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열경화성 CFRP와 동등의 물성을 Press 성형으로 실현
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테이진 그룹에서 탄소섬유 복합재료사업을 전개하고 있는 東邦테낙스(주)는 최근 Press 성형방법으로, 열가소성 수지를 사용하면서도 난연성 외에 고강도와 고강성을 지니도록 한 CFRTP 직물을 개발하였다.
현재 탄소섬유 강화플라스틱(CFRP)은 강도 때문에 에폭시 수지 등의 열경화성 수지를 이용하고 있고, CFRP의 일반적인 공법인 오토클레이브 성형은 탄소섬유 시트에 열경화성 수지를 함침한 시트(prepreg)를 금형 상에 적층시켜 bag으로 덮은 후 진공흡인과 가열에 의해 성형하고 있다.
이러한 열경화성 시트를 사용할 경우 사용하고 있는 수지의 특성에 따라 고강도, 고강성의 CFRP를 성형할 수 있으나, 내충격성이 떨어지고 적어도 수 시간에 이르는 성형시간을 요하기 때문에 양산에는 맞지 않았다. 또한 열경화성 시트는 일반적으로 냉장보관이 필요하다는 것도 시설요건에 있어서 제약이 되고 있다.
열가소성 수지를 사용하는 시트도 개발되어 있으나, 일반적으로 열가소성 수지는 점도가 높고 수지 함침이 어렵기 때문에 열가소성 CFRP(CFRTP)의 탄소섬유 함침율 증가를 저해해 강도발현이 되지 않고 있다. 또 탄소섬유끼리의 교점이 열가소성 수지의 함침을 방해하기 때문에 제조공정에서의 편리성이 좋은 roll 상 직물의 시트를 개발한다는 것은 매우 곤란하였다.
IT 가전 등 양산제품의 CFRP화용으로 사용하기 위해서는 강도와 강성, 내충격성에 난연성도 요구되고 있어 이들 시장에서는 이러한 요구에 대응하는 시트 개발을 기대하고 있었다.
이번에 개발한 열가소성 직물 시트는 수지 함침성이 높기 때문에 체적 당 탄소섬유 양을 55% 이상까지 높일 수 있으며 직물 시트이기 때문에 폭 1m, 길이 100m의 roll 상으로 공급이 가능하므로 이것을 사용하면 고강도, 고탄성의 CFRP를 제조할 수 있다. 또한 열가소성 super-engineering plastic을 사용하기 때문에 상온에서의 장기간 보관이 가능하고 내열성과 내충격성이 우수한 CFRP를 제조할 수 있다.
東邦테낙스(주) 가공업체의 협력을 얻어 프레스 성형기를 사용한 양산성형기술도 확립하였으며 최단 4분 정도의 tact time(공정작업시간=가동시간/필요 수량)으로 성형할 수 있기 때문에 월간 수 천 개의 CFRTP 제조가 가능하다.
또한 난연성 수지를 사용함으로써 플라스틱 재료의 난연성 규격인 UL94에 있어서 연소가 10초 이상 지속되지 않는 V-0 grade 상당의 난연성을 갖고 있으며 열가소성수지가 모재이기 때문에 사용 후에는 잘라진 재료를 회수해 펠릿화 하고 사출성형용 재료로 재사용할 수 있는 리사이클성도 겸비하고 있다.
자료원 : December 24th, 2015(http://www.teijin.co.jp)
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