KR20080015439A - 굴곡지게 단단한 복합체시트 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 5부피%보다 작은 공기구멍 함량을 가진 유리섬유 강화 폴리프로필렌으로 된 하나 또는 2개의 외부층들 A와 20 내지 80부피%의 공기구멍함량을 가진 유리섬유 강화 폴리프로필렌으로 된 코어층을 가진 굴곡지게 단단한 복합체시트에 관한 것이다.
Description
본 발명은 유리섬유 강화 폴리프로필렌으로 된 하나 또는 두개의 외부층들과 공기구멍(air voids)이 함유된 유리섬유 강화 폴리프로필렌으로 된 코어층을 포함하는 굴곡지게 단단한 복합체시트(a flexurally rigid composite sheet)에 관한 것이다.
유리 섬유 강화 폴리프로필렌의 열가소적으로 몰드될 수 있는 반제품 시트, 소위 GMT 시트는 몰드된 부품 특히 자동차 부품을 위해 사용되는 것이 증가되고 있다. 그들은 이중 밴드 프레스에서 유리 매트 시트와 폴리프로필렌 용융 시트를 합체시키고 1 바보다 높은 압력에서 함께 가압함으로써 산업적인 규모로 생산된다. 일반적으로 0.5 내지 3mm의 두께를 갖는 그러한 “플라스틱 시트”는 높은 인성(toughness)과 경도(consistency)의 특징을 이룬다.
많은 적용 목적, 특히 건축 산업에서 큰 면적 부품(large area parts)을 위해, GMT 시트는 오히려 얇고, 굴곡지게 단단하지 않다는 단점이 있다.
그러므로, 본 발명의 목적은 충분히 안정하면서도 경량인 굴곡지게 단단한 복합체 시트를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 하기와 같은 굴곡지게 단단한 복합체 시트에 의해 달성된다. 상기 시트는 다음을 포함한다:
A. 20 내지 60중량%의 유리함량을 가진 유리섬유 강화 폴리프로필렌으로 된 두께 0.5 내지 5mm와 5부피%보다 작은 공기구멍함량을 가진 하나 또는 두 개의 외부 층들, 및
B. 35 내지 80중량%의 유리함량을 가진 유리섬유 강화 폴리프로필렌으로 된 두께 2 내지 40mm와 20 내지 80부피%의 공기구멍함량을 가진 코어층.
여기서, 상기 코어층은 폴리프로필렌 섬유와 유리섬유를 건조 블렌딩하고, 상기 블렌드된 부직포를 니들링하고(needling of the blended nonwoven), 열가압함으로써 얻어진다.
DE-A 195 20477은 섬유 강화 GMT시트를 개시하는데, 상기 시트는 가열될 때 상기 유리 매트의 복원력으로 인해 팽창하고, 불규칙한 분포의 공기 구멍을 함유한다. 그러한 팽창된 GMT 시트는 지지코어로서 작용할 수 있고 비 팽창된 GMT포일과 함께 가압된다. 실시예1은 유리섬유 함량으로 30중량%만을 가진 팽창된 시트를 설명한다.
상기 A층을 위해, 일반적으로 0.5 내지 5mm 두께, 바람직하게는 1 내지 3mm의 두께를 가진 전형적인 GMT시트를 선택한다. 이들은 20 내지 60, 바람직하게는 25 내지 50 중량%의 유리섬유를 함유한다. 상기 열가소성 매트릭스는 폴리프로필렌으로, 바람직하게는 20 내지 150 g/10min 범위의 DIN 53735에 따른 MFI(230℃, 2.16kp)를 가진다. 상기 유리 섬유는 비지향성(nondirectional)인 것이 바람직하고, 중량 평균 길이가 10 내지 100mm, 특히 20 내지 50mm이다. 그러나, 상기 시트의 생산을 위해 유리섬유 직조 패브릭(glass fiber woven fabrics) 또는 직조 되지 않은 패브릭(nonwoven fabrics)과 비지향성 섬유의 층들의 조합을 사용하는 것이 또한 가능하다. 임의의 경우에서, 상기 섬유는 상기 폴리프로필렌 용융물에 담가지기 전에 니들 되어, 상기 섬유 매트는 통합되고(consolidated) 상기 섬유는 어느 정도 손상된다. 상기 제조 공정은 이중 밴드 프레스에서 가압되고, 동시에 쿨링되는 것을 포함하기 때문에, 상기 GMT시트는 5부피%이하, 바람직하게는 2부피%이하, 특히 전혀 공기구멍을 포함하지 않는다.
상기 코어층 B는 유리 함량이 35 내지 80 바람직하게는 40 내지 70중량%인 유리 섬유 강화 폴리프로필렌으로 구성된다. 상기 섬유는 비지향성이고, 또한 니들되는 것이 바람직하지만, 부직포의 형성 및 그들의 니들링 때문에, 일부 섬유는 또한 Z방향으로 정렬된다. 본 발명에 따르면 상기 코어층은 공기구멍을 소위 20 내지 80, 바람직하게는 25 내지 75부피%를 함유하는 것이 필수적이다. 완제 복합체 물질(the finished composite material)에서 상기 코어 층은 2 내지 40mm, 바람직하게는 3 내지 30mm의 두께를 가진다. 본 발명에 따르면 상기 코어층을 위한 시트는 열가소성 섬유와 유리섬유를 건조 블렌딩하고, 상기 블렌드된 부직포를 니들링하고, 상기 폴리프로필렌의 연화점이상의 온도로 가열하면서 함께 가압함으로써 생산된다. 바람직하게는 상기 가압이 이중 밴드 프레스에서 지속적으로 이루어지는데, 특히 가열 가압수단과 냉각 가압수단에 의해 연속적으로 이루어지고, 여기서 상기 블렌드된 부직포는 각각 0.8바보다 작은 압력에서 적어도 3초 동안 가압된다. 상기 공정은 이미 제안된 바 있다. 예를 들어 카딩 또는 에어레이 공정에 따라 상기 섬유의 블렌딩 후에, 상기 유리 섬유 번들은 위로 개방되고, 그 결과 상기 섬유는 개별적인 필라멘트들로서 존재한다. 그 결과 상기 블렌드된 부직포의 열가압 동안에 상기 코어 층에 남아있는 공기구멍이 규칙적으로 분포되고, 따라서 팽창된 GMT 시트를 준비하는데 있어 향상된 기계적 특성들을 가져온다.
유리하게는, 본 발명의 상기 복합체시트가 상기 개별적인 A 및 B 층들을 서로의 상부에 비연속적으로 적층하고 180 내지 220℃, 바람직하게는 190 내지 210℃ 사이의 온도로, 5 내지 50분 바람직하게는 10 내지 30분 동안 0.1 내지 1 바 사이의 압력으로 프레스에서 함께 가압함으로써 준비되는데 상기 층들의 순서는 A-B-A인 것이 바람직하다.
상술된 제조공정에서 공기구멍을 함유하는 시트는 최대 10mm의 두께로만 제조될 수 있다는 사실 때문에, 보다 두꺼운 복합체시트가 제조될 필요가 있는 경우에는 가압하는 동안 그러한 공기구멍 함유 시트를 여러 개 서로의 상부에 적층한다. 상기 복합체 시트를 제조할 때, 그들의 표면은 예를 들어 포일(선택적으로 칼라일 수 있다.), 텍스타일 직조 패브릭 또는 얇은 부직포 같은 기능성 층들을 동시에 가압함으로써 다듬어질 수 있다. 또한 상기 표면에 미네랄 그래뉼을 가압할 수도 있다.
상기 섬유 강화 외부 층들은 예를 들어 실링, 선택적인 향상, 점착촉진(adhesion promotion) 및 그 유사기능을 위하여 폴리프로필렌 포일과 같은 기능 성 층들이 제공될 수 있다.
직조된 패브릭, 직조 되지 않은 패브릭 및 지향성 강화(directional reinforcements)의 다른 종류들이 극도의 경직성(an extreme stiffness)을 가진 상기 완전한 샌드위치 복합체를 제공하기 위해 상기 외부 층들에 삽입될 수 있다.
종래의 GMT시트 A와 비교하여, 본 발명의 상기 복합체 시트는 굴곡지게 단단하면서도 못 및 나사(nails and screws)의 삽입에 적합하다는 이점을 가진다. 외부 층들이 없는 공기구멍 함유 시트 B와 비교하여도, 그들은 매끄럽고, 내마모성과 방수 표면을 가진다는 이점이 있을 뿐만 아니라 보다 우수한 경직성을 가진다.
폼(foam) 또는 허니콤구조를 가진 코어 층과 GMT 외부 층들로 이루어진 공지된 복합체 시트와 대비하면, 본 발명의 상기 복합체 시트는 보다 우수한 미는힘(pushing strength) 및 전단력(shear strength)이라는 이점을 가진다.
상기 복합체 시트의 주요 적용분야는 건축을 위한 파티션 벽들 및 보딩 요소(boarding elements)이고, 또한 가구의 제조를 위한 판지(chipboard) 및 합판(plywood)의 대체물이다.
상술한 기재가 특정한 상세함을 포함함에도 불구하고, 어떤 방식으로든 특허청구범위를 제한되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 상술된 실시예들의 다른 구성은 본 발명의 범위의 일부이다. 따라서, 주어진 임의의 특정 실시예가 아니라 첨부되는 특허청구범위 및 이들과 법적인 균등물에 의해서만 본 발명이 제한되어야 한다.
Claims (7)
- 굴곡지게 단단한 복합체시트(A flexurally rigid composite sheet)로서,A. 20 내지 60중량%의 유리함량을 가진 유리섬유 강화 폴리프로필렌으로 된 두께 0.5 내지 5mm와 5부피%보다 작은 공기구멍함량을 가진 하나 또는 두 개의 외부 층들, 및B. 35 내지 80중량%의 유리함량을 가진 유리섬유 강화 폴리프로필렌으로 된 두께 2 내지 40mm와 20 내지 80부피%의 공기구멍함량을 가진 코어층을 포함하고,상기 코어층은 폴리프로필렌 섬유와 유리섬유를 건조 블렌딩하고, 상기 블렌드된 부직포를 니들링하고 열가압함으로써 얻어지는 것을 특징으로 하는 굴곡지게 단단한 복합체시트
- 제1항에 있어서,상기 A 층의 유리섬유는 평균길이(중량 평균) 10 내지 100mm의 비지향성 섬유(nondirectional fibers)의 니들된 매트로서 또는 직조된 패브릭(woven fabric)으로서 또는 비지향성 섬유로 니들된 직조되지 않은 패브릭(nonwoven fabric)으로서 존재하는 것을 특징으로 하는 굴곡지게 단단한 복합체시트.
- 제1항에 있어서,상기 B 층의 유리섬유는 함께 니들된 평균길이(중량 평균) 10 내지 60mm의 비지향성 섬유(nondirectional fibers)인 것을 특징으로 하는 굴곡지게 단단한 복합체시트.
- 제1항에 있어서,상기 층은 A-B-A의 순서를 갖는 것을 특징으로 하는 굴곡지게 단단한 복합체시트.
- 제1항에 있어서,일측 또는 양측에 포일(foils), 직조된 텍스타일 패브릭 또는 섬유 부직포로 된 기능성 층들이 더 제공되는 것을 특징으로 하는 굴곡지게 단단한 복합체시트.
- 청구항1에 따른 상기 복합체시트를 제조하기 위한 방법으로서, 상기 단일 층들은 180 내지 220℃사이의 온도로 5 내지 50분 동안 프레스에서 비연속적으로 함께 가압되는 것을 특징으로 하는 복합체시트의 제조방법.
- 제6항에 있어서, 상기 코어 층 B는 각각 1 내지 10mm의 두께를 가지고, 서로의 상부에 적층된 여러 개의 단일층들로 구성되는 것을 특징으로 하는 복합체시트의 제조방법.
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