카본 파이버 천의 완전한 접착을 위해 롤러를 사용하세요.

탄소섬유 천의 완전한 접착을 위해 롤링이 중요한 이유

탄소섬유 천 작업 시 층 간 좋은 접착을 얻으려면 올바른 롤링이 매우 중요합니다. 이 단계를 생략하거나 부적절하게 수행하면 소재 전체에 미세한 공기 방울과 불균일한 수지 분포가 발생하게 됩니다. 이러한 문제들은 구조물이 원래 강도만큼 견고하지 못한 약한 부분을 만들어냅니다. 롤링의 핵심 목적은 수지를 직물의 실 가닥 사이까지 완전히 침투시켜 각각의 섬유가 제대로 코팅되도록 하는 것입니다. 이 포화 과정을 통해 시간이 지나 하중이나 움직임이 가해질 때 층이 분리될 수 있는 잔여 공간을 제거할 수 있습니다.

연구에 따르면 브러시 도포만 사용하는 것에 비해 수동 롤링을 적용할 경우 접착 강도가 30% 향상됩니다(Composite Materials Journal, 2023). 전문 롤러에서 가해지는 압력은 갇힌 공기 방울을 제거하고 결함 위험을 40% 줄이며, 층 전체에 걸쳐 균일한 수지 두께를 형성하며 천과 매트릭스 사이의 화학적 결합을 활성화합니다.

이 단계를 생략하면 수지 부족 또는 마른 부분(dry spots)이 발생하기 쉬우며, 이는 하중 지지 능력을 약화시키고 피로 파손을 가속화하는 결함입니다. 자동차 패널이나 항공우주 구조물과 같은 고응력 부품의 경우 일관된 롤링은 선택 사항이 아니라, 다층 탄소섬유 천을 일체형 고효율 복합재료로 변환시키는 핵심 공정입니다.

최적의 탄소섬유 천 접착을 위한 단계별 롤러 기술

롤링 전 표면 준비 및 수지 도포

재료 간의 강력한 접착을 위해서는 표면 준비가 매우 중요합니다. 우선, 모든 표면이 먼지, 기름, 기타 접착을 방해할 수 있는 오염물질 없이 깨끗한지 확인하십시오. 전문가들은 잘 지워지지 않는 잔여물을 제거할 때 아세톤이나 미네랄 스피릿을 사용합니다. 콘크리트 벽이나 금속 표면처럼 매우 매끄러운 재질의 경우, 표면을 약간 거칠게 만드는 것이 좋습니다. 60~80방 사포를 사용하여 표면에 질감이 생길 때까지 충분히 문질러 주십시오. 또한, 표면에 균열이나 구멍이 있는 경우에도 보수해야 합니다. 작업할 재질에 맞는 전용 충전재를 사용하고, 다음 단계로 넘어가기 전에 완전히 경화시키십시오. 레진을 바를 때는 톱니 모양의 흙손을 사용하여 표면 전체에 얇지만 고르게 도포하십시오. 건조된 부분이 드러나지 않도록 약 70% 정도를 덮도록 합니다. 탄소 섬유 직물은 레진이 아직 끈적거릴 때 바로 부착해야 하며, 가장자리가 만나는 부분에 2.5~5cm 정도 겹치도록 하여 적절한 보강이 이루어지도록 합니다.

탄소섬유 천 롤링 시 올바른 압력, 방향 및 속도

직물 직조 방향과 수직이 되도록 이격된 탄소섬유 롤러를 사용하는 것이 가장 효과적이며, 약 15~20psi의 압력을 가해야 합니다. 롤러는 초당 약 30cm의 일정한 중간 속도로 움직이며, 가운데에서 시작해 바깥쪽으로 이동하여 기포가 소재 밖으로 밀려나가도록 해야 합니다. 각각의 패스는 이전 패스의 절반 정도 겹치게 하되, 직선으로만 진행해야 하며 왕복 운동은 섬유를 손상시킬 수 있으므로 가능하면 단방향 패스만 사용하십시오. 다중 레이어 작업 시에는 각 레이어를 추가하기 전에 약 30~40분 정도 경화 시간을 주어야 합니다. 이 대기 시간 동안 수지가 다음 레이어를 덧붙이기에 적합한 반젤 상태로 도달하게 됩니다. 수지가 직물에 얼마나 잘 침투했는지는 항상 육안으로 확인해야 합니다. 투명하게 보이는 부분은 적절히 포화된 것으로 좋은 신호이나, 여전히 흰색 반점이 보인다면 해당 부위를 롤러로 추가로 처리하여 완전한 코팅이 이루어지도록 해야 합니다.

흔히 볼 수 있는 결함: 공기 거품, 건조 한 점, 그리고 이 나기

제어 된 롤러 패스를 사용하여 층 사이의 공기 거품 제거

탄소섬유 천의 층 사이에 공기가 갇히면 구조 전체의 강도가 크게 약화되어 무거운 하중을 견디는 능력이 떨어진다. 핵심은 재료 위를 약 45도 각도로 롤러를 굴리면서 약간씩 겹치게 진행하여 공기가 가장자리 쪽으로 단계적으로 밀려나가도록 하는 것이다. 또한 도포 시 수지의 점도를 정확하게 유지하는 것도 매우 중요하다. 작업장의 습도가 60%를 초과하면 수지가 예상보다 빠르게 경화되어 오히려 버블들이 포획되어 빠져나가지 못하게 된다. 항공기용 부품처럼 품질이 극도로 중요한 경우, 제조업체들은 일반적으로 '순차적 검증 점검'을 실시한다. 매 롤러 통과 후 수지가 겔화되기 전에 밝은 조명 아래에서 작업면을 다양한 각도에서 꼼꼼히 점검해야 한다. 지난해 <복합재 제조 분석>(Composites Manufacturing Analysis)에 발표된 최근 연구에 따르면, 단순한 왕복 동작에서 이러한 크로스해치 패턴으로 전환한 공장들은 전체적으로 형성되는 버블이 약 92% 감소하는 효과를 보았다.

균일한 롤러 압력을 통해 건조 지점과 수지 부족 현상 방지

불균일한 압력은 응력 하에서 섬유가 분리되는 수지가 부족한 구역을 생성한다. 표면 전체에 걸쳐 15~20psi의 압력을 유지하도록 압력 감응 필름이 장착된 측정된 롤러를 사용하라. ±2psi 이상의 편차는 박리 위험을 40% 증가시킨다(Polymer Engineering Reports, 2024). 주요 관리 포인트는 다음과 같다.

• 테두리 부분의 수지 누출 확인: 이상적인 포화 상태는 1~2mm의 반투명한 가장자리를 나타낸다
• 롤링 도중 무광 패치가 나타날 경우 즉시 수지를 다시 도포
• 곡면에서는 가장자리 압력을 유지하기 위해 테이퍼형 롤러로 교체

열화상 분석 연구에 따르면 균일한 롤러 압력을 적용하면 건조 지점 발생률이 0.5m²당 1회에서 5m²당 1회 미만으로 감소한다.

탄소섬유 천 적용을 위한 적절한 롤러 선택 및 유지보수

탄소섬유 천 적층 공정에서 최적의 롤러를 선택하려면 재료 호환성과 구조적 완전성을 신중하게 고려해야 합니다. 비반응성이고 비다공성인 롤러는 오염을 방지하고 수지 흡수를 저항하여 성능과 일관성을 유지하는 데 도움이 됩니다. 연구에 따르면 부적절한 롤러 선택은 복합재 프로젝트의 접착 실패 원인 중 최대 40%를 차지할 수 있습니다.

롤러를 좋은 상태로 유지하려면 정비가 매우 중요합니다. 수지가 굳기 전에 매번 사용 후 해당 작업에 가장 적합한 용제를 사용해 롤러를 빠르게 청소하세요. 마모 징후를 주기적으로 점검하는 것도 잊지 마세요. 작동 중 섬유를 걸릴 수 있는 작은 흠집이나 변형을 주의 깊게 확인해야 합니다. 보관도 중요합니다. 항상 온도가 비교적 안정된 곳에 세워서 보관하여 시간이 지나도 휘어지지 않도록 하세요. 이러한 정기적인 관리를 꾸준히 실천하는 사람들은 일반적으로 사용하지 않거나 부적절하게 보관한 경우보다 약 두 배 정도 더 오래 롤러를 사용할 수 있습니다.