KR102183392B1 - 시트 와인딩 성형 방법 - Google Patents

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Abstract

열경화성 프리프레그를 가열하면서 기체(基體)에 와인딩하는 시트 와인딩 성형 방법으로서, 와인딩한 열경화성 프리프레그에, 다음의 열경화성 프리프레그를 적층할 때까지의 시간이, 와인딩한 열경화성 프리프레그의 온도에 있어서의 겔 타임보다도 짧은 것을 특징으로 하는 시트 와인딩 성형 방법을 제공한다. 이 시트 와인딩 성형 방법은, 생산성이 우수하고, 층간 전단 강도 등의 각종 물성이 우수한 성형품이 얻어진다.

Description

시트 와인딩 성형 방법
본 발명은, 생산성이 우수한 시트 와인딩 성형 방법에 관한 것이다.
탄소 섬유나 유리 섬유 등의 강화 섬유로 강화한 섬유 강화 수지 복합 재료는, 경량이면서 내열성이나 기계 강도가 우수한 특징이 주목되고, 자동차나 항공기의 케이싱 혹은 각종 부재를 비롯하여, 다양한 구조체 용도에서의 이용이 확대되고 있다. 이 섬유 강화 수지 복합 재료의 성형 방법으로서는, 예를 들면, 강화 섬유에 열경화성 수지를 함침시킨 프리프레그라 불리는 중간 재료를 사용해서, 오토클레이브 성형, 프레스 성형, 와인딩 성형에 의해, 경화, 성형시키는 방법이 사용된다. 특히, 통상(筒狀)의 성형물을 얻기 위해서는, 와인딩 성형이 행해지고 있다.
프리프레그용의 수지로서는, 통상적으로, 안정성과 가열 등에 의한 경화성을 겸비한 수지인 것이 필요하기 때문에, 일반적으로는 에폭시 수지 조성물을 비롯한 열경화성 수지가 다용되고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
그러나, 이 에폭시 수지 조성물을 사용한 프리프레그는, 안정성을 갖게 하기 위해서 경화가 느린 문제가 있었다. 또한, 에폭시 수지를 사용한 프리프레그의 와인딩 성형에 있어서는, 와인딩 후, 고온에서 경화시킬 때, 점도가 저하하고, 와인딩에 의해서 발생하는 잔존 장력의 장력 완화에 의해, 섬유가 흐트러지고, 강도가 저하하는 과제가 있었다.
그래서, 생산성이 우수하고, 층간 전단 강도 등의 각종 물성이 우수한 성형품이 얻어지는 성형 방법이 요구되고 있었다.
일본 특개2015-127386호 공보
본 발명이 해결하려고 하는 과제는, 생산성이 우수하고, 층간 전단 강도 등의 각종 물성이 우수한 성형품이 얻어지는 시트 와인딩 성형 방법을 제공하는 것이다.
본 발명자 등은, 열경화성 프리프레그를 특정의 조건에서 기체(基體)에 와인딩하는 것을 특징으로 하는 시트 와인딩 성형 방법이, 생산성이 우수함과 함께, 층간 전단 강도 등의 각종 물성이 우수한 성형품이 얻어지는 것을 알아내어, 본 발명을 완성했다.
즉, 열경화성 프리프레그를 가열하면서 기체에 와인딩하는 시트 와인딩 성형 방법으로서, 와인딩한 열경화성 프리프레그에, 다음의 열경화성 프리프레그를 적층할 때까지의 시간이, 와인딩한 열경화성 프리프레그의 온도에 있어서의 겔 타임보다도 짧은 것을 특징으로 하는 시트 와인딩 성형 방법에 관한 것이다.
본 발명의 시트 와인딩 성형 방법에 의해 얻어지는 성형품은, 층간 전단 강도 등이 우수하므로, 자동차 부재, 철도차량 부재, 항공우주기 부재, 선박 부재, 주택 설비 부재, 스포츠 부재, 경차량 부재, 건축토목 부재, OA 기기 등의 케이싱 등에 호적하게 사용할 수 있다.
본 발명의 시트 와인딩 성형 방법은, 열경화성 프리프레그를 가열하면서 기체에 와인딩하는 시트 와인딩 성형 방법으로서, 와인딩한 열경화성 프리프레그에, 다음의 열경화성 프리프레그를 적층할 때까지의 시간이, 와인딩한 열경화성 프리프레그의 온도에 있어서의 겔 타임보다도 짧은 것이다.
본 발명의 성형 방법은, 경화성이 우수한 열경화성 프리프레그를 가열하면서 기체에 와인딩함으로써, 와인딩과 병행해서 경화가 진행하기 때문에, 와인딩 종료 후의 경화 공정이 불필요하게 되어 생산성이 우수하다. 또한, 장력 완화에 의한 섬유의 흐트러짐이 억제되고, 층간 전단 강도가 우수한 성형품이 얻어진다.
또한, 와인딩한 열경화성 프리프레그에, 다음의 열경화성 프리프레그를 적층할 때까지의 시간(이하, 「프리프레그의 적층 시간」으로 약기한다)이, 와인딩한 열경화성 프리프레그의 겔 타임보다도 짧기 때문에, 층간의 밀착성이 우수하고, 층간 전단 강도가 우수한 성형품이 얻어진다.
상기 열경화성 프리프레그는, 열경화성 수지 조성물 및 강화 섬유를 함유하는 것이지만, 열경화성 수지 조성물로서는, 경화성 및 성형품의 층간 전단 강도가 보다 향상하므로, 라디칼 중합성 수지 및 중합개시제를 함유하는 것이 바람직하다.
상기 라디칼 중합성 수지로서는, 예를 들면, 에폭시(메타)아크릴레이트, 우레탄 변성 에폭시(메타)아크릴레이트, 우레탄(메타)아크릴레이트, 불포화 폴리에스테르 등을 들 수 있지만, 경화성 및 성형품의 층간 전단 강도가 보다 향상하므로, 우레탄 변성 에폭시(메타)아크릴레이트 또는 우레탄(메타)아크릴레이트가 바람직하다. 이들 라디칼 중합성 수지는, 단독으로 사용할 수도 있고 2종 이상 병용할 수도 있다.
상기 우레탄 변성 에폭시(메타)아크릴레이트로서는, 작업성 및 성형품의 층간 전단 강도가 보다 향상하므로, 1분자당의 평균 수산기수 1.8∼2.6의 에폭시(메타)아크릴레이트와 1분자당의 평균 이소시아네이트기수 2∼3의 폴리이소시아네이트와의 반응에 의해 얻어진 것이 바람직하다.
상기 에폭시(메타)아크릴레이트는, 에폭시 수지와 (메타)아크릴산 및/또는 (메타)아크릴산무수물을 반응시켜서 얻을 수 있다. 1분자당의 평균 수산기수 1.8∼2.6으로 하기 위한 방법의 예로서는, 에폭시 수지의 평균 에폭시기수와 평균 수산기수와, (메타)아크릴산 및/또는 (메타)아크릴산무수물의 반응 시의 몰수의 설정에 의해 제어할 수 있다.
상기 에폭시 수지로서는, 예를 들면, 비스페놀A형 에폭시 수지, 비스페놀F형 에폭시 수지, 비스페놀플루오렌형 에폭시 수지, 비스크레졸플루오렌형 등의 비스페놀형 에폭시 수지, 페놀노볼락형 에폭시 수지, 크레졸노볼락형 에폭시 수지 등의 노볼락형 에폭시 수지, 옥사졸리돈 변성 에폭시 수지, 이들 수지의 브롬화에폭시 수지 등의 페놀의 글리시딜에테르, 디프로필렌글리콜디글리시딜에테르, 트리메틸올프로판트리글리시딜에테르, 비스페놀A의 알킬렌옥사이드 부가물의 디글리시딜에테르, 수소화비스페놀A의 디글리시딜에테르 등의 다가 알코올의 글리시딜에테르, 3,4-에폭시-6-메틸시클로헥실메틸-3,4-에폭시-6-메틸시클로헥산카복실레이트, 1-에폭시에틸-3,4-에폭시시클로헥산 등의 지환식 에폭시 수지, 프탈산디글리시딜에스테르, 테트라히드로프탈산디글리시딜에스테르, 디글리시딜-p-옥시벤조산, 다이머산글리시딜에스테르 등의 글리시딜에스테르, 테트라글리시딜디아미노디페닐메탄, 테트라글리시딜-m-자일렌디아민, 트리글리시딜-p일아미노페놀, N,N-디글리시딜아닐린 등의 글리시딜아민, 1,3-디글리시딜-5,5-디메틸히단토인, 트리글리시딜이소시아누레이트 등의 복소환식 에폭시 수지 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 보다 기계 강도 및 내열성이 우수한 성형품이 얻어지므로, 비스페놀형 에폭시 수지, 노볼락형 에폭시 수지 또는 옥사졸리돈 변성 에폭시 수지가 보다 바람직하고, 또한, 층간 전단 강도와 기계 강도와의 밸런스가 우수한 경화물이 얻어지므로 비스페놀형 에폭시 수지 또는 옥사졸리돈 변성 에폭시 수지가 보다 바람직하다. 에폭시 수지의 에폭시 당량으로서는, 150으로부터 400까지가 내열성, 경화성의 관점에서 바람직하다. 또, 이들 에폭시 수지는, 단독으로 사용할 수도 있고 2종 이상 병용할 수도 있다.
상기한 에폭시 수지와 (메타)아크릴산과의 반응은, 바람직하게는, 60∼140℃에 있어서, 에스테르화 촉매를 사용해서 행해진다. 또한, 중합금지제 등을 사용할 수도 있다.
상기 우레탄 변성 에폭시(메타)아크릴레이트의 제조에 사용되는 폴리이소시아네이트로서는, 1분자당의 평균 이소시아네이트기수가 2∼3인 것이 바람직하지만, 예를 들면, 디페닐메탄디이소시아네이트(4,4'-체, 2,4'-체, 또는 2,2'-체, 혹은 그들의 혼합물), 디페닐메탄디이소시아네이트의 카르보디이미드 변성체, 누레이트 변성체, 뷰렛 변성체, 우레탄이민 변성체, 디에틸렌글리콜이나 디프로필렌글리콜 등의 수 평균 분자량 1,000 이하의 폴리올로 변성한 폴리올 변성체 등의 디페닐메탄디이소시아네이트 변성체, 톨릴렌디이소시아네이트, 톨리딘디이소시아네이트, 폴리메틸렌폴리페닐폴리이소시아네이트, 자일릴렌디이소시아네이트, 1,5-나프탈렌디이소시아네이트, 테트라메틸자일렌디이소시아네이트 등의 방향족 폴리이소시아네이트; 이소포론디이소시아네이트, 수첨 디페닐메탄디이소시아네이트, 수첨 자일릴렌디이소시아네이트, 노르보르넨디이소시아네이트 등의 지환식 폴리이소시아네이트; 헥사메틸렌디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트의 누레이트 변성체, 뷰렛 변성체, 어덕트체, 다이머산디이소시아네이트 등의 지방족 폴리이소시아네이트 등을 사용할 수 있다. 또한, 이들 폴리이소시아네이트는, 단독으로 사용할 수도 있고 2종 이상 병용할 수도 있다.
상기 우레탄 변성 에폭시(메타)아크릴레이트의 제조에 있어서의 폴리이소시아네이트의 이소시아네이트기(NCO)와 상기 에폭시(메타)아크릴레이트의 수산기(OH)와의 몰비(NCO/OH)는, 쇄신장 반응에 의한 고분자량화에 의한 작업성(택(tack)성)과 수지의 유동성의 밸런스가 보다 우수하므로, 0.6∼1.1의 범위가 바람직하고, 0.7∼1.0의 범위가 보다 바람직하다.
상기 우레탄(메타)아크릴레이트로서는, 작업성 및 성형성이 우수하고, 층간 전단 강도, 내열성 등의 각종 물성이 우수한 성형품이 얻어지므로, 폴리메틸렌폴리페닐폴리이소시아네이트를 필수 원료로 한 폴리이소시아네이트 화합물과, 수산기 및 (메타)아크릴로일기를 갖는 화합물을 필수 원료로 한 수산기를 갖는 화합물과의 반응물인 우레탄(메타)아크릴레이트인 것이 바람직하다.
상기 폴리메틸렌폴리페닐폴리이소시아네이트는 하기 일반식(1)으로 표시되는 것이다.
Figure 112019107115504-pct00001
(식 중, n은 1 이상의 정수이다)
상기 우레탄(메타)아크릴레이트의 수산기 및 (메타)아크릴로일기를 갖는 화합물로서는, 예를 들면, 히드록시알킬(메타)아크릴레이트, 에폭시(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다. 또, 이들 수산기 및 (메타)아크릴로일기를 갖는 화합물은, 단독으로 사용할 수도 있고 2종 이상 병용할 수도 있다.
상기 우레탄(메타)아크릴레이트(A)의 원료로 되는, 이소시아네이트 화합물의 이소시아네이트기(NCO)와 수산기를 갖는 화합물(a2)의 수산기(OH)와의 몰비(NCO/OH)는, 0.1∼1.5가 바람직하고, 0.3∼1.2가 보다 바람직하다.
상기 열경화성 수지 조성물에 함유되는 상기 중합개시제로서는, 유기 과산화물이 바람직하며, 예를 들면, 디아실퍼옥사이드 화합물, 퍼옥시에스테르 화합물, 하이드로퍼옥사이드 화합물, 케톤퍼옥사이드 화합물, 알킬퍼에스테르 화합물, 퍼카보네이트 화합물, 퍼옥시케탈 등을 들 수 있고, 성형 조건에 따라서 적의(適宜) 선택할 수 있다. 이들 중합개시제는, 단독으로 사용할 수도 있고 2종 이상 병용할 수도 있다.
또한, 이들 중에서도, 프리프레그의 상온에서의 라이프가 길고, 또한 가열에 의해 단시간에 경화가 진행하므로, 10시간 반감기를 얻기 위한 온도가 70℃ 이상 100℃ 이하인 중합개시제가 바람직하다. 이들 중합개시제를 사용함에 의해, 우수한 층간 전단 강도를 갖는 성형품을 단시간에 얻을 수 있다. 이와 같은 중합개시제로서는, 예를 들면, 1,6-비스(t-부틸퍼옥시카르보닐옥시)헥산, 1,1-비스(t-부틸퍼옥시)시클로헥산, 1,1-비스(t-아밀퍼옥시)시클로헥산, 1,1-비스(t-헥실퍼옥시)시클로헥산, t-부틸퍼옥시디에틸아세테이트, t-부틸퍼옥시이소프로필카보네이트, t-아밀퍼옥시이소프로필카보네이트, t-헥실퍼옥시이소프로필카보네이트, 디-tert-부틸퍼옥시헥사하이드로테레프탈레이트, t-아밀퍼옥시트리메틸헥사노에이트, t-헥실퍼옥시-2-에틸헥사노에이트 등을 들 수 있다.
또한, 상기 열경화성 수지 조성물에는, 경화성 및 성형품의 층간 전단 강도가 보다 향상하므로, 에틸렌성 불포화 단량체를 함유하는 것이 바람직하다.
상기 에틸렌성 불포화 단량체로서는, 예를 들면, 스티렌, 메틸스티렌, 할로겐화스티렌, 디비닐벤젠 등의 스티렌 화합물; 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 프로필(메타)아크릴레이트, 부틸(메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, 시클로헥실(메타)아크릴레이트, 이소보로닐(메타)아크릴레이트, 벤질(메타)아크릴레이트, 메틸벤질(메타)아크릴레이트, 페녹시에틸(메타)아크릴레이트, 메틸페녹시에틸(메타)아크릴레이트, 모르폴린(메타)아크릴레이트, 페닐페녹시에틸아크릴레이트, 페닐벤질(메타)아크릴레이트, 페닐메타크릴레이트, 디시클로펜테닐(메타)아크릴레이트, 디시클로펜테닐옥시에틸(메타)아크릴레이트, 디시클로펜타닐메타크릴레이트 등의 단관능 (메타)아크릴레이트 화합물; 히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 히드록시부틸(메타)아크릴레이트 등의 수산기 함유 (메타)아크릴레이트 화합물; 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 1,4-부탄디올디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 비스페놀디(메타)아크릴레이트, 1,4-시클로헥산디메탄올디(메타)아크릴레이트 등의 디(메타)아크릴레이트 화합물 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상 병용할 수도 있다.
이들 중에서도, 작업 환경 시의 취기(臭氣) 및 위험물의 취급상, 성형체의 기계 강도 및 내열성으로부터, 분자량 150∼250의 단관능 (메타)아크릴레이트가 바람직하고, 페녹시에틸(메타)아크릴레이트, 메틸페녹시에틸(메타)아크릴레이트, 벤질(메타)아크릴레이트, 메틸벤질(메타)아크릴레이트가 보다 바람직하고, 페녹시에틸(메타)아크릴레이트, 벤질(메타)아크릴레이트가 더 바람직하다.
상기 강화 섬유로서는, 탄소 섬유, 유리 섬유, 탄화규소 섬유, 알루미나 섬유, 보론 섬유, 금속 섬유, 아라미드 섬유, 비닐론 섬유, 테트론 섬유 등의 유기 섬유 등을 들 수 있지만, 보다 고강도, 고탄성의 성형품이 얻어지므로, 탄소 섬유 또는 유리 섬유가 바람직하고, 탄소 섬유가 보다 바람직하다. 이들 강화 섬유는 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상 병용할 수도 있다.
상기 열경화성 프리프레그로서는, 강화 섬유 토(tow)를 일방향으로 가지런하게 한 일방향재나 일방향재를 적층한 것, 제직한 직물 또는 짧게 재단한 강화 섬유로 이루어지는 부직포 등을 사용할 수 있다. 일방향의 프리프레그의 적층 구성으로서는, 0°, (0°, 90°), (+45°/0°/-45°/90°), (+60°/0°/-60°) 등을 들 수 있다.
또한, 상기 열경화성 프리프레그의 두께는, 0.02∼1㎜의 범위가 바람직하고, 0.05∼0.5㎜가 보다 바람직하다.
상기 열경화성 프리프레그의 폭은, 100∼2000㎜의 범위가 바람직하고, 300∼1500㎜의 범위가 보다 바람직하다.
상기 열경화성 프리프레그는, 생산성 및 성형품의 층간 전단 강도가 보다 향상하므로, 150℃에 있어서의 겔 타임이, 10∼90초의 범위가 바람직하고, 15∼60초의 범위가 보다 바람직하다.
본 발명에 있어서의 프리프레그의 겔 타임 및 큐어 타임은, 큐라스트미터7 TYPE P(JSR트레이딩가부시키가이샤제)로 측정한 것이다.
열경화성 프리프레그를 기체에 와인딩하는 속도는, 프리프레그의 적층 시간이 열경화성 프리프레그의 겔 타임보다도 짧아지도록 조정하는 것이 중요하지만, 생산성 및 성형품의 층간 전단 강도가 보다 향상하므로, 8∼850㎜/초의 범위가 바람직하고, 15∼400㎜/초의 범위가 보다 바람직하다.
상기 프리프레그의 적층 시간은, 생산성 및 성형품의 층간 전단 강도가 보다 향상하므로, 1∼90초의 범위가 바람직하고, 1∼60초의 범위가 보다 바람직하다.
상기 와인딩한 열경화성 프리프레그의 온도로서는, 생산성 및 성형품의 층간 전단 강도가 보다 향상하므로, 80∼160℃의 범위가 바람직하고, 110∼160℃의 범위가 보다 바람직하고, 120∼150℃의 범위가 더 바람직하다.
본 발명에 있어서의 열경화성 프리프레그의 온도는, 프리프레그의 표면을 열전대형 온도계로 측정한 온도이다.
열경화성 프리프레그의 가열 방법으로서는, 특히 한정되지 않지만, 용이하게 가열할 수 있으므로, 가열한 기재와의 접촉, 가열롤과의 접촉, 가열판과의 접촉, 적외선 히터, 마이크로파, 할로겐 히터에 의한 가열이 바람직하다.
열경화성 프리프레그를 와인딩하는 기체로서는, 탱크, 파이프 등의 통형 형상의 기체가 바람직하다.
상기 기체의 둘레 길이로서는, 와인딩 속도의 조정이 보다 용이하므로, 30∼3000㎜의 범위가 바람직하다.
본 발명의 시트 와인딩 성형 방법에 의해 얻어지는 성형품의 층간 전단 강도가 보다 향상하므로, 와인딩 종료 후, 열경화성 프리프레그의 큐어 타임이 경과할 때까지, 가열을 유지하는 것이 바람직하다.
본 발명의 시트 와인딩 성형 방법에 의해 얻어지는 성형품은, 층간 전단 강도 등이 우수하므로, 자동차 부재, 철도차량 부재, 항공우주기 부재, 선박 부재, 주택 설비 부재, 스포츠 부재, 경차량 부재, 건축토목 부재, OA 기기 등의 케이싱 등에 호적하게 사용할 수 있다.
(실시예)
이하에 본 발명을 구체적인 실시예를 들어서 보다 상세히 설명한다.
(제조예 1 : 열경화성 프리프레그(1)의 제작)
온도계, 질소 및 공기 도입관, 교반기를 마련한 1L의 플라스크에, 에폭시 수지(DIC가부시키가이샤제 「에피크론850-S」, 비스페놀A형 에폭시 수지, 에폭시 당량 190) 380질량부, 메타크릴산 170질량부, t-부틸하이드로퀴논 0.16질량부를 투입하고, 질소와 공기를 1대1로 혼합한 가스 유통 하에서, 90℃까지 승온했다. 여기에 트리스디메틸아미노페놀 1.1질량부를 넣고, 110℃로 승온해서 10시간 반응시키면, 산가가 4 이하로 되었으므로, 반응을 종료했다. 60℃ 부근까지 냉각한 후, 반응 용기로부터 취출하여, 에폭시메타아크릴레이트(1)를 얻었다.
상기에서 얻어진 에폭시메타아크릴레이트(1) 75질량부와 페녹시에틸메타아크릴레이트 25질량부를 미리 혼합한 수지액 100질량부에, 파라벤조퀴논 0.02질량부, 중합개시제(가야쿠아쿠조가부시키가이샤제 「트리고녹스27」, 유기 과산화물) 1질량부를 혼합한 후, 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트 28질량부를 혼합하여, 열경화성 수지 조성물(1)을 얻었다.
상기에서 얻어진 열경화성 수지 조성물(1)을, 프리프레그 제조 장치를 사용해서, 탄소 섬유(FORMOSA PLASTIC CORPORATION제 「TC-36P」)에 탄소 섬유의 체적 함유율 60%로 되도록 함침시켜, 열경화성 프리프레그(1)를 얻었다. 이 열경화성 프리프레그(1)의 두께는 0.09㎜, 폭은 300㎜였다. 또한, 150℃에서의 겔 타임은 25초이고, 146℃에서의 겔 타임은 29초이고, 146℃에서의 큐어 타임은 49초였다.
(제조예 2 : 열경화성 프리프레그(2)의 제작)
폴리메틸렌폴리페닐폴리이소시아네이트와 디페닐메탄디이소시아네이트와의 혼합물(도소가부시키가이샤제 「미리오네이트 MR-200」, 폴리메틸렌폴리페닐폴리이소시아네이트 함유량 56%; 이하, 「폴리메릭MDI 혼합물(1)」로 약기한다) 100질량부와 히드록시에틸메타아크릴레이트 75.5질량부와, 펜타에리트리톨폴리옥시에틸렌에테르(니혼뉴카자이가부시키가이샤제 「PNT-40」) 15질량부와, 페녹시에틸메타아크릴레이트 21질량부와, 중합개시제(가야쿠아쿠조가부시키가이샤제 「트리고녹스27」, 유기 과산화물) 2질량부를 혼합하여, 열경화성 수지 조성물(2)을 얻었다.
상기에서 얻어진 열경화성 수지 조성물(2)을, 프리프레그 제조 장치를 사용해서, 탄소 섬유(FORMOSA PLASTIC CORPORATION제 「TC-36P」)에 탄소 섬유의 체적 함유율 60%로 되도록 함침시켜, 열경화성 프리프레그(2)를 얻었다. 이 열경화성 프리프레그(2)의 두께는 0.09㎜, 폭은 300㎜였다. 또한, 150℃에서의 겔 타임은 19초이고, 146℃에서의 겔 타임은 21초이고, 120℃에서의 겔 타임은 70초이고, 116℃에서의 겔 타임은 76초이고, 146℃에서의 큐어 타임은 43초이고, 116℃에서의 큐어 타임은 105초였다.
(실시예 1)
제조예 1에서 얻은 300㎜ 폭의 열경화성 프리프레그(1)를 기체의 휘감기 직전에, 프리프레그의 양측을 150℃의 적외선 히터로 가열하면서, 온도 150℃의 직경 100㎜, 폭 500㎜의 파이프에, 22㎜/초(프리프레그의 적층 시간 : 14초)의 속도로, 같은 휘감기폭으로, 30주(周) 와인딩하고, 그 후, 90초간, 가열을 유지하여, 성형품(1)을 얻었다. 와인딩한 프리프레그의 온도는, 146∼150℃였다. 이 성형품(1)의 층간 전단 강도는, 37MPa였다.
(실시예 2)
제조예 1에서 얻은 300㎜ 폭의 열경화성 프리프레그(1)를 기재의 휘감기 직전에, 프리프레그의 양측을 150℃의 적외선 히터로 가온하면서, 온도 150℃의 직경 100㎜, 폭 500㎜의 파이프에, 67㎜/초(프리프레그의 적층 시간 : 5초)의 속도로, 같은 휘감기폭으로, 30주 와인딩하고, 그 후, 90초간, 가온을 유지하여, 성형품(2)을 얻었다. 와인딩한 프리프레그의 온도는, 146∼150℃였다. 이 성형품(2)의 층간 전단 강도는, 52MPa였다.
(실시예 3)
제조예 1에서 얻은 300㎜ 폭의 열경화성 프리프레그(1)를 기재의 휘감기 직전에, 프리프레그의 양측을 150℃의 적외선 히터로 가온하면서, 온도 150℃의 직경 100㎜, 폭 500㎜의 파이프에, 125㎜/초(프리프레그의 적층 시간 : 3초)의 속도로, 같은 휘감기폭으로, 30주 와인딩하고, 그 후, 90초간, 가온을 유지하여, 성형품(3)을 얻었다. 와인딩한 프리프레그의 온도는, 146∼150℃였다. 이 성형품(3)의 층간 전단 강도는, 42MPa였다.
(실시예 4)
제조예 2에서 얻은 300㎜ 폭의 열경화성 프리프레그(2)를 기재의 휘감기 직전에, 프리프레그의 양측을 150℃의 적외선 히터로 가온하면서, 온도 150℃의 직경 100㎜, 폭 500㎜의 파이프에, 125㎜/초(프리프레그의 적층 시간 : 3초)의 속도로, 같은 휘감기폭으로, 30주 와인딩하고, 그 후, 90초간, 가온을 유지하여, 성형품(4)을 얻었다. 와인딩한 프리프레그의 온도는, 146∼150℃였다. 이 성형품(4)의 층간 전단 강도는, 32MPa였다.
(실시예 5)
제조예 2에서 얻은 300㎜ 폭의 열경화성 프리프레그(2)를 기재의 휘감기 직전에, 프리프레그의 양측을 120℃의 적외선 히터로 가온하면서, 온도 120℃의 직경 100㎜, 폭 500㎜의 파이프에, 67㎜/초(프리프레그의 적층 시간 : 5초)의 속도로, 같은 휘감기폭으로, 30주 와인딩하고, 그 후, 120초간, 가온을 유지하여, 성형품(5)을 얻었다. 와인딩한 프리프레그의 온도는, 116∼120℃였다. 이 성형품(5)의 층간 전단 강도는, 38MPa였다.
(비교예 1)
제조예 1에서 얻은 300㎜ 폭의 열경화성 프리프레그(1)를 기재의 휘감기 직전에, 프리프레그의 양측을 150℃의 적외선 히터로 가온하면서, 온도 150℃의 직경 100㎜, 폭 500㎜의 파이프에, 9㎜/초(프리프레그의 적층 시간 : 35초)의 속도로, 같은 휘감기폭으로, 30주 와인딩하고, 그 후, 90초간, 가온을 유지하여, 성형품(R1)을 얻었다. 와인딩한 프리프레그의 온도는, 146∼150℃였다. 이 성형품(R1)의 층간 전단 강도는, 11MPa였다.
(비교예 2)
제조예 1에서 얻은 300㎜ 폭의 열경화성 프리프레그(1)를 기재의 휘감기 직전에, 프리프레그의 양측을 150℃의 적외선 히터로 가온하면서, 온도 150℃의 직경 100㎜, 폭 500㎜의 파이프에, 2㎜/초(프리프레그의 적층 시간 : 157초)의 속도로, 같은 휘감기폭으로, 30주 와인딩하고, 그 후, 90초간, 가온을 유지하여, 성형품(R2)을 얻었다. 와인딩한 프리프레그의 온도는, 146∼150℃였다. 이 성형품(R2)의 층간 전단 강도는, 2MPa였다.
[성형품의 층간 전단 강도의 평가]
상기에서 얻어진 성형품(1)으로부터, 폭 10㎜, 길이 20㎜의 시험편을 잘라내고, 이 시험편에 대하여, JIS K7078에 따라서, 층간 전단 강도를 측정하고, 하기의 기준에 따라서 평가했다.
◎ : 50MPa 이상
○ : 15MPa 이상 50MPa 미만
△ : 10MPa 이상 15MPa 미만
× : 10MPa 미만
상기에서 얻어진 성형품(1)∼(5), 및 성형품(R1)∼(R2)의 평가 결과를 표 1에 나타낸다.
[표 1]
Figure 112019107115504-pct00002
실시예 1∼5의 본 발명의 시트 와인딩 성형 방법에 의해 얻어진 성형품은, 층간 전단 강도가 우수한 것이 확인되었다.
한편, 비교예 1 및 2는, 와인딩한 열경화성 프리프레그에, 다음의 열경화성 프리프레그를 적층할 때까지의 시간이, 와인딩한 열경화성 프리프레그의 온도에 있어서의 겔 타임보다도 긴 예이지만, 층간 전단 강도가 떨어지는 것이 확인되었다.

Claims (4)

  1. 열경화성 프리프레그를 가열하면서 기체(基體)에 와인딩하는 시트 와인딩 성형 방법으로서, 와인딩한 열경화성 프리프레그에, 다음의 열경화성 프리프레그를 적층할 때까지의 시간이, 와인딩한 열경화성 프리프레그의 온도에 있어서의 겔 타임보다도 짧고, 상기 열경화성 프리프레그의 150℃에 있어서의 겔 타임이 15∼60초의 범위이며, 상기 열경화성 프리프레그가 라디칼 중합성 수지를 함유하는 것임을 특징으로 하는 시트 와인딩 성형 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 와인딩한 열경화성 프리프레그의 온도가, 80∼160℃의 범위인 시트 와인딩 성형 방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
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