KR20180129814A - 보강용 탄소 섬유 시트 - Google Patents

보강용 탄소 섬유 시트 Download PDF

Info

Publication number
KR20180129814A
KR20180129814A KR1020187029064A KR20187029064A KR20180129814A KR 20180129814 A KR20180129814 A KR 20180129814A KR 1020187029064 A KR1020187029064 A KR 1020187029064A KR 20187029064 A KR20187029064 A KR 20187029064A KR 20180129814 A KR20180129814 A KR 20180129814A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
carbon fiber
sheet
filament group
fiber filament
reinforcing
Prior art date
Application number
KR1020187029064A
Other languages
English (en)
Inventor
히라이시　요이치
와타루 호리모토
다다하루 다나카
Original Assignee
구라시키 보세키 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 구라시키 보세키 가부시키가이샤 filed Critical 구라시키 보세키 가부시키가이샤
Publication of KR20180129814A publication Critical patent/KR20180129814A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J11/00—Features of adhesives not provided for in group C09J9/00, e.g. additives
    • C09J11/02—Non-macromolecular additives
    • C09J11/04—Non-macromolecular additives inorganic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J7/00—Adhesives in the form of films or foils
    • C09J7/20—Adhesives in the form of films or foils characterised by their carriers
    • C09J7/21—Paper; Textile fabrics
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/04—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/04—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
    • C08J5/0405—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material with inorganic fibres
    • C08J5/042—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material with inorganic fibres with carbon fibres
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J121/00—Adhesives based on unspecified rubbers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J123/00—Adhesives based on homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Adhesives based on derivatives of such polymers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J123/00—Adhesives based on homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Adhesives based on derivatives of such polymers
    • C09J123/26—Adhesives based on homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Adhesives based on derivatives of such polymers modified by chemical after-treatment
    • C09J123/30—Adhesives based on homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Adhesives based on derivatives of such polymers modified by chemical after-treatment by oxidation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J201/00—Adhesives based on unspecified macromolecular compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J7/00—Adhesives in the form of films or foils
    • C09J7/20—Adhesives in the form of films or foils characterised by their carriers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J7/00—Adhesives in the form of films or foils
    • C09J7/30—Adhesives in the form of films or foils characterised by the adhesive composition
    • C09J7/38—Pressure-sensitive adhesives [PSA]
    • C09J7/381—Pressure-sensitive adhesives [PSA] based on macromolecular compounds obtained by reactions involving only carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J7/00—Adhesives in the form of films or foils
    • C09J7/30—Adhesives in the form of films or foils characterised by the adhesive composition
    • C09J7/38—Pressure-sensitive adhesives [PSA]
    • C09J7/381—Pressure-sensitive adhesives [PSA] based on macromolecular compounds obtained by reactions involving only carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C09J7/387—Block-copolymers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2323/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers
    • C08J2323/26—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers modified by chemical after-treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2353/00—Characterised by the use of block copolymers containing at least one sequence of a polymer obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Derivatives of such polymers
    • C08J2353/02—Characterised by the use of block copolymers containing at least one sequence of a polymer obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Derivatives of such polymers of vinyl aromatic monomers and conjugated dienes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2355/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers, obtained by polymerisation reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, not provided for in groups C08J2323/00 - C08J2353/00
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J2301/00—Additional features of adhesives in the form of films or foils
    • C09J2301/40—Additional features of adhesives in the form of films or foils characterized by the presence of essential components
    • C09J2301/408—Additional features of adhesives in the form of films or foils characterized by the presence of essential components additives as essential feature of the adhesive layer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J2301/00—Additional features of adhesives in the form of films or foils
    • C09J2301/40—Additional features of adhesives in the form of films or foils characterized by the presence of essential components
    • C09J2301/414—Additional features of adhesives in the form of films or foils characterized by the presence of essential components presence of a copolymer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J2400/00—Presence of inorganic and organic materials
    • C09J2400/10—Presence of inorganic materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J2423/00—Presence of polyolefin
    • C09J2423/10—Presence of homo or copolymers of propene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J2453/00—Presence of block copolymer

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
  • Adhesive Tapes (AREA)

Abstract

본 발명의 보강용 탄소 섬유 시트(1)는, 탄소 섬유 필라멘트(2) 군이 일방향으로 병렬형으로 배열되어 있고, 탄소 섬유 필라멘트(2) 군을 가로지르는 방향 중 적어도 일부에는 열가소성 접착제(4)가 존재하고 일체화되어, 시트를 구성하고 있다. 이 보강용 시트(1)는 보강 효과를 얻기 위해 필요한 최저한의 양의 탄소 섬유로 하는 것이 바람직하다. 각 탄소 섬유 필라멘트(2)의 표면에는 에폭시계 수지의 사이징제층(3)이 존재하고 있고, 사이징제층(3)과 그 표면의 열가소성 접착제층(4)과는 친화성이 높고, 양자는 강력하게 접착되어 있다. 이로써, 두께가 얇고, 취급성도 양호하며, 보강 대상 물질과 접착하기 쉬운 보강용 탄소 섬유 시트를 제공한다.

Description

보강용 탄소 섬유 시트
본 발명은, 일방향으로 배열된 탄소 섬유 필라멘트 군을 열가소성 접착제에 의해 일체화한 보강용 탄소 섬유 시트에 관한 것이다.
탄소 섬유는, 탄소 섬유 강화 수지 등의 강화 섬유로서 잘 알려져져 있다. 탄소 섬유를 사용한 탄소 섬유 강화 수지는, 고강도, 경량 등의 특색을 살려서, 골프 클럽의 샤프트, 낚시대 등의 각종 스포츠용품, 항공기, 자동차, 압력 용기 등에 널리 응용되고 있으며, 앞으로의 응용도 기대되고 있다. 종래 기술로서, 탄소 섬유 등의 강화 섬유 다발을 일방향으로 가지런히 배열하고, 저융점 폴리머을 포함하는 부직포 등에 의해 시트형 지체에 접착한 보강용 강화 섬유 시트가 제안되어 있다(특허문헌 1∼2). 또한, 특허문헌 3에는 탄소 섬유와 열경화성 수지의 한쪽 면에 열가소성 수지층을 적층하고, 진공 성형하는 것이 제안되어 있다.
일본공개특허 평 11-000959호 공보 일본공개특허 제2000-198158호 공보 일본공개특허 제2009-184239호 공보
그러나, 종래 기술의 보강용 시트는, 탄소 섬유 다발을 그대로 일방향으로 배열하고 있으므로, 보강용 시트가 두꺼운 것에 의한 취급의 곤란이나, 보강되는 물체의 원래의 두께를 상당히 두껍게 하는 등의 문제가 있었다.
본 발명은, 상기 종래의 문제를 해결하기 위하여, 두께가 얇고, 취급성도 양호하며, 열가소성이며 가열로 접착할 수 있으므로, 보강 대상 물질과 접착하기 쉬운 보강용 탄소 섬유 시트를 제공한다.
본 발명의 보강용 탄소 섬유 시트는, 탄소 섬유 필라멘트 군이 일방향으로 병렬형으로 배열되어 있고, 상기 탄소 섬유 필라멘트 군을 가로지르는 방향 중 적어도 일부에는 열가소성 접착제가 존재하여 일체화되어, 시트를 구성하고 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 보강용 탄소 섬유 시트는, 탄소 섬유 필라멘트 군이 일방향으로 배열되고, 탄소 섬유 필라멘트 군을 가로지르는 방향 중 적어도 일부에는 열가소성 접착제를 존재시켜, 전체로서 시트를 구성하고 있는 것에 의해, 두께가 얇고, 취급성도 양호하며, 보강 대상 물질과 접착하기 쉬운 보강용 탄소 섬유 시트로 된다. 즉, 탄소 섬유 필라멘트 군은 일방향으로 병렬형으로 배열되고, 각 탄소 섬유 필라멘트는 열가소성 접착제에 의해 일체화되어 시트화되어서 있으므로, 플렉시빌리티(flexibility)성이 있어, 시트로서 취급성이 양호하다. 또한 일체화하고 있는 물질이 열가소성 접착제인 것에 의해, 철, 알루미늄, 목재, 고무, 수지 등의 보강 대상 물질과 접착하기 쉬운 것이 된다.
도 1의 A는 본 발명의 일실시형태의 보강용 시트의 표면 모식적 평면도, 도 1의 B는 도 1의 A의 I-I선의 모식적 단면 확대도이다.
도 2의 A∼D는 본 발명의 다른 실시형태의 보강용 시트의 표면 모식적 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시형태의 보강용 시트의 응용예를 나타낸 모식적 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시형태의 보강용 시트의 제조 방법을 나타내는 모식적 공정도이다.
본 발명의 보강용 시트는, 탄소 섬유 필라멘트 군이 일방향으로 병렬형으로 배열되어 있고, 상기 탄소 섬유 필라멘트 군을 가로지르는 방향 중 적어도 일부에는 열가소성 접착제가 존재하고, 전체로서 시트를 구성하고 있다. 여기서 「탄소 섬유 필라멘트 군」이란 다수개의 탄소 섬유 필라멘트인 것을 의미한다. 예를 들면, 6K(6000개), 12K(12000개), 24K(24000개), 48K(48000개), 50K(50000개) 등, 혹은 그 이상의 개수이다. 바람직하게는 12K∼50K, 섬도(纖度) 800g/1000m∼4000g/1000m이다. 상기 탄소 섬유 필라멘트 군은, 각 필라멘트가 일방향으로 병렬형으로 배열하고 있다.
상기 탄소 섬유 필라멘트 군을 가로지르는 방향 중 적어도 일부에는 열가소성 접착제가 존재하고 있는 것에 의해, 상기 탄소 섬유 필라멘트 군은 가로 방향으로 일체화되어, 전체로서 시트를 구성하고 있다. 이로써, 취급성이 양호하고, 보강 대상 물질과 접착할 때의 작업성도 양호하다. 또한 열가소성 접착제를 존재시키고 있으므로, 부드러우며, 보강 대상 물질에 다소의 요철이나 국면이 있어도 추종할 수 있다.
상기 보강용 시트의 두께는 0.02mm∼0.5mm인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.02∼0.3 mm이다. 또한, 상기 병렬형의 탄소 섬유 필라멘트 군의 두께는 0.02∼0.2 mm가 바람직하다. 상기한 두께라면 경량화할 수 있고, 또한 수지가 함침하기 쉽다. 또한, 상기 보강용 시트의 단위면적당의 질량은, 30g/m2∼150g/m2이 바람직하다. 상기한 질량이라면, 가벼운 보강용 시트로 할 수 있다. 그리고, 두께를 크게 하거나, 질량을 크게 하기 위해서는 2장 이상 적층한다.
상기 탄소 섬유 필라멘트 군과 열가소성 접착제의 비율은, 보강용 탄소 섬유 시트를 100질량%로 했을 때, 탄소 섬유 필라멘트 군이 95질량%∼20질량%, 열가소성 접착제가 5질량%∼80질량%가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 탄소 섬유 필라멘트 군이 95∼50 질량%, 열가소성 접착제가 5∼50 질량%이다. 상기한 범위라면, 보강용으로서 강도 등의 특성이 실용적으로 충분하다.
상기 열가소성 접착제는 용제계 접착제, 핫멜트계 접착제 또는 이들의 조합인 것이 바람직하다. 작업 여건을 감안하면 핫멜트계 접착제가 바람직하지만, 용제계 접착제라도, 점도를 낮게 할 수 있고, 탄소 섬유 필라멘트 군의 섬유 사이에 함침하기 쉬우므로 바람직하다. 용제계 접착제의 경우, 일례로서 열가소성 성분 15∼25 질량%, 톨루엔 30∼40 질량%, 노르말 헥산 30∼40 질량%, 로진에스테르 등의 점착 부여제 5∼15 질량%, 고형 파라핀 2질량% 이하가 바람직하다. 점도는 10∼2000 mPa·s(25℃)가 바람직하다.
상기 열가소성 접착제는, 스티렌-에틸렌/부틸렌-스티렌 블록 공중합계 엘라스토머, 클로로프렌계 엘라스토머, 니트릴계 엘라스토머, 에틸렌-프로필렌계 엘라스토머, 클로로술폰화 폴리에틸렌계 엘라스토머, 에피클로로히드린계 엘라스토머, 아크릴계 엘라스토머 등의 고무계 접착제, 아이오노머계 접착제, 에틸렌-아세트산 비닐 수지, 에틸렌-에틸아크릴레이트 공중합 수지, 에틸렌-메틸아크릴레이트 공중합 수지 등의 에틸렌계 공중합체 접착제 또는 폴리올레핀에 말레산이나 프탈산과 같은 불포화 카르복시산 또는 그의 유도체를 그라프트 반응 및/또는 부가 반응시킨 것 등과 같은 산변성 폴리올레핀계 접착제 등을 예로 들 수 있다. 이들 중에서도 스티렌-에틸렌/부틸렌-스티렌 블록 공중합계 엘라스토머 또는 말레산 변성 폴리프로필렌계 접착제가 바람직하다.
상기 탄소 섬유 필라멘트 군에 대하여 열가소성 접착제는 다음과 같이 존재시키는 것이 시트 형성 상 바람직하다.
(1) 전체면에 배치
(2) 탄소 섬유 필라멘트 군의 길이 방향에 대하여 가로 방향으로 선형으로 배치
(3) 탄소 섬유 필라멘트 군의 길이 방향에 대하여 경사 방향으로 선형 또는 줄무늬형으로 배치
(4) 탄소 섬유 필라멘트 군의 길이 방향에 대하여 사행한 선형으로 배치
(5) 탄소 섬유 필라멘트 군에 네트형으로 배치
(6) 탄소 섬유 필라멘트 군에 도트형으로 배치
(7) 상기 (1)∼(6)의 임의의 조합
어떤 경우든, 열가소성 접착제는 탄소 섬유 필라멘트 군을 가로 방향으로 연결시키고 있으면 된다.
본 발명의 보강용 시트의 제조 방법은, 먼저, 탄소 섬유 필라멘트 군(토우(tow))을 폭을 넓혀서 각 필라멘트가 일방향으로 병렬형이 되도록 배열한다. 일례로서, 탄소 섬유의 개섬(開纖) 방법(일본공개특허 제2010-270420호 공보)을 따라, 탄소 섬유 필라멘트 군을 폭을 넓힌다. 복수 쌍의 닙 롤을 사용하는 경우에는 탄소 섬유 필라멘트 군을 서서히 벌린다. 혹은 롤과 병용하여 탄소 섬유 필라멘트 군에 공기를 분사해도 된다.
다음으로, 상기 일방향으로 병렬형으로 배열한 탄소 섬유 필라멘트 군의 일표면에 접착제를 부여한다. 접착제의 부여는, 용제계 접착제의 경우에는 침지법, 스프레이법, 닥터 나이프법 등이 있으며, 핫멜트계 접착제의 경우에는 분말, 필름 또는 실모양의 접착제를 탄소 섬유 필라멘트 군에 대하여 적어도 길이 방향의 일부에 바람직하게는 전체면에 부여하고, 가열 롤로 용융하는 방법 등이 있다.
다으므로 도면을 참조하여 설명한다. 이하의 도면에 있어서, 동일 부호는 동일물을 나타낸다. 도 1의 A는 본 발명의 일실시형태의 보강용 시트의 표면 모식적 평면도, 도 1의 B는 도 1의 A의 I-I선의 모식적 단면 확대도이다. 이 보강용 시트(1)는, 탄소 섬유 필라멘트 군의 각 필라멘트(2)가 일방향으로 병렬형으로 배열하고 있고, 열가소성 접착제층(4)이 전체면에 배치되어 일체화되어 있다. 도 1의 B에 나타낸 바와 같이, 보강용 시트는 보강 효과를 만들어 내기 위하여 필요한 최저한의 양의 탄소 섬유로 하는 것이 바람직하고, 일례로서 각 탄소 섬유 필라멘트(2)가 두께 방향으로 2열의 시트로 되어 있다. 각 탄소 섬유 필라멘트(2)의 표면에는 에폭시계 수지 등의 사이징제층(3)이 존재하고 있으므로, 사이징제층(3)과 그 표면의 열가소성 접착제층(4)는 강력하게 접착되어 있다. 이 보강용 시트(1)는, 1장으로 사용할 수도 있고, 복수 장 적층하여 사용할 수도 있다. 복수 장 적층하여 사용할 때는, 탄소 섬유 필라멘트 군의 방향성을 상이하게 하여 사용할 수 있다.
도 2의 A는 본 발명의 다른 실시형태의 보강용 시트(5)의 표면 모식적 평면도이며, 탄소 섬유 필라멘트(2) 군의 길이 방향에 대하여 열가소성 접착제층(4a∼4c)을 가로 방향으로 선형으로 배치한 예이다. 도 2의 B는 또 다른 실시형태의 보강용 시트(6)의 표면 모식적 평면도이며, 탄소 섬유 필라멘트(2) 군의 길이 방향에 대하여 열가소성 접착제층(4a∼4d)을 경사 방향으로 줄무늬형으로 배치한 예이다. 도 2의 C는 또 다른 실시형태의 보강용 시트(7)의 표면 모식적 평면도이며, 탄소 섬유 필라멘트(2) 군의 길이 방향에 대하여 열가소성 접착제층(4a∼4d)을 사행한 선형으로 배치한 예이다. 도 2의 D는 또 다른 실시형태의 보강용 시트(8)의 표면 모식적 평면도이며, 탄소 섬유 필라멘트(2) 군의 길이 방향에 대하여 열가소성 접착제층(4a∼4c)을 가로 방향으로 부분적으로 선형으로 배치한 예이다. 그 외, 탄소 섬유 필라멘트 군에 네트형 또는 도트형으로 배치하거나, 상기의 조합으로 할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 일실시형태의 보강용 시트의 응용예를 나타낸 모식적 단면도이다. 도 1의 B에 나타내는 보강용 시트(1)의 양쪽 표면에 금속, 플라스틱, 목재 등의 그 외의 소재를 배치하고, 가열하여, 일체로 한 복합재가 얻어진다. 8a, 8b는 상기 그 외의 소재층이다.
도 4는 본 발명의 일실시형태의 보강용 시트의 제조 방법을 나타내는 모식적 공정도이다. 복수 개의 권사체(卷絲體)(11)로부터 탄소 섬유 필라멘트 군(12)을 인출하고, 닙 롤(19a, 19b 및 19c, 19d)을 통과시키고, 상기 탄소 섬유 필라멘트 군(12)을 벌려서 각 필라멘트가 일방향으로 병렬형이 되도록 배열한다. 이와 같이 하여 폭을 넓힌 탄소 섬유 필라멘트 군(13)의 표면에, 용제계의 열가소성 고무계 접착제(15)를 노즐(14)으로부터 공급한다. 플레이트(17)와 닥터 나이프(16)에 의해, 상기 접착제를 균일 두께로 탄소 섬유 필라멘트 군(13)에 부여하고, 섬유 사이에 함침시킨다. 용제계 접착제의 경우, 일례로서 열가소성 고무계 성분 15∼25 질량%, 톨루엔 30∼40 질량%, 노르말 헥산 30∼40 질량%, 로진에스테르 등의 점착 부여제 5∼15 질량%, 고형 파라핀 2질량% 이하를 사용한다. 상기 접착제(15)를 부여한 탄소 섬유 필라멘트 군(13)은, 열풍 건조기(18)를 통과시켜, 용제를 제거하고, 그 후 닙 롤(19e, 19f)을 통과시켜, 보강용 시트(20)로 만들고, 권상체(21)에 권취한다. 그리고, 용제계가 아닌 파우더상의 핫멜트 접착제를 사용하는 경우에는, 노즐 공급이 아닌 탄소 섬유 필라멘트 군(13)의 표면에 파우더상 접착제를 떨어뜨리고, 그 후 히터 건조 등에 의해 용융 접착시킨다. 필름형 핫멜트 접착제를 사용하는 경우에는, 닙 롤(19a, 19b 및 19c, 19d)을 통과시킨 후 필름을 적층하고, 열 롤 사이를 통과시켜, 필름을 용융 접착시킨다.
[실시예]
이하 실시예를 사용하여 본 발명을 구체적으로 설명한다. 그리고, 본 발명은 하기 실시예로 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
강화용 섬유로서 미쓰비시레이온사에서 제조한 탄소 섬유 필라멘트 군(15K), 토탈 섬도 1000g/1000m를 사용하고, 이 탄소 섬유 필라멘트 군을 도 4에 나타내는 방법으로 보강용 시트를 제조했다. 열가소성 접착제는 도아합성사에서 제조한, 상품명 "아론멜트 PPET150SG30"(스티렌-에틸렌/부틸렌-스티렌 블록 공중합체 15∼25 질량%, 톨루엔 30∼40 질량%, 노르말 헥산 30∼40 질량%, 로진에스테르 등의 점착 부여제 5∼15 질량%, 고형 파라핀 2질량% 이하, 점도 220mPa·s(25℃))을 사용했다. 이 접착제를 건조 질량으로, 개섬(開纖) 후의 탄소 섬유 필라멘트 군에 대하여 5g/m2의 비율로 부여했다. 라인 속도는 10m/min으로 했다. 얻어진 보강용 시트를 도 1의 A-B에 나타낸다. 이 보강용 시트의 폭은 100mm, 두께는 0.03mm, 단위면적당의 질량은 55g/m2였다. 각 성분의 비율은, 보강용 탄소 섬유 시트를 100질량%로 했을 때, 탄소 섬유 필라멘트 군이 91질량%, 열가소성 접착제가 9질량%였다.
(실시예 2)
강화용 섬유로서 실시예 1과 동일한 것을 사용했다. 이 강화용 섬유와 필름형 핫멜트 접착제를 사용하여, 보강용 탄소 섬유 시트를 작성했다. 구체적으로는, 개섬 후의 탄소 섬유 필라멘트 군을 30cm×30cm로 절단하고, 그 위로부터 말레산 변성 폴리프로필렌 수지로 이루어지는 필름형 접착제(두께 50㎛, 단위면적당 질량 45g/m2)를 탑재하였다. 탑재 후, 열프레스기에 의해 온도 140℃, 프레스압 3Mpa에 의해 강화용 섬유와 필름형 핫멜트 접착제를 일체화하여, 보강용 탄소 섬유 시트를 얻었다. 그리고, 이 경우의 각 성분의 비율은, 보강용 탄소 섬유 시트를 100질량%로 했을 때, 탄소 섬유 필라멘트 군이 53질량%, 열가소성 접착제가 47질량%였다.
얻어진 보강용 시트는, 두께가 얇고, 부드러워서 취급성도 양호하며, 철, 알루미늄, 목재, 고무, 수지 등의 보강 대상 물질과 접착하기 쉽다.
[산업상 이용가능성]
본 발명의 보강용 시트는, 각종 보드(판형 부재)의 보장 재료, 차체 보강 재료, 골프 클럽의 샤프트, 낚시대 등의 각종 스포츠용품, 항공기, 자동차, 압력 용기 등에 널리 응용할 수 있다.
1, 5∼8, 20: 보강용 시트
2: 탄소 섬유 필라멘트
3: 사이징제층
4, 4a-4d: 열가소성 접착제층
8a, 8b: 그 외의 소재층
11: 권사체
12: 탄소 섬유 필라멘트 군
13: 폭을 넓힌 탄소 섬유 필라멘트 군
14: 노즐
15: 열가소성 접착제
16: 닥터 나이프
17: 플레이트
18: 열풍 건조기
19a∼19b, 19c∼19d, 19e∼19f: 닙 롤
21: 권상체

Claims (8)

  1. 탄소 섬유 필라멘트 군이 일방향으로 병렬형으로 배열되어 있고, 상기 탄소 섬유 필라멘트 군의 길이 방향을 가로지르는 방향 중 적어도 일부에는 열가소성 접착제가 존재하여 일체화되어, 시트를 구성하고 있는, 보강용 탄소 섬유 시트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시트의 두께는 0.02mm∼0.5mm인, 보강용 탄소 섬유 시트.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 시트의 단위면적당의 질량은 30g/m2∼150g/m2인, 보강용 탄소 섬유 시트.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄소 섬유 필라멘트 군과 상기 열가소성 접착제의 비율은, 보강용 탄소 섬유 시트를 100질량%로 했을 때, 상기 탄소 섬유 필라멘트 군이 95질량%∼20질량%, 상기 열가소성 접착제가 5질량%∼80질량%인. 보강용 탄소 섬유 시트.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열가소성 접착제는 용제계 접착제 및 핫멜트계 접착제로부터 선택되는 적어도 하나인, 보강용 탄소 섬유 시트.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열가소성 접착제는, 고무계 접착제 및 산변성 폴리올레핀계 접착제로부터 선택되는 적어도 하나인, 보강용 탄소 섬유 시트.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄소 섬유 필라멘트 군에 대하여 상기 열가소성 접착제는 전체면에 존재하고 있는, 보강용 탄소 섬유 시트.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄소 섬유 필라멘트 군에 대하여 상기 열가소성 접착제가 일부에 존재하는 경우에는,
    (1) 상기 탄소 섬유 필라멘트 군의 길이 방향에 대하여 가로 방향으로 선형으로 배치,
    (2) 상기 탄소 섬유 필라멘트 군의 길이 방향에 대하여 경사 방향으로 선형 또는 줄무늬형으로 배치,
    (3) 상기 탄소 섬유 필라멘트 군의 길이 방향에 대하여 사행(蛇行)한 선형으로 배치,
    (4) 상기 탄소 섬유 필라멘트 군에 네트형으로 배치,
    (5) 상기 탄소 섬유 필라멘트 군에 도트형으로 배치, 및
    (6) 상기 (1)∼(5)의 임의의 조합
    중 어느 하나인, 보강용 탄소 섬유 시트.
KR1020187029064A 2016-03-25 2017-01-27 보강용 탄소 섬유 시트 KR20180129814A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2016-061498 2016-03-25
JP2016061498 2016-03-25
PCT/JP2017/003004 WO2017163605A1 (ja) 2016-03-25 2017-01-27 補強用炭素繊維シート

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20180129814A true KR20180129814A (ko) 2018-12-05

Family

ID=59901079

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020187029064A KR20180129814A (ko) 2016-03-25 2017-01-27 보강용 탄소 섬유 시트

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20190092984A1 (ko)
EP (1) EP3434717A4 (ko)
JP (1) JPWO2017163605A1 (ko)
KR (1) KR20180129814A (ko)
CN (1) CN108779270A (ko)
WO (1) WO2017163605A1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102337821B1 (ko) 2021-03-25 2021-12-08 김창재 접착·슬라이드끼움으로 이루어진 하이브리드결합식 탄소섬유시트보강장치 및 방법
KR20210149860A (ko) * 2019-07-02 2021-12-09 엘지전자 주식회사 접착 테이프 및 이동 단말기

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7222234B2 (ja) * 2018-12-05 2023-02-15 三菱ケミカル株式会社 炭素繊維束の製造方法およびシートモールディングコンパウンドの製造方法
CN113226681B (zh) * 2018-12-28 2023-08-04 仓敷纺绩株式会社 树脂一体化增强纤维片及其制造方法

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0994900A (ja) * 1995-09-29 1997-04-08 Nitto Boseki Co Ltd 一方向性強化繊維複合基材シート
JPH11959A (ja) 1997-06-13 1999-01-06 Mitsubishi Rayon Co Ltd 補強用強化繊維シート基材
JPH1199580A (ja) * 1997-09-30 1999-04-13 Nippon Steel Chem Co Ltd 一方向性繊維強化複合材用素材及びその製造方法
JP2000198158A (ja) 1999-01-08 2000-07-18 Mitsubishi Rayon Co Ltd 繊維補強材
JP4558149B2 (ja) * 2000-06-29 2010-10-06 三菱レイヨン株式会社 炭素繊維用サイズ剤、炭素繊維のサイジング方法、サイジング処理された炭素繊維並びにそれを含むシート状物及び繊維強化複合材料
US6503856B1 (en) * 2000-12-05 2003-01-07 Hexcel Corporation Carbon fiber sheet materials and methods of making and using the same
JP4941798B2 (ja) * 2001-02-26 2012-05-30 東レ株式会社 部分含浸プリプレグ
GB0203823D0 (en) * 2002-02-19 2002-04-03 Hexcel Composites Ltd Moulding materials
JP4025820B2 (ja) * 2003-07-08 2007-12-26 福井県 開繊繊維シートの製造方法、および開繊繊維シートの製造装置
JP5241257B2 (ja) 2008-02-06 2013-07-17 東レ・デュポン株式会社 繊維強化複合材及びその製造方法
JP5547412B2 (ja) * 2009-03-05 2014-07-16 帝人株式会社 面状複合体
JP5326170B2 (ja) 2009-05-25 2013-10-30 福井県 繊維束の開繊方法及び開繊糸シート並びに繊維補強シートの製造方法
KR20140139493A (ko) * 2012-03-19 2014-12-05 도레이 카부시키가이샤 탄소 섬유 프리폼, 탄소 섬유 강화 플라스틱, 탄소 섬유 프리폼의 제조 방법
JP5982934B2 (ja) * 2012-03-27 2016-08-31 三菱レイヨン株式会社 熱可塑性樹脂含浸繊維プリプレグ及び繊維強化熱可塑性樹脂シートの製造方法
EP2974842B1 (en) * 2013-03-11 2019-09-18 Mitsubishi Chemical Corporation Layered substrate and method for manufacturing same
JP5973394B2 (ja) * 2013-07-30 2016-08-23 東レコーテックス株式会社 繊維強化複合材料及びその製造方法
JP6286301B2 (ja) * 2014-06-30 2018-02-28 サンコロナ小田株式会社 一方向性繊維強化テープ状複合材の製造方法、製造装置及び当該テープ状複合材を使用したランダムシートの製造方法
JP6718101B2 (ja) * 2015-08-04 2020-07-08 福井県 繊維強化樹脂シート材の製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210149860A (ko) * 2019-07-02 2021-12-09 엘지전자 주식회사 접착 테이프 및 이동 단말기
KR102337821B1 (ko) 2021-03-25 2021-12-08 김창재 접착·슬라이드끼움으로 이루어진 하이브리드결합식 탄소섬유시트보강장치 및 방법

Also Published As

Publication number Publication date
US20190092984A1 (en) 2019-03-28
CN108779270A (zh) 2018-11-09
EP3434717A4 (en) 2019-12-04
WO2017163605A1 (ja) 2017-09-28
JPWO2017163605A1 (ja) 2019-01-31
EP3434717A1 (en) 2019-01-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7960024B2 (en) Multi-layered fiber
US7435693B2 (en) Toughened, non-crimped unidirectional fabric apparatus and method of making same
KR20180129814A (ko) 보강용 탄소 섬유 시트
US8771567B2 (en) Process for producing fibre preforms
EP2711170A1 (en) Improvements in or relating to fibre reinforced composites
US20140057096A1 (en) Prepreg materials
US8029633B2 (en) Method of forming a consolidated fibrous structure
WO2015072172A1 (ja) 熱可塑性樹脂補強シート材及びその製造方法
JP7087337B2 (ja) 強化繊維基材、強化繊維積層体および繊維強化樹脂
JP4341419B2 (ja) プリフォームの製造方法および複合材料の製造方法
JP7344472B2 (ja) 強化繊維テープ材料およびその製造方法、強化繊維テープ材料を用いた強化繊維積層体および繊維強化樹脂成形体
WO2013191073A1 (ja) 炭素繊維マットおよびそれからなる炭素繊維複合材料
US8147957B2 (en) Consolidated fibrous structure
TW202112917A (zh) 纖維強化樹脂基材、一體成形品及纖維強化樹脂基材之製造方法
CN113226681A (zh) 树脂一体化增强纤维片及其制造方法
JP6815634B2 (ja) 炭素繊維強化プラスチックの製造方法
CN112243449B (zh) 超薄预浸料片材及其复合材料
JP7337509B2 (ja) 繊維強化樹脂シート
JP6537430B2 (ja) 補強シート及びその製造方法
JP6762503B2 (ja) 一方向性強化繊維シート
JP4376118B2 (ja) 多軸織物、プリフォーム材、及び繊維強化プラスチック成形品
CA2744807A1 (en) Multi-layered fiber, fibrous layer comprising the same and consolidated fibrous structure comprising the same
WO2021095623A1 (ja) 炭素繊維テープ材料、ならびにそれを用いた強化繊維積層体および成形体
JPH0531839A (ja) 一方向配列強化繊維シート
JPH03222734A (ja) 一方向配列強化繊維シート及びその製造方法