KR20240086064A - 탄소섬유 복합 열가소성 수지 접합 시트와 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 탄소섬유로 보강된 열가소성 수지 성형물을 제조하는 데에 사용되는 탄소섬유 복합 열가소성 수지 접합 시트와 그 제조방법이 제공된다.

Description

탄소섬유 복합 열가소성 수지 접합 시트와 그 제조방법{Sheet for CFRTP and metheod for manufacturing the same}

본 발명은 강화플라스틱 복합재료 성형물 제조용의 탄소섬유 복합 열가소성 수지 접합 시트와 그 제조방법에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 탄소섬유로 보강된 열가소성 수지 성형물을 제조하는 데에 사용되는 탄소섬유 복합 열가소성 수지 접합 시트와 그 제조방법에 관한 것이다.

자동차, 항공기, 풍력발전 등에 사용되는 경량화 제품으로 에폭시 수지나 불포화폴리에스테르 수지 등의 열경화성 수지를 기지 재료로 사용하는 섬유보강 복합재료 성형물이 주로 사용되고 있다.

그러나 최근에는 환경적인 문제의 중요성이 증가하면서, 재활용이 가능한 폴리아미드, 폴리에스테르 등의 열가소성 수지를 기지 재료로 이용하는 섬유보강 복합재료에 대한 선호 경향이 나타나고 있다. 그러나 기술적 문제로 인해 구현에 어려움을 겪고 있다.

상기 기술적 문제의 가장 큰 원인은 용융된 열가소성 수지의 높은 점도에서 기인한다. 즉, 탄소섬유와 같은 보강섬유에 함침하기 위해 열가소성 수지를 용융할 경우, 점도가 높아 끈적이기 때문에 보강섬유에 충분히 균일하게 함침이 이루어지지 않는다는 것이다. 최근에는 일부 탄소섬유를 펼쳐서 열가소성 수지의 함침성을 어느 정도 향상시키고는 있지만 여전히 충분하고 균일한 함침이 이루어지도록 하는 것은 어려운 실정이다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 등록특허 제1966549호 공보에는, 보강용 섬유와 열가소성 수지 섬유를 준비하여, 커버링 공정이나, 편조 공정, 합사공정을 통해 섬유강화 복합재료 제조용 혼섬사를 제조하는 방법을 개시하고 있다.

그러나 보강섬유사로서 경량성이 우수한 핵심소재인 탄소섬유사 같은 경우, 굴곡이 될 경우에는 물성이 저하되므로 물성의 극대화를 위해 혼섬사 제조시에 편조나 합사 공정 등의 사용에 어려움이 있으며, 또한 시판 탄소섬유사는 탄소섬유들이 뭉쳐 있는 플랫한 토우 형태이어서 커버링에도 어려움이 있고 설령 커버링을 하여도 플랫한 형태의 탄소섬유사가 둥글게 뭉쳐지면서 꼬임 등이 발생하여 절사가 많고, 내부로 열가소성 수지 용융액이 잘 침투하지 못하게 되는 등 섬유강화 복합재료 제조용으로 사용되는 열가소성 수지 섬유사와의 혼섬사를 제조하는 공정과 얻어진 혼섬사의 성능 등에서 문제가 있다.

또한, 이들 커버링이나, 편조, 합사 등을 통해서 섬유강화 복합재료 제조용으로 충분한 양의 열가소성 수지를 부여하는 데에도 한계가 있다.

그리고 열가소성의 특성상 시중에 출시되고 있는 인발로 생산된 열가소성 프리프레그 제품은 일반적으로 평균 30㎝/min 정도로 생산성이 매우 나쁘다.

다른 한편으로 대중적으로 사용되고 있는 탄소섬유 열경화성 강화플라스틱에서 성형물의 물성을 최대한으로 하기 위해 보강재인 탄소섬유가 직조가 되지 않은 굴곡이 없는 시트를 선호하고 있다. 현재 출시되고 있는 중간재인 탄소섬유 시트는 봉제바늘로 탄소섬유를 봉제한 난 클립 패브릭(NCF) 시트가 있다. 그런데 상기 난 클립 패브릭 시트는 제조 기계가 세계적으로 독일 칼마이어사 외 1개 회사에서 생산되고 있으며 제조공정 및 구조가 복잡하고 기계가 아주 예민하여 생산효율이 떨어지고 원사 손실이 많이 발생되고 있으며 가격 또한 40억 이상 고가로 설비에 어려움이 있다.

KR 10-1966549 B1 KR 10-2204244 B1

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 현재 경량화의 핵심 소재로 사용되는 탄소섬유 열경화성 에폭시 수지 복합재료를 대체할 소재인 탄소섬유 강화 열가소성 수지(CFRTP) 성형물의 제조에 사용되는 탄소섬유 복합 열가소성 수지 접합 시트와 그의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

특히, 충분한 양의 열가소성 수지를 탄소섬유에 균일하고 용이하게 함침할 수 있으면서, 취급이 용이하고, 제조공정이 비교적 간단하여 생산성이 좋은 탄소섬유 복합 열가소성 수지 접합 시트와 이러한 시트를 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 탄소섬유 복합 열가소성 수지 접합 시트는,

탄소섬유 멀티필라멘트로 이루어진 탄소섬유 토우와;

상기 탄소섬유 토우의 외부에 감긴 채 탄소섬유 토우에 융착된 저온융착사가 포함된 커버링사와;

상기 커버링사에 의해 커버링된 탄소섬유 토우의 상부면과 하부면에 적층되어, 상기 커버링사의 저온융착사에 의해 탄소섬유 토우에 융착된 열가소성 필름을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 탄소섬유 토우는 토우 원사의 2배 이상의 폭으로 스프레딩된 평면 토우인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 커버링사는 열가소성 섬유사, 탄소섬유사 또는 유리섬유사를 심사로 하고, 상기 심사의 외주에 저온융착사가 커버링된 형태인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 탄소섬유 복합 열가소성 수지 접합 시트의 제조방법은,

탄소섬유 멀티필라멘트로 이루어진 탄소섬유 토우를 펼친 상태로 평활하게 공급하는 탄소섬유 공급단계;

저온융착사가 포함된 커버링사를 상기 탄소섬유 토우의 표면에 커버링하는 커버링단계;

가열과 냉각을 통해 상기 커버링사에 포함된 저온 융착사 성분을 용융 및 고화시켜 상기 탄소섬유 토우와 커버링사를 융착시키는 커버링사 융착단계;

상기 커버링사가 융착된 탄소섬유 토우의 상부와 하부에 열가소성 필름을 적층되게 공급하는 필름 적층단계; 및

가열과 냉각을 통해 커버링사에 포함된 저온융착사 성분을 용융 및 고화시켜 상기 탄소섬유 토우와 탄소섬유 토우의 상하에 적층된 상기 열가소성 필름을 융착시키는 필름 융착단계;를 포함하여 탄소섬유 복합 열가소성 수지 접합 시트를 제조하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 탄소섬유 공급단계중 또는 탄소섬유 공급단계 이전에 탄소섬유 토우를 진동을 통해 토우 원사의 2배 이상의 폭으로 펼치는 스프레딩 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 커버링단계에서는, 상기 탄소섬유 토우를 가이드판의 상부에 펼친 상태에서 상기 커버링사로 감아주고, 상기 커버링사 융착단계에서는 커버링사에 의해 커버링된 탄소섬유 토우를 상기 가이드판으로부터 분리한 후에 바로가열롤러를 통과시켜 탄소섬유 토우가 펼쳐진 상태로 커버링사의 융착이 이루어지도록 한다.

본 발명에 따른 탄소섬유 복합 열가소성 수지 접합 시트는, 탄소섬유 토우에 저온융착사를 포함하는 커버링사가 커버링된 상태에서 상·하면에 열가소성 필름이 저온융착사에 의해 융착되어 있을 뿐만 아니라, 탄소섬유 토우를 구성하는 멀티필라멘트사들이 굴곡이 없이 최대한 펼쳐진 상태에서 탄소섬유 복합 열가소성 수지 접합 시트를 형성하기 때문에, 복합재료 성형시에 열가소성 필름이 용융되어 보강사인 탄소섬유에 열가소성 수지가 충분하고 균일하게 함침되어 경량성과 기계적 물성이 우수한 성형물을 얻을 수 있다.

특히, 커버링사에 포함된 저온융착사에 의해 탄소섬유에 열가소성 필름이 저온에서 융착되기 때문에, 고온에서 열가소성 수지가 분해되거나 열가소성 필름이 뻣뻣해지지 않고 유연성을 유지하여, 추후의 제직시나 성형시에 절사나 0°방향 갈라짐 등이 최소화되고 성형공정에서 벤딩이나 업드로잉 등이 용이하게 되는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 탄소섬유 복합 열가소성 수지 접합 시트의 제조방법을 이용하면, 탄소섬유 토우가 스프레딩 되어 열가소성 수지의 침투가 균일하고 충분히 이루어져서 우수한 품질의 탄소섬유 강화 열가소성 수지 성형물을 얻을 수 있는 탄소섬유 복합 열가소성 수지 접합 시트를 효율적으로 제조할 수 있고 생산성을 극대화하여 탄소섬유 복합 열가소성 수지 접합 시트를 기존 인발형 열가소성 프리프레그 시트보다 저렴하게 공급하는 효과가 있다.

특히 탄소섬유 토우를 저온융착사를 포함하는 커버링사로 커버하여 저온 융착하여 형태가 안정된 상태에서 열가소성 필름을 저온 융착사의 융착에 의해 상하에 접합하기 때문에, 균일한 품질의 정형화된 형태의 탄소섬유 복합 열가소성 수지 접합 시트를 얻을 수 있는 효과가 있다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유 복합 열가소성 수지 접합 시트의 단면구조와 측면형태를 도시한 모식도;
도 2는 본 발명에 따른 탄소섬유 복합 열가소성 수지 접합 시트 제조방법의 순서도;
도 3a 및 도 3b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유 복합 열가소성 수지 접합 시트 제조장치의 전체 구성을 보여주는 사시도와 측면도;
도 4a 및 도 4b는 각각 도 3의 접합 시트 제조장치의 스프레딩공정부의 일실시예의 상세 구성을 보여주는 사시도와 측면도;
도 5a 내지 도 5d는 도 3의 접합 시트 제조장치에 있어서 커버링부의 일실시예의 상세 구성을 보여주는 도면;
도 6은 도 5의 커버링부의 커버링사 견인 핑거의 구조를 설명하는 도면;
도 7은 본 발명에 따른 탄소섬유 복합 열가소성 수지 접합 시트 제조장치에 있어서의 커버링부의 다른 실시예를 보여주는 도면.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 좀 더 상세하게 설명한다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유 복합 열가소성 수지 접합 시트의 단면구조와 측면형태를 도시한 모식도이다.

도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본 발명에 따른 탄소섬유 복합 열가소성 수지 접합 시트(1)는, 탄소섬유 토우(10)와, 상기 토우를 감싼 커버링사(20), 및 상기 토우의 상·하부면에 적층되어 접합된 열가소성 필름(30, 40)을 포함하여 이루어져 있다.

좀 더 구체적으로는, 탄소섬유 멀티필라멘트로 이루어진 탄소섬유 토우(10)와; 상기 탄소섬유 토우의 외부에 감긴 채 탄소섬유 토우(10)에 융착된 저온융착사(21)가 포함된 커버링사(20)와; 상기 커버링사(20)에 의해 커버링된 탄소섬유 토우(10)의 상부면과 하부면에 적층되어, 상기 커버링사(20)의 저온융착사(21)에 의해 탄소섬유 토우(10)에 융착된 열가소성 필름(30, 40)을 포함한다. 따라서, 본 발명에 따르면, 탄소섬유 복합 열가소성 수지 접합 시트(1)를 구성하는 상기 탄소섬유 토우(10)와 상기 커버링사(20) 및 상기 열가소성 필름(30, 40)이 커버링사(20)의 저온융착사(21)에 의해 융착되어 일체화되어 있다.

상기 탄소섬유 토우(10)는, 다수의 탄소섬유의 가는 필라멘트(11)가 뭉쳐진 멀티필라멘트 형태로서, 제조업체에서 일반적으로 3K, 12K, 24K, 48K 및 50K 등의 멀티필라멘트가 뭉쳐진 납작한 토우 형태로 공급된다. 본 발명에서는 다양한 본수의 멀티필라멘트 토우를 모두 사용 가능하지만, 48K와 50K 등의 라지 토우가 24K 이하의 스몰 토우보다 가격이 현저히 저렴하므로 이들을 사용할 수 있으면 경제적으로 유리하다.

한편, 상기 탄소섬유 토우(10)는 토우 원사의 2배 이상의 폭으로 스프레딩된 평면 토우인 것이 바람직하다. 스프레딩에 대해서는 후술한다.

상기 탄소섬유 토우의 외부에 커버링된 커버링사(20)는 저온융착사(21)가 포함된 것으로, 저온융착사(21)를 이용한 저온에서의 융착에 의해 커버링사(20)와 탄소섬유 토우간(10)의 접합이 이루어지도록 하여 탄소섬유 토우(10)의 형태를 유지해 주는 한편, 상기 탄소섬유 토우(10)의 상·하면에 적층된 열가소성 필름(30, 40)을 고온에서의 필름의 용융 등의 열에 의한 손상 없이 탄소섬유 토우(10)와 접합하는 작용도 하게 된다.

상기 저온융착사(21)를 포함하는 커버링사(20)는, 저온융착사만으로 이루어진 것일 수도 있지만, 도시된 실시예에서와 같이 열가소성 섬유사, 탄소섬유사 또는 유리섬유사를 심사(22)로 하고, 상기 심사(22)의 외주에 저온융착사(21)가 커버링된 형태인 것이 바람직하다.

이와 같이, 열가소성 섬유사, 탄소섬유사 또는 유리섬유사 등의 심사(22)를 구비할 경우, 탄소섬유 토우(10)의 외부에 감긴 상태에서 저온융착사(21) 성분이 용융되더라도 대체로 그 형태를 그대로 유지하기 때문에, 탄소섬유 토우(10)가 펼쳐진 상태의 형태를 그대로 유지할 수 있게 하는 효과가 있다.

상기 열가소성 필름(30, 40)은 본 발명의 탄소섬유 복합 열가소성 수지 접합 시트(1)를 사용하여 탄소섬유 강화 열가소성 수지 성형물을 성형할 때에, 용융에 의해 탄소섬유 토우(10)의 필라멘트(11) 가닥 사이에 함침되어 매트릭스 수지 성분을 이루는 것으로, 본 발명에 따르면 열가소성 필름 형태로 탄소섬유 토우의 상부와 하부에 적층 접합하기 때문에 충분한 양의 열가소성 수지의 함침이 가능하게 된다.

상기 열가소성 필름(30, 40)을 형성하는 열가소성 수지는 특별히 한정되는 것은 아니나, 현재로서는 탄소섬유 강화 열가소성 수지(CFRTP) 성형물에는 폴리아미드 수지, 특히 PA6가 많이 사용되므로, 이를 중심으로 설명한다.

상기 커버링사(20)에 사용되는 저온융착사(21)도 상·하면의 열가소성 필름(30, 40)의 열가소성 수지 성분보다 저온에서 용융되는 것이면 특별히 제한되는 것은 아니지만, 열가소성 필름에서와 마찬가지로 폴리아미드계의 저온 융착사를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 커버링사(20)의 심사(22)에 사용되는 열가소성 섬유사도 폴리아미드계 섬유사를 사용하는 것이 바람직하다.

일반적으로 사용하는 상기 폴리아미드 수지(PA6)의 경우 융점이 215~270℃이고, 커버링사에 포함되는 저온융착사(폴리아미드 저온융착사)의 경우 융점이 100℃ 전후인 것을 사용한다.

따라서, 열가소성 필름(30, 40)을 탄소섬유 토우(10)에 접합하기 위해 저온융착사(21)를 용융시키는 100℃ 정도의 온도로 가열하더라도 열가소성 필름(30, 40)은 열적 손상이 매우 적어 뻣뻣해지는 등의 물성 변화가 일어나지 않게 된다.

상기와 같은 본 발명에 따른 탄소섬유 복합 열가소성 수지 접합 시트를 제조하는 방법과 장치를 도 2 내지 도 7을 참조하여 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 탄소섬유 복합 열가소성 수지 접합 시트 제조방법의 순서도이고, 도 3a 및 도 3b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유 복합 열가소성 수지 접합 시트 제조장치의 전체 구성을 보여주는 사시도와 측면도이다.

먼저, 본 발명에 따른 탄소섬유 복합 열가소성 수지 접합 시트의 제조방법은 도 2에 도시된 것과 같이, 탄소섬유 멀티필라멘트로 이루어진 탄소섬유 토우를 펼친 상태로 평활하게 공급하는 탄소섬유 공급단계(S1); 저온융착사가 포함된 커버링사를 상기 탄소섬유 토우의 표면에 커버링하는 커버링단계(S2); 가열과 냉각을 통해 상기 커버링사에 포함된 저온융착사 성분을 용융 및 고화시켜 상기 탄소섬유 토우와 커버링사를 융착시키는 커버링사 융착단계(S3); 상기 커버링사가 융착된 탄소섬유 토우의 상부와 하부에 열가소성 필름을 적층되게 공급하는 필름 적층단계(S4); 및 가열과 냉각을 통해 커버링사에 포함된 저온 융착사 성분을 용융 및 고화시켜 상기 탄소섬유 토우와 탄소섬유 토우의 상하에 적층된 상기 열가소성 필름을 융착시키는 필름 융착단계(S5);를 포함한다.

한편, 상기 본 발명에 따른 탄소섬유 복합 열가소성 수지 접합 시트 제조방법은 도 3에 도시된 것과 같은 본 발명에 따른 탄소섬유 복합 열가소성 수지 접합 시트의 제조장치(100)에 의해 수행될 수 있다.

본 발명에 따른 탄소섬유 복합 열가소성 수지 접합 시트의 제조장치(100)는, 기본적으로, 탄소섬유 멀티필라멘트로 이루어진 탄소섬유 토우를 펼친 상태로 평활하게 공급하는 탄소섬유 토우 공급부(110); 상기 공급되는 탄소섬유 토우의 외부에 저온융착사가 포함된 커버링사를 소정 간격으로 감아 커버링하는 커버링부(120); 상기 커버링사에 의해 커버링된 탄소섬유 토우를 저온 융착사가 일부 용융되도록 가열하여 상기 탄소섬유 토우와 커버링사를 융착시키는 커버링사 융착부(130); 상기 커버링사가 융착된 탄소섬유 토우의 상부와 하부에서 열가소성 필름을 각각 공급하여, 탄소섬유 토우의 상부와 하부에 열가소성 필름을 적층시키는 열가소성 필름 적층부(140); 열가소성 필름이 적층된 탄소섬유 토우를 저온 융착사가 일부 용융되도록 가열하여 적층된 열가소성 필름을 탄소섬유 토우의 상하부에 융착시키는 열가소성 필름 융착부(150); 및 완성된 탄소섬유 복합 열가소성 수지 접합 시트를 권취하는 권취부(160)를 포함한다.

탄소섬유 복합 열가소성 수지 접합 시트의 제조방법과 제조장치를 구체적으로 살펴보면, 먼저, 탄소섬유 멀티필라멘트로 이루어진 탄소섬유 토우(10)를 펼친 상태로 평활하게 공급하는 탄소섬유 공급단계(S1)를 실시하게 되는데, 이 단계는 탄소섬유 토우 공급부(110)에서 이루어질 수 있다.

이 단계(S1)에서는, 탄소섬유 토우(10)가 펼쳐진 상태에서 저온융착사를 포함한 커버링사(20)에 의한 커버링이 이루어질 수 있도록 꼬임이나 비틀림이 없는 상태로 공급하여 이송시키는 단계로서, 도 3을 참조하면, 탄소섬유 토우 공급부(110)는 원사보빈(10A)이 장착된 원사보빈크릴(111)과, 원사보빈(10A)에 감긴 탄소섬유 토우(10)가 공급되어 꼬임이나 비틀림이 발생하지 않도록 하는 이송롤러(112)를 구비하여, 탄소섬유 토우(10)가 적절한 장력하에 이송되도록 구성되어 있다.

원사보빈크릴(111)은 탄소섬유 토우(10)가 꼬임이나 비틀림없이 평활하게 이송될 수 있도록 이송방향에 대해 직교하는 방향으로 회동축(111a)이 형성되어, 회동축의 회동에 의해 원사보빈(10A)에서 풀려나오는 방향대로 탄소섬유 토우(10)는 전방의 커버링부(120)측으로 평활하게 공급된다.

상기 이송롤러(112)는 원사보빈크릴(111)의 전방에 배치된 텐션롤러(112A)와 커버링부(120)에 진입하기 전에 정형화된 형태를 유지하도록 고정해 주는 고정롤러(112B)를 포함하며, 길이에 따라 다수의 텐션롤러들이나 고정롤러들이 배치될 수 있다.

본 실시예에 따르면, 상기 탄소섬유 공급단계(S1) 중에 탄소섬유 토우(10)를 진동을 통해 토우 원사의 2배 이상의 폭으로 펼치는 스프레딩공정을 거치도록, 탄소섬유 토우 공급부 내에 스프레딩공정부(170)를 포함하고 있다.

스프레딩공정은 탄소섬유 토우(10)를 뭉쳐진 멀티필라멘트를 개개의 필라멘트(11)들이 공간을 두고 서로 분리되게 펼쳐 토우의 내부로 용융된 열가소성 수지 용융액의 침투가 용이하게 이루어질 수 있도록 하는 것으로, 탄소섬유 토우(10)의 폭을 토우 원사에서보다 2배 이상, 바람직하게는 4배 정도나 4배 이상으로 넓히는 것이 바람직하다.

특히, 48K 이상의 라지 토우를 사용할 경우에는 많은 가닥의 탄소섬유 필라멘트(11)들이 뭉쳐져 있는 상태이므로 스프레딩에 의한 효과가 현저히 높아, 저가의 라지 토우를 사용하여 스몰 토우를 사용하는 것과 동일하거나 스프레딩 공정을 거치지 않은 스몰 토우를 사용하는 것 이상의 성형물의 품질을 확보할 수 있게 된다.

이때, 2배 이하의 폭으로 스프레딩할 경우에는 열가소성 수지의 함침시에 균일한 침투와 함침량 향상의 효과가 불충분하며, 4배 이상의 폭으로 스프레딩할 경우에는 형태 유지가 어렵다는 문제가 있다. 하지만, 스프레딩공정은 원사 토우의 폭의 2배 이상, 더욱 바람직하게는 약4배 또는 그 이상의 폭으로 스프레딩하는 것이 바람직하다. 다만, 한번에 4배의 폭으로 스프레딩하는 것은 형태안정성과 균일성을 떨어뜨릴 수 있기 때문에, 2배의 폭으로 스프레딩하는 공정을 2회 또는 3회 등 복수회 실시하여 약4배 또는 그 이상의 폭으로 하는 것이 더욱 바람직하다.

이와 같은 스프레딩공정을 수행하기 위해 본 발명에 따른 스프레딩공정부(170)는, 탄소섬유 토우(10)의 원사보빈(10A)으로부터 공급되는 탄소섬유 토우(10)에 진동을 가하여 토우 원사의 2배 이상의 폭이 되도록 균일하게 펼치는 것으로 하나 이상 포함할 수 있다.

도 4a 및 도 4b는 각각 도 3의 탄소섬유 복합 열가소성수지 접합 시트 제조장치의 스프레딩공정부의 일실시예의 상세 구성을 보여주는 사시도와 측면도로서, 이들 도면을 참조하면, 상기 스프레딩공정부(170)는, 탄소섬유 토우(10)를 평활한 상태로 이송시키는 고정형 이송롤러(171)와, 이송되는 탄소섬유 토우에 이송방향에 직교하는 방향으로 진동을 가하는 진동롤러(172)가 교대로 설치된 형태이며, 도시된 실시예에서는 탄소섬유 토우 공급부(110)의 상기 텐션롤러(112A) 전방에 1차(170A)와 2차 스프레딩공정부(170B)를 포함한 스프레딩공정부(170)가 배치되고, 스프레딩공정부(170)의 전방에 상기 고정롤러(112B)가 배치되어 스프레딩된 형태가 고정된 상태로 전방 이송이 이루어지도록 되어 있다.

또한, 도시된 실시예에서는 1차 스프레딩공정부(170A)에 3개의 고정형 이송롤러(171)가 배치되고, 이들 사이에 진동롤러(172)가 2회 반복 배치되어 이루어져 있다. 이들 고정형 이송롤러(171)와 진동롤러(172)의 수는 반드시 도시된 것과 같을 필요는 없으며, 진동롤러(172)의 개수(n)보다 1개 많은 개수(n+1)의 고정형 이송롤러(171)를 배치하게 된다. 이와 같은 1차 스프레딩공정부(170A)를 통과하여 스프레딩된 탄소섬유 토우(10)는 고정롤러(112B)를 통과한 후에 다시 동일한 구조의 2차 스프레딩공정부(170B)를 통과하여 재차 스프레딩이 이루어질 수 있도록 배치되어 있다.

도시된 실시예에 따르면 또한, 1차 스프레딩공정부(170A)에의 투입전과 2차 스프레딩공정부(170B)에의 투입 전에 탄소섬유 토우는 이송되는 탄소섬유 토우(10)의 이송거리를 최대한 길게 연장하도록 일련의 롤러들로 이루어진 원사정렬롤러(173)를 통과시켜 스프레딩공정이 다른 공정에 영향을 주거나 받지 않고 원활하게 이루어지도록 한다.

하나의 스프레딩공정부(170A, 170B)를 통과하면서 탄소섬유 토우는 폭이 2배가 되도록 스프레딩이 이루어지도록 하는 것이 바람직하며, 따라서 2회의 스프레딩공정부를 통과하면서 탄소섬유 토우 원사의 약4배의 폭으로 스프레딩이 가능하게 된다.

예컨대, 48K, 50K의 탄소섬유 토우 원사는 폭이 12~15mm이고, 두께는 대략 250㎛ 전후이며, 밀도는 300g/㎡인데, 상술한 것과 같이 2개의 스프레딩공정부를 통과시켜 약4배로 스프레딩공정을 실시할 경우, 폭이 50mm전후, 두께는 60㎛ 정도이며, 밀도는 75g/㎡ 정도가 되어 대략 12K 원사와 유사한 형태로 되는데, 이와 같은 스프레딩공정을 통해 12K 원사를 구입하는 경우보다 탄소섬유 토우 원사의 구매 비용을 약 20%정도 절감할 수 있다.

또한, 이와 같이 스프레딩이 이루어지면 탄소섬유 토우를 구성하는 탄소섬유 필리멘트들의 뭉쳐진 상태가 개개로 분리되어 펼쳐지므로 필라멘트 가닥들 사이로의 열가소성 수지 용융액의 침투가 용이하고 균일하게 이루어질 수 있는 상태가 된다.

상기 스프레딩공정은 본 실시예에서와 같이, 스프레딩공정부(170)를 탄소섬유 토우 공급부(110) 내에 포함한 형태의 장치를 통해 탄소섬유 공급단계(S1) 내에서 이루어지도록 하는 것이 바람직하지만, 스프레딩공정만을 실시하는 별도의 장치를 통해 스프레딩공정을 실시하여 토우 원사보다 2배 이상의 폭으로 스프레딩된 탄소섬유 토우를 탄소섬유 공급단계(S1)에서 공급하는 것도 가능하다.

특히, 광폭 시트를 제조할 때에는, 장치(100) 내부의 스프레딩공정부(170)의 확대에 한계가 있으므로, 스프레딩공정만을 실시하는 별도의 장치를 통해 스프레딩공정을 실시하여 토우 원사보다 2배 이상의 폭으로 스프레딩된 n개의 탄소섬유 토우 빔을 탄소섬유 공급단계(S1)에서 공급하는 것도 가능하다.

한편, 원사보빈(10A)에서부터 공급되는 탄소섬유 토우(10)는 필요에 따라 텐션롤러(112A)의 전방에 배치된 디사이징(desizing)공정부(180)를 거칠 수도 있다.

탄소섬유 토우(10)는 제조과정에서 여러 가닥의 가는 탄소섬유 필라멘트(11)들을 일체화한 멀티필라멘트의 보호를 위해 사이징이 되어 있는데, 후속공정에서 열가소성 수지 용융액의 침투를 향상시키기 위해서는 가열과 고압 에어 블로잉을 통해 호재를 탄화시켜 제거하는 것이 바람직하다.

이를 위해 상기 디사이징 공정부(180)는 탄소섬유 토우를 이송시키는 이송롤러들과 탄소섬유 토우가 통과하는 구간에 배치된 열판(181) 및 고압 에어를 분사하는 에어건(182)을 구비하여, 탄소섬유 토우는 먼저 온도 약 400℃로 가열된 열판(181)을 통과하면서 사이징 호재를 탄화시키고, 후속 에어건(182)을 통과하면서 송풍에 의해 탄화된 사이징 호재를 제거하여, 추후 커버링사의 용융된 열가소성 수지 용융액이 잘 침투하여 탄소섬유 필라멘트 가닥마다 균일하고 충분한 함침이 이루어질 수 있게 된다.

다만, 이러한 사이징은 통상 48K 미만의 원사 토우에만 이루어지므로, 라지 토우를 원사로 사용할 경우에는 디사이징공정은 생략될 수 있다. 디사이징공정이 이루어지는 경우에는, 디사이징공정부는 스프레딩공정부의 후방에 배치되어, 디사이징공정이 이루어진 후에 스프레딩공정부로 투입될 수 있도록 배치되는 것이 바람직하다. 도시된 실시예에서는 1차 스프레딩공정부(170A) 직전의 원사정렬롤러(173)의 상부에 열판(181)과 에어건(182)를 구비하여 복합화한 형태를 보여준다.

탄소섬유 토우 공급단계(S1)를 통해 평활하게 공급된 탄소섬유 토우(10)는, 저온융착사(21)가 포함된 커버링사(20)를 상기 탄소섬유 토우(10)의 표면에 커버링하는 커버링단계(S2)를 거치게 된다.

상기 커버링단계(S2)는, 본발명에 따른 탄소섬유 복합 열가소성 수지 접합 시트 제조장치(100)의 커버링부(120)에서 수행되며, 커버링부(120)에서는 상기 탄소섬유 토우(10)의 외부에 저온융착사(21)가 포함된 커버링사(20)를 소정 간격으로 감아 커버링하게 된다.

도 5a 내지 도 5d는 도 3의 탄소섬유 복합 열가소성 수지 접합 시트 제조장치(100)에 있어서 커버링부(120)의 일실시예의 상세 구성을 보여주는 도면들로서, 도 5a는 사시도이고, 도 5b와 도 5c는 평면도로 각각 커버링되는 탄소섬유 토우를 도시하거나 도시하지 않은 상태를 보여주며, 도 5d는 정면도를 보여준다.

상기 도면들을 참조하면, 본 실시예에 따른 장치의 커버링부(120)는 중심에 상기 탄소섬유 토우 공급부(110)로부터 공급되는 탄소섬유 토우(10)가 이송되는 관통홀(121a)이 형성되고, 상기 관통홀의 주위에 저온융착사를 포함하는 커버링사(20)의 보빈 홀더(122)가 2개 이상 원주상으로 배열된 회전판(121)이 구비되어, 회전판(121)이 회전하면서 상기 관통홀(121a)을 통해 이송되는 탄소섬유 토우(10)의 주위에 상기 커버링사(20)를 커버링하도록 구성된다.

상기 커버링사의 보빈 홀더(122)는 도면에 도시된 것과 같이 2개가 관통홀(121a)을 중심으로 대칭되게 배치되어, 탄소섬유 토우(10)의 외부에 서로 반대방향으로 커버링사(20)를 감아주도록 하는 것이 바람직하다. 2개 이상이 배열되는 경우에는 동일한 간격으로 배열되는 것이 바람직하고, 짝수 개를 배열하는 것이 바람직하다.

상기 회전판(121)은 구동모터(미도시)의 구동력을 기어 조립체로 이루어진 동력전달수단(124)에 의해 전달받아 일방향으로 회전하도록 되어 있다.

또한, 각 보빈(20A)에서 공급되는 커버링사(20)가 회전판(121)의 회전에 의해 부풀어 오르는 것을 방지하여 정형화된 감기가 이루어질 수 있도록 제 1 텐션조절롤러(125A)를 각 보빈 홀더(122)에 근접되도록 설치하고 있다. 상기 제 1 텐션조절롤러(125A)는 회전판(121)상에 고정된 축(125a)상에 회전롤러(125b)가 탄성 설치된 형태로 이루어져 보빈(20A)측으로 가압이 이루어지도록 되어 있다.

한편, 도 6은 도 5의 커버링부의 커버링사 견인 핑거의 구조를 설명하는 도면이다. 도 6을 참조하면, 각 커버링사 보빈(20A)에서 공급되는 각 커버링사(20)는 관통홀(121a)을 통과하여 진행하는 탄소섬유 토우(10)의 표면에 최대한 접근한 상태에서 감기도록 커버링사 견인 핑거(123)에 의해 견인되도록 구성되어 있으며, 커버링사 견인 핑거(123)는 도 6에 도시된 것과 같이 회전판(121)에 고정된 지지부(123a)와 지지부의 선단에 형성된 나사산(123c)에 체결되는 나사산(123d)이 형성된 중공의 가이드봉부(123b)로 분할구성되어 있으며, 이들간의 나사 체결에 의해 조립과 분해가 이루어지고 나사 체결 정도에 의해 탄소섬유 토우(10)와의 거리를 조절할 수 있도록 되어 있다.

상기 제 1 텐션조절롤러(125A)와 견인 핑거(123) 사이에 제 1 텐션롤러와 동일한 형태의 제 2 텐션롤러(125B), 제 3 텐션롤러(125C)들이 각각 구비되어 견인 핑거(123)로 투입되는 커버링사(20)의 이송경로를 설정하고, 커버링사가 적정한 텐션이 유지되면서 공급되도록 되어 있다.

또한, 본 실시예에 따르면, 상기 각 커버링사 보빈 홀더(122)에는 스폰지로 이루어진 브레이크 디스크(122a)와 가이드판(122b)이 설치되어 있고, 커버링사 보빈이 장착된 후에는 밴드 스프링으로 고정된 보빈고정핀(122c)으로 커버링사 보빈을 고정하여, 커버링사 보빈(20A)에서 커버링사(20)가 풀릴 때, 회전력에 의해 커버링사(20)가 과도하게 풀리는 것과 보빈(20A)의 이탈을 방지하도록 구성되어 있다.

한편, 도면을 참조하면, 상기 관통홀(121a)을 관통하여 상기 탄소섬유 토우(10)를 저면에서 지지하는 가이드판(126)이 설치되어 있다.

상기 가이드판(126)은 상기 회전판(121)의 후방에 배치되어 탄소섬유 토우(10)의 이송 경로를 설정하는 가이드(127)에서부터 시작하여 상기 회전판(121)의 관통홀(121a)을 통과하여 관통홀(121a)의 전방에 배치된 커버링사 융착부(130)의 바로 후방까지 이어져 있어, 상기 탄소섬유 토우(10)는 커버링부(120)를 통과하는 동안 상기 가이드판(126)에 의해 저면이 지지된 상태를 유지한 채 커버링이 이루어지게 된다.

상기 가이드판(126)은 커버링이 실질적으로 이루어지는 부분까지는 동일한 폭으로 이루어져 있으나, 커버링이 이루어진 이후부터 커버링사 융착부(130)에 진입하기 전까지 선단부(126a)가 약간씩 폭이 좁아지게 테이핑된 형태로 이루어져 커버링사(20)가 감긴 탄소섬유 토우(10)가 가이드판(126)과의 마찰을 줄이면서 쉽게 가이드판(126)과 분리되어 이송이 가능하도록 되어 있으며, 가이드판(126)과 분리된 이후에 바로 전방에 배치된 커버링사 융착부(130)로 진입하도록 되어 있다.

도 7은 본 발명에 따른 탄소섬유 복합 열가소성 수지 접합 시트의 제조장치의 커버링부의 변형된 실시예를 도시하고 있다.

도 7을 참조하면, 커버링부(120')는 회전판(121) 대신 레일(128)을 구비하고 있다. 즉, 만일 광폭의 시트를 제작할 경우에는, 상술한 것과 같이 회전판(121)을 구비할 경우에는 회전판(121)의 직경을 매우 크게 해야 하므로 많은 공간을 차지하게 되므로, 이러한 문제를 피하기 위해 회전판(121) 대신 레일(128)을 구비한 시스템으로 대체할 수 있다.

즉, 넓게 펼쳐진 광폭의 탄소섬유 토우(10)가 통과하는 관통홀(128a) 형태의 구멍을 내부에 형성한 대략 타원형으로 이루어진 레일(128)을 형성하고, 이 레일(128)을 타고 이동하는 이송자(129)를 설치하여, 이 이송자(129)에 상술한 것과 같은 형태의 보빈 홀더(122)를 장착시켜, 이송자(129)가 레일을 타고 화살표와 같이 이송되는 동안에 커버링사(20)에 의한 커버링이 이루어지게 할 수도 있다. 이때 보빈 홀더는 자기 동력을 구성할 수도 있다. 상기 이송자(129)는 도면에서와 같이 2개를 설치하는 것이 바람직하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

도 7은 레일(128) 시스템 형태의 커버링부(120') 부분의 필요한 부분을 간략하게 도시한 것이며, 다른 부분은 상술한 회전판(121) 시스템 형태의 커버링부(120)에서의 구성에 적용된 것을 구비할 수 있다.

상기 커버링부(120)의 전방에는 커버링사 융착부(130)가 배치되어, 가열과 냉각을 통해 상기 커버링사(20)에 포함된 저온 융착사(121) 성분을 용융 및 고화시켜 상기 탄소섬유 토우(10)와 커버링사(20)를 융착시키는 커버링사 융착단계(S3)를 실시하게 된다.

커버링사 융착부(130)는 이송되는 탄소섬유 토우(10)의 이송높이보다 하단이 약간 낮게 배치된 상하 가압롤러(131)와 상기 가압롤러의 하부에 배치된 열판(132)으로 구성되며, 상기 커버링이 완료된 탄소섬유 토우(10)가 상부 및 하부에 배치된 가압롤러(131)에 의해 눌려 상기 열판(132)을 통과하면서 저온융착사(21) 성분이 용융되도록 구성되어 있다.

커버링사(20)에 포함된 용융된 저온융착사(21)의 수지성분이 탄소섬유 필라멘트(11) 사이로 스며들면서 탄소섬유 토우(10)의 평활한 상태를 고정해 주게 되며, 커버링사(20)와 탄소섬유 토우(10)간을 접합하게 된다.

또한, 도시된 것처럼 커버링사(20)가 저온융착사(21) 이외에 일반 열가소성 수지 섬유사나 탄소섬유사, 유리섬유사 등의 심사(22)를 포함하는 형태인 경우에는, 이들 심사성분이 형태를 그대로 유지하면서 탄소섬유 토우(10)의 외부를 감싼 상태로 커버링사(20)와 탄소섬유 토우(10)간의 접합이 이루어지므로, 탄소섬유 토우(10)의 형태 안정성이 더욱 잘 유지될 수 있다.

상기 커버링사 융착부(130)의 전방에는 이송롤러(133)가 설치되어 커버링이 이루어진 탄소섬유 토우(10)가 굴곡이나 접힘, 꼬임 등이 없이 평활한 상태를 유지하면서 전방으로 이송되도록 되어 있다.

도시된 실시예에서는, 커버링사 융착부(130)에는 별도의 냉각챔버가 구비되어 있지 않으며, 저온융착사(21)가 완전히 고화되지 않은 상태에서 후속 필름 적층단계(S4)가 수행될 수 있도록 되어 있다.

다음으로, 상기 커버링사(20)가 융착된 탄소섬유 토우(10)의 상부와 하부에 열가소성 필름(30,40)을 적층되게 공급하는 필름 적층단계(S4)를 수행한다.

필름 적층단계(S4)는 본 발명에 따른 장치의 열가소성 필름 적층부(140)에서 수행될 수 있으며, 탄소섬유 토우(10)의 외부에 감긴 커버링사(20)가 융착된 상태에서 탄소섬유 토우(10)의 상부와 하부에 각각 배치된 열가소성 필름(30, 40)이 권취된 롤(30A, 30B)로부터 탄소섬유 토우(10)의 상·하부에 열가소성 필름(30, 40)을 각각 공급하여, 탄소섬유 토우(10)의 상부면과 하부면에 열가소성 필름(30, 40)을 적층시키도록 구성되어 있다.

열가소성 필름 롤(30A, 40A)의 전방에는 적층롤러(141)가 배치되어 탄소섬유 토우와 상·하부의 열가소성 필름(30, 40)이 밀착 적층된 상태로 전방으로 이송된다.

다음으로, 가열과 냉각을 통해 커버링사(20)에 포함된 저온 융착사(21) 성분을 용융 및 고화시켜 상기 탄소섬유 토우(10)와 탄소섬유 토우의 상하에 적층된 상기 열가소성 필름(30, 40)을 융착시키는 필름 융착단계(S5)를 열가소성 필름 융착부(150)를 통해 수행하게 된다.

이 단계(S5)에서는 커버링사(20)에 포함된 저온 융착사(21)의 용융온도보다는 높고 열가소성 필름(30, 40)의 용융온도보다는 낮은 온도로 가열을 하여 열가소성 필름은 변화를 최소화하면서 용융된 저온 융착사(21)의 수지 성분이 적층된 열가소성 필름(30,40)을 탄소섬유 토우(10)의 상면과 하면에 접합되도록 한다.

도면을 참조하면, 상기 열가소성 필름 융착부(150)는 열가소성 필름이 적층된 탄소섬유 토우(10)의 이송경로 상에 배치되어 열가소성 필름이 적층된 탄소섬유 토우를 상부와 하부에서 눌러주는 가압롤러(151a)와 상기 가압롤러(151a)의 하부에 배치된 열판(151b)으로 구성되며, 상기 열가소성 필름(30, 40)이 적층된 탄소섬유 토우(10)가 상기 가압롤러(151a)에 의해 눌려 상기 열판(151b)을 통과하면서 저온융착사(21) 성분이 용융되도록 가열부(151)를 포함한다. 이때 가압롤러(151a)는 하나 이상 설치하여 가압이 원활하게 이루어져 접합 또는 융착이 원활하게 이루어지도록 한다.

그리고, 이 필름 융착 단계(S5)에서 가열시에 열가소성 필름(30,40)의 표면이 일부 용융되는 온도까지 가열하여, 상기 열가소성 필름의 용융된 열가소성 수지 성분이 탄소섬유 토우(11)의 내부로 일부 함침되도록 하여 단순 접합 시트가 아니라 세미 프리프레그 시트 상태를 형성하도록 할 수도 있다. 이와 같은 세미 프리프레그 상태의 시트도 본 발명의 탄소섬유 복합 열가소성 수지 접합 시트(1)의 범주에 포함되는 것은 물론이다.

상기 가열부(151)의 전방에는 냉각챔버(152)가 배치되어 용융된 저온융착사 성분이 냉각 고화되도록 하여, 탄소섬유 복합 열가소성 수지 접합 시트(1)가 정형화된 상태로 완성되도록 한다.

그리고 상기 냉각챔버(152)의 전방에는 권취부(160)가 구비되어, 완성된 탄소섬유 복합 열가소성 수지 접합 시트(1)를 롤에 권취하게 된다.

상기 권취부(160)는 외부 동력에 의해 회전함으로써, 권취부에서 권취되는 힘에 의해 탄소섬유 토우 공급부(110)에서부터 권취부(160)에 이르기까지의 탄소섬유 토우(10)와 그로부터 제조된 탄소섬유 복합 열가소성 수지 접합 시트(1)의 전진 이송이 이루어지게 되어 있다.

1: 탄소섬유 복합 열가소성 수지 접합 시트
10: 탄소섬유 토우
20: 커버링사 21: 저온융착사 22: 심사
30, 40: 열가소성 필름
100: 탄소섬유 복합 열가소성 수지 접합 시트의 제조장치
110: 탄소섬유 토우 공급부
120, 120': 커버링부
130: 커버링사 융착부
140: 열가소성 필름 적층부
150: 열가소성 필름 융착부
160: 권취부
170: 스프레딩공정부
180: 디사이징부

Claims (9)

1. 탄소섬유 멀티필라멘트로 이루어진 탄소섬유 토우와;
   상기 탄소섬유 토우의 외부에 커버링된 저온융착사가 포함된 커버링사와;
   상기 커버링사에 의해 커버링된 탄소섬유 토우의 상부와 하부에 적층된 열가소성 필름을 포함하고,
   상기 탄소섬유 토우와 상기 열가소성 필름은 상기 커버링사를 구성하는 저온융착사에 의해 융착된 것을 특징으로 하는 탄소섬유 강화 열가소성 수지 성형물 제조용 탄소섬유 복합 열가소성 수지 접합 시트.
2. 제1항에 있어서, 상기 탄소섬유 토우는 토우 원사의 2배 이상의 폭으로 스프레딩된 평면 토우인 것을 특징으로 하는 탄소섬유 강화 열가소성 수지 성형물 제조용 탄소섬유 복합 열가소성 수지 접합 시트.
3. 제1항에 있어서, 상기 커버링사는 열가소성 섬유사, 탄소섬유사 또는 유리섬유사를 심사로 하고, 상기 심사의 외주에 저온융착사가 커버링된 형태인 것을 특징으로 하는 탄소섬유 강화 열가소성 수지 성형물 제조용 탄소섬유 복합 열가소성 수지 접합 시트.
4. 제1항에 있어서, 상기 열가소성 필름의 열가소성 수지 성분 일부가 탄소섬유 토우의 내부로 용융 함침되어 세미 프리프레그 시트 상태를 형성한 것을 특징으로 하는 탄소섬유 강화 열가소성 수지 성형물 제조용 탄소섬유 복합 열가소성 수지 접합 시트.
5. 탄소섬유 멀티필라멘트로 이루어진 탄소섬유 토우를 펼친 상태로 평활하게 공급하는 탄소섬유 공급단계;
   저온융착사가 포함된 커버링사를 상기 탄소섬유 토우의 표면에 커버링하는 커버링단계;
   가열과 냉각을 통해 상기 커버링사에 포함된 저온 융착사 성분을 용융 및 고화시켜 상기 탄소섬유 토우와 커버링사를 융착시키는 커버링사 융착단계;
   상기 커버링사가 융착된 탄소섬유 토우의 상부와 하부에 열가소성 필름을 적층되게 공급하는 필름 적층단계; 및
   가열과 냉각을 통해 커버링사에 포함된 저온 융착사 성분을 용융 및 고화시켜 상기 탄소섬유 토우와 탄소섬유 토우의 상하에 적층된 상기 열가소성 필름을 융착시키는 필름 융착단계;를 포함하여 탄소섬유 복합 열가소성 수지 접합 시트를 제조하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 복합 열가소성 수지 접합 시트의 제조방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 탄소섬유 공급단계중 또는 탄소섬유 공급단계 이전에 탄소섬유 토우를 진동을 통해 토우 원사의 2배 이상의 폭으로 펼치는 스프레딩 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 복합 열가소성 수지 접합 시트의 제조방법.
7. 제6항에 있어서,
   상기 탄소섬유 토우는 48K 이상의 것을 사용하고, 스프레딩은 토우 원사 폭의 4배로 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 복합 열가소성 수지 접합 시트의 제조방법.
8. 제5항에 있어서,
   상기 커버링단계에서는, 상기 탄소섬유 토우를 가이드판의 상부에 펼친 상태에서 상기 커버링사로 감아주고,
   상기 커버링사 융착단계에서는, 커버링사에 의해 커버링된 탄소섬유 토우를 상기 가이드판으로부터 분리한 후에는 바로 가압된 상태로 가열하여 탄소섬유 토우가 펼쳐진 상태로 커버링사의 융착이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 복합 열가소성 수지 접합 시트의 제조방법.
9. 제5항에 있어서, 상기 필름 융착단계에서는, 가열시에 열가소성 필름의 표면이 일부 용융되는 온도까지 가열하여, 상기 열가소성 필름의 용융된 열가소성 수지 성분이 탄소섬유 토우의 내부로 일부 함침되도록 하여 세미 프리프레그 시트 상태를 형성하도록 하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 복합 열가소성 수지 접합 시트의 제조방법.