WO2016167514A1 - 복합재료 성형용 적층재 - Google Patents

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WO2016167514A1
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thermoplastic resin
unidirectional yarn
composite material
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이현철
조은정
윤준영
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코오롱인더스트리(주)
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Definitions

  • the present invention relates to a laminate for molding a composite material, and more specifically, to include a unidirectional yarn sheets (Uni-directional yarn sheets), because the thermoplastic resin film is located between the unidirectional yarn sheet strength when forming a composite material
  • the present invention relates to a laminate for molding a composite material, which allows a thermoplastic resin to be impregnated smoothly into the unidirectional yarn sheet during molding of a composite material even when physical properties such as the weight of the laminate are improved.
  • unidirectional yarn sheet is used to mean a yarn sheet in which yarns are arranged parallel to each other without bending or crossing in one direction.
  • Composite materials are resin impregnated and cured (heat-fixed) to a fiber structure such as fabrics, etc., and are widely used as materials for automobile parts or bulletproof products.
  • a composite material was prepared by impregnating a thermosetting resin in a multilayer laminate having a fabric laminated structure using a Resin Tranfer Molding (RTM) method, followed by curing or heat treatment.
  • RTM Resin Tranfer Molding
  • the conventional laminated composite material for fabrics laminated with the fabric has a structure that crosses as the yarns in the fabric are bent, so that the smoothness is reduced, and when forming the composite material using the same, the physical properties such as strength of the molded composite material are inferior. There was this.
  • a composite material was prepared by impregnating a thermosetting resin in a laminate in which unidirectional yarn sheets were laminated, such as by RTM method, and curing or heat-treating.
  • the smoothness is good and the problem of deterioration of physical properties such as strength of the composite material can be solved to some extent, but the weight of the unidirectional yarn sheet per unit area is 200 g. / M 2 or more caused a problem that the resin is not well impregnated into the unidirectional yarn sheet.
  • thermoplastic resin has a higher viscosity than a thermosetting resin, and thus, when the weight of the continuous reinforced fiber per unit area is high, it is difficult to impregnate the inside of the tissue. There is a problem that the material properties itself is lowered. Most of these problems are mainly due to uneven impregnation due to the high melt viscosity of the thermoplastic resin.
  • An object of the present invention is to include unidirectional yarn sheets having excellent smoothness, and a thermoplastic resin film is laminated between the unidirectional yarn sheets, thereby uniformizing physical properties such as strength of the composite material formed thereon and at the same time unidirectional per unit area. It is to provide a laminate for molding a composite material in which the thermoplastic resin is well impregnated into the unidirectional yarn sheet even when the weight of the yarn sheet is higher than 200 g / m 2.
  • the present invention alternately stacks unidirectional yarn sheets (S) arranged in parallel with each other without bending in one direction and thermoplastic resin film (F) having a crystallinity (X C ) of 30% or less.
  • the thermoplastic resin film (F) is positioned between the unidirectional yarn sheets (S), and then the unidirectional yarn sheets (S) and the thermoplastic resin films are integrally bound with a stitching yarn (Y) to be molded into a composite material.
  • the laminated material for this is manufactured.
  • the unidirectional yarn sheets S adjacent to each other are stacked obliquely at an inclination angle of ⁇ 1 ° to ⁇ 90 ° based on the yarn arrangement direction constituting each of the unidirectional yarn sheets S. .
  • the present invention includes the unidirectional yarn sheets (S) in place of the woven fabric or multi-axial fabric, so that the smoothness is excellent and uniformity between the unidirectional yarn sheets (S) while at the same time uniformity
  • the thermoplastic resin film (F) having a suitable crystallinity and thickness is laminated in the present invention so that even when the weight of the unidirectional yarn sheet per unit area is higher than 200 g / m 2, Improves impregnation.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the present invention.
  • the unidirectional yarn sheets S in which yarns are arranged in parallel without bending in one direction, and thermoplastic resin films F having a crystallinity (X C ) of 30% or less are alternately stacked.
  • the thermoplastic resin film (F) has a structure located between the unidirectional yarn sheets (S), the unidirectional yarn sheets (S) and the thermoplastic resin films (F) are on the stitching yarn (Y)
  • the unidirectional yarn sheets S which are integrally bound by each other and adjacent to each other, are obliquely to form an inclination angle of ⁇ 1 ° to ⁇ 90 ° based on the yarn arrangement direction constituting each of the unidirectional yarn sheets S. It is laminated
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a composite material for molding a composite according to the present invention.
  • the present invention is a one-way yarn sheet (S) arranged in parallel with each other without bending in one direction and the thermoplastic resin film (F) having a crystallinity (X C ) of 30% or less alternately laminated the thermoplastic resin film (F) has a structure located between the unidirectional yarn sheets (S).
  • the unidirectional yarn sheets S and the thermoplastic resin films F are integrally bound by stitching yarns (Y).
  • the unidirectional sheets S adjacent to each other specifically, the first unidirectional yarn sheet S1 and the second unidirectional sheet S2 or the second unidirectional yarn sheet S2 in FIG.
  • the third unidirectional yarn sheets S3 are ⁇ 1 ° to ⁇ 90 °, more preferably ⁇ 30 °, rather than horizontal (0 °) with respect to the yarn arrangement direction constituting each of the unidirectional yarn sheets S. It is stacked obliquely to form an inclination angle of ⁇ 80 °.
  • the number of laminated sheets of the unidirectional yarn sheet S is three or more, and the number of laminated sheets of the thermoplastic resin film F is two or more, which is preferable for the physical property tendency of the composite material.
  • the crystallinity degree Xc of the said thermoplastic resin film F is 30% or less, and thickness is 80-200 micrometers, More preferably, it is 30-50 micrometers.
  • thermoplastic resin film F When the thickness of the thermoplastic resin film F is less than 8 ⁇ m, it is difficult to uniformly impregnate the resin in the unidirectional sheets S, and when the thickness exceeds 200 ⁇ m, the amount of resin in the unidirectional sheets S too large.
  • the specific rigidity of the impregnated and shaped composite material is undesirable, which is undesirable.
  • thermoplastic resin film (F) When the degree of crystallinity (Xc) of the thermoplastic resin film (F) exceeds 30%, thermal shrinkage of the thermoplastic resin film (F) occurs severely during molding of the composite material, resulting in uneven resin impregnation in the unidirectional yarn sheet (S). do.
  • thermoplastic resin film (F) is composed of polyamide 6 resin, polypropylene resin, thermoplastic polyurethane resin, polyester resin, polyphenylene sulfide resin, polyether ether ketone resin, and the like.
  • the number of layers and resin type are not particularly limited.
  • the unidirectional yarn sheet S having superior smoothness is used as the fiber structure constituting the laminated material, physical properties such as strength of the composite material to be molded can be made uniform.
  • thermoplastic resin film F is positioned between the unidirectional yarn sheets S, the unit of the unidirectional yarn sheet S laminated by stacking three or more layers of the unidirectional yarn sheets S is laminated. Even if the weight per area is 200g / m2 or more, the resin impregnation in the unidirectional yarn sheet (S) can be made smoothly through thermocompression bonding.
  • the unidirectional yarn sheets (S) adjacent to each other are stacked obliquely to form an inclination angle of ⁇ 1 ° to ⁇ 90 ° with respect to the yarn arrangement direction constituting each of the unidirectional yarn sheets (S).
  • the composite material molding of the present invention in which one-way yarn sheets (S) and thermoplastic resin films (F) are alternately laminated
  • Tg primary glass transition temperature
  • F thermoplastic resin film
  • the composite material is molded by heating and pressing to impregnate the unidirectional yarn sheet (S).
  • the thermoplastic resin films F included in the composite material during the molding process are uniformly impregnated into the unidirectional yarn sheets S while being melted.
  • the present invention can minimize and equidistantly space the penetration depth of the thermoplastic resin obtained by melting the thermoplastic resin film (F) into the unidirectional fabric sheet (S), so that the thermoplastic resin is uniform in the unidirectional fabric sheet (S). Allow to be impregnated.
  • the penetration depth is shallower than that of the thermosetting resin or the thermoplastic resin on the upper surface of the unidirectional yarn sheet S, or on both sides of the unidirectional yarn sheet S, and can be uniformly impregnated regardless of the thickness of the unidirectional yarn sheet S. There is this.
  • aramid yarns are arranged in parallel with each other without bending in one direction, with a first unidirectional yarn sheet S1, a second unidirectional yarn sheet S2, and a third unidirectional yarn sheet S3.
  • degree of crystallinity (X C) is to 12% of a thermoplastic polyurethane resin of claim 1, the thermoplastic polyurethane resin film (F1) and degree of crystallinity (X C) a stacking 18% second thermoplastic polyurethane resin film (F2) alternately consisting of
  • the first thermoplastic resin film F1 is positioned between the second unidirectional yarn sheet S2 and the third unidirectional yarn sheet S3, and the second thermoplastic resin film F2 is a first unidirectional yarn sheet ( It is located between S1) and the second unidirectional yarn sheet S2.
  • the first unidirectional yarn sheet (S1) and the second unidirectional yarn sheet (S2) adjacent to each other are stacked obliquely to form an inclination angle of 45 ° with respect to the yarn arrangement direction constituting them, the first adjacent to each other 2 unidirectional yarn sheet S2 and 3rd unidirectional yarn sheet S3 were laminated obliquely so that the inclination angle of 60 degrees may be made with respect to the yarn arrangement direction which comprises them.
  • the composite material molding laminate was pressed at a pressure of 5 Mpa / cm 2 while being heated to 250 ° C. to form a composite material.
  • Laminates for molding a composite material were prepared by sequentially laminating three woven fabrics made of aramid yarn.
  • the composite material was prepared by impregnating the resin in the laminate prepared as described above by the RTM method and heat treatment.
  • aramid yarns are arranged in parallel with each other without bending in one direction, with a first unidirectional yarn sheet S1, a second unidirectional yarn sheet S2, and a third unidirectional yarn sheet S3.
  • degree of crystallinity (X C) is to 36% of a thermoplastic polyurethane resin of claim 1, the thermoplastic polyurethane resin film (F1) and degree of crystallinity (X C) a stacking 33% second thermoplastic polyurethane resin film (F2) alternately consisting of
  • the first thermoplastic resin film F1 is positioned between the second unidirectional yarn sheet S2 and the third unidirectional yarn sheet S3, and the second thermoplastic resin film F2 is a first unidirectional yarn sheet ( It is located between S1) and the second unidirectional yarn sheet S2.
  • the first unidirectional yarn sheet (S1) and the second unidirectional yarn sheet (S2) adjacent to each other are laminated so as to form a horizontal (0 °) with respect to the yarn arrangement direction constituting them, the second adjacent to each other
  • the unidirectional yarn sheet S2 and the third unidirectional yarn sheet S3 were laminated so as to form an inclination angle of 90 ° based on the yarn arrangement direction constituting them.
  • the composite material molding laminate was pressed at a pressure of 5 Mpa / cm 2 while being heated to 250 ° C. to form a composite material.
  • Example 1 the resin was well impregnated in the laminate during molding of the composite material, but in Comparative Example 1, the resin was not well impregnated in the laminate relatively compared to Example 1.
  • Example 1 The composite material prepared in Example 1 had a 10% improvement in strength over the composite material prepared in Comparative Example 1.
  • Example 1 since the thermal contraction phenomenon of the thermoplastic resin films (F1, F2) is not severely generated during molding of the composite material, the resin was uniformly impregnated in the unidirectional yarn sheets (S1, S2, S3), but in Comparative Example 2 Heat shrinkage of the thermoplastic resin films F1 and F2 was severely generated during material molding, and the resin was unevenly impregnated in the unidirectional yarn sheets S1, S2, and S3.
  • F1 1st thermoplastic resin film
  • F2 2nd thermoplastic resin film
  • the laminate according to the present invention is used as a material for forming various composite materials.

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Abstract

본 발명은 원사들이 일방향으로 굴곡 없이 서로 평행하게 배열된 일방향성 원사시트(S)들과 열가소성 수지 필름(F)들이 교호로 적층 되면서 상기 열가소성 수지 필름(F)이 일방향성 원사 시트(S)들 사이에 위치한다. 또한, 본 발명은 상기 일방향성 원사 시트(S)들과 결정화도(XC)가 30% 이하인 열가소성 수지 필름(F)들은 스티칭 얀(Stiching Yarn : Y)에 의해 일체로 결속되어 있고, 서로 인접하는 일방향성 원사 시트(S)들은 상기 일방향성 원사 시트(S)들 각각을 구성하는 원사배열 방향을 기준으로 ±1°내지 ±90°의 경사각을 이루도록 비스듬하게 적층되어 있다. 본 발명은 직물 또는 다축직물 대신에 상기 일방향성 원사 시트(S)들을 포함하기 때문에 평활도가 우수하여 이로 제조된 복합재료의 강도 등의 물성을 균일하게 함과 동시에 일방향성 원사 시트(S)들 사이에 적절한 결정화도와 두께를 구비하는 열가소성 수지 필름(F)이 적층되어 있어서 본 발명 적층재의 중량이 200g/㎡ 이상으로 높은 경우에도 복합재료 성형시 일방향성 원사 시트(S)내 열가소성 수지의 함침성을 향상시켜 준다.

Description

복합재료 성형용 적층재
본 발명은 복합재료 성형용 적층재에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 일방향성 원사 시트(Uni-directional yarn sheet)들을 포함하고 상기 일방향성 원사 시트 사이에 열가소성 수지 필름이 위치하기 때문에 복합재료 성형시 강도 등의 물성이 향상됨과 동시에 상기 적층재의 중량이 높아도 복합재료 성형시 상기 일방향성 원사 시트 내로 열가소성 수지가 원활하게 함침될 수 있는 복합재료 성형용 적층재에 관한 것이다.
이하, 일방향성 원사 시트라는 용어는 원사들이 서로 일방향으로 굴곡 또는 교차없이 서로 평행하게 배열된 원사시트를 의미하는 것으로 사용된다.
복합재료는 직물 등과 같은 섬유 구조체에 수지가 함침, 경화(열고정)된 것으로서 자동차 부품용 소재 또는 방탄제품용 소재 등으로 널리 사용되고 있다.
종래 복합재료 성형용 적층재로는 대한민국 공개특허 제10-2014-0073104호 등에 기재된 바와 같이 다수매의 직물이 적층된 적층재가 사용되어 왔다. 직물이 적층된 다층구조의 적층재 내에 RTM(Resin Tranfer molding)공법 등으로 열경화성 수지를 함침시킨 후 경화 또는 열처리하여 복합재료를 제조하였다.
그러나, 직물들이 적층된 상기 종래의 복합재료용 적층재는 직물내 원사들이 굴곡되면서 교차되는 구조를 갖기 때문에 평활성이 떨어져 이를 사용하여 복합재료를 성형하게 되면 성형된 복합재료의 강도 등의 물성이 떨어지는 문제점이 있었다.
또 다른 종래 복합재료용 적층재로는 대한민국 공개특허 제10-2012-0013364호 등에 기재된 바와 같이 원사들이 일방향으로 서로 굴곡없이 평행하게 배열된 일방향성 원사 시트(Uni-directional sheet)들이 이들 각각을 구성하는 원사방향 기준으로 수평이 아닌 각도로 경사지게 적층된 적층재가 사용되어 왔다.
상기와 같이 일방향성 원사 시트들이 적층된 적층재 내에 RTM 공법등으로 열경화성 수지를 함침시킨 후 경화 또는 열처리하여 복합재료를 제조하였다.
그러나, 일방향성 원사 시트들이 적층된 상기 종래의 복합재료 성형용 적층재의 경우 평활성은 양호하여 복합재료의 강도 등의 물성이 저하되는 문제점은 어느정도 해결할 수 있지만, 단위면적당 일방향성 원사시트의 중량이 200g/㎡ 이상인 경우 상기 일방향성 원사 시트 내로 수지가 잘 함침되지 않는 문제점이 발생 되었다.
최근에는 열경화성 수지가 아닌 열가소성 수지를 함침하여 복합재료를 제조하는 요구가 높아지고 있으나 열가소성 수지는 열경화성 수지보다 점도가 높아 단위 면적당 연속강화섬유의 중량이 높은 경우에는 조직 내부로의 함침 어려워 균일성 및 복합재료물성 자체가 낮아지는 문제점이 있다. 이러한 문제점 대부분은 열가소성 수지의 높은 용융점도로 인한 함침성이 불균일한 것이 주된 원인이다.
본 발명의 과제는 평활성이 우수한 일방향 원사 시트들을 포함하고 상기 일방향성 원사 시트들 사이에 열가소성 수지 필름이 적층되어 있어서, 이로 성형된 복합재료의 강도 등과 같은 물성을 균일하게 함과 동시에 단위면적당 일방향성 원사 시트의 중량이 200g/㎡ 이상으로 높은 경우에도 상기 일방향성 원사 시트 내로 열가소성 수지가 잘 함침되는 복합재료 성형용 적층재를 제공하는 것이다.
이와 같은 과제를 달성하기 위해서, 본 발명은 원사들이 일방향으로 굴곡없이 서로 평행하게 배열된 일방향성 원사 시트(S)들과 결정화도(XC)가 30% 이하인 열가소성 수지 필름(F)들을 교호로 적층시켜 상기 열가소성 수지 필름(F)이 일방향성 원사 시트(S)들 사이에 위치시킨 다음, 상기 일방향성 원사 시트(S)들과 열가소성 수지 필름들을 스티칭 얀(Y)으로 일체로 결속시켜 복합재로 성형용 적층재를 제조한다.
이때, 본 발명은 서로 인접하는 일방향성 원사 시트(S)들은 상기 일방향성 원사 시트(S)들 각각을 구성하는 원사 배열 방향을 기준으로 ±1°내지 ±90°의 경사각으로 비스듬하게 적층해 준다.
본 발명은 직물 또는 다축직물 대신에 상기 일방향성 원사 시트(S)들을 포함하기 때문에 평활도가 우수하여 이로 제조된 복합재료의 강도 등의 물성을 균일하게 함과 동시에 일방향성 원사 시트(S)들 사이에 적절한 결정화도와 두께를 구비하는 열가소성 수지 필름(F)이 적층되어 있어서 단위면적당 일방향성 원사 시트의 중량이 200g/㎡ 이상으로 높은 경우에도 복합재료 성형시 일방향성 원사 시트(S)내 열가소성 수지의 함침성을 향상시켜 준다.
도 1은 본 발명의 단면 개략도.
이하, 첨부한 도면 등을 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이 원사들이 일방향으로 굴곡 없이 서로 평행하게 배열된 일방향성 원사시트(S)들과 결정화도(XC)가 30% 이하인 열가소성 수지 필름(F)들이 교호로 적층 되면서 상기 열가소성 수지 필름(F)이 일방향성 원사 시트(S)들 사이에 위치하는 구조를 갖고, 상기 일방향성 원사 시트(S)들과 열가소성 수지 필름(F)들은 스티칭 얀(Stiching Yarn : Y)에 의해 일체로 결속되어 있고, 서로 인접하는 일방향성 원사 시트(S)들은 상기 일방향성 원사 시트(S)들 각각을 구성하는 원사배열 방향을 기준으로 ±1°내지 ±90°의 경사각을 이루도록 비스듬하게 적층되어 있는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 복합재료 성형용 복합재의 단면 개략도이다.
구체적으로, 본 발명은 원사들이 일방향으로 굴곡 없이 서로 평행하게 배열된 일방향성 원사시트(S)들과 결정화도(XC)가 30% 이하인 열가소성 수지 필름(F)들이 교호로 적층 되면서 상기 열가소성 수지 필름(F)이 일방향성 원사 시트(S)들 사이에 위치하는 구조를 갖는다.
또한, 본 발명은 상기 일방향성 원사 시트(S)들과 열가소성 수지 필름(F)들은 스티칭 얀(Stiching Yarn : Y)에 의해 일체로 결속되어 있다.
또한, 본 발명은 서로 인접하는 일방향성 시트(S)들은, 구체적으로 도 1에서 제1 일방향성 원사 시트(S1)와 제2 일방향성 시트(S2) 또는 제2 일방향성 원사 시트(S2)와 제3 일방향성 원사 시트(S3)들은 상기 일방향성 원사 시트(S) 각각을 구성하는 원사배열 방향을 기준으로 수평(0°) 아닌 ±1°내지 ±90°, 보다 바람직하기로는 ±30°내지 ±80°의 경사각을 이루도록 비스듬하게 적층되어 있다.
상기 일방향성 원사 시트(S)의 적층매수는 3매 이상이고, 열가소성 수지 필름(F)의 적층매수는 2매 이상인 것이 복합재료의 물성향향에 바람직하다.
상기 열가소성 수지 필름(F)의 결정화도(Xc)는 30% 이하이고, 두께는 80~200㎛, 보다 바람직하기로는 30~50㎛인 것이 바람직하다.
열가소성 수지 필름(F)의 두께가 8㎛ 미만인 경우에는 일방향성 시트(S)들 내에 수지를 균일하게 함침하기 어렵고, 200㎛를 초과하는 경우에는 일방향성 시트(S)들 내에 수지가 너무 많은 양 함침되어 성형된 복합재료의 비강성이 떨어져 바람직하지 못하다.
열가소성 수지 필름(F)의 결정화도(Xc)가 30%를 초과하는 경우에는 복합재료 성형 중 상기 열가소성 수지 필름(F)의 열수축 현상이 심하게 발생 되어 일방향성 원사 시트(S) 내 수지 함침이 불균일하게 된다.
상기 열가소성 수지 필름(F)은 폴리아미드6 수지, 폴리프로필렌 수지, 열가소성 폴리우레탄 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리페닐렌설파이드 수지, 폴리에테르에테르케톤 수지 등으로 구성되며, 본 발명에서는 열가소성 수지 필름(F)의 층수나 수지종류를 특별하게 한정하는 것은 아니다.
본 발명은 적층재를 구성하는 섬유구조체로서 직물보다 평활성이 우수한 일방향성 원사 시트(S)를 사용하기 때문에 성형되는 복합재료의 강도 등과 같은 물성을 균일하게 할 수 있다.
또한, 본 발명은 일방향성 원사 시트(S)들 사이에 열가소성 수지 필름(F)이 위치하기 때문에 일방향성 원사 시트(S)들 3층 이상으로 적층하여 적층된 일방향성 원사 시트(S)의 단위면적당 중량이 200g/㎡ 이상인 경우에도 열압착을 통해 상기 일방향성 원사 시트(S)내 수지 함침이 원활하게 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명은 서로 인접하는 일방향성 원사 시트(S)들은 상기 일방향성 원사 시트(S)들 각각을 구성하는 원사배열 방향을 기준으로 ±1°내지 ±90°의 경사각을 이루도록 비스듬하게 적층되어 다축형태를 이루고 있어서 성형된 복합재료의 물성을 더욱 향상시킬 수 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 복합재료 성형용 복합재로 복합섬유를 성형하는 구현일례를 살펴보면, 일방향성 원사 시트(S) 들과 열가소성 수지 필름(F)들이 교호로 적층되어 있는 본 발명의 복합재료 성형용 복합재를 성형몰드 내에 넣은 다음, 상기 열가소성 수지 필름(F)의 1차 유리전이온도(Tg) 이상으로 가열하여 1차적으로 형태를 맞춤 다음, 계속해서 상기 열가소성 수지 필름(F)이 완전히 녹아 상기 일방향성 원사 시트(S) 내부로 함침될 수 있도록 가열 및 가압하여 복합재료를 성형한다. 상기 성형공정 중 복합재에 포함된 열가소성 수지 필름(F)들은 용융되면서 일방향성 원사 시트(S)들 내로 균일하게 함침된다.
본 발명은 상기 열가소성 수지 필름(F)의 용융에 의해 얻어지는 열가소성 수지가 일방향성 원단 시트(S)에 침투되는 깊이를 최소화 및 등간격화할 수 있어서 일방향성 원단 시트(S) 내에 열가소성 수지가 균일하게 함침되도록 한다.
이는 통상적으로 열경화성 수지나 열가소성 수지를 일방향성 원사 시트(S) 상부 또는 상부, 하부 양면으로 침투시키는 것에 비해 침투 깊이가 얕고, 일방향성 원사 시트(S) 두께와 상관없이 균일하게 함침 시킬 수 있다는 장점이 있다.
이하, 실시예 및 비교실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 살펴본다.
그러나 하기 실시예는 본 발명의 구현일례일뿐 본 발명의 보호범위를 한정하는 것은 아니다.
실시예 1
도 1에 도시된 바와 같이 아라미드 원사들이 일방향으로 굴곡 없이 서로 평행하게 배열된 제1 일방향성 원사 시트(S1), 제2 일방향성 원사 시트(S2) 및 제3 일방향성 원사 시트(S3)들과 결정화도(XC)가 12%인 열가소성 폴리우레탄 수지로 구성된 제1 열가소성 폴리우레탄 수지 필름(F1) 및 결정화도(XC)가 18%인 제2 열가소성 폴리우레탄 수지 필름(F2)들을 교호로 적층하여 상기 제1 열가소성 수지 필름(F1)은 제2 일방향성 원사 시트(S2)와 제3 일방향성 원사 시트(S3) 사이에 위치시키고 상기 제2 열가소성 수지 필름(F2)는 제1 일방향성 원사 시트(S1)와 제2 일방향성 원사 시트(S2) 사이에 위치시킨다.
이때, 서로 인접하는 상기 제1 일방향성 원사 시트(S1)와 제2 일방향성 원사 시트(S2)는 이들을 구성하는 원사 배열 방향을 기준으로 45°의 경사각을 이루도록 비스듬하게 적층하고, 서로 인접하는 제2 일방향성 원사 시트(S2)와 제3 일방향성 원사 시트(S3)는 이들을 구성하는 원사 배열 방향을 기준으로 60°의 경사각을 이루도록 비스듬하게 적층하였다.
다음으로, 스티칭 얀(Y)으로 상기와 같이 교호로 적층된 3매의 일방향성 원사 시트(S1, S2, S3)들과 2매의 열가소성 수지 필름(F1, F2)를 일체로 결속시켜 복합재료 성형용 적층재를 제조하였다.
다음으로는, 상기 복합재료 성형용 적층재를 250℃로 가열한 상태에서 5Mpa/㎠의 압력으로 압착하여 복합재료를 성형하였다.
비교실시예 1
아라미드 원사로 제직된 직물 3매를 차례로 적층하여 복합재료 성형용 적층재를 제조하였다.
다음으로, RTM 공법으로 상기와 같이 제조된 적층재에 수지를 함침시킨 후 열처리하여 복합재료를 제조하였다.
비교실시예 2
도 1에 도시된 바와 같이 아라미드 원사들이 일방향으로 굴곡 없이 서로 평행하게 배열된 제1 일방향성 원사 시트(S1), 제2 일방향성 원사 시트(S2) 및 제3 일방향성 원사 시트(S3)들과 결정화도(XC)가 36%인 열가소성 폴리우레탄 수지로 구성된 제1 열가소성 폴리우레탄 수지 필름(F1) 및 결정화도(XC)가 33%인 제2 열가소성 폴리우레탄 수지 필름(F2)들을 교호로 적층하여 상기 제1 열가소성 수지 필름(F1)은 제2 일방향성 원사 시트(S2)와 제3 일방향성 원사 시트(S3) 사이에 위치시키고 상기 제2 열가소성 수지 필름(F2)는 제1 일방향성 원사 시트(S1)와 제2 일방향성 원사 시트(S2) 사이에 위치시킨다.
이때, 서로 인접하는 상기 제1 일방향성 원사 시트(S1)와 제2 일방향성 원사 시트(S2)는 이들을 구성하는 원사 배열 방향을 기준으로 수평(0°)을 이루도록 적층하고, 서로 인접하는 제2 일방향성 원사 시트(S2)와 제3 일방향성 원사 시트(S3)는 이들을 구성하는 원사 배열 방향을 기준으로 90°의 경사각을 이루도록 적층하였다.
다음으로, 스티칭 얀(Y)으로 상기와 같이 교호로 적층된 3매의 일방향성 원사 시트(S1, S2, S3)들과 2매의 열가소성 수지 필름(F1, F2)를 일체로 결속시켜 복합재료 성형용 적층재를 제조하였다.
다음으로는, 상기 복합재료 성형용 적층재를 250℃로 가열한 상태에서 5Mpa/㎠의 압력으로 압착하여 복합재료를 성형하였다.
실시예 1은 복합재료 성형시 적층재 내에 수지가 잘 함침되었으나, 비교실시예 1은 실시예 1과 비교시 상대적으로 적층재 내에 수지가 잘 함침되지 않았다.
실시예 1로 제조된 복합재료는 비교실시예 1로 제조한 복합재료보다 강도가 10% 향상되었다.
실시예 1은 복합재료 성형 중 상기 열가소성 수지 필름(F1, F2)의 열수축 현상이 심하게 발생되지 않아 일방향성 원사 시트(S1, S2, S3) 내에 수지가 균일하게 함침되었으나, 비교실시예 2는 복합재료 성형 중 상기 열가소성 수지필름(F1, F2)의 열수축 현상이 심하게 발생되어 일방향성 원사 시트(S1, S2, S3) 내에 수지가 불균일하게 함침되었다.
*부호의 설명
S : 일방향성 원사 시트 F : 열가소성 수지 필름
Y : 스티칭 얀(Stiching Yarn) S1 : 제1 일방향성 원사시트
S2 : 제2 일방향성 원사시트 S3 : 제3 일방향성 원사시트
F1 : 제1 열가소성 수지 필름 F2 : 제2 열가소성 수지 필름
본 발명에 따른 적층재는 다양한 복합재료 성형용 소재로 사용된다.

Claims (7)

  1. 원사들이 일방향으로 굴곡 없이 서로 평행하게 배열된 일방향성 원사시트(S)들과 결정화도(XC)가 30% 이하인 열가소성 수지 필름(F)들이 교호로 적층 되면서 상기 열가소성 수지 필름(F)이 일방향성 원사 시트(S)들 사이에 위치하는 구조를 갖고, 상기 일방향성 원사 시트(S)들과 열가소성 수지 필름(F)들은 스티칭 얀(Stiching Yarn : Y)에 의해 일체로 결속되어 있고, 서로 인접하는 일방향성 원사 시트(S)들은 상기 일방향성 원사 시트(S)들 각각을 구성하는 원사배열 방향을 기준으로 ±1°내지 ±90°의 경사각을 이루도록 비스듬하게 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 복합재료 성형용 적층재.
  2. 제1항에서, 서로 인접하는 일방향성 원사 시트(S)들은 상기 일방향성 원사 시트(S)들 각각을 구성하는 원사 배열방향을 기준으로 ±30°내지 ±80°의 경사각을 이루도록 서로 비스듬하게 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 복합재료 성형용 적층재.
  3. 제1항에 있어서, 상기 일방향성 원사 시트(S)가 3매 이상 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 복합재료 성형용 적층재.
  4. 제1항에 있어서, 상기 열가소성 수지 필름(F)이 2매 이상 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 복합재료 성형용 적층재.
  5. 제1항에 있어서, 상기 열가소성 수지 필름(F)의 두께가 10~200㎛인 것을 특징으로 하는 복합재료 성형용 적층재.
  6. 제1항에 있어서, 상기 열가소성 수지 필름(F)의 두께가 30~50㎛인 것을 특징으로 하는 복합재료 성형용 적층재.
  7. 제1항의 복합재료 성형용 적층재를 가열 압착하여 제조된 복합재료 시트.
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