KR20070063467A - 기판 및 그 각 면상의 하나 이상의 커버층으로 이루어진다층 제품, 다층 제품의 제조 방법, 페인팅된 다층 제품 및다층 제품의 페인팅 방법 - Google Patents
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Abstract
다층 제품은 기판, 및 상기 기판을 각 면에 완전히 또는 부분적으로 커버하는 하나 이상의 커버층으로 구성되고, 상기 기판은 랜덤하게 분포된 섬유를 갖고 1.2g/㎤ 미만, 바람직하게는 1.0g/㎤ 미만의 밀도를 갖는 섬유 강화 열가소성 제품이고, 상기 커버층은 장 또는 연속 섬유가 각 층 내에서 서로 대략 평행하게 배향되어 있는 섬유 강화 열가소성 플라스틱 필름이다.
Description
유리 섬유 강화 제품은 일반적으로 공지되어 있다. 이들 제품들은 많은 목적으로 사용된다. 유리 섬유 강화 제품의 한 부류는 랜덤하게 분포된 섬유가 열가소성 수지에 매설되어 있는 시이트(sheet)형 제품으로 구성된다. 그의 제조 방법에 따라서, 이들 제품은 조밀하게 패킹되어 1.00g/㎤ 초과, 보통 1.20g/㎤ 초과의 밀도를 갖는 시이트로 생성되거나, 또는 느슨하게 패킹되어 1.20 미만, 보통 1.00g/㎤ 미만의 밀도를 갖는 시이트 구조로 된다.
본 발명은 느슨하게 패킹된 시이트 구조로 제조된 기판을 갖는 제품에 관한 것이다.
상기 느슨하게 패킹된 시이트 구조는 이를 수많은 용도에 적합하게 하는 탁 월한 강도 대 중량 비를 갖는다.
그러나, 일부 용도에서는 공지된 느슨하게 패킹된 구조의 표면 품질 및 강성(stiffness)을 추가로 개선하는 것이 바람직하다.
섬유를 함유하지 않는 열가소성 물질의 필름 또는 층으로 시이트를 커버함으로써 섬유-강화 시이트의 표면 품질을 개선하는 것이 공지되어 있다. 이와 같이, 커버된 시이트의 추가적인 가공시, 특히 가열시, 시이트의 섬유는 상기 커버층의 표면을 통해 돌출하여 표면 품질을 다시 감소시키는 경향을 갖는다.
유리 섬유로 강화된 열가소성 재료의 기계적인 특성을 증가시키기 위해, 정렬된 고성능 섬유를 함유하는 재료의 층으로 열가소성 시이트를 커버하는 것이 제안되었다.
발명의 개요
본 발명의 다층 제품은, 기판 및 커버층을 포함하는데, 상기 기판은 랜덤하게 분포된 섬유를 갖고 1.20g/㎤ 미만, 바람직하게는 1.00g/㎤의 밀도를 갖는 유리 섬유 강화 열가소성 제품의 형태이고, 상기 커버층은 장 또는 연속 섬유들이 서로 대략 평행하게 배향되어 있는 장 또는 연속 섬유 강화 열가소성 플라스틱 필름이다.
본 발명의 제품은 양호한 기계적 특성과 표면 품질의 최적 조합을 갖는다. 상기 제품의 열팽창계수(CIE, coefficient of thermal expansion)가 매우 낮다는 것도 중요하다. 상기 기판이 각 면에서 여러 개의 커버층으로 커버되고 각 인접 커버층에서 장 또는 연속 섬유의 배향이 상이한 본 발명의 제품에 있어서, 실용적인 목적을 위해 등방성으로 고려될 수 있는 제품을 수득하는 것이 가능하다.
상기 기판 및 커버층에서 열가소성 재료는 동일하거나 상이할 수 있다. 상기 열가소성 재료는 공지된 모든 열가소성 재료 중에서 선택될 수 있다.
본 발명의 제품은, 다층 제품을 가열하고 요구되는 형상을 갖는 몰드에서 이를 압착하거나 진공 고화시키는 것에 의해서 성형될 수 있다.
중간 표면 처리, 예컨대 프라이머(primer)의 적용, 화염 처리 등을 하거나 하지 않고 페인팅될 수 있다.
본 발명의 다층 제품은 각 면에 하나 이상의 커버층이 제공된 기판을 포함한다.
상기 기판은, 섬유가 랜덤하게 분포되어 있고, 1.20g/㎤ 미만, 바람직하게는 1.00g/㎤의 밀도를 갖는 유리 섬유 강화 열가소성 제품에 의해 제조된다.
상기 커버층은 장 또는 연속 섬유 강화 열가소성 필름으로 제조되는데, 상기 섬유는 각 층 내에서 대략 서로 평행하게 배향된다.
기판
전술한 종류의 기판은 잘 공지되어 있고 시판중인 제품이다. 상기 기판들은 다양한 방식으로 제조될 수 있다. 상기 기판들은 강화 섬유 및 열가소성 재료를 수성 용액으로 함께 혼합한 후, 진공에 의해 물을 제거하는 종이 제조 방식과 유사한 방식으로 제조될 수 있다. 수득된 시이트형 제품을 건조하고 가열하고 최종적으로 압착하여 열가소성 재료를 연화시키고 냉각시 상기 섬유를 함께 유지시킨다. 이 방법의 설명은 US 4,734,321에 개시되어 있다.
적합한 기판을 제조하는 또 다른 방법에서는, 열가소성 재료의 섬유 및 강화 섬유를 혼합하여 수득된 구조를 바느질한다. 상기 바느질된 구조는 가열되고 최종적으로 압착되어 중간 생성물로 된다. 이 방법은 예를 들어 WO 02/076711에 기재되어 있다.
기판중의 강화 섬유의 함량은 넓은 범위내에서 변할 수 있다. 강화 섬유의 함량은 통상적으로는 20 내지 90중량%에서 변한다.
상기 섬유는 약 7 내지 2000mm의 평균 길이를 갖는다.
상기 기판은 낮은 밀도를 갖고, 공기 투과성이다. 상기 기판은 통상적으로는 1 내지 10mm의 두께를 갖는다.
커버층
커버층은 장 또는 연속 섬유 강화 열가소성 필름 또는 프리프레그(prepreg)에 의해 제조되는데, 상기 장 또는 연속 섬유는 서로 대략적으로 평행하게 배향된다. 이러한 필름은 시판중이다.
상기 필름은, 예를 들어 상대적으로 낮은 용융 점도를 갖는 열가소성 중합체의 용융을 통해 다수의 연속 필라멘트를 연신하는 한편, 상기 필라멘트를 인장(tension) 하에 연신 방향을 따라 정렬되도록 유지함으로써 제조될 수 있다. 이러한 방법은 예를 들어 EP A-0 056 703에 기재되어 있다. 상기 장 섬유의 평균 길이는 100mm 이상이다. 상기 섬유는 개별적으로 열가소성 재료에 매설된다. 상기 필름의 두께는 약 0.1 내지 1.0mm에서 변한다.
강화 섬유
기판 및 커버층에서 강화 섬유의 재료는 동일하거나 상이할 수 있다. 상기 섬유는 유리(모든 유형의 유리가 적합하다), 탄소, 합성 재료, 미네랄 또는 천연 재료로 제조될 수 있다.
열가소성 재료
기판 및 커버층에서 열가소성 재료는 동일하거나 상이할 수 있다. 그러나, 상기 재료는 승온에서 압력 하에 가열시 상기 기판 및 커버층이 함께 결합되도록 선택되어야 한다. 적합한 열가소성 재료는, 예를 들어 폴리올레핀, 폴리카보네이트, 바이닐 방향족 단독중합체, 바이닐 방향족 화합물 함유 공중합체, 바이닐 방향족 화합물 함유 그래프트 공중합체 또는 바이닐 방향족 화합물 함유 블록 공중합체, 열가소성 폴리에스터, 열가소성 폴리우레탄, 폴리에터이미드; 폴리페닐렌 설파이드, 폴리페닐렌 에터, 폴리아마이드 또는 언급된 열가소성 재료 중 하나 이상을 포함하는 열가소성 재료의 블렌드이다.
다층 제품의 제조 방법
본 발명의 다층 제품의 제조는 비교적 간단하다. 청구의 범위에 기재된 바와 같이 기판의 양면에 1층 이상의 필름을 적용한다. 본 발명의 다층 제품의 변형을 예방하기 위해, 기판의 각 면에 동일한 수의 필름을 균형적인 배향으로 적용하는 것이 가장 간단한 것이다. 1층 이상의 필름을 사용하는 경우, 상기 필름은 보통 각 후속층의 장 또는 연속 섬유의 방향이 이전 층의 배향과 상이하도록 적용된다. 이는 정상적으로는 0°/90° 레이-업(lay-up)이지만, 또한 적용에 따라서 단일 방향 또는 준(quasi) 등방성 레이-업일 수 있다. 상기 기판 및 상기 필름은, 상기 기판 및 상기 필름 또는 프리프레그 층 사이의 양호한 결합을 보장하는 온도에서 압력 하에 함께 가열된다. 이 가공 동안 또는 후속 단계에서 상기 다층 제품은 적절한 형상의 몰드에서 이를 압착 또는 진공 고화시킴으로써 요구되는 3차원 형상의 형태로 성형될 수 있다. 또한, 필름 커버층을 적용하기 전에 상기 기판을 열 및 압력 하에서 처리하는 것이 가능하다.
다층 제품의 페인팅
다층 제품은 하나 이상의 페인트층으로 페인팅될 수 있다. 최적의 표면 품질 및 페인트층의 양호한 부착성을 수득하기 위해, 상기 다층 제품의 표면 예비-처리가 권장된다. 이러한 예비-처리는, 예를 들어 적합한 프라이머층의 적용 및/또는 표면 화염 처리로 이루어질 수 있다.
본 발명의 제품의 사용
본 발명의 제품은 많은 용도에서 사용될 수 있다. 상기 제품은 낮은 밀도, 높은 강성, 낮은 CTE 및 양호한 표면 품질을 갖기 때문에, 자동차 산업 또는 실외용 운송 수단에서 본체 패널로서의 용도에 이상적으로 적합하다.
Claims (17)
- 기판, 및 상기 기판을 각 면에서 완전히 또는 부분적으로 커버하는 하나 이상의 커버 층으로 이루어지는 다층 제품으로서,상기 기판은 랜덤하게 분포된 섬유를 갖고 1.2g/㎤ 미만, 바람직하게는 1.0g/㎤ 미만의 밀도를 갖는 섬유 강화 열가소성 제품이고,상기 커버층은 장 또는 연속 섬유가 균형을 이룬 각 층 내에서 서로 대략 평행하게 배향되어 있는 섬유 강화 열가소성 재료인 것을 특징으로 하는 다층 제품.
- 제 1 항에 있어서,상기 기판이 약 7 내지 200mm의 평균 길이를 갖는 섬유를 갖는 것을 특징으로 하는 다층 제품.
- 제 1 항에 있어서,상기 커버층이 100mm 이상의 평균 길이를 갖는 장 또는 연속 섬유를 갖는 것을 특징으로 하는 다층 제품.
- 제 1 항에 있어서,상기 커버층이 열가소성 재료에 각각 개별적으로 매설되는 장 또는 연속 섬유를 갖는 것을 특징으로 하는 다층 제품.
- 제 1 항에 있어서,상기 기판 및 상기 커버층에서 가소성 재료가 동일하거나 상이할 수 있고, 폴리올레핀, 폴리카보네이트, 바이닐 방향족 단독중합체, 바이닐 방향족 화합물 함유 공중합체, 바이닐 방향족 화합물 함유 그래프트 공중합체 또는 바이닐 방향족 화합물 함유 블록 공중합체, 열가소성 폴리에스터, 열가소성 폴리우레탄, 폴리에터이미드; 폴리페닐렌 설파이드, 폴리페닐렌 에터, 폴리아마이드 또는 상기 열가소성 재료들 중 하나 이상을 포함하는 열가소성 재료의 블렌드 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 다층 제품.
- 제 1 항에 있어서,상기 기판이 1.0 내지 10.0mm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 다층 제품.
- 제 1 항에 있어서,상기 커버층이 0.1 내지 5mm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 다층 제품.
- 제 1 항에 있어서,상기 기판 및 상기 커버층의 열가소성 재료가 상용성 열가소성 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 제품.
- 제 1 항에 있어서,상기 기판의 각 면상에 두 개 이상의 커버층을 갖고,상기 기판의 각 면상의 두 개 이상의 커버층의 장 또는 연속 섬유가 상이한 배향을 갖는 것을 특징으로 하는 다층 제품.
- 제 1 항에 있어서,상기 기판중의 섬유가, 유리; 탄소; 합성 재료; 미네랄 또는 천연 재료 중의 임의의 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 다층 제품.
- 제 1 항에 있어서,상기 장 섬유가 유리; 탄소; 합성 재료; 미네랄 또는 천연 재료 중의 임의의 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 다층 제품.
- 기판을 그의 각 면에서 하나 이상의 필름 또는 프리프레그 층으로 적어도 부분적으로 커버함으로써 다층 제품을 제조하는 방법으로서,상기 기판은 랜덤하게 분포된 섬유를 갖고 1.2g/㎤ 미만, 바람직하게는 1.0g/㎤ 미만의 밀도를 갖는 섬유 강화 열가소성 제품이고,상기 커버층은 장 또는 연속 섬유가 각 층 내에서 서로 대략 평행하게 배향되어 있는 섬유 강화 열가소성 재료인 것을 특징으로 하는 다층 제품의 제조 방법.
- 제 12 항에 있어서,상기 커버층으로 커버된 다층 제품을 상기 기판중의 열가소성 재료의 유리 전이 온도 초과의 온도에서 제품의 요구되는 형상에 상응하는 몰드에서 가압하에 가열하는 하나 이상의 추가 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 제품의 제조 방법.
- 제 15 항에 있어서,상기 커버층을 적용하기 전에 가압하에 상기 기판을 가열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 제품의 제조 방법.
- 기판 및 각 면에 하나 이상의 커버층으로 이루어지는 페인팅된 다층 제품으로서,상기 기판은 랜덤하게 분포된 섬유를 갖고 1.2g/㎤ 미만, 바람직하게는 1.0g/㎤ 미만의 밀도를 갖는 섬유 강화 열가소성 제품이고,상기 커버층은 장 또는 연속 섬유가 각 층 내에서 서로 대략적으로 평행하게 배향되어 있는 섬유 강화 열가소성 재료이고,하나 이상 면에 하나 이상의 페인트층이 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 페인팅된 다층 제품.
- 제 17 항에 있어서,외부 커버층 및 페인트층 사이에 프라이머 층이 있는 것을 특징으로 하는 페인팅된 다층 제품.
- 기판, 및 각 면에 하나 이상의 커버층으로 이루어지되, 상기 기판은 랜덤하게 분포된 섬유를 갖고 1.2g/㎤ 미만, 바람직하게는 1.0g/㎤ 미만의 밀도를 갖는 섬유 강화 열가소성 제품이고, 상기 커버층은 장 또는 연속 섬유가 각 층 내에서 서로 대략 평행하게 배향되어 있는 섬유 강화 열가소성 플라스틱 필름인 다층 제품을 페인팅하는 방법으로서,페인팅될 표면에 프라이머를 선택적으로 제공하고 페인팅될 표면에 표면 처리를 선택적으로 제공한 다음 하나 이상의 페인트층을 적용하는 것을 특징으로 하는 다층 제품의 페인팅 방법.
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