KR20170120902A - 충격흡수용 경량 섬유복합재 및 그 제조방법 - Google Patents
충격흡수용 경량 섬유복합재 및 그 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20170120902A KR20170120902A KR1020160049419A KR20160049419A KR20170120902A KR 20170120902 A KR20170120902 A KR 20170120902A KR 1020160049419 A KR1020160049419 A KR 1020160049419A KR 20160049419 A KR20160049419 A KR 20160049419A KR 20170120902 A KR20170120902 A KR 20170120902A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- fiber
- foamed plastic
- layer
- porous foamed
- porous
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title description 30
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 11
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims abstract description 57
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims abstract description 57
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000012783 reinforcing fiber Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000003733 fiber-reinforced composite Substances 0.000 claims abstract 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 79
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 58
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 18
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 16
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 16
- -1 polypropylene Polymers 0.000 claims description 11
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 10
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 claims description 10
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 9
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 claims description 9
- 229920006248 expandable polystyrene Polymers 0.000 claims description 9
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 7
- 230000004927 fusion Effects 0.000 claims description 7
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 7
- 239000006260 foam Substances 0.000 claims description 5
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims description 5
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 4
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 4
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 4
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 22
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 18
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 12
- 229920002430 Fibre-reinforced plastic Polymers 0.000 description 11
- 239000011151 fibre-reinforced plastic Substances 0.000 description 11
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 9
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 description 6
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 5
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 5
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 5
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 4
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 4
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 4
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 3
- 208000034656 Contusions Diseases 0.000 description 2
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000002952 polymeric resin Substances 0.000 description 2
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 239000012744 reinforcing agent Substances 0.000 description 2
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 2
- HGUFODBRKLSHSI-UHFFFAOYSA-N 2,3,7,8-tetrachloro-dibenzo-p-dioxin Chemical compound O1C2=CC(Cl)=C(Cl)C=C2OC2=C1C=C(Cl)C(Cl)=C2 HGUFODBRKLSHSI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 239000004699 Ultra-high molecular weight polyethylene Substances 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 description 1
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 description 1
- 230000009194 climbing Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 239000004088 foaming agent Substances 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 1
- 210000003127 knee Anatomy 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 239000004645 polyester resin Substances 0.000 description 1
- 229920001225 polyester resin Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 230000009528 severe injury Effects 0.000 description 1
- 238000009958 sewing Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 229920000785 ultra high molecular weight polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
- B32B5/22—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed
- B32B5/24—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer
- B32B5/245—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer another layer next to it being a foam layer
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
- B32B37/12—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by using adhesives
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B7/00—Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
- B32B7/04—Interconnection of layers
- B32B7/08—Interconnection of layers by mechanical means
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B7/00—Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
- B32B7/04—Interconnection of layers
- B32B7/12—Interconnection of layers using interposed adhesives or interposed materials with bonding properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B38/00—Ancillary operations in connection with laminating processes
- B32B2038/0052—Other operations not otherwise provided for
- B32B2038/008—Sewing, stitching
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
- B32B2262/10—Inorganic fibres
- B32B2262/101—Glass fibres
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2266/00—Composition of foam
- B32B2266/02—Organic
- B32B2266/0214—Materials belonging to B32B27/00
- B32B2266/025—Polyolefin
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2305/00—Condition, form or state of the layers or laminate
- B32B2305/02—Cellular or porous
- B32B2305/022—Foam
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
- B32B2307/50—Properties of the layers or laminate having particular mechanical properties
- B32B2307/56—Damping, energy absorption
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
- B32B2307/70—Other properties
- B32B2307/718—Weight, e.g. weight per square meter
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
- D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
- D10B2507/00—Sport; Military
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 충격흡수용 섬유복합재는, 강화 섬유로 형성된 섬유시트층 및 상기 섬유시트의 일면 또는 양면에 다공성 발포플라스틱층이 형성되고, 상기 섬유시트층 및 상기 다공성 발포플라스틱층이 교대로 2개이상 형성될 수 있다.
Description
본 발명은 충격흡수용 섬유복합재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 헬멧, 방탄 자켓 등에 사용될 수 있는 내충격성이 향상된 충격흡수용 경량 섬유복합재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 스포츠 활동을 하다 보면 사람들은 늘 부상의 위험에 노출된다. 특히 스키, 스노우보드, 롤러블레이드 등 격렬한 스포츠를 즐기는 사람들은 타박상, 찰과상, 골절상 등의 부상의 위험에 노출되는 경우가 많아진다.
최근에는 생명의 위험을 무릅쓰고 모험을 즐기는 익스트림 스포츠가 크게 유행하고 있다. 이러한 익스트림 스포츠의 예로는 인라인 스케이트, 암벽 등반, 산악 자전거, 웨이크 보드 등을 열거할 수 있다.
이러한 익스트림 스포츠를 즐기다 보면, 크고 작은 부상을 입게 되는 경우가 많아지는데, 예를 들면 인라인 스케이팅은 아스팔트와 같은 딱딱한 지면에서 빠르게 운동하기 때문에 넘어질 경우, 낙상 등으로 인해 관절 부위나 머리에 타박상 및 골절상을 입을 수 있다. 이와 같이 안전사고를 방지하기 위해 헬멧, 무릎 보호대 및 팔꿈치 보호대 등과 같은 보호장비를 착용하게 된다.
이러한 보호장비는 나일론 또는 폴리에스테르 수지와 같은 일반 고분자 수지를 사용하여 제조하게 된다. 그러나, 이러한 일반 고분자 수지를 적용한 제품은 내충격성이 떨어져 외부 충격으로부터 신체를 충분히 보호하지 못하고 심할 경우 제품이 파손되어 큰 부상을 입는 실정이었다. 또한, 장기간 사용할 경우 강도가 저하되어 안전성능이 떨어지는 문제점이 있었다.
이와 같은 스포츠 용품만이 아니라 방탄 소재로 사용되는 다른 종래의 보호장비용 소재로는 아라미드 원단상에 폴리프로필렌 수지 용액을 코팅하는 방법 등으로 아라미드 원단 상에 필름 형태의 폴리프로필렌 수지층이 형성, 접착된 아라미드 복합체가 사용되어 왔다.
이러한 충격흡수용 복합재료는 외력으로부터 지지하는 역할을 하는 강화제(reinforcement)와 이러한 강화제를 보호하고 가공성을 향상시키는 역할을 하는 매트릭스(matrix) 수지로 이루어져 있다. 특히 섬유강화플라스틱(FRP)의 경우에는 유리섬유, 탄소섬유, 아라미드 섬유 등과 같이 직물이나 부직포를 적절한 열경화성 수지를 혼용하여 이를 후막의 단층체 또는 다수의 박막의 적층체를 이용하여 원하는 모양으로 성형하고 경화시켜 제조하였다. 이 경우 섬유강화플라스틱(FRP)에서 차지하는 섬유의 비중이 높아 전체적으로 소재의 중량이 무겁고 두께가 두꺼워지는 단점이 있었다. 또한 매트릭스로 사용되는 열경화성 수지는 비중이 높아 섬유강화플라스틱(FRP)의 무게가 증가되고, 인성이 낮아 깨지는 문제점이 있었다.
상기한 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 다공성 발포플라스틱과 섬유시트를 다층으로 적층하여 종래의 섬유강화플라스틱(FRP)보다 경량이며, 충격흡수능이 뛰어난 충격흡수용 경량 섬유복합재를 제공하는 데 있다.
위 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 충격흡수용 경량 섬유복합재는, 강화 섬유로 형성된 섬유시트층 및 상기 섬유시트의 일면 또는 양면에 다공성 발포플라스틱층이 형성되고, 상기 섬유시트층 및 상기 다공성 발포플라스틱층이 교대로 2개이상 형성될 수 있다.
상기 섬유시트층과 상기 다공성 발포플라스틱층은 열융착에 의해 형성되는 것일 수 있다.
상기 섬유시트의 일면 또는 양면에 접착층을 매개로 다공성 발포플라스틱층이 형성되고, 상기 섬유시트층 및 상기 다공성 발포플라스틱층이 교대로 2개이상 형성될 수 있다.
상기 섬유시트층과 상기 다공성 발포플라스틱층은 적층된 상태에서 재봉된 것일 수 있다.
상기 섬유시트는 유리섬유, 탄소섬유, 아라미드 섬유 및 초고분자량 수지섬유 중 적어도 하나 이상 포함할 수 있다.
상기 다공성 발포플라스틱층은 발포성 폴리프로필렌(EPP), 발포성 폴리스틸렌(EPS) 또는 발포성 폴리에틸렌(EPE) 중에 선택되는 어느 하나로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 충격흡수용 경량 섬유복합재의 제조방법은 성형 몰드 내에 섬유시트와 다공성 발포 플라스틱을 적층하여 삽입하는 과정, 상기 적층된 섬유시트 및 다공성 발포 플라스틱을 가압하여 밀착시키는 과정 및 상기 밀착된 섬유시트 및 다공성 발포 플라스틱을 가열하여 열융착시키는 과정을 포함할 수 있다.
상기 몰드는 고주파 몰드일 수 있다.
상기 열융착시 온도는 80~150℃일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 충격흡수용 경량 섬유복합재의 제조방법은 섬유시트와 다공성 발포 플라스틱을 적층하는 과정 및 상기 적층된 섬유시트 및 다공성 발포 플라스틱 사이에 접착제를 도포한 후 밀착시키는 과정을 포함한다
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 충격흡수용 경량 섬유복합재의 제조방법은 섬유시트와 다공성 발포 플라스틱을 적층하는 과정 및 상기 적층된 섬유시트 및 다공성 발포 플라스틱을 적층된 상태에서 재봉하여 밀착시키는 과정을 포함한다.
본 발명에 의한 충격흡수용 경량 섬유복합재에 따르면 기존의 섬유강화플라스틱(FRP)의 매트릭스로 사용되는 수지를 배제함으로써 보다 경량으로 제조할 수 있으며, 다공성의 발포플라스틱과 섬유시트을 조합하여 내충격성이 향상되고 통기성이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 충격흡수용 경량 섬유복합재의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 충격흡수용 경량 섬유복합재를 적용한 방탄 자켓의 일부 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 충격흡수용 경량 섬유복합재의 단면도이다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 충격흡수용 경량 섬유복합재의 제조방법의 플로우챠트이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 충격흡수용 경량 섬유복합재를 적용한 방탄 자켓의 일부 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 충격흡수용 경량 섬유복합재의 단면도이다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 충격흡수용 경량 섬유복합재의 제조방법의 플로우챠트이다.
여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 충격흡수용 경량 섬유복합재에 대하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 충격흡수용 경량 섬유복합재의 단면도이다.
도1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 충격흡수용 경량 섬유복합재는 강화섬유로 형성된 섬유시트층(110)과 다공성 발포플라스틱층(120)을 포함하며, 다공성 발포플라스틱층(120)과 섬유시트층(110)이 2개 이상 교대로 형성될 수 있다.
상기 섬유복합재의 상부 및 하부는 다공성 발포플라스틱층(120)으로 형성될 수 있으며 그 중앙부에 강화섬유로 형성된 섬유시트층(110)이 위치할 수 있다. 섬유시트층(110)과 다공성 발포플라스틱층(120)을 가열하여 플라스틱의 열융착에 의해 접착될 수 있다.
상기 섬유시트층(110)는 유리섬유, 탄소섬유, 아라미드섬유 및 초고분자량 수지섬유 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 이 때 사용되는 섬유에는 별도로 섬유강화플라스틱 복합재의 기지로서 수지를 도포하거나 함침하여 사용하지 않으며, 섬유 자체로 형성되는 직물, 편성물 또는 부직포 형태로 섬유시트층(110)이 구성될 수 있으며, 특정한 형태로 한정되지 않는다.
특히, 심유시트층(110)의 형태가 부직포인 경우 겉보기 밀도가 낮고 통기성이 우수하여 본 발명의 헬멧의 섬유시트층(110)으로 적합하다. 부직포는 다밀성구조로 인하여 미세한 입자까지 걸러낼 수 있어 기체, 액체 등을 여과할 수 있다. 이러한 여과기능은 기체 혹은 액체 투과율이 상당히 크기 때문에 공기 등의 기체의 통과가 자유로워 통기성이 큰 물성을 보여주게 된다. 통기성을 크다는 것은 그 만큼 섬유구조 사이에 빈 공간이 많은 다공성 구조로서 섬유시트층(110)의 겉보기 밀도를 낮추는 역할을 하여 섬유복합재의 전체 중량을 줄여줄 수 있다.
특히 아라미드 섬유의 경우 복합재료의 기계적 물성 및 형태안정성을 증진시키는 역할을 하는 것으로서, 이러한 아라미드는 양호한 내열성과 높은 인장 강도 및 탄성률을 가짐에 따라 높은 내구성이 요구되는 항공기, 자동차, 건축 등의 분야에 이용할 수 있다. 이 때 사용되는 섬유에는 복합재료의 기지로서 수지를 도포하거나 함침하여 사용하는 않으며, 섬유 자체로 형성되는 직물, 편성물 또는 부직포 형태로 섬유시트층이 구성될 수 있다.
또한, 아라미드 섬유를 사용하는 경우에는 양호한 내열성과 높은 인장 강도 및 탄성률을 가짐에 따라 방탄 성능을 구현하는 것이 가능하다. 아라미드 섬유는 다양한 형태의 원단을 사용하는 것이 가능하나, 우수한 방탄 성능을 제공하고 제조가 비교적 용이한 아라미드 직물을 사용할 수 있다. 직물을 제조하는 경우 아라미드 섬유를 경사로 적용하여 경사빔을 제조한 후, 상기 경사빔을 직기에 설치하고 아라미드 섬유를 위사로 적용하여 직조함으로써 아라미드 직물을 완성하게 된다. 이때, 아리미드 직물은 평직, 또는 바스켓직 조직이 바람직하다. 이러한 평직 또는 바스켓직 조직은 경사 및 위사가 일정한 굴곡을 이루면서 형성되어 있기 때문에 총탄 등에 의한 외력을 받을 경우, 외력을 균일하게 직물 전체로 분산시킴에 따라 우수한 방탄 성능을 제공할 수 있다.
초고분자량 수지 섬유는 일예로 초고분자량 폴리에틸렌 또는 초고분자량 폴리프로필렌 등의 수지로 형성될 수 있다. 이러한 초고분자량 수지는 평균 분자 질량이 100만 이상 달하는 소재로서 선형 구조의 분자체인 구조를 가지며, 우수한 내마모성, 고강도의 특성을 나타낼 수 있다.
섬유시트층(110)의 탄성을 향상시키기 위해 섬유시트층을 가압하여 유연성을 감소시키고, 치밀하게 만들어 유연성 및 굴곡성을 적정하게 감소시켜, 외부충격에 의해서도 섬유시트층(110)이 찢어지거나 늘어지는 성질을 개선하고 일정 수준 이상의 탄성을 부여하여 우수한 강성 및 인성을 발휘하도록 하여 충격 흡수성을 향상시킬 수 있다.
상기 다공성 발포플라스틱층(120)은 발포성 폴리프로필렌(EPP), 발포성 폴리스틸렌(EPS) 또는 발포성 폴리에틸렌(EPE) 중에 선택되는 어느 하나로 형성될 수 있다. 발포 플라스틱은 발포제에 의해 플라스틱의 내부에 미세한 거품상의 구조를 갖도록 한 것이다.
발포성 폴리스틸렌 (EPS)는 범용플라스틱의 일종인 폴리스틸렌(Polystyrene)에 포함되며 낮은 열전도율 때문에 단열재로 사용되기도 하면서 외부 충격에 완충 효과가 우수하다. 또한 발포 고분자 중에서 밀도가 가장 낮고 재사용이 가능한 이점이 있다. 다만, 발포성 폴리스틸렌 (EPS)의 경우 열에 의해 다량의 다이옥신이 발생하기 때문에 재활용에 어려움이 있고 반복충격에 약하기 때문에 발포성 폴리프로필렌(EPP)나 발포성 폴리에틸렌(EPE)를 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
이와 같이 다공성 발포 플라스틱(120)과 섬유시트층(110)을 열융착에 의해 형성된 충격흡수용 경량 섬유복합재는 기존의 매트릭스 수지를 사용하지 않아 중량을 많이 낮출 수 있으며, 기존의 섬유강화플라스틱(FRP)보다 가벼우며 내충격성이 향상된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 충격흡수용 경량 섬유복합재를 적용한 방탄 자켓의 일부 단면도이다. 이처럼 본 발명에 따른 충격흡수용 경량 섬유복합재를 방탄자켓에 도입하게 되면, 기지로 사용되는 에폭시 등과 같은 열경화성 수지가 배제됨으로써 방탄성능 대비 무게가 감소될 수 있으며, 방탄자켓의 착용자가 무게에 의한 피로감을 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 3은 볼 발명의 다른 실시예에 따른 흡격흡수용 경량 섬유복합재의 단면도이다.
도3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 충격흡수용 경량 섬유복합재는 강화섬유로 형성된 섬유시트층(110)과 다공성 발포플라스틱층(120)이 접착층(111)을 매개로 형성되며, 다공성 발포플라스틱층(120)과 섬유시트층(110)이 2개 이상 교대로 형성될 수 있다. 도2와 비교하여 볼 때, 섬유시트층(110)과 다공성 발포플라스틱층(120)을 열융착이 아닌 접착층(111)에 의해 형성시킨 것이다. 이와 같이 열융착이 아닌 별도의 접착층에 의해 적층시키는 것도 가능하며, 다른 구성은 도 2의 구성과 동일하다. 접착층(111)에 사용되는 소재는 섬유시트층(110)과 다공성 발포플라스틱층(120)에 일정한 접착력을 유지할 수 있는 소재이면 제한되지 않으며 다양한 소재가 사용될 수 있다. 예를 들면 아크릴계, 페놀계, 폴리우레탄계 등이 사용될 수 있으며, 그 형태는 단일형, 이액형 등 다양한 형태가 적용될 수 있으며, 유성 또는 수성 접착제 등이 사용될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 충격흡수용 경량 섬유복합재의 제조방법에 대하여 보다 자세하게 설명한다. 도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 충격흡수용 경량 섬유복합재의 제조방법을 나타낸 플로우 챠트이다.
도4에 도시한 바와 같이, 우선 성형 몰드 내에 섬유시트와 다공성 발포 플라스틱을 적층하여 삽입한다(S10). 적층되는 순서에 따라 섬유시트와 다공성 발포플라스틱의 삽입 순서와 회수를 결정하게 된다. 사용되는 섬유시트는 200~800 g/m2의 강화섬유 시트를 사용하는 것이 바람직하다. 다공성 발포플라스틱의 밀도는 0.005~0.02 g/m3 정도 이며, 두께는 약 1~5 mm인 것이 바람직하다.
상기 적층된 섬유시트 및 다공성 발포 플라스틱을 가압하여 밀착시킨다(S20). 적층될 때 가하는 압력을 섬유시트와 다공성 발포 플라스틱이 밀착될 수 있을 정도의 압력이면 충분하다. 이때 섬유시트의 자체 무게로 인하여 다수층을 형성하는 경우에는 별도의 압력을 가하지 안하고 단순히 쌓아 올려서 밀착시키는 것도 가능하다.
이렇게 밀착된 섬유시트 및 다공성 발포 플라스틱을 가열하여 열융착시킨다(S30). 열융착은 다양한 방식으로 이루어질 수 있다. 예를 들어 고주파 몰드 내부에 상기 밀착된 섬유시트 및 다공성 발포 플라스틱을 위치시킨후에 열을 가하여 열융착시킨 후 몰드에서 탈거하여 최종적으로 섬유복합재를 제조하게 된다. 이때 가해지는 열융착온도는 사용되는 소재에 따라 변경될 수 있으나, 약 80~150℃인 것이 바람직하다, 온도가 80℃ 미만의 경우에는 온도가 낮아 접착이 효과적으로 이루어지지 않을 수 있으며, 150℃ 초과의 경우 소재가 녹을 수 있는 문제가 있다.
상술한 방법뿐만 아니라, 섬유시트층과 다공성 발포 플라스틱을 접착제를 매개로 하여 밀착시킬 수 있다. 이 때 사용되는 접착제는 다양한 종류의 접착제를 사용할 수 있으나, 다공성 발포 플라스틱에 형태를 유지할 수 있는 것이어야 한다. 예를 들어 섬유시트층에 프라이머를 도포하고 이와 결합하여 접착층을 형성하는 접착제를 도포시켜 밀착시킬 수 있다. 실예로UV 프라이머로서 동성케미칼의 PH-03NF를 사용하여 섬유시트층에 도포하고 약 55~60℃에서 약 5분간 건조시킨 후 자외선 조사기를 통하여 경화시켰다. 그 후 PU 접착제로서 동성케미칼의 DS-5190K를 도포하고 약 55~60℃에서 약 5분간 건조시켜 접착층을 형성할 수 있었다.
또한, 상술한 열융착 방식이나 접착제를 이용한 방식이외에도 유해성을 줄이기 위해서 섬유시트와 다공성 발포 플라스틱을 적층한 후 적층한 상태에서 재봉하여 밀착시켜 이를 제조할 수 있다. 밀착성을 강화하기 위해 다양한 패턴형태를 적용하여 재봉할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변경된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
110: 섬유시트층
120: 다공성 발포플라스틱층
111: 접착층
111: 접착층
Claims (11)
- 강화 섬유로 형성된 섬유시트층 및 상기 섬유시트의 일면 또는 양면에 다공성 발포플라스틱층이 형성되고, 상기 섬유시트층 및 상기 다공성 발포플라스틱층이 교대로 2개이상 형성되어 있는 충격흡수용 경량 섬유복합재.
- 청구항1에 있어서,
상기 섬유시트층과 상기 다공성 발포플라스틱층은 열융착에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 충격흡수용 경량 섬유복합재.
- 청구항1에 있어서,
상기 섬유시트의 일면 또는 양면에 접착층을 매개로 다공성 발포플라스틱층이 형성되고, 상기 섬유시트층 및 상기 다공성 발포플라스틱층이 교대로 2개이상 형성되어 있는 충격흡수용 경량 섬유복합재.
- 청구항1에 있어서,
상기 섬유시트층과 상기 다공성 발포플라스틱층은 적층된 상태에서 재봉된 것을 특징으로 하는 충격흡수용 경량 섬유복합재.
- 청구항 1 내지 청구항 4 중에 어느 한 항에 있어서,
상기 섬유시트는 유리섬유, 탄소섬유, 아라미드 섬유 및 초고분자량 수지섬유 중 적어도 하나 이상 포함하는 충격흡수용 경량 섬유복합재.
- 청구항 1 내지 청구항 4 중에 어느 한 항에 있어서,
상기 다공성 발포플라스틱층은 발포성 폴리프로필렌(EPP), 발포성 폴리스틸렌(EPS) 또는 발포성 폴리에틸렌(EPE) 중에 선택되는 어느 하나로 형성되어 있는 충격흡수용 경량 섬유복합재.
- 성형 몰드 내에 섬유시트와 다공성 발포 플라스틱을 적층하여 삽입하는 과정;
상기 적층된 섬유시트 및 다공성 발포 플라스틱을 가압하여 밀착시키는 과정; 및
상기 밀착된 섬유시트 및 다공성 발포 플라스틱을 가열하여 열융착시키는 과정을 포함하는 충격흡수용 경량 섬유복합재의 제조방법.
- 청구항 4에 있어서,
상기 몰드는 고주파 몰드인 것을 특징으로 하는 충격흡수용 경량 섬유복합재의 제조방법
- 청구항 4에 있어서,
상기 열융착시 온도는 80~150℃인 것을 특징으로 하는 충격흡수용 경량섬유복합재의 제조방법.
- 섬유시트와 다공성 발포 플라스틱을 적층하는 과정; 및
상기 적층된 섬유시트 및 다공성 발포 플라스틱 사이에 접착제를 도포한 후 밀착시키는 과정을 포함하는 충격흡수용 경량 섬유복합재의 제조방법.
- 섬유시트와 다공성 발포 플라스틱을 적층하는 과정; 및
상기 적층된 섬유시트 및 다공성 발포 플라스틱을 적층된 상태에서 재봉하여 밀착시키는 과정을 포함하는 충격흡수용 경량 섬유복합재의 제조방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160049419A KR20170120902A (ko) | 2016-04-22 | 2016-04-22 | 충격흡수용 경량 섬유복합재 및 그 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160049419A KR20170120902A (ko) | 2016-04-22 | 2016-04-22 | 충격흡수용 경량 섬유복합재 및 그 제조방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20170120902A true KR20170120902A (ko) | 2017-11-01 |
Family
ID=60383011
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020160049419A Ceased KR20170120902A (ko) | 2016-04-22 | 2016-04-22 | 충격흡수용 경량 섬유복합재 및 그 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20170120902A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118124221A (zh) * | 2024-05-06 | 2024-06-04 | 山东华特天维新材料有限公司 | 一种抗冲击碳纤维混杂复合结构面罩及其制备方法 |
-
2016
- 2016-04-22 KR KR1020160049419A patent/KR20170120902A/ko not_active Ceased
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118124221A (zh) * | 2024-05-06 | 2024-06-04 | 山东华特天维新材料有限公司 | 一种抗冲击碳纤维混杂复合结构面罩及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100897434B1 (ko) | 경량 헬멧쉘 | |
| EP1595689A1 (en) | Prepregs for use in building lay-ups of composite materials and process for their preparation | |
| EP2711171A1 (en) | Improvements in or relating to fibre reinforced composites | |
| CN103025804A (zh) | 在复合材料夹层中的结构化热塑性材料 | |
| CN109996658B (zh) | 纤维增强树脂成型品及纤维增强树脂成型品的制造方法 | |
| ES2635375T3 (es) | Precursores de preformas estabilizables y preformas estabilizadas para materiales compuestos y procesos para estabilizar y compactar preformas | |
| US20080172774A1 (en) | Method to produce in-mould helmets and in-mould helmets according to the method | |
| KR101866206B1 (ko) | 수지 복합체 및 수지 복합체의 제조 방법 | |
| CN101797804A (zh) | 用于真空辅助模塑纤维加强制品的膜结构 | |
| ES2301773T3 (es) | Nuevos productos compuestos y articulos moldeados obtenidos a partir de dichos productos. | |
| CN109177352A (zh) | 一种高强热塑性轻质复合板材及其制备方法 | |
| CN107921718A (zh) | 模制件中的改善或与模制件有关的改善 | |
| CN105729818A (zh) | 模制材料的改善或有关模制材料的改善 | |
| JP6262053B2 (ja) | 発泡シート積層体、繊維強化複合体、及び、発泡シート積層体の製造方法 | |
| US4889763A (en) | Sandwich material and the use thereof | |
| JPWO2020018539A5 (ko) | ||
| CN109385042B (zh) | 低密度预浸料以及包含其的夹层复合成型品 | |
| CN105848859A (zh) | 层合体的改进或与其相关的改进 | |
| KR20170120902A (ko) | 충격흡수용 경량 섬유복합재 및 그 제조방법 | |
| KR101328089B1 (ko) | 샌드위치 패널의 제조방법 | |
| JP5785889B2 (ja) | 繊維強化複合体の製造方法 | |
| KR101717130B1 (ko) | 경량 헬멧 | |
| WO2016133465A1 (en) | A composite laminate and its usage | |
| JP5864324B2 (ja) | 繊維強化複合体の製造方法 | |
| AU2011264449B2 (en) | Method of making automotive body parts |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20160422 |
|
| PA0201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20170717 Patent event code: PE09021S01D |
|
| AMND | Amendment | ||
| PG1501 | Laying open of application | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| PE0601 | Decision on rejection of patent |
Patent event date: 20180122 Comment text: Decision to Refuse Application Patent event code: PE06012S01D Patent event date: 20170717 Comment text: Notification of reason for refusal Patent event code: PE06011S01I |
|
| AMND | Amendment | ||
| PX0901 | Re-examination |
Patent event code: PX09011S01I Patent event date: 20180122 Comment text: Decision to Refuse Application Patent event code: PX09012R01I Patent event date: 20170918 Comment text: Amendment to Specification, etc. |
|
| PX0601 | Decision of rejection after re-examination |
Comment text: Decision to Refuse Application Patent event code: PX06014S01D Patent event date: 20180419 Comment text: Amendment to Specification, etc. Patent event code: PX06012R01I Patent event date: 20180326 Comment text: Decision to Refuse Application Patent event code: PX06011S01I Patent event date: 20180122 Comment text: Amendment to Specification, etc. Patent event code: PX06012R01I Patent event date: 20170918 Comment text: Notification of reason for refusal Patent event code: PX06013S01I Patent event date: 20170717 |