FRP 생산공법 소개
FRP생산공법 제작하는 방법은 여러가지가 있습니다.
다양한 방법 중 핸드레이업, 스프레이, 오토클레이브, 필라멘트와인딩, 레진인퓨전, SMC, BMC 공법에 대해 알아보려고 합니다.
1. 핸드레이업 공법 (hand-layup) FRP생산공법
먼저 경화된 FRP가 금형에 달라붙지 않도록 이형제를 도포하여 금형을 제조합니다.
그런 다음 젤 코팅 층을 몰드에 적용하여 최종 제품에 부드럽고 광택이 나는 마감을 제공합니다.
그런 다음, 젤 코팅 층 위에 섬유 유리 매트 또는 직물 층이 배치됩니다.
매트나 직물은 크기와 모양에 맞게 자르고 몰드 위에 배치됩니다.
그런 다음 수지가 섬유 유리 층에 도포되어 완전히 포화됩니다.
브러시 또는 롤러를 사용하여 수지가 전체 층을 관통하도록 할 수 있습니다.
제품의 두께와 강도를 높이기 위해 추가적인 섬유 유리와 수지 층이 추가됩니다.
이 프로세스는 원하는 두께에 도달할 때까지 반복됩니다.
층이 도포된 후 제품이 경화되도록 합니다. 경화 시간은 사용되는 수지의 종류, 온도 및 습도에 따라 달라질 수 있습니다.
일단 경화되면, 제품은 금형에서 제거되고, 다듬어진 후 필요에 따라 마무리됩니다.
핸드레이업 기법은 FRP 생산의 간단하고 비용 효율적인 방법이지만, 몇 가지 한계가 있습니다.
예를 들어, 시간이 많이 걸리고 노동 집약적일 수 있으며
수지 이송 성형 또는 진공 주입과 같은 다른 자동화된 기술에 비해 일관된 결과를 얻지 못할 수 있습니다.
그러나 핸드레이업 기술은 여전히 크고 복잡한 제품과 동일한 수준의 정밀도를 요구하지 않는 중소 FRP 제품 생산에 일반적으로 사용됩니다.
2. 스프레이업 공법 (spray-up)
스프레이 업 프로세스의 단계별 내역은 다음과 같습니다
먼저 경화된 FRP가 금형에 달라붙지 않도록 이형제를 도포하여 금형을 제조합니다.
다음으로, 잘게 썬 유리 섬유 가닥과 수지는 스프레이 건 또는 어플리케이터에서 함께 혼합됩니다.
그런 다음 혼합물을 연속적인 흐름으로 주형에 분사하여 원하는 두께에 도달할 때까지 층을 쌓습니다.
롤러는 공기 포켓을 제거하고 섬유 유리가 수지로 완전히 포화되었는지 확인하는 데 사용됩니다.
제품이 축적된 후에는 경화가 허용됩니다.
경화 시간은 사용되는 수지의 종류, 온도 및 습도에 따라 달라질 수 있습니다.
일단 경화되면, 제품은 금형에서 제거되고, 다듬어진 후 필요에 따라 마무리됩니다.
스프레이 업 방식은 FRP 제품을 빠르고 효율적으로 생산하는 방법입니다.
높은 수준의 세부사항이나 복잡성이 필요하지 않은 크고 단순한 모양을 만드는 데 종종 사용됩니다.
또한 대량의 제품을 생산하기 위한 비용 효율적인 방법입니다.
그러나 분사 방식은 고강도 및 강성이 요구되는 제품과 같이 수지 대 섬유 비율을 정밀하게 제어해야 하는 제품에는 적합하지 않을 수 있습니다.
3. 오토클레이브 공법 (autoclave) FRP생산공법
오토클레이브 방식은 섬유 유리 강화 플라스틱(FRP) 제품을 포함한 고성능 복합 재료를 생산하는 데 사용되는 특수 공정입니다.
고압 및 온도 조건에서 제품을 경화하기 위해 오토 클레이브라고 하는 압력 용기를 사용해야 합니다.
다음은 오토클레이브 방법에 대한 단계별 분석입니다.
먼저 경화된 FRP가 금형에 달라붙지 않도록 이형제를 도포하여 금형을 제조합니다.
다음으로, 섬유 유리는 몰드 안에 쌓이게 되는데, 일반적으로 이미 수지가 함침된 프리프레그 재료를 사용합니다.
그런 다음 금형을 최대 150psi의 압력과 최대 750°F의 온도에 도달할 수 있는 고압 용기인 오토 클레이브에 넣습니다.
오토클레이브는 밀봉되어 있으며 금형에 압력과 열을 가하여 제품을 경화시킵니다.
고압 및 온도 조건은 제품의 강도, 강성 및 내구성을 보장하는 데 도움이 됩니다.
경화 후 금형에서 제품을 꺼내어 다듬고 필요에 따라 마무리합니다.
오토클레이브 방법은 우수한 강도, 강성 및 내구성이 요구되는 고성능 FRP 제품 생산에 일반적으로 사용되는 고도로 전문화된 공정입니다.
항공우주, 자동차, 해양 등 최고 수준의 품질과 성능이 요구되는 산업에서 일반적으로 사용됩니다.
그러나 오토클레이브 방법은 매우 비용이 많이 들고 시간이 많이 소요되는 공정이기도 하며,
비용이 많이 들기 때문에 일반적으로 중소 규모의 생산 공정에만 사용됩니다.
4. 필라먼트 와인딩 공법 (filament winding) FRP생산공법
필라멘트 와인딩 방법은 파이프, 탱크 및 압력 용기와 같은 원통형 또는 튜브형 FRP 제품의 생산에 사용되는 특수 공정입니다.
이것은 회전하는 맨드렐에 연속적인 섬유 유리 가닥을 감아 층을 쌓고 최종 제품을 만드는 것을 포함합니다.
다음은 필라멘트 와인딩 프로세스의 단계별 내역입니다.
먼저, 경화된 FRP가 권심에 달라붙지 않도록 이형제를 도포하여 권심을 제조합니다.
다음으로, 필라멘트 와인더라고 불리는 기계는 회전하는 맨드렐에 연속적인 섬유 유리 가닥을 감는 데 사용됩니다.
섬유 유리 가닥은 맨드렐에 감길 때 수지로 함침됩니다.
와인딩 패턴은 섬유 유리 가닥이 최적의 강도와 강성을 위해 원하는 방향으로 고르게 분포되고 방향이 잡히도록 세심하게 제어됩니다.
상기 권심에 원하는 수의 층이 권취된 후, 열 또는 촉매를 사용하여 생성물을 경화시킵니다.
일단 경화되면 제품은 맨드렐에서 제거되고 필요에 따라 마무리됩니다.
필라멘트 와인딩 방법은 일반적으로 높은 강도와 강성을 가진 원통형 또는 튜브형 FRP 제품을 생산하는 데 사용되는 고도로 전문화된 공정입니다.
가볍고 고성능의 재료가 필요한 항공우주, 자동차, 해양 등의 산업에서 일반적으로 사용됩니다.
그러나 필라멘트 와인딩 방법은 또한 매우 비용이 많이 들고 시간이 많이 소요되는 공정이며,
비용이 많이 들기 때문에 일반적으로 중소 생산 공정에만 사용됩니다.
5. 레진 인퓨전 공법 (resin infusion) FRP생산공법
진공 주입 공정(VIP)이라고도 하는 수지 주입 방법은
섬유 유리 강화 플라스틱(FRP) 제품을 포함한 고성능 복합 재료의 제조에 사용되는 특수 공정입니다.
이것은 진공을 사용하여 수지를 건조한 섬유에 주입하여 강하고, 가볍고, 강도가 높은 복합 재료를 만드는 것을 포함합니다.
다음은 수지 주입 프로세스의 단계별 내역입니다.
먼저, 경화된 FRP가 금형에 달라붙지 않도록 이형제를 도포하여 금형을 제조합니다.
다음으로, 일반적으로 미리 재단된 직물이나 매트 형태의 건조한 섬유가 몰드 위에 놓입니다.
진공 백이라고 하는 플라스틱 필름을 건조 섬유 위에 놓고 진공 실란트 테이프를 사용하여 금형에 씰링합니다.
진공 펌프는 진공 백에서 공기를 제거하고 금형 내부에 진공을 생성하는 데 사용됩니다.
그런 다음 일련의 수지 라인 또는 주입 포트를 통해 수지가 주형으로 유입되고
진공이 건조한 섬유를 통해 수지를 흡입하여 섬유를 포화시키고 주형을 채웁니다.
금형에 수지가 채워지면 수지가 완전히 경화될 때까지 경화됩니다.
경화 후 금형에서 제품을 꺼내어 다듬고 필요에 따라 마무리합니다.
수지 주입 방법은 우수한 강도, 강성 및 내구성이 요구되는 고성능 FRP 제품 생산에 일반적으로 사용되는 고도로 전문화된 공정입니다.
항공우주, 자동차, 해양 등 최고 수준의 품질과 성능이 요구되는 산업에서 일반적으로 사용됩니다.
수지 주입 방법은 또한 표면 마감이 우수하고 보이드 함량이 낮은 제품을 생산하는 것으로 알려져 있습니다.
그러나 다른 FRP 제조 방법에 비해 공정이 복잡하고 시간이 많이 소요되며 전문 장비와 전문 지식이 필요합니다.
6. SMC공법 (SMC) FRP생산공법
SMC(Sheet Molding Compound) 방법은 섬유 유리 강화 플라스틱(FRP) 제품의 제조에 사용되는 압축 성형 공정입니다.
고품질의 일관된 부품을 생산하는 고도로 자동화되고 비용 효율적인 방법입니다.
다음은 SMC 프로세스의 단계별 내역입니다.
먼저, SMC 재료는 분쇄된 유리 섬유와 열경화성 수지 및 필러 및 색소와 같은 다른 첨가제를 혼합 기계에서 결합하여 제조됩니다.
그런 다음 SMC 재료를 이형 필름 위에 펼친 후 두 번째 필름을 위에 올려 샌드위치를 만듭니다.
그런 다음 샌드위치는 유압 프레스로 운반되며, 고압과 열에 의해 압축됩니다.
프레스 금형은 최종 제품의 형상을 형성하도록 설계되었으며, SMC 샌드위치가 놓이는 공동이 있습니다.
성형 공정 중에 가해지는 압력과 열로 인해 수지가 경화되어 유리 섬유가 서로 접착되어 강하고 내구성이 좋은 복합 재료가 됩니다.
경화 후 금형에서 제품을 꺼내어 다듬고 필요에 따라 마무리합니다.
SMC 방법은 자동차 부품, 전기 인클로저 및 건설 패널과 같은 FRP 제품을 대량으로 생산하기 위한 매우 효율적이고 비용 효율적인 공정입니다.
이 방법은 표면 마감과 치수 정확도가 우수한 부품을 생산하며 복잡한 형상과 설계를 통합할 수 있습니다.
그러나, SMC 방법은 비교적 단순한 형태와 두께에 한정되며, 큰 부품이나 복잡한 세부사항이 있는 부품에는 적합하지 않을 수 있습니다.
또한 SMC 재료는 기계적 특성의 범위가 제한적일 수 있으며, 이는 모든 용도에 적합하지 않을 수 있습니다.
7. BMC공법 (BMC) FRP 생산공법
BMC 방법은 섬유 유리 강화 플라스틱(FRP) 제품 생산에 사용되는 압축 성형 공정입니다.
SMC 방법과 유사하지만 시트 대신 재료를 대량으로 금형에 공급하여 더 복잡한 모양과 더 두꺼운 부품을 제작할 수 있습니다.
다음은 BMC 프로세스의 단계별 내역입니다.
먼저, BMC 재료는 잘게 썬 유리 섬유와 열경화성 수지 및 필러와 색소와 같은 다른 첨가제를 혼합 기계에서 결합하여 제조됩니다.
그런 다음 BMC 재료는 호퍼로 전달되어 금형 공동으로 공급됩니다.
금형은 최종 제품의 형상을 형성하도록 설계되었으며, BMC 재료를 경화시키기 위해 가열 및 가압됩니다.
성형 공정 중에 가해지는 압력과 열로 인해 수지가 경화되어 유리 섬유가 서로 접착되어 강하고 내구성이 좋은 복합 재료가 됩니다.
경화 후 금형에서 제품을 꺼내어 다듬고 필요에 따라 마무리합니다.
BMC 방법은 SMC 방법보다 복잡한 모양과 두꺼운 부품을 만들 수 있는 다목적 공정입니다.
자동차 부품, 전기 인클로저 및 산업 장비를 포함한 광범위한 용도에 적합합니다.
이 방법은 표면 마감과 치수 정확도가 우수한 부품을 생산하며 인서트, 고정 장치 및 기타 구성 요소를 통합할 수 있습니다.
그러나 BMC 방법은 벌크 재료를 취급하고 공급하는 데 필요한 추가 장비로 인해 일반적으로 SMC 방법보다 더 비쌉니다.
또한 BMC 재료는 기계적 특성의 범위가 제한적일 수 있으며, 이는 모든 용도에 적합하지 않을 수 있습니다.
