KR20220088284A - CFRP manufacturing method of in-mold type and hard case made using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 인몰드 방식의 탄소섬유 강화 플라스틱 제조 방법 및 이를 이용하여 제작된 하드케이스에 관한 것으로, 보다 상세하게는 탄소섬유 복합재와 UV차단 클리어의 결합력을 향상시킴으로써, 사용도중에 UV차단 클리어가 박리되는 것을 방지할 수 있도록 한 것이다.
특히, 본 발명은 탄소섬유 복합재와 UV차단 클리어의 결합공정을 대폭 감소시키면서도 그 결합력을 크게 향상시킬 수 있는 방법을 제시함으로써, 고품질의 표면 코팅방법을 제공함과 동시에, CFRP 제품의 상품성과 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 두 개의 탄소섬유 복합재를 접합하지 않고, 가압방식으로 성형함으로써, 구조적 안정성은 충분히 확보하면서도 얇은 두께의 패널도 쉽게 제작할 수 있다.
따라서 CFRP 분야, 특히 CFRP 제조 분야 및 CFRP 제품 분야는 물론, 이와 유사 내지 연관된 분야에서 신뢰성 및 경쟁력을 향상시킬 수 있다.
The present invention relates to an in-mold method of manufacturing carbon fiber reinforced plastic and a hard case manufactured using the same, and more particularly, by improving the bonding force between the carbon fiber composite and UV blocking clear, the UV blocking clear is peeled off during use. was done to prevent it from happening.
In particular, the present invention provides a method capable of significantly improving the bonding strength while significantly reducing the bonding process between the carbon fiber composite material and the UV blocking clear, thereby providing a high-quality surface coating method and improving the marketability and productivity of CFRP products. can do it
In addition, according to the present invention, by molding two carbon fiber composites by a pressurization method without bonding them, it is possible to easily manufacture a thin panel while sufficiently securing structural stability.
Therefore, it is possible to improve reliability and competitiveness in the field of CFRP, particularly the field of CFRP manufacturing and CFRP products, as well as similar or related fields.

Description

인몰드 방식의 탄소섬유 강화 플라스틱 제조 방법 및 이를 이용하여 제작된 하드케이스{CFRP manufacturing method of in-mold type and hard case made using the same}CFRP manufacturing method of in-mold type and hard case made using the same}

본 발명은 인몰드 방식의 탄소섬유 강화 플라스틱 제조 방법 및 이를 이용하여 제작된 하드케이스에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 탄소섬유 복합재와 UV차단 클리어의 결합력을 향상시킴으로써, 사용도중에 UV차단 클리어가 박리되는 것을 방지할 수 있도록 한 것이다.The present invention relates to an in-mold method for manufacturing carbon fiber reinforced plastic and a hard case manufactured using the same, and more particularly, by improving the bonding force between a carbon fiber composite and UV blocking clear, the UV blocking clear is peeled off during use. was done to prevent it from happening.

특히, 본 발명은 탄소섬유 복합재와 UV차단 클리어의 결합공정을 대폭 감소시키면서도 그 결합력을 크게 향상시킬 수 있는 방법을 제시함으로써, 고품질의 표면 코팅방법을 제공함과 동시에, CFRP 제품의 상품성과 생산성을 향상시킬 수 있는 인몰드 방식의 탄소섬유 강화 플라스틱 제조 방법 및 이를 이용하여 제작된 하드케이스에 관한 것이다.In particular, the present invention provides a method capable of significantly improving the bonding strength while significantly reducing the bonding process between the carbon fiber composite material and the UV blocking clear, thereby providing a high-quality surface coating method and, at the same time, improving the marketability and productivity of CFRP products. It relates to a method for manufacturing carbon fiber reinforced plastic in an in-mold method and a hard case manufactured using the same.

탄소 섬유 강화 플라스틱(Carbon Fiber Reinforced Plastics, CFRP)은 카본 필라멘트를 와인딩 모양이나 직물 모양으로 제작한 후, 수지를 함침하여 경화시킨 것으로, 고강도 및 고탄성의 경량 구조재로 주목을 받고 있는 복합재료이다.Carbon Fiber Reinforced Plastics (CFRP) is a composite material that is attracting attention as a lightweight structural material with high strength and high elasticity.

이러한 탄소섬유 복합재는 우주항공분야를 비롯한 국가주도산업분야에서 주로 사용되는 고급 소재였으나, 최근에는 규모경제 활성화 및 경량화 요구로 인해 자동차, 드론 등과 같이 우리의 일상에서 사용하는 운송기기까지 그 사용범위가 확대되어, 다양한 기기나 설비, 산업용 구조물 등의 외판 등으로 널리 사용되고 있다.Such carbon fiber composites were high-quality materials mainly used in national-led industries including the aerospace field, but recently, due to the revitalization of economies of scale and demand for weight reduction, the scope of their use has expanded to include transportation equipment used in our daily life, such as automobiles and drones. It has been expanded and is widely used for exterior plates of various devices, facilities, and industrial structures.

한편, 탄소섬유를 사용하는 직조형의 복합재는, 그 직물의 구조가 네트(망)구조이기 때문에, 탄성률이 높고 외부 충격으로 인한 손상이나 파손에 강하다는 장점이 있으나, 성형시 충진재(레진)의 함침과정에서 불완전한 함침이 발생하여 보이드(Void)나 핀홀(Pinhole) 및 박리현상 등이 빈번하게 발생하였다.On the other hand, the woven composite material using carbon fiber has the advantage of having a high elastic modulus and strong resistance to damage or breakage due to external impact because the structure of the fabric is a net (net) structure. Incomplete impregnation occurred during the impregnation process, and voids, pinholes, and peeling phenomena frequently occurred.

특히, 보이드나 핀홀은 가압(멸균)처리기(Autoclave)를 이용한 성형에서도 마찬가지로 발생할 수 있으며, 이는 제작된 CFRP(탄소 섬유 강화 플라스틱)의 구조적 강도 등을 저하시키는 요인이 될 수 있다는 문제점이 있다.In particular, voids or pinholes may also occur in molding using a pressure (sterilization) processing machine (Autoclave), which may be a factor of lowering the structural strength of the manufactured CFRP (carbon fiber reinforced plastic).

또한, 탄소섬유 복합재에 사용되는 합성수지(탄소섬유를 함침하고 경화하여 탄소섬유 복합재를 구성함)의 경우, 사용 초기의 물성은 좋으나, 사용도중에 수분, 자외선, 오존, 대기중의 질소산화물, 황산화물 등에 의해 영향을 받게 된다.In addition, in the case of synthetic resins used in carbon fiber composites (which constitute carbon fiber composites by impregnating and curing carbon fibers), the physical properties at the beginning of use are good, but during use, moisture, UV rays, ozone, nitrogen oxides and sulfur oxides in the atmosphere are good. etc. will be affected.

특히, 자외선 등의 에너지를 흡수하게 되면 분자사슬이 절단되거나, 분자의 일부가 활성화된 라디칼(홀전자 오비탈을 가진 불안정한 상태)을 형성할 수 있으며, 이로 인해 산소와 쉽게 결합하게 되는 산화반응을 일으킬 수 있다.In particular, when energy such as ultraviolet light is absorbed, molecular chains may be cut or a part of the molecule may form an activated radical (unstable state with unpaired electron orbital), which may cause an oxidation reaction that is easily combined with oxygen. can

따라서, 제품의 품질저하, 손상 및 산화 등을 방지하기 위하여, 제품의 외부 노출을 막기 위한 별도의 코팅이 필요하며, 특히 자외선 등을 차단하는 것이 무엇보다 중요하다.Therefore, in order to prevent deterioration, damage, and oxidation of the product, a separate coating is required to prevent external exposure of the product, and in particular, it is most important to block ultraviolet rays and the like.

다만, 자외선 차단용 표면 코팅제를 사용할 경우, 도료 분사의 한계와 도료의 자체 표면장력으로 인해, 앞서 설명한 보이드나 핀홀 부분에서 도료가 내부에 침투하지 못하고 기공 형태로 구멍이 뚫리는 불량이 다수 발생할 수 있다.However, when a surface coating agent for UV protection is used, due to the limitations of the paint spraying and the surface tension of the paint, the paint does not penetrate inside the voids or pinholes described above and there are many defects in which holes are drilled in the form of pores. .

이러한 문제를 해결하기 위하여, 표면 코팅제를 사용하는 기존의 방식에서는 몰드를 이용하여 열가압으로 제조된 탄소섬유복합재의 표면을 사상 및 탈지하여 표면상의 이형제를 제거하고, 점도가 낮은 실러를 도포하여 보이드나 핀홀을 메우게 된다.In order to solve this problem, in the conventional method using a surface coating agent, the surface of the carbon fiber composite material manufactured by heat pressing using a mold is polished and degreased to remove the mold release agent on the surface, and a sealer with low viscosity is applied. It will fill the pinhole.

이후, 경화작업과 실러면 사상, 자외선을 차단하기 위한 클리어 도포, 경화 및 광택 등의 공정을 거치게 된다.After that, it goes through a process such as curing, finishing the sealer surface, applying clear to block UV rays, curing, and polishing.

이와 같이 표면 코팅제를 사용하는 일반적인 제조 방법은, 10단계 이상의 공정을 거치기 때문에, 제품의 생산성이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다.As such, a general manufacturing method using a surface coating agent may have a problem in that the productivity of the product is lowered because it undergoes a process of 10 or more steps.

또한, 기존의 방식으로 도포된 코팅제의 경우, 열가압 방식으로 성형된 탄소섬유복합재의 표면에 클리어를 도포하므로, 탄소섬유복합재와 클리어가 충분히 결합되지 못하게 되며, 이로 인해 외부의 충격 등이 발생하게 되면 섬유와의 경계면에서 박리가 발생할 수 있고, 이후 사용과정에서 열팽창이나 수분 등의 침투로 인해 박리부분이 점점 더 커지는 현상이 발생할 수 있다.In addition, in the case of the coating agent applied in the conventional way, since clear is applied to the surface of the carbon fiber composite material molded by the thermal pressure method, the carbon fiber composite material and clear cannot be sufficiently combined, which causes external impact, etc. In this case, peeling may occur at the interface with the fiber, and the peeling portion may become larger due to thermal expansion or penetration of moisture during subsequent use.

다시 말해, 탄소섬유소재와 에폭시로 구성된 기존의 탄소섬유복합재는, 자외선에 취약하여 표면황변이나 탄성력 저하 등의 물성저하가 발생할 수 있으며, 이를 방지하기 위해서는 UV차단용 클리어를 표면에 도포해야 하는데, 이 과정에서 다수의 공정이 추가됨으로써, 제품의 생산성이 저하될 뿐만 아니라, 탄소섬유복합재와 클리어 층 사이의 결합력이 부족하여 표면크랙이나 박리현상 등이 발생하는 문제점이 있다.In other words, the conventional carbon fiber composite material composed of carbon fiber material and epoxy is vulnerable to ultraviolet light, and thus physical properties such as surface yellowing or reduced elasticity may occur. As a number of processes are added in this process, not only the productivity of the product is lowered, but there is a problem in that the bonding force between the carbon fiber composite material and the clear layer is insufficient, causing surface cracks or peeling phenomena.

대한민국 등록특허공보 제10-1481143호 '탄소섬유강화플라스틱의 도금방법 및 그 도금 롤러'Republic of Korea Patent Publication No. 10-1481143 'Plating method of carbon fiber reinforced plastic and its plating roller'

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명은 탄소섬유 복합재의 표면에 UV차단 클리어를 도포하는 과정에서, 탄소섬유 복합재와 UV차단 클리어의 결합력을 향상시킴으로써, 사용도중에 UV차단 클리어가 박리되는 것을 방지할 수 있는 인몰드 방식의 탄소섬유 강화 플라스틱 제조 방법 및 이를 이용하여 제작된 하드케이스를 제공하는데 목적이 있다.In order to solve the above problems, the present invention prevents the UV blocking clear from peeling off during use by improving the bonding strength between the carbon fiber composite and the UV blocking clear in the process of applying the UV blocking clear to the surface of the carbon fiber composite material. An object of the present invention is to provide an in-mold method for manufacturing carbon fiber reinforced plastics and a hard case manufactured using the same.

특히, 본 발명은 탄소섬유 복합재와 UV차단 클리어의 결합공정을 대폭 감소시키면서도 그 결합력을 크게 향상시킬 수 있는 방법을 제시함으로써, 고품질의 표면 코팅방법을 제공함과 동시에, CFRP 제품의 상품성과 생산성을 향상시킬 수 있는 인몰드 방식의 탄소섬유 강화 플라스틱 제조 방법 및 이를 이용하여 제작된 하드케이스에 관한 것이다.In particular, the present invention provides a method capable of significantly improving the bonding strength while significantly reducing the bonding process between the carbon fiber composite material and the UV blocking clear, thereby providing a high-quality surface coating method and, at the same time, improving the marketability and productivity of CFRP products. It relates to a method for manufacturing carbon fiber reinforced plastic in an in-mold method and a hard case manufactured using the same.

또한, 본 발명은 기존의 접착방식에 비하여 월등히 향상된 부착강도와 얇은 두께의 제품화가 가능하도록 함으로써, 사용자가 휴대하는 가방의 케이스나 착용하는 보호장비는 물론, 다양한 기기나 설비, 산업용 구조물 등에 폭넓게 적용할 수 있는 인몰드 방식의 탄소섬유 강화 플라스틱 제조 방법 및 이를 이용하여 제작된 하드케이스를 제공하는데 목적이 있다.In addition, the present invention is widely applied to various devices, facilities, industrial structures, etc., as well as a case of a bag carried by a user or a protective equipment worn by a user, by enabling the product to be manufactured with a significantly improved adhesion strength and thin thickness compared to the conventional adhesive method. An object of the present invention is to provide an in-mold method for manufacturing carbon fiber reinforced plastics and a hard case manufactured using the same.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 인몰드 방식의 탄소섬유 강화 플라스틱 제조 방법은, 몰드의 내측면에 UV차단 클리어를 도포하여 경화하는 인몰드 클리어 도포 단계; 및 탄소섬유를 포함하는 복합재를 레이업(Layup)하고 열가압하여 성형하며, 성형된 가공물의 마감을 수행하는 성형 및 트리밍(Trimming) 단계;를 포함한다.In order to achieve the above object, an in-mold method for manufacturing carbon fiber reinforced plastic according to the present invention includes an in-mold clear coating step of curing by coating UV blocking clear on the inner surface of a mold; and a molding and trimming step of forming a composite material including carbon fibers by layingup and thermal pressing, and finishing the molded workpiece.

또한, 상기 인몰드 클리어 도포 단계는, 몰드의 내측면을 폴리에스테르 UV차단 클리어로 도포하여 1차 클리어층을 형성하는 1차 도포과정; 상기 1차 클리어층을 겔(Gel)화하는 1차 클리어층 겔화과정; 겔화된 1차 클리어층에 추가로 폴리에스테르 UV차단 클리어의 2차 클리어층을 도포하여 전체 클리어층의 두께를 설정도장두께로 형성하는 2차 도포과정; 상기 1차 클리어층과 2차 클리어층이 완전결합되도록 상온에서 대기하는 상온숙성과정; 및 상기 상온숙성으로 2차 클리어층의 겔화가 진행되면 일정한 열을 가하여 경화하는 열경화과정;을 포함할 수 있다.In addition, the in-mold clear application step includes a primary application process of forming a primary clear layer by coating the inner surface of the mold with polyester UV blocking clear; a first clear layer gelling process of gelling the first clear layer; a secondary application process of applying a secondary clear layer of polyester UV blocking clear to the gelled primary clear layer in addition to forming the thickness of the entire clear layer to a set coating thickness; a room temperature aging process of waiting at room temperature so that the first clear layer and the second clear layer are completely combined; and a thermosetting process of curing the secondary clear layer by applying constant heat when the gelation of the secondary clear layer proceeds through the room temperature aging.

또한, 상기 1차 도포과정에서는, 상기 1차 클리어층에 돌기형 입자가 형성되도록 하고, 상기 2차 도포과정에서는, 상기 폴리에스테르 UV차단 클리어가 1차 클리어층의 돌기형 입자 사이로 충진되도록 하여 2차 클리어층을 형성할 수 있다.In addition, in the first application process, the protruding particles are formed in the first clear layer, and in the second application process, the polyester UV blocking clear is filled between the protruding particles of the first clear layer 2 A car clearing layer can be formed.

또한, 상기 1차 도포과정은, 상기 폴리에스테르 UV차단 클리어의 온도조건을 5℃ 내지 15℃로 하여, 점도를 900cps 내지 1000cps로 증가시킬 수 있다.In addition, in the first application process, the temperature condition of the polyester UV blocking clear is 5° C. to 15° C., and the viscosity can be increased to 900 cps to 1000 cps.

또한, 상기 1차 도포과정은, 상기 폴리에스테르 UV차단 클리어의 돌기형 입자 크기가 150㎛ 내지 250㎛로 형성되도록, 1차 클리어층을 형성할 수 있다.In addition, in the first application process, the primary clear layer may be formed so that the protruding particle size of the polyester UV blocking clear is formed in a range of 150 μm to 250 μm.

또한, 상기 1차 클리어층 겔화과정은, 상기 1차 클리어층의 경화제 비율을 1% 내지 3%로 하고, 30℃ 내지 50℃의 온도에서 30분 내지 90분 동안 수행할 수 있다.In addition, the gelation process of the first clear layer may be performed at a temperature of 30° C. to 50° C. for 30 minutes to 90 minutes with the ratio of the curing agent in the first clear layer being 1% to 3%.

또한, 상기 2차 도포과정은, 폴리에스테르 UV차단 클리어가 1차 클리어층의 돌기형 입자 사이를 충전한 후, 클리어층의 전체 두께가 설정도장두께인 350㎛ 내지 450㎛로 형성되도록 반복하여 도포할 수 있다.In addition, in the second application process, after the polyester UV blocking clear fills between the protruding particles of the primary clear layer, the entire thickness of the clear layer is repeatedly applied to form a set coating thickness of 350 μm to 450 μm. can do.

또한, 상기 2차 도포과정은, 상기 2차 클리어층을 형성하기 위한 폴리에스테르 UV차단 클리어의 분사압력은 1차 클리어층을 형성하기 위한 분사압력의 10% 내지 30%를 유지하고, 상기 2차 클리어층을 형성하기 위한 분사량은 1차 클리어층을 형성하기 위한 분사량의 120% 내지 140%를 유지하며, 스폿분사모드로 15㎝ 내지 30㎝의 거리에서 근접분사하여 1차 클리어층의 돌기형 입자 사이를 충진한 후, 와이드분사모드로 변경하여 설정도장두께가 형성되도록 반복하여 도포할 수 있다.In addition, in the secondary application process, the injection pressure of the polyester UV blocking clear for forming the secondary clear layer maintains 10% to 30% of the injection pressure for forming the primary clear layer, and the secondary The injection amount for forming the clear layer maintains 120% to 140% of the injection amount for forming the first clear layer, and the protruding particles of the first clear layer are sprayed close to each other at a distance of 15 cm to 30 cm in the spot injection mode. After filling the gap, it can be applied repeatedly to form the set coating thickness by changing to the wide spray mode.

또한, 상기 상온숙성과정은, 숙성온도 21℃ 내지 25℃를 유지한 상태에서 20분 내지 40분 동안 대기할 수 있다.In addition, in the room temperature aging process, the aging temperature may be maintained at 21° C. to 25° C. and wait for 20 to 40 minutes.

또한, 상기 열경화과정은, 상기 상온숙성단계에서 2차 클리어층의 겔화가 진행되면, 35℃ 내지 40℃의 온도에서, 2차 클리어층의 끈적거림이 없어질 때까지 경화할 수 있다.In addition, in the thermal curing process, when the secondary clear layer is gelled in the room temperature aging step, it can be cured at a temperature of 35° C. to 40° C. until the stickiness of the secondary clear layer disappears.

또한, 본 발명에 따른 인몰드 방식의 탄소섬유 강화 플라스틱 제조 방법을 이용하여 제작된 하드케이스는, 인몰드 방식으로 형성된 폴리에스테르 UV차단 클리어층; 및 상기 폴리에스테르 UV차단 클리어층에 열가압하여 성형된 탄소섬유 복합재층;을 포함하며, 상기 열가압 성형시, 융해된 폴리에스테르 UV차단 클리어층의 일부가 탄소섬유 복합재층의 섬유 사이로 충진되어 경화될 수 있다.In addition, the hard case manufactured using the carbon fiber reinforced plastic manufacturing method of the in-mold method according to the present invention includes a polyester UV blocking clear layer formed in an in-mold method; and a carbon fiber composite material layer molded by heat pressing on the polyester UV blocking clear layer; and, during the heat press molding, a part of the molten polyester UV blocking clear layer is filled between the fibers of the carbon fiber composite material layer and cured can be

또한, 상기 폴리에스테르 UV차단 클리어층과 탄소섬유 복합재층의 부착강도는 2.5㎫ 내지 3.0㎫일 수 있다.In addition, the adhesive strength of the polyester UV blocking clear layer and the carbon fiber composite layer may be 2.5 MPa to 3.0 MPa.

또한, 상기 폴리에스테르 UV차단 클리어층의 두께는 80㎛ 내지 150㎛로 형성될 수 있다.In addition, the polyester UV blocking clear layer may have a thickness of 80 μm to 150 μm.

상기와 같은 해결수단에 의해, 본 발명은 탄소섬유 복합재의 표면에 UV차단 클리어를 도포하는 과정에서, 탄소섬유 복합재와 UV차단 클리어의 결합력을 향상시킴으로써, 사용도중에 UV차단 클리어가 박리되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.By means of the above solution, the present invention improves the bonding strength between the carbon fiber composite material and the UV blocking clear in the process of applying the UV blocking clear to the surface of the carbon fiber composite, thereby preventing the UV blocking clear from peeling off during use. There are advantages that can be

이를 통해 본 발명은, 탄소섬유 복합재에 대한 지속적이고 안정적인 UV차단 및 보호기능을 제공함으로써, 외부 부식요소의 저항성을 크게 향상시키고 내구연한을 증가시켜 반영구적으로 사용이 가능하도록 하는 효과가 있다.Through this, the present invention provides a continuous and stable UV blocking and protection function for the carbon fiber composite material, thereby greatly improving the resistance of external corrosion elements and increasing the durability, thereby enabling semi-permanent use.

특히, 본 발명은 탄소섬유 복합재와 UV차단 클리어의 결합공정을 대폭 감소시키면서도 그 결합력을 크게 향상시킬 수 있는 방법을 제시함으로써, 고품질의 표면 코팅방법을 제공함과 동시에, CFRP 제품의 상품성과 생산성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.In particular, the present invention provides a method capable of significantly improving the bonding strength while significantly reducing the bonding process between the carbon fiber composite material and the UV blocking clear, thereby providing a high-quality surface coating method and, at the same time, improving the marketability and productivity of CFRP products. There are advantages to doing it.

또한, 몰드를 이용한 사출성형의 표면광택을 고품질로 유지할 수 있기 때문에, 별도의 연마작업을 하지 않더라도 제품의 외형적인 심미감을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, since the surface gloss of injection molding using a mold can be maintained at a high quality, there is an effect of improving the external aesthetics of the product even without a separate polishing operation.

또한, 본 발명은 기존의 접착방식에 비하여 월등히 향상된 부착강도와 얇은 두께의 제품화가 가능하도록 함으로써, 사용자가 휴대하는 가방의 케이스나 착용하는 보호장비는 물론, 다양한 기기나 설비, 산업용 구조물 등에 폭넓게 적용할 수 있는 장점이 있다.In addition, the present invention is widely applied to various devices, facilities, industrial structures, etc., as well as a case of a bag carried by a user or a protective equipment worn by a user, by enabling the product to be manufactured with a significantly improved adhesion strength and thin thickness compared to the conventional adhesive method. There are advantages to doing.

또한, 본 발명은 두 개의 탄소섬유 복합재를 접합하지 않고, 가압방식으로 성형함으로써, 구조적 안정성은 충분히 확보하면서도 얇은 두께의 패널도 쉽게 제작할 수 있는 장점이 있다.In addition, the present invention has the advantage of being able to easily manufacture a thin panel while sufficiently securing structural stability by molding two carbon fiber composites by a pressurization method without bonding them together.

따라서 CFRP 분야, 특히 CFRP 제조 분야 및 CFRP 제품 분야는 물론, 이와 유사 내지 연관된 분야에서 신뢰성 및 경쟁력을 향상시킬 수 있다.Therefore, it is possible to improve reliability and competitiveness in the field of CFRP, particularly the field of CFRP manufacturing and CFRP products, as well as similar or related fields.

도 1은 본 발명에 의한 인몰드 방식의 탄소섬유 강화 플라스틱 제조 방법의 일 실시예를 나타내는 흐름도이다.
도 2는 도 1의 단계 'S100'의 구체적인 과정에 대한 일 실시예를 나타내는 흐름도이다.
도 3 내지 도 5는 도 2를 설명하기 위한 구체적인 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 1의 단계 'S200'의 구체적인 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 7은 도 1에 의해 제조된 CFRP 시편의 테스트 결과를 나타내는 자료이다.
도 8은 종래의 방법에 의해 제조된 시편의 테스트 결과를 나타내는 자료이다.
1 is a flow chart showing an embodiment of the carbon fiber reinforced plastic manufacturing method of the in-mold method according to the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing an embodiment of a specific process of step 'S100' of FIG. 1 .
3 to 5 are diagrams illustrating a specific embodiment for explaining FIG. 2 .
6 is a diagram illustrating a specific embodiment of step 'S200' of FIG. 1 .
7 is a data showing the test results of the CFRP specimen prepared by FIG.
8 is data showing test results of specimens manufactured by a conventional method.

본 발명에 따른 인몰드 방식의 탄소섬유 강화 플라스틱 제조 방법 및 이를 이용하여 제작된 하드케이스에 대한 예는 다양하게 적용할 수 있으며, 이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 가장 바람직한 실시 예에 대해 설명하기로 한다.Examples of the carbon fiber reinforced plastic manufacturing method of the in-mold method according to the present invention and the hard case manufactured using the same can be applied in various ways. Hereinafter, the most preferred embodiment will be described with reference to the accompanying drawings. do.

도 1은 본 발명에 의한 인몰드 방식의 탄소섬유 강화 플라스틱 제조 방법의 일 실시예를 나타내는 흐름도이다.1 is a flow chart showing an embodiment of the carbon fiber reinforced plastic manufacturing method of the in-mold method according to the present invention.

도 1을 참조하면, 인몰드 방식의 탄소섬유 강화 플라스틱 제조 방법은 인몰드 클리어 도포 단계(S100)와, 성형 및 트리밍(Trimming) 단계(S200)를 포함한다.Referring to FIG. 1 , an in-mold method of manufacturing carbon fiber reinforced plastic includes an in-mold clear application step (S100) and a molding and trimming step (S200).

먼저, 인몰드 클리어 도포 단계(S100)에서는 몰드의 내측면에 UV차단 클리어를 도포하여 경화하는 과정을 거치게 된다. 여기서, UV차단 클리어는 폴리에스테르를 포함할 수 있다.First, in the in-mold clear application step (S100), a UV blocking clear is applied to the inner surface of the mold and cured. Here, the UV blocking clear may include polyester.

이와 같이 인몰드 방식으로 UV차단 클리어를 몰드의 내측면에 도포하게 되면, 추후 제작된 CFRP에 대하여 항상 일정한 품질의 표면상태를 얻을 수 있으므로, 제품의 공정관리 및 품질관리에 큰 효과를 얻을 수 있게 된다.If UV blocking clear is applied to the inner surface of the mold in this way in the in-mold method, a surface condition of constant quality can always be obtained for the CFRP produced later, so that a great effect can be obtained in product process management and quality control. do.

이후, 성형 및 트리밍 단계(S200)에서, 탄소섬유를 포함하는 복합재를 몰드 내부에 레이업(Layup)하고 열가압하여 성형하며, 필요시 성형된 가공물의 마감을 수행하게 된다.Thereafter, in the forming and trimming step (S200), the composite material including carbon fibers is laid up in the mold and formed by thermal pressure, and if necessary, the molded workpiece is finished.

결과적으로, 앞서 살펴본 종래의 방식에 비하여, 실러 공정과 사상 및 탈지공정 등이 불필요하게 되므로, 전체적인 공정이 대폭 단축될 수 있으며, 이를 통해 제품의 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.As a result, compared to the conventional method described above, since the sealer process, the finishing process, and the degreasing process are unnecessary, the overall process can be significantly shortened, thereby greatly improving the productivity of the product.

한편, 앞서 살펴본 종래의 접착형태는 탄소섬유 복합재를 만든 후에 폴리에스테르의 UV차단 클리어층을 형성하게 되고, 본 발명에서는 폴리에스테르의 UV차단 클리어층을 형성한 후 탄소섬유 복합재를 만들게 된다.On the other hand, in the conventional adhesive form as described above, a UV blocking clear layer of polyester is formed after a carbon fiber composite is made, and in the present invention, a carbon fiber composite is made after forming a UV blocking clear layer of polyester.

이때, 탄소섬유 복합재는 에폭시와 탄소섬유 소재를 포함하여 구성되는데, 결과적으로 종래의 기술은 에폭시층에 폴리에스테르층을 결합하는 것이고, 본 발명은 폴리에스테르층에 에폭시층을 결합하는 것이다.At this time, the carbon fiber composite material is composed of an epoxy and a carbon fiber material. As a result, the conventional technique is to bond a polyester layer to an epoxy layer, and the present invention is to bond an epoxy layer to a polyester layer.

그리고, 에폭시와 폴리에스테르의 각 결합구조를 비교하면, 에폭시의 분자사슬이 폴리에스테르보다 치밀하게 결합된다.And, comparing the bonding structures of the epoxy and polyester, the molecular chain of the epoxy is more densely bonded than the polyester.

이를 종합하면, 종래와 같이 에폭시층에 폴리에스테르층을 결합하는 경우에는 강한결합구조의 층에 약한결합구조의 층을 도포하는 방식이므로 융착범위가 적은 반면, 본 발명과 같이 폴리에스테르층에 에폭시층을 결합하는 경우에는 약한결합구조의 층에 강한결합구조의 층을 도포하는 방식이므로, 도 7 및 도 8에 나타난 바와 같이 그 결합력이 종래기술에 비하여 3배 내지 4배정도 강해지는 결과를 얻을 수 있다.In summary, in the case of bonding the polyester layer to the epoxy layer as in the prior art, the range of fusion is small because the layer of the weak bonding structure is applied to the layer of the strong bonding structure. In the case of bonding, since it is a method of applying a layer of a strong bonding structure to a layer of a weak bonding structure, as shown in FIGS. 7 and 8, the bonding force is 3 to 4 times stronger than that of the prior art. .

이하에서 각 단계들을 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.Hereinafter, each step will be described in more detail.

도 2는 도 1의 단계 'S100'의 구체적인 과정에 대한 일 실시예를 나타내는 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating an embodiment of a specific process of step 'S100' of FIG. 1 .

도 2를 참조하면, 인몰드 클리어 도포 단계(S100)는 1차 도포과정(S110), 1차 클리어층 겔화과정(S120), 2차 도포과정(S130), 상온숙성과정(S140) 및 열경화과정(S150)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2 , the in-mold clear application step (S100) includes a primary application process (S110), a primary clear layer gelation process (S120), a secondary application process (S130), a room temperature aging process (S140), and thermal curing. It may include a process (S150).

먼저, 1차 도포과정(S110)에서는 도 3에 나타난 바와 같이, 분사노즐(20)을 이용하여 몰드(10)의 내측면에 폴리에스테르 UV차단 클리어를 도포하여 1차 클리어층(100)을 형성할 수 있다.First, in the first application process ( S110 ), as shown in FIG. 3 , a first clear layer 100 is formed by applying a polyester UV blocking clear to the inner surface of the mold 10 using the spray nozzle 20 . can do.

일반적으로 폴리에스테르재질의 UV차단 클리어는, 기본 점도가 600cps 내지 800cps로 낮은 상태이며, 이 경우 클리어의 표면장력으로 인해 몰드(10)의 내측면에 도포된 이형제에 부착되지 않고 비딩(Beading)과 같은 형태를 형성하게 된다.In general, the polyester material UV blocking clear has a low basic viscosity of 600 cps to 800 cps. form the same shape.

이와 같이 클리어가 비딩과 같은 형태로 뭉쳐지는 것을 방지하기 위하여, 폴리에스테르 UV차단 클리어의 온도조건을 5℃ 내지 15℃로 하여, 점도를 900cps 내지 1000cps로 증가시키게 되면, 도 3의 확대부분에 나타난 바와 같이 도포되는 클리어의 표면장력효과가 줄어들게 되면서, 비딩(Beading) 형태의 구가 화살표방향으로 퍼지면서 반구형이 되어 몰드(10)의 내측면에 효과적으로 접착할 수 있다.In this way, in order to prevent the clear from clumping in the same form as beading, the temperature condition of the polyester UV blocking clear is 5° C. to 15° C., and the viscosity is increased to 900 cps to 1000 cps, as shown in the enlarged part of FIG. As the surface tension effect of the applied clear is reduced as shown, the beaded sphere spreads in the direction of the arrow and becomes hemispherical, so that it can be effectively adhered to the inner surface of the mold 10 .

한편, 앞서와 같은 조절을 통해 클리어의 초기접착이 가능해진다 하더라도, 도 3의 확대부분에 나타난 바와 같이 1차 클리어층(100)이 도트(Dot) 형태로 분포되므로, 몰드(10)의 내측면 전체를 일정하게 도포하기에 부족함이 발생할 수 있다.On the other hand, even if the initial adhesion of the clear becomes possible through the adjustment as described above, since the primary clear layer 100 is distributed in the form of dots as shown in the enlarged portion of FIG. 3 , the inner surface of the mold 10 . A lack of uniform application of the whole may occur.

이에, 1차 도포과정(S110)에서는, 우선적으로 폴리에스테르 UV차단 클리어의 돌기형 입자(110)는 그 크기(D1)가 150㎛ 내지 250㎛가 되도록 하여 1차 클리어층(100)을 형성할 수 있다.Therefore, in the first application process (S110), preferentially, the size (D1) of the protruding particles 110 of the polyester UV blocking clear is 150 μm to 250 μm to form the first clear layer 100 . can

그리고, 1차 클리어층 겔화과정(S120)을 통해 형성된 1차 클리어층을 겔(Gel)화하게 된다.Then, the first clear layer formed through the first clear layer gelation process (S120) is gelled.

예를 들어, 1차 클리어층(100)이 도포된 상태를 유지할 경우, 이후 적층되는 2차 클리어층(200)과의 결합력이 약화될 수 있으며, 1차 클리어층(100)을 완전경화할 경우에는, 이후 적층되는 2차 클리어층(200)이 박리될 가능성이 있다.For example, if the primary clear layer 100 is maintained in a coated state, the bonding strength with the secondary clear layer 200 that is subsequently laminated may be weakened, and when the primary clear layer 100 is completely cured. In this case, there is a possibility that the secondary clear layer 200 to be laminated thereafter may be peeled off.

이에, 1차 클리어층 겔화과정(S120)에서는, 1차 클리어층(100)의 경화제 비율을 1% 내지 3%로 하고, 30℃ 내지 50℃의 온도에서 30분 내지 90분 동안 수행하는 것이 바람직하다.Accordingly, in the first clear layer gelation process (S120), the ratio of the curing agent in the first clear layer 100 is 1% to 3%, and it is preferably performed at a temperature of 30°C to 50°C for 30 minutes to 90 minutes. do.

이후, 반경화된 1차 클리어층(100)에 2차 클리어층(200)을 적층하는 2차 도포과정(S130)을 수행하게 된다.Thereafter, a secondary application process ( S130 ) of laminating the secondary clear layer 200 on the semi-cured primary clear layer 100 is performed.

2차 도포과정(S130)에서는, 겔화된 1차 클리어층(100)에 추가로 폴리에스테르 UV차단 클리어의 2차 클리어층(200)을 도포하게 되며, 이러한 과정을 통해 전체 클리어층의 두께를 설정도장두께로 형성할 수 있다.In the secondary application process (S130), the secondary clear layer 200 of polyester UV blocking clear is applied in addition to the gelled primary clear layer 100, and through this process, the thickness of the entire clear layer is set It can be formed by coating thickness.

보다 구체적으로, 도 4에 나타난 바와 같이 분사노즐(20)을 통해 분사되는 폴리에스테르 UV차단 클리어가 1차 클리어층(100)의 돌기형 입자(110) 사이를 충전하게 되며, 클리어층의 전체 두께(D2)가 설정도장두께인 350㎛ 내지 450㎛로 형성되도록 반복하여 도포할 수 있다.More specifically, as shown in FIG. 4 , the polyester UV blocking clear sprayed through the spray nozzle 20 fills the space between the protruding particles 110 of the primary clear layer 100 , and the total thickness of the clear layer (D2) may be repeatedly applied to form a set coating thickness of 350㎛ to 450㎛.

이때, 2차 도포과정(130)에서, 2차 클리어층(200)을 형성하기 위한 폴리에스테르 UV차단 클리어의 분사압력은, 1차 클리어층(100)을 형성하기 위한 분사압력의 10% 내지 30%를 유지할 수 있다.At this time, in the secondary application process 130 , the injection pressure of the polyester UV blocking clear for forming the secondary clear layer 200 is 10% to 30% of the injection pressure for forming the primary clear layer 100 . % can be maintained.

그리고, 2차 클리어층(200)을 형성하기 위한 폴리에스테르 UV차단 클리어의 분사량은, 1차 클리어층을 형성하기 위한 분사량의 120% 내지 140%를 유지할 수 있다.And, the injection amount of the polyester UV blocking clear for forming the secondary clear layer 200 can be maintained at 120% to 140% of the injection amount for forming the primary clear layer.

또한, 분사모듈(20)은 스폿분사모드로 동작되며, 대상면을 기준으로 15㎝ 내지 30㎝의 거리에서 근접분사하도록 동작될 수 있다.In addition, the injection module 20 is operated in the spot injection mode, it may be operated to close injection at a distance of 15 cm to 30 cm based on the target surface.

이때, 분사모듈(20)은 스폿분사모드로 1차 클리어층(100)의 돌기형 입자(110) 사이를 충진한 후, 돌기형 입자(110) 사이가 충분히 충진되면 와이드분사모드로 변경되어 원하는 도장두께가 형성되도록 대상면 전체를 일정하게 도포할 수 있다.At this time, the injection module 20 fills the space between the protruding particles 110 of the primary clear layer 100 in the spot spray mode, and then changes to the wide spray mode when the space between the protrusion particles 110 is sufficiently filled. The entire target surface can be uniformly applied to form a coating thickness.

상온숙성과정(S140)에서는, 앞서 형성된 1차 클리어층(100)과 2차 클리어층(200)이 완전결합되도록 상온에서 대기하는 과정으로, 이를 통해 클리어 입자 사이의 융착과 클리어 자체의 퍼짐성으로 인한 오렌지필과 기포 등을 최소화할 수 있다In the room temperature aging process (S140), it is a process of waiting at room temperature so that the previously formed first clear layer 100 and the second clear layer 200 are completely combined. Orange peel and air bubbles can be minimized

예를 들어 상온숙성과정(S140)은, 숙성온도 21℃ 내지 25℃를 유지한 상태에서 20분 내지 40분 동안 대기하는 과정을 거칠 수 있다.For example, in the room temperature aging process ( S140 ), a process of waiting for 20 to 40 minutes while maintaining the aging temperature of 21° C. to 25° C. may be performed.

이와 같은 상온숙성으로 2차 클리어층(200)의 겔화가 진행되면 일정한 열을 가하여 1차 클리어층(100)과 2차 클ㄹ리어층(200)을 경화하는 열경화과정(S150)을 수행할 수 있다.When the gelation of the secondary clear layer 200 proceeds through such room temperature aging, a thermosetting process (S150) of curing the primary clear layer 100 and the secondary clear layer 200 by applying a constant heat is performed. can

보다 구체적으로, 열경화과정(S150)은 상온숙성단계(S140)에서 2차 클리어층의 겔화가 진행되면, 35℃ 내지 40℃의 온도에서, 2차 클리어층의 끈적거림이 없어질 때까지 경화할 수 있으며, 이러한 과정은 보통 2시간 이상을 수행하게 된다.More specifically, in the thermal curing process (S150), when the gelation of the secondary clear layer proceeds in the room temperature aging step (S140), the secondary clear layer is cured at a temperature of 35°C to 40°C until the stickiness of the secondary clear layer disappears. It can be done, and this process usually takes more than 2 hours.

이와 같은 열경화과정(S150)을 거치게 되면, 표면의 끈적거림인 텍기(Sticky; 점착성)가 제거될 수 있으며, 이로 인해 후경화처리 없이 바로 탄소섬유의 레이업(Layup)이 가능하게 된다.When such a thermal curing process (S150) is passed, the sticky (stickiness) of the surface can be removed, thereby enabling layup of carbon fibers without post-curing treatment.

다시 말해, 본 발명은 1차 도포과정에서(S110) 1차 클리어층(100)에 돌기형 입자(110)가 형성되도록 할 수 있고, 이후 2차 도포과정에서(S130) 폴리에스테르 UV차단 클리어가 1차 클리어층(100)의 돌기형 입자(110) 사이로 충진되도록 하여 2차 클리어층(200)을 형성함으로써, 몰드에 도포된 이형제로 인한 품질저하를 방지함과 동시에 탄소섬유 복합재와의 결합력을 향상시킬 수 있다.In other words, in the present invention, in the first application process (S110), the protruding particles 110 can be formed on the primary clear layer 100, and then in the secondary application process (S130), the polyester UV blocking clear is performed. By forming the secondary clear layer 200 by filling the gaps between the protruding particles 110 of the primary clear layer 100, the quality deterioration caused by the mold release agent applied to the mold is prevented, and the bonding strength with the carbon fiber composite is improved. can be improved

이와 같은 인몰드 클리어 도포 단계(S100)가 완료되면, 도 5에 나타난 바와 같이 성형 및 트리밍 단계(S200)를 수해하게 된다.When the in-mold clear application step (S100) is completed, as shown in FIG. 5, the molding and trimming step (S200) is performed.

구체적으로, 인몰드 클리어 도포 단계(S100)에서 경화가 완료된 1차 및 2차 클리어층(100, 200)의 상부에, 도 5의 상부와 같이 탄소섬유 복합재(300)를 레이업(Layup)한다.Specifically, on top of the primary and secondary clear layers 100 and 200 that have been cured in the in-mold clear application step (S100), the carbon fiber composite material 300 is laid up as shown in the upper part of FIG. 5 . .

이후, 도 5의 하부와 같이 프레스(30)를 이용하여 열가압 방식으로 성형을 하게 된다.Thereafter, as shown in the lower part of FIG. 5 , molding is performed using a press 30 in a thermal press method.

예를 들어, 탄소섬유 복합재(300)는 탄소섬유 및 유리섬유 등 다양한 섬유재로 적층되어 구성될 수 있으며, 제1 섬유 내지 제3 섬유(310 내지 330)는 각각 제1 날실(311) 내지 제3 날실(331)과, 제1 씨실(312) 내지 제3 씨실(332)로 직조된 직물형태로 형성될 수 있다.For example, the carbon fiber composite material 300 may be laminated with various fiber materials such as carbon fiber and glass fiber, and the first to third fibers 310 to 330 are each of the first warp yarns 311 to the second The three warp yarns 331 and the first weft yarns 312 to the third weft yarns 332 may be formed in the form of a woven fabric.

이러한 탄소섬유 복합재(300)가 1차 및 2차 클리어층(100, 200)의 상부에 레이업된 후 열가압방식에 의해 일정한 열을 공급하면서 가압하게 되면, 도 6의 하부에 나타난 바와 같이 1차 및 2차 클리어층(100, 200)의 일부가 탄소섬유 복합재(300)의 씨실과 날실 사이의 공간으로 충진되면서, 본 발명에 의한 하드케이스가 제작될 수 있다.When this carbon fiber composite material 300 is laid up on top of the primary and secondary clear layers 100 and 200 and pressurized while supplying constant heat by a thermal press method, 1 as shown in the lower part of FIG. As a part of the primary and secondary clear layers 100 and 200 is filled with the space between the weft and warp yarns of the carbon fiber composite material 300, the hard case according to the present invention can be manufactured.

이와 같이 제작된 하드케이스는, 이후 필요시 성형된 가공물의 마감을 수행하게 된다. 예를 들어, 마감공정은 글라인딩 공정 및 광택 공정 등을 포함할 수 있다.The hard case manufactured in this way is then subjected to finishing the molded workpiece if necessary. For example, the finishing process may include a grinding process and a polishing process.

이러한 하드케이스에 대해 살펴보면 다음과 같다.A look at these hard cases is as follows.

먼저, 본 발명에 의해 제작된 하드케이스는, 인몰드 방식으로 형성된 폴리에스테르 UV차단 클리어층과, 폴리에스테르 UV차단 클리어층에 열가압하여 성형된 탄소섬유 복합재층을 포함할 수 있다.First, the hard case manufactured by the present invention may include a polyester UV blocking clear layer formed by an in-mold method, and a carbon fiber composite material layer molded by thermal pressurization on the polyester UV blocking clear layer.

특히 열가압 성형시, 융해된 폴리에스테르 UV차단 클리어층의 일부가 탄소섬유 복합재층의 섬유 사이로 충진되어 경화될 수 있다.In particular, during hot-press molding, a portion of the molten polyester UV blocking clear layer may be filled between the fibers of the carbon fiber composite material layer and cured.

이와 같이 제작된 본 발명의 하드케이스는, 폴리에스테르 UV차단 클리어층과 탄소섬유 복합재층의 부착강도가 2.5㎫ 내지 3.0㎫로 유지될 수 있고, 폴리에스테르 UV차단 클리어층의 두께(D3)는 80㎛ 내지 150㎛로 형성될 수 있다.In the hard case of the present invention manufactured in this way, the adhesive strength of the polyester UV blocking clear layer and the carbon fiber composite layer can be maintained at 2.5 MPa to 3.0 MPa, and the thickness (D3) of the polyester UV blocking clear layer is 80 It may be formed in a range of ㎛ to 150㎛.

도 7은 본 발명에 의해 제작된 CFRP의 테스트 결과 보고서이고, 도 8은 기존의 접착방식으로 제작된 CFRP의 테스트 결과 보고서이다.Figure 7 is a test result report of the CFRP produced by the present invention, Figure 8 is a test result report of the CFRP produced by the conventional adhesive method.

두 보고서를 비교하면, 본 발명의 CFRP는 도막두께가 92㎛이고 부착강도는 2.7㎫로서, 도막두께가 396㎛이고 부착강도는 0.8㎫인 부착방식에 비하여, 도막두께는 4.3배 얇아지고 부착강도는 3.375배 강해짐을 알 수 있다.Comparing the two reports, the CFRP of the present invention has a coating film thickness of 92㎛ and adhesion strength of 2.7MPa, compared to the adhesion method with a film thickness of 396㎛ and adhesive strength of 0.8MPa, the film thickness is 4.3 times thinner and the adhesion strength It can be seen that is 3.375 times stronger.

이상에서 본 발명에 의한 인몰드 방식의 탄소섬유 강화 플라스틱 제조 방법 및 이를 이용하여 제작된 하드케이스에 대하여 설명하였다. 이러한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.In the above, the carbon fiber reinforced plastic manufacturing method of the in-mold method according to the present invention and a hard case manufactured using the same have been described. Those skilled in the art to which the present invention pertains will understand that the technical configuration of the present invention may be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential characteristics of the present invention.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다.Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.

10 : 몰드 20 : 분사노즐
30 : 프레스
100 : 1차 클리어층 110 : 돌기형 입자
200 : 2차 클리어층
300 : 탄소섬유 복합재
310 : 제1 섬유 311 : 제1 날실
312 : 제1 씨실
320 : 제2 섬유 321 : 제2 날실
322 : 제2 씨실
330 : 제3 섬유 331 : 제3 날실
332 : 제3 씨실
10: mold 20: spray nozzle
30: press
100: primary clear layer 110: protruding particles
200: 2nd clear layer
300: carbon fiber composite material
310: first fiber 311: first warp
312: first weft
320: second fiber 321: second warp
322: second weft
330: third fiber 331: third warp
332: third weft

Claims (13)

몰드의 내측면에 UV차단 클리어를 도포하여 경화하는 인몰드 클리어 도포 단계; 및
탄소섬유를 포함하는 복합재를 레이업(Layup)하고 열가압하여 성형하며, 성형된 가공물의 마감을 수행하는 성형 및 트리밍(Trimming) 단계;를 포함하는 인몰드 방식의 탄소섬유 강화 플라스틱 제조 방법.
In-mold clear coating step of curing by applying UV blocking clear on the inner surface of the mold; and
In-mold method of carbon fiber reinforced plastic manufacturing method comprising a; molding and trimming step of performing layup (Layup) of a composite material containing carbon fibers and heat-pressing, and performing the finishing of the molded workpiece.
제 1항에 있어서,
상기 인몰드 클리어 도포 단계는,
몰드의 내측면을 폴리에스테르 UV차단 클리어로 도포하여 1차 클리어층을 형성하는 1차 도포과정;
상기 1차 클리어층을 겔(Gel)화하는 1차 클리어층 겔화과정;
겔화된 1차 클리어층에 추가로 폴리에스테르 UV차단 클리어의 2차 클리어층을 도포하여 전체 클리어층의 두께를 설정도장두께로 형성하는 2차 도포과정;
상기 1차 클리어층과 2차 클리어층이 완전결합되도록 상온에서 대기하는 상온숙성과정; 및
상기 상온숙성으로 2차 클리어층의 겔화가 진행되면 일정한 열을 가하여 경화하는 열경화과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 인몰드 방식의 탄소섬유 강화 플라스틱 제조 방법.
The method of claim 1,
The in-mold clear application step includes:
A primary application process of forming a primary clear layer by coating the inner surface of the mold with polyester UV blocking clear;
a first clear layer gelling process of gelling the first clear layer;
A secondary application process of applying a secondary clear layer of polyester UV blocking clear to the gelled primary clear layer in addition to forming the thickness of the entire clear layer to a set coating thickness;
a room temperature aging process of waiting at room temperature so that the first clear layer and the second clear layer are completely combined; and
In-mold method for manufacturing carbon fiber reinforced plastics, comprising: a thermosetting process of curing by applying constant heat when the secondary clear layer is gelled by the room temperature aging.
제 2항에 있어서,
상기 1차 도포과정에서는,
상기 1차 클리어층에 돌기형 입자가 형성되도록 하고,
상기 2차 도포과정에서는,
상기 폴리에스테르 UV차단 클리어가 1차 클리어층의 돌기형 입자 사이로 충진되도록 하여 2차 클리어층을 형성하는 것을 특징으로 하는 인몰드 방식의 탄소섬유 강화 플라스틱 제조 방법.
3. The method of claim 2,
In the first application process,
to form protruding particles in the first clear layer,
In the second application process,
An in-mold method of carbon fiber reinforced plastic manufacturing method, characterized in that the polyester UV blocking clear is filled between the protruding particles of the primary clear layer to form a secondary clear layer.
제 2항에 있어서,
상기 1차 도포과정은,
상기 폴리에스테르 UV차단 클리어의 온도조건을 5℃ 내지 15℃로 하여, 점도를 900cps 내지 1000cps로 증가시키는 것을 특징으로 하는 인몰드 방식의 탄소섬유 강화 플라스틱 제조 방법.
3. The method of claim 2,
The first application process is
In-mold method of carbon fiber reinforced plastic manufacturing method, characterized in that the temperature condition of the polyester UV blocking clear is 5°C to 15°C, and the viscosity is increased to 900cps to 1000cps.
제 4항에 있어서,
상기 1차 도포과정은,
상기 폴리에스테르 UV차단 클리어의 돌기형 입자 크기가 150㎛ 내지 250㎛로 형성되도록, 1차 클리어층을 형성하는 것을 특징으로 하는 인몰드 방식의 탄소섬유 강화 플라스틱 제조 방법.
5. The method of claim 4,
The first application process is
An in-mold method for manufacturing carbon fiber reinforced plastics, characterized in that the primary clear layer is formed so that the protruding particle size of the polyester UV blocking clear is 150 μm to 250 μm.
제 5항에 있어서,
상기 1차 클리어층 겔화과정은,
상기 1차 클리어층의 경화제 비율을 1% 내지 3%로 하고, 30℃ 내지 50℃의 온도에서 30분 내지 90분 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 인몰드 방식의 탄소섬유 강화 플라스틱 제조 방법.
6. The method of claim 5,
The first clear layer gelation process,
An in-mold method for manufacturing carbon fiber reinforced plastics, characterized in that the ratio of the curing agent of the primary clear layer is 1% to 3%, and is performed at a temperature of 30°C to 50°C for 30 minutes to 90 minutes.
제 6항에 있어서,
상기 2차 도포과정은,
폴리에스테르 UV차단 클리어가 1차 클리어층의 돌기형 입자 사이를 충진한 후, 클리어층의 전체 두께가 설정도장두께인 350㎛ 내지 450㎛로 형성되도록 반복하여 도포하는 것을 특징으로 하는 인몰드 방식의 탄소섬유 강화 플라스틱 제조 방법.
7. The method of claim 6,
The second application process is
In-mold method, characterized in that after the polyester UV blocking clear is filled between the protruding particles of the primary clear layer, the clear layer is repeatedly applied so that the total thickness of the clear layer is formed to a set coating thickness of 350 μm to 450 μm. A method for manufacturing carbon fiber reinforced plastics.
제 7항에 있어서,
상기 2차 도포과정은,
상기 2차 클리어층을 형성하기 위한 폴리에스테르 UV차단 클리어의 분사압력은 1차 클리어층을 형성하기 위한 분사압력의 10% 내지 30%를 유지하고,
상기 2차 클리어층을 형성하기 위한 분사량은 1차 클리어층을 형성하기 위한 분사량의 120% 내지 140%를 유지하며,
스폿분사모드로 15㎝ 내지 30㎝의 거리에서 근접분사하여 1차 클리어층의 돌기형 입자 사이를 충진한 후, 와이드분사모드로 변경하여 설정도장두께가 형성되도록 반복하여 도포하는 것을 특징으로 하는 인몰드 방식의 탄소섬유 강화 플라스틱 제조 방법.
8. The method of claim 7,
The second application process is
The injection pressure of the polyester UV blocking clear for forming the secondary clear layer maintains 10% to 30% of the injection pressure for forming the primary clear layer,
The injection amount for forming the secondary clear layer maintains 120% to 140% of the injection amount for forming the first clear layer,
In-molding, characterized in that after close-spraying from a distance of 15 to 30 cm in spot spray mode to fill between the protruding particles of the first clear layer, change to wide spray mode and repeatedly apply to form a set coating thickness A method for manufacturing carbon fiber reinforced plastics in the de-method.
제 7항에 있어서,
상기 상온숙성과정은,
숙성온도 21℃ 내지 25℃를 유지한 상태에서 20분 내지 40분 동안 대기하는 것을 특징으로 하는 인몰드 방식의 탄소섬유 강화 플라스틱 제조 방법.
8. The method of claim 7,
The room temperature aging process,
An in-mold method of carbon fiber reinforced plastic manufacturing method, characterized in that standby for 20 to 40 minutes in a state of maintaining the aging temperature of 21 ℃ to 25 ℃.
제 9항에 있어서,
상기 열경화과정은,
상기 상온숙성단계에서 2차 클리어층의 겔화가 진행되면, 35℃ 내지 40℃의 온도에서, 2차 클리어층의 끈적거림이 없어질 때까지 경화하는 것을 특징으로 하는 인몰드 방식의 탄소섬유 강화 플라스틱 제조 방법.
10. The method of claim 9,
The thermosetting process is
In-mold type carbon fiber reinforced plastic, characterized in that when the secondary clear layer is gelled in the room temperature aging step, the secondary clear layer is cured at a temperature of 35°C to 40°C until the stickiness of the secondary clear layer disappears. manufacturing method.
인몰드 방식으로 형성된 폴리에스테르 UV차단 클리어층; 및
상기 폴리에스테르 UV차단 클리어층에 열가압하여 성형된 탄소섬유 복합재층;을 포함하며,
상기 열가압 성형시, 융해된 폴리에스테르 UV차단 클리어층의 일부가 탄소섬유 복합재층의 섬유 사이로 충진되어 경화된 것을 특징으로 하는 인몰드 방식으로 제작된 하드케이스.
A polyester UV blocking clear layer formed by an in-mold method; and
Including; a carbon fiber composite material layer molded by heat pressing on the polyester UV blocking clear layer;
A hard case manufactured by an in-mold method, characterized in that a part of the molten polyester UV-blocking clear layer is filled between the fibers of the carbon fiber composite material layer during the thermal press molding and is cured.
제 11항에 있어서,
상기 폴리에스테르 UV차단 클리어층과 탄소섬유 복합재층의 부착강도는 2.5㎫ 내지 3.0㎫인 것을 특징으로 하는 인몰드 방식으로 제작된 하드케이스.
12. The method of claim 11,
The hard case manufactured by the in-mold method, characterized in that the adhesive strength of the polyester UV blocking clear layer and the carbon fiber composite layer is 2.5 MPa to 3.0 MPa.
제 11항에 있어서,
상기 폴리에스테르 UV차단 클리어층의 두께는 80㎛ 내지 150㎛로 형성된 것을 특징으로 하는 인몰드 방식으로 제작된 하드케이스.
12. The method of claim 11,
A hard case manufactured by an in-mold method, characterized in that the polyester UV blocking clear layer has a thickness of 80 μm to 150 μm.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003048263A (en) * 2001-08-07 2003-02-18 Toray Ind Inc Fiber-reinforced composite material and its manufacturing method
JP2006192886A (en) * 2005-11-22 2006-07-27 Hibi:Kk Molding method of frp molded product, frp product, frp product for waterway, river, lake and marsh and seashore including stop log or its part made of frp, footpath bridge made of frp or its part made of frp and footboard made of frp of control bridge or footpath bridge
KR101481143B1 (en) 2013-05-02 2015-01-15 (주)보령기계 Plating method of CFRP and CFRP roller plated thereof

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003048263A (en) * 2001-08-07 2003-02-18 Toray Ind Inc Fiber-reinforced composite material and its manufacturing method
JP2006192886A (en) * 2005-11-22 2006-07-27 Hibi:Kk Molding method of frp molded product, frp product, frp product for waterway, river, lake and marsh and seashore including stop log or its part made of frp, footpath bridge made of frp or its part made of frp and footboard made of frp of control bridge or footpath bridge
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