KR102553439B1 - 샌드위치 패널, 일방향 프리프레그의 제조 방법 및 샌드위치 패널의 제조 방법 - Google Patents

샌드위치 패널, 일방향 프리프레그의 제조 방법 및 샌드위치 패널의 제조 방법 Download PDF

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다카히로 호리에
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Abstract

경량이며 염가로 제작할 수 있고, 파괴점 부근에서 한꺼번에 파괴되지 않고 서서히 파괴되는 파괴 모드를 가지고, 기계 가공시에 일방향 섬유체의 섬유 방향으로 생기는 크랙을 경감하는 것이 가능한 샌드위치 패널의 제공. 코어(1)의 상하면에 스킨층(2)이 마련된 샌드위치 패널로서, 상기 스킨층(2)은, 탄소 섬유 다발(A) 및 유리 섬유 다발(B)을 정렬한 일방향 섬유체와 매트릭스 수지로 이루어지는 일방향 섬유 강화 수지체(3, 4)와, 직성 섬유체와 매트릭스 수지로 이루어지는 직물 섬유 강화 수지체(5, 6)가 적층된 것이며, 상기 일방향 섬유 강화 수지체(3, 4)로 하여 인접하는 탄소 섬유 다발(A)과 유리 섬유 다발(B)의 사이에는, 상기 탄소 섬유 다발(A) 및 유리 섬유 다발(B)의 보풀이 혼재하는 혼재부(C) 혹은 상기 탄소 섬유 다발(A)의 보풀만이 존재하는 단재부를 각 섬유 다발의 길이 방향으로 마련한다.

Description

샌드위치 패널, 일방향 프리프레그의 제조 방법 및 샌드위치 패널의 제조 방법
본 발명은, 샌드위치 패널, 일방향 프리프레그(pre-preg)의 제조 방법 및 샌드위치 패널의 제조 방법에 관한 것이다.
허니컴 코어의 상하 양면에 섬유 강화 수지제의 스킨층이 적층된 허니컴 샌드위치 패널은 경량이며 강성이 있어, 항공기나 차량의 내장재로 널리 이용되고 있다.
그런데, 예를 들면 특허문헌 1에 개시되는 바와 같이, 스킨층을, 섬유 다발을 일방향으로 정렬한 일방향 섬유체와 매트릭스 수지로 이루어지는 일방향 섬유 강화 수지체와 섬유 다발을 날실 및 씨실로 직성(織成)한 직성 섬유체와 매트릭스 수지로 이루어지는 직물 섬유 강화 수지체를 적층한 구성으로 하고, 스킨층의 일방향 섬유체를 탄소 섬유 다발로 구성하는 것으로, 허니컴 패널의 경량화를 도모하는 기술이 있다.
그렇지만, 탄소 섬유는 고가이고(유리 섬유의 약 10배의 가격), 보다 저렴한 구성이 요망되고 있다.
또한, 탄소 섬유는 강성은 높지만, 파괴되는 경우에 파괴점 부근에서 한꺼번에 파괴되는 성질이 있고, 바람직하지 않다. 즉, 사람을 태우는 항공기나 차량에서는 한꺼번에 파괴되는 것이 아니라, 파괴점 부근에서 서서히 파괴하는 버팀성이 있는 것이 바람직하다.
또한, 스킨층에 탄소 섬유 다발의 일방향 섬유 강화 수지체를 이용했을 경우, 허니컴 패널끼리를 접합하거나 도어 콕(door cock) 등의 장착 부재를 허니컴 패널에 장착하거나 할 때에 필요한 볼트 구멍 가공 등의 기계 가공시에, 일방향 섬유 강화 수지체의 섬유와 병행하는 방향으로 미소한 크랙이 가기 쉽다고 하는 문제점이 있다.
일본 특허공보 제4278678호
본 발명은, 상술과 같은 현상에 비추어서 이루어진 것으로, 경량인 것은 물론, 염가로 제작할 수 있고, 게다가, 파괴점 부근에서 한꺼번에 파괴되지 않고 서서히 파괴되는 파괴 모드를 가지고, 또한, 기계 가공시에 일방향 섬유체의 섬유 방향으로 생기는 크랙을 경감하는 것이 가능한 획기적인 샌드위치 패널, 일방향 프리프레그의 제조 방법 및 샌드위치 패널의 제조 방법을 제공하는 것이다.
첨부 도면을 참조하여 본 발명의 요지를 설명한다.
코어(1)의 상하면에 스킨층(2)이 마련된 샌드위치 패널로서, 상기 스킨층(2)은, 탄소 섬유 다발(A) 및 유리 섬유 다발(B)을 일방향으로 정렬한 일방향 섬유체와 매트릭스 수지로 이루어지는 일방향 섬유 강화 수지체(3, 4)와, 유리 섬유 다발을 날실 및 씨실로 직성한 직성 섬유체와, 매트릭스 수지로 이루어지는 직물 섬유 강화 수지체(5, 6)가 적층된 것이며, 상기 일방향 섬유 강화 수지체(3, 4)로 하여 인접하는 탄소 섬유 다발(A)과 유리 섬유 다발(B) 사이에는, 상기 탄소 섬유 다발(A) 및 유리 섬유 다발(B)의 보풀이 혼재하는 혼재부(C) 혹은 상기 탄소 섬유 다발(A)의 보풀만이 존재하는 단재부가 각 섬유 다발의 길이 방향으로 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 샌드위치 패널에 관한 것이다.
또한, 청구항 1 기재의 샌드위치 패널에 있어서, 상기 일방향 섬유 강화 수지체(3, 4)의 상기 탄소 섬유 다발(A) 및 상기 유리 섬유 다발(B)에 마련되는 상기 각 보풀의 길이는 1mm ~ 5mm로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 샌드위치 패널에 관한 것이다.
또한, 청구항 1 기재의 샌드위치 패널에 있어서, 상기 일방향 섬유체는, 상기 탄소 섬유 다발(A) 및 상기 유리 섬유 다발(B)이 교대로 병설된 구성인 것을 특징으로 하는 샌드위치 패널에 관한 것이다.
또한, 청구항 1 기재의 샌드위치 패널에 있어서, 상기 스킨층(2)은, 코어(1)측으로부터, 제1의 상기 직물 섬유 강화 수지체(5), 섬유 다발이 소정 방향으로 배치된 제1의 상기 일방향 섬유 강화 수지체(3), 제2의 상기 직물 섬유 강화 수지체(6), 섬유 다발이 상기 제1의 일방향 섬유 강화 수지체(3)의 섬유 다발과 직교하는 방향으로 배치된 제2의 상기 일방향 섬유 강화 수지체(4)의 순서로 적층된 구성이며, 각 섬유 강화 수지체의 수지 함유율이, 상기 제1의 직물 섬유 강화 수지체(5)는 60wt% 이상, 상기 제2의 직물 섬유 강화 수지체(6)은 55wt% 이상, 상기 제1의 일방향 섬유 강화 수지체(3) 및 상기 제2의 일방향 섬유 강화 수지체(4)는 29wt% 이하로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 샌드위치 패널에 관한 것이다.
또한, 청구항 4 기재의 샌드위치 패널에 있어서, 상기 스킨층(2)의 상기 제2의 일방향 섬유 강화 수지체(4)의 외측에, 유리 섬유 다발을 날실 및 씨실로 직성한 직성 섬유체와 매트릭스 수지로 이루어지고 수지 함유율이 30wt% 이상이며 상기 매트릭스 수지에 흑색 안료가 1wt% 이상 함유된 흑색 직물 섬유 강화 수지체(7)가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 샌드위치 패널에 관한 것이다.
또한, 청구항 1 기재의 샌드위치 패널에 있어서, 상기 스킨층(2)에서 이용하는 매트릭스 수지는, 페놀 수지 혹은 페놀 수지와 에폭시 수지의 혼합물로 이루어지고, 상기 페놀 수지는, 히트 릴리스 시험에서 5분간의 열량의 피크치가 30kW/m2 이하 그리고 2분간의 열량의 적분치가 25kW/m2 이하인 것임을 특징으로 하는 샌드위치 패널에 관한 것이다.
또한, 청구항 1 기재의 샌드위치 패널에 있어서, 상기 코어(1)은 허니컴 코어(1)인 것을 특징으로 하는 샌드위치 패널에 관한 것이다.
또한, 탄소 섬유 다발(A) 및 유리 섬유 다발(B)을 일방향으로 정렬된 일방향 섬유체와 매트릭스 수지로 이루어지는 일방향 프리프레그의 제조 방법으로서, 상기 탄소 섬유 다발(A) 및 상기 유리 섬유 다발(B)의 양쪽 모두 혹은 상기 탄소 섬유 다발(A)만, 측부에 보풀을 일으키는 처리를 실시하고, 상기 탄소 섬유 다발(A) 및 상기 유리 섬유 다발(B)을 일방향으로 정렬하고, 가열하여 반경화시키는 것을 특징으로 하는 일방향 프리프레그의 제조 방법에 관한 것이다.
또한, 청구항 8 기재의 일방향 프리프레그의 제조 방법에 있어서, 상기 탄소 섬유 다발(A) 및 상기 유리 섬유 다발(B)을 각각, 복수의 접촉체(13)에 사행하도록 교대로 건 상태로 연속적으로 반송하고, 상기 탄소 섬유 다발(A) 및 상기 유리 섬유 다발(B)과 상기 접촉체(13)와의 마찰에 의해 상기 탄소 섬유 다발(A) 및 상기 유리 섬유 다발(B) 각각의 양측부에 연속적으로 보풀을 일으키는 처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 일방향 프리프레그의 제조 방법에 관한 것이다.
또한, 청구항 1 기재의 샌드위치 패널에 있어서의 상기 일방향 섬유 강화 수지체를, 청구항 8 기재의 일방향 프리프레그의 제조 방법에 의해 제조된 일방향 프리프레그를 경화하여 형성하는 것을 특징으로 하는 샌드위치 패널의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명은 상술한 바와 같이 구성했기 때문에, 경량인 것은 물론, 염가로 제작할 수 있고, 게다가, 파괴점 부근에서 한꺼번에 파괴되지 않고 서서히 파괴되는 파괴 모드를 가지고, 또한, 기계 가공시에 일방향 섬유체의 섬유 방향으로 생기는 크랙을 경감하는 것이 가능한 획기적인 샌드위치 패널, 일방향 프리프레그의 제조 방법 및 샌드위치 패널의 제조 방법이 된다.
도 1은 본 실시예의 일부를 절결한 개략 설명 사시도이다.
도 2는 본 실시예의 분해 설명 사시도이다.
도 3은 본 실시예의 혼재부의 모식도이다.
도 4는 일방향 프리프레그의 제조 장치의 개략 설명도이다.
도 5는 도 4의 X 부분의 확대 개략 설명 평면도이다.
도 6은 보풀 펼침용 부재의 개략 설명 사시도이다.
도 7은 보풀 펼침용의 평판 형상 부재의 개략 설명 사시도이다.
도 8은 구멍 가공시에 생기는 크랙의 개략 설명도이다.
도 9는 4점 굽힘 시험의 결과를 나타내는 그래프이다.
적합한 것으로 생각되는 본 발명의 실시형태를, 도면에 기초하여 본 발명의 작용을 나타내어 간단하게 설명한다.
스킨층(2)의 일방향 섬유 강화 수지체가 탄소 섬유 다발(A)만의 구성에 비해, 그 만큼 저렴하게 된다.
또한, 일방향 섬유 강화 수지체가, 탄소 섬유 다발(A)만이 아니라, 크랙이 생기기 어려운 유리 섬유 다발(B)이 혼재되는 구성이며, 또한, 일방향 섬유 강화 수지체(3, 4)의 탄소 섬유 다발(A)과 유리 섬유 다발(B)의 사이에, 탄소 섬유 다발(A)과 유리 섬유 다발(B)의 양자의 보풀이 혼재하는 혼재부(C), 혹은 탄소 섬유 다발(A)의 보풀만이 존재하는 단재부가 존재하기 때문에, 프리프레그로 성형했을 때에 탄소 섬유 다발(A)과 유리 섬유 다발(B)과의 접착성이 양호해진다. 또한, 성형 경화 후의 샌드위치 패널에 있어서는 기계 가공 등의 충격이 가해졌을 경우라도, 섬유를 따른 크랙이 생기기 어려운 것이 된다.
또한, 이 일방향 섬유 강화 수지체(3, 4)는, 탄소 섬유 다발(A)과 유리 섬유 다발(B)의 사이에, 양자의 보풀이 혼재하는 혼재부(C) 혹은 탄소 섬유 다발(A)의 보풀만이 존재하는 단재부가 존재하기 때문에 일방향 섬유체의 탄소 섬유 다발(A)과 유리 섬유 다발(B)이 폭 방향으로 강고하게 접착되고, 또한, 유리 섬유의 특성도 양호하게 반영되고, 따라서, 파괴점 부근에서 서서히 파괴되는 파괴 모드가 된다.
게다가, 혼재부(C) 혹은 단재부에 의해 탄소 섬유 다발(A)과 유리 섬유 다발(B)의 폭 방향에 있어서의 접착성이 개선되고, 이것에 의해, 일방향 섬유 강화 수지체의 수지 함유량을 저감시킬 수 있다. 구체적으로는, 샌드위치 패널의 기계 가공에 있어서의 일방향 섬유체의 섬유 다발 방향으로 발생하는 균열을 억제하기 위해서 수지 함유량을 늘리는 것이 일반적이지만, 상술의 혼재부(C) 혹은 단재부를 가지는 일방향 섬유체를 이용하는 것으로 수지 함유량을 증가시키는 일 없이 접착성을 개선할 수 있다. 즉, 혼재부(C) 혹은 단재부에는 탄소 섬유 다발(A) 및 유리 섬유 다발(B)의 보풀 혹은 탄소 섬유 다발(A)의 보풀이 존재하기 때문에, 보풀이 없는 경우에 비해서 수지 함유량을 줄일 수 있다. 그 결과, 탄소 섬유 다발(A)과 유리 섬유 다발(B)을 충분히 접착시키기 위해서 필요한 매트릭스 수지의 양을 저감 할 수 있기 때문에, 각 일방향 섬유 강화 수지체의 수지 함유량(수지 함유율)을 저감하는 것이 가능해지고, 일방향 섬유체의 탄소 섬유 다발(A)의 일부가 유리 섬유 다발(B)이라도, 일방향 섬유체의 섬유를 모두 탄소 섬유 다발(A)로 했을 경우와 동등의 중량으로 하는 것이 가능해진다.
[실시예]
본 발명의 구체적인 실시예에 대해서 도면에 기초하여 설명한다.
본 실시예는, 코어(1)의 상하면에 스킨층(2)이 마련된 샌드위치 패널로서, 상기 스킨층(2)은, 탄소 섬유 다발(A) 및 유리 섬유 다발(B)을 일방향으로 정렬한 일방향 섬유체와 매트릭스 수지로 이루어지는 일방향 섬유 강화 수지체와, 유리 섬유 다발을 날실 및 씨실로 직성한 직성 섬유체와 매트릭스 수지로 이루어지는 직물 섬유 강화 수지체가 적층된 것이며, 상기 일방향 섬유체로 하여 인접하는 탄소 섬유 다발(A)과 유리 섬유 다발(B)의 사이에는 상기 탄소 섬유 다발(A) 및 유리 섬유 다발(B)의 보풀이 혼재하는 혼재부(C)가 각 섬유 다발의 길이 방향으로 마련되어 있는 것이다.
구체적으로는, 본 실시예는, 도 1에 도시한 바와 같이, 허니컴 코어(1)를 섬유 강화 수지제의 스킨층(2)으로 사이에 끼운 허니컴 샌드위치 패널이다. 허니컴 코어(1)로서는, 아라미드 섬유제, 셀룰로오스 섬유제, 알루미늄제 등, 용도에 대응하여 여러 가지의 소재로 이루어지는 것을 채용할 수 있다. 또한, 가로 단면이 육각형의 허니컴 코어(1) 이외의 코어재, 예를 들면, 가로 단면이 사각형의 코어재나 물결(파도)형의 코어재를 코어(1)로 해도 좋다.
도 1, 2에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 스킨층(2)은, 코어(1)측으로부터, 제1의 직물 섬유 강화 수지체(5), 섬유 다발이 샌드위치 패널의(길이 방향측의) 일변과 평행(0°)하게 배치된 제1의 일방향 섬유 강화 수지체(3), 제2의 직물 섬유 강화 수지체(6), 섬유 다발이 샌드위치 패널의 상기 일변과 직교하는(폭 방향측의) 타변과 평행(90°)하게 배치된 제2의 일방향 섬유 강화 수지체(4)의 순서로 적층된 구성이다. 또한, 일방향 섬유 강화 수지체(3, 4)는, 서로의 섬유 다발이 직교하는 관계라면, 샌드위치 패널이 길이 방향 및 폭 방향으로 섬유 다발을 배치하는 구성에 한정되지 않고, 다른 구성이라도 좋다.
또한, 직물 섬유 강화 수지체(5, 6)는, 일방향 섬유 강화 수지체(3, 4)의 섬유 다발과 마찬가지로, 날실 및 씨실이 샌드위치 패널의 상기 일변 및 상기 타변(길이 방향 및 폭 방향)과 평행(0°및 90°)하게 배향되도록 적층했을 경우에 비해, 일방향 섬유 강화 수지체(3, 4)의 섬유 다발에 대해서 비스듬하게 배치되도록 날실 및 씨실이 +45° 및 -45°로 배향되도록 적층했을 경우에는, 면내 전단력(IPS)을 보다 크게 할 수 있다. 구체적으로는, 보잉사에서 이용되는 면내 전단 시험(BMS4-17)에 준거하여 측정한 면내 전단력은, 직물 섬유 강화 수지체(5, 6)의 날실 및 씨실을 0° 및 90°로 배향되도록 했을 경우에는 25kN, +45° 및 -45°로 배향되도록 했을 경우에는 32kN가 된다.
또한, 도 3에 도시한 바와 같이, 일방향 섬유 강화 수지체의 탄소 섬유 다발(A) 및 유리 섬유 다발(B)의 사이에는, 탄소 섬유 다발(A) 및 유리 섬유 다발(B)의 보풀이 혼재하는 혼재부(C)가 각 섬유 다발의 길이 방향으로 그 전체 길이에 걸쳐서 마련되어 있다. 본 실시예에 있어서는 탄소 섬유 다발(A) 및 유리 섬유 다발(B)은 교대로 병설되어 있다.
도 3(a)는 혼재부가 존재하지 않는(섬유가 보풀이 일지 않았다) 일방향 섬유 강화 수지체의 모식도(개략 평면도 및 개략 단면도)이며, (b)는 본 실시예의 일방향 섬유 강화 수지체의 모식도(개략 평면도 및 개략 단면도)이다. 또한, 혼재부(C)는 알기 쉽게 크기를 과장하여 기재하고 있다.
혼재부(C)는, 서로 인접하는 탄소 섬유 다발(A) 및 유리 섬유 다발(B)의 측부의 보풀끼리가 매트릭스 수지로 접착되어서 구성된다. 또한, 각 보풀의 길이는 1mm ~ 5mm로 설정되어 있다. 1mm 미만에서는 보풀끼리의 접착이 불충분해지고, 5mm를 초과하는 보풀이 생기면 섬유 다발의 강도가 부족할 가능성이 있기 때문이다. 바람직하게는 인접하는 섬유 다발의 보풀끼리를 가급적으로 양호하게 접착하기 위해서 4mm ~ 5mm로 설정한다. 또한, 각 섬유 다발의 폭은 5mm ~ 10mm 정도이다.
또한, 각 섬유 강화 수지체의 수지 함유율은, 제1의 직물 섬유 강화 수지체(5)는 57(수지 함유율의 관리치로 60±3)wt% 이상, 제2의 직물 섬유 강화 수지체(6)은 52(수지 함유율의 관리치로 55±3)wt% 이상, 제1의 일방향 섬유 강화 수지체(3) 및 제2의 일방향 섬유 강화 수지체(4)는 32(수지 함유율의 관리치로 29±3)wt% 이하로 설정되어 있다. 이들의 수지 함유율을 무시해도 샌드위치 패널의 제작은 가능하지만, 각 섬유 강화 수지체를 일체화할 수 없거나, 중량이 무거워지거나 하여, 경화 후에 일방향 섬유 강화 수지체(3, 4)가 모두 탄소 섬유의 샌드위치 패널과 동등한 가벼움으로 동등의 강도를 발생시킬 수 없다. 그러므로, 발명자들은 제조상의 수지 함유율의 관리치를 정하고, 적합한 샌드위치 패널을 제조하는 조건을 확립하고 있다.
또한, 스킨층(2)의 제2의 일방향 섬유 강화 수지체(4)의 외측에, 유리 섬유 다발을 날실 및 씨실로 직성한 직성 섬유체와 매트릭스 수지로 이루어지고, 수지 함유율이 30wt% 이상이며 상기 매트릭스 수지에 흑색 안료가 1wt% 이상 함유된 흑색 직물 섬유 강화 수지체(7)가 마련되어 있다. 여기에서는, 매트릭스 수지에 흑색 안료를 함유시켜서 직물을 검게 하고 있지만, 유리 섬유 자체에 착색하거나 검게 물들인 직물을 이용해도 좋다.
제2의 일방향 섬유 강화 수지체(4)는, 탄소 섬유 다발(A)과 유리 섬유 다발(B)을 교대로 병설한 구성이며, 탄소 섬유 다발(A)과 유리 섬유 다발(B)이 다른 색조인 것으로부터, 흑색(탄소 섬유 다발(A))과 짙은 갈색(유리 섬유 다발(B))의 줄무늬가 된다. 이 때문에, 제2의 일방향 섬유 강화 수지체(4)에 내장용의 표면재(폴리불화비닐리덴 필름 등)를 마련했을 때, 줄무늬가 표면재로부터 비치고, 스타일(體裁)이 나빠지는 경우가 있다.
이 점에서, 본 실시예는, 흑색으로 착색된 흑색 직물 섬유 강화 수지체(7)를, 제2의 일방향 섬유 강화 수지체(4)의 외측에 마련하는 것으로, 제2의 일방향 섬유 강화 수지체(4)의 표면을 은폐할 수 있고, 표면재를 마련했을 때에 줄무늬가 비쳐 보이지 않는 구성이 된다. 또한, 일방향 섬유 강화 수지체(3)를 흑색으로 착색했을 경우는 은폐 효과가 더 증가되는 것이 확인되고 있다. 또한, 흑색 직물 섬유 강화 수지체(7)를 제2의 일방향 섬유 강화 수지체(4)에 적층하는 것으로, 일방향 강화 섬유 수지체를 직물 섬유 강화 수지체로 위로부터 누른 구성이 되고, 천공 가공 등의 기계 가공시에 일방향 섬유 강화 수지체에 크랙이 생기는 것을 한층 양호하게 방지하는 것이 가능해진다.
스킨층(2)으로 이용하는 매트릭스 수지는, 페놀 수지 혹은 페놀 수지 및 에폭시 수지의 혼합물을 채용할 수 있다. 상기 페놀 수지로서는, 불연성을 고려하여, 히트 릴리스(heat release) 시험에서 5분간의 열량의 피크치가 30kW/m2 이하, 그리고 2분간의 열량의 적분치가 25kW/m2 이하의 것을 채용하는 것이 바람직하다.
스킨층(2)은 각 섬유 강화 수지체가 되는 시트 형상의 프리프레그를 적층하여 경화시키는 것으로 형성된다.
본 실시예에 있어서는, 경화하는 것으로 일방향 섬유 강화 수지체(3, 4)가 되는 일방향 프리프레그를 제조할 때, 탄소 섬유 다발(A) 및 유리 섬유 다발(B)의 측부에 보풀을 일으키는 처리를 실시하여 보풀이 일게 하는 것으로, 인접하는 섬유 다발끼리의 사이에, 양자의 보풀(섬유)이 혼재하는 혼재부(C)를 형성한다. 또한, 직물 섬유 강화 수지체는, 공지의 방법에 의해 직물 프리프레그를 제조하고, 이 직물 프리프레그를 경화하는 것으로 얻을 수 있다.
또한, 탄소 섬유 다발(A) 및 유리 섬유 다발(B)은, 다수의 탄소 섬유 필라멘트 혹은 유리 섬유 필라멘트를 수습제로 수습한 것이며, 보풀은, 도 4, 5에 나타내는 기구를 이용하는 것으로 섬유 다발의 양측면의 필라멘트를 약간 절단하는 것으로 형성한다. 또한, 이것들 기구에 대해서는 후술한다. 본 실시예에 있어서는, 탄소 섬유 다발(A)로서 800TEX의 것(예를 들면, 토레(TORAY INDUSTRIES, INC.)제 T-700SC: 12000 필라멘트)을 채용하고, 유리 섬유 다발(B)로서 1200TEX의 것(예를 들면, JUSHI 파이버제 318 처리품)을 채용하고 있다.
본 실시예의 일방향 섬유 강화 수지체(3, 4)가 되는 일방향 프리프레그는, 예를 들면 도 4에 도시한 바와 같은 일방향 프리프레그의 제조 장치를 이용하여 제조할 수 있다.
구체적으로는, 크릴(11)에는, 탄소 섬유 다발(A) 및 유리 섬유 다발(B)이 감겨진 보빈이 다수 탑재되고 있고, 이 보빈으로부터 인출된 섬유 다발(A, B)은, 바디(12)에 의해 소정의 배열로 정렬된 상태로, 일방향 섬유체의 섬유 다발의 폭 방향에의 보풀을 일으키는 처리, 수지 함침 처리가 실시되고, 정렬된 상태로 가열 처리가 실시된다. 또한, 보풀을 일으키는 처리와 수지 함침 처리는 어느 것을 먼저 행해도 좋지만, 수지 함침 전에 보풀을 일으키는 처리를 행하는 것이 보풀을 일으키도록 하기 쉽다.
보풀을 일으키는 처리는 섬유 다발(A, B)을 접촉체(13)에 접촉시키는 것으로 행한다. 접촉체(13)는 회전 불능으로 고정된 원통체이며, 둘레면을 조면(粗面)으로 하여 접촉시에 섬유 다발(A, B)의 측부가 적절히 보풀이 일도록 구성되어 있다. 또한, 접촉체(13)는, 도 5에 도시한 바와 같이, 각 섬유 다발(A, B)을 사이에 끼우도록 각각 지그재그로 4개씩 배치되어 있고, 섬유 다발(A, B)을 각각, 복수의 접촉체(13)에 사행하도록 교대로 걸고, 섬유 다발(A, B)의 측부가 교대로 접촉체(13)에 접촉하는 상태로 연속적으로 반송되도록 하고 있다. 도면 중, 부호 14는 지지 롤이다.
이것에 의해, 탄소 섬유 다발(A) 및 유리 섬유 다발(B)은, 접촉체(13)와의 마찰에 의해 그 양측부에 연속적으로 보풀을 일으키는 처리가 실시된다. 본 실시예에 있어서는 섬유 다발(A, B)을 4개의 접촉체(13)에 접촉시키는 구성으로 하고 있지만, 3 이하 혹은 5 이상의 접촉체(13)에 접촉시키는 구성으로 해도 좋다. 또한, 본 실시예에 있어서는, 접촉체(13)는, 바람직한 상태로서 반송 방향과 직교하는 수직 방향(90°)으로 배치한 구성으로 하고 있지만, 반송 방향과 직교하는 수평 방향(0°)으로 배치한 구성으로 해도 좋다. 또한, 반송 방향과 직교하고 또한 수평 방향(0°)에 대해서 5° ~ 10° 기울여서 배치해도 좋다. 접촉체(13)를 수평 방향이 아니라, 약간 기울여서 섬유 다발에 접촉시키는 것으로, 섬유 다발의 폭 방향 전체가 아니라, 단부에만 보풀을 발생시키는 것이 가능해진다.
보풀을 일으키는 처리에 의해 생기는 보풀의 길이는, 접촉체(13)로의 접촉 정도 등을 조정하는 것으로 적절히 설정할 수 있다. 예를 들면, 각 섬유 다발의 크릴(11)에서의 백 텐션이나 접촉체(13)의 배치 관계(접촉체(13)에 의한 섬유 다발의 사행 만곡 정도), 접촉체(13)의 표면 조도(粗度) 등을 조정하는 것으로 적절히 설정할 수 있다.
보풀을 일으키는 처리가 실시된 섬유 다발(A, B)은, 일반적인 프리프레그와 마찬가지로, 매트릭스 수지(15)가 저장된 수지조(16) 내에서 수지가 함침되고, 하면측에 세퍼레이터(18), 상면측에 이형 필름(20)을 중첩한 상태로 히터(21)로 가열되고 반경화된 후, 라미네이트 롤(22)에 의해 라미네이트 되어서 이형 필름(20)이 별도의 이형 필름 권취 롤(23)에 감기고, 일방향 프리프레그가 세퍼레이터(18)와 함께 권취 롤(24)에 감긴다. 도면 중, 부호 17은 세퍼레이터 이송 롤, 19는 이형 필름 이송 롤이다.
또한, 매트릭스 수지에 의해 보풀이 섬유 다발(A, B)과 일체가 되고 퍼지지 않는 경우에는, 수지 함침 후, 히터(21)에 의한 가열 전의 위치(도 4 중 Y의 위치)에, 도 6에 나타낸 바와 같은 상면을 원통면 형상으로 한, 소위 카마보코 형상(반원통 형상)의 보풀 펼침용 부재(25)를 마련한다. 도 7에 나타낸 바와 같은 상면을 평면 형상으로 한 평판 형상 부재(26)라도 일정한 펼침 효과가 얻어지지만, 도 6과 같은 카마보코 형상이 보다 효과적으로 보풀을 펼 수 있다(보풀을 섬유 다발의 측방에 배치하는 것이 가능해진다). 섬유 다발(A, B)을 이 보풀 펼침용 부재(25)의 상면을 따라서 반송하여 펴는 것으로, 섬유 다발(A, B)이 원통면에 눌려서 펼쳐지고, 이때, 보풀도 모두 펼쳐지고(도 6 확대도 중의 화살표), 섬유 다발의 측방에 배치할 수 있다. 또한, 펼쳐진 섬유 다발(A, B)로부터 유출되는 수지에 의해서도 보풀의 펼침이 촉진된다. 보풀을 강제적으로 펼치는 것으로, 인접하는 섬유 다발(A, B)의 보풀끼리가 확실히 근접하여 매트릭스 수지에 의해 접착되고, 혼재부(C)가 양호하게 형성되게 된다.
이상과 같이 하여 형성한 일방향 프리프레그와 상기 직물 프리프레그를 소정의 순서로 허니컴 코어(11)의 상하면에 적층하고 경화하여 일체화시키는 것으로, 상기 구성의 샌드위치 패널을 제조할 수 있다.
또한, 본 실시예에 있어서는, 탄소 섬유 다발(A) 및 유리 섬유 다발(B)의 보풀이 혼재하는 혼재부(C)를 마련한 구성에 대해서 설명하고 있지만, 혼재부(C) 대신에, 유리 섬유 다발(B)에는 보풀을 일으키는 처리를 실시하지 않고, 탄소 섬유 다발(A)에만 보풀을 일으키는 처리를 실시하여, 탄소 섬유 다발(A)의 보풀과 매트릭스 수지로 구성되는 단재부를 마련하는 구성으로 해도 좋다. 이 경우는, 혼재부(C)를 마련한 구성에 비해 약간 뒤떨어지지만, 본 실시예와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
본 실시예는 상술한 바와 같이 구성했기 때문에, 스킨층(2)의 일방향 섬유 강화 수지체가 탄소 섬유 다발(A)만의 구성에 비해, 그 만큼 염가가 된다.
또한, 일방향 섬유 강화 수지체가, 탄소 섬유 다발(A)만이 아니라, 크랙이 생기기 어려운 유리 섬유 다발(B)이 혼재되는 구성이 되고, 또한, 일방향 섬유 강화 수지체(3, 4)의 탄소 섬유 다발(A)과 유리 섬유 다발(B)의 사이에, 양자의 보풀이 혼재하는 혼재부(C)가 존재하기 때문에, 탄소 섬유 다발(A)과 유리 섬유 다발(B)과의 접착성이 양호해지고, 기계 가공 등의 충격이 가해졌을 경우라도, 섬유를 따른 크랙이 생기기 어려운 구성이 된다.
구체적으로는, 탄소 섬유는 탄성률이 높고(예를 들면, 230GPa), 연신되기 어렵다(예를 들면, 섬유의 연신은 2%). 한편, 유리 섬유는 탄성률이 낮고(예를 들면, 70GPa), 연신되기 쉽다(예를 들면, 섬유의 연신은 4%). 이 때문에, 탄소 섬유의 일방향 섬유 강화 수지체는, 기계 가공시에 미소 크랙이 발생되기 쉽다. 한편, 유리 섬유의 일방향 섬유 강화 수지체는, 미소 크랙이 발생되기 어려운 특징이 있다. 그러나, 단지 일방향 섬유 강화 수지체의 탄소 섬유 다발을 미소 크랙이 생기기 어려운 유리 섬유 다발로 치환해도, 연신의 차이로부터 양자의 계면에서의 크랙이 발생되기 쉽다(도 8(a)).
이 점에서, 본 실시예는, 탄소 섬유 다발과 유리 섬유 다발을 강제적으로 보풀이 일게 하여 인접하는 이종 섬유 다발의 보풀끼리를 접착하는 것으로 계면을 강고하게 접합할 수 있기 때문에, 탄소 섬유 다발만으로 일방향 섬유 강화 수지체를 구성했을 경우에 비해, 일부가 크랙이 생기기 어려운 유리 섬유 다발로 치환될 뿐만 아니라, 혼재부(C)에 있어서의 연신을 탄소 섬유와 유리 섬유의 연신의 중간 정도로 하는 것이 가능하고 이종 섬유 다발의 계면에 있어서의 크랙도 양호하게 방지할 수 있는 구성이 되고, 섬유에 따른 크랙이 생기기 어려운 구성이 된다(도 8(b)).
또한, 이 일방향 섬유 강화 수지체(3, 4)는, 탄소 섬유 다발(A)과 유리 섬유 다발(B)이 강고하게 접착하는 것으로, 유리 섬유의 특성도 양호하게 반영되고, 파괴점 부근에서 서서히 파괴되는 파괴 모드가 된다.
구체적으로는, 탄소 섬유 다발을 일방향으로 정렬하여 이루어지는 일방향 섬유 강화 수지체나 혼재부가 존재하지 않는 단지 탄소 섬유 다발 및 유리 섬유 다발을 교대로 병설한 일방향 섬유 강화 수지체 P에 대해서, 굽힘 시험 규격 MIL-STD401B에서 나타나는 4점 굽힘 시험을 행하고, 도 9에 도시한 바와 같이, 가로축에 변위량, 세로축에 굽힘 하중을 나타내는 그래프를 작성하면, 파괴점 근방에서 삼각형 형상의 파괴선이 얻어진다. 즉, P는, 파괴점에서 한꺼번에 파괴되어 버리는 소위 선형역(線形域)에 있어서의 취성 파괴를 나타낸다.
이것에 비해, 본 실시예에 관한 탄소 섬유 다발 및 유리 섬유 다발을 일방향으로 정렬하여 이루어지는 일방향 섬유 강화 수지체 Q에 대해서 상기와 마찬가지의 그래프를 작성하면, 파괴점 근방에서 상어 등지느러미 형상의 파괴선이 얻어진다. 즉, Q는, 파괴점에서는 한꺼번에 파괴되지 않고 파괴점 근방에서 서서히 파괴되는, 소위 비선형 영역에 있어서의 연성 파괴를 나타낸다. Q의 파괴점 근방에서는, 허니컴 패널에 인가되는 하중에 의한 응력이 걸려 있는데, 그 응력에 대항하면서 응력을 릴리프 하고 있다(시험기는 응력을 걸고 있는데 그 응력이 시험편인 허니컴 패널에 전해지지 않았다)는 것이 되고, 외부로부터의 응력에 의한 파괴의 진전을 방지하고 있게 된다. 이 시험에서는 허니컴 패널에는 응력이 걸리면서, 서서히 변형이 커지기 때문에 이윽고 파괴에 이른다. 이 파괴점 근방의 거동은, 외부로부터의 응력을 릴리프 하면서 파괴의 진전을 막고 있는 것, 즉, 소위 파괴 인성이 높은 것을 나타내고 있다. 파괴 인성이 높다고 하는 것은 여객이나 화물을 운반하는, 항공기나 차량에 있어서는, 파괴점 근방에서 버팀성이 있는 것이 되고, 어떠한 충격으로 한꺼번에 파괴되는 경우가 없기 때문에 이점이 된다.
또한, 혼재부(C)에 의해 탄소 섬유 다발(A)과 유리 섬유 다발(B)과의 접착성을 개선할 수 있고, 탄소 섬유 다발(A)과 유리 섬유 다발(B)을 충분히 접착시키기 위해서 필요한 매트릭스 수지의 양을 저감할 수 있기 때문에, 각 일방향 섬유 강화 수지체의 수지 함유량을 저감하는 것이 가능해지고, 일방향 섬유체의 탄소 섬유 다발(A)의 일부를 유리 섬유 다발(B)로 치환해도, 일방향 섬유체의 섬유를 모두 탄소 섬유 다발(A)로 했을 경우와 동등의 중량으로 하는 것이 가능해진다.
따라서, 본 실시예는, 경량인 것은 물론, 염가로 제작할 수 있고, 게다가, 파괴점 부근에서 한꺼번에 파괴되지 않고 서서히 파괴되는 파괴 모드를 가지고, 또한, 기계 가공시에 일방향 섬유체의 섬유 방향으로 생기는 크랙을 경감하는 것이 가능한 획기적인 샌드위치 패널이 된다.

Claims (10)

  1. 코어의 상하면에 스킨층이 마련된 샌드위치 패널로서, 상기 스킨층은, 탄소 섬유 다발 및 유리 섬유 다발을 일방향으로 정렬한 일방향 섬유체와 매트릭스 수지로 이루어지는 일방향 섬유 강화 수지체와, 유리 섬유 다발을 날실 및 씨실로 직성한 직성 섬유체와 매트릭스 수지로 이루어지는 직물 섬유 강화 수지체가 적층된 것이며, 상기 일방향 섬유 강화 수지체로 하여 인접하는 탄소 섬유 다발과 유리 섬유 다발의 사이에는, 상기 탄소 섬유 다발 및 유리 섬유 다발의 보풀이 혼재하는 혼재부 혹은 상기 탄소 섬유 다발의 보풀만이 존재하는 단재부(單在部)가 각 섬유 다발의 길이 방향으로 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 샌드위치 패널.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 일방향 섬유 강화 수지체의 상기 탄소 섬유 다발 및 상기 유리 섬유 다발에 마련되는 상기 각 보풀의 길이는 1mm ~ 5mm로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 샌드위치 패널.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 일방향 섬유체는, 상기 탄소 섬유 다발 및 상기 유리 섬유 다발이 교대로 병설(竝設)된 구성인 것을 특징으로 하는 샌드위치 패널.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 스킨층은, 코어측으로부터, 제1의 상기 직물 섬유 강화 수지체, 섬유 다발이 소정 방향으로 배치된 제1의 상기 일방향 섬유 강화 수지체, 제2의 상기 직물 섬유 강화 수지체, 섬유 다발이 상기 제1의 일방향 섬유 강화 수지체의 섬유 다발과 직교하는 방향으로 배치된 제2의 상기 일방향 섬유 강화 수지체의 순서로 적층된 구성이며, 각 섬유 강화 수지체의 수지 함유율이, 상기 제1의 직물 섬유 강화 수지체는 60wt% 이상, 상기 제2의 직물 섬유 강화 수지체는 55wt% 이상, 상기 제1의 일방향 섬유 강화 수지체 및 상기 제2의 일방향 섬유 강화 수지체는 29wt% 이하로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 샌드위치 패널.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 스킨층의 상기 제2의 일방향 섬유 강화 수지체의 외측에, 유리 섬유 다발을 날실 및 씨실로 직성한 직성 섬유체와 매트릭스 수지로 이루어지고 수지 함유율이 30wt% 이상이며 상기 매트릭스 수지에 흑색 안료가 1wt% 이상 함유된 흑색 직물 섬유 강화 수지체가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 샌드위치 패널.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 스킨층에서 이용하는 매트릭스 수지는, 페놀 수지 혹은 페놀 수지와 에폭시 수지의 혼합물로 이루어지고, 상기 페놀 수지는, 히트 릴리스 시험에서 5분간의 열량의 피크치가 30kW/m2 이하 그리고 2분간의 열량의 적분치가 25kW/m2 이하인 것임을 특징으로 하는 샌드위치 패널.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 코어는 허니컴 코어인 것을 특징으로 하는 샌드위치 패널.
  8. 탄소 섬유 다발 및 유리 섬유 다발을 일방향으로 정렬된 일방향 섬유체와 매트릭스 수지로 이루어지는 일방향 프리프레그의 제조 방법으로서, 상기 탄소 섬유 다발 및 상기 유리 섬유 다발의 양쪽 모두 혹은 상기 탄소 섬유 다발만, 측부에 보풀을 일으키는 처리를 실시하고, 상기 탄소 섬유 다발 및 상기 유리 섬유 다발을 일방향으로 정렬하고, 가열하여 반경화시키는 것을 특징으로 하는 일방향 프리프레그의 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 탄소 섬유 다발 및 상기 유리 섬유 다발을 각각, 복수의 접촉체에 사행(蛇行)하도록 교대로 건 상태로 연속적으로 반송하고, 상기 탄소 섬유 다발 및 상기 유리 섬유 다발과 상기 접촉체와의 마찰에 의해 상기 탄소 섬유 다발 및 상기 유리 섬유 다발 각각의 양측부에 연속적으로 보풀을 일으키는 처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 일방향 프리프레그의 제조 방법.
  10. 제 1 항에 기재된 샌드위치 패널에 있어서의 상기 일방향 섬유 강화 수지체를, 제 8 항에 기재된 일방향 프리프레그의 제조 방법에 의해 제조된 일방향 프리프레그를 경화하여 형성하는 것을 특징으로 하는 샌드위치 패널의 제조 방법.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107932937A (zh) * 2017-09-30 2018-04-20 昆山同胜汽车零部件有限公司 六角蜂窝板材生产机构及制作工艺
JP7281304B2 (ja) * 2019-02-28 2023-05-25 宇部エクシモ株式会社 一方向性繊維強化複合材

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002028922A (ja) 2000-07-14 2002-01-29 Kanebo Ltd 繊維強化樹脂成形体からなる補修・補強材およびその製造方法並びに補修・補強材を使用したセメント系構造体

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5117984A (en) * 1974-07-30 1976-02-13 Shin Kobe Electric Machinery Sekisobanno seizoho
JPH0994900A (ja) * 1995-09-29 1997-04-08 Nitto Boseki Co Ltd 一方向性強化繊維複合基材シート
JPH10337785A (ja) * 1997-06-09 1998-12-22 Sumitomo Bakelite Co Ltd 積層板の製造方法
US6117516A (en) * 1997-04-24 2000-09-12 Sumitomo Bakelite Company Limited Laminate and process for producing the same
JPH10338758A (ja) * 1997-06-09 1998-12-22 Sumitomo Bakelite Co Ltd プリプレグ及び積層板の製造方法
JP4278678B2 (ja) 2006-11-30 2009-06-17 株式会社ジャムコ サンドイッチパネル
JP5544688B2 (ja) * 2008-04-18 2014-07-09 東レ株式会社 炭素繊維および補強織物
JP5617171B2 (ja) * 2009-02-19 2014-11-05 東レ株式会社 繊維強化複合材料およびその製造方法
JP5726713B2 (ja) * 2011-11-21 2015-06-03 津田駒工業株式会社 炭素繊維基材及び炭素繊維強化プラスチック
JP2013181112A (ja) * 2012-03-02 2013-09-12 Toray Ind Inc バインダー組成物、強化繊維基材、プリフォームおよび繊維強化複合材料とその製造方法
JP6084508B2 (ja) * 2012-12-17 2017-02-22 津田駒工業株式会社 毛羽生成装置
FR3006625B1 (fr) * 2013-06-06 2015-06-19 Stratifies Panneau composite pour planchers ou elements d'habillage de paroi, et procede de fabrication d'un tel panneau.

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002028922A (ja) 2000-07-14 2002-01-29 Kanebo Ltd 繊維強化樹脂成形体からなる補修・補強材およびその製造方法並びに補修・補強材を使用したセメント系構造体

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