KR20160083647A - Apparatus For Manufacturing Fiber Reinforced Composite Material - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 섬유강화 복합재료의 제조장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 일축방향(UD) 형태의 연속섬유 강화 복합재료의 제조장치에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for producing a fiber-reinforced composite material, and more particularly to an apparatus for manufacturing a continuous fiber-reinforced composite material in a unidirectional (UD) shape.
복합소재(Compostie)란 서로 다른 성분 및 물성을 갖는 물질들을 인위적으로 혼합 또는 결합시켜 각각의 물질의 특성을 극대화하거나 단일 물질에서는 발현되지 않는 새로운 특성을 갖도록 만든 소재를 의미한다. 복합소재는 기본적으로 강도, 내식성, 피로수명, 내마모성, 내충격성, 경량성 등의 물성이 기존 소재에 비해 월등히 우수하므로 우주항공 분야를 비롯해 스포츠 용품, 선박, 건설, 자동차, 에너지 분야에 이르기까지 다양한 분야에서 각광받고 있는 대표적인 21세기 산업용 소재이다.
Compostie is a material that artificially blends or combines materials with different ingredients and properties to maximize the properties of each material or to have new properties that are not expressed in a single material. Composite materials are basically excellent in properties such as strength, corrosion resistance, fatigue life, abrasion resistance, impact resistance, and light weight compared to conventional materials. Therefore, they are widely used in aerospace, sports goods, shipbuilding, It is a representative 21st century industrial material that is attracting attention in the field.
복합소재는 소재에 걸리는 하중을 담당하는 강화재(reinforced material) 및 강화재와 결합하여 하중을 강화재에 전달하는 모재(matrix)를 기본 구조로 하는 것이 일반적이며, 강화재로는 보통 유리섬유, 탄소 섬유, 아라미드 섬유 등의 섬유형 강화재가 많이 사용되고, 모재로는 페놀수지, 에폭시 수지 등을 포함하는 열경화성 수지나 폴리염화비닐(PVC), 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아미드, 폴리아세탈, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리페닐렌설파이드 수지 등을 포함하는 열가소성 수지와 같은 수지(resin)형 모재가 많이 사용된다.
The composite material is generally made of a reinforced material that is responsible for the load applied to the material, and a matrix that transmits the load to the reinforcement in combination with the reinforcement. The reinforcing material is usually glass fiber, carbon fiber, aramid Fiber reinforced materials such as polyolefins, polyolefins, polyolefins, polyolefins, polyolefins, polyolefins, polyolefins, polyolefins, polyolefins, polyolefins, Resin type base materials such as thermoplastic resins including phenylene sulfide resins and the like are widely used.
이러한 복합재료는 어떤 소재를 서로 접목하여 제조하는가에 따라 성형방법이 여러 가지로 구분된다. 그 중 인발성형(Pultrusion)은 공급된 섬유사를 함침조(Die)에서 수지함침하여 일정한 형상을 지닌 제품을 연속적으로 성형하는 공정을 가리키는데, 생산성이 높고 제품의 섬유 부피 함유율이 높은 제품의 생산이 가능하며 제품의 길이가 무제한인 제품을 생산할 수 있는 장점이 있다. 인발성형 공정을 통해서는 섬유사를 다발 형태 그대로 공급하여 펠렛(pellet)으로 성형할 경우 장섬유강화 열가소성수지(LFT, Long-fiber reinforced Thermoplastics)를 제조할 수 있고, 섬유사를 개섬(Spreading)시켜 공급할 경우 일방향테이프(UD Tape, Unidrection Tape)를 제조할 수 있다.
Such a composite material is classified into various types depending on which materials are combined with each other. Among them, Pultrusion refers to a process in which a supplied fiber yarn is continuously impregnated with a resin by impregnating a die to form a product having a certain shape. The production of a product having a high productivity and a high fiber volume content And it is possible to produce products with unlimited length of products. Through the drawing and forming process, when a fiber bundle is supplied in the form of a bundle and formed into a pellet, a long fiber reinforced thermoplastics (LFT) can be manufactured, and a fiber yarn can be made by spreading When supplied, a unidirectional tape (UD Tape) can be manufactured.
일반적으로 인발성형에 의한 섬유강화복합소재의 성형품 제조시에는 섬유에 대한 수지의 함침성 및 함침 함량이 최종 제품의 물성에 많은 영향을 준다. 특히, 수지의 함침 균일성의 결핍 및 이에 따른 공극 발생은 최종 제품에 있어 기계적 특성의 결함 원인으로 작용할 수 있으며, 이러한 현상은 공급되는 섬유의 개수 및 함침량의 증가, 또는 연속·대량 생산일수록 더욱 현저해진다. 이에 따라, 크릴에서 공급된 섬유가 함침조에서 수지에 함침될 때 수지가 잘 분산되어 섬유의 모든 부분에 스며들고 섬유 내부까지의 균일한 함침이 이루어질 수 있도록 제어하는 것이 무엇보다도 중요하게 요구된다.
Generally, the impregnation property and the impregnation content of the resin on the fiber greatly affect the physical properties of the final product when the molded product of the fiber reinforced composite material is produced by the draw-forming. In particular, the lack of uniformity of the impregnation of the resin and the generation of voids as such may cause defects in mechanical properties in the final product, and this phenomenon is more prominent as the number of fibers supplied and the amount of impregnated fibers are increased, It becomes. It is therefore important that the fibers supplied from the krill be controlled so that when the resin is impregnated in the impregnation tank, the resin is well dispersed so that it penetrates into all portions of the fiber and uniform impregnation to the inside of the fiber occurs.
복합소재 제조와 관련하여, 대한민국 등록특허 10-0880805호에서는 직물배열기를 통해 적층된 섬유사를 공급받아 섬유사에 수지를 분사함으로써 수지가 항상 일정량 도포 되도록하여 수지 성형제품에서 수지 균일성을 유지하는 기술이 개시되어 있고, 대한민국 등록특허 10-0574608에는 섬유 다발을 세로로 세워 섬유 다발이 움직이지 않고 자연스럽게 풀리도록 한 후 수지 함침시키는 단계가 포함된 인발성형방법이 개시되어 있다.
Regarding the manufacture of composite materials, Korean Patent Registration No. 10-0880805 discloses a method in which a fiber yarn laminated through a fabric arranger is supplied and a resin is sprayed on a fiber yarn to always apply a predetermined amount of resin, Korean Patent Registration No. 10-0574608 discloses a draw-forming method comprising a step of vertically stacking a fiber bundle so that a bundle of fibers is naturally released without moving and then impregnating the resin.
그러나 여전히 인발성형에 의해 복합소재를 제조하는 현장에서는 수지 함침의 균일성을 향상시키는 것이 가장 큰 해결과제로 남아 있으며, 종래의 연속섬유강화 복합재료 제조장치는 연속섬유를 다이 투입 전 넓게 펼치는 공정과 다이 내부에서 섬유다발에 가해지는 높은 장력으로 인해 연속섬유다발의 많은 파손을 일으켜 기계적인 물성이 저하되는 문제점을 지니고 있다. 더욱이 UD Tape 제조 분야에서는 섬유의 개섬 정도에서 수지 함침성 및 균일성을 좌우될 수 있음에도 불구하고, 섬유를 배열하는 기술이 부족하여 최종 제품의 물성을 보다 향상시키는데 한계가 있는 실정이다.
However, in the field of producing a composite material by drawing-forming, improvement of the uniformity of the resin impregnation remains as the biggest problem. In the conventional continuous fiber-reinforced composite material manufacturing apparatus, The high tensile force applied to the fiber bundle inside the die causes a large number of breakages of the continuous fiber bundle, thereby deteriorating the mechanical properties. In addition, despite the fact that the resin impregnation property and the uniformity may depend on the degree of opening of the fibers in the UD tape manufacturing field, there is a limit to improve the physical properties of the final product due to the lack of the technology for arranging the fibers.
이에 본 발명을 통해 다이 내부에서 연속섬유다발의 파손을 최소화 하며, 연속섬유다발의 내부까지 열가소성 수지가 침투할 수 있는 장치구성을 통해 높은 기계적 물성을 얻을 수 있는 열가소성 일축방향(UD) Tape 형태의 섬유강화 복합재료의 제조 장치를 제공하고자 한다.
Accordingly, the present invention can provide a thermoplastic uniaxial (UD) tape-like shape capable of minimizing breakage of the continuous fiber bundle inside the die and achieving high mechanical properties through a device structure in which the thermoplastic resin can penetrate into the continuous fiber bundle And to provide an apparatus for manufacturing a fiber-reinforced composite material.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 구현예는 섬유공급 크릴(110) 및 섬유 투입가이드(120)를 포함하는 섬유 공급부; 함침다이(130) 및 수지 압출기(140)를 포함하는 수지함침부; 냉각롤러(151)를 포함하는 냉각부(150); 및 장력조절기(160)를 포함하는 권취부를 구비하되, 상기 함침다이는 서로 이격되어 배치된 내부 가이드 롤러로서 표면이 누운 원기둥 형태인 평면롤러(132) 및 롤러의 회전축을 중심으로 회전한 포물선의 회전체 형태인 곡면롤러(131)를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유강화 복합재료 제조장치이다.A preferred embodiment of the present invention for solving the above-mentioned problems includes a fiber supply unit including a
상기 구현예에 따른 곡면롤러는 롤러의 회전축을 중심으로 자른 단면에서 곡면롤러의 표면을 형성하는 포물선(220)과 롤러의 회전축(210)이 이루는 각으로 정의되는 접촉각(200)이 32.5 내지 50°일 수 있다.The curved roller according to this embodiment has a
상기 구현예에 따른 곡면롤러는 섬유가 투입되어 들어오는 방향에 배치되는 것이 바람직할 수 있다.The curved surface roller according to the embodiment may be disposed in a direction in which the fibers are inserted.
상기 구현예에 따른 평면롤러 및 곡면롤러는 각각 2개 이상씩 포함될 수 있다.The planar roller and the curved roller according to the embodiment may include at least two planar rollers.
상기 구현예에 따른 수지 압출기는 수지 주입구(141)를 통해 다이내부와 연결되며, 상기 수지 주입구는 평면롤러를 향해 위치하는 것이 바람직할 수 있다.The resin extruder according to this embodiment may be connected to the inside of the die via a
상기 구현예에 따른 냉각롤은 두 개의 냉각롤이 맞닿아 회전하는 형태의 캘린더 방식일 수 있다.The cooling roll according to this embodiment may be a calendering type in which two cooling rolls abut and rotate.
상기 구현예에 따른 장력조절기는 섬유 다발에 걸리는 장력을 1 내지 10 N/m로 제어하는 것일 수 있다.
The tension regulator according to this embodiment may control the tensile force applied to the fiber bundle to 1 to 10 N / m.
본 발명에 따르면 다이 내부에서 연속적으로 공급되는 섬유다발을 펼침과 동시에 섬유 다발에 가해지는 높은 장력을 감소시켜 섬유다발의 파손을 개선할 수 있다. 또한, 장력 조절기와 냉각 롤을 통해 추가적으로 함침성을 향상할 수 있게 되므로 본 발명의 방법의 장치를 이용하여 제조한 열가소성 일축방향(UD) 섬유강화 복합재료는 섬유의 배열이 균일해지므로 보다 우수한 기계적 물성 및 미려한 외관을 갖게될 수 있다.
According to the present invention, it is possible to improve the breakage of the fiber bundle by reducing the high tension applied to the fiber bundle at the same time as unfolding the fiber bundle continuously supplied in the die. Further, since the impregnation property can be further improved through the tension regulator and the cooling roll, the thermoplastic uniaxial (UD) fiber reinforced composite material produced by using the apparatus of the present invention has a uniform mechanical arrangement of fibers, Physical properties and a beautiful appearance.
도 1은 인발성형 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일예에 따라 곡면롤러(131)와 평면롤러(132)가 구비된 다이 내부와 냉각 롤(151)의 구성을 나타낸 장치 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일예에 따른 곡면롤러(a)와 평면롤러(b)의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일예에 따른 회전축과 곡면롤러가 이루는 접촉각을 나타낸 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일예에 따른 장치를 이용하여 제조한 열가소성 일축방향(UD) 섬유강화복 합재료의 단면을 전자 현미경으로 촬영한 사진이다.
도 6는 본 발명의 일예에 따른 장치를 이용하여 제조한 열가소성 일축방향(UD) 섬유강화복합재료의 표면을 촬영한 사진이다.BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG.
Fig. 2 is a schematic view showing the arrangement of a die and a
3 is a cross-sectional view of a curved roller a and a flat roller b according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic view showing a contact angle between a rotation axis and a curved roller according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a photograph of a section of a thermoplastic uniaxial (UD) fiber reinforced composite material produced using an apparatus according to an embodiment of the present invention, taken by an electron microscope.
6 is a photograph of a surface of a thermoplastic uniaxial (UD) fiber reinforced composite material produced using an apparatus according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 양태에 따르면, 섬유공급 크릴(110) 및 섬유 투입가이드(120)를 포함하는 섬유 공급부; 함침다이(130) 및 수지 압출기(140)를 포함하는 수지함침부; 냉각롤러(151)를 포함하는 냉각부(150); 및 장력조절기(160)를 포함하는 권취부를 구비한 섬유강화 복합재료 제조 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 제조장치는 연속 공정 적용이 가능하며, 특히, 함침 성능을 향상시키고 섬유 손상을 최소화하여 궁극적으로 우수한 기계적 물성 구현이 가능한 열가소성 일축방향(UD) 섬유강화 복합재료 제조 장치를 제공할 수 있다.
According to one aspect of the present invention, there is provided a fabric feeder comprising a fiber supply krill (110) and a fiber input guide (120); A resin impregnating portion including an impregnation die (130) and a resin extruder (140); A
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 장치에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
Hereinafter, the apparatus of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
섬유 fiber 공급부Supplier
본 발명에서 섬유 공급부는 섬유공급 크릴(110) 및 섬유 투입가이드(120)를 포함하며, 크릴에 권취된 상태의 섬유 다발을 일정속도로 풀어내며 섬유 투입 가이드를 통해 함침 다이 내부로 공급하게 된다.
In the present invention, the fiber supplying unit includes a
수지 Suzy 함침부Impregnation portion
상기 섬유 공급부로부터 이송된 섬유다발은 함침 다이(130) 내부를 통과하며 수지에 함침될 수 있다. 이때, 본 발명의 상기 함침다이(130) 내부에는 서로 이격되어 배치된 내부 가이드 롤러로서, 표면이 누운 원기둥 형태인 평면롤러(132) 및 롤러의 회전축을 중심으로 회전한 포물선의 회전체 형태인 곡면롤러(131)가 구비되어 있어 공급된 섬유 다발이 폭 방향으로 약 2 내지 5배 펼쳐(Spreding)질 수 있다.
The fiber bundle transferred from the fiber supply unit passes through the
본 발명의 바람직한 양태에 따르면, 상기 곡면롤러(131)는 롤러의 회전축을 중심으로 자른 단면에서 곡면롤러의 표면을 형성하는 포물선과 롤러의 회전축이 이루는 접촉각(200)이 32.5 내지 50°인 것으로서, 롤러의 양쪽 끝단 보다 가운데 부분이 불룩한 형태를 갖는 것이 바람직하다. 섬유 다발은 상기 곡면롤러를 지나면서 폭 방향으로 고르게 펼쳐지게 되는데, 이에 따라 곡면롤러는 상기 평면롤러 보다 앞쪽에 배치되어, 섬유가 함침 다이 내부로 투입되어 폭 방향으로 펼쳐지는 공정이 우선적으로 수행될 수 있도록 하는 것이 이후, 평면 롤러를 통해 펼쳐진 폭을 유지할 수 있다는 측면에서 바람직하다.
According to a preferred embodiment of the present invention, the
이때, 도 4에 나타낸 것과 같이 상기 곡면 롤러의 단면에서 롤러의 표면을 형성하는 포물선(210)과 회전축(220)이 이루는 각으로 정의되는 접촉각(200)은 곡면 롤러의 볼록한 정도를 나타내는 값으로서, 그 각도가 32.5°미만일 경우, 곡면 롤러에 의한 섬유 다발의 폭 펼침이 미미하게 나타나 함침 효과가 상승되지 않고, 각도가 50°를 초과하게 되면 가운데 부분이 지나치게 높아 오히려 양 끝으로 섬유 다발이 쏠리게 되는 현상이 나타날 수 있다.
4, the
상기와 같이 곡면 롤러에 의해 폭이 펼쳐진 섬유는 그 폭을 유지하며 평면 롤러로 이송되는데, 본 발명의 바람직한 양태에 따르면, 섬유 다발을 보다 고르게 펼치기 위해 상기 곡면 롤러는 2개 이상 구비될 수 있으며, 펼쳐진 상태의 폭을 잘 유지할 수 있도록 상기 평면 롤러 역시 2개 이상 구비되는 것이 바람직할 수 있다. 또한, 상기 곡면롤러와 평면롤러는 바이브레이터를 추가로 구비하고 있어 섬유에 일정 진동을 부여할 수 있도록 상하 진동되는 것일 수 있다.
As described above, the fibers expanded by the curved surface roller are conveyed to the flat roller while maintaining their width. According to a preferred embodiment of the present invention, the curved surface roller may be provided in two or more to spread the fiber bundle more evenly, In order to maintain the width of the flattened state well, it is preferable that the flat roller is also provided in two or more. The curved surface roller and the flat surface roller may further include a vibrator and may be vertically vibrated so as to impart a predetermined vibration to the fiber.
본 발명의 바람직한 양태에 따르면, 상기 섬유를 열가소성 수지에 함침시키기 위해 수지 압출기(140)에서 수지를 용융시킨 후 수지 주입구(141)를 통해 함침 다이 내부로 수지를 투입할 수 있다. 이때, 상기 수지 주입구는 평면 롤러를 향해 위치하는 것이 바람직하며, 곡면 롤러에 의해 폭이 펼쳐진 상태로 평면 롤러로 섬유가 이송되므로 수지는 섬유 내부까지 균일하게 함침될 수 있다.
According to a preferred embodiment of the present invention, in order to impregnate the thermoplastic resin with the fiber, the resin may be melted in the
냉각부Cooling section
본 발명의 바람직한 양태에 따르면, 상기 함침부에서 수지 함침된 섬유 다발은 다이 밖으로 배출되어 냉각부(150)로 이송되며, 냉각부에서 수지가 경화됨에 따라, 복합소재로 제조될 수 있다. 특히, 본 발명의 냉각부는 두 개의 상, 하 냉각롤(151)이 맞닿아 회전하는 형태의 캘린더 방식 냉각롤을 구비함으로써, 냉각과 동시에 추가적인 함침을 유도할 수 있다.
According to a preferred embodiment of the present invention, the fiber bundle resin-impregnated in the impregnation part is discharged out of the die and transferred to the
이에 따라, 냉각롤을 통과하면서 수지 함침이 보다 섬유 내부까지 깊숙히 진행되므로, 최종 제조되는 복합소재의 물성을 최대화 시킬 수 있게 된다. 또한, 상하로 압축되며 냉각이 진행되므로 경화 전 점도를 갖는 수지에 의해 섬유가 밀리는 등의 현상이 억제되어 균일한 섬유의 배열을 유지할 수 있게 되고, 그 결과 미려한 외관을 가진 제품을 얻을 수 있다.
Accordingly, the resin impregnation proceeds more deeply into the inside of the fiber while passing through the cooling roll, so that the physical properties of the composite material finally produced can be maximized. Further, since the resin is compressed upward and downward and progresses in cooling, the phenomenon such as the extrusion of the fibers due to the resin having the viscosity before curing is suppressed, so that the uniform arrangement of the fibers can be maintained, and as a result, a product having a beautiful appearance can be obtained.
권취부Winder
본 발명의 바람직한 양태에 따르면, 상기 냉각부에서 수지 경화가 진행된 복합재료는 최종적으로 권취부로 이송될 수 있다. 이때, 상기 권취부는 장치 전체 인취 속도를 제어하게 되는 구간이며, 인취 속도에 따라 공급되는 섬유와 수지 함침 섬유에 걸리는 장력이 결정될 수 있다. 다만, 인발 성형 공정 전체에 지나치게 큰 장력이 걸리게 되면, 중간에 섬유가 파단되는 현상이 발생될 수 있으며 특히, 수지가 함침되는 함침다이 내부에서는 섬유에 큰 장력이 부여될 수 있으므로, 본 발명의 권취부는 다이내부에 균일한 장력을 유지할 수 있는 장력조절기(160)를 포함하는 것이 바람직하다.
According to a preferred embodiment of the present invention, the composite material in which the resin curing proceeds in the cooling section can be finally transferred to the winding section. At this time, the winding portion controls the overall pulling speed of the device, and the tension applied to the fiber and the resin-impregnated fiber can be determined according to the pulling speed. However, if an excessively large tensile force is applied to the entire drawing and forming process, the fibers may be broken in the middle, and a large tensile force may be applied to the fibers in the impregnating die in which the resin is impregnated. Preferably, the portion includes a
본 발명에서 상기 장력조절기는 공정 각 구간에 구비된 센서(Senser)를 통해 섬유 다발에 걸리는 장력을 감지하여 인취속도를 조정하는 역할을 하며, 장력을 1 내지 10 N/m로 제어함으로써, 다이 내부에서 수지가 섬유 다발에 함침될 때, 수지의 점도과 투입 속도에 의해 가해지는 높은 장력을 완화시킬 수 있어, 함침 시 섬유 파단을 최소화 할 수 있다.
In the present invention, the tension regulator functions to adjust the pulling speed by detecting a tension applied to the fiber bundle through a sensor provided in each section of the process. By controlling the tension at 1 to 10 N / m, When the resin is impregnated into the fiber bundle, the high tensile force applied by the viscosity and the feeding speed of the resin can be relaxed, and the fiber breakage upon impregnation can be minimized.
실시예Example
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. These examples are for the purpose of illustrating the present invention more specifically, and the present invention is not limited thereto.
실시예Example 1 One
강화 섬유로서 카본 화이버(Toray社, T700 Grade)를 사용하고, 함침수지로서 나일론 6(RV 2.7, Domo chemical社, DOMOAMID PA6)를 공급하였으며, 다음과 같은 공정 조건으로 일축방향(UD) 섬유강화 복합재료를 제조하였다.Nylon 6 (RV 2.7, Domo chemical, DOMOAMID PA6) was used as the reinforcing fiber and carbon fiber (Toray, T700 Grade) was used as the reinforcing fiber, and unidirectional (UD) fiber reinforced composite Material.
- 함침다이 온도: 280℃- Impregnation die temperature: 280 캜
- 함침다이 내부 롤러: 회전축과의 접촉각이 42.5° (R85)인 곡면 롤러 3개 및 평면 롤러 3개- Impregnating die inner roller: 3 curved rollers and 3 flat rollers with a contact angle of 42.5 ° (R85) to the rotating shaft
- 인취 속도: 5m/min- Speed of withdrawal: 5m / min
- 냉각 롤러: 상·하 1 SET 캘린더 롤, 온도 14℃- Cooling rollers: upper and lower 1 SET calender roll, temperature 14 ℃
- 장력조절기 사용 유무: 사용
- Use tension controller: Use
실시예Example 2 2
회전축과의 접촉각이 32.5°(R65)인 곡면 롤러 3개를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 일축방향(UD) 섬유강화 복합재료를 제조하였다.
A unidirectional (UD) fiber-reinforced composite material was prepared in the same manner as in Example 1, except that three curved rollers having a contact angle of 32.5 DEG (R65) with the rotating shaft were used.
실시예Example 3 3
회전축과의 접촉각이 50°(R100)인 곡면 롤러 3개를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 일축방향(UD) 섬유강화 복합재료를 제조하였다.
Unidirectional (UD) fiber reinforced composite material was prepared in the same manner as in Example 1, except that three curved rollers having a contact angle of 50 ° (R100) to the rotating shaft were used.
실시예Example 4 4
인취속도를 10m/min으로 제어한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 일축방향(UD) 섬유강화 복합재료를 제조하였다.
Unidirectional (UD) fiber reinforced composite material was prepared in the same manner as in Example 1 except that the drawing speed was controlled at 10 m / min.
실시예Example 5 5
인취속도를 15m/min으로 제어한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 일축방향(UD) 섬유강화 복합재료를 제조하였다.
Unidirectional (UD) fiber reinforced composite material was prepared in the same manner as in Example 1, except that the drawing speed was controlled at 15 m / min.
비교예Comparative Example 1 One
함침다이 내부에 곡면롤러를 사용하지 않은 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일하게 일축방향(UD) 섬유강화 복합재료를 제조하였다.
Unidirectional (UD) fiber reinforced composite materials were prepared in the same manner as in Example 1, except that curved rollers were not used in the impregnation die.
비교예Comparative Example 2 2
회전축과의 접촉각이 30°(R60)인 곡면 롤러 3개를 사용한 것과 하부 롤로만 구성된 냉각 롤을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 일축방향(UD) 섬유강화 복합재료를 제조하였다.
A unidirectional (UD) fiber-reinforced composite material was prepared in the same manner as in Example 1, except that three curved rollers having a contact angle of 30 ° (R60) with the rotating shaft were used and a cooling roll composed of only the lower roll was used.
비교예Comparative Example 3 3
회전축과의 접촉각이 52.5°(R105)인 곡면 롤러 3개를 사용한 것과 하부 롤로 이루어진 냉각 롤을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 일축방향(UD) 섬유강화 복합재료를 제조하였다.
A unidirectional (UD) fiber-reinforced composite material was prepared in the same manner as in Example 1, except that three curved rollers having a contact angle of 52.5 DEG (R105) to the rotating shaft and a cooling roll composed of a lower roll were used.
비교예Comparative Example 4 4
장력조절기를 사용하지 않은 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일하게 일축방향(UD) 섬유강화 복합재료를 제조하였다.
Unidirectional (UD) fiber reinforced composite material was prepared in the same manner as in Example 1 except that no tension regulator was used.
비교예Comparative Example 5 5
장력조절기를 사용하지 않은 것을 제외하고 상기 실시예 4와 동일하게 일축방향(UD) 섬유강화 복합재료를 제조하였다.
Unidirectional (UD) fiber reinforced composite materials were prepared in the same manner as in Example 4 except that no tension regulator was used.
이때, 상기 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 5의 섬유강화 복합재료 제조시 섬유에 부여되는 장력을 측정하였고, 이와 더불어 최종 제조된 섬유강화 복합재료의 시편을 절단한 후 그 단면을 현미경으로 관찰하여 함침상태를 판단하여 그 결과를 각각 하기 표 1에 반영하였다.
At this time, the tensile strength imparted to the fibers of the fiber reinforced composite materials of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 5 was measured, and the specimens of the final fiber reinforced composite materials were cut, And the impregnation conditions were determined. The results are shown in Table 1 below.
가이드 롤러Inside impregnation die
Guide roller
(m/min)Payback speed
(m / min)
장력
(N/cm)fiber
tension
(N / cm)
롤러Curved surface
roller
상기 표 1의 결과를 통해 확인할 수 있듯이, 실시예 1 내지 5의 경우 균일한 함침에 따라 함침성이 양호 이상으로 평가되었으나, 곡면 롤러를 사용하지 않은 비교예 1은 불균일 함침이 일어났다. 또한, 롤러의 접촉각이 작거나 큰 비교예 2 및 3은 섬유가 고르게 펼쳐지지 않아 특정 부위로 섬유가 쏠리는 현상이 일어났으며, 이 경우 냉각롤러에 의해 추가 함침이 이루어지지 않아 미함침부가 발생하는 등 함침성이 양호하지 않았다.
As can be seen from the results of Table 1, impregnation property was evaluated as good or better according to uniform impregnation in Examples 1 to 5, but impregnation in Comparative Example 1 in which curved rollers were not used occurred. Further, in Comparative Examples 2 and 3 in which the contact angle of the roller is small or large, the fibers are not evenly spread and the fibers are tilted to a specific region. In this case, additional impregnation is not performed by the cooling roller, Impregnation property was not good.
더불어 장력조절기를 사용한 경우 섬유에 미치는 장력이 10N/cm 이하로 나타나 섬유의 파단이 발생하지 않았으나, 비교예 4 및 5와 같이 장력조절기를 사용하지 않은 경우에는 섬유 파단이 발생하여 최종 섬유강화 복합재료의 상태가 양호하지 않은 것으로 나타났다.
In addition, when the tension regulator was used, the tensile force on the fiber was less than 10 N / cm, so that the fiber did not break. However, in the case where the tension regulator was not used as in Comparative Examples 4 and 5, Of the respondents.
100: 인발성형 장치
110: 섬유 공급 크릴
120: 섬유투입 가이드
130: 함침 다이
131: 곡면롤러
132: 평면롤러
140: 수지 압출기
141: 수지 주입구
150: 냉각부
151: 냉각롤러
160: 장력조절기
170: 인취기
180: 와인더
200: 회전축과 곡면롤러가 이루는 접촉각
210: 회전축
220: 곡면롤러 단면의 표면 포물선100: Drawstock forming device 110: Fiber supply krill
120: fiber introduction guide 130: impregnation die
131: curved roller 132: flat roller
140: Resin extruder 141: Resin inlet
150: cooling section 151: cooling roller
160: Tension regulator 170:
180: Winder 200: Contact angle between the rotating shaft and the curved roller
210: rotational axis 220: surface parabola of the curved roller section
Claims (7)
함침다이(130) 및 수지 압출기(140)를 포함하는 수지함침부;
냉각롤러(151)를 포함하는 냉각부(150); 및
장력조절기(160)를 포함하는 권취부를 구비하되,
상기 함침다이는 서로 이격되어 배치된 내부 가이드 롤러로서 표면이 누운 원기둥 형태인 평면롤러(132) 및 롤러의 회전축을 중심으로 회전한 포물선의 회전체 형태인 곡면롤러(131)를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유강화 복합재료 제조장치.
A fiber supply portion including a fiber supply krill 110 and a fiber introduction guide 120;
A resin impregnating portion including an impregnation die (130) and a resin extruder (140);
A cooling unit 150 including a cooling roller 151; And
And a tension regulator 160,
The impregnation die includes an inner guide roller spaced apart from each other and including a flat roller 132 whose surface is in a cylindrical form and a curved surface roller 131 in the form of a parabolic rotating body which is rotated around a rotation axis of the roller A fiber reinforced composite material manufacturing apparatus.
The curved roller according to claim 1, wherein the curved roller has a contact angle (200) defined by an angle formed by a parabola (220) forming the surface of the curved roller and a rotational axis (210) 50 DEG. ≪ / RTI >
The apparatus for manufacturing a fiber-reinforced composite material according to claim 1, wherein the curved surface roller of the impregnation die is disposed in a direction in which the fibers are inserted.
The apparatus for manufacturing a fiber-reinforced composite material according to claim 1, wherein at least two of the flat roller and the curved roller are included.
The apparatus for manufacturing a fiber-reinforced composite material according to claim 1, wherein the resin extruder is connected to the inside of the die via a resin inlet, and the resin inlet is located toward the flat roller.
The apparatus for manufacturing a fiber-reinforced composite material according to claim 1, wherein the cooling roll is a calender system in which two cooling rolls are rotated in contact with each other.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140196066A KR20160083647A (en) | 2014-12-31 | 2014-12-31 | Apparatus For Manufacturing Fiber Reinforced Composite Material |
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| KR1020140196066A KR20160083647A (en) | 2014-12-31 | 2014-12-31 | Apparatus For Manufacturing Fiber Reinforced Composite Material |
Publications (1)
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| KR20160083647A true KR20160083647A (en) | 2016-07-12 |
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ID=56505160
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|---|---|---|---|
| KR1020140196066A Withdrawn KR20160083647A (en) | 2014-12-31 | 2014-12-31 | Apparatus For Manufacturing Fiber Reinforced Composite Material |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2014
- 2014-12-31 KR KR1020140196066A patent/KR20160083647A/en not_active Withdrawn
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