KR102488322B1

KR102488322B1 - 가식 시트, 성형품의 제조 방법 및 성형품

Info

Publication number: KR102488322B1
Application number: KR1020177030792A
Authority: KR
Inventors: 마사키 카시와기; 이사오 야마모토; 신이치 기타무라; 타케노리 요시다; 미치야스 오쿠다
Original assignee: 닛샤 가부시키가이샤
Priority date: 2015-04-28
Filing date: 2016-03-31
Publication date: 2023-01-13
Also published as: US20180297252A1; CN107735252A; TWI682853B; DE112016001325T5; WO2016174989A1; TW201704032A; JP2016203577A; CN107735252B; JP6034440B1; KR20170140224A; US10730214B2

Abstract

본 발명의 목적은, 섬유 강화 복합 재료가 표면에 노출된 성형품 본체에 대해 양호한 가식을 행할 수 있는 가식 시트를 제공하는 것이다. 본 발명의 가식 시트(30)는, 섬유 강화부(21)와의 접착시에 섬유 강화부(21)의 매트릭스 수지와 반응하는 아미노기를 가지는 아미노기 함유 화합물을 포함하는 접착층(60), 접착층(60) 상에 배치되고, 성형품 본체(20)의 표면을 가식하기 위한 가식층인 도안층(50), 도안층(50) 상에 배치되고, 아크릴 수지를 포함하는 내측 아크릴 수지층(41) 및 폴리카보네이트 수지를 포함하는 폴리카보네이트 수지층(42)을 가지며, 도안층(50) 상에 내측 아크릴 수지층(41)이 배치되고 또한 내측 아크릴 수지층(41) 상에 폴리카보네이트 수지층(42)이 배치되어 있는 베이스 필름(40)을 구비한다.

Description

가식 시트, 성형품의 제조 방법 및 성형품

본 발명은, 가식 시트, 성형품의 제조 방법 및 성형품에 관한 것으로, 특히 섬유로 강화된 섬유 강화된 섬유 강화부를 가지는 성형품을 가식하기 위한 가식 시트, 그 가식 시트를 사용하여 성형된 성형품의 제조 방법 및 그 가식 시트로 가식된 성형품에 관한 것이다.

최근, 탄소 섬유 등을 사용한 섬유 강화 복합 재료는, 경량화와 높은 강도가 요구되는 스포츠 용품, 우산이나 지팡이 등의 일용품, 항공기 및 건축 부재 등의 각종 제품에 사용되고 있다.

섬유 강화 복합 재료는, 매트릭스 수지와 섬유가 복합된 재료이다. 섬유가 복합된 섬유 강화 복합 재료에 대한 가식(加飾)은, 섬유가 방해가 되어 가식층을 섬유 강화 복합 재료에 강하게 접착시키는 것이 어려울 뿐만 아니라, 매트릭스 수지가 에폭시 수지를 경화한 것인 경우에는, 경화 후의 매트릭스 수지에 대해 가식층을 접착시키는 것이 어렵다.

예를 들면, 특허문헌 1에는 대리석 모양이 들어간 욕조의 제조 방법이 기재되어 있고, 욕조에는 섬유 강화 플라스틱(FRP)이 보강층으로서 사용되고 있다. 특허문헌 1에 기재되어 있는 욕조의 제조 방법에서는, 판 두께가 3mm~5mm 정도인 아크릴 수지판에 가식이 실시된다. 그 후, 이렇게 비교적 판 두께가 두꺼운 아크릴 수지판과 FRP가 접착되어 욕조가 완성된다.

특허문헌 1에 기재되어 있는 욕조와 같이, 판 두께가 3mm~5mm나 되는 아크릴 수지판을 사용하는 경우에는, 아크릴 수지판이 비교적 높은 압력과 온도를 견디므로, FRP로 보강되고 또한 가식된 성형품을 제조하는 것은 비교적 용이하다. 그러나, 두께가 1mm에 못 미치는 가식 시트를 사용하여 섬유 강화 복합 재료가 표면에 노출된 성형품 본체에 대해 가식하는 것은 어려워, 가식 시트가 찢어지기도 하고, 가식 시트가 열로 변형되거나 하는 불량이 발생한다.

그래서, 특허문헌 2에 기재되어 있는 바와 같이, 딥 드로잉 형상의 가식 FRP(Fiber Reinforced Plastics)를 제조할 수 있도록, 가식 시트에 배접 시트를 설치하는 기술이 있다. 또, FRP를 가식하는 기술로서, 특허문헌 3에 기재되어 있는 것과 같이 사출 성형법을 사용한 것도 있다.

선행 기술 문헌

특허문헌

특허문헌 1: 특개소 51-127861호 공보

특허문헌 2: 특개 2004-98343호 공보

특허문헌 3: 특개 2000-158481호 공보

그러나, 특허문헌 2에 기재되어 있는 가식 시트의 구성으로는, 배접 시트가 제품 본체의 FRP에 접촉하기 때문에, 섬유 강화 복합 재료의 재료 구성에 따라 가식 시트와의 접착력을 충분히 얻을 수 없고, 양호한 가식이 어려운 경우가 보인다.

그래서, 본 발명의 과제는 섬유 강화 복합 재료가 표면에 노출된 성형품 본체에 대해 양호한 가식을 행할 수 있는 가식 시트를 제공하는 것이다. 또, 가식 시트에 의해 섬유 강화 복합 재료가 표면에 노출된 성형품 본체에 대한 양호한 가식이 된 성형품 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.

이하, 과제를 해결하기 위한 수단으로서 복수의 태양을 설명한다. 이러한 태양은, 필요에 따라서 임의로 조합할 수 있다.

본 발명의 일례에 관련되는 가식 시트는, 성형품 본체와 함께 성형품을 구성하고, 섬유 및 에폭시기를 가지는 매트릭스 수지를 포함하는 섬유 강화부가 표면에 노출되어 있는 성형품 본체를 가식하기 위한 가식 시트로서, 섬유 강화부와의 접착시에 매트릭스 수지와 반응하는 아미노기를 가지는 아미노기 함유 화합물을 포함하는 접착층, 접착층 상에 배치되고, 성형품 본체의 표면을 가식하기 위한 가식층, 가식층 상에 배치되고, 아크릴 수지를 포함하는 내측 아크릴 수지층 및 폴리카보네이트 수지를 포함하는 폴리카보네이트 수지층을 포함하고, 가식층 상에 내측 아크릴 수지층이 배치되고 또한 내측 아크릴 수지층 상에 폴리카보네이트 수지층이 배치되어 있는 베이스 필름을 구비한다.

이러한 구성을 갖춘 가식 시트에서는, 폴리카보네이트 수지층에 의해 매트릭스 수지의 에폭시기와 접착층의 아미노기와의 반응을 행할 때에 가해지는 열에 견딜수 있는 내열성과, 가식 시트를 성형품 본체에 따르게 할 때에 가해지는 힘에 견딜수 있는 드로잉성(강도)을 얻을 수 있다. 또, 내측 아크릴 수지층에 의해 가식층을 베이스 필름에 인쇄하는데 필요한 인쇄 적성을 얻을 수 있고 예를 들면 용제를 사용한 아미노기 함유 화합물을 포함하는 접착층의 형성시에 폴리카보네이트 수지층이 손상되는 것을 방지할 수 있다.

또, 베이스 필름은, 폴리카보네이트 수지층을 사이에 두고, 내측 아크릴 수지층의 반대 측에 아크릴 수지를 포함하는 외측 아크릴 수지층을 더 포함하는 구성이어도 된다. 이렇게 구성되면, 폴리카보네이트 수지층의 외면 측에 외측 아크릴 수지층이 존재하므로, 가식된 성형품의 표면 측의 외측 아크릴 수지층에 의해 경도가 향상되고 폴리카보네이트 수지층이 보호되어, 가식 시트가 손상되기 어려워지고 성형품의 표면에 흠이 나는 것이 억제된다.

또, 내측 아크릴 수지층은, 베이스 필름의 두께의 5% 이상의 두께를 가지는 것이 바람직하다. 이렇게 구성되면, 내측 아크릴 수지층에 의해 양호한 인쇄 적성을 발현시킬 수 있다.

또, 폴리카보네이트 수지층은, 내측 아크릴 수지층이 베이스 필름의 두께의 5% 이상의 두께를 가지는 범위에서, 베이스 필름의 두께의 50% 이상의 두께를 가지는 것이 바람직하다. 이렇게 구성되면, 폴리카보네이트 수지층에 의해 양호한 내열성을 발현시킬 수 있다.

본 발명의 일례에 관련되는 성형품의 제조 방법은, 아미노기 함유 화합물을 포함하는 접착층, 가식층 및 접착층과 가식층이 형성되는 베이스 필름을 구비하는 가식 시트를 준비하는 준비 공정, 섬유 및 에폭시기를 가지는 매트릭스 수지를 포함하는 섬유 강화부를 표면에 가지는 성형품 본체의 섬유 강화부에 가식 시트의 접착층을 접촉시키고, 매트릭스 수지와 아미노기 함유 화합물의 아미노기를 반응시키는 것에 의해, 접착층을 섬유 강화부에 접착시키고, 가식층에서 성형품 본체의 표면을 가식하는 가식 공정을 구비하고, 베이스 필름은 아크릴 수지를 포함하는 내측 아크릴 수지층 및 폴리카보네이트 수지를 포함하는 폴리카보네이트 수지층을 포함하며, 가식층 상에 내측 아크릴 수지층이 배치되며 또한 내측 아크릴 수지층 상에 폴리카보네이트 수지층이 배치되어 있다.

이러한 구성을 갖춘 성형품의 제조 방법에서는, 가식 공정에서, 폴리카보네이트 수지층에 의해 매트릭스 수지와 아미노기와의 반응을 행할 때에 가해지는 열에 견딜수 있는 내열성이 발휘되고, 가식 시트를 성형품 본체에 따르게 할 때에 가해지는 힘에 견딜수 있는 드로잉성(강도)이 발휘된다. 또, 준비 공정에서는, 내측 아크릴 수지층에 의해 가식층을 베이스 필름에 인쇄하는데 필요한 인쇄 적성이 발휘됨과 함께 예를 들면 용제를 사용한 아미노기 함유 화합물을 포함하는 접착층의 형성시에 폴리카보네이트 수지층이 손상되는 것이 방지된다.

또, 매트릭스 수지는 에폭시 수지로부터 형성된 것이어도 된다. 매트릭스 수지가 에폭시 수지로부터 형성되므로, 가볍고 강도에 뛰어난 성형품의 제조가 용이해진다.

또, 아미노기 함유 화합물이 폴리아크릴아미드수지이고, 접착층이 폴리아크릴아민을 주성분으로 하여 구성되어도 된다. 이러한 구성을 가지므로, 접착층의 안정성이 향상되고, 가식 시트의 취급이 용이해진다.

또, 준비 공정이, 가식 시트를 평면 형상으로부터 성형품 외형에 접근한 입체 형상으로 가공하는 프리폼 공정을 포함하도록 구성되고, 가식 공정에서는, 입체 형상으로 가공된 가식 시트가 금형 내에 배치되고, 금형에 의해 가식 시트와 섬유 강화부가 가열 가압되어, 가식 시트가 섬유 강화부에 접착되도록 구성되어도 된다. 이렇게 구성되므로, 가식 시트가 성형품 본체의 외형에 따르기 쉬워져, 성형품의 외관의 마무리가 좋아진다.

또, 가식 공정 전에, 매트릭스 수지를 아미노기 함유 화합물의 아미노기와의 반응이 가능한 반경화 상태로 하여 매트릭스 수지에 소성 가공을 가하는 전공정을 더 구비하고, 가식 공정은, 반경화 상태의 매트릭스 수지에 접촉된 가식 시트가 가열 가압되어 매트릭스 수지와 접착층의 아미노기와의 반응이 행해짐과 동시에 섬유 강화부의 성형이 행해지는 성형 동시 가식 공정과 같이 구성되어도 된다. 이렇게 구성되므로, 성형 동시 가식 공정에 의해 가식 시트와 성형품 본체와의 일체성이 향상하고, 외관이 아름답고, 강도가 높고 또한 경량화된 성형품을 제조할 수 있다.

또, 전공정에서는, 성형 동시 가식 공정에서의 가열 온도보다 높은 온도로, 매트릭스 수지가 반경화 상태로 되어도 된다. 이렇게 구성되므로, 양호한 매트릭스 수지의 반경화 상태를 얻음과 함께 열에 의한 가식 시트의 열화를 방지할 수 있고, 외관이 아름답고, 강도가 높고 또한 경량화된 성형품을 제조하기 쉬워진다.

또, 가식 공정은, 블로 성형법 또는 프레스 성형법을 사용하여 행해져도 된다. 이렇게 구성되므로, 블로 성형법 또는 프레스 성형법에 의해 섬유 강화부에 압력을 가하기 쉬워지고, 또 섬유 강화부에 압력이 가해졌을 때에 베이스 필름의 폴리카보네이트 수지층에 의해 적절한 내압력이 발휘되어, 딥 드로잉 성형을 행하기 쉬워진다.

본 발명의 일례에 관련되는 성형품은, 섬유 및 매트릭스 수지를 포함하는 섬유 강화부를 표면에 가지고, 매트릭스 수지가 에폭시 수지로부터 형성된 성형품 본체, 성형품 본체 상에 배치되고, 섬유 강화부에 접착되어 성형품 본체의 표면을 가식하고 있는 가식 시트를 구비하고, 가식 시트는, 섬유 강화부와의 접착시에 매트릭스 수지의 에폭시기에 아미노기 함유 화합물의 아미노기를 반응시킨 접착층, 접착층 상에 배치되고, 성형품 본체의 표면을 가식하는 가식층, 가식층 상에 배치되고, 아크릴 수지를 포함하는 내측 아크릴 수지층 및 폴리카보네이트 수지를 포함하는 폴리카보네이트 수지층을 가지는 베이스 필름을 구비하고, 베이스 필름은, 가식층 상에 내측 아크릴 수지층이 배치되고 또한 내측 아크릴 수지층 상에 폴리카보네이트 수지층이 배치되어 있다.

이러한 구성을 갖춘 성형품은, 가식 시트에서, 폴리카보네이트 수지층에 의해 매트릭스 수지와 아미노기와의 반응을 행할 때에 가해지는 열에 견딜수 있는 내열성과, 가식 시트를 성형품 본체에 따르게 할 때에 가해지는 힘에 견딜수 있는 드로잉성(강도)을 얻을 수 있다. 또, 가식 시트에서, 내측 아크릴 수지층에 의해 가식층을 베이스 필름에 인쇄하는데 필요한 인쇄 적성을 얻을 수 있고, 예를 들면 용제를 사용한 아미노기 함유 화합물을 포함하는 접착층의 형성시에 폴리카보네이트 수지층이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 외관이 아름답고, 강도가 높고 또한 경량화된 성형품을 얻을 수 있다.

본 발명의 가식 시트에 의하면, 섬유 강화 복합 재료로 구성된 섬유 강화부가 표면에 노출된 성형품 본체에 대해 양호한 가식을 행할 수 있다. 또, 본 발명의 성형품의 제조 방법 또는 성형품에 의하면, 섬유 강화 복합 재료로 구성된 섬유 강화부가 표면에 노출된 성형품 본체가 가식 시트에 의해 양호한 가식이 되도록 할 수 있다.

도 1은 제1 실시 형태와 관련되는 성형품의 표면 부근의 부분 확대 단면도이다.
도 2의 (a)는 프리프레그(prepreg)를 준비하는 공정을 나타내는 개념도, (b)는 프리프레그의 가공 공정을 나타내는 개념도, (c)는 가식 시트의 준비 공정을 나타내는 개념도, (d)는 가식 공정을 나타내는 개념도, (e)는 성형품을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 성형품의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 3의 I-I선을 따라 절단된 성형품의 모식적인 단면도이다.
도 5의 (a)는 프리폼(preform)된 가식 시트의 외형의 일례를 나타내는 사시도, (b)는 도 5의 (a)의 가식 시트의 단면 형상을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 제2 실시 형태와 관련되는 성형품의 표면 부근의 부분 확대 단면도이다.
도 7의 (a)는 준비된 BMC를 나타내는 개념도, (b)는 프리프레그의 준비 공정을 설명하기 위한 개념도, (c)는 프리프레그의 준비 공정을 설명하기 위한 개념도, (d)는 가식 시트의 준비 공정을 나타내는 개념도, (e)는 가식 공정을 나타내는 개념도, (f)는 성형품을 설명하기 위한 개념도이다.
도 8의 (a)는 가식 시트의 준비 공정을 나타내는 개념도, (b)는 가식 공정을 나타내는 개념도, (c)는 성형품을 설명하기 위한 개념도이다.
도 9는 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태의 변형예 1E, 2E를 설명하기 위한 개념도이다.

<제1 실시 형태>

이하, 본 발명의 제1 실시 형태와 관련되는 성형품의 제조 방법에 대해서 도면을 사용하여 설명한다.

(1) 성형품 구성의 개요

도 1에는, 제1 실시 형태와 관련되는 성형품의 제조 방법에 의해 형성된 성형품의 가식 부분이 확대되어 나타나 있다. 성형품(10)은, 성형품 본체(20), 성형품 본체(20)의 표면을 가식하는 가식 시트(30)를 구비하고 있다.

(1-1) 성형품 본체(20)

제1 실시 형태와 관련되는 성형품 본체(20)는, 표면 전체가 섬유와 매트릭스 수지로 구성된 섬유 강화 복합 재료로 형성되어 있다. 즉, 도 1에 나타나 있는 섬유 강화부(21)는 성형품 본체(20)의 전면에 노출되어 있다. 성형품 본체(20)의 전체가 섬유 강화 복합 재료로 형성되어 있어도 되지만, 성형품 본체(20)의 일부가 다른 재료, 예를 들면 섬유를 포함하지 않는 수지로 형성되어 있어도 된다. 또, 제1 실시 형태와 관련되는 성형품 본체(20)는, 표면 전체가 섬유와 매트릭스 수지로 구성된 섬유 강화 복합 재료로 형성되어 있지만, 섬유 강화부(21)가 성형품 본체(20)의 표면의 일부에 노출되어 있는 경우라도 본 발명을 적용할 수 있다. 성형품 본체(20)의 섬유 강화 복합 재료에 사용되는 섬유는 탄소 섬유이다. 그리고, 매트릭스 수지는, 에폭시기를 가지는 수지가 경화제로 경화된 수지이다. 에폭시기를 가지는 수지로서는, 예를 들면 에폭시 수지가 있다. 여기서 에폭시 수지란, 분자 내에 2개 이상의 에폭시기(글리시딜기)를 가지는 수지상(樹脂狀) 물질로, 에폭시 수지로서는, 예를 들면 다관능 에폭시 수지를 사용할 수 있다. 다관능 에폭시 수지로서는, 예를 들면 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 노볼락형 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지, 나프탈렌형 에폭시 수지, 글리시딜에스테르형 에폭시 수지, 방향족 아민형 에폭시 수지, 레졸신형 에폭시 수지, 혹은 지환식(脂環式) 에폭시 수지 또는 그들을 조합한 것을 사용할 수 있다. 에폭시 수지의 경화제로서는, 예를 들면 방향족 아민계 경화제, 산무수물계(酸無水物系) 경화제, 히드라지드계 페놀계 경화제, 디시안디아미드계 경화제 또는 폴리아미드계 경화제를 사용할 수 있다. 에폭시 수지의 경화제로서는, 잠재성 경화제가 바람직하게 사용된다.

(1-2) 가식 시트(30)

가식 시트(30)는, 베이스 필름(40), 도안층(50), 접착층(60)을 구비하고 있다. 베이스 필름(40)은, 도안층(50)과 접착층(60)을 지지함과 함께, 성형품(10)을 가식한 후에는 성형품 본체(20)의 상층, 즉 성형품(10)의 표면 측에 있어, 도안층(50)을 보호하고 있다. 제1 실시 형태의 베이스 필름(40)은, 2종 3층의 수지 필름으로, 성형품(10)의 표면 측으로부터, 외측 아크릴 수지층(43), 폴리카보네이트 수지층(42) 및 내측 아크릴 수지층(41)이 배치되어 있다. 외측 아크릴 수지층(43) 및 내측 아크릴 수지층(41)은, 아크릴 수지가 예를 들면 압출 성형에 의해 형성되고, 폴리카보네이트 수지층(42)은 폴리카보네이트 수지가 예를 들면 압출 성형에 의해 형성된다. 예를 들면 이들 3개의 수지층이 동시에 압출 성형되고, 성형과 동시에 적층되는 공압출(共押出)에 의해 베이스 필름(40)이 제조된다. 이렇게 공압출에 의하는 경우에는, 제조를 용이하게 하기 위해 내측 아크릴 수지층(41)과 외측 아크릴 수지층(43)이 동일한 두께이며 폴리카보네이트 수지층(42)을 사이에 두고 대칭으로 형성되는 것이 바람직하고, 또한 내측 아크릴 수지층(41)과 외측 아크릴 수지층(43)을 구성하는 수지로서 특성이 동일한 아크릴 수지를 사용하여 공압출하는 것이 바람직하다. 단, 베이스 필름(40)의 제조 방법은, 전술한 공압출 다층 성형에 한정되는 것은 아니며, 열 라미네이트 등의 다른 제조 방법을 사용하여 제조되어도 된다.

베이스 필름(40)의 두께는 보통 50μm~400μm이며, 바람직하게는 100μm~200μm이다. 베이스 필름(40)에는 도안층(50)이 인쇄법에 의해 형성되기 때문에, 인쇄 적정(適正)이 요구된다. 도안층(50)이 내측 아크릴 수지층(41)에 인쇄되므로, 양호한 인쇄 적성(適性)을 얻기 위해서는 내측 아크릴 수지층(41)의 두께가 베이스 필름(40)의 두께의 5% 이상인 것이 바람직하다. 또, 이와 같은 내측 아크릴 수지층(41)은, 예를 들면 용제를 사용한 아미노기 함유 화합물을 포함하는 접착층(60)의 형성시에 폴리카보네이트 수지층(42)을 보호하는 역할을 담당한다. 베이스 필름(40) 내에서는 폴리카보네이트 수지층(42)의 내열성이 높으므로, 베이스 필름(40)으로서 양호한 내열성을 얻기 위해 폴리카보네이트 수지층(42)의 두께가 베이스 필름(40)의 두께의 50% 이상인 것이 바람직하다. 외측 아크릴 수지층(43)이 성형품(10)의 표면에 노출되는 경우가 많으므로, 성형품(10)의 아름다운 의장(意匠)을 유지하기 위해서, 외측 아크릴 수지층(43)은, JISK5600-5-4에 준거한 연필 경도 시험(하중 750g)에 있어서 H 이상의 경도를 나타내도록 형성되는 것이 바람직하다.

성형품(10)에서, 베이스 필름(40)보다 내측 즉 베이스 필름(40)의 하층에 도안층(50)이 배치되어 있다.

도안층(50)은, 도안 등의 의장을 표현하기 위한 층이다. 도안층(50)은, 베이스 필름(40)에 예를 들면 그라비아 인쇄법 또는 스크린 인쇄법에 의해 형성된다. 도안층(50)의 인쇄에 사용되는 무늬 잉크의 재료는, 예를 들면 바인더 수지, 바인더 수지에 첨가되는 안료 또는 염료가 포함된다. 또, 도안층(50)은, 예를 들면 진공 증착법 또는 스퍼터링법을 사용하여 금속을 증착하여 형성한 금속 박막층이어도 되며, 또 금속 박막층에 에칭법을 적용하여 도안이 형성되어 있어도 된다. 도안층(50)은, 예를 들면 절연 처리된 알루미늄 페이스트 또는 미러 잉크를 사용하여 금속조(金屬調) 의장이 실시된 것이어도 된다. 게다가 내구성을 높이기 위한 탑 코트(top coat)층이 도안층(50)에 형성되어도 된다. 도안층(50)은, 예를 들면 수백nm~몇십μm의 두께로 형성된다.

도안층(50)의 형성에 사용되는 무늬 잉크는, 바인더 수지에 열가소성 수지가 사용되는 1액 타입인 것이 바람직하다. 이러한 1액 타입의 무늬 잉크는, 무늬 잉크에 열경화성 수지를 바인더 수지에 사용하는 2액 타입의 것에 비해, 급한 각도로 가식 시트(30)가 접혀 구부러졌을 경우에 도안층(50)에 크랙이 나기 어려워지기 때문이다. 무늬 잉크의 바인더 수지로서 사용되는 열가소성 수지에는, 예를 들면 아크릴계 수지, 염화비닐 아세트산비닐 공중합 수지, 열가소성 우레탄계 수지 및 폴리에스테르계 수지가 있다.

도안층(50)의 하층에는, 접착층(60)이 배치되어 있다. 접착층(60)은, 가식 시트(30)를 성형품 본체(20)의 섬유 강화부(21)에 접착하기 위한 층이다. 섬유 강화부(21)의 매트릭스 수지가 에폭시기를 가지므로, 섬유 강화부(21)와의 접착력을 향상시키기 위해서 접착층(60)이 아미노기를 가지고 있다. 매트릭스 수지의 에폭시기와 접착층(60)의 아미노기가 화학반응을 일으켜 결합하므로, 매트릭스 수지와 접착층(60)의 접착력이 향상한다.

접착층(60)은, 예를 들면 아미노기를 관능기로서 가지는 폴리머를 주재(主材)로 하여 형성된다. 아미노기를 관능기로서 가지는 폴리머로서는, 예를 들면 폴리아크릴아민, 폴리아크릴아미드 수지, 폴리아미드 수지가 있다. 폴리아크릴아민으로서는, 예를 들면 아미노에틸화 아크릴폴리머가 있다.이러한 아미노기를 관능기로서 가지는 폴리머는, 예를 들면 폴리머를 용제에 녹여 상술한 인쇄법과 같은 공지의 박막 제조 기술에 의해 접착층(60)으로서 형성할 수 있다. 또, 접착층(60)은, 수지를 주재로서 그 수지와 아미노기를 관능기로서 가지는 화합물을 혼합하는 것에 의하여도 형성할 수 있다. 아미노기를 관능기로서 가지는 화합물과 수지와의 혼합물로서는, 예를 들면 에폭시 수지와 아민계 경화제(硬化劑)의 혼합물이 있다. 이러한 혼합물도, 예를 들면 용제에 녹여 상술한 인쇄법과 같은 공지의 박막 제조 기술에 의해 접착층(60)으로서 형성할 수 있다.

(2) 성형품 제조 방법의 개요

도 2의 (a) 내지 도 2의 (e)에는, 성형품(10) 제조 방법의 일례가 모식적으로 나타나 있다. 도 2의 (a) 내지 도 2의 (e)에 나타나 있는 성형품(10) 제조 방법은 블로 성형법의 응용이다.

(2-1) 준비 공정

먼저, 도 1에 나타나 있는 가식 시트(30)의 접착 전 상태의 것을 준비한다. 즉, 제조된 2종 3층의 베이스 필름(40)에 도안층(50)을 인쇄하고, 그 후 도안층(50)이 형성된 베이스 필름(40)에 접착층(60)을 형성하여 가식 시트(30)를 얻는다. 프리폼 공정에서, 가식 시트(30)가 도 2의 (c)에 나타나 있는 금형(90)의 캐비티 형상 혹은 캐비티 형상에 가까운 형상으로 가공된다. 그리고, 도 2의 (c)에 나타나 있듯이, 금형(90)의 캐비티 내에 세팅된다. 여기에서는, 프리폼 공정에 의해 가식 시트(30)를 금형(90)의 캐비티 형상으로 가공하고 있지만, 프리폼 공정에서는 성형품(10)의 외형에 가식 시트(30)의 형상을 거의 일치시키는 경우뿐만 아니라, 접착층(60)이 형성된 후의 평면 형상을 나타내는 가식 시트(30)의 상태로부터 성형품(10)의 외형에 접근하는 가공이 행해지면, 프리폼이 실시되었다고 할 수 있다.

(2-2) 전공정(前工程)

도 2의 (a)에 나타나 있듯이, 탄소 섬유(22)로 짠 직포를 겹친다. 그리고, 겹쳐진 직포에 에폭시 수지를 함침(含浸)시켜 에폭시 수지를 반경화 상태로 하고, 프리프레그(23)를 형성한다. 형성된 프리프레그(23)를 수지 중공 부재(24)에 감아 붙여 성형한다. 수지 중공 부재(24)에는, 금속 파이프(25)가 삽입되어 있다. 수지 중공 부재(24)의 내부 공간까지 금속 파이프(25)가 도달해 있어, 금속 파이프(25)가 삽입된 수지 중공 부재(24)에는 금속 파이프(25) 이외의 공기의 통로가 없는 상태이다. 수지 중공 부재(24)를 형성하는 수지는, 성형품(10)의 제조 공정에서 걸리는 열에 의해 연화하지만 녹지 않는 정도의 온도 특성을 가지고 있는 것이 바람직하고, 예를 들면 폴리아미드 수지이다.

(2-3) 가식 공정

도 2의 (c)에 나타나 있듯이, 가식 시트(30)가 세팅된 상태의 금형(90)의 캐비티 내에 프리프레그(23)가 감겨 붙은 수지 중공 부재(24)가 세팅된다. 그리고, 금속 파이프(25)로부터 공기가 보내어지는 것에 의해 수지 중공 부재(24)가 부풀고, 금속 파이프(25)로부터 보내어지는 공기압에 의해 프리프레그(23)가 가식 시트(30)에 눌려 접착층(60)이 프리프레그(23)에 밀착한다. 도 2의 (d)에 나타나 있는 화살표가 금속 파이프(25)로 보내어진 공기를 나타내고 있다. 도 2의 (d)의 상태로, 금형(90)에 의해 가식 시트(30)가 가열되고, 반경화 상태의 프리프레그(23)가 완전히 경화한다. 프리프레그(23)를 경화시킬 때의 금형(90)의 온도는, 가식 시트(30)가 견딜 수 있는 온도이며, 예를 들면 120℃로부터 150℃ 사이의 적당한 온도로 설정된다. 프리프레그(23)가 경화할 때에 동시에 프리프레그(23)와 접착층(60)의 접착시(接着時)가 행해지고, 프리프레그(23)와 접착층(60)에 가해지는 열에 의해 프리프레그(23)의 에폭시기와 접착층(60)의 아미노기가 반응한다.

도 2의 (d)의 상태로 프리프레그(23)가 경화할 때까지 금형(90) 내에서 성형품 본체(20)와 가식 시트(30)가 보지(保持)되고, 프리프레그(23)가 경화한 후에 금형(90)에서 성형품(10)이 꺼내어진다. 성형품(10)은, 도 2의 (e)에 나타나 있듯이 부푼 수지 중공 부재(24)의 표면에 섬유 강화부(21)가 노출된 성형품 본체(20), 그 성형품 본체(20)의 표면을 가식하는 가식 시트(30)로 이루어진다. 이 섬유 강화부(21)는, 에폭시 수지가 경화하여 생긴 매트릭스 수지와 섬유를 포함하는 섬유 강화 복합 재료로 구성되어 있다.

(2-4) 가식 시트의 딥 드로잉(深絞)의 설명

도 3에 나타나 있는 성형품은, 예를 들면 용기 또는 케이스의 뚜껑 부재(10A)이다. 도 4에는, 도 3에 나타나 있는 뚜껑 부재(10A)의 I-I선 단면이 나타나 있다. 뚜껑 부재(10A)는 바닥부가 열린 중공형을 가지고 있고, 뚜껑 부재(10A)의 표면 즉 상면(32), 좌우 측면, 전후 측면에 섬유 강화부(21A)가 형성되어 있다. 이 뚜껑 부재(10A)의 섬유 강화부(21A)의 표면이 가식 시트(30A)로 덮여 있다. 뚜껑 부재(10A)의 표면의 꽃 무늬는 가식 시트(30A)의 도안층(50A)에 그려진 도안이다.

도 5의 (a) 및 도 5의 (b)에는, 프리폼 공정에 의해 뚜껑 부재(10A)의 외형에 맞도록 포밍된 가식 시트(30A)의 형상이 나타나 있다.

도 5의 (a) 및 도 5의 (b)를 보면 가식 시트(30A)가 딥 드로잉되어 있는 것을 알 수 있다. 가식 시트의 드로잉성(drawability)에 대해서는, 측면(31)의 높이(Ht)가 높은 것에 대응할 수 있는 정도로 드로잉성이 좋고, 상면(32)의 폭(W)이 좁은 것에 대응할 수 있는 정도로 드로잉성이 좋고, 측면(31)과 상면(32)에 형성되는 코너(R1)가 이루는 모퉁이(α)가 작고 또한 코너(R1)의 곡률 반경(γ)이 작은 것에 대응할 수 있는 정도로 드로잉성이 좋다고 평가된다. 또, 2개의 측면(31a, 31b) 사이의 코너(R2)는 반경이 작은 것에 대응할 수 있는 정도로 드로잉성이 좋다고 평가된다. 측면(31)의 높이가 높은 것에 대응할 수 있다는 것은, 바꾸어 말하면 측면(31)에 접하는 금형의 오목홈이 깊은 것에 대응할 수 있다는 것이다. 상면(32)의 폭이 좁은 것에 대응할 수 있다는 것은, 바꾸어 말하면 상면(32)에 접하는 금형의 오목홈이 가는 것에 대응할 수 있다는 것이다.

두께가 125μm인 후술하는 2종 3층의 베이스 필름을 사용한 가식 시트(30A)는, 후술하는 높이(Ht)의 측면(31)과 폭(W)의 상면(32)이 거의 직교하는 코너(R1)로서 곡률 반경(γ)과 같은 형상에 따르는 양호한 드로잉성을 가지고 있다. 높이(Ht)가 40mm 이하인 섬유 강화부(21)까지 가식할 수 있는 것이 확인된다.

예를 들면, 높이(Ht)가 20mm인 경우에는 길이(L)가 60mm 이상, 폭(W)이 30mm 이상, 곡률 반경(γ)이 0.5mm 이상, 코너(R2)의 반경이 5mm 이상, 각도(α)가 3도 이상인 섬유 강화부(21)를 양호하게 가식할 수 있는 것이 확인된다. 구체적으로는, 높이(Ht)가 20mm, 길이(L)가 60m, 폭(W)이 30mm, 곡률 반경(γ)이 0.5mm, 코너(R2)의 반경이 5mm, 각도(α)가 3도인 섬유 강화부(21)를 양호하게 가식할 수 있는 것이 확인된다.

또, 높이(Ht)가 40mm인 경우에는 길이(L)가 60m 이상, 폭(W)이 30mm 이상, 곡률 반경(γ)이 1mm 이상, 코너(R2)의 반경이 10mm 이상, 각도(α)가 5도까지인 섬유 강화부(21)를 양호하게 가식할 수 있는 것이 확인된다. 구체적으로는, 높이(Ht)가 40mm, 길이(L)가 60m, 폭(W)이 30mm, 곡률 반경(γ)이 1mm, 코너(R2)의 반경이 10mm, 각도(α)가 5도인 섬유 강화부(21)를 양호하게 가식할 수 있는 것이 확인된다.

가식 시트(30A)는, 베이스 필름이 외측 아크릴 수지층, 폴리카보네이트 수지층, 내측 아크릴 수지층으로 구성되고, 가식층이 열가소성 수지를 수지 바인더로 하는 1액 타입의 무늬 잉크를 사용하여 형성되며, 접착층이 아미노에틸화 아크릴폴리머를 주재로 하여 구성되어 있다. 무늬 잉크의 수지 바인더에는, 예를 들면 아크릴계 수지 또는 염화비닐아세트산비닐 공중합 수지가 사용되고 있어, 이러한 수지가 사용되므로 높은 드로잉성이 얻어진다.

아미노에틸화 아크릴폴리머를 접착제층에 사용한 경우에는, JIS(일본공업규격) B7753에 준거한 선샤인카본아크등(燈)식 내후성(耐候性) 시험기를 사용하고, 표면 스프레이(강우)를 2시간마다 18분 행하는 조건에서 200시간 조사 처리를 행하는 내광(耐光) 시험에서도 황변(黃變)하지 않는 접착층을 얻을 수 있다.

베이스 필름의 두께는, 100μm~150μm의 범위에서 설정되는 것이 바람직하고, 예를 들면 125μm로 설정된다. 이러한 두께의 베이스 필름으로는 양호한 드로잉성을 얻을 수 있다. 베이스 필름이 너무 얇으면 베이스 필름이 찢어지기 쉬워지고, 베이스 필름이 너무 두꺼우면 강성이 높아져 성형품의 외형에 따르게 하는 것이 어려워진다.

베이스 필름의 두께를 125μm로 한 경우에서, 내측 아크릴 수지층의 두께를 2.5μm로 한 경우에는 인쇄 적성(내용제성(耐溶劑性))을 얻을 수 없고, 내측 아크릴 수지층의 두께를 5μm로 한 경우에는 두께 2.5μm로 한 경우에 비교하여 개선된 인쇄 적성을 얻을 수 있고, 내측 아크릴 수지층의 두께를 12.5μm, 20.8μm, 36.5μm 및 50μm로 한 경우에는 양호한 인쇄 적성을 얻을 수 있다. 여기에서는 인쇄 적성에 대한 일례를 설명했지만, 베이스 필름의 두께가 100μm~150μm인 범위에서는, 내측 아크릴 수지층의 두께가 베이스 필름의 두께의 5% 이상이면 충분한 인쇄 적성을 얻을 수 있다.

베이스 필름의 두께를 125μm로 한 경우에서, 폴리카보네이트 수지층의 두께를 25μm로 한 경우에는 내열성을 얻을 수 없고, 폴리카보네이트 수지층의 두께를 40μm로 한 경우에는 두께 25μm로 한 경우에 비교하여 개선된 내열성을 얻을 수 있고, 폴리카보네이트 수지층의 두께를 83.4μm, 100μm, 115μm 및 120μm로 한 경우에는 양호한 내열성을 얻을 수 있다. 여기에서는 내열성에 대한 일례를 설명했지만, 베이스 필름의 두께가 100μm~150μm인 범위에서, 폴리카보네이트 수지층의 두께가 베이스 필름의 두께의 50% 이상이면 충분한 내열성을 얻을 수 있다.

또, 베이스 필름의 두께를 125μm로 한 경우에서, 외측 아크릴 수지층의 두께를 5μm로 한 경우에는 연필 경도 H 이상의 경도를 얻을 수 없고, 외측 아크릴 수지층의 두께를 12.5μm, 20.8μm, 36.5μm 및 50μm로 한 경우에는 연필 경도 H 이상의 경도를 얻을 수 있다. 여기에서는 인쇄 적성에 대한 일례를 설명했지만, 베이스 필름의 두께가 100μm~150μm인 범위에서는, 외측 아크릴 수지층의 두께가 베이스 필름의 두께의 10% 이상으로 하면 흠이 나기 어려운 베이스 필름을 얻을 수 있다.

<제2 실시 형태>

(3) 제2 실시 형태와 관련되는 성형품의 개요

상기 제1 실시 형태에서는 가식 시트(30)의 베이스 필름(40)이 2종 3층인 경우에 대해서 설명했지만, 가식 시트(30)의 베이스 필름(40)에 높은 내찰상성(耐擦傷性)이 요구되지 않는 경우에는, 가식 시트의 베이스 필름을 2종 2층으로 구성할 수 있다.

도 6에 나타나 있듯이, 제2 실시 형태와 관련되는 성형품(10B)도 제1 실시 형태와 관련되는 성형품(10)과 마찬가지로, 성형품 본체(20), 가식 시트(30B)를 구비하고 있다. 제2 실시 형태의 가식 시트(30B)가 제1 실시 형태의 가식 시트(30)와 상이한 점은 베이스 필름(40B)의 구성뿐이므로, 이하의 설명에서는 베이스 필름(40B)의 구성만을 설명하고, 그 외의 설명을 생략한다.

(4) 가식 시트(30B)

가식 시트(30B)는, 베이스 필름(40B), 도안층(50), 접착층(60)을 구비하고 있다. 가식 시트(30B)의 도안층(50)과 접착층(60)에 대해서는, 가식 시트(30, 30A)와 동일하게 구성할 수 있다. 따라서, 가식 시트(30B)의 도안층(50)과 접착층(60)에 대해서도 설명을 생략한다.

제2 실시 형태와 관련되는 베이스 필름(40B)은 2종 2층의 수지 필름이며, 성형품(10B)의 표면 측에서 폴리카보네이트 수지층(42)이 배치되어 있다. 내측 아크릴 수지층(41)은 아크릴 수지가 예를 들면 압출 성형에 의해 형성되고, 폴리카보네이트 수지층(42)은 폴리카보네이트 수지가 예를 들면 압출 성형에 의해 형성된다. 예를 들면 이들이 동시에 압출 성형되고, 성형과 동시에 적층되는 공압출에 의해 베이스 필름(40B)이 제조된다. 단, 베이스 필름(40B)의 제조 방법은, 전술한 공압출 다층 성형에 한정되는 것은 아니며, 열 라미네이트 등의 다른 제조 방법을 사용하여 제조되어도 된다.

베이스 필름(40B)의 두께는 보통 50μm~400μm이며, 적절하게는 100μm~200μm이다. 베이스 필름(40)과 마찬가지로 양호한 인쇄 적성을 얻기 위해서는 내측 아크릴 수지층(41)의 두께가 베이스 필름(40B)의 두께의 5% 이상인 것이 적절하고, 베이스 필름(40B)으로서 양호한 내열성을 얻기 위해서는 폴리카보네이트 수지층(42)의 두께가 베이스 필름(40B)의 두께의 50% 이상인 것이 바람직하다.

가식 시트(30A)가 가식하고 있는 뚜껑 부재(10A)를 가식 시트(30B)로 가식하는 경우에는, 베이스 필름(40B)의 두께는 100μm~150μm의 범위에서 설정되는 것이 바람직하고, 예를 들면 125μm로 설정된다. 이러한 두께의 베이스 필름(40B)에서는 양호한 드로잉성을 얻을 수 있다. 베이스 필름(40B)이 너무 얇으면 베이스 필름(40B)이 찢어지기 쉬워지고, 베이스 필름이 너무 두꺼우면 강성이 높아져 성형품의 외형에 따르게 하기가 어려워진다.

베이스 필름의 두께를 125μm로 한 경우에서, 내측 아크릴 수지층의 두께를 2.5μm로 한 경우에는 인쇄 적성(내용제성)을 얻을 수 없고, 내측 아크릴 수지층의 두께를 5μm로 한 경우에는 두께 2.5μm로 한 경우에 비교하여 개선된 인쇄 적성을 얻을 수 있고, 내측 아크릴 수지층의 두께를 12.5μm, 36.5μm 및 50μm로 한 경우에 양호한 인쇄 적성을 얻을 수 있다. 여기에서는 인쇄 적성에 대한 일례를 설명했지만, 베이스 필름의 두께가 100μm~150μm인 범위에서는, 내측 아크릴 수지층의 두께가 베이스 필름의 두께의 5% 이상이면 충분한 인쇄 적성을 얻을 수 있다. 베이스 필름의 두께를 125μm로 한 경우에서, 폴리카보네이트 수지층의 두께를 25μm로 한 경우에는 내열성을 얻을 수 없고, 폴리카보네이트 수지층의 두께를 40μm로 한 경우에는 두께 25μm로 한 경우에 비교하여 개선된 내열성을 얻을 수 있어, 폴리카보네이트 수지층의 두께를 100μm, 115μm 및 120μm로 한 경우에 양호한 내열성을 얻을 수 있다. 여기에서는 내열성에 대한 일례를 설명했지만, 베이스 필름의 두께가 100μm~150μm인 범위에서, 폴리카보네이트 수지층의 두께가 베이스 필름의 두께의 50% 이상이면 충분한 내열성을 얻을 수 있다.

(5) 변형예

(5-1) 변형예 1A, 2A

상기 제1 실시 형태 및 상기 제2 실시 형태에서는, 섬유 강화 복합체 재료를 구성하는 섬유로 탄소 섬유를 사용하는 경우에 대해서 설명했지만, 섬유에는 탄소 섬유 이외의 섬유를 사용할 수 있다. 탄소 섬유 이외의 섬유로서는, 예를 들면 유리 섬유, 금속 섬유, 방향족 폴리아미드 섬유, 폴리아라미드 섬유, 알루미나 섬유, 탄화규소 섬유 및 보론 섬유가 있다. 섬유 강화 복합체 재료를 구성하는 섬유로서, 이러한 섬유를 단독으로 사용할 수도 있지만, 복수 종류의 섬유를 조합하여 사용할 수 있다.

또, 상기 제1 실시 형태 및 상기 제2 실시 형태에서는, 강화 섬유의 크로스로 프리프레그(23)를 형성하는 경우에 대해서 설명하였지만, 섬유를 감아 붙이는 등 하여 프리프레그를 형성해도 된다.

(5-2) 변형예 1B, 2B

상기 제1 실시 형태 및 상기 제2 실시 형태에서는, 섬유 강화 복합체 재료를 구성하는 에폭시기를 가지는 매트릭스 수지로서 에폭시 수지를 사용하는 경우에 대해서 설명했지만, 에폭시 수지 이외에 에폭시 화합물의 공중합체, 변성체 및 이러한 적어도 2종류를 조합한 수지여도 된다.

(5-3) 변형예 1C, 2C

상기 제1 실시 형태 및 상기 제2 실시 형태에서는, 성형품의 제조 방법에 블로 성형법을 사용하는 경우에 대해서 설명했지만, 프레스 성형법을 사용하여 성형품을 제조하는 것도 가능하다.

도 7의 (a) 내지 도 7의 (f)에는, 프레스 성형법에 의한 성형품(10C)의 제조 공정이 나타나 있다. 우선, 도 7의 (a)에 나타나 있는 BMC(26C)가 준비된다. 일반적으로, BMC란 Bulk Molding Compound의 약어로, 단섬유(chop fiber)와 필러를 혼입한 열경화성 수지로, 압축·인젝션 성형용 중간 재료이다. 다음에, 프레스 금형(90Ca, 90Cb)에 BMC(26C)가 세팅되고(도 7의 (b) 참조), 프레스 금형(90Ca, 90Cb)에서 BMC(26C)가 프레스 성형됨과 동시에 프레스 금형(90Ca, 90Cb)에 의해 가열된다(도 7의 (c) 참조). 이때의 프레스 금형(90Ca, 90Cb)의 온도는, 예를 들면 200℃로부터 300℃까지 범위 내의 적당한 온도로 설정된다. 그리고, 도 7의 (c)에서, 화살표(101)는 압력을 걸고 있는 것을 나타내고 있다. 도 7의 (c)의 상태로 소정 시간이 경과한 후, 프레스 금형(90Ca, 90Cb)을 열고, 예를 들면 100℃로부터 120℃ 사이의 적당한 온도까지 프레스 금형(90Ca, 90Cb) 및 BMC(26C)를 차갑게 식힌다(도 7의 (c) 참조). 이때의 BMC(26C)는 형상을 보지할 수 있는 정도의 반경화 상태이며, BMC(26C)에는 아직 에폭시기가 남아 있는 상태이다.

다음에, 도 7의 (d)에 나타나 있듯이, BMC(26C)가 세팅되어 있는 프레스 금형(90Ca, 90Cb)에 가식 시트(30C)가 삽입된다. 도 7의 (d)에는 평면 형상을 가지는 가식 시트(30C)가 삽입되는 경우가 나타나 있지만, 삽입되는 가식 시트(30C)는 프리폼되어 있어도 된다.

그리고, BMC(26C)에 가식 시트(30C)가 접촉한 상태가 되도록, 도 7의 (e)에 화살표(102)로 나타나 있는 압력이 프레스 금형(90Ca, 90Cb)에서 BMC(26C)와 가식 시트(30C)에 걸려 BMC(26C)가 재차 프레스된다. 이때, 예를 들면 130℃로부터 150℃ 사이의 적당한 온도까지 프레스 금형(90Ca, 90Cb)이 승온된다. 이때의 압력과 온도에 의해 BMC(26C)와 가식 시트(30C)가 접착되고, 이렇게 승온된 프레스 금형(90Ca, 90Cb)에서 가열된 BMC(26C)의 에폭시기와 가식 시트(30C)의 아미노기가 반응한다.

도 7의 (e)의 상태로 BMC(26C)가 경화할 때까지 프레스 금형(90Ca, 90Cb) 내에서 BMC(26C)와 가식 시트(30C)가 보지되어, BMC(26C)가 경화한 후에 프레스 금형(90Ca, 90Cb)에서 성형품(10C)이 꺼내어진다. 성형품(10)은, 전체가 섬유 강화부(21C)에서 강화된 성형품 본체(20C), 그 성형품 본체(20C)의 표면을 가식하는 가식 시트(30C)로 이루어진다.

(5-4) 변형예 1D, 2D

상기 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태 및 그들의 변형예 1C, 2C에서는, 블로 성형법 및 프레스 성형법을 사용하여 성형품(10, 10A~10C)을 제조하는 경우에 대해서 설명하였지만, 성형품의 제조 방법에 사출 성형법을 사용해도 된다.

사출 성형의 경우에는, 도 8의 (a)에 나타나 있듯이, 캐비티(91) 내에 프리폼된 가식 시트(30C)가 배치된 사출 성형 금형(90Da, 90Db)가 형체결(型締)된다. 가식 시트(30C)는, 가식 시트(30, 30B)와 같은 구성을 가지고 있다. 그리고, 가열된 사출 성형 금형(90Da, 90Db)의 캐비티(91) 내에, 스풀(92)을 통하여, 가압된 유동성 BMC(26D)가 사출된다(도 8의 (b) 참조). 그리고, 도 8의 (b)에 나타나 있듯이, 캐비티(91) 내에 BMC(26D)가 채워진 상태로, 소정 시간 동안 가열과 가압이 행해진 상태를 유지하여 BMC(26D)가 경화시켜진다. 이때, BMC(26D)가 경화하여 생기는 성형품 본체(20D)(도 8의 (c) 참조)와 가식 시트(30C)와의 접착이 행해지고, BMC(26D)의 에폭시기와 가식 시트(30C)의 아미노기가 반응한다.

BMC(26D)가 경화한 후에, 사출 성형 금형(90Da, 90Db)으로부터 도 8의 (c)에 나타나 있는 성형품(10D)이 꺼내어진다. 성형품(10D)는, 전체가 섬유 강화부(21D)에서 강화된 성형품 본체(20D), 그 성형품 본체(20D)의 표면을 가식하는 가식 시트(30C)로 이루어진다.

(5-5) 변형예 1E, 2E

상기 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태 및 그들의 변형예 1C, 2C, 1D, 2D에서는, 블로 성형법, 프레스 성형법 및 사출 성형법을 사용하여 성형품(10, 10A~10D)을 간헐적으로 제조하는 경우에 대해서 설명하였지만, 예를 들면 풀트루전(pultrusion)법을 사용하여 성형품을 연속적으로 제조해도 된다. 도 9는 풀트루전법에 의한 파이프 모양의 성형품(10E)을 성형하는 성형 공정의 개념도이다. 프리프레그 공급 장치(110)로부터 공급된 프리프레그(23E)가, 가공 장치(120)에서 평탄한 형상으로부터 원통형 형상으로 가공된다. 고온의 제1 금형(130) 내를 통과하므로, 원통형의 프리프레그(23E)가 반경화상태로 된다. 다음 공정에서, 반경화상태의 원통형의 프리프레그(23E)에 가식 시트(30E)가 씌워진다. 그리고, 가식 시트(30E)가 표면에 씌워진 원통형의 프리프레그(23E)가 제2 금형(140)을 통과할 때에, 열과 압력이 걸려 프리프레그(23E)의 경화가 더 진행되어 프리프레그(23E)와 가식 시트(30E)의 접착이 행해진다. 가식 시트(30E)가 접착된 프리프레그(23E)는 오븐(150) 내를 통과하여 완전히 경화되어, 원통형의 성형품(10E)이 연속적으로 제조된다.

(6) 특징

(6-1)

이상 설명하였듯이, 본 발명에서는 폴리카보네이트 수지층(42)으로부터 매트릭스 수지의 에폭시기와 접착층(60)의 아미노기와의 반응을 행할 때에 가해지는 열에 견딜수 있는 내열성을 얻을 수 있다. 또, 가식 시트(30, 30A~30E)를 성형품 본체(20, 20C, 20D)에 따르게 할 때에 가해지는 힘에 견딜수 있는 드로잉성(강도)도 폴리카보네이트 수지층(42)으로부터 얻을 수 있다. 또, 내측 아크릴 수지층(41)으로부터 가식층인 도안층(50, 50A)을 베이스 필름(40, 40B)에 인쇄하는데 필요한 인쇄 적성을 얻을 수 있다. 용제를 사용한 아미노기 함유 화합물인 아미노에틸화 아크릴폴리머를 포함하는 접착층(60)의 형성시에 폴리카보네이트 수지층(42)이 손상하는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 가식 시트(30, 30A~30E)에 의해 섬유 강화 복합 재료로 구성된 섬유 강화부(21, 21A, 21C, 21D)가 표면에 노출된 성형품 본체(20, 20C, 20D)에 대해 양호한 가식을 행할 수 있다. 특히, 가식 시트(30, 30A~30E)를 사용하여, 딥 드로잉 성형이 용이해진다.

(6-2)

베이스 필름(40)은, 폴리카보네이트 수지층(42)을 사이에 두고, 내측 아크릴 수지층(41)의 반대 측에 아크릴 수지를 포함하는 외측 아크릴 수지층(43)을 더 가지는 구성이다. 그 결과, 폴리카보네이트 수지층(42)의 외면 측에 외측 아크릴 수지층(43)이 존재하므로, 가식된 성형품(10, 10A, 10C~10E)의 표면 측의 외측 아크릴 수지층(43)에 의해 경도가 향상되어 폴리카보네이트 수지층(42)이 보호되고, 가식 시트(30, 30A, 30C~30E)가 손상되기 어려워져 성형품의 표면에 흠이 나는 것이 억제된다.

(6-3)

내측 아크릴 수지층(41)은, 베이스 필름(40, 40B)의 두께의 5% 이상의 두께를 가진다. 그 결과, 내측 아크릴 수지층(41)에 의해 양호한 인쇄 적성이 발현한다.

(6-4)

폴리카보네이트 수지층(42)은, 내측 아크릴 수지층(41)이 베이스 필름의 두께의 5% 이상의 두께를 가지는 범위에서, 베이스 필름(40, 40B)의 두께의 50% 이상의 두께를 가진다. 그 결과, 폴리카보네이트 수지층(42)에 의해 양호한 내열성이 발현한다.

(6-5)

섬유 강화부(21, 21A, 21C, 21D)의 매트릭스 수지는, 에폭시 수지로 형성되어 있다. 섬유 강화부(21, 21A, 21C, 21D)의 매트릭스 수지가 에폭시 수지로 형성되므로, 가볍고 강도에 뛰어난 성형품(10, 10A~10E)의 제조가 용이해진다.

(6-6)

접착층(60)이 가지는 아미노기 함유 화합물이 폴리아크릴아미드수지이고, 접착층(60)이 폴리아크릴아민을 주성분으로서 구성되는 경우, 접착층(60)의 안정성이 향상되고, 가식 시트(30, 30A~30E)의 취급이 용이해진다.

(6-7)

성형품의 제조 방법에서의 준비 공정이, 가식 시트(30, 30A~30D)를, 평면 형상으로부터 성형품(10, 10A~10D)의 외형에 접근한 입체 형상으로 가공하는 프리폼 공정을 포함하도록 구성되는 경우, 가식 공정에서는, 입체 형상으로 가공된 가식 시트가 금형(90, 90Ca, 90Cb, 90Da, 90Db) 내에 배치되고, 금형(90, 90Ca, 90Cb, 90Da, 90Db)에 의해 가식 시트(30, 30A~30D)와 섬유 강화부(21, 21C, 21D)가 가열 가압된다. 이렇게 가식 시트(30, 30A~30D)가 섬유 강화부(21, 21C, 21D)에 접착되면, 가식 시트(30, 30A~30D)가 성형품 본체(20, 20C, 20D)의 외형에 따르기 쉬워지고, 성형품(10, 10A~10D)의 외관의 마무리가 좋아진다.

(6-8)

가식 공정 전에, 도 2의 (b), 도 7의 (c) 및 도 9에 나타나 있듯이, 프리프레그(23, 23E)와 BMC(26C)의 매트릭스 수지를 아미노기 함유 화합물의 아미노기와의 반응이 가능한 반경화 상태로 하여, 프리프레그(23, 23E)와 BMC(26C)의 매트릭스 수지에 소성 가공을 가하는 전공정(前工程)을 행하고 있다. 그리고, 도 2의 (d), 도 7의 (e) 및 도 9에 나타나 있는 가식 공정은 성형 동시 가식 공정이고, 반경화 상태의 프리프레그(23, 23E)와 BMC(26C)의 매트릭스 수지에 접촉된 가식 시트(30, 30A, 30C, 30E)가 가열 가압되어 프리프레그(23, 23E)와 BMC(26C)의 매트릭스 수지와 접착층(60)의 아미노기와의 반응이 행해짐과 동시에, 프리프레그(23, 23E)와 BMC(26C)의 경화가 진행되는 것에 의해 섬유 강화부(21, 21A, 21C)의 성형이 행해지는, 이와 같은 성형 동시 가식 공정에 의해 가식 시트(30, 30A, 30C, 30E)와 성형품 본체(20, 20C)와의 일체성이 향상하고, 외관이 아름답고, 강도가 높고 또한 경량화된 성형품(10, 10A, 10C, 10E)을 제조할 수 있다.

(6-9)

전공정, 예를 들면 도 7의 (c)에 나타나 있는 공정에서는, 성형 동시 가식 공정에서의 가열 온도보다 높은 온도로 매트릭스 수지가 반경화 상태로 되어 있다. 또, 도 2의 (b)에 나타나 있는 프리프레그(23)가 도 2의 (d)의 성형 온도보다 높은 온도로 반경화 상태로 된 것을 사용한 경우에도, 성형 동시 가식 공정에서의 가열 온도보다 높은 온도로 매트릭스 수지가 반경화 상태로 되어 있는 케이스에 해당된다. 예를 들면, 도 7의 (c)에 나타나 있는 공정에서는, 200℃로부터 300℃까지 범위 내의 적당한 온도로 BMC(26C)가 반경화 상태로 된다. 이렇게 구성되면, 양호한 매트릭스 수지의 반경화 상태를 얻음과 함께 열에 의한 가식 시트(30, 30C)의 열화를 방지할 수 있고, 외관이 아름답고, 강도가 높고 또한 경량화된 성형품을 제조하기 쉬워진다. 도 9에 나타나 있는 제1 금형(130)의 온도를 제2 금형(140)의 온도보다 높게 설정하고 있는 경우도 같은 효과를 가진다.

이상, 본 발명의 하나 또는 복수의 실시 형태에 대해서 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 변경이 가능하다. 특히, 본 명세서에 쓰인 복수의 실시 형태 및 변형예는 필요에 따라서 임의로 조합 가능하다.

10, 10B~10E 성형품
10A 뚜껑 부재(성형품의 예)
20, 20C, 20D 성형품 본체
21, 21A, 21C~21D 섬유 강화부
23, 23E 프리프레그
26C BMC
30, 30A~30E 가식 시트
40, 40B 베이스 필름
41 내측 아크릴 수지층
42 폴리카보네이트 수지층
43 외측 아크릴 수지층
50, 50A 도안층
60 접착층
90 금형
90Ca, 90Cb 프레스 금형
90Da, 90Db 사출 성형 금형
120 제1 금형
130 제2 금형

Claims

성형품 본체와 함께 성형품을 구성하고, 섬유 및 에폭시기를 가지는 매트릭스 수지를 포함하는 섬유 강화부가 표면에 노출되어 있는 상기 성형품 본체를 가식하기 위한 가식 시트로서,
상기 섬유 강화부와의 접착시에 상기 매트릭스 수지와 반응하는 아미노기를 가지는 아미노기 함유 화합물을 포함하는 접착층,
상기 접착층 상에 배치되고, 상기 성형품 본체의 상기 표면을 가식하기 위한 가식층,
상기 가식층 상에 배치되고, 아크릴 수지를 포함하는 내측 아크릴 수지층 및 폴리카보네이트 수지를 포함하는 폴리카보네이트 수지층을 포함하고, 상기 가식층 상에 상기 내측 아크릴 수지층이 배치되고, 또한 상기 내측 아크릴 수지층 상에 상기 폴리카보네이트 수지층이 배치되어 있는 베이스 필름
을 구비하는, 가식 시트.
제1항에 있어서,
상기 베이스 필름은, 상기 폴리카보네이트 수지층을 사이에 두고, 상기 내측 아크릴 수지층의 반대 측에 아크릴 수지를 포함하는 외측 아크릴 수지층을 더 포함하는, 가식 시트.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 내측 아크릴 수지층은, 상기 베이스 필름의 두께의 5% 이상 50% 이하의 두께를 가지는, 가식 시트.
제3항에 있어서,
상기 폴리카보네이트 수지층은, 상기 내측 아크릴 수지층이 상기 베이스 필름의 두께의 5% 이상의 두께를 가지는 범위에서, 상기 베이스 필름의 두께의 50% 이상 95% 이하의 두께를 가지는, 가식 시트.
아미노기 함유 화합물을 포함하는 접착층, 가식층 및 상기 접착층과 상기 가식층이 형성되는 베이스 필름을 구비하는 가식 시트를 준비하는 준비 공정,
섬유 및 에폭시기를 가지는 매트릭스 수지를 포함하는 섬유 강화부를 표면에 가지는 성형품 본체의 상기 섬유 강화부에 상기 가식 시트의 상기 접착층을 접촉시키고, 상기 매트릭스 수지와 상기 아미노기 함유 화합물의 아미노기를 반응시키는 것에 의해, 상기 접착층을 상기 섬유 강화부에 접착시키고, 상기 가식층에서 상기 성형품 본체의 상기 표면을 가식하는 가식 공정
을 구비하고,
상기 베이스 필름은, 아크릴 수지를 포함하는 내측 아크릴 수지층 및 폴리카보네이트 수지를 포함하는 폴리카보네이트 수지층을 포함하고, 상기 가식층 상에 상기 내측 아크릴 수지층이 배치되며 또한 상기 내측 아크릴 수지층 상에 상기 폴리카보네이트 수지층이 배치되어 있는, 성형품의 제조 방법.
제5항에 있어서,
상기 매트릭스 수지는 에폭시 수지로부터 형성된 것인, 성형품의 제조 방법.
제6항에 있어서,
상기 아미노기 함유 화합물이 폴리아크릴아민인, 성형품의 제조 방법.
제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 준비 공정은, 상기 가식 시트를 평면 형상으로부터 성형품 외형에 접근한 입체 형상으로 가공하는 프리폼 공정을 포함하고,
상기 가식 공정에서는, 입체 형상으로 가공된 상기 가식 시트가 금형 내에 배치되고, 상기 금형에 의해 상기 가식 시트와 상기 섬유 강화부가 가열 가압되어 상기 가식 시트가 상기 섬유 강화부에 접착되는, 성형품의 제조 방법.
제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가식 공정 전에, 상기 매트릭스 수지를 상기 아미노기 함유 화합물의 아미노기와의 반응이 가능한 반경화 상태로 하여 상기 매트릭스 수지에 소성 가공을 가하는 전공정(前工程)을 더 구비하고,
상기 가식 공정은, 상기 반경화 상태의 상기 매트릭스 수지에 접촉된 상기 가식 시트가 가열 가압되어 상기 매트릭스 수지와 상기 접착층의 아미노기와의 반응이 행해짐과 동시에 상기 섬유 강화부의 성형이 행해지는 성형 동시 가식 공정인, 성형품의 제조 방법.
제9항에 있어서,
상기 전공정에서는, 성형 동시 가식 공정에서의 가열 온도보다 높은 온도로, 상기 매트릭스 수지를 상기 반경화 상태로 하는, 성형품의 제조 방법.
섬유 및 매트릭스 수지를 포함하는 섬유 강화부를 표면에 가지고, 상기 매트릭스 수지가 에폭시 수지로부터 형성된 성형품 본체,
상기 성형품 본체 상에 배치되고, 상기 섬유 강화부에 접착되어 상기 성형품 본체의 상기 표면을 가식하고 있는 가식 시트
를 구비하고,
상기 가식 시트는,
상기 섬유 강화부와의 접착시에 상기 매트릭스 수지의 에폭시기에 아미노기 함유 화합물의 아미노기를 반응시킨 접착층,
상기 접착층 상에 배치되고, 상기 성형품 본체의 상기 표면을 가식하는 가식층,
상기 가식층 상에 배치되고, 아크릴 수지를 포함하는 내측 아크릴 수지층 및 폴리카보네이트 수지를 포함하는 폴리카보네이트 수지층을 가지는 베이스 필름
을 구비하고,
상기 베이스 필름은, 상기 가식층 상에 상기 내측 아크릴 수지층이 배치되고 또한 상기 내측 아크릴 수지층 상에 상기 폴리카보네이트 수지층이 배치되어 있는, 성형품.