▲ (左부터) ‘FtoC 성형 공정’공정, 제작된 FRP 이미지.

일본이 탄소섬유·섬유강화플라스틱을 섬유를 고도로 배향(配向)시키면서, 수지 함침, 경화, 적층의 각 과정을 자동으로 수행하는 공정을 개발했다.

테이진은 28일 화학기업인 주식회사 아데카와 테이진그룹의 복합 제품의 설계·성형을 다루는 주식회사 에이치크래프트는 세계최초로 오픈몰드형에 탄소섬유섬유강화플라스틱(CFRP)·섬유강화플라스틱(FRP)을 직접 적층할 수 있는 ‘섬유 to 컴포지트(FtoC) 성형 공정’을 개발했다고 밝혔다.

현재 FRP는 한 방향으로 당겨 가지런히 정돈한 섬유 시트에 열경화성 수지를 함침 시켜 가열하고 제조하는 방식으로 고압공정과 RTM 공정같은 다양한 성형 방법을 개발하고 주로 사용중이다.

하지만 가열에 의해 경화 시간이 필요하기 때문에 성형 속도에는 한계가 있고 제조하는 합성의 크기에 따라 큰 경화로나 비싼 프레스 금형이 필요하다는 점과, 중간 기재를 금형에 맞게 자르다 발생하는 폐기물 처리 비용도 문제였다.

또한 기존의 방식으로는 성형시 수지가 섬유의 표면을 변형하기도하고 FRP에 예상대로 강도를 부여 할 수 없다는 문제도 있었다.

이에 기능 화학품을 전개하는 ADEKA의 특수 고속 경화 에폭시 수지와 일본의 최첨단 복합 설계·성형 가공 기술을 가진 GH 크래프트의 새로운 성형 공정을 융합해 경화과정 없이도 오픈몰드형에서 직접 FRP를 적층 할 수있는 ‘FtoC 성형 공정’을 개발하게 된것이다.

일본의 아데카가 개발한 신규 에폭시 수지는 적외선을 조사함으로써 수십 초의 단시간에 경화가 가능하다.

오픈 몰드형에 직접 적층하는 것이 가능하기 때문에 대규모 경화로나 프레스 금형을 필요로하지 않고, 또한 섬유에서 직접 합성을 성형하여 중간 기재가 필요 없으므로 폐기물의 발생을 크게 줄일 수 있다.

GFRP(유리 섬유 강화 플라스틱)의 경우 종래의 RTM 공정에서 성형한 제품에 비해 굽힘 강도가 2배 이상 상승해 인장 강도를 약 40%, 층간 전단 강도를 약 75% 향상시킬 수 있다.

향후 양사는 해당 프로세스의 유용성을 입증하고 FRP 제조의 표준화를 목표로 함께 행동할 것이라 밝혔다.

한편, 양사는 오는 11월 29일부터 12월 1일까지 도쿄 빅 사이트에서 개최되는 ‘SAMPE JAPAN 첨단 소재 기술전 2017’에 공동 부스를 마련하고 이번에 개발 한 ‘FtoC 성형 공정’을 이용해 제조한 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)를 처음으로 전시한다는 계획이다.