FRP성형 방법이 궁금하신가요?

요트 및 선박제조나 조형물에 많이 사용되는 FRP! 오늘은 FRP성형에 대해 알아보도록 하겠습니다.

먼저 F.R.P가 무엇인지 알아야 되겠죠?

 

Fiber Glass Reinforcement Plastics의 약자로 유리섬유 강화 플라스틱을 말하며, 보강재인 유리섬유(Fiber glass)와 불포화 폴리에스테르 수지 (Unsaturated Polyester Resin)로 구성된 복합재질로 우수한 기계적 성질과 성형성 및 내식성을 추구하는 재료입니다.

재료의 역할을 보면 resin은 강화재와 강화재를 결합시키고, 유리섬유에 가해지는 하중을 분산시켜 주는 역할을 하는 액상 물질로 일반 수지와 내식 수지로 구분이 됩니다.

내식성 수지로는 노브락 비닐 에스테르 수지, 비닐 에스테르 수지, 프롬화 비닐 에스테르 수지 등이 있습니다.

 

유리섬유(Fiber glass)는 수지와 함께 FRP를 구성하는 주요 요소로서 보강재 역할을 하고 매트(Chopped Stand Mat), 로빙클로스(Roving Cloth), 글라스 로빙(Glass Roving), 서페이스 매트(Surface Mat) 등이 있습니다.

이 소재의 특성과 장단점에 대해 알아볼께요.

 

먼저 장점부터 보자면!!

1. 가볍고 강하다.

2. 내식성이 양호하다.

- 녹이나지 않고, 썩지 않습니다.

3. 성형성이 양호하다.

- 특수시설이 불필요하며 착색이 가능합니다.

4. 전기 절연성이 우수하다.

- 전파 투과성이 양호하고, 강도를 동시에 보유하고 있습니다.

5. 열차단성이 우수하다.

- 보온효과가 뛰어나서 특별한 경우가 아니라면 보온/보냉이 필요하지 않으며 열경화성 수지를 대부분 사용해서 고온/저온에서 변형이 없습니다.

6. 투광성 부여가능하다.

- 투광성 이외에 빛이 흐트러져 온실사용 시 직방향 외에도 다른 방향으로 공급되어 식물 생육에 도움이 됩니다.

7. 어떠한 형상의 제품도 제작 가능하며 대향생산이 가능하다.

8. 보수작업이 가능하여 유지, 보수에 용이하다.

FRP 장점이 너무 많네요~ 장점이 있다면 단점도 있겠죠?

 

1. 탄성율이 낮다.

- 철, 알루미늄 금속에 비해서 강성이 낮습니다.

2. 내열성이 낮다.

- 고온 장시간 사용범위 (일반FRP 100℃내외/내열성수지 160℃내외)

3. 난연성이 약하다.

- 수지가 유기물인 탄소 결합물이기 때문에 난연성 수지를 서서 자기소화성을 높입니다.

FRP성형 방법이 다양한데 종류와 특징에 대해서 알아볼께요!

 

1. Hand Lay Up 법

- 이 방법은 간단한 형상의 제품 제조에 주로 사용되는 공정입니다.

가장 오래된 방법의 성형법 중 하나로, 매우 간단하며 모든 섬유의 형태를 사용할 수 있습니다.

일반적으로 나무나 FRP금형을 사용하여 작업하하는데요, 판재상의 강화재를 한 장씩 금형 위에 늘여놓고 기지재료를 함침시키며 적층시키는 방법이고, 수작업이기 때문에 수량이 적고 간단한 제품에 많이 응용됩니다.

적층된 시트의 수로 제품의 두께가 결정되며, 상온 경화와 가열장치를 통해 경화시간을 줄이는 방법을 병용할 수 있습니다.

압착을 위해 롤러를 사용할 수 있으며, 이 경우 섬유의 방향이 흐트러질 가능성이 있다고 합니다.

 

이 롤러를 이용하는 이유는 FRP는 경화되면서 기포가 발생하게 되는데 완전히 굳기까지 롤러로 계속 문질러서 기포를 터트려 줘야 하기 때문입니다.

이 핸드레이업의 공정을 살펴보면..

 

첫 번째로 탈형을 위해 몰드에 이형제를 바른 후, 표면을 매끄럽게 하기 위해 수지에 맞는 겔코트를 도포합니다.

두 번째, 매트 혹은 패브릭을 한 장씩 몰드에 맞게 재단하여 적층시킵니다.

세 번째, 브러쉬를 사용하여 수지를 함침시키고 롤러를 사용하여 매트 혹은 패브릭의 기포를 제거하고 압착시킵니다.

네 번째, 사용 수지에 맞는 시간동안 경화를 시킨 후 탈형을 합니다.

Hand Lay Up법은 소형에서 대형까지 광범위하게 응용되고 있는 일반적인 성형방법으로 자세히 설명해봤는데요~!

 

다른 방법들은 간단히 설명하고 갈께요!

 

2. Spray Up법

- 형에 이형제를 도포한 후 유리섬유와 수지의 혼합물을 Spray gun으로 Mold 표면에 일정한 두께에 이를 때까지 뿌려 성형하는 방법입니다.

 

3. Filament Winding법

- Roving사를 사전에 수지에 함침시켜 과잉한 수지는 짜낸 후 회전 맨드릴에 강도를 가하며 감은 후 경화시키는 방법입니다.

 

4. Lining

- 라이닝 할 표면을 세척한 후 프라이머를 도포 한다. 그 후 수지에 filler를 첨가해서 도포하거나 또는 Glass재를 사용하여 수지를 문질러 함침 적층하는 방법입니다.

 

 

5. S.M.C (Sheet Molding Compound)법

- 금형과 Press를 사용하여 가열, 가압 성형을 하는데, Glass Mat를 형상대로 재단해서 형에 놓고 수지를 유입 후 가압합니다.

SMC는 Panel Tank, 욕조 및 Unit Bath, 정화조, 자동차 부품, 냉각탑, Parbola Antenna등 비교적 대형 성형품에 많이 응용되고 있습니다.

 

6. Pultrus ion 법

- 구조물 보강재를 열경화 수지와 함침시켜 제품 모양의 금형을 통과시키면서 높은 열을 가하여 성형한 후 Puller로 당겨내어 제품을 생산하는 방법으로 제품의 특성이 철강보다 높은 강도를 낼 수 있으면서도 초경량, 내 부식성 등의 장점으로 인해 미국, 일본 등 선진국에서 철강재 대용으로 널리 쓰여지고 있습니다.

FRP소재는 단점보다는 장점이 많아서 여러 분야에서 사용되고 있으며 특히 우리가 주변에서 흔히 볼 수 있는 조형물도 대부분 FRP성형을 통해 제작하는 경우가 많습니다.

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지금까지 FRP 특징과 다양한 작업방법에 대해 설명드린 뽀니였습니다.^^