KR101744204B1 - 이종 양면 프리프레그 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 프리프레그를 구성하는 섬유 강화층 양면에 서로 다른 종류의 수지를 함침시킨 이종 양면 프리프레그 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명에 따라 얻어진 프리프레그는 기계적 물성이 뛰어나면서도 경량화가 가능하므로, 자동차나 항공기 등의 고성능 부품 제조에 응용될 수 있다.

Description

이종 양면 프리프레그 및 이의 제조방법{Heterolayer prepreg and process for preparing the same}
본 발명은 프리프레그를 구성하는 섬유 강화층 양면에 서로 다른 종류의 수지를 함침시킨 이종 양면 프리프레그 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근 플라스틱 복합재료를 이용하여 금속재료를 대체하기 위한 연구 개발이 꾸준히 진행되고 있다.
금속재료는 내열특성이나 기계적 강도면에서 매우 우수한 소재이며, 현재 자동차, 항공기, 건설등 매우 많은 분야에서 사용되고 있다. 하지만, 금속재료는 비중이 높기 때문에 무겁다는 단점을 가지고 있다. 반면에 플라스틱은 비중이 낮기 때문에 같은 크기의 제품을 만들 경우 금속에 비해 몇배나 가벼운 제품을 제조할 수 있다는 장점이 있어 이를 금속재료의 대체재로서 활용하려는 노력이 계속되고 있다. 특히 최근 고유가로 인해 자동차나 항공기 업계는 이러한 노력에 사활을 걸고 있다.
현재까지 알려진 플라스틱들은 금속에 버금가는 성능을 구현하는 것이 매우 어렵다. 따라서, 플라스틱과 다른 재료를 결합하여 복합재료의 형태를 구현하므로서 금속을 대체하는 시도가 지속되고 있다. 가장 많이 사용되는 복합재료로는 열경화성 플라스틱 복합재료를 들 수 있다. 열경화성 플라스틱 복합재료는 탄소 섬유나 유리 섬유를 에폭시 수지 등의 열경화성 수지에 분산시킨 후 이를 일부 경화시켜 프리프레그를 제조한 다음, 이 프리프레그를 원하는 형태로 가공한 후 열경화를 완결하여 제품으로 제조된다. 이 같은 열경화성 플라스틱 복합체의 장점은 한번 경화되면 내열특성 및 기계적 물성이 매우 뛰어나다는 것이다. 반면, 쉬트 형태의 프리프레그를 이용하여 제조하므로 제품의 형상에 한계가 있으며, 열경화 과정을 거치기 때문에 생산성이 떨어지고 리사이클이 되지 않는다는 단점이 있다.
다른 고분자 복합재료의 형태는 열가소성 고분자 복합재료이다. 열가소성 고분자 복합재료는 용융 가공성이 뛰어나므로 다양한 형태의 제품 가공이 가능하며, 재활용도 가능하다는 장점이 있다.
열가소성 고분자 복합재료는 사출이나 압출 가공이 가능한 열가소성 고분자에 유리 섬유 또는 탄소 섬유로 된 단섬유를 혼합하여 복합화한다. 열가소성 고분자 복합재료는 이미 분자량이 높은 고분자를 이용하므로 용융 점도가 높다. 따라서, 단섬유를 복합화 할 경우 용융 점도가 더욱 증가하게 되어 더욱 가공성이 떨어지므로 단섬유의 함량을 높일 수 없어 기계적 물성 보강에 한계가 있으며, 복합화된 단섬유들들은 무질서하게 배향되어 있게 되므로 높은 강도를 요구하는 제품에는 사용할 수 없다는 단점이 있다.
한편, 기계적 물성을 크게 개선할 수 있는 섬유 직물 등 직물 상의 보강재와 열가소성 고분자를 복합화할 경우, 열가소성 고분자는 높은 용융 점도로 인하여 직물 상의 보강재에 함침이 매우 어려워 가공성이 불량하다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 기존의 열가소성 프리프레그의 구성과 상이한 구성을 지닌 이종 양면 프리프레그를 제조함으로서 사용자의 의도대로 어느 한 측면의 강도세기가 달라질 수 있고, 강성으로 인해 금속재료를 대체할 수 있는 이종 양면 프리프레그 및 이의 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 바람직한 실시 형태는 싸이클릭부틸렌테레프탈레이트, 카프로락탐, 폴리아미드 및 폴리케톤으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 열가소성 수지 입자와 에폭시 수지 및 노볼락 수지 입자로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종의 열경화성 수지를 섬유 강화층 양면에 각각 함침시킨 것을 특징으로 하는 이종 양면 프리프레그를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 바람직한 실시 형태는 상기 섬유 강화층은 유리섬유 및 탄소섬유로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종의 층을 결합 또는 접합시켜 형상을 유지하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시 형태는 상기 섬유 강화층의 일면에 함침되는 열가소성 수지의 도포되는 평량은 100 내지 850g/m2이고, 상기 열경화성 수지의 함침되는 평량은 100 내지 850g/m2인 것을 특징으로 한다. 이때 상기 평량이 100g/m2미만이면 기계적 물성이 떨어지고, 850g/m2 이상이면 함침성이 떨어지는 문제가 있다.
본 발명의 다른 바람직한 실시 형태는 상기 이종 양면 프리프레그의 기공율이 5% 미만이고, 평균 기공 직경 크기에 대한 프리프레그의 두께의 비가 1 : 15 내지 1: 30인 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 한다. 프리프레그의 기공율이 5% 이상인 경우 내재된 기공으로 인해 기계적 물성이 떨어진다. 따라서 평균 기공 직경 크기에 대한 프리프레그 두께의 비가 1:15 미만인 경우 기계적 물성이 떨어지며 1:30 초과인 경우에는 성형성이 좋지 않다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시 형태는 섬유 강화층을 준비하는 단계;
상기 섬유 강화층의 일면에는 싸이클릭부틸렌테레프탈레이트, 카프로락탐, 폴리아미드 및 폴리케톤으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 열가소성 수지 입자를 함침시키는 단계; 상기 섬유 강화층의 다른 일면에는 에폭시 수지 및 노볼락 수지 입자로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종의 열경화성 수지를 함침시키는 단계; 및 상기 각각 다른 입자가 함침된 섬유 강화층을 230~300℃ 온도에서 2분~ 1시간 동안 열처리하여 수지 입자를 함침 및 중합시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이종 양면 프리프레그의 제조방법을 제공하는 것을 특징으로 한다. 이때 상기 열처리온도가 230℃ 미만이거나 열처리 온도가 2분 미만일 경우 수지의 용융이 일어나지 않아, 고체 분말 상태로 존재하여 물성 저하의 원인이 되며, 300℃ 이상 또는 1시간 이상에서의 열처리 되는 경우, 수지의 열화에 의해 물성이 저하되는 문제가 발생한다.
본 발명에 따라 얻어진 프리프레그는 기계적 물성이 뛰어나면서도 철재 대비 50% 이상 경량화가 가능하므로, 자동차나 항공기 등의 고성능 부품 제조에 응용될 수 있다.
이하, 본 발명에 대해 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명에 사용되는 섬유 강화층에 대해 먼저 설명한다. 발명에 사용되는 섬유 강화층은 파이버(fiber)를 사용하는 것이 아니라, 직물을 사용하는데 특징이 있고, 이 직물은 파이버들이 일정한 방향으로 배열되어 있으므로 높은 기계적 물성을 구현할 수 있으며, 직조, 이축 등 다양한 형태의 직물이 사용 가능하기 때문에 원하는 제조 부품의 형태에 따라 물성을 최적화시킬 수 있다.
상기와 같은 섬유 강화층은 유리 섬유(Glass fiber), 아라미드 섬유 또는 탄소 섬유(Carbon fiber)중에서 선택된 1 종 이상의 층을 결합 또는 접합시켜 형상을 유지한다. 섬유 강화층은 일반적으로 일정한 방향으로 배열되어 있으므로 특정한 방향에 대한 높은 기계적 물성을 구현할 수 있으며, 직조(weave), 이축(biax) 등 다양한 형태의 직물을 사용할 경우 제조하고자 하는 부품에 요구되는 물성과 형태에 따라 기계적 물성을 최적화 시킬수 있는 장점이 있다. 전체 대비 섬유 강화층의 함량은 35 ~ 65 부피%이며, 바람직하게는 45 ~ 55 부피% 이다. 섬유 강화층의 함량이 35부피% 미만일 경우, 충분한 강성이 나오지 않아 제품상에서 변형이 발생하는 문제가 있을 수 있으며, 65 부피% 초과일 경우, 과도한 강성으로 인해 열 성형 공정에서 문제가 발생 할 수 있다.
다음으로는 사용되는 수지에 대하여 설명한다. 수지 재료는 불포화 폴리에스테르 수지(unsaturated polyester), 에폭시 수지(epoxy resin), 비닐에스테르 수지(vinylester resin), 페놀 수지(phenol resin), 멜라민 수지(melamine resin), 열경화성 폴리우레탄 수지(thermoset polyurethane resin) 등의 열경화성 수지와 폴리올레핀 수지(polyolefin), 열가소성 폴리우레탄 수지(thermoplastic polyurethane, TPU), 폴리카보네이트수지(polycarbonate, PC), 폴리아마이드 수지(polyamide, PA), 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지(polybutyleneterephthalate), 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지(polyethyleneterephthalate), 폴리페닐렌 설파이드 수지(polyphenylene sulfide), 폴리에테르케톤 수지(polyetheretherketone) 등의 열가소성 수지에서 선택될 수 있다.
먼저, 열가소성 수지로는 본 발명에서는 고분자 단량체 또는 수지 입자가 사용되는 것에 특징이 있다. 수지 물질로는 섬유 강화층을 구성하고 있는 유리 섬유(Glass fiber)나 아라미드 섬유(Aramid fiber) 또는 탄소 섬유(Carbon fiber)사이로 침투 및 함침이 용이하도록 용융점도가 낮은 물질을 사용하는 것이 바람직하다.
입자 또는 파우더는 열가소성 고분자의 단량체를 매트릭스로 한다. 단량체는 파우더에 분산된 공지의 열중합 촉매에 의해 후술하는 가열처리에 따라 고분자로 중합되며, 이 고분자는 열가소성을 갖는다. 섬유 강화층에 함침되는 매트릭스로서 단량체를 사용하는 이유는, 전술한 바와 같이 고분자를 사용하는 경우 높은 용융 점도로 인하여 섬유로 이루어진 섬유 강화층에 함침이 어렵기 때문이다. 모노머는 낮은 분자량으로 인해 용융 점도가 낮다. 따라서, 본 발명에 있어서 단량체는 섬유 강화층에 잘 함침될 수 있도록 낮은 용융점도를 갖는 것이라면, 단량체는 물론 올리고머나 프레폴리머도 포함되는 것으로 해석되어야 한다. 이러한 열가소성 고분자의 단량체로는 싸이클릭부틸렌테레프탈레이트(Cyclicbutyleneterephthalate, CBT), 락탐(Lactam), 카프로락탐(Caprolactam) 등을 예시할 수 있다. 싸이클릭부틸렌테레프탈레이트는 중합되어 폴리부틸렌테레프탈레이트(Poly Butylene Terephthalate, PBT)가 되며, 락탐 또는 카프로락탐은 중합되어 폴리아미드(Polyamide, PA)가 된다. 이들 고분자는 모두 내열성 및 기계적 강도가 우수한 엔지니어링 플라스틱으로 잘 알려져 있다.
본 발명에 사용할 수 있는 수지가 싸이클릭부틸렌테레프탈레이트(Cyclic Butylene Terephthalate, CBT) 으로 한정되는 것은 아니며, 용융점도가 낮은 다른 수지들도 응용이 가능하며 그 예로는 폴리올레핀, 폴리 아릴레이트 및 폴리 에스테르 등이 있다. 일반적으로 고분자 소재를 이용한 복합재료를 제조할 경우, 보강제 소재를 고분자 소재가 감싸는 형태로 제작되는데, 이때 보강재 소재가 고분자 소재에 충분히 함침되어야 하며, 함침도가 높을수록 기계적 물성이 우수해진다. 하지만, 내열성과 충격강도 등 열적, 기계적 강도가 우수한 고분자 소재는 점탄성을 갖고 있으며, 용융점도가 매우 커서 상기 섬유 강화층 사이로 함침이 매우 어렵기 때문에, 섬유(fiber) 함량이 높은 고강도용 복합체 제조가 어려운 실정이다. 상기의 문제를 해결하기 위해 쉬트 몰딩 컴파운드(Sheet Molding Compound, SMC), 벌크 몰딩 컴파운드(Bulk Molding Compound, BMC) 공법들이 개발되어 일부 제품에 적용 중 이지만, 이러한 공법에 적용되는 고분자 수지는 열가소성이 아닌 경화성수지를 이용하므로 제작에 필요한 비용과 시간이 많이 소모될 뿐만 아니라, 리싸이클에 불리한 단점이 있다
한편, 본 발명에서는 열경화성 수지 입자도 사용되는데, 열경화성 수지 입자로는 에폭시 수지 또는 노볼락 수지가 이용될 수 있다. 더 나아가 불포화 폴리에스테르수지도 이용이 가능한데, 이는 열경화 성형 수지의 3번째에 큰 종류이며, 불포화 폴리에스테르수지는 스티렌 등의 비닐모노머에 용해하는 고체로 딱딱한 고체로 경화하기 전에 수지 성형을 용이하게 한다.
또한 섬유 강화층 안의 섬유 사이로 고분자 수지가 충분히 함침이 되지 않아 고분자 수지가 응고된 후 미 충진 된 부분에서는 피로파괴의 시발점이 되는 내구력 문제를 내포하고 있다. 본 발명에서는 이와 같은 단점을 해결하고자 연구 노력한 결과, 섬유 (Fiber) 사이로 수지의 침투가 용이하고, 함침율이 높으며, 궁극적으로 물성향상을 유도할 수 있는 소재를 사용하였다. 더욱 구체적으로, 초기에는 파우더(powder) 형태의 단분자 구조를 갖고 있지만, 이를 가열하면 용융점 이상의 온도에서 점도가 매우 낮아지며, 점도가 낮은 상태에서 섬유(Fiber) 사이로 침투가 용이하게 일어나는 수지를 이용하였다.
여기서 본 발명은 상기 열가소성 수지 및 열경화성 수지가 섬유 보강층 상에 함침되는 평량이 각각 100 내지 850g/m2으로 동일한데, 도포되는 량이 100g/m2 미만이면 섬유 보강층에 충분히 함침되어 물성을 높이기에 적절하지 않으며, 850g/m2 이상으로 도포되는 경우는 온전한 함침이 제대로 이루어지지 않는 문제점이 있었다.
또한 상기 이용되는 수지는 UV 안정제, 색상 조절 첨가제 등을 추가적으로 포함할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 이종 양면 프리프레그의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저 섬유 강화층을 준비한다. 섬유 강화층은 유리 섬유, 아라미드 섬유 및 탄소섬유로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 층을 결합 또는 접합시켜 형상을 유지하는 것을 특징으로 한다. 즉 섬유 강화층으로 유리 섬유 단층을 준비하는 것이 가능하나, 유리 섬유 2층 또는 다층으로 구성된 섬유 강화층을 사용하는 것도 가능하며, 유리 섬유 1층 및 탄소섬유 1층으로 구성된 2층 섬유 강화층을 사용하는 것이 또한 가능하다.
이어서, 섬유 강화층 일면에 싸이클릭부틸렌테레프탈레이트, 카프로락탐, 폴리아미드 및 폴리케톤으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 열가소성 수지 입자와 섬유 강화층의 다른 일면에는 에폭시 수지 및 노볼락 수지 입자로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종의 열경화성 수지 입자를 도포한다.
여기서, 상기 섬유 강화층 일면에 열가소성 입자와 열경화성 입자의 중량비는 30:70 내지 70:30 인 것을 특징으로 한다. 상기 중량비 범위 이하로 포함되면 용융점도가 충분히 낮아지지 않아 상용성이 떨어지고, 섬유 보강층에 충분히 함침되지 않아 섬유 보강층 간의 박리문제를 발생할 수 있으며, 상기 범위를 초과하여 포함되면 복합재료의 내열성 및 충격강도가 크게 저하되는 문제가 있다.
전술한 구성의 입자는 파우더 형태를 띄고 있는 구성이며, 파우더는 열중합 촉매와 열가소성 고분자의 단량체의 용융액에 첨가하여 분산시킴으로서 용이하게 준비할 수 있으며, 파우더는 후술하는 산포 공정을 통해 섬유 강화층의 표면에 분산될 수 있으면 되므로, 그래뉼, 펠렛 등 모든 형태를 포함하는 의미로 해석되어야 한다. 입자로 구성된 파우더를 섬유 강화제 위에 균일하게 산포시킴에 따라 섬유 보강재의 표면은 파우더로 덮이게 되며, 파우더의 산포 두께에 따라 섬유 강화층과의 부피비를 조절할 수 있다.
상기 섬유 강화층은 섬유로 이루어진 섬유 강화층으로 작용할 수 있는 물질로 제조된 섬유라면 모두 이용이 가능하며, 이 섬유를 이용하여 제직한 섬유는 물론, 섬유들이 상호 결착된 격자형 매트 등 매트상으로 형성되어 충분한 보강재 역할을 수행할 수 있는 것이라면 모두 포함된다. 바람직하게는 내열성과 기계적 물성이 우수한 유리 섬유 , 아라미드 섬유 또는 탄소 섬유로 이루어진 섬유 강화층을 사용한다. 섬유 강화층은 필요에 따라 2개 이상을 적층하여 사용할 수 있다.
상기 섬유 강화층의 부피는 최종적으로 생산되는 열가소성 수지 복합체 총 부피를 기준으로 35 내지 65 부피%로 조절하는 것이 바람직하다.
그런 다음, 상기 입자가 도포된 섬유 강화층을 가열처리하여 상기 입자가 용융되어 섬유 강화층에 함침되도록 하면서 열가소성 고분자의 단량체를 열가소성 고분자로 열중합시킨다. 이를 가열처리하면 입자로 구성된 파우더의 매트릭스 성분인 단량체가 용융되는데, 단량체의 용융액은 점도가 낮으므로 섬유 강화재에 잘 함침된다. 또한 섬유 강화층 상에 함침된 단량체 용융액은 분산된 열중합 촉매에 의해 고분자로 중합된다. 가열처리는 예를 들어 230 내지 300℃와 같이 단량체의 용융과 중합이 가능한 온도로 적절히 선택할 수 있으며, 필요에 따라 가열처리 온도를 단계적으로 조절할 수도 있음은 물론이다. 본 발명에서는 상기 수지 입자가 도포된 섬유 강화층에 230 내지 300℃의 온도에서 2분 내지 1시간 동안 열처리를 하는데 더욱 바람직하게는 230 내지 290℃의 온도에서 진행한다. 상기 가열처리온도가 230℃ 미만일 경우 수지의 용융이 일어나지 않아, 고체 분말 상태로 존재하여 물성 저하의 원인이 되며, 300℃ 초과가 되는 경우, 수지의 열화에 의해 물성이 저하되는 문제가 발생한다.
이와 같은 공정을 통하여 제조된 프리프레그의 두께는 0.7 ~ 3.0 mm 이며, 바람직하게는 1.0 ~ 2.0 mm 이다. 이때 프리프레그의 두께가 0.7 mm 미만이면 강도가 부족한 문제가 발생하고, 3.0 mm 을 초과이면 복잡한 형상을 갖는 제품을 제조하기 어려운 문제가 발생한다.
또한, 제조된 프리프레그의 기공율은 5% 미만인 것을 특징으로 한다. 그리고, 평균 기공 크기에 대한 전체 이종 양면 프리프레그의 두께의 비는 1 :15 내지 1 : 30인 것을 특징으로 한다.
이렇게 제조된 이종 양면 프리프레그는 잘 알려진 열성형(thermoforming) 공정에 의해 원하는 형태의 부품으로 제조가 가능하다. 즉, 이종 양면 프리프레그를 히터로 가열한 후 원하는 형태를 갖는 금형에 삽입한 후 가압하여 원하는 형태의 부품을 제조할 수 있다. 이 같은 열성형 공정은 기존의 열경화성 고분자 복합체에서는 적용할 수 없는 공정으로서, 이에 따라 대량생산이 가능하게 된다.
상기 발명의 이종 양면 프리프레그는 한 면은 열가소성 수지로, 다른 일면은 열경화성 수지로 함침되어 있는 프리프레그로서, 프리프레그의 양면의 강도가 다른 점에서 선택적으로 한 면의 강도를 높이기 위해 사용되거나, 프리프레그의 모양을 곡선으로 취하여 강도 세기를 다르게 의도하는 것을 가능하게 한다.
또한 본 발명의 프리프레그는 우수한 기계적 특성, 열적 특성, 인성, 내충격성 등을 겸비 하고 있어, 이 프리프레그를 이용해 성형된 성형품은 발생한 크랙을 전파시키기 어려운 특성을 가지기 때문에, 건축자재 구조재료, 자동차, 항공기 구조재료, 우주 구조물 재료 등 에 적합하게 사용된다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되어 지는 것이다
실시예1
weave(0/90도) +biax(+45/-45도) +biax(+45/-45도) +weave(0/90도)의 4층의 구조를 갖도록 유리 섬유로 된 직물을 겹쳐서 섬유 강화층을 구성하였다. 섬유 강화층인 유리 섬유의 일면에는 싸이클릭부틸렌테레프탈레이트를 도포하고 상기 유리 섬유의 다른 일면에는 에폭시 수지를 도포한다. 이후 상기 싸이클릭부틸렌테레프탈레이트와 에폭시 수지가 양면에 도포된 유리섬유를 270℃에서 30분간 열처리하여 프리프레그를 제조하였다. 이 때 상기 싸이클릭부틸렌테레프탈레이트와 에폭시 수지의 중량비는 50:50이었으며, 각각 함침되는 평량은 모두 450g/m2로 동일하였다.
실시예2
유리섬유의 일면에 카프로락탐을, 유리섬유의 다른 일면에 에폭시 수지를 도포하는 것을 제외하고는 실시예1과 동일한 방법으로 프리프레그를 제조하였다.
실시예3
유리섬유의 일면에 폴리케톤을 다른 일면에 노볼락 수지를 도포하는 것을 제외하고는 실시예1과 동일한 방법으로 프리프레그를 제조하였다.
실시예4
싸이클릭부틸렌테레프탈레이트와 에폭시 수지의 평량을 각각 400g/m2, 600g/m2로 변경하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 프리프레그를 제조하였다.
실시예5
카프로락탐과 에폭시 수지의 평량을 각각 600g/m2, 400g/m2로 변경하는 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 프리프레그를 제조하였다.
실시예6
폴리케톤과 노볼락 수지의 중량비를 40:60으로 변경하는 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 방법으로 프리프레그를 제조하였다.
- 인장강도 및 인장모듈러스의 측정
ASTM D3039 방법에 의하여 측정을 하였음
- 기공율 측정
Porosimeter를 이용하여 기공율을 계산한다.
- 평균 기공 직경 크기 측정
주사 전자 현미경 (SEM)으로 측정된 기공의 크기를 측정하였다.
구분 인장강도(MPa) 인장모듈러스(GPa) 기공율(%) 평균 기공 직경 크기(㎛) 프리프레그 두께(㎛) 평균 기공 직경크기에 대한 프리프레그 두께의 비
실시예1 520 20 1 0.14 2.1 1:15
실시예2 523 22 1.3 0.12 2.8 1:23
실시예3 524 23 1 0.13 2.5 1:19
실시예4 522 21 0.5 0.10 2.5 1:25
실시예5 526 23 1 0.10 2.7 1:26
실시예6 528 25 2 0.10 3.0 1:30
- 프리프레그 양면의 충격강도 측정
ASTM D3039방법에 의하여 측정하였음
구분
 충격강도(kJ/m2)
실시예1
 열가소성 수지 함침면 21
열경화성 수지 함침면 26
실시예2
 열가소성 수지 함침면 25
열경화성 수지 함침면 27
실시예3
 열가소성 수지 함침면 28
열경화성 수지 함침면 26

Claims (5)

  1. 싸이클릭부틸렌테레프탈레이트, 카프로락탐, 폴리아미드 및 폴리케톤으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 열가소성 수지 입자와 에폭시 수지 및 노볼락 수지 입자로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종의 열경화성 수지 입자를 섬유 강화층 양면에 각각 함침시켜 이종 양면 프리프레그를 제조하고,
    상기 섬유 강화층의 일면에 함침되는 열가소성 수지의 도포되는 평량은 100 내지 850g/m2이고, 상기 열경화성 수지의 함침되는 평량은 100 내지 850g/m2이며,
    상기 이종 양면 프리프레그의 기공율이 5% 미만이고, 평균 기공 직경크기에 대한 프리프레그의 두께의 비가 1 : 15 내지 1 : 30인 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 이종 양면 프리프레그.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 섬유 강화층은 유리섬유 및 탄소섬유로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종의 층을 결합 또는 접합시켜 형상을 유지하는 것을 특징으로 하는 이종 양면 프리프레그.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 섬유 강화층을 준비하는 단계;
    상기 섬유 강화층의 일면에는 싸이클릭부틸렌테레프탈레이트, 카프로락탐, 폴리아미드 및 폴리케톤으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 열가소성 수지 입자를 함침시키는 단계;
    상기 섬유 강화층의 다른 일면에는 에폭시 수지 및 노볼락 수지로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종의 열경화성 수지 입자를 함침시키는 단계; 및
    상기 각각 다른 입자가 함침된 섬유 강화층을 230~300℃ 온도에서 2분 ~ 1시간 동안 열처리하여 수지 입자를 함침 및 중합시키는 단계;를 포함하여 이종 양면 프리프레그를 제조하고,
    상기 섬유 강화층의 일면에 함침되는 열가소성 수지의 도포되는 평량은 100 내지 850g/m2이고, 상기 열경화성 수지의 함침되는 평량은 100 내지 850g/m2이며,
    상기 이종 양면 프리프레그의 기공율이 5% 미만이고, 평균 기공 직경크기에 대한 프리프레그의 두께의 비가 1 : 15 내지 1 : 30인 것을 특징으로 하는 이종 양면 프리프레그의 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP3114741B2 (ja) 1991-04-03 2000-12-04 三菱レイヨン株式会社 プリプレグ
JP2014069564A (ja) 2012-10-02 2014-04-21 Dainippon Printing Co Ltd 樹脂シート、およびそれを用いた繊維強化複合成形体の製造方法

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