KR20200138278A

KR20200138278A - 성형품의 제조 방법 및 성형품의 프리폼

Info

Publication number: KR20200138278A
Application number: KR1020207029745A
Authority: KR
Inventors: 다카시 후지오카; 고타로 시노하라; 마사토 혼마
Original assignee: 도레이 카부시키가이샤
Priority date: 2018-03-30
Filing date: 2019-03-28
Publication date: 2020-12-09
Also published as: EP3778210A4; TWI799560B; US11993687B2; JPWO2019189587A1; CN111918768A; US20210009783A1; WO2019189587A1; TW201942214A; EP3778210B1; EP3778210A1

Abstract

강성 및 경량성이 우수하고, 의장성, 방액성을 향상함과 함께, 간이한 공정으로 성형품을 성형할 수 있는 성형품의 제조 방법을 제공한다. 본 발명은 다공질체(A)의 표면에 박막층(B)이 형성된 성형품의 제조 방법으로서, 이하의 공정 (I) 내지 (II)를 이 순으로 행한다. 공정 (I): 상기 다공질체(A)의 전구체(a)의 표면에 상기 박막층(B)을 형성하여 프리폼을 얻는 공정; 공정 (II): 상기 전구체(a)를 팽창시켜서 상기 다공질체(A)로 성형하는 공정

Description

성형품의 제조 방법 및 성형품의 프리폼

본 발명은 의장성 또는 방액성이 우수한 성형품의 제조 방법 및 성형품의 프리폼에 관한 것이다.

근년, 강화 섬유를 매트릭스 수지와 복합시킨 섬유 강화 복합 재료는 역학 특성과 경량성을 높인 구조체로서, 자동차, 항공기, 스포츠 제품 등의 산업용 제품에 널리 사용되고 있다. 섬유 강화 복합 재료를 사용한 제품은 의장성이나 방액성의 부여를 목적으로 하여, 도장 등에 의해 코팅이 실시되어 있다. 섬유 강화 복합 재료에 코팅층을 형성하는 기술로서, 프리프레그층에, 열경화성 수지와 고체상의 첨가물을 포함하는 수지층을 적층한 프리폼을 가열하고, 매트릭스 수지 및 수지층의 열경화성 수지를 경화시켜, 소정의 두께를 갖는 수지 경화층으로 하는 기술이 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).

한편, 섬유 강화 복합 재료의 한층더한 경량화를 목적으로 하여, 소정의 역학 특성을 갖고, 수지와 강화 섬유와 공극을 포함하는 구조체가 제안되어 있지만(예를 들어, 특허문헌 2 참조), 이러한 두께 방향으로 연속한 공극을 갖는 구조체에 의장성 등을 목적으로 하여 코팅층을 마련한 경우, 코팅층을 구성하는 재료가 스며들어버려 목적으로 하는 코팅층을 얻을 수 없다는 문제를 갖고 있었다.

일본 특허 공개 제2016-78451호 공보 일본 특허 제6123965호 공보 국제 공개 제2015/029634호 일본 특허 공개 소52-115875호 공보

다공질체의 표면에 스킨재나 잉크에 의한 무늬를 마련하는 기술도 제안되어 있지만(예를 들어, 특허문헌 3 및 4 참조), 특허문헌 3의 스킨층은 공극을 갖는 코어층의 강성을 향상시키는 것을 목적으로 한 것이며, 의장성을 감안하면 추가적인 코팅층을 마련할 필요가 있게 된다. 또한, 스킨층으로서 강화 섬유에 매트릭스 수지를 함침시킨 프리프레그를 사용하기 때문에 프리프레그층의 제작에 시간을 요함과 함께, 다공질체의 성형 공정의 전 공정에서는 코어층과 스킨층이 접합되어 있지 않기 때문에, 성형할 때에 코어층과 스킨층을 원하는 구성으로 적층할 필요가 있다. 한편, 특허문헌 4는 발포제를 사용한 다공질체이기 때문에, 공극은 비연속이며 재료의 스며듦이라고 하는 과제를 갖는 것은 아니다.

본 발명은 상기를 감안하여 이루어진 것이며, 강성 및 경량성이 우수하고, 의장성 또는 방액성을 향상시킴과 함께, 간이한 공정으로 성형품을 성형할 수 있는 성형품의 제조 방법 및 성형품의 프리폼을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 관계되는 성형품의 제조 방법은 다공질체(A)의 표면에 박막층(B)이 형성된 성형품의 제조 방법으로서, 이하의 공정 (I) 내지 (II)를 이 순으로 행하는 것을 특징으로 한다.

공정 (I): 상기 다공질체(A)의 전구체(a)의 표면에 상기 박막층(B)을 형성하여 프리폼을 얻는 공정

공정 (II): 상기 전구체(a)를 팽창시켜서 상기 다공질체(A)로 성형하는 공정

또한, 본 발명은 강화 섬유(A1)와 수지(A2)와 공극(A3)을 갖는 다공질체(A)의 표면에 박막층(B)이 형성되어 있는 성형품의 프리폼으로서, 상기 다공질체(A)의 전구체(a)와, 상기 전구체(a)의 표면 상의 상기 박막층(B)을 구비하고, JIS K5600-5-6(1999)에 의한 상기 전구체(a)에 대한 상기 박막층(B)의 부착성이 분류 0 내지 3이다.

본 발명에 관계되는 성형품의 제조 방법 및 성형품의 프리폼에 의하면, 다공질체(A)의 전구체(a)의 상태에서 박막층을 형성하기 때문에 박막층(B)이 다공질체(A)의 연속 다공에 스며드는 일 없이, 경량성을 유지하면서 의장성, 방액성이 우수한 성형품을 얻을 수 있다. 또한, 스며드는 것을 고려할 필요가 없기 때문에, 박막층(B)을 형성하는 재료의 선택지가 많아 설계 자유도가 높다. 또한, 성형 공정인 공정 (II)를 공정 (I)과는 다른 장소에서 행하는 경우에도, 다공질체(A)의 전구체(a)와 박막층(B)을 적층하거나 할 필요가 없어 간이하게 성형품을 제조할 수 있다.

도 1은, 본 발명에 관계되는 강화 섬유 매트에 있어서의 강화 섬유의 분산 상태의 일례를 도시하는 모식도이다.
도 2는, 본 발명에 관계되는 강화 섬유 매트의 제조 장치의 일례를 도시하는 모식도이다.
도 3은, 본 발명에 관계되는 성형품의 제조를 설명하는 도면이다.
도 4는, 본 발명에 관계되는 성형품의 제조를 설명하는 도면이다.

이하, 본 발명에 관계되는 성형품의 제조 방법에 대하여 설명한다.

공정 (I): 다공질체(A)의 전구체(a)의 표면에 박막층(B)을 형성하여 프리폼을 얻는 공정

공정 (II): 전구체(a)를 팽창시켜서 다공질체(A)로 성형하는 공정

(다공질체(A))

본 발명의 성형품에 있어서, 다공질체(A)는 강화 섬유(A1)와 수지(A2)와 공극(A3)을 갖는다.

본 발명의 다공질체(A)에 있어서, 강화 섬유(A1)로서는 알루미늄, 황동, 스테인리스 등의 금속 섬유, PAN계, 레이온계, 리그닌계, 피치계의 탄소 섬유, 흑연섬유, 유리 등의 절연성 섬유, 아라미드, PBO, 폴리페닐렌술피드, 폴리에스테르, 아크릴, 나일론, 폴리에틸렌 등의 유기 섬유, 실리콘카바이드, 실리콘나이트라이드 등의 무기 섬유를 예시할 수 있다. 또한, 이들 섬유에 표면 처리가 실시되어 있는 것이어도 된다. 표면 처리로서는, 도전체로서 금속의 피착 처리 이외에도 커플링제에 의한 처리, 사이징제에 의한 처리, 결속제에 의한 처리, 첨가제의 부착 처리 등이 있다. 또한, 이들 섬유는 1종류를 단독으로 사용해도 되고, 2종류 이상을 병용해도 된다. 그 중에서도 경량화 효과의 관점에서, 비강도, 비강성이 우수한 PAN계, 피치계, 레이온계 등의 탄소 섬유가 바람직하게 사용된다. 또한, 얻어지는 다공질체(A)의 경제성을 높이는 관점에서는 유리 섬유가 바람직하게 사용되고, 특히 역학 특성과 경제성의 밸런스로부터 탄소 섬유와 유리 섬유를 병용하는 것이 바람직하다. 또한, 얻어지는 다공질체(A)의 충격 흡수성이나 부형성을 높이는 관점에서는 아라미드 섬유가 바람직하게 사용되고, 특히 역학 특성과 충격 흡수성의 밸런스로부터 탄소 섬유와 아라미드 섬유를 병용하는 것이 바람직하다. 또한, 얻어지는 다공질체(A)의 도전성을 높이는 관점에서는, 도전성을 갖는 금속을 포함하는 금속 섬유나 니켈이나 구리나 이테르븀 등의 금속을 피복한 강화 섬유를 사용할 수도 있다. 이들 중에서 강도와 탄성률 등의 역학 특성이 우수한 금속 섬유, 피치계 탄소 섬유, 및 PAN계 탄소 섬유로 이루어지는 군에서 선택되는 강화 섬유를 보다 바람직하게 사용할 수 있다.

강화 섬유(A1)는 불연속이며, 다공질체(A) 중에 랜덤하게 분산되어 있는 것이 바람직하다. 또한 분산 상태가 대략 모노필라멘트상인 것이 보다 바람직하다. 강화 섬유(A1)를 이러한 양태로 함으로써, 시트상의 다공질체(A)의 전구체(a) 내지 다공질체(A)를 외력을 가하여 성형하는 경우에, 복잡 형상으로의 부형이 용이하게 된다. 또한, 강화 섬유(A1)를 이러한 양태로 함으로써 강화 섬유(A1)에 의해 형성된 공극(A3)이 치밀화되어, 다공질체(A) 중에 있어서의 강화 섬유(A1)의 섬유 다발 단부에 있어서의 약부가 극소화될 수 있기 때문에 우수한 보강 효율 및 신뢰성에 더하여 등방성도 부여된다.

여기서 대략 모노필라멘트상이란, 강화 섬유 단사가 500개 미만인 세섬도 스트랜드로 존재하는 것을 가리킨다. 더욱 바람직하게는 모노필라멘트상, 즉 단사로서 분산되어 있는 것이다.

여기서 대략 모노필라멘트상 또는 모노필라멘트상으로 분산되어 있다란, 다공질체(A) 중에서 임의로 선택한 강화 섬유(A1)에 대해서, 그의 이차원 배향각이 1°이상인 단섬유의 비율(이하, 섬유 분산율이라고도 칭한다)이 80％ 이상인 것을 가리키고, 바꿔 말하면 다공질체(A) 중에 있어서 단섬유의 2개 이상이 접촉하여 평행한 다발이 20％ 미만인 것을 말한다. 따라서, 여기에서는 적어도 강화 섬유(A1)에 있어서의 필라멘트수 100개 이하의 섬유 다발의 질량 분율이 100％에 해당하는 것이 특히 바람직하다.

또한, 강화 섬유(A1)는 랜덤하게 분산되어 있는 것이 특히 바람직하다. 여기서 강화 섬유(A1)가 랜덤하게 분산되어 있다란, 다공질체(A) 중에 있어서 임의로 선택한 강화 섬유(A1)의 이차원 배향각의 산술 평균값이 30°이상 60°이하의 범위 내에 있는 것을 말한다. 이러한 이차원 배향각이란, 강화 섬유(A1)의 단섬유와 이 단섬유와 교차하는 단섬유로 형성되는 각도이며, 교차하는 단섬유끼리가 형성하는 각도 중 0°이상 90°이하의 범위 내에 있는 예각측의 각도로 정의한다.

이 이차원 배향각에 대해서 도면을 사용하여 재차 설명한다. 도 1의 (a), (b)에 있어서 단섬유(1a)를 기준으로 하면, 단섬유(1a)는 다른 단섬유(1b 내지 1f)와 교차하고 있다. 여기서 교차란, 관찰하는 이차원 평면에 있어서, 기준으로 하는 단섬유가 다른 단섬유와 교차하여 관찰되는 상태를 의미하고, 단섬유(1a)와 단섬유(1b 내지 1f)가 반드시 접촉하고 있을 필요는 없고, 투영하여 본 경우에 교차하여 관찰되는 상태에 대해서도 예외는 아니다. 즉, 기준이 되는 단섬유(1a)에 대하여 본 경우, 단섬유(1b 내지 1f) 모두가 이차원 배향각의 평가 대상이며, 도 1의 (a) 중에 있어서 이차원 배향각은 교차하는 2개의 단섬유가 형성하는 2개의 각도 중 0°이상 90°이하의 범위 내에 있는 예각측의 각도이다.

이차원 배향각을 측정하는 방법으로서는 특별히 제한은 없지만, 예를 들어 구성 요소의 표면으로부터 강화 섬유(A1)의 배향을 관찰하는 방법을 예시할 수 있다. 이차원 배향각의 평균값은 다음 수순으로 측정한다. 즉, 무작위로 선택한 단섬유(도 1에 있어서의 단섬유(1a))에 대하여 교차하고 있는 모든 단섬유(도 1에 있어서의 단섬유(1b 내지 1f))와의 이차원 배향각의 평균값을 측정한다. 예를 들어, 어떤 단섬유에 교차하는 다른 단섬유가 다수인 경우에는, 교차하는 다른 단섬유를 무작위로 20개 선택하여 측정한 산술 평균값을 대용해도 된다. 이 측정을 다른 단섬유를 기준으로 하여 합계 5회 반복하고, 그의 산술 평균값을 이차원 배향각의 산술 평균값으로서 산출한다.

강화 섬유(A1)가 대략 모노필라멘트상이며 랜덤하게 분산되어 있음으로써, 상술한 생략 모노필라멘트상으로 분산된 강화 섬유(A1)에 의해 부여되는 성능을 최대한까지 높일 수 있다. 또한, 다공질체(A)에 있어서 역학 특성에 등방성을 부여할 수 있다. 이러한 관점에서, 강화 섬유(A1)의 섬유 분산율은 90％ 이상인 것이 바람직하고, 100％에 접근할수록 보다 바람직하다. 또한, 강화 섬유(A1)의 이차원 배향각의 산술 평균값은 40°이상 50°이하의 범위 내에 있는 것이 바람직하고, 이상적인 각도인 45°에 근접할수록 바람직하다. 이차원 배향각의 바람직한 범위로서는, 상기한 상한의 어떤 값을 상한으로 해도 되고, 상기한 하한의 어떤 값을 하한으로 해도 된다.

한편, 강화 섬유(A1)가 불연속상의 형태를 취하지 않는 예로서는, 강화 섬유(A1)가 일 방향으로 배열되어 이루어지는 시트 기재, 직물 기재, 및 논크림프(non-crimp) 기재 등이 있다. 이들 형태는 강화 섬유(A1)가 규칙적으로 밀하게 배치되기 때문에, 다공질체(A) 중의 공극(A3)이 적어져버려 수지(A2)의 함침이 매우 곤란해져서, 미함침부를 형성하거나 함침 수단이나 수지종의 선택지를 크게 제한하거나 하는 경우가 있다.

강화 섬유(A1)의 형태로서는, 다공질체(A)와 동일 정도의 길이의 연속성 강화 섬유, 또는 소정 길이로 절단된 유한 길이의 불연속성 강화 섬유 중 어느 것이어도 되지만, 수지(A2)를 용이하게 함침시키거나 그 양을 용이하게 조정할 수 있거나 하는 관점에서는 불연속성 강화 섬유인 것이 바람직하다.

강화 섬유(A1)의 질량 평균 섬유 길이가 1㎜ 이상 15㎜ 이하의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 이에 의해 강화 섬유(A1)의 보강 효율을 높일 수 있고, 다공질체(A)에 우수한 역학 특성을 부여할 수 있다. 강화 섬유(A1)의 질량 평균 섬유 길이가 1㎜ 이상인 경우, 다공질체(A) 중의 공극(A3)을 효율적으로 형성할 수 있기 때문에 밀도를 낮게 하는 것이 가능하게 되고, 바꿔 말하면 동일한 두께이면서 경량인 다공질체(A)를 얻을 수 있으므로 바람직하다. 한편, 강화 섬유(A1)의 질량 평균 섬유 길이가 15㎜ 이하인 경우에는, 다공질체(A) 중에서 강화 섬유(A1)가 자중에 의해 굴곡되기 어려워져 역학 특성의 발현을 저해하지 않기 때문에 바람직하다. 질량 평균 섬유 길이는, 다공질체(A)의 수지(A2) 성분을 소실이나 용출 등의 방법에 의해 제거하고, 남은 강화 섬유(A1)로부터 무작위로 400개를 선택하고, 그의 길이를 10㎛ 단위까지 측정하고, 그들의 질량 평균 섬유 길이로서 산출할 수 있다.

강화 섬유(A1)는 부직포상의 형태를 취하는 것이 강화 섬유(A1)에 대한 수지(A2)의 함침의 용이함의 관점에서 바람직하다. 또한, 강화 섬유(A1)가 부직포상의 형태를 갖고 있음으로써 부직포 자체의 핸들링성의 용이함에 더하여, 일반적으로 고점도가 되는 열가소성 수지의 경우에 있어서도 함침을 용이한 것으로 할 수 있기 때문에 바람직하다. 여기서 부직포상의 형태란, 강화 섬유(A1)의 스트랜드 및/또는 모노필라멘트가 규칙성 없이 면상으로 분산된 형태를 가리키고, 촙드 스트랜드 매트, 연속식 스트랜드 매트, 초지 매트, 카딩 매트, 에어레이드 매트 등을 예시할 수 있다(이하, 이들을 통합하여 강화 섬유 매트라고 칭한다).

본 발명의 다공질체(A)에 있어서, 수지(A2)로서는 열가소성 수지나 열경화성 수지를 예시할 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서는 열경화성 수지와 열가소성 수지가 블렌드되어 있어도 된다. 수지(A2)는 다공질체(A) 및 다공질체(A)의 전구체(a)를 구성하는 매트릭스 수지가 된다.

본 발명에 있어서의 하나의 형태에 있어서, 수지(A2)는 적어도 1종류 이상의 열가소성 수지를 포함하는 것이 바람직하다. 열가소성 수지로서는, 「폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 액정 폴리에스테르 등의 폴리에스테르, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리부틸렌 등의 폴리올레핀, 폴리옥시메틸렌(POM), 폴리아미드(PA), 폴리페닐렌술피드(PPS) 등의 폴리아릴렌술피드, 폴리케톤(PK), 폴리에테르케톤(PEK), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리에테르케톤케톤(PEKK), 폴리에테르니트릴(PEN), 폴리테트라플루오로에틸렌 등의 불소계 수지, 액정 폴리머(LCP)」 등의 결정성 수지, 「스티렌계 수지 외에, 폴리카르보네이트(PC), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리염화비닐(PVC), 폴리페닐렌에테르(PPE), 폴리이미드(PI), 폴리아미드이미드(PAI), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리술폰(PSU), 폴리에테르술폰, 폴리아릴레이트(PAR)」 등의 비정질성 수지, 기타 페놀계 수지, 페녹시 수지, 또한 폴리스티렌계, 폴리올레핀계, 폴리우레탄계, 폴리에스테르계, 폴리아미드계, 폴리부타디엔계, 폴리이소프렌계, 불소계 수지, 및 아크릴로니트릴계 등의 열가소 엘라스토머 등이나, 이들의 공중합체 및 변성체 등으로부터 선택되는 열가소성 수지를 예시할 수 있다. 그 중에서도, 얻어지는 다공질체(A)의 경량성의 관점에서는 폴리올레핀이 바람직하고, 강도의 관점에서는 폴리아미드가 바람직하고, 표면 외관의 관점에서 폴리카르보네이트나 스티렌계 수지와 같은 비정질성 수지가 바람직하고, 내열성의 관점에서 폴리아릴렌술피드가 바람직하고, 연속 사용 온도의 관점에서 폴리에테르에테르케톤이 바람직하고, 또한 내약품성의 관점에서 불소계 수지가 바람직하게 사용된다.

본 발명에 있어서의 하나의 형태에 있어서, 수지(A2)는 적어도 1종류 이상의 열경화성 수지를 포함하는 것이 바람직하다. 열경화성 수지로서는, 불포화 폴리에스테르, 비닐에스테르, 에폭시 수지, 페놀 수지, 우레아 수지, 멜라민 수지, 열경화성 폴리이미드, 이들의 공중합체, 변성체, 및 이들의 적어도 2종류를 블렌드한 수지를 예시할 수 있다.

또한 본 발명의 목적을 손상시키지 않는 범위에서, 본 발명에 관계되는 다공질체(A)는 수지(A2)의 성분의 하나로서, 엘라스토머 또는 고무 성분 등의 내충격성 향상제, 다른 충전재나 첨가제를 함유해도 된다. 충전재나 첨가제의 예로서는, 무기 충전재, 난연제, 도전성 부여제, 결정핵제, 자외선 흡수제, 산화 방지제, 제진제, 항균제, 방충제, 방취제, 착색 방지제, 열 안정제, 이형제, 대전 방지제, 가소제, 활제, 착색제, 안료, 염료, 발포제, 제포제, 또는 커플링제를 예시할 수 있다.

본 발명의 다공질체(A)는 공극(A3)을 갖는다. 본 발명에 있어서의 공극(A3)이란, 수지(A2)에 의해 피복된 강화 섬유(A1)가 기둥상의 지지체가 되고, 그것이 중첩되거나 또는 교차함으로써 형성된 공간을 가리킨다. 예를 들어 강화 섬유(A1)에 수지(A2)가 미리 함침된 다공질체(A)의 전구체(a)를 가열하여 다공질체(A)를 얻는 경우, 가열에 수반하는 수지(A2)의 용융 내지는 연화에 의해 강화 섬유(A1)가 기모함으로써 공극(A3)이 형성된다. 이것은 다공질체(A)의 전구체(a)에 있어서, 가압에 의해 압축 상태로 되어 있었던 내부의 강화 섬유(A1)가 그의 탄성률에서 유래되는 기모력에 의해 기모하는 성질에 기초한다. 공극(A3)은 적어도 두께 방향으로 연속하고 있다.

본 발명의 다공질체(A)는 강화 섬유(A1)의 체적 함유율(％)이 0.5 내지 55체적％, 수지(A2)의 체적 함유율(％)이 2.5 내지 85체적％, 공극(A3)의 체적 함유율(％)이 10 내지 97체적％인 것이 바람직하다.

다공질체(A)에 있어서 강화 섬유(A1)의 체적 함유율이 0.5체적％ 이상인 경우, 강화 섬유(A2)에서 유래되는 보강 효과를 충분한 것으로 할 수 있으므로 바람직하다. 한편, 강화 섬유(A1)의 체적 함유율이 55체적％ 이하인 경우에는, 강화 섬유(A1)에 대한 수지(A2)의 체적 함유율이 상대적으로 많아져서 다공질체(A) 중의 강화 섬유(A1)끼리를 결착하고, 강화 섬유(A1)의 보강 효과를 충분한 것으로 할 수 있기 때문에 다공질체(A)의 역학 특성, 특히 굽힘 특성을 만족시킬 수 있으므로 바람직하다.

다공질체(A)에 있어서 수지(A2)의 체적 함유율이 2.5체적％ 이상인 경우, 다공질체(A) 중의 강화 섬유(A1)끼리를 결착하여 강화 섬유(A1)의 보강 효과를 충분한 것으로 할 수 있어 다공질체(A)의 역학 특성, 특히 굽힘 탄성률을 만족시킬 수 있으므로 바람직하다. 한편, 수지(A2)의 체적 함유율이 85체적％ 이하이면 공극(A3)의 형성을 저해하지 않기 때문에 바람직하다.

다공질체(A)에 있어서 강화 섬유(A1)는 수지(A2)로 피복되어 있고, 피복하고 있는 수지(A2)의 두께(피복 두께)가 1㎛ 이상 15㎛ 이하의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 수지(A2)에 피복된 강화 섬유(A1)의 피복 상태는, 적어도 다공질체(A)를 구성하는 강화 섬유(A1)의 단섬유끼리가 교차하는 점이 피복되어 있으면, 다공질체(A)의 형상 안정성이나 두께 제어의 용이함 및 자유도의 관점에서 충분하지만, 더욱 바람직한 양태로 하면 수지(A2)는 강화 섬유(A1)의 주위에 상술한 두께로 피복된 상태인 것이 바람직하다. 이 상태는 강화 섬유(A1)의 표면이 수지(A2)에 의해 노출되어 있지 않은 것, 바꿔 말하면 강화 섬유(A1)가 수지(A2)에 의해 전선상의 피막을 형성하고 있는 것을 의미한다. 이것에 의해 다공질체(A)는 형상 안정성을 더 가짐과 함께, 역학 특성의 발현을 충분한 것으로 한다. 또한, 수지(A2)로 피복된 강화 섬유(A1)의 피복 상태는 그 강화 섬유(A1) 모두에 있어서 피복되어 있을 필요는 없고, 본 발명에 관계되는 다공질체(A)의 형상 안정성이나, 굽힘 탄성률, 굽힘 강도를 손상시키지 않는 범위 내이면 된다.

다공질체(A)에 있어서 공극(A3)의 체적 함유율은 10체적％ 이상 97체적％ 이하의 범위 내인 것이 바람직하다. 공극(A3)의 함유율이 10체적％ 이상인 것에 의해 다공질체(A)의 밀도가 낮아지기 때문에, 경량성을 만족시킬 수 있어 바람직하다. 한편, 공극(A3)의 함유율이 97체적％ 이하인 경우에는, 바꿔 말하면 강화 섬유(A1)의 주위에 피복된 수지(A2)의 두께가 충분한 것이 되는 것으로부터, 다공질체(A) 중에 있어서의 강화 섬유(A1)끼리의 보강을 충분히 행할 수 있고, 역학 특성이 높아지므로 바람직하다. 공극(A3)의 체적 함유율의 상한값은 97체적％인 것이 바람직하다. 본 발명에 있어서 체적 함유율은 다공질체(A)를 구성하는 강화 섬유(A1)와 수지(A2)와 공극(A3) 각각의 체적 함유율의 합계를 100 체적％로 한다.

다공질체(A)의 밀도 ρ는 0.9g/㎤ 이하인 것이 바람직하다. 다공질체(A)의 밀도 ρ가 0.9g/㎤ 이하의 경우, 다공질체(A)로 한 경우의 질량이 감소하는 것을 의미하고, 그 결과 제품으로 한 경우의 질량의 경량화에 공헌하게 되므로 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.7g/㎤ 이하, 더욱 바람직하게는 0.5g/㎤ 이하이다. 밀도의 하한에 대해서는 제한을 두지 않지만, 일반적으로 강화 섬유(A1)와 수지(A2)를 갖는 다공질체(A)에서는 그의 구성 성분인 강화 섬유(A1), 수지(A2), 및 공극(A3) 각각의 체적 비율로부터 산출되는 값이 하한이 될 수 있다. 본 발명에 관계되는 성형품에 있어서 다공질체(A) 자체의 밀도는 사용하는 강화 섬유(A1)나 수지(A2)에 따라 다르지만, 다공질체(A)의 역학 특성을 유지한다는 관점에서 0.03g/㎤ 이상인 것이 바람직하다.

본 발명의 다공질체(A)의 전구체(a)는 가열에 따라 공극이 증가하여 팽창하는 것이며, 이러한 공극의 팽창에 의해 얻어지는 것이 다공질체(A)인데, 보다 구체적으로는 박막층(B)의 형성 후에 팽창시키기 전의 것을 나타낸다. 본 발명에 관계되는 공정 (I) 및 (II)를 거친 것이면, 그 후 소정 조건의 가열에 따라 공극이 더 증가하여 팽창하는 것이었다고 해도, 본 발명에 관계되는 전구체(a)로 하지 않고 다공질체(A)로 간주할 수 있다. 이때, 전구체(a) 단계에 있어서의 공극의 유무에 대해서는 묻지 않지만, 공정 (I)에 있어서 평활한 박막층(B)을 형성하는 것이나 얻어지는 성형품의 표면 품위의 관점에서, 전구체(a)에 포함되는 공극의 체적 함유율(A)이 10체적％ 미만인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 5체적％ 미만, 더욱 바람직하게는 3체적％ 미만이다.

또한 전구체(a)는 팽창성을 발현하기 위하여 가압에 의해 압축 상태로 된 강화 섬유나 발포제를 포함하는 것이 바람직하다. 전구체(a)는 성형 조건의 자유도를 높이는 관점에서, 가압에 의해 압축 상태로 된 강화 섬유를 포함하는 것이 보다 바람직하다. 강화 섬유로서는 전술한 종류나 형태로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 불연속으로 랜덤하게 분산되어 있는 것이며, 더욱 바람직하게는 모노필라멘트상으로 랜덤하게 분산되어 있는 상태이다. 발포제로서는, 압축 가스의 방압이나 기체 등의 물리적 변화에 의해 발포시키는 물리 발포제와 열분해나 화학 반응에 의해 가스를 발생시키는 화학 발포제가 있다. 이들 중에서 열분해에 의해 질소 가스나 탄산 가스를 발생시키는 화학 발포제를 열분해형 화학 발포제라고 한다. 열분해형 화학 발포제는 상온에서 액체 또는 고체의 화합물이며, 가열되었을 때에 분해 또는 기화하는 화합물이다. 또한, 열분해형 화학 발포제는 본 발명에 관계되는 구조체의 제조 방법에 사용하는 구조체 전구체를 제조하는 과정을 실질적으로 방해하지 않는 것임이 바람직하고, 열분해형 화학 발포제의 분해 온도는 180 내지 250℃의 범위 내에 있는 것이 바람직하다.

다공질체(A)에 있어서, 공극(A3)은 다공질체(A)의 전구체(a)의 수지(A2)의 점도를 저하시킴으로써, 가압에 의해 압축 상태로 되어 있었던 강화 섬유(A1)가 기모하여 원래의 상태(압축 전의 형상)로 되돌아가려고 하는 복원력에 의해 형성되는 것이 바람직하다. 이때, 강화 섬유(A1)가 수지(A2)를 통하여 서로 결합됨으로써, 보다 견고한 압축 특성과 다공질체(a)의 형상 유지성을 발현하는 것으로부터 바람직하다.

다공질체(A)의 굽힘 탄성률을 Ep, 다공질체(A)의 비중을 ρ로 했을 때, Ep^1/3·ρ^-1로서 표현되는 다공질체(A)의 비굽힘 탄성률(specific flexural modulus)은 3 이상인 것이 바람직하다. 다공질체(A)의 비굽힘 탄성률이 3 미만인 경우, 굽힘 탄성률이 높음과 함께, 비중도 높은 상태이며, 성형품으로서의 원하는 경량화 효과를 얻지 못하므로 바람직하지 않다. 일반적으로 강재나 알루미늄의 비굽힘 탄성률은 1.5 이하이고, 이들 금속 재료보다도 매우 우수한 비굽힘 탄성률의 영역이 된다. 나아가, 경량화 효과에 착안되는 탄소 섬유 강화 수지 복합 재료 등의 성형품의 일반적인 비굽힘 탄성률인 2.3을 초과하는 3 이상인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 5 이상이다. 비굽힘 탄성률의 상한에 대해서는 특별히 한정은 되지 않지만, 20 이하인 것이 바람직하다. 다공질체(A)의 비굽힘 탄성률이 20보다 큰 경우에는 경량화 효과는 충분하지만, 굽힘 탄성률이 낮은 것을 가리키고 있어 성형품으로서 요망되는 형상을 유지하는 것이 곤란한 것이나, 다공질체 자체의 굽힘 탄성률이 떨어지는 것으로부터 바람직하지 않다.

다공질체(A)의 굽힘 탄성률 Ep는 3GPa 이상이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 6GPa 이상이다. 다공질체(A)의 굽힘 탄성률 Ep가 3GPa 미만인 경우, 성형품으로서 범위에 제한이 발생하기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 다공질체(A)의 설계를 용이하게 하기 위해서, 굽힘 탄성률은 등방성을 갖고 있는 것이 바람직하다.

또한 본 발명의 다공질체(A)는 50％ 압축 시의 탄성 회복력이 1MPa 이상인 것이 바람직하다. 여기서 탄성 회복력은 JIS K7220(2006)으로 측정되는 다공질체(A)를 두께 방향으로 50％ 압축했을 때의 압축 강도이다. 두께 방향의 50％ 압축 시의 탄성 회복력이 1MPa 이상인 것에 의해 성형품은 형상 유지성이 우수하기 때문에, 예를 들어 제품으로서 다른 부재에 설치할 때의 핸들링성이 우수하다. 또한, 실용상, 성형품의 두께 방향을 부하가 걸리는 방향으로서 사용한 경우 경미한 하중에는 견딜 수 있고, 또한 일정 이상의 하중이 가해졌을 경우에는 변형되기 때문에 성형품을 제품으로서 사용한 경우에, 설치 시에 있어서의 작업자에 대한 보호의 관점에서 바람직하다. 50％ 압축 시의 탄성 회복력은 1MPa 이상이면 실용상 문제 없지만, 바람직하게는 3MPa 이상이며, 보다 바람직하게는 5MPa 이상이다.

본 발명의 성형품에 있어서, 다공질체(A)의 두께 방향의 팽창률차는 300％ 이하인 것이 바람직하다. 다공질체(A)의 두께 방향의 팽창률차가 300％ 이하인 것에 의해, 다공질체(A)의 표면에 형성된 박막층(B)의 갈라짐이나 주름을 방지할 수 있다. 다공질체(A)의 팽창률차를 구함에 있어서, 먼저 다공질체(A)의 팽창률 S를 구한다. 먼저, 후술하는 공정 (I)에서 표면에 박막층(B)을 형성한 후의 전구체(a)와 박막층(B)의 합계의 두께 t1 및 공정 (II)에서 얻은 성형품의 두께 t2(다공질체(A)와 박막층(B)의 합계의 두께)를 측정한다. 측정한 두께 및 하기 식으로부터, 가장 큰 팽창률 S가 되는 것을 최대 팽창률 Smax, 가장 작은 팽창률 S가 되는 것을 최소 팽창률 Smin으로 하였다.

팽창률 S(％)=(t2÷t1)×100

이들 팽창률 및 하기 식으로부터, 팽창률차를 산출하였다.

팽창률차(％)=Smax-Smin

(박막층(B))

본 발명의 성형품에 있어서 박막층(B)은 프라이머층, 도막층, 방액층 중 적어도 어느 하나의 기능을 갖고 있다. 여기서 프라이머층은, 그 후에 형성되는 도료와의 접착성을 향상시키는 기능을 갖는 층을 의미한다. 도막층은 최종 제품으로서의 성형품의 외표면인 의장층이다. 방액층은 액체의 투과를 방지할 수 있는 기능을 갖는 층이며, 박막층을 최종 제품으로서의 성형품의 외표면으로 한 경우 다공질체(A)에 대한 액체의 침입을 방지할 수 있고, 내표면으로 한 경우 다공질체(A)에 침입한 액체를 투과시키지 않고 저장하는 역할을 부여할 수 있다.

본 발명의 성형품에 있어서, 박막층(B)은 첨가제(B1)와 열경화성 수지(B2), 또는 첨가제(B1)와 열가소성 수지(B3)를 갖는 것이 바람직하다.

첨가제(B1)는 성형품에 대하여 착색 그리고 펄감이나 메탈릭감을 비롯한 의장성을 부여하는 것을 목적으로 하여 첨가된다.

첨가제(B1)로서는, 안료나 유리 비즈 등을 들 수 있다. 구체적으로는 아조 안료, 프탈로시아닌 블루 등의 유기 안료, 알루미늄, 놋쇠 등의 금속 분말을 포함하는 금속 안료, 산화크롬, 코발트 블루 등의 무기 안료를 들 수 있다. 그 중에서도 내열성의 관점에서 금속 안료, 무기 안료가 바람직하다. 또한, 강화 섬유가 탄소 섬유나 아라미드 섬유 등 농색일 경우에는, 굴절률이 다른 구조를 2층 이상 갖는 안료가 바람직하게 사용된다. 예를 들어, 산화티타늄이나 산화철로 피복한 천연 마이카, 인공 마이카, 알루미나 플레이크, 실리카 플레이크, 유리 플레이크이다. 이러한 층 구조로 함으로써 가시광 영역의 광의 간섭, 회절, 산란과 같은 광학 현상에 의해 발색시킬 수 있다. 광의 간섭, 회절, 산란과 같은 광학 현상을 이용하면 특정 파장의 광의 반사에 의해 발색할 수 있기 때문에, 농색의 강화 섬유를 사용한 경우에 바람직하게 사용된다.

또한, 박막층(B) 및 성형품의 질량 증가를 억제하는 관점에서 중공 형상의 첨가제(B1)를 사용하는 것이 바람직하다. 그 중에서도 중공 유리 비즈나 포러스한 수지 입자 등이 경량화의 점에서 바람직하다.

첨가제(B1)는 구상, 섬유상, 플레이크상의 형태이면 된다. 첨가제(B1)의 최대 치수는 200㎛ 이하인 것이 바람직하다. 여기서 첨가제(B1)의 최대 치수란, 첨가제(B1)의 1차 입자의 최대 직경 또는 첨가제(B1)가 응집하거나 하는 경우에는 2차 입자의 최대 직경을 의미하는 것이다. 첨가제(B1)의 최대 치수가 200㎛ 이하인 것에 의해, 박막층(B)의 표면이 평활하게 되어 의장성이 향상된다. 첨가제(B1)의 최대 치수는 전자 현미경을 사용하여 첨가제(B1)를 관찰하고, 치수가 적어도 1㎛ 단위까지 측정 가능한 화상이 되도록 확대한 화상으로부터, 무작위로 임의의 100개의 첨가제(B1)를 선택하고, 각각의 첨가제(B1)의 외측 윤곽선 상의 임의의 2점을, 그 거리가 최대가 되도록 선택했을 때의 길이를 최대 길이로서 계측한 값의 평균값이다.

첨가제(B1)의 최대 치수는 보다 바람직하게는 150㎛이며, 더욱 바람직하게는 100㎛이다. 첨가제(B1) 최대 치수의 하한은 1㎛가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 5㎛이며, 보다 바람직하게는 10㎛이다.

본 발명의 박막층(B)에 있어서, 열경화성 수지(B2)는 열경화성 수지(B2)와 경화제(B2')를 포함한다. 열경화성 수지(B2)로서는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 에폭시 수지, 불포화 폴리에스테르, 페놀 수지 등 임의의 열경화성 수지(B2)를 사용할 수 있다. 열경화성 수지(B2)는 단독으로 사용해도 되고, 적절히 배합해도 된다. 의장성을 부여하는 첨가제(B1)를 사용하는 경우, 투명성이 높은 에폭시 수지나 불포화 폴리에스테르가 바람직하게 사용된다.

경화제(B2')로서는, 예를 들어 지방족 폴리아민, 방향족 폴리아민, 디시안디아미드, 폴리카르복실산, 폴리카르복실산히드라지드, 산 무수물, 폴리머캅탄, 폴리페놀 등 화학양론적 반응을 행하는 화합물과, 이미다졸, 루이스산 착체, 오늄염과 같이 촉매적으로 작용하는 화합물이 있다. 화학양론적 반응을 행하는 화합물을 사용하는 경우에는 경화 촉진제, 예를 들어 이미다졸, 루이스산 착체, 오늄염, 요소 유도체, 포스핀 등을 더 배합하는 경우가 있다. 경화제(B2') 중에서도, 얻어지는 성형품의 내열성이나 역학 특성이 우수하다는 점에서 분자 중에 아미노기, 아미드기, 이미다졸기, 요소기, 히드라지드기 등의 질소 원자를 포함하는 기를 갖는 유기 질소 화합물을 바람직하게 사용할 수 있다. 경화제는 1종이어도 되고, 복수종 조합하여 사용해도 된다.

본 발명의 박막층(B)에 있어서, 열가소성 수지(B3)로서 특별히 한정되는 것은 아니지만, 아크릴 수지, 우레탄 수지, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지, 염화비닐 수지 등 임의의 열가소성 수지(B3)를 사용할 수 있다. 열가소성 수지(B3)는 단독으로 사용해도 되고, 적절히 배합해도 된다. 또한, 열경화성 수지(B2) 및 열가소성 수지(B3)는 다공질체(A)를 구성하는 수지(A2)와 마찬가지로 선택할 수 있다.

박막층(B)이 첨가제(B1)로서 안료를 사용하고 열경화성 수지(B2)를 갖는 경우, 안료의 열경화성 수지(B2)의 경화물과의 굴절률차가 0.1 이하인 것이 바람직하다. 굴절률차가 작을수록 박막층(B)의 투명도가 높아지기 때문에, 안료의 착색 효과가 강하게 발현된다.

박막층(B)을 형성하는 재료의 상태는 용액계, 분산계, 분체계로 분류할 수 있다. 용액계는 박막층(B)을 형성하는 주요소가 용매 중에 용해된 것이며, 용매가 유기 용제나 물 등인 타입이 있다. 분산계는 박막층(B)을 형성하는 주요소가 용매 중에 분산되어 유화 상태로 되어 있는 것이며, 에멀션 타입이라고도 말해진다. 분체계는 용매를 사용하지 않고, 고형분을 포함하는 분말상의 것이다. 공정 (I)의 작업의 간편함의 관점에서 용액계 및 분산계가 바람직하고, 또한 작업 환경의 관점에서 용매가 물인 것이 바람직하고, 박막층(B)의 형성 시간의 관점에서 용매가 유기 용제인 것이 바람직하다.

(성형품)

본 발명의 성형품에 있어서, 박막층(B)의 두께는 10㎛ 이상 500㎛ 이하인 것이 바람직하다. 두께가 10㎛보다 얇은 경우, 공정 (II)에 있어서 다공질체(A)로 성형했을 때에 박막층(B)이 형상을 유지하는 것이 곤란해지는 경우가 있다. 또한 두께를 500㎛보다 두껍게 한 경우, 평활한 면이나 의장성이 우수한 면을 형성하는 것은 가능하지만, 성형품의 질량이 증가해버려, 성형품의 경량성을 발현하는 것이 곤란해진다. 보다 바람직하게는 박막층(B)의 두께는 400㎛ 이하이고, 더욱 바람직하게는 300㎛ 이하이다. 또한, 박막층(B)이 다공질체(A)의 표면과 다른 한쪽의 표면 양쪽에 마련되어 있는 경우, 박막층(B)의 두께란 각각의 박막층(B)의 개별의 두께를 말하는 것으로 하고, 다공질체(A)의 적어도 한쪽의 외층에 위치하는 박막층(B)의 두께가 상기 범위인 것이 바람직하고, 양쪽 외층의 박막층(B)의 두께가 각각 상기 범위인 것이 보다 바람직하다.

본 발명의 성형품에 있어서, 박막층(B)의 표면 조도 Ra2는 100㎛ 이하인 것이 바람직하다. 표면 조도 Ra2가 100㎛ 이하인 것에 의해 표면이 평활이 되어, 보다 우수한 의장성을 갖는 성형품을 얻을 수 있다. 박막층(B)을 결합제층으로 하는 경우, 화학적인 접합뿐만 아니라 기계적인 접합(앵커링)도 고려하면, 표면 조도 Ra2가 30㎛ 이상인 것이 바람직하다. 한편, 도막층으로 하는 경우, 의장성의 관점에서 표면 조도 Ra2가 50㎛ 이하인 것이 바람직하다.

본 발명의 성형품에 있어서, 밀도 ρ는 1.0g/㎤ 이하인 것이 바람직하다. 성형품의 밀도 ρ가 1.0g/㎤ 이하의 경우 성형품의 질량이 감소, 즉 제품으로 한 경우의 질량의 경량화에 공헌하게 되므로 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.8g/㎤ 이하, 더욱 바람직하게는 0.6g/㎤ 이하이다. 밀도의 하한에 대해서는 제한을 두지 않지만, 일반적으로 강화 섬유(A1)와 수지(A2)를 갖는 다공질체(A)와, 첨가제(B1)와 열경화성 수지(B2) 또는 열가소성 수지(B3)를 포함하는 박막층(B)을 갖는 성형품에서는, 그의 구성 성분인 강화 섬유(A1), 수지(A2), 공극(A3), 첨가제(B1), 열경화성 수지(A2), 열가소성 수지(A3) 각각의 체적 비율로부터 산출되는 값이 하한이 될 수 있다. 본 발명에 관계되는 성형품에 있어서 성형품의 밀도는 사용하는 강화 섬유(A1)나 수지(A2) 등에 따라 다르지만, 성형품의 역학 특성을 유지한다는 관점에서 0.05g/㎤ 이상인 것이 바람직하다.

전구체(a)를 제조하는 방법으로서는, 강화 섬유 매트에 용융 내지 연화된 상태의 수지를 가압 또는 감압하여 용융 함침시키는 방법을 들 수 있다. 구체적으로는, 강화 섬유 매트의 두께 방향의 양측 및/또는 중심에 수지를 배치한 적층물을 가열, 가압하여 수지를 용융 함침시키는 방법을 제조의 용이함의 관점에서 바람직하게 예시할 수 있다.

또한 공정 (I)의 박막층(B)의 형성을 방해하지 않는 범위에서, 전구체(a)를 미리 팽창시키는 공정이나 성형품의 목적에 따른 형상으로 미리 부형하는 공정을 거치고 있어도 된다.

(성형품의 프리폼)

본 발명에 관계되는 성형품의 프리폼은 강화 섬유(A1)와 수지(A2)와 공극(A3)을 갖는 다공질체(A)의 표면에 박막층(B)이 형성되어 있는 성형품의 프리폼이며, 다공질체(A)의 전구체(a)와, 전구체(a)의 표면 상의 박막층(B)을 구비하고, JIS K5600-5-6(1999)에 의한 상기 전구체(a)에 대한 상기 박막층(B)의 부착성이 분류 0 내지 3이다.

이러한 프리폼을 사용함으로써 박막층(B)이 다공질체(A)에 과잉으로 스며드는 것을 억제할 수 있고, 성형품의 경량화를 도모할 수 있다. 또한, 전구체(a)를 팽창시켜서 다공질체(A)를 형성한 경우에도 박막층(B)의 박리를 억제할 수 있고, 금형 등 형상의 부형성, 추종성이 우수하다. 또한, 성형 공정인 공정 (II)를 공정 (I)과는 다른 장소에서 행하는 경우에도, 본 발명에 관계되는 성형품의 프리폼은 다공질체(A)의 전구체(a)와 박막층(B)이 소정의 부착성을 가지도록 부착되어 있기 때문에, 성형 공정에서 전구체(a)와 박막층(B)을 적층하거나 할 필요가 없고, 취급성도 우수하기 때문에 간이하게 성형품을 제조할 수 있다.

(성형품의 제조 방법)

본 발명의 성형품의 제조 방법에서는, 먼저 다공질체(A)의 전구체(a)의 표면에 박막층(B)을 형성하여 프리폼을 얻는다(공정 (I)).

전구체(a)를 제조하는 방법으로서는, 강화 섬유(A1)를 포함하는 강화 섬유 매트에 용융 내지 연화된 상태, 유동성을 갖는 상태의 수지(A2)를 가압 또는 감압하는 방법을 들 수 있다. 구체적으로는, 강화 섬유 매트의 두께 방향의 양측 및/또는 중심으로 수지(A2)를 배치한 적층물을 가열, 가압하여 수지(A2)를 용융 함침시키는 방법을 제조의 용이함의 관점에서 바람직하게 예시할 수 있다.

다공질체(A)를 구성하는 강화 섬유 매트의 제조 방법으로서는, 예를 들어 강화 섬유(A1)를 미리 스트랜드 및/또는 대략 모노필라멘트상으로 분산시켜 강화 섬유 매트를 제조하는 방법이 있다. 강화 섬유 매트의 제조 방법으로서는, 강화 섬유(A1)를 공기류로 분산 시트화하는 에어레이드법이나, 강화 섬유(A1)를 기계적으로 빗질하면서 형상을 정돈하여 시트화하는 카딩법 등의 건식 프로세스, 강화 섬유(A1)를 수중에서 교반하여 초지하는 래드라이트법에 의한 습식 프로세스를 공지 기술로서 들 수 있다. 강화 섬유(A1)를 보다 모노필라멘트상에 근접시키는 수단으로서는, 건식 프로세스에 있어서는 개섬 바를 마련하는 방법이나 추가로 개섬 바를 진동시키는 방법, 또한 카드의 눈을 미세하게 하는 방법이나, 카드의 회전 속도를 조정하는 방법 등을 예시할 수 있다. 습식 프로세스에 있어서는, 강화 섬유(A1)의 교반 조건을 조정하는 방법, 분산액의 강화 섬유 농도를 희박화하는 방법, 분산액의 점도를 조정하는 방법, 분산액을 이송시킬 때 와류를 억제하는 방법 등을 예시할 수 있다. 특히, 강화 섬유 매트는 습식 프로세스로 제조하는 것이 바람직하고, 투입 섬유의 농도를 증가시키거나, 분산액의 유속(유량)과 메쉬 컨베이어의 속도를 조정하거나 함으로써 강화 섬유 매트의 강화 섬유(A1)의 비율을 용이하게 조정할 수 있다. 예를 들어, 분산액의 유속에 대하여 메쉬 컨베이어의 속도를 느리게 함으로써, 얻어지는 강화 섬유 매트 중의 섬유의 배향이 인취 방향을 향하기 어려워져 부피가 큰 강화 섬유 매트를 제조 가능하다. 강화 섬유 매트는 강화 섬유 단체(單體)로 구성되어 있어도 되고, 강화 섬유(A1)가 분말 형상이나 섬유 형상의 매트릭스 수지 성분과 혼합되어 있거나, 강화 섬유(A1)가 유기 화합물이나 무기 화합물과 혼합되어 있거나, 강화 섬유(A1)끼리가 수지 성분으로 충전되어 있어도 된다.

상기 각 방법을 실현하기 위한 설비로서는 압축 성형기나 더블 벨트 프레스를 적합하게 사용할 수 있다. 배치식의 경우에는 전자이며, 가열용과 냉각용의 2기 이상을 병렬한 간헐식 프레스 시스템으로 함으로써 생산성의 향상이 도모된다. 연속식의 경우에는 후자이며, 연속적인 가공을 용이하게 행할 수 있으므로 연속 생산성이 우수하다.

공정 (I)에서는, 상기와 같이 하여 형성한 전구체(a)의 표면에 박막층(B)을 형성한다. 박막층(B)을 형성하는 방법으로서는 특별히 한정은 되지 않고, 목적에 따른 박막층(B)을 형성할 수 있으면 된다. 예를 들어, 도금 등의 드라이 코팅이나 용액 등을 사용한 웨트 코팅, 전구체(a)의 표면을 개질하여 박막층(B)으로 하는 방법 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 박막층(B)은 웨트 코팅에 의해 형성하는 것이 바람직하다. 도장 방법으로서는 브러시 도포, 롤러 도포, 분사 도장, 에어리스 스프레이, 롤 코터, 베이킹 도장, 침지 도포, 전착 도장, 정전 도장, 분체 도장, 자외선 경화 도장 등을 들 수 있다. 고온에서의 처리에서는 베이킹 도장이 바람직하게 사용된다.

또한 본 발명의 성형품의 제조 방법은 전구체(a)에 박막층(B)을 형성한 후에 전구체(a)를 팽창시켜서 다공질체(A)로 성형하기 때문에, 용융 내지 연화된 상태의 수지나 유동성을 갖는 상태의 수지, 특히 웨트 코팅에서 사용되는 점도가 낮은 수지를 사용한 경우에도 다공질체(A)에 대한 박막층(B)의 과잉의 스며듦을 방지할 수 있어, 박막층(B)의 두께가 500㎛ 이하인 성형품을 용이하게 얻을 수 있다. 이것으로부터, 성형품에 요구되는 외관 및 의장성에 대하여 상기한 바와 같은 여러가지 도장 방법이나 박막층의 선택 자유도가 높은 제조 방법이라고 할 수 있다.

공정 (I)에 의해 전구체(a)의 표면에 형성된 박막층(B)은 JIS K5600-5-6(1999)에 의한 전구체(a)에 대한 부착성이 분류 0 내지 3인 것이 바람직하다. 박막층(B)이 전구체(a)의 표면에 소정의 부착성을 가짐으로써, 공정 (II)를 공정 (I)과는 다른 장소에서 행하는 경우에도 박막층(B)의 박리를 방지할 수 있어 의장성이 우수한 성형품을 얻는 것이 가능하게 된다.

또한, 공정 (I)에 의해 전구체(a)의 표면에 형성된 박막층(B)의 표면 조도 Ra1은 50㎛ 이하인 것이 바람직하다. 공정 (I) 후의 박막층(B)의 표면 조도 Ra1을 50㎛ 이하로 함으로써, 성형 공정인 공정 (II) 후의 박막층(B)의 표면 조도 Ra2를 원하는 범위로 하는 것이 가능하게 된다.

계속해서, 전구체(a)를 팽창시켜서 다공질체(A)로 성형하는 공정 (II)로서는 특별히 한정은 되지 않지만, 다공질체(A)의 전구체(a)를 구성하는 수지(A2)의 점도를 저하시킴으로써 다공질체(A)로 성형하는 것이 바람직하다. 수지(A2)의 점도를 저하시키는 방법으로서는, 다공질체(A)의 전구체(a)를 가열하는 것이 바람직하다. 가열 방법에 대해서는 특별히 한정되지 않지만, 원하는 온도로 설정한 금형이나 열판 등에 접촉시켜서 가열하는 방법이나, 히터 등을 사용한 비접촉 상태에서 가열하는 방법을 들 수 있다. 다공질체(A)를 구성하는 수지(A2)로서 열가소성 수지를 사용하는 경우, 융점 또는 연화점 이상으로 가열하면 되고, 열경화성 수지를 사용하는 경우, 경화 반응이 개시하는 온도보다 낮은 온도에서 가열한다.

다공질체(A) 및 성형품의 두께 제어를 행하는 방법으로서는, 가열되는 전구체(a)를 목적으로 하는 두께로 제어할 수 있다면 방법은 상관없지만, 금속판 등을 사용하여 두께를 구속하는 방법, 전구체(a)에 부여하는 압력에 의해 두께 제어하는 방법 등이 제조의 간편함의 관점에서 바람직한 방법으로서 예시된다. 상기 방법을 실현하기 위한 설비로서는, 압축 성형기나 더블 벨트 프레스를 적합하게 사용할 수 있다. 배치식의 경우에는 전자이며, 가열용과 냉각용의 2기 이상을 병렬한 간헐식 프레스 시스템으로 함으로써 생산성의 향상이 도모된다. 연속식의 경우에는 후자이며, 연속적인 가공을 용이하게 행할 수 있기 때문에 연속 생산성이 우수하다.

또한, 본 발명의 성형품의 제조 방법에 있어서, 상기 공정 (II)와 동시 또는 상기 공정 (II)의 완료 후, 다공질체(A)의 형상을 변형시키는 공정 (III)을 포함하는 것이 바람직하다. 공정 (III)은 가열한 상태에서 압력을 부여하여, 형상을 부형함으로써 행할 수 있다.

이상과 같이 하여 제조한 본 발명의 성형품은, 예를 들어 「개인용 컴퓨터, 디스플레이, OA 기기, 휴대 전화, 휴대 정보 단말기, PDA(전자 수첩 등의 휴대 정보 단말기), 비디오 카메라, 광학 기기, 오디오, 에어컨, 조명 기기, 오락용품, 완구 용품, 기타 가전 제품 등의 하우징, 트레이, 섀시, 내장 부재, 진동판, 스피커 콘, 또는 그의 케이스」 등의 전기, 전자 기기 부품, 「스피커 콘」 등의 음향 부재, 「각종 멤버, 각종 프레임, 각종 힌지, 각종 암, 각종 차축, 각종 차륜용 베어링, 각종 빔」, 「후드, 루프, 도어, 펜더, 트렁크 리드, 사이드 패널, 리어 엔드 패널, 프론트 보디, 언더 보디, 각종 필러, 각종 멤버, 각종 프레임, 각종 빔, 각종 서포트, 각종 레일, 각종 힌지」 등의 외판, 또는 보디 부품, 「범퍼, 범퍼 빔, 몰, 언더 커버, 엔진 커버, 정류판, 스포일러, 카울 루버, 에어로 파츠」 등의 외장 부품, 「인스트루먼트 패널, 시트 프레임, 도어 트림, 필러 트림, 핸들, 각종 모듈」 등의 내장 부품, 또는 「모터 부품, CNG 탱크, 가솔린 탱크」 등의 자동차, 이륜차용 구조 부품, 「배터리 트레이, 헤드 램프 서포트, 페달 하우징, 프로텍터, 램프 리플렉터, 램프 하우징, 노이즈 실드, 스페어 타이어 커버」 등의 자동차, 이륜차용 부품, 「차음벽, 방음벽 등의 벽내 부재」 등의 건축재, 「랜딩 기어 포드, 윙렛, 스포일러, 에지, 래더, 엘리베이터, 페어링, 리브, 시트」 등의 항공기용 부품에 적합하게 사용할 수 있다. 역학 특성 및 형상 부형성의 관점에서는 자동차 내외장, 전기·전자 기기 하우징, 자전거, 스포츠 용품용 구조재, 항공기 내장재, 수송용 상자체, 건축재에 바람직하게 사용된다.

실시예

이하, 실시예에 의해 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

(1) 성형품에 있어서의 다공질체(A) 중의 강화 섬유의 체적 함유율 Vf

성형품으로부터 다공질체(A)의 부분만을 시험편으로서 잘라내고, 질량 Ws를 측정한 후, 시험편을 공기 중 500℃에서 30분간 가열하여 수지(A2) 성분을 태워 버리고, 남은 강화 섬유(A1)의 질량 Wf를 측정하고, 다음 식에 의해 산출하였다. 이때, 강화 섬유(A1) 및 수지(A2)의 밀도는 JIS Z8807(2012)의 액중 칭량법에 따라서 측정한 결과를 사용한다.

Vf(체적％)=(Wf/ρf)/{Wf/ρf+(Ws-Wf)/ρr}×100

ρf: 강화 섬유(A1)의 밀도(g/㎤)

ρr: 수지(A2)의 밀도(g/㎤)

(2) 성형품에 있어서의 다공질체(A)의 밀도 ρ

성형품으로부터 다공질체(A)의 부분만을 시험편으로서 잘라내고, JIS K7222(2005)를 참고로 하여 다공질체(A)의 겉보기 밀도를 측정하였다. 시험편의 치수는 세로 100㎜, 가로 100㎜로 하였다. 시험편의 세로, 가로, 두께를 마이크로미터로 측정하고, 얻어진 값으로부터 시험편의 체적 V를 산출하였다. 또한, 잘라낸 시험편의 질량 M을 전자 천칭으로 측정하였다. 얻어진 질량 M 및 체적 V를 다음 식에 대입함으로써 다공질체(A)의 밀도 ρ를 산출하였다.

ρ[g/㎤]=M[g]/V[㎤]

(3) 성형품의 밀도 ρm

성형품으로부터 다공질체(A) 및 박막층(B)을 포함하는 부분을 시험편으로서 잘라내고, (2) 성형품에 있어서의 다공질체(A)의 밀도 ρ와 마찬가지로 하여 성형품의 겉보기 밀도를 측정하고, 밀도 ρm을 산출하였다.

(4) 다공질체(A)의 전구체(a) 및 다공질체(A)의 공극(A3)의 체적 함유율

다공질체(A) 또는 전구체(a)로부터 세로 10㎜, 가로 10㎜로 시험편을 잘라내고, 단면을 주사형 전자 현미경(SEM)((주)히타치 하이테크놀러지즈제 S-4800형)에 의해 관찰하고, 시료편의 표면으로부터 등간격으로 10군데를 1000배의 배율로 촬영하였다. 각각의 화상에 대해서, 화상 내의 공극(A3)의 면적 Aa를 구하였다. 또한, 공극(A3)의 면적 Aa를 화상 전체의 면적으로 나눔으로써 공극률을 산출하였다. 다공질체(A) 또는 전구체(a)의 공극의 체적 함유율은, 5매의 시험편에서 각각 10군데씩 촬영한 합계 50군데의 공극률로부터 산술 평균에 의해 구하였다.

(5) 다공질체(A)의 전구체(a)에 대한 박막층(B)의 부착성

JIS K5600-5-6(1999) 도료 일반 시험 방법-도막의 기계적 성질-부착성(크로스컷법)에 준하여 박막층(B)의 부착성을 평가하였다. 시료를 레이저 현미경(키엔스(주)제, VK-9510)으로 400배로 확대하고, 관찰을 행하였다. 관찰 화상을 범용 화상 해석 소프트웨어 상에 전개하고, 소프트웨어에 내장된 프로그램을 이용하여 관찰 화상 중에 보이는 박막층(B)이 박리된 면적을 구하였다. JIS K5600-5-6의 표 1의 시험 결과의 분류 0 내지 3을 양호, 4 내지 5를 불량으로 판정하였다.

(6) 박막층(B) 중의 첨가제(B1)의 최대 치수

레이저 현미경을 사용하여 첨가제(B1)의 형상을 측정하였다. 첨가제(B1)의 최대 치수의 측정은 첨가제(B1) 단독에서의 측정, 수지(A2)와 혼합되고 유동성을 갖는 상태에서의 측정, 수지(A2)와 혼합되고 유동성을 갖지 않는 상태에서의 측정(경화 또는 고화된 상태)이 상정된다. 첨가제(B1) 및 유동성을 갖는 경우에는 그대로의 상태에서 측정하였다. 유동성을 갖지 않는 경우에는 에폭시 수지로 포매하고, 연마하여 단면을 관찰하여 최대 치수를 측정하였다.

(7) 박막층(B)의 두께

성형품으로부터 세로 10㎜, 가로 10㎜로 시험편을 잘라내고, (5) 다공질체(A)의 전구체(a)에 대한 박막층(B)의 부착성과 마찬가지로 레이저 현미경을 사용하여 박막층(B)의 두께를 측정하였다. 시료편의 두께 방향과 수직 방향의 단부로부터 등간격으로 10군데의 위치에 있어서, 박막층(B)의 표면으로부터 다공질체(A)측의 위치를 측정하였다. 박막층(B)의 두께는 5매의 시험편에서 각각 10군데씩 촬영한 합계 50군데의 박막층(B)의 두께로부터 산술 평균에 의해 구하였다.

(8) 박막층(B)의 표면 조도 Ra1 및 Ra2

공정 (I)에서 형성된 박막층(B) 및 성형품에 있어서의 박막층(B)에 대해서, 표면 조도계를 사용하여 JIS-B-0601(2001)에 기초하여 컷오프값 및 기준 길이를 선정하고, 표면 조도 Ra1(㎛) 및 Ra2(㎛)를 구하였다.

(9) 다공질체(A)의 두께 방향의 팽창률차

공정 (I)에서 박막층(B)이 형성된 후, 전구체(a)와 그 박막층(B)의 합계의 두께 t1을 측정하고, 이어서 공정 (II)에서 성형된 성형품의 두께 t2(다공질체(A)와 박막층(B)의 두께)를 측정하였다. 측정한 두께 및 하기 식으로부터, 가장 큰 팽창률 S가 되는 것을 최대 팽창률 Smax, 가장 작은 팽창률 S가 되는 것을 최소 팽창률 Smin으로 하였다.

팽창률 S(％)=(t2÷t1)×100

이들 팽창률 및 하기 식으로부터 팽창률차를 산출하였다.

팽창률차(％)=Smax-Smin

(10) 다공질체의 통기성(두께 방향으로의 통기성)

하기 (a) 내지 (d)에 의해 다공질체(A)의 통기성을 측정하였다. JIS 규격에서 시험 조건의 상한으로 되어 있는 500Pa까지 통기를 확인할 수 있었던 것은 「통기성 있음」이라고 판단, 그 이외에는 「통기성 없음」이라고 판단하였다.

(a) 다공질체(A)로부터 100㎜×100㎜, 두께 5㎜의 시험편을 잘라낸다(5㎜ 이하이면 그대로. 5㎜보다도 두꺼울 경우에는 절삭 가공 등에 의해 두께를 조정한다).

(b) 시험편의 단부(커트면)를 4면 테이프로 덮는다(두께 방향과 수직 방향으로의 통기를 방지하기 위해서).

(c) JIS L1096(2010) A법(프라지르법)이 측정 가능한 시험기의 원통의 일단부에 시험편을 설치한다.

(d) 경사형 기압계가 500Pa 이하의 압력이 되도록 흡입 팬 및 공기 구멍을 조정한다.

(11) 굽힘 시험

성형체로부터 시험편을 잘라내고, ISO178법(1993)에 따라서 굽힘 탄성률을 측정하였다. 측정수 n=5로 하고, 산술 평균값을 굽힙 탄성률 Ec로 하였다. 측정 장치로서는 "인스트론(등록 상표)" 5565형 만능 재료 시험기(인스트론·재팬(주)제)를 사용하였다. 얻어진 결과로부터 다음 식에 의해, 성형체의 비굽힘 탄성률을 산출하였다.

비굽힘 탄성률=Ec^1/3/ρ

하기의 실시예 및 비교예에 있어서, 이하의 재료를 사용하였다.

[강화 섬유 매트(1)]

도레이(주)제 "토레카" T700S-12K를 카트리지 커터로 5㎜로 커트하여 촙드 탄소 섬유를 얻었다. 물과 계면 활성제(나카라이 텍스(주)제, 폴리옥시에틸렌라우릴에테르(상품명))를 포함하는 농도 0.1질량％의 분산액을 제작하고, 이 분산액과 촙드 탄소 섬유를 사용하여 도 2에 도시하는 강화 섬유 매트의 제조 장치를 사용하여 강화 섬유 매트를 제조하였다. 도 2에 도시하는 제조 장치는 분산조로서의 용기 하부에 개구 콕을 갖는 직경 1000㎜의 원통 형상의 용기, 분산조와 초지조를 접속하는 직선상의 수송부(경사각 30°)를 구비하고 있다. 분산조의 상면의 개구부에는 교반기가 부속되고, 개구부로부터 촙드 탄소 섬유 및 분산액(분산 매체)을 투입 가능하다. 초지조가 바닥부에 폭 500㎜의 초지면을 갖는 메쉬 컨베이어를 구비하고, 탄소 섬유 기재(초지 기재)를 운반 가능한 컨베이어를 메쉬 컨베이어에 접속하고 있다. 초지는 분산액 중의 탄소 섬유 농도를 0.05질량％로 하여 행하였다. 초지한 탄소 섬유 기재는 200℃의 건조로에서 30분간 건조하여, 단위 면적당 중량이 100g/㎡인 강화 섬유 매트(1)를 얻었다.

[PP 수지]

미변성 폴리프로필렌 수지(프라임폴리머(주)제 "프라임 폴리프로"(등록 상표) J105G) 80질량％와, 산 변성 폴리프로필렌 수지(미쓰이 가가쿠(주)제 "애드머" QB510) 20질량％를 포함하는 단위 면적당 중량 200g/㎡의 수지 시트를 제작하였다.

[도료 1]

닛폰 페인트(주)제 「naxPP 프라이머」를 도료 1로서 준비하였다. 도료 1은 열가소성 수지를 포함하고, 프라이머층으로서 기능하는 것이다.

[도료 2]

(주)아사히펜제 「크리에이티브 컬러 스프레이」를 도료 2로서 준비하였다. 도료 2는 열가소성 수지를 포함하고, 도막층으로서 기능하는 것이다.

[도료 3]

주제로서 미쓰비시 케미컬(주)제의 jER828을 100질량부, 경화제로서 도꾜 가세이 고교(주)제 트리에틸렌테트라민을 11질량부의 비율로 혼합하고, 도료 3으로서 준비하였다. 도료 3은 열경화성 수지를 포함하고, 방액층으로서 기능하는 것이다.

[첨가제 1]

쓰리엠제 글래스 버블즈 K20(부피 밀도: 0.13g/㎤, 메디안 직경: 60㎛)을 첨가제 1로서 준비하였다.

[다공질체(A)의 전구체(a)]

강화 섬유 매트로서 강화 섬유 매트(1), 수지 시트로서 PP 수지를, [수지 시트/강화 섬유 매트/수지 시트/강화 섬유 매트/강화 섬유 매트/수지 시트/강화 섬유 매트/수지 시트]의 차례로 배치한 적층물을 제작하였다. 이어서, 이하의 공정 (1) 내지 (4)를 거치는 것에 의해 다공질체(A)의 전구체(a)를 얻었다.

공정 (1): 적층물을 200℃로 예열한 프레스 성형용 금형 캐비티 내에 배치하고 금형을 닫는다.

공정 (2): 이어서, 3MPa의 압력을 부여하고 180초간 유지한다.

공정 (3): 공정 (2) 후, 압력을 유지한 상태에서 캐비티 온도를 50℃까지 냉각한다.

공정 (4): 금형을 개방하여 전구체(a)를 취출한다.

(실시예 1)

상기 공정 (I)로서, 다공질체(A)의 전구체(a)의 표면에 도료 1을 3회 스프레이 도포하고, 30분간 건조시켜서 전구체(a) 상에 도료 1을 포함하는 박막층(B)을 형성하여 프리폼을 얻었다. 얻어진 프리폼의 박막층(B)의 표면 조도 Ra1 및 부착성을 표 1에 나타내었다.

이어서, 프리폼을 상기 공정 (II)로서, 이하의 공정 (II-1) 내지 (II-5)를 거치는 것에 의해 성형품을 얻었다. 실시예 1에 의해 얻은 성형품의 특성을 표 1에 나타내었다.

공정 (II-1): 프리폼을 200℃로 예열한 프레스 성형용 금형 캐비티 내에 배치하고 금형을 닫는다.

공정 (II-2): 120초간 유지한 후, 3MPa의 압력을 부여하고 추가로 60초간 유지한다.

공정 (II-3): 금형 캐비티를 개방하고, 그의 말단에 금속 스페이서를 삽입하고, 성형품을 얻을 때의 두께가 3.4㎜가 되도록 조정한다.

공정 (II-4): 금형 캐비티를 체결하고, 압력을 유지한 상태에서 캐비티 온도를 50℃까지 냉각한다.

공정 (II-5): 금형을 개방하여 성형품을 취출한다.

(실시예 2)

전구체(a)의 표면에 도료 2를 2회 스프레이 도포하고, 1시간 건조시켜서 전구체(a) 상에 도료 2를 포함하는 박막층(B)을 형성하여 프리폼을 얻었다. 얻어진 프리폼의 박막층(B)의 표면 조도 Ra1 및 부착성을 표 1에 나타내었다.

이어서, 얻어진 프리폼을, 실시예 1과 마찬가지로 하여 공정 (II-1) 내지 (II-5)를 거치는 것에 의해 성형품을 얻었다. 실시예 2에 의해 얻은 성형품의 특성을 표 1에 나타내었다.

(실시예 3)

전구체(a)의 표면에 롤러를 사용하여 도료 3을 1회 도포하고, 로 내 온도를 50℃로 한 건조기 내에서 1시간 건조시켜서 전구체(a) 상에 도료 3을 포함하는 박막층(B)을 형성하여 프리폼을 얻었다. 얻어진 프리폼의 박막층(B)의 표면 조도 Ra1 및 부착성을 표 1에 나타내었다.

이어서, 얻어진 프리폼을, 실시예 1과 마찬가지로 하여 공정 (II-1) 내지 (II-5)를 거치는 것에 의해 성형품을 얻었다. 실시예 3에 의해 얻은 성형품의 특성을 표 1에 나타내었다.

(실시예 4)

도료 3에 대하여 첨가제 1을 15중량부 첨가한 도료 4를 조제하였다. 도료 4를 사용하는 것 이외에는 실시예 3과 마찬가지로 하여, 전구체(a) 상에 도료 4를 포함하는 박막층(B)을 형성하여 성형품을 얻었다. 얻어진 박막층(B)의 표면 조도 Ra1 및 부착성, 실시예 4에 의해 얻은 성형품의 특성을 표 1에 나타내었다.

(실시예 5)

전구체(a)를 도 3에 도시하는 금형에 배치하여 성형품을 얻는 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 성형품을 얻었다. 얻어진 박막층(B)의 표면 조도 Ra1 및 부착성, 실시예 5에 의해 얻은 성형품의 특성을 표 1에 나타내었다. 또한, 도 3에 있어서, 4는 전구체(a), 5는 도료 1을 포함하는 박막층(B), 3A는 상부 금형, 3B는 하부 금형이다.

(실시예 6)

실시예 1에서 사용한 표면에 박막층(B)이 형성된 프리폼과 도 4에 도시하는 요철의 차가 0.6㎜인 금형(3A, 3B)을 준비하였다. 이어서, 상기 공정 (II)로서 이하의 공정 (II-6) 내지 (II-10)을 거치는 것에 의해 성형품을 얻었다. 실시예 6에 의해 얻은 성형품의 특성을 표 1에 나타내었다.

공정 (II-6): 프리폼을 250℃로 설정한 IR 히터에 배치하였다.

공정 (II-7): 60초간 가열한 후, 120℃로 온도 설정한 금형 내에 프리폼을 배치하고, 3MPa의 압력을 부여하고 추가로 5초간 유지한다.

공정 (II-8): 금형 캐비티를 개방하고, 그의 말단에 금속 스페이서를 삽입하고, 성형품의 오목부의 두께가 3.4㎜가 되도록 조정한다.

공정 (II-9): 금형 캐비티를 체결하고, 압력을 유지한 상태에서 180초간 유지하였다.

공정 (II-10): 금형을 개방하여 성형품을 취출한다.

(실시예 7)

도 4에 도시하는 요철의 차가 3.6㎜인 금형을 준비하는 것 이외에는, 실시예 6과 마찬가지로 하여 성형품을 얻었다. 실시예 7에 의해 얻은 성형품의 특성을 표 1에 나타내었다.

(실시예 8)

다공질체(A)의 전구체(a)의 표면에 불소계 이형제를 도포한 후에, 도료 1을 도포하는 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 성형품을 얻었다. 얻어진 박막층(B)의 표면 조도 Ra1 및 부착성, 실시예 8에 의해 얻은 성형품의 특성을 표 1에 나타내었다.

(실시예 9)

실시예 1과 마찬가지의 재료를 사용하고, 다공질체(A)의 전구체(a)를 얻는 공정 (3)에 있어서 전구체(a)의 두께가 1.24㎜가 되도록 조정하는 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 성형품을 얻었다. 실시예 9에 의해 얻은 성형품의 특성을 표 1에 나타내었다.

(비교예 1)

전구체(a)의 표면에 박막층(B)을 형성하지 않고 실시예 1과 마찬가지로 하여 다공질체(A)를 얻었다. 얻어진 다공질체(A)에 대하여 실시예 1과 마찬가지로 하여 도료 1을 포함하는 박막층(B)을 형성하여 성형품을 얻었다. 얻어진 박막층(B)의 표면 조도 Ra1 및 부착성, 비교예 1에 의해 얻은 성형품의 특성을 표 2에 나타내었다.

(비교예 2)

다공질체(A)의 전구체(a)를 3매 겹치고, 공정 (II)의 유지 시간을 600초로 하는 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 공정 (II-1) 내지 공정 (II-5)를 행하여 공극을 포함하지 않는 성형체를 얻었다. 얻어진 성형체에 대하여 실시예 1과 마찬가지로 하여 도료 1을 포함하는 박막층(B)을 형성하여 성형품을 얻었다. 얻어진 박막층(B)의 표면 조도 Ra1 및 부착성, 비교예 2에 의해 얻은 성형품의 특성을 표 2에 나타내었다.

〔검토〕

실시예 1 내지 5는 다공질체(A)의 전구체(a)에 미리 박막층(B)을 형성시킨 후에 다공질체(A)로 팽창시키기 위해서, 평활하며 도료의 과도한 스며듦이 없는 경량성이 우수한 성형품을 용이하게 얻을 수 있었다. 실시예 1에서는 박막층(B)이 결합제성을 갖고 있기 때문에, 그 후의 의장성 도료의 밀착성이 우수하다. 실시예 2에서 박막층(B)은 최종 제품의 의장면이 되는 도막층을 형성하고 있기 때문에, 얻어진 성형품은 바로 제품으로서 다루는 것이 가능하게 되어 일반적인 도장 공정을 생략할 수 있었다. 실시예 3에서는 박막층(B)으로서 열경화성 수지(B2)를 포함하는 도료 3을 사용했기 때문에, 팽창 후에도 높은 표면 평활성을 유지한 성형품을 얻을 수 있었다. 또한 실시예 4에서는 도료 4에 첨가제(B1)로서 중공 유리 비즈를 첨가하고 있기 때문에, 일반적인 첨가제(B1)를 사용한 것보다도 경량성이 우수한 성형품을 얻을 수 있었다. 실시예 5 내지 7에서는, 성형품에 요구되는 3차원 형상 부형에 대해서도 적응 가능한 것을 확인할 수 있었다. 실시예 7에 있어서는, 실시예 6에서 얻어진 성형품보다도 최대 두께가 두꺼운(팽창률차가 큰) 성형품이 얻어지고 있어, 두께의 효과에 의해 성형품이 구조 부재로서 높은 강성을 발현하는 것이 명확하다. 또한 이렇게 요철 차가 큰(팽창률차가 큰) 형상의 성형품이 얻어지는 것으로부터, 성형 형상의 자유도가 높은 것이 나타났다. 한편, 바람직한 팽창률차를 초과했기 때문에, 성형품의 볼록 부분에 있어서 부분적으로 박막층(B)의 두께 불균일이 발생하였다. 실시예 8에서는 박막층(B)의 함침을 억제할 수는 있었지만, 다공질체(A)의 전구체(a)와 박막층(B)의 부착성이 부족하기 때문에 다공질체(A)와 박막층(B)이 분리되어 있는 부분이 발생하였다. 실시예 9에서는 모의적으로 수지(A2)의 함침이 불충분한 공극을 포함하는 다공질체(A)의 전구체(a)를 사용한 예이며, 전구체(a)의 공극률이 10％ 이하이면 평활하며 도료의 과도한 스며듦이 없는 경량성이 우수한 성형품을 얻을 수 있었다. 한편, 비교예 1에 있어서는 다공질체(A)에 도료 1을 도포하고 있기 때문에, 성형품(다공질체) 내부에 도료가 스며들어 평활한 도장막을 형성하는 것이 곤란하였다. 또한 실시예 1과 마찬가지의 박막층(B) 1을 형성하고자 한 경우, 도장을 몇겹이나 겹쳐서 행할 필요가 발생해버려 도장 공정 및 중량이 증가해버리는 것이 명백하다. 비교예 2에 있어서는, 공극을 포함하지 않는 성형체에 도장을 행하기 때문에 평활한 도장막을 형성하는 것은 가능했지만, 성형품으로서 경량성이 떨어져 있었다.

본 발명에 따르면, 강성 및 경량성이 우수하고, 의장성, 방액성을 구비한 성형품을 간이한 공정으로 제조할 수 있다.

1: 강화 섬유
1a∼1f: 단섬유
2: 이차원 배향각
3: 금형
3A: 상부 금형
3B: 하부 금형
4: 전구체(a)
5: 박막층(B)

Claims

다공질체(A)의 표면에 박막층(B)이 형성된 성형품의 제조 방법으로서, 이하의 공정 (I) 내지 (II)를 이 순으로 행하는, 성형품의 제조 방법.
공정 (I): 상기 다공질체(A)의 전구체(a)의 표면에 상기 박막층(B)을 형성하여 프리폼을 얻는 공정
공정 (II): 상기 전구체(a)를 팽창시켜서 상기 다공질체(A)로 성형하는 공정
제1항에 있어서, 공정 (I)에서 얻어진 프리폼에 있어서, JIS K5600-5-6(1999)에 의한 상기 전구체(a)에 대한 상기 박막층(B)의 부착성이 분류 0 내지 3인, 성형품의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 박막층(B)이 프라이머층, 도막층, 방액층 중 적어도 어느 것인, 성형품의 제조 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 공정 (I)에 있어서, 웨트 코팅에 의해 상기 박막층(B)을 상기 전구체(a)의 표면에 형성하는, 성형품의 제조 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 박막층(B)이 첨가제(B1)와 열경화성 수지(B2)를 갖는, 성형품의 제조 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 박막층(B)이 첨가제(B1)와 열가소성 수지(B3)를 갖는, 성형품의 제조 방법.
제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 첨가제(B1)의 최대 치수가 200㎛ 이하인, 성형품의 제조 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 박막층(B)의 두께가 10 내지 500㎛인, 성형품의 제조 방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공정 (I)에서 형성된 상기 박막층(B)의 표면 조도 Ra1이 50㎛ 이하인, 성형품의 제조 방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공정 (II) 후의 상기 박막층(B)의 표면 조도 Ra2가 100㎛ 이하인, 성형품의 제조 방법.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공정 (II)와 동시, 또는 상기 공정 (II)의 완료 후, 상기 다공질체(A)의 형상을 변형시키는 공정 (III)을 포함하는, 성형품의 제조 방법.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다공질체(A)의 두께 방향의 팽창률차가 300％ 이하인, 성형품의 제조 방법.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다공질체(A)가 강화 섬유(A1)와 수지(A2)와 상기 공극(A3)을 갖는, 성형품의 제조 방법.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다공질체(A)가 두께 방향으로 연속한 공극(A3)을 갖는, 성형품의 제조 방법.
제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 공정 (II)에 있어서, 상기 다공질체(A)가 상기 강화 섬유(A1)의 복원력에 의해 팽창하는, 성형품의 제조 방법.
강화 섬유(A1)와 수지(A2)와 공극(A3)을 갖는 다공질체(A)의 표면에 박막층(B)이 형성되어 있는 성형품의 프리폼으로서,
상기 다공질체(A)의 전구체(a)와,
상기 전구체(a)의 표면 상의 상기 박막층(B)
을 구비하고, JIS K5600-5-6(1999)에 의한 상기 전구체(a)에 대한 상기 박막층(B)의 부착성이 분류 0 내지 3인, 성형품의 프리폼.
제16항에 있어서, 상기 전구체(a)에 포함되는 공극의 체적 함유율이 10체적％ 미만인, 성형품의 프리폼.