KR20140018893A - 섬유강화 복합재료로 이루어지는 성형체 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 목적은 강화 섬유와 열가소성 수지를 포함한 섬유강화 복합재료로 이루어지는 경량이고 형상 자유도가 있는 성형체를 제공하는 것이다. 본 발명은 열가소성 수지 중에 불연속의 강화 섬유가 면내는 등방성이고 2차원 배향하여 존재하는 섬유강화 복합재료로 이루어지는 등방성이 뛰어난 성형체로서, 그 성형체에 포함되는 강화 섬유가 하기식 (1)로 정의되는 임계단사수 이상으로 구성되는 강화 섬유 다발(A)에 대하여, 그 성형체 중의 강화 섬유 전량에 대한 비율이 20Vol% 이상 90Vol% 미만이고, 또한 강화 섬유 다발(A) 중의 평균 섬유수(N)가 하기식 (2)를 만족하는 것을 특징으로 하는 성형체이다. 임계단사수 = 600/D (1), 0.7×104/D2＜N＜1×105/D2 (2)(여기서 D는 강화 섬유의 평균 섬유 직경(㎛)이다)

Description

섬유강화 복합재료로 이루어지는 성형체{MOLDED BODY COMPRISING FIBER-REINFORCING COMPOSITE MATERIAL}
본 발명은 강화 섬유와 열가소성 수지를 포함한 섬유강화 복합재료로 이루어지는 경량이고 형상 자유도가 있는 성형체에 관한 것이다. 또한, 전기·전자기기용 케이스, 자동차용 부품, 의료기기용 부품, 항공기 부품, 건재(建材), 일반 산업용 부품 등의 용도에 바람직하게 이용되는 성형체에 관한 것이다. 또한, 그 성형체를 높은 생산성으로 제조하기 위한 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 전기·전자기기, 자동차, 의료기기, 항공기, 건재, 일반 산업용 부품 등의 여러가지 분야에서 경량화에 관한 요망이 높아지고 있고, 그것들에 이용되는 케이스나 부재 등에 대하여도 경량·고강성화가 요구되어 왔다. 그러한 박육(薄肉)·고강성의 케이스나 부재로서는, 알루미늄 합금이나 마그네슘 합금의 압연판을 프레스 가공한 성형체, 혹은 다이캐스트 몰드 성형한 성형체가 이용되고 있고, 또한, 유리 섬유나 탄소 섬유를 충전한 섬유강화 복합재료를 사출성형한 성형체나, 섬유강화 복합재료판에 열가소성 수지를 사출성형으로 일체화한 성형체 등도 이용되어 왔다.
알루미늄 합금이나 마그네슘 합금은 강도나 강성이 뛰어난 반면, 형상부형성(形狀賦形性)에 한계가 있어, 복잡한 형상을 단체(單體)로 성형하는 것은 어렵다. 또한, 금속 부재(특히, 마그네슘 합금)는 내식성이 뒤떨어진다는 문제가 있어, 대기 중의 수분이나 사용자의 땀에 포함되는 수분이나 염분으로 표면이 부식하여, 외관 불량의 문제가 발생한다. 그래서 특허문헌 1에는, 마그네슘 합금으로 이루어지는 부재 전체를 수지층으로 피복하는 피복 단계와, 그 부재와 수지제의 부품을 일체 성형하는 성형 단계를 갖는 케이스의 제조 방법이 제안되어 있다. 이에 의해, 복잡한 형상의 형성과 내식성의 부여를 행하는 것이 가능하지만, 공정이 복잡하게 되고, 게다가 알루미늄 합금이나 마그네슘 합금, 및 수지의 비강도(比强度)는 철에 대하여는 높기는 하지만, 후술(後述)하는 섬유강화 복합재료와 비교하면 낮아지기 때문에, 달성할 수 있는 경량화에는 한계가 있다.
섬유강화 복합재료는 비강도, 비강성(比剛性)이 뛰어나고, 또한 내식성에도 뛰어나므로, 상술(上述)한 용도에 광범위하게 이용되고 있다. 특히, 유리 섬유나 탄소 섬유를 충전한 섬유강화 복합재료를 사출성형한 성형체는 그 형상 자유도가 높거나 생산성이 높으므로 다용(多用)되고 있지만, 성형품에 잔존하는 섬유 길이가 짧아지기 때문에, 높은 강도나 강성이 요구되는 용도에 대하여는 과제로 남아 있다. 한편, 연속 섬유로 강화된 섬유강화 복합재료는 특히 비강도, 비강성이 뛰어나므로, 높은 강도나 강성이 요구되는 용도를 중심으로 이용되어 왔다. 그러나, 수지나 사출성형에 의한 섬유강화 복합재료와 비교하면 형상 자유도가 낮고, 복잡한 형상을 단체로 성형하는 것은 곤란하였다. 또한, 직물 형태로 한 강화 섬유를 복수 매수 적층하는 등으로 하여 제조하기 때문에, 생산성이 낮은 것도 문제이었다. 특허문헌 2에는, 강화 섬유, 특히 연속 섬유를 포함한 시트로 구성된 판상(板狀)부재의 외연(外緣)에 수지 부재를 접합한 복합 성형품이 제안되어 있다. 이에 의해, 복잡한 형상을 갖는 성형품을 실현하는 것이 가능하지만, 복수 공정을 거쳐 제조되기 때문에, 생산성이 높다고는 말하기 어렵다. 또한, 연속 섬유를 이용한 섬유강화 복합재료는 통상은 미리 강화 섬유 기재(基材)에 열강화성 수지를 함침시킨 프리프레그로 불리는 재료를, 오토클래브(autoclave)를 이용하여 2시간 이상 가열·가압하는 것에 의해 얻어진다. 최근, 수지를 함침시키지 않은 강화 섬유 기재를 금형 내에 세팅한 후, 열강화성 수지를 유입하는 RTM 성형 방법이 제안되어, 성형 시간은 대폭으로 단축되었다. 그러나, RTM 성형 방법을 이용한 경우이라도, 1개의 부품을 성형하기까지 10분 이상 필요하여, 생산성이 향상되지 않는다.
그 때문에, 종래의 열강화성 수지를 대신하여, 열가소성 수지를 매트릭스에 이용한 섬유강화 복합재료가 주목받고 있다. 그러나, 열가소성 수지는 일반적으로 열강화성 수지와 비교하여 점도가 높고, 그 때문에, 섬유 기재에 수지를 함침시키는 시간이 길고, 결과적으로 성형까지의 택트(tact)가 길어진다는 문제가 있었다.
이러한 문제를 해결하는 방법으로서, 열가소 스탬핑(stamping) 성형(TP-SMC)으로 불리는 방법이 제안되고 있다. 이것은 미리 열가소성 수지를 함침시킨 촙드 파이버(chopped fiber)를 융점 또는 유동 가능한 온도 이상으로 가열하고, 이것을 금형 내의 일부에 투입한 후, 즉시 형(型)을 닫고, 형(型)내에서 섬유와 수지를 유동시키는 것에 의해 제품 형상을 얻어, 냉각·성형한다고 하는 성형 방법이다. 이 방법으로는, 미리 수지를 함침시킨 섬유를 이용함으로써, 약 1분 정도라고 하는 짧은 시간에 성형이 가능하다. 촙드 섬유 다발 및 성형 재료의 제조 방법에 대한 특허문헌 3 및 4가 있지만, 이들은 SMC나 스탠퍼블 시트(stampable sheet)로 불리는 성형 재료로 하는 방법으로서, 이러한 열가소 스탬핑 성형에서는, 형내를 섬유와 수지를 유동시키기 때문에, 박육의 것을 만들 수 없고, 섬유 배향이 흐트러져, 제어가 곤란한 등의 문제가 있었다.
일본 특허공개 2010-147376호 공보 일본 특허공개 2010-131804호 공보 일본 특허공개 2009-114611호 공보 일본 특허공개 2009-114612호 공보
본 발명이 해결하려는 과제는 박육, 경량, 고강성이고 의장성(意匠性)이 뛰어나며, 복잡한 3차원 형상을 갖는 성형체를 높은 생산성으로 제공하는 데 있다.
이러한 과제를 해결하기 위해, 본 발명자 등은 열심히 검토한 결과, 본 발명에 도달하였다. 즉, 본 발명은 열가소성 수지 중에 불연속의 강화 섬유가 존재하는 섬유강화 복합재료로 이루어지는 성형체로서, 그 성형체에 포함되는 강화 섬유에 대하여, 하기식 (1)로 정의되는 임계단사수(臨界單絲數, critical thread count) 이상으로 구성되는 강화 섬유 다발(A)의, 그 성형체 중의 강화 섬유 전량에 대한 비율이 20Vol% 이상 90Vol% 미만이고, 또한 강화 섬유 다발(A) 중의 평균 섬유수(N)가 하기식 (2)를 만족하는 것을 특징으로 하는 성형체이다.
임계단사수 = 600/D (1)
0.7×104/D2＜N＜1×105/D2 (2)
(여기서 D는 강화 섬유의 평균 섬유 직경(㎛)이다)
본 발명에 의하면, 박육, 경량, 고강성이고 의장성이 뛰어나며, 복잡한 3차원 형상을 갖는 성형체를, 단순한 프로세스에 의해 높은 생산성으로 제조하는 것이 가능하게 된다. 본 발명에 의해, 복잡한 3차원 형상을 갖는 성형체이라도, 일체 성형에 의해 얻을 수 있다. 본 발명에 의해 전기·전자기기용 케이스가 바람직하게 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시형태의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시형태의 3면도(단면도)이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시형태에서의 수평부와 기립부(立上部)의 합류부(合流部)이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시형태에서의 수평부와 기립부의 합류부의 층 구성의 단면 관찰 사진이다.
본 발명은 열가소성 수지 중과 불연속의 강화 섬유로 구성되는 섬유강화 복합재료로 이루어지는 성형체이다. 이하, 본 발명의 성형체의 실시형태에 대하여 설명하지만, 본 발명은 이들에 제한되는 것은 아니다.
[강화 섬유]
성형체를 구성하는 섬유강화 복합재료에서의 강화 섬유로서는, 특별히 제한은 없지만, 탄소 섬유, 아라미드 섬유, 폴리에스테르 섬유 및 유리 섬유로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종인 것이 바람직하다. 강도·강성이 요구되는 용도에 있어서는, 탄소 섬유와 유리 섬유와 아라미드 섬유가 바람직하고, 탄소 섬유가 보다 바람직하다. 또한, 도전성이 필요한 용도에 있어서는, 탄소 섬유가 바람직하고, 니켈 등의 금속을 피복한 탄소 섬유가 보다 바람직하다. 전자파 투과성이 필요한 용도에 있어서는, 아라미드 섬유, 유리 섬유, 폴리에스테르 섬유가 바람직하고, 전자파 투과성과 강도의 밸런스로부터 아라미드 섬유와 유리 섬유가 보다 바람직하다. 내충격성이 필요한 용도에 있어서는, 아라미드 섬유와 폴리에스테르 섬유가 바람직하다. 이들은 병용할 수도 있고, 성형체의 부위에 따라 강화 섬유의 종류를 구분하여 사용하는 것도 가능하고, 다른 강화 섬유를 적층시킨 상태로 성형체를 성형하는 것도 가능하다.
[열가소성 수지]
본 발명의 성형체를 구성하는 섬유강화 복합재료에서의 열가소성 수지의 존재량은 강화 섬유 100중량부에 대하여, 50∼1000중량부인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 강화 섬유 100중량부에 대하여, 열가소성 수지 55∼500중량부, 더 바람직하게는 강화 섬유 100중량부에 대하여, 열가소성 수지 60∼300중량부이다.
성형체를 구성하는 열가소성 수지로서는, 특별히 제한은 없지만, 염화비닐 수지, 염화비닐리덴 수지, 초산비닐수지, 폴리비닐알코올 수지, 폴리스티렌 수지, 아크릴로니트릴-스티렌 수지(AS수지), 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지(ABS 수지), 아크릴 수지, 메타크릴 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리아미드6 수지, 폴리아미드11 수지, 폴리아미드12 수지, 폴리아미드46 수지, 폴리아미드66 수지, 폴리아미드610 수지, 폴리아세탈 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리에틸렌나프탈레이트 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리부틸렌나프탈레이트 수지, 폴리아릴레이트 수지, 폴리페닐렌에테르 수지, 폴리페닐렌술피드 수지, 폴리술폰 수지, 폴리에테르술폰 수지, 폴리에테르에테르케톤 수지, 폴리젖산 수지, 및 이러한 수지로부터 선택되는 2종류 이상의 혼합물(수지 조성물) 등으로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종을 바람직하게 들 수 있다. 상기한 수지 조성물로서는, 폴리카보네이트 수지와 폴리에스테르 수지의 조성물, 폴리카보네이트와 ABS 수지와의 조성물, 폴리페닐렌에테르 수지와 폴리아미드 수지의 조성물, 폴리아미드 수지와 ABS 수지의 조성물, 및 폴리에스테르 수지와 나일론 수지의 조성물 등으로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종이 보다 바람직하다.
또한, 본 발명의 목적을 해치지 않는 범위에서, 섬유강화 복합재료에 기능성의 충전재나 첨가제를 함유시켜도 좋다. 예를 들면, 유기/무기 필러, 난연제, 내UV제, 안료, 이형제, 연화제, 가소제, 계면활성제 등을 들 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 특히, 전자·전기기기 용도나 자동차 용도에 있어서는, 높은 난연성이 요구되는 일이 있기 때문에, 열가소성 수지에 난연제를 함유시키는 것이 바람직하다. 난연제의 예로서는, 공지의 것을 사용할 수 있고, 본 발명의 열가소성 조성물에 난연성을 부여할 수 있는 것이라면 특별히 한정되지 않는다. 구체적으로는, 인계 난연제, 질소계 난연제, 실리콘 화합물, 유기 알칼리 금속염, 유기 알칼리 토류 금속염, 불소계 난연제 등을 들 수 있고, 이러한 난연제는 단독으로 사용해도 좋고, 복수를 병용하여 사용해도 좋다. 난연제의 함유량은 물성, 성형성, 난연성의 밸런스로부터 수지 100질량부에 대하여 1∼40질량부로 하는 것이 바람직하고, 1∼20질량부로 하는 것이 더 바람직하다.
[성형체에 포함되는 강화 섬유]
본 발명의 성형체에 포함되는 강화 섬유는, 식 (1)
임계단사수 = 600/D (1)
(여기서 D는 강화 섬유의 평균 섬유 직경(㎛)이다)
로 정의하는 임계단사수 이상으로 구성되는 강화 섬유 다발(A)에 대하여, 성형체 중의 강화 섬유 전량에 대한 비율이 20Vol% 이상 90Vol% 미만인 것을 특징으로 한다. 성형체 중에는, 강화 섬유 다발(A) 이외의 강화 섬유로서 단사(單絲) 상태 또는 임계단사수 미만으로 구성되는 섬유 다발이 존재한다.
즉, 본 발명의 성형체는 평균 섬유 길이에 의존하여 정의되는 임계단사수 이상으로 구성되는 강화 섬유 다발의 존재량을 20Vol% 이상 90Vol% 미만으로 한다, 즉, 강화 섬유의 개섬(開纖) 정도를 컨트롤하고, 특정 개수 이상의 강화 섬유로 이루어지는 강화 섬유 다발과, 그 이외의 개섬된 강화 섬유를 특정의 비율로 포함하는 것을 특징으로 한다.
강화 섬유 전량에 대한 강화 섬유 다발(A)의 비율이 20Vol% 미만으로 되면, 표면 품위가 뛰어난 성형체를 얻을 수 있다는 이점은 있지만, 기계 물성이 뛰어난 성형체를 얻기가 어려진다. 강화 섬유 다발(A)의 비율이 90Vol% 이상으로 되면, 섬유의 교락부(交絡部)가 국부적으로 두꺼워져, 박육의 것을 얻을 수 없다. 강화 섬유 다발(A)의 비율은 보다 바람직하게는 30Vol% 이상 80Vol% 미만이다.
임계단사수 이상으로 더 구성되는 강화 섬유 다발(A) 중의 평균 섬유수(N)가 하기식 (2)
0.7×104/D2＜N＜1×105/D2 (2)
(여기서 D는 강화 섬유의 평균 섬유 직경(㎛)이다)
를 만족하는 것을 특징으로 한다. 그 중에서도 임계단사수 이상으로 구성되는 강화 섬유 다발(A) 중의 평균 섬유수(N)는 6×104/D2 미만인 것이 바람직하다.
구체적으로 성형체에서의 강화 섬유가 탄소 섬유이며, 탄소 섬유의 평균 섬유 직경이 5∼7㎛인 경우, 임계단사수는 86∼120개로 되고, 탄소 섬유의 평균 섬유 직경이 5㎛인 경우, 섬유 다발 중의 평균 섬유수는 280 초과∼4000개 미만의 범위로 되지만, 그 중에서도 600∼2500개인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 600∼1600개이다. 탄소 섬유의 평균 섬유 직경이 7㎛의 경우, 섬유 다발 중의 평균 섬유수는 142 초과∼2040개 미만의 범위로 되지만, 그 중에서도 300∼1500개인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 300∼800개이다.
강화 섬유 다발(A) 중의 평균 섬유수(N)가 0.7×04/D2 미만인 경우, 높은 섬유 체적 함유율(Vf)을 얻는 것이 곤란하게 된다. 또 강화 섬유 다발(A) 중의 평균 섬유수(N)가 1×105/D2 이상인 경우, 국부적으로 후육부가 생겨, 보이드(void)의 원인이 되기 쉽다. 1mm 이하의 박육인 성형체를 얻고자 한 경우, 단순하게 분섬(分纖)한 건만의 섬유를 이용한 것은 소밀(疎密)이 크고, 양호한 물성을 얻을 수 없다. 또한, 모든 섬유를 개섬한 경우에는, 보다 얇은 것을 얻는 일은 용이하게 되지만, 섬유의 교락이 많아져, 섬유 체적 함유율의 높은 것을 얻을 수 없다. 식 (1)로 정의되는 임계단사 이상의 강화 섬유 다발(A)과, 단사 상태 또는 임계단사수 미만의 강화 섬유(B)를 성형체 내에 동시에 존재시킴으로써, 박육이며, 물성 발현율이 높은 성형체를 실현하는 것이 가능하다. 본 발명의 성형체는 각종의 두께로 하는 것이 가능하지만, 두께가 0.2∼1mm 정도의 박육품도 적합하게 얻을 수 있다.
성형체는 강화 섬유와 열가소성 수지로 이루어지는 랜덤 매트(random mat)를 프레스 성형함으로써 바람직하게 제조할 수 있다. 성형체 중의 강화 섬유의 개섬 상태는 랜덤 매트에서의 상태가 거의 유지된다. 성형체에 포함되는 강화 섬유에 대하여, 성형체 중의 강화 섬유 다발(A)의 비율, 및 강화 섬유 다발(A) 중의 평균 섬유수(N)를 상기 범위로 하기 위해서는, 랜덤 매트에서의 강화 섬유 중의, 강화 섬유 다발(A)의 비율, 및 강화 섬유 다발(A) 중의 평균 섬유수(N)를 제어함으로써 바람직하게 조정할 수 있다. 랜덤 매트에서의 강화 섬유 중의, 강화 섬유 다발(A)의 비율, 및 평균 섬유수의 바람직한 제어 방법에 대하여는 후술한다.
본 발명의 성형체에 포함되는 강화 섬유는 불연속이다. 성형체 중에 포함되는 평균 섬유 길이는 5∼100mm로 하는 것이 바람직하다. 후술하는 본 발명의 성형체의 바람직한 제조 방법에 의해, 이와 같이 어느 정도의 섬유 길이를 갖는 강화 섬유를 포함한 섬유강화 복합재료로 이루어지는 성형체를 제공할 수 있다. 이에 의해, 정적(靜的)인 강도·강성 뿐만이 아니라, 충격적인 하중이나 장기의 피로 하중에 대하여도 높은 물성을 발현하는 것과 함께, 복잡한 형상을 갖는 성형체를 성형하는 경우에 있어서도, 강화 섬유의 배향이 흐트러지기 어렵고, 성형체의 면내(面內)에서 2차원 배향하여, 등방성을 유지하는 것이 가능하게 된다. 바람직하게는 강화 섬유의 평균 섬유 길이가 10mm 이상 100mm 이하이며, 보다 바람직하게는 15mm 이상 100mm 이하이며, 보다 바람직하게는 15mm 이상 80mm 이하이다. 나아가서는, 20mm 이상 60mm 이하가 바람직하다.
또한 후술하는 바와 같이, 본 발명의 성형체는 일부를 일방향재(一方向材) 등으로 보강하는 경우를 포함한다. 열가소성 수지 중에 불연속의 강화 섬유가 존재하는 섬유강화 복합재료(주요 부분)에 더하여, 일방향재층에 의한 보강층을 갖는 경우 등에 있어서, 성형체에 포함되는 강화 섬유의 상기 정의는 일방향재에 의한 보강층 등을 제외한, 주요 부분에 대한 규정이다.
[성형체]
성형체는 수평부와, 그 수평부에 대하여 종방향으로 뻗은 기립부를 갖는 것이 바람직하다. 기립부는 수평부에 대하여 종방향이면, 엄밀하게 직각이 아니어도 좋고, 본 발명의 의도를 해치지 않는 정도로 임의의 각도나 금형의 빼기 구배를 확보하기 위한 각도를 취하는 것이 가능하다. 이 경우, 수평부와 기립부가 만들어내는 각도는 30∼90도가 바람직하고, 40∼85도가 보다 바람직하다. 수평부와 기립부의 사이에는, 본 발명의 의도를 해치지 않는 정도로 임의의 모따기나 곡률을 가하는 것도 가능하다. 모따기나 곡률의 치수로 특별히 제한은 없지만, 모따기의 경우는 C0. 2∼10mm, 곡률의 경우는 R0. 2∼10mm가 바람직하게 사용된다. 성형체의 용도가 케이스 혹은 패널 형상 부재 등, 제품의 외판 기능을 갖는 경우는 복수의 기립부가 수평부에 대하여 동일면 측에 있는 것이 바람직하다.
[수평부]
본 발명의 성형체에 있어서, 수평부란, 실질적으로 면상(面狀)으로 기립부의 기초가 되는 부위를 말하고, 케이스 혹은 패널 형상 부재의 천정부 또는 저벽부를 일례로서 들 수 있다. 수평부는 완전하게 면상일 필요는 없고, 부분적인 요철이나 비드(bead)를 갖고 있어도 좋다. 요철이나 비드의 높이나 폭에 특별히 제한은 없지만, 높이는 기초가 되는 수평부 판두께의 0.5∼10배로 하는 것이 바람직하다. 통기(通氣), 볼트 체결, 배선 등을 위한 관통구를 가져도 좋다. 이 경우, 성형체의 성형과 동시에 형내에서 시어(shear) 등을 이용하여 개공(開孔)시켜도 좋고, 후가공으로서 드릴, 펀칭, 절삭가공 등으로 개공시켜도 좋다. 수평부의 판두께는 특별히 제한은 없지만, 0.2∼5mm가 바람직하게 사용되며, 1∼3mm가 더 바람직하게 사용된다. 수평부의 판두께는 균일할 필요는 없고, 국소적으로 증감시키는 것도 가능하다. 이 경우, 판두께의 증감폭에 특별히 제한은 없지만, 기초가 되는 수평부 판두께의 30∼300%가 바람직하게 이용되며, 50∼200%가 더 바람직하게 이용된다. 판두께는 단계적으로 변화시키는 것도 가능하고, 테이퍼(taper)나 곡률을 갖게 하여 연속적으로 변화시키는 것도 가능하지만, 응력 집중을 회피한다는 관점으로부터 연속적으로 변화시키는 것이 바람직하다.
[기립부]
본 발명의 성형체에 있어서, 기립부란, 전술한 수평부에 대하여 동일 측으로 종방향에 뻗은 부위를 말하고, 케이스 혹은 패널 형상 부재의 측벽, 리브, 보스, 마운트, 경첩(hinge)을 일례로서 들 수 있다. 기립부의 높이는 특별히 제한은 없지만, 1∼300mm가 바람직하게 이용되며, 5∼100mm가 더 바람직하게 이용된다. 기립부의 높이는 균일할 필요는 없고, 국소적으로 증감시키는 것도 가능하다. 기립부 높이의 증감폭에 특별히 제한은 없고, 최대 높이의 10∼90%가 바람직하게 이용되며, 20∼80%가 더 바람직하게 이용된다. 기립부의 판두께에 특별히 제한은 없고, 수평부와 같아도 좋고, 달라도 좋다. 기립부는 수평부와 비교하여, 보다 복잡한 형상이 요구되는 일이 많으므로, 기립부의 판두께는 0.2∼100mm가 바람직하게 사용되며, 1∼50mm가 더 바람직하게 사용된다. 기립부의 판두께는 균일할 필요는 없고, 국소적으로 증감시키는 것도 가능하다. 이 경우, 증감폭에 특별히 제한은 없지만, 기초가 되는 립 판두께의 20∼500%가 바람직하게 이용되며, 50∼200%가 더 바람직하게 이용된다. 판두께는 단계적으로 변화시키는 것도 가능하고, 테이퍼나 곡률을 갖게 하여 연속적으로 변화시키는 것도 가능하지만, 응력 집중을 회피한다는 관점으로부터 연속적으로 변화시키는 것이 바람직하다. 또한, 기립부에는, 본 발명의 의도를 해치지 않을 정도로, 금형의 빼기 구배를 확보하기 위한 각도를 마련하는 것이 바람직하다. 금형의 빼기 구배는 1∼45도가 바람직하게 이용되며, 5∼10도가 더 바람직하게 이용된다. 기립부가 보스나 마운트인 경우, 내부에 헬리서트나 너트서트 등의 금속 부품을 인서트 성형하는 것도 가능하다. 기립부는 부분적인 요철이나 비드를 갖고 있어도 좋지만, 이 경우는 금형의 빼기 구배를 확보할 수 있는 것에 유의해야 한다. 또한, 기립부는 통기, 볼트 체결, 배선 등을 위한 관통구를 가져도 좋고, 성형체의 성형과 동시에 형내에서 시어 등을 이용하여 개공시켜도 좋고, 후가공으로서 드릴, 펀칭, 절삭가공 등으로 개공시켜도 좋다.
[성형체의 층 구성]
수평부와 기립부가 각각, 강화 섬유가 면내는 등방성이고 2차원 배향하는 층(X)을 갖는 것이 본 발명의 목적인 박육, 경량, 고강성이고 의장성이 뛰어난 성형체를 얻기 위해서 바람직하다. 본 발명에 있어서 「면내는 등방성이고 2차원 배향한다」라는 것은, 섬유강화 복합재료를 구성하는 강화 섬유가 섬유강화 복합재료의 접표면(接表面) 내에 섬유축의 주(主)배향 방향이 있고, 또한 그 면내에 있어서 서로 직행하는 2방향으로 측정한 인장탄성률의 값 중 큰 것을 작은 것으로 나눈 비(比)가 2를 넘지 않는다는 것을 말한다. 섬유강화 복합재료의 접표면 내에 섬유축의 주배향 방향이 있다는 것은, 섬유강화 복합재료의 단면을 관찰하였을 때에, 섬유강화 복합재료 중의 강화 섬유가 층상(層狀)으로 배열하고 있다는 것으로 확인할 수 있다.
수평부와 기립부의 합류부에, 강화 섬유가 면내는 등방성이고 2차원 배향하는 층(X)과, 강화 섬유가 수평부와 기립부에 연속적으로 배향하는 층(Y)과, 강화 섬유가 면내에서 2차원 배향하지 않고, 또한 수평부와 기립부에 연속적으로 배향하지 않는 층(Z)으로 이루어지는 군 중에서 적어도 2종을 갖는 것이 더 바람직하다. 각각의 층의 비율에 특별히 제한은 없지만, 형상이 박물(薄物)이고 단순 형상인 경우에는, (X)와 (Y)의 비율은 높아지고, (Z)의 비율은 낮아진다. 형상이 박물이고 복잡 형상인 경우에는, (X)와 (Y)의 비율은 낮아지고, (Z)의 비율은 높아진다. 전자(前者)의 경우, 수평부의 판두께에 차지하는 (X)와 (Y)의 비율은 각각 1∼45%가 바람직하게 이용되며, 후자(後者)의 경우, 수평부의 수평부의 판두께에 차지하는 (X)와 (Y)의 비율은 1∼30%가 바람직하게 이용된다. 이에 의해, 수평부와 기립부의 합류 부분의 강도를 확보 가능할 뿐만 아니라, 박육부(薄肉部)에서는 경량성과 고강성을 실현하고, 후육부(厚肉部)에서는, 면내는 등방성이고 2차원 배향하는 층(X)을 최저한 확보하면서, 3차원의 복잡 형상에도 대응 가능한 섬유 유동을 실현하는 것이 가능하게 된다. 상기 (X), (Y), (Z) 층의 비율을 성형체 내부에 실현하기 위해서는, 그 성형체에 포함되는 강화 섬유가 하기식 (1)로 정의되는 임계단사수 이상으로 구성되는 강화 섬유 다발(A)에 대하여, 그 성형체 중의 강화 섬유 전량에 대한 비율이 20Vol% 이상 90Vol% 미만이며, 또한 강화 섬유 다발(A) 중의 평균 섬유수(N)가 하기식 (2)를 만족하는 것이 중요하다. 또한, 평균 섬유 길이는 5∼100mm로 하는 것이 복잡한 형상을 갖는 성형체에 있어서도 강화 섬유가 면내는 등방성이고 2차원 배향하는 층을 확보하는데 있어서, 보다 바람직하다.
임계단사수 = 600/D (1)
0.7×104/D2＜N＜1×105/D2 (2)
(여기서 D는 강화 섬유의 평균 섬유 직경(㎛)이다)
또한, 전술한 바와 같이 복수의 기립부가 수평부에 대하여 동일면 측에 있는 성형체에 있어서는, 수평부의 기립부와 대립되는 면에, 강화 섬유가 면내는 등방성이고 2차원 배향하는 층(X)이 연속적으로 존재하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 박육, 경량, 고강성인 성형체를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 제품의 외판에 해당하는 부분의 의장성을 높일 수 있다. 이러한 층 구성은 후술하는 프레스 성형에서의 성형 조건의 제어에 의해 바람직하게 실현되는 것이 가능하다.
성형체의 의장성을 높이기 위해서, 수평부 및/혹은 기립부의 외표면 측에, 가식용(加飾用)의 필름을 부착하는 것도 가능하다. 가식(加飾) 필름의 종류로서는, 베이스 필름 상에, 문자나 도형, 모양 등, 소망하는 가식 패턴이 형성되어서 되는 전사박(轉寫箔)이나 장식 라벨, 장식 필름 등이 있고, 성형체의 표면에, 이 가식 필름의 가식 패턴을 전사하고, 혹은 가식 필름 자체를 융착 혹은 접착하는 방법이 일반적으로 알려져 있다. 이 경우, 가식 필름과 성형체의 사이에 성형체의 표면 요철을 메우기 위한 층이 형성되어 있어도 좋다. 가식 필름은 후가공으로서 부착하여도 좋고, 프레스용 금형 내에 미리 세팅하고, 섬유강화 복합재료와 일괄 성형하는 것도 가능하다.
성형체에 큰 하중이 작용하는 경우는 수평부 및/혹은 기립부의 일부를 일방향재로 보강하는 것도 가능하다. 이 경우, 성형체의 외표면에 일방향재를 배치하는 것이 바람직하고, 표리(表裏) 양측으로 배치하여 샌드위치 구조로 하는 것이 성형시의 휨을 억제하는 관점으로부터 더 바람직하다. 일방향재의 두께는 특별히 제한은 없지만, 랜덤 매트를 성형한 섬유강화 복합재료의 두께의 5∼100%가 바람직하고, 10∼50%가 더 바람직하다. 또한 성형체에 포함되는 강화 섬유의 상기 섬유 다발이나 평균 섬유 길이 등의 규정은 일방향재 등의 부분을 제외한, 주요 부분에 대한 규정이다.
일방향재란, 길이 100mm 이상이 연속한 강화 섬유가 열가소성 수지 중에 일방향으로 가지런히 배치되어 있는 것을 말한다. 열가소성 수지의 종류는 상기 섬유강화 복합재료에 포함되는 열가소성 수지와 같은 것이라도 다른 것이라도 좋다. 본 발명에 있어서 이용되는 일방향재로서는, 복수의 연속 강화 섬유를 적층한 것이어도 좋고, 연속 강화 섬유의 다발을 시트상으로 하여 각도를 바꾸어 적층한 것(다축직물기재)을, 나일론사, 폴리에스테르사, 유리 섬유사의 스티치사로, 이 적층체를 두께 방향으로 관통하여, 적층체의 표면과 이면(裏面)의 사이를 표면 방향을 따라서 왕복하여 스티치 한 것 같은 다축직물이어도 좋다. 일방향재에 있어서는, 열가소성 수지의 존재량이 강화 섬유 100중량부에 대하여, 50∼1000중량부인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 강화 섬유 100중량부에 대하여, 열가소성 수지 55∼500중량부, 더 바람직하게는 강화 섬유 100중량부에 대하여, 열가소성 수지 60∼300중량부이다.
[랜덤 매트]
본 발명의 성형체의 제조 방법으로 특별히 제한은 없지만, 강화 섬유와 열가소성 수지로 구성되는 랜덤 매트를 프레스 성형하여 얻는 것이 바람직하다. 그것을 위한 랜덤 매트는 섬유 길이 5∼100mm의 강화 섬유와 열가소성 수지로 구성되고, 강화 섬유의 기본 중량(단위 면적당 중량; 目付)이 25∼3000g/m2이며, 하기식 (1)로 정의되는 임계단사수 이상으로 구성되는 강화 섬유 다발(A)에 대하여, 매트의 섬유 전량에 대한 비율이 20Vol% 이상 90Vol% 미만이며, 또한 강화 섬유 다발(A) 중의 평균 섬유수(N)가 하기식 (2)를 만족하는 것이 바람직하다.
임계단사수 = 600/D (1)
0.7×104/D2＜N＜1×105/D2 (2)
(여기서 D는 강화 섬유의 평균 섬유 직경(㎛)이다)
랜덤 매트의 면내에 있어서, 강화 섬유는 특정의 방향으로 배향하지 않고, 무작위인 방향으로 분산하여 배치되어 있다. 랜덤 매트는 면내 등방성의 재료이다. 랜덤 매트로부터 성형체를 얻은 경우에, 랜덤 매트 중의 강화 섬유의 등방성은 성형체에 있어서도 유지된다. 랜덤 매트로부터 성형체를 얻어, 서로 직교하는 2방향의 인장탄성률의 비를 구함으로써, 랜덤 매트 및 그로부터의 성형체의 등방성을 정량적으로 평가할 수 있다. 랜덤 매트로부터 얻어진 성형체에서의 2방향의 탄성률의 값 중 큰 것을 작은 것으로 나눈 비가 2를 넘지 않을 때에 등방성이라고 한다. 비가 1.3을 넘지 않을 때는 등방성이 뛰어난 것으로 한다.
랜덤 매트에서의 강화 섬유의 기본 중량은 25∼3000g/m2의 범위이다. 랜덤 매트는 프리프레그로서 유용하고, 소망하는 성형(成形)에 맞추어 각종 기본 중량을 선택할 수 있다.
랜덤 매트 중의 강화 섬유는 불연속이며, 평균 섬유 길이가 5∼100mm 이하인 것이 바람직하다. 본 발명의 성형체는 어느 정도 긴 강화 섬유를 포함하여 강화 기능을 발현할 수 있는 것을 특징으로 한다. 섬유 길이는, 얻어진 랜덤 매트에서의 강화 섬유의 섬유 길이를 측정하여 구한 평균 섬유 길이로 표현된다. 평균 섬유 길이의 측정 방법으로서는, 무작위로 추출한 100개의 섬유의 섬유 길이를, 노니우스(Nonius) 등을 이용하여 1mm 단위까지 측정하고, 그 평균을 구하는 방법을 들 수 있다.
랜덤 매트 중의 강화 섬유의 평균 섬유 길이는 바람직하게는 10mm 이상 100mm 이하이며, 바람직하게는 15mm 이상 100mm 이하이며, 보다 바람직하게는 15mm 이상 80mm 이하이다. 나아가서는, 20mm 이상 60mm 이하가 바람직하다. 후술하는 바람직한 강화 섬유의 절단 방법에 있어서, 강화 섬유를 고정 길이로 절단하여 랜덤 매트를 제조한 경우, 평균 섬유 길이는 절단한 섬유 길이와 대충 같아진다.
랜덤 매트는 식 (1)
임계단사수 = 600/D (1)
(여기서 D는 강화 섬유의 평균 섬유 직경(㎛)이다)
로 정의하는 임계단사수 이상으로 구성되는 강화 섬유 다발(A)에 대하여, 랜덤 매트의 섬유 전량에 대한 비율이 20Vol% 이상 90Vol% 미만인 것이 바람직하다. 랜덤 매트 중에는, 강화 섬유 다발(A) 이외의 강화 섬유로서 단사 상태 또는 임계단사수 미만으로 구성되는 섬유 다발이 존재한다.
랜덤 매트에 있어서는, 평균 섬유 길이에 의존하여 정의되는 임계단사수 이상으로 구성되는 강화 섬유 다발의 존재량을 20Vol% 이상 90Vol% 미만으로 하는, 즉 강화 섬유의 개섬 정도를 컨트롤하고, 특정 개수 이상의 강화 섬유로 이루어지는 강화 섬유 다발과, 그 이외의 개섬된 강화 섬유를 특정의 비율로 포함하는 것이 바람직하다.
섬유 전량에 대한 강화 섬유 다발(A)의 비율이 20Vol% 미만으로 되면, 랜덤 매트를 성형하였을 때에, 표면 품위가 뛰어난 복합재료를 얻을 수 있다는 이점은 있지만, 기계 물성이 뛰어난 섬유강화 복합재료를 얻기가 어려워진다. 강화 섬유 다발(A)의 비율이 90Vol% 이상으로 되면, 섬유의 교락부가 국부적으로 두꺼워져, 박육의 것을 얻을 수 없다. 강화 섬유 다발(A)의 비율은 보다 바람직하게는 30Vol% 이상 80Vol% 미만이다. 강화 섬유 다발의 존재량을 20Vol% 이상 90Vol% 미만으로 하려면, 후술하는 바람직한 제법에 있어서는, 예를 들면 개섬 공정에서의 분사하는 공기의 압력 등에 의해 컨트롤할 수 있다. 또한, 절단 공정에 제공하는 섬유 다발의 크기, 예를 들면 다발의 폭이나 폭 당의 섬유수를 조정함으로써 컨트롤할 수도 있다. 구체적으로는, 개섬하는 등으로 하여 섬유 다발의 폭을 넓혀 절단 공정에 제공하는 것, 절단 공정의 전에 슬릿(slit) 공정을 마련하는 방법을 들 수 있다. 또한 짧은 칼날을 다수 늘어놓은 소위, 분섬(分纖) 나이프를 이용하여 섬유 다발을 절단하는 방법이나, 절단함과 동시에, 슬릿팅(slitting)하는 방법을 들 수 있다. 바람직한 조건에 대하여는, 개섬 공정의 항목에 기재한다.
또한 임계단사수 이상으로 구성되는 강화 섬유 다발(A) 중의 평균 섬유수(N)가 하기식 (4)
0.7×104/D2＜N＜1×105/D2 (4)
(여기서 D는 강화 섬유의 평균 섬유 직경(㎛)이다)
을 만족하는 것이 바람직하다.
강화 섬유 다발(A) 중의 평균 섬유수(N)를 상기 범위로 하려면, 후술하는 바람직한 제법에 있어서는, 절단 공정에 제공하는 섬유 다발의 크기, 예를 들면 다발의 폭이나 폭 당의 섬유수를 조정함으로써 컨트롤할 수도 있다. 구체적으로는, 개섬하는 등 섬유 다발의 폭을 넓혀 절단 공정에 제공하는 것, 절단 공정의 전에 슬릿 공정을 마련하는 방법을 들 수 있다. 또한 섬유 다발을 절단함과 동시에, 슬릿팅하여도 좋다.
또한, 개섬 공정에서의 분사하는 공기의 압력 등에 의해 절단된 섬유 다발의 흐트러진 쪽을 조정하고, 강화 섬유 다발(A) 중의 평균 섬유수(N)를 컨트롤할 수도 있다. 바람직한 조건에 대하여는, 개섬 공정 및 절단 공정의 항목에 기재한다.
구체적으로는, 랜덤 매트를 구성하는 탄소 섬유의 평균 섬유 길이가 5∼7㎛인 경우, 임계단사수는 86∼120개로 되고, 탄소 섬유의 평균 섬유 길이가 5㎛인 경우, 섬유 다발 중의 평균 섬유수는 280 초과∼4000개 미만의 범위로 되지만, 그 중에서도 600∼2500개인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 600∼1600개이다. 탄소 섬유의 평균 섬유 길이가 7㎛인 경우, 섬유 다발 중의 평균 섬유수는 142 초과∼2040개 미만의 범위로 되지만, 그 중에서도 300∼1500개인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 300∼800개이다.
강화 섬유 다발(A) 중의 평균 섬유수(N)가 0.7×104/D2 이하인 경우, 높은 섬유 체적 함유율(Vf)을 얻는 것이 곤란하게 되는 경우가 있다. 또한, 강화 섬유 다발(A) 중의 평균 섬유수(N)가 1×105/D2 이상인 경우, 국부적으로 후육부가 생겨 보이드의 원인이 되기 쉽다. 1mm 이하의 박육인 복합재료를 얻으려고 한 경우, 단순하게 분섬한 것만의 섬유를 이용한 것은, 소밀이 크고, 양호한 물성을 얻을 수 없다. 또한, 모든 섬유를 개섬한 경우에는, 보다 얇은 것을 얻는 일은 용이하게 되지만, 섬유의 교락이 많아져, 섬유 체적 함유율이 높은 것을 얻을 수 없다. 식 (1)로 정의되는 임계단사 이상의 강화 섬유 다발(A)과, 단사 상태 또는 임계단사수 미만의 강화 섬유(B)가 동시에 존재하는 랜덤 매트에 의해, 박육이며, 또한 얻어지는 물성이 높은 랜덤 매트를 얻는 것이 가능하다. 본 발명의 랜덤 매트는 각종의 두께로 하는 것이 가능하지만, 이것을 프리폼(preform)으로 하여, 두께가 0.2∼1mm 정도의 박육의 성형품도 적합하게 얻을 수 있다.
본 발명의 랜덤 매트는 고체의 열가소성 수지를 포함하고, 섬유강화 복합재료를 얻기 위한 프리폼으로 된다. 랜덤 매트에 있어서는, 열가소성 수지가 섬유상(纖維狀) 및/또는 입자상(粒子狀))으로 존재하는 것이 바람직하다. 강화 섬유와 섬유상 및/또는 입자상의 열가소성 수지가 혼합하여 존재하고 있음으로써, 형내에서 섬유와 수지를 유동시킬 필요가 없고, 성형시에 열가소성 수지를 용이하게 함침할 수 있는 것을 특징으로 한다. 열가소성 수지는 섬유상 또는 입자상으로 구성되는 것이 바람직하다. 열가소성 수지의 종류를 2종 이상으로 할 수도 있고, 또한 섬유상과 입자상의 것을 병용해도 좋다.
섬유상의 경우, 섬도(纖度) 100∼5000dtex의 것, 보다 바람직하게는 섬도 1000∼2000dtex의 것이 보다 바람직하고, 평균 섬유 길이로서는, 0.5∼50mm가 바람직하고, 보다 바람직하게는 평균 섬유 길이 1∼10mm이다.
입자상의 경우, 구(球) 형상, 세편(細片) 형상, 혹은 펠렛(pellet)과 같은 원기둥 형상을 바람직하게 들 수 있다. 구 형상의 경우는, 진원(眞圓) 또는 타원의 회전체, 혹은 계란 모양과 같은 형상을 바람직하게 들 수 있다. 구(球)로 한 경우의 바람직한 평균 입자 직경은 0.01∼1000㎛이다. 보다 바람직하게는 평균 입자 직경 0.1∼900㎛의 것이 보다 바람직하고, 더 바람직하게는 평균 입자 직경 1∼800㎛의 것이 보다 바람직하다. 입자 직경 분포에 대하여는 특별히 제한은 없지만, 분포가 샤프(sharp)한 것이 보다 얇은 성형체를 얻는 목적으로서는 보다 바람직하지만, 분급(分級) 등의 조작에 의해 소망하는 입도 분포로서 이용할 수가 있다.
세편 형상의 경우, 펠렛과 같은 원기둥 형상이나, 각기둥 형상, 인편(鱗片) 형상이 바람직한 형상으로서 들 수 있고, 필름을 가늘게 재단하여 직사각형 형상으로 한 것도 바람직하다. 이 경우 어느 정도의 애스펙트비(aspect ratio)를 가져도 좋지만, 바람직한 길이는 상기 섬유 형상의 경우와 동일한 정도로 한다.
[랜덤 매트의 제조 방법]
본 발명에 이용하는 랜덤 매트는 이하의 공정 1∼3으로부터, 바람직하게 제조된다.
1. 강화 섬유를 절단하는 공정,
2. 절단된 강화 섬유를 관내에 도입하고, 공기를 섬유에 분사함으로써, 섬유 다발을 개섬시키는 공정,
3. 개섬시킨 강화 섬유를 확산시킴과 동시에, 섬유상 또는 입자상의 열가소성 수지와 함께 흡인하고, 강화 섬유와 열가소성 수지를 도포하여 강화 섬유 및 열가소성 수지를 정착시키는 공정.
이하, 각 공정에 대하여 상세히 설명한다.
[절단 공정]
강화 섬유의 절단 방법은 구체적으로는, 나이프를 이용하여 강화 섬유를 절단하는 공정이다. 나이프로서는, 로터리 커터 등이 바람직하다. 소망하는 크기의 섬유 다발로 하기 위해서, 절단에 제공되는 섬유 다발로서, 스트랜드 폭이 약간 가는 것을 이용하고, 혹은 종방향으로 잘라서 스트랜드 폭을 가늘게 하는 것도 바람직하다. 그 경우, 섬유 방향에 수직한 칼날에 더하여 섬유 방향으로 평행한 칼날을 가진 커터를 이용하여, 특정의 섬유 길이로 절단함과 동시에 섬유 다발을 종방향으로 슬릿팅하는 것도 바람직하다.
로터리 커터로서는, 각도를 규정한 나선 형상 나이프 또는 분섬 나이프를 이용하는 것이 바람직하다.
[개섬 공정]
개섬 공정은 구체적으로는, 절단된 강화 섬유를 관내에 도입하고, 공기를 섬유에 분사함으로써, 섬유 다발을 개섬시키는 공정이다. 개섬의 정도에 대하여는 공기의 압력 등에 의해 적당히 컨트롤할 수 있다. 개섬 공정에 있어서 바람직하게는 압축 공기 분사구멍으로부터, 풍속 1∼1000m/sec로, 보다 바람직하게는 5∼500m/sec로 공기를 직접 섬유 다발에 분사함으로써, 보다 완전하게 강화 섬유를 개섬시킬 수 있다. 구체적으로는, 강화 섬유가 통과하는 관내에 Φ1mm 정도의 구멍을 수 곳에 뚫고, 외측으로부터 0.2∼0.8MPa 정도의 압력을 가하고, 압축 공기를 섬유 다발에 직접 분사함으로써, 섬유 다발을 용이하게 개섬할 수 있다.
[도포 공정]
도포 공정은 개섬시킨 강화 섬유를, 확산시킴과 동시에, 섬유상 또는 입자상의 열가소성 수지와 함께 흡인하고, 강화 섬유와 열가소성 수지를 동시에 살포하는 도포 공정이다. 개섬시킨 강화 섬유와 섬유상 또는 입자상의 열가소성 수지를 바람직하게는 동시에, 시트 위, 구체적으로는, 개섬 장치 하부에 마련한 통기성 시트 위에 도포한다. 도포 공정에 있어서, 열가소성 수지의 공급량은 강화 섬유 100중량부에 대하여, 50∼1000중량부인 것이 바람직하다.
여기서, 강화 섬유와 섬유상 또는 입자상의 열가소성 수지는 2차원 배향하는 것처럼 살포하는 것이 바람직하다. 개섬한 섬유를 2차원 배향시키면서 도포하기 위해서는, 도포 방법 및 아래와 같은 정착(定着) 방법이 중요하게 된다. 강화 섬유의 도포 방법에는, 원추형 등의 테이퍼관을 이용하는 것이 바람직하다. 원추 등의 관내에서는 공기가 확산하고, 관내의 유속이 감속하고, 이 때 강화 섬유에는, 회전력이 부여된다. 이 벤트리(venturi) 효과를 이용하여 개섬시킨 강화 섬유를 바람직하게 확산시켜 살포할 수 있다.
또 아래와 같은 정착 공정을 위해서도, 흡인 기구를 갖는 가동식의 통기성 시트 위에 살포하는 것이 바람직하다.
여기서 강화 섬유 및 열가소성 수지는 랜덤 매트 중에 균등하게 얼룩 없이 살포하는 것이 바람직하다.
[정착 공정]
도포 및 정착 공정은 동시에 행해도 좋다. 정착 공정은 도포된 강화 섬유 및 열가소성 수지를 정착시키는 공정이다. 바람직하게는 통기성 시트 하부로부터 공기를 흡인하여 섬유를 정착시킨다. 강화 섬유와 동시에 살포된 열가소성 수지도 혼합되면서, 섬유상이면 공기 흡인에 의해, 입자상이라도 강화 섬유에 수반하여 정착된다.
통기성의 시트를 통하여, 하부로부터 흡인함으로써, 2차원 배향의 높은 매트를 얻을 수 있다. 또한, 발생하는 부압(負壓)을 이용하여 입자상, 또는 섬유상의 열가소성 수지를 흡인하고, 또한, 관내에서 발생하는 확산류에 의해, 강화 섬유와 용이하게 혼합할 수 있다. 얻어지는 랜덤 매트는 강화 섬유의 근방에 열가소성 수지가 존재함으로써, 함침 공정에 있어서, 수지의 이동거리가 짧고, 비교적 단시간에 수지의 함침이 가능하게 된다. 또한, 미리, 이용하는 매트릭스 수지와 같은 재질의 통기성의 부직포 등을 정착부에 세팅하고, 부직포 위에 강화 섬유 및 입자를 분사하는 것도 가능하다.
도포 및 정착 공정은 동시에 행하고, 즉 도포하면서 정착시켜도 좋다.
상기 랜덤 매트의 바람직한 제조 방법에 의해, 섬유의 장축이 3차원 방향으로 배향하고 있는 것이 적어, 2차원 배향성이 있는 랜덤 매트로 할 수 있다.
[프레스 성형]
본 발명의 성형체의 제조 방법으로 특별히 제한은 없지만, 랜덤 매트 또는 랜덤 매트를 프레스하여 판상의 프리프레그로 한 것을 기재(基材)로 하여 금형에 배치하고, 프레스 성형하는 것이 바람직하다.
그 중에서도 기재를, 하기식 (5)의 충진율로 25∼100%로 되도록 배치하고, 프레스 성형하는 것이 바람직하다.
충진율 = 100×기재 면적(mm2)/금형 캐비티(cavity) 투영 면적(mm2) (5)
(여기서 금형 캐비티 투영 면적이라는 것은 빼내기 방향으로의 투영 면적이다)
성형체의 수평부에 높은 물성이나 의장성이 요구되는 경우, 충진율은 80∼100%로 하는 것이 바람직하다. 충진율이 80% 미만인 경우, 수평부에서 강화 섬유가 면내는 등방성이고 2차원 배향하는 층(X)을 확보할 수 없는 영역이 증가하기 때문에, 물성 발현율이나 의장성이 저하되는 경향에 있다. 충진율이 100%를 넘는 경우, 성형체의 단부(端部)에 버어(burr)가 발생하여 버려, 후가공에서의 기계 가공 등에 의한 트리밍이 필요하게 되기 때문에, 프로세스가 복잡하게 될 뿐만 아니라, 재료 손실이 발생하여 버린다. 충진율 80∼100%로 함으로써, 수평부에 강화 섬유가 면내는 등방성이고 2차원 배향하는 층(X)을 확보하면서, 재료 손실이나 트리밍의 일손을 발생시키는 일 없이 경량인 성형체를 높은 생산성으로 제조하는 것이 가능하게 된다. 구체적으로는, 아래와 같은 공정 1)에 대하여, 공정 2) 또는 2＇)를 거쳐 성형체를 제조할 수 있다.
1) 가압하에서 랜덤 매트 중의 열가소성 수지를 용해하고, 강화 섬유 다발 내 및 강화 섬유의 단사 사이에 열가소성 수지를 함침시킨 후 냉각하여 판상의 프리프레그를 얻는다.
2) 판상의 프리프레그를 융점 이상 또는 유리 전이점 이상까지 가열하고, 이것을 얻고자 하는 성형체의 형상에 맞추어 단독 또는 복수 매 겹치고, 융점 미만 혹은 유리 전이점 미만으로 유지한 금형 내에 투입하고, 가압한 후, 냉각하는, 소위 콜드 프레스로 성형체를 얻는다.
2＇) 금형 내에 판상의 프리프레그를 투입하여 융점 이상 혹은 유리 전이점 이상까지 승온(昇溫)하면서, 프레스 성형을 행하고, 이어서 금형을 융점 미만 혹은 유리 전이 온도 미만까지 냉각하는, 소위 핫 프레스로 성형체를 얻는다.
공정 1)에 있어서, 랜덤 매트는 복수 매 겹쳐, 소망하는 두께나 섬유 중량으로 한 다음 프레스할 수도 있다.
＜실시예＞
이하, 본 발명을 실시예에 의해 더 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이에 의해 어떠한 한정을 받는 것은 아니다.
1) 랜덤 매트에서의 강화 섬유 다발의 분석
강화 섬유 다발(A)의 매트의 섬유 전량에 대한 비율을 구하는 방법은 이하와 같다.
랜덤 매트를 100mm×100mm에 잘라내고, 두께(Ta)와 중량을 측정한다(Wa).
잘라낸 매트로부터, 섬유 다발을 핀셋으로 모두 꺼내서, 섬유 다발을 굵기 별로 분류한다. 본 실시예에서는, 분류는 굵기 0.2mm 정도 단위로 분류하였다.
분류마다, 모든 섬유 다발의 길이(Li)와 중량(Wi), 섬유 다발수(I)를 측정하고, 기록한다. 핀셋으로 꺼낼 수 없는 정도로 섬유 다발이 작은 것에 대하여는, 모아서 마지막에 중량을 측정한다(Wk). 이 때, 1/1000g까지 측정 가능한 천칭을 이용한다. 또한, 특히 강화 섬유를 탄소 섬유로 한 경우나, 섬유 길이가 짧은 경우에는, 섬유 다발의 중량이 작아, 측정이 곤란하게 된다. 이러한 경우에는, 분류한 섬유 다발을 복수개 모아서 중량을 측정한다.
측정 후, 이하의 계산을 한다. 사용하고 있는 강화 섬유의 섬도(F)로부터, 개개의 섬유 다발의 섬유 개수(Ni)는 다음 식에 의해 구하였다.
Ni = Wi/(Li×F)
강화 섬유 다발(A) 중의 평균 섬유수(N)는 이하의 식에 의해 구한다.
N = ΣNi/I
또한, 개개의 섬유 다발의 체적(Vi) 및, 강화 섬유 다발(A)의 섬유 전체에 대한 비율(VR)은 사용한 강화 섬유의 섬유 비중(ρ)을 이용하여 다음 식에 의해 구하였다.
Vi = Wi/ρ
VR = ΣVi/Va×100
여기서, Va는 잘라낸 매트의 체적이며, Va = 100×100×Ta
2) 성형체에서의 강화 섬유 다발 분석
성형체에 대하여는, 500℃×1시간 정도, 로내(爐內)에서 수지를 제거한 후, 상기 랜덤 매트에서의 방법과 마찬가지로 측정하였다.
3) 성형체에서의 섬유 배향의 분석
복합재료를 성형한 후, 섬유의 등방성은 성형판의 임의의 방향, 및 이것과 직행하는 방향을 기준으로 하는 인장시험을 행하여, 인장탄성률을 측정하고, 측정한 인장탄성률의 값 중 큰 것을 작은 것으로 나눈 비(Eδ)를 측정하는 것으로 확인하였다. 탄성률의 비가 1에 가까울수록, 등방성이 뛰어난 재료이다.
4) 성형체에 포함되는 강화 섬유의 평균 섬유 길이의 분석
얻어진 성형체에 포함되는 강화 섬유 평균 섬유 길이는 500℃×1시간 정도, 로내에서 수지를 제거한 후, 무작위로 추출한 강화 섬유 100개의 길이를 확대경으로 1mm 단위까지 측정하여 기록하고, 측정한 모든 강화 섬유의 길이(Li)로부터, 다음 식에 의해 평균 섬유 길이(La)를 구하였다.
La = ΣLi/100
＜참고예 1＞
탄소 섬유(토호 테낙스사제의 탄소 섬유“테낙스”(등록상표) STS40-24 KS(섬유 길이 7㎛, 인장강도 4000MPa)를, 개섬시키면서 길이 20mm로 절단하고, 탄소 섬유의 공급량을 300g/min로 테이퍼관 내에 도입하고, 테이퍼관 내에서 공기를 탄소 섬유에 분사하여 섬유 다발을 부분적으로 개섬하면서, 테이퍼관 출구의 하부에 설치한 테이블 위에 살포하였다. 또한, 매트릭스 수지로서, 2mm로 드라이 절단 한 PA66 섬유(아사히 가세이 셍이제 T5나일론 1400dtex)를 500g/min로 테이퍼관 내에 공급하고, 탄소 섬유와 동시에 살포함으로써, 평균 섬유 길이 20mm의 탄소 섬유와 PA66가 혼합된, 두께 4mm정도의 랜덤 매트를 얻었다. 랜덤 매트에서의 강화 섬유의 형태를 관찰하였던바, 강화 섬유의 섬유축은 면과 거의 병행하여 있고, 면내에 있어서 무작위로 분산되어 있었다. 얻어진 랜덤 매트의 평균 섬유 길이(La) 및 강화 섬유 다발(A)의 비율과, 평균 섬유수(N)를 조사하였던바, 평균 섬유 길이(La)는 20mm, 식 (3)으로 정의되는 임계단사수는 86이고, 강화 섬유 다발(A)에 대하여, 매트의 섬유 전량에 대한 비율은 35%, 강화 섬유 다발(A) 중의 평균 섬유수(N)는 240이었다. 이 랜덤 매트를 280℃로 가열한 프레스 장치에서, 2.0MPa에서 5분간 가열하고, 두께 0.8mm의 성형판을 얻었다.
얻어진 성형판의 섬유 체적 함유율은 약 30Vol%이었다.
＜참고예 2＞
탄소 섬유(토호 테낙스사제의 탄소 섬유“테낙스”( 등록상표) IMS60-12 K(평균 섬유 길이 5㎛, 섬유폭 6mm)를 길이 30mm로 절단하고, 탄소 섬유의 공급량을 1000g/min로 테이퍼관 내에 도입하고, 테이퍼관 내에서 공기를 탄소 섬유에 분사하여 섬유 다발을 부분적으로 개섬하면서, 테이퍼관 출구의 하부에 설치한 테이블 위에 살포하였다. 또한, 매트릭스 수지로서, 평균 입경 약 1mm로 냉동 분쇄한 PC수지(데이진 카세이제 팬라이트(등록상표) L-1225 L)를 3000g/min로 테이퍼관 내에 공급하고, 탄소 섬유와 동시에 살포함으로써, 평균 섬유 길이 30mm의 탄소 섬유와 PC가 혼합된, 두께 10mm정도의 랜덤 매트를 얻었다. 랜덤 매트에서의 강화 섬유의 형태를 관찰하였던바, 강화 섬유의 섬유축은 면과 거의 병행하여 있고, 면내에 있어서 무작위로 분산되어 있었다. 얻어진 랜덤 매트의 평균 섬유 길이(La) 및 강화 섬유 다발(A)의 비율과, 평균 섬유수(N)를 조사하였던바, 평균 섬유 길이는 30mm, 식 (3)으로 정의되는 임계단사수는 120이며, 강화 섬유 다발(A)에 대하여, 매트의 섬유 전량에 대한 비율은 80%, 강화 섬유 다발(A) 중의 평균 섬유수(N)는 1000이었다. 이 랜덤 매트를 300℃로 가열한 프레스 장치에서, 2.0MPa에서 5분간 가열하고, 두께 3mm의 성형판을 얻었다.
얻어진 성형판의 섬유 체적 함유율은 약 20Vol%이었다.
＜참고예 3＞
유리 섬유(아사히 쇼우시사제 EX-2500(평균 섬유 길이 15㎛, 섬유폭 9mm)을 길이 50mm로 절단하고, 유리 섬유의 공급량을 1200g/min로 테이퍼관 내에 도입하고, 테이퍼관 내에서 공기를 탄소 섬유에 분사하여 섬유 다발을 부분적으로 개섬하면서, 테이퍼관 출구의 하부에 설치한 테이블 위에 살포하였다. 또한, 매트릭스 수지로서, 2mm로 드라이 절단한 PA66 섬유(아사히 가세이 셍이제 T5나일론 1400dtex)를 1300g/min로 테이퍼관 내에 공급하고, 탄소 섬유와 동시에 살포함으로써, 평균 섬유 길이 50mm의 탄소 섬유와 PA66가 혼합된, 두께 6mm정도의 랜덤 매트를 얻었다. 랜덤 매트에서의 강화 섬유의 형태를 관찰하였던바, 강화 섬유의 섬유축은 면과 거의 병행하여 있고, 면내에 있어서 무작위로 분산되어 있었다. 얻어진 랜덤 매트의 평균 섬유 길이(La) 및 강화 섬유 다발(A)의 비율과, 평균 섬유수(N)를 조사하였던바, 평균 섬유 길이(La)는 50mm, 식 (3)으로 정의되는 임계단사수는 40이며, 강화 섬유 다발(A)에 대하여, 매트의 섬유 전량에 대한 비율은 60%, 강화 섬유 다발(A) 중의 평균 섬유수(N)는 60이었다. 이 랜덤 매트를 280℃로 가열한 프레스 장치에서, 2.0MPa에서 5분간 가열하고, 두께 1.6mm의 성형판을 얻었다.
얻어진 성형판의 섬유 체적 함유율은 약 30Vol%이었다.
＜참고예 4＞
탄소 섬유(토호 테낙스사제의 탄소 섬유“테낙스”( 등록상표) STS40-24 KS(섬유 길이 7㎛, 인장강도 4000MPa)를, 개섬시키면서 길이 20mm로 절단하고, 탄소 섬유의 공급량을 300g/min로 테이퍼관 내에 도입하고, 테이퍼관 내에서는 공기를 탄소 섬유에 분사하지 않고, 테이퍼관 출구의 하부에 설치한 테이블 위에 살포하였다. 또한, 매트릭스 수지로서, 2mm로 드라이 절단한 PA66 섬유(아사히 가세이 셍이제 T5나일론 1400dtex)를 500g/min로 테이퍼관 내에 공급하고, 탄소 섬유와 동시에 살포함으로써, 평균 섬유 길이 20mm의 탄소 섬유와 PA66가 혼합된, 두께 1mm정도의 랜덤 매트를 얻었다. 얻어진 랜덤 매트의 평균 섬유 길이(La) 및 강화 섬유 다발(A)의 비율과, 평균 섬유수(N)를 조사하였던바, 평균 섬유 길이(La)는 20mm, 식 (3)으로 정의되는 임계단사수는 86이며, 강화 섬유 다발(A)에 대하여, 매트의 섬유 전량에 대한 비율은 100%, 강화 섬유 다발(A) 중의 평균 섬유수(N)는 24000이었다. 이 랜덤 매트를 280℃로 가열한 프레스 장치에서, 2.0MPa에서 5분간 가열하고, 두께 0.8mm의 성형판을 얻었다.
얻어진 성형판의 섬유 체적 함유율은 약 30Vol%이었다.
＜실시예 1＞
참고예 1에서 작성한 성형판을 IR오븐에서 280℃로 가열한 것을 7매 겹치고, 120℃로 설정한 도 1에 나타내는 형상을 갖는 금형의 수평부에, 충진율 90%로 되도록 배치하고, 15MPa의 압력으로 프레스 성형을 행하였다. 얻어진 성형체는 기립부의 말단까지 수지와 섬유가 충전되어 있다는 것이 단면 관찰(10배 줌)에 의해 확인할 수 있었다. 또한, 성형체의 수평부 및 기립부 모두 인장탄성률을 측정하였던바, 서로 직행하는 2방향으로 측정한 인장탄성률의 값 중 큰 것을 작은 것으로 나눈 비(Eδ)는 1.05이며, 등방성을 유지하고 있음을 확인할 수 있었다. 또한, 기립부의 베이스(base)에 대하여 단면 관찰(10배 줌)을 실시하였던바, 도 5에 나타내는 바와 같이, 강화 섬유가 면내는 등방성이고 2차원 배향하는 층(X)과, 강화 섬유가 수평부와 기립부에 연속적으로 배향하는 층(Y)과, 강화 섬유가 면내에서 2차원 배향하지 않고, 또한 수평부와 기립부에 연속적으로 배향하지 않는 층(Z)이 존재하고 있음을 확인할 수 있었다. 얻어진 성형체의 수평부의 평균 섬유 길이(La) 및 강화 섬유 다발(A)의 비율과, 평균 섬유수(N)를 조사하였던바, 평균 섬유 길이(La)는 20mm, 식 (1)로 정의되는 임계단사수는 86이며, 강화 섬유 다발(A)에 대하여, 성형체의 섬유 전량에 대한 비율은 35%, 강화 섬유 다발(A) 중의 평균 섬유수(N)는 240이었다. 마찬가지로, 기립부의 평균 섬유 길이(La) 및 강화 섬유 다발(A)의 비율과, 평균 섬유수(N)를 조사하였던바, 식 (1)로 정의되는 임계단사수는 86이며, 평균 섬유 길이(La)는 19mm, 강화 섬유 다발(A)에 대하여, 성형체의 섬유 전량에 대한 비율은 40%, 강화 섬유 다발(A) 중의 평균 섬유수(N)는 230이었다.
＜실시예 2＞
참고예 2에서 작성한 성형판을 IR오븐에서 300℃로 가열한 것을 2매 겹친다. 150℃로 설정한 도 1에 나타내는 형상을 갖는 금형의 수평부에, 충진율 85%로 되도록 배치하고, 15MPa의 압력으로 프레스 성형을 행하였다. 얻어진 성형체는 기립부의 말단까지 수지와 섬유가 충전되어 있음을 단면 관찰(10배 줌)에 의해 확인할 수 있었다. 또한, 성형체의 수평부 및 기립부 모두, 인장탄성률을 측정하였던바, 서로 직행하는 2방향으로 측정한 인장탄성률의 값 중 큰 것을 작은 것으로 나눈 비(Eδ)는 1.07이며, 등방성을 유지하고 있음을 확인할 수 있었다. 또한, 기립부의 베이스에 대하여 단면 관찰(10배 줌)을 실시하였던바, 실시예 1과 마찬가지로, 강화 섬유가 면내는 등방성이고 2차원 배향하는 층(X)과, 강화 섬유가 수평부와 기립부에 연속적으로 배향하는 층(Y)과, 강화 섬유가 면내에서 2차원 배향하지 않고, 또한 수평부와 기립부에 연속적으로 배향하지 않는 층(Z)이 존재하고 있음을 확인할 수 있었다. 얻어진 성형물의 수평부의 평균 섬유 길이(La) 및 강화 섬유 다발(A)의 비율과, 평균 섬유수(N)를 조사하였던바, 평균 섬유 길이(La)는 29mm, 식 (1)로 정의되는 임계단사수는 120이며, 강화 섬유 다발(A)에 대하여, 성형체의 섬유 전량에 대한 비율은 80%, 강화 섬유 다발(A) 중의 평균 섬유수(N)는 1000이었다. 마찬가지로, 기립부의 평균 섬유 길이(La) 및 강화 섬유 다발(A)의 비율과, 평균 섬유수(N)를 조사하였던바, 식 (1)로 정의되는 임계단사수는 86이며, 평균 섬유 길이(La)는 28mm, 강화 섬유 다발(A)에 대하여, 성형체의 섬유 전량에 대한 비율은 80%, 강화 섬유 다발(A) 중의 평균 섬유수(N)는 950이었다.
＜실시예 3＞
참고예 3에서 작성한 성형판을 IR오븐에서 280℃로 가열한 것을, 120℃로 설정한 도 2에 나타내는 형상을 갖는 금형의 수평부에, 충진율 99%로 되도록 배치하고, 15MPa의 압력으로 프레스 성형을 행하였다. 얻어진 성형체는 보스나 리브, 프레임부 등의 말단까지 수지와 섬유가 충전되어 있음을 단면 관찰(10배 줌)에 의해 확인할 수 있었다. 성형체의 수평부에 대하여, 인장탄성률을 측정하였던바, 서로 직행하는 2방향으로 측정한 인장탄성률의 값 중 큰 것을 작은 것으로 나눈 비는 1.05이며, 등방성을 유지하고 있음을 확인하였다. 또한, 성형물의 프레임부에 대하여, 인장탄성률을 측정하였던바, 서로 직행하는 2방향으로 측정한 인장탄성률의 값 중 큰 것을 작은 것으로 나눈 비(Eδ)는 1.07이며, 등방성을 유지하고 있음을 확인할 수 있었다. 또한, 프레임부의 기립 부분에 대하여 단면 관찰(10배 줌)을 행하였던바, 실시예 1과 마찬가지로, 강화 섬유가 면내는 등방성이고 2차원 배향하는 층(X)과, 강화 섬유가 수평부와 기립부에 연속적으로 배향하는 층(Y)과, 강화 섬유가 면내에서 2차원 배향하지 않고, 또한 수평부와 기립부에 연속적으로 배향하지 않는 층(Z)이 존재하고 있음을 확인할 수 있었다. 얻어진 성형물의 수평부의 평균 섬유 길이(La) 및 강화 섬유 다발(A)의 비율과, 평균 섬유수(N)를 조사하였던바, 평균 섬유 길이(La)는 50mm, 식 (1)로 정의되는 임계단사수는 40이며, 강화 섬유 다발(A)에 대하여, 성형체의 섬유 전량에 대한 비율은 60%, 강화 섬유 다발(A) 중의 평균 섬유수(N)는 60이었다. 마찬가지로, 프레임부의 평균 섬유 길이(La) 및 강화 섬유 다발(A)의 비율과, 평균 섬유수(N)를 조사하였던바, 식 (1)로 정의되는 임계단사수는 40이며, 평균 섬유 길이(La)는 48mm, 강화 섬유 다발(A)에 대하여, 성형체의 섬유 전량에 대한 비율은 58%, 강화 섬유 다발(A) 중의 평균 섬유수(N)는 60이었다.
＜비교예 1＞
참고예 4에서 작성한 성형판을 이용한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 하여 성형을 행하였다. 얻어진 성형체는 기립부에 육안으로 섬유 유동을 확인할 수 있고, 기립부의 인장탄성률을 측정하였던바, 서로 직행하는 2방향으로 측정한 인장탄성률의 값 중 큰 것을 작은 것으로 나눈 비(Eδ)는 2.1이며, 등방성이 손상되어 있음을 확인하였다. 또한, 기립 부분의 베이스에 대하여 단면 관찰(10배 줌)을 행하였던바, 강화 섬유가 면내는 등방성이고 2차원 배향하는 층(X)과, 강화 섬유가 면내에서 2차원 배향하지 않고, 한편 수평부와 기립부에 연속적으로 배향하지 않는 층(Z)이 존재하지 않고, 강화 섬유가 수평부와 기립부에 연속적으로 배향하는 층(Y)만 존재하고 있었다. 얻어진 성형물의 수평부의 평균 섬유 길이(La) 및 강화 섬유 다발(A)의 비율과, 평균 섬유수(N)를 조사하였던바, 평균 섬유 길이(La)는 20mm, 식 (1)로 정의되는 임계단사수는 86이며, 강화 섬유 다발(A)에 대하여, 성형체의 섬유 전량에 대한 비율은 100%, 강화 섬유 다발(A) 중의 평균 섬유수(N)는 24000이었다. 마찬가지로, 기립부의 평균 섬유 길이(La) 및 강화 섬유 다발(A)의 비율과, 평균 섬유수(N)를 조사하였던바, 식 (1)로 정의되는 임계단사수는 86이며, 평균 섬유 길이(La)는 20mm, 강화 섬유 다발(A)에 대하여, 성형체의 섬유 전량에 대한 비율은 100%, 강화 섬유 다발(A) 중의 평균 섬유수(N)는 24000이었다.
＜산업상의 이용 가능성＞
본 발명의 성형체는 전기·전자기기용 케이스, 자동차용 부품, 의료기기용 부품, 건재, 항공기용 부품, 일반 산업용 부재 등 광범위하게 이용할 수 있고, 특히 전기·전자기기용 케이스에 적합하다.
1 : 수평부
1A : 수평부(부분적인 요철, 비드 있음)
1B : 수평부(관통구)
1C : 수평부(판두께 변화 있음)
2 : 기립부
2A : 기립부(측벽)
2B : 기립부(리브)
2C : 기립부(보스)
2D : 기립부(마운트)
2E : 기립부(경첩)
3 : 합류부
4 : 강화 섬유가 면내는 등방성이고 2차원 배향하는 층(X)
5 : 강화 섬유가 수평부와 기립부에 연속적으로 배향하는 층(Y)
6 : 강화 섬유가 면내에서 2차원 배향하지 않고, 또한 수평부와 기립부에 연속적으로 배향하지 않는 층(Z)

Claims (14)

  1. 열가소성 수지 중에 불연속의 강화 섬유가 존재하는 섬유강화 복합재료로 이루어지는 성형체로서, 이 성형체에 포함되는 강화 섬유에 대하여, 하기식 (1)로 정의되는 임계단사수(臨界單絲數) 이상으로 구성되는 강화 섬유 다발(A)의, 그 성형체 중의 강화 섬유 전량에 대한 비율이 20Vol% 이상 90Vol% 미만이며, 또한 강화 섬유 다발(A) 중의 평균 섬유수(N)가 하기식 (2)를 만족하는 것을 특징으로 하는 성형체.
    임계단사수 = 600/D (1)
    0.7×104/D2＜N＜1×105/D2 (2)
    (여기서 D는 강화 섬유의 평균 섬유 직경(㎛)이다)
  2. 제1항에 있어서,
    상기 성형체 중에 포함되는 강화 섬유의 평균 섬유 길이가 5∼100mm인 성형체.
  3. 제1항에 있어서,
    성형체가 수평부와, 이 수평부에 대하여 종방향으로 뻗은 기립부(立上部)를 갖는 성형체.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 수평부가 케이스 혹은 패널 형상 부재의 천정부 또는 저벽부를 구성하는 성형체.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 기립부가 케이스 혹은 패널 형상 부재의 측벽, 리브, 보스, 마운트 및 경첩으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종인 성형체.
  6. 제3항에 있어서,
    수평부와 기립부가 각각, 강화 섬유가 면내(面內)는 등방성이고 2차원 배향하는 층(X)을 갖는 성형체.
  7. 제3항에 있어서,
    수평부와 기립부의 합류부에, 강화 섬유가 면내는 등방성이고 2차원 배향하는 층(X)과, 강화 섬유가 수평부와 기립부에 연속적으로 배향하는 층(Y)과, 강화 섬유가 면내에서 2차원 배향하지 않고, 또한 수평부와 기립부에 연속적으로 배향하지 않는 층(Z)으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 2종을 갖는 성형체.
  8. 제3항에 있어서,
    복수의 기립부가 수평부에 대하여 동일면 측에 있는 성형체.
  9. 제8항에 있어서,
    수평부의 기립부와 대립되는 면에, 상기 강화 섬유가 면내는 등방성이고 2차원 배향하는 층(X)이 연속적으로 존재하는 성형체.
  10. 제3항에 있어서,
    상기 수평부 및 기립부 중 적어도 하나에, 연속 섬유가 열가소성 수지 중에 일방향으로 가지런하게 배치되어 있는 일방향재(一方向材)로 이루어지는 층을 더 갖는 성형체.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 강화 섬유가 탄소 섬유, 아라미드 섬유, 폴리에스테르 섬유 및 유리 섬유로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종인 성형체.
  12. 제1항에 기재한 성형체의, 전기·전자기기용 케이스에의 사용.
  13. 섬유 길이 5∼100mm의 강화 섬유와 열가소성 수지로 구성되고, 강화 섬유의 기본 중량(단위 면적당 중량; 目付)이 25∼3000g/m2이고, 하기식 (3)으로 정의되는 임계단사수 이상으로 구성되는 강화 섬유 다발(A)에 대하여, 매트의 섬유 전량에 대한 비율이 20Vol% 이상 90Vol% 미만이고, 또한 강화 섬유 다발(A) 중의 평균 섬유수(N)가 하기식 (4)를 만족하는 것을 특징으로 하는 랜덤 매트를 프레스 성형하여 얻는, 제1항에 기재한 성형체의 제조 방법.
    임계단사수 = 600/D (1)
    0.7×104/D2＜N＜1×105/D2 (2)
    (여기서 D는 강화 섬유의 평균 섬유 직경(㎛)이다)
  14. 제13항에 있어서,
    금형에 가열한 랜덤 매트를 하기식 (3)에서 나타내는 충진율로 25∼100%로 되도록 배치하고, 프레스 성형하여 얻는 성형체의 제조 방법.
    충진율 = 100×기재 면적(mm2)/금형 캐비티(cavity) 투영 면적(mm2) (3)
    (여기서 금형 캐비티 투영 면적은 빼내기 방향으로의 투영 면적이다)
KR1020137022806A 2011-02-28 2011-08-31 섬유강화 복합재료로 이루어지는 성형체 KR101563068B1 (ko)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160121503A (ko) * 2014-02-14 2016-10-19 데이진 가부시키가이샤 탄소섬유 강화 성형 재료 및 성형체
KR20190110023A (ko) 2018-03-19 2019-09-27 후지 세이사쿠쇼 가부시키가이샤 경취성 재료로 만들어진 가공물의 표면처리 방법

Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BR112013019395B1 (pt) * 2011-02-01 2021-04-06 Teijin Limited Esteira randômica, método para produzir a esteira randômica e material compósito reforçado com fibra de carbono
KR20140038945A (ko) * 2011-02-07 2014-03-31 데이진 가부시키가이샤 두께에 경사가 있는 성형체, 및 그 제조방법
EP2752442A4 (en) * 2011-08-31 2015-01-28 Teijin Ltd MOLDED BODY HAVING SURFACE SURFACE AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME
WO2013035705A1 (ja) 2011-09-06 2013-03-14 帝人株式会社 繊維強化複合材料から構成される表面意匠性が優れた成形体
EP2813532A4 (en) 2012-02-09 2015-11-25 Toray Industries COMPOSITE MATERIAL OF CARBON FIBERS
WO2013129169A1 (ja) * 2012-03-02 2013-09-06 東レ株式会社 炭素繊維複合材料
US10059078B2 (en) * 2012-03-23 2018-08-28 Cutting Dynamics, Inc. Injection molded composite blank and guide
JP5717928B2 (ja) 2012-09-21 2015-05-13 帝人株式会社 複合材料の製造方法
WO2014103711A1 (ja) * 2012-12-26 2014-07-03 東レ株式会社 中空構造を有する成形体およびその製造方法
JP6435696B2 (ja) * 2013-08-06 2018-12-12 三菱ケミカル株式会社 積層基材の製造方法
CN103448631A (zh) * 2013-08-22 2013-12-18 烟台正海汽车内饰件有限公司 一种复杂造型顶棚的成型工艺
US9592853B2 (en) 2014-07-02 2017-03-14 GM Global Technology Operations LLC Corrugation designs
US9650003B2 (en) 2014-07-02 2017-05-16 GM Global Technology Operations LLC Impact resistant component for a vehicle
US10160172B2 (en) 2014-08-06 2018-12-25 GM Global Technology Operations LLC Mechanical interlocking realized through induction heating for polymeric composite repair
JP6523859B2 (ja) * 2014-08-28 2019-06-05 帝人株式会社 切断体の製造方法、及び繊維強化樹脂の切断方法
US9878489B2 (en) 2014-12-18 2018-01-30 GM Global Technology Operations LLC Spin-welding of polymeric components having large surface area or non-complementary weld interfaces
EP3348372B1 (en) * 2015-09-08 2019-09-25 Teijin Limited Method for producing a molded article having hole
CN107531914B (zh) * 2015-09-30 2019-07-26 帝人株式会社 压制成型制品和复合材料
CN107921726B (zh) 2015-10-29 2019-08-20 旭化成株式会社 复合成型体及其制造方法
US10695993B2 (en) 2016-01-15 2020-06-30 GM Global Technology Operations LLC In-situ polymerization of polyamides for composite part repair
US10589477B2 (en) 2016-05-02 2020-03-17 GM Global Technology Operations LLC Cosmetic repair of a thermoplastic carbon fiber composite
CN106113521B (zh) * 2016-06-29 2018-07-17 西安交通大学 贝壳仿生复合材料增韧结构及其设计方法和自动化制造工艺
EP3492233B1 (en) 2016-07-28 2020-02-12 Teijin Limited Press molding production method
JP6946653B2 (ja) * 2017-02-03 2021-10-06 トヨタ紡織株式会社 繊維強化材料及び構造体
WO2018158882A1 (ja) * 2017-03-01 2018-09-07 日産自動車株式会社 炭素繊維強化樹脂成形体及び該炭素繊維強化樹脂成形体の製造方法
JP7005917B2 (ja) * 2017-03-27 2022-02-10 三菱ケミカル株式会社 繊維強化樹脂成形品と金属のハイブリット構造部材
US10611104B2 (en) 2017-06-15 2020-04-07 GM Global Technology Operations LLC Heating elements for repair of molding defects for carbon fiber thermoplastic composites
JP7136633B2 (ja) * 2017-10-02 2022-09-13 スズキ株式会社 繊維強化樹脂材の板状部材
EP3524430B1 (en) * 2018-02-07 2021-12-15 Ricoh Company, Ltd. Powder for solid freeform fabrication, and method of manufacturing solid freeform fabrication object
JP7070065B2 (ja) * 2018-05-14 2022-05-18 株式会社豊田中央研究所 繊維強化樹脂構造部材
EP3904066A4 (en) * 2018-12-25 2022-01-26 Teijin Limited FIBER-REINFORCED THERMOPLASTIC RESIN MOLDING AND METHOD FOR PRODUCTION THEREOF
JP7335127B2 (ja) * 2019-10-17 2023-08-29 小島プレス工業株式会社 成形金型およびこの成形金型を用いて成形された樹脂部品
JP7145472B1 (ja) 2022-03-08 2022-10-03 株式会社河村機械工業所 繊維強化熱可塑性樹脂複合材を用いた成形品の製造方法
CN114921093B (zh) * 2022-04-29 2024-02-13 上海品诚控股集团有限公司 一种纤维增强复合材料及其制备方法

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5441913A (en) * 1977-09-09 1979-04-03 Kanebo Ltd Carbonncarbon composite material and method of making same
JPS61278634A (ja) * 1985-05-31 1986-12-09 Horikiri Bane Seisakusho:Kk 繊維強化樹脂製板ばね及びその製造方法
US5194462A (en) * 1989-04-27 1993-03-16 Nkk Corporation Fiber reinforced plastic sheet and producing the same
JPH0767694B2 (ja) * 1990-10-29 1995-07-26 新日本製鐵株式会社 繊維強化熱可塑性樹脂成形素材の製造方法
JPH0816304B2 (ja) * 1991-11-27 1996-02-21 旭ファイバーグラス株式会社 スタンパブルシート材料
JP3839080B2 (ja) * 1995-06-21 2006-11-01 富士重工業株式会社 繊維強化複合材の構造体及びその製造方法
JP4042101B2 (ja) * 2001-07-06 2008-02-06 ソニー株式会社 燃料電池および燃料電池を用いた電力供給方法
JP2004143226A (ja) * 2002-10-22 2004-05-20 Toyobo Co Ltd 圧縮成形用材料
AU2003262050B2 (en) * 2002-11-14 2009-07-02 Toray Industries, Inc. Reinforcing fiber substrate, composite material and method for producing the same
JP2006291377A (ja) * 2005-04-07 2006-10-26 Teijin Techno Products Ltd 熱可塑性樹脂強化用炭素繊維ストランド
DE102005034401B4 (de) * 2005-07-22 2008-02-14 Airbus Deutschland Gmbh Verfahren zur Herstellung von ein- oder mehrschichtigen Faservorformlingen
JP2008254191A (ja) * 2007-03-30 2008-10-23 Honda Motor Co Ltd 炭素繊維複合材料製造装置、これを用いた炭素繊維複合材料製造方法および炭素繊維複合材料
JP2008308543A (ja) * 2007-06-13 2008-12-25 Teijin Ltd 炭素繊維複合シート及びその製造方法
JP2009114612A (ja) 2007-10-16 2009-05-28 Toray Ind Inc チョップド繊維束および成形材料の製造方法、成形材料、繊維強化プラスチック
JP2009114611A (ja) 2007-10-16 2009-05-28 Toray Ind Inc チョップド繊維束および成形材料の製造方法、成形材料、繊維強化プラスチック
JP2010131804A (ja) 2008-12-03 2010-06-17 Toray Ind Inc 複合成形品およびその製造方法
JP5131179B2 (ja) 2008-12-22 2013-01-30 富士通株式会社 電子機器筐体の製造方法
JP5576147B2 (ja) * 2010-03-01 2014-08-20 帝人株式会社 炭素繊維複合材料
JP2011178890A (ja) * 2010-03-01 2011-09-15 Teijin Ltd 炭素繊維複合材料
BR112013019395B1 (pt) * 2011-02-01 2021-04-06 Teijin Limited Esteira randômica, método para produzir a esteira randômica e material compósito reforçado com fibra de carbono
DE102018111368B3 (de) * 2018-05-14 2019-04-25 Carl Mahr Holding Gmbh Werkstückhalter, Messvorrichtung und Messverfahren zum Messen eines Werkstücks

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160121503A (ko) * 2014-02-14 2016-10-19 데이진 가부시키가이샤 탄소섬유 강화 성형 재료 및 성형체
KR20190110023A (ko) 2018-03-19 2019-09-27 후지 세이사쿠쇼 가부시키가이샤 경취성 재료로 만들어진 가공물의 표면처리 방법

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