KR20170050862A - 열경화성 수지 ｆｒｐ 제조 방법 - Google Patents

Abstract

우선 질석(Vermiculite)과 진주암( Perlite) 등 열을가하면 팽창하는 성질의 돌을 설명을 편의를 위해 질석으로 통일해 설명한다.
열경화성 수지 FRP 프리프레그를 경화하여 파이프 형상으로 제조하기 위해서는, 열경화성 수지 FRP 프리프레그에 압력과 열을 동시에 가해주어야 내부 미세 구조에 스폰지의 형성 없이 내부 구조가 치밀하여 산업 현장에서 원하는 강도의 열경화성 수지 FRP 파이프를 제조할 수 있으며, 본 발명은 이러한 파이프 형상의 프리프레그 맨드릴을 가압제조하기 위한방법을 제공한다.
이하 설명에서 필라멘트 와인딩 공법에 의해 제조되되, 상기 와인딩 공정을 통해 강화섬유와 열경화성 수지의 적층을 통해 두께를 증가시키는 과정에서 자체적으로 압력을 공급하고 단열역할을 하기위해 팽창이 가능한 질석과 필요에 따라 선택적으로 외부전원의 공급에 의하여 발열하는 열선, 예를 들어, 구리와 같은 금속선 또는 전도성탄소섬유 등을 내부에 삽입하여 와인딩함으로써, 내부에 열선을 구비하는 열경화성수지 FRP 프리프레그를 제조할 수 있으며, 본 발명에서는 이러한 열선을 갖는 프리프레그가 외경에 형성된 맨드릴을 "프리프레그 맨드릴(1)"이라 약칭하기로 한다.
열경화성수지 FRP 파이프로 제조된다. 열경화성 수지로는 파이프를 제조하기 위하여 가압과 가열이 동시에 필요한 열경화성 수지, 예를 들어, 멜라민 수지 등이 될 수 있을 것이다.
특히, 프리프레그가 판형인 경우 열경화시 가압하는 것이 용이하나, 본 발명과 같이 맨드릴(1) 상에 파이프 형상으로 형성된 열경화성 수지의 프리프레그를가압하는 것은 파이프 구조의 특성상 용이하지 않았으나, 본 발명을 통해 파이프 형상인 프리프레그 맨드릴(1)의 가압이 용이하다.
즉, 본 발명은 내부열선주위에 함침된 질석(3)이 열선(4)에열선전극1(4-1) 과 열선전극2(4-2)에 전원을 가하면 열선(4)에 열이 발생 되면서 질석(3)을 팽창하며 내부열은 열경화성 수지(2,5) 에도 전달되어 압력과 온도가 맞아 중합작용에 의해 파이프가 성형 되며 자제내장된 열선(4)내장방식 대신 멘드릴을 프리프레그(phrepreg) 내부로 열을 가하기 위해 히터 또는 마이크로파 발생부가 구비된 터널을 통과시키며 질석을 팽창시켜 열경화성 수지중합반응을 일으켜 제조할수 있으며 반응이 완료된 후 맨드릴로부터 열경화성 수지 FRP 파이프의 분리 단계를 포함하여 이루어진 열경화성frp 파이프제조방법

Description

열경화성 수지 ＦＲＰ 제조 방법{frp}

본 발명은 열경화성 수지 FRP 파이프를 제조하는 기술로서, 필라멘트 와인딩공법으로 제조되되, 내부에 열선을 갖는 열경화성 수지 FRP 프리프레그(prepreg)의열경화시 필요한 압력을 가해줄 수 있는 가압용팽창소재 질석을 함침하여 열경화성 수지 FRP 파이프를 제조하는 방법에 관한 기술이다.

더욱 구체적으로는, 열경화성 수지 FRP 파이프를 제조하기 위해, 본 발명은 필라멘트 와인딩 공정으로 맨드릴에 파이프 형상의 열경화성 수지 프리프레그를 제조하되, 상기 필라멘트 와인딩을 위한 수지 적층 시 열선과 열선주위에 열에의해 팽창되는 질석을내삽하고FRP 프리프레그를 제조한 후, 가압 조건 하에서 열경화를 하기 위하여, 상기 내삽된 열선에 전원을 가하여 발열을 함과 동시에 열선주위의 질석이 팽창하면서 상기 프리프레그를 가압하는 기술에 관한 것이다.

합성수지는 가소성 물질로서 보통 플라스틱이라 한다. 플라스틱은 석유, 천연가스, 석탄 등에서 얻어지는 에틸렌, 아세틸렌, 벤젠 등의 각종 원료를 화학적으로 변화시켜 만드는 유도고분자 물질과 중합이나 축합에 의하여 만들어지는 합성고분자 물질로서, 그 종류는 열가소성수지와 열경화성수지로 나눌 수 있다.

열가소성수지란 고체 상태에서 열을 가하면 연화 또는 용융하여 가소성이나점성이 생기고, 이것을 냉각하면 다시 고체상태로 되는 수지를 말한다. 주로 중합반응에 의해 제조되며 염화비닐, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 초산비닐, 아크릴 등

이 있다.

열경화성수지는 고체 상태로 된 후에 열을 가하여도 연화되지 않는 수지로서 열경화점이 높다. 주로 축합반응으로 제조되며 페놀, 멜라민, 폴리에스테르, 에폭시 등이 있다. 열경화성수지는 기계부품, 필름, 도료, 접착제 등의 공업재료, 건축재료, 전기부품 등에 광범위하게 이용되고 있다. 관으로 이용되는 합성수지는 열가소성의 염화비닐, 폴리에틸렌, 폴리부틸렌, 폴리프로필렌 등이 주로 사용된다.

본 발명은 이 중 멜라민 수지와 같은 열경화성 수지를 이용한 원형 파이프의제조 방법에 관한 기술이다. 이하에서는 설명의 편의상 열경화성 수지로서 멜라민수지를 예로 하여 설명하기로 하나, 본 발명은 가압 및 가열을 통해 파이프로 제조되어야 하는 모든 종류의 열경화성 수지를 대상으로 함을 명시한다.

멜라민 수지는 멜라민과 포름알데하이드의 공중합 수지로서, 열경화성 플라스틱으로 내열성, 내수성, 내용매성, 내마모성 등이 좋아 식기, 기계, 전기 부품등의 원료로 쓴다. 상기 멜라민 수지를 파이프로 제조하기 위해서는 멜라민 수지를

가압 및 가열하여 경화시켜야 한다. 즉, 가압 및 가열을 동시에 진행하여야만 멜라

민 수지 파이프로 성형 제조할 수 있는데, 이렇게 멜라민 수지 FRP를 가압 및 가열

과정을 통해 파이프로 제조하는 장치 및 방법이 아직 개발된 바 없다. 이는 평판형

이 아닌 원통형의 파이프를 가압 및 가열을 동시에 하는 것이 어렵기 때문이다.

종래 관련 특허로 특허등록 제10-1360177호와 같이 불연성 섬유 강화 플라스틱(FRP)의 인발 성형 장치 및 방법이 공개되어 있기는 하나, 상기 특허는 섬유 보강 플라스틱을 당겨 인발 성형하는 기술로서, 섬유 보강 플라스틱 파이프의 제조기술은 아니다.

즉, 열경화성 수지 FRP, 예를 들어, 멜라민 수지 FRP의 프리프레그에 가압및 가열을 동시에 가함으로써, 파이프로 성형 제조할 수 있는 장치 및 방법이 요구되고 있으나 이에 대한 관련 기술이 개발되지 않아, 맨드릴 상의 열경화성 수지FRP 프리프레그로부터 가압과 가열을 동시에 하여 열경화성 수지 FRP 파이프를 제조하는 기술이 요구되고 있다.

히터 또는 마이크로파를 발생시켜 이송관의 내부로 조사하기 위한 적어도 하나 이상의 마이크로파 발생부가 구비되어 질석입자에 열을 가해 질석이 부풀어오를수 있는 는 조건을 만드는단계;

<0010> 특허등록 제10-1111964호 특허등록 제10-1360177호 특허공개 제10-2010-0129374호

본 발명은 내부에 열선을 갖는 원형 또는 사각형 단면을 갖는 파이프 형상의 프리프레그의 경화시에 상기 파이프 형상의 프리프레그를 가압할 수 있는 장치를제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 장치를 이용하여 내부에 열선을 갖는 열경화성 수지 프리프레그로부터 열경화성 수지 FRP 파이프를 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 파이프 형상의 열경화성 수지 FRP 프리프레그(prepreg)가 표면에 형성된 맨드릴을 가압하는 장치로서, 상기 맨드릴이 삽입되며, 상기 맨드릴의 외경 측으로부터 상기 맨드릴을 가압하는 나선형 가압부재; 및 상기 나선형 가압부재가

삽입되는 케이스를 포함하여 이루어지는 열경화성 수지 FRP 프리프레그 가압 장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 파이프 형상의 맨드릴 상에 열경화성 수지와 강화섬유를 필라멘트 와인딩 공법에 의하여 적층하되, 상기 적층 중에 열선을 삽입하는 필라멘트와인딩 단계; 상기 열경화성 수지와 강화섬유가 적층된 맨드릴을 건조하여 프리프레그(prepreg)를 제조하는 프리프레그 제조 단계: 상기 프리프레그가 형성된 맨드릴을 전술한 가압 장치를 이용하여 가압하면서, 상기 프리프레그의 내부에 구비된

열선에 외부전원을 인가하여 발열함으로써 상기 프리프레그 내의 열경화성 수지를

열경화하는 경화 단계: 및 상기 맨드릴로부터 열경화성 수지 FRP 파이프의 분리 단계를 포함하여 이루어지는 열선을 내부에 구비하는 열경화성 수지 FRP 파이프의 제조 방법을 제공한다.

특히, 상기 열선은 전도성 금속선 또는 전도성 탄소섬유인 것이 바람직하다.

특히, 상기 열선의 양 단은 외부 전원과 연결되도록 상기 프리프레그 외부로 노출되어 단자를 형성하는 것이 바람직하다.

특히, 상기 맨드릴이 사각형 파이프인 경우 상기 프리프레그의 외측면에 가압 패드를 덧대어, 상기 가압 패드의 장착 후에 상기 가압패드 및 맨드릴을포함하는 전체적인 형상이 원통형을 이루도록 하는 가압 패드 접합 단계를 상기 프리프레그 제조 단계와 경화 단계 사이에 더 갖는 것이 바람직하다.

특히, 상기 가압패드는 내부에 사각형 공간을 갖되 외부로는 원통형 또는 평면부와 1/4원호를 포함하여 단면이 반달형인 것이 바람직하다.

본 발명의 장치를 이용하여 멜라민 수지와 같은 열경화성 수지 FRP 프리프레그를 가압하면서 열경화함으로써, 내부 미세 구조에 스폰지의 형성 없이 치밀한 열경화성 수지 FRP 파이프를 제조할 수 있다. 특히, 종래 기술에서는 파이프 형상의FRP 프리프레그를 가압하면서 가열을 통해 경화하기 어려웠으나, 본 발명에서는 나선형 가압부재를 통해 이러한 종래 기술의 문제점을 해결할 수 있었다.

가) 은 본 발명의 열경화성 수지 FRP 파이프 가압 정단면도
나) 은 본 발명의 열경화성 수지 FRP 파이프 가압 우측면도

우선 질석(Vermiculite)과 진주암( Perlite) 등 열을가하면 팽창하는 성질의 돌을 설명을 편의를 위해 질석으로 통일해 설명한다.

열경화성 수지 FRP 프리프레그를 경화하여 파이프 형상으로 제조하기 위해서는, 열경화성 수지 FRP 프리프레그에 압력과 열을 동시에 가해주어야 내부 미세 구조에 스폰지의 형성 없이 내부 구조가 치밀하여 산업 현장에서 원하는 강도의 열경화성 수지 FRP 파이프를 제조할 수 있으며, 본 발명은 이러한 파이프 형상의 프리프레그 맨드릴을 가압제조하기 위한방법을 제공한다.

이하 설명에서 필라멘트 와인딩 공법에 의해 제조되되, 상기 와인딩 공정을 통해 강화섬유와 열경화성 수지의 적층을 통해 두께를 증가시키는 과정에서 자체적으로 압력을 공급하고 단열역할을 하기위해 팽창이 가능한 질석과 필요에 따라 선택적으로 외부전원의 공급에 의하여 발열하는 열선, 예를 들어, 구리와 같은 금속선 또는 전도성탄소섬유 등을 내부에 삽입하여 와인딩함으로써, 내부에 열선을 구비하는 열경화성수지 FRP 프리프레그를 제조할 수 있으며, 본 발명에서는 이러한 열선을 갖는 프리프레그가 외경에 형성된 맨드릴을 "프리프레그 맨드릴(1)"이라 약칭하기로 한다.

열경화성수지 FRP 파이프로 제조된다. 열경화성 수지로는 파이프를 제조하기 위하여 가압과 가열이 동시에 필요한 열경화성 수지, 예를 들어, 멜라민 수지 등이 될 수 있을 것이다.

특히, 프리프레그가 판형인 경우 열경화시 가압하는 것이 용이하나, 본 발명과 같이 맨드릴(1) 상에 파이프 형상으로 형성된 열경화성 수지의 프리프레그를가압하는 것은 파이프 구조의 특성상 용이하지 않았으나, 본 발명을 통해 파이프 형상인 프리프레그 맨드릴(1)의 가압이 용이하다.

즉, 본 발명은 내부열선주위에 함침된 질석(3)이 열선(4)에열선전극1(4-1) 과 열선전극2(4-2)에 전원을 가하면 열선(4)에 열이 발생 되면서 질석(3)을 팽창하며 내부열은 열경화성 수지(2,5) 에도 전달되어 압력과 온도가 맞아 중합작용에 의해 파이프가 성형 되며 자제내장된 열선(4)내장방식 대신 멘드릴을 프리프레그(phrepreg) 내부로 열을 가하기 위해 히터 또는 마이크로파 발생부가 구비된 터널을 통과시키며 질석을 팽창시켜 열경화성 수지중합반응을 일으켜 제조할수 있으며 반응이 완료된 후 맨드릴로부터 열경화성 수지 FRP 파이프의 분리 단계를 포함하여 이루어진 열경화성frp 파이프제조방법에 대한것이며 질석이 흐트러지는것을방지하기위해 질석끼리 결합력을 유지하기 위해 질석삽입 단계에서 질석에 열경화성수지를 함침 하여 삽입하는 방법으로 이루어진 열경화성 파이프제조방법으로 멘드릴에 전처리공정으로 공지된 기술인 내식층 을 형성하는 단계를 추가할수도 있다. 또 다른 방법으로 바닥몰드에 유리섬유와 함침한 열경화성 수지층위에 수지와 함침한 질석층 을 쌓고 그위에 다시 유리섬유와 함침한 열경화성 수지층을 반복 쌓은후 열을 가하기 위해 히터 또는 마이크로파 발생부가 구비된 터널을 통과시키며 질석을 팽창시켜 열경화성 수지중합반응을 일으켜 만드는방법의 단계프레스없이 열경화성보드를 제조하는 방법.

1.멘드릴
2.frp 층
3.질석
4.열선
4-1.열선전극1
4-2.열선전극2
5.frp층
6.외형몰드

Claims (5)

1. 파이프 형상의 열경화성 수지 FRP 를 제조하는 방법에 있어서
   1단계로 멘드릴에 frp와 열을 가하면 팽창하는 질석을 함침시키며 파이프모양을 프리프레그(phrepreg)를제조하는단계;
   상기 프리프레그(phrepreg) 외측에 외형 몰드를 조립하는단계;
   상기프리프레그(phrepreg) 가 형성된 멘드릴을 프리프레그(phrepreg) 내부로 열을 가하기 위해 히터 또는 마이크로파 발생부가 구비된 터널을 통과시키며 질석을 팽창시켜 열경화성 수지중합반응을 일으키도록하는 단계;
   상기 맨드릴로부터 열경화성 수지 FRP 파이프의 분리 단계를 포함하여 이루어진 열경화성frp 파이프제조방법
2. 파이프 형상의 맨드릴 상에 열경화성 수지와 강화섬유,를 필라멘트 와인딩 공
   법에 의하여 적층하되, 상기 적층 중에 열선과 질석을 삽입하는 필라멘트 와인딩 단계;
   상기 열경화성 수지와 강화섬유,질석이 적층된 맨드릴을 건조하여 프리프레그(prepreg)를 제조하는 프리프레그 제조 단계:
   상기 프리프레그(phrepreg) 외측에 외형 몰드를 조립하는단계;
   상기프리프레그(phrepreg) 가 형성된 멘드릴을 프리프레그(phrepreg) 내부로 열을 가하기 위해 열선 양측에 전원을 공급하여 질석을 팽창시켜 열경화성 수지중합반응을 일으키도록하는 단계;
   상기 맨드릴로부터 열경화성 수지 FRP 파이프의 분리 단계를 포함하여 이루어진 열경화성frp 파이프제조방법
   
3. 열경화성 수지 FRP 제조하는 방법에 있어서
   1단계로 하부몰드에 frp와 열을 가하면 팽창하는 질석을 함침 적층시키며 프리프레그(phrepreg)를 제조하는단계;
   상기 프리프레그(phrepreg) 윗면에 상부몰드를 조립하는단계;
   상기프리프레그(phrepreg) 가 형성된 몰드를 프리프레그(phrepreg) 내부로 열을 가하기 위해 히터 또는 마이크로파 발생부가 구비된 터널을 통과시키며 질석을 팽창시켜 열경화성 수지중합반응을 일으키도록하는 단계;
   상기 몰드로부터 열경화성 수지 FRP 제품의 분리 단계를 포함하여 이루어진 열경화성frp 제조방법
4. 상기 1,2,3항에 있어서 질석삽입 단계에서 질석에 열경화성수지를 함침하여 삽입하는 방법
   
5. 상기 1,2,항에 있어서 멘드릴에 전처리공정으로 공지된기술인 내식층을 형성하는단계를 작업후 상기1,2항의적용하여 열경화성frp 파이프제조방법
   

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