KR102281962B1 - 섬유 강화 복합체용 심재, 및 그것을 사용한 섬유 강화 복합체 - Google Patents

섬유 강화 복합체용 심재, 및 그것을 사용한 섬유 강화 복합체 Download PDF

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Abstract

섬유 강화재와 복합할 때의 가공성이 우수한 섬유 강화 복합체용 심재를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 섬유 강화 복합체용 심재는, 열가소성 수지를 포함하고, 열수축 개시 온도가 80 ℃ 이상이며, 선팽창 계수가 10 × 10-5 ㎜/㎜·℃ 이하이고, 130 ℃ 에서의 가열 치수 변화율이 -4.0 ∼ 0 ％ 인 비드 발포 성형체를 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.

Description

섬유 강화 복합체용 심재, 및 그것을 사용한 섬유 강화 복합체
본 발명은, 경량이며 섬유 강화층 등과의 복합시의 가공성이 우수한 섬유 강화 복합체용 심재에 관한 것이다.
섬유로 강화된 섬유 강화 합성 수지는, 경량이며 또한 높은 기계적 강도를 갖고 있기 때문에, 최근 자동차 분야, 선박 분야, 항공 분야, 의료 분야 등의 경량성 및 높은 기계적 강도가 요구되고 있는 분야에 있어서 사용이 확대되고 있다.
상기 서술한 요구를 만족시키는 것으로서, 심재에 발포체를 이용하여 심재의 표면에 섬유 강화 수지를 적층 일체화시켜 이루어지는 섬유 강화 복합체가 제안되어 있다 (특허문헌 1 ∼ 3 참조).
일본 특허공보 제6067473호 일본 공개특허공보 2015-47757호 일본 공개특허공보 2015-83365호
그러나, 특허문헌 1, 2 에 기재된 섬유 강화 복합체의 제조 방법은 매우 특수한 방법이 취해지고 있어, 심재가 되는 발포체가 팽창될 필요가 있다. 그 결과, 박육화가 곤란하거나, 또 두께가 상이한 지점에 대하여 발포체의 팽창량의 제어를 할 수 없어 형상이 제약되거나, 발포체의 팽창 불균일이 원인으로 외관 평활성이 열등한 등, 아직 과제가 남는 것이었다. 특허문헌 3 은, 폴리프로필렌 (PP) 수지 발포체나, 폴리메타크릴이미드 (PMI) 수지 발포체와 섬유 강화 복합재의 복합체가 개시되어 있기는 하지만, 폴리프로필렌 (PP) 수지 발포체는, 열시 강성이 낮아, 섬유 강화재와의 복합 조건은 한정된 것이었다. 또, 폴리메타크릴이미드 (PMI) 수지 발포체는, 내열성이 우수하기는 하지만, 그 제법이 특수하기 때문에, 발포체의 형상이 평판에 한정되어, 원하는 형상으로 할 수 없어 복합체의 외관이 나쁜 문제점도 있었다.
본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해, 특정 고온 특성을 갖는 수지를 사용함으로써, 섬유 강화재와의 복합시의 가공성이 우수한 심재를 알아내어, 본 발명을 이루기에 이르렀다.
즉, 본 발명은 이하와 같다.
(1) 열가소성 수지를 포함하고, 열수축 개시 온도가 80 ℃ 이상이며, 선팽창 계수가 10 × 10-5 ㎜/㎜·℃ 이하이고, 130 ℃ 에서의 가열 치수 변화율이 -4.0 ∼ 0 ％ 인 비드 발포 성형체를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 강화 복합체용 심재.
(2) 상기 열가소성 수지가, 70 ℃ ∼ 200 ℃ 에 있어서 손실 정접 (tanδ) 이 최대가 되는 온도를 Tp 로 하고, (Tp-30) ℃ 의 저장 탄성률 (G'1) 과 150 ℃ 의 저장 탄성률 (G'2) 의 비 (G'2/G'1) 가 0.25 ∼ 0.95 인, (1) 에 기재된 섬유 강화 복합체용 심재.
(3) 상기 비드 발포 성형체 중의 지방족 탄화수소계 가스의 농도가 500 체적ppm 이하인, (1) 또는 (2) 에 기재된 섬유 강화 복합체용 심재.
(4) 상기 열가소성 수지가, 폴리페닐렌에테르계 수지를 30 ∼ 75 질량％ 포함하는, (1) ∼ (3) 중 어느 하나에 기재된 섬유 강화 복합체용 심재.
(5) 상기 열가소성 수지 중의 난연제의 함유량이, 상기 열가소성 수지 100 질량％ 에 대하여 3 질량％ 이하인, (1) ∼ (4) 중 어느 하나에 기재된 섬유 강화 복합체용 심재.
(6) (1) ∼ (5) 중 어느 하나에 기재된 섬유 강화 복합체용 심재의 표면의 적어도 일부에, 섬유 및 수지를 포함하는 표피재가 배치된 것을 특징으로 하는, 섬유 강화 복합체.
본 발명의 섬유 강화 복합체용 심재는, 섬유 강화재와 복합할 때의 가공성이 우수하다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태 (이하, 「본 실시형태」라고도 한다.) 에 대하여 상세하게 설명한다. 이하의 실시형태는, 본 발명을 설명하기 위한 예시로서, 본 발명은 이하의 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 그 요지의 범위 내에서 여러 가지 변형하여 실시할 수 있다.
본 실시형태의 섬유 강화 복합체용 심재는, 비드 발포 성형체를 포함하는 것이며, 비드 발포 성형체만으로 되어 있어도 된다. 심재에는, 목적이나 용도에 따라, 비드 발포 성형체 이외의 부재가 포함되어 있어도 된다.
--비드 발포 성형체--
비드 발포 성형체는, 열가소성 수지를 포함하고, 임의 선택적으로 미량의 가스, 첨가제 등을 포함한다.
상기 비드 발포 성형체 중의 열가소성 수지의 함유량은, 50 ∼ 100 질량％ 인 것이 바람직하고, 열가소성 수지만으로 이루어지는 비드 발포 성형체여도 된다.
---열가소성 수지---
열가소성 수지는, 특별히 한정되지는 않지만, 70 ℃ ∼ 200 ℃ 에 있어서 손실 정접 (tanδ) 이 최대가 되는 온도를 Tp 로 하고, (Tp-30) ℃ 의 저장 탄성률 (G'1) 과 150 ℃ 의 저장 탄성률 (G'2) 의 비 (G'2/G'1) 가 0.25 ∼ 0.95 인 것이 바람직하다. G'2/G'1 이 이 범위에 있으면, 고온에서의 강성을 적당히 유지하기 쉬워져, 복합시의 변형을 억제하기 쉽고, 또 섬유 강화재와 잘 융화되기 쉬워져, 접착 강도를 발현하기 쉬워진다. G'2/G'1 은, 보다 바람직하게는 0.30 ∼ 0.90, 더욱 바람직하게는 0.30 ∼ 0.85 이다.
열가소성 수지는, 섬유 강화재와의 접착성의 관점에서, 폴리페닐렌에테르계 수지를 포함하는 것이 바람직하고, 폴리페닐렌에테르계 수지 이외의 수지 (다른 수지) 를 추가로 포함하고 있어도 된다.
----폴리페닐렌에테르계 수지----
폴리페닐렌에테르계 수지는, 하기 일반식 (1) 로 나타내는 반복 단위를 포함하는 중합체를 말하고, 예를 들어 하기 일반식 (1) 로 나타내는 반복 단위로 이루어지는 단독 중합체, 하기 일반식 (1) 로 나타내는 반복 단위를 포함하는 공중합체 등을 들 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112019080509590-pct00001
[식 중, R1, R2, R3, 및 R4 는, 각각 독립적으로, 수소 원자 ; 할로겐 원자 ; 알킬기 ; 알콕시기 ; 페닐기 ; 할로겐 원자와 일반식 (1) 중의 벤젠고리의 사이에 적어도 2 개의 탄소 원자를 갖는 할로알킬기 또는 할로알콕시기로 제 3α-탄소를 포함하지 않는 기 ; 로 이루어지는 군에서 선택되는 1 가의 기이다.]
폴리페닐렌에테르계 수지로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 폴리(2,6-디메틸-1,4-페닐렌)에테르, 폴리(2,6-디에틸-1,4-페닐렌)에테르, 폴리(2-메틸-6-에틸-1,4-페닐렌)에테르, 폴리(2-메틸-6-프로필-1,4-페닐렌)에테르, 폴리(2,6-디프로필-1,4-페닐렌)에테르, 폴리(2-에틸-6-프로필-1,4-페닐렌)에테르, 폴리(2,6-디부틸-1,4-페닐렌)에테르, 폴리(2,6-디라우릴-1,4-페닐렌)에테르, 폴리(2,6-디페닐-1,4-디페닐렌)에테르, 폴리(2,6-디메톡시-1,4-페닐렌)에테르, 폴리(2,6-디에톡시-1,4-페닐렌)에테르, 폴리(2-메톡시-6-에톡시-1,4-페닐렌)에테르, 폴리(2-에틸-6-스테아릴옥시-1,4-페닐렌)에테르, 폴리(2,6-디클로로-1,4-페닐렌)에테르, 폴리(2-메틸-6-페닐-1,4-페닐렌)에테르, 폴리(2,6-디벤질-1,4-페닐렌)에테르, 폴리(2-에톡시-1,4-페닐렌)에테르, 폴리(2-클로로-1,4-페닐렌)에테르, 폴리(2,6-디브로모-1,4-페닐렌)에테르 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 특히 상기 일반식 (1) 에 있어서, R1 및 R2 가 탄소 원자수 1 ∼ 4 의 알킬기이며, R3 및 R4 가 수소 원자 또는 탄소수 1 ∼ 4 의 알킬기인 반복 단위를 포함하는 중합체가 바람직하다.
폴리페닐렌에테르계 수지는 1 종 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 조합하여 사용해도 된다.
폴리페닐렌에테르계 수지의 중량 평균 분자량으로는, 20,000 ∼ 60,000 이 바람직하다.
본 실시형태에 있어서의 폴리페닐렌에테르 (PPE) 계 수지의 함유량은, 바람직하게는 비드 발포 성형체 중에 포함되는 열가소성 수지 100 질량％ 에 대하여, 30 ∼ 75 질량％ 인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 35 ∼ 65 질량％ 이며, 더욱 바람직하게는 35 ∼ 50 질량％ 이다. PPE 함유량이 30 질량％ 이상인 경우, 우수한 내열성을 얻기 쉬어지고, 또 PPE 함유량이 75 질량％ 이하인 경우, 우수한 가공성을 얻기 쉬워진다.
----폴리페닐렌에테르계 수지 이외의 수지 (다른 수지)----
다른 수지로는, 열가소성 수지 등을 들 수 있고, 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, EVA (에틸렌-아세트산비닐 공중합체) 등의 폴리올레핀계 수지 ; 폴리비닐알코올 ; 폴리염화비닐 ; 폴리염화비닐리덴 ; ABS (아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌) 수지 ; AS (아크릴로니트릴-스티렌) 수지 ; 폴리스티렌계 수지 ; 메타크릴계 수지 ; 폴리아미드계 수지 ; 폴리카보네이트계 수지 ; 폴리이미드계 수지 ; 폴리아세탈계 수지 ; 폴리에스테르계 수지 ; 아크릴계 수지 ; 셀룰로오스계 수지 ; 스티렌계, 폴리염화비닐계, 폴리우레탄계, 폴리에스테르계, 폴리아미드계, 1,2-폴리부타디엔계, 불소 고무계 등의 열가소성 엘라스토머 ; 폴리아미드계, 폴리아세탈계, 폴리에스테르계, 불소계의 열가소성 엔지니어링 플라스틱 ; 등을 들 수 있다. 또 본 발명의 목적을 저해하지 않는 범위에서, 변성, 가교된 수지를 사용해도 된다. 그 중에서도, 상용성의 관점에서, 폴리스티렌계 수지가 바람직하다.
이들은 1 종 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 조합하여 사용해도 된다.
폴리스티렌계 수지로는, 스티렌 또는 스티렌 유도체의 단독 중합체, 스티렌 및/또는 스티렌 유도체를 주성분으로 하는 공중합체 등을 들 수 있다.
스티렌 유도체로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 o-메틸스티렌, m-메틸스티렌, p-메틸스티렌, t-부틸스티렌, α-메틸스티렌, β-메틸스티렌, 디페닐에틸렌, 클로로스티렌, 브로모스티렌 등을 들 수 있다.
스티렌 또는 스티렌 유도체의 단독 중합체로는, 예를 들어 폴리스티렌, 폴리α-메틸스티렌, 폴리클로로스티렌 등을 들 수 있다.
스티렌 및/또는 스티렌 유도체를 주성분으로 하는 공중합체로는, 예를 들어 스티렌-α-올레핀 공중합체 ; 스티렌-부타디엔 공중합체 ; 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체 ; 스티렌-말레산 공중합체 ; 스티렌-무수 말레산 공중합체 ; 스티렌-말레이미드 공중합체 ; 스티렌-N-페닐말레이미드 공중합체 ; 스티렌-N-알킬말레이미드 공중합체 ; 스티렌-N-알킬 치환 페닐말레이미드 공중합체 ; 스티렌-아크릴산 공중합체 ; 스티렌-메타크릴산 공중합체 ; 스티렌-메틸아크릴레이트 공중합체 ; 스티렌-메틸메타크릴레이트 공중합체 ; 스티렌-n-알킬아크릴레이트 공중합체 ; 스티렌-n-알킬메타크릴레이트 공중합체 ; 에틸비닐벤젠-디비닐벤젠 공중합체 ; ABS, 부타디엔-아크릴로니트릴-α-메틸벤젠 공중합체 등의 삼원 공중합체 ; 스티렌 그래프트 폴리에틸렌, 스티렌 그래프트 에틸렌-아세트산비닐 공중합체, (스티렌-아크릴산) 그래프트 폴리에틸렌, 스티렌 그래프트 폴리아미드 등의 그래프트 공중합체 ; 등을 들 수 있다.
이들은 1 종 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 조합하여 사용해도 된다.
또한, 폴리스티렌계 수지에는, 필요에 따라, 부타디엔 등의 고무 성분을 첨가하여 사용해도 된다.
고무 성분의 함유량은, 폴리스티렌계 수지 100 질량％ 에 대하여, 1.0 ∼ 20 질량％ 인 것이 바람직하고, 3.0 ∼ 18 질량％ 인 것이 보다 바람직하다.
본 실시형태에 있어서의 다른 수지의 함유량은, 발포체의 가공성의 관점에서, 비드 발포 성형체에 포함되는 열가소성 수지 100 질량％ 에 대하여, 25 ∼ 70 질량％ 인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 35 ∼ 65 질량％ 이다.
---가스---
가스란, 비드 발포 성형체의 제조 과정 (후술) 에 있어서 포함되게 되는 것이다.
가스로는, 특별히 한정되지 않지만, 공기, 탄산 가스, 발포제로서 사용되는 각종 가스, 지방족 탄화수소계 가스 등을 들 수 있다.
지방족 탄화수소계 가스로는, 구체적으로는, 부탄, 펜탄 등을 들 수 있다.
본 실시형태에서는, 비드 발포 성형체 중의 지방족 탄화수소계 가스의 농도 (함유량) 는, 비드 발포 성형체의 체적을 기준으로 하여, 500 체적ppm 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 200 체적ppm 이하이다. 또, 본 실시형태에서는, 심재 중의 지방족 탄화수소계 가스의 농도 (함유량) 는, 심재의 체적을 기준으로 하여, 500 체적ppm 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 200 체적ppm 이하이다.
또한, 지방족 탄화수소계 가스의 함유량은, 가스 크로마토그래피에 의해 측정할 수 있다.
지방족 탄화수소계 가스의 함유량을 500 체적ppm 이하로 하면, 복합시의 가열에 의한 비드 발포 성형체의 팽창을 억제하기 쉬워지기 때문에, 우수한 표면 평활성, 접착성, 강도를 얻기 쉬워지고, 치수의 재현성도 양호하고, 후 팽창도 억제하기 쉬워진다. 또, 두께가 상이한 지점이 있는 형상 등, 보다 복잡한 형상에서의 복합을 실시하기 쉬워진다.
---첨가제---
첨가제로는, 예를 들어 난연제, 고무 성분, 산화 방지제, 열안정제, 활제, 안료, 염료, 내광성 개량제, 대전 방지제, 내충격 개질제, 탤크 등의 핵제, 유리 비드, 무기 충전제, 안티 블로킹제 등을 들 수 있다.
난연제로는, 브롬 화합물 등의 할로겐계 화합물, 인계 화합물이나 실리콘계 화합물 등의 비할로겐계 화합물 등의 유기계 난연제 ; 수산화 알루미늄, 수산화 마그네슘으로 대표되는 금속 수산화물, 삼산화 안티몬, 오산화 안티몬으로 대표되는 안티몬계 화합물 등의 무기계 난연제 ; 등을 들 수 있다.
난연제의 함유량은, 열가소성 수지 100 질량％ 에 대하여 3 질량％ 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 1 질량％ 이하이다. 난연제의 함유량이 이 범위에 있으면, 내열성이나 복합 가공시의 강성을 보다 유지하기 쉬워져, 양호한 접착성을 발현하기 쉬워진다. 또, 얻어지는 복합체의 치수가 보다 원하는 치수에 가까워지고, 또 치수의 재현성도 보다 양호해지기 쉽다.
이하, 비드 발포 성형체의 물성에 대하여 기재한다.
비드 발포 성형체의 열수축 개시 온도는 80 ℃ 이상이다. 열수축 개시 온도가 80 ℃ 보다 낮으면, 섬유 강화재와 복합시에 가열했을 때, 심재에 포함되는 비드 발포 성형체가 빠른 단계에서 수축하므로, 섬유 강화재가 그 변화에 추종할 수 없어, 주름 등이 발생하여 외관이 나빠진다. 보다 바람직하게는 85 ℃ 이상이다.
또한, 열수축 개시 온도는, 후술하는 실시예에 기재된 방법에 의해 측정할 수 있다.
비드 발포 성형체의 선팽창 계수는, 10 × 10-5 ㎜/㎜·℃ 이하이다. 선팽창 계수가 10 × 10-5 ㎜/㎜·℃ 보다 크면, 섬유 강화재와 복합시의 가열 공정에서, 심재에 포함되는 비드 발포 성형체가 팽창되는 한편, 섬유 강화재는 팽창되지 않기 때문에 추종할 수 없어, 수지 마름이나 주름 등이 발생하여 외관이 나빠지고, 접착성도 저하된다. 보다 바람직하게는 5 × 10-5 ㎜/㎜·℃ 이하이다.
또한, 선팽창 계수는, 후술하는 실시예에 기재된 방법에 의해 측정할 수 있다.
비드 발포 성형체의 130 ℃ 에서의 가열 치수 변화율은, -4.0 ∼ 0 ％ 이다. 또한, 마이너스는 수축을 의미하고, 플러스는 팽창을 의미한다. 가열 치수 변화율이 -4.0 ％ 보다 작은, 즉 4.0 ％ 보다 수축률이 크면, 심재에 포함되는 비드 발포 성형체의 밀도가 증가하여, 경량화 효과가 저감되어 버릴 뿐만 아니라, 원하는 치수가 얻어지지 않거나, 치수의 재현성이 저하되거나 한다. 수축이 더욱 커지면, 비드 발포 성형체와 섬유 강화재의 밀착성이 저하되어, 접착성이나 외관이 악화되고, 최종적으로는, 비드 발포 성형체가 용융되어, 복합품이 얻어지지 않게 된다. 가열 치수 변화율이 0 ％ 보다 큰, 즉 비드 발포 성형체가 팽창되면, 박육화가 곤란해진다. 또, 팽창량의 제어가 어렵기 때문에, 치수 재현성이 나빠지거나, 복잡한 형상에서의 복합을 할 수 없게 되거나 한다. 또, 비드 발포 성형체의 표면에 요철이 발생하기 때문에, 결과적으로 복합체의 표면 평활성이 나빠질 뿐만 아니라, 그 접착성도 저하된다. 바람직하게는 -3.5 ∼ 0 ％ 이며, 보다 바람직하게는 -3.0 ∼ 0 ％ 이다.
또한, 130 ℃ 에서의 가열 치수 변화율은, 후술하는 실시예에 기재된 방법에 의해 측정할 수 있다.
비드 발포 성형체의 발포 배율은, 특별히 한정되지는 않지만, 1.5 ㎤/g 이상인 것이 바람직하고, 2 ㎤/g 이상인 것이 보다 바람직하고, 또, 40 ㎤/g 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 25 ㎤/g 이하이다. 이 범위이면, 경량화의 장점을 살리면서, 우수한 내열성과 고온 강성을 유지하기 쉬워진다.
또한, 발포 배율은, 후술하는 실시예에 기재된 방법에 의해 측정할 수 있다.
상기 비드 발포 성형체는, 비드 발포법에 의해 얻을 수 있다. 비드 발포 성형체를 사용하면, 부형성 (付型性) 이 우수하여, 다양한 형태로 성형할 수 있기 때문에, 부재 등의 구조 부재에 사용할 때, 설계의 자유도가 보다 넓어지는 장점이 있다. 또, 비드 발포 성형체의 성형과, 섬유 강화재와의 복합을 동시에 실시하여, 가공 공정을 생략하는 것도 가능해지는 장점도 있다.
본 발명에 사용하는 발포 비드는, 예를 들어 열가소성 수지에 발포제를 함유 (함침) 시키고 (함침 공정), 수지 성분을 발포시킴 (발포 공정) 으로써 얻을 수 있지만, 이것에 제한되는 것은 아니다.
함침 공정에 있어서, 기재 수지에 발포제를 함유시키는 방법은 특별히 한정되지는 않고, 일반적으로 행해지고 있는 방법을 적용할 수 있다. 발포제를 함유시키는 방법으로서, 물 등의 현탁계를 이용하여 수성 매체로 실시하는 방법 (현탁 함침) 이나, 중탄소수소나트륨 등의 열분해형 발포제를 사용하는 방법 (발포제 분해법), 가스를 임계 압력 이상의 분위기로 하고, 액상 상태로 하여 기재 수지에 접촉시키는 방법 (액상 함침), 임계 압력 미만의 고압 분위기하에서 기상 상태로 기재 수지에 접촉시키는 방법 (기상 함침) 등을 들 수 있다. 이 중에서도 특히, 임계 압력 미만의 고압 분위기하에서 기상 함침시키는 방법이 바람직하다. 기상 함침시키는 방법은, 고온 조건하에서 실시되는 현탁 함침에 비해 가스의 수지에 대한 용해도가 보다 양호하여, 발포제의 함유량을 높이기 쉬워진다. 그 때문에, 고발포 배율을 달성하기 쉽고, 기재 수지 내의 기포 사이즈도 균일해지기 쉬워지기 때문이다. 발포제 분해법도 동일하게 고온 조건하에서 실시될 뿐만 아니라, 첨가한 열분해형 발포제 모두가 가스가 되는 것은 아니기 때문에, 가스 발생량이 상대적으로 적어지기 쉽다. 그 때문에 기상 함침 쪽이 보다 발포제 함유량을 높이기 쉬운 이점이 있다. 또, 액상 함침과 비교하면, 내압 장치나 냉각 장치 등의 설비가 보다 컴팩트해지기 쉬워, 설비비가 낮게 억제되기 쉬워진다.
기상 함침 조건은 특별히 한정되지는 않지만, 분위기 압력으로서 0.5 ∼ 6.0 ㎫ 이 바람직하다. 또, 분위기 온도는 5 ∼ 30 ℃ 가 바람직하고, 7 ∼ 20 ℃ 가 보다 바람직하다. 분위기 압력, 분위기 온도가 상기 범위이면, 보다 효율적으로 기재 수지에 대한 가스 용해가 진행되기 쉬워진다. 특히, 분위기 온도는 낮으면 함침량이 증가하지만 함침 속도는 느려지고, 분위기 온도가 높으면 함침량은 줄어들지만 함침 속도는 빨라지는 경향으로, 그 균형에서 효율적으로 기재 수지에 대한 가스 용해를 진행시키기 위해서 상기 분위기 온도를 설정하는 것이 바람직하다.
발포제는 특별히 한정되지는 않고, 일반적으로 이용되고 있는 가스를 사용할 수 있다. 그 예로서 공기, 탄산 가스, 질소 가스, 산소 가스, 암모니아 가스, 수소 가스, 아르곤 가스, 헬륨 가스, 네온 가스 등의 무기 가스, 트리클로로플루오로메탄 (R11), 디클로로디플루오로메탄 (R12), 클로로디플루오로메탄 (R22), 테트라클로로디플루오로에탄 (R112), 디클로로플루오로에탄 (R141b), 클로로디플루오로에탄 (R142b), 디플루오로에탄 (R152a), HFC-245fa, HFC-236ea, HFC-245ca, HFC-225ca 등의 플루오로 카본이나, 프로판, n-부탄, i-부탄, n-펜탄, i-펜탄, 네오펜탄 등의 포화 탄화수소, 디메틸에테르, 디에틸에테르, 메틸에틸에테르, 이소프로필에테르, n-부틸에테르, 디이소프로필에테르, 푸란, 푸르푸랄, 2-메틸푸란, 테트라하이드로푸란, 테트라하이드로피란 등의 에테르류, 디메틸케톤, 메틸에틸케톤, 디에틸케톤, 메틸n-프로필케톤, 메틸n―부틸케톤, 메틸i-부틸케톤, 메틸n-아밀케톤, 메틸n-헥실케톤, 에틸n-프로필케톤, 에틸n-부틸케톤 등의 케톤류, 메탄올, 에탄올, 프로필알코올, i-프로필알코올, 부틸알코올, i-부틸알코올, t-부틸알코올 등의 알코올류, 포름산메틸에스테르, 포름산에틸에스테르, 포름산프로필에스테르, 포름산부틸에스테르, 포름산아밀에스테르, 프로피온산메틸에스테르, 프로피온산에틸에스테르 등의 카르복실산에스테르류, 염화메틸, 염화에틸 등의 염소화 탄화수소류 등을 들 수 있다.
이들은 1 종 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상 병용해도 된다.
가스의 안전성의 관점에서 무기 가스가 바람직하다. 또, 무기 가스는 탄화수소 등의 유기 가스에 비해 수지에 잘 용해되지 않고, 발포 공정이나 성형 공정 후, 수지로부터 가스가 빠지기 쉽기 때문에, 성형품의 시간 경과적인 치수 안정성이 보다 우수한 이점도 있다. 또한, 잔존 가스에 의한 수지의 가소화도 잘 일어나지 않아, 성형 후, 보다 빠른 단계로부터 우수한 내열성을 발현하기 쉬운 장점도 있다. 무기 가스 중에서도, 수지에 대한 용해성, 취급하기 용이함의 관점에서, 탄산 가스가 바람직하고, 그 함침량은 수지에 대하여 0.5 ∼ 10 질량％ 인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 1.0 ∼ 9 질량％ 이다.
탄산 가스의 함침량이 0.5 질량％ 이상이면, 보다 높은 발포 배율을 달성하기 쉬워져, 기재 수지 내의 기포 사이즈가 잘 편차지지 않고, 기재 수지간에서의 발포 배율의 편차가 작아지는 경향이다. 10 질량％ 이하이면, 기포 사이즈가 적당해지기 때문에 독립 기포율이 유지되기 쉬워지는 경향이 있다.
발포 공정에 있어서의, 발포 비드의 발포 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 고압 조건하로부터 단번에 저압 분위기하로 개방하여, 기재 수지 내에 용해되어 있는 가스를 팽창시키는 방법이나, 가압 수증기 등에 의해 가열하여, 기재 수지 내에 용해된 가스를 팽창시키는 방법 등을 들 수 있다. 이 중에서도 특히, 가열 발포시키는 방법이 바람직하다. 이것은, 고압 조건하로부터 단번에 저압 분위기하로 개방하는 방법에 비하면, 기재 수지 내부의 기포 사이즈가 균일해지기 쉽기 때문이다. 또, 발포 배율의 제어, 특히 저발포 배율품의 제어를 실시하기 쉬운 이점이 있다.
발포 공정에 있어서, 발포기에 공급하는 증기의 도입 압력은 6.0 ∼ 15.0 ㎏/㎠·G 가 바람직하고, 보다 바람직하게는 6.1 ∼ 12.0 ㎏/㎠·G 이다. 도입 압력이 낮으면, 예비 발포기를 가열하는 능력이 낮아지므로, 예비 발포할 때, 소정의 온도까지 승온시키는 데에 필요한 시간이 길어진다. 이로써, 예비 발포 입자 표면이 일단 용해되어, 근처의 예비 발포 입자와 일체화하는 「블로킹」이라고 불리는 현상이 일어나기 쉬워진다. 도입 증기압이 6.0 ㎏/㎠·G 이상인 경우, 예비 발포기 내의 증기 압력이 신속하게 상승하여, 블로킹되지 않은 양호한 예비 발포 입자를 얻기 쉬워진다. 또, 증기는, 예를 들어 발포로의 하부로부터 다수의 증기 구멍을 통해 도입되어, 수지를 교반 날개에 의해 교반함으로써, 보다 균일하고 또한 효율적으로 발포시킬 수 있다. 교반 날개의 회전수는, 20 ∼ 120 rpm 이 바람직하고, 50 ∼ 90 rpm 이 보다 바람직하다. 회전수가 20 rpm 이하이면 균일하게 가압 수증기가 맞지 않아 발포 제어가 곤란하거나 블로킹 등의 문제가 일어나기 쉬워지는 경향이 있고, 120 rpm 이상이면 발포시의 비드가 교반 날개에 의해 데미지를 받아, 독립 기포율이 저하되거나, 원하는 발포 배율이 얻어지기 어려워지는 경향이 있다.
발포 비드를 원하는 발포 배율이 될 때까지 발포시킬 때, 일 단계의 발포를 실시해도 되고, 이차 발포, 삼차 발포 등으로 이루어지는 다단계의 발포를 실시해도 된다. 또한, 다단계의 발포를 실시했을 경우, 고발포 배율의 예비 발포 입자를 조제하기 쉬운 장점이 있다.
다단계의 발포의 경우, 각 단계에서의 발포 전에 예비 발포 입자에 대하여 가스에 의한 가압 처리를 실시하는 것이 바람직하다. 가압 처리에 사용하는 가스로는, 수지에 대하여 불활성인 한 특별히 한정되지는 않지만, 가스의 안전성이 높고, 가스의 지구 온난화 계수가 작은, 무기 가스나 하이드로플루오로올레핀이 바람직하다. 무기 가스로는, 예를 들어 공기, 탄산 가스, 질소 가스, 산소 가스, 암모니아 가스, 수소 가스, 아르곤 가스, 헬륨 가스, 네온 가스 등을 들 수 있고, 또 하이드로플루오로올레핀으로는, 예를 들어 HFO-1234y, HFO-1234ze(E) 등을 들 수 있으며, 특히 취급 용이성 및 경제성의 관점에서, 공기나 탄산 가스가 바람직하다. 가압 처리의 수법으로는, 특별히 한정되지는 않지만, 예비 발포 입자를 가압 탱크 내에 충전하고, 그 탱크 내에 가스를 공급하는 수법 등을 들 수 있다.
발포 공정에서 얻어지는 발포 비드의 형상은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 원주상, 직방체상, 구상, 부정형의 분쇄품 등을 들 수 있다.
발포 비드의 크기 (입경) 는, 0.2 ∼ 3 ㎜ 가 바람직하다. 크기가 이 범위에 있으면, 예비 발포 후의 입자가 적당한 크기가 되어, 취급하기 쉽고, 또 성형시의 충전이 보다 조밀해지기 쉬워진다. 또한, 발포 비드의 크기는, 노기스에 의해 측정할 수 있다.
발포 공정에서 얻어지는 발포 비드의 발포 배율은, 특별히 한정되지는 않지만, 1.5 ∼ 40 ㎤/g 이 바람직하고, 2 ∼ 25 ㎤/g 이 보다 바람직하다. 이 범위이면, 경량화의 장점을 살리면서, 우수한 내열성과 고온 강성을 갖는 비드 발포 성형체가 얻어지기 쉬워진다. 다단계로 원하는 배율로 조정할 때에는, 일차 발포 배율은 1.4 ∼ 10 ㎤/g 이 바람직하다. 이 범위이면, 비드 발포 성형체 중의 셀 사이즈가 균일해지기 쉽고, 이차 발포능을 부여하기 쉬워진다.
또한, 발포 비드의 발포 배율이란, 발포 비드의 중량 (Wp) 에 대한, 발포 비드의 체적 (Vp) 의 비율 (Vp/Wp) 을 말한다. 또, 본 명세서에 있어서, 발포 비드의 체적은, 수몰법으로 측정한 체적을 말한다.
상기 발포 비드로부터, 일반적인 성형 가공 방법을 사용하여 비드 발포 성형체를 얻을 (성형 공정) 수도 있다.
성형 가공 방법의 예로서, 성형 공정에 있어서, 성형형 내에 발포 비드를 충전하여, 가열함으로써 발포시키는 것과 동시에 비드끼리를 융착시킨 후, 냉각에 의해 고화시켜, 성형되는 것을 들 수 있지만 이것에 한정되지 않는다. 발포 비드의 충전 방법은 특별히 한정되지는 않지만, 예로서 충전시에 금형을 다소 연 상태로 충전하는 크래킹법이나, 금형을 닫은 채의 상태로 가압하여 압축한 비드를 충전하는 압축법, 압축 비드를 충전 후에 크래킹을 실시하는 압축 크래킹법 등을 들 수 있다.
발포 비드를 충전하기 전에 무기 가스 분위기하에서 가압 처리를 실시하는 가압 공정을 실시하는 것이 바람직하다. 가압 처리를 실시함으로써, 발포 비드 내의 기포에 일정한 가스 압력을 부여할 수 있어, 보다 균일하게 발포 성형하기 쉬워지기 때문이다. 가압 처리를 실시하는 경우의 압력원은 특별히 한정되지는 않지만, 전술한 난연성이나 내열성, 치수 안정성의 관점에서 무기 가스를 사용하는 것이 바람직하다. 무기 가스의 예로서, 공기, 탄산 가스, 질소 가스, 산소 가스, 암모니아 가스, 수소 가스, 아르곤 가스, 헬륨 가스, 네온 가스 등을 들 수 있고, 취급하기 용이함과 경제성의 관점에서, 탄산 가스나 공기가 바람직하지만, 그것에 한정되는 것은 아니다. 가압 처리의 방법도 특별히 한정되지는 않지만, 가압 탱크 내에 발포 비드를 충전하고, 그 탱크 내에 무기 가스를 공급하여 가압하는 방법 등을 들 수 있다.
상기 발포 비드를 사용하면, 공지된 형 내 성형 방법에 의해 미세한 형상이나 복잡한 형상의 성형체도 제조하는 것이 가능하여, 사용할 수 있는 용도의 폭이 넓어지는 것도 특징이다.
예를 들어, 종래의 발포 비드를 형 내 성형하는 한 쌍의 성형형을 이용하여, 가압 대기압하 또는 감압하에 발포 비드를 성형형 캐비티 내에 충전하고, 형을 닫아 성형형 캐비티 체적을 0 ∼ 70 ％ 감소하도록 압축하고, 이어서 형 내에 스팀 등의 열매를 공급하여 가열을 실시하고, 발포 비드를 가열 융착시키는 감압 성형법에 의한 방법 (예를 들어, 일본 특허공보 소46-38359호), 발포 비드를 가압 기체에 의해, 미리 가압 처리하여 발포 비드 내의 압력을 높이고, 발포 비드의 이차 발포성을 높여, 이차 발포성을 유지하면서 대기압하 또는 감압하에 발포 비드를 성형형 캐비티 내에 충전하여 형을 닫고, 이어서 형 내에 스팀 등의 열매를 공급하여 가열을 실시하고, 발포 비드를 가열 융착시키는 가압 성형법 (예를 들어, 일본 특허공보 소51-22951호) 등에 의해 성형한다.
또, 압축 가스에 의해 대기압 이상으로 가압한 캐비티 내에, 당해 압력 이상으로 가압한 발포 비드를 충전한 후, 캐비티 내에 스팀 등의 열매를 공급하여 가열을 실시하고, 발포 비드를 가열 융착시키는 압축 충전 성형법 (일본 특허공보 평4-46217호) 에 의해 성형할 수도 있다. 그 외에, 특수한 조건에서 얻어지는 이차 발포력이 높은 발포 비드를, 대기압하 또는 감압하의 한 쌍의 성형형의 캐비티 내에 충전한 후, 이어서 스팀 등의 열매를 공급하여 가열을 실시하고, 발포 비드를 가열 융착시키는 상압 충전 성형법 (일본 특허공보 평6-49795호) 또는 상기 방법을 조합한 방법 (일본 특허공보 평6-22919호) 등에 의해서도 성형할 수 있다.
본 실시형태의 발포 비드를 사용한 성형체 (비드 발포 성형체) 의 발포 배율은, 특별히 한정되지는 않지만, 1.5 ∼ 40 ㎤/g 이 바람직하고, 2 ∼ 25 ㎤/g 이 보다 바람직하다. 이 범위이면, 경량화의 장점을 살리면서, 우수한 내열성과 고온 강성을 갖는 비드 발포 성형체가 얻어지기 쉬워진다.
또한, 비드 발포 성형체의 발포 배율이란, 비드 발포 성형체의 중량 (Wb) 에 대한, 비드 발포 성형체의 체적 (Vb) 의 비율 (Vb/Wb) 을 말한다. 또, 본 명세서에 있어서, 비드 발포 성형체의 체적은, 수몰법으로 측정한 체적을 말한다.
(섬유 강화 복합체)
본 실시형태의 심재를 사용하고, 섬유 강화재 (예를 들어, 표피재) 와 복합하여, 섬유 강화 복합체를 얻을 수 있다. 섬유 강화 복합체는, 비드 발포 성형체를 포함하는 심재의 표면의 적어도 일부에, 섬유 및 수지를 포함하는 표피재가 배치된 복합체이다. 심재는, 비드 발포 성형체만으로 이루어지는 심재여도 된다.
본 실시형태의 섬유 강화 복합체에서는, 심재의 표면 중 표피재를 배치하는 부분은, 심재의 형상에 따라 적절히 정해지면 되고, 예를 들어 시트상의 경우에는, 편면 또는 양면의 전부 또는 일부로 해도 되고, 괴상의 경우에는, 정치 (靜置) 상태로 특정 방향에서 보이는 면의 전부 또는 일부로 해도 되고, 선상의 경우에는, 일단으로부터 연장 방향으로 소정 길이에 대한 표면의 전부 또는 일부로 해도 된다.
-표피재-
본 실시형태의 섬유 강화 복합체에 있어서의 표피재는, 섬유 및 수지를 포함하고, 임의 선택적으로 첨가제 등을 포함한다.
--섬유--
섬유로는, 고강도, 고탄성률의 섬유를 들 수 있고, 구체적으로는 탄소 섬유, 유리 섬유, 유기 섬유 (예를 들어, 미국 듀퐁 ㈜ 사 제조의 「케블라 (등록상표)」로 대표되는 폴리아라미드 섬유), 알루미나 섬유, 실리콘카바이드 섬유, 보론 섬유, 탄화규소 섬유 등을 들 수 있다.
그 중에서도, 높은 강성을 유지한 채 경량성을 확보하기 위해서, 탄성률과 밀도의 비인 비탄성률이 높은 것, 구체적으로는 탄소 섬유나 유리 섬유가 바람직하고, 탄소 섬유가 보다 바람직하다.
이들 섬유는, 1 종 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다.
본 실시형태에 있어서의 섬유의, JIS-K7127 에 준거하여 측정되는 인장 탄성률은, 높은 강성을 확보하는 관점에서, 200 ∼ 850 GPa 인 것이 바람직하다.
본 실시형태에 있어서의 섬유의 함유량은, 표피재 100 질량％ 에 대하여, 40 ∼ 80 질량％ 인 것이 바람직하다.
본 실시형태에 있어서의 섬유의 겉보기 중량은, 강성을 높이고, 경량화를 도모하는 관점에서, 표피재의 표면에 있어서 50 ∼ 4000 g/㎡ 가 바람직하고, 보다 바람직하게는 100 ∼ 1000 g/㎡ 이며, 예를 들어 200 g/㎡ 로 하면 된다.
--수지--
수지로는, 열경화성 수지나 열가소성 수지를 들 수 있고, 에폭시 수지, 페놀 수지, 시아네이트 수지, 벤조옥사진 수지, 폴리이미드 수지, 불포화 폴리에스테르수지, 비닐에스테르 수지, ABS 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, 나일론 수지, 말레이미드 수지 등을 들 수 있다.
그 중에서도, 열, 광, 전자선 등의 외부로부터의 에너지 부가에 의해 경화되는 열경화성 수지가 바람직하고, 구체적으로는 에폭시 수지가 바람직하다.
이들 수지는 1 종 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다.
수지의 유리 전이 온도는, 심재와의 접착성, 변형이나 휘어짐의 관점에서, 80 ∼ 250 ℃ 인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 80 ∼ 180 ℃ 이다.
또한, 유리 전이 온도는, ASTM-D-3418 에 준거하여 중점법에 의해 측정할 수 있다.
수지가 열경화성 수지인 경우, 그 경화 온도는, 심재와의 접착성, 변형이나 휘어짐의 관점에서, 80 ∼ 250 ℃ 인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 80 ∼ 150 ℃ 이다.
본 실시형태에 있어서의 수지의 함유량은, 심재와의 접착성, 변형이나 휘어짐의 관점에서, 표피재 100 질량％ 에 대하여, 20 ∼ 60 질량％ 인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 30 ∼ 50 질량％ 이다.
(섬유 강화 복합체의 제조 방법)
이하, 본 실시형태의 섬유 강화 복합체의 제조 방법에 대하여 기재한다.
본 실시형태에 있어서의 일례인 섬유 강화 복합체의 제조 방법은, 비드 발포 성형체를 포함하는 심재와, 섬유와 수지를 포함하는 표피재를, 성형기 내에 첨가하여 성형을 실시함으로써, 섬유 강화 복합체를 얻는 방법이다. 또한, 심재의 형상은, 특별히 한정되지 않고, 목적이나 용도에 따라 적절히 정할 수 있으며, 예를 들어 성형품, 입자상, 시트상, 선상 (사상), 괴상 등을 들 수 있다.
((표피재 조제 공정))
표피재 조제 공정에서는, 용융 상태의 수지 중에 섬유를 침지시키거나, 용융 상태의 수지를 섬유에 분사하거나 하여, 수지에 섬유를 함침시켜 표피재를 얻는다. 표피재는, 크로스 프리프레그로 하여 조제해도 된다.
또한, 수지에 섬유를 함침시킨 후에, 광이나 열에 의해 수지의 경화를 진행시켜 두어도 된다.
섬유 강화 복합체의 형상도 시트상인 경우에는, 본 실시형태의 섬유 강화 복합체에 대하여 기재한 대로 해도 된다.
((성형 공정))
성형 공정에서는, 심재 (예를 들어, 비드 발포 성형체) 와 표피재를, 원하는 배치 상태로 성형기 내에 충전하여, 동시에 성형을 실시해도 된다.
또한, 비드 발포 성형체는, 성형 공정에 있어서 추가로 발포되어도 된다.
이 성형 공정에서는, 예를 들어 양면이 표피재로 덮인 시트상의 복합체를 제조하는 경우에는, 2 장의 시트상의 표피재의 사이에 시트상의 비드 발포 성형체가 위치하도록, 이들을 성형기 내에 충전해도 되고, 표피재로 덮인 괴상의 복합체를 제조하는 경우에는, 괴상의 비드 발포 성형체가 시트상의 표피재로 싸이도록, 이들을 성형기 내에 충전해도 되고, 표피재로 덮인 선상의 복합체를 제조하는 경우에는, 선상의 비드 발포 성형체가 시트상의 표피재로 싸이도록, 이들을 성형기 내에 충전해도 된다.
성형 공정에서는, 처음에 압력을 가하지 않고, 80 ∼ 150 ℃, 바람직하게는 100 ∼ 120 ℃ 의 온도에서, 0 ∼ 5 분간, 바람직하게는 1 ∼ 3 분간 유지하고, 그 후 0 ∼ 3 ㎫, 바람직하게는 0.1 ∼ 1 ㎫ 의 압력, 80 ∼ 150 ℃, 바람직하게는 100 ∼ 120 ℃ 의 온도에서, 5 ∼ 30 분간, 바람직하게는 10 ∼ 20 분간 유지하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 가압 전에, 압력을 가하지 않고 고온 조건하에서 유지함으로써, 표피재에 균일하게 열을 가하여, 표면 평활성을 얻을 수 있다.
이하, 본 실시형태의 섬유 강화 복합체의 물성에 대하여 기재한다.
본 실시형태의 섬유 강화 복합체의 겉보기 밀도는, 0.05 ∼ 1 g/㎤ 인 것이 바람직하다.
또한, 섬유 강화 복합체의 겉보기 밀도란, 섬유 강화 복합체의 체적 (V) 에 대한, 섬유 강화 복합체의 중량의 비율 (W/V) 을 말한다.
본 실시형태의 섬유 강화 복합체의 치수는, 목적이나 용도에 따라 적절히 정해지면 된다.
표피재의 두께로는, 대체로 0.1 ∼ 2 ㎜ 로 하면 된다.
실시예
이하, 본 발명을 실시예 및 비교예에 기초하여 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.
섬유 강화 복합체용 심재 (비드 발포 성형체) 및 섬유 강화 복합체의 평가 방법은, 이하와 같다.
(1) 열수축 개시 온도
300 ㎜ × 100 ㎜ × 두께 10 ㎜ 의 평판상의 비드 발포 성형체를 23 ℃ 로 조정한 환경에 24 시간 정치시켰다. 이 비드 발포 성형체에 200 ㎜ 의 직선을 20 ㎜ 간격으로 평행하게 3 줄 긋고, 노기스로 선의 길이 (㎜) 를 측정하였다. 그 후, 30 ℃ 의 오븐에 비드 발포 성형체를 2 시간 투입 후, 23 ℃ 에서 1 시간 정치시킨 후의 선의 길이 (㎜) 를 측정하였다. 이 측정을, 5 ℃ 씩 오븐의 온도를 올려 반복하여, 23 ℃ 에서 측정한 선의 길이를 3 줄 모두 밑돌았을 때의 온도를 열수축 개시 온도 (℃) 로 하였다.
(2) 선팽창 계수
300 ㎜ × 100 ㎜ × 두께 10 ㎜ 의 평판상의 비드 발포 성형체를 23 ℃ 로 조정한 환경에 24 시간 정치시켰다. 이 비드 발포 성형체에 200 ㎜ 의 직선을 20 ㎜ 간격으로 평행하게 3 줄 긋고, 노기스로 선의 길이 (㎜) 를 측정하였다 (치수 A). 40 ℃ 로 조정한 환경에 비드 발포 성형체를 2 시간 투입 후, 꺼낸 직후의 선의 길이 (㎜) 를 측정하였다 (치수 B). 동일한 비드 발포 성형체를 5 ℃ 로 조정한 환경에 2 시간 투입 후, 꺼낸 직후의 선의 길이 (㎜) 를 측정하였다 (치수 C). 각각의 선에 대하여, 하기 식으로 선팽창 계수를 계산하고, 그 평균치를 비드 발포 성형체의 선팽창 계수 (㎜/㎜·℃) 로 하였다.
선팽창 계수 = (치수 B - 치수 C)/(치수 A × 35)
(3) 130 ℃ 에서의 가열 치수 변화율
가열 온도를 130 ℃, 가열 시간을 1.5 분으로 하는 것 이외에는, JIS K6767 의 고온시의 치수 안정성 시험 B 법에 준하여 측정을 실시하였다. 또한, 가열 시간은, 열풍 순환식 건조기 내에 시험편을 투입 후, 건조기 내 온도가 130 ℃ 에 도달하고 나서 1.5 분으로 하였다.
(4) 점탄성 측정
발포 전의 수지에 대하여, TA 인스트루먼트사 제조 ARES-G2 를 사용하여, 하기 조건으로 점탄성 측정을 실시하였다. 또한, 측정은 300 ℃ 로부터 강온시키면서 실시하는데, 도중에 수지가 고화되어 측정 불능이 된 경우에는, 그 온도까지의 데이터를 사용하는 것으로 하였다. 얻어진 데이터로부터, 70 ℃ (도중에 측정 불능이 된 경우에는 그 온도) ∼ 200 ℃ 에 있어서 손실 정접 (tanδ) 이 최대가 되는 온도를 Tp 로 하고, (Tp-30) ℃ 및 150 ℃ 의 저장 탄성률, 각각 G'1 및 G'2 를 구하여 G'2/G'1 을 계산하였다. 또한, 도중에 측정 불능이 되어, (Tp-30 ℃) 의 데이터가 얻어지지 않은 경우에는, 측정 불능이 된 온도의 저장 탄성률을 G'1 로 한다.
측정 지그 : 콘 ＆ 플레이트
측정 모드 : 용융
소인 (掃引) 카테고리 : 온도 소인
변형량 : 10 ％
주파수 : 10 rad/sec
온도 범위 : 70 ∼ 300 ℃
강온 속도 : 2 ℃/min
플레이트 직경 : 25 φ㎜
갭 간격 : 1 ㎜
자동 모드 : Axial force…10 g
Sensitivity…2.0 g
(5) 잔존 가스 농도
실시예 및 비교예에서 얻어진 비드 발포 성형체를 시료로서 적당량 헤드 스페이스 보틀에 주입하여, 비드 발포 성형체 시료의 연화점 이상의 온도에서 약 1 시간 가열하였다. 그 후, 가스 크로마토그래피 (시마즈 제작소 제조, GC14B) 에 의해, 헤드 스페이스 보틀 내의 가스를 정량하였다. 캐리어 가스로서 헬륨 (He) 을 이용하고, 정유량 (定流量) 모드 (약 30 mL/분) 로 제어하였다. 또, 칼럼 (Porapak Q, 80/100 mesh, 3.2 ㎜φ × 2.1 m) 을 50 ∼ 150 ℃ 에서 승온, 유지를 실시하고, 열전도도형 검출기 (TCD) 에 의해 검출을 실시하였다. 검출한 에어리어 면적과 표준 가스 시료로 작성한 검량선으로부터, 지방족 탄화수소계 가스의 체적을 산출하였다. 그리고, 지방족 탄화수소계 가스의 체적을 비드 발포 성형체 시료의 체적으로 나누어, 지방족 탄화수소계 가스의 농도 (체적ppm) 를 산출하였다.
(6) 비드 발포 성형체의 발포 배율
비드 발포 성형체의 중량 (W (g)) 을 측정한 후, 수몰법으로 체적 (V (cc)) 을 측정하고, 그 체적을 중량으로 나눈 값 (V/W (cc/g)) 을 발포 배율 (㎤/g) 로 하였다.
(7) 두께
실시예 및 비교예에서 얻어진 섬유 강화 복합체의 두께 (㎜) 및 표피재의 두께 (㎜) 를 노기스를 사용하여 측정하였다.
(8) 겉보기 밀도
실시예 및 비교예에서 얻어진 섬유 강화 복합체의 중량 (W (g)) 을 측정한 후, 노기스로 시트상의 섬유 강화 복합체의 3 변을 측정하고, 그 체적 (V (㎤)) 을 계산하였다. 그리고, 체적 (V) 에 대한 중량 (W) 의 비율 (W/V) (g/㎤) 을 겉보기 밀도로 하였다.
(9) 표면 평활성·외관
실시예 및 비교예에서 얻어진 비드 발포 성형체를 사용하여 표피재와 복합하고, 섬유 강화 복합체의 표면을 육안으로 관찰하여, 이하와 같이 평가하였다.
◎ (우수함) : 주름이나 기포가 없어, 표면 평활성이 양호한 것.
○ (양호) : 주름이나 기포가 약간 발생하지만, 실사용상에는 문제가 없는 것.
× (열등함) : 수지 마름 혹은, 주름이 많아 실사용이 불가인 것.
(10) 접착성
실시예 및 비교예에서 얻어진 비드 발포 성형체를 사용하여 표피재와 복합하고, 섬유 강화 복합체의 중심부 및 단으로부터 10 ㎜ 의 지점에서 절단하고, 그 단면을 육안으로 관찰하여, 표피재와 심재의 접착 상태를 이하와 같이 평가하였다.
◎ (우수함) : 표피재와 심재의 사이에 간극은 없어, 접착성이 양호한 것.
○ (양호) : 표피재와 심재의 사이에 일부 간극이 있지만, 실사용상에는 문제가 없는 것.
× (열등함) : 표피재와 심재의 사이의 간극이나 박리가 많아, 실사용이 불가인 것.
(11) 치수 재현성
실시예 및 비교예에서 얻어진 비드 발포 성형체를 사용하여 표피재와 복합하고, 섬유 강화 복합체 30 개에 대하여, 각각 세로·가로의 길이를 노기스를 사용하여 측정하고, 측정치의 3σ 및 평균치를 계산하여, (3σ/평균치) × 100 을 편차 (％) 로 하였다.
◎ (우수함) : 편차가 0.3 ％ 이하인 것
○ (양호) : 편차가 0.3 ∼ 0.5 ％ 인 것
× (열등함) : 편차가 0.5 ％ 보다 큰 것
[실시예 1]
인장 탄성률이 250 GPa 인 탄소 섬유와 경화 온도가 80 ℃ 인 에폭시 수지로 구성되는, 섬유의 겉보기 중량이 200 g/㎡, 탄소 섬유 함유량이 60 질량％ 인 크로스 프리프레그를, 표피재로서 2 장 준비하였다.
또, 폴리페닐렌에테르계 수지 (PPE) 를 73 질량％, 고무 농도가 6 질량％ 인 내충격성 폴리스티렌 수지 (HIPS) 를 12 질량％ (기재 수지 중의 고무 성분 함유량은 0.6 질량％), 범용 폴리스티렌 수지 (PS) 를 15 질량％ 이용하고, 이들 열가소성 수지 100 질량％ 에 대하여, 비할로겐계 난연제를 22 질량％ 첨가하고, 압출기로 가열 용융 혼련한 후에 압출하여, 심재로서의 기재 수지 펠릿을 제작하였다. 이 기재 수지의 점탄성 측정을 실시한 결과, Tp 는 153 ℃, G'2/G'1 은 0.40 이었다.
일본 공개특허공보 평4-372630호의 실시예 1 에 기재된 방법에 준하여, 기재 수지 펠릿을 내압 용기에 수용하고, 용기 내의 기체를 건조 공기로 치환한 후, 발포제로서 이산화탄소 (기체) 를 주입하여, 압력 3.2 ㎫, 온도 11 ℃ 의 조건하에서 3 시간에 걸쳐, 기재 수지 펠릿에 대하여 이산화탄소를 7 질량％ 함침시켰다.
그 후, 기재 수지 펠릿을 예비 발포기 내에서 교반 날개를 77 rpm 으로 회전시키면서, 가압 수증기에 의해 발포시켜, 발포 비드를 얻었다.
이 발포 비드를 0.5 ㎫ 까지 1 시간에 걸쳐 승압하고, 그 후 0.5 ㎫ 로 8 시간 유지하고, 가압 처리를 실시하였다.
이것을, 수증기 구멍을 갖는 형내 성형 금형 내에 충전하고, 가압 수증기로 가열하여 발포 비드 상호를 팽창·융착시킨 후, 냉각시키고, 성형 금형으로부터 꺼내어, 300 ㎜ × 300 ㎜ × 10 ㎜ 두께, 발포 배율 10 ㎤/g 의 비드 발포 성형체 (발포체) 를 얻었다.
얻어진 비드 발포 성형체의 열수축 개시 온도를 측정하면 85 ℃ 였다. 얻어진 비드 발포 성형체의 선팽창 계수를 측정하면, 5 × 10-5 ㎜/㎜·℃ 였다. 얻어진 비드 발포 성형체의 130 ℃ 에서의 치수 변화율은 -3.6 ％ 였다. 얻어진 비드 발포 성형체의 지방족 탄화수소계 가스의 농도를 측정한 결과, 검출 한계 (50 체적ppm) 이하였다.
얻어진 비드 발포 성형체를 심재로서 이용하여, 상기 서술한 대로 준비한 표피재를 심재의 상하 양면에 1 장씩 적층하고, 이어서 이 적층체를, 압력을 가하지 않고, 100 ℃ 에서 3 분간 유지한 후, 면압 0.4 ㎫ 로 가압하면서, 15 분간 유지함으로써, 표피재와 심재를 동시 성형하여 섬유 강화 복합체를 얻었다.
여러 조건의 상세를 표 1 에 나타낸다.
실시예 1 의 섬유 강화 복합체의 외관은, 주름이나 기포가 없어, 우수한 것이었다. 접착성은, 표피재와 심재의 사이에 일부 간극이 있지만, 실사용상에는 문제가 없는 레벨이었다. 또, 치수 재현성도 약간 치수 변동은 있기는 하지만, 실사용상에는 문제가 없는 레벨이었다.
[실시예 2]
폴리페닐렌에테르계 수지 (PPE) 40 질량％, 폴리스티렌계 수지 (PS) 60 질량％ 를, 압출기로 가열 용융 혼련한 후에 압출하여, 심재로서의 기재 수지 펠릿을 제작하였다. 이 기재 수지의 점탄성 측정을 실시한 결과, Tp 는 158 ℃, G'2/G'1 은 0.81 이었다.
이것을 이용하여 실시예 1 과 동일하게 비드 발포 성형체를 제작하였다.
얻어진 비드 발포 성형체의 열수축 개시 온도를 측정하면 95 ℃ 였다. 얻어진 비드 발포 성형체의 선팽창 계수를 측정하면, 4 × 10-5 ㎜/㎜·℃ 였다. 얻어진 비드 발포 성형체의 130 ℃ 에서의 치수 변화율은 0.1 ％ 이하의 수축이었다. 얻어진 비드 발포 성형체의 지방족 탄화수소계 가스의 농도를 측정한 결과, 검출 한계 (50 체적ppm) 이하였다.
이것을 실시예 1 과 동일하게 표피재와 복합하고, 얻어진 섬유 강화 복합체를 사용하여 평가를 실시하였다.
여러 조건의 상세를 표 1 에 나타낸다.
실시예 2 의 섬유 강화 복합체는, 외관, 접착성, 치수 재현성 모두 우수하였다.
[실시예 3]
실시예 2 의 열가소성 수지를 이용하여, 발포 배율 5 ㎤/g 의 비드 발포 성형체를 제작하였다.
얻어진 비드 발포 성형체의 열수축 개시 온도를 측정하면 95 ℃ 였다. 얻어진 비드 발포 성형체의 선팽창 계수를 측정하면, 4 × 10-5 ㎜/㎜·℃ 였다. 얻어진 비드 발포 성형체의 130 ℃ 에서의 치수 변화율은 0.1 ％ 이하의 수축이었다. 얻어진 비드 발포 성형체의 지방족 탄화수소계 가스의 농도를 측정한 결과, 검출 한계 (50 체적ppm) 이하였다.
이것을 실시예 1 과 동일하게 표피재와 복합하고, 얻어진 섬유 강화 복합체를 사용하여 평가를 실시하였다.
여러 조건의 상세를 표 1 에 나타낸다.
실시예 3 의 섬유 강화 복합체는, 실시예 2 와 동일하게 우수한 외관, 접착성, 치수 재현성을 가졌다.
[실시예 4]
실시예 2 의 열가소성 수지를 이용하여, 발포 배율 15 ㎤/g 의 비드 발포 성형체를 제작하였다.
얻어진 비드 발포 성형체의 열수축 개시 온도를 측정하면 95 ℃ 였다. 얻어진 비드 발포 성형체의 선팽창 계수를 측정하면, 4 × 10-5 ㎜/㎜·℃ 였다. 얻어진 비드 발포 성형체의 130 ℃ 에서의 치수 변화율은 0.1 ％ 이하의 수축이었다. 얻어진 비드 발포 성형체의 지방족 탄화수소계 가스의 농도를 측정한 결과, 검출 한계 (50 체적ppm) 이하였다.
이것을 실시예 1 과 동일하게 표피재와 복합하고, 얻어진 섬유 강화 복합체를 사용하여 평가를 실시하였다.
여러 조건의 상세를 표 1 에 나타낸다.
실시예 4 의 섬유 강화 복합체는, 실시예 2 와 동일하게 우수한 외관, 접착성, 치수 재현성을 가졌다.
[실시예 5]
폴리페닐렌에테르계 수지 (PPE) 50 질량％, 폴리스티렌계 수지 (PS) 50 질량％ 를, 압출기로 가열 용융 혼련한 후에 압출하여, 심재로서의 기재 수지 펠릿을 제작하였다. 이 기재 수지의 점탄성 측정을 실시한 결과, Tp 는 165 ℃, G'2/G'1 은 0.87 이었다.
이것을 이용하여 실시예 1 과 동일하게 비드 발포 성형체를 제작하였다. 얻어진 비드 발포 성형체의 열수축 개시 온도를 측정하면 105 ℃ 였다. 얻어진 비드 발포 성형체의 선팽창 계수를 측정하면, 3 × 10-5 ㎜/㎜·℃ 였다. 얻어진 비드 발포 성형체의 130 ℃ 에서의 치수 변화율은 0.1 ％ 이하의 수축이었다. 얻어진 비드 발포 성형체의 지방족 탄화수소계 가스의 농도를 측정한 결과, 검출 한계 (50 체적ppm) 이하였다.
이것을 실시예 1 과 동일하게 표피재와 복합하고, 얻어진 섬유 강화 복합체를 사용하여 평가를 실시하였다.
여러 조건의 상세를 표 1 에 나타낸다.
실시예 5 의 섬유 강화 복합체는, 실시예 2 와 동일하게 우수한 외관, 접착성, 치수 재현성을 가졌다.
[실시예 6]
폴리페닐렌에테르계 수지 (PPE) 60 질량％, 폴리스티렌계 수지 (PS) 40 질량％ 를, 압출기로 가열 용융 혼련한 후에 압출하여, 심재로서의 기재 수지 펠릿을 제작하였다. 이 기재 수지의 점탄성 측정을 실시한 결과, Tp 는 173 ℃, G'2/G'1 은 0.93 이었다.
이것을 이용하여 실시예 1 과 동일하게 비드 발포 성형체를 제작하였다. 얻어진 비드 발포 성형체의 열수축 개시 온도를 측정하면 115 ℃ 였다. 얻어진 비드 발포 성형체의 선팽창 계수를 측정하면, 2 × 10-5 ㎜/㎜·℃ 였다. 얻어진 비드 발포 성형체의 130 ℃ 에서의 치수 변화율은 0.1 ％ 이하의 수축이었다. 얻어진 비드 발포 성형체의 지방족 탄화수소계 가스의 농도를 측정한 결과, 검출 한계 (50 체적ppm) 이하였다.
이것을 실시예 1 과 동일하게 표피재와 복합하고, 얻어진 섬유 강화 복합체를 사용하여 평가를 실시하였다.
여러 조건의 상세를 표 1 에 나타낸다.
실시예 6 의 섬유 강화 복합체는, 실시예 2 와 동일하게 우수한 외관, 접착성, 치수 재현성을 가졌다.
[실시예 7]
폴리페닐렌에테르계 수지 (PPE) 35 질량％, 폴리스티렌계 수지 (PS) 65 질량％ 를, 압출기로 가열 용융 혼련한 후에 압출하여, 심재로서의 기재 수지 펠릿을 제작하였다. 이 기재 수지의 점탄성 측정을 실시한 결과, Tp 는 154 ℃, G'2/G'1 은 0.45 였다.
이것을 이용하여 실시예 1 과 동일하게 비드 발포 성형체를 제작하였다. 얻어진 비드 발포 성형체의 열수축 개시 온도를 측정하면 85 ℃ 였다. 얻어진 비드 발포 성형체의 선팽창 계수를 측정하면, 5 × 10-5 ㎜/㎜·℃ 였다. 얻어진 비드 발포 성형체의 130 ℃ 에서의 치수 변화율은 0.1 ％ 이하의 수축이었다. 얻어진 비드 발포 성형체의 지방족 탄화수소계 가스의 농도를 측정한 결과, 검출 한계 (50 체적ppm) 이하였다.
이것을 실시예 1 과 동일하게 표피재와 복합하고, 얻어진 섬유 강화 복합체를 사용하여 평가를 실시하였다.
여러 조건의 상세를 표 1 에 나타낸다.
실시예 7 의 섬유 강화 복합체는, 실시예 2 와 동일하게 우수한 외관, 접착성, 치수 재현성을 가졌다.
[실시예 8]
폴리페닐렌에테르계 수지 (PPE) 30 질량％, 폴리스티렌계 수지 (PS) 70 질량％ 를, 압출기로 가열 용융 혼련한 후에 압출하여, 심재로서의 기재 수지 펠릿을 제작하였다. 이 기재 수지의 점탄성 측정을 실시한 결과, Tp 는 150 ℃, G'2/G'1 은 0.28 이었다.
이것을 이용하여 실시예 1 과 동일하게 비드 발포 성형체를 제작하였다. 얻어진 비드 발포 성형체의 열수축 개시 온도를 측정하면 80 ℃ 였다. 얻어진 비드 발포 성형체의 선팽창 계수를 측정하면, 5 × 10-5 ㎜/㎜·℃ 였다. 얻어진 비드 발포 성형체의 130 ℃ 에서의 치수 변화율은 -0.3 ％ 였다. 얻어진 비드 발포 성형체의 지방족 탄화수소계 가스의 농도를 측정한 결과, 검출 한계 (50 체적ppm) 이하였다.
이것을 실시예 1 과 동일하게 표피재와 복합하고, 얻어진 섬유 강화 복합체를 사용하여 평가를 실시하였다.
여러 조건의 상세를 표 1 에 나타낸다.
실시예 8 의 섬유 강화 복합체는, 외관에 약간 주름이 발생했지만, 실용상의 문제는 없는 레벨이었다. 또, 약간 복합체의 두께가 얇고, 겉보기 밀도도 실시예 1 에 비하여 높아지는 결과가 되었다.
[비교예 1]
폴리스티렌계 수지 (PS) 100 질량％ 를 압출기로 가열 용융 혼련한 후에 압출하여, 심재로서의 기재 수지 펠릿을 제작하였다. 이 기재 수지의 점탄성 측정을 실시한 결과, Tp 는 118 ℃, G'2/G'1 은 0.01 이하였다.
이것을 이용하여 실시예 1 과 동일하게 비드 발포 성형체를 제작하였다. 얻어진 비드 발포 성형체의 열수축 개시 온도를 측정하면 70 ℃ 였다. 얻어진 비드 발포 성형체의 선팽창 계수를 측정하면, 7 × 10-5 ㎜/㎜·℃ 였다. 얻어진 비드 발포 성형체의 130 ℃ 에서의 치수 변화율은 -20 ％ 였다. 얻어진 비드 발포 성형체의 지방족 탄화수소계 가스의 농도를 측정한 결과, 검출 한계 (50 체적ppm) 이하였다.
이것을 실시예 1 과 동일하게 표피재와 복합하였다.
여러 조건의 상세를 표 1 에 나타낸다.
비교예 1 은, 복합시에 심재가 용융되어, 섬유 강화 복합체를 얻을 수 없었다.
[비교예 2]
폴리프로필렌계 수지 (PP) 100 질량％ 를 압출기로 가열 용융 혼련한 후에 압출하여, 심재로서의 기재 수지 펠릿을 제작하였다. 이 기재 수지의 점탄성 측정을 실시한 결과, Tp 는 153 ℃, G'2/G'1 은 0.14 였다.
이것을 이용하여 실시예 1 과 동일하게 비드 발포 성형체를 제작하였다. 얻어진 비드 발포 성형체의 열수축 개시 온도를 측정하면 95 ℃ 였다. 얻어진 비드 발포 성형체의 선팽창 계수를 측정하면, 12 × 10-5 ㎜/㎜·℃ 였다. 얻어진 비드 발포 성형체의 130 ℃ 에서의 치수 변화율은 -0.5 ％ 였다. 얻어진 비드 발포 성형체의 지방족 탄화수소계 가스의 농도를 측정한 결과, 검출 한계 (50 체적ppm) 이하였다.
이것을 실시예 1 과 동일하게 표피재와 복합하고, 얻어진 섬유 강화 복합체를 사용하여 평가를 실시하였다.
여러 조건의 상세를 표 1 에 나타낸다.
비교예 2 는 섬유 강화 복합체를 얻을 수 있고, 두께나 겉보기 밀도는 양호하기는 하지만, 선팽창 계수가 큰 영향으로 외관에 수지 마름이나 주름이 많이 관찰되고, 또 그 영향으로 표피재와 심재의 사이의 간극도 다발하고 있어, 실사용할 수 없는 것이었다.
[비교예 3]
폴리메틸메타크릴레이트계 수지 (PMMA) 100 질량％ 를 압출기로 가열 용융 혼련한 후에 압출하여, 미니 펠릿을 제조하였다. 이 기재 수지의 점탄성 측정을 실시한 결과, Tp 는 127 ℃, G'2/G'1 은 0.01 이하였다.
이것을 이용하여 실시예 1 과 동일하게 비드 발포 성형체를 제작하였다. 얻어진 비드 발포 성형체의 열수축 개시 온도를 측정하면 75 ℃ 였다. 얻어진 비드 발포 성형체의 선팽창 계수를 측정하면, 8 × 10-5 ㎜/㎜·℃ 였다. 얻어진 비드 발포 성형체의 130 ℃ 에서의 치수 변화율은 -15 ％ 였다. 얻어진 비드 발포 성형체의 지방족 탄화수소계 가스의 농도를 측정한 결과, 검출 한계 (50 체적ppm) 이하였다.
이것을 실시예 1 과 동일하게 표피재와 복합하였다.
여러 조건의 상세를 표 1 에 나타낸다.
비교예 3 은, 비교예 1 과 동일하게 심재가 용융되어, 복합체를 얻을 수 없었다.
[비교예 4]
폴리스티렌계 수지 (스티렌-메타크릴산 공중합체) (SMAA) 100 질량％ 를 압출기로 가열 용융 혼련한 후에 압출하여, 미니 펠릿을 제조하였다. 이 기재 수지의 점탄성 측정을 실시한 결과, Tp 는 145 ℃, G'2/G'1 은 0.17 이었다.
이것을 이용하여 실시예 1 과 동일하게 비드 발포 성형체를 제작하였다. 얻어진 비드 발포 성형체의 열수축 개시 온도를 측정하면 80 ℃ 였다. 얻어진 비드 발포 성형체의 선팽창 계수를 측정하면, 7 × 10-5 ㎜/㎜·℃ 였다. 얻어진 비드 발포 성형체의 130 ℃ 에서의 치수 변화율은 -5.0 ％ 였다. 얻어진 비드 발포 성형체의 지방족 탄화수소계 가스의 농도를 측정한 결과, 검출 한계 (50 체적ppm) 이하였다.
이것을 실시예 1 과 동일하게 표피재와 복합하고, 얻어진 섬유 강화 복합체를 사용하여 평가를 실시하였다.
여러 조건의 상세를 표 1 에 나타낸다.
비교예 4 는 섬유 강화 복합체를 얻을 수 있었지만, 심재의 수축이 커서, 실사용할 수 있는 것은 아니었다.
[비교예 5]
폴리페닐렌에테르계 수지 (PPE) 20 질량％, 폴리스티렌계 수지 (PS) 80 질량％ 를, 압출기로 가열 용융 혼련한 후에 압출하여, 심재로서의 기재 수지 펠릿을 제작하였다. 이 기재 수지의 점탄성 측정을 실시한 결과, Tp 는 141 ℃, G'2/G'1 은 0.04 였다.
이것을 이용하여 실시예 1 과 동일하게 비드 발포 성형체를 제작하였다. 얻어진 비드 발포 성형체의 열수축 개시 온도를 측정하면 75 ℃ 였다. 얻어진 비드 발포 성형체의 선팽창 계수를 측정하면, 6 × 10-5 ㎜/㎜·℃ 였다. 얻어진 비드 발포 성형체의 130 ℃ 에서의 치수 변화율은 -2.7 ％ 였다. 얻어진 비드 발포 성형체의 지방족 탄화수소계 가스의 농도를 측정한 결과, 검출 한계 (50 체적ppm) 이하였다.
이것을 실시예 1 과 동일하게 표피재와 복합하고, 얻어진 섬유 강화 복합체를 사용하여 평가를 실시하였다.
여러 조건의 상세를 표 1 에 나타낸다.
비교예 5 는, 성형품이 수축된 결과, 두께가 얇고, 겉보기 밀도가 높고, 또한 수축 개시 온도가 낮은 영향으로, 표면에 주름이 관찰되어, 실사용할 수 없는 것이었다.
[비교예 6]
발포 가스를 펜탄으로 하는 것 이외에는 실시예 2 와 동일하게 비드 발포 성형체를 제작하였다.
얻어진 비드 발포 성형체의 열수축 개시 온도를 측정하면 90 ℃ 였다. 얻어진 비드 발포 성형체의 선팽창 계수를 측정하면, 5 × 10-5 ㎜/㎜·℃ 였다. 얻어진 비드 발포 성형체의 130 ℃ 에서의 치수 변화율은 ＋1.5 ％ 였다. 얻어진 비드 발포 성형체의 지방족 탄화수소계 가스의 농도를 측정한 결과, 1500 체적ppm 이었다.
이것을 실시예 1 과 동일하게 표피재와 복합하고, 얻어진 섬유 강화 복합체를 사용하여 평가를 실시하였다.
여러 조건의 상세를 표 1 에 나타낸다.
비교예 6 은, 실시예 2 에 비하여 약간 표면 평활성이 열등하지만, 외관은 사용할 수 있는 레벨이었다. 그러나, 비드 발포 성형체의 팽창의 영향으로, 표피재와 심재의 사이의 간극이 많아, 접착성은 실사용할 수 있는 것은 아니었다. 또, 팽창의 제어가 어려운 영향으로, 치수 재현성도 열등한 것이 되었다.
Figure 112019080509590-pct00002
산업상 이용가능성
본 발명의 섬유 강화 복합체용 심재는, 섬유 강화재와 복합할 때의 가공성이 우수하여, 이것을 사용한 섬유 강화 복합체는, 특히 자동차 분야 (예를 들어, 자동차의 루프, 보닛, 펜더 등의 부재) 에서 바람직하게 이용할 수 있다.

Claims (8)

  1. 폴리페닐렌에테르계 수지를 35 ∼ 60 질량％, 폴리스티렌계 수지를 40 ~ 65 질량％ 포함하는 열가소성 수지를 포함하고, 열수축 개시 온도가 80 ℃ 이상이며, 선팽창 계수가 10 × 10-5 ㎜/㎜·℃ 이하이고, 130 ℃ 에서의 가열 치수 변화율이 -3.0 ∼ 0 ％ 인 비드 발포 성형체를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 강화 복합체용 심재.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 열가소성 수지가, 70 ℃ ∼ 200 ℃ 에 있어서 손실 정접 (tanδ) 이 최대가 되는 온도를 Tp 로 하고, (Tp-30) ℃ 의 저장 탄성률 (G'1) 과 150 ℃ 의 저장 탄성률 (G'2) 의 비 (G'2/G'1) 가 0.25 ∼ 0.95 인, 섬유 강화 복합체용 심재.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 비드 발포 성형체 중의 지방족 탄화수소계 가스의 농도가 500 체적ppm 이하인, 섬유 강화 복합체용 심재.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 비드 발포 성형체 중의 지방족 탄화수소계 가스의 농도가 500 체적ppm 이하인, 섬유 강화 복합체용 심재.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 열가소성 수지 중의 난연제의 함유량이, 상기 열가소성 수지 100 질량％ 에 대하여 3 질량％ 이하인, 섬유 강화 복합체용 심재.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 열가소성 수지 중의 난연제의 함유량이, 상기 열가소성 수지 100 질량％ 에 대하여 3 질량％ 이하인, 섬유 강화 복합체용 심재.
  8. 제 1 항 내지 제 4 항, 제 6 항 및 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 섬유 강화 복합체용 심재의 표면의 적어도 일부에, 섬유 및 수지를 포함하는 표피재가 배치된 것을 특징으로 하는, 섬유 강화 복합체.
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