KR20190031909A

KR20190031909A - 섬유 강화 플라스틱 복합시트, 이의 제조방법 및 이의 제조장치

Info

Publication number: KR20190031909A
Application number: KR1020170120175A
Authority: KR
Inventors: 최한나; 오애리; 김희준
Original assignee: (주)엘지하우시스
Priority date: 2017-09-19
Filing date: 2017-09-19
Publication date: 2019-03-27
Also published as: KR102184469B1

Abstract

섬유 강화 플라스틱 복합시트, 이의 제조방법 및 이의 제조장치가 개시된다. 상기 섬유 강화 플라스틱 복합시트는, 제1 방향으로 배열된 보강섬유들을 포함하는 제1 프리프레그를 포함하는 제1 층과, 상기 제1 층 상에 포개지고, 상기 제1 방향과 엇갈린 제2 방향으로 배열된 상기 보강섬유들을 포함하는 제2 프리프레그를 포함하는 제2 층을 포함한다.
상기 제1 프리프레그는 제1 사선 방향의 제1 절단부를 포함하고, 상기 제1 절단부를 경계로 상기 제1 프리프레그가 분할되며, 상기 제2 프리프레그는 상기 제1 사선 방향과 엇갈린, 제2 사선 방향의 제2 절단부를 포함하고, 상기 제2 절단부를 경계로 상기 제2 프리프레그가 분할된다.

Description

섬유 강화 플라스틱 복합시트, 이의 제조방법 및 이의 제조장치 {FIBER REINFORCED PLASTIC COMPOSITE SHEET, METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME AND DEVICE FOR MANUFACTURING THE SMAE}

발명은 섬유 강화 플라스틱 복합시트, 이의 제조방법 및 이의 제조장치에 관한 것이다.

섬유 보강 복합재료가 금속 대체용으로 사용되고 있는 추세이다. 섬유 보강 복합 재료는 두 가지 이상의 재료를 조합시켜, 소재 단독으로는 가질 수 없는 기능을 발휘하는 재료로 강화재의 역할을 하는 섬유와 고분자 기지재료(matrix)를 포함하여 구성된다. 널리 쓰이고 있는 섬유 강화재로는 유리섬유(Glass Fiber: GF) 또는 탄소섬유(Carbon Fiber: CF) 등이 있으며, 고분자 기재재료로는 열경화성 수지 또는 열가소성 수지 등이 사용되고 있다.

금속은 파괴에 대한 저항이 높아서 외력에 의한 영구 변형을 통해 최대 강도 도달 후에도 재료의 완전한 파단을 지연시키고 에너지를 저장하며 변형도가 크다. 이에 비해, 섬유 보강 복합 재료는 보강 섬유의 취성에 따른 영향으로 금속에 비해 상대적으로 작은 신율을 보인다.

발명은, 고신율 및 고강성을 가진 섬유 강화 플라스틱 복합시트를 제공하고자 한다.

발명은, 고신율 및 고강성을 가진 섬유 강화 플라스틱 복합시트의 제조방법을 제공하고자 한다.

발명은, 고신율 및 고강성을 가진 섬유 강화 플라스틱 복합시트의 제조장치를 제공하고자 한다.

발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

섬유 강화 플라스틱 복합시트는, 제1 방향으로 배열된 보강섬유들을 포함하는 제1 프리프레그를 포함하는 제1 층과, 상기 제1 층 상에 포개지고, 상기 제1 방향과 엇갈린 제2 방향으로 배열된 상기 보강섬유들을 포함하는 제2 프리프레그를 포함하는 제2 층을 포함한다.

상기 제1 프리프레그는 제1 사선 방향의 제1 절단부를 포함하고, 상기 제1 절단부를 경계로 상기 제1 프리프레그가 분할되며, 상기 제2 프리프레그는 상기 제1 사선 방향과 엇갈린, 제2 사선 방향의 제2 절단부를 포함하고, 상기 제2 절단부를 경계로 상기 제2 프리프레그가 분할된다.

상기 섬유 강화 플라스틱 복합시트에서, 상기 제1 절단부와 상기 제2 절단부가 서로 교차될 수 있다.

상기 섬유 강화 플라스틱 복합시트에서, 상기 제1 프리프레그와 상기 제2 프리프레그는, 접합점들에 의해 서로 합착될 수 있다.

상기 섬유 강화 플라스틱 복합시트는, 다각형 형상을 가질 수 있다.

상기 섬유 강화 플라스틱 복합시트는, 상기 다각형의 일변을 따라 배열된, 접합점들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 섬유 강화 플라스틱 복합시트는, 사각형 형상을 가질 수 있으며, 상기 사각형의 단변을 따라 배열된, 접합점들을 포함할 수 있다.

섬유 강화 플라스틱 복합시트의 제조방법은, 제1 프리프레그 어레이를 제작하는 것, 제2 프리프레그 어레이를 제작하는 것, 및 제1 및 제2 프리프레그 어레이 적층체의 단변을 절단하는 것을 포함한다.

상기 제1 프리프레그 어레이를 제작하는 것은, 제1 방향으로 배열된 보강섬유들을 포함하고 제1 사선방향의 제1 절단면들을 가진 독립적인 제1 프리프레그들을, 상기 제1 절단면들이 서로 평행하도록, 배열하는 것을 포함한다.

상기 제2 프리프레그 어레이를 제작하는 것은, 제2 방향으로 배열된 상기 보강섬유들을 포함하고 상기 제1 사선방향과 엇갈린 제2 사선방향의 제2 절단면들을 가진, 독립적인 제2 프리프레그들을, 상기 제1 방향과 상기 제2 방향이 엇갈리도록 상기 제1 프리프레그 어레이 상에 배치하고, 상기 제2 절단면들이 서로 평행하게 배열하는 것을 포함한다.

상기 제1 및 제2 프리프레그 어레이의 단변을 절단하는 것은, 상기 제1 절단부와 상기 제2 절단부가 서로 교차되도록, 제1 및 제2 프리프레그 어레이 적층체의 단변을 절단하는 것을 포함한다.

상기 섬유 강화 플라스틱 복합시트의 제조방법은, 상기 제1 및 제2 프리프레그 어레이 적층체를 절단하는 것 이전에, 상기 제1 및 제2 프리프레그 어레이 적층체의 단변 방향으로 접합점들이 배열되도록 상기 제1 및 제2 프리프레그 어레이 적층체를 접합하는 것을 더 포함할 수 있다.

섬유 강화 플라스틱 복합시트의 제조장치는, 컨베이어, 제1 이송기, 제2 이송기 및 커터를 포함한다.

상기 제1 이송기와 상기 제2 이송기는 상기 컨베이어 상부에 배치된다. 상기 제1 이송기와 상기 제2 이송기는 독립적으로 구동된다.

상기 제1 이송기는, 제1 방향으로 배열된 보강섬유들을 포함하는 제1 프리프레그들을 상기 컨베이어 상으로 옮기고, 제1 사선방향을 가진 상기 제1 프리프레그들의 제1 절단면들이 서로 평행하도록 배열하여 제1 프리프레그 어레이를 형성한다.

상기 제2 이송기는, 제2 방향으로 배열된 상기 보강섬유들을 포함하는 제2 프리프레그들을 상기 제1 방향과 상기 제2 방향이 엇갈리도록, 상기 제1 프리프레그 어레이 상으로 옮기고, 상기 제1 사선방향과 엇갈린 제2 사선방향을 가진 상기 제2 프리프레그들의 제2 절단면들이 서로 평행하도록 배열하여 제2 프리프레그 어레이를 형성한다.

상기 커터는, 제1 및 제2 프리프레그 어레이 적층체의 단변을 절단한다.

상기 섬유 강화 플라스틱 복합시트의 제조장치는, 상기 제1 및 제2 프리프레그 어레이 적층체를 접합하는 접합기들;을 더 포함할 수 있다.

상기 접합기들은, 상기 커터를 경계로 양쪽에 배치되어, 상기 제1 및 제2 프리프레그 어레이 적층체의 단변을 따라 배열된 접합점들을 형성하는, 제1 접합기와 제2 접합기를 포함할 수 있다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

발명은, 고신율 및 고강성을 가진 섬유 강화 플라스틱 복합시트를 제공할 수 있다.

발명은, 고신율 및 고강성을 가진 섬유 강화 플라스틱 복합시트의 제조방법을 제공할 수 있다.

발명은, 고신율 및 고강성을 가진 섬유 강화 플라스틱 복합시트의 제조장치를 제공할 수 있다.

발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.

도 1은 섬유 강화 플라스틱 복합시트의 모식도이다.
도 2는 도 1의 섬유 강화 플라스틱 복합시트의 모식적인 분해도이다.
도 3은 섬유 강화 플라스틱 복합시트의 제조장치의 모식도이다.

발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시형태들과 실험예들을 참조하면 명확해질 것이다. 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 그 기술의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니됨을 유의해야 한다.

또한, 발명은 이하에서 게시되는 내용에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 이하에서 게시되는 내용은 발명의 게시가 완전하도록 하며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이고, 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 기술의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략할 수 있다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다.

비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것으로, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 제1 구성요소는 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.

명세서 전체에서, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 각 구성요소는 단수일 수도 있고 복수일 수도 있다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함하는(including)", "가진(having)" 이라고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

명세서 전체에서, "A 및/또는 B" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, A, B 또는 A 및 B 를 의미하며, "C 내지 D" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, C 이상이고 D 이하인 것을 의미한다.

본 명세서에서, 각도를 나타내는 + 또는 - 기호는 방향을 나타내는 것으로, 예를 들어, MD 방향에 대해 시계 방향으로 회전하는 경우, +로 나타낼 수 있고, 반시계 방향으로 회전하는 경우, - 로 나타낼 수 있다. 그 반대의 경우에도, +, - 가 사용될 수 있다.

소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위 뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.

공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다.

이하, 도면을 참고하여, 발명에 대해 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 섬유 강화 플라스틱 복합시트의 모식도이다. 도 2는 도 1의 섬유 강화 플라스틱 복합시트의 모식적인 분해도이다.

도 1 및 도 2를 참조하여 섬유 강화 플라스틱 복합시트에 대해 설명하기로 한다.

섬유 강화 플라스틱 복합시트

섬유 강화 플라스틱 복합시트(100)는, 제1 층과, 제1 층 상에 적층된 제2 층을 포함한다. 섬유 강화 플라스틱 복합시트(100)는, 제1 사선방향의 제1 절단부(C1)와 상기 제1 사선방향과 엇갈린 제2 사선방향의 제2 절단부(C2)를 포함한다. 제1 절단부(C1)와 제2 절단부(C2)는 서로 위아래에서 교차되면서 엇갈릴 수도 있다.

제1 층은, 제1 방향(D1)으로 배열된 보강섬유들(1)을 포함하는 복수의 제1 프리프레그(10)들이 제1 절단부(C1)를 경계로 분할된다. 제2 층은, 제2 방향(D2)으로 배열된 보강섬유들(2)을 포함하는 복수의 제2 프리프레그(20)들이 제2 절단부(C2)를 경계로 분할된다.

제1 방향(D1)과 제2 방향(D2)은 서로 엇갈린다. 다시 말하면, 제1 방향(D1)과 제2 방향(D2)은 서로 평행하지 않다. 이것은, 제1 프리프레그(10)의 보강섬유들(1)과 제2 프리프레그(20)의 보강섬유들(2)이 서로 엇갈리게 배향된 것을 의미한다.

제1 프리프레그(10)의 보강섬유들(1)과 제2 프리프레그(20)의 보강섬유들(2)이 서로 엇갈리게 배향되는 것에 의해, 섬유 강화 플라스틱 복합시트(100)는, 고신율 및 고강성을 가질 수 있다.

예를 들어, 섬유 강화 플라스틱 복합시트(100)는, 다각형으로 제작될 수 있다. 또한, 예를 들어, 섬유 강화 플라스틱 복합시트(100)는, 평행사변형으로 제작될 수 있다. 평행사변형은, 이웃하는 두 변 사이의 각이 수직인 것과 수직이 아닌 것을 모두 포함하며, 예로는, 마름모, 정사각형, 직사각형 등을 들 수 있다.

예를 들어, 섬유 강화 플라스틱 복합시트(100)는, 이웃하는 두 변 사이의 각이 수직인 평행사변형(설명의 편의상, "평행사변현 A"라 한다)으로 제작될 수 있고, 제1 프리프레그(10)들의 보강섬유들(1)은, 평행사변현 A의 한 변(S 또는 L)과 평행한 가상선에 대해 +A° 각도로 배향될 수 있으며, 제2 프리그레그의 보강섬유들(1, 2)은, 평행사변현 A의 한 변(S 또는 L)과 평행한 가상선에 대해, -A° 각도로 배향될 수 있다. 이 때, A° 각도는 예각일 수 있다. A° 각도는 동일하거나 상이할 수 있다. 예를 들어, A 값은 0 초과, 90 미만, 20 내지 70, 또는 30 내지 45 일 수 있다.

예를 들어, 제1 프리프레그(10)의 보강섬유들(1)과 제2 프리프레그(20)의 보강섬유들(2)이 평행사변형 A의 한 변(S 또는 L)과 평행한 가상선에 대해, 각각 ±45˚ 방향으로 배향되어 서로 거울상 대칭을 가지며 배향될 수 있다.

보강섬유들(1, 2)은, 장섬유 보강섬유들, 단섬유 보강섬유들, 연속 보강섬유들 중 하나일 수 있다. 장섬유 보강섬유들, 단섬유 보강섬유들, 연속 보강섬유들은, 예를 들어, 유리 섬유, 탄소 섬유, 아라미드 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유, 폴리부틸렌테레프탈레이트 섬유, 폴리에틸렌 섬유 또는 천연 섬유 등일 수 있으나, 이들 만으로 제한되지 않는다.

예를 들어, 보강섬유들(1, 2)은, 연속 보강섬유일 수 있다.

제1 프리프레그(10) 및 제2 프리프레그(20)가 연속 보강섬유를 포함하는 경우, 단섬유 보강섬유 또는 장섬유 보강섬유와 달리, 단일방향으로의 배향성 제어가 용이하고, 유연성 및 내충격성이 크게 향상될 수 있다. 연속 보강섬유의 예로는, 유리 섬유를 들 수 있으며, 이 경우 설비 구축이 용이하며, 기계적 물성 대비 가격 경쟁력 확보 측면에서 유리한 장점이 있다.

보강섬유들(1, 2)은, 단일 가닥의 섬유들이 모여서 만들어진 집합체일 수 있다. 보강섬유의 단일 가닥은 단면의 직경이, 예를 들어, 약 1㎛ 내지 약 200㎛, 약 1㎛ 내지 약 50㎛, 약 1㎛ 내지 약 30㎛, 또는, 약 1㎛ 내지 20㎛ 일 수 있다. 보강섬유(1, 2)의 단일 가닥은, 상기 범위의 단면 직경을 가짐으로써 우수한 단방향 배향성을 가질 수 있으며, 제조 과정에서 고분자 수지로의 함침성을 향상시킬 수 있다.

제1 프리프레그(10)와 상기 제2 프리프레그(20)는, 각각 고분자 수지를 더 포함하며, 상기 고분자 수지는, 열가소성 수지 또는 열경화성 수지 중 어느 하나일 수 있다. 고분자 수지로는, 물품의 종류 및 요구되는 성능에 따라 다양한 종류의 열가소성 수지 또는 열경화성 수지가 선택될 수 있다.

예를 들어, 고분자 수지는 열가소성 수지로서, 폴리프로필렌(PP) 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 수지, 폴리에틸렌(PE)수지, 폴리아미드(PA) 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다. 또한, 예를 들어, 고분자 수지는 열경화성 수지로서, 에폭시 수지, 페놀 수지, 요소 수지, 멜라민 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.

섬유 강화 플라스틱 복합시트(100) 내에서, 제1 프리프레그(10)와 제2 프리프레그(20)는 서로 합착 또는 합지되어 있을 수 있다. 제1 프리프레그(10)와 제2 프리프레그(20)는, 열융착 또는 초음파 융착을 통해 복수 개의 지점에서 점 접합될 수 있다. 복수 개의 접합점(SP)들은, 다각형의 한 변, 예를 들어, 평행사변형 A의 한 변(S 또는 L)을 따라 나란히 배열된 형태를 가질 수 있다.

도 3은 섬유 강화 플라스틱 복합시트(100)의 제조장치의 모식도이다. 도 3을 참조하여 섬유 강화 플라스틱 복합시트의 제조장치와 제조방법에 대해 설명하기로 한다.

섬유 강화 플라스틱 복합시트의 제조장치

섬유 강화 플라스틱 복합시트(100)의 제조장치는, 컨베이어(CV), 제1 이송기(T1), 제2 이송기(T2) 및 커터(CT)를 포함한다.

컨베이어(CV)는, 공정방향(PD)을 따라, 제1 프리프레그 어레이와 제2 프리프레그 어레이를 운반하는 기계장치로, 벨트 컨베이어(CV), 롤러 컨베이어(CV) 등일 수 있다.

제1 이송기(T1)와 제2 이송기(T2)는 독립적으로 구동된다. 제1 이송기(T1)와 제2 이송기(T2)는 시간 간격을 두고, 순서대로 구동될 수 있다. 예를 들어, 제1 이송기(T1)가 구동된 뒤, 소정의 시간 간격을 두고, 제2 이송기(T2)가 구동될 수 있다.

제1 이송기(T1)는, 제1 프리프레그(10)들을 컨베이어(CV) 상으로 하나씩 옮기는 역할을 할 수 있다. 또한, 제1 이송기(T1)는, 직접 이웃하는 제1 프리프레그(10)들의 제1 절단면(C1)들이 서로 평행하도록 배열될 수 있도록, 구동될 수 있다.

예를 들어, 제1 프리프레그(10)들은, 이웃하는 두 변 사이의 각이 수직인 아닌 평행사변형(이하, 설명의 편의를 위해 "평행사변형 B"라고 한다)으로 재단된 것일 수 있다. 평행사변형 B는 제1 사선방향으로 제1 절단면(C1)들을 가질 수 있고, 복수 개의 평행사변형 B들이 이웃하게 배열된 때, 제1 절단면(C1)들은, 서로 평행할 수 있다.

제1 프리프레그(10)들은, 제1 방향(D1)으로 배열된 보강섬유들(1)을 포함한다. 예를 들어, 제1 프리프레그(10)들이 평행사변형 B 인 때, 제1 방향(D1)과 제1 사선방향은 실질적으로 동일할 수 있다. 즉, 제1 프리프레그(10)들의 보강섬유들(1)이 제1 사선방향을 따라 배열될 수도 있다.

제1 이송기(T1)는, 컨베이어(CV) 상에 제1 프리프레그 어레이를 형성할 수 있다. 제2 이송기(T2)는, 제2 프리프레그(20)들을 제1 프리프레그 어레이 상으로 하나씩 옮기는 역할을 할 수 있다. 또한, 제2 이송기(T2)는, 직접 이웃하는 제2 프리프레그(20)들의 제2 절단면(C2)들이 서로 평행하도록 배열될 수 있도록, 구동될 수 있다.

예를 들어, 제2 프리프레그(20)들은, 이웃하는 두 변 사이의 각이 수직인 아닌 평행사변형(이하, 설명의 편의를 위해 "평행사변형 C"라고 한다)으로 재단된 것일 수 있다. 평행사변형 C는 제2 사선방향으로 제2 절단면(C2)들을 가질 수 있고, 복수 개의 평행사변형 C들이 이웃하게 배열된 때, 제2 절단면(C2)들은, 서로 평행할 수 있다.

제2 프리프레그(20)들은, 제2 방향(D2)으로 배열된 보강섬유(2)들을 포함한다. 예를 들어, 제2 프리프레그(20)들이 평행사변형 C 인 때, 제2 방향(D2)과 제2 사선방향은 실질적으로 동일할 수 있다. 즉, 제2 프리프레그(20)들의 보강섬유(2)들이 제2 사선방향을 따라 배열될 수도 있다.

제2 이송기(T2)는, 제2 방향(D2)으로 배열된 보강섬유(2)들을 포함하는 제2 프리프레그(20)들이, 제1 프리프레그(10)들의 보강섬유(2)들의 배향방향, 즉 제1 방향(D1)과 엇갈린 제2 방향(D2)을 가지고 제1 프리프레그 어레이 상에 배열되도록 할 수 있다.

또한, 제2 이송기(T2)는, 제2 프리프레그(20)들의 제2 절단면(C2)들이, 제1 프리프레그(10)들의 제1 사선방향과 엇갈린 제2 사선방향을 가지고 제1 프리프레그 어레이 상에 배열되도록 할 수 있다. 이 때, 예를 들어, 제1 방향(D1)과 제1 사선방향은 실질적으로 동일할 수 있고, 제2 방향(D2)과 제2 사선방향은 실질적으로 동일할 수도 있다. 즉, 제1 프리프레그(10)들의 보강섬유(1)들이 제1 절단면(C1)의 제1 사선방향을 따라 배열될 수 있고, 제2 프리프레그(20)들의 보강섬유(2)들이 제2 절단면(C2)제2 사선방향을 따라 배열될 수도 있다.

제1 이송기(T1)와 제2 이송기(T2)는 컨베이어(CV)를 경계로 양쪽에 배치될 수도 있고, 컨베이어(CV)의 어느 한쪽에서 컨베이어(CV)의 길이방향을 따라 줄지어 배치될 수도 있다.

커터(CT)는, 제1 및 제2 프리프레그 어레이 적층체의 단변을 절단하는 역할을 할 수 있으며, 예를 들어, 제1 절단면(C1)와 제2 절단면(C2)이 서로 교차되도록, 제1 및 제2 프리프레그 어레이 적층체의 단변을 절단할 수도 있다. 커터(CT)는 컨베이어(CV)의 상부에 위치하여, 중력방향과 평행하게 위아래로 왕복운동하면서, 제1 및 제2 프리프레그 어레이 적층체의 단변을 절단할 수 있다. 예를 들어, 커터(CT)는 섬유 강화 플라스틱 복합시트(100)를 직각 사각형 형상으로 재단할 수 있다.

섬유 강화 플라스틱 복합시트(100)의 제조장치는, 제1 및 제2 프리프레그 어레이 적층체를 접합하는 접합기들(미도시);을 더 포함할 수 있다. 접합기들(미도시)은, 제1 및 제2 프리프레그 어레이 적층체의 장변과 단변에 복수 개의 접합점들을 형성할 수 있다. 접합기들(미도시)은, 예를 들어, 열융착기 또는 초음파 융착기 등일 수 있다.

접합기들(미도시)은, 커터(CT)를 경계로 양쪽에 배치된 제1 접합기(미도시)와 제2 접합기(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다. 이 때, 제1 접합기(미도시)는 제1 및 제2 프리프레그 어레이 적층체의 단변이 커팅되기 이전에 제1 및 제2 프리프레그 어레이 적층체의 단변을 접합시킬 수 있고, 제2 접합기(미도시)는 제1 및 제2 프리프레그(20) 어레이 적층체의 단변이 커팅된 이후에, 제1 및 제2 프리프레그(20) 어레이 적층체의 단변에 복수 개의 접합점들을 형성할 수도 있다.

예를 들어, 보강섬유들(1, 2)은, 연속 보강섬유일 수 있다.

보강섬유들(1, 2)은, 단일 가닥의 섬유들이 모여서 만들어진 집합체일 수 있다. 보강섬유(1, 2)의 단일 가닥은 단면의 직경이, 예를 들어, 약 1㎛ 내지 약 200㎛, 약 1㎛ 내지 약 50㎛, 약 1㎛ 내지 약 30㎛, 또는, 약 1㎛ 내지 20㎛ 일 수 있다. 보강섬유(1, 2)의 단일 가닥은, 상기 범위의 단면 직경을 가짐으로써 우수한 단방향 배향성을 가질 수 있으며, 제조 과정에서 고분자 수지로의 함침성을 향상시킬 수 있다.

섬유 강화 플라스틱 복합시트의 제조방법

섬유 강화 플라스틱 복합시트의 제조방법은, 전술한 섬유 강화 플라스틱 복합시트(100)의 제조장치를 이용하여 섬유 강화 플라스틱 복합시트(100)를 제조하는 방법으로, 이하에서는, 앞서 설명한 내용과 중복된 내용을 생략하기로 한다.

섬유 강화 플라스틱 복합시트(100)의 제조방법은, 제1 프리프레그 어레이를 제작하는 것, 제2 프리프레그 어레이를 제작하는 것, 및 제1 및 제2 프리프레그 어레이 적층체의 단변을 절단하는 것을 포함한다.

제1 프리프레그 어레이를 제작하는 것은, 제1 방향(D1)으로 배열된 보강섬유들(1)을 포함하고 제1 사선방향의 제1 절단면들(C1)을 가진 독립적인 제1 프리프레그들(10)을, 제1 절단면들(C1)이 서로 평행하도록, 배열하는 것을 포함한다.

제2 프리프레그 어레이를 제작하는 것은, 제2 방향(D2)으로 배열된 보강섬유들(2)을 포함하고 제1 사선방향과 엇갈린 제2 사선방향의 제2 절단면들(C2)을 가진 독립적인 제2 프리프레그들(20)을, 제1 방향(D1)과 제2 방향(D2)이 엇갈리도록, 제1 프리프레그 어레이 상에 배치하고, 제2 절단면들이 서로 평행하게 배열하는 것을 포함한다.

다시 말하면, 제2 프리프레그 어레이를 제작하는 것은, 제1 및 제2 프리프레그(10, 20)의 보강섬유들(1, 2)이 서로 엇갈리게 배치되도록, 제2 프리프레그들(20)을 제1 프리프레그 어레이 상에 배치하고, 제2 절단면들이 서로 평행하게 배열하는 것을 포함한다.

제1 및 제2 프리프레그 어레이의 단변을 절단하는 것은, 제1 절단면(C1)과 제2 절단면(C2)이 서로 교차되도록, 제1 및 제2 프리프레그 어레이 적층체의 단변을 절단하는 것을 포함한다.

섬유 강화 플라스틱 복합시트(100)의 제조방법은, 제1 및 제2 프리프레그 어레이 적층체를 접합하는 것을, 더 포함할 수 있고, 제1 및 제2 프리프레그 어레이 적층체를 접합하는 것은, 제1 및 제2 프리프레그 어레이 적층체를 절단하는 것 이전 및/또는 이후에, 이루어질 수 있다.

한편, 제1 및 제2 프리프레그 어레이 적층체를 접합하는 것은, 제1 및 제2 프리프레그 어레이 적층체의 장변 및 단변 방향으로 접합점들이 배열되도록 하는 것을 포함할 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 설명하였으나, 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 각 실시예에 게시된 내용들을 조합하여 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 발명의 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.

100 : 섬유 강화 플라스틱 복합시트
10, 20 : 프리프레그
1 , 2 : 보강섬유
C1, C2 : 절단부, 절단면

Claims

제1 방향으로 배열된 보강섬유들을 포함하는 제1 프리프레그를 포함하는 제1 층;
상기 제1 층 상에 포개지고, 상기 제1 방향과 엇갈린 제2 방향으로 배열된 상기 보강섬유들을 포함하는 제2 프리프레그를 포함하는 제2 층;을 포함하며,
상기 제1 프리프레그는 제1 사선 방향의 제1 절단부를 포함하고, 상기 제1 절단부를 경계로 상기 제1 프리프레그가 분할되며,
상기 제2 프리프레그는 상기 제1 사선 방향과 엇갈린, 제2 사선 방향의 제2 절단부를 포함하고, 상기 제2 절단부를 경계로 상기 제2 프리프레그가 분할된,
섬유 강화 플라스틱 복합시트.
제1 항에 있어서,
상기 제1 절단부와 상기 제2 절단부가 서로 교차되는,
섬유 강화 플라스틱 복합시트.
제1 항에 있어서,
상기 제1 프리프레그와 상기 제2 프리프레그는,
접합점들에 의해 서로 합착된,
섬유 강화 플라스틱 복합시트.
제3 항에 있어서,
다각형 형상을 가지며,
상기 다각형의 일변을 따라 배열된, 접합점들을 포함하는,
섬유 강화 플라스틱 복합시트.
제4 항에 있어서,
사각형 형상을 가지며,
상기 사각형의 단변을 따라 배열된, 접합점들을 포함하는,
섬유 강화 플라스틱 복합시트.
제1 방향으로 배열된 보강섬유들을 포함하고 제1 사선방향의 제1 절단면들을 가진 독립적인 제1 프리프레그들을, 상기 제1 절단면들이 서로 평행하도록, 배열하여 제1 프리프레그 어레이를 제작하는 것
제2 방향으로 배열된 상기 보강섬유들을 포함하고 상기 제1 사선방향과 엇갈린 제2 사선방향의 제2 절단면들을 가진, 독립적인 제2 프리프레그들을, 상기 제1 방향과 상기 제2 방향이 엇갈리도록 상기 제1 프리프레그 어레이 상에 배치하고, 상기 제2 절단면들이 서로 평행하게 배열하도록 제2 프리프레그 어레이를 제작하는 것; 및
상기 제1 절단부와 상기 제2 절단부가 서로 교차되도록, 제1 및 제2 프리프레그 어레이 적층체의 단변을 절단하는 것;
을 포함하는 섬유 강화 플라스틱 복합시트의 제조방법.
제6 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 프리프레그 어레이 적층체를 절단하는 것 이전에,
상기 제1 및 제2 프리프레그 어레이 적층체의 단변 방향으로 접합점들이 배열되도록 상기 제1 및 제2 프리프레그 어레이 적층체를 접합하는 것;을 더 포함하는,
섬유 강화 플라스틱 복합시트의 제조방법.
컨베이어;
제1 방향으로 배열된 보강섬유들을 포함하는 제1 프리프레그들을 상기 컨베이어 상으로 옮기고, 제1 사선방향을 가진 상기 제1 프리프레그들의 제1 절단면들이 서로 평행하도록 배열하여 제1 프리프레그 어레이를 형성하는, 제1 이송기;
제2 방향으로 배열된 상기 보강섬유들을 포함하는 제2 프리프레그들을 상기 제1 방향과 상기 제2 방향이 엇갈리도록, 상기 제1 프리프레그 어레이 상으로 옮기고, 상기 제1 사선방향과 엇갈린 제2 사선방향을 가진 상기 제2 프리프레그들의 제2 절단면들이 서로 평행하도록 배열하여 제2 프리프레그 어레이를 형성하는, 상기 제1 이송기와 독립적인 제2 이송기; 및
제1 및 제2 프리프레그 어레이 적층체의 단변을 절단하는 커터;
를 포함하는, 섬유 강화 플라스틱 복합시트의 제조장치.
제8 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 프리프레그 어레이 적층체를 접합하는 접합기들;을 더 포함하고,
상기 접합기들은, 상기 커터를 경계로 양쪽에 배치되어, 상기 제1 및 제2 프리프레그 어레이 적층체의 단변을 따라 배열된 접합점들을 형성하는, 제1 접합기와 제2 접합기를 포함하는,
섬유 강화 플라스틱 복합시트의 제조장치.