KR20160077160A

KR20160077160A - 섬유 강화 열가소성 플라스틱을 이용한 적층 기재와 이것을 이용한 성형품의 제조 방법

Info

Publication number: KR20160077160A
Application number: KR1020167014014A
Authority: KR
Inventors: 다케시 이시카와; 하야토 오가사와라; 마사오 도미오카
Original assignee: 미쯔비시 레이온 가부시끼가이샤
Priority date: 2013-12-06
Filing date: 2014-12-05
Publication date: 2016-07-01
Also published as: CN105873754B; US11752728B2; JP5915780B2; EP3078485A1; WO2015083820A1; JPWO2015083820A1; EP3078485B1; US20210146653A1; KR20180127543A; US10919259B2; EP3078485A4; CN105873754A; US20170157889A1

Abstract

강화 섬유와 열가소성 수지를 포함하는 프리프레그 기재의 표면의 적어도 한쪽에, 공극률 50% 이상 99% 이하의 시트상물을 적층한 적층 기재.

Description

섬유 강화 열가소성 플라스틱을 이용한 적층 기재와 이것을 이용한 성형품의 제조 방법{LAMINATED SUBSTRATE USING FIBER-REINFORCED THERMOPLASTIC PLASTIC, AND MOLDED PRODUCT MANUFACTURING METHOD USING SAME}

본 발명은, 스탬핑 성형 시에 복잡한 형상으로의 부형(賦形)성이 우수하고, 특히 낮은 금형 온도에서 성형 가능한 것을 특징으로 하는 적층 기재 및 이것을 이용한 성형품의 제조 방법에 관한 것이다. 더 상세하게는, 리브, 보스 등의 3차원 형상의 성형에 용이하게 추종하고, 구조 부재로서 기계 강도를 유지하여, 예를 들면 항공기 부재, 자동차 부재, 스포츠 용구 등에 적합하게 이용되는 섬유 강화 열가소성 플라스틱의 중간 기재인 적층 기재, 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

본원은, 2013년 12월 6일에 일본에 출원된 특허출원 2013-252980호에 기초하여 우선권을 주장하며, 그 내용을 여기에 원용한다.

섬유 강화 열가소성 플라스틱의 성형 방법으로서는, 강화 섬유에 열가소성 수지를 함침시킨 기재(프리프레그 기재)를 프레스 등으로 가열 가압하는 것에 의해 목적의 형상으로 부형하는 스탬핑 성형이 가장 일반적으로 행해지고 있다. 이에 의해 얻어진 섬유 강화 플라스틱 성형품은, 강화 섬유를 적절한 길이와 함유량으로 설정하는 것에 의해 필요로 하는 역학 물성으로 설계하는 것이 가능하다. 그러나, 금형 온도가 낮은 경우에는 충분한 스탬핑 성형성이 얻어지지 않아, 리브나 보스 등의 복잡 형상으로의 부형이 불충분해진다는 문제점이 있다. 반대로 금형 온도가 높은 경우에는 충분한 스탬핑 성형성이 얻어지지만, 금형 내에서의 고화나 결정화가 불충분해져, 금형으로부터의 취출 후에 큰 변형이 생긴다는 문제점이 있다.

이 문제를 해결하기 위해서 금형을 고온으로 가열하여 성형하고, 이어서 냉각하여 성평품을 취출하는 가열 냉각 시스템이 제안되어 있다(특허문헌 1-3). 그러나 이들 시스템에서는 설비비가 방대해지고, 또한 금형 형상에 제약을 받는다는 문제가 있다.

일반적으로 섬유 강화 열가소성 플라스틱의 유동성을 향상시키기 위해서는, 강화 섬유의 함유량을 줄이는 것 또는 강화 섬유의 길이를 짧게 하는 것이 효과적이라고 생각되고 있다. 그러나 이 방법에서는, 기계 물성도 저하된다는 것이 알려져 있어, 목적의 강도를 가지는 성형품을 얻는 것이 곤란해진다.

또한, 일반적으로 섬유 강화 플라스틱의 유동성을 향상시키기 위해서는, 매트릭스 수지의 점도를 낮추는 것이 효과적이라는 것이 알려져 있다. 그러나 이 방법에 있어서도 기계 물성이 저하된다는 것이 알려져 있어, 목적의 강도를 가지는 성형품을 얻는 것이 곤란해진다.

나아가서는, 섬유 강화 플라스틱의 매트릭스 수지의 융점 또는 유리전이점을 낮추는 것에 의해, 저온에서의 유동성을 향상시키는 것을 기대할 수 있다. 그러나 이 방법에서는, 성형품의 고온에서의 기계 물성이 저하되어 버린다는 문제점이 있다.

일본 특허 제3977565호 일본 특허 제4121833호 일본 특허 제4242644호

본 발명은 상기와 같은 종래 기술에 수반되는 문제점을 해결하고자 하는 것으로서, 스탬핑 성형 시에 복잡한 형상으로의 부형성이 우수하고, 특히 낮은 금형의 온도에서 성형이 가능한 것을 특징으로 하는 적층 기재 및 그의 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명자들은 예의 검토한 결과, 이하에 나타내는 수단에 의해, 상기 과제를 해결할 수 있다는 것을 발견하여, 본 발명에 도달했다. 즉 본 발명은, 강화 섬유와 열가소성 수지를 포함하는 프리프레그 기재의 표면의 적어도 한쪽에, 공극률 50% 이상 99% 이하의 시트상물을 적층한 적층 기재에 의해 상기 과제를 해결한다.

본 발명의 요지는 이하의 [1]∼[12]에 있다.

[1] 강화 섬유와 열가소성 수지를 포함하는 프리프레그 기재의 표면의 적어도 한쪽에, 공극률 50% 이상 99% 이하의 시트상물을 적층한 적층 기재.

[2] 상기 프리프레그 기재가, 일 방향으로 배향된 상기 강화 섬유와 상기 열가소성 수지를 포함하는 프리프레그를 복수매 적층하고 있는 프리프레그 적층 기재인 것을 특징으로 하는 상기 [1]에 기재된 적층 기재.

[3] 상기 프리프레그 기재가, 상기 강화 섬유의 섬유속 또는 상기 강화 섬유의 단(單)섬유가 상기 열가소성 수지 중에 분산되어 있는 프리프레그 기재인 것을 특징으로 하는 상기 [1]에 기재된 적층 기재.

[4] 상기 프리프레그 기재가, 일 방향으로 배향된 상기 강화 섬유를 포함하는 프리프레그의 직사각형의 칩이 랜덤상으로 분산되어 있는 프리프레그 기재인 것을 특징으로 하는 상기 [1]에 기재된 적층 기재.

[5] 상기 프리프레그 기재를 구성하는 상기 강화 섬유의 길이가 10∼100mm인 것을 특징으로 하는 상기 [1]∼[4] 중 어느 한 항에 기재된 적층 기재.

[6] 상기 시트상물이 열가소성 수지로 이루어지는 시트인 것을 특징으로 하는 상기 [1]∼[5] 중 어느 한 항에 기재된 적층 기재.

[7] 상기 시트상물이 무기 섬유로 이루어지는 시트인 것을 특징으로 하는 상기 [1]∼[5] 중 어느 한 항에 기재된 적층 기재.

[8] 상기 시트상물이 부직포인 것을 특징으로 하는 상기 [1]∼[7] 중 어느 한 항에 기재된 적층 기재.

[9] 상기 시트상물이 발포 시트인 것을 특징으로 하는 상기 [1]∼[6] 중 어느 한 항에 기재된 적층 기재.

[10] 상기 시트상물의 두께가 0.01mm 이상 10mm 이하인 것을 특징으로 하는 상기 [1]∼[9] 중 어느 한 항에 기재된 적층 기재.

[11] 상기 시트상물에 의해, 프리프레그 적층 기재의 표면의 적어도 한쪽 면의 총면적에 대하여, 프리프레그 적층 기재의 표면의 적어도 한쪽 면의 30면적% 이상이 덮여 있는 것을 특징으로 하는 상기 [1]∼[10] 중 어느 한 항에 기재된 적층 기재.

[12] 상기 프리프레그 기재와 상기 시트상물이 접착되어 있지 않는 것을 특징으로 하는 상기 [1]∼[11] 중 어느 한 항에 기재된 적층 기재.

[13] 적층 기재가 스탬핑 성형용 적층 기재인 것을 특징으로 하는 상기 [1]∼[12] 중 어느 한 항에 기재된 적층 기재.

[14] (1) 강화 섬유와 열가소성 수지를 포함하는 프리프레그 기재를, 프리프레그를 구성하는 열가소성 수지의 융점 또는 유리전이점 이상으로 가열한 후에, 공극률 50% 이상 99% 이하의 시트상물을 프리프레그 기재의 표면의 적어도 한쪽에 적층하여 적층 기재를 얻는 것, 또는 (2) 강화 섬유와 열가소성 수지를 포함하는 프리프레그 기재에, 공극률 50% 이상 99% 이하의 시트상물을 프리프레그 기재의 표면의 적어도 한쪽에 적층한 후에, 얻어진 적층체를 프리프레그를 구성하는 열가소성 수지의 융점 또는 유리전이점 이상의 온도로 가열하여 적층 기재를 얻는 것을 포함하고,

이어서 상기 적층 기재를, 상기 프리프레그를 구성하는 상기 열가소성 수지의 융점 또는 유리전이점 이하의 온도로 설정한 금형에 투입하고, 이어서 스탬핑 성형하는 것을 포함하는 적층 기재의 성형품의 제조 방법.

[15] 상기 금형의 온도가 50℃∼200℃인, 상기 [14]에 기재된 제조 방법.

본 발명에 의하면, 복잡한 형상으로의 부형성이 우수하고, 특히 낮은 금형 온도에서의 성형성이 가능한 적층 기재, 및 이것을 이용한 성형품의 제조 방법을 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 프리프레그 기재의 양 표면에 공극률 50% 이상 99% 이하의 시트상물을 적층한 적층 기재를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에서 사용한 성형품의 도면이다.
도 3은 본 발명에서 이용하는 프리프레그의 일례를 나타내는 도면이다.

본 발명의 제 1 태양은, 강화 섬유와 열가소성 수지를 포함하는 프리프레그 적층 기재의 표면의 적어도 한쪽에, 공극률 50% 이상 99% 이하의 시트상물을 적층한 적층 기재이다.

일반적으로 프리프레그 기재의 스탬핑 성형에서는, 프리프레그 기재를 IR 히터 등의 가열 설비로 열가소성 수지의 융점 또는 유리전이점 이상의 온도로 가열한 후에, 상기 프리프레그 기재를 열가소성 수지의 융점 또는 유리전이점 이하로 설정한 금형 내에 삽입하고, 가압 프레스하는 것에 의해 목적의 성형품을 얻는다. 그때에, 금형 표면으로부터의 냉각에 의해 열가소성 수지의 점도가 증대되기 때문에, 스탬핑 성형성의 현저한 저하가 생긴다.

이 금형 표면으로부터의 냉각을 막기 위해서는, 금형과 접하는 프리프레그 기재의 표면에 단열층을 설치하여, 프리프레그 기재의 온도를 고온으로 유지하는 것이 바람직하다. 또한 이 단열층은, 부형 후에는 신속하게 금형으로부터의 냉각을 프리프레그 기재에 전하여, 고화 또는 결정화를 충분히 진행시키는 것이 바람직하다.

이 단열층으로서는, 프리프레그 기재의 일부 또는 전부를 덮도록 시트상이며, 경량이고 또한 충분한 단열 효과를 기대할 수 있기 때문에 공기를 포함한 것인 것이 바람직하다. 본 발명에 있어서는, 높은 단열성의 관점에서, 공극률 50% 이상 99% 이하의 시트상물에 의해, 프리프레그 적층 기재의 표면의 적어도 한쪽 면의 총면적에 대하여, 프리프레그 적층 기재의 표면의 적어도 한쪽 면의 30면적% 이상이 덮여 있는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 50면적% 이상이다. 보다 구체적으로는 30∼100면적%이고, 보다 바람직하게는 50∼100면적%이다.

(공극률 50% 이상 99% 이하의 시트상물)

단열층으로서 이용하는 시트상물의 공극률은, 충분한 단열성을 유지하기 위해서는, 50% 이상 99% 이하인 것이 바람직하다. 더 바람직하게는 60% 이상 99% 이하인 것이 바람직하다. 또한 이 시트상물의 두께는 특별히 제한은 없지만, 단열성을 유지할 수 있으면 얇을수록 좋고, 0.01mm 이상 10mm 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.05mm 이상 5mm 이하이다. 한편, 시트상물의 두께는 노기스 또는 마이크로미터로 시트상물의 복수 개소를 측정하여, 그의 수평균값을 구함으로써 측정할 수 있다.

여기에서 공극률이란, 시트상물의 총체적에서 차지하는 공기상(相)의 퇴적 분율이고, 공극률(%)={1-(시트상물을 구성하는 물질의 총체적/시트상물의 총체적)}×100의 순서로 측정할 수 있다.

이 시트상물은 스탬핑 성형 전에는 공극을 유지하고 있고, 스탬핑 성형 후에는 공극이 소실되는 것이 바람직하다. 그를 위해서는 부직포 또는 발포 시트인 것이 바람직하다.

또한, 스탬핑 성형 전에 프리프레그 기재와 시트상물은 접착되어 있지 않는 것이 바람직하다. 여기에서 「접착」이란 접착제 또는 열융착에 의한 프리프레그 기재와 시트상물의 일체화를 의미한다. 스탬핑 성형 전에 프리프레그 기재와 시트상물이 접착되어 있지 않는 것에 의해, 단열성을 유지할 수 있고, 스탬핑 성형 후에 프리프레그와 시트상물을 접착하는 것에 의해, 기계적 강도를 향상시킬 수 있다. 한편, 스탬핑 성형했을 때의 시트상물의 공극률은 0∼2%인 것이 바람직하고, 0∼1%인 것이 보다 바람직하다.

상기 부직포에 이용되는 섬유로서는, 섬유의 종류는 특별히 한정되지 않고, 무기 섬유, 수지 섬유, 식물 섬유, 금속 섬유, 또는 이들을 조합한 하이브리드 구성의 섬유를 사용할 수 있다. 무기 섬유로서는, 탄소 섬유, 흑연 섬유, 탄화규소 섬유, 알루미나 섬유, 텅스텐 카바이드 섬유, 보론 섬유, 유리 섬유 등을 들 수 있다. 수지 섬유로서는, 아라미드 섬유, 고밀도 폴리에틸렌 섬유, 기타 일반의 폴리프로필렌 섬유, 나일론 섬유, 폴리에스터 등을 들 수 있다. 식물 섬유로서는, 삼, 주트(jute), 대나무 등 셀룰로스 섬유를 들 수 있다. 금속 섬유로서는, 스테인리스, 철 등의 섬유를 들 수 있고, 또한 금속을 피복한 탄소 섬유여도 된다. 그 중에서도 탄소 섬유, 유리 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 나일론 섬유, 폴리에스터 섬유가 바람직하다.

발포 시트에 이용되는 수지는 열가소성 수지이면, 수지의 종류에 특별히 한정되지 않고, 폴리아마이드(나일론 6, 나일론 66 등), 폴리올레핀(폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등), 변성 폴리올레핀, 폴리에스터(폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리뷰틸렌 테레프탈레이트 등), 폴리카보네이트, 폴리아마이드 이미드, 폴리페닐렌 옥사이드, 폴리설폰, 폴리에터 설폰, 폴리에터 에터 케톤, 폴리에터 이미드, 폴리스타이렌, ABS, 폴리페닐렌 설파이드, 액정 폴리에스터나, 아크릴로나이트릴과 스타이렌의 공중합체 등을 이용할 수 있다. 또한, 이들의 혼합물을 이용해도 된다. 또, 나일론 6과 나일론 66의 공중합 나일론과 같이 공중합한 것이어도 된다. 그 중에서도 폴리아마이드, 폴리올레핀이 바람직하다. 또한, 필요에 따라서, 난연제, 내후성 개량제, 기타 산화 방지제, 열안정제, 자외선 흡수제, 가소제, 활제, 착색제, 상용화제, 도전성 필러 등을 첨가해 둘 수도 있다.

(강화 섬유와 열가소성 수지를 포함하는 프리프레그 기재)

본 발명에 이용되는 강화 섬유와 열가소성 수지를 포함하는 프리프레그 기재는 어떠한 형태여도 되지만, 프리프레그를 적층한 것, 촙(chop)한 프리프레그를 랜덤으로 분산시킨 것, 상기 강화 섬유의 섬유속(이하, 섬유속 또는 강화 섬유속이라고도 함) 또는 상기 강화 섬유의 단섬유(이하, 단섬유라고도 함)를 열가소성 수지 중에 분산시킨 것 등을 들 수 있다. 이들은 그대로의 상태로 이용해도 되고, 열프레스에 의해 판상으로 고정화하고 나서 이용해도 된다.

프리프레그를 적층한 프리프레그 기재로서는, 강화 섬유가 일 방향으로 배향된 프리프레그를 일 방향으로 적층한 것, 의사 등방(疑似等方)으로 적층한 것, 또는 직교 적층한 것이어도 되지만, 특별히 적층 방법에 구애되지는 않는다. 또한 상기 프리프레그에는, 강화 섬유의 길이 방향을 가로지르는 방향으로 강화 섬유를 절단하는 깊이의 절입을 가져도 된다. 도 3에 있어서, 직선상의 절입이 강화 섬유의 배향 방향에 대하여 비스듬하게 마련되어 있지만, 수직으로 마련되어 있어도 된다. 절입의 형상은 직선상이어도 곡선상이어도 된다. 절입 시에 생기는 강화 섬유의 평균 섬유 길이는, 짧을수록 스탬핑 성형성이 우수하고, 길수록 기계 물성이 우수하지만, 일반적으로는 양자의 밸런스를 감안해서 10mm 이상 100mm 이하가 바람직하다. 한편, 평균 섬유 길이는 프리프레그 상의 모든 절입 길이(도 3의 10)를 측정하여, 그의 수평균값으로 구할 수 있다. 절입은 평균 섬유 길이가 상기 수치 범위 내가 되도록 형성되는 것이 바람직하다. 한편, 도 3에 나타내는 바와 같이, 절단된 강화 섬유의 길이(10)는 절입으로부터 절입까지의 길이를 의미한다. 프리프레그 1m²당 절입의 길이(9)(이하, 절입 길이라고도 함)의 총계가 20∼200m인 것이 바람직하고, 30∼150m인 것이 보다 바람직하다. 절입(6)과 강화 섬유(7)가 이루는 각도(8)는 30∼90도가 바람직하다. 한편, 평면시에 있어서의 절입의 형상이 곡선인 경우의 각도(8)는 강화 섬유와 절입이 이루는 각도로 하고, 직선의 절입과 마찬가지로 해서 계측할 수 있다. 프리프레그 기재가 절입을 갖는 경우, 절입은 프리프레그 기재의 상면으로부터 하면까지 강화 섬유가 절단되어 있는 것이 바람직하다. 나아가서는 적층된 프리프레그 사이의 전부 또는 일부에는 열가소성 수지층을 포함하고 있어도 된다. 상기 프리프레그 중의 강화 섬유의 섬유 체적 함유율(Vf)은, 작을수록 스탬핑 성형성이 우수하고, 클수록 기계 물성이 우수하지만, 일반적으로는 양자의 밸런스를 감안해서 프리프레그의 총체적에 대하여, 20% 이상 60% 이하가 바람직하다. 이러한 Vf의 값은, 예를 들면 수중 치환법에 의해 얻어진 프리프레그의 밀도 ρc와, 마찬가지의 방법으로 얻어진 섬유의 밀도 ρf, 또한 프리프레그의 질량 W, 프리프레그를 연소시켜 수지를 소실(燒失)시킨 후의 중량 W1로부터, 이하의 식을 이용하여 구하는 것을 이용한다.

Wf = (W-W1)×100/W 식(3)

Vf = Wf×ρc/ρf 식(4)

직사각형의 프리프레그의 칩에 관하여, 촙한 프리프레그를 랜덤으로 분산시킨 것으로서는, 강화 섬유가 일 방향으로 배향된 프리프레그를 직사각형상으로 커팅한 것(촙드 프리프레그)을 랜덤상으로 분산시킨 것인 것이 바람직하다. 커팅 시에 생기는 직사각형의 크기에는 특별히 제한은 없지만, 평균 섬유 길이가 10mm 이상 100mm 이하로 커팅하는 것이 스탬핑 성형성과 기계 물성이 우수하기 때문에 바람직하다. 또한 랜덤상으로 분산시키기 위해서는 직사각형 형상은 작은 편이 바람직하고, 한 변의 길이가 5mm 내지 50mm가 바람직하다. 상기 프리프레그 중의 강화 섬유의 섬유 체적 함유율(Vf)은, 작을수록 스탬핑 성형성이 우수하고, 클수록 기계 물성이 우수하지만, 일반적으로는 양자의 밸런스를 감안해서 프리프레그의 총체적에 대하여, 20% 이상 60% 이하가 바람직하다.

강화 섬유의 섬유속 또는 강화 섬유의 단섬유를 열가소성 수지 중에 분산시킨 것에서는, 섬유 길이에는 특별히 제한은 없지만, 이의 유동성과 기계 물성의 밸런스를 취하는 관점에서, 강화 섬유의 평균 섬유 길이는 1mm 내지 20mm가 바람직하다. 다른 태양으로서는 10∼100mm인 것이 바람직하다. 상기 프리프레그 중의 강화 섬유의 섬유 체적 함유율(Vf)은, 작을수록 스탬핑 성형성이 우수하고, 클수록 기계 물성이 우수하지만, 일반적으로는 양자의 밸런스를 감안해서 프리프레그의 총체적에 대하여, 10% 이상 30% 이하가 바람직하다.

본 발명의 프리프레그 기재에 이용되는 강화 섬유로서는, 강화 섬유의 종류는 특별히 한정되지 않고, 무기 섬유, 수지 섬유, 식물 섬유, 금속 섬유, 또는 이들을 조합한 하이브리드 구성의 섬유를 사용할 수 있다. 무기 섬유로서는, 탄소 섬유, 흑연 섬유, 탄화규소 섬유, 알루미나 섬유, 텅스텐 카바이드 섬유, 보론 섬유, 유리 섬유 등을 들 수 있다. 수지 섬유로서는, 아라미드 섬유, 고밀도 폴리에틸렌 섬유, 기타 일반의 나일론 섬유, 폴리에스터 등을 들 수 있다. 식물 섬유로서는, 삼, 주트, 대나무 등 셀룰로스 섬유를 들 수 있다. 금속 섬유로서는, 스테인리스, 철 등의 섬유를 들 수 있고, 또한 금속을 피복한 탄소 섬유여도 된다. 이들 중에서는, 최종 성형물의 강도 등의 기계 특성을 고려하면, 탄소 섬유가 바람직하다. 또한, 강화 섬유의 평균 섬유 직경은 1∼50μm인 것이 바람직하고, 5∼20μm인 것이 더 바람직하다. 여기에서 직경이란, 강화 섬유를 길이 방향에 대하여 수직한 방향으로 절단했을 때의, 단면의 직경을 의미한다. 평균 섬유 직경은 복수의 섬유를 마이크로미터로 측정하여, 그 수평균값을 구함으로써 측정할 수 있다.

본 발명의 프리프레그 기재에 이용되는 수지는 열가소성 수지이면, 수지의 종류에 특별히 한정되지 않고, 폴리아마이드(나일론 6, 나일론 66 등), 폴리올레핀(폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등), 변성 폴리올레핀, 폴리에스터(폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리뷰틸렌 테레프탈레이트 등), 폴리카보네이트, 폴리아마이드 이미드, 폴리페닐렌 옥사이드, 폴리설폰, 폴리에터 설폰, 폴리에터 에터 케톤, 폴리에터 이미드, 폴리스타이렌, ABS, 폴리페닐렌 설파이드, 액정 폴리에스터나, 아크릴로나이트릴과 스타이렌의 공중합체 등을 이용할 수 있다. 또한, 이들의 혼합물을 이용해도 된다. 그 중에서도 폴리아마이드, 폴리올레핀이 바람직하다. 또, 나일론 6과 나일론 66의 공중합 나일론과 같이 공중합한 것이어도 된다. 또한, 필요에 따라서, 난연제, 내후성 개량제, 기타 산화 방지제, 열안정제, 자외선 흡수제, 가소제, 활제, 착색제, 상용화제, 도전성 필러 등을 첨가해 둘 수도 있다.

강화 섬유와 열가소성 수지를 포함하는 프리프레그 기재에 있어서, 강화 섬유가 탄소 섬유이며, 열가소성 수지가 변성 폴리프로필렌 또는 폴리아마이드 수지인 것이 바람직하고, 시트상물이 폴리에스터 부직포, 유리 부직포 및 발포 폴리아마이드로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종인 것이 바람직하고, 공극률은 90∼95%인 것이 바람직하다.

이하에 본 발명의 제 2 태양에 있어서의 적층 기재를 이용한 성형품의 제조 방법의 일 태양을 설명하지만, 본 발명은 이에 의해서 특별히 제한되는 것은 아니다.

본 발명의 제 2 태양은, (1) 강화 섬유와 열가소성 수지를 포함하는 프리프레그 기재를, 프리프레그를 구성하는 열가소 수지의 융점 또는 유리전이점 이상으로 가열한 후에, 공극률 50% 이상 99% 이하의 시트상물을 프리프레그 기재의 표면의 적어도 한쪽에 적층하여 적층 기재를 얻는 것, 또는 (2) 강화 섬유와 열가소성 수지를 포함하는 프리프레그 기재에, 공극률 50% 이상 99% 이하의 시트상물을 프리프레그 기재의 표면의 적어도 한쪽에 적층한 후에, 얻어진 적층체를 프리프레그를 구성하는 열가소성 수지의 융점 또는 유리전이점 이상의 온도로 가열하여 적층 기재를 얻는 것을 포함하고,

이어서 상기 적층 기재를, 상기 프리프레그를 구성하는 상기 열가소성 수지의 융점 또는 유리전이점 이하로 설정한 금형에 투입하고, 이어서 스탬핑 성형하는 것을 포함하는 프리프레그 적층 기재의 성형품의 제조 방법이다.

본 발명의 제 1 태양에 있어서의 적층 기재는, (1) 강화 섬유와 열가소성 수지를 포함하는 프리프레그 기재를, 프리프레그를 구성하는 열가소 수지의 융점 또는 유리전이점 이상으로 가열한 후에, 공극률 50% 이상 99% 이하의 시트상물을 프리프레그 기재의 표면의 적어도 한쪽에 적층하는 것, 또는 (2) 강화 섬유와 열가소성 수지를 포함하는 프리프레그 기재에, 공극률 50% 이상 99% 이하의 시트상물을 프리프레그 기재의 표면의 적어도 한쪽에 적층한 후에, 얻어진 적층체를 프리프레그를 구성하는 열가소성 수지의 융점 또는 유리전이점 이상의 온도로 가열하는 것을 포함하는 적층 기재의 제조 방법에 의해 제조할 수 있다.

금형의 온도로서는, 50℃∼200℃인 것이 바람직하고, 100℃∼180℃인 것이 보다 바람직하다.

스탬핑 성형이란, 가열 가압하여 시트상물을 일체화시키는 것이다. 스탬핑 성형 시의 압력은 0.1∼10MPa이 바람직하다.

(프리프레그)

본 발명의 프리프레그 기재에 이용되는 프리프레그는, 예를 들면 필름상으로 한 열가소성 수지를 2매 준비하고, 그 2매 사이에 강화 섬유를 시트상으로 나열한 강화 섬유 시트를 끼워넣고, 가열 및 가압을 행하는 것에 의해 얻을 수 있다. 보다 구체적으로는, 2개의 롤로부터 2매의 열가소성 수지로 이루어지는 필름을 송출함과 더불어, 강화 섬유 시트의 롤로부터 공급되는 강화 섬유 시트를 2매의 필름 사이에 끼워넣은 후에, 가열 및 가압한다. 가열 및 가압하는 수단으로서는, 공지의 것을 이용할 수 있고, 2개 이상의 열롤을 이용하거나, 예열 장치와 열롤의 쌍을 복수 사용하거나 하는 등의 다단계의 공정을 필요로 하는 것이어도 된다. 여기에서, 필름을 구성하는 열가소성 수지는 1종류일 필요는 없고, 다른 종류의 열가소성 수지로 이루어지는 필름을 상기와 같은 장치를 이용하여 추가로 적층시켜도 된다.

상기 가열 온도는, 열가소성 수지의 종류에도 의존하지만, 통상 100∼400℃인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 150∼350℃이다. 한편, 가압 시의 압력은, 통상 0.1∼10MPa인 것이 바람직하다. 이 범위이면, 프리프레그에 포함되는 강화 섬유 사이에 열가소성 수지를 함침시킬 수 있으므로 바람직하다. 또한, 본 발명의 적층 기재에 이용할 수 있는 프리프레그는 시판되고 있는 프리프레그를 이용할 수도 있다.

(프리프레그 적층 기재)

이와 같이 해서 얻어진 프리프레그를 일 방향, 의사 등방, 또한 직교 적층이 되도록 적층하여 프리프레그 적층 기재를 작성하는데, 본 발명의 프리프레그 적층 기재는 프리프레그를 4∼96층이 되도록 적층하는 것이 바람직하다. 또한 상기 프리프레그는 레이저 마커, 커팅 플로터나 발형(拔型) 등을 이용하여 연속 섬유를 절단하도록 절입을 넣을 수 있다.

(랜덤 프리프레그 기재)

상기와 같이 해서 얻어진 프리프레그를 슬리터(slitter) 등으로 좁은 폭의 테이프상으로 가공한 후, 펠리타이저, 길로틴(guillotine) 커터, 롤러 커터 등으로 일정 길이로 촙하여 촙드 프리프레그를 얻는다. 섬유 방향이 랜덤이 되도록 촙드 프리프레그를 분산시키는 방법으로서는, 예를 들면, 촙드 프리프레그를 높은 위치로부터 자연 낙하시켜, 벨트 컨베이어 상을 흐르는 용기나 금형의 다이에 퇴적시키는 방법이나, 낙하 경로에 에어를 불어넣어 기류를 발생시키는 방법이나, 낙하 경로에 방해판을 설치하는 방법, 축적된 촙드 프리프레그를 교반한 후에 다이 상에 배치하는 방법 등을 적절히 채용할 수 있다. 상기 적층물에 있어서는, 촙드 프리프레그의 적층수가 2∼100층이 되는 것이 바람직하다.

(섬유속 또는 단섬유 분산 프리프레그 기재)

강화 섬유의 섬유속 또는 강화 섬유의 단섬유를 매트릭스 수지 중에 양(良)분산시키는 방법으로서는, 예를 들면 이하의 방법을 들 수 있다. 강화 섬유를 일정 길이가 되도록 길로틴 커터, 롤러 커터 등으로 절단하고, 또한 매트릭스 수지도 방사 후에 절단하여 일정 길이의 섬유상으로 한 후에, 대량의 수중에서 교반기를 이용하여 양자를 분산시킨 후에 필터를 통해서 수분을 뽑아냄으로써 강화 섬유속과 매트릭스 수지 중에 균일 분산시키는 방법을 채용할 수 있다. 상기 방법에 있어서는 수분 중의 강화 섬유와 매트릭스 수지의 중량 농도가, 균일 분산시킨 분산액(수분, 강화 섬유 및 매트릭스 수지를 포함함)의 총중량에 대하여, 1% 이하인 것이 바람직하다. 또한 그때에 수분 중에 강화 섬유속과 섬유상 수지를 결합시키는 접착제를 포함하고 있어도 된다.

(부직포)

상기 방법에 의해 얻어진 프리프레그 기재 표면의 일부 또는 전부에 단열층으로서 부직포를 이용하는 경우에, 상기 부직포를 제조하기 위해서는 예를 들면 이하의 방법을 들 수 있다. 평균 섬유 길이 5∼100mm의 섬유상물을 카딩(carding)법이나 에어 레이드(air-laid)법에 의해 랜덤 상태로 분산시켜 시트상으로 한 후에, 접착제의 스프레이, 열융착 또는 니들 펀치 등을 이용하여 섬유끼리를 결합시키는 방법을 채용할 수 있다.

또한, 본 발명의 적층 기재에 이용할 수 있는 부직포는 시판되고 있는 부직포를 이용할 수도 있다.

(발포 시트)

상기 방법에 의해 얻어진 프리프레그 기재 표면의 일부 또는 전부에 단열층으로서 발포 시트를 이용하는 경우에, 상기 발포 시트를 제조하기 위해서는 예를 들면 이하의 방법을 들 수 있다. 열가소성 수지 펠릿과 발포제를 혼합하여 시트 성형기에 투입하고, 다이스 출구로부터 발포되는 수지 시트를 복수의 냉각 롤에 의해 냉각하는 것에 의해 목적의 공극률의 발포 시트를 얻는 방법을 채용할 수 있다.

또한, 본 발명의 적층 기재에 이용할 수 있는 발포 시트는 시판되고 있는 발포 시트를 이용할 수도 있다.

(적층 기재의 제조 방법)

본 발명의 제 1 태양에 있어서의 적층 기재의 성형품은, (1) 강화 섬유와 열가소성 수지를 포함하는 프리프레그 기재를, 프리프레그를 구성하는 열가소 수지의 융점 또는 유리전이점 이상으로 가열한 후에, 공극률 50% 이상 99% 이하의 시트상물을 프리프레그 기재의 표면의 적어도 한쪽에 적층하여 적층 기재를 얻는 것, 또는 (2) 강화 섬유와 열가소성 수지를 포함하는 프리프레그 기재에, 공극률 50% 이상 99% 이하의 시트상물을 프리프레그 기재의 표면의 적어도 한쪽에 적층한 후에, 얻어진 적층체를 프리프레그를 구성하는 열가소성 수지의 융점 또는 유리전이점 이상의 온도로 가열하여 적층 기재를 얻는 것을 포함하고, 이어서 상기 적층 기재를 프리프레그를 구성하는 열가소성 수지의 융점 또는 유리전이점 이하의 온도로 설정한 금형에 투입하고, 이어서 스탬핑 성형하는 것을 포함하는 제조 방법에 의해 제조할 수 있다.

상기 가열 온도는, 열가소성 수지의 종류에도 의존하지만, 통상 융점 또는 유리전이점보다 10∼100℃ 높은 온도인 것이 바람직하다. 또한 시트상물의 연화점이 상기 가열 온도보다 낮은 경우에는 (1)에 기재된 방법을, 시트상물의 연화점이 상기 가열 온도보다 높은 경우에는 (2)의 방법을 취하는 것이 바람직하다. 상기 금형 온도는, 열가소성 수지의 종류에도 의존하지만, 통상 융점 또는 유리전이점보다 0∼200℃ 낮은 온도인 것이 바람직하다. 또한 스탬핑 성형 시의 압력은 높으면 높을수록 스탬핑 성형성이 양호해지기 때문에, 성형품에 걸리는 압력으로서 통상 0.1∼50MPa인 것이 바람직하다.

본 발명의 제 1 태양에 있어서의 적층 기재는 스탬핑 성형용 적층 기재인 것이 바람직하다. 즉, 본 발명의 제 1 태양에 있어서의 적층 기재는 스탬핑 성형에 있어서 성형품을 제조하기 위한 재료로서 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명의 제 1 태양에 있어서의 적층 기재의 스탬핑 성형용 적층 기재로서의 사용 방법은, 적층 기제를 금형에 삽입한 후 가압하는 공정, 일정 시간 유지하고 냉각하는 공정, 및 취출하는 공정을 포함한다.

가압할 때의 프레스력은 5∼500t인 것이 바람직하다.

가압하는 시간은 10∼1800초간인 것이 바람직하다.

실시예

이하, 실시예에 의해 본 발명을 더 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 실시예에 기재된 발명에 한정되는 것은 아니다.

(성형성의 평가)

본 발명의 적층 기재는 성형 시의 유동성이 양호하기 때문에, 여러 가지의 복잡한 형상으로 성형할 수 있다. 이러한 유동성은, 예를 들면, 적층 기재를 가열한 후에, 리브 등의 복잡한 형상을 가진 금형 내에서 가압했을 때에, 리브 선단까지 적층 기재가 충전되었는지 여부로 평가할 수 있다. 구체적으로는, 두께 약 2mm의 적층 기재를 380mm×45mm로 잘라내어, IR 히터(NGK킬른테크제: 제품명: 원적외선 히터식 가열로) 내에서 일정 시간 유지하고, 300t 프레스(가와사키유공제: 제품명: TMP2-300)에 장비한 리브 부착 하트 채널 금형에서 75t의 프레스력으로 60초간 유지하여, 도 2에 나타내는 성형품을 얻었다. 그 결과 적층 기재가 리브의 선단까지 완전히 충전된 것을 ○, 리브가 완전히 충전되지 않은 것을 ×로 평가했다.

(실시예 1)

탄소 섬유(미쓰비시레이온제, 제품명: 파이로필(등록상표) TR-50S15L)를 강화 섬유의 방향이 일 방향이 되도록 평면상으로 당겨 정렬하여 평량이 72.0g/m²인 강화 섬유 시트로 했다. 이 강화 섬유 시트의 양면을 산 변성 폴리프로필렌 수지제의 필름(미쓰비시가가쿠사제, 제품명: 모디크(등록상표) P958, 평량: 36.4g/m²)으로 협지하고, 캘린더 롤을 통과시켜서, 열가소성 수지를 강화 섬유 시트에 함침시켜, 섬유 체적 함유율(Vf)이 33%, 두께가 0.12mm인 프리프레그를 얻었다.

얻어진 프리프레그를 300mm 각으로 잘라내고, 커팅 플로터(레작크사제, 제품명: L-2500)를 이용하여 도 3에 나타내는 바와 같이 일정 간격으로 절입을 넣었다. 그때, 시트의 단부로부터 5mm 내측 부분을 제외하고, 강화 섬유의 길이 L=25.0mm 일정, 평균 절입 길이 l=42.4mm가 되도록, 평면시에 있어서의 섬유를 절단하는 절입과 강화 섬유가 이루는 각도 θ=45°의 절입 가공을 실시했다.

이와 같이 해서 얻어진 절입이 들어간 프리프레그 16층을 의사 등방([0/45/90/-45]s2)으로 겹쳐, 초음파 융착기(니혼에머슨사제, 제품명: 2000LPt)로 스폿 용접하여 프리프레그 기재를 작성했다.

이와 같이 해서 얻은 프리프레그 기재를 300mm 각으로 깊이 1.5mm의 인롱형(印籠型) 내에 배치하고 압축 성형기(신토금속공업소제, 제품명: SFA-50HH0)를 이용하여, 고온측 프레스로 220℃, 유압 지시 0MPa의 조건에서 7분간 유지하고, 이어서 동일 온도에서 유압 지시 2MPa(프레스압 0.55MPa)의 조건에서 7분간 유지 후, 형을 냉각 프레스로 이동시켜, 30℃, 유압 지시 5MPa(프레스압 1.38MPa)에서 3분간 유지함으로써 일체화시킨 프리프레그 기재를 얻었다.

이와 같이 해서 얻어진 프리프레그 기재를 380mm×45mm로 4매 잘라내고, 2매를 겹쳐서 2세트를 280℃의 IR 히터로 5분간 가열했다. 그 후 가열한 2세트의 프리프레그 기재를 겹치고, 상온의 폴리에스터 부직포(다카야스제: 아라프논 니판C-100-107: 공극률 90%) 360mm×100mm의 중앙부에 부직포가 하측이 되도록 배치하여, 적층 기재를 작성했다. 그 후 곧바로 300t 프레스에 설치한 90℃로 가열한 리브 부착 하트 채널 금형의 하형의 상표면에 부직포가 접촉하도록 삽입하고, 프레스력 75t로 60초간 가압하여 성형품을 얻었다.

이와 같이 해서 얻어진 성형품은 도 2에 나타내는 바와 같은 윗면(4), 리브부(3) 및 플랜지부(4)를 갖는 것이었다. 얻어진 성형품은 표면 광택이 좋고, 플랜지부(5)와 리브부(3)의 선단까지 적층 기재가 충전된 것이었다.

(실시예 2)

실시예 1과 마찬가지의 방법으로 얻어진 프리프레그 기재를 380mm×45mm로 4매 잘라내고, 2매를 겹쳐서 2세트를 작성하고, 그 1세트를 380mm×90mm로 잘라낸 유리 섬유 부직포(오리베스트제: 그라베스토 FBP-025: 공극률 95%)의 중앙부에 부직포가 하측이 되도록 배치하여, 적층 기재를 작성했다. 그것들을 280℃의 IR 히터로 5분간 가열한 후, 부직포가 없는 1세트를 부직포 부착된 1세트 상에 배치하고, 그 후 곧바로 300t 프레스에 설치한 80℃로 가열한 리브 부착 하트 채널 금형의 하형의 상표면에 부직포가 접촉하도록 삽입하여, 프레스력 75t로 60초간 가압했다.

이와 같이 해서 얻어진 성형품은 표면 광택이 좋고, 리브의 선단까지 적층 기재가 충전된 것이었다.

(비교예 1)

실시예 1과 마찬가지의 방법으로 프리프레그 기재를 가열하고 가압했지만, 폴리에스터 부직포는 이용하지 않은 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 적층 기재를 작성하여, 성형품을 얻었다. 이와 같이 해서 얻어진 성형품은 표면 광택이 좋았지만, 일부 리브 선단이 미충전이었다.

(비교예 2)

실시예 1과 마찬가지의 방법으로 적층 기재를 가열, 가압했지만, 폴리에스터 부직포 대신에 저발포 폴리프로필렌 시트(미쓰이가가쿠토세로제: 합포토: 공극률 30%)를 이용한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 적층 기재를 작성하여, 성형품을 얻었다.

이와 같이 해서 얻어진 성형품은 표면 광택이 좋았지만, 일부 리브 선단이 미충전이었다.

(비교예 3)

비교예 1과 마찬가지의 방법으로 폴리에스터 부직포를 이용하지 않고 적층 기재를 작성하여, IR 히터로 가열하고, 금형 온도 130℃에서 스탬핑 성형했다.

이와 같이 해서 얻어진 성형품은 표면 광택이 없고, 리브 선단에 가스 고임이 발생하고, 충전이 불충분했다.

(실시예 3)

일 방향으로 탄소 섬유(미쓰비시레이온사제, 제품명: 파이로필(등록상표) TR-50S15L)를 평면상으로 당겨 정렬하여 평량이 72.0g/m²가 되는 강화 섬유 시트로 하고, 강화 섬유 시트의 양면을 폴리아마이드 수지(나일론 6, 우베코산사제, 제품명: 1013B)로 이루어지는 평량이 45.6g/m²인 필름으로 협지하고, 캘린더 롤을 통과시켜서, 열가소성 수지를 섬유 시트에 함침시켜, 섬유 체적 함유율(Vf)이 33%, 두께가 0.12mm인 프리프레그를 얻었다. 이 프리프레그를 강화 섬유의 길이 L=25.0mm 일정, 평균 절입 길이 l=42.4mm가 되도록, 평면시에 있어서의 섬유를 절단하는 절입과 강화 섬유가 이루는 각도 θ=45°의 절입 가공을 실시했다. IR 히터의 설정 온도를 320℃, 가열 시간을 10분으로 하고, 리브 부착 하트 채널 금형의 설정 온도를 120℃로 한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 폴리에스터 부직포를 이용해서 적층 기재와 그의 성형품을 작성하여, 스탬핑 성형성을 평가했다.

그 결과, 표면 광택이 좋고, 리브의 선단까지 적층 기재가 충전된 성형품이 얻어졌다.

(실시예 4)

실시예 3과 마찬가지로 해서 얻어진 프리프레그 기재를 이용하여 실시예 2와 마찬가지의 방법으로 유리 부직포를 이용해서 적층 기재를 작성하고, 실시예 3과 마찬가지의 조건에서 가열, 가압하여 스탬핑 성형성을 평가했다. 그 결과, 표면 광택이 좋고, 리브의 선단까지 적층 기재가 충전된 성형품이 얻어졌다.

(실시예 5)

폴리에스터 부직포 대신에, 나일론 발포 시트(이노아크제: 상품명 ZOTEK NB-50: 공극률 95%)를 이용한 것 이외에는 실시예 3과 마찬가지로 적층 기재를 작성하여, 실시예 3과 마찬가지의 조건에서 스탬핑 성형성을 평가했다. 그 결과, 리브의 선단까지 적층 기재가 충전된 성형품이 얻어졌다.

(실시예 6)

실시예 4와 마찬가지로 유리 부직포를 이용해서 적층 기재를 작성했지만, 프리프레그 기재의 양측에 유리 부직포가 배치되도록 하고, IR 히터로 가열 후에 스탬핑 성형한 것 이외에는 실시예 4와 마찬가지로 스탬핑 성형성을 평가했다. 그 결과, 리브의 선단까지 적층 기재가 충전된 성형품이 얻어졌다.

(비교예 4)

실시예 3과 마찬가지로 프리프레그 기재를 작성, IR 히터로 가열했지만, 부직포를 이용하지 않고 스탬핑 성형을 실시해서 성형품을 얻어, 스탬핑 성형성을 평가했다. 그 결과, 표면 광택은 좋았지만, 리브로의 충전이 불충분했다.

(실시예 7)

실시예 1에서 얻어진 프리프레그를 커팅 플로터(레작크사제, 제품명: L-2500)를 이용하여, 섬유 방향 25mm, 섬유와 수직 방향으로 15mm의 칩상으로 절단하여 촙드 프리프레그를 얻었다. 그 촙드 프리프레그 220g을 1500mm의 높이로부터 자연 낙하시켜, 300mm 각으로 깊이 1.5mm의 인롱형 내에 퇴적시켰다. 그 후 압축 성형기(신토금속공업소제, 제품명: SFA-50HH0)를 이용하여, 고온측 프레스로 220℃, 유압 지시 0MPa의 조건에서 7분간 유지하고, 이어서 동일 온도에서 유압 지시 2MPa(프레스압 0.55MPa)의 조건에서 7분간 유지 후, 형을 냉각 프레스로 이동시켜, 30℃, 유압 지시 5MPa(프레스압 1.38MPa)에서 3분간 유지함으로써 일체화시킨 프리프레그 기재를 얻었다. 이 프리프레그 기재를 실시예 2와 마찬가지의 방법으로 유리 부직포를 이용해서 적층 기재를 작성하고, 가열, 스탬핑 성형을 실시해서 성형품을 얻어, 스탬핑 성형성을 평가했다. 이와 같이 해서 얻어진 성형품은 표면 광택이 좋고, 리브의 선단까지 적층 기재가 충전된 것이었다.

(실시예 8)

탄소 섬유(미쓰비시레이온제, 제품명: 파이로필(등록상표) TR-50S15L)를 롤러 커터로 길이 6mm의 섬유 길이로 절단했다. 또한 산 변성 폴리프로필렌 수지제의 필름(미쓰비시가가쿠사제, 제품명: 모디크(등록상표) P958)을 섬유 길이 3mm의 불연속 섬유상으로 가공했다. 이 탄소 섬유속 356g과 수지 섬유속 724g을 100L의 물 속에 투입하여 교반기로 10초간 교반하고, 물빼기 건조하여 평량이 2000g/m²인 매트상물을 얻었다. 이 매트상물 220g을 300mm 각으로 깊이 1.5mm의 인롱형 내에 삽입하고, 그 후 압축 성형기(신토금속공업소제, 제품명: SFA-50HH0)를 이용하여, 고온측 프레스로 220℃, 유압 지시 0MPa의 조건에서 7분간 유지하고, 이어서 동일 온도에서 유압 지시 2MPa(프레스압 0.55MPa)의 조건에서 7분간 유지 후, 형을 냉각 프레스로 이동시켜, 30℃, 유압 지시 5MPa(프레스압 1.38MPa)에서 3분간 유지함으로써 일체화시킨 프리프레그 기재를 얻었다. 이와 같이 해서 얻어진 프리프레그 기재를 실시예 2와 마찬가지의 방법으로 유리 부직포를 이용하여 적층 기재를 얻었다. 얻어진 적층 기재를 가열, 스탬핑 성형을 실시하여 성형품을 얻었다. 이와 같이 해서 얻어진 성형품은 표면 광택이 좋고, 리브의 선단까지 적층 기재가 충전된 것이었다.

표 중, 「PP」는 폴리프로필렌을 의미하고, 「PA6」은 폴리아마이드 수지를 의미한다.

표면 광택의 평가 항목에 관하여, 표면이 평활하고 광택이 보이는 것을 「○」, 표면이 거칠어져 있어 광택이 없는 것을 「×」로 평가했다. 리브 충전의 평가 항목에 관하여, 선단까지 충전된 것을 「○」, 선단이 미충전된 것을 「×」로 평가했다.

평가 결과를 표 1에 병기한다.

<고찰>

이상의 결과로부터, 본 발명에 의해, 복잡한 형상으로의 부형성이 우수하고, 특히 낮은 금형 온도에서의 성형성이 우수한 적층 기제를 제공할 수 있다는 것을 알 수 있었다. 낮은 금형 온도에 의해, 성형 후 수축에 의한 휨이 저감되고, 또한 표면 성상이 좋은 성형품이 얻어진다는 것을 알 수 있었다. 나아가서는 공극률이 높은 것에 의해, 스탬핑 성형 시의 가스 고임의 억제, 나아가서는 시트상물에 기능을 부가시킴으로써, 가열 공정으로부터 스탬핑 성형으로 이행할 때의 핸들링을 용이하게 할 수 있다는 것, 또한 접착성이 우수한 시트상물을 이용함으로써, 접착했을 때의 접착 강도가 향상된다는 것을 알 수 있었다.

본 발명에 의하면, 복잡한 형상으로의 부형성이 우수하고, 특히 낮은 금형 온도에서의 성형성이 가능한 적층 기재, 및 그의 제조 방법을 얻을 수 있다.

1: 공극률 50% 이상 99% 이하의 시트상물
2: 강화 섬유와 열가소성 수지를 포함하는 프리프레그 기재
3: 리브부
4: 윗면(적층 기재 충전부)
5: 플랜지부
6: 절입
7: 강화 섬유
8: 절입과 강화 섬유가 이루는 각도
9: 절입 길이
10: 절단된 강화 섬유의 길이

Claims

강화 섬유와 열가소성 수지를 포함하는 프리프레그 기재의 표면의 적어도 한쪽에, 공극률 50% 이상 99% 이하의 시트상물을 적층한 적층 기재.
제 1 항에 있어서,
상기 프리프레그 기재가, 일 방향으로 배향된 상기 강화 섬유와 상기 열가소성 수지를 포함하는 프리프레그를 복수매 적층하고 있는 프리프레그 적층 기재인 것을 특징으로 하는 적층 기재.
제 1 항에 있어서,
상기 프리프레그 기재가, 상기 강화 섬유의 섬유속 또는 상기 강화 섬유의 단섬유가 상기 열가소성 수지 중에 분산되어 있는 프리프레그 기재인 것을 특징으로 하는 적층 기재.
제 1 항에 있어서,
상기 프리프레그 기재가, 일 방향으로 배향된 상기 강화 섬유를 포함하는 프리프레그의 직사각형의 칩이 랜덤상으로 분산되어 있는 프리프레그 기재인 것을 특징으로 하는 적층 기재.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 프리프레그 기재를 구성하는 상기 강화 섬유의 길이가 10∼100mm인 것을 특징으로 하는 적층 기재.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 시트상물이 열가소성 수지로 이루어지는 시트인 것을 특징으로 하는 적층 기재.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 시트상물이 무기 섬유로 이루어지는 시트인 것을 특징으로 하는 적층 기재.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 시트상물이 부직포인 것을 특징으로 하는 적층 기재.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 시트상물이 발포 시트인 것을 특징으로 하는 적층 기재.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 시트상물의 두께가 0.01mm 이상 10mm 이하인 것을 특징으로 하는 적층 기재.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 시트상물에 의해, 프리프레그 적층 기재의 표면의 적어도 한쪽 면의 총면적에 대하여, 프리프레그 적층 기재의 표면의 적어도 한쪽 면의 30면적% 이상이 덮여 있는 것을 특징으로 하는 적층 기재.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 프리프레그 기재와 상기 시트상물이 접착되어 있지 않는 것을 특징으로 하는 적층 기재.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
적층 기재가 스탬핑 성형용 적층 기재인 것을 특징으로 하는 적층 기재.
(1) 강화 섬유와 열가소성 수지를 포함하는 프리프레그 기재를, 프리프레그를 구성하는 열가소성 수지의 융점 또는 유리전이점 이상으로 가열한 후에, 공극률 50% 이상 99% 이하의 시트상물을 프리프레그 기재의 표면의 적어도 한쪽에 적층하여 적층 기재를 얻는 것, 또는 (2) 강화 섬유와 열가소성 수지를 포함하는 프리프레그 기재에, 공극률 50% 이상 99% 이하의 시트상물을 프리프레그 기재의 표면의 적어도 한쪽에 적층한 후에, 얻어진 적층체를 프리프레그를 구성하는 열가소성 수지의 융점 또는 유리전이점 이상의 온도로 가열하여 적층 기재를 얻는 것을 포함하고,
이어서 상기 적층 기재를, 상기 프리프레그를 구성하는 상기 열가소성 수지의 융점 또는 유리전이점 이하의 온도로 설정한 금형에 투입하고, 이어서 스탬핑 성형하는 것을 포함하는 적층 기재의 성형품의 제조 방법.
제 14 항에 있어서,
상기 금형의 온도가 50℃∼200℃인 제조 방법.