KR101251015B1 - Pre-treatment method of glass fiber board for RTM process, pre-treated glass fiber board prepared thereby, and RTM moulding product including the pre-treated glass fiber - Google Patents
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Abstract
본 발명은 RTM성형방법에 관한 것으로 보다 구체적으로는 유리섬유기재를 강화재료로 사용하여 RTM성형시 사용된 바인더로 인한 성형수지와의 접착력 저하에 대한 문제점을 해결하고, 더 나아가 성형수지와의 접착력을 강화시킬 수 있는 RTM공정용 유리섬유기재 전처리방법, 상기 방법에 의해 전처리된 유리섬유기재, 및 상기 유리섬유기재를 사용하여 제조된 RTM 성형제품에 관한 것이다.The present invention relates to an RTM molding method, and more particularly, using a glass fiber base as a reinforcing material, to solve the problem of lowering the adhesive strength with the molding resin due to the binder used during the RTM molding, furthermore, the adhesive strength with the molding resin The present invention relates to a glass fiber base pretreatment method for an RTM process, a glass fiber base pretreated by the above method, and an RTM molded product manufactured using the glass fiber base.
Description
본 발명은 RTM공정에 관한 것으로 보다 구체적으로는 유리섬유기재를 강화재료로 사용하여 RTM공정 수행시 사용된 바인더로 인한 성형수지와의 접착력 저하에 대한 문제점을 해결하고, 더 나아가 성형수지와의 접착력을 강화시킬 수 있는 RTM공정용 유리섬유기재 전처리방법, 상기 방법에 의해 전처리된 유리섬유기재, 및 상기 유리섬유기재를 사용하여 제조된 RTM성형제품에 관한 것이다.
The present invention relates to an RTM process, and more specifically, to solve the problem of lowering the adhesive strength with the molding resin due to the binder used during the RTM process using a glass fiber base as a reinforcing material, and furthermore, the adhesive strength with the molding resin The present invention relates to a glass fiber base pretreatment method for an RTM process, a glass fiber base pretreated by the above method, and an RTM molded product manufactured using the glass fiber base.
RTM(Resin Transfer Molding)공정은 제품의 외부형상을 지닌 피메일 몰드(Female mold)와 제품의 내부형상을 지닌 메일 몰드(Male mold)사이의 소정형상의 공간에 강화섬유로된 제품형상의 예비성형체를 위치시킨후 상,하 두 몰드를 닫고 수지주입기를 이용하여 두 몰드에 의해 형성된 소정형상의 공간에 0.5 내지 10바(Bar)정도의 압력으로 수지를 주입하여 강화재료(강화섬유 예비성형체)에 액체수지를 주입후 경화시킴으로써 원하는 형상의 섬유강화 플라스틱제품을 제조하는 방법이다.
The Resin Transfer Molding (RTM) process is a product-shaped preform made of reinforcing fibers in a predetermined shape space between a female mold having an external shape of a product and a male mold having an internal shape of a product. After placing the upper and lower molds, the resin is injected into the reinforcing material (reinforced fiber preform) by injecting the resin at a pressure of about 0.5 to 10 bar into a predetermined shape space formed by the two molds using a resin injector. It is a method for producing fiber-reinforced plastic products of desired shape by injecting and curing liquid resins.
이러한 RTM공정은 빠른 성형성과 큰 부피의 제품을 생산하기에 좋은 공정특성이 있어 항공, 자동차 및 기타 다양한 분야에서 멀리 쓰이고 있다. 또한 기타 제품의 스케일 대비 경량화에 대한 복합재료의 장점이 현대 산업사회의 주목을 받는 지금, 제품의 품질과 함께 생산성이 공정의 매우 중요한 요소로 고려되고 있다. 특히 제품의 스케일이 큰 경우, 고압으로 수지를 주입할 필요가 있다. This RTM process is far from aerospace, automotive and many other applications because of its rapid formability and good process characteristics for producing large volumes of products. In addition, as the advantages of composite materials for weight reduction compared to the scale of other products are attracting the attention of the modern industrial society, productivity and product quality are considered as an important factor of the process. In particular, when the scale of the product is large, it is necessary to inject the resin at a high pressure.
이에 따라 고압 수지 주입 시 빠른 수지유동으로 인한 압력에 의해 금형 내부에 자리하고 있는 유리섬유 및 탄소섬유 매트를 포함한 강화재료의 배열에 변형이 생겨 제품특성의 불균일을 초래할 수 있다. 이러한 문제 때문에 낮은 압력으로 수지를 주입하게 되고, 이렇게 되면 공정사이클을 길어지게 만들어 생산성을 감소시킨다. As a result, when the high-pressure resin is injected, deformation may occur in the arrangement of reinforcing materials including glass fibers and carbon fiber mats, which are located in the mold due to rapid resin flow, resulting in non-uniformity of product characteristics. Due to this problem, the resin is injected at a low pressure, which leads to a long process cycle, which reduces productivity.
그러므로 금형 내부에 자리한 강화재료의 배열을 유지하고 다루기 쉽도록 바인더를 사용하고 있으나, 사용된 바인더를 제작공정 상 제거하여 제품의 물성에 대한 악영향을 방지하고 있다. 주로 사용되는 바인더 재료로는 teflon, wax, paraffin, gelatin, starch, glucose 등이 있으며, 약 300∼500℃에서 제거될 수 있다.Therefore, the binder is used to maintain the arrangement of the reinforcing material located inside the mold and to be easily handled. However, the binder is removed in the manufacturing process to prevent adverse effects on the physical properties of the product. Mainly used binder materials include teflon, wax, paraffin, gelatin, starch, glucose, etc., and can be removed at about 300 ~ 500 ℃.
하지만 상대적으로 저렴하고 물성이 우수하여 주로 사용되는 유리섬유의 경우 200℃ 이상에서 재료의 열화로 인해 물성이 저하되기 때문에 기존의 바인더를 사용하여 공정 상 이점을 충분히 활용할 수 없는 문제가 있다. 즉, 유리섬유에 바인더로 Gelatin이 사용된 경우 Gelatin이 제거되지 못하면 RTM 공정에서 주입된 수지와 유리섬유의 접착력이 최대 40 %정도 감소되기 때문이다. 그러므로 유리섬유의 낮은 열화특성으로 인해 바인더로 사용된 Gelatin이 제거되지 못하여 발생한 물성 감소에 대한 문제를 보완할 필요가 있다.
However, in the case of glass fibers, which are relatively inexpensive and have excellent physical properties, physical properties are deteriorated due to deterioration of materials at 200 ° C. or higher, and thus there is a problem in that a conventional binder cannot be fully utilized in advantages of the process. In other words, if Gelatin is used as a binder for glass fiber, if Gelatin cannot be removed, the adhesion between resin and glass fiber injected in RTM process is reduced by up to 40%. Therefore, it is necessary to make up for the problem of physical property reduction caused by Gelatin used as a binder due to the low deterioration of glass fiber.
본 발명자는 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위해 연구 노력한 결과 본 발명을 완성하게 되었다.The present inventors have completed the present invention as a result of research efforts to solve the above disadvantages and problems of the prior art.
따라서, 본 발명의 목적은 유리섬유기재를 강화재료로 사용하는 RTM공정에서 강화재료에 사용된 바인더로 인한 성형수지와의 접착력 저하에 대한 문제점을 해결하고, 더 나아가 성형수지와의 접착력을 강화시킬 수 있는 RTM공정용 유리섬유기재 전처리방법, 상기 방법에 의해 전처리된 유리섬유기재, 및 상기 유리섬유기재를 사용하여 제조된 RTM성형제품을 제공하는 것이다. Accordingly, an object of the present invention is to solve the problem of lowering the adhesive strength with the molding resin due to the binder used in the reinforcing material in the RTM process using the glass fiber substrate as a reinforcing material, and further enhance the adhesive strength with the molding resin It is to provide a glass fiber base pretreatment method for the RTM process, a glass fiber base pretreated by the above method, and an RTM molded product manufactured using the glass fiber base.
본 발명의 다른 목적은 강화재료에 사용된 바인더를 완전히 제거하지 못해도 균일성을 향상시키고, 재료의 강도를 증가시킬 수 있는 RTM공정용 유리섬유기재 전처리방법, 상기 방법에 의해 전처리된 유리섬유기재, 및 상기 유리섬유기재를 사용하여 제조된 RTM성형제품을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to improve the uniformity even without completely removing the binder used in the reinforcing material glass fiber substrate pre-treatment method for RTM process, the glass fiber base pre-treated by the above method, And to provide an RTM molded product manufactured using the glass fiber base material.
본 발명의 또 다른 목적은 섬유 체적분율의 균일도를 증가시켜 성형제품의 물성의 균일성을 향상시키므로 보다 나은 성형제품을 생산할 수 있어 생산성과 품질 경쟁력을 보다 향상시킬 수 있는 RTM공정용 유리섬유기재 전처리방법, 상기 방법에 의해 전처리된 유리섬유기재, 및 상기 유리섬유기재를 사용하여 제조된 RTM성형제품을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to increase the uniformity of the fiber volume fraction to improve the uniformity of the physical properties of the molded product, so that a better molded product can be produced, thereby improving the productivity and quality competitiveness of the glass fiber base pretreatment for the RTM process. To provide a method, a glass fiber base pretreated by the method, and an RTM molded product manufactured using the glass fiber base.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 강화재료로 사용될 유리섬유와 바인더로 사용될 젤라틴수용액을 준비하는 단계; 상기 준비된 젤라틴수용액을 유리섬유에 함침하여 유리섬유기재를 준비하는 단계; 및 상기 준비된 유리섬유기재를 100℃이상 ~ 200℃미만의 온도에서 가열하여 물을 증발시키고 상기 유리섬유기재에 함침된 젤라틴의 일부를 제거하는 단계를 포함하는 RTM공정용 유리섬유기재 전처리방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention comprises the steps of preparing a gelatin solution to be used as a binder and a glass fiber to be used as a reinforcing material; Preparing a glass fiber base by impregnating the prepared gelatin solution into glass fiber; And heating the prepared glass fiber base at a temperature of 100 ° C. or more and less than 200 ° C. to evaporate water and removing a part of gelatin impregnated in the glass fiber base. do.
또한, 본 발명은 강화재료로 사용될 유리섬유와 바인더로 사용될 탄소나노튜브(CNT)가 분산된 젤라틴수용액을 준비하는 단계; 상기 CNT가 분산된 젤라틴수용액에 유리섬유를 함침하여 유리섬유기재를 준비하는 단계; 및 상기 준비된 유리섬유기재를 100℃이상 ~ 200℃미만의 온도에서 가열하여 물을 증발시키고 상기 유리섬유기재에 함침된 젤라틴의 일부를 제거하는 단계를 포함하는 RTM공정용 유리섬유기재 전처리방법을 제공한다.In addition, the present invention comprises the steps of preparing a gelatin solution in which carbon nanotubes (CNT) to be used as a glass fiber and a binder to be used as a reinforcing material; Preparing a glass fiber base by impregnating the glass fiber in the gelatin aqueous solution in which the CNT is dispersed; And heating the prepared glass fiber base at a temperature of 100 ° C. or more and less than 200 ° C. to evaporate water and removing a part of gelatin impregnated in the glass fiber base. do.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 탄소나노튜브(CNT)가 분산된 젤라틴수용액에서 용해된 젤라틴 : 분산된 탄소나노튜브의 중량비는 4: 0.5 - 1.5이다.
In a preferred embodiment, the weight ratio of gelatin: dispersed carbon nanotubes in the gelatin aqueous solution in which the carbon nanotubes (CNT) are dispersed is 4: 0.5-1.5.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 탄소나노튜브는 MWNT(Multi-walled Carbon Nanotube)이다. In a preferred embodiment, the carbon nanotubes are MWNTs (Multi-walled Carbon Nanotubes).
바람직한 실시예에 있어서, 상기 유리섬유기재에 함침된 젤라틴의 총함량 중 5 내지 50중량%가 제거된다. In a preferred embodiment, 5 to 50% by weight of the total content of gelatin impregnated in the glass fiber substrate is removed.
또한, 본 발명은 제 5 항의 전처리방법으로 전처리된 것을 특징으로 하는 RTM공정용 전처리 유리섬유기재를 제공한다.The present invention also provides a pretreatment glass fiber substrate for the RTM process, which is pretreated by the pretreatment method of claim 5.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 전처리유리섬유기재는 젤라틴이 부분적으로 제거된 표면을 포함한다. In a preferred embodiment, the pretreated glass fiber substrate comprises a surface from which gelatin has been partially removed.
바람직한 실시예에 있어서, 바인더로서 탄소나노튜브(CNT)가 분산된 젤라틴수용액이 사용된 전처리 유리섬유기재는 유리섬유필라멘트와 유리섬유필라멘트 사이에 젤라틴과 CNT의 복합층으로 형성된 브리지를 포함한다. In a preferred embodiment, the pre-treated glass fiber base using the gelatin aqueous solution in which carbon nanotubes (CNT) are dispersed as a binder includes a bridge formed of a composite layer of gelatin and CNT between the glass fiber filament and the glass fiber filament.
또한, 본 발명은 제 6 항의 RTM공정용 전처리 유리섬유기재를 강화재료로 사용하여 RTM공정을 수행함으로써 제조된 것을 특징으로 하는 RTM 성형제품을 제공한다. In addition, the present invention provides an RTM molded product, which is manufactured by performing the RTM process using the pre-treated glass fiber base material of the RTM process of claim 6 as a reinforcing material.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 RTM 성형제품은 섬유체적분율(Fiber volume fraction equation)의 표준편차가 1.6이하이다. In a preferred embodiment, the RTM molded article has a standard deviation of less than 1.6 standard fiber volume fraction equation.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 RTM공정 수행시 상기 전처리 유리섬유기재의 섬유배열이 거의 그대로 유지된다. In a preferred embodiment, the fiber arrangement of the pretreated glass fiber substrate is maintained almost intact when the RTM process is performed.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 RTM성형제품의 Short beam shear strength의 표준편차가 바인더가 처리되지 않은 유리섬유기재로 제조된 것의 표준편차보다 감소된다.
In a preferred embodiment, the standard deviation of the short beam shear strength of the RTM molded article is reduced than the standard deviation of that produced from a glass fiber substrate that is not treated with a binder.
본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 갖는다.The present invention has the following excellent effects.
먼저, 본 발명에 의하면 유리섬유기재를 강화재료로 사용하는 RTM공정에서 강화재료에 사용된 바인더로 인한 성형수지와의 접착력 저하에 대한 문제점을 해결하고, 더 나아가 성형수지와의 접착력을 강화시킬 수 있다. First, according to the present invention can solve the problem of lowering the adhesive strength with the molding resin due to the binder used in the reinforcing material in the RTM process using the glass fiber substrate as a reinforcing material, and can further enhance the adhesive strength with the molding resin have.
또한, 본 발명에 의하면 강화재료에 사용된 바인더를 완전히 제거하지 못해도 균일성을 향상시키고, 재료의 강도를 증가시킬 수 있다.In addition, according to the present invention, even if the binder used in the reinforcing material is not completely removed, the uniformity can be improved and the strength of the material can be increased.
또한, 본 발명에 의하면 섬유 체적분율의 균일도를 증가시켜 성형제품의 물성의 균일성을 향상시키므로 보다 나은 성형제품을 생산할 수 있어 생산성과 품질 경쟁력을 보다 향상시킬 수 있다
In addition, according to the present invention, since the uniformity of the fiber volume fraction is increased to improve the uniformity of the physical properties of the molded product, a better molded product can be produced, thereby improving productivity and quality competitiveness.
도 1은 Gelatin의 TGA분석 결과그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전처리방법으로 처리되어 얻어진 유리섬유기재의 표면에 형성된 Gelatin막을 SEM(Scanning electron microscope)으로 관찰한 결과사진이다.
도 3a 및 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전처리방법으로 처리되어 얻어진 유리섬유기재의 표면에 형성된 MWNT와 Gelatin 복합체막을 스케일을 달리하여 SEM(Scanning electron microscope)으로 관찰한 결과사진들이고, 도 3c는 도 3b의 박스 부분을 확대한 사진이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따라 전처리된 전처리 유리섬유기재를 사용하여 RTM공정을 수행하여 얻어진 RTM성형제품들 각각의 일부분에 대한 사진들이다.
도 5는 도 4의 성형제품들 각각의 일부를 시험편으로 하여 short beam test 를 수행하는 사진이다.
도 6은 도 5에서 각각의 시험편에 대해 측정된 Short beam strength 결과그래프이다.
도 7은 도 5에서 각각의 시험편에 대해 측정된 Short beam strength의 평균 및 표준편차 그래프이다.
도 8a는 도 4의 성형제품들 각각의 일부를 시험편으로 하여 섬유체적분율을 측정하기 위해 시험영역을 분할한 사진이고, 도 8b는 직접연소법을 이용한 섬유체적분율을 측정하고 그 결과에 대한 Power curve fit 그래프이며, 도 8b는 Interpolation curve fit 그래프이다. 1 is a graph of the results of TGA analysis of Gelatin.
Figure 2 is a photograph of the result of observing the Gelatin film formed on the surface of the glass fiber substrate obtained by the pretreatment method according to an embodiment of the present invention with a scanning electron microscope (SEM).
3A and 3B are photographs of the MWNT and Gelatin composite films formed on the surface of the glass fiber substrate obtained by the pretreatment method according to another embodiment of the present invention at different scales and observed with a scanning electron microscope (SEM), and FIG. 3C. Is an enlarged photograph of the box portion of FIG. 3B.
Figure 4 is a photograph of a portion of each of the RTM molded products obtained by performing the RTM process using a pretreated glass fiber substrate pre-treated according to embodiments of the present invention.
FIG. 5 is a photograph for performing a short beam test using a part of each of the molded products of FIG. 4 as a test piece.
FIG. 6 is a graph of a short beam strength result measured for each test specimen in FIG. 5.
7 is a graph of the average and standard deviation of the short beam strength measured for each test specimen in FIG.
FIG. 8A is a photograph obtained by dividing a test area to measure a fiber volume fraction using a part of each of the molded products of FIG. 4, and FIG. 8B is a power curve for measuring the fiber volume fraction using a direct combustion method. Figure 8b is an interpolation curve fit graph.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.Although the terms used in the present invention have been selected as general terms that are widely used at present, there are some terms selected arbitrarily by the applicant in a specific case. In this case, the meaning described or used in the detailed description part of the invention The meaning must be grasped.
특히, 본 발명에서 사용되고 있는 "유리섬유"란 용어는 유리섬유필라멘트가 다수개 집적된 상태를 의미하며, 예를 들어 유리섬유 매트일 수 있다.In particular, the term "glass fiber" used in the present invention refers to a state in which a plurality of glass fiber filaments are integrated, for example, may be a glass fiber mat.
또한, 본 발명에서 젤라틴(Gelatin)은 콜라겐이 분해되어 생기며, 온수에서는 졸(Sol) 상태, 실온에서는 젤(Gel) 상태로 존재하는 특성을 보이는 재료의 의미로 사용되었으며, 온수에 용해된 젤라틴수용액이 액상 바인더로 사용되었다.In addition, gelatin (Gelatin) in the present invention is produced by the decomposition of collagen, was used as the meaning of the material showing the characteristics of being present in a sol (Sol) state in hot water, gel (Gel) at room temperature, gelatin aqueous solution dissolved in hot water This liquid binder was used.
이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 보다 구체적으로 설명하나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 본 발명의 범위를 어떤 식으로든 제한하고자 하는 것은 아니다. 즉, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 본 발명을 설명하기 위해 사용되는 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings and preferred embodiments will be described in more detail the technical configuration of the present invention, which is intended to help the understanding of the present invention is not intended to limit the scope of the invention in any way. That is, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Like reference numerals used to describe the present invention throughout the specification denote like elements.
본 발명의 제1기술적 특징은 유리섬유기재를 강화재료로 사용하는 RTM공정에서 바인더로 사용된 젤라틴수용액을 사용하여 유리섬유에 함침된 젤라틴의 일부를 제거할 수 있는 전처리공정을 수행함으로써 성형수지와의 접착력 저하에 대한 문제점을 해결한 것이다. The first technical feature of the present invention is a molding resin by performing a pretreatment step of removing a part of gelatin impregnated into the glass fiber using the gelatin solution used as the binder in the RTM process using the glass fiber base as a reinforcing material. Will solve the problem of deterioration of adhesion.
상기 제1기술적 특징을 구현할 수 있는 본 발명의 RTM공정용 유리섬유기재 전처리방법은 강화재료로 사용될 유리섬유와 바인더로 사용될 젤라틴수용액을 준비하는 단계; 상기 준비된 젤라틴수용액에 유리섬유를 함침하여 유리섬유기재를 준비하는 단계; 및 상기 준비된 유리섬유기재를 100℃이상 ~ 200℃미만의 온도에서 가열하여 물을 증발시키고 상기 유리섬유기재에 함침된 젤라틴의 일부를 제거하는 단계를 포함한다.Glass fiber substrate pretreatment method for the RTM process of the present invention that can implement the first technical features comprises the steps of preparing a gelatin solution to be used as a binder and a glass fiber to be used as a reinforcing material; Preparing a glass fiber base by impregnating the glass fiber in the prepared gelatin solution; And heating the prepared glass fiber substrate at a temperature of 100 ° C. or more and less than 200 ° C. to evaporate water and removing a part of gelatin impregnated into the glass fiber substrate.
여기서, 유리섬유기재에 함침된 젤라틴의 총함량 중 5 내지 50중량%가 제거되는 것이 바람직한데, 5% 미만으로 제거되면 바인더로 인한 성형수지와의 접착력저하에 대한 문제가 여전히 존재하게 되고, 50% 초과하여 제거하기 위해서는 300℃ 이상의 고온을 필요로 하기 때문에 유리섬유의 물성을 저해 할 수 있다.Here, it is preferable that 5 to 50% by weight of the total content of the gelatin impregnated in the glass fiber base is removed. If the amount is less than 5%, there is still a problem of a decrease in adhesion to the molding resin due to the binder. In order to remove more than%, high temperature of 300 ° C. or higher may be required, which may impair the physical properties of the glass fiber.
본 발명의 제2기술적 특징은 유리섬유기재를 강화재료로 사용하는 RTM공정에서 바인더로 탄소나노튜브(CNT)가 분산된 젤라틴수용액을 사용하고, 유리섬유에 함침된 젤라틴의 일부를 제거하는 전처리 공정을 수행함으로써, 젤라틴을 모재로 탄소나노튜브가 복합체를 형성하면서 나노 스케일의 얇은 층을 이루어 유리섬유 필라멘트 사이를 이어주는 브리지가 형성되므로 유리섬유기재 자체를 강화하는 동시에 성형수지와의 접착력을 보다 향상시키는데 있다.The second technical feature of the present invention is a pretreatment step of using a gelatin aqueous solution in which carbon nanotubes (CNT) are dispersed as a binder in an RTM process using a glass fiber base as a reinforcing material, and removing a part of gelatin impregnated into the glass fiber. By forming a composite of carbon nanotubes using gelatin as a base, a nanoscale thin layer is formed to form a bridge connecting glass fiber filaments, thereby reinforcing the glass fiber base itself and improving adhesion to the molding resin. have.
상기 제2기술적 특징을 구현할 수 있는 본 발명의 RTM공정용 유리섬유기재 전처리방법은 강화재료로 사용될 유리섬유와 바인더로 사용될 탄소나노튜브(CNT)가 분산된 젤라틴수용액을 준비하는 단계; 상기 CNT가 분산된 젤라틴수용액에 유리섬유를 함침하여 유리섬유기재를 준비하는 단계; 및 상기 준비된 유리섬유기재를 100℃이상 ~ 200℃미만의 온도에서 가열하여 물을 증발시키고 상기 유리섬유기재에 함침된 젤라틴의 일부를 제거하는 단계를 포함한다. Glass fiber substrate pretreatment method for the RTM process of the present invention that can implement the second technical features comprises the steps of preparing a gelatin solution in which carbon nanotubes (CNT) to be used as a binder and glass fibers to be used as a reinforcing material; Preparing a glass fiber base by impregnating the glass fiber in the gelatin aqueous solution in which the CNT is dispersed; And heating the prepared glass fiber substrate at a temperature of 100 ° C. or more and less than 200 ° C. to evaporate water and removing a part of gelatin impregnated into the glass fiber substrate.
여기서, 탄소나노튜브(CNT)가 분산된 젤라틴수용액에서 용해된 젤라틴 : 분산된 탄소나노튜브의 중량비는 4: 0.5 - 1.5인 것이 바람직한데, 보다 바람직하게는 4:1이다. Here, the weight ratio of gelatin dissolved in the gelatin aqueous solution in which the carbon nanotubes (CNT) are dispersed is dispersed in the range of 4: 0.5 to 1.5, more preferably 4: 1.
젤라틴 : 분산된 탄소나노튜브의 중량비 4 : 0.5 이하에서는 탄소나노튜브를 사용한 효과가 미비하고, 젤라틴 : 분산된 탄소나노튜브의 중량비 4 : 1.5 이상에서는 기술적 한계에 있어 젤라틴 수용액에 탄소나노튜브의 분산이 어려워 제품 물성에 부정적인 요소로 작용한다.Gelatin: Dispersion of carbon nanotubes in gelatin aqueous solution at the weight ratio of dispersed carbon nanotubes of 4: 0.5 or less, and the effect of using carbon nanotubes is insufficient, and gelatin: Weight ratio of dispersed carbon nanotubes of 4: 1.5 and above. This difficulty is a negative factor in product properties.
또한, 탄소나노튜브는 MWNT(Multi-walled Carbon Nanotube)인 것이 바람직하고, 상술된 이유로 유리섬유기재에서 제거되는 젤라틴의 함량은 함침된 젤라틴 총함량 중 5 내지 50중량%인 것이 바람직하다.In addition, the carbon nanotubes are preferably MWNT (Multi-walled Carbon Nanotube), and for the reason described above, the content of gelatin removed from the glass fiber base is preferably 5 to 50% by weight of the total content of impregnated gelatin.
다음으로, 본 발명은 상술된 어느 하나의 전처리 방법으로 전처리된 RTM공정용 전처리 유리섬유기재를 제공한다. 이 때, 전처리유리섬유기재는 젤라틴이 부분적으로 제거된 표면을 포함하고, 특히 바인더로서 탄소나노튜브(CNT)가 분산된 젤라틴수용액이 사용된 전처리 유리섬유기재는 유리섬유필라멘트와 유리섬유필라멘트 사이에 젤라틴과 CNT의 복합층으로 형성된 브리지를 포함하게 된다. Next, the present invention provides a pretreatment glass fiber substrate for the RTM process pretreated by any one of the above-described pretreatment methods. At this time, the pretreatment glass fiber base includes a surface from which gelatin is partially removed, and in particular, the pretreatment glass fiber base using gelatin aqueous solution in which carbon nanotubes (CNT) are dispersed as a binder is interposed between glass fiber filament and glass fiber filament. It will contain a bridge formed of a composite layer of gelatin and CNTs.
다음으로, 본 발명은 상술된 어느 하나의 전처리 유리섬유기재를 강화재료로 사용하여 RTM공정을 수행함으로써 제조된 것을 특징으로 하는 RTM 성형제품을 제공한다. 여기서, RTM 성형제품은 RTM공정 수행시 상기 전처리 유리섬유기재의 섬유배열이 거의 그대로 유지될 뿐만 아니라, 섬유체적분율(Fiber volume fraction equation)의 표준편차가 1.6이하이므로 제품의 균일성이 향상된 것을 알 수 있으며, Short beam shear strength의 표준편차가 바인더가 처리되지 않은 유리섬유기재로 제조된 것의 표준편차보다 감소되는 것을 알 수 있다.Next, the present invention provides an RTM molded product characterized in that it is produced by performing the RTM process using any one of the pre-treated glass fiber substrate described above as a reinforcing material. Here, the RTM molded product not only maintains the fiber arrangement of the pretreatment glass fiber substrate as it is performed during the RTM process, and also shows that the uniformity of the product is improved because the standard deviation of the fiber volume fraction equation is 1.6 or less. It can be seen that the standard deviation of the short beam shear strength is reduced than the standard deviation of those made of the glass fiber substrate untreated binder.
이와 같이, 본 발명은 유리섬유를 강화재료로 하여 고압수지주입에 의한 RTM 성형 시 가지는 제품의 균일성에 대한 신뢰성 문제에 대해 젤라틴을 바인더로 사용하여 균일성을 확보하는 동시에 유리섬유에 함침된 젤라틴의 일부를 제거함으써 성형수지와의 접착력을 향상시켰으며, 바인더로 젤라틴과 CNT를 함께 사용하여 젤라틴만을 사용한 경우 Short beam strength가 저하되는 결점까지 보완하였다. As described above, the present invention secures uniformity by using gelatin as a binder for the reliability problem of product uniformity in forming RTM by high-pressure resin injection by using glass fiber as a reinforcing material, and at the same time, ensures uniformity of gelatin impregnated with glass fiber. By removing some of them, the adhesive strength to the molding resin was improved, and the use of gelatin and CNT as a binder was used to compensate for the shortcoming of short beam strength.
후술하는 실시예들에서 젤라틴은 하기 표1과 같은 특성을 가진 Geltech Co.,Ltd.에서 제조된 250 Bloom 등급을 사용하였고, MWNT(Multi-walled Carbon Nanotube)는 하기 표2와 같은 특성을 가진 한화 나노텍에서 CVD 법을 이용하여 제조된 것으로 지름은 10-15nm인 것을 사용하였으며, 유리섬유는 섬유필라멘트의 지름이 10μm인 E-glass 일방향 섬유를 사용하였고, 수지의 경우 KUKDO Chemical Co., Ltd.의 KFR-520(Resin), KFH-550(Hardener)가 사용되었다.In the following examples, gelatin was used 250 Bloom grade manufactured by Geltech Co., Ltd. having the characteristics as shown in Table 1, MWNT (Multi-walled Carbon Nanotube) Hanwha having the characteristics as shown in Table 2 It was manufactured by CVD method in the nanotech, the diameter was used 10-15nm, glass fiber used E-glass unidirectional fiber with a diameter of 10μm fiber filament, the resin of KUKDO Chemical Co., Ltd. KFR-520 (Resin) and KFH-550 (Hardener) were used.
분류product
Classification
(10% 용액)transparency
(10% solution)
실시예 1Example 1
강화재료로서 유리섬유를 절단하여 준비하고, 바인더로서 온수에 젤라틴을 용해시켜 Gelatin 2wt% 수용액을 준비하였다. 절단된 유리섬유를 Gelatin 2wt% 수용액에 함침시켜 유리섬유기재를 준비한 후 100도 오븐에서 처리하여 유리섬유기재에 포함된 물을 증발시키고 포함된 Gelatin을 일부 제거하는 공정을 수행하여 전처리 유리섬유기재1을 얻었다. 이 때, 제거된 젤라틴의 함량은 유리섬유기재1에 포함된 젤라틴의 총 중량에 대해 5중량%였다. 한편, 제거되는 젤라틴의 함량은 처리시간 및 처리온도에 비례하는데 100도에서 총중량의 5%를 제거하기 위해서는 120분 동안 처리될 수 있다.
Glass fiber was cut and prepared as a reinforcing material, Gelatin was dissolved in hot water as a binder to prepare a Gelatin 2wt% aqueous solution. The glass fiber substrate was prepared by impregnating the cut glass fiber in Gelatin 2wt% aqueous solution, and then treated in a 100 degree oven to evaporate the water contained in the glass fiber substrate and remove some of the contained gelatin. Got. At this time, the content of the gelatin removed was 5% by weight relative to the total weight of the gelatin contained in the
실시예 2Example 2
바인더로서 후술하는 바와 같이 CNT가 분산된 젤라틴 수용액을 준비한 것을 제외하면 실시예1과 동일한 공정을 수행하여 전처리 유리섬유기재2를 얻었다. 이 때, 제거된 젤라틴의 함량은 유리섬유기재2에 포함된 젤라틴의 총 중량에 대해 5중량%였다.As a binder, a pre-treated
바인더로 사용될 CNT가 분산된 젤라틴 수용액은 수용액 상에 CNT를 분산시키기 위해 Gelatin을 이용하였는데, 즉 저 농도 Gelatin 수용액을 졸 상태로 유지하여 마이크로 및 나노입자를 넣고 분산 시, 졸 상태의 Gelatin이 미립자를 둘러싸서 입자의 분산을 안정적으로 이루게 되기 때문이다. 따라서, 온수에 젤라틴을 용해시켜 Gelatin 2wt% 수용액을 준비한 후 MWNT 0.5wt%를 넣어 conical type의 초음파 분산기를 이용해 5시간 동안 초음파 처리를 하여 CNT가 분산된 젤라틴 수용액을 준비하였다. 여기서 초음파처리는 초음파를 3초 당 2초를 가하여 펄스 방식을 적용하였다.
Gelatin solution containing CNTs to be used as a binder was used to disperse CNTs in an aqueous solution. That is, Gelatin in sol state was dispersed when micro and nanoparticles were added by dispersing the low concentration Gelatin solution in a sol state. This is because the particles are dispersed in a stable manner. Therefore, Gelatin 2wt% aqueous solution was prepared by dissolving gelatin in hot water, and 0.5 wt% of MWNT was added thereto, followed by sonication for 5 hours using an ultrasonic disperser of conical type to prepare a gelatinous aqueous solution in which CNT was dispersed. Here, the ultrasonic treatment is applied to the pulse method by applying
실시예 3Example 3
실시예1에서 얻어진 전처리 유리섬유기재1를 강화재료로 사용하여 다음과 같이 RTM 공정을 수행하여 RTM성형제품1(Gelatin-Glass fiber 또는 Gelatin으로 도6 및 도 8에 각각 표시됨)을 얻었다.The RTM molded product 1 (Gelatin-Glass fiber or Gelatin as shown in FIGS. 6 and 8, respectively) was obtained by performing the RTM process using the pretreated glass
즉 수지와 경화제를 4:1 중량비로 혼합한 후 이를 진공용기에서 탈포하고 압력용기에 넣은 후, 압축기를 통해 7bar의 압력으로 수지를 금형에 주입하였다. 이 때 주입된 수지는 금형 내에 미리 넣어진 전처리 유리섬유기재1을 투과하여 금형을 채우게 된다. 이후 상온에서 24시간 동안 경화시킨 후, 70도에서 5시간 동안 후 경화를 시켰다.
That is, after mixing the resin and the curing agent in a 4: 1 weight ratio, it was degassed in a vacuum vessel and placed in a pressure vessel, and the resin was injected into the mold at a pressure of 7 bar through a compressor. At this time, the injected resin is passed through the pre-treated glass
실시예 4Example 4
실시예2에서 얻어진 전처리 유리섬유기재2를 강화재료로 사용한 것을 제외하면 실시예3과 동일한 RTM공정을 수행하여 RTM성형제품2(MWNT-Gelatin-Glass fiber 또는 CNT+Gelatin으로 도6 및 도 8b/도8c에 각각 표시됨)를 얻었다.
Except that the pre-treated
실험예 1Experimental Example 1
본 발명에서 사용된 젤라틴에 대하여 TA Instruments Q-5000 IR 모델의 Thermo Gravimetric Analyzer (TGA)를 사용해 열 중량 분석을 시행하였고, 그 결과를 도 1에 도시하였다. The gelatin used in the present invention was subjected to thermogravimetric analysis using a Thermo Gravimetric Analyzer (TGA) of the TA Instruments Q-5000 IR model, and the results are shown in FIG. 1.
바인더로 사용된 젤라틴을 제거하기 위해서는 제작공정상 300-500도의 온도 분위기를 이용해야 되지만 강화재료로 사용된 유리섬유의 재료특성상 200도를 넘어가게 되면 물성이 나빠지므로 종래 기술에서는 젤라틴을 제거하지 않고 RTM공정이 수행되었다. 하지만 도 1에 도시된 바와 같이, 100도 이상의 온도가 가해지면 젤라틴이 분해되기 시작하므로, 100도 이상이고 200℃ 미만의 온도로 가열하게 되면 젤라틴을 어느 정도 제거할 수 있음을 알 수 있다.
In order to remove the gelatin used as a binder, it is necessary to use a temperature atmosphere of 300-500 degrees in the manufacturing process, but when the temperature exceeds 200 degrees due to the material properties of the glass fiber used as the reinforcing material, the physical properties deteriorate. RTM process was performed. However, as shown in FIG. 1, since a gelatin starts to decompose when a temperature of 100 degrees or more is applied, it can be seen that the gelatin can be removed to some extent by heating to a temperature of 100 degrees or more and less than 200 ° C.
실험예 2Experimental Example 2
실시예1 및 실시예2에서 얻어진 전처리 유리섬유기재1 및 전처리 유리섬유기재2를 SEM(Scanning electron microscope)을 통해 관찰하고 분석하여 그 결과 사진을 각각 도 2 및 도3a 내지 도3c에 나타내었다. 이 때 SEM 분석에는 JSM-6700F, FE-SEM이 사용되었다.The pre-treated glass
도 2는 바인더로서 Gelatin 수용액을 사용하여 유리섬유표면에 Gelatin 막이 형성된 결과 사진으로, 도 2에 표시된 3개의 영역에 대한 EDS(Energy dispersive spectroscopy)분석 결과를 하기 표 3에 나타내었다. 이를 통해 전처리 유리섬유기재1에서 유리섬유 표면에 Gelatin 막이 형성된 부분은 균일하게 되어 있음을 알 수 있다.
Figure 2 is a photograph of the result of the Gelatin film formed on the glass fiber surface using Gelatin aqueous solution as a binder, the results of the energy dispersive spectroscopy (EDS) analysis for the three areas shown in Figure 2 are shown in Table 3 below. Through this, it can be seen that the gelatin film formed on the surface of the glass fiber in the pretreated
도 3a 및 3b는 바인더로서 CNT가 분산된 Gelatin 수용액을 사용하여 유리섬유표면에 MWNT 와 Gelatin 복합체 막을 스케일을 달리하여 SEM(Scanning electron microscope)으로 관찰한 결과사진들이고, 도 3c는 도 3b의 박스로 표시된 부분을 확대한 사진이다.3A and 3B are photographs of MWNT and Gelatin composite membranes observed at a scanning electron microscope (SEM) at different scales of glass fiber surface using Gelatin aqueous solution in which CNT is dispersed as a binder, and FIG. 3C is a box of FIG. 3B. This is an enlarged picture of the displayed area.
즉, 도 3a는 도 2와 비교하여 스케일을 크게 한 것인데, 유리섬유필라멘트 표면과 유리 섬유필라멘트 간 사이에 전반적으로 젤라틴-MWNT 복합체로 이루어져 섬유 필라멘트 사이에는 브리지가 형성되는 효과가 있음을 알 수 있다. That is, Figure 3a is a larger scale compared to Figure 2, it can be seen that there is an effect that the bridge is formed between the fiber filament made of a gelatin-MWNT composite overall between the glass fiber filament surface and the glass fiber filament .
도 3b는 도 3a를 보다 확대한 것으로 섬유필라멘트와 섬유필라멘트 사이에 젤라틴과 MWNT(Multi-wall Nanotube)의 복합층이 만들어져 두 필라멘트를 잇는 교각 역할효과(Bridge effect)가 발생하는 것을 보여주는데, 도 3b 중 빨간박스 부분을 확대한 도 3c는 MWNT가 젤라틴을 모재로 하여 복합체를 형성하고 나노 스케일의 얇은 층을 이루어 섬유 필라멘트 사이를 이어주고 있음을 알 수 있어 이러한 교각역할효과를 보다 명확하게 보여준다. 이로 인해 젤라틴만을 바인더로 이용하는 전처리 유리섬유기재1에 비해 전처리 유리섬유기재2의 바인더 효과가 보다 우수함을 예측할 수 있다.
FIG. 3B is an enlarged view of FIG. 3A to show that a composite layer of gelatin and MWNT (Multi-wall Nanotube) is formed between the fiber filament and the fiber filament to generate a bridge effect connecting the two filaments. FIG. 3B The enlarged red box part of FIG. 3c shows that the MWNT forms a complex with gelatin as a base material and forms a nanoscale thin layer to connect the fiber filaments, thereby showing the effect of the bridge role more clearly. For this reason, it can be predicted that the binder effect of the pretreated glass
실험예 3Experimental Example 3
실시예 3 및 실시예 4에서 얻어진 RTM 성형제품1 및 RTM 성형제품2의 일부를 시험편으로 하여 관찰하고 그 결과 사진을 도 4에 나타내었다.A part of the RTM molded
도 4는 아무 처리도 하지 않은 유리섬유기재로부터 얻어진 비교 RTM성형제품(a), Gelatin을 바인더로 사용한 전처리 유리섬유기재1로부터 얻어진 RTM 성형제품1(b) 및 바인더로 MWNT이 분산된 Gelatin 수용액을 사용한 전처리 유리섬유기재2로부터 얻어진 RTM 성형제품의 각 시험편을 보여주는 사진이다. 도 4로부터 비교 RTM 성형제품의 경우 섬유의 배열이 수지의 주입에 의해 변형된 모습을 볼 수 있다. 반면 RTM 성형제품1 및 RTM 성형제품2는 수지 유동에 의해 섬유 배열의 변형이 거의 발생하지 않았음을 알 수 있었다.
Figure 4 shows a comparative RTM molded product (a) obtained from a glass fiber base untreated, RTM molded product 1 (b) obtained from a pretreated glass
실험예 4Experimental Example 4
도 5에 도시된 바와 같이 비교 RTM성형제품, RTM 성형제품1 및 RTM 성형제품 각각의 일부를 시험편으로 하여 short beam test를 수행하였고 그 결과를 도 6 및 도 7에 도시하였다. As shown in FIG. 5, a part of each of the comparative RTM molded product, RTM molded
제작된 시험편의 Short beam strength를 측정한 결과는 도 6에 도시된 바와 같다. 도 6을 통해 비교 RTM성형제품보다 RTM 성형제품1(Gelatin-Glass fiber) 및 RTM 성형제품2(MWNT-Gelatin-Glass fiber)가 Short beam strength의 표준편차가 감소한 것을 알 수 있다. 그리고 도 7로부터 아무런 처리를 하지 않은 유리섬유기재가 사용된 비교 RTM성형제품 시험편(a)과 비교하여 Gelatin만 선 처리한 유리섬유기재가 사용된 RTM 성형제품1 시험편(b)의 경우 Short beam strength가 평균치 기준 2.8% 감소하였으며 Short beam strength의 표준편차는 3.03에서 2.41로 감소하였음을 알 수 있다. 또한 MWNT-Gelatin을 선 처리한 유리섬유기재를 사용한 RTM 성형제품2 시험편(c)은 비교 RTM성형제품 시험편과 비교하여 Short beam strength가 평균치 기준 0.3% 증가하였으며 Short beam strength의 표준편차가 1.32로 더욱 감소하는 경향을 보였음을 알 수 있다. 그러므로 도 6 및 도 7의 결과들은 젤라틴을 이용하여 표준편차를 줄일 수 있고, MWNT를 사용하여 바인더로 사용된 젤라틴을 공정상 완전히 제거 하지 못하여 생기는 결점을 보완할 수 있음을 알 수 있다.
The result of measuring the short beam strength of the fabricated test piece is as shown in FIG. 6. 6, it can be seen that the standard deviation of the RTM molded product 1 (Gelatin-Glass fiber) and RTM molded product 2 (MWNT-Gelatin-Glass fiber) is shorter than the comparative RTM molded product. And in the case of the RTM molded
실험예 5Experimental Example 5
비교 RTM성형제품, RTM 성형제품1 및 RTM 성형제품 각각의 일부를 시험편으로 하고 도 8a에 도시된 바와 같이 9개 영역으로 분할하여 섬유체적 분율 측정을 수행하였고 그 결과를 Power curve 와 Interpolation curve를 이용한 두 개의 그래프를 각각 도 8b 및 도 8c에 도시하였다. Part of each of the comparative RTM molded product, RTM molded
섬유체적 분율 측정방법으로 직접연소법을 사용하였는데, 직접연소법이란 에폭시 수지가 고온의 불활성 기체 속에서 용이하게 열분해 된다는 점과 유리섬유는 이 분위기 속에서 산화 감소되기 어렵다는 점을 참고하여 유리섬유 강화 플라스틱을 가스버너의 환원불꽃 속에서 가열하면 수지만 분해 연소되어 제거되어 섬유체적분율을 측정할 수 있는 방법이다.The direct combustion method was used as a method of measuring the fiber volume fraction. The direct combustion method refers to the fact that the epoxy resin is easily pyrolyzed in a high temperature inert gas and that the glass fiber is hardly oxidized and reduced in this atmosphere. When heated in the reducing flame of the gas burner, only the resin is decomposed and burned to remove the fiber volume fraction.
직접연소법을 이용한 섬유체적분율의 균일성 향상을 알기 위해 제작한 시편으로는 가로 160mm, 세로 60mm, 두께 6mm 의 크기로 RTM(Resin transfer molding) 공정으로 제작된 시험편을 주입구로부터 다음의 길이로 영역을 분할하여 실험하였다.In order to improve the uniformity of the fiber volume fraction by direct combustion method, test specimen manufactured by Resin transfer molding (RTM) process with 160mm length, 60mm length and 6mm thickness was made from the inlet to the following length. The experiment was divided.
<시편범위, mm>Specimen range, mm
1 : 5-15, 2 : 22-32, 3 : 40-50, 4 : 60-70, 5 : 77-87, 1: 5-15, 2: 22-32, 3: 40-50, 4: 60-70, 5: 77-87,
6 : 95-105, 7 : 115-125, 8 : 132-142, 9 : 150-160 6: 95-105, 7: 115-125, 8: 132-142, 9: 150-160
섬유체적분율을 아래의 식을 통해 구할 수 있다.The fiber volume fraction can be obtained from the following equation.
실험결과가 도시된 도 8a 및 도 8b로부터 MWNT를 젤라틴수용액에 분산하여 바인더로 사용한 RTM 성형제품2(CNT+Gelatin)가 젤라틴 수용액만을 바인더로 사용한 RTM 성형제품1(Gelatin)보다 시편의 전 영역에 있어 섬유체적분율의 균일도가 증가함을 알 수 있다. 8A and 8B showing the experimental results, RTM molded product 2 (CNT + Gelatin) using MWNTs in a gelatin aqueous solution as a binder was used in all areas of the specimen than RTM molded product 1 (Gelatin) using only a gelatin aqueous solution as a binder. It can be seen that the uniformity of the fiber volume fraction increases.
표준편차 분산의 결과 비교 RTM성형제품 시험편은 섬유체적분율의 표준편차가 1.81 이였고, RTM 성형제품1 시험편의 경우 1.6, RTM 성형제품2 시험편의 경우 1.18의 표준편차 값을 보였다. 이를 통해 젤라틴수용액 만을 바인더로 사용한 RTM 성형제품1과 비교하여 젤라틴 수용액에 MWCNT를 분산하여 바인더로 사용한 RTM 성형제품2가 섬유 체적분율의 균일도가 보다 증가되는 것을 알 수 있다.
Results of standard deviation dispersion The RTM molded product specimens had a standard deviation of 1.81 for the fiber volume fraction, 1.6 for the RTM molded
이상의 실험결과들은 고압수지주입에 의한 RTM 성형시 가지는 제품의 균일성에 대한 신뢰성 문제에 대해 Gelatin을 바인더로 사용하여 균일성을 확보하는 동시에 함침된 젤라틴의 일부를 제거하여 성형수지와의 접착성을 향상시킬 수 있고, 또한 Gelatin과 MWNT를 함께 사용하여 젤라틴만을 사용한 경우 발생할 수 있는 Short beam strength가 저하되는 결점을 보완하였음을 보여준다. 결과적으로 Gelatin을 분산제로 사용하여 MWNT를 안정적으로 분산시킨 후, MWNT-Gelatin 막을 형성한 유리섬유기재의 경우, 아무런 처리를 하지 않은 유리섬유기재를 사용한 경우의 평균 Short beam strength와 비교하여 0.3% 향상되었고 Short beam strength의 표준 편차는 3.03에서 1.32로 감소하였다. The results of the above experiments showed that Gelatin is used as a binder for the reliability problem of the uniformity of RTM molding by injection of high pressure resin, ensuring uniformity, and removing part of the impregnated gelatin to improve adhesion to the molding resin. Gelatin and MWNT can be used together to compensate for the shortcomings of short beam strength that can occur when only gelatin is used. As a result, the glass fiber base material stably dispersed MWNT using Gelatin as a dispersant, and then improved by 0.3% compared to the average short beam strength of the glass fiber base material without any treatment. The standard deviation of the short beam strength decreased from 3.03 to 1.32.
이와 같이 본 발명에 의하면 RTM 성형제품의 물성의 균일성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 강화재료와 성형수지의 접착력 향상 및/또는 CNT로 인한 보강효과로 인해 제품의 생산성과 품질 경쟁력을 보다 높일 수 있다.
As described above, according to the present invention, not only the uniformity of physical properties of the RTM molded product can be improved, but also the productivity and quality competitiveness of the product can be further improved due to the improved adhesion between the reinforcing material and the molding resin and / or the reinforcing effect due to CNT. .
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation, Various changes and modifications will be possible.
Claims (12)
상기 준비된 젤라틴수용액을 유리섬유에 함침하여 유리섬유기재를 준비하는 단계; 및
상기 준비된 유리섬유기재를 100℃이상 ~ 200℃미만의 온도에서 가열하여 물을 증발시키고 상기 유리섬유기재에 함침된 젤라틴의 일부를 제거하는 단계를 포함하는 RTM공정용 유리섬유기재 전처리방법
Preparing a glass fiber to be used as a reinforcing material and a gelatin solution to be used as a binder;
Preparing a glass fiber base by impregnating the prepared gelatin solution into glass fiber; And
The glass fiber substrate pre-treatment method comprising the step of evaporating water by removing the prepared glass fiber substrate at a temperature of more than 100 ℃ ~ less than 200 ℃ and removing a part of gelatin impregnated in the glass fiber substrate
상기 CNT가 분산된 젤라틴수용액에 유리섬유를 함침하여 유리섬유기재를 준비하는 단계; 및
상기 준비된 유리섬유기재를 100℃이상 ~ 200℃미만의 온도에서 가열하여 물을 증발시키고 상기 유리섬유기재에 함침된 젤라틴의 일부를 제거하는 단계를 포함하는 RTM공정용 유리섬유기재 전처리방법.
Preparing a gelatin aqueous solution in which carbon nanotubes (CNT) to be used as binders and glass fibers to be used as reinforcing materials are dispersed;
Preparing a glass fiber base by impregnating the glass fiber in the gelatin aqueous solution in which the CNT is dispersed; And
The glass fiber substrate pre-treatment method comprising the step of heating the prepared glass fiber substrate at a temperature of less than 100 ℃ ~ 200 ℃ evaporating water and removing a part of gelatin impregnated in the glass fiber substrate.
상기 탄소나노튜브(CNT)가 분산된 젤라틴수용액에서 용해된 젤라틴 : 분산된 탄소나노튜브의 중량비는 4: 0.5 - 1.5인 것을 특징으로 하는 RTM공정용 유리섬유기재 전처리방법.
The method of claim 2,
The weight ratio of the gelatin dissolved in the gelatin aqueous solution in which the carbon nanotubes (CNT) is dispersed: the dispersed carbon nanotubes is 4: 0.5-1.5 glass fiber substrate pre-treatment method for the RTM process.
상기 탄소나노튜브는 MWNT(Multi-walled Carbon Nanotube)인 것을 특징으로 하는 RTM공정용 유리섬유기재 전처리방법.
The method of claim 3, wherein
The carbon nanotube is MWNT (Multi-walled Carbon Nanotube), RTM process glass fiber substrate pre-treatment method.
상기 유리섬유기재에 함침된 젤라틴의 총함량 중 5 내지 50중량%가 제거되는 것을 특징으로 하는 RTM공정용 유리섬유기재 전처리방법.
The method according to any one of claims 1 to 4,
Glass fiber substrate pretreatment method for RTM process, characterized in that 5 to 50% by weight of the total content of gelatin impregnated in the glass fiber substrate is removed.
A pretreatment glass fiber substrate for an RTM process, which is pretreated by the pretreatment method of claim 5.
상기 전처리유리섬유기재는 젤라틴이 부분적으로 제거된 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 RTM공정용 전처리 유리섬유기재.
The method according to claim 6,
The pretreatment glass fiber substrate is a pre-treatment glass fiber substrate for the RTM process, characterized in that it comprises a surface from which gelatin is partially removed.
바인더로서 탄소나노튜브(CNT)가 분산된 젤라틴수용액이 사용된 전처리 유리섬유기재는 유리섬유필라멘트와 유리섬유필라멘트 사이에 젤라틴과 CNT의 복합층으로 형성된 브리지를 포함하는 것을 특징으로 하는 RTM공정용 전처리 유리섬유기재.
The method according to claim 6,
The pretreatment glass fiber base material using gelatin aqueous solution in which carbon nanotubes (CNT) are dispersed as a binder includes a bridge formed of a composite layer of gelatin and CNT between the glass fiber filament and the glass fiber filament. Glass fiber substrate.
RTM molded product, characterized in that manufactured by performing the RTM process using the pre-treated glass fiber substrate for the RTM process of claim 6 as a reinforcing material.
상기 RTM 성형제품은 섬유체적분율(Fiber volume fraction equation)의 표준편차가 1.6이하인 것을 특징으로 하는 RTM 성형제품.
The method of claim 9,
The RTM molded product is an RTM molded product, characterized in that the standard deviation of the fiber volume fraction equation (1.6) or less.
상기 RTM성형제품의 Short beam shear strength의 표준편차가 바인더가 처리되지 않은 유리섬유기재로 제조된 것의 표준편차보다 감소되는 것을 특징으로 하는 RTM 성형제품.The method of claim 9,
RTM molded product, characterized in that the standard deviation of the short beam shear strength of the RTM molded product is reduced than the standard deviation of those made of a glass fiber base material not treated with a binder.
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