보다, 섬유체를 촉매화(catalysting)하는 제3전처리 단계를 포함하는 (다)의 경우가 산화아연 나노로드가 균일하게 성장하는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 7, in the case of (C) including the third pretreatment step for catalyzing the fibrous body than in the case of the general pretreatment (B), it is confirmed that the zinc oxide nanorod grows uniformly .

따라서, 본 발명에서는 전처리 공정에 있어서, 섬유체를 촉매화(catalysting)하는 제3전처리 단계를 포함하는 것이 바람직하다.Therefore, in the present invention, it is preferable to include a third pretreatment step for catalyzing the fibrous body in the pretreatment step.

도 8은 본 발명에 따른 탄소 섬유 상에 형성된 산화아연 나노로드의 성장을 도시한 실사진이다.FIG. 8 is a view showing the growth of zinc oxide nano-rods formed on carbon fibers according to the present invention.

도 8을 참조하면, 도금 용액의 유속 및 환원제의 농도 등을 최적화 하여, 탄소섬유를 무전해 도금액에 침지하여 다양한 크기의 산화아연 나노로드를 성장시킬 수 있다.Referring to FIG. 8, various sizes of zinc oxide nano-rods can be grown by optimizing the flow rate of the plating solution and the concentration of the reducing agent and soaking the carbon fibers in the electroless plating solution.

이하에서는 본 발명에 따른 탄소 섬유의 물성 평가를 설명하기로 한다.Hereinafter, evaluation of physical properties of the carbon fiber according to the present invention will be described.

먼저, 탄소섬유 상에 ZnO 나노로드를 성장시킨 경우(이하, "나노로드 탄소섬유"라 함)와 성장시키지 않은 경우(이하, "무처리의 탄소섬유"라 함)의 전기전도도를 비교하였다.First, the electrical conductivities of ZnO nanorods grown on carbon fibers (hereinafter referred to as "nanorod carbon fibers") and non-grown ZnO nanorods (hereinafter referred to as "untreated carbon fibers") were compared.

전기전도도 측정은 슬라이드 글라스위에 Ag paste로 2cm 간격의 전극을 형성한 뒤, 탄소섬유를 1, 10, 20 가닥을 붙이고, 전기저항을 측정한 뒤, 그때의 기울기로부터 전기전도도를 계산하였다.The electrical conductivity was measured by forming an electrode with a gap of 2 cm on the slide glass with an Ag paste, attaching 1, 10, and 20 strands of carbon fiber, measuring the electrical resistance, and then calculating the electrical conductivity from the slope.

무처리의 탄소섬유(Toray T-300)의 전기전도도는 4.46 Х 104 S/m 로 측정이 되었고, Toray 사의 technical data sheet에서는 5.8 Х 104 S/m 소개되어 있는 것으로 상기 측정방법에 오류가 없음을 확인할 수 있었다.The electrical conductivity of untreated carbon fiber (Toray T-300) was measured to be 4.46 Х 10 4 S / m, and in the technical data sheet of Toray, 5.8 Х 10 4 S / m was introduced. .

또한, 나노로드 탄소섬유의 전기전도도는 6.41 Х 104 S/m으로 전기전도도가 향상됨을 확인할 수 있었다.In addition, the electrical conductivity of the nanorod carbon fiber was found to be 6.41 Х 10 4 S / m.

한편 무전해 도금의 경우, 도금 용액이 탄소 섬유 전체에 균일하게 침투하여 반응이 일어나 균일하게 막이 형성되었기 때문에 전기전도도를 크게 향상시킬 수 있으며, 한편, 전기도금의 경우, 전류밀도의 분포가 탄소섬유의 안쪽까지 균일하게 분포하기 어려워 도금 층이 균일한 막이 아니라 island 형태로 성장이 됨으로써 전도도가 낮은 경향이 있었다.On the other hand, in the case of the electroless plating, since the plating solution uniformly penetrates the entire carbon fiber to react and uniformly form a film, the electric conductivity can be greatly improved. On the other hand, in the case of electroplating, It is difficult to uniformly distribute the plating layer to the inside of the substrate. Thus, the conductivity of the plating layer tends to be low due to the growth of the island layer instead of the uniform layer.

도 9는 탄소섬유 직물의 ILSS 값을 측정한 그래프이다.9 is a graph showing the ILSS value of a carbon fiber fabric.

즉, 탄소섬유 상에 ZnO 나노로드를 성장시킨 경우(이하, "나노로드 탄소섬유"라 함)와 성장시키지 않은 경우(이하, "무처리의 탄소섬유"라 함)의 ILSS값을 비교하였다.That is, the ILSS values of the case where ZnO nanorods were grown on carbon fibers (hereinafter referred to as "nanorod carbon fibers") and those not grown (hereinafter referred to as "untreated carbon fibers") were compared.

무처리의 탄소섬유의 경우, ILSS 값이 약 43MPa인데 반해, 나노로드 탄소섬유의 경우, ILSS 값이 약 80MPa로 크게 향상됨을 알 수 있다.In the case of the untreated carbon fiber, the ILSS value is about 43 MPa, whereas the nanorod carbon fiber has the ILSS value of about 80 MPa.

이상과 같이 본 발명에서는 탄소섬유 보강 복합재료를 제조할 때, 표면에서 성장이 된 산화아연 나노로드가 수지와의 접촉 면적 및 밀착력을 향상시키고 크랙 전파를 방해하여, 탄소섬유 복합재의 기계적 계면강도를 향상시킬 수 있다.As described above, in the present invention, when the carbon fiber-reinforced composite material is produced, the zinc oxide nanorod grown on the surface improves the contact area with the resin and the adhesive force, hinders the crack propagation, Can be improved.

또한, 산화아연 나노로드를 형성함으로써, 전기 전도성을 향상시킴으로써, 복합재료 제조시에 전기 전도성이 향상될 수 있다.Further, by improving the electrical conductivity by forming the zinc oxide nano-rods, the electrical conductivity can be improved during the production of the composite material.

이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.

110, 111, 112, 113 : 섬유체
120, 121, 122, 123, 320 : 나노로드
131, 132, 331, 332 : 수지
300 : 섬유 시트 300 : 섬유 직물110, 111, 112, 113: Fibers
120, 121, 122, 123, 320: Nano rod
131, 132, 331, 332: Resin
300: fiber sheet 300: textile fabric

Claims (12)

제1섬유 시트체 및 상기 제1섬유 시트체의 표면에 위치하는 제1나노로드를 포함하는 제1섬유 시트;
제2섬유 시트체 및 상기 제2섬유 시트체의 표면에 위치하는 제2나노로드를 포함하는 제2섬유 시트; 및
상기 제1섬유 시트 및 상기 제2섬유 시트 사이에 함침된 수지층을 포함하고,
상기 제1나노로드 및 상기 제2나노로드는 서로 엉키어 배치되는 것을 특징으로 하는 섬유 직물.A first fiber sheet comprising a first fiber sheet body and a first nanorod located on a surface of the first fiber sheet body;
A second fiber sheet comprising a second fiber sheet body and a second nano rod located on a surface of the second fiber sheet body; And
And a resin layer impregnated between the first fiber sheet and the second fiber sheet,
Wherein the first nano-rod and the second nano-rod are entangled with each other. 제 1 항에 있어서,
상기 제1섬유 시트는 제1섬유 필라 및 제2섬유 필라가 각각 가로방향과 세로방향으로 배열되어 제조되며,
상기 제1섬유 필라 및 상기 제2섬유 필라는 각각 제3나노로드 및 제4나노로드를 포함하고, 상기 제3나노로드 및 제4나노로드가 서로 엉키어, 상기 제1섬유 필라 및 상기 제2섬유필라가 각각 가로방향과 세로방향으로 배열되는 것을 특징으로 하는 섬유 직물.The method according to claim 1,
Wherein the first fiber sheet is manufactured by arranging the first fiber pillar and the second fiber pillar in the transverse direction and the longitudinal direction respectively,
Wherein the first fiber pillar and the second fiber pillar each include a third nano rod and a fourth nano rod, and the third nano rod and the fourth nano rod are entangled with each other, Wherein the fiber pillar is arranged in the transverse direction and the longitudinal direction, respectively. 제 2 항에 있어서,
상기 제1섬유필라는 단일의 섬유가닥인 섬유 필라멘트가 뭉쳐져 복수의 섬유가닥으로 제조된 것인 섬유 직물.3. The method of claim 2,
Wherein the first fiber filament is made up of a plurality of fiber strands, the bundle of single filament filaments being bundled. 제 3 항에 있어서,
상기 섬유 필라멘트는 섬유체 및 상기 섬유체의 표면에 위치하는 제5나노로드를 포함하는 섬유 직물.The method of claim 3,
Wherein the fiber filament comprises a fibrous body and a fifth nano-rod located on a surface of the fibrous body. 제 4 항에 있어서,
상기 섬유체의 두께와 상기 제5나노로드의 두께 비는 1:0.5~1.5인 것을 특징으로 하는 섬유 직물.5. The method of claim 4,
Wherein the ratio of the thickness of the fibrous body to the thickness of the fifth nano rod is 1: 0.5 to 1.5. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 섬유는 탄소 섬유이고, 상기 나노로드는 산화아연 나노로드인 것을 특징으로 하는 섬유 직물.6. The method according to any one of claims 1 to 5,
Wherein the fibers are carbon fibers and the nanorods are zinc oxide nanorods. 섬유체의 표면에 나노로드를 형성하여, 단일의 섬유가닥인 섬유 필라멘트를 제조하는 단계;
상기 섬유 필라멘트 복수개를 뭉쳐, 복수의 섬유가닥인 섬유 필라를 제조하는 단계;
상기 섬유 필라 복수개를 각각 가로방향과 세로방향으로 배열시켜 섬유 시트를 제조하는 단계; 및
상기 섬유 시트 복수개를 적층하여 섬유 직물을 제조하는 단계를 포함하고,
상기 섬유체의 표면에 나노로드를 형성하는 것은, 상기 섬유체를 무전해 도금액에 침지하여, 상기 섬유체의 표면에 나노로드를 성장하는 것인 섬유 직물의 제조방법.Forming a nanorod on the surface of the fiber body to produce a single filament fiber filament;
Clustering a plurality of the filament filaments to produce a plurality of fiber filaments;
Arranging the plurality of fiber filaments in a transverse direction and a longitudinal direction, respectively, to produce a fiber sheet; And
And laminating a plurality of said fibrous sheets to produce a fiber fabric,
Wherein the formation of the nano-rods on the surface of the fibrous body is performed by immersing the fibrous body in an electroless plating solution to grow nano-rods on the surface of the fibrous body. 제 7 항에 있어서,
상기 섬유체를 무전해 도금액에 침지하기 전에, 상기 섬유체를 촉매화하는 전처리 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 직물의 제조방법.8. The method of claim 7,
And a pretreatment step of catalyzing the fibrous body before immersing the fibrous body in the electroless plating solution. 제 8 항에 있어서,
상기 섬유는 탄소 섬유이고, 상기 나노로드는 산화아연 나노로드이며,
상기 전처리 단계는, 염화아연 또는 질산아연 용액에 상기 탄소 섬유를 침지하는 단계인 것을 특징으로 하는 섬유 직물의 제조방법.9. The method of claim 8,
Wherein the fibers are carbon fibers, the nano-rods are zinc oxide nanorods,
Wherein the pretreatment step is a step of immersing the carbon fiber in a solution of zinc chloride or zinc nitrate. 복수의 섬유가닥인 섬유 필라를 제조하는 단계;
상기 섬유 필라 복수개를 각각 가로방향과 세로방향으로 배열시켜 섬유 시트를 제조하는 단계;
상기 섬유시트의 표면에 나노로드를 형성하는 단계; 및
상기 섬유 시트 복수개를 적층하여 섬유 직물을 제조하는 단계를 포함하고,
상기 섬유시트의 표면에 나노로드를 형성하는 것은, 상기 섬유 시트를 무전해 도금액에 침지하여, 상기 섬유 시트의 표면에 나노로드를 성장하는 것인 섬유 직물의 제조방법.Preparing a fiber pillar having a plurality of fiber strands;
Arranging the plurality of fiber filaments in a transverse direction and a longitudinal direction, respectively, to produce a fiber sheet;
Forming a nanorod on the surface of the fiber sheet; And
And laminating a plurality of said fibrous sheets to produce a fiber fabric,
Wherein the formation of the nano-rods on the surface of the fibrous sheet is carried out by immersing the fibrous sheet in an electroless plating solution to grow nano-rods on the surface of the fibrous sheet. 제 10 항에 있어서,
상기 섬유 시트를 무전해 도금액에 침지하기 전에, 상기 섬유 시트를 촉매화하는 전처리 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 직물의 제조방법.11. The method of claim 10,
And a pretreatment step of catalyzing the fiber sheet before immersing the fiber sheet in an electroless plating solution. 제 11 항에 있어서,
상기 섬유는 탄소 섬유이고, 상기 나노로드는 산화아연 나노로드이며,
상기 전처리 단계는, 염화아연 또는 질산아연 용액에 상기 탄소 섬유 시트를 침지하는 단계인 것을 특징으로 하는 섬유 직물의 제조방법.12. The method of claim 11,
Wherein the fibers are carbon fibers, the nano-rods are zinc oxide nanorods,
Wherein the pretreatment step is a step of immersing the carbon fiber sheet in a zinc chloride solution or a zinc nitrate solution.
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