WO2017183798A1 - 연속섬유 강화 복합재 - Google Patents

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WO2017183798A1
WO2017183798A1 PCT/KR2016/015270 KR2016015270W WO2017183798A1 WO 2017183798 A1 WO2017183798 A1 WO 2017183798A1 KR 2016015270 W KR2016015270 W KR 2016015270W WO 2017183798 A1 WO2017183798 A1 WO 2017183798A1
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prepreg
continuous fiber
reinforced composite
composite material
fiber reinforced
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PCT/KR2016/015270
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최재훈
박종성
김희준
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(주)엘지하우시스
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    • B32B2307/718—Weight, e.g. weight per square meter

Definitions

  • the present invention relates to a continuous fiber-reinforced composite material, and more particularly, to a composite material having excellent physical properties by laminating with different fiber arrangement directions of prepregs.
  • the continuous fiber reinforced composite prepared by impregnating the continuous fiber in the matrix resin can use the mechanical properties of the fiber according to the arrangement direction of the fiber.
  • a composite sheet is prepared by including a prepreg formed by impregnating a resin into a fiber sheet having a single direction, or a composite is manufactured by stacking a plurality of prepregs.
  • the composite material thus prepared is widely used in various fields such as sports leisure structures such as golf clubs and structures such as telephone poles because of excellent torsion resistance and flex resistance.
  • Continuous fiber-reinforced composite material according to a first embodiment of the present invention for achieving the one object is a first prepreg having a fiber arrangement in one direction and a second prepreg having a fiber arrangement intersecting the fibers of the first prepreg
  • the legs have a structure in which one or more turns are alternately stacked, and the first prepreg and the second prepreg comprise a thermoplastic resin and a continuous fiber.
  • Continuous fiber-reinforced composite material for achieving the another object has a first prepreg having a fiber arrangement in one direction from the bottom, having a fiber arrangement intersecting the fibers of the first prepreg It consists of a second prepreg and the first prepreg, the first prepreg and the second prepreg is characterized in that it comprises a thermoplastic resin and continuous fibers.
  • the specific gravity of the continuous fiber reinforced composite may be 1 to 2.
  • each of the first prepreg and the second prepreg may include 50 to 70 parts by weight of continuous fibers, based on 100 parts by weight of the thermoplastic resin.
  • the average thickness of each of the first prepreg and the second prepreg may be 0.1 to 0.5 mm.
  • the diameter of the continuous fiber may be 10 ⁇ 30 ⁇ m.
  • Continuous fiber-reinforced composite material according to the present invention by laminating a unidirectional prepreg, but by varying the arrangement direction of the fiber, there is an effect having a high strength and light weight.
  • FIG. 1 is an enlarged perspective view of a continuous fiber reinforced composite according to the present invention.
  • Continuous fiber-reinforced composites are made by laminating UD (UniDirectional) prepregs.
  • the UD prepreg is a unidirectional prepreg, and means a composite sheet impregnated with resin in continuous fibers arranged in a predetermined direction. In the case of stacking the fibers included in the prepreg in a different arrangement direction, different physical properties and molding characteristics of the continuous fiber-reinforced composite may appear depending on the arrangement direction of the fibers and the laminated structure of the prepreg.
  • UD prepreg by stacking the prepreg by changing the fiber arrangement direction, to check the physical properties of the composite according to the direction angle to provide a continuous fiber-reinforced composite material having high strength and light weight.
  • FIG. 1 is an enlarged perspective view of a continuous fiber reinforced composite according to the present invention.
  • the continuous fiber reinforced composite 100 has a structure in which a plurality of unidirectional (UD) prepregs are stacked.
  • the unidirectional prepreg includes a first prepreg 10 having a fiber arrangement in one direction and a second prepreg 20 having a fiber arrangement intersecting with the fibers of the first prepreg.
  • the fiber arrangement in one direction means that the fibers are arranged in the longitudinal direction of the prepreg.
  • the fiber arrangement in one direction may be arranged in the width direction of the prepreg, but in the present invention will be described on the assumption that the fibers are arranged in the longitudinal direction of the prepreg as shown in FIG.
  • the unidirectional prepreg includes a first prepreg 10 and a second prepreg 20, the second prepreg 20 having a fiber arrangement intersecting with the fibers of the first prepreg 10.
  • the continuous fiber reinforced composite of the present invention may improve the strength of the continuous fiber reinforced composite due to the structure in which the first prepreg 10 and the second prepreg 20 are alternately laminated one or more times. For example, suppose that the fiber arrangement of the first prepreg 10 corresponds to the X axis of coordinates and 0 °, and the fiber arrangement of the second prepreg 20 corresponds to the Y axis of the coordinates and 90 °.
  • the prepregs may be stacked in a (0 °, 0 °, 90 °, 0 °, 0 °) structure. More preferably, the first prepreg 10, the second prepreg 20 and the first prepreg 10 having a fiber arrangement in one direction from the bottom. That is, the first prepreg 10 and the second prepreg 20 are laminated in a (0 °, 90 °, 0 °) structure to provide a continuous fiber reinforced composite having improved strength.
  • the prepreg is a single strand of fibers are arranged, the resin is infiltrated between the fiber skeleton formed while stacked, the content of the resin may vary depending on the thickness of the prepreg.
  • the average thickness of each of the first prepreg and the second prepreg is preferably 0.1 mm to 0.5 mm, and more preferably 0.2 mm to 0.4 mm. If the average thickness of each of the first prepreg and the second prepreg is less than 0.1mm, the flexibility and mechanical strength of the composite may be lowered, and if the average thickness exceeds 0.5mm, there is a problem that the thickness of the composite increases. .
  • the first prepreg and the second prepreg include a thermoplastic resin and continuous fibers.
  • the continuous fiber reinforced composite may have excellent strength by controlling the content of the thermoplastic resin, continuous fiber while having a high impregnation and adequate flexibility.
  • thermoplastic resin is an aromatic vinyl resin, rubber modified aromatic vinyl resin, polyphenylene ether resin, polycarbonate resin, polyester resin, methacrylate resin, polyarylene sulfide resin, polyamide resin , Polyvinyl chloride-based resins and polyolefin-based resins may be included.
  • the polyolefin resin is a polypropylene resin
  • the polypropylene resin may be a propylene homopolymer or ethylene-propylene polymer.
  • the continuous fiber may include at least one of carbon fiber, glass fiber and aramid fiber.
  • the continuous fiber is a long fiber having a length of about 1 ⁇ 5mm, can exhibit an excellent strength improving effect of the composite material.
  • Each of the first prepreg and the second prepreg includes 50 to 70 parts by weight of continuous fibers with respect to 100 parts by weight of a thermoplastic resin, thereby securing physical properties of the continuous fiber reinforced composite and improving the efficiency of the manufacturing process.
  • the thickness of the prepreg to be formed may be insufficient or the physical properties of the composite material is lowered. If it exceeds 70 parts by weight, the thickness of the prepreg may be increased, the impregnation may be poor, the content of the resin may be low, and the prepreg may be difficult to control.
  • the diameter of the continuous fiber may be 10 ⁇ 30 ⁇ m, more specifically may be 15 ⁇ 20 ⁇ m. By maintaining the diameter of the continuous fiber in the above range, it is advantageous to secure the characteristics impregnated into the thermoplastic resin.
  • Continuous fiber-reinforced composite materials satisfying the specific gravity of 1 to 2 can be used not only for high strength, but also for automotive parts such as automobile seatbacks and bumper back beams, which require weight reduction, and ship and airplane related parts.
  • Continuous fiber reinforced composite of the present invention may further include an additive in addition to the thermoplastic resin and continuous fiber.
  • the additive may include, but is not limited to, one or more of antioxidants, heat stabilizers, and dispersants.
  • a first prepreg having a fiber arrangement in one direction and a second prepreg having a fiber arrangement intersecting with the fibers of the first prepreg are stacked as shown in Table 1 to form a continuous fiber reinforced composite (CFT).
  • CFT continuous fiber reinforced composite
  • Each of the first prepreg and the second prepreg contains 60 parts by weight of glass fiber (GF) based on 100 parts by weight of polypropylene (PP) resin.
  • the thickness of each of the first prepreg and the second prepreg is approximately 0.2 mm, and the diameter of the glass fiber is 17 ⁇ m.
  • the lamination structure and the embodiment are 4: 1 lamination (Example 1), 3: 1 lamination (Example 2), 2: 1 lamination (Example 3), 3: 2 lamination (embodiment) Example 4) and 1: 2 lamination (Example 5).
  • the measurement angle of the following [Table 1] means that the angle corresponding to the X-axis of the coordinate is measured by 0 °, the angle corresponding to the Y-axis of the coordinate is 90 °, and the angle located at 45 ° from the X-axis of the coordinate.
  • Tensile Strain was measured according to ASTM D3039, and the physical properties were measured at 0 °, 45 °, and 90 °. Both ends of the composites of Examples 1-5 and Comparative Examples are secured to a Jaw of an Instron tensile tester. One chuck was fixed, the other chuck was movable, and the movable chuck was moved at a rate of 0.5 to 10 inches per minute to measure the force required to stretch the composite.
  • Notched Izod Impact Strength Physical properties of 0 °, 45 ° and 90 ° were measured according to ASTM D256. The absorbent energy obtained at the height returned by rotation is divided by the cross-sectional area of the composite material by applying a weight of a fixed weight to the composite material of Examples 1 to 5 and the comparative example.
  • the laminated structures of Examples 1 to 5 have superior physical properties in tensile strength, flexural strength, Izod impact strength, and falling impact strength, as compared to the UD laminated structure as a comparative example.
  • Table 2 is a graph showing the physical properties of the continuous fiber-reinforced composite according to the present invention, the numbers 2 to 12 of the horizontal axis represents the number of the first prepreg corresponding to the 0 ° angle.
  • 2 on the horizontal axis represents a 2: 1 laminated structure
  • 4 on the horizontal axis represents a 4: 1 laminated structure.
  • the numbers on the vertical axis of 300 ⁇ 7500 represent the physical properties, and the unit is MPa.
  • Tensile strength, flexural strength, and Izod strength of the graph of Table 2 are the sum of tensile strength, flexural strength, and Izod strength corresponding to the measurement angle of 0 ° and 90 ° in Table 1.
  • the tensile strength corresponding to 0 ° and 90 ° in the 1: 1 laminated structure was 786 MPa
  • the flexural strength was 536 MPa
  • the Izod strength was 4531 MPa
  • the total strength thereof was 5853 MPa.
  • the sum of tensile strengths corresponding to 0 ° and 90 ° was 850 MPa
  • the sum of flexural strength was 561 MPa
  • the sum of Izod strength was 5508 MPa
  • the total strength thereof was 6919 MPa.

Landscapes

  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

고강도 및 경량화를 갖는 연속섬유 강화 복합재에 대하여 개시한다. 본 발명에 따른 연속섬유 강화 복합재는 일방향의 섬유 배열을 가지는 제1프리프레그 및 상기 제1프리프레그의 섬유와 교차하는 섬유 배열을 가지는 제2프리프레그가 1회 이상 교대로 적층된 구조를 갖고, 상기 제1프리프레그 및 제2프리프레그는 열가소성 수지와 연속섬유를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

연속섬유 강화 복합재
본 발명은 연속섬유 강화 복합재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 프리프레그의 섬유 배열 방향을 달리하여 적층함으로써, 우수한 물성을 갖는 복합재에 관한 것이다.
연속섬유를 매트릭스 수지에 함침시켜 제조된 연속섬유 강화 복합재는 섬유의 배열 방향에 따라 그 섬유의 기계적 물성을 이용할 수 있다. 일반적으로 단일 방향을 갖는 섬유 시트에 수지가 함침되어 형성된 프리프레그를 포함하여 복합재를 제조하거나, 또는 복수의 프리프레그를 적층하여 복합재를 제조한다.
이렇게 제조된 복합재는 내비틀림성, 내굴곡성이 우수하기 때문에 골프채와 같은 스포츠 레저용 구조물, 전신주와 같은 구조물 등의 여러 분야에서 폭 넓게 사용되고 있다.
그러나, 연속섬유 강화 복합재에 포함되는 섬유 배열 방향만을 조절하여 자동차용 시트백(Seat back), 범퍼백빔(Bumper Back Beam) 등의 고강도 및 경량화를 필요로 하는 자동차 부품, 선박, 항공기 등에 사용되는데 한계가 있다.
따라서, 프리프레그의 적층 구조를 달리하여, 고강도 및 경량화를 갖는 연속섬유 강화 복합재를 제공할 필요가 있다.
본 발명에 관련된 배경기술로는 대한민국 공개특허공보 제10-2015-0059782호(2015.06.02.)가 있으며, 상기 문헌에는 섬유 강화 복합 재료 성형체 및 그의 제조 방법이 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 고강도 및 경량화를 갖는 연속섬유 강화 복합재를 제공하는 것이다.
상기 하나의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1실시예에 따른 연속섬유 강화 복합재는 일방향의 섬유 배열을 가지는 제1프리프레그 및 상기 제1프리프레그의 섬유와 교차하는 섬유 배열을 가지는 제2프리프레그가 1회 이상 교대로 적층된 구조를 갖고, 상기 제1프리프레그 및 제2프리프레그는 열가소성 수지와 연속섬유를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 다른 하나의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2실시예에 따른 연속섬유 강화 복합재는 하부로부터 일방향의 섬유 배열을 가지는 제1프리프레그, 상기 제1프리프레그의 섬유와 교차하는 섬유 배열을 가지는 제2프리프레그 및 상기 제1프리프레그로 이루어지고, 상기 제1프리프레그 및 제2프리프레그는 열가소성 수지와 연속섬유를 포함하는 것을 특징으로 한다.
제1실시예 또는 제2실시예에 따르면, 상기 연속섬유 강화 복합재의 비중은 1~2일 수 있다.
제1실시예 또는 제2실시예에 따르면, 상기 제1프리프레그 및 제2프리프레그 각각은 열가소성 수지 100중량부에 대하여, 연속섬유 50~70중량부를 포함할 수 있다.
제1실시예 또는 제2실시예에 따르면, 상기 제1프리프레그 및 제2프리프레그 각각의 평균 두께는 0.1~0.5mm일 수 있다.
제1실시예 또는 제2실시예에 따르면, 상기 연속섬유의 직경은 10~30㎛일 수 있다.
본 발명에 따른 연속섬유 강화 복합재는 단일방향성 프리프레그를 적층하되, 섬유의 배열 방향을 달리하여 적층함으로써, 고강도 및 경량화를 갖는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 연속섬유 강화 복합재를 확대하여 나타낸 사시도이다.
[부호의 설명]
10 : 제1프리프레그
20 : 제2프리프레그
100 : 연속섬유 강화 복합재
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 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. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연속섬유 강화 복합재에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
연속섬유 강화 복합재는 UD(UniDirectional) 프리프레그(Prepreg)를 적층하여 제조된다. 상기 UD 프리프레그는 단일방향성 프리프레그로, 일정한 방향으로 배열된 연속섬유에 수지가 함침된 복합 시트를 의미한다. 프리프레그에 포함된 섬유의 배열 방향을 달리하여 적층하는 경우, 섬유의 배열 방향과 프리프레그의 적층 구조에 따라 연속섬유 강화 복합재의 서로 다른 물성과 성형 특성이 나타난다.
본 발명에서는 UD 프리프레그를 이용하되, 섬유 배열 방향을 달리하여 프리프레그를 적층하고, 방향각도에 따른 복합재의 물성을 확인하여 고강도 및 경량화를 갖는 연속섬유 강화 복합재를 제공하고자 한다.
도 1은 본 발명에 따른 연속섬유 강화 복합재를 확대하여 나타낸 사시도이다.
도 1을 참조하면, 연속섬유 강화 복합재(100)는 복수의 단일방향성(UD) 프리프레그가 적층된 구조를 갖는다. 이때, 단일방향성 프리프레그는 일방향의 섬유 배열을 가지는 제1프리프레그(10) 및 상기 제1프리프레그의 섬유와 교차하는 섬유 배열을 가지는 제2프리프레그(20)를 포함한다.
상기 일방향의 섬유 배열이란, 프리프레그의 길이 방향으로 섬유가 배열되어 있는 것을 의미한다. 일방향의 섬유 배열은 프리프레그의 폭 방향으로 섬유가 배열되어 있을 수도 있으나, 본 발명에서는 도 1과 같이 프리프레그의 길이 방향으로 섬유가 배열되어 있음을 가정하에 설명하기로 한다.
상기 단일방향성 프리프레그는 제1프리프레그(10) 및 제2프리프레그(20)를 포함하는데, 제2프리프레그(20)는 제1프리프레그(10)의 섬유와 교차하는 섬유 배열을 가진다.
본 발명의 연속섬유 강화 복합재는 상기 제1프리프레그(10)와 제2프리프레그(20)가 1회 이상 교대로 적층된 구조로 인해, 연속섬유 강화 복합재의 강도를 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 제1프리프레그(10)의 섬유 배열이 좌표의 X축, 0°에 해당하고, 제2프리프레그(20)의 섬유 배열이 좌표의 Y축, 90°에 해당한다고 가정할 때, (0°, 90°), (0°, 90°, 0°), (0°, 0°, 90°, 0°), (0°, 90°, 0°, 90°, 0°) 또는 (0°, 0°, 90°, 0°, 0°) 구조로 프리프레그가 적층될 수 있다. 보다 바람직하게는, 하부로부터 일방향의 섬유 배열을 가지는 제1프리프레그(10), 제2프리프레그(20) 및 제1프리프레그(10)로 이루어질 수 있다. 즉, (0°, 90°, 0°) 구조로 제1프리프레그(10)와 제2프리프레그(20)가 적층되어 강도가 향상된 연속섬유 강화 복합재를 제공할 수 있다.
상기 프리프레그는 단일 가닥의 섬유가 배열되고, 쌓이면서 형성된 섬유 골격 사이에 수지가 침투된 것으로, 프리프레그의 두께에 따라 수지의 함량이 달라질 수 있다.
상기 제1프리프레그 및 제2프리프레그 각각의 평균 두께는 0.1~0.5mm인 것이 바람직하며, 0.2~0.4mm인 것이 보다 바람직하다. 제1프리프레그 및 제2프리프레그 각각의 평균 두께가 0.1mm 미만인 경우, 복합재의 유연성 및 기계적 강도가 저하될 수 있고, 평균 두께가 0.5mm를 초과하는 경우, 복합재의 두께가 증가하는 문제점이 있다.
상기 제1프리프레그 및 제2프리프레그는 열가소성 수지와 연속섬유를 포함한다.
상기 연속섬유 강화 복합재는 높은 함침성과 적절한 유연성을 가지면서 동시에 열가소성 수지, 연속섬유의 함량을 조절하여 우수한 강도를 가질 수 있다.
연속섬유 강화 복합재는 상기와 같은 적층 구조로 인해 점도가 높은 열가소성 수지를 사용하면서도 균일하게 함침될 수 있는 장점을 지닌다. 상기 열가소성 수지는 방향족 비닐계 수지, 고무변성 방향족 비닐계 수지, 폴리페닐렌에테르계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리에스테르계 수지, 메타크릴레이트계 수지, 폴리아릴렌설파이드계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리염화비닐계 수지 및 폴리올레핀계 수지 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 폴리올레핀계 수지는 폴리프로필렌 수지이고, 상기 폴리프로필렌 수지는 프로필렌 단일중합체 또는 에틸렌-프로필렌 중합체일 수 있다.
상기 연속섬유는 탄소섬유, 유리섬유 및 아라미드섬유 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 상기 연속섬유는 대략 1~5mm의 길이를 갖는 장섬유로, 복합재의 우수한 강도 향상 효과를 나타낼 수 있다.
상기 제1프리프레그 및 제2프리프레그 각각은 열가소성 수지 100중량부에 대하여, 연속섬유 50~70중량부를 포함하여 연속섬유 강화 복합재의 물성을 확보하고 제조공정의 효율을 높일 수 있다.
연속섬유의 함량이 50중량부 미만인 경우, 형성되는 프리프레그의 두께가 불충분해지거나 복합재의 물성이 저하될 수 있다. 70중량부를 초과하는 경우, 프리프레그의 두께가 증대되고, 함침성이 떨어지며 수지의 함량이 낮아지며, 프리프레그를 제어하기 어려울 수 있다.
상기 연속섬유의 직경은 10~30㎛일 수 있고, 보다 구체적으로는 15~20㎛일 수 있다. 연속섬유의 직경이 상기 범위를 유지함으로써 열가소성 수지에 함침되는 특성을 확보하는데 유리하다.
상기 열가소성 수지와 연속섬유를 포함하는 프리프레그를 적층함으로써, 비중이 1~2인 연속섬유 강화 복합재를 제공할 수 있다. 비중 1~2를 만족하는 연속섬유 강화 복합재는 고강도 뿐만 아니라, 경량화를 필요로 하는 자동차용 시트백, 범퍼백빔 등의 자동차 부품, 선박 및 비행기 관련 부품에도 사용될 수 있다.
본 발명의 연속섬유 강화 복합재는 상기 열가소성 수지와 연속섬유 외에 첨가제를 더 포함할 수 있다. 첨가제는 산화방지제, 열안정제 및 분산제 중 1종 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이와 같이 연속섬유 강화 복합재에 대하여 그 구체적인 실시예를 살펴보면 다음과 같다.
1. 연속섬유 강화 복합재의 제조
실시예 1~5
일방향의 섬유 배열을 가지는 제1프리프레그 및 상기 제1프리프레그의 섬유와 교차하는 섬유 배열을 가지는 제2프리프레그를 [표 1]과 같이 적층하여 연속섬유 강화 복합재(CFT, Continuous Fiber Thermoplastic)를 제조하였다.
제1프리프레그와 제2프리프레그 각각에는 폴리프로필렌(PP) 수지 100중량부에 대하여, 유리섬유(GF) 60중량부가 포함된다. 상기 제1프리프레그와 제2프리프레그 각각의 두께는 대략 0.2mm이고, 상기 유리섬유의 직경은 17㎛이다.
[표 1]을 참조하면, 적층 구조 및 실시예는 4:1 적층(실시예1), 3:1 적층(실시예2), 2:1 적층(실시예3), 3:2 적층(실시예4), 1:2 적층(실시예5)에 해당한다.
비교예 1
UD 적층으로, 제1프리프레그만 포함하는 연속섬유 강화 복합재를 제조하였다.
2. 물성 평가 방법 및 그 결과
하기 [표 1]의 측정 각도는 좌표의 X축에 해당하는 각도는 0°, 좌표의 Y축에 해당하는 각도는 90°, 좌표의 X축으로부터 45°에 위치한 각도로 측정했음을 의미한다.
1) 비중(Specific gravity) : ASTM D792를 이용하여 복합재의 비중을 측정하였다.
2) 인장강도(Tensile Strength), 인장탄성률(Tensile Modulus), 인장변형률 (Tensile Strain) : ASTM D3039에 준하여, 측정 각도 0°, 45°, 90°에 따른 물성을 측정하였다. 실시예 1~5 및 비교예의 복합재의 양 끝을 인스트론(Instron) 인장시험기의 물림쇠(Jaw)에 고정시킨다. 한쪽 물림쇠는 고정되어 있고, 반대쪽 물림쇠는 움직일 수 있으며, 움직일 수 있는 물림쇠를 분당 0.5~10인치의 속도로 움직이면서 복합재를 늘리는데 필요한 힘을 측정하였다.
3) 굴곡강도(flexural Strength), 굴곡탄성률(flexural Modulus), 굴곡변형률(flexural Strain) : ASTM D790에 준하여 측정 각도 0°, 45°, 90°에 따른 물성을 측정하였다. 실시예 1~5 및 비교예의 복합재를 2인치 떨어진 두 지지대 위에 올려놓는다. 정해진 속도로 시편의 중심에 힘을 가해, 파괴점에서의 힘을 측정하였다.
4) 아이조드 충격강도(Notched Izod Impact Strength) : ASTM D256에 준하여 측정 각도 0°, 45°, 90°에 따른 물성을 측정하였다. 실시예 1~5 및 비교예의 복합재에 일정한 무게의 추(pendulum)를 가격하여 회전시 돌아가는 높이로 얻어지는 흡수에너지를 복합재의 단면적으로 나눈다.
5) 낙구 충격강도(High/Speed Puncture Energy) : ASTM D3763에 준하여, 측정 각도 0°, 45°, 90°에 따른 물성을 측정하였다. 실시예 1~5 및 비교예의 복합재에 낙하 추를 낙하시켜 크랙이 발생되는 높이로부터 크랙 발생 에너지를 환산하여 측정하였다.
[표 1]
Figure PCTKR2016015270-appb-I000001
[표 2]
Figure PCTKR2016015270-appb-I000002
표 1을 참조하면, 비교예인 UD 적층 구조에 비하여 실시예 1~5의 적층 구조가 인장강도, 굴곡 강도, 아이조드 충격강도 및 낙구 충격강도에서 물성이 우수함을 확인할 수 있다.
표 2는 본 발명에 따른 연속섬유 강화 복합재의 물성을 나타낸 그래프로 가로축의 2~12의 숫자는 0° 각도에 해당하는 제1프리프레그의 개수를 나타낸다. 예를 들어, 가로축의 2는 2:1 적층 구조를 나타내고, 가로축의 4는 4:1 적층 구조를 나타낸다. 세로축의 300~7500의 숫자는 물성을 나타낸 것으로 단위는 MPa이다.
표 2의 그래프의 인장강도, 굴곡강도, Izod강도는 표 1에서 측정 각도 0°와 90°에 해당하는 인장강도, 굴곡강도, Izod강도를 각각 합하여 나타낸 것이다.
표 1을 참조하면, 1:1 적층 구조에서 0°와 90°에 해당하는 인장강도의 합은 786MPa, 굴곡강도의 합은 536MPa, Izod강도의 합은 4531MPa이며, 이들의 강도총합은 5853MPa로 나타났다.
또한, 2:1 적층 구조에서 0°와 90°에 해당하는 인장강도의 합은 850MPa, 굴곡강도의 합은 561MPa, Izod강도의 합은 5508MPa이며, 이들의 강도총합은 6919MPa로 나타났다.
이처럼, 1:1~4:1 적층 구조에서 강도총합을 비교해 본 결과, 2:1 적층 구조에서 7000MPa에 근접한 고강도 수치가 나타났음을 알 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (6)

  1. 일방향의 섬유 배열을 가지는 제1프리프레그 및 상기 제1프리프레그의 섬유와 교차하는 섬유 배열을 가지는 제2프리프레그가 1회 이상 교대로 적층된 구조를 갖고,
    상기 제1프리프레그 및 제2프리프레그는 열가소성 수지와 연속섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속섬유 강화 복합재.
  2. 하부로부터 일방향의 섬유 배열을 가지는 제1프리프레그, 상기 제1프리프레그의 섬유와 교차하는 섬유 배열을 가지는 제2프리프레그 및 상기 제1프리프레그로 이루어지고,
    상기 제1프리프레그 및 제2프리프레그는 열가소성 수지와 연속섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속섬유 강화 복합재.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 연속섬유 강화 복합재의 비중은 1~2인 것을 특징으로 하는 연속섬유 강화 복합재.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1프리프레그 및 제2프리프레그 각각은 열가소성 수지 100중량부에 대하여, 연속섬유 50~70중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속섬유 강화 복합재.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1프리프레그 및 제2프리프레그 각각의 평균 두께는 0.1~0.5mm인 것을 특징으로 하는 연속섬유 강화 복합재.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 연속섬유의 직경은 10~30㎛인 것을 특징으로 하는 연속섬유 강화 복합재.
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