KR102540412B1 - Carbon fiber complex material and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

개시되는 탄소섬유 복합소재는, 성형층을 형성하는 성형 조성물을 매개로 탄소섬유로 형성되는 흡음층 및 운모시트로 형성되는 단열층이 가압 합지되어 형성되며, 개시되는 탄소섬유 복합소재는 흡음층을 형성하는 탄소섬유, 성형층을 형성하는 성형 조성물 및 단열층을 형성하는 운모시트를 준비하는 준비단계); 탄소섬유 및 운모시트가 중첩되도록 권출시키면서 탄소섬유와 운모시트 사이로 성형 조성물을 압출하는 권출 및 압축단계; 및 탄소섬유, 성형 조성물 및 운모시트를 가압 합지시키는 가압 합지단계;를 거쳐 제조된다.The disclosed carbon fiber composite material is formed by pressure-laminating a sound-absorbing layer formed of carbon fibers and a heat-insulating layer formed of a mica sheet through a molding composition forming a molding layer, and the disclosed carbon fiber composite material forms a sound-absorbing layer. A preparation step of preparing a carbon fiber to form a molding layer, a molding composition to form a molding layer, and a mica sheet to form a heat insulating layer); An unwinding and compressing step of extruding the molding composition between the carbon fibers and the mica sheet while unwinding the carbon fiber and the mica sheet so as to overlap; and a pressure lamination step of pressure lamination of the carbon fibers, the molding composition, and the mica sheet.

Description

탄소섬유 복합소재 및 이의 제조방법{CARBON FIBER COMPLEX MATERIAL AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}Carbon fiber composite material and its manufacturing method {CARBON FIBER COMPLEX MATERIAL AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명(Disclosure)은, 자동차의 엔진 방사 소음 및 배기계 방사 소음을 저감시키는 흡음재로 사용할 수 있는 탄소섬유 복합소재 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention (Disclosure) relates to a carbon fiber composite material that can be used as a sound absorbing material for reducing engine radiated noise and exhaust system radiated noise of a vehicle and a manufacturing method thereof.

여기서는, 본 발명에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art).Here, background art related to the present invention is provided, and they do not necessarily mean prior art (This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art).

일반적으로, 자동차에는 엔진으로부터 발생하는 소음 및 배기계로부터 발생하는 소음이 자동차의 실내로 전달되지 않도록 다양한 흡차음재가 사용되고 있다.In general, various sound absorbing and insulating materials are used in automobiles to prevent noise generated from an engine and noise generated from an exhaust system from being transmitted to the interior of the vehicle.

일례로, 자동차의 인슐레이션 대쉬(insulation dash), 대쉬 아이솔레이션 패드(dash isolation pad) 등은 엔진 방사 소음이 실내에 유입되는 것을 차단하기 위해 사용되며, 터널 패드(tunnel pad), 플로워 카펫(floor carpet) 등은 배기계 및 바닥에서 발생하는 소음이 실내에 유입되는 것을 차단하기 위해 사용하게 된다.For example, an automobile insulation dash, dash isolation pad, etc. are used to block engine radiated noise from entering the room, and a tunnel pad, floor carpet, etc. Lights are used to block noise generated from the exhaust system and the floor from entering the room.

한편, 엔진 방사 소음 및 배기계 방사 소음을 저감시키는 흡차음재의 경우 엔진 및 배기계의 소음원과 가장 근접한 부위에 설치되어야 하기 때문에 흡음성 및 차음성과 더불어 난연성 및 내열성이 요구되고 있다.Meanwhile, in the case of a sound absorbing and insulating material that reduces engine radiation noise and exhaust system radiation noise, flame retardancy and heat resistance are required as well as sound absorption and sound insulation properties because it must be installed in a region closest to the engine and exhaust system noise sources.

이를 위해서, 최근에는 경량이면서 고내열성 등의 특성을 가지는 탄소섬유를 이용하여 흡차음재를 개발하고자 하는 노력이 있었으나, 탄소섬유는 성형성이 현저히 떨어지는 문제점이 있었으며, 이러한 문제로 인해 자동차의 흡차음재로 사용되지 못하고 있는 실정이다.To this end, recent efforts have been made to develop sound absorbing and insulating materials using carbon fibers that are lightweight and have characteristics such as high heat resistance, but carbon fibers have a problem in that their formability is remarkably poor. It is currently not in use.

한국등록특허공보 제10-1449340호.Korean Registered Patent Publication No. 10-1449340. 한국등록특허공보 제10-1417394호.Korean Registered Patent Publication No. 10-1417394. 한국공개특허공보 제10-2018-0063392호.Korean Patent Publication No. 10-2018-0063392. 한국공개특허공보 제10-2021-0099699호.Korean Patent Publication No. 10-2021-0099699.

본 발명(Disclosure)은, 탄소섬유로 형성된 흡음층에 성형성을 부여할 수 있게 하는 탄소섬유 복합소재 및 이의 제조방법의 제공을 일 목적으로 한다.An object of the present invention (Disclosure) is to provide a carbon fiber composite material capable of imparting moldability to a sound-absorbing layer formed of carbon fibers and a manufacturing method thereof.

본 발명(Disclosure)은, 엔진 및 배기계에서 발생하는 고온의 열에도 형태 안정성 및 흡차음성을 유지할 수 있게 하는 탄소섬유 복합소재 및 이의 제조방법의 제공을 일 목적으로 한다.An object of the present invention (Disclosure) is to provide a carbon fiber composite material and a manufacturing method thereof capable of maintaining shape stability and sound absorption and insulation even in high-temperature heat generated from an engine and an exhaust system.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 명확하게 이해될 수 있을 것이다.In addition, the problem to be solved by the present invention is not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned are clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the description below. It could be.

여기서는, 본 발명의 전체적인 요약(Summary)이 제공되며, 이것이 본 발명의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니 된다(This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).

상기한 과제의 해결을 위해, 본 발명을 기술하는 여러 관점들 중 어느 일 관점(aspect)에 따른 탄소섬유 복합소재는, 성형층을 형성하는 성형 조성물을 매개로 탄소섬유로 형성되는 흡음층 및 운모시트로 형성되는 단열층이 가압 합지되어 형성될 수 있다.In order to solve the above problems, a carbon fiber composite material according to any one of the various aspects describing the present invention, a sound-absorbing layer formed of carbon fibers and mica through a molding composition forming a molding layer A heat insulating layer formed of sheets may be formed by pressure lamination.

본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 탄소섬유 복합소재에서, 탄소섬유는, 셀룰로오스계, 또는 폴리아크릴로니트릴계 또는 피치계 단섬유를 카딩하여 형성된 웹을 니들펀칭하여 제조된 부직포 형태의 전구체를 탄화시켜 형성될 수 있다.In the carbon fiber composite material according to one aspect of the present invention, the carbon fiber is a precursor in the form of a nonwoven fabric prepared by needle punching a web formed by carding cellulose-based, polyacrylonitrile-based, or pitch-based short fibers It can be formed by carbonization.

본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 탄소섬유 복합소재에서, 성형 조성물은, 20~80wt%의 합성수지 혼합물 및 20~80wt%의 무기 충진제를 포함할 수 있다.In the carbon fiber composite material according to one aspect of the present invention, the molding composition may include 20 to 80 wt% of a synthetic resin mixture and 20 to 80 wt% of an inorganic filler.

본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 탄소섬유 복합소재에서, 합성수지 혼합물은, 에틸렌프로밀렌고무(EPM, EPDM), 폴리프로필렌(PP), 아세테이트계 폴리머(EEA, EVA, EAA)로 이루어진 군에서 선택된 2종 이상이 혼합되어 제공될 수 있다.In the carbon fiber composite material according to one aspect of the present invention, the synthetic resin mixture is from the group consisting of ethylene promylene rubber (EPM, EPDM), polypropylene (PP), and acetate-based polymers (EEA, EVA, EAA) Two or more selected types may be mixed and provided.

본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 탄소섬유 복합소재에서, 무기 충진제는 입상 무기 충진제, 판상 무기 충진제 및 침상 무기 충진제에서 선택된 2종 이상이 혼합되어 제공되되, 입상 무기 충진제는 황산바륨, 탄산칼슘, 미분규산, 실리카샌드, 질석 중에서 선택된 하나 이상이고, 판상 무기 충진제는 운모, 산화철, 카올린클에이 중에서 선택된 하나 이상이며, 침상 무기 충진제는 세피올라이트, 규회석, 아타팔자이트 중에서 선택된 하나 이상일 수 있다.In the carbon fiber composite material according to one aspect of the present invention, the inorganic filler is provided by mixing two or more selected from granular inorganic fillers, plate-shaped inorganic fillers, and acicular inorganic fillers, and the granular inorganic filler is barium sulfate or calcium carbonate. , powdered silicic acid, silica sand, and vermiculite, the plate-shaped inorganic filler is at least one selected from mica, iron oxide, and kaolin clay, and the acicular inorganic filler may be at least one selected from sepiolite, wollastonite, and attapalgite. .

본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 탄소섬유 복합소재에서, 운모시트는, 운 모지; 및 운모지에 부착되는 유리섬유 메쉬를 포함하며, 유리섬유 메쉬를 형성하는 어느 하나의 경사와 이웃한 경사 및 어느 하나의 위사와 이웃한 위사는 0.1~1.0㎜ 간극을 가지도록 직조될 수 있다.In the carbon fiber composite material according to one aspect of the present invention, the mica sheet may include mica paper; and a glass fiber mesh attached to the mica paper, and may be woven to have a gap of 0.1 to 1.0 mm between the warp yarns and the weft yarns adjacent to any warp yarn forming the glass fiber mesh.

본 발명을 기술하는 여러 관점들 중 다른 일 관점(aspect)에 따른 탄소섬유 복합소재의 제조방법은, 흡음층을 형성하는 탄소섬유, 성형층을 형성하는 성형 조성물 및 단열층을 형성하는 운모시트를 준비하는 준비단계; 탄소섬유 및 운모시트가 중첩되도록 권출시키면서 탄소섬유와 운모시트 사이로 성형 조성물을 압출하는 권출 및 압축단계; 및 탄소섬유, 성형 조성물 및 운모시트를 가압 합지시키는 가압 합지단계;를 포함할 수 있다.A method for manufacturing a carbon fiber composite material according to another aspect among the various aspects of the present invention prepares carbon fibers for forming a sound-absorbing layer, a molding composition for forming a molding layer, and a mica sheet for forming a heat insulating layer. preparation step; An unwinding and compressing step of extruding the molding composition between the carbon fibers and the mica sheet while unwinding the carbon fiber and the mica sheet so as to overlap; and a pressure lamination step of pressure lamination of the carbon fibers, the molding composition, and the mica sheet.

본 발명의 또 다른 일 관점(aspect)에 따른 탄소섬유 복합소재의 제조방법의 준비단계에서, 탄소섬유는, 셀룰로오스계, 또는 폴리아크릴로니트릴계 또는 피치계 단섬유를 카딩하여 형성된 웹을 니들펀칭하여 제조된 부직포 형태의 전구체를 탄화시켜 수득될 수 있다. In the preparation step of the method for manufacturing a carbon fiber composite material according to another aspect of the present invention, the carbon fibers are formed by carding cellulose-based, polyacrylonitrile-based, or pitch-based short fibers by needle punching It can be obtained by carbonizing the precursor in the form of a non-woven fabric prepared by.

본 발명의 또 다른 일 관점(aspect)에 따른 탄소섬유 복합소재의 제조방법의 준비단계에서, 성형 조성물은, 20~80wt%의 합성수지 혼합물 및 20~80wt%의 무기 충진제를 포함하되, 합성수지 혼합물은, 에틸렌프로밀렌고무, 폴리프로필렌, 아세테이트계 폴리머로 이루어진 군에서 선택된 2종 이상이 혼합되어 제공되고, 무기 충진제는, 입상 무기 충진제, 판상 무기 충진제 및 침상 무기 충진제에서 선택된 2종 이상이 혼합되되, 입상 무기 충진제는 황산바륨, 탄산칼슘, 미분규산, 실리카샌드, 질석 중에서 선택된 하나 이상이고, 판상 무기 충진제는 운모, 산화철, 카올린클에이 중에서 선택된 하나 이상이며, 침상 무기 충진제는 세피올라이트, 규회석, 아타팔자이트 중에서 선택된 하나 이상일 수 있다.In the preparation step of the method for manufacturing a carbon fiber composite material according to another aspect of the present invention, the molding composition includes 20 to 80 wt% of a synthetic resin mixture and 20 to 80 wt% of an inorganic filler, but the synthetic resin mixture is , ethylenepromylene rubber, polypropylene, and two or more types selected from the group consisting of acetate-based polymers are mixed and provided, and the inorganic filler is a mixture of two or more types selected from granular inorganic fillers, plate-shaped inorganic fillers, and acicular inorganic fillers, The granular inorganic filler is at least one selected from barium sulfate, calcium carbonate, finely divided silicic acid, silica sand, and vermiculite, the plate-shaped inorganic filler is at least one selected from mica, iron oxide, and kaolin clay, and the acicular inorganic filler is sepiolite, wollastonite, It may be at least one selected from attapalgite.

본 발명의 또 다른 일 관점(aspect)에 따른 탄소섬유 복합소재의 제조방법의 준비단계에서, 운모시트는, 운모지; 및 운모지에 부착되는 유리섬유 메쉬;를 포함하되, 유리섬유 메쉬를 형성하는 어느 하나의 경사와 이웃한 경사 및 어느 하나의 위사와 이웃한 위사는 0.1~1.0㎜ 간극을 가지도록 직조될 수 있다.In the preparation step of the method for manufacturing a carbon fiber composite material according to another aspect of the present invention, the mica sheet includes mica paper; and a glass fiber mesh attached to the mica paper; however, the warp yarns and the weft yarns adjacent to any one warp yarn forming the glass fiber mesh may be woven to have a gap of 0.1 to 1.0 mm.

본 발명의 또 다른 일 관점(aspect)에 따른 탄소섬유 복합소재의 제조방법의 권출 및 압출단계에서, 탄소섬유 및 운모시트는 상하로 설치되는 상부가압롤 및 하부가압롤를 경유하도록 권출되되, 탄소섬유는 티 다이와 마주하는 하부가압롤의 전면 측 및 상부 측을 경유할 수 있게 권출되고, 운모시트는 유리섬유 메쉬가 탄소섬유와 마주하도록 티 다이와 마주하는 상부가압롤의 전면 측 및 하부 측을 경유할 수 있게 권출되며, 성형 조성물은 압출기에서 티 다이를 거쳐 시트 형상으로 탄소섬유와 운모시트 사이로 압출될 수 있다.In the unwinding and extruding steps of the method for manufacturing a carbon fiber composite material according to another aspect of the present invention, the carbon fibers and mica sheets are unwound via an upper pressure roll and a lower pressure roll installed vertically, and the carbon fiber is unwound so that it can pass through the front side and upper side of the lower pressure roll facing the tee die, and the mica sheet can pass through the front side and lower side of the upper pressure roll facing the tee die so that the glass fiber mesh faces the carbon fiber. The molding composition may be extruded between carbon fibers and mica sheets in a sheet form through a tee die in an extruder.

본 발명의 또 다른 일 관점(aspect)에 따른 탄소섬유 복합소재의 제조방법의 가압 합지단계에서, 탄소섬유, 성형 조성물 및 운모시트는 상부가압롤 및 하부가압롤 사이를 지나며 가압 합지될 수 있다.In the pressure lamination step of the method for manufacturing a carbon fiber composite material according to another aspect of the present invention, the carbon fibers, the molding composition, and the mica sheet may be pressure-laminated while passing between the upper and lower pressure rolls.

본 발명에 의하면, 흡음층이 탄소섬유로 형성되기 때문에 경량화를 구현할 수 있게 하는 효과를 제공할 수 있게 된다.According to the present invention, since the sound-absorbing layer is formed of carbon fiber, it is possible to provide an effect of realizing weight reduction.

본 발명에 의하면, 흡음층에 성형층이 가압 합지되기 탄소섬유로 형성된 흡음층에 성형성을 부여할 수 있게 하는 효과를 제공할 수 있게 된다.According to the present invention, it is possible to provide the effect of imparting moldability to the sound-absorbing layer formed of carbon fibers by press-laminating the molding layer to the sound-absorbing layer.

본 발명에 의하면, 성형층을 형성하는 성형 조성물에 무기 충진제가 혼합되기 때문에 차음성뿐만 아니라 내열성을 부여하는 효과를 제공할 수 있게 된다.According to the present invention, since the inorganic filler is mixed in the molding composition forming the molding layer, it is possible to provide effects of imparting heat resistance as well as sound insulation.

본 발명에 의하면, 성형층에 단열층이 가압 합지되기 때문에 열원으로부터 성형층을 보호할 수 있으며, 이로 인해 흡음층이 고온의 환경에서도 형태 안정성 및 흡음성을 유지할 수 있게 하는 효과를 제공할 수 있게 된다.According to the present invention, since the heat insulating layer is pressurized and laminated to the molding layer, it is possible to protect the molding layer from a heat source, thereby providing an effect of enabling the sound-absorbing layer to maintain shape stability and sound absorption even in a high-temperature environment.

도 1은 본 발명에 따른 탄소섬유 복합소재를 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 탄소섬유 복합소재의 제조방법의 제조방법을 개략적으로 나타낸 순서도.
도 3은 본 발명에 따른 탄소섬유 복합소재의 제조방법의 제조방법을 개략적으로 도식화한 도면.1 is a view schematically showing a carbon fiber composite material according to the present invention.
Figure 2 is a flow chart schematically showing the manufacturing method of the manufacturing method of the carbon fiber composite material according to the present invention.
Figure 3 is a schematic diagram of the manufacturing method of the carbon fiber composite material manufacturing method according to the present invention.

이하, 본 발명에 따른 탄소섬유 복합소재의 제조방법의 제조방법을 구현한 실시형태를 도면을 참조하여 자세히 설명한다.Hereinafter, an embodiment embodying the manufacturing method of the carbon fiber composite material manufacturing method according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

다만, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상은 이하에서 설명되는 실시형태에 의해 그 실시 가능 형태가 제한된다고 할 수는 없고, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상에 기초하여 통상의 기술자에 의해 이하에서 설명되는 실시형태를 치환 또는 변경의 방법으로 용이하게 제안될 수 있는 범위를 포섭함을 밝힌다. However, the essential (intrinsic) technical idea of the present invention cannot be said to be limited by the embodiments described below, and based on the essential (intrinsic) technical idea of the present invention, a person skilled in the art below It is revealed that the embodiments described in include the range that can be easily proposed as a method of substitution or change.

또한, 이하에서 사용되는 용어는 설명의 편의를 위하여 선택한 것이므로, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상을 파악하는 데 있어서, 사전적 의미에 제한되지 않고 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미로 적절히 해석되어야 할 것이다. In addition, since the terms used below are selected for convenience of description, in grasping the essential (intrinsic) technical idea of the present invention, they are not limited to the dictionary meaning and are appropriately interpreted in a meaning consistent with the technical idea of the present invention. It should be.

첨부된 도면 중에서, 도 1은 본 발명에 따른 탄소섬유 복합소재를 개략적으로 나타낸 도면이다.Among the accompanying drawings, FIG. 1 is a schematic view of a carbon fiber composite material according to the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 탄소섬유 복합소재(100)는 흡음층(110), 성형층(120) 및 단열층(130)이 순차적으로 적층되어 형성된다.Referring to FIG. 1, the carbon fiber composite material 100 according to the present invention is formed by sequentially stacking a sound absorption layer 110, a molding layer 120, and a heat insulating layer 130.

바람직하게는, 본 발명에 따른 탄소섬유 복합소재(100)는 성형층(120)을 매개로 흡음층(110) 및 단열층(130)이 가압 합지되어 형성된다.Preferably, the carbon fiber composite material 100 according to the present invention is formed by pressure-laminating the sound-absorbing layer 110 and the heat insulating layer 130 via the molding layer 120.

먼저, 흡음층(110)은 본 발명에 따른 탄소섬유 복합소재(100)의 기재로, 흡음층(110)은 내연기관 자동차의 엔진 방사 소음 및 배기계의 방사 소음을 흡수해 저감시킨다.First, the sound-absorbing layer 110 is a base material of the carbon fiber composite material 100 according to the present invention, and the sound-absorbing layer 110 absorbs and reduces noise emitted from an engine and an exhaust system of an internal combustion engine vehicle.

흡음층(110)은 내열섬유, 바람직하게는 통상의 탄소섬유(carbon fiber)로 형성된다.The sound-absorbing layer 110 is formed of a heat-resistant fiber, preferably a normal carbon fiber.

일례로, 흡음층(110)을 부직포 형태의 탄소섬유 전구체를 탄화시켜 형성되며, 부직포 형태의 탄소섬유 전구체는 셀룰로오스(cellulose)계, 폴리아크릴로니트릴(PAN)계 또는 피치(pitch)계 단섬유를 카딩(carding)하여 형성된 웹(web)을 니들펀칭(needle punching)하여 제조된다.For example, the sound-absorbing layer 110 is formed by carbonizing a carbon fiber precursor in the form of a non-woven fabric, and the carbon fiber precursor in the form of a non-woven fabric is a cellulose-based, polyacrylonitrile (PAN)-based or pitch-based short fiber. It is manufactured by needle punching a web formed by carding.

여기서, 셀룰로오스(cellulose)계, 폴리아크릴로니트릴(PAN)계 또는 피치(pitch)계 단섬유를 카딩(carding)하여 형성된 웹(web)을 형성하고, 웹을 니들펀칭(needle punching)하여 부직포 형태의 탄소섬유 전구체를 제조하는 것은 공지의 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.Here, a web formed by carding cellulose-based, polyacrylonitrile (PAN)-based, or pitch-based short fibers is formed, and needle punching is performed to form a nonwoven fabric. Since manufacturing a carbon fiber precursor is a known technique, a detailed description thereof will be omitted.

또한, 부직포 형태의 전구체를 탄화시켜 탄소섬유로 제조하는 것은 공지의 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.In addition, since carbonization of a precursor in the form of a nonwoven fabric to produce carbon fiber is a known technique, a detailed description thereof will be omitted.

성형층(120)은 본 발명에 따른 탄소섬유 복합소재(100) 성형 시 경화되면서 흡음층(110)에 성형성을 부여하며 동시에 본 발명에 따른 탄소섬유 복합소재(100)가 차음성 및 내열성을 가지게 한다.The molding layer 120 imparts moldability to the sound-absorbing layer 110 as it is cured during molding of the carbon fiber composite material 100 according to the present invention, and at the same time, the carbon fiber composite material 100 according to the present invention has sound insulation and heat resistance. let it have

성형층(120)은 통상의 압출기(140; 도 3 참조)를 통해 티 다이(142)를 거쳐 압출되는 성형 조성물에 의해 형성되며, 성형 조성물은 20~80wt%의 합성수지 혼합물 및 20~80wt%의 무기 충진제를 포함한다.The molding layer 120 is formed by a molding composition extruded through a tee die 142 through a conventional extruder (140; see FIG. 3), and the molding composition includes a synthetic resin mixture of 20 to 80 wt% and 20 to 80 wt% of Contains inorganic fillers.

일례로, 성형 조성물을 형성하는 합성수지 혼합물은 에틸렌프로밀렌고무(EPM, EPDM), 폴리프로필렌(PP), 아세테이트계 폴리머(EEA, EVA, EAA)로 이루어진 군에서 선택된 2종 이상이 혼합되어 제공될 수 있다.For example, the synthetic resin mixture forming the molding composition is provided by mixing two or more selected from the group consisting of ethylene promylene rubber (EPM, EPDM), polypropylene (PP), and acetate-based polymers (EEA, EVA, EAA). can

그리고 성형 조성물을 형성하는 무기 충진제는 입상 무기 충진제, 판상 무기 충진제 및 침상 무기 충진제에서 선택된 2종 이상이 혼합되어 제공될 수 있다.In addition, the inorganic filler forming the molding composition may be provided by mixing two or more selected from granular inorganic fillers, plate-shaped inorganic fillers, and acicular inorganic fillers.

일례로, 입상 무기 충진제는 황산바륨, 탄산칼슘, 미분규산, 실리카샌드, 질석 중에서 선택된 하나 이상일 수 있다. For example, the granular inorganic filler may be at least one selected from barium sulfate, calcium carbonate, finely divided silicic acid, silica sand, and vermiculite.

일례로, 판상 무기 충진제는 운모, 산화철, 카올린클에이 중에서 선택된 하나 이상일 수 있다.For example, the plate-shaped inorganic filler may be at least one selected from mica, iron oxide, and kaolin clay.

일례로, 침상 무기 충진제는 세피올라이트, 규회석, 아타팔자이트 중에서 선택된 하나 이상일 수 있다.For example, the acicular inorganic filler may be at least one selected from sepiolite, wollastonite, and attapalgite.

여기서, 합성수지 혼합물이 20wt% 미만이면 차음성이 떨어질 뿐만 아니라 흡음층(110)에 가압 합지 시 합성수지 혼합물이 흡음층(110) 내부로 침투하지 못해 흡음층(110)에 성형성을 부여할 수 없으며, 합성수지 혼합물이 80wt%를 초과하면 차음성 및 흡음층(110)의 성형성은 상승될 수 있으나 내열성 및 흡음층(110)의 흡음성이 저하된다. Here, if the synthetic resin mixture is less than 20wt%, not only the sound insulation is poor, but also the synthetic resin mixture cannot penetrate into the sound-absorbing layer 110 when press-laminated to the sound-absorbing layer 110, so that the sound-absorbing layer 110 cannot be molded. , When the synthetic resin mixture exceeds 80wt%, sound insulation and moldability of the sound-absorbing layer 110 may increase, but heat resistance and sound-absorbing properties of the sound-absorbing layer 110 decrease.

또한, 무기 충진제가 20wt% 미만이면 성형층(120)의 내열성이 저하지고, 무기 충진제가 80wt%를 초과하면 성형층(120)의 차음성이 떨어질 뿐만 아니라 성형층(120)이 흡음층(110)의 내부로 침투하지 못해 흡음층(110)에 성형성을 부여하기 어렵게 된다.In addition, if the inorganic filler is less than 20wt%, the heat resistance of the molding layer 120 is lowered, and if the inorganic filler exceeds 80wt%, not only the sound insulation of the molding layer 120 is deteriorated, but also the sound absorption layer 110 of the molding layer 120 ) It is difficult to impart moldability to the sound-absorbing layer 110 because it does not penetrate into the interior.

이러한 성형 조성물은 가압 합지 시 통상의 압출기(140)에 장입되어 용융 및 혼합된 후 통상의 티 다이(142; T-die)를 통해 시트 형태로 흡음층(110) 및 단열층(130) 사이로 압출된다.During pressure lamination, the molding composition is loaded into a conventional extruder 140, melted and mixed, and then extruded between the sound-absorbing layer 110 and the heat insulating layer 130 in a sheet form through a conventional T-die 142. .

단열층(130)은 실질적으로 열원, 즉 내연기관 자동차의 엔진 및 배기계에 근접하게 배치되는 부분으로, 단열층(130)은 엔진 및 배기계에서 발생하는 열을 차단해 성형층(120)을 보호한다.The heat insulating layer 130 is substantially disposed close to a heat source, that is, the engine and exhaust system of an internal combustion engine vehicle, and the heat insulating layer 130 blocks heat generated from the engine and exhaust system to protect the molding layer 120.

이를 위해서, 단열층(130)은 단열성 및 난연성이 우수한 운모시트로 형성된다.To this end, the heat insulating layer 130 is formed of a mica sheet having excellent heat insulating properties and flame retardancy.

이때, 운모시트는 통상의 운모지(mica paper) 및 운모지에 부착되는 유리섬유 메쉬를 포함하는데, 유리섬유 메쉬는 가압 합지 시 성형층(120)과 용이하게 합지되게 한다.At this time, the mica sheet includes ordinary mica paper and a glass fiber mesh attached to the mica paper, and the glass fiber mesh is easily laminated with the molding layer 120 during pressure lamination.

이를 위해서, 유리섬유 메쉬를 형성하는 어느 하나의 경사와 이웃한 경사 및 어느 하나의 위사와 이웃한 위사는 0.1~1.0㎜ 간극을 가지도록 직조되어 제공된다.To this end, warp yarns and weft yarns adjacent to any one warp yarn forming the glass fiber mesh are woven and provided to have a gap of 0.1 to 1.0 mm.

여기서, 간극이 0.1㎜ 미만이면 가압 합지 시 성형층(120)을 형성하는 압출되는 성형 조성물이 유리섬유 메쉬의 간극 내로 침투하지 못해 성형층(120)과 합지되지 않으며, 간극이 1.0㎜를 초과하면 압출되는 성형 조성물이 유리섬유 메쉬의 간극 내로 용이하게 침투할 수 있지만 성형층(120)과의 접착력이 저하된다. Here, if the gap is less than 0.1 mm, the extruded molding composition forming the molding layer 120 during pressure lamination cannot penetrate into the gaps of the glass fiber mesh and is not laminated with the molding layer 120, and if the gap exceeds 1.0 mm Although the extruded molding composition can easily penetrate into the gaps of the glass fiber mesh, the adhesion with the molding layer 120 is reduced.

하기에는 전술한 바와 같이 형성된 본 발명에 따른 탄소섬유 복합소재(100)의 제조방법을 설명한다.Hereinafter, a method for manufacturing the carbon fiber composite material 100 according to the present invention formed as described above will be described.

첨부된 도면 중에서, 도 2는 본 발명에 따른 탄소섬유 복합소재의 제조방법을 개략적으로 나타낸 순서도이며, 그리고 도 3은 본 발명에 따른 탄소섬유 복합소재의 제조방법을 개략적으로 도식화한 도면이다.Among the accompanying drawings, FIG. 2 is a flowchart schematically illustrating a method for manufacturing a carbon fiber composite material according to the present invention, and FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a method for manufacturing a carbon fiber composite material according to the present invention.

본 발명에 따른 탄소섬유 복합소재(100)은 준비단계(S1), 권출 및 압출 단계(S2) 및 가압 합지단계(S3)를 거쳐 제조된다.The carbon fiber composite material 100 according to the present invention is manufactured through a preparation step (S1), an unwinding and extruding step (S2), and a pressure lamination step (S3).

먼저, 준비단계(S1)는 흡음층(110)을 형성하는 탄소섬유와, 성형층(120)을 형성하는 성형 조성물 및 단열층(130)을 형성하는 운모시트를 준비하는 공정이다.First, the preparation step (S1) is a process of preparing a carbon fiber for forming the sound-absorbing layer 110, a molding composition for forming the molding layer 120, and a mica sheet for forming the heat insulating layer 130.

준비단계(S1)에서 흡음층(110)을 형성하는 탄소섬유 및 단열층(130)을 형성하는 운모시트는 보빈 등에 롤(roll) 형태로 권취되어 준비되며, 성형층(120)을 형성하는 성형 조성물은 압출기(140)에 장입되어 준비되되, 성형 조성물의 합성수지 혼합물은 압출기의 작동에 의해 용융되고, 무기 충진제는 압출기(140)의 작동에 의해 용융된 합성수지 혼합물에 혼합된다.In the preparation step (S1), the carbon fiber forming the sound-absorbing layer 110 and the mica sheet forming the heat insulating layer 130 are prepared by being wound in a roll form on a bobbin, and the molding composition forming the forming layer 120 The silver extruder 140 is charged and prepared, the synthetic resin mixture of the molding composition is melted by the operation of the extruder, and the inorganic filler is mixed into the melted synthetic resin mixture by the operation of the extruder 140.

권출 및 압출단계(S2)는 권취된 탄소섬유 및 운모시트가 중첩되도록 권출시키면서 탄소섬유와 운모시트 사이로 성형 조성물을 압출하는 공정이다.The unwinding and extruding step (S2) is a process of extruding the molding composition between the carbon fibers and the mica sheet while unwinding the rolled carbon fiber and the mica sheet so as to overlap.

권출 및 압출단계(S2)에서 권출되어 나오는 탄소섬유 및 운모시트는 상하로 설치되는 상부가압롤(150) 및 하부가압롤(160)를 경유하도록 권출된다.The carbon fiber and mica sheets unwound in the unwinding and extruding step (S2) are unwound via the upper pressure roll 150 and the lower pressure roll 160 installed vertically.

이때, 탄소섬유는 티 다이(142)와 마주하는 하부가압롤(160)의 전면 측 및 상부 측을 경유할 수 있게 권출되고, 운모시트는 유리섬유 메쉬가 탄소섬유와 마주하도록 티 다이(142)와 마주하는 상부가압롤(150)의 전면 측 및 하부 측을 경유할 수 있게 권출된다.At this time, the carbon fiber is unwound so that it can pass through the front side and the upper side of the lower pressure roll 160 facing the tee die 142, and the mica sheet is pulled through the tee die 142 so that the glass fiber mesh faces the carbon fiber. It is unwound so that it can pass through the front side and the lower side of the upper pressure roll 150 facing the.

그리고 성형 조성물은 압출기(140)에서 티 다이(142)를 거쳐 시트 형상으로 상부가압롤(150) 및 하부가압롤(160)를 경유하도록 권출되는 탄소섬유와 운모시트 사이로 압출된다.Then, the molding composition is extruded from the extruder 140 through the tee die 142 in a sheet form between the carbon fiber and the mica sheet, which are unwound through the upper pressure roll 150 and the lower pressure roll 160.

가압 합지단계(S3)는 탄소섬유, 성형 조성물 및 운모시트를 가압 합지시키는 공정이다. The pressure lamination step (S3) is a process of pressure lamination of the carbon fiber, the molding composition, and the mica sheet.

가압 합지단계(S3)에서 탄소섬유, 성형 조성물 및 운모시트는 상부가압롤(150) 및 하부가압롤(160) 사이를 지나며 가압 합지되며, 가압 합지된 탄소섬유, 성형 조성물 및 운모시트는 본 발명에 따른 탄소섬유 복합소재(100)로 형성된다.In the pressure lamination step (S3), the carbon fibers, the molding composition, and the mica sheet pass between the upper pressure roll 150 and the lower pressure roll 160 and are pressure-laminated, and the pressure-laminated carbon fibers, the molding composition, and the mica sheet of the present invention It is formed of the carbon fiber composite material 100 according to.

그리고 상부가압롤(150) 및 하부가압롤(160)를 빠져나오는 탄소섬유 복합소재(100)는 하부가압롤(160)의 하부 측에 설치되는 냉각롤(170)의 하부 측을 경유하면서 냉각되고, 냉각된 탄소섬유 복합소재(100)는 도시되지 않았지만 롤(roll) 형태로 권취된다.And the carbon fiber composite material 100 exiting the upper pressure roll 150 and the lower pressure roll 160 is cooled while passing through the lower side of the cooling roll 170 installed on the lower side of the lower pressure roll 160. , the cooled carbon fiber composite material 100 is wound in a roll form, although not shown.

이와 같이 형성된 본 발명에 탄소섬유 복합소재(100)는 흡음층(110)이 탄소섬유로 형성되기 때문에 경량화를 구현할 수 있게 한다.In the carbon fiber composite material 100 of the present invention formed as described above, since the sound absorbing layer 110 is formed of carbon fiber, weight reduction can be realized.

또한, 본 발명에 탄소섬유 복합소재(100)는 흡음층(110)에 성형층(120)이 가압 합지되기 때문에 탄소섬유로 형성된 흡음층(110)에 성형성을 부여할 수 있게 한다. In addition, the carbon fiber composite material 100 according to the present invention makes it possible to impart moldability to the sound-absorbing layer 110 formed of carbon fibers because the molding layer 120 is pressure-laminated to the sound-absorbing layer 110.

또한, 본 발명에 탄소섬유 복합소재(100)는 성형층(120)을 형성하는 성형 조성물에 무기 충진제가 혼합되기 때문에 차음성뿐만 아니라 내열성을 부여할 수 있게 한다. In addition, since the carbon fiber composite material 100 according to the present invention is mixed with an inorganic filler in the molding composition forming the molding layer 120, heat resistance as well as sound insulation can be imparted.

또한, 본 발명에 탄소섬유 복합소재(100)는 성형층(120)에 단열층(130)이 가압 합지되기 때문에 열원으로부터 성형층(120)을 보호할 수 있으며, 이로 인해 흡음층(110)이 고온의 환경에서도 형태 안정성 및 흡음성을 유지할 수 있게 한다.In addition, in the carbon fiber composite material 100 of the present invention, since the heat insulating layer 130 is pressure-laminated to the molding layer 120, it is possible to protect the molding layer 120 from a heat source, and as a result, the sound-absorbing layer 110 is exposed to high temperatures. It is possible to maintain shape stability and sound absorption even in the environment of

Claims (11)

성형층을 형성하는 성형 조성물을 매개로 탄소섬유로 형성되는 흡음층 및 운모시트로 형성되는 단열층이 가압 합지되는, 상기 성형층은 경화되면서 상기 흡음층에 성형성을 부여하며,
상기 성형 조성물은,
20~80wt%의 합성수지 혼합물 및 20~80wt%의 무기 충진제를 포함하되,
상기 합성수지 혼합물은,
에틸렌프로밀렌고무, 폴리프로필렌, 아세테이트계 폴리머로 이루어진 군에서 선택된 2종 이상이 혼합되어 제공되고,
상기 무기 충진제는,
입상 무기 충진제, 판상 무기 충진제 및 침상 무기 충진제에서 선택된 2종 이상이 혼합되되,
상기 입상 무기 충진제는 황산바륨, 탄산칼슘, 미분규산, 실리카샌드, 질석 중에서 선택된 하나 이상이고,
상기 판상 무기 충진제는 운모, 산화철, 카올린클에이 중에서 선택된 하나 이상이며,
상기 침상 무기 충진제는 세피올라이트, 규회석, 아타팔자이트 중에서 선택된 하나 이상이고,
상기 운모시트는,
운모지; 및
상기 운모지에 부착되는 유리섬유 메쉬를 포함하며,
상기 유리섬유 메쉬를 형성하는 어느 하나의 경사와 이웃한 경사 및 어느 하나의 위사와 이웃한 위사는 0.1~1.0㎜ 간극을 가지도록 직조되는 탄소섬유 복합소재.
A sound-absorbing layer formed of carbon fiber and a heat-insulating layer formed of a mica sheet are pressure-laminated by means of a molding composition forming the molding layer, the molding layer imparting moldability to the sound-absorbing layer while curing,
The molding composition,
20 to 80 wt% of a synthetic resin mixture and 20 to 80 wt% of an inorganic filler,
The synthetic resin mixture,
Provided by mixing two or more selected from the group consisting of ethylenepromylene rubber, polypropylene, and acetate-based polymers,
The inorganic filler,
At least two selected from granular inorganic fillers, plate-shaped inorganic fillers and acicular inorganic fillers are mixed,
The granular inorganic filler is at least one selected from barium sulfate, calcium carbonate, finely divided silicic acid, silica sand, and vermiculite,
The plate-shaped inorganic filler is at least one selected from mica, iron oxide, and kaolin clay,
The acicular inorganic filler is at least one selected from sepiolite, wollastonite, and attapalgite,
The mica sheet,
mica paper; and
Including a glass fiber mesh attached to the mica paper,
A carbon fiber composite material that is woven to have a gap of 0.1 to 1.0 mm between any one warp and the adjacent warp and any one weft and the adjacent weft forming the glass fiber mesh.
 청구항 1에 있어서,
상기 탄소섬유는,
셀룰로오스계, 또는 폴리아크릴로니트릴계 또는 피치계 단섬유를 카딩하여 형성된 웹을 니들펀칭하여 제조된 부직포 형태의 전구체를 탄화시켜 형성되는 탄소섬유 복합소재.
The method of claim 1,
The carbon fiber,
A carbon fiber composite material formed by carbonizing a precursor in the form of a nonwoven fabric manufactured by needle punching a web formed by carding cellulose-based, polyacrylonitrile-based, or pitch-based short fibers.
 삭제delete 삭제delete 삭제delete 흡음층을 형성하는 탄소섬유, 경화되면서 상기 흡음층에 성형성을 부여하는 성형층을 형성하는 성형 조성물 및 단열층을 형성하는 운모시트를 준비하는 준비단계(S1);
상기 탄소섬유 및 상기 운모시트가 중첩되도록 권출시키면서 상기 탄소섬유와 상기 운모시트 사이로 상기 성형 조성물을 압출하는 권출 및 압축단계(S2); 및
상기 탄소섬유, 상기 성형 조성물 및 상기 운모시트를 가압 합지시키는 가압 합지단계(S3);를 포함하며,
상기 준비단계(S1)에서,
상기 성형 조성물은,
20~80wt%의 합성수지 혼합물 및 20~80wt%의 무기 충진제를 포함하되,
상기 합성수지 혼합물은,
에틸렌프로밀렌고무, 폴리프로필렌, 아세테이트계 폴리머로 이루어진 군에서 선택된 2종 이상이 혼합되어 제공되고,
상기 무기 충진제는,
입상 무기 충진제, 판상 무기 충진제 및 침상 무기 충진제에서 선택된 2종 이상이 혼합되되,
상기 입상 무기 충진제는 황산바륨, 탄산칼슘, 미분규산, 실리카샌드, 질석 중에서 선택된 하나 이상이고,
상기 판상 무기 충진제는 운모, 산화철, 카올린클에이 중에서 선택된 하나 이상이며,
상기 침상 무기 충진제는 세피올라이트, 규회석, 아타팔자이트 중에서 선택된 하나 이상이고,
상기 준비단계(S1)에서,
상기 운모시트는,
운모지; 및
상기 운모지에 부착되는 유리섬유 메쉬;를 포함하되,
상기 유리섬유 메쉬를 형성하는 어느 하나의 경사와 이웃한 경사 및 어느 하나의 위사와 이웃한 위사는 0.1~1.0㎜ 간극을 가지도록 직조되며,
상기 권출 및 압출단계(S2)에서,
상기 탄소섬유 및 상기 운모시트는 상하로 설치되는 상부가압롤 및 하부가압롤를 경유하도록 권출되되,
상기 탄소섬유는 티 다이와 마주하는 상기 하부가압롤의 전면 측 및 상부 측을 경유할 수 있게 권출되고, 상기 운모시트는 상기 유리섬유 메쉬가 상기 탄소섬유와 마주하도록 상기 티 다이와 마주하는 상기 상부가압롤의 전면 측 및 하부 측을 경유할 수 있게 권출되며,
상기 성형 조성물은 압출기에서 상기 티 다이를 거쳐 시트 형상으로 상기 탄소섬유와 상기 운모시트 사이로 압출되는 탄소섬유 복합소재의 제조방법.
A preparation step (S1) of preparing a carbon fiber forming a sound-absorbing layer, a molding composition forming a molding layer that imparts moldability to the sound-absorbing layer while being cured, and a mica sheet forming a heat insulating layer;
an unwinding and compressing step (S2) of extruding the molding composition between the carbon fiber and the mica sheet while unwinding the carbon fiber and the mica sheet so as to overlap; and
A pressure lamination step (S3) of pressure lamination of the carbon fiber, the molding composition, and the mica sheet;
In the preparation step (S1),
The molding composition,
20 to 80 wt% of a synthetic resin mixture and 20 to 80 wt% of an inorganic filler,
The synthetic resin mixture,
Provided by mixing two or more selected from the group consisting of ethylenepromylene rubber, polypropylene, and acetate-based polymers,
The inorganic filler,
At least two selected from granular inorganic fillers, plate-shaped inorganic fillers and acicular inorganic fillers are mixed,
The granular inorganic filler is at least one selected from barium sulfate, calcium carbonate, finely divided silicic acid, silica sand, and vermiculite,
The plate-shaped inorganic filler is at least one selected from mica, iron oxide, and kaolin clay,
The acicular inorganic filler is at least one selected from sepiolite, wollastonite, and attapalgite,
In the preparation step (S1),
The mica sheet,
mica paper; and
Including; glass fiber mesh attached to the mica paper,
Any warp yarn forming the glass fiber mesh and the adjacent warp yarn and any one weft yarn and the adjacent weft yarn are woven to have a gap of 0.1 to 1.0 mm,
In the unwinding and extruding step (S2),
The carbon fiber and the mica sheet are unwound so as to pass through an upper pressure roll and a lower pressure roll installed vertically,
The carbon fiber is unwound so that it can pass through the front side and the upper side of the lower pressure roll facing the tee die, and the mica sheet is the upper pressure roll facing the tee die so that the glass fiber mesh faces the carbon fiber. It is unwound so that it can pass through the front side and the lower side of
The method of manufacturing a carbon fiber composite material in which the molding composition is extruded between the carbon fiber and the mica sheet in a sheet form through the tee die in an extruder.
 청구항 6에 있어서,
상기 준비단계(S1)에서,
상기 탄소섬유는,
셀룰로오스계, 또는 폴리아크릴로니트릴계 또는 피치계 단섬유를 카딩하여 형성된 웹을 니들펀칭하여 제조된 부직포 형태의 전구체를 탄화시켜 수득되는 탄소섬유 복합소재의 제조방법.
The method of claim 6,
In the preparation step (S1),
The carbon fiber,
A method for producing a carbon fiber composite material obtained by carbonizing a precursor in the form of a nonwoven fabric prepared by needle punching a web formed by carding cellulose-based, polyacrylonitrile-based, or pitch-based short fibers.
 삭제delete 삭제delete 삭제delete 청구항 6에 있어서,
상기 가압 합지단계(S3)에서,
상기 탄소섬유, 상기 성형 조성물 및 상기 운모시트는 상기 상부가압롤 및 상기 하부가압롤 사이를 지나며 가압 합지되는 탄소섬유 복합소재의 제조방법.


The method of claim 6,
In the pressure lamination step (S3),
The carbon fiber, the molding composition, and the mica sheet are pressure-laminated while passing between the upper pressure roll and the lower pressure roll.
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