WO2021010775A1 - 장섬유 복합재의 제조방법 - Google Patents

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Definitions

  • the process of attaching a resin to the fiber bundle and infiltrating it into the fiber bundle is called an impregnation process.By simply attaching the resin and expecting penetration by capillary phenomenon, a resin-impregnated fiber bundle that achieves the desired manufacturing time is manufactured. It is extremely difficult to do. Accordingly, research is being conducted to improve the impregnation property of penetrating the resin into the fiber bundle.
  • a container containing a resin, a roller disposed inside the container and rotating in one direction, a lead part for applying tension to a fiber bundle and moving the fiber bundle in one direction, and into the container In the manufacturing method of the long fiber composite material using the device for manufacturing a long fiber composite material comprising a resin supply unit for supplying a resin,
  • the method of manufacturing a long fiber composite according to an embodiment of the present invention is a method of manufacturing a long fiber composite formed by impregnating a resin in a fiber bundle.
  • a thermoplastic resin having a property of melting when heat is applied to the fiber bundle may be a method of manufacturing a long fiber composite material by impregnation.
  • the supplying step is a step of supplying the resin 100 into the container 10 at a preset pressure by the resin supply unit 40.
  • the nylon-based resin is a resin containing an amide component group, and may be at least one of nylon 6, nylon 66, nylon 12, nylon 46, polyphthalic amide, amorphous nylon, and a mixed resin thereof.
  • the lead part 30 may apply tension to the fiber bundle and move the fiber bundle in one direction, and the tension may be applied to the fiber bundle by the lead part. Can be applied in any direction.
  • the effective viscosity is expressed by the Power-law Codfficient, which represents the shear thining behavior of thermoplastic resins, non-Newtonian resins, or non-Newtonian fluids. With the obtained viscosity, it can be calculated by Equation 2 below.
  • the diameter (D f ) of the fiber units included in the fiber bundle, the number and the width of the fiber bundle are set, and the type of resin is selected to achieve zero shear rate.
  • the viscosity ( ⁇ 0 ), the power low coefficient (n) of the resin can be set, and the penetration pressure ( ⁇ P) of the resin can be set as a processing condition.
  • the reference time in which the impregnation die design is possible may be a time during which continuous production is possible in which the stability of the resin is not impaired due to the low line speed of the fiber bundle, which is not economical, and the residence time in the die is long.
  • the reference time in which the impregnation die design is possible may vary depending on the line speed of the fiber bundle and the length of the impregnation die.
  • the resin 100 supplied to the container 10 may pass between the plurality of rollers 20 and penetrate into the fiber bundle 200.
  • Example 1 the resin was changed to using nylon 12 resin, which is a power low non-Newtonian resin having a zero shear velocity viscosity ( ⁇ 0 ) 50 Pa.s, and a power low coefficient (n) 0.66, and the penetration pressure ( ⁇ P) was changed to 2.0, the width of the glass fiber aggregate 200 was changed to 12 mm, and the porosity was changed to 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, respectively. Except, the simulation was performed in the same manner as in Example 1.
  • nylon 12 resin which is a power low non-Newtonian resin having a zero shear velocity viscosity ( ⁇ 0 ) 50 Pa.s, and a power low coefficient (n) 0.66
  • ⁇ P penetration pressure
  • Example 1 the resin was changed to using nylon 12 resin, which is a power low non-Newtonian resin having a zero shear rate viscosity ( ⁇ 0 ) 100 Pa.s, and a power low coefficient (n) 0.66, and the penetration pressure ( ⁇ P) was changed to 3.0, the width of the glass fiber aggregate 200 was changed to 12 mm, and the porosity was changed to 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, respectively. Except, the simulation was performed in the same manner as in Example 1.
  • Tables 19 and 20 shows the case where the width of the glass fiber aggregate is 24 mm and 12 mm under the conditions of a polypropylene resin having a penetration pressure of 0.5 atm, a zero shear rate viscosity of 100 Pa.s, and a power row coefficient of 0.38.
  • the porosity is 0.3 or less in both the widths of 24mm and 12mm, the complete penetration time exceeds 6 seconds, whereas when the porosity is 0.4 or more, the complete penetration time is within 1.1 seconds and 2.3 seconds, respectively. have.
  • Tables 25 and 26 are the results when the width of the glass fiber aggregate is 24 mm and 12 mm, respectively, under the condition that the penetration pressure of the polypropylene resin is 1.0 atmosphere, the zero shear rate viscosity is 100 Pa.s, and the power row coefficient is 0.38. As data, it can be seen that when the porosity is 0.2 or less for both widths of 24mm and 12mm, the complete penetration time exceeds 6 seconds, whereas when the porosity is 0.3 or more, the complete penetration time is within 1.32 seconds and 2.73 seconds, respectively.
  • Table 69 and Table 70 show the result data when the width of the glass fiber aggregate is 24 mm and 12 mm under the conditions of a penetration pressure of 5.0 atm, a viscosity of a zero shear rate of 100 Pa.s, and a power row coefficient of 0.66, respectively.
  • the width is 24mm and 12mm
  • the porosity is 0.3 or less
  • the complete penetration time exceeds 6 seconds
  • the porosity is 0.4 or more
  • the complete penetration time is within 1.66 seconds and 3.45 seconds, respectively.
  • Tables 71 and 72 show the result data when the width of the glass fiber aggregate is 24 mm and 12 mm under the conditions of a penetration pressure of 1.0 atm, a viscosity of a zero shear rate of 200 Pa.s, and a power row coefficient of 0.66 of a nylon 66 resin, respectively. If the width is 12mm, the porosity is 0.5 or less, the complete penetration time exceeds 6 seconds, whereas when the porosity is 0.6 or more, the complete penetration time is within 5.69 seconds. If the width is 12mm, the porosity When the value is 0.6 or less, the complete penetration time exceeds 6 seconds, whereas when the porosity is 0.7 or more, the complete penetration time is within 5.42 seconds.
  • Table 77 and Table 78 show the result data when the width of the glass fiber aggregate is 24 mm and 12 mm under the conditions of a polycarbonate resin having a penetration pressure of 1.0 atm, a zero shear rate viscosity of 100 Pa.s, and a power row coefficient of 0.9, respectively.
  • a width of 24 mm when the porosity is 0.7 or less, the complete penetration time exceeds 6 seconds, whereas when the porosity is 0.8 or more, the complete penetration time is within 4.8 seconds.
  • the width is 12 mm, the porosity is It can be seen that the complete penetration time exceeds 6 seconds even at 0.9.

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Abstract

본 발명은 섬유집속체(fiber bundle)에 비뉴톤성 수지가 함침된 장섬유 복합재의 제조방법에 관한 것으로, 비뉴톤성 수지의 침투압력, 유효점도, 수직침투도 및 평균 침투 속도, 섬유 집속체(fiber bundle)의 두께의 상관관계를 나타내는 수학식 1을 이용하여 비뉴톤 수지의 함침 공정효율을 향상시킨, 열가소성 장섬유 복합재의 제조방법에 관한 것이다.

Description

장섬유 복합재의 제조방법
본 발명은 장섬유 복합재의 제조방법에 관한 것으로, 섬유집속체(fiber bundle)에 수지가 함침된 장섬유 복합재의 제조방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 섬유 집속체(fiber bundle)에 비뉴톤성 수지(Non-Newtonian resin)를 함침시킨 열가소성 장섬유 복합재의 제조방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 비뉴톤성 수지(Non-Newtonian resin)의 침투압력, 유효점도, 수직침투도 및 평균 침투 속도, 섬유 집속체(fiber bundle)의 두께의 상관관계를 나타내는 수학식 1을 이용하여 비뉴톤 수지의 함침 공정효율을 향상시킨, 열가소성 장섬유 복합재의 제조방법에 관한 것이다.
고유가로 인한 산업분야의 고강성 경량화 소재의 수요가 증가함에 따라, 연속 섬유 강화 고분자 복합소재에 대한 관심이 증가하고 있다. 열 경화성 수지의 경우, 낮은 점도를 갖기 때문에 중간재 및 완성품의 함침도가 우수하고, 비교적 빠른 함침 속도에 따른 대량생산이 가능하여 기존에 많은 연구와 제품생산이 이루어져 왔다. 하지만, 재활용이 어렵고, 수지의 경화 사이클이 길다는 단점을 안고 있었다. 반면, 친환경에 대한 세계적 관심이 증대되고 세계 시장을 토대로 가격 경쟁력 확보가 시급해짐에 따라 재활용 및 공정 시간 단축을 이점으로 한 열가소성 고분자 복합 소재에 관심이 보다 집중되고 있다. 하지만, 열가소성 수지의 경우, 용융 점도가 매우 높아 힘침에 필요한 시간이 증가하여 생산성이 낮아지고, 이로 인한 제품의 가격 경쟁력 손실에 대한 문제점을 고려하지 않을 수 없다.
열 가소성 수지 고분자 복합소재는 단 섬유로 강화된 열 가소성 고분자 복합소재(Short Fiber Thermoplastic, SFT)와 장 섬유로 강화된 열 가소성 고분자 복합소재(Long Fiber Thermoplastic, LFT)를 이용한 제품의 생산이 산업계에서 큰 부분을 이루어 왔다. 하지만, 보다 높은 차원의 고강성, 경량화, 가격 경쟁력 및 친환경성을 동시에 고려하는 시장의 기호 변화에 따라 연속 섬유 강화 열 가소성 고분자 복합소재(Continuous fiber reinforced thermoplastic)에 대한 선호도가 증가하고, 이의 제조 공정 효율 향상을 통한 생산성 증 대가 주요 관심사로 부각되고 있다.
한편, 수지를 섬유 다발에 부착시켜서 섬유 다발 내부까지 침투시키는 공정을 함침 공정이라고 불리는데, 수지를 부착시켜서 모세관 현상에 의한 침투를 기대하는 것만으로는, 원하는 제조 시간을 달성한 수지 함침 섬유 다발을 제조하는 것이 극히 곤란하다. 이에, 섬유 다발 내부로 수지를 침투시키는 함침성을 향상시키기 위한 연구가 진행되고 있다.
종래의 기술로, 일본 공개특허 소60-240435호에는, 제조장치 모두를 감압 공간 내에 유지하여 수지 함침 섬유 다발을 제조하는 방법이 개시된 바 있다.
본 발명의 목적은 섬유집속체(fiber bundle)에 수지가 함침된 장섬유 복합재의 제조방법을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명은 비뉴톤성 수지의 침투압력, 유효점도, 수직침투도 및 평균 침투 속도, 섬유 집속체(fiber bundle)의 두께의 상관관계를 나타내는 수학식 1을 이용하여 비뉴톤 수지의 함침 공정효율을 향상시킨, 열가소성 장섬유 복합재의 제조방법에 관한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제조방법은
수지를 담는 용기, 상기 용기 내부에 배치되고 일 방향으로 회전하는 롤러, 섬유 집속체(fiber bundle)에 장력을 가하고 상기 섬유 집속체(fiber bundle)를 일 방향으로 이동시키는 인출부 및 상기 용기 내부로 수지를 공급하는 수지 공급부를 포함하는 장섬유 복합재의 제조장치를 이용한 장섬유 복합재의 제조방법에 있어서,
상기 수지공급부가 기설정된 압력으로 상기 용기 내부로 수지를 공급하는 공급 단계;
상기 인출부가 섬유집속체(fiber bundle)를 일 방향으로 이동시키는 이동 단계;
상기 용기 내부로 공급된 수지가 상기 섬유집속체(fiber bundle)의 내부로 침투하는 함침 단계;를 포함하고,
상기 함침 단계는 아래의 수학식 1에 따라 제어되는 것을 특징으로 한다
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000001
(V o: 섬유 집속체의 침투 평균속도, n: 수지의 파워로우 계수, K y:수직침투도(Trasnverse permeability), μ eff:유효 점도(effective viscosity), ΔP:수지의 침투압력, L:섬유집속체의 두께).
본 발명의 제조방법은 섬유집속체(fiber bundle)의 종류 및 가공 형태, 수지의 종류 등의 가공조건에 따른 함침도를 미리 예측할 수 있어, 기 설정된 시간내에 완전히 함침이 이뤄지도록 섬유집속체 및 수지의 가공조건을 설정할 수 있다.
또한, 비교적 간단한 공정방법 즉, 수지의 공급 압력을 제어하거나 섬유 집속체의 공극률을 제어하는 방법으로, 함침 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 장섬유 복합재 제조장치의 일부분을 나타낸 모식도이고,
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 섬유 유닛(fiber unit)을 나타낸 모식도이고,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 장섬유 복합재의 제조방법을 나타내는 알고리즘이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 다음과 같이 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시 형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면 상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다. 덧붙여, 명세서 전체에서 어떤 구성요소를 "포함"한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
본 발명의 실시예에 따른 장섬유 복합재 제조방법은 수지가 섬유 집속체(fiber bundle)내에 함침되어 형성된 장섬유 복합재를 제조하는 방법으로, 특히 열을 가하면 녹는 성질을 갖는 열가소성 수지를 섬유 집속체에 함침시켜 장섬유 복합재를 제조하는 방법일 수 있다.
이에 본 발명의 실시예에 따른 장섬유 복합재는 열가소성 장섬유 복합재일 수 있다.
본 명세서상의 '섬유 집속체(fiber bundle)'는 수 내지 수십 마이크로미터(μm) 크기의 평균 직경(D f)을 갖는 섬유 유닛(fiber unit)이 수백 내지 수만개 집속되어 있는 섬유 다발을 의미한다.
상기 섬유 집속체(fiber bundle)는 유리섬유 필라멘트, 탄소섬유 필라멘트, 바잘트섬유 필라멘트, 아라미드섬유 필라멘트, 스펙트라섬유 필라멘트, 천연섬유 필라멘트 및 이들의 혼합한 혼합 필라멘트 중 적어도 하나 이상일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 장섬유 복합재의 제조방법은,
수지를 담는 용기, 상기 용기 내부에 배치되고 일 방향으로 회전하는 롤러, 섬유 집속체(fiber bundle)에 장력을 가하고 상기 섬유 집속체(fiber bundle)를 일 방향으로 이동시키는 인출부 및 상기 용기 내부로 수지를 공급하는 수지 공급부를 포함하는 장섬유 복합재 제조장치를 이용한 장섬유 복합재의 제조방법에 있어서,
상기 수지공급부가 기설정된 압력으로 상기 용기 내부로 수지를 공급하는 공급 단계;
상기 인출부가 섬유집속체(fiber bundle)를 일 방향으로 이동시키는 이동 단계;
상기 용기 내부로 공급된 수지가 상기 섬유집속체(fiber bundle)의 내부로 침투하는 함침 단계;를 포함하고, 상기 함침 단계는 아래의 수학식 1에 따라 제어될 수 있다.
[수학식 1]
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000002
(V o: 섬유 집속체의 침투 평균속도, n: 수지의 파워로우 계수, K y:수직침투도(Trasnverse permeability), μ eff:유효 점도(effective viscosity), ΔP:수지의 침투압력, L:섬유집속체의 두께).
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 장섬유 복합재 제조장치의 일부분을 나타낸 모식도이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 장섬유 복합재 제조장치는 수지를 담는 용기(10), 상기 용기 내부에 배치되고 일 방향으로 회전하는 롤러(20), 섬유 집속체(fiber bundle)(200)에 장력을 가하고 상기 섬유 집속체(fiber bundle)(200)를 일 방향으로 이동시키는 인출부(30) 및 상기 용기 내부로 수지(100)를 공급하는 수지 공급부(40)를 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 장섬유 복합재의 제조방법을 각 단계별로 상세히 설명한다.
상기 공급 단계는 상기 수지공급부(40)가 기설정된 압력으로 상기 용기(10) 내부로 수지(100)를 공급하는 단계이다.
상기 용기(10)는 도 1에서와 같이, 수지공급부(40)와 연결되어 수지공급부(40)로부터 수지를 공급받고, 상기 공급받은 수지를 상기 섬유 집속체에 침투시키기 위해, 상부 및 하부가 개방되어 있는 용기일 수 있다.
상기 수지공급부(40)는 도 1에서와 같은 하부에 좁은 입구를 갖는 용기(10)의 상기 입구에 연결되어, 상기 입구를 통해 상기 용기 내부로 수지(100)를 공급할 수 있다.
이때, 상기 수지 공급부(40)는 상기 수지(100)를 0.3 내지 5.5의 기압(atm)의 압력으로 상기 용기(10) 내부로 공급하는 것이 바람직할 수 있다.
이는, 상기 수지(100)를 상기 섬유 집속체(fiber bundle)(200)의 내부로 침투시키기 위한 것으로, 만약, 상기 압력이 0.3 기압(atm) 미만인 경우, 상기 수지가 상기 섬유 집속체 내부로 침투되지 않는 문제가 발생될 수 있고, 상기 압력이 5.5atm을 초과하는 경우, 상기 수지의 침투과정에서 상기 섬유 집속체의 이동이 매우 어려운 문제가 발생될 수 있다.
상기 수지(100)는, 열가소성 수지, 50 내지 500℃에서 열가소성 특성을 나타내는 열가소성 수지, 비뉴톤성 수지(Non-Newtonian resin) 및 상온에서 파워로우 비뉴톤이 나타나는 파워로우 비뉴톤성 수지 및 이들의 혼합물 중 적어도 하나일 수 있다.
상기 수지(100)는 파워로우 계수가 0.25 내지 0.92인 비뉴톤성 수지일 수 있다.
여기서 비뉴톤성 수지(Non-Newtonian resin)란, 비뉴톤성 즉, 전단속도에 따라 점도가 변화하는 특성을 갖는 수지를 의미하며, 비뉴톤성 유체(Non-Newtonian fluids)와 동일할 수 있다. 뉴톤 유체의 경우 유체의 성질이나 유동이 외부 하중과 무관하게 일정하게 유지하되 점성은 온도와 압력만의 함수로 표현될 수 있으며, 이러한 뉴톤 유체는 전단속도가 변화해도 점도가 일정하게 유지되는 성질을 갖는 유체일 수 있다.
상기 비뉴톤성 수지는 파워로우(power-law) 비뉴톤성 수지일 수 있다.
파워로우(power-law) 비뉴톤성 수지란, 전단속도(shear rate)에 따른 수지의 점도(Viscosity)를 파워로우 계수(Power-law Coefficient)와 제로 전단속도 점도(Zero Shear Rate Viscosity)의 매개변수에 의해 표현되는 비뉴톤성 수지를 의미할 수 있다.
고분자 플라즈틱과 같은 수지는 대부분 전단박화(Shear Thinning) 거동, 즉 전단속도가 증가하면서 수지점도는 감소하는 거동을 보이게 되는데, 파워로우 계수(Power-law Coefficient)는 이와 같이 전단박화 거동을 수치화하여 표현한 지수로써 0 내지 1 사이의 값을 가지고, 이때 수지점도가 전단속도 대비 감소하는 정도가 심할수록 0으로 가까이 가고, 반대로 수지점도가 전단속도 대비 감소하는 정도가 약할수록 1로 가까이 간다. 예를 들면, 전단박화 거동이 심한 폴리프로필렌 수지는 파워로우 계수가 0.3 내지 0.4 근처에 있고, 전단박화 거동이 약한 폴리카보네이트 수지는 0.9 근처에 있다.
상기 비뉴톤성 수지는 섬유 집속체의 표면과 친화성을 나타내는 비뉴톤성 수지로, 무수말레산, 아크릴산, 아민, 에스테르, 에폭시 및 이들의 이들이 화학결합되어 있는 화합물 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 비뉴톤성 수지는, 섬유 집속체의 표면과 친화성을 나타내는 비뉴톤성 수지로, 폴리프로필렌계 수지, 나일론계 수지, 폴리에틸렌계 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리비닐클로라이드 수지 및 이들의 혼합 수지 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 폴리프로필렌계 수지는 호모폴리프로필렌, 프로필렌 에틸렌 블록 공중합체 폴리프로필렌, 프로필렌 에틸렌 랜덤 공중합체 폴리프로필렌 및 메탈로센 폴리프로필렌 중에 적어도 하나를 포함할 수 있고, 바람직하게는 40 중량% 이상 포함할 수 있다.
상기 폴리에틸렌계 수지는 하이덴스티 폴리에틸렌, 로우덴스티 폴리에틸렌, 리니어로우덴스티 폴리에틸렌, 메탈로센 폴리에틸렌 및 에틸렌계 엘라스토머 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 바람직하게는 40 중량% 이상 포함할 수 있다.
상기 나일론계 수지는 아마이드 성분기를 포함하는 수지로, 나일론 6, 나일론 66, 나일론 12, 나일론 46, 폴리프탈릭아마이드, 무정형 나일론 및 이들의 혼합수지 중 적어도 하나 이상일 수 있다.
상기 이동 단계는 상기 인출부(30)가 섬유집속체(fiber bundle)(200)를 일 방향으로 이동시키는 단계이다.
본 발명의 실시예에 따른 장섬유 복합재의 제조방법은 섬유집속체(200)를 일방향 또는 양방향으로 이동시키며 수지를 상기 섬유집속체 내부로 침투시킨다.
상기 섬유 집속체(fiber bundle)(200)에서, 섬유 집속체(fiber bundle)(200)의 일면에서 타면 사이의 거리를 두께라 하고, 상기 중 상기 섬유 집속체(fiber bundle)(200)의 이동방향과 수직하는 방향의 섬유 집속체의 일단에서 타단 사이의 거리를 폭이라 하고, 섬유 집속체(fiber bundle)(200)가 이동하는 방향과 평행하는 방향의 섬유 집속체의 일단에서 타단까지의 거리를 길이라 할 때, 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 섬유 집속체(fiber bundle)(200)는 도 2와 같이 폭 방향으로 정렬된 복수 개의 섬유 유닛(fiber unit)을 포함할 수 있으며, 또는 길이 방향으로 정렬된 복수 개의 섬유 유닛(fiber unit)을 포함할 수 있다. 상기 섬유 집속체(fiber bundle)(200)가 길이방향으로 이동 중 상기 섬유 집속체(fiber bundle)(200)의 두께방향으로 상기 수지(100)가 침투될 수 있다.
상기 인출부(30)는 상기 섬유 집속체(fiber bundle)에 장력을 가하고 상기 섬유 집속체(fiber bundle)를 일 방향으로 이동시킬 수 있으며, 상기 장력은 상기 인출부에 의해 상기 섬유 집속체가 이동하는 방향으로 가해질 수 있다.
상기 함침 단계는 상기 용기 내부로 공급된 수지가 상기 섬유집속체(fiber bundle)의 내부로 침투하는 단계이다.
상기 함침 단계는 상기 수지(100)가 상기 섬유 집속체(fiber bundle)(200)의 공극을 채우는 단계일 수 있다.
상기 섬유 집속체(fiber bundle)(200)는 상기 복수 개의 섬유 유닛(fiber unit)사이의 공극을 포함하여 다공성(porosity)을 가질 수 있다. 이에, 상기 섬유 집속체(fiber bundle)(200)는 내부에 복수개의 공극을 갖는 섬유다공매질(Fibrous porous Media)일 수 있으며, 상기 함침 단계는 상기 수지(100)가 상기 섬유 집속체 내부로 침투하여 상기 섬유 집속체(fiber bundle)(200)의 공극을 채우는 단계일 수 있다.
상기 함침 단계는 아래의 수학식 1에 따라 제어될 수 있다
[수학식 1]
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000003
(V o: 섬유 집속체의 침투 평균속도, n: 수지의 파워로우 계수, K y:수직침투도(Trasnverse permeability), μ eff:유효 점도(effective viscosity), ΔP:수지의 침투압력, L:섬유집속체의 두께).
상기 수학식 1은 수지의 침투압력(ΔP), 유효점도(μ eff), 수직침투도(K y) 및 평균 침투 속도(V o), 섬유 집속체(fiber bundle)의 두께(L)의 상관관계를 나타낸다.
이때, 상기 수지는 유효점도를 갖는 열가소성 수지, 비뉴톤성 수지(Non-Newtonian resin) 또는 비뉴톤성 유체(Non-Newtonian fluids)인 것이 바람직할 수 있다.
상기 유효점도는 열가소성 수지, 비뉴톤성 수지(Non-Newtonian resin) 또는 비뉴톤성 유체(Non-Newtonian fluids)의 전단박화(Shear Thining) 거동을 나타내는 파워로우계수(Power-law Codfficient)에 의해 표현된 점도로, 하기 수학식 2에 의해 계산될 수 있다.
[수학식 2]
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000004
(μ 0: 수지의 제로전단속도 점도, Φ max/Φ: 섬유 집속체의 상대부피분율, f(φ): 맞춤 매개 변수)
상기 함침 단계는 도 4의 알고리즘에 의해 제어될 수 있다. 도 4의 알고리즘은 이하의 단계로 수행될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 장섬유 복합재의 제조방법을 나타내는 알고리즘이다.
먼저, 제1 단계로, 섬유 집속체에 포함된 섬유 유닛(fiber unit)의 직경(D f), 개수 및 섬유 집속체(fiber bundle)의 폭을 설정하고, 수지의 종류를 선택하여 제로전단속도 점도(μ 0), 수지의 파워로우 계수(n)를 설정하고, 수지의 침투압력(ΔP)을 가공 조건으로 설정할 수 있다.
이때, 상기 섬유 유닛(fiber unit)의 직경(D f)은 5 내지 100 μm의 크기를 갖는 것이 바람직할 수 있다.
만약, 상기 섬유 유닛(fiber unit)의 직경(D f)이 5 μm 미만인 경우 상기 섬유 유닛을 포함하는 장섬유를 함침하는 단계에서 함침성이 저하되는 문제가 발생될 수 있고, 상기 섬유 유닛(fiber unit)의 직경(D f)이 100 μm를 초과하는 경우, 제조되는 최종제품 즉, 장섬유 복합재의 기계적 물성이 저하되는 문제가 발생될 수 있다.
상기 섬유 집속체(fiber bundle)의 폭은 10 내지 30 mm인 것이 바람직하며, 12 내지 24인 것이 보다 바람직할 수 있다.
만약, 상기 섬유 집속체(fiber bundle)의 폭이 10 mm 미만인 경우 수지 함침이 어려운 문제가 발생될 수 있고, 상기 섬유 집속체(fiber bundle)의 폭이 30 mm를 초과하는 경우, 섬유 유닛 간의 속도 차이에 의한 마찰이 과다하게 발생하는 문제가 발생될 수 있다.
제로 전단속도 점도(Zero Shear Rate Viscosity)는 전단속도(Shear Rate) 0 에서의 수지가 갖는 점도를 의미한다.
상기 수지는 1 내지 300 Pa.s의 제로전단속도 점도를 갖는 비뉴톤성 수지일 수 있다.
만약, 상기 제로전단속도 점도가 1 Pa.s미만인 경우, 너무 낮은 분자량으로 인한 기계적 물성이 저하되는 문제가 발생될 수 있고, 상기 제로전단속도 점도가 300 Pa.s를 초과하는 경우, 점도가 너무 높아 수지 함침이 매우 어려운 문제가 발생될 수 있다.
또한, 상기 수지는 0.25 내지 0.92의 파워로우(power-law) 계수를 갖는 비뉴톤성 수지인 것이 바람직할 수 있다.
만약, 상기 파워로우 계수가 0.25 미만인 경우, 고분자 설계가 어렵고 가소제와 같은 유동성을 향상시키기 위한 첨가제를 과도하게 혼합해야 하는 문제가 발생될 수 있고, 상기 파워로우 계수가 0.92를 초과하는 경우, 수지의 침투가 매우 어려운 문제가 발생될 수 있다.
또한, 상기 수지의 침투압력(ΔP)은 0.3 내지 5.5의 기압(atm)의 압력을 가하는 것이 바람직할 수 있다.
만약, 상기 수지의 침투압력(ΔP)이 0.3 atm 미만인 경우, 상기 수지가 상기 섬유 집속체 내부로 침투되기 매우 어려운 문제가 발생될 수 있고, 상기 수지의 침투압력(ΔP)이 5.5를 초과하는 경우, 상기 수지의 침투과정에서 상기 섬유 집속체에 과다한 힘이 부여되어 이동이 매우 어려운 문제가 발생될 수 있다.
제2 단계로, 상기 설정된 조건에서, 섬유 집속체의 공극률을 설정한다.
상기 공극률은 0.1 내지 0.9의 값을 가질 수 있으나, 이에 제한된 것은 아니다.
본 발명의 실시예에 따른 상기 함침 단계는 상기 수지(100)가 상기 섬유 집속체(fiber bundle)(200)의 내부 공극을 채우는데 소요되는 침투시간이 기 설정된 값 이하가 되도록 상기 섬유 집속체의 공극률을 제어하는 공극률 제어 단계를 포함할 수 있다.
상기 공극률은 하기 <식 1>에 의해 계산될 수 있다.
상기 공극률은 0 내지 1의 사이의 값을 가질 수 있고, 0.1 내지 0.9의 값을 가지는 것이 더욱 바람직할 수 있다.
섬유 집속체 내의 섬유 유닛(fiber unit)이 차지하는 섬유부피분율(Φ)은 (1-공극률)일 수 있다.
[식 1]
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000005
상기 공극률은 섬유 부피함량과 섬유 유닛간의 거리 및 섬유 유닛들의 팩킹 형태에 따라 변화될 수 있다. 장섬유 복합재는 고섬유함량으로 제조될 수 있으며, 섬유 유닛들은 헥사고널(Hexagoanal) 형태로 팩킹(Packing)될 수 있다.
또한, 섬유 유닛간 거리(S)는 하기 <식 2>에 의해 계산될 수 있으며, 만약, 상기 섬유 유닛들이 헥사고널 팩킹될 경우 섬유 유닛간의 형상 비(Aspect ratio, S f)는 √3 일 수 있다.
[식 2]
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000006
(S: 섬유 유닛 간의 거리, S f: 섬유 유닛간의 형상 비, Φ:섬유부피분율, D f :섬유유닛의 지름)
상기 섬유 집속체에 포함된 섬유 유닛의 개수는 하기 <식 3>에 의해 계산될 수 있다.
[식 3]
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000007
(TEX:섬유집속체의 1km당 g 무게)
섬유 유닛의 1m당 무게 = 섬유 유닛의 단면적 x 섬유 밀도
섬유 유닛의 단면적 =
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000008
섬유 집속체는 상기 식 3에 의해 계산된 섬유 집속체에 포함된 섬유 유닛의 개수 및 섬유 유닛간의 거리(s)를 통해, 섬유부피 함량별로 섬유 집속체를 펼쳤을 때, 펼쳐진 폭(W)에서 한 층에 포함된 섬유 유닛의 개수를 알 수 있으며, 한 층에 존재하는 섬유 유닛의 개수로부터 상기 섬유 집속체에 포함된 섬유 유닛 층수를 알 수 있게 된다. 이와 같이 섬유 집속체의 섬유 유닛 층수를 알게 되면 수지가 침투해야 할 두께(L)를 알 수 있다.
이때, 상기 침투 시간은 상기 섬유 집속체 내부의 공극을 모두 채우는 데 걸리는 시간 또는 상기 섬유 집속체의 공극률(Porosity)을 0 %로 하는데 걸리는 시간인 완전 침투 시간일 수 있다.
상기 섬유 집속체의 공극률(Porosity)는 섬유 집속체 내의 공극의 부피 분율을 의미할 수 있다. 이에, 상기 섬유 집속체 내의 섬유 유닛(fiber unit)이 차지하는 섬유부피분율을 'φ'라 할 때, 상기 공극률은 '1-φ'의 값을 갖는다.
예를 들어, 상기 섬유 집속체 내의 섬유 유닛(fiber unit)이 차지하는 부피함량이 40%이면, 섬유부피분율은 0.4이고, 공극률은 0.6이 될 수 있다.
상기 침투 시간이 8초 이내일 때, 함침 다이설계가 가능한 기준 시간으로 볼 수 있다. 이에, 상기 기설정된 시간은 8초 이내인 것이 바람직하며, 7초 이내가 더욱 바람직하며, 6초 이내인 것이 보다 바람직할 수 있다.
여기서, 함침 다이설계가 가능한 기준 시간이란, 섬유 집속체의 선속이 느려 비경제적이지 않고 다이 내 체류시간이 길어 수지의 안정성이 저해되지 않는 연속적 제조가 가능한 시간일 수 있다. 상기 함침 다이 설계가 가능한 기준 시간은 섬유 집속체의 선속 및 함침 다이의 길이에 따라 달라질 수 있다.
섬유 집속체 내로 수지를 침투시키는 데 있어 함침다이를 길게 하여 섬유집속체가 수지와 접촉하는 시간을 길게 하면 함침에 유리한 반면, 섬유 집속체의 이동하는 데 많은 힘이 걸리는 문제가 발생될 수 있다. 이에, 상기 침투 시간은 함침 다이 설계에 의해 조절될 수 있다. 이에, 상기 함침 다이는 가능한 짧은 시간 내에 상기 섬유 집속체 내로 수지가 완전히 함침될 수 있도록 설계되어야 하며, 일 예로, 섬유 집속체의 선속이 10 m/min 로 이동하여 1 m 길이 함침다이를 통과하게 되면 약 6초의 시간 동안 수지와 접촉하며 수지침투가 일어날 수 있다.
만약, 상기 섬유 집속체의 선속이 10 m/min 보다 느리게 이동하게 되면 대량제조에 불리해져 제조 생산성이 낮아지는 문제가 발생될 수 있고, 상기 함침다이의 길이가 1m보다 길어지게 되면 이동 시 섬유 집속체에 걸리는 부하가 너무 높아져 연속제조가 어려운 문제가 발생될 수 있다.
상기 공극률 제어 단계는 상기 섬유 집속체(fiber bundle)(200)에 포함된 각각의 섬유 유닛(fiber unit) 사이의 거리를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 섬유 집속체(fiber bundle)에 포함된 각각의 섬유 유닛(fiber unit) 사이의 거리를 제어하는 단계는 상기 섬유 집속체(fiber bundle)에 장력을 가하는 방향과 수직인 방향으로 힘을 가하는 방법으로 수행될 수 있다.
상기 장력을 가하는 방향은 이동방향과 평행한 방향이므로, 상기 섬유 집속체에 힘을 가하는 방향은 이동방향과 수직인 방향일 수 있다.
예를 들어, 장력을 가하는 방향과 수직인 방향으로 힘을 가하여, 길이방향으로 정렬된 복수의 섬유 유닛(fiber unit) 사이의 거리를 증가시킬 수 있다.
이때 섬유 집속체에 접촉하게 되는 수지의 양은 수지 나이프(50)를 이용하여 조절될 수 있다. 상기 수지 나이프(50)를 이용함으로써, 너무 많은 양의 수지가 일시에 섬유 집속체를 에워싸지 않도록 섬유 집속체에 접촉하게 되는 수지의 양을 조절할 수 있다.
여기서 수지 나이프란 회전롤러에 의해 끌려올라가는 수지를 걷어내는 기구로써, 회전롤러 코팅 수지의 양을 조절하는 기구일 수 있으며 예를 들어, 롤 코팅 조절 나이프일 수 있다.
장섬유 복합재 제조장치는 제1 롤러의 섬유 집속체 투입부에 위치하는 수지 나이프(50)를 더 포함할 수 있고, 상기 수지 나이프(50)를 이용하여, 회전하는 롤러(20)에 코팅된 수지의 양을 조절하여 즉, 섬유 집속체 내로 침투되는 수지의 양을 조절하여 펼쳐진 섬유 집속체(200)에 포함된 섬유 유닛을 부분코팅시킬 수 있다. 이를 통해 부분 코팅된 섬유 유닛들은 보다 용이하게 분리될 수 있어 섬유 유닛들간의 거리를 보다 용이하게 조절할 수 있다.
본 명세서상의 수직인 방향은 기준 방향에 90°의 방향만을 의미하지는 않으며, 벡터 성분 중 기준 방향과 90°를 이루는 방향에 대한 벡터 성분이 존재할 경우 모두를 의미할 수 있다.
또한, 평행인 방향은 기준방향에 대해 0° 또는 180°의 방향만을 의미하지는 않으며, 벡터 성분 중 기준 방향과 0° 또는 180°를 이루는 방향에 대한 벡터 성분이 존재할 경우 모두를 의미할 수 있다.
예를 들어, 상기 섬유 유닛 사이의 거리를 제어하는 단계는 상기 섬유 집속체에 장력을 가하는 방향과 45° 또는 90°도 방향으로 힘을 가하는 방법으로도 수행될 수 있으며, 또는 상기 섬유 집속체의 두께방향으로 힘을 가하는 방법으로 수행될 수도 있다.
제3 단계로, 특정 공극률을 갖는 섬유 집속체의 내의 각각의 섬유 유닛(fiber unit) 사이의 거리(S)를 계산한 후, 하기 수학식 1을 바탕으로, 수지가 상기 섬유 집속체 내에 침투하는 침투속도(V o)를 계산하고, 이로부터 상기 수지의 침투시간을 계산할 수 있다.
[수학식 1]
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000009
(V o: 섬유 집속체의 침투 평균속도, n: 수지의 파워로우 계수, K y:수직침투도(Trasnverse permeability, K y), μ eff:유효 점도(effective viscosity,μ eff), ΔP:수지의 침투압력, L:섬유집속체의 두께).
상기 섬유 집속체의 침투 평균속도(V o)를 계산하기 위해 유효점도(μ eff) 및 수직침투도(K y)를 먼저 계산하는 것이 바람직하며, 상기 유효점도(μ eff) 및 수직침투도(K y)는 아래의 수학식 2 및 3에 의해 계산될 수 있다. 이때, 맞춤 매개변수 내 A와 B는 섬유 유닛들 간의 팩킹 형태에 따라 달라질 수 있다.
[수학식 2]
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000010
(μ 0: 수지의 제로전단속도 점도, Φ max/Φ: 섬유 집속체의 상대부피분율, f(φ): 맞춤 매개변수, A, B: 상수)
[수학식 3]
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000011
(Φ max/Φ: 섬유 집속체의 상대부피분율, D f:섬유 유닛(fiber uint)의 직경, a: 상수)
상기 유효점도는 열가소성 수지, 비뉴톤성 수지(Non-Newtonian resin) 또는 비뉴톤성 유체(Non-Newtonian fluids)의 전단박화(Shear Thining) 거동을 나타내는 파워로우계수(Power-law Codfficient)에 의해 표현된 점도를 의미하며, 상기 수직침투도(K y)는 섬유 집속체(200)의 두께방향으로 수지가 침투하는 정도를 의미한다.
상기 수지의 수직 침투도(K y)는 섬유 집속체의 공극률이 클수록 큰 값을 가질 수 있다.
상기 계산된 침투시간이 공정을 효율적으로 하기 위해 특정한 값을 초과할 경우, 상기 섬유 집속체의 공극률을 조절하는 방법으로 상기 침투시간이 특정값 이하가 되도록 할 수 있다.
이에, 본 발명의 실시예에 따른 장섬유 복합재의 제조방법은, 상기 섬유 집속체의 공극률을 제어하는, 보다 용이한 방법으로, 수지 및 섬유 집속체의 종류에 따라, 상기 침투시간이 기 설정된 값 이하가 되도록 조절할 수 있다.
한편, 상기 함침 단계는 상기 용기(10)로 공급된 수지(100)가 복수 개의 롤러(20) 사이를 통과하여 상기 섬유 집속체(fiber bundle)(200)에 침투될 수 있다.
이때, 상기 롤러는 서로 이격되어 있는 제1 롤러 및 제2 롤러를 포함할 수 있으며, 기설정된 압력에 의해 상기 용기(10) 내부로 공급된 수지(100)가, 제1 롤러 및 제2 롤러 사이를 통과하여 상기 섬유 집속체(fiber bundle) 내부로 침투될 수 있다.
또한, 상기 수지(100)가 섬유 집속체(200)로 침투되는 양이 조절될 수 있고, 예를 들어, 제1 롤러에 의해 침투되는 수지의 양을 상기 제1 롤러의 섬유 집속체 투입부에 위치하는 수지 나이프(50)를 통해 조절될 수 있으며 이를 통해 상기 섬유 집속체를 부분 함침시킬 수 있다.
또한, 상기 섬유 집속체(fiber bundle)(200)는 상기 제 1 롤러 및 제 2 롤러 상에 위치할 수 있으며, 이때, 제1 롤러 및 제2 롤러가 회전하게 되는 경우, 상기 제 1 롤러 및 제 2 롤러에 의해 용기(10) 내부로 공급된 수지(100)가 상기 제 1 롤러 및 제 2롤러 상에 위치한 섬유 집속체(fiber bundle)(200)로 끌려 올라감에 의해 섬유 집속체(fiber bundle)(200) 내부로 침투될 수도 있다.
이하, 실시예 및 실험예를 통해 본 발명을 상세하게 설명한다.
단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
하기 표 1 내지 4는 이하 실시예 1 내지 702에서의 공정 조건을 나타낸 표이다.
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000012
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000013
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000014
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000015
<실시예 1>
본 발명의 실시예에 따른 장섬유 복합재의 제조방법에서의 수지의 침투 시간을 확인하기 위해, 하기와 같은 시뮬레이션을 수행하였다.
단계 1: 수지의 침투압력(△P)이 0.5atm이 되도록 설정하였다.
이때, 상기 수지는 제로전단속도 점도(Zero-shear Rate Viscosity,μ 0) 273 Pa.s, 파워로우 계수(Power-law Coefficient, n) 0.3을 갖는 파워로우 비뉴톤성 수지인 폴리프로필렌 수지를 사용하는 것으로 설정하였다.
단계 2: 직경(D f) 20 μm을 갖는 섬유 유닛(fiber unit) 수천 개가 2400 텍스(tex)로 집속된 유리섬유 집속체(200)를 24 mm의 폭을 갖도록 펼친 후, 인출부(30) 방향으로 이동하는 것으로 설정하였다.
단계 3: 상기 유리섬유 집속체(fiber bundle)의 공극률(porosity, 1-φ)이 0.15가 되도록 섬유 유닛(fiber unit) 사이의 거리를 조절하고, 상기 폴리프로필렌 수지에 0.5 atm의 침투압력을 가해 유리섬유 집속체(fiber bundle)내부로 침투되도록 설정하였다.
<실시예 2-9>
상기 실시예 1에서, 공극률을 각각 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8 및 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 10-18>
상기 실시예 1에서, 유리섬유 집속체(200)의 폭을 12 mm로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8 및 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 19-27>
상기 실시예 1에서, 제로전단속도 점도(μ 0)를 100으로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8 및 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 28-36>
상기 실시예 1에서, 제로전단속도 점도(μ 0)를 100으로 변경하고, 유리섬유 집속체(200)의 폭을 12 mm로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8 및 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 37-45>
상기 실시예 1에서, 제로전단속도 점도(μ 0)를 50으로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 46-54>
상기 실시예 1에서, 제로전단속도 점도(μ 0)를 50으로 변경하고, 유리섬유 집속체(200)의 폭을 12 mm로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 55-63>
상기 실시예 1에서, 제로전단속도 점도(μ 0)를 50으로 변경하고, 침투압력(△P)을 1.0으로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 64-72>
상기 실시예 1에서, 제로전단속도 점도(μ 0)를 50으로 변경하고, 침투압력(△P)을 1.0으로 변경하고, 유리섬유 집속체(200)의 폭을 12 mm로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 73-81>
상기 실시예 1에서, 제로전단속도 점도(μ 0)를 100으로 변경하고, 침투압력(△P)을 1.0으로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 82-90>
상기 실시예 1에서, 제로전단속도 점도(μ 0)를 100으로 변경하고, 침투압력(△P)을 1.0으로 변경하고, 유리섬유 집속체(200)의 폭을 12 mm로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 91-99>
상기 실시예 1에서, 침투압력(△P)을 1.0으로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 100-108>
상기 실시예 1에서, 침투압력(△P)을 1.0으로 변경하고, 유리섬유 집속체(200)의 폭을 12 mm로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 109-117>
상기 실시예 1에서, 파워로우계수(n)을 0.38로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 118-126>
상기 실시예 1에서, 파워로우계수(n)을 0.38로 변경하고, 유리섬유 집속체(200)의 폭을 12 mm로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 127-135>
상기 실시예 1에서, 제로전단속도 점도(μ 0)를 100으로 변경하고, 파워로우계수(n)을 0.38로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 136-144>
상기 실시예 1에서, 제로전단속도 점도(μ 0)를 100으로 변경하고, 파워로우계수(n)을 0.38로 변경하고, 유리섬유 집속체(200)의 폭을 12 mm로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 145-153>
상기 실시예 1에서, 제로전단속도 점도(μ 0)를 50으로 변경하고, 파워로우계수(n)을 0.38로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 154-162>
상기 실시예 1에서, 제로전단속도 점도(μ 0)를 50으로 변경하고, 파워로우계수(n)을 0.38로 변경하고, 유리섬유 집속체(200)의 폭을 12 mm로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 163-171>
상기 실시예 1에서, 파워로우계수(n)을 0.38로 변경하고, 침투압력(△P)을 1.0으로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 172-180>
상기 실시예 1에서, 파워로우계수(n)을 0.38로 변경하고, 침투압력(△P)을 1.0으로 변경하고, 유리섬유 집속체(200)의 폭을 12 mm로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 181-189>
상기 실시예 1에서, 제로전단속도 점도(μ 0)를 100으로 변경하고, 파워로우계수(n)을 0.38로 변경하고, 침투압력(△P)을 1.0으로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 190-198>
상기 실시예 1에서, 제로전단속도 점도(μ 0)를 100으로 변경하고, 파워로우계수(n)을 0.38로 변경하고, 침투압력(△P)을 1.0으로 변경하고, 유리섬유 집속체(200)의 폭을 12 mm로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 199-207>
상기 실시예 1에서, 제로전단속도 점도(μ 0)를 50으로 변경하고, 파워로우계수(n)을 0.38로 변경하고, 침투압력(△P)을 1.0으로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 208-216>
상기 실시예 1에서, 제로전단속도 점도(μ 0)를 50으로 변경하고, 파워로우계수(n)을 0.38로 변경하고, 침투압력(△P)을 1.0으로 변경하고, 유리섬유 집속체(200)의 폭을 12 mm로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 217-225>
상기 실시예 1에서, 파워로우계수(n)을 0.38로 변경하고, 침투압력(△P)을 2.0으로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 226-234>
상기 실시예 1에서, 파워로우계수(n)을 0.38로 변경하고, 침투압력(△P)을 2.0으로 변경하고, 유리섬유 집속체(200)의 폭을 12 mm로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 235-243>
상기 실시예 1에서, 제로전단속도 점도(μ 0)를 150으로 변경하고, 파워로우계수(n)을 0.38로 변경하고, 침투압력(△P)을 3.0으로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 244-252>
상기 실시예 1에서, 제로전단속도 점도(μ 0)를 150으로 변경하고, 파워로우계수(n)을 0.38로 변경하고, 침투압력(△P)을 3.0으로 변경하고, 유리섬유 집속체(200)의 폭을 12 mm로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 253-261>
상기 실시예 1에서, 제로전단속도 점도(μ 0)를 50으로 변경하고, 파워로우계수(n)을 0.38로 변경하고, 침투압력(△P)을 2.0으로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 262-270>
상기 실시예 1에서, 제로전단속도 점도(μ 0)를 50으로 변경하고, 파워로우계수(n)을 0.38로 변경하고, 침투압력(△P)을 2.0으로 변경하고, 유리섬유 집속체(200)의 폭을 12 mm로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 271-279>
상기 실시예 1에서, 파워로우계수(n)을 0.38로 변경하고, 침투압력(△P)을 3.0으로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 280-288>
상기 실시예 1에서, 파워로우계수(n)을 0.38로 변경하고, 침투압력(△P)을 3.0으로 변경하고, 유리섬유 집속체(200)의 폭을 12 mm로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 289-297>
상기 실시예 1에서, 제로전단속도 점도(μ 0)를 150으로 변경하고, 파워로우계수(n)을 0.38로 변경하고, 침투압력(△P)을 3.0으로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 298-306>
상기 실시예 1에서, 제로전단속도 점도(μ 0)를 150으로 변경하고, 파워로우계수(n)을 0.38로 변경하고, 침투압력(△P)을 3.0으로 변경하고, 유리섬유 집속체(200)의 폭을 12 mm로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 307-315>
상기 실시예 1에서, 제로전단속도 점도(μ 0)를 100으로 변경하고, 파워로우계수(n)을 0.38로 변경하고, 침투압력(△P)을 3.0으로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 316-324>
상기 실시예 1에서, 제로전단속도 점도(μ 0)를 100으로 변경하고, 파워로우계수(n)을 0.38로 변경하고, 침투압력(△P)을 3.0으로 변경하고, 유리섬유 집속체(200)의 폭을 12 mm로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 325-333>
상기 실시예 1에서, 상기 수지를 제로전단속도 점도(μ 0) 50 Pa.s, 파워로우 계수(n) 0.6을 갖는 파워로우 비뉴톤성 수지인 나일론 6 수지를 사용하는 것으로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 334-342>
상기 실시예 1에서, 상기 수지를 제로전단속도 점도(μ 0) 50 Pa.s, 파워로우 계수(n) 0.6을 갖는 파워로우 비뉴톤성 수지인 나일론 6 수지를 사용하는 것으로 변경하고, 유리섬유 집속체(200)의 폭을 12 mm로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 343-351>
상기 실시예 1에서, 상기 수지를 제로전단속도 점도(μ 0) 50 Pa.s, 파워로우 계수(n) 0.6을 갖는 파워로우 비뉴톤성 수지인 나일론 6 수지를 사용하는 것으로 변경하고, 침투압력(△P)을 2.0으로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 352-360>
상기 실시예 1에서, 상기 수지를 제로전단속도 점도(μ 0) 50 Pa.s, 파워로우 계수(n) 0.6을 갖는 파워로우 비뉴톤성 수지인 나일론 6 수지를 사용하는 것으로 변경하고, 침투압력(△P)을 2.0으로 변경하고, 유리섬유 집속체(200)의 폭을 12 mm로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 361-369>
상기 실시예 1에서, 상기 수지를 제로전단속도 점도(μ 0) 100 Pa.s, 파워로우 계수(n) 0.6을 갖는 파워로우 비뉴톤성 수지인 나일론 6 수지를 사용하는 것으로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 370-378>
상기 실시예 1에서, 상기 수지를 제로전단속도 점도(μ 0) 100 Pa.s, 파워로우 계수(n) 0.6을 갖는 파워로우 비뉴톤성 수지인 나일론 6 수지를 사용하는 것으로 변경하고, 유리섬유 집속체(200)의 폭을 12 mm로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 379-387>
상기 실시예 1에서, 상기 수지를 제로전단속도 점도(μ 0) 100 Pa.s, 파워로우 계수(n) 0.6을 갖는 파워로우 비뉴톤성 수지인 나일론 6 수지를 사용하는 것으로 변경하고, 침투압력(△P)을 1.0으로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 388-396>
상기 실시예 1에서, 상기 수지를 제로전단속도 점도(μ 0) 100 Pa.s, 파워로우 계수(n) 0.6을 갖는 파워로우 비뉴톤성 수지인 나일론 6 수지를 사용하는 것으로 변경하고, 침투압력(△P)을 1.0으로 변경하고, 유리섬유 집속체(200)의 폭을 12 mm로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 397-405>
상기 실시예 1에서, 상기 수지를 제로전단속도 점도(μ 0) 100 Pa.s, 파워로우 계수(n) 0.6을 갖는 파워로우 비뉴톤성 수지인 나일론 6 수지를 사용하는 것으로 변경하고, 침투압력(△P)을 2.0으로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 406-414>
상기 실시예 1에서, 상기 수지를 제로전단속도 점도(μ 0) 100 Pa.s, 파워로우 계수(n) 0.6을 갖는 파워로우 비뉴톤성 수지인 나일론 6 수지를 사용하는 것으로 변경하고, 침투압력(△P)을 2.0으로 변경하고, 유리섬유 집속체(200)의 폭을 12 mm로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 406-414>
상기 실시예 1에서, 상기 수지를 제로전단속도 점도(μ 0) 100 Pa.s, 파워로우 계수(n) 0.6을 갖는 파워로우 비뉴톤성 수지인 나일론 6 수지를 사용하는 것으로 변경하고, 침투압력(△P)을 2.0으로 변경하고, 유리섬유 집속체(200)의 폭을 12 mm로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 415-423>
상기 실시예 1에서, 상기 수지를 제로전단속도 점도(μ 0) 100 Pa.s, 파워로우 계수(n) 0.6을 갖는 파워로우 비뉴톤성 수지인 나일론 6 수지를 사용하는 것으로 변경하고, 침투압력(△P)을 3.0으로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 424-432>
상기 실시예 1에서, 상기 수지를 제로전단속도 점도(μ 0) 100 Pa.s, 파워로우 계수(n) 0.6을 갖는 파워로우 비뉴톤성 수지인 나일론 6 수지를 사용하는 것으로 변경하고, 침투압력(△P)을 3.0으로 변경하고, 유리섬유 집속체(200)의 폭을 12 mm로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 433-441>
상기 실시예 1에서, 상기 수지를 제로전단속도 점도(μ 0) 10 Pa.s, 파워로우 계수(n) 0.66을 갖는 파워로우 비뉴톤성 수지인 나일론 12 수지를 사용하는 것으로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 442-450>
상기 실시예 1에서, 상기 수지를 제로전단속도 점도(μ 0) 10 Pa.s, 파워로우 계수(n) 0.66을 갖는 파워로우 비뉴톤성 수지인 나일론 12 수지를 사용하는 것으로 변경하고, 유리섬유 집속체(200)의 폭을 12 mm로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 451-459>
상기 실시예 1에서, 상기 수지를 제로전단속도 점도(μ 0) 10 Pa.s, 파워로우 계수(n) 0.66을 갖는 파워로우 비뉴톤성 수지인 나일론 12 수지를 사용하는 것으로 변경하고, 침투압력(△P)을 1.0으로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 460-468>
상기 실시예 1에서, 상기 수지를 제로전단속도 점도(μ 0) 10 Pa.s, 파워로우 계수(n) 0.66을 갖는 파워로우 비뉴톤성 수지인 나일론 12 수지를 사용하는 것으로 변경하고, 침투압력(△P)을 1.0으로 변경하고, 유리섬유 집속체(200)의 폭을 12 mm로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 469-477>
상기 실시예 1에서, 상기 수지를 제로전단속도 점도(μ 0) 10 Pa.s, 파워로우 계수(n) 0.66을 갖는 파워로우 비뉴톤성 수지인 나일론 12 수지를 사용하는 것으로 변경하고, 침투압력(△P)을 2.0으로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 478-486>
상기 실시예 1에서, 상기 수지를 제로전단속도 점도(μ 0) 10 Pa.s, 파워로우 계수(n) 0.66을 갖는 파워로우 비뉴톤성 수지인 나일론 12 수지를 사용하는 것으로 변경하고, 침투압력(△P)을 2.0으로 변경하고, 유리섬유 집속체(200)의 폭을 12 mm로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 487-495>
상기 실시예 1에서, 상기 수지를 제로전단속도 점도(μ 0) 50 Pa.s, 파워로우 계수(n) 0.66을 갖는 파워로우 비뉴톤성 수지인 나일론 12 수지를 사용하는 것으로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 496-504>
상기 실시예 1에서, 상기 수지를 제로전단속도 점도(μ 0) 50 Pa.s, 파워로우 계수(n) 0.66을 갖는 파워로우 비뉴톤성 수지인 나일론 12 수지를 사용하는 것으로 변경하고, 유리섬유 집속체(200)의 폭을 12 mm로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 505-513>
상기 실시예 1에서, 상기 수지를 제로전단속도 점도(μ 0) 50 Pa.s, 파워로우 계수(n) 0.66을 갖는 파워로우 비뉴톤성 수지인 나일론 12 수지를 사용하는 것으로 변경하고, 침투압력(△P)을 1.0으로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 514-522>
상기 실시예 1에서, 상기 수지를 제로전단속도 점도(μ 0) 50 Pa.s, 파워로우 계수(n) 0.66을 갖는 파워로우 비뉴톤성 수지인 나일론 12 수지를 사용하는 것으로 변경하고, 침투압력(△P)을 1.0으로 변경하고, 유리섬유 집속체(200)의 폭을 12 mm로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 523-531>
상기 실시예 1에서, 상기 수지를 제로전단속도 점도(μ 0) 50 Pa.s, 파워로우 계수(n) 0.66을 갖는 파워로우 비뉴톤성 수지인 나일론 12 수지를 사용하는 것으로 변경하고, 침투압력(△P)을 2.0으로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 532-540>
상기 실시예 1에서, 상기 수지를 제로전단속도 점도(μ 0) 50 Pa.s, 파워로우 계수(n) 0.66을 갖는 파워로우 비뉴톤성 수지인 나일론 12 수지를 사용하는 것으로 변경하고, 침투압력(△P)을 2.0으로 변경하고, 유리섬유 집속체(200)의 폭을 12 mm로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 541-549>
상기 실시예 1에서, 상기 수지를 제로전단속도 점도(μ 0) 50 Pa.s, 파워로우 계수(n) 0.66을 갖는 파워로우 비뉴톤성 수지인 나일론 12 수지를 사용하는 것으로 변경하고, 침투압력(△P)을 3.0으로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 550-558>
상기 실시예 1에서, 상기 수지를 제로전단속도 점도(μ 0) 50 Pa.s, 파워로우 계수(n) 0.66을 갖는 파워로우 비뉴톤성 수지인 나일론 12 수지를 사용하는 것으로 변경하고, 침투압력(△P)을 3.0으로 변경하고, 유리섬유 집속체(200)의 폭을 12 mm로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 559-567>
상기 실시예 1에서, 상기 수지를 제로전단속도 점도(μ 0) 100 Pa.s, 파워로우 계수(n) 0.66을 갖는 파워로우 비뉴톤성 수지인 나일론 12 수지를 사용하는 것으로 변경하고, 침투압력(△P)을 3.0으로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 568-576>
상기 실시예 1에서, 상기 수지를 제로전단속도 점도(μ 0) 100 Pa.s, 파워로우 계수(n) 0.66을 갖는 파워로우 비뉴톤성 수지인 나일론 12 수지를 사용하는 것으로 변경하고, 침투압력(△P)을 3.0으로 변경하고, 유리섬유 집속체(200)의 폭을 12 mm로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 577-585>
상기 실시예 1에서, 상기 수지를 제로전단속도 점도(μ 0) 100 Pa.s, 파워로우 계수(n) 0.66을 갖는 파워로우 비뉴톤성 수지인 나일론 12 수지를 사용하는 것으로 변경하고, 침투압력(△P)을 5.0으로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 586-594>
상기 실시예 1에서, 상기 수지를 제로전단속도 점도(μ 0) 100 Pa.s, 파워로우 계수(n) 0.66을 갖는 파워로우 비뉴톤성 수지인 나일론 12 수지를 사용하는 것으로 변경하고, 침투압력(△P)을 5.0으로 변경하고, 유리섬유 집속체(200)의 폭을 12 mm로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 595-603>
상기 실시예 1에서, 상기 수지를 제로전단속도 점도(μ 0) 200 Pa.s, 파워로우 계수(n) 0.66을 갖는 파워로우 비뉴톤성 수지인 나일론 66 수지를 사용하는 것으로 변경하고, 침투압력(△P)을 1.0으로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 604-612>
상기 실시예 1에서, 상기 수지를 제로전단속도 점도(μ 0) 200 Pa.s, 파워로우 계수(n) 0.66을 갖는 파워로우 비뉴톤성 수지인 나일론 66 수지를 사용하는 것으로 변경하고, 침투압력(△P)을 1.0으로 변경하고, 유리섬유 집속체(200)의 폭을 12 mm로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 613-621>
상기 실시예 1에서, 상기 수지를 제로전단속도 점도(μ 0) 200 Pa.s, 파워로우 계수(n) 0.66을 갖는 파워로우 비뉴톤성 수지인 나일론 66 수지를 사용하는 것으로 변경하고, 침투압력(△P)을 3.0으로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 622-630>
상기 실시예 1에서, 상기 수지를 제로전단속도 점도(μ 0) 200 Pa.s, 파워로우 계수(n) 0.66을 갖는 파워로우 비뉴톤성 수지인 나일론 66 수지를 사용하는 것으로 변경하고, 침투압력(△P)을 3.0으로 변경하고, 유리섬유 집속체(200)의 폭을 12 mm로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 631-639>
상기 실시예 1에서, 상기 수지를 제로전단속도 점도(μ 0) 200 Pa.s, 파워로우 계수(n) 0.66을 갖는 파워로우 비뉴톤성 수지인 나일론 66 수지를 사용하는 것으로 변경하고, 침투압력(△P)을 5.0으로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 640-648>
상기 실시예 1에서, 상기 수지를 제로전단속도 점도(μ 0) 200 Pa.s, 파워로우 계수(n) 0.66을 갖는 파워로우 비뉴톤성 수지인 나일론 66 수지를 사용하는 것으로 변경하고, 침투압력(△P)을 5.0으로 변경하고, 유리섬유 집속체(200)의 폭을 12 mm로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 649-657>
상기 실시예 1에서, 상기 수지를 제로전단속도 점도(μ 0) 100 Pa.s, 파워로우 계수(n) 0.9을 갖는 파워로우 비뉴톤성 수지인 폴리카보네이트를 사용하는 것으로 변경하고, 침투압력(△P)을 1.0으로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 658-666>
상기 실시예 1에서, 상기 수지를 제로전단속도 점도(μ 0) 100 Pa.s, 파워로우 계수(n) 0.9을 갖는 파워로우 비뉴톤성 수지인 폴리카보네이트를 사용하는 것으로 변경하고, 침투압력(△P)을 1.0으로 변경하고, 유리섬유 집속체(200)의 폭을 12 mm로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 667-675>
상기 실시예 1에서, 상기 수지를 제로전단속도 점도(μ 0) 100 Pa.s, 파워로우 계수(n) 0.9을 갖는 파워로우 비뉴톤성 수지인 폴리카보네이트를 사용하는 것으로 변경하고, 침투압력(△P)을 3.0으로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 676-684>
상기 실시예 1에서, 상기 수지를 제로전단속도 점도(μ 0) 100 Pa.s, 파워로우 계수(n) 0.9을 갖는 파워로우 비뉴톤성 수지인 폴리카보네이트를 사용하는 것으로 변경하고, 침투압력(△P)을 3.0으로 변경하고, 유리섬유 집속체(200)의 폭을 12 mm로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 685-693>
상기 실시예 1에서, 상기 수지를 제로전단속도 점도(μ 0) 100 Pa.s, 파워로우 계수(n) 0.9을 갖는 파워로우 비뉴톤성 수지인 폴리카보네이트를 사용하는 것으로 변경하고, 침투압력(△P)을 5.0으로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실시예 694-702>
상기 실시예 1에서, 상기 수지를 제로전단속도 점도(μ 0) 100 Pa.s, 파워로우 계수(n) 0.9을 갖는 파워로우 비뉴톤성 수지인 폴리카보네이트를 사용하는 것으로 변경하고, 침투압력(△P)을 5.0으로 변경하고, 유리섬유 집속체(200)의 폭을 12 mm로 변경하고, 공극률을 각각 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.
<실험예 1>
본원 발명의 실시예에 따른 장섬유 복합재의 제조방법에서, 함침단계에서의 수지의 침투 시간을 확인하기 위해, 이하와 같은 실험을 수행하였다.
실시예 1 내지 702에서, 수지를 유리섬유 집속체(fiber bundle)내부로 침투시키는 단계 3에서, 하기 수학식 1을 이용하여, 수지가 유리섬유 집속체의 공극을 100% 채워 유리섬유의 공극률이 0%가 되는 시간, 즉, 완전 침투 시간을 측정하고, 그 결과를 하기 표 5 내지 표 82에 나타내었다.
상기 완전 침투시간은 8초 이내, 더 바람직하게는 7초 이내, 더욱 바람직하게는 6초 이내가 함침 다이설계가 가능한 기준 시간으로 볼 수 있다.
[수학식 1]
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000016
(V o: 섬유 집속체의 침투 평균속도, n: 수지의 파워로우 계수, K y:수직침투도(Trasnverse permeability), μ eff:유효 점도(effective viscosity), ΔP:수지의 침투압력, L:섬유집속체의 두께)
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000017
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000018
상기 표 5 및 6 각각은 폴리프로필렌 수지의 침투압력이 0.5 기압, 제로전단속도 점도가 273 Pa.s, 파워로우계수가 0.3의 조건에서는 유리 섬유 집속체의 폭이 24mm 및 12 m일 경우의 완전 침투 시간에 대한 결과 데이타로, 상기 유리 섬유 집속체의 폭이 24 mm일 경우, 상기 유리 섬유 집속체가 0.4이상의 공극률을 가질 때 3.4초 이하의 침투시간이 걸리는 반면, 0.3이하의 공극률을 가질 경우, 36초 이상의 침투시간이 걸림을 알 수 있으며, 상기 유리 섬유 집속체의 폭이 12 mm일 경우, 상기 유리 섬유 집속체가 0.5이상의 공극률을 가질 때 1.03초이하의 침투 시간이 걸리는 반면, 0.4이하의 공극률을 가질 경우, 6.8초 이상의 침투 시간이 걸림을 알 수 있다.
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000019
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000020
상기 표 7 및 8 각각은 수지의 침투압력이 0.5 기압, 제로전단속도 점도가 100 Pa.s, 파워로우계수가 0.3의 조건에서 유리 섬유 집속체의 폭이 24mm 및 12 m일 경우의 완전 침투 시간에 대한 결과 데이타로,
상기 표 7 및 8에 나타난 바와 같이, 유리 섬유 집속체의 폭이 24mm 및 12일 경우 모두에서 공극률 0.2이하일 경우, 완전침투 시간이 6초를 초과하는 반면, 공극률이 0.3 이상이면, 각각 1.27 및 2.65초 이내임을 알 수 있다.
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000021
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000022
상기 표 9 및 10 각각은 폴리프로필렌 수지의 침투압력이 0.5 기압, 제로전단속도 점도가 50 Pa.s, 파워로우계수가 0.3의 조건에서에서 유리 섬유 집속체의 폭이 24mm 및 12 m일 경우의 결과 데이타로,
상기 표 9 및 10에 나타난 바와 같이, 유리 섬유 집속체의 폭이 24mm일 경우, 공극률 0.15이하일 경우, 완전침투시간이 6초를 초과하는 반면, 공극률 0.2 이상일 경우, 완전 침투시간이 4.9초로 6초 미만이 걸리고, 유리 섬유 집속체의 폭이 12일 경우 공극률 0.2이하일 경우, 완전침투 속도가 6초를 초과하는 반면, 공극률이 0.3 이상이면, 0.27초 이내임을 알 수 있다.
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000023
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000024
상기 표 11 및 표 12 각각은 폴리프로필렌 수지의 침투압력이 0.5 기압, 제로전단속도 점도가 50 Pa.s, 파워로우계수가 0.3의 조건에서 유리 섬유 집속체의 폭이 24mm 및 12mm일 경우의 결과 데이타로, 두 경우 모두 공극률 0.15이하일 경우, 완전침투 시간이 6초를 초과하는 반면, 공극률이 0.2 이상이면, 각각 0.49 및 1초 이내임을 알 수 있다.
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000025
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000026
상기 표 13 및 표 14는 각각 폴리프로필렌 수지의 침투압력이 1.0 기압, 제로전단속도 점도가 100 Pa.s, 파워로우계수가 0.3의 조건에서 유리 섬유 집속체의 폭이 24mm 및 12mm일 경우의 결과 데이타로, 폭이 24 mm인 경우, 공극률이 0.15이하일 때 완전침투 시간이 6초를 초과하는 반면, 0.2이상이면, 4.9초 이내이며, 폭이 12 mm인 경우, 공극률이 0.2이하일 경우, 완전침투 시간이 6초를 초과하는 반면, 공극률이 0.3 이상이면, 0.27초 이내임을 알 수 있다.
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000027
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000028
상기 표 15 및 16은 폴리프로필렌 수지의 침투압력이 1.0 기압, 제로전단속도 점도가 273 Pa.s, 파워로우계수가 0.3의 조건에서유리 섬유 집속체의 폭이 24mm 및 12 mm인 경우의 결과 데이타로, 폭이 24mm인 경우 공극률 0.2이하일 경우, 완전침투 시간이 6초를 초과하는 반면, 공극률이 0.3 이상이면, 3.6초 이내임을 알 수 있으며, 유리 섬유 집속체의 폭이 12 mm일 경우 공극률 0.3이하일 경우, 완전침투 시간이 6초를 초과하는 반면, 공극률이 0.4 이상이면, 0.69초 이내임을 알 수 있다.
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000029
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000030
상기 표 17 및 표 18은 폴리프로필렌 수지의 침투압력이 0.5 기압, 제로전단속도 점도가 273 Pa.s, 파워로우계수가 0.38의 조건에서 유리 섬유 집속체의 폭이 24mm 및 12 mm인 경우의 결과 데이타로, 폭이 24mm 및 12mm 인 경우 모두에서 공극률 0.4이하일 경우, 완전침투 시간이 6초를 초과하는 반면, 공극률이 0.5 이상이면, 완전 침투시간이 각각 3.2초 및 6.7초 이내임을 알 수 있다.
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000031
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000032
상기 표 19 및 표 20 각각은 폴리프로필렌 수지의 침투압력이 0.5 기압, 제로전단속도 점도가 100 Pa.s, 파워로우 계수가 0.38의 조건에서 유리 섬유 집속체의 폭이 24mm 및 12 mm일 경우의 결과 데이타로, 폭이 24mm 및 12mm인 경우 모두에서 공극률이 0.3 이하일 경우, 완전침투 시간이 6초를 초과하는 반면, 공극률이 0.4 이상이면, 완전 침투시간이 각각 1.1초 및 2.3초 이내임을 알 수 있다.
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000033
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000034
상기 표 21 및 22는 각각 폴리프로필렌 수지의 침투압력이 0.5 기압, 제로전단속도 점도가 50 Pa.s, 파워로우계수가 0.38의 조건에서 유리 섬유 집속체의 폭이 24mm 및 12mm일 경우의 결과 데이타로, 폭이 24mm 및 12mm인 경우 모두 공극률이 0.2 이하일 경우, 완전침투 시간이 6초를 초과하는 반면, 공극률이 0.3 이상이면, 완전 침투시간이 각각 1.32초 및 2.72초 이내임을 알 수 있다.
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000035
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000036
상기 표 23 및 표 24는 각각 폴리프로필렌 수지의 침투압력이 1.0 기압, 제로전단속도 점도가 273 Pa.s, 파워로우계수가 0.38의 조건에서 유리 섬유 집속체의 폭이 24mm 및 12mm인 경우의 결과 데이타로, 폭이 24mm 및 12mm인 경우 모두 공극률이 0.3 이하일 경우, 완전침투 시간이 6초를 초과하는 반면, 공극률이 0.4 이상이면, 완전 침투시간이 각각 2.5초 및 5.2초이내임을 알 수 있다.
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000037
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000038
상기 표 25 및 표 26은 각각 폴리프로필렌 수지의 침투압력이 1.0 기압, 제로전단속도 점도가 100 Pa.s, 파워로우계수가 0.38의 조건에서 유리 섬유 집속체의 폭이 24mm 및 12mm일 경우의 결과 데이타로, 폭이 24mm 및 12mm인 경우 모두 공극률이 0.2 이하일 경우, 완전침투 시간이 6초를 초과하는 반면, 공극률이 0.3 이상이면, 완전 침투시간이 각각 1.32초 및 2.73초 이내임을 알 수 있다.
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000039
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000040
상기 표 27 및 표 28은 각각 폴리프로필렌 수지의 침투압력이 1.0 기압, 제로전단속도 점도가 50 Pa.s, 파워로우계수가 0.38의 조건에서 유리 섬유 집속체의 폭이 24mm 및 12mm인 경우의 결과 데이타로, 폭이 24mm인 경우, 공극률이 0.15이하일 때 완전침투 시간이 6초를 초과하는 반면, 공극률이 0.2 이상일 경우, 4.7초 이내임을 알 수 있고, 폭이 12mm인 경우, 공극률이 0.2 이하일 경우, 완전침투 시간이 6초를 초과하는 반면, 공극률이 0.3 이상이면, 완전 침투시간이 각각 0.44초 이내임을 알 수 있다.
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000041
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000042
상기 표 29 및 30 각각은 폴리프로필렌 수지의 침투압력이 2.0 기압, 제 로전단속도 점도가 273 Pa.s, 파워로우계수가 0.38의 조건에서 유리 섬유 집속체의 폭이 24mm 및 12mm인 경우의 결과 데이타로, 폭이 24mm일 경우 공극률이 0.2 이하일 경우, 완전침투 시간이 6초를 초과하는 반면, 공극률이 0.3 이상이면, 완전 침투시간이 3.0초 이내임을 알 수 있으며, 유리 섬유 집속체의 폭이 12mm일 경우 공극률이 0.3 이하일 경우, 완전침투 시간이 6초를 초과하는 반면, 공극률이 0.4 이상이면, 완전 침투시간이 0.84초 이내임을 알 수 있다.
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000043
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000044
상기 표 31 및 표 32는 각각 폴리프로필렌 수지의 침투압력이 3.0 기압, 제로전단속도 점도가 150 Pa.s, 파워로우계수가 0.38의 조건에서 유리 섬유 집속체의 폭이 24mm 및 12mm일 경우의 결과 데이타로, 폭이 24mm인 경우, 공극률이 0.15이하에서는 완전침투 시간이 6초를 초과하는 반면, 공극률이 0.2이상에서는 4.6초 이내임을 알 수 있으며, 폭이 12mm인 경우, 공극률이 0.2 이하일 경우, 완전침투 시간이 6초를 초과하는 반면, 공극률이 0.3 이상이면, 완전 침투시간이 0.44초 이내임을 알 수 있다.
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000045
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000046
상기 표 33 및 34는 각각 폴리프로필렌 수지의 침투압력이 2.0 기압, 제로전단속도 점도가 50 Pa.s, 파워로우계수가 0.38의 조건에서 유리 섬유 집속체의 폭이 24mm 및 12mm인 경우의 결과 데이타로, 폭이 24mm 및 12mm인 경우 모두 공극률이 0.15 이하일 경우, 완전침투 시간이 6초를 초과하는 반면, 공극률이 0.2 이상이면, 완전 침투시간이 각각 0.75초 및 1.6초 이내임을 알 수 있다.
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000047
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000048
상기 표 35 및 표 26은 폴리프로필렌 수지의 침투압력이 3.0 기압, 제로전단속도 점도가 273 Pa.s, 파워로우계수가 0.38의 조건에서 유리 섬유 집속체의 폭이 24mm 및 12mm인 경우의 결과 데이타로, 폭이 24mm 및 12mm인 경우 모두 공극률이 0.2 이하일 경우, 완전침투 시간이 6초를 초과하는 반면, 공극률이 0.3 이상이면, 완전 침투시간이 각각 1.1초 및 2.2초 이내임을 알 수 있다.
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000049
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000050
상기 표 37 및 표 38은 각각 폴리프로필렌 수지의 침투압력이 3.0 기압, 제로전단속도 점도가 150 Pa.s, 파워로우계수가 0.38의 조건에서 유리 섬유 집속체의 폭이 24mm 및 12mm인 경우의 결과 데이타로, 폭이 24mm인 경우 공극률이 0.15이하일 때 완전침투 시간이 6초를 초과하는 반면, 공극률이 0.2이상인 경우 4.6초 이하임을 알 수 있으며, 폭이 12 mm인 경우, 공극률이 0.2 이하일 경우 완전침투 시간이 6초를 초과하는 반면, 공극률이 0.3 이상이면, 완전 침투시간이 각각 0.44초 이내임을 알 수 있다.
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000051
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000052
상기 표 39 및 표 40은 폴리프로필렌 수지의 침투압력이 3.0 기압, 제로전단속도 점도가 100 Pa.s, 파워로우계수가 0.38의 조건에서 유리 섬유 집속체의 폭이 24mm 및 12mm인 경우의 결과 데이타로, 폭이 24mm 및 12mm인 경우 모두 공극률이 0.15 이하일 경우, 완전침투 시간이 6초를 초과하는 반면, 공극률이 0.2 이상이면, 완전 침투시간이 각각 1.6초 및 3.3초 이내임을 알 수 있다.
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000053
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000054
상기 표 41 및 표 42는 각각 나일론 6 수지의 침투압력이 0.5 기압, 제로전단속도 점도가 50 Pa.s, 파워로우계수가 0.6의 조건에서 유리 섬유 집속체의 폭이 24mm 및 12mm인 경우의 결과 데이타로, 폭이 24mm 및 12mm인 경우 모두, 공극률이 0.4이하일 경우, 완전 침투 시간이 6초를 초과하는 반면, 공극률이 0.5이상일 경우, 완전 침투시간이 각각 2.5초 및 5.1초 이내임을 알 수 있다.
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000055
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000056
상기 표 43 및 44는 각각 나일론 6 수지의 침투압력이 2.0 기압, 제로전단속도 점도가 50 Pa.s, 파워로우계수가 0.6의 조건에서 유리 섬유 집속체의 폭이 24mm및 12mm인 경우의 결과 데이타로, 폭이 24mm인 경우, 공극률이 0.2이하일 경우, 완전 침투 시간이 6초를 초과하는 반면, 공극률이 0.3이상일 경우, 완전 침투시간이 3.3초 이내임을 알 수 있으며, 폭이 12mm일 경우 공극률이 0.3 이하일 경우, 완전침투 시간이 6초를 초과하는 반면, 공극률이 0.4 이상이면, 완전 침투시간이 1.6초 이내임을 알 수 있다.
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000057
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000058
상기 표 45 및 46은 각각 나일론 6 수지의 침투압력이 0.5 기압, 제로전단속도 점도가 100 Pa.s, 파워로우계수가 0.6의 조건에서 유리 섬유 집속체의 폭이 24mm 및 12mm인 경우의 결과 데이타로, 폭이 24mm인 경우, 공극률이 0.5이하일 경우, 완전 침투 시간이 6초를 초과하는 반면, 공극률이 0.6이상일 경우, 완전 침투시간이 3.1초 이내임을 알 수 있으며, 폭이 12mm일 경우 공극률이 0.6 이하일 경우, 완전침투 시간이 6초를 초과하는 반면, 공극률이 0.7 이상이면, 완전 침투시간이 2.7초 이내임을 알 수 있다.
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000059
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000060
상기 표 47 및 표 48은 각각 나일론 6 수지의 침투압력이 1.0 기압, 제로전단속도 점도가 100 Pa.s, 파워로우계수가 0.6의 조건에서 유리 섬유 집속체의 폭이 24mm 및 12mm인 경우의 결과 데이타로, 폭이 24mm 및 12mm인 경우 모두 공극률이 0.4이하일 경우, 완전 침투 시간이 6초를 초과하는 반면, 공극률이 0.5이상일 경우, 완전 침투시간이 각각 2.5초 및 5.1초 이내임을 알 수 있다.
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000061
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000062
상기 표 49 및 50은 각각 나일론 6 수지의 침투압력이 2.0 기압, 제로전단속도 점도가 100 Pa.s, 파워로우계수가 0.6의 조건에서 유리 섬유 집속체의 폭이 24mm 및 12mm인 경우의 결과 데이타로, 폭이 24mm 및 12mm인 경우 모두 공극률이 0.3이하일 경우, 완전 침투 시간이 6초를 초과하는 반면, 공극률이 0.4이상일 경우, 완전 침투시간이 각각 2.4초 및 5.0초 이내임을 알 수 있다.
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000063
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000064
상기 표 51 및 표 52는 각각 나일론 6 수지의 침투압력이 3.0 기압, 제로전단속도 점도가 100 Pa.s, 파워로우계수가 0.6의 조건에서 유리 섬유 집속체의 폭이 24mm 및 12mm인 경우의 결과 데이타로, 폭이 24mm인 경우, 공극률이 0.2이하에서는 완전함침 시간이 6초를 초과하는 반면, 공극률이 0.3이상인 경우, 5.2초 이하임을 알 수 있고, 폭이 12mm인 경우, 공극률이 0.3이하일 경우, 완전 침투 시간이 6초를 초과하는 반면, 공극률이 0.4이상일 경우, 완전 침투시간이 2.52초 이내임을 알 수 있다.
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000065
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000066
상기 표 53 및 표 54는 각각 나일론 12 수지의 침투압력이 0.5 기압, 제로전단속도 점도가 10 Pa.s, 파워로우계수가 0.66 조건에서 유리 섬유 집속체의 폭이 24mm 및 12mm인 경우의 결과 데이타로, 폭이 24mm인 ruuddn, 공극률이 0.2이하에서는 완전 침투 시간이 6초를 초과하는 반면, 공극률이 0.3이상인 경우 4.7초 이상임을 알 수 있으며, 폭이 12mm인 경우, 공극률이 0.3이하일 경우, 완전 침투 시간이 6초를 초과하는 반면, 공극률이 0.4이상일 경우, 완전 침투시간이 2.5초 이내임을 알 수 있다.
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000067
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000068
상기 표 55 및 표 56은 나일론 12 수지의 침투압력이 1.0 기압, 제로전단속도 점도가 10 Pa.s, 파워로우계수가 0.66 조건에서 유리 섬유 집속체의 폭이 24mm 및 12mm인 경우의 결과 데이타로, 폭 24mm 및 12mm인 경우 모두 공극률이 0.2이하일 경우, 완전 침투 시간이 6초를 초과하는 반면, 공극률이 0.3이상일 경우, 완전 침투시간이 각각 1.7초 및 3.41초 이내임을 알 수 있다.
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000069
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000070
상기 표 57 및 표58은 각각 나일론 12 수지의 침투압력이 2.0 기압, 제로전단속도 점도가 10 Pa.s, 파워로우계수가 0.66 조건에서 섬유 집속체의 폭이 24mm 및 12mm인 경우의 결과 데이타로, 폭이 24mm인 경우, 공극률이 0.15이하에서 완전 침투 시간이 6초를 초과하는 반면, 공극률일 0.2이상에서 5.03초 이내임을 알 수 있으며, 폭이 12mm인 경우, 공극률이 0.2이하일 경우, 완전 침투 시간이 6초를 초과하는 반면, 공극률이 0.3이상일 경우, 완전 침투시간이 1.2초 이내임을 알 수 있다.
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000071
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000072
상기 표 59 및 표 60은 각각 나일론 12 수지의 침투압력이 0.5 기압, 제로전단속도 점도가 50 Pa.s, 파워로우계수가 0.66 조건에서 유리 섬유 집속체의 폭이 24mm 및 12mm인 경우의 결과 데이타로, 공극률이 0.4이하일 경우, 완전 침투 시간이 6초를 초과하는 반면, 공극률이 0.5이상일 경우, 완전 침투 시간이 4.8초 이내임을 알 수 있으며, 폭이 12mm일 경우, 공극률이 0.5이하일 경우, 완전 침투 시간이 6초를 초과하는 반면, 공극률이 0.6이상일 경우, 완전 침투시간이 4.11초 이내임을 알 수 있다.
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000073
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000074
상기 표 61 및 표 62는 각각 나일론 12 수지의 침투압력이 1.0 기압, 제로전단속도 점도가 50 Pa.s, 파워로우계수가 0.66 조건에서 유리 섬유 집속체의 폭이 24mm 및 12mm인 경우의 결과 데이타로, 폭이 24mm인 경우, 공극률이 0.3이하에서는 완전 침투 시간이 6초를 초과하는 반면, 공극률이 0.4이상에서는 4.75초 이내임을 알 수 있으며, 폭이 12mm인 경우, 공극률이 0.4이하일 경우, 완전 침투 시간이 6초를 초과하는 반면, 공극률이 0.5이상일 경우, 완전 침투시간이 3.5초 이내임을 알 수 있다.
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000075
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000076
상기 표 63 및 표 64는 각각 나일론 12 수지의 침투압력이 2.0 기압, 제로전단속도 점도가 50 Pa.s, 파워로우계수가 0.66 조건에서 유리 섬유 집속체의 폭이 24mm 및 12mm인 경우의 결과 데이타로, 폭이 24mm 및 12mm인 경우 모두 공극률이 0.3이하일 경우, 완전 침투 시간이 6초를 초과하는 반면, 공극률이 0.4이상일 경우, 완전 침투시간이 각각 1.66초 및 3.45초 이내임을 알 수 있다.
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000077
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000078
상기 표 65 및 표 66은 각각 나일론 12 수지의 침투압력이 3.0 기압, 제로전단속도 점도가 50 Pa.s, 파워로우계수가 0.66 조건에서 유리 섬유 집속체의 폭이 24mm 및 12mm인 경우의 결과 데이타로, 폭이 24mm인 경우, 공극률이 0.2 이하일 때 완전 침투시간이 6초를 초과하는 반면, 공극률이 0.3이상에서 3.55초 이내임을 d라수 있으며, 폭이 12mm인 경우, 공극률이 0.3이하일 경우, 완전 침투 시간이 6초를 초과하는 반면, 공극률이 0.4이상일 경우, 완전 침투시간이 1.87초 이내임을 알 수 있다.
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000079
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000080
상기 표 67 및 표 68은 각각 나일론 12 수지의 침투압력이 3.0 기압, 제로전단속도 점도가 100 Pa.s, 파워로우계수가 0.66 조건에서 유리 섬유 집속체의 폭이 24mm 및 12mm인 경우의 결과 데이타로, 폭이 24mm 및 12mm인 경우 모두 공극률이 0.3이하일 경우, 완전 침투 시간이 6초를 초과하는 반면, 공극률이 0.4이상일 경우, 완전 침투시간이 각각 2.57초 및 5.34초 이내임을 알 수 있다.
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000081
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000082
상기 표 69 및 표 70은 각각 나일론 12 수지의 침투압력이 5.0 기압, 제로전단속도 점도가 100 Pa.s, 파워로우계수가 0.66 조건에서 유리 섬유 집속체의 폭이 24mm 및 12mm인 경우의 결과 데이타로, 폭이 24mm 및 12mm인 경우 모두 공극률이 0.3이하일 경우, 완전 침투 시간이 6초를 초과하는 반면, 공극률이 0.4이상일 경우, 완전 침투시간이 각각 1.66초 및 3.45초 이내임을 알 수 있다.
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000083
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000084
상기 표 71 및 표 72는 각각 나일론 66 수지의 침투압력이 1.0 기압, 제로전단속도 점도가 200 Pa.s, 파워로우계수가 0.66 조건에서 유리 섬유 집속체의 폭이 24mm 및 12mm인 경우의 결과 데이타로, 폭이 12mm인 경우, 공극률이 0.5이하일 경우, 완전 침투 시간이 6초를 초과하는 반면, 공극률이 0.6이상일 경우, 완전 침투시간이 5.69초 이내임을 알 수 있으며, 폭이 12mm일 경우, 공극률이 0.6이하일 경우, 완전 침투 시간이 6초를 초과하는 반면, 공극률이 0.7이상일 경우, 완전 침투 시간이 5.42초 이내임을 알 수 있다.
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000085
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000086
상기 표 73 및 표 74는 각각 나일론 66 수지의 침투압력이 3.0 기압, 제로전단속도 점도가 200 Pa.s, 파워로우계수가 0.66 조건에서 유리 섬유 집속체의 폭이 24mm 및 12mm인 경우의 결과 데이타로, 폭이 24mm 및 12mm인 경우 모두 공극률이 0.4이하일 경우 완전 침투 시간이 6초를 초과하는 반면, 공극률이 0.5이상일 경우, 완전 침투시간이 각각 2.58초 및 5.34초 이내임을 알 수 있다.
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000087
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000088
상기 표 75 및 표 76 각각은 나일론 66 수지의 침투압력이 5.0 기압, 제로전단속도 점도가 200 Pa.s, 파워로우계수가 0.66 조건에서 유리 섬유 집속체의 폭이 24mm 및 12mm인 경우의 결과 데이타로, 폭이 24mm인 경우, 공극률이 0.3이하일 경우, 완전 침투 시간이 6초를 초과하는 반면, 공극률이 0.4이상일 경우, 완전 침투시간이 3.39초 이내임을 알 수 있으며, 폭이 12mm일 경우, 공극률이 0.4이하일 경우, 완전 침투 시간이 6초를 초과하는 반면, 공극률이 0.5이상일 경우, 완전 침투 시간이 2.46초 이내임을 알 수 있다.
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000089
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000090
상기 표 77 및 표 78은 각각 폴리카보네이트 수지의 침투압력이 1.0 기압, 제로전단속도 점도가 100 Pa.s, 파워로우계수가 0.9 조건에서 유리 섬유 집속체의 폭이 24mm 및 12mm인 경우의 결과 데이타로, 폭이 24mm인 경우 공극률이 0.7이하일 경우, 완전 침투 시간이 6초를 초과하는 반면, 공극률이 0.8이상일 경우, 완전 침투시간이 4.8초 이내임을 알 수 있으며, 폭이 12mm일 경우, 공극률이 0.9에서도 완전 침투 시간이 6초를 초과하는 것을 알 수 있다.
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000091
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000092
상기 표 79 및 표 80은 각각 폴리카보네이트 수지의 침투압력이 3.0 기압, 제로전단속도 점도가 100 Pa.s, 파워로우계수가 0.9 조건에서 유리 섬유 집속체의 폭이 24mm 및 12mm인 경우의 결과 데이타로, 폭이 24mm인 경우, 공극률이 0.5이하일 경우, 완전 침투 시간이 6초를 초과하는 반면, 공극률이 0.6이상일 경우, 완전 침투시간이 4.09초 이내임을 알 수 있으며, 폭이 12mm일 경우, 공극률이 0.6이하일 경우, 완전 침투 시간이 6초를 초과하는 반면, 공극률이 0.7이상일 경우, 완전 침투시간이 4.71초 이내임을 알 수 있다.
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000093
Figure PCTKR2020009396-appb-img-000094
상기 표 81 및 표 82는 각각 폴리카보네이트 수지의 침투압력이 5.0 기압, 제로전단속도 점도가 100 Pa.s, 파워로우계수가 0.9 조건에서 유리 섬유 집속체의 폭이 24mm 및 12mm인 경우의 결과 데이타로, 폭이 24mm인 경우, 공극률이 0.4이하일 경우, 완전 침투 시간이 6초를 초과하는 반면, 공극률이 0.5이상일 경우, 완전 침투시간이 4.63초 이내임을 알 수 있으며, 폭이 12mm일 경우, 공극률이 0.5이하일 경우, 완전 침투 시간이 6초를 초과하는 반면, 공극률이 0.6이상일 경우, 완전 침투시간이 4.79초 이내임을 알 수 있다.

Claims (16)

  1. 수지를 담는 용기, 상기 용기 내부에 배치되고 일 방향으로 회전하는 롤러, 섬유 집속체(fiber bundle)에 장력을 가하고 상기 섬유 집속체(fiber bundle)를 일 방향으로 이동시키는 인출부 및 상기 용기 내부로 수지를 공급하는 수지 공급부를 포함하는 섬유복합재 제조장치를 이용한 섬유복합재의 제조방법에 있어서,
    상기 수지공급부가 기설정된 압력으로 상기 용기 내부로 수지를 공급하는 공급 단계;
    상기 인출부가 섬유집속체(fiber bundle)를 일 방향으로 이동시키는 이동 단계;
    상기 용기 내부로 공급된 수지가 상기 섬유집속체(fiber bundle)의 내부로 침투하는 함침 단계;를 포함하고,
    상기 함침 단계는 아래의 수학식 1에 따라 제어되는, 장섬유 복합재의 제조방법:
    [수학식 1]
    Figure PCTKR2020009396-appb-img-000095
    (V o: 섬유 집속체의 침투 평균속도, n: 수지의 파워로우 계수, K y:수직침투도(Trasnverse permeability), μ eff:유효 점도(effective viscosity), ΔP:수지의 침투압력, L:섬유집속체의 두께).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 섬유 집속체(fiber bundle)는 다공성(porosity)을 가지며, 상기 함침 단계는,
    상기 수지가 상기 섬유 집속체(fiber bundle)의 내부 공극을 채우는데 소요되는 침투시간이 기 설정된 시간 이하가 되도록 상기 섬유 집속체(fiber bundle)의 공극률을 제어하는 공극률 제어 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 장섬유 복합재의 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 공극률 제어 단계는,
    상기 섬유 집속체(fiber bundle)에 포함된 각각의 섬유 유닛(fiber unit) 사이의 거리를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 장섬유 복합재의 제조방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 섬유 집속체(fiber bundle)에 포함된 각각의 섬유 유닛(fiber unit) 사이의 거리를 제어하는 단계는 상기 섬유 집속체(fiber bundle)에 장력을 가하는 방향과 수직인 방향으로 힘을 가하는 방법으로 수행되는 것을 특징으로 하는 장섬유 복합재의 제조방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 섬유 집속체(fiber bundle)에 포함된 각각의 섬유 유닛(fiber unit) 사이의 거리를 제어하는 단계는 상기 섬유 집속체 내로 침투되는 수지의 양을 조절하는 방법으로 수행되는 것을 특징으로 하는 장섬유 복합재의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 롤러는 서로 이격되어 있는 제1 롤러 및 제2 롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 장섬유 복합재의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 섬유 집속체는 상기 제 1롤러에 의해 침투되는 수지의 양을 조절하여 부분 함침되는 것을 특징으로 하는 장섬유 복합재의 제조방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 함침 단계는,
    기설정된 압력에 의해 용기 내부로 공급된 수지가, 상기 제1 롤러 및 제2 롤러 사이를 통과하여 상기 섬유 집속체(fiber bundle) 내부로 침투하는 것을 특징으로 하는 장섬유 복합재의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 기설정된 압력은 0.3 내지 5.5 기압(atm)인 것을 특징으로 하는 장섬유 복합재의 제조방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 수지는 파워로우 계수가 0.25 내지 0.92인 비뉴톤성 수지인 것을 특징으로 하는 장섬유 복합재의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 비뉴톤성 수지는,
    무수말레산, 아크릴산, 아민, 에스테르, 에폭시 및 이들의 이들이 화학결합되어 있는 화합물 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 장섬유 복합재의 제조방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 비뉴톤성 수지는,
    폴리프로필렌계 수지, 나일론계 수지, 폴리에틸렌계 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 및 폴리비닐클로라이드 수지 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 장섬유 복합재의 제조방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 수지는 나노입자가 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 장섬유 복합재의 제조방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 나노입자는, 나노클레이입자, 셀룰로오스 나노섬유 입자, 탄소나노입자, 징크설파이드 나노입자 및 은나노입자 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 장섬유 복합재의 제조방법.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 섬유 집속체(fiber bundle)은 유리섬유 필라멘트, 탄소섬유 필라멘트, 바잘트섬유 필라멘트, 아라미드섬유 필라멘트, 스펙트라섬유 필라멘트, 천연섬유 필라멘트 및 이들의 혼합한 혼합 필라멘트 중 적어도 하나 이상인 것을 특징으로 하는 장섬유 복합재의 제조방법.
  16. 제1항에 있어서, 상기 장섬유 복합재는 열가소성을 갖는 것을 특징으로 하는 장섬유 복합재의 제조방법.
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