KR101787627B1

KR101787627B1 - 열가소성 프리프레그 및 적층체

Info

Publication number: KR101787627B1
Application number: KR1020167004729A
Authority: KR
Inventors: 하야토 오가사와라; 마사히코 나가사카; 야스히코 나베시마; 타케시 이시카와; 아키노부 사사키
Original assignee: 미쯔비시 케미컬 주식회사
Priority date: 2013-09-10
Filing date: 2014-09-09
Publication date: 2017-10-18
Also published as: WO2015037570A1; CN105492510A; EP3045489B1; JPWO2015037570A1; KR20160034400A; EP3045489A1; EP3045489A4; US20160194468A1; CN105492510B; JP5858171B2; US10604633B2

Abstract

한 방향으로 배향된 강화섬유와 수지로 이루어지는 프리프레그로서,
상기 프리프레그는 시트 형상이며,
상기 프리프레그는, 상기 강화섬유를 절단하는 깊이의 슬릿을 가지며, 상기 슬릿에 의해 10~50mm의 길이로 절단된 강화섬유(A)와, 상기 강화섬유(A)의 배향방향에서 상기 프리프레그 시트 길이의 50% 이상 길이인 강화섬유(B)를 포함하고,
상기 강화섬유(B)를 포함하는 밴드부를 평면에서 본 면적이, 상기 프리프레그를 평면에서 본 전체 면적에 대해 1.4%~35.0%이며,
상기 강화섬유(B)의 적어도 일단은, 상기 강화섬유의 배향방향에서 상기 프리프레그의 단부에 위치하는 것을 특징으로 하는 프리프레그.

Description

열가소성 프리프레그 및 적층체{THERMOPLASTIC PREPREG AND LAMINATE}

본 발명은 스탬핑 성형에 있어 예열 시의 치수 안정성이 우수하고, 또한 복잡한 형상으로의 성형성이 뛰어난 열가소성 프리프레그 및 그 적층체에 관한 것이다. 보다 상세하게는 예열 시 드로우다운(drawdown)을 억제하고, 리브(rib), 보스(boss) 등 3 차원 형상의 성형에 쉽게 적용 가능한 열가소성 프리프레그 및 그 적층체에 관한 것이다. 본 출원은 2013년 9월 10일 일본에 출원된 특허 출원 2013-187062호의 우선권을 주장하며, 그 내용을 본 명세서에 원용한다.

섬유 강화 열가소성 플라스틱의 성형 방법으로는, 연속된 강화섬유에 열가소성수지를 함침시킨 프리프레그를 적층하여 얻어지는 적층기재를, 프레스 등으로 예열 · 가열 가압함으로써 목적하는 형상으로 만드는 스탬핑 성형이 가장 일반적으로 이루어지고 있다. 이에 의해 얻어진 섬유 강화 플라스틱은, 연속된 강화섬유를 사용하기 때문에 뛰어난 기계적 특성을 가진다. 또한 연속된 강화섬유는 규칙적으로 배열함으로써, 필요한 기계적 특성을 가지도록 설계할 수 있다. 그러나 연속된 강화섬유임에 따라 3차원 형상 등의 복잡한 형상을 형성하기는 어렵고, 주로 평면 형상에 가까운 부재에 한정된다.

이 문제를 해결하기 위해, 폭이 좁은 테이프 모양의 프리프레그를 일정 길이로 절단한 잘게 자른(chopped) 프리프레그를 평면 상에 분산시킴으로써 얻어지는, 스탬핑 성형성이 뛰어난 적층기재나, 연속 섬유와 열가소성수지로 이루어지는 프리프레그에 슬릿(slit,

)을 넣음으로써, 성형 시 우수한 성형성과, 성형 후 우수한 기계적 특성을 나타내는 적층기재가 개시되어 있다(예를 들어, 특허 문헌 1, 2).

그러나 특허 문헌 1 및 2에 기재된 적층기재는, 스탬핑 성형 시의 예열 공정 후 반송 시에, 강화섬유가 불연속임에 기인하는 적층기재의 가열 시 늘어짐(즉 드로우다운(drawdown))이 발생하여, 형상 변화나 냉각 속도의 가속을 일으키는 문제가 있었다.

상술한 바와 같이 예열 · 가열 시에 적층기재가 드로우다운되는 점에 대해서는, 적층기재의 스킨 층에 연화 온도가 높은 표피재를 마련하고, 코어 층은 종래 공지된 섬유강화 층을 설치한 적층기재가 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 3). 그러나 표피재에 연화 온도가 높은 수지 층을 마련함으로써 예열 시의 드로우다운을 억제할 수는 있지만, 스탬핑 성형 시 표피재가 강화섬유와 수지의 유동성을 저해하여, 리브, 보스 등 3 차원 형상의 성형을 크게 저하시켜 버리는 문제가 있었다.

특허 문헌 1: 일본특허공개 H07-164439호 공보 특허 문헌 2: 일본특허공개 2009-286817호 공보 특허 문헌 3: 일본특허공개 H07-156145호 공보

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 스탬핑 성형의 예열 시 드로우다운을 억제하여 취급성이 우수하며, 복잡한 형상으로의 성형성이 우수한 프리프레그 및 그 적층기재를 제공하기 위한 것이다.

본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토한 결과, 시트 형상 프리프레그에 있어서, 상기 강화섬유의 배향방향에서 상기 프리프레그 시트 길이의 50% 이상 길이인 강화섬유를 존재시킴으로써 과제를 해결할 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다. 즉 본 발명의 요지는 다음 (1)~(17)에 있다.

(1) 한 방향으로 배향된 강화섬유와 수지로 이루어지는 프리프레그로서,

상기 프리프레그는 시트 형상이며,

상기 프리프레그는, 상기 강화섬유를 절단하는 깊이의 슬릿을 가지며, 상기 슬릿에 의해 10~50mm의 길이로 절단된 강화섬유(A)와, 상기 강화섬유(A)의 배향방향에서 상기 프리프레그 시트 길이의 50% 이상 길이인 강화섬유(B)를 포함하고,

상기 강화섬유(B)를 포함하는 밴드부를 평면에서 본 면적이, 상기 프리프레그를 평면에서 본 전체 면적에 대해 1.4%~35.0%이며,

상기 강화섬유(B)의 적어도 일단은, 상기 강화섬유의 배향방향에서 상기 프리프레그의 단부에 위치하는 것을 특징으로 하는 프리프레그.

(2) 상기 슬릿에 의해 절단된 강화섬유(A)로 이루어지는 밴드부과, 상기 강화섬유(B)를 포함하는 밴드부이, 교대로 배열되어 있는 상기(1)에 기재된 프리프레그.

(3) 상기 슬릿에 의해 절단된 강화섬유(A)로 이루어지는 밴드부과, 상기 강화섬유(B)를 포함하는 밴드부이, 상기 프리프레그의 전체 면에 대해 교대로 배열되어 있는 상기(1)에 기재된 프리프레그.

(4) 상기 슬릿에 의해 절단된 강화섬유(A)로 이루어지는, 밴드부과 밴드부 사이에, 상기 강화섬유(B)를 포함하는 밴드부를 가지는 상기(1)~(3)의 어느 하나에 기재된 프리프레그.

(5) 상기 강화섬유(B)를 포함하는 밴드부의 폭(Wn)이, 0.5mm 이상, 10.0mm 이하이며, 강화섬유(B)를 포함하는 밴드부과 밴드부의 간격(Wp)이 5mm 이상, 150mm 이하인 위 (1)~(4) 중 하나에 기재된 프리프레그.

(6) 상기 강화섬유(B)를 포함하는 밴드부의 폭(Wn)이 모두 동일한 길이인 상기(1)~(5)의 어느 하나에 기재된 프리프레그.

(7) 상기 강화섬유(B)가, 상기 프리프레그 한 변에서 다른 변까지의 사이에서 절단되어 있지 않은 강화섬유인 상기(1)~(6)의 어느 하나에 기재된 프리프레그.

(8) 상기 프리프레그의 한 변과, 상기 강화섬유의 배향방향이 평행한 상기(1)~(7)의 어느 하나에 기재된 프리프레그.

(9) 상기 프리프레그의 평면에서 본 면적 1m²당, 상기 슬릿에 의해 형성되는 컷오프의 길이의 총합이 20m 이상, 150m 이하인 상기(1)~(8)의 어느 하나에 기재된 프리프레그.

(10) 상기 슬릿과 상기 강화섬유가 이루는 각도가 30°이상, 60° 이하인 상기(1)~(9) 중 하나에 기재된 프리프레그.

(11) 두께가 50㎛ 이상, 200㎛ 이하인 상기(1)~(10)의 어느 하나에 기재된 프리프레그.

(12) 상기 강화섬유가 탄소 섬유인 상기(1)~(11) 중 어느 하나에 기재된 프리프레그.

(13) 상기 프리프레그를 형성하는 수지가 열가소성수지인 상기(1)~(12) 중 어느 하나에 기재된 프리프레그.

(14) 상기 프리프레그의 적어도 한 변이 500mm~2000mm인 상기(1)~(13) 중 어느 하나에 기재된 프리프레그.

(15) 프리프레그를 복수 매 적층한 적층기재이며, 상기(1)~(14)의 어느 하나에 기재된 프리프레그를 적어도 1매 포함하는 적층기재.

(16) 또한 열가소성수지로 이루어지며, 상기 강화섬유를 포함하지 않는 층을 적어도 1층 포함하는 상기(15)에 기재된 적층기재.

(17) 적층기재에 포함되는 상기 강화섬유의 체적 함유율이, 상기 적층기재의 총 체적에 대해, 15 체적% 이상, 55 체적% 이하인 상기(15) 또는 (16)에 기재된 적층기재.

(18) 상기(15)~(17) 중 어느 하나의 적층기재를 가열 가압하여 성형한 성형품.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 스탬핑 성형의 예열 시 드로우다운을 억제하여 우수한 취급성을 가지면서, 복잡한 형상으로의 성형성이 우수한 프리프레그 및 그 적층기재를 제공할 수 있다.

도 1은 종래의 프리프레그를 나타내는 도면이다(비교예 2 및 3의 프리프레그에 해당).
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 프리프레그를 나타내는 도면이다.
도 3은 강화섬유(B)의 적어도 일단이 프리프레그 시트의 길이 방향 단부(즉 강화섬유의 배향방향에서 프리프레그의 단부)에 위치하는 상태의 한 예를 나타내는 도면이다(도면에서 대각선은 강화섬유(B)를 절단하는 슬릿을 나타낸다. 또한 슬릿에 의해 절단된 강화섬유(A)로 이루어지는 밴드부의 슬릿은 생략되어 있다).
도 4는 강화섬유(B)의 적어도 일단이 프리프레그 시트 길이 방향의 단부(즉 강화섬유의 배향방향에서 프리프레그의 단부)에 위치하지 않는 상태의 한 예를 나타내는 도면이다(도면에서 사선은 강화섬유(B)를 절단하는 슬릿을 나타낸다. 또 슬릿에 의해 절단된 강화섬유(A)로 이루어지는 밴드부의 슬릿은 생략되어 있다).
도 5는 강화섬유(B)의 양단이 모두 프리프레그 시트의 길이 방향 단부(즉 강화섬유의 배향방향에서 프리프레그의 단부)에 위치하지 않는 밴드부를 포함하는 상태를 나타내는 도면이다(도면에서 사선은 강화섬유(B)를 절단하는 슬릿을 나타낸다. 또한 슬릿에 의해 절단된 강화섬유(A)로 이루어지는 밴드부의 슬릿은 생략되어 있다).

이하 도면을 이용하여 본 발명을 설명한다(이하의 번호나 부호는 도면에 기재된 부호이다).

본 발명은 한 방향으로 배향된 강화섬유와 수지로 이루어지는 프리프레그에 있어서, 상기 프리프레그가 시트 형상이고, 상기 프리프레그가 상기 강화섬유를 절단하는 깊이의 슬릿(1)을 가지고, 상기 슬릿에 의해 10~50mm 길이로 절단된 강화섬유(A)와, 상기 강화섬유의 배향방향에서 상기 프리프레그 시트 길이의 50% 이상인 길이의 강화섬유(B)를 포함하고, 상기 강화섬유(B)를 포함하는 밴드부(2)의 평면에서 본 면적이 상기 프리프레그를 평면에서 본 전체 면적에 대해 1.4%~35.0%이며, 상기 강화섬유(B)의 적어도 일단은, 상기 프리프레그 시트의 길이 방향 단부(즉 상기 강화섬유의 배향방향에서 상기 프리프레그의 단부)에 위치하는 프리프레그, 및 상기 프리프레그를 포함하는 적층기재에 관한 것이다.

「강화섬유(A)로 이루어지는 밴드부」라 함은, 시트 형태의 프리프레그에 있어서, 강화섬유의 배향방향에서 프리프레그의 단부에서 단부까지의, 강화섬유(A)만으로 이루어진 영역을 의미한다. 다만, 필요에 따라 「강화섬유(A)로 이루어진 밴드부」의 단부에는, 단부로부터 내측으로 형성되는 귀 부분을 가지고 있어도 된다.

「강화섬유(B)를 포함하는 밴드부」는, 시트 형태의 프리프레그에 있어서, 강화섬유의 배향방향에서 프리프레그의 단부에서 단부까지의, 강화섬유(B)를 포함하는 영역을 의미한다.

「강화섬유를 절단하는 깊이」는, 시트의 상면으로부터 하면에 걸쳐 절단하는 깊이를 의미한다.

「평면에서 본」이라 함은, 시트 형태 프리프레그의 평면을 법선 방향으로부터 보는 것을 의미한다.

「한 방향으로 배향된 강화섬유」는, 프리프레그 중에 포함되는 강화섬유가 강화섬유의 길이 방향으로 거의 평행하게 배열되어 있는 것을 가리킨다. 「프리프레그 중에 포함되는 강화섬유가 거의 평행하다」는 것은, 프리프레그에 포함되는 강화섬유의 90% 이상이 길이 방향에 대해 -5°~+5° 범위 내에 있는 것이며, 바람직하게는 강화섬유의 95% 이상이 길이 방향에 대하여 -2°~+2° 범위 내에 있는 것이며, 더욱 바람직하게는 95% 이상이 -1°~+1° 범위 내에 있는 것을 의미한다.

본 실시형태의 한 측면은, 특히 프리프레그의 제조 방법에 있어서, 섬유를 합친 섬유 다발에 장력을 인가함으로써 방향을 거의 정렬하는(이 상태를, 섬유가 일 방향으로 당겨져 정렬되어 있다고도 한다) 것이 바람직하다. 이와 같이 얻어진 시트 형상 프리프레그의 한 변과, 상기 프리프레그에 포함되는 강화섬유는, 거의 평행하게 된다.

시트 형상 프리프레그의 한 변과 상기 프리프레그에 포함되는 강화섬유가 거의 평행하면, 프리프레그에 포함되는 강화섬유의 성능을 유효하게 활용할 수 있다. 한편, 시트 형상 프리프레그의 한 변과 상기 프리프레그에 포함되는 강화섬유가 거의 평행한 상태로부터 벗어나는 경우, 즉 프리프레그의 한 변에 대해 강화섬유가 크게 기울어지게 되는 경우, 그러한 프리프레그는 포함되는 강화섬유의 성능을 충분히 활용할 수 없어, 프리프레그로부터 얻어지는 적층기재, 또 적층기재로부터 얻어지는 성형품의 물성을 크게 저하시킬 수 있으므로 바람직하지 않다.

또 「시트 형상 프리프레그의 한 변과, 프리프레그에 포함되는 강화섬유가 거의 평행하다」는 것은, 프리프레그에 포함되는 강화섬유의 90% 이상이 프리프레그 길이 방향의 한 변에 대해 -5°~+5° 범위 내에 있는 것이며, 바람직하게는 강화섬유의 95% 이상이 프리프레그 길이 방향의 한 변에 대해 -2°~+2° 범위 내에 있는 것이며, 더욱 바람직하게는 95% 이상이 -1°~+1° 범위 내에 있는 것이다. 또한, 프리프레그의 제조 방법에 따라서는, 프리프레그 단부에 수지 부화(버(burr) 등)가 발생하는 경우가 있다. 그런 경우에는 수지 부화(rich)부는 제외하고 강화섬유와 수지가 목적대로 일체화된 부위를 단부로 본다.

본 발명에 의하면, 스탬핑 성형의 예열 시 드로우다운을 억제하고, 스탬핑 성형 시 우수한 성형성을 발현할 수 있다. 본 발명에 있어서, 이와 같은 효과가 잘 발현되는 것은 대형 프리프레그의 스탬핑 성형 시이다. 구체적으로는, 시트 형상 프리프레그를 평면에서 본 형상이 사각형 모양인 경우, 적어도 한 변이 500mm~2000mm인 프리프레그 스탬핑 성형의 예열 시가 바람직하다. 프리프레그가 작으면 드로우다운 문제는 발생하기 어렵다. 크기에 특히 제한은 없지만, 일반적으로 작업성 관점에서 제약을 받는다. 특히 효과적인 것은 적어도 한 변이 600mm~2000mm 이하인 프리프레그 스탬핑 성형의 예열 시이다.

또한, 여기서 말하는 「사각 형상」은, 평면에서 볼 때 4개의 직선으로 둘러싸인 4개의 정점과 4개의 변을 가진 다각형을 의미하고, 상기 4점을 사각 형상의 정점으로 하며, 정점부는 둥근 형태이어도 된다.

또 다른 측면에서, 평면에서 본 면적이 900cm² 이상, 보다 바람직하게는 1600cm² 이상이며, 또 애스펙트비(aspect ration)가 1.2 이상, 보다 바람직하게는 2 이상인 대형 판형 프리프레그 스탬핑 성형의 예열 시에 이러한 효과가 더 잘 발현될 수 있어 바람직하다.

덧붙여 「애스펙트비」는, 종횡비이며, 대형 판형 프리프레그의 강화섬유 배향방향의 최대 길이와, 강화섬유 배향방향과 대략 직교하는 방향의 최대 길이로 산출된다. 대형 판의 형상은 사각형이 아닌 원형, 타원형이어도 상기 정의의 애스펙트비를 산출하여 적용한다.

스탬핑 성형의 예열 시 드로우다운을 억제하고, 스탬핑 성형 시 우수한 성형성을 발현하기 위해서는 프리프레그 중 슬릿(1)에 의해 절단된 강화섬유(A)로 이루어진 밴드부(4)와, 「강화섬유의 배향방향에서 프리프레그 시트 길이의 50% 이상 길이인 강화섬유(B)」를 포함하는 밴드부(3)를 교대로 설치하는 것이 바람직하다. 또한 프리프레그의 전체 면에 대해, 강화섬유(A)로 이루어지는 밴드부(4)와 강화섬유(B)를 포함하는 밴드부가, 평면에서 볼 때 교대로 배열되는 것이 보다 바람직하다. 또한, 평면에서 볼 때, 상기 절단된 강화섬유(A)로 이루어지는, 밴드부과 밴드부의 사이에, 상기 강화섬유(B)를 포함하는 밴드부를 가지는 것이 바람직하다.

다른 측면으로는, 평면에서 볼 때 상기 절단된 강화섬유(A)로 이루어지는 제 1 밴드부와, 상기 절단된 강화섬유(A)로 이루어지는 제 2 밴드부 사이에, 상기 강화섬유(B)를 포함하는 밴드부를 가지는 것이 바람직하다. 또한, 여기서 말하는 「제 1 밴드부」와 「제 2의 밴드부」라 함은, 평면에서 볼 때, 인접하여 배열되는 2개의 상기 절단된 강화섬유(A)로 이루어지는 밴드부를 임의로 선택하고, 그 중 하나를 제 1 밴드부로 하고, 다른 쪽을 제 2 밴드부로 한다.

상기 절단된 강화섬유(A)로 이루어지는 밴드부(4) 및 「강화섬유의 배향방향에서 프리프레그 시트 길이의 50% 이상의 길이인 강화섬유(B)」를 포함하는 밴드부(3)는, 스탬핑 성형에 이용하는 성형 재료의 형상에 따라, 적절하게 최적의 배치를 선택할 수 있다.

본 발명에서 강화섬유(B)는, 강화섬유의 배향방향에서 프리프레그 시트 길이의 50% 이상인 길이가 필요하며, 이 길이가 너무 짧으면 드로우다운 억제 효과를 충분히 얻을 수 없다. 강화섬유(B)의 길이는 바람직하게는 강화섬유의 배향방향에서 프리프레그 시트 길이의 70% 이상, 특히 바람직하게는 강화섬유의 배향방향에서 프리프레그 시트 길이와 동일(강화섬유(B)는 상기 시트 형상 프리프레그 한 변으로부터 다른 변까지의 사이에서 절단되어 있지 않다)하다.

즉 강화섬유(B)는 강화섬유의 배향방향에서 프리프레그 시트 길이의 50% 이상, 100% 이하의 길이이며, 70% 이상, 100% 이하가 보다 바람직하고, 100%인 것이 특히 바람직하다.

또한 여기서 말하는 「시트 길이」는, 상기 강화섬유의 배향방향에서 상기 프리프레그의 단부에서 단부까지의 길이를 의미하고 기다란 스케일(scale)이나 자(measure) 등으로 측정한 값을 의미한다.

또한, 도 3, 도 4에서는 강화섬유(B)는, 슬릿에 의해 강화섬유가 절단됨으로써 형성되어 있지만, 이것은 한 예이며, 슬릿으로 절단되어 있지 않아도 좋다. 또한 도 3, 도 4에서 강화섬유를 절단하여 강화섬유(B)를 형성하고 있는 슬릿은, 상기 강화섬유의 배향방향에서 비스듬하게 형성되어 있지만, 수직으로 형성되어 있어도 좋다.

강화섬유(B)는 적어도 일단이 프리프레그 시트 길이 방향의 단부(즉 강화섬유의 배향방향에서 상기 프리프레그의 단부)에 위치하는 것이 필수적이다. 프리프레그 중 전체 강화섬유(B)의 양단이 모두 프리프레그의 시트 길이 방향 단부에 위치하지 않는 경우는, 드로우다운 억제 효과를 충분히 얻을 수 없다.

「강화섬유(B)의 적어도 일단이 프리프레그의 시트 길이 방향 단부(즉 강화섬유의 배향방향에서 상기 프리프레그의 단부)에 위치한다」는 것은, 구체적으로는 도 3 또는 도 4와 같은 상태를 나타내며, 강화섬유(B)의 적어도 일단이, 강화섬유의 배향방향에서 상기 프리프레그의 단부에 있는 것을 의미한다.

「강화섬유(B)의 양단이 모두 시트 형상 프리프레그 길이 방향의 단부에 위치하지 않는다」는 것은, 구체적으로는 도 5의 슬릿을 가지는 밴드에 포함되는 강화섬유(B)와 같은 상태를 나타내며, 상기 강화섬유(B)의 양단이 모두, 강화섬유의 배향방향에서 상기 프리프레그의 단부 상에 없는 것을 의미한다.

본 발명의 일실시예인 프리프레그 및 적층기재에 포함되는 「강화섬유의 배향방향에서 상기 프리프레그 시트 길이의 50% 이상 길이의 강화섬유(B)」를 포함하는 밴드부(3)의, 상기 강화섬유의 배향방향과 직교하는 방향에 대한 폭(Wn) (즉 평면에서 볼 때 강화섬유(B)를 포함하는 밴드부가 상기 강화섬유의 배향방향과 직교하는 방향의 거리)는 0.5mm 이상, 10.0mm 이하가 바람직하다. 폭(Wn)이 너무 좁으면 상기와 같은 가공이 어려워 가공 비용이 증가할 수 있으며, 스탬핑 성형성은 우수하지만 드로우다운 억제 효과가 약해질 가능성도 있다. 폭(Wn)이 너무 넓은 경우는, 폭(Wn)이 크기 때문에 스탬핑 성형 시 유동성을 저해시킬 수 있다. 또한, 시트 형상 프리프레그 중에 강화섬유(B)를 포함하는 밴드부(3)가 다수 존재하는 경우, 균일성 면에서 강화섬유(B)를 포함하는 밴드부(3)의 폭(Wn)은 모두 동일한 폭인 것이 바람직하다.

본 발명의 프리프레그 및 적층기재에 포함된 「강화섬유의 배향방향에서 상기 프리프레그 시트 길이의 50% 이상 길이인 강화섬유(B)」를 포함하는 밴드부(3)의 피치(pitch) 폭(강화섬유(B)를 포함하는, 밴드부과 밴드부의 간격) Wp (즉 평면에서 볼 때, 인접하여 배열되는, 강화섬유(B)를 포함하는 밴드부와 밴드부 사이 최단 거리)는 5mm 이상, 150mm 이하인 것이 보다 바람직하다. 피치 폭(Wp)을 너무 좁게 설정하면, 리브, 보스 같은 복잡한 모양이 밀집해 있도록 성형을 한 경우, 강화섬유(B)가 상기 리브, 포스 부분과 중복될 확률이 높게 되고, 그 결과 스탬핑 성형성을 저하시키는 경향이 있다. 한편, 피치가 너무 크면 드로우다운 억제에의 기여가 저하되는 경향이 있다. 또한 전체 면에 슬릿을 가지고, 절단되어 있지 않은 강화섬유를 포함하지 않는 프리프레그의 경우, 프리프레그 반송 등의 취급 시 외력에 의해 프리프레그가 결락될 가능성이 있다. 이에 대해, 절단되어 있지 않은 강화섬유(B)를 포함하는 밴드부(3)를 마련함으로써, 상기와 같은 결락을 억제시키는 경향이 있으며, 피치 폭(Wp)이 좁을수록 그 억제 경향이 강해져, 프리프레그의 취급성을 향상시키는 경향이 있다. Wp는 보다 바람직하게는 5mm 이상, 더욱 바람직하게는 10mm 이상이며, 보다 바람직하게는 120mm 이하, 더욱 바람직하게는 90mm 이하이다. 즉 Wp는 5mm 이상, 120mm 이하가 바람직하고, 10mm 이상 90mm 이하가 보다 바람직하다.

폭(Wn)과 피치 폭(Wp)의 관계로는, 폭(Wn)을 좁게 형성하는 경우는, 피치 폭(Wp)도 좁아지도록, 스탬핑 성형에 사용되는 성형 재료의 외형 치수에 따라 적절하게 변경하는 것이 바람직하다. 하나의 지표로서, 「강화섬유의 배향방향에서 프리프레그 시트 길이의 50% 이상 길이인 강화섬유(B)를 가지는 밴드부」의 평면에서 본 면적이, 상기 프리프레그를 평면에서 본 전체 면적에 대하여 1.4%~35.0%인 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는 평면에서 볼 때, Wn/(Wn+Wp)에서 산출되는 단위 면적당 강화섬유(B)를 가지는 밴드부 면적의 비율이 1.4% 이상, 35.0% 이하인 것이 바람직하다. 상기 강화섬유의 비율이 너무 낮으면 드로우다운 억제에의 기여가 낮아지는 경향이 있고, 너무 높으면 스탬핑 성형성을 현저하게 저하시키는 경향이 있기 때문에 바람직하지 않다.

또한 피치 폭(Wp)과 폭(Wn)의 합을 일정한 값으로 하고, 폭(Wn)을 가변시킴으로써, 스탬핑 성형에 사용되는 성형 재료의 외형 치수에 적합한 패턴을 선정하는 방법, 간편하여 유용하다. 평면에서 볼 때 강화섬유(B)를 가지는 밴드부의 면적은 프리프레그 전체 면적에 대해, 보다 바람직하게는 1.45% 이상, 더욱 바람직하게는 1.5% 이상이며, 보다 바람직하게는 27.5% 이하, 더욱 바람직하게는 20.0% 이하이다.

즉 평면에서 볼 때 강화섬유(B)를 가지는 밴드부의 면적은, 프리프레그 전체 면적에 대해, 1.45% 이상, 27.5% 이하가 보다 바람직하고, 1.5% 이상, 20.0% 이하가 더욱 바람직하다.

스탬핑 성형 시의 유동성은, 평면에서 볼 때 섬유를 절단하는 슬릿(1)과 강화섬유가 이루는 각도(θ)뿐만 아니라, 평면에서 본 프리프레그 면적 1m² 당 슬릿 길이(I)의 총합(Ia)에 의존한다. θ가 클수록 섬유 사이 전단력이 작아지기 때문에 유동성이 높고, Ia가 클수록 프리프레그 중 절단 부분이 많기 때문에 유동성이 높게 된다. 평판 스탬핑 성형의 경우, θ는 25° 이상, 70° 이하가 바람직하고, Ia는 10m 이상, 200m 이하가 바람직하다. 또한, 리브 등 복잡한 형상을 스탬핑 성형하는 경우 θ는 30° 이상, 70° 이하가 바람직하고, Ia는 20m 이상, 200m 이하가 바람직하다.

굴곡 강도, 굴곡 탄성률로 대표되는 기계적 특성은, 평면에서 볼 때 섬유를 절단하는 슬릿(1)과 강화섬유가 이루는 각도(θ) 뿐만 아니라, 평면에서 본 프리프레그 면적 1m² 당 슬릿 길이(I)의 총합(Ia)에 의존한다. 평면에서 볼 때 슬릿과 강화섬유가 이루는 각도(θ)가 작을수록 기계적 물성이 높은 것으로 알려져 있으며, Ia가 작을수록 프리프레그 중의 절단 부분이 작기 때문에 높은 기계적 특성이 얻어질 수 있다. 예를 들어 자동차의 준구조부재에 이용하기 위해서는, θ가 25° 이상, 70° 이하가 바람직하고, Ia는 10m 이상, 200m 이하가 바람직하다. 또한 더 높은 역학 강도가 요구되는 구조부재에 사용하기 위해서는, θ는 25° 이상, 60° 이하가 바람직하고, Ia는 10m 이상, 150m 이하가 바람직하다.

슬릿이 형성된 프리프레그를 제조하는 시간이나 제조 비용은, 평면에서 볼 때 강화섬유를 절단하는 슬릿(1)과 강화섬유가 이루는 각도(θ) 뿐만 아니라, 평면에서 본 프리프레그 면적 1m² 당 슬릿 길이(I)의 총합(Ia)에 크게 의존한다. θ가 작고 Ia가 큰 경우, 커팅 플로터(cutting plotter)로 절단하는 경우에는 슬릿 가공에 드는 시간이 길게 된다. 또한 펀칭으로 슬릿 가공하는 경우에는 펀칭 날의 제조 비용이 매우 높게 될 뿐만 아니라, 펀칭 시 강화섬유 방향으로 균열이 생기기 쉽게 되어, 인접한 슬릿 사이에서 시트의 결락이 발생한다. 이 때문에 θ는 15° 이상, 70° 이하가 바람직하고, Ia는 10m 이상, 200m 이하가 바람직하다. 또한 슬릿 가공 후의 적층 공정을 고려하면 θ는 30° 이상, 60° 이하가 바람직하고, Ia는 20m 이상, 150m 이하가 더 바람직하다.

상기 평면에서 볼 때의 슬릿 형상은 직선형일 필요는 없다. 곡선을 이용하여, 직선의 경우와 동일한 슬릿 각도 및 직선형의 경우와 동일한 섬유 길이면서, 평면에서 볼 때 프리프레그 면적 1m² 당 슬릿 길이(I) 총합(Ia)을 크게 할 수 있다. 이 경우 높은 기계적 특성을 유지하면서 스탬핑 성형성 향상을 기대할 수 있다.

또한, 평면에서 볼 때 슬릿 형상이 곡선인 경우의 슬릿 각도는 강화섬유와 슬릿이 이루는 각도이며, 직선 슬릿과 동일한 방법으로 측정할 수 있다.

본 발명의 한 실시형태인 프리프레그 및 적층기재에 사용할 수 있는 강화섬유로는, 그 종류는 특별히 한정되지 않으며, 무기섬유, 유기섬유, 금속섬유, 또는 이들을 조합한 하이브리드 구성의 강화섬유가 사용될 수 있다. 무기섬유로는 탄소섬유, 흑연섬유, 탄화규소섬유, 알루미나섬유, 텅스텐카바이드섬유, 붕소섬유, 유리섬유 등을 들 수 있다. 유기섬유로는 아라미드섬유, 고밀도 폴리에틸렌섬유, 기타 일반 나일론섬유, 폴리에스테르 등을 들 수 있다. 금속섬유로는 스테인레스강, 철 등의 섬유를 들 수 있으며 금속을 피복한 탄소섬유도 좋다. 이 가운데 최종 성형물 강도 등의 기계적 성질을 고려하면, 탄소섬유가 바람직하다. 또한 강화섬유의 길이 방향에 대해 직교하는 임의의 면에서 절단했을 때 상기 강화섬유 단면에 대한 평균 섬유 직경(즉 단면에 대해 최대 폭의 평균이다)은 1~50㎛인 것이 바람직하고, 5~20㎛인 것이 더욱 바람직하다.

본 발명의 한 실시형태에 있어서 프리프레그 및 적층기재를 형성하는 수지로는, 열경화성수지, 열가소성수지를 들 수 있으며, 특히 열경화성수지로는, 열경화성수지 및 광경화성수지, 광경화 및 열경화의 병용에 의해 제조되는 수지 등을 들 수 있다. 불연속적인 강화섬유를 이용한 섬유 강화 플라스틱의 경우, 강화섬유의 단부끼리 연결되도록 파괴되기 때문에, 일반적으로 열경화성수지보다 인성값이 높은 열가소성수지를 사용함으로써, 강도, 특히 내충격성을 향상시킬 수 있다. 또한 열가소성수지는 화학 반응을 수반하지 않고 냉각 고화하여 형상을 결정하기 때문에, 단시간 성형이 가능하며, 생산성이 우수하다.

이러한 열가소성수지로는 폴리아미드(나일론6, 나일론66 등), 폴리올레핀 (폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등), 변성 폴리올레핀, 폴리에스테르(폴리에틸렌텔레프탈레이트, 폴리부틸렌텔레프탈레이트 등), 폴리카보네이트, 폴리아미드이미드, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리설폰, 폴리에테르설폰, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르이미드, 폴리스티렌, ABS, 폴리페닐렌설파이드, 액정 폴리에스테르, 및 아크릴로니트릴과 스티렌의 공중합체 등을 사용할 수 있다. 또한 이들의 혼합물을 사용하여도 된다. 또한 나일론6과 나일론66의 공중합 나일론처럼 공중합한 열가소성수지여도 좋다.

또한 얻고 싶은 성형품에 요구되는 특성에 따라 난연제, 내후성 개량제, 기타 산화방지제, 열안정제, 자외선 흡수제, 가소제, 윤활제, 착색제, 화합제(compatibilizer), 도전성 필러 등을 첨가할 수도 있다.

본 발명의 한 실시예에 따른 프리프레그 및 적층기재는 슬릿(1)에 의해, 시트의 상면에서 하면까지, 강화섬유가 절단되어 있을 필요가 있다. 절단된 강화섬유(A)의 길이 방향으로의 길이(L)는 특히 제한되는 것은 아니지만, 기계적 특성과 유동성의 관점에서 5mm 이상, 100mm 이하가 바람직하다. 특히 충분한 기계적 특성과, 스탬핑 성형 시 리브 등 얇은 부분에의 유동성을 양립시키기 위해서는, 10mm 이상, 50mm 이하가 더욱 바람직하다.

본 발명의 한 실시형태인 적층기재에서는, 상기 적층기재를 구성하는 프리프레그가, 평면에서 볼 때 강화섬유를 절단하는 슬릿(1)과 상기 강화섬유가 이루는 각도(θ)와, 상기 프리프레그를 평면에서 볼 때 1m² 당 슬릿 길이의 총합(Ia)의 범위를 만족하는 프리프레그이면, 슬릿 길이와 슬릿 수가 다른 프리프레그를 적층하여도 좋다. 스탬핑 성형 시 보스나 리브 등 얇은 3차원 형상을 가지는 부분은 θ를 크게 하고 또 Ia를 크게 하는 것이 바람직하다. 예를 들면, θ를 30° 이상, 60° 이하, Ia를 20m 이상, 150m 이하로 하는 것이 바람직하다. 반대로 유동이 2차원적여서 유동 길이가 작고 높은 기계적 특성이 필요한 부분에는, θ를 작게 하고 Ia도 작게 하는 것이 바람직하다. 예를 들면, θ를 15° 이상, 70° 이하, Ia를 10m 이상, 200m 이하로 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 한 실시형태인 적층기재는, 전술한 본 발명의 한 실시형태인 프리프레그를 적어도 1개 포함하며, 또 면방향(즉 적층기재의 두께 방향)으로 여러 개의 프리프레그를, 상기 프리프레그에 포함되는 강화섬유의 방향을 적절히 제어하면서 적층함으로써 얻어진다.

본 발명의 한 실시형태인 적층기재에서는, 여러 매의 시트 형상 프리프레그의 강화섬유 방향이 의사 등방(pseudo-isotropic)이 되도록 적층되어 있는 것이, 프레스 시 유동의 이방성을 작게 하는 점에서 바람직하다. 또한, 본 발명의 한 실시형태인 적층기재는, 프리프레그에 포함되는 강화섬유의 방향이 O°인 프리프레그와 90°인 프리프레그가 교대로 적층되어 있는 것(즉 적층기재를 구성하는 여러 매의 시트 형상 프리프레그가, 상기 프리프레그 중 강화섬유의 방향이, 상기 프리프레그의 면방향으로 인접하는 프리프레그 중 강화섬유의 방향과 직행하도록 교대로 적층되어 있는 것)이, 적층기재의 강도 이방성을 작게 하는 점에서 바람직하다.

「의사 등방」이란, 프리프레그에 포함되는 강화섬유의 배향방향을 (360/n)° 씩, 비켜서 n층 적층 (n≥3)하는 것을 의미한다.

본 발명의 한 실시형태인 적층기재에 포함되는 본 발명의 프리프레그의 매수는, 성형 재료의 외형 치수, 스탬핑 성형 시의 예열 조건, 드로우다운을 억제시키고 싶은 방향, 및 반송 방법에 따라 적절하게 선택할 수 있다.

스탬핑 성형을 할 때, 본 발명의 프리프레그에 포함되는 강화섬유의 방향을, 드로우다운을 억제하고자 하는 방향에 맞추는 것이 효과적이다. 또한 드로우다운을 억제하고자 하는 방향이 여러 방향인 경우는, 그 방향을 향한 강화섬유를 가지는 프리프레그를 여러 매 적층하는 것이 효과적이다. 또 다른 예로서, 성형 재료에 표리의 구별이 있고, 드로우다운을 억제시키고 싶은 방향이 있고, 예열 조건이 엄격하지 않은 경우, 적층기재의 뒷면에 본 발명의 프리프레그를 1매 도입함으로써, 드로우다운 억제가 가능할 수 있다. 한편, 적층기재 표리의 구별이 없고, 예열 조건이 엄격한 경우에는 적층기재 중 전체 층에 본 발명의 프리프레그를 도입할 필요가 생길 가능성도 있다. 또한 평면에서 볼 때 적층기재의 면에 대해, O° 방향과 90° 방향을 향하는 강화섬유를 가지는 본 발명의 프리프레그를 구비함으로써, 다양한 용도에 대해 범용으로 드로우다운을 억제하는 효과를 얻을 수 있다. 물론, 평면에서 볼 때 적층기재의 면에 대해 45° 및 135° 방향에 대해서도 드로우다운 억제가 요구되는 경우, 상기 방향으로 향하는 강화섬유를 가지는 프리프레그를 적층기재에 형성하는 것이 바람직하다.

본 발명의 한 실시형태인 적층기재에 포함되는 본 발명의 한 실시형태인 프리프레그의 위치는, 드로우다운을 중시하는 경우 또는 유동성을 중시하는 경우는, 적층기재 표리 또는 내부에 본 발명의 한 실시형태인 프리프레그를 차례로 편재시켜도 좋다. 또한 드로우다운 및 유동성을 함께 양립시키고 싶은 경우는, 본 발명의 한 실시형태인 프리프레그를 적층기재 중에 편재시켜도 좋다. 이때, 전체 층에 본 발명의 한 실시형태인 프리프레그를 이용해도 좋고, 본 발명 범위 외의 프리프레그와 본 발명의 프리프레그를 교대로 사용하여도 좋다. 드로우다운 억제와 유동성 유지의 관점에서, 본 발명 범위 외의 프리프레그와 본 발명 실시예인 프리프레그를 교대로 적층하는 것이 바람직하다.

본 발명의 한 실시예인 프리프레그를 여러 매 도입한 적층기재를 얻는 경우, 동일한 폭(Wn) 및 피치 폭(Wp)을 가지는 프리프레그 및 종래 공지된 프리프레그의 조합에 한정되지 않고, 각 층마다 폭(Wn) 및 피치 폭(Wp)을 변경해도 좋다.

또한 본 발명의 적층기재는, 두께 방향으로 동일한 프리프레그를 적층하여도 좋다. 그러나 휨으로 대표되는 문제가 발생할 경우는, 두께 방향에 대해 대칭 구성으로 하는 등, 적절히 설계를 변경하는 것이 바람직하다.

본 발명의 한 실시형태인 적층기재는, 적층기재를 구성하는 여러 매의 프리프레그 사이에, 열가소성수지로 이루어지며 강화섬유를 포함하지 않는 층을 적어도 1층 적층하는 것이, 프레스 시의 유동성을 높이는 점에서 바람직하다.

열가소성수지로 이루어지고 강화섬유를 포함하지 않는 층의 두께로는, 10㎛ 이상, 2000㎛ 이하가 바람직하다. 프리프레그와 열가소성수지로 이루어지고 강화섬유를 포함하지 않는 층의 적층으로서는, 양자를 교대로 적층하거나, 적층기재의 중앙이나 표리에 집중 배치하거나, 적층기재 중에 편재시키거나, 적층기재에 요구되는 유동성과 기계적 물성에 따라 적절히 설계할 수 있다. 또한 적층기재 중에 열가소성수지로 이루어지고 강화섬유를 포함하지 않는 층은, 공극을 가지는 수지를 사용할 수도 있다. 공극을 가지는 경우는, 예를 들어 공극률 90% 이상인 것이 경량화 관점과 재료 입수 난이도 관점에서 바람직하다.

프리프레그와 열가소성수지로 이루어지고 강화섬유를 포함하지 않는 층의 계면 형태는, 요구되는 특성에 따라 적절히 설계할 수 있다. 예를 들어, 프리프레그와 열가소성수지로 이루어지고 강화섬유를 포함하지 않는 층과의 경계선이 균일할 필요가 있는 경우는, 양자의 계면에 공극률 90% 이상, 직물 단위 면적 당 무게(또는 평량)로서 5g/m² 이상, 50g/m² 이하인 부직포를 배치할 수 있다. 본 부직포를 사용함으로써, 프리프레그에 포함되는 강화섬유가 과도하게 유동하는 것을 방지할 수 있다. 한편, 계면의 밀착성 향상 등 계면에 프리프레그에 포함되는 강화섬유와 열가소성수지로 이루어지고 강화섬유를 포함하지 않는 층이 서로 조화될 필요가 있는 경우, 상기 부직포를 마련하지 않고 제조할 수 있다. 또한, 유동성이나 기계적 물성 저하와 생산 비용 증가 관점에서, 부직포를 사용하지 않고 성형하는 것이 바람직하다.

또한, 「열가소성수지로 이루어지고 강화섬유를 포함하지 않는 층의 두께」 라 함은, 적층기재를 수평면에 정치하고, 연직 방향의 임의의 면으로 절단했을 때, 절단면에 대해 열가소성수지로 이루어지고 강화섬유를 포함하지 않는 층의 연직 방향 최대 거리를 의미한다.

이와 같이, 열가소성수지로 이루어지는 층으로는 프리프레그에 포함되는 수지 조성물과 동일한 수지 조성물이나 또는 폴리아미드(나일론6, 나일론66 등), 폴리올레핀(폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등), 변성 폴리올레핀, 폴리에스테르(폴리에틸렌텔레프탈레이트, 폴리부틸렌텔레프탈레이트 등), 폴리카보네이트, 폴리아미드이미드, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리설폰, 폴리에테르설폰, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르이미드, 폴리스티렌, ABS, 폴리페닐렌설파이드, 액정 폴리에스테르, 및 아크릴로니트릴과 스티렌의 공중합체 등을 사용할 수 있다.

상기 물질 중에서도 밀착성이나 비용, 내열성면에서 폴리올레핀과 변성 폴리올레핀 및 폴리아미드의 단독 또는 혼합 제품이 보다 바람직하다.

본 발명의 한 실시형태인 프리프레그는, 섬유 체적 함유율(Vf)이 프리프레그의 총 체적에 대해 55% 이하이면 충분한 유동성을 얻을 수 있기 때문에 바람직하다. Vf 값이 낮은 만큼 유동성은 향상되지만, Vf 값이 너무 낮으면 구조재에 필요한 기계적 특성을 얻을 수 어렵다. 유동성과 기계적 특성의 관계를 감안하면 프리프레그의 Vf 값은 20% 이상, 55% 이하가 바람직하다. 관련된 Vf 값은 JIS K7075에 따라 측정할 수 있다.

본 발명의 한 실시형태인 적층기재는 프리프레그 및 열가소성수지로 이루어진 층의 비율이나 유무에 따라 적층체의 총 체적에 대해, 섬유 체적 함유율(Vf)이 55% 이하이면, 충분한 유동성을 얻을 수 있기 때문에 바람직하다. Vf 값이 너무 낮으면 구조재에 필요한 기계적 특성을 얻기가 어렵다. 유동성과 기계적 특성의 관계를 감안하면 적층기재의 Vf 값은 15% 이상, 55% 이하가 바람직하다. 관련된 Vf 값은 JIS K7075에 따라 측정할 수 있다.

또한 열가소성수지로 이루어진 층은, 적층기재 중에 편재시켜도 좋다. 그 경우 본 발명의 한 실시형태인 프리프레그를 적층기재 표리에 형성하면 드로우다운 억제에 기여가 클 수 있다.

본 발명의 한 실시형태인 프리프레그는 슬릿을 갖기 때문에, 분단되는 프리프레그의 두께가 클수록 강도가 저하되는 경향이 있다. 구조재에 적용하는 것을 전제로 한다면, 프리프레그의 두께는 50㎛ 이상, 200㎛ 이하로 하는 것이 좋다. 한편, 프리프레그의 두께가 너무 얇으면 프리프레그의 취급이 어렵고, 적층기재로 하기 위해 적층하는 프리프레그의 수가 매우 많아지므로 생산성이 악화되는 경우가 있다. 따라서 생산성 관점에서, 프리프레그의 두께는 50㎛ 이상, 200㎛ 이하인 것이 바람직하다.

또한, 여기서 말하는 「프리프레그의 두께」는 시트 형상 프리프레그를 수평면에 정치하고, 상기 프리프레그를 연직 방향 임의의 면으로 절단했을 때의, 절단면에 대해 수직 방향의 최대 거리를 의미한다.

본 발명의 적층기재는 프리프레그끼리 접착되어 있기 때문에 취급을 용이하게 하는 점에서 바람직하다.

프리프레그끼리의 접착은, 전체면, 스트라이프, 단부 국한, 스폿(spot) 등에 적절히 이용할 수 있으며, 초음파 용착, 열 프레스, 열 봉합 등 기존의 공지된 방법에서 적절히 선택할 수 있고, 조합할 수도 있다. 그 중에서도 초음파 용접기를 이용한 스폿 용접이 양산성 등의 관점에서 바람직하다.

이하 본 발명의 한 실시형태인 프리프레그 제조 방법의 한 형태를 설명하지만, 본 발명은 이에 특히 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 한 실시형태인 적층기재에 사용할 수 있는 프리프레그는, 예를 들어, 필름 형상으로 만든 열가소성수지를 2매 준비하고, 이 2매 사이에 강화섬유를 시트 형태로 배치한 강화섬유 시트를 끼워 넣고, 가열 및 가압함으로써 얻어질 수 있다.

보다 구체적으로는, 2개의 롤에서 2매의 열가소성수지로 이루어지는 필름을 송출하는 동시에, 강화섬유 시트 롤에서 공급되는 강화섬유 시트를 상기 2매의 필름 사이에 끼워 넣은 후, 가열 및 가압한다. 가열 및 가압 수단으로는, 공지된 가열 수단 및 공지된 가압 수단을 사용할 수 있으며, 예를 들어, 2개 이상의 가열 롤(heated roll)을 이용하거나, 예열 장치와 가열 롤의 쌍을 여러 개 사용하는 등의 다단계 공정이 필요한 방법도 있다. 여기서, 필름을 구성하는 열가소성수지는 한 종류일 필요는 없고, 다른 종류의 열가소성수지로 이루어진 필름을 상기와 같은 장치를 이용하여 추가로 적층시켜도 된다.

설비의 형태나 열가소성수지의 종류, 가열 온도, 가열 시간, 가압하는 압력, 가압 시간 등에 크게 의존하지만, 상기 가열 온도는 일반적으로 100~400℃인 것이 바람직하다. 가열시간은 0.1~30분 사이가 바람직하다. 한편, 가압 압력은 일반적으로 0.1~10 MPa인 것이 바람직하다. 가압 시간은 0.1초~30분 사이가 바람직하다. 이 범위에 있으면, 프리프레그에 포함되는 강화섬유 사이에 열가소성수지를 함침시킬 수 있기 때문에 바람직하다. 또한, 본 발명의 실시예인 적층기재에 사용할 수 있는 프리프레그는, 시판되는 프리프레그를 사용할 수도 있다.

또한, 여기서 말하는 「필름 형상」은 시트 형상과 유사한 형태를 의미한다.

본 발명의 한 실시형태인 프리프레그는, 상기 가열 · 가압 후, 레이저 마커, 커팅 플로터(cutting plotter), 절삭용 다이(cutting die) 등을 이용하여 슬릿을 넣음으로써 얻어질 수 있다.

상기 슬릿이 레이저 마커를 이용하여 새겨진 슬릿이면, 곡선이나 지그재그선 등 복잡한 슬릿을 고속으로 가공할 수 있는 효과가 있기 때문에 바람직하다. 또한, 상기 슬릿이 커팅 플로터를 이용하여 새겨진 슬릿이라면, 2m 이상의 대형 프리프레그 층을 가공할 수 있는 효과가 있기 때문에 바람직하다. 또한, 상기 슬릿이 절삭용 다이를 이용하여 새겨진 슬릿이면 고속 가공이 가능한 효과가 있기 때문에 바람직하다.

다음 공정에서는 상기와 같이 하여 얻어진 프리프레그를 강화섬유의 방향이 의사 등방 또는 직교 적층되도록 적층하여 적층기재를 형성한다. 이때 취급의 용이함을 위해 초음파 용착기(일본에머슨사제, 제품명: 2000LPt)로 스폿 용접하여 적층기재로 할 수도 있다. 또한, 본 발명의 한 실시형태인 적층기재는, 프리프레그를 8~96층이 되도록 적층하는 것이 바람직하다.

「직교 적층」이란 프리프레그 층에 포함되는 강화섬유와, 상기 프리프레그와 인접하는 프리프레그에 포함되는 강화섬유가 서로 직교하도록 적층하는 것을 의미한다.

다음 공정에서는 상기와 같이 하여 얻어진 적층기재를 가열 가압 및 냉각 가압 프레스 공정에 의해 일체화한다. 이 공정은 통상의 장치, 예를 들면 가열 프레스 및 냉각 프레스, 가열 냉각 다단 프레스 등을 이용하여 할 수 있다. 구체적으로 각 공정은, 예를 들어 상기 적층기재를 금형 내에 배치하여, 가열 가압 · 냉각 가압하여 실시할 수 있다.

상기 가열 가압 공정에서 가열에 대한 사항은, 적층기재에 포함되는 열가소성수지의 종류에 따라 다른데, 100~400℃에서 가열하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 150~350℃에서 가열하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 가열에 앞서 예비 가열을 수행할 수 있다. 상기 가열 가압 공정에서 가열 시간은, 설비의 형태 나 온도, 피가열물의 크기 등 다양한 인자에 의존하는데, 0.1~30분간이 바람직하다.

상기 가열 가압 공정에서 가압과 관련, 적층기재에 인가하는 가열 압력이나 가열 가압 시의 압력으로는, 바람직하게는 0.1~10 MPa이며, 보다 바람직하게는 0.2~2 MPa이다. 이 압력은 프레스 힘을 적층기재의 면적으로 나눈 값이다. 상기 가열 가압 공정에서 가압 시간은, 0.1~30분간인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.5~15분이다.

상기 냉각 가압 공정은, 상기 냉각 가압 공정의 냉각에 대해서는, 적층기재에 포함되는 열가소성수지의 종류에 따라 다른데, 30~200℃에서 냉각하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 50~150℃에서 냉각하는 것이 바람직하다. 상기 냉각 가압 공정에서 냉각 시간은, 설비의 형태나 온도, 피가열물의 크기 등 다양한 인자에 의존하는데, 0.1~30분 사이가 바람직하다.

상기 냉각 가압 공정에서 가압은, 바람직하게는 0.5~1O MPa이며, 보다 바람직하게는 0.8~2 MPa이다. 이 압력은 프레스 힘을 적층기재의 면적으로 나눈 값이다. 상기 냉각 가압 공정에서 가압 시간은 0.1~30분간인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.5~15분간이다.

이러한 공정을 거쳐 일체화된 적층기재의 두께는 0.5~10mm인 것이 바람직하다.

또한 여기서 말하는 「적층기재의 두께」는 적층기재를 수평면에 정치하고, 상기 적층기재를 수직 방향의 임의의 면에서 절단했을 때 절단면에 수직 방향인 최대 거리를 의미한다.

또한, 상기 가열 가압 공정 및 냉각 가압 공정은, 금형과 상기 적층기재와의 사이에 윤활제가 존재하는 조건 하에서 수행하여도 좋다. 윤활제의 작용에 의해, 상기 가열 및 가압 시 상기 적층기재를 구성하는 프리프레그에 포함되는 강화섬유의 유동성이 향상되기 때문에, 강화섬유 사이로의 열가소성수지 함침을 높여줌과 동시에, 얻어진 적층기재에서 강화섬유 사이 및 강화섬유와 열가소성수지 사이의 보이드(void)를 감소시킬 수 있다.

상기 윤활제로서는, 예를 들어 실리콘계 윤활제와 불소계 윤활제를 사용할 수 있다. 또한 이들의 혼합물을 사용하여도 좋다.

실리콘 윤활제로는 고온 환경에서 사용할 수 있는 내열성 실리콘계 윤활제가 바람직하게 사용된다. 보다 구체적으로는 메틸페닐실리콘오일이나 디메틸실리콘오일과 같은 실리콘오일을 들 수 있으며, 시판되는 실리콘오일도 바람직하게 사용될 수 있다.

불소계 윤활제로는, 고온 환경에서 사용할 수 있는 내열성 불소계 윤활제가 바람직하게 사용된다. 그런 불소계 윤활제의 구체적 예로는 퍼플루오로폴리에테르 오일과 삼불화염화에틸렌의 저중합물(중량 평균 분자량 500~1300)과 같은 불소 오일을 들 수 있다.

상기 윤활제는, 상기 적층기재의 한쪽 또는 양쪽의 표면 상(즉 상기 적층기재의 뒷면과 표면 양면 상), 상기 금형의 한쪽 또는 양쪽 표면 상, 또는 상기 적층기재 및 금형 모두의 한쪽 또는 양쪽 표면 상에, 윤활제 도포 장치 등의 적절한 수단에 의해 공급되고도 좋고, 미리 금형 표면 상에 도포해 놓아도 좋다. 그중에서도 적층기재 양쪽 표면에 윤활제가 공급되는 형태가 바람직하다.

즉 본 발명의 실시예인 프리프레그에 관한 제조 방법의 한 측면은,

필름 형상으로 한 열가소성수지를 2매 준비하는 단계;

상기 2매의 필름 형상 열가소 조성 수지 사이에, 강화섬유를 시트 형상으로 배치한 강화섬유 시트를 끼워 넣는 단계;

상기 강화섬유 시트를 끼워 넣은 열가소 조성 수지를 가열 및 가압하는 단계; 및

상기 가열 및 가압한 후, 상기 강화섬유에 슬릿을 형성하는 단계를 포함하는 제조 방법이다.

상기 가열 온도는 100~400℃이면 좋고, 상기 가열 시간은 0.1~3O분이면 좋고, 상기 가압 시의 압력은, 0.1~10 MPa이면 좋고, 상기 가압 시간은 0.1~30 분이면 좋다.

본 발명의 한 실시형태인 적층기재에 대한 제조 방법의 한 측면은,

상기 프리프레그 제조 방법에 의해 제조된 프리프레그를 강화섬유의 방향이 의사 등방 또는 직행 적층이 되도록 적층하는 단계; 및

상기 적층된 적층기재를 가열 가압 공정 및 냉각 가압 공정에 의해 일체화하는 단계를 포함하는 제조 방법이다.

상기 가열 가압 공정은, 가열 온도가 100~400℃ 가열 시간이 0.1분~30 분이면 좋고, 가압 압력이 0.1~10 MPa, 가압 시간이 0.1~30 분이면 좋다.

또한, 상기 냉각 가압 공정은, 냉각 온도가 30~200℃, 냉각 시간이 0.1~30 분이면 좋고, 가압 압력이 0.5~10 MPa, 가압 시간이 O.1~30 분이면 좋다.

또한, 상기 가열 가압 공정 및 상기 냉각 가압 공정은, 금형과 상기 적층기재 사이에 윤활제가 존재하는 조건 하에서 수행하여도 좋다.

본 발명의 한 실시형태인 적층기재를 이용한 성형체는 예열 공정 및 스탬핑 성형의 2 공정을 통해 성형체가 된다.

상기 예열 공정에서 예열 방법은 종래 공지된 방법으로 할 수 있다. 예를 들면, 열풍식 건조 방식, 증기 건조 방식, 유도 가열 방식, 적외선 히터 방식 등 적절하게 선택하여 사용할 수 있다. 그 중에서도 균일한 조사 및 승온 효과가 높은 적외선 난방 히터 방식 바람직하다. 또한 적층기재의 두께 등에 따라 예열 설비를 동종 또는 이종으로 적절히 하나 이상 조합해도 좋다.

상기 예열 공정에서 예열 시의 예열 온도는, 사용되는 열가소성수지에 따라 다르지만, 하한 온도는 150℃ 이상으로 하여 가열하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 18O℃ 이상이다. 상한 온도는 400℃ 이하에서 가열하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 350℃ 이하이다. 즉, 예열 시의 예열 온도는 150℃ 이상, 400℃ 이하가 바람직하고, 180℃ 이상, 350℃ 이하가 보다 바람직하다. 예열 온도를 올림으로써 스탬핑 성형 시에 복잡한 형상에 대한 추종성이 향상되지만, 사용되는 열가소성수지의 종류에 따라 분해가 발생될 수 있으므로 적절한 온도 범위에서 성형하는 것이 바람직하다. 또한 예열 온도를 너무 높게 설정하면, 과도한 과열이 이루어져 성형성이 증가되는 이상으로 취급성이 저하될 가능성이 있다.

예열 시간은 장비의 종류, 형태 및 수지의 종류 등에 크게 의존하는데, 0.25~30 분간이 바람직하다 0.25분 미만의 단시간으로 가열할 경우는, 피가열물의 표층과 내부의 온도차가 커질 수 있으며, 30분 이상의 장시간에 걸쳐 가열할 경우는, 수지의 종류나 장비의 분위기 조건에도 의존하지만 수지가 취화될 가능성이 있다.

또한 공기 중에서는 열분해가 촉진되고, 공기가 차단됨으로써 열분해가 감소되는 열가소성수지도 있다. 이 경우 적절한 내열 필름이나 시트로 적층기재를 덮어도 좋다.

예열 공정 및 스탬핑 공정으로 이행할 때 취급성을 향상시키기 위해, 금속 프레임을 만들고, 그 프레임으로부터 재료를 탄성체, 예를 들어 금속 스프링으로 연결함으로써 적층기재에 텐션을 걸고 공중에 매단 후, 그 금속 프레임마다 예열을 하여, 스탬핑 성형을 하는 방법이 있다. 이러한 방법에서는 예열 공정에서 스탬핑 공정으로 전환 시 금속 프레임마다 스탬핑 공정으로 전환할 수 있기 때문에, 예열에 의해 연화된 재료를 직접 반송하는 것보다 취급성이 향상된다. 또한 스탬핑 공정 시 금형에 재료가 장시간 접촉하여 과도하게 냉각되는 것을 방지하고, 금속 프레임에 의해 공중에 매달린 적층기재 금형의 상형과 하형이 가까워지는 타이밍에 접촉함으로써 성형성 및 성형 외관도 향상시킬 수 있다. 기타 산업용 로봇을 이용하여, 예열 공정에서 스탬핑 공정으로 반송할 때도, 바늘 형상, 나이프 형상, 빨판 형상, 와이어 형상 등의 첨단 장치를 적절히 이용하여 반송할 수 있다.

스탬핑 성형 시 금형 온도는, 사용되는 열가소성수지에 따라 다른데, 하한 온도는 40℃인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 50℃이다. 상한 온도는 300℃ 인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 200℃이다. 즉 스탬핑 성형 시 금형 온도는 40℃ 이상, 300℃ 이하가 바람직하며, 50℃ 이상, 200℃ 이하가 보다 바람직하다. 금형 온도의 하한 온도가 너무 낮으면 적층기재를 장입(charge)한 때 급격히 냉각되어 버려서, 리브, 보스의 복잡한 형상을 추종하기가 현저하게 떨어질 가능성이 있다. 한편, 금형 온도가 너무 높으면 리브, 보스의 복잡한 형상을 추종하기는 충분하지만, 사용하는 열가소성수지에 따라 다르지만, 결정화 시간이 길어져서 성형 외관이 악화되거나 경우에 따라서는 미경화될 가능성이 있다.

스탬핑 성형 시의 성형 압력은 성형물의 크기와 모양에 의존하는데, 1 MPa 이상, 200 MPa 이하인 것이 바람직하다. 1 MPa 미만이면 성형체에서 에어를 빼낼 수가 없어 물성 저하를 초래하거나, 성형체 표면의 평활성을 얻지 못할 가능성이 있다. 200 MPa를 초과하면, 저압 성형 시에 발생하는 휨 등의 변형을 작게 하는 경향이 있지만, 이러한 성형을 할 때 필요한 성형장치가 제한되거나 비싼 경향이 있다.

가압 시간은 0.5분간 이상 10분간 이하가 바람직하다. 0.5분간 미만이 되면, 수지의 고화나 결정화, 경화가 불충분하게 될 가능성이 있다. 10분간을 초과하면, 성형 사이클이 저하되어 양산성을 떨어뜨릴 가능성이 있다.

즉 본 발명의 한 실시형태인 적층기재를 이용한 성형체 제조 방법의 한 측면은,

상기 제조 방법으로 제조된 적층기재를 예열하는 예열 공정;

상기 예열된 적층기재를 스탬핑 공정에 반송하는 반송 공정; 및

상기 반송된 적층기재를 스탬핑 성형하는 상기 스탬핑 공정을 포함하는 제조 방법이다.

상기 예열 공정에서 예열 온도는 150℃ 이상, 400℃ 이하이면 좋고, 예열 시간은 0.25초~30분이면 좋다.

상기 스탬핑 공정은 상기 스탬핑 성형 시의 금형 온도가 40℃ 이상, 300℃ 이하이면 된다.

실시예

이하, 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이러한 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

<평가 방법>

(섬유 체적 함유율 측정)

프리프레그의 밀도는 JIS K7075에 준하는 방법으로 측정하였다. 그 후, 탄소섬유 및 수지필름의 밀도로부터, 프리프레그의 총 체적에 대한 섬유 체적 함유율 (Vf)을 산출하였다.

(평면 유동성 평가)

본 발명의 두께 2mm로 제조한 적층기재를 78mm 변의 사각(한 변이 78mm인 사각형)으로 절취한 후 2매를 겹쳐서, 미리 230℃로 가온한 히터에서 10분간 유지하고, 그 후 즉시 145℃로 가열한 소형 프레스(동양정기사 제품, 제품명: 미니 테스트 프레스 MP-2FH)로 옮겨 끼우고, 10 MPa, 60초 조건에서 프레스한 경우, 프레스 전 두께를 프레스 후 두께로 나눈 값을 유동성으로 정하였다.

유동성의 판정 기준으로서, 이하와 같이 판정하였다.

「D」「유동성」≤ 1.5

「C」 1.5 < 「유동성」≤ 2.0

「B」 2.0 < 「유동성」≤ 2.5

「A」 2.5 < 「유동성」

또한, 평면 유동 후 샘플 측면 방향으로의 유동 거동도 육안으로 확인하여, 현저히 불균일하게 유동하고 있는 경우는, 유동성 수치를 불문하고 모두 「D」로 정하였다.

(드로우다운)

본 발명의 적층기재로부터 150mm x 300mm 크기의 시험편을 절취하고, 안쪽 치수가 260mm x 260mm인 프레임을 이용하여 장축 방향의 양 말단을 고정하였다. 그 후, 미스즈(三鈴)에리사의 새그 테스터(sag tester)를 사용하여, 히터가 상하로 배열되어 있는 시험기 내의 가열로로 인도하고, 가열 개시로부터 상기 절취된 적층기재 중앙부의 변위를 레이저 광선에 의해 차례로 측정하였다. 초기 변위(0mm)에 대하여, 가열과 함께 시트는 아래로 처지기 때문에, 변위는 마이너스 방향으로 진행된다. 평가 결과는, 가열 개시부터 80~90초 후에 상기 적층기재의 표면 온도가 230℃~250℃에 도달했을 때의 변위 절대값을 바탕으로 다음과 같은 기준으로 판정한다.

「A」 0 ≤ | 변위 값 | ≤ 5

「B」 5 < | 변위 값 | ≤ 10

「C」 10 < | 변위 값 | ≤ 15

「D」 15 < | 변위 값 |

(리브 유동성)

히터 온도를 250℃로 설정한 원적외선 히터식 가열 장치(NGK킬른테크주식회사제, 제품명: H7GS-71289)를 이용하여 폭 100mm, 깊이 200mm로 재단한 적층기재 3매를, 서로 겹치지 않도록 하여, 5분 30초간 가열하여 연화시켰다. 뒷면에, 폭 70mm~60mm, 높이 60mm, 두께 3mm~2mm이며, 폭 방향의 중앙부에 직경 6mm인 이젝터 핀(ejector pin)용의 원주부가 매립된 리브를 가지는 금형을 구비한, 금형 투영 면적이 140 x 240mm인 금형을 사용한 100t 프레스기(가와사키유공주식회사)를 이용하여, 성형 금형의 하형에 예열 연화시킨 적층기재를 3매 겹친 상태로 배치하고, 장입 시간 25 초, 금형 온도 130℃, 가압력 60t 및 100t, 성형 시간 1분에서 프레스 성형을 실시하여 성형체를 얻었다. 얻어진 성형품 중, 가압력 60t의 조건에서 얻어진 성형품 및 가압력 100t의 조건에서 얻어진 성형품에 대해, 각각 이하의 기준으로 판정을 하였다.

「A」「리브 충전율」 = 100%

「B」 80% < 「리브 충전율」 < 100%

「C」 50% < 「리브 충전율」 ≤ 80%

「D」「리브 충전율」 ≤ 50%

또한 리브 충전율은 (얻어진 성형체의 리브 부분 체적의 총합)/(금형 형상으로부터 산출된 리브 부분 체적의 총합) x 100 [%]

(프레임 성형)

본 발명의 적층기재를 폭 520mm, 깊이 260mm로 재단한 후, 4개의 모퉁이 및 각 변의 중앙에 직경 6mm의 구멍을 뚫었다. 그 구멍과, 외부 치수 폭 700mm, 깊이 600mm, 높이 50mm인 금속 프레임의 4개 모퉁이 및 각 변의 중앙에 마련된 스프링 부착부를, 자유 길이 50mm 및 75mm의 금속 스프링을 사용하여 연결하고, 텐션을 부가하면서 8개 방향으로부터 인장하여, 적층기재가 10mm~50mm 높이로 공중에 매달리도록 배치하였다.

이어 금속 프레임마다 성형 금형을 구비한 300t 프레스기(가와사키유공주식회사제)에 설치하고, 장입 시간 20 초, 금형 온도 145℃, 성형 압력 20 MPa, 성형 시간 1분으로 프레스 성형을 하였다.

또한 300t 프레스에 설치한 성형 금형은, 성형기 중앙에, 폭 400mm, 안쪽 길이 95mm, 깊이 25mm이며, 4개의 모퉁이가 곡면 형상이며 랜디드 포지티브 몰드가 아닌 금형이며, 금속 프레임이 성형 금형과 간섭하지 않도록, 금속 프레임의 고정 장소를 설계한 금형이다. 따라서 성형기의 금속 프레임 고정 장소에 금속 프레임을 설치한 경우, 금속 스프링을 이용하여 매달린 적층기재는 성형 금형의 중앙부에 위치하며, 또한 성형 금형의 상형 및 하형과 접촉하지 않는 설계이다. 본 성형의 일련의 흐름으로부터, 다음의 기준으로 드로우다운 및 성형성 판정을 실시하였다 .

「A」 금형에 완전히 추종하며, 예열 후 적층기재와 하부 금형이 비접촉

「B」 금형에 완전히 추종하며, 예열 후 적층기재와 하부 금형이 접촉

「C」 금형에의 추종이 불완전하며, 예열 후 적층기재와 하부 금형이 비접촉

「D」 금형에의 추종이 불완전하며, 예열 후 적층기재와 하부 금형이 접촉

[제조예 1]

탄소섬유(미쯔비시레이온주식회사제, 제품명: TR50S15L 12,000매, 밀도 1.82g/cm²)를 일방향 평면 형상으로 하여 단위 면적당 중량이 72.0g/m²이 되도록 배열시킨 탄소섬유 시트로 하였다. 이 탄소섬유 시트의 양면에, 단위 면적당 36.4 g/m²의 수지 필름(산변성 폴리프로필렌, 미쯔비시화학주식회사제, 제품명: Modic P958)을 적층시켜 적층체를 얻었다. 이 적층체를 200~220℃로 가열한 캘린더 롤에 여러 번 통과시켜 수지 필름을 탄소섬유 시트에 용융 함침시켜서, 프리프레그(1)를 얻었다.

얻어진 프리프레그(1)의 두께는 120㎛, 단위 면적당 중량은 145.0g/m², 섬유 퇴적 함유율(Vf)은 33.0%였다.

[제조예 2]

탄소섬유(미쯔비시레이온주식회사제, 제품명: TR50S15L 12,000매, 밀도 1.82g/cm²)를 일방향 평면 형상으로 하여 단위 면적당 중량이 72.0g/m²이 되도록 배열시킨 탄소섬유 시트로 하였다. 이 탄소섬유 시트의 양면에, 단위 면적당 45.6 g/m²의 수지 필름(나일론 6, 우베흥산주식회사제, 제품명: UBE1013B)을 적층시켜 적층체를 얻었다. 이 적층체를 200~280℃로 가열한 캘린더 롤에 여러 번 통과시켜 수지 필름을 탄소섬유 시트에 용융 함침시켜, 프리프레그(2)를 얻었다. 얻어진 프리프레그(2)의 두께는 120㎛, 단위 면적당 중량은 145.0g/m², 섬유 퇴적 함유율(V f)은 33.0%였다.

[비교예 1]

제조예 1에서 얻어진 프리프레그(1)를 커팅 플로터(LASERCK제, 제품명: L-2500)를 이용하여 1240mm x 940mm로 절취하였다.

얻어진 프리프레그를 16층, 섬유축방향이 [(0/45/90/-45)_s]₂가 되도록 적층한 후, 초음파 용착기(일본에머슨사, 제품명: 2000LPt)로 스폿 용접하여 준적층기재(1)를 얻었다.

또한, [(0/45/90/-45)_s]₂의 의미로는 「S」는 대칭, 시메트리(symmetry), 즉 대칭을 의미하고 「2」는 반복 횟수를 가리킨다. 즉, [(0/45/90/-45)_s]₂의 다른 표기로는, [(0/45/90/-45/-45/90/45/0)]₂ 또는 [(0/45/90/-45)_s(0/45/90/-45)_s], 또 다른 표기로는 [(0/45/90/-45/-45/90/45/0/0/45/90/-45/-45/90/45/0)이 된다.

얻어진 준적층기재(1)를 깊이 1.5mm의 인로 금형(inro die) 내에 배치하고, 가열판을 200℃로 예열한 다단 프레스기에 투입하고, 압력 0.30 MPa에서 10분간 가열 · 가압 압력을 실시하고, 이어서 압력 1.0 MPa에서 3분간 냉각 · 가압 프레스를 실시하여, 적층기재(1)를 얻었다. 얻어진 적층기재(1)는, 섬유의 구부러짐이 없고, 단부까지 강화섬유가 균등하게 유동되어 있고, 휨 없이 양호한 외관과 평활성을 유지하고 있었다. 얻어진 적층기재에 대해 차례로 드로우다운, 리브 유동성, 평면 유동성 평가를 수행하고 그 결과를 표 1에 나타내었다.

[비교예 2]

제조예 1에서 얻어진 프리프레그(1)를 1240mm x 940mm로 절취하고, 커팅 플로터(LASERCK제, 제품명: L-2500)를 이용하여 도 1과 같이 일정한 간격으로 슬릿을 형성한 프리프레그(1)를 얻었다. 이때, 시트의 단부로부터 10mm 안쪽 부분을 제외하고, 강화섬유의 길이 L = 25.0mm로 일정하며, 평면에서 볼 때 섬유를 절단하는 슬릿과 강화섬유가 이루는 각도 θ = 45°인 슬릿을 가공하고, 이때 프리프레그를 평면에서 본 면적 1m² 당 슬릿 길이의 합(Ia) = 56.6m이었다.

얻어진 슬릿 프리프레그(1)를 16층, 섬유축방향이 [(0/45/90/-45)_s]₂이며, 슬릿의 방향이 [(-45/0/45/90)_s]₂가 되도록 적층한 후, 초음파 용착기(일본에머슨사제, 제품명: 2000LPt)로 용접하여 준적층기재(2)를 얻었다.

얻어진 준적층기재(2)를 깊이 1.5mm의 인로 금형 내에 배치하고, 가열판을 200℃로 예열한 다단 프레스기에 투입하고, 압력 0.30 MPa에서 10분간 가열 · 가압을 실시한 뒤, 이어서 압력 1.0 MPa에서 3분간 냉각 · 가압 프레스를 실시하여, 적층기재(2)를 얻었다.

얻어진 적층기재(2)는 섬유의 구부러짐이 없고, 그 단부까지 강화섬유가 균등하게 유동되어 있고, 휨 없이 양호한 모습과 평활성을 유지하고 있다. 얻어진 적층기재에 대해 차례로 드로우다운, 리브 유동성, 평면 유동성 평가를 수행하고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.

[비교예 3]

제조예 2에서 얻어진 프리프레그(2)를 이용하며, 성형 시 성형 온도를 250℃로 변경한 것 이외에는 비교예 2와 동일한 가공, 성형을 함으로써, 차례로 슬릿 프리프레그(2), 준적층기재(3), 적층기재(3)를 얻었다.

얻어진 적층기재(3)는 섬유의 구부러짐이 없고, 그 단부까지 강화섬유가 균등하게 유동하고 있으며, 휨 없이 양호한 외관과 평활성을 유지하고 있다. 얻어진 적층기재(3)를 이용하여 프레임 성형을 실시하고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.

[실시예 1]

제조예 2에서 얻어진 프리프레그(2)를 1240mm x 940mm로 자르고, 커팅 플로터(LASERCK제, 제품명: L-2500)를 이용하여, 도 2와 같이 가공한 슬릿 프리프레그(3)를 얻었다. 또 슬릿 프리프레그(3)의 가공에 필요한 파라미터, 및 상기 프리프레그를 평면에서 본 면적 1m² 당 슬릿 길이의 총합(Ia)은, 표 2에 나타내었다. 얻어진 슬릿 프리프레그(3)는 가공 시, 반송 시, 적층 시 등 어느 공정에서도, 프리프레그의 떨어짐은 발생하지 않았다.

이어서, 비교예 3에서 얻은 준적층기재(3)의 스폿 미용접물 중, O° 및 90° 층을, 슬릿 프리프레그(3)로 치환한 후, 초음파 용착기(일본에머슨사제, 제품명: 2000LPt)로 스폿 용접하여 준적층기재(4)를 얻었다. 얻어진 준적층기재는 섬유 축방향이 [(0/45/90/-45)_s]₂이며, 슬릿의 방향은 [(-45/0/45/90)_s]₂였다.

얻어진 준적층기재(4)를 깊이 1.5mm의 인로 금형 내에 배치하고, 가열판을 200℃로 예열한 다단 프레스기에 투입하고, 압력 0.30 MPa에서 10분간 가열 · 가압을 실시하고, 이어서 압력 1.0 MPa에서 3분간 냉각 · 가압 프레스를 실시하여 적층기재(4)를 얻었다.

얻어진 적층기재(4)는 섬유의 구부러짐이 없고, 그 단부까지 강화섬유가 균등하게 유동되어 있고, 휨 없이 양호한 외관과 평활성을 유지하고 있었다. 얻어진 적층기재(4)를 이용하여 프레임 성형을 실시하고, 결과를 표 2에 나타내었다.

[실시예 2~5]

제조예 1에서 얻어진 프리프레그(1)를 1240mm x 940mm로 자르고, 커팅 플로터(LASERCK제, 제품명: L-2500)를 이용하여 도 2에 나타난 것과 같은 가공을 실시한 슬릿 프리프레그(4~7)를 각각 얻었다. 또한, 슬릿 프리프레그(4~7) 가공에 필요한 파라미터, 및 상기 프리프레그를 평면에서 본 면적 1m² 당 슬릿 길이의 총합(Ia)은 각각 표 2에 나타내었다. 얻어진 슬릿 프리프레그(4~7)는 가공 시, 반송 시, 적층 시 등 어느 공정에서도 프리프레그 조각이 떨어지는 일은 발생하지 않았다.

이어서, 비교예 2에서 얻은 준적층기재(2)의 스폿 미용접물 내, O° 및 90° 층을, 각각 슬릿 프리프레그(4~7)로 치환한 후, 초음파 용착기(일본에머슨사, 제품명: 2000LPt)로 스폿 용접하여 준적층기재(5~8)를 얻었다. 얻어진 준적층기재(5~8)는 섬유축방향이 [(0/45/90/-45)_s]₂이며, 슬릿 방향은 [(-45/0/45/90)_s]₂였다.

얻어진 준적층기재(5~8)를 깊이 1.5mm의 인로 금형 내에 배치하고, 가열판을 200℃로 예열한 다단 프레스기에 투입하여, 압력 0.30 MPa에서 10분간 가열 · 가압을 하고, 이어 압력 1.0 MPa에서 3분간 냉각 · 가압 프레스를 하여 적층기재(5~8)를 얻었다.

얻어진 적층기재(3)는 섬유의 구부러짐이 없고, 그 단부까지 강화섬유가 균등하게 유동하고 있으며, 휨 없이 양호한 외관과 평활성을 유지하고 있다. 얻어진 적층기재에 대해 차례로 드로우다운, 리브 유동성, 평면 유동성 평가를 수행하고, 그 결과를 표 2에 나타내었다.

[실시예 6~9]

비교예 2에서 얻은 준적층기재(2)의 스폿 미용접물 표층에서 뒷면까지의 16 층을 차례로 1층째, 2층째.....16층째로 하여, 1번층과 6번층과 11번층과 16번층을 슬릿 프리프레그(4)로 치환한 것; 6번층과 8번층과 9번층과 11번층을 슬릿 프리프레그(4)로 치환한 것; 1번층과 3번층과 14번층과 16번층을 슬릿 프리프레그(4)로 치환한 것; 8번층과 9번층 사이에 슬릿 프리프레그(4)를 도입한 것을 각각 적층한 후, 초음파 용착기(일본에머슨사, 제품명: 2000LPt)로 스폿 용접하여 준적층기재(9~12)를 얻었다. 얻어진 준적층기재(9~11)는 섬유축방향이 [(0/45/90/-45)_s]₂이며, 슬릿 방향이 [(-45/0/45/90)_s]₂였다. 마찬가지로, 얻어진 준적층기재(12)는 섬유축방향이 [(0/45/90/-45)_s/O/(0/45/90/-45)_s]이며, 슬릿의 방향은 [(-45/0/45/90)_s/-45/(-45/0/45/90)_s]였다.

얻어진 준적층기재(9~12)를 깊이 1.5mm의 인로 금형 내에 배치하고, 가열판을 200℃로 예열한 다단 프레스기에 투입하여, 압력 0.30 MPa에서 10분간 가열 · 가압을 하고, 이어서 압력 1.0 MPa에서 3분간 냉각 · 가압 프레스를 실시하여 적층기재(9~12)를 얻었다.

얻어진 적층기재(9~12)는 섬유의 구부러짐이 없고, 단부까지 강화섬유가 균등하게 유동되어 있고, 휨 없이 양호한 외관과 평활성을 유지하고 있었다. 얻어진 적층기재의 드로우다운 평가를 수행하고 그 결과를 표 3에 나타내었다.

[비교예 4, 실시예 10~13]

제조예 1에서 얻어진 프리프레그(1)를 1240mm x 940mm로 자르고, 커팅 플로터(LASERCK제, 제품명: L-2500)를 이용하여, 도 2에 나타난 것과 같은 가공을 한 슬릿 프리프레그(8~12)를 각각 얻었다. 또한, 슬릿 프리프레그(8~12)의 가공에 필요한 파라미터 및 상기 프리프레그를 평면에서 본 면적 1m² 당 슬릿 길이의 총합(Ia)은 각각 표 2에 나타내었다. 얻어진 슬릿 프리프레그(8~12)는 가공 시, 반송 시, 적층 시 등 어느 공정에서도 프리프레그 조각이 떨어지는 일은 발생하지 않았다.

얻어진 슬릿 프리프레그(8~12)를 각각 16층으로 섬유축방향이 [(0/45/90/-45)_s]₂이며, 슬릿 방향이 [(-45/0/45/90)_s]₂가 되도록 적층한 후, 초음파 용착기(일본에머슨사제, 제품명: 2000LPt)로 스폿 용접하여 준적층기재(13~17)를 얻었다.

얻어진 준적층기재(13~17)를 깊이 1.5mm의 인로 금형 내에 배치하고, 가열판을 200℃로 예열한 다단 프레스기에 투입하여, 압력 0.30 MPa로 10분 가열 · 가압하고, 이어 압력 1.0 MPa에서 3분간 냉각 · 가압 프레스를 실시하여 적층기재(13~17)를 얻었다.

얻어진 적층기재(13~17)는 섬유의 구부러짐이 없고, 그 단부까지 강화섬유가 균등하게 유동되어 있고, 휨 없이 양호한 외관과 평활성을 유지하고 있었다. 얻어진 적층기재에 대해 차례로, 드로우다운, 리브 유동성, 평면 유동성 평가를 수행하여 그 결과를 표 4에 나타내었다.

[실시예 14~17]

제조예 1에서 얻어진 프리프레그(1)를 1240mm x 940mm로 절취하고, 커팅 플로터(LASERCK제, 제품명: L-2500)를 이용하여 도 2에 나타난 것과 같은 가공을 한 슬릿 프리프레그(13~16)를 각각 얻었다. 또한, 슬릿 프리프레그(13~16)의 가공에 필요한 파라미터 및 상기 프리프레그를 평면에서 본 면적 1m² 당 슬릿 길이의 총합(Ia)은 각각 표 5에 나타내었다. 얻어진 슬릿 프리프레그(13~16)는 가공 시, 반송 시, 적층 시 등 어느 공정에서도 프리프레그 조각이 떨어지는 일은 발생하지 않았다.

얻어진 슬릿 프리프레그(13~16)를 16층, 섬유축방향이 [(0/45/90/-45)_s]₂이며, 슬릿 방향이 [(-45/0/45/90)_s]₂가 되도록 적층한 후, 초음파 용착기(일본에머슨사제, 제품명: 2000LPt)로 스폿 용접하여 준적층기재(18~21)를 얻었다.

얻어진 준적층기재(18~21)를 깊이 1.5mm의 인로 금형 내에 배치하고, 가열판을 200℃로 예열한 다단 프레스기에 투입하여, 압력 0.30 MPa로 10분간 가열 · 가압 프레스하고, 이어서 압력 1.0 MPa에서 3분간 냉각 · 가압 프레스를 실시하여 적층기재(18~21)를 얻었다.

얻어진 적층기재(18~21)는 섬유의 구부러짐이 없고, 단부까지 강화섬유가 균등하게 유동되어 있고, 휨 없이 양호한 외관과 평활성을 유지하고 있었다. 얻어진 적층기재에 대해 차례로 드로우다운, 리브 유동성 평가를 수행하고 그 결과를 표 5에 나타내었다.

[비교예 5]

제조예 1에서 얻어진 프리프레그(1)를 1240mm x 940mm로 절취하고, 커팅 플로터(LASERCK제, 제품명: L-2500)를 이용하여 도 2에 나타난 것과 같은 가공을 실시하여, 슬릿 프리프레그(17)를 제조하였는데, 제조시간은 긴데 수율이 현저히 낮은 것을 확인했기 때문에, 이후의 준적층기재(22) 및 적층기재(22)의 적층 · 성형을 하지 않고, 그 후의 평가도 실시하지 않았다. 또한, 슬릿 프리프레그(17)의 가공에 필요한 파라미터는 각각 표 6에 나타내었다.

[실시예 18~19, 비교예 6]

제조예 1에서 얻어진 프리프레그(1)를 1240mm x 940mm로 절취하고, 커팅 플로터(LASERCK제, 제품명: L-2500)를 이용하여, 도 2에 나타난 것과 같은 가공을 한 슬릿 프리프레그(18~20)를 각각 얻었다. 또한, 슬릿 프리프레그(18~20)의 가공에 필요한 파라미터 및 상기 프리프레그를 평면에서 본 면적 1m² 당 슬릿 길이의 총합(Ia)은 각각 표 1에 나타내었다. 얻어진 슬릿 프리프레그(18~20)는 가공 시, 반송 시, 적층 시 등 어느 공정에서도 프리프레그 조각이 떨어지는 일은 발생하지 않았다.

얻어진 슬릿 프리프레그(18~20)를 16층, 섬유축방향이 [(0/45/90/-45)_s]₂이며, 슬릿 방향이 [(-45/0/45/90)_s]₂가 되도록 적층한 후, 초음파 용착기(일본에머슨사제, 제품명: 2000LPt)로 스폿 용접하여 준적층기재(23~25)를 얻었다.

얻어진 준적층기재(23~25)를 깊이 1.5mm인 인로 금형 내에 배치하고, 가열판을 200℃로 예열한 다단 프레스기에 투입하여, 압력 0.30 MPa에서 10분간 가열 · 가압을 실시하고, 이어서 압력 1.0 MPa에서 3분간 냉각 · 가압 프레스를 실시하여 적층기재(23~25)를 얻었다.

얻어진 적층기재(23~25)는 섬유의 구부러짐이 없고, 단부까지 강화섬유가 균등하게 유동되어 있고, 휨 없이 양호한 외관과 평활성을 유지하고 있었다. 얻어진 적층기재에 대해 차례로 드로우다운, 평면 유동성 평가를 수행하고 그 결과를 표 6에 나타내었다.

[비교예 7]

제조예 1에서 얻어진 프리프레그(1)를 1240mm x 940mm로 절취하고, 커팅 플로터(LASERCK제, 제품명: L-2500)를 이용하여 도 2에 나타난 것과 같은 가공을 하고 슬릿 프리프레그(21)를 제조하였는데, 제조시간은 긴데 수율이 현저히 낮은 것을 확인했기 때문에, 이후의 준적층기재(26) 및 적층기재(26) 적층 성형은 하지 않고, 이후 평가도 실시하지 않았다. 또한, 슬릿 프리프레그의 가공에 필요한 파라미터는 각각 표 7에 나타내었다.

[실시예 20~22, 비교예 8]

제조예 1에서 얻어진 프리프레그(1)를 1240mm x 940mm로 절취하고, 커팅 플로터(LASERCK제, 제품명: L-2500)를 이용하여 도 2에서와 같이 가공한 슬릿 프리프레그(22~25)를 각각 얻었다. 또한, 슬릿 프리프레그(22~25)의 가공에 필요한 파라미터 및 상기 프리프레그를 평면에서 본 면적 1m² 당 슬릿 길이의 총합(Ia)은 각각 표 7에 나타내었다. 얻어진 슬릿 프리프레그(22~25)는 가공 시, 반송 시, 적층 시 등 어느 공정에서도 프리프레그 조각이 떨어지는 일은 발생하지 않았다.

얻어진 슬릿 프리프레그(22~25)를, 16층, 섬유축방향이 [(0/45/90/-45)_s]₂이며, 슬릿 방향이 [(-45/0/45/90)_s]₂가 되는 모양으로 적층한 후, 초음파 용착기(일본에머슨사제, 제품명: 2000LPt)로 스폿 용접하여 준적층기재(27~30)를 얻었다.

얻어진 준적층기재(27~30)를 깊이 1.5mm인 인로 금형 내에 배치하고, 가열판을 200℃로 예열한 다단 프레스기에 투입하여, 압력 0.30 MPa에서 10분간 가열 · 가압 프레스하고, 이어 압력 1.0 MPa에서 3분간 냉각 · 가압 프레스하여 적층기재(27~30)를 얻었다.

얻어진 적층기재(27~30)는 섬유의 구부러짐이 없고, 단부까지 강화섬유가 균등하게 유동되어 있고, 휨 없이 양호한 외관과 평활성을 유지하고 있었다. 얻어진 적층기재에 대해 차례로 드로우다운, 평면 유동성 평가를 수행하여 그 결과를 표 7에 나타내었다.

[비교예 9~10]

제조예 1에서 얻어진 프리프레그(1)를 1240mm x 940mm로 절취하고, 커팅 플로터(LASERCK제, 제품명: L-2500)를 이용하여 도 5에 나타난 것과 같은 가공을 하여 슬릿 프리프레그(26, 30)를 각각 얻었다. 또한, 슬릿 프리프레그(26, 30)의 가공에 필요한 파라미터 및 상기 프리프레그를 평면에서 본 면적 1m² 당 슬릿 길이의 합(Ia)은 각각 표 8에 나타내었다. 얻어진 슬릿 프리프레그(26, 30)는 가공 시, 반송 시, 적층 시 등 어느 공정에서도 프리프레그 조각이 떨어지는 일은 발생하지 않았다.

얻어진 슬릿 프리프레그(26, 30)를 16층, 섬유축방향이 [(0/45/90/-45)_s]₂이며, 슬릿 방향이 [(-45/0/45/90)_s]₂가 되도록 적층한 후, 초음파 용착기(일본에머슨사제, 제품명: 2000LPt)로 스폿 용접하여 준적층기재(31, 35)를 얻었다.

얻어진 준적층기재(31, 35)를 깊이 1.5mm인 인로 금형 내에 배치하고, 가열판을 200℃로 예열한 다단 프레스기에 투입하여, 압력 0.30 MPa에서 10분간 가열 · 가압 프레스를 실시하고, 이어서 압력 1.0 MPa에서 3분간 냉각 · 가압 프레스를 실시하여 적층기재(31, 35)를 얻었다.

얻어진 적층기재(31, 35)는 섬유의 구부러짐이 없고, 단부까지 강화섬유가 균등하게 유동되어 있고, 휨 없이 양호한 외관과 평활성을 유지하고 있었다. 얻어진 적층기재에 대해 드로우다운 평가를 수행하고 그 결과를 표 8에 나타내었다.

[실시예 23, 25]

제조예 1에서 얻어진 프리프레그(1)를 1240mm x 940mm로 절취하고, 커팅 플로터(LASERCK제, 제품명: L-2500)를 이용하여 도 4에 나타난 것과 같이 가공한 슬릿 프리프레그(27, 29)를 각각 얻었다. 또한, 슬릿 프리프레그(27, 29)의 가공에 필요한 파라미터 및 상기 프리프레그를 평면에서 본 면적 1m² 당 슬릿 길이의 합(Ia)은 각각 표 8에 나타내었다. 얻어진 슬릿 프리프레그(27, 29)는 가공 시, 반송 시, 적층 시 등 어느 공정에서도 프리프레그 조각이 떨어지는 일은 발생하지 않았다.

얻어진 슬릿 프리프레그(27, 29)를 16층, 섬유축방향이 [(0/45/90/-45)_s]₂이며, 슬릿 방향이 [(-45/0/45/90)_s]₂가 되도록 적층한 후, 초음파 용착기(일본에머슨사제, 제품명: 2000LPt)로 스폿 용접하여 준적층기재(32, 34)를 얻었다.

얻어진 준적층기재(32, 34)를 깊이 1.5mm인 인로 금형 내에 배치하고, 가열판을 200℃로 예열한 다단 프레스기에 투입하여, 압력 0.30 MPa에서 10분간 가열 · 가압 프레스를 실시하고, 이어 압력 1.0 MPa에서 3분간 냉각 · 가압 프레스를 실시하여 적층기재(32, 34)를 얻었다.

얻어진 적층기재(32, 34)는 섬유의 구부러짐이 없고, 단부까지 강화섬유가 균등하게 유동되어 있고, 휨 없이 양호한 외관과 평활성을 유지하고 있었다. 얻어진 적층기재에 대해 드로우다운 평가를 수행하고 그 결과를 표 8에 나타내었다.

[실시예 24]

제조예 1에서 얻어진 프리프레그(1)를 1240mm x 940mm로 절취하고, 커팅 플로터(LASERCK제, 제품명: L-2500)를 이용하여 도 3에 나타난 것과 같이 가공한 슬릿 프리프레그(28)를 각각 얻었다. 또한, 슬릿 프리프레그(28)의 가공에 필요한 파라미터 및 상기 프리프레그를 평면에서 본 면적 1m² 당 슬릿 길이의 총합(Ia)은 각각 표 8에 나타내었다. 얻어진 슬릿 프리프레그(28)는 가공 시, 반송 시, 적층 시 등 어느 공정에서도 프리프레그 조각이 떨어지는 일은 발생하지 않았다.

얻어진 슬릿 프리프레그(28)를, 16층, 섬유축방향이 [(0/45/90/-45)_s]₂이며, 슬릿 방향이 [(-45/0/45/90)_s]₂가 되도록 적층한 후, 초음파 용착기(일본에머슨사제, 제품명: 2000 LP t)로 용접하여 준적층기재(33)를 얻었다.

얻어진 준적층기재(33)를 깊이 1.5mm인 인로 금형 내에 배치하고, 가열판을 200℃로 예열한 다단 프레스기에 투입하여, 압력 0.30 MPa에서 10분간 가열 · 가압 프레스를 실시하고, 이어서 압력 1.0 MPa에서 3분간 냉각 · 가압 프레스를 실시하여 적층기재(33)를 얻었다.

얻어진 적층기재(33)는 섬유의 구부러짐이 없고, 단부까지 강화섬유가 균등하게 유동되어 있고, 휨 없이 양호한 외관과 평활성을 유지하고 있었다. 얻어진 적층기재에 대해 드로우다운 평가를 수행하고 그 결과를 표 8에 나타내었다.

실시예/비교예			비교예1	비교예2	비교예3
형태	명칭		프리프레그1	슬릿 프리프레그1	슬릿 프리프레그2
프리 프레그	수지		산변성PP	산변성PP	PA6
	두께	(mm)	0.12	0.12	0.12
	Vf	(%)	33	33	33
	밀도	(g/cm³)	1.21	1.21	1.36
	강화섬유(A) 길이	(mm)	UD	25	25
	강화섬유(B)와 프리프레그의 강화섬유 배향방향의 시트길이와의 비율 (강화섬유(B)길이/시트길이)	(%)		통상 슬릿	통상 슬릿
	강화섬유(B)를 가지는 밴드부분의 폭(Wn)	(mm)
	강화섬유(B)로 이루어지는 밴드부분끼리의 간극(Wp)	(mm)
	프리프레그 중 강화섬유(B)를 포함하는 밴드부분이 점유하는 비율(S)	(%)
	강화섬유(B)와 프리프레그의 시트방향 단부와의 접점수	개소
	슬릿 각도(θ)	(°)		45	45
	1m² 변의 컷오프 길이 총합(Ia)	(m/m²)		56.6	56.6
적층기재	명칭		적층기재1	적층기재2	적층기재3
	적층기재에 포함되는 본 발명의 프리프레그 매수	(매)	0	0
	두께	(mm)	1.8	1.8	1.8
	드로우다운	(mm)	A(2.3)	D(17.6)	D(18.7)
	리브 유동성(100t 성형)		D	A	-
	리브 유동성(60t 성형)		D	A	-
	평면유동성	(배)	D (불균일유동)	A(2.88)	-
	프레임 성형			-	B

실시예/비교예			실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	실시예5
형태	명칭		슬릿 프리프레그3	슬릿 프리프레그4	슬릿 프리프레그5	슬릿 프리프레그6	슬릿 프리프레그7
프리 프레그	수지		PA6	산변성 PP	산변성 PP	산변성 PP	산변성 PP
	두께	(mm)	0.12	0.12	0.12	0.12	0.12
	Vf	(%)	33	33	33	33	33
	밀도	(g/cm³)	1.36	1.21	1.21	1.21	1.21
	강화섬유(A) 길이	(mm)	25	25	25	25	25
	강화섬유(B)와 프리프레그의 강화섬유 배향방향의 시트길이와의 비율 (강화섬유(B)길이/시트길이)	(%)	100	100	100	100	100
	강화섬유(B)를 가지는 밴드부분의 폭(Wn)	(mm)	3	2	3	5	10
	강화섬유(B)로 이루어지는 밴드부분끼리의 간극(Wp)	(mm)	27	28	27	25	20
	프리프레그 중 강화섬유(B)를 포함하는 밴드부분이 점유하는 비율(S)	(%)	10.0%	6.7%	10.0%	16.7%	33.3%
	강화섬유(B)와 프리프레그의 시트방향 단부와의 접점수	개소	2	2	2	2	2
	슬릿 각도(θ)	(°)	45	45	45	45	45
	1m² 변의 컷오프 길이 총합(Ia)	(m/m²)	51.5	53.2	51.5	48.1	39.6
적층기재	명칭		적층 기재4	적층 기재5	적층 기재6	적층 기재7	적층 기재8
	적층기재에 포함되는 본 발명의 프리프레그 매수	(매)	8	8	8	8	8
	두께	(mm)	1.8	1.8	1.8	1.8	1.8
	드로우다운	(mm)	A(3.9)	A(4.5)	A(5)	A(3.3)	A(3.6)
	리브 유동성(100t 성형)		-	A	A	A	A
	리브 유동성(60t 성형)		-	A	A	B	C
	평면유동성	(배)	-	A(2.72)	A(2.57)	A(2.55)	A(2.6)
	프레임 성형		A	-	-	-	-

실시예/비교예			실시예6	실시예7	실시예8	실시예9
형태	명칭		슬릿 프리프레그4	슬릿 프리프레그4	슬릿 프리프레그4	슬릿 프리프레그4
프리 프레그	수지		산변성PP	산변성PP	산변성PP	산변성PP
	두께	(mm)	0.12	0.12	0.12	0.12
	Vf	(%)	33	33	33	33
	밀도	(g/cm³)	1.21	1.21	1.21	1.21
	강화섬유(A) 길이	(mm)	25	25	25	25
	강화섬유(B)와 프리프레그의 강화섬유 배향방향의 시트길이와의 비율 (강화섬유(B)길이/시트길이)	(%)	100	100	100	100
	강화섬유(B)를 가지는 밴드부분의 폭(Wn)	(mm)	2	2	2	2
	강화섬유(B)로 이루어지는 밴드부분끼리의 간극(Wp)	(mm)	28	28	28	28
	프리프레그 중 강화섬유(B)를 포함하는 밴드부분이 점유하는 비율(S)	(%)	6.7%	6.7%	6.7%	6.7%
	강화섬유(B)와 프리프레그의 시트방향 단부와의 접점수	개소	2	2	2	2
	슬릿 각도(θ)	(°)	45	45	45	45
	1m² 변의 컷오프 길이 총합(Ia)	(m/m²)	53.2	53.2	53.2	53.2
적층기재	명칭		적층 기재9	적층 기재10	적층 기재11	적층 기재12
	적층기재에 포함되는 본 발명의 프리프레그 매수	(매)	4	4	4	1
	두께	(mm)	1.8	1.8	1.8	1.8
	드로우다운	(mm)	B(6.4)	B(5.5)	A(4.7)	C(10.2)
	리브 유동성(100t 성형)		-	-	-	-
	리브 유동성(60t 성형)		-	-	-	-
	평면유동성	(배)	-	-	-	-
	프레임 성형		-	-	-	-

실시예/비교예			비교예4	실시예 10	실시예 11	실시예 12	실시예 13
형태	명칭		슬릿프리프레그 8	슬릿프리프레그 9	슬릿프리프레그 10	슬릿프리프레그 11	슬릿프리프레그 12
프리 프레그	수지		산변성 PP	산변성 PP	산변성 PP	산변성 PP	산변성 PP
	두께	(mm)	0.12	0.12	0.12	0.12	0.12
	Vf	(%)	33	33	33	33	33
	밀도	(g/cm³)	1.21	1.21	1.21	1.21	1.21
	강화섬유(A) 길이	(mm)	25	25	25	25	25
	강화섬유(B)와 프리프레그의 강화섬유 배향방향의 시트길이와의 비율 (강화섬유(B)길이/시트길이)	(%)	100	100	100	100	100
	강화섬유(B)를 가지는 밴드부분의 폭(Wn)	(mm)	0.4	1	2	5	10
	강화섬유(B)로 이루어지는 밴드부분끼리의 간극(Wp)	(mm)	30	30	30	30	30
	프리프레그 중 강화섬유(B)를 포함하는 밴드부분이 점유하는 비율(S)	(%)	1.3%	3.2%	6.3%	14.3%	25.0%
	강화섬유(B)와 프리프레그의 시트방향 단부와의 접점수	개소	2	2	2	2	2
	슬릿 각도(θ)	(°)	45	45	45	45	45
	1m² 변의 컷오프 길이 총합(Ia)	(m/m²)	55.9	54.9	53.2	48.1	39.6
적층기재	명칭		적층 기재13	적층 기재14	적층 기재15	적층 기재16	적층 기재17
	적층기재에 포함되는 본 발명의 프리프레그 매수	(매)	16	16	16	16	16
	두께	(mm)	1.8	1.8	1.8	1.8	1.8
	드로우다운	(mm)	D(20.1)	B(8.8)	B(6.0)	B(5.5)	A(4.0)
	리브 유동성(100t 성형)		A	A	A	A	C
	리브 유동성(60t 성형)		A	A	A	B	C
	평면유동성	(배)	-	A(2.8)	-	-	-
	프레임 성형		-	-	-	-	-

실시예/비교예			실시예14	실시예15	실시예16	실시예17
형태	명칭		슬릿 프리프레그13	슬릿 프리프레그14	슬릿 프리프레그15	슬릿 프리프레그16
프리 프레그	수지		산변성PP	산변성PP	산변성PP	산변성PP
	두께	(mm)	0.12	0.12	0.12	0.12
	Vf	(%)	33	33	33	33
	밀도	(g/cm³)	1.21	1.21	1.21	1.21
	강화섬유(A) 길이	(mm)	25	25	25	25
	강화섬유(B)와 프리프레그의 강화섬유 배향방향의 시트길이와의 비율 (강화섬유(B)길이/시트길이)	(%)	100	100	100	100
	강화섬유(B)를 가지는 밴드부분의 폭(Wn)	(mm)	1	1	1	1
	강화섬유(B)로 이루어지는 밴드부분끼리의 간극(Wp)	(mm)	5	15	60	90
	프리프레그 중 강화섬유(B)를 포함하는 밴드부분이 점유하는 비율(S)	(%)	16.7%	6.3%	1.6%	1.1%
	강화섬유(B)와 프리프레그의 시트방향 단부와의 접점수	개소	2	2	2	2
	슬릿 각도(θ)	(°)	45	45	45	45
	1m² 변의 컷오프 길이 총합(Ia)	(m/m²)	45.4	53	55.8	56
적층기재	명칭		적층기재18	적층기재19	적층기재20	적층기재21
	적층기재에 포함되는 본 발명의 프리프레그 매수	(매)	16	16	16	16
	두께	(mm)	1.8	1.8	1.8	1.8
	드로우다운	(mm)	A(3.3)	B(7.0)	B(9.4)	C(14.0)
	리브 유동성(100t 성형)		A	A	A	A
	리브 유동성(60t 성형)		B	A	A	A
	평면유동성	(배)	-	-	-	-
	프레임 성형		-	-	-	-

실시예/비교예			비교예5	실시예18	실시예19	비교예6
형태	명칭		슬릿 프리프레그17	슬릿 프리프레그18	슬릿 프리프레그19	슬릿 프리프레그20
프리 프레그	수지		산변성PP	산변성PP	산변성PP	산변성PP
	두께	(mm)	0.12	0.12	0.12	0.12
	Vf	(%)	33	33	33	33
	밀도	(g/cm³)	1.21	1.21	1.21	1.21
	강화섬유(A) 길이	(mm)	6	12.5	50	75
	강화섬유(B)와 프리프레그의 강화섬유 배향방향의 시트길이와의 비율 (강화섬유(B)길이/시트길이)	(%)	100	100	100	100
	강화섬유(B)를 가지는 밴드부분의 폭(Wn)	(mm)	1	1	1	1
	강화섬유(B)로 이루어지는 밴드부분끼리의 간극(Wp)	(mm)	30	30	30	30
	프리프레그 중 강화섬유(B)를 포함하는 밴드부분이 점유하는 비율(S)	(%)	3.2%	3.2%	3.2%	3.2%
	강화섬유(B)와 프리프레그의 시트방향 단부와의 접점수	개소	2	2	2	2
	슬릿 각도(θ)	(°)	45	45	45	45
	1m² 변의 컷오프 길이 총합(Ia)	(m/m²)	228.6	109.7	27.4	18.3
적층기재	명칭		적층기재22	적층기재23	적층기재24	적층기재25
	적층기재에 포함되는 본 발명의 프리프레그 매수	(매)	-	16	16	16
	두께	(mm)	-	1.8	1.8	1.8
	드로우다운	(mm)	가공곤란 미평가	B(6.4)	A(4.7)	A(4.4)
	리브 유동성(100t 성형)			-	-	-
	리브 유동성(60t 성형)			-	-	-
	평면유동성	(배)		A(3.0)	B(2.4)	C(1.8)
	프레임 성형			-	-	-

실시예/비교예			비교예7	실시예 20	실시예 21	실시예 22	비교예8
형태	명칭		슬릿프리프레그 21	슬릿프리프레그 22	슬릿프리프레그 23	슬릿프리프레그 24	슬릿프리프레그 25
프리 프레그	수지		산변성 PP	산변성 PP	산변성 PP	산변성 PP	산변성 PP
	두께	(mm)	0.12	0.12	0.12	0.12	0.12
	Vf	(%)	33	33	33	33	33
	밀도	(g/cm³)	1.21	1.21	1.21	1.21	1.21
	강화섬유(A) 길이	(mm)	25	25	25	25	25
	강화섬유(B)와 프리프레그의 강화섬유 배향방향의 시트길이와의 비율 (강화섬유(B)길이/시트길이)	(%)	100	100	100	100	100
	강화섬유(B)를 가지는 밴드부분의 폭(Wn)	(mm)	1	1	1	1	1
	강화섬유(B)로 이루어지는 밴드부분끼리의 간극(Wp)	(mm)	30	30	30	30	30
	프리프레그 중 강화섬유(B)를 포함하는 밴드부분이 점유하는 비율(S)	(%)	3.2%	3.2%	3.2%	3.2%	3.2%
	강화섬유(B)와 프리프레그의 시트방향 단부와의 접점수	개소	2	2	2	2	2
	슬릿 각도(θ)	(°)	10	15	30	60	90
	1m² 변의 컷오프 길이 총합(Ia)	(m/m²)	33.7	36.8	43.8	78.6	∞
적층기재	명칭		적층 기재26	적층 기재27	적층 기재28	적층 기재29	적층 기재30
	적층기재에 포함되는 본 발명의 프리프레그 매수	(매)	-	16	16	16	16
	두께	(mm)	-	1.8	1.8	1.8	1.8
	드로우다운	(mm)	가공 곤란 미평가	A(4.4)	B(5.4)	B(7.4)	B(7.8)
	리브 유동성(100t 성형)			-	-	-	-
	리브 유동성(60t 성형)			-	-	-	-
	평면유동성	(배)		B(2.4)	A(2.8)	A(2.9)	D(2.9) 불균일 유동
	프레임 성형			-	-	-	-

실시예/비교예			비교예 9	실시예 23	실시예 24	실시예 25	비교예 10
형태	명칭		슬릿프리프레그 26	슬릿프리프레그 27	슬릿프리프레그 28	슬릿프리프레그 29	슬릿프리프레그 30
프리 프레그	수지		산변성 PP	산변성 PP	산변성 PP	산변성 PP	산변성 PP
	두께	(mm)	0.12	0.12	0.12	0.12	0.12
	Vf	(%)	33	33	33	33	33
	밀도	(g/cm³)	1.21	1.21	1.21	1.21	1.21
	강화섬유(A) 길이	(mm)	25	25	25	25	25
	강화섬유(B)와 프리프레그의 강화섬유 배향방향의 시트길이와의 비율 (강화섬유(B)길이/시트길이)	(%)	70	70	70	50	50
	강화섬유(B)를 가지는 밴드부분의 폭(Wn)	(mm)	1	1	1	1	1
	강화섬유(B)로 이루어지는 밴드부분끼리의 간극(Wp)	(mm)	30	30	30	30	30
	프리프레그 중 강화섬유(B)를 포함하는 밴드부분이 점유하는 비율(S)	(%)	3.2%	3.2%	3.2%	3.2%	3.2%
	강화섬유(B)와 프리프레그의 시트방향 단부와의 접점수	개소	0	1	1	1	0
	슬릿 각도(θ)	(°)	45	45	45	45	45
	1m² 변의 컷오프 길이 총합(Ia)	(m/m²)	54.9	54.9	54.9	54.9	54.9
적층기재	명칭		적층 기재31	적층 기재32	적층 기재33	적층 기재34	적층 기재35
	적층기재에 포함되는 본 발명의 프리프레그 매수	(매)	16	16	16	16	16
	두께	(mm)	1.8	1.8	1.8	1.8	1.8
	드로우다운	(mm)	D(17.8)	C(14.4)	C(13.4)	C(14.5)	D(19.3)
	리브 유동성(100t 성형)		-	-	-	-	-
	리브 유동성(60t 성형)		-	-	-	-	-
	평면유동성	(배)	-	-	-	-	-
	프레임 성형			-	-	-	-

본 발명은, 스탬핑 성형의 예열 시의 드로우다운을 억제하여, 우수한 취급성을 가지면서, 복잡한 형상으로의 성형성이 우수한 프리프레그 및 그 적층기재를 제공할 수 있기 때문에, 산업상이용가능성이 있다.

1: 슬릿
2: 시트 형상 프리프레그의 한 변에서부터 다른 변까지의 사이에서 절단되어 있지 않은 강화 섬유
3: 강화섬유(B)를 포함하는 밴드부
4: 슬릿에 의해 절단된 강화섬유(A)로 이루어지는 밴드부
L: 슬릿에 의해 절단된 강화 섬유의 길이
I: 슬릿 길이
θ: 평면에서 볼 때 슬릿과 강화섬유가 이루는 각도
Wp: 평면에서 볼 때, 시트 형상 프리프레그의 한 변에서 다른 변까지의 사이에서 절단되어 있지 않은 강화섬유를 포함하는 밴드부의 피치 폭
Wn: 평면에서 볼 때, 시트 형상 프리프레그의 한 변에서 다른 변까지의 사이에서 절단되어 있지 않은 강화섬유를 포함하는 밴드부의 섬유 방향과 직교하는 방향의 폭
Ws: 평면에서 볼 때, 강화섬유의 수직 방향으로 투영한, 슬릿의 투영 길이

Claims

한 방향으로 배향된 강화섬유와 수지로 이루어지는 프리프레그로서,
상기 프리프레그는 시트 형상이며,
상기 프리프레그는, 상기 강화섬유를 절단하는 깊이의 슬릿을 가지며, 상기 슬릿에 의해 10~50mm의 길이로 절단된 강화섬유(A)와, 상기 강화섬유(A)의 배향방향에서 상기 프리프레그 시트 길이의 50% 이상 길이인 강화섬유(B)를 포함하고,
상기 강화섬유(B)를 포함하는 밴드부를 평면에서 본 면적이, 상기 프리프레그를 평면에서 본 전체 면적에 대해 1.4%~35.0%이며,
상기 강화섬유(B)의 적어도 일단이, 상기 강화섬유의 배향방향에서 상기 프리프레그의 단부에 위치하는 것을 특징으로 하는 프리프레그.
청구항 1에 있어서,
상기 슬릿에 의해 절단된 강화섬유(A)로 이루어지는 밴드부와, 상기 강화섬유(B)를 포함하는 밴드부가, 교대로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 프리프레그.
청구항 1에 있어서,
상기 슬릿에 의해 절단된 강화섬유(A)로 이루어지는 밴드부와, 상기 강화섬유(B)를 포함하는 밴드부가, 상기 프리프레그의 전체 면에 대해 교대로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 프리프레그.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 슬릿에 의해 절단된 강화섬유(A)로 이루어지는, 밴드부와 밴드부 사이에, 상기 강화섬유(B)를 포함하는 밴드부를 가지는 것을 특징으로 하는 프리프레그.
청구항 1에 있어서,
상기 강화섬유(B)를 포함하는 밴드부의 폭(Wn)이, 0.5mm 이상, 10.0mm 이하이며, 강화섬유(B)를 포함하는 밴드부와 밴드부의 간격(Wp)이 5mm 이상, 150mm 이하인 것을 특징으로 하는 프리프레그.
청구항 1에 있어서,
상기 강화섬유(B)를 포함하는 밴드부의 폭(Wn)이 모두 동일한 길이인 것을 특징으로 하는 프리프레그.
청구항 1에 있어서,
상기 강화섬유(B)가, 상기 프리프레그 한 변에서 다른 변까지의 사이에서 절단되어 있지 않은 강화섬유인 것을 특징으로 하는 프리프레그.
청구항 1에 있어서,
상기 프리프레그의 한 변과, 상기 강화섬유의 배향방향이 평행한 것을 특징으로 하는 프리프레그.
청구항 1에 있어서,
상기 프리프레그를 평면에서 본 면적 1m²당, 상기 슬릿에 의해 형성되는 컷오프의 길이의 총합이 20m 이상, 150m 이하인 것을 특징으로 하는 프리프레그.
청구항 1에 있어서,
상기 슬릿과 상기 강화섬유가 이루는 각도가 30° 이상, 60° 이하인 것을 특징으로 하는 프리프레그.
청구항 1에 있어서,
두께가 50㎛ 이상, 200㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 프리프레그.
청구항 1에 있어서,
상기 강화섬유가 탄소섬유인 것을 특징으로 하는 프리프레그.
청구항 1에 있어서,
상기 프리프레그를 형성하는 수지가 열가소성수지인 것을 특징으로 하는 프리프레그.
청구항 1에 있어서,
상기 프리프레그의 적어도 한 변이 500mm~2000mm인 것을 특징으로 하는 프리프레그.
프리프레그를 복수 매 적층한 적층기재로서, 청구항 1에 기재된 프리프레그를 적어도 1매 포함하는 적층기재.
청구항 15에 있어서,
열가소성수지로 이루어지며, 상기 강화섬유를 포함하지 않는 층을 적어도 1층 포함하는 것을 특징으로 하는 적층기재.
청구항 15 또는 청구항 16에 있어서,
적층기재에 포함되는 상기 강화섬유의 체적 함유율이, 상기 적층기재의 총 체적에 대해, 15 체적% 이상, 55 체적% 이하인 것을 특징으로 하는 적층기재.
청구항 15에 기재된 적층기재를 가열 가압하여 성형한 것을 특징으로 하는 성형품.