KR930009307B1 - 탄소섬유로 되는 금속계 복합재료의 제조방법 - Google Patents

탄소섬유로 되는 금속계 복합재료의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR930009307B1
KR930009307B1 KR1019900012465A KR900012465A KR930009307B1 KR 930009307 B1 KR930009307 B1 KR 930009307B1 KR 1019900012465 A KR1019900012465 A KR 1019900012465A KR 900012465 A KR900012465 A KR 900012465A KR 930009307 B1 KR930009307 B1 KR 930009307B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
carbon fiber
composite material
aluminum
metal
titanium
Prior art date
Application number
KR1019900012465A
Other languages
English (en)
Other versions
KR920004142A (ko
Inventor
가 도오 이시가와
Original Assignee
가 도오 이시가와
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가 도오 이시가와 filed Critical 가 도오 이시가와
Priority to KR1019900012465A priority Critical patent/KR930009307B1/ko
Publication of KR920004142A publication Critical patent/KR920004142A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR930009307B1 publication Critical patent/KR930009307B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/20—Layered products comprising a layer of metal comprising aluminium or copper
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B7/00—Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
    • B32B7/04—Interconnection of layers

Landscapes

  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)

Abstract

내용 없음.

Description

탄소섬유로 되는 금속계 복합재료의 제조방법
첨부 도면은 본 발명을 설명키 위한 개략도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1, 1' : 압축로울러 2 : 탄소섬유직포
3 : 프라즈마발생장치 4 : 분사기
5, 5'…5n: 서냉인장로울러 6, 6' : 고무로울러
7 : 박상포
본 발명은 탄소섬유(Carbon fiber)로 되는 금속계 복합재료의 제조방법에 관한 것이다.
1930년대 미국의 듀퐁사가 신소재로 "나이론"을 발표했을 때 거미줄보다 가늘고 강철보다 강하다는 캣치프레이스로 의류는 물론 공업용 섬유로 각광을 받았으나 1980년대에 들어와 신소재로 나이론대신 탄소섬유가 그 자리를 밀어내고 스포츠용품으로부터 항공우주산업에 이르기까지 폭 넓은 분야에서 각광을 받고 있다.
현재 실용화되고 있는 탄소섬유는 원료를 폴리아크릴니트릴(polyacrylonitrile)계의 섬유를 소성(燒成)하여 만들어지는 소위 PAN계 탄소섬유와 석탄이나 석유의 핏치를 소성하여 만들어진 핏치계 탄소섬유로 크게 나누어지며, 성능적으로도 고강도 탄소섬유, 고탄성탄소섬유, 일반성능 탄소섬유로 분류되며, 선진 복합재료로서 급속한 발전을 하고있는 것은 PAN계의 고강도 탄소섬유이다.
각 분류별 역학적특성은 아래표와 같다.
Figure kpo00001
본 발명은 상기한 뛰어난 특성을 갖는 탄소섬유를 단순히 금속이나 프라스틱을 대체하려는 재료가 되는것 뿐 아니라 2종이상의 재료를 조합하여 특성적으로도 복합된 새로운 복합재료로서 각종 분야에 이용할 수 있도록 하는데 있다.
예를 들면 탄소섬유에 알루미늄, 티탄, 등과 같은 것을 피복한 섬유는 탄소섬유 강화금속(Carbon fiber reinforced Meta : CFRM)으로서 개발이 진행되고 있는 바, FRM에는 탄소섬유 뿐 아니라 탄화규소섬유나 알루미나섬유를 사용하는 연구도 진전되고 있다.
그러나 이들은 재료의 코스트가 높고 가공기술의 미해결분야가 많은 점등의 문제가 있으나 다음 세대의 연구테마로서 그 성과가 기대되고 있는 실정이다.
본 발명은 탄소섬유를 표면처리한 것을 직조하여 포지(布地)를 만든 탄소섬유에 알루미늄을 제트프라즈마를 사용하여 취부하여 탄소섬유와 알미늄의 박(箔)을 만들고 이와같이 만들어진 박을 임의 두께로 겹쳐 판재를 얻음으로서 알미늄보다 가벼우면서도 철보다 강한 판재를 얻도록 하는 것을 특징으로 하는 것이다.
즉 첨부된 도면에 따르면 종래의 직포기계로 표면처리한 탄소섬유의 포지를 작성한다.
이와같은 탄소섬유 포지는 용도에 따라 크기를 달리할 수 있음은 물론이다.
이와같은 탄소섬유 직포(2)를 200-300kg/cm2의 압력으로 되는 로울러(1)(1')사이를 통과시키고 프라즈마발생장치(3)와 분사기(4)를 이용하여 용융상태의 알루미늄을 상기 압축되어 나오는 직포(2)에 분사하며 인장용 서냉로울러(5)(5')…(5n)를 통해 7-8m/min의 속도로 통과시키면서 인장하여 얇은 박으로된 박상포(7)를 고무로울러(6,6')를 이용하여 인출시켜 도시하지 않은 권취기에 권취하도록 한 것이다.
이하 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
공지의 방법으로 만들어진 탄소섬유를 600℃이상의 고온으로 하면 탄소섬유의 표면에서 일부가 카바이트화한다. 때문에 섬유온도는 400℃이하 특히 400-200℃로 한다.
탄소섬유의 피복에 앞서 전처리로서 탄소섬유의 표면을 엣칭하는데는 임의 방법을 채용할 수가 있으나, 특히 좋기로는 이온 프레이딩의 선공정으로서 연속적으로 할 수 있는 프라즈마엣칭법이 있다. 즉 프라즈마엣칭은 알곤분위기중에 2KV 정도로 인가된 방전전압에 의한 글로우방전에 의해 발생된 프라즈마에 의해 엣칭하는 방법이다.
이와같이 하여 엣칭하면 탄소섬유 표면에 부착된 이물질들이 제거되어 피막이 직접 이 섬유표면에 형성되어 강고하게 고정된다.
이와같이 하여 규소, 티탄등이 피복된 탄소섬유는 모재(母材)로서의 알미늄, 아연 또는 이들 금속의 합금과의 금속 복합재료로 되는 것이다.
금속 복합재료의 제조는 모재금속을 이온 프레이딩방법, 모재 금속박과 섬유를 차례로 적층하여 고온가압하는 방법과 용융금속중에 용침하는 방법 및 이들의 조합으로 소위 진공호트프레스에 의해 모재금속의 용융온도 부근에서 200kg-1t/cm2의 압력으로 프레스하여 복합재료로 된다.
탄소섬유 표면 피막 성형재와 모재와의 조합은 특히 제한되는 것은 아니지만 피막 성형재와 모재와의 조합은 특히 제한되는 것은 아니지만 피막 성형재가 규소의 경우에는 알루미늄 및 그 합금, 티탄의 경우는 알미늄, 아연 및 이들 금속의 합금이 각기 좋다.
이와같이 하여 얻어진 금속 복합재료는 보강재료로서의 탄소섬유와 모재금속과의 융화가 좋고 일체화하여 복합재료로서의 기능을 갖고 있다.
[실시예 1]
진공실내에 탄소섬유와 티탄을 배치한다. 즉 진공실내의 스텐레스제 바구니속에 탄소섬유 스트란드(직경 9μ, 6000필라멘트, 강도 220kg/mm2, 탄성율 21000kg/mm2)을 10mm 폭으로 넓혀서 넣는다.
진공실 속을 1×10-4torr이하까지 진공배기 후 알곤개스를 도입하고 알곤압 2×10-2torr로 유지하면서 탄소섬유에 1.0KV의 전압을 인가하여 5분간 프라즈마엣칭한다.
엣칭이 끝난 후 탄소섬유를 턴털히이터로 300℃로 가열한다.
한편 텅그스텐보드를 저항 가열하여 티탄을 증발시켜 글로우 방전 영역에서 이온화하여 탄소섬유에 티탄피막을 형성시켰다.
피막의 두께를 2000Å으로 한 시점에서 이온 프레이딩을 끝냈다.
이상과 같이 하여 티탄 피막으로 피막된 탄소섬유를 알곤 분위기중에서 550℃의 용융에 연중에 침지하여 금속 복합재료로 했다.
이와같이 하여 얻어진 복합재료의 피단면을 주사전자현미경으로 관찰한바, 탄소섬유와 모재 아연과의 양자가 일체화되고 있음을 확인할 수 있었으나 용융아연중에 동일 조건으로 티탄 피막이 없는 탄소섬유를 침지하여 얻어진 복합재료의 파단면에는 원주상으로 판소섬유가 모재아연으로부터 벗어져 나와 있음이 관찰되었다.
상기 얻어진 티탄 피복 탄소섬유를 알미늄박 사이에 넣고 1×10-4torr 진공하 600℃, 200kg/cm2의 압력을 가해 5분간 진공호트프레스하여 탄소섬유 용적비율 20%의 복합재료로 하여 관찰한바 섬유와 모재알미늄과의 일체화가 확인됐다.
[실시예 2]
실시예 1의 방법에 준하여 텅그스텐 보-트중에서 규소를 증발시켜 탄소섬유 표면에 규소피막을 형성시켰다.
이와같이 하여 2000Å의 규소 피막으로 피막된 탄소섬유를 얻었다. 이 탄소섬유를 알루미늄박에 끼워 압력 100kg/cm2, 온도 650℃의 진공호트 프레스하여 알미늄을 모재로 하는 금속 복합재료를 얻었다.
이는 실시예 1에서와 같은 방법에 의해 섬유와 모재와의 일체화가 뛰어난 것임을 확인할 수가 있다.
[실시예 3]
실시예 1 또는 2에서 얻어진 티탄 또는 규소 피막으로 피복된 탄소섬유를 공지의 직포기를 이용하여 임의 폭의 포지(12)로 직조했다.
이와같이 직포된 포지(2)를 도면에서와 같이 로울러(1)(1')를 통과시키면서 200-300kg/cm2의 압력으로 프레스하여 프라즈마발생장치(3)에 의해 분사기(4)로 용융상태의 알미늄을 분사하고 냉각수 또는 냉각공기가 유통되는 인장용 서냉로울러(5)(5')…(5n)를 통과하면서 7-8m/min의 속도로 인장하면 얇은 박(7)이 형성되고 고무로울러(6)(6')에 의해 인출하여 도시하지 않은 권취기에 권취했다.
이와같이 권취기에 권취된 알미늄이 분사 피복된 포지(7)를 임의 두께로 중첩시켜 실시예 1 또는 2에서와 같이 호트 프레스하여 알미늄을 모재로 하는 복합 금속재료를 얻었다.

Claims (1)

  1. 탄소섬유표면을 규소 또는 티탄으로 피막을 형성시킨 탄소섬유를 공지의 직포기계로 직포하여 포지를 얻고, 이와같이 얻어진 포지를 200-300kg/cm2의 압력으로 프레스한 것을 프라즈마발생장치와 분사기로 용융알루미늄을 표면에 분사시켜 서냉의 인장용 로울러에 7-8m/min의 속도로 인장시켜 박상의 금속 복합재료를 얻는 것을 특징으로 하는 금속계 복합재료의 제조방법.
KR1019900012465A 1990-08-13 1990-08-13 탄소섬유로 되는 금속계 복합재료의 제조방법 KR930009307B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019900012465A KR930009307B1 (ko) 1990-08-13 1990-08-13 탄소섬유로 되는 금속계 복합재료의 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019900012465A KR930009307B1 (ko) 1990-08-13 1990-08-13 탄소섬유로 되는 금속계 복합재료의 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR920004142A KR920004142A (ko) 1992-03-27
KR930009307B1 true KR930009307B1 (ko) 1993-09-25

Family

ID=19302320

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019900012465A KR930009307B1 (ko) 1990-08-13 1990-08-13 탄소섬유로 되는 금속계 복합재료의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR930009307B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101248082B1 (ko) * 2011-03-30 2013-03-27 (주) 엠에이케이 와이어 탄소 섬유 플라즈마 처리 장치 및 그 방법
KR101254666B1 (ko) * 2011-03-02 2013-04-15 포항공과대학교 산학협력단 탄소 섬유 표면에 대한 접착력이 향상된 탄소 섬유-탄소 나노튜브 복합체와 그 제조 방법

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4224438B2 (ja) * 2004-07-16 2009-02-12 日信工業株式会社 炭素繊維複合金属材料の製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101254666B1 (ko) * 2011-03-02 2013-04-15 포항공과대학교 산학협력단 탄소 섬유 표면에 대한 접착력이 향상된 탄소 섬유-탄소 나노튜브 복합체와 그 제조 방법
KR101248082B1 (ko) * 2011-03-30 2013-03-27 (주) 엠에이케이 와이어 탄소 섬유 플라즈마 처리 장치 및 그 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR920004142A (ko) 1992-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4132828A (en) Assembly of metal-coated carbon fibers, process for production thereof, and method for use thereof
EP0286004B1 (en) Woven fabric having multi-layer structure and composite material comprising the woven fabric
US2972185A (en) Method of producing strip material
KR102041989B1 (ko) 섬유 강화 복합 재료 및 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법
CN101911827B (zh) 碳发热体及其制造方法
GB2212824A (en) Making a hollow composite article
KR930009307B1 (ko) 탄소섬유로 되는 금속계 복합재료의 제조방법
US5773122A (en) Reinforced carbon composites
US3859158A (en) Production of pervious low density carbon fiber reinforced composite articles
KR20010089768A (ko) 공극없는 수지 함침된 웨브를 제조하는 방법
US3895156A (en) High strength composite
US6110847A (en) Carbon fiber woven fabric
JPS5944381B2 (ja) 炭素繊維強化金属複合材料プリプレグの製造法
JPS6335751B2 (ko)
JP2003301371A (ja) 表面改質繊維材料、表面改質繊維製品並びに低温プラズマを用いた表面改質繊維材料の製造方法および製造装置
JP6846868B2 (ja) 炭素繊維、およびサイジング剤付着炭素繊維の製造方法
KR101757045B1 (ko) 강유전체 물질을 이용한 방탄유리 제조방법
JP2010047865A (ja) 複合材料用炭素繊維とそれを用いた複合材料
US20180179697A1 (en) Carbon fiber manufacturing apparatus
WO1999058756A1 (en) Structures and components thereof having a desired surface characteristic together with methods and apparatuses for producing the same
EP3348684A1 (en) Carbon fiber manufacturing method and carbon fiber manufacturing apparatus
US3955256A (en) Process for the production of a carbon tape
CN108149483A (zh) 碳化纤维制造方法
JP6309872B2 (ja) 繊維束の拡幅方法
RU2763379C1 (ru) Способ получения электропроводящего металлизированного текстильного материала

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
G160 Decision to publish patent application
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 19970908

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee