KR910005169B1 - 수지(Resin)의 함침방법 - Google Patents

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미쓰비시 레이욘 가부시끼가이샤
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Abstract

내용 없음.

Description

수지(Resin)의 함침방법
제1도는 본 발명에 따른 요철 형상을 갖는 압착로울을 사용하는 수지함침방법을 나타내는 개략도이다.
제2도-제4도는 본 발명에 사용되는 특정무늬의 평면도 및 단면도이다.
제5도는 본 발명에 따른 요철압착로울에 의한 함침 과정을 설명하는 개략도이다.
제6도는 프리프레그에서 만족할만한 함침효과를 얻기위한 볼록면의 면적과 수지의 양과의 관계를 보여주는 그래프이다.
제7도는 통전가열 함침법을 할 경우의 공정의 일예를 나타내는 공정도이다.
제8도는 종래의 로울압착 함침방법을 설명하기 위한 참고도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 수지필름 2 : 시이트상물,
4 : 가열로울 5 : 압축로울
6 : 프리프레그 9 : 요철압착로울의 볼록부
10 : 전원 11 : 시이트상물
12 : 수지필름 13 : 수지필름 송출로울
15 : 장력 발생로울 18 : 압축로울
24 : 박리지 25 : 수지필름
27 : 가열로울 29 : 프리프레그
Ⅰ : 로울전극(입력측) Ⅱ : 로울전극(출력측)
Ⅲ : 대상전극 Ⅳ : 찬바람 송풍기
본 발명은 섬유강화 플라스틱(이하 FRP라함)의 제조에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 시이트상의 강화섬유와 메트릭스 수지로 이루어진 평판상(平板狀)의 재료를 생산하는데 있어서의 신규한 수지함침방법에 관한 것이다.
FRP나 혹은 FRP를 얻기위한 중간재료의 형태로서는 강화섬유의 시이트상물에 수지를 함침시킨 구조를 갖는 것이 일반적이다. 상기한 중간재료는 프리프레그(prepreg)라 일컬어지며, 본 발명은 특히 이 프리프레그의 제조에 있어서 수지의 함침방법에 관한 것이다.
이 분야에서 수지의 함침은 수지가 열경화성수지이거나 열가소성 수지이거나 관계없이 용제 또는 가열 등의 수단에 의하여 수지를 유동화시켜 섬유층 내부에 수지를 함침시키는 것이며, 현재 가장 많이 이용되고 있는 대표적인 수지함침방법은 열에 의해 수지를 유동화시키는 열용융 방법이다.
구체적으로 상술하면, 제8도에서 나타나듯이 강화섬유의 시이트상물(26)은 수지가 균일하게 도포된 박리지(24)로 이루어진 수지필름(25)에 적층 되고 수지는 가열로울(27)과 압착로울(28)에 의해 상기 시이트상물에 함침되며 따라서 수지가 함침된 프리프레그(29)을 얻게 된다.
이와같은 함침방법을 체택하는 프리프레그 제조설비는 예를들면 켈리포니아 그라파이트 머신 인코오프레이트(California Graphite Machines, Inc.)의 Oranze, CA(미국) 또는 Garatseh,AG(스위스)에 의해 공개된바 있다.
이와같은 함침방법은 압착로울 방법이라 불리우는데 이 방법의 문제점은 생산성의 향상을 위해 시이트상물(26)의 이동속도를 증가시킬 때 압착로울에 의해 수지가 새어 나오게 되는 현상이 있는 것이다.
즉, 제8도에서 가열로울(27)에 의해 유동화된 수지는 시이트상물(26)의 섬유층에 함침되기 보다는 압착로울(28)의 압착에 의해 로울들의 앞에서(제8도에서 로울(27), (28)의 맞물림점의 왼쪽) 누출되는 현상이 발생되는 것이다. 이러한 현상은 수지가 함침될 시이트상물(26)을 구성하는 섬유의 직경이 작을수록, 섬유의 배향이 시이트상물의 이동방향과 같을수록, 섬유층의 두께가 두꺼울수록, 또는 수지의 점도가 클수록 더욱 많이 발생하게 된다.
그러므로 종래의 로울 함침방법의 경우 수지의 점도를 가능한한 낮게 하여야 하며 수지는 압착로울에 의해 점진적으로 섬유층에 함침시키는 것이 가장 중요한 작업이었다.
따라서 프리프레그의 생산속도는 시이트상물의 섬유층내 함침되는 수지의 함침속도에 의해 결정되며 이것이 종래의 로울 함침방법의 문제점이 되었다. 또한 종래의 로울 함침방법에서는 오랜시간 동안 점도를 낮게 유지시키는 것이 필요하며, 특히 열경화성 수지를 메트릭스로 하는 프리프레그를 제조하는 경우에는 경화반응의 진행에 주의를 기울여야 함으로 이것이 수지조성물을 제한하는 요인이 되었다.
본 발명의 목적은 종래의 로울 함침방법에 있어서의 제반 결점, 즉 섬유층으로 함침되는 수지의 함침속도가 낮아 생산속도를 증가시킬 때 발생되는 수지의 누출현상으로 높은 생산성을 얻기 어려운 것과, 장시간 가열에서 오는 여러 가지 문제점들을 해결하기 위한 로울 함침방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 요지는 시이트상물질을 수지층에 적층시키고 수지를 상기 시이트상물질에 함침시키는데 요철형상을 갖는 압착로울을 사용함을 특징으로 하는 로울에 의한 수지함침방법이다.
이하 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
제1도는 본 발명에 따라 특정한 요철형상을 갖는 압착로울을 사용하는 수지함침방법을 설명하고 있다. 수지가 코팅된 박리지로 이루어진 수지필름(1)상에 강화섬유로 이루어진 시이트상물(2)을 적층하고, 그 상부에 박리필름(3)을 피복한, 적층채는 가열드럼(4)의 표면에서 가열되고, 수지가 유동화되는 시점에서 압착로울(5-1)에 의하여 시이트상물(2)의 섬유층에 수지가 함침된다.
종래의 기술에 있어서는 압착로울(5-1)의 표면은 평활한 소위 평면 압착로울(Flat press roll)이 사용되지만 본 발명에서는 표면에 특정한 요철형상을 갖는 ＂요철압착로울(Rugged press roll)＂이 사용된다. 이것이 본 발명의 특징이다.
이 요철압착로울은 두 개 이상 (5-1), (5-2), (5-3), ...의 조합으로 이루어질 수 있으며 또한 평면 압착로울과 병용하여 사용할 수 있다.
본 발명의 기본적인 요건인 요철압착로울의 사용을 이하 설명한다.
첫째, 본 발명에 사용되는 요철압착로울의 표면에 형성되는 특정의 요철무늬를 설명한다. 생산성의 향상은 섬유층의 두께방향으로의 수지함침율에 의해 결정된다는 견지에서 본 발명자는 수지를 누출됨이 없이 섬유의 두께방향으로 유도할 수 있는 요철무늬에 대해 연구조사를 하였다.
그결과, 가장바람직한 것은 직선이나 곡선 혹은 그 양자의 결합에 의해 둘러싸인 볼록면을 갖는 무늬라는 것이 밝혀졌다. 그러한 요철무늬들은 제2도-제4도에서 보여진다. 그러나 본 발명의 무늬들은 이 무늬들에만 한정되는 것은 아니다.
제2도는 직선으로 둘러싸인 볼록면을 갖는 요철무늬의 전형적인 예의 평면도(a)와 무늬를 A-A' 선에서 자른 단면도(b)를 보여준다. 화살표는 요철압착로울의 원주방향과 일치한다. 이 무늬는 직선으로 둘러싸인 마름모꼴의 볼록부분을 갖고 있다.
제3도는 곡선으로 둘러싸인 타원형의 볼록부분을 갖는 요철무늬의 평면도이다.
제4도는 직선으로 둘러싸인 볼록면을 갖는 요철무늬의 다른예를 보여주는 평면도이다. 이 무늬에서 볼록면은 굴절형상을 갖는다. 화살표는 요철압착로울의 원주방향과 일치한다.
일본 특허공개 소57-195619호 공보 기재의 프리프레그 시이트의 제조방법(S. Kawaguchi)에서 원주방향으로 연속된 홈을 갖는 홈배설 로울에 의해 임의의 매트형물에 수지를 함침시킬 때 기포를 제거하는 방법이 제안되고 있으나, 본 발명에서 사용하는 요철압착로울은 요철압착로울의 볼록면이 제2도-제 4도에서 보여지듯 원주방향으로 불연속 면을 이루고 있다는 점에서 본 발명 방법과는 현저하게 상이한 것이다.
상기 가와구찌 방법에 따르면, 기포의 제거 즉 기포를 제거할 수는 있으나 섬유층에 수지를 함침시키는 효과를 거둘 수 없는 이유는 이것 때문이다. 이와같은 현상의 이유를 구체적으로 설명하면, 제5도에서 시이트상물질(7)의 아래에 위치하는 수지(8)의 일부는 요철압착로울의 볼록면(9-1)에 의한 압착으로 시이트상물질을 구성하는 섬유층내에 함침되고 나머지 수지는 앞쪽(제5도에서 오른쪽)으로 짜밀려간다.
그러나 볼록면들이 본 발명에서와 같이 불연속일 경우 수지의 유동운 오목면(9-2)에 의해 멈춰짐과 동시에 압력이 존재하지 않는 볼록면의 방향, 즉 섬유층의 두께방향으로 수지의 흐름방향을 전환시킬수 있게된다. 다시 말하면 볼록면에서의 잉여 수지에 의해 발생한 압력은 섬유층의 두께방향으로 수지를 함침시키는 압력으로 전환될 수 있는 것이다.
그러므로 요철무늬의 크기는 요철압착로울의 직경, 로울의 재질 시이트상의 물질의 압착특성 등에 따라 결정되어야 한다.
예를들면 압착로울의 직경이 100mm 이상이고 로울의 재질이 고무일 경우 볼록부분의 최대길이은 로울의 원주방향으로 8-10mm를 넘지 않는 것이 바람직하다. 전술한 요철무늬는 비교적 정밀하게 구분된 볼록면들이다.
한편, 직선이나 곡선으로 둘러싸인 볼록부분들이 평행으로 배열된 무늬일 경우, 예를들면 압착로울의 회전축을 따라 홈이 배설된 요철압착로울일 경우 이론적으로 제5도에서 보여진 것과 같은수지의 유동방향의 변화가 발생하지만 특히 시이트상물이 한 방향으로 배열된 토우 시이트일 경우 섬유의 배향은 유동방향의 변화로 인해 뒤엉키게 되며 수지와 치환되는 공기 유통로는 막히게 된다.
이러한 이유로 상기 무늬들은 함침용 요철압착로울에는 바람직하지 못하다. 다만, 이하 후술하는 바와같이 본 발명에서는 제2도-제4도에서 도시된 바와같은 무늬를 사용하여 수지를 섬유층에 함침시킨후에 주로 원주방향으로 배열되는 연속적 오목부분을 갖는 요철압착로울(예를들면, 원주방향으로 피치(pitch)의 홈을 갖는 홈배설 로울)을 사용하는 것만을 제한하지는 않는다.
다음에 요철압착로울의 총 원주면적에 대한 볼록부분의 면적비율(이하 ＂볼록면적율＂이라함)은 수지가 함침되는 시이트상물질의 두께, 함침된 시이트상물의 부피에 대한 수지량의 비율(이하 수지 함유량 : %이라함), 수지의 점도 등에 의해 결정되지만 가장 중요한 인자는 수지함유량이다.
일례로서, 수지함유량과 적정 볼록면적율은 탄소섬유를 배열시킴으로 얻어진 중량 150kg/Cm2인 시이트상물을 사용하고, 함침시키고자 하는 수지를 10ps(100℃)의 에폭시수지로 하였을 때 수지함유량과 볼록부분의 최적 면적비를 실험에 의하여 구한결과 제6도에 도시된 바와같이 수지함유량이 증가함에 따라 볼록면적율을 감소시키는 것이 필요하였다.
볼록면적율이 너무 클 경우 수지의 누출이 발생하며, 너무 적을 경우에는 시이트상물의 두께방향으로의 수지의 유동을 촉진시키는 압력이 발생하지 않으며 따라서 전술한 본 발명의 요철압착로울의 효과를 기대할 수 없게 된다. FRP의 제조에 있어서 수지함유량은 약 20-70%이고, 여기에서의 바람직한 볼록면적율은 20-90%이며 더욱 바람직하게는 30-80%이다.
또, 오목부분의 깊이와 연관하여, 오목부분에 의해 유동된 수지를 내포할 체적을 가져야만 하며 따라서 일례로 제2도의 (b)에서 보여지듯 단면이 삼각형의 오목부분일 경우 그 깊이는 최소한 오목부분의 길이의 0.6배이어야 한다.
전술한 본 발명의 요철압착로울은 로울표면에 특정한 무늬를 갖는 것들이지만 본 발명의 무늬를 갖는 페턴벨트를 사용하는 것도 가능하다. 이 경우 수지의 유동방향의 전환은 더욱 확실하게 이행될 수 있다.
실험결과들에 의하면, 적절한 요철압착로울의 압착압력은 로울의 재질, 수지의 점도, 섬유층의 두께, 수지의 함유량 등에 따라 최적치가 달라지지만 약 0.5-80kg/Cm, 보다 바람직하게는 5-40kg/Cm의 선형압력이 적당하다.
본 발명의 요철압착로울의 수지함침기능은 위에서 설명되어졌다.
이하 요철압착로울을 사용하는 방법에 대하여 구체적으로 설명한다.
제1도에서, 압착로울이 하나의 요철압착로울일 경우(즉, 압착로울(5-2), (5-3), (5-4)는 없음) 섬유층에의 수지함침은 일부에 국한되어 시이트상물에 전체적으로 수지가 함침되지 못한 프리프레그를 얻게 된다.
이러한 함침상태에서는 공기가 통과할 수 있는 유동로가 시이트상물의 길이방향 및 폭 방향으로 존재하며, 이것은 디벌킹(debulking)을 요구하지 않는 프리프레그의 구조로서 바람직하다.
일반적으로 특히 열경화성 프리프레그를 사용하여 적층채를 제조할 경우, 적층된 층사이에 존재하는 공기를 제거시키기 위해 진공팩킹에 의해 디벌킹을 행하여야 한다. 그러나 적층된 프리프레그들이 공기 유통로를 내포하는 경우 디벌킹을 생략할 수도 있다.
본 발명 요철압착로울은 제1도에 도시된 바와같이 여러개의 요철압착로울 또는 평면 압착로울을 포함하는 종래의 압착로울과 병용하여 사용 되어진다.
전형적인 일례는 압착로울(5-1)은 본 발명에 따른 요철압착로울이고, 압착로울(5-2)은 원주방향으로 연속되는 홈들을 갖는 홈배설로울이며, 압착로울(5-3)은 평면로울이고 제1도의 압착로울(5-4)은 생략된 구조의 것이다.
상기 조합에 따라, 수지는 요철압착로울(5-1)에 의해 시이트상물에 국부적으로 함침되고 그후 홈배설로울(5-2)에 의해 시이트상물의 길이방향으로 유동됨과 동시에 섬유내의 공기는 수지에 의해 대체되며 그러므로써 전체의 시이트상물은 수지로 적셔지게 된다.
이 경우, 수지는 최초에 시인트상물인 섬유층에 전달되기 때문에, 두 번째 압착로울이 홈배설 로울일지라도 종래의 로울 함침방법에서 나타났던 수지의 누출이 시이트의 이동속도가 빠를경우에도 나타나지 않게 되며 따라서 빠른속도의 수지함침이 가능하게 된다.
이러한 방법으로 요철압착로울은 단독으로 사용되거나 혹은 다른 압착로울과 조합하여 사용 되어질 수 있다. 그러나 여러 로울이 사용될 경우 요철압착로울을 첫 번째 로울로 사용하는 것이 필요하다. 그것은 수지를 시이트상물의 길이방향으로 누출시키기 위해서이며 그후 수지를 섬유층을 통해 시이트상물의 길이방향으로 유동시키기 위해서이다. 그러므로 본 발명은 수지의 함침에는 필요하지 않는 압착로울의 사용도 제외시키지 않는다. 게다가 요철압착로울은 둘 이상을 조합하여 사용 되기도 한다.
다음에는 본 발명에서 함침에 사용되는 메트릭스 수지에 대해 설명한다.
본 발명의 요지는 액화성을 갖는 수지를 섬유층에 합침시키는 것이기 때문에 함침될 수지에는 특별한 제한이 없으며 열에 의해 액과될 수 있는 어떤 수지도, 예를들면, 불포화 폴리에스터 수지, 에폭시 수지, 페놀수지, 요소수지, 멜라민수지, 디알릴 프탈레이트 수지, 실리콘 수지 등과 같은 열경화성 수지 그리고 나일론, 폴리설폰, 폴리에스터 아미드, 폴리에스터 에테르 케톤, 폴리비밀 클로라이드, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 등과 같은 열가소성 수지등이 사용될 수 있다.
이하 본 발명의 수지함침방법에 이용될 시이트상물에 대해 설명한다.
가장 많이 사용되는 시이트사물의 구조는 토우를 평행으로 배열시킴으로써 만들어지는 소위 단일 배향시이트이며, 본 발명의 함침방법의 특징은 이러한 단일배향 시이트의 함침에서 가장 잘 나타난다.
즉, 단일 배향 시이트상물의 경우 종래의 방법에 의하면 섬유층의 두께방향으로의 수지의 유동속도와 섬유의 길이방향으로의(시이트의 길이방향) 수지의 유동속도 사이에는 가장 큰 차이가 생기고 수지의 누출이 가장 잘 발생하여 게다가 섬유의 배향이 가장 뒤엉키게 된다. 그러나 본 발명에 의하면 수지의 누출 및 섬유 배향의 무질서의 문제점들이 동시에 해결된다.
또한 본 발명의 함침방법에 따르면 함침은 상기한 바와같이 시이트상물을 부분적으로 잡아당기며 수행되기 때문에 배합되지 않은 섬유들의 혼합체인 직물이나 부직포에도 적용될 수 있다.
이러한 시이트상물은 예를들면 탄소섬유, 유리섬유, 방향족 플리아미드섬유, 플리에스터섬유 및 폴리에틸렌섬유로 만들어진 것들을 포함하며 특별한 제한이 있는 것이 아니다.
그러나 단일섬유의 직경 작고 탄성이 높은 탄소섬 토우들로 이루어진 시이트상물이 본 발명의 수지함침방법을 위해 가장 효과적인데 그 이유는 시이트상물 두께 방향으로의 수지의 속도와 섬유배향 방향의 수지의 속도의 차이가 가장 크기 때문이다.
게다가 시이트상물을 구성하는 섬유가 탄소섬유이거나 혹은 탄소섬유를 포함할 경우에는 전류에 의해 발생된 열을 사용함으로써 본 발명의 함침효과가 더욱 향상될 수 있다. 종래의 기술 즉 시이트상물의 아래에 위치한 수지가 아래로부터의 열에 의해 유체화 되는 방법에서는 섬유층내에 온도의 차이가 존재하게 된다.
즉, 섬유층내의 섬유에 의해 열이 흡수됨으로 수지의 온도는 하강하고 따라서 수지의 점도가 증가하게 되므로 특히 두꺼운 섬유층으로 이루어진 시이트상물의 함침에는 문제점이 발생한다.
한편, 전류에 의한 열에 의해 수지를 함침시킬 경우에는 섬유로부터 직접적으로 열을 발생시킴으로써 섬유층은 일정한 온도로 고정될 수 있고 섬유층내에 온도 차이가 발생하지 않기 때문에 함침시킬 수지의 점성은 증가하지 않는다.
그러므로 두꺼운 섬유층으로 이루어진 시이트상물일 경우에도 본 발명에 따른 요철압착로울 사용하는 방법과 전류에 의해 섬유층을 가열시키는 방법을 병용함으로써 빠른속도의 수지의 함침이 가능하게 된다.
게다가 섬유가 직접적으로 가열되기 때문에 열 손실이 적고 빠른 가열이 가능하게 되며 따라서, 이것은 빠른 함침을 위한 보조수단으로서 바람직한 가열방법인 것이다. 현재, 전류를 이용하여 열을 발생시키는 시이트상물에는 탄소섬유등이 포함된다.
시험결과에 의하면 전류가 흐르는 방향으로 존재하는 섬유의 30중량% 이상, 바람직하게는 60중량% 이상이 탄소섬유인 시이트상물이 바람직한데 그 이유는 온도조절이 용이하기 때문이다.
시이트상물이 탄소섬유로 이루어진 경우 탄소섬유들은 직접 및 간접적으로 전류를 사용함으로써 실내온도에서 500℃까지 가열될 수 있으며 온도는 수지의 함침상태를 조절할 수 있도록 가열될 수 있으며 온도는 수지의 함침상태를 조절할 수 있도록 생산율과 수지의 조건 등에 의해 적절히 조정될 수 있다.
수지의 점성을 낮추기 위해 전류에 의해 탄소섬유를 가열하는 방법과 종래의 방법에의해 수지를 가열하는 방법을 동시에 사용하는 것도 가능하다. 전류에 의한 가열방법을 사용하는 수지함침방법이 제7도에서 도해되어 있다.
제7도에서 주어진 시이트상 탄소섬유(11)는 전원(10)에 의해 로울전극(I)과 필름전극(III) 사이에서 전류를 받게 되며 이와같이 가열된다. 그후 로울(13)으로부터 공급되는 수지가 코우팅 된 이면지인 수지필름(12)위에 적층되며, 이 라미네이트는 로울(15)와 프리로울(14)에 의해 발생되는 장력을 받게 된다.
상기 라미네이트는 로울(16)으로부터 공급되는 상면 필름(17)에 의해 적층되어지고 그후 본 발명에 따른 요철압착로울(18-1∼18-3)에 의한 압착에 의해 수지함침이 이루어지게 된다.
그리고 나서, 상기 이면지가 일단 벗겨지며 탄소섬유의 표면은 필름전극(III)과 당접하게 된다. 여기에서, 탄소섬유층의 표면은 필름전극과 최초로 접하는 단계에서 열을 발생시키게 되며 고온의 상태에 있게 되지만 필름전극의 표면과 함께 운동하면서(최초로 접하는 단계에 전류가 집중적으로 통하게 됨) 로울(21)의 지점에서 냉풍기(IV)에 의해 충분히 냉각된다.
필름전극으로부터 이탈한 후에 시이트상 탄소섬유는 다시 이면지에 의해 적층되어 이면지가 부착된 수지함침 시이트상물, 즉 프리프레그를 얻게된다. 로울(19)-(23)은 프리로울들이다. 전극의 형태에는 제한이 없으며 로울전극, 필름 전극 등등이 사용될 수 있지만 함침후에 시이트상물이 접하게 되는 전극은 필름전극이 바람직하다.
함침된 시이트상물(예를들면 프리프레그)과 필름전극을 사용하는 전극 사이에 접촉거리를 증가시킴으로써 효과적인 전류의 사용이 가능하며 또한 프리프레그가 전극으로부터 이탈하는 지점에서 충분히 프리프레그를 냉각시키는 것이 가능하다.
이러한 이유로 전극과 시이트상물의 접촉거리는 최소한 300mm 이상인 것이 바람직하다. 그러나 이 거리는 필름전극의 구조에 따라 달라질 수 있으며 특별제한은 없다.
전류에 의해 탄소섬유를 가열하면서 수지함침을 수행하는 방법은 일본 특허공개 소49-81472에 기재되었으나 여기에는 전극의 바람직한 구조에 언급이 없으며 게다가 섬유층이 두꺼운 시이트상물에의 수지함침효과에 대한 설명이 없다.
이하 본 발명은 다음의 실시예들을 통해 더욱 자세히 설명된다.
실시예에서는 하기의 방법에 의해 목적 성형물의 물성을 평가하였다.
휨강도와 휨모듈 : ASTM-D790-84A
ILSS : ASTM-D-2334-84
Vf : 아르키메데스의 방법
[실시예 1]
(1) 제1 도의 함침장치에사, 수지플름(1)으로서 박리지상에 106g/m2로 수지를 도포한 폭 50cm의 수지필름을 사용한 시이트상물로써 직경 8μ의 탄소섬유 필라멘트를 12,000본 집속시킨 탄소섬유 토우를 50cm 폭중에 150본 병렬로 배열한 단일배향 시이트(240/m ), 박리 필름으로서 두께가 20μ인 폴리프로필렌 필름을 적층하여 표면온도를 130℃로 가열시킨 가열로울(4)상에 공급하였다.
이 실시예에서 사용된 압착로울은 아래와 같다.
압착로울(5-1) : 고무경화도가 80%이고 최대직경이 125mm이며 제2도의 요철무늬를 갖는 실리콘 고무로울, 마름모꼴의 볼록부분은 작은 대각선이 3mm이고 큰 대각선이 6mm이며 오목부분의 홈의 너비는 0.9mm이고 깊이는 0.8mm이다. (오목면적율 : 약 45%)
압착로울(5-2) : 최대직경이 125mm인 금속의 홈배설로울상에 피치 1mm로 원주방향으로 깊이 0.7mm의 홈을 갖는 홈배설로울.
압착로울(5-3) : 최대직경이 125mm인 평면로울.
상기 압착로울들을 사용하여 압착압력 30kg/Cm, 탄소섬유 시이트의 이동속도(이하 ＂함침율＂이라함) 15m/분으로 수지를 함침시킨 결과 수지가 함침되지 않은 부분은 존재하지 않았으며, 탄소섬유의 배향이 뒤엉킴이 발생하지 않았다. 따라서 높은 품질의 탄소섬유 단이배향 프리프레그를 얻게 되었다.
(2) 비교실시예
압착로울(5-1,5-2,5-3)로 평면로울을 사용하였으며 나머지 조건은 (1)에서와 같이 하여 함침을 수행하였다.
그결과, 수지의 누출로 인한 섬유배향의 뒤엉킴 및 함침되지 않은 부분이 발생하여 사용에 적절한 프리프레그를 얻을 수 없었으며 사용할만한 프리프레그를 얻기 위해서는 압착로울(5-1,5-2,5-3)의 압력을 0.5kg/Cm로, 수지함침율을 0.2m/분으로 감소시켜야 했다. 따라서 빠른속도의 수지함침이 불가능했다.
[실시예 2]
직경이 8μ인 탄소섬유를 집속시켜서 얻어진 3K의 무연사를 경사와 위사로 사용한 200g/m2의 평직의 직물을 사용하였다. 이 직물을 기본무게가 200g/m2인 에폭시 수지필름에 적층시키고 실시예 1에서와 같은 방법으로 요철압착함침을 수행하였다. 단 오목부분의 면적이 실시예 1에서보다 더욱 크게 하여 볼록면적율이 32%의 것을 사용하였다.
그결과 수지의 함침은 다음과 같이 이루어졌다. 200g/m2의 탄소섬유 직물과 박리지상에 도포된 200g/m2의 수지필름을 중합시키고 130℃로 가열된 회전드럼상에 공급하였더니 최초의 함침은 제1요철로울(5-1)(직경이 125mm 요철 무늬로울)에 의해 수지의 온도가 110℃로 증가된 지점에서 행해졌으며 그리고나서 제1요철압착로울 바로 다음에 배설되고 홈의 피치가 1mm인 홈배설로울에 의해 마지막으로 평면로울에 의해 각각 함침 되어있다.
이때의 함침속도는 10m/분이었으며, 목적물인 탄소섬유 프리프레그는 완전하게 수지로 함침 되어졌다. 종래에는 이러한 종류의 직물에의 함침은 수지의 누출을 방지하기 위해 평면로울이나 저압로울에 의해 행해졌으나 이러한 경우에는 수지함침율이 약 0.3m/분 정도였다. 즉, 실시예 1에서 알 수 있듯이 본 발명의 방법을 사용함으로써 수지함침율은 현저하게 증가될 수 있는 것이다.
[실시예 3]
압착로울로서 하나의 압착로울(5-1)(마름모꼴 무늬)만 사용한 것을 제외하고는 실시예 1에서와 같은 방법으로 함침을 수행하였다. 목적물인 프리프레그의 전체에 걸쳐 부분적으로 함침되지 않은 부분이 나타났으며 이 프리프레그들을 디벌킹(debulking)을 수행하지 않고 적층시켰다. 최종 라미네이트의 물성을 측정한 결과, 상기 라미네이트의 물성은 종래의 방법에 의해 디벌킹을 수행하여 얻어진 프리프레그를 적층시킨 라미네이트의 물성과 다르지 않다는 것을 알 수 있었다.
물성을 평가하기 위해 사용된 조건은 다음과 같다. : 프리프레그의 라미네이트에 대해 진공상태의 1kg/Cm2하에서 30분동안 90℃로 일차 가열시키고 그후 5kg/Cm2하에서 60분동안 130℃로 가열시킴으로 이루어지는 오토클레이브 몰딩(autoclave molding)을 수행하였다.
Figure kpo00001
[실시예 4]
12K의 탄소섬유토우(각 12,000개의 탄소섬유사로 이루어짐) 150개를 평행하게 배열시킨 폭 50Cm의 시트상물을 사용하였다. 이 시이트를 로울전극에 통과시킴으로 전압을 부과한 후에 박리지상에 50Cm 폭으로 106g/m2도포한 수지필름상에 유도하고 요철압착로울로써 30Kg/Cm2의 압력으로 섬유시이트에 함칭시켰다.
여기에서 요철압착로울의 무늬는 실시예 1에서와 같은 것을 사용하였다. 요철압착로울 처리 바로 직후 시이트는 제7도에서 나타난 바와같이 전극에 다시 접촉시켰다. 다만 이때 장력발생 로울을 가열하여 90℃로 하였다. 전극들간의 거리는 2.5m이며 이 사이에서 탄소섬유 시이트와 수지필름은 1.5m의 거리에 걸쳐 접하게 되며 이때 전압은 50V, 전류는 140A, 탄소섬유의 온도는 120℃이다.
수지 함침속도(시이트상물의 이동속도)는 10m/분이었다. 전극들의 배설은 제7도에서 개략적으로 도시된바와 같다. 이 경우 섬유층간의 함침성 및 실시예 2와 같은 조건에서 성형된 성형물의 물성은 다음과 같다.
함침상태 : 함침되지 않은 부분이 없이 양호함
휨 강도 : 180Kg/mm2
휨 모듈 : 13.0T/mm2
ILSS : 11.5Kg/mm2
Vf. : 60%
[실시예 5]
(1) 12K의 탄소섬유토우(각 12,000개의 탄소섬유사로 구성됨) 300개를 배열시켜 폭 50Cm의 시이트상물을 사용하였으며, 이것은 200g/m2로 수지가 코우팅된 폭 50Cm의 박리지 위에 유도했다.
탄소섬유토우 시이트는 수지코우팅 이면지와 접하기 전에 로울 전극위를 통과함으로 전압이 가해지며 수지는 실시예 1에서와 같은 요철압착로울들에 의해 함침시킨 직후 시이틀를 다시 전극과 접촉시켰다. 이때 압착압력은 30Kg/Cm이고 이동속도는 5m/분으로 하였다.
전극들간의 거리는 2m, 전압은 50V, 전류는 260A이며 탄소섬유 온도는 120℃로 하고, 장력발생로울을 가열하여 120℃로 하였다. 실시예 3에서와 같은 조건하에서 얻어진 라미네이트의 수지함침상태와 물성은 다음과 같다.
수지 함침상태 : 함침되지 않은 부분이 없이 양호함
휨 강도 : 182Kg/mm2
휨 모듈 : 12.0T/mm2
ILSS : 11.6Kg/mm2
Vf. : 60%
(2)비교실시예
탄소섬유에 전압을 부과하지 않고 장력발생 로울이 130℃로 가열된 것을 제외하고 실시예 5에서와 같은 조건하에서 함침을 수행하였다. 그결과는 다음과 같다.
함침상태 : 미함침부분이 전체 면적의 401%로 양호하지 못함
물성 : 불충분한 함침으로 인해 물성 측정이 평가되지 못함
이상에서와 같이 본 발명에 따르면 함침시 수지의 누출을 방지할 수 있고 요철압착로울을 사용함으로서 빠른속도로 프리프레그를 생산할 수 있으며 또한 디벌크가 없는 프리프레그 시이트의 제조가 가능하게 되었다.
더욱이, 탄소섬유일 경우에는 전류에 의한 가열방법은 사용함으로써 두꺼운 프리프레그 시이트의 생산도 용이하게 되었다. 종래에 방법에 의해서는 이 두꺼운 프리프레그의 생산이 불가능하다.

Claims (10)

  1. 수지층 위에 시이트상물을 적층시킨 다음 시이트상물속에 수지를 함침시키는 로울함침 방법에 있어서, 특정한 요철무늬형상을 갖는 압착로울을 이용하여 수지를 시이트상물속에 함침시킴을 특징으로 하는 수지의 함침방법.
  2. 제1항에 있어서, 특정의 요철무늬형상은 직선, 곡선 또는 이 양자에 의해 둘러싸인 볼록부분을 갖는 요철무늬형상임을 특징으로 하는 수지의 함침방법.
  3. 제1항에 있어서, 볼록부분의 면적이 압착로울 표면면적이 20-90%에 해당하는요철압착로울을 사용함을 특징으로 하는 수지의 함침방법.
  4. 제1항에 있어서, 하나 또는 하나 이상의 요철압착로울이 요철압착로울만 사용하거나 혹은 종래의 압착로울과 병용하여 함침을 행함을 특징으로 하는 수지의 함침방법.
  5. 제1항에 있어서, 시이트상물은 일방향으로 배열된 토우들로 이루어진 시이트임을 특징으로 하는 수지의 함침방법.
  6. 제1항 및 제5항에 있어서, 시이트상물이 직물임을 특징으로 하는 수지의 함침방법.
  7. 제1항에 있어서, 시이트상물이 탄소섬유로 이루어짐을 특징으로 하는 수지의 함침방법.
  8. 제7항에 있어서, 수지가 함침될 때 탄소섬유로 이루어진 시이트상물에 통전 발열 시킴으로서 수지의 유동화와 시이트상물의 온도 상승을 촉진시킴을 특징으로 하는 수지의 함침방법.
  9. 시이트상물을 수지층 위에 적층시킨 다음, 특정한 요철무늬형상을 갖는 압착로울을 이용하여 수지를 시이트상물속에 함침하여서 얻어짐을 특징으로 하는 프리프레그.
  10. 시이트상물을 수지층위에 적층시킨 다음, 특정한 요철무늬형상을 갖는 압착로울을 이용하여 수지를 시이트상물속에 함침시켜서 얻어진 프리르레그를 둘 이상 적층시킴을 특징으로 하는 라미네이트(Laminate).
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Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2056034C (en) * 1990-11-29 2001-04-17 Toshihiro Hattori Prepregs, process for producing the same and laminates produced with the same
GB0110316D0 (en) * 2001-04-27 2001-06-20 Advanced Composites Group Ltd Improvements in or relating to moulding materials
ES2387333T3 (es) 2002-07-18 2012-09-20 Mitsubishi Rayon Co., Ltd. Preimpregnado, material intermedio para moldeado de FRP, y procedimientos de producción para el mismo, y procedimientos de producción para material compuesto reforzado con fibras
JP2004182923A (ja) * 2002-12-05 2004-07-02 Mitsubishi Rayon Co Ltd プリプレグ及びそれを用いた繊維強化複合材料の製造方法
JP2004106347A (ja) * 2002-09-18 2004-04-08 Mitsubishi Rayon Co Ltd Ｆｒｐ成形用中間材料及びその製造方法
DE60232826D1 (de) 2002-10-23 2009-08-13 Mitsubishi Rayon Co Herstellungsverfahren für ein prepreg
JP5441437B2 (ja) * 2009-02-21 2014-03-12 東邦テナックス株式会社 部分含浸プリプレグ及びその製造方法並びにそれを用いた繊維強化複合材料の製造方法
JP5547412B2 (ja) * 2009-03-05 2014-07-16 帝人株式会社 面状複合体
TWI643730B (zh) 2012-12-21 2018-12-11 塞特工業公司 具有表面開孔之可固化預浸材及用於製造可固化複合材料、可固化複合部件及複合部件之方法
DE102013107106B4 (de) * 2013-07-05 2019-12-24 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Faserhalbzeug-Fördervorrichtung und Verfahren zum Fördern von Faserhalbzeugen in eine Förderrichtung
DE102013107105B4 (de) * 2013-07-05 2020-07-02 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Faservorformling-Temperiervorrichtung
JP6403771B2 (ja) * 2013-11-22 2018-10-10 サイテック インダストリーズ インコーポレイテッド プリプレグを形成するために繊維を含浸するための方法及びシステム
US10632695B2 (en) 2014-12-30 2020-04-28 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Fibrous-preform conveying device
WO2017056683A1 (ja) * 2015-09-30 2017-04-06 積水化学工業株式会社 繊維強化シート及び構造体
JP6568445B2 (ja) * 2015-09-30 2019-08-28 積水化学工業株式会社 繊維強化シートの製造方法及び構造体の製造方法
CN108472880B (zh) * 2015-12-24 2021-05-28 三菱化学株式会社 纤维强化树脂材料成型体、纤维强化树脂材料成型体的制造方法以及纤维强化树脂材料的制造方法
JP6702414B2 (ja) * 2017-03-29 2020-06-03 三菱ケミカル株式会社 プリプレグ、樹脂含浸物の製造方法および樹脂含浸物の製造装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL64351C (ko) * 1942-04-20
US2795521A (en) * 1953-06-05 1957-06-11 Johnson & Johnson Method of calendering a plastic mass
US3051608A (en) * 1958-04-18 1962-08-28 Jack C Gordon Resilient article and method of manufacture thereof
NL277447A (ko) * 1961-04-20
NL6612990A (ko) * 1965-09-30 1967-03-31
DE2928293C2 (de) * 1979-07-13 1986-08-07 Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8000 München Verfahren zum Gewebeimprägnieren durch Harzinjektion
JPS5910295B2 (ja) * 1981-05-28 1984-03-08 横浜ゴム株式会社 プリプレグシ−トの製造方法
AT371767B (de) * 1981-09-14 1983-07-25 Semperit Ag Vorrichtung zur beseitigung von lufteinschluessen zwischen einer kalanderwalzenoberflaeche und einer kalandrierten gummi- oder kunststoffplatte
DE3235166C2 (de) * 1982-09-23 1984-08-30 Dynamit Nobel Ag, 5210 Troisdorf Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer insbesondere mehrfarbig gemusterten Kunststoffbahn
JPS61160230A (ja) * 1985-01-10 1986-07-19 Matsushita Electric Works Ltd 積層板の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP0312993A3 (en) 1990-10-31
DE3884129D1 (de) 1993-10-21
KR890006364A (ko) 1989-06-13
JPH01200914A (ja) 1989-08-14
JP2514412B2 (ja) 1996-07-10
EP0312993A2 (en) 1989-04-26
DE3884129T2 (de) 1994-04-07
EP0312993B1 (en) 1993-09-15

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