KR20140085479A - 적층 구조체 - Google Patents

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KR20140085479A
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가즈야 구스
다카시 간다
신고 시바가키
노리히로 아오키
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구라시키 보세키 가부시키가이샤
기후 플라스틱 고교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 적층 구조체(4)는, 열가소성 수지제의 중공 판형체(1) 중 적어도 한쪽의 주면에, 섬유 시트(2) 및 열가소성 수지 필름(3)을 접착시킨 것이다. 이 적층 구조체(4)는, 벤딩해도 내측에는 좌굴 내지는 굴곡에 의한 돌출 주름(6)이 발생하지 않거나 쉽게 발생하지 않으므로, 강도도 쉽게 저하되지 않고, 경량을 유지한 채로 벤딩 강성과 벤딩 강도를 모두 만족시킬 수 있다. 섬유 시트(2)는, 다축 섬유 시트 및/또는 직물이 바람직하다. 접합은, 접착 필름을 개재시켜 열 라미네이트하는 것이 바람직하다.

Description

적층 구조체{MULTILAYER STRUCTURE}
본 발명은, 중공(中空) 판형체 중 적어도 한쪽의 주면(主面)에 섬유 시트 및 열가소성 수지 필름을 접합시킨 적층 구조체에 관한 것이다.
중공 판형체는, 허니컴 코어, 콜게이트(corrugate) 코어, 중공 기둥형 코어 등이라고도 하고, 경량이며 강도도 높으므로, 용기, 선반, 팰릿(pallet), 패널, 가방 등의 민생용으로부터 항공기용까지 사용되고 있다. 특허 문헌 1에는 허니컴 코어재의 중공부에 합성 수지 발포체를 충전하고, 허니컴 코어재의 양면에 외피판을 샌드위치 상에 접착한 구조가 제안되어 있다. 특허 문헌 2에는 허니컴 코어재의 양면에 섬유 강화 플라스틱(FRP)을 접착한 구조가 제안되어 있다. 특허 문헌 3에는 허니컴 코어재의 양면에 직포 또는 부직포로 이루어지는 천형(布形) 복합 재료층과 그 위의 프리프레그(prepreg)로 이루어지는 일방향 섬유 강화 수지를 접합한 구조가 제안되어 있다. 특허 문헌 4에는 허니컴 코어재의 양면에 일방향 섬유체를 별개로 다른 방향에 배치한 중간재와 그 위의 화장(化粧) 필름이 일체화된 구조가 제안되어 있다. 또한 특허 문헌 5에는, 1매의 시트로부터 진공 성형과 절첩에 의해 허니컴 코어재를 만드는 것이 제안되어 있다.
그러나, 종래의 제안은, 경량을 유지한 채로 벤딩 강성과 벤딩 강도를 함께 만족시키는 것은 곤란했다.
일본 공개용신안 소61―30844호 공보 일본 공개특허 평8―258189호 공보 일본 특허 제2627851호 공보 일본 특허 제4278678호 공보 일본 특허 제4408331호 공보
본 발명은, 상기 문제점을 해결하기 위해, 경량화할 수 있고, 벤딩 강성과 벤딩 강도를 함께 만족시킬 수 있는 적층 구조체를 제공한다.
본 발명의 적층 구조체는, 열가소성 수지제의 중공 판형체 중 적어도 한쪽의 주면에, 섬유 시트 및 열가소성 수지 필름을 접합시킨 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 열가소성 수지제의 중공 판형체 중 적어도 한쪽의 주면에, 섬유 시트 및 열가소성 수지 필름을 접합시킨 적층 구조체로 함으로써, 경량화할 수 있고, 벤딩 강성과 벤딩 강도를 함께 만족시킬 수 있다. 즉, 본 발명의 적층 구조체는, 벤딩해도 내측에는 좌굴(座屈) 내지는 굴곡에 의한 돌출 주름이 발생하지 않거나 쉽게 발생하지 않으므로, 강도도 쉽게 저하되지 않고, 경량을 유지한 채로 벤딩 강성과 벤딩 강도(좌굴 강도)를 함께 만족시킬 수 있다.
도 1의 A는 본 발명의 일실시예의 적층 구조체를 벤딩했을 때의 단면도(斷面圖), 도 1의 B는 동, 다른 실시형태의 적층 구조체를 벤딩했을 때의 단면도이다.
도 2의 A∼E는 본 발명의 일실시예에 있어서의 적층 구조체의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 있어서의 다축 섬유 시트의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 있어서의 다축 섬유 시트의 제조 단계를 나타낸 사시도이다.
도 5는 비교예의 적층 구조체를 벤딩했을 때의 단면도이다.
용기, 선반, 팰릿, 패널, 가방 등의 적층 구조체는, 벤딩에 대한 강성(剛性)·강도가 중요하다. 본 발명자들은 당초, 중공 판형체의 표층에 섬유 시트를 접합시킴으로써, 벤딩 강성·강도가 향상되지 않을까 생각하여 중공 판형체의 표층에 섬유 시트를 접합시켰다. 그러나, 섬유 시트를 접합시키는 것만으로는 예상에 반해 벤딩 강성·강도를 향상시키는 것은 곤란했다. 그 원인을 조사하면 중공 판형체는 3∼30㎜ 정도의 두께가 있고, 벤딩하면 벤딩한 측에 좌굴 내지는 굴곡에 의한 돌출 주름이 생기기 쉽고, 이 돌출 주름에 의해 섬유 시트의 구성 섬유가 흐트러져 벤딩 강성·강도는 낮아져 버리는 문제가 있는 것을 알 수 있었다.
도면을 참조하여 설명한다. 이하의 도면의 설명에 있어서, 동일 부호는 동일 물을 나타낸다. 도 5에 나타낸 바와 같이 중공 판형체(1)의 표면에 섬유 시트(2)를 접합시킨 적층 구조체(5)는, 벤딩하면 내측에 좌굴 내지는 굴곡에 의한 돌출 주름(6)이 생기기 쉽고, 이 돌출 주름(6)에 의해 섬유 시트(2)의 구성 섬유가 흐트러져 벤딩 강성·강도는 낮아진다.
그래서, 좌굴에 의한 돌출 주름의 발생을 방지하기 위해서, 섬유 시트와 열가소성 수지 필름을 조합시켜, 중공 판형체의 표면에 적층하였다. 이로써, 경량을 유지한 채로 벤딩해도 내측에 좌굴 내지는 굴곡에 의한 돌출 주름이 쉽게 발생하지 않았다. 섬유 시트와 열가소성 수지 필름의 적층의 순서는, 벤딩 강성과 벤딩 강도의 점으로부터는 어디라도 되지만, 표면의 평활성을 고려하면 열가소성 수지 필름을 외측에 배치하는 것이 바람직하다.
본 발명의 섬유 시트 및 열가소성 수지 필름은 중공 판형체 중 적어도 한쪽의 주면에 접합시킨다. 한쪽의 주면에 접합시키는 경우에는, 전술한 바와 같이 적층 구조체를 벤딩하면 내측으로 돌출 주름이 발생하기 쉽기 때문에, 벤딩했을 때 내측으로 되도록 접합시킨다. 이 경우에는, 다른 주면에는 섬유 시트 또는 열가소성 수지 필름을 접합해도 되고, 양쪽 접합해도 된다. 사용 상태에 있어서 다양한 방향으로 응력이 걸리는 경우에는, 섬유 시트 및 열가소성 수지 필름은 중공 판형체의 양쪽 주면에 접합시키는 것이 바람직하다. 섬유 시트 및 열가소성 수지 필름은, 열 또는 접착제를 사용하여 중공 판형체에 접합하므로, 양쪽 주면에 접합함으로써 양쪽 주면이 대칭으로 되어, 벤딩 등의 제품의 문제점이 생기지 않아, 평탄한 제품으로 된다. 상기에 있어서 주면이란 평면형의 표리면(表裏面)의 것이다.
중공 판형체와 섬유 시트 및 열가소성 수지 필름과의 접합 방법은 어떠한 방법이라도 된다. 예를 들면, 하기 방법이 있다.
(1) 중공 판형체에 섬유 시트를 접착하고, 또한 열가소성 수지 필름을 접착하여 일체화하는 방법.
(2) 중공 판형체에 열가소성 수지 필름을 접착하고, 또한 섬유 시트를 접착하여 일체화하는 방법.
(3) 중공 판형체와 미리 섬유 시트 및 열가소성 수지 필름을 일체화한 복합 시트를 접착하여 일체화하는 방법.
그리고, 섬유 시트와 열가소성 수지 필름 사이, 또는 열가소성 수지 필름과 중공 판형체 사이는, 접착 필름을 접착해도 된다. 또한, 섬유 시트와 중공 판형체 사이도 접착 필름을 접착해도 된다. 접착 필름은, 모든 층 사이에 접착해도 되고, 임의의 층 사이에 접착해도 된다. 예를 들면, 중공 판형체/접착 필름/섬유 시트/접착 필름/열가소성 수지 필름, 중공 판형체/접착 필름/섬유 시트/열가소성 수지 필름이나 중공 판형체/접착 필름/열가소성 수지 필름/접착 필름/섬유 시트/접착 필름/열가소성 수지 필름 등이다.
상기 접착 수단으로서는, 가열 가압에 의해 직접 융착 또는 간접 가열하는 방법, 저융점 필름과 같은 접착 필름을 넣어 열 라미네이트하는 방법 또는 접착제를 도포하여 접착하는 방법 등을 적절히 이용할 수 있다. 또한, 중공 판형체의 제조와 동시에 섬유 시트 및 열가소성 수지 필름을 접합시키는 방법이라도 된다. 생산 시의 취급성을 감안하면, 미리 섬유 시트 및 열가소성 수지 필름을 일체화한 복합 시트를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 복합 시트를 만들기 위한 접착 방법은, 직접 가열이라도 간접 가열이라도 된다.
도 1의 A는 본 발명의 일실시예의 적층 구조체를 벤딩했을 때의 단면도이며, 중공 판형체(1)의 표면에 섬유 시트(2)와 열가소성 수지 필름(3)을 이 순서로 접합시킨 적층 구조체(4)는, 벤딩해도 내측에는 좌굴 또는 굴곡에 의한 돌출 주름은 발생하지 않거나 쉽게 생기지 않는다. 도 1의 B는 동, 다른 실시형태의 적층 구조체(4)를 벤딩했을 때의 단면도이다. 도 1의 A와 다른 것은, 중공 판형체(1)의 표면에 열가소성 수지 필름(3)와 섬유 시트(2)를 이 순서로 접합시킨 점이다. 적층 구조체(4)를 내측으로 벤딩해도 좌굴 또는 굴곡에 의한 돌출 주름이 발생하지 않거나 쉽게 생기지 않는 이유는, 섬유 시트는 인장(引張)에는 강하지만 압축에는 약하므로, 벤딩한 내측에서는 좌굴되기 용이해진다. 그러나, 열가소성 수지 필름은, 인장이나 압축이 동등한 강도이므로, 섬유 시트의 강도 저하를 억제하여, 좌굴 강도를 향상시키고 있다. 이 결과, 섬유의 배열 상태는 흐트러지지 않고, 강도도 저하되지 않아, 전체로서 경량을 유지한 채로 벤딩 강성과 벤딩 강도를 모두 만족시킬 수 있다. 그리고, 섬유 시트와 열가소성 수지 필름 이외에는, 임의로 접착 시트나 보호 시트(화장 시트 등) 등을 적층시켜도 된다.
접착 필름으로서는, 예를 들면, PE(폴리에틸렌)나 PP(폴리프로필렌) 필름이라도 되고, 양 재료를 혼합한 재료로 이루어지는 필름이라도 되고, 복수 층의 접착 필름이라도 된다. 또한, 다른 재료로서 에틸렌 아세트산 비닐 공중합체(EVA)나 올레핀계 필름이라도 된다.
필름은 열가소성 수지 필름보다 5∼40 ℃ 낮은 것이 바람직하고, 접착 필름의 두께는 5∼200 ㎛이 바람직하고, 접착 필름의 단위 면적당의 중량은 10∼200 g/㎡가 바람직하다.
본 발명에 있어서 중공 판형체란, 요철(凹凸) 형상의 코어층을 말한다. 예를 들면, 허니컴 코어, 콜게이트 코어, 중공 기둥형 코어 등의 강체(綱體)를 말하고, 어떠한 것이라도 된다. 특허 문헌 1∼5에 개시되어 있는 중공 판형체도 모두 이용할 수 있다. 도면으로 나타내면 도 2의 A∼E의 중공 판형체를 일례로 들 수 있다. 도 2의 A는 허니컴 코어의 예, 도 2의 B는 엠보스에 의한 요철형 콜게이트 코어의 예, 도 2의 C는 엠보스에 의한 파형(波型) 콜게이트 코어의 예, 도 2의 D는 중공 기둥형 코어의 예, 도 2의 E는 필름으로 성형한 허니컴 코어의 예이다. 허니컴 코어의 다른 예로서는, 원뿔형상을 마주하게 하여 접착시킨 중공 판형체도 있다. 그리고, 도 2의 A∼E는, 중공 판형체(1)의 양면에, 미리 섬유 시트(7)와 열가소성 수지 필름(8)이 일체화된 복합 시트(9)를 접착한 예이다. 또한, 요철 형상의 코어층에 수지 필름을 접착하거나 또는 일체로 형성하여 평탄면을 형성한 것도 포함한다.
중공 판형체의 재료는 열가소성 수지이면 어떠한 것이라도 되고, 예를 들면, 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리스티렌(PS), 아크릴로니트릴―스티렌 수지(AS), 아크릴로니트릴―부타디엔―스티렌 수지(ABS), 염화 비닐 수지(PVC), 메타크릴 수지(P㎜A), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리 염화 비닐리덴(PVDC), 에틸렌 비닐 알코올 코폴리머(E/VAL), 아이오노머(에틸렌과 아크릴산 또는 메타크릴산과의 코폴리머에 다가 금속 이온을 작용시켜 얻어지는 수지), 폴리아미드(PA), 폴리아세탈(POM), 폴리카보네이트(PC) 등을 사용할 수 있다. 이 중, 비용과 경량성으로부터 폴리프로필렌이 바람직하다. 예를 들면, 중공 판형체의 두께는 3∼30 ㎜이다.
본 발명에서 사용하는 섬유 시트는, 다축 섬유 시트, 직물, 편물(編物) 및 부직포로부터 선택되는 하나 이상의 섬유 시트인 것이 바람직하다. 직물로서는, 평직(平織), 능직(綾織), 주자직(朱子織; satin weave), 무늬직 등의 직물이나 3축 직물 등을 들 수 있다. 편물로서는, 평편(平編), 리브편, 트리코트(tricot), 라셀(raschel), 모켓(moquette) 등을 들 수 있다. 또한, 부직포로서는, 스펀본드(spunbond) 부직포, 서멀 본드 부직포, 니들 펀치 부직포 등을 들 수 있다. 섬유 시트로서는, 또한 레이스, 조물(組物; braid), 네트 등도 사용 가능하다. 이들 섬유 시트는 열가소성 수지 필름과 적층하면 벤딩해도 좌굴에 의한 돌출 주름이나 오목부가 생기지 않아, 벤딩 강도(좌굴 강도)를 높게 할 수 있다. 이 중에서도 다축 섬유 시트 및/또는 직물은 얇아서 강도를 높게 할 수 있어, 표면 평활성도 높으므로, 바람직하다.
섬유 시트를 구성하는 섬유 재료는, 폴리프로필렌(PP) 섬유, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 섬유, 나일론 섬유 등의 열가소성 섬유, 무명이나 삼 등의 천연 섬유, 유리 섬유, 탄소 섬유 등의 임의의 섬유를 선택할 수 있고, 심재(芯材)(내층) 및 심재보다 융점이 낮은 초재(sheath material; 외층)로 이루어지는 심초 섬유(core sheath fiber)를 사용할 수도 있다. 섬유 재료에는 내후제(耐候劑), 대전(帶電) 방지제, 다른 효과적인 재료를 첨가해도 된다.
상기 섬유 시트의 단위 면적당의 중량은, 100∼800 g/㎡의 것이 바람직하게 사용되지만, 더욱 바람직하게는 경량성과 보강성과의 밸런스의 관점에서 200∼700 g/㎡이다. 섬유 시트는 중량 100g/㎡의 것을 다층으로 적층하여 사용하는 것이 바람직하다. 적층 구조체의 목적하는 중량으로 설정하기 쉽기 때문이다.
섬유 시트와 중공 판형체는, 중공 판형체가 허니컴 형상 시에는, 허니컴 형상의 편(片)의 각도와 섬유 시트의 예를 들면, 직물의 날실(warp threads) 또는 씨실(weft threads) 방향이 동일하게 되도록 배치해도 된다. 또는 허니컴의 한 쌍의 1편과 직물의 날실 또는 씨실 방향이 동일하게 되도록 배치해도 되고, 허니컴의 한 쌍의 복수 편과 직물의 날실 또는 씨실 방향이 동일하게 되도록 배치해도 된다. 또한, 허니컴 형상의 병행의 편에 대하여 섬유 시트의 직물의 날실 또는 씨실 방향이 직교하면 벤딩 강성 또는 벤딩 강도가 향상된다. 또한, 중공 판형체의 벤딩 강성이나 벤딩 강도에 강한 방향과 약한 방향이 있었을 때는, 섬유 시트에 방향성을 부여하여, 중공 판형체의 약한 방향을 특별히 보충하도록 해도 된다. 다른 방법으로서는, 중공 판형체의 리브(예를 들면, 도 2의 C, D)나 볼록부의 배열(예를 들면, 도 2의 B)과 날실 또는 씨실이 병행으로 되도록 배치해도 된다. 또 다른 방법으로서는, 중공 판형체의 리브(예를 들면, 도 2의 C, D)나 볼록부의 배열(예를 들면, 도 2의 B)과 날실 또는 씨실이 직교 또는 경사의 방향으로 되도록 배치해도 된다.
다축 섬유 시트는, 열가소성 섬유를 일방향으로 배열한 층을 섬유 방향이 상이하도록 복수 층 적층하고 또한 일체화한 것이며, 스티치사에 의해 편입(編入)하는 방법, 구성 섬유의 융착, 저융점 섬유의 접착 또는 접착제에 의한 접착 등의 방법에 의해 전체가 일체로 되어 있다. 취급성을 감안하면, 열가소성의 스티치사에 의해 편입하는 방법이 바람직하다. 일방향으로 배열한 섬유층은, 세로, 가로, 경사 등의 다방향으로 섬유가 배열되어 있고, 또한 직물이나 편물과 같이 섬유의 교착점(交錯点)이 없으므로, 다양한 방향에 대하여 강도가 높다. 그리고, 열가소성 섬유는 폴리프로필렌(PP) 섬유, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 섬유 등 어떠한 섬유라도 된다. 다축 섬유 시트와 열가소성 수지 필름과 중공 판형체와의 박리(剝離) 강도를 향상시키기 위한 구성은, 중공 판형체/접착 필름/다축 섬유 시트/접착 필름/열가소성 수지 필름이 바람직하다. 상기 다축 섬유 시트의 단위 면적당의 중량(중량)은, 바람직하게는 100∼800 g/㎡의 것이 사용된다. 예를 들면, 중량을 250∼260 g/㎡로 하면 섬유 사이에 간극이 없는 섬유 시트로 할 수 있다. 중공 판형체의 표면과 이면裏(面)에서 중량이 상이한 다축 섬유 시트를 일체화시켜도 된다.
다축 섬유 시트와 중공 판형체는, 중공 판형체가 허니컴 형상 시에는, 허니컴 형상의 편의 각도와 다축 섬유 시트의 일방향으로 배열한 층의 각도에 있어서, 허니컴의 한 쌍의 1편과 일방향으로 배열한 층의 각도가 동일하게 되도록 해도 되고, 허니컴의 한 쌍의 2편과 일방향으로 배열한 층의 각도가 동일하게 되도록 해도 되고, 허니컴의 한 쌍의 3편과 일방향으로 배열한 층의 각도가 동일하게 되도록 해도 된다. 또한, 허니컴 형상의 병행의 편에 대하여 다축 섬유 시트의 일방향으로 배열한 층의 각도를 직교하면 벤딩 강성 또는 벤딩 강도가 향상되고, 다른 일방향으로 배열한 층의 각도를 허니컴의 편의 각도와 같은 ±30°로 해도 된다. 또한, 중공 판형체의 벤딩 강성이나 벤딩 강도에 강한 방향과 약한 방향이 있었을 때는, 다축 섬유 시트에 방향성을 부여하여, 중공 판형체의 약한 방향을 특별히 보충하도록 해도 된다. 다른 방법으로서는, 중공 판형체의 리브(예를 들면, 도 2의 C, D)나 볼록부의 배열(예를 들면, 도 2의 B)과 일방향으로 배열한 층의 각도가 동일하게 되도록 해도 된다. 또 다른 방법으로서는, 중공 판형체의 리브(예를 들면, 도 2의 C, D)나 볼록부의 배열(예를 들면, 도 2의 B)과 일방향으로 배열한 층의 각도가 대략 직교로 되도록 해도 된다.
섬유 시트는, 직물, 편물 및 부직포로부터 선택되는 하나 이상의 섬유 시트와 다축 섬유 시트와의 적층이라도 된다. 다축 섬유 시트는, 각 층이 일방향으로 배열되어 있으므로, 경량화를 도모하려면 섬유 사이에 간극이 생길 수 있는 경우가 있어, 외관 상의 사이즈로서 불균일하게 이루어지는 경우가 있다. 그래서, 경량화를 도모한 다축 섬유 시트와 동등한 단위면적당 중량의 직물을, 다축 섬유 시트 대신에 접착함으로써, 외관 상의 사이즈가 균일하게 되어, 디자인성을 향상시킬 수 있다. 예를 들면, 각도가 90°/30°/―30°의 3축 섬유 시트 상에 직물을 접착하는 방법이나 90°/30°/―30°의 3축 섬유 시트에 있어서, 90°의 섬유 시트와 동등한 단위면적당 중량 양의 직물을, 30°/―30°의 2축 섬유 시트 상에 접착하는 방법 등에 의해, 외관 상의 사이즈가 균일하게 되어, 디자인성이 향상된다. 또한, 직물의 날실과 씨실과 다른 방향으로 섬유 방향을 가지는 다축 섬유 시트를 접착함으로써, 강도의 방향성이 적어지도록 한 사용도 가능하다. 또한, 상기 3축 섬유 시트를 2매 이상 적층하여 사용하도록 한 경우, 그 중의 1매(특히 최상층)를 직물로 하는 것 등도 가능하다.
열가소성 수지 필름은, 미연신(未延伸) 필름, 1축 연신(延伸) 필름, 2축 연신 필름(2축배향 필름) 등 어떠한 필름이라도 되고, 그 재질로서는, 예를 들면, 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리스티렌(PS), 아크릴로니트릴―스티렌 수지(AS), 아크릴로니트릴―부타디엔―스티렌 수지(ABS), 염화 비닐 수지(PVC), 메타크릴 수지(P㎜A), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리 염화 비닐리덴(PVDC), 에틸렌 비닐 알코올 코폴리머(E/VAL), 아이오노머(에틸렌과 아크릴산 또는 메타크릴산과의 코폴리머에 다가 금속 이온을 작용시켜 얻어지는 수지), 폴리아미드(PA), 폴리아세탈(POM), 폴리카보네이트(PC), 에틸렌 아세트산 비닐 공중합(EVA) 등을 사용할 수 있다. 이 중, 비용와 경량성으로부터 PP, PE가 바람직하다. 열가소성 수지 필름의 바람직한 두께는 0.1∼0.5 ㎜가 경량이며, 충격 강도도 높으므로, 바람직하다. 두께 0.5∼3.0 ㎜도 가능하며, 예를 들면, 연질제(엘라스토머)를 넣어 충격 강도를 높게 하는 것이 바람직하다. 열가소성 수지 필름에는 내후제, 대전 방지제, 다른 효과적인 재료를 첨가해도 된다.
적층 구조체는, 용착(溶着) 등의 접합이나 리사이클성으로부터 동일 재료를 사용하게 된다. 특히 중공 판형체, 섬유 시트 및 열가소성 수지 필름은, 동일 재료의 예를 들면, 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리스티렌(PS), 아크릴로니트릴―스티렌 수지(AS), 아크릴로니트릴―부타디엔―스티렌 수지(ABS), 염화 비닐 수지(PVC), 메타크릴 수지(P㎜A), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리 염화 비닐리덴(PVDC), 에틸렌 비닐 알코올 코폴리머(E/VAL), 아이오노머(에틸렌과 아크릴산 또는 메타크릴산과의 코폴리머에 다가 금속 이온을 작용시켜 얻어지는 수지), 폴리아미드(PA), 폴리아세탈(POM), 폴리카보네이트(PC), 에틸렌 아세트산 비닐 공중합(EVA) 등을 사용할 수 있다. 이 중, 비용와 경량성으로부터 PP, PE가 바람직하다. 이 적층 구조체는 충격에 의해 열가소성 수지 필름이나 중공 판형체가 파손되어도 섬유 시트가 있으므로, 비산(飛散)이 방지된다. 적층 구조체의 외관 밀도는, 0.05∼1.0 g/㎤ 바람직하게는 0.1∼0.5 g/㎤이다. 열가소성 수지 필름보다 섬유 시트의 중량(중량)을 가볍게 하는 것이나 섬유 시트보다 열가시성 수지 필름의 중량(중량)을 가볍게 할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 있어서의 다축 섬유 시트(10)의 사시도이다. 이 예에 있어서는, 다축 섬유 시트(10)는, 길이 방향으로 배열되는 섬유층(11)과 길이 방향과 각(各) ±60°각도가 상이한 섬유층(12, 13)으로 구성된다. 섬유층은 3층에 한정되지 않고, 3층을 넘어 다양한 방향으로 복수 층 배열시켜도 된다. 경량성, 컴팩트성, 비용 등으로부터 생각하면, 다축 섬유 시트는 일방향으로 배열한 층이 3∼5층에 의해 구성되어 있는 것이 바람직하다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 있어서의 다축 섬유 시트의 제조 단계를 나타낸 사시도이다. 섬유층(11∼13)은, 편침(編針)(14)과 스티치사(15)에 의해 짜여져 일체로 되어 있다. 부호 "16"은 스티치사[편사(編絲)]이다. 다축 섬유 시트 또는 섬유 시트를 접착함으로써, 저온에서의 충격 강도가 쉽게 저하되지 않는다.
본 발명의 적층 구조체에 있어서, 섬유 시트와 열가소성 수지 필름을 일체화한 복합 시트를 사용하는 경우에는, 섬유 시트를 열가소성 수지 필름으로 끼워넣어, 샌드위치 구조로 해도 된다. 이와 같이 하면 섬유 시트의 주름의 발생 방지가할 수 있다.
또한, 섬유 시트가 복수 층의 적층체로 구성되며, 그 표층이 PE 섬유층의 경우에는, 접착 필름도 PE로 하는 것이 바람직하다. 접착성을 향상시킬 수 있기 때문이다.
본 발명의 적층 구조체에 있어서, 중공 판형체로 이루어지는 코어 상에 각 시트를 순차로 접착하는 방법이면, 접착 필름을 사용하지 않아도 주름은 쉽게 생기지 않는다. 또한, 섬유 시트의 외측이 되는 수지의 재료와 다른 재료를 혼합하여 열가소성 수지 필름을 성형하고, 이 열가소성 수지 필름과 섬유 시트를 접합하면 박리 강도가 향상된다.
열가소성 수지 필름은, 섬유 시트에 대하여 직접 압출(押出) 성형되는 수지층으로 해도 된다. 또한, 각 시트 또는 필름은 단층이라도 되고, 복층으로 해도 된다. 복층의 경우에는 2층, 3층 또는 그 이상의 층으로 할 수 있다. 각 층의 융점은 일례로서, 열가소성 수지 필름>접착 필름≥섬유 시트 또는 열가소성 수지 시트>섬유 시트로 할 수 있다. 중공 판형체의 융점은, 열가소성 수지 필름과 동등한 것이 바람직하고, 섬유 시트와 동등 또는 높은 것이 바람직하다.
[실시예]
이하 실시예에 의해, 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그리고, 본 발명은 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<벤딩 강성과 벤딩 강도의 측정 방법>
ASTM C393에 따른 4점 벤딩법으로 측정하였다. 시험편 사이즈는 폭 75㎜, 길이 550㎜, 시험 속도는 20㎜/min으로 하였다. 지점(支点) 스팬과 하중 스팬은 하기와 같이 하였다.
(1) 벤딩 강도 측정분 지점 스팬 500㎜, 하중 스팬 50㎜
(2) 벤딩 강성 측정분 지점 스팬 500㎜, 하중 스팬 167㎜
계산식
벤딩 강도= P(S―L)/4
벤딩 강성= ML2/8y ={P(S―L)L2}/32y
P: 하중(N)
S: 지점 스팬(m)
L: 하중 스팬(m)
y: 순(純)벤딩에 의한 변형량(m)
(실시예 1∼2, 비교예 1∼2)
<중공 판형체>
기후 플라스틱 공업 가부시키가이샤 제조, 상품명 "TECCELL" 두께 8㎜의 코어재(도 2의 E에 나타낸 형상)를 사용하였다(이하 「T8」이라고 함). 1평방 미터당의 중량(단위면적당 중량)은 1100g/㎡였다. 이 중공 판형체는 두께 0.3㎜의 폴리프로필렌(PP) 시트를 진공 성형하여 입체적으로 하여, 절첩함으로써 허니컴 코어재를 성형한 것이다. 이 허니컴 코어재의 표면은, 오목부나 구멍이 가능하므로, 다축 섬유 시트의 접착 면적이 증가하고, 또한 앵커 효과(anchor effect)로 이어지므로, 용착 강도가 강한 것으로 된다.
<다축 섬유 시트>
구라시키 방적 가부시키가이샤 제조, 상품명 "크라매스"(도 4에 나타냄)를 사용하였다. 다축 섬유의 방향은 90°/30°/―30°로 하였다. 1평방 미터당의 중량(단위면적당 중량)은 350g/㎡(이하 「A350」라고 함)였다. 이 다축 섬유 시트는 단섬유(單纖維) 섬도(纖度) 1850 deci tex의 PP 필라멘트를 여러 개 사용한 것이다. 또한, 스티치사로서 PET사를 사용하였다.
<열가소성 수지 필름>
표 1에 나타낸 두께로서, 인장 탄성률 1600(MPa)의 폴리프로필렌 수지제 무연신(無延伸) 시트(이하 「PP0.2㎜」등이라고 함. 수치는 두께를 나타냄)를 사용하였다.
<접착 필름>
중공 판형체와 다축 섬유 시트와 열가소성 수지 필름과의 각각의 사이에, 접착 필름으로서 두께 0.03㎜의 폴리에틸렌 필름을 개재(介在)시켰다.
<적층 구조체의 작성>
중공 판형체의 양면에 다축 섬유 시트와 열가소성 수지 필름과 각각의 사이에 폴리에틸렌 필름을 넣어 열 라미네이트법에 의해 접착 필름을 용착시켜 전체를 일체화하였다.
얻어진 적층 구조체의 벤딩 강성과 벤딩 강도로부터 얻어지는 비강성(比剛性) 및 비강도(比强度)는 다음의 표 1에 나타낸 바와 같다. 표 1 중, TD는 폭 방향, MD는 길이 방향을 나타낸다. 그리고, 비강성이란, 벤딩 강성값을 비중으로 나눈 값이며, 비강도란, 벤딩 강도값을 비중으로 나눈 값이다. 중량비는, 기준이 되는 비교예 1의 중량을 100으로 했을 때의, 각각의 비의 값이다.
Figure pct00001
표 1로부터 명백한 바와 같이, 본 발명의 실시예품(실시예 1∼2)은 경량화할 수 있어, 벤딩 시험에 있어서도, 좌굴에 의한 돌출 주름은 발생하지 않고, 비강성과 비강도 모두 향상시킬 수 있었다. 또한 상기 표 1로부터는, 중공 판형체에 열가소성 수지 필름을 접착한 비교예 1보다, 중량을 가볍게 한, 중공 판형체에 다축 섬유 시트를 접착한 비교예 2의 쪽의 비강성이 향상되었다. 그러나, 비강도가 저하되었다. 이 비강도를 향상시키기 위해, 실시예 1∼2와 같이, 비교예 2에 또한 열가소성 수지 필름을 접착하여 비강도를 향상시켰다. 그리고, 이 실시예 1∼2는, 비교예 1보다 경량임에도 관계없이, 비강성과 비강도의 양쪽이 향상된 것을 알 수 있다.
(실시예 3∼4, 비교예 3∼4)
중공 판형체로서, 기후 플라스틱 공업 가부시키가이샤 제조, 상품명 "TECCELL" 두께 30㎜의 코어재를 사용하였다(이하 「T30」이라고 함). 1평방 미터당의 중량(단위면적당 중량)은 2100g/㎡였다. 중공 판형체 이외에는, 실시예 1∼2와 마찬가지로 하여 적층 구조체를 작성하였다.
얻어진 적층 구조체의 벤딩 강성과 벤딩 강도로부터 얻어지는 비강성 및 비강도는 다음의 표 2에 나타낸 바와 같았다. 표 2 중, TD는 폭 방향, MD는 길이 방향을 나타낸다. 그리고, 비강성이란, 벤딩 강성값을 비중으로 나눈 값이며, 비강도란, 벤딩 강도값을 비중으로 나눈 값이다. 중량비는, 기준이 되는 비교예 3의 중량을 100으로 했을 때의, 각각의 비의 값이다.
Figure pct00002
표 2로부터 명백한 바와 같이, 다축 섬유 시트(A350)와 열가소성 수지 필름(PP)과의 적층 순서를 바꾸어도, 모두 양호한 결과가 얻어졌다.
(실시예 5∼6, 비교예 5∼6)
<중공 판형체>
기후 플라스틱 공업 가부시키가이샤 제조, 상품명 "TECCELL" 두께 8㎜의 코어재(도 2의 E에 나타낸 형상)를 사용하였다(이하 「T8」라고 함). 1평방 미터당의 중량(단위면적당 중량)은 1100g/㎡였다. 이 중공 판형체는 두께 0.3㎜의 폴리프로필렌(PP) 시트를 진공 성형하여 입체적으로 하여, 절첩함으로써 허니컴 코어재를 성형한 것이다. 이 허니컴 코어재의 표면은, 오목부나 구멍이 생기므로, 섬유 시트의 접착 면적이 증가하고 또한 앵커 효과로 이어지므로, 용착 강도가 강해지는 것이다.
<섬유 시트>
폴리프로필렌제 모노필라멘트사(총섬도 1100 dtex)을 날실 밀도 및 씨실 밀도 12개/인치로 한 평직물(중량 105g/㎡)을 3매 적층으로 사용하였다.
<열가소성 수지 필름>
두께 0.8㎜, 인장 탄성률 1600(MPa)의 폴리프로필렌 수지제 무연신 시트를 사용하였다(「PP0.8㎜」라고 약칭함). 두께 0.2㎜ 폴리프로필렌 수지제 무연신 시트를 「PP0.2㎜」, 두께 0.4㎜ 폴리프로필렌 수지제 무연신 시트를 「PP0.4㎜」라고 약칭한다.
<접착 필름>
중공 판형체와 섬유 시트와 열가소성 수지 필름과의 각각의 사이에, 접착 필름으로서 두께 0.03㎜의 폴리에틸렌 필름을 개재시켰다.
<적층 구조체의 작성>
중공 판형체의 양면에 섬유 시트와 열가소성 수지 필름과 각각의 사이에 폴리에틸렌 필름을 넣고, 열 라미네이트법에 의해 접착 필름을 용착시켜 전체를 일체화하였다.
얻어진 적층 구조체의 벤딩 시험은, ASTM(C393)에 따른 4점 벤딩법으로 측정하였다. 시험편 사이즈는 폭 75㎜, 길이 550㎜, 시험 속도는 20㎜/min으로 하였다. 지점 스팬 500㎜, 하중 스팬 50㎜로 하였다. 결과는 다음의 표 3에 나타낸 바와 같았다. 중량비는, 기준이 되는 비교예 5의 중량을 100으로 했을 때의, 각각의 중량비이다.
Figure pct00003
표 3으로부터 명백한 바와 같이, 본 발명의 실시예품(실시예 5∼6)은 경량화할 수 있어, 벤딩 시험에 있어서도, 좌굴에 의한 돌출 주름은 발생하지 않았다.
(실시예 7∼8, 비교예 7∼8)
중공 판형체로서, 기후 플라스틱 공업 가부시키가이샤 제조, 상품명 "TECCELL" 두께 30㎜의 코어재를 사용하였다(이하 「T30」이라고 함). 1평방 미터당의 중량(단위면적당 중량)은 2100g/㎡였다. 중공 판형체 이외에는, 실시예 5∼6과 마찬가지로 하여 적층 구조체를 작성하였다. 얻어진 적층 구조체의 벤딩 시험의 결과는 다음의 표 4에 나타낸 바와 같았다. 중량비는, 기준이 되는 비교예 7의 중량을 100으로 했을 때의, 각각의 중량비이다.
Figure pct00004
표 4로부터 명백한 바와 같이, 본 발명의 실시예품(실시예 7∼8)은 경량화할 수 있어, 벤딩 시험에 있어서도, 좌굴에 의한 돌출 주름은 발생하지 않았다. 또한, 직물과 열가소성 수지 필름과의 적층 순서를 바꾸어도, 모두 양호한 결과가 얻어졌다.
[산업 상의 이용 가능성]
본 발명의 적층 구조체는, 용기, 선반, 팰릿, 패널, 가방, 자동 창고용 슬리브 박스, 도어, 롤 회수용 장척(長尺) 박스, 다다미의 심재, 전시 부스형 벽재, T보드(트랙용 접촉판), 간이 테이블 세트 등의 민생용 적층 구조체에 적용할 수 있다.
1 중공 판형체
2, 7 섬유 시트
3, 8 열가소성 수지 필름
4, 5 적층 구조체
6 돌출 주름
9 복합 시트
10 다축 섬유 시트
11, 12, 13 섬유층
14 편침
15, 16 스티치사(편사)

Claims (7)

  1. 열가소성 수지제의 중공(中空) 판형체 중 적어도 한쪽의 주면(主面)에, 섬유 시트 및 열가소성 수지 필름을 접합시킨, 적층 구조체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 섬유 시트 및 상기 열가소성 수지 필름은, 상기 중공 판형체의 양쪽 주면에 접합되어 있는, 적층 구조체.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 섬유 시트는, 다축 섬유 시트, 직물, 편물, 부직포, 조물(組物; braid), 레이스 및 네트로부터 선택되는 하나 이상의 섬유 시트인, 적층 구조체.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다축 섬유 시트는, 열가소성 섬유를 일방향으로 배열한 층을 섬유 방향이 상이하도록 복수 층 적층하고 또한 일체화한 섬유 시트인, 적층 구조체.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접합은, 직접 융착, 저융점 필름을 넣어 열 라미네이트 및 접착제에 의한 접착으로부터 선택되는 하나 이상인, 적층 구조체.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적층 구조체는, 열가소성 수지제의 중공 판형체에 대하여 섬유 시트 및 열가소성 수지 필름이 섬유 시트 및 열가소성 수지 필름의 순서로 접합되어 있는, 적층 구조체.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적층 구조체는, 열가소성 수지제의 중공 판형체에 대하여 열가소성 수지 필름 및 섬유 시트가 열가소성 수지 필름 및 섬유 시트의 순서로 접합되어 있는, 적층 구조체.

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