KR20220122962A - A method for manufacturing of thermoplastic composite towpreg - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method for manufacturing a thermoplastic resin composite material towpreg. The method for manufacturing a thermoplastic resin composite material towpreg, according to the present invention, comprises the steps of: (1) melting and supplying a thermoplastic resin; (2) introducing a reinforcing material; (3) impregnating the thermoplastic resin and the reinforcing material; (4) homogenizing, under preset conditions, a towpreg in which the reinforcing material is impregnated with the thermoplastic resin; and (5) winding the finished towpreg. Therefore, the present invention can manufacture a void-free and homogenized towpreg.

Description

열가소성 수지 복합재료 토우프레그 제조 방법{A METHOD FOR MANUFACTURING OF THERMOPLASTIC COMPOSITE TOWPREG}A method for manufacturing a thermoplastic resin composite towpreg

본 발명은 열가소성 수지 복합재료 토우프레그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 열가소성 수지 조성물 및 보강재를 이용하여 구조적 성능 및 기능이 우수한 토우프레그를 제조할 수 있도록 하는 열가소성 수지 복합재료 토우프레그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a thermoplastic resin composite towpreg, and more particularly, to a thermoplastic resin composite towpreg manufacturing method using a thermoplastic resin composition and a reinforcing material to manufacture a towpreg having excellent structural performance and function. it's about how

일반적으로 강화 섬유와 함께 열경화성 수지를 포함하는 섬유 강화 복합재료는 경량이면서도 기계적, 화학적 특성이 우수하기 때문에 항공, 자동차, 선박, 건축, 스포츠 용품 등 많은 분야에서 응용되고 있다.In general, fiber-reinforced composite materials containing a thermosetting resin together with reinforcing fibers are lightweight and have excellent mechanical and chemical properties, so they are applied in many fields, such as aviation, automobiles, ships, constructions, and sporting goods.

열가소성 수지 복합재료는 1980년대 후반부터 항공 구조물 용도로 검토되기 시작하여 에어버스(air bus) A380 앞전날개(leading dege)에 최초 적용되었으며, 파괴 인성(Fracture Toughness), 저장안정성, 용이한 수리 및 재활용 특성, 우수한 hot-wert 특성, 빠른 성형 사이클, 열성형 및 열용접 방식의 후가공 등의 많은 장점으로 인해 꾸준히 수요가 늘고 있다.Thermoplastic resin composites began being considered for use in aviation structures in the late 1980s, and were first applied to the airbus A380 leading dege. Due to its many advantages, such as properties, excellent hot-wert properties, fast forming cycles, and post-processing by thermoforming and hot-welding methods, the demand is steadily increasing.

열가소성 수지 복합재료의 가장 큰 장점인 자동화된 고속 대량 생산 방식 중 가장 주목받고 있는 AFP(Automated Fiber Placement)의 경우 현재 열가소성 UD(Unidirectional) prepreg slit tape가 널리 검토되고 있으나, 광폭의 프리프레그를 슬리팅 하는 공정 중 Fiber가 손상되는 문제가 발생하는 단점이 있다. 이외에 기존에 열경화성 수지를 사용하는 Type-4 고압용기의 경우 라이너의 상용성 등의 장점으로 인하여 열가소성 토우프레그를 사용한 필라멘트와인딩 공법에 대한 관심이 높아지고 있다.In the case of Automated Fiber Placement (AFP), which is attracting the most attention among the automated high-speed mass production method, which is the biggest advantage of thermoplastic resin composites, currently thermoplastic UD (Unidirectional) prepreg slit tape is being widely reviewed. There is a disadvantage that the fiber is damaged during the process. In addition, in the case of Type-4 high-pressure containers using thermosetting resins, interest in filament winding methods using thermoplastic towpregs is increasing due to advantages such as compatibility of liners.

본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 압출기를 사용하여 열가소성 수지를 녹여 공급하는 단계, 보강재를 펼쳐서(spreading) 투입하는 단계, 다이블록 내에서 열가소성 수지와 보강재를 함침 하는 단계, 일차 함침된 보강재와 열가소성 수지 토우프레그를 미리 설정된 조건으로 균질화 하는 단계를 포함하여 구성함으로써, 기포(void)가 없고 균질화된 토우프레그의 제조가 가능하도록 하는, 열가소성 수지 복합재료 토우프레그 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention has been proposed to solve the above problems of the previously proposed methods, using an extruder to melt and supply a thermoplastic resin, spread the reinforcing material and input, and the thermoplastic resin in the die block A thermoplastic resin composite material comprising the steps of impregnating a reinforcing material, homogenizing the primary impregnated reinforcing material and the thermoplastic resin towpreg under preset conditions, thereby enabling the production of a void-free and homogenized towpreg. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a towpreg.

또한, 본 발명은, 열가소성 수지와 보강재를 함침 하되, 다이블록의 멀티채널을 통해 열가소성 수지와 보강재가 복수로 함침 처리되고, 균질화 공정을 통해 기포 없이 고르게 함침 냉각되도록 함으로써, 기능성을 갖는 열가소성 복합재질의 토우프레그의 대량 생산이 가능하고, 그에 따른 생산성이 더욱 향상될 수 있도록 하는, 열가소성 수지 복합재료 토우프레그 제조 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, the present invention is impregnated with a thermoplastic resin and a reinforcing material, but the thermoplastic resin and the reinforcing material are impregnated in a plurality through the multi-channel of the die block, and through a homogenization process, the thermoplastic composite material having the functionality is uniformly impregnated and cooled without air bubbles. It is another object of the present invention to provide a method for manufacturing a towpreg of a thermoplastic resin composite material, which enables mass production of the towpreg, and thus productivity can be further improved.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 열가소성 수지 복합재료 토우프레그 제조 방법은,The thermoplastic resin composite material towpreg manufacturing method according to the features of the present invention for achieving the above object,

열가소성 수지 복합재료 토우프레그 제조 방법으로서,A method for manufacturing a thermoplastic resin composite towpreg, comprising:

(1) 압출기가 토우프레그 제조를 위한 열가소성 수지를 녹여 공급하는 단계;(1) the extruder melts and supplies the thermoplastic resin for the tow preg production;

(2) 보강재 공급부가 토우프레그 제조를 위한 보강재를 투입하는 단계;(2) the reinforcing material supply unit inputting the reinforcing material for manufacturing the tow preg;

(3) 다이블록이 상기 단계 (1)에서 공급되는 열가소성 수지와 상기 단계 (2)에서 투입되는 보강재를 함침 처리하는 단계;(3) impregnating the die block with the thermoplastic resin supplied in step (1) and the reinforcing material input in step (2);

(4) 균질화 유니트가 상기 단계 (3)에서 보강재에 열가소성 수지가 함침 처리된 토우프레그를 미리 설정된 조건으로 균질화 하는 단계; 및(4) the homogenizing unit homogenizing the towpreg impregnated with the thermoplastic resin in the reinforcing material in the step (3) under preset conditions; and

(5) 와인딩 스테이션이 상기 단계 (4)를 통해 전체 공정의 두께와 장력이 조절되어 완성된 토우프레그를 권취하는 단계를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.(5) The winding station is characterized in that it comprises the step of winding the finished towpreg by adjusting the thickness and tension of the entire process through the step (4).

바람직하게는, 상기 단계 (1)에서는,Preferably, in step (1),

상기 압출기가 토우프레그 제조를 위한 액상의 열가소성 수지를 미리 설정된 공급 조건으로 상기 다이블록으로 공급할 수 있다.The extruder may supply a liquid thermoplastic resin for manufacturing the towpreg to the die block under preset supply conditions.

더욱 바람직하게는, 상기 단계 (1)에서의 열가소성 수지는,More preferably, the thermoplastic resin in step (1) is,

폴리프로필렌(PP), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 페트(PET), 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 에이비에스(ABS), 폴리카보네이트(PC), MPPO, 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 폴리아미드(PA), PEI, TPU, POM, 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK), 폴리에테르 케톤 케톤(PEKK), 폴리아리 레테르케톤(PAEK) 중에서 선택된 적어도 하나의 열가소성 수지이다.Polypropylene (PP), high density polyethylene (HDPE), PET (PET), polymethyl methacrylate (PMMA), ABS (ABS), polycarbonate (PC), MPPO, polyphenylene sulfide (PPS), polyamide (PA), PEI, TPU, POM, polyether ether ketone (PEEK), polyether ketone ketone (PEKK), polyari ether ketone (PAEK) at least one selected from the thermoplastic resin.

더욱 더 바람직하게는, 상기 단계 (1)에서는,Even more preferably, in step (1),

토우프레그 제조를 위한 액상의 열가소성 수지를 미리 설정된 공급 조건으로 상기 다이블록으로 공급하되, 제조될 토우프레그 특성에 맞게 컴파운딩 되는 기능성 첨가제가 더 포함될 수 있다.A liquid thermoplastic resin for manufacturing the towpreg is supplied to the die block under a preset supply condition, but a functional additive compounded according to the characteristics of the towpreg to be manufactured may be further included.

바람직하게는, 상기 단계 (2)에서는,Preferably, in step (2),

상기 보강재 공급부가 토우프레그 제조를 위한 보강재를 투입하되, 파이버(fiber) 또는 실(yarn) 형태의 보강재를 펼쳐서(spreading) 복수로 공급할 수 있다.The reinforcing material supply unit may supply a plurality of reinforcing materials for manufacturing the towpreg by spreading the reinforcing materials in the form of fibers or yarns.

더욱 바람직하게는, 상기 단계 (2)에서의 보강재는,More preferably, the reinforcing material in step (2),

유리 섬유(Glass Fiber), 아라미드 섬유(Aramid Fiber), 탄소 섬유(Carbon Fiber), 석영 섬유(Quartz Fiber), 보론, 실리콘 카바이드, 알루미나, 바잘트(Basalt) 중에서 선택된 어느 하나이다.Any one selected from glass fiber, aramid fiber, carbon fiber, quartz fiber, boron, silicon carbide, alumina, and basalt.

더욱 더 바람직하게는, 상기 단계 (3)에서는,Even more preferably, in step (3),

상기 다이블록이 열가소성 수지와 보강재를 함침 처리하되, 상기 다이블록(130)은 함침 공정을 복수로 수행하는 멀티채널 구조로 구성되며, 보강재가 가운데 층에 위치하며 상하로 원하는 조건에 맞는 양의 수지를 공급하는 다이 구조를 갖도록 구성될 수 있다.The die block is impregnated with a thermoplastic resin and a reinforcing material, but the die block 130 has a multi-channel structure in which a plurality of impregnation processes are performed. It may be configured to have a die structure that supplies

바람직하게는, 상기 단계 (4)에서는,Preferably, in step (4),

상기 균질화 유니트가 보강재에 열가소성 수지가 일치 함침 처리된 토우프레그를 Tapered die를 통과시키면서 기포가 제거되고 균일하게 함침되며, 수지함량도 조절할 수 있으며, IR 히터 및 냉각 유니트를 설치하여 함침 및 냉각 조건을 조절하여 수지에 맞춘 최적의 결정화도 및 물성을 얻을 수 있도록 기능할 수 있다.The homogenization unit passes the towpreg impregnated with the thermoplastic resin in the reinforcing material through the tapered die to remove air bubbles and uniformly impregnate, and the resin content can also be adjusted. It can function to obtain the optimum crystallinity and physical properties tailored to the resin by adjusting it.

바람직하게는, 상기 단계 (5)에서는,Preferably, in step (5),

상기 단계 (4)를 통해 완성된 토우프레그의 두께 및 생산 공정의 장력을 측정하여 close loop control로 조절하는 두께 및 장력 조절 유니트(thickness and tension control unit)와 권취 유니트(winding unit)를 포함하여 구성할 수 있다.Including a thickness and tension control unit (thickness and tension control unit) and a winding unit that measure the thickness of the towpreg completed through step (4) and the tension of the production process and control it with close loop control can do.

본 발명에서 제안하고 있는 열가소성 수지 복합재료 토우프레그 제조 방법에 따르면, 압출기를 사용하여 열가소성 수지를 녹여 공급하는 단계, 보강재를 펼쳐서(spreading) 투입하는 단계, 다이블록 내에서 열가소성 수지와 보강재를 함침 하는 단계, 일차 함침된 보강재와 열가소성 수지 토우프레그를 미리 설정된 조건으로 균질화 하는 단계를 포함하여 구성함으로써, 기포(void)가 없고 균질화된 토우프레그의 제조가 가능하도록 할 수 있다.According to the method for manufacturing a thermoplastic resin composite towpreg proposed in the present invention, the step of dissolving and supplying the thermoplastic resin using an extruder, the step of spreading and inputting the reinforcing material, and impregnating the thermoplastic resin and the reinforcing material in the die block By configuring it including the step of homogenizing the primary impregnated reinforcing material and the thermoplastic resin towpreg under preset conditions, it is possible to manufacture a homogenized towpreg without voids.

또한, 본 발명의 열가소성 수지 복합재료 토우프레그 제조 방법에 따르면, 열가소성 수지와 보강재를 함침 하되, 다이블록의 멀티채널을 통해 열가소성 수지와 보강재가 복수로 함침 처리되고, 균질화 공정을 통해 기포 없이 고르게 함침 냉각되도록 함으로써, 기능성을 갖는 열가소성 복합재질의 토우프레그의 대량 생산이 가능하고, 그에 따른 생산성이 더욱 향상될 수 있도록 할 수 있다.In addition, according to the method for manufacturing a thermoplastic resin composite towpreg of the present invention, the thermoplastic resin and the reinforcing material are impregnated, but the thermoplastic resin and the reinforcing material are impregnated in multiple numbers through the multi-channel of the die block, and evenly without bubbles through the homogenization process By allowing the impregnation to cool, it is possible to mass-produce a towpreg made of a thermoplastic composite material having a function, and thus productivity can be further improved.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 열가소성 수지 복합재료 토우프레그 제조 방법의 흐름을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 열가소성 수지 복합재료 토우프레그 제조 방법에서, 단계 S110에서 사용되는 열가소성 수지들을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 열가소성 수지 복합재료 토우프레그 제조 방법에서, 단계 S120에서 사용되는 보강재들을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 열가소성 수지 복합재료 토우프레그 제조 방법에 사용되는 토우프레그 제조 장치의 구성을 기능블록으로 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 열가소성 수지 복합재료 토우프레그 제조 방법에 사용되는 토우프레그 제조 장치의 개략적인 구성을 도시한 도면.1 is a view showing a flow of a method for manufacturing a thermoplastic resin composite towpreg according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing the thermoplastic resins used in step S110 in the method for manufacturing a thermoplastic resin composite towpreg according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing reinforcing materials used in step S120 in a method for manufacturing a thermoplastic resin composite towpreg according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing the configuration of a towpreg manufacturing apparatus used in the thermoplastic resin composite material towpreg manufacturing method according to an embodiment of the present invention as a functional block.
5 is a view showing a schematic configuration of a towpreg manufacturing apparatus used in the thermoplastic resin composite material towpreg manufacturing method according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.Hereinafter, preferred embodiments will be described in detail so that those of ordinary skill in the art can easily practice the present invention with reference to the accompanying drawings. However, in describing a preferred embodiment of the present invention in detail, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the same reference numerals are used throughout the drawings for parts having similar functions and functions.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 ‘연결’ 되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적으로 연결’ 되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 ‘간접적으로 연결’ 되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 ‘포함’ 한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.In addition, throughout the specification, when a part is 'connected' with another part, it is not only 'directly connected' but also 'indirectly connected' with another element interposed therebetween. include In addition, "including" a certain component means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 열가소성 수지 복합재료 토우프레그 제조 방법의 흐름을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 열가소성 수지 복합재료 토우프레그 제조 방법에서, 단계 S110에서 사용되는 열가소성 수지들을 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 열가소성 수지 복합재료 토우프레그 제조 방법에서, 단계 S120에서 사용되는 보강재들을 도시한 도면이다. 도 1 내지 도 3에 각각 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 열가소성 수지 복합재료 토우프레그 제조 방법은, 압출기가 토우프레그 제조를 위한 열가소성 수지를 녹여 공급하는 단계(S110), 보강재 공급부가 토우프레그 제조를 위한 보강재를 투입하는 단계(S120), 다이블록이 단계 S110에서 공급되는 열가소성 수지와 단계 S120에서 투입되는 보강재를 함침 처리하는 단계(S130), 균질화 유니트가 단계 S130에서 보강재에 열가소성 수지가 함침 처리된 토우프레그를 미리 설정된 조건으로 균질화 하는 단계(S140), 및 와인딩 스테이션이 단계 S140을 통해 전체 공정의 두께와 장력이 조절되어 완성된 토우프레그를 권취하는 단계(S150)를 포함하여 구현될 수 있다. 이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 열가소성 수지 복합재료 토우프레그 제조 방법에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.1 is a view showing the flow of a method for manufacturing a thermoplastic resin composite towpreg according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a method for manufacturing a thermoplastic resin composite towpreg according to an embodiment of the present invention, It is a view showing the thermoplastic resins used in step S110, and FIG. 3 is a view showing the reinforcing materials used in step S120 in the method for manufacturing a thermoplastic resin composite towpreg according to an embodiment of the present invention. 1 to 3, in the method for manufacturing a thermoplastic resin composite towpreg according to an embodiment of the present invention, the extruder melts and supplies the thermoplastic resin for manufacturing the towpreg (S110), Step (S120) of the reinforcing material supply unit inputting the reinforcing material for manufacturing the towpreg, the die block impregnating the thermoplastic resin supplied in step S110 and the reinforcing material input in step S120 (S130), the homogenization unit in step S130 A step of homogenizing the towpreg impregnated with the reinforcing material under a preset condition (S140), and the winding station winding the finished towpreg by adjusting the thickness and tension of the entire process through step S140 (S150) It can be implemented including Hereinafter, a method for manufacturing a thermoplastic resin composite towpreg according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

단계 S110에서는, 압출기(110)가 토우프레그 제조를 위한 열가소성 수지를 녹여 공급한다. 이러한 단계 S110에서는 압출기(110)가 토우프레그 제조를 위한 액상의 열가소성 수지를 미리 설정된 공급 조건으로 다이블록(130)으로 공급할 수 있다. 여기서, 압출기(110)는 열가소성 수지를 공급받고, 용융시켜 녹인 상태에서 미리 설정된 동작 조건인 토출 속도로 토출 량을 공급한다.In step S110, the extruder 110 melts and supplies the thermoplastic resin for manufacturing the towpreg. In this step S110, the extruder 110 may supply the liquid thermoplastic resin for manufacturing the towpreg to the die block 130 under preset supply conditions. Here, the extruder 110 receives the thermoplastic resin, melts and supplies the discharge amount at a discharge rate that is a preset operating condition in a melted state.

또한, 단계 S110에서의 열가소성 수지는 도 2에 도시된 바와 같이, 폴리프로필렌(PP), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 페트(PET), 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 에이비에스(ABS), 폴리카보네이트(PC), MPPO, 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 폴리아미드(PA), PEI, TPU, POM, 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK), 폴리에테르 케톤 케톤(PEKK), 폴리아리 레테르케톤(PAEK) 중에서 선택된 적어도 하나의 열가소성 수지가 사용될 수 있다.In addition, as shown in FIG. 2, the thermoplastic resin in step S110 is polypropylene (PP), high-density polyethylene (HDPE), PET (PET), polymethyl methacrylate (PMMA), ABS (ABS), poly Carbonate (PC), MPPO, polyphenylene sulfide (PPS), polyamide (PA), PEI, TPU, POM, polyether ether ketone (PEEK), polyether ketone ketone (PEKK), polyari ether ketone (PAEK) At least one thermoplastic resin selected from among may be used.

또한, 단계 S110에서는 토우프레그 제조를 위한 액상의 열가소성 수지를 미리 설정된 공급 조건으로 다이블록(130)으로 공급하되, 제조될 토우프레그 특성에 맞게 컴파운딩 되는 기능성 첨가제가 더 포함될 수 있다. 여기서, 기능성 첨가제는 제조될 토우프레그에 기능성을 부여하기 위한 첨가제로서 열가소성 수지에 컴파운딩 되어 사용될 수 있다.In addition, in step S110, the liquid thermoplastic resin for manufacturing the towpreg is supplied to the die block 130 under a preset supply condition, but a functional additive compounded according to the characteristics of the towpreg to be manufactured may be further included. Here, the functional additive may be compounded into a thermoplastic resin as an additive for imparting functionality to the towpreg to be manufactured.

단계 S120에서는, 보강재 공급부(120)가 토우프레그 제조를 위한 보강재를 투입한다. 이러한 단계 S120에서는 강재 공급부(120)가 토우프레그 제조를 위한 보강재를 투입하되, 파이버(fiber) 또는 실(yarn) 형태의 보강재를 펼쳐서(spreading) 복수로 공급할 수 있다. 여기서, 파이버 또는 실 형태의 보강재는 열가소성 수지와의 상용성 및 접착성이 개선될 수 있다.In step S120, the reinforcing material supply unit 120 inputs the reinforcing material for manufacturing the tow preg. In this step S120, the steel material supply unit 120 may supply a plurality of reinforcing materials for manufacturing the towpreg by spreading the reinforcing materials in the form of fibers or yarns. Here, the reinforcing material in the form of fibers or threads may have improved compatibility and adhesion with the thermoplastic resin.

또한, 단계 S120에서의 보강재는 도 3에 도시된 바와 같이, 유리 섬유(Glass Fiber), 아라미드 섬유(Aramid Fiber), 탄소 섬유(Carbon Fiber), 석영 섬유(Quartz Fiber), 보론, 실리콘 카바이드, 알루미나, 바잘트(Basalt) 중에서 선택된 어느 하나가 사용될 수 있다.In addition, as shown in FIG. 3, the reinforcing material in step S120 is glass fiber, aramid fiber, carbon fiber, quartz fiber, boron, silicon carbide, alumina. , any one selected from Basalt may be used.

단계 S130에서는, 다이블록(130)이 단계 S110에서 공급되는 열가소성 수지와 단계 S120에서 투입되는 보강재를 함침 처리한다. 이러한 단계 S130에서는 다이블록(130)이 열가소성 수지와 보강재를 함침 처리하되, 다이블록(130)은 함침 공정을 복수로 수행하는 멀티채널 구조로 구성되며, 보강재가 가운데 층에 위치하며 상하로 원하는 조건에 맞는 양의 수지를 공급하는 다이 구조를 가질 수 있다. 즉, 다이블록(130)은 열가소성 수지와 보강재를 동시에 복수로 함침 처리함으로써, 제조 공정의 생산성이 향상될 수 있도록 기능할 수 있다.In step S130, the die block 130 is impregnated with the thermoplastic resin supplied in step S110 and the reinforcing material input in step S120. In this step S130, the die block 130 is impregnated with a thermoplastic resin and a reinforcing material, but the die block 130 has a multi-channel structure in which a plurality of impregnation processes are performed, and the reinforcing material is located in the middle layer, and the desired condition up and down It can have a die structure that supplies an appropriate amount of resin. That is, the die block 130 may function to improve the productivity of the manufacturing process by simultaneously impregnating a plurality of the thermoplastic resin and the reinforcing material.

단계 S140에서는, 균질화 유니트(140)가 단계 S130에서 보강재에 열가소성 수지가 함침 처리된 토우프레그를 미리 설정된 조건으로 균질화 한다. 이러한 단계 S140에서는 균질화 유니트(140)가 보강재에 열가소성 수지가 일치 함침 처리된 토우프레그를 Tapered die를 통과시키면서 기포가 제거되고 균일하게 함침되며, 수지함량도 조절할 수 있으며, IR 히터 및 냉각 유니트를 설치하여 함침 및 냉각 조건을 조절하여 수지에 맞춘 최적의 결정화도 및 물성을 얻을 수 있도록 기능할 수 있다.In step S140, the homogenization unit 140 homogenizes the towpreg in which the reinforcing material is impregnated with the thermoplastic resin in step S130 under preset conditions. In this step S140, the homogenization unit 140 passes the towpreg impregnated with the thermoplastic resin in the reinforcement material through the tapered die, bubbles are removed and impregnated uniformly, the resin content can also be adjusted, and an IR heater and cooling unit are installed By adjusting the impregnation and cooling conditions, it can function to obtain the optimum crystallinity and physical properties tailored to the resin.

단계 S150에서는, 와인딩 스테이션(150)이 단계 S140을 통해 전체 공정의 두께와 장력이 조절되어 완성된 토우프레그를 권취한다. 이러한 단계 (5)에서는 단계 S140을 통해 완성된 토우프레그의 두께 및 생산 공정의 장력을 측정하여 close loop control로 조절하는 두께 및 장력 조절 유니트(thickness and tension control unit)와 권취 유니트(winding unit)를 포함하여 구성할 수 있다.In step S150, the winding station 150 winds the finished towpreg by adjusting the thickness and tension of the entire process through step S140. In this step (5), the thickness and tension control unit (thickness and tension control unit) and the winding unit that measure the thickness of the towpreg completed through step S140 and the tension of the production process are adjusted by close loop control. can be configured including.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 열가소성 수지 복합재료 토우프레그 제조 방법에 사용되는 토우프레그 제조 장치의 구성을 기능블록으로 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 열가소성 수지 복합재료 토우프레그 제조 방법에 사용되는 토우프레그 제조 장치의 개략적인 구성을 도시한 도면이다. 도 4 및 도 5에 각각 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 열가소성 수지 복합재료 토우프레그 제조 방법에 사용되는 토우프레그 제조 장치(100)는 토우프레그 제조를 위한 열가소성 수지를 녹여 공급하는 압출기(110), 토우프레그 제조를 위한 보강재를 투입하는 보강재 공급부(120), 압출기(110)에서 공급되는 열가소성 수지와 보강재 공급부(120)에서 투입되는 보강재를 함침 처리하는 다이블록(130), 및 다이블록(130)에서 보강재에 열가소성 수지가 함침 처리된 토우프레그를 미리 설정된 조건으로 균질화 하는 균질화 유니트(140)를 포함하여 구성될 수 있다.4 is a functional block diagram illustrating the configuration of a towpreg manufacturing apparatus used in a method for manufacturing a thermoplastic resin composite towpreg according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a functional block diagram according to an embodiment of the present invention. It is a figure showing the schematic structure of the towpreg manufacturing apparatus used for the thermoplastic resin composite material towpreg manufacturing method. 4 and 5, the towpreg manufacturing apparatus 100 used in the thermoplastic resin composite towpreg manufacturing method according to an embodiment of the present invention produces a thermoplastic resin for manufacturing the towpreg. Die block ( 130), and a homogenization unit 140 for homogenizing the towpreg in which the reinforcing material is impregnated with a thermoplastic resin in the die block 130 under preset conditions.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 열가소성 수지 복합재료 토우프레그 제조 방법은, 압출기를 사용하여 열가소성 수지를 녹여 공급하는 단계, 보강재를 펼쳐서(spreading) 투입하는 단계, 다이블록 내에서 열가소성 수지와 보강재를 함침 하는 단계, 일차 함침된 보강재와 열가소성 수지 토우프레그를 미리 설정된 조건으로 균질화 하는 단계를 포함하여 구성함으로써, 기포(void)가 없고 균질화된 토우프레그의 제조가 가능하도록 할 수 있으며, 특히, 열가소성 수지와 보강재를 함침 하되, 다이블록의 멀티채널을 통해 열가소성 수지와 보강재가 복수로 함침 처리되고, 균질화 공정을 통해 기포 없이 고르게 함침 냉각되도록 함으로써, 기능성을 갖는 열가소성 복합재질의 토우프레그의 대량 생산이 가능하고, 그에 따른 생산성이 더욱 향상될 수 있도록 할 수 있게 된다.As described above, the method for manufacturing a thermoplastic resin composite towpreg according to an embodiment of the present invention includes the steps of dissolving and supplying the thermoplastic resin using an extruder, spreading and inputting the reinforcing material, in the die block By configuring including the step of impregnating the thermoplastic resin and the reinforcing material, and homogenizing the primary impregnated reinforcing material and the thermoplastic resin towpreg under preset conditions, it is possible to manufacture a homogenized towpreg without voids. , In particular, the thermoplastic resin and the reinforcing material are impregnated, but the thermoplastic resin and the reinforcing material are impregnated in multiple numbers through the multi-channel of the die block, and the tow press of the thermoplastic composite material having the functionality is uniformly impregnated and cooled without bubbles through the homogenization process. It is possible to mass-produce it, and thus it is possible to further improve the productivity.

이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.Various modifications and applications of the present invention described above are possible by those skilled in the art to which the present invention pertains, and the scope of the technical idea according to the present invention should be defined by the following claims.

100: 본 발명의 일실시예에 따른 열가소성 수지 복합재료 토우프레그 제조 장치
110: 압출기
120: 보강재 공급부(spreading unit)
130: 다이블록
140: 균질화 유니트
150: 와인딩 스테이션
S110: 압출기가 토우프레그 제조를 위한 열가소성 수지를 녹여 공급하는 단계
S120: 보강재 공급부가 토우프레그 제조를 위한 보강재를 투입하는 단계
S130: 다이블록이 단계 S110에서 공급되는 열가소성 수지와 단계 S120에서 투입되는 보강재를 함침 처리하는 단계
S140: 균질화 유니트가 단계 S130에서 보강재에 열가소성 수지가 함침 처리된 토우프레그를 미리 설정된 조건으로 균질화 하는 단계
S150: 와인딩 스테이션이 단계 S140을 통해 전체 공정의 두께와 장력이 조절되어 완성된 토우프레그를 권취하는 단계100: Thermoplastic resin composite material towpreg manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention
110: extruder
120: reinforcing material supply (spreading unit)
130: die block
140: homogenization unit
150: winding station
S110: the step of the extruder melts and supplies the thermoplastic resin for the tow preg production
S120: Step of inputting the reinforcing material for the reinforcing material supply unit for manufacturing the tow preg
S130: A step of impregnating the die block with the thermoplastic resin supplied in step S110 and the reinforcing material input in step S120
S140: the homogenizing unit homogenizing the towpreg impregnated with the thermoplastic resin in the reinforcing material in step S130 under preset conditions
S150: A step of winding the finished tow preg by the winding station adjusting the thickness and tension of the entire process through step S140

Claims (9)

열가소성 수지 복합재료 토우프레그 제조 방법으로서,
(1) 압출기(110)가 토우프레그 제조를 위한 열가소성 수지를 녹여 공급하는 단계;
(2) 보강재 공급부(120)가 토우프레그 제조를 위한 보강재를 투입하는 단계;
(3) 다이블록(130)이 상기 단계 (1)에서 공급되는 열가소성 수지와 상기 단계 (2)에서 투입되는 보강재를 함침 처리하는 단계;
(4) 균질화 유니트(140)가 상기 단계 (3)에서 보강재에 열가소성 수지가 함침 처리된 토우프레그를 미리 설정된 조건으로 균질화 하는 단계; 및
(5) 와인딩 스테이션(150)이 상기 단계 (4)를 통해 전체 공정의 두께와 장력이 조절되어 완성된 토우프레그를 권취하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 열가소성 수지 복합재료 토우프레그 제조 방법.
A method for manufacturing a thermoplastic resin composite towpreg, comprising:
(1) the extruder 110 melts and supplies the thermoplastic resin for manufacturing the tow preg;
(2) the step of the reinforcing material supply unit 120 inputting the reinforcing material for manufacturing the tow preg;
(3) impregnating the die block 130 with the thermoplastic resin supplied in step (1) and the reinforcing material input in step (2);
(4) the homogenizing unit 140 homogenizing the towpreg impregnated with the thermoplastic resin in the reinforcing material in the step (3) under preset conditions; and
(5) The method of manufacturing a thermoplastic resin composite towpreg, characterized in that the winding station 150 includes the step of winding the finished towpreg by adjusting the thickness and tension of the entire process through the step (4). .
 제1항에 있어서, 상기 단계 (1)에서는,
상기 압출기(110)가 토우프레그 제조를 위한 액상의 열가소성 수지를 미리 설정된 공급 조건으로 상기 다이블록(130)으로 공급하는 것을 특징으로 하는, 열가소성 수지 복합재료 토우프레그 제조 방법.
The method of claim 1, wherein in step (1),
The extruder 110 is a thermoplastic resin composite towpreg manufacturing method, characterized in that the supply of the liquid thermoplastic resin for the towpreg to the die block 130 under preset supply conditions.
 제2항에 있어서, 상기 단계 (1)에서의 열가소성 수지는,
폴리프로필렌(PP), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 페트(PET), 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 에이비에스(ABS), 폴리카보네이트(PC), MPPO, 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 폴리아미드(PA), PEI, TPU, POM, 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK), 폴리에테르 케톤 케톤(PEKK), 폴리아리 레테르케톤(PAEK) 중에서 선택된 적어도 하나의 열가소성 수지인 것을 특징으로 하는, 열가소성 수지 복합재료 토우프레그 제조 방법.
According to claim 2, wherein the thermoplastic resin in step (1),
Polypropylene (PP), high density polyethylene (HDPE), PET (PET), polymethyl methacrylate (PMMA), ABS (ABS), polycarbonate (PC), MPPO, polyphenylene sulfide (PPS), polyamide Thermoplastic resin composite material, characterized in that at least one thermoplastic resin selected from (PA), PEI, TPU, POM, polyether ether ketone (PEEK), polyether ketone ketone (PEKK), and polyari ether ketone (PAEK) A method for making a towpreg.
 제3항에 있어서, 상기 단계 (1)에서는,
토우프레그 제조를 위한 액상의 열가소성 수지를 미리 설정된 공급 조건으로 상기 다이블록(130)으로 공급하되, 제조될 토우프레그 특성에 맞게 컴파운딩 되는 기능성 첨가제가 더 포함되는 것을 특징으로 하는, 열가소성 수지 복합재료 토우프레그 제조 방법.
The method of claim 3, wherein in step (1),
A thermoplastic resin in liquid form for manufacturing the towpreg is supplied to the die block 130 under a preset supply condition, and a functional additive compounded according to the characteristics of the towpreg to be manufactured is further included. A method for manufacturing a composite towpreg.
 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단계 (2)에서는,
상기 보강재 공급부(120)가 토우프레그 제조를 위한 보강재를 투입하되, 파이버(fiber) 또는 실(yarn) 형태의 보강재를 펼쳐서(spreading) 복수로 공급하는 것을 특징으로 하는, 열가소성 수지 복합재료 토우프레그 제조 방법.
The method according to any one of claims 1 to 4, wherein in step (2),
The reinforcing material supply unit 120 inputs the reinforcing material for manufacturing the towpreg, and the reinforcing material in the form of a fiber or yarn is spread and supplied in plurality. its manufacturing method.
 제5항에 있어서, 상기 단계 (2)에서의 보강재는,
유리 섬유(Glass Fiber), 아라미드 섬유(Aramid Fiber), 탄소 섬유(Carbon Fiber), 석영 섬유(Quartz Fiber), 보론, 실리콘 카바이드, 알루미나, 바잘트(Basalt) 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 열가소성 수지 복합재료 토우프레그 제조 방법.
The method of claim 5, wherein the reinforcing material in step (2),
Glass Fiber, Aramid Fiber, Carbon Fiber, Quartz Fiber, boron, silicon carbide, alumina, characterized in that any one selected from basalt (Basalt), A method for manufacturing a thermoplastic resin composite towpreg.
 제6항에 있어서, 상기 단계 (3)에서는,
상기 다이블록(130)이 열가소성 수지와 보강재를 함침 처리하되, 상기 다이블록(130)은 함침 공정을 복수로 수행하는 멀티채널 구조로 구성되며, 보강재가 가운데 층에 위치하며 상하로 원하는 조건에 맞는 양의 수지를 공급하는 다이 구조를 갖는 것을 특징으로 하는, 열가소성 수지 복합재료 토우프레그 제조 방법.
The method of claim 6, wherein in step (3),
The die block 130 is impregnated with a thermoplastic resin and a reinforcing material, but the die block 130 has a multi-channel structure in which a plurality of impregnation processes are performed. A method for producing a thermoplastic resin composite towpreg, characterized in that it has a die structure for supplying a positive resin.
 제1항에 있어서, 상기 단계 (4)에서는,
상기 균질화 유니트(140)가 보강재에 열가소성 수지가 일치 함침 처리된 토우프레그를 Tapered die를 통과시키면서 기포가 제거되고 균일하게 함침되며, 수지함량도 조절할 수 있으며, IR 히터 및 냉각 유니트를 설치하여 함침 및 냉각 조건을 조절하여 수지에 맞춘 최적의 결정화도 및 물성을 얻을 수 있도록 기능하는 것을 특징으로 하는, 열가소성 수지 복합재료 토우프레그 제조 방법.
The method of claim 1, wherein in step (4),
The homogenization unit 140 passes the towpreg impregnated with the thermoplastic resin in the reinforcement material through the tapered die to remove air bubbles and uniformly impregnate it, and the resin content can also be adjusted. A method for manufacturing a thermoplastic resin composite towpreg, characterized in that it functions to obtain an optimal crystallinity and physical properties tailored to the resin by controlling the cooling conditions.
 제1항에 있어서, 상기 단계 (5)에서는,
상기 단계 (4)를 통해 완성된 토우프레그의 두께 및 생산 공정의 장력을 측정하여 close loop control로 조절하는 두께 및 장력 조절 유니트(thickness and tension control unit)와 권취 유니트(winding unit)를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는, 열가소성 수지 복합재료 토우프레그 제조 방법.The method of claim 1, wherein in step (5),
Including a thickness and tension control unit (thickness and tension control unit) and a winding unit that measure the thickness of the towpreg completed through step (4) and the tension of the production process and control it with close loop control A method for manufacturing a thermoplastic resin composite towpreg, characterized in that.
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