KR101945690B1 - 강화용 섬유 번들들로부터 제조되고 단일방향 섬유 테이프들을 포함하는 섬유 예비성형체, 및 복합재 부재 - Google Patents

강화용 섬유 번들들로부터 제조되고 단일방향 섬유 테이프들을 포함하는 섬유 예비성형체, 및 복합재 부재 Download PDF

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Abstract

본 발명은 섬유 복합재 구조물을 제조하기 위한 섬유 예비성형체에 관한 것으로, 상기 예비성형체의 벽은, 제1 수지 조성물을 갖는 강화용 섬유 번들들로부터 제조된 적어도 하나의 제1 구역, 및 제2 수지 조성물을 갖는 적어도 하나의 단일방향 배열된 강화용 얀 스트랜드를 포함하는 적어도 하나의 섬유 테이프로부터 제조된 적어도 하나의 제2 구역을 포함하며, 상기 적어도 하나의 제1 구역에서의 상기 강화용 섬유 번들들은, 두께 연장부에 평행한 방향에서 볼 때 서로 상이한 공간 방향들로 배향되고, 각각의 강화용 섬유 번들은 서로 평행하게 배향된 강화용 섬유 필라멘트들을 포함하고, 3 내지 50mm의 길이를 갖고, 상기 제1 수지 조성물을 상기 섬유 중량을 기준으로 하여 1 내지 10중량% 범위의 농도로 포함하며, 상기 섬유 예비성형체의 상기 벽은, 강화용 섬유들의 비율이 35용적%를 초과하고, 상기 적어도 하나의 제2 구역은, 상기 벽의 상기 두께 연장부에 수직인 방향에서 볼 때 불연속 영역을 형성한다. 추가로 본 발명은 이러한 타입의 섬유 예비성형체로부터 제조된 복합재 부재에 관한 것이다.

Description

강화용 섬유 번들들로부터 제조되고 단일방향 섬유 테이프들을 포함하는 섬유 예비성형체, 및 복합재 부재 {FIBER PREFORM MADE FROM REINFORCING FIBER BUNDLES AND COMPRISING UNIDIRECTIONAL FIBER TAPES, AND COMPOSITE COMPONENT}
본 발명은, 강화용 섬유들로 제조된 벽을 갖는, 섬유 복합재 구조물 또는 복합재 부재 제조용 섬유 예비성형체 및 이러한 타입의 섬유 예비성형체로부터 제조된 복합재 부재에 관한 것이다.
섬유 복합재들로부터 제조된 부재는 특히 항공우주 산업 부문에서 뿐만 아니라 예를 들어 기계 건축 산업에서 그 사용이 증가하고 있다. 섬유 복합재는 종종 금속보다 가벼운 무게 및/또는 높은 강도의 이점을 제공한다. 따라서, 탄력성이 있으며 또한 동시에 경량인 이러한 타입의 복합재 부재를 저렴하게 생산하는 것이 필수적이다. 탄력성, 즉 강성 및 강도 면에서, 강화용 섬유들의 용적 퍼센트 및 특히 또한 강화용 섬유들의 방향은 복합재 부재에 대해 결정적인 영향을 준다.
현재 흔히 사용되는 제조 방법은 소위 프리프레그 기술에 기초한다. 이 경우, 강화용 섬유들, 예를 들어 유리 섬유들 또는 탄소 섬유들은, 예를 들어 서로 평행하게 배열하고 매트릭스 수지 속에 매립(embedding)하고 시트형 반가공 제품으로 가공처리한다. 부재의 제조를 위해, 상기 시트들을 상기 부재 윤곽에 따라 절단하고, 상기 부재 하중에 의해 요구되는 강화용 섬유들의 배향을 고려하면서 기계에 의해 또는 수동의 층상 조립법(hand layer-by-layer)에 의해 도구 중으로 적층시킨다. 이어서, 상기 매트릭스를 오토클레이브에서 특정 온도에서 가압하에 경화시킨다. 그러나, 많은 부재들을 위해서는 이러한 타입의 제조 공정은 매우 복잡하고 비용이 많이 든다.
추가의 방법에서, 소위 섬유 예비성형체를 강화용 섬유들로부터 제조한다. 근본적으로, 강화용 섬유들로부터 제조된 2 또는 3차원 구조 형상을 갖는 텍스타일 반가공된 제품이 있는데, 이때, 섬유 복합재 부재의 제조를 위한 추가의 단계들에서는, 적합한 매트릭스 재료가 주입 또는 분사를 통해 또는 진공의 인가에 의해 도입된다. 이어서, 매트릭스 재료를 대체로 증가된 온도 및 압력에서 가공처리된(finished) 부재로 경화시킨다. 이 경우, 상기 매트릭스 재료의 주입 또는 분사를 위한 공지된 방법은 소위 액체 성형법(LM: liquid molding), 또는 이와 관련된 방법, 예를 들어 수지 이송 성형법(RTM: resin transfer molding), 진공 보조 수지 이송 성형법(VARTM: vacuum assisted resin transfer molding), 수지막 주입법(RFI: resin film infusion), 액체 수지 주입법(LRI: liquid resin infusion) 또는 수지 주입 플렉시블 툴링법(resin infusion flexible tooling)이다. 또한, 섬유 예비성형체를 제조하는데 사용되는 섬유 재료는 이미 예를 들어 저함량의 경화성 플라스틱 재료, 즉 바인더 물질로 함침되어, 섬유 예비성형체 중의 강화용 섬유의 고착을 개선시킬 수 있다. 이러한 타입의 예비-함침된 얀들은 예를 들어 WO 제2005/095080호에 기재되어 있다.
상기와 같은 섬유 예비성형체를 제조하기 위해, WO 제98/22644호에는, 짧게 절단된 강화용 섬유들을, 바인더 물질과 함께, 목적하는 섬유 예비성형체 형상으로 조정된 통기성 스크린 위에 분산시키는 단계, 및 스크린 위의 상기 섬유들을, 바인더 물질의 냉각 후에 예비성형체의 충분한 안정성이 달성될 때까지, 진공의 인가를 통해 유지시키는 단계를 이미 제안하였다. 이러한 절차에 의해, 상기 강화용 섬유들은 랜덤한 등방성 배열 및 방향으로 배열된다. 사실상 이것은, 상기 부재의 하중 방향을 미리 예측할 수 없는 경우에 유리하지만; 그러나 동시에, 등방성 배향 때문에 상기 섬유들의 일부만이 상기 하중 방향으로 있게 된다는 단점이 있다. 따라서, 상기 부재의 특정 하중 방향으로의 조정은 상기 방법을 사용할 때는 가능하지 않다. 상기 부재 벽에서의 강화(reinforcement)는 기껏해야 예를 들어 국소적으로 증가된 벽 두께를 통해 형성될 수 있으며; 그러나, 이러한 강화는 상기 부재의 중량 증가와 연관된다. 또한, WO 제98/22644호의 실시예에 따르면, 섬유 용적 비율은 대략 15용적% 이하의 범위로만 달성되며, 따라서 낮은 섬유 용적 비율 때문에 비교적 낮은 두께-관련 부재 강도만이 달성된다. 일반적으로, 강화용 섬유들의 랜덤한 배향을 갖는 이러한 타입의 부재에서는 최대 30용적%의 섬유 비율이 달성된다.
US 제2010/0126652 A1호 및 US 제2009/0229761 A1호에는, 섬유 예비성형체를 제조하기 위한 방법 및 장치가 각각 기재되어 있으며, 상기 방법 및 장치에 의해 부재에서 하중에 적절한 섬유 방향에 대한 요구를 만족시키는 것이 가능하다. 이 경우, 얀들 또는 섬유 스트랜드들을 임의의 갯수의 통로들(이는, 가공처리된 부재에 영향을 주는 힘의 분포에 맞게 조절되고 고착용 트레드들을 사용하여 미리 고착된다)을 따라 배치하는 소위 TFP법("tailored fiber placement method": 맞춤 섬유 배치법)이 사용되는데, 이를 위해 CNC 제어된 재봉기 및 편성기가 사용된다. US 제2009/0229760 A1호에는 상기 타입의 TFP법에 적합한 섬유 스트랜드를 위한 도포 장치가 기재되어 있다. 이러한 TFP법을 사용하여, 강화용 섬유들의 기계적인 저항성의 활용의 개선 및 상기 부재에서의 각각의 국소 하중에 대한 부재 단면의 순응성 증가가 가능하다. 그러나, 특히 복잡한 3차원 구조를 갖는 섬유 예비성형체의 제조에서 상기 방법은 복잡하고 비용이 많이 든다.
섬유 스트랜드를 직조법, 예를 들어 재봉 또는 편성 방법에 의해 고착시키는 대안적인 방법으로서, 섬유 스트랜드가 또한 DE 제10 2007 012 608 B4호에 기재된 바와 같이 열 활성화되는 바인더 물질에 의해, 예를 들어 열가소성 수지에 의해 고착될 수 있다.
섬유 예비성형체를 제조하기 위한 가능한 추가의 방법은 소위 다축 직조형 직물(non-crimp fabric)을 사용하는 것으로 이루어진다. 다축 직조형 직물은, 복수의 적층된 섬유 층들로 제조되며 상기 섬유 층이 서로 평행하게 배열된 강화용 얀들의 시트들을 포함하는 구조인 것으로 이해된다. 상기 적층된 섬유 층들은, 나란히 배열되고 서로 평행하게 진행하여 스티치를 형성하는 복수의 재봉 또는 편성 트레드를 통해 서로 연결되고 고정될 수 있어, 상기 다축 직조형 직물은 이러한 방식으로 안정화된다. 상기 섬유 층들은, 이러한 층들의 강화용 섬유들이 서로 평행하게 또는 교대 십자형(예, -45°; 0°; +45°)으로 배향되도록 적층된다.
상기와 같은 타입의 다축 직조형 직물은 매트릭스 재료 없이 금형에 놓이며, 예를 들어 형상화를 위해, 증가된 온도를 사용하여 이의 윤곽에 맞게 조정된다. 이어서, 상기 복합재 부재의 제조를 위해 필요한 매트릭스 재료는 주입 또는 분사를 통해 금형으로 그리고 섬유 예비성형체로 도입되고, 그럼으로써, 상기 매트릭스 재료의 경화 후에, 상기 복합재 부재가 수득된다. 다축 직조형 직물, 및 섬유 예비성형체의 제조를 위한 이의 용도는 예를 들어 EP 제0 361 796 B1호, EP 제1 352 118 B1호 또는 WO 제98/10128호에 기재되어 있다.
그러나, 다축 직조형 직물은 제조 비용이 많이 들고, 일반적으로 이어지는 부재의 크기에 거의 상응하지 않는 표준 너비로 제조된다. 이로 인해 상당량의 폐기물이 초래된다. 또한, 특히 복잡한 윤곽을 갖는 부재에서 및 특히 작은 곡률 반경을 갖는 부재에 있어서, 이것들은 다축 직조형 직물이 어떠한 형태로도 드레이프될 수 없기 때문에 제한된 정도로만 사용될 수 있다. 추가로, 재봉실 또는 편물실이 종종 형성된 복합재의 충격 강도를 감소시킬 수 있음을 알게 되었다. 끝으로, 이어지는 주입 또는 분사가 또한 액체 성형 또는 관련 방법에 비해 지연될 수 있다.
솔기들(seams) 및 횡방향(transverse) 필라멘트들을 방지하기 위해, US 제2008/0085650 A1호는 층상 구성을 갖는 강화용 재료 구조물의 사용을 제안하며, 상기 강화용 재료 구조물은 평행하게 배향된 연속 강화용 섬유 층들 뿐만 아니라 예를 들어 부직물, 직물로부터 또는 짧게 절단된 섬유들로부터 제조된 층을 포함하고, 이때 상기 층들은 접착제를 통해 또는 접착 지점들을 통해 서로 연결된다. 이들 재료는 또한 처음에는 표준 너비로 이용될 수 있어서, 상기 부재의 기하형태에 상응하게 절단되어야 한다. 이러한 방식에서, 추가의 단계들, 예를 들어 절단 단계, 드레이프 단계 및 연결 단계 뿐만 아니라 배출물의 30%까지의 평균 폐기물 때문에 비용 증가가 발생한다.
본 발명의 목적은 특히 상기 부재에서 각각의 국소 하중에 대한 순응성의 개선이 가능하며 저렴하게 제조될 수 있는, 복수의 부재 윤곽에서 사용될 수 있는 섬유 예비성형체를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 섬유 복합재 구조물을 제조하기 위한 섬유 예비성형체로서,
이의 벽은 강화용 섬유들로부터 제조되고,
- 상기 벽은 제1 표면, 상기 제1 표면에 대향하게 놓인 제2 표면, 및 이들 표면 사이에서 연장되는 두께를 갖고, 상기 벽은 가장자리들에 의해 한정되고,
- 상기 벽은 제1 수지 조성물을 갖는 강화용 섬유 번들들로부터 제조된 적어도 하나의 제1 구역, 및 제2 수지 조성물을 갖는 적어도 하나의 단일방향 배향된 강화용 얀 스트랜드를 포함하는 적어도 하나의 섬유 테이프로부터 제조된 적어도 하나의 제2 구역을 포함하고,
- 상기 적어도 하나의 제1 구역에서의 상기 강화용 섬유 번들들은, 상기 두께 연장부에 평행한 방향에서 볼 때 서로 상이한 공간 방향들로 배향되고,
- 각각의 강화용 섬유 번들은, 서로 평행하게 배향된 강화용 섬유 필라멘트들을 포함하고, 3 내지 50mm 범위의 길이를 갖고, 상기 제1 수지 조성물을 상기 섬유 중량에 대해 1 내지 10중량% 범위의 농도로 함유하고,
- 상기 섬유 예비성형체의 상기 벽은, 강화용 섬유들의 비율이 35용적%를 초과하고,
- 상기 적어도 하나의 제2 구역은, 상기 벽의 상기 두께 연장부에 수직인 방향에서 볼 때 불연속 영역을 형성하며, 적어도 하나의 섬유 테이프는, 이의 적어도 하나의 단부에 의해 상기 벽의 내부에서 종결되는, 섬유 예비성형체에 의해 달성된다.
본 발명에 따른 섬유 예비성형체에 의해, 섬유 복합재 구조물 또는 복합재 부재는 간단한 방식으로 제조될 수 있다. 이 경우에서, 본 발명에 따른 섬유 예비성형체는 통상의 방법들에 의해 니어-넷-쉐이프 금형(near-net-shape mold)에 위치할 수 있으며, 매트릭스 재료는 상기 금형에 도입되고 그리고 이에 따라 주입, 팽창 또는 분사를 통해 상기 섬유 예비성형체에 도입되며, 이어서 상기 복합재 부재가, 상기 매트릭스 재료의 경화에 의해 형성된다. 따라서, 또한, 본 발명은 중합체 매트릭스에 매립된 강화용 섬유로부터 구성된 벽이 있는 복합재 부재에 관한 것으로, 이때
- 상기 벽은 제1 표면, 상기 제1 표면에 대향하게 놓인 제2 표면, 및 이들 표면 사이에서 연장되는 두께를 갖고, 가장자리들에 의해 한정되고,
- 상기 벽은 강화용 섬유 번들들로부터 제조된 적어도 하나의 제1 구역, 및 적어도 하나의 단일방향 배향된 강화용 얀 스트랜드를 포함하는 적어도 하나의 섬유 테이프로부터 제조된 적어도 하나의 제2 구역을 포함하고,
- 상기 적어도 하나의 제1 구역에서의 상기 강화용 섬유 번들들은, 상기 두께 연장부에 평행한 방향에서 볼 때 서로 상이한 공간 방향들로 배향되고,
- 각각의 강화용 섬유 번들은 서로 평행하게 배향된 강화용 섬유 필라멘트들을 포함하고, 3 내지 50mm 범위의 길이를 갖고,
- 상기 섬유 예비성형체의 상기 벽은, 강화용 섬유들의 비율이 35용적%를 초과하고,
- 상기 적어도 하나의 제2 구역은, 상기 벽의 상기 두께 연장부에 수직인 방향에서 볼 때 불연속 영역을 형성하며, 적어도 하나의 섬유 테이프는, 이의 적어도 하나의 단부에 의해 상기 벽의 내부에서 종결한다.
따라서, 상기 섬유 예비성형체 또는 상기 복합재 부재는, 이의 벽 내부에, 강화용 섬유 번들들로부터 제조된 적어도 하나의 제1 구역, 및 적어도 하나의 섬유 테이프로부터 제조된 적어도 하나의 제2 구역을 갖는다. 이 경우, 상기 벽 내부의 상기 제1 구역은, 예를 들어 하나 이상의 제2 구역이 매립되어 있는 상기 벽 전체에 걸쳐 연속 영역을 형성할 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 구역은 상기 벽의 내부에 배열될 수 있으며, 즉, 상기 벽의 두께 연장부에 대해 수직으로 볼 때 섬(island)들을 형성한다. 그러나, 상기 제2 구역은, 바람직한 양태에서, 상기 제1 구역의 표면들 중의 하나의 영역에 배열될 수 있으며, 즉, 이 경우에 적어도 하나의 섬유 테이프가 예를 들어 상기 표면들 중 하나 위에 놓인다. 그러나, 제2 구역이 전체 벽 두께에 걸쳐 연장되고 그럼으로써 상기 제1 구역에 의해 측면으로 한정되는 것이 또한 가능하다. 각각의 경우, 상기 적어도 하나의 제2 구역은 상기 벽의 두께 연장부에 대해 수직하는 방향에서 볼 때 불연속 영역을 형성하며, 즉, 상기 적어도 하나의 제2 구역은 상기 방향에서 볼 때 상기 벽 전체에 걸쳐 연속 영역을 형성하지 않는다. 위에서 설명한 바와 같이, 상기 적어도 하나의 제1 구역만이 연속 영역으로서 벽 전체에 걸쳐 연장될 수 있다. 본 발명에 따른 섬유 예비성형체의 바람직한 양태에서, 상기 벽의 내부에서 상기 적어도 하나의 제1 구역은, 전체 벽에 걸쳐, 강화용 섬유 번들들로부터 제조된 연속 영역을 형성하며, 상기 벽은 강화용 섬유 번들들로부터 제조된 연속 영역 내에 및/또는 상기 연속 영역 위에 배열된 적어도 하나의 불연속 제2 구역을 포함한다.
상기 적어도 하나의 제1 구역에서, 상기 강화용 섬유 번들들은 두께 연장부에 평행한 방향에서 볼 때 서로 상이한 공간 방향들로 배향되며, 즉, 상기 강화용 섬유들은, 두께 연장부에 대해 수직인 공간 방향들에서 상기 적어도 하나의 제1 구역에서 등방적으로 분포되거나 배향된다. 따라서, 등방적으로(isotropically)는, 상기 개별적인 강화용 섬유 번들들 내에서 섬유들의 이방성 배향이 있음에도, 상기 번들들이 전체적으로 우선시되는 배향을 보이지 않지만 인용된 공간 방향들에서 등방 배향하는 것을 의미하는 것으로 이해된다. 특히, 상기 제1 구역의 더 두꺼운 벽 또는 더 두꺼운 층 두께와 관련하여, 상기 벽의 두께의 방향으로 연장되는 공간 방향을 고려한 등방 분포가 있을 수 있으며, 즉, 상기 섬유 예비성형체 또는 상기 복합재 부재가 상기 하나 이상의 구역에서의 모든 3개 공간 방향에서 등방 구조를 가질 수 있다.
본 발명에 따라, 각각의 강화용 섬유 번들은 서로 평행하게 배향된 강화용 섬유 필라멘트들을 포함하며 3 내지 50mm 범위의 길이를 갖는다. 바람직하게는, 길이는 10 내지 50mm 범위이다. 상기 적어도 하나의 제1 구역 중의 강화용 섬유들의 도달 가능한 비율 면에서, 특히 40용적% 초과의 비율을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 섬유 예비성형체의 또는 복합재 부재의 벽이 상기 적어도 하나의 제1 구역에서, 상이한 길이들을 갖는, 강화용 섬유 번들들의 복수의 그룹을 가져서 상기 강화용 섬유 번들들의 길이들이 전체적으로 하나의 분포를 갖는 경우 유리하다. 예를 들어 20mm, 30mm 및 50mm의 길이를 갖는 강화용 섬유 번들들이 서로 조합될 수 있거나 조합된다.
상기 강화용 섬유 번들들은 예를 들어 500 내지 50,000개의 강화용 섬유 필라멘트들을 갖는 통상의 필라멘트 얀들을 포함할 수 있다. 그러나, 각각의 강화용 섬유 번들이 500 내지 24,000개의 강화용 섬유 필라멘트들을 포함하는 경우 유리하다. 상기 적어도 하나의 제1 구역에서 상기 강화용 섬유 번들들의 가장 균일한 분포를 달성하기 위해, 그리고 가장 높은 가능한 섬유 비율을 달성하기 위해, 상기 강화용 섬유 번들들 중의 강화용 섬유 필라멘트들의 갯수는 500 내지 6,000개 범위인 것이 특히 바람직하며, 1,000 내지 3,000개 범위인 것이 더욱 특히 바람직하다.
상기 적어도 하나의 제1 구역에서 높은 섬유 용적 비율을 달성하기 위해, 특히 40용적%를 초과하는 강화용 섬유들의 비율을 달성하기 위해, 상기 벽이 상이한 갯수의 강화용 섬유 필라멘트들을 갖는, 강화용 섬유 번들들의 복수의 그룹을 갖는 경우 유리한 것으로 또한 입증되었는데, 그 이유는, 상기 적어도 하나의 제1 구역에서 상기 번들들의 높은 충전 밀도의 실현이 허용되기 때문이다. 예를 들어, 3,000개, 6,000개 및 12,000개의 강화용 섬유 필라멘트들을 갖는 강화용 섬유 번들들이 조합될 수 있다.
상기 번들들의 높은 충전 밀도를 달성하기 위해, 즉 상기 적어도 하나의 제1 구역에서 40용적%를 초과하는 높은 섬유 용적 비율을 달성하기 위해, 상기 강화용 섬유 번들들이, 상기 번들에서 강화용 섬유 필라멘트들의 연장부에 수직인 가능한 편평한 단면을 갖는 경우 또한 유리하다. 바람직하게는, 상기 강화용 섬유 번들들은 스트립 형상이며, 번들 두께에 대한 번들 너비의 비는 적어도 25이다. 특히 바람직하게는, 번들 두께에 대한 번들 너비의 비는 30 내지 150 범위이다.
번들 두께에 대한 번들 너비의 비에 대해, 길이에 대해, 그리고 강화용 섬유 필라멘트들의 갯수에 대해, 강화용 섬유 번들들을 적합하게 선택함으로써, 적어도 하나의 제1 구역에서 강화용 섬유 번들들의 특히 높은 충전 밀도 및 이에 따라 특히 높은 섬유 용적 비율을 실현할 수 있다. 섬유 예비성형체 또는 복합재 부재의 더욱 특히 바람직한 양태에서, 상기 섬유 예비성형체의 또는 상기 복합재 부재의 벽에서 상기 적어도 하나의 제1 구역의 영역에 배열된 상기 강화용 섬유 번들들은, 편평한 단면 이외에도, 상이한 길이들 및 상이한 갯수의 강화용 섬유 필라멘트들을 갖는다. 이로 인해, 상기 예비성형체 또는 부재의 벽에서 특히 높은 섬유 용적 비율이 초래된다. 본 발명에 따라, 상기 섬유 예비성형체의 또는 상기 복합재 부재의 벽은, 이의 전체 연장부에 걸쳐, 즉, 이의 연장부의 모든 지점에서, 적어도 35용적%의 강화용 섬유들의 비율, 바람직하게는 적어도 40용적%의 강화용 섬유들의 비율, 특히 바람직하게는 적어도 45용적%의 강화용 섬유들의 비율을 갖는다. 강화용 섬유들의 비율이 적어도 50용적%인 경우 특히 유리한데, 그 이유는, 이로 인해 상기 복합재 부재에서 최상의 기계적인 특성이 초래되기 때문이다. 이로써, 섬유 예비성형체의 제조 동안의 강화용 섬유 번들들의 제1 수지 조성물로의 예비함침으로, 상기 강화용 섬유 번들들의 조밀하고 안정한 매설(laying)이 허용되고 이에 따라 상기와 같은 높은 섬유 용적 비율의 실현이 뒷받침된다.
상기 섬유 예비성형체의 벽에서의 강화용 섬유들의 비율은 DIN EN 2564:1998에 따라 측정될 수 있다. 이러한 목적을 위해, 상기 섬유 예비성형체는 상용의 방법에 따라 HexFlow RTM 6(Hexel)과 같은 에폭시 수지로 함침되고 복합재에 의해 경화된다. 경화된 복합재로부터 시험체들을 절단하고 이로부터 DIN EN 2564:1998에 따라 질량 및 밀도를 측정하고, 진한 황산으로 처리하여 매트릭스 수지를 분리시킨 후 상기 시험체에 함유된 섬유의 질량을 측정한다. DIN EN 2564:1998의 규정에 따라, 섬유 질량 비율을 측정할 수 있으며, 이것으로부터 섬유 용적 비율 또는 강화용 섬유들의 비율을 측정할 수 있다. 이러한 방법은 또한 상기 복합재 부재들의 섬유 용적 비율의 측정에 사용될 수도 있다.
섬유 예비성형체 중의 강화용 섬유 번들은 특징적으로 섬유 비율을 기준으로 하여 1 내지 10중량% 범위의 제1 수지 성분 함량을 갖는다. 이에 의해, 섬유 번들들에 충분한 안정성이 제공되며, 각각의 필라멘트들 또는 필라멘트들의 개별적인 그룹으로의 분해를 방지할 수 있다. 이와 동시에, 본 발명에 따른 수지의 도포의 사용으로, 섬유 예비성형체의 형성 동안에 강화용 섬유 번들들이 서로 부착하며 따라서 추가의 취급 시에 섬유 예비성형체가 충분한 안정성을 갖는 것이 보장된다. 이러한 타입의 수지 도포는 종종 바인더(binder)로서 또는 바인딩(binding)으로서 일컬어진다. 이미 설명한 바와 같이, 상기 복합재 부재의 형성을 위해 여전히 요구되는 실질적인 매트릭스 재료는 이어지는 공정 단계에서 주입 또는 분사에 의해 예비성형체로 도입된다. 바람직하게는, 섬유 예비성형체 중의 강화용 섬유 번들은, 상기 제1 수지 조성물을 상기 섬유 비율을 기준으로 하여 2 내지 7중량% 범위의 농도로 함유한다.
제1 수지 조성물과 관련하여, 제1 수지 조성물은 상술된 목적을 충족시키는 바인더 물질일 수 있다. 본 발명의 바람직한 양태에서, 상기 제1 수지 조성물은 열에 의해 활성화될 수 있는 바인더 물질, 예를 들어 열가소성 물질이다. 그러나, 상기 바인더 물질은, 이 바인더 물질이 크게 용융될 수 있으며 실온으로의 냉각에 의해 고착 상태로 전환될 수 있는 에폭시계 수지가 바람직하다. 이러한 타입의 수지 조성물, 또는 이들 타입의 수지 조성물을 갖는 강화용 섬유는 예를 들어 WO 제2005/095080호에 기재되어 있다. 또한 WO 제98/22644호는 이들 타입의 수지 조성물을 바인더로서 적합한 것으로 기술하고 있다.
적어도 하나의 제1 구역 위의 또는 그 내부의 적어도 하나의 섬유 테이프 및 이에 따른 적어도 하나의 제2 구역 그 자체는, 예를 들어 섬유 예비성형체로부터 제조되는 이어지는 부재 중의 또는 본 발명에 따른 복합재 부재 중의 특히 높은 변형(strain)의 영역들에 배열되며, 거기에 우세하게 존재하는 응력 방향으로 상응하게 배향된다. 따라서, 상기 적어도 하나의 섬유 테이프는 바람직하게는 상기 힘의 배향으로 배열되거나 상기 섬유 예비성형체의 또는 상기 복합재 부재의 벽의 하중에 따라 배향된다. 그럼으로써, 상기 적어도 하나의 섬유 테이프 또는 섬유 테이프들은 상기 섬유 예비성형체의 또는 상기 복합재 부재의 벽의 하나의 면 또는 가장자리로부터 상기 섬유 예비성형체의 또는 상기 복합재 부재의 벽의 또 다른 면 또는 가장자리까지 연장될 수 있으며, 이에 따라, 상기 영역의 전체 연장부에 걸쳐 연장될 수 있다. 그럼으로써, 상기 가장자리들은 섬유 예비성형체의 외부 주변부를 한정할 수 있으며; 그러나 상기 가장자리들은 상기 섬유 예비성형체의 내부에서 그중에서도 오목부, 개구부, 돌출부에 의해 생길 수 있다.
본 발명에 따른 섬유 예비성형체는, 이것이 섬유 예비성형체로부터 제조되는 부재에서 국소 하중에 융통성있게 순응될 수 있다는 점에서, 특히 그 자체로서 구별된다. 따라서, 하나의 양태에서, 상기 섬유 예비성형체는, 상기 섬유 테이프의 말단들 중의 적어도 하나에 의해 벽의 내부에서 종결하는 적어도 하나의 섬유 테이프를 갖고, 이에 따라 상기 섬유 테이프는 상기 섬유 예비성형체의 하나의 가장자리로부터 또 다른 가장자리까지 연장되지 않는다. 따라서, 섬유 테이프 또는 복수의 섬유 테이프들은 상기 벽의 각각의 확장부 또는 연장부의 일부 위에서만 상기 하나의 섬유 테이프 또는 이들 섬유 테이프들의 방향으로 연장되며, 따라서 섬-형상 또는 반도-형상의 영역을 형성한다. 이에 따라, 섬유 테이프의 단부들은 상기 섬유 테이프를 형성하는 적어도 하나의 단일방향 배향된 강화용 얀의 단부들에 상응한다. 예를 들어, 상기 섬유 예비성형체 또는 상기 복합재 부재가 피팅(fitting) 형성을 위한 돌출부를 갖는 경우에는 섬유 테이프가 돌출부 영역에서만 강화재로서 적용되는 것이 가능하다. 그럼으로써, 상기 섬유 테이프들 또는 적어도 하나의 섬유 테이프는 곡선의 통로에 적용되거나 이 통로로 진행할 수 있다.
바람직하게는, 상기 적어도 하나의 섬유 테이프는 적어도 7cm, 특히 바람직하게는 적어도 10cm의 길이를 갖는다. 더욱 짧은 길이에서는 부재에서 상기 섬유 테이프들로의 힘 전달이 불충분하다. 또한, 예를 들어 DE 제10 2007 012 608 B4호에 기재된 바와 같이, 특히 자동화된 매설에서 더욱 짧은 섬유 테이프들의 취급은 어렵다. 상기 적어도 하나의 섬유 테이프는 적어도 20cm의 길이를 갖는 것이 특히 바람직하다. 전술된 바와 같이, 개별적인 경우들에서 상기 섬유 테이프 길이의 상한치는 상기 부재의 기하형태로부터 비롯된다.
상기 적어도 하나의 섬유 테이프는 예를 들어 펼쳐지고 편평하게 놓인 하나의 단일 멀티필(multifil) 강화용 얀, 즉, 하나의 단일 강화용 얀 스트랜드를 포함할 수 있다. 그러나, 바람직하게는, 상기 적어도 하나의 섬유 테이프는 나란히 그리고 서로 평행하게 배열된 복수의 강화용 얀 스트랜드를 포함한다.
본 발명에 따른 섬유 예비성형체 또는 복합재 부재의 하나의 양태에서, 상기 적어도 하나의 제2 구역은, 서로 바로 다음에 그리고 서로의 위에 적용된 복수의 멀티필 강화용 얀들을 또한 포함할 수 있는 하나의 개별 섬유 테이프를 포함할 수 있다. 그러나, 바람직하게는, 상기 적어도 하나의 제2 구역은 서로의 위에 층들로 배열된 복수의 섬유 테이프를 포함하는데, 이때, 상기 층들의 갯수 및 이들의 너비는 이어지는 부재에서의 각각의 하중으로부터 비롯된다.
설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 섬유 예비성형체의 특정 구성 때문에, 상기 섬유 예비성형체 뿐만 아니라 이로부터 제조된 상기 부재들의 하중에 적절한 구성이, 간단한 방식으로 가능하다. 이로 인해 본 명세서에서 상기 적어도 하나의 섬유 테이프는 바람직하게는, 힘의 배향으로 상기 섬유 예비성형체의 또는 상기 복합재 부재의 벽에 배열되거나 또는 하중에 적절한 방식으로 배향된다. 따라서, 하나의 양태에서, 상기 섬유 예비성형체의 또는 상기 복합재 부재의 벽은 적어도 2개의 섬유 테이프를 포함하며, 적어도 하나의 섬유 테이프의 적어도 하나의 단일방향 배향된 강화용 얀 스트랜드의 배향은, 또 다른 섬유 테이프의 적어도 하나의 단일방향 배향된 강화용 얀 스트랜드의 배향과는 상이하다. 이에 따라, 하나의 양태에서, 제2 구역 내부에서, 서로의 위에 층들로 배열된 섬유 테이프들, 또는 내부에서 상기 섬유 테이프를 형성하는 단일방향 배향된 강화용 얀 스트랜드들은, 상이한 배향을 가질 수 있다. 추가의 양태에서, 상기 섬유 예비성형체의 벽 또는 상기 복합재 부재의 벽 위의 및/또는 벽 중의 복수의 제2 구역의 경우, 상이한 제2 구역들의 섬유 테이프들, 또는 내부에서 섬유 테이프들을 형성하는 상이한 제2 구역들의 단일방향 배향된 강화용 얀 스트랜드들은 상이한 배향들을 가질 수 있다. 상이하게 배향된 강화용 얀 스트랜드들은 예를 들어 서로 5° 내지 175°, 바람직하게는 20° 내지 160° 범위의 각도 α를 형성할 수 있다. 이것은, 하나의 제2 구역 내부의 섬유 테이프들 및 이와 상이한 제2 구역의 섬유 테이프들이 서로 상이한 배향들을 갖는 양태들을 또한 당연히 포함한다.
추가의 바람직한 양태에서, 적어도 하나의 섬유 테이프의 적어도 하나의 단일방향 배향된 강화용 얀 스트랜드, 또는 적어도 하나의 섬유 테이프는, 이들의 종방향 연장부에, 상기 섬유 예비성형체의 또는 상기 복합재 부재의 가장자리들 중의 어떠한 가장자리들과도 평행하게 배향되지 않는다.
본 발명에 따라, 상기 단일방향 배향된 강화용 얀 스트랜드들 또는 상기 적어도 하나의 섬유 테이프는 제2 수지 조성물을 갖는다. 이에 의해, 상기 적어도 하나의 섬유 테이프의 확실한 매설 및 고착이 가능하고 상기 섬유 예비성형체의 안정화가 달성된다. 이러한 적용에 따라, 상기 섬유 테이프는, 단일방향 배향된 강화용 섬유가 매트릭스 수지로 이미 함침되고, 프리프레그 중의 매트릭스 수지의 농도가 실질적으로 부재에서의 농도, 즉 약 25 내지 45중량%의 범위에 상응하는 소위 단일방향 프리프레그일 수 있다. 그러나, 바람직하게는, 본 발명에 따른 섬유 예비성형체의 상기 적어도 하나의 섬유 테이프는 상기 제2 수지 조성물을 상기 섬유 비율을 기준으로 하여 1 내지 10중량%의 농도로 갖는다. 이어서, 마찬가지로 제2 수지 조성물은 바인더 물질로서 작용한다. 이러한 타입의 농도에서, 한편으로는, 이미 언급된 양호한 취급성 및 고착성이 보장된다. 다른 한편으로는, 상기 적어도 하나의 섬유 테이프가 충분한 가요성을 갖고, 이어지는 부재의 가공 과정에서 상기 매트릭스 수지로 양호하게 침투된다.
상기 섬유 예비성형체의 적어도 하나의 제2 구역의 적어도 하나의 섬유 테이프에서의 강화용 섬유들의 비율은, 매트릭스 수지로의 침투 후의 가공처리된 부재에서 상기 매트릭스 수지 중의 상기 강화용 섬유의 실질적으로 완전한 매립이 보장되도록, 70용적%보다 작아야 한다. 한편, 섬유들의 비율은, 주어진 용적에서 가장 높은 가능한 강화 효과가 달성되도록 가능한 높아야 한다. 특히, 그러나 또한 실질적인 취급 가능성을 고려하여 상기 섬유 예비성형체의 또는 상기 복합재 부재의 적어도 하나의 섬유 테이프 중의 강화용 섬유의 용적 비율은 40 내지 65용적% 범위, 바람직하게는 50 내지 65용적% 범위인 것이 적합한 것으로 확인되었다.
제2 수지 조성물과 관련하여, 이것은, 제1 수지 조성물과 마찬가지로, 열에 의해 활성화될 수 있는 바인더 물질, 예를 들어 열가소성 수지일 수 있다. 크게 용융될 수 있으며 실온으로의 냉각에 의해 고착 상태로 전환될 수 있는, 에폭시 수지계의 바인더 물질이 마찬가지로 바람직하다. 또한, 상기 제2 수지 조성물과 관련하여, 또는 이들 수지 조성물을 갖는 섬유 테이프와 관련하여, 예를 들어 WO 제2005/095080호에 기재되어 있는 얀 및 수지 조성물을 고려할 수 있다. 바람직하게는, 상기 제1 수지 조성물 및 상기 제2 수지 조성물은 화학적으로 유사하고 특히 바람직하게는 동일하다. 적합한 수지 조성물 또는 바인더 물질은 또한 예를 들어 이미 언급된 WO 제98/22644호에 기재되어 있다.
본 발명에 따른 섬유 예비성형체 또는 본 발명에 따른 복합재 부재에 사용된 강화용 섬유들 또는 강화용 섬유 얀들과 관련하여, 상기 섬유들 또는 얀들은 탄소, 유리, 아라미드, 세라믹, 붕소, 강철계, 또는 폴리아미드, 폴리하이드록시 에테르, 폴리에틸렌, 특히 UHMW 폴리에틸렌 또는 폴리에스테르와 같은 합성 중합체계, 또는 예를 들어 혼방 얀(코밍글링된 얀(co-mingled yarn)) 형태의 이들 물질의 조합물일 수 있다. 바람직한 양태에서, 상기 강화용 섬유 번들들의 상기 강화용 섬유들 및/또는 상기 적어도 하나의 섬유 테이프의 상기 강화용 얀 스트랜드들은 탄소 섬유들이다. 이 경우, 상기 탄소 섬유들은 피치, 폴리아크릴로니트릴 또는 비스코스 예비제품으로부터 수득된 것들일 수 있다.
등방 배향된 강화용 섬유 번들들, 및 힘의 방향으로 배향된 섬유 테이프들 또는 강화용 얀 스트랜드들의 조합으로 섬유 예비성형체들의 저가 생산이 허용되며, 이의 생산으로 동시에 차후 부재에서 특정 하중에 순응될 수 있다. 따라서, 상기 제1 구역은, 강화용 섬유 번들을 사용하여, 예를 들어, 상기 제1 수지 조성물로 도포된 강화용 섬유 얀들이 커팅 헤드(cutting head)에 고 목적하는 길이를 갖도록 상응하게 측정된 번들들로 절단하고, 최종적으로 상기 섬유 예비성형체의 최종 윤곽에 맞추어진 도구 중으로 분무시키는 소위 섬유 분무 공정을 통해 저가로 형성될 수 있다. 또는, 상응하는 강화용 섬유 번들들로 만들어진 필(fill)을 상기 도구 중에 또한 침착시킬 수 있다. 상기 둘 다의 경우, 상기 강화용 섬유 번들들의 위치선정(positioning)은 상기 도구로의 진공의 인가를 통해 지원될 수 있으며, 이 경우에 상기 도구는 천공되어 있다.
이와 동시에, 또한 예를 들어 후속적으로, 상기 이어지는 부재에 하중이 증가되는 영역에서, 상기 하중들의 방향으로 배향된 섬유 테이프들이 적용될 수 있으며, 이때, 이러한 목적을 위해, 적용 과정에서 제2 수지 조성물을 침착시키기 위해 화염 용사법(flame spraying method)을 사용하는 WO 제2007/101578호에 기재된 적용 방법, 또는 열에 의해 활성화될 수 있는 바인더 물질, 예를 들어 열가소성 수지, 즉 제2 수지 조성물이 제공된 섬유 테이프들 또는 강화용 섬유 스트랜드들을 자동화된 적용 장치에 의해 매설 헤드(laying head) 위에 위치시키는 DE 제10 2007 012 608 B4호에 기재된 방법과 같이, 종래 기술로부터 공지된 방법을 사용할 수 있다. 이러한 타입의 방법은 또한 "섬유 배치법(fiber placement method)"의 지칭 하에 공지되어 있다.
이러한 방식으로, 종래 기술의 섬유 예비성형체들과는 다르게, 원칙적으로 임의의 가능한 편평하거나 또는 2차원적 표면 기하형태를 갖거나, 또는 바람직하게는 편평한 표면 기하형태로부터 벗어난 3차원 표면 기하형태를 갖는 섬유 예비성형체들이 본 발명에 의해 제조될 수 있다. 본 발명에 따른 예비성형체 및 본 발명에 따른 복합재 부재는 이의 벽의 연장부에서 또는 돌출부, 개구부 등에서도 상이한 벽 두께들을 가질 수 있다. 따라서, 바람직한 섬유 예비성형체는 특히 적어도 하나의 제1 구역의 영역에서 상이한 벽 두께들을 갖는다.
이에 의해, 본 발명에 따른 섬유 예비성형체 또는 본 발명에 따른 복합재 부재는 복수의 상이한 양태들로 이용 가능할 수 있다. 제1 구역, 및 제2 구역을 서로에 대해여 융통적으로 제어함으로써, 상기 부재에서 하중들에 대한 간단한 순응성이 수득될 수 있다. 따라서, 하중 위치에 따라, 제1 구역의 첨가 비율을 통해 벽 두께를 증가시킴으로써, 즉 강화용 번들들을 첨가함으로써 순응성에 영향을 줄 수 있다. 마찬가지로, 특정 영역에서, 하중의 방향으로 배향된 섬유 테이프들을 갖는 제2 구역을 통해 강화가 가능하다. 이에 의해, 특정 부재에 따라 또는 특정 섬유 예비성형체에 따라, 강화용 섬유 번들들을 갖는 제1 구역의 비율이, 강화용 얀 스트랜드로 이루어진 섬유 테이프들을 갖는 제2 구역의 비율보다 더 클 수 있으며, 또는 이의 반대도 성립된다. 이 경우에 양태를 결정하는 중요한 사항은, 최종 부재에서 예측되는 하중뿐만 아니라 예를 들어 벽 두께, 중량, 용적 등에 관련하여 그리고 특히 또한 상기 부재의 제조 비용에 관련하여 달성하고자 하는 목표치이다.
[도면의 간단한 설명]
본 발명은 이제 하기 도면들에 의해 더욱 상세하게 기술될 것이며, 이들 도면으로 특징이 한정되는 것은 아니다. 간단한 도면 설명은 다음과 같다:
도 1은 만곡된 칼로테 세그먼트(segment) 형상인 본 발명에 따른 섬유 예비성형체의 상면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 섬유 예비성형체 세그먼트의 A-A 라인을 따른 단면도이다.
도 1은 제1 표면(2) 및 제2 표면(3) 및 이들 표면 사이에서 연장되는 두께를 갖는 만곡된 칼로트 세그먼트 형상의 섬유 예비성형체(1)를 도시한 것이다. 제1 표면(2)의 상면에서 볼 때, 강화용 섬유 번들들(5)로부터 제조된 제1 구역(4)을 볼 수 있으며, 상기 번들들은, 평균적으로, 상이한 방향으로 등방 배향된다. 강화용 섬유 번들들(5)은 서로 평행하게 진행하는 짧게 절단된 강화용 필라멘트들(6)로 구성되는데, 이때 상기 번들 중의 강화용 섬유 필라멘트들의 갯수는 500 내지 50,000개 범위일 수 있다. 강화용 섬유 번들들(5)에는 제1 수지 조성물이 제공되며, 이로 인해, 상기 강화용 섬유 번들들의 서로에 대한 양호한 접착성이 달성되고 상기 섬유 예비성형체는 추가의 취급에 있어서 충분한 안정성을 수득한다.
본 예시에서, 섬유 예비성형체(1)는 2개의 제2 구역들(7a, 7b)을, 이의 제1 표면(2) 위에, 단일방향 배향된 강화용 얀 스트랜드들(8a, 8b)를 포함하는 섬유 테이프들 형태로 갖는다. 도시된 예시에서, 제2 구역(7a)은 표면(2) 위에서 하나의 가장자리로부터 대향하는 가장자리까지 연장되며, 한편 제2 구역(7b)은 상기 표면의 세그먼트 위로만 진행하며 벽의 내부에서 종결한다. 제2 구역들(7a, 7b)의 강화용 얀 스트랜드들(8a, 8b)은 상이한 방향들로 배향되고, 상기 섬유 예비성형체의 어떠한 가장자리들과도 평행하게 배향되지 않는다.
도 2는 도 1에 개략적으로 도시된 섬유 예비성형체 세그먼트에 대한 단면도이다. 따라서, 동일한 부분은 동일한 참조 번호로 제공된다. 섬유 예비성형체(1)는 제1 표면(2) 및 제2 표면(3)을 갖는 만곡된 세그먼트로서 제시되며, 이들 표면 사이에 섬유 예비성형체의 벽 두께가 연장된다. 상기 벽은 제1 구역(4) 및 제2 구역들(7a, 7b, 9, 10)로 구성되는데, 단면에서 볼 때 제1 구역(4)은 벽 전체에 걸쳐 강화용 섬유 번들들(5)로부터 제조된 연속 영역을 형성하며, 상기 구역은 연속 상으로서 지칭될 수 있다. 반면, 제2 구역들(7a, 7b, 9, 10)은 제1 구역(4)에 불연속 영역으로 매립되어 있다. 도 2에, 도 1에서의 제1 표면(2) 위에 도시된 구역들(7a, 7b) 이외에도, 2개의 추가의 제2 구역들(9, 10)이 벽 내부에 도시되어 있으며, 이 구역들은 제1 구역에 의해 완전히 둘러싸여 있다. 제2 구역들(7a, 7b, 9, 10)은 서로의 위에 여러 개의 층들로 배열된 강화용 얀 스트랜드들(8, 8a, 8b)로 구성된다.
도 1 및 2에 도시된 섬유 예비성형체는 비교적 큰 두께를 갖는다. 따라서, 본 예시에서, 강화용 섬유 번들들(5)은 또한, 단면에서 볼 때 벽 단면에 걸쳐 실질적으로 등방 배향된다.

Claims (17)

  1. 섬유 복합재 구조물을 제조하기 위한 섬유 예비성형체(fiber preform)로서,
    이의 벽은 강화용 섬유들로부터 제조되고,
    - 상기 벽은 제1 표면, 상기 제1 표면에 대향하게 놓인 제2 표면, 및 이들 표면 사이에서 연장되는 두께를 갖고, 상기 벽은 가장자리들에 의해 한정되고,
    - 상기 벽은 제1 수지 조성물을 갖는 강화용 섬유 번들들로부터 제조된 적어도 하나의 제1 구역, 및 제2 수지 조성물을 갖는 적어도 하나의 단일방향 배향된 강화용 얀 스트랜드를 포함하는 적어도 하나의 섬유 테이프로부터 제조된 적어도 하나의 제2 구역을 포함하고,
    - 상기 적어도 하나의 제1 구역에서의 상기 강화용 섬유 번들들은, 상기 두께 연장부에 평행한 방향에서 볼 때 서로 상이한 공간 방향들로 배향되고,
    - 각각의 강화용 섬유 번들은, 서로 평행하게 배향된 강화용 섬유 필라멘트들을 포함하고, 3 내지 50mm 범위의 길이를 갖고, 상기 제1 수지 조성물을 상기 강화용 섬유 번들의 섬유의 중량을 기준으로 하여 1 내지 10중량% 범위의 농도로 함유하고,
    - 상기 섬유 예비성형체의 상기 벽은, 강화용 섬유들의 비율이 35용적%를 초과하고,
    - 상기 적어도 하나의 제2 구역은, 상기 벽의 상기 두께 연장부에 수직인 방향에서 볼 때 불연속 영역을 형성하며, 적어도 하나의 섬유 테이프는, 이의 적어도 하나의 단부에 의해 상기 벽의 내부에서 종결하는, 섬유 예비성형체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 벽이 적어도 2개의 섬유 테이프들을 포함하며, 상기 적어도 하나의 섬유 테이프의 상기 적어도 하나의 단일방향 배향된 강화용 얀 스트랜드의 배향이, 또 다른 섬유 테이프의 상기 적어도 하나의 단일방향 배향된 강화용 얀 스트랜드의 배향과 상이한 것을 특징으로 하는, 섬유 예비성형체.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 적어도 하나의 섬유 테이프의 상기 적어도 하나의 단일방향 배향된 강화용 얀 스트랜드가 상기 가장자리들 중의 어떠한 것과도 평행하게 배향되지 않는 것을 특징으로 하는, 섬유 예비성형체.
  4. 제1항에 있어서, 상기 강화용 섬유 번들들의 상기 강화용 섬유들 및/또는 상기 적어도 하나의 섬유 테이프의 상기 강화용 얀 스트랜드들이 탄소 섬유들인 것을 특징으로 하는, 섬유 예비성형체.
  5. 제1항에 있어서, 상기 벽 내부에서 상기 적어도 하나의 제1 구역이 강화용 섬유 번들들로부터 형성된 연속 영역을 형성하고, 상기 벽이 상기 강화용 섬유 번들들로부터 제조된 상기 연속 영역 내에 및/또는 상기 연속 영역 위에 배열된 적어도 하나의 불연속 제2 구역을 포함하는 것을 특징으로 하는, 섬유 예비성형체.
  6. 제1항에 있어서, 각각의 강화용 섬유 번들이 10 내지 50mm 범위의 길이를 갖는 것을 특징으로 하는, 섬유 예비성형체.
  7. 제1항에 있어서, 상기 벽이, 서로 상이한 길이를 갖는, 강화용 섬유 번들의 복수의 그룹을 갖는 것을 특징으로 하는, 섬유 예비성형체.
  8. 제1항에 있어서, 각각의 강화용 섬유 번들이 500 내지 24,000개의 강화용 섬유 필라멘트들을 갖는 것을 특징으로 하는, 섬유 예비성형체.
  9. 제1항에 있어서, 상기 벽이, 서로 상이한 갯수의 강화용 섬유 필라멘트들을 갖는, 강화용 섬유 번들들의 상이한 그룹들을 갖는 것을 특징으로 하는, 섬유 예비성형체.
  10. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제1 구역에서 상기 벽이 45용적% 이상의 강화용 섬유들의 비율을 갖는 것을 특징으로 하는, 섬유 예비성형체.
  11. 제1항에 있어서, 상기 강화용 섬유 번들들이, 상기 제1 수지 조성물을, 상기 강화용 섬유 번들의 섬유의 섬유 비율을 기준으로 하여 2 내지 5중량% 범위의 농도로 함유하는 것을 특징으로 하는, 섬유 예비성형체.
  12. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 섬유 테이프가, 서로 바로 다음에 배열된 복수의 강화용 섬유 스트랜드들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 섬유 예비성형체.
  13. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 섬유 테이프가 적어도 7cm의 길이를 갖는 것을 특징으로 하는, 섬유 예비성형체.
  14. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 섬유 테이프가, 상기 제2 수지 조성물을 상기 적어도 하나의 섬유 테이프의 섬유의 섬유 비율을 기준으로 하여 1 내지 10중량%의 농도로 갖는 것을 특징으로 하는, 섬유 예비성형체.
  15. 제1항에 있어서, 상기 제1 수지 조성물 및 상기 제2 수지 조성물이 동일한 것을 특징으로 하는, 섬유 예비성형체.
  16. 제1항에 따른 섬유 예비성형체로부터 제조될 수 있는 복합재 부재.
  17. 복합재 부재로서,
    이의 벽은 중합체 매트릭스 속에 매립된 강화용 섬유들로부터 구성되고,
    - 상기 벽은 제1 표면, 상기 제1 표면에 대향하게 놓인 제2 표면, 및 이들 표면 사이에서 연장되는 두께를 갖고, 상기 벽은 가장자리들에 의해 한정되고,
    - 상기 벽은 강화용 섬유 번들들로부터 제조된 적어도 하나의 제1 구역, 및 적어도 하나의 단일방향 배향된 강화용 얀 스트랜드를 포함하는 적어도 하나의 섬유 테이프로부터 제조된 적어도 하나의 제2 구역을 포함하고,
    - 상기 적어도 하나의 제1 구역에서의 상기 강화용 섬유 번들들은, 상기 두께 연장부에 평행한 방향에서 볼 때 서로 상이한 공간 방향들로 배향되고,
    - 각각의 강화용 섬유 번들은, 서로 평행하게 배향된 강화용 섬유 필라멘트들을 포함하고, 3 내지 50mm 범위의 길이를 갖고,
    - 상기 복합재 부재의 상기 벽은, 강화용 섬유들의 비율이 35용적%를 초과하고,
    - 상기 적어도 하나의 제2 구역은, 상기 벽의 상기 두께 연장부에 수직인 방향에서 볼 때 불연속 영역을 형성하며, 적어도 하나의 섬유 테이프는, 이의 적어도 하나의 단부에 의해 상기 벽의 내부에서 종결하는, 복합재 부재.
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