KR20180075871A - 하이브리드 섬유 복합재, 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

하이브리드 섬유 복합재의 제조 방법이 제공된다. 상기 하이브리드 섬유 복합재의 제조 방법은, 소스 섬유들을 스프레딩(spreading)하는 단계, 스프레딩된 상기 소스 섬유들에 계면 활성제를 제공하는 단계, 상기 계면 활성제가 제공된 상기 소스 섬유들에 바인더를 제공하는 단계, 상기 바인더가 제공된 상기 소스 섬유들에 열 가소성 수지를 제공하여, 상기 소스 섬유에 상기 열 가소성 수지를 함침시키는 단계, 상기 열 가소성 수지가 함침된 상기 소스 섬유들이 슬릿(slit)을 통과하여 소스 섬유 테이프를 제조하는 단계, 상기 슬릿을 통과한 상기 소스 섬유 테이프에 열을 제공하고, 롤러(roller)에 통과시키는 단계, 및 복수개의 상기 소스 섬유 테이프를 제조하고, 복수개의 상기 소스 섬유 테이프를 적층하여, 하이브리드 섬유 테이프 적층체(hybrid fiber tape stacked structure)를 제조하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

하이브리드 섬유 복합재, 및 그 제조 방법{Hybrid fiber composite, and method of fabricating of the hybrid fiber composite}
본 발명은 하이브리드 섬유 복합재, 및 그 제조 방법에 관련된 것으로, 보다 상세하게는, 탄소 섬유 테이프 및 현무암 섬유 테이프가 적층된 하이브리드 섬유 테이프 적층체를 포함하는 하이브리드 섬유 복합재 및 그 제조 방법에 관련된 것이다.
탄소 섬유는 높은 인장 강도, 가벼운 무게, 낮은 열 팽창율 등의 특성으로 인해, 항공 우주산업, 자동차, 군사, 토목 건축 및 각종 스포츠 분야의 소재로 널리 사용되고 있는 첨단 소재이다. 하지만, 탄소 섬유는 이러한 우수한 특성에도 불구하고 가격이 비싸기 때문에, 다양한 산업에 활용하는데 한계가 있다.
이에 반해, 현무암 섬유는 천연 현무암을 용융시켜 섬유를 방사하기 때문에, 친환경적이고 제조 공정이 매우 간단하여 여러 산업 분야에서 고성능 산업용 섬유로서 관심이 커지고 있다. 또한, 현무암 섬유의 기계적 특성은 탄소 섬유보다는 낮고, 유리 섬유보다는 우수하다는 것이 연구결과를 통해 발표된바 있다.
대한민국 실용신안 등록 공보 20-0290499(출원번호 20-2002-0020783, 출원인 쎄코텍)에 따르면, 황토 및 현무암 섬유를 포함하여, 원적외선 방출량을 증가시키고, 높은 기계적 강도를 갖는 건축용 황토 패널이 개시되어 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 높은 강도의 하이브리드 섬유 복합재, 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 제조 공정이 간소화된 하이브리드 섬유 복합재, 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 제조 비용이 감소된 하이브리드 섬유 복합재, 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 하이브리드 섬유 복합재의 제조 방법을 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 하이브리드 섬유 복합재의 제조 방법은, 제1 방향으로 연장하고, 현무암 섬유 또는 탄소 섬유를 포함하는 소스 섬유(source fiber)들을 준비하는 단계, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로, 상기 소스 섬유들을 흔들어 상기 소스 섬유들을 스프레딩(spreading)하는 단계, 스프레딩된 상기 소스 섬유들에 계면 활성제를 제공하여, 상기 소스 섬유들 사이의 간격을 균일화시키는 단계, 상기 계면 활성제가 제공된 상기 소스 섬유들을 건조하여 바인더를 제공하는 단계, 상기 바인더가 제공된 상기 소스 섬유들에 열 가소성 수지를 제공하여, 상기 소스 섬유에 상기 열 가소성 수지를 함침하되, 상기 바인더에 의해 상기 소스 섬유들과 상기 열 가소성 수지의 결합력이 향상되는 단계, 상기 열 가소성 수지가 함침된 상기 소스 섬유들이 슬릿(slit)을 통과하여, 상기 제1 방향으로 연장하는 상기 소스 섬유들이 상기 열 가소성 수지에 의해 둘러싸인, 소스 섬유 테이프를 제조하는 단계, 상기 슬릿을 통과한 상기 소스 섬유 테이프에 열을 제공하고, 롤러(roller)에 통과시키는 단계, 및 복수개의 상기 소스 섬유 테이프를 제조하고, 복수개의 상기 소스 섬유 테이프를 적층하여, 하이브리드 섬유 테이프 적층체(hybrid fiber tape stacked structure)를 제조하는 단계를 포함하되, 상기 소스 섬유 테이프는, 상기 소스 섬유가 상기 현무암 섬유인 현무암 섬유 테이프, 및 상기 소스 섬유가 상기 탄소 섬유인 탄소 섬유 테이프를 적어도 하나씩 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 하이브리드 섬유 테이프 적층체를 제조하는 단계는, 상기 현무암 섬유 테이프 및 상기 탄소 섬유 테이프를 교대로 그리고 반복적으로 적층하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 하이브리드 섬유 테이프 적층체를 제조하는 단계는, 상기 현무암 섬유 테이프를 복수회 연속하여 적층하는 것을 포함하는 하이브리드 섬유 복합재의 제조 방법.
일 실시 예에 따르면, 상기 하이브리드 섬유 테이프 적층체를 제조하는 단계는, 상기 탄소 섬유 테이프를 복수회 연속하여 적층하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 하이브리드 섬유 테이프 적층체에서, 최하층의 상기 소스 섬유 테이프와 최상부의 상기 소스 섬유 테이프에 포함된 상기 소스 섬유들은 상기 현무암 섬유를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 하이브리드 섬유 테이프 적층체에서, 최하층의 상기 소스 섬유 테이프와 최상부의 상기 소스 섬유 테이프에 포함된 상기 소스 섬유들은 상기 탄소 섬유를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 바인더는, 상기 소스 섬유들과 결합되는 가수분해성 기능 그룹(hydrolyzable functional group), 및 상기 열 가소성 수지와 결합되는 유기 기능 그룹(organic functional group)을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 가수분해성 기능 그룹은, methoxy, 또는 ethoxy 중에서 적어도 어느 하나를 포함하고, 상기 유기 기능 그룹은, vinyl, epoxy, amino, 또는 methacryl 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 계면 활성제는, 양이온 계면 활성제를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 하이브리드 섬유 복합재의 제조 방법은, 상기 소스 섬유들을 스프레딩하기 전, 상기 소스 섬유들을 열처리하여, 상기 소스 섬유들의 표면에 잔존된 불순물을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 하이브리드 섬유 복합재를 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 하이브리드 섬유 복합재는, 제1 방향으로 연장하고 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 이격되어 배열된 현무암 섬유들, 및 상기 현무암 섬유들을 둘러싸는 제1 열 가소성 수지를 포함하는 현무암 섬유 테이프, 및 상기 제1 방향으로 연장하고 상기 제2 방향으로 이격되어 배열된 탄소 섬유들, 및 상기 탄소 섬유들들 둘러싸는 제2 열 가소성 수지를 포함하는 탄소 섬유 테이프를 포함하되, 상기 현무암 섬유 테이프 및 상기 탄소 섬유 테이프가 적층될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 하이브리드 섬유 테이프 적층체에서, 최하층의 상기 소스 섬유 테이프와 최상부의 상기 소스 섬유 테이프에 포함된 상기 소스 섬유들은 서로 동종일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 섬유 복합재의 제조 방법은, 스프레딩된 소스 섬유들에 계면 활성제를 제공하고, 상기 계면 활성제가 제공된 상기 소스 섬유들에 바인더를 제공하고, 상기 바인더가 제공된 상기 소스 섬유들에 열 가소성 수지가 함침되는 것을 포함할 수 있다. 상기 소스 섬유들에 상기 계면 활성제가 제공되어 상기 소스 섬유들이 실질적으로 균일하여 배열될 수 있고, 상기 바인더에 의해 상기 소스 섬유들과 상기 열 가소성 수지의 결합력이 향상될 수 있다. 이에 따라, 상기 소스 섬유 및 상기 열 가소성 수지를 포함하는 소스 섬유 테이프의 강도가 증가될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 열 가소성 수지가 함침된 상기 소스 섬유들이 슬릿을 통과하여 상기 소스 섬유 테이프가 제조되고, 상기 소스 섬유 테이프에 열을 제공하고 롤러에 통과될 수 있다. 이에 따라, 상기 소스 섬유 테이프 내의 상기 열 가소성 수지가 바로 경화되지 않아, 상기 소스 섬유 테이프가 상기 롤러를 통과하는 과정에서 상기 소스 섬유 테이프 내의 상기 열 가소성 수지의 적어도 일부가 외부로 배출될 수 있다. 이에 따라, 상기 소스 섬유 테이프 내의 상기 열 가소성 수지의 비율이 감소하여, 상기 소스 섬유 테이프의 강도가 증가될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 섬유 복합재의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 섬유 복합재의 제조 방법에 따라 제조된 현무암 섬유 테이프 및 탄소 섬유 테이프를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 섬유 테이프 적층체의 제조 방법을 설명하기 위한 제1 실시 예이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 섬유 테이프 적층체의 제조 방법을 설명하기 위한 제2 실시 예이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 섬유 테이프 적층체에 포함된 현무암 섬유 테이프 및 탄소 섬유 테이프의 적층 구조를 설명하기 위한 도면들이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 polyamide 6 함침 탄소 섬유 테이프(좌) 및 polyamide 6 함침 현무암 섬유 테이프(우)를 촬영한 사진이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 polyurethane 함침 탄소 섬유 테이프(좌) 및 polyurethane 함침 현무암 섬유 테이프(우)를 촬영한 사진이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.
명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 섬유 복합재의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 섬유 복합재의 제조 방법에 따라 제조된 현무암 섬유 테이프 및 탄소 섬유 테이프를 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 섬유 테이프 적층체의 제조 방법을 설명하기 위한 제1 실시 예이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 섬유 테이프 적층체의 제조 방법을 설명하기 위한 제2 실시 예이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 소스 섬유들이 준비된다(S110). 상기 소스 섬유들은 제1 방향으로 연장할 수 있다. 상기 제1 방향은, 상기 소스 섬유들의 길이 방향일 수 있다. 상기 소스 섬유들은, 현무암 섬유 또는 탄소 섬유를 포함할 수 있다.일 실시 예에 따르면, 상기 현무암 섬유는, 현무암 원광을 용융 방사하여 현무암 필라멘트를 제조하고, 상기 현무암 필라멘트를 용도에 맞게 텍스(tex) 또는 데니아(denier)를 조절하여 제조될 수 있다.
상기 소스 섬유들이 스프레딩(spreading)될 수 있다(S120). 상기 소스 섬유들을 제2 방향으로 흔들어, 상기 소스 섬유들이 스프레딩될 수 있다. 상기 제2 방향은 상기 제1 방향과 교차하는 방향일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 소스 섬유들이 롤러를 통해 이동하고, 상기 소스 섬유들이 이동하는 방향(상기 소스 섬유들의 길이 방향)과 직각인 방향으로 상기 롤러가 진동하면서, 상기 소스 섬유들이 스프레딩될 수 있다. 상기 소스 섬유들이 스프레딩되는 동안, 상기 소스 섬유들에 열풍이 가해질 수 있다. 이에 따라, 상기 소스 섬유들이 균일한 간격으로 용이하게 스프레딩될 수 있다.
상기 소스 섬유들을 스프레딩하는 단계는, 제1 온도에서 상기 소스 섬유들을 스프레딩하는 단계, 및 상기 제1 온도보다 낮은 제2 온도에서 상기 소스 섬유들을 스프레딩하는 단계를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 소스 섬유들이 보다 균일하게 스프레딩될 수 있다.
만약, 상술된 실시 예와 달리, 상기 소스 섬유들이 고온에서 스프레딩된 직후, 후술되는 바와 같이, 계면 활성제가 제공되는 경우, 상기 소스 섬유들이 상기 계면 활성제에 의해 코팅되는 것이 용이하지 않다. 하지만, 상술된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 제1 온도에서 상기 소스 섬유들이 스프레딩되고, 상기 제1 온도보다 낮은 상기 제2 온도에서 상기 소스 섬유들이 스프레딩되는 경우, 상기 계면 활성제가 상기 소스 섬유에 용이하게 코팅될 수 있다
상기 소스 섬유들을 표면에 불순물들이 존재할 수 있다. 예를 들어, 상기 불순물들은, 실란 화합물일 수 있다. 상기 소스 섬유들을 스프레딩하기 전, 상기 소스 섬유들을 열처리하여, 상기 소스 섬유들의 표면에 잔존된 불순물들이 제거될 수 있다. 이에 따라, 상기 소스 섬유들이 용이하게 스프레딩될 수 있다.
스프레딩된 상기 소스 섬유들에 계면 활성제가 제공될 수 있다(S130). 이에 따라, 상기 소스 섬유들 사이의 간격이 보다 균일해질 수 있다. 상기 소스 섬유(예를 들어, 현무암 섬유)들의 표면은 알카리 특성을 가질 수 있다. 이에 따라, 일 실시 예에 따르면, 상기 계면 활성제는 양이온 계면 활성제일 수 있고, 이로 인해, 상기 계면 활성제가 제공된 상기 소스 섬유들의 간격이 보다 균일해질 수 있다. 예를 들어, 상기 계면 활성제는, 제4급 암모늄염(quaternary ammoniums), 아민염(amine salts), 또는 피리딘염(pyridium salts) 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 계면 활성제는 상술된 바와 같이 스프레딩된 상기 소스 섬유들에 제공될 수도 있고, 이와 달리, 상기 소스 섬유들이 스프레딩되는 공정에서 상기 소스 섬유들에 제공될 수도 있다. 구체적으로, 일 실시 예에 따르면, 상기 소스 섬유들은 1차 스프레딩된 후, 상기 계면 활성제가 상기 소스 섬유들에 코팅 및 건조되고, 다시 상기 소스 섬유들이 2차 스프레딩되고 건조된 후, 후술되는 바와 같이 바인더가 상기 소스 섬유들에 제공될 수 있다.
상기 계면활성제가 제공된 상기 소스 섬유들에 바인더가 제공될 수 있다(S140). 상기 바인더는, 가수분해성 기능 그룹(hydrolyzable functional group), 및 결합되는 유기 기능 그룹(organic functional group)을 포함할 수 있다. 상기 가수분해성 기능 그룹은 상기 소스 섬유들의 표면과 결합될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 소스 섬유(예를 들어, 현무암 섬유)들의 표면에 존재하는 OH---와 상기 가수분해성 기능 그룹이 반응하여, 상기 바인더가 상기 소스 섬유들과 강력하게 결합될 수 있다. 또한, 상기 유기 기능 그룹은 후술되는 열 가소성 수지와 결합될 수 있다. 예를 들어, 상기 가수분해성 기능 그룹은, methoxy, 또는 ethoxy 중에서 적어도 어느 하나를 포함하고, 상기 유기 기능 그룹은, vinyl, epoxy, amino, 또는 methacryl 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 계면활성제가 제공된 상기 소스 섬유들에 상기 바인더가 제공되기 전, 상기 계면활성제가 제공된 상기 소스 섬유들이 건조될 수 있다. 예를 들어, 상기 계면활성제가 제공된 상기 소스 섬유는 열풍을 이용하여 건조될 수 있다.
상기 바인더가 제공된 상기 소스 섬유들에 열 가소성 수지를 제공하여, 상기 열 가소성 수지가 상기 소스 섬유들에 함침될 수 있다(S150). 예를 들어, 상기 열 가소성 수지는, polyethylene, polypropylene, polycarbonate, nylon, polyurethane, 또는 polyamide 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상술된 바와 같이, 상기 소스 섬유들에 상기 바인더가 제공될 수 있고, 상기 바인더는 상기 소스 섬유들의 표면과 결합되는 상기 가수분해성 기능 그룹, 및 상기 열 가소성 수지와 결합되는 유기 기능 그룹을 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 소스 섬유들과 상기 열 가소성 수지의 결합력이 향상될 수 있고, 이로 인해, 상기 열 가소성 수지로부터 상기 소스 섬유가 뽑히는 현상이 최소화될 수 있다.
상기 열 가소성 수지가 함침된 상기 소스 섬유들이 슬릿(slit)을 통과하여, 도 2에 도시된 바와 같이, 소스 섬유 테이프(현무암 섬유 테이프(100), 탄소 섬유 테이프(200))가 제조될 수 있다(S160). 상기 소스 섬유 테이프(100, 200)는, 상기 제1 방향(도 2에서 x 방향)으로 연장하는 상기 소스 섬유들(현무암 섬유(110), 탄소 섬유(210))이 상기 열 가소성 수지(120, 220)에 의해 둘러싸인 것일 수 있다. 상기 소스 섬유 테이프(100, 200) 내에서, 상기 소스 섬유들(110, 210)은 상기 제2 방향(도 2에서 y 방향)으로 서로 이격되어 배치될 수 있다.
계속해서, 도 1을 참조하면, 상기 슬릿을 통과한 상기 소스 섬유 테이프에 열을 제공하고, 롤러에 통과시킬 수 있다(S170). 이에 따라, 상기 슬릿을 통과한 상기 소스 섬유 테이프 내의 상기 열 가소성 수지는 바로 경화되지 않을 수 있다. 이로 인해, 상기 소스 섬유 테이프가 상기 롤러를 통과하는 과정에서 상기 소스 섬유 테이프 내의 상기 열 가소성 수지의 적어도 일부가 외부로 배출될 수 있다. 이에 따라, 상기 소스 섬유 테이프 내의 상기 열 가소성 수지의 비율이 감소하고 상기 소스 섬유의 비율이 증가하여, 상기 소스 섬유 테이프의 강도가 증가될 수 있다.
상술된 방법에 따라서, 복수개의 상기 소스 섬유 테이프가 제조될 수 있다. 복수개의 상기 소스 섬유 테이프를 적층하여 하이브리드 섬유 테이프 적층체가 제조하되, 상기 소스 섬유 테이프는, 상기 소스 섬유가 상기 현무암 섬유인 현무암 섬유 테이프, 및 상기 소스 섬유가 상기 탄소 섬유인 탄소 섬유 테이프를 적어도 하나씩 포함할 수 있다.
다시 말하면, 상기 하이브리드 섬유 테이프 적츠에는, 적어도 하나의 상기 현무암 섬유 테이프 및 적어도 하나의 상기 탄소 섬유 테이프를 포함할 수 있다.
구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 현무암 섬유 테이프(100) 및 상기 탄소 섬유 테이프(200)를 적층하고 열 압착하여, 상기 하이브리드 섬유 테이프 적층체가 제조될 수 있다. 적층된 상기 현무암 섬유 테이프(100) 및 상기 탄소 섬유 테이프(200)가 열 압착되는 과정에서, 상기 현무암 섬유 테이프(100) 및 상기 탄소 섬유 테이프(200) 내의 상기 열 가소성 수지가 녹아, 복수개의 상기 현무암 섬유 테이프(100) 및 상기 탄소 섬유 테이프(200)로부터 상기 하이브리드 섬유 테이프 적층체가 제조될 수 있다.
또는, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 현무암 섬유 테이프(100) 및 상기 탄소 섬유 테이프(200)를 적층하되, 상기 현무암 섬유 테이프(100) 및 상기 탄소 섬유 테이프(200) 사이에 수지 필름(130)이 제공될 수 있다. 이 경우, 적층된 상기 현무암 섬유 테이프(100), 상기 탄소 섬유 테이프(200), 및 상기 수지 필름(130)이 열 압착되는 과정에서, 상기 현무암 섬유 테이프(100)와 상기 탄소 섬유 테이프(200) 내의 상기 열 가소성 수지, 및 상기 수지 필름(130)이 녹아서, 상기 현무암 섬유 테이프(100) 및 상기 탄소 섬유 테이프(200)로부터 상기 하이브리드 섬유 테이프 적층체가 제조될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 하이브리드 섬유 테이프 적층체를 구성하는 복수의 상기 소스 섬유 테이프(현무암 섬유 테이프 또는 탄소 섬유 테이프)에 포함된 상기 열 가소성 수지의 종류는 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 상기 하이브리드 섬유 테이프 적층체는, polyurethane을 포함하는 현무암 섬유 테이프 및 polypropylene을 포함하는 탄소 섬유 테이프를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 열 가소성 수지의 혼합 여부 및 혼합 비율에 따라서, 어플리케이션에 따라서 다양한 특성을 갖는 하이브리드 섬유 복합재 및 그 제조 방법이 제공될 수 있다.
또한, 일 실시 예에 따르면, 상술된 바와 같이, 상기 현무암 섬유 테이프 및 상기 탄소 섬유 테이프 사이에 상기 수지 필름(130)이 제공되는 경우, 상기 수지 필름(130)은 상기 현무암 섬유 테이프 및 상기 탄소 섬유 테이프에 포함된 상기 열 가소성 수지와 다른 종류의 수지일 수 있다. 이에 따라, 다양한 특성을 갖는 하이브리드 섬유 복합재 및 그 제조 방법이 제공될 수 있다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 섬유 테이프 적층체에 포함된 현무암 섬유 테이프 및 탄소 섬유 테이프의 적층 구조를 설명하기 위한 도면들이다.
도 5를 참조하면, 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명된 상기 하이브리드 섬유 테이프 적층체는, 상기 현무암 섬유 테이프(100) 및 상기 탄소 섬유 테이프(200)를 교대로 그리고 반복적으로 적층하고 열 압착하는 방법으로 제조될 수 있다.
구체적으로, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 현무암 섬유 테이프(100) 및 상기 탄소 섬유 테이프(200)를 교대로 그리고 반복적으로 적층하되, 최하부 및 최상부에 상기 탄소 섬유 테이프(200)가 배치될 수 있다.
또는, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 현무암 섬유 테이프(100) 및 상기 탄소 섬유 테이프(200)를 교대로 그리고 반복적으로 적층하되, 최하부 및 최상부에 상기 현무암 섬유 테이프(100)가 배치될 수 있다.
도 6을 참조하면, 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명된 상기 하이브리드 섬유 테이프 적층체는, 상기 현무암 섬유 테이프(100)를 복수회 연속하여 적층하거나, 상기 탄소 섬유 테이프(200)를 연속하여 적층하고 열 압착하는 방법으로 제조될 수 있다.
구체적으로, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 최하부, 및 최상부에 상기 탄소 섬유 테이프(200)가 배치되고, 중심부에 연속적으로 적층된 상기 탄소 섬유 테이프(200)가 배치되고, 최하부의 상기 탄소 섬유 테이프(200)와 중심부의 상기 탄소 섬유 테이프(200) 사이, 그리고 최상부의 상기 탄소 섬유 테이프(200)와 중심부의 상기 탄소 섬유 테이프(200) 사이에, 연속적으로 적층된 상기 현무암 섬유 테이프(100)가 각각 배치될 수 있다.
구체적으로, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 최하부, 및 최상부에 상기 현무암 섬유 테이프(100)가 배치되고, 중심부에 연속적으로 적층된 상기 현무암 섬유 테이프(100)가 배치되고, 최하부의 상기 현무암 섬유 테이프(100)와 중심부의 상기 현무암 섬유 테이프(100) 사이, 그리고 최상부의 상기 현무암 섬유 테이프(200)와 중심부의 상기 현무암 섬유 테이프(100) 사이에, 연속적으로 적층된 상기 탄소 섬유 테이프(200)가 각각 배치될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 섬유 복합재의 특성 평가 결과가 설명된다.
탄소 섬유 테이프 및 현무암 섬유 테이프 제조
24K 탄소 섬유, 2400 Tex 현무암 섬유, 및 열 가소성 수지로 polyurethane 및 polyamide 6를 준비하였다.
상기 탄소 섬유 및 상기 현무암 섬유에 사이징된 실란을 제거하기 위해, 석영관 전기로에서 200℃로 탈호시키고, 상기 탄소 섬유 및 상기 현무암 섬유의 펼침성을 향상시키기 위해 250℃로 스프레딩시키고, 다시 190℃로 스프레딩시켜, 섬유의 폭이 약 7mm에서 20mm로 펼쳐진 현무암 섬유 spread tow 및 섬유의 폭이 약 5mm에서 18mmm로 펼쳐진 탄소 섬유 spread tow를 제조하였다.
spreading 공정 후, polyurethane에 상기 탄소 섬유 및 상기 현무암 섬유를 함침시키기위해, 함침조에 polyurethane을 채우고 열을 가하여 polyurethane을 녹였다. 녹은 상태의 polyurethane에 상기 탄소 섬유 및 상기 현무암 섬유를 함침시키고, polyurethane 함침 탄소 섬유 테이프(수지 함량 64.5wt%), polyurethane 함침 현무암 섬유 테이프(수지 함량 50.7wt%)를 제조하였다.
또한, polyamide 6 상기 탄소 섬유 및 상기 현무암 섬유를 함침시키기위해, 함침조에 polyamide 6을 채우고 열을 가하여 polyamide 6을 녹였다. 녹은 상태의 polyamide 6에 상기 탄소 섬유 및 상기 현무암 섬유를 함침시키고, 간격 0.5mm 슬릿에 통과시켜 polyamide 6 함침 탄소 섬유 테이프(수지 함량 80.9wt%)를 제조하고, 간격 0.3mm~0.45mm 슬릿에 통과시켜 polyamide 6 함침 현무암 섬유 테이프(수지 함량 57.6wt%)를 제조하였다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 polyamide 6 함침 탄소 섬유 테이프(좌) 및 polyamide 6 함침 현무암 섬유 테이프(우)를 촬영한 사진이고, 도 8은 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 polyurethane 함침 탄소 섬유 테이프(좌) 및 polyurethane 함침 현무암 섬유 테이프(우)를 촬영한 사진이다.
상기 polyurethane 함침 탄소 섬유 테이프, 상기 polyurethane 함침 현무암 섬유 테이프, 상기 polyamide 6 함침 탄소 섬유 테이프, 및 상기 polyamide 6 함침 현무암 섬유를 이용하여 다양한 형태의 섬유 테이프 적층체를 제조하고, 인장강도를 측정하였다.
인장강도 측정에 사용된 장비는 고온인장 만능시험기(UTM-M, RB301)을 사용 하였으며 시험편 제작은 KSM ISO 527-5에 준하였고 인장강도 측정은 KSL 6803 및 ASTM D 3039에 준하여 측정 하였다.
polyurethane 함침 하이브리드 섬유 테이프 적층체 제조 및 기계적 특성 평가
상기 polyurethane 함침 탄소 섬유 테이프 및 상기 polyurethane 함침 현무암 섬유 테이프를 적층하고, 30분 동안 열 압착하여 하이브리드 섬유 테이프 적층체를 제조하되, 공정 온도, 및 압력을 아래의 [표 1] 및 [표 2]와 같이 조절하였다.
[표 1]에서 실시 예 1-1 내지 실시 예 1-9는 상기 polyurethane 함침 탄소 섬유 테이프 및 상기 polyurethane 함침 현무암 섬유 테이프를 상술된 도 5의 (a)와 같이 적층한 것이고, 실시 예 2-1 내지 실시 예 2-9는 상기 polyurethane 함침 탄소 섬유 테이프 및 상기 polyurethane 함침 현무암 섬유 테이프를 상술된 도 5의 (b)와 같이 적층한 것이다.
구분 열 가소성 수지 압력 (MPa) 온도 (℃) 인장강도(Mpa)
실시 예 1-1 polyurethane 5 100 455
실시 예 1-2 10 469
실시 예 1-3 15 404
실시 예 1-4 5 110 378
실시 예 1-5 10 383
실시 예 1-6 15 339
실시 예 1-7 5 120 450
실시 예 1-8 10 390
실시 예 1-9 15 306
실시 예 2-1 5 100 434
실시 예 2-2 10 453
실시 예 2-3 15 393
실시 예 2-4 5 110 439
실시 예 2-5 10 442
실시 예 2-6 15 402
실시 예 2-7 5 120 404
실시 예 2-8 10 450
실시 예 2-9 15 375
[표 2]에서 실시 예 3-1 내지 실시 예 3-9는 상기 polyurethane 함침 탄소 섬유 테이프 및 상기 polyurethane 함침 현무암 섬유 테이프를 상술된 도 6의 (a)와 같이 적층한 것이고, 실시 예 3-1 내지 실시 예 3-9는 상기 polyurethane 함침 탄소 섬유 테이프 및 상기 polyurethane 함침 현무암 섬유 테이프를 상술된 도 6의 (b)와 같이 적층한 것이다.
구분 열 가소성 수지 압력 (MPa) 온도 (℃) 인장강도(Mpa)
실시 예 3-1 polyurethane 5 100 404
실시 예 3-2 10 416
실시 예 3-3 15 331
실시 예 3-4 5 110 466
실시 예 3-5 10 517
실시 예 3-6 15 434
실시 예 3-7 5 120 463
실시 예 3-8 10 375
실시 예 3-9 15 358
실시 예 4-1 5 100 436
실시 예 4-2 10 513
실시 예 4-3 15 379
실시 예 4-4 5 110 388
실시 예 4-5 10 439
실시 예 4-6 15 365
실시 예 4-7 5 120 380
실시 예 4-8 10 404
실시 예 4-9 15 377
[표 1] 및 [표 2]에서 알 수 있듯이, 는 상기 polyurethane 함침 탄소 섬유 테이프 및 상기 polyurethane 함침 현무암 섬유 테이프가, 도 5의 (a) 및 도 5의 (b)와 같이 교대로 적층된 경우, 또는 도 6의 (a) 및 도 6의 (b)와 같이 일부 연속적으로 적층된 경우, 적층 형태 및 구조에 따라서, 온도 및 압력에 의한 인장 강도의 변화가 다른 것을 확인할 수 있다.
polyamide 6 함침 하이브리드 섬유 테이프 적층체 제조 및 기계적 특성 평가
또한, 상기 polyamide 6 함침 탄소 섬유 테이프 및 상기 polyamide 6 함침 현무암 섬유를 적층하고, 30분 동안 열 압착하여 하이브리드 섬유 테이프 적층체를 제조하되, 공정 온도, 및 압력을 아래의 [표 3] 및 [표 4]와 같이 조절하였다.
[표 3]에서, 실시 예 5-1 내지 실시 예 5-9는 상기 polyamide 6 함침 탄소 섬유 테이프 및 상기 polyamide 6 함침 현무암 섬유 테이프를 상술된 도 5의 (a)와 같이 적층한 것이고, 실시 예 6-1 내지 실시 예 6-9는 상기 polyamide 6 함침 탄소 섬유 테이프 및 상기 polyamide 6 함침 현무암 섬유 테이프를 상술된 도 5의 (b)와 같이 적층한 것이다.
구분 열 가소성 수지 압력 (MPa) 온도 (℃) 인장강도(Mpa)
실시 예 5-1 polyamide 6 5 190 341
실시 예 5-2 10 398
실시 예 5-3 15 317
실시 예 5-4 5 200 450
실시 예 5-5 10 540
실시 예 5-6 15 400
실시 예 5-7 5 210 439
실시 예 5-8 10 336
실시 예 5-9 15 311
실시 예 6-1 5 190 338
실시 예 6-2 10 401
실시 예 6-3 15 398
실시 예 6-4 5 200 411
실시 예 6-5 10 527
실시 예 6-6 15 397
실시 예 6-7 5 210 415
실시 예 6-8 10 346
실시 예 6-9 15 321
[표 4]에서, 실시 예 7-1 내지 실시 예 7-9는 상기 polyamide 6 함침 탄소 섬유 테이프 및 상기 polyamide 6 함침 현무암 섬유 테이프를 상술된 도 6의 (a)와 같이 적층한 것이고, 실시 예 8-1 내지 실시 예 8-9는 상기 polyamide 6 함침 탄소 섬유 테이프 및 상기 polyamide 6 함침 현무암 섬유 테이프를 상술된 도 6의 (b)와 같이 적층한 것이다.
구분 열 가소성 수지 압력 (MPa) 온도 (℃) 인장강도(Mpa)
실시 예 7-1 polyamide 6 5 190 386
실시 예 7-2 10 421
실시 예 7-3 15 407
실시 예 7-4 5 200 462
실시 예 7-5 10 542
실시 예 7-6 15 419
실시 예 7-7 5 210 489
실시 예 7-8 10 336
실시 예 8-9 15 279
실시 예 8-1 5 190 426
실시 예 8-2 10 487
실시 예 8-3 15 419
실시 예 8-4 5 200 432
실시 예 8-5 10 536
실시 예 8-6 15 382
실시 예 8-7 5 210 392
실시 예 8-8 10 310
실시 예 8-9 15 298
[표 3] 및 [표 4]에서 알 수 있듯이 상기 polyamide 6 함침 탄소 섬유 테이프 및 상기 polyamide 6 함침 현무암 섬유 테이프가, 도 5의 (a) 및 도 5의 (b)와 같이 교대로 적층된 경우, 또는 도 6의 (a) 및 도 6의 (b)와 같이 일부 연속적으로 적층된 경우, 적층 형태 및 구조에 따라서, 온도 및 압력에 의한 인장 강도의 변화가 다른 것을 확인할 수 있다.
또한, 상대적으로 온도가 낮은 경우(190~200℃), 5Mpa에서 10Map로 압력이 증가함에 따라 인장 강도가 증가하지만, 상대적으로 온도가 높은 경우(210℃), 압력이 증가함에 따라서, 인장 강도가 감소하는 것을 확인할 수 있다.
polyurethane 함침 동종 섬유 테이프 적층체 제조 및 기계적 특성 평가
상기 polyurethane 함침 탄소 섬유 테이프 및 상기 polyurethane 함침 현무암 섬유 테이프를 각각 10개씩 적층하고, 30분 동안 열 압착하여 동종의 섬유 테이프 적층체를 제조하되, 공정 온도, 및 압력을 아래의 [표 5]와 같이 조절하였다.
[표 5]에서 실시 예 9-1 내지 실시 예 9-12는 상기 polyurethane 함침 탄소 섬유 테이프를 적층한 것이고, 실시 예 10-1 내지 실시 예 10-12는 상기 polyurethane 함침 현무암 섬유 테이프를 적층한 것이다.
구분 열 가소성 수지 압력 (MPa) 온도 (℃) 인장강도(Mpa)
실시 예 9-1 polyurethane 3 100 496
실시 예 9-2 6 507
실시 예 9-3 9 554
실시 예 9-4 12 499
실시 예 9-5 3 110 498
실시 예 9-6 6 504
실시 예 9-7 9 581
실시 예 9-8 12 481
실시 예 9-9 3 120 476
실시 예 9-10 6 495
실시 예 9-11 9 486
실시 예 9-12 12 462
실시 예 10-1 3 100 289
실시 예 10-2 6 350
실시 예 10-3 9 328
실시 예 10-4 12 271
실시 예 10-5 3 110 249
실시 예 10-6 6 280
실시 예 10-7 9 382
실시 예 10-8 12 249
실시 예 10-9 3 120 302
실시 예 10-10 6 305
실시 예 10-11 9 310
실시 예 10-12 12 281
[표 5]에서 알 수 있듯이, 탄소 섬유에서, 성형압력 온도을 100에서 120로 10간격으로 상승시킬 경우, 성형압력 3Mpa 인 경우 496Mpa-476Mpa, 성형압력 6Mpa 인 경우 507Mpa-496Mpa, 성형압력 9Mpa 인 경우 554Mpa-486Mpa, 성형압력 12Mpa 인 경우 499Mpa-462Mpa로 측정되었다.
또한, 현무암 섬유에서도 탄소 섬유와 같은 조건으로 실험하였을 경우, 성형압력 3Mpa인 경우 358Mpa-280Mpa, 성형압력 6Mpa인 경우 421Mpa-356Mpa, 성형압력 9Mpa인 경우 439Mpa-475Mpa, 성형압력 12Mpa인 경우 368Mpa-340Mpa로 측정되었다.
이와 같이 전체적으로 인장 강도 값의 영향은 함침 두께와 관련성이 있으며, 온도 및 압력이 높을 수록 인강강도 값이 떨어지는 요인은 성형 두께가 얇아 지고 또한 성형 폭이 약 2-3배로 넓기 때문으로 예상된다. 또한, 상기 polyurethane 함침 탄소 섬유 테이프 및 상기 polyurethane 함침 현무암 섬유 테이프가, 각각 적층된 경우, 온도 및 압력에 의한 인장 강도가 조절되는 것을 확인할 수 있다.
polyamide 6 함침 동종 섬유 테이프 적층체 제조 및 기계적 특성 평가
상기 polyamide 6 함침 탄소 섬유 테이프 및 상기 polyamide 6함침 현무암 섬유 테이프를 각각 10개씩 적층하고, 30분 동안 열 압착하여 동종의 섬유 테이프 적층체를 제조하되, 공정 온도, 및 압력을 아래의 [표 6]과 같이 조절하였다.
[표 6]에서 실시 예 11-1 내지 실시 예 11-12는 상기 polyamide 6 함침 탄소 섬유 테이프를 적층한 것이고, 실시 예 12-1 내지 실시 예 12-12는 상기 polyamide 6 함침 현무암 섬유 테이프를 적층한 것이다.
구분 열 가소성 수지 압력 (MPa) 온도 (℃) 인장강도(Mpa)
실시 예 11-1 polyamide 6 3 190 358
실시 예 11-2 6 421
실시 예 11-3 9 439
실시 예 11-4 12 368
실시 예 11-5 3 200 364
실시 예 11-6 6 458
실시 예 11-7 9 529
실시 예 11-8 12 371
실시 예 11-9 3 210 280
실시 예 11-10 6 356
실시 예 11-11 9 475
실시 예 11-12 12 340
실시 예 12-1 3 190 454
실시 예 12-2 6 476
실시 예 12-3 9 515
실시 예 12-4 12 432
실시 예 12-5 3 200 463
실시 예 12-6 6 510
실시 예 12-7 9 536
실시 예 12-8 12 428
실시 예 12-9 3 210 310
실시 예 12-10 6 386
실시 예 12-11 9 393
실시 예 12-12 12 344
[표 6]에서 알 수 있듯이, 탄소 섬유에서, 성형압력 온도을 190에서 210로 10간격으로 상승할시 성형압력 3Mpa 인 경우 289Mpa-302Mpa, 성형압력 6Mpa 인 경우 350Mpa-305Mpa, 성형압력 9Mpa 인 경우 328Mpa-310Mpa, 성형압력 12Mpa 인 경우 271Mpa-281Mpa로 측정되었다.
현무암 섬유에서도 탄소 섬유와 같은 조건으로 실험하였을 경우, 성형압력 3Mpa인 경우 454Mpa-310Mpa, 성형압력 6Mpa 인 경우 476Mpa-386Mpa, 성형압력 9Mpa인 경우 575Mpa-393Mpa, 성형압력 12Mpa인 경우 432Mpa-344Mpa로 측정되다.
이와 같이 전체적으로 인장 강도 값의 영향은 함침 두께와 관련성이 있으며, 온도 및 압력이 높을 수록 인강강도 값이 떨어지는 요인은 성형 두께가 얇아 지고 또한 성형 폭이 약 2-3배로 넓기 때문으로 예상된다. 또한, 상기 polyamide 6 함침 탄소 섬유 테이프 및 상기 polyamide 6 함침 현무암 섬유 테이프가, 각각 적층된 경우, 온도 및 압력에 의한 인장 강도가 조절되는 것을 확인할 수 있다.
결론적으로, [표 1] 내지 [표 6]에서 알 수 있듯이, 현무암 섬유 테이프 및 탄소 섬유 테이프의 적층 구조에 따라서, 최대의 인장 강도를 갖는 압력 조건 및 온도 조건이 다른 것을 확인할 수 있다. 즉, 적층 구조, 압력, 및 온도에 따라서, 현무암 섬유 테이프 및 탄소 섬유 테이프를 이용한 섬유 테이프 적층체의 인장 강도가 조절되는 것을 확인할 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
100: 현무암 섬유 테이프
110: 현무암 섬유
120, 220: 열 가소성 수지
130: 수지 필름
200: 탄소 섬유 테이프
210: 탄소 섬유

Claims (12)

  1. 제1 방향으로 연장하고, 현무암 섬유 또는 탄소 섬유를 포함하는 소스 섬유(source fiber)들을 준비하는 단계;
    상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로, 상기 소스 섬유들을 흔들어 상기 소스 섬유들을 스프레딩(spreading)하는 단계;
    스프레딩된 상기 소스 섬유들에 계면 활성제를 제공하여, 상기 소스 섬유들 사이의 간격을 균일화시키는 단계;
    상기 계면 활성제가 제공된 상기 소스 섬유들에 바인더를 제공하는 단계;
    상기 바인더가 제공된 상기 소스 섬유들에 열 가소성 수지를 제공하여, 상기 소수 섬유에 상기 열 가소성 수지를 함침하되, 상기 바인더에 의해 상기 소스 섬유들과 상기 열 가소성 수지의 결합력이 향상되는 단계;
    상기 열 가소성 수지가 함침된 상기 소스 섬유들이 슬릿(slit)을 통과하여, 상기 제1 방향으로 연장하는 상기 소스 섬유들이 상기 열 가소성 수지에 의해 둘러싸인, 소스 섬유 테이프를 제조하는 단계;
    상기 슬릿을 통과한 상기 소스 섬유 테이프에 열을 제공하고, 롤러(roller)에 통과시키는 단계; 및
    복수개의 상기 소스 섬유 테이프를 제조하고, 복수개의 상기 소스 섬유 테이프를 적층하여, 하이브리드 섬유 테이프 적층체(hybrid fiber tape stacked structure)를 제조하는 단계를 포함하되,
    상기 소스 섬유 테이프는, 상기 소스 섬유가 상기 현무암 섬유인 현무암 섬유 테이프, 및 상기 소스 섬유가 상기 탄소 섬유인 탄소 섬유 테이프를 적어도 하나씩 포함하는 하이브리드 섬유 복합재의 제조 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 하이브리드 섬유 테이프 적층체를 제조하는 단계는,
    상기 현무암 섬유 테이프 및 상기 탄소 섬유 테이프를 교대로 그리고 반복적으로 적층하는 것을 포함하는 하이브리드 섬유 복합재의 제조 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 하이브리드 섬유 테이프 적층체를 제조하는 단계는,
    상기 현무암 섬유 테이프를 복수회 연속하여 적층하는 것을 포함하는 하이브리드 섬유 복합재의 제조 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 하이브리드 섬유 테이프 적층체를 제조하는 단계는,
    상기 탄소 섬유 테이프를 복수회 연속하여 적층하는 것을 포함하는 하이브리드 섬유 복합재의 제조 방법.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 하이브리드 섬유 테이프 적층체에서, 최하층의 상기 소스 섬유 테이프와 최상부의 상기 소스 섬유 테이프에 포함된 상기 소스 섬유들은 상기 현무암 섬유를 포함하는 하이브리드 섬유 복합재의 제조 방법.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 하이브리드 섬유 테이프 적층체에서, 최하층의 상기 소스 섬유 테이프와 최상부의 상기 소스 섬유 테이프에 포함된 상기 소스 섬유들은 상기 탄소 섬유를 포함하는 하이브리드 섬유 복합재의 제조 방법.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 바인더는,
    상기 소스 섬유들과 결합되는 가수분해성 기능 그룹(hydrolyzable functional group); 및
    상기 열 가소성 수지와 결합되는 유기 기능 그룹(organic functional group)을 포함하는 하이브리드 섬유 복합재의 제조 방법.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 가수분해성 기능 그룹은, methoxy, 또는 ethoxy 중에서 적어도 어느 하나를 포함하고,
    상기 유기 기능 그룹은, vinyl, epoxy, amino, 또는 methacryl 중에서 적어도 어느 하나를 포함하는 하이브리드 섬유 복합재의 제조 방법.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 계면 활성제는, 양이온 계면 활성제를 포함하는 하이브리드 섬유 복합재의 제조 방법.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 소스 섬유들을 스프레딩하기 전, 상기 소스 섬유들을 열처리하여, 상기 소스 섬유들의 표면에 잔존된 불순물을 제거하는 단계를 더 포함하는 하이브리드 섬유 복합재의 제조 방법.
  11. 제1 방향으로 연장하고 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 이격되어 배열된 현무암 섬유들, 및 상기 현무암 섬유들을 둘러싸는 제1 열 가소성 수지를 포함하는 현무암 섬유 테이프; 및
    상기 제1 방향으로 연장하고 상기 제2 방향으로 이격되어 배열된 탄소 섬유들, 및 상기 탄소 섬유들들 둘러싸는 제2 열 가소성 수지를 포함하는 탄소 섬유 테이프를 포함하되,
    상기 현무암 섬유 테이프 및 상기 탄소 섬유 테이프가 적층된 하이브리드 섬유 복합재.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 하이브리드 섬유 테이프 적층체에서, 최하층의 상기 소스 섬유 테이프와 최상부의 상기 소스 섬유 테이프에 포함된 상기 소스 섬유들은 서로 동종인 것을 포함하는 하이브리드 섬유 복합재.
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