KR20140079819A - 개선된 충격 강도를 갖는 복합 라미네이트 및 그의 용도 - Google Patents

개선된 충격 강도를 갖는 복합 라미네이트 및 그의 용도 Download PDF

Info

Publication number
KR20140079819A
KR20140079819A KR20147012568A KR20147012568A KR20140079819A KR 20140079819 A KR20140079819 A KR 20140079819A KR 20147012568 A KR20147012568 A KR 20147012568A KR 20147012568 A KR20147012568 A KR 20147012568A KR 20140079819 A KR20140079819 A KR 20140079819A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
carbon fiber
epoxy resin
composite laminate
fiber fabric
Prior art date
Application number
KR20147012568A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102006511B1 (ko
Inventor
용 왕
하이후아 션
용차오 마
Original Assignee
이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니
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
Application filed by 이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니 filed Critical 이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니
Publication of KR20140079819A publication Critical patent/KR20140079819A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102006511B1 publication Critical patent/KR102006511B1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • 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
    • B29C70/083—Combinations of continuous fibres or fibrous profiled structures oriented in one direction and reinforcements forming a two dimensional structure, e.g. mats
    • 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
    • B29C70/22—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 two directions forming a two dimensional structure
    • B29C70/226—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 two directions forming a two dimensional structure the structure comprising mainly parallel filaments interconnected by a small number of cross threads
    • 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
    • B32B5/022—Non-woven fabric
    • 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
    • B32B5/024—Woven fabric
    • 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
    • B32B5/10—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 a fibrous or filamentary layer reinforced with filaments
    • 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
    • B32B5/28—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 impregnated with or embedded in a plastic substance
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/30—Vehicles, e.g. ships or aircraft, or body parts thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/52—Sports equipment ; Games; Articles for amusement; Toys
    • 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
    • B32B2250/00—Layers arrangement
    • B32B2250/03—3 layers
    • 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
    • B32B2250/00—Layers arrangement
    • B32B2250/40—Symmetrical or sandwich layers, e.g. ABA, ABCBA, ABCCBA
    • 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
    • B32B2250/00—Layers arrangement
    • B32B2250/42—Alternating layers, e.g. ABAB(C), AABBAABB(C)
    • 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
    • B32B2260/00—Layered product comprising an impregnated, embedded, or bonded layer wherein the layer comprises an impregnation, embedding, or binder material
    • B32B2260/02—Composition of the impregnated, bonded or embedded layer
    • B32B2260/021—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
    • B32B2260/00—Layered product comprising an impregnated, embedded, or bonded layer wherein the layer comprises an impregnation, embedding, or binder material
    • B32B2260/02—Composition of the impregnated, bonded or embedded layer
    • B32B2260/021—Fibrous or filamentary layer
    • B32B2260/023—Two or more layers
    • 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
    • B32B2260/00—Layered product comprising an impregnated, embedded, or bonded layer wherein the layer comprises an impregnation, embedding, or binder material
    • B32B2260/04—Impregnation, embedding, or binder material
    • B32B2260/046—Synthetic resin
    • 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
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/02—Synthetic macromolecular fibres
    • B32B2262/0261—Polyamide fibres
    • B32B2262/0269—Aromatic polyamide fibres
    • 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
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/10—Inorganic fibres
    • B32B2262/106—Carbon fibres, e.g. graphite fibres
    • 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
    • B32B2305/00—Condition, form or state of the layers or laminate
    • B32B2305/10—Fibres of continuous length
    • B32B2305/18—Fabrics, textiles
    • 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
    • B32B2305/00—Condition, form or state of the layers or laminate
    • B32B2305/10—Fibres of continuous length
    • B32B2305/20—Fibres of continuous length in the form of a non-woven mat
    • 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
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/50—Properties of the layers or laminate having particular mechanical properties
    • B32B2307/546—Flexural strength; Flexion stiffness
    • 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
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/50—Properties of the layers or laminate having particular mechanical properties
    • B32B2307/558—Impact strength, toughness
    • 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
    • B32B2605/00—Vehicles
    • 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
    • B32B2605/00—Vehicles
    • B32B2605/08—Cars
    • 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
    • B32B2605/00—Vehicles
    • B32B2605/10—Trains
    • 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
    • B32B2605/00—Vehicles
    • B32B2605/12—Ships
    • 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
    • B32B2605/00—Vehicles
    • B32B2605/18—Aircraft
    • 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
    • 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
    • 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]
    • Y10T442/3179—Woven fabric is characterized by a particular or differential weave other than fabric in which the strand denier or warp/weft pick count is specified
    • Y10T442/3301—Coated, impregnated, or autogenous bonded
    • Y10T442/3309—Woven fabric contains inorganic strand material

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)

Abstract

개선된 충격 강도를 갖는 복합 라미네이트는, 이방향 직물(weave) 또는 일방향 직물일 수 있는 다층 탄소 섬유 패브릭(carbon fiber fabric); 파라-아라미드로 제조된 다층 부직 매트(nonwoven mat); 및 경화된 에폭시 수지를 포함하며, 상기 경화된 에폭시 수지는 탄소 섬유 패브릭 층 내에 침지된 함침용으로 설계된 에폭시 수지 시스템으로 제조되고, 부직 매트의 적어도 하나의 층은 탄소 섬유 패브릭 층의 2개의 층들 사이에 개재되고, 복합 라미네이트의 외부 표면 층 둘 모두는 탄소 섬유 패브릭 층이다.

Description

개선된 충격 강도를 갖는 복합 라미네이트 및 그의 용도{COMPOSITE LAMINATE HAVING IMPROVED IMPACT STRENGTH AND THE USE THEREOF}
본 발명은 탄소 섬유 보강 중합체의 복합 재료에 관한 것이며, 보다 구체적으로는, 본 발명은 개선된 충격 강도를 갖는 탄소 섬유 보강 중합체의 복합 라미네이트, 그의 제조 방법 및 용도에 관한 것이다.
탄소 섬유 보강 중합체 (CFRP)는 고 강도 및 고 탄성계수의 탄소 섬유 및 에폭시 수지 베이스 재료로 제조되며, 이는 높은 비강도 및 비탄성계수 (밀도에 대한 강도 또는 탄성계수의 비), 뛰어난 열 안정성, 우수한 내부식성의 매우 매력적인 조합을 제공하며, 이에 따라 운송, 스포츠 용품 장비, 또는 경량 및 고 강도 구조용 구성성분 재료를 필요로 하는 다른 분야에서 널리 사용된다. 특히 운송 분야에서 에너지 소비 저감에 대한 요구의 점진적인 증가와 함께, 경차량, 고속 열차뿐만 아니라 상용 항공기에서의 구성성분 재료로서 금속 재료를 대체하기 위한 탄소 섬유 보강 중합체 재료의 사용이 점점 더 일반적이게 되었다. 환경적 인식이 증가된 사회에서, 탄소 섬유 보강 중합체 재료의 응용의 촉진이 또한 점점 더 중요해질 것이다.
탄소 섬유 보강 중합체 재료의 주 응용 분야를 위하여, 필요로 하는 중요한 특성들 중 하나는 예기치 않은 충격 또는 타격에 직면할 때에도 구조적 완전성(structural integrity)이 유지될 수 있다는 것이다. 특히, 중량을 감소시킬 목적으로 차량의 구조용 구성요소로서 탄소 섬유 보강 중합체 재료의 사용을 고려하는 경우, 탄소 섬유 보강 중합체로 제조된 구조용 구성요소가 종래의 강 또는 알루미늄으로 제조된 구성요소에 비해 유사하거나 동일한 보호 작용을 제공할 것임을 확실히 하는 것이 극히 중요하다. 다른 고성능 섬유, 예컨대 파라-아라미드 섬유 또는 유리 섬유로 제조된 복합 재료에 비하여, 탄소 섬유 보강 중합체 재료는 높은 비강도 및 비탄성계수를 제공하지만 상대적으로 더 불량한 충격 강도를 제공하며, 이에 따라 탄소 섬유 보강 중합체 재료의 응용의 촉진을 제한한다. 오늘날 복합 재료 업계에서, 사람들은 일반적으로 탄소 섬유 보강 중합체 재료의 충격 강도를 개선하기 위한 2가지 방법을 제안한다: (1) 탄소 섬유 보강 중합체 재료의 두께를 증가시키는 방법, 그러나 이 방법은 동시에 구성요소의 최종 중량 및 비용을 또한 증가시키며; (2) 더 우수한 내충격 성능을 갖는 다른 고성능 섬유와 조합하여 탄소 섬유 보강 중합체 재료를 사용하는 방법, 이 방법에서는 더 우수한 내충격 성능을 갖는 상기 고성능 섬유에는 파라-아라미드 섬유 또는 유리 섬유가 포함됨. 그러나, 그러한 섬유질 재료 조합은 최종 제품의 총 중량 및 두께를 증가시킨다는 문제점을 여전히 갖는다.
캐나다 특허 출원 제CA25454981호는 스포츠 용품 장비에 사용되는 복합 라미네이트를 개시하는데, 이 출원에서 상기 복합 라미네이트는 (a) 외부 층으로서 복수의 섬유-함유 수지로 사전-함침된 복합 재료 층, 및 (b) 코어 층으로서 복수의 섬유-함유 수지로 사전-함침된 복합 재료 층 사이에 개재된 더 높은 강성을 갖는 사전-함침된 섬유 층을 포함한다. 외부 층으로서 수지로 사전-함침된 상기 복합 재료 층의 섬유에는 유리 섬유, 케블라(Kevlar)(등록상표) 섬유, 벡트란(Vectran)(등록상표) 섬유 등과 같은 고성능 섬유가 포함되며, 여기서 상기 섬유는 직조되거나 또는 직조되지 않을 수 있고; 코어 층으로서 사용되는 섬유는 탄소 섬유, 흑연 섬유, 또는 탄소 섬유와 혼합된 유리 섬유와 같은 고성능 섬유로부터 선택될 수 있다. 상기 복합 라미네이트는 일반적으로 1 내지 6개 층의 상기 코어 층 (바람직하게는 탄소 섬유 층) 및 4 내지 12개 층의 복합 재료 층의 상기 외부 층 (바람직하게는 유리 섬유 층임)을 포함하며, 상기 복합 라미네이트의 두께는 통상 4 내지 30 mm이다.
미국 특허 제6,995,099 B1호는 섬유 보강 중합체 재료의 복합 재료를 개시하는데, 이 특허에서 상기 복합 재료는 (a) 시트-형상 섬유 보강 중합체 재료 층, 및 (b) 섬유 보강 중합체 재료 층의 적어도 한쪽 면 상에 라미네이팅된 부직 층을 포함하며; 여기서, 고 강도 및 고 탄성 계수를 갖는 상기 섬유 보강 중합체 재료 층에 사용되는 섬유는, 예를 들어 유리 섬유, 파라-아라미드 섬유, 탄소 섬유이며, 바람직하게는 탄소 섬유이며, 이 층은 일방향 편직포, 이방향 편직포 또는 스티치 천(stitch cloth)일 수 있고; 상기 부직 층의 섬유는 나일론 6, 나일론 66, 비닐론, 파라-아라미드, 폴리에스테르, 폴리에틸렌 등을 포함한다. 이들 섬유 중, 고 결정성을 갖는 나일론 6 및 나일론 66이 바람직하다. 이 특허는 층 (a) 및 층 (b)의 통합(integration)을 위한 3가지 방법을 개시하는데, 제1 방법은 층 (b) 내에 단섬유를 사용하는 것인데, 이 방법에서는 층 (b)의 단섬유가, 예를 들어 니들 펀칭 방법에 의해 층 (a)를 통과하여 층 (a)를 층 (b)와 통합시키고; 제2 방법은 감압 접착제를 사용함으로써 층 (a)와 층 (b)를 통합시키는 것이고; 제3 방법은 층 (b) 내에 저융점 섬유를 첨가 (저융점 섬유의 함량은 5 내지 50 중량%임)함에 의한 것으로, 저융점 섬유를 열 접합함으로써 층 (a)를 층 (b)와 통합시킨다.
일본 특허 제2005-336407 A호는 표면 평활성이 탁월한 복합 재료를 개시하는데, 이 특허에서 상기 복합 재료는 섬유 보강 층, 섬유 보강 층의 하나 또는 두 표면 상에 라미네이팅된 부직포 층 및 형성된 라미네이트 내로 함침된 매트릭스 수지를 포함하며; 여기서, 상기 섬유 보강 층에 사용되는 섬유는 임의의 섬유일 수 있으며, 바람직하게는 탄소 섬유, 유리 섬유 및 p-방향족 폴리아미드 섬유이고; 부직포 층에 사용되는 섬유는 탄소 섬유, 유리 섬유, p-방향족 폴리아미드 섬유, 붕소 섬유, 금속 섬유 등일 수 있다. 이들 섬유 중, 탄소 섬유 및 유리 섬유가 바람직하다. 이 복합 라미네이트의 표면 평활성을 고려하기 위하여, 부직 섬유질 층은 두께가 0.05 내지 0.5 mm이고, 섬유 보강 층은 두께가 0.2 mm 이하이고, 부직 섬유 층과 섬유 보강 층의 두께 비는 0.5 이상이다.
현재 공개된 기술 문헌에서, 사람들이 유리 섬유, 흑연 섬유, 아라미드 섬유 등과 같은 재료와 조합하여 탄소 섬유 보강 중합체 재료를 사용하는 것을 시도해왔지만, 재료의 두께 및 중량을 실질적으로 변하지 않게 유지하면서 충격 강도를 개선하기 위해 바람직할 수 있는 복합 재료를 아직 찾지 못했다.
본 발명의 일 태양은 개선된 충격 강도를 갖는 복합 라미네이트이며, 상기 복합 라미네이트는
(a) 이방향 직물(weave) 또는 일방향 직물을 가질 수 있는 다층 탄소 섬유 패브릭(carbon fiber fabric);
(b) 파라-아라미드로 제조된 다층 부직 매트(nonwoven mat); 및
(b) 경화된 에폭시 수지의 성분들을 포함하거나, 또는 이들 성분으로 실질적으로 이루어지며,
상기 경화된 에폭시 수지는 탄소 섬유 패브릭 층 내의 함침용으로 설계된 에폭시 수지 시스템으로 제조되고, 부직 매트의 적어도 하나의 층은 탄소 섬유 패브릭 층의 2개의 층들 사이에 개재되고, 복합 라미네이트의 외부 표면 층 둘 모두는 탄소 섬유 패브릭 층이다.
본 발명은 최종 제품의 단위 면적당 중량 및 두께를 변화시키지 않고서도 탄소 섬유 보강 중합체 층 및 파라-아라미드로 제조된 부직 매트를 사용하여 복합 라미네이트를 형성함으로써, 제품의 충격 강도, 굴곡 강도 및 굴곡 탄성계수를 상당히 개선한다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 개선된 충격 강도를 갖는 복합 라미네이트의 제조 방법이 제공되며, 상기 방법은
(i) 이방향 직물 또는 일방향 직물일 수 있는 다층 탄소 섬유 패브릭 및 파라-아라미드로 제조된 다층 부직 매트를 제공하는 단계;
(ii) 함침용으로 설계된 에폭시 수지 시스템으로 상기 탄소 섬유 패브릭 층을 함침시키는 단계;
(iii) 제1 외부 표면 층으로서의 함침된 탄소 섬유 패브릭 층의 적어도 하나의 층을 위치시키는 단계;
(iv) 부직 매트의 적어도 하나의 층 및 함침된 탄소 섬유 패브릭 층의 적어도 하나의 층을 복합 라미네이트의 총 두께가 0.5 내지 30 mm가 될 때까지 교번하는 방식으로 위치시키되, 제2 외부 표면 층은 함침된 탄소 섬유 패브릭 층이 되게 위치시켜, 예비성형물(preform)을 형성하는 단계;
(v) 단계 (iv)에서 얻어진 예비성형물을 주형 내로 넣고 주형을 폐쇄하는 단계;
(vi) 선택적으로, 예비성형물이 들어 있는 상기 주형에 진공을 가하여 층들 사이에 보유되어 있는 기포(air bubble)들을 제거하는 단계;
(vii) 단계 (iv) 및 단계 (vi)에서 얻어진 예비성형물을, 상기 함침용으로 설계된 에폭시 수지 시스템이 경화될 때까지 0.5 내지 12시간 동안 오토클레이빙 (50 내지 200℃에서 0.2 내지 5.0 MPa에 대해 정격화된 오토클레이브)하는 단계; 및
(viii) 온도가 실온으로 강하될 때 주형으로부터 예비성형물을 꺼내어 복합 라미네이트를 얻는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 태양은 본 발명의 복합 라미네이트를 포함하는 스포츠 용품 장비의 부품 및 구성요소를 제공하는 것이며, 상기 스포츠 장비에는 테니스 라켓, 배드민턴 라켓, 스쿼시 라켓, 자전거의 복합 부품, 야구 배트, 하키 스틱, 스노보드(snowboard) 및 썰매(sled)가 포함된다.
본 발명의 다른 태양은 본 발명의 복합 라미네이트를 포함하는 운송 수단의 제품 및 구성요소를 제공하는 것이며, 상기 운송 수단에는 자동차, 선박, 열차, 자기 부상 열차뿐만 아니라 항공기도 포함된다.
<도 1>
도 1은 본 발명에 따른 복합 라미네이트의 실시 형태의 측단면도.
<도 2>
도 2는 본 발명에 따른 복합 라미네이트의 실시 형태의 부분 단면도.
<도 3>
도 3은 본 발명에 따른 복합 라미네이트의 다른 실시 형태의 부분 단면도.
<도 4>
도 4는 본 발명에 따른 복합 라미네이트의 다른 실시 형태의 부분 단면도.
<도 5>
도 5는 본 발명에 따른 복합 라미네이트의 다른 실시 형태의 부분 단면도.
달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 갖는다. 상충되는 경우에는, 정의를 포함하여 본 명세서가 우선할 것이다.
언제 사용되든지 간에, 모든 백분율, 부 및 비는 달리 나타내지 않는 한 중량 기준으로 확인된다.
양, 농도 또는 다른 값 또는 파라미터가 범위, 바람직한 범위 또는 바람직한 상한값 및/또는 바람직한 하한값의 목록으로서 주어지는 경우, 그 범위가 별도로 개시되는 지에 상관없이 임의의 한 쌍의 임의의 위쪽 범위 한계치 또는 바람직한 값 및 임의의 아래쪽 범위 한계치 또는 바람직한 값으로 형성된 모든 범위를 구체적으로 개시하는 것으로 이해되어야 한다. 수치 값의 범위가 본 명세서에서 언급될 경우, 달리 기술되지 않는다면, 그 범위는 그 종점 및 그 범위 내의 모든 정수와 분수를 포함하는 것으로 의도된다.
본 명세서에서, 용어 "...에 의해 형성된" 또는 "...에 의해 구성된"은 "포함하는"과 동의어이다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "포함한다", "포함하는", "구비한다", "구비하는", "갖는다", "갖는", "함유한다" 또는 "함유하는"이라는 용어 또는 이들의 임의의 다른 변형은 배타적이지 않은 포함을 커버하고자 한다. 예를 들어, 요소들의 목록을 포함하는 조성물, 공정, 방법, 용품, 또는 장치는 반드시 그러한 요소만으로 제한되지는 않고, 명확하게 열거되지 않거나 그러한 조성물, 공정, 방법, 용품, 또는 장치에 내재적인 다른 요소를 포함할 수도 있다. 더욱이, 명백히 반대로 기술되지 않는 한, "또는"은 포괄적인 "또는"을 말하며 배타적인 "또는"을 말하는 것은 아니다. 예를 들어, 조건 A "또는" B는 하기 중 어느 하나에 의해 만족된다: A는 참 (또는 존재함)이고 B는 거짓 (또는 존재하지 않음), A는 거짓 (또는 존재하지 않음)이고 B는 참 (또는 존재함), A 및 B가 모두가 참 (또는 존재함).
탄소 섬유 패브릭
용어 "탄소 섬유"는 탄소 함량이 90% 초과인 무기 중합체 섬유를 말하며, 여기서 흑연 섬유의 탄소 함량은 99% 초과이다. 탄소 섬유는 강도 및 탄성계수가 높고, 크리프(creep)가 없으며, 내피로성이 우수하며, 비열 및 전기 전도도가 비금속과 금속 사이이고, 열팽창계수가 낮으며, 내부식성이 우수하고, 섬유 밀도가 낮으며, X선 투과성이 우수하다. 그러나, 이 탄소 섬유는 내충격성이 불량하고, 손상되기 쉬우며, 강산에서 산화를 겪는다. 따라서, 탄소 섬유는 사용 전에 표면 처리를 거쳐야 한다.
탄소 섬유는 레이온, 피치(pitch), 페놀성 알데하이드, 폴리비닐 알코올, 폴리비닐 클로라이드, 및 다른 섬유를 위해 사용될 수 있다. 특히, 고 강도, 고 탄성계수 및 내고온성을 갖는 무기 중합체 섬유를 제조하기 위해, 폴리아크릴로니트릴 (PAN) 원료 섬유를 공기 중에서 200 내지 300℃에서 예비-산화 및 탄화시키고, 이어서 불활성 가스 보호 하에서의 1000 내지 2000℃에서의 고온 탄화 및 2500 내지 3200℃에서의 고온 흑연화를 거치며, 이어서 표면 처리를 포함하는 최종 단계가 뒤따른다.
용어 "이방향 직조 천"은 연속된 긴 필라멘트들을 사용하는, 당업자에게 알려진 임의의 형태의 기계 직물(machine weave)을 말하며, 이러한 유형의 직물은 보통 일방향 패브릭보다 더 안정하며, 이때 그의 경사(warp) 및 위사(weft)는 상당수의 연속 필라멘트들을 갖는다.
용어 "일방향 직조 천"은 연속 장섬유의 80% 초과가 종축 방향 (또는 경사)을 따라 평행하게 배열되고, 다른 방향 (또는 위사)으로는 연속 장섬유가 전혀 없거나 단지 20% 미만이고, 통상 스펀 얀으로 스펀되고 접합된 패브릭을 말한다. 기계 직조 일방향 패브릭, 일방향 무-위사(weftless) 패브릭 및 스티치 일방향 천을 포함하는 일방향 천을 직조하기 위한 다양한 방법이 있다.
도 1은 본 발명의 복합 라미네이트의 일 실시 형태의 측단면도이며, 이 도면에서 도면 부호 1은 복합 라미네이트를 나타내고, 2는 경화된 에폭시 수지 층을 함유하는 탄소 섬유 직조 패브릭을 나타내고, 3은 파라-아라미드 부직 매트를 나타내며, 여기서 경화된 에폭시 수지로써 제조된 탄소 섬유 직조 패브릭 층들은 부직 매트와 교대로 배열되고, 복합 라미네이트의 2개의 외부 표면 층들은 경화된 에폭시 수지로써 제조된 탄소 섬유 직조 패브릭 층들을 포함한다.
본 발명의 복합 라미네이트에서, 탄소 섬유 직조 패브릭의 직조 스타일(weaving style)에 대한 특별한 제한은 없다. 도 2, 도 3 및 도 4는 본 발명의 복합 라미네이트의 일부 실시 형태에서의 2개의 교대하는 층들의 부분 개략도를 도시하며, 이들 도면에서 도면 부호 1은 복합 라미네이트를 나타내고, 2는 경화된 에폭시 수지 층을 함유하는 탄소 섬유 직조 패브릭을 나타내고, 3은 파라-아라미드 부직 매트를 나타내고, 4는 탄소 섬유를 나타낸다. 도 2는 탄소 섬유 직조 패브릭이 일방향 무-위사 패브릭인 것을 도시하고, 도 3 및 도 4는 탄소 섬유 직조 패브릭이 2개의 공통된 비권축(noncrimp) 직조 일방향 천인 것을 도시한다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 탄소 섬유 패브릭 층의 두께는 약 0.01 내지 1.0 mm, 또는 심지어는 약 0.05 내지 0.5 mm이다.
본 발명에 사용되는 탄소 섬유 직조 패브릭의 인장 강도는 약 1000 내지 8000 MPa의 범위이며, 바람직하게는 인장 강도 범위는 약 2000 내지 5000 MPa이다. 그의 인장 탄성계수 범위는 약 100 내지 800 GPa, 바람직하게는 약 200 내지 400 GPa이다.
탄소 섬유 직조 패브릭이 이방향 직조 천인 경우, 탄소 섬유 패브릭의 각각의 층의 직조 배열은 동일하거나 상이할 수 있다. 탄소 섬유 직조 패브릭이 일방향 패브릭인 경우, 탄소 섬유 패브릭 층의 각각의 층 내의 탄소 섬유의 경사 방향은 동일 (0도)하거나 상이 (예를 들어, 90도, +45도, -45도 등)할 수 있으며, 바람직하게는 탄소 섬유 직조 패브릭 층들 각각은 경사 방향이 동일하다.
부직 매트
용어 "파라-아라미드"는 파라-방향족 기를 아미드 결합 또는 이미드 결합과 결합시킴으로써 구성된 선형 중합체를 말하며, 여기서 아미드 결합 또는 이미드 결합의 85% 이상이 방향족 고리와 직접 연결되고, 이미드 결합이 존재하는 경우 이는 아미드 결합의 개수를 초과하지 않는다.
구매가능한 파라-아라미드의 예는 미국 델라웨어주 윌밍턴 소재의 이. 아이. 듀폰 디 네모아 앤드 컴퍼니(E. I. du Pont de Nemours and Company) (듀폰(DuPont))에 의해 제조된 케블라(등록상표) 제품이지만 이로 한정되지는 않는다.
용어 "부직 매트"는 섬유의 방사 및 직조가 없는 무-경사(warpless) 및 무-위사 패브릭이며, 경량이라는 이점을 가지며, 용이하게 형상화될 수 있다. 그의 제조 방법은 통상 지지 컬럼 상에 배향되거나 또는 랜덤하게 놓인 스테이플 섬유 또는 긴 필라멘트를 이용하여 섬유 네트워크 구조를 형성하고, 이어서 기계적 방법, 열 접합 방법 또는 화학적 방법에 의해 보강하여 제품을 제조하는 것이다. 상이한 제조 방법에 따른 부직 제품은 스펀레이스(spunlaced), 열-밀봉성(heat-sealable), 에어-레이드(air-laid), 웨트-레이드(wet-laid), 스펀-본드(spun-bond), 멜트-블로운(melt-blown), 니들링(needled), 스티치-본디드(stitch-bonded) 등으로 분류될 수 있다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 본 발명의 복합 라미네이트 내의 부직 매트는 파라-아라미드 스테이플 섬유를 사용하여 부직 공정의 숙련자에게 공지된 방법에 의해 형성된 박층을 말하며, 여기서 부직 공정에는, 예를 들어 열, 얽힘(tangle), 스티치 및/또는 압력 등을 가하여, 파라-아라미드 스테이플 섬유를 사용하여 메시 또는 플러프(fluff)를 형성하는 것이 포함되지만 이로 한정되지는 않는다.
본 발명의 복합 라미네이트에서, 파라-아라미드 부직 매트의 개수에 대한 특별한 제한은 없다. 본 발명의 일부 실시 형태에서, 본 발명의 복합 라미네이트 내의 파라-아라미드 부직 매트는 5 내지 35개의 층 또는 심지어는 10 내지 25개의 층이다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 본 발명에 사용되는 파라-아라미드 부직 매트의 두께는 0.005 mm 내지 0.10 mm 또는 심지어는 0.01 mm 내지 0.05 mm이다.
본 발명의 복합 라미네이트에서, 각각의 부직 매트 층의 단위 면적당 중량은 동일하거나 상이할 수 있다. 본 발명의 일부 실시 형태에서, 개별 부직 매트의 단위 면적당 중량은 5 내지 40 g/㎡ 또는 심지어는 8 내지 20 g/㎡이다.
함침 목적용 에폭시 수지 시스템
본 발명의 복합 라미네이트는 경화된 에폭시 수지를 함유한다. 상기 경화된 에폭시 수지는, 에폭시 수지 시스템의 상기 탄소 섬유 직조 패브릭 층 내로의 함침에 이은 경화에 의해 제조된다. 상기 함침용 에폭시 수지 시스템은 경화제, 촉진제, 충전제 및 다른 보조 물질을 에폭시 수지에 첨가한 경화 시스템을 말하며, 이는 주위 조건 또는 가열된 조건 하에서 액체이다. 에폭시 수지는 일반적으로 에폭시 기를 함유하는 수지를 말하며, 이는 에피클로로하이드린 및 페놀 (예컨대, 비스페놀 A) 등의 중축합에 의해 주로 얻어진다.
사용되는 에폭시 수지에는, 예를 들어 비스페놀계 에폭시 수지, 에폭시 알코올, 수소화 프탈산계 에폭시 수지, 이량체 에폭시 수지, 글리시딜-아미노 기 함유 에폭시 수지, 지환족 에폭시 수지, 페놀-노볼락계 에폭시 수지, 크레졸-노볼락계 에폭시 수지, 및 노볼락 에폭시 수지가 포함될 수 있다. 더욱이, 다양한 개질 에폭시 수지, 예컨대 우레탄-개질 에폭시 수지 및 고무-개질 에폭시 수지가 이용될 수 있다.
본 발명은 바람직하게는 비스페놀계 에폭시 수지, 지환족 에폭시 수지, 글리시딜-아미노 기를 함유하는 에폭시 수지, 페놀-노볼락계 에폭시 수지, 크레졸-노볼락계 에폭시 수지, 및 우레탄-개질 에폭시 수지를 사용한다.
비스페놀계 에폭시 수지의 예에는 비스페놀 A계 수지, 비스페놀 F계 수지, 비스페놀-AD계 수지, 및 비스페놀 S계 수지가 포함된다. 더 구체적인 실시 형태는 구매가능한 에폭시 수지, 예를 들어 유카 쉘 에폭시 카부시키카이샤(Yuka Shell Epoxy KK)에 의해 제조된 EP 815, EP 828, EP 834, EP 1001, 및 EP 807; 미츠이 페트로케미칼(MITSUI PETROCHEMICAL)에 의해 제조된 에포믹(Epomik) R-710 및 DIC에 의해 제조된 EXA 1514를 포함한다.
지환족 에폭시 수지의 예에는 구매가능한 수지, 예컨대 헌츠만(HUNTSMAN)에 의해 제조된 아랄다이트(Araldite) CY-179, CY-178, CY-182 및 CY-183이 포함된다.
글리시딜-아미노를 함유하는 에폭시 수지의 예에는 구매가능한 수지, 예컨대 시바-가이기(Ciba-Geigy)의 MY-720; 토토 카세이 컴퍼니, 리미티드(Tohto Kasei Co., Ltd.)의 에포토토(Epototo) YH 434; 유카 쉘 에폭시 카부시키카이샤의 EP 604; 스미토모 케미칼 컴퍼니, 리미티드(Sumitomo Chemical Co., Ltd.)의 ELM-120 및 ELM-100, 및 니폰 카야쿠 컴퍼니, 리미티드(Nippon Kayaku Co., Ltd.)의 GAN이 포함된다.
페놀-노볼락계 에폭시 수지의 예에는 유카 쉘 에폭시 카부시키카이샤의 EP152 및 EP 154, 다우 케미칼(Dow Chemical)의 DEN 431, DEN 485 및 DEN 438 및 다이니폰 잉크 앤드 케미칼스, 인코포레이티드(Dainippon Ink and Chemicals, Incorporated)의 에피클론(EPICLON) N 740이 포함된다.
크레졸-노볼락계 에폭시 수지의 예에는 헌츠만의 ECN1235, ECN 1273 및 ECN 1280, 및 니폰 카야쿠 컴퍼니, 리미티드의 EOCN102, EOCN 103 및 EOCN 104가 포함된다.
게다가, 우레탄-개질 비스페놀 A계 에폭시 수지의 예에는 아사히 덴카 코교 카부시키카이샤(Asahi Denka Kogyo KK)의 아데카 레진(Adeka Resin) EPU-6 및 EPU-4가 포함된다.
이들 에폭시 수지는 개별적으로 사용되거나 또는 2종 이상의 적절한 조합으로 사용될 수 있다. 이들 중, 이작용성 에폭시 수지, 예컨대 비스페놀계 에폭시 수지는, 그의 분자량에 따라, 액체로부터 고체에 이르는 범위의 상이한 등급을 갖는 제품이 있을 수 있다. 상이한 등급의 비스페놀계 에폭시 수지를 적절히 조합함으로써, 함침된 에폭시 시스템의 최종 점도가 조정될 수 있다.
본 발명의 복합 라미네이트에서, 상기 탄소 섬유 직조 패브릭 층은 함침 목적용 에폭시 수지 시스템 중에 디핑(dip)되어 함침된 탄소 섬유 패브릭 층을 형성한다. 상기 함침은 탄소 섬유 직조 패브릭 층 내에 균일하게 또는 부분적으로 침지된 에폭시 수지 시스템을 말하며, 상기 함침 에폭시 수지 시스템은 탄소 섬유 패브릭의 층의 두께 전체 또는 일부 내에 침지될 수 있다.
함침된 탄소 섬유 패브릭 층의 총 중량을 기준으로, 함침 에폭시 수지 시스템은 10 내지 80 중량%, 또는 심지어는 20 내지 70 중량%, 또는 심지어는 30 내지 45 중량%를 차지한다.
본 발명의 복합 라미네이트 내의 함침된 탄소 섬유 패브릭 층은, 전술된 바와 같이, 하나 이상의 유형의 에폭시 수지 시스템에 탄소 섬유 직조 패브릭 층을 함침시킴으로써 얻어질 수 있다. 함침된 탄소 섬유 패브릭 층은 또한 직접 구매될 수 있는데, 이는 통상 프리프레그(pre-preg)라 불린다. 상기 프리프레그는 함침 에폭시 수지 시스템의 제조 및 탄소 섬유 패브릭 층의 함침을 포함하는 두 단계를 생략할 수 있으며, 이는 시간 절약을 위한 대체 재료이다.
본 발명의 다른 실시 형태에서, 상기 언급된 복합 라미네이트는 하기의 구성 성분(ingredient)을 구비하거나, 하기의 구성 요소들에 의해 기본적으로 구성되거나, 하기의 조합에 의해 제조된다:
에폭시 수지로 함침된 탄소 섬유를 포함하는 다층 프리프레그 층 (여기서, 상기 언급된 탄소 섬유 직조 패브릭은 이방향 천 또는 일방향 천임);
폴리파라페닐렌 테레프탈아미드로 제조된 다층 부직 매트 (여기서, 부직 매트의 적어도 하나의 층은 2개의 프리프레그 층들 사이에 개재되고, 복합 라미네이트의 2개의 외부 표면 층은 상기 프리프레그 층임).
본 발명에서, 함침에 사용된 상기 언급된 에폭시 수지 시스템은 먼저 탄소 섬유 패브릭 층 내로 함침되고, 이어서 에폭시 수지로 함침된 탄소 섬유 패브릭 층에는 부직 매트가 라미네이팅되고, 이어서 경화되고 복합 라미네이트 내에 포함된다.
본 발명에서 언급된 복합 라미네이트에서, 함침된 탄소 섬유 패브릭 층 또는 프리프레그 층의 각각의 층의 두께는 동일하거나 상이할 수 있다. 본 발명의 일부 실시 형태에서, 함침된 탄소 섬유 패브릭 층 또는 프리프레그 층 각각은 독립적이다. 각각의 함침된 탄소 섬유 패브릭 층 또는 프리프레그 층의 두께는 약 0.001 내지 1.00 mm 또는 심지어는 약 0.05 내지 0.5 mm이다.
본 발명에서 언급된 복합 라미네이트에서, 함침된 탄소 섬유 패브릭 층 또는 프리프레그 층의 각각의 층의 중량은 동일하거나 상이할 수 있다. 본 발명의 일부 실시 형태에서, 함침된 탄소 섬유 패브릭 층 또는 프리프레그 층 각각은 독립적이다. 각각의 함침된 탄소 섬유 패브릭 층 또는 프리프레그 층의 단위 면적당 중량은 약 50 내지 660 g/㎡, 또는 심지어는 약 80 내지 300 g/㎡, 또는 심지어는 약 90 내지 200 g/㎡이다.
본 발명에서 언급된 복합 라미네이트에서, 함침된 탄소 섬유 패브릭 층 또는 프리프레그 층에 있어서 층들의 개수에 대한 제한은 없다. 본 발명의 일부 실시 형태에서, 복합 라미네이트 내의 함침된 탄소 섬유 패브릭 층 또는 프리프레그 층의 층들에 대한 개수는 약 10 내지 40개의 층, 그리고 바람직하게는 15 내지 30개의 층이다.
복합 라미네이트는 단일 층의 탄소 섬유 패브릭 층 및 단일 층의 부직 매트의 대안적인 배치를 포함할 수 있다. 이는 또한 다수 층의 탄소 섬유 패브릭 층 및 단일 층의 부직 매트의 대안적인 배치, 또는 단일 층의 탄소 섬유 패브릭 층 및 다수 층의 부직 매트의 대안적인 배치를 포함할 수 있다. 이는 또한 다층 탄소 섬유 패브릭 층, 및 탄소 섬유 패브릭 층들 중 2개의 층들 사이에 배치된 적어도 하나 초과의 층의 부직 매트의 대안적인 배치를 포함할 수 있다. 그러한 복합 라미네이트의 외부 층 둘 모두는 프리프레그 층이어야 한다. 이러한 상황에서, "탄소 섬유 직조 패브릭 층"은 "함침된 탄소 섬유 패브릭 층" 또는 "프리프레그 층"과 등가이다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 복합 라미네이트의 총 중량은 하기와 같이 분포된다: 탄소 섬유 직조 층 및 함침된 에폭시 수지는 85 내지 95%, 바람직하게는 90 내지 95%를 차지하며; 폴리파라페닐렌 테레프탈아미드 다층 부직 매트는 총 중량의 5 내지 15%, 바람직하게는 5 내지 10%를 차지한다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 경화된 에폭시 수지 층에 대한 폴리파라페닐렌 테레프탈아미드 다층 부직 매트에 대한 두께의 비는 0.2 이하이다.
본 발명은 또한 개선된 내충격 특성을 갖는 복합 라미네이트의 제조 방법을 제공하며, 본 방법은
(i) 다층 탄소 섬유 패브릭 층 및 다층 부직 매트를 제공하는 단계 - 여기서, 다층 탄소 섬유 패브릭은 이방향 또는 일방향 섬유를 갖고, 다층 부직 매트는 폴리파라페닐렌 테레프탈아미드로 제조됨 -;
(ii) 다층 탄소 섬유 패브릭 층을 함침용 에폭시 수지 시스템으로 디핑하여 함침된 탄소 섬유 직조 패브릭 층을 얻는 단계;
(iii) 제1 외부 표면 층으로서의 함침된 탄소 섬유 패브릭 층의 적어도 하나의 층을 위치시키는 단계;
(iv) 부직 매트의 적어도 하나의 층 및 함침된 탄소 섬유 패브릭 층의 적어도 하나의 층을 복합 라미네이트의 총 두께가 0.5 내지 30 mm가 될 때까지 교번하는 방식으로 위치시켜 예비성형물을 제조하는 단계 - 제2 외부 층은 또한 함침된 탄소 섬유 패브릭 층임 -;
(v) 단계 (iv)에서 제조된 예비성형물을 주형 내로 넣고 주형을 폐쇄하는 단계;
(vi) 선택적으로, 예비성형물에 진공을 가하여 층간에 남아 있는 기포들을 제거하는 단계;
(vii) 단계 (v) 또는 단계 (iv)에서의 예비성형물을, 함침된 에폭시 수지 시스템이 경화될 때까지 50 내지 200℃, 0.2 내지 5.0 MPa에서 0.5 내지 12시간 동안 오토클레이빙하는 단계; 및
(viii) 일단 온도가 실온으로 낮추어지면 생성된 복합 라미네이트를 꺼내는 단계를 포함한다.
개선된 내충격 특성을 갖는 복합 라미네이트의 제조 방법에서 단계 (vii)의 경우, 가열 가압 처리를 위한 온도는 50 내지 200℃ 또는 80 내지 150℃일 수 있고, 가열 가압 처리를 위한 압력은 0.2 내지 5.0 MPa 또는 0.5 내지 2.5 MPa일 수 있다.
본 발명은 부직 매트의 라이트-방향족 폴리아미드 조성물 및 탄소 섬유 보강 프리프레그 층에 의해 형성된 복합 라미네이트를 이용하여, 최종 제품의 두께 및 중량을 실질적으로 유지하면서 최종 제품의 충격 강도의 개선을 달성하였다.
동일한 층 두께 및 단위 중량 조건에서 파라-아라미드 조성물로 제조된 다른 탄소 섬유 보강 중합체 라미네이트 - 이는 본 발명을 포함하지 않음 - 와 비교하여, 본 발명의 복합체의 복합 층 (즉, 부직 매트를 에폭시 수지 시스템으로 함침된 탄소 섬유 패브릭의 층들 사이에 개재하고 상기 에폭시 수지 시스템 화합물을 경화시킴)은 충격 강도가 20 내지 45%로 상당히 개선되고, 굽힘 강도가 3 내지 11.7% 증가되고, 굴곡 탄성계수가 3 내지 7.1% 증가되었다.
더욱이, 본 발명의 복합 라미네이트는 통상의 탄소 섬유 프리프레그 열 성형 또는 다른 공정과 유사하게 처리될 수 있다. 본 명세서에 기재된 본 발명의 다양한 실시 형태에 대한 설명은 상기 복합 라미네이트에 적합할 뿐만 아니라 복합 라미네이트 및 그의 제조 부품들의 제조 방법에도 적합한 임의의 조합 및 다양한 실시 형태로 수행될 수 있다.
실시예
다음으로, 본 발명을 예로서 더 상세히 설명할 것이다. 주목해야 할 점은, 하기의 실시예에서 설명되는 본 발명의 재료, 방법, 및 실시 형태는 단지 설명을 목적으로 하며 제한적이지 않다는 것이다.
재료
a) 일방향 탄소 섬유 천 프리프레그
욱시 티안니아오 컴포지츠 컴퍼니(WuXi Tianniao Composites Company)로부터 구매된다. 단위 면적당 중량은 185 g/㎡이며, 120 g/㎡의 탄소 섬유 일방향 천을 포함한다. 이러한 탄소 섬유 일방향 천의 벌크 밀도는 1.8 g/㎤이고, 두께는 0.067 mm이다. 이는 에폭시 수지 시스템으로 함침되어 있다.
b) 파라-방향족 폴리아미드 부직 매트
화학적 방법에 의해 제조된 케블라(등록상표) 단섬유로 제조되며, 단위 면적당 중량이 15 g/㎠이다. 이러한 부직 매트의 벌크 밀도는 1.8 g/㎤이고, 두께는 0.01 mm이다.
c) 나일론 부직 매트
부직 매트를 제조하기 위한 수동 배치 시스템 13NTD81835를 통해 (욱시 벨트 러버 벨츠 컴퍼니, 리미티드(WuXi Belt Rubber Belts Co., Ltd.)로부터의) 나일론 단섬유로 제조된다. 이 부직 매트는 단위 면적당 중량이 15 g/㎡이고, 부피 밀도가 1.14 g/㎤이고, 두께가 0.01 mm이다.
시험 방법:
실시 형태들의 라미네이트 샘플 및 비교예의 굴곡 강도 및 굴곡 탄성계수를 GB/T 3356-99의 표준에 따라 시험하였다.
실시 형태들의 라미네이트 샘플 및 비교예의 평균 비노치 샤르피 충격 강도를 ISO 179의 표준에 따라 레실(Resil) 충격기 기기를 사용하여 결정하였다.
비교예 1
단위 면적당 중량이 185 g/㎡인 일방향 탄소 섬유 사전-함침된 시트를 약 300 mm × 300 mm의 시트들로 자르고, 이러한 사전-함침된 시트의 14개의 층을 동일한 섬유 배향에 따라 (경선 방향으로) 함께 적층하여 라미네이트 예비성형물을 제조하였다. 이 예비성형물을 편평한 알루미늄 주형 상에 올려놓고, 이어서 이 주형을 130℃로 예열된 프레스 기계(pressing machine)로 이송하고, 주형을 폐쇄하고 (즉, 클램핑 기구에 의해 폐쇄하고), 1.0 MPa의 압력을 주형에 가하였다. 라미네이트 예비성형물을 1시간 동안 130℃에서 유지하였으며, 그리고 나서 열 처리를 중단하고 샘플을 실온으로 냉각시켰다. 탄소 섬유 보강 중합체 라미네이트를 주형으로부터 꺼냈으며, 라미네이트의 최종 두께는 1.746 mm인 것으로 측정되었다.
실시예 1
단위 면적당 중량이 185 g/㎡인 일방향 탄소 섬유 사전-함침된 시트를 대략 300 mm × 300 mm의 시트들로 잘랐다. 단위 면적당 중량이 15 g/㎡ 인 케블라(등록상표) 부직 매트를 또한 대략 300 mm × 300 mm의 시트들로 잘랐다. 사전-함침된 시트의 층 (즉, 함침된 탄소 섬유 패브릭 층)을 먼저 제1 외부 층의 표면으로서 놓고, 이어서 부직 매트의 층 및 사전-함침된 시트의 다른 층을 케블라(등록상표) 부직 매트가 사전-함침된 시트의 2개의 층들 사이에 개재되도록 교번하는 방식으로 놓았다. 각각의 사전-함침된 시트를 동일한 섬유 배향에 따라 (경선 방향으로) 함께 적층하고, 총 12개 층의 사전-함침된 시트 및 11개 층의 케블라(등록상표) 부직 매트를 케블라(등록상표) 부직 매트 및 탄소 섬유 보강 중합체로 이루어진 복합 라미네이트 예비성형물을 제조하는 데 사용하였다. 예비성형물을 편평한 알루미늄 주형 상에 올려놓고, 이어서 이 주형을 130℃로 예열된 프레스 기계로 이송하고, 주형을 폐쇄하고 (즉, 클램핑 기구에 의해 폐쇄하고), 1.0 MPa의 압력을 주형에 가하였다. 예비성형물을 1시간 동안 130℃에서 유지하였으며, 그리고 나서 열 처리를 중단하고 샘플을 실온으로 냉각시켰다. 케블라(등록상표) 부직 매트 및 탄소 섬유 보강 중합체로 이루어진 복합 라미네이트 예비성형물을 주형으로부터 꺼냈으며, 라미네이트의 최종 두께는 1.742 mm인 것으로 측정되었다.
비교예 2:
비교예 1과 유사한 방법을 사용하여, 크기가 150 mm × 150 mm인 31개 층의 탄소 섬유 사전-함침된 시트를 최종 두께가 3.674 mm인 것으로 측정된 탄소 섬유 보강 중합체 라미네이트의 제조에 사용하였다.
실시예 2
실시예 1과 유사한 방법을 사용하여, 크기가 150 mm × 150 mm인 26개 층의 탄소 섬유 사전-함침된 시트와 크기가 150 mm × 150 mm인 25개 층의 케블라(등록상표) 부직 매트를 최종 두께가 3.662 mm인 것으로 측정된 탄소 섬유 보강 중합체 복합 라미네이트의 제조에 사용하였다. 사전-함침된 시트의 층을 먼저 제1 외부 층의 표면으로서 놓고, 이어서 부직 매트의 층 및 사전-함침된 시트의 층을 케블라(등록상표) 부직 매트가 사전-함침된 시트의 2개의 층들 사이에 개재되도록 교번하는 방식으로 놓았다. 각각의 사전-함침된 시트는 동일한 섬유 배향에 따라 (경선 방향으로) 함께 적층하였다.
비교예 3:
실시예 2와 유사한 방법을 사용하여, 크기가 150 mm × 150 mm인 26개 층의 탄소 섬유 사전-함침된 시트와 크기가 150 mm × 150 mm인 25개 층의 나일론 부직 매트를 최종 두께가 3.709 mm인 것으로 측정된 탄소 섬유 보강 중합체 복합 라미네이트의 제조에 사용하였다. 사전-함침된 시트의 층을 먼저 제1 외부 층의 표면으로서 놓고, 이어서 나일론 부직 매트의 층 및 사전-함침된 시트의 층을 나일론 부직 매트가 사전-함침된 시트의 2개의 층들 사이에 개재되도록 교번하는 방식으로 놓았다. 각각의 사전-함침된 시트는 동일한 섬유 배향에 따라 함께 적층하였다.
샘플 시험
a) 길이가 300 mm이고, 폭이 300 mm이고, 각각의 두께가 1.746 mm 및 1.742 mm인, 비교예 1 및 실시예 1로부터 얻어진 라미네이트 샘플을 굴곡 강도 및 굴곡 탄성계수에 대해 시험하였다.
b) 길이가 150 mm이고, 폭이 150 mm이고, 각각의 두께가 3.674 mm, 3.709 mm 및 3.662 mm 인, 비교예 2, 비교예 3 및 실시예 3으로부터 얻어진 라미네이트 샘플을 충격 강도에 대해 시험하였다.
이들 시험의 결과가 표 1 및 표 2에 나타나 있다.
Figure pct00001
Figure pct00002
상기 시험 결과로부터, 파라-아라미드 부직 매트의 첨가가 동일한 두께를 갖는 탄소 섬유 보강 중합체 복합 라미네이트의 굴곡 강도 및 굴곡 탄성계수를 효과적으로 개선하였다는 것을 알 수 있었다. 실시예 1과 비교예 1의 두께 및 정량화(quantification)가 매우 유사하였지만, 비교예 1의 샘플과 비교하여 실시예 1의 샘플의 굴곡 강도는 11.7% 개선되고 굴곡 탄성계수는 7.1% 개선되었다.
충격 강도 시험 결과로부터, 파라-아라미드 부직 매트의 첨가가 탄소 섬유 보강 중합체 복합 라미네이트의 충격 강도를 효과적으로 개선하였다는 것을 알 수 있었다. 실시예 2와 비교예 2는 유사한 중량 및 두께를 가졌지만, 실시예 2의 충격 강도는 비교예 2와 비교하여 45.3% 증가되었다. 게다가, 비교예 2와 비교할 때, 실시예 2는 단지 26개 층의 탄소 섬유 사전-함침된 시트를 사용하였는데, 이는 16.1%의 탄소 섬유 사전-함침된 시트가 절약되었다는 것을 의미하며, 충격 강도의 예기치 않게 큰 개선이 달성된다는 것을 뜻밖에도 알아냈다.
게다가, 실시예 2와 비교예 3이 유사한 중량 및 두께를 갖지만, 실시예 2의 충격 강도는 또한 비교예 3과 비교하여 10% 증가되었다. 이는 파라-아라미드 부직 매트의 사용이 유사한 중량 및 두께를 갖는 나일론 부직 매트와 비교하여 탄소 섬유 보강 중합체 복합 라미네이트의 충격 강도를 효과적으로 개선하였다는 것을 나타낸다.
본 발명은 전형적이고 예시적인 실시 형태에 기초하여 구체적으로 설명하고 있지만, 본 발명은 이들 실시예로 한정되지 않고 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않고서도 필요에 따라 변경될 수 있다. 따라서, 다양한 수정 및 등가의 실시 형태가 이들 실시 형태에서 이루어지고, 다양한 수정 및 등가의 실시 형태는 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어나지 않고서도 이루어진다는 것이 당업자에 의해 이해될 것이다.

Claims (12)

  1. (a) 이방향 직물(weave) 또는 일방향 직물일 수 있는 다층 탄소 섬유 패브릭(carbon fiber fabric);
    (b) 파라-아라미드로 제조된 다층 부직 매트(nonwoven mat); 및
    (c) 경화된 에폭시 수지를 포함하며,
    상기 경화된 에폭시 수지는 상기 탄소 섬유 패브릭 층 내로의 함침을 위해 설계된 에폭시 수지 시스템으로 제조되고, 상기 부직 매트의 적어도 하나의 층은 탄소 섬유 패브릭 층의 2개의 층들 사이에 개재되는, 개선된 충격 강도를 갖는 복합 라미네이트.
  2. 제1항에 있어서, 총 두께가 0.5 ㎜ 내지 30 ㎜, 또는 1.0 ㎜ 내지 10 ㎜, 또는 1.5 ㎜ 내지 5 ㎜인, 복합 라미네이트.
  3. 제1항에 있어서, 상기 탄소 섬유 패브릭 층 및 경화된 에폭시 수지의 총 중량은 상기 복합 라미네이트의 총 중량의 85 내지 95%이고; 상기 다층 부직 매트의 중량은 상기 복합 라미네이트의 총 중량의 5 내지 15%인, 복합 라미네이트.
  4. 제1항에 있어서, 함침용으로 설계된 상기 에폭시 수지 시스템의 상기 에폭시 수지는 비스페놀계 에폭시 수지, 지환족 에폭시 수지, 글리시딜 및 아미노 기를 함유하는 에폭시 수지, 페놀 노볼락계 에폭시 수지, 벤젠 크레졸 노볼락계 에폭시 수지 및 우레탄 개질 에폭시 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는, 복합 라미네이트.
  5. 제1항에 있어서, 함침된 탄소 섬유 패브릭 층의 각각의 층의 단위 면적당 중량이 독립적으로 50 내지 660 g/㎡, 또는 80 내지 300 g/㎡ 또는 90 내지 200 g/㎡를 나타내는, 복합 라미네이트.
  6. 제1항에 있어서, 함침용으로 설계된 에폭시 수지 시스템의 중량이 상기 함침된 탄소 섬유 패브릭 층의 총 중량의 10 내지 80%, 또는 20 내지 70%, 또는 30 내지 45%인, 복합 라미네이트.
  7. 제1항에 있어서, 상기 부직 매트의 각각의 층의 단위 면적당 중량이 독립적으로 5 내지 40 g/㎡, 또는 8 내지 20 g/㎡를 나타내는, 복합 라미네이트.
  8. 개선된 충격 강도를 갖는 복합 라미네이트의 제조 방법으로서,
    (i) 이방향 직물 또는 일방향 직물일 수 있는 다층 탄소 섬유 패브릭 및 파라-아라미드로 제조된 다층 부직 매트를 제공하는 단계;
    (ii) 함침용으로 설계된 에폭시 수지 시스템으로 상기 탄소 섬유 패브릭 층을 함침시키는 단계;
    (iii) 제1 외부 표면 층으로서의 함침된 탄소 섬유 패브릭 층의 적어도 하나의 층을 위치시키는 단계;
    (iv) 부직 매트의 적어도 하나의 층 및 제2 외부 표면 층으로서의 함침된 탄소 섬유 패브릭 층의 적어도 하나의 층을 상기 복합 라미네이트의 총 두께가 0.5 내지 30 ㎜가 될 때까지 교번하는 방식으로 위치시켜 예비성형물(preform)을 형성하는 단계;
    (v) 단계 (iv)에서 얻어진 상기 예비성형물을 주형 내로 넣고 상기 주형을 폐쇄하는 단계;
    (vi) 선택적으로, 상기 예비성형물이 들어 있는 상기 주형에 진공을 가하여 상기 층들 사이에 보유되어 있는 기포(air bubble)들을 제거하는 단계;
    (vii) 단계 (iv) 및 단계 (vi)에서 얻어진 상기 예비성형물을, 상기 함침용으로 설계된 에폭시 수지 시스템이 경화될 때까지 0.5 내지 12시간 동안 오토클레이빙 (50 내지 200℃에서 0.2 내지 5.0 MPa에 대해 정격화된 오토클레이브)하는 단계; 및
    (viii) 상기 온도가 실온으로 강하될 때 상기 주형으로부터 상기 예비성형물을 꺼내어 상기 복합 라미네이트를 얻는 단계를 포함하는, 방법.
  9. 제1항에 있어서, 테니스 라켓, 배드민턴 라켓, 스쿼시 라켓, 자전거의 복합 부품, 야구 배트, 하키 스틱, 스노보드(snowboard) 및 썰매(sled)를 포함하는 스포츠 용품 장비의 부품 및 구성요소에 사용되는, 복합 라미네이트.
  10. 제1항에 있어서, 자동차, 선박, 열차, 자기 부상 열차 및 항공기를 포함하는 운송 수단의 제품 및 구성요소에 사용되는, 복합 라미네이트.
  11. 테니스 라켓, 배드민턴 라켓, 스쿼시 라켓, 자전거의 복합 부품, 야구 배트, 하키 스틱, 스노보드 및 썰매를 포함하는 스포츠 용품 장비의 제조에 있어서의 제1항에 따른 복합 라미네이트의 용도.
  12. 자동차, 선박, 열차, 자기 부상 열차 및 항공기를 포함하는 운송 수단의 제품 및 구성요소의 제조에 있어서의 제1항에 따른 복합 라미네이트의 용도.
KR1020147012568A 2011-10-14 2012-10-15 개선된 충격 강도를 갖는 복합 라미네이트 및 그의 용도 KR102006511B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110317035.4 2011-10-14
CN201110317035.4A CN103042777B (zh) 2011-10-14 2011-10-14 具有改进的抗冲击强度的复合层合物及其制备方法和用途
PCT/US2012/060300 WO2013056254A2 (en) 2011-10-14 2012-10-15 Composite laminate having improved impact strength and the use thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140079819A true KR20140079819A (ko) 2014-06-27
KR102006511B1 KR102006511B1 (ko) 2019-08-01

Family

ID=47178293

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020147012568A KR102006511B1 (ko) 2011-10-14 2012-10-15 개선된 충격 강도를 갖는 복합 라미네이트 및 그의 용도

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20140234600A1 (ko)
EP (1) EP2766173A2 (ko)
JP (1) JP6132363B2 (ko)
KR (1) KR102006511B1 (ko)
CN (1) CN103042777B (ko)
WO (1) WO2013056254A2 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018103490A (ja) * 2016-12-27 2018-07-05 昭和電工株式会社 熱硬化性シート状成形材料及び繊維強化プラスチックの製造方法
KR20180093953A (ko) * 2015-12-14 2018-08-22 이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니 열가소성 복합 라미네이트 및 이로부터 제조된 물품

Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101575397B1 (ko) * 2013-06-12 2015-12-07 코오롱인더스트리 주식회사 방탄소재
CN103738610A (zh) * 2013-12-16 2014-04-23 金川集团股份有限公司 一种增强玻璃钢储罐结构层轴向强度的制作方法
CN104826305B (zh) * 2014-02-11 2017-11-24 威捷国际有限公司 球棒
CN103935051A (zh) * 2014-04-22 2014-07-23 黄建 一种碳纤维3d产品的冷热模压成型工艺
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
DE102015115879A1 (de) * 2015-09-21 2017-03-23 Fvv Gmbh & Co. Kg Bauteil aus einem Verbundwerkstoff sowie Verfahren zu dessen Herstellung
US20180257275A1 (en) * 2015-11-06 2018-09-13 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Carbon fiber composite
MX2018009926A (es) 2016-02-19 2018-11-29 Carbon Conv Inc Preformas adheridas a un termoplástico y matrices termoendurecidas formadas con las mismas.
US20170284099A1 (en) * 2016-04-01 2017-10-05 Taiyoi Graphite Co., Ltd. Composite structural element and method of producing the same
US11122971B2 (en) 2016-08-18 2021-09-21 Neptune Medical Inc. Device and method for enhanced visualization of the small intestine
KR20180035990A (ko) * 2016-09-29 2018-04-09 현대자동차주식회사 복층 프리프레그 구조 및 그 제조방법
US11261289B2 (en) * 2016-10-17 2022-03-01 Warren Environmental & Coating, Llc Method of lining a pipeline with a delayed curing resin composition
US10121100B2 (en) 2016-12-20 2018-11-06 Capital One Services, Llc Two piece transaction card having fabric inlay
CN107032658B (zh) * 2017-06-07 2023-02-28 国电联合动力技术有限公司 一种碳纤维复合材料及其制备方法
USD831978S1 (en) * 2017-09-14 2018-10-30 Ping-Kun Lin Fabric
CN107719128B (zh) * 2017-09-29 2024-01-23 江苏天鸟高新技术股份有限公司 碳纤维复合金属材料针刺预制体及其制备方法
USD852515S1 (en) * 2017-12-29 2019-07-02 Tesa Se Liner for adhesive film
CN108839398B (zh) * 2018-05-31 2020-06-02 大连交通大学 一种具有碳纤维-多孔尼龙复合结构的螺旋桨及其制备方法
CA3106275A1 (en) 2018-07-19 2020-01-23 Neptune Medical Inc. Dynamically rigidizing composite medical structures
CN109291595A (zh) * 2018-09-21 2019-02-01 上海华迎汽车零部件有限公司 复合材料、汽车备胎盖及其制备方法
JP7242358B2 (ja) * 2019-03-15 2023-03-20 東レ株式会社 複合材料およびそれを用いた積層体と防護物品
US11793392B2 (en) 2019-04-17 2023-10-24 Neptune Medical Inc. External working channels
KR102663205B1 (ko) * 2019-05-21 2024-05-03 현대자동차주식회사 차량용 센터 필러
CN110511537A (zh) * 2019-07-22 2019-11-29 石狮市鸿兴文体器材有限公司 一种羽毛球拍及其制作工艺
JP2023520780A (ja) 2020-03-30 2023-05-19 ネプチューン メディカル インク． 装置硬化のための層状壁
CN111534048A (zh) * 2020-04-09 2020-08-14 上海大学 热固性树脂基pbo纤维复合材料及其制备方法
CN112810259B (zh) * 2021-01-18 2022-01-04 吉林大学 基于猛禽羽毛的协同仿生复合材料层合板及其制备方法
CN113370607A (zh) * 2021-05-31 2021-09-10 潍坊歌尔电子有限公司 智能穿戴设备外壳及其制作方法
CN113636784B (zh) * 2021-07-13 2023-03-17 福建泉州洛江振丰模配制造有限公司 一种大型海洋装备特种基础复合材料及其生产工艺
CN113550147B (zh) * 2021-07-29 2023-06-09 吉祥三宝高科纺织有限公司 一种碳纤维基防刺防砍服面料的制备方法
CN113650315A (zh) * 2021-08-06 2021-11-16 合众新能源汽车有限公司 一种用于发盖外板的碳纤维复合材料及其制造方法
WO2023133403A1 (en) * 2022-01-04 2023-07-13 Neptune Medical Inc. Reconfigurable rigidizing structures
CN114919249B (zh) * 2022-04-29 2024-04-16 杭州电子科技大学 采用雀尾螳螂虾前螯改进结构的保险杠横梁及其制备方法
EP4283116A1 (en) * 2022-05-24 2023-11-29 LM Wind Power A/S A wind turbine blade with an improved lightning protecting system

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4532169A (en) * 1981-10-05 1985-07-30 Ppg Industries, Inc. High performance fiber ribbon product, high strength hybrid composites and methods of producing and using same
US5897447A (en) * 1996-04-02 1999-04-27 Toray Industries, Inc. FRP racket and method for producing the same
JP2010155460A (ja) * 1999-03-23 2010-07-15 Toray Ind Inc 複合炭素繊維基材、プリフォームおよび炭素繊維強化プラスチックの製造方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6360743A (ja) * 1986-09-02 1988-03-16 東レ株式会社 軽量複合材料
JP2556995Y2 (ja) * 1991-12-02 1997-12-08 一瀬産業株式会社 ヘルメット帽体
JP2005336407A (ja) 2004-05-28 2005-12-08 Toho Tenax Co Ltd 表面平滑性に優れた複合材料
CN1746021A (zh) * 2004-09-09 2006-03-15 航天特种材料及应用研究所 纤维增强金属层压复合材料及其制作方法
CA2545498A1 (en) 2006-02-23 2007-08-23 Bulletproof Skateboards Composite materials for sports articles and method of manufacturing the composite materials
JP4974916B2 (ja) * 2008-01-28 2012-07-11 三菱電機株式会社 複合材料シートおよびそれを備える複合体部品

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4532169A (en) * 1981-10-05 1985-07-30 Ppg Industries, Inc. High performance fiber ribbon product, high strength hybrid composites and methods of producing and using same
US5897447A (en) * 1996-04-02 1999-04-27 Toray Industries, Inc. FRP racket and method for producing the same
JP2010155460A (ja) * 1999-03-23 2010-07-15 Toray Ind Inc 複合炭素繊維基材、プリフォームおよび炭素繊維強化プラスチックの製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180093953A (ko) * 2015-12-14 2018-08-22 이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니 열가소성 복합 라미네이트 및 이로부터 제조된 물품
JP2018103490A (ja) * 2016-12-27 2018-07-05 昭和電工株式会社 熱硬化性シート状成形材料及び繊維強化プラスチックの製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015500748A (ja) 2015-01-08
CN103042777A (zh) 2013-04-17
WO2013056254A2 (en) 2013-04-18
WO2013056254A3 (en) 2013-07-04
US20140234600A1 (en) 2014-08-21
KR102006511B1 (ko) 2019-08-01
JP6132363B2 (ja) 2017-05-24
EP2766173A2 (en) 2014-08-20
CN103042777B (zh) 2016-09-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102006511B1 (ko) 개선된 충격 강도를 갖는 복합 라미네이트 및 그의 용도
TWI447028B (zh) 預浸漬物、纖維強化複合材料及預浸漬物的製造方法
KR101291931B1 (ko) 프리프레그, 섬유 강화 복합 재료 및 프리프레그의 제조 방법
KR101951058B1 (ko) 프리프레그, 섬유 강화 복합 재료 및 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법
US9770844B2 (en) Fibre reinforced composites
JP5117779B2 (ja) 複合材料
EP2703432A1 (en) Prepreg, fiber-reinforced composite material, and method for producing prepreg
JPH0575575B2 (ko)
JP6956300B1 (ja) 強化繊維ステッチ基材、プリフォーム材、及び繊維強化複合材料、並びにこれらの製造方法
CN114746237A (zh) 复合预浸料坯及纤维增强树脂成型体
JP2008174610A (ja) 耐衝撃性プリプレグ及びその製造方法
JP2007260930A (ja) プリフォーム基材及びプリフォームの製造方法
JP6499029B2 (ja) 振動減衰部材製造用シート状物、このシート状物を用いた振動減衰部材およびその製造方法
JP4817651B2 (ja) Ｆｒｐ用プリフォーム基材及びプリフォームの製造方法
JP2020128075A (ja) 積層体の製造方法および積層体
JP2007016122A (ja) 炭素繊維強化複合材料
JPH07103253B2 (ja) 合成樹脂強化複合繊維布
JP2008045010A (ja) 耐衝撃性プリプレグ及びその製造方法
JPH10158417A (ja) プリプレグ
KR930009294B1 (ko) 층간 하이브리드 적층재
JPH01148545A (ja) 層間ハイブリッド積層材
CN116288930A (zh) 一种聚酰胺酰亚胺纳米纤维膜及其制备方法和应用
JP3137670B2 (ja) 複合材料
JP3561282B2 (ja) 複合材料の製造方法
JP2007262355A (ja) 耐衝撃性プリプレグ及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right