KR20180117143A - 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법은, 강화 섬유 기재에 열경화성 수지를 함침시키고 이어서 경화시키는, 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법으로서, 이하에 나타내는 공정(II) 내지 (IV)를 포함한다. 공정(II): 강화 섬유 기재, 및 이하의 조건 1 및/또는 조건 2를 만족시키는 열경화성 수지 기재를 성형 기구에 제공한다. 공정(III): 성형 기구에 의한 가압에 의해, 열경화성 수지 기재로부터 강화 섬유 기재에 열경화성 수지를 공급하여 함침시킨다. 공정(IV): 성형 기구에 의한 가열에 의해 열경화성 수지를 경화시킨다. 조건 1: 열경화성 수지 기재는 열경화성 수지와 부직포상 기재를 포함한다. 조건 2: 열경화성 수지 기재는 열경화성 수지, 및 다공질 시트상 기재 또는 필름상 기재를 포함하는 기재이며, 40℃에서의 열경화성 수지의 점도가 1,000Paㆍs 이상이고, 30℃에서부터 1.5℃분의 승온 속도로 승온하였을 때의 열경화성 수지 최저 점도가 10Paㆍs 이하이다.
Description
본 발명은, 품질을 손상시키지 않고 부형성이 우수한 성형품의 생산성을 향상시키는 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법에 관한 것이다.
강화 섬유와 매트릭스 수지를 포함하는 섬유 강화 복합 재료는, 비강도, 비강성이 우수하여, 항공기 구조 부재로부터 압력 용기나 골프 샤프트까지 폭넓게 적용되고 있다. 특히 경량화에의 공헌으로부터 자동차 부재에서의 수요가 해마다 증가하고 있다.
여기서, 섬유 강화 복합 재료를 제조하는 방법으로서, 연속된 강화 섬유 다발에 매트릭스 수지를 함침시킨 프리프레그를 적층하고, 이어서 가열 가압하여 매트릭스 수지를 경화시키는 성형 방법이 일반적이다. 프리프레그는 매트릭스 수지를 균일하게 고정밀도로 함침할 수 있기 때문에, 성형품의 품질에는 우수하기는 하지만, 한편 매트릭스 수지가 강화 섬유를 구속하기 때문에 요철 형상이나 입벽(立壁) 등 복잡한 부형에는 열악하다.
그래서, 자동차 부재 등 복잡한 형상으로 부형할 수 있는 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법으로서, 수지를 포함하지 않는 강화 섬유 기재를 사용하는 RTM(레진 트랜스퍼 몰딩)법(특허문헌 1)이나 RFI(레진 필름 인퓨젼)법(특허문헌 2)이 제안되어 있다.
RTM법은, 수지를 포함하지 않는 강화 섬유 기재를 소정의 형상으로 부형한 프리폼을 제조하고, 이것을 금형 내에 배치한 후, 액상의 열경화성 수지를 금형 내에 주입, 강화 섬유 기재에 수지를 공급하면서 경화시키는, 부형성이 우수한 섬유 강화 복합 재료를 제조하는 방법이다.
RFI법은, 수지를 포함하지 않는 강화 섬유 기재와 미경화의 열경화성 수지 필름을 금형에 적층한 후, 가열 가압에 의해 필름을 액상화시켜, 강화 섬유 기재에 수지를 공급하면서 경화시키는, 부형성이 우수한 섬유 강화 복합 재료를 제조하는 방법이다.
또한, 특허문헌 3에는, 수지를 포함하지 않는 강화 섬유 기재와 미경화의 열경화성 수지를 가열하여 반경화 상태(B 스테이지)로 하여 연질의 폼에 흡입시킨 수지 담지체를, 금형에 적층한 후, 가열 가압에 의해 강화 섬유 기재에 반경화 상태의 열경화성 수지를 공급하면서 경화를 완료시키는, 부형성이 우수한 섬유 강화 복합 재료를 제조하는 방법이 제안되어 있다.
또한, 특허문헌 4에는, 수지를 포함하지 않는 강화 섬유 기재와 미경화의 열경화성 수지를 연질의 폼에 흡입시킨 후에 냉각시켜 원하는 형상으로 고화시킨 프리폼을, 금형에 적층한 후, 가열 가압에 의해 열경화성 수지를 액상화시켜, 강화 섬유 기재에 수지를 공급하면서 경화시키는, 부형성이 우수한 섬유 강화 복합 재료를 제조하는 방법이 제안되어 있다.
특허문헌 1 내지 4에 제안되는 제조 방법에서는, 강화 섬유 기재로서, 부형성이 양호한 직물이 적합하게 사용된다.
한편, 특허문헌 5에는, 수지를 포함하지 않는 강화 섬유 기재와 미경화의 열경화성 수지를 포함하는 프리프레그 또는 SMC(시트 몰딩 컴파운드)를 금형에 적층하고, 가열 가압에 의해 열경화성 수지를 유동시키면서 경화시키는, 표면 품위가 우수한 섬유 강화 복합 재료를 제조하는 방법이 제안되어 있다.
또한, 특허문헌 6에는, 수지를 포함하지 않는 강화 섬유 기재와 미경화의 이미드 올리고머 필름을 구멍이 난 폴리이미드 필름에 충전한 필름을, 금형에 적층한 후, 가열 가압에 의해 이미드 올리고머를 액상화시켜, 강화 섬유 기재에 이미드 올리고머를 공급하면서 경화시키는 RFI법이 제안되어 있다.
그러나, 특허문헌 1에 기재된 RTM법은, 열경화성 수지의 주입 공정에서, 수지를 강화 섬유 기재의 구석구석까지 유동시키고, 또한 섬유 다발에 함침시킬 필요가 있다. 동시에, 생산성을 높이기 위해서는, 열경화성 수지를 고속으로 경화시킬 필요가 있어, 유동과 경화의 제어가 기술적인 과제로 되어 있다. 유동을 높이면 함침성은 향상되어 품질에는 우수하기는 하지만, 경화가 늦어 생산성을 손상시키는 결과가 된다. 한편, 고속으로 경화시키면 생산성은 향상되기는 하지만, 유동이 곤란해져 함침이 저해되어 품질을 손상시키는 결과가 된다. 그 때문에, RTM법은 양자의 제약으로부터, 적용 조건이 한정되어 있는 것이 현 상황이다.
또한, 특허문헌 2에 기재된 RFI법은, 열경화성 수지의 필름을 적층하기 위해서, 수지를 공급하는 부담은 대폭 경감시킬 수 있고, 섬유 다발에 함침시키는 동안에만 수지가 유동 상태이면 된다. 그러나, 열경화성 수지의 필름의 취급성이 큰 과제이다. 즉, 필름의 강성이 낮은 경우에는, 부형성은 양호해지지만, 형상도 불안정하여, 자중에 의해 변형, 붕괴 등으로 반송이 용이하지 않고, 또한 솔리드 부여에 의해 적층이 곤란해진다. 한편, 필름의 강성이 높은 경우에는, 형상은 확보할 수 있기는 하지만 부형이 곤란해진다. 온도에 의한 수지의 점도 변화는 극단적이며, 적합한 취급성을 얻는 것은 곤란하다.
또한, 특허문헌 3에 기재된 방법은, 폼상의 수지 담지체를 사용함으로써 열경화성 수지의 필름에 대하여 취급성을 개선하고 있다. 그러나, 실온에서 액상인 수지를 사용하기는 하지만, 반송 등 취급 시의 수지 누출이 새로운 과제로 되어 있으며, 열경화성 수지를 가열에 의해 반경화시켜 비유동 상태로 하는 공정이 필요하다. 또한, 열경화성 수지는 B 스테이지에서 급격하게 반응이 진행되기 때문에, 그 관리에는 엄청난 생산성의 부담을 부과하고, 또한 열경화성 수지를 비유동 상태로 하면 함침성이 현저하게 저하되어 품질에 문제가 발생하게 된다.
또한, 특허문헌 4에 기재된 방법은, 실온에서 액상인 수지를 사용하는 과제에 대하여, 고형상으로 취급하기 때문에, 열경화성 수지를 폼재에 흡입시킨 후에 냉각시키고, 또한 형상을 고정하는 프리폼 공정이 필요하다. 이것은 시간과 노동력의 관점에서 2회의 성형을 실시하는 것과 동일하게, 생산성을 현저하게 손상시키는 결과가 된다.
또한, 특허문헌 5에 기재된 방법은, 프리프레그층 사이에, 수지를 포함하지 않는 강화 섬유 기재를 완충재로서 개재함으로써, 섬유 강화 복합 재료의 치수 안정성 및 표면 품위를 개선할 수 있다. 그러나, 수지를 포함하지 않는 강화 섬유 기재로의 수지 함침성이 과제이다. 즉, 수지를 포함하지 않는 강화 섬유 기재로의 프리프레그의 수지 공급량은 작고, 단위 면적당 중량이 작은 수지를 포함하지 않는 강화 섬유 기재가 아니면, 수지의 공급량이 부족하여 표면 품위가 악화되는 문제가 발생한다. 또한, 성형 압력을 높게 하여, 프리프레그로부터 수지를 짜내려고 하면, 프리프레그가 옆으로 흘러버려, 치수 안정성이 악화되는 문제가 발생한다.
또한, 특허문헌 6에 기재된 방법은, 열적으로 안정한 수지 필름으로 형성한 주머니체를 담지체에 사용함으로써 필름화가 곤란한 열경화성 수지의 취급성을 개선하고 있다. 그러나, 주머니체에 수지 공급을 행하는 가공을 필요로 하고, 구멍을 내는 경우에는, 반송 시에 수지 누출이나 주머니체가 찢어지는 경우가 있기 때문에 생산성을 손상시키는 것이 문제가 된다. 한편, 구멍을 내지 않는 경우, 수지 공급의 제어가 곤란해지고, 얻어지는 섬유 강화 복합 재료의 품질이 떨어지는 것이 문제가 된다.
본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은, 강화 섬유 기재에 열경화성 수지를 적합하게 함침시킬 수 있고, 취급성이 우수한 열경화성 수지 기재를 사용함으로써, 성형품의 품질을 저하시키지 않고, 부형성과 생산성을 높일 수 있는 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법은, 강화 섬유 기재(A)에 열경화성 수지(a)를 함침시키고 이어서 경화시키는, 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법으로서, 이하에 나타내는 공정(II) 내지 (IV)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
공정(II): 강화 섬유 기재(A), 및 이하의 조건 1 및/또는 조건 2를 충족시키는 열경화성 수지 기재(B)를 성형 기구에 제공한다.
공정(III): 성형 기구에 의한 가압에 의해, 열경화성 수지 기재(B)로부터 강화 섬유 기재(A)에 열경화성 수지(a)를 공급하여 함침시킨다.
공정(IV): 성형 기구에 의한 가열에 의해 열경화성 수지(a)를 경화시킨다.
조건 1: 열경화성 수지 기재(B)는, 열경화성 수지(a)와 부직포상 기재를 포함한다.
조건 2: 열경화성 수지 기재(B)는, 열경화성 수지(a), 및 다공질 시트상 기재(b) 또는 필름상 기재(c)를 포함하는 기재이며, 40℃에서의 열경화성 수지(a)의 점도가 1,000Paㆍs 이상이고, 30℃에서부터 1.5℃분의 승온 속도로 승온하였을 때의 열경화성 수지(a)의 최저 점도가 10Paㆍs 이하이다.
본 발명에 따르면, 강화 섬유 기재에 열경화성 수지를 적합하게 함침시킬 수 있고, 취급성이 우수한 열경화성 수지 기재를 사용함으로써, 성형품의 품질을 저하시키지 않고, 부형성과 생산성을 높일 수 있는 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 제조 방법에 사용하는, 강화 섬유 기재와 열경화성 수지 기재의 적층체의 일례의 단면의 모식도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예인, 양면형을 사용한 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법의 일례의 단면을 나타내는 모식도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예인, 양면형과 블랭크 홀더를 사용한 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법의 일례의 단면을 나타내는 모식도이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예인, 편면형과 커버 필름을 사용한 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법의 일례의 단면을 나타내는 모식도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예인, 중공형과 중자형을 사용한 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법의 일례의 단면을 나타내는 모식도이다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예인, 관통형(관통식 인발형)을 사용한 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법의 일례의 단면을 나타내는 모식도이다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예인, 압당형(압당식 인발형)을 사용한 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법의 일례의 단면을 나타내는 모식도이다.
도 8은, 본 발명의 일 실시예인, 더블 벨트 프레스를 사용한 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법의 일례의 단면을 나타내는 모식도이다.
도 9는, 본 발명의 제조 방법에 사용하는, 열경화성 수지 기재가 강화 섬유 기재에 덮여 있는 양태의 일례의 단면의 모식도이다.
도 10은, 본 발명의 제조 방법에 사용하는, 열경화성 수지 기재가 강화 섬유 기재에 덮여 있는 양태의 일례의 단면의 모식도이다.
도 11은, 본 발명의 제조 방법에 사용하는, 강화 섬유 기재와 열경화성 수지 기재를 교대로 4층 이상 적층시킨 적층체의 일례의 단면의 모식도이다.
도 12는, 본 발명의 제조 방법에 사용하는, 강화 섬유 기재, 열경화성 수지 기재 및 코어재를 적층한 적층체의 일례의 단면의 모식도이다.
도 13은, 본 발명의 제조 방법에 사용하는, 다공질 시트상 기재의 양단부를 파지하여 운반하는 상황을 나타내는 모식도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예인, 양면형을 사용한 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법의 일례의 단면을 나타내는 모식도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예인, 양면형과 블랭크 홀더를 사용한 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법의 일례의 단면을 나타내는 모식도이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예인, 편면형과 커버 필름을 사용한 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법의 일례의 단면을 나타내는 모식도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예인, 중공형과 중자형을 사용한 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법의 일례의 단면을 나타내는 모식도이다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예인, 관통형(관통식 인발형)을 사용한 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법의 일례의 단면을 나타내는 모식도이다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예인, 압당형(압당식 인발형)을 사용한 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법의 일례의 단면을 나타내는 모식도이다.
도 8은, 본 발명의 일 실시예인, 더블 벨트 프레스를 사용한 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법의 일례의 단면을 나타내는 모식도이다.
도 9는, 본 발명의 제조 방법에 사용하는, 열경화성 수지 기재가 강화 섬유 기재에 덮여 있는 양태의 일례의 단면의 모식도이다.
도 10은, 본 발명의 제조 방법에 사용하는, 열경화성 수지 기재가 강화 섬유 기재에 덮여 있는 양태의 일례의 단면의 모식도이다.
도 11은, 본 발명의 제조 방법에 사용하는, 강화 섬유 기재와 열경화성 수지 기재를 교대로 4층 이상 적층시킨 적층체의 일례의 단면의 모식도이다.
도 12는, 본 발명의 제조 방법에 사용하는, 강화 섬유 기재, 열경화성 수지 기재 및 코어재를 적층한 적층체의 일례의 단면의 모식도이다.
도 13은, 본 발명의 제조 방법에 사용하는, 다공질 시트상 기재의 양단부를 파지하여 운반하는 상황을 나타내는 모식도이다.
이하, 본 발명의 제1 및 제2 형태에 관한 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법에 대하여 설명한다.
[제1 양태]
본 발명의 제1 형태에 관한 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법은, 강화 섬유 기재(A)에 열경화성 수지(a)를 함침시키고 이어서 경화시키는, 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법으로서, 이하에 나타내는 공정(II) 내지 (IV)를 포함하는 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법이다.
공정(II): 강화 섬유 기재(A), 및 열경화성 수지(a)와 부직포상 기재를 포함하는 열경화성 수지 기재(B)를 성형 기구에 제공한다.
공정(III): 성형 기구에 의한 가압에 의해, 열경화성 수지 기재(B)로부터 강화 섬유 기재(A)에 열경화성 수지(a)를 공급하여 함침시킨다.
공정(IV): 성형 기구에 의한 가열에 의해 열경화성 수지(a)를 경화시킨다.
또한, 강화 섬유 기재(A)에 공급된 열경화성 수지(a) 및 열경화성 수지 기재(B) 중에 잔류한 열경화성 수지(a)는, 성형 공정(공정(IV))에서 경화되고, 섬유 강화 복합 재료의 매트릭스 수지가 된다.
<강화 섬유 기재(A)>
강화 섬유 기재(A)로서는, 강화 섬유를 포함하는 기재라면 특별히 한정되지 않지만, 직물 기재, 일방향 기재 및 매트 기재로부터 선택되는 적어도 1종인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 강화 섬유 다발 단체, 강화 섬유 다발을 1 방향으로 배열시켜 스티치 실에 의해 봉합 일체화한 물(物), 연속 섬유를 포함하는 직물 기포를 단독 또는 적층한 것, 연속 섬유를 포함하는 직물 기포를 스티치 실에 의해 봉합 일체화한 물, 입체 직물이나 편직물 등의 섬유 구조물, 불연속 섬유를 부직포 형태로 한 것 등이 바람직하게 사용된다. 또한, 연속 섬유란, 강화 섬유를 단섬유의 상태로 절단하지 않고, 강화 섬유 다발을 연속한 상태에서 정렬한 강화 섬유를 의미한다.
본 형태에 있어서, 강화 섬유 기재(A)에 사용되는 강화 섬유의 형태나 배열에 대해서는, 일방향으로 정렬된 장섬유, 직물, 로빙 등의 연속 섬유의 형태로부터 적절히 선택할 수 있다.
또한, 강화 섬유 기재(A)는 강화 섬유를 포함하고, 또한 적어도 일부에 수지를 포함하지 않는 미함침부를 갖는 것이면, 다른 물질, 예를 들어 각종 첨가제 등을 포함하고 있어도 상관없다. 그러나, 성형 시의 부형성의 관점에서, 강화 섬유 기재(A)는 수지를 포함하지 않은 상태, 즉, 드라이 상태의 것이 바람직하다. 즉, 강화 섬유 기재(A)는 강화 섬유만으로 구성된 것이 바람직하다.
고력학 특성의 섬유 강화 복합 재료를 얻는 목적에서는, 강화 섬유 기재(A)로서는 연속 섬유로 구성된 직물 기재 또는 일방향 기재를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 열경화성 수지 기재(B)로부터 공급되는 열경화성 수지(a)의 함침 속도를 빠르게 하고, 섬유 강화 복합 재료의 생산성을 높일 목적에서는, 강화 섬유 기재(A)로서는 불연속 섬유로 구성된 매트 기재를 사용하는 것이 바람직하다.
강화 섬유의 종류로서는 특별히 한정되지 않고, 유리 섬유, 아라미드 섬유, 금속 섬유 등이 적합하게 사용되지만, 탄소 섬유인 것이 보다 바람직하다. 탄소 섬유로서는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 폴리아크릴로니트릴(PAN)계, 피치계, 레이온계 등의 탄소 섬유를, 역학 특성의 향상, 섬유 강화 복합 재료의 경량화 효과의 관점에서 바람직하게 사용할 수 있고, 이들은 1종 또는 2종 이상을 병용해도 된다. 탄소 섬유 중에서도, 얻어지는 섬유 강화 복합 재료의 강도와 탄성률의 밸런스의 관점에서, PAN계 탄소 섬유가 더욱 바람직하다. 강화 섬유의 스트랜드 강도는 3.0GPa 이상이 바람직하고, 4.0GPa 이상이 보다 바람직하고, 4.5GPa 이상이 더욱 바람직하다. 강화 섬유의 스트랜드 탄성률은 200GPa 이상이 바람직하고, 220GPa 이상이 보다 바람직하고, 240GPa 이상이 더욱 바람직하다. 강화 섬유의 스트랜드 강도와 스트랜드 탄성률을 바람직한 범위 내에서 사용함으로써, 얻어지는 섬유 강화 복합 재료의 역학 특성을 보다 높일 수 있다.
<열경화성 수지 기재(B)>
열경화성 수지 기재(B)는, 열경화성 수지(a)와 부직포상 기재를 포함하는 기재이다. 즉, 열경화성 수지 기재(B)는, 열경화성 수지(a)를 부직포상 기재에 담지시킨 것이다. 또한, 열경화성 수지 기재(B)는, 열경화성 수지(a)와 부직포상 기재를 포함하기만 하면, 다른 물질, 예를 들어 각종 첨가제 등을 포함하고 있어도 상관없다.
열경화성 수지 기재(B)의 형태로서는 시트상인 것이 바람직하다. 열경화성 수지 기재(B)의 두께는 수지 공급성이나 역학 특성의 관점에서 0.5mm 이상이 바람직하고, 1mm 이상이 보다 바람직하고, 1.5mm 이상이 더욱 바람직하다. 또한, 취급성, 성형성의 관점에서, 열경화성 수지 기재(B)의 두께는 100mm 이하가 바람직하고, 60mm 이하가 보다 바람직하고, 30mm 이하가 더욱 바람직하다.
열경화성 수지 기재(B) 중의 부직포상 기재의 질량 함유율 Wb1은, 취급성의 관점에서 0.5％(질량 기준) 이상이 바람직하고, 1.0％(질량 기준) 이상이 보다 바람직하고, 1.5％(질량 기준) 이상이 더욱 바람직하다. 또한, 수지 공급성의 관점에서 상기 질량 함유율 Wb1은 30％(질량 기준) 이하가 바람직하고, 22％(질량 기준) 이하가 보다 바람직하고, 15％(질량 기준) 이하가 더욱 바람직하다. 섬유 강화 수지 기재(B) 중의 부직포상 기재의 질량 함유율 Wb1을 0.5％(질량 기준) 이상 30％(질량 기준) 이하로 함으로써, 실온에서의 취급성과 성형 시의 수지 공급성을 양립시킬 수 있다.
또한, 열경화성 수지 기재(B) 중의 부직포상 기재의 질량 함유율 Wb1은, 하기 식에 의해 구해진다.
Wb1=W11/(W11+W12)×100(％)
W11: 열경화성 수지 기재(B) 중의 부직포상 기재의 질량(g)
W12: 열경화성 수지 기재(B) 중의 열경화성 수지의 질량(g)
여기서, 열경화성 수지 기재(B) 중의 부직포상 기재의 질량 함유율 Wb1은, 후술하는 조건에서 잘라낸 샘플에 있어서 열경화성 수지(a)만을 제거하기 전후의 질량차로부터 구할 수 있다. 열경화성 수지 기재(B)로부터 열경화성 수지(a)만을 제거하는 방법으로서는, 열경화성 수지 기재(B)를 가열 조건 하에 두어 열경화성 수지(a)를 태우는 방법이나, 부직포상 기재는 용해되지 않고, 열경화성 수지(a)를 용해시키는 용제 중에 침지시키는 방법을 예시할 수 있다.
열경화성 수지 기재(B)를 잘라내는 방법으로서는, 열경화성 수지(a)가 실온에서 고체인 경우, 이것을 분쇄하지 않도록 주의해서 잘라내면 되고, 열경화성 수지(a)가 실온에서 액체인 경우에는, 동결 조건 하에서 잘라내면 된다. 동결 조건으로서는, 시차 주사 열량 측정(DSC)에 의해 구한 열경화성 수지(a)의 융점보다 10℃ 이상 낮은 온도 분위기를 예시할 수 있다. 융점을 검출할 수 없는 경우에는 유리 전이점을 대용하여 구하는 방법을 예시할 수 있다.
본 형태에 있어서의, 열경화성 수지 기재(B) 중의 부직포상 기재의 부피 함유율 Vb1은, 취급성의 관점에서 0.3％(부피 기준) 이상이 바람직하고, 0.6％(부피 기준) 이상이 보다 바람직하고, 1.0％(부피 기준) 이상이 더욱 바람직하다. 또한, 수지 공급성의 관점에서 상기 부피 함유율 Vb1은 20％(부피 기준) 이하가 바람직하고, 15％(부피 기준) 이하가 보다 바람직하고, 10％(부피 기준) 이하가 더욱 바람직하다. 섬유 강화 수지 기재(B) 중의 부직포상 기재의 부피 함유율 Vb1을 0.3％(부피 기준) 이상 20％(부피 기준) 이하로 함으로써, 실온에서의 취급성과 성형 시의 수지 공급성을 양립시킬 수 있다.
또한, 열경화성 수지 기재(B) 중의 부직포상 기재의 부피 함유율 Vb1은, 하기 식에 의해 구해진다.
Vb1=Faw1/(ρ1×Tb1×10)(％)
Faw1: 부직포상 기재의 단위 면적당 중량(g/m2)
ρ1: 부직포상 기재의 구성 재료의 밀도(g/cm3)
Tb1: 열경화성 수지 기재(B)의 두께(mm)
열경화성 수지 기재(B)를 잘라내는 방법으로서는, 열경화성 수지(a)가 실온에서 고체인 경우, 이것을 분쇄하지 않도록 주의하여 잘라내면 되고, 열경화성 수지(a)가 실온에서 액체인 경우에는, 동결 조건 하에서 잘라내면 된다. 동결 조건으로서는, 시차 주사 열량 측정(DSC)에 의해 구한 열경화성 수지(a)의 융점보다 10℃ 이상 낮은 온도 분위기를 예시할 수 있다. 융점을 검출할 수 없는 경우에는 유리 전이점을 대용하여 구하는 방법을 예시할 수 있다.
또한, 두께 Tb1(단위: mm)과 부직포상 기재의 단위 면적당 중량 Faw1(단위: g/m2), 부직포상 기재의 구성 재료의 밀도 ρ1(단위: g/cm3)을 사용하여 상기 식에 의해 부직포상 기재의 부피 함유율 Vb1을 구할 수 있다. 두께 Tb1은, 현미경에 의해 열경화성 수지 기재(B)의 세로 50mm, 가로 50mm의 범위 내에서의 임의의 10점의 두께 평균으로부터 구해진다.
<열경화성 수지(a)>
열경화성 수지(a)로서는, 열경화성을 갖는 수지이기만 하면 특별히 한정되지 않지만, 에폭시 수지, 비닐에스테르 수지, 페놀 수지, 열경화성 폴리이미드 수지, 폴리우레탄 수지, 우레아 수지, 멜라민 수지 및 비스말레이미드 수지로부터 선택되는 적어도 1종의 열경화성 수지가 바람직하다. 이들 열경화성 수지 중에서도, 열경화성 수지 기재(B)의 경시 안정성과 얻어지는 섬유 강화 복합 재료의 역학 특성의 밸런스로부터, 열경화성 수지(a)로서는 에폭시 수지가 특히 바람직하다. 에폭시 수지는 단체로의 사용 외에도, 에폭시 수지를 주성분으로 한 열경화성 수지와의 공중합체, 변성체 및 2종류 이상 브랜드한 열경화성 수지 등도 사용할 수 있다.
본 형태에 있어서의 열경화성 수지(a)는 40℃에서의 점도가 1000Paㆍs 이상이고, 30℃에서부터 1.5℃분의 승온 속도로 승온하였을 때의 최저 점도가 10Paㆍs 이하인 특성을 나타내는 것이 바람직하다. 열경화성 수지(a)에 대해서, 40℃에서의 점도를 1000Paㆍs 이상으로 하여, 30℃에서부터 1.5℃분의 승온 속도로 승온하였을 때의 최저 점도를 10Paㆍs 이하로 함으로써, 열경화성 수지 기재(B)를 성형 기구에 제공할 때의 취급성과, 성형 기구에 있어서 가압 및 가열함으로써 섬유 강화 복합 재료를 제조할 때의 열경화성 수지(a)의 강화 섬유 기재(A)로의 함침성을 양립시킬 수 있다.
취급성의 관점에서, 40℃에서의 열경화성 수지(a)의 점도는 1000Paㆍs 이상이 바람직하고, 열경화성 수지 기재(B)를 제조할 때의 열경화성 수지(a)의 가공성의 관점에서, 10kPaㆍs 이하가 바람직하다. 또한, 성형 시의 강화 섬유 기재(A)로의 함침성의 관점에서, 열경화성 수지(a)는, 30℃에서부터 1.5℃분의 승온 속도로 승온하였을 때의 최저 점도는 10Paㆍs 이하가 바람직하고, 열경화성 수지(a)의 경화물의 역학 특성의 관점에서, 1mPaㆍs 이상이 바람직하다.
열경화성 수지(a)의 40℃에서의 점도를 1000Paㆍs 이상으로 함으로써 열경화성 수지 기재(B)로서 성형 기구에 제공할 때에 열경화성 수지(a)가 열경화성 수지 기재(B)로부터 늘어져서 유출되는 것을 방지할 수 있다. 열경화성 수지 기재(B)로부터 열경화성 수지(a)가 늘어지는 것은, 성형 기구 주변을 오염시킬뿐만 아니라, 미리 조제하여 제공하는 강화 섬유 기재(A)와 열경화성 수지 기재(B)의 투입량이 혼란해지기 때문에, 원하는 구성으로 섬유 강화 복합 재료를 제조하는 것이 곤란해진다.
한편, 열경화성 수지(a)를 30℃에서부터 1.5℃분의 승온 속도로 승온하였을 때의 최저 점도를 10Paㆍs 이하로 함으로써, 강화 섬유 기재(A)와 열경화성 수지 기재(B)를 성형 기구에 제공하여 가열 및 가압하여 섬유 강화 복합 재료를 제조할 때, 열경화성 수지(a)를 강화 섬유 기재(A)에 즉시 공급할 수 있어, 양호한 함침성을 발현한다. 함침성이 양호해짐으로써, 얻어지는 섬유 강화 복합 재료 중에 생성되는 보이드를 억제할 뿐 아니라, 제조 프로세스의 설계 자유도가 높아진다.
또한, 본 형태에 있어서의 열경화성 수지(a)는, 150℃에서 5분간 가열한 경우의 이온 점도계로 측정되는 큐어 인덱스가 85％ 이상인 것이 바람직하다. 큐어 인덱스란, 열경화성 수지(a)의 경화 반응 정도를 나타내는 지표이며, 큐어 인덱스가 높아짐으로써, 얻어지는 섬유 강화 복합 재료의 성형 기구로부터의 탈형이 용이해지기 때문에, 열경화성 수지(a)를 가열하여 경화시켜 섬유 강화 복합 재료로 하는 시간을 단시간에 행하는 것이 가능해진다. 그 때문에, 열경화성 수지 기재(B)와 강화 섬유 기재(A)를 성형 기구에 제공하여 제조하는 공정의 가열 시간이 단축되어, 생산성을 향상시킬 수 있다. 열경화성 수지(a)를 150℃에서 5분간 가열한 경우의 이온 점도계로 측정되는 큐어 인덱스는, 100％ 이하가 바람직하다.
본 형태에 있어서의, 열경화성 수지 기재(B) 중의 열경화성 수지(a)의 후술하는 성형 공정에 있어서의 예비 가열 온도 및 성형 온도에서의 점도는, 어느 온도에서도 1000Paㆍs 이하가 바람직하고, 100Paㆍs 이하가 보다 바람직하고, 10Paㆍs 이하가 더욱 바람직하다. 열경화성 수지 기재(B) 중의 열경화성 수지(a)의 예비 가열 온도 및 성형 온도에서의 점도를 1000Paㆍs 이하로 함으로써, 강화 섬유 기재(A)에 열경화성 수지(a)가 충분히 함침되어, 얻어지는 섬유 강화 복합 재료에 발생하는 보이드를 억제할 수 있다.
<부직포상 기재>
본 형태에 있어서의 부직포상 기재는 특별히 한정되지 않지만, 불연속 섬유로 구성되어 있고, 다발 형상 또는 단섬유 형상으로 불연속 섬유가 분산되고, 섬유간에 열경화성 수지가 함침되는 공극을 갖는 구조인 것이 바람직하다. 부직포상 기재에 적합한 불연속 섬유로서는, 천연 섬유, 합성 섬유 등의 유기 섬유나, 탄소 섬유, 유리 섬유, 금속 섬유 등의 무기 섬유를 들 수 있다. 그 중에서도 부직포상 기재에 적합한 불연속 섬유로서는, 비강도, 비탄성률이 우수한 탄소 섬유가 바람직하다. 부직포상 기재의 형태나 형상에 제한은 없고, 예를 들어 2종류 이상의 섬유를 혼합하거나, 유기 화합물이나 무기 화합물이 혼합되어 있거나, 섬유끼리가 다른 성분으로 고정되어 있거나, 섬유가 수지 성분과 접착되어 있거나 해도 된다. 섬유가 분산된 구조를 용이하게 제조하는 관점에서, 부직포상 기재로서는 건식법이나 습식법으로 얻어지는 부직포 형태로, 섬유가 충분히 개섬되며, 또한 섬유끼리가 유기 화합물을 포함하는 바인더가 접착된 부직포상 기재를 바람직한 형상으로서 예시할 수 있다.
또한, 본 형태에 있어서의 부직포상 기재는, 열경화성 수지 기재(B)의 취급성을 향상시키는 것을 목적으로 하여, 40℃에서의 부직포상 기재의 인장 강도 σrt1이 0.5MPa 이상이고, 또한 하기 인장 강도비 σr1이 0.5 이상인 것이 바람직하다.
40℃에서의 부직포상 기재의 인장 강도 σrt1은, JIS-L1913(2010) 「일반 부직포 시험 방법」에 규정되는 인장 강도의 측정 방법에 준거하여 평가를 행했을 때의, 부직포상 기재의 역학 특성을 나타내는 하나의 지표이다. 또한, 여기서 말하는 「인장 강도비 σr1」이란, 하기 온도 T(℃)에서의 부직포상 기재의 인장 강도 σT1과 40℃에서의 인장 강도 σrt1의 비이며, 다음 식으로 나타낼 수 있다.
σr1=σT1/σrt1
σrt1: 40℃에서의 부직포상 기재의 인장 강도
σT1: 온도 T(℃)에서의 부직포상 기재의 인장 강도
T: 열경화성 수지(a)를 30℃에서부터 1.5℃분의 승온 속도로 승온했을 때, 열경화성 수지(a)가 최저 점도를 나타내는 온도
여기서, 온도 T란, 열경화성 수지(a)를 30℃에서부터 1.5℃분의 승온 속도로 가열했을 때, 열경화성 수지(a)의 점도가 최소가 되는 온도이며, 열경화성 수지(a)의 점도가 최소가 되는 온도가 복수인 경우에는, 그 중에서 가장 낮은 온도를 온도 T라 한다.
본 형태에 있어서의 부직포상 기재의 인장 강도 σrt1은, 0.5MPa 이상인 것이 바람직하고, 예를 들어 부직포상 기재의 양단부를 클램프로 파지하여 운반할 때에 장력이나 자중에 의해 부직포상 기재가 파단되는 것을 방지하는 관점에서, 1MPa 이상인 것이 보다 바람직하고, 3MPa 이상 1000MPa 이하인 것이 더욱 바람직하다. 이러한 부직포상 기재를 사용함으로써, 파지할 때에 높은 장력을 거는 것이 가능하고, 열경화성 수지 기재(B)를 성형 기구에 제공할 때에 절단시키지 않고 반송이 가능해지기 때문에, 성형 기구의 설계 자유도를 높일 수 있다.
한편, 온도 T(℃)에서의 인장 강도 σT1은, 강화 섬유 기재(A)와 열경화성 수지 기재(B)를 성형 기구에 제공하고, 가압 및 가열함으로써 섬유 강화 복합 재료를 제조할 때의, 부직포상 기재의 역학 특성을 나타내고 있으며, 이들의 비인 인장 강도비 σr1(=σT1/σrt1)이 0.5 이상인 것이 바람직하고, 0.5 이상 0.99 이하인 것이 바람직하다. 이러한 부직포상 기재를 사용하여 열경화성 수지 기재(B)를 조제함으로써, 반송, 적층 시에는 취급성이 양호하고, 성형 기구에 제공하여, 가압 및 가열함으로써 섬유 강화 복합 재료를 제조할 때에는, 부직포상 기재의 절단이나 찢어짐 등을 발생시키지 않고, 섬유 강화 복합 재료를 제조하는 것이 가능해지기 때문에, 제조 프로세스가 안정된다.
부직포상 기재를 구성하는 섬유의 평균 섬유 길이는 0.1mm 이상이 바람직하고, 1mm 이상이 보다 바람직하고, 2mm 이상이 더욱 바람직하다. 또한, 상기 섬유의 평균 섬유 길이는 100mm 이하가 바람직하고, 50mm 이하가 보다 바람직하고, 10mm 이하가 더욱 바람직하다.
평균 섬유 길이의 측정 방법으로서는, 예를 들어, 부직포상 기재로부터 직접 섬유를 적출하는 방법이나, 열경화성 수지 기재(B) 중의 열경화성 수지(a)만을 용해시키는 용제를 사용하여 용해시키고, 남은 섬유를 여과 분별하여 현미경 관찰에 의해 측정하는 방법이 있다(용해법). 열경화성 수지를 용해시키는 용제가 없는 경우에는, 섬유가 산화 감량되지 않는 온도 범위에 있어서 열경화성 수지(a)만을 태우고, 섬유를 분별하여 현미경 관찰에 의해 측정하는 방법(번아웃법) 등이 있다. 측정은, 섬유를 무작위로 400개 골라내고, 그 길이를 1㎛ 단위까지 광학 현미경으로 측정하고, 섬유 길이와 그 비율을 산출함으로써 행할 수 있다. 또한, 부직포상 기재로부터 직접 섬유를 적출하는 방법과, 번아웃법이나 용해법으로 섬유를 적출하는 방법을 비교한 경우, 조건을 적절하게 선정함으로써, 얻어지는 결과에 특별한 차이를 발생하는 일은 없다.
부직포상 기재의 X-Y면(기재면 내를 의미하고, 본 형태에 있어서의 부직포상 기재면 내의 어느 축(X축)과 직교하는 축을 Y축, 기재 두께 방향(즉, 기재면과 수직인 방향)을 Z축으로 함)의 섬유 배향은 등방성이 바람직하다. 후술하는 측정법으로 측정되는, X-Y면의 섬유 이차원 배향각의 평균값은, 5도 이상이 바람직하고, 20도 이상이 보다 바람직하고, 30도 이상이 더욱 바람직하다. 이상적인 각도인 45도에 근접할수록 바람직하다. 부직포상 기재의 X-Y면의 섬유 이차원 배향각의 평균값을 5도 이상으로 함으로써 부직포상 기재의 역학 특성이 등방성에 가깝기 때문에, 열경화성 수지 기재(B)로서 성형 기구에 제공할 때의 적층 구성을 용이하게 설정할 수 있다.
열경화성 수지 기재(B)에 있어서의 열경화성 수지(a)의 담지성이 향상되도록, 후술하는 측정법으로 측정되는, 부직포상 기재의 X-Y면과 직교하는 면의 섬유 이차원 배향각의 평균값은, 5도 이상이 바람직하고, 10도 이상이 보다 바람직하고, 20도 이상이 더욱 바람직하다. 또한, 부직포상 기재의 X-Y면과 직교하는 면의 섬유 이차원 배향각의 평균값은, 85도 이하가 바람직하고, 80도 이하가 보다 바람직하고, 75도 이하가 더욱 바람직하다. 부직포상 기재의 X-Y면과 직교하는 면의 섬유 이차원 배향각의 평균값을 5도 이상 85도 이하로 함으로써, 열경화성 수지(a)의 담지성이 향상되기 때문에, 성형 시의 강화 섬유 기재(A)로의 수지 공급을 적합하게 실시할 수 있다.
본 형태에서 바람직하게 사용되는 부직포상 기재의 단위 면적당 질량은, 1g/m2 이상이 바람직하고, 10g/m2 이상이 보다 바람직하고, 30g/m2 이상이 더욱 바람직하다. 부직포상 기재의 단위 면적당 질량을 1g/m2 이상으로 함으로써, 열경화성 수지(a)의 담지성과 열경화성 수지 기재(B)를 제조할 때의 취급성이 향상된다.
본 형태에 있어서 바람직하게 사용되는 부직포상 기재 내의 섬유끼리는, 바인더로 접착되어 이루어지는 것이 바람직하다. 이에 의해, 취급성이나 생산성, 작업성이 향상되고, 또한 부직포상 기재의 네트워크 구조를 유지할 수 있다. 바인더로서는 특별히 제한되지 않지만, 폴리비닐알코올, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 에틸렌-아세트산비닐 공중합체, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 폴리아세트산비닐, 폴리카르보네이트 수지, 스티렌계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리페닐렌술피드 수지, 변성 폴리페닐렌에테르 수지, 폴리아세탈 수지, 폴리에테르이미드 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리에틸렌 수지, 불소 수지, 열가소성 아크릴 수지, 열가소성 폴리에스테르 수지, 열가소성 폴리아미드이미드 수지, 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체, 스티렌-부타디엔 공중합체, 아크릴로니트릴-스티렌-부타디엔 공중합체 등의 열가소성 수지, 우레탄 수지, 멜라민 수지, 요소 수지, 열경화형 아크릴 수지, 페놀 수지, 에폭시 수지, 열경화형 폴리에스테르 등의 열경화성 수지가 바람직하게 사용된다. 얻어지는 섬유 강화 복합 재료의 역학 특성의 관점에서, 부직포상 기재의 바인더는 에폭시기, 수산기, 아크릴레이트기, 메타크릴레이트기, 아미드기, 카르복실기, 산무수물기, 아미노기, 이민기로부터 선택되는 적어도 하나의 관능기를 갖는 수지가 바람직하게 사용된다. 이들 바인더는 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용해도 된다. 부직포상 기재의 질량을 100질량％라 했을 때, 바인더의 부착량은, 취급성에 관한 부직포상 기재의 형태 안정성의 관점에서 0.01질량％ 이상이 바람직하고, 0.1질량％ 이상이 보다 바람직하고, 1질량％ 이상이 더욱 바람직하다. 또한, 바인더의 부착량은, 부직포상 기재의 생산성 관점에서 20질량％ 이하가 바람직하고, 15질량％ 이하가 보다 바람직하고, 10질량％ 이하가 더욱 바람직하다. 바인더의 부착량을 0.01질량％ 이상 20질량％ 이하로 함으로써, 취급성이 양호한 부직포상 기재를 효율적으로 생산할 수 있다.
<X-Y면의 섬유 이차원 배향각의 평균값 도출법>
X-Y면의 섬유 이차원 배향각의 평균값이란, 이하의 수순 I, II로 측정한다. 또한, 상술한 바와 같이, X축, Y축, Z축은 서로 직교되어 있으며, X-Y면은 기재면 내, Z축은 기재 두께 방향이다.
I. X-Y면에서 무작위로 선택한 부직포상 기재 중의 단섬유에 대하여 교차하고 있는 모든 단섬유와의 이차원 배향각의 평균값을 측정한다. 단섬유에 교차하는 단섬유가 다수인 경우에는, 교차하는 단섬유를 무작위로 20개 선택하여 측정한 평균값을 대용해도 된다.
II. 상기 I의 측정을 다른 단섬유에 착안하여 합계 5회 반복하고, 그 평균값을 섬유 이차원 배향각의 평균값으로서 산출한다.
열경화성 수지 기재(B)로부터, 부직포상 기재의 섬유 이차원 배향각의 평균값을 측정하는 방법에는 특별히 제한은 없지만, 예를 들어 열경화성 수지 기재(B)의 표면으로부터 섬유의 배향을 관찰하는 방법을 예시할 수 있다. 이 경우, 열경화성 수지 기재(B)의 표면을 연마하여 섬유를 노출시킴으로써, 보다 섬유를 관찰하기 쉬워지기 때문에 바람직하다. 또한, 열경화성 수지 기재(B)에 투과광을 이용하여 섬유의 배향을 관찰하는 방법을 예시할 수 있다. 이 경우, 열경화성 수지 기재(B)를 얇게 슬라이스함으로써, 보다 섬유를 관찰하기 쉬워지기 때문에 바람직하다. 또한, 열경화성 수지 기재(B)를 X선 CT 투과 관찰하여 섬유의 배향 화상을 촬영하는 방법도 예시할 수 있다. X선 투과성이 높은 섬유인 경우에는, 섬유에 트레이서용 섬유를 혼합해두거나, 또는 섬유에 트레이서용 약제를 도포해두면, 보다 섬유를 관찰하기 쉬워지기 때문에 바람직하다.
또한, 상기 방법으로 측정이 곤란한 경우에는, 섬유의 구조를 무너뜨리지 않도록 열경화성 수지를 제거한 후에 섬유의 배향을 관찰하는 방법을 예시할 수 있다. 예를 들어, 열경화성 수지 기재(B)를 2매의 스테인리스제 메쉬에 끼우고, 열경화성 수지 기재(B)가 움직이지 않도록 나사 등으로 고정하고 나서 열경화성 수지 성분을 태우고, 얻어지는 섬유 기재를 광학 현미경 또는 전자 현미경으로 관찰하여 측정할 수 있다.
<X-Y면과 직교하는 면의 섬유 이차원 배향각의 평균값 도출법>
X-Y면과 직교하는 면의 섬유 이차원 배향각의 평균값은, 이하의 수순 I, II로 측정한다.
I. X-Y면과 직교하는 면에서 무작위로 선택한 단섬유의 섬유 이차원 배향각을 측정한다. 섬유 이차원 배향각은 Z축에 평행한 경우를 0도, Z축에 직각인 경우를 90도로 한다. 따라서, 섬유 이차원 배향각의 범위는 0 내지 90도가 된다.
II. 상기 I의 측정을 합계 50개의 단섬유에서 실시하고, 그 평균값을 X-Y면과 직교하는 면의 섬유 이차원 배향각의 평균값으로서 산출한다.
열경화성 수지 기재(B)로부터 섬유 경사각의 평균값을 측정하는 방법에는 특별히 제한은 없지만, 예를 들어 열경화성 수지 기재(B)의 Y-Z면(Z-X면)으로부터 섬유의 배향을 관찰하는 방법을 예시할 수 있다. 이 경우, 열경화성 수지 기재(B)의 단면을 연마하여 섬유를 노출시킴으로써, 보다 섬유를 관찰하기 쉬워지기 때문에 바람직하다. 또한, 열경화성 수지 기재(B)에 투과광을 이용하여 섬유의 배향을 관찰하는 방법을 예시할 수 있다. 이 경우, 열경화성 수지 기재(B)를 얇게 슬라이스함으로써, 보다 섬유를 관찰하기 쉬워지기 때문에 바람직하다. 또한, 열경화성 수지 기재(B)를 X선 CT 투과 관찰하여 섬유의 배향 화상을 촬영하는 방법도 예시할 수 있다. X선 투과성이 높은 섬유인 경우에는, 섬유에 트레이서용 섬유를 혼합해두거나, 또는 섬유에 트레이서용 약제를 도포해두면, 보다 섬유를 관찰하기 쉬워지기 때문에 바람직하다.
또한, 상기 방법으로 측정이 곤란한 경우에는, 섬유의 구조를 무너뜨리지 않도록 열경화성 수지를 제거한 후에 섬유의 배향을 관찰하는 방법을 예시할 수 있다. 예를 들어, 열경화성 수지 기재(B)를 2매의 스테인리스제 메쉬에 끼우고, 열경화성 수지 기재(B)가 움직이지 않도록 나사 등으로 고정하고 나서 열경화성 수지 성분을 태우고, 얻어지는 섬유 기재를 광학 현미경 또는 전자 현미경으로 관찰하여 측정할 수 있다.
<제조 방법>
본 발명의 제1 형태에 관한 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법은, 강화 섬유 기재(A)에 열경화성 수지(a)를 함침시키고 이어서 경화시키는, 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법으로서, 후술하는 공정(II) 내지 (IV)를 포함하는 점을 특징으로 하고 있다. 그리고 보다 바람직한 양태로서는, 후술하는 공정(I)을 갖는다. 이하에서는, 이러한 본 발명의 제1 형태에 관한 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법에 대하여 설명한다.
<공정(I)>
본 발명의 제1 형태에 관한 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법은, 공정(II) 전에, 열경화성 수지(a)를 부직포상 기재에 담지시켜, 열경화성 수지 기재(B)를 조제하는 공정(I)을 포함하는 것이 바람직하다. 열경화성 수지(a)를 부직포상 기재에 담지시켜 열경화성 수지 기재(B)를 조제하는 방법으로서는, 예를 들어, 열경화성 수지(a)를 지정된 단위 면적당 중량에 맞춘 필름 형상으로 하여, 부직포상 기재의 적어도 편면에 부착시키고, 열경화성 수지(a)의 경화 반응이 진행되지 않는 온도에서 가열 가압하고, 부직포상 기재에 열경화성 수지(a)를 담지시켜, 권취하는 방법을 예시할 수 있다. 또한 열경화성 수지(a)의 점도가 낮아서 필름 형상으로의 가공이 곤란한 경우에는, 부직포상 기재 상에 직접 열경화성 수지(a)를 도공하거나, 또는 열경화성 수지(a)에 부직포상 기재를 침지시킴으로써, 부직포상 기재에 열경화성 수지(a)를 담지시키는 방법을 들 수도 있다.
부직포상 기재에 열경화성 수지(a)를 담지시킬 때의 가열 가압 방법으로서는, 히터 등의 열원을 가진 다단 롤, 더블 벨트 프레스 등을 사용하는 방법을 들 수 있다. 이들 방법은, 연속적으로 가열 가압 기구에 열경화성 수지(a)와 부직포상 기재를 반송할 수 있기 때문에, 긴 열경화성 수지 기재(B)가 얻어지는 이점이 있다.
또한, 분할 방식으로 열경화성 수지 기재(B)를 조제하는 방법도 예시할 수 있다. 소정의 사이즈로 재단한 부직포상 기재와 미리 칭량한 열경화성 수지(a)를 폐공간 내에 배치하여, 해당 폐공간 내를 감압시키고, 열경화성 수지(a)의 경화 반응이 진행되지 않는 온도에서 소정 시간 가열함으로써, 부직포상 기재 내에 존재하는 공기를 열경화성 수지(a)로 치환하여 부직포상 기재에 열경화성 수지(a)를 담지시키는 진공백 방법 등을 들 수 있다.
공정(I)에서, 열경화성 수지(a)를 부직포상 기재에 담지시킬 때에는, 열경화성 수지(a)의 경화 반응이 진행되지 않는 온도까지 열경화성 수지(a)를 가열하는 것이 바람직하다. 가열함으로써 열경화성 수지(a)의 점도가 저하되어, 부직포상 기재로의 열경화성 수지(a)의 침투를 촉진시키는 효과가 있다. 또한, 경화 반응이 진행되지 않는 온도에서의 열경화성 수지(a)의 점도는, 1000Paㆍs 이하가 바람직하고, 100Paㆍs 이하가 보다 바람직하고, 10Paㆍs 이하가 더욱 바람직하다. 경화 반응이 진행되지 않는 온도에서의 열경화성 수지(a)의 점도를 1000Paㆍs 이하로 함으로써, 부직포상 기재에 열경화성 수지(a)가 충분히 침투하여, 얻어지는 열경화성 수지 기재(B)의 수지 함유 불균일이나 두께 불균일을 작게 할 수 있고, 이것을 사용하여 제조되는 섬유 강화 복합 재료는, 강화 섬유 기재(A)로의 열경화성 수지(a)의 공급 불균일이 적고, 보이드가 적은 고품질의 섬유 강화 복합 재료가 되기 때문에 바람직하다.
공정(I)에서, 열경화성 수지(a)를 부직포상 기재에 담지시킬 때에는, 가압하는 것이 더욱 바람직하다. 가압함으로써 부직포상 기재로의 열경화성 수지(a)의 침투가 촉진된다. 가압하는 압력의 범위로서는, 0.1MPa 이상 10MPa 이하의 범위가 바람직하다. 이러한 범위로 함으로써, 가압에 의한 침투 촉진 효과가 충분히 얻어져, 열경화성 수지(a)를 효율적으로 부직포상 기재에 침투시킬 수 있기 때문에 바람직하다.
<공정(II)>
본 발명의 제1 형태에 관한 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법은, 강화 섬유 기재(A), 및 열경화성 수지(a)와 부직포상 기재를 포함하는 열경화성 수지 기재(B)를 성형 기구에 제공하는 공정(II)을 포함한다. 강화 섬유 기재(A) 및 열경화성 수지 기재(B)를 성형 기구에 제공하는 형태로서, 분할 방식으로서는, 강화 섬유 기재(A)와 열경화성 수지 기재(B)를 원하는 형상ㆍ사이즈로 재단하고, 적층하여 형성한 프리폼으로서 성형 기구에 제공하는 방법을 예시할 수 있다. 성형 기구로서는, 프리폼을 투입하여 형상을 부여하는 기구라면 한정되지 않지만, 자웅 한 쌍의 양면형을 구비한 프레스기나, 편면에 형상을 갖는 부형형 등의 성형 기구를 들 수 있다.
또한, 강화 섬유 기재(A)와 열경화성 수지 기재(B)가 긴 형상이며, 강화 섬유 기재(A)와 열경화성 수지 기재(B)를 연속적으로 성형 기구에 제공하는 것이 바람직하다. 여기서 긴 형상이란, 기재의 길이 방향의 길이가 10m 이상인 것을 의미한다. 연속적으로 제공하는 방법으로서는, 긴 형상의 강화 섬유 기재(A)와 열경화성 수지 기재(B)를, 각각을 크릴에 걸어서 송출하고, 와인더 등의 권취 기구로 장력을 걸면서 권취하는 공정 내에 배치하고, 이 공정 내의 송출-권취 기구간에 성형 기구를 구비하는 방법을 예시할 수 있다. 상기 방법에서는, 연속적으로 강화 섬유 기재(A)와 열경화성 수지 기재(B)를 성형 기구에 제공할 수 있다는 이점을 갖는다. 성형 기구로서는, 형상을 부여하는 기구라면 한정되지 않지만, 다단 롤이나 더블 벨트 프레스 등의 연속적인 성형이 가능한 기구를 들 수 있다.
또한, 공정(II)에서는, 열경화성 수지 기재(B)의 적어도 하나의 측면을 강화 섬유 기재(A)로 밀봉하도록 성형 기구에 제공함으로써 열경화성 수지 기재(B)의 유동을 막고, 열경화성 수지(a)를 효율적으로 강화 섬유 기재(A)에 공급할 수 있다. 여기서, 열경화성 수지 기재(B)의 측면이란, 열경화성 수지 기재(B)의 두께 방향에 평행한 면을 의미한다. 얻어지는 섬유 강화 복합 재료의 형상이나 금형의 형상에 따라서 다르지만, 열경화성 수지 기재(B)의 적어도 하나의 측면을 밀봉해두는 것이 바람직하고, 모든 측면을 밀봉해두는 것이 보다 바람직하다. 강화 섬유 기재(A)에 의해 열경화성 수지 기재(B)를 밀봉하는 방법은 특별히 제한은 없지만, 예를 들어 강화 섬유 기재(A)로 열경화성 수지 기재(B)를 감싸는 방법이나, 2매의 강화 섬유 기재(A)로 열경화성 수지 기재(B)를 끼워서 이음매를 클램프하는 방법을 예시할 수 있다. 또한, 밀봉하는 강화 섬유 기재(A)는 열경화성 수지 기재(B)의 측면에 밀착하고 있어도, 공간을 갖고 있어도 된다.
<예비 가열 공정>
또한, 본 발명의 제1 형태에 관한 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법에서는, 공정(II) 전에, 열경화성 수지 기재(B)를 미리 가열(예비 가열)하는 공정을 갖는 것이 바람직하다. 성형 기구에 제공하기 전에 예비 가열함으로써, 열경화성 수지 기재(B)가 연화된 상태에서 성형 기구에 제공되기 때문에, 실온 상태에서 성형 기구에 제공하는 경우와 비교하여 형상 추종성이 향상된다.
예비 가열의 온도는, 후술하는 공정(IV)에 있어서의 열경화성 수지(a)를 경화시키는 온도와 동일해도 상이해도 상관없다. 예비 가열의 온도가, 경화시키는 온도와 동일한 경우에는, 열경화성 수지(a)의 경화 반응에 수반하는 점도 상승의 관점에서, 예비 가열 시간은 10분 이내가 바람직하다.
또한, 예비 가열의 온도는, 수지 유동과 형상 추종성의 관점에서, 열경화성 수지(a)를 1.5℃분의 승온 속도로 가열했을 때의 최저 점도를 나타내는 온도보다도 10℃ 이상 낮은 온도인 것이 바람직하다. 예비 가열의 온도를, 열경화성 수지(a)를 1.5℃분의 승온 속도로 가열했을 때의 최저 점도를 나타내는 온도보다도 10℃ 이상 낮은 온도로 함으로써, 열경화성 수지 기재(B)가 양호하게 원하는 형상에 추종하여 부형성이 향상되므로, 복잡 형상의 섬유 강화 복합 재료를 용이하게 얻을 수 있기 때문에 바람직하다.
예비 가열하는 방법으로서는, 히터 등을 구비한 열판과 직접 접촉시키는 방법이나 열풍에 의해 온도 조절된 공간에서 가열하는 분위기 가열 방법 등을 예시할 수 있다.
<공정(III)>
본 발명의 제1 형태에 관한 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법은, 성형 기구에 의한 가압에 의해, 열경화성 수지 기재(B)로부터 강화 섬유 기재(A)에 열경화성 수지(a)를 공급하여 함침시키는 공정(III)을 포함한다. 공정(III)에서의 가압하는 방법으로서는, 연속 방식과 분할 방식을 들 수 있다.
연속 방식으로서는, 성형 기구에 제공된 강화 섬유 기재(A)와 열경화성 수지 기재(B) 자체를 반송하면서, 가압하는 다단 롤이나 더블 벨트 프레스 등으로 가압하는 방법을 예시할 수 있다.
분할 방식으로서는, 미리 강화 섬유 기재(A)와 열경화성 수지 기재(B)로부터 프리폼을 형성하여 가압하는 방법을 예시할 수 있다. 분할 방식에 있어서 가압하는 방법으로서는, 양면형을 프레스기에 설치하여, 해당 양면형을 형 체결하여 가압하는 방법이나, 편면의 부형형과 가요성을 갖는 필름으로 구성된 폐공간 내에 강화 섬유 기재(A)와 열경화성 수지 기재(B)로 이루어지는 프리폼을 배치하여 해당 폐공간을 감압하는 방법을 들 수 있다. 후자의 경우, 성형 공간인 폐공간이 외부보다도 감압되어 있기 때문에, 강화 섬유 기재(A)와 열경화성 수지 기재(B)의 적층체(프리폼)이 가압된 상태가 된다.
또한, 공정(III)에서, 가압에 의한 열경화성 수지 기재(B)의 하기 식으로 표시되는 면내 신장비가 1.2 이하인 것이 바람직하고, 1.1 이하인 것이 더욱 바람직하다.
면내 신장비=(가압 후의 투영 면적)/(가압 전의 투영 면적)
여기서, 투영 면적이란, 공정(II)에서 성형 기구에 제공하기 전의, 가장 넓은 면의 투영 면적이며, 일반적으로는 가압함으로써 증대된다. 가압 후의 투영 면적은, 얻어지는 섬유 강화 복합 재료를 분해 내지 단면 관찰 등으로부터 용이하게 측정할 수 있다. 열경화성 수지 기재(B)의 면내 신장비를 1.2 이하가 되도록 가압력을 제어함으로써, 열경화성 수지 기재(B)의 유동을 억제하여, 수지를 효율적으로 강화 섬유 기재(A)에 공급할 수 있다. 면내 신장비의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 0.7 이상이며, 더욱 바람직하게는 1.0 이상이다.
<공정(IV)>
본 발명의 제1 형태에 관한 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법은, 성형 기구에 의한 가열에 의해, 열경화성 수지(a)를 경화시키는 공정(IV)을 포함한다. 가열 온도는, 열경화성 수지(a)의 경화 속도와, 강화 섬유 기재(A)와 열경화성 수지 기재(B)가 성형 기구에 투입되고 나서 취출되는 시간(성형 시간)으로부터 설정할 수 있지만, 100℃ 이상 300℃ 이하의 범위가 바람직하다. 가열 온도를 이러한 범위로 함으로써, 성형 사이클을 단축시킬 수 있어, 섬유 강화 복합 재료의 생산성을 향상시킬 수 있기 때문에 바람직하다.
<공정(III)과 공정(IV)의 동시 진행>
또한, 본 형태에서는, 공정(III)의 가압과 공정(IV)의 가열을 동시에 진행시키는 것이 바람직하다. 여기서, 공정(III)의 가압과 공정(IV)의 가열을 동시에 진행시킨다는 것은, 공정(III)의 가압과 공정(IV)의 가열이 둘다 행해지고 있는 시간에 겹침이 있는 것, 즉, 양쪽을 동시에 실시하고 있는 시간이 존재하는 것을 의미한다. 그 때문에, 공정(III)의 개시 시간 및 종료 시간과, 공정(IV)의 개시 시간 및 종료 시간에 차가 있어도 상관없다. 즉, 가압과 가열을 동시에 개시하여, 가압과 가열을 동시에 종료시키는 양태도 포함하면, 가압을 개시한 후에 가열을 개시하고, 그 후 가압을 종료하여, 마지막으로 가열을 종료시키는 양태나, 가압을 개시한 후에 가열을 개시하고, 그 후 가열을 종료하고, 마지막으로 가압을 종료시키는 양태나, 가압과 가열을 동시에 개시하고, 그 후 가압을 종료하고, 마지막으로 가열을 종료시키는 양태 등을 포함한다.
공정(III)의 가압과 공정(IV)의 가열을 둘다 동시에 실시하고 있는 시간이 존재함으로써, 공정(III)의 가압에 의한 형상 부형 효과 및 열경화성 수지(a)의 강화 섬유 기재(A)로의 함침을 촉진시키는 효과, 및 공정(IV)의 가열에 의한 열경화성 수지 기재(B)의 연화에 의한 형상 추종성 향상의 효과 및 열경화성 수지(a)의 점도 저하에 수반하는 강화 섬유로의 함침성 향상의 효과를 둘다 이용할 수 있기 때문에 바람직하다.
<양면형에 의한 프레스 성형>
본 발명의 제1 형태에 관한 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법은, 성형 기구가 한 쌍의 양면형을 가지고, 상기 강화 섬유 기재(A)와 상기 열경화성 수지 기재(B)로 이루어지는 프리폼을 해당 양면형 내에서 성형하는 방법(이하, 이 방법을 프레스 성형 방법이라 함)인 것이 바람직하다(도 2). 이러한 성형 방법의 일례로서, 강화 섬유 기재(A)와 열경화성 수지 기재(B)로 이루어지는 프리폼(3)을 미리 제작하고, 금형(양면형(4A, 4B)) 내에 배치하고, 양면형으로 형 체결을 행함으로써 가압하여 부형하고, 강화 섬유 기재(A)에 열경화성 수지(a)를 공급하여 함침시킨다. 그 후, 상기 금형을 가열하여 열경화성 수지(a)를 경화시킨다. 금형은, 프리폼(3)을 배치하기 전에 성형 온도까지 가열하고 있어도 상관없고, 프리폼(3)이 연화되는 온도로 가열한 금형을 가압 후에, 성형 온도까지 승온해도 상관없다. 전자는 금형의 냉각ㆍ가열을 필요로 하지 않기 때문에, 성형 사이클을 단축시키는 효과가 있고, 후자는 형상 추종성이 향상되므로, 얻어지는 섬유 강화 복합 재료의 표면 품위가 향상되는 효과가 있다.
프리폼(3)은 양면형에 배치하기 전(공정(II) 전)에 예비 가열하여, 열경화성 수지 기재(B)를 연화시켜두면, 형상 추종성이 향상되기 때문에 더욱 바람직하다.
양면형 상에 프리폼(3)을 배치할 때에는, 프리폼(3)을 유지하기 위해 블랭크 홀더(5)를 사용하는 것이 바람직하다(도 3). 블랭크 홀더(5)로 프리폼(3)의 단부를 끼워 넣음으로써 프리폼(3)의 단부를 고정할 수 있기 때문에, 열경화성 수지 기재(1)로부터 배출되는 열경화성 수지(a)의 측면 누설되는 것을 방지하고, 열경화성 수지(a)를 낭비없이 강화 섬유 기재(2)에 함침시킬 수 있다. 덧붙여, 프리폼(3)의 금형으로의 세트, 취출을 보조할 수 있다는 이점도 갖는다.
또한, 공정(III)에서, 면압 P1(MPa)에서 형 체결을 개시한 후, 면압 P1보다도 높은 면압 P2(MPa)에서 형 체결을 완료하는 것이 바람직하고, 면압 P2가 면압 P1의 2배 이상인 것이 보다 바람직하고, 면압 P2가 면압 P1의 3배 이상인 것이 더욱 바람직하다. 즉, 형 체결 개시 시에는 수지의 점도가 높기 때문에, 보다 저압에서 프리폼의 부형을 우선적으로 실시하고, 형 체결 완료 시에는 부형한 프리폼에, 보다 고압에서 수지의 공급을 실시함으로써, 복잡 형상의 성형과 수지의 안정된 함침을 양립시킬 수 있다. 본 실시 양태에 있어서는, 형 체결 개시 시의 면압 P1과 형 체결 완료 시의 면압 P2의 관계가 조건: P2>P1을 만족시키기만 하면, 도중 단계의 면압의 값이나 대소 관계는 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 형 체결 개시의 면압 P1로 유지하여 프리폼의 부형을 행한 후, 형 체결 완료의 면압 P2까지 압력을 높이는 방법이 바람직하다.
<편면형과 커버 필름에 의한 성형>
본 발명의 제1 형태에 관한 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법은, 성형 기구가 편면형(6)을 가지고, 상기 강화 섬유 기재(A)와 상기 열경화성 수지 기재(B)로 이루어지는 프리폼(3)을 해당 편면형(6)에 배치하고, 이어서 커버 필름(7)으로 팩하여 성형하는 것이 바람직하다(도 4). 이러한 성형 방법의 일례로서, 강화 섬유 기재(A)와 열경화성 수지 기재(B)로 이루어지는 프리폼(3)을 제작하고, 편면형(6)에 배치한다. 해당 프리폼(3)을 커버 필름(7)과 편면형(6) 사이에 설치하고, 시일재를 사용하여 프리폼(3)보다 큰 사이즈의 커버 필름(7)의 단부를 편면형에 밀착시킨다. 커버 필름(7)과 편면형(6)의 밀착면의 일부에, 흡인구(8)를 설치하고, 진공 펌프를 사용하여 흡인구(8)로부터, 성형 공간(프리폼(3)을 배치한 편면형(6)과 커버 필름(7)으로 구성되는 공간) 내에 존재하는 공기를 흡인하여, 해당 성형 공간 내를 감압시킨다. 이 때, 성형 공간이 외부보다도 감압 상태로 되기 ?문에, 프리폼(3)이 가압된 상태로 된다. 그 후, 열풍 오븐 등에 투입하여 가열함으로써, 열경화성 수지(a)가 용융되어, 강화 섬유 기재(A)에 함침시킴과 함께, 경화 반응이 진행되어 섬유 강화 복합 재료를 얻을 수 있다. 이러한 성형 방법에서는, 성형 공간에 존재하는 기체를 흡인하여 감압시키므로, 강화 섬유 기재(A)에 포함되어 있는 공기 등도 제거되기 때문에, 얻어지는 섬유 강화 복합 재료 중의 보이드 형성이 억제되어, 양호한 역학 특성, 표면 품위를 갖는 효과가 있다.
진공 펌프에 의한 감압은, 가열 시에는 멈추어도, 연속해서 감압하여도 상관없지만, 얻어지는 섬유 강화 복합 재료의 보이드를 억제하는 관점에서, 가열 중에도 연속해서 감압시켜두는 것이 바람직하다. 또한, 상기 커버 필름(7)에는 가요성을 갖는 필름을 사용함으로써 편면형에의 추종성이 양호해지기 때문에 바람직하다.
<중공형에 의한 성형>
본 발명의 제1 형태에 관한 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법은, 성형 기구가 중공형을 가지고, 중공부에 상기 강화 섬유 기재(A)와 상기 열경화성 수지 기재(B)로 이루어지는 프리폼을 배치하여, 해당 중공부를 가압하는 것이 바람직하다. 이러한 성형 방법의 일례로서, 강화 섬유 기재(A)와 열경화성 수지 기재(B)로 이루어지는 프리폼을 제작하고, 중공형 내의 성형면에 부착하도록 배치한다. 중공부를 가압함으로써 프리폼을 부형함과 함께, 강화 섬유 기재(A)에 열경화성 수지(a)를 공급하고, 중공형 내를 가열하여 열경화성 수지(a)를 경화시킨다. 중공형은, 프리폼을 배치하기 전에 성형 온도까지 가열하고 있어도 상관없고, 프리폼이 연화되는 온도로 가열한 중공형의 중공부에 프리폼을 배치하고, 중공부를 가압 후에 성형 온도까지 승온해도 상관없다. 전자는 중공형의 냉각ㆍ가열을 필요로 하지 않기 때문에, 성형 사이클을 단축시키는 효과가 있고, 후자는 형상 추종성이 향상되어 얻어지는 섬유 강화 복합 재료의 표면 품위가 향상되는 효과가 있다. 또한, 중공형은 중공부를 갖는 하나의 강체를 포함하는 일체형이어도, 복수의 강체를 조합하여 중공부를 구성하는 분할형이어도 상관없다. 중공부를 가압하는 방법으로서는, 압축 공기를 상기 중공부에 유입시키는 방법 등을 예시할 수 있다.
<중자형에 의한 성형>
더욱 바람직하게는, 성형 기구가 추가로 중자형을 가지는 것이 좋다(도 5). 이러한 성형 방법에서는, 상기 중공형(9A, 9B)에 더하여 성형 기구가 중자형(10)을 갖는다. 중공형(9A, 9B)의 중공부에 상기 강화 섬유 기재(A)와 상기 열경화성 수지 기재(B)로 이루어지는 프리폼(3)을 배치하고, 중자형(10)을 삽입해도 상관없고, 중자형(10)의 표면에 상기 프리폼(3)을 배치한 것을 중공형(9A, 9B)으로부터 형성되는 중공부에 삽입해도 상관없다. 가압 방법으로서는, 중자형(10)에 기체를 도입하여 팽창시키는 것이 바람직하다. 중자형(10)로서는, 고온에서도 균일하게 압력을 부하하는 것이 가능한 열가소성 수지성의 블라더가 바람직하게 사용된다. 이러한 성형 방법에서는, 프리폼(3)의 외표면을 형으로 누르기 때문에, 중공 형상의 섬유 강화 복합 재료를 용이하게 제조할 수 있는 효과가 있다.
<인취 기구에 의한 성형>
본 발명의 제1 형태에 관한 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법은, 성형 기구가, 강화 섬유 기재(A)와 열경화성 수지 기재(B)를 가압하면서 인취하는 기구를 갖는 것이 바람직하다. 이러한 성형 방법의 일례로서, 긴 형상의 강화 섬유 기재(A) 및 열경화성 수지 기재(B)를 포함하는 적층체(16)(도 1 참조)를 성형 기구에 연속적으로 공급함과 함께, 가압하여 부형하고, 강화 섬유 기재(A)에 열경화성 수지(a)를 공급하고 가열하여 성형 기구 내에서 열경화성 수지(a)를 경화시켜, 연속적으로 일정 단면의 섬유 강화 복합 재료를 제조한다. 연속 성형 사이클의 관점에서, 성형은 공정(III)의 가압과 공정(IV)의 가열을 동시에 진행시키는 것이 바람직하다. 이러한 성형 방법에서는, 길면서 일정 단면의 섬유 강화 복합 재료를 용이하게 제조할 수 있는 효과가 있다. 성형 기구로서는, 관통 구멍이 뚫려 있는 관통형이라도, 강체의 표면에 부형면을 가지는 압당형이라도 상관없고, 히터 등의 가열 기구를 구비한 형으로 함으로써, 가압과 가열을 동시에 행할 수 있다.
관통형(11)으로서는, 도 6에 도시된 바와 같이 관통 구멍을 가지는 강체이며, 편면에 강화 섬유 기재(A) 및 열경화성 수지 기재(B)를 포함하는 적층체(16)를 공급하는 공급구를 가지고, 공급구와 반대의 면에 얻어지는 섬유 강화 복합 재료를 인발하는 인발구를 가지는 것을 들 수 있다. 성형 시에는 강화 섬유 기재(A) 및 열경화성 수지 기재(B)를 포함하는 적층체(16)를 공급구로부터 연속적으로 보내오고, 관통 구멍을 통해 인발구로부터 뽑는 것에 의해 관통형(11) 내에서 가압하여 부형함과 함께, 강화 섬유 기재(A)에 열경화성 수지(a)를 공급하고 가열함으로써, 열경화성 수지(a)를 경화시킨다. 관통형(11)의 형상으로서는, 공급구가 인발구보다 크고, 관통 구멍이 테이퍼 형상으로 되어 있는 형상이 압력을 부여하기 쉽기 때문에 바람직하다. 이러한 성형 기구에서는, 가열을 로 내에서 행하는 분위기 가열 이외에도, 관통형(11) 자체에 히터 등의 가열 기구를 구비함으로써 직접 가열하는 것을 예시할 수 있다.
또한, 압당형(12)으로서는, 도 7에 나타낸 바와 같은 강체를 포함하고, 성형 시에 강화 섬유 기재(A) 및 열경화성 수지 기재(B)를 포함하는 적층체(16)를 균일하게 가압할 수 있는 가압면을 가지는 형을 사용해도 된다. 성형 시에는 강화 섬유 기재(A) 및 열경화성 수지 기재(B)를 포함하는 적층체(16)에 장력을 가한 상태에서 연속적으로 반송하고, 압당형(12)의 성형면에 누름으로써 가압하여 부형함과 함께, 강화 섬유 기재(A)에 열경화성 수지(a)를 공급하고 가열함으로써, 열경화성 수지(a)를 경화시킨다. 압당형(12)의 형상으로서는, 형면이 제공되는 강화 섬유 기재(A) 및 열경화성 수지 기재(B)를 포함하는 적층체(16)의 표면과 접하는 각도 θ(13)가, 15° 내지 45°의 범위 내인 것이 바람직하고, 25° 내지 40°의 범위 내인 것이 더욱 바람직하다. 각도가 작으면 충분한 압력이 부여되지 않기 때문에, 강화 섬유 기재(A)로의 열경화성 수지(a)의 공급이 불충분해질 뿐만 아니라, 원하는 형상으로 성형할 수 없다는 문제가 발생하는 경우가 있다. 한편, 각도 θ(13)가 큰 경우에는, 과잉한 응력이 부가되기 때문에 성형 시에는 강화 섬유 기재(A) 및 열경화성 수지 기재(B)를 포함하는 적층체(16)가 성형 중에 절단되는 경우가 있다. 이러한 성형 기구에서는, 가열을 로 내에서 행하는 분위기 가열 이외에도, 압당형(12) 자체에 히터 등의 가열 기구를 구비함으로써 직접 가열하는 것을 예시할 수 있다.
또한, 가압하면서 인취하는 기구에 있어서는, 가압 기구에 더블 벨트 프레스(14A, 14B)를 적합하게 사용할 수 있다(도 8). 이러한 가압 기구로 함으로써, 연속적인 섬유 강화 복합 재료의 성형을 용이하게 행할 수 있기 때문에, 섬유 강화 복합 재료의 생산성을 향상시키는 효과를 갖는다.
또한, 가열용과 냉각용의 2기 이상을 병렬한 간헐식 프레스 시스템으로 하는 것도 바람직하다. 가열용과 냉각용의 성형 기구를 분할한 프레스 시스템으로 함으로써, 성형 기구 내의 온도를 승온, 강온시키는 공정이 불필요해지므로, 섬유 강화 복합 재료의 생산성을 향상시킬 수 있기 때문에 바람직하다.
<공정(II)에서의 강화 섬유 기재(A)와 열경화성 수지 기재(B)의 적합한 양태>
본 형태에 있어서는 공정(II)에서, 열경화성 수지 기재(B)가 강화 섬유 기재(A)에 덮여 있는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는, 열경화성 수지 기재(B)가 완전히 강화 섬유 기재(A)에 의해 덮여 있어, 열경화성 수지 기재(B)가 노출되어 있는 부분이 없는 형태이다. 이러한 형태에서는, 열경화성 수지 기재(B)로부터 배출되는 열경화성 수지(a)의 성형 영역 밖으로의 누설을 방지하는 효과 외에도, 낭비없이 강화 섬유 기재(A)에 수지를 공급할 수 있는 효과가 있다. 도 9, 10에 도시된 바와 같이, 열경화성 수지 기재(B)를 강화 섬유 기재(A)로 덮을 때에는, 강화 섬유 기재(A)를 열경화성 수지 기재(B)에 권회하는 형태나, 복수매의 강화 섬유 기재(A)를 열경화성 수지 기재(B)에 씌우는 형태를 예시할 수 있다.
연속 방식에 의한 성형에 있어서는, 강화 섬유 기재(A) 및 열경화성 수지 기재(B)를 포함하는 적층체를 성형 기구에 반송하는 방향에 대하여 직교 방향의 단면을 도 9, 10에 나타낸 바와 같은 구성으로 함으로써, 상기 효과를 발현할 수 있다.
한편, 분할 방식에 의한 성형에 있어서는, 프리폼의 임의의 단면을 도 9, 10에 나타낸 바와 같은 구성으로 함으로써, 상기 효과를 발현할 수 있다.
본 형태에 있어서는 공정(II)에서, 강화 섬유 기재(A)가 성형 기구에 접촉하도록 성형 기구에 제공되고, 또한 열경화성 수지 기재(B)의 적어도 일부가 강화 섬유 기재(A)에 덮여 있는 것이 바람직하다. 성형 기구와 강화 섬유 기재(A)가 접촉하는 형태로 함으로써, 성형 기구와의 마찰이 저감되고, 형상 추종성이 향상되기 때문에 바람직하다. 강화 섬유 기재(A)가 성형 기구에 접촉하도록 성형 기구에 제공하는 방법으로서, 성형 기구가 상하에서 끼우는 프레스 기구인 경우에는, 성형 기구 중의 최하면이나 최상면에 강화 섬유 기재(A)를 배치하는 방법을 들 수 있다.
본 형태에 있어서는 공정(II)에서, 강화 섬유 기재(A)와 열경화성 수지 기재(B)를 직접 접촉시켜, 성형 기구에 제공하는 것이 바람직하다. 강화 섬유 기재(A)와 열경화성 수지 기재(B)를 직접 접촉시켜 성형 기구에 제공함으로써, 공정(III)에서 열경화성 수지(a)를 공급할 때에 접촉면에서 열경화성 수지(a)의 공급이 이루어지는 면 주입의 형태가 된다. 그 때문에, 함침성이 향상되고, 성형 사이클을 단축시킬 수 있다.
강화 섬유 기재(A)와 열경화성 수지 기재(B)를 직접 접촉시키는 형태로서는, 각각을 1매씩 적층해도, 복수매 적층해도 상관없다.
본 형태에 있어서는 공정(II)에서, 강화 섬유 기재(A)와 열경화성 수지 기재(B)를 합계로 4층 이상 적층하여 성형 기구에 제공하는 것이 바람직하다. 그 중에서도 열경화성 수지(a)의 함침성의 관점에서, 강화 섬유 기재(A)와 열경화성 수지 기재(B)를 교대로 4층 이상 적층(도 11)하는 것이 바람직하고, 섬유 강화 복합 재료의 두께의 설계 자유도를 향상시키는 효과가 있다. 적층 매수의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 얻어지는 섬유 강화 복합 재료의 품질의 관점에서, 적층수가 100층 이하인 것이 바람직하다. 강화 섬유 기재(A)와 열경화성 수지 기재(B)를 이러한 형태로서 성형 기구에 제공함으로써 양호한 품질의 섬유 강화 복합 재료를 임의의 두께로 제조할 수 있기 때문에 바람직하다.
본 형태에 있어서는 공정(II)에서, 강화 섬유 기재(A)와 열경화성 수지 기재(B)에 더하여, 추가로 코어재(C)(코어재(15))도 성형 기구에 제공하는 것이 바람직하다. 이러한 구성으로 성형 기구에 제공함으로써, 얻어지는 섬유 강화 복합 재료의 두께 증가, 강성 향상, 경량화 등을 용이하게 제어할 수 있다(도 12).
바람직하게는, 코어재(C)의 표면에는 강화 섬유 기재(A)를 적층하고, 코어재(C)와 열경화성 수지 기재(B)를 직접 접촉시키지 않는 구성으로 하는 것이 좋다. 이러한 구성으로 함으로써, 코어재(C)로의 열경화성 수지(a)의 함침이 억제되어, 경량이며 고품질인 섬유 강화 복합 재료를 얻을 수 있다.
또한, 코어재(C)로서는, 발포폼이 적합하게 사용된다. 코어재(C)로서 적합한 발포폼은, 독립 기포를 가지는 발포폼이어도 연속 기포를 가지는 발포폼이어도 상관없지만, 열경화성 수지(a)의 발포폼으로의 함침 억제의 관점에서는, 독립 기포를 가지는 발포폼이 바람직하다. 발포폼으로서는, 경질 우레탄폼이나 경질 아크릴폼 이외에도, 강화 섬유 표면을 기모시켜 형성한 네트워크 구조에 수지를 코팅시킨 폼재를 예시할 수 있다.
[실시예]
이하에 실시예를 나타내어, 본 형태를 더욱 구체적으로 설명한다.
<사용한 재료>
[열경화성 수지(a-1)]
"jER(등록 상표)" 828(미쯔비시 가가꾸(주)제)을 30질량부, "jER(등록 상표)" 1001을 35질량부, "jER(등록 상표)" 154를 35질량부, 니더 중에 투입하고, 혼련하면서 150℃까지 승온하고, 150℃에서 1시간 혼련함으로써 투명한 점조액을 얻었다. 점조액을 60℃까지 혼련하면서 강온시킨 후, 경화제로서 DYCY7(미쯔비시 가가꾸(주)제)을 3.7질량부, 경화 촉진제로서 DCMU99(호도가야 가가꾸 고교(주)제)를 3질량부, 입자로서 "마츠모토 마이크로스페어(등록 상표)" M(마쯔모또 유시 세야꾸(주)제)를 3질량부 배합하고, 60℃에서 30분간 혼련함으로써 열경화성 수지 조성물을 조제하였다. 해당 열경화성 수지 조성물을, 필름 코터를 사용하여 이형지 상에 도포하여, 단위 면적당 질량이 50g/m2와 100g/m2인 필름상의 열경화성 수지(a-1)를 제작하였다.
또한, 50g/m2의 열경화성 수지(a-1)를 1층과 100g/m2의 열경화성 수지(a-1)를 7층 적층하여, 합계 8층으로 이루어지는 750g/m2의 열경화성 수지(a-1)를 제작하였다.
[부직포상 기재]
이하의 수순으로 강화 섬유를 포함하는 부직포상 기재를 준비하였다.
(수순 1) PAN을 주성분으로 하는 공중합체로부터 방사, 소성 처리, 표면 처리를 행하고, 총 단섬유수 12,000개의 연속 탄소 섬유를 얻었다. 이 연속 탄소 섬유의 특성은 다음에 나타내는 대로였다.
단섬유 직경: 7㎛
단위 길이당 질량: 0.8g/m
밀도: 1.8g/m3
인장 강도: 4600MPa
인장 탄성률: 220GPa
(수순 2) 상기 (수순 1)에서 얻어진 연속 탄소 섬유를 카트리지 커터로 길이 6mm로 커트하고, ?드 섬유를 얻었다. 물과 계면 활성제(폴리옥시에틸렌라우릴에테르(상품명), 나카라이텍스(주)제)를 포함하는 분산액을 제작하고, 이 분산액과 상기 ?드 섬유를 사용하여, 초지 기재의 제조 장치로 초지 기재를 제조하였다. 초지는 분산액 내의 섬유 농도를 조정함으로써, 단위 면적당 질량을 조정하였다. 초지 기재에, 바인더로서 폴리비닐알코올 수용액(쿠라레 포발, (주)쿠라레제)을 5질량％ 정도 부착시켜, 140℃의 건조로에서 1시간 건조시키고, 단위 면적당 질량이 100g/m2의 부직포상 기재를 제작하였다.
[강화 섬유 기재(A-1)]
도레이(주)사제의 "토레카" 크로스, CO6343B(평직, 섬유 단위 면적당 중량(198g/m2)를 강화 섬유 기재(A-1)로 하였다.
[열경화성 수지 기재(B-1)]
부직포상 기재 및 750g/m2의 열경화성 수지(a-1)를, 열경화성 수지(a-1)/부직포상 기재/열경화성 수지(a-1)가 되게 적층하고, 70℃로 온도 조절한 프레스기에서, 면압 0.1MPa의 가압 하에서 1.5시간 가열하여, 열경화성 수지 기재(B-1)를 제작하였다. 이 열경화성 수지 기재(B-1) 중의 부직포상 기재의 질량 함유율 Wb1은 6.3％(질량 기준), 부피 함유율 Vb1은 4.3％(부피 기준)였다.
(실시예 1)
열경화성 수지 기재(B-1)의 표면과 이면에, 강화 섬유 기재(A-1)를 2층씩, 즉, 강화 섬유 기재(A-1)/강화 섬유 기재(A-1)/열경화성 수지 기재(B-1)/강화 섬유 기재(A-1)/강화 섬유 기재(A-1)가 되게 적층하여 적층체로 하였다. 해당 적층체를, 프레스기에 설치한 양면형 내에 배치하고, 양면형을 형 체결하여 면압 1MPa의 압력을 가하였다. 프레스기에 구비되어 있는 열반을 온도 조절하고, 양면형을 1.5℃/분의 승온 속도로 실온(25℃)에서부터 150℃까지 승온시켜, 150℃에 도달 후에서 10분간 홀딩하여 섬유 강화 복합 재료를 제조하였다. 10분간의 홀드 후에 양면형의 가압을 개방하여, 섬유 강화 복합 재료(1)를 탈형하였다.
섬유 강화 복합 재료(1)의 표면 품위는 양호하며, 단면 관찰을 행했지만 강화 섬유 기재(A-1)와 열경화성 수지(a-1)를 포함하는 층에 보이드는 확인되지 않았다. 또한, 본 실시예에 있어서 보이드의 유무는, 현미경 관찰 화상에서 5㎛ 이상의 직경을 갖는 공극의 유무에 의해 판정하였다. 또한, 열경화성 수지 기재(B)의 면내 신장비는 1.10이었다.
(실시예 2)
열경화성 수지 기재(B-1)의 표면과 이면에, 강화 섬유 기재(A-1)를 2층씩, 즉, 강화 섬유 기재(A-1)/강화 섬유 기재(A-1)/열경화성 수지 기재(B-1)/강화 섬유 기재(A-1)/강화 섬유 기재(A-1)가 되게 적층하여 적층체로 하였다. 성형면의 일부에 요철 형상을 구비한 양면형을 프레스기에 설치하여, 해당 프레스기에 구비되어 있는 열반을 온도 조절함으로써, 양면형을 70℃로 온도 조절하였다. 상기 적층체를, 70℃로 온도 조절한 상기 양면형 내에 배치하고, 양면형을 형 체결하여 면압 제로압에서 10분간 예열하였다. 10분 후에, 양면형을 승강하여 면압 1MPa의 압력을 가함과 함께, 양면형을 1.5℃분의 승온 속도로 150℃까지 승온시켜, 150℃에 도달 후에 10분간 홀딩하여 섬유 강화 복합 재료를 제조하였다. 10분간의 홀드 후에 양면형의 가압을 개방하여, 섬유 강화 복합 재료(2)를 탈형하였다.
섬유 강화 복합 재료(2)의 표면 품위는 양호하며, 양면형의 요철 형상에 추종한 형상을 이루고 있었다. 단면 관찰을 행했지만 강화 섬유 기재(A-1)와 열경화성 수지(a-1)를 포함하는 층에 보이드는 확인되지 않았다. 또한, 본 실시예에 있어서 보이드의 유무는, 현미경 관찰 화상에서 5㎛ 이상의 직경을 갖는 공극의 유무에 의해 판정하였다. 또한, 열경화성 수지 기재(B)의 면내 신장비는 1.05였다.
(실시예 3)
열경화성 수지 기재(B-1)의 표면과 이면에, 강화 섬유 기재(A-1)를 2층씩, 즉, 강화 섬유 기재(A-1)/강화 섬유 기재(A-1)/열경화성 수지 기재(B-1)/강화 섬유 기재(A-1)/강화 섬유 기재(A-1)가 되게 적층하여 적층체로 하였다. 해당 적층체를 편면형에 배치하고, 편면형의 주위를 시일재(커버 필름과 형을 밀착시켜, 형 내를 밀폐함)로 덮은 후, 상기 적층체의 외주부에 두꺼운 부직포를 포함하는 브리더(공기나 수지의 통과로가 되는 스페이서의 역할을 함)를 배치하였다. 브리더 상에 흡인구로서 튜브를 배치한 후, 커버 필름으로 편면형을 덮도록 시일재와 커버 필름을 밀착시켰다. 커버 필름에는 가요성을 가지는 것을 사용하였다. 진공 펌프를 흡인구인 튜브에 접속하고, 성형 공간(편면형과 커버 필름으로 구성되는 적층체를 포함하는 공간) 내의 공기를 흡인하여 성형 공간 내를 감압함으로써, 적층체가 가압되었다. 그 후, 편면형을 150℃로 온도 조절된 오븐 내에 투입하여, 30분간 홀딩하여 섬유 강화 복합 재료를 제조하였다. 30분간의 홀드 후에 편면형을 취출하고, 섬유 강화 복합 재료(3)를 탈형하였다.
섬유 강화 복합 재료(3)의 표면 품위는 양호하며, 표면을 현미경으로 관찰했지만, 보이드는 확인되지 않았다. 또한, 단면 관찰을 행했지만 강화 섬유 기재(A-1)와 열경화성 수지(a-1)를 포함하는 층에 보이드는 확인되지 않았다. 또한, 본 실시예에 있어서 보이드의 유무는, 현미경 관찰 화상에서 5㎛ 이상의 직경을 갖는 공극의 유무에 의해 판정하였다. 또한, 열경화성 수지 기재(B)의 면내 신장비는 1.01이었다.
(실시예 4)
중공의 중자형으로서 폴리프로필렌제의 블라더를 준비함과 함께, 상기 블라더의 외주 전체면에, (블라더)/강화 섬유 기재(A-1)/강화 섬유 기재(A-1)/열경화성 수지 기재(B-1)/강화 섬유 기재(A-1)/강화 섬유 기재(A-1)/(외표면)가 되게 적층하여 임시 고정하고, 프리폼을 제작하였다. 풍차 블레이드의 형상을 모방한 캐비티부를 형성하는 분할 중공형을 개방하고, 상기 프리폼을 캐비티부에 제공하여 형 체결시킨 후, 압축 공기를 블라더의 중공부에 유입시켜 블라더를 팽창시킴으로써, 중공형의 중공부를 가압하였다. 그 후, 중공형을 130℃로 온도 조절된 오븐 내에 투입하여, 30분간 홀딩하여 섬유 강화 복합 재료를 제조하였다. 30분간의 홀드 후에 중공형을 취출하고, 섬유 강화 복합 재료(4)를 탈형하고, 섬유 강화 복합 재료(4)로부터 블라더를 제거하였다.
섬유 강화 복합 재료(4)의 표면 품위는 양호하며, 단면 관찰을 행했지만 강화 섬유 기재(A-1)와 열경화성 수지(a-1)를 포함하는 층에 보이드는 확인되지 않았다. 또한, 본 실시예에 있어서 보이드의 유무는, 현미경 관찰 화상에서 5㎛ 이상의 직경을 갖는 공극의 유무에 의해 판정하였다. 또한, 섬유 강화 복합 재료(4)는 중공 구조를 갖고 있었다. 또한, 열경화성 수지 기재(B)의 면내 신장비는 1.12였다.
(실시예 5)
강화 섬유 기재(A-1)는 열경화성 수지 기재(B-1)보다 큰 사이즈로 준비하고, 열경화성 수지 기재(B-1)의 표면과 이면에, 강화 섬유 기재(A-1)를 2층씩, 즉, 강화 섬유 기재(A-1)/강화 섬유 기재(A-1)/열경화성 수지 기재(B-1)/강화 섬유 기재(A-1)/강화 섬유 기재(A-1)가 되게 적층하고, 도 10에 도시되는 것과 같은 단부 구성의 적층체로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 섬유 강화 복합 재료(5)를 제조하였다.
섬유 강화 복합 재료(5)의 표면 품위는 양호하며, 단부를 덮은 강화 섬유 기재(A-1)에도 열경화성 수지(a-1)가 함침되고, 성형 과정에서 열경화성 수지(a-1)가 누출된 모습은 확인되지 않았다. 단면 관찰을 행했지만, 강화 섬유 기재(A-1)와 열경화성 수지(a-1)를 포함하는 층에 보이드는 확인되지 않았다. 또한, 본 실시예에 있어서 보이드의 유무는, 현미경 관찰 화상에서 5㎛ 이상의 직경을 갖는 공극의 유무에 의해 판정하였다. 또한, 열경화성 수지 기재(B)의 면내 신장비는 1.05였다.
(실시예 6)
강화 섬유 기재(A-1)와 열경화성 수지 기재(B-1)를, 강화 섬유 기재(A-1)/열경화성 수지 기재(B-1)/강화 섬유 기재(A-1)/열경화성 수지 기재(B-1)/강화 섬유 기재(A-1)가 되게 교대로 합계 5층 적층하여 적층체로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 섬유 강화 복합 재료(6)를 제조하였다.
섬유 강화 복합 재료(6)의 표면 품위는 양호하며, 단면 관찰을 행했지만, 강화 섬유 기재(A-1)와 열경화성 수지(a-1)를 포함하는 최외층 및 중간층에 보이드는 확인되지 않았다. 또한, 본 실시예에 있어서 보이드의 유무는, 현미경 관찰 화상에서 5㎛ 이상의 직경을 갖는 공극의 유무에 의해 판정하였다. 또한, 열경화성 수지 기재(B) 각 층의 면내 신장비의 평균은 1.13이었다.
(실시예 7)
강화 섬유 기재(A-1)와 열경화성 수지 기재(B-1)에 더하여, 코어재(C)로서 아킬레스(주)사제의 "아킬레스보이드(등록 상표)"를 사용하고, 강화 섬유 기재(A-1)/강화 섬유 기재(A-1)/강화 섬유 기재(A-1)/열경화성 수지 기재(B-1)/강화 섬유 기재(A-1)/코어재(C)/강화 섬유 기재(A-1)/열경화성 수지 기재(B-1)/강화 섬유 기재(A-1)/강화 섬유 기재(A-1)/강화 섬유 기재(A-1)가 되게 적층하여 적층체로 하였다. 해당 적층체를 편면형에 배치하고, 편면형의 주위를 시일재(커버 필름과 형을 밀착시켜, 형 내를 밀폐함)로 덮은 후, 상기 적층체의 외주부에 두꺼운 부직포를 포함하는 브리더(공기나 수지의 통과로가 되는 스페이서의 역할을 함)를 배치하였다. 브리더 상에 흡인구로서 튜브를 배치한 후, 커버 필름으로 편면형을 덮도록 시일재와 커버 필름을 밀착시켰다. 커버 필름에는 가요성을 가지는 것을 사용하였다. 진공 펌프를 흡인구인 튜브에 접속하고, 성형 공간(편면형과 커버 필름으로 구성되는 적층체를 포함하는 공간) 내의 공기를 흡인하여 성형 공간 내를 감압함으로써, 적층체가 가압되었다. 그 후, 편면형을 130℃로 온도 조절된 오븐 내에 투입하고, 60분간 홀딩하여 섬유 강화 복합 재료를 제조하였다. 60분간의 홀드 후에 편면형을 취출하고, 섬유 강화 복합 재료(7)를 탈형하였다.
섬유 강화 복합 재료(7)의 표면 품위는 양호하며, 공극부를 포함하고 있으며 두꺼운 형상이며 경량이었다. 단면 관찰을 행했지만, 강화 섬유 기재(A-1)와 열경화성 수지(a-1)를 포함하는 층에 보이드는 확인되지 않았다. 또한, 본 실시예에 있어서 보이드의 유무는, 현미경 관찰 화상에서 5㎛ 이상의 직경을 갖는 공극의 유무에 의해 판정하였다. 또한, 열경화성 수지 기재(B) 각 층의 면내 신장비는 1.02였다.
(비교예 1)
750g/m2인 필름상의 열경화성 수지(a-1) 및 강화 섬유 기재(A-1)를, 강화 섬유 기재(A-1)/강화 섬유 기재(A-1)/열경화성 수지(a-1)/열경화성 수지(a-1)/강화 섬유 기재(A-1)/강화 섬유 기재(A-1)가 되게 적층하였다. 적층 시에는, 열경화성 수지(a-1)가 체온으로 연화되어 늘어나고, 부분적으로 단위 면적당 중량이 작아져버렸다. 해당 적층체를, 프레스기에 설치한 양면형 내에 배치하고, 양면형을 승강하여 면압 1MPa의 압력을 가하였다. 프레스기에 구비되어 있는 열반을 온도 조절하고, 양면형을 1.5℃분의 승온 속도로 실온(25℃)에서부터 150℃까지 승온시켜, 150℃에 도달 후에 10분간 홀딩하여 섬유 강화 복합 재료를 제조하였다. 10분간의 홀드 후에 양면형의 가압을 개방하여, 섬유 강화 복합 재료(8)를 탈형하였다.
섬유 강화 복합 재료(8)의 표면은, 강화 섬유 기재(A-1)가 뒤엉켜 수지 리치부를 형성하고 있으며, 또한 표면의 일부는 미함침부를 가지고 있었다.
[제2 양태]
본 발명의 제2 형태에 관한 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법은, 강화 섬유 기재(A)에 열경화성 수지(a)를 함침시키고 이어서 경화시키는 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법으로서, 40℃에서의 열경화성 수지(a)의 점도가 1,000Paㆍs 이상이고, 30℃에서부터 1.5℃분의 승온 속도로 승온하였을 때의 열경화성 수지(a)의 최저 점도가 10Paㆍs 이하이고, 이하에 나타내는 공정(II) 내지 (IV)를 포함하는 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법이다.
공정(II): 강화 섬유 기재(A) 및 열경화성 수지 기재(B)를 성형 기구에 제공한다. 여기서, 열경화성 수지 기재(B)는, 열경화성 수지(a), 및 다공질 시트상 기재(b) 또는 필름상 기재(c)를 포함하는 기재이다.
공정(III): 성형 기구에 의한 가압에 의해, 열경화성 수지 기재(B)로부터 강화 섬유 기재(A)에 열경화성 수지(a)를 공급하여 함침시킨다.
공정(IV): 성형 기구에 의한 가열에 의해 열경화성 수지(a)를 경화시킨다.
또한, 강화 섬유 기재(A)에 공급된 열경화성 수지(a) 및 열경화성 수지 기재(B) 중에 잔류된 열경화성 수지(a)는, 성형 공정(공정(IV))에서 경화하여, 섬유 강화 복합 재료의 매트릭스 수지가 된다.
<강화 섬유 기재(A)>
강화 섬유 기재(A)로서는, 강화 섬유를 포함하는 기재라면 특별히 한정되지 않지만, 직물 기재, 일방향 기재 및 매트 기재로부터 선택되는 적어도 1종인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 강화 섬유 다발 단체, 강화 섬유 다발을 1 방향으로 배열시켜 스티치 실에 의해 봉합 일체화한 물, 연속 섬유를 포함하는 직물 기포를 단독 또는 적층한 것, 연속 섬유를 포함하는 직물 기포를 스티치 실에 의해 봉합 일체화한 물, 입체 직물이나 편직한 것 등의 섬유 구조물, 불연속 섬유를 부직포 형태로 한 것 등이 바람직하게 사용된다. 또한, 연속 섬유란, 강화 섬유를 단섬유의 상태로 절단하지 않고, 강화 섬유 다발을 연속한 상태에서 정렬한 강화 섬유를 의미한다.
본 형태에 있어서, 강화 섬유 기재(A)에 사용되는 강화 섬유의 형태나 배열에 대해서는, 일방향으로 정렬된 장섬유, 직물, 로빙 등의 연속 섬유의 형태로부터 적절히 선택할 수 있다.
또한, 강화 섬유 기재(A)는 강화 섬유를 포함하고, 또한 적어도 일부에 수지를 포함하지 않는 미함침부를 가지는 것이면, 다른 물질, 예를 들어 각종 첨가제 등을 포함하고 있어도 상관없다. 그러나, 성형 시의 부형성의 관점에서, 강화 섬유 기재(A)는 수지를 포함하지 않는 상태, 즉, 드라이 상태의 것이 바람직하다. 즉, 강화 섬유 기재(A)는 강화 섬유만으로 구성된 것이 바람직하다.
고력학 특성의 섬유 강화 복합 재료를 얻을 목적에서는, 강화 섬유 기재(A)로서는 연속 섬유로 구성된 직물 기재 또는 일방향 기재를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 열경화성 수지 기재(B)로부터 공급되는 열경화성 수지(a)의 함침 속도를 빠르게 하여, 섬유 강화 복합 재료의 생산성을 높일 목적에서는, 강화 섬유 기재(A)로서는 불연속 섬유로 구성된 매트 기재를 사용하는 것이 바람직하다.
강화 섬유의 종류로서는 특별히 한정되지 않고, 유리 섬유, 아라미드 섬유, 금속 섬유 등이 적합하게 사용되지만, 탄소 섬유인 것이 보다 바람직하다. 탄소 섬유로서는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 폴리아크릴로니트릴(PAN)계, 피치계, 레이온계 등의 탄소 섬유를, 역학 특성의 향상, 섬유 강화 복합 재료의 경량화 효과의 관점에서 바람직하게 사용할 수 있고, 이들은 1종 또는 2종 이상을 병용해도 된다. 탄소 섬유 중에서도, 얻어지는 섬유 강화 복합 재료의 강도와 탄성률의 밸런스의 관점에서, PAN계 탄소 섬유가 더욱 바람직하다. 강화 섬유의 스트랜드 강도는 3.0GPa 이상이 바람직하고, 4.0GPa 이상이 보다 바람직하고, 4.5GPa 이상이 더욱 바람직하다. 강화 섬유의 스트랜드 탄성률은 200GPa 이상이 바람직하고, 220GPa 이상이 보다 바람직하고, 240GPa 이상이 더욱 바람직하다. 강화 섬유의 스트랜드 강도와 스트랜드 탄성률을 바람직한 범위 내에서 사용함으로써, 얻어지는 섬유 강화 복합 재료의 역학 특성을 보다 높일 수 있다.
<열경화성 수지 기재(B) 양태 1>
이하에서는, 열경화성 수지 기재(B)가 열경화성 수지(a)와 다공질 시트상 기재(b)를 포함하는 기재의 양태에 대하여 기술한다.
열경화성 수지 기재(B)는, 열경화성 수지(a)와 다공질 시트상 기재(b)를 포함하는 기재이다. 즉, 열경화성 수지 기재(B)는, 열경화성 수지(a)를 다공질 시트상 기재(b)에 담지시킨 것이다. 또한, 열경화성 수지 기재(B)는, 열경화성 수지(a)와 다공질 시트상 기재(b)를 포함하기만 하면, 다른 물질, 예를 들어 각종 첨가제 등을 포함하고 있어도 상관없다.
열경화성 수지 기재(B)의 형태로서는, 시트상인 것이 바람직하다. 열경화성 수지 기재(B)의 두께는, 수지 공급성이나 역학 특성의 관점에서 0.5mm 이상이 바람직하고, 1mm 이상이 보다 바람직하고, 1.5mm 이상이 더욱 바람직하다. 또한, 취급성, 성형성의 관점에서, 열경화성 수지 기재(B)의 두께는 100mm 이하가 바람직하고, 60mm 이하가 보다 바람직하고, 30mm 이하가 더욱 바람직하다.
열경화성 수지 기재(B) 중의 다공질 시트상 기재(b)의 질량 함유율 Wb2는, 취급성의 관점에서 0.5％(질량 기준) 이상이 바람직하고, 1.0％(질량 기준) 이상이 보다 바람직하고, 1.5％(질량 기준) 이상이 더욱 바람직하다. 또한, 수지 공급성의 관점에서 상기 질량 함유율 Wb2는 30％(질량 기준) 이하가 바람직하고, 22％(질량 기준) 이하가 보다 바람직하고, 15％(질량 기준) 이하가 더욱 바람직하다. 열경화성 수지 기재(B) 중의 다공질 시트상 기재(b)의 질량 함유율 Wb2를 0.5％(질량 기준) 이상 30％(질량 기준) 이하로 함으로써, 실온에서의 취급성과 성형 시의 수지 공급성을 양립시킬 수 있다.
또한, 열경화성 수지 기재(B) 중의 다공질 시트상 기재(b)의 질량 함유율 Wb2는, 하기 식에 의해 구해진다.
Wb2=W21/(W21+W22)×100(％)
W21: 열경화성 수지 기재(B) 중의 다공질 시트상 기재(b)의 질량(g)
W22: 열경화성 수지 기재(B) 중의 열경화성 수지의 질량(g)
여기서, 열경화성 수지 기재(B) 중의 다공질 시트상 기재(b)의 질량 함유율 Wb2는, 후술하는 조건에서 잘라낸 샘플에 있어서 열경화성 수지(a)만을 제거하기 전후의 질량차로부터 구할 수 있다. 열경화성 수지 기재(B)로부터 열경화성 수지(a)만을 제거하는 방법으로서는, 열경화성 수지 기재(B)를 가열 조건 하에 두어 열경화성 수지(a)를 태우는 방법이나, 다공질 시트상 기재(b)는 용해되지 않고, 열경화성 수지(a)를 용해시키는 용제 중에 침지시키는 방법을 예시할 수 있다.
열경화성 수지 기재(B)를 잘라내는 방법으로서는, 열경화성 수지(a)가 실온에서 고체인 경우, 이것을 분쇄하지 않도록 주의해서 잘라내면 되고, 열경화성 수지(a)가 실온에서 액체인 경우에는, 동결 조건 하에서 잘라내면 된다. 동결 조건으로서는, 시차 주사 열량 측정(DSC)에 의해 구한 열경화성 수지(a)의 융점보다 10℃ 이상 낮은 온도 분위기를 예시할 수 있다. 융점을 검출할 수 없는 경우에는 유리 전이점을 대용하여 구하는 방법을 예시할 수 있다.
본 형태에 있어서의, 열경화성 수지 기재(B) 중의 다공질 시트상 기재(b)의 부피 함유율 Vb2는, 취급성의 관점에서 0.3％(부피 기준) 이상이 바람직하고, 0.6％(부피 기준) 이상이 보다 바람직하고, 1.0％(부피 기준) 이상이 더욱 바람직하다. 또한, 수지 공급성의 관점에서 상기 부피 함유율 Vb2는 20％(부피 기준) 이하가 바람직하고, 15％(부피 기준) 이하가 보다 바람직하고, 10％(부피 기준) 이하가 더욱 바람직하다. 열경화성 수지 기재(B) 중의 다공질 시트상 기재(b)의 부피 함유율 Vb2를 0.3％(부피 기준) 이상 20％(부피 기준) 이하로 함으로써, 실온에서의 취급성과 성형 시의 수지 공급성을 양립시킬 수 있다.
또한, 열경화성 수지 기재(B) 중의 다공질 시트상 기재(b)의 부피 함유율 Vb2는, 하기 식에 의해 구해진다.
Vb2=Faw2/(ρ2×Tb2×10)(％)
Faw2: 다공질 시트상 기재(b)의 단위 면적당 중량(g/m2)
ρ2: 다공질 시트상 기재(b)의 구성 재료의 밀도(g/cm3)
Tb2: 열경화성 수지 기재(B)의 두께(mm)
열경화성 수지 기재(B)를 잘라내는 방법으로서는, 열경화성 수지(a)가 실온에서 고체인 경우, 이것을 분쇄하지 않도록 주의해서 잘라내면 되고, 열경화성 수지(a)가 실온에서 액체인 경우에는, 동결 조건 하에서 잘라내면 된다. 동결 조건으로서는, 시차 주사 열량 측정(DSC)에 의해 구한 열경화성 수지(a)의 융점보다 10℃ 이상 낮은 온도 분위기를 예시할 수 있다. 융점을 검출할 수 없는 경우에는 유리 전이점을 대용하여 구하는 방법을 예시할 수 있다.
또한, 두께 Tb2(단위: mm)와 다공질 시트상 기재(b)의 단위 면적당 중량 Faw2(단위: g/m2), 다공질 시트상 기재(b)의 구성 재료의 밀도 ρ2(단위: g/cm3)를 사용하여 상기 식에 의해 다공질 시트상 기재(b)의 부피 함유율 Vb2를 구할 수 있다. 두께 Tb2는, 현미경에 의해 열경화성 수지 기재(B)의 세로 50mm, 가로 50mm의 범위 내에서의 임의의 10점의 두께 평균으로부터 구해진다.
<다공질 시트상 기재(b)>
본 형태에 있어서의 다공질 시트상 기재(b)는 열경화성 수지 폼, 열가소성 수지 폼 등을 예시할 수 있고, 특별히 한정되지 않지만, 열경화성 수지 기재(B)의 취급성을 향상시킬 것을 목적으로 하여, 40℃에서의 다공질 시트상 기재(b)의 인장 강도 σrt2가 0.5MPa 이상이고, 또한 하기하는 인장 강도비 σr2가 0.5 이상인 것이 바람직하다.
40℃에서의 다공질 시트상 기재(b)의 인장 강도 σrt2는, JIS-L1913(2010) 「일반 부직포 시험 방법」에 규정되는 인장 강도의 측정 방법에 준거하여 평가를 행했을 때의, 다공질 시트상 기재의 역학 특성을 나타내는 하나의 지표이다. 또한, 여기서 말하는 「인장 강도비 σr2」란, 하기하는 온도 T(℃)에서의 다공질 시트상 기재(b)의 인장 강도 σT2와 40℃에서의 인장 강도 σrt2의 비이며, 다음 식으로 나타낼 수 있다.
σr2=σT2/σrt2
σrt2: 40℃에서의 다공질 시트상 기재(b)의 인장 강도
σT2: 온도 T(℃)에서의 다공질 시트상 기재(b)의 인장 강도
T: 열경화성 수지(a)를 30℃에서부터 1.5℃분의 승온 속도로 승온했을 때, 열경화성 수지(a)가 최저 점도를 나타내는 온도
여기서, 온도 T란 열경화성 수지(a)를 30℃에서부터 1.5℃분의 승온 속도로 가열했을 때, 열경화성 수지(a)의 점도가 최소가 되는 온도이며, 열경화성 수지(a)의 점도가 최소가 되는 온도가 복수인 경우에는, 그 중에서 가장 낮은 온도를 온도 T라 한다.
본 형태에 있어서의 다공질 시트상 기재(b)의 인장 강도 σrt2는, 0.5MPa 이상인 것이 바람직하고, 예를 들어 도 13의 (i)에 나타내는 바와 같이 다공질 시트상 기재(17)의 양단부를 클램프(18)로 파지하여 운반할 때에 장력이나 자중에 의해 다공질 시트상 기재(17)가 파단되는 것(도 13의 (iii))을 방지하는 관점에서, 1MPa 이상인 것이 보다 바람직하고, 3MPa 이상 1000MPa 이하인 것이 더욱 바람직하다. 이러한 다공질 시트상 기재(b)를 사용함으로써 파지할 때에 높은 장력을 거는 것이 가능하고, 열경화성 수지 기재(B)를 성형 기구에 제공할 때에 절단시키지 않고 반송이 가능(도 13의 (ii))해지기 때문에, 성형 기구의 설계 자유도를 높일 수 있다.
한편, 온도 T(℃)에서의 인장 강도 σT2는, 강화 섬유 기재(A)와 열경화성 수지 기재(B)를 성형 기구에 제공하고, 가압 및 가열함으로써 섬유 강화 복합 재료를 제조할 때의, 다공질 시트상 기재(b)의 역학 특성을 나타내고 있으며, 이들의 비인 인장 강도비 σr2(=σT2/σrt2)가 0.5 이상인 것이 바람직하고, 0.5 이상 0.99 이하인 것이 바람직하다. 이러한 다공질 시트상 기재(b)를 사용하여 열경화성 수지 기재(B)를 조제함으로써, 반송, 적층 시에는 취급성이 양호하고, 성형 기구에 제공하여, 가압 및 가열함으로써 섬유 강화 복합 재료를 제조할 때에는, 다공질 시트상 기재(b)의 절단이나 찢어짐 등을 발생하지 않고, 섬유 강화 복합 재료를 제조하는 것이 가능해지기 때문에, 제조 프로세스가 안정된다.
<열경화성 수지 기재(B) 양태 2>
이하에서는, 열경화성 수지 기재(B)가 열경화성 수지(a)와 필름상 기재(c)를 포함하는 기재인 양태에 대하여 기술한다.
열경화성 수지 기재(B)는, 열경화성 수지(a)와 필름상 기재(c)를 포함하는 기재이다. 즉, 열경화성 수지 기재(B)는, 열경화성 수지(a)를 필름상 기재(c)에 담지시킨 것이다. 또한, 열경화성 수지 기재(B)는, 열경화성 수지(a)와 필름상 기재(c)를 포함하기만 하면, 다른 물질, 예를 들어 각종 첨가제 등을 포함하고 있어도 상관없다.
본 형태의 열경화성 수지 기재(B)는 필름상 기재(c)와 열경화성 수지(a)로 구성되어 이루어지는 시트상인 것이 바람직하다. 열경화성 수지 기재(B)의 시트 두께는, 수지 공급성이나 역학 특성의 관점에서 0.5mm 이상이 바람직하다. 또한, 취급성, 부형성의 관점에서, 열경화성 수지 기재(B)의 시트 두께는 100mm 이하가 바람직하고, 60mm 이하가 보다 바람직하고, 30mm 이하가 더욱 바람직하다.
<필름상 기재(c)>
필름상 기재(c)의 형태는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 필름, 다공질막 등이 바람직하다. 필름상 기재(c)로서, 다공질막을 사용하는 경우, 사용하는 열경화성 수지(a)의 25℃에서의 점도에 따라서, 열경화성 수지(a)가 투과하지 않는 구멍 사이즈를 가지는 다공질막이 바람직하게 사용된다.
필름상 기재(c)의 주성분은 통상의 열가소성 수지이면 되고, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 부형성이나 유연성의 관점에서 폴리올레핀, 폴리아미드, 폴리에스테르가 바람직하게 사용된다. 여기에서 말하는 주성분이란, 필름상 기재(c) 100질량％에서 차지하는 비율이 70질량％ 이상 100질량％ 이하인 성분을 말한다. 필름상 기재(c)의 유연성이 높으면, 열경화성 수지(a)를 필름상 기재(c)로 덮는 가공을 행하기 쉽고, 형성된 폐공간에서 차지하는 열경화성 수지(a)의 비율을 높이는 것이 용이하다.
필름상 기재(c)의 인장 시험(JIS K 7127(1999))으로 측정되는 항복점에 있어서의 인장 하중 F를 시험편의 폭 W로 나눈 값 X는, 25℃에서 1N/mm 이상인 것이 바람직하고, 2N/mm 이상인 것이 보다 바람직하다. 25℃에서의 값 X를 1N/mm 이상으로 함으로써, 열경화성 수지 기재(B)의 반송 시나 적층 시 등에 피막이 찢어지지 않고 용이하게 취급할 수 있다.
또한, 온도 T에 있어서, 값 X는 1N/mm 미만인 것이 바람직하고, 0.5N/mm 미만인 것이 보다 바람직하다. 온도 T에 있어서의 값 X를 1N/mm 미만으로 함으로써, 필름상 기재(c)가 성형 중에 찢어지기 쉬워지고, 강화 섬유 기재(A)에 열경화성 수지(a)를 효율적으로 공급할 수 있다.
필름상 기재(c)의 두께는 1㎛ 이상 300㎛ 이하가 바람직하고, 1㎛ 이상 150㎛ 이하가 더욱 바람직하고, 1㎛ 이상 100㎛ 이하가 특히 바람직하다. 필름상 기재(c)의 두께를 1㎛ 이상 300㎛ 이하로 함으로써, 취급성이 양호해진다. 또한, 필름상 기재(c)의 두께가 얇을수록, 열경화성 수지 기재(B)의 두께당 열경화성 수지(a)의 보유량을 향상시킬 수 있다. 즉, 열경화성 수지 기재(B)의 두께당 공급 가능한 열경화성 수지(a)의 양이 많아지기 때문에, 필름상 기재(c)의 두께는 얇은 것이 바람직하다. 또한, 필름상 기재(c)의 두께가 얇을수록, 온도 T에 있어서의 값 X가 작고, 필름상 기재(c)가 찢어지기 쉬워지기 때문에 바람직하다.
또한, 본 형태에서는 통상, 상기 필름상 기재(c)가 폐공간을 형성하여 이루어진다. 그것에 의해, 성형 전에 필름상 기재(c)에 구멍을 둘 필요가 없고, 열경화성 수지(a)가 존재하는 영역을 외계에 대하여 필름상 기재(c)를 이격시킨 폐공간으로 할 수 있기 때문에, 미경화 수지의 누설도 없고, 저점도의 열경화성 수지(a)도 사용 가능하다. 또한, 폐공간이란, 열경화성 수지(a)가 25℃, 대기압 하에서 투과하지 않는 필름상 기재(c)로 둘러싸인 공간을 의미하고, 공간을 형성하는 필름상 기재(c)에 25℃대기압 하에서 열경화성 수지(a)가 투과하지 않을 정도의 구멍이 내어도 상관없다.
<열경화성 수지(a)>
본 형태에 있어서의 열경화성 수지(a)는, 40℃에서의 점도가 1000Paㆍs 이상이고, 30℃에서부터 1.5℃분의 승온 속도로 승온하였을 때의 최저 점도가 10Paㆍs 이하인 특성을 나타낸다. 열경화성 수지(a)에 대해서, 40℃에서의 점도를 1000Paㆍs 이상으로 하여, 30℃에서부터 1.5℃분의 승온 속도로 승온하였을 때의 최저 점도를 10Paㆍs 이하로 함으로써, 열경화성 수지 기재(B)를 성형 기구에 제공할 때의 취급성과, 성형 기구에 있어서 가압 및 가열함으로써 섬유 강화 복합 재료를 제조할 때의 열경화성 수지(a)의 강화 섬유 기재(A)로의 함침성을 양립시킬 수 있다.
취급성의 관점에서, 40℃에서의 열경화성 수지(a)의 점도는 1000Paㆍs 이상이 바람직하고, 열경화성 수지 기재(B)를 제조할 때의 열경화성 수지(a)의 가공성의 관점에서, 10kPaㆍs 이하가 바람직하다. 또한, 성형 시의 강화 섬유 기재(A)로의 함침성의 관점에서, 열경화성 수지(a)는 30℃에서부터 1.5℃분의 승온 속도로 승온하였을 때의 최저 점도는, 10Paㆍs 이하가 바람직하고, 열경화성 수지(a)의 경화물의 역학 특성의 관점에서, 1mPaㆍs 이상이 바람직하다.
열경화성 수지(a)의 40℃에서의 점도를 1000Paㆍs 이상으로 함으로써 열경화성 수지 기재(B)로서 성형 기구에 제공할 때에 열경화성 수지(a)가 열경화성 수지 기재(B)로부터 늘어져서 유출되는 것을 방지할 수 있다. 열경화성 수지 기재(B)로부터 열경화성 수지(a)가 늘어지는 것은, 성형 기구 주변을 오염시킬 뿐만 아니라, 미리 조제하여 제공하는 강화 섬유 기재(A)와 열경화성 수지 기재(B)의 투입량이 혼란해지기 때문에, 원하는 구성으로 섬유 강화 복합 재료를 제조하는 것이 곤란해진다.
한편, 열경화성 수지(a)를 30℃에서부터 1.5℃분의 승온 속도로 승온하였을 때의 최저 점도를 10Paㆍs 이하로 함으로써, 강화 섬유 기재(A)와 열경화성 수지 기재(B)를 성형 기구에 제공하고 가열 가압하여 섬유 강화 복합 재료를 제조할 때, 열경화성 수지(a)를 강화 섬유 기재(A)에 즉시 공급할 수 있어, 양호한 함침성을 발현한다. 함침성이 양호해짐으로써, 얻어지는 섬유 강화 복합 재료 중에 생성되는 보이드를 억제하는 것에 더하여, 제조 프로세스의 설계 자유도가 높아진다.
본 형태에 있어서의 열경화성 수지(a)로서는, 열경화성을 가지며 상기 점도 특성을 가지는 수지이기만 하면 특별히 한정되지 않지만, 에폭시 수지, 비닐에스테르 수지, 페놀 수지, 열경화성 폴리이미드 수지, 폴리우레탄 수지, 우레아 수지, 멜라민 수지 및 비스말레이미드 수지로부터 선택되는 적어도 1종의 열경화성 수지가 바람직하다. 이들 열경화성 수지 중에서도, 열경화성 수지 기재(B)의 경시 안정성과 얻어지는 섬유 강화 복합 재료의 역학 특성의 밸런스로부터, 열경화성 수지(a)로서는 에폭시 수지가 특히 바람직하다. 에폭시 수지는 단체로의 사용 외에도, 에폭시 수지를 주성분으로 한 열경화성 수지와의 공중합체, 변성체 및 2종류 이상 브랜드한 열경화성 수지 등도 사용할 수 있다.
또한, 본 형태에 있어서의 열경화성 수지(a)는, 150℃에서 5분간 가열한 경우의 이온 점도계로 측정되는 큐어 인덱스가 85％ 이상인 것이 바람직하다. 큐어 인덱스란 열경화성 수지(a)의 경화 반응 정도를 나타내는 지표이며, 큐어 인덱스가 높아짐으로써, 얻어지는 섬유 강화 복합 재료의 성형 기구로부터의 탈형이 용이해지기 때문에, 열경화성 수지(a)를 가열하여 경화시켜 섬유 강화 복합 재료로 하는 시간을 단시간에 행하는 것이 가능해진다. 그 때문에, 열경화성 수지 기재(B)와 강화 섬유 기재(A)를 성형 기구에 제공하여 제조하는 공정의 가열 시간이 단축되어, 생산성을 향상시킬 수 있다. 열경화성 수지(a)를 150℃에서 5분간 가열한 경우의 이온 점도계로 측정되는 큐어 인덱스는, 100％ 이하가 바람직하다.
본 형태에 있어서의, 열경화성 수지 기재(B) 중의 열경화성 수지(a)의 후술하는 성형 공정에 있어서의 예비 가열 온도 및 성형 온도에서의 점도는, 어느 온도에서도 1000Paㆍs 이하가 바람직하고, 100Paㆍs 이하가 보다 바람직하고, 10Paㆍs 이하가 더욱 바람직하다. 열경화성 수지 기재(B) 중의 열경화성 수지(a)의 예비 가열 온도 및 성형 온도에서의 점도를 1000Paㆍs 이하로 함으로써, 강화 섬유 기재(A)에 열경화성 수지(a)가 충분히 함침되어, 얻어지는 섬유 강화 복합 재료에 발생하는 보이드를 억제할 수 있다.
<제조 방법>
본 발명의 제2 형태에 관한 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법은, 강화 섬유 기재(A)에 열경화성 수지(a)를 함침시키고 이어서 경화시키는, 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법으로서, 후술하는 공정(II) 내지 (IV)를 포함하는 점을 특징으로 하고 있다. 그리고 보다 바람직한 양태로서는, 후술하는 공정(I)을 갖는다. 이하에서는, 이러한 본 발명의 제2 형태에 관한 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법에 대하여 설명한다.
<공정(I)>
본 발명의 제2 형태에 관한 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법은, 공정(II) 전에, 열경화성 수지(a)를 다공질 시트상 기재(b) 또는 필름상 기재(c)에 담지시켜, 열경화성 수지 기재(B)를 조제하는 공정(I)을 포함하는 것이 바람직하다. 열경화성 수지(a)를 다공질 시트상 기재(b) 또는 필름상 기재(c)에 담지시켜 열경화성 수지 기재(B)를 조제하는 방법으로서는, 예를 들어, 다공질 시트상 기재(b)를 사용하는 경우에는, 열경화성 수지(a)를 지정된 단위 면적당 중량에 맞춘 필름 형상으로 하여, 다공질 시트상 기재(b)의 적어도 편면에 부착시키고, 열경화성 수지(a)의 경화 반응이 진행되지 않는 온도에서 가열 가압하고, 다공질 시트상 기재(b)에 열경화성 수지(a)를 담지시켜, 권취하는 방법을 예시할 수 있다. 또한, 열경화성 수지(a)의 점도가 낮아서 필름 형상으로의 가공이 곤란한 경우에는, 다공질 시트상 기재(b) 상에 직접 열경화성 수지(a)를 도공하거나, 또는 열경화성 수지(a)에 다공질 시트상 기재(b)를 침지시킴으로써, 다공질 시트상 기재(b)에 열경화성 수지(a)를 담지시키는 방법을 들 수도 있다.
다공질 시트상 기재(b)에 열경화성 수지(a)를 담지시킬 때의 가열 가압 방법으로서는, 히터 등의 열원을 가진 다단 롤, 더블 벨트 프레스 등을 사용하는 방법을 들 수 있다. 이들 방법은, 연속적으로 가열 가압 기구에 열경화성 수지(a)와 다공질 시트상 기재(b)를 반송할 수 있기 ?문에, 긴 열경화성 수지 기재(B)가 얻어지는 이점이 있다.
또한, 분할 방식으로 열경화성 수지 기재(B)를 조제하는 방법도 예시할 수 있다. 소정의 사이즈로 재단한 다공질 시트상 기재(b)와 미리 칭량한 열경화성 수지(a)를 폐공간 내에 배치하여, 해당 폐공간 내를 감압시키고, 열경화성 수지(a)의 경화 반응이 진행되지 않는 온도에서 소정 시간 가열함으로써, 다공질 시트상 기재(b) 내에 존재하는 공기를 열경화성 수지(a)로 치환하여 다공질 시트상 기재(b)에 열경화성 수지(a)를 담지시키는 진공백 방법 등을 들 수 있다.
공정(I)에서, 열경화성 수지(a)를 다공질 시트상 기재(b)에 담지시킬 때에는, 열경화성 수지(a)의 경화 반응이 진행되지 않는 온도까지 열경화성 수지(a)를 가열하는 것이 바람직하다. 가열함으로써 열경화성 수지(a)의 점도가 저하되고, 다공질 시트상 기재(b)로의 열경화성 수지(a)의 침투를 촉진시키는 효과가 있다. 또한, 경화 반응이 진행되지 않는 온도에서의 열경화성 수지(a)의 점도는, 1000Paㆍs 이하가 바람직하고, 100Paㆍs 이하가 보다 바람직하고, 10Paㆍs 이하가 더욱 바람직하다. 경화 반응이 진행되지 않는 온도에서의 열경화성 수지(a)의 점도를 1000Paㆍs 이하로 함으로써, 다공질 시트상 기재(b)에 열경화성 수지(a)가 충분히 침투하여, 얻어지는 열경화성 수지 기재(B)의 수지 함유 불균일이나 두께 불균일을 작게 할 수 있어, 이것을 사용하여 제조되는 섬유 강화 복합 재료는, 강화 섬유 기재(A)로의 열경화성 수지(a)의 공급 불균일이 적고, 보이드가 적은 고품질의 섬유 강화 복합 재료가 되기 때문에 바람직하다.
공정(I)에서, 열경화성 수지(a)를 다공질 시트상 기재(b)에 담지시킬 때에는, 가압하는 것이 더욱 바람직하다. 가압함으로써 다공질 시트상 기재(b)로의 열경화성 수지(a)의 침투가 촉진된다. 가압하는 압력의 범위로서는, 0.1MPa 이상 10MPa 이하의 범위가 바람직하다. 이러한 범위로 함으로써, 가압에 의한 침투 촉진 효과가 충분히 얻어지고, 열경화성 수지(a)를 효율적으로 다공질 시트상 기재(b)에 침투시킬 수 있기 때문에 바람직하다.
또한, 열경화성 수지(a)를 필름상 기재(c)에 담지시켜 열경화성 수지 기재(B)를 조제하는 방법으로서는, 예를 들어 이하의 방법을 들 수 있다. 인플레이션법에 의해 튜브상으로 한 필름상 기재(c)의 1변을 접합시킴으로써, 3변이 폐쇄된 주머니를 제조한다. 이 외에도, 2매의 필름상 기재(c)를 겹쳐, 열경화성 수지(a)를 넣는 입구를 남기고, 나머지를 접합시키는 방법이나, 1매의 필름상 기재(c)를 접어, 열경화성 수지(a)를 넣는 입구를 남기고 나머지를 접합시키는 방법으로도 주머니를 제조할 수 있다. 얻어진 주머니에 열경화성 수지(a)를 넣고, 개방되어 있는 입구를 접합시킴으로써, 열경화성 수지 기재(B)를 조제할 수 있다. 열경화성 수지(a)를 필름상으로 하는 것이 가능한 경우에는, 필름상으로 한 열경화성 수지(a)를 필름상 기재(c)로 끼우고, 단부를 접합시킴으로써도 조제할 수 있다.
<공정(II)>
본 발명의 제2 형태에 관한 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법은, 강화 섬유 기재(A) 및 열경화성 수지 기재(B)를 성형 기구에 제공하는 공정(II)을 포함한다. 강화 섬유 기재(A) 및 열경화성 수지 기재(B)를 성형 기구에 제공하는 형태로서, 분할 방식으로서는, 강화 섬유 기재(A)와 열경화성 수지 기재(B)를 원하는 형상ㆍ사이즈로 재단하고, 적층하여 형성한 프리폼으로서 성형 기구에 제공하는 방법을 예시할 수 있다. 성형 기구로서는, 프리폼을 투입하여 형상을 부여하는 기구라면 한정되지 않지만, 자웅 한 쌍의 양면형을 구비한 프레스기나, 편면에 형상을 가지는 부형형 등의 성형 기구를 들 수 있다.
또한, 강화 섬유 기재(A)와 열경화성 수지 기재(B)가 긴 형상이며, 강화 섬유 기재(A)와 열경화성 수지 기재(B)를 연속적으로 성형 기구에 제공하는 것이 바람직하다. 여기서 긴 형상이란, 기재의 길이 방향의 길이가 10m 이상인 것을 의미한다. 연속적으로 제공하는 방법으로서는, 긴 형상의 강화 섬유 기재(A)와 열경화성 수지 기재(B)를, 각각을 크릴에 걸어서 송출하고, 와인더 등의 권취 기구로 장력을 걸면서 권취하는 공정 내에 배치하고, 이 공정 내의 송출-권취 기구간에 성형 기구를 구비하는 방법을 예시할 수 있다. 상기 방법에서는, 연속적으로 강화 섬유 기재(A)와 열경화성 수지 기재(B)를 성형 기구에 제공할 수 있다는 이점을 갖는다. 성형 기구로서는, 형상을 부여하는 기구라면 한정되지 않지만, 다단 롤이나 더블 벨트 프레스 등의 연속적인 성형이 가능한 기구를 들 수 있다.
또한, 공정(II)에서는, 열경화성 수지 기재(B)의 적어도 하나의 측면을 강화 섬유 기재(A)로 밀봉하도록 성형 기구에 제공함으로써, 열경화성 수지 기재(B)의 유동을 막아, 열경화성 수지(a)를 효율적으로 강화 섬유 기재(A)에 공급할 수 있다. 여기서, 열경화성 수지 기재(B)의 측면이란, 열경화성 수지 기재(B)의 두께 방향에 평행한 면을 의미한다. 얻어지는 섬유 강화 복합 재료의 형상이나 금형의 형상에 따라서 다르지만, 열경화성 수지 기재(B)의 적어도 하나의 측면을 밀봉해두는 것이 바람직하고, 모든 측면을 밀봉해두는 것이 보다 바람직하다. 강화 섬유 기재(A)에 의해 열경화성 수지 기재(B)를 밀봉하는 방법은 특별히 제한은 없지만, 예를 들어 강화 섬유 기재(A)로 열경화성 수지 기재(B)를 감싸는 방법이나, 2매의 강화 섬유 기재(A)로 열경화성 수지 기재(B)를 끼워서 이음매를 클램프하는 방법을 예시할 수 있다. 또한, 밀봉하는 강화 섬유 기재(A)는 열경화성 수지 기재(B)의 측면에 밀착되어 있어도, 공간을 가지고 있어도 된다.
<예비 가열 공정>
또한, 본 발명의 제2 형태에 관한 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법에서는, 공정(II) 전에, 열경화성 수지 기재(B)를 미리 가열(예비 가열)하는 공정을 가지는 것이 바람직하다. 성형 기구에 제공하기 전에 예비 가열함으로써, 열경화성 수지 기재(B)가 연화된 상태에서 성형 기구에 제공되기 때문에, 실온 상태에서 성형 기구에 제공하는 경우와 비교하여 형상 추종성이 향상된다.
예비 가열의 온도는, 후술하는 공정(IV)에 있어서의 열경화성 수지(a)를 경화시키는 온도와 동일해도 상이해도 상관없다. 예비 가열의 온도가 경화시키는 온도와 동일한 경우에는, 열경화성 수지(a)의 경화 반응에 수반하는 점도 상승의 관점에서, 예비 가열 시간은 10분 이내가 바람직하다.
또한, 예비 가열의 온도는 수지 유동과 형상 추종성의 관점에서, 열경화성 수지(a)를 1.5℃분의 승온 속도로 가열했을 때의 최저 점도를 나타내는 온도보다도 10℃ 이상 낮은 온도인 것이 바람직하다. 예비 가열의 온도를, 열경화성 수지(a)를 1.5℃분의 승온 속도로 가열했을 때의 최저 점도를 나타내는 온도보다도 10℃ 이상 낮은 온도로 함으로써, 열경화성 수지 기재(B)가 양호하게 원하는 형상에 추종하여 부형성이 향상되므로, 복잡 형상의 섬유 강화 복합 재료를 용이하게 얻을 수 있기 때문에 바람직하다.
예비 가열하는 방법으로서는, 히터 등을 구비한 열판과 직접 접촉시키는 방법이나 열풍에 의해 온도 조절된 공간에서 가열하는 분위기 가열 방법 등을 예시할 수 있다.
<공정(III)>
본 발명의 제2 형태에 관한 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법은, 성형 기구에 의한 가압에 의해, 열경화성 수지 기재(B)로부터 강화 섬유 기재(A)에 열경화성 수지(a)를 공급하여 함침시키는 공정(III)을 포함한다. 공정(III)에서의 가압하는 방법으로서는, 연속 방식과 분할 방식을 들 수 있다.
연속 방식으로서는, 성형 기구에 제공된 강화 섬유 기재(A)와 열경화성 수지 기재(B) 자체를 반송하면서, 가압하는 다단 롤이나 더블 벨트 프레스 등에서 가압하는 방법을 예시할 수 있다.
분할 방식으로서는, 미리 강화 섬유 기재(A)와 열경화성 수지 기재(B)로부터 프리폼을 형성하여 가압하는 방법을 예시할 수 있다. 분할 방식에 있어서 가압하는 방법으로서는, 양면형을 프레스기에 설치하여, 해당 양면형을 형 체결하여 가압하는 방법이나, 편면의 부형형과 가요성을 가지는 필름으로 구성된 폐공간 내에 강화 섬유 기재(A)와 열경화성 수지 기재(B)로 이루어지는 프리폼을 배치하여 해당 폐공간을 감압하는 방법을 들 수 있다. 후자의 경우, 성형 공간인 폐공간이 외부보다도 감압되어 있기 때문에, 강화 섬유 기재(A)와 열경화성 수지 기재(B)의 적층체(프리폼)가 가압된 상태로 된다.
<공정(IV)>
본 발명의 제2 형태에 관한 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법은, 성형 기구에 의한 가열에 의해, 열경화성 수지(a)를 경화시키는 공정(IV)을 포함한다. 가열 온도는 열경화성 수지(a)의 경화 속도와, 강화 섬유 기재(A)와 열경화성 수지 기재(B)가 성형 기구에 투입되고 나서 취출되는 시간(성형 시간)으로부터 설정할 수 있지만, 100℃ 이상 300℃ 이하의 범위가 바람직하다. 가열 온도를 이러한 범위로 함으로써, 성형 사이클을 단축시킬 수 있어, 섬유 강화 복합 재료의 생산성을 향상시킬 수 있기 때문에 바람직하다.
<공정(III)과 공정(IV)의 동시 진행>
또한, 본 형태에서는, 공정(III)의 가압과 공정(IV)의 가열을 동시에 진행시키는 것이 바람직하다. 여기서, 공정(III)의 가압과 공정(IV)의 가열을 동시에 진행시킨다는 것은, 공정(III)의 가압과 공정(IV)의 가열의 양쪽이 행해지고 있는 시간에 겹침이 있는 것, 즉, 양쪽을 동시에 실시하고 있는 시간이 존재하는 것을 의미한다. 그 때문에, 공정(III)의 개시 시간 및 종료 시간과, 공정(IV)의 개시 시간 및 종료 시간에 차가 있어도 상관없다. 즉, 가압과 가열을 동시에 개시하여, 가압과 가열을 동시에 종료시키는 양태도 포함하면, 가압을 개시한 후에 가열을 개시하고, 그 후 가압을 종료하여, 마지막으로 가열을 종료시키는 양태나, 가압을 개시한 후에 가열을 개시하고, 그 후 가열을 종료하여, 마지막으로 가압을 종료시키는 양태나, 가압과 가열을 동시에 개시하고, 그 후 가압을 종료하고, 마지막으로 가열을 종료시키는 양태 등을 포함한다.
공정(III)의 가압과 공정(IV)의 가열의 양쪽을 동시에 실시하고 있는 시간이 존재함으로써, 공정(III)의 가압에 의한 형상 부형 효과 및 열경화성 수지(a)의 강화 섬유 기재(A)로의 함침을 촉진시키는 효과, 및 공정(IV)의 가열에 의한 열경화성 수지 기재(B)의 연화에 의한 형상 추종성 향상의 효과, 그리고 열경화성 수지(a)의 점도 저하에 수반하는 강화 섬유로의 함침성 향상의 효과의 양쪽을 이용할 수 있기 때문에 바람직하다.
<양면형에 의한 프레스 성형>
본 발명의 제2 형태에 관한 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법은, 성형 기구가 한 쌍의 양면형을 가지고, 상기 강화 섬유 기재(A)와 상기 열경화성 수지 기재(B)로 이루어지는 프리폼을 해당 양면형 내에서 성형하는 방법(이하, 이 방법을 프레스 성형 방법이라 함)인 것이 바람직하다(도 2). 이러한 성형 방법의 일례로서, 강화 섬유 기재(A)와 열경화성 수지 기재(B)로 이루어지는 프리폼(3)을 미리 제작하여, 금형(양면형(4A, 4B)) 내에 배치하고, 양면형에서 형 체결을 행함으로써 가압하여 부형하고, 강화 섬유 기재(A)에 열경화성 수지(a)를 공급하여 함침시킨다. 그 후, 상기 금형을 가열하여 열경화성 수지(a)를 경화시킨다. 금형은 프리폼(3)을 배치하기 전에 성형 온도까지 가열하고 있어도 상관없고, 프리폼(3)이 연화되는 온도로 가열한 금형을 가압 후에, 성형 온도까지 승온해도 상관없다. 전자는 금형의 냉각ㆍ가열을 필요로 하지 않기 때문에, 성형 사이클을 단축시키는 효과가 있고, 후자는 형상 추종성이 향상되므로, 얻어지는 섬유 강화 복합 재료의 표면 품위가 향상되는 효과가 있다.
프리폼(3)은 양면형에 배치하기 전(공정(II) 전)에 예비 가열하여, 열경화성 수지 기재(B)를 연화시켜두면, 형상 추종성이 향상되기 때문에 더욱 바람직하다.
양면형 상에 프리폼(3)을 배치할 때에는, 프리폼(3)을 유지하기 위해 블랭크 홀더(5)를 사용하는 것이 바람직하다(도 3). 블랭크 홀더(5)로 프리폼(3)의 단부를 끼워 넣음으로써 프리폼(3)의 단부를 고정할 수 있기 때문에, 열경화성 수지 기재(1)로부터 배출되는 열경화성 수지(a)의 측면 누설을 방지하고, 열경화성 수지(a)를 낭비없이 강화 섬유 기재(2)에 함침시킬 수 있다. 덧붙여, 프리폼(3)의 금형으로의 세트, 취출을 보조할 수 있다는 이점도 갖는다.
또한, 공정(III)에서, 면압 P1(MPa)에서 형 체결을 개시한 후, 면압 P1보다도 높은 면압 P2(MPa)에서 형 체결을 완료하는 것이 바람직하고, 면압 P2가 면압 P1의 2배 이상인 것이 보다 바람직하고, 면압 P2가 면압 P1의 3배 이상인 것이 더욱 바람직하다. 즉, 형 체결 개시 시에는 수지의 점도가 높기 때문에, 보다 저압에서 프리폼의 부형을 우선적으로 실시하고, 형 체결 완료 시에는 부형한 프리폼에, 보다 고압에서 수지의 공급을 실시함으로써, 복잡 형상의 성형과 수지의 안정된 함침을 양립시킬 수 있다. 본 실시 양태에 있어서는, 형 체결 개시 시의 면압 P1과 형 체결 완료 시의 면압 P2의 관계가 조건: P2>P1을 만족시키기만 하면, 도중 단계의 면압의 값이나 대소 관계는 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 형 체결 개시의 면압 P1에서 유지하여 프리폼의 부형을 행한 후, 형 체결 완료의 면압 P2까지 압력을 높이는 방법이 바람직하다.
<편면형과 커버 필름에 의한 성형>
본 발명의 제2 형태에 관한 제조 방법은, 성형 기구가 편면형(6)을 가지고, 상기 강화 섬유 기재(A)와 상기 열경화성 수지 기재(B)로 이루어지는 프리폼(3)을 해당 편면형(6)에 배치하고, 이어서 커버 필름(7)으로 팩하여 성형하는 것이 바람직하다(도 4). 이러한 성형 방법의 일례로서, 강화 섬유 기재(A)와 열경화성 수지 기재(B)로 이루어지는 프리폼(3)을 제작하고, 편면형(6)에 배치한다. 해당 프리폼(3)을 커버 필름(7)과 편면형(6) 사이에 설치하고, 시일재를 사용하여 프리폼(3)보다 큰 사이즈의 커버 필름(7)의 단부를 편면형(6)에 밀착시킨다. 커버 필름(7)과 편면형(6)의 밀착면의 일부에, 흡인구(8)를 설치하고, 진공 펌프를 사용하여 흡인구로부터, 성형 공간(프리폼(3)을 배치한 편면형(6)과 커버 필름(7)으로 구성되는 공간) 내에 존재하는 공기를 흡인하여, 해당 성형 공간 내를 감압시킨다. 이 때, 성형 공간이 외부보다도 감압 상태가 되기 때문에, 프리폼(3)이 가압된 상태로 된다. 그 후, 열풍 오븐 등에 투입하여 가열함으로써, 열경화성 수지(a)가 용융되어 강화 섬유 기재(A)에 함침됨과 함께, 경화 반응이 진행되어 섬유 강화 복합 재료를 얻을 수 있다. 이러한 성형 방법에서는, 성형 공간에 존재하는 기체를 흡인하여 감압시키므로, 강화 섬유 기재(A)에 포함되어 있는 공기 등도 제거되기 때문에, 얻어지는 섬유 강화 복합 재료 중의 보이드 형성이 억제되어, 양호한 역학 특성, 표면 품위를 가지는 효과가 있다.
진공 펌프에 의한 감압은, 가열 시에는 멈추어도, 연속해서 감압시켜도 상관없지만, 얻어지는 섬유 강화 복합 재료의 보이드를 억제하는 관점에서, 가열 중에도 연속해서 감압시켜두는 것이 바람직하다. 또한, 상기 커버 필름(7)에는 가요성을 가지는 필름을 사용함으로써, 편면형에의 추종성이 양호해지기 때문에 바람직하다.
<중공형에 의한 성형>
본 발명의 제2 형태에 관한 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법은, 성형 기구가 중공형을 가지고, 중공부에 상기 강화 섬유 기재(A)와 상기 열경화성 수지 기재(B)로 이루어지는 프리폼을 배치하여, 해당 중공부를 가압하는 것이 바람직하다. 이러한 성형 방법의 일례로서, 강화 섬유 기재(A)와 열경화성 수지 기재(B)로 이루어지는 프리폼을 제작하고, 중공형 내의 성형면에 부착하도록 배치한다. 중공부를 가압함으로써 프리폼을 부형함과 함께, 강화 섬유 기재(A)에 열경화성 수지(a)를 공급하고, 중공형 내를 가열하여 열경화성 수지(a)를 경화시킨다. 중공형은 프리폼을 배치하기 전에 성형 온도까지 가열하고 있어도 상관없고, 프리폼이 연화되는 온도로 가열한 중공형의 중공부에 프리폼을 배치하고, 중공부를 가압 후에 성형 온도까지 승온해도 상관없다. 전자는 중공형의 냉각ㆍ가열을 필요로 하지 않기 때문에, 성형 사이클을 단축시키는 효과가 있고, 후자는 형상 추종성이 향상되어 얻어지는 섬유 강화 복합 재료의 표면 품위가 향상되는 효과가 있다. 또한, 중공형은 중공부를 가지는 하나의 강체를 포함하는 일체형이어도, 복수의 강체를 조합하여 중공부를 구성하는 분할형이어도 상관없다. 중공부를 가압하는 방법으로서는, 압축 공기를 상기 중공부에 유입시키는 방법 등을 예시할 수 있다.
<중자형에 의한 성형>
더욱 바람직하게는, 성형 기구가 추가로 중자형을 가지는 것이 좋다(도 5). 이러한 성형 방법에서는, 상기 중공형(9A, 9B)에 더하여 성형 기구가 중자형(10)을 갖는다. 중공형(9A, 9B)의 중공부에 상기 강화 섬유 기재(A)와 상기 열경화성 수지 기재(B)로 이루어지는 프리폼(3)을 배치하고, 중자형(10)을 삽입해도 상관없고, 중자형(10)의 표면에 상기 프리폼(3)을 배치한 것을 중공형(9A, 9B)으로부터 형성되는 중공부에 삽입해도 상관없다. 가압 방법으로서는, 중자형(10)에 기체를 도입하여 팽창시키는 것이 바람직하다. 중자형(10)으로서는, 고온에 있어서도 균일하게 압력을 부하하는 것이 가능한 열가소성 수지성의 블라더가 바람직하게 사용된다. 이러한 성형 방법에서는, 프리폼(3)의 외표면을 형으로 누르기 때문에, 중공 형상의 섬유 강화 복합 재료를 용이하게 제조할 수 있는 효과가 있다.
<인취 기구에 의한 성형>
본 발명의 제2 형태에 관한 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법은, 성형 기구가, 강화 섬유 기재(A)와 열경화성 수지 기재(B)를 가압하면서 인취하는 기구를 갖는 것이 바람직하다. 이러한 성형 방법의 일례로서, 긴 형상의 강화 섬유 기재(A) 및 열경화성 수지 기재(B)를 포함하는 적층체(16)(도 1 참조)를 성형 기구에 연속적으로 공급함과 함께, 가압하여 부형하고, 강화 섬유 기재(A)에 열경화성 수지(a)를 공급하고 가열하여 성형 기구 내에서 열경화성 수지(a)를 경화시켜, 연속적으로 일정 단면의 섬유 강화 복합 재료를 제조한다. 연속 성형 사이클의 관점에서, 성형은 공정(III)의 가압과 공정(IV)의 가열을 동시에 진행시키는 것이 바람직하다. 이러한 성형 방법에서는, 길면서 일정한 단면의 섬유 강화 복합 재료를 용이하게 제조할 수 있는 효과가 있다. 성형 기구로서는, 관통 구멍이 뚫려 있는 관통형이라도, 강체의 표면에 부형면을 가지는 압당형이라도 상관없고, 히터 등의 가열 기구를 구비한 형으로 함으로써, 가압과 가열을 동시에 행할 수 있다.
관통형(11)으로서는, 도 6에 도시된 바와 같이 관통 구멍을 가지는 강체이며, 편면에 강화 섬유 기재(A) 및 열경화성 수지 기재(B)를 포함하는 적층체(16)를 공급하는 공급구를 가지고, 공급구와 반대의 면에 얻어지는 섬유 강화 복합 재료를 인발하는 인발구를 가지는 것을 들 수 있다. 성형 시에는 강화 섬유 기재(A) 및 열경화성 수지 기재(B)를 포함하는 적층체(16)를 공급구로부터 연속적으로 송입하고, 관통 구멍을 통해 인발구로부터 인발함으로써 관통형(11) 내에서 가압하여 부형함과 함께, 강화 섬유 기재(A)에 열경화성 수지(a)를 공급하고 가열함으로써, 열경화성 수지(a)를 경화시킨다. 관통형(11)의 형상으로서는, 공급구가 인발구보다 크고, 관통 구멍이 테이퍼 형상으로 되어 있는 형상이 압력을 부여하기 쉽기 때문에 바람직하다. 이러한 성형 기구에서는, 가열을 로 내에서 행하는 분위기 가열 이외에도, 관통형(11) 자체에 히터 등의 가열 기구를 구비함으로써 직접 가열하는 것을 예시할 수 있다.
또한, 압당형(12)으로서는, 도 7에 나타낸 바와 같은 강체를 포함하고, 성형 시에 강화 섬유 기재(A) 및 열경화성 수지 기재(B)를 포함하는 적층체(16)를 균일하게 가압할 수 있는 가압면을 가지는 형을 사용하는 것도 좋다. 성형 시에는 강화 섬유 기재(A) 및 열경화성 수지 기재(B)를 포함하는 적층체(16)에 장력을 가한 상태에서 연속적으로 반송하고, 압당형(12)의 성형면에 누름으로써 가압하여 부형함과 함께, 강화 섬유 기재(A)에 열경화성 수지(a)를 공급하고 가열함으로써, 열경화성 수지(a)를 경화시킨다. 압당형(12)의 형상으로서는, 형면이 제공되는 강화 섬유 기재(A) 및 열경화성 수지 기재(B)를 포함하는 적층체(16)의 표면과 접하는 각도 θ(13)가, 15° 내지 45°의 범위 내인 것이 바람직하고, 25° 내지 40°의 범위 내인 것이 더욱 바람직하다. 각도가 작으면 충분한 압력이 부여되지 않기 때문에, 강화 섬유 기재(A)로의 열경화성 수지(a)의 공급이 불충분해질 뿐만 아니라, 원하는 형상으로 성형할 수 없다는 문제가 발생하는 경우가 있다. 한편, 각도 θ(13)가 큰 경우에는, 과잉의 응력이 부가되기 때문에 성형 시에는 강화 섬유 기재(A) 및 열경화성 수지 기재(B)를 포함하는 적층체(16)가 성형 중에 절단되는 경우가 있다. 이러한 성형 기구에서는, 가열을 로 내에서 행하는 분위기 가열 이외에도, 압당형(12) 자체에 히터 등의 가열 기구를 구비함으로써 직접 가열하는 것을 예시할 수 있다.
또한, 가압하면서 인취하는 기구에 있어서는, 가압 기구에 더블 벨트 프레스(14A, 14B)를 적합하게 사용할 수 있다(도 8). 이러한 가압 기구로 함으로써, 연속적인 섬유 강화 복합 재료의 성형을 용이하게 행할 수 있기 때문에, 섬유 강화 복합 재료의 생산성을 향상시키는 효과를 갖는다.
또한, 가열용과 냉각용의 2기 이상을 병렬시킨 간헐식 프레스 시스템으로 하는 것도 바람직하다. 가열용과 냉각용의 성형 기구를 분할한 프레스 시스템으로 함으로써, 성형 기구 내의 온도를 승온, 강온시키는 공정이 불필요해지므로, 섬유 강화 복합 재료의 생산성을 향상시킬 수 있기 때문에 바람직하다.
<공정(II)에서의 강화 섬유 기재(A)와 열경화성 수지 기재(B)의 적합한 양태>
본 형태에 있어서는 공정(II)에서, 열경화성 수지 기재(B)가 강화 섬유 기재(A)에 덮여 있는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는, 열경화성 수지 기재(B)가 완전히 강화 섬유 기재(A)에 의해 덮여 있고, 열경화성 수지 기재(B)가 노출되어 있는 부분이 없는 형태이다. 이러한 형태에서는, 열경화성 수지 기재(B)로부터 배출되는 열경화성 수지(a)의 성형 영역 이외로의 누설을 방지하는 효과 외에도, 낭비없이 강화 섬유 기재(A)에 수지를 공급할 수 있는 효과가 있다. 도 9, 10에 도시된 바와 같이, 열경화성 수지 기재(B)를 강화 섬유 기재(A)로 덮을 때에는, 강화 섬유 기재(A)를 열경화성 수지 기재(B)에 권회하는 형태나, 복수매의 강화 섬유 기재(A)를 열경화성 수지 기재(B)에 씌우는 형태를 예시할 수 있다.
연속 방식에 의한 성형에 있어서는, 강화 섬유 기재(A) 및 열경화성 수지 기재(B)를 포함하는 적층체를 성형 기구로 반송하는 방향에 대하여 직교 방향의 단면을 도 9, 10에 나타낸 바와 같은 구성으로 함으로써, 상기 효과를 발현할 수 있다.
한편, 분할 방식에 의한 성형에 있어서는, 프리폼의 임의의 단면을 도 9, 10에 나타낸 바와 같은 구성으로 함으로써, 상기 효과를 발현할 수 있다.
본 형태에 있어서는 공정(II)에서, 강화 섬유 기재(A)가 성형 기구에 접촉하도록 성형 기구에 제공되고, 또한 열경화성 수지 기재(B)의 적어도 일부가 강화 섬유 기재(A)에 덮여 있는 것이 바람직하다. 성형 기구와 강화 섬유 기재(A)가 접촉되는 형태로 함으로써, 성형 기구와의 마찰이 저감되고, 형상 추종성이 향상되기 때문에 바람직하다. 강화 섬유 기재(A)가 성형 기구에 접촉하도록 성형 기구에 제공하는 방법으로서, 성형 기구가 상하에서 끼우는 프레스 기구인 경우에는, 성형 기구 중의 최하면이나 최상면에 강화 섬유 기재(A)를 배치하는 방법을 들 수 있다.
본 형태에 있어서는 공정(II)에서, 강화 섬유 기재(A)와 열경화성 수지 기재(B)를 직접 접촉시켜, 성형 기구에 제공하는 것이 바람직하다. 강화 섬유 기재(A)와 열경화성 수지 기재(B)를 직접 접촉시켜 성형 기구에 제공함으로써, 공정(III)에서 열경화성 수지(a)를 공급할 때에 접촉면에서 열경화성 수지(a)의 공급이 이루어지는 면 주입의 형태가 된다. 그 때문에, 함침성이 향상되어, 성형 사이클을 단축시킬 수 있다.
강화 섬유 기재(A)와 열경화성 수지 기재(B)를 직접 접촉시키는 형태로서는, 각각을 1매씩 적층해도, 복수매 적층해도 상관없다.
본 형태에 있어서는 공정(II)에서, 강화 섬유 기재(A)와 열경화성 수지 기재(B)를 합계로 4층 이상 적층하여 성형 기구에 제공하는 것이 바람직하다. 그 중에서도 열경화성 수지(a)의 함침성의 관점에서, 강화 섬유 기재(A)와 열경화성 수지 기재(B)를 교대로 4층 이상 적층(도 11)하는 것이 바람직하고, 섬유 강화 복합 재료의 두께의 설계 자유도를 향상시키는 효과가 있다. 적층 매수의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 얻어지는 섬유 강화 복합 재료의 품질 관점에서, 적층수가 100층 이하인 것이 바람직하다. 강화 섬유 기재(A)와 열경화성 수지 기재(B)를 이러한 형태로서 성형 기구에 제공함으로써, 양호한 품질의 섬유 강화 복합 재료를 임의의 두께로 제조할 수 있기 때문에 바람직하다.
본 형태에 있어서는 공정(II)에서, 강화 섬유 기재(A)와 열경화성 수지 기재(B)에 더하여, 추가로 코어재(C)(코어재(15))도 성형 기구에 제공하는 것이 바람직하다. 이러한 구성으로 성형 기구에 제공함으로써, 얻어지는 섬유 강화 복합 재료의 두께 증가, 강성 향상, 경량화 등을 용이하게 제어할 수 있다(도 12).
바람직하게는 코어재(C)의 표면에는 강화 섬유 기재(A)를 적층하고, 코어재(C)와 열경화성 수지 기재(B)를 직접 접촉시키지 않는 구성으로 하는 것이 좋다. 이러한 구성으로 함으로써, 코어재(C)로의 열경화성 수지(a)의 함침이 억제되어, 경량이며 고품질인 섬유 강화 복합 재료를 얻을 수 있다.
또한, 코어재(C)로서는 발포폼이 적합하게 사용된다. 코어재(C)로서 적합한 발포폼은, 독립 기포를 가지는 발포폼이어도 연속 기포를 가지는 발포폼이어도 상관없지만, 열경화성 수지(a)의 발포폼으로의 함침 억제의 관점에서는, 독립 기포를 가지는 발포폼이 바람직하다. 발포폼으로서는 경질 우레탄폼이나 경질 아크릴폼 이외에도, 강화 섬유 표면을 기모시켜 형성한 네트워크 구조에 수지를 코팅시킨 폼재를 예시할 수 있다.
[실시예]
이하에 실시예를 나타내어, 본 형태를 더욱 구체적으로 설명한다. 먼저, 본 발명에 사용한 평가 방법을 하기한다.
(평가 방법 1) 열경화성 수지의 점도 측정
열경화성 수지의 점도는 동적 점탄성 장치 ARES-2KFRTN1-FCO-STD(티ㆍ에이ㆍ인스트루먼트(주)제)를 사용하고, 상하부 측정 지그에 직경 40mm의 평판의 패러렐 플레이트를 사용하고, 상부와 하부의 지그간이 1mm가 되도록 열경화성 수지를 세트 후, 비틀림 모드(측정 주파수: 0.5Hz)에서 측정 개시 온도를 30℃, 승온 속도 1.5℃분으로 측정하였다. 얻어진 데이터로부터, 온도 40℃에서의 점도 및 측정한 수지 점도가 최소로 되는 온도를 T(℃)로 하여 온도 T(℃)에서의 점도를 구하였다.
(평가 방법 2) 열경화성 수지의 큐어 인덱스
이온 점도계로서, 유전 측정 장치(Holometrix-Micromet사제, MDE-10 큐어 모니터)를 사용하였다. TMS-1인치형 센서를 하면에 매립한 프로그래머블 미니프레스 MP2000의 하면에 내경 32mm, 두께 3mm의 바이톤제 O링을 설치하고, 프레스의 온도를 150℃로 설정하고, O링의 내측에 열경화성 수지를 주입하여 프레스를 폐쇄하고, 열경화성 수지의 이온 점도의 시간 변화를 추적하였다. 측정은 10, 100, 1,000 및 10,000Hz의 각 주파수에서 행하고, 부속 소프트웨어를 사용하여 주파수 비의존의 이온 점도의 대수 Logα를 얻었다. 여기서, 150℃에서 5분간 가열한 경우의 큐어 인덱스(％)를 다음 식으로부터 산출하였다.
큐어 인덱스=
(Logαt-Logαmin)/(Logαmax-Logαmin)×100
αt: 5분 경과 시에 있어서의 이온 점도(단위: Ωㆍcm)
αmin: 이온 점도의 최솟값(단위: Ωㆍcm)
αmax: 이온 점도의 최댓값(단위: Ωㆍcm)
(평가 방법 3) 다공질 시트상 기재의 인장 강도 σrt2
다공질 시트상 기재를 사용하여, 어느 방향을 0°의 기준으로 하고, +45°, +90°, -45°의 방향으로 폭 50mm, 길이 280mm의 시험편을 잘라내고, JIS-L1913(2010) 「일반 부직포 시험 방법」에 규정된 인장 강도 측정 방법에 준거하여, 40℃에서의 인장 강도를 평가하였다. 시험기로서, "인스트론"(등록 상표) 만능 시험기(인스트론사제)를 사용하였다. 본 발명에 있어서 인장 강도란, 파단점의 하중을 단면적으로 나눈 것을 가리킨다. 각 시험편에 있어서의 인장 강도의 평균값을 σθ(θ=0°, +45°, +90°, -45°)로 하고, 이들의 평균값을 다공질 시트상 기재의 인장 강도 σrt2로 하였다.
(평가 방법 4) 온도 T(℃)에서의 다공질 시트상 기재의 인장 강도 σT2
평가 방법 1에서 얻어진 인장 강도 σrt2와 동일한 방향의 시험편을 사용하고, 조 내 온도가 평가 방법 1에서 얻어진 온도 T(℃)가 되게 온도 조정된 항온조 내에서, 평가 방법 3과 동일한 인장 평가를 행하였다. 이 때의 인장 강도를 온도 T(℃)에서의 인장 강도 σT2로 하였다.
(평가 방법 5) 필름상 기재의 인장 시험 방법
JIS K 7127(1999)에 준거하여 인장 시험기(5565 상치(床置)형 만능 시험 시스템, 인스트론제)을 사용하여 인장 시험을 실시하였다. 인장 시험은 25℃ 및 평가 방법 1에서 얻어진 온도 T(℃)에서 실시하였다. 온도 T(℃)에서 실시하는 경우에는, 조 내 온도를 온도 T(℃)로 한 항온조 내에 시험편을 세트하고 나서 5분간 방치한 후, 인장 시험을 행하고, 항복점에 있어서의 인장 하중 F를 시험편의 폭 W로 나누어 값 X를 얻었다. 인장 하중 F가 시험기의 검출 한계 이하인 경우에는 측정 불가로 하고, 값 X를 0.01N/mm 미만으로 판정하였다.
<사용한 재료>
[열경화성 수지(a-1)]
"jER(등록 상표)" 828(미쯔비시 가가꾸(주)제)을 30질량부, "jER(등록 상표)" 1001을 35질량부, "jER(등록 상표)" 154를 35질량부, 니더 중에 투입하고, 혼련하면서 150℃까지 승온하고, 150℃에서 1시간 혼련함으로써 투명한 점조액을 얻었다. 점조액을 60℃까지 혼련하면서 강온시킨 후, 경화제로서 DYCY7(미쯔비시 가가꾸(주)제)을 3.7질량부, 경화 촉진제로서 DCMU99(호도가야 가가꾸 고교(주)제)를 3질량부, 입자로서 "마츠모토 마이크로스페어(등록 상표)" M(마쯔모또 유시 세야꾸(주)제)을 3질량부 배합하고, 60℃에서 30분간 혼련함으로써 열경화성 수지 조성물을 조제하였다. 해당 열경화성 수지 조성물을, 필름 코터를 사용하여 이형지 상에 도포하여, 단위 면적당 질량이 50g/m2와 100g/m2인 필름상의 열경화성 수지(a-1)를 제작하였다. 열경화성 수지(a-1)의 특성은 표 1에 나타내는 대로였다.
[열경화성 수지(a-2)]
"jER(등록 상표)" 828(미쯔비시 가가꾸(주)제)을 30질량부, "jER(등록 상표)" 1001을 35질량부, "jER(등록 상표)" 154를 35질량부, 니더 중에 투입하고, 혼련하면서 150℃까지 승온하고, 150℃에서 1시간 혼련함으로써 투명한 점조액을 얻었다. 점조액을 60℃까지 혼련하면서 강온시킨 후, 경화제로서 DYCY7(미쯔비시 가가꾸(주)제)을 3.7질량부, 경화 촉진제로서 DCMU99(호도가야 가가꾸 고교(주)제)를 3질량부, 입자로서 "마츠모토 마이크로스페어(등록 상표)" M(마쯔모또 유시 세야꾸(주)제)을 10질량부 배합하고, 60℃에서 30분간 혼련함으로써 열경화성 수지 조성물을 조제하였다. 해당 열경화성 수지 조성물을, 필름 코터를 사용하여 이형지 상에 도포하여, 단위 면적당 질량이 50g/m2와 100g/m2인 필름상의 열경화성 수지(a-2)를 제작하였다. 열경화성 수지(a-2)의 특성은 표 1에 나타내는 대로였다.
[열경화성 수지(a-3)]
"jER(등록 상표)" 828(미쯔비시 가가꾸(주)제)을 30질량부, "jER(등록 상표)" 1001을 20질량부, "jER(등록 상표)" 1007을 15질량부, "jER(등록 상표)" 154를 35질량부, 니더 중에 투입하고, 혼련하면서 150℃까지 승온하고, 150℃에서 1시간 혼련함으로써 투명한 점조액을 얻었다. 점조액을 60℃까지 혼련하면서 강온시킨 후, 경화제로서 DYCY7(미쯔비시 가가꾸(주)제)을 3.5질량부, 경화 촉진제로서 DCMU99(호도가야 가가꾸 고교(주)제)를 3질량부, 입자로서 "마츠모토 마이크로스페어(등록 상표)" M(마쯔모또 유시 세야꾸(주)제)을 3질량부 배합하고, 60℃에서 30분간 혼련함으로써 열경화성 수지 조성물을 조제하였다. 해당 열경화성 수지 조성물을, 필름 코터를 사용하여 이형지 상에 도포하여, 단위 면적당 질량이 50g/m2와 100g/m2인 필름상의 열경화성 수지(a-3)를 제작하였다. 열경화성 수지(a-3)의 특성은 표 1에 나타내는 대로였다.
[열경화성 수지(a-4)]
"jER(등록 상표)" 828(미쯔비시 가가꾸(주)제)을 30질량부, "jER(등록 상표)" 1001을 35질량부, "jER(등록 상표)" 154를 35질량부, 니더 중에 투입하고, 혼련하면서 150℃까지 승온하고, 150℃에서 1시간 혼련함으로써 투명한 점조액을 얻었다. 점조액을 60℃까지 혼련하면서 강온시킨 후, 경화제로서 DYCY7(미쯔비시 가가꾸(주)제)을 3.7질량부, 경화 촉진제로서 오미큐어 24(비ㆍ티ㆍ아이ㆍ재팬(주)제)를 3질량부, 입자로서 "마츠모토 마이크로스페어(등록 상표)" M(마쯔모또 유시 세야꾸(주)제)을 3질량부 배합하고, 60℃에서 30분간 혼련함으로써 열경화성 수지 조성물을 조제하였다. 해당 열경화성 수지 조성물을, 필름 코터를 사용하여 이형지 상에 도포하여, 단위 면적당 질량이 50g/m2와 100g/m2인 필름상의 열경화성 수지(a-4)를 제작하였다. 열경화성 수지(a-4)의 특성은 표 1에 나타내는 대로였다.
[열경화성 수지(a-5)]
"jER(등록 상표)" 828(미쯔비시 가가꾸(주)제)을 20질량부, "jER(등록 상표)" 1001을 40질량부, "스미에폭시(등록 상표)" ELM434를 40질량부, 니더 중에 투입하고, 혼련하면서 150℃까지 승온하고, 150℃에서 1시간 혼련함으로써 투명한 점조액을 얻었다. 점조액을 60℃까지 혼련하면서 강온시킨 후, 경화제로서 DYCY7(미쯔비시 가가꾸(주)제)을 4.8질량부, 경화 촉진제로서 DCMU99(호도가야 가가꾸 고교(주)제)를 2질량부, 입자로서 "마츠모토 마이크로스페어(등록 상표)" M(마쯔모또 유시 세야꾸(주)제)을 3질량부 배합하고, 60℃에서 30분간 혼련함으로써 열경화성 수지 조성물을 조제하였다. 해당 열경화성 수지 조성물을, 필름 코터를 사용하여 이형지 상에 도포하여, 단위 면적당 질량이 50g/m2와 100g/m2인 필름상의 열경화성 수지(a-5)를 제작하였다. 열경화성 수지(a-5)의 특성은 표 1에 나타내는 대로였다.
[열경화성 수지(a-6)]
"jER(등록 상표)" 828(미쯔비시 가가꾸(주)제)을 100질량부, 니더 중에 투입하고, 혼련하면서 150℃까지 승온하고, 150℃에서 1시간 혼련함으로써 투명한 점조액을 얻었다. 점조액을 60℃까지 혼련하면서 강온시킨 후, 경화제로서 DYCY7(미쯔비시 가가꾸(주)제)을 4.2질량부, 경화 촉진제로서 DCMU99(호도가야 가가꾸 고교(주)제)를 3질량부 배합하고, 60℃에서 30분간 혼련함으로써 열경화성 수지 조성물을 조제하였다. 해당 열경화성 수지 조성물을, 필름 코터를 사용하여 이형지 상에 도포하여, 단위 면적당 질량이 50g/m2와 100g/m2인 필름상의 열경화성 수지(a-6)를 제작하였다. 열경화성 수지(a-6)의 특성은 표 1에 나타내는 대로였다.
[열경화성 수지(a-7)]
"jER(등록 상표)" 828(미쯔비시 가가꾸(주)제)을 20질량부, "jER(등록 상표)" 1007을 40질량부, "jER(등록 상표)" 154를 40질량부, 니더 중에 투입하고, 혼련하면서 150℃까지 승온하고, 150℃에서 1시간 혼련함으로써 투명한 점조액을 얻었다. 점조액을 60℃까지 혼련하면서 강온시킨 후, 경화제로서 DYCY7(미쯔비시 가가꾸(주)제)을 3.3질량부, 경화 촉진제로서 DCMU99(호도가야 가가꾸 고교(주)제)를 3질량부 배합하고, 60℃에서 30분간 혼련함으로써 열경화성 수지 조성물을 조제하였다. 해당 열경화성 수지 조성물을, 필름 코터를 사용하여 이형지 상에 도포하여, 단위 면적당 질량이 50g/m2와 100g/m2인 필름상의 열경화성 수지(a-7)를 제작하였다. 열경화성 수지(a-7)의 특성은 표 1에 나타내는 대로였다.
[다공질 시트상 기재(b-1)]
(주)이노아크 코포레이션제의 우레탄폼 "몰트프렌(등록 상표)" ER-1을 다공질 시트상 기재(b-1)로서 준비하였다. 다공질 시트상 기재(b-1)의 특성은 표 2에 나타내는 대로였다.
[다공질 시트상 기재(b-2)]
(주)로저스이노악제의 실리콘 폼 "NanNex(등록 상표)" HT-800을 다공질 시트상 기재(b-2)로서 준비하였다. 다공질 시트상 기재(b-2)의 특성은 표 2에 나타내는 대로였다.
[필름상 기재(c-1)]
열가소성 수지(J106MG((주)프라임폴리머제, 폴리프로필렌 펠릿, 융점 165℃))의 펠릿을 사용하고, 프레스기에 의해 필름을 제조하고, 필름상 기재(c-1)를 얻었다. 필름상 기재(c-1)의 두께는 93㎛였다.
[강화 섬유 기재(A-1)]
도레이(주)사제의 "토레카" 크로스, CO6343B(평직, 섬유 단위 면적당 중량 198g/m2)를 강화 섬유 기재(A-1)로 하였다.
[열경화성 수지 기재(B-1)]
50g/m2의 열경화성 수지(a-1)를 1층과 100g/m2의 열경화성 수지(a-1)를 7층 적층하여, 합계 8층으로 이루어지는 750g/m2의 열경화성 수지(a-1)를 제작하였다. 다공질 시트상 기재(b-1) 및 상기 750g/m2의 열경화성 수지(a-1)를 열경화성 수지(a-1)/다공질 시트상 기재(b-1)/열경화성 수지(a-1)가 되게 적층하고, 70℃로 온도 조절한 프레스기에서, 면압 0.1MPa의 가압 하에서 1.5시간 가열하고, 열경화성 수지 기재(B-1)를 제작하였다. 이 열경화성 수지 기재(B-1)에 관한 특성을 표 3에 정리하였다.
[열경화성 수지 기재(B-2)]
열경화성 수지(a-1) 대신에 열경화성 수지(a-2)를 사용한 것 이외에는, 상기 열경화성 수지 기재(B-1)를 제작하는 방법과 동일하게 하여, 열경화성 수지 기재(B-2)를 제작하였다. 이 열경화성 수지 기재(B-2)에 관한 특성을 표 3에 정리하였다.
[열경화성 수지 기재(B-3)]
열경화성 수지(a-1) 대신에 열경화성 수지(a-3)를 사용한 것 이외에는, 상기 열경화성 수지 기재(B-1)를 제작하는 방법과 동일하게 하여, 열경화성 수지 기재(B-3)를 제작하였다. 이 열경화성 수지 기재(B-3)에 관한 특성을 표 3에 정리하였다.
[열경화성 수지 기재(B-4)]
열경화성 수지(a-1) 대신에 열경화성 수지(a-4)를 사용한 것 이외에는, 상기 열경화성 수지 기재(B-1)를 제작하는 방법과 동일하게 하여, 열경화성 수지 기재(B-4)를 제작하였다. 이 열경화성 수지 기재(B-4)에 관한 특성을 표 3에 정리하였다.
[열경화성 수지 기재(B-5)]
열경화성 수지(a-1) 대신에 열경화성 수지(a-5)를 사용한 것 이외에는, 상기 열경화성 수지 기재(B-1)를 제작하는 방법과 동일하게 하여, 열경화성 수지 기재(B-5)를 제작하였다. 이 열경화성 수지 기재(B-5)에 관한 특성을 표 3에 정리하였다.
[열경화성 수지 기재(B-6)]
열경화성 수지(a-1) 대신에 열경화성 수지(a-6)를 사용한 것 이외에는, 상기 열경화성 수지 기재(B-1)를 제작하는 방법과 동일하게 하여, 열경화성 수지 기재(B-6)를 제작하였다. 이 열경화성 수지 기재(B-6)에 관한 특성을 표 4에 정리하였다.
[열경화성 수지 기재(B-7)]
열경화성 수지(a-1) 대신에 열경화성 수지(a-7)를 사용한 것 이외에는, 상기 열경화성 수지 기재(B-1)를 제작하는 방법과 동일하게 하여, 열경화성 수지 기재(B-7)를 제작하였다. 이 열경화성 수지 기재(B-7)에 관한 특성을 표 4에 정리하였다.
[열경화성 수지 기재(B-8)]
다공질 시트상 기재(b-1) 대신에 다공질 시트상 기재(b-2)를 사용한 것 이외에는, 상기 열경화성 수지 기재(B-1)를 제작하는 방법과 동일하게 하여, 열경화성 수지 기재(B-8)를 제작하였다. 이 열경화성 수지 기재(B-8)에 관한 특성을 표 4에 정리하였다.
[열경화성 수지 기재(B-9)]
50g/m2의 열경화성 수지(a-1)를 1층과 100g/m2의 열경화성 수지(a-1)를 7층 적층하여, 합계 8층으로 이루어지는 (750g/m2의 열경화성 수지(a-1)를 제작하였다. 얻어진 열경화성 수지(a-1)를 2매의 필름상 기재(c-1)로 끼우고, 필름상 기재의 4변에 대해서, 단부로부터 1cm의 개소에서 히트 시일함으로써 열경화성 수지 기재(B-9)를 얻었다. 이 열경화성 수지 기재(B-9)에 관한 특성을 표 4에 정리하였다.
(실시예 11)
열경화성 수지 기재(B-1)의 표면과 이면에, 강화 섬유 기재(A-1)를 2층씩, 즉, 강화 섬유 기재(A-1)/강화 섬유 기재(A-1)/열경화성 수지 기재(B-1)/강화 섬유 기재(A-1)/강화 섬유 기재(A-1)가 되게 적층하여 적층체로 하였다. 해당 적층체를, 프레스기에 설치한 양면형 내에 배치하고, 양면형을 형 체결하여 면압 1MPa의 압력을 가하였다. 프레스기에 구비되어 있는 열반을 온도 조절하고, 양면형을 1.5℃/분의 승온 속도로 실온(25℃)에서부터 150℃까지 승온시켜, 150℃에 도달 후에 10분간 홀딩하여 섬유 강화 복합 재료를 제조하였다. 10분간의 홀드 후에 양면형의 가압을 개방하여, 섬유 강화 복합 재료(11)를 탈형하였다. 이 때, 섬유 강화 복합 재료(11) 중의 열경화성 수지의 경화는 충분히 이루어져 있어, 탈형 가능하였다.
섬유 강화 복합 재료(11)의 표면 품위는 양호하며, 단면 관찰을 행했지만 강화 섬유 기재(A-1)와 열경화성 수지(a-1)를 포함하는 층에 보이드는 확인되지 않았다. 또한, 본 실시예에 있어서 보이드의 유무는, 현미경 관찰 화상에서 5㎛ 이상의 직경을 갖는 공극의 유무에 의해 판정하였다.
(실시예 12)
열경화성 수지 기재(B-1) 대신에 열경화성 수지(B-2)를 사용하는 것 이외에는, 실시예 11과 동일한 방법으로 섬유 강화 복합 재료(12)를 제조하였다. 이 때, 섬유 강화 복합 재료(12) 중의 열경화성 수지의 경화는 충분히 이루어져 있어, 탈형 가능하였다.
섬유 강화 복합 재료(12)의 표면 품위는 양호하며, 단면 관찰을 행했지만 강화 섬유 기재(A-1)와 열경화성 수지(a-2)를 포함하는 층에 보이드는 확인되지 않았다. 또한, 본 실시예에 있어서 보이드의 유무는, 현미경 관찰 화상에서 5㎛ 이상의 직경을 갖는 공극의 유무에 의해 판정하였다.
(실시예 13)
열경화성 수지 기재(B-1) 대신에 열경화성 수지(B-3)를 사용하는 것 이외에는, 실시예 11과 동일한 방법으로 섬유 강화 복합 재료(13)를 제조하였다. 이 때, 섬유 강화 복합 재료(13) 중의 열경화성 수지의 경화는 충분히 이루어져 있어, 탈형 가능하였다.
섬유 강화 복합 재료(13)의 표면 품위는 양호하며, 단면 관찰을 행했지만 강화 섬유 기재(A-1)와 열경화성 수지(a-3)를 포함하는 층에 보이드는 확인되지 않았다. 또한, 본 실시예에 있어서 보이드의 유무는, 현미경 관찰 화상에서 5㎛ 이상의 직경을 갖는 공극의 유무에 의해 판정하였다.
(실시예 14)
열경화성 수지 기재(B-1) 대신에 열경화성 수지(B-4)를 사용하고, 150℃에서의 홀드 시간을 5분으로 하는 것 이외에는, 실시예 11과 동일한 방법으로 섬유 강화 복합 재료(14)를 제조하였다. 이 때, 섬유 강화 복합 재료(14) 중의 열경화성 수지의 경화는 충분히 이루어져 있어, 탈형 가능하였다.
섬유 강화 복합 재료(14)의 표면 품위는 양호하며, 단면 관찰을 행했지만 강화 섬유 기재(A-1)와 열경화성 수지(a-4)를 포함하는 층에 보이드는 확인되지 않았다. 또한, 본 실시예에 있어서 보이드의 유무는, 현미경 관찰 화상에서 5㎛ 이상의 직경을 갖는 공극의 유무에 의해 판정하였다.
(실시예 15)
열경화성 수지 기재(B-1) 대신에 열경화성 수지(B-5)를 사용하고, 150℃에서의 홀드 시간을 5분으로 하는 것 이외에는, 실시예 11과 동일한 방법으로 섬유 강화 복합 재료(15)를 제조하였다. 이 때, 섬유 강화 복합 재료(15) 중의 열경화성 수지의 경화는 충분히 이루어져 있어, 탈형 가능하였다.
섬유 강화 복합 재료(15)의 표면 품위는 양호하며, 단면 관찰을 행했지만 강화 섬유 기재(A-1)와 열경화성 수지(a-5)를 포함하는 층에 보이드는 확인되지 않았다. 또한, 본 실시예에 있어서 보이드의 유무는, 현미경 관찰 화상에서 5㎛ 이상의 직경을 갖는 공극의 유무에 의해 판정하였다.
(실시예 16)
열경화성 수지 기재(B-1) 대신에 열경화성 수지(B-8)를 사용하는 것 이외에는, 실시예 11과 동일한 방법으로 섬유 강화 복합 재료(16)를 제조하였다. 열경화성 수지 기재(B-8)는 적층, 반송 공정에 있어서 양호한 취급성을 가지고 있었다. 이 때, 섬유 강화 복합 재료(16) 중의 열경화성 수지의 경화는 충분히 이루어져 있어, 탈형 가능하였다.
섬유 강화 복합 재료(16)의 표면 품위는 양호하며, 단면 관찰을 행했지만 강화 섬유 기재(A-1)와 열경화성 수지(a-1)를 포함하는 층에 보이드는 확인되지 않았다. 또한, 본 실시예에 있어서 보이드의 유무는, 현미경 관찰 화상에서 5㎛ 이상의 직경을 갖는 공극의 유무에 의해 판정하였다.
(실시예 17)
열경화성 수지 기재(B-1) 대신에 열경화성 수지(B-9)를 사용하는 것 이외에는, 실시예 11과 동일한 방법으로 섬유 강화 복합 재료(17)를 제조하였다. 이 때, 섬유 강화 복합 재료(17) 중의 열경화성 수지의 경화는 충분히 이루어져 있어, 탈형 가능하였다.
섬유 강화 복합 재료(17)의 표면 품위는 양호하며, 단면 관찰을 행했지만 강화 섬유 기재(A-1)와 열경화성 수지(a-1)를 포함하는 층에 보이드는 확인되지 않았다. 또한, 본 실시예에 있어서 보이드의 유무는, 현미경 관찰 화상에서 5㎛ 이상의 직경을 갖는 공극의 유무에 의해 판정하였다.
(실시예 18)
열경화성 수지 기재(B-1)의 표면과 이면에, 강화 섬유 기재(A-1)를 2층씩, 즉, 강화 섬유 기재(A-1)/강화 섬유 기재(A-1)/열경화성 수지 기재(B-1)/강화 섬유 기재(A-1)/강화 섬유 기재(A-1)가 되게 적층하여 적층체로 하였다. 해당 적층체를 편면형에 배치하고, 편면형의 주위를 시일재(커버 필름과 형을 밀착시켜, 형 내를 밀폐함)로 덮은 후, 상기 적층체의 외주부에 두꺼운 부직포를 포함하는 브리더(공기나 수지의 통과로가 되는 스페이서의 역할을 함)를 배치하였다. 브리더 상에 흡인구로서 튜브를 배치한 후, 커버 필름으로 편면형을 덮도록 시일재와 커버 필름을 밀착시켰다. 커버 필름에는 가요성을 가지는 것을 사용하였다. 진공 펌프를 흡인구인 튜브에 접속하여, 성형 공간(편면형과 커버 필름으로 구성되는 적층체를 포함하는 공간) 내의 공기를 흡인하여 성형 공간 내를 감압함으로써, 적층체가 가압되었다. 그 후, 편면형을 150℃로 온도 조절된 오븐 내에 투입하여, 30분간 홀딩하여 섬유 강화 복합 재료(18)를 제조하였다. 30분간의 홀드 후에 편면형을 취출하고, 섬유 강화 복합 재료(18)를 탈형하였다.
섬유 강화 복합 재료(18)의 표면 품위는 양호하며, 표면을 현미경으로 관찰했지만 보이드는 확인되지 않았다. 또한, 단면 관찰을 행했지만 강화 섬유 기재(A-1)와 열경화성 수지(a-1)를 포함하는 층에 보이드는 확인되지 않았다. 또한, 본 실시예에 있어서 보이드의 유무는, 현미경 관찰 화상에서 5㎛ 이상의 직경을 갖는 공극의 유무에 의해 판정하였다.
(실시예 19)
중공의 중자형으로서 폴리프로필렌제의 블라더를 준비함과 함께, 상기 블라더의 외주 전체면에, (블라더)/강화 섬유 기재(A-1)/강화 섬유 기재(A-1)/열경화성 수지 기재(B-1)/강화 섬유 기재(A-1)/강화 섬유 기재(A-1)/(외표면)가 되게 적층하여 임시 고정하고, 프리폼을 제작하였다. 풍차 블레이드의 형상을 모방한 캐비티부를 형성하는 분할 중공형을 개방하고, 상기 프리폼을 캐비티부에 제공하여 형 체결한 후, 압축 공기를 블라더의 중공부에 유입시켜 블라더를 팽창시킴으로써, 중공형의 중공부를 가압하였다. 그 후, 중공형을 150℃로 온도 조절된 오븐 내에 투입하여, 30분간 홀딩하여 섬유 강화 복합 재료(19)를 제조하였다. 30분간의 홀드 후에 중공형을 취출하고, 섬유 강화 복합 재료(19)를 탈형하고, 섬유 강화 복합 재료(9)로부터 블라더를 제거하였다.
섬유 강화 복합 재료(19)의 표면 품위는 양호하며, 단면 관찰을 행했지만 강화 섬유 기재(A-1)와 열경화성 수지(a-1)를 포함하는 층에 보이드는 확인되지 않았다. 또한, 본 실시예에 있어서 보이드의 유무는, 현미경 관찰 화상에서 5㎛ 이상의 직경을 갖는 공극의 유무에 의해 판정하였다. 또한, 섬유 강화 복합 재료(19)는 중공 구조를 가지고 있었다.
(실시예 20)
강화 섬유 기재(A-1)는 열경화성 수지 기재(B-1)보다 큰 사이즈로 준비하고, 열경화성 수지 기재(B-1)의 표면과 이면에, 열경화성 수지 기재 강화 섬유 기재(A-1)를 2층씩, 즉, 강화 섬유 기재(A-1)/강화 섬유 기재(A-1)/열경화성 수지 기재(B-1)/강화 섬유 기재(A-1)/강화 섬유 기재(A-1)가 되게 적층하고, 도 10에 도시되는 것과 같은 단부 구성의 적층체로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 섬유 강화 복합 재료(20)를 제조하였다. 이 때, 섬유 강화 복합 재료(20) 중의 열경화성 수지의 경화는 충분히 이루어져 있어, 탈형 가능하였다.
섬유 강화 복합 재료(20)의 표면 품위는 양호하며, 단부를 덮은 강화 섬유 기재(A-1)에도 열경화성 수지(a-1)가 함침되고, 성형 과정에서 열경화성 수지(a-1)가 누출된 모습은 확인되지 않았다. 단면 관찰을 행했지만, 강화 섬유 기재(A-1)와 열경화성 수지(a-1)를 포함하는 층에 보이드는 확인되지 않았다. 또한, 본 실시예에 있어서 보이드의 유무는, 현미경 관찰 화상에서 5㎛ 이상의 직경을 갖는 공극의 유무에 의해 판정하였다.
(실시예 21)
강화 섬유 기재(A-1)와 열경화성 수지 기재(B-1)를, 강화 섬유 기재(A-1)/열경화성 수지 기재(B-1)/강화 섬유 기재(A-1)/열경화성 수지 기재(B-1)/강화 섬유 기재(A-1)가 되게 교대로 합계 5층 적층하여 적층체로 한 것 이외에는, 실시예 11과 동일한 방법으로 섬유 강화 복합 재료(21)를 제조하였다. 이 때, 섬유 강화 복합 재료(21) 중의 열경화성 수지의 경화는 충분히 이루어져 있어, 탈형 가능하였다.
섬유 강화 복합 재료(21)의 표면 품위는 양호하며, 단면 관찰을 행했지만, 강화 섬유 기재(A-1)와 열경화성 수지(a-1)를 포함하는 최외층 및 중간층에 보이드는 확인되지 않았다. 또한, 본 실시예에 있어서 보이드의 유무는, 현미경 관찰 화상에서 5㎛ 이상의 직경을 갖는 공극의 유무에 의해 판정하였다.
(실시예 22)
강화 섬유 기재(A-1)와 열경화성 수지 기재(B-1)에 더하여, 코어재(C)로서 아킬레스(주)사제의 "아킬레스보이드(등록 상표)"를 사용하고, 강화 섬유 기재(A-1)/강화 섬유 기재(A-1)/강화 섬유 기재(A-1)/열경화성 수지 기재(B-1)/강화 섬유 기재(A-1)/코어재(C)/강화 섬유 기재(A-1)/열경화성 수지 기재(B-1)/강화 섬유 기재(A-1)/강화 섬유 기재(A-1)/강화 섬유 기재(A-1)가 되게 적층하여 적층체로 한 해당 적층체를 편면형에 배치하고, 편면형의 주위를 시일재(커버 필름과 형을 밀착시켜, 형 내를 밀폐함)로 덮은 후, 상기 적층체의 외주부에 두꺼운 부직포를 포함하는 브리더(공기나 수지의 통과로가 되는 스페이서의 역할을 함)를 배치하였다. 브리더 상에 흡인구로서 튜브를 배치한 후, 커버 필름으로 편면형을 덮도록 시일재와 커버 필름을 밀착시켰다. 커버 필름에는 가요성을 가지는 것을 사용하였다. 진공 펌프를 흡인구인 튜브에 접속하여, 성형 공간(편면형과 커버 필름으로 구성되는 적층체를 포함하는 공간) 내의 공기를 흡인하여 성형 공간 내를 감압함으로써, 적층체가 가압되었다. 그 후, 편면형을 130℃로 온도 조절된 오븐 내에 투입하고, 60분간 홀딩하여 섬유 강화 복합 재료(22)를 제조하였다. 60분간의 홀드 후에 편면형을 취출하고, 섬유 강화 복합 재료(22)를 탈형하였다.
섬유 강화 복합 재료(22)의 표면 품위는 양호하며, 공극부를 포함하고 있으며 두꺼운 형상이며 경량이었다. 단면 관찰을 행했지만, 강화 섬유 기재(A-1)와 열경화성 수지(a-1)를 포함하는 층에 보이드는 확인되지 않았다. 또한, 본 실시예에 있어서 보이드의 유무는, 현미경 관찰 화상에서 5㎛ 이상의 직경을 갖는 공극의 유무에 의해 판정하였다.
(비교예 11)
열경화성 수지 기재(B-6)의 표면과 이면에, 강화 섬유 기재(A-1)를 2층씩, 즉, 강화 섬유 기재(A-1)/강화 섬유 기재(A-1)/열경화성 수지 기재(B-6)/강화 섬유 기재(A-1)/강화 섬유 기재(A-1)가 되게 적층하여 적층체를 제작하려고 했지만, 반송 시에 열경화성 수지 기재(B-6)로부터 열경화성 수지(a-6)가 늘어져 버려, 작업장이 더럽혀졌을 뿐 아니라, 목적으로 하는 적층체를 제작할 수는 없었다.
(비교예 12)
열경화성 수지 기재(B-7)의 표면과 이면에, 강화 섬유 기재(A-1)를 2층씩, 즉, 강화 섬유 기재(A-1)/강화 섬유 기재(A-1)/열경화성 수지 기재(B-7)/강화 섬유 기재(A-1)/강화 섬유 기재(A-1)가 되게 적층하여 적층체로 하였다. 해당 적층체를, 프레스기에 설치한 양면형 내에 배치하고, 양면형을 승강하여 면압 1MPa의 압력을 가하였다. 프레스기에 구비되어 있는 열반을 온도 조절하고, 양면형을 1.5℃분의 승온 속도로 실온(25℃)에서부터 150℃까지 승온시켜, 150℃에 도달 후에 10분간 홀딩하여 섬유 강화 복합 재료를 제조하였다. 10분간의 홀드 후에 양면형의 가압을 개방하여, 섬유 강화 복합 재료(23)를 탈형하였다. 이 때, 섬유 강화 복합 재료(23) 중의 열경화성 수지의 경화는 충분히 이루어져 있어, 탈형 가능하였다.
섬유 강화 복합 재료(23)의 표면은 미함침 영역을 많이 포함하고 있고, 드라이의 강화 섬유 기재(A-1)가 노출되어 있는 영역도 확인되었다.
본 발명에 따르면, 강화 섬유 기재에 열경화성 수지를 적합하게 함침시킬 수 있고, 취급성이 우수한 열경화성 수지 기재를 사용함으로써, 성형품의 품질을 저하시키지 않고, 부형성과 생산성을 높일 수 있는 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법을 제공할 수 있다.
1: 열경화성 수지 기재
2: 강화 섬유 기재
3: 프리폼
4A: 양면형(상)
4B: 양면형(하)
5: 블랭크 홀더
6: 편면형
7: 커버 필름
8: 흡인구
9A: 중공형(상)
9B: 중공형(하)
10: 중자형
11: 관통형
12: 압당형
13: 각도 θ
14A: 더블 벨트 프레스(상 벨트)
14B: 더블 벨트 프레스(하 벨트)
15: 코어재
16: 강화 섬유 기재 및 열경화성 수지 기재를 포함하는 적층체
17: 다공질 시트상 기재
18: 클램프
2: 강화 섬유 기재
3: 프리폼
4A: 양면형(상)
4B: 양면형(하)
5: 블랭크 홀더
6: 편면형
7: 커버 필름
8: 흡인구
9A: 중공형(상)
9B: 중공형(하)
10: 중자형
11: 관통형
12: 압당형
13: 각도 θ
14A: 더블 벨트 프레스(상 벨트)
14B: 더블 벨트 프레스(하 벨트)
15: 코어재
16: 강화 섬유 기재 및 열경화성 수지 기재를 포함하는 적층체
17: 다공질 시트상 기재
18: 클램프
Claims (20)
- 강화 섬유 기재(A)에 열경화성 수지(a)를 함침시키고 이어서 경화시키는, 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법으로서,
이하에 나타내는 공정(II) 내지 (IV)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법.
공정(II): 강화 섬유 기재(A), 및 이하의 조건 1 및/또는 조건 2를 만족시키는 열경화성 수지 기재(B)를 성형 기구에 제공한다.
공정(III): 성형 기구에 의한 가압에 의해, 열경화성 수지 기재(B)로부터 강화 섬유 기재(A)에 열경화성 수지(a)를 공급하여 함침시킨다.
공정(IV): 성형 기구에 의한 가열에 의해 열경화성 수지(a)를 경화시킨다.
조건 1: 열경화성 수지 기재(B)는, 열경화성 수지(a)와 부직포상 기재를 포함한다. (이하, 조건 1을 만족시키는 열경화성 수지 기재를 열경화성 수지 기재(B-1)라고 함)
조건 2: 열경화성 수지 기재(B)는, 열경화성 수지(a), 및 다공질 시트상 기재(b) 또는 필름상 기재(c)를 포함하는 기재이며, 40℃에서의 열경화성 수지(a)의 점도가 1,000Paㆍs 이상이고, 30℃에서부터 1.5℃분의 승온 속도로 승온하였을 때의 열경화성 수지(a)의 최저 점도가 10Paㆍs 이하이다. (이하, 조건 2를 만족시키는 열경화성 수지 기재를 열경화성 수지 기재(B-2)라고 함) - 제1항에 있어서, 150℃에서 5분간 가열한 경우의 이온 점도계로 측정되는 상기 열경화성 수지(a)의 큐어 인덱스가 85％ 이상인 것을 특징으로 하는, 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 공정(II) 전에, 이하의 공정(I)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법.
공정(I): 열경화성 수지 기재(B)가 조건 1을 충족시키는 경우에는, 열경화성 수지(a)를 부직포상 기재에 담지시키고, 또한 열경화성 수지 기재(B)가 조건 2를 충족시키는 경우에는, 열경화성 수지(a)를 다공질 시트상 기재(b) 또는 필름상 기재(c)에 담지시켜, 열경화성 수지 기재(B)를 조제한다. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공정(II) 전에, 상기 열경화성 수지 기재(B)를 미리 가열하는 것을 특징으로 하는, 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공정(II)에서, 상기 열경화성 수지 기재(B)의 적어도 하나의 측면을 상기 강화 섬유 기재(A)로 밀봉하도록 성형 기구에 제공하는 것을 특징으로 하는, 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공정(III)의 가압과 상기 공정(IV)의 가열을 동시에 진행시키는 것을 특징으로 하는, 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공정(III)에서, 가압에 의한 상기 열경화성 수지 기재(B-1)의 하기 식으로 표시되는 면내 신장비가 1.2 이하인 것을 특징으로 하는, 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법.
면내 신장비=(가압 후의 투영 면적)/(가압 전의 투영 면적) - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 성형 기구가 한 쌍의 양면형을 가지고, 상기 강화 섬유 기재(A)와 상기 열경화성 수지 기재(B)로 이루어지는 프리폼을 해당 양면형 내에서 성형하는 것을 특징으로 하는, 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법.
- 제8항에 있어서, 상기 공정(III)에서, 제1 면압에서 형 체결을 개시한 후, 제1 면압보다도 높은 제2 면압에서 형 체결을 완료하는 것을 특징으로 하는, 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 성형 기구가 편면형을 가지고, 상기 강화 섬유 기재(A)와 상기 열경화성 수지 기재(B)로 이루어지는 프리폼을 해당 편면형에 배치하고, 이어서 커버 필름으로 팩하여 성형하는 것을 특징으로 하는, 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 성형 기구가 중공형을 가지고, 중공부에 상기 강화 섬유 기재(A)와 상기 열경화성 수지 기재(B)로 이루어지는 프리폼을 배치하여, 해당 중공부를 가압하는 것을 특징으로 하는, 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법.
- 제11항에 있어서, 상기 성형 기구가 추가로 중자형을 가지는 것을 특징으로 하는, 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공정(II)에서, 상기 강화 섬유 기재(A)와 상기 열경화성 수지 기재(B)가 긴 형상이며, 상기 강화 섬유 기재(A)와 상기 열경화성 수지 기재(B)를 연속적으로 상기 성형 기구에 제공하는 것을 특징으로 하는, 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법.
- 제13항에 있어서, 상기 성형 기구가, 상기 강화 섬유 기재(A)와 상기 열경화성 수지 기재(B)를 가압하면서 인취하는 기구를 갖는 것을 특징으로 하는, 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법.
- 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공정(II)에서, 상기 열경화성 수지 기재(B)가 상기 강화 섬유 기재(A)에 덮여 있는 것을 특징으로 하는, 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법.
- 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공정(II)에서, 상기 강화 섬유 기재(A)가 성형 기구에 접촉하도록 성형 기구에 제공되고, 또한 상기 열경화성 수지 기재(B)의 적어도 일부가 당해 강화 섬유 기재(A)에 덮여 있는 것을 특징으로 하는, 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법.
- 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공정(II)에서, 상기 강화 섬유 기재(A)와 상기 열경화성 수지 기재(B)를 직접 접촉시켜 제공하는 것을 특징으로 하는, 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법.
- 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공정(II)에서, 상기 강화 섬유 기재(A)와 상기 열경화성 수지 기재(B)를 교대로 합계 4층 이상을 적층시켜 제공하는 것을 특징으로 하는, 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법.
- 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공정(II)에서, 추가로 코어재(C)를 성형 기구에 제공하는 것을 특징으로 하는, 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법.
- 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다공질 시트상 기재(b)는 40℃에서의 인장 강도 σrt2가 0.5MPa 이상이고, 또한 다음 식으로 표시되는 인장 강도비 σr2가 0.5 이상인 특성을 가지는 것을 특징으로 하는, 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법.
σr2=σT2/σrt2
σT2: 온도 T(℃)에서의 다공질 시트상 기재(b)의 인장 강도
T: 열경화성 수지(a)를 30℃에서부터 1.5℃분의 승온 속도로 승온했을 때, 열경화성 수지(a)가 최저 점도를 나타내는 온도
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|---|---|---|---|---|
| JP6665149B2 (ja) * | 2017-12-04 | 2020-03-13 | 株式会社Ｓｕｂａｒｕ | 繊維強化樹脂体及びその製造方法 |
| WO2019182076A1 (ja) * | 2018-03-23 | 2019-09-26 | 東レ株式会社 | 撮影台、マンモグラフィ装置用撮影台およびその製造方法およびマンモグラフィ装置 |
| WO2020235488A1 (ja) * | 2019-05-23 | 2020-11-26 | 東レ株式会社 | 繊維強化樹脂基材の製造方法、繊維強化樹脂基材、およびその一体化成形品 |
| TW202116522A (zh) * | 2019-10-18 | 2021-05-01 | 日商Ｄｉｃ股份有限公司 | 成形品的製造方法 |
| CN117162539B (zh) * | 2023-11-02 | 2024-02-06 | 成都泰格尔航天航空科技股份有限公司 | 一种压紧装置及其生产工艺 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002234078A (ja) | 2001-02-14 | 2002-08-20 | Toyota Motor Corp | 繊維強化複合材料の製造方法および繊維強化複合材料付き成形体 |
| JP2003011231A (ja) | 2001-07-03 | 2003-01-15 | Fuji Heavy Ind Ltd | 複合材パネルの製造方法 |
| JP2003071856A (ja) | 2001-08-31 | 2003-03-12 | Toray Ind Inc | Ｒｔｍ方法 |
| JP2004099731A (ja) | 2002-09-09 | 2004-04-02 | National Aerospace Laboratory Of Japan | 繊維強化複合材料製造用の樹脂充填体及びそれを用いた繊維強化複合材料製造方法 |
| JP2006305867A (ja) | 2005-04-28 | 2006-11-09 | Toray Ind Inc | 繊維強化プラスチックの製造方法 |
| JP2008246981A (ja) | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Honda Motor Co Ltd | 繊維強化複合材料の製造方法 |
Family Cites Families (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2096506A1 (en) * | 1970-06-26 | 1972-02-18 | Shell Int Research | Thermosetting resin articles - by compressing and curing |
| US4859524A (en) * | 1987-12-21 | 1989-08-22 | General Electric Company | Reinforced composite and method of manufacture |
| JP3011871B2 (ja) * | 1995-06-27 | 2000-02-21 | 住友ベークライト株式会社 | 積層板の製造方法 |
| TW440528B (en) * | 1995-03-28 | 2001-06-16 | Sumitomo Bakelite Co | Laminated board and process for production thereof |
| JP3119577B2 (ja) * | 1996-02-29 | 2000-12-25 | 住友ベークライト株式会社 | 積層板 |
| JP3737925B2 (ja) * | 2000-02-15 | 2006-01-25 | 株式会社アライヘルメット | ヘルメットにおける帽体の積層構造 |
| EP2311618A3 (en) | 2002-07-18 | 2013-08-14 | Mitsubishi Rayon Co., Ltd. | Prepreg and method for production thereof |
| JP4177041B2 (ja) | 2002-07-18 | 2008-11-05 | 三菱レイヨン株式会社 | 繊維強化複合材料の製造方法 |
| US20040102115A1 (en) * | 2002-11-27 | 2004-05-27 | Juan-Cheng Chou | Laminar reinforcing structure for impact resisting face on an article |
| US7244501B2 (en) * | 2004-03-26 | 2007-07-17 | Azdel, Inc. | Fiber reinforced thermoplastic sheets with surface coverings |
| GB0606045D0 (en) | 2006-03-25 | 2006-05-03 | Hexcel Composites Ltd | A thermoplastic toughening material |
| US10618227B2 (en) * | 2006-03-25 | 2020-04-14 | Hexcel Composites, Ltd. | Structured thermoplastic in composite interleaves |
| DE102007062872A1 (de) * | 2007-12-28 | 2009-07-09 | Airbus Deutschland Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines Profils aus Faserverbundwerkstoff |
| MY164047A (en) * | 2010-11-09 | 2017-11-15 | Cytec Tech Corp | Compatible carrier for secondary toughening |
| JP5791365B2 (ja) * | 2011-05-16 | 2015-10-07 | 三菱重工業株式会社 | Ｒｔｍ成形方法及びｒｔｍ成形装置 |
| WO2013093065A1 (en) * | 2011-12-22 | 2013-06-27 | Hexcel Holding Gmbh | Improvements in or relating to fibre reinforced composites |
| TWI545155B (zh) | 2012-06-05 | 2016-08-11 | 三菱麗陽股份有限公司 | 環氧樹脂組成物、預浸絲束、複合材料補強壓力容器以及鋼腱 |
| BR112015020629A2 (pt) * | 2013-02-26 | 2017-07-18 | Hexcel Holding Gmbh | fabricação de uma peça moldada |
| EP2868452B1 (en) * | 2013-10-29 | 2018-12-05 | Airbus Operations GmbH | System and method for producing composite component |
| EP3795617A3 (en) * | 2015-02-27 | 2021-04-14 | Toray Industries, Inc. | Resin supply material, preform, and method for producing fiber-reinforced resin |
| JP6720868B2 (ja) * | 2015-02-27 | 2020-07-08 | 東レ株式会社 | 樹脂供給材料、プリフォーム、および繊維強化樹脂の製造方法 |
| JP6627756B2 (ja) * | 2015-02-27 | 2020-01-08 | 東レ株式会社 | 樹脂供給材料、プリフォーム、および繊維強化樹脂の製造方法 |
| KR20170125008A (ko) * | 2015-02-27 | 2017-11-13 | 도레이 카부시키가이샤 | 수지 공급 재료, 강화 섬유의 사용 방법, 프리폼, 및 섬유 강화 수지의 제조 방법 |
| US10323908B2 (en) * | 2015-05-08 | 2019-06-18 | E I Du Pont De Nemours And Company | Ballistic and stab resistant composite |
-
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002234078A (ja) | 2001-02-14 | 2002-08-20 | Toyota Motor Corp | 繊維強化複合材料の製造方法および繊維強化複合材料付き成形体 |
| JP2003011231A (ja) | 2001-07-03 | 2003-01-15 | Fuji Heavy Ind Ltd | 複合材パネルの製造方法 |
| JP2003071856A (ja) | 2001-08-31 | 2003-03-12 | Toray Ind Inc | Ｒｔｍ方法 |
| JP2004099731A (ja) | 2002-09-09 | 2004-04-02 | National Aerospace Laboratory Of Japan | 繊維強化複合材料製造用の樹脂充填体及びそれを用いた繊維強化複合材料製造方法 |
| JP2006305867A (ja) | 2005-04-28 | 2006-11-09 | Toray Ind Inc | 繊維強化プラスチックの製造方法 |
| JP2008246981A (ja) | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Honda Motor Co Ltd | 繊維強化複合材料の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20190054706A1 (en) | 2019-02-21 |
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