KR20150095073A

KR20150095073A - 표면보호층을 이용한 ｒｔｍ 성형방법

Info

Publication number: KR20150095073A
Application number: KR1020140016146A
Authority: KR
Inventors: 박윤민; 김우석
Original assignee: 도레이첨단소재 주식회사
Priority date: 2014-02-12
Filing date: 2014-02-12
Publication date: 2015-08-20
Also published as: KR101561287B1

Abstract

본 발명은 표면보호층을 이용한 RTM 성형방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수지의 경화과정에서 발생하는 보이드나 핀 홀이 적고 외관 특성이 우수하며, 또한 표면보호층의 도입으로 기존의 설비를 그대로 사용할 수 있어 별도의 설비 투자 및 변경이 필요 없고, 특수용도의 수지를 개발할 필요가 없어 공정비용 증가 없이 보이드나 핀 홀이 억제된 외관 특성이 우수한 표면보호층을 이용한 RTM 성형방법에 관한 것이다.

Description

표면보호층을 이용한 ＲＴＭ 성형방법{RTM MOLDING METHOD USING SUEFACE PROTECTING LAYER}

일반적으로, 섬유 강화 수지(FRP), 그 중에서 탄소 섬유 강화 수지(CFRP)는 경량이면서도, 또한 높은 기계적 특성을 갖는 복합 재료로서, 여러 분야에서 사용되고 있다.

섬유 강화 수지를 성형하는 방법으로서는, 미리 강화 섬유 기재에 수지를 함침시킨 중간 재료인 프리프레그를 형틀 상에 적재하고, 오토클레이브 내에서 강화 섬유 기재에 함침되어 있는 수지를 경화시키는 방법이 알려져 있다. 여러 장의 프리프레그가 형틀 상에 적층되어 적재된다.

그러나 최근에는 종래의 Resin Transfer Molding(RTM) 성형방법에 따른 공정도인 도 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 형틀 상에 강화 섬유 직물 등으로 이루어지는 강화 섬유 기재를 적재(S100)하고, 형틀을 조여(S200) 형틀의 내부를 감압한 다음, 유동성을 가진 상태에 있는 열경화성 수지, 또는 유동성을 가진 상태에 있는 열가소성 수지를 형틀의 내부에 주입하고, 상기 수지를 강화 섬유 기재에 함침시켜, 상기 수지를 경화시킨(300) 후 탈형(S400)하는 RTM 성형 방법이 짧은 성형 사이클로 고품질의 성형품을 얻을 수 있기 때문에 널리 사용되고 있다.

이러한 RTM 성형방법은 성형에 막대한 시간이 필요로 한다는 점에서 생산성이 낮은 큰 문제가 있다. 생산성 향상을 위하여 유속을 컨트롤하지 않고 수지를 주입했을 경우는 수지자 압력에 따른 유속으로 형 내에 유입되어서 비교적 단시간에 형 내에 수지가 충전되지만, 강화 섬유기재가 수지에 의해서 흐트러지거나 유속이 빨라서 불균일한 흐름이 생겨 성형품의 표면에 보이드(void)나 핀 홀(pin-hole)이 다수 발생하는 문제가 있다.

특히, 성형 시간을 단축하기 위하여 수지의 압력을 고압으로 주입하는 경우는 강화 섬유 기재의 방직 조직 자체의 흐트러짐이 발생하기 쉽고, 고속으로 수지가 형 내를 유동하기 때문에, 치수 불안정 문제가 있으며, 국소적으로 흐름이 순서가 바뀌게 되어 큰 보이드가 발생하는 경우가 있다. 또한 흐름이 빠르게 되면 직물의 사이에 기체가 빠지지 못하고 체류해서 핀 홀로서 표면에 결함을 발생시키는 경우가 있다. 또한 경화 과정에서 반응성 수지로부터 반응 가스가 생기거나, 이미 수지 중에 내포하고 있던 미세한 가스가 성장해서 보이드나 핀 홀로 성장하는 경우도 있다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 RTM 성형장치의 주입구를 복수로 설계하고, 섬유 강화 기재 사이에 랜덤 매트 층을 도입하여 수지의 유속을 조절하는 방법이 제안되어 있다(한국 공개특허공보 10-2006-0134105). 그러나 이 방법은 새로운 RTM 성형장치를 설계하여 제작하는 것이 필요하여 기존의 설비를 교체해야 하는 비용 문제와 랜덤 매트 층이 강화 기재에 포함되어서 FRP의 물성 저하가 발생하는 문제가 있다.

이러한 문제는 온도 제어가 복잡하고, 경화시간이 긴 열가소성 및 열경화성 수지 때문에 발생하는 것으로 이러한 문제점을 해결하기 위하여 점도 조절이 용이하며 경화시간이 짧은 에너지선 경화 수지를 사용하는 방법이 제안되어 있다(한국 공개특허공보 10-2009-0018176). 그러나 이 방법도 에너지선 경화 시스템 적용을 위한 설비 투자가 필요하며, 고가의 에너지선 경화 수지를 설계하고 지속 구매해야 하는 비용적인 문제가 있다. 또한 저 분자량의 에너지선 경화 수지로 성형된 성형품의 경우 장시간 사용시 저 분자량의 올리고머 결합이 분해되면서 물성이 저하되는 문제가 있다.

한국 공개특허공보 10-2006-0134105 한국 공개특허공보 10-2009-0018176

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 수지의 경화과정에서 발생하는 보이드나 핀 홀이 적고 외관 특성이 우수한 표면보호층을 이용한 RTM 성형방법을 제공하고자 하는 것이다.

또한 표면보호층의 도입으로 기존의 설비를 그대로 사용 가능하여 별도의 설비 투자 및 변경이 필요 없고, 특수용도의 수지 개발 필요성이 없어 공정비용 증가 없이 보이드나 핀 홀이 억제된 외관 특성이 우수한 표면보호층을 이용한 RTM 성형방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 상기 및 다른 목적과 이점은 바람직한 실시예를 설명한 하기의 설명으로부터 보다 분명해 질 것이다.

상기 목적은, 경화된 표면보호층을 RTM 금형에 배치하는 제1단계와, 상기 표면보호층 상에 강화기재를 적층시키는 제2단계와, 형틀을 조이는 제3단계와, 수지를 주입하여 경화시키는 제4단계를 포함하는 것을 하는표면보호층을 이용한 RTM 성형방법에 의해 달성된다.

여기서, 상기 표면보호층은 B-stage 상태로 유지되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 표면보호층의 유리전이온도는 20℃ 내지 200℃인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 표면보호층의 두께는 1㎛ 내지 1000㎛인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 표면보호층의 점착력은 1 gf/in 내지 200 gf/in인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 강화기재는 탄소섬유, 유리섬유 또는 아라미드 섬유인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 표면보호층을 형성하는 수지는 열경화성 수지 또는 열가소성 수지인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 표면보호층은 이형필름에 코팅되고, 건조 후 다른 이형필름으로 합지된 것을 사용하되, 상기 제1단계에서는 상기 이형필름을 제거한 상태로 사용되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 이형필름은 폴리에스터, 투명 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리에테르술폰, 폴리페닐렌설파이드, 폴리에테르케톤, 폴리에테르에테르케톤, 프리아세틸셀룰로스, 폴리에테르아미드, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리프로필렌 및 폴리카보네이트 중에서 적어도 한 면이 이형처리 된 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 이형필름은 박리력의 차이가 10gf/in 이상인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 수지의 경화과정에서 발생하는 보이드나 핀 홀이 적고 외관 특성이 우수하며, 또한 표면보호층의 도입으로 기존의 설비를 그대로 사용할 수 있어 별도의 설비 투자 및 변경이 필요 없고, 특수용도의 수지를 개발할 필요가 없어 공정비용 증가 없이 보이드나 핀 홀이 억제된 외관 특성이 우수한 표면보호층을 이용한 RTM 성형방법을 제공할 수 있는 등의 효과를 가진다.

다만, 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 RTM 성형방법에 따른 공정도이다.
도 2는 종래의 RTM 성형방법에 따른 공정도이다.
도 3은 RTM 형틀에 부착되기 전에 준비된 표면보호층의 단면도이다.
도 4는 RTM 형틀에 부착될 때 사용되는 표면보호층의 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시예와 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 예시적으로 제시한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가지는 자에 있어서 자명할 것이다.

달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 갖는다. 상충되는 경우, 정의를 포함하는 본 명세서가 우선할 것이다.

본 명세서에서 설명되는 것과 유사하거나 동등한 방법 및 재료가 본 발명의 실시 또는 시험에 사용될 수 있지만, 적합한 방법 및 재료가 본 명세서에 기재된다.

달리 기술되지 않는다면, 모든 백분율, 부, 비 등은 중량 기준이다. 또한 양, 농도, 또는 다른 값 또는 파라미터가 범위, 바람직한 범위 또는 바람직한 상한치와 바람직한 하한치의 목록 중 어느 하나로 주어질 경우, 이것은 범위가 별도로 개시되는 지에 관계없이 임의의 상한 범위 한계치 또는 바람직한 값과 임의의 하한 범위 한계치 또는 바람직한 값의 임의의 쌍으로부터 형성된 모든 범위를 구체적으로 개시하는 것으로 이해되어야 한다. 수치 값의 범위가 본 명세서에서 언급될 경우, 달리 기술되지 않는다면, 그 범위는 그 종점 및 그 범위 내의 모든 정수와 분수를 포함하는 것으로 의도된다. 본 발명의 범주는 범위를 정의할 때 언급되는 특정 값으로 한정되지 않는 것으로 의도된다.

용어 "약"이라는 용어가 값 또는 범위의 종점을 기술하는 데 사용될 때, 본 개시 내용은 언급된 특정의 값 또는 종점을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에 사용된 바와 같이, "포함하다(comprise)", "포함하는(comprising)", "구비하다(include)", "구비하는(including) ", "함유하는(containing)", "~을 특징으로 하는(characterized by)", "갖는다(has)", "갖는(having)"이라는 용어들 또는 이들의 임의의 기타 변형은 배타적이지 않은 포함을 커버하고자 한다. 예를 들어, 요소들의 목록을 포함하는 공정, 방법, 용품, 또는 기구는 반드시 그러한 요소만으로 제한되지는 않고, 명확하게 열거되지 않거나 그러한 공정, 방법, 용품, 또는 기구에 내재적인 다른 요소를 포함할 수도 있다. 또한, 명백히 반대로 기술되지 않는다면, "또는"은 포괄적인 '또는'을 말하며 배타적인 '또는'을 말하는 것은 아니다.

출원인이 "포함하는"과 같은 개방형 용어로 발명 또는 그 일부를 정의한 경우, 달리 명시되지 않는다면 그 설명이 "본질적으로 이루어진"이라는 용어를 이용하여 그러한 발명을 설명하는 것으로도 해석되어야 함이 쉽게 이해되어야 한다.

본 발명에 따른 표면보호층을 이용한 Resin Transfer Molding(RTM) 성형방법은, 본 발명의 일 실시예에 따른 RTM 성형방법에 따른 공정도인 도 1로부터, 경화된 표면보호층을 RTM 금형에 배치하는 제1단계(S1)와, 상기 표면보호층 상에 강화기재를 적층시키는 제2단계(S2)와, 형틀을 조이는 제3단계(S3)와, 수지를 주입하여 경화시키는 제4단계(S4)를 포함하는 것을 한다.

이하, 이에 대해 상세히 설명한다.

[표면보호층 준비단계]

RTM 형틀에 부착되기 전에 준비된 표면보호층의 단면도인 도 3 및 RTM 형틀에 부착될 때 사용되는 표면보호층의 단면도인 도 4로부터, 본 발명에서 사용되는 표면보호층(100)은 이형필름(200) 위에 RTM용 수지를 도포하여 미리 경화(Pre-cure)시킨 후 이형력이 다른 이형필름(300)을 합지한 것을 사용할 수 있다. 구체적으로 표면보호층(100)은 이형필름 사이의 미리 경화된 B-stage상의 수지층을 의미하는 것이다.

이형필름은 폴리에스터, 투명 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리에테르술폰, 폴리페닐렌설파이드, 폴리에테르케톤, 폴리에테르에테르케톤, 프리아세틸셀룰로스, 폴리에테르아미드, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리프로필렌 및 폴리카보네이트 중에서 적어도 한 면이 이형처리된 것이 바람직하다.

또한 표면보호층 준비단계에서 사용되는 이형필름은 박리력의 차이가 10gf/in이상인 것이 바람직하다. 박리력 차이가 10gf/in 미만일 경우에는 형틀에 표면보호층을 배치하는 과정에서 표면보호층의 형상이 유지되지 못하여 외관 특성이 나빠지는 문제가 발생할 수 있다.

또한 표면보호층은 B-stage상인 것이 바람직하다. 표면보호층이 A-stage상일 경우에는 필름형상으로 유지되지 않아서 작업이 불가능한 문제가 발생하며, C-stage상일 경우에는 수지가 모두 경화되어 강화기재와 접착이 어려우며, 주입되는 수지와 계면에서 형틀과 동일하게 보이드나 핀 홀이 발생하는 문제가 발생하게 된다.

또한 표면보호층은 유리전이온도가 20℃ 내지 200℃인 것이 바람직하다. 상기 표면보호층의 유리전이온도가 20℃ 미만일 경우에는 수지가 경화된 후에도 표면이 소프트하여 성형품이 외관 손상이 쉬운 문제가 있으며, 유리전이온도가 200℃를 초과할 경우에는 성형품이 과도하게 딱딱해져서 충격에 쉽게 손상되는 문제가 발생하게 된다.

또한 표면보호층의 두께는 1㎛ 내지 1000㎛인 것이 바람직하다. 상기 표면보호층을 두께가 1㎛ 미만일 경우 필름형상으로 제조 시 두께 컨트롤이 어려워 제품의 균일도가 달라질 수 있고 작업성이 떨어지며, 두께가 1000㎛ 를 초과할 경우 표면보호층이 새로운 층을 되어 FRP의 물성이 저하되게 된다.

또한 표면보호층의 B-stage상의 점착력은 1gf/in 내지 200gf/in인 것이 바람직하다. 표면보호층의 점착력이 1gf/in 미만일 경우에는 형틀에 상기 표면보호층을 배치하였을 경우 표면보호층이 형틀에 고정되지 않아서 RTM성형품의 균일도가 저하될 수 있으며, 점착력이 200gf/in 초과일 경우에는 표면보호층을 잘못 배치할 경우 재 작업이 어려워 작업성이 저하되게 된다.

또한 표면보호층을 형성하는 수지는, 열경화성 수지 또는 열가소성 수지가 바람직하다. 상기 열경화성 수지로서는 에폭시 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 폴리비닐에스테르 수지, 페놀 수지, 구아나민 수지, 비스말레이드 트리아진 수지등의 폴리이미드 수지, 퓨란 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리디아릴프탈레이트 수지, 멜라민 수지, 우레아수지나 아미노 수지 중에서 적어도 하나 이상인 것이 바람직하다. 특히 뛰어난 기계적 특성과 내열 특성 측면을 위해 열경화성 수지인 에폭시 수지를 사용하는 것이 더욱 바람직하다.

또한 에폭시 수지로는, 분자 내에 복수의 에폭시기를 갖는 화합물이 사용된다. 특히, 아민류, 페놀류나 탄소-탄소 이중결합을 갖는 화합물이 바람직하게 사용된다. 예를 들면 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 S형 에폭시 수지 등의 비스페놀형 에폭시 수지, 페놀 노볼락형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지 등의 노볼락형 에폭시 수지 등이 사용되며 혹은 이들의 조합이 바람직하게 사용된다.

이러한 에폭시 수지 조성물에 사용되는 경화제로는, 에폭시기와 반응할 수 있는 활성기를 갖는 화합물이면 사용할 수 있지만, 특히 아미노기, 산무수물기 및 아지드기를 갖는 화합물이 바람직하게 사용된다. 구체적으로는 디시안디아미드, 디아미노디페닐설폰의 각종 이성체 및 아미노안식향산 에스테르류가 바람직하게 사용된다.

[RTM 성형방법]

본 발명에 따른 RTM 성형방법은 미리 경화된 표면보호층을 RTM 금형에 배치하는 제1단계(S1)와, 상기 표면보호층 상에 강화기재를 적층시키는 제2단계(S2)와, 형틀을 조이는 제3단계(S3)와, 수지를 주입하여 경화시키는 제4단계(S4)를 포함하는 것을 한다.

이를 구체적으로 설명하면, 위 방법으로 준비된 이형필름으로 합지된 상태의 표면보호층(100)의 이형필름(200)을 제거한 후, 형틀의 바닥 면에 배치한 후, 다른 이형필름(300)을 제거하여 표면보호층을 RTM 금형 형틀의 바닥 면에 우선 배치하고(S1) 표면보호층 위에 강화기재를 배치하여(S2) 형틀을 조인다(S3). 이 형틀에 후 수지를 주입하여 수지를 경화하고(S4) 탈형하여(S5) 성형품을 수득하는 것이다.

제2단계의 강화기재로는 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드 섬유, 금속 섬유, 보론 섬유, 알루미나 섬유, 탄화 규소 고강도 합성 섬유 중에서 적어도 하나의 강화기재인 것이 바람직하다. 특히, 탄소섬유, 유리섬유 또는 아라미드 섬유가 더욱 바람직하다.

이하, 실시예와 비교예를 통하여 본 발명의 구성 및 그에 따른 효과를 보다 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

비스페놀 A 타입 에폭시 수지 100중량부에 폴리아민 타입(Polyamine type) 폴리아민 경화제 30중량부를 투입하여 30분간 교반하였다. 상기 교반된 조액을 38㎛의 PET 이형필름(도레이첨단소재 주식회사, XD5BR)에 도포하여, 80℃에서 3분간 건조(Pre-cure)한 후 50㎛의 PET 이형필름(도레이첨단소재 주식회사, XP3YP)를 합지하여 5㎛의 표면보호층을 제조하였다.

상기 제조된 표면보호층의 이형필름(XP3YP)를 제거한 후 형틀에 균일하게 배치한 다음, 다른 이형필름(XD5BR)을 제거하여 표면보호층의 배치를 완료하였다. 그 위에 UD직물을 0°/90°/90°/0°로 배치한 후 형틀을 조였다. 그 다음 25℃에서, 진공압(vacuum pressure) -0.1MPa, 주입압력 0.4MPa로 상기 준비된 RTM용 수지를 10분간 주입하였다. 주입을 완료한 후 형틀을 150℃로 가열하고, 150℃에서 3분간 경화시켰다. 경화가 완료된 후 상온으로 형틀을 냉각시킨 뒤 탈형하여 두께 1mm, 가로 300mm, 세로 400mm의 RTM성형품을 제조하였다.

[실시예 2]

상기 실시예 1과 동일한 조액으로 100㎛의 표면보호층을 제조하였다.

상기 제조된 표면보호층의 이형필름(XP3YP)를 제거한 후 형틀에 균일하게 배치한 후, 다른 이형필름(XD5BR)을 제거하여 표면보호층의 배치를 완료하였다. 그 위에 UD직물을 0°/90°/0°/90°/90°/0°/90°/0°로 배치한 후 형틀을 조였다. 그 다음 25℃에서, 진공압(vacuum pressure) -0.1MPa, 주입압력 0.4MPa로 상기 준비된 RTM용 수지를 20분간 주입하였다. 주입을 완료한 후 형틀을 150℃로 가열하고, 150℃에서 3분간 경화시켰다. 경화가 완료된 후 상온으로 형틀을 냉각시킨 뒤 탈형하여, 두께 2mm, 가로 300mm, 세로 400mm의 RTM성형품을 제조하였다.

[비교예1]

상기 실시예 1에서 표면보호층을 도입하지 않고, 동일한 방법으로 두께 1mm, 가로 300mm, 세로 400mm의 RTM성형품을 제조하였다.

[비교예 2]

상기 실시예 2에서 표면보호층을 도입하지 않고, 동일한 방법으로 두께 2mm, 가로 300mm, 세로 400mm의 RTM성형품을 제조하였다.

[비교예 3]

상기 실시예 1에서 표면보호층을 150℃에서 3분간 사전 건조하여 C-stage의 표면 보호층을 제조하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 두께 1mm, 가로 300mm, 세로 400mm의 RTM성형품을 제조하였다.

[비교예 4]

상기 실시예 1에서 표면보호층을 50℃에서 3분간 사전 건조하여 A-stage의 표면 보호층을 제조하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 두께 1mm, 가로 300mm, 세로 400mm의 RTM성형품을 제조하였다.

[비교예 5]

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 0.5㎛의 표면보호층을 제조한 후 실시예 1과 동일한 방법으로 두께 1mm, 가로 300mm, 세로 400mm의 RTM성형품을 제조하였다.

상기 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 5에 따른 RTM성형품을 사용하여 다음과 같은 실험예를 통해 물성을 측정하고 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.

[실험예 1: 표면 보이드, 핀 홀 사이즈 측정 테스트]

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 RTM성형품의 표면에 발생한 보이드나 핀 홀을 사이즈를 현미경을 통해서 확인하고 표면에 발생한 보이드나 핀 홀의 사이즈에 따라 다음의 기준에 의해 평가하였다.

○: 보이드나 핀 홀 중 제일 큰 것 10개의 평균이 500㎛미만

△: 보이드나 핀 홀 중 제일 큰 것 10개의 평균이 500㎛이상 1000㎛미만

Χ: 보이드나 핀 홀 중 제일 큰 것 10개의 평균이 1000㎛이상

[실험예 2: 표면 보이드, 핀 홀 개수 측정 테스트]

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 RTM성형품의 표면을 현미경을 통해서 확인하고 표면에 발생한 보이드나 핀 홀의 개수에 따라 다음의 기준에 의해 평가하였다.

○: 보이드나 핀 홀 중 500㎛이상의 것이 10개 미만

△: 보이드나 핀 홀 중 500㎛이상의 것이 10개 이상 50개 미만

Χ: 보이드나 핀 홀 중 500㎛이상의 것이 50개 이상

[실험예 3: 표면 수지 함침성 테스트]

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 RTM성형품의 표면을 현미경을 통해서 확인하고, 다음의 기준에 의해 평가하였다. 여기서 성형품의 표면에 500㎛이상 미함침된 부위를 미함침 부위로 정의하였다.

○: 표면에 미함침부가 5군데 미만.

△: 표면에 미함침부가 5군데 이상 10군데 미만.

Χ: 표면에 미함침부가 10군데 이상.

[실험예 4: 표면보호층 재작업성 테스트]

준비된 표면보호층을 형틀에 배치할 때, 균일하게 재작업이 가능한 횟수를 측정하고 다음의 기준에 의해 평가하였다.

○: 3회 이상

△: 1~2회

Χ: 재작업 불가

[실험예 5: 상온 점착력 측정법]

준비된 표면보호층을 1 in(2.54cm) x 15 cm(가로x세로)로 준비하고, 피착제로 사용할 동박(미쯔이: 3EC-THE-AT)의 표면을 아세톤으로 세척한 후, 동박과 표면보호층을 2kg고무롤러로 2회 왕복 문질러 적층 시킨다. 이후 20분간 방치 후 샘플들을 300mm/min의 속도로 180°점착력을 측정하였다.

	보이드 및 핀 홀 측정		함침성	재작업성	점착력 (gf/in)
	사이즈	개 수	함침성	재작업성	점착력 (gf/in)
실시예 1	○	○	○	○	16
실시예 2	○	○	○	○	53
비교예 1	Χ	Χ	Χ	-	-
비교예 2	Χ	Χ	Χ	-	-
비교예 3	△	△	Χ	Χ	0
비교예 4	작업불가	작업불가	작업불가	작업불가	측정불가
비교예 5	Χ	Χ	Χ	Χ	0.1

상기 표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 표면보호층을 도입하면, 기존의 설비를 그대로 사용하여 별도의 설비 투자와 특수용도의 수지를 개발하지 않고도 보이드나 핀 홀이 억제된 외관 특성이 우수한 RTM 성형품의 제조가 가능하다는 것을 확인할 수 있다.

그러나 비교예 1, 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 표면보호층이 없는 경우에는 보이드 및 핀 홀이 크고 개수도 많으며, 표면 함침성이 저하되어 외관 특성이 우수한 RTM 성형품 제조가 어려움을 확인할 수 있다.

또한 비교예 3에서 확인할 수 있는 바와 같이, 표면보호층이 완전(Full) 경화되어 C-stage 상태가 되면 보이드와 핀 홀이 부분 발생하게 되며, 점착 특성이 없어져 재작업시 표면보호층이 깨지는 문제로 인하여 재작업이 어려우며, 형틀에 대한 고정 및 강화기재를 고정하지 못하여 수지 함침성도 저하된다.

또한 비교예 4에서 확인할 수 있는 바와 같이, 표면보호층 사전 경화가 부족하게 되어 A-stage상태가 되면 필름형상이 유지되지 않아 표면보호층 형성이 불가능하여 작업이 불가능하게 된다.

또한 비교예 5에서 확인할 수 있는 바와 같이, 표면보호층의 두께가 1㎛ 미만이 되면 이형필름 제거 시에 표면보호층도 함께 손상되고, 이러한 손상 부위가 외관 특성을 더욱 저하시키는 요인으로 작용하게 된다.

본 명세서에서는 본 발명자들이 수행한 다양한 실시예 가운데 몇 개의 예만을 들어 설명하는 것이나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고, 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

100: 표면보호층
200: 하부 이형필름
300: 상부 이형필름

Claims

경화된 표면보호층을 RTM 금형에 배치하는 제1단계와,
상기 표면보호층 상에 강화기재를 적층시키는 제2단계와,
형틀을 조이는 제3단계와,
수지를 주입하여 경화시키는 제4단계를 포함하는 것을 하는, RTM 성형방법.
제1항에 있어서,
상기 표면보호층은 B-stage 상태로 유지되는 것을 특징으로 하는, 표면보호층을 이용한 RTM 성형방법.
제1항에 있어서,
상기 표면보호층의 유리전이온도는 20℃ 내지 200℃인 것을 특징으로 하는, 표면보호층을 이용한 RTM 성형방법.
제1항에 있어서,
상기 표면보호층의 두께는 1㎛ 내지 1000㎛인 것을 특징으로 하는, 표면보호층을 이용한 RTM 성형방법.
제1항에 있어서,
상기 표면보호층의 점착력은 1 gf/in 내지 200 gf/in인 것을 특징으로 하는, 표면보호층을 이용한 RTM 성형방법.
제1항에 있어서,
상기 강화기재는 탄소섬유, 유리섬유 또는 아라미드 섬유인 것을 특징으로 하는, 표면보호층을 이용한 RTM 성형방법.
제1항에 있어서,
상기 표면보호층을 형성하는 수지는 열경화성 수지 또는 열가소성 수지인 것을 특징으로 하는, 표면보호층을 이용한 RTM 성형방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 표면보호층은 이형필름에 코팅되고, 경화시킨 후 다른 이형필름으로 합지된 것을 사용하되, 상기 제1단계에서는 상기 이형필름을 제거한 상태로 사용되는 것을 특징으로 하는, 표면보호층을 이용한 RTM 성형방법.
제8항에 있어서,
상기 이형필름은 폴리에스터, 투명 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리에테르술폰, 폴리페닐렌설파이드, 폴리에테르케톤, 폴리에테르에테르케톤, 프리아세틸셀룰로스, 폴리에테르아미드, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리프로필렌 및 폴리카보네이트 중에서 적어도 한 면이 이형처리 된 것을 특징으로 하는, 표면보호층을 이용한 RTM 성형방법.
제8항에 있어서,
상기 이형필름은 박리력의 차이가 10gf/in 이상인 것을 특징으로 하는, 표면보호층을 이용한 RTM 성형방법.