KR20160108068A - Electrical conductive fiber prepreg and manufacturing method and manufacturing device of the same - Google Patents

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조인목
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Abstract

The present invention relates to electroconductive fiber prepreg, to a manufacturing method thereof, and to a manufacturing device thereof. More specifically, the present invention relates to electroconductive fiber prepreg having excellent mechanical properties and electroconductivity, to a manufacturing method thereof, and to a manufacturing device thereof. The electroconductive fiber prepreg comprises a sheet substance including a nanowire.

Description

전기 전도성 섬유 프리프레그와 이의 제조 방법 및 제조 장치{ELECTRICAL CONDUCTIVE FIBER PREPREG AND MANUFACTURING METHOD AND MANUFACTURING DEVICE OF THE SAME}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to an electrically conductive fiber prepreg, a method of manufacturing the same,

본 발명은 우수한 기계적 특성과 전기 전도성을 갖는 전기 전도성 섬유 프리프레그와 이의 제조 방법 및 제조 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an electrically conductive fiber prepreg having excellent mechanical properties and electrical conductivity, and a manufacturing method and an apparatus for manufacturing the same.

일반적으로, 섬유 강화복합재료는 높은 강성과 강도, 전기 전도성을 가지면서도 경량인 특성을 갖는데, 이러한 특성으로 인해, 섬유 강화복합재료는 항공기용 구조재, 자동차용 구조재, 풍차의 날개, IC트레이나 노트 PC 케이스, 스포츠 용품 등 다양한 분야에서 그 사용이 확대되고 있다.Generally, a fiber-reinforced composite material has high rigidity, strength, and electrical conductivity and is light in weight. Due to such characteristics, the fiber-reinforced composite material can be used as a structural material for aircraft, an automotive structural material, PC case, and sporting goods.

섬유 강화복합재료를 구성하는 재료는 프리프레그(prepreg)가 많이 사용되고 있는데, 프리프레그는 섬유에 모체로서 수지를 미리 함침시켜 놓은 형태의 중간 재료로, 섬유 배열방법에 따라 크게 일방향 프리프레그, 직물형 프리프레그로 나눌 수 있다. 일방향 프리프레그는 섬유 배열방향으로 강도의 강성의 발현이 우수하다는 장점을 가지나 배열 방향에 따른 물성의 차이가 크다는 단점이 있으며, 직물형 프리프레그는 일방향 프리프레그에 비해서 배열 방향에 따른 물성 차이가 작다는 장점이 있지만 직조(Weaving)시 섬유 토우간에 겹침 부분인 크림프(Crimp)에 외부응력이 가해졌을 때 응력 집중화 현상이 생김으로 인해 일방향 프리프레그 만큼의 물성 발현이 어렵다는 단점이 생긴다.A prepreg is used as a material for composing a fiber reinforced composite material. The prepreg is an intermediate material in which a resin is preliminarily impregnated with a resin as a matrix to the fiber. The prepreg is largely a unidirectional prepreg, And can be divided into prepregs. Unidirectional prepregs have the advantage of excellent strength stiffness in the direction of fiber arrangement, but have a disadvantage in that the physical properties vary greatly depending on the arrangement direction, and the difference in physical properties according to the arrangement direction of the fabric prepreg is smaller than that in the unidirectional prepreg However, when external stress is applied to the crimp, which is the overlapping part between the fiber tows at the time of weaving, there is a disadvantage that the stress concentration is developed and it is difficult to exhibit the physical properties as much as the unidirectional prepreg.

한편, 섬유 강화복합재료의 용도 중 전기 전도성이나 전자기 차폐특성이 필요한 분야가 있는데, 특히 항공기의 경우 운항 시 낙뢰를 접하게 되면 동체로의 스파크 전파나 국부적 발열 혹은 전자기장 전파와 같은 피해를 입게 되므로 안전 측면에서 낙뢰에 의한 피해가 중요한 문제로 대두되고 있고 낙뢰에 의한 손상을 방지하기 위한 동체 설계 및 재료의 선택 등에 관한 연구가 많이 진행되고 있다. 또한, 자동차 ECU의 경우 센서의 오작동을 방지하기 위해 전자기파 차폐 특성이 필요하며 이를 위해서 금속제의 케이스를 사용해야 한다.On the other hand, among the uses of fiber-reinforced composite materials, there is a field that requires electrical conductivity or electromagnetic shielding characteristics. Especially, in case of an aircraft, if a lightning strike is encountered during operation, it will cause damage such as spark propagation, localized heat or electromagnetic field propagation to the body. The damage caused by lightning has become an important issue, and studies on the design of the fuselage and the selection of the materials to prevent the damage caused by the lightning have been conducted. Also, in case of automobile ECU, the electromagnetic wave shielding characteristic is required to prevent the malfunction of the sensor, and a metal case should be used for this purpose.

이에 따라, 항공기 구조재 또는 자동차용 ECU 케이스에 적용되어 금속을 대체할 수 있는 기계적 특성이 우수하면서 전자기차폐 특성이 우수한 섬유 강화복합재료가 요구되고 있다.Accordingly, there is a demand for a fiber reinforced composite material which is excellent in mechanical properties and excellent electromagnetic shielding properties, which can be substituted for metals applied to aircraft structural members or automotive ECU cases.

특허문헌 1은 인듐-주석 산화물(ITO, Indium Tin Oxide) 나노입자를 탄소섬유 표면에 스프레이 방식으로 코팅하여 전기 전도성을 부여하고 이를 프리프레그로 제조하는 것을 특징으로 하고 있다. 그러나 탄소섬유에만 금속 입자를 코팅하게 되면 수지에 함침되었을 때 수지에 의한 절연으로 인해 섬유의 배열 방향 이외의 방향으로의 전기 전도가 불가능하다는 문제점이 발생한다. Patent Document 1 is characterized in that indium tin oxide (ITO) nanoparticles are coated on a surface of a carbon fiber by a spraying method to impart electrical conductivity to the surface of the carbon fiber to prepare it as a prepreg. However, if the metal particles are coated only on the carbon fibers, there is a problem that when the resin is impregnated into the resin, electrical conduction in directions other than the direction of arrangement of the fibers is impossible due to insulation by the resin.

특허문헌 2는 수지에 다중벽 탄소나노 튜브를 분산하여 프리프레그를 제조함으로써 수지에 의한 절연을 막고자 하였으나 탄소나노 튜브의 분산이 어렵다는 문제와 이에 따른 부위별 전기 전도성의 차이가 크게 발생한다는 문제점이 있다.Patent Document 2 attempts to prevent insulation by resin by preparing a prepreg by dispersing multi-walled carbon nanotubes in a resin, but there is a problem in that dispersion of carbon nanotubes is difficult and a difference in electric conductivity is caused by each region have.

특허문헌 3은 수지에 전기 전도성 입자를 분산한 형태로 특허문헌 2와 마찬가지로 입자의 분산이 어렵고 분산에 따를 부위별 전기 전도성의 차이가 크다는 문제점이 있다. 또한 전도성 입자의 도입으로 인한 수지층과의 계면 발생은 필연적으로 탄소섬유 복합재료의 강도와 강성의 저하 문제를 일으킨다.Patent Document 3 has a problem in that it is difficult to disperse particles and a difference in electric conductivity is large in each portion according to dispersion, similarly to the case of Patent Document 2, in which electrically conductive particles are dispersed in a resin. In addition, the interface with the resin layer due to the introduction of the conductive particles inevitably causes a problem of lowering the strength and rigidity of the carbon fiber composite material.

특허문헌 4는 탄소섬유에 니켈을 코팅하고 수지에 니켈 입자를 분산하여 프리프레그를 제조한 후 판재로 성형하여 표면을 연마한 후 구리 도금하여 전기 전도성이 부여된 탄소섬유 복합재료를 제조하는 것을 특징으로 한다. 그러나 제조 공정이 복잡하다는 단점이 있으며 복합재료의 표면 연마는 기계적 강도의 저하로 이어진다는 문제점이 있다.Patent Document 4 is characterized in that carbon fiber is coated with nickel and nickel particles are dispersed in a resin to prepare a prepreg, followed by molding into a plate material, polishing the surface, and then copper plating to produce a carbon fiber composite material having electric conductivity . However, there is a disadvantage in that the manufacturing process is complicated, and the surface polishing of the composite material has a problem that the mechanical strength is lowered.

대한민국 등록특허공보 제10-1092904호Korean Patent Publication No. 10-1092904 대한민국 공개특허공보 제2013-0091496호Korean Patent Laid-Open Publication No. 2013-0091496 일본 공개특허공보 제2013-173812호Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2013-173812 일본 공개특허공보 제1994-207033호Japanese Laid-Open Patent Publication No. 1994-207033

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 금속 나노와이어가 도입되어 항공기 구조재 또는 자동차용 ECU 케이스 등에 적용될 수 있는 전기 전도성 섬유 강화 복합재료를 제조할 수 있는 전기 전도성 섬유 프리프레그를 제공하는 것으로서, 인장강도와 압축강도 등의 기계적 특성이 우수하면서 전기 전도 특성이 우수한 전기 전도성 섬유 프리프레그를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an electrically conductive fiber reinforced composite material which can be applied to an aircraft structural member or an ECU case for automobiles by introducing metal nanowires, An object of the present invention is to provide an electrically conductive fiber prepreg excellent in mechanical properties such as tensile strength and compressive strength and excellent in electric conduction properties by providing a fiber prepreg.

본 발명의 다른 목적은 전기 전도성 섬유 프리프레그의 제조 방법과 제조 장치를 제공하고자 하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a method of manufacturing an electrically conductive fiber prepreg and an apparatus therefor.

본 발명의 상기 및 다른 목적과 이점은 바람직한 실시예를 설명한 하기의 설명으로부터 보다 분명해 질 것이다.These and other objects and advantages of the present invention will become more apparent from the following description of a preferred embodiment thereof.

상기 목적은, 나노와이어가 포함된 시트상 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 전도성 섬유 프리프레그에 의해 달성된다.This object is achieved by an electrically conductive fiber prepreg characterized in that it comprises a sheet-like material containing nanowires.

여기서, 상기 나노와이어가 포함된 시트상 물질은 수지필름에 전사된 후 함께 섬유 토우나 직물에 함침된다.Here, the sheet material containing the nanowires is transferred to a resin film and then impregnated with a fiber tow or fabric.

바람직하게는, 상기 나노와이어는 Fe, Co, Ni, Cu, Au, Ag, ITO로 이루어진 군 선택된 적어도 하나이다.Preferably, the nanowire is at least one selected from the group consisting of Fe, Co, Ni, Cu, Au, Ag, and ITO.

바람직하게는, 상기 나노와이어의 직경은 10~200㎚, 길이는 5~50㎛이다.Preferably, the nanowire has a diameter of 10 to 200 nm and a length of 5 to 50 탆.

바람직하게는, 상기 수지필름은 에폭시 수지이다.Preferably, the resin film is an epoxy resin.

바람직하게는, 상기 나노와이어가 포함된 시트상 물질은 나노와이어가 포함된 분산액을 이형지의 표면에 코팅하여 건조시킨 것이다.Preferably, the sheet-like material containing the nanowires is obtained by coating a dispersion containing the nanowires on the surface of the release paper and drying the dispersion.

바람직하게는, 상기 나노와이어는 프리프레그에 함침된 수지 총 중량을 기준으로 0.1 내지 5중량%를 포함한다.Preferably, the nanowire comprises from 0.1 to 5% by weight, based on the total weight of the resin impregnated in the prepreg.

또한 상기 목적은, 이형지에 나노와이어가 포함된 분산액을 코팅하는 제1단계와, 상기 나노와이어가 포함된 분산액이 코팅된 이형지를 건조시켜 나노와이어가 포함된 시트상 물질을 제조하는 제2단계와, 상기 나노와이어가 포함된 시트상 물질과 수지필름을 합지시켜 나노와이어가 포함된 시트상 물질이 전사된 수지필름을 제조하는 제3단계와, 상기 나노와이어가 포함된 시트상 물질이 전사된 수지필름을 이형지와 분리시키는 제4단계와, 상기 나노와이어가 포함된 시트상 물질이 전사된 수지필름을 섬유 토우나 직물에 함침시켜 프리프레그를 제조하는 제5단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기 전도성 섬유 프리프레그의 제조 방법에 의해 달성된다.The present invention also provides a method for manufacturing a nanowire including a first step of coating a release paper with a dispersion containing nanowires, a second step of drying the release paper coated with the dispersion containing the nanowires to produce a sheet- A third step of laminating a sheet material containing the nanowires and a resin film to produce a resin film on which a sheet material containing nanowires is transferred; A fourth step of separating the film from the releasing paper, and a fifth step of impregnating the resin film transferred with the sheet material containing the nanowires into a fiber tow or fabric to prepare a prepreg, And a method of producing a conductive fiber prepreg.

여기서, 상기 제3단계 전에, 수지 조성물을 이형필름에 코팅한 후 건조 및 경화시켜 수지필름을 제조하는 단계를 더 포함할 수 있다.Here, before the third step, the resin composition may be coated on a release film, followed by drying and curing to prepare a resin film.

바람직하게는, 상기 제4단계는 분리된 이형지와 나노와이어가 포함된 시트상 물질이 전사된 수지필름을 각각 권취하는 권취단계를 더 포함할 수 있다.Preferably, the fourth step may further include a winding step of winding up the resin film on which the sheet material containing the separated release paper and the nanowire has been transferred, respectively.

바람직하게는, 상기 제5계는 핫멜트법를 이용하여 프리프레그를 제조하는 것이다.Preferably, the fifth system is to produce a prepreg using a hot-melt method.

또한 상기 목적은, 이형지를 감고 있는 이형지 롤과, 상기 이형지 롤로부터 공급되는 이형지에 나노와이어가 포함된 분산액을 코팅하는 코팅부와, 상기 나노와이어가 포함된 분산액을 건조시켜 나노와이어가 포함된 시트상 물질을 제조하는 건조기와, 상기 건조기로부터 나온 나노와이어가 포함된 시트상 물질과 수지필름 롤로부터 공급된 수지필름을 합지함으로써 나노와이어가 포함된 시트상 물질이 전사된 수지필름을 제조하는 합지부와, 상기 나노와이어가 포함된 시트상 물질이 전사된 수지필름을 섬유 토우나 직물에 함침시키는 함침부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기 전도성 섬유 프리프레그의 제조 장치에 의해 달성된다.The object of the present invention can also be achieved by a method of manufacturing an electrostatic latent image bearing member, comprising: a releasing paper roll having a releasing paper roll wound therearound; a coating unit coating a dispersion liquid containing nanowires on a releasing paper fed from the releasing paper roll; A sheet material on which the nanowires from the dryer are fed and a resin film fed from the resin film rolls are joined together to form a resin film on which a sheet material containing nanowires is transferred, And an impregnating portion for impregnating the fiber tow or the fabric with the resin film onto which the sheet material containing the nanowires is transferred.

여기서, 상기 코팅부는 나노와이어 분산액을 보관하는 보관 탱크와, 상기 보관 탱크로부터 나노와이어 분산액을 공급하는 공급라인과 상기 공급라인으로부터 공급된 나노와이어 분산액을 이형지에 코팅하는 나노와이어 코팅헤드를 포함할 수 있다.The coating portion may include a storage tank for storing the nanowire dispersion, a supply line for supplying the nanowire dispersion from the storage tank, and a nanowire coating head for coating the release paper with the nanowire dispersion supplied from the supply line. have.

바람직하게는, 상기 합지부는 적어도 상하 2개의 서로 맞닿은 롤러일 수 있다.Preferably, the joint portion may be at least two vertically aligned rollers.

바람직하게는, 상기 장치는 상기 합지부로부터 나온 상기 나노와이어가 포함된 시트상 물질이 전사된 수지필름을 권취하는 수지필름 권취기와, 상기 나노와이어가 포함된 분산액이 코팅된 이형지에서 분리된 이형지를 권취하는 이형지 권취기를 더 포함할 수 있다.Preferably, the apparatus further comprises a resin film winder for winding up the resin film on which the sheet material containing the nanowires is transferred from the jig, and a release paper separated from the release paper coated with the dispersion containing the nanowires And may further include a take-up paper take-up machine wound up.

바람직하게는, 상기 함침부는 롤 라미네이터일 수 있다.Preferably, the impregnating portion may be a roll laminator.

본 발명에 따르면, 수지필름에 전기 전도성 나노와이어가 포함된 시트상 물질을 도입함으로써, 인장강도와 압축강도 등의 기계적 특성이 우수할 뿐만 아니라 우수한 전기 전도성을 가질 수 있다. According to the present invention, by introducing a sheet-like material containing electrically conductive nanowires into a resin film, mechanical properties such as tensile strength and compressive strength are excellent, and excellent electrical conductivity can be obtained.

이에 따라, 기계적 특성과 전기 전도 특성이 우수한 전기 전도성 섬유 프리프레그를 사용하여 항공기용 동체와 같은 구조재를 제작할 경우 항공기 운항 시 낙뢰 위험을 대비하기 위해 필요로 하던 금속 메쉬 (metal mesh)를 필요로 하지 않으며, 기계적 특성이 더욱 뛰어난 제품을 만들 수 있다는 장점이 있고, 또한 자동차 ECU 케이스로 제작 시 기존에 사용되는 금속재료의 케이스 대비 경량화 측면에서 월등한 우위를 갖고 전자파차폐 효과 또한 뛰어난 제품을 만들 수 있는 등의 효과를 가진다.Therefore, when a structural material such as a fuselage for an aircraft is manufactured using an electrically conductive fiber prepreg having excellent mechanical characteristics and electric conduction characteristics, a metal mesh that is needed to prepare for the risk of lightning in the operation of the aircraft is required In addition, it has a merit that it can make a product with better mechanical characteristics. In addition, it has superior advantage in terms of light weight compared to the case of metal material used in the case of manufacturing an automobile ECU case, And so on.

다만, 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

도 1은 본 발명의 일 양상에 따른 전기 전도성 섬유 프리프레그의 제조 장치를 도시한 도면. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a view showing an apparatus for producing an electrically conductive fiber prepreg according to an aspect of the present invention. Fig.

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.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments and drawings of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that these embodiments are provided by way of illustration only for the purpose of more particularly illustrating the present invention and that the scope of the present invention is not limited by these embodiments .

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. 또한 본 명세서에서 설명되는 것과 유사하거나 동등한 방법 및 재료가 본 발명의 실시 또는 시험에 사용될 수 있지만, 적합한 방법 및 재료가 본 명세서에 기재된다.Unless otherwise defined, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. In case of conflict, the present specification, including definitions, will control. Also, although methods and materials similar or equivalent to those described herein can be used in the practice or testing of the present invention, suitable methods and materials are described herein.

본 발명의 일 양상에 따른 전기 전도성 섬유 프리프레그는 나노와이어가 포함된 시트상 물질을 포함한다. 바람직하게는 나노와이어가 포함된 시트상 물질은 수지필름에 전사된 후 함께 섬유 토우나 직물에 함침된 것일 수 있다. 즉 매트릭스 수지필름에 나노와이어가 포함된 시트상 물질을 전사시킨 후 이를 섬유 토우나 직물에 함침시킨 것일 수 있다.An electrically conductive fiber prepreg according to an aspect of the present invention includes a sheet-like material comprising nanowires. Preferably, the sheet material containing the nanowires may be transferred to a resin film and subsequently impregnated with a fiber tow or fabric. That is, a sheet material containing a nanowire may be transferred to a matrix resin film, and then impregnated with a fiber tow or a fabric.

한편, 일반적으로 "전기 전도성"이라는 의미는 전기가 잘 흐를 수 있는 성질을 말하는 것으로서, 체적저항이 1010Ωcm 이하이면 전기 전도성이 있다고 할 수 있으나, 본 명세서에서는 체적 저항이 약 101Ωcm 이하인 것을 "우수한 전기 전도성"이라고 정의한다.On the other hand, in general, that the as meaning "electrically conductive" is to say the property that electricity can flow well, if the volume resistivity less than 10 10 Ωcm, but can be said that the electric conductivity, the present specification, the less the volume resistivity of about 10 1 Ωcm "Excellent electrical conductivity ".

나노와이어는 금속 나노와이어로서, 전기 전도성이 우수하고 나노와이어로 제작이 가능한 것이라면 그 종류를 한정하지 않으나 Fe, Co, Ni, Cu, Au, Ag, ITO로 이루어진 군 중에서 하나 혹은 둘 이상으로 구성된 것으로 이루어지는 것이 바람직하다.The nanowire is a metal nanowire and is not limited in its kind as long as it is excellent in electrical conductivity and can be made into a nanowire, but it is composed of one or more of the group consisting of Fe, Co, Ni, Cu, Au, .

이러한 금속 나노와이어의 직경은 10~200㎚, 길이는 5~50㎛의 범위를 가지며 보다 바람직하게는 직경은 20~50㎚, 길이는 10~30㎛의 범위를 가지는 것이다. 직경이 10㎚ 미만으로 너무 얇을 경우에는 코팅 시 전단력에 의한 부러짐이 발생하기 쉽고 200㎚를 초과하는 너무 굵을 경우에는 코팅된 시트의 표면적 증가로 인한 함침성의 문제를 야기할 수 있다. 또한 길이가 5㎛ 미만으로 너무 짧으면 와이어 간의 접촉점 형성이 어려우며 50㎛를 초과하는 너무 길 경우에는 부러짐 발생이 쉽다.The diameter of such a metal nanowire is in the range of 10 to 200 nm and the length is in the range of 5 to 50 μm, more preferably 20 to 50 nm in diameter, and 10 to 30 μm in length. If the diameter is less than 10 nm, it is likely to break due to the shearing force at the time of coating, and if it is too thick to exceed 200 nm, the problem of impregnation due to an increase in the surface area of the coated sheet may be caused. Also, if the length is less than 5 mu m, it is difficult to form contact points between the wires, and if the length is excessively longer than 50 mu m, breakage easily occurs.

또한 금속 나노와이어의 함량은 프리프레그에 함침된 수지 총 중량을 기준으로 0.1 내지 5중량%인 것이 바람직하다. 함량이 0.1중량% 미만일 경우 나노와이어의 함량이 적어 시트상으로 코팅되었을 때 와이어간의 접촉점이 줄어들게 되어 전기 전도성이 낮아지게 된다. 더욱이 수지에 함침된 후 성형되었을 때 나노와이어가 수지 내에서 랜덤한 형태로 분산이 되는데, 이때 접촉점이 시트상일 때 보다 더욱 줄어 들기 때문에 전기 전도성이 발현되기에는 부족하다. 또한 함량이 5중량%를 초과할 경우 와이어 간의 접촉점 증가로 전기 전도성 측면에서는 유리하지만 와이어의 표면적이 넓어져 수지층에 전사된 후 섬유 토우 혹은 직물에 함침 시에 수지층과 섬유가 만나는 면적이 줄어들게 되어 함침성 및 수지층과 섬유층과의 접착성이 떨어진다는 문제점이 발생한다.Also, the content of the metal nanowires is preferably 0.1 to 5 wt% based on the total weight of the resin impregnated in the prepreg. When the content is less than 0.1% by weight, the content of nanowires is small, and when coated on a sheet, the contact points between the wires are reduced, and the electrical conductivity is lowered. Furthermore, when the resin is impregnated and then molded, the nanowires are dispersed in a random form in the resin, since the contact point is reduced more than when the sheet is in the form of a sheet, the electrical conductivity is not sufficient. Also, when the content exceeds 5 wt%, the contact area between the wires increases, which is advantageous from the viewpoint of electrical conductivity. However, the surface area of the wire is widened to reduce the contact area between the resin layer and the fiber at the time of impregnation with the fiber tow or fabric after being transferred to the resin layer Resulting in a problem that the impregnating property and adhesion between the resin layer and the fibrous layer are deteriorated.

또한 금속 나노와이어는 시트상으로 이루어진 것이 바람직하다. 금속 나노와이어를 시트상으로 제조하지 않고 바로 수지에 분산시킬 경우 분산 시 발생하는 전단력에 의해 나노와이어가 부러지게 되고 보다 혹독한 분산 조건에서는 와이어가 입자의 형태로 변하게 된다. 이렇게 될 경우 와이어라는 특성으로 인해 발생하는, 즉 적은 양으로도 와이어간 접촉으로 인해 전기 전도성이 발현된다는 이점이 사라지게 되고 보다 많은 양의 와이어를 투입하여 하는 문제점이 발생하게 되므로 이는 결국의 분산의 문제로 이어지게 된다.The metal nanowires are preferably formed in a sheet form. When the metal nanowires are dispersed in a resin without preparing them in a sheet form, the nanowires are broken by the shear force generated during dispersion, and the wires are changed into particles in a severe dispersion condition. In this case, there is a problem that electric conduction is caused due to the contact between the wires due to the characteristic of the wire, that is, a small amount of wire is lost, and a problem that a larger amount of wire is inputted causes a problem .

또한 본 명세서에서 함침 수지로서 수지필름은 폴리에스테르, 폴리프로필렌 수지와 같은 열가소성 수지, 또는 에폭시 수지 및 페놀 수지와 같은 열경화성 수지 등이 사용될 수 있으나 뛰어난 기계적 특성과 내열 특성의 측면에 있어서 열경화성 수지, 특히 에폭시 수지가 바람직하다.In the present specification, the resin film as the impregnation resin in the present invention may be a thermoplastic resin such as polyester, polypropylene resin, or a thermosetting resin such as an epoxy resin or a phenol resin. However, in view of excellent mechanical properties and heat resistance, Epoxy resins are preferred.

이러한 에폭시 수지로는, 분자 내에 복수의 에폭시기를 갖는 화합물이 사용되며, 특히, 아민류, 페놀류나 탄소-탄소 이중결합을 갖는 화합물이 바람직하게 사용된다. 이러한 수지의 예로는 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 S형 에폭시 수지 등의 비스페놀형 에폭시 수지, 및 페놀 노볼락형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지 등의 노볼락형 에폭시 수지 등이 있으며, 이들은 단독으로 또는 둘 이상 조합하여 사용될 수 있다.As such an epoxy resin, a compound having a plurality of epoxy groups in the molecule is used, and in particular, amines, phenols, and compounds having carbon-carbon double bonds are preferably used. Examples of such resins include bisphenol type epoxy resins such as bisphenol A type epoxy resins, bisphenol F type epoxy resins and bisphenol S type epoxy resins, and novolak type epoxy resins such as phenol novolak type epoxy resins and cresol novolak type epoxy resins These may be used alone or in combination of two or more.

에폭시 수지 조성물에는 경화제가 사용되며 이러한 경화제로는 에폭시기와 반응할 수 있는 활성기를 갖는 화합물이면 어떠한 경화제이든 사용할 수 있다. 바람직하게는, 아미노기, 산무수물기 및 아지드기를 갖는 화합물이 사용된다. 구체적으로는 디시안디아미드, 디아미노디페닐설폰의 각종 이성체 및 아미노안식향산 에스테르류가 사용될 수 있다.As the epoxy resin composition, a curing agent is used, and as the curing agent, any curing agent can be used as long as it is a compound having an active group capable of reacting with an epoxy group. Preferably, a compound having an amino group, an acid anhydride group and an azide group is used. Specifically, various isomers of dicyandiamide, diaminodiphenylsulfone, and amino benzoic acid esters can be used.

또한, 수지 조성물의 도포방법으로는 그라비아 코트법, 블레이드 코트법, 와이어바 코트법, 리버스 코트법, 콤마 코트법 등이 있으나 수지 필름 제조가 가능한 코트법이라면 그 종류를 특별히 한정하지 않는다.Examples of the coating method of the resin composition include a gravure coating method, a blade coating method, a wire bar coating method, a reverse coating method, and a comma coating method, but the kind thereof is not particularly limited as long as it is a coating method capable of producing a resin film.

본 발명의 다른 양상에 따른 전기 전도성 섬유 프리프레그의 제조방법은 이형지에 나노와이어가 포함된 분산액을 코팅하는 제1단계와, 나노와이어가 포함된 분산액이 코팅된 이형지를 건조시켜 나노와이어가 포함된 시트상 물질을 제조하는 제2단계와, 나노와이어가 포함된 시트상 물질과 수지필름을 합지시켜 나노와이어가 포함된 시트상 물질이 전사된 수지필름을 제조하는 제3단계와, 나노와이어가 포함된 시트상 물질이 전사된 수지필름을 이형지와 분리시키는 제4단계와, 나노와이어가 포함된 시트상 물질이 전사된 수지필름을 섬유 토우나 직물에 함침시켜 프리프레그를 제조하는 제5단계를 포함한다.A method of manufacturing an electrically conductive fiber prepreg according to another aspect of the present invention includes a first step of coating a release paper with a dispersion containing nanowires, a step of drying the release paper coated with the dispersion containing the nanowires, A second step of producing a sheet-like material, a third step of laminating a sheet-like material containing nanowires and a resin film to produce a resin film onto which a sheet-like material containing nanowires is transferred, A fourth step of separating the resin film transferred with the sheet material from the releasing paper, and a fifth step of impregnating the resin film transferred with the sheet material containing nanowires into a fiber tow or a fabric to prepare a prepreg do.

제1단계와 제2단계는 나노와이어가 포함된 시트상 물질을 제조하는 단계로서, 나노와이어가 포함된 분산액을 이형지의 표면에 직접 그라이바 코터, 블레이드 코터, 와이어바 코터, 슬릿 코터 등으로 일정한 두께로 코팅하여 드라이어에서 건조시키 방식으로 제조가 가능하나 나노와이어가 코팅 중에 부러지지 않는 조건이라면 그 방법은 특별히 한정하지 않는다.The first and second steps are for producing a sheet-like material containing nanowires. The dispersion containing the nanowires is directly applied to the surface of the release paper by a gravure coater, a blade coater, a wire bar coater, Coating method and dried in a dryer, but the method is not particularly limited as long as the nanowire is not broken during coating.

또한 제3단계는 나노와이어가 포함된 시트상 물질과 수지필름을 합지시켜 나노와이어가 포함된 시트상 물질이 전사된 수지필름을 제조하는 단계이다. 나노와이어가 포함된 시트상 물질을 프리프레그에 도입하는 방법은 시트상 물질을 수지필름에 직접 전사시키는 것이 바람직하다. 시트상 물질은 이형지상에 코팅함과 동시에 미리 코팅해 놓은 수지 필름과 합지하여 수지필름의 표면으로 전사가 가능하다. 나노와이어가 포함된 시트상 물질이 전사된 수지필름을 섬유 토우 혹은 직물에 함침시킴으로써 나노와이어가 프리프레그 상에 도입될 수 있다. 이러한 방법을 사용하지 않고서는 나노와이어를 프리프레그 상에 균일하게 도입하는 것이 불가능하므로 위 방법이 바람직하다.The third step is a step of producing a resin film in which a sheet-like material containing nanowires is transferred by laminating a sheet-like material containing nanowires and a resin film. In the method of introducing the sheet material containing nanowires into the prepreg, it is preferable that the sheet material is directly transferred to the resin film. The sheet-like material is coated on the release paper, and at the same time, it can be transferred to the surface of the resin film by laminating with a resin film previously coated. The nanowires can be introduced onto the prepreg by impregnating the fibrous tow or fabric with the resin film onto which the sheet material containing the nanowires is transferred. The above method is preferable because it is impossible to uniformly introduce the nanowire on the prepreg without using such a method.

또한 제3단계 전에, 수지 조성물을 이형필름에 코팅한 후 건조 및 경화시켜 수지필름을 제조하는 단계를 더 포함할 수 있다.Further, before the third step, the resin composition may be coated on a release film, followed by drying and curing to prepare a resin film.

또한 제4단계는 분리된 이형지와 나노와이어가 포함된 시트상 물질이 전사된 수지필름을 각각 권취하는 권취단계를 더 포함할 수 있다. 즉 이형지는 이형지 권취기(10)에서 권취하고 나노와이어가 포함된 시트상 물질이 전사된 수지필름은 수지필름 권취기(9)에서 권취할 수 있다.The fourth step may further include a winding step of winding up the resin film on which the sheet material containing the separated release paper and the nanowire has been transferred, respectively. That is, the release paper can be taken up by the release paper winder 10 and the resin film on which the sheet material containing nanowires is transferred can be taken up in the resin film winder 9.

또한 제5단계는 나노와이어가 포함된 시트상 물질이 전사된 수지필름을 섬유 토우나 직물에 함침시켜 프리프레그를 제조하는 단계로서, 핫멜트법을 이용하여 프리프레그를 제조하는 단계이다. 섬유 프리프레그를 제조하는 방법으로는 핫멜트법이 바람직하다. 핫멜트법은 프리프레그 중에 잔류하는 용매가 없기 때문에 유용하게 사용되는 방법으로 저점도의 에폭시 수지 조성물을 필름상으로 코팅하고 이를 섬유 토우 시트 혹은 직물의 양측 또는 일측에 수지 필름을 겹쳐서 가열 압착함으로써 에폭시 수지 조성물을 섬유 시트에 함침시키는 방법이다. 수지 필름에서 수지 조성물의 도포 두께는 프리프레그의 수지 함유량에 따라 다양하게 조절이 되지만 10 내지 100 ㎛인 것이 바람직하다.The fifth step is a step of preparing a prepreg by impregnating a fiber tow or a fabric with a resin film onto which a sheet-like substance containing a nanowire is transferred, and preparing a prepreg using a hot-melt method. As a method for producing the fiber prepreg, a hot-melt method is preferable. The hot-melt method is a method which is usefully used because there is no solvent remaining in the prepreg, and a low viscosity epoxy resin composition is coated on a film, and a resin film is laminated on both sides or one side of the fiber tow sheet or fabric, And impregnating the fiber sheet with the composition. In the resin film, the coating thickness of the resin composition can be variously adjusted depending on the resin content of the prepreg, but it is preferably 10 to 100 탆.

또한 본 명세서에서 프리프레그를 이용하여 섬유 강화복합재료를 성형하기 위해서는 프리프레그를 소정의 치수로 재단 후, 소정의 매수를 적층한 적층물에 압력을 부여하면서 에폭시 수지 조성물을 가열 경화시키는 방법이 바람직하다. 열과 압력을 부여하면서 에폭시 수지 조성물을 가열 경화시키는 방법으로는 프레스 성형법, 오토클레이브 성형법, 버깅 성형법, 랩핑 테이프법 및 내압 성형법 등이 있다. 섬유 강화복합재료를 성형하는 온도는 에폭시 수지의 유리전이온도, 경화제의 종류 등에 따라 달라지지만 통상 80 내지 220℃의 온도 범위에서 조정된다. 이러한 성형 온도를 적절한 범위로 조절함으로써 충분한 경화도를 가진 복합재료가 얻어지고 과온에 의한 휘어짐의 발생을 억제하는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 섬유 강화복합재료를 성형하는 압력으로서는 프리프레그의 두께나 수지의 종류, 수지 함유율 등에 의해 달라지지만 통상 0.1 내지 1 MPa의 압력 범위에서 조정된다. 성형 압력을 적절한 범위로 함으로써 프리프레그의 내부까지 충분한 함침이 이루어질 수 있다. In this specification, in order to form a fiber-reinforced composite material using the prepreg, it is preferable to heat-cure the epoxy resin composition while applying pressure to a laminate obtained by cutting a prepreg to a predetermined size and stacking a predetermined number of sheets Do. Examples of a method of heating and curing an epoxy resin composition while applying heat and pressure include a press molding method, an autoclave molding method, a bugging molding method, a lapping tape method, and an internal pressure forming method. The temperature for molding the fiber-reinforced composite material varies depending on the glass transition temperature of the epoxy resin, the kind of the curing agent, and the like, but is usually adjusted in the temperature range of 80 to 220 캜. By controlling the molding temperature to an appropriate range, a composite material having a sufficient degree of curing can be obtained, and the effect of suppressing the occurrence of warping due to excessive temperature can be obtained. The pressure for molding the fiber-reinforced composite material varies depending on the thickness of the prepreg, the kind of the resin, the resin content, and the like, but is usually adjusted in the pressure range of 0.1 to 1 MPa. By setting the molding pressure to an appropriate range, sufficient impregnation can be carried out to the inside of the prepreg.

본 발명의 또 다른 양상에 따른 전기 전도성 섬유 프리프레그 제조 장치는 도 1로부터, 이형지를 감고 있는 이형지 롤(1)과, 이형지 롤(1)로부터 공급되는 이형지에 나노와이어가 포함된 분산액을 코팅하는 코팅부(2, 3, 4)와, 나노와이어가 포함된 분산액을 건조시켜 나노와이어가 포함된 시트상 물질을 제조하는 건조기(5)와, 건조기(5)로부터 나온 나노와이어가 포함된 시트상 물질과 수지필름 롤(6)로부터 공급된 수지필름을 합지함으로써 나노와이어가 포함된 시트상 물질이 전사된 수지필름을 제조하는 합지부(7, 8)와, 나노와이어가 포함된 시트상 물질이 전사된 수지필름을 섬유 토우나 직물에 함침시키는 함침부(미도시)를 포함한다.1, there is shown an apparatus for producing an electrically conductive fiber prepreg according to another embodiment of the present invention, which comprises a release paper roll 1 around which a release paper is wound and a release paper supplied from the release paper roll 1 are coated with a dispersion containing nanowires A drying unit 5 for drying the dispersion containing the nanowires to produce a sheet-like material containing the nanowires, a sheet 5 containing the nanowires from the dryer 5, (7, 8) for producing a resin film to which a sheet material containing nanowires is transferred by laminating a material and a resin film fed from a resin film roll (6), and a sheet material And an impregnation unit (not shown) for impregnating the transferred resin film into a fiber tow or fabric.

일 실시예에 따른 코팅부(2, 3, 4)는 나노와이어 분산액을 보관하는 보관 탱크(2)와, 보관 탱크로부터 나노와이어 분산액을 공급하는 공급라인(3)과 공급라인(3)으로부터 공급된 나노와이어 분산액을 이형지에 코팅하는 나노와이어 코팅헤드(4)를 포함할 수 있다.The coating portion 2, 3, 4 according to one embodiment is provided with a storage tank 2 for storing the nanowire dispersion liquid, a supply line 3 for supplying the nanowire dispersion liquid from the storage tank, And a nanowire coating head 4 coating the release nanowire dispersion onto the release paper.

일 실시예에 따른 합지부는 적어도 상하 2개의 서로 맞닿은 롤러(7, 8)일 수 있다. 합지부는 최소 상하 2개의 서로 맞닿은 롤러로 구성하여 나노와이어가 포함된 시트상 물질과 수지필름을 접촉시켜 나노와이어가 포함된 시트상 물질을 수지필름으로 전사해 주는 기능을 한다. 수지필름의 경우 끈적이는 성질을 가지고 있으므로 나노와이어가 포함된 시트상 물질과 작은 압력의 접촉만으로도 쉽게 시트상 물질이 수지필름 쪽으로 전사가 될 수 있다.The joint portion according to one embodiment may be at least two vertically abutted rollers 7, 8. The joint portion is composed of at least two vertically opposed rollers, and functions to transfer the sheet-like material containing the nanowires to the resin film by bringing the sheet material containing the nanowires into contact with the resin film. Since the resin film has a sticky property, the sheet-like material can be easily transferred to the resin film only by a small pressure contact with the sheet material containing the nanowire.

또한 일 실시예에 따른 제조 장치는 합지부(7, 8)로부터 나온 나노와이어가 포함된 시트상 물질이 전사된 수지필름을 권취하는 수지필름 권취기(9)와, 나노와이어가 포함된 분산액이 코팅된 이형지에서 분리된 이형지를 권취하는 이형지 권취기(10)를 더 포함할 수 있다.In addition, the manufacturing apparatus according to an embodiment includes a resin film winding machine 9 for winding up a resin film on which a sheet-like substance containing nanowires from the joint portions 7 and 8 is transferred, and a dispersion liquid containing nanowires The apparatus may further include a release paper winder 10 for winding the release paper separated from the coated release paper.

또한 일 실시예에 따른 함침부는 롤 라미네이터일 수 있고, 이를 이용한 핫멜트법을 사용하여 나노와이어가 포함된 시트상 물질이 전사된 수지필름을 섬유 토우나 직물에 함침시켜 프리프레그를 제조할 수 있다. Also, the impregnation unit according to one embodiment may be a roll laminator, and a resin film on which a sheet material containing a nanowire is transferred may be impregnated with a fiber tow or a fabric using a hot melt method using the roll laminate to produce a prepreg.

또한 일 실시예에 따른 제조 장치는 필요할 경우 추가의 장치가 도입될 수 있다. 특히 열가소성 수지 필름의 경우 나노와이어가 포함된 시트상 물질을 수지필름에 접착하기 위해서 유리전이온도 이상, 녹는점 이하의 온도로 가열하기 위한 장치가 도입될 수 있다.Further, a manufacturing apparatus according to one embodiment may be provided with additional apparatus if necessary. In particular, in the case of a thermoplastic resin film, a device for heating the sheet-like material containing nanowires to a temperature not lower than the glass transition temperature and not higher than the melting point may be introduced to bond the sheet-like material to the resin film.

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.Hereinafter, the structure and effect of the present invention will be described in more detail with reference to examples and comparative examples. However, this embodiment is intended to explain the present invention more specifically, and the scope of the present invention is not limited to these embodiments.

[실시예 1 내지 3][Examples 1 to 3]

[제조예 1: 금속 나노와이어가 포함된 시트상 물질 제조][Preparation Example 1: Production of sheet-like material containing metal nanowires]

IPA(Iso Proyl Alcohol)에 직경 30㎚, 길이 20㎛의 은나노와이어가 10중량%의 농도로 분산된 은나노와이어 분산액을 와이어바 코터를 이용하여 A4사이즈로 재단된 이형지의 표면에 다양한 두께로 균일하게 코팅하고 90℃의 드라이어에서 건조한다. 코팅된 은나노와이어가 포함된 시트상 물질의 무게를 측정하고 1m2의 면적당 무게로 환산하여 각각 0.04g/m2, 1.2g/m2 및 2g/m2의 은나노와이어가 포함된 시트상 물질을 얻어 이를 각각 실시예 1, 2 및 3으로 하였다.A silver nano wire dispersion in which silver nano wire having a diameter of 30 nm and a length of 20 m was dispersed in IPA (Iso Proyl Alcohol) at a concentration of 10% by weight was uniformly applied to the surface of the release paper cut into A4 size using a wire bar coater Coated and dried in a dryer at 90 ° C. The measured weight of the sheet-like material comprises a silver coated wire comprising the silver wire, respectively of 0.04g / m 2, 1.2g / m 2 and 2g / m 2 in terms of the weight per unit area of 1m 2 of the sheet material Respectively, to obtain Examples 1, 2 and 3, respectively.

[제조예 2: 수지필름 제조][Production Example 2: Production of resin film]

비스페놀 A 디글리시딜에테르 수지 (에피코트-1001, ㈜재팬에폭시레진) 100 중량부, 페놀노볼락 폴리글리시딜에테르 수지 (에피클론-N740, ㈜다이니폰잉크) 90 중량부, 디시안디아미드 (DICY7, ㈜재팬에폭시레진) 13 중량부, 3,3`-디아미노디페닐설폰 (3,3`-DDS, 일본화약) 13 중량부를 메틸에틸케톤에 첨가하고 균일하게 교반, 혼합하여 에폭시 수지 조성물을 제조하였다.100 parts by weight of bisphenol A diglycidyl ether resin (Epikote-1001, Japan Epoxy Resin Co., Ltd.), 90 parts by weight of phenol novolak polyglycidyl ether resin (Epiclon-N740, Dainippon Ink) (DICY7, Japan Epoxy Resin Co., Ltd.) and 13 parts by weight of 3,3'-diaminodiphenylsulfone (3,3'-DDS, Japanese explosive) were added to methyl ethyl ketone and uniformly stirred and mixed to prepare an epoxy resin A composition was prepared.

제조된 에폭시수지 조성물을 와이어바 코터를 이용하여 A4사이즈로 재단된 이형필름(도레이첨단소재, XP3BR)에 약 35㎛의 두께로 도포한 후 130℃의 드라이어에서 10분간 건조 및 경화시켰다. 건조된 수지필름의 무게를 측정하여 1m2의 면적당 무게로 환산하여 40g/m2의 수지필름을 얻었다.The epoxy resin composition thus prepared was applied to a release film (XP3BR, Toray Advanced Material Co., Ltd.) cut to A4 size using a wire bar coater to a thickness of about 35 mu m and dried and cured in a dryer at 130 DEG C for 10 minutes. Measuring the weight of the dried resin film in terms of the weight per unit area of 1m 2 to obtain a resin film of 40g / m 2.

[제조예 3: 프리프레그 제조][Preparation Example 3: Preparation of prepreg]

제조예 1에서 제조된 은나노와이어가 포함된 시트상 물질과 제조예 2에서 제조된 수지필름을 롤 라미네이터를 이용하여 합지하여 은나노와이어가 포함된 시트상 물질이 전사된 수지필름을 제조하였다. 이렇게 제조된 수지필름을 A4 사이즈로 균일하게 배열된 탄소섬유 시트(TORAY, TORAYCA-T700SC-12K_50C)의 양쪽 면에 겹치고, 120℃로 가열된 롤 라미네이터를 통과시켜 일방향 탄소섬유 프리프레그를 제조하였다. 이때 탄소섬유 시트는 1m2의 면적당 무게로 환산 시 150g이었다. 이렇게 제조된 탄소섬유 프리프레그는 FAW 150g, 수지 함유율은 35%, 두께 약 160㎛이다.The sheet material containing silver nano wires prepared in Preparation Example 1 and the resin film prepared in Production Example 2 were laminated using a roll laminator to prepare a resin film on which a sheet material containing silver wire was transferred. The thus prepared resin film was superimposed on both sides of a uniformly arranged carbon fiber sheet (TORAY, TORAYCA-T700SC-12K_50C) of A4 size and passed through a roll laminator heated to 120 캜 to prepare a unidirectional carbon fiber prepreg. The carbon fiber sheet was 150g when converted to the weight per unit area of 1m 2. The thus-prepared carbon fiber prepreg had FAW of 150 g, a resin content of 35%, and a thickness of about 160 탆.

[제조예 4: 프리프레그적층판 제조][Preparation Example 4: Preparation of prepreg laminated sheet]

제조예 3에서 제조된 프리프레그를 동일한 방향으로 각각 7장 적층하고 120℃/0.3MPa의 온도/압력 조건에서 1시간 동안 성형하여 두께 약 1mm의 프리프레그 적층판을 제조하였다. Seven sheets of the prepregs prepared in Production Example 3 were laminated in the same direction and molded at a temperature / pressure of 120 DEG C / 0.3 MPa for 1 hour to prepare a prepreg laminate having a thickness of about 1 mm.

[비교예 1, 2][Comparative Examples 1 and 2]

실시예의 제조예 1에서 0.02g/m2(비교예 1) 및 4g/m2(비교예 2)의 은나노와이어가 포함된 시트상 물질을 얻어 프리프레그 적층판을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 하였다.The sheet material of 0.02 g / m 2 (Comparative Example 1) and 4 g / m 2 (Comparative Example 2) in Preparation Example 1 of the Example was obtained to prepare a prepreg laminated sheet. .

[비교예 3][Comparative Example 3]

한국카본의 CU150NSL35를 제조예 4의 조건과 같이 동일한 방향으로 7장씩 적층하고 성형하여 프리프레그 적층판을 제조하였다. CU150NSL35의 경우 실시예 1에서 사용된 TORAYCA-T700SC-12K_50C와 같은 급의 탄소섬유가 사용되어 비슷한 수준의 기계적 물성을 가진다.Seven sheets of CU150NSL35 of Korean Carbon were laminated and molded in the same direction as in Production Example 4 to prepare a prepreg laminate. In the case of CU150NSL35, carbon fibers of the same grade as TORAYCA-T700SC-12K50C used in Example 1 are used and have similar mechanical properties.

[비교예 4][Comparative Example 4]

SK케미칼의 USN150A를 제조예 4의 조건과 같이 동일한 방향으로 7장씩 적층하고 성형하여 프리프레그 적층판을 제조하였다. USN150A의 경우 실시예 1에서 사용된 TORAYCA-T700SC-12K_50C와 같은 급의 탄소섬유가 사용되어 비슷한 수준의 기계적 물성을 가진다.Seven sheets of USN150A of SK Chemicals were laminated in the same direction as in Production Example 4 and molded to prepare a prepreg laminate. In the case of USN150A, carbon fibers of the same grade as TORAYCA-T700SC-12K50C used in Example 1 are used and have similar mechanical properties.

실시예Example 비교예Comparative Example 1One 22 33 1One 22 33 44 은나노와이어 함유량
(중량%)
Silver nano wire content
(weight%)
0.10.1 33 55 0.050.05 1010 0
(CU150NSL35)
0
(CU150NSL35)
0
(USN150A)
0
(USN150A)
탄소섬유 종류Carbon fiber type T700SC-12K_50CT700SC-12K_50C T700SC-12K_50C와 동급의 탄소섬유 사용Carbon fiber use equivalent to T700SC-12K_50C 수지 종류Resin type 에폭시 수지Epoxy resin FAW
(g/m2)
FAW
(g / m 2 )
150150 150150 150150 150150 150150 150150 150150
수지 함유율
(%)
Resin content
(%)
3535 3535 3535 3535 3535 3535 3535
프리프레그
적층판 두께
(mm)
Prepreg
Laminate thickness
(mm)
1.191.19 1.161.16 1.081.08 1.201.20 1.131.13 1.031.03 0.990.99

상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 4에 따른 프리프레그 적층판을 사용하여 다음과 같은 실험예를 통해 물성을 측정하고 그 결과를 다음 표 2에 나타내었다.The properties of the prepreg laminates according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 4 were measured through the following experimental examples, and the results are shown in Table 2 below.

[실험예][Experimental Example]

1. 전기 전도성 측정1. Electrical conductivity measurement

전자기차폐능력 측정을 위하여 성형된 프리프레그 적층판의 체적저항을 측정하였다. 성형된 CFRP 적층판을 가로(섬유 배열 방향) 50mm, 세로(섬유 배열과 직각 방향) 10mm의 크기로 자른 다음 체적저항을 위한 시편을 제조하였다. 체적저항은 체적저항기 (MITSUBISHI Chemical Co., MCP-T610)를 사용하여 측정하였다. 체적저항은 시편을 4탐침법으로 시편에 4개의 핀으로 된 전극을 직선상에 놓고 양 끝의 2탐침 사이에 일정 전류를 흘리고 안쪽의 2탐침 사이에 발생하는 전위차를 측정하여 체적저항을 측정한다.The volume resistivity of the molded prepreg laminate was measured for electromagnetic shielding ability measurement. The molded CFRP laminate was cut to a width of 50 mm in the transverse direction (direction of the fiber array) and 10 mm in the longitudinal direction (direction perpendicular to the fiber array), and then a specimen for volume resistance was manufactured. The volume resistivity was measured using a volumetric resistor (MITSUBISHI CHEMICAL Co., MCP-T610). Volumetric resistance is measured by measuring the potential difference between the two probes on the inner side with a constant current flowing between the two probes at both ends by placing the four-pin electrode on the specimen in a four-probe method on the specimen .

2. 기계적 물성(인장 강도, 압축 강도) 측정2. Measurement of mechanical properties (tensile strength, compressive strength)

성형된 프리프레그 적층판을 이용하여 기계적 물성 측정 시험을 위한 시험편을 제작하였다. 시험은 Instron Model 5985 (Extra Height) UTM을 이용하였고, 최대하중 10톤의 로드 셀(load cell)을 사용하였다. 시험편의 제작 및 시험법은 인장강도의 경우 ASTM D3039에 근거하였고 압축강도는 SACMA 1R94에 근거하였다.A test piece for mechanical property measurement test was prepared using the molded prepreg laminate. The test was conducted using an Instron Model 5985 (Extra Height) UTM and a load cell with a maximum load of 10 tons was used. The tensile strength of the test specimens was based on ASTM D3039 and the compressive strength was based on SACMA 1R94.

실시예Example 비교예Comparative Example 1One 22 33 1One 22 33 44 체적저항
(Ωcm)
Volume resistance
(Ωcm)
10.510.5 11.111.1 1.61.6 270270 0.90.9 230230 202202
인장강도
(MPa)
The tensile strength
(MPa)
2,5402,540 2,4202,420 2,6002,600 2,5902,590 1,9101,910 2,6802,680 2,7402,740
압축강도
(MPa)
Compressive strength
(MPa)
1,5801,580 1,3901,390 1,4101,410 1,3601,360 1,0601,060 1,4201,420 1,4401,440

위 표 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 실시예 1 내지 3의 경우, 비교예 1 내지 4에 비하여 우수한 인장강도 및 압축강도를 보유함과 동시에 체적 저항 또한 현저히 낮아 우수한 전기 전도성을 가지는 것을 알 수 있다. 그러나 나노와이어 함량이 0.1중량% 미만(비교예 1)에서는 전기전도성이 증가하지 않고 5중량% 초과 시(비교예 2)는 전기 전도성은 우수하지만 인장강도 및 압축강도에서 현저히 떨어지는 것을 확인할 수 있다. 이는 은나노와이어 함량의 증가로 인한 수지 함침성이 나빠지는 것에 기인한 것으로 판단되며 실제 사용에 있어 충분한 기계적 특성을 발현하지 못하므로 제약이 있을 것으로 판단된다.As can be seen from Table 2, in Examples 1 to 3 according to one embodiment of the present invention, excellent tensile strength and compressive strength were obtained as compared with Comparative Examples 1 to 4, and volume resistance was remarkably low, It can be seen that it has electric conductivity. However, when the nanowire content is less than 0.1 wt% (Comparative Example 1), the electrical conductivity is not increased, and when the nanowire content is more than 5 wt% (Comparative Example 2), the electrical conductivity is excellent, but the tensile strength and compressive strength are remarkably lower. It is considered that this is due to the deterioration of the resin impregnation property due to the increase of the silver nano wire content and it is considered that there is a restriction because it does not manifest sufficient mechanical properties in actual use.

따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 전도성 섬유 프리프레그는 전기 전도성과 경량화, 고강도 및 고강성 특성이 우수하여 전기전도성이나 전자기 차폐특성이 필요한 분야로의 적용이 용이하다. 특히 항공기 운항 시 낙뢰 등으로 인한 피해를 막기 위해 전자기차폐특성이 요구되는 항공기용 구조재 및 자동차 센서의 오작동을 방지하기 위해 전자기차폐특성이 필요한 자동차용 ECU 케이스등과 같은 분야로의 적용이 기대된다. Therefore, the electroconductive fiber prepreg according to an embodiment of the present invention is excellent in electrical conductivity, light weight, high strength and high rigidity, and is easily applicable to fields requiring electrical conductivity or electromagnetic shielding characteristics. Especially, it is expected to be applied to such fields as automobile ECU cases that require electromagnetic shielding characteristics to prevent malfunction of aircraft structural materials and automobile sensors, which require electromagnetic shielding characteristics, in order to prevent damage caused by lightning in aircraft operation.

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. It is to be understood that the present invention is not limited to the above embodiments and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the invention.

1: 이형지 롤
2: 나노와이어 분산액 보관 탱크
3: 나노와이어 분산액 공급라인
4: 나노와이어 코팅 헤드
5: 건조기
6: 수지필름 롤
7: 상부롤러
8: 하부롤러
9: 수지필름 권취기
10: 이형지 권취기
11: 나노와이어 시트
12: 수지필름
1: Release roll
2: Nanowire dispersion tank
3: Nanowire dispersion supply line
4: Nanowire Coated Head
5: Dryer
6: Resin film roll
7: Upper roller
8: Lower roller
9: Resin film winding machine
10: Bubble wrapping machine
11: Nanowire sheet
12: Resin film

Claims (16)

나노와이어가 포함된 시트상 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기 전도성 섬유 프리프레그. ≪ / RTI > wherein the electrically conductive fiber prepreg comprises a sheet-like material comprising nanowires. 제1항에 있어서,
상기 나노와이어가 포함된 시트상 물질은 수지필름에 전사된 후 함께 섬유 토우나 직물에 함침된 것을 특징으로 하는, 전기 전도성 섬유 프리프레그.
The method according to claim 1,
Wherein the sheet material containing the nanowires is transferred to a resin film and then impregnated with a fiber tow or fabric.
제1항에 있어서,
상기 나노와이어는 Fe, Co, Ni, Cu, Au, Ag, ITO로 이루어진 군 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는, 전기 전도성 섬유 프리프레그.
The method according to claim 1,
Wherein the nanowire is at least one selected from the group consisting of Fe, Co, Ni, Cu, Au, Ag, and ITO.
제1항에 있어서,
상기 나노와이어의 직경은 10~200㎚, 길이는 5~50㎛인 것을 특징으로 하는, 전기 전도성 섬유 프리프레그.
The method according to claim 1,
Wherein the nanowire has a diameter of 10 to 200 nm and a length of 5 to 50 占 퐉.
제1항에 있어서,
상기 수지필름은 에폭시 수지인 것을 특징으로 하는, 전기 전도성 섬유 프리프레그.
The method according to claim 1,
Wherein the resin film is an epoxy resin.
제1항에 있어서,
상기 나노와이어가 포함된 시트상 물질은 나노와이어가 포함된 분산액을 이형지의 표면에 코팅하여 건조시킨 것을 특징으로 하는, 전기 전도성 섬유 프리프레그.
The method according to claim 1,
Wherein the sheet-like material containing the nanowires is obtained by coating a dispersion containing the nanowires on the surface of a release paper and drying the dispersion.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 나노와이어는 프리프레그에 함침된 수지 총 중량을 기준으로 0.1 내지 5중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기 전도성 섬유 프리프레그.
7. The method according to any one of claims 1 to 6,
Wherein the nanowire comprises from 0.1 to 5 weight percent based on the total weight of the resin impregnated in the prepreg.
이형지에 나노와이어가 포함된 분산액을 코팅하는 제1단계와,
상기 나노와이어가 포함된 분산액이 코팅된 이형지를 건조시켜 나노와이어가 포함된 시트상 물질을 제조하는 제2단계와,
상기 나노와이어가 포함된 시트상 물질과 수지필름을 합지시켜 나노와이어가 포함된 시트상 물질이 전사된 수지필름을 제조하는 제3단계와,
상기 나노와이어가 포함된 시트상 물질이 전사된 수지필름을 이형지와 분리시키는 제4단계와,
상기 나노와이어가 포함된 시트상 물질이 전사된 수지필름을 섬유 토우나 직물에 함침시켜 프리프레그를 제조하는 제5단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기 전도성 섬유 프리프레그의 제조 방법.
A first step of coating a release paper with a dispersion containing nanowires,
A second step of drying the release paper coated with the dispersion containing the nanowires to produce a sheet material containing the nanowires,
A third step of laminating a sheet material containing the nanowires and a resin film to produce a resin film on which a sheet material containing nanowires is transferred,
A fourth step of separating the resin film transferred with the sheet material containing the nanowires from the release paper,
And a fifth step of impregnating the resin film transferred with the sheet material containing the nanowires into a fiber tow or a fabric to prepare a prepreg.
제8항에 있어서,
상기 제3단계 전에, 수지 조성물을 이형필름에 코팅한 후 건조 및 경화시켜 수지필름을 제조하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기 전도성 섬유 프리프레그의 제조 방법.
9. The method of claim 8,
[7] The method of claim 1, further comprising, before the third step, coating the release composition with a resin composition, followed by drying and curing to produce a resin film.
제8항에 있어서,
상기 제4단계는 분리된 이형지와 나노와이어가 포함된 시트상 물질이 전사된 수지필름을 각각 권취하는 권취단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기 전도성 섬유 프리프레그의 제조 방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the fourth step further comprises a winding step of winding up the resin film on which the sheet material containing the separated release paper and the nanowire has been transferred, respectively.
제8항에 있어서,
상기 제5계는 핫멜트법를 이용하여 프리프레그를 제조하는 것을 특징으로 하는, 전기 전도성 섬유 프리프레그의 제조 방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the fifth system is a prepreg produced by using a hot-melt method.
이형지를 감고 있는 이형지 롤(1)과,
상기 이형지 롤(1)로부터 공급되는 이형지에 나노와이어가 포함된 분산액을 코팅하는 코팅부(2, 3, 4)와,
상기 나노와이어가 포함된 분산액을 건조시켜 나노와이어가 포함된 시트상 물질을 제조하는 건조기(5)와,
상기 건조기(5)로부터 나온 나노와이어가 포함된 시트상 물질과 수지필름 롤(6)로부터 공급된 수지필름을 합지함으로써 나노와이어가 포함된 시트상 물질이 전사된 수지필름을 제조하는 합지부(7, 8)와,
상기 나노와이어가 포함된 시트상 물질이 전사된 수지필름을 섬유 토우나 직물에 함침시키는 함침부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기 전도성 섬유 프리프레그의 제조 장치.
A release paper roll 1 which winds the release paper,
Coating units 2, 3 and 4 for coating the release paper supplied from the release paper roll 1 with a dispersion containing nanowires,
A drier (5) for drying the dispersion containing the nanowires to produce a sheet-like material containing the nanowires,
(7) for producing a resin film on which a sheet material containing nanowires is transferred by laminating a sheet material containing nanowires from the dryer (5) and a resin film fed from a resin film roll (6) , 8)
And an impregnation unit for impregnating the fiber tow or the fabric with the resin film onto which the sheet material containing the nanowires is transferred.
제12항에 있어서,
상기 코팅부는 나노와이어 분산액을 보관하는 보관 탱크(2)와, 상기 보관 탱크로부터 나노와이어 분산액을 공급하는 공급라인(3)과 상기 공급라인(3)으로부터 공급된 나노와이어 분산액을 이형지에 코팅하는 나노와이어 코팅헤드(4)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기 전도성 섬유 프리프레그의 제조 장치.
13. The method of claim 12,
The coating unit comprises a storage tank (2) for storing nanowire dispersion, a supply line (3) for supplying the nanowire dispersion liquid from the storage tank, and a nano wire dispersion coating unit for coating the release nano wire dispersion supplied from the supply line And a wire coating head (4). ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
제12항에 있어서,
상기 합지부는 적어도 상하 2개의 서로 맞닿은 롤러(7, 8)인 것을 특징으로 하는, 전기 전도성 섬유 프리프레그의 제조 장치.
13. The method of claim 12,
Wherein the joint portion is at least two vertically opposed rollers (7, 8).
제12항에 있어서,
상기 장치는 상기 합지부(7, 8)로부터 나온 상기 나노와이어가 포함된 시트상 물질이 전사된 수지필름을 권취하는 수지필름 권취기(9)와,
상기 나노와이어가 포함된 분산액이 코팅된 이형지에서 분리된 이형지를 권취하는 이형지 권취기(10)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기 전도성 섬유 프리프레그의 제조 장치.
13. The method of claim 12,
The apparatus comprises a resin film winding machine 9 for winding up a resin film on which a sheet-like substance containing the nanowires from the joint portions 7, 8 is transferred,
Further comprising a release paper unwinder (10) for winding a release paper separated from the release paper coated with the dispersion containing the nanowires.
제12항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 함침부는 롤 라미네이터인 것을 특징으로 하는, 전기 전도성 섬유 프리프레그의 제조 장치.
16. The method according to any one of claims 12 to 15,
Wherein the impregnating portion is a roll laminator.
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