KR20090091104A - 열가소성 수지 다층 보강 시트재 및 그 제조 방법, 및 열가소성 수지 복합 재료 성형품의 성형 방법 - Google Patents

열가소성 수지 다층 보강 시트재 및 그 제조 방법, 및 열가소성 수지 복합 재료 성형품의 성형 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20090091104A
KR20090091104A KR1020097001138A KR20097001138A KR20090091104A KR 20090091104 A KR20090091104 A KR 20090091104A KR 1020097001138 A KR1020097001138 A KR 1020097001138A KR 20097001138 A KR20097001138 A KR 20097001138A KR 20090091104 A KR20090091104 A KR 20090091104A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
thermoplastic resin
sheet material
reinforcing
sheet
reinforcing fiber
Prior art date
Application number
KR1020097001138A
Other languages
English (en)
Inventor
가즈마사 가와베
Original Assignee
후쿠이 켄
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2007289785A external-priority patent/JP5417631B2/ja
Priority claimed from JP2007300002A external-priority patent/JP5076053B2/ja
Application filed by 후쿠이 켄 filed Critical 후쿠이 켄
Publication of KR20090091104A publication Critical patent/KR20090091104A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/02—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor of articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C43/14—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor of articles of definite length, i.e. discrete articles in several steps
    • B29C43/146—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor of articles of definite length, i.e. discrete articles in several steps for making multilayered articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/02—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor of articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/56—Coatings, e.g. enameled or galvanised; Releasing, lubricating or separating agents
    • B29C33/565—Consisting of shell-like structures supported by backing material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/02—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor of articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C43/20—Making multilayered or multicoloured articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/02—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor of articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C43/20—Making multilayered or multicoloured articles
    • B29C43/203—Making multilayered articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/22—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor of articles of indefinite length
    • B29C43/30—Making multilayered or multicoloured articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/22—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor of articles of indefinite length
    • B29C43/30—Making multilayered or multicoloured articles
    • B29C43/305—Making multilayered articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/32—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C43/36—Moulds for making articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06—Fibrous reinforcements only
    • B29C70/10—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres
    • B29C70/16—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length
    • B29C70/20—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length oriented in a single direction, e.g. roofing or other parallel fibres
    • B29C70/202—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length oriented in a single direction, e.g. roofing or other parallel fibres arranged in parallel planes or structures of fibres crossing at substantial angles, e.g. cross-moulding compound [XMC]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/42—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C70/46—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs
    • B29C70/465—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs and impregnating by melting a solid material, e.g. sheets, powders of fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/50—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of indefinite length, e.g. prepregs, sheet moulding compounds [SMC] or cross moulding compounds [XMC]
    • B29C70/504—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of indefinite length, e.g. prepregs, sheet moulding compounds [SMC] or cross moulding compounds [XMC] using rollers or pressure bands
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/54—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations, e.g. feeding or storage of prepregs or SMC after impregnation or during ageing
    • B29C70/543—Fixing the position or configuration of fibrous reinforcements before or during moulding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/12—Layered products comprising a layer of synthetic resin next to a fibrous or filamentary layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/02—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer
    • B32B5/12—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer characterised by the relative arrangement of fibres or filaments of different layers, e.g. the fibres or filaments being parallel or perpendicular to each other
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/22—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed
    • B32B5/24—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer
    • B32B5/26—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer another layer next to it also being fibrous or filamentary
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/32—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C43/36—Moulds for making articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C43/3642—Bags, bleeder sheets or cauls for isostatic pressing
    • B29C2043/3644—Vacuum bags; Details thereof, e.g. fixing or clamping
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/10—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor with incorporated venting means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/32—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C43/44—Compression means for making articles of indefinite length
    • B29C43/46—Rollers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06—Fibrous reinforcements only
    • B29C70/08—Fibrous reinforcements only comprising combinations of different forms of fibrous reinforcements incorporated in matrix material, forming one or more layers, and with or without non-reinforced layers
    • B29C70/086—Fibrous reinforcements only comprising combinations of different forms of fibrous reinforcements incorporated in matrix material, forming one or more layers, and with or without non-reinforced layers and with one or more layers of pure plastics material, e.g. foam layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06—Fibrous reinforcements only
    • B29C70/10—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres
    • B29C70/16—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length
    • B29C70/24—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length oriented in at least three directions forming a three dimensional structure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2101/00—Use of unspecified macromolecular compounds as moulding material
    • B29K2101/12—Thermoplastic materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/06—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts
    • B29K2105/08—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts of continuous length, e.g. cords, rovings, mats, fabrics, strands or yarns
    • B29K2105/0854—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts of continuous length, e.g. cords, rovings, mats, fabrics, strands or yarns in the form of a non-woven mat
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T156/00—Adhesive bonding and miscellaneous chemical manufacture
    • Y10T156/10—Methods of surface bonding and/or assembly therefor
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T156/00—Adhesive bonding and miscellaneous chemical manufacture
    • Y10T156/10—Methods of surface bonding and/or assembly therefor
    • Y10T156/1089—Methods of surface bonding and/or assembly therefor of discrete laminae to single face of additional lamina
    • Y10T156/1092—All laminae planar and face to face
    • Y10T156/1093—All laminae planar and face to face with covering of discrete laminae with additional lamina
    • Y10T156/1095—Opposed laminae are running length webs
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/18—Longitudinally sectional layer of three or more sections
    • Y10T428/183—Next to unitary sheet of equal or greater extent
    • Y10T428/187—Continuous sectional layer
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24033—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including stitching and discrete fastener[s], coating or bond
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24058—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including grain, strips, or filamentary elements in respective layers or components in angular relation
    • Y10T428/24124—Fibers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24802—Discontinuous or differential coating, impregnation or bond [e.g., artwork, printing, retouched photograph, etc.]
    • Y10T428/2481—Discontinuous or differential coating, impregnation or bond [e.g., artwork, printing, retouched photograph, etc.] including layer of mechanically interengaged strands, strand-portions or strand-like strips
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24802—Discontinuous or differential coating, impregnation or bond [e.g., artwork, printing, retouched photograph, etc.]
    • Y10T428/24851—Intermediate layer is discontinuous or differential
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24942—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including components having same physical characteristic in differing degree
    • Y10T428/2495—Thickness [relative or absolute]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/249921—Web or sheet containing structurally defined element or component
    • Y10T428/249924—Noninterengaged fiber-containing paper-free web or sheet which is not of specified porosity
    • Y10T428/24994—Fiber embedded in or on the surface of a polymeric matrix
    • Y10T428/249941—Fiber is on the surface of a polymeric matrix having no embedded portion
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/249921—Web or sheet containing structurally defined element or component
    • Y10T428/249924—Noninterengaged fiber-containing paper-free web or sheet which is not of specified porosity
    • Y10T428/24994—Fiber embedded in or on the surface of a polymeric matrix
    • Y10T428/249942—Fibers are aligned substantially parallel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T442/00—Fabric [woven, knitted, or nonwoven textile or cloth, etc.]
    • Y10T442/30—Woven fabric [i.e., woven strand or strip material]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T442/00—Fabric [woven, knitted, or nonwoven textile or cloth, etc.]
    • Y10T442/30—Woven fabric [i.e., woven strand or strip material]
    • Y10T442/3472—Woven fabric including an additional woven fabric layer
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T442/00—Fabric [woven, knitted, or nonwoven textile or cloth, etc.]
    • Y10T442/60—Nonwoven fabric [i.e., nonwoven strand or fiber material]
    • Y10T442/643—Including parallel strand or fiber material within the nonwoven fabric

Abstract

본 발명은 리사이클성, 내충격 특성이 우수한 열가소성 수지를 매트릭스로 한, 고품질이며 역학적 특성 및 드레이프성이 우수한 열가소성 수지 다층 보강 시트재, 및 열가소성 수지 다층 보강 시트재를 단시간에 효율적으로 제조하기 위한 방법, 및 열가소성 수지 다층 보강 시트재를 이용하여 성형된 고품질성과 역학적 특성이 유지된 열가소성 수지 다층 보강 성형품을 제공한다. 열가소성 수지 다층 보강 시트재(11)는, 복수의 보강 섬유(31f)가 소정의 방향으로 가지런해져서 시트상으로 형성된 보강 섬유 시트재(31) 및 보강 섬유 시트재(31)의 편면에 부착한 열가소성 수지 시트재(41)에 의해 구성되어 있는 열가소성 수지 보강 시트재(21A 내지 21D)가 적층하여 형성되고 또한 열가소성 수지 시트재(41)와 동일 재료인 일체화용 열가소성 수지 섬유속(51)에 의해 스티치하여 봉합 일체화되어 있다. 또한, 보강 섬유 시트재(31)의 보강 방향이 각각 다축으로 되도록 적층되어 있다.
보강 섬유, 열가소성 수지 보강 시트재

Description

열가소성 수지 다층 보강 시트재 및 그 제조 방법, 및 열가소성 수지 복합 재료 성형품의 성형 방법{REINFORCED THERMOPLASTIC-RESIN MULTILAYER SHEET MATERIAL, PROCESS FOR PRODUCING THE SAME, AND METHOD OF FORMING MOLDED THERMOPLASTIC-RESIN COMPOSITE MATERIAL}
본 발명은 삼차원 형상의 열가소성 수지 복합 재료 성형품의 제조에 적합한 시트재 및 성형 방법에 관한 것으로, 상세하게는, 탄소 섬유 등의 보강 섬유를 가지런히 하여 시트상으로 형성한 보강 섬유 시트재에 열가소성 수지재 시트재를 부착시킨 열가소성 수지 보강 시트재를 복수개 적층하여 일체화시킨 열가소성 수지 다층 보강 시트재 및 그들의 제조 방법, 및 보강 섬유 재료 및 열가소성 수지 재료로 구성되는 피성형 재료를 이용하여 열가소성 수지 복합 재료 성형품을 성형하는 성형 방법에 관한 것이다.
섬유 보강 복합 재료는, 섬유 재료와 매트릭스 재료를 조합한 것으로, 경량으로 강성이 높고 다양한 기능 설계가 가능한 재료이고, 항공 우주 분야, 수송 분야, 토목 건축 분야, 운동 기구 분야 등의 폭 넓은 분야에서 이용되고 있다. 현재, 탄소 섬유 또는 유리 섬유라는 보강 섬유 재료를 열경화성 수지 재료와 조합한 섬유 강화 플라스틱(FRP)이 주류로 되어 있다. 그러나, 리사이클성, 단시간 성형 성, 성형품의 내충격 특성의 향상 등의 이점으로 인해, 매트릭스 수지에 열가소성 수지 재료를 이용한 성형품 개발이 금후 증가할 것으로 생각되고 있다.
한편, 성형품을 얻을 때, 성형을 용이하게 하고, 성형 비용을 삭감하기 위해서, 보강 섬유 재료의 보강 방향이 다축으로 되도록 적층된 다축 보강 시트재를 이용한 성형품 및 성형 방법이 주목 받고 있다.
이 점으로부터, 보강 섬유 재료가 다축으로 적층된 다축 보강 시트재와 열가소성 수지 재료를 조합한 시트재, 및 그 시트재에 의한 고품질, 단시간 그리고 저비용의 성형품 제조가 기대되고 있다.
보강 섬유 재료와 열가소성 수지 재료를 조합한 시트재로는, 예를 들면, 특허 문헌 1에서는, 복수개의 강화 섬유속을 일방향으로 가지런히 한 강화 섬유 시트에 열가소성 수지 섬유를 부직 상태로 짠 열가소성 수지 부직포를 포개서 가열하면서 가압함으로써, 열가소성 수지 부직포를 용융시켜 강화 섬유속 중에 열가소성 수지를 함침 혹은 반함침시켜, 열가소성 수지에 의한 프리프레그 시트 혹은 세미 프리프레그 시트를 얻는 것이 기재되어 있다.
보강 섬유 재료의 보강 방향을 다축으로 배향시켜 열가소성 수지 재료와 조합한 시트재로는, 예를 들면, 특허 문헌 2에서는, 다수 개의 강화 섬유 사조가 병렬되게 시트상으로 배열하여 층 구성을 이루고, 상기 층의 적어도 2층 이상이 교차 적층되어 적층체를 이루고, 이 적층체가 저융점 폴리머사로 스티치되어 일체화된 보강용 다축 스티치 포백(布帛)이 기재되어 있다. 그리고, 상기 보강용 다축 스티치 포백에 열경화성 수지 또는 열가소성 수지를 함침시켜, 저융점 폴리머사의 융점 이상으로 가열 성형함으로써, 스티치사의 조직이 삭감된 표면 평활성이 우수한 FRP 성형품을 얻는 것이 기재되어 있다.
특허 문헌 3에서는, 열가소성 수지가 함침된 프리프레그 시트를 길이 방향으로 배치하고, 상기 열가소성 수지 프리프레그 시트에 별도의 열가소성 수지 프리프레그 시트를 나선상으로 감음으로써 보강 방향이 삼방향으로 되는 섬유 보강 시트 및 그 제조 방법이 기재되어 있다. 또한, 삼방향으로 보강된 상기 섬유 보강 시트에 대하여, 상기 시트 길이 방향의 90도 방향으로 열가소성 수지 프리프레그 시트를 배치하여 사방향으로 보강된 섬유 보강 시트 및 그 제조 방법이 기재되어 있다.
특허 문헌 4에서는, 강화 필라멘트와 유기 재료 필라멘트로 이루어지는 혼성사로부터, 결속성을 가진 일방향 랩을 형성하고, 상기 랩을 이동 방향에 관하여 횡방향으로 절첩한 후, 가열 혹은 가열 가압함으로써 강화사/유기 재료를 고정시켜, 다축 방향으로 섬유 강화된 복합 시트를 제조하는 방법 및 장치가 기재되어 있다. 유기 재료란 모재로서 작용하는 열가소성 수지이고, 상기 복합 시트는 복잡한 형상의 복합 재료 성형품을 제조할 수 있도록 하기 위해서 제공된다고 기재되어 있다.
특허 문헌 5에서는, 단사 1000개당 폭이 1.3㎜ 이상으로 되도록 개섬 확폭된 강화 섬유속으로부터 강화 섬유 시트를 제조하고, 상기 강화 섬유 시트로부터 보강 방향이 경사지는 경사 강화 섬유 시트를 제조한 후, 상기 경사 강화 섬유 시트를 적층하여, 열접착제에 의한 접합 또는 실이나 강화 효과가 있는 섬유에 의한 스티칭 등에 의해 접합 일체화된 다축 적층 강화 섬유 시트 및 그 제조 방법이 기재되어 있다. 그리고, 경사 강화 섬유 시트를 적층할 때, 층간에 열가소성 수지에 의 한 매트릭스층을 포함시키는 방법이 기재되어 있다.
특허 문헌 6에서는, 강화 섬유에 열가소성 수지를 함침시킨 프리프레그 테이프를 다축으로 적층하고, 스티칭을 실시하여 일체화한 다축 적층 시트를 제조한 후, 상기 다축 적층 시트를 재단 또는 적층하여 섬유 강화 열가소성 복합 재료를 성형하는 방법이 기재되어 있다. 사전에 강화 섬유에 열가소성 수지가 함침되어 있는 점으로부터 비교적 단시간에 성형을 행할 수 있고, 성형 사이클을 단시간으로 할 수 있다고 기재되어 있다.
또한, 매트릭스 수지에 열가소성 수지 재료를 이용한 성형품에 관한 성형 방법으로는, 예를 들면, 특허 문헌 7에서는, 재료의 상하 표면에 평면 형상 및 요철 형상의 판상체를 포개서, 가열 프레스반에 삽입하여 열가소성 수지를 용융시킨 후, 재료를 판상체로 포갠 상태에서 꺼내고, 냉각 프레스반에 삽입하여 냉각을 행하고, 성형품을 꺼내는 방법이 기재되어 있다. 특허 문헌 8에서는, 섬유 강화 열가소성 복합 재료를 암형의 오픈 몰드에 설치하고, 내열성 백재에 의해 오픈 몰드 전체를 덮은 후, 백재와 오픈 몰드의 사이의 공기를 배출하고, 가열 가압 성형을 행함으로써, 섬유 강화 열가소성 복합 성형품을 얻는 제조 방법이 기재되어 있다.
특허 문헌 1:일본 특개 2003-165851호 공보
특허 문헌 2:일본 특개 2002-227066호 공보
특허 문헌 3:일본 특개 2006-224543호 공보
특허 문헌 4:일본 특표 2004-530053호 공보
특허 문헌 5:일본 특개 2006-130698호 공보
특허 문헌 6:일본 특개 2007-1089호 공보
특허 문헌 7:일본 특개 평6-320655호 공보
특허 문헌 8:일본 특개 2004-276471호 공보
특허 문헌 9:국제 공개 제2005/002819호 공보
특허 문헌 10:일본 특개 2005-029912호 공보
비특허 문헌 1:가와베 가즈마사 외, 「열가소성 수지 프리프레그 장치를 개발하기 위한 열가소성 수지 함침 시뮬레이션」, 후쿠이켄 공업기술센터 2000년도 연구 보고서, No.17
<발명의 개시>
<발명이 해결하고자 하는 과제>
전술한 특허 문헌 1에서는, 부직포 상태의 열가소성 수지를 이용하여 섬유속 중에 열가소성 수지를 함침시킨 프리프레그 시트 혹은 반함침시킨 세미 프리프레그 시트를 얻고 있다. 섬유속 중에 열가소성 수지가 용융하여 함침 혹은 반함침함으로써, 프리그레그 시트 두께가 얇아도 그 드레이프성은 나빠지고, 상기 프리프레그 시트를 삼차원 형상을 가진 성형 금형에 적합시키기는 어렵다. 또한, 상기 프리프레그 시트 혹은 세미 프리프레그 시트를 제조할 때, 열가소성 수지 부직포를 용융시켜 섬유속 중에 함침시킬 만큼의 가열 및 가압이 필요해지고, 성형 장치가 대형화하는 점, 성형 속도를 빨리 할 수 없는 점 등의 문제가 있다.
특허 문헌 2에서는, 보강용 다축 스티치 포백에 대하여 수지를 함침시켜 FRP 성형품을 얻기 위해서, 유동 특성이 우수한 열경화성 수지를 함침시키는 경우, 상기 보강용 다축 스티치 포백을 형성하는 강화 섬유 사조의 섬유 사이에까지 수지를 함침시키는 것이 용이한데, 용융시의 수지 점도가 높아 유동 특성이 나쁜 열가소성 수지를 함침시키는 경우, 보강 섬유 사조의 섬유 사이에까지 수지를 함침시키는 것이 매우 어려워진다. 이 때문에, 상기 보강용 다축 스티치 포백에 의한 열가소성 수지 복합 재료 성형품은 성형품을 얻기 위한 수지 함침에 필요한 시간이 길어지고 성형 비용이 높아지는 점, 수지의 미함침 부분 즉, 보이드(공극)가 많이 생겨서 역학적 특성이 나빠지는 점 등의 문제가 있다.
특허 문헌 3 및 특허 문헌 6에서는, 열가소성 수지가 함침된 프리프레그 시트 및 프리프레그 테이프를 사용하여 다축 보강된 시트를 얻는데, 열가소성 수지 재료가 보강 섬유속 중에 함침된 프리프레그 시트 및 프리프레그 테이프는 강성이 있기 때문에, 상기 시트 및 테이프를 다축으로 배향시킨 시트는 드레이프성이 부족하고, 삼차원 형상을 가진 성형 금형에 적합시키기가 어려운 문제가 있다. 또한, 상기 열가소성 수지 프리프레그 시트 및 테이프를 얻기 위해서 보강 섬유속 중에 열가소성 수지를 함침시켜 프리프레그 시트를 제조하는 공정이 필요해지는데, 보강 섬유속 중에 열가소성 수지를 함침시키는 것은 용이하지 않고, 제조 시간을 필요로 하기 때문에, 최종적으로는 FRP 성형품을 얻는 비용이 높아지는 문제도 있다.
특허 문헌 4에서는, 강화 필라멘트와 유기 재료 필라멘트로 이루어지는 혼성사를 사용하고 있다. 그러나, 강화 필라멘트와 유기 재료 필라멘트를 균일하게 혼섬시키는 것은 어렵고, 얻어지는 복합 재료 성형품은 섬유가 균일하게 분산되어 있지 않은, 공극이 있는 성형품으로 될 가능성이 높다. 또한, 혼섬사는 1개씩 제조되기 때문에, 혼섬사를 제조하는 비용이 높아지고, 얻어지는 복합 재료 성형품의 비용이 높아지는 문제도 발생한다.
특허 문헌 5에서는, 복수개의 개섬 확폭된 강화 섬유속을 접착 기능을 가진 실 또는 접착성 섬유 웹 또는 다공성 접착제층에 의해 결합 일체화하여 강화 섬유 시트를 제조하고 있다. 접착 기능을 가진 실 또는 접착성 섬유 웹 또는 다공성 접착제층만으로 복수개의 개섬 확폭된 강화 섬유속을 결합 일체화시키기 위해서, 어느 정도의 사량이나 접착제량이 필요해진다. 반대로, 접착 기능을 가진 실 또는 접착성 섬유 웹 또는 다공성 접착제층의 사용량이 적은 경우, 복수개의 강화 섬유속의 결합 일체화는 어렵고, 가령 결합 일체화할 수 있었다고 하더라도, 복수개의 강화 섬유속은 흩어지기 쉽고 또한 개섬 확폭된 강화 섬유속이 집속하는 등 하여, 강화 섬유 시트로서의 형태를 유지할 수 없는 것이다.
또한, 실시예에서는, 31㎜로 개섬 확폭된 탄소 섬유속을 가지런히 하고, 핫 멜트 접착제 섬유로 이루어지는 단위 면적당 중량 4g/㎡의 섬유 웹에 의해 결합 일체화된 일축 강화 섬유 시트를 제조하고 있다. 탄소 섬유 사용량이 약 24.5g/㎡로 되는 점으로부터, 핫 멜트 접착제의 사용량은 탄소 섬유 사용량의 약 16.3%로 된다.
그리고, 특허 문헌 5에서는, 강화 섬유 시트로부터 경사 강화 섬유 시트를 얻은 후, 상기 경사 강화 섬유 시트와 열가소성 수지 매트릭스층을 적층하고, 열접착제에 의한 접합 또는 실이나 강화 효과가 있는 섬유에 의한 스티칭 등에 의해 접합 일체화하여, 열가소성 수지 복합 재료 성형품을 얻기 위한 다축 적층 강화 섬유 시트를 얻는다. 강화 섬유 시트를 제조하는 단계에서, 어느 정도의 양의 접착 기능을 가진 실 또는 접착성 섬유 웹 또는 다공성 접착제층을 사용하기 때문에, 이들 접착제가 매트릭스로 되는 열가소성 수지와 혼합하게 되어 복합 재료 성형품에서의 역학적 특성의 저하를 발생시킬 가능성이 있다. 또한, 실이나 강화 효과가 있는 섬유에 의한 스티칭은, 다축 적층 강화 섬유 시트를 가열 가압 성형하여 복합 재료 성형품을 얻을 때 경사 강화 섬유 시트와 열가소성 수지 매트릭스층의 적층에 의해 얻어졌던 두께가 열가소성 수지의 보강 섬유속 중으로의 함침에 의해 감소하여 얇아지기 때문에, 실이나 강화 효과가 있는 섬유가 느슨해지고, 보강 섬유가 곧아지는 상태를 저해할 가능성이 있다. 또한, 느슨해진 상태의 실이나 섬유는 복합 재료 성형품의 두께 방향에서의 보강으로는 되지 않고, 반대로 이종의 소재로서 존재하여 복합 재료 성형품에서의 역학적 특성의 저하를 초래하는 원인으로 된다.
본 발명자는, 지금까지 예의 연구 개발을 진행시킨 결과, 비특허 문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 섬유속의 두께가 얇아짐에 따라, 고점도의 열가소성 수지에서도, 단시간으로 섬유속 중에 수지를 함침시킬 수 있는 것을 확인하였고 또한 특허 문헌 9에 기재되어 있는 바와 같이, 재료 비용이 저렴한 태섬도 섬유속을 폭이 넓고 얇은 개섬사 시트로 제조하는 개섬 기술을 개발하고 있다. 또한, 특허 문헌 10에서는, 복수개의 개섬사를 폭 방향으로 빈틈없이 가지런히 하여 시트화하여 열가소성 수지 시트를 사용하여 열가소성 수지 프리프레그 시트를 제조하는 방법 및 장치에 대하여 개발을 행하고 있다.
그래서, 본 발명은 이러한 발견이나 개섬 기술에 기초하여, 리사이클성, 내충격 특성 등이 우수한 열가소성 수지를 매트릭스로 한, 섬유의 곧은 상태(진직 상태)와 분산 상태 그리고 성형품에의 가공 특성이 우수한 열가소성 수지 보강 시트재, 및, 고품질이고, 역학적 특성 및 드레이프성이 우수하고, 또한 저 비용의 열가소성 수지 다층 보강 시트재, 및, 이들 시트재를 단시간에 효율적으로 저 비용으로 제조하기 위한 방법을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.
또한, 전술한 열가소성 수지 복합 재료 성형품에서는, 탄소 섬유, 유리 섬유 등의 보강 섬유 재료에, 폴리프로필렌 수지, 폴리아미드 6 수지, 폴리에테르이미드 수지 등의 열가소성 수지 재료를, 어떻게 공극(보이드) 없이, 또한 섬유 분산성 좋게 단시간에 함침시킬지, 그리고, 성형할 때에 삼차원의 형상으로 성형 휨 등이 없는 양호한 성형을 행할지라는 문제가 있다.
특허 문헌 7에서는, 판상체의 형상이 재료측만이 요철 가공되어 있고, 프레스반에 닿는 측은 평판 형상으로 되어 있기 때문에, 가열 및 냉각시에 판상체의 두께가 균일하지 않아서, 재료에의 전열에 불균일이 발생하고, 균일한 상태에서의 가열 및 냉각이 행해지지 않는다. 이에 의해, 성형 시간을 단축하는 것이 어렵고 또한 수지의 부분적인 함침 부족 등에 의한 성형 휨 등을 발생시킨다.
통상, 프레스 장치의 프레스반은 평면으로 형성되어 있고, 성형품도 프레스반 면에 접하는 쪽은 평판 형상, 재료측은 성형품 형상에 맞춰 요철을 이루는 구조로 되어 있다. 이 때문에, 성형 형틀은 프레스 중 요철 부분 등에 변형이 생기지 않도록 철 등의 금속으로 두께를 갖게 하여 제작되고, 성형 형틀 자체를 가열 및 냉각시키는 시간이 걸리게 된다.
특허 문헌 8과 같이 가열 진공용 백 등을 사용하는 종래의 성형 방법에서는, 백을 몰드(성형 형틀)에 세팅하고 백으로부터 몰드(성형 형틀)를 꺼내는 작업에서 시간이 걸린다. 또한, 백은 내열성에 문제가 있기 때문에 300도 이상의 고온 성형이 어렵다. 또한, 이러한 백은 재이용이 어렵기 때문에, 성형 처리마다 백을 교환할 필요가 있고, 비용 부담이 크다는 문제가 있다.
그래서, 본 발명은 공극이 거의 없고 섬유 분산성이 좋은 열가소성 수지 복합 재료 성형품을 단시간에 성형 휨을 발생시키지 않고 성형할 수 있는 성형 방법을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.
<과제를 해결하기 위한 수단>
본 발명에 따른 열가소성 수지 다층 보강 시트재는 복수의 보강 섬유가 소정의 방향으로 가지런해진 보강 섬유 시트재와 열가소성 수지 시트재가 부착되어 구성된 열가소성 수지 보강 시트재가 복수개 적층되어 형성되고, 일체화된 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 열가소성 수지 보강 시트재는 상기 열가소성 수지 시트재 또는 상기 보강 섬유 시트재 중 어느 한쪽 시트재의 양면에 다른 쪽 시트재가 부착된 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 열가소성 수지 보강 시트재는 복수의 보강 섬유가 소정의 방향으로 가지런해져서 세폭(細幅)으로 형성된 보강 섬유 시트재와 세폭의 열가소성 수지 시트재가 부착하여 구성된 세폭 열가소성 수지 보강 시트재를, 폭 방향으로 복수개 배열하여 형성된 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 열가소성 수지 보강 시트재는 복수의 보강 섬유가 소정의 방향으로 가지런해져서 세폭으로 형성된 보강 섬유 시트재와 세폭의 열가소성 수지 시트재가 부착하여 구성된 세폭 열가소성 수지 보강 시트재를, 직사로 이용하여 제직하여 형성된 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 열가소성 수지 보강 시트재는 상기 보강 섬유 시트재의 가지런해진 방향이 각각 다축으로 되도록 적층되어 있는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 보강 섬유 시트재는 상기 보강 섬유 시트재의 단면 두께가 상기 보강 섬유 직경의 10배 이내로 설정된 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 열가소성 수지 시트재와 동일 재료인 일체화용 열가소성 수지 섬유속에 의해, 복수개 적층된 상기 열가소성 수지 보강 시트재를 스티치하여 봉합 일체화시킨 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 열가소성 수지 시트재를 열융착시켜 복수개 적층된 상기 열가소성 수지 보강 시트재를 접착 일체화시킨 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 열가소성 수지 시트재를 부분적으로 열융착시켜 복수개 적층된 상기 열가소성 수지 보강 시트재를 접착 일체화시킨 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 열가소성 수지 보강 시트재는 상기 열가소성 수지 시트재의 용융 온도보다 낮은 온도에서 용융 또는 연화되고, 상기 보강 섬유 시트재 및 상기 열가소성 수지 시트재 중 적어도 어느 한쪽의 편면 또는 양면에 부착된 접착용 열가소성 수지재를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 열가소성 수지 보강 시트재는 상기 보강 섬유 시트재와 상기 열가소성 수지 시트재가 상기 접착용 열가소성 수지재에 의해 접착된 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 보강 섬유 시트재와 상기 열가소성 수지 시트재가 상기 접착용 열가소성 수지재에 의해 접착되어 있으며, 상기 열가소성 수지 보강 시트재의 편면 또는 양면에 상기 접착용 열가소성 수지재가 부착되어 있는 열가소성 수지 보강 시트재에서, 상기 보강 섬유 시트재와 상기 열가소성 수지 시트재를 접착시키는 상기 접착용 열가소성 수지재의 단위 면적당 부착량이, 상기 열가소성 수지 보강 시트재의 편면 또는 양면에 부착되어 있는 상기 접착용 열가소성 수지재의 단위 면적당 부착량과 상이한 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 보강 섬유 시트재와 상기 열가소성 수지 시트재가 상기 접착용 열가소성 수지재에 의해 접착되어 있으며, 상기 열가소성 수지 보강 시트재의 편면 또는 양면에 상기 접착용 열가소성 수지재가 부착되어 있는 열가소성 수지 보강 시트재에서, 상기 보강 섬유 시트재와 상기 열가소성 수지 시트재를 접착시키는 상기 접착용 열가소성 수지재가, 상기 열가소성 수지 보강 시트재의 편면 또는 양면에 부착되어 있는 상기 접착용 열가소성 수지재와는 상이한 수지인 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 접착용 열가소성 수지재의 단위 면적당 부착량이, 상기 보강 섬유 시트재의 단위 면적당 중량의 3% 이내인 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 접착용 열가소성 수지재를 가열 용융 또는 가열 연화시켜, 복수개 적층된 상기 열가소성 수지 보강 시트재를 접착 일체화시킨 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 접착용 열가소성 수지재를 부분적으로 가열 용융 또는 가열 연화시켜, 복수개 적층된 상기 열가소성 수지 보강 시트재를 부분적으로 접착 일체화시킨 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 열가소성 수지 다층 보강 시트재의 제조 방법은 복수의 보강 섬유를 소정의 방향으로 가지런히 하여 형성한 보강 섬유 시트재와 열가소성 수지 시트재를 부착시켜 열가소성 수지 보강 시트재를 제조하는 시트 형성 공정과, 상기 열가소성 수지 보강 시트재를 두께 방향으로 복수개 포개는 적층 공정과, 복수개 적층된 상기 열가소성 수지 보강 시트재를 일체화시키는 일체화 공정을 갖는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 시트 형성 공정은 상기 열가소성 수지 시트재 또는 상기 보강 섬유 시트재 중 어느 한쪽 시트재의 양면에 다른 쪽 시트재를 부착시키는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 시트 형성 공정은 복수의 보강 섬유를 소정의 방향으로 가지런히 하여 세폭으로 형성한 보강 섬유 시트재와 세폭의 열가소성 수지 시트재를 부착시켜 세폭 열가소성 수지 보강 시트재를 제조하고, 상기 세폭 열가소성 수지 보강 시트재를 폭 방향으로 복수개 배열시켜 열가소성 수지 보강 시트재를 제조하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 시트 형성 공정은 복수의 보강 섬유를 소정의 방향으로 가지런히 하여 세폭으로 형성한 보강 섬유 시트재와 세폭의 열가소성 수지 시트재를 부착시켜 세폭 열가소성 수지 보강 시트재를 제조하고, 상기 세폭 열가소성 수지 보강 시트재를 직사로 이용하여 제직하여 열가소성 수지 보강 시트재를 제조하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 시트 형성 공정에서의 상기 세폭 열가소성 수지 보강 시트재의 제조 방법에서는, 복수의 보강 섬유를 소정의 방향으로 가지런히 하여 형성한 보강 섬유 시트재와 열가소성 수지 시트재를 부착시켜 열가소성 수지 보강 시트재를 제조한 후, 상기 열가소성 수지 보강 시트재를 폭 방향으로 필요한 간격으로 길이 방향으로 절단하여 복수개의 세폭 열가소성 수지 보강 시트재를 제조하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 적층 공정에서는, 상기 열가소성 수지 보강 시트재를, 보강 섬유의 가지런해진 방향이 다축으로 되도록 복수개 포개어 적층하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 시트 형성 공정에서, 상기 보강 섬유 시트재는 복수의 보강 섬유를 소정의 방향으로 가지런히 하고 그 단면 두께를 상기 보강 섬유 직경의 10배 이내로 한 시트상으로 형성하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 시트 형성 공정에서, 상기 보강 섬유 시트재는 장섬유계의 보강 섬유가 복수개 집속된 보강 섬유속을 연속하여 폭 방향으로 폭을 확장시켜 폭이 넓고 얇은 상태로 된 개섬사를 이용하여 형성하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 시트 형성 공정에서, 상기 열가소성 수지 보강 시트재 또는 상기 세폭 열가소성 수지 보강 시트재의 편면 또는 양면에 상기 열가소성 수지 시트재의 용융 온도보다 낮은 온도에서 용융 또는 연화되는 접착용 열가소성 수지재를 부착시키는 부착 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 시트 형성 공정에서, 상기 보강 섬유 시트재 및 상기 열가소성 수지 시트재 중 적어도 어느 한쪽의 편면 또는 양면에 상기 열가소성 수지 시트재의 용융 온도보다 낮은 온도에서 용융 또는 연화되는 접착용 열가소성 수지재를 부착시키는 부착 공정과, 상기 보강 섬유 시트재 또는 상기 열가소성 수지 시트재 중 어느 한쪽 시트재의 편면 또는 양면에 다른 쪽 시트재를 그 층간에 상기 접착용 열가소성 수지재가 존재하도록 포개서, 상기 열가소성 수지 시트재가 용융되는 온도보다 낮은 온도에서 가열 또는 가열 가압하고, 상기 접착용 열가소성 수지재를 용융 또는 연화시켜 상기 보강 섬유 시트재와 상기 열가소성 수지 시트재를 부착시키는 접합 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 일체화 공정에서, 상기 열가소성 수지 시트재와 동일 재료인 일체화용 열가소성 수지 섬유속에 의해, 복수개 적층된 상기 열가소성 수지 보강 시트재를 스티치하여 봉합 일체화시키는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 일체화 공정에서, 복수개 적층된 상기 열가소성 수지 보강 시트재를 가열 또는 가열 가압하여, 각층의 상기 열가소성 수지 시트재를 두께 방향 상하층에 있는 상기 보강 섬유 시트재와 열융착시켜, 복수개 적층된 상기 열가소성 수지 보강 시트재를 접착 일체화시키는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 일체화 공정에서, 복수개 적층된 상기 열가소성 수지 보강 시트재를 부분적으로 가열 또는 가열 가압하여, 각층의 상기 열가소성 수지 시트재를 두께 방향 상하층에 있는 상기 보강 섬유 시트재와 열융착시키는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 일체화 공정에서, 복수개 적층된 상기 열가소성 수지 보강 시트재를 상기 접착용 열가소성 수지재가 용융 또는 연화되는 온도에서 가열 또는 가열 가압하여, 복수개 적층된 상기 열가소성 수지 보강 시트재의 각 층간을 상기 접착용 열가소성 수지재에 의해 접착하여 일체화시키는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 일체화 공정에서, 복수개 적층된 상기 열가소성 수지 보강 시트재를 상기 접착용 열가소성 수지재가 용융 또는 연화되는 온도에서 부분적으로 가열 또는 가열 가압하여, 복수개 적층된 상기 열가소성 수지 보강 시트재의 각 층간을 상기 접착용 열가소성 수지재에 의해 부분적으로 접착하여 일체화시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 열가소성 수지 다층 보강 성형품은 상기 제조 방법에 의해 제조된 열가소성 수지 다층 보강 시트재를 필요한 크기로 절단하고, 필요한 각도로 필요한 개수를 성형용 형틀 내에 적층한 후 가열 가압 성형함으로써 상기 열가소성 수지 시트재 및 봉합 일체화된 경우의 상기 일체화용 열가소성 수지 섬유속을 상기 보강 섬유 시트재 중에 함침시켜 얻어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 별도의 열가소성 수지 다층 보강 성형품은 상기한 제조 방법에 의해 제조된 열가소성 수지 다층 보강 시트재를 필요한 크기로 절단하고, 필요한 각도로 필요한 개수를 예비 성형용 형틀 내에 적층하여 가열 가압 성형함으로써, 상기 열가소성 수지 시트재 및 봉합 일체화된 경우의 상기 일체화용 열가소성 수지 섬유속을 상기 보강 섬유 시트재 중에 함침시킨 예비 성형 적층재를 얻은 후, 상기 예비 성형 적층재를 가열하여 변형되기 쉬운 상태로 하고 나서 성형용 형틀 내에 설치하고, 가압 성형함으로써 얻어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 열가소성 수지 복합 재료 성형품의 성형 방법은 보강 섬유 재료 및 열가소성 수지 재료로 구성되는 피성형 재료를 이용하여 열가소성 수지 복합 재료 성형품을 성형하는 성형 방법으로서, 상기 피성형 재료에 대한 맞닿음부에서 균일한 두께로 형성된 1쌍의 성형 형체(型體)를 이용하여 상기 성형 형체의 사이에 상기 피성형 재료를 배치하고, 상기 피성형 재료의 주위에서 내부의 기체가 배기 가능해지도록 상기 피성형 재료의 양측을 상기 성형 형체에 의해 협지되어 압접한 상태로 설정하고, 상기 성형 형체의 맞닿음면과 밀착하도록 맞닿음면이 형성된 1쌍의 가열 프레스 형체를 이용하여 상기 가열 프레스 형체의 사이에 상기 피성형 재료를 협지시킨 상기 성형 형체를 설치하여 가열·가압 처리한 후, 상기 성형 형체의 맞닿음면과 밀착하도록 맞닿음면이 형성된 1쌍의 냉각 프레스 형체를 이용하여 상기 냉각 프레스 형체의 사이에 가열·가압 처리한 상기 성형 형체를 설치하여 냉각·가압 처리함으로써, 상기 층의 내부에 용융 함침시킨 상기 열가소성 수지 재료를 고화시켜 성형하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 성형 형체의 사이에 상기 피성형 재료의 내부의 기체가 배기되는 공간을 형성하여 상기 피성형 재료를 압접한 상태로 설정하고, 상기 배기 공간을 감압 또는 진공 상태로 하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 피성형 재료를 협지한 상기 성형 형체를 복수 적층하여 가열·가압 처리 및 냉각·가압 처리를 행하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 가열·가압 처리는, 설정 온도가 상이한 복수의 가열 프레스 형체를 이용하여 순차 가열·가압 처리를 행하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 냉각·가압 처리는, 설정 온도가 상이한 복수의 냉각 프레스 형체를 이용하여 순차 냉각·가압 처리를 행하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 성형 형체는, 맞닿음부가 박육상으로 형성된 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 성형 형체는, 탄소 섬유 탄소 복합체 재료로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 성형 형체는, 상기 피성형 재료에 맞닿는 맞닿음면이 이형 처리되어 있는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 피성형 재료는, 상기 보강 섬유 재료를 배열한 층의 사이에 매트릭스로 되는 상기 열가소성 수지 재료가 편재하고 있는 것을 특징으로 한다.
<발명의 효과>
본 발명에 따른 열가소성 수지 다층 보강 시트재는 복수의 보강 섬유가 소정의 방향으로 가지런해져서 시트상으로 형성된 보강 섬유 시트재와 열가소성 수지 시트재가 부착되어 구성된 열가소성 수지 보강 시트재가 복수개 적층되어 형성되어 있다. 이 때문에, 상기 열가소성 수지 다층 보강 시트재를 가열 가압하여 복합 재료 성형품을 얻을 때, 적층된 각 열가소성 수지 보강 시트재에서, 각 보강 섬유 시트재에 매트릭스(모재)로 되는 열가소성 수지 시트재가 부착하여 존재하는 점으로부터, 보강 섬유 간에의 열가소성 수지의 함침이 행해지기 쉬워진다. 즉, 보강 섬유속을 다축 다층으로 배열한 포백 전체에 대하여 열가소성 수지를 함침시키는 성형과는 달리, 각층에 보강 섬유 시트재 및 열가소성 수지 시트재가 배치됨으로써, 열가소성 수지가 보강 섬유 간을 함침을 위해서 흐르는 거리가 짧아지고, 따라서, 단시간에 보이드(공극)가 적은 성형품을 얻을 수 있게 된다.
열가소성 수지 보강 시트재는 보강 섬유 시트재와 열가소성 수지 시트재가 부착하고 있는 점으로부터, 시트로서의 형태가 유지되어 취급하기 쉽고 또한 보강 섬유의 분산성이 유지된 상태를 유지할 수 있다.
또한, 열가소성 수지 보강 시트재는 보강 섬유 시트재와 열가소성 수지 시트재가 부착하여 구성되어 있기 때문에, 보강 섬유 간에 열가소성 수지 재료가 함침된 프리프레그 시트와는 달리, 시트로서의 드레이프성이 우수하였다. 그리고, 세폭의 열가소성 수지 보강 시트재를 이용함으로써 시트로서의 드레이프성이 더 좋아지고, 입체 형상에의 적응성이 향상된다.
또한, 열가소성 수지 시트재 또는 보강 섬유 시트재 중 어느 한쪽 시트재의 양면에 다른 쪽 시트재를 부착시킨 열가소성 수지 보강 시트재의 경우에는, 양면에 동일한 재질의 시트재가 부착하고 있기 때문에, 열가소성 보강 시트재가 어느 편면에 컬하여 변형하지 않고 평면상의 형태를 유지할 수 있다.
특히, 열가소성 수지 시트재의 양면에 보강 섬유 시트재가 부착한 열가소성 수지 보강 시트재의 경우에는, 양 시트재의 배합 비율을 소정의 값으로 설정하였을 때, 보강 섬유 시트재를 절반씩 열가소성 수지 시트재의 양면에 부착시키도록 되어 보강 섬유 시트재의 두께를 얇게 설정할 수 있고, 보강 섬유 시트재 중에 열가소성 수지를 함침시킬 때, 함침 거리가 짧아진다. 그 때문에, 더욱 단시간에, 또한 보이드 등의 공극이 더욱 적어진 품질이 좋은 성형품을 얻는 것이 가능해진다.
그리고, 열가소성 수지 보강 시트재를 박층화해 가는 경우, 열가소성 수지 시트재에 비하여 보강 섬유 시트재의 두께를 얇게 하는 것이 용이한 점으로부터, 열가소성 수지 시트재의 양면에 얇은 보강 섬유 시트재를 부착시키도록 함으로써, 열가소성 수지 보강 시트재를 더 박층화할 수 있다.
열가소성 수지 다층 보강 시트재는 열가소성 수지 보강 시트재를 복수개 적층하여 형성되어 있는데, 이 때, 열가소성 수지 보강 시트재의 보강 방향을 동 방향으로 하여 적층한 열가소성 수지 다층 보강 시트재의 경우, 일방향으로 보강된 두께가 있는 시트재 또는 성형품을 단시간에 품질 좋게 얻을 수 있다. 그리고, 상기 열가소성 수지 보강 시트재의 보강 방향을 이방향으로 하여 적층한 열가소성 수지 다층 보강 시트재의 경우, 다방향 보강된 두께가 있는 시트재 또는 성형품을 단시간에 품질 좋게 얻을 수 있다.
또한, 세폭 열가소성 수지 보강 시트재를 직사에 이용하여 제직된 열가소성 수지 보강 시트재를 이용함으로써, 시트재 1개로 보강 방향을 이축으로 하는 것이 가능해짐과 함께, 취급성과 드레이프성이 우수한 시트재를 얻을 수 있다.
또한, 보강 섬유 시트재의 단면 두께가 보강 섬유 직경의 10배 이내로 설정되어 있는 점으로부터, 열가소성 수지가 보강 섬유 간을 함침을 위해서 흐르는 거리가 더 짧아지고, 단시간에서의 성형 가공을 실현할 수 있게 되는 것이다. 또한, 열가소성 수지의 보강 섬유 간을 흐르는 거리를 더 짧게 함으로써, 수지 흐름에 의한 보강 섬유의 배향 흐트러짐이 억제되고 또한 보강 섬유의 균일 분산성이 유지된다. 그리고, 수지가 흘러 들어가지 않는 보이드(공극)를 더 적게 할 수 있다.
또한, 열가소성 수지 다층 보강 시트재는 열가소성 수지 보강 시트재를 복수개 적층하여 일체화용 열가소성 수지 섬유속의 스티치에 의해 봉합 일체화, 또는 열가소성 수지 시트재를 열융착시켜 각층을 접착 일체화시키고 있기 때문에, 드레이프성이 우수한 시트재로 된다. 또한, 접착 일체화에서, 시트 전체 면이 아니라 부분적으로 접착시킴으로써, 드레이프성을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 열가소성 수지 다층 보강 시트재는 복수개 적층된 열가소성 수지 보강 시트재를 열가소성 수지 재료와 동일 재료인 일체화용 열가소성 수지 섬유속에 의해 봉합 일체화하고 있다. 이에 의해, 열가소성 수지 다층 보강 시트재를 가열 가압하여 복합 재료 성형품을 얻을 때, 일체화용 열가소성 수지 섬유속도 용융하여 열가소성 수지 재료와 일체화하여, 모재(매트릭스)로서 존재하게 된다. 또한, 일체화용 열가소성 수지 섬유속이 용융함으로써, 보강 섬유가 흩어지기 쉬워져서 섬유가 균일하게 분산되게 된다. 즉, 종래 기술과 같이 일체화를 위해서 사용한 실이나 보강 효과가 있는 섬유가 모재(매트릭스) 중에 존재하여 복합 재료 성형품으로서의 역학적 특성 저하를 초래하는 일이나, 보강 섬유의 흩어짐을 저해하는 일이 없는 것이다.
또한, 일체화용 열가소성 수지 섬유속이 용융하여 모재(매트릭스)로 됨으로써, 성형된 복합 재료 성형품의 표면이 평활해진다. 즉, 종래 기술과 같이 일체화를 위해서 실이나 보강 효과가 있는 섬유를 사용하면, 복합 재료 성형품의 표면에 실이나 보강 효과가 있는 섬유가 남는다. 특히, 각층의 두께가 얇은 경우, 실이나 보강 효과가 있는 섬유의 영향에 의해 표면이 더 요철로 되는 것이다.
또한, 열가소성 수지 다층 보강 시트재는 복수개 적층된 열가소성 수지 보강 시트재를, 열융착시켜 접착 일체화시키고 있다. 이에 의해, 종래 기술과 같이 일체화를 위해서 사용하는 실 등이 없어지는 점으로부터, 열가소성 수지 다층 보강 시트재에 의해 성형된 복합 재료 성형품은 표면 평활성 및 역학적 특성이 유지된 성형품으로 된다.
그리고, 열가소성 수지 보강 시트재는 상기 열가소성 수지 시트재의 용융 온도보다 낮은 온도에서 용융 또는 연화되고, 상기 보강 섬유 시트재 및 상기 열가소성 수지 시트재 중 적어도 어느 한쪽의 편면 또는 양면에 부착된 접착용 열가소성 수지재를 구비하고 있다. 이에 의해, 열가소성 수지 보강 시트재를 절단하여, 필요한 방향에서 적층을 행하였을 때, 접착용 열가소성 수지재가 용융 또는 연화되는 온도에서 가열 또는 가열 가압함으로써, 적층된 열가소성 수지 보강 시트재의 각 층간을 접착용 열가소성 수지재에 의해 접착하여 일체화할 수 있다. 즉, 적층된 열가소성 수지 보강 시트재의 취급이 행하기 쉬워지고, 성형용 형틀 내에의 설치시에, 보강 섬유의 보강 방향, 보강 섬유의 가지런한 상태 등을 유지한 채로, 적층된 열가소성 수지 보강 시트재를 성형용 형틀 내에 용이하게 설치할 수 있다.
또한, 열가소성 수지 보강 시트재는 접착용 열가소성 수지재에 의해, 보강 섬유 시트재 또는 열가소성 수지 시트재의 어느 한쪽 시트재의 편면 또는 양면에 다른 쪽 시트재를 부착시키고 있다. 이 때문에, 보강 섬유 시트재에 열가소성 수지 시트재가 확실하게 부착하고, 열가소성 수지 보강 시트재로서의 형태가 유지되고, 취급이 행하기 쉬운 상태로 된다. 또한, 보강 섬유 시트재를 구성하는 보강 섬유의 가지런한 상태를 유지할 수 있다.
또한, 열가소성 수지 보강 시트재는 보강 섬유 시트재와 열가소성 수지 시트재를 접착시키는 접착용 열가소성 수지재의 단위 면적당 부착량과 상기 열가소성 수지 보강 시트재의 편면 또는 양면에 부착되어 있는 접착용 열가소성 수지재의 단위 면적당 부착량이 상이한, 또는, 보강 섬유 시트재와 열가소성 수지 시트재를 접착시키는 접착용 열가소성 수지재와 열가소성 수지 보강 시트재의 편면 또는 양면에 부착되어 있는 접착용 열가소성 수지재가 상이한 점으로부터, 보강 섬유 시트재와 열가소성 수지 시트재 층간의 부착력과 열가소성 수지 보강 시트재끼리 사이의 부착력을 변경한 열가소성 수지 다층 보강 시트재를 얻을 수 있다. 그 때문에, 보강 섬유 시트재를 열가소성 수지 시트재에 부착시켜 보강 섬유의 가지런한 상태나 분산 상태를 유지한 채로, 열가소성 수지 보강 시트재의 각 적층 간의 어긋남을 실현할 수 있다. 즉, 복수개의 열가소성 수지 보강 시트재가 접착 일체화한 취급이 행하기 쉬운 열가소성 수지 다층 보강 시트재이면서, 성형을 위해서 열가소성 수지 다층 보강 시트재를 성형용 형틀 내에 설치하였을 때에는, 형 내의 곡면 형상 부분 등에서, 보강 섬유의 가지런한 상태, 분산 상태 등을 해치지 않고, 열가소성 수지 보강 시트재의 각 층간을 어긋나면서 형 형상에 적응할 수 있는, 복잡한 형상에의 드레이프성을 더욱 향상시킨 열가소성 수지 다층 보강 시트재를 얻는다.
또한, 열가소성 수지 보강 시트재에서의 접착용 열가소성 수지재의 단위 면적당 부착량이 보강 섬유 시트재의 단위 면적당 중량의 3% 이내로 하면, 접착용 열가소성 수지재가 성형품의 역학적 특성, 열적 특성에 미치는 영향이 거의 없어진다.
본 발명에 따른 열가소성 수지 다층 보강 시트재의 제조 방법에서는, 우선, 복수의 보강 섬유를 소정의 방향으로 가지런히 하여 시트상으로 형성한 보강 섬유 시트재와 열가소성 수지 시트재를 부착시켜 시트상의 열가소성 수지 보강 시트재를 제조하여, 열가소성 수지 보강 시트재를 두께 방향으로 복수개 포갠다. 이에 의해, 각층에 보강 섬유와 열가소성 수지 재료를 제조 효율적으로 배치시킬 수 있다.
또한, 열가소성 수지 보강 시트재는 어느 정도의 폭을 가지고 있기 때문에, 열가소성 수지 다층 보강 시트재에서의 각층의 열가소성 수지 보강 시트재를 효율적으로 형성할 수 있다.
그리고, 보강 섬유 시트재와 열가소성 수지 시트재를 부착시킴으로써, 보강 섬유 시트재를 구성하는 보강 섬유의 배향 흐트러짐이 억제됨과 함게, 섬유의 곧은 성질(진직성)이 유지된다. 또한, 열가소성 수지 보강 시트재의 시트 형태 안정성이 우수하고, 취급이 쉬워진다.
세폭 열가소성 수지 보강 시트재는 복수의 보강 섬유를 소정의 방향으로 가진런히 하여 세폭 시트상으로 형성한 보강 섬유 시트재와 세폭 시트상의 열가소성 수지 시트재를 부착시킴으로써 효율적으로 제조된다. 그리고, 폭이 넓은 열가소성 수지 보강 시트재를 제조한 후, 열가소성 수지 보강 시트재를 폭 방향으로 필요한 간격으로 길이 방향으로 절단을 행함으로써, 복수개의 세폭 열가소성 수지 보강 시트재를 더욱 효율적으로 제조하는 것이 가능해진다.
또한, 열가소성 수지 보강 시트재를 제조할 때, 보강 섬유 시트재로서 보강 섬유속의 개섬사를 이용함으로써, 복수의 보강 섬유를 소정의 방향으로 가지런히 하고, 그 단면 두께를 보강 섬유 직경의 10배 이내로 한 시트상으로 형성하는 것을 효율적으로 행할 수 있다. 그리고, 재료 가격이 저렴한 태섬도 섬유속을 사용할 수 있기 때문에, 저 비용 생산을 가능하게 한다.
복수개 적층된 열가소성 수지 보강 시트재를 일체화시키는 방법으로서, 스티치사에 의한 봉합 일체화 및 열융착에 의한 접착 일체화가 행해진다. 이에 의해, 고속으로, 적층된 열가소성 수지 보강 시트재의 일체화가 행해진다. 특히, 열융착에 의한 접착 일체화는, 열가소성 수지 시트재를 용융시켜 보강 섬유 간에 함침시키는 것은 아니기 때문에, 단시간에 각층을 접착 일체화시키는 것이 가능해진다.
또한, 시트 형성 공정에서, 열가소성 수지 시트재가 용융되는 온도보다 낮은 온도에서 가열 또는 가열 가압하고, 보강 시트재와 열가소성 수지 시트재를 접착용 열 가소성 수지재에 의해 부착시킨다. 열가소성 수지 시트재가 용융되는 온도보다 낮은 온도에서 가열하기 때문에, 가열에 수반하는 열가소성 수지 시트재의 수축이 거의 일어나지 않게 된다. 그 때문에, 보강 섬유의 곧은 상태, 열가소성 수지 시트재의 품질 등을 유지한 열가소성 수지 보강 시트재를 얻을 수 있다.
또한, 열가소성 수지 시트재에 접착용 열가소성 수지재를 부착시키는 방법에 의해, 열가소성 수지 시트재의 표면이 평활한 점으로부터, 소량의 접착용 열가소성 수지재를 시트 전체 면에 균일하게 부착시키는 것이 용이해지고 또한 보강 섬유 시트재와 열가소성 수지 시트재의 부착력을 향상시킬 수 있다.
그리고, 보강 시트재 및 열가소성 수지 시트재를 접착용 열가소성 수지재로 부착시키기 때문에, 보강 섬유 시트재를 구성하는 보강 섬유 간에 열가소성 수지 시트재를 용융시켜 함침시켜 열융착시킬 필요가 없고, 가열 또는 가열 가압을 행하기 위한 설비를 소형화할 수 있고, 나아가 폭이 넓은 열가소성 수지 보강 시트재를 연속해서 고속 가공하는 설비도 비교적 용이하게, 또한 저 비용으로 도입이 가능해진다. 또한, 보강 시트재 및 열가소성 수지 시트재를 접착용 열가소성 수지재에 의해 부착시키기 위한 가열 또는 가열 가압에서, 이형용 시트재가 필요로 되는 경우가 있다. 이 경우에도, 가열 온도가 낮기 때문에 이형용 시트재로서 이형지 등이 사용 가능해지고, 공정 비용을 억제한, 또한 폭이 넓은 열가소성 수지 보강 시트재를 얻는 것이 가능해진다.
그리고, 접착용 열가소성 수지재를 가열 용융시켜, 복수개 적층된 열가소성 수지 보강 시트재를 접착 일체화하면, 적층된 열가소성 수지 보강 시트재의 일체화를 고속으로 행할 수 있다. 접착용 열가소성 수지재에 의한 접착 일체화는, 열가소성 수지 시트재를 용융시켜 보강 섬유 간에 함침시키는 것이 아니기 때문에, 단시간에 각층을 접착 일체화시키는 것이 가능해진다.
또한, 보강 섬유 시트재 중에 열가소성 수지 시트재를 함침시키지 않기 때문에, 열가소성 수지 보강 시트재의 드레이프성이 유지되고, 입체 형상에의 적응성이 우수한 다층 또는 다축 다층 시트재를 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 열가소성 수지 다층 보강 성형품은 열가소성 수지 다층 보강 시트재를 이용하여 성형되는데, 열가소성 수지 다층 보강 시트재는 봉합 일체화 또는 접착 일체화되어 있기 때문에 취급이 하기 쉽고, 성형품 제조를 위한 절단, 적층이 용이해진다. 또한, 열가소성 수지 다층 보강 시트재는 열가소성 수지 보강 시트재가 복수개 적층되고, 어느 정도의 두께를 가진 시트로 되어 있기 때문에, 성형품 제조를 위한 적층에서 적층 개수를 적게 할 수 있다. 즉, 열가소성 수지 다층 보강 성형품은 성형시에 수고가 들지 않는, 저 비용의 성형품으로 된다.
또한, 열가소성 수지 다층 보강 시트재를 이용하기 때문에, 성형품 제조에서, 보강 섬유 시트재 중에의 수지 함침이 단시간에 행해지고, 그리고, 얻어진 성형품은 보이드(공극)가 적고, 섬유 진직성과 섬유 분산성이 좋고, 또한 표면 평활성이 우수한 것으로 된다. 즉, 본 발명에 따른 열가소성 수지 다층 보강 성형품은 고품질의 성형품이다.
또한, 열가소성 수지 다층 보강 성형품은 미리, 열가소성 수지 다층 보강 시트재로부터 예비 성형 적층재를 제조한 후, 상기 예비 성형 적층재를 이용하여 얻어지는 성형품이다. 성형을 행하기 쉽고, 또한 품질이 좋은 상태가 얻어지기 쉬운 판상 등의 예비 성형 적층재를 미리 제조해 두고, 상기 예비 성형 적층재를 가열한 후, 가압 성형하여 성형품을 얻는 방법은 가열 공정과 성형 공정을 분리할 수 있기 때문에, 입체 형상을 가진 성형품에서도 제조 효율적으로, 또한 단시간에 성형품을 얻을 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 열가소성 수지 다층 보강 성형품은 더 단시간에, 품질 좋게 얻어진 성형품으로 된다.
본 발명에 따른 열가소성 수지 복합 재료 성형품의 성형 방법은 상기와 같은 구성을 가짐으로써, 보강 섬유 재료 및 열가소성 수지 재료로 구성되는 피성형 재료를 가압하면서 가열 및 냉각하여 열가소성 수지 재료를 균일하게 용융 함침시켜 고화시켜, 공극이 거의 없고 섬유 분산성이 좋은 열가소성 수지 복합 재료 성형품을 성형 휨이 발생하지 않는 상태로 성형할 수 있다.
즉, 피성형 재료에 대한 맞닿음부에서 균일한 두께로 형성된 1쌍의 성형 형체를 이용하여 그 사이에 피성형 재료를 배치하여 성형 형체를 압접한 상태로 설정하고, 성형 형체의 맞닿음면과 밀착하도록 맞닿음면이 형성된 1쌍의 가열 프레스 형체의 사이에 그 성형 형체를 설치하여 가열·가압 처리하기 때문에, 가열 프레스 형체로부터의 열이 균일한 두께의 성형 형체의 맞닿음부를 통하여 피성형 재료 전체에 균일하게 전도되게 된다.
그 때문에, 피성형 재료를 구성하는 열가소성 수지 재료가 전체적으로 더 균일하게 용융하여 함침되게 된다. 그리고, 피성형 재료의 주위에서 내부의 기체가 배기 가능해지도록 피성형 재료의 양측을 성형 형체에 의해 협지되어 압접한 상태로 설정하고 있기 때문에, 열가소성 수지 재료의 함침에 수반하여 피성형 재료 중의 기체가 배기되게 되고, 공극이 발생하지 않고 열가소성 수지 재료가 함침되어 가게 된다. 또한, 성형 형체의 맞닿음면에 의해 피성형 재료를 항상 압접한 상태로 하고 있기 때문에, 열가소성 수지 재료의 함침시의 유동에 수반하는 보강 섬유 재료의 배열이 흐트러지지 않고, 섬유의 분산성이 유지되게 된다.
다음에, 가열·가압 처리한 성형 형체를 상기 성형 형체의 맞닿음면과 밀착하도록 맞닿음면이 형성된 1쌍의 냉각 프레스 형체의 사이에 설치하여 균일한 두께의 성형 형체의 맞닿음부를 통하여 냉각·가압 처리하기 때문에, 피성형 재료 전체를 균일하게 냉각할 수 있고, 용융·함침된 열가소성 수지 재료를 전체적으로 동일하게 고화시켜 불균일이 없는 성형을 하는 것이 가능해지고, 성형 휨이 없는 양호한 성형품을 제조할 수 있다.
그리고, 가열 처리 및 냉각 처리를 별도의 프레스 형체로 각각 행함으로써 각 처리를 효율적으로 행할 수 있고, 1개의 프레스 형체로 양쪽의 처리를 행하는 경우에 비하여 성형 시간을 대폭으로 단축하는 것이 가능해진다.
또한, 성형 형체의 사이에 피성형 재료의 내부의 기체가 배기되는 공간을 형성하여 피성형 재료를 압접한 상태로 설정하고, 상기 배기 공간을 감압 또는 진공 상태로 하면, 열가소성 수지 재료가 용융하여 함침될 때에 열가소성 수지 재료의 보강 섬유 재료에의 함침을 촉진하여 함침 시간을 대폭 단축할 수 있다. 또한, 얻어진 성형품 중의 공극을 감소시킬 수 있고, 고품질의 성형품을 얻는 것이 가능해진다.
또한, 성형 형체의 내부를 진공 상태 또는 감압 상태로 설정함으로써, 성형 형체의 외표면 전체에 대기압에 의한 가압 상태가 발생하게 된다. 그 때문에, 성형 형체를 가열 프레스 형체 또는 냉각 프레스 형체에 설치할 때에, 성형 형체에 의해 협지된 피성형 재료를 항상 압접 상태로 유지할 수 있고, 보강 섬유 재료의 진직성이나 분산성 등이 유지된 품질이 좋은 성형품을 얻는 것이 가능해진다.
또한, 피성형 재료를 협지한 성형 형체를 복수 적층하여 가열·가압 처리 및 냉각·가압 처리를 행함으로써, 일시에 복수의 열가소성 수지 복합 재료 성형품을 형성할 수 있고, 성형 시간을 단축하는 것이 가능해진다. 성형 형체를 복수 적층한 경우, 각 성형 형체의 배기 공간을 1개로 합쳐서 진공 상태 또는 감압 상태로 설정하면, 각 성형 형체를 효율적으로 진공 상태 또는 감압 상태로 할 수 있다.
또한, 설정 온도가 상이한 복수의 가열 프레스 형체를 이용하여 순차 가열·가압 처리를 행하거나, 설정 온도가 상이한 복수의 냉각 프레스 형체를 이용하여 순차 냉각·가압 처리를 행함으로써, 서서히 가열·가압 처리 또는 냉각·가압 처리를 행할 수 있다. 그 때문에, 열가소성 수지 재료의 가열 또는 냉각을 제어하는 것이 가능해지고, 보강 섬유 재료를 배열한 층 중에의 함침을 부드럽게 행하고, 열가소성 수지 재료의 급격한 수축 등을 방지하여, 섬유 진직성이 양호한 고품질의 열가소성 수지 복합 재료 성형품을 얻는 것이 가능해진다.
또한, 성형 형체의 맞닿음부가 박육상으로 형성되어 있음으로써, 가열 및 냉각시의 성형 형체의 열 전도성이 향상되어 성형 시간의 단축을 도모할 수 있다.
또한, 성형 형체를 탄소 섬유 탄소 복합체 재료로 구성함으로써, 가열 및 냉각시의 열 변형이 거의 없고 열 전도성도 뛰어나기 때문에, 성형 휨이 거의 없는 열가소성 수지 복합 재료 성형품을 성형할 수 있다.
또한, 성형 형체의 피성형 재료에 맞닿는 맞닿음면을 이형 처리하거나, 피성형 재료의 성형 형체에 맞닿는 부분에 이형 시트재를 설치함으로써, 성형한 성형품을 성형 형체로부터 용이하게 꺼낼 수 있다.
피성형 재료로서, 보강 섬유 재료를 배열한 층의 사이에 매트릭스로 되는 열가소성 수지 재료가 편재하고 있는 것을 이용한 경우, 층 방향을 따라 열가소성 수지 재료가 분포하는 점으로부터 가열·가압 처리시에 열가소성 수지 재료가 동시에 가열되어 층 방향과 직교하는 방향으로 용융 함침되게 되고, 부드러운 함침 처리를 행할 수 있다. 그리고, 층의 양측으로부터 열가소성 수지 재료가 함침되기 때문에, 층 내부의 공기는 보강 섬유 재료의 배열 방향을 따라 효율적으로 배기되게 되고, 층의 내부에 공기가 거의 잔류하지 않게 된다.
또한, 피성형 재료를, 복수의 보강 섬유가 소정의 방향으로 가지런해져서 시트상으로 형성된 보강 섬유 시트재와, 상기 보강 섬유 시트재의 편면 또는 양면에 부착한 열가소성 수지 시트재에 의해 구성되어 있는 열가소성 수지 보강 시트재를 복수개 적층하여 구성하면, 제조가 용이하고 성형시의 역학적 특성 및 드레이프성이 우수한 피성형 재료를 사용할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 실시 형태에 관한 열가소성 수지 다층 보강 시트재를 나타내는 모식도이다.
도 2는 광폭 형상의 열가소성 수지 보강 시트재를 나타내는 모식도이다.
도 3은 광폭 형상의 별도의 열가소성 수지 보강 시트재를 나타내는 모식도이다.
도 4는 세폭 열가소성 수지 보강 시트재를 폭 방향으로 가지런히 하여 늘어놓음으로써 얻어진 열가소성 수지 보강 시트재를 나타내는 모식도이다.
도 5는 본 발명에 따른 실시 형태에 이용하는 별도의 열가소성 수지 보강 시트재를 나타내는 모식도이다.
도 6은 본 발명에 따른 실시 형태에 이용하는 별도의 열가소성 수지 보강 시트재를 나타내는 모식도이다.
도 7은 별도의 세폭 열가소성 수지 보강 시트재를 폭 방향으로 가지런히 하여 늘어놓음으로써 얻어진 열가소성 수지 보강 시트재를 나타내는 모식도이다.
도 8은 열가소성 수지 보강 시트재를 적층하여 접착 일체화한 열가소성 수지 다층 보강 시트재를 나타내는 모식도이다.
도 9는 열가소성 수지 보강 시트재의 제조 방법에 관한 설명도이다.
도 10은 별도의 열가소성 수지 보강 시트재의 제조 방법에 관한 설명도이다.
도 11은 별도의 열가소성 수지 보강 시트재의 제조 방법에 관한 설명도이다.
도 12는 별도의 열가소성 수지 보강 시트재의 제조 방법에 관한 설명도이다.
도 13은 별도의 열가소성 수지 보강 시트재의 제조 방법에 관한 설명도이다.
도 14는 열가소성 수지 보강 시트재에 의한 열가소성 수지 다층 보강 시트재의 제조 방법에 관한 설명도이다.
도 15는 광폭 형상의 열가소성 수지 보강 시트재로부터 복수개의 세폭 열가소성 수지 보강 시트재를 제조하여 인출하는 방법에 관한 설명도이다.
도 16은 광폭 형상의 열가소성 수지 보강 시트재로부터 복수개의 세폭 열가소성 수지 보강 시트재를 제조하여 보빈에 감아 올리는 방법에 관한 설명도이다.
도 17은 세폭 열가소성 수지 보강 시트재에 의한 열가소성 수지 다층 보강 시트재의 제조 방법에 관한 설명도이다.
도 18은 복수개 적층된 열가소성 수지 보강 시트재를 가열 가압함으로써 접 착 일체화시키는 제조 방법에 관한 설명도이다.
도 19는 가열 롤의 표면 형상에 관한 설명도이다.
도 20은 열가소성 수지 다층 보강 성형품의 제조 방법에 관한 설명도이다.
도 21은 열가소성 수지 다층 보강 성형품의 별도의 제조 방법에 관한 설명도이다.
도 22는 피성형 재료를 성형 형체에 세팅한 상태를 나타내는 개략 단면도이다.
도 23은 본 발명에 따른 실시 형태에 관한 공정 설명도이다.
도 24는 본 발명에 따른 별도의 실시 형태에 관한 공정 설명도이다.
도 25는 도 23의 시일 부재의 부착에 관한 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 26은 본 발명에 따른 또 다른 실시 형태에 관한 공정 설명도이다.
<부호의 설명>
A:열가소성 수지 다층 보강 성형품
B:예비 성형 적층재
S1, S2:개섬사
11, 12:열가소성 수지 다층 보강 시트재
21, 22:열가소성 수지 보강 시트재
31, 32:보강 섬유 시트재
41, 42:열가소성 수지 시트재
51:일체화용 열가소성 수지 섬유속
52:접착용 열가소성 수지 재료
61, 62:이형 필름
90:가열 프레스 성형 장치
91:성형용 상금형
92:성형용 하금형
93:평판용 상금형
94:평판용 하금형
96:가열 장치
100, 101, 111:성형 형체
102:배기 공간
103:가열 프레스기
106:냉각 프레스기
109:배관
110:시일 부재
200, 300:열가소성 수지 보강 시트재 제조 장치
400:시트 방식 열가소성 수지 다층 보강 시트재 제조 장치
500:세폭 열가소성 수지 보강 시트재 제조 장치
600:세폭 시트 방식 열가소성 수지 다층 보강 시트재 제조 장치
700:가열식 일체화 기구
<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>
이하, 본 발명에 따른 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 실시 형태는, 본 발명을 실시할 때에 바람직한 구체예이기 때문에, 기술적으로 다양한 한정이 이루어져 있지만, 본 발명은 이하의 설명에서 특별히 본 발명을 한정하는 취지가 명기되어 있지 않는 한, 이들 형태에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 실시 형태에 관한 열가소성 수지 다층 보강 시트재(11)의 일부를 나타내는 모식도이다. 열가소성 수지 다층 보강 시트재(11)는, 복수의 보강 섬유(31f)가 가지런하게 시트상으로 형성된 보강 섬유 시트재(31)의 편면에 열가소성 수지 시트재(41)가 부착하여 구성된 열가소성 수지 보강 시트재(21A 내지 21D)가 적층된 상태로, 상기 열가소성 수지 시트재(41)와 동일 재료의 일체화용 열가소성 수지 섬유속(51)에 의해 일체화되어 있다. 도 1에서는, 열가소성 수지 보강 시트재(21A 내지 21D)가, 각 열가소성 수지 보강 시트재의 보강 섬유가 상이한 축방향으로 배열하도록 적층되어 있다. 그리고, 일체화용 열가소성 수지 섬유속(51)을 사용하여 각 열가소성 수지 보강 시트재를 일체화하고 있다.
보강 섬유 시트재(31)는, 예를 들면, 복수의 보강 섬유가 사이징제 등에 의해 흩어지지 않도록 집속하고 있는 보강 섬유속을 복수개, 시트상으로 가지런히 하여 형성되어 있다. 그리고, 보강 섬유(31f)로는, 탄소 섬유, 유리 섬유, 세라믹 섬유, 폴리옥시메틸렌 섬유, 아로마틱·폴리아미드 섬유 등의 FRP에 이용되는 고강도·고탄성률의 무기 섬유나 유기 섬유 등을 들 수 있다. 또한, 이들 섬유가 집속 한 섬유속을 복수 조합하여도 된다. 또한, 섬도에 대해서는 특별히 한정되지 않는다.
열가소성 수지 시트재(41)는 모재(매트릭스) 수지로 되는 것으로, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 폴리아미드(나일론 6, 나일론 66, 나일론 12 등), 폴리아세탈, 폴리카보네이트, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체(ABS), 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에테르이미드, 폴리에테르술폰, 폴리페닐렌술피드, 폴리에테르케톤, 폴리에테르에테르케톤 등이 사용된다. 또한, 이들 열가소성 수지를 2종류 이상 혼합하여, 폴리머 앨로이로 하여 모재(매트릭스) 수지로서 사용하여도 된다.
일체화용 열가소성 수지 섬유속(51)은 사용된 매트릭스 수지와 동일 재료로 이루어지는 열가소성 수지 섬유를 이용한다. 동일 재료와는 주된 고분자의 화학 조성이 동일한 것이면 되고, 그 분자량, 결정화도 및 배합물의 종류 등에 대해서는 상이하여도 된다. 성형품을 얻을 때에 수지를 가열 용융하기 때문에, 주된 고분자의 화학 조성이 동일하면, 열가소성 수지 시트재(41)와 일체화용 열가소성 수지 섬유속(51)은 용융 혼합되고, 모재(매트릭스)로 되는 것이다.
또한, 열가소성 수지 시트재(41)가 폴리머 앨로이된 것일 때, 상기 폴리머 앨로이 수지에 의한 일체화용 열가소성 수지 섬유속을 사용하는 것이 바람직한데, 상기 폴리머 앨로이 수지를 얻기 위해서 혼합된 어느 것이든 1종류의 열가소성 수지에 의한 일체화용 열가소성 수지 섬유속을 사용하여도 된다. 성형품을 얻기 위한 가열 용융에 의해, 폴리머 앨로이를 구성하는 열가소성 수지의 혼합 비율이 국 부적으로는 약간 변화하지만, 모재(매트릭스)로 되는 열가소성 수지 시트재(41)와 일체화용 열가소성 수지 섬유속(51)은 용융 혼합하여 섬유로서의 형상은 소멸하기 때문에, 역학적 특성의 저하가 없는, 보강 섬유의 균일 분산성과 표면 평활성이 향상된 성형품을 얻는 것이 가능해진다.
도 1의 열가소성 수지 다층 보강 시트재(11)는, 열가소성 수지 보강 시트재(21A 내지 21D) 4개를 적층하여 형성되어 있는데, 적층 개수는 4개에 한정되는 것이 아니라, 2개 이상의 적층 개수이면 된다. 그리고, 이 때, 상기 열가소성 수지 보강 시트재의 보강 방향은 동방향, 또는 이방향, 어느 방향으로 적층하여도 된다. 도 1의 경우, 열가소성 수지 보강 시트재(21A)는 0도 방향, 열가소성 수지 보강 시트재(21B)는 45도 방향, 열가소성 수지 보강 시트재(21C)는 90도 방향 그리고 열가소성 수지 보강 시트재(21D)는 -45도 방향으로 섬유 보강하고 있다.
도 2 내지 도 4는, 본 발명에 따른 실시 형태에 관한 열가소성 수지 보강 시트재(21)의 일부를 나타내는 모식도이다. 도 2에서의 열가소성 수지 보강 시트재(21)는, 복수의 보강 섬유(31f)가 사이징제 등에 의해 집속한 보강 섬유속(31t)을 폭 방향으로 복수개 가지런히 하여 시트상의 보강 섬유 시트재(31)로 형성한 편면에, 열가소성 수지 시트재(41)를 부착한 구성으로 되어 있다. 또한, 도 3에서의 열가소성 수지 보강 시트재(21)는, 보강 섬유 시트재(31) 또는 열가소성 수지 시트재(41) 중 어느 한쪽 시트재의 양면에 다른 쪽 시트재가 부착한 구성으로 되어 있다. 도 3(a)에서는, 열가소성 수지 시트재(41)의 양면에 보강 섬유 시트재(31)가 부착한 구성으로 되어 있고, 도 3(b)에서는, 보강 섬유 시트재(31)의 양면에 열가 소성 수지 시트재(41)가 부착한 구성으로 되어 있다.
또한, 열가소성 수지 보강 시트재(21)는, 복수의 보강 섬유가 사이징제 등에 의해 흩어지지 않도록 집속하고 있는 보강 섬유속을 복수개, 시트상으로 가지런히 하여 형성된 보강 섬유 시트재(31)와 열가소성 수지 시트재(41)를 부착시켜 형성되어 있다. 이 때문에, 보강 섬유속의 가지런해진 상태가 유지되고 또한 흩어지지 않게 되고, 보강 섬유속을 구성하는 각 보강 섬유에서도 사이징제 등이 부착하고 있는 효과에 의해 각 보강 섬유가 흩어지지 않고 섬유의 배향 흐트러짐이 억제되며, 보풀이 생기기 어려운 상태로 되어 있다.
여기서, 부착이란, 보강 섬유 시트재의 편면 또는 양면의 전체 면 또는 복수 부분에, 열가소성 수지 시트재를 열융착시키거나, 또는 성형품으로 되었을 때에 역학적 특성 등에 영향을 미치지 않는 접착제를 얇게 도포하여 접착시키는 등 하여, 보강 섬유 시트재와 열가소성 수지 시트재를 흩어지지 않도록 일체화시키는 것이다. 보강 섬유 시트재에 열가소성 수지 시트재를 열융착시키는 경우, 보강 섬유 시트재의 표층 부분에 열가소성 수지 시트재가 약간 함침되는 경우도 있지만, 이 경우에도 시트로서의 드레이프성은 충분히 있고, 부착의 상태에 있다고 할 수 있다.
또한, 도 3에 나타내는 열가소성 수지 시트재에서는, 열가소성 수지 시트재 또는 보강 섬유 시트재 중 어느 한쪽 시트재의 양면에 다른 쪽 시트재를 부착시킨 구성으로 되어 있기 때문에, 양면에 동일한 재질의 시트재가 부착함으로써 열가소성 보강 시트재가 어느 편면으로도 컬하는 경우가 없다. 열가소성 수지 보강 시트 재를 적층화해 가면, 컬 등의 변형이 생기기 쉬워지는데, 도 3에 나타내는 구성으로 함으로써 시트재의 평면상의 형태를 유지할 수 있다.
그리고, 도 3(a)에 나타내는 바와 같은, 열가소성 수지 시트재의 양면에 보강 섬유 시트재가 부착한 열가소성 수지 보강 시트재의 경우에는, 양 시트재의 배합 비율을 소정의 값으로 설정하였을 때에, 보강 섬유 시트재를 절반씩 열가소성 수지 시트재의 양면에 부착시키게 되어 보강 섬유 시트재의 두께를 얇게 설정할 수 있다. 그 때문에, 보강 섬유 시트재 중을 열가소성 수지가 함침될 때, 함침 거리가 짧아진다.
열가소성 수지 보강 시트재를 박층화해 가는 경우, 열가소성 수지 시트 및 보강 섬유 시트재의 두께를 얇게 할 필요가 있는데, 열가소성 수지 시트재에 비하여 보강 섬유 시트재의 두께를 얇게 하는 것이 용이한 점으로부터, 열가소성 수지 시트재의 양면에 얇은 보강 섬유 시트재를 부착시키도록 함으로써, 열가소성 수지 보강 시트재를 더 박층화하여 함침 거리를 짧게 할 수 있다. 그 때문에, 더욱 단시간에, 또한 보이드 등의 공극이 더욱 적어진 품질이 좋은 성형품을 얻는 것이 가능해진다.
도 4에서의 열가소성 수지 보강 시트재(21)는, 보강 섬유(31f)가 복수개 가지런해진 세폭 형상의 보강 섬유 시트재(31)의 편면에 세폭 형상의 열가소성 수지 시트재(41)가 부착한 세폭 열가소성 수지 보강 시트재(21H)를 이용하여, 상기 세폭 열가소성 수지 보강 시트재(21H)를 폭 방향으로 복수개 시트상으로 가지런히 하여 구성되어 있다. 이와 같이 하여, 세폭 열가소성 수지 보강 시트재(21H)를 폭 방향 및 두께 방향으로 복수개 가지런히 함으로써, 일방향으로 보강된 열가소성 수지 보강 시트재를 얻는다. 또한, 세폭 열가소성 수지 보강 시트재(21H)를 직사에 이용하여 제직함으로써, 예를 들면, 0도와 90도 방향의 이방향이 미리 보강된 열가소성 수지 보강 시트재를 얻을 수도 있다.
도 4에서의 세폭 열가소성 수지 보강 시트재(21H)에서도, 세폭 형상의 보강 섬유 시트재(31)의 편면에 세폭 형상의 열가소성 수지 시트재(41)를 부착시키고 있는데, 세폭 형상의 보강 섬유 시트재의 양면에 세폭 형상의 열가소성 수지 시트재를 부착시켜도 된다. 또한, 세폭 형상의 열가소성 수지 시트재의 양면에 세폭 형상의 보강 섬유 시트재를 부착시켜도 된다.
보강 섬유 시트재(31)의 두께를 보강 섬유(31f)의 직경의 10배 이내로 함으로써, 성형품으로 할 때, 열가소성 수지 시트재가 보강 섬유 간을 함침을 위해서 흐르는 거리가 더 짧아진다. 복합 재료의 보강 섬유로서 대표적인 탄소 섬유는 단사 직경이 0.005 내지 0.007㎜이다. 따라서, 보강 섬유 시트재(31)의 두께는 0.05 내지 0.07㎜ 이하로 된다. 비특허 문헌 1의 모델 계산을 참고로 하면, 수초 정도로 열가소성 수지 시트재가 보강 섬유속 중에 함침되는 것이 기대되고, 단시간으로의 성형 가공을 실현할 수 있게 된다. 또한, 열가소성 수지 시트재의 보강 섬유 간을 흐르는 거리를 더 짧게 함으로써, 수지 흐름에 의한 보강 섬유의 배향 흐트러짐이 억제되고, 보강 섬유의 균일 분산성이 향상된, 보이드(공극)가 적은 상태를 얻을 수 있다.
보강 섬유 시트재(31)의 두께를 보강 섬유(31f)의 직경의 10배 이내의 상태 로 하기 위해서는, 집속 개수가 적은 섬유속을 이용하는 방법, 또는 섬유속을 개섬시키는 방법 등이 있다. 개섬에 의한 방법은 집속 개수가 많은 섬유속(태섬도 섬유속)을 폭이 넓고 얇은 상태로 할 수 있다. 태섬도 섬유속은 비교적 재료 비용이 저렴하기 때문에, 저 비용 성형품을 얻는 것을 가능하게 한다. 또한, 원사의 상태로 활용되고 있는 사이징제 등의 효과에 의해, 개섬사의 형태는 안정된다.
또한, 보강 섬유 시트재(31)에 부착시키는 열가소성 수지 시트재(41)의 두께 또는 중량은 보강 섬유 시트재의 단위 면적당 섬유 중량 및 성형품으로 하였을 때의 섬유 체적 함유율 등과 관계하여 결정된다.
다음에, 열가소성 수지 다층 보강 시트재에 이용하는 별도의 열가소성 수지 보강 시트재에 대하여 설명한다. 도 5는, 본 발명에 따른 실시 형태에 관한 열가소성 수지 보강 시트재(22)의 일부를 나타내는 모식도이다.
열가소성 수지 보강 시트재(22)는, 복수의 보강 섬유(32f)가 사이징제 등에 의해 집속한 보강 섬유속(32t)을 폭 방향으로 복수개 가지런히 하여 시트상의 보강 섬유 시트재(32)로 형성한 편면에, 열가소성 수지 시트재(42)를 부착하고, 열가소성 수지 시트재(42)의 용융 온도보다 낮은 온도에서 용융 또는 연화되는 접착용 열가소성 수지재(52)가 열가소성 수지 시트재(42)의 보강 섬유 시트재(32)가 부착하고 있지 않은 면의 표면에 부착한 구성으로 되어 있다.
또한, 접착용 열가소성 수지재는 보강 섬유 시트재의 열가소성 수지 시트재가 부착하고 있지 않은 면의 표면에 부착하여도 된다. 또한, 열가소성 수지 시트재는 보강 섬유 시트재의 양면에 부착시켜도 된다. 이 경우에는, 한쪽 혹은 양쪽 의 열가소성 수지 시트재의 보강 섬유 시트재가 부착하고 있지 않은 면의 표면에 접착용 열가소성 수지재를 부착시킨다. 또한, 열가소성 수지 시트재의 양면에 보강 섬유 시트재를 부착시켜 구성하여도 된다. 이 경우에는, 한쪽 혹은 양쪽의 보강 섬유 시트재의 열가소성 수지 시트재가 부착하고 있지 않은 면의 표면에 접착용 열가소성 수지재를 부착시킨다.
접착용 열가소성 수지재(52)가 표면에 부착한 구성으로 되어 있기 때문에, 열가소성 수지 보강 시트재를 절단하여, 필요한 방향으로 적층을 행하였을 때, 접착용 열가소성 수지재가 용융 또는 연화되는 온도에서 가열 또는 가열 가압함으로써, 적층된 열가소성 수지 보강 시트재의 각 층간을 접착용 열가소성 수지재에 의해 접착하여 일체화할 수 있다. 즉, 적층된 열가소성 수지 보강 시트재의 취급이 행하기 쉬워지고, 성형을 위한 금형 내에의 설치시에, 보강 섬유의 보강 방향, 보강 섬유의 가지런한 상태를 유지한 채로, 적층된 열가소성 수지 보강 시트재를 금형 내에 용이하게 설치하는 것이 가능해진다.
또한, 열가소성 수지 보강 시트재를 구성하는 보강 섬유 시트재는, 복수의 보강 섬유가 사이징제 등에 의해 흩어지지 않도록 집속하고 있는 보강 섬유속을 사용하여 형성되는 경우가 많다. 이 경우, 모재(매트릭스) 수지가 열가소성 수지인 점으로부터, 보강 섬유속을 집속시키는 사이징제는 모재 수지와의 접착성 등을 고려한 사이징제가 사용되고 있는 것이 바람직하다. 그리고, 사이징제 등이 부착하고 있는 효과에 의해, 각 보강 섬유의 흩어짐, 배향 흐트러짐, 그리고 보풀이 생기기 어려운 상태를 얻으면서, 각 보강 섬유의 이동이나 각 보강 섬유끼리의 어긋남 등을 가능하게 하여 드레이프성이 우수한 보강 섬유 시트재를 얻을 수 있다.
보강 섬유와 모재 섬유의 접착성을 고려하여, 사이징제가 부착하고 있지 않은, 혹은 부착량이 매우 적은 보강 섬유속을 사용하는 경우, 또는, 보강 섬유속에 부착하는 사이징제를 제거하여 보강 섬유 시트재로 하는 경우 등이 있다. 이 경우에서도, 보강 섬유 시트재와 열가소성 수지 시트재를 부착시킴으로써, 보강 섬유가 흩어지는 것을 억제할 수 있다. 특히, 보강 섬유속을 개섬 등 하여 두께 방향으로 늘어서는 보강 섬유 개수를 줄이면, 보강 섬유의 흩어짐을 더 억제하는 것이 가능해진다.
도 5에서의 보강 섬유 시트재(32)와 열가소성 수지 시트재(42)의 부착의 형태로는, 보강 섬유 시트재의 편면 또는 양면의 전체 면 또는 복수 부분에 열가소성 수지 시트재를 열융착시킨 형태, 또는, 성형품으로 되었을 때에 역학적 특성 등에 영향을 미치지 않는 접착제를 얇게 도포하여 보강 섬유 시트재와 열가소성 수지 시트재를 접착시킨 형태 등이 있다. 또한, 보강 섬유 시트재에 열가소성 수지 시트재를 열융착시키는 경우, 보강 섬유 시트재의 표층 부분에 열가소성 수지 시트가 약간 함침되는 경우도 있지만, 이 경우에도 시트로서의 드레이프성은 충분히 있고, 부착의 형태에 있다고 할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 실시 형태에 관한 별도의 열가소성 수지 보강 시트재(22)의 일부를 나타내는 모식도이다. 열가소성 수지 보강 시트재(22)는, 복수의 보강 섬유(32f)가 사이징제 등에 의해 집속한 보강 섬유속(32t)을 폭 방향으로 복수개 가지런히 하여 시트상으로 한 보강 섬유 시트재(32)의 편면에, 열가소성 수지 시트재(42)를, 열가소성 수지 시트재(42)의 용융 온도보다 낮은 온도에서 용융 또는 연화되는 접착용 열가소성 수지재(52)에 의해 부착시켜 구성되어 있다. 또한, 열가소성 수지 시트재(42)는 보강 섬유 시트재(32)의 양면에 부착시켜도 된다. 또한, 열가소성 수지 시트재(42)의 양면에 보강 섬유 시트재(32)를 부착시켜 구성하여도 된다.
도 6에서는, 보강 섬유 시트재(32)와 열가소성 수지 시트재(42)를 접착용 열가소성 수지재(52)에 의해 접착하여, 흩어지지 않도록 일체화시킴으로써, 보강 섬유 시트재(32)와 열가소성 수지 시트재(42)를 부착시키고 있다. 즉, 열가소성 수지 시트재의 용융 온도까지 가열하지 않고, 보강 섬유 시트재와 열가소성 수지 시트재를 부착시키고 있기 때문에, 보강 섬유 시트재의 형태 및 열가소성 수지 시트재의 형태가 유지되어 있다. 따라서, 상기 열가소성 수지 보강 시트재의 드레이프성, 보강 섬유의 진직 상태 및 균일한 분산 상태 등이 우수한 시트재로 된다.
도 7에 나타내는 열가소성 수지 보강 시트재(22)는, 보강 섬유(32f)가 복수개 가지런해진 세폭 형상의 보강 섬유 시트재(32)의 편면에 세폭 형상의 열가소성 수지 시트재(42)가 열가소성 수지 시트재(42)의 용융 온도보다 낮은 온도에서 용융 또는 연화되는 접착용 열가소성 수지재(52)에 의해 부착하여 구성된 세폭 열가소성 수지 보강 시트재(22H)를 이용하여, 상기 세폭 열가소성 수지 보강 시트재(22H)를 폭 방향으로 복수개 시트상으로 가지런히 하여 구성되어 있다. 이와 같이 하여, 세폭 열가소성 수지 보강 시트재(22H)를 폭 방향 및 두께 방향으로 복수개 가지런히 함으로써, 일방향으로 보강된 열가소성 수지 보강 시트재(22)를 얻는다. 또한, 세폭 열가소성 수지 보강 시트재(21H)를 직사에 이용하여 제직함으로써, 예를 들면, 0도와 90도 방향의 이방향이 미리 보강된 열가소성 수지 보강 시트재를 얻을 수도 있다.
도 7에 나타내는 세폭 열가소성 수지 보강 시트재(22H)에서도, 세폭 형상의 보강 섬유 시트재(32)의 편면에 세폭 형상의 열가소성 수지 시트재(42)를 접착용 열가소성 수지재(52)에 의해 부착시키고 있지만, 세폭 형상의 보강 섬유 시트재의 양면에 세폭 형상의 열가소성 수지 시트재를 접착용 열가소성 수지재에 의해 부착시켜도 된다. 또한, 세폭 형상의 열가소성 수지 시트재의 양면에 세폭 형상의 보강 섬유 시트재를 접착용 열가소성 수지재에 의해 부착시켜도 된다.
또한, 도 6 및 도 7에서는, 열가소성 수지 보강 시트재(22)의 표면에는 접착용 열가소성 수지재가 부착하고 있지 않은 도면으로 되어 있지만, 열가소성 수지 보강 시트재(22)의 편면 혹은 양면의 표면에 접착용 열가소성 수지재를 분포시켜 부착시켜도 된다.
열가소성 수지 보강 시트재는 보강 섬유 시트재와 열가소성 수지 시트재를 접착시키는 접착용 열가소성 수지재의 단위 면적당 부착량과 열가소성 수지 보강 시트재의 편면 또는 양면에 부착되어 있는 접착용 열가소성 수지재의 단위 면적당 부착량을 달리 하거나, 또한, 보강 섬유 시트재와 열가소성 수지 시트재를 접착시키는 접착용 열가소성 수지재와 열가소성 수지 보강 시트재의 편면 또는 양면에 부착되어 있는 접착용 열가소성 수지재를 달리 할 수 있다.
보강 섬유 시트재와 열가소성 수지 시트재를 접착시키는 접착용 열가소성 수 지재의 단위 면적당 부착량을, 열가소성 수지 보강 시트재의 편면 또는 양면에 부착되어 있는 접착용 열가소성 수지재의 단위 면적당 부착량보다 많게 하거나, 또는, 보강 섬유 시트재와 열가소성 수지 시트재를 접착시키는 접착용 열가소성 수지재의 부착량이 열가소성 수지 보강 시트재의 편면 또는 양면에 부착되어 있는 접착용 열가소성 수지재의 부착량보다 큰 것을 선택함으로써, 보강 섬유 시트재와 열가소성 수지 시트재층 간의 부착력을 열가소성 수지 보강 시트재끼리 간의 부착력보다 크게 한 열가소성 수지 다층 보강 시트재를 얻을 수 있다.
이에 의해, 보강 섬유 시트재를 열가소성 수지 시트재에 부착시킨 채로, 열가소성 수지 보강 시트재의 각 적층 간의 어긋남을 실현할 수 있다. 즉, 복수개의 열가소성 수지 보강 시트재가 접착 일체화한 취급을 행하기 쉬운 열가소성 수지 다층 보강 시트재이면서, 성형을 위해서 상기 열가소성 수지 다층 보강 시트재를 성형용 형틀 내에 설치하였을 때에는, 형 내의 곡면 형상 부분 등에서, 보강 섬유의 가지런한 상태, 분산 상태 등을 해치지 않고, 열가소성 수지 보강 시트재의 각 층간의 부착을 국부적으로 떼어 내고, 열가소성 수지 보강 시트재의 각 층간을 어긋나게 하면서 형 형상에 적응할 수 있는, 드레이프성이 더욱 우수한 열가소성 수지 다층 보강 시트재로 된다. 즉, 복잡한 형상의 적층 성형품을 품질 좋게 얻는 것이 가능해진다.
여기에서의 부착력이란, 접착용 열가소성 수지재에 의해 보강 섬유 시트재와 열가소성 수지 시트재가, 또는 보강 섬유 시트재와 보강 섬유 시트재가 또는 열가소성 수지 시트재와 열가소성 수지 시트재가 접착하는 힘을 나타내고, 부착력이 크 다란 접착하는 힘이 강한 것을 나타낸다. 또한, 보강 섬유 시트재와 열가소성 수지 시트재가 부착한다란, 통상의 취급, 예를 들면, 시트재를 반송하거나, 들어 올리거나, 시트재를 절단하는 등의 취급에서 보강 섬유 시트재와 열가소성 수지 시트재가 박리하여 흩어지지 않는 상태를 말한다.
보강 섬유 시트재(32)에 부착시키는 열가소성 수지 시트재(42)의 두께 또는 중량은 보강 섬유 시트재의 단위 면적당 섬유 중량, 및 성형품으로 하였을 때의 섬유 체적 함유율 등에 기초하여 결정된다.
보강 섬유 시트재(32)는, 예를 들면, 복수의 보강 섬유(32f)가 사이징제 등에 의해 흩어지지 않도록 집속하고 있는 보강 섬유속(32t)을 복수개, 시트상으로 가지런히 하여 형성되어 있다. 그리고, 보강 섬유(32f)로는, 탄소 섬유, 유리 섬유, 세라믹 섬유, 아라미드 섬유, PBO(폴리파라페닐렌벤조비스옥사졸) 섬유, 금속 섬유 등의 FRP에 이용되는 고강도·고탄성률의 무기 섬유나 유기 섬유 등을 들 수 있다. 또한, 이들 섬유가 집속한 섬유속을 복수 조합하여도 된다. 또한, 섬도에 대해서는 특별히 한정되지 않는다. 보강 섬유 시트재(32)의 두께는, 전술한 보강 섬유 시트재(31)와 마찬가지로 보강 섬유(32f)의 직경의 10배 이내로 함으로써, 성형품으로 할 때, 열가소성 수지 시트재가 보강 섬유 간을 함침을 위해서 흐르는 거리가 더 짧아진다. 그 근거 및 그를 위한 방법은 보강 섬유 시트재(31)의 경우와 마찬가지이므로, 설명을 생략한다.
열가소성 수지 시트재(42)는 모재(매트릭스) 수지로 되는 것으로, 전술한 열가소성 수지 시트재(41)와 마찬가지의 수지 재료가 사용된다.
접착용 열가소성 수지재(52)는, 보강 섬유 시트재(32)와 열가소성 수지 시트재(42)를 접착시켜 일체화시키는 것으로, 구성되는 열가소성 수지 시트재의 용융 온도보다 낮은 온도에서 용융 또는 연화하여, 보강 섬유 시트재와 열가소성 수지 시트재, 및 보강 섬유 시트재 또는 열가소성 수지 시트재와 이형용 시트재를 접착시킬 수 있는 열가소성 수지가 이용된다. 접착용 열가소성 수지재(52)는, 보강 섬유 시트재(32) 및 열가소성 수지 시트재(42)의 적어도 어느 한쪽의 편면 또는 양면에 부착한다. 바람직하게는, 보강 섬유 시트재(32) 및 열가소성 수지 시트재(42)의 적어도 어느 한쪽의 편면 또는 양면의 표면에 부착하고, 나아가 균일하게 흩어져 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 보강 섬유 시트재(32)와 열가소성 수지 시트재(42)를 확실하게 접착하여, 보강 섬유 시트재에 열가소성 수지 시트재를 부착시킨 상태, 또는 열가소성 수지 보강 시트재를 복수개 적층하여 접착 일체화시킨 상태로 한다.
접착용 열가소성 수지재(52)는, 분체 형상, 섬유 형상의 어느 쪽의 형상을 이용하여도 된다. 또한, 섬유 형상의 경우, 장섬유 또는 단섬유가 흩어진 상태 및 직물, 편물, 부직포 등의 포백 상태 등의 형태로 이용할 수 있다.
또한, 접착용 열가소성 수지재(52)로서, 융점이 80 내지 250도의 범위에 있는 수지가 바람직하고, 예를 들면, 폴리아미드, 공중합 폴리아미드, 폴리우레탄 등이 선택된다. 특히, 공중합 폴리아미드는, 융점이 낮고, 또한 모재로 되는 열가소성 수지 시트재와의 접착성이 양호하고 접착용 열가소성 수지재로서 바람직하다. 또한, 접착용 열가소성 수지재는, 구성되는 열가소성 수지 시트재와 상용성이 좋은 것을 선택하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 모재로 되는 열가소성 수지 재료에 접착용 열가소성 수지재가 용융하였을 때, 모재로 되는 열가소성 수지 재료에 접착용 열가소성 수지재가 잘 융합하여 존재할 수 있다.
접착용 열가소성 수지재(52)의 단위 면적당 부착량은 상기 보강 섬유 시트재의 단위 면적당 중량의 3% 이내로 하는 것이 바람직하고, 나아가 0.5 내지 2%의 범위로 하는 것이 더 바람직하다. 접착용 열가소성 수지재(52)의 사용량을 적게 함으로써, 접착용 열가소성 수지재가 얻어지는 복합 재료 성형품의 역학적 특성, 열적 특성에 미치는 영향을 적게 할 수 있다.
접착용 열가소성 수지재(52)는, 보강 섬유 시트재(32) 및 열가소성 수지 시트재(42)의 적어도 어느 한쪽의 편면 또는 양면의 표면에 분포하고 있는 것이 바람직하고, 나아가 표면에 균일하게 분포하고 있는 것이 더 바람직하다. 이에 의해, 접착용 열가소성 수지재가 3% 이하, 더 바람직하게는 0.5 내지 2%의 범위이어도 보강 섬유 시트재와 열가소성 수지 시트재를 확실하게 접착 즉 부착시킬 수 있다. 보강 섬유 시트재가 열가소성 수지 시트재에 부착함으로써, 보강 섬유 시트재를 구성하는 각 섬유속의 형태, 즉 보강 섬유의 곧게 가지런한 상태나 균일하게 분산한 상태 등을 유지할 수 있고, 열가소성 수지 시트재의 형태도 시트로서의 형태를 유지하고, 취급이 우수한 시트재로 된다.
도 5 내지 도 7에서, 도시되어 있지 않지만, 이형용 시트재를 접착용 열가소성 수지재(52)에 의해 열가소성 수지 보강 시트재에 접착 일체화시킬 수 있다. 특히, 열가소성 수지 보강 시트재의 보강 섬유 시트재측에 이형용 시트재를 접착시킴 으로써, 보강 섬유 시트재의 형태를 유지하고 또한 보강 섬유 시트재를 구성하는 각 보강 섬유의 곧게 가지런한 상태나 균일하게 분산한 상태 등을 더욱 안정되게 유지하는 것이 가능해진다. 또한, 열가소성 수지 보강 시트재를 절단할 때, 일체화된 이형용 시트재와 함께 절단함으로써 보강 섬유 시트재를 구성하는 각 섬유의 배향 흐트러짐을 더욱 억제한 절단을 행할 수 있다. 그 때문에, 절단된 열가소성 수지 보강 시트재의 접합 및 적층을 절단 부분의 보강 섬유 흐트러짐을 극력 억제한 상태에서 행할 수 있고, 고품질의 복합 재료 성형품을 얻는 것이 가능해진다. 또한, 이형용 시트재로서, 폴리올레핀계 수지 시트, 열경화성 폴리이미드 수지 시트, 불소 수지 시트 등의 이형용 필름, 또는 이형지 등을 선택할 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 실시 형태에 관한 별도의 열가소성 수지 다층 보강 시트재(12)의 일부를 나타내는 모식도이다. 열가소성 수지 다층 보강 시트재(12)는, 도 5 또는 도 6에 나타나는 열가소성 수지 보강 시트재(22A 내지 22D)의 4개를 적층하여 접착용 열가소성 수지재에 의해 접착 일체화된 구성으로 되어 있다. 도 8에서는, 열가소성 수지 보강 시트재(22A 내지 22D)가, 각 열가소성 수지 보강 시트재의 보강 섬유가 상이한 축 방향으로 배열하도록 적층되어 있다.
도 9는, 열가소성 수지 보강 시트재의 제조 공정에 관한 설명도이다. 보강 섬유속(31t)을 개섬한 보강 섬유 개섬사(S1)를 폭 방향으로 가지런하게 한 보강 섬유 시트재(31)의 편면에, 열가소성 수지 시트재(41)를 접합하고, 열융착시켜 열가소성 수지 보강 시트재(21)를 제조하는 공정에 관한 설명도이다. 또한, 도 9(a)는 상면도, 도 9(b)는 정면도이다.
도 9의 열가소성 수지 보강 시트재 제조 장치(200)는, 다수 개 섬유속 공급 기구(201), 다수 개 섬유속 개섬 기구(202), 종 방향 진동 부여 기구(203), 폭 방향 진동 부여 기구(204), 가열 기구(205), 냉각 기구(206), 이형 필름 공급 기구(207), 이형 필름 권취 기구(208), 및 시트재 권취 기구(209)로 구성된다.
다수 개 섬유속 공급 기구(201)에 의해, 보강 섬유속(31t)이 감긴 보강 섬유속 보빈(31b)을 복수개 설치하고, 각 보강 섬유속(31t)을 거의 일정한 장력으로 송출할 수 있다.
공급된 복수개의 보강 섬유속(31t)은 다수 개 섬유속 개섬 기구(202)에 의해 폭이 넓고 얇은 상태로 개섬된다. 본 개섬 기구는, 풍동관을 이용하여 각 섬유속에 일방향으로부터 흐르는 유체(도 9에서는 흡인 공기류)를 작용시키는 공기 개섬 방식, 즉, 특허 문헌 9에 기재되어 있는 공지 기술을 채택하고 있다. 또한, 각 보강 섬유속(31t)을 개섬시키는 방식이면, 어떠한 개섬 방식을 채택하여도 된다.
풍동관의 내부에는, 임의의 간격으로 복수개의 롤이 설치되고, 각 보강 섬유속(31t)은 설치된 롤의 상부, 하부, 상부, 하부, …, 상부에 접촉하여 주행한다. 각 보강 섬유속(31t)은 종 방향 진동 부여 기구(203)에 의해, 긴장 상태·이완 상태·긴장 상태·이완 상태 …가 번갈아 부여되기 때문에, 풍동관 내에서, 보강 섬유속(31t)이 이완 상태로 되었을 때, 보강 섬유속(31t)은 롤 하부에서 공기가 흐르는 방향으로 순간적으로 휘고, 각 섬유가 폭 방향으로 이동하여 개섬이 행해진다. 그리고, 보강 섬유속(31t)이 긴장 상태로 되었을 때, 개섬한 상태에서 롤 하부에 접촉하여 주행하기 때문에, 개섬 폭을 유지하면서 섬유를 진직시킨다. 이 상태를 반복하면서 보강 섬유속(31t)은 주행하고, 풍동관의 직후에서 보강 섬유 개섬사(S1)의 상태로 된다.
폭 방향으로 복수개 늘어선 보강 섬유 개섬사(S1)는, 폭 방향 진동 부여 기구(204)에 의해, 폭 방향으로 진동하여 각 보강 섬유 개섬사(S1) 간에 극간이 없는 개섬사 시트, 즉, 보강 섬유가 분산하여 폭이 넓고 얇은 상태로 된 보강 섬유 시트재(31)로 된다.
그 후, 보강 섬유 시트재(31)는, 상기 보강 섬유 시트재(31)의 편면에 열가소성 수지 시트재(41)를 접합하고, 가열 기구(205) 및 냉각 기구(206)를 주행함으로써, 보강 섬유 시트재(31)의 편면에 열가소성 수지 시트재(41)를 부착시킨 열가소성 수지 보강 시트재(21)를 얻어, 시트재 권취 기구(209)에 의해 열가소성 수지 보강 시트재 권체(21b)에 권취된다. 도 9에서는, 가열 기구(205)가 만곡한 가열판을 이용하고 있다. 만곡하고 있는 표면을 보강 섬유 시트재(31)가 주행함으로써, 보강 섬유에의 연속한 가열을 행할 수 있고 또한 섬유의 진직성을 증가시킬 수 있다.
본 기구에서는, 보강 섬유 시트재에 열가소성 수지 시트재를 접합하고, 가열함으로써 열가소성 수지 시트재를 용융시키고, 보강 섬유 시트재에 열융착, 즉 부착시킨다. 가열 조건 등에 따라, 보강 섬유 시트재의 표층 부분에 열가소성 수지 시트재가 함침되는 경우도 있지만, 그 양은 약간이고, 열가소성 수지 보강 시트재의 드레이프성은 충분히 얻어진다. 또한, 보강 섬유 시트재에 열가소성 수지 시트재를 함침시키는 것이 목적이 아니기 때문에, 가공 속도를 빠르게 설정할 수 있고 또한 약간 높은 가압력을 설정할 필요도 없다. 즉, 열가소성 수지 보강 시트재를 생산성 좋게 제조할 수 있다.
또한, 도 9에서는, 보강 섬유 시트재(31)의 상측으로부터의 편면에 열가소성 수지 시트재(41)를 접합하고 있지만, 하측으로부터 열가소성 수지 시트재(41)를 접합하여도 되고, 상하의 양면으로부터 접합하는 것도 가능하다. 또한, 기구(201 내지 204)를 가열 기구(205)의 반대측에 1조를 더 준비하고, 열가소성 수지 시트재(41)의 양측에 보강 섬유 시트재(31)를 접합할 수도 있다.
여기서, 이형 필름 공급 기구(207)로부터 공급된 이형 필름(61)을, 보강 섬유 시트재(31)와 열가소성 수지 시트재(41)가 접합된 기재의 양면에 설치함으로써, 가열 기구(205) 상에서 용융한 열가소성 수지 시트재(41)가 장치에 부착하는 것을 방지함과 동시에, 상기 기재를 손상하지 않고 주행시킬 수 있다. 또한, 이형 필름(61)은 냉각 기구(206)를 주행 후, 기재인 열가소성 수지 보강 시트재(21)로부터 박리하고, 이형 필름 권취 기구(208)로 권취된다.
열가소성 수지 시트재(41)로는, 열가소성 수지 필름, 열가소성 수지 부직포 등의 시트 형상의 것을 이용할 수 있다. 또한, 압출 기구를 준비하여, 열가소성 수지 펠릿을 압출기로 혼련 용융시키고, T 다이 등을 이용하여 필름상으로 압출하고, 상기 필름을 직접 보강 섬유 시트재(31)에 접합하여도 된다. 또한, 열가소성 수지 섬유가 복수개 집속한 열가소성 수지 섬유속을 폭 방향으로 가지런히 하여 시트상으로 한 시트재, 또는, 상기 열가소성 수지 섬유속을 개섬시켜 시트상으로 한 시트재 등을 이용할 수도 있다.
도 10은 전술한 접착용 열가소성 수지재를 이용한 열가소성 수지 보강 시트재의 제조 공정에 관한 설명도이다. 보강 섬유속(32t)을 개섬한 보강 섬유 개섬사(S2)를 폭 방향으로 가지런히 한 보강 섬유 시트재(32)의 편면에, 열가소성 수지 시트재(42)를 접합하여 열융착시킨 후, 열가소성 수지 시트재(42)의 표면에 분체상의 접착용 열가소성 수지재(52)를 산포하여 열융착에 의해 부착시켜, 열가소성 수지 보강 시트재(22)를 제조하는 공정에 관한 설명도이다. 또한, 도 10(a)는 상면도, 도 10(b)는 정면도이다.
도 10의 열가소성 수지 보강 시트재 제조 장치(300)는, 다수 개 섬유속 공급 기구(301), 다수 개 섬유속 개섬 기구(302), 종 방향 진동 부여 기구(303), 폭 방향 진동 부여 기구(304), 가열 기구(305), 냉각 기구(306), 열가소성 수지 시트재 공급 기구(307), 이형용 시트재 공급 기구(308), 이형용 시트재 권취 기구(309), 그리고, 보강 시트재 권취 기구(310)로 구성된다.
다수 개 섬유속 공급 기구(301), 다수 개 섬유속 개섬 기구(302), 종 방향 진동 부여 기구(303) 및 폭 방향 진동 부여 기구(304)는, 전술한 다수 개 섬유속 공급 기구(201), 다수 개 섬유속 개섬 기구(202), 종 방향 진동 부여 기구(203) 및 폭 방향 진동 부여 기구(204)와 마찬가지의 것을 사용하면 되고, 상세는 생략한다. 이러한 기구의 채택에 의해, 보강 섬유속(32t)을, 구성하는 보강 섬유(32f)가 분산한 폭이 넓고 얇은 상태의 보강 섬유 개섬사(S2)로 생산성 좋게 가공할 수 있다. 무연 상태의 탄소 섬유속의 경우, 가공 속도 5m/분 이상이고, 원사 상태에서의 폭의 약 2 내지 7배로 보강 섬유의 분산성 좋게 개섬을 행할 수 있다.
보강 섬유가 분산하여 폭이 넓고 얇은 상태로 된 보강 섬유 시트재(32)는, 보강 섬유 시트재(32)의 편면에 열가소성 수지 시트재(42)를 접합하고, 가열 기구(305)의 가열 롤(72)을 주행함으로써, 보강 섬유 시트재(32)의 편면에 열가소성 수지 시트재(42)가 열융착에 의해 부착한 상태로 된다. 또한, 보강 섬유 시트재(32)와 가열 롤(72)의 사이에는, 이형용 시트재 공급 기구(308)로부터 이형용 시트재(62)가 공급된다. 그리고, 반전 롤(73)을 거친 후, 다음의 가열 롤(72) 상에서, 보강 섬유 시트재(32)에 부착한 열가소성 수지 시트재(42)의 표면에 분체 산포 장치(71)에 의해 분체상의 접착용 열가소성 수지재(52)가 산포되고, 열융착에 의해, 접착용 열가소성 수지재(52)가 열가소성 수지 시트재(42)에 부착한 상태로 된다. 그리고, 냉각 기구(306)의 냉각 롤(74)을 주행하여, 보강 섬유 시트재(32)의 편면에 열가소성 수지 시트재(42)가 부착하고, 그 표면에 접착용 열가소성 수지재(52)가 부착한 열가소성 수지 보강 시트재(22)를 얻는다. 얻어진 열가소성 수지 보강 시트재(22)는 보강 시트재 권취 기구(310)에 의해 열가소성 수지 보강 시트재 권체(22b)에 권취된다. 또한, 이형용 시트재(62)는 이형용 시트재 권취 기구(309)에 권취된다.
본 기구에서는, 보강 섬유 시트재에 열가소성 수지 시트재를 접합하고, 가열함으로써 열가소성 수지 시트재를 용융 또는 연화시키고, 보강 섬유 시트재에 열융착, 즉 부착시킨다. 가열 조건 등에 따라, 보강 섬유 시트재의 표층 부분에 열가소성 수지 시트재가 함침되는 경우도 있지만, 그 양은 약간이고, 열가소성 수지 보강 시트재의 드레이프성은 충분히 얻어진다. 또한, 보강 섬유 시트재에 열가소성 수지 시트재를 함침시키는 것이 목적이 아니기 때문에, 가공 속도를 빠르게 설정할 수 있고 또한 좀 높은 듯한 가압력을 설정할 필요도 없다. 즉, 열가소성 수지 보강 시트재를 생산성 좋게 제조할 수 있다.
또한, 도 10에서는, 보강 섬유 시트재(32)의 상측으로부터의 편면에 열가소성 수지 시트재(42)를 접합하고 있지만, 하측으로부터 열가소성 수지 시트재(42)를 접합하여도 되고, 상하의 양면으로부터 접합하는 것도 가능하다. 또한, 기구(301 내지 304)를 가열 기구(305)의 반대측에 1조를 더 준비하고, 열가소성 수지 시트재(42)의 양측에 보강 섬유 시트재(32)를 접합할 수도 있다.
도 10에서는, 보강 섬유 시트재에 열가소성 수지 시트재를 부착시킨 후, 다음의 가열 롤 상에서 분체상의 접착용 열가소성 수지재를 산포하여 열가소성 수지 시트재 표면에 열융착시키는데, 가열 롤의 온도는 열가소성 수지 시트재의 용융 온도보다 낮게 설정할 수 있다. 또한, 열융착이 목적이기 때문에 가열만이어도 되지만, 필요에 따라서는, 압압 롤 등을 이용한 가열 가압을 행하는 것도 좋다. 또한, 열가소성 수지 시트재의 편면에만 접착용 열가소성 수지재를 산포하고 있지만, 보강 섬유 시트재의 편면에도 접착용 열가소성 수지재를 산포하여도 된다.
열가소성 수지 시트재(42)로는, 열가소성 수지 필름, 열가소성 수지 부직포 등의 시트 형상의 것을 이용할 수 있다. 또한, 압출 기구를 준비하여, 열가소성 수지 펠릿 또는 열가소성 수지 분체를 압출기로 혼련 용융시키고, T 다이 등을 이용하여 필름상으로 압출하고, 상기 필름을 직접 보강 섬유 시트재(32)에 접합하여도 된다. 또한, 열가소성 수지 섬유가 복수개 집속한 열가소성 수지 섬유속을 폭 방향으로 가지런히 하여 시트상으로 한 시트재, 또는, 상기 열가소성 수지 섬유속을 개섬시켜 시트상으로 한 시트재 등을 이용할 수도 있다.
특히, 열가소성 수지의 필름은 표면이 평활하기 때문에, 열가소성 수지 필름에의 접착용 열가소성 수지재의 부착이 시트 전체 면에서 균일하게 행해지기 쉽고, 따라서, 소량의 접착용 열가소성 수지재이어도 보강 섬유 시트재와 열가소성 수지 필름의 부착 등이 양호하게 행해진다.
접착용 열가소성 수지재(52)의 부착으로는, 분체상의 접착용 열가소성 수지재를 이용하여 분체 산포 장치(71)로 보강 섬유 시트재 또는 열가소성 수지 시트재의 표면에 정량을 균일하게 산포하여 부착시키는 방법, 부직포상의 접착용 열가소성 수지재를 이용하여 보강 섬유 시트재 또는 열가소성 수지 시트재의 표면에 접합하여 부착시키는 방법을 이용할 수 있다. 또한, 접착용 열가소성 수지재를 용제 등으로 녹여서 용액상으로 하여, 상기 용액을 보강 섬유 시트재 또는 열가소성 수지 시트재의 표면에 도포하고, 용제를 휘발시켜 보강 섬유 시트재 또는 열가소성 수지 시트재의 표면에 접착용 열가소성 수지재를 부착시키는 방법 등을 이용할 수 있다. 또한, 접착용 열가소성 수지재(52)는 시트재에 균일하게 부착시키는 것이 바람직하고, 나아가 접착용 열가소성 수지재의 단위 면적당 부착량이, 보강 섬유 시트재의 단위 면적당 중량의 3% 이내에 있으면 된다.
도 11은 접착용 열가소성 수지재를 이용한 열가소성 수지 보강 시트재의 별도의 제조 공정에 관한 설명도이다. 보강 섬유속(32t)으로부터 보강 섬유 개섬사(S2)를 얻은 후, 보강 섬유 시트재(32)를 얻는 공정까지는, 도 10과 마찬가지이 다. 그 후, 보강 섬유 시트재(32)의 편면에 분체상의 접착용 열가소성 수지재(52)를 산포하여, 그 면에 열가소성 수지 시트재(42)를 접합하여 열융착시켜, 열가소성 수지 보강 시트재(22)를 제조하는 공정에 관한 설명도이다. 또한, 도 11(a)는 상면도, 도 11(b)는 정면도이다.
도 12 및 도 13도, 접착용 열가소성 수지재를 이용한 열가소성 수지 보강 시트재의 별도의 제조 공정에 관한 설명도이다. 도 12는, 열가소성 수지 시트재(42)에 접착용 열가소성 수지재(52)를 산포하여, 그 면에 보강 섬유 시트재(32)를 접합하여 열융착시켜, 열가소성 수지 보강 시트재(22)를 제조하는 공정에 관한 설명도이다. 그리고, 도 13은 도 12에서 얻어진 열가소성 수지 보강 시트재의 열가소성 수지 시트재(42)의 편면에 접착용 열가소성 수지재(52)를 산포하여 열융착에 의해 부착시켜, 열가소성 수지 보강 시트재(22)를 제조하는 공정에 관한 설명도이다. 또한, 도 12 및 도 13은 정면도이다.
도 11, 도 12 및 도 13에서는, 접착용 열가소성 수지재(52)에 의해 보강 섬유 시트재(32)와 열가소성 수지 시트재(42)를 부착시킨다. 이 때, 보강 섬유 시트재와 열가소성 수지 시트재를 접착시킬 수 있는 기능을 발현하는 접착용 열가소성 수지재(52)의 용융 또는 연화 온도는, 열가소성 수지 시트재(42)의 용융 온도보다 낮기 때문에, 가열 롤(72)의 설정 온도를 열가소성 수지 시트재의 용융 온도보다 낮은 온도로 설정할 수 있다. 따라서, 가열에 의해 발생하는 경우가 있는 열가소성 수지 시트재의 수축을 일으키지 않게 하거나 또는 매우 작게 할 수 있고, 섬유 사행 등이 없는 품질이 좋은 열가소성 수지 보강 시트재를 얻는 것이 가능해진다.
도 13에서는, 접착용 열가소성 수지재(52)가, 열가소성 수지 시트재의 양면에 부착하게 된다. 이 경우, 열가소성 수지 시트재의 양면에 부착하는 접착용 열가소성 수지재의 단위 면적당 총 부착량이, 보강 섬유 시트재의 단위 면적당 중량의 3% 이내에 있으면 된다. 즉, 열가소성 수지 보강 시트재에 사용되는 접착용 열가소성 수지재의 단위 면적당 총 부착량이, 보강 섬유 시트재의 단위 면적당 중량의 3% 이내, 바람직하게는 0.5 내지 2%의 범위로 되도록 하여, 접착용 열가소성 수지재를 사용한다.
또한, 도 13에서, 보강 섬유 시트재(32)와 열가소성 수지 시트재(42)를 접합하여 열융착시키기 위해서 열가소성 수지 시트재(42)의 표면에 산포하는 접착용 열가소성 수지재(52)의 산포량 또는 수지 종류를, 그 후의 공정에서 열가소성 수지 보강 시트재(22)의 편면에 산포하는 접착용 열가소성 수지재(52)의 산포량 또는 수지 종류와 상이한 양 또는 종류를 이용하여도 된다.
도 10 내지 도 13에서는, 복수개의 보강 섬유속을 개섬하여 개섬사 시트로 한 직후에 동일 라인으로 열가소성 수지 시트재를 부착시키고 있다. 이에 의해, 보강 섬유의 분산성이 좋은 상태로 된 직후에 열가소성 수지 시트재를 부착시킬 수 있다.
또 10 내지 도 13에서는, 냉각 기구(306)로서 복수개의 냉각 롤(74)을 설치하고 있다. 냉각 롤(74)의 설정 온도는 가열 롤(72)보다 낮은 설정 온도로 되는데, 급랭하고자 하는 경우에는, 공랭이나 수랭 등을 행하여도 된다. 반대로, 서랭을 행하고자 하는 경우에는, 복수개의 냉각 롤에 온로 구배를 설정하고, 서서히 냉 각을 행하면 된다. 급랭을 행할지, 서랭을 행할지는 제조되는 열가소성 수지 보강 시트재의 형태를 보아 판단하면 된다.
또한, 도 10 내지 도 13에서는, 용융 또는 연화한 접착용 열가소성 수지재가 냉각 롤에 부착하는 경우에는, 접착용 열가소성 수지재를 산포 후, 다른 한쪽의 편면에도 이형용 시트재를 포개어 열가소성 수지 보강 시트재를 이형용 시트재로 끼워넣은 상태로 하여 주행하고, 냉각 롤로부터의 배출 후, 이형용 시트재를 권취하는 방법을 행하여도 된다.
접착용 열가소성 수지재는 가열에 의해 용융 또는 연화하여 냉각에 의해 고화하는데, 이 때, 접착용 열가소성 수지재가 수축하여 보강 섬유의 사행, 열가소성 수지 시트재의 수축 등을 발생시키고, 열가소성 수지 보강 시트재의 품질을 해치는 경우가 있다. 이와 같은 경우에는, 열가소성 수지 시트재에 접착용 열가소성 수지재를 산포 후, 가압을 행하면서 가열 및 냉각을 행하면 된다. 예를 들면, 도 10 내지 도 13에서는, 열가소성 수지 보강 시트재가 가열 롤 및 냉각 롤에 접하여 주행할 때, 열가소성 수지 보강 시트재 및 이형용 시트재에 장력을 부하함으로써, 열가소성 수지 보강 시트재가 각 롤에 압압되고, 연속한 가압을 받으면서 가열 롤 및 냉각 롤을 주행할 수 있다. 또한, 가압을 위한 압압 롤 등을 이용하여도 된다.
도 10 내지 도 13에서는, 도시되어 있지 않지만, 이형용 시트재(62)의 표면에, 접착용 열가소성 수지재(52)를 산포하여 부착시킬 수도 있다. 이에 의해, 열가소성 수지 보강 시트재(22)와 이형용 시트재(62)가 접착하여 일체화한 상태를 얻을 수 있다. 그리고, 이형용 시트재(62)와 일체화된 열가소성 수지 보강 시트 재(22)를, 보강 시트재 권취 기구(310)에 의해 권취한다. 또한, 이 경우, 이형용 시트재 권취 기구(309)는 필요가 없다.
도 11 내지 도 13에서는, 열가소성 수지 시트재(42)가 용융되는 온도보다 낮은 온도에서 가열 또는 가열 가압을 행하고, 보강 섬유 시트재(32)와 열가소성 수지 시트재(42)를 접착용 열가소성 수지재(52)에 의해 부착시켜 열가소성 수지 보강 시트재(22)를 제조하고 있다. 따라서, 가열 롤(72)을 저온 사양의 가열 롤로 할 수 있고, 비교적 저 비용의 롤을 도입할 수 있다. 특히, 폭이 넓은 가열 롤에 대해서도 도입이 용이해진다.
또한, 사용하는 이형용 시트재(62)는 가열 온도가 낮기 때문에 이형지 등을 사용할 수 있다. 이형용 시트재(62)로서 열경화성 폴리이미드 수지 시트나 불소 수지 시트 등을 사용할 수도 있는데, 이형용 시트재로서의 비용은 높아진다. 따라서, 이형용 시트재(62)로서 이형지를 사용할 수 있는 것은 저 비용의 생산을 가능하게 한다. 또한, 이형지는 다양한 폭, 길이의 것이 준비되어 있고, 폭이 넓고 또한 길이가 있는 열가소성 수지 보강 시트재(22)를 용이하게 제조할 수 있다. 즉, 폭 2m 이상의 열가소성 수지 보강 시트재를 제조하는 것도 가능해진다.
특히, 열가소성 수지 시트재(42)로서 PPS 수지, PEI 수지, PEEK 수지 등의 내열성 열가소성 수지에 의한 내열성 열가소성 수지 시트재를 이용하는 경우, 보강 섬유 시트재에 내열성 열가소성 수지 시트재를 열융착에 의해 직접 부착시키는 방법에서는, 보강 섬유와 열가소성 수지를 열융착시키기 위해서 보강 섬유 시트재와 열가소성 수지 시트재가 부착하는 순간에 내열성 열가소성 수지 시트재가 용융 또 는 연화되는 온도까지 가열할 필요가 있고, 그 온도는 고온으로 되기 때문에, 설비, 이형용 시트재 등을 고온용 사양으로 할 필요가 있다. 그러나, 접착용 열가소성 수지재에 의해 보강 섬유 시트재와 내열성 열가소성 수지 시트재를 부착하는 방법에서는, 가열 온도를 저온으로 할 수 있고, 저온용 사양의 설비, 이형용 시트재 등을 이용할 수 있고, 초기 비용, 공정 비용을 더욱 억제한 내열성 열가소성 수지에 의한 열가소성 수지 보강 시트재를 얻을 수 있다.
도 14는, 열가소성 수지 다층 보강 시트재의 제조 공정에 관한 설명도이다. 도 14는, 폭이 넓은 열가소성 수지 보강 시트재를 이용하여, 섬유 보강 방향이 상이한 순으로 4개 적층한 후, 일체화용 열가소성 수지 섬유속으로 스티치하고, 열가소성 수지 다층 보강 시트재를 제조하는 공정에 관한 설명도이다.
도 14의 시트 방식 열가소성 수지 다층 보강 시트재 제조 장치(400)는, α도 방향 시트재 공급 기구(401), 90도 방향 시트재 공급 기구(402), -α도 방향 시트재 공급 기구(403), 0도 방향 시트재 공급 기구(404), 스티치식 일체화 기구(405), 그리고 시트재 권취 기구(406)로 구성된다.
기구(401 내지 404)에서의 각 방향의 시트재 공급 기구는, 열가소성 수지 보강 시트재 권체(21b)로부터 열가소성 수지 보강 시트재(21)를 인출하고, 공급하는 기구로 되어 있다. 기구(401 내지 403)는, 열가소성 수지 보강 시트재(21)를 설정된 방향으로, 열가소성 수지 다층 보강 시트재(11)의 폭 길이 이상으로 인출하고, 그리고, 절단 기구(도시되지 않음)에 의해 열가소성 수지 보강 시트재 권체(21b)로부터 잘라버린 후, 열가소성 수지 다층 보강 시트재(11)를 주행시키는 양단부의 주 행 레일(81)에 붙인다. 이 때, 붙이고자 하는 열가소성 수지 보강 시트재의 주행 방향측 단부를, 먼저 붙이고 주행하고 있는 열가소성 수지 보강 시트재의 주행 방향 반대측 단부에 접촉시키도록 하여 붙이면, 열가소성 수지 다층 보강 시트재의 각층에서, 극간 및 겹침이 없는, 설정 방향을 섬유 보강하는 시트를 형성할 수 있다. 또한, 주행 레일(81)에는 핀(도시되지 않음) 등이 매립되고, 붙여진 열가소성 수지 보강 시트재를 고정할 수 있게 되어 있다. 기구(404)는, 열가소성 수지 다층 보강 시트재(11)의 폭 길이가 얻어지도록 하여, 1개, 혹은 복수의 열가소성 수지 보강 시트재 권체(21b)(도시되지 않음)를 설치하고, 열가소성 수지 보강 시트재(21)를 0도 방향으로 연속하여 공급한다.
기구(401 및 403)는 열가소성 수지 보강 시트재를 α도 및 -α도 방향으로 공급하는 기구이다. 이 때, α도는, 0도＜α도＜90도의 범위로 설정할 수 있는데, 장치의 크기, 취급 용이성 등으로부터, 30 내지 60도의 범위에 있는 것이 바람직하다. 또한, 열가소성 수지 보강 시트재의 공급 방향, 공급 수, 그리고 공급 순서 등은 자유롭게 설정을 행할 수 있는데, 성형품의 설계에 대응하여 정하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 유사 등방성 재료를 얻는 경우에는, [45도/0도/-45도/90도] 혹은 [45도/-45도/0도/90도] 등으로 열가소성 수지 보강 시트재를 적층하면 된다.
그리고, 열가소성 수지 보강 시트재(21)가 다층으로 적층된 상태로, 일체화용 열가소성 수지 섬유속(51)을 일체화 기구(405)로 경편 방식 등에 의해 스티치하여, 각층을 봉합 일체화시킨 열가소성 수지 다층 보강 시트재(11)를 얻는다. 얻어진 열가소성 수지 다층 보강 시트재(11)는 시트재 권취 기구(406)로 열가소성 수지 다층 보강 시트재 권체(11b)에 감긴다.
이 때, 일체화용 열가소성 수지 섬유속(51)에 의한 스티칭은 열가소성 수지 다층 보강 시트재(11)의 폭 방향으로, 임의의 간격을 가지며 행한다. 상기 간격이 좁아지면, 일체화용 열가소성 수지 섬유속(51)의 양이 증가하고, 최종 성형품을 얻을 때에, 모재(매트릭스)의 양이 증가하여 섬유 체적 함유율이 감소한다. 반대로, 이 간격이 넓어지면, 열가소성 수지 다층 보강 시트재(11)의 시트로서의 취급이 어려워지고, 열가소성 수지 다층 보강 시트재(11)의 절단, 적층이 어려워진다. 성형품의 설계에 따라, 일체화용 열가소성 수지 섬유속(51)의 스티치 간격을 정하면 된다.
도 15는, 도 14의 시트재 공급 기구(401 내지 403)에서, 세폭 열가소성 수지 보강 시트재(21H)를 제조하면서 폭 방향으로 가지런히 하여 공급하는 기구에 관한 설명도이다.
광폭 형상의 열가소성 수지 보강 시트재(21)가 감겨 있는 열가소성 수지 보강 시트재 권체(21b)로부터, 상기 열가소성 수지 보강 시트재(21)를 인출하면서, 상기 열가소성 수지 보강 시트재(21)의 폭 방향으로 필요한 간격으로 늘어선 복수개의 커터 날(82) 및 커터 날 받이 롤(83)에 의해, 상기 열가소성 수지 보강 시트재(21)를 폭 방향으로 필요한 간격으로 시트 길이 방향으로 연속하여 절단하고, 복수개의 세폭 열가소성 수지 보강 시트재(21H)를 제조하면서 공급한다. 또한, 세폭 열가소성 수지 보강 시트재의 폭은 얻어지는 열가소성 수지 다층 보강 시트재의 설계에 따라 결정된다. 시트로서의 드레이프성 향상을 고려한 경우, 폭은 좁을수록 좋지만, 폭이 지나치게 좁은 경우, 세폭 열가소성 수지 보강 시트재가 절단되어 연속성을 잃을 가능성이 있다. 따라서, 그 폭은 1㎜ 내지 20㎜의 범위에 있는 것이 바람직하고, 나아가 2㎜ 내지 10㎜의 범위에 있는 것이 더 바람직하다.
본 기구를 채택함으로써, 효율 좋고, 세폭 열가소성 수지 보강 시트재(21H)를 폭 방향으로 복수개 가지런히 하여 공급할 수 있다. 또한, 커터 날(82)은 회전 또는 고정의 어느 쪽이어도 되고, 열가소성 수지 보강 시트재(21)의 주행에 따라 자유 회전하는 둥근 날상의 커터 날(82)과, 커터 날의 하측에 받이 롤(83)을 설치하여, 그 사이에 열가소성 수지 보강 시트재(21)를 주행시켜 절단하는 방법이, 열가소성 수지 보강 시트재(21)를 보강 섬유의 보풀 없이 절단할 수 있는 하나의 방법이다. 또한, 광폭 형상의 열가소성 수지 보강 시트재(21)를 폭 방향으로 필요한 간격으로 절단하는 방법으로서, 레이저로 절단하는 방법 등을 채택하여도 된다.
도 16은 광폭 형상의 열가소성 수지 보강 시트재(21)로부터 복수개의 세폭 열가소성 수지 보강 시트재(21H)를 제조하고, 각 세폭 열가소성 수지 보강 시트재를 보빈 등에 감는 장치(500)에 관한 설명도이다.
세폭 열가소성 수지 보강 시트재 제조 장치(500)는, 시트재 공급 기구(501), 시트재 절단 기구(502), 그리고 세폭 시트재 권취 기구(503)로 구성된다. 시트재 공급 기구(501)에 의해, 열가소성 수지 보강 시트재 권체(21b)로부터 광폭 형상의 열가소성 수지 보강 시트재(21)가 일정 장력으로 인출된다. 그리고, 시트재 절단 기구(502)에 의해, 상기 열가소성 수지 보강 시트재(21)를 폭 방향으로 필요한 간격으로 시트 길이 방향으로 연속하여 절단하고, 복수개의 세폭 열가소성 수지 보강 시트재(21H)를 제조한다. 얻어진 세폭 열가소성 수지 보강 시트재(21H)는 인취 롤(84)에 의해 일정한 속도로 주행한다. 또한, 시트재 절단 기구(502)는, 도 15와 거의 마찬가지의 기구이고, 열가소성 수지 보강 시트재(21)의 폭 방향으로 필요한 간격으로 늘어선 복수개의 커터 날(82) 및 커터 날 받이 롤(83)로 구성된다. 그리고, 인취 롤(84)로부터 배출된 복수개의 세폭 열가소성 수지 보강 시트재는 세폭 시트재 권취 기구(503)에 의해, 각각, 보빈(21Hb) 등에 트래버스되면서 감아 올려진다. 이 때, 세폭 열가소성 수지 보강 시트재(21H)의 폭에 따라서는 트래버스 감기하는 것이 아니라 테이프상으로 감아 올려도 된다.
도 15 및 도 16에서는, 광폭 형상의 열가소성 수지 보강 시트재(21)를 폭 방향으로 필요한 간격으로 시트 길이 방향으로 연속하여 절단하고, 복수개의 세폭 열가소성 수지 보강 시트재(21H)를 제조하는 방법을 나타냈으나, 별도의 방법으로서, 도 9에 도시한 장치를 이용하여, 세폭 형상의 보강 섬유 시트재의 편면에 세폭 형상의 열가소성 수지 보강 시트재를 부착시켜 세폭 열가소성 수지 보강 시트재를 제조하고, 상기 세폭 열가소성 수지 보강 시트재를 보빈 등에 감아 올려도 된다.
도 17은 도 16에서 얻어진 세폭 열가소성 수지 보강 시트재(21H)를 이용하여, 열가소성 수지 보강 시트재(21)를 형성하면서, 섬유 보강 방향이 상이한 순으로 4개 적층한 후, 일체화용 열가소성 수지 섬유속(51)으로 스티치하고, 열가소성 수지 다층 보강 시트재(11)를 제조하는 공정에 관한 설명도이다. 도 17의 세폭 시트 방식 열가소성 수지 다층 보강 시트재 제조 장치(600)는, α도 방향 세폭 시트재 공급 기구(601), 90도 방향 세폭 시트재 공급 기구(602), -α도 방향 세폭 시트 재 공급 기구(603), 0도 방향 세폭 시트재 공급 기구(604), 스티치식 일체화 기구(605), 그리고 시트재 권취 기구(606)로 구성된다.
기구(601 내지 604)에서의 각 방향의 세폭 시트재 공급 기구는, 복수의 세폭 열가소성 수지 보강 시트재 보빈(21Hb)으로부터 세폭 열가소성 수지 보강 시트재(21H)를 인출하고, 시트상으로 가지런히 하여 공급하는 기구로 되어 있다. 기구(601 내지 603)는, 복수의 세폭 열가소성 수지 보강 시트재(21H)를 시트상으로 가지런히 하여, 열가소성 수지 다층 보강 시트재(11)를 주행시키는 양단부의 주행 레일(81)의 일방 단부에 걸어, 다음에 타방 단부를 향하여 달리게 하고, 타방 단부에 건다는 동작을 반복하여, 각층에서의, 열가소성 수지 보강 시트재를 형성한다. 이 때, 세폭 열가소성 수지 보강 시트재(21H)는 절단되지 않고 연속하고 있고, 또한, 복수의 세폭 열가소성 수지 보강 시트재(21H)가 극간 및 겹침이 적은 상태로 가지런해지고, 설정 방향을 섬유 보강하는 시트 상태로서 형성된다. 또한, 주행 레일(81)에는 핀(도시되지 않음) 등이 매립되고, 복수의 세폭 열가소성 수지 보강 시트재를 걸어 고정할 수 있게 되어 있다. 기구(604)는, 열가소성 수지 다층 보강 시트재(11)의 폭 길이가 얻어지도록 하여, 복수의 세폭 열가소성 수지 보강 시트재가 시트상으로 가지런해지고, 상기 시트상의 세폭 열가소성 수지 보강 시트재를 0도 방향으로 연속하여 공급한다.
기구(601 및 603)는 세폭 열가소성 수지 보강 시트재를 α도 및 -α도 방향으로 공급하는 기구이다. 도 14의 시트 방식 열가소성 수지 다층 보강 시트재 제조 장치(400)의 경우와 마찬가지로, α도는, 0도＜α도＜90도의 범위로 설정할 수 있는데, 장치의 크기, 취급 용이성 등으로부터, 30 내지 60도의 범위에 있는 것이 바람직하다. 또한, 세폭 열가소성 수지 보강 시트재의 공급 방향, 공급 수, 그리고 공급 순서 등은 자유롭게 설정을 행할 수 있는데, 성형품의 설계에 대응하여 정하는 것이 바람직하다.
그리고, 복수의 세폭 열가소성 수지 보강 시트재(21H)에 의해 형성된 각층의 열가소성 수지 보강 시트재를 다층으로 적층한 상태로, 일체화용 열가소성 수지 섬유속(51)을 스티치식 일체화 기구(605)로 경편 방식 등에 의해 스티치하여, 각층을 봉합 일체화시킨 열가소성 수지 다층 보강 시트재(11)를 얻는다. 일체화용 열가소성 수지 섬유속(51)의 스티치 간격은 성형품의 설계 등에 따라 정하면 된다. 얻어진 열가소성 수지 다층 보강 시트재(11)는 시트재 권취 기구(606)로 열가소성 수지 다층 보강 시트재 권체(11b)에 감긴다.
도 18은 도 14 및 도 17의 장치에서의 스티치식 일체화 기구를 대신하는 가열식 일체화 기구(700)에 관한 것이다.
가열식 일체화 기구(700)는, 열가소성 수지 보강 시트재가 다층으로 적층된 후, 이형 필름(61)을 그 상하 양면에 맞닿게 하여 주행시키고, 가열 롤(85)에 의해 복수개 적층된 열가소성 수지 보강 시트재를 가열 또는 가열 가압하여, 각층의 열가소성 수지 시트재를 용융시켜 상하층에 있는 보강 섬유 시트재에 열융착시킨다. 그리고, 냉각 롤(86)에 의해, 용융한 열가소성 수지 시트재를 고화시키고, 각층의 열가소성 수지 보강 시트재를 접착 일체화시킨 후, 상하 양면의 이형 필름을 박리하여, 열가소성 수지 다층 보강 시트재(11)를 얻는다. 도 18에서는, 가열 롤(85) 을 2연으로 하여, 더 고속으로 가열 또는 가열 가압할 수 있도록 하고 있다.
도 19는, 도 18에 나타나는 가열식 일체화 기구(700)에 이용되는 가열 롤(85)에 관한 설명도이다. 가열 롤(85)에, 도 19(a)에 나타내는 바와 같이 롤 표면이 평면인 롤(85A)을 이용한 경우, 복수개 적층된 열가소성 수지 보강 시트재에 대하여, 시트 전체 면을 가열 또는 가열 가압할 수 있다. 그리고, 도 19(b)에 나타내는 바와 같이 롤 표면에 요철인 롤(85B)을 이용한 경우, 복수개 적층된 열가소성 수지 보강 시트재에 대하여, 시트 전체 면이 아니라 부분적으로 가열 또는 가열 가압할 수 있다.
복수개 적층된 열가소성 수지 보강 시트재를 부분적으로 가열 또는 가열 가압하여, 부분적으로 접착 일체화한 열가소성 수지 다층 보강 시트재는 각 층간에서의 열가소성 수지 보강 시트재의 약간의 이동 및 어긋남을 가능하게 하기 때문에, 더 드레이프성이 우수한 시트재로 될 수 있다.
또한, 복수개 적층된 상기 열가소성 수지 보강 시트재를 가열 또는 가열 가압하는 방법으로서, 도 18에 나타내는 바와 같은 가열 롤을 이용하는 방법을 설명하였으나, 그 외의 방법이어도 되고, 예를 들면, 가열 프레스판을 이용하는 방법, 금속 벨트에 의한 더블 프레스 방식을 이용하는 방법 등이 있다.
도 20은 열가소성 수지 다층 보강 시트재(11)로부터 열가소성 수지 다층 보강 성형품(A)을 얻는 제조 공정에 관한 설명도이다. 열가소성 수지 다층 보강 시트재를 제조하는 장치(400 및 600)에 의해 얻어진 열가소성 수지 다층 보강 시트재(11)를 필요한 크기, 필요한 각도로 절단하고, 절단한 열가소성 수지 보강 시트 재(L1 및 L2)를 가열 프레스 성형 장치(90)에 설치되어 있는 성형용 하금형(92) 내에 적층한 후, 성형용 상금형(91)을 하강시켜, 가열 가압을 행하고, 열가소성 수지 시트재 및 봉합 일체화의 경우에는 일체화용 열가소성 수지 섬유속도 보강 섬유간 중에 함침시켜 성형을 행한다. 그리고, 냉각 후, 상기 성형용 금형 내로부터 성형된 열가소성 수지 다층 보강 성형품(A)을 꺼낸다.
도 20에서는, 열가소성 수지 보강 시트재(11)로부터 2개의 열가소성 수지 보강 시트재(L1 및 L2)를 잘라내고 있으나, 2개에 한정되는 것이 아니라, 설계에 따라 필요 개수 잘라내고, 적층하는 것을 행한다. 또한, 잘라냄 각도도 필요에 따라 바꾸는 것이 바람직하고 또한 적층할 때, 필요에 따라서는 표리 반대로 하여 금형 내에 설치할 수도 있다.
얻어진 열가소성 수지 다층 보강 성형품(A)은 각층에 집합 섬유체와 열가소성 수지 시트재가 존재하기 때문에, 보강 섬유속 중에의 열가소성 수지의 함침이 양호하게 행해진, 보이드(공극)가 적은 성형품으로 된다. 또한, 열가소성 수지의 함침 거리가 짧아지는 점으로부터, 보강 섬유의 진직성과 분산성이 좋고, 또한 표면 평활성이 우수한 성형품으로 된다.
다음에, 열가소성 수지 다층 보강 성형품을 얻는 별도의 제조 공정을 설명한다. 도 21은 열가소성 수지 다층 보강 시트재 제조 장치(400 및 600)에 의해 얻어진 열가소성 수지 다층 보강 시트재(11)를 필요한 크기, 필요한 각도로 절단하고, 절단한 열가소성 수지 보강 시트재(L1 및 L2)를 가열 프레스 성형 장치(90)에 설치되어 있는 예비 성형용 하형인 평판용 하금형 내(94)에 적층한 후, 예비 성형용 상 형인 평판용 상금형(93)을 하강시켜, 가열 가압을 행하고, 열가소성 수지 시트재 및 봉합 일체화의 경우에는 일체화용 열가소성 수지 섬유속을 보강 섬유간 중에 함침시키고, 냉각 후, 예비 성형 적층재(B)를 꺼낸다. 또한, 예비 성형용 형틀이 평판상이기 때문에, 예비 성형 적층재(B)는 평판상의 적층재로 된다. 다음에, 예비 성형 적층재(B)를 원적외선 방식 등의 가열 방식을 채택한 가열 장치(95)에 의해 모재(매트릭스)인 열가소성 수지가 연화 나아가 용융할 때까지 가열하고, 그 후, 그 상태의 예비 성형 적층재(B)를 냉각 프레스 성형 장치(96)에 설치되어 있는 성형용 하금형(92) 내에 설치한다. 그리고, 즉시, 성형용 상금형(91)을 하강시키고, 가압 성형을 행하고, 예비 성형 적층재(B)를 필요한 형상으로 성형하고, 열가소성 수지 다층 보강 성형품(A)을 얻는다.
예비 성형 적층재는, 상기 열가소성 수지 다층 보강 시트재를 이용하여 성형되는 점으로부터, 보강 섬유의 진직성과 균일 분산성이 우수하고 또한 공극이 적은 표면 평활성이 우수한 적층재로 된다. 그리고, 상기 예비 성형 적층재를 이용하여 성형품을 얻기 때문에, 얻어지는 열가소성 수지 다층 보강 성형품에서도, 보강 섬유의 진직성과 균일 분산성이 우수한, 또한, 공극이 적은 표면 평활성이 우수한 품질이 좋은 성형품으로 된다. 또한, 예비 성형용 형틀을 평판상 형으로 하여, 예비 성형 적층재를 판상 적층재로 하는 것은 금형을 제작하기 쉬운 점, 단시간에서의 성형을 행하기 쉬운 점, 품질이 좋은 적층재가 얻어지기 쉬운 점 등의 이점이 있어 바람직하다.
또한, 프레스 성형 공정이 2회로 되기 때문에 성형 시간을 요한다고 생각되 지만, 예비 성형 적층재로서 판상의 적층재 등은 제조가 쉬운 점, 예비 성형 적층재로부터 성형품의 가공을 행할 때, 성형용 금형을 항상 일정한 온도(냉각된 상태)로 유지하면 되기 때문에, 성형용 금형을 가열→냉각, 냉각→가열로 반복할 필요가 없고, 결과적으로, 성형품의 가공 시간의 단축이 가능한 점 등의 이점이 있다. 따라서, 얻어지는 열가소성 수지 다층 보강 성형품은 저 비용의 성형품으로 된다.
다음에, 본 발명에 따른 열가소성 수지 복합 재료 성형품의 성형 방법에 관한 실시 형태에 대하여 설명한다. 도 22는, 1쌍의 성형 형체(100 및 101)의 사이에 열가소성 수지 다층 보강 시트재인 피성형 재료(1)를 설치한 상태를 나타내는 단면도이다. 1쌍의 성형 형체(100 및 101)는, 동일한 두께의 박판을 가공하여 형성되어 있고, 이 예에서는 각각 중앙 부분이 하방으로 오목하도록 만곡하여 단차부(100a 및 101a)가 형성되어 있다. 성형 형체(100 및 101)의 재료로는, 가열·냉각시에 열 변형이 작아 열 전도성이 양호한 재료가 바람직하고, 철 등의 금속 재료나 CC 콤퍼짓이라고 칭해지는 탄소 섬유 탄소 복합 재료라는 것을 들 수 있는데, 특히 탄소 섬유 탄소 복합 재료가 바람직하다.
또한, 이 예에서는, 성형 형체로서 박판을 이용하고 있는데, 피성형 재료(1)가 맞닿는 맞닿음부가 균일한 두께로 형성되어 있으면 되고, 맞닿음부 이외의 두께가 상이하여도 된다. 또한, 성형 형체의 피성형 재료에 대한 맞닿음부에서 열 전도성이 균일해지도록 두께를 균일하게 하면 되고, 두께를 얇게 함으로써 열 전도성을 높일 수 있다.
피성형 재료(1)는, 보강 섬유 재료로 이루어지는 층의 사이에 열가소성 수지 재료가 편재해 있고, 이 예에서는, 보강 섬유 시트재(3) 및 열가소성 수지 시트재(4)로 이루어지는 열가소성 수지 보강 시트재(2)를 복수 적층한 것으로, 드레이프성이 우수하였고, 그 층 방향이 성형 형체(100 및 101)의 형면을 따르도록 배치되어 있다. 그리고, 피성형 재료(1)의 주위에는, 성형 형체(100 및 101)의 주연부(100b 및 101b)의 사이에 배기 공간(102)이 형성되고, 피성형 재료(1)의 주연부가 밀폐되지 않고 개방되어 있다.
본 발명에 이용하는 피성형 재료로는, 보강 섬유 재료를 배열한 층의 사이에 매트릭스로 되는 열가소성 수지 재료가 편재하는 것이 바람직하고, 전술한 열가소성 수지 다층 보강 시트재 이외에도, 보강 섬유 재료를 배열한 층의 사이에 분말상 또는 단섬유상의 열가소성 수지 재료를 분포시킨 것을 이용하거나, 층의 사이에 부직포나 포백으로 형성된 열가소성 수지 재료를 적층한 것을 이용할 수도 있다. 그 외, 피성형 재료의 형태로는, 보강 섬유 재료 중에 열가소성 수지 재료가 함침한 프리프레그 시트를 이용하여도 된다.
피성형 재료(1)를 협지한 1쌍의 성형 형체(100 및 101)는, 도시하지 않은 걸림구에 의해 소정의 간격으로 피성형 재료(1)를 압접한 상태로 설정된다. 피성형 재료(1)를 성형 형체(101)의 자중에 의해 소정의 간격으로 안정된 압접 상태로 협지 가능하면, 걸림구를 사용하지 않아도 된다.
또한, 성형 가공 후의 성형품의 이형성을 향상시키기 위해서, 성형 형체(100 및 101)의 피성형 재료(1)에 대한 맞닿음면에 공지의 이형제를 부여하는 이형 처리를 해 두면 된다. 또한, 이형성을 향상시키기 위해서, 피성형 재료의 성형 형체에 대한 맞닿음 부분에 이형 시트재를 설치하도록 하여도 된다. 이형 시트재로서, 폴리올레핀계 수지 시트, 열경화성 폴리이미드 수지 시트, 불소 수지 시트 등의 이형용 필름, 또는 이형지 등을 선택할 수 있다.
도 23은 성형 형체(100 및 101)의 사이에 세팅한 피성형 재료(1)를 성형하는 공정을 나타내는 설명도이다. 우선, 도 22에서 설명한 바와 같이 피성형 재료(1)를 1쌍의 성형 형체(100 및 101)의 사이에 설치하여 소정의 간격으로 압접한 상태로 세팅한다(도 23(a)).
다음에, 가열 프레스기(103)에 피성형 재료(1)를 협지한 성형 형체(100 및 101)를 세팅한다(도 23(b)). 가열 프레스 형체(104 및 105)는, 형면이 성형 형체(100 및 101)와 동일한 형상으로 형성되어 있고, 하방의 가열 프레스 형체(104)는 성형 형체(100)의 맞닿음면과 밀착하도록 형면에 단차부가 형성되고, 마찬가지로 상방의 가열 프레스 형체(105)는 성형 형체(101)의 맞닿음면과 밀착하도록 형면에 단차부가 형성되어 있다.
가열 프레스 형체(104 및 105)는 내장하는 히터에 의해 미리 소정의 가열 온도로 가열되어 있고, 가열 프레스 형체(104 및 105)의 사이에 세팅된 성형 형체(100 및 101)를 상하 방향의 양측으로부터 압접하여 가열·가압 처리를 행한다. 가열 온도 및 프레스 압력은 피성형 재료의 재질에 따라 적절히 설정하면 된다.
가열 프레스 형체에 의해 가압하여 가열할 때에, 가열 프레스 형체와 성형 형체가 밀착한 상태로 되어 있기 때문에 열 전도가 양호해지고, 성형 형체가 균일한 두께로 형성되어 있기 때문에 전도된 열이 피성형 재료 전체에 거의 균일하게 가해지게 된다. 그 때문에, 피성형 재료 전체가 거의 동일한 가열 상태로 되고, 성형 형체의 맞닿음면과 거의 평행하게 배치된 열가소성 수지 시트재(4)는, 전체가 거의 동시에 가열되어 용융 상태로 되고, 양측의 보강 섬유 시트재(3) 전체에 함침되어 가게 된다.
그리고, 각 보강 섬유 시트재(3)는 양측으로부터 열가소성 수지 재료가 점차 함침되어 가면 내부의 공기가 흐르고, 피성형 재료(1)의 주연부로부터 배기 공간(102)에 배기되게 된다. 그 때문에, 보강 섬유 시트재(3)의 내부의 공기가 효율적으로 배기되어 내부에 잔류하지 않고 열가소성 수지 재료의 함침이 행해지게 된다.
가열·가압 처리를 행한 후 성형 형체(100 및 101)를 가열 프레스기로부터 꺼내고, 냉각 프레스기(106)에 세팅한다(도 23(c)). 냉각 프레스 형체(107 및 108)는, 형면이 성형 형체(100 및 101)와 동일한 형상으로 형성되어 있고, 하방의 냉각 프레스 형체(107)는 성형 형체(100)의 맞닿음면과 밀착하도록 형면에 단차부가 형성되고, 마찬가지로 상방의 냉각 프레스 형체(108)는 성형 형체(101)의 맞닿음면과 밀착하도록 형면에 단차부가 형성되어 있다.
냉각 프레스 형체(107 및 108)는 도시하지 않은 냉각 장치에 의해 미리 소정의 냉각 온도(예를 들면, 상온 상태)로 설정되어 있고, 냉각 프레스 형체(107 및 108)의 사이에 세팅된 성형 형체(100 및 101)를 상하 방향의 양측으로부터 압접하여 냉각·가압 처리를 행한다. 냉각 온도 및 프레스 압력은 피성형 재료의 재질에 따라 적절히 설정하면 된다.
냉각 프레스 형체에 의해 가압하면서 냉각함으로써, 피성형 재료(1)의 내부에서 용융 함침된 열가소성 수지 재료가 가압 상태 중에서 고화되게 된다. 그 때에, 전술한 바와 같이 성형 형체(100 및 101)의 두께가 균일하게 설정되어 있기 때문에, 피성형 재료(1) 전체에 대한 열 전도성이 거의 균일해지고, 피성형 재료(1) 전체를 거의 동일하도록 냉각한다. 그 때문에 열가소성 수지 재료가 불균일 없이 냉각 고화하고, 성형 휨이 없는 성형품(A)으로 완성할 수 있다(도 23(d)).
도 24는, 성형 형체(100 및 101)를 이용하여 피성형 재료(1)를 성형하기 위한 별도의 실시 형태에 관한 공정 설명도이다. 이 예에서는, 성형 형체(100)의 주연부에 전체 둘레에 걸쳐 링상의 시일 부재(110)가 배설되어 있다. 그리고, 성형 형체(101)에는, 도시하지 않은 공기 흡인 장치에 접속된 배관(109)이 연통하고 있다.
우선, 성형 형체(100)에 피성형 재료(1)를 설치하여 피성형 재료(1)의 상면에 성형 형체(101)를 세팅하고, 도시하지 않은 걸림구에 의해 성형 형체(100 및 101)를 걸어 피성형 재료(1)를 압접한 상태에서 협지하도록 설정한다(도 24(a)). 이 때, 시일 부재(110)는 양 성형 형체에 압축되게 되고, 내부를 기밀 상태로 유지한다. 배관(109)은 성형 형체(100 및 101)의 주연부에 형성된 배기 공간(102)에 연통하도록 부착되어 있고, 양 성형 형체의 내부가 시일 부재(110)에 의해 기밀 상태로 설정된 후 공기 흡인 장치를 작동시켜 내부를 진공 또는 감압 상태로 설정한다(도 24(b)). 이 경우, 감압 상태란 진공에 가까운 압력 상태이고, 예를 들면 10Torr 이하의 압력 상태이다.
그리고, 진공 또는 감압 상태로 설정한 성형 형체(100 및 101)를 도 23에서 설명한 실시 형태와 마찬가지의 가열 프레스기(103)에 세팅하여 가열·가압 처리를 행한다(도 24(c)). 가열에 의해 피성형 재료 내의 열가소성 수지 재료는 용융 함침되게 되는데, 성형 형체의 내부가 진공 또는 감압 상태로 되어 있기 때문에, 용융한 열가소성 수지 재료는 흡인되어 보강 섬유 시트재의 내부에의 함침이 촉진되게 되고, 내부에 공기가 잔류하지 않고 단시간에 함침 처리를 행할 수 있게 된다.
그리고, 가열·가압 처리를 행한 후 도 23에서 설명한 실시 형태와 마찬가지의 냉각 프레스기(106)에 세팅하여 냉각·가압 처리를 행한다(도 24(d)). 냉각에 의해 용융 함침된 열가소성 수지 재료가 불균일 없이 고화하여 성형 휨이 없는 성형품(A)으로 완성할 수 있다(도 24(e)).
시일 부재(110)를 성형 형체에 부착하는 경우, 도 25에 나타내는 바와 같이, 성형 형체(100 및 101)의 주연부에 홈부(100c 및 101c)를 형성해 두고, 홈부(100c 및 101c)에 시일 부재(110)를 끼워맞춰 기밀 상태로 설정하면, 성형 형체 내부에 더욱 확실하게 기밀 구조를 실현할 수 있다.
도 26은 복수의 피성형 재료를 일시에 성형 가공하기 위한 실시 형태에 관한 공정 설명도이다. 이 예에서는, 평판상의 성형 형체(111)를 4개 이용하고, 각 성형 형체(111)의 사이에 피성형 재료(1A, 1B 및 1C)를 설치하여 성형 형체(111)를 도시하지 않은 걸림구로 걸어 각 피성형 재료를 소정 간격으로 압접하도록 세팅한다(도 26(a)).
그리고, 가열 프레스기(103)의 가열 프레스 형체(104' 및 105')의 사이에 성 형 형체(111)를 설치한다(도 26(b)). 가열 프레스 형체(104' 및 105')는 형면이 평면상으로 형성되어 있고, 성형 형체(111)에 밀착한 상태로 맞닿아 가열·가압 처리가 행해진다. 성형 형체(111)의 피성형 재료에 대한 맞닿음부의 두께가 모두 균일하게 설정되어 있기 때문에, 가열 프레스 형체(104' 및 105')로부터 각 피성형 재료에의 열 전도성이 거의 균일해지고, 각 피성형 재료 내부의 열가소성 수지 재료 전체가 거의 동시에 용융 함침되게 된다.
다음에, 가열·가압 처리한 성형 형체(111)를 냉각 프레스기(106)의 냉각 프레스 형체(107' 및 108')의 사이에 성형 형체(111)를 설치한다(도 26(c)). 냉각 프레스 형체(107' 및 108')는 형면이 평면상으로 형성되어 있고, 성형 형체(111)에 밀착한 상태로 맞닿아 냉각·가압 처리가 행해진다. 용융 함침된 열가소성 수지 재료는, 냉각·가압 처리에 의해 불균일 없이 고화하여 성형되고, 각 피성형 재료는 성형 휨이 없는 성형품(B)으로 완성된다.
이와 같이, 동일한 형상의 성형 형체를 복수 사용함으로써, 복수의 피성형 재료를 일시에 성형하는 것도 가능해지고, 생산 효율을 대폭 향상시킬 수 있다. 그리고, 도 24에 나타내는 바와 같은 시일 부재를 각 형성 형체의 사이에 세팅하여, 내부를 진공 또는 감압 상태로 함으로써, 용융한 열가소성 수지 재료의 함침을 촉진할 수 있다.
또한, 전술한 실시 형태에서는, 가열 프레스기 및 냉각 프레스기를 각각 1대씩 이용하고 있으나, 가열 프레스기 또는 냉각 프레스기를 복수 대 사용하여 성형하도록 하여도 된다. 이 경우에는, 각 가열 프레스기의 가열 온도를 다르게 설정 해 두고, 낮은 가열 온도부터 순차 높은 가열 온도로 가열·가압 처리를 반복함으로서, 피성형 재료 내부의 열가소성 수지 재료의 용융 함침 처리를 확실하게 행할 수 있다. 또한, 각 냉각 프레스기의 냉각 온도를 다르게 설정해 두고, 높은 냉각 온도부터 순차 낮은 냉각 온도로 냉각·가압 처리를 반복함으로써, 피성형 재료 내부에 함침된 열가소성 수지 재료의 고화를 확실하게 행할 수 있다.
<실시예>
[실시예 1]
이하의 재료를 이용하여 열가소성 수지 다층 보강 시트재를 제조하였다.
<사용 재료>
(보강 섬유속에 사용한 섬유속)
미츠비스 레이온 주식회사제;TR50S-15K, 섬유 직경 약 7㎛, 섬유 개수 15000개
(열가소성 수지 시트재에 사용한 수지)
미츠비시 화학 주식회사제;나일론 6 수지 필름, 필름 두께 20㎛
(일체화용 열가소성 수지 섬유속에 사용한 섬유속)
토레 주식회사제;나일론 6 멀티필라멘트, 77dtex-24filaments
<제조 공정>
(1) 보강 섬유속 TR50S-15K를 16개, 20㎜ 간격으로 세팅하고, 다수 개를 동시에 공기 개섬하는 방법(특허 문헌 9를 참조)으로, 각각의 보강 섬유속을 폭 20㎜로 개섬하였다.
(2) 폭 20㎜로 개섬된 각 보강 섬유 개섬사를, 폭 방향으로 진동시켜, 보강 섬유 개섬사 간에 극간이 없는 보강 섬유 시트재로 하였다. 얻어진 보강 섬유 시트재는, 폭 320㎜, 단위 면적당 섬유 중량 약 50g/㎡였다.
(3) 얻어진 보강 섬유 시트재를, 도 9에 나타내는 바와 같은 제조 장치로, 연속하여 가열 기구에 공급하고, 열가소성 수지 시트재와 접합을 행하였다. 이 때, 가열 기구의 온도는 약 270도로 제어를 행하였다. 또한, 보강 섬유 시트재와 함께 열경화성 폴리이미드 수지 필름(제품명;유피렉스 S, 두께;25㎛, 제조 회사;우베코산 주식회사)을 이형 필름으로서 공급하였다. 또한, 보강 섬유 시트재에 열가소성 수지 보강 시트재를 접합하는 속도는 10m/분으로 행하였다.
(4) 냉각 기구로부터 배출된 기재로부터, 이형 필름을 벗김으로써, 보강 섬유 시트재의 편면에 열가소성 수지 시트재가 부착한, 열가소성 수지 보강 시트재를 얻었다.
(5) 얻어진 열가소성 수지 보강 시트재를, 도 14에 나타내는 바와 같은 제조 장치로, 45도 방향, 0도 방향, -45도 방향, 그리고 90도 방향으로 적층하여, 폭 320㎜의 적층 시트 상태로 한 후, 일체화용 열가소성 수지 섬유속을 폭 20㎜ 간격으로, 0도 방향으로 지그재그 스티치를 행하고, 열가소성 수지 다층 보강 시트재를 얻었다.
<평가>
얻어진 열가소성 수지 다층 보강 시트재는 [45도/0도/-45도/90도]로 섬유 보강된 다축 보강 시트재로 되고, 각층에, 보강 섬유가 시트상으로 형성되고, 그 편 면에 열가소성 수지 시트재가 부착한 상태로 되었다. 또한, 각층의 열가소성 수지 보강 시트재는 보강 섬유가 진직 상태로 균일 분산되어, 일방향으로 가지런해져 있었다. 그리고, 열가소성 수지 시트재가 부착되어 있음으로써, 보강 섬유가 집속하거나, 또한, 보강 섬유가 흩어져서 보풀이 이는 등의 문제는 일어나지 않았다.
[실시예 2]
실시예 1의 (1) 내지 (4)에 의해 얻어진 열가소성 수지 보강 시트재로부터 복수의 세폭 열가소성 수지 보강 시트재를 얻어, 열가소성 수지 다층 보강 시트재를 제조하였다.
<사용 재료>
보강 섬유속, 열가소성 수지 시트재, 그리고 일체화용 열가소성 수지 섬유속 모두 실시예 1과 동일함.
<제조 공정>
(1) 실시예 1의 (1) 내지 (4)에 의해 폭 320㎜의 열가소성 수지 보강 시트재를 얻는다.
(2) 얻어진 열가소성 수지 보강 시트재를, 도 16에 나타내는 바와 같은 제조 장치로, 폭 10㎜로 연속하여 절단을 행하고, 32개의 세폭 열가소성 수지 보강 시트재를 얻었다. 이 때, 커터 날 및 절단 방식으로서, 열가소성 수지 보강 시트재의 주행에 따라 자유 회전하는 둥근 날상의 커터 날을 설치하고, 커터 날 받이 롤과의 사이에서 열가소성 수지 보강 시트재를 눌러 자르는 방식을 채택하였다. 그리고, 얻어진 세폭 열가소성 수지 보강 시트재는 테이프상으로 감아 올렸다. 또한, 광폭 형상의 열가소성 수지 보강 시트재를 절단하는 속도는 10m/분으로 행하였다.
(3) 테이프상으로 감아 올려진 세폭 열가소성 수지 보강 시트재 32개를, 폭 방향으로 극간이 생기지 않도록 늘어놓고 광폭의 시트 상태로 하면서, 도 14에 나타내는 바와 같은 제조 장치로, 45도 방향, 0도 방향, -45도 방향, 그리고 90도 방향으로 적층하여, 폭 320㎜의 적층 시트 상태로 한 후, 일체화용 열가소성 수지 섬유속을 폭 10㎜ 간격으로, 0도 방향으로 지그재그 스티치를 행하고, 열가소성 수지 다층 보강 시트재를 얻었다.
<평가>
얻어진 열가소성 수지 다층 보강 시트재는 [45도/0도/-45도/90도]로 섬유 보강된 다축 보강 시트재로 되고, 각층에, 세폭 형상의 보강 섬유가 시트상으로 형성되고, 그 편면에 세폭 형상의 열가소성 수지 시트재가 부착한 상태로 되었다. 또한, 각층의 열가소성 수지 보강 시트재는 보강 섬유가 진직 상태로 균일 분산되어, 일방향으로 가지런해져 있었다. 그리고, 열가소성 수지 시트재가 부착되어 있음으로써, 보강 섬유가 집속하거나, 또한, 보강 섬유가 흩어져서 보풀이 이는 등의 문제는 일어나지 않았다. 또한, 보강 섬유 시트재의 두께가 얇기 때문인지, 절단된 세폭 열가소성 수지 보강 시트재의 단부에서의 보강 섬유의 보풀도 매우 적고, 취급이 행하기 쉬웠다.
[실시예 3]
실시예 1의 (1) 내지 (4)에 의해 얻어진 열가소성 수지 보강 시트재를 복수개 적층한 후, 가열 가압을 행함으로써 각층을 열융착하여 일체화시킨 열가소성 수 지 다층 보강 시트재를 제조하였다.
<사용 재료>
보강 섬유속, 그리고 열가소성 수지 시트재 모두 실시예 1과 동일함.
<제조 공정>
(1) 실시예 1의 (1) 내지 (4)에 의해 폭 320㎜의 열가소성 수지 보강 시트재를 얻는다.
(2) 얻어진 열가소성 수지 보강 시트재를, 도 14에 나타내는 바와 같은 제조 장치로, 45도 방향, 0도 방향, -45도 방향, 그리고 90도 방향으로 적층하여, 폭 320㎜의 적층 시트 상태로 한 후, 도 18에 나타내는 바와 같은 제조 장치로, 가열 가압을 행하고, 열가소성 수지 다층 보강 시트재를 얻었다. 제조 장치로서, 가열 롤은 1연으로 하여, 롤 표면은 도 19(a)에 나타내는 평면 타입의 가열 롤을 이용하였다. 또한, 이형 필름으로서, 열경화성 폴리이미드 수지 필름(제품명;유피렉스 S, 두께;25㎛, 제조 회사;우베코산 주식회사)을 사용하였다. 가열 롤의 표면 온도는 약 270도로 제어를 행하였다. 가공 속도는 3m/분으로 행하였다.
<평가>
평면 가열 롤을 사용하여 시트 전체 면을 가열 가압하였으나, 각층의 시트 전체 면이 열융착한 상태가 아니라, 여기저기에 열융착하고 있지 않은 부분이 있었다. 그러나, 각층의 보강 섬유 시트재는, 그 상하층에 있는 열가소성 수지 시트재에 대부분에서 열융착하고, 흩어지지 않는 상태로 되어 있고, 접착 일체화된 열가소성 수지 다층 보강 시트재로서 얻어졌다. 또한, 열융착한 부분에서도, 보강 섬 유는 진직 상태에 있고, 각층 모두, 보강 섬유가 곧게, 또한 균일 분산한 상태에 있는 품질이 좋은 상태였다.
[실시예 4]
이하의 재료를 이용하여, 실시예 1과는 별도의 열가소성 수지 다층 보강 시트재를 제조하였다.
<사용 재료>
보강 섬유속, 열가소성 수지 시트재, 그리고 일체화용 열가소성 수지 섬유속 모두 실시예 1과 동일함.
<제조 공정>
(1) 도 9에 나타내는 바와 같은 열가소성 수지 보강 시트재 제조 장치의 가열 기구의 반대측에, 다수 개 섬유속 공급 기구, 다수 개 섬유속 개섬 기구, 종 방향 진동 부여 기구 그리고 폭 방향 진동 부여 기구를 1조 더 설치한 제조 장치를 이용하여, 각각의 다수 개 섬유속 공급 기구에, 보강 섬유속 TR50S-15K를 8개, 40㎜ 간격으로 각각 세팅하고, 각각의 종 방향 진동 부여 기구에 의해 각 보강 섬유속에 종 방향의 진동을 부여하면서, 각각의 다수 개 섬유속 개섬 기구로 각 보강 섬유속을 폭 약 40㎜로 개섬한 보강 섬유 개섬사를 얻어, 각각의 폭 방향 진동 부여 기구에 의해 각 보강 섬유 개섬사를 폭 방향으로 진동시켜, 보강 섬유 개섬사 간에 극간이 없는, 폭 약 320㎜, 단위 면적당 섬유 중량 약 25g/㎡의 보강 섬유 시트재를 각각에 연속하여 얻었다.
(2) 그 후, 연속하여, 가열 기구의 양측으로부터 각각의 보강 섬유 시트재를 공급함과 동시에, 보강 섬유 시트재의 사이에 열가소성 수지 시트재도 연속하여 삽입하고, 가열 기구에 의해, 열가소성 수지 시트재의 양면에 보강 섬유 시트재를 접합하였다. 이 때, 가열 기구의 온도는 약 270도로 제어를 행하였다. 또한, 보강 섬유 시트재와 함께 열경화성 폴리이미드 수지 필름(제품명;유피렉스 S, 두께;25㎛, 제조 회사;우베코산 주식회사)을 이형 필름으로서 공급하였다. 또한, 각 보강 섬유속을 개섬하여 보강 섬유 시트재로 가공하는 속도, 및 열가소성 수지 시트재의 양면에 보강 섬유 시트재를 접합하는 가공 속도 모두 10m/분으로 행하였다.
(3) 냉각 기구로부터 배출된 기재로부터, 이형 필름을 벗김으로써, 열가소성 수지 시트재의 양면에 보강 섬유 시트재가 부착한, 도 3(a)에 나타내는 바와 같은 열가소성 수지 보강 시트재를 얻었다.
(4) 얻어진 열가소성 수지 보강 시트재를, 도 14에 나타내는 바와 같은 제조 장치로, 45도 방향, 0도 방향, -45도 방향, 그리고 90도 방향으로 적층하여, 폭 320㎜의 적층 시트 상태로 한 후, 일체화용 열가소성 수지 섬유속을 폭 20㎜ 간격으로, 0도 방향으로 지그재그 스티치를 행하고, 열가소성 수지 다층 보강 시트재를 얻었다.
<평가>
얻어진 열가소성 수지 다층 보강 시트재는 [45도/0도/-45도/90도]로 섬유 보강된 다축 보강 시트재로 되고, 각층에, 열가소성 수지 시트재의 양면에 보강 섬유 시트재가 부착한 상태로 되었다. 또한, 각층의 열가소성 수지 보강 시트재는 보강 섬유가 진직 상태로 균일 분산되어, 일방향으로 가지런해져 있었다. 그리고, 열가 소성 수지 시트재가 부착되어 있음으로써, 보강 섬유가 집속하거나, 또한, 보강 섬유가 흩어져서 보풀이 이는 등의 문제는 일어나지 않았다. 또한, 각 열가소성 수지 보강 시트재는 그 단부가 컬하는 등의 현상은 전혀 없고, 시트로서의 평면성이 유지된 상태로 적층되어 있었다.
[실시예 5]
실시예 2에서 제조한 열가소성 수지 다층 보강 시트재를 이용하여, 오목형의 열가소성 수지 다층 보강 성형품을 제조하였다.
<제조 공정>
(1) 실시예 2에서 얻어진 열가소성 수지 다층 보강 시트재를, 길이 방향(0도 방향)으로 길이 320㎜로, 4개 절단한 후, 도 20에 나타내는 바와 같이, 성형용 하금형에, [45도/0도/-45도/90도], [45도/0도/-45도/90도], [90도/-45도/0도/45도], [90도/-45도/0도/45도]의 순으로 되도록 적층하였다. 또한, 성형용 하금형은 폭 250㎜, 길이 250㎜, 그리고, 깊이 20㎜의 오목형으로, 굽힘부 및 모서리부에는 R 가공이 이루어져 있다.
(2) 성형용 하금형을 가열 프레스 성형 장치에 세팅한 후, 성형용 상금형을 하강시켜, 0.1㎫로 가압을 행하면서, 30분의 시간을 들여, 성형용 금형의 온도를 270도까지 승온시켰다.
(3) 승온 후, 성형용 상금형을 하강시키고, 2㎫의 압력으로 기재에 대하여 가열 가압 성형을 60초 행하고, 그 후, 가압을 행한 상태에서, 성형용 금형을 수랭으로 급랭하였다. 냉각 시간은 약 10분이었다. 냉각 후, 성형용 상금형을 상승시 키고, 열가소성 수지 다층 보강 성형품을 얻었다.
<평가>
두께 약 0.8㎜, 섬유 체적 함유율 약 58%의 오목형의 열가소성 수지 다층 보강 성형품을 얻었다. 성형품 표면은 스티치에 사용한 일체화용 열가소성 수지 섬유속의 흔적이 없고, 평활성이 우수하였다. 또한, 표면에서의 보강 섬유의 상태는, 진직성이 유지된, 균일 분산이 우수한 상태였다. 또한, 성형품을 절단하여 단면 관찰을 행한 결과, 보강 섬유의 진직성 및 균일 분산성이 우수하고, 또한 공극(보이드)이 적은 상태의 성형품을 얻고 있음을 확인할 수 있었다. 또한, 굽힘부 및 모서리부에서도 층간 박리가 없는 품질이 좋은 상태로 성형품을 얻고 있음을 확인할 수 있었다. 세폭 열가소성 수지 보강 시트재를 이용한 열가소성 수지 다층 보강 시트재이기 때문에, 굽힘부 및 모서리부에서의 시트재의 형상 적응성은 우수하였고, 성형을 행하기 쉬웠다.
[실시예 6]
실시예 1에서 제조한 열가소성 수지 다층 보강 시트재를 이용하여, 오목형의 열가소성 수지 다층 보강 성형품을 실시예 4와는 별도의 제조 공정으로 제조하였다.
<제조 공정>
(1) 실시예 1에서 얻어진 열가소성 수지 다층 보강 시트재를, 길이 방향(0도 방향)으로 길이 320㎜로, 4개 절단한 후, 도 21에 나타내는 바와 같이, 평판용 하금형에, [45도/0도/-45도/90도], [45도/0도/-45도/90도], [90도/-45도/0도/45도], [90도/-45도/0도/45도]의 순으로 되도록 적층하였다. 또한, 평판용 하금형은 폭 350㎜×길이 350㎜이다.
(2) 평판용 하금형을 가열 프레스 성형 장치에 세팅한 후, 평판용 상금형을 하강시켜, 0.1㎫로 가압을 행하면서, 10분의 시간을 들여, 평판용 금형의 온도를 270도까지 승온시켰다.
(3) 승온 후, 평판용 상금형을 하강시키고, 2㎫의 압력으로 기재에 대하여 가열 가압 성형을 60초 행하고, 그 후, 가압을 행한 상태에서, 평판용 금형을 수랭으로 급랭하였다. 냉각 시간은 약 10분이었다. 냉각 후, 평판용 상금형을 상승시키고, 판상형의 열가소성 수지 다층 보강 성형품을 얻었다.
(4) 얻어진 판상형의 열가소성 수지 다층 보강 성형품을, 300도로 제어된 원적외선 방식 가열 장치에 세팅하여, 약 3분간 방치하고, 판상의 열가소성 수지 다층 보강 성형품을 충분히 연화시켰다.
(5) 그리고, 약 80도로 온도 제어된 냉각 프레스 성형 장치 내의 성형용 하금형에, 판상의 열가소성 수지 다층 보강 성형품을 세팅하여, 성형용 상금형을 하강시켜, 1㎫의 압력으로 약 60초의 가압을 행하면서 성형을 행하였다. 그 후, 성형용 상금형을 상승시키고, 열가소성 수지 다층 보강 성형품을 얻었다.
<평가>
두께 약 0.8㎜, 섬유 체적 함유율 약 58%의 오목형의 열가소성 수지 다층 보강 성형품을 얻었다. 성형품 표면은 스티치에 사용한 일체화용 열가소성 수지 섬유속의 흔적이 없고, 평활성이 우수하였다. 또한, 표면에서의 보강 섬유의 상태 는, 진직성이 유지된, 균일 분산이 우수한 상태였다. 또한, 성형품을 절단하여 단면 관찰을 행한 결과, 보강 섬유의 진직성 및 균일 분산성이 우수하고, 또한 공극(보이드)이 적은 상태의 성형품을 얻고 있음을 확인할 수 있었다. 또한, 굽힘부 및 모서리부에서도 층간 박리가 없는 품질이 좋은 상태로 성형품을 얻고 있음을 확인할 수 있었다.
[실시예 7]
실시예 3에서 제조한 열가소성 수지 다층 보강 시트재를 이용하여, 판상의 열가소성 수지 다층 보강 성형품을 제조하였다.
<제조 공정>
(1) 실시예 3에서 얻어진 열가소성 수지 다층 보강 시트재를, 길이 방향(0도 방향)으로 길이 320㎜로, 2개 절단한 후, 도 21에 나타내는 바와 같이, 평판용 하금형에, [45도/0도/-45도/90도], [90도/-45도/0도/45도]의 순으로 되도록 적층하였다. 또한, 평판용 하금형은 폭 350㎜×길이 350㎜이다.
(2) 평판용 하금형을 가열 프레스 성형 장치에 세팅한 후, 평판용 상금형을 하강시켜, 0.1㎫로 가압을 행하면서, 10분의 시간을 들여, 평판용 금형의 온도를 270도까지 승온시켰다.
(3) 승온 후, 평판용 상금형을 하강시키고, 2㎫의 압력으로 기재에 대하여 가열 가압 성형을 60초 행하고, 그 후, 가압을 행한 상태에서, 평판용 금형을 수랭으로 급랭하였다. 냉각 시간은 약 15분이었다. 냉각 후, 평판용 상금형을 상승시키고, 판상의 열가소성 수지 다층 보강 성형품을 얻었다.
<평가>
두께 약 0.4㎜, 섬유 체적 함유율 약 60%의 판상의 열가소성 수지 다층 보강 성형품을 얻었다. 성형품 표면은 열융착에 의해 접착 일체화시킨 흔적은 없고, 평활성이 우수하였다. 또한, 표면에서의 보강 섬유의 상태는, 진직성이 유지된, 균일 분산이 우수한 상태였다. 또한, 성형품을 절단하여 단면 관찰을 행한 결과, 보강 섬유의 진직성 및 균일 분산성이 우수하고, 또한 공극(보이드)이 적은 상태의 성형품을 얻고 있음을 확인할 수 있었다.
[실시예 8]
이하의 재료를 이용하여 열가소성 수지 다층 보강 시트재를 제조하였다.
<사용 재료>
(보강 섬유속에 사용한 섬유속)
미츠비스 레이온 주식회사제;TR50S-15K, 섬유 직경 약 7㎛, 섬유 개수 15000개
(열가소성 수지 시트재에 사용한 수지)
미츠비시 수지 주식회사제;나일론 6 수지 펠릿
(접착용 열가소성 수지재에 사용한 수지)
토레 주식회사제;공중합 폴리아미드 수지 파우더, CM842P48, 저융점(115℃) 수지
<제조 공정>
(1) 도 10에 나타내는 바와 같은 제조 장치로, 보강 섬유속 TR50S-15K를 13 개, 24㎜ 간격으로 세팅하고, 다수 개를 동시에 공기 개섬하는 다수 개 섬유속 개섬 기구 및 종 방향 진동 부여 기구로, 각각의 보강 섬유속을 폭 24㎜의 보강 섬유 개섬사로 개섬하고, 그 후, 보강 섬유 개섬사를 폭 방향 진동 부여 기구로 폭 방향으로 진동시켜, 보강 섬유 개섬사 간에 극간이 없는 보강 섬유 시트재를 얻었다. 얻어진 보강 섬유 시트재는, 폭 310㎜, 단위 면적당 섬유 중량 약 42g/㎡였다.
(2) 도 10에 나타내는 열가소성 수지 시트재 공급 기구 대신에, 압출 장치와 T 다이가 조합된 장치를 설치하고, 상기 장치에 나일론 6 펠릿을 투입하여, 폭 320㎜, 두께 15㎛의 나일론 6 필름을 제조하면서, 보강 섬유 시트재의 편면에 열융착에 의해 나일론 6 수지 필름을 부착시켰다. 또한, 이형용 시트재는 이용하지 않았다. 또한, 보강 섬유 시트재와 나일론 6 수지 필름이 접합되기 위한 가열 롤(72)의 가열 온도는 150도로 제어하였다.
(3) 보강 섬유 시트재의 편면에 나일론 6 수지 필름이 부착한 상기 시트를 주행시키면서, 상기 시트의 나일론 6 수지 필름측 표면에, 분체 산포 장치(71)를 이용하여, 접착용 열가소성 수지재인 공중합 폴리아미드 수지 파우더를 균일하게 분산 부착시켰다. 분산량은 약 0.3g/㎡이고, 보강 섬유속 중량의 약 0.7%의 양을 부착시켰다. 또한, 가열 롤(72)의 가열 온도는 120도로 제어하였다. 또한, 보강 섬유 시트재의 제조 속도, 나일론 6 수지 필름을 압출 성형에 의해 제조하는 속도, 그리고, 공중합 폴리아미드 수지 파우더를 분산하여 부착시키는 속도는 약 8m/분으로 행하였다.
<평가>
얻어진 열가소성 수지 보강 시트재는 우선, 보강 섬유 시트재를 구성하는 각 보강 섬유가 진직 상태로 균일하게 분산되어 있었다. 또한, 나일론 6 수지 필름은 보강 섬유 시트 전체 면에 부착하고, 보강 섬유 개섬사의 형태를 안정시키고 있었다. 보강 섬유 시트재에 극간, 섬유 집속은 일어나 있지 않았다. 또한, 상기 열가소성 수지 보강 시트재의 나일론 6 수지 필름측 편면에는, 접착용 열가소성 수지재인 공중합 폴리아미드 수지 파우더가 균일하게 분산하여 부착하고 있었다.
[실시예 9]
이하의 재료를 이용하여 열가소성 수지 보강 시트재를 제조하였다.
<사용 재료>
보강 섬유속, 접착용 열가소성 수지재는 실시예 8과 동일함.
(열가소성 수지 시트재에 사용한 수지)
미츠비시 수지 주식회사제;PEI(폴리에테르이미드) 수지 필름, 필름 두께 15㎛
<제조 공정>
(1) 도 12에 나타내는 바와 같은 제조 장치로, 실시예 8의 (1)의 방법으로, 폭 310㎜, 단위 면적당 섬유 중량 약 42g/㎡의 보강 섬유 시트재를 얻었다.
(2) 열가소성 수지 시트재인 PEI 수지 필름을 주행시키면서, 그 편측 표면에, 분체 산포 장치를 이용하여, 접착용 열가소성 수지재인 공중합 폴리아미드 수지 파우더를 균일하게 분산 부착시켰다. 분산량은 약 0.3g/㎡이고, 보강 섬유속 중량의 약 0.7%의 양이었다.
(3) 보강 섬유 시트재에, 공중합 폴리아미드 수지 파우더를 분산시킨 PEI 수지 필름을 접합한 후, 이형용 시트재와 함께 가열 롤과 냉각 롤에 주행시켰다. 이에 의해, 공중합 폴리아미드 수지 파우더를 용융시키고, 보강 섬유 시트재에 PEI 수지 필름을 부착시킨 열가소성 수지 보강 시트재를 얻었다. 이 때, 가열 롤의 온도는 약 120도로 제어하였다. 또한, 이형용 시트재에는 이형지를 공급하였다. 또한, 보강 섬유 시트재의 제조 속도, PEI 수지 필름에 공중합 폴리아미드 수지 파우더를 분산 부착시킨 속도, 그리고 보강 섬유 시트재에 열가소성 수지 보강 시트재를 부착시켜 열가소성 수지 보강 시트재를 제조하는 속도는 약 10m/분으로 행하였다.
<평가>
얻어진 열가소성 수지 보강 시트재는 우선, 보강 섬유 시트재를 구성하는 각 보강 섬유가 진직 상태로 균일하게 분산되어 있었다. 또한, PEI 수지 필름에 부착함으로써 보강 섬유 개섬사의 형태가 안정되고, 보강 섬유 시트재에 극간, 섬유 집속을 일으키지 않았다. 그리고, PEI 수지 필름은 가열에 의한 수축이 거의 일어나지 않았고, 시트 형태를 안정시켜 보강 시트재에 부착하고 있었다.
[실시예 10]
이하의 재료를 이용하여 열가소성 수지 보강 시트재를 제조하였다.
<사용 재료>
보강 섬유속은 실시예 8과 동일함.
(열가소성 수지 시트재에 사용한 수지)
토레 주식회사제;PPS(폴리페닐렌술피드) 수지 필름, 필름 두께 15㎛
(접착용 열가소성 수지재에 사용한 수지)
토레 주식회사제;폴리아미드 수지 파우더, SP-500, 융점 165℃
<제조 공정>
(1) 실시예 8의 (1)에 의해, 폭 310㎜, 단위 면적당 섬유 중량 약 42g/㎡의 보강 섬유 시트재를 얻었다.
(2) 열가소성 수지 시트재인 PPS 수지 필름을 주행시키면서, 그 편측 표면에, 분체 산포 장치를 이용하여, 접착용 열가소성 수지재인 폴리아미드 수지 파우더를 균일하게 분산 부착시켰다. 분산량은 약 0.5g/㎡이고, 보강 섬유속 중량의 약 1.2%의 양이었다.
(3) 보강 섬유 시트재에, 폴리아미드 수지 파우더를 분산시킨 PPS 수지 필름을 접합한 후, 이형용 시트재와 함께 가열 롤과 냉각 롤에 주행시켰다. 이에 의해, 폴리아미드 수지 파우더를 용융시키고, 보강 섬유 시트재에 PPS 수지 필름을 부착시킨 열가소성 수지 보강 시트재를 얻었다. 이 때, 가열 롤의 온도는 약 200도로 제어하였다. 또한, 이형용 시트재에는 이형지를 공급하였다. 또한, 보강 섬유 시트재의 제조 속도, PPS 수지 필름에 폴리아미드 수지 파우더를 분산 부착시킨 속도, 그리고 보강 섬유 시트재에 열가소성 수지 보강 시트재를 부착시켜 열가소성 수지 보강 시트재를 제조하는 속도는 약 10m/분으로 행하였다.
<평가>
얻어진 열가소성 수지 보강 시트재는 실시예 9와 마찬가지로, 보강 섬유 시 트재를 구성하는 각 보강 섬유가 진직 상태로 균일하게 분산되어 있었다. 또한, PPS 수지 필름에 부착함으로써 보강 섬유 개섬사의 형태가 안정되고, 보강 섬유 시트재에 극간, 섬유 집속을 일으키지 않았다. 그리고, PPS 수지 필름은 시트 형태가 안정되었고, 취급이 행하기 쉬운 열가소성 수지 보강 시트재를 얻었다.
[실시예 11]
이하의 재료를 이용하여 열가소성 수지 보강 시트재를 제조하였다.
<사용 재료>
(보강 섬유속에 사용한 섬유속)
미츠비스 레이온 주식회사제;MR60H-24K, 섬유 직경 약 5.4㎛, 섬유 개수 24000개
(열가소성 수지 시트재에 사용한 수지)
미츠비시 수지 주식회사제;폴리에테르이미드(PEI) 수지 필름, 필름 두께 15㎛
(접착용 열가소성 수지재에 사용한 수지)
토레 주식회사제;공중합 폴리아미드 수지 파우더, CM842P48, 저융점(115℃) 수지
<제조 공정>
(1) 도 10에 나타내는 바와 같은 열가소성 수지 보강 시트재 제조 장치의 가열 기구의 반대측에, 다수 개 섬유속 공급 기구, 다수 개 섬유속 개섬 기구, 종 방향 진동 부여 기구 그리고 폭 방향 진동 부여 기구를 1조 더 설치한 제조 장치를 이용하여, 각각의 다수 개 섬유속 공급 기구에, 보강 섬유속 MR60H-24K를 7개, 45㎜ 간격으로 각각 세팅하고, 각각의 종 방향 진동 부여 기구에 의해 각 보강 섬유속에 종 방향의 진동을 부여하면서, 각각의 다수 개 섬유속 개섬 기구로 각 보강 섬유속을 폭 약 45㎜로 개섬한 보강 섬유 개섬사를 얻어, 각각의 폭 방향 진동 부여 기구에 의해 각 보강 섬유 개섬사를 폭 방향으로 진동시켜, 보강 섬유 개섬사 간에 극간이 없는, 폭 약 315㎜, 단위 면적당 섬유 중량 약 22g/㎡의 보강 섬유 시트재를 각각에 연속하여 얻었다.
(2) 그 후, 연속하여, 가열 기구의 양측으로부터 각각의 보강 섬유 시트재를 공급함과 동시에, 보강 섬유 시트재의 사이에 열가소성 수지 시트재도 연속하여 삽입하고, 가열 기구에 의해, 열가소성 수지 시트재의 양면에 보강 섬유 시트재를 접합하였다. 이 때, 가열 기구의 온도는 약 350도로 제어를 행하였다. 또한, 보강 섬유 시트재와 함께 열경화성 폴리이미드 수지 필름(제품명;유피렉스 S, 두께;25㎛, 제조 회사;우베코산 주식회사)을 이형 필름으로서 공급하였다.
(3) 열가소성 수지 시트재의 양면에 보강 섬유 시트재가 부착한 상기 시트재를 주행시키면서, 상기 시트재의 보강 섬유 시트재의 표면에, 분체 산포 장치를 이용하여, 접착용 열가소성 수지재인 공중합 폴리아미드 수지 파우더를 균일하게 분산 부착시켰다. 분산량은 약 0.4g/㎡이고, 보강 섬유속 중량의 약 1%의 양을 부착시켰다. 또한, 가열 롤의 가열 온도는 120도로 제어하였다. 또한, 각 보강 섬유속을 개섬하여 보강 섬유 시트재로 가공하는 속도, 및, 열가소성 수지 시트재의 양면에 보강 섬유 시트재를 접합하는 가공 속도, 그리고, 공중합 폴리아미드 수지 파 우더를 분산하여 부착시키는 속도는 약 10m/분으로 행하였다.
(4) 냉각 기구로부터 배출된 기재로부터, 이형 필름을 벗김으로써, 열가소성 수지 시트재의 양면에 보강 섬유 시트재가 부착하고, 또한 편측의 보강 섬유 시트재 표면에 접착용 열가소성 수지재인 공중합 폴리아미드 수지 파우더가 부착한 열가소성 수지 보강 시트재를 얻었다.
<평가>
얻어진 열가소성 수지 보강 시트재는 우선, 보강 섬유 시트재를 구성하는 각 보강 섬유가 진직 상태로 균일하게 분산되어 있었다. 또한, 열가소성 수지 시트재에 보강 섬유 시트재가 부착하고, 보강 섬유 개섬사의 형태를 안정시키고 있었다. 보강 섬유 시트재에 극간, 섬유 집속은 일어나 있지 않았다. 또한, 열가소성 수지 보강 시트재의 편측의 보강 섬유 시트재 표면에, 접착용 열가소성 수지재인 공중합 폴리아미드 수지 파우더가 균일하게 분산하여 부착하고 있었다. 또한, 각 열가소성 수지 보강 섬유 시트재는, 그 단부가 컬하는 등의 현상은 전혀 없고, 시트로서의 평면성이 유지되어 있었다.
[실시예 12]
실시예 9의 방법에 의해 얻어진 열가소성 수지 보강 시트재로부터, 열가소성 수지 다층 보강 시트재를 제조하였다.
<사용 재료>
보강 섬유속, 열가소성 수지 시트재, 그리고 접착용 열가소성 수지재 모두 실시예 9와 동일함.
<제조 공정>
(1) 실시예 1의 (1) 내지 (3)의 방법 의해 폭 310㎜의 열가소성 수지 보강 시트재를 얻는다. 또한, 접착용 열가소성 수지재의 분산량을 약 0.4g/㎡로 하고, 보강 섬유속 중량의 약 1%의 양을 부착시켰다.
(2) 도 10에 나타내는 바와 같은 제조 장치로, 얻어진 열가소성 수지 보강 시트재의 PEI 수지 필름측 표면에, 분체 산포 장치를 이용하여, 접착용 열가소성 수지재인 공중합 폴리아미드 수지 파우더를 균일하게 분산 부착시켰다. 분산량은 약 0.2g/㎡이고, 보강 섬유속 중량의 약 0.5%의 양이었다.
(3) 얻어진 열가소성 수지 보강 시트재를, 도 14에 나타내는 바와 같은 제조 장치로, 45도 방향, 0도 방향, -45도 방향, 그리고 90도 방향으로 적층하여, 폭 310㎜의 적층 시트 상태로 한 후, 가열 기구로, 공중합 폴리아미드 수지 파우더를 용융시키고, 적층된 열가소성 수지 보강 시트재를 접착 일체화시켜 열가소성 수지 다층 보강 시트재를 얻었다. 이 때, 가열 롤의 온도는 약 120도로 제어하였다. 또한, 이형용 시트재에는 이형지를 공급하였다.
<평가>
얻어진 열가소성 수지 다층 보강 시트재는 [45도/0도/-45도/90도]로 섬유 보강된 다축 보강 시트재로 되고, 각층에, 보강 섬유가 시트상으로 형성되고, 그 편면에 PEI 수지 필름이 부착한 상태로 되어 있었다. 각층의 열가소성 수지 보강 시트재는 보강 섬유가 진직 상태로 균일하게 분산되고 또한 PEI 수지 필름은 가열에 의한 수축이 거의 일어나지 않았고, 시트 형태를 안정화시키고 있었다. 그리고, 각층의 열가소성 수지 보강 시트재가, 공중합 폴리아미드 수지 파우더에 의해 접착 일체화하고 있고, 드레이프성 및 품질이 우수한 열가소성 수지 다층 보강 시트재를 얻었다. 또한, 각 열가소성 수지 보강 시트재에 사용된 공중합 폴리아미드 수지의 양은 탄소 섬유 사용량의 약 1.5%로 되었다.
[실시예 13]
실시예 12의 (1)과 (2)에 의해 얻어진 열가소성 수지 보강 시트재로부터, 복수의 세폭 열가소성 수지 보강 시트재를 얻어, 열가소성 수지 다층 보강 시트재를 제조하였다.
<사용 재료>
보강 섬유속, 열가소성 수지 시트재, 그리고 접착용 열가소성 수지재 모두 실시예 9와 동일함.
<제조 공정>
(1) 실시예 12의 (1)과 (2)에 의해 폭 310㎜의 열가소성 수지 보강 시트재를 얻는다.
(2) 얻어진 열가소성 수지 보강 시트재를, 도 15에 나타내는 바와 같은 제조 장치로, 폭 10㎜로 연속하여 절단을 행하고, 31개의 세폭 열가소성 수지 보강 시트재를 얻었다. 이 때, 커터 날 및 절단 방식으로서, 열가소성 수지 보강 시트재의 주행에 따라 자유 회전하는 둥근 날상의 커터 날을 설치하고, 커터 날 받이 롤과의 사이에서 열가소성 수지 보강 시트재를 눌러 자르는 방식을 채택하였다. 그리고, 얻어진 세폭 열가소성 수지 보강 시트재는 테이프상으로 감아 올렸다. 또한, 광폭 형상의 열가소성 수지 보강 시트재를 절단하는 속도는 10m/분으로 행하였다.
(3) 테이프상으로 감아 올려진 세폭 열가소성 수지 보강 시트재 31개를, 폭 방향으로 극간이 생기지 않도록 늘어놓고 광폭의 시트 상태로 하면서, 도 14에 나타내는 바와 같은 제조 장치로, 45도 방향, 0도 방향, -45도 방향, 그리고 90도 방향으로 적층하여, 폭 310㎜의 적층 시트 상태로 한 후, 가열 기구로, 공중합 폴리아미드 수지 파우더를 용융시키고, 적층된 열가소성 수지 보강 시트재를 접착 일체화시켜 열가소성 수지 다층 보강 시트재를 얻었다. 이 때, 가열 롤의 온도는 약 120도로 제어하였다. 또한, 이형용 시트재에는 이형지를 공급하였다.
<평가>
얻어진 열가소성 수지 다층 보강 시트재는 [45도/0도/-45도/90도]로 섬유 보강된 다축 보강 시트재로 되고, 각층에, 보강 섬유가 시트상으로 형성되고, 그 편면에 PEI 수지 필름이 부착한 상태로 되어 있었다. 각층의 세폭 열가소성 수지 보강 시트재는 보강 섬유가 진직 상태로 균일하게 분산되고 또한 PEI 수지 필름은 가열에 의한 수축이 거의 일어나지 않았고, 시트 형태를 안정화시키고 있었다. 또한, 절단된 세폭 열가소성 수지 보강 시트재의 단부에서의 보강 섬유의 보풀도 매우 적고, 취급이 행하기 쉬웠다. 그리고, 각층이 세폭 열가소성 수지 보강 시트재이기 때문에, 드레이프성이 매우 우수한 열가소성 수지 다층 보강 시트재로 되었다.
[실시예 14]
실시예 12에서 제조한 열가소성 수지 다층 보강 시트재를 이용하여, 오목형 의 열가소성 수지 다층 보강 성형품을 제조하였다.
<제조 공정>
(1) 실시예 12에서 얻어진 열가소성 수지 다층 보강 시트재를, 길이 방향(0도 방향)으로 길이 310㎜로, 4개 절단한 후, 오목형의 성형용 금형에, [45도/0도/-45도/90도], [45도/0도/-45도/90도], [45도/0도/-45도/90도], [90도/-45도/0도/45도], [90도/-45도/0도/45도], [90도/-45도/0도/45도]의 순으로 되도록 적층하였다. 또한, 성형용 금형은 폭 250㎜, 길이 250㎜, 그리고, 깊이 20㎜의 오목형이고, 굽힘부 및 모서리부에는 R 가공이 이루어져 있다.
(2) 오목형의 성형용 금형을 가열 프레스 성형 장치에 세팅한 후, 볼록형의 성형용 금형을 하강시켜, 0.1㎫로 가압을 행하면서, 60분의 시간을 들여, 성형용 금형의 온도를 380도까지 승온시켰다.
(3) 승온 후, 볼록형의 성형용 금형을 하강시키고, 1㎫의 압력으로 기재에 대하여 가열 가압 성형을 60초 행하고, 그 후, 가압을 행한 상태에서, 성형용 금형을 서랭하였다. 냉각 시간은 약 120분이었다. 냉각 후, 볼록형의 성형용 금형을 상승시키고, 열가소성 수지 다층 보강 성형품을 얻었다.
<평가>
두께 약 1㎜, 섬유 체적 함유율 약 60%의 오목형의 열가소성 수지 다층 보강 성형품을 얻었다. 성형품 표면은 평활성이 우수하였다. 또한, 표면에서의 보강 섬유의 상태는, 진직 상태가 유지된, 균일 분산이 우수한 상태였다. 또한, 성형품을 절단하여 단면 관찰을 행한 결과, 보강 섬유의 진직 상태 및 균일한 분산 상태 가 우수하고, 또한 공극(보이드)이 적은 상태의 성형품을 얻고 있음을 확인할 수 있었다. 또한, 굽힘부 및 모서리부에서도 층간 박리가 없는 품질이 좋은 상태로 성형품을 얻고 있음을 확인할 수 있었다.
[실시예 15]
이하의 재료를 이용하여, 도 23에서 설명한 성형 공정에 의해 오목형의 열가소성 수지 다층 보강 성형품을 제조하였다.
<사용 재료>
(보강 섬유속)
미츠비스 레이온 주식회사제;TR50S-15K, 섬유 직경 약 7㎛, 섬유 개수 15000개
(열가소성 수지)
폴리아미드 수지
미츠비시 화학 주식회사제;나일론 6 수지 필름, 필름 두께 20㎛
<제조 공정>
(1) 보강 섬유속 TR50S-15K를 16개, 20㎜ 간격으로 세팅하고, 다수 개를 동시에 공기 개섬하는 공지의 방법(일본 특표 2007-518890호 공보 참조)에 의해, 각각의 보강 섬유속을 폭 약 20㎜로 개섬하였다.
(2) 폭 20㎜로 개섬된 각 보강 섬유 개섬사를, 폭 방향으로 진동시켜, 보강 섬유 개섬사 간에 극간이 없는 보강 섬유 시트재로 하였다. 얻어진 보강 섬유 시트재는, 폭 320㎜, 단위 면적당 섬유 중량 약 50g/㎡였다.
(3) 얻어진 보강 섬유 시트재에, 열가소성 수지 시트재를 가열하면서 연속하여 접합을 행하였다. 이 때, 가열 온도는 약 270℃로 제어를 행하였다. 또한, 보강 섬유 시트재와 함께 열경화성 폴리이미드 수지 필름(제품명;유피렉스 S, 두께;25㎛, 제조 회사;우베코산 주식회사)을 이형 필름으로서 공급하였다. 또한, 보강 섬유 시트재에 열가소성 수지 보강 시트재를 접합하는 속도는 10m/분으로 행하였다.
(4) 가열 후, 냉각하여, 기재로부터 이형 필름을 벗김으로써, 보강 섬유 시트재의 편면에 열가소성 수지 시트재가 부착한, 열가소성 수지 보강 시트재를 얻었다.
(5) 얻어진 열가소성 수지 보강 시트재로부터, 섬유 방향을 0도 방향으로 하여, 0도 방향, 90도 방향, 45도 방향, 그리고 -45도 방향으로 섬유가 배치한 320㎜각의 시트를 잘라내고, [(45도/0도/-45도/90도)3]S로 적층한 적층 시트재를 제작하였다.
(6) 두께 1㎜의 철제의 오목형 성형 형체(하형)에, 적층 시트재를 설치한 후, 두께 1㎜의 철제의 볼록형 성형 형체(상형)를 설치하였다. 또한, 성형 형체의 형면에는 이형 처리로서 이형제(Frekote 44-NC;헨켈사제)를 분무하였다. 그 후, 적층 시트재가 설치된 1쌍의 성형 형체를 가열 프레스기에 세팅하였다. 미리 270℃로 승온된 가열 프레스 형체의 하형에 성형 형체를 설치하고, 즉시 가열 프레스 형체의 상형을 하강시켜 가압을 행하였다. 이 때, 가열 프레스 형체의 하형은 오 목형 성형 형체를 밀착하여 설치할 수 있는 형상으로, 가열 프레스 형체의 상형은 볼록형 성형 형체를 밀착하여 가압할 수 있는 형상으로 되어 있다. 가압 압력 2㎫이고, 5분간의 가열·가압 처리를 행하였다.
(7) 가열·가압 처리 후, 가열 프레스기로부터 성형 형체를 꺼내고, 냉각 프레스기에 세팅하였다. 미리 수랭에 의해 약 20도로 냉각된 냉각 프레스 형체의 하형에 1쌍의 성형 형체를 설치하고, 즉시 냉각 프레스 형체의 상형을 하강시켜 가압을 행하였다. 냉각 프레스 형체는, 가열 프레스형과 마찬가지로, 하형은 오목형 성형 형체를 밀착하여 설치할 수 있는 형상으로, 냉각 프레스체의 상형은 볼록형 성형 형체를 밀착하여 가압할 수 있는 형상으로 되어 있다. 가압 압력 2㎫이고, 3분간의 냉각·가압 처리를 행하였다. 그 후, 냉각 프레스기로부터 성형 형체를 꺼내고, 열가소성 수지 복합 재료 성형품을 얻었다.
<평가>
얻어진 열가소성 수지 복합 재료 성형품은 두께 약 1.2㎜이고 섬유 체적 함유율 약 58%의, 성형 휨 등이 일어나지 않은 오목형 형상의 성형품으로 완성되었다. 성형품의 일부를 절단하고, 단면 관찰을 행한 결과, 섬유속 중에 열가소성 수지가 균일하게 함침된 상태로 되어 있는 점, 섬유가 균일하게 분산하고 있는 점 등을 확인할 수 있었다. 또한, 성형품의 만곡 형상, 모서리부의 형상 등에서도 성형 형체의 형면을 따른 양호한 형상으로 성형 가공이 행해져 있었다.
[실시예 16]
실시예 15의 (1) 내지 (5)에 의해 얻어진 적층 시트재를 이용하여 성형을 행 하였다.
<제조 공정>
(1) 실시예 15의 (1) 내지 (5)에 의해 320㎜각의 [(45도/0도/-45도/90도)3]S로 적층한 적층 시트재를 제작하였다.
(2) 두께 1㎜의 철제의 오목형 성형 형체(하형)에, 적층 시트재를 설치한 후, 두께 1㎜의 철제의 볼록형 성형 형체(상형)를 설치하고, 상하 성형 형체의 주연부의 사이를 내열 고무제의 시일 부재에 의해 시일하여 기밀 구조를 형성하였다. 또한, 성형 형체의 표면에는 이형 처리로서 이형제(Frekote 44-NC;헨켈사제)를 분무하였다. 그 후, 성형 형체 내의 공기를 흡인(배출)하고, 성형 형체 내를 10Torr 이하의 감압 상태로 설정하였다.
(3) 적층 시트재가 설치되어 내부가 감압 상태인 요철 성형 형체를, 가열 프레스기에 세팅하였다. 미리 270℃로 승온된 가열 프레스 형체의 하형에 성형 형체를 설치하고, 즉시 가열 프레스 형체의 상형을 하강시켜 가압을 행하였다. 이 때, 실시예 15의 경우와 마찬가지로, 가열 프레스 형체의 하형은 오목형 성형 형체를 밀착하여 설치할 수 있는 형상으로, 가열 프레스 형체의 상형은 볼록형 성형 형체를 밀착하여 가압할 수 있는 형상으로 되어 있다. 가압 압력 2㎫이고, 3분간의 가열·가압 처리를 행하였다. 또한, 가열 프레스기에 의한 가열·가압 처리 동안에도, 성형 형체 내의 공기는 계속해서 흡인(배출)하고, 성형 형체 내를 10Torr 이하의 감압 상태로 유지하였다.
(4) 가열·가압 처리 후, 가열 프레스기로부터 성형 형체를 내부가 감압 상태인 채로 꺼내고, 냉각 프레스기에 세팅하였다. 미리 수랭에 의해 약 20도로 냉각된 냉각 프레스 형체의 하형에 성형 형체를 설치하고, 즉시 냉각 프레스 형체의 상형을 하강시켜 가압을 행하였다. 이 때, 실시예 1과 마찬가지로, 냉각 프레스 형체의 하형은 오목형 성형 형체를 밀착하여 설치할 수 있는 형상으로, 냉각 프레스체의 상형은 볼록형 성형 형체를 밀착하여 가압할 수 있는 형상으로 되어 있다. 가압 압력 2㎫이고, 3분간의 냉각·가압 처리를 행하였다. 또한, 냉각 프레스기에 의해 성형 형체를 냉각·가압 처리하는 동안에도, 성형 형체 내의 공기는 계속해서 흡인(배출)하고, 성형 형체 내를 10Torr 이하의 감압 상태로 유지하였다.
(5) 그 후, 냉각 프레스기로부터 성형 형체를 꺼내고, 성형 형체 내의 감압 상태를 대기압 상태로 되돌린 후, 성형 형체 내로부터 열가소성 수지 복합 재료 성형품을 얻었다.
<평가>
얻어진 열가소성 수지 복합 재료 성형품은 두께 약 1.2㎜이고 섬유 체적 함유율 약 58%의, 성형 휨 등이 일어나지 않은 오목형 형상의 성형품으로 완성되었다. 성형품의 일부를 절단하고, 단면 관찰을 행한 결과, 가열·가압 시간을 단축한 성형이었음에도 불구하고, 섬유속 중에 열가소성 수지가 균일하게 함침된 상태로 되어 있는 점, 섬유가 균일하게 분산하고 있는 점 등을 확인할 수 있었다. 또한, 성형품의 만곡 형상이나 모서리부의 형상 등에서도 성형 형체의 형면을 따른 양호한 형상으로 성형 가공이 행해져 있었다.
[실시예 17]
이하의 재료를 이용하여, 도 26에서 설명한 성형 공정에 의해 평판상의 열가소성 수지 다층 보강 성형품을 제조하였다.
<사용 재료>
(보강 섬유속)
탄소 섬유속
미츠비스 레이온 주식회사제;MR60H-24K, 섬유 직경 약 5.4㎛, 섬유 개수 24000개
(열가소성 수지)
폴리에테르이미드(PEI) 수지 필름
미츠비시 수지 주식회사제;스페리오 UT, 두께 15㎛
(접착용 열가소성 수지재에 사용한 수지)
공중합 폴리아미드 수지 파우더
토레 주식회사제;CM842P48, 저융점(115℃) 수지
<제조 공정>
(1) 보강 섬유속 MR60H-24K를 13개, 24㎜ 간격으로 세팅하고, 다수 개를 동시에 공기 개섬하는 공지의 방법(일본 특표 2007-518890호 공보 참조)으로, 각각의 보강 섬유속을 폭 약 24㎜로 개섬하였다.
(2) 폭 24㎜로 개섬된 각 보강 섬유 개섬사를, 폭 방향으로 진동시켜, 보강 섬유 개섬사 간에 극간이 없는 보강 섬유 시트재로 하였다. 얻어진 보강 섬유 시 트재는, 폭 310㎜, 단위 면적당 섬유 중량 약 40g/㎡였다.
(3) 열가소성 수지 시트재인 PEI 수지 필름의 편측 표면에, 분체 산포 장치를 이용하여, 접착용 열가소성 수지재인 공중합 폴리아미드 수지 파우더를 균일하게 분산 부착시켰다. 분산량은 약 0.4g/㎡이고, 보강 섬유속 중량의 약 1%의 양이었다.
(4) 얻어진 보강 섬유 시트재의 편측 표면에, 접착용 열가소성 수지재가 부착한 열가소성 수지 시트재를 가열하면서 연속하여 접합을 행하였다. 이 때, 가열 온도는 약 150℃로 제어를 행하였다. 또한, 보강 섬유 시트재와 함께 이형지(린테크사제)를 공급하였다. 또한, 보강 섬유 시트재에 열가소성 수지 보강 시트재를 접합하는 속도는 10m/분으로 행하였다.
(5) 얻어진 열가소성 수지 보강 시트재로부터, 섬유 방향을 0도 방향으로 하여, 0도 방향, 90도 방향, 45도 방향, 그리고 -45도 방향으로 섬유가 배치한 320㎜각의 시트를 잘라내고, [(45도/0도/-45도/90도)3]S로 적층한 적층 시트재를 제작하였다.
(6) 두께 1㎜의 CC 콤퍼짓제의 평판상의 성형 형체에 적층 시트재를 설치하고, 그 상면에 두께 1㎜의 철제의 평판상의 성형 형체를 설치한 후 그 상면에 별도의 적층 시트재를 설치하도록 하여 번갈아 3단으로 쌓아 올린 후, 최상면의 성형 형체와 최하면의 성형 형체의 주연부를 내열 고무제의 시일 부재에 의해 시일하여 기밀 구조를 형성하였다. 또한, 적층 시트재와 성형 형체의 사이에는 이형 시트 재(열경화성 폴리이미드 필름;우베코산 주식회사, 두께 50㎛)를 설치하였다. 그 후, 성형 형체 내의 공기를 흡인(배출)하고, 성형 형 내를 10Torr 이하의 감압 상태로 설정하였다.
(7) 적층 시트재가 설치되어 내부가 감압 상태인 성형 형체를, 가열 프레스기에 세팅하였다. 미리 370℃로 승온된 가열 프레스 형체의 하형에 성형 형체를 설치하고, 즉시 가열 프레스 형체의 상형을 하강시켜 가압을 행하였다. 이 때, 가열 프레스 형체의 상형 및 하형의 형면은 평면상으로 형성되어 성형 형체에 대하여 밀착하여 가압할 수 있는 형상으로 되어 있다. 가압 압력 2㎫이고, 3분간의 가열·가압 처리를 행하였다. 또한, 가열 프레스기에 의해 성형 형체를 가열·가압 처리하는 동안에도, 성형 형체 내의 공기는 계속해서 흡인(배출)하고, 성형 형체 내를 10Torr 이하의 감압 상태로 유지하였다.
(8) 가열·가압 처리 후, 내부를 감압 상태인 채로 성형 형체를 가열 프레스기로부터 꺼내고, 냉각 프레스기에 세팅하였다. 미리 수랭에 의해 약 20℃로 냉각된 냉각 프레스 형체의 하형에 성형 형체를 설치하고, 즉시 냉각 프레스 형체의 상형을 하강시켜 가압을 행하였다. 이 때, 가열 프레스 형체와 마찬가지로, 냉각 프레스 형체의 상형 및 하형의 형면은 평면상으로 형성되어 성형 형체에 대하여 밀착하여 가압할 수 있는 형상으로 되어 있다. 가압 압력 2㎫이고, 3분간의 냉각·가압 처리를 행하였다. 또한, 냉각 프레스기에 의해 성형 형체를 냉각·가압 처리하는 동안에도, 성형 형체 내의 공기는 계속해서 흡인(배출)하고, 성형 형체 내를 10Torr 이하의 감압 상태로 유지하였다.
(9) 그 후, 냉각 프레스기로부터 성형 형체를 꺼내고, 성형 형체 내의 감압 상태를 대기압 상태로 되돌린 후, 성형 형체 내로부터 열가소성 수지 복합 재료 성형품 3개를 얻었다.
<평가>
얻어진 열가소성 수지 복합 재료 성형품은 두께 약 0.9㎜이고 섬유 체적 함유율 약 60%의, 성형 휨 등이 일어나지 않은 평판 형상의 성형품으로 완성되었다. 성형품의 일부를 절단하고, 단면 관찰을 행한 결과, 내열성 수지이었음에도 불구하고 섬유속 중에의 열가소성 수지의 함침성, 탄소 섬유의 분산성이 양호함을 확인할 수 있었다. 그리고, 가열·가압 시간을 단축한 성형 조건에서도 품질이 좋은 성형품을 얻을 수 있었다.

Claims (42)

  1. 복수의 보강 섬유가 소정의 방향으로 가지런해진 보강 섬유 시트재와 열가소성 수지 시트재가 부착되어 구성된 열가소성 수지 보강 시트재가 복수개 적층되어 형성되고, 일체화된 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 다층 보강 시트재.
  2. 제1항에 있어서, 상기 열가소성 수지 보강 시트재는 상기 열가소성 수지 시트재 또는 상기 보강 섬유 시트재 중 어느 한쪽 시트재의 양면에 다른 쪽 시트재가 부착된 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 다층 보강 시트재.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 열가소성 수지 보강 시트재는 복수의 보강 섬유가 소정의 방향으로 가지런해져서 세폭(細幅)으로 형성된 보강 섬유 시트재와 세폭의 열가소성 수지 시트재가 부착하여 구성된 세폭 열가소성 수지 보강 시트재를, 폭 방향으로 복수개 배열하여 형성된 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 다층 보강 시트재.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 열가소성 수지 보강 시트재는 복수의 보강 섬유가 소정의 방향으로 가지런해져서 세폭으로 형성된 보강 섬유 시트재와 세폭의 열가소성 수지 시트재가 부착하여 구성된 세폭 열가소성 수지 보강 시트재를, 직사로 이용하여 제직하여 형성된 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 다층 보강 시트 재.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열가소성 수지 보강 시트재는 상기 보강 섬유 시트재의 가지런해진 방향이 각각 다축으로 되도록 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 다층 보강 시트재.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보강 섬유 시트재의 단면 두께가 상기 보강 섬유 직경의 10배 이내로 설정된 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 다층 보강 시트재.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열가소성 수지 시트재와 동일 재료인 일체화용 열가소성 수지 섬유속에 의해, 복수개 적층된 상기 열가소성 수지 보강 시트재를 스티치하여 봉합 일체화시킨 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 다층 보강 시트재.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열가소성 수지 시트재를 열융착시켜 복수개 적층된 상기 열가소성 수지 보강 시트재를 접착 일체화시킨 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 다층 보강 시트재.
  9. 제8항에 있어서, 상기 열가소성 수지 시트재를 부분적으로 열융착시켜 복수 개 적층된 상기 열가소성 수지 보강 시트재를 접착 일체화시킨 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 다층 보강 시트재.
  10. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열가소성 수지 보강 시트재는, 상기 열가소성 수지 시트재의 용융 온도보다 낮은 온도에서 용융 또는 연화되고 상기 보강 섬유 시트재 및 상기 열가소성 수지 시트재 중 적어도 어느 한쪽의 편면 또는 양면에 부착된 접착용 열가소성 수지재를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 다층 보강 시트재.
  11. 제10항에 있어서, 상기 열가소성 수지 보강 시트재는 상기 보강 섬유 시트재와 상기 열가소성 수지 시트재가 상기 접착용 열가소성 수지재에 의해 접착된 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 다층 보강 시트재.
  12. 제11항에 있어서, 상기 보강 섬유 시트재와 상기 열가소성 수지 시트재가 상기 접착용 열가소성 수지재에 의해 접착되어 있는 열가소성 수지 보강 시트재이며 해당 열가소성 수지 보강 시트재의 편면 또는 양면에 상기 접착용 열가소성 수지재가 부착되어 있는 열가소성 수지 보강 시트재의 경우, 상기 보강 섬유 시트재와 상기 열가소성 수지 시트재를 접착시키는 상기 접착용 열가소성 수지재의 단위 면적당 부착량이, 상기 열가소성 수지 보강 시트재의 편면 또는 양면에 부착되어 있는 상기 접착용 열가소성 수지재의 단위 면적당 부착량과 상이한 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 다층 보강 시트재.
  13. 제11항에 있어서, 상기 보강 섬유 시트재와 상기 열가소성 수지 시트재가 상기 접착용 열가소성 수지재에 의해 접착되어 있는 열가소성 수지 보강 시트재이며 해당 열가소성 수지 보강 시트재의 편면 또는 양면에 상기 접착용 열가소성 수지재가 부착되어 있는 열가소성 수지 보강 시트재의 경우, 상기 보강 섬유 시트재와 상기 열가소성 수지 시트재를 접착시키는 상기 접착용 열가소성 수지재가, 상기 열가소성 수지 보강 시트재의 편면 또는 양면에 부착되어 있는 상기 접착용 열가소성 수지재와는 상이한 수지인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 다층 보강 시트재.
  14. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 접착용 열가소성 수지재의 단위 면적당 부착량이, 상기 보강 섬유 시트재의 단위 면적당 중량의 3% 이내인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 다층 보강 시트재.
  15. 제10항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 접착용 열가소성 수지재를 가열 용융 또는 가열 연화시켜, 복수개 적층된 상기 열가소성 수지 보강 시트재를 접착 일체화시킨 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 다층 보강 시트재.
  16. 제15항에 있어서, 상기 접착용 열가소성 수지재를 부분적으로 가열 용융 또는 가열 연화시켜, 복수개 적층된 상기 열가소성 수지 보강 시트재를 부분적으로 접착 일체화시킨 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 다층 보강 시트재.
  17. 복수의 보강 섬유를 소정의 방향으로 가지런히 하여 형성한 보강 섬유 시트재와 열가소성 수지 시트재를 부착시켜 열가소성 수지 보강 시트재를 제조하는 시트 형성 공정,
    상기 열가소성 수지 보강 시트재를 두께 방향으로 복수개 포개는 적층 공정, 및
    복수개 적층된 상기 열가소성 수지 보강 시트재를 일체화시키는 일체화 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 다층 보강 시트재의 제조 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 시트 형성 공정은 상기 열가소성 수지 시트재 또는 상기 보강 섬유 시트재 중 어느 한쪽 시트재의 양면에 다른 쪽 시트재를 부착시키는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 다층 보강 시트재의 제조 방법.
  19. 제17항 또는 제18항에 있어서, 상기 시트 형성 공정은 복수의 보강 섬유를 소정의 방향으로 가지런히 하여 세폭으로 형성한 보강 섬유 시트재와 세폭의 열가소성 수지 시트재를 부착시켜 세폭 열가소성 수지 보강 시트재를 제조하고, 상기 세폭 열가소성 수지 보강 시트재를 폭 방향으로 복수개 배열시켜 열가소성 수지 보강 시트재를 제조하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  20. 제17항 또는 제18항에 있어서, 상기 시트 형성 공정은 복수의 보강 섬유를 소정의 방향으로 가지런히 하여 세폭으로 형성한 보강 섬유 시트재와 세폭의 열가소성 수지 시트재를 부착시켜 세폭 열가소성 수지 보강 시트재를 제조하고, 상기 세폭 열가소성 수지 보강 시트재를 직사로 이용하여 제직하여 열가소성 수지 보강 시트재를 제조하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  21. 제19항 또는 제20항에 있어서, 상기 시트 형성 공정에서의 상기 세폭 열가소성 수지 보강 시트재의 제조 방법에서 복수의 보강 섬유를 소정의 방향으로 가지런히 하여 형성한 보강 섬유 시트재와 열가소성 수지 시트재를 부착시켜 열가소성 수지 보강 시트재를 제조한 후, 상기 열가소성 수지 보강 시트재를 폭 방향으로 필요한 간격으로 길이 방향으로 절단하여 복수개의 세폭 열가소성 수지 보강 시트재를 제조하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  22. 제17항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적층 공정에서 상기 열가소성 수지 보강 시트재를 보강 섬유의 가지런해진 방향이 다축으로 되도록 복수개 포개어 적층하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  23. 제17항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시트 형성 공정에서, 상기 보강 섬유 시트재는 복수의 보강 섬유를 소정의 방향으로 가지런히 하고 그 단면 두께를 상기 보강 섬유 직경의 10배 이내로 한 시트상으로 형성하는 것을 특징 으로 하는 제조 방법.
  24. 제17항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시트 형성 공정에서, 상기 보강 섬유 시트재는 장섬유계의 보강 섬유가 복수개 집속된 보강 섬유속을 연속하여 폭 방향으로 폭을 확장시켜 폭이 넓고 얇은 상태로 된 개섬사를 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  25. 제17항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시트 형성 공정에서, 상기 열가소성 수지 보강 시트재 또는 상기 세폭 열가소성 수지 보강 시트재의 편면 또는 양면에 상기 열가소성 수지 시트재의 용융 온도보다 낮은 온도에서 용융 또는 연화되는 접착용 열가소성 수지재를 부착시키는 부착 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  26. 제17항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시트 형성 공정에서, 상기 보강 섬유 시트재 및 상기 열가소성 수지 시트재 중 적어도 어느 한쪽의 편면 또는 양면에 상기 열가소성 수지 시트재의 용융 온도보다 낮은 온도에서 용융 또는 연화되는 접착용 열가소성 수지재를 부착시키는 부착 공정과, 상기 보강 섬유 시트재 또는 상기 열가소성 수지 시트재 중 어느 한쪽 시트재의 편면 또는 양면에 다른 쪽 시트재를 그 층간에 상기 접착용 열가소성 수지재가 존재하도록 포개고, 상기 열가소성 수지 시트재가 용융되는 온도보다 낮은 온도에서 가열 또는 가열 가압하 여 상기 접착용 열가소성 수지재를 용융 또는 연화시켜 상기 보강 섬유 시트재와 상기 열가소성 수지 시트재를 부착시키는 접합 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  27. 제17항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 일체화 공정에서, 상기 열가소성 수지 시트재와 동일 재료인 일체화용 열가소성 수지 섬유속에 의해, 복수개 적층된 상기 열가소성 수지 보강 시트재를 스티치하여 봉합 일체화시키는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  28. 제17항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 일체화 공정에서, 복수개 적층된 상기 열가소성 수지 보강 시트재를 가열 또는 가열 가압하여, 각층의 상기 열가소성 수지 시트재를 두께 방향 상하층에 있는 상기 보강 섬유 시트재와 열융착시켜, 복수개 적층된 상기 열가소성 수지 보강 시트재를 접착 일체화시키는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  29. 제26항에 있어서, 상기 일체화 공정에서, 복수개 적층된 상기 열가소성 수지 보강 시트재를 부분적으로 가열 또는 가열 가압하여, 각층의 상기 열가소성 수지 시트재를 두께 방향 상하층에 있는 상기 보강 섬유 시트재와 열융착시키는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  30. 제25항 또는 제26항에 있어서, 상기 일체화 공정에서, 복수개 적층된 상기 열가소성 수지 보강 시트재를 상기 접착용 열가소성 수지재가 용융 또는 연화되는 온도에서 가열 또는 가열 가압하여, 복수개 적층된 상기 열가소성 수지 보강 시트재의 각 층간을 상기 접착용 열가소성 수지재에 의해 접착하여 일체화시키는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  31. 제30항에 있어서, 상기 일체화 공정에서, 복수개 적층된 상기 열가소성 수지 보강 시트재를 상기 접착용 열가소성 수지재가 용융 또는 연화되는 온도에서 부분적으로 가열 또는 가열 가압하여, 복수개 적층된 상기 열가소성 수지 보강 시트재의 각 층간을 상기 접착용 열가소성 수지재에 의해 부분적으로 접착하여 일체화시키는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  32. 제17항 내지 제31항 중 어느 한 항의 제조 방법에 의해 제조된 열가소성 수지 다층 보강 시트재를 필요한 크기로 절단하고, 필요한 각도로 필요한 개수를 성형용 형틀 내에 적층한 후 가열 가압 성형함으로써 상기 열가소성 수지 시트재 및 봉합 일체화된 경우의 상기 일체화용 열가소성 수지 섬유속을 상기 보강 섬유 시트재 중에 함침시켜 얻어지는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 다층 보강 성형품.
  33. 제17항 내지 제31항 중 어느 한 항의 제조 방법에 의해 제조된 열가소성 수지 다층 보강 시트재를 필요한 크기로 절단하고, 필요한 각도로 필요한 개수를 예 비 성형용 형틀 내에 적층하여 가열 가압 성형함으로써, 상기 열가소성 수지 시트재 및 봉합 일체화된 경우의 상기 일체화용 열가소성 수지 섬유속을 상기 보강 섬유 시트재 중에 함침시킨 예비 성형 적층재를 얻은 후, 상기 예비 성형 적층재를 가열하여 변형되기 쉬운 상태로 하고 나서 성형용 형틀 내에 설치하고 가압 성형함으로써 얻어지는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 다층 보강 성형품.
  34. 피성형 재료에 대한 맞닿음부에서 균일한 두께로 형성된 1쌍의 성형 형체(型體)를 이용하여 상기 성형 형체의 사이에 상기 피성형 재료를 배치하고, 상기 피성형 재료의 주위에서 내부의 기체가 배기 가능해지도록 상기 피성형 재료의 양측을 상기 성형 형체에 의해 협지되어 압접한 상태로 설정하고, 상기 성형 형체의 맞닿음면과 밀착하도록 맞닿음면이 형성된 1쌍의 가열 프레스 형체를 이용하여 상기 가열 프레스 형체의 사이에 상기 피성형 재료를 협지한 상기 성형 형체를 설치하여 가열·가압 처리한 후, 상기 성형 형체의 맞닿음면과 밀착하도록 맞닿음면이 형성된 1쌍의 냉각 프레스 형체를 이용하여 상기 냉각 프레스 형체의 사이에 가열·가압 처리한 상기 성형 형체를 설치하여 냉각·가압 처리함으로써, 상기 층의 내부에 용융 함침시킨 상기 열가소성 수지 재료를 고화시켜 성형하는 것을 특징으로 하는, 보강 섬유 재료 및 열가소성 수지 재료로 구성되는 피성형 재료를 이용하는 열가소성 수지 복합 재료 성형품의 성형 방법.
  35. 제34항에 있어서, 상기 성형 형체의 사이에 상기 피성형 재료의 내부의 기체 가 배기되는 공간을 형성하여 상기 피성형 재료를 압접한 상태로 설정하고, 상기 배기 공간을 감압 또는 진공 상태로 하는 것을 특징으로 하는 성형 방법.
  36. 제34항 또는 제35항에 있어서, 상기 피성형 재료를 협지한 상기 성형 형체를 복수 적층하여 가열·가압 처리 및 냉각·가압 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 성형 방법.
  37. 제34항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가열·가압 처리를 설정 온도가 상이한 복수의 가열 프레스 형체를 이용하여 순차적으로 행하는 것을 특징으로 하는 성형 방법.
  38. 제34항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 냉각·가압 처리를 설정 온도가 상이한 복수의 냉각 프레스 형체를 이용하여 순차적으로 행하는 것을 특징으로 하는 성형 방법.
  39. 제34항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 성형 형체의 맞닿음부가 박육상으로 형성된 것을 특징으로 하는 성형 방법.
  40. 제34항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 성형 형체가 탄소 섬유 탄소 복합체 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 성형 방법.
  41. 제34항 내지 제40항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 성형 형체 중 상기 피성형 재료에 맞닿는 맞닿음면이 이형 처리되어 있는 것을 특징으로 하는 성형 방법.
  42. 제34항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피성형 재료 중 상기 보강 섬유 재료를 배열한 층의 사이에 매트릭스로 되는 상기 열가소성 수지 재료가 편재하고 있는 것을 특징으로 하는 성형 방법.
KR1020097001138A 2006-11-22 2007-11-21 열가소성 수지 다층 보강 시트재 및 그 제조 방법, 및 열가소성 수지 복합 재료 성형품의 성형 방법 KR20090091104A (ko)

Applications Claiming Priority (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2006-316157 2006-11-22
JP2006316157 2006-11-22
JP2007035428 2007-02-15
JPJP-P-2007-035428 2007-02-15
JPJP-P-2007-289785 2007-11-07
JP2007289785A JP5417631B2 (ja) 2007-11-07 2007-11-07 熱可塑性樹脂複合材料成形品の成形方法
JPJP-P-2007-300002 2007-11-20
JP2007300002A JP5076053B2 (ja) 2006-11-22 2007-11-20 熱可塑性樹脂多層補強シート材及びその製造方法、並びに熱可塑性樹脂多層補強成型品

Related Child Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020127034415A Division KR101321651B1 (ko) 2006-11-22 2007-11-21 열가소성 수지 복합 재료 성형품의 성형 방법
KR1020127034414A Division KR101295936B1 (ko) 2006-11-22 2007-11-21 열가소성 수지 다층 보강 시트재 및 그 제조 방법, 및 열가소성 수지 다층 보강 성형품

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20090091104A true KR20090091104A (ko) 2009-08-26

Family

ID=40620928

Family Applications (4)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020127034415A KR101321651B1 (ko) 2006-11-22 2007-11-21 열가소성 수지 복합 재료 성형품의 성형 방법
KR1020097001138A KR20090091104A (ko) 2006-11-22 2007-11-21 열가소성 수지 다층 보강 시트재 및 그 제조 방법, 및 열가소성 수지 복합 재료 성형품의 성형 방법
KR1020137004019A KR101411169B1 (ko) 2006-11-22 2007-11-21 열가소성 수지 보강 시트재, 열가소성 수지 다층 보강 시트재 및 그 제조 방법, 및 열가소성 수지 다층 보강 성형품
KR1020127034414A KR101295936B1 (ko) 2006-11-22 2007-11-21 열가소성 수지 다층 보강 시트재 및 그 제조 방법, 및 열가소성 수지 다층 보강 성형품

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020127034415A KR101321651B1 (ko) 2006-11-22 2007-11-21 열가소성 수지 복합 재료 성형품의 성형 방법

Family Applications After (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020137004019A KR101411169B1 (ko) 2006-11-22 2007-11-21 열가소성 수지 보강 시트재, 열가소성 수지 다층 보강 시트재 및 그 제조 방법, 및 열가소성 수지 다층 보강 성형품
KR1020127034414A KR101295936B1 (ko) 2006-11-22 2007-11-21 열가소성 수지 다층 보강 시트재 및 그 제조 방법, 및 열가소성 수지 다층 보강 성형품

Country Status (7)

Country Link
US (3) US20100215887A1 (ko)
EP (1) EP2090423B1 (ko)
KR (4) KR101321651B1 (ko)
CN (2) CN102815062A (ko)
BR (1) BRPI0716399A2 (ko)
CA (1) CA2658572A1 (ko)
WO (1) WO2008062818A1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014088213A1 (ko) * 2012-12-05 2014-06-12 주식회사 디아이씨 자석식 보강판 및 그 제조방법
KR20190140149A (ko) * 2018-06-11 2019-12-19 장용수 섬유강화수지를 제조하기 위한 유로매체와 이를 포함한 복합매트 및 이를 사용한 진공성형 방법

Families Citing this family (101)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5223130B2 (ja) * 2007-02-15 2013-06-26 福井県 熱可塑性樹脂補強シート材及びその製造方法、並びに熱可塑性樹脂多層補強シート材
FR2939069B1 (fr) * 2008-11-28 2013-03-01 Hexcel Reinforcements Nouveau materiau intermediaire de largeur constante pour la realisation de pieces composites par procede direct.
JP5326170B2 (ja) 2009-05-25 2013-10-30 福井県 繊維束の開繊方法及び開繊糸シート並びに繊維補強シートの製造方法
DE102009043280A1 (de) * 2009-09-29 2011-03-31 Karl Mayer Malimo Textilmaschinenfabrik Gmbh Halbzeug und Halbzeugverbund
JP5660563B2 (ja) * 2010-03-31 2015-01-28 広島県 繊維強化熱可塑性樹脂プリプレグの積層方法
WO2012002417A1 (ja) * 2010-06-30 2012-01-05 東レ株式会社 シート状プリプレグの製造方法および装置
CN101905547A (zh) * 2010-08-03 2010-12-08 宁波市鄞州九阜碳纤维有限公司 树脂基复合材料两次成型法
WO2012026031A1 (ja) 2010-08-27 2012-03-01 トヨタ自動車株式会社 繊維強化樹脂材の製造方法
JP5768354B2 (ja) * 2010-10-18 2015-08-26 三菱レイヨン株式会社 不連続繊維を有するプリプレグの製造方法
US20130269159A1 (en) * 2010-11-03 2013-10-17 University Of Ottawa Novel composite parts, methods and apparatus for manufacturing the same
EP2476540A1 (en) * 2011-01-18 2012-07-18 Siemens Aktiengesellschaft Stiffening sheet for use in a fibre reinforced laminate, fibre reinforced laminate and wind turbine blade, and a method of manufacturing a fibre reinforced laminate
JP5851714B2 (ja) * 2011-05-11 2016-02-03 帝人株式会社 繊維強化樹脂成形用材料
DE102011102342A1 (de) * 2011-05-24 2012-11-29 C. Cramer, Weberei, Heek-Nienborg, Gmbh & Co. Kg Textiles Flächengebilde, seine Verwendung sowie Verfahren zur Herstellung von Compositen
FR2975939B1 (fr) * 2011-06-01 2014-05-09 Hexcel Reinforcements Ruban voile presentant une resistance au delaminage amelioree
EP2740578B1 (en) * 2011-08-03 2016-12-21 Teijin Limited Method for manufacturing molded article by low-pressure molding
US9931807B2 (en) * 2011-08-08 2018-04-03 The Boeing Company Flexible compactor with reinforcing spine
US8997642B2 (en) 2011-08-08 2015-04-07 The Boeing Company Method for transporting, placing and compacting composite stiffeners
CN102956761B (zh) * 2011-08-25 2015-03-11 展晶科技(深圳)有限公司 发光二极管的封装方法
US10464280B2 (en) 2011-08-30 2019-11-05 Shanghai Yanfeng Jinqiao Automotive Trim Systems Co. Ltd. Trim component for vehicle interior
EP2750852B1 (en) 2011-08-30 2018-06-27 Johnson Controls Technology Company Method for manufacturing a vehicle trim component via compression forming and injection molding and trim component produced thereby
CN102492289B (zh) * 2011-11-14 2013-08-28 丹阳丹金航空材料科技有限公司 一种碳纤维增强复合材料及其制备工艺
DE102012202620B4 (de) * 2011-11-17 2015-02-26 Johnson Controls Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteils, Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
EP2599614B1 (fr) * 2011-12-01 2016-03-02 Techspace Aero S.A. Procédé de réalisation d'une préforme et son utilisation dans la fabrication d'une pièce composite
RU2628374C2 (ru) * 2011-12-20 2017-08-16 Сайтек Индастриз Инк. Сухой волокнистый материал для дальнейшей пропитки смолой
KR101407800B1 (ko) * 2012-01-11 2014-06-19 주식회사 이노컴 열가소성 플라스틱-연속섬유 혼성복합체의 혼성 와인딩 방법 및 그를 이용한 고압용기 및 그 제조방법
DE102012006034A1 (de) * 2012-03-27 2013-10-02 Mbb Fertigungstechnik Gmbh Verfahren zur Herstellung eines im Wesentlichen schalenförmigen, faserverstärkten Kunststoffteils
US10029876B2 (en) * 2012-04-27 2018-07-24 Web Industries, Inc. Interliner method and apparatus
WO2013163638A1 (en) 2012-04-27 2013-10-31 Web Industries, Inc. Improved interliner method and apparatus
GB2502561B (en) * 2012-05-30 2016-03-23 Gurit Uk Ltd Press moulding method
US10093268B2 (en) 2012-08-27 2018-10-09 Shanghai Yanfeng Jinqiao Automotive Trim Systems Co. Ltd. Trim component for vehicle interior
CN103072285A (zh) * 2012-10-22 2013-05-01 镇江铁科橡塑制品有限公司 纤维增强树脂片材及其叠层模压成型方法
GB2510340B (en) * 2013-01-30 2017-12-06 Rtl Mat Ltd Apparatus and method for manufacturing a composite product from plural components
NL2010212C2 (en) * 2013-01-31 2014-08-04 Voestalpine Polynorm Plastics B V Method and resulting product of thermoplastic material and comprising a reinforcement.
US20140265058A1 (en) * 2013-03-13 2014-09-18 North Thin Ply Technology Llc System and method for maneuvering thin ply technology complexes
ITPD20130070A1 (it) * 2013-03-21 2014-09-22 Composite Solution Srl Processo di termoformatura di un elemento lastriforme in materiale polimerico composito e stampo operante in accordo con tale processo
JP6447127B2 (ja) * 2013-04-02 2019-01-09 東レ株式会社 サンドイッチ積層体、サンドイッチ構造体とそれを用いた一体化成形品およびそれらの製造方法
US9272767B2 (en) 2013-04-19 2016-03-01 The Boeing Company Compacting uncured composite members on contoured mandrel surfaces
CN104139575B (zh) * 2013-05-06 2016-08-03 天疆实业股份有限公司 具有强度变化的纤维复合成品
WO2014200015A1 (ja) * 2013-06-12 2014-12-18 本田技研工業株式会社 繊維強化樹脂部材
CN104249462A (zh) * 2013-06-27 2014-12-31 蓝星（北京）特种纤维技术研发中心有限公司 碳纤维增强热塑性复合材料制造方法
DE102013014224A1 (de) * 2013-08-28 2015-03-05 Institut Für Verbundwerkstoffe Gmbh Werkstoff aus einem mehrschichtigen Faserkunststoffverbund sowie Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines solchen Werkstoffs
JP6204762B2 (ja) * 2013-09-03 2017-09-27 トクデン株式会社 繊維複合材料の製造方法及び製造システム
KR102215789B1 (ko) * 2013-09-27 2021-02-16 코베스트로 도이칠란트 아게 다층 구조적 구성요소, 그의 제조 방법 및 그의 용도
JP5994060B2 (ja) * 2013-11-15 2016-09-21 八田経編株式会社 熱可塑性樹脂補強シート材及びその製造方法
US20190247882A1 (en) * 2014-06-23 2019-08-15 Exel Industries Methods and apparatus for applying protective films
CN104175569A (zh) * 2014-07-21 2014-12-03 青岛顺益新材料科技有限公司 一种纤维增强热塑性复合材料的制备方法
EP3176295A4 (en) * 2014-07-30 2018-04-25 Seiren Co., Ltd Combined filament yarn and manufacturing method thereof
WO2016031005A1 (ja) 2014-08-28 2016-03-03 帝人株式会社 一方向性の連続繊維と熱可塑性樹脂とを含む複合材料
CN104401277B (zh) * 2014-10-24 2016-06-01 奇瑞汽车股份有限公司 一种汽车防撞结构件及其制备方法
DE102014016930A1 (de) * 2014-11-15 2016-05-19 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) Verfahren zur Herstellung eines Sandwichbleches
EP3061596B1 (en) * 2015-02-27 2021-05-05 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Fixation of fibre fabric layers in moulds for wind turbine blades
KR102010617B1 (ko) * 2015-03-06 2019-10-21 (주)엘지하우시스 차량용 프론트 엔드 모듈의 캐리어
JP6194909B2 (ja) 2015-03-10 2017-09-13 トヨタ自動車株式会社 フィラメントワインディング装置
CN104846539B (zh) * 2015-06-09 2017-06-27 常州市新创复合材料有限公司 一种单向混编编织物的生产方法
CN112078056B (zh) 2015-07-07 2022-07-19 三菱化学株式会社 纤维增强树脂成型材料及其制造方法、连续碳纤维束及其分纤方法
US10427378B2 (en) * 2015-10-29 2019-10-01 King Abdulaziz University Composite epoxy material with embedded silicon carbide and alumina nanoparticles
KR101905555B1 (ko) 2015-12-16 2018-11-21 현대자동차 주식회사 열가소성 수지 복합재 및 이의 제조방법
JP6923435B2 (ja) 2015-12-24 2021-08-18 三菱ケミカル株式会社 繊維強化樹脂材料成形体、繊維強化樹脂材料成形体の製造方法及び繊維強化樹脂材料の製造方法
CN109070424A (zh) * 2016-04-03 2018-12-21 藤田钲则 形成有皱褶模样的成形品的制造方法及形成有皱褶模样的成形品
FR3051711B1 (fr) * 2016-05-26 2019-05-31 Faurecia Automotive Industrie Procede de fabrication d'une piece d'equipement
JP6804229B2 (ja) 2016-08-01 2020-12-23 三菱重工業株式会社 面外補強糸の挿入方法及び繊維含有材料の製造方法
JP6831662B2 (ja) * 2016-09-12 2021-02-17 川崎重工業株式会社 繊維強化プラスチック成形体の製造方法
US11305478B2 (en) * 2016-11-08 2022-04-19 Altec Industries, Inc. Door assembly for use on a utility truck
KR101943324B1 (ko) * 2017-05-30 2019-04-17 재단법인 한국탄소융합기술원 일방향 시트가 혼합 적층된 열가소성 비굴곡 강화 직물 프리폼 및 프리프레그 제조방법
KR102168424B1 (ko) * 2017-08-14 2020-10-21 (주)엘지하우시스 차량용 에어백 하우징 및 이의 제조방법
WO2019046218A1 (en) 2017-08-28 2019-03-07 Web Industries, Inc. MASTERLY SHEETS AND BANDS OF THERMOPLASTIC COMPOSITE AND PROCESS
US10967576B2 (en) * 2017-11-10 2021-04-06 Local Motors IP, LLC Additive manufactured structure having a plurality of layers in a stacking direction and method for making the same
FR3077759B1 (fr) * 2018-02-09 2020-03-06 Institut De Recherche Technologique Jules Verne Procede de fabrication d'une piece preimpregnee en materiau composite
DE102018001440A1 (de) * 2018-02-23 2019-08-29 Delcotex Delius Techtex Gmbh & Co. Kg Fadenstruktur
EP3758923B1 (en) * 2018-02-26 2024-04-03 Vitrulan Composites Oy A stitched multi-axial reinforcement and a method of producing the same
CN114770803A (zh) * 2018-03-28 2022-07-22 福美化学工业株式会社 准各向同性补强片材、frp成型体和frp成型体的制造方法
US11731342B2 (en) 2018-04-23 2023-08-22 Rapidflight Holdings, Llc Additively manufactured structure and method for making the same
US11745423B2 (en) 2018-04-23 2023-09-05 Rapidflight Holdings, Llc Method and apparatus for additive manufacturing
US10618210B2 (en) 2018-05-30 2020-04-14 Corning Incorporated High capacity print station, method of making a polymer composite part, and polymer composite part
BR112020024542A2 (pt) * 2018-06-07 2021-03-02 Teijin Carbon Europe Gmbh produto multiaxial, compósito reforçado com fibra, e, métodos para produzir um produto multiaxial e para produzir o compósito.
CN112243416B (zh) 2018-06-28 2023-06-27 上海延锋金桥汽车饰件系统有限公司 用于车辆内部的部件及其制造方法
WO2020009125A1 (ja) * 2018-07-03 2020-01-09 フクビ化学工業株式会社 Ｃｆｒｐシート、ｃｆｒｐシートを用いた積層体、及びｃｆｒｐシートの製造方法
JP2020033655A (ja) * 2018-08-27 2020-03-05 株式会社ダイセル 開繊体、開繊体製造装置、及び開繊体の製造方法
KR102053632B1 (ko) * 2018-09-05 2019-12-09 재단법인 한국탄소융합기술원 이종섬유 ncf 및 이를 제조하는 장치
CN109608037B (zh) * 2018-12-10 2022-01-07 南通瑞隆新材料有限公司 一种改性塑料用玻璃纤维加工装置
CN109866440A (zh) * 2019-01-28 2019-06-11 广东国立科技股份有限公司 一种碳纤维复合材料快速脱模模具制作方法
US11633936B2 (en) * 2019-05-02 2023-04-25 B/E Aerospace, Inc. Aircraft monument composite construction using carbon uni-directional spread flat tow woven fabric
CN110406132A (zh) * 2019-07-19 2019-11-05 杭州友凯船艇有限公司 长丝布层间均匀铺设短切丝的技术方案
US11813790B2 (en) 2019-08-12 2023-11-14 Rapidflight Holdings, Llc Additively manufactured structure and method for making the same
WO2021038589A1 (en) * 2019-08-31 2021-03-04 Shantanu Bhowmik Hybrid composite for aviation, space and ballistic application with enhanced performance characteristics
US20210094246A1 (en) * 2019-09-30 2021-04-01 The Boeing Company Method and apparatus for fabrication of composite tooling
EP3808544A1 (de) * 2019-10-14 2021-04-21 Covestro Deutschland AG Direkt-imprägnierungs prozess
EP3808545A1 (de) * 2019-10-14 2021-04-21 Covestro Deutschland AG Direkt-imprägnierungs prozess mit thermoplastischem polyurethan
KR102149846B1 (ko) 2019-11-05 2020-09-01 (주)동신폴리켐 굽힘하중 및 단열성 향상구조를 갖는 폴리카보네이트 다층시트
CN112873891A (zh) * 2019-11-29 2021-06-01 财团法人金属工业研究发展中心 纤维热塑复材的局部成型方法及对金属的接合方法
CN111231370A (zh) * 2019-12-12 2020-06-05 武汉楚辰新材料科技有限公司 一种绝缘复合材料道夹板的制备方法
JP7368499B2 (ja) * 2019-12-17 2023-10-24 フクビ化学工業株式会社 繊維強化樹脂複合シート、繊維強化樹脂複合材およびそれを備える樹脂成形品
US20230303132A1 (en) * 2020-05-11 2023-09-28 N3F Projetos Em Composito Ltda Reduced-weight wagon components, methods for producing same, and reduced-weight wagon
FR3112307A1 (fr) * 2020-07-10 2022-01-14 Arkema France Procédé d’analyse de semi-produits comprenant une résine thermoplastique
CN112248470A (zh) * 2020-09-27 2021-01-22 江苏恒神股份有限公司 一种碳纤维经编织物产品及其制备方法与生产设备
KR102339289B1 (ko) * 2020-10-30 2021-12-14 재단법인 한국탄소산업진흥원 파우더 스캐터링을 이용하는 탄소섬유 ud 테이프 제조장치 및 제조방법
CN112571828B (zh) * 2020-11-25 2022-10-11 长春长光宇航复合材料有限公司 一种Z-Pin预制结构及使用Z-Pin预制结构Z向增强植入方法
KR102462899B1 (ko) 2021-06-24 2022-11-03 경상국립대학교산학협력단 섬유강화 복합재 제조방법
KR20230014409A (ko) * 2021-07-21 2023-01-30 한국과학기술원 마찰전기 기반 에너지 하베스팅 소재, 이를 포함하는 스프링 및 그 제조방법
JP7238048B2 (ja) * 2021-08-18 2023-03-13 三菱重工業株式会社 複合材の加工装置及び複合材の加工方法
CN116141635B (zh) * 2022-11-04 2023-09-05 巴斯夫一体化基地(广东)有限公司 用于生产高性能热塑性树脂粒料的方法

Family Cites Families (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1162A (en) * 1839-05-30 Mode of regulating- the jaws of leather-crimping machines
GB2102036B (en) * 1981-07-01 1984-12-05 Rolls Royce Method of manufacturing composite materials
JPS63183836A (ja) * 1986-09-11 1988-07-29 帝人株式会社 複合体及びその製造方法
EP0316922A3 (en) * 1987-11-20 1992-01-08 Asahi Glass Company Ltd. Fiber-reinforced resin material and fiber-reinforced resin laminate using it as base material
GB8822521D0 (en) * 1988-09-26 1988-11-02 Tech Textiles Ltd Method of producing formable composite material
GB8822520D0 (en) * 1988-09-26 1988-11-02 Tech Textiles Ltd Process for continuously forming reinforced plastics articles
US5085928A (en) * 1989-04-06 1992-02-04 E. I. Dupont De Nemours And Company Fiber reinforced composites comprising uni-directional fiber layers and aramid spunlaced fabric layers
US5198281A (en) * 1989-04-17 1993-03-30 Georgia Tech Research Corporation Non-woven flexible multiply towpreg fabric
US5279879A (en) * 1989-12-28 1994-01-18 Tonen Corporation Hybrid prepreg containing carbon fibers and at least one other reinforcing fiber in specific positions within the prepreg
JPH0531839A (ja) 1991-07-30 1993-02-09 Tonen Corp 一方向配列強化繊維シート
JPH05269938A (ja) 1992-03-24 1993-10-19 Sekisui Chem Co Ltd 熱成形性繊維強化樹脂積層シート
JPH06320655A (ja) 1993-05-11 1994-11-22 Nippon Steel Corp 繊維強化熱可塑性樹脂多孔質成形品およびその成形方法
JP2921327B2 (ja) * 1993-05-14 1999-07-19 ヤマハ株式会社 繊維強化熱可塑性樹脂用プリプレグリボンおよびプリプレグ
JP3346872B2 (ja) * 1994-01-26 2002-11-18 住友化学工業株式会社 繊維束の取り出し方法および長繊維強化樹脂構造物の製造方法
JP2877025B2 (ja) * 1995-04-25 1999-03-31 ヤマハ株式会社 Ｆｒｔｐ成形用材料と、これを用いて得られたｆｒｔｐ管状成形体
JP3336864B2 (ja) * 1996-01-18 2002-10-21 松下電工株式会社 積層体の製造方法およびその製造装置
US6139942A (en) * 1997-02-06 2000-10-31 Cytec Technology, Inc. Resin composition, a fiber reinforced material having a partially impregnated resin and composites made therefrom
FR2761380B1 (fr) * 1997-03-28 1999-07-02 Europ Propulsion Procede et machine pour la realisation de nappes fibreuses multiaxiales
JPH11320729A (ja) * 1998-05-19 1999-11-24 Nitto Boseki Co Ltd 一方向性強化繊維複合基材
DE69840845D1 (de) * 1998-10-12 2009-07-02 Nitto Boseki Co Ltd Verfahren zur herstellung eines verstärkten fasersubstrats für einen verbundwerkstoff
WO2000027632A1 (en) * 1998-11-06 2000-05-18 Structural Polymer Systems Limited Moulding materials
AU760808B2 (en) * 1999-03-23 2003-05-22 Toray Industries, Inc. Composite reinforcing fiber base material, preform and production method for fiber reinforced plastic
US6828016B2 (en) * 1999-04-08 2004-12-07 Mitsubishi Rayon Co., Ltd. Preform for composite material and composite material
JP4599718B2 (ja) 2001-01-29 2010-12-15 東レ株式会社 補強用多軸ステッチ布帛およびｆｒｐの成形方法
FR2821631B1 (fr) 2001-03-01 2003-09-19 Saint Gobain Vetrotex Procede et dispositif de fabrication d'une plaque composite a renfort fibreux multiaxial
JP4324649B2 (ja) 2001-11-28 2009-09-02 福井県 繊維強化熱可塑性樹脂シート及びそれを用いた構造材並びに繊維強化熱可塑性樹脂シートの製造方法
JP2004035604A (ja) 2002-06-28 2004-02-05 Toho Tenax Co Ltd セミ含浸プリプレグ
JP2004142165A (ja) * 2002-10-22 2004-05-20 Toyobo Co Ltd 圧縮成形用材料
ES2427639T3 (es) * 2003-03-06 2013-10-31 Vestas Wind Systems A/S Procedimiento para preparar una preforma
JP4959101B2 (ja) 2003-03-17 2012-06-20 東洋紡績株式会社 繊維強化熱可塑性複合成形品およびその成形方法
US20040219855A1 (en) * 2003-05-02 2004-11-04 Tsotsis Thomas K. Highly porous interlayers to toughen liquid-molded fabric-based composites
US8246882B2 (en) * 2003-05-02 2012-08-21 The Boeing Company Methods and preforms for forming composite members with interlayers formed of nonwoven, continuous materials
US20050257887A1 (en) * 2004-05-24 2005-11-24 Tsotsis Thomas K Method and apparatus for melt-bonded materials for tackification of dry fabric preforms
JP4189806B2 (ja) 2003-06-10 2008-12-03 株式会社Ｉｈｉ 耐熱衝撃熱交換器
JP4025820B2 (ja) 2003-07-08 2007-12-26 福井県 開繊繊維シートの製造方法、および開繊繊維シートの製造装置
EP2213775B1 (en) * 2003-07-08 2011-11-23 Fukui Prefectural Government Method of producing a spread multi-filament bundle and an apparatus used in the same
CN1580101A (zh) * 2004-05-14 2005-02-16 申屠年 热塑性树脂基碳纤维复合材料片材及其制作方法和设备
JP4819340B2 (ja) 2004-11-02 2011-11-24 丸八株式会社 強化繊維積層接合装置
JP2006138031A (ja) * 2004-11-11 2006-06-01 Toray Ind Inc 強化繊維基材、プリフォームおよびそれらの製造方法
JP2006224543A (ja) 2005-02-18 2006-08-31 Fukui Prefecture 繊維補強シート及びその製造方法と製造装置
JP2007001089A (ja) 2005-06-22 2007-01-11 Doshisha 繊維強化熱可塑性複合材料の成形方法およびその中間体
JP5223130B2 (ja) 2007-02-15 2013-06-26 福井県 熱可塑性樹脂補強シート材及びその製造方法、並びに熱可塑性樹脂多層補強シート材

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014088213A1 (ko) * 2012-12-05 2014-06-12 주식회사 디아이씨 자석식 보강판 및 그 제조방법
KR20190140149A (ko) * 2018-06-11 2019-12-19 장용수 섬유강화수지를 제조하기 위한 유로매체와 이를 포함한 복합매트 및 이를 사용한 진공성형 방법

Also Published As

Publication number Publication date
EP2090423B1 (en) 2018-10-31
KR20130045908A (ko) 2013-05-06
CA2658572A1 (en) 2008-05-29
US20100215887A1 (en) 2010-08-26
KR101411169B1 (ko) 2014-06-23
KR101295936B1 (ko) 2013-08-14
EP2090423A1 (en) 2009-08-19
CN101466535B (zh) 2013-05-22
KR101321651B1 (ko) 2013-10-23
CN101466535A (zh) 2009-06-24
KR20130009888A (ko) 2013-01-23
WO2008062818A1 (fr) 2008-05-29
KR20130009887A (ko) 2013-01-23
US20120270009A1 (en) 2012-10-25
BRPI0716399A2 (pt) 2013-09-17
CN102815062A (zh) 2012-12-12
US20120270030A1 (en) 2012-10-25
US10322530B2 (en) 2019-06-18
EP2090423A4 (en) 2013-02-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20090091104A (ko) 열가소성 수지 다층 보강 시트재 및 그 제조 방법, 및 열가소성 수지 복합 재료 성형품의 성형 방법
JP5223130B2 (ja) 熱可塑性樹脂補強シート材及びその製造方法、並びに熱可塑性樹脂多層補強シート材
JP5135616B2 (ja) 熱可塑性樹脂補強シート材、熱可塑性樹脂多層補強シート材及びその製造方法、並びに熱可塑性樹脂多層補強成型品
KR101391468B1 (ko) 다축 보강 적층 성형품 및 그 제조 방법
JP5920690B2 (ja) プリプレグシート材及びその製造方法
JP4324649B2 (ja) 繊維強化熱可塑性樹脂シート及びそれを用いた構造材並びに繊維強化熱可塑性樹脂シートの製造方法
JP5417631B2 (ja) 熱可塑性樹脂複合材料成形品の成形方法
EP1731282B1 (en) Preform, frp, and processes for producing these
WO2007119371A1 (ja) プリフォームの製造方法および製造装置
JP6085798B2 (ja) ３次元形状成形用複合材及びその製造方法
EP2733161A1 (en) Thermoplastic resin pre-preg, molded preform and molded composite using same, and method for producing molded preform and molded composite
EP3536840B1 (en) Composite material reinforcement substrate, composite material, and production method for composite material reinforcement substrate
KR20140005409A (ko) 열가소성 프리프레그 및 그 제조방법
WO2021193268A1 (ja) 複合材料成形品の製造方法及び製造装置
JP4135180B2 (ja) 多方向繊維強化熱可塑性樹脂板及びその製造法並びに製造システムと加圧成形装置
JPH05245835A (ja) 繊維補強熱可塑性樹脂成形用基材及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A107 Divisional application of patent
WITB Written withdrawal of application