KR20220157190A - Method for shaping article using cnt coating fiber - Google Patents
Method for shaping article using cnt coating fiber Download PDFInfo
- Publication number
- KR20220157190A KR20220157190A KR1020210064967A KR20210064967A KR20220157190A KR 20220157190 A KR20220157190 A KR 20220157190A KR 1020210064967 A KR1020210064967 A KR 1020210064967A KR 20210064967 A KR20210064967 A KR 20210064967A KR 20220157190 A KR20220157190 A KR 20220157190A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- fiber
- cnt
- forming
- base
- layer
- Prior art date
Links
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims abstract description 213
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 60
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims description 92
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims description 86
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 title description 2
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims abstract description 61
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims abstract description 21
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims description 106
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 62
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 52
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 39
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 28
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims description 18
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 15
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 15
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 11
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 10
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 10
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims description 5
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 4
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 2
- 229920001730 Moisture cure polyurethane Polymers 0.000 abstract 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 56
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 56
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 46
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 40
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 18
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 16
- 239000012783 reinforcing fiber Substances 0.000 description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 11
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 11
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 10
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 9
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 239000012779 reinforcing material Substances 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 229920002430 Fibre-reinforced plastic Polymers 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000004918 carbon fiber reinforced polymer Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000011151 fibre-reinforced plastic Substances 0.000 description 2
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 1
- 239000007833 carbon precursor Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/24—Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/04—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
- C08J5/06—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material using pretreated fibrous materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/24—Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs
- C08J5/241—Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs using inorganic fibres
- C08J5/243—Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs using inorganic fibres using carbon fibres
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/24—Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs
- C08J5/241—Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs using inorganic fibres
- C08J5/244—Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs using inorganic fibres using glass fibres
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/02—Elements
- C08K3/04—Carbon
- C08K3/041—Carbon nanotubes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
- C08K7/02—Fibres or whiskers
- C08K7/04—Fibres or whiskers inorganic
- C08K7/06—Elements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
- C08K7/02—Fibres or whiskers
- C08K7/04—Fibres or whiskers inorganic
- C08K7/14—Glass
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K9/00—Use of pretreated ingredients
- C08K9/02—Ingredients treated with inorganic substances
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K9/00—Use of pretreated ingredients
- C08K9/04—Ingredients treated with organic substances
Abstract
Description
본 발명은 섬유를 이용한 대상물의 성형 방법에 관한 것이다. 상세하게는, 탄소 나노 튜브(CNT)를 이용하여 코팅된 섬유, 예컨대 전도성 섬유를 이용한 대상물 내지는 물품의 성형 방법 및 이로부터 제조된 물품에 관한 것이다.The present invention relates to a method for forming an object using fibers. In detail, it relates to a method of forming an object or an article using a fiber coated with carbon nanotubes (CNT), such as a conductive fiber, and an article manufactured therefrom.
섬유 강화 플라스틱(Fiber Reinforced Plastic, FRP)은 섬유를 강화재로 이용하여 기계적 강도를 향상시킨 플라스틱 소재를 의미한다. 강화재로 사용되는 섬유의 예로는 탄소 섬유, 유리 섬유 등을 예시할 수 있다.Fiber Reinforced Plastic (FRP) refers to a plastic material having improved mechanical strength by using fibers as reinforcing materials. Examples of fibers used as reinforcing materials include carbon fibers and glass fibers.
예컨대 탄소 섬유를 강화재로 이용한 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP)은 철과 비교해 10배 이상 높은 강도를 가지면서도 무게는 약 20%에 불과하고 내화학성, 내열성이 매우 우수하다. 또한 부식이 발생하지 않고 팽창률이 낮은 등의 기계적 안정성이 뛰어나 금속의 대체제로 주목받고 있기도 하다. For example, carbon fiber reinforced plastic (CFRP) using carbon fiber as a reinforcing material has strength 10 times higher than that of iron, yet weighs only about 20%, and has excellent chemical resistance and heat resistance. In addition, it is attracting attention as an alternative to metal because of its excellent mechanical stability such as corrosion-free and low expansion rate.
한편, 위와 같은 탄소 섬유, 유리 섬유 등의 섬유 표면을 코팅시켜 강화재가 적용된 물품의 기계적 물성 및/또는 화학적 물성을 더욱 향상시키기 위한 연구가 이루어지고 있다.Meanwhile, research is being conducted to further improve mechanical properties and/or chemical properties of an article to which a reinforcing material is applied by coating the surface of a fiber such as carbon fiber or glass fiber.
전술한 바와 같이 우수한 기계적 및 화학적 안정성을 갖는 섬유를 이용해 물품의 강도 등을 보강하기 위한 다양한 연구 개발이 이루어지고 있다. 그러나 일반적으로 강화재로 사용되는 섬유, 예컨대 탄소 섬유는 제조 과정 중에 외력에 의해 손상이 쉬운 문제가 있다. 탄소 섬유는 제조 과정 중에는 브리틀(brittle)한 물성으로 인해 탄소 섬유를 이용해 보강한 물품을 제조하기 위한 공정 개발이 필요하다.As described above, various researches and developments have been conducted to reinforce the strength of articles using fibers having excellent mechanical and chemical stability. However, fibers generally used as reinforcing materials, such as carbon fibers, have a problem in that they are easily damaged by external force during the manufacturing process. Due to the brittle properties of carbon fiber during the manufacturing process, it is necessary to develop a process for manufacturing an article reinforced with carbon fiber.
이에 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 성형성이 우수한 코팅된 강화 섬유의 제조 방법을 제공하는 것이다. 특히 CNT 코팅이 적용된 강화 섬유의 제조 방법을 제공하는 것이다.Accordingly, the problem to be solved by the present invention is to provide a method for producing coated reinforcing fibers having excellent moldability. In particular, it is to provide a method for producing a reinforcing fiber to which a CNT coating is applied.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 성형성이 우수한 코팅된 강화 섬유를 제공하는 것이다. 특히 CNT 코팅된 CNT 코팅 섬유를 제공하는 것이다.Another problem to be solved by the present invention is to provide coated reinforcing fibers having excellent formability. In particular, it is to provide CNT-coated CNT-coated fibers.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 CNT 코팅된 섬유를 이용해 물품을 성형하는 방법을 제공하는 것이다.Another problem to be solved by the present invention is to provide a method for forming an article using a CNT-coated fiber.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 CNT 코팅 섬유를 이용해 강도 등이 보강된 물품을 제공하는 것이다.Another problem to be solved by the present invention is to provide an article with reinforced strength and the like using CNT-coated fibers.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The tasks of the present invention are not limited to the technical tasks mentioned above, and other technical tasks not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 어느 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 대상물의 성형 방법은, CNT 섬유를 이용한 성형 방법으로서, 섬유에 CNT가 코팅된 CNT 코팅 섬유를 준비하는 단계, 베이스 상에 상기 CNT 코팅 섬유를 제공하여 CNT 섬유층을 형성하는 단계, 상기 CNT 섬유층 상에 프리폴리머층을 형성하는 단계, 및 상기 CNT 섬유층과 상기 베이스 중 적어도 하나에 직접 전원을 인가하여 상기 프리폴리머층을 경화하는 단계를 포함한다.A method of molding an object according to an embodiment of the present invention for solving the above problems is a molding method using CNT fibers, comprising the steps of preparing a CNT-coated fiber coated with CNT on a fiber, the CNT-coated fiber on a base. providing a CNT fiber layer to form a CNT fiber layer, forming a prepolymer layer on the CNT fiber layer, and directly applying power to at least one of the CNT fiber layer and the base to cure the prepolymer layer.
상기 섬유는 절연 섬유 및 전도 섬유 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 절연 섬유는 유리 섬유(glass fiber)를 포함하고, 상기 전도 섬유는 탄소 섬유(carbon fiber)를 포함할 수 있다.The fiber may include at least one of an insulating fiber and a conductive fiber, the insulating fiber may include a glass fiber, and the conductive fiber may include a carbon fiber.
상기 CNT 코팅 섬유를 준비하는 단계는, 상기 섬유에 CNT 코팅을 위한 혼합액을 분사하거나, 침지하여 코팅하는 단계를 포함할 수 있다.Preparing the CNT-coated fibers may include spraying or immersing the fibers in a mixed solution for CNT coating.
또, 상기 혼합액은 CNT 입자를 포함하거나, 또는 CNT를 직접 성장시키기 위한 성장액을 포함하여, 상기 섬유의 표면에 CNT를 코팅하기 위해 사용될 수 있다.In addition, the mixed solution may be used to coat the surface of the fiber with CNTs, including CNT particles or a growth solution for directly growing CNTs.
상기 CNT 코팅 섬유를 준비하는 단계는, 상기 섬유를 직가열하여 코팅층을 경화 또는 반경화하는 단계를 더 포함할 수 있다.The preparing of the CNT-coated fibers may further include curing or semi-curing the coating layer by directly heating the fibers.
상기 베이스가 도전체일 경우, 상기 CNT 섬유층을 형성하는 단계 전에 상기 베이스의 표면을 절연 처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.When the base is a conductor, the step of insulating the surface of the base before forming the CNT fiber layer may be further included.
상기 베이스는 내부가 비어있는 통 형상의 물품을 포함하고, 상기 베이스 상에 CNT 섬유층을 형성하는 단계는, 상기 베이스의 내부에 CNT 섬유층을 형성하거나, 또는 상기 베이스의 외부에 CNT 섬유층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.The base includes a cylindrical article having a hollow inside, and forming the CNT fiber layer on the base includes forming the CNT fiber layer on the inside of the base or forming the CNT fiber layer on the outside of the base. can include
상기 베이스의 외부에 CNT 섬유층을 형성하는 단계는, 상기 통 형상의 물품 주위를 CNT 코팅 섬유가 이동하며 릴(reel)하는 단계를 포함하거나, 또는 상기 통 형상의 물품을 회전시키며 늘어진 CNT 코팅 섬유를 릴하는 단계를 포함할 수 있다.Forming the CNT fiber layer on the outside of the base includes moving and reeling the CNT-coated fibers around the tubular article, or rotating the tubular article and stretching the CNT-coated fibers It may include a reeling step.
상기 베이스의 내부에 CNT 섬유층을 형성하는 단계는, 상기 통 형상의 물품의 개구를 통해 내부 공간으로 상기 CNT 코팅 섬유를 주입하는 단계를 포함할 수 있다.Forming the CNT fiber layer inside the base may include injecting the CNT-coated fibers into an inner space through an opening of the tubular article.
상기 프리폴리머층을 형성하는 단계는, 상기 CNT 섬유층 상에 분사 노즐을 이용하여 중합액을 제공하는 단계를 포함하되, 상기 분사 노즐은 상기 중합액이 분사되는 제1 분사구, 및 기체가 분사되는 제2 분사구를 포함할 수 있다.The forming of the prepolymer layer includes providing a polymerization solution on the CNT fiber layer using a spray nozzle, wherein the spray nozzle has a first nozzle through which the polymerization solution is sprayed and a second spray hole through which gas is sprayed. It may contain nozzles.
상기 프리폴리머층을 형성하는 단계는, 상기 CNT 섬유층 상에 분사 노즐을 이용하여 중합액을 제공하는 단계를 포함하되, 상기 중합액을 분사하는 챔버 내부는 대기압 보다 높은 분위기일 수 있다.The forming of the prepolymer layer may include providing a polymerization solution on the CNT fiber layer using a spray nozzle, and the inside of the chamber in which the polymerization solution is sprayed may be in an atmosphere higher than atmospheric pressure.
상기 베이스는 내부가 비어있는 통 형상의 물품을 포함하고, 상기 프리폴리머층을 경화하는 단계는, 통 형상 물품 내부의 온도를 측정하여 전원을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.The base may include a tubular article having an empty inside, and the curing of the prepolymer layer may include measuring an internal temperature of the tubular article and controlling power.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명에 포함되어 있다. Other embodiment specifics are included in the detailed description.
본 발명의 실시예들에 따르면 에폭시 등의 고분자 코팅층 내 탄소 나노 튜브 입자를 함유하여 브리틀한 특성을 갖는 강화 섬유를 보강할 수 있고, 성형성을 향상시킬 수 있다.According to embodiments of the present invention, reinforcing fibers having brittle properties may be reinforced by containing carbon nanotube particles in a polymer coating layer such as epoxy, and moldability may be improved.
또, 코팅 섬유가 갖는 높은 전기 전도성을 이용해 물품과 탄소 섬유 등에 전원을 인가하는 방법으로 직가열하고, 이를 통해 코팅층을 경화시킴으로써 강화 섬유를 이용해 보강된 물품 또는 대상물의 성형성을 향상시킬 수 있다. In addition, the formability of an article or object reinforced with reinforcing fibers can be improved by direct heating by applying power to the article and carbon fiber using the high electrical conductivity of the coated fiber, and curing the coating layer through this.
본 발명의 실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.Effects according to the embodiments of the present invention are not limited by the contents exemplified above, and more diverse effects are included in the present specification.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공정 단계를 나타낸 순서도이다.
도 2는 도 1의 코팅 섬유를 준비하는 단계를 나타낸 공정 모식도이다.
도 3은 도 2의 공정을 통해 제조된 코팅 섬유의 모식도이다.
도 4는 도 1의 대상물의 성형 단계를 나타낸 순서도이다.
도 5는 도 4의 절연 처리 단계를 나타낸 공정 모식도이다.
도 6은 도 4의 섬유를 권선하는 단계를 나타낸 공정 모식도이다.
도 7은 도 4의 에폭시를 도포하는 단계를 나타낸 공정 모식도이다.
도 8은 도 7의 분사 노즐의 분사구의 배열 레이아웃이다.
도 9는 도 4의 에폭시 경화 단계를 나타낸 공정 모식도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 대상물의 성형 방법에 있어서 에폭시 경화 단계를 나타낸 공정 모식도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 대상물의 성형 방법에 있어서 에폭시 경화 단계를 나타낸 공정 모식도이다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 대상물의 성형 단계를 나타낸 공정 모식도들이다.1 is a flow chart showing process steps according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a schematic process diagram showing the step of preparing the coated fiber of Figure 1.
Figure 3 is a schematic diagram of the coated fiber prepared through the process of Figure 2.
Figure 4 is a flow chart showing the molding step of the object of Figure 1.
5 is a process schematic diagram showing the insulation processing step of FIG. 4 .
6 is a schematic process diagram showing a step of winding the fiber of FIG. 4 .
Figure 7 is a process schematic diagram showing the step of applying the epoxy of Figure 4.
FIG. 8 is an arrangement layout of injection ports of the injection nozzle of FIG. 7 .
9 is a schematic process diagram showing the epoxy curing step of FIG. 4 .
10 is a schematic process diagram showing an epoxy curing step in a method for molding an object according to another embodiment of the present invention.
11 is a schematic process diagram showing an epoxy curing step in a method for molding an object according to another embodiment of the present invention.
12 and 13 are process schematics showing steps of forming an object according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 즉, 본 발명이 제시하는 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있다. 아래 설명하는 실시예들은 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Advantages and features of the present invention, and methods of achieving them, will become clear with reference to the detailed description of the following embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in a variety of different forms, and only the embodiments make the disclosure of the present invention complete, and those skilled in the art in the art to which the present invention belongs It is provided to fully inform the person of the scope of the invention, and the invention is only defined by the scope of the claims. That is, various changes may be made to the embodiments provided by the present invention. The embodiments described below are not intended to be limiting on the embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents or substitutes thereto.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in this specification may be used in a meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. In addition, terms defined in commonly used dictionaries are not interpreted ideally or excessively unless explicitly specifically defined.
본 명세서에서, '및/또는'은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. '내지'를 사용하여 나타낸 수치 범위는 그 앞과 뒤에 기재된 값을 각각 하한과 상한으로서 포함하는 수치 범위를 나타낸다. '약' 또는 '대략'은 그 뒤에 기재된 값 또는 수치 범위의 20% 이내의 값 또는 수치 범위를 의미한다.In this specification, 'and/or' includes each and every combination of one or more of the recited items. In addition, singular forms also include plural forms unless otherwise specified in the text. As used herein, 'comprises' and/or 'comprising' does not exclude the presence or addition of one or more other elements other than the recited elements. A numerical range expressed using 'to' indicates a numerical range including the values listed before and after it as the lower limit and the upper limit, respectively. 'About' or 'approximately' means a value or range of values within 20% of the value or range of values set forth thereafter.
도면에 도시된 구성요소의 크기, 두께, 폭, 길이 등은 설명의 편의 및 명확성을 위해 과장 또는 축소될 수 있으므로 본 발명이 도시된 형태로 제한되는 것은 아니다.The size, thickness, width, length, etc. of the components shown in the drawings may be exaggerated or reduced for convenience and clarity of explanation, so the present invention is not limited to the illustrated form.
공간적으로 상대적인 용어인 '위(above)', '상부(upper)', ‘상(on)’, '아래(below)', '아래(beneath)', '하부(lower)' 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 '아래(below 또는 beneath)'로 기술된 소자는 다른 소자의 '위(above)'에 놓일 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 '아래'는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다.The spatially relative terms 'above', 'upper', 'on', 'below', 'beneath', 'lower', etc. are not included in the drawings. As shown, it can be used to easily describe the correlation between one element or component and another element or component. Spatially relative terms should be understood as encompassing different orientations of elements in use in addition to the orientations shown in the figures. For example, when elements shown in the figures are turned over, elements described as 'below' or 'below' other elements may be placed 'above' the other elements. Accordingly, the exemplary term 'below' may include directions of both down and up.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공정 단계를 나타낸 순서도이다.1 is a flow chart showing process steps according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 공정은 코팅 섬유의 제조 단계(S100) 및 코팅 섬유를 이용한 물품의 성형 단계(S200)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , the process according to the present embodiment may include a step of manufacturing coated fibers (S100) and a step of forming an article using the coated fibers (S200).
구체적으로, 코팅 섬유의 제조 단계(S100)는 섬유를 이송하는 단계(S110), 섬유에 코팅액을 제공하는 단계(S120), 직가열하여 코팅층을 반경화하는 단계(S130) 및 코팅된 섬유를 준비하는 단계(S150)를 포함하고, 코팅 공정의 완료 여부를 판단하는 단계(S140)를 더 포함할 수 있다.Specifically, the manufacturing step of the coated fiber (S100) is a step of transferring the fiber (S110), a step of providing a coating solution to the fiber (S120), a step of semi-curing the coating layer by direct heating (S130), and preparing the coated fiber. It may include a step (S150) of doing, and may further include a step (S140) of determining whether the coating process is complete.
또, 코팅 섬유를 이용한 물품의 성형 단계(S200)는 강화 섬유의 코팅 위치를 결정하는 단계(S210), 코팅 섬유를 이용해 베이스 물품의 표면 상에 섬유 코팅층을 형성하는 단계(S230), 섬유 코팅층에 중합액을 제공하는 단계(S240), 중합액을 침전시키거나 침투시키는 단계(S250) 및 직가열하여 코팅층을 경화하는 단계(S260)를 포함하고, 절연 처리 단계(S220) 및/또는 성형 공정의 완료 여부를 판단하는 단계(S270)를 더 포함할 수 있다. In addition, the forming of the article using the coated fibers (S200) includes determining the coating position of the reinforcing fibers (S210), forming a fiber coating layer on the surface of the base article using the coated fibers (S230), and A step of providing a polymerization solution (S240), precipitating or permeating the polymerization solution (S250), and directly heating the coating layer (S260), including an insulation treatment step (S220) and/or a molding process A step of determining whether to complete (S270) may be further included.
도면으로 표현하지 않았으나, 각 단계 사이에는 수세(water wash) 단계가 더 포함될 수도 있다.Although not shown in the drawing, a water wash step may be further included between each step.
이하, 전술한 코팅 섬유의 제조 단계(S100) 및 물품의 성형 단계(S200)에 대해 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the manufacturing step (S100) of the above-described coated fiber and the molding step (S200) of the article will be described in more detail.
도 2는 도 1의 코팅 섬유를 준비하는 단계(S100)를 나타낸 공정 모식도이다. 도 3은 도 2의 공정을 통해 제조된 코팅 섬유의 모식도이다.Figure 2 is a schematic process diagram showing the step (S100) of preparing the coated fiber of Figure 1. Figure 3 is a schematic diagram of the coated fiber prepared through the process of Figure 2.
도 2 및 도 3을 더 참조하면, 코팅 섬유의 제조 단계(S100)는 롤투롤(roll-to-roll) 공정을 이용해 수행될 수 있다. 공정 설비는 권출롤(910)과 권취롤(920)을 포함할 수 있다. 권출롤(910)을 통해 베이스 섬유(100)가 권출되며 복수의 이송롤들(930)을 통해 권취롤(920) 방향으로 베이스 섬유(100)가 이송될 수 있다(S110). Further referring to FIGS. 2 and 3 , the manufacturing step (S100) of the coated fiber may be performed using a roll-to-roll process. The process equipment may include an
예시적인 실시예에서, 베이스 섬유(100)는 전도성 섬유(100a)를 포함하고, 비전도성 섬유(100b)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 전도성 섬유(100a)는 탄소 섬유(carbon fiber)를 포함하고, 비전도성 섬유(100b)는 유리 섬유(glass fiber)를 포함할 수 있다. 베이스 섬유(100)는 전도성 섬유(100a)와 비전도성 섬유(100b)가 서로 꼬인 형태의 얀(yarn)일 수 있다. In an exemplary embodiment, the
도 3은 전도성 섬유(100a) 필라멘트 한가닥과 비전도성 섬유(100b) 필라멘트 한가닥이 서로 꼬인 경우를 예시하고 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며 다른 실시예에서 전도성 섬유(100a)와 비전도성 섬유(100b)가 서로 다른 형태로 얀을 형성할 수도 있다. 또 다른 실시예에서, 베이스 섬유(100)는 전도성 섬유만으로 이루어지거나, 또는 복수의 전도성 섬유 필라멘트만으로 얀이 형성될 수도 있음은 물론이다.3 illustrates a case in which one filament of the
권출롤(910)과 권취롤(920) 및 이송롤들(930)을 통해 이송되는 베이스 섬유(100) 표면에 코팅액이 제공될 수 있다(S120). 도 2는 롤투롤 공정에서 코팅액 분사 노즐(950)을 이용해 코팅액을 제공하고(도 2의 전단), 및 코팅액이 수용된 코팅 배스(960)에 베이스 섬유(100)를 침지하여 코팅액을 제공하는(도 2의 후단) 단계를 모두 수행하는 경우를 예시한다.A coating liquid may be provided on the surface of the
다만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 다른 실시예에서 코팅액을 제공하는 단계(S120)는 코팅 배스(960)를 이용한 침지 코팅 공정이 먼저 수행되고 코팅액 분사 노즐(950)을 이용한 코팅 공정이 나중에 수행될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 코팅액을 제공하는 단계(S120)는 코팅액 분사 노즐(950)만을 이용해 수행되거나, 또는 코팅 배스(960)만을 이용해 수행될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 코팅액 분사 노즐(950)을 이용한 코팅 공정 및/또는 코팅 배스(960)를 이용한 침지 코팅 공정 중 하나 이상은 각각 복수회 수행될 수도 있다.However, the present invention is not limited thereto, and in the step of providing the coating solution in another embodiment (S120), the immersion coating process using the
본 명세서에서, 코팅 섬유를 제조하는 단계(S100)에 있어서 사용되는 고분자, 또는 고분자 코팅층, 또는 코팅층, 또는 코팅액 등을 후술할 물품의 성형 단계(S200)에 있어서 사용되는 고분자, 또는 고분자 코팅층, 또는 코팅층, 또는 코팅액 등과 구별하기 위해, 제1 고분자, 또는 제1 고분자 코팅층, 또는 제1 코팅층, 또는 제1 코팅액 등으로 지칭할 수 있다. 마찬가지로 물품의 성형 단계(S200)에서 제2 고분자, 또는 제2 고분자 코팅층, 또는 제2 코팅층, 또는 제2 코팅액 등으로 지칭할 수 있다.In the present specification, the polymer, polymer coating layer, or coating layer, or coating solution used in the step of manufacturing the coated fiber (S100) is used in the step of forming an article (S200) to be described later, or the polymer, or the polymer coating layer, or In order to distinguish the coating layer or the coating liquid, it may be referred to as a first polymer, a first polymer coating layer, a first coating layer, or a first coating liquid. Similarly, in the molding step (S200) of the article, it may be referred to as a second polymer, a second polymer coating layer, a second coating layer, or a second coating liquid.
우선, 전단에 위치한 코팅액 분사 노즐(950)을 이용한 코팅액 제공 단계에 대해 설명한다.First, the coating liquid providing step using the coating
권출롤(910) 및 이송롤들(930)을 통해 이송되는 베이스 섬유(100)는 코팅액 분사 노즐(950)을 이용해 베이스 섬유(100) 표면에 코팅액이 제공될 수 있다(S120). 도 2는 베이스 섬유(100)를 이송하며 수세 노즐이 수세액을 분사한 다음 코팅액 분사 노즐(950)을 이용해 코팅액을 제공하는 경우를 예시한다.The
코팅액 분사 노즐(950)은 코팅액을 베이스 섬유(100) 표면에 분사할 수 있다. 상기 코팅액은 탄소 나노 튜브(CNT) 입자를 포함하여 베이스 섬유(100)의 표면에 탄소 나노 튜브를 포함하는 코팅층을 형성하거나, 또는 베이스 섬유(100)의 표면에서 탄소 나노 튜브를 성장시켜 탄소 나노 튜브를 포함하는 코팅층을 형성하도록 구성될 수 있다. 즉, 코팅액은 탄소 나노 튜브 입자 자체를 포함하거나, 또는 탄소 나노 튜브의 전구체를 포함할 수 있다. 코팅액이 탄소 나노 튜브 입자를 포함하는 경우, 탄소 나노 튜브 입자는 코팅액 전체 중량에 대해 약 0.1wt% 내지 10wt%로 포함될 수 있다. 반면 코팅액이 탄소 나노 튜브의 전구체를 포함하는 경우, 상기 전구체의 예로는 탄화 수소 물질 등을 들 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.The coating
또, 코팅액은 전술한 탄소 나노 튜브 입자 또는 그 전구체가 분산된 베이스 용액을 더 포함할 수 있다. 상기 베이스 용액은 에폭시(epoxy) 등의 고분자를 포함할 수 있다. 용매로는 에탄올 등을 이용할 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.In addition, the coating solution may further include a base solution in which the aforementioned carbon nanotube particles or precursors thereof are dispersed. The base solution may include a polymer such as epoxy. As a solvent, ethanol or the like may be used, but the present invention is not limited thereto.
또, 코팅액 분사 노즐(950)은 전술한 고분자, 탄소 나노 튜브 또는 그 전구체, 및 용매 등을 혼합하여 혼합액 상태로 분사할 수 있다. 다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 코팅액 분사 노즐은 복수개로 구비되어, 복수개의 노즐이 각각 고분자 또는 고분자 용액, 탄소 나노 튜브 또는 그 전구체를 분사하며, 베이스 섬유(100)의 표면에서 이들이 혼합되도록 구성될 수도 있다.In addition, the coating
코팅 섬유(120)가 수십 nm 내지 수백 nm 수준 크기의 탄소 나노 튜브 입자(11)를 포함하도록 함으로써 코팅 섬유(120)의 기계적 물성을 더욱 향상시킬 수 있다.The mechanical properties of the
베이스 섬유(100) 표면에 고분자 및 탄소 나노 튜브(또는 그 전구체)(11)를 포함하는 코팅액이 도포된 상태에서, 베이스 섬유(100)를 가열하여 반경화된 코팅층(12)을 형성하는 단계(S130)를 수행할 수 있다.Forming a
예시적인 실시예에서, 직가열하는 단계(S130)는 복수의 접지점들(970a, 970b) 및 제1 전원(940a)을 이용해 수행될 수 있다. 도 2는 접지점들(970a, 970b)로서 소정의 위치에 위치한 이송롤을 이용한 경우를 예시하나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 또, 도 2의 실시예와 같이 적어도 일부의 접지점(970a)이 코팅액 분사 노즐(950) 보다 먼저 위치하는 경우, 코팅액이 분사되는 베이스 섬유(100)는 소정 온도로 이미 가열된 상태일 수 있다.In an exemplary embodiment, the direct heating (S130) may be performed using a plurality of
구체적으로, 코팅액 분사 노즐(950)에 의해 코팅액이 도포되기 전, 또는 코팅액이 도포되는 중에, 또는 코팅액이 도포된 직후 중 복수의 위치에서 제1 접지점(970a)과 제2 접지점(970b)이 마련될 수 있다. 또, 제1 접지점(970a)과 제2 접지점(970b)에 제1 전원(940a)이 인가될 수 있다. 이에 따라 전기 전도성을 갖는 베이스 섬유(100)를 통해 전류가 흐르며 열이 발생할 수 있다.Specifically, the
본 단계(S130)에서 베이스 섬유(100)의 가열 온도는 약 40℃ 내지 200℃, 또는 약 60℃ 내지 180℃, 또는 약 80℃ 내지 160℃일 수 있다. 상기 온도 범위에서 에폭시 등의 고분자를 포함하는 코팅액은 완전 경화되지 않고 소정의 탄성과 반응성을 유지하며 반경화될 수 있다. 예를 들어, 본 단계(S130)에서 반경화된 코팅층(12)은 말랑말랑한 정도의 층을 형성할 수 있다. 상기 과정을 통해 코팅층이 형성된 섬유, 즉 코팅 섬유(120)를 제공할 수 있다. 다시 말해서, 코팅 섬유(120)의 코팅층(12)은 추가적인 경화 반응의 여지가 잔존하는 프리폴리머층(예컨대, 제1 프리폴리머층) 상태일 수 있다.In this step (S130), the heating temperature of the
본 실시예와 같이 탄소 나노 튜브 또는 탄소 나노 튜브의 전구체를 포함하는 코팅액을 도포함과 동시에, 또는 그 직전과 직후에 베이스 섬유(100)를 직가열하도록 구성함으로써 별도의 가열 챔버, 열처리 챔버 또는 경화 챔버를 통하지 않고도 고분자 코팅층의 반경화를 수행할 수 있다. 따라서 롤투롤 공정의 설비 단순화를 도모할 수 있다.As in the present embodiment, the
뿐만 아니라, 고분자 코팅층(12)이 형성되지 않은 상태에서 경화(또는 반경화)를 위해 섬유의 이송을 지나치게 많이 수행할 경우, 강화 섬유가 손상될 수 있다. 예를 들어, 강화 섬유가 탄소 섬유를 포함하는 경우 브리틀한 특성으로 인해 섬유가 손상될 수 있다. 그러나 본 실시예와 같이 이송롤들을 이용한 베이스 섬유(100)의 이송을 최소화하면서, 코팅액의 제공과 반경화를 실질적으로 동시에 수행함으로써 위와 같은 문제를 해결할 수 있다.In addition, if the fibers are transported too much for curing (or semi-curing) in a state where the
특히 코팅액의 제공과 반경화까지 시간이 짧기 때문에 베이스 섬유(100) 표면에 충분한 양의 코팅액이 존재하는 상태에서 반경화할 수 있어 충분한 두께의 반경화 코팅층(12)을 형성할 수 있다. 만일 본 실시예와 달리 롤투롤 공정에서 코팅액을 제공한 후 별도의 열처리 챔버로 섬유를 장입하는 등의 경우, 이송 과정에서 다량의 코팅액이 손실되어 충분한 두께의 코팅층을 형성하기 어렵다. In particular, since the time from providing the coating liquid to semi-curing is short, the
또, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니나, 코팅액이 탄소 나노 튜브의 성장을 위한 전구체 등을 포함하는 경우에도 상기 전구체가 공기 중에서 접촉하는 시간이 증가할수록 경화/반경화 후에 성장된 탄소 나노 튜브의 크기와 함량이 충분하지 못할 수 있다. 그러나 본 실시예와 같이 코팅액의 도포 직전, 또는 도포 중에, 또는 도포 직후에 위치한 접지점들(970a, 970b)을 이용해 베이스 섬유(100)를 가열함으로써 위와 같은 문제를 해결할 수 있다.In addition, although the present invention is not limited thereto, even when the coating solution includes a precursor for the growth of carbon nanotubes, the size of the carbon nanotubes grown after curing/semi-curing increases as the contact time of the precursor in the air increases. and content may not be sufficient. However, the above problem can be solved by heating the
한편, 후단에 위치한 코팅 배스(960)를 이용한 코팅액 제공 단계에 대해 설명한다. 본 실시예에서 코팅 배스(960)를 이용한 코팅액의 제공(S120) 및 반경화 단계(S130)는 앞서 설명한 것과 같이 코팅액 분사 노즐(950)을 이용해 코팅액을 제공하고(S120), 반경화를 수행(S130)한 이후에 수행됨으로써 코팅층을 보강하기 위해 수행될 수 있다. 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니나, 본 실시예에 따를 경우 코팅층이 복수개로 형성될 수 있다. Meanwhile, the step of providing the coating solution using the
다만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 전술한 것과 같이 코팅액의 제공 및 반경화 단계는 코팅액 분사 노즐(950) 또는 코팅 배스(960) 중 어느 하나만을 이용해 수행될 수도 있다.However, the present invention is not limited thereto, and as described above, the steps of providing the coating liquid and semi-curing may be performed using only one of the coating
이송롤(930)들을 통해 이송되는 베이스 섬유(100) 또는 1차로 반경화된 코팅층(12)이 형성된 섬유(120)는 코팅 배스(960)에 침지되어 표면에 코팅액이 제공될 수 있다(S120). 도 2는 베이스 섬유(100)가 코팅 배스(960)에 침지된 다음 수세 배스에 침지되는 경우를 예시한다.The
코팅 배스(960) 내부에는 코팅액이 수용된 상태일 수 있다. 상기 코팅액은 탄소 나노 튜브 입자를 포함하거나, 또는 탄소 나노 튜브의 전구체를 포함함은 전술한 바와 같다. 또, 상기 코팅액은 베이스 용액을 더 포함할 수 있다. 상기 베이스 용액은 에폭시 등의 고분자 및 에탄올을 포함할 수 있다.The coating liquid may be accommodated in the
베이스 섬유(100) 표면에 고분자 및 탄소 나노 튜브(또는 그 전구체)(11)를 포함하는 코팅액이 도포된 상태에서, 베이스 섬유(100)를 가열하여 반경화된 코팅층(12)을 형성하는 단계(S130)를 수행할 수 있다.Forming a
예시적인 실시예에서, 직가열하는 단계(S130)는 복수의 접지점들(980) 및 제2 전원(940b)을 이용해 수행될 수 있다. 도 2는 접지점들(980)로서 소정의 위치에 위치한 이송롤을 이용한 경우를 예시하나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 또, 도 2의 실시예와 같이 코팅 배스(960)에 베이스 섬유(100)가 인입되기 전에 접지점(980)이 위치하는 경우, 코팅 배스(960)에 침지되는 베이스 섬유(100)는 소정 온도로 이미 가열된 상태일 수 있다. 이에 따라 전기 전도성을 갖는 베이스 섬유(100)를 통해 전류가 흐르며 열이 발생할 수 있다.In an exemplary embodiment, the direct heating ( S130 ) may be performed using a plurality of ground points 980 and a second power source 940b. 2 illustrates a case in which transfer rolls located at predetermined positions are used as the contact points 980, but the present invention is not limited thereto. In addition, as in the embodiment of FIG. 2, when the
본 단계(S130)에서 베이스 섬유(100)의 가열 온도는 약 40℃ 내지 200℃, 또는 약 60℃ 내지 180℃, 또는 약 80℃ 내지 160℃일 수 있다. 상기 온도 범위에서 에폭시 등의 고분자를 포함하는 코팅액은 완전 경화되지 않고 소정의 탄성과 반응성을 유지하며 반경화될 수 있다. 예를 들어, 본 단계(S130)에서 반경화된 코팅층(12)은 말랑말랑한 정도의 층을 형성할 수 있다. 상기 과정을 통해 코팅층이 형성된 섬유, 즉 코팅 섬유(120)를 제공할 수 있다. 다시 말해서, 코팅 섬유(120)의 코팅층(12)은 추가적인 경화 반응의 여지가 잔존하는 프리폴리머층(예컨대, 제1 프리폴리머층) 상태일 수 있다.In this step (S130), the heating temperature of the
몇몇 실시예에서, 코팅 섬유를 제공하는 단계(S100)는 코팅 공정의 완료 여부, 예컨대 균일한 코팅층의 형성 여부를 판단하는 단계(S140)를 더 포함할 수 있다. 만일 본 단계(S140)에서 코팅층이 균일하게 형성되지 않은 것으로 판단되는 경우, 다시 코팅액을 제공하고(S120), 반경화를 수행(S130)할 수 있다.In some embodiments, the providing of the coated fibers (S100) may further include determining whether or not the coating process is completed, for example, whether or not a uniform coating layer is formed (S140). If it is determined in this step (S140) that the coating layer is not uniformly formed, the coating solution may be provided again (S120) and semi-curing may be performed (S130).
다른 실시예에서, 코팅은 플라즈마를 이용할 수도 있다.In other embodiments, the coating may utilize plasma.
이어서 물품의 성형 단계(S200)에 대해 설명한다. 도 4는 도 1의 대상물의 성형 단계(S200)를 나타낸 순서도이다. 도 5는 도 4의 절연 처리 단계(S220)를 나타낸 공정 모식도이다. 도 6은 도 4의 섬유를 권선하는 단계(S230)를 나타낸 공정 모식도이다. 도 7은 도 4의 에폭시를 도포하는 단계(S240)를 나타낸 공정 모식도이다. 도 8은 도 7의 분사 노즐의 분사구의 배열 레이아웃이다. 도 9는 도 4의 에폭시 경화 단계(S260)를 나타낸 공정 모식도이다.Next, the molding step (S200) of the article will be described. Figure 4 is a flow chart showing the forming step (S200) of the object of Figure 1. 5 is a schematic process diagram showing the insulation processing step (S220) of FIG. FIG. 6 is a schematic process diagram showing a step (S230) of winding the fiber of FIG. 4. 7 is a process schematic diagram showing the step (S240) of applying the epoxy of FIG. FIG. 8 is an arrangement layout of injection ports of the injection nozzle of FIG. 7 . 9 is a process schematic diagram showing the epoxy curing step (S260) of FIG.
도 4 내지 도 9를 더 참조하면, 본 실시예에 따른 대상물의 성형 단계(S200)는 성형의 대상이 되는 베이스 물품(200) 또는 베이스 대상물 표면에서 강화 섬유를 이용한 코팅층의 위치를 결정하는 단계(S210)를 포함한다. 예를 들어, 베이스 물품(200)은 내부 공간(IS)을 갖는 통 형상의 물품이되, 베이스 물품(200)의 내면(IS) 상에 강화 섬유층을 형성할 것인지, 또는 베이스 물품(200)의 외면(OS) 상에 강화 섬유층을 형성할 것인지를 결정할 수 있다. 이하, 베이스 물품(200)의 외면에 강화 섬유층을 형성하는 경우를 예로 하여 설명한다. 베이스 물품(200)의 내부 공간(IS)은 캡(C) 등에 의해 밀폐된 상태에서 이하의 공정이 진행될 수 있다.4 to 9, the molding step (S200) of the object according to this embodiment is the step of determining the position of the coating layer using reinforcing fibers on the surface of the
몇몇 실시예에서, 베이스 물품(200)이 금속 등의 소재를 포함하여 이루어져 전기 전도도를 가질 경우, 또는 전기 전도도가 앞서 설명한 과정을 통해 제조된 코팅 섬유(120) 보다 지나치게 높은 수준의 전기 전도도를 가질 경우 베이스 물품(200)의 표면을 절연 처리하는 단계(S220)를 수행할 수 있다. 예를 들어, 코팅 섬유(120)의 전기 전도도 보다 베이스 물품(200)의 전기 전도도가 약 150% 이상, 또는 약 200% 이상, 또는 약 250% 이상 높을 경우 절연 처리를 수행할 수 있다.In some embodiments, when the
베이스 물품(200) 표면을 절연 처리하는 방법의 예로는 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어 오존(O3) 등의 산화액을 베이스 물품(200) 표면에 도포하는 방법을 들 수 있다. 베이스 물품(200)이 알루미늄 등의 재질로 이루어질 경우 오존과의 반응을 통해 표면에 산화층(AlO3)이 형성되며 소정의 절연성을 나타낼 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 베이스 물품(200)의 표면을 산화층으로 형성하는 것이 아니라, 베이스 물품(200) 표면에 추가적인 패시베이션층을 형성할 수도 있다.An example of a method of insulating the surface of the
이어서 베이스 물품(200)의 외측면 상에 코팅 섬유층(150)을 형성한다(S230). 코팅 섬유층(150)은 전술한 탄소 나노 튜브를 포함하는 코팅층이 형성된 코팅 섬유(120)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 베이스 물품(200)의 위치를 고정한 상태에서 릴링 장치(reeling apparatus)를 이용해 베이스 물품(200) 표면에 코팅 섬유(120)를 릴하여 형성할 수 있다. 릴링 장치는 레일을 따라 이동하도록 구성될 수 있다. 이를 통해 코팅 섬유(120)가 릴된 베이스 물품(200)의 표면 상에는 코팅 섬유층(150)이 형성될 수 있다. 본 단계(S230)에서 코팅 섬유(120)의 코팅층(12)은 여전히 말랑말랑한 프리폴리머 상태일 수 있다.Subsequently, a
도면으로 표현하지 않았으나, 다른 실시예에서 릴링 장치는 고정된 상태에서 베이스 물품(200)이 회전하며 표면에 코팅 섬유(120)를 감아 코팅 섬유층(150)을 형성할 수도 있다.Although not shown in the drawing, in another embodiment, the reeling device may form the
일반적인 탄소 섬유의 경우 브리틀한 특성으로 인해 본 실시예와 같이 권선을 통한 섬유층을 형성하기가 실질적으로 곤란하다. 그러나 본 실시예와 같이 탄소 섬유 표면에 프리폴리머층을 형성하고, 프리폴리머 상태를 유지하며 권선 공정을 수행하여 릴링 장치를 이용한 권선 공정을 채택할 수 있다.In the case of general carbon fiber, it is substantially difficult to form a fiber layer through winding as in the present embodiment due to brittle characteristics. However, as in the present embodiment, a winding process using a reeling device may be adopted by forming a prepolymer layer on the surface of the carbon fiber and performing a winding process while maintaining the prepolymer state.
이어서 코팅 섬유층(150) 상에 고분자 도포층(예컨대, 제2 코팅층)(300)을 형성한다(S240). 도포층(300)을 형성하는 단계는 코팅 섬유층(150) 상에 중합액을 도포하여 수행될 수 있다. 상기 중합액은 고분자 용액을 포함할 수 있다. 본 단계(S240)에서 사용되는 중합액 내 고분자는, 앞서 코팅 섬유(120)를 제조하는 단계에서 사용한 고분자와 실질적으로 동일한 고분자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 단계(S240)에서 중합액은 에폭시 계열 고분자를 포함할 수 있다. 중합액의 용매는 에탄올을 포함할 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 본 단계(S240)에서 섬유 코팅층(150) 내 코팅 섬유(120)의 코팅층(12)은 여전히 말랑말랑한 프리폴리머 상태일 수 있다.Subsequently, a polymer coating layer (eg, a second coating layer) 300 is formed on the coated fiber layer 150 (S240). Forming the
또 전술한 것과 같이 섬유 코팅층(150)은 코팅 섬유(120)들이 권선되거나 쌓여 형성된 것일 수 있다. 따라서 섬유 코팅층(150)은 공극률이 매우 높을 수 있다. 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니나, 코팅 섬유(120)의 두께는 약 50nm 내지 500㎛, 또는 약 500nm 내지 400㎛, 또는 약 1㎛ 내지 300㎛ 수준일 수 있다.Also, as described above, the
따라서 분사 노즐 장치(20)에서 분사되는 중합액이 섬유 코팅층(150) 내로 충분히 침투할 수 있도록 하는 것이 바람직할 수 있다. 이를 위해 분사 노즐 장치(20)는 제1 분사구(20a) 및 제2 분사구(20b)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 분사구(20a)는 에폭시 등의 고분자를 포함하는 중합액을 분사하고, 제2 분사구(20b)는 기체를 분사할 수 있다. 상기 기체의 예로는 공기, 또는 질소(N2) 등의 불활성 기체를 들 수 있다.Therefore, it may be desirable to ensure that the polymer solution sprayed from the
또, 도 8은 제1 분사구(20a)와 제2 분사구(20b)가 열 방향으로 교번적으로 배치되되, 행 방향으로 반복 배치된 경우를 예시하고 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 다른 실시예에서, 제1 분사구(20a)와 제2 분사구(20b)는 행 방향 및 열 방향으로 모두 교번적으로 배열될 수도 있다.In addition, FIG. 8 illustrates a case where the
분사 노즐 장치(20)의 제2 분사구(20b)를 이용해 강한 압력을 제공하는 기체를 제공함으로써 중합액이 섬유 코팅층(150) 내부로 충분히 침투하거나 스며들도록 할 수 있다. 도포층(300)은 프리폴리머를 형성할 수 있다.By providing a gas providing strong pressure using the
몇몇 실시예에서, 중합액이 섬유 코팅층(150) 내부로 유입되는 것을 강화하기 위해 챔버 내 분위기를 대기압 보다 높은 분위기로 형성할 수 있다. 예를 들어, 챔버 내 압력은 2atm 내지 10atm, 또는 약 3atm 내지 5atm일 수 있다.In some embodiments, the atmosphere in the chamber may be formed to have a higher atmospheric pressure than atmospheric pressure in order to enhance the inflow of the polymer solution into the
이어서 전술한 도포층(300)을 경화하여 고분자 코팅층(350)을 형성한다(S260). 예시적인 실시예에서, 고분자 코팅층(350)을 형성하는 단계(S260)는 섬유 코팅층(150)에 전원(840)을 인가하여 직가열함으로써 수행될 수 있다.Subsequently, the above-described
구체적으로, 도포층(300)을 관통하여 섬유 코팅층(150) 내 제1 가열점(821)과 제2 가열점(822)을 마련할 수 있다. 제1 가열점(821)과 제2 가열점(822)에 전원(840)을 인가하여 섬유 코팅층(150)이 가열될 수 있다. 도 9는 가열점이 2개 마련된 경우를 예시하고 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 다른 실시예에서, 가열점은 3개 이상, 또는 10개 이상 마련될 수도 있다.Specifically, the
전술한 바와 같이 섬유 코팅층(150)이 전체적으로 전기 전도성을 가짐에 따라 섬유 코팅층(150)에 전류가 흐르며 가열될 수 있다. 예를 들어, 섬유 코팅층(150)의 가열 온도는 약 500℃ 내지 1,000℃, 또는 약 600℃ 내지 900℃, 또는 약 700℃ 내지 800℃일 수 있다.As described above, since the
섬유 코팅층(150)이 가열되며 도포층(300) 내 고분자, 예를 들어 에폭시는 완전 경화되며 단단한 고분자 코팅층(350)을 형성할 수 있다. 또, 본 단계(S260)에서 섬유 코팅층(150) 내 코팅 섬유(120)의 코팅층(12), 즉 반경화 상태인 프리폴리머 코팅층(12) 또한 함께 경화될 수 있다. The
만일 본 실시예와 다르게 코팅 섬유(120)의 코팅층이 완전 경화 상태일 경우, 섬유 코팅층(150)과 고분자 코팅층(350) 간에 접합이 충분하지 못할 수 있다. 그러나 본 실시예와 같이 의도적으로 코팅 섬유(120)의 코팅층(12)을 반경화 상태로 유지하고, 섬유 코팅층(150) 상에 도포된 도포층(300)의 경화와 함께 코팅 섬유(120)의 코팅층(12)을 경화함으로써 섬유 코팅층(150)과 고분자 코팅층(350) 간의 결합력을 향상시킬 수 있다.Unlike the present embodiment, if the coating layer of the
또, 몇몇 실시예에서 대상물을 성형하는 장치는 하나 이상의 온도 센서들(871, 872)을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 온도 센서(871) 및 제2 온도 센서(872)를 포함할 수 있다. 온도 센서들(871, 872)은 내부 공간(IS)을 갖는 통 형상의 베이스 물품(200) 내부의 온도를 측정하도록 구성될 수 있다. 이를 위해 온도 센서(871, 872)는 부분적으로 베이스 물품(200)을 관통하여 위치할 수 있다.Also, in some embodiments, an apparatus for molding an object may further include one or
전술한 바와 같이 고분자 코팅층(350)을 형성하기 위해 직접 전원(840)을 인가하는 직가열 공정을 수행할 경우, 챔버 내부의 분위기 온도를 측정하는 것 보다 더욱 정밀한 온도의 측정이 요구될 수 있다. 특히 본 실시예와 같이 베이스 물품(200)이 내부의 빈 공간을 갖는 통 형상의 물품인 경우, 내부 공간(IS)에서의 온도를 측정함으로써 베이스 물품(200) 및 그 상부에 적층된 층들의 온도를 보다 정확하게 측정할 수 있다. 이를 위해 대상물을 성형하는 장치는 컨트롤러(810)를 더 포함하며, 컨트롤러(810)에 의해 전원(840)의 인가, 온도의 센싱 및 이들의 타이밍 제어가 수행될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 컨트롤러(810)는 전술한 단계에서 사용한 분사 노즐 장치(20), 챔버 내 압력 조절 장치, 중합액 도포 장치 등의 제어를 함께 수행할 수도 있다.As described above, when the direct heating process of directly applying the
전술한 바와 같이 본 실시예에 따른 대상물의 성형 방법은 반경화된 코팅층(12)을 포함하는 코팅 섬유(120)를 이용해 베이스 물품(200) 상에 섬유 코팅층(150)을 형성하고, 그 상부에 반경화 내지는 미경화 상태의 도포층(300)을 형성한 다음, 섬유 코팅층(150)에 직접 전원을 인가하여 반경화된 코팅층(120) 및 도포층(300)을 함께 완전 경화시킬 수 있다. 탄소 섬유 등의 강화 섬유 소재의 경우 우수한 기계적 물성을 가지나 고분자 물질과의 혼화가 문제될 수 있다. 그러나 본 실시예에 따를 경우 강화 섬유 소재를 고분자 코팅층(350)과 단단하게 결합할 수 있어 위와 같은 문제를 해결할 수 있다.As described above, in the method of forming the object according to the present embodiment, the
본 발명이 이에 제한되는 것은 아니나, 본 실시예에 따라 제조된 성형물은 표면에 부분적으로 홈 및/또는 홀을 가질 수 있다. 상기 홈은 섬유 코팅층(150)에 전원을 직가열하며 형성한 제1 가열점(821) 및/또는 제2 가열점(822)의 잔존 흔적일 수 있고, 상기 홀은 제1 온도 센서(871) 및/또는 제2 온도 센서(872)가 관통한 흔적일 수 있다.Although the present invention is not limited thereto, the molded article manufactured according to this embodiment may have grooves and/or holes partially on its surface. The groove may be a residual trace of the
몇몇 실시예에서, 대상물을 성형하는 단계(S200)는 고분자 코팅층(350)의 형성 후 성형 공정의 완료 여부, 예컨대 균일한 고분자 코팅층(350)의 형성 여부를 판단하는 단계(S270)를 더 포함할 수 있다. 만일 본 단계(S270)에서 고분자 코팅층(350)이 충분히 형성되지 않은 것으로 판단되는 경우, 다시 중합액을 제공하고(S240), 경화를 수행(S260)할 수 있다.In some embodiments, the step of molding the object (S200) may further include a step (S270) of determining whether or not the molding process is completed after the formation of the
이하, 본 발명의 다른 실시예들에 대해 설명한다. 다만 전술한 코팅 섬유의 제조 단계 및 대상물의 성형 단계와 동일하거나, 극히 유사한 구성에 대한 설명은 생략하며 이는 첨부된 도면으로부터 본 기술분야에 속하는 통상의 기술자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.Hereinafter, other embodiments of the present invention will be described. However, the description of the same or extremely similar configuration as the above-described manufacturing step of the coated fiber and molding step of the object will be omitted, and this will be clearly understood by those skilled in the art from the accompanying drawings.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 대상물의 성형 방법에 있어서 에폭시 경화 단계를 나타낸 공정 모식도이다.10 is a schematic process diagram showing an epoxy curing step in a method for molding an object according to another embodiment of the present invention.
도 10을 참조하면, 도포층, 예컨대 에폭시를 포함하는 도포층을 형성한 후 도포층을 경화하는 단계에 있어서, 섬유 코팅층(150)이 아니라 베이스 물품(200)에 전원(840)을 인가하여 직가열하는 점이 전술한 실시예와 상이한 점이다.Referring to FIG. 10, in the step of curing the coating layer after forming the coating layer including epoxy, by applying
구체적으로, 도포층 및 절연층을 관통하여 베이스 물품(200) 표면 또는 내부에 제1 가열점(821)과 제2 가열점(822)을 마련할 수 있다. 제1 가열점(821)과 제2 가열점(822)에 전원(840)을 인가하여 베이스 물품(200)이 가열될 수 있다.Specifically, the
이에 따라 베이스 물품(200)에 전류가 흐르며 가열되고, 도포층 내 고분자가 경화되어 고분자 코팅층(350)을 형성할 수 있다. 또 본 단계에서 섬유 코팅층(150) 내 코팅 섬유의 코팅층, 즉 반경화 상태인 프리폴리머 코팅층 또한 함께 경화될 수 있다.Accordingly, the
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 대상물의 성형 방법에 있어서 에폭시 경화 단계를 나타낸 공정 모식도이다.11 is a schematic process diagram showing an epoxy curing step in a method for molding an object according to another embodiment of the present invention.
도 11을 참조하면, 도포층, 예컨대 에폭시를 포함하는 도포층을 형성한 후 도포층을 경화하는 단계에 있어서, 적어도 2개의 가열점(821, 822)을 제공하되, 제1 가열점(821)은 섬유 코팅층(150)을 가열하고 제2 가열점(822)은 베이스 물품(200)을 가열하는 점이 전술한 실시예와 상이한 점이다.Referring to FIG. 11 , in the step of curing the coating layer after forming the coating layer including epoxy, at least two
도 12 및 도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 대상물의 성형 단계를 나타낸 공정 모식도들이다.12 and 13 are process schematics showing steps of forming an object according to another embodiment of the present invention.
우선 도 12를 참조하면, 베이스 물품(200)의 내측면 상에 절연층(230)을 형성하고 코팅 섬유층(150)을 형성한다. 전술한 바와 같이 코팅 섬유층(150)은 반경화된 프리폴리머 코팅층 및 탄소 나노 튜브를 포함하는 코팅 섬유를 포함할 수 있다. 그리고 분사 노즐 장치(21)를 이용해 코팅 섬유층(150) 상에 도포층(300)을 형성한다. 도포층(300) 등에 대해서는 전술한 바 있으므로 중복되는 설명은 생략한다.First, referring to FIG. 12 , an insulating
이어서 도 13을 참조하면, 도포층(300)을 경화하여 고분자 코팅층(350)을 형성한다. 앞서 설명한 바와 같이 고분자 코팅층(350)의 형성은 하나 이상의 가열점들(821, 822)에 전원을 직접 인가하여 수행될 수 있다. 도 13은 섬유 코팅층(150)에 가열점(821, 822)을 형성하는 경우를 예시하고 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 다른 실시예에서 가열점 중 하나 이상은 베이스 물품(200)에 마련될 수도 있다.Subsequently, referring to FIG. 13 , the
전술한 본 발명에 따라 제조된 강화 섬유 강화 성형물은 윈드 터빈 블레이드(wind turbine blade), 태양광 구조물(solar structure), 전자 기기 인클로져(electronic enclosure) 등에 적용될 수 있다.The fiber-reinforced molding manufactured according to the present invention described above may be applied to a wind turbine blade, a solar structure, an electronic enclosure, and the like.
이상에서 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. Although the above has been described with reference to the embodiments of the present invention, this is only an example and does not limit the present invention, and those skilled in the art to which the present invention belongs will be able to It will be appreciated that various modifications and applications not exemplified above are possible.
따라서 본 발명의 범위는 이상에서 예시된 기술 사상의 변경물, 균등물 내지는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성요소는 변형하여 실시할 수 있다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Therefore, it should be understood that the scope of the present invention includes modifications, equivalents, or substitutes of the technical ideas exemplified above. For example, each component specifically shown in the embodiment of the present invention may be modified and implemented. And differences related to these modifications and applications should be construed as being included in the scope of the present invention as defined in the appended claims.
11: 탄소 나노 튜브 입자
12: 코팅층
120: 코팅 섬유
150: 탄소 섬유층
200: 베이스 물품
230: 절연층
350: 고분자 코팅층11: carbon nanotube particles
12: coating layer
120: coated fiber
150: carbon fiber layer
200: base article
230: insulating layer
350: polymer coating layer
Claims (11)
베이스 상에 상기 CNT 코팅 섬유를 제공하여 CNT 섬유층을 형성하는 단계;
상기 CNT 섬유층 상에 프리폴리머층을 형성하는 단계; 및
상기 CNT 섬유층과 상기 베이스 중 적어도 하나에 직접 전원을 인가하여 상기 프리폴리머층을 경화하는 단계를 포함하는, CNT 코팅 섬유를 이용한 대상물의 성형 방법.Preparing CNT-coated fibers coated with CNT fibers;
forming a CNT fiber layer by providing the CNT-coated fibers on a base;
forming a prepolymer layer on the CNT fiber layer; and
And curing the prepolymer layer by directly applying power to at least one of the CNT fiber layer and the base.
상기 섬유는 절연 섬유 및 전도 섬유 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 절연 섬유는 유리 섬유(glass fiber)를 포함하고, 상기 전도 섬유는 탄소 섬유(carbon fiber)를 포함하는, CNT 코팅 섬유를 이용한 대상물의 성형 방법.According to claim 1,
The fiber includes at least one of an insulating fiber and a conductive fiber,
The insulating fiber includes glass fiber, and the conductive fiber includes carbon fiber.
상기 CNT 코팅 섬유를 준비하는 단계는,
상기 섬유에 CNT 코팅을 위한 혼합액을 분사하거나, 침지하여 코팅하는 단계를 포함하고,
상기 혼합액은 CNT 입자를 포함하거나, 또는 CNT를 직접 성장시키기 위한 성장액을 포함하여,
상기 섬유의 표면에 CNT를 코팅하기 위해 사용되는, CNT 코팅 섬유를 이용한 대상물의 성형 방법.According to claim 1,
The step of preparing the CNT-coated fibers,
Including the step of spraying or immersing the mixed solution for CNT coating on the fiber,
The mixed solution includes CNT particles or a growth solution for directly growing CNTs,
A method for forming an object using CNT-coated fibers, which are used to coat CNTs on the surface of the fibers.
상기 CNT 코팅 섬유를 준비하는 단계는, 상기 섬유를 직가열하여 코팅층을 경화 또는 반경화하는 단계를 더 포함하는 대상물의 성형 방법.According to claim 1,
The step of preparing the CNT-coated fiber, the method of forming the object further comprising the step of curing or semi-curing the coating layer by directly heating the fiber.
상기 베이스가 도전체일 경우, 상기 CNT 섬유층을 형성하는 단계 전에 상기 베이스의 표면을 절연 처리하는 단계를 더 포함하는, CNT 코팅 섬유를 이용한 대상물의 성형 방법.According to claim 1,
If the base is a conductor, further comprising the step of insulating the surface of the base before the step of forming the CNT fiber layer, the method of forming an object using CNT-coated fibers.
상기 베이스는 내부가 비어있는 통 형상의 물품을 포함하고,
상기 베이스 상에 CNT 섬유층을 형성하는 단계는,
상기 베이스의 내부에 CNT 섬유층을 형성하거나, 또는 상기 베이스의 외부에 CNT 섬유층을 형성하는 단계를 포함하는, CNT 코팅 섬유를 이용한 대상물의 성형 방법.According to claim 1,
The base includes a cylindrical article with an empty interior,
Forming a CNT fiber layer on the base,
Forming a CNT fiber layer on the inside of the base, or forming a CNT fiber layer on the outside of the base, a method for molding an object using CNT-coated fibers.
상기 베이스의 외부에 CNT 섬유층을 형성하는 단계는,
상기 통 형상의 물품 주위를 CNT 코팅 섬유가 이동하며 릴(reel)하는 단계를 포함하거나, 또는
상기 통 형상의 물품을 회전시키며 늘어진 CNT 코팅 섬유를 릴하는 단계를 포함하는, CNT 코팅 섬유를 이용한 대상물의 성형 방법.According to claim 6,
Forming a CNT fiber layer on the outside of the base,
Moving and reeling the CNT-coated fiber around the tubular article, or
A method of forming an object using CNT-coated fibers, comprising the step of rotating the tubular article and reeling the stretched CNT-coated fibers.
상기 베이스의 내부에 CNT 섬유층을 형성하는 단계는,
상기 통 형상의 물품의 개구를 통해 내부 공간으로 상기 CNT 코팅 섬유를 주입하는 단계를 포함하는 CNT 코팅 섬유를 이용한 대상물의 성형 방법.According to claim 6,
Forming a CNT fiber layer on the inside of the base,
A method of forming an object using CNT-coated fibers comprising the step of injecting the CNT-coated fibers into an inner space through an opening of the tubular article.
상기 프리폴리머층을 형성하는 단계는, 상기 CNT 섬유층 상에 분사 노즐을 이용하여 중합액을 제공하는 단계를 포함하되,
상기 분사 노즐은 상기 중합액이 분사되는 제1 분사구, 및 기체가 분사되는 제2 분사구를 포함하는, CNT 코팅 섬유를 이용한 대상물의 성형 방법.According to claim 1,
Forming the prepolymer layer includes providing a polymerization solution on the CNT fiber layer using a spray nozzle,
The injection nozzle includes a first injection hole through which the polymerization solution is injected, and a second injection hole through which gas is injected.
상기 프리폴리머층을 형성하는 단계는, 상기 CNT 섬유층 상에 분사 노즐을 이용하여 중합액을 제공하는 단계를 포함하되,
상기 중합액을 분사하는 챔버 내부는 대기압 보다 높은 분위기인 CNT 코팅 섬유를 이용한 대상물의 성형 방법.According to claim 1,
Forming the prepolymer layer includes providing a polymerization solution on the CNT fiber layer using a spray nozzle,
Method for molding an object using a CNT-coated fiber in which the inside of the chamber for spraying the polymerization solution is an atmosphere higher than atmospheric pressure.
상기 베이스는 내부가 비어있는 통 형상의 물품을 포함하고,
상기 프리폴리머층을 경화하는 단계는, 통 형상 물품 내부의 온도를 측정하여 전원을 제어하는 단계를 포함하는, CNT 코팅 섬유를 이용한 대상물의 성형 방법.According to claim 1,
The base includes a cylindrical article with an empty interior,
The curing of the prepolymer layer comprises the step of controlling power by measuring the temperature inside the tubular article, a method for forming an object using a CNT-coated fiber.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020210064967A KR20220157190A (en) | 2021-05-20 | 2021-05-20 | Method for shaping article using cnt coating fiber |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020210064967A KR20220157190A (en) | 2021-05-20 | 2021-05-20 | Method for shaping article using cnt coating fiber |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20220157190A true KR20220157190A (en) | 2022-11-29 |
Family
ID=84235418
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020210064967A KR20220157190A (en) | 2021-05-20 | 2021-05-20 | Method for shaping article using cnt coating fiber |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20220157190A (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20130048050A (en) | 2011-11-01 | 2013-05-09 | 한국철도공사 | Apparatus for drilling and system for drilling using the same |
KR101362026B1 (en) | 2012-03-19 | 2014-02-12 | 재단법인 한국탄소융합기술원 | Preparing method of carbon nanotubes-carbon fibers hybrid fillers |
KR102017278B1 (en) | 2015-10-02 | 2019-09-03 | 주식회사 엘지화학 | Method for coating carbon fiber with carbon nanotube-polymer composite |
-
2021
- 2021-05-20 KR KR1020210064967A patent/KR20220157190A/en active Search and Examination
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20130048050A (en) | 2011-11-01 | 2013-05-09 | 한국철도공사 | Apparatus for drilling and system for drilling using the same |
KR101362026B1 (en) | 2012-03-19 | 2014-02-12 | 재단법인 한국탄소융합기술원 | Preparing method of carbon nanotubes-carbon fibers hybrid fillers |
KR102017278B1 (en) | 2015-10-02 | 2019-09-03 | 주식회사 엘지화학 | Method for coating carbon fiber with carbon nanotube-polymer composite |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8603585B2 (en) | Method for making carbon nanotube composite | |
CN113249875B (en) | Preparation method of double-layer unidirectional moisture-conducting micro-nanofiber membrane based on near-field direct writing and solution electrospinning technology | |
EP3263753A1 (en) | Method for manufacturing carbon nanotube fiber, device for manufacturing carbon nanotube fiber, and carbon nanotube fiber | |
JPWO2007099889A1 (en) | Method for treating conductive polymer | |
EP3208376B1 (en) | Sizing agent-coated carbon fiber bundle, method for manufacturing same, prepreg, and carbon fiber-reinforced composite material | |
KR102461416B1 (en) | Surface-treated carbon fiber, surface-treated carbon fiber strand, and manufacturing method therefor | |
JP6368797B2 (en) | Carbon nanotube fiber and method for producing the same | |
US9567220B2 (en) | Apparatus for manufacturing carbon nanotube fibers | |
US10790086B2 (en) | Method of manufacturing metal nano coil | |
CN113073412A (en) | Strain-insensitive conductive coated yarn and preparation method thereof | |
KR20220157190A (en) | Method for shaping article using cnt coating fiber | |
KR101376139B1 (en) | Method of manufacturing carbon nanotube yarn and apparatus for the same | |
Kim et al. | A flexible insulator of a hollow SiO 2 sphere and polyimide hybrid for flexible OLEDs | |
CN113330591A (en) | Polymer formulation for lining a metal core and method for producing a composite piezoelectric fiber | |
KR102184025B1 (en) | A skin-mimicking stretchable transparent substrate and a method for manufacturing the same | |
KR101729221B1 (en) | Manufacturing method and apparatus of supercapacitor electrode using utra-sonication spray and supercapacitor electrode manufactured by the same | |
Chen et al. | Recent advances in the construction and application of stretchable PEDOT smart electronic membranes | |
JP6458017B2 (en) | Hybrid fiber reinforced with whiskers by substrate injection into whisker yarn | |
Onoda et al. | In situ polymerization process of polypyrrole ultrathin films | |
JP2015137444A (en) | Surface treatment method of carbon fiber bundle, method for producing carbon fiber bundle and carbon fiber | |
KR20180066396A (en) | Manufacturing apparatus for tow prepreg and method thereof | |
JP7154281B2 (en) | insulated nanofiber yarn | |
KR20170067437A (en) | Carbon nanotube fiber composite and the producing method thereof | |
KR102006831B1 (en) | Flexible electrode device with carbon nanotube yarn, method for making the same, and heating apparatus using the same | |
RU2690821C1 (en) | Method of producing strong and current-conducting fiber by drawing films from carbon nanotubes |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination |