KR20220088293A - 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재 및 그의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 보강섬유와, 상기 보강섬유 사이를 연결 및 고정시키는 저수축제를 포함하는 보강매트; 및 상기 보강매트의 적어도 일면 및 상기 보강매트에 형성된 기공 중 1종 이상의 영역에 형성되어 있으며, 열경화성 수지를 포함하는 열경화성 수지층을 구비하는 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 저수축제를 구비하는 시트형태의 보강매트를 포함하는 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재와 그의 제조방법 및 이를 적용한 배터리 케이스에 관한 것이다.
섬유강화 플라스틱(fiber-reinforced plastic)은 플라스틱 매트릭스에 보강섬유가 혼합된 복합재료이다. 섬유강화 플라스틱은 경량이면서 고강도 및 고강성을 갖고 내부식성 및 내약품성이 우수하여, 다양한 분야에서 금속이나 기존 재료를 대체하여 적용되고 있다. 최근에는, 자동차 분야(경량화 차체, 차량 인테리어 부품 등), 항공기 분야, 스포츠 레저 용품 분야, 공업 부품/설비 분야 등에서 섬유강화 플라스틱 소재가 많은 관심을 받고 있다.
한편, 종래의 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재인 SMC(Sheet Molding Compound)는 약 1 인치(inch) 정도의 장섬유를 랜덤(random) 형식으로 수지층 사이에 흩뿌리는 방식(roving 투입 방식)을 통해 제조되었다(도 1 참조). 이러한 방식으로 제조된 SMC는 성형시, 열경화성 수지의 가교결합에 의하여 약 5 내지 10 %정도의 수축이 발생하고, 이러한 수축에 의하여 성형품의 변형이나 뒤틀림 등의 문제들이 발생하였다. 이러한 문제점을 해결하고자, 열경화성 수지에 열가소성의 저수축제를 첨가하여 열경화성 수지층을 제조하는 방식을 채택하였다.
하지만, 상용성이 떨어지는 열경화성 수지와, 열가소성의 저수축제를 혼합하는 경우, 열가소성의 저수축제가 열경화성 수지층에 고르게 분포되지 않음으로써 성형품의 세부 부위별 수축률의 차이가 발생할 수 있는 문제가 있었다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 고르게 분포된 저수축제를 포함하며, 사전에 제작되어 매트화된 보강매트를 구비함으로써, 우수한 기계적ㆍ화학적 물성을 가지면서 열수축에 의한 변형이나 뒤틀림 문제를 억제 또는 방지할 수 있는 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재를 제공하는데 있다.
그리고, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재의 제조방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재를 적용한 배터리 케이스(예컨대, 전기자동차용 배터리 케이스)를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따르면, 보강섬유와, 상기 보강섬유 사이를 연결 및 고정시키는 저수축제를 포함하는 보강매트; 및 상기 보강매트의 적어도 일면 및 상기 보강매트에 형성된 기공 중 1종 이상의 영역에 형성되어 있으며, 열경화성 수지를 포함하는 열경화성 수지층을 구비하는 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재가 제공된다.
상기 보강섬유는, 유리섬유, 탄소섬유, 흑연섬유 및 합성 유기섬유로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다.
상기 보강매트 중, 상기 저수축제의 함량은 1 내지 30 중량%일 수 있다.
상기 보강매트는 상기 저수축제로 폴리에스터(polyester)를 포함할 수 있고,이때, 상기 보강매트 중, 상기 저수축제의 함량은 10 내지 20 중량%일 수 있다.
상기 보강매트는 상기 저수축제로 폴리스타이렌(polystyrene)을 포함할 수 있고, 이때, 상기 보강매트 중, 상기 저수축제의 함량은 10 내지 20 중량%일 수 있다.
상기 보강매트는 상기 저수축제로 폴리메틸메타크릴레이트[poly(methyl methacrylate)]를 포함할 수 있고, 이때, 상기 보강매트 중, 상기 저수축제의 함량은 10 내지 20 중량%일 수 있다.
상기 보강매트는 상기 저수축제로 폴리비닐아세테이트[poly(vinyl acetate)]를 포함할 수 있고, 이때, 상기 보강매트 중, 상기 저수축제의 함량은 10 내지 20 중량%일 수 있다.
상기 보강매트는 상기 저수축제로 폴리에틸렌(polyethylene)을 포함할 수 있고, 이때, 상기 보강매트 중, 상기 저수축제의 함량은 10 내지 20 중량%일 수 있다.
상기 보강매트는, 상기 보강섬유 및 상기 저수축제가 균일하게 분포되어 있을 수 있다.
상기 보강매트상의 n개의 단위 영역(단, n은 4 이상의 정수임)을 포함하는 관찰 영역에서의 저수축제 함량분포의 표준편차가 1.0 % 이하일 수 있다.
상기 저수축제 함량분포의 표준편차는 상기 관찰 영역을 구성하는 n개의 10 cm × 10 cm 단위 영역(단, n은 4 이상의 정수임)의 저수축제 함량으로부터 산출되는 것일 수 있다.
상기 열경화성 수지는, 불포화 폴리에스터, 비닐에스터 및 에폭시로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예들에 따르면, 보강매트의 적어도 일면에 열경화성 수지층이 형성되도록, 상기 보강매트와 적어도 1 이상의 상기 열경화성 수지층을 이동되는 벨트 상에서 가압 적층시켜 적층물을 형성시키는 단계를 포함하는 전술한 본 발명에 따른 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재의 제조방법이 제공된다.
상기 적층물을 형성시키는 단계는 10 내지 40 ℃의 온도 및 0.1 내지 2 MPa의 압력 조건에서 이루어지는 것일 수 있다.
상기 적층물을 롤(Roll) 형태로 권취시키거나, 상기 적층물의 특정 길이만큼을 주기로 폴딩하여 스택킹(Stacking)시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예들에 따르면, 전술한 본 발명에 따른 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재의 재단물을 포함하는 배터리 케이스가 제공된다.
상기 배터리 케이스는 전기자동차용 배터리 케이스일 수 있다.
상기 배터리 케이스는 배터리 모듈이 안착되어 지지되고 테두리부에서 상방으로 연장하여 형성되는 측벽부를 포함하는 지지부; 상기 지지부의 상면에 결합되어 상기 배터리 모듈의 안착부를 구획하는 내부프레임; 상기 지지부의 외측면에 결합되는 외부프레임; 및 상기 지지부의 하부에 결합되는 하부보호판을 포함할 수 있고, 여기서 상기 하부보호판 및 상기 지지부 중 적어도 하나는 상기 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 고르게 분포된 저수축제를 포함하며, 사전에 제작되어 매트화된 보강매트를 구비함으로써, 우수한 기계적ㆍ화학적 물성을 가지면서 열수축에 의한 변형이나 뒤틀림 문제를 억제 또는 방지할 수 있는 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재를 구현할 수 있다.
그리고, 보강매트 내에서 저수축제가 고르게 분포하고 있기 때문에, 성형품의 세부 부위별 수축률의 차이를 감소시켜, 궁극적으로 변형 방지에 더욱 효과적인 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재를 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재를 적용하여 우수한 특성을 갖는 배터리 케이스(예컨대, 전기자동차용 배터리 케이스)를 제조할 수 있다.
도 1은 종래의 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재의 제조방식인 roving 투입 방식을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재의 제조방법을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재를 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재를 적용한 배터리 케이스를 보여주는 도면이다.
도 6은 도 5의 배터리 케이스의 예시적인 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재의 제조방법을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재를 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재를 적용한 배터리 케이스를 보여주는 도면이다.
도 6은 도 5의 배터리 케이스의 예시적인 분해 사시도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
이하에서 설명할 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 명확하게 설명하기 위하여 제공되는 것이고, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용되는 단수 형태의 용어는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"이라는 용어는 언급한 형상, 단계, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 단계, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다. 또한, 본 명세서에서 사용된 "연결"이라는 용어는 어떤 부재들이 직접적으로 연결된 것을 의미할 뿐만 아니라, 부재들 사이에 다른 부재가 더 개재되어 간접적으로 연결된 것까지 포함하는 개념이다.
아울러, 본원 명세서에서 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다. 본 명세서에서 사용된 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본원 명세서에서 사용되는 "약", "실질적으로" 등의 정도의 용어는 고유한 제조 및 물질 허용 오차를 감안하여, 그 수치나 정도의 범주 또는 이에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 제공된 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 첨부된 도면에 도시된 영역이나 파트들의 사이즈나 두께는 명세서의 명확성 및 설명의 편의성을 위해 다소 과장되어 있을 수 있다. 상세한 설명 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 측면에 따른 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재(50)는, 보강섬유와, 상기 보강섬유 사이를 연결 및 고정시키는 저수축제(low profile agent 또는 low shrinking agent)를 포함하는 보강매트(10); 및 상기 보강매트(10)의 적어도 일면 및 상기 보강매트에 형성된 기공 중 1종 이상의 영역에 형성되어 있으며, 열경화성 수지를 포함하는 열경화성 수지층(20)을 구비하는 것을 특징으로 한다.
종래에는 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재에 사용되는 열경화성 수지층을 제조함에 있어서, 열경화성 수지에 열가소성의 저수축제를 첨가하는 방식을 채택하였는데, 열경화성 수지와 열가소성의 저수축제는 상용성이 떨어져 이들을 혼합하여 열경화성 수지층을 제조하는 경우, 열가소성의 저수축제가 열경화성 수지층에 고르게 분포되지 못하는 문제가 있었다.
하지만 본 발명에 따른 사전에 제작되어 매트화된 보강매트(10)는, 보강섬유와, 상기 보강섬유 사이를 연결 및 고정시키는 저수축제를 포함하는 것으로, 이러한 보강매트(10)를 사용함으로써, 종래와 같이 상용성이 떨어지는 열경화성 수지와 열가소성의 저수축제를 혼합한 열가소성 수지층을 사용할 필요가 없다.
즉, 상기 보강매트(10) 내에서 상기 저수축제가 고르게 분포되어 있을 수 있기 때문에, 최종 성형품인 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재(50) 내에서도 상기 저수축제가 고르게 분포되어 있을 수 있으며, 이로써, 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재(50)의 열수축에 의한 변형이나 뒤틀림 문제를 억제할 수 있다.
상기 보강매트(10)는 보강섬유와 저수축제를 포함하는 것으로, 복수의 보강섬유들이 저수축제에 의해 서로 연결되어 고정된 형태로, 상기 보강섬유들과 상기 저수축제는 상기 보강매트(10) 내에서 균일하게 분포되어 있을 수 있다.
일 구현예에서, 상기 보강매트(10)상의 n개의 단위 영역(단, n은 4 이상의 정수임)을 포함하는 관찰 영역에서의 저수축제 함량분포의 표준편차가 1.0 % 이하일 수 있고, 예를 들어 0.8 % 이하, 바람직하게는 0.5 % 이하일 수 있다.
상기 관찰 영역은 상기 보강매트(10) 또는 상기 보강매트(10)를 포함하는 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재(50)의 표면 상에서 지정될 수 있으며, 바람직하게는 상기 보강매트(10) 또는 상기 보강매트(10)를 포함하는 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재(50)의 표면에서 임의로 지정된 30 cm × 30 cm 크기의 사각형 영역일 수 있다.
상기 지정된 관찰 영역에서 임의의 n개의 단위 영역(단, n은 4 이상의 정수임)을 선택하여, 각 단위 영역의 저수축제 함량을 측정하여 이들의 표준편차를 산출한다. 일 구현예에서, 상기 단위 영역은, 예를 들어 10 cm × 10 cm, 5 cm × 5 cm 또는 2.5 cm × 2.5 cm 크기의 정사각형일 수 있다.
상기 관찰 영역 및 단위 영역의 크기가 반드시 전술한 규격으로 제한되는 것은 아니나, 산출된 저수축제 함량분포 표준편차의 신뢰성 확보 측면에서 각각 관찰 영역 및 단위 영역의 크기는 30 cm × 30 cm 및 2.5 cm × 2.5 cm의 크기가 적용되는 것이 바람직하다.
상기 저수축제 함량분포의 표준편차는, 상기 관찰 영역에 포함된 n개의 단위 영역에서의 시편을 준비하고, 이를 열처리한 후 잔여 물질의 중량을 측정하는 애쉬(Ash) 측정법을 이용할 수 있다.
구체적으로, 상기 애쉬(Ash) 측정법을 통한 저수축제 함량분포의 표준편차는 다음의 방법으로 산출될 수 있다.
먼저, 상기 관찰 영역에 포함된 각 단위 영역에서의 시편을 준비하고, 이를 적정 온도 범위 내에서 열처리한다. 이때, 상기 적정 온도는, 예를 들어 일 구현예에 따른 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재(50)의 열경화성 수지층(20)에 포함된 열경화성 수지의 분해온도보다는 높고, 보강매트(10)에 포함된 저수축제의 분해온도보다는 낮은 범위의 온도일 수 있으며, 상기 열처리를 통해 보강매트(10)에 포함된 저수축제의 애쉬를 온전히 수득할 수 있는 온도를 의미할 수 있다. 이어서, 상기 열처리가 종료된 각 시편의 재(Ash)의 무게를 측정하고, 이를 열처리 전 각 시편의 무게로 나누어 산출된 값들의 제곱의 평균을 취함으로써, 상기 저수축제 함량분포의 표준편차를 측정할 수 있다.
상기와 같이, 본 발명은 열가소성의 저수축제를 열경화성 수지층(20)에 고르게 분포시키기 위해, 저수축제를 포함하는 보강매트(10)를 사용함으로써, 최종 성형품인 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재(50) 내에서도 상기 저수축제가 고르게 분포되어, 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재(50)의 열수축에 의한 변형이나 뒤틀림 문제를 억제할 수 있는 효과가 있다.
상기 열경화성 수지층(20)은 도 2에서와 같이 상기 보강매트(10)의 일면 상에만 형성될 수도 있고, 도시하지는 않았지만 상기 보강매트(10)의 양면 상에 형성될 수도 있다. 이때, 상기 보강매트(10)는 다공성의 구조를 가질 수 있는데, 상기 열경화성 수지층(20)이 상기 보강매트(10)의 적어도 일면 상에 형성되는 과정에서, 열경화성 수지가 상기 보강매트(10)에 형성된 기공의 일부 또는 전부에 침투할 수 있다.
상기 보강섬유는, '장섬유' 형태, '부직포' 형태 또는 '직물' 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 보강섬유는 장섬유 형태의 유리섬유(glass fiber)일 수 있고, 부직포 형태의 유리섬유일 수 있으며, 직물 형태의 유리섬유일 수 있다. 여기서, 상기 장섬유는, 예컨대, 촙 스트랜드(chopped strand)일 수 있다. 다시 말해, 상기 보강섬유는 촙 스트랜드(chopped strand) 형태의 복수의 장섬유(예컨대, 유리 장섬유)를 포함할 수 있다. 상기 직물은 연속섬유(예컨대, 유리 연속섬유)로 직조된 형태(즉, fabric or cloth)를 가질 수 있다.
상기 보강섬유가 상기 장섬유를 포함하는 경우, 상기 장섬유의 평균 길이는 약 10 내지 60 mm 정도일 수 있고, 단면 직경은 약 5 내지 30 ㎛ 정도일 수 있다. 그리고, 상기 보강섬유가 상기 직물 형태의 섬유를 포함하는 경우, 상기 직물 형태의 섬유를 구성하는 연속섬유의 단면 직경은 약 1 내지 200 ㎛ 정도일 수 있다. 그러나, 여기서 제시한 섬유의 평균 길이 및 단면 직경의 수치 범위는 예시적인 것이고, 경우에 따라 달라질 수 있다.
부가적으로, 전술한 설명에서는 상기 보강섬유의 물질이 유리(즉, 유리섬유)인 경우에 대해서 주로 설명하였지만, 유리섬유 이외에 다른 섬유 물질을 사용할 수도 있다. 즉, 상기 보강섬유는 유리섬유, 탄소섬유, 흑연섬유, 합성 유기섬유, 고모듈러스 유기섬유(예컨대, 파라-아라미드 섬유 또는 메타-아라미드 섬유, 나일론 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 폴리에틸렌 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유, 폴리부틸렌테레프탈레이트 섬유 또는 폴리에스테르 섬유), 천연섬유(예컨대, 대마, 황마, 아마, 코이어, 양마 또는 셀룰로스 섬유), 미네랄섬유(예컨대, 현무암, 규회석, 알루미나, 실리카 또는 슬래그 울이나 암석 울과 같은 광물 울), 금속섬유, 금속 처리된 천연섬유, 금속 처리된 합성섬유, 세라믹섬유, 얀 섬유 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 포함할 수 있다.
한편, 상기 보강매트(10) 중, 상기 저수축제의 함량은 1 내지 30 중량%일 수 있다.
상기 저수축제의 함량이 상기 수치범위 미만이면, 상기 보강섬유들간 충분한 고정이 이루어지지 않아, 보강매트(10)가 파손될 우려가 있고, 상기 저수축제의 함량이 상기 수치범위를 초과하면, 보강매트(10)의 기계적 물성이 저하되어 최종제품인 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재(50)의 물성도 저하될 수 있다.
구체적인 예로, 보강매트(10)는 상기 저수축제로 폴리에스터(polyester)(PE)를 포함할 수 있고, 이 경우, 보강매트(10) 중, 상기 저수축제(즉, 폴리에스터)의 함량은 약 10 내지 20 중량% 정도일 수 있다. 이러한 조건을 만족할 때, 열수축에 의한 변형이나 뒤틀림 문제를 효과적으로 억제/방지할 수 있다. 상기 저수축제로 사용되는 폴리에스터(PE)는 포화 폴리에스터(saturated PE)일 수 있다.
그러나, 보강매트(10)에 적용될 수 있는 저수축제의 종류는 폴리에스터(PE)로 한정되지 않고, 경우에 따라, 달라질 수 있다. 예를 들어, 보강매트(10)는 상기 저수축제로 폴리스타이렌(polystyrene)(PS), 폴리메틸메타크릴레이트[poly(methyl methacrylate)](PMMA), 폴리비닐아세테이트[poly(vinyl acetate)](PVA) 또는 폴리에틸렌(polyethylene)을 포함할 수 있다. 보강매트(10)가 상기 저수축제로 폴리스타이렌(PS)을 포함하는 경우, 보강매트(10) 중, 상기 저수축제(즉, 폴리스타이렌)의 함량은 약 10 내지 20 중량% 정도일 수 있다. 보강매트(10)가 상기 저수축제로 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)를 포함하는 경우, 보강매트(10) 중, 상기 저수축제(즉, 폴리메틸메타크릴레이트)의 함량은 약 10 내지 20 중량% 정도일 수 있다. 보강매트(10)가 상기 저수축제로 폴리비닐아세테이트(PVA)를 포함하는 경우, 보강매트(10) 중, 상기 저수축제(즉, 폴리비닐아세테이트)의 함량은 약 10 내지 20 중량% 정도일 수 있다. 보강매트(10)가 상기 저수축제로 폴리에틸렌을 포함하는 경우, 보강매트(10) 중, 상기 저수축제(즉, 폴리에틸렌)의 함량은 약 10 내지 20 중량% 정도일 수 있다. 이러한 조건을 만족할 때, 열수축에 의한 변형이나 뒤틀림 문제를 억제/방지하는데 유리할 수 있다.
그리고, 상기 열경화성 수지는, 불포화 폴리에스터(unsaturated polyester), 비닐에스터(vinyl ester) 및 에폭시(epoxy)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니고, 다양한 종류의 열경화성 수지들이 사용될 수 있다.
한편, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재의 제조방법을 개략적으로 보여주는 도면이고, 도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재를 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3, 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 본 발명에 따른 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재(50a)의 제조방법은, 보강매트(10a)의 적어도 일면에 열경화성 수지층(20a)이 형성되도록, 상기 보강매트(10a)와 적어도 1 이상의 상기 열경화성 수지층(20a)을 이동되는 벨트 상에서 가압 적층시켜 적층물(50a)을 형성시키는 단계를 포함한다.
일 예로, 상온의 분위기에서 고상의 보강매트와, 점도가 10,000 내지 30,000 cps인 액상의 열경화성 수지층을 가압 적층시킴으로써, 상기 보강매트 내의 기공으로 열경화성 수지를 함침시킬 수 있다. 이 경우에는 육안상으로는 상기 적층물이 보강매트와 열경화성 수지층이 분리된 별개의 층으로 존재하는 것이 아니라, 일체로 형성된 하나의 층을 이루고 있는 것으로 보일 수도 있다.
본 발명에 따른 보강매트(10a)는 사전에 제작되어 매트화된 것을 특징으로 하며, 상기 보강매트(10a) 내에서 상기 저수축제가 고르게 분포되어 있을 수 있기 때문에, 최종 성형품인 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재(50a) 내에서도 상기 저수축제가 고르게 분포되어 있을 수 있으며, 이로써, 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재(50a)의 열수축에 의한 변형이나 뒤틀림 문제를 억제할 수 있다.
그리고, 상기 보강매트(10a) 내의 보강섬유들은 저수축제로 인해 서로 연결되며 고정되어 있기 때문에, 롤 형태의 반제품으로 생산이 가능하여, 보관이 용이한 장점이 있다.
나아가, 종래기술과 같이, 상용성이 떨어지는 열경화성 수지와 열가소성의 저수축제를 혼합하는 공정을 수행할 필요가 없어, 공정 용이성이 향상된다.
본 발명에 따른 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재는 열경화 공정을 통해 경화된(cured) 상태의 플라스틱 소재일 수 있다. 즉, 상기한 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재는 소정 형태로 성형되어 경화된 성형체(성형물)에 해당될 수 있다.
도 4a를 참조하면, 보강매트(10a)와 적어도 하나의 열경화성 수지층(20a)이 적층된 형태의 적층물(50a)을 형성할 수 있다. 상기 적층물(50a)은 열경화 공정을 수행하기 이전의 상태일 수 있다. 보강매트(10a)는 보강섬유와, 상기 보강섬유 사이를 연결 및 고정시키는 저수축제를 포함할 수 있다. 열경화성 수지층(20a)은 열경화성 수지를 포함하고 있으며, 상기 보강매트(10a)의 적어도 일면 및 상기 보강매트(10a)에 형성된 기공 중 1종 이상의 영역에 형성되어 있는 것일 수 있다. 또한, 보강매트(10a) 및 열경화성 수지층(20a)은 상기한 주요 구성요소들 외에 적어도 하나의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제는 일반적인 열경화성 플라스틱 제조시 사용되는 첨가제와 유사할 수 있다.
도 4b를 참조하면, 보강매트(10a)와 열경화성 수지층(20a)을 포함하는 적층물(50a)에 대한 성형 및 경화 공정을 수행할 수 있다. 예를 들어, 소정의 금형(미도시)을 이용해서 적층물(50a)에 대한 가열 및 가압 공정을 수행함으로써, 성형 및 경화 공정을 수행할 수 있다. 금형을 이용할 경우, 상기 금형의 몰드(즉, 하부 금형부) 내에 도 4a에서 설명한 적층물(50a)을 적절한 형태로 로딩한 후에, 상기 금형의 프레스 부재(즉, 상부 금형부)로 적층물(50a)을 가압하면서 가열할 수 있다. 적층물(50a)의 경화 온도는, 예컨대, 약 130 내지 150℃정도일 수 있지만, 이에 한정되지 않고 달라질 수 있다. 경화 공정에서는, 열경화성 수지층(20a)에 포함된 열경화성 수지의 가교 결합이 발생할 수 있다.
경우에 따라서는, 적층물(50a)을 소정의 하부 구조체(하부 프레임) 상에 배치하여, 적층물(50a)을 상기 하부 구조체에 부착하는 공정과 함께 상기 성형 및 경화 공정을 수행할 수 있다. 이 경우, 상기 하부 구조체에 부착된 형태의 플라스틱 성형체를 제조할 수 있다. 그 밖에도 실시예에 따른 플라스틱 성형체의 제조방법은 다양하게 변화될 수 있다. 이와 같이 제조된 플라스틱 성형체는 실시예에 따른 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재라 할 수 있다.
여기서, 상기 적층물을 형성시키는 단계는 10 내지 40 ℃의 온도 및 0.1 내지 2 MPa의 압력 조건에서 이루어질 수 있는데, 상기 온도 미만인 경우에는 열경화성 수지의 점도가 높아져, 상기 보강매트 내의 기공으로 함침되는 함침성이 저하되는 문제가 발생할 수 있고, 상기 압력 수치 미만인 경우에는 열경화성 수지가 보강매트 내의 기공으로 침투함에 있어서 필요한 압력이 전달되지 못하여 함침성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 한편, 상기 온도를 초과하는 경우에는 열경화성 수지의 경화가 발생할 수 있고, 상기 압력 수치를 초과하는 경우에는 열경화성 수지에 과한 압력이 작용하게 되어, 보강매트의 외측으로 열경화성 수지가 배출되어, 결국 최종 성형물에 보강섬유의 함량이 불안정적으로 형성되는 문제가 발생할 수 있어 바람직하지 않다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 섬유강화 열경화성 플라스틱 제조방법은, 상기 적층물을 롤(Roll) 형태로 권취시키거나, 상기 적층물의 특정 길이만큼을 주기로 폴딩하여 스택킹(Stacking)시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 단계는 10 내지 40 ℃의 온도 조건에서 이루어질 수 있는데, 상기 온도 미만인 경우에는 열경화성 수지의 점도가 높아져, 적층물이 롤 형상으로 권취되지 않거나, 폴딩되지 않는 문제가 발생할 수 있고, 상기 온도를 초과하는 경우에는 열경화성 수지의 경화가 발생할 수 있어 바람직하지 않다.
또한, 상기 스택킹시에는, 상기 적층물의 특정 길이, 즉, 1 내지 2 m정도를 주기로 지그재그 방식으로 폴딩하여 스택킹시킬 수 있으나, 이에만 제한되는 것은 아니고, 사용자의 목적 범위 내에서 적층물의 길이나 스택킹 방식을 적절하게 변경할 수 있다.
아래의 표 1은 본 발명의 최적의 실시예에 의해 제조된 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재에 사용된 저수축제의 종류와 보강매트의 구성비를 보여준다.
| 구분 | 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재 중 보강섬유 함량(중량%) |
저수축제 | 저수축제 선팽창계수 [10-6m/(m℃)] |
보강매트 구성비 (보강섬유:저수축제) |
| 1 | 37 | 폴리에스터 | 120 ~ 130 | 87.5 : 12.5 |
| 2 | 43 | 폴리에스터 | 120 ~ 130 | 84 : 16 |
| 3 | 43 | 폴리메틸메타크릴레이트 | 60 ~ 70 | 80 : 20 |
| 4 | 43 | 폴리메틸메타크릴레이트 | 60 ~ 70 | 91 : 9 |
상기 표 1은 본 발명의 최적의 실시예들 중 일부에 대해서만 예시하고 있을 뿐, 저수축제의 종류 및 보강매트의 구성비는 본 발명이 목적하는 범위 내에서 적절하게 변경될 수 있다.
참고로, 상기 표 1에서 보강매트 중, 보강섬유의 함량이 줄어들수록, 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재 중 보강섬유 함량(중량%)이 늘어나거나 동일한 것을 확인할 수 있는데, 이는 상기 복합재 중에 포함되는 열경화성 수지의 함량을, 보강섬유의 감소량과 비교하여 더욱 크게 줄임으로써 전체 복합재 중, 보강섬유의 함량이 감소되거나 또는 동일하도록 설정한 것이다.
본 발명에 따른 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재는 다양한 분야에 여러가지 용도로 적용될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재는 자동차 분야, 항공기 분야, 스포츠 레저 용품 분야, 공업 부품/설비 분야 등에서 금속이나 기존 재료를 대체하는 소재로 유용하게 적용될 수 있다. 특히, 전기자동차 부품의 경량화를 위한 기술 개발과 관련하여 전기자동차 배터리를 지지하는 배터리 케이스에 대한 재료의 변경이 요구되는데, 이러한 배터리 케이스에 본 발명의 실시예에 따른 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재를 적용할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재를 적용한 배터리 케이스(1000)를 보여주는 도면이다. 도 6은 도 5의 배터리 케이스(1000)의 예시적인 분해 사시도이다. 배터리 케이스(1000)는, 예컨대, 전기자동차용 배터리 케이스일 수 있다.
도 6을 참조하면, 배터리 케이스(도 5의 1000)는 지지부(300), 내부프레임(100), 외부프레임(400) 및 하부보호판(500)을 포함할 수 있다. 지지부(300)는 배터리 모듈(미도시)이 안착되어 지지되고 테두리부에서 상방으로 연장되어 형성되는 측벽부(360)를 포함할 수 있다. 내부프레임(100)은 지지부(300)의 상면에 결합되어 상기 배터리 모듈의 안착부를 구획하도록 구성될 수 있다. 외부프레임(400)은 지지부(300)의 외측면에 결합되도록 구성될 수 있다. 하부보호판(500)은 지지부(300)의 하부(하면부)에 결합되도록 구성될 수 있다. 여기서, 하부보호판(500) 및 지지부(300) 중 적어도 하나는 본 발명의 실시예에 따른 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재를 포함할 수 있다.
내부프레임(100)은 내측에 좌우 방향으로 배치된 제1 내부프레임(110), 전후방 외측에 좌우 방향으로 배치된 제2 내부프레임(120), 내측에 전후 방향으로 배치된 제3 내부프레임(130), 좌우 외측에 전후 방향으로 배치된 제4 내부프레임(140)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제4 내부프레임(110, 120, 130, 140)은 금속 재질로 개별적으로 제작되어 서로 용접될 수 있다. 제1 내부프레임(110)에는 체결홀(150)이 더 형성될 수 있다. 내부프레임(100)은, 예컨대, 스틸 재질로 형성될 수 있다.
지지부(300)는 상기 배터리 모듈이 안착되는 지지판형부(310) 및 지지판형부(310)의 가장자리 영역에서 상방으로 연장된 측벽부(360)를 포함할 수 있고, 지지판형부(310)에 형성된 체결홀(350)을 더 포함할 수 있다.
외부프레임(400)은 지지부(300)의 외측면에 결합되는 것으로서, 좌우측부와 전방부 및 후방부가 서로 연결되지 않고 분리되는 형태로 각각 지지부(300)에 결합될 수 있다. 즉, 외부프레임(400)은 지지부(300)의 장변측에 결합되는 제1 측부프레임(410) 및 제2 측부프레임(420)과 지지부(300)의 단변측에 결합되는 후방프레임(430) 및 전방프레임(440)을 포함할 수 있다. 또한, 외부프레임(400)에는 내측방향으로 연장되어 지지부(300)의 테두리부 하면을 지지하는 수평리브(450)가 형성될 수 있다. 수평리브(450)의 상면은 지지부(300)의 테두리부 하면에 소정의 접착제에 의해 결합될 수 있다. 외부프레임(400)은, 예컨대, 스틸 재질로 형성될 수 있다.
하부보호판(500)은 지지부(300)를 지지할 수 있도록 구비된 돌출형 지지부(540)를 포함할 수 있고, 지지부(300)의 체결홀(350)에 대응하는 위치에 형성된 체결홀(550)을 더 포함할 수 있다.
도 6을 참조하여 설명한 배터리 케이스(도 5의 1000)의 구성은 예시적인 것이고, 이는 다양하게 변화될 수 있다. 예를 들어, 지지부(300)는 지지판형부(310)에 복수의 냉각유로를 포함하는 냉각 블록의 구성을 가질 수 있다. 또한, 지지부(300)와 내부프레임(100) 사이에는 소정의 방열판이 더 구비될 수 있다. 또한, 지지부(300)와 하부보호판(500)은 일체형으로 형성될 수도 있다. 그 밖에도 상기 배터리 케이스의 구조 및 구성은 다양하게 변화될 수 있다.
배터리 케이스(1000)에서 하부보호판(500)은 본 발명의 실시예에 따른 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재를 포함할 수 있다. 이때, 하부보호판(500) 전체가 상기 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재로 형성되거나, 하부보호판(500)의 일부가 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재로 형성될 수 있다. 또한, 배터리 케이스(1000)에서 지지부(300)는 본 발명의 실시예에 따른 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재를 포함할 수 있다. 지지부(300)의 전체 또는 일부가 상기 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재로 형성될 수 있다. 하부보호판(500)과 지지부(300)를 제외한 나머지 구성품 중 적어도 일부도 상기 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재를 포함할 수도 있다. 이와 같이 실시예에 따른 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재를 적용하여 배터리 케이스(1000)를 제조하면, 열수축 변형을 억제/방지하면서 우수한 기계적/화학적 물성 및 내구성을 확보할 수 있으며, 배터리 케이스의 전체적인 무게를 경량화할 수 있다. 또한, 우수한 기밀성, 견고성 및 생산성을 확보하는데도 유리할 수 있다.
본 명세서에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다. 예들 들어, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한 실시예에 따른 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재 및 이를 포함하는 배터리 케이스는 다양하게 변형될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 또한, 실시예에 따른 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재는 배터리 케이스 이외에 다른 분야에도 여러가지 용도로 적용될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서, 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로서 본 발명이 제한되는 것은 아니다. 또한, 여기에 기재되지 않은 내용은 당 기술분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것으로 그 설명을 생략한다.
실시예 1: 보강매트를 포함하는 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재의 제조
폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 수지 10 중량부에 대하여, 장섬유 형태(평균 길이 1 inch, 단면 직경 20 ㎛)의 유리 섬유를 90 중량부로 포함하는 보강매트를 제조하였다.
상기 보강매트 48 중량부 상에 점도 5,000 내지 20,000 cP의 SMC 수지 컴파운드인 불포화 폴리에스터 혼합물(Unsaturated Polyester)을 52 중량부로 포함하는 두께 3 mm의 고상의 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재를 제조하였다.
비교예 1: 보강매트를 포함하지 않는 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재의 제조
보강매트를 사용하는 대신, 장섬유 형태(평균 길이 1 inch, 단면 직경 20 ㎛)의 유리 섬유를, 점도 5,000 내지 20,000 cP의 불포화 폴리에스터 수지층에 랜덤(random) 형식으로 흩뿌리는 방식(roving 투입 방식)을 통해 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재를 제조하였다.
<평가>
상기 실시예 및 비교예에서 얻어진 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재를 각각 30 cm × 30 cm 크기의 사각형으로 재단하여 관찰 영역으로 지정하였다, 그리고, 상기 재단된 각 관찰 영역상의 임의의 지점을 선정하여, 2.5 cm × 2.5 cm의 크기의 정사각형으로 잘라 시편 4개를 준비하였다.
실험예 1: 저수축제 함량분포 측정
상기 실시예 및 비교예에 따른 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재의 시편에 대하여, 저수축제의 함량을 애쉬(Ash) 테스트를 통해 측정하였다. 구체적으로, 각 시편을 도가니에 담아 ASTM D5630의 조건에 따라 대기 분위기의 250 ℃의 온도에서 3 시간 연소시킨 뒤, 도가니에 남은 잔량의 무게를 측정하여 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재 내의 저수축제 함량을 측정하는 방식으로 수행되었다.
이어서, 각 시편의 연소 후 무게를, 연소 전의 각 시편의 무게로 나누고, 상기 나눈 값들의 평균치와의 표준편차를 측정함으로써 저수축제의 함량분포를 계산하였다. 각 시편들의 애쉬(Ash) 테스트 전, 후의 무게와 그에 따른 표준편차를 하기 표 2에 나타내었다.
| 시편 No. | 실시예 1 (연소 전 중량(g)) |
실시예 1 (연소 후 중량(g)) |
실시예 1 (저수축제 함량(%)) |
비교예 1 (연소 전 중량(g)) |
비교예 1 (연소 후 중량(g)) |
비교예 1 (저수축제 함량(%)) |
| 1 | 2.9845 | 2.8391 | 4.87 | 2.8700 | 2.6715 | 6.92 |
| 2 | 3.0000 | 2.8532 | 4.89 | 2.9641 | 2.7989 | 5.57 |
| 3 | 2.8121 | 2.6632 | 5.30 | 2.9912 | 2.7858 | 6.87 |
| 4 | 2.8010 | 2.6711 | 4.64 | 2.8157 | 2.7005 | 4.09 |
| 평균 | 4.92 | 5.86 | ||||
| 표준편차 | 0.24 | 1.16 |
상기 표 2를 참고하면, 실시예 1에 따른 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재의 경우, 임의의 지점에서 측정된 저수축제 함량분포의 표준편차가 0.5 미만인 것을 통해, 상기 저수축제가 보강매트 형태로 포함됨에 따라 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재 내에 고르게 분산된 것을 확인할 수 있다. 반면, 비교예 1에 따른 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재의 경우, 저수축제 함량분포의 표준편차가 1.0을 초과하는 것을 통해, 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재 내 저수축제의 분포가 균일하지 않은 것을 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 상기한 실시예는 본 발명의 특정한 일 예로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명의 권리범위는 후술할 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10, 10a : 보강매트 20, 20a : 열경화성 수지층
50, 50a : 열경화성 플라스틱 복합재(또는 적층물)
100 : 내부프레임 110 : 제1 내부프레임
120 : 제2 내부프레임 130 : 제3 내부프레임
140 : 제4 내부프레임 150 : 체결홀
300 : 지지부 310 : 지지판형부
350 : 체결홀 360 : 측벽부
400 : 외부프레임 410 : 제1 측부프레임
420 : 제2 측부프레임 430 : 후방프레임
440 : 전방프레임 450 : 수평리브
500 : 하부보호판 540 : 돌출형 지지부
550 : 체결홀 1000 : 배터리 케이스
50, 50a : 열경화성 플라스틱 복합재(또는 적층물)
100 : 내부프레임 110 : 제1 내부프레임
120 : 제2 내부프레임 130 : 제3 내부프레임
140 : 제4 내부프레임 150 : 체결홀
300 : 지지부 310 : 지지판형부
350 : 체결홀 360 : 측벽부
400 : 외부프레임 410 : 제1 측부프레임
420 : 제2 측부프레임 430 : 후방프레임
440 : 전방프레임 450 : 수평리브
500 : 하부보호판 540 : 돌출형 지지부
550 : 체결홀 1000 : 배터리 케이스
Claims (18)
- 보강섬유와, 상기 보강섬유 사이를 연결 및 고정시키는 저수축제를 포함하는 보강매트; 및
상기 보강매트의 적어도 일면 및 상기 보강매트에 형성된 기공 중 1종 이상의 영역에 형성되어 있으며, 열경화성 수지를 포함하는 열경화성 수지층을 구비하는 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재. - 제1항에 있어서,
상기 보강섬유는, 유리섬유, 탄소섬유, 흑연섬유 및 합성 유기섬유로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재. - 제1항에 있어서,
상기 보강매트 중, 상기 저수축제의 함량은 1 내지 30 중량%인 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재. - 제1항에 있어서,
상기 보강매트는 상기 저수축제로 폴리에스터(polyester)를 포함하고,
상기 보강매트 중, 상기 저수축제의 함량은 10 내지 20 중량%인 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재. - 제1항에 있어서,
상기 보강매트는 상기 저수축제로 폴리스타이렌(polystyrene)을 포함하고,
상기 보강매트 중, 상기 저수축제의 함량은 10 내지 20 중량%인 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재. - 제1항에 있어서,
상기 보강매트는 상기 저수축제로 폴리메틸메타크릴레이트[poly(methyl methacrylate)]를 포함하고,
상기 보강매트 중, 상기 저수축제의 함량은 10 내지 20 중량%인 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재. - 제1항에 있어서,
상기 보강매트는 상기 저수축제로 폴리비닐아세테이트[poly(vinyl acetate)]를 포함하고,
상기 보강매트 중, 상기 저수축제의 함량은 10 내지 20 중량%인 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재. - 제1항에 있어서,
상기 보강매트는 상기 저수축제로 폴리에틸렌(polyethylene)을 포함하고,
상기 보강매트 중, 상기 저수축제의 함량은 10 내지 20 중량%인 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재. - 제1항에 있어서,
상기 보강매트는, 상기 보강섬유 및 상기 저수축제가 균일하게 분포되어 있는 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재. - 제1항에 있어서,
상기 보강매트상의 n개의 단위 영역(단, n은 4 이상의 정수임)을 포함하는 관찰 영역에서의 저수축제 함량분포의 표준편차가 1.0 % 이하인 것인,
섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재. - 제10항에 있어서,
상기 저수축제 함량분포의 표준편차는 상기 관찰 영역을 구성하는 n개의 10 cm × 10 cm 단위 영역(단, n은 4 이상의 정수임)의 저수축제 함량으로부터 산출되는 것인,
섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재. - 제1항에 있어서,
상기 열경화성 수지는, 불포화 폴리에스터, 비닐에스터 및 에폭시로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재. - 보강매트의 적어도 일면에 열경화성 수지층이 형성되도록, 상기 보강매트와 적어도 1 이상의 상기 열경화성 수지층을 이동되는 벨트 상에서 가압 적층시켜 적층물을 형성시키는 단계를 포함하는 제1항에 따른 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재의 제조방법.
- 제13항에 있어서,
상기 적층물을 형성시키는 단계는 10 내지 40 ℃의 온도 및 0.1 내지 2 MPa의 압력 조건에서 이루어지는 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재의 제조방법. - 제13항에 있어서,
상기 적층물을 롤(Roll) 형태로 권취시키거나, 상기 적층물의 특정 길이만큼을 주기로 폴딩하여 스택킹(Stacking)시키는 단계를 더 포함하는 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재의 제조방법. - 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재의 재단물을 포함하는 배터리 케이스.
- 제16항에 있어서,
상기 배터리 케이스는 전기자동차용 배터리 케이스인 배터리 케이스. - 제17항에 있어서,
상기 배터리 케이스는 배터리 모듈이 안착되어 지지되고 테두리부에서 상방으로 연장하여 형성되는 측벽부를 포함하는 지지부; 상기 지지부의 상면에 결합되어 상기 배터리 모듈의 안착부를 구획하는 내부프레임; 상기 지지부의 외측면에 결합되는 외부프레임; 및 상기 지지부의 하부에 결합되는 하부보호판을 포함하고,
상기 하부보호판 및 상기 지지부 중 적어도 하나는 상기 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재를 포함하는 배터리 케이스.
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| KR1020210123334A KR102642996B1 (ko) | 2020-12-18 | 2021-09-15 | 섬유강화 열경화성 플라스틱 복합재 및 그의 제조방법 |
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2002331523A (ja) * | 2002-02-18 | 2002-11-19 | Yamaha Livingtec Corp | 繊維強化樹脂成形品及びその製法 |
| KR100791109B1 (ko) * | 2007-03-29 | 2008-01-03 | 이근혁 | 섬유 강화 플라스틱 및 그 제조 방법 |
| KR20200033784A (ko) * | 2018-09-20 | 2020-03-30 | (주)엘지하우시스 | 전기자동차용 배터리 케이스 |
-
2021
- 2021-09-15 KR KR1020210123334A patent/KR102642996B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| KR20200033784A (ko) * | 2018-09-20 | 2020-03-30 | (주)엘지하우시스 | 전기자동차용 배터리 케이스 |
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| KR102642996B1 (ko) | 2024-03-04 |
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