KR20170123407A - An electrically conductive fabric comprising metal-plated glass fiber, a process for preparing the same, a process for preparing a FRP prepreg using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 니켈(Ni), 구리(Cu), 주석(Sn), 아연(Zn), 금(Au), 은(Ag), 납(Pb), 알루미늄(Al), 코발트(Co) 및 크롬(Cr) 등의 금속이 도금된 유리섬유를 포함하는 전기전도성 직물 및 이를 이용하여 제조된 섬유강화복합재용 프리프레그에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유리섬유-금속도금층의 높은 계면결합력을 통해 박리 현상이 저감되도록 하면서, 금속도금층의 순도를 증가시켜 전기전도도 및 전자파 차폐능을 향상시키고, 금속도금층 표면 엠보싱 효과에 의한 고분자 수지와의 기계적 접착 강도를 증가시킬 수 있는 전자파 차폐용 순도 및 금속 견착력이 강화된 금속도금 유리섬유를 포함하는 전기전도성 직물 및 이를 이용하여 제조된 섬유강화복합재용 프리프레그에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device comprising the steps of depositing nickel (Ni), copper (Cu), tin (Sn), zinc (Zn), gold (Au), silver (Ag), lead (Pb), aluminum (Al), cobalt Cr), and a prepreg for a fiber-reinforced composite fabricated using the same. More particularly, the present invention relates to an electroconductive fabric comprising glass-plated glass fibers such as glass, It is possible to increase the purity of the metal plating layer to improve electrical conductivity and electromagnetic shielding ability and to enhance the mechanical strength of bonding with the polymer resin due to the surface embossing effect of the metal plating layer. And a prepreg for a fiber-reinforced composite material produced using the same.
최근 정보화의 눈부신 발달로 전자파를 이용하는 분야의 수요가 늘고 있다. 전자파를 통신 매체로 이용하는 무선통신은 시간과 거리를 극복하여 즉시 정보를 전달할 수 있다는 전자파의 특성을 최대한 살려 현대 사회에서 중요한 생활 및 산업 기반의 하나로 자리 잡고 있다.In recent years, the demand for electromagnetic waves has increased due to the remarkable development of information technology. Wireless communication that uses electromagnetic waves as a communication medium is one of important living and industrial bases in modern society, making full use of the characteristics of electromagnetic waves that can transmit information immediately over time and distance.
그러나 이런 전자파 환경에서 전기, 전자기기들이 그 환경에 내성을 갖추지 못하면 오동작이나 고장을 일으킬 수 있다.However, if the electric and electronic devices are not resistant to the environment in such electromagnetic environment, it may cause malfunction or failure.
또한 생체가 강한 전자계에 노출됐을 경우에는 전자계 에너지에 의한 심부 체온의 상승, 또는 전류 쇼크에 의한 신경, 근육의 흥분 등 생체적 부작용이 발생할 수 있다.In addition, when the living body is exposed to a strong electromagnetic field, a biological side effect such as a rise in deep body temperature due to electromagnetic energy or a nerve caused by current shock or muscle excitation may occur.
한편, 최근 경량화 요구에 따라 전자기기의 하우징이 금속에서 플라스틱 계통으로 넘어가는 실정이다. On the other hand, in recent years, the housing of the electronic device has been shifted from the metal to the plastic system in accordance with the demand for lighter weight.
플라스틱 소개가 적용되는 경우, 금속에 비해 가벼운 장점이 있다. 하지만, 플라스틱은 전기가 통하지 않는 부도체이기 때문에 전자파 차폐능이 없다. When plastics introduction is applied, there is a slight advantage over metals. However, since plastic is an insulator without electricity, there is no electromagnetic shielding ability.
이러한 이유로 플라스틱계 하우징 소재의 전자기파 차폐능 부여에 대한 기술 개발 및 수요가 증가되는 실정이다.For this reason, the technology development and demand for the electromagnetic shielding ability of the plastic housing material is increasing.
상기와 같은 실정에 따라, 종래 기술은 통상적으로 플라스틱에 전도성을 부여하여 전자기파 차폐능을 부여하는 방법이 이용되었다.In accordance with the above-mentioned circumstances, the conventional art has conventionally used a method of imparting conductivity to plastics to impart electromagnetic wave shielding ability.
예를 들어, 전자기파를 흡수할 수 있는 유리섬유 및 흑연입자 등을 혼입시키는 방법을 개시하고 있다.For example, a method of incorporating glass fibers and graphite particles capable of absorbing electromagnetic waves is disclosed.
종래 기술은 단순히 무전해 도금법을 이용하여 수지와의 계면 결합력을 향상시키는 것에 국한된 점에서 기술적 한계가 있다.The prior art has a technical limitation in that it is limited to improving the interfacial bonding force with the resin by using the electroless plating method.
한편, 전자장비의 하우징의 경우 전자기파 차폐능뿐만 아니라 외부충격에 대한 강도 등이 같이 요구된다. On the other hand, in the case of the housing of the electronic equipment, not only the electromagnetic wave shielding ability but also the strength against the external impact are required.
따라서, 높은 종횡비를 가지는 섬유상 필러의 필요가 대두되었다. Thus, there has been a need for a fibrous filler having a high aspect ratio.
이러한 이유로, 유리섬유를 주필러로 사용하여 강도를 향상시키고, 유리섬유에 직접 금속을 도금하여 이를 필러로 사용해 기계적 강도 및 전자파 차폐능을 같이 향상시키는 방향으로 개발이 이루어지고 있다.For this reason, development has been made in the direction of improving mechanical strength and electromagnetic shielding ability by using glass fiber as a leadfill to improve strength, plating metal directly on glass fiber, and using it as a filler.
하지만, 이렇게 금속입자를 넣는 방법을 사용하는 경우, 금속입자의 높은 밀도로 인하여 고분자 수지 전체에 고른 분산이 어려워져, 최종적으로 제조되는 복합재의 물성이 낮아질 수 있다. However, when such a method of incorporating metal particles is used, it is difficult to uniformly disperse the whole of the polymer resin due to the high density of the metal particles, so that the physical properties of the composite material to be finally produced can be lowered.
그렇기 때문에 금속을 유리섬유 표면에 도금하여 필러로 사용하는 연구개발이 모색되었다.Therefore, research and development using metal as a filler on the surface of glass fiber was sought.
하지만, 상기와 같은 금속이 도금된 유리섬유를 사용한 섬유강화플라스틱 복합재료를 제조하는 경우, 고분자 수지와의 마찰력에 의해 금속도금층이 유리섬유로부터 탈리되는 현상이 자주 발생하여 실제 적용에 어려움이 있었다.However, when fabricating the fiber-reinforced plastic composite material using the metal-plated glass fiber as described above, the metal plating layer is often separated from the glass fiber due to the frictional force with the polymer resin, resulting in difficulty in actual application.
금속염 용액으로부터 금속 이온을 피도금물 위에 환원 석출시켜 금속막을 형성하고 고전도성 유리섬유를 제조하는 방법에는 외부전력에 의해 전해 석출시키는 전해도금법, 용액 중의 금속 이온을 화학약품에 의해 환원 석출시키는 화학 환원도금법 및 용액 중의 금속이온을 피도금체로 하여 물을 통해 치환 석출시키는 치환도금법 등이 있다.Methods for producing a metal film by reducing and depositing metal ions from the metal salt solution on the object to be plated and producing highly conductive glass fibers include an electrolytic plating method in which electrolytic deposition is performed by external electric power, a chemical reduction method in which metal ions in a solution are reduced and precipitated by a chemical agent A plating method and a displacement plating method in which metal ions in a solution are displaced and precipitated through water as a plated body.
여기서, 전해도금법의 경우는 기지층이 전도체이어야 하며, 전류밀도의 영향으로 기지층 표면 현상에 두께가 불균일해지는 문제점이 있었다. Here, in the case of the electrolytic plating method, the base layer must be a conductor, and there is a problem that the thickness becomes uneven in the surface phenomenon of the base layer due to the influence of the current density.
또한, 전해도금법은 복잡한 형상에 사용하는 경우, 균일한 도금이 어려운 문제점이 있었다. 그리고, 유리섬유에 금속이 도금되어 고분자와 혼합되어 복합재료가 제조되는 경우, 고분자와의 마찰력에 의해 금속도금층이 박리되는 현상이 발생하여 복합재료의 물성치가 저하되는 문제점이 있었다.Further, when the electrolytic plating method is used in a complicated shape, uniform plating is difficult. In addition, when the glass fiber is plated with metal and mixed with the polymer to produce a composite material, the metal plating layer is peeled off due to the friction with the polymer, thereby deteriorating the physical properties of the composite material.
이러한 문제를 해결하기 위해, 금속도금층이 박리되는 현상을 방지하고, 최종적으로 제조되는 복합재료의 물성치가 우수한 전자파 차폐용 금속도금 유리섬유에 대한 기술이 모색되었다.In order to solve such a problem, a technique has been sought for a metal-plated glass fiber for electromagnetic wave shielding which prevents the phenomenon of peeling of the metal plating layer and which has excellent physical properties of the composite material finally produced.
종래의 기술로 한국공개특허공보 특2002-0063465호(발명의 명칭: 전자파 흡수 및 방취기능을 갖는 상재류 제조방법)와 같은 발명이 제안되었다.An invention such as that disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2002-0063465 (Title of the Invention: Method for manufacturing upper layer having electromagnetic wave absorption and deodorization function) has been proposed by the prior art.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 유리섬유-금속도금층의 높은 계면결합력을 통해 박리 현상이 저감되도록 하면서, 금속도금층의 순도를 증가시켜 전기전도도 및 전자파 차폐능을 향상시키고, 금속도금층 표면 엠보싱 효과에 의한 고분자 수지와의 기계적 접착 강도를 증가시킬 수 있는 전자파 차폐용 순도 및 금속 견착력이 강화된 금속도금 유리섬유를 포함하는 전기전도성 직물 및 이를 이용하여 제조된 전자파 차폐 섬유강화복합재용 프리프레그(PREPREG)를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems and it is an object of the present invention to improve the electrical conductivity and electromagnetic wave shielding ability by increasing the purity of the metal plating layer while reducing the peeling phenomenon through the high interfacial bonding force of the glass fiber- Electro-conductive fabric including glass-fiber reinforced metal-plated purity and metal bonding strength capable of increasing the mechanical bonding strength with polymer resin by the effect of embossing on the surface of plated layer, and electromagnetic wave shielding fiber reinforced composite And to provide a prepreg for reuse (PREPREG).
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 (a) 금속염, 환원제 및 착화제를 포함하는 무전해 도금 용액 및 필라멘트들이 꼬임 없이 하나의 번들(BUNDLE)로 합쳐진 연속사(CONTINUOUS FIBER) 형태의 유리섬유를 준비하는 준비 단계; (b) 상기 무전해 도금 용액을 이용한 화학적 환원반응을 통해 상기 유리섬유 표면에 금속도금층을 형성하는 금속도금층 형성 단계; (c) 상기 금속도금층 형성 단계를 통해 금속도금층이 형성된 유리섬유에 대해, 상기 금속도금층이 형성된 유리섬유의 표면과 상기 금속도금층 사이에 융착이 일어나도록 하여 계면견착력을 향상시키고, 금속도금층 내부에 존재하는 불순물을 제거하도록 열처리를 수행하는 금속도금 유리섬유 열처리 단계; (d) 상기 열처리 단계를 수행한 금속도금 유리섬유에 실란 코팅처리를 수행하는 사이징 처리단계; 및 (e) 상기 (a) 내지 (d) 단계를 통해 순도 및 금속 견착력이 강화된 금속도금 유리섬유를 사용하여 전자파 차폐용 금속도금 유리섬유 전기전도성 직물을 제조하는 단계;를 포함하는 금속도금 유리섬유를 포함하는 전기전도성 직물 제조방법을 제공할 수 있다.In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a method for producing a glass fiber, comprising: (a) an electroless plating solution containing a metal salt, a reducing agent and a complexing agent, and a glass fiber in the form of a continuous fiber (CONINUOUS FIBER) Preparing to prepare; (b) forming a metal plating layer on the surface of the glass fiber through a chemical reduction reaction using the electroless plating solution; (c) fusion bonding is performed between the surface of the glass fiber on which the metal plating layer is formed and the metal plating layer with respect to the glass fiber on which the metal plating layer is formed through the metal plating layer formation step to improve the interfacial adhesion force, A metal-plated glass fiber heat treatment step of performing heat treatment so as to remove impurities present; (d) a sizing treatment step of performing silane coating treatment on the metal-plated glass fiber subjected to the heat treatment step; And (e) fabricating a metal-plated glass fiber electroconductive fabric for electromagnetic wave shielding using metal-plated glass fibers having enhanced purity and metal bonding strength through the steps (a) to (d) A method of manufacturing an electrically conductive fabric including glass fiber can be provided.
또한, 본 발명은 (a) 금속염, 환원제 및 착화제를 포함하는 무전해 도금 용액 및 유리섬유 직물을 준비하는 준비 단계; (b) 상기 무전해 도금 용액을 이용한 화학적 환원반응을 통해 상기 유리섬유 표면에 금속도금층을 형성하는 금속도금층 형성 단계; (c) 상기 금속도금층 형성 단계를 통해 금속도금층이 형성된 유리섬유에 대해, 상기 금속도금층이 형성된 유리섬유의 표면과 상기 금속도금층 사이에 융착이 일어나도록 하여 계면견착력을 향상시키고, 금속도금층 내부에 존재하는 불순물을 제거하도록 열처리를 수행하는 금속도금 유리섬유 열처리 단계; 및 (d) 상기 열처리 단계를 수행한 금속도금 유리섬유에 실란 코팅처리를 수행하는 사이징 처리단계;를 포함하는 금속도금 유리섬유를 포함하는 전기전도성 직물 제조방법을 제공할 수 있다.The present invention also relates to a method for manufacturing an electroless plating solution, comprising the steps of: (a) preparing an electroless plating solution and a glass fiber cloth including a metal salt, a reducing agent and a complexing agent; (b) forming a metal plating layer on the surface of the glass fiber through a chemical reduction reaction using the electroless plating solution; (c) fusion bonding is performed between the surface of the glass fiber on which the metal plating layer is formed and the metal plating layer with respect to the glass fiber on which the metal plating layer is formed through the metal plating layer formation step to improve the interfacial adhesion force, A metal-plated glass fiber heat treatment step of performing heat treatment so as to remove impurities present; And (d) a sizing treatment step of performing a silane coating treatment on the metal plated glass fibers subjected to the heat treatment step.
상기 금속염은 니켈(Ni)염, 구리(Cu)염, 주석(Sn)염, 아연(Zn)염, 금(Au)염, 은(Ag)염, 납(Pb)염, 알루미늄(Al)염, 코발트(Co)염 및 크롬(Cr)염 중 어느 하나 이상일 수 있다.The metal salt may be at least one selected from the group consisting of a nickel salt, a copper salt, a tin salt, a zinc salt, a gold salt, a silver salt, a lead salt, , Cobalt (Co) salt and chromium (Cr) salt.
상기 무전해 도금 용액은, pH가 2 내지 11일 수 있다.The electroless plating solution may have a pH of 2 to 11.
상기 단계 (c)는, 섭씨 300도 내지 800도 온도에서 5분 내지 60분 동안 열처리를 수행할 수 있다.In the step (c), the heat treatment may be performed at a temperature of 300 to 800 degrees Celsius for 5 minutes to 60 minutes.
상기 단계 (c) 이후, 상기 유리섬유의 표면에 도금된 금속도금층 내의 금속 함량이 95중량% 이상일 수 있다.After the step (c), the metal content in the plated metal plating layer on the surface of the glass fiber may be 95 wt% or more.
상기 단계 (c) 이후, 금속도금 유리섬유는 1×103(S/cm) 내지 6×105(S/cm)의 전기전도도를 가질 수 있다.After step (c), the metal plated glass fibers may have electrical conductivity of 1 x 10 3 (S / cm) to 6 x 10 5 (S / cm).
상기 사이징 처리단계는, Amino-silane계, Epoxy-silane계, Methacrylate-silane계, Vinyl-silane계, Alkyl-silane계 및 Phenyl-silane계에서 선택된 어느 하나 이상의 실란을 사용한 희박용액으로 상기 열처리된 금속도금 유리섬유 표면을 코팅처리할 수 있다.The sizing treatment may be performed using a dilute solution using at least one silane selected from the group consisting of Amino-silane, Epoxy-silane, Methacrylate-silane, Vinyl-silane, Alkyl-silane and Phenyl- Plated glass fiber surfaces can be coated.
또한, 금속도금 유리섬유를 포함하는 전기전도성 직물 제조방법에 의해 제조되는 금속도금 유리섬유를 포함하는 전기전도성 직물을 제공할 수 있다.It is also possible to provide an electroconductive fabric comprising metal plated glass fibers produced by the method of making an electroconductive fabric comprising metal plated glass fibers.
또한, 금속도금 유리섬유를 포함하는 전기전도성 직물에 열경화성 수지를 함침시켜 제조되는 것을 특징으로 하는 프리프레그를 제공할 수 있다.Further, it is possible to provide a prepreg characterized by being produced by impregnating a thermosetting resin into an electrically conductive fabric comprising metal-plated glass fibers.
또한, 금속도금 유리섬유를 포함하는 전기전도성 직물에 열가소성 수지를 함침시켜 제조되는 것을 특징으로 하는 프리프레그를 제공할 수 있다.Further, it is possible to provide a prepreg characterized by being produced by impregnating an electrically conductive fabric comprising metal-plated glass fibers with a thermoplastic resin.
본 발명의 실시 예에 따르면, 금속도금 유리섬유를 포함하는 전기전도성 직물 및 이를 이용하여 제조된 전자파 차폐 섬유강화복합재용 프리프레그는 전자파 차폐용 섬유강화플라스틱 부품의 성형재료로 사용될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, an electroconductive fabric comprising metal-plated glass fibers and a prepreg for an electromagnetic-shielding fiber-reinforced composite material manufactured using the same can be used as a molding material for a fiber-reinforced plastic component for shielding electromagnetic waves.
또한, 본 발명의 금속도금 유리섬유의 열처리 단계에 의한 유리섬유와 금속도금층의 계면 견착력 향상과 금속도금층 표면의 엠보싱 효과로 인해, 열경화성 수지와의 계면 결합력을 증대시킬 수 있다. 이에 따라, 금속도금 유리섬유를 포함하는 전기전도성 직물 및 이를 이용하여 제조된 전자파 차폐 섬유강화복합재용 프리프레그를 사용하여 제조된 섬유강화 플라스틱 부품의 강도를 전체적으로 증대시킬 수 있다.Further, the interfacial bonding force with the thermosetting resin can be increased due to the improvement of the interfacial adhesion between the glass fiber and the metal plating layer and the embossing effect of the surface of the metal plating layer by the heat treatment step of the metal-plated glass fiber of the present invention. Accordingly, the strength of the fiber-reinforced plastic part manufactured using the electroconductive fabric including the metal-plated glass fiber and the prepreg for the electromagnetic-shielding fiber-reinforced composite manufactured using the same can be increased as a whole.
또한, 본 발명은 전자파 차폐용 소재로 적용하기 위한 기존의 화학적으로 환원된 금속도금 유리섬유에 비해, 최종 제조되는 금속도금층의 금속 순도가 향상되어 상대적으로 높은 전기 전도성을 가질 수 있다.In addition, the present invention can improve the metal purity of the metal plating layer to be finally produced, and can have a relatively high electrical conductivity, as compared with the conventional chemically reduced metal plated glass fiber for use as an electromagnetic shielding material.
또한, 본 발명은 유리섬유 표면과 금속도금층과의 계면결합력이 증가되어 금속도금된 유리섬유를 사용한 섬유강화플라스틱을 제조하는 경우, 발생될 수 있는 금속도금층 박리 현상을 방지하는 효과가 있다.In addition, the present invention has an effect of preventing the peeling of the metal plating layer, which may occur, when the fiber-reinforced plastic using the metal-plated glass fiber is produced by increasing the interfacial bonding strength between the glass fiber surface and the metal plating layer.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 순도 및 금속 견착력이 강화된 금속 도금 유리섬유 제조방법에 따라 제조된 무전해 니켈 도금된 유리섬유의 단면을 도시한 사진.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 순도 및 금속 견착력이 강화된 금속 도금 유리섬유 제조방법에 따라 제조된 열처리된 니켈도금 유리섬유의 표면형상 변화 과정을 도시한 사진.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 순도 및 금속 견착력이 강화된 금속 도금 유리섬유 제조방법에 따라 제조된 열처리된 니켈도금 유리섬유의 표면형상 변화 원리를 도시한 사진.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 순도 및 금속 견착력이 강화된 금속 도금 유리섬유 제조방법에 따라 제조된 열처리 후의 유리섬유와 니켈층과의 계면 융착 상태를 도시한 사진.
도 5는 도 4의 계면 융착 상태가 형성되는 원리를 도시한 개략도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 순도 및 금속 견착력이 강화된 금속 도금 유리섬유 제조방법에 따라 제조된 열처리에 따른 니켈 도금된 유리섬유 또는 고분자 복합재의 전자파 차폐능 패턴을 도시한 그래프.
도 7은 본 발명의 실시예 1에 따른 금속도금 유리섬유를 포함하는 전기전도성 직물의 제조방법을 도시한 순서도.
도 8은 본 발명의 실시예 2에 따른 금속도금 유리섬유를 포함하는 전기전도성 직물의 제조방법을 도시한 순서도.
도 9는 본 발명의 실시예 1 또는 실시예 2에 따라 제조된 금속도금 유리섬유를 포함하는 전기전도성 직물을 이용하여 제조하는 섬유강화복합재용 열경화성 프리프레그의 제조방법을 도시한 순서도.
도 10은 본 발명의 실시예 1 또는 실시예 2에 따라 제조된 금속도금 유리섬유를 포함하는 전기전도성 직물을 이용하여 제조하는 섬유강화복합재용 열가소성 프리프레그의 제조방법을 도시한 순서도.
도 11은 본 발명의 실시예 1 또는 실시예 2에 따라 제조된 금속도금 유리섬유를 포함하는 전기전도성 직물을 이용하여 제조하는 섬유강화복합재용 프리프레그의 또 다른 제조방법을 도시한 순서도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a photograph showing a cross section of electroless nickel plated glass fiber produced according to the method of manufacturing a metal-plated glass fiber with enhanced purity and metal bonding strength according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2A and FIG. 2B are photographs showing a process of changing the surface shape of the heat-treated nickel-plated glass fiber produced according to the method of manufacturing the metal-plated glass fiber with enhanced purity and metal bonding strength according to the embodiment of the present invention.
3 is a photograph showing the principle of surface shape change of the heat-treated nickel plated glass fiber produced according to the method of manufacturing the metal-plated glass fiber with enhanced purity and metal bonding strength according to the embodiment of the present invention.
4 is a photograph showing interfacial bonding state between glass fiber and nickel layer after heat treatment, which is produced according to the method of manufacturing a metal-plated glass fiber having enhanced purity and metal bonding strength according to an embodiment of the present invention.
5 is a schematic view showing a principle in which the interfused state of FIG. 4 is formed.
FIG. 6 is a graph showing a pattern of electromagnetic shielding ability of a nickel-plated glass fiber or polymer composite according to a heat treatment manufactured according to a method of manufacturing a metal-plated glass fiber having enhanced purity and metal bonding strength according to an embodiment of the present invention.
7 is a flowchart showing a method of manufacturing an electrically conductive fabric including metal-plated glass fibers according to Example 1 of the present invention.
8 is a flowchart showing a method of manufacturing an electrically conductive fabric including metal-plated glass fibers according to Embodiment 2 of the present invention.
9 is a flowchart showing a method of manufacturing a thermosetting prepreg for a fiber-reinforced composite material produced using an electroconductive fabric comprising metal-plated glass fibers produced according to Example 1 or Example 2 of the present invention.
10 is a flowchart showing a method of manufacturing a thermoplastic prepreg for a fiber-reinforced composite material produced using an electrically conductive fabric comprising metal-plated glass fibers produced according to Example 1 or Example 2 of the present invention.
11 is a flowchart showing another method for manufacturing a prepreg for a fiber-reinforced composite material produced using an electrically conductive fabric comprising metal-plated glass fibers produced according to Example 1 or Example 2 of the present invention.
이하, 도면을 참조한 본 발명의 설명은 특정한 실시 형태에 대해 한정되지 않으며, 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있다. 또한, 이하에서 설명하는 내용은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, the description of the present invention with reference to the drawings is not limited to a specific embodiment, and various transformations can be applied and various embodiments can be made. It is to be understood that the following description covers all changes, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the present invention.
이하의 설명에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되는 용어로서, 그 자체에 의미가 한정되지 아니하며, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.In the following description, the terms first, second, and the like are used to describe various components and are not limited to their own meaning, and are used only for the purpose of distinguishing one component from another component.
본 명세서 전체에 걸쳐 사용되는 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.Like reference numerals used throughout the specification denote like elements.
본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 이하에서 기재되는 "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로 해석되어야 하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.As used herein, the singular forms "a", "an" and "the" include plural referents unless the context clearly dictates otherwise. It is also to be understood that the terms " comprising, "" comprising, "or" having ", and the like are intended to designate the presence of stated features, integers, And should not be construed to preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.
이하, 본 발명의 실시 예를 설명하기 위한 도 1 내지 도 11을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 11. FIG.
본 발명이 이루고자 하는 목적을 달성하기 위하여, 니켈, 구리, 주석, 아연, 금, 은, 납, 알루미늄, 코발트, 크롬 및 이들의 합금 등 금속이 화학적 환원법으로 도금된 유리섬유를 열처리한다. 구체적으로 적정한 시간 및 온도에서 열처리를 수행하여, 적절한 도금층의 두께를 형성하고, 열처리에 따른 도금층 형상 변화를 통해 유리섬유와 도금층의 견착력을 강화하는 동시에, 금속층 위에 형성될 수 있는 고분자 수지와의 결합력을 향상시킬 수 있으며, 최종적으로 고분자 복합재의 전자파 차폐능을 향상시킬 수 있다.In order to accomplish the object of the present invention, glass fibers plated with a chemical reduction method such as nickel, copper, tin, zinc, gold, silver, lead, aluminum, cobalt, chrome and alloys thereof are heat treated. Specifically, the heat treatment is carried out at an appropriate time and temperature to form a suitable thickness of the plating layer, to strengthen the bonding strength between the glass fiber and the plating layer through the change of the plating layer shape due to the heat treatment, The bonding strength can be improved, and finally, the electromagnetic wave shielding ability of the polymer composite material can be improved.
본 발명의 방법적 특징은 유리섬유에 대해 화학적 환원방법을 통해 금속 도금한 뒤, 열처리 과정을 통해 도금 금속 표면과 유리섬유 표면의 견착력을 강화시킬 수 있다.The method characteristic of the present invention is that the glass fiber can be metal plated through a chemical reduction method and then strengthened in the bonding strength between the plated metal surface and the glass fiber surface through a heat treatment process.
또한, 본 발명은 도금되는 금속의 순도를 증대시킬 수 있으며, 금속의 입자경을 증가시킬 수 있고, 금속층 표면의 거칠기를 증가시킬 수 있으므로(추후 복합재료 제조시 수지와의 기계적 계면강도 증가를 유발시키는) 최종적으로 강인성 및 전자파 차폐능이 향상된 기능성 섬유를 제조할 수 있는 방법이다.In addition, the present invention can increase the purity of the metal to be plated, increase the particle diameter of the metal, and increase the roughness of the surface of the metal layer (which may cause an increase in the mechanical interface strength with the resin ) Finally, it is a method capable of producing a functional fiber having improved toughness and electromagnetic shielding ability.
또한, 기존의 화학적 환원 금속 도금법에 있어서, 치아인산, 치아인산나트륨, 치아인산칼륨과 같은 치아인산염 및 수산화 붕소나트륨 등의 환원제에 의하여 금속 도금층에 인(P)이나 붕소(B)등의 불순물이 높은 비율로 존재하는 반면, 본 발명의 제조방법은 열처리 과정을 통해 상기 불순물을 제거함으로써 순도 높은 금속만을 남김으로서, 기존의 기술이 갖지 못한 높은 전기전도성, 높은 금속결정립크기, 높은 금속-유리섬유 견착력 및 금속표면에 엠보싱 효과를 부여할 수 있는 개선된 기능성 유리섬유 제조방법이다.In addition, in the conventional chemical reduction metal plating method, impurities such as phosphorus (P) and boron (B) are added to the metal plating layer by a reducing agent such as dental phosphates and sodium borohydride such as sodium hypophosphoric acid, sodium hypophosphite, The present invention provides a method of manufacturing a metal-glass-fiber-reinforced composite material which has high electrical conductivity, high metal-grain size, And can impart an embossing effect to a metal surface.
또한, 본 발명은 금속염, 환원제 및 착화제를 포함하는 화학적 환원반응을 이용하는 무전해 도금 용액에 유리섬유를 침지시키는 것을 포함하는 순도 및 금속 견착력이 강화된 금속 도금 유리섬유 제조방법에 관한 것이다.The present invention also relates to a method of manufacturing a metal-coated glass fiber having enhanced purity and metal bonding strength, which comprises immersing a glass fiber in an electroless plating solution using a chemical reduction reaction including a metal salt, a reducing agent and a complexing agent.
또한, 순도 및 금속 견착력이 강화된 금속 도금 유리섬유 제조방법은, 유리섬유를 화학적 환원방법에 의해 금속도금을 하는 것으로서, 이는 부도체인 유리섬유에 도금시키는데 효과적일 뿐만 아니라 섬유표면에 균일한 두께의 금속 도금 피막을 얻을 수 있는 방법이다.In addition, the method of manufacturing a metal-plated glass fiber having enhanced purity and metal bonding strength is a method in which a glass is subjected to metal plating by a chemical reduction method, which is effective not only in plating the glass fiber, which is an insulator, Of the metal plating film.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 순도 및 금속 견착력이 강화된 금속 도금 유리섬유 제조방법은, 금속염과 환원제 및 착화제가 공존하는 금속도금용액으로 유리섬유를 화학환원 금속 도금 처리하여 유리섬유 표면에 일정한 두께의 금속 피막을 형성함과 동시에 전기적 전도성을 향상시킬 수 있는 개선된 고전도성 유리섬유 제조방법이다.In addition, according to the embodiment of the present invention, a method of manufacturing a metal-plated glass fiber having enhanced purity and metal bonding strength is characterized in that a metal plating solution in which a metal salt, a reducing agent and a complexing agent coexist is subjected to a chemical reduction metal plating treatment, Which is capable of improving the electrical conductivity while forming a metal film having a constant thickness.
본 발명의 실시예에 따른 전자파 차폐를 위한 금속 견착력이 강화된 금속 도금 유리섬유 제조방법은, 준비 단계, 금속층 형성 단계, 열처리(불순물 제거 및 금속 견착력 향상) 단계를 통해 이루어질 수 있다.The method of manufacturing a metal-coated glass fiber with enhanced metal bonding strength for shielding electromagnetic waves according to an embodiment of the present invention may be performed through a preparation step, a metal layer formation step, and a heat treatment (impurity removal and metal bonding power enhancement) steps.
준비 단계는, 금속염, 환원제 및 착화제를 포함하는 무전해 도금 용액 및 유리섬유를 준비하는 단계이다. The preparation step is a step of preparing an electroless plating solution containing a metal salt, a reducing agent and a complexing agent, and a glass fiber.
이때, 금속염은 니켈(Ni)염, 구리(Cu)염, 주석(Sn)염, 아연(Zn)염, 금(Au)염, 은(Ag)염, 납(Pb)염, 알루미늄(Al)염, 코발트(Co)염, 크롬(Cr)염 중에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있다.The metal salt may be at least one selected from the group consisting of a nickel salt, a copper salt, a tin salt, a zinc salt, a gold salt, a silver salt, a lead salt, A salt of cobalt (Co), and a salt of chromium (Cr).
금속층 형성 단계는, 무전해 도금 용액을 이용한 화학적 환원반응을 통해 유리섬유 표면에 금속층을 형성하는 단계이다. The metal layer forming step is a step of forming a metal layer on the glass fiber surface through a chemical reduction reaction using an electroless plating solution.
열처리 단계는, 금속층 형성 단계를 통해 금속층이 형성된 유리섬유에 대해, 금속층 내부의 불순물을 제거하고, 유리섬유의 표면과 금속층 사이의 계면견착력을 향상시키기 위해 소정의 열처리를 수행하는 단계이다.The heat treatment step is a step of performing a predetermined heat treatment to remove impurities in the metal layer and to improve the interfacial adhesion between the surface of the glass fiber and the metal layer with respect to the glass fiber having the metal layer formed through the metal layer forming step.
또한, 도금 후 열처리하는 열처리 단계에 있어서, 열처리 온도는 활성 또는 불활성 상태 하에서 섭씨 300도 내지 800도 내에서 이루어질 수 있다. 즉, 300도 이하에서는 유리섬유와 금속 도금층간의 결합강도 증가가 용이하지 않으며, 800도 이상에서는 유리섬유의 손상이 크게 발생할 수 있기 때문에 300도 내지 800도 사이에서 열처리가 이루어지는 것이 바람직하다. 더욱 상세하게 니켈 도금의 경우에는 600도 내외가 바람직하다.Further, in the heat treatment step of post-plating heat treatment, the heat treatment temperature may be in the range of 300 to 800 degrees Celsius under the active or inactive state. That is, it is not easy to increase the bonding strength between the glass fiber and the metal plating layer at a temperature below 300 ° C., and the glass fiber may be damaged at a temperature above 800 ° C., so that it is preferable to perform the heat treatment between 300 ° C. and 800 ° C. More specifically, in the case of nickel plating, about 600 deg. C is preferable.
또한, 열처리 시간은, 5분 내지 60분 내에서 이루어질 수 있다. 즉, 열처리 시간이 너무 짧을 경우에는 금속 도금층 내부에 존재하는 인 또는 붕소와 같은 불순물의 제거가 충분하지 못하며, 금속 도금층과 유리섬유 사이 결합력을 유지시킬 수 없는 문제점이 존재한다. 그리고 60분 이상에서는 큰 문제점은 존재하지 않으나, 60분 이상의 열처리는 추가적인 효과가 발생하지 않으므로 무의미한 것에 해당한다.In addition, the heat treatment time can be made within 5 to 60 minutes. That is, when the heat treatment time is too short, the removal of impurities such as phosphorus or boron present in the metal plating layer is not sufficient and the bonding force between the metal plating layer and the glass fiber can not be maintained. There is no big problem in more than 60 minutes, but the heat treatment for 60 minutes or more is meaningless because no additional effect occurs.
또한, 열처리한 금속 도금 유리섬유 상의 불순물(인 및 붕소 성분 등)은 5중량% 이하가 바람직하다.In addition, impurities (such as phosphorus and boron components) on the heat-treated metal-plated glass fiber are preferably 5 wt% or less.
또한, 열처리 단계에서 인 및 붕소 성분 둥의 불순물이 제거되면서, 도금층이 엠보싱 형태로 변화되고, 엠보싱 구조의 도금층은 추후 본 발명의 실시예에 따른 유리섬유를 이용한 섬유강화플라스틱(Fiber Reinforced Plastics) 제조시, 고분자 수지와의 계면결합력을 향상시킬 수 있는 효과를 가진다. In addition, in the heat treatment step, impurities of the phosphorus and boron components are removed, and the plating layer is changed to an embossed form, and the plating layer of the embossed structure is made of fiber reinforced plastics manufactured using glass fiber according to the embodiment of the present invention It is possible to improve the interfacial bonding force with the polymer resin.
결과적으로 본 발명은 일반적인 화학환원에 의한 도금처리 후 열처리 과정을 통해 불순물을 최저로 제어함으로서 원하는 발명의 목적(금속 도금층과 유리섬유 사이의 견착력 강화, 전기 전도도 향상, 금속 도금층과 수지와의 결합력 향상)을 달성 가능하다.As a result, the present invention aims at minimizing impurities through a heat treatment process after plating treatment by general chemical reduction, thereby achieving a desired object of the invention (strengthening of adhesion between the metal plating layer and the glass fiber, improvement of electric conductivity, Improvement) can be achieved.
결국, 상기의 열처리된 금속 도금 유리섬유와 수지(Epoxy 수지 등)와의 복합샘플을 통해 전자파 차폐용 소재를 효과적으로 제조할 수 있다. 하지만 기재가 되는 고분자 물질인 수지는 어느 특정 수지에 한정되지 않는다.As a result, the electromagnetic wave shielding material can be effectively manufactured through the composite sample of the heat-treated metal-coated glass fiber and the resin (epoxy resin, etc.). However, the resin as the base material is not limited to any specific resin.
상기와 같은 단계를 통해, 본 발명은 순도 및 금속 견착력이 강화된 금속 도금 유리섬유 및 이를 이용한 복합섬유를 효과적으로 제조할 수 있다.Through the above steps, the present invention can effectively manufacture metal-plated glass fibers having enhanced purity and metal bonding strength and composite fibers using the same.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 순도 및 금속 견착력이 강화된 금속 도금 유리섬유에 전해도금 방법을 통하여 금속도금을 수행하는 2차 도금 단계 및 2차 열처리 단계를 더 포함하여 실시될 수 있다.Further, the method may further include a secondary plating step and a secondary heat treatment step of performing metal plating on the metal-plated glass fiber having enhanced purity and metal bonding strength according to an embodiment of the present invention through an electrolytic plating method.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 순도 및 금속 견착력이 강화된 금속 도금 유리섬유에 의해 제조된 유리섬유는, 1*103(S/cm) 내지 6*105(S/cm)의 전기전도도를 갖는 것이 바람직하다.Further, the glass fiber produced by the metal-plated glass fiber having enhanced purity and metal bonding strength according to the embodiment of the present invention can be used as a glass fiber having electrical conductivity of 1 * 10 3 (S / cm) to 6 * 10 5 It is preferable to have conductivity.
또한, 본 발명의 무전해 금속 도금액의 pH는 도금하고자 하는 금속의 종류에 따라 차이는 있지만, 2 내지 11 범위에서 사용하는 것이 바람직하다. 왜냐하면 pH가 11 이상일 경우에는 액이 자체분해를 일으켜 도금이 잘되지 않으며, pH가 2 이하일 경우에는 도금층의 질이 저하되기 때문이다.The pH of the electroless metal plating solution of the present invention is preferably in the range of 2 to 11 although it depends on the type of metal to be plated. This is because, when the pH is higher than 11, the liquid is self-decomposed to prevent plating, and when the pH is lower than 2, the quality of the plating layer is lowered.
또한, 본 발명의 방법에 있어서 도금층 두께는 0.1 내지 2.0㎛가 바람직하다. 왜냐하면 0.1㎛ 미만에서는 금속막(금속층)이 너무 얇게 형성되어 전기 전도성을 측정하기에 불리하기 때문에 바람직하지 못하며, 2.0㎛를 초과할 경우에는 금속막이 너무 두꺼워져 섬유간의 합사 및 가공성이 떨어지는 현상이 발생하기 때문에 부적합하다.In the method of the present invention, the thickness of the plating layer is preferably 0.1 to 2.0 mu m. If the thickness is less than 0.1 탆, the metal film (metal layer) is formed too thin, which is disadvantageous for measuring the electrical conductivity. If the thickness is more than 2.0 탆, the metal film becomes too thick, .
또한, 본 발명의 실시예에 따라 제조되는 순도 및 금속 견착력이 강화된 금속 도금 유리섬유에 있어서 각각의 특성 값들은 다음의 방법에 따라 측정할 수 있다.Further, in the metal-plated glass fiber having enhanced purity and metal bonding strength according to the embodiment of the present invention, the respective characteristic values can be measured by the following method.
1. 금속 도금된 유리섬유의 전기전도도1. Electrical Conductivity of Metal Plated Glass Fiber
제작된 금속 도금된 유리섬유의 전기적 전도도를 측정하기 위해 4-probe volume resistivity tester(MITUBISHI Chemical Co., MCP-T610)를 이용 저항(V/I)을 측정한 뒤 시편의 치수(W×T : 섬유 측면의 단면적, L : 전압 접촉부 사이의 거리)와의 관계를 이용하여 전기 전도도(
2. 금속 도금된 유리섬유의 표면구조, 두께변화 및 기타 특성 관찰2. Observation of surface structure, thickness change and other characteristics of metal-plated glass fiber
금속의 도입으로 인한 유리섬유의 변화된 표면 미세구조, 두께변화 및 기타 특성을 관찰하기 위해 Scanning electron microscope(SEM JEOL JSM-840A)와 X-ray diffraction(XRD) 분석을 하였으며 발생원으로 CuKα를 장착한 Rigaku Model D/MAX-Ⅲ를 사용하였다.Scanning electron microscope (SEM JEOL JSM-840A) and X-ray diffraction (XRD) analysis were performed to observe the changed surface microstructure, thickness variation and other characteristics of glass fiber due to the introduction of metal. Rigaku Model D / MAX-Ⅲ was used.
3. 3. 전자파차폐능Electromagnetic wave shielding ability 평가 evaluation
전자파 차폐 특성은 전자파 차폐 측정기 (Electromagnetic interference, EMI), (AGILENT, USA)를 사용하여 ASTM D4935-89법으로 0.3-6.0 GHz의 주파수 영역에서 분석하였다. 차폐실험은 각각 전자파 반사 및 흡수 특성을 확인하였으며, 반사 특성을 S11, 흡수특성을 S12로 분리하여 실험을 진행하였다. 각 실험은 3회 반복실험을 통해 안정화가 되는 시점을 기준으로 데이터를 취하였다.The electromagnetic wave shielding characteristics were analyzed in the frequency range of 0.3-6.0 GHz by ASTM D4935-89 method using electromagnetic interference (EMI) (AGILENT, USA). The shielding experiment confirmed the reflection and absorption characteristics of the electromagnetic wave, respectively, and conducted the experiment by separating the reflection characteristic into S11 and the absorption characteristic into S12. Each experiment took data based on the point of stabilization through three repeated experiments.
본 발명의 실시예를 한정하기 위한 것이 아니라 설명을 하기 위하여 아래에 서술하였다.The embodiments of the present invention have been described below for the purpose of illustration and not for limiting the present invention.
본 발명에 따른 순도 및 금속 견착력이 강화된 니켈 도금 유리섬유 제조방법에 대한 실시예를 아래에서 상세히 설명한다.An embodiment of the method of manufacturing nickel-plated glass fiber with enhanced purity and metal bonding strength according to the present invention will be described in detail below.
본 실험에 사용한 유리섬유는 현대화이바(주)에서 생산한 미리 열처리된 HD324-01(23*23 count/inch, 중량 248 g/m2)을 사용하였으며, 아세톤으로 30분 동안 desizing 처리된 장섬유를 사용하였다.The glass fiber used in this experiment was a preheated HD324-01 (23 * 23 count / inch, weight 248 g / m 2 ) produced by Hyundai Fiber Co., Were used.
또한, 유리섬유는 금속 도금 전 표면의 불순물을 제거하기 위하여 0.2M HNO3로 30분 동안 전처리하여 사용하였다. The glass fiber was pretreated with 0.2 M HNO 3 for 30 minutes to remove impurities on the surface before the metal plating.
또한, 유리섬유의 니켈 도금은 연속공정을 이용하여 무전해 도금방법을 사용하였으며, SnCl2 및 PdCl2를 이용하여 활성화 시킨 후 증류수에 세척하였다. In addition, electroless plating method was used for the nickel plating of glass fiber by continuous process, activated with SnCl 2 and PdCl 2 , and washed with distilled water.
이 과정에서 유리섬유 표면에 Sn/Pd 핵이 형성되며, 유리섬유 표면에 형성된 Sn/Pd 핵은 금속 deposition을 촉진시킨다.In this process, Sn / Pd nuclei are formed on the glass fiber surface, and Sn / Pd nuclei formed on the glass fiber surface promote metal deposition.
또한, NiCl2·6H2O, NaH2PO2·H20, NaC6H5O7·2H20의 조성을 가지는 니켈 무전해 도금용액에 상기 처리된 유리섬유를 넣고 표 1의 조건별로 도금 처리하였으며, 무전해 처리된 유리섬유를 완전히 건조시킨 후 비활성 상태에서 표 2의 조건별로 열처리하였다. Further, the treated glass fibers were placed in a nickel electroless plating solution having a composition of NiCl 2 .6H 2 O, NaH 2 PO 2 .H 2 O, NaC 6 H 5 O 7 .2H 2 O, After the electroless-treated glass fibers were completely dried, they were heat-treated under the conditions shown in Table 2 in an inactive state.
이러한 과정을 통해 제조한 니켈 도금 유리섬유를 고분자 기재인 수지와 복합화 샘플을 제조하였으며 전자파 차폐효과를 측정하였다.The nickel - plated glass fiber prepared by the above procedure was mixed with a polymer resin and samples were prepared and the electromagnetic wave shielding effect was measured.
구체적으로 표 1 내지 표 3 및 첨부된 도 1 내지 도 6을 기초로 설명하면 아래와 같다.Specifically, the following will be described based on Tables 1 to 3 and FIGS. 1 to 6 attached hereto.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 순도 및 금속 견착력이 강화된 금속 도금 유리섬유 제조방법에 따라 제조된 무전해 니켈 도금된 유리섬유의 단면을 도시한 사진이고, 도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 순도 및 금속 견착력이 강화된 금속 도금 유리섬유 제조방법에 따라 제조된 열처리된 니켈도금 유리섬유의 표면형상 변화 과정을 도시한 사진이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 순도 및 금속 견착력이 강화된 금속 도금 유리섬유 제조방법에 따라 제조된 열처리된 니켈도금 유리섬유의 표면형상 변화 원리를 도시한 사진이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 순도 및 금속 견착력이 강화된 금속 도금 유리섬유 제조방법에 따라 제조된 열처리 후의 유리섬유와 니켈층과의 계면 융착 상태를 도시한 사진이며, 도 5는 도 4의 계면 융착 상태가 형성되는 원리를 도시한 개략도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 순도 및 금속 견착력이 강화된 금속 도금 유리섬유 제조방법에 따라 제조된 열처리에 따른 니켈 도금된 유리섬유 또는 고분자 복합재의 전자파 차폐능 패턴을 도시한 그래프이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a photograph showing a cross section of electroless nickel plated glass fiber produced according to the method of manufacturing a metal-plated glass fiber with enhanced purity and metal bonding strength according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a photograph showing a process of changing the surface shape of the heat-treated nickel plated glass fiber produced according to the method of manufacturing a metal-plated glass fiber with enhanced purity and metal bonding strength according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a photograph showing the principle of surface shape change of the heat-treated nickel plated glass fiber produced according to the method of manufacturing a metal-plated glass fiber with enhanced purity and metal bonding strength according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a photograph showing the interfacial bonding state between the glass fiber and the nickel layer after the heat treatment prepared according to the method of manufacturing a metal-plated glass fiber reinforced with a bonding force, FIG. 6 is a schematic view showing the principle of the electromagnetic wave shielding of the nickel-plated glass fiber or polymer composite according to the heat treatment prepared according to the method of manufacturing the metal-plated glass fiber with enhanced purity and metal bonding strength according to the embodiment of the present invention. Fig.
표 1 내지 표 3과 도 1 내지 도 3을 기초로 무전해 니켈 도금 조건 및 유리섬유 표면 니켈 도금 두께와 전기 전도도, 열처리된 니켈 도금 유리섬유의 표면 형상변화 및 변화원리에 대해 이하에서 상세히 설명하기로 한다.The electroless nickel plating conditions, the thickness of the nickel plating on the glass fiber surface and the electrical conductivity, the change in the surface shape of the heat-treated nickel plated glass fiber, and the principle of change will be described in detail below based on Tables 1 to 3 and FIGS. .
또한, 도 1에 도시된 것은 무전해 니켈 도금액에 1분 동안 니켈 도금한 유리섬유의 모습을 도시한 것이다.1 shows a state of a glass fiber plated with nickel in an electroless nickel plating solution for one minute.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 열처리 전보다 열처리 후에 열처리된 니켈 도금 유리섬유의 표면 형상이 엠보싱 형태로 변한 것을 알 수 있다. 이러한 엠보싱 표면 형상을 통해 향후 수지와의 결합 시에 결합력이 보다 향상될 수 있는 장점을 가질 수 있다.Further, as shown in FIG. 2, it can be seen that the surface shape of the nickel plated glass fiber after the heat treatment after the heat treatment is changed to the embossed form before the heat treatment. Such an embossed surface shape can have an advantage that the bonding force can be further improved upon bonding with the resin in the future.
또한, 열처리를 통해 니켈 도금 유리섬유의 표면 형상이 변화되는 원리는, 도 3에 도시된 바와 같이, 열처리 과정으로 인해 유리섬유 표면에 형성되는 니켈 도금층을 이루는 니켈 성분과 불순물(인 및 붕소 성분 등) 중에서 불순물(인 및 붕소 성분 등)이 제거되고, 이러한 불순물(인 및 붕소 성분 등) 제거로 인해서 니켈 도금 유리섬유의 표면 형상이 엠보싱 형태로 변하게 된다. 도 3에서 좌측 부분은 열처리 전의 니켈 도금 유리섬유의 상태이고, 우측 부분은 열처리 후의 니켈 도금 유리섬유의 상태이다.The principle that the surface shape of the nickel plated glass fiber is changed through heat treatment is as shown in Fig. 3, in which the nickel component and the impurities (phosphorus and boron components, etc.) constituting the nickel plating layer formed on the glass fiber surface due to the heat treatment process (Such as phosphorus and boron components) are removed from the nickel-plated glass fiber, and the surface shape of the nickel-plated glass fiber is changed into an embossed form due to removal of such impurities (phosphorus and boron components and the like). 3, the left part is the state of the nickel plated glass fiber before the heat treatment, and the right part is the state of the nickel plated glass fiber after the heat treatment.
다음으로, 열처리 과정을 통해 유리섬유와 니켈 도금층과의 계면이 융착되는 과정에 대해 도 4 내지 도 5를 기초로 이하에서 설명한다.Next, a process of fusing the interface between the glass fiber and the nickel plating layer through the heat treatment process will be described with reference to FIGS. 4 to 5. FIG.
도 4에 도시된 바와 같이, 열처리를 수행한 상태에서의 니켈 도금층과 유리섬유 계면은 융착된 상태로 변화하게 된다. 즉, 열처리 과정으로 인해 니켈 도금층과 유리섬유의 계면층은 보다 견고하게 결합될 수 있다. 도 4에 도시된 융착 상태는 섭씨 600도에서 이루어진 것이다.As shown in Fig. 4, the nickel plated layer and the glass fiber interface in the state of performing the heat treatment are changed into the fused state. That is, the interface between the nickel plated layer and the glass fiber can be more firmly bonded due to the heat treatment process. The fusion state shown in Fig. 4 is made at 600 degrees Celsius.
또한, 상기 융착의 원리는 도 5에 도시된 바와 같이, 열처리로 인해 니켈 도금층과 유리섬유의 계면층에 변형이 발생하며 이러한 변형으로 인해서 니켈 도금층과 유리섬유는 보다 견고하게 결합될 수 있다.As shown in FIG. 5, the fusion bonding is performed by heat treatment, and deformation occurs in the interface layer of the nickel plated layer and the glass fiber, and the nickel plated layer and the glass fiber can be more firmly bonded due to such deformation.
본 발명의 금속도금 유리섬유를 포함하는 전기전도성 직물 및 이를 이용하여 제조하는 섬유강화복합재용 프리프레그의 제조방법을 구체적인 실시 예에 의하여 설명한다.The electroconductive fabric comprising the metal-plated glass fibers of the present invention and the method for producing the prepreg for a fiber-reinforced composite material produced using the same will be described with reference to specific examples.
도 7은 본 발명의 실시예 1에 따른 금속도금 유리섬유를 포함하는 전기전도성 직물의 제조방법을 도시한 순서도이다.7 is a flowchart showing a method of manufacturing an electroconductive fabric including metal-plated glass fibers according to Example 1 of the present invention.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예 1에 따른 금속도금 유리섬유를 포함하는 전기전도성 직물의 제조방법을 알 수 있다.Referring to FIG. 7, a method of manufacturing an electroconductive fabric including metal-plated glass fibers according to Example 1 of the present invention can be seen.
[실시 예1][Example 1]
본 발명의 실시 예에 따른 금속도금 유리섬유를 포함하는 전기전도성 직물 제조방법은 금속염, 환원제 및 착화제를 포함하는 무전해 도금 용액 및 필라멘트들이 꼬임 없이 하나의 번들(BUNDLE)로 합쳐진 연속사(CONTINUOUS FIBER) 형태의 유리섬유를 준비하는 단계(S10), 금속도금층 형성 단계(S20), 금속도금 유리섬유 열처리 단계(S30), 열처리된 금속도금 유리섬유에 실란 코팅처리를 수행하는 사이징 처리단계(S40) 및 전자파 차폐용 금속도금 유리섬유 전기전도성 직물을 제조하는 단계(S50)를 포함할 수 있다.The method of manufacturing an electroconductive fabric comprising metal-plated glass fibers according to an embodiment of the present invention includes the steps of: electroless plating solution containing a metal salt, a reducing agent and a complexing agent, and a continuous yarn (S30) for performing a silane coating process on the heat-treated metal-plated glass fiber (S30), a step S30 for forming a metal-plated glass fiber And fabricating a metal-plated glass fiber electroconductive fabric for electromagnetic shielding (S50).
구체적으로, 금속염, 환원제 및 착화제를 포함하는 무전해 도금 용액 및 필라멘트들이 꼬임 없이 하나의 번들(BUNDLE)로 합쳐진 연속사(CONTINUOUS FIBER) 형태의 유리섬유를 준비하는 단계(S10)는 금속염, 환원제 및 착화제를 포함하는 무전해 도금 용액 및 유리섬유를 준비하는 단계일 수 있다.Specifically, the step (S10) of preparing an electroless plating solution containing a metal salt, a reducing agent and a complexing agent and a glass fiber in the form of a continuous fiber (CONTINUOUS FIBER) in which the filaments are bundled into a bundle without bending, And a step of preparing an electroless plating solution and a glass fiber containing a complexing agent.
금속염, 환원제 및 착화제를 포함하는 무전해 도금 용액 및 필라멘트들이 꼬임 없이 하나의 번들(BUNDLE)로 합쳐진 연속사(CONTINUOUS FIBER) 형태의 유리섬유를 준비하는 단계(S10)에서 Desizing(발호), 산세처리 및 활성화처리 등의 유리섬유 전처리를 수행할 수 있다. In the step S10 of preparing an electroless plating solution containing a metal salt, a reducing agent and a complexing agent, and a glass fiber in the form of a CONTINUOUS FIBER in which the filaments are bundled into a bundle without twisting, A glass fiber pre-treatment such as treatment and activation treatment can be performed.
참고로, 활성화처리는 SnCl2 및 PdCl2를 이용하여 유리섬유 표면에 Sn/Pd 촉매금속을 흡착시키는 과정으로 유리섬유 표면에 흡착된 Sn/Pd는 도금되는 금속의 석출(deposition)을 촉진시킨다. For reference, the activation treatment is a process of adsorbing Sn / Pd catalyst metal on the glass fiber surface by using SnCl 2 and PdCl 2 , and the Sn / Pd adsorbed on the glass fiber surface promotes the deposition of the metal to be plated.
유리섬유는 필라멘트들이 꼬임 없이 하나의 번들(bundle)로 합쳐진 연속사(continuous fiber) 형태로 준비될 수 있다. 또한, 유리섬유의 필라멘트 직경은 5 ㎛ 내지 50 ㎛일 수 있다.The glass fibers can be prepared in the form of continuous fibers in which the filaments are bundled together without kinking. Further, the filament diameter of the glass fiber may be 5 탆 to 50 탆.
또한, 유리섬유의 선형밀도(tex)는 200 tex 내지 10,000 tex일 수 있다. 더욱 상세하게는 1,000 tex 내지 5,000 tex가 좋다. 참고로, tex는 섬유 또는 실의 굵기를 표시하는 단위로, 하나의 항장식 번수이다. 실 1㎞의 길이를 무게(g)로 표시하는데, 1㎞의 무게가 1g이면 1텍스(tex)라고 한다. 1텍스트는 9D(denier:D/d)에 해당한다.Also, the linear density (tex) of the glass fiber may be 200 tex to 10,000 tex. More preferably 1,000 tex to 5,000 tex. For reference, tex is a unit for indicating the thickness of a fiber or yarn, and is an odd number. The length of a kilometer is expressed as weight (g), and the weight of 1 kilometer is called 1 tex. 1 text corresponds to 9D (denier: D / d).
금속염은 니켈(Ni)염, 구리(Cu)염, 주석(Sn)염, 아연(Zn)염, 금(Au)염, 은(Ag)염, 납(Pb)염, 알루미늄(Al)염, 코발트(Co)염 및 크롬(Cr)염 중에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있다.The metal salt may be at least one selected from the group consisting of a nickel salt, a copper salt, a tin salt, a zinc salt, a gold salt, a silver salt, a lead salt, an aluminum salt, Cobalt (Co) salt and chromium (Cr) salt.
무전해 금속 도금 용액의 pH는 도금하고자 하는 금속의 종류에 따라 차이는 있지만, 2 내지 11 범위에서 사용하는 것이 좋다. The pH of the electroless metal plating solution is preferably in the range of 2 to 11 although it depends on the kind of metal to be plated.
무전해 금속 도금 용액의 pH가 11 초과일 경우, 용액이 자체분해를 일으켜 도금이 잘되지 않을 수 있다. 또한, 무전해 금속 도금 용액의 pH가 2 미만일 경우, 도금층의 질이 저하될 수 있다.When the pH of the electroless metal plating solution is more than 11, the solution may self-decompose and the plating may not be performed well. Further, when the pH of the electroless metal plating solution is less than 2, the quality of the plating layer may be deteriorated.
환원제는 환원반응을 일으킬 수 있는 반응물질이다. 환원제는 치아인산나트륨을 사용할 수 있다. 또한, 환원제는 하이드라진(N2H4), 수소화붕소나트륨(NaBH4), 포름알데히드, 아민류 화합물, 글리콜류 화합물, 글리세롤, 디메틸포름아미드, 탄닌산, 시트르산염 및 글루코스 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The reducing agent is a reactive substance capable of causing a reduction reaction. Sodium hypophosphite may be used as the reducing agent. The reducing agent may also include at least one of hydrazine (N 2 H 4 ), sodium borohydride (NaBH 4 ), formaldehyde, an amine compound, a glycol compound, glycerol, dimethylformamide, tannic acid, citric acid salt and glucose .
착화제는 금속이온 주위에 배위하여 착이온을 생성할 수 있다. 착화제는 시안염을 사용할 수 있다. 또한, 착화제는 파이로인산, 글리신, 구연산, β-카르보닐 계열의 아세틸아세톤(acetylacetone), 알카놀아민 계열의 모노에탄올아민(mono-ethanolamine), 디메틸아민 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The complexing agent can generate complex ions around the metal ions. The complexing agent may be a cyanide salt. In addition, the complexing agent may include at least one of pyrophosphoric acid, glycine, citric acid,? -Carbonyl-based acetylacetone, alkanolamine-based mono-ethanolamine, and dimethylamine.
금속도금층 형성 단계(S20)는 무전해 도금 용액을 이용한 화학적 환원반응을 통해 유리섬유 표면에 금속도금층을 형성하는 단계일 수 있다.The metal plating layer forming step (S20) may be a step of forming a metal plating layer on the glass fiber surface through a chemical reduction reaction using an electroless plating solution.
금속도금층 형성 단계(S20)의 실시예를 구체적으로 설명하면, 유리섬유 표면에 니켈도금층을 형성하는 경우, NiCl26H2O, NaH2PO2H20, NaC6H5O72H20의 조성을 가지는 60의 니켈 무전해 도금용액에 활성화처리된 유리섬유가 30초 내지 5분 이내에 통과하도록 하면 표 1에 나타낸 바와 같이 니켈도금층을 형성할 수 있다.More specifically an embodiment of a metal-plated layer formation step (S20), the case of forming a nickel plating layer on the glass fiber surface, NiCl 2 6H 2 O, NaH 2 PO 2 H 2 0, NaC 6 H 5 O 7 2H 2 0 , The nickel-plated layer can be formed as shown in Table 1, provided that the activated glass fiber passes through the nickel-electroless plating solution having a composition of 60% by weight in 30 seconds to 5 minutes.
[표 1] 무전해 니켈도금 조건 및 유리섬유 표면 니켈도금 두께[Table 1] Electroless Nickel Plating Conditions and Glass Fiber Surface Nickel Plating Thickness
표 1에 나타난 바와 같이, 섭씨 60도에서 도금 시간을 증가시킴에 따라 니켈 도금 두께가 증가하는 것을 알 수 있다.As shown in Table 1, it can be seen that the nickel plating thickness is increased by increasing the plating time at 60 degrees Celsius.
금속도금층 형성 단계(S20)에서의 금속도금층의 두께는 0.1 내지 2.0㎛가 좋다. The thickness of the metal plating layer in the metal plating layer formation step (S20) is preferably 0.1 to 2.0 占 퐉.
금속도금층의 두께가 0.1㎛ 미만일 경우, 금속막(금속층)이 너무 얇게 형성되어 전기전도성을 측정하기에 어려울 수 있다. 또한, 금속도금층의 두께가 2.0㎛를 초과할 경우, 금속막(metal layer)이 너무 두꺼워져 섬유간의 합사(두 가닥 이상의 실을 합침) 및 가공성이 떨어지는 현상이 발생하기 때문에 부적합할 수 있다.When the thickness of the metal plating layer is less than 0.1 탆, the metal film (metal layer) is formed too thin and it may be difficult to measure the electric conductivity. If the thickness of the metal plating layer is more than 2.0 占 퐉, the metal layer becomes too thick to cause a phenomenon in which a yarn-to-fiber yarn combination (two or more yarn-binding yarns are merged) and workability is poor.
금속도금 유리섬유 열처리 단계(S30)는 금속도금층 형성 단계(S20)를 통해 금속도금층이 형성된 유리섬유에 대해, 금속도금층이 형성된 유리섬유의 표면과 금속도금층 사이에 융착이 일어나도록 하여 계면견착력을 향상시키고, 금속도금층 내부에 존재하는 불순물을 제거하도록 열처리를 수행하는 단계일 수 있다.The metal-plated glass fiber heat treatment step (S30) is a step of heat-treating the glass fiber on which the metal plating layer is formed through the metal plating layer forming step (S20) so that fusion occurs between the surface of the glass fiber on which the metal plating layer is formed and the metal plating layer, And performing a heat treatment so as to remove impurities present in the metal plating layer.
또한, 금속도금 유리섬유 열처리 단계(S30)는 금속도금층 형성 단계를 통해 금속도금층이 형성된 유리섬유에 대해, 금속도금층 내부의 불순물을 제거하여 유리섬유의 표면과 금속도금층 사이의 계면 견착력을 향상 및 금속도금층 표면에 엠보싱 구조를 형성시키기 위해 소정의 열처리를 수행하는 단계이다. In the metal-plated glass fiber heat treatment step (S30), impurities in the metal plating layer are removed from the glass fiber having the metal plating layer formed through the metal plating layer formation step to improve the interfacial adhesion between the surface of the glass fiber and the metal plating layer, And performing a predetermined heat treatment to form an embossed structure on the surface of the metal plating layer.
금속도금 유리섬유 열처리 단계(S30)에 있어서, 열처리 온도는 활성 또는 불활성 상태 하에서 섭씨 300도 내지 800도 내에서 이루어질 수 있다. In the metal-plated glass fiber heat treatment step (S30), the heat treatment temperature may be in the range of 300 to 800 degrees Celsius under active or inactive conditions.
금속도금 유리섬유 열처리의 온도가 300도 미만일 경우, 유리섬유와 금속 도금층간의 결합강도 증가치가 낮을 수 있다. 또한, 금속도금 유리섬유 열처리의 온도가 800도 초과일 경우, 유리섬유의 손상이 크게 발생할 수 있다.If the temperature of the metal plating glass fiber heat treatment is less than 300 degrees, the increase in bonding strength between the glass fiber and the metal plating layer may be low. In addition, when the temperature of the heat treatment of the metal-plated glass fiber exceeds 800 ° C, damage of the glass fiber may occur.
따라서, 금속도금 유리섬유 열처리의 온도는 300도 내지 800도 사이에서 이루어지는 것이 좋다. 더욱 상세하게는, 니켈 도금의 경우에는 600도 내외가 바람직하다.Therefore, it is preferable that the temperature of the heat treatment of the metal-plated glass fiber is between 300 and 800 degrees. More specifically, in the case of nickel plating, it is preferably about 600 deg.
또한, 금속도금 유리섬유 열처리 단계(S30)에 있어서, 열처리 시간은 5분 내지 60분 내에서 이루어질 수 있다. Further, in the metal-plated glass fiber heat treatment step (S30), the heat treatment time may be within 5 to 60 minutes.
금속도금 유리섬유 열처리 시간이 5분 미만이거나 너무 짧을 경우, 금속 도금도금층 내부에 존재하는 인(P) 또는 붕소(B)와 같은 불순물의 제거가 충분하지 못할 수 있다. 이에 따라, 금속도금층과 유리섬유 사이의 결합력을 유지시킬 수 없는 문제점이 발생할 수 있다. Metal Plating If the glass fiber heat treatment time is less than 5 minutes or too short, removal of impurities such as phosphorus (P) or boron (B) present in the metal plating plated layer may not be sufficient. As a result, the bonding force between the metal plating layer and the glass fiber can not be maintained.
또한, 금속도금 유리섬유 열처리 시간이 60분 초과하는 경우, 60분 초과의 열처리는 추가적인 효과가 발생하지 않으므로, 경제적 및 시간적인 낭비를 초래할 수 있다.In addition, when the heat treatment time of the metal-plated glass fiber exceeds 60 minutes, the heat treatment of more than 60 minutes does not cause any additional effect, resulting in economical and time-wasting.
또한, 금속도금 유리섬유 열처리 단계(S30)는 금속도금층에 존재하는 인(P) 및 붕소(B) 성분 등과 같은 불순물이 제거되면서 엠보싱 형태의 표면을 형성할 수 있다.The metal-plated glass fiber heat treatment step S30 may form an embossed surface while removing impurities such as phosphorus (P) and boron (B) components present in the metal plating layer.
또한, 금속도금 유리섬유 열처리 단계(S30)를 수행한 금속도금 유리섬유 상의 불순물(인 및 붕소 성분 등)은 5중량% 이하일 수 있다.In addition, impurities (such as phosphorus and boron components) on the metal-plated glass fiber subjected to the metal-plating glass fiber heat treatment step (S30) may be 5% by weight or less.
즉, 유리섬유에 도금된 금속도금층 내의 금속 함량이 95중량% 이상일 수 있다. 이에 따라, 높은 순도의 금속도금층을 얻을 수 있다.That is, the metal content in the metal plating layer plated on the glass fiber may be 95 wt% or more. As a result, a metal plating layer of high purity can be obtained.
또한, 금속도금 유리섬유 열처리 단계(S30)를 수행한 금속도금 유리섬유는 1×103(S/cm) 내지 6×105(S/cm)의 전기전도도를 가질 수 있다.Further, the metal-plated glass fiber subjected to the metal-plating glass fiber heat treatment step (S30) may have an electrical conductivity of 1 x 10 3 (S / cm) to 6 x 10 5 (S / cm).
표 1의 샘플 중에서 2분 동안 니켈도금 처리된 유리섬유에 대해 열처리 시간은 30분으로 설정하고, 열처리 온도 조건을 300도 내지 800도 내에서 변경하면서 전기 전도도를 측정한 결과를 표 2에 나타내었다.Table 2 shows the results of measuring the electrical conductivity of the glass fiber treated with nickel for 2 minutes in the sample of Table 1 while setting the heat treatment time to 30 minutes and changing the heat treatment temperature condition within 300 to 800 degrees Celsius .
표 2를 참조하여 살펴본 결과, 열처리 온도가 증가함에 따라 대체적으로 전기 전도도가 증가함을 알 수 있었다. 이는 열처리 단계에서 니켈도금 유리섬유 상의 불순물(인 및 붕소 성분 등)이 제거되면서 도금된 니켈의 순도가 높아진 결과로 이해될 수 있다.As shown in Table 2, it was found that the electric conductivity generally increased with increasing the heat treatment temperature. This can be understood as a result of increasing the purity of the plated nickel by removing impurities (such as phosphorus and boron components) on the nickel plated glass fiber in the heat treatment step.
[표 2] 2분 동안 도금처리된 니켈도금 유리섬유의 열처리 온도 조건 및 전기 전도도[Table 2] Heat treatment temperature condition and electric conductivity of nickel plated glass fiber plated for 2 minutes
표 2에 나타난 바와 같이, 상기 표 1 중에서 2분 동안 도금 처리된 유리섬유에 대해 온도 조건을 300도 내지 800도 내에서 변경하면서 전기 전도도를 측정하였고, 열처리 시간은 30분으로 하였다. 그 결과 열처리 온도가 증가함에 따라 대체적으로 전기 전도도가 증가함을 알 수 있었다.As shown in Table 2, the electrical conductivity of the plated glass fibers was measured while changing the temperature condition within the range of 300 ° C. to 800 ° C. for 2 minutes in Table 1, and the heat treatment time was 30 minutes. As a result, it was found that the electric conductivity increased as the heat treatment temperature increased.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 열처리 전과 대비하여 열처리된 니켈 도금 유리섬유의 표면 형상이 엠보싱 형태로 변한 것을 알 수 있다. Further, as shown in FIG. 2, it can be seen that the surface shape of the nickel-plated glass fiber subjected to the heat treatment as compared with that before the heat treatment changed into the embossed form.
열처리된 니켈 도금 유리섬유의 이러한 엠보싱 표면 형상을 통해 향후 수지와의 결합 시, 결합력이 열처리 전보다 향상되는 효과를 제공할 수 있다.Through the embossed surface shape of the heat-treated nickel-plated glass fiber, it is possible to provide the effect that the bonding force is improved more than before the heat treatment when bonded to the resin in the future.
참고로, 니켈 도금 후, 열처리에 따른 니켈-유리섬유 계면에서의 화학적 융착 메커니즘은 다음과 같다.For reference, the mechanism of chemical fusion at the nickel-glass fiber interface after nickel plating is as follows.
니켈 도금된 유리섬유의 열처리 후, 표면의 Si-O구조와 Ni가 화학적으로 결합하여 Si-O-Ni 결합을 형성할 수 있다.After the heat treatment of the nickel plated glass fiber, the Si-O structure on the surface and the Ni chemically bond to form a Si-O-Ni bond.
또한, 금속층에 포함되어 있던 인(P)분자들은 열처리에 따라 열 에너지를 흡수함으로써, 인(P)분자들은 기화되는 현상이 나타날 수 있다. 이에 따라, 금속층에 포함된 인(P)분자들의 함량이 감소될 수 있다.In addition, the phosphorus (P) molecules contained in the metal layer may absorb thermal energy due to the heat treatment, so that the phosphorus (P) molecules may be vaporized. Accordingly, the content of phosphorus (P) molecules contained in the metal layer can be reduced.
본원발명은 Ni-P : SiO2 의 물리적인 접착형태에서 P가 제거되면서 Ni-O-Si의 화학적 결합이 형성되면서 강한 금속견착력이 부여될 수 있는 효과가 있다.In the present invention, P is removed from the physical bonding form of Ni-P: SiO 2 to form a chemical bond of Ni-O-Si, and a strong metal bonding force can be imparted.
본원발명은 열처리 단계에서 금속도금층에 있는 붕소(B) 또는 인(P) 함량을 제어함으로써, 금속도금층 표면에 엠보싱 모폴로지(morphology)의 형상 및 크기를 제어 및 전기전도도/전자파 차폐성을 제어하는 것에 특징이 있다.The present invention is characterized by controlling the shape and size of the embossing morphology and the electric conductivity / electromagnetic wave shielding property on the surface of the metal plating layer by controlling the content of boron (B) or phosphorus (P) in the metal plating layer in the heat treatment step .
본 발명의 실시예에 따라 도금되고 열처리된 금속 도금 유리섬유와 고분자 수지를 사용하여 제조한 복합재의 전자파 차폐능에 대해 표 3과 도 6을 기초로 이하에서 상세히 설명한다.The electromagnetic shielding ability of a composite material produced by using plated and heat-treated metal-plated glass fibers and a polymer resin according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to Tables 3 and 6 below.
상기 고분자 수지는 에폭시 수지를 사용하였으나, 에폭시 수지에 한정되지 않고 다양한 형태의 고분자 수지가 사용될 수 있다.An epoxy resin is used as the polymer resin, but various types of polymer resins can be used without being limited to the epoxy resin.
표 3은 각 열처리 온도에서 열처리한 니켈 도금된 유리섬유와 에폭시 수지를 사용하여 제조한 복합재의 전자파 차폐능을 니켈 도금 유리섬유의 열처리 온도에 따라 나타낸 것이고, 도 6은 각 열처리 온도에서 열처리된 니켈 도금 유리섬유와 에폭시 수지를 사용하여 제조한 복합재의 전자파 차폐능 패턴을 주파수(가로축)에 따른 강도(dB)로 도시한 그래프이다.Table 3 shows the electromagnetic shielding performance of the composite material produced by using the nickel-plated glass fiber and epoxy resin heat-treated at each heat treatment temperature according to the heat treatment temperature of the nickel plated glass fiber. Fig. 6 shows the heat- (DB) according to the frequency (abscissa) of the electromagnetic shielding ability pattern of a composite material produced by using a plated glass fiber and an epoxy resin.
표 3에 나타난 바와 같이, 열처리 과정을 수행한 니켈 도금된 유리섬유와 에폭시 수지를 사용하여 제조한 복합재는 60dB 이상의 전자파 차폐 성능을 가지며, 열처리 온도를 증가시킴에 따라 대체로 전자파의 차폐 강도가 높아짐을 알 수 있었다. As shown in Table 3, the composites produced by using the nickel-plated glass fiber and epoxy resin subjected to the heat treatment process have the electromagnetic shielding ability of 60 dB or more and the shielding strength of the electromagnetic wave is generally increased as the heat treatment temperature is increased Could know.
또한, 도 6의 좌측 그림은 전체 주파수 대역에서의 전자파 차폐 강도를 도시한 것이고, 우측 그림은 저주파 대역에서의 전자파 차폐 강도를 상세하게 나타낸 것이다.The left side of FIG. 6 shows the electromagnetic wave shielding intensity in the entire frequency band, and the right side shows the electromagnetic wave shielding intensity in the low frequency band in detail.
[표 3] 열처리한 니켈 도금 유리섬유 및 에폭시 수지 복합재의 전자파 차폐능[Table 3] EMI shielding ability of heat-treated nickel-plated glass fiber and epoxy resin composite material
결과적으로 상기 무전해 도금용액 및 유리섬유를 준비하는 준비 단계, 금속도금 층 형성 단계 및 열처리 단계를 수행하면 전기전도성 직물 직조 및 섬유강화플라스틱 부품 제조에 적합한 순도 및 금속 견착력이 강화된 금속도금 유리섬유가 제조될 수 있다. As a result, when the electroless plating solution and the glass fiber preparation step, the metal plating layer forming step and the heat treatment step are performed, a metal plating glass having enhanced purity and metal bonding strength suitable for the fabrication of the electroconductive fabric and the fiber- Fibers can be produced.
전자파 차폐용 금속도금 유리섬유 전기전도성 직물을 제조하는 단계(S50)는 전자파 차폐용 금속도금 유리섬유 전기전도성 직물을 제조할 수 있다.The step of fabricating a metal-plated glass fiber electroconductive fabric for electromagnetic wave shielding (S50) may produce a metal-plated glass fiber electroconductive fabric for electromagnetic shielding.
전자파 차폐용 금속도금 유리섬유 전기전도성 직물을 제조하는 단계(S50)는 열처리 단계를 수행한 금속도금 유리섬유를 이용하여 제직기로 전기전도성 직물을 직조하는 단계이다.The step (S50) of producing a metal-plated glass fiber electroconductive fabric for electromagnetic shielding is a step of weaving an electrically conductive fabric using a metal-plated glass fiber subjected to a heat treatment step.
전기전도성 직물은 최종 제품의 용도 및 요구물성에 적합하게 평직, 능직 및 주자직 등의 다양한 조직 형태로 직조될 수 있다.The electrically conductive fabric may be woven into a variety of tissue forms, such as plain weave, twill weave, and twill weave to suit the intended use and desired properties of the final product.
또한, 금속도금 유리섬유 열처리 단계(S30)를 수행한 금속도금 유리섬유에 전해도금 방법을 통하여 금속도금을 수행하는 2차 도금 단계를 더 포함하여 실시될 수 있다.Further, the method may further include a secondary plating step of performing metal plating on the metal-plated glass fibers subjected to the metal-plating glass fiber heat treatment step (S30) through an electrolytic plating method.
2차 도금 단계는 금속도금 유리섬유 열처리 단계(S30)를 수행한 금속도금 유리섬유 표면에 전해도금 방법에 의하여 니켈(Ni), 구리(Cu), 주석(Sn), 아연(Zn), 은(Ag), 금(Au), 알루미늄(Al), 코발트(Co), 크롬(Cr) 중에서 선택된 어느 하나 이상의 금속을 추가로 도금하는 것이다.The second plating step is a metal plating. The metal plating on which the glass fiber heat treatment step (S30) is performed is coated on the surface of the glass fiber by an electroplating method to form nickel (Ni), copper (Cu), tin (Sn), zinc (Zn) (Au), aluminum (Al), cobalt (Co), and chromium (Cr) is further plated.
열처리된 금속도금 유리섬유의 표면은 친수성으로 섬유강화 플라스틱 부품 제조시 사용되는 고분자 수지의 소수성 표면과의 계면친화력이 낮다. 때문에 친수성-소수성 계면결합력 증대를 위해 열처리된 금속도금 유리섬유 표면에 실란 코팅처리를 수행하는 사이징 처리 단계(S40)를 수행 할 수 있다.The surface of the heat-treated metal-plated glass fiber is hydrophilic and has a low interfacial affinity with the hydrophobic surface of the polymer resin used in producing the fiber-reinforced plastic part. Therefore, a sizing treatment step (S40) for performing a silane coating treatment on the surface of the heat-treated metal-plated glass fiber for enhancing the hydrophilic-hydrophobic interface bonding strength can be performed.
사이징 처리단계(S40)는 Amino-silane계, Epoxy-silane계, Methacrylate-silane계, Vinyl-silane계, Alkyl-silane계 및 Phenyl-silane계에서 선택된 어느 하나 이상의 실란을 사용한 희박용액으로 상기 열처리된 금속도금 유리섬유 표면을 코팅처리하는 과정이다. The sizing treatment step S40 may be performed after the heat treatment is performed with a dilute solution using at least one silane selected from the group consisting of Amino-silane, Epoxy-silane, Methacrylate-silane, Vinyl-silane, Alkyl- It is the process of coating the surface of the metal plating plies.
사이징 처리단계(S40)는 섬유강화복합재 제조 시, 금속도금 유리섬유의 친수성 계면과 고분자 수지의 소수성 계면 사이의 결합력을 증대시키기 위한 금속도금 유리섬유의 표면처리 과정이다. The sizing treatment step (S40) is a surface treatment process of the metal-plated glass fiber for enhancing the bonding force between the hydrophilic interface of the metal-plated glass fiber and the hydrophobic interface of the polymer resin in the production of the fiber-reinforced composite material.
Amino-silane계의 대표적인 실란은 aminopropyl trimethoxysilane(APS)을 사용할 수 있다. Aminopropyl trimethoxysilane (APS) can be used as a representative silane of the amino-silane system.
Epoxy-silane계의 대표적인 실란은 glycidoxy propyl trimethoxy silane(GPS)을 사용할 수 있다. Representative silanes of epoxy-silane system can use glycidoxy propyl trimethoxy silane (GPS).
Methacrylate-silane계의 대표적인 실란은 3-(trimethoxysilyl)propylmethacrylate(MPS) 등을 예로 들수 있다.Typical examples of methacrylate-silane silanes are 3- (trimethoxysilyl) propylmethacrylate (MPS).
도 8은 본 발명의 실시예 2에 따른 금속도금 유리섬유를 포함하는 전기전도성 직물의 제조방법을 도시한 순서도이다.8 is a flowchart showing a method of manufacturing an electroconductive fabric including metal-plated glass fibers according to Embodiment 2 of the present invention.
도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예 2에 따른 금속도금 유리섬유를 포함하는 전기전도성 직물의 제조방법을 알 수 있다.Referring to FIG. 8, a method of manufacturing an electroconductive fabric including metal-plated glass fibers according to Example 2 of the present invention can be known.
[실시예 2][Example 2]
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 금속도금 유리섬유를 포함하는 전기전도성 직물 제조방법은 금속염, 환원제 및 착화제를 포함하는 무전해 도금 용액 및 유리섬유 직물을 준비하는 준비 단계, 무전해 도금 용액을 이용한 화학적 환원반응을 통해 유리섬유 직물의 유리섬유 표면에 금속도금 층을 형성하는 금속도금층 형성 단계, 금속도금층 형성 단계를 통해 유리섬유 표면에 금속도금층이 형성된 유리섬유 직물에 대해 열처리를 수행하는 열처리 단계 및 열처리된 금속도금 유리섬유에 실란 코팅처리를 수행하는 사이징 처리단계를 통해 이루어질 수 있다.A method for manufacturing an electroconductive fabric comprising metal-plated glass fibers according to another embodiment of the present invention includes the steps of preparing an electroless plating solution and a glass fiber fabric including a metal salt, a reducing agent and a complexing agent, A metal plating layer forming step of forming a metal plating layer on the surface of the glass fiber of the glass fiber fabric through a chemical reduction process using the metal plating layer, a heat treatment step of performing heat treatment on the glass fiber fabric having the metal plating layer formed on the glass fiber surface through the metal plating layer forming step And a sizing treatment step of performing a silane coating treatment on the heat-treated metal-plated glass fiber.
구체적으로, 본 발명의 실시예 2에 따른 금속도금 유리섬유를 포함하는 전기전도성 직물의 제조방법은 무전해 도금 용액 및 유리섬유 직물을 준비하는 단계(S11), 금속도금층 형성 단계(S21), 금속도금 유리섬유 열처리 단계(S31) 및 열처리된 금속도금 유리섬유에 실란 코팅처리를 수행하는 사이징 처리단계(S41)를 포함할 수 있다.Specifically, the method for manufacturing an electroconductive fabric comprising metal-plated glass fibers according to Embodiment 2 of the present invention includes the steps of preparing an electroless plating solution and a glass fiber fabric S11, forming a metal plating layer S21, A plated glass fiber heat treatment step S31 and a sizing treatment step S41 for performing a silane coating treatment on the heat treated metal plated glass fiber.
무전해 도금 용액 및 유리섬유 직물을 준비하는 단계(S11)는 금속염, 환원제 및 착화제를 포함하는 무전해 도금 용액 및 유리섬유 직물을 준비하는 단계일 수 있다.The step (S11) of preparing the electroless plating solution and the glass fiber fabric may be a step of preparing an electroless plating solution and a glass fiber fabric including a metal salt, a reducing agent and a complexing agent.
금속도금층 형성 단계(S21)는 무전해 도금 용액을 이용한 화학적 환원반응을 통해 유리섬유 표면에 금속도금층을 형성할 수 있다. 또한, 금속도금층 형성 단계(S21)는 상술한 금속도금층 형성 단계(S20)와 같은 과정을 통해 수행될 수 있다.In the metal plating layer forming step (S21), a metal plating layer may be formed on the surface of the glass fiber through a chemical reduction reaction using an electroless plating solution. In addition, the metal plating layer forming step S21 may be performed in the same manner as the metal plating layer forming step S20 described above.
금속도금 유리섬유 열처리 단계(S31)는 금속도금층 형성 단계를 통해 금속도금층이 형성된 유리섬유에 대해, 금속도금층이 형성된 유리섬유의 표면과 금속도금층 사이에 융착이 일어나도록 하여 계면견착력을 향상시키고, 금속도금층 내부에 존재하는 불순물을 제거하도록 열처리를 수행할 수 있다. 또한, 금속도금 유리섬유 열처리 단계(S31)는 상술한 금속도금 유리섬유 열처리 단계(S30)와 같은 과정을 통해 수행될 수 있다.The metal-plated glass fiber heat treatment step (S31) improves the interfacial bonding force by making fusion between the surface of the glass fiber on which the metal plating layer is formed and the metal plating layer, with respect to the glass fiber having the metal plating layer formed through the metal plating layer- A heat treatment may be performed to remove impurities existing in the metal plating layer. In addition, the metal-plated glass fiber heat treatment step S31 may be performed through the same process as the metal-plated glass fiber heat treatment step S30 described above.
열처리된 금속도금 유리섬유에 실란 코팅처리를 수행하는 사이징 처리단계(S41)는 열처리된 금속도금 유리섬유에 실란 코팅처리를 수행하는 사이징 처리단계가 수행될 수 있다.The sizing treatment step (S41) for performing the silane coating treatment on the heat-treated metal-plated glass fiber can be carried out by a sizing treatment step of performing the silane coating treatment on the heat-treated metal-plated glass fiber.
본 발명의 실시예 2에 따른 금속도금 유리섬유를 포함하는 전기전도성 직물의 제조방법과 실시 예1과의 차이점은 준비 단계에서 연속사 형태의 유리섬유 대신에 평직, 능직 및 주자직 등의 다양한 조직 형태로 직조된 유리섬유 직물을 사용함으로써, 열처리 단계 후 직물 직조 단계 없이 바로 유리섬유와 금속도금 층간의 계면 견착력이 우수하고 금속도금 층의 순도가 높은 전기전도성 직물을 제조할 수 있다는 것이다.The difference between the method of manufacturing the electroconductive fabric including the metal-plated glass fiber according to the second embodiment of the present invention and the first embodiment differs from that of the first embodiment in that, instead of the continuous glass fiberglass in the preparation step, various tissues such as plain weave, It is possible to produce an electroconductive fabric having a high interfacial adhesion between the glass fiber and the metal plating layer and a high purity of the metal plating layer without performing the weaving step after the heat treatment step.
도 9는 본 발명의 실시예 1 또는 실시예 2에 따라 제조된 금속도금 유리섬유를 포함하는 전기전도성 직물을 이용하여 제조하는 섬유강화복합재용 열경화성 프리프레그의 제조방법을 도시한 순서도이다.9 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a thermosetting prepreg for a fiber-reinforced composite material manufactured using an electrically conductive fabric including metal-plated glass fibers produced according to Example 1 or Example 2 of the present invention.
도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예 1 또는 실시예 2에 따라 제조된 금속도금 유리섬유를 포함하는 전기전도성 직물을 이용하여 제조하는 섬유강화복합재용 열경화성 프리프레그의 제조방법을 알 수 있다.Referring to FIG. 9, a method of manufacturing a thermosetting prepreg for a fiber-reinforced composite material using an electrically conductive fabric comprising metal-plated glass fibers produced according to Example 1 or Example 2 of the present invention can be seen.
[실시 예3][Example 3]
본 발명의 실시 예1 또는 실시 예2에 따라 제조된 금속도금 유리섬유를 포함하는 전기전도성 직물을 이용한 섬유강화복합재용 열경화성 프리프레그는 금속도금 유리섬유 전기전도성 직물 및 열경화성 수지 용액을 준비하는 준비 단계(S100), 금속도금 유리섬유 전기전도성 직물에 열경화성 수지 용액을 함침하는 수지용액 함침 단계(S110), 금속도금 유리섬유 전기전도성 직물에 함침된 열경화성 수지 용액이 일정한 정도의 수지경화(B-stage)가 일어나는 수지 코팅 단계(S120) 및 포장 단계(S130)를 포함하여 제조할 수 있다.Preparation of thermosetting prepregs for glass fiber reinforced composite materials using an electroconductive fabric comprising metal-plated glass fibers prepared according to Example 1 or Example 2 of the present invention, a metal-plated glass fiber electroconductive fabric and a thermosetting resin solution (S100), a resin solution impregnating step (S110) of impregnating a metal-plated glass fiber electroconductive fabric with a thermosetting resin solution, a thermosetting resin solution impregnated in a metal-plated glass fiber electroconductive fabric to a certain degree of resin curing (B- (S120) and a packaging step (S130).
준비 단계(S100)는 금속도금 유리섬유 전기전도성 직물과 열경화성 수지, 경화제 및 용제(solvent)가 혼합된 열경화성 수지 용액을 준비하는 단계일 수 있다.The preparation step (S100) may be a step of preparing a thermosetting resin solution in which a metal-plated glass fiber electroconductive fabric, a thermosetting resin, a curing agent and a solvent are mixed.
수지용액 함침 단계(S110)는 금속도금 유리섬유 전기전도성 직물이 열경화성 수지용액이 담긴 함침조(Bath)을 통과하면서 금속도금 유리섬유 전기전도성 직물에 수지용액이 함침되는 수지용액 함침 단계일 수 있다.The resin solution impregnation step (S110) may be a resin solution impregnation step in which the metal-plated glass fiber electroconductive fabric is impregnated with a resin solution in a metal-plated glass fiber electroconductive fabric while passing through a bath containing a thermosetting resin solution.
수지 코팅 단계(S120)는 수지 함침 단계(S110)를 통해 수지가 함침된 금속도금 유리섬유 전기전도성 직물이 코팅 타워(Coating tower)를 통과하면서 과도한 용제분의 휘발과 일정한 정도의 수지경화(B-stage)가 일어나는 수지 코팅 단계일 수 있다.In the resin coating step S120, the metal-plated glass fiber electroconductive fabric impregnated with the resin through the resin impregnation step (S110) passes through the coating tower and evaporates excess solvent and forms a resin hardening (B- stage may occur.
포장 단계(S130)는 수지 코팅 단계(S120)를 수행한 열경화성 수지 코팅 금속도금 유리섬유 전기전도성 직물의 양면(상부면 및 하부면)에 이형지 또는 이형필름을 적층하여 포장하는 포장 단계일 수 있다.The packaging step S130 may be a packaging step of laminating a releasing paper or release film on both sides (upper surface and lower surface) of the thermosetting resin-coated metal-plated glass fiber electroconductive fabric subjected to the resin coating step S120.
섬유강화복합재용 열경화성 프리프레그에 있어서 금속도금 유리섬유를 포함하는 전기전도성 직물은 30중량% ~ 75중량%이다.The thermally conductive prepreg for a fiber reinforced composite material comprises 30% to 75% by weight of the electrically conductive fabric comprising metal plated glass fibers.
일반적으로 프리프레그에 사용되는 열경화성 수지의 경화는 다음의 A-stage, B-stage, C-stage 3단계로 진행이 된다.In general, the curing of the thermosetting resin used in the prepreg proceeds to the following three stages of A-stage, B-stage and C-stage.
1) A-Stage : 수지와 경화재가 배합비에 따라 단순히 혼합만 된 상태로 경화반응이 전혀 일어나지 않는 상태이다.1) A-Stage: A state where the resin and the curing material are merely mixed according to the blending ratio and the curing reaction does not occur at all.
2) B-Stage : 수지와 경화재가 어느 정도 반응이 진행되어 점도가 급상승하여 용제(Solvent)에 의해 용해되지 않고 열에 의해 용융되어 Flow를 형성하는 단계이다.2) B-Stage: It is a step where the resin and the curing material react to some extent and the viscosity increases so that the melt is not dissolved by the solvent but is melted by heat to form Flow.
3) C-Stage : 수지와 경화제의 반응이 거의 끝나거나 완료된 단계로서 용제나 열의 영향을 받지 않으며 소재의 경화가 이루어진 단계이다.3) C-Stage: The stage where the reaction between the resin and the curing agent is almost completed or completed, and the curing of the material is not affected by the solvent or heat.
프리프레그는 수지 경화 단계중 B-Stage로 경화시키고 저온에서 보관하여 더 이상의 반응을 지연시키는 것이다.The prepreg is cured in the B-stage during the resin curing step and stored at low temperature to retard further reaction.
도 10은 본 발명의 실시예 1 또는 실시예 2에 따라 제조된 금속도금 유리섬유를 포함하는 전기전도성 직물을 이용하여 제조하는 섬유강화복합재용 열가소성 프리프레그의 제조방법을 도시한 순서도이다.10 is a flowchart showing a method for manufacturing a thermoplastic prepreg for a fiber-reinforced composite material manufactured using an electrically conductive fabric comprising metal-plated glass fibers produced according to Example 1 or Example 2 of the present invention.
도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예 1 또는 실시예 2에 따라 제조된 금속도금 유리섬유를 포함하는 전기전도성 직물을 이용하여 제조하는 섬유강화복합재용 열가소성 프리프레그의 제조방법을 알 수 있다.Referring to FIG. 10, there is shown a method for producing a thermoplastic prepreg for a fiber-reinforced composite material using an electrically conductive fabric comprising metal-plated glass fibers produced according to Example 1 or Example 2 of the present invention.
[실시 예4][Example 4]
본 발명의 실시 예1 또는 실시 예2에 따라 제조된 금속도금 유리섬유를 포함하는 전기전도성 직물을 이용한 섬유강화복합재용 열가소성 프리프레그는 금속도금 유리섬유 전기전도성 직물을 준비하는 단계(S200), 열가소성 수지를 필름형태로 가공한 열가소성 수지 필름 준비하는 단계(S210), 금속도금 유리섬유 전기전도성 직물에 열가소성 수지 필름을 적층하는 단계(S220), 열가소성 수지 필름이 적층된 금속도금 유리섬유 전기전도성 직물을 가열 및 가압하는 단계(S230) 및 냉각 단계(S240)를 포함하여 제조할 수 있다.Preparing a thermoplastic prepreg for a fiber-reinforced composite material using an electrically conductive fabric comprising metal-plated glass fibers prepared according to Example 1 or Example 2 of the present invention (S200), preparing a thermoplastic prepreg for a glass- A step (S210) of preparing a thermoplastic resin film processed into a film form of a resin, a step (S220) of laminating a thermoplastic resin film to the metal-plated glass fiber electroconductive fabric, a step of forming a metal-plated glass fiber electroconductive fabric laminated with a thermoplastic resin film Heating and pressing (S230), and cooling (S240).
금속도금 유리섬유 전기전도성 직물을 준비하는 단계(S200)는 금속도금 유리섬유 전기전도성 직물을 준비하는 단계일 수 있다.Step S200 of preparing a metal plated glass fiber electroconductive fabric may be a step of preparing a metal plated glass fiber electroconductive fabric.
열가소성 수지를 필름형태로 가공한 열가소성 수지 필름 준비하는 단계(S210)는 열가소성 수지를 필름형태로 가공한 열가소성 수지 필름 준비하는 단계일 수 있다. The step (S210) of preparing a thermoplastic resin film processed into a film form of a thermoplastic resin may be a step of preparing a thermoplastic resin film obtained by processing a thermoplastic resin into a film form.
금속도금 유리섬유 전기전도성 직물에 열가소성 수지 필름을 적층하는 단계(S220)는 금속도금 유리섬유 전기전도성 직물에 열가소성 수지 필름을 적층하는 단계일 수 있다. 또한, 금속도금 유리섬유 전기전도성 직물에 열가소성 수지 필름을 적층하는 단계(S220)는 전기전도성 직물의 양면(상부면 및 하부면) 또는 어느 일면에 열가소성 수지 필름을 적층할 수 있다.Step S220 of laminating the thermoplastic resin film to the metal plated glass fiber electroconductive fabric may be a step of laminating the thermoplastic resin film to the metal plated glass fiber electroconductive fabric. In addition, the step S220 of laminating the thermoplastic resin film to the metal-plated glass fiber electroconductive fabric may include laminating a thermoplastic resin film on both sides (upper surface and lower surface) or on either side of the electrically conductive fabric.
열가소성 수지 필름이 적층된 금속도금 유리섬유 전기전도성 직물을 가열 및 가압하는 단계(S230)는 열가소성 수지 필름이 적층된 금속도금 유리섬유 전기전도성 직물을 가열 및 가압하는 단계일 수 있다. 또한, 열가소성 수지 필름이 적층된 금속도금 유리섬유 전기전도성 직물을 가열 및 가압하는 단계(S230)는 가열 및 가압 장치에 의해 열가소성 수지 필름을 녹는점 이상의 온도로 가열하여 열가소성 수지를 전기전도성 직물에 함침 및 코팅하는 수지 코팅 단계일 수 있다.Step S230 of heating and pressing the metal plated glass fiber electroconductive fabric laminated with the thermoplastic resin film may be a step of heating and pressing the metal plated glass fiber electroconductive fabric laminated with the thermoplastic resin film. In addition, the step S230 of heating and pressing the metal-plated glass fiber electroconductive fabric laminated with the thermoplastic resin film may be performed by heating and heating the thermoplastic resin film to a temperature above the melting point of the thermoplastic resin film, And a resin coating step for coating.
냉각 단계(S240)는 전기전도성 직물에 함침 및 코팅되어 있는 액상 상태의 열가소성 수지가 냉각되어 고체 상태로 되는 단계일 수 있다.The cooling step S240 may be a step in which the liquid thermoplastic resin impregnated and coated with the electrically conductive fabric is cooled to a solid state.
섬유강화복합재용 열가소성 프리프레그에 있어서 금속도금 유리섬유를 포함하는 전기전도성 직물은 30중량% ~ 75중량%이다.The thermoplastic prepreg for a fiber-reinforced composite material comprises 30% to 75% by weight of the electrically conductive fabric comprising metal-plated glass fibers.
도 11은 본 발명의 실시예 1 또는 실시예 2에 따라 제조된 금속도금 유리섬유를 포함하는 전기전도성 직물을 이용하여 제조하는 섬유강화복합재용 프리프레그의 또 다른 제조방법을 도시한 순서도이다.11 is a flowchart showing another method of manufacturing a prepreg for a fiber-reinforced composite material manufactured using an electrically conductive fabric comprising metal-plated glass fibers produced according to Example 1 or Example 2 of the present invention.
도 11을 참조하면, 본 발명의 실시예 1 또는 실시예 2에 따라 제조된 금속도금 유리섬유를 포함하는 전기전도성 직물을 이용하여 제조하는 섬유강화복합재용 프리프레그의 또 다른 제조방법을 알 수 있다.Referring to FIG. 11, another process for producing a prepreg for a fiber-reinforced composite material using an electroconductive fabric comprising metal-plated glass fibers produced according to Example 1 or 2 of the present invention can be known .
[실시 예5][Example 5]
본 발명의 실시 예1 또는 실시 예2에 따라 제조된 금속도금 유리섬유를 포함하는 전기전도성 직물을 이용한 섬유강화복합재용 열경화성 프리프레그의 또 다른 제조방법은 금속도금 유리섬유 전기전도성 직물을 준비하는 단계(S300), 에폭시 수지 조성물 준비하는 단계(S310), 에폭시 수지 조성물을 이형지 상에 도포하여 수지 필름을 제조하는 단계(S320), 금속도금 유리섬유 전기전도성 직물에 수지 필름을 적층하는 단계(S330), 수지 필름이 적층된 금속도금 유리섬유 전기전도성 직물을 가열 및 가압하는 단계(S340) 및 포장 단계(S350)를 포함할 수 있다.Another method of preparing a thermosetting prepreg for a fiber-reinforced composite material using an electrically conductive fabric comprising metal-plated glass fibers prepared according to Example 1 or 2 of the present invention comprises the steps of preparing a metal-plated glass fiber electroconductive fabric (S330), a step (S310) of preparing an epoxy resin composition (S310), a step (S320) of forming a resin film by coating the epoxy resin composition on a release paper, a step (S330) of laminating a resin film on the metal- A step S340 of heating and pressing the metal-plated glass fiber electroconductive fabric laminated with the resin film, and a packaging step S350.
금속도금 유리섬유 전기전도성 직물을 준비하는 단계(S300)는 금속도금 유리섬유 전기전도성 직물을 준비하는 단계일 수 있다.Step S300 of preparing a metal plated glass fiber electroconductive fabric may be a step of preparing a metal plated glass fiber electroconductive fabric.
에폭시 수지 조성물 준비하는 단계(S310)는 에폭시 수지 조성물을 준비하는 단계일 수 있다. 또한, 에폭시 수지 조성물 준비하는 단계(S310)는 에폭시계 수지에 경화제, 경화촉진제 및 기타 첨가제를 첨가하면서 혼련하는 과정을 통해 에폭시 수지 조성물을 제조하는 에폭시 수지 조성물 준비 단계일 수 있다.The step (S310) of preparing the epoxy resin composition may be a step of preparing the epoxy resin composition. The step (S310) of preparing the epoxy resin composition may be an epoxy resin composition preparation step of preparing an epoxy resin composition through kneading while adding a curing agent, a curing accelerator and other additives to the epoxy resin.
에폭시 수지 조성물을 이형지 상에 도포하여 수지 필름을 제조하는 단계(S320)는 에폭시 수지 조성물을 이형지 상에 도포하여 수지 필름을 제조하는 단계일 수 있다. 또한, 에폭시 수지 조성물을 이형지 상에 도포하여 수지 필름을 제조하는 단계(S320)는 에폭시 수지 조성물을 코터(Coater)를 이용하여 이형지 상에 도포하여 수지 필름을 제작하는 수지 필름 제조 단계일 수 있다.The step (S320) of applying the epoxy resin composition on a release paper to produce a resin film may be a step of applying the epoxy resin composition on a release paper to produce a resin film. Also, the step (S320) of applying the epoxy resin composition onto the release paper to produce the resin film (S320) may be a resin film production step in which the epoxy resin composition is coated on a release paper using a coater to produce a resin film.
금속도금 유리섬유 전기전도성 직물에 수지 필름을 적층하는 단계(S330)는 금속도금 유리섬유 전기전도성 직물에 수지 필름을 적층하는 단계일 수 있다. 또한, 금속도금 유리섬유 전기전도성 직물에 수지 필름을 적층하는 단계(S330)는 전기전도성 직물의 양면(상부면 및 하부면) 또는 어느 일면에 수지 필름을 적층할 수 있다.Step S330 of laminating the resin film to the metal plated glass fiber electroconductive fabric may be a step of laminating the resin film to the metal plated glass fiber electroconductive fabric. In addition, the step (S330) of laminating the resin film to the metal-plated glass fiber electroconductive fabric may include laminating a resin film on both surfaces (upper surface and lower surface) or one side of the electrically conductive fabric.
수지 필름이 적층된 금속도금 유리섬유 전기전도성 직물을 가열 및 가압하는 단계(S340)는 수지 필름이 적층된 금속도금 유리섬유 전기전도성 직물을 가열 및 가압하는 단계일 수 있다. 또한, 수지 필름이 적층된 금속도금 유리섬유 전기전도성 직물을 가열 및 가압하는 단계(S340)는 가열 및 가압 장치에 의해 전기전도성 직물에 에폭시 수지 조성물을 함침 및 코팅하는 수지 코팅 단계일 수 있다. 수지 필름이 적층된 금속도금 유리섬유 전기전도성 직물을 가열 및 가압하는 단계(S340)는 핫 멜트 공정(Hot Melt Process)이 사용될 수 있다.Step S340 of heating and pressing the metal-plated glass fiber electroconductive fabric laminated with the resin film may be a step of heating and pressing the metal-plated glass fiber electroconductive fabric laminated with the resin film. Further, the step (S340) of heating and pressing the metal-plated glass fiber electroconductive fabric laminated with the resin film may be a resin coating step of impregnating and coating the epoxy resin composition with the electrically conductive fabric by a heating and pressing device. The hot melt process (Hot Melt Process) may be used for heating and pressing the metal-plated glass fiber electroconductive fabric laminated with the resin film (S340).
포장 단계(S350)는 수지 필름이 적층된 금속도금 유리섬유 전기전도성 직물을 가열 및 가압하는 단계(S340)을 통해 에폭시 수지 조성물이 함침 및 코팅된 직물의 양면(상부면 및 하부면)에 이형지 또는 이형필름을 적층하여 포장하는 포장 단계일 수 있다.The packaging step S350 is a step of pressing and heating the metal-plated glass fiber electroconductive fabric laminated with the resin film on both sides (upper surface and lower surface) of the fabric impregnated and coated with the epoxy resin composition through heating and pressing (S340) And a packaging step of laminating and packaging the release films.
섬유강화복합재용 열경화성 프리프레그에 있어서 금속도금 유리섬유를 포함하는 전기전도성 직물은 30중량% ~ 75중량%이다.The thermally conductive prepreg for a fiber reinforced composite material comprises 30% to 75% by weight of the electrically conductive fabric comprising metal plated glass fibers.
Claims (11)
(b) 상기 무전해 도금 용액을 이용한 화학적 환원반응을 통해 상기 유리섬유 표면에 금속도금층을 형성하는 금속도금층 형성 단계;
(c) 상기 금속도금층 형성 단계를 통해 금속도금층이 형성된 유리섬유에 대해, 상기 금속도금층이 형성된 유리섬유의 표면과 상기 금속도금층 사이에 융착이 일어나도록 하여 계면견착력을 향상시키고, 금속도금층 내부에 존재하는 불순물을 제거하도록 열처리를 수행하는 금속도금 유리섬유 열처리 단계;
(d) 열처리된 금속도금 유리섬유의 표면에 실란 코팅처리를 수행하는 사이징 처리 단계; 및
(e) 상기 (a) 내지 (d) 단계를 통해 순도 및 금속 견착력이 강화된 금속도금 유리섬유를 사용하여 전자파 차폐용 금속도금 유리섬유 전기전도성 직물을 제조하는 단계;를 포함하는 금속도금 유리섬유를 포함하는 전기전도성 직물 제조방법.
(a) preparing an electroless plating solution containing a metal salt, a reducing agent and a complexing agent, and a glass fiber in the form of a continuous yarn (CONTINUOUS FIBER) in which the filaments are bundled into one bundle without twisting;
(b) forming a metal plating layer on the surface of the glass fiber through a chemical reduction reaction using the electroless plating solution;
(c) fusion bonding is performed between the surface of the glass fiber on which the metal plating layer is formed and the metal plating layer with respect to the glass fiber on which the metal plating layer is formed through the metal plating layer formation step to improve the interfacial adhesion force, A metal-plated glass fiber heat treatment step of performing heat treatment so as to remove impurities present;
(d) a sizing treatment step of performing a silane coating treatment on the surface of the heat-treated metal-plated glass fiber; And
(e) fabricating a metal-plated glass fiber electroconductive fabric for electromagnetic wave shielding using metal-plated glass fibers having enhanced purity and metal bonding strength through the steps (a) to (d) A method of making an electrically conductive fabric comprising a fiber.
(b) 상기 무전해 도금 용액을 이용한 화학적 환원반응을 통해 상기 유리섬유 표면에 금속도금층을 형성하는 금속도금층 형성 단계;
(c) 상기 금속도금층 형성 단계를 통해 금속도금층이 형성된 유리섬유에 대해, 상기 금속도금층이 형성된 유리섬유의 표면과 상기 금속도금층 사이에 융착이 일어나도록 하여 계면견착력을 향상시키고, 금속도금층 내부에 존재하는 불순물을 제거하도록 열처리를 수행하는 금속도금 유리섬유 열처리 단계; 및
(d) 열처리된 금속도금 유리섬유의 표면에 실란 코팅처리를 수행하는 사이징 처리 단계;를 포함하는 금속도금 유리섬유를 포함하는 전기전도성 직물 제조방법.
(a) preparing an electroless plating solution comprising a metal salt, a reducing agent and a complexing agent, and a glass fiber fabric;
(b) forming a metal plating layer on the surface of the glass fiber through a chemical reduction reaction using the electroless plating solution;
(c) fusion bonding is performed between the surface of the glass fiber on which the metal plating layer is formed and the metal plating layer with respect to the glass fiber on which the metal plating layer is formed through the metal plating layer formation step to improve the interfacial adhesion force, A metal-plated glass fiber heat treatment step of performing heat treatment so as to remove impurities present; And
(d) a sizing treatment step of performing a silane coating treatment on the surface of the heat-treated metal-plated glass fiber.
상기 금속염은 니켈(Ni)염, 구리(Cu)염, 주석(Sn)염, 아연(Zn)염, 금(Au)염, 은(Ag)염, 납(Pb)염, 알루미늄(Al)염, 코발트(Co)염 및 크롬(Cr)염 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 금속도금 유리섬유를 포함하는 전기전도성 직물 제조방법.
3. The method of claim 2,
The metal salt may be at least one selected from the group consisting of a nickel salt, a copper salt, a tin salt, a zinc salt, a gold salt, a silver salt, a lead salt, , A cobalt (Co) salt, and a chromium (Cr) salt.
상기 무전해 도금 용액은,
pH가 2 내지 11인 것을 특징으로 하는 금속도금 유리섬유를 포함하는 전기전도성 직물 제조방법.
3. The method of claim 2,
The electroless plating solution may contain,
lt; RTI ID = 0.0 > 1, < / RTI > wherein the pH is between 2 and 11.
상기 단계 (c)는,
섭씨 300도 내지 800도 온도에서 5분 내지 60분 동안 열처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 금속도금 유리섬유를 포함하는 전기전도성 직물 제조방법.
3. The method of claim 2,
The step (c)
Wherein the heat treatment is performed at a temperature of 300 to 800 degrees Celsius for 5 minutes to 60 minutes.
상기 단계 (c) 이후,
상기 유리섬유의 표면에 도금된 금속도금층 내의 금속 함량이 95중량% 이상인 것을 특징으로 하는 금속도금 유리섬유를 포함하는 전기전도성 직물 제조방법.
3. The method of claim 2,
After step (c)
Wherein the metal content of the plated metal plating layer on the surface of the glass fiber is 95 wt% or more.
상기 단계 (c) 이후,
금속도금 유리섬유는 1×103(S/cm) 내지 6×105(S/cm)의 전기전도도를 가지는 것을 특징으로 하는 금속도금 유리섬유를 포함하는 전기전도성 직물 제조방법.
3. The method of claim 2,
After step (c)
Wherein the metal plated glass fibers have an electrical conductivity of 1 x 10 3 (S / cm) to 6 x 10 5 (S / cm).
상기 사이징 처리단계는,
Amino-silane계, Epoxy-silane계, Methacrylate-silane계, Vinyl-silane계, Alkyl-silane계 및 Phenyl-silane계에서 선택된 어느 하나 이상의 실란을 사용한 희박용액으로 상기 열처리된 금속도금 유리섬유 표면을 코팅처리하는 것을 특징으로 하는 전기전도성 직물 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the sizing processing step comprises:
The surface of the heat-treated metal-plated glass fiber is coated with a dilute solution using at least one silane selected from the group consisting of ammonia-silane, Epoxy-silane, Methacrylate-silane, Vinyl-silane, Alkyl-silane and Phenyl- ≪ / RTI > by weight of the electrically conductive fabric.
An electrically conductive fabric comprising metal plated glass fibers produced by the process of any one of claims 1 to 8.
A prepreg produced by impregnating a thermosetting resin into an electrically conductive fabric comprising metal-plated glass fibers according to claim 9.
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|---|---|---|---|---|
| WO2019221482A1 (en) * | 2018-05-16 | 2019-11-21 | 도레이첨단소재 주식회사 | Conductive fiber aggregate and manufacturing method therefor |
| KR20230056244A (en) * | 2021-10-20 | 2023-04-27 | 한국세라믹기술원 | Hybrid-fiber reinforcement complex materials, Manufacturing method thereof and Mobility parts containing the same |
| CN116766723A (en) * | 2023-06-26 | 2023-09-19 | 青岛文武港科技有限公司 | High-performance grid composite film for tire and preparation method thereof |
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