KR20070024532A - Gel coated reinforced composite - Google Patents

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Abstract

A method of forming a gel coated article, the method comprises thermoforming a reinforced thermoplastic substrate sheet into a desired shape wherein the resulting desired shape having a residual void content at least at the surface thereof. The desired shape is molded together with a gel coating material to form a adherent bond between said gel coating material and the desired shape wherein said gel coating material permeates into the desired shape and is cured to form a mechanical bond therewith. ® KIPO & WIPO 2007

Description

겔 코팅된 보강된 복합체{GEL COATED REINFORCED COMPOSITE}Gel Coated Reinforced Composites {GEL COATED REINFORCED COMPOSITE}

기판 및 심미적인 표면 층을 포함하는 심미적인 복합체 구조체에 대한 시장의 경제적 측면에서는 종종 기판으로 열경화성 수지 시스템을 사용하는 것이 선호된다. 낮은 원료 및 공구 비용이 열경화성 물질의 선택을 뒷받침하는 요인으로 흔히 인용된다. 그러나, 열경화성 물질의 사용은 휘발성 유기 화합물(VOC) 방출물을 생성시킬 수 있고, 일반적으로 사이클 시간이 길다.In the economics of the market for an aesthetic composite structure comprising a substrate and an aesthetic surface layer, it is often preferred to use a thermosetting resin system as the substrate. Low raw material and tool costs are often cited as supporting factors for the selection of thermosets. However, the use of thermosets can produce volatile organic compound (VOC) emissions and generally has a long cycle time.

예를 들어, 심미적 부품을 제조하는데 통상적으로 이용하는 방법은 2단계 절차를 포함하는데, 전통적인 열성형 방법을 이용하여 열가소성 표면 층을 생성시키고, 이 표면 층 뒤에 열경화성 물질을 주입 또는 분무한 다음 제자리에서 경화시켜 보강된 하부 층(sub-layer) 및 열가소성 표면 층을 갖는 2층 구조체를 생성시킨다. 다수의 열경화성 시스템 및 방법이 보강된 하부-층을 제조하는데 사용된다. 이들은 예를 들어 분무 유리 섬유 보강된 플라스틱(FRP), 수지 이동 주조(molding), 진공-주입 및 다양한 보강된 포움 제자리 기법을 포함한다.For example, a commonly used method of manufacturing aesthetic components involves a two-step procedure, which creates a thermoplastic surface layer using traditional thermoforming methods, injects or sprays thermoset material behind the surface layer, and then cures in place. To create a two-layer structure having a reinforced sub-layer and a thermoplastic surface layer. Many thermosetting systems and methods are used to make reinforced bottom-layers. These include, for example, spray glass fiber reinforced plastic (FRP), resin transfer molding, vacuum-injection and various reinforced foam in situ techniques.

에마뉴엘(Emanuel) 등의 미국 특허 제 4,356,230 호에는 성형 부품의 주조 작업 및 고화 동안 주형 표면으로부터 기판으로 코팅을 이동시키는 방법이 기재되어 있다. 토먼(Toman)의 미국 특허 제 4,742,121 호에는 전형적으로 분무에 의해 도포되는 겔 코팅 제제가 기재되어 있다.US Pat. No. 4,356,230 to Emanuel et al. Describes a method for transferring a coating from a mold surface to a substrate during casting and solidification of molded parts. Toman US Pat. No. 4,742,121 describes gel coating formulations that are typically applied by spraying.

다수의 구조 용도에 요구되는 강성 및 낮은 CTE를 갖는 복합체 겔 코팅된 복합체 물질을 생성시키는 것이 바람직하다. 낮은 VOC 방출물을 생성시키고 사이클 시간이 짧은 방법에 의해 접착성 겔 코팅된 제품을 제조하는 것이 바람직하다. 다른 바람직한 속성은 높은 표면 품질, 탁월한 기계적 접착성 및 최소화된 주름 및 부분 결함을 갖는 심미적 층으로서의 겔 코팅이다.It is desirable to produce composite gel coated composite materials having the stiffness and low CTE required for many structural applications. It is desirable to produce adhesive gel coated articles by methods that produce low VOC emissions and have short cycle times. Another desirable property is gel coating as an aesthetic layer with high surface quality, excellent mechanical adhesion and minimized wrinkles and partial defects.

발명의 개요Summary of the Invention

겔-코팅된 제품을 제조하는 방법의 실시양태는 보강된 열가소성 기판 시트를 목적하는 형상으로 열성형시킴을 포함한다. 한 실시양태에서, 형상은 표면 구역으로부터 안쪽으로 연장되는 초기 공극을 갖는다. 열경화성 겔 코팅 물질을 경화시키기 전에 제품에 공극을 갖게 하여 제품과 겔 코팅을 기계적으로 결합시키는 것이 바람직하다. 표면 구역을 겔 코팅 물질과 접촉시킨다. 공극은 상기 겔 코팅 물질이 적어도 표면 영역 내로 침투할 수 있도록 하기에 충분해야 한다. 겔 코팅 물질로 목적하는 형상을 함께 주조하여 겔 코팅 물질과 목적하는 형상 사이에 접착성 결합이 형성되도록 한다. 겔 코팅 물질은 목적하는 형상 내로 침투하고 경화되어 그와의 기계적 결합을 형성한다. 한 실시양태에 따라, 섬유-보강된 물질은 성형된 기판을 통해 진공이 가해지도록 하기에 충분한 공극 함량을 갖는 경량의 섬유-보강된 플라스틱 물질일 수 있다. 다른 실시양태에 따라, 섬유-보강된 물질은 처음에는 표면 공극이 적거나 없을 수 있으나 성형 또는 주조 공정 동안 표면 공극을 획 득하게 되는 밀집화된 물질일 수 있다. 전형적으로, 이러한 표면 공극 또는 표면 조도는 기판 물질에 함유된 섬유의 로프팅(lofting)을 통해 달성될 수 있다. 인접한 겔 코팅 물질을 갖는 성형된 기판을 함께 주조하여 겔 코팅 물질과 성형된 기판 사이에 접착성 결합을 생성시킨다. 한 실시양태에 따라, 보강된 열가소성 기판 시트는 그를 통해 진공이 가해지도록 하기에 충분한 공극 함량을 갖는다. 한 실시양태에 따라, 성형된 기판을 제조하는데 차이가 있는 기체 압력을 이용한다.Embodiments of a method of making a gel-coated product include thermoforming the reinforced thermoplastic substrate sheet into the desired shape. In one embodiment, the shape has an initial void extending inwardly from the surface region. It is desirable to mechanically bond the article and gel coating by leaving voids in the article prior to curing the thermosetting gel coating material. The surface area is contacted with the gel coating material. The voids should be sufficient to allow the gel coating material to penetrate at least into the surface area. The desired shapes are cast together with the gel coating material such that an adhesive bond is formed between the gel coating material and the desired shape. The gel coating material penetrates into the desired shape and cures to form a mechanical bond therewith. According to one embodiment, the fiber-reinforced material may be a lightweight fiber-reinforced plastic material having sufficient pore content to allow vacuum to be applied through the molded substrate. According to another embodiment, the fiber-reinforced material may be a dense material that may initially have little or no surface voids but will acquire surface voids during the molding or casting process. Typically, such surface voids or surface roughness can be achieved through lofting the fibers contained in the substrate material. Molded substrates with adjacent gel coating materials are cast together to create an adhesive bond between the gel coating material and the molded substrate. According to one embodiment, the reinforced thermoplastic substrate sheet has sufficient pore content to allow vacuum to be applied therethrough. According to one embodiment, different gas pressures are used to make shaped substrates.

층상 제품을 제조하는 방법의 다른 실시양태는 기판 시트를 기판 시트의 섬유를 로프팅시키기에 충분한 온도까지 가열하고; 기판 시트를 멤브레인 보조 압력 박스(membrane assisted pressure box)에 대향하여 배치시킨 다음; 기판 시트를 주형 위로 밀어 성형된 기판을 생성시키고; 겔 코팅 물질을 성형된 기판에 인접하게 배치시키며; 성형된 기판과 겔 코팅 물질을 주조하여 접착성 결합을 형성함을 포함한다. 다른 실시양태는 제조에 쌍을 이룬(matched) 공구를 사용함을 포함한다.Another embodiment of a method of making a layered product includes heating the substrate sheet to a temperature sufficient to loft the fibers of the substrate sheet; Placing the substrate sheet against the membrane assisted pressure box; Pushing the substrate sheet onto the mold to produce a molded substrate; Placing the gel coating material adjacent to the molded substrate; Casting the molded substrate and the gel coating material to form an adhesive bond. Another embodiment includes using a paired tool for manufacturing.

당해 분야의 숙련자는 하기 상세한 설명, 도면 및 첨부된 청구의 범위로부터 상기 기재된 특징 및 다른 특징을 인지 및 이해할 것이다.Those skilled in the art will recognize and understand the above described and other features from the following detailed description, the drawings, and the appended claims.

이제 도면을 참조하는데, 이들 도면은 예시적인 실시양태이며, 유사한 요소는 비슷하게 번호를 매긴다.Reference is now made to the drawings, which are illustrative embodiments in which like elements are similarly numbered.

도 1은 예시적인 겔 코팅된 플라스틱 보강된 제품의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of an exemplary gel coated plastic reinforced article.

도 2는 쌍을 이룬 공구와 열성형되어야 하는 예시적인 기판의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of an example substrate that must be thermoformed with a paired tool.

오른쪽 부분인 도 2A는 열성형되어야 하는 예시적인 기판과 멤브레인 보조 진공/압력 설비의 단면도이다.2A, the right part, is a cross-sectional view of an exemplary substrate and membrane assisted vacuum / pressure apparatus that must be thermoformed.

도 3은 성형된 기판으로의 주조를 위해 겔 코팅 물질을 사용하는 주조 시스템이다.3 is a casting system using a gel coating material for casting to a molded substrate.

본원에 개시된 것은 개방 셀(open-cell) 구조를 갖는 기판을 포함하는 겔 코팅된 층상 제품의 제조 방법이다. 본원에 사용되는 용어 "개방 셀"이 그의 원래 의미를 가지며 한 표면으로부터 반대쪽 표면으로 유체가 연통되도록 인접한 셀과 유체 연통되는 셀을 기재함을 알아야 한다. 용어 "열성형" 및 그의 다양한 변형은 이들의 원래 의미를 갖고, 본원에서 시트를 가열 및 성형시켜 목적하는 형상으로 만드는 방법을 일반적으로 기재하기 위해 사용된다. 열성형 방법 및 공구는 두뷔스(DuBois) 및 프리블(Pribble)의 문헌["Plastics Mold Engineering Handbook", 제5판, 1995, 페이지 468 내지 498]에 상세하게 기재되어 있다.Disclosed herein is a method of making a gel coated layered product comprising a substrate having an open-cell structure. It is to be understood that the term "open cell" as used herein, has its original meaning and describes a cell in fluid communication with an adjacent cell such that fluid is in communication from one surface to the opposite surface. The term “thermoforming” and its various modifications have their original meaning and are used herein to generally describe how to heat and mold the sheet to the desired shape. Thermoforming methods and tools are described in detail in DuBois and Pribble ("Plastics Mold Engineering Handbook", 5th edition, 1995, pages 468-498).

용어 "층"은 본원에서 편의를 위해 사용되며, 불규칙한 형상을 갖는 물질 뿐만 아니라 시트 및 필름을 포함한다. 용어 "제 1", "제 2" 등이 임의의 순서, 품질 또는 중요도를 나타내기보다는 한 요소를 다른 요소와 구분하기 위해 사용되며, 단수형이 본원에서 수량을 한정하는 의미가 아니라 인용된 품목이 하나 이상 존재함을 나타냄을 또한 알아야 한다. 뿐만 아니라, 본원에 개시된 모든 범위는 총괄적이고 조합될 수 있다(예를 들어, "약 25중량% 이하이고, 약 5 내지 약 20중량%가 바람직하고, 약 10 내지 약 15중량%가 더욱 바람직하다"라는 범위는 끝점 및 이 범위의 모든 중간 값, 예컨대 "약 5 내지 약 25중량%, 약 5 내지 약 15중량" 등을 포함한다).The term "layer" is used herein for convenience and includes sheets and films as well as materials with irregular shapes. The terms "first", "second", and the like are used to distinguish one element from another rather than to indicate any order, quality or importance, and the singular form is not intended to limit the quantity herein. It should also be noted that there is more than one. In addition, all ranges disclosed herein can be generic and combined (eg, "up to about 25 weight percent, about 5 to about 20 weight percent is preferred, and about 10 to about 15 weight percent is more preferred. "Includes endpoints and all intermediate values of this range, such as" about 5 to about 25 weight percent, about 5 to about 15 weight "and the like).

본원에 개시된 방법은 개방 셀형의 섬유-보강된 열성형가능한 기판 위에 배치된 겔 코팅 물질을 포함하는 제품을 제조하는데 특히 유용하다. 겔 코팅은 바람직하게는 기판의 표면 층으로서 작용하며, 기판과 상용성이도록 선택된다.The method disclosed herein is particularly useful for making articles comprising a gel coating material disposed on an open cell, fiber-reinforced thermoformable substrate. The gel coating preferably serves as the surface layer of the substrate and is selected to be compatible with the substrate.

기판 물질은 열가소성 물질을 포함한다. 예시적인 열가소성 물질은 폴리프로필렌, 폴리카본에이트(PC), 폴리에스터, 폴리에터이미드(PEI), 폴리아릴렌 에터 등, 및 상기 열가소성 물질중 하나 이상을 포함하는 혼합물, 예컨대 PC/PET 블렌드를 포함한다. 선형 또는 분지형 방향족 폴리카본에이트를 사용할 수 있다. 한 실시양태에서는, 2,2-비스(4-하이드록시페닐) 프로페인("비스페놀 A"), 비스(2-하이드록시페닐) 메테인, 1,1-비스(4-하이드록시페닐)-3,3,5-트라이메틸사이클로헥세인, 플루오렌온 비스페놀, 1,1-비스(4-하이드록시페닐) 에테인, 2,6-다이하이드록시나프탈렌, 비스(3,5-다이에틸-4-하이드록시페닐) 설폰, 2,2-비스(3,5-다이브로모-4-하이드록시페닐) 프로페인, 4,4'-다이하이드록시다이페닐 에터, 스피로 바이인데인 비스페놀 등중 하나 이상으로부터 유도되는 단위를 포함하는 폴리카본에이트를 사용할 수 있다. 적합한 열가소성 폴리에스터는 예를 들어 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)(PET), 폴리(1,4-뷰틸렌 테레프탈레이트)(PBT), 폴리(트라이메틸렌 테레프탈레이트)(PTT), 폴리(에틸렌 나프탈레이트)(PEN), 폴리(뷰틸렌 나프탈레이트)(PBN), 폴리(사이클로헥세인다이메탄올 테레프탈레이트), 폴리(사이클로헥세인다이메탄올-코-에틸렌 테레프탈레이트)(PETA) 및 폴리(1,4-사이클로헥세인다이메틸-1,4-사이클로헥세인다이카복실레이트)(PCCD) 같은 폴리(알킬렌 다이카복실레이트); 폴리(알킬렌 아렌다이오에이트); 및 상기 폴리에스터중 하나 이상을 포함하는 혼합물을 포함한다.Substrate materials include thermoplastics. Exemplary thermoplastics include polypropylene, polycarbonate (PC), polyester, polyetherimide (PEI), polyarylene ether, and the like, and mixtures including one or more of these thermoplastics, such as PC / PET blends. Include. Linear or branched aromatic polycarbonates can be used. In one embodiment, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane ("bisphenol A"), bis (2-hydroxyphenyl) methane, 1,1-bis (4-hydroxyphenyl)- 3,3,5-trimethylcyclohexane, fluorenone bisphenol, 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) ethane, 2,6-dihydroxynaphthalene, bis (3,5-diethyl-4 One or more of -hydroxyphenyl) sulfone, 2,2-bis (3,5-dibromo-4-hydroxyphenyl) propane, 4,4'-dihydroxydiphenyl ether, spiro biynein bisphenol Polycarbonates comprising units derived from can be used. Suitable thermoplastic polyesters are, for example, poly (ethylene terephthalate) (PET), poly (1,4-butylene terephthalate) (PBT), poly (trimethylene terephthalate) (PTT), poly (ethylene naphthalate) (PEN), poly (butylene naphthalate) (PBN), poly (cyclohexanedimethanol terephthalate), poly (cyclohexanedimethanol-co-ethylene terephthalate) (PETA) and poly (1,4- Poly (alkylene dicarboxylates) such as cyclohexanedimethyl-1,4-cyclohexanedicarboxylate) (PCCD); Poly (alkylene areneioate); And mixtures comprising at least one of the polyesters.

예시적인 실시양태에서, 겔 코팅(10)은 전형적으로 분무될 수 있는, 착색된 미리 촉진된 수지를 포함한다. 불포화 방향족 단량체(예: 스타이렌)와 혼합된 불포화 폴리에스터를 과산화물에 의해 개시되는 가교결합된 중합체의 제조에 사용할 수 있다. 불포화 산 또는 산 무수물과 폴리올의 축합으로부터 불포화 폴리에스터를 제조할 수 있다. 사용되는 가장 통상적인 불포화 산은 말레산 무수물 또는 퓨마르산이다. 가수분해 저항성을 개선시키기 위해서는, 방향족 폴리에폭사이드와 불포화 모노카복실산의 반응으로부터 생성되는 비닐 에스터를 사용할 수 있다. 토먼의 미국 특허 제 4,742,121 호에 기재된 다른 시스템은 다양한 펜던트 불포화를 갖는 우레탄 폴리에스터, 아이소사이아네이트-작용성 아크릴 시스템, 아크릴 주쇄 및 알키드 수지 쇄를 갖는 그라프트 공중합체 시스템, 및 방향족 폴리에폭사이드 수지를 기제로 하는 비닐 에스터를 포함한다. 상기 특허는 중합체 쇄에 부착된 다수개의 탄소-대-탄소 결합 불포화를 갖는 아크릴레이트 수지를 기재하고 있다. 미국 특허 제 4,742,121 호의 칼럼 1 내지 10에 기재되어 있는 겔 코팅 수지에 대한 기재내용은 본원에 참고로 인용된다. 다른 겔 코팅 시스템은 에폭시 중합체를 기제로 할 수 있다.In an exemplary embodiment, gel coating 10 typically comprises a colored, pre-promoted resin that can be sprayed. Unsaturated polyesters mixed with unsaturated aromatic monomers such as styrene can be used for the preparation of crosslinked polymers initiated by peroxides. Unsaturated polyesters can be prepared from condensation of unsaturated acids or acid anhydrides with polyols. The most common unsaturated acids used are maleic anhydride or fumaric acid. In order to improve the hydrolysis resistance, vinyl esters produced from the reaction of aromatic polyepoxides and unsaturated monocarboxylic acids can be used. Other systems described in Toman's US Pat. No. 4,742,121 include urethane polyesters with various pendant unsaturations, isocyanate-functional acrylic systems, graft copolymer systems with acrylic backbone and alkyd resin chains, and aromatic polyepoxys. Vinyl esters based on side resins. The patent describes acrylate resins having a plurality of carbon-to-carbon bond unsaturations attached to the polymer chain. The description of gel coating resins described in columns 1 to 10 of US Pat. No. 4,742,121 is incorporated herein by reference. Other gel coating systems can be based on epoxy polymers.

기판의 플라스틱 물질은 기판에 그의 열성형이 가능할 정도로 충분한 구조적 일체성을 제공하기에 충분한 결합능을 갖는다. 예를 들어, 기판은 기판이 열성형 시스템에 배치되어 열성형될 수 있도록, 섬유 및 열가소성 물질(들)을 포함할 수 있다. 다른 예시적인 실시양태에서, 기판은 기판이 열성형 시스템에 배치되어 열성형될 수 있도록, 섬유, 열경화성 물질(들) 및 기판의 구조를 목적하는 형태(예컨대 시트)로 유지하는 시약을 포함할 수 있다.The plastic material of the substrate has sufficient binding capacity to provide sufficient structural integrity to the substrate for its thermoforming. For example, the substrate can include fiber and thermoplastic (s) such that the substrate can be placed and thermoformed in a thermoforming system. In other exemplary embodiments, the substrate can include fibers, thermosetting material (s) and reagents that maintain the structure of the substrate in the desired form (eg, sheet) such that the substrate can be placed and thermoformed in a thermoforming system. have.

기판에 사용되는 섬유는 섬유-보강된 플라스틱, 임의적으로는 개방 셀형 섬유-보강된 플라스틱 물질이 제조되도록 선택된다. 섬유 유형, 크기, 양 등은 기판을 제조하는데 사용되는 플라스틱 물질에 따라 변화될 수 있다. 예시적인 실시양태에서, 섬유는 기판에 목적하는 공극 부피를 부여하도록 선택된다. 목적하는 주형 복제 및 목적하는 공극 부피를 획득하기 위하여, 섬유를 로프팅시킬 수 있다(예를 들어, 가열될 때 z-방향으로 팽창시킬 수 있다). 예시적인 섬유 유형은 유리 섬유[예컨대, E-유리("전기 유리", 예를 들어 보로실리케이트 유리), S-유리("구조 유리", 예를 들어 마그네시아/알루미나/실리케이트 유리) 등], 광물 섬유, 중합체 섬유, 천연 섬유 등, 및 상기 섬유중 하나 이상을 포함하는 혼합물을 포함하지만, 이들로 한정되지는 않는다. 임의적으로, 섬유 직경(폭)은 약 6 내지 약 25㎛일 수 있다. 임의적으로, 섬유 길이는 약 2 내지 약 75mm일 수 있다.The fibers used in the substrate are selected such that fiber-reinforced plastics, optionally open cell-type fiber-reinforced plastics materials, are made. Fiber type, size, amount, and the like may vary depending on the plastic material used to make the substrate. In an exemplary embodiment, the fibers are selected to impart the desired pore volume to the substrate. To obtain the desired mold replica and the desired pore volume, the fibers can be lofted (eg, expanded in the z-direction when heated). Exemplary fiber types include glass fibers (eg, E-glass (“electrical glass”, eg borosilicate glass), S-glass (“structural glass”, eg magnesia / alumina / silicate glass), etc.), minerals, and the like. Fibers, polymeric fibers, natural fibers, and the like, and mixtures comprising one or more of the above fibers. Optionally, the fiber diameter (width) may be about 6 to about 25 μm. Optionally, the fiber length can be about 2 to about 75 mm.

기판의 섬유-보강된 플라스틱 물질은 기판에 목적하는 구조적 일체성 및 공극 부피를 제공하기에 충분한 양의 플라스틱 물질 및 섬유를 포함한다. 예를 들어, 섬유-보강된 플라스틱 기판은 플라스틱 물질을 약 25 내지 약 75중량%, 특히 약 35 내지 약 65중량%로 포함할 수 있고, 더욱 특히 약 40 내지 약 60중량%의 플라스틱 물질을 사용할 수 있다. 플라스틱 물질과 함께, 섬유를 약 25 내지 75중량%, 특히 약 35 내지 약 65중량%, 더욱 특히 약 40 내지 약 60중량%로 사용할 수 있다. 중량%는 섬유-보강된 플라스틱 기판의 총 중량에 기초한다.The fiber-reinforced plastic material of the substrate comprises an amount of plastic material and fibers sufficient to provide the substrate with the desired structural integrity and void volume. For example, a fiber-reinforced plastic substrate may comprise from about 25 to about 75 weight percent of plastic material, in particular from about 35 to about 65 weight percent, and more particularly from about 40 to about 60 weight percent of plastic material. Can be. Together with the plastic material, the fibers can be used at about 25 to 75% by weight, in particular about 35 to about 65% by weight, more particularly about 40 to about 60% by weight. Weight percent is based on the total weight of the fiber-reinforced plastic substrate.

적합한 시판중인 기판 물질의 예는 폴리프로필렌, 폴리카본에이트[예컨대, 제네랄 일렉트릭 캄파니(General Electric Company)의 렉산(LEXAN; 등록상표)], 폴리에스터[예컨대, 제네랄 일렉트릭 캄파니의 발록스(VALOX; 등록상표)], 폴리에터이미드[예컨대, 제네랄 일렉트릭 캄파니의 울템(ULTEM; 등록상표)], 폴리아릴렌 에터[예컨대, 폴리페닐렌 에터; 제네랄 일렉트릭 캄파니의 PPO(등록상표) 수지], 폴리스타이렌, 폴리아마이드 및/또는 상기중 하나 이상을 포함하는 혼합물을 비롯한(이들로 국한되지는 않음) 다양한 매트릭스를 갖는, 아즈델, 인코포레이티드(AZDEL, Inc.)(노쓰 캐롤라이나주 쉘비)에서 시판중인 아즈델(AZDEL; 등록상표) 슈퍼라이트(SuperLite; 등록상표) 및 아즈델(등록상표) 유리 매트 열가소성 플라스틱(GMT)을 포함하지만, 이들로 한정되지는 않는다. Examples of suitable commercially available substrate materials include polypropylene, polycarbonate (eg, LEXAN® from General Electric Company), polyester [eg, VALOX of General Electric Company] (Trademark)], polyetherimide (eg, ULTEM® of General Electric Company), polyarylene ether [eg, polyphenylene ether; Azdell, Incorporated, having a variety of matrices, including but not limited to General Electric Company's PPO® resins, polystyrenes, polyamides, and / or mixtures comprising one or more of the above These include, but are not limited to, AZDEL® SuperLite® and Azdell® glass mat thermoplastics (GMT) available from Shelby, NC It is not limited to.

예를 들어, 위긴스 티프(Wiggins Teape) 방법(예컨대, 미국 특허 제 3,938,782 호; 제 3,947,315 호; 제 4,166,090 호; 제 4,257,754 호; 및 제 5,215,627 호에 논의됨)에 따라 기판을 제조할 수 있다. 예를 들어, 위긴스 티프 또는 유사한 방법에 따라 매트를 제조하기 위해서는, 섬유, 열가소성 물질(들) 및 임의의 첨가제를 계량하고 임펠러가 장치된 혼합 탱크 내로 분산시켜, 혼합물을 제조한다. 혼합물을 분배 매니폴드를 거쳐 헤드-박스(head-box)로 펌핑시킨다. 헤드 박스는 제지에 사용되는 유형의 기계의 와이어 구역 위에 위치한다. 진공을 이용하여 분산된 혼합물을 이동하는 와이어 스크린을 통해 통과시켜 균일한 섬유상 습윤 웹을 생성시킨다. 습윤 웹을 건조기를 통해 통과시켜 수분 함량을 감소시키고, 열가소성 플라스틱이 사용되는 경우에는 열가소성 물질(들)을 용융시킨다. 부직 스크림 층을 웹의 한 면 또는 양면에 부착시켜 기판의 취급을 용이하게 한다(예를 들어, 기판에 열경화성 물질과의 구조적 일체성을 부여한다). 이어, 기판을 인장 롤을 통해 통과시키고 목적하는 크기로 절단(재단)할 수 있다.For example, the substrate can be prepared according to the Wiggins Teape method (e.g., discussed in US Pat. Nos. 3,938,782; 3,947,315; 4,166,090; 4,257,754; and 5,215,627). For example, to produce a mat according to Wigginstipe or a similar method, fibers, thermoplastic (s) and any additives are weighed and dispersed into a mixing tank equipped with an impeller to produce a mixture. The mixture is pumped through the distribution manifold to the head-box. The head box is located above the wire section of a machine of the type used for papermaking. Vacuum is used to pass the dispersed mixture through a moving wire screen to create a uniform fibrous wet web. The wet web is passed through a dryer to reduce the moisture content and, if thermoplastics are used, to melt the thermoplastic (s). A nonwoven scrim layer is attached to one or both sides of the web to facilitate handling of the substrate (eg, imparting structural integrity to the substrate with a thermoset material). The substrate can then be passed through a tension roll and cut (cut) to the desired size.

본 방법에 따라, 기판을 목적하는 최종 제품의 형상에 실질적으로 상응하는 형상으로 열성형시킨다. 일반적으로, 열성형은 연속적으로 또는 동시에 물질을 가열하고 주형 상에서 성형시킴을 포함하며, 이 때 물질은 원래 시트 형태이고 목적하는 형상으로 성형된다. 목적하는 형상을 수득한 후에는, 성형된 제품을 그의 고화 온도 또는 유리 전이 온도 미만으로 냉각시킨다. 일반적으로, 기판을 통해 진공을 끌어들일 수 있기에 충분한 공극 함량, 예를 들어 약 5부피% 이상의 공극 함량을 갖는 성형된 기판을 제조할 수 있는 임의의 열성형 방법을 이용할 수 있다. 예를 들어, 적합한 열성형 방법은 기계적 성형(예컨대, 쌍을 이룬 공구 성형), 멤브레인 보조 압력/진공 성형, 플러그의 보조를 받는 멤브레인 보조 압력/진공 성형 등을 포함하지만, 이들로 한정되지는 않는다.According to the method, the substrate is thermoformed into a shape substantially corresponding to the shape of the desired end product. Generally, thermoforming includes heating the material continuously or simultaneously and molding it on a mold, where the material is originally in sheet form and molded into the desired shape. After obtaining the desired shape, the molded article is cooled below its solidification temperature or glass transition temperature. In general, any thermoforming method can be used that can produce a shaped substrate having a pore content sufficient to be able to draw a vacuum through the substrate, for example, a pore content of at least about 5% by volume. For example, suitable thermoforming methods include, but are not limited to, mechanical molding (eg, paired tool forming), membrane assisted pressure / vacuum forming, membrane assisted pressure / vacuum forming with plug assist, and the like. .

기판을 성형하는 쌍을 이룬 공구 방법에서는, 기판이 물리적으로 목적하는 형상이 될 수 있도록(즉, 작업-성형될 수 있도록) 기판을 연화점(이는 성형 온도라고 일컬어질 수도 있음)에 도달시키기에 충분한 온도에서 그러하기에 충분한 시간동안 가열한다. 기판을 예컨대 방사 열성형 오븐(이는 상부 및/또는 바닥부 히터를 포함할 수 있음)에서와 같이 다양한 방식으로 가열할 수 있음에 주목한다. 이어, 기판을 숫형(male) 성형 공구 및 암형(female) 성형 공구 사이에 배치시킨다. 앞서 언급된 범위의 공극 함량을 유지시키면서, 기판을 목적하는 형상으로 성형하기에 충분한 압력하에, 걸리개(stop)(각 공구의 둘레 가장자리에 배치됨)를 거쳐 숫형 성형 공구 및 암형 성형 공구를 서로 물리적으로 접촉시킨다. 적합한 압력은 특정 기판 조성에 따라 달라지며, 당해 분야의 숙련자가 과도하게 실험하지 않고서 용이하게 결정한다. 그러나, 과도한 압력을 사용하면 셀중 일부 또는 모두가 목적하는 공극 함량 미만으로 가까와져서 기판의 다공성을 불충분하게 만들 수 있으므로, 과도한 압력의 사용은 피해야 함에 주목한다.In a paired tool method of shaping a substrate, it is sufficient to reach the softening point (which may be referred to as the forming temperature) so that the substrate can be physically shaped (ie, work-molded). Heat at a temperature sufficient for such time. Note that the substrate may be heated in a variety of ways, such as in a radiant thermoforming oven, which may include top and / or bottom heaters. The substrate is then placed between the male forming tool and the female forming tool. Under the pressure sufficient to mold the substrate to the desired shape while maintaining the aforementioned pore content, the male and female molding tools are physically held together via a stop (placed at the peripheral edge of each tool). Contact with. Suitable pressures depend on the particular substrate composition and are readily determined by one skilled in the art without overly experimenting. However, it is noted that the use of excessive pressure should be avoided because excessive pressure may cause some or all of the cells to approach the desired pore content, resulting in insufficient porosity of the substrate.

이제 도 2를 참조하면, 쌍을 이룬 공구 성형의 단면도가 도시되어 있다. 전형적으로는 클램프를 사용하여, 가열된 기판 시트(50)를 숫형 성형 공구(52) 및 암형 성형 공구(54)와 관련하여 제 위치에 유지시킨다. 숫형 성형 공구 및 암형 성형 공구는 서로 "짝을 이루도록"(즉, 상보적이도록) 구성된다. 숫형 성형 공구 및 암형 성형 공구는 각각 임의적으로 복수개의 구멍을 포함할 수 있다. 숫형 성형 공구 및 암형 성형 공구의 둘레에는 걸리개(스페이서)가 배치되어 있으며, 이는 성형된 기판의 두께를 결정하는데 사용된다. 걸리개는 성형 구역 바깥쪽에 위치한다. 숫형 공구 및 암형 공구는 기판 물질과 상용성인 물질로 구성된다. 예를 들어, 공구는 알루미늄, 강, 에폭시, 실리콘 고무, 충전된 공구 수지 등(이들로 한정되지는 않음)으로 구성될 수 있다.Referring now to FIG. 2, a cross-sectional view of a paired tool forming is shown. Typically, a clamp is used to hold the heated substrate sheet 50 in place with respect to the male forming tool 52 and the female forming tool 54. The male forming tool and the female forming tool are configured to "pair" (ie, complementary) to each other. The male forming tool and the female forming tool may each optionally include a plurality of holes. A hanger (spacer) is arranged around the male forming tool and the female forming tool, which is used to determine the thickness of the molded substrate. The catch is located outside the forming zone. The male tool and the female tool consist of a material compatible with the substrate material. For example, the tool may be comprised of, but not limited to, aluminum, steel, epoxy, silicone rubber, filled tool resin, and the like.

성형하는 동안, 열성형시키기에 충분하고 바람직하게는 기판의 섬유를 로프팅시키기에 충분한 온도까지 기판을 가열한다. 예를 들어, 약 450℉(약 232℃) 내지 약 700℉(약 371℃), 더욱 구체적으로는 약 550℉(약 288℃) 내지 약 650℉(약 343℃)의 온도가, 유리 섬유-보강된 폴리카본에이트 기판 시트를 열성형시키는데 적합하다. 이어, 걸리개가 접촉하도록 숫형 공구와 암형 공구를 상대적으로 이동시킴으로써 가열된 기판을 성형시킨다. 숫형 공구와 암형 공구 사이에 기판 시트를 끼움으로써 기판 시트를 숫형 공구와 압형 공구의 형상과 같은 모양이 되게 만든다. 이어, 기판을 냉각시켜 성형된 기판을 생성시킬 수 있다. 약 1기압(약 101kPa) 내지 약 10기압(약 1013kPa), 더욱 특히 약 1기압(약 101kPa) 내지 약 5기압(507kPa)의 압력을 이용하여 아즈델(등록상표) 슈퍼라이트(등록상표) 기판을 성형시킨다.During molding, the substrate is heated to a temperature sufficient to thermoform and preferably sufficient to loft the fibers of the substrate. For example, a temperature of about 450 ° F. (about 232 ° C.) to about 700 ° F. (about 371 ° C.), more specifically about 550 ° F. (about 288 ° C.) to about 650 ° F. (about 343 ° C.) It is suitable for thermoforming a reinforced polycarbonate substrate sheet. The heated substrate is then molded by relatively moving the male tool and the female tool such that the latch is in contact. By sandwiching the substrate sheet between the male tool and the female tool, the substrate sheet is shaped like the shape of the male tool and the tool. The substrate may then be cooled to produce a shaped substrate. Azdell® Superlight® substrates using pressures from about 1 atmosphere (about 101 kPa) to about 10 atmospheres (about 1013 kPa), more particularly about 1 atmosphere (about 101 kPa) to about 5 atmospheres (507 kPa). Molded.

멤브레인-보조 진공/압력 성형 방법에서는, 가열된 기판을 압력 박스(58)에 대향하게 배치한다. 진공 및 압력을 기판에 동시에 걸어준다. 더욱 구체적으로는, 성형 공구를 통해 진공을 끌어들이고, 성형 공구에 가장 근접한 면에 대향하는 멤브레인(56)면에 양의 압력을 가한다. 진공 및 압력의 방향은 도 3에서 화살표로 개략적으로 표시되어 있다. 주형을 통해 가해지는 진공은 시트를 주형 내로/위로(이후 위로) 잡아당긴다. 적합한 압력(양 및 음)은 특정 기판에 따라 달라지며, 당해 분야의 숙련자가 과도하게 실험하지 않고 용이하게 결정한다. 또한, 상기 나타낸 바와 같이, 과도한 압력은 피해야 하는데, 과도한 압력이 셀의 일부 또는 전부를 근접시켜 기판의 다공성을 불충분하게 만들 수 있기 때문이다.In the membrane-assisted vacuum / pressure shaping method, the heated substrate is placed opposite the pressure box 58. Simultaneously apply vacuum and pressure to the substrate. More specifically, a vacuum is drawn through the forming tool and a positive pressure is applied to the membrane 56 face opposite to the face closest to the forming tool. The direction of vacuum and pressure is schematically indicated by arrows in FIG. 3. The vacuum applied through the mold pulls the sheet into / up (afterwards up) the mold. Suitable pressures (positive and negative) depend on the particular substrate and are readily determined by one of ordinary skill in the art without undue experimentation. In addition, as indicated above, excessive pressure should be avoided because excessive pressure can cause some or all of the cells to close, resulting in insufficient porosity of the substrate.

도 3은 멤브레인 보조 진공/압력 성형 방법을 개략적으로 도시한다. 가열된 기판(24)을 압력 박스(22)와 성형 공구(20) 사이에 배치시킨다. 성형 공구는 숫형 성형 공구 또는 암형 성형 공구일 수 있지만, 성형 공구는 숫형 성형 공구로 도시되어 있다. 성형 공구는 성형 공구를 통해 진공이 가해질 수 있도록 구멍을 포함한다. 클램프를 사용하여 기판 시트를 압력 박스 및 성형 공구에 대해 제 자리에 유지시킬 수 있다. 멤브레인, 더욱 구체적으로는 비-투과성 멤브레인(26)을 압력 박스의 개구를 가로질러 연신시킨다. 상기 논의된 바와 같이, 기판의 제 1 표면을 성형 공구를 통해 끌어들여지는 진공에 의해 성형 공구와 물리적으로 접촉시키는 한편, 제 2 표면을 멤브레인과 물리적으로 접촉시킨다. 압력을 멤브레인 쪽으로부터 멤브레인에 가한다. 기판이 논의된 바와 같이 약 5부피% 이상의 공극 함량을 갖는 개방 셀형의 섬유-보강된 열가소성 물질이기 때문에, 진공은 기판을 통해 직접 끌어들여진다. 그 상태에서, 멤브레인을 이용하여 기판을 성형 공구 상으로 민다(즉, 진공이 기판을 통해 끌어들여지고, 압력 박스로부터의 양의 압력이 멤브레인을 공구 쪽으로 밂에 따라 멤브레인, 따라서 기판을 공구 쪽으로 끌어당긴다). 달리 말해, 진공은 멤브레인을 통해 끌어들여질 수 없다. 그보다는, 진공은 멤브레인에 가해진 압력이 멤브레인을 성형 공구 쪽으로 밂에 따라 멤브레인을 성형 공구 쪽으로 끌어당긴다. 기판이 성형 공구 상에 놓인 후에는, 이를 냉각시켜 성형된 기판을 제조한다.3 schematically illustrates a membrane assisted vacuum / pressure shaping method. The heated substrate 24 is placed between the pressure box 22 and the forming tool 20. The forming tool may be a male forming tool or a female forming tool, but the forming tool is shown as a male forming tool. The forming tool includes a hole such that a vacuum can be applied through the forming tool. Clamps may be used to hold the substrate sheet in place against the pressure box and the forming tool. The membrane, more specifically the non-permeable membrane 26, is stretched across the opening of the pressure box. As discussed above, the first surface of the substrate is in physical contact with the forming tool by a vacuum drawn through the molding tool, while the second surface is in physical contact with the membrane. Pressure is applied from the membrane side to the membrane. Since the substrate is, as discussed, an open cell, fiber-reinforced thermoplastic having a pore content of at least about 5% by volume, vacuum is drawn directly through the substrate. In that state, the membrane is used to push the substrate onto the forming tool (ie, vacuum is drawn through the substrate, and positive pressure from the pressure box pulls the membrane, thus the substrate, toward the tool as it pushes the membrane towards the tool). ). In other words, the vacuum cannot be drawn through the membrane. Rather, the vacuum pulls the membrane towards the molding tool as the pressure applied to the membrane forces the membrane towards the molding tool. After the substrate is placed on the forming tool, it is cooled to produce a molded substrate.

예를 들어, 아즈델(등록상표) 슈퍼라이트(등록상표)가 기판인 경우에는, 성형 공구(30)를 통해 진공을 끌어들이면서, 멤브레인에 약 0.5 내지 약 8기압을 가하여 기판을 성형 공구(20) 쪽으로 민다. 더욱 구체적으로는, 약 1기압(약 101kPa) 내지 약 3기압(약 304kPa)을 멤브레인에 가할 수 있다.For example, when the Azdell® Superlight® is a substrate, the substrate is formed by applying about 0.5 to about 8 atmospheres to the membrane while drawing a vacuum through the molding tool 30. 20) More specifically, about 1 atmosphere (about 101 kPa) to about 3 atmospheres (about 304 kPa) may be applied to the membrane.

상기 기재된 열성형 방법은 단순히 예시 목적으로 제공된다. 생성되는 성형된 기판이 기판을 통해 진공을 가할 수 있도록 하는 공극 함량을 갖는 임의의 열성형 방법에 의해 기판을 제조할 수 있음을 알아야 한다.The thermoforming method described above is merely provided for illustrative purposes. It should be appreciated that the substrate can be prepared by any thermoforming method having a pore content that allows the resulting shaped substrate to apply a vacuum through the substrate.

기판을 열성형시켜 성형된 기판을 제조한 후, 성형된 기판을 실질적으로 목적하는 제품의 최종 형상으로 임의적으로 트리밍할 수 있다. 성형된 기판 상에 겔 코팅을 배치시키기 전에 또는 배치시킨 다음 트리밍을 수행할 수 있다. 트리밍 방법은 예컨대 레이저 트리밍, 워터 제트 트리밍, 트림 프레스 트리밍 등, 및 상기 방법중 하나 이상을 포함하는 조합을 포함할 수 있다.After the substrate is thermoformed to produce a molded substrate, the molded substrate can be optionally trimmed to substantially the final shape of the desired product. Trimming may be performed before or after placing the gel coating on the molded substrate. Trimming methods may include, for example, laser trimming, water jet trimming, trim press trimming, and the like, and combinations including one or more of the above methods.

열성형된 보강된 수지 물질을 주조시켜 보강된 수지 물질과 겔 코팅 사이에 구조적 결합을 생성시킨다. 바람직하게는, 겔 코팅이 보강된 수지 물질의 개방 셀 구조 내로 침투하여 보강된 수지와 겔 코팅 사이에 접착성 결합을 생성시키는 바, 일체형 적층체를 형성한다. 열성형된 적층체를 적어도 최종 제품의 대략적인 형상으로 트리밍시킨다. 트리밍된 형상을 주조 공구의 강에 일치시키거나 상기 강 내에 위치시킨다. 경화되지 않거나 또는 약간 경화된 형태의 겔 코팅 물질을 주형 강의 다른 부분 내로 또는 위로 도입한다. 겔 코팅 물질이 보강된 수지 물질 내로 유동되고 겔 코팅 물질이 경화되어 보강된 수지 물질과 결합할 때까지 주형을 폐쇄시킨다. A 등급 표면을 보유하여 유리 리드 쓰루(read through) 및 다른 표면 결함을 최소화시키는 것이 바람직하다. 계면은 겔 코팅 물질과 보강된 수지 물질을 포함한다. 주형을 열고 구조 부품을 제거한다. 주형은 전형적으로 높은 열전도성을 갖는 금속(예: 알루미늄)으로 제조된다. 겔 코팅용 주형은 경화 공정에 고온이 필요하지 않기 때문에 폴리에스터계일 수 있다.The thermoformed reinforced resin material is cast to create a structural bond between the reinforced resin material and the gel coating. Preferably, the gel coating penetrates into the open cell structure of the reinforced resin material to create an adhesive bond between the reinforced resin and the gel coating to form an integral laminate. The thermoformed laminate is trimmed to at least the approximate shape of the final product. The trimmed shape coincides with or is located in the steel of the casting tool. The gel coating material in uncured or slightly cured form is introduced into or over another part of the mold steel. The mold is closed until the gel coating material flows into the reinforced resin material and the gel coating material cures and bonds with the reinforced resin material. It is desirable to have a grade A surface to minimize glass read through and other surface defects. The interface comprises a gel coating material and a reinforced resin material. Open the mold and remove the structural part. The mold is typically made of a metal having high thermal conductivity, such as aluminum. The gel coating mold may be polyester based because no high temperature is required for the curing process.

본원에 개시된 물질 및 방법을 이용하여 제조된 구조적 제품은 층상 플라스틱 제품이 유리할 수 있는 임의의 용도를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제품은 비행기, 자동차(예컨대, 승용차, 트럭, 오토바이 등)용 내외장재를 포함하지만, 이들로 국한되는 것은 아니다. 예를 들어, 다양한 구성 요소는 패널, 쿼터 패널, 락커 패널, 수직 패널, 수평 패널, 펜더, 헤드 라이너, 문짝 등을 포함하지만, 이들로 한정되지는 않는다.Structural articles prepared using the materials and methods disclosed herein may include any use in which layered plastic articles may be advantageous. For example, products include, but are not limited to, interior and exterior materials for airplanes, automobiles (eg, passenger cars, trucks, motorcycles, etc.). For example, various components include, but are not limited to, panels, quarter panels, rocker panels, vertical panels, horizontal panels, fenders, headliners, doors, and the like.

유리하게, 본원에 개시된 방법은 열경화성 물질을 사용하는 방법에 비해 장식적인 구조적 부품의 제조를 단순화시킨다. 다양한 실시양태에서, 이들 부품의 제조는 현재 가능한 것보다 더 큰 효율로 단일 성형 스테이션에서 진행될 수 있다. 열성형을 이용하는 방법은 성형된 층(예컨대, 성형된 겔 코팅) 상에 기판 또는 하부-층을 예컨대 분무에 의해 배치시키는 별도의 비-열성형 단계를 필요로 해왔다. 그러나, 성형된 기판을 통해 진공을 끌어들여 다른 층을 기판 상으로 끌어당길 수 있기에 충분한 공극 부피를 갖는 기판을 사용함으로써, 겔 코팅도 열성형을 이용하여 적용시킬 수 있다. 성형된 기판이 숫형 또는 암형 주형 상에서 제조될 수 있기 때문에, 후속 층(예를 들어, 겔 코팅)은 성형된 기판의 외표면에 가해지는 심미적 층일 수 있다.Advantageously, the method disclosed herein simplifies the manufacture of decorative structural parts as compared to methods using thermoset materials. In various embodiments, the manufacture of these parts can proceed in a single forming station with greater efficiency than is currently possible. Methods using thermoforming have required a separate non-thermoforming step of placing the substrate or sub-layer on, eg, by spraying, on the molded layer (eg, molded gel coating). However, gel coatings can also be applied using thermoforming by using a substrate having a pore volume sufficient to draw a vacuum through the shaped substrate and draw another layer onto the substrate. Since the molded substrate can be manufactured on a male or female mold, the subsequent layer (eg gel coating) can be an aesthetic layer applied to the outer surface of the molded substrate.

이 방법은 이들 층상 생성물을 생성시키는데 사용되는 설비의 유형을 감소시키고, 제조 시간을 감소시키며 층상 제품 제조 공정을 단순화시킬 수 있다. 또한, 이 열성형 방법이 열경화성 물질을 사용하지 않는 경우, VOC 방출물이 열경화성 물질을 사용하는 다른 방법에 비해 완전히 없지는 않지만 격감된다. 본원에 개시된 방법에서 사용되는 비교적 낮은 압력은 또한 비교적 저렴한 공구 비용을 가능케 한다. 마지막으로, 아래에 놓이는 기판 구조물의 다공성은 표면 층을 부착하는 동안 발생되는 열-탄성 응력을 감소시키는데 도움이 된다.This method can reduce the type of equipment used to produce these layered products, reduce manufacturing time and simplify the layered product manufacturing process. In addition, when this thermoforming method does not use a thermoset, the VOC emissions are drastically reduced, although not completely absent, compared to other methods using a thermoset. The relatively low pressure used in the methods disclosed herein also allows for relatively low tool costs. Finally, the porosity of the underlying substrate structure helps to reduce the thermo-elastic stresses generated during the attachment of the surface layer.

본 발명을 한정하지 않는 예로서, 최종 구조적 심미적 부품을 제조하는 방법은 압력, 쌍을 이룬 공구, 진공 또는 진공 백 공정을 통해 아즈델 인코포레이티드의 슈퍼라이트(등록상표) 시트를 제조함을 포함한다. 압력을 조절함으로써, 상당한 공극이 기판에 유지된다. 이어, 복합체 예비 성형품을, 공구중 한쪽 또는 양쪽에 열경화성 겔 코팅이 적용된 쌍을 이룬 공구 내로 위치시킨다. 이어, 공구를 폐쇄시키고, 겔 코팅이 경화될 때 1 내지 500psi의 압력을 가한다. 기판의 다공성 때문에, 상당한 겔 코팅이 기판을 통해 침투하여 두 층을 기계적으로 상당히 결합시킬 수 있다.By way of example, and not by way of limitation, the process for producing the final structural aesthetic component is to produce a superlite® sheet of Azdell Inc. through a pressure, paired tool, vacuum or vacuum bag process. Include. By adjusting the pressure, significant voids are retained in the substrate. The composite preform is then placed into a paired tool with a thermosetting gel coating applied to one or both of the tools. The tool is then closed and a pressure of 1 to 500 psi is applied when the gel coating cures. Because of the porosity of the substrate, a significant gel coating can penetrate through the substrate and significantly bond the two layers mechanically.

폴리프로필렌, 나일론, 렉산(등록상표) 폴리카본에이트, 발록스(등록상표) 폴리에스터, 울템(등록상표) 폴리에터이미드, 노릴(NORYL; 등록상표) 폴리페닐렌 에터 수지 또는 블렌드 같은 다양한 열가소성 매트릭스로 슈퍼라이트(등록상표) 시트를 제조할 수 있다. 완전히 분산된 습윤 적층 세절(chopped) 매트를 전형적으로 사용하여 열가소성 복합체용의 다공성 개방 셀형 보강재를 제조한다. 복합체의 목적하는 공극율을 달성하기 위해서는 섬유 유형 및 기하학적 형태의 적절한 선택이 필요하다. 이들 매개변수는 이용되는 특정 시스템에 따라 달라진다. 또한, 제조하는 동안 가공 조건 및 공구를 조절하여 부품 공극율과 기판의 세부사항 및 기계적 일체성의 균형을 맞춘다. 전형적인 섬유 유형은 E-유리, S-유리 및 현무암을 포함하지만 이들로 한정되지는 않는다. 섬유 직경은 6 내지 25um이다. 섬유 길이는 통상적으로 사용되는 습윤 적층 보강재 구조에서 2 내지 50mm이다. 수지 함량은 사용되는 수지와 보강재의 조합에 따라 30 내지 70중량%이다. 주조 또는 성형 압력은 이들 물질에서 1 내지 10기압이며, 반-결정질 시스템에는 보다 낮은 압력이 가장 유용하다. 비정질 구조체에는 더 높은 압력이 필요할 수 있다. 진공 보조를 종종 이용하여 성형된 부품의 세부사항을 개선시키고 제조하는 동안 공기 연행을 방지한다.Various thermoplastics such as polypropylene, nylon, lexan® polycarbonate, balox® polyester, Ultem® polyetherimide, noryl® polyphenylene ether resin or blend Superlite (R) sheets can be prepared from the matrix. Fully dispersed wet laminated chopped mats are typically used to make porous open cell reinforcements for thermoplastic composites. Proper selection of fiber type and geometry is necessary to achieve the desired porosity of the composite. These parameters depend on the specific system used. In addition, machining conditions and tools are adjusted during manufacturing to balance component porosity with substrate details and mechanical integrity. Typical fiber types include, but are not limited to, E-glass, S-glass and basalt. The fiber diameter is 6-25um. The fiber length is 2 to 50 mm in the commonly used wet laminate reinforcement structure. The resin content is 30 to 70% by weight depending on the combination of resin and reinforcement used. Casting or molding pressures are 1 to 10 atmospheres in these materials, and lower pressures are most useful for semi-crystalline systems. Higher pressures may be required for amorphous structures. Vacuum assist is often used to improve the details of molded parts and to prevent air entrainment during manufacturing.

더욱 상세하게, 제품은 보강된 다공성 열가소성 기판(14, 16) 상의 겔 코팅(10)으로 이루어진다. 열가소성 기판의 다공성 및 제품의 제조 방법 때문에, 겔 코팅과 기판이 상당량 혼합되어 강한 기계적 결합을 형성한다. 시스템은 구조체의 배면상의 필름 또는 겔 코팅(12)과 "균형을 맞출" 수 있거나 맞추지 않을 수 있다.More specifically, the article consists of a gel coating 10 on the reinforced porous thermoplastic substrates 14, 16. Because of the porosity of the thermoplastic substrate and the method of making the article, the gel coating and the substrate are mixed in significant amounts to form a strong mechanical bond. The system may or may not “balance” a film or gel coating 12 on the back of the structure.

도 1은 다층 물질 시스템의 단면도를 도시한다. 상부(10) 및 필요한 경우 바닥부(12)에서 겔 코팅의 전형적인 두께는 0.025 내지 2.5mm, 더욱 특히는 0.25 내지 1mm이다. 다공성의 보강된 열가소성 기판(14, 16)의 전형적인 두께는 1 내지 10mm, 더욱 구체적으로는 2 내지 5mm이다. 가해지는 겔 코팅의 양, 공구 치수 및 가공 조건에 따라, 겔 코팅은 다공성 열가소성 복합체(14)의 두께의 1 내지 100%를 통해 주입될 수 있다.1 shows a cross-sectional view of a multilayer material system. Typical thicknesses of the gel coating at the top 10 and, if necessary, at the bottom 12 are 0.025 to 2.5 mm, more particularly 0.25 to 1 mm. Typical thicknesses of the porous reinforced thermoplastic substrates 14, 16 are 1-10 mm, more specifically 2-5 mm. Depending on the amount of gel coating applied, tool dimensions and processing conditions, the gel coating can be injected through 1-100% of the thickness of the porous thermoplastic composite 14.

유리 섬유 및 울템(등록상표) 수지와 렉산(등록상표) 폴리카본에이트 수지 블렌드를 포함하는 슈퍼라이트(등록상표) 시트를 열성형 오븐에서 450 내지 700℉로 가열하고, 주조 스테이션으로 이동시켜 그곳에서 쌍을 이룬 공구 또는 압력 성형 기법을 이용하여 물질을 성형시킨다. 1 내지 500psi의 양의 압력을 가하고, 0 내지 14.7psi의 진공을 끌어들인다. 도 2는 쌍을 이룬 공구 기법 및 압력 성형 기법을 도시한다.Superlite® sheets comprising a blend of glass fiber and Ultem® resin and Lexan® polycarbonate resin are heated in a thermoforming oven to 450-700 ° F. and transferred to a casting station where The material is molded using a paired tool or pressure forming technique. A positive pressure of 1 to 500 psi is applied and a vacuum of 0 to 14.7 psi is drawn. 2 illustrates a paired tool technique and a pressure forming technique.

이어, 슈퍼라이트(등록상표) 수지 예비 성형체를 공구로부터 제거하고 냉각시킨 다음 겔 코팅 단계로 옮긴다. 물질 및 공정 조건 때문에, 예비 성형체는 약간의 공극을 유지한다. 겔 코팅을 예비 성형체에 맞추어진 쌍을 이룬 공구의 한쪽 또는 양쪽에 분무한다. 예비 성형체를 공구로 이동시키고 공구를 폐쇄시킨 다음 1 내지 250psi의 압력을 가한다. 가압하에 최종 부품이 즉시 제거될 수 있을 때까지 겔 코팅을 경화시킨다. 도 3은 겔 코팅 공정을 도시한다.The Superlite® resin preform is then removed from the tool, cooled and transferred to a gel coating step. Because of the material and process conditions, the preform retains some voids. The gel coating is sprayed on one or both sides of the paired tool fitted to the preform. The preform is moved to the tool, the tool is closed and a pressure of 1 to 250 psi is applied. Under pressure, the gel coating is cured until the final part can be removed immediately. 3 shows a gel coating process.

예시적인 실시양태를 참조하여 본 발명을 기재하였으나, 당해 분야의 숙련자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않으면서 다양한 변화를 이룰 수 있고 본 발명의 요소를 등가물로 대체할 수 있음을 알 것이다. 또한, 본 발명의 본질적인 영역으로부터 벗어나지 않으면서 특정 상황 또는 물질을 본 발명의 교시내용에 적합화시키고자 다수의 변경도 가할 수 있다. 그러므로, 본 발명은 본 발명을 수행하기 위해 고려되는 최선의 방식으로서 개시된 특정 실시양태로 한정되지 않으며, 첨부된 청구의 범위 내에 속하는 모든 실시양태를 포함하고자 한다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, those skilled in the art will recognize that various changes may be made and equivalents may be substituted for elements of the invention without departing from the scope of the invention. In addition, many modifications may be made to adapt a particular situation or material to the teachings of the invention without departing from the essential scope thereof. Therefore, it is intended that the invention not be limited to the particular embodiment disclosed as the best mode contemplated for carrying out the invention, but to include all embodiments falling within the scope of the appended claims.

Claims (13)

섬유 보강된 열가소성 기판 시트를 목적하는 형상으로 성형하고;Molding the fiber reinforced thermoplastic substrate sheet into a desired shape; 목적하는 형상의 표면 구역을 열경화성 겔 코팅 물질과 접촉시키며;Contacting the surface area of the desired shape with a thermosetting gel coating material; 상기 목적하는 형상 및 겔 코팅 물질을 함께 주조하여, 상기 겔 코팅 물질과 상기 목적하는 형상 사이에 접착성 결합을 형성시킴을 포함하며, 이 때Casting the desired shape and gel coating material together to form an adhesive bond between the gel coating material and the desired shape, wherein 상기 겔 코팅 물질이 상기 목적하는 형상의 표면 구역에 인접한 다공성 영역 내로 침투하여, 그들 사이에 기계적 결합을 형성하고,The gel coating material penetrates into the porous region adjacent the surface region of the desired shape, forming a mechanical bond there between, 상기 다공성 영역이 잔류 공극 또는 섬유의 로프팅으로부터 생성되는 공극을 포함하는,Wherein the porous region comprises pores resulting from residual pores or lofting of fibers, 겔 코팅된 제품의 제조 방법.Method of Making Gel Coated Products. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 주형 구역을 폐쇄시킴으로써 상기 주조를 수행하고, 상기 주형 구역중 하나가 상기 겔 코팅 물질을 포함하는 방법.Performing the casting by closing a mold zone, wherein one of the mold zones comprises the gel coating material. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 섬유가 약 6 내지 약 25㎛의 섬유 직경 및 약 2 내지 약 75mm의 섬유 길이를 갖는 방법.The fiber has a fiber diameter of about 6 to about 25 μm and a fiber length of about 2 to about 75 mm. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 겔 코팅 물질이 열경화성 수지 물질이고, 주조하는 동안 상기 겔 코팅 물질을 경화시키는 방법.Wherein the gel coating material is a thermosetting resin material and wherein the gel coating material is cured during casting. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 성형된 기판이 개방 셀형(open-celled)의 섬유-보강된 플라스틱 물질인 방법.Wherein the molded substrate is an open-celled fiber-reinforced plastic material. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 기판 시트가 플라스틱 물질 약 25 내지 약 75중량%, 및 섬유 약 25 내지 약 75중량%를 포함하며, 이 때 상기 중량%가 기판 시트의 총 중량을 기준으로 하는 방법.Wherein the substrate sheet comprises about 25 to about 75 weight percent plastic material, and about 25 to about 75 weight percent fiber, wherein the weight percent is based on the total weight of the substrate sheet. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 기판 시트가 플라스틱 물질 약 35 내지 약 65중량%, 및 섬유 약 35 내지 약 55중량%를 포함하는 방법.And wherein the substrate sheet comprises about 35 to about 65 weight percent plastic material, and about 35 to about 55 weight percent fiber. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 플라스틱 물질이 폴리카본에이트, 폴리프로필렌, 폴리에스터, 폴리에터이미드, 폴리페닐렌 에터, 폴리스타이렌, 폴리아마이드 및 상기중 하나 이상을 포함하는 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법.Wherein the plastic material is selected from the group consisting of polycarbonates, polypropylenes, polyesters, polyetherimides, polyphenylene ethers, polystyrenes, polyamides and mixtures comprising at least one of the foregoing. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 플러그-보조되는 멤브레인 보조 진공 압력 성형 방법(membrane assisted vacuum pressure forming method)으로 기판 시트를 열성형시키는 방법.A method of thermoforming a substrate sheet by a plug-assisted membrane assisted vacuum pressure forming method. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 플러그-보조되는 멤브레인 보조 진공 압력 성형 방법으로 기판 시트를 열성형시키는 방법.A method of thermoforming a substrate sheet by a plug-assisted membrane assisted vacuum pressure forming method. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 기판 시트의 열성형이 섬유를 로프팅시키기에 충분한 온도까지 기판을 가열함을 포함하는 방법.And heating the substrate to a temperature sufficient to thermoform the substrate sheet to loft the fibers. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, wherein 상기 온도가 약 450℉(약 232℃) 내지 약 700℉(약 371℃)인 방법.Wherein the temperature is from about 450 ° F. (about 232 ° C.) to about 700 ° F. (about 371 ° C.). 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 기판 시트가 기판 시트의 표면 상에 배치된 부직 스크림을 추가로 포함하는 방법.And the substrate sheet further comprises a nonwoven scrim disposed on the surface of the substrate sheet.
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