KR102072138B1 - Thermoplastic carbon sheet, article using the thermoplastic carbon sheet and method for preparing the thermoplastic carbon sheet - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 열가소성 카본시트, 이를 포함하는 성형품 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 수지 조성물이 함침된 미세섬유와 미세섬유의 일측에 강화 열가소성 수지층을 형성하여 카본시트의 내구성과 고감성 발현을 극대화할 수 있는 열가소성 카본시트, 이를 포함하는 성형품 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a thermoplastic carbon sheet, a molded article including the same, and a method for manufacturing the same, and more particularly, to form a reinforced thermoplastic resin layer on one side of the microfibers and the microfibers impregnated with the resin composition, thereby increasing the durability and high durability of the carbon sheet. The present invention relates to a thermoplastic carbon sheet capable of maximizing sensitivity, a molded article including the same, and a manufacturing method thereof.
탄소섬유(carbon fiber)는 내열성, 내약품성, 내충격성, 열/전기 전도도 및 열적 치수 안정성 등이 우수하고, 알루미늄보다 가벼우며 철에 비해서는 탄성 및 강도가 높아, 항공우주산업, 자동차, 전기전자, 통신 및 스포츠 용품 등 다양한 분야에서 널리 사용되고 있는 고성능의 혁신적인 소재이다.Carbon fiber has excellent heat resistance, chemical resistance, impact resistance, thermal / electrical conductivity, and thermal dimensional stability, is lighter than aluminum, and has higher elasticity and strength than iron. Aerospace, automotive, electrical and electronics It is a high performance and innovative material that is widely used in various fields such as communication, sporting goods, and so on.
이와 같은 탄소섬유는 그 내부에 수지를 침투시키는 등의 응용으로 다양하게 제품화함으로써 상기 분야들에 적용할 수 있다. 하지만 이 경우, 탄소섬유를 이용한 제품의 양산이 용이하지 않아(양산성 부족) 고가(高價)이고, 또한, 범용소재로 사용되지 못하는 실정이다. 이는, 복합소재로 사용되는 에폭시 및 불포화 수지 등의 열경화성 수지 등에 기인하는 것으로서, 이를 해결하기 위하여 열경화성 수지를 열가소성 수지로 대체하는 연구가 진행되었으나, 이 경우에는 함침성 결핍에 의해 외관불량이나 층간박리 현상이 발생하는 등의 문제와 이종소재와의 접합이 어렵다는 문제가 있었다.Such carbon fiber can be applied to the above fields by variously commercializing such applications as penetrating a resin therein. However, in this case, mass production of products using carbon fiber is not easy (lack of mass production), which is expensive and cannot be used as a general purpose material. This is attributable to thermosetting resins such as epoxy and unsaturated resins used as composite materials, and in order to solve this problem, research has been conducted to replace the thermosetting resins with thermoplastic resins. There was a problem such as a phenomenon occurs and the difficulty of bonding with dissimilar materials.
하기 표 1에 나타낸 바와 같이, 열경화성 수지의 경우 실온(작업온도)에서 액체의 상태로 존재하기 때문에 탄소섬유에 함침시키는 것이 용이하나, 열가소성 수지는 실온에서 고체의 상태로 존재하므로, 핫멜트(hot melt) 방식 또는 압출 방식을 이용하거나 유기용제(용액)에 녹이는 방식을 이용하여야만 탄소섬유에 함침시키는 것이 가능할 수 있다. 하지만, 핫멜트나 압출의 경우 함침성이 부족하고, 층 구조를 형성하게 되며, 감성재로의 사용이 어렵다. 또한, 유기용제에 녹이는 방식의 경우에는, 잔류용제량 제어, 경도 및 열 안정성에 불리하게 작용한다.As shown in Table 1, the thermosetting resin is easily impregnated in the carbon fiber because it exists in a liquid state at room temperature (working temperature), but the thermoplastic resin exists in a solid state at room temperature, and thus, hot melt It may be possible to impregnate the carbon fiber only by using a method of extrusion or extrusion or by dissolving in an organic solvent (solution). However, in the case of hot melt or extrusion, the impregnation is insufficient, the layer structure is formed, and it is difficult to use as a sensitive material. In addition, in the case of dissolving in an organic solvent, it adversely affects the residual solvent amount control, hardness and thermal stability.
(작업온도)Room temperature
(Working temperature)
(사용온도)Room temperature
(Use temperature)
(Tm 이상)Liquid
(Tm or more)
또한, 하기 표 2에 나타낸 바와 같이, 통상의 열가소성 수지는 작업성이 우수하고 경화에 별도의 시간을 부여하지 않아도 되는 장점이 있으나, 높은 점도와 낮은 침투성을 가지는 문제도 있어, 탄소섬유에 침투시키기가 용이하지 않다.In addition, as shown in Table 2 below, conventional thermoplastic resins have excellent workability and do not require additional time to cure, but also have problems of having high viscosity and low permeability, and allowing them to penetrate carbon fibers. Is not easy.
따라서, 열가소성 수지를 탄소섬유에 침투시키기 위해서는, 열가소성 수지의 점도와 침투성을 열경화성 수지의 그것과 유사하게 만들 필요도 있는 것이다. 따라서, 이상의 장단점을 고려하여, 상기의 문제점들을 해결할 수 있는 열가소성 수지를 적용함으로써, 탄소섬유 내 수지의 함침 또는 침투를 용이하게 하고, 수지가 함침된 탄소섬유를 다양한 형태로 생산성 높게 제조할 수 있는 신규한 기술이 요구된다.Therefore, in order to infiltrate the thermoplastic resin into the carbon fiber, it is necessary to make the viscosity and permeability of the thermoplastic resin similar to that of the thermosetting resin. Therefore, in consideration of the above advantages and disadvantages, by applying a thermoplastic resin that can solve the above problems, it is easy to impregnate or penetrate the resin in the carbon fiber, and can be produced in a variety of forms of carbon fiber impregnated with resin high productivity New technology is required.
따라서, 본 발명의 목적은, 수지 조성물을 미세섬유에 침투시켜 내구성과 고감성 발현이 극대화된 열가소성 카본시트와 이를 포함하는 성형품을 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a thermoplastic carbon sheet and a molded article including the same by infiltrating the resin composition into fine fibers to maximize durability and high sensitivity.
본 발명의 또 다른 목적은, 생산성을 극대화할 수 있는 열가소성 카본시트의 제조방법을 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a method for producing a thermoplastic carbon sheet capable of maximizing productivity.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일측면에 따르면, 수지 조성물이 함침된 직조 또는 편조된 미세섬유; 및 상기 미세섬유의 일측에 형성된 강화 열가소성 수지층;을 포함하는 열가소성 카본시트를 제공한다.In order to achieve the above object, according to an aspect of the present invention, a woven or braided fine fiber impregnated with a resin composition; It provides a thermoplastic carbon sheet comprising a; and a reinforced thermoplastic resin layer formed on one side of the fine fibers.
상기 열가소성 카본시트에 있어서, 상기 수지 조성물은 유리전이온도(Tg)가 60 내지 120 ℃인 기본 수지 및 변형 폴리프로필렌계 수지를 포함할 수 있다.In the thermoplastic carbon sheet, the resin composition may include a base resin having a glass transition temperature (Tg) of 60 to 120 ° C. and a modified polypropylene resin.
상기 열가소성 카본시트에 있어서, 상기 수지 조성물 100 중량부에 대하여 상기 기본 수지가 75 내지 95 중량부로 포함될 수 있다.In the thermoplastic carbon sheet, the base resin may be included in an amount of 75 to 95 parts by weight based on 100 parts by weight of the resin composition.
상기 열가소성 카본시트에 있어서, 상기 변형 폴리프로필렌계 수지는 카르복실기 또는 무수산기가 도입된 폴리프로필렌계 수지 100 중량부에 대하여 폴리우레탄계 프리폴리머를 10 내지 300 중량부로 반응시켜 제조되며, 상기 폴리우레탄계 프리폴리머는 중량평균 분자량이 2,000 내지 20,000 g/mol일 수 있다.In the thermoplastic carbon sheet, the modified polypropylene-based resin is prepared by reacting a polyurethane-based prepolymer at 10 to 300 parts by weight with respect to 100 parts by weight of a polypropylene-based resin having a carboxyl group or an anhydrous group introduced therein, and the polyurethane-based prepolymer is The average molecular weight may be 2,000 to 20,000 g / mol.
상기 열가소성 카본시트에 있어서, 상기 강화 열가소성 수지는 폴리프로필렌(PP), 폴리카보네이트(PC), 아크릴로니트릴부타디엔스티렌(ABS), 폴리에틸렌(PE), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리스티렌(PS), 폴리염화비닐(PVC), 폴리아미드(PA), 폴리카보네이트-아크릴로니트릴부타디엔스티렌(PC-ABS) 및 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.In the thermoplastic carbon sheet, the reinforced thermoplastic resin is polypropylene (PP), polycarbonate (PC), acrylonitrile butadiene styrene (ABS), polyethylene (PE), polyethylene terephthalate (PET), polystyrene (PS), It may be at least one selected from the group consisting of polyvinyl chloride (PVC), polyamide (PA), polycarbonate-acrylonitrile butadiene styrene (PC-ABS) and polybutylene terephthalate (PBT).
상기 열가소성 카본시트에 있어서, 상기 미세섬유는 탄소섬유, 유리섬유, 폴리에스테르, 아라미드, 금속섬유 및 이들의 혼합섬유로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.In the thermoplastic carbon sheet, the fine fibers may be at least one selected from the group consisting of carbon fibers, glass fibers, polyesters, aramids, metal fibers, and mixed fibers thereof.
상기 열가소성 카본시트에 있어서, 상기 강화 열가소성 수지층이 적층되지 않은 미세섬유의 일측에 보강층을 더 포함할 수 있다.In the thermoplastic carbon sheet, the reinforcing layer may further include a reinforcing layer on one side of the microfibers on which the reinforcing thermoplastic resin layer is not laminated.
본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 상기 열가소성 카본시트를 포함하는 성형품을 제공한다.According to another aspect of the invention, there is provided a molded article comprising the thermoplastic carbon sheet.
본 발명의 다른 일 측면에 따르면, a) 직조 또는 편조된 미세섬유를 준비하는 단계; b) 수지 조성물로 구성되는 함침조를 준비하는 단계; c) 상기 준비된 미세섬유를 상기 함침조에 넣어 상기 미세섬유를 함침시키는 단계; d) 상기 수지 조성물로 함침된 미세섬유를 건조시키는 단계; 및 e) 상기 건조된 미세섬유의 일측에 강화 열가소성 수지층을 적층하는 단계;를 포함하는 열가소성 카본시트의 제조방법을 제공한다.According to another aspect of the invention, a) preparing a woven or braided microfibers; b) preparing an impregnation bath composed of a resin composition; c) impregnating the prepared microfibers into the impregnating tank; d) drying the fine fibers impregnated with the resin composition; And e) laminating a reinforced thermoplastic resin layer on one side of the dried microfibers.
상기 열가소성 카본시트의 제조방법은, 상기 e) 단계를 통하여 제조되는 열가소성 카본시트에서 상기 강화 열가소성 수지층이 적층되지 않은 일측에 보강층을 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.The method of manufacturing the thermoplastic carbon sheet may further include forming a reinforcing layer on one side of the thermoplastic carbon sheet manufactured through the step e) in which the reinforced thermoplastic resin layer is not laminated.
상기 열가소성 카본시트의 제조방법은, 상기 e) 단계를 통하여 제조되는 열가소성 카본시트를 적절한 형태 및 크기로 재단하는 프리-포밍(Pre-Forming) 단계; 상기 프리-포밍된 카본시트를 인서트 사출하는 단계; 및 마감 처리하는 단계;를 더 포함할 수 있다.The method of manufacturing the thermoplastic carbon sheet may include: a pre-forming step of cutting the thermoplastic carbon sheet manufactured through the step e) to an appropriate shape and size; Insert-injecting the pre-formed carbon sheet; And finishing step; may further include.
상기 열가소성 카본시트의 제조방법은, 상기 e) 단계를 통하여 제조되는 열가소성 카본시트를 2장 이상 적층하는 단계; 상기 적층된 카본시트를 가열 프레스 성형하는 단계; 상기 프레스 성형된 카본시트의 수치를 제어하는 NC 가공(Numerical Control Work) 단계; 및 마감 처리하는 단계;를 더 포함할 수 있다.The method of manufacturing the thermoplastic carbon sheet may include: stacking two or more thermoplastic carbon sheets manufactured through the step e); Hot pressing the laminated carbon sheet; NC processing (Numerical Control Work) step of controlling the numerical value of the press-formed carbon sheet; And finishing step; may further include.
본 발명에 따른 열가소성 카본시트는 내구성과 고감성이 우수하며, 본 발명에 따른 열가소성 카본시트의 제조방법에 의하면, 열가소성 카본시트의 생산성을 극대화할 수 있다는 장점이 있다.The thermoplastic carbon sheet according to the present invention has excellent durability and high sensitivity, and according to the manufacturing method of the thermoplastic carbon sheet according to the present invention, the productivity of the thermoplastic carbon sheet can be maximized.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열가소성 카본시트를 인서트 사출한 제품의 이미지이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열가소성 카본시트를 프레스 성형한 제품들의 이미지이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열가소성 카본시트를 시트 형태로 제작한 제품들의 이미지이다.
도 4는 통상적인 인서트 사출 공정의 단계별 모식도이다.
도 5은 본 발명의 다른 실시예에 따른 열가소성 카본시트를 이용한 프레스 성형 과정을 보여주는 이미지이다.
도 6은 통상적인 프레스 성형 공정의 단계별 모식도이다.1 is an image of a product injection molded thermoplastic carbon sheet according to an embodiment of the present invention.
2 is an image of products press-molded thermoplastic carbon sheet according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is an image of products made of a thermoplastic carbon sheet in the form of a sheet according to an embodiment of the present invention.
4 is a step-by-step schematic diagram of a conventional insert injection process.
5 is an image showing a press molding process using a thermoplastic carbon sheet according to another embodiment of the present invention.
6 is a step-by-step schematic diagram of a conventional press molding process.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명의 일 실시예에 따른 열가소성 카본시트는 수지 조성물이 함침된 직조 또는 편조된 미세섬유 및 상기 미세섬유의 일측에 형성된 강화 열가소성 수지층을 포함한다.The thermoplastic carbon sheet according to the embodiment of the present invention includes a woven or braided microfiber impregnated with a resin composition and a reinforced thermoplastic resin layer formed on one side of the microfiber.
상기 수지 조성물은 기존 열가소성 수지의 특성인 우수한 작업성과 경화시간의 불필요성은 유지한 채, 열경화성 수지의 장점인 저점도 및 고침투 특성을 적용하여, 미세섬유로의 침투 효율성 및 접착성을 향상시킬 수 있다.The resin composition may improve the penetration efficiency and adhesion to microfibers by applying low viscosity and high permeability characteristics, which are advantages of thermosetting resins, while maintaining excellent workability and curing time, which are characteristics of existing thermoplastic resins. have.
상기 수지 조성물은 기본 수지 및 변형 폴리프로필렌계 수지를 포함할 수 있다.The resin composition may include a basic resin and a modified polypropylene resin.
상기 기본 수지는 유리전이온도(Tg)가 60 내지 120 ℃일 수 있으며, 65 내지 110 ℃일 수 있으며, 70 내지 100 ℃일 수 있으며, 75 내지 90 ℃일 수 있다. 상기 기본 수지의 유리전이온도가 60 ℃미만이면 내수성과 표면평활도가 저하될 수 있으며, 120 ℃를 초과하면 백탁 현상이 발생할 수 있고, 미세섬유나 강화 열가소성 수지층과의 부착성 등이 저하될 수 있다.The base resin may have a glass transition temperature (Tg) of 60 to 120 ° C, 65 to 110 ° C, 70 to 100 ° C, and 75 to 90 ° C. If the glass transition temperature of the base resin is less than 60 ℃ water resistance and surface smoothness may be lowered, if it exceeds 120 ℃ white turbidity may occur, adhesion to microfibers or reinforced thermoplastic resin layer may be reduced have.
상기 기본 수지는 상기 수지 조성물 100 중량부에 대하여 75 내지 95 중량부로 포함될 수 있으며, 80 내지 95 중량부로 포함될 수 있다. 상기 수지 조성물에서 기본 수지의 함량이 75 중량부 미만이면 미세섬유나 강화 열가소성 수지층과의 부착성 등이 저하될 수 있으며, 95 중량부를 초과하면 외관 형성과 유지가 어려울 수 있다.The base resin may be included in an amount of 75 to 95 parts by weight, and 80 to 95 parts by weight, based on 100 parts by weight of the resin composition. When the content of the base resin in the resin composition is less than 75 parts by weight, adhesion to the microfibers or the reinforced thermoplastic resin layer may be reduced, and when the content is more than 95 parts by weight, it may be difficult to form and maintain the appearance.
상기 기본 수지로는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리스티렌(PS), 폴리아미드(PA) 및 폴리우레탄(PU)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The base resin may be any one selected from the group consisting of polymethyl methacrylate (PMMA), polystyrene (PS), polyamide (PA) and polyurethane (PU), or a mixture of two or more thereof. It is not limited to this.
상기 변형 폴리플로필렌 수지는 카르복실기 또는 무수산기가 도입된 폴리프로필렌계 수지와 폴리우레탄계 프리폴리머를 반응시켜 제조될 수 있으며, 상기 폴리프로필렌계 수지 100 중량부에 대하여 폴리우레탄계 프리폴리머 10 내지 300 중량부로 반응시킬 수 있다. 상기 폴리프로필렌계 수지의 함량이 상기 범위보다 적으면 미세섬유에 대한 부착성 등이 저하될 수 있으며, 상기 범위보다 많으면 극성기재에 대한 부착성 등이 저하될 수 있다. 또한, 상기 폴리우레탄계 프리폴리머의 함량이 상기 범위보다 적으면 극성기재에 대한 부착성이 저하될 수 있고, 상기 범위보다 많으면 수지의 안정성이 저하될 수 있다.The modified polypropylene resin may be prepared by reacting a polypropylene resin having a carboxyl group or an anhydrous group with a polyurethane prepolymer, and reacting with 10 to 300 parts by weight of a polyurethane prepolymer based on 100 parts by weight of the polypropylene resin. Can be. When the content of the polypropylene-based resin is less than the above range, the adhesion to the microfibers may be lowered. If the content of the polypropylene resin is greater than the above range, the adhesion to the polar substrate may be lowered. In addition, when the content of the polyurethane-based prepolymer is less than the above range, the adhesion to the polar substrate may be lowered, and when more than the above range, the stability of the resin may be lowered.
여기서 함량은 중합된 폴리프로필렌계 수지에 카르복실기 또는 무수산기를 도입하여 산 변형한 이후 조성물에서 차지하는 함량을 나타낸다.Here, the content represents the content of the composition after acid-modification by introducing a carboxyl group or an anhydride group into the polymerized polypropylene resin.
일반적인 폴리프로필렌계 수지 조성물은 폴리올레핀계 소재에 부착력을 가지지만, 비극성이므로 극성 소재와의 부착력은 가지지 않으므로 카르복실기 또는 무수산기를 도입하여 극성을 부여할 수 있다. 본 발명에서는 폴리프로필렌계 수지의 산 변형은 반응이 균일하며, 미반응물의 제거가 용이한 유기용매를 이용하는 방법을 이용하였다.A general polypropylene resin composition has an adhesive force to a polyolefin-based material, but since it is nonpolar, it does not have an adhesive force with a polar material, so that a polarity can be imparted by introducing a carboxyl group or an anhydride group. In the present invention, the acid modification of the polypropylene resin used a method using an organic solvent in which the reaction was uniform and the unreacted material was easily removed.
카르복실기 또는 무수산기를 함유하는 불포화화합물의 예로는 아크릴산, 메타크릴산, 말레인산, 무수말레인산, 이타콘산, 무수이타콘산, 아코니트(aconitic acid)산, 무수아코니트산, 푸말산, 크로톤산, 시트라콘산, 메사콘산, 알릴숙신산 등, 불포화 디카르복실산의 하프 에스테르, 하프 아미드 등과 같이 분자내(단량체 단위 내)에 1 개 이상의 카르복실기 또는 무수산기를 가지는 화합물을 사용할 수도 있다.Examples of the unsaturated compound containing a carboxyl group or an anhydride group include acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, maleic anhydride, itaconic acid, itaconic anhydride, aconitic acid, aconic anhydride, fumaric acid, crotonic acid, sheet The compound which has 1 or more carboxyl group or anhydrous group in a molecule | numerator (in a monomeric unit), such as half ester of unsaturated dicarboxylic acid, half amide, etc., such as a raconic acid, mesaconic acid, allyl succinic acid, can also be used.
그 중에서도, 폴리올레핀계 수지로의 도입이 쉽다는 점에서 무수말레인산, 아크릴산, 메타크릴산이 바람직하고, 무수말레인산이 보다 바람직하다.Especially, maleic anhydride, acrylic acid, and methacrylic acid are preferable at the point which is easy to introduce | transduce into polyolefin resin, and maleic anhydride is more preferable.
불포화 카르복실산 단위는, 폴리올레핀계 수지 중에 공중합될 수 있고, 그 형태는 한정되는 것이 아니라, 예를 들면 랜덤 공중합, 블록 공중합, 그라프트 공중합 등이 될 수 있다. 폴리올레핀계 수지에 도입된 산무수물 단위는, 건조상태에서는 산무수물 구조를 취하기 쉽고, 염기성 화합물을 함유하는 수성 매체 중에서는 그 일부 또는 전부가 개환해서 카르복실산 또는 그 염의 구조가 되는 경향이 있다.An unsaturated carboxylic acid unit can be copolymerized in polyolefin resin, The form is not limited, For example, it can be random copolymerization, block copolymerization, graft copolymerization, etc. The acid anhydride unit introduced into the polyolefin resin tends to have an acid anhydride structure in a dry state, and in an aqueous medium containing a basic compound, a part or all of the acid anhydride structure tends to ring-open to form a carboxylic acid or a salt thereof.
불포화 카르복실산 단위를 폴리올레핀계 수지로 도입하는 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 라디칼 개시제의 존재하에서 폴리올레핀계 수지와 불포화 카르복실산을 폴리올레핀계 수지의 융점 이상으로 가열용융해서 반응시키는 방법이나, 폴리올레핀계 수지를 유기용제에 용해시킨 후, 라디칼 발생제의 존재하에서 가열, 교반해서 반응시키는 방법 등에 의해 폴리올레핀계 수지에 불포화 카르복실산 단위를 그라프트 공중합하는 방법을 예로 들 수 있다.Although the method of introducing an unsaturated carboxylic acid unit into polyolefin resin is not specifically limited, For example, the method of heat-melting and reacting a polyolefin resin and an unsaturated carboxylic acid above melting | fusing point of a polyolefin resin in the presence of a radical initiator and making it react is carried out. The method of graft copolymerizing an unsaturated carboxylic acid unit with polyolefin resin by the method of melt | dissolving a polyolefin resin in the organic solvent, heating, stirring, and reaction in presence of a radical generator is mentioned, for example.
분자 내에 카르복실기 또는 무수산기를 함유하는 화합물은 폴리프로필렌계 수지 100 중량부에 대하여 1 내지 20 중량부, 바람직하게는 2 내지 15 중량부를 사용할 수 있다.The compound containing a carboxyl group or an anhydride group in the molecule may be used 1 to 20 parts by weight, preferably 2 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of the polypropylene resin.
본 발명에 사용되는 카르복실기 또는 무수산기가 도입된 폴리프로필렌은 광범위한 수평균 분자량을 가질 수 있다. 카르복실기 또는 무수산기가 도입된 폴리프로필렌이 자동차 몸체 부품 등의 착색 가능한 물품의 제조를 위해 사용되는 경우, 상기 폴리프로필렌은 약 3,000 이상의 수평균 분자량을 갖는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 약 20,000 이하, 더욱 바람직하게는 약 10,000 이하의 분자량을 가질 수 있다. 적합한 무수산기가 도입된 폴리프로필렌(PP)은 다음의 구조를 포함할 수 있다.Polypropylene having a carboxyl group or an anhydride group introduced therein may have a wide range of number average molecular weights. When polypropylene having a carboxyl group or an anhydride group introduced therein is used for the production of a colorable article such as an automobile body part, the polypropylene preferably has a number average molecular weight of about 3,000 or more, more preferably about 20,000 or less, More preferably, it may have a molecular weight of about 10,000 or less. Polypropylene (PP) incorporating a suitable anhydrous group may comprise the following structure.
상기 폴리우레탄계 프리폴리머는 디이소시아네이트계 화합물과, 폴리올 또는 폴리아민, 혹은 아민이나 수산기가 일 말단에만 존재하는 반응물을 1:0.5 내지 1의 몰비로 반응시켜 제조될 수 있다.The polyurethane prepolymer may be prepared by reacting a diisocyanate compound with a polyol or polyamine, or a reactant in which an amine or a hydroxyl group is present at only one terminal at a molar ratio of 1: 0.5 to 1.
상기 디이소시아네이트계 화합물이 상기 범위보다 많을 경우 이소시아네이트가 일 말단에만 존재하지 않고, 양말단에 존재하게 되어 수지의 겔화 등의 문제가 발생할 수 있으며, 상기 범위보다 적을 경우에는 반응을 일으키는 이소시아네이트기가 존재하지 않는 폴리우레탄이 중합되어 카르복실기 또는 무수산기가 도입된 폴리프로필렌 수지와의 밀도차이로 인한 용액의 상분리 현상이 발생하게 된다.When the diisocyanate compound is more than the above range, the isocyanate does not exist only at one end, and may exist at the end of the sock, resulting in problems such as gelation of the resin. When the diisocyanate compound is less than the above range, there is no isocyanate group causing a reaction. The polyurethane is not polymerized to cause phase separation of the solution due to density difference with the polypropylene resin into which the carboxyl group or the anhydride group is introduced.
상기 폴리우레탄계 프리폴리머는 디이소시아네이트 화합물과, 폴리올 또는 폴리아민을 반응시켜 제조되는 일련의 프리폴리머를 모두 포함하는 개념이며, 폴리우레아계 프리폴리머 또한 이에 포함될 수 있다. 특히 상기 폴리우레탄계 프리폴리머는 디이소시아네이트 화합물과 폴리올 및 반응정지제 등을 반응시키거나, 디이소시아네이트 화합물과 적절한 비율의 폴리아민을 반응시켜 제조될 수 있으며, 고분자 화합물의 1차 골격이 한 분자당 한 개의 이소시아네이트 관능기를 포함하는 고분자일 수 있다.The polyurethane-based prepolymer is a concept including all of a series of prepolymers prepared by reacting a diisocyanate compound with a polyol or polyamine, and a polyurea-based prepolymer may also be included therein. In particular, the polyurethane-based prepolymer may be prepared by reacting a diisocyanate compound with a polyol and a reaction terminator, or by reacting the diisocyanate compound with a polyamine in an appropriate ratio, and one isocyanate per molecule of the primary skeleton of the polymer compound. It may be a polymer containing a functional group.
상기 디이소시아네이트 화합물의 대표적인 예는 4,4'-디이소시아네이토디페닐메탄, p-페닐렌 디이소시아네이트, 1,3-비스(이소시아네이토메틸)-시클로헥산, 1,4-디이소시아네이토-시클로헥산, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 1,5-나프탈렌 디이소시아네이트, 3,3'-디메틸-4,4'-비페닐 디이소시아네이트, 4,4'-디이소시아네이토-디시클로헥실메탄 및 2,4-톨루엔 디이소시아네이트를 포함할 수 있다. 보다 바람직하게, 4,4'-디이소시아네이토디시클로헥실메탄 및 4,4'-디이소시아네이토디페닐메탄, 4,4'-디이소시아네이토디페닐메탄을 포함할 수 있다. 또한 디이소시아네이트는 지방족 및 지환족 이소시아네이트 화합물, 예를 들면 이소포론 디이소시아네이트, 1,6-헥사메틸렌-디이소시아네이트, 에틸렌디이소시아네이트, 1-이소시아네이토-3,5,5-트리메틸-1,3-이소시아네이토메틸시클로헥산, 2,4- 및 2,6-헥사히드로톨루엔디이소시아네이트 뿐만 아니라 상응하는 이성질 혼합물, 4,4'-, 2,2'- 및 2,4'-디시클로헥실-메탄디이소시아네이트 뿐만 아니라 상응하는 이성질 혼합물을 포함할 수 있다. 이소시아네이트는 유기 이소시아네이트, 개질된 이소시아네이트, 이소시아네이트-기재의 예비 중합체, 및 이러한 이소시아네이트들 중에서 둘 이상의 혼합물 중에서 선택될 수 있다.Representative examples of the diisocyanate compound include 4,4'-diisocyanatodiphenylmethane, p-phenylene diisocyanate, 1,3-bis (isocyanatomethyl) -cyclohexane, 1,4-diisocyanane Ito-cyclohexane, hexamethylene diisocyanate, 1,5-naphthalene diisocyanate, 3,3'-dimethyl-4,4'-biphenyl diisocyanate, 4,4'-diisocyanato-dicyclohexylmethane and 2,4-toluene diisocyanate. More preferably, 4,4'- diisocyanatodicyclohexylmethane and 4,4'- diisocyanatodiphenylmethane, 4,4'- diisocyanatodiphenylmethane can be included. Diisocyanates are also aliphatic and cycloaliphatic isocyanate compounds, for example isophorone diisocyanate, 1,6-hexamethylene-diisocyanate, ethylene diisocyanate, 1-isocyanato-3,5,5-trimethyl-1, 3-isocyanatomethylcyclohexane, 2,4- and 2,6-hexahydrotoluene diisocyanate as well as the corresponding isomeric mixtures, 4,4'-, 2,2'- and 2,4'-dic Clohexyl-methane diisocyanate as well as the corresponding isomeric mixtures. Isocyanates can be selected from organic isocyanates, modified isocyanates, isocyanate-based prepolymers, and mixtures of two or more of these isocyanates.
상기 폴리올은 디올 화합물 및 겔화가 발생하지 않는 범위 내에서의 트리올 화합물 등이며, 폴리우레탄의 원재료로의 통상적인 것이 사용되며, 특별히 한정되지는 않는다. 폴리올은 수평균 분자량이 600~6,000의 것이 바람직하며, 예를 들어, 폴리프로필렌에틸렌글리콜, 폴리테트라메틸렌에테르글리콜, 폴리에스테르 폴리올로, 폴리에스테르아미드 폴리올, 폴리에테르 폴리올, 폴리카보네이트 폴리올, 폴리카보네이트 폴리올과 폴리에스테르 폴리올과의 에스테르 교환에 의한 폴리올, 폴리에테르 폴리올과 디카르복시산류로부터 얻어지는 코폴리올, 및 폴리에스테르나 폴리카보네이트와 에폭시드나 환형 에테르와의 반응에 의해 얻어지는 폴리에테르에스테르폴리올, 수산기를 2개 이상 가지는 폴리 부타디엔, 수소 첨가 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 수소 첨가 폴리이소프렌 등의 폴리올레핀계 폴리올 등을 사용할 수 있다. 상기 폴리아민은 쇄연장제로 사용되고 있는 디폴리아민이나 고분자량의 모노폴리아민 등을 사용할 수 있다.The said polyol is a diol compound and a triol compound in the range which gelatinization does not generate | occur | produce, The normal thing as a raw material of a polyurethane is used, It does not specifically limit. The polyol preferably has a number average molecular weight of 600 to 6,000, for example, polypropylene ethylene glycol, polytetramethylene ether glycol, polyester polyol, polyesteramide polyol, polyether polyol, polycarbonate polyol, polycarbonate polyol Polyols obtained by transesterification with polyester polyols, copolyols obtained from polyether polyols and dicarboxylic acids, and polyether ester polyols obtained by reaction of polyesters or polycarbonates with epoxides or cyclic ethers and two hydroxyl groups The polyolefin polyols, such as polybutadiene, hydrogenated polybutadiene, polyisoprene, and hydrogenated polyisoprene, which are mentioned above can be used. The polyamine may be a dipolyamine, a high molecular weight monopolyamine, or the like used as a chain extender.
상기 폴리우레탄계 프리폴리머는 중량평균 분자량이 2,000 내지 20,000g/mol일 수 있다. 상기 분자량이 상기 범위보다 적으면 극성기재와의 부착력이 저하되며, 많으면 폴리프로필렌 기재와의 부착력이 저하될 수 있다.The polyurethane-based prepolymer may have a weight average molecular weight of 2,000 to 20,000 g / mol. When the molecular weight is less than the above range, the adhesion with the polar base is lowered, and when the molecular weight is high, the adhesion with the polypropylene base may be lowered.
한편, 상기 수지 조성물의 침투 또는 함침 대상인 미세섬유로는, 탄소섬유, 유리섬유, 폴리에스테르, 아라미드, 금속섬유 이들의 혼합섬유 등을 예시할 수 있으며, 이 중 탄소섬유의 사용이 바람직하다.On the other hand, as the microfibers to be penetrated or impregnated with the resin composition, carbon fibers, glass fibers, polyesters, aramids, metal fibers, mixed fibers, and the like can be exemplified.
상기 수지 조성물이 함침된 직조 또는 편조된 미세섬유의 일측에는 강화 열가소성 수지층을 적층하여 형성할 수 있다.One side of the woven or braided microfibers impregnated with the resin composition may be formed by stacking a reinforced thermoplastic resin layer.
상기 강화 열가소성 수지는 폴리프로필렌(PP), 폴리카보네이트(PC), 아크릴로니트릴부타디엔스티렌(ABS), 폴리에틸렌(PE), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리스티렌(PS), 폴리염화비닐(PVC), 폴리아미드(PA), 폴리카보네이트-아크릴로니트릴부타디엔스티렌(PC-ABS) 및 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.The reinforced thermoplastic resin is polypropylene (PP), polycarbonate (PC), acrylonitrile butadiene styrene (ABS), polyethylene (PE), polyethylene terephthalate (PET), polystyrene (PS), polyvinyl chloride (PVC), It may be at least one selected from the group consisting of polyamide (PA), polycarbonate-acrylonitrile butadiene styrene (PC-ABS) and polybutylene terephthalate (PBT).
상기 강화 열가소성 수지층은 용융된 강화 열가소성 수지를 사출기를 이용하여 사출적층시켜 형성할 수 있다. 사출적층시에는 수평 사출기를 사용할 수도 있고, 수직 사출기를 사용할 수도 있다. 수평 또는 수직 사출기의 각각의 금형에는 형성된 수지 주입구를 통하여 용융된 강화 열가소성 수지를 주입할 수 있다.The reinforced thermoplastic resin layer may be formed by injection lamination of the molten reinforced thermoplastic resin using an injection machine. In the case of injection lamination, a horizontal injection molding machine may be used, or a vertical injection molding machine may be used. The molten reinforced thermoplastic resin may be injected into each mold of the horizontal or vertical injection machine through the formed resin injection hole.
또한, 상기 강화 열가소성 수지층은 용융된 강화 열가소성 수지를 사출 노즐을 이용하여 수지 조성물로 함침된 미세섬유의 일측 상에 공급하여 적층 형성될 수 있다. 상기 사출 노즐은 용융된 강화 열가소성 수지를 미세섬유 상에 급하기 위한 것으로서, 기존과 달리 열가소성 수지를 수직 공급하는데 의의가 있다. 이와 같이 열가소성 수지를 수직 공급할 경우, 열가소성 수지가 미세섬유에 고르게 분산, 부착되어, 열가소성 카본시트가 수려한 심미성과 고감성(高感性)을 지니게 될 뿐만 아니라, 매끄럽고 광택이 우수한 표면을 가질 수도 있다.In addition, the reinforced thermoplastic resin layer may be laminated by supplying a molten reinforced thermoplastic resin on one side of the fine fibers impregnated with the resin composition using an injection nozzle. The injection nozzle is intended to supply the molten reinforced thermoplastic resin onto the microfibers, and unlike the conventional method, the injection nozzle has a significance in vertically supplying the thermoplastic resin. When the thermoplastic resin is vertically supplied in this manner, the thermoplastic resin is uniformly dispersed and attached to the microfibers, so that the thermoplastic carbon sheet not only has excellent aesthetics and high sensitivity, but may also have a smooth and glossy surface.
상기 사출 노즐로부터 분출되는 강화 열가소성 수지는 자체적으로 높은 접착성을 지니고 있어, 상기 열가소성 카본시트의 견고함도 향상시킬 수 있다.Reinforcing thermoplastic resin ejected from the injection nozzle has a high adhesiveness in itself, it is possible to improve the robustness of the thermoplastic carbon sheet.
상기 강화 열가소성 수지의 용융 온도는 강화 열가소성 수지의 종류에 따라 다양하게 가변될 수 있는 것으로서, 예를 들어, 강화 열가소성 수지가 나일론인 경우 약 340 ℃이고, ABS인 경우에는 약 190 ℃이며, 폴리프로필렌인 경우에는 약 190 내지 210 ℃일 수 있으며, 따라서, 상기 강화 열가소성 수지의 용융 온도에는 특별한 제한을 두지 않는다. 상기 용융 강화 열가소성 수지의 수직 공급 속도 또한 미세섬유의 종류나 목적으로 하는 열가소성 카본시트의 물성 등을 고려하여 다양하게 설정할 수 있으므로, 상기 용융 강화 열가소성 수지의 수직 공급 속도에도 특별한 제한을 두지 않는다. 한편, 상기 사출 노즐의 개수는 작업 효율성 등을 고려하여 둘 이상으로 구성될 수도 있다.Melting temperature of the reinforced thermoplastic resin may vary depending on the type of the reinforced thermoplastic resin, for example, when the reinforced thermoplastic resin is nylon is about 340 ℃, ABS is about 190 ℃, polypropylene In the case of may be about 190 to 210 ℃, therefore, there is no particular limitation on the melting temperature of the reinforced thermoplastic resin. Since the vertical feed rate of the melt-reinforced thermoplastic resin may also be set in various ways in consideration of the type of the fine fibers or the physical properties of the thermoplastic carbon sheet for the purpose, the vertical feed rate of the melt-reinforced thermoplastic resin is not particularly limited. On the other hand, the number of the injection nozzle may be composed of two or more in consideration of work efficiency.
한편, 상기 열가소성 카본시트에 있어서, 강화 열가소성 수지층이 형성되지 않은 일측에는 보강층 등을 더 적층할 수 있다. 상기 보강층은 열가소성 카본시트의 강도를 추가로 보강하는 목적으로 형성될 수도 있고, 외관확보를 위하여 투명한 수지로 형성될 수도 있다. 또한, 상기 보강층은 상기 강화 열가소성 수지층과 동일한 수지를 이용하거나, 에폭시, 우레탄, 아크릴 우레탄 등의 수지를 이용하여 상기 강화 열가소성 수지층과 동일한 방법으로 적층하여 형성할 수 있다.On the other hand, in the thermoplastic carbon sheet, the reinforcing layer may be further laminated on one side where the reinforced thermoplastic resin layer is not formed. The reinforcing layer may be formed for the purpose of further reinforcing the strength of the thermoplastic carbon sheet, or may be formed of a transparent resin to secure the appearance. In addition, the reinforcing layer may be formed by using the same resin as the reinforcing thermoplastic resin layer or by laminating in the same manner as the reinforcing thermoplastic resin layer using a resin such as epoxy, urethane, or acrylic urethane.
또한, 상기 수지를 이용하여 코팅 조성물을 형성할 수 있고, 이러한 코팅 조성물을 상기 강화 열가소성 수지층이 형성되지 않은 일측에 도포하여 보강층을 형성할 수 있다. 상기 코팅 조성물을 도포하는 방법은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 그라비어 롤 코팅, 리버스 롤 코팅, 와이어 바 코팅, 립 코팅, 에어 나이프 코팅, 커텐 플로우 코팅, 스프레이 코팅, 침지 코팅, 브러시 코팅법 등을 이용할 수 있다. 인쇄하는 방법으로는 그라비어 인쇄, 공판 인쇄, 스크린 인쇄, 오프셋 인쇄, 플렉소 인쇄, 열전사 인쇄, 잉크젯 인쇄, 스크래치 인쇄, 프리스로 인쇄, 패드 인쇄, 폼 인쇄, 라벨 인쇄 등을 이용할 수 있다.In addition, the coating composition may be formed using the resin, and the coating composition may be applied to one side where the reinforcing thermoplastic resin layer is not formed to form a reinforcing layer. The method of applying the coating composition is not particularly limited, but gravure roll coating, reverse roll coating, wire bar coating, lip coating, air knife coating, curtain flow coating, spray coating, dip coating, brush coating, or the like may be used. have. Gravure printing, stencil printing, screen printing, offset printing, flexographic printing, thermal transfer printing, inkjet printing, scratch printing, free throw printing, pad printing, foam printing, label printing and the like can be used as the printing method.
보강층을 형성할 경우 코팅 조성물의 도포량은 적절하게 조절하여 사용가능하며, 적절히 조절하기 위하여서는, 코팅에 사용하는 장치나 그 사용조건을 적절히 선택하는 것에 더해서, 목적으로 하는 도막의 두께에 적합한 농도, 점도로 조절하여 사용하는 것이 바람직하다.In the case of forming the reinforcing layer, the coating amount of the coating composition can be appropriately adjusted, and in order to appropriately control, in addition to appropriately selecting an apparatus used for coating or its use conditions, a concentration suitable for the thickness of the target coating film, It is preferable to adjust to a viscosity and to use.
상기 열가소성 카본시트는 특정 유리전이온도를 가지는 기본 수지와 변형 폴리프로필렌계 수지를 포함하는 수지 조성물을 미세섬유에 함침시키고, 강화 열가소성 수지층을 적층하여 형성함으로써, 상기 열가소성 카본시트의 외관이 수려한 심미성과 고감성(高感性)을 가지게 된다. 뿐만 아니라, 상기 수지 조성물과 강화 열가소성 수지는 자체적으로 높은 접착성을 지니고 있고, 상호간의 접착성이 뛰어나, 상기 열가소성 카본시트는 견고함도 가진다.The thermoplastic carbon sheet is formed by laminating a resin composition containing a base resin having a specific glass transition temperature and a modified polypropylene-based resin in fine fibers and laminating a reinforced thermoplastic resin layer, thereby providing a beautiful appearance of the thermoplastic carbon sheet. And have high sensitivity. In addition, the resin composition and the reinforcing thermoplastic resin have high adhesiveness in themselves, have excellent adhesiveness with each other, and the thermoplastic carbon sheet has firmness.
상기 열가소성 카본시트는 다양한 응용 방법에 의해 각종 분야에서 사용 가능하며, 예를 들어, 인서트 사출품, 프레스 성형품(구조재), 시트 등으로 응용할 수 있다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열가소성 카본시트를 인서트 사출한 제품들의 이미지이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열가소성 카본시트를 프레스 성형한 제품들의 이미지이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열가소성 카본시트를 시트 형태로 제작한 제품들의 이미지이다. 구체적으로, 도 1은 자동차의 휠캡이다. 또한, 도 2의 A는 소형화 한 자동차의 보닛(Mini Bonnet)이고, 도 2의 B는 열쇠고리와 결합시킨 구둣주걱이며, 도 2의 C는 보틀 오프너(Bottle Opener)이다. 또한, 도 3의 A 및 B는 여성용 핸드백 및 장지갑이며, 도 3의 C는 키 홀더(Key Holder)이다.The thermoplastic carbon sheet can be used in various fields by various application methods. For example, the thermoplastic carbon sheet can be applied to insert injection molded products, press molded products (structural materials), sheets, and the like. 1 is an image of a product insert-injected a thermoplastic carbon sheet according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is an image of a product molded by pressing a thermoplastic carbon sheet according to an embodiment of the present invention, Figure 3 Images of the products produced in the form of a thermoplastic carbon sheet according to an embodiment of the present invention. Specifically, Figure 1 is a wheel cap of the vehicle. 2A is a miniature bonnet of a miniaturized automobile, B of FIG. 2 is a shoehorn combined with a key ring, and C of FIG. 2 is a bottle opener. 3A and 3B are women's handbags and long wallets, and FIG. 3C is a key holder.
여기서, 상기 인서트 사출품은 인테리어 소재, 강도 보강재 및 감성재 등에 적용할 수 있고, 상기 프레스 성형품은 자동차 보닛, 루프 등의 구조재나 경량화 소재 등에 적용할 수 있으며, 상기 시트는 가방 및 벨트 등 심미성이 요구되는 감성 소재 등에 적용할 수 있다. 특히, 통상적인 섬유-수지 시트가 접착/바느질이 곤란하고, 광택이 감소하고, 필름이 박리되고, 동물유래 소재에 한정되며, 곡면이 큰 연질 제품은 아예 존재하지 않았던 것에 비하여, 본 발명에 따른 열가소성 카본시트를 시트 형태로 적용하는 경우에는, 접착 및 바느질이 용이하고, 광택이 우수하고, 필름이 박리되지 않고, 동물유래 소재에서 벗어난 고급 소재이며, 곡면이 큰 연질 제품으로도 제작이 가능하다.Here, the insert injection molded products may be applied to interior materials, strength reinforcement materials and emotional materials, and the press-molded products may be applied to structural materials such as automobile bonnets and roofs or lightweight materials, and the sheets may require aesthetics such as bags and belts. It can be applied to the sensitive material. In particular, conventional fiber-resin sheets are difficult to adhere / settle, have reduced gloss, peel off films, are confined to animal-derived materials, and soft products with large curved surfaces do not exist at all. When the thermoplastic carbon sheet is applied in the form of a sheet, it is easy to adhere and sew, has excellent gloss, does not peel off the film, and is a high-quality material that is free from animal-derived material, and can be manufactured as a soft product having a large curved surface. .
한편, 상기 열가소성 카본시트의 두께는 목적으로 하는 제품에 따라 다양하게 가변될 수 있는 것으로서 특별한 제한을 두지 않으며, 그밖에, 상기 수지 조성물, 미세섬유 및 강화 열가소성 수지의 예시로는 전술한 바를 준용한다.On the other hand, the thickness of the thermoplastic carbon sheet can be variously changed according to the desired product, and there is no particular limitation, in addition, the above-described bar as an example of the resin composition, fine fibers and reinforced thermoplastic resin.
계속해서, 본 발명에 따른 열가소성 카본시트의 제조방법에 대하여 설명한다. 상기 열가소성 카본시트의 제조방법은, a) 직조 또는 편조된 미세섬유를 준비하는 단계, b) 수지 조성물로 구성되는 함침조를 준비하는 단계, c) 상기 준비된 미세섬유를 상기 함침조에 넣어 상기 미세섬유를 함침시키는 단계, d) 상기 수지 조성물로 함침된 미세섬유를 건조시키는 단계 및 e) 상기 건조된 미세섬유의 일측에 강화 열가소성 수지층을 적층하는 단계를 포함한다.Next, the manufacturing method of the thermoplastic carbon sheet which concerns on this invention is demonstrated. The method of manufacturing the thermoplastic carbon sheet, a) preparing a woven or braided microfibers, b) preparing an impregnation bath composed of a resin composition, c) putting the prepared microfibers in the impregnation tank the microfibers Impregnating the step, d) drying the fine fibers impregnated with the resin composition and e) laminating a reinforced thermoplastic resin layer on one side of the dried fine fibers.
상기 열가소성 카본시트의 제조방법 중 수지 조성물로 구성되는 함침조를 준비하는 단계에서는 상기 함침조는 상기 수지 조성물을 수계용매에 혼합하여 제조한 함침액을 사용한다.In the preparing of the impregnation tank composed of the resin composition in the method of manufacturing the thermoplastic carbon sheet, the impregnation tank uses an impregnation liquid prepared by mixing the resin composition with an aqueous solvent.
상기 수계 용매란 물 또는 물과 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올, 부탄올 등의 알코올류, 아세톤, 메틸에틸케톤 등의 케톤류, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜 등의 글리콜류 등 물에 가용인 유기 용매가 임의의 비율로 혼합되어 있는 것을 가리킨다. 수계 용매를 사용함으로써 건조 공정에서의 용매의 급격한 증발을 억제할 수 있고, 균일한 수지층을 형성할 수 있을 뿐만 아니라 환경 부하의 점에서 우수하기 때문이다.The aqueous solvent is water or organic soluble in water such as alcohols such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol, butanol, ketones such as acetone and methyl ethyl ketone, and glycols such as ethylene glycol, diethylene glycol and propylene glycol. It indicates that the solvent is mixed at any ratio. It is because an abrupt evaporation of the solvent in a drying process can be suppressed by using an aqueous solvent, a uniform resin layer can be formed and it is excellent in the point of environmental load.
상기 함침액의 농도는 40 내지 60 중량%일 수 있으며, 바람직하게는 45 내지 55 중량%일 수 있다. 함침액의 농도가 40 중량% 미만이면 미세섬유의 틈으로 상기 수지 조성물의 함침이 어려울 수 있으며, 함침액의 농도가 60 중량%를 초과하면 외관 형성과 유지가 어려울 수 있다. 상기 함침조는 60 내지 90℃의 온도를 유지하는 것이 바람직하며, 상기 온도를 유지하여 미세섬유를 함침조에 함침하면 수지 조성물이 미세섬유에 고르게 분산, 부착될 수 있다.The concentration of the impregnation liquid may be 40 to 60% by weight, preferably 45 to 55% by weight. If the concentration of the impregnation liquid is less than 40% by weight, it may be difficult to impregnate the resin composition with a gap of microfibers, and when the concentration of the impregnation liquid exceeds 60% by weight, it may be difficult to form and maintain the appearance. Preferably, the impregnation tank maintains a temperature of 60 to 90 ° C., and the resin composition may be evenly dispersed and attached to the microfibers by maintaining the temperature and impregnating the microfibers in the impregnation tank.
상기 열가소성 카본시트의 제조방법 중 상기 강화 열가소성 수지층을 적층하는 단계는 용융된 강화 열가소성 수지를 사출기를 이용하여 사출적층시켜 형성할 수 있다. 사출적층시에는 수평 사출기를 사용할 수도 있고, 수직 사출기를 사용할 수도 있다. 수평 또는 수직 사출기의 각각의 금형에는 형성된 수지 주입구를 통하여 용융된 강화 열가소성 수지를 주입할 수 있다.Laminating the reinforced thermoplastic resin layer in the method of manufacturing the thermoplastic carbon sheet may be formed by injection lamination of the molten reinforced thermoplastic resin using an injection machine. In the case of injection lamination, a horizontal injection molding machine may be used, or a vertical injection molding machine may be used. The molten reinforced thermoplastic resin may be injected into each mold of the horizontal or vertical injection machine through the formed resin injection hole.
또한, 상기 열가소성 카본시트의 제조방법 중 상기 강화 열가소성 수지층을 적층하는 단계는 강화 열가소성 수지를 수직 함침법(또는, 수직 코팅법)에 의해 미세섬유에 적층시킬 수 있으며, 이와 같은 수직 함침법을 이용하게 되면, 본 발명에 따른 강화 열가소성 수지가 미세섬유에 고르게 분산, 부착되어, 열가소성 카본시트가 수려한 심미성과 고감성을 지니게 될 뿐만 아니라, 매끄럽고 광택이 우수한 표면을 가질 수도 있다. 한편, 상기 제조방법에 있어서, 단계 a)와 단계 b)는 설명의 편의를 위한 순서일 뿐, 단계 a)와 단계 b)의 순서가 바뀌어도 본 발명의 범주를 벗어나는 것은 아니다.In addition, the step of laminating the reinforced thermoplastic resin layer of the manufacturing method of the thermoplastic carbon sheet may be laminated to the fine fibers by the vertical impregnation method (or vertical coating method), such a vertical impregnation method When used, the reinforcing thermoplastic resin according to the present invention is uniformly dispersed and attached to the microfibers, so that the thermoplastic carbon sheet not only has excellent aesthetics and high sensitivity, but may also have a smooth and glossy surface. On the other hand, in the manufacturing method, step a) and step b) is only an order for convenience of description, even if the order of step a) and step b) is not out of the scope of the present invention.
상기 강화 열가소성 수지의 용융 온도는 강화 열가소성 수지의 종류에 따라 다양하게 가변될 수 있는 것으로서, 예를 들어, 강화 열가소성 수지가 나일론인 경우 약 340 ℃이고, ABS인 경우에는 약 190 ℃이며, 폴리프로필렌인 경우에는 약 190 내지 210 ℃일 수 있으며, 따라서, 상기 강화 열가소성 수지의 용융 온도에는 특별한 제한을 두지 않는다. 상기 용융 강화 열가소성 수지의 수직 공급 속도 또한 미세섬유의 종류나 목적으로 하는 열가소성 카본시트의 물성 등을 고려하여 다양하게 설정할 수 있으므로, 상기 용융 열가소성 수지의 수직 공급 속도에도 특별한 제한을 두지 않는다.Melting temperature of the reinforced thermoplastic resin may vary depending on the type of the reinforced thermoplastic resin, for example, when the reinforced thermoplastic resin is nylon is about 340 ℃, ABS is about 190 ℃, polypropylene In the case of may be about 190 to 210 ℃, therefore, there is no particular limitation on the melting temperature of the reinforced thermoplastic resin. Since the vertical feed rate of the melt-reinforced thermoplastic resin may also be set in various ways in consideration of the kind of the fine fibers or the physical properties of the thermoplastic carbon sheet for the purpose, the vertical feed rate of the molten thermoplastic resin is not particularly limited.
상기 수지 조성물은 유리전이온도(Tg)가 60 내지 120 ℃인 기본 수지 및 변형 폴리프로필렌계 수지를 포함하며, 이에 대한 구체적인 설명은 전술한 바와 같다.The resin composition includes a basic resin having a glass transition temperature (Tg) of 60 to 120 ° C. and a modified polypropylene resin, and detailed description thereof is as described above.
상기 미세섬유로는 탄소섬유, 유리섬유, 폴리에스테르, 아라미드, 금속섬유, 이들의 혼합섬유들을 예시할 수 있으며, 이 중 탄소섬유의 사용이 바람직하다.Examples of the microfibers include carbon fibers, glass fibers, polyesters, aramids, metal fibers, and mixed fibers thereof. Among them, the use of carbon fibers is preferable.
또한, 상기 강화 열가소성 수지로는 강화 열가소성 수지는 폴리프로필렌(PP), 폴리카보네이트(PC), 아크릴로니트릴부타디엔스티렌(ABS), 폴리에틸렌(PE), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리스티렌(PS), 폴리염화비닐(PVC), 폴리아미드(PA), 폴리카보네이트-아크릴로니트릴부타디엔스티렌(PC-ABS) 및 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다. 그밖에, 상기 직조 및 편조는 당업계에 공지된 통상적인 섬유의 직조 및 편조 방식을 준용할 수 있다.In addition, the reinforced thermoplastic resin is a polypropylene (PP), polycarbonate (PC), acrylonitrile butadiene styrene (ABS), polyethylene (PE), polyethylene terephthalate (PET), polystyrene (PS), It may be at least one selected from the group consisting of polyvinyl chloride (PVC), polyamide (PA), polycarbonate-acrylonitrile butadiene styrene (PC-ABS) and polybutylene terephthalate (PBT). In addition, the weaving and braiding can be applied mutatis mutandis the conventional weaving and braiding method known in the art.
또한, 상기 열가소성 카본시트의 제조방법에 있어서, 상기 e) 단계를 통하여 제조되는 열가소성 카본시트에서 상기 강화 열가소성 수지층이 적층되지 않은 일측에 보강층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 보강층은 열가소성 카본시트의 강도를 추가로 보강하는 목적으로 형성될 수도 있고, 외관확보를 위하여 투명한 수지로 형성될 수도 있다. 또한, 상기 보강층은 상기 강화 열가소성 수지층과 동일 또는 서로 다른 수지를 동일한 방법으로 적층하여 형성할 수 있으며, 상기 강화 열가소성 수지를 코팅 조성물로 도포하여 형성할 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명은 전술한 바와 같다.In the method of manufacturing the thermoplastic carbon sheet, the method may further include forming a reinforcing layer on one side of the thermoplastic carbon sheet manufactured through the step e) in which the reinforced thermoplastic resin layer is not laminated. The reinforcing layer may be formed for the purpose of further reinforcing the strength of the thermoplastic carbon sheet, or may be formed of a transparent resin to secure the appearance. In addition, the reinforcing layer may be formed by laminating the same or different resin as the reinforced thermoplastic resin layer by the same method, it may be formed by applying the reinforced thermoplastic resin with a coating composition. Detailed description thereof is as described above.
한편, 상기 열가소성 카본시트의 제조방법에 따라 제조되는 열가소성 카본시트는, 전술한 바와 같이, 인서트 사출품, 프레스 성형품(구조재), 시트 등으로 응용되어 제품화될 수 있다. 이를 위해서는, 상기 제조된 열가소성 카본시트에 각기 다른 특정 공정을 부가하여야 하는 바, 이하에서는, 상기 열가소성 카본시트를 이용한 인서트 사출 공정 및 프레스 성형 공정에 대하여 설명하도록 한다.On the other hand, the thermoplastic carbon sheet manufactured according to the manufacturing method of the thermoplastic carbon sheet, as described above, may be applied to an insert injection molded product, a press-molded product (structural material), a sheet, and the like to be commercialized. To this end, different specific processes should be added to the manufactured thermoplastic carbon sheet. Hereinafter, an insert injection process and a press molding process using the thermoplastic carbon sheet will be described.
먼저, 인서트 사출 공정은, 상기 제조된 열가소성 카본시트를 적절한 형태 및 크기로 재단하는 프리-포밍(Pre-Forming) 단계, 상기 프리-포밍된 카본시트를 인서트 사출하는 단계 및 마감 처리하는 단계를 포함한다.First, the insert injection process includes a pre-forming step of cutting the manufactured thermoplastic carbon sheet into an appropriate shape and size, insert injection molding the pre-formed carbon sheet, and finishing treatment. do.
이와 같은 본 발명의 인서트 사출 공정은, 기존 인서트 사출 공정에 비하여 프로세스는 간소화하고, 생산성은 100 배 이상으로 극대화하였으며, 기존 설비를 그대로 이용 가능하다는 장점도 가지고 있다. 도 4는 통상적인 인서트 사출 공정의 단계별 모식도로서, 도 4의 A는 프리프레그 방식의 인서트 사출 공정 모식도이고, 도 4의 B는 랩핑 방식의 인서트 사출 공정 모식도이다. 여기서, 기존 인서트 사출 공정에 대하여 잠시 살펴보면, 기존 인서트 사출 성형법은 크게 프리프레그(Prepreg) 방식과 랩핑(Lapping) 방식으로 분류할 수 있으며, 상기 프리프레그 방식은 도 4의 A에 도시된 바와 같이, 프리프레그 형태의 수지를 다층 적층하고, 이를 고온 및 고압 하에서 경화시키고, 접착한 후, 사출, 샌딩 및 코팅의 과정을 거치게 된다. 또한, 상기 랩핑 방식은, 도 4의 B에 도시된 바와 같이, 성형품을 사출한 후 접착제로 적층시키고, 이를 저온에서 장시간 경화한 후 샌딩 및 코팅의 과정을 거치게 된다. 한편, 상기 프리프레그 방식 및 랩핑 방식 이외에 (HP)RTM, Infusion 방식이 있으나, 이 경우 소형 성형품 제작이 용이하지 않고, 고가의 장비가 요구되며, 전(후)처리가 필요하다는 단점이 있다.Compared to the conventional insert injection process, the insert injection process of the present invention has the advantage of simplifying the process, maximizing productivity by 100 times or more, and using existing equipment as it is. Figure 4 is a schematic step-by-step of a conventional insert injection process, Figure 4A is a schematic diagram of the insert injection process of the prepreg, B of Figure 4 is a schematic view of the insert injection process of the wrapping method. Here, when looking at the conventional insert injection process for a while, the conventional insert injection molding method can be largely classified into a prepreg method and a lapping method, and the prepreg method is shown in FIG. The prepreg-type resin is laminated in multiple layers, cured under high temperature and high pressure, adhered, and then subjected to injection, sanding and coating. In addition, the lapping method, as shown in B of Figure 4, after injection molding the molded article is laminated with an adhesive, it is subjected to a process of sanding and coating after curing for a long time at low temperature. Meanwhile, in addition to the prepreg method and the lapping method, there are (HP) RTM and Infusion methods, but in this case, it is not easy to manufacture a small molded product, expensive equipment is required, and there is a disadvantage of requiring pre- and post-treatment.
다음으로, 프레스 성형 공정은, 상기 제조된 열가소성 카본시트를 2장 이상 적층하는 단계, 상기 적층된 카본시트를 가열 프레스 성형하는 단계, 상기 프레스 성형된 카본시트의 수치를 제어하는 NC 가공(Numerical Control Work) 단계 및 마감 처리하는 단계를 포함한다. 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열가소성 카본시트를 이용한 프레스 성형 과정을 보여주는 이미지로서, 도 5의 A는 적층된 열가소성 카본시트의 이미지이고, 도 5의 B는 프레스-성형된 카본시트의 이미지이고, 도 5의 C는 NC 가공된 카본시트의 이미지이며, 도 6의 D는 마감 처리된 최종 프레스 성형품의 이미지로서, 상기 프레스 성형 공정의 각 단계에 해당하는 모습은 도 5를 참조하도록 한다.Next, the press molding process, the step of laminating the at least two sheets of the thermoplastic carbon sheet prepared, the step of hot press molding the laminated carbon sheet, NC processing to control the numerical value of the press-formed carbon sheet (Numerical Control Work) step and finishing process. 5 is an image showing a press molding process using a thermoplastic carbon sheet according to another embodiment of the present invention. FIG. 5A is an image of a laminated thermoplastic carbon sheet, and FIG. 5B is a view of a press-molded carbon sheet. 5C is an image of an NC processed carbon sheet, and FIG. 6D is an image of a finished final press-formed product, and a state corresponding to each step of the press forming process will be referred to FIG. 5. .
이와 같은 본 발명의 프레스 성형 공정은, 기존 프레스 성형 공정에 비하여 프로세스는 간소화하고, 생산성은 5 배 이상으로 극대화하였으며, 기존 설비를 그대로 이용 가능하다는 장점도 가지고 있다. 도 6은 통상적인 프레스 성형 공정의 단계별 모식도로서, 도 6의 A는 프리프레그 방식의 프레스 성형 공정 모식도이고, 도 6의 B는 (HP)RTM, Infusion 방식의 프레스 성형 공정 모식도이다. 여기서, 기존 프레스 성형 공정에 대하여 잠시 살펴보면, 기존 프레스 성형 공정은 크게 프리프레그 방식과 (HP)RTM, Infusion 방식으로 분류할 수 있으며, 상기 프리프레그 방식은 도 6의 A에 도시된 바와 같이, 카본 프리프레그를 다층 적층하고, 이를 경화시킨 후, 샌딩 및 코팅의 과정을 거치게 된다. 또한, 상기 (HP)RTM, Infusion 방식은, 도 6의 B에 도시된 바와 같이, 카본 원단을 적층하고, 수지를 주입하고 경화시킨 후, 샌딩 및 코팅의 과정을 거치게 된다.The press molding process of the present invention, compared to the existing press molding process, the process is simplified, the productivity is maximized to five times or more, and has the advantage that the existing equipment can be used as it is. FIG. 6 is a schematic step-by-step diagram of a conventional press molding process, in which FIG. 6A is a schematic diagram of a prepreg press molding process, and FIG. 6B is a schematic diagram of a (HP) RTM and infusion press molding process. Here, a brief look at the existing press molding process, the conventional press molding process can be classified into prepreg method, (HP) RTM, Infusion method, and the prepreg method is carbon, as shown in Figure 6A The prepreg is laminated in multiple layers, cured, and then sanded and coated. In addition, the (HP) RTM, Infusion method, as shown in FIG. 6B, after laminating the carbon fabric, injecting and curing the resin, and undergoes a process of sanding and coating.
이상과 같은, 본 발명에 따른 열가소성 카본시트, 이를 포함하는 성형품 및 이의 제조방법은, 복합수지의 작업성 결핍으로 인한 생산성 저하(고가격의 원인), 이종소재와의 부착 어려움(PP, PC, ABS 및 우레탄 등), 가공면 파단(크랙, Crack) 등의 가공성 문제, 경화성 수지의 구조적 문제로 인한 황변 현상, 여분의 경화성 수지 배출로 인한 금형의 오염(이형제 대량 사용), 재투입(리사이클)이 곤란한 폐기물의 대량 발생, 핀홀 발생 등의 경시변화(핀홀 발생을 억제하기 위해서는 오토클레이브의 사용이 필수)와 같은 기존의 문제점을 해결한 것으로서, 이에 의한 효과는 결코 적지 않다 할 수 있다.As described above, the thermoplastic carbon sheet according to the present invention, a molded article including the same, and a method for manufacturing the same, have a low productivity due to the lack of workability of the composite resin (cause of high price), and difficulty in adhering with dissimilar materials (PP, PC, ABS). And urethane, etc.), workability problems such as cracking of the processed surface (cracks, cracks), yellowing due to structural problems of the curable resin, contamination of the mold due to excess curable resin discharge (large use of release agent), and re-injection (recycle). It solves the existing problems such as time-consuming changes of difficult wastes and generation of pinholes (the use of an autoclave is necessary to suppress the generation of pinholes), and the effects thereof are never small.
이하, 구체적인 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples. The following examples are intended to illustrate the invention, and the invention is not limited by the following examples.
[실시예 1] 변형 폴리프로필렌 수지의 제조 Example 1 Preparation of Modified Polypropylene Resin
실시예 1-1. 폴리프로필렌 수지의 합성 Example 1-1. Synthesis of Polypropylene Resin
질소 치환한 3L의 오토클레이브에 25 ℃에 톨루엔 0.4L와 유기알루미늄(토소아쿠조제)을 가하였다. 수소를 첨가한 후, 일정량의 프로필렌 가스를 도입한 후 공중합에서는 이종의 올레핀계 단량체를 천천히 첨가하고, 소정의 촉매/외부도너-톨루엔 용액을 첨가하여 소정의 온도로 승온시킨 후 반응시켰다. 3시간 반응시킨 후, 에탄올을 도입하여 중합을 정지하였다. 얻어진 반응물을 에탄올-염산용액 안에 도입하여 생성된 폴리머를 석출시켜 용매와 수지를 분리하여 얻어진 수지를 감압건조기에서 7시간 건조시킴으로써 폴리프로필렌 수지를 합성하였다.0.4L of toluene and organoaluminum (made by Tosohakuzo) were added to the nitrogen-substituted 3L autoclave at 25 degreeC. After the addition of hydrogen, a certain amount of propylene gas was introduced and then in the copolymerization, heterogeneous olefinic monomers were slowly added, and a predetermined catalyst / external donor-toluene solution was added to raise the temperature to a predetermined temperature and then reacted. After reacting for 3 hours, ethanol was introduced to terminate the polymerization. The obtained reactant was introduced into an ethanol-hydrochloric acid solution to precipitate a polymer, and the solvent and resin were separated, and the resulting resin was dried in a reduced pressure dryer for 7 hours to synthesize polypropylene resin.
실시예 1-2. 무수산기가 도입된 폴리프로필렌 수지의 합성 Example 1-2. Synthesis of Polypropylene Resin Incorporated with Anhydrous Group
온도계 및 교반봉을 설치하고 자일렌 500g을 주입한 3L 스테인레스 반응기에 상기 실시예 1-1에서 합성된 공중합체 수지 100g을 각각 도입하고 140 ℃까지 승온시켜 용해시킨 후, 무수말레인산 15g, 벤조일퍼옥사이드 톨루엔 용액 10g(10wt%)을 3시간에 걸쳐 천천히 적하하고, 다시 3시간 동안 반응시켰다. 이후 상기 반응용액을 아세톤 2L에 적하시켜 결정화한 후, 3회 세정 및 건조하여 무수산기가 도입된 변형 폴리프로필렌계 수지를 합성하였다.100 g of the copolymer resin synthesized in Example 1-1 was introduced into a 3L stainless reactor equipped with a thermometer and a stirring rod, and then 500 g of xylene was dissolved in a heated solution at a temperature of 140 ° C., 15 g of maleic anhydride and benzoyl peroxide. 10 g (10 wt%) of toluene solution was slowly added dropwise over 3 hours, and reacted again for 3 hours. Thereafter, the reaction solution was added dropwise to 2 L of acetone to crystallize, and then washed and dried three times to synthesize a modified polypropylene resin having anhydrous acid group introduced therein.
실시예 1-3. 폴리우레탄계 프리폴리머의 합성 Example 1-3. Synthesis of Polyurethane-Based Prepolymer
온도계 및 교반봉을 설치하고 질소 치환한 2L 스테인레스 반응기에서 이소포론 디이소시아네이트(Isophorone diisocyanate, IPDI) 42g을 혼합용매(톨루엔/메틸에틸케톤=8/2)에 희석한 후, 크라레사의 크라포르 P-2010(폴리(3-메틸-1,5-펜탄디올), 분자량=2000) 200g을 가한 뒤, 90 ℃에서 3시간 동안 숙성시켜 프리폴리머를 합성하였다. 상기 프리폴리머에 부탄올 7.4g을 가하여 수지고형분 20wt%의 담황색 모노이소시아네이트기 함유 폴리우레탄계 프리폴리머를 합성하였다.42 g of isophorone diisocyanate (IPDI) was diluted in a mixed solvent (toluene / methylethylketone = 8/2) in a nitrogen-substituted 2L stainless reactor equipped with a thermometer and a stirring rod, followed by Krares P 200 g of -2010 (poly (3-methyl-1,5-pentanediol), molecular weight = 2000) was added, and aged at 90 ° C. for 3 hours to synthesize a prepolymer. 7.4 g of butanol was added to the prepolymer to synthesize a light yellow monoisocyanate group-containing polyurethane-based prepolymer having a solid content of 20 wt%.
실시예 1-4. 변형 폴리프로필렌 수지의 합성 Example 1-4. Synthesis of Modified Polypropylene Resin
온도계, 교반봉을 설치하고 질소치환한 2L 스테인레스 반응기에 톨루엔 400g과 실시예 1-2에서 합성된 무수산기가 도입된 폴리프로필렌계 수지 100g을 도입하고 90 ℃에서 완전히 용해시킨 후, 실시예 1-3에서 합성된 폴리우레탄계 프리폴리머를 250g을 도입하고 3시간 반응을 실시하여 변형 폴리프로필렌 수지를 합성하였다.400 g of toluene and 100 g of a polypropylene resin having an anhydrous acid group synthesized in Example 1-2 were introduced into a nitrogen-substituted 2L stainless reactor equipped with a thermometer and a stirring rod, followed by complete dissolution at 90 ° C. 250 g of the polyurethane-based prepolymer synthesized in 3 was introduced and reacted for 3 hours to synthesize a modified polypropylene resin.
[실시예 2] 수지 함침 카보시트의 제조 Example 2 Preparation of Resin Impregnated Carbosheet
먼저, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 85중량%와 상기 실시예 1에서 제조된 변형 폴리프로필렌 수지 15중량%를 혼합하여 수지 조성물을 제조하였다. 상기 수지 조성물을 수계 용매인 약 80℃ 물에 50중량%가 되도록 혼합한 용액을 함침액으로 하는 함침조를 준비하고, 직조된 탄소섬유를 함침조에 넣어 함침시킨 후 건조시켜 수지 함침 카본시트를 얻었다.First, a resin composition was prepared by mixing 85% by weight of polymethyl methacrylate (PMMA) and 15% by weight of the modified polypropylene resin prepared in Example 1. An impregnation bath was prepared by impregnating a solution obtained by mixing the resin composition in an aqueous solvent at about 80 ° C. to 50% by weight of water, and impregnating the woven carbon fibers in an impregnation bath and drying to obtain a resin impregnated carbon sheet. .
[실시예 3] 열가소성 카본시트를 이용한 사출 성형품의 제조 Example 3 Preparation of Injection Molded Article Using Thermoplastic Carbon Sheet
350톤 수직사출기의 호퍼에 폴리카보네이트-아크릴로니트릴부타디엔스티렌(PC-ABS)를 충진한 후, 금형에 실시예 2에 의해 제조되어 제단된 카본시트를 도입한 후 사출하는 것으로 카본시트의 일편에 PC-ABS 수지가 부착된 도 1의 휠캡을 얻었다.After filling the polycarbonate-acrylonitrile butadiene styrene (PC-ABS) into the hopper of the 350 ton vertical injection machine, and inserting the fused carbon sheet prepared in Example 2 into the mold and injecting it to one side of the carbon sheet. The wheel cap of FIG. 1 to which the PC-ABS resin was attached was obtained.
[실시예 4] 열가소성 카본시트를 이용한 구조물의 제조 Example 4 Preparation of Structure Using Thermoplastic Carbon Sheet
열가소성 카본시트 6장을 적층한 후 가열 프레스 성형하였고, 프레스 성형된 열가소성 카본시트의 수치를 제어하도록 NC 가공을 수행한 후 마감 처리하는 것으로 도 2에 도시된 바와 같은 미니 자동차의 보닛, 구둣주걱, 보틀 오프너를 각각 제조하였다.After laminating six sheets of thermoplastic carbon sheets, heat press molding was performed, and NC finishing was performed to control the numerical values of the press-formed thermoplastic carbon sheets, followed by finishing. Bonnet, shoehorn, Bottle openers were prepared respectively.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예 및 실험예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains understand that the present invention may be embodied in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention. Could be. Therefore, the disclosed embodiments and experimental examples should be considered in descriptive sense only and not for purposes of limitation. The scope of the present invention is shown in the appended claims rather than the foregoing description, and all differences within the scope will be construed as being included in the present invention.
Claims (12)
상기 미세섬유의 일측에 형성된 강화 열가소성 수지층;을 포함하고,
상기 수지 조성물은 유리전이온도(Tg)가 60 내지 120 ℃인 기본 수지 및 변형 폴리프로필렌계 수지를 포함하며,
상기 수지 조성물 100 중량부에 대하여 상기 기본 수지가 75 내지 95 중량부로 포함되고,
상기 기본 수지는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리스티렌(PS), 폴리아미드(PA) 및 폴리우레탄(PU)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 열가소성 카본시트.Woven or braided microfibers impregnated with a resin composition; And
It includes; reinforcing thermoplastic resin layer formed on one side of the fine fibers,
The resin composition comprises a base resin and a modified polypropylene resin having a glass transition temperature (Tg) of 60 to 120 ℃,
75 to 95 parts by weight of the base resin is included based on 100 parts by weight of the resin composition,
The base resin is any one selected from the group consisting of polymethyl methacrylate (PMMA), polystyrene (PS), polyamide (PA) and polyurethane (PU), or a mixture of two or more thereof.
상기 변형 폴리프로필렌계 수지는 카르복실기 또는 무수산기가 도입된 폴리프로필렌계 수지 100 중량부에 대하여 폴리우레탄계 프리폴리머를 10 내지 300 중량부로 반응시켜 제조되며, 상기 폴리우레탄계 프리폴리머는 중량평균 분자량이 2,000 내지 20,000 g/mol인 것을 특징으로 하는 열가소성 카본시트.The method of claim 1,
The modified polypropylene-based resin is prepared by reacting a polyurethane-based prepolymer at 10 to 300 parts by weight with respect to 100 parts by weight of a polypropylene-based resin having a carboxyl group or an anhydride group introduced therein, and the polyurethane-based prepolymer has a weight average molecular weight of 2,000 to 20,000 g. Thermoplastic carbon sheet, characterized in that / mol.
상기 강화 열가소성 수지는 폴리프로필렌(PP), 폴리카보네이트(PC), 아크릴로니트릴부타디엔스티렌(ABS), 폴리에틸렌(PE), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리스티렌(PS), 폴리염화비닐(PVC), 폴리아미드(PA), 폴리카보네이트-아크릴로니트릴부타디엔스티렌(PC-ABS) 및 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 열가소성 카본시트.The method of claim 1,
The reinforced thermoplastic resin is polypropylene (PP), polycarbonate (PC), acrylonitrile butadiene styrene (ABS), polyethylene (PE), polyethylene terephthalate (PET), polystyrene (PS), polyvinyl chloride (PVC), Thermoplastic carbon sheet, characterized in that at least one member selected from the group consisting of polyamide (PA), polycarbonate-acrylonitrile butadiene styrene (PC-ABS) and polybutylene terephthalate (PBT).
상기 미세섬유는 탄소섬유, 유리섬유, 폴리에스테르, 아라미드, 금속섬유 및 이들의 혼합섬유로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 열가소성 카본시트.The method of claim 1,
The fine fiber is a thermoplastic carbon sheet, characterized in that at least one selected from the group consisting of carbon fibers, glass fibers, polyester, aramid, metal fibers and mixed fibers thereof.
상기 강화 열가소성 수지층이 적층되지 않은 미세섬유의 일측에 보강층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 카본시트.The method of claim 1,
The thermoplastic carbon sheet further comprising a reinforcing layer on one side of the microfibers on which the reinforced thermoplastic resin layer is not laminated.
b) 수지 조성물로 구성되는 함침조를 준비하는 단계;
c) 상기 준비된 미세섬유를 상기 함침조에 넣어 상기 미세섬유를 함침시키는 단계;
d) 상기 수지 조성물로 함침된 미세섬유를 건조시키는 단계; 및
e) 상기 건조된 미세섬유의 일측에 강화 열가소성 수지층을 적층하는 단계;를 포함하고,
상기 수지 조성물은 유리전이온도(Tg)가 60 내지 120 ℃인 기본 수지 및 변형 폴리프로필렌계 수지를 포함하며,
상기 수지 조성물 100 중량부에 대하여 상기 기본 수지가 75 내지 95 중량부로 포함되고,
상기 기본 수지는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리스티렌(PS), 폴리아미드(PA) 및 폴리우레탄(PU)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 열가소성 카본시트의 제조방법.a) preparing woven or braided microfibers;
b) preparing an impregnation bath composed of a resin composition;
c) impregnating the prepared microfibers into the impregnating tank;
d) drying the fine fibers impregnated with the resin composition; And
e) laminating a reinforced thermoplastic resin layer on one side of the dried fine fibers;
The resin composition comprises a base resin and a modified polypropylene resin having a glass transition temperature (Tg) of 60 to 120 ℃,
The base resin is included in an amount of 75 to 95 parts by weight based on 100 parts by weight of the resin composition,
The base resin is any one selected from the group consisting of polymethyl methacrylate (PMMA), polystyrene (PS), polyamide (PA) and polyurethane (PU), or a mixture of two or more thereof. Way.
상기 열가소성 카본시트의 제조방법은, 상기 e) 단계를 통하여 제조되는 열가소성 카본시트에서 상기 강화 열가소성 수지층이 적층되지 않은 일측에 보강층을 형성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 카본시트의 제조방법.The method of claim 9,
The method of manufacturing the thermoplastic carbon sheet may further include forming a reinforcing layer on one side of the thermoplastic carbon sheet manufactured through the step e) in which the reinforced thermoplastic resin layer is not laminated. Manufacturing method.
상기 열가소성 카본시트의 제조방법은, 상기 e) 단계를 통하여 제조되는 열가소성 카본시트를 적절한 형태 및 크기로 재단하는 프리-포밍(Pre-Forming) 단계; 상기 프리-포밍된 카본시트를 인서트 사출하는 단계; 및 마감 처리하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 카본시트의 제조방법.The method of claim 9,
The method of manufacturing the thermoplastic carbon sheet may include: a pre-forming step of cutting the thermoplastic carbon sheet manufactured through the step e) into an appropriate shape and size; Insert-injecting the pre-formed carbon sheet; And Finishing step; The manufacturing method of the thermoplastic carbon sheet further comprising.
상기 열가소성 카본시트의 제조방법은, 상기 e) 단계를 통하여 제조되는 열가소성 카본시트를 2장 이상 적층하는 단계; 상기 적층된 카본시트를 가열 프레스 성형하는 단계; 상기 프레스 성형된 카본시트의 수치를 제어하는 NC 가공(Numerical Control Work) 단계; 및 마감 처리하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 카본시트의 제조방법.The method of claim 9,
The method of manufacturing the thermoplastic carbon sheet may include: stacking two or more thermoplastic carbon sheets manufactured through the step e); Hot pressing the laminated carbon sheet; NC processing (Numerical Control Work) step of controlling the numerical value of the press-formed carbon sheet; And Finishing step; The manufacturing method of the thermoplastic carbon sheet further comprising.
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