KR20050088249A - 강화 섬유시트와 그 제조방법 및 그 시트를 사용한드레스업 시트 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 강화 섬유시트는, 다수의 강화 섬유의 집합물인 종대체(縱帶體;vertical strips)(11)와 횡대체(橫帶體;horizontal strips)(12)를 가로 세로로 짜서 구성된 클로스층(cloth layer;13)과, 종대체(11)와 횡대체(12)끼리가 서로 접합한 상태인 채로 클로스층(13)이 상온에서 변형 가능하게 되도록 당해 클로스층(13)에 함침시킨 이음 보강층(binding and reinforcing layer;14)으로 이루어지는 클로스 심재(cloth core;4)를 구비하고 있다. 이 클로스 심재(4)는, 매트릭스 수지 내에 매설함으로써 성형제품의 보강 재료로서 사용되거나, 혹은, 투명하고 또한 연성(延性)이 풍부한 합성 수지제의 다연성 시트재를 당해 클로스 심재(4)에 영구 접착시킴으로써, 드레스업 시트(dress-up sheets)의 소재로서 사용된다.

Description

강화 섬유시트와 그 제조방법 및 그 시트를 사용한 드레스업 시트{Fibrous reinforcing sheet, process for production thereof, and dress-up sheet made by using the sheet}
본 발명은 강화 섬유시트와 그 제조방법 및 그 시트를 사용한 드레스업 시트에 관한 것이다.
최근, 차체의 경량화 및 고강도화를 도모하기 위하여, 범퍼나 보닛 등의 차량부품의 보강 재료로서, 다수의 카본섬유의 집합물인 종대체(縱帶體;vertical strips)와 횡대체(橫帶體;horizontal strips)를 가로 세로로 짜서 구성된 카본 클로스(carbon cloth)를 매트릭스 수지 내에 매설시키는 경우가 있다. 그런데, 이러한 카본 클로스를 구성하는 카본섬유는 극세섬유(極細纖維)이기 때문에, 금형 내의 매트릭스 수지에 담그면 카본 클로스가 국소적으로 풀려서, 종대체 또는 횡대체가 꾸불꾸불해지거나 꼬이는 경우가 있고, 이것이 원인으로 정형(整形) 후의 차량부품의 모양이 나빠지는 경우가 있다.
그래서, 상기 카본 클로스를 아크릴 수지로 강고하게 굳힘으로써 구성된 아크릴 카본판이 시판되고 있으며, 이 카본판은 상온에서는 거의 완전히 고화(固化)하고 있으나, 130도∼200도로 가열하면 자유롭게 변형한다. 이 때문에, 당해 카본판을 가열하여 변형시키고 나서 금형 내에 수납하고, 그 후, 상기 카본판의 재경화를 기다려서 금형 내에 매트릭스 수지를 충전함으로써, 종대체나 횡대체를 꾸불꾸불하게 하지 않고 카본섬유로 강화된 차량부품을 깨끗하게 성형할 수 있다.
그러나, 상기 아크릴 카본판에서는, 그것을 금형에 맞춰서 변형시키기 위하여 가열할 필요가 있기 때문에, 당해 카본판을 금형 내에 수납하는 데 매우 품이 들어서, 차량부품의 제작비용 및 제작시간이 커진다고 하는 결점이 있다.
본 발명은, 이와 같은 사정을 감안하여, 강화 섬유 클로스(reinforcing fiber cloth)를 매립한 성형제품을 깨끗하고 또한 간단히 제조할 수 있도록 해서, 제작비용 및 제작시간을 증대시키지 않고 성형제품의 품질을 향상시키는 것을 제1의 목적으로 한다.
한편, 이러한 종류의 카본 클로스를 사용한 차량부품은 F1 등의 레이싱 사양의 차량에 탑재되는 일이 많기 때문에, 종대체와 횡대체를 가로 세로로 짜서 구성되는 강화 섬유의 발 모양(weave pattern)은, 특히 차를 좋아하는 젊은이 사이에 있어서 그 외관 자체에 큰 가치가 있다. 이 때문에, 그러한 발 모양이 표면에 의사적으로 인쇄되고 또한 이면에 접착제층이 형성된 드레스업 시트(dress-up sheets)가 시판되고 있으며, 이러한 시트를 차량의 내장 또는 외장 부분에 부착해서, 드레스업을 도모하는 경우가 있다.
그러나, 발 모양이 의사적으로 인쇄되어 있을 뿐인 드레스업 시트에서는, 표면이 평탄하여 진짜 카본 클로스 독특한 요철이 나오지 않기 때문에, 중후감이 없고 품질이 조잡한 외관이 된다고 하는 결점이 있다. 한편, 상기 아크릴 카본판은 고온으로 가열하지 않으면 변형하지 않기 때문에, 차량의 내장 또는 외장 부분에 부착해서 사용하는 드레스업 시트로서 사용하는 것은 매우 곤란하다.
본 발명은, 이와 같은 사정을 감안하여, 진짜 강화 섬유 클로스를 가지며 또한 가열없이 비교적 자유롭게 변형하는 드레스업 시트를 얻을 수 있도록 해서, 진짜 발 모양에 의한 드레스업을 간단하고 또한 저렴하게 실현하는 것을 제2의 목적으로 한다.
도 1은 클로스 심재의 제조공정을 나타내는 사시도이다.
도 2는 클로스 심재의 일부를 확대한 평면도로서, 도 2a는 변형 전의 통상상태, 도 2b는 대각선 방향으로 잡아당긴 후의 변형상태를 나타낸다.
도 3은 다연성 시트재의 제조공정을 나타내는 사시도이다.
도 4는 강화 섬유시트의 내부구조를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 5는 스티커(드레스업 시트)의 내부구조를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 6은 외피(드레스업 시트)의 내부구조를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 7a는 스크린 인쇄기의 일례를 나타내는 측면도이고, 도 7b는 가열장치의 일례를 나타내는 정면도이다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 다음의 기술적 수단을 강구하였다.
즉, 본 발명에 따른 강화 섬유시트는, 다수의 강화 섬유의 집합물인 종대체(縱帶體;vertical strips)와 횡대체(橫帶體;horizontal strips)를 가로 세로로 짜서 구성된 클로스층(cloth layer)과, 상기 종대체와 횡대체끼리가 서로 접합한 상태인 채로 상기 클로스층이 상온에서 변형 가능하게 되도록 당해 클로스층에 함침시킨 이음 보강층(binding and reinforcing layer)으로 이루어지는 클로스 심재(cloth core)를 구비하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.
상기의 본 발명에 따르면, 클로스층에 함침시킨 이음 보강층에 의해, 종대체와 횡대체끼리가 서로 접합한 상태인 채로 되어 있기 때문에, 클로스 심재를 매트릭스 수지에 담근 경우에 종대체나 횡대체가 꾸불꾸불해지거나 꼬이는 일이 없어져서, 차량부품 등의 성형제품을 깨끗하게 성형할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 종대체와 횡대체의 접합상태를 유지한 채로 클로스층이 상온에서 변형할 수 있도록 되어 있기 때문에, 클로스 심재를 금형에 맞춰서 변형시킬 때에 상기 심재를 가열할 필요가 없어, 차량부품 등의 성형제품의 성형작업이 매우 간편하다.
본 발명에 따른 강화 섬유시트는, 상기 클로스 심재만으로 구성한 경우에는, 매트릭스 수지 내에 매설함으로써 성형제품의 보강 재료로서 사용할 수 있으나, 투명하고 또한 연성(延性)이 풍부한 합성 수지제의 다연성 시트재(high-stretch sheet material)를 클로스 심재의 이음 보강층에 부착함으로써, 드레스업 시트의 원료시트로서 이용할 수도 있다.
이 원료시트에 따르면, 종대체와 횡대체끼리가 서로 접합한 상태인 채로 클로스층을 상온에서 변형 가능하게 하는 클로스 심재의 이음 보강층에, 투명하고 또한 연성이 풍부한 합성 수지제의 다연성 시트재가 부착되어 있기 때문에, 진짜 강화 섬유 클로스를 갖고 있음에도 불구하고, 당해 원료시트를 가열없이 비교적 자유롭게 변형시킬 수 있다.
이 때문에, 클로스 심재의 표면에 다연성 시트재를 부착함으로써 구성한 강화 섬유시트(드레스업 시트의 원료시트)의 이면에 접착제층을 형성하고, 이 접착제층의 이면에 박리시트를 부착함으로써, 예를 들면 차량의 내장 또는 외장 부분 등에 추가적으로 부착해서 사용하는, 스티커 타입의 드레스업 시트를 얻을 수 있다. 또한, 상기 강화 섬유시트의 이면에 쿠션층(cushioning layer)을 형성하도록 하면, 예를 들면 차량의 좌석의 외피로서 사용하는, 외피 타입의 드레스업 시트를 얻을 수 있다.
상기 다연성 시트재로서는, 클로스 심재의 변형을 저해하지 않을 정도의 연성을 갖는 재료라면 특별히 한정되지 않으나, 합성 수지제의 베이스 시트와, 건조 후에 있어서 풍부한 유연성을 나타내는 잉크를 상기 베이스 시트에 함침시킴으로써 당해 베이스 시트의 이면에 형성된 이음 보강층으로 구성된 것을 채용하는 것이 바람직하다.
이 경우, 다연성 시트재의 이음 보강층을 베이스 시트의 이면에 형성하고 있기 때문에, 당해 다연성 시트재의 이음 보강층의 이면측이 클로스 심재로 피복되고, 베이스 시트에 함침시킨 이음 보강층의 용제성분이 제조시의 상태인 채로 봉입되어, 외부로 휘발하는 것이 방지된다. 이 때문에, 다연성 시트재를 부착한 상기 드레스업 시트를 출하한 후에 있어서도, 베이스 시트에 도포한 잉크의 유연성이 제조시의 상태인 채로 장기간 유지되어, 당해 드레스업 시트의 제조수명을 증대시킬 수 있다.
한편, 종대체와 횡대체의 접합상태를 유지한 채로 클로스층을 상온에서 변형 가능하게 하는 이음 보강층을 갖는, 상기 클로스 심재만으로 이루어지는 강화 섬유시트는, 예를 들면, 시판의 강화 섬유 클로스(클로스층)에 대하여 스크린 인쇄를 실시함으로써 제조할 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 강화 섬유시트(클로스 심재)의 제조방법은, 다음의 공정 (a)∼(c)를 포함하고 있다.
(a)다수의 강화 섬유의 집합물인 종대체와 횡대체를 가로 세로로 짜서 구성된 클로스층의 상면에, 표준 메시수보다도 성긴 메시수의 스크린을 세트하는 제 1 공정
(b)건조 후에 있어서 풍부한 유연성을 나타내는 잉크를 상기 스크린상에 공급하여 스크린 인쇄를 행함으로써, 그 잉크를 상기 클로스층에 함침시키는 제 2 공정
(c)그 잉크가 함침된 클로스층을 건조시켜서 클로스 심재를 제작하는 제 3 공정
이와 같이, 종대체와 횡대체로 이루어지는 클로스층에 대해서 통상보다도 성긴 메시에 의한 스크린 인쇄를 행하면, 클로스층에 대한 잉크의 도포량이 매우 많아져서, 잉크가 클로스층을 구성하는 강화 섬유에 충분히 함침한 상태가 된다. 이 때문에, 건조 후의 잉크가 접착매체가 되어 종대체와 횡대체끼리가 서로 접합됨과 아울러, 상기 잉크의 유연성에 의해 클로스층이 상온에서도 충분히 변형하는 변형성능이 발현되게 된다.
상기의 강화 섬유시트의 제조방법에 있어서, 스크린 인쇄에 사용하는 스크린은, 표준 메시수(각 잉크에 대해서 최량의 인쇄결과가 얻어지는 것으로서 잉크 메이커가 정한 스크린의 메시수)의 1/3이하이고 또한 1/4이상의 성긴 메시수로 설정하는 것이 바람직하다.
그 이유는, 당해 스크린의 메시수가 표준 메시수의 1/3을 넘으면, 클로스층에 대한 잉크의 함침량이 부족하여, 종대체와 횡대체의 접합강도가 약해져서 클로스층이 풀리기 쉬워지기 때문이며, 또한, 표준 메시수의 1/4미만이 되면, 이번에는 클로스층에 대한 잉크의 함침량이 너무 많아져서, 강화 섬유의 다발이 팽윤하여 종대체와 횡대체의 굵기가 고르지 않게 될 우려가 있기 때문이다.
한편, 클로스층에 대한 잉크의 도포 및 건조의 사이클은, 이것을 1회만 행하는 경우라도 비교적 바람직한 결과가 얻어지지만, 이것을 2회이상(특히 2회가 가장 바람직하다) 반복해서 행하도록 하면, 클로스층을 구성하는 강화 섬유 전체에 대해서 잉크를 구석구석까지 함침시킬 수 있다.
이하, 도면에 기초해서 본 발명의 실시형태를 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 강화 섬유시트(reinforcing fiber sheet;1)의 한 실시형태를 나타내고, 도 5 및 도 6은 그 강화 섬유시트(1)를 이용한 드레스업 시트(dress-up sheets;2, 3)의 실시형태를 나타내고 있다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 강화 섬유시트(1)는, 카본섬유 등의 강화 섬유를 주원료로 한 클로스 심재(cloth core;4)와, 이 클로스 심재(4)의 표면(도 4의 상면)에 강점착성(强粘着性)의 영구 접착층(5)을 통하여 강고하게 부착된, 투명하고 또한 연성이 풍부한 합성 수지제의 다연성 시트재(high-stretch sheet material;6)로 구성되어 있다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 표면에 다연성 시트재(6)를 갖는 본 실시형태의 강화 섬유시트(1)는, 그 이면측에 위치하는 클로스 심재(4)의 이면에 점착성의 접착제층(7)을 도포하고, 이 접착제층(7)의 이면에 박리시트(8)를 부착함으로써, 차량의 내장 또는 외장 부분 등에 추가적으로 부착해서 사용하는 스티커(2)로서 이용할 수 있다.
또한, 도 6에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 강화 섬유시트(1)는, 그 이면측에 위치하는 클로스 심재(4)의 이면에, 도시하지 않은 접착제 또는 봉제 등의 결합수단을 통하여 발포 수지 등으로 이루어지는 쿠션층(cushioning layer;9)을 형성함으로써, 차량의 좌석의 외피(3)로서 사용할 수 있다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 강화 섬유시트(1)의 구성부재인 클로스 심재(4)는, 다수의 강화 섬유의 집합물인 종대체(縱帶體;vertical strips)(11)와 횡대체(橫帶體;horizontal strips)(12)를 가로 세로로 짜서 이루어지는 클로스층(cloth layer;13)과, 종대체(11)와 횡대체(12)끼리가 서로 접합한 상태인 채로 클로스층(13)이 상온에서 변형 가능하게 되도록 당해 클로스층(13)에 함침시킨 이음 보강층(binding and reinforcing layer;14)으로 구성되어 있다. 한편, 도면 예의 이음 보강층(14)은 이음제(binder)가 클로스층(13)의 전체 두께에 걸쳐서 함침하고, 게다가 또한 클로스층(13)의 표면측으로 돌출한 상태로 나타나 있다. 단, 실제의 이음 보강층(14)에서는, 표면측으로의 돌출량이 도시할 수 없을 정도로 매우 작거나, 그와 같은 돌출이 보여지지 않는 경우도 있다.
본 실시형태의 클로스층(13)은, 매우 가는 카본섬유의 다발로 이루어지는 종대체(11)와 횡대체(12)를 평직으로 함으로써 구성된 카본 클로스(carbon cloth)로 이루어지며, 도 2b에 나타내는 대각선 방향으로 잡아당기면 종대체(11)와 횡대체(12)가 간단히 풀리도록 되어 있다.
이러한 카본 클로스는, 자동차 부품 등의 수지 성형제품의 보강 재료로서 시판되어 있는 것으로, 예를 들면 토레이 가부시키가이샤(Toray Industries, Inc.)제의 "토레이카 클로스(Torayca Cloth)"를 예시할 수 있다.
클로스 심재(4)의 이음 보강층(14)의 형성에 사용하는 이음제는, 건조 후에 있어서 풍부한 유연성을 나타내는 잉크로 이루어지며, 클로스층(13)을 구성하는 카본섬유에 함침함으로써, 종대체(11)와 횡대체(12)끼리가 서로 접합한 상태인 채로 유지하는 접착성능을 갖는 것으로서, 그 결과, 종대체(11)나 횡대체(12)가 꾸불꾸불해지거나 꼬이거나 해서, 클로스층(13)이 풀리는 것이 방지된다. 이러한 접착성능을 갖는 이음제로서는, 테이코쿠 잉키 세이조 가부시키가이샤(Teikoku Printing Inks Mfg. Co., Ltd.)제의 상품명 "세리콜 SP2100AU 클리어(별명, 세리콜 VKT 잉크의 스크린 인쇄용 오버코트 클리어(Sericol VKT Ink Overcoat Clear))"나 같은 회사제의 상품명 "세리콜 EG 스크린 잉크(별명, 폴리에스테르용 글로스 잉크(Gloss Ink ))" 등이 있다.
그런데, 클로스층(13)을 구성하는 종대체(11) 및 횡대체(12)는 매우 가는 카본섬유의 다발로 이루어지기 때문에, 클로스층(13)은 애당초 수분을 흡수하기 쉬운 성질이 있고, 이 때문에, 당해 강화 섬유시트(1)를 후술하는 스티커(2)로서 사용한 경우에, 스티커(2)의 가장자리부로부터 빗물이 침투해서 당해 스티커(2)를 팽윤시킬 우려가 있다. 그래서, 상기 이음제에 사용하는 잉크는, 클로스층(13)에 발수성(撥水性)을 부여하여 제품의 팽윤에 따른 열화를 방지하기 위해서, 용제계의 유성 잉크를 사용하는 것이 바람직하고, 혹은, 유성 잉크에 발수 실리콘을 혼합한 것을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
한편, 상기 다연성 시트재(6)는, 합성 수지제의 베이스 시트(15)와, 이 베이스 시트(15)의 이면(도 4의 하면)의 일부 두께 영역 또는 전체 두께에 걸쳐서 이음제를 용제적으로 함침한 상태로 형성된 이음 보강층(16)으로 구성되어 있다. 한편, 도면 예의 이음 보강층(16)은, 이음제가 베이스 시트(15)의 전체 두께에 걸쳐서 함침하고, 게다가 또한 베이스 시트(15)의 이면측으로 돌출한 상태로 나타나 있다.
이와 같이, 본 실시형태의 강화 섬유시트(1)에서는, 다연성 시트재(6)의 이음 보강층(16)을 베이스 시트(15)의 이면에 형성하고 있기 때문에, 당해 다연성 시트재(6)를 영구 접착층(5)을 통해서 클로스 심재(4)의 표면에 부착한 경우에, 다연성 시트재(6)의 이음 보강층(16)의 이면측이 클로스 심재(4)로 피복되도록 되어 있다.
이 때문에, 베이스 시트(15)에 함침시킨 이음 보강층(16)의 용제성분이 제조시의 상태인 채로 봉입되어, 외부로 휘발하는 것이 방지되므로, 다연성 시트재(6)를 부착한 상기 드레스업 시트(2, 3)를 출하한 후에 있어서도, 베이스 시트(15)에 도포한 잉크의 유연성이 제조시의 상태인 채로 장기간 유지되어, 당해 드레스업 시트(2, 3)의 제조수명을 증대시킬 수 있다.
본 실시형태의 베이스 시트(15)는, 마킹필름(marking film)의 기재시트(substrate sheet) 부분(상기 필름에서 이면측의 점착제를 제거한 시트 부분)으로 이루어지며, 이러한 마킹필름은, 그것 단체(單體)로 신장성 및 인장강도가 우수한 특성을 가진 필름 제품으로서 시판되고 있다. 한편, 본 발명에 사용 가능한 기재시트 부분을 갖는 마킹필름으로서는, 린텍 가부시키가이샤(Lintec Corporation)제의 상품명 "모디칼(Modecal)" "후지페인트(Fujipaint)" "이지택(Easytack)"을 비롯해서, 같은 회사제의 상품명 "루미라스타(Lumilustre)" "반사시트" 등, 세키스이 카가쿠 가부시키가이샤(Sekisui Chemical Co., Ltd)제의 상품명 "택 페인트(Tack Paint)", TOYO가부시키가이샤(Toyo Ink Manufacturing Co., Ltd.)제의 상품명 "다이나칼(Dynacal)" 등이 있다.
이 중, 일부의 예에 대해서 그 여러가지의 인자 등을 기재하면, 상기 "모디칼"은, 두께 75∼85㎛의 것이면, 신장 100%이상, 인장강도 1.0kg/10mm가 얻어지는 것이다. 또한, 그 내열성은 80℃－168시간 후도 이상없다고 하는 것이다. 또한, 상기 "후지페인트"는, 두께 130㎛(그 중 기재부분은 50㎛)인 것이면, 신장이 세로·가로 각각 60%이상, 인장강도가 세로·가로 각각 2.0kg이상이 얻어지는 것이다. 또한, 그 내열성은 70℃－240시간 후도 이상이 없다고 하는 것이다.
상기 "이지택"은, 두께 135㎛(그 중 기재부분은 50㎛)인 것이면, 신장이 세로·가로 각각 60%이상, 인장강도가 세로·가로 각각 2.0kg이상이 얻어지는 것이다. 또한, 그 내열성은 70℃－240시간 후도 이상없다고 하는 것이다.
이러한 것으로부터, 시판의 마킹필름을 단독으로 사용한 경우도, 예를 들면 자동차 본체(body), 곡률반경이 비교적 완만한 커브면이면, 유연하게 추종시킨 부착이 가능하지만, 본 발명자의 시험적 사용에 따르면, 마킹필름 단독의 경우, 이 정도의 커브면에의 사용이, 가열을 필요로 하지 않고 사용할 수 있는 범위의 한도이다.
다연성 시트재(6)의 이음 보강층(16)의 형성에 사용하는 이음제도, 건조 후에 있어서 풍부한 유연성을 나타내는 잉크로 이루어지는 것이며, 염화비닐계 등의 합성수지 시트로 이루어지는 베이스 시트(15)에 대한 친화력이 양호한 성질의 것이 채용되고 있다. 이러한 이음제는, 베이스 시트(15)에 대하여 함침함으로써 용제적인 결합상태를 발생시키는 것이며, 그 결과, 베이스 시트(15)의 신장성 및 인장강도가 비약적으로 높아지게 된다.
상기와 같은 베이스 시트(15)에의 함침에 따른 신장율의 증장(增長)을 이루는 이음제로서는, 베이스 시트(15)가 염화비닐계인 경우에는, 테이코쿠 잉키 세이조 가부시키가이샤제의 상품명 "세리콜 SP2100AU 클리어(별명, 세리콜 VKT 잉크의 스크린 인쇄용 오버코트 클리어)" 등의 잉크가 있다.
또한, 그 외의 잉크로서, 테이코쿠 잉키 세이조 가부시키가이샤제의 상품명 "세리콜 EG 스크린 잉크(별명, 폴리에스테르용 글로스 잉크)"나, 가부시키가이샤 세이코 어드밴스사(Seiko Advance, Ltd.)제의 상품명 "SG700 시리즈" 등의 잉크를 사용할 수도 있다.
한편, 상기 "세리콜 SP2100AU 클리어"의 여러가지의 인자 등을 기재하면, 200mm/min하에서의 신장 180%, 인장강도 2.0kg/15mm가 얻어지는 것이었다. 또한, 그 내열성은 80℃－168시간 후도 이상없다고 하는 것이었다.
이러한 것으로부터, 상기 이음제를 베이스 시트(15)에 함침시킨 상태의 이음 보강층(16)은, 예를 들면 휴대전화기나 퍼스널컴퓨터 마우스와 같이 소형이며 또한 곡률반경이 작은 곡선부가 많이 채용된 것에 대해서 부착하는 경우라도, 간단하고 또한 깨끗한 마무리가 얻어질 정도로의 다연성(즉, 금 등의 문제가 발생하지 않는 상황하에서 신장이 매우 풍부해지는 특성)을 가진 것이 된다.
한편, 도시하고 있지 않으나, 다연성 시트재(6)의 이음 보강층(16)의 이면에는, 이 보강층(16)과 동일한 재질이며 투명한 잉크나 클리어 잉크 등으로 이루어지는 코트층(coating layer)을 형성하는 것으로 해도 된다.
또한, 도 5에 나타내는 접착제층(7)을 구성하는 접착제로서는, 클로스 심재(4)의 이면측으로부터 용제성분이 휘발하는 것을 방지하는 팩기능(pack function)을 수행하기 때문에, 예를 들면, 유기 용제형 아크릴계 점착제를 사용하는 것이 바람직하다.
다음으로, 도 1∼도 3을 참조하면서, 본 실시형태에 따른 강화 섬유시트(1)의 제조방법을 설명한다.
도 1은 강화 섬유시트(1)의 주요 구성요소인 클로스 심재(4)의 제조방법을 나타내고 있다.
즉, 이러한 클로스 심재(4)를 제조하기 위해서는, 우선, 도 1a에 나타내는 바와 같이, 상기 클로스층(13)의 상면에 스크린(18)을 갖는 쇄판(刷版)(19)을 세트하고, 도 1b에 나타내는 바와 같이, 건조 후에 있어서 풍부한 유연성을 나타내는 잉크(20)를 스크린(18)상에 공급하여 스크린 인쇄를 행함으로써, 그 잉크(20)를 클로스층(13)에 함침시킨다. 이러한 스크린 인쇄에서 사용하는 쇄판(19)은, 이 잉크(20)의 표준 사용 규격보다도 성긴 메시의 스크린(18)을 구비하고 있다.
예를 들면, 상기 "세리콜 SP2100AU 클리어"의 경우에는, 그 표준 사용 규격은 180∼225메시정도가 적당하다고 되어 있고, 또한, 상기 "세리콜 EG 스크린 잉크"의 경우에는, 그 표준 사용 규격은 230메시정도가 적당하다고 되어 있으나, 본 실시형태에서는, 쇄판(19)의 스크린(18)은, 이들 표준 사용 규격의 1/3이하인 70메시정도로 설정하고 있다. 이와 같이 극히 그물코 구멍(mesh openings)이 성긴 스크린(18)을 사용함으로써, 클로스층(13) 위에 상당히 많은 잉크(20)가 공급되는 상태가 되어, 그 결과, 충분한 양의 잉크(20)가 확실하게 클로스층(13)의 각 섬유에 함침하게 된다.
따라서, 상기와 같이 해서 잉크(20)가 충분히 함침된 클로스층(13)은, 도 2a에 나타내는 바와 같이, 당해 잉크(20)의 건조 후에 있어서의 접착성능에 의해 종대체(縱帶體;vertical strips)(11)와 횡대체(橫帶體;horizontal strips)(12)끼리가 서로 접합한 상태가 된다. 또한, 이 경우의 잉크(20)는 건조 후에 있어서 풍부한 유연성을 갖기 때문에, 도 2b에 나타내는 바와 같이, 상온하에 있어서 클로스 심재(4)를 대각선 방향으로 잡아당기면, 종대체(11)와 횡대체(12)가 서로 경사져서 마름모꼴 형상으로 변형하지만, 그들의 접착상태는 유지된 채여서, 클로스층(13)이 풀려 버리는 일은 없다.
한편, 상기 스크린 인쇄에 사용하는 스크린(18)은, 잉크 메이커가 정한 표준 메시수의 1/3이하이고 또한 1/4이상의 성긴 메시수로 설정하는 것이 바람직하다. 그 이유는, 당해 스크린(18)의 메시수가 표준 메시수의 1/3을 넘으면, 클로스층(13)에 대한 잉크의 함침량이 부족하여, 종대체(11)와 횡대체(12)의 접합강도가 약해져서 클로스층(13)이 풀리기 쉬워지기 때문이다.
또한, 그 반대로, 스크린(18)의 메시수가 표준 메시수의 1/4미만이 되면, 이번에는 클로스층(13)에 대한 잉크의 함침량이 너무 많아져서, 강화 섬유의 다발이 팽윤하여 종대체(11)와 횡대체(12)의 굵기가 고르지 않게 될 우려가 있기 때문이다.
도 7a는 이 스크린 인쇄에서 사용하는 스크린 인쇄기(22)의 일례를 나타내고 있다. 이 인쇄기(22)는, 중앙부에 쇄판(19)의 세트부(23)를 가지며, 그 상부를 닥터(doctor;24) 및 스퀴지(squeegee;25)가 이동하는 구조로 되어 있다. 한편, 쇄판(19)은 테트론제의 스크린(18)을 구비하고 있다.
이 잉크(20)의 도포 후에는, 소정 시간의 양생(養生;curing)을 행하여 잉크(20)의 건조를 기다린다. 이 건조에는, 도 1c에 나타내는 바와 같이, 적당한 가열장치(26)를 사용해서 가열을 실시하도록 하면 된다.
도 7b는 이 가열장치(26)의 일례의 외관을 나타낸 것으로, 열풍순환식의 항온조(도시생략)를 내장한 것으로 되어 있다. 단, 이 외의 가열방식의 것을 사용하는 것도 가능하다. 이 경우의 가열온도는, 30℃이상이고 또한 80℃이하로 하는 것이 바람직하다. 그 이유는, 30℃에 미치지 않는 경우에는, 잉크(20)가 건조하지 않는 일이 있고, 80℃를 넘으면, 용제성분이 급속하게 빠져나가서 물결모양의 현상이 발생하는 일이 있기 때문이다.
잉크(20)가 건조한 후는, 이 잉크(20)를 함침시킨 클로스층(13)을 다시 스크린 인쇄기(22)에 세트하고, 상기와 동일한 조건으로, 또한, 건조 후에 있어서 풍부한 유연성을 갖는 동일한 잉크(20)의 도포를 행함과 아울러, 계속해서, 가열장치(26)에 의해, 상기와 동일한 조건으로 상기 잉크(20)의 건조를 행한다.
이와 같이, 유연성이 우수한 동일한 잉크(20)의 도포 및 건조 사이클을 2회 반복함으로써, 클로스층(13)에 대한 잉크(20)의 함침이 보다 확실하게 되어, 잉크(20)가 건조한 후의 클로스 심재(4)의 유연성을 향상시킬 수 있다. 한편, 클로스층(13)에 대한 잉크(20)의 도포 및 건조 사이클을 2회 반복하는 경우에는, 그 사이클을 표리에서 1회씩 행하도록 하면, 표리 중 어느 한쪽측으로부터 잉크(20)의 도포를 반복하는 경우에 비해서 클로스층(13)에 대한 잉크(20)의 함침이 더욱 확실하게 되어, 보다 바람직하다.
다음으로, 도 3은 강화 섬유시트(1)의 구성부재인 다연성 시트재(6)의 제조방법을 나타내고 있다.
즉, 이러한 시트재(6)를 제조하기 위해서는, 우선, 도 3a에 나타내는 바와 같이, 베이스 시트(15)의 상면에 스크린(28)을 갖는 쇄판(29)을 세트하고, 도 3b에 나타내는 바와 같이, 건조 후에 있어서 풍부한 유연성을 나타내는 잉크(30)를 스크린(28)상에 공급하여 스크린 인쇄를 행함으로써, 그 잉크(30)를 베이스 시트(15)에 함침시킨다. 이러한 스크린 인쇄에서 사용하는 쇄판(29)도, 이 잉크(30)의 표준 사용 규격보다도 성긴 메시의 스크린(28)을 구비하고 있다.
예를 들면, 상기 "세리콜 SP2100AU 클리어"의 경우에는, 그 표준 사용 규격은 180∼225메시정도가 적당하다고 되어 있고, 또한, 상기 "세리콜 EG 스크린 잉크"의 경우에는, 그 표준 사용 규격은 230메시정도가 적당하다고 되어 있으나, 본 실시형태에서는, 쇄판(29)의 스크린(28)은, 이들 표준 사용 규격의 1/2에 가까운 120메시로 설정하고 있다. 이와 같이 그물코 구멍(mesh openings)이 성긴 스크린(28)을 사용함으로써, 베이스 시트(15)상에 상당히 많은 잉크(30)가 공급되는 상태가 되어, 그 결과, 충분한 양의 잉크(30)가 확실하게 베이스 시트(15)에 함침하게 된다.
이 잉크(30)의 도포 후에는, 소정 시간의 양생을 행하여 잉크(30)의 건조를 기다린다. 이 건조에는, 도 3c에 나타내는 바와 같이, 상기 가열장치(26)를 사용해서 가열을 실시하도록 하면 된다. 이 경우의 가열온도는, 30℃이상 80℃이하로 하는 것이 바람직하다. 그 이유는, 30℃에 미치지 않는 경우에는, 잉크(30)의 유연성을 그다지 잘 끌어낼 수 없고, 또한, 80℃를 넘으면 제조 후에 얻어진 시트재(1)에 있어서 물결모양이 나타날 우려가 있기 때문이다.
또한, 상기 30℃이상 80℃이하의 범위 내라고 해도, 50℃에 미치지 않는 경우에는 건조시간이 오래 걸리는 경향이 되고, 또한 70℃를 넘는 경우에서는 드물지만 시트재(1)에 작은 상처가 생기는 일이 있다. 따라서, 50℃이상 70℃이하로 하는 것이 실용에 적합하다고 말하게 된다. 최량의 조건으로서는, 60℃로 하는 것이 좋고, 또한 그 가열시간은 15분으로 하는 것이 좋은 것이었다.
단, 상기한 마킹필름의 베이스 시트(15)나 잉크(30)의 구체예에서는, 모두 내열성으로서 70℃, 물건에 따라서는 80℃를 클리어(clear)하고 있으며, 따라서, 건조시의 가열 자체로 베이스 시트(15)나 잉크(30)가 열손을 받는다고 하는 것을 회피하는 것은 특별히 곤란한 일은 아니다.
잉크(30)가 건조한 후는, 이 잉크(30)가 함침한 상태가 된 베이스 시트(15)를 다시 스크린 인쇄기(22)에 세트하고, 상기와 동일한 조건으로, 또한, 건조 후에 있어서 풍부한 유연성을 갖는 동일한 잉크(30)의 도포를 행함과 아울러, 계속해서, 가열장치(26)에 의해, 상기와 동일한 조건으로, 상기 잉크(30)의 건조를 행한다.
이와 같이, 유연성이 우수한 동일한 잉크(30)의 도포 및 건조 사이클을 2회 반복함으로써, 베이스 시트(15)에 대한 잉크(30)의 함침이 보다 확실하게 되고, 또한 한층 풍부한 도포량을 확보할 수 있는 것이 되어, 그것에 따라, 보다 한층 양호한 다연성을 가진 시트재(6)가 얻어지게 된다.
단, 베이스 시트(15)에 대한 잉크(30)의 도포 및 건조 사이클은, 많이 반복할 수록 좋다고 하는 것도 아니며, 2회를 넘은 후는 반복수를 늘려도 효과가 현저하게 높아지는 것은 아니다. 이러한 것으로부터, 잉크(11)의 도포 및 건조 사이클의 반복수는 2회가 가장 효율적이라고 말할 수 있다.
상기와 같이 해서 제조된 다연성 시트재(6)는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 상기 클로스 심재(4)의 표면에 영구 접착층(5)을 통하여 일체화되고, 이렇게 해서 제작된 보강 섬유시트(1)는, 예를 들면 도 5 및 도 6에 나타내는 드레스업 시트(2, 3)의 원료시트로서 이용된다.
한편, 상기 클로스 심재(4)는, 매트릭스 수지 내에 매설함으로써 성형제품의 보강 재료로서 사용할 수 있으며, 이 경우에는, 다연성 시트재(6)를 부착할 필요는 없고, 클로스 심재(4)만으로 강화 섬유시트(1)가 구성된다.
본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니다.
예를 들면, 클로스층(13)을 구성하는 강화 섬유는, 유리섬유나 케블라 섬유(kevlar fiber) 등의 카본섬유 이외의 것을 사용할 수 있다. 또한, 상기 클로스층(13)은, 종대체(11)와 횡대체(12)를 평직으로 한 것뿐만 아니라, 그들을 능직으로 한 것을 채용하는 것으로 해도 된다.
또한, 도 5에 나타내는 스티커(2)는, 차량의 외장 또는 내장 부분뿐만 아니라, 노트북 컴퓨터 등의 전자기기나 장식품류 등의 가정용품과 같은 모든 물품에 부착해서 사용할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 강화 섬유 클로스를 매립한 성형제품을 깨끗하게 또한 간단히 제조할 수 있기 때문에, 제작비용 및 제작시간을 증대시키지 않고 성형제품의 품질을 향상할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 진짜 강화 섬유 클로스를 가지며 또한 가열없이 자유롭게 변형하는 드레스업 시트가 얻어지기 때문에, 진짜 발 모양(weave pattern)에 의한 드레스업을 간단하고 또한 저렴하게 실현할 수 있다.
본 발명에 따른 강화 섬유시트는, 매트릭스 수지 내에 매설함으로써 성형제품의 보강 재료로서 이용할 수 있다. 또한, 차량의 내장 또는 외장 부분에 부착해서 사용하는 스티커나 차량의 좌석의 외피로서 이용할 수도 있다.

Claims (10)

  1. 다수의 강화 섬유의 집합물인 종대체(縱帶體;vertical strips)(11)와 횡대체(橫帶體;horizontal strips)(12)를 가로 세로로 짜서 구성된 클로스층(cloth layer;13)과, 상기 종대체(11)와 횡대체(12)끼리가 서로 접합한 상태인 채로 상기 클로스층(13)이 상온에서 변형 가능하게 되도록 당해 클로스층(13)에 함침시킨 이음 보강층(binding and reinforcing layer;14)으로 이루어지는 클로스 심재(cloth core;4)를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 강화 섬유시트.
  2. 제 1 항에 있어서, 투명하고 또한 연성(延性)이 풍부한 합성 수지제의 다연성 시트재(high-stretch sheet material;6)가 클로스 심재(4)의 이음 보강층(14)에 부착되어 있는 강화 섬유시트.
  3. 제 2 항에 있어서, 다연성 시트재(6)는, 합성 수지제의 베이스 시트(15)와, 건조 후에 있어서 풍부한 유연성을 나타내는 잉크(30)를 상기 베이스 시트(15)에 함침시킴으로써 당해 베이스 시트(15)의 이면에 형성된 이음 보강층(16)으로 구성되어 있는 강화 섬유시트.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 기재된 강화 섬유시트(reinforcing fiber sheet;1)의 이면에 접착제층(7)이 형성되고, 이 접착제층(7)의 이면에 박리시트(8)가 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 드레스업 시트.
  5. 제 2 항 또는 제 3 항에 기재된 강화 섬유시트(1)의 이면에 쿠션층(cushioning layer;9)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 드레스업 시트.
  6. 다음의 공정 (a)∼(c)를 포함하는 강화 섬유시트의 제조방법.
    (a)다수의 강화 섬유의 집합물인 종대체(11)와 횡대체(12)를 가로 세로로 짜서 구성된 클로스층(13)의 상면에, 표준 메시수보다도 성긴 메시수의 스크린(18)을 세트하는 제 1 공정
    (b)건조 후에 있어서 풍부한 유연성을 나타내는 잉크(20)를 상기 스크린(18)상에 공급하여 스크린 인쇄를 행함으로써, 그 잉크(20)를 상기 클로스층(13)에 함침시키는 제 2 공정
    (c)그 잉크(20)가 함침된 클로스층(13)을 건조시켜서 클로스 심재(4)를 제작하는 제 3 공정
  7. 제 6 항에 있어서, 또한, 다음의 공정 (d)를 포함하는 강화 섬유시트의 제조방법.
    (d)투명하고 또한 연성이 풍부한 합성 수지제의 다연성 시트재(6)를 클로스 심재(4)의 이음 보강층(14)에 부착하는 제 4 공정
  8. 제 7 항에 있어서, 제 4 공정에 있어서의 다연성 시트재(6)는, 합성 수지제의 베이스 시트(15)의 이면에, 건조 후에 있어서 풍부한 유연성을 나타내는 잉크(30)를 그 표준 메시수보다도 성긴 스크린(28)을 사용한 스크린 인쇄에 의해 도포하여 건조시킴으로써 구성되어 있는 강화 섬유시트.
  9. 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 제 2 공정의 스크린 인쇄에 사용하는 스크린(18)은, 표준 메시수의 1/3이하이고 또한 1/4이상의 성긴 메시수로 설정되어 있는 강화 섬유시트의 제조방법.
  10. 제 6 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 클로스층(13)에 대한 잉크(20)의 도포 및 건조를 2회이상 반복하는 강화 섬유시트의 제조방법.
KR1020057012672A 2003-01-10 2004-01-13 강화 섬유시트와 그 제조방법 및 그 시트를 사용한드레스업 시트 KR100788547B1 (ko)

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