KR20180124201A - 열가소성 복합재의 제조방법 및 이에 의해 제조된 열가소성 복합재 - Google Patents

열가소성 복합재의 제조방법 및 이에 의해 제조된 열가소성 복합재 Download PDF

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Abstract

무기 섬유 및 열가소성 수지를 포함하는 복합재 시트와 유기 섬유를 포함하는 부직포 시트를 적층하여 제1 성형물을 제조하는 단계; 상기 제1 성형물을 프레스 성형하여 제2 성형물을 형성하는 단계; 및 상기 제2 성형물을 몰드에 인서트하여 사출성형하는 단계;를 포함하고, 상기 사출성형하는 단계는, 제1 온도에서 30초 내지 50초 동안 급속 가열하는 단계; 및 30℃ 내지 40℃의 제2 온도에서1분 내지 3분 동안 급속 냉각하는 단계를 포함하고, 상기 제1 온도는 상기 열가소성 수지의 유리전이온도 및 상기 유기 섬유의 유리전이온도보다 높은 온도인 열가소성 복합재의 제조방법을 제공한다.

Description

열가소성 복합재의 제조방법 및 이에 의해 제조된 열가소성 복합재{METHOD FOR MANUFACTURING THERMOPLASTIC COMPOSITE AND THERMOPLASTIC COMPOSITE PREPARED BY THE SAME}
열가소성 복합재의 제조방법 및 이에 의해 제조된 열가소성 복합재에 관한 것이다.
자동차 및 건축자재와 같은 외부환경에 많이 노출되어 있는 산업분야의 경우에는 높은 수준의 인성을 가진 복합재를 많이 필요로 한다. 특히 외부 충격에 많이 노출되어 있는 백빔, 시트백, 언더커버와 같은 자동차 외장부품은 더욱 그러하다.
그러므로, 충격이 가해졌을 때 그 힘에 대하여 버티고 저항하는 정도가 복합재의 가장 중요한 요소이자 부품에 사용될 수 있는 필수 기준요소인바, 복합재의 인성에 영향을 끼치는 가장 중요한 두 요소가 바로 강도와 신율이다. 상기 두 가지 변수는 서로 상반된 개념으로, 강도가 높아 딱딱하면 부러지기 쉬우므로 신율이 낮고, 상대적으로 무른 복합재는 신율은 높지만 그 강도가 높지 못하다. 따라서 강도와 신율이 모두 우수한 복합재를 만들기 위한 여러가지 연구가 진행되고 있다.
본 발명의 일 구현예는 우수한 표면 품질을 갖는 열가소성 복합재의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 다른 구현예는 상기 제조방법에 의해 제조된 우수한 조도를 갖는 열가소성 복합재를 제공한다.
본 발명의 일 구현예에서, 무기 섬유 및 열가소성 수지를 포함하는 복합재 시트와 유기 섬유를 포함하는 부직포 시트를 적층하여 제1 성형물을 제조하는 단계; 상기 제1 성형물을 프레스 성형하여 제2 성형물을 형성하는 단계; 및 상기 제2 성형물을 몰드에 인서트하여 사출성형하는 단계;를 포함하고, 상기 사출성형하는 단계는, 제1 온도에서 30초 내지 50초 동안 급속 가열하는 단계; 및 30℃ 내지 40℃의 제2 온도에서 1분 내지 3분 동안 급속 냉각하는 단계를 포함하고, 상기 제1 온도는 상기 열가소성 수지의 유리전이온도 및 상기 유기 섬유의 유리전이온도보다 높은 온도인 열가소성 복합재의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 다른 구현예에서, 상기 열가소성 복합재의 제조방법에 따라 제조된 열가소성 복합재를 제공한다.
상기 열가소성 복합재의 제조방법은 무기 섬유가 열가소성 복합재의 표면에 드러나, 외관을 해치는 것을 방지하고, 조도를 향상시킬 수 있다. 이에, 상기 열가소성 복합재의 제조방법에 의해 제조된 열가소성 복합재는 우수한 표면 품질을 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 복합재 시트를 개략적으로 나타낸 것이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 후술하는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
또한, 본 명세서에서 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상부에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 아울러, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 또는 "하부에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 아래에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
본 발명의 일 구현예에서, 열가소성 복합재의 제조방법을 제공한다. 상기 열가소성 복합재의 제조방법은 무기 섬유 및 열가소성 수지를 포함하는 복합재 시트와 유기 섬유를 포함하는 부직포 시트를 적층하여 제1 성형물을 제조하는 단계; 상기 제1 성형물을 프레스 성형하여 제2 성형물을 형성하는 단계; 및 상기 제2 성형물을 몰드에 인서트하여 사출성형하는 단계;를 포함한다.
이때, 상기 사출성형하는 단계는, 제1 온도에서 30초 내지 50초 동안 급속 가열하는 단계; 및 30℃ 내지 40℃의 제2 온도에서 1분 내지 3분 동안 급속 냉각하는 단계를 포함하고, 상기 제1 온도는 상기 열가소성 수지의 유리전이온도 및 상기 유기 섬유의 유리전이온도보다 높은 온도이다.
상기 열가소성 복합재의 제조방법에 의해 제조된 열가소성 복합재는 무기 섬유가 열가소성 복합재의 표면에 드러나지 않아, 촉각적으로 그리고 시각적으로 우수한 외관 디자인을 가질 수 있다. 따라서, 상기 열가소성 복합재의 제조방법에 의해 제조된 열가소성 복합재는 대면적을 갖는 자동차용 내외장재로 이용할 수 있다. 그리고, 상기 열가소성 복합재의 제조방법에 의해 제조된 열가소성 복합재는 향상된 조도를 가지는 바, 우수한 표면 품질을 구현할 수 있다.
이하, 상기 열가소성 복합재의 제조방법을 보다 상세히 설명한다.
먼저, 상기 열가소성 복합재의 제조방법은 무기 섬유 및 열가소성 수지를 포함하는 복합재 시트와 유기 섬유를 포함하는 부직포 시트를 적층하여 제1 성형물을 제조하는 단계를 포함한다.
부직포 시트 없이 무기 섬유 및 열가소성 수지를 포함하는 복합재 시트만을 이용하여 열가소성 복합재를 제조하는 경우, 상기 복합재 시트에 포함된 무기 섬유가 열가소성 복합재의 표면에 드러나 외관 디자인을 해칠 수 있다. 예를 들어, 복합재의 표면에 무기 섬유의 배열 형상이 보일 수 있으며, 무기 섬유 일부가 표면에 노출되어 복합재의 표면 품질을 저하시킬 수 있다.
상기 제1 성형물은 무기 섬유 및 열가소성 수지를 포함하는 복합재 시트에 유기 섬유를 포함하는 부직포 시트를 적층한 것으로서, 복합재 시트에 포함된 무기 섬유의 형상 등이 열가소성 복합재의 표면에 노출되는 것을 방지할 수 있다.
구체적으로, 상기 부직포 시트는 복합재 시트의 어느 일면에 적층되어, 상기 열가소성 복합재 제조방법에 의해 제조된 열가소성 복합재의 표면을 향하여 상기 부직포 시트가 위치되도록 할 수 있다. 제1 성형물은 상기 구조를 가짐으로써, 무기 섬유가 열가소성 복합재의 표면에 드러나지 않아, 촉각적으로 그리고 시각적으로 우수한 외관 디자인을 가질 수 있다. 따라서, 상기 열가소성 복합재의 제조방법에 의해 제조된 열가소성 복합재는 대면적을 갖는 자동차용 내외장재로 이용할 수 있다.
제1 성형물은 무기 섬유 및 열가소성 수지를 포함하는 복합재 시트를 포함한다. 상기 복합재 시트는 이 발명이 속하는 분야의 통상의 방법에 의해 제조될 수 있다. 예를 들어, 상기 복합재 시트는 무기 섬유에 열가소성 수지를 함침시켜 제조할 수 있으며, 또는 무기섬유시트에 열가소성 수지시트를 적층시키고 고온에서 압착하여 제조할 수 있다.
상기 복합재 시트에 포함되는 열가소성 수지는 방향족 비닐계 수지, 고무변성 방향족 비닐계 수지, 폴리페닐렌에테르계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리에스테르계 수지, (메타)아크릴레이트계 수지, 폴리아릴렌설파이드계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리염화비닐계 수지, 폴리올레핀계 수지 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 열가소성 수지는 폴리올레핀계 수지를 포함할 수 있고, 구체적으로 폴리프로필렌계 수지를 포함할 수 있다. 상기 열가소성 수지가 폴리프로필렌계 수지를 포함하는 경우, 가격 경쟁력 측면에서 유리할 수 있고 섬유 강화 복합재의 충격 강도 및 인장 특성을 향상시키는 데 유리할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 폴리프로필렌계 수지는 프로필렌-에틸렌 공중합 수지 또는 폴리프로필렌 단독 중합 수지를 포함할 수 있다.
상기 복합재 시트는 상기 열가소성 수지와 함께 무기 섬유를 포함하여 경량 효과 및 강도 향상 효과를 동시에 확보할 수 있다. 상기 무기 섬유는 유리 섬유, 바잘트(basalt) 섬유, 탄소 섬유 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.
상기 무기 섬유 단면의 평균 직경은 약 15㎛ 내지 약 20㎛일 수 있다. 상기 무기 섬유가 상기 범위의 평균 직경을 가짐으로써, 상기 복합재 내에 높은 함량으로 함유되어 두께 대비 우수한 강도 및 강성을 확보할 수 있고, 경량 특성을 확보하기 유리하며, 제조 과정의 가공성 측면에서 유리할 수 있다.
상기 무기 섬유는 연속섬유의 형태로 포함될 수 있다.
이때, 상기 연속섬유는 상기 복합재 시트의 최종적인 크기에 의존하여 그 내부에서 끊어지지 않고 연속적인 형태로 존재하는 것을 의미한다. 예를 들어, UD 시트(unidirection sheet) 내의 연속섬유와 같이, 상기 연속 섬유는 연속 공정으로 제조될 수 있고, 이러한 연속 공정에 상기 연속 섬유를 연속적으로 공급함으로써, 연속 섬유를 포함한 복합재 시트를 제조할 수 있다. 따라서, 상기 열가소성 복합재는 시트와 같은 특정 형상의 제품으로 제조될 수 있는데, 이러한 시트와 같은 제품 내에서 상기 연속 섬유는 그 제품의 형상에 따라 특정 범위의 길이를 가지게 된다. 그러나, 이러한 특정 범위의 길이는 연속적으로 연속섬유가 공급되는 제조 공정상 임의 조절이 가능하다는 점에서 상기 연속 섬유는 '연속성'을 가지는 것으로 보아야 할 것이고, UD 시트 또는 직물 내의 연속 섬유와 같이 대부분의 경우, 제품 내부에서 끊어지지 않고 연속성을 갖는다.
일 구현예에서, 상기 복합재 시트는 UD 시트와 같이 연속섬유가 단일 배향성을 가지도록 연속 섬유를 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 복합재 시트(100)의 평면도를 개략적으로 나타낸 것이다. 도 1을 참조할 때, 상기 복합재 시트(100)는 연속섬유(10)를 포함하며, 이때, 상기 연속섬유는 상기 복합재 시트 내에서 단일 배향성을 가질 수 있다. 상기 연속섬유가 상기 복합재 시트 내에서 단일 배향성을 가짐으로써 우수한 강도 및 강성의 확보에 유리할 수 있다.
구체적으로, 상기 연속섬유가 단일 배향성을 갖는다는 것은 상기 열가소성 수지 내의 연속섬유 중 특정 섬유 가닥 하나를 정했을 때, 상기 특정 연속섬유가 다른 임의의 연속섬유와 이루는 각도가 약 10°이하, 구체적으로 약 5 °이하인 경우를 포함하는 것으로, 상호간 완전하게 평행한 상태뿐만 아니라, 육안으로 관찰했을 때 식별하기 어려운 정도의 오차 범위로 평행하지 않은 경우도 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
상기 복합재 시트는 장섬유 또는 단섬유가 아닌 연속 섬유를 포함할 수 있으며, 이에 따라 섬유의 분산성의 문제가 없고, 고함량의 섬유를 포함할 수 있다. 그에 따라, 상기 복합재 시트로부터 제조된 열가소성 복합재는 표면 품질이 우수하고, 고르게 물성을 구현하면서, 고강도 특성을 갖는 등의 향상된 기계적 특성을 가질 수 있다. 통상적으로, 단섬유는 약 1mm 이하의 섬유를 의미하고, 장섬유는 약 50mm 이하의 섬유를 의미할 수 있다. 이러한 단섬유 또는 장섬유를 사용하는 경우, 조성물 내에 분산성의 문제가 있어, 섬유를 고함량으로 포함할 수 없다. 또한, 복합재의 표면 품질이 저하되고, 기계적 강도 등의 물성이 떨어지는 문제가 있다.
이와 같이, 상기 복합재 시트는 무기 섬유를 연속섬유의 형태로 포함함으로써, 우수한 강도 및 강성을 부여할 수 있다.
상기 복합재 시트는 상기 열가소성 수지 100 중량부에 대하여 상기 무기 섬유를 30 중량부 내지 60 중량부 포함할 수 있다. 상기 무기 섬유가 상기 범위 미만으로 포함되는 경우에는 상기 복합재 시트를 포함하는 열가소성 복합재가 요구되는 강도 및 강성을 확보할 수 없으며, 경량 특성이 저하될 우려가 있다. 또한, 상기 무기 섬유가 상기 범위를 초과하여 포함되는 경우에는 제조 과정에서 상기 복합재 시트 내에 무기 섬유를 균일하게 함침시키기 어려우며, 상기 복합재 시트의 표면 물성을 저하시킬 우려가 있다.
상기 제1 성형물은 상기 복합재 시트에 부직포 시트를 적층하여 제조되는 것으로서, 상기 부직포 시트는 유기 섬유를 포함한다. 상기 제1 성형물은 상기 복합재 시트에 유기 섬유를 포함하는 부직포 시트를 포함하여, 상기 복합재 시트에 포함된 무기 섬유가 열가소성 복합재의 표면에 드러나 외관 디자인을 해치는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 복합재의 표면에 무기 섬유의 배열 형상이 보이거나, 무기 섬유 일부가 표면에 노출되어 외관상의 복합재의 표면 품질을 저하시키는 것을 방지할 수 있다.
상기 유기 섬유는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌, 폴리우레탄 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 부직포 시트는 폴리에틸렌테레프탈레이트 부직포 및/또는 폴리프로필렌 부직포일 수 있으며, 상기 부직포 시트는 각각 스펀 본딩(spun bonding) 공법 또는 케미칼 본딩(chemical bonding) 공법을 사용하여 제조된 것을 사용할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 성형물은 케미칼 본딩 공법을 사용하여 제조된 폴리에틸렌테레프탈레이트 부직포를 포함할 수 있고, 이 경우 특히 흡음 성능, 내스크래치 성능을 용이하게 향상시킬 수 있다.
상기 복합재 시트의 두께 대 상기 부직포 시트의 두께의 비가 약 3:1 내지 약 5:1일 수 있다. 상기 제1 성형물은 상기 복합재 시트 및 상기 부직포 시트를 상기 범위의 두께 비로 포함함으로써, 우수한 기계적 물성을 유지함과 동시에, 우수한 표면 물성을 가질 수 있다.
상기 열가소성 복합재의 제조방법은 상기 제1 성형물을 프레스 성형하여 제2 성형물을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 제1 성형물은 약 80℃ 내지 약 90℃의 온도에서 약 3 분 내지 약 4 분 동안 프레스 성형하여, 이로부터 제조된 제2 성형물에 높은 수준의 강성 및 충격 강도를 구현할 수 있다
상기 열가소성 복합재의 제조방법은 상기 제2 성형물을 몰드에 인서트하여 사출성형하는 단계;를 포함한다. 이때, 상기 사출성형하는 단계는, 제1 온도에서 30초 내지 50초 동안 급속 가열하는 단계; 및 30℃ 내지 40℃의 제2 온도에서 1분 내지 3분 동안 급속 냉각하는 단계를 포함한다. 상기 제1 온도는 상기 열가소성 수지의 유리전이온도 및 상기 유기 섬유의 유리전이온도보다 높은 온도이다. 구체적으로, 상기 제1 온도는 상기 열가소성 수지의 유리전이온도 및 상기 유기 섬유의 유리전이온도보다 약 30℃ 내지 약 50℃ 높은 온도일 수 있다.
상기 열가소성 복합재는 상기와 같이 급속 가열 및 급속 냉각과정을 거쳐, 무기 섬유가 열가소성 복합재의 표면에 드러나지 않아, 촉각적으로 그리고 시각적으로 우수한 외관 디자인을 가질 수 있다. 그리고, 상기 열가소성 복합재의 제조방법에 의해 제조된 열가소성 복합재는 향상된 조도를 가지는 바, 우수한 표면 품질을 구현할 수 있다.
구체적으로, 상기 사출성형은 상기 열가소성 수지의 유리전이온도 및 상기 유기 섬유의 유리전이온도보다 높은 온도인 제1 온도에서 30초 내지 50초 동안 급속 가열한다. 상기 급속 가열의 온도는 상기 열가소성 수지의 유리전이온도 및 상기 유기 섬유의 유리전이온도보다 높은 온도로서, 상기 범위 시간 동안 가열하여, 제2 성형물 표면에 열을 균일하게 널리 퍼트릴 수 있고, 다양한 패턴의 디자인을 열가소성 복합재 표면에 보다 균일하게 구현할 수 있고, 제2 성형물 전체가 상기 고온에 의해 갈라지거나 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 제2 성형물을 포함하는 열가소성 복합재의 기계적인 물성은 저하시키지 않으면서, 표면 품질을 향상시킬 수 있다. 구체적으로, 가열온도가 및 가열 시간이 상기 범위 미만인 경우에는 디자인이 섬세하게 표현되지 않고, 패턴이나 디자인이 완벽하게 전사되지 않는 문제가 있을 수 있다. 그리고, 가열 온도 및 가열 시간이 상기 범위를 초과하는 경우에는 열가소성 복합재의 물성이 저하되고, 제2 성형물이 뒤틀어지거나 과열되어 부분적으로 탄화되는 문제가 있을 수 있다.
그리고, 상기 사출성형은 급속 가열하는 단계 이후에, 30℃ 내지 40℃의 제2 온도에서 1분 내지 3분 동안 급속 냉각하는 단계를 포함한다. 상기 온도범위 및 상기 시간 동안 급속으로 냉각하여 표면 구조를 미시적으로 조절 할 수 있고, 이에 따라 현저히 향상된 조도를 구현 할 수 있다. 구체적으로, 제2 온도가 상기 범위 미만이고, 시간이 상기 시간보다 짧은 경우에는 디자인이 뚜렷하게 표현되지 않고 표면에 얼룩이 생기는 문제가 있을 수 있다. 그리고, 제2 온도가 상기 범위를 초과하고, 냉각 시간이 상기 시간을 초과하는 경우에는 열가소성 복합재의 물성이 저하되는 문제가 있을 수 있다.
본 발명의 다른 구현 예는 상기 열가소성 복합재의 제조방법에 따라 제조된 열가소성 복합재를 제공한다. 상기 열가소성 복합재의 제조방법은 전술한 바와 같으며, 이에 따라 제조된 열가소성 복합재는 무기 섬유가 열가소성 복합재의 표면에 드러나지 않아, 촉각적으로 그리고 시각적으로 우수한 외관 디자인을 가질 수 있다. 따라서, 상기 열가소성 복합재의 제조방법에 의해 제조된 열가소성 복합재는 대면적을 갖는 자동차용 내외장재로 이용할 수 있다. 그리고, 상기 열가소성 복합재의 제조방법에 의해 제조된 열가소성 복합재는 향상된 조도를 가지는 바, 우수한 표면 품질을 구현할 수 있다.
상기 열가소성 복합재의 제조방법에 따라 제조된 상기 열가소성 복합재는 총 두께가 약 1.0㎜ 내지 약 2.0㎜ 일 수 있다. 상기 열가소성 복합재는 상기의 두께 범위에서도 우수한 기계적 물성을 유지하면서, 동시에 다양한 디자인을 표면에 고르게 구현하고, 우수한 조도를 구현할 수 있다.
상기 열가소성 복합재는 약 20㎛ 내지 약 50㎛의 평균 표면 조도(Rz)를 가질 수 있다. 본 발명에 있어서, 평균 표면 조도(Rz)는 규격 KS B 0601에 기초하여 표면조도를 나타내는 표면 거칠기 파라미터로서 RZ는 10점 평균 거칠기(ten point height)라고도 하며, 거칠기 단면 곡선에서 기준길이만큼 채취하여 단면곡선의 평균선과 평행한 임의직선(기준선)을 긋고 가장 높은 5개 산의 기준선으로부터의 거리의 평균값과 가장 낮은 5개 골의 기준선으로부터의 거리의 평균값과의 차이로 나타낸다.
상기 열가소성 복합재는 상기 범위의 평균 표면 조도를 가짐으로써, 대면적의 자동차용 내외장재에 사용할 수 있다. 또한, 상기 열가소성 복합재는 표면을 커버하는 별도의 추가적인 작업 없이도, 상기 열가소성 복합재 표면을 자동차용 내외장재 표면에 그대로 노출시킬 수 있는바, 생산 속도를 향상시킬 수 있으며, 경제적이다.
상기 열가소성 복합재는 자동차 내외장재의 용도를 가질 수 있다. 상기 열가소성 복합재는 무기 섬유 및 열가소성 수지를 포함하여 우수한 기계적 물성을 나타낼 수 있다. 그리고, 상기 열가소성 복합재의 제조방법을 이용하여 제조된 열가소성 복합재는 전술한 바와 같이, 무기 섬유가 열가소성 복합재의 표면에 드러나지 않아, 촉각적으로 그리고 시각적으로 우수한 외관 디자인을 가지고, 향상된 조도를 가지는 바, 우수한 표면 품질을 구현할 수 있다.
따라서, 상기 열가소성 복합재는 대면적을 갖는 자동차용 내외장재로 이용할 수 있다. 구체적으로, 외부에 노출이 많은 자동차 외장 소재 등으로 사용 시에 우수한 내구성을 구현할 수 있다.
예를 들어, 상기 열가소성 복합재는 범퍼, 스포일러, 사이드바이저, 카울벤트그릴, 라디에이터 그릴, 사이드몰딩, 엔드패널가닛슈 등의 자동차 외장재나, 인스트루먼트패널, 천정, 도어, 좌석, 트렁크실 등의 자동차 내장재의 용도로 사용될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로서 본 발명이 제한되어서는 아니된다.
< 실시예 및 비교예 >
실시예 1:
유리 섬유 및 폴리프로필렌 수지를 포함하는 복합재 시트의 상단에 폴리에틸렌테레프탈레이트로 이루어진 부직포 시트를 적층하여 제1 성형물을 제조하였다. 이때, 상기 복합재 시트는 상기 유리 섬유를 상기 폴리프로필렌 수지 100 중량부에 대하여 60 중량부 포함하고, 상기 유리 섬유는 연속섬유를 이용하였다.
상기 제1 성형물을 80-90℃에서 프레스 성형하여 제2 성형물을 형성하였다. 그리고, 상기 제2 성형물을 몰드에 인서트하고 사출성형하여 열가소성 복합재를 제조하였다. 이때, 사출성형은 약 220℃의 제1 온도에서 45초 동안 급속 가열한 후, 40℃의 제2 온도에서 3분 동안 급속 냉각하였다
비교예 1:
상기 사출성형을 250℃의 제1 온도에서 45초 동안 급속 가열한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 열가소성 복합재를 제조하였다.
비교예 2:
상기 사출성형을 60℃-70℃의 제2 온도에서 3 분 동안 급속 냉각한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 열가소성 복합재를 제조하였다.
비교예 3:
상기 사출성형을 250℃의 제1 온도에서 45초 동안 급속 가열한 후, 60℃-70℃의 제2 온도에서 3 분 동안 급속 냉각한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 열가소성 복합재를 제조하였다.
<평가>
실험예 1: 평균 표면 조도( Rz )
상기 실시예 1 및 비교예 1-3에서 제작된 열가소성 복합재에 대하여 표면조도계 (조도측정기 SJ-301, Mitutoyo社)를 이용하여 표면 요철의 평균값(Rz)을 측정하여 하기 표 1에 기재하였다. 요철의 평균값이 작을수록 표면이 고르다는 것을 의미한다.
실시예 1 비교예 1 비교예 2 비교예 3
Rz(㎛) 32 84 55 116
상기 표에서 보는 바와 같이, 실시예의 복합재는 급속 가열 및 급속 냉각 과정을 거쳐 제조된 것으로서, 비교예의 복합재와 달리, 우수한 조도를 갖는 것을 확인 할 수 있다.
100: 복합재 시트
10: 연속 섬유

Claims (13)

  1. 무기 섬유 및 열가소성 수지를 포함하는 복합재 시트와 유기 섬유를 포함하는 부직포 시트를 적층하여 제1 성형물을 제조하는 단계;
    상기 제1 성형물을 프레스 성형하여 제2 성형물을 형성하는 단계; 및
    상기 제2 성형물을 몰드에 인서트하여 사출성형하는 단계;를 포함하고,
    상기 사출성형하는 단계는, 제1 온도에서 30초 내지 50초 동안 급속 가열하는 단계; 및 30℃ 내지 40℃의 제2 온도에서 1분 내지 3분 동안 급속 냉각하는 단계를 포함하고, 상기 제1 온도는 상기 열가소성 수지의 유리전이온도 및 상기 유기 섬유의 유리전이온도보다 높은 온도인
    열가소성 복합재의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열가소성 수지는 방향족 비닐계 수지, 고무변성 방향족 비닐계 수지, 폴리페닐렌에테르계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리에스테르계 수지, (메타)아크릴레이트계 수지, 폴리아릴렌설파이드계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리염화비닐계 수지, 폴리올레핀계 수지 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나를 포함하는
    열가소성 복합재의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 무기 섬유는 유리 섬유, 바잘트(basalt) 섬유, 탄소 섬유 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나를 포함하는
    열가소성 복합재의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 무기 섬유 단면의 평균 직경은 15㎛ 내지 20㎛인
    열가소성 복합재의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 무기 섬유는 연속섬유인
    열가소성 복합재의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 연속섬유는 상기 복합재 시트 내에서 단일 배향성을 갖는
    열가소성 복합재의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복합재 시트는 상기 열가소성 수지 100 중량부에 대하여 상기 무기 섬유를 30 중량부 내지 60 중량부 포함하는
    열가소성 복합재의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 유기 섬유는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌, 폴리우레탄 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는
    열가소성 복합재의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 복합재 시트의 두께 대 상기 부직포 시트의 두께의 비가 3:1 내지 5:1인
    열가소성 복합재의 제조방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 열가소성 복합재의 제조방법에 따라 제조된 열가소성 복합재.
  11. 제10항에 있어서,
    총 두께가 1.0㎜ 내지 2.0㎜인
    열가소성 복합재.
  12. 제10항에 있어서,
    평균 표면 조도(Rz)가 20㎛ 내지 50㎛인
    열가소성 복합재.
  13. 제10항에 있어서,
    자동차 내외장재의 용도를 갖는
    열가소성 복합재.
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