KR20170089539A - Prepreg manufacturing apparatus and prepreg manufacturing using the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an apparatus for producing a prepreg and a method for producing a prepreg using the same. The apparatus for producing a prepreg according to an embodiment of the present invention comprises: an impregnation mold for impregnating a resin into a reinforcing fiber; and a plurality of guide members spaced upward and downward to unfold the reinforcing fibers to be introduced into the impregnation mold in the width direction.

Description

프리프레그 제조 장치 및 이를 이용한 프리프레그 제조 방법{PREPREG MANUFACTURING APPARATUS AND PREPREG MANUFACTURING USING THE SAME}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a prepreg manufacturing apparatus and a prepreg manufacturing method using the same,

본 발명은 프리프레그 제조 장치 및 이를 이용한 프리프레그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 함침 금형으로 투입되는 강화 섬유를 폭 방향으로 펼쳐주어 수지 함침률을 향상시킬 수 있는 프리프레그 제조 장치 및 이를 이용한 프리프레그 제조 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a prepreg manufacturing apparatus and a prepreg manufacturing method using the same. More particularly, the present invention relates to a prepreg manufacturing apparatus capable of improving the resin impregnation rate by spreading the reinforcing fibers, To a prepreg manufacturing method.

일반적으로, 섬유 강화 복합재료는 적어도 두 가지 이상의 재료의 결합으로 이루어진 소재를 말하는데, 대표적인 예로서 유리, 탄소 섬유 등의 강화재가 수지(예: 고분자 resin 등)의 모재에 함침 되어 있는 구조로 이루어진 재료를 말한다. Generally, a fiber-reinforced composite material is a material composed of a combination of at least two materials. Typical examples thereof include a material made of a structure in which a reinforcing material such as glass or carbon fiber is impregnated with a base material of a resin (e.g., polymer resin) .

최근에는, 섬유 강화 복합재료 중에서 연속섬유 강화 복합재료에 대한 관심이 고조되고 있다. In recent years, interest in continuous fiber reinforced composite materials among fiber-reinforced composite materials is increasing.

연속섬유 강화 복합재료는 기존의 단섬유 강화 복합재료 또는 장섬유 강화 복합재료와 달리 강화 섬유를 모재에 연속적으로 함침시켜 제작되는 복합재료를 가리킨다. 이러한 제조상의 특징에 따라, 연속섬유 강화 복합재료는 기존의 단섬유 강화 복합재료 또는 장섬유 강화 복합재료에 비해 높은 비율의 강화재가 투입이 가능하여 기존 대비 높은 수준의 기계적 물성을 확보할 수 있는 장점이 있다. Continuous fiber reinforced composite materials are composite materials produced by continuously impregnating reinforcing fibers in a base material, unlike conventional short fiber reinforced composite materials or long fiber reinforced composite materials. According to these manufacturing characteristics, the continuous fiber reinforced composite material can be supplied with a higher proportion of the reinforcement material than the conventional short fiber reinforced composite material or long fiber reinforced composite material, thereby securing a high level of mechanical properties .

이러한 연속섬유 강화 복합재료는 직조 또는 적층형 방식으로 제조되는데, 그 중에서 적층형 연속섬유 강화 복합재료는 일 방향 강화 연속섬유 프리프레그를 다양한 방향으로 적층하고 열을 가하여 성형을 한다. Such a continuous fiber-reinforced composite material is produced by a woven or laminated type method, wherein the laminated continuous fiber-reinforced composite material is formed by laminating a unidirectionally reinforced continuous fiber prepreg in various directions and applying heat thereto.

그런데 적층형 복합재료에 사용되는 일 방향 강화 연속섬유 프리프레그를 제조함에 있어서, 강화 섬유와 수지 간의 함침률을 향상시키는 것이 중요한 요건이 된다. However, in manufacturing the one-direction reinforced continuous fiber prepreg for use in the laminate-type composite material, it is an important requirement to improve the impregnation rate between the reinforcing fiber and the resin.

도 1은 일반적인 프리프레그 제조 장치를 간략히 도시한 개념도이다.1 is a conceptual view briefly showing a general prepreg manufacturing apparatus.

도 1을 참조하면, 도시된 프리프레그 제조 장치는 강화 섬유(f)를 공급하는 강화 섬유 공급부(10), 수지를 공급하는 압출기(20), 그리고 상기 강화 섬유(f)와 수지를 공급 받아 수지를 함침하는 함침 금형(30)을 포함한다. 상기 함침 금형(30)을 통과하여 수지가 함침된 강화 섬유(f')가 제공된다. 1, the prepreg manufacturing apparatus shown in FIG. 1 includes a reinforcing fiber supplying unit 10 for supplying reinforcing fibers f, an extruder 20 for supplying resin, And the impregnating mold 30 impregnating the impregnated mold. The reinforcing fibers f 'impregnated with the resin through the impregnating mold 30 are provided.

이와 같이 프리프레그를 제조함에 있어 가장 중요한 부분은 함침 금형(impregnation die)(30)라 불리는 수지의 함침을 유도하는 장치가 된다. The most important part in manufacturing the prepreg is a device for inducing the impregnation of the resin called the impregnation die 30.

그런데 열가소성 수지를 이용하여 프리프레그를 제조 하는 경우, 압출기(20) 등을 통해 용융된 상태의 수지가 직접 함침 금형(30)으로 투입되는데, 열가소성 수지는 열경화성 수지에 비해 높은 점도를 가지고 있어 함침률을 향상시키기에 어려움이 있다.
However, when preparing a prepreg using a thermoplastic resin, the molten resin is injected directly into the impregnating mold 30 through the extruder 20 or the like. The thermoplastic resin has a higher viscosity than the thermosetting resin, Which is difficult to improve.

본 발명과 관련된 배경기술로는 대한민국 공개특허공보 제10-1999-0053333호(2001.06.15. 공개)가 있으며, 상기 문헌에는 섬유강화복합재료용 매트릭스 수지조성물, 프리프레그 및 섬유강화복합재료가 개시되어 있다.
Background Art related to the present invention is disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-1999-0053333 (published Jun. 15, 2001), which discloses a matrix resin composition for fiber reinforced composite materials, a prepreg and a fiber reinforced composite material .

본 발명은, 함침 금형으로 투입되는 강화 섬유를 폭 방향으로 펼쳐주어 수지 함침률을 향상시킬 수 있는 프리프레그 제조 장치 및 이를 이용한 프리프레그 제조 방법을 제공하고자 한다.
An object of the present invention is to provide a prepreg manufacturing apparatus and method of manufacturing a prepreg using the apparatus, which can enhance the resin impregnation rate by spreading the reinforcing fibers injected into the impregnating mold in the width direction.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제(들)은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
The problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problem (s), and another problem (s) not mentioned here will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명의 실시예에 따른 프리프레그 제조 장치는, 강화 섬유에 수지를 함침하는 함침 금형; 및 상기 함침 금형에 투입되는 강화 섬유를 폭 방향으로 펼쳐주도록 상, 하로 이격하여 배치되는 다수의 가이드 부재를 포함한다. An apparatus for manufacturing a prepreg according to an embodiment of the present invention includes: an impregnation mold for impregnating reinforcing fibers with resin; And a plurality of guide members spaced upward and downward to unfold the reinforcing fibers inserted in the impregnating mold in the width direction.

여기서, 상기 다수의 가이드 부재는, 상기 함침 금형에 투입되는 강화 섬유를 상부에서 안내하여 폭 방향으로 펼쳐주는 적어도 하나의 상부 가이드부재; 및 상기 상부 가이드 부재와 간격을 두고 하측에 배치되며, 상기 함침 금형에 투입되는 강화 섬유를 하부에서 안내하여 폭 방향으로 펼쳐주는 적어도 하나의 하부 가이드부재;를 포함한다. The plurality of guide members may include at least one upper guide member for guiding the reinforcing fibers to be inserted into the impregnating mold at the upper portion and spreading the reinforcing fibers in the width direction; And at least one lower guide member disposed below the upper guide member with a gap therebetween and guiding the reinforcing fibers to be introduced into the impregnating mold at a lower portion thereof and extending in the width direction.

또한, 상기 상부 가이드부재와 상기 하부 가이드부재는, 상기 강화 섬유가 상기 함침 금형으로 투입되는 입구 부위에 근접 배치될 수 있다. In addition, the upper guide member and the lower guide member may be disposed close to an inlet portion into which the reinforcing fiber is injected into the impregnating mold.

또한, 상기 상부 가이드부재는, 봉 형상으로 이루어지며, 외주 면을 통해 상기 강화 섬유가 안내되는 다수 개의 상부 가이드 홈을 구비할 수 있다. The upper guide member may have a bar shape and may include a plurality of upper guide grooves through which the reinforcing fibers are guided through the outer peripheral surface.

또한, 상기 다수 개의 상부 가이드 홈 각각은, 상기 상부 가이드부재의 외주 면을 따라 동일한 설정간격을 두고 이격하여 배치될 수 있다. In addition, each of the plurality of upper guide grooves may be spaced apart from each other along the outer circumferential surface of the upper guide member at the same interval.

또한, 상기 하부 가이드부재는, 봉 형상으로 이루어지며, 외주 면을 통해 상기 강화 섬유가 안내되는 다수 개의 하부 가이드 홈을 구비할 수 있다. The lower guide member may have a rod shape and may include a plurality of lower guide grooves through which the reinforcing fibers are guided through the outer peripheral surface.

또한, 상기 다수 개의 하부 가이드 홈 각각은, 상기 하부 가이드부재의 외주 면을 따라 동일한 설정간격을 두고 이격하여 배치될 수 있다. The plurality of lower guide grooves may be spaced apart from each other along the outer circumferential surface of the lower guide member with the same predetermined interval.

또한, 상기 상부 가이드부재와 상기 하부 가이드부재 각각은, 상기 강화 섬유의 얼라인(align) 조정을 위해 설정거리 내에서 좌우로 이동 가능하게 형성될 수 있다. Each of the upper guide member and the lower guide member may be formed to be laterally movable within a set distance for aligning the reinforcing fibers.

또한, 상기 상부 가이드부재와 상기 하부 가이드부재 각각은, 높이 조절이 가능한 구조로 이루어질 수 있다. In addition, the upper guide member and the lower guide member may each have a height-adjustable structure.

바람직하게는, 상기 상부 가이드부재를 상하로 이동시키는 상부 가이드부재 위치조절부; 상기 하부 가이드부재를 상하로 이동시키는 하부 가이드부재 위치조절부; 및 상기 상부 가이드부재 위치조절부와 상기 하부 가이드부재 위치조절부를 제어하는 제어부를 포함한다.
Preferably, the upper guide member position adjusting unit moves the upper guide member vertically; A lower guide member position adjusting unit for vertically moving the lower guide member; And a control unit for controlling the upper guide member position adjusting unit and the lower guide member position adjusting unit.

본 발명의 다른 실시예에 따른 프리프레그 제조 방법은, 상기의 프리프레그 제조 장치를 이용한 프리프레그 제조 방법으로서, (a) 강화 섬유를 공급 받는 단계; (b) 상기 강화 섬유가 상기 함침 금형으로 투입되기 직전에 상기 상부 가이드부재 및 상기 하부 가이드부재를 이용하여 상기 강화 섬유를 폭 방향으로 펼쳐주는 단계; 및 (c) 상기 폭 방향으로 펼쳐진 강화 섬유를 상기 함침 금형으로 투입하여 수지를 함침하는 단계;를 포함한다. A prepreg manufacturing method according to another embodiment of the present invention is a prepreg manufacturing method using the prepreg manufacturing apparatus, comprising the steps of: (a) receiving reinforcing fibers; (b) spreading the reinforcing fibers in the width direction by using the upper guide member and the lower guide member immediately before the reinforcing fibers are injected into the impregnating mold; And (c) impregnating the resin by injecting the reinforcing fiber stretched in the width direction into the impregnating mold.

이때, 상기 (b) 단계에서, 상기 상부 가이드부재와 상기 하부 가이드부재는 설정높이 차를 두고 상하로 이격하여 배치되되, 상기 설정높이는 조절 가능해 질 수 있다.
In this case, in the step (b), the upper guide member and the lower guide member may be vertically spaced apart from each other by a set height difference, and the set height may be adjustable.

본 발명의 실시예들에 의하면 함침 금형으로 투입되는 강화 섬유를 폭 방향으로 펼쳐줌으로써 함침 금형 내부에서의 수지 함침률을 향상시킬 수 있다. According to the embodiments of the present invention, the resin impregnation ratio in the impregnated metal mold can be improved by spreading the reinforcing fibers injected into the impregnated mold in the width direction.

또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 수지 함침률이 기존 제품들에 비해 향상됨에 따라 이와 같은 방법으로 제조된 프리프레그를 이용한 연속 섬유 복합재료의 물성을 상승시킬 수 있다. 그 결과 이러한 연속 섬유 복합재료가 적용된 제품의 성능 향상을 도모할 수 있다.
In addition, according to the embodiments of the present invention, the resin impregnation ratio is improved as compared with existing products, so that the physical properties of the continuous fiber composite material using the prepreg manufactured in this way can be increased. As a result, the performance of the product to which such a continuous fiber composite material is applied can be improved.

도 1은 기존의 프리프레그 제조 장치를 간략히 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 프리프레그 제조 장치를 간략히 도시한 개념도이다.
도 3은 도 2의 A 영역을 확대 도시한 단면도이다.
도 4는 도 2의 B영역을 확대 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 프리프레그 제조 장치에 포함된 하부 가이드 부재와 상부 가이드 부재가 상하로 이동 가능한 구조임을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 프리프레그 제조 장치를 이용한 프리프레그 제조 방법을 간략히 도시한 순서도이다. 1 is a conceptual view briefly showing an existing prepreg manufacturing apparatus.
2 is a conceptual view briefly showing a prepreg manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is an enlarged sectional view of the area A in Fig.
4 is an enlarged cross-sectional view of a region B in Fig.
FIG. 5 is a view illustrating a structure in which a lower guide member and an upper guide member included in the prepreg manufacturing apparatus according to the embodiment of the present invention are vertically movable.
6 is a flowchart briefly showing a prepreg manufacturing method using a prepreg manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.
It is to be understood that the present invention is not limited to the disclosed embodiments, but may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, It is provided to inform.

섬유 강화 복합재료는 적어도 두 가지 이상의 재료의 결합으로 이루어진 소재를 말하는데, 대표적인 예로서 유리, 탄소 섬유 등의 강화재가 수지(예: 고분자 resin 등)의 모재에 함침 되어 있는 구조로 이루어진 재료를 말한다. The fiber-reinforced composite material refers to a material composed of at least two kinds of materials combined, and is a material having a structure in which a reinforcing material such as glass or carbon fiber is impregnated with a base material of a resin (e.g., polymer resin).

그 중에서 연속섬유 강화 복합재료는 기존의 단섬유 강화 복합재료 또는 장섬유 강화 복합재료와 달리 강화 섬유를 모재에 연속적으로 함침시켜 제작되는 복합재료를 말한다. Among them, the continuous fiber reinforced composite material is a composite material produced by continuously impregnating the reinforcing fiber into the base material, unlike the conventional short fiber reinforced composite material or long fiber reinforced composite material.

특히, 연속섬유 강화 복합재료는 기존의 단섬유 강화 복합재료 또는 장섬유 강화 복합재료에 비해 높은 비율의 강화재가 투입됨에 따라 기존 대비 높은 수준의 기계적 물성을 확보할 수 있다. In particular, the continuous fiber reinforced composite material has higher mechanical properties than the conventional short fiber reinforced composite material or long fiber reinforced composite material because a higher proportion of the reinforcing material is added.

예컨대, 적층형 연속섬유 강화 복합재료는 일 방향 강화 연속섬유 프리프레그(이하 '프리프레그'라 함)를 다양한 방향으로 적층하여 합지한다. 그리고 프리프레그를 이용하는 공정에서는 함침 금형 내에서의 강화 섬유 내 수지 함침률이 중요한 요건이 된다.
For example, the laminated continuous fiber reinforced composite material is prepared by laminating unidirectionally reinforced continuous fiber prepregs (hereinafter referred to as " prepregs ") in various directions. In the step of using the prepreg, the resin impregnation ratio in the reinforcing fiber in the impregnating mold becomes an important requirement.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 프리프레그 제조 장치를 간략히 도시한 개념도이다. 2 is a conceptual view briefly showing a prepreg manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 도시된 본 발명의 실시예에 따른 프리프레그 제조 장치(100)는 함침 금형(30), 상기 함침 금형(30)으로 투입되는 강화 섬유(f)를 폭 방향으로 펼쳐주는 역할을 담당하는 상부 가이드부재(110)와 하부 가이드부재(120)를 포함한다. 2, the prepreg manufacturing apparatus 100 according to the embodiment of the present invention includes an impregnating mold 30, a reinforcing fiber f applied to the impregnating mold 30, And an upper guide member 110 and a lower guide member 120. [

함침 금형(30)은 강화 섬유 공급부(10, 도 1 참조)를 통해 강화 섬유(f)를 공급 받으며 압출기(20, 도 1 참조)를 통해 수지를 공급받아 강화 섬유에 수지를 함침하는 장치를 말한다. The impregnating mold 30 refers to a device that receives the reinforcing fiber f through the reinforcing fiber supplying portion 10 (see FIG. 1) and receives the resin through the extruder 20 (see FIG. 1) .

다만, 기존의 경우 강화 섬유를 그대로 함침 금형(30)에 투입하였는데, 이 경우 수지 함침률을 향상시키기에는 어려움이 있었다. However, in the conventional case, the reinforcing fibers were directly injected into the impregnating mold 30, and in this case, it was difficult to improve the resin impregnation rate.

본 발명은 이러한 문제를 해결하고자 안출된 것으로 함침 금형(30)에 강화 섬유를 투입하기 직전에 강화 섬유를 폭 방향으로 펼쳐주는 공정을 추가한 것이다.The present invention has been devised to solve such a problem, and a process of spreading the reinforcing fibers in the width direction is added just before the reinforcing fiber is put into the impregnating mold 30.

다시 말해 강화 섬유가 폭 방향으로 펼쳐지면 상대적으로 섬유 번들의 두께는 감소되고, 이를 통해 수지가 함침을 위해 이동하는 유동 거리가 짧아지게 된다. 그 결과 수지 함침률을 향상시키는 효과를 가져올 수 있다. In other words, when the reinforcing fibers are spread in the width direction, the thickness of the fiber bundle is relatively reduced, and the flow distance through which the resin moves for impregnation is shortened. As a result, the resin impregnation rate can be improved.

상부 가이드부재(110)는 상기 함침 금형(30)에 투입되는 강화 섬유(f)를 상부에서 안내하여 폭 방향으로 펼쳐주는 역할을 담당한다. The upper guide member 110 serves to guide the reinforcing fibers f supplied to the impregnating mold 30 from the upper side and to spread the reinforcing fibers in the width direction.

이러한 상부 가이드부재(110)와 함께 하부 가이드부재(120)는 상기 상부 가이드 부재(110)와 간격을 두고 이의 하측에 배치되는데, 상기 함침 금형(30)에 투입되는 강화 섬유를 하부에서 안내하여 폭 방향으로 펼쳐주는 역할을 한다. The lower guide member 120 together with the upper guide member 110 is disposed below the upper guide member 110 with an interval therebetween. The lower guide member 120 guides the reinforcing fibers, which are input to the impregnating mold 30, As well as in the direction of the direction.

다만, 이러한 상부 가이드부재(110) 및 하부 가이드부재(120)의 이용 개수는 도시된 형태에 제한되지 않으며, 이보다 많은 수로 이용 가능한데 만일 지나치게 많은 수의 가이드부재가 사용될 섬유의 단사가 유발되거나 비용이 증가하는 문제가 있을 수 있다. However, the number of the upper guide member 110 and the lower guide member 120 is not limited to that shown in the figures, and can be used in a larger number. If an excessive number of guide members are used, There may be an increasing problem.

또한, 상부 가이드부재(110)와 하부 가이드부재(120) 각각은 그 재질을 한정할 필요는 없으나, 바람직하게는 강화 섬유와의 마찰이 적은 수준의 재질이라면 무방하다. Further, the upper guide member 110 and the lower guide member 120 need not be limited in their materials, but it is preferable that the upper guide member 110 and the lower guide member 120 have low friction with the reinforcing fibers.

이들 상부 가이드부재(110)와 하부 가이드부재(120)는 서로 간격을 두고 전후로 이격하여 배치될 수 있으며, 서로 설정높이 차를 두고 상하로도 이격하여 배치될 수 있다. The upper guide member 110 and the lower guide member 120 may be spaced apart from each other with an interval therebetween, and may be vertically spaced apart from each other with a predetermined height difference.

구체적으로, 상부 가이드부재(110)와 하부 가이드부재(120)는 상기 강화 섬유가 상기 함침 금형(30)으로 투입되는 입구 부위에 최대한 근접하여 배치되는 것이 바람직하다. 이를 통해 강화 섬유(f)는 폭 방향으로 펼쳐진 상태를 유지하면서 바로 함침 금형(30)의 내부로 투입될 수 있다.Specifically, the upper guide member 110 and the lower guide member 120 are preferably disposed as close as possible to the inlet portion into which the reinforcing fibers are injected into the impregnating mold 30. So that the reinforcing fibers f can be directly injected into the impregnating mold 30 while being stretched in the width direction.

도 3은 도 2에 도시된 상부 가이드부재(110)를 A 방향에서 확대한 단면도이다. 3 is a cross-sectional view of the upper guide member 110 shown in FIG.

도 3을 참조하면, 도시된 상부 가이드부재(110)에는 다수 개의 상부 가이드 홈(111)이 구비될 수 있다. Referring to FIG. 3, the upper guide member 110 may include a plurality of upper guide grooves 111.

상기 상부 가이드부재(110)는 봉 형상(즉, 원형 단면의 바)으로 이루어지는데, 상기 다수 개의 상부 가이드 홈(111)은 상부 가이드부재(110)의 외주 면을 따라 동일한 설정간격을 두고 상호 이격하여 배치될 수 있다. The upper guide member 110 is formed in a bar shape (i.e., a bar having a circular cross section), and the plurality of upper guide grooves 111 are spaced apart from each other at equal intervals along the outer peripheral surface of the upper guide member 110 .

이들 상기 다수 개의 상부 가이드 홈(111) 각각을 통해 강화 섬유는 폭 방향으로 펼쳐진 후 함침 금형(30, 도 2 참조)의 내부로 투입될 수 있다.The reinforcing fibers are spread in the width direction through the plurality of upper guide grooves 111, and then introduced into the impregnating mold 30 (see FIG. 2).

한편, 다수 개의 상부 가이드 홈(111) 각각의 단면 형상은 도 3에 도시된 바와 같이 사각형으로 이루어질 수 있으며, 이와 달리 U자 형태 또는 이와 다른 라운드 진 단면 형상으로 이루어질 수 있다. The cross-sectional shape of each of the plurality of upper guide grooves 111 may be a quadrangular shape as shown in FIG. 3, or a U-shaped or other rounded cross-sectional shape.

도 4는 도 2에 도시된 하부 가이드부재(120)를 B 방향에서 확대한 단면도이다. 4 is a cross-sectional view of the lower guide member 120 shown in FIG.

상기 하부 가이드부재(120)는 전술한 상부 가이드부재(110, 도 3 참조)와 동일하게 봉 형상으로 이루어질 수 있다. 그리고 상기 하부 가이드부재(120)에는 다수 개의 하부 가이드 홈(121)이 구비될 수 있다. The lower guide member 120 may be formed in the same shape as the upper guide member 110 (see FIG. 3). The lower guide member 120 may include a plurality of lower guide grooves 121.

상기 다수 개의 하부 가이드 홈(121)은 하부 가이드부재(120)의 외주 면을 따라 동일한 설정간격을 두고 상호 이격하여 배치될 수 있다. The plurality of lower guide grooves 121 may be spaced apart from each other at the same interval along the outer circumferential surface of the lower guide member 120.

이들 상기 다수 개의 하부 가이드 홈(121) 각각을 통해 강화 섬유는 폭 방향으로 펼쳐진 후 함침 금형(30, 도 2 참조)의 내부로 투입될 수 있다.Through the plurality of lower guide grooves 121, the reinforcing fibers are spread in the width direction and then introduced into the impregnating mold 30 (see FIG. 2).

한편, 상기 다수 개의 하부 가이드 홈(121) 각각의 단면 형상은 전술한 다수 개의 상부 가이드 홈(111) 각각의 단면 형상과 동일하게 사각형으로 이루어질 수 있으며, 이에 한정되지 않는다. The sectional shape of each of the plurality of lower guide grooves 121 may be the same as the sectional shape of each of the upper guide grooves 111, but is not limited thereto.

구체적으로는, 상기 다수 개의 하부 가이드 홈(121, 도 4 참조)의 단면 폭 크기(W2)는 상기 다수 개의 상부 가이드 홈(111, 도 3 참조)의 단면 폭 크기(W1)와 다른 크기로 이루어질 수 있다. Specifically, the cross-sectional width W2 of the plurality of lower guide grooves 121 (see FIG. 4) is different from the cross-sectional width W1 of the plurality of upper guide grooves 111 (see FIG. 3) .

바람직하게는, 상기 다수 개의 하부 가이드 홈(121, 도 4 참조)의 단면 폭 크기(W2)가 상기 다수 개의 상부 가이드 홈(111, 도 3 참조)의 단면 폭 크기(W1)에 비해 작게 형성될 수 있다. 이는 하부 가이드 홈(121, 도 4 참조)을 통해서 강화 섬유의 폭이 선행하여 펼쳐지고, 상부 가이드 홈(111, 도 3 참조)에서는 어느 정도 폭 펼침이 이루어진 강화 섬유가 진입하기 때문이다. Preferably, the cross-sectional width W2 of the plurality of lower guide grooves 121 (see FIG. 4) is smaller than the cross-sectional width W1 of the plurality of upper guide grooves 111 (see FIG. 3) . This is because the width of the reinforcing fibers is unfolded through the lower guide groove 121 (see FIG. 4) and the reinforcing fibers having the width expanded to some extent enter the upper guide groove 111 (see FIG. 3).

다시 말해, 하부 가이드부재(120)(즉, 선행 배치된 가이드부재)의 경우 강화 섬유의 펼침 또는 강화 섬유의 센터 얼라인(center align) 조정으로 사용 가능하며, 강화 섬유와 동일한 폭으로도 제공될 수 있다.In other words, in the case of the lower guide member 120 (i.e., the guide member arranged in the preceding direction), it can be used as a spreading of reinforcing fibers or a center align adjustment of reinforcing fibers, .

그리고 상부 가이드 홈(111, 도 4 참조)은 목표하는 강화 섬유의 펼침 폭과 동일한 간격을 두고 다수 개가 형성되는 것이 좋다. And the upper guide groove 111 (see FIG. 4) may be formed at a distance equal to the spreading width of the target reinforcing fiber.

한편, 상기 상부 가이드부재(110)와 상기 하부 가이드부재(120) 각각은 상기 강화 섬유의 얼라인(align) 조정을 위해 설정거리 내에서 좌우로 이동 가능하게 형성될 수 있다. Each of the upper guide member 110 and the lower guide member 120 may be configured to move left and right within a predetermined distance for aligning the reinforcing fibers.

즉, 상부 가이드부재(110)와 하부 가이드부재(120)의 좌우 단부 쪽에는 소정의 공간이 확보될 수 있으며, 이 공간을 통해 상부 가이드부재(110)와 하부 가이드부재(120)는 설정거리 내에서 좌우로 이동 가능하다. That is, a predetermined space can be secured on the left and right ends of the upper guide member 110 and the lower guide member 120, and the upper guide member 110 and the lower guide member 120 can be separated from each other within a predetermined distance As shown in FIG.

이와 같이 구성됨에 따라, 강화 섬유의 얼라인(align) 조정이 가능해 질 수 있다. With this configuration, alignment adjustment of the reinforcing fibers can be made possible.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 프리프레그 제조 장치에 포함된 하부 가이드 부재와 상부 가이드 부재가 상하로 이동 가능한 구조임을 설명하기 위해 도시한 도면이다.FIG. 5 is a view illustrating a structure in which a lower guide member and an upper guide member included in the prepreg manufacturing apparatus according to the embodiment of the present invention are vertically movable.

도 5를 참조하면, 도시된 상부 가이드부재(110)와 하부 가이드부재(120) 각각은 높이 조절이 가능한 구조로 이루어진다. Referring to FIG. 5, each of the upper guide member 110 and the lower guide member 120 has a height-adjustable structure.

예를 들어, 본 발명의 실시예에 따르면 상부 가이드부재(110)를 상하로 이동시키는 상부 가이드부재 위치조절부(151)와, 하부 가이드부재(120)를 상하로 이동시키는 하부 가이드부재 위치조절부(153)와, 상부 가이드부재 위치조절부(151)와 하부 가이드부재 위치조절부(153)를 제어하는 제어부(150)를 포함한다. For example, according to an embodiment of the present invention, an upper guide member position adjusting unit 151 for moving the upper guide member 110 up and down, a lower guide member position adjusting unit 151 for vertically moving the lower guide member 120, And a control unit 150 for controlling the upper guide member position adjusting unit 151 and the lower guide member position adjusting unit 153.

즉, 상기 제어부(150)의 제어지령에 따라 상기 상부 가이드부재(110)와 상기 하부 가이드부재(120) 각각이 상하로 이동 가능한데, 이로써, 상호 간의 높이 차를 조절할 수 있다. That is, the upper guide member 110 and the lower guide member 120 can be moved up and down according to a control command of the controller 150, whereby the height difference between the upper guide member 110 and the lower guide member 120 can be adjusted.

한편, 상기 상부 가이드부재(110) 및 상기 하부 가이드부재(120)의 높이를 사용자가 직접 조절할 수 있도록 구성될 수 있다. Meanwhile, the height of the upper guide member 110 and the lower guide member 120 can be directly adjusted by a user.

이에 따라, 함침 금형으로 투입되는 강화 섬유를 폭 방향으로 펼쳐줌으로써 함침 금형 내부에서의 수지 함침률을 향상시킬 수 있다.
Accordingly, the resin impregnation ratio inside the impregnated mold can be improved by spreading the reinforcing fibers to be injected into the impregnating mold in the width direction.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 프리프레그 제조 방법을 간략히 도시한 순서도이다.4 is a flowchart briefly showing a prepreg manufacturing method according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 도시된 프리프레그 제조 방법은, 강화 섬유 공급 단계(S100), 폭 펼침 단계(S200), 그리고 함침 금형 투입 단계(S300)를 포함한다.
Referring to FIG. 4, the illustrated prepreg manufacturing method includes a reinforcing fiber supplying step (S100), a width spreading step (S200), and an impregnating mold charging step (S300).

강화 섬유 공급 단계(S100)The reinforcing fiber supplying step (S100)

본 단계는 강화 섬유 공급 단계로서, 강화 섬유 공급부(10, 도 1 참조)를 통해 강화 섬유를 공급받는 단계를 말한다. This step is a step of supplying reinforcing fibers through the reinforcing fiber supplying unit 10 (see FIG. 1) as a reinforcing fiber supplying step.

여기서, 강화 섬유라 함은 강화재를 의미하는데, 바람직한 예로서 유리 섬유가 이용될 수 있다. Here, the reinforcing fiber means a reinforcing material, and a glass fiber can be used as a preferable example.

폭 펼침 단계(S200)In step S200,

본 단계는 폭 펼침 단계로서, 함침 금형(30, 도 2 참조)의 입구에 배치된 상부 가이드부재(110, 도 2 참조)와 하부 가이드부재(120, 도 2 참조)를 이용하여 함침 금형(30, 도 2 참조)으로 투입되는 강화 섬유를 폭 방향으로 펼치는 작업을 실시한다. This step is a step of expanding the width of the impregnation mold 30 (see FIG. 2) by using the upper guide member 110 (see FIG. 2) and the lower guide member 120 , See Fig. 2), the reinforcing fibers are spread in the width direction.

이 단계에서 이용되는 상부 가이드부재(110, 도 2 참조)와 하부 가이드부재(120, 도 2 참조)는 설정높이 차를 두고 상하로 이격하여 배치되는데, 이때의 설정높이는 조절될 수 있다.
The upper guide member 110 (see FIG. 2) and the lower guide member 120 (see FIG. 2) used in this step are disposed up and down with a set height difference.

함침 금형 투입 단계(S300)The impregnating mold injection step (S300)

본 단계는 함침 금형 투입 단계로서, 이전 단계에서 폭 방향으로 펼쳐진 강화 섬유를 함침 금형 내에서 수지로 함침하는 단계를 말한다. This step refers to the step of impregnating the reinforcement fiber stretched in the width direction with the resin in the impregnating mold in the previous step.

여기서, 수지는 바람직한 예로서 폴리프로필렌이 이용 가능한데, 이에 한정되지 않는다.
Here, polypropylene may be used as a preferred example of the resin, but the present invention is not limited thereto.

본 발명의 실시예에 따른 프리프레그 제조 방법에 의해 제조된 프리프레그를 다수 적층하여 연속섬유 강화 복합재를 제조한 결과, 기존의 방식에 비해 상, 하부 가이드부재를 이용하여 함침 금형으로 투입하기 직전에 강화 섬유를 펼친 경우 상대적으로 굴곡강도와 굴곡강성이 높게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 상, 하부 가이드부재가 고정된 형태가 아니라 회전하는 롤 형태로 구성된 경우 단사로 인해 제조가 불가한 것을 확인할 수 있었다.
As a result of producing a continuous fiber-reinforced composite material by stacking a plurality of prepregs manufactured by the prepreg manufacturing method according to an embodiment of the present invention, it was found that, prior to the introduction of the continuous fiber-reinforced composite material using the upper and lower guide members, The flexural strength and bending stiffness of the reinforced fiber were relatively high. Further, when the upper and lower guide members are configured as a rotating roll rather than a fixed one, it can be confirmed that the production is impossible due to the single yarn.

상술한 바와 같이, 본 발명의 구성 및 작용에 따르면, 함침 금형으로 투입되는 강화 섬유를 폭 방향으로 펼쳐줌으로써 함침 금형 내부에서의 수지 함침률을 향상시킬 수 있다. As described above, according to the structure and the function of the present invention, the resin impregnation ratio in the impregnated metal mold can be improved by spreading the reinforcing fibers injected into the impregnating mold in the width direction.

나아가, 수지 함침률이 기존 제품들에 비해 향상됨에 따라 이와 같은 방법으로 제조된 프리프레그를 이용한 연속 섬유 복합재료의 물성을 상승시킬 수 있다.Furthermore, since the resin impregnation ratio is improved as compared with the conventional products, the properties of the continuous fiber composite material using the prepreg produced in this manner can be increased.

그 결과 이러한 연속 섬유 복합재료가 적용된 제품의 성능 향상을 도모할 수 있다.
As a result, the performance of the product to which such a continuous fiber composite material is applied can be improved.

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the scope of the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It is obvious that a transformation can be made. Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the effects of the present invention are not explicitly described and described, but it is needless to say that the effects that can be predicted by the configurations should also be recognized.

f: 강화 섬유
10: 강화 섬유 공급부
20: 압출기
30: 함침 금형
110: 상부 가이드부재
111: 상부 가이드 홈
120: 하부 가이드부재
121: 하부 가이드 홈
150: 제어부
151: 상부 가이드부재 위치조절부
153: 하부 가이드부재 위치조절부
S100: 강화 섬유 공급 단계
S200: 폭 펼침 공정 단계
S300: 함침 금형 투입 단계f: reinforced fiber
10: reinforced fiber supply part
20: extruder
30: impregnation mold
110: upper guide member
111: upper guide groove
120: Lower guide member
121: Lower guide groove
150:
151: upper guide member position adjusting section
153: Lower guide member position adjusting section
S100: Strengthening fiber supply step
S200: Widening process step
S300: Step of injecting impregnation mold

Claims (12)

강화 섬유에 수지를 함침하는 함침 금형; 및
상기 함침 금형에 투입되는 강화 섬유를 폭 방향으로 펼쳐주도록 상, 하로 이격하여 배치되는 다수의 가이드 부재를 포함하는,
프리프레그 제조 장치.
Impregnation mold for impregnating reinforcing fiber with resin; And
And a plurality of guide members spaced upward and downward to unfold the reinforcing fibers to be introduced into the impregnating mold in the width direction,
Prepreg manufacturing apparatus.
제1항에 있어서,
상기 다수의 가이드 부재는,
상기 함침 금형에 투입되는 강화 섬유를 상부에서 안내하여 폭 방향으로 펼쳐주는 적어도 하나의 상부 가이드부재; 및
상기 상부 가이드 부재와 간격을 두고 하측에 배치되며, 상기 함침 금형에 투입되는 강화 섬유를 하부에서 안내하여 폭 방향으로 펼쳐주는 적어도 하나의 하부 가이드부재;를 포함하는
프리프레그 제조 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the plurality of guide members comprise:
At least one upper guide member guiding the reinforcing fibers to be inserted into the impregnating mold at the upper portion and spreading the reinforcing fibers in the width direction; And
And at least one lower guide member disposed on the lower side with a gap from the upper guide member and guiding the reinforcing fibers to be infused into the impregnating mold from the lower side and spreading in the width direction
Prepreg manufacturing apparatus.
제2항에 있어서,
상기 상부 가이드부재와 상기 하부 가이드부재는,
상기 강화 섬유가 상기 함침 금형으로 투입되는 입구 부위에 근접 배치되는
프리프레그 제조 장치.
3. The method of claim 2,
And the upper guide member and the lower guide member,
And the reinforcing fiber is disposed close to an inlet portion into which the reinforcing fiber is injected into the impregnating mold
Prepreg manufacturing apparatus.
제2항에 있어서,
상기 상부 가이드부재는,
봉 형상으로 이루어지며, 외주 면을 통해 상기 강화 섬유가 안내되는 다수 개의 상부 가이드 홈을 구비하는
프리프레그 제조 장치.
3. The method of claim 2,
The upper guide member
And a plurality of upper guide grooves for guiding the reinforcing fibers through the outer peripheral surface
Prepreg manufacturing apparatus.
제4항에 있어서,
상기 다수 개의 상부 가이드 홈 각각은,
상기 상부 가이드부재의 외주 면을 따라 동일한 설정간격을 두고 이격하여 배치되는
프리프레그 제조 장치.
5. The method of claim 4,
Wherein each of the plurality of upper guide grooves includes:
And are disposed apart from each other at the same interval along the outer peripheral surface of the upper guide member
Prepreg manufacturing apparatus.
제2항에 있어서,
상기 하부 가이드부재는,
봉 형상으로 이루어지며, 외주 면을 통해 상기 강화 섬유가 안내되는 다수 개의 하부 가이드 홈을 구비하는
프리프레그 제조 장치.
3. The method of claim 2,
The lower guide member
And a plurality of lower guide grooves which are formed in a bar shape and through which the reinforcing fibers are guided,
Prepreg manufacturing apparatus.
제6항에 있어서,
상기 다수 개의 하부 가이드 홈 각각은,
상기 하부 가이드부재의 외주 면을 따라 동일한 설정간격을 두고 이격하여 배치되는
프리프레그 제조 장치.
The method according to claim 6,
Wherein each of the plurality of lower guide grooves includes:
And are spaced apart from each other along the outer circumferential surface of the lower guide member at the same setting interval
Prepreg manufacturing apparatus.
제2항에 있어서,
상기 상부 가이드부재와 상기 하부 가이드부재 각각은,
상기 강화 섬유의 얼라인(align) 조정을 위해 설정거리 내에서 좌우로 이동 가능하게 형성되는
프리프레그 제조 장치.
3. The method of claim 2,
Wherein each of the upper guide member and the lower guide member includes:
And is configured to be movable laterally within a set distance for align adjustment of the reinforcing fibers
Prepreg manufacturing apparatus.
제2항에 있어서,
상기 상부 가이드부재와 상기 하부 가이드부재 각각은,
높이 조절이 가능한 구조로 이루어지는
프리프레그 제조 장치.
3. The method of claim 2,
Wherein each of the upper guide member and the lower guide member includes:
The height adjustable structure
Prepreg manufacturing apparatus.
제9항에 있어서,
상기 상부 가이드부재를 상하로 이동시키는 상부 가이드부재 위치조절부;
상기 하부 가이드부재를 상하로 이동시키는 하부 가이드부재 위치조절부; 및
상기 상부 가이드부재 위치조절부와 상기 하부 가이드부재 위치조절부를 제어하는 제어부를 포함하는
프리프레그 제조 장치.
10. The method of claim 9,
An upper guide member position adjusting unit for vertically moving the upper guide member;
A lower guide member position adjusting unit for vertically moving the lower guide member; And
And a control unit for controlling the upper guide member position adjusting unit and the lower guide member position adjusting unit
Prepreg manufacturing apparatus.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 프리프레그 제조 장치를 이용한 프리프레그 제조 방법으로서,
(a) 강화 섬유를 공급 받는 단계;
(b) 상기 강화 섬유가 상기 함침 금형으로 투입되기 직전에 상기 상부 가이드부재 및 상기 하부 가이드부재를 이용하여 상기 강화 섬유를 폭 방향으로 펼쳐주는 단계; 및
(c) 상기 폭 방향으로 펼쳐진 강화 섬유를 상기 함침 금형으로 투입하여 수지를 함침하는 단계;를 포함하는
프리프레그 제조 방법.
A prepreg manufacturing method using the prepreg manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 10,
(a) receiving reinforcing fibers;
(b) spreading the reinforcing fibers in the width direction by using the upper guide member and the lower guide member immediately before the reinforcing fibers are injected into the impregnating mold; And
(c) impregnating the reinforcing fiber stretched in the width direction into the impregnating mold to impregnate the resin
Method of manufacturing prepreg.
제11항에 있어서,
상기 (b) 단계에서,
상기 상부 가이드부재와 상기 하부 가이드부재는 설정높이 차를 두고 상하로 이격하여 배치되되, 상기 설정높이는 조절 가능한 것을 특징으로 하는
프리프레그 제조 방법.12. The method of claim 11,
In the step (b)
Wherein the upper guide member and the lower guide member are vertically spaced apart from each other by a set height difference, and the set height is adjustable
Method of manufacturing prepreg.
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