KR20170038008A - 폴리에스테르계 수지 발포체 및 수지 복합체의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

특정의 표면 조도(Ra)를 갖는 수지 발포체를 수지 복합체의 심재에 사용하여 강도가 우수한 수지 복합체를 제조 용이하게 만든다.

Description

폴리에스테르계 수지 발포체 및 수지 복합체의 제조 방법{POLYESTER RESIN FOAM AND METHOD FOR PRODUCING RESIN COMPOSITE}

본원은 일본 특허출원 2014-198419호의 우선권을 주장하고, 인용에 의해 본원 명세서의 기재에 포함된다.

본 발명은 심재와 섬유 강화 수지 시트의 2개의 수지제 부재가 적층 일체화되어 이루어지는 수지 복합체를 제조하는 방법과, 상기 심재로서 이용되는 폴리에스테르계 수지 발포체에 관한 것이다.

종래, 섬유 강화 수지(FRP) 시트는 선박이나 화물차의 바디를 구성하기 위한 부재로서 널리 이용되고 있다.

당해 섬유 강화 수지 시트는 통상, 유리 섬유 등의 강도가 우수한 섬유로 이루어지는 직물이나 부직포를 기재 시트로서 구비하고, 이 기재 시트에 수지를 함침시킨 것으로 되어 있다.

이 때문에, 섬유 강화 수지 시트는 섬유 강화가 이루어져 있지 않은 일반적인 수지 시트에 비해 우수한 강도를 갖고 있다.

근래에는 이러한 섬유 강화 수지 시트를 수지 발포체로 이루어지는 심재에 적층 일체화시킴으로써 우수한 강도와 경량성을 겸비한 수지 복합체를 제작하는 것이 검토되고 있다(하기 특허문헌 1 참조).

이러한 종류의 수지 복합체는 섬유 강화 수지 시트에 의해 형성된 고강도인 섬유 강화 수지층이 표면에 구비되어 있고, 또한, 심재에 경량인 수지 발포체가 사용되고 있다.

이 때문에, 이러한 종류의 수지 복합체는 풍력 발전용의 풍차 날개, 전자 기기의 본체, 자동차 부품 등이라고 하는 경량성과 높은 기계적 강도가 요구되는 분야에 있어서 용도가 확대되고 있다.

일본 공개특허공보 2014-028920호

수지 복합체를 구성하는 섬유 강화 수지 시트의 기재 시트는 통상, 부직포 등인 경우 쪽이 수지를 함침시키기 쉽다.

그 한편으로, 기재 시트가 직물인 쪽이 섬유 강화 수지층을 고강도인 것으로 만들기 쉽다.

그러나, 기재 시트가 직물인 섬유 강화 수지 시트를 사용해도, 심재와의 적층시에 기재 시트의 섬유가 흐트러진 상태가 되면 수지 복합체에 충분한 강도가 발휘되지 않는 경우가 있어, 그 대책이 요구되고 있다.

본 발명은 이러한 요망을 만족시키는 것을 과제로 하고 있으며, 강도가 우수한 수지 복합체를 제공하는 것을 과제로 하고 있다.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명자가 예의 검토한 결과, 일반적으로 사용되는 심재는 앵커 효과 등의 관점에서 표면 조도가 엉성해지는 조건에서 제작되고 있다는 것을 알아내었다.

또한, 본 발명자는 심재의 표면 조도가 엉성한 것이 원인이 되어 수지 복합체에 충분히 우수한 강도가 발휘되지 않는 경우가 있다는 것을 알아내었다.

그리고, 본 발명자는 폴리에스테르계 수지를 심재의 주원료로 하고 있는 경우에 있어서 소정의 표면 성상을 심재에 부여함으로써 상기와 같은 문제를 해결할 수 있다는 것을 알아내어 본 발명을 완성시키기에 이르렀다.

즉, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 폴리에스테르계 수지 발포체는 수지 발포체로 이루어지는 심재와 섬유 강화 수지 시트가 적층 일체화된 수지 복합체의 형성에 사용되고, 상기 심재로서 사용되는 폴리에스테르계 수지 발포체로서, 상기 섬유 강화 수지 시트가 섬유 직물로 이루어지는 기재 시트와, 당해 기재 시트에 함침된 수지를 구비하고, 당해 섬유 강화 수지 시트가 적층되는 면의 표면 조도(Ra)가 2.5㎛ 이하인 폴리에스테르계 수지 발포체이다.

또한, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 수지 복합체의 제조 방법은 섬유 강화 수지 시트와 수지 발포체로 이루어지는 심재를 사용하고, 상기 심재와 상기 섬유 강화 수지 시트를 적층 일체화하여 수지 복합체를 형성시키는 적층 공정이 실시되는 수지 복합체의 제조 방법으로서, 상기 섬유 강화 수지 시트가 섬유 직물로 이루어지는 기재 시트와, 당해 기재 시트에 함침된 수지를 구비하고, 상기 심재가 2.5㎛ 이하의 표면 조도(Ra)를 갖는 폴리에스테르계 수지 발포체이며, 상기 적층 공정에서는 상기 폴리에스테르계 수지 발포체의 상기 표면 조도(Ra)를 갖는 면에 상기 섬유 강화 수지 시트를 적층하는 수지 복합체의 제조 방법이다.

한편, 본 명세서 중에 있어서의 「표면 조도(Ra)」라는 용어는 특별한 언급이 없는 한, JIS B 0601-2013에 규정된 산술 평균 조도(Ra)를 의미한다.

본 발명에 의하면, 강도가 우수한 수지 복합체가 제공될 수 있다.

이하에 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다.

우선, 수지 복합체에 대해 설명한다.

본 실시형태의 수지 복합체는 섬유 강화 수지 시트와 폴리에스테르계 수지 발포체로 이루어지는 심재가 적층 일체화된 것이다.

섬유 강화 수지 시트는 섬유 직물로 이루어지는 기재 시트 및 당해 기재 시트에 함침된 수지를 구비하고 있다.

수지 복합체는 당해 섬유 강화 수지 시트에 의해 심재 표면에 섬유 강화 수지층이 구비된 구조로 되어 있다.

여기서 상기 심재로는, 예를 들면, 폴리에스테르계 수지 발포 시트(이하, 간단히 「발포 시트」라고도 한다)나 폴리에스테르계 수지 발포 비즈를 형내 성형한 비즈 발포 성형체를 들 수 있다.

이하에 있어서는 주로 심재가 발포 시트인 경우를 예로 하여, 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다.

이하에 상기 심재를 구성하기 위한 발포 시트에 대해 설명한다.

당해 발포 시트는 그 생산 효율면에서, 폴리에스테르계 수지를 주성분으로 한 폴리에스테르계 수지 조성물을 압출 발포시킨 것이 바람직하다.

당해 발포 시트는 적어도 한쪽 면이 2.5㎛ 이하의 표면 조도(Ra)를 갖는다.

발포 시트는 이러한 표면 조도를 갖는 면에 섬유 강화 수지 시트를 적층시킬 수 있도록 사용된다.

한편, 일반적인 압출 발포법에서는 발포 시트를 2.5㎛ 이하의 표면 조도(Ra)로 하는 것은 어렵다.

이 때문에, 발포 시트는 표면 조도(Ra)가 2.5㎛를 초과하는 상태로 일단 제작된 후에, 별도로 표면 조도(Ra)가 2.5㎛ 이하가 되도록 처리되는 것이 바람직하다.

또한, 직접 2.5㎛ 이하의 표면 조도(Ra)를 갖는 심재를 얻는 것이 어렵다는 점에 대해서는 비즈 발포 성형체에 대해서도 동일하다.

상기 발포 시트의 주원료가 되는 폴리에스테르계 수지로는, 예를 들면, 디카르복실산과 다가 알코올이 축합 반응되어 얻어지는 고분자량의 선상 폴리에스테르를 채용할 수 있다.

당해 폴리에스테르 수지로는, 예를 들면, 방향족 폴리에스테르 수지를 들 수 있다.

당해 폴리에스테르 수지는 폴리락트산계 수지 등의 지방족 폴리에스테르 수지여도 된다.

방향족 폴리에스테르 수지는 통상, 방향족 디카르복실산 성분과 디올 성분을 포함한다.

당해 방향족 폴리에스테르 수지로는, 예를 들면, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리프로필렌테레프탈레이트 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리시클로헥산디메틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리에틸렌나프탈레이트 수지, 폴리부틸렌나프탈레이트 수지 등을 들 수 있다.

상기 발포 시트에 함유시키는 방향족 폴리에스테르 수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지인 것이 바람직하다.

또한, 방향족 폴리에스테르 수지는 단독으로 사용되어도 되고 2종 이상이 병용되어도 된다.

방향족 폴리에스테르 수지는 방향족 디카르복실산 성분 및 디올 성분 이외에 3가 이상의 다가 카르복실산이나 그 무수물을 구성 성분으로서 함유하고 있어도 된다.

구체적으로는, 방향족 폴리에스테르 수지는 트리멜리트산 등의 트리카르복실산, 피로멜리트산 등의 테트라카르복실산을 구성 성분으로서 함유하고 있어도 된다.

방향족 폴리에스테르 수지는 방향족 디카르복실산 성분 및 디올 성분 이외에, 글리세린 등의 트리올, 펜타에리트리톨 등의 테트라올과 같은 3가 이상의 다가 알코올을 구성 성분으로서 함유하고 있어도 된다.

또한, 발포 시트에 함유시키는 방향족 폴리에스테르 수지는 사용이 끝난 페트병 등에서 회수, 재생한 리사이클 재료여도 된다.

발포 시트에 함유시키는 방향족 폴리에스테르 수지는 열가소성이 발휘되는 범위 내이면 부분 가교가 실시되어 있어도 된다.

방향족 폴리에스테르 수지를 가교하기 위한 가교제로는, 예를 들면, 무수 피로멜리트산 등의 산이무수물, 다관능 에폭시 화합물, 옥사졸린 화합물, 옥사진 화합물 등을 들 수 있다.

또한, 가교제는 단독으로 사용되어도 되고 2종 이상이 병용되어도 된다.

폴리에틸렌테레프탈레이트 수지를 가교제에 의해 가교하는 경우에는, 압출기에 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지와 함께 가교제를 공급하여 당해 압출기 내에서 동적 가교하면 된다.

압출기에 공급하는 가교제의 양은 너무 적으면, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지의 용융 점도를 부족하게 만들 우려가 있다.

그리고, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지의 용융 점도가 너무 낮으면 발포 시트를 압출 발포할 때 파포가 생기기 쉬워질 우려가 있다.

한편, 가교제의 양이 너무 많으면, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지의 용융 점도가 지나치게 높아질 우려가 있다.

폴리에틸렌테레프탈레이트 수지의 용융 점도가 너무 높아지면, 발포 시트를 압출 발포에 의해 제조하는 경우 등에 있어서 압출기의 부하가 지나치게 높아져 압출 발포 자체가 곤란해질 우려가 있다.

따라서, 상기 심재를 구성하기 위한 수지 조성물의 베이스 수지를 가교 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지로 하는 경우, 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 100질량부에 대해 가교제를 0.01질량부 이상 5질량부 이하의 비율로 사용하여 가교시키는 것이 바람직하다.

또한, 상기 비율은 0.1질량부 이상 1질량부 이하인 것이 보다 바람직하다.

상기 폴리락트산계 수지로는 락트산이 에스테르 결합하여 중합된 수지를 사용할 수 있다.

발포 시트에 함유시키는 열가소성 수지를 폴리락트산계 수지로 하는 경우, 상업적인 입수 용이성 및 발포성 부여의 용이성이라는 관점에서, 당해 폴리락트산계 수지는 D-락트산(D체) 및 L-락트산(L체)의 공중합체, D-락트산 또는 L-락트산의 어느 일방의 단독 중합체, D-락티드, L-락티드 및 DL-락티드로 이루어지는 군에서 선택되는 1 또는 2 이상의 락티드의 개환 중합체가 바람직하다.

또한, 폴리락트산계 수지는 단독으로 사용되어도 되고 2종 이상이 병용되어도 된다.

폴리락트산계 수지는 락트산 이외의 단량체 성분으로서 지방족 다가 알코올 등을 함유하고 있어도 된다.

당해 단량체 성분으로는, 예를 들면, 글리콜산, 히드록시락트산, 히드록시발레르산, 히드록시카프로산, 히드록시헵탄산 등의 지방족 히드록시카르복실산; 숙신산, 아디프산, 수베르산, 세바스산, 도데칸디카르복실산, 무수 숙신산, 무수 아디프산, 트리메스산, 프로판트리카르복실산, 피로멜리트산, 무수 피로멜리트산 등의 지방족 다가 카르복실산; 에틸렌글리콜, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올, 1,4-시클로헥산디메탄올, 네오펜틸글리콜, 데카메틸렌글리콜, 글리세린, 트리메틸올프로판, 펜타에리트리톨 등을 들 수 있다.

폴리락트산계 수지는 예를 들면, 알킬기, 비닐기, 카르보닐기, 방향족기, 에스테르기, 에테르기, 알데히드기, 아미노기, 니트릴기, 니트로기 등의 관능기를 구비하고 있어도 된다.

폴리락트산계 수지는 이소시아네이트계 가교제 등에 의해 가교되어 있어도 되고, 에스테르 결합 이외의 결합을 주쇄나 측쇄에 구비하고 있어도 된다.

한편, 발포 시트는 이러한 베이스 수지에 발포제나 기포 핵제 등을 적절히 배합하고, 압출 발포에 적합한 폴리에스테르계 수지 조성물을 조제하여, 이것을 서큘러 다이나 플랫 다이를 장착한 압출기에 의해 압출 발포시켜 제작할 수 있다.

상기 발포제로는 화학 발포제나 물리 발포제를 적절히 채용할 수 있다.

상기 화학 발포제로는, 예를 들면, 아조디카르본아미드, 디니트로소펜타메틸렌테트라민, 히드라조일디카르본아미드, 중탄산나트륨 등을 들 수 있다.

또한, 화학 발포제는 단독으로 사용되어도 되고 2종 이상이 병용되어도 된다.

상기 물리 발포제로는, 예를 들면, 프로판, 노르말부탄, 이소부탄, 노르말펜탄, 이소펜탄, 헥산 등의 포화 지방족 탄화수소, 디메틸에테르 등의 에테르류, 염화메틸, 1,1,1,2-테트라플루오로에탄, 1,1-디플루오로에탄, 모노클로로디플루오로메탄 등의 프레온, 이산화탄소, 질소 등을 들 수 있다.

이들 중에서, 상기 발포 시트의 제작에 사용되는 발포제는 디메틸에테르, 프로판, 노르말부탄, 이소부탄, 이산화탄소 등인 것이 바람직하다.

상기 발포제는 프로판, 노르말부탄, 이소부탄 등인 것이 보다 바람직하고, 노르말부탄이나 이소부탄인 것이 특히 바람직하다.

또한, 물리 발포제는 단독으로 사용되어도 되고 2종 이상이 병용되어도 된다.

또한, 화학 발포제와 물리 발포제를 병용해도 된다.

상기 기포 핵제는, 예를 들면, 탤크, 마이카, 실리카, 규조토, 산화알루미늄, 산화티탄, 산화아연, 산화마그네슘, 수산화마그네슘, 수산화알루미늄, 수산화칼슘, 탄산칼륨, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 황산칼륨, 황산바륨, 글래스 비즈 등의 무기 화합물 입자, 폴리테트라플루오로에틸렌 등의 유기 화합물 입자 등을 들 수 있다.

또한, 발포 시트를 제작하기 위한 폴리에스테르계 수지 조성물에는 그 밖으로 산화 방지제, 노화 방지제, 내후제, 항균제, 난연제, 대전 방지제, 개미 방지제, 쥐 방지제, 안료 등의 각종 첨가제를 함유시킬 수 있다.

당해 발포 시트는 통상, 0.5∼5㎜ 두께인 것을 채용할 수 있고, 겉보기 밀도가 0.01∼0.7g/㎤인 것을 상기 심재로서 채용할 수 있다.

당해 발포 시트에 대해 섬유 강화 수지층을 형성시키기 위한 상기 섬유 강화 수지 시트는 상기 기재 시트나 상기 수지가 특별히 한정되지 않는다.

섬유 강화 수지 시트의 기재 시트를 구성하는 섬유는, 예를 들면, 스테인레스 섬유나 스틸 섬유 등의 금속 섬유, 유리 섬유, 탄소 섬유, 보론 섬유, 탄화규소 섬유, 알루미나 섬유, 티라노 섬유, 현무암 섬유나 기타 세라믹스 섬유라고 하는 무기 섬유; 아라미드 섬유, 폴리에틸렌 섬유, 폴리파라페닐렌벤즈옥사졸(PBO) 섬유 등의 유기 섬유; 등을 들 수 있다.

그 중에서도 기재 시트를 구성하는 섬유는 우수한 기계적 강도 및 내열성을 갖고 있다는 점에서, 탄소 섬유, 유리 섬유, 아라미드 섬유 등인 것이 바람직하고, 탄소 섬유인 것이 보다 바람직하다.

상기 기재 시트로는, 예를 들면, 상기 섬유의 복수를 정렬시킨 합사나 연사를 평직, 능직, 또는 주자직한 면재를 채용할 수 있다.

상기 기재 시트는 한 장의 면재만으로 구성해도 되고, 복수의 면재를 적층하여 구성해도 된다.

또한, 상기 섬유 강화 수지층에 대해서도, 1장의 섬유 강화 수지 시트만으로 구성시킬 필요는 없고, 복수장의 섬유 강화 수지 시트로 섬유 강화 수지층을 형성시키는 것도 가능하다.

또한, 상기 기재 시트에 함침되어, 상기 기재 시트와 함께 섬유 강화 수지층의 형성에 이용되는 수지는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 일반적인 열가소성 수지나 열경화성 수지를 들 수 있다.

상기 열가소성 수지로는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 올레핀계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리아미드계 수지, 열가소성 폴리우레탄 수지, 술파이드계 수지, 아크릴계 수지 등을 들 수 있다.

또한, 열가소성 수지는 단독으로 사용되어도 되고 2종 이상이 병용되어도 된다.

상기 섬유 강화 수지 시트를 구성하는 수지는 발포 시트와의 접착성을 고려하면 열가소성 수지 중에서는 폴리에스테르 수지가 바람직하다.

섬유 강화 수지 시트를 구성하는 상기 열경화성 수지로는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 에폭시 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 페놀 수지, 멜라민 수지, 폴리우레탄 수지, 실리콘 수지, 말레이미드 수지, 비닐에스테르 수지, 시안산에스테르 수지 등을 들 수 있다.

상기 열경화성 수지로는 말레이미드 수지와 시안산에스테르 수지를 예비 중합한 수지여도 된다.

내열성, 탄성률 및 내약품성이 우수하다는 점에서, 상기 열경화성 수지로는 에폭시 수지나 비닐에스테르 수지가 바람직하다.

또한, 열경화성 수지는 단독으로 사용되어도 되고 2종 이상이 병용되어도 된다.

섬유 강화 수지 시트에 있어서의 수지의 함유량은 20질량％ 이상 70질량％ 이하인 것이 바람직하고, 30질량％ 이상 60질량％ 이하인 것이 보다 바람직하다.

또한, 섬유 강화 수지 시트의 두께는 0.02㎜ 이상 2㎜ 이하인 것이 바람직하고, 0.05㎜ 이상 1㎜ 이하인 것이 보다 바람직하다.

이러한 섬유 강화 수지 시트와 상기 발포 시트를 사용하여 수지 복합체를 얻으려면, 예를 들면, 하기 (a) 공정 내지 (e) 공정까지를 순서대로 실시하면 된다.

(a) 시트 제작 공정

발포제를 함유시킨 폴리에스테르계 수지 조성물을 서큘러 다이를 장착한 압출기 내에서 용융 혼련하고, 용융 혼련물을 상기 서큘러 다이의 링 형상의 토출구로부터 통 형상으로 압출한 후, 당해 용융 혼련물을 발포시켜 원통 형상의 발포 시트를 형성시켜, 이 원통 형상의 발포 시트를 인수기로 압출 방향 하류측에 인취하면서 둘레 방향의 1개 지점, 또는, 복수 지점에 있어서 연속적으로 절단하고, 장척 띠 형상의 발포 시트를 제작하는 시트 제작 공정.

(b) 양생 공정

상기 시트 제작 공정에서 얻어진 발포 시트를 소정의 온도에서 소정 기간 보관하고, 내부에 잔존하는 발포제를 외부의 공기와 치환함과 함께 압출 발포시에 발생한 변형을 완화시키는 양생 공정.

(c) 시트 평활화 공정

상기 양생 공정 후의 발포 시트를 열프레스 등에 의해 가열·가압하여, 프레스 전보다도 표면을 평활화시키는 시트 평활화 공정.

(d) 예비 성형체 제작 공정

소정 크기로 외형 가공한 발포 시트의 표면에 섬유 강화 수지 시트를 가접착하여 예비 성형체를 제작하는 예비 성형체 제작 공정.

(e) 적층 공정

제품 형상에 대응한 캐비티 공간을 갖는 성형 몰드에 상기 예비 성형체를 투입하고, 이것을 열프레스나 오토클레이브에 의해 가열·가압하여 발포 시트로 이루어지는 심재와 섬유 강화 수지 시트를 적층 일체화시켜, 심재의 표면에 섬유 강화 수지층이 형성된 수지 복합체를 제작하는 적층 공정.

여기서, 수지 복합체의 제작시에 (a) 내지 (e)까지의 모든 공정을 실시할 필요는 없다.

또한, 수지 복합체의 제작시에 (a) 내지 (e)까지의 공정에 추가로 다른 공정을 추가해도 된다.

상기 적층 공정에 있어서, 섬유 강화 수지 시트의 기재 시트를 구성하는 섬유에 흐트러짐이 일어나지 않도록 하기 위해서는, 예비 성형체를 구성하는 심재의 표면이 평활하고 섬유 강화 수지 시트와의 사이에 양호한 미끄러짐성을 나타내는 것이 중요하다.

구체적으로는, 예비 성형체를 구성하는 심재는 2.5㎛ 이하의 표면 조도(Ra)를 갖는 것이 기재 시트의 섬유의 흐트러짐을 억제한다는 점에 있어 중요하다.

그 한편으로, 시트 제작 공정에 있어서 표면 평활성이 우수한 발포 시트를 얻는 것은 어렵다.

시트 제작 공정에 있어서, 표면 평활성이 우수한 발포 시트를 얻으려고 하면, 제조 조건상에 있어서 각종 제약을 받아 발포 시트의 생산 효율을 저하시킬 우려가 있다.

따라서, 시트 제작 공정에 있어서는 표면 조도(Ra)가 2.5㎛를 초과하는 상태의 발포 시트를 제작하는 것이 바람직하다.

또한, 심재가 비즈 발포 성형체인 경우도 표면 조도(Ra)가 2.5㎛를 초과하는 상태의 성형체를 제작 후, 이 시트 평활화 공정과 동일한 평활화 공정을 실시하여, 당해 성형체의 표면 조도(Ra)를 2.5㎛ 이하로 하는 것이 양호한 수지 복합체를 얻는다는 점에 있어 중요하다.

즉, 본 실시형태에 있어서 발포 시트나 비즈 발포 성형체에 대해 실시하는 평활화 공정은 발포 시트나 비즈 발포 성형체로 이루어지는 심재의 표면 조도(Ra)를 2.5㎛ 이하로 만드는 것이다.

당해 평활화 공정을 실시하는 구체적인 방법으로는, 예를 들면, 경면 가공된 금속 플레이트를 발포 시트나 비즈 발포 성형체의 표면에 맞닿게하여 열프레스를 실시하거나, 폴리에스테르계 수지보다 융점이 높은 수지로 이루어진 표면이 평활한 수지 필름을 발포 시트나 비즈 발포 성형체의 표면에 맞닿게하여 열프레스를 실시하는 방법을 들 수 있다.

또한, 경면 가공된 한 쌍의 금속 롤러를 이용하여, 당해 발포 시트나 비즈 발포 성형체의 두께보다 약간 짧은 간극을 금속 롤러 사이에 형성하고, 당해 금속 롤러 사이에 발포 시트나 비즈 발포 성형체를 통과시켜 당해 발포 시트나 비즈 발포 성형체의 표면을 평활화시키는 방법도 평활화 공정의 구체적인 실시 방법으로서 들 수 있다.

여기서, 표면 조도(Ra)를 극단적으로 작은 값으로 하는 것은 과도한 수고를 필요로 한다는 점에서 적층 공정에 제공되는 심재는 표면 조도(Ra)를 0.5㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 1.0㎛ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.

한편, 발포 시트의 표면 조도(Ra)는 예를 들면, 이하와 같이 하여 구할 수 있다.

(표면 조도(Ra)를 구하는 방법)

표면 조도는 JIS B0601: 2013에 준하여 측정한다.

구체적으로, 표면 조도는 측정 장치로서 (주)키엔스제의 「더블 스캔 고정밀도 레이저 측정기 LT-9500, LT-9010M」을 이용하고, 데이터 처리 소프트로서 콤스(주) 제조의 「비접촉 윤곽 형상 조도 측정 시스템 MAP-2DS」를 이용하여 측정을 행한다.

측정 조건에 대해서는, 측정 범위를 18000㎛, 측정 피치를 5㎛, 측정 속도를 1000㎛/초, 평가 길이를 12.5㎜, 기준 길이를 2.5㎜, 광량을 40으로 설정하고, 평균 필터를 2, 노이즈 필터를 1로 한다.

시험편은 발포 시트로부터 폭 100㎜×길이 100㎜×두께(시트 두께)의 것을 잘라 내어 제작한다.

시험편의 수는 5개로 하고, 시험편 각각의 표리 양면의 진행 방향 및 폭 방향에 있어서의 표면 조도를 측정한다.

산술 평균 조도(Ra)는 평균선으로부터 측정 곡선까지의 편차의 절대값을 합계하여, 기준 길이로 평균한다(n＝20).

또한, 최대 높이는 평균선으로부터 가장 높은 산꼭대기까지의 높이와 가장 낮은 골짜기바닥까지의 깊이의 합으로부터 구한다(n＝20).

또한, 표면 조도의 윤곽 곡선 요소의 평균 길이(Sm)는 평균선과 윤곽선의 교점간 거리의 산술 평균값이다.

한편, 상기 시트 평활화 공정에서는 발포 시트의 표면에 열을 가함으로써, 발포 시트의 표면을 구성하고 있는 폴리에스테르계 수지의 결정화도를 향상시킬 수 있다.

이 시트 평활화 공정 후의 발포 시트는 표면이 평활할 뿐만 아니라 결정화도가 향상되어 표면이 경질이기 때문에, 상기 적층 공정에 있어서 섬유 강화 수지 시트 간에 높은 미끄러짐성이 발휘된다.

또한, 시트 평활화 공정을 실시함으로써, 발포 시트의 내열성이 향상되기 때문에, 섬유 강화 시트의 가열 경화시에 발포 시트에 치수 변화가 생기기 어려워진다.

따라서, 시트 평활화 공정을 실시함으로써, 섬유의 흐트러짐이 적은 수지 복합체를 형성시키기 쉬워진다.

즉, 시트 평활화 공정 후의 발포 시트의 표층부에 있어서는, 폴리에스테르계 수지가 소정 이상의 결정화도를 갖고 있는 것이 바람직하고, 구체적으로는 15％ 이상의 결정화도를 갖고 있는 것이 바람직하다.

시트 평활화 공정 후의 발포 시트의 표층부의 결정화도에 대해서는, 예를 들면, 발포 시트의 표면으로부터 약 0.2㎜ 깊이까지의 사이에서 채취한 시료에 대해 시차주사 열량 분석(DSC)을 행함으로써 구할 수 있다.

상기 결정화도는 구체적으로, 하기와 같이 하여 구할 수 있다.

(결정화도를 구하는 방법)

시차주사 열량계 장치(에스아이아이 나노테크놀로지사 제조 상품명 「DSC6220형」)를 이용하고, 알루미늄제 측정 용기의 바닥에 상기 시료를 간극이 없도록 충전한 후, 시료를 질소 가스 유량 20㎖/분의 조건하에서 30℃에서 2분간에 걸쳐 유지한다.

그 후에, 시료를 속도 10℃/분으로 30℃에서 290℃까지 승온시켰을 때의 DSC 곡선을 얻는다.

이 때의 기준 물질은 알루미나를 사용한다.

결정화도는 융해 피크의 면적으로부터 구해지는 융해 열량(mJ/㎎)과 결정화 피크의 면적으로부터 구해지는 결정화 열량(mJ/㎎)의 차를 결정성 열가소성 수지의 완전 결정의 이론 융해 열량(ΔH₀)으로 나누어 구해진다.

예를 들면, 폴리에틸렌테레프탈레이트의 ΔH₀은 140.1mJ/㎎이다.

시료의 결정화도는 하기 식에 기초하여 산출된다.

결정화도(％)＝(│융해 열량(mJ/㎎)│－│결정화 열량(mJ/㎎)│)/ΔH₀(mJ/㎎)×100

n수 5개 정도로 상기 산출을 행하여 산술 평균값을 발포 시트 표층부의 결정화도로 한다.

상기와 같은 제조 방법으로 제작되는 수지 복합체는 심재의 전체 표면이 섬유 강화 수지 시트로 덮여 있을 필요는 없다.

수지 복합체는 예를 들면, 심재가 발포 시트인 경우, 당해 발포 시트의 양면에 상기 섬유 강화 수지 시트가 적층된 것이어도 되고, 상기 발포 시트의 한쪽 면에만 상기 섬유 강화 수지 시트가 적층된 것이어도 된다.

상기와 같은 제조 방법에 의하면, 기재 시트의 섬유의 흐트러짐이 적고, 표면 전역에 있어서 균질화된 강도를 갖는 수지 복합체를 보다 확실히 얻을 수 있다.

또한, 상기에 있어서는 수지 복합체의 심재로서 발포 시트를 사용하는 경우를 예시하고 있지만, 본 발명의 수지 복합체의 심재는 비즈 발포 성형체 등이어도 된다.

또한, 본 실시형태에 있어서는 수지 복합체나 그 제조 방법을 상기와 같이 예시하고 있지만, 본 발명의 수지 복합체나 그 제조 방법은 상기 예시로 한정되지 않으며, 상기 예시에 대해 각종 변경을 추가하여 얻는 것이다.

실시예

다음에 실시예를 들어 본 발명을 더욱 자세하게 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되지 않는다.

(실시예 1∼2)

폴리에틸렌테레프탈레이트 수지(PET, 미츠이 화학사 제조 상품명 「SA135」, 유리 전이 온도 Tg: 79℃, 융점: 247.1℃, IV값: 0.86) 100질량부, 탤크 0.72질량부, 및 무수 피로멜리트산 0.2질량부를 포함하는 열가소성 폴리에스테르계 수지 조성물을 구경이 65㎜이며 또한 L/D비가 35인 단축 압출기에 공급하고 290℃에서 용융 혼련하였다.

다음으로, 이소부탄 35질량％ 및 노르말부탄 65질량％를 포함하는 부탄을 폴리에틸렌테레프탈레이트 100질량부에 대해 1.0질량부가 되도록 상기 단축 압출기의 도중에 압입하였다.

그리고, 상기 단축 압출기 내에 있어서, 부탄을 열가소성 폴리에스테르계 수지 조성물 중에 균일하게 분산시켰다.

그 후, 단축 압출기의 전단부에 있어서, 용융 상태의 폴리에스테르계 수지 조성물을 220℃로 냉각시킨 후, 단축 압출기의 전단에 장착한 서큘러 다이로부터 원통 형상으로 압출 발포시켜 통상체를 제조하였다.

이 통상체를 서서히 확경한 다음에 냉각 맨드릴에 공급하여 통상체를 그 표면 온도가 25℃가 되도록 냉각시켰다.

냉각 후의 통상체를 내주면과 외주면 간에 걸쳐(두께 방향으로) 절단하였다.

절단은 압출 방향으로 연속적으로 실시하고, 절단 후의 통상체를 전개함으로써 띠 형상의 폴리에틸렌테레프탈레이트 발포 시트를 얻었다.

이 때 얻어진 폴리에틸렌테레프탈레이트 발포 시트는 두께 3.2㎜, 단위 중량 900g/㎤였다.

한편, 이하에 있어서는 냉각 맨드릴 접촉면을 발포 시트의 표면으로, 반대측의 면을 이면으로 칭한다.

상기 발포 시트는 제조 후 곧바로 실온 25℃의 환경하에 두고, 동일한 환경하에서 48시간에 걸쳐 양생시켰다.

양생 후의 발포 시트에 대해서는 이하와 같은 시트 평활화 공정을 실시하였다.

발포 시트로부터 한 변 640㎜의 평면 정방 형상의 시트편을 잘라내었다.

3.0㎜의 스페이서를 형성한 프레스기에 잘라낸 시트편을 부설하고, 140℃의 온도 및 0.5MPa의 압력으로 3분간 프레스를 행하였다.

그 후, 압력을 유지한 채로 30℃까지 냉각시켜, 표 1에 기재된 두께, 단위 중량의 표면 평활화된 발포 시트(시트편)를 얻었다.

(실시예 3∼4)

단축 압출기의 도중부터, 이소부탄 35질량％ 및 노르말부탄 65질량％를 포함하는 부탄을 폴리에틸렌테레프탈레이트 100질량부에 대해 0.5질량부가 되도록 용융 상태의 폴리에스테르계 수지 조성물에 압입하여, 두께 2.0㎜, 단위 중량 600g/㎤의 폴리에틸렌테레프탈레이트 발포 시트를 제조한 것, 및 1.5㎜의 스페이서를 형성한 프레스기에 잘라낸 시트편을 부설하여 프레스를 행한 것 이외에는 실시예 1∼2와 동일하게 하여 표면 평활화된 발포 시트를 얻었다.

(실시예 5∼6)

단축 압출기의 도중부터, 이소부탄 35질량％ 및 노르말부탄 65질량％를 포함하는 부탄을 폴리에틸렌테레프탈레이트 100질량부에 대해 0.3질량부가 되도록 용융 상태의 폴리에스테르계 수지 조성물에 압입하여, 두께 1.7㎜, 단위 중량 500g/㎤의 폴리에틸렌테레프탈레이트 발포 시트를 제조한 것, 및 1.5㎜의 스페이서를 형성한 프레스기에 잘라낸 시트편을 부설하여 프레스를 행한 것 이외에는 실시예 1∼2와 동일하게 하여 표면 평활화된 발포 시트를 얻었다.

(비교예 1∼2)

실시예 1∼2와 동일한 방법으로 발포 시트를 제작하고, 시트 평활화 공정을 실시하지 않았다.

(비교예 3∼4)

실시예 5∼6과 동일한 방법으로 발포 시트를 제작하고, 시트 평활화 공정을 실시하지 않았다.

여기서, 실시예 1∼6의 발포 시트를 심재로 하여 이것에 섬유 강화 수지 시트를 적층한 결과, 기재 시트의 섬유에 눈에 띄는 흐트러짐은 발생하지 않았다. 한편, 비교예 1∼4의 발포 시트를 심재로 하여 이것에 섬유 강화 수지 시트를 적층한 결과, 심재와의 계면 부분의 기재 시트의 섬유에 물결 형상의 흐트러짐이 발생하였다.

이러한 점에서도 본 발명에 의하면, 강도가 우수한 수지 복합체가 제공될 수 있음을 알 수 있다.

Claims (3)

1. 수지 발포체로 이루어지는 심재와 섬유 강화 수지 시트가 적층 일체화된 수지 복합체의 형성에 사용되고, 상기 심재로서 사용되는 폴리에스테르계 수지 발포체로서,
   상기 섬유 강화 수지 시트가 섬유 직물로 이루어지는 기재 시트와, 당해 기재 시트에 함침된 수지를 구비하고,
   당해 섬유 강화 수지 시트가 적층되는 면의 표면 조도(Ra)가 2.5㎛ 이하인 폴리에스테르계 수지 발포체.
2. 섬유 강화 수지 시트와 수지 발포체로 이루어지는 심재를 사용하고,
   상기 심재와 상기 섬유 강화 수지 시트를 적층 일체화하여 수지 복합체를 형성시키는 적층 공정이 실시되는 수지 복합체의 제조 방법으로서,
   상기 섬유 강화 수지 시트가 섬유 직물로 이루어지는 기재 시트와, 당해 기재 시트에 함침된 수지를 구비하고,
   상기 심재가 2.5㎛ 이하의 표면 조도(Ra)를 갖는 폴리에스테르계 수지 발포체이며,
   상기 적층 공정에서는 상기 폴리에스테르계 수지 발포체의 상기 표면 조도(Ra)를 갖는 면에 상기 섬유 강화 수지 시트를 적층하는 수지 복합체의 제조 방법.
3. 제 2 항에 있어서,
   폴리에스테르계 수지 조성물을 압출 발포하여 상기 심재로서 사용하는 폴리에스테르계 수지 발포 시트를 제작하는 시트 제작 공정과,
   당해 시트 제작 공정에서 얻어진 폴리에스테르계 수지 발포 시트의 표면을 평활화시키는 시트 평활화 공정을 실시하고,
   상기 시트 제작 공정에서는, 표면 조도(Ra)가 2.5㎛를 초과하는 폴리에스테르계 수지 발포 시트를 제작하며,
   상기 시트 평활화 공정에서는 상기 표면 조도(Ra)가 2.5㎛ 이하가 되도록 상기 폴리에스테르계 수지 발포 시트의 표면을 평활화하고,
   상기 적층 공정에서는 당해 시트 평활화 공정에서 표면이 평활화된 폴리에스테르계 수지 발포 시트의 상기 표면에 상기 섬유 강화 수지 시트를 적층하는 수지 복합체의 제조 방법.