KR100632164B1

KR100632164B1 - 섬유-강화 열가소성 수지 성형제품을 제조하기 위한 방법및 그 방법에 의해 제조된 성형제품

Info

Publication number: KR100632164B1
Application number: KR1020017002291A
Authority: KR
Inventors: 미즈까미토루; 오자끼켄고; 토미나가마사히꼬; 요꼬오유지
Original assignee: 파이버 글라스 저팬 가부시키가이샤
Priority date: 1999-06-28
Filing date: 2000-06-28
Publication date: 2006-10-11
Also published as: AU5704500A; EP1107858A1; CN1314840A; DE60002419D1; WO2001000392A1; US6686034B1; CN1548466A; JP2003503233A; EP1107858B1; CN1233705C; DE60002419T2; TW590878B; JP3410462B2; KR20010072882A; CN1137815C

Abstract

본 발명은 열가소성 수지 성형제품을 제조하기 위한 새로운 방법에 관한 것으로서, 섬유-강화 열가소성 수지 기재 및, 예컨대 상기 방법에 의해 제조된 안전화용 팁토우 코어와 같은 성형제품에 전단응력을 적용하지 않고 효과적으로 가열함으로써, 높은 기계적 강도 및, 열로 인한 수지의 실질적인 열화가 없는 섬유-강화 열가소성 수지 성형제품을 제조하기 위한 새로운 방법이 제공된다.

스트링 형태 또는 테이프 형태의 섬유-강화 열가소성 수지 기재 P1 을 관(11)과 같은 용기에 분산 및 축적시키고, 축적된 기재에 가열 가스를 통과시켜 기재 P1 을 가열 용융시키고, 바람직하게는 플런저(15)로 프레스함으로써, 용융체 P2 가 형성되고, 이어서 상기 용융체 P2 를 몰드로 옮겨서 프레스-성형시킨다. 상기 기재는, ρ₁ 이 분산 및 축적된 상기 기재의 밀도를 의미하고 ρ₀ 가 상기 기재의 진밀도를 의미할 때 다음 식 1/100 ≤ρ₁/ρ₀≤1/2 을 충족하는 것이 바람직하다.

섬유-강화 열가소성 수지 성형제품

Description

섬유-강화 열가소성 수지 성형제품을 제조하기 위한 방법 및 그 방법에 의해 제조된 성형제품 {PROCESS FOR PRODUCING A FIBER-REINFORCED THERMOPLASTIC RESIN MOLDED PRODUCT AND PRODUCT THEREBY PRODUCED}

본 발명은, 자동차 부품, 전기 기구, 산업 재료, 토목공학 재료, 일용품 등을 제조하는데 적합한, 섬유-강화 열가소성 수지 성형제품을 제조하기 위한 새로운 방법에 관한 것이다. 이러한 제품은 높은 기계적 강도 및 강성 뿐만 아니라 양호한 외관이 요구된다.

본 발명은 또한 상기 새로운 방법에 의해 제조된 안전화용 팁토우 코어(tiptoe core)와 같은 제품에 관한 것이다.

섬유-강화 열가소성 수지 성형제품을 제조하기 위한 방법으로서, 용융된 열가소성 수지가 주입된 연속 섬유 시트 또는 절단 유리 섬유 매트(하기에서는 GMT 로 지칭됨)를 사용하는 방법이 공지되어 있다. GMT 를 목적하는 제품의 모양에 적합하도록 절단한 후에 재가열-용융 및 프레스-성형한다.

그러나, GMT 를 성형할 때, 최종적인 성형제품은 기계적인 강도 및 외관에 있어서 결함을 갖는데, 그 이유는 열가소성 수지가 유리 섬유로 불충분하게 주입되었기 때문이다. 게다가, GMT 를 가열-성형할 때, 두께 방향으로 팽창하는 현상 이 일어나는 경향이 있으며, 이는 GMT 내부로의 열전도를 떨어뜨려 결과적으로 열효율을 떨어뜨리게 된다.

상기 수지가 불충분하게 주입됨으로써 야기된 문제점을 해결하기 위해서, JP-A-7-164439 에는 스탬핑 성형 및 고속 프레스-성형용 재료로서 성형 시트가 개시되어 있다. 이러한 성형 시트는, 섬유 강화 열가소성 수지 기재(fiber-reinforced thermoplastic resin base material)를 분산 및 축적시키고, 이어서 열과 압력하에서 성형함으로써 제조된다.

게다가, JP-A-7-184704 및 JP-A-7-11-56410 에는 상술된 성형 시트를 이용하여 성형된 안전화용 팁토우 코어가 개시되어 있다.

그러나, JP-A-7-164439 에 개시된 성형제품의 제조 방법은, 섬유-강화 열가소성 수지 기재를 제조하는 단계, 시트를 제조하는 단계, 및 프레스-성형을 위해 상기 시트를 재가열하는 단계의 3 가열 단계를 필요로 한다. 이러한 방법은 에너지 소비의 관점에서 바람직하지 않으며 열로 인하여 사용된 열가소성 수지의 열화가 일어난다.

게다가, 시트를 제조하는 단계는 보통 트림 손실로 이어지며, 이는 얻어지는 재료의 산출량을 감소시킬 것이다. 또한, 프레스-성형에서는, 시트의 크기를 몰드에 적합하게 하도록 시트를 절단(블랭킹(blanking))하는 것이 필요해지고, 블랭킹 손실이 일어난다. 이는 추가로 생산 효율뿐만 아니라 작업 효율을 떨어뜨릴 것이다.

결과적으로, JP-A-7-184704 및 JP-A-7-11-56410 에 개시된 안전화용 팁토우 코어는 일본산업표준(JIS) T 8101 (가죽으로 만들어진 안전화) 에서 요구되는 L 종 류 및 S 종류용 기계적 강도를 그럭저럭 충족시킬 수 있다. 그러나, 상기 시트를 사용함으로써 결과적으로 성형에 있어서 생산성이 불량해지고 경제성이 떨어진다.

이러한 사정으로, 본 발명의 목적은, 높은 기계적 강도를 가지며 열로 인하여 사용된 수지의 열화가 실질적으로 없는 섬유-강화 열가소성 수지 성형제품을 제조하기 위한 새로운 방법을 제공하는 것이며, 이는 섬유-강화 열가소성 수지 기재에 전단응력을 적용시키지 않고 효과적으로 가열함으로써 달성된다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 새로운 방법에 의해 제조된, 안전화용 팁토우 코어와 같은 섬유-강화 열가소성 수지 성형제품을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 섬유-강화 열가소성 수지 성형제품을 제조하기 위한 방법은, 스트링(string) 형태 또는 테이프 형태의 섬유-강화 열가소성 수지 기재를 분산 및 축적시키는 기재 공급 단계와, 상기 축적된 기재를 가열-용융시키도록 상기 축적된 기재를 통하여 가열 가스를 통과시켜서 용융체를 형성하는 용융체 형성 단계와, 상기 용융체를 몰드에 공급하고 프레스-성형하여 성형제품을 형성하는 성형 단계를 포함한다.

본 발명에 따르면, 스트링 형태 또는 테이프 형태의 섬유-강화 열가소성 수지 기재를 분산 및 축적시키고 상기 벌크식으로 축적된 기재 사이의 개구 또는 간극으로 가열 가스를 통과시켜서, 용융체를 형성하기 위해 상기 기재가 빠르고 균일하게 가열-용융될 수 있다. 그래서, 결과적으로 형성된 용융체를 프레스-성형하 여, 그 안에 포함된 남아있는 장섬유로 인해 우수한 기계적 강도를 나타내고 양호한 외관을 갖는 성형제품을 제조할 수 있다. 게다가, 본 발명에서는 상기 기재를 제조한 후에, 수지를 가열-용융시키는 것이 1 회일 수 있기 때문에, 열로 인한 수지의 열화가 적어질 뿐만 아니라 에너지 소비에 따른 비용이 감소되고 작업 효율이 향상된다.

본 발명에서, 축적된 상태에서의 섬유-강화 열가소성 수지 기재의 벌크 밀도를 ρ₁으로 정의하고 기재의 진밀도를 ρ₀ 로 정의할 때, 다음 식,

1/100 ≤ρ₁/ρ₀≤1/2

을 만족하는 것이 바람직하다.

기재가 상기 식을 만족할 때 상기 기재의 축적이 적절하게 벌크화될 수 있으며, 이로 인해 가열 가스가 상기 기재를 효과적으로 통과할 수 있고 짧은 주기의 시간동안 가열이 실행될 수 있다. 상기 벌크 밀도 ρ₁ 은, 기재의 길이보다 더 큰 내경을 갖는 용기에서 가능한 한 임의로 분산 및 축적된 기재의 밀도이다. 상기 진밀도 ρ₀ 는 기재 그 자체의 밀도(이론적인 밀도)이다.

또한, 본 발명에서 사용되는 섬유-강화 열가소성 수지 기재는 다음의 a) 부터 d) 까지의 특징,

a) 0.1 내지 1.5 mm 의 평균 직경을 갖는 스트링 형태,

b) 15 내지 80 vol% 의 강화 섬유 함유량,

c) 10 내지 50 mm 의 평균 길이 L, 및

d) 평균 직경을 D 라고 할 때, 15 내지 100 의 L/D

를 갖는 것이 바람직하다.

섬유-강화 열가소성 수지 기재가 상기 특징을 가질 때, 이 기재는 미세하고 바늘같은 형상이 되어 결과적으로 축적된 기재를 큰 부피로 만드는 것이 용이해지며, 이로 인해 가열 가스가 상기 기재를 부드럽게 통과할 수 있게 되어 기재를 균일하고 빠르게 가열할 수 있다.

또한, 가열 가스를 축적된 섬유-강화 열가소성 수지 기재로 통과시켜 상기 기재를 용융시킨 후에, 용융체를 형성하기 위해 결과적으로 형성된 용융된 기재를 프레스하는 것이 바람직하며, 이로 인해, 용융체의 표면적이 작아질 수 있기 때문에 상기 용융체를 고체로 냉각하기 위해 요구되는 시간이 지연될 수 있다.

용융체는 그 평균 섬유 길이가 기재에서의 섬유의 원래 길이의 95% 이상을 유지하도록 제조되는 것이 또한 바람직하며, 이로 인해, 안전화용 팁토우 코어와 같은 섬유-강화 열가소성 수지 성형제품의 기계적 강도가 향상될 수 있다.

용융체 형성 단계 및 성형제품 형성 단계를, 성형제품에서의 평균 섬유 길이가 기재에서의 원래 길이의 90% 이상을 유지하도록 실행하는 것이 또한 바람직하며, 이로 인해, 안전화용 팁토우 코어와 같은 섬유-강화 열가소성 수지 성형제품의 기계적 강도가 향상될 수 있다.

또한, 축적된 섬유-강화 열가소성 수지 기재를 통과하는 가열 가스로서, 공기 및/또는 불활성 가스를 사용하는 것이 바람직하다. 비용 절감 차원에서 공기를 사용하는 것이 바람직하며, N₂, Ar, CO₂ 등과 같은 불활성 가스는 열가소성 수지 의 산화에 의한 열화를 감소시킬 수 있다.

또한, 축적된 섬유-강화 열가소성 수지 기재를 통과하는 가열 가스의 온도 T를 다음의 식: T₁ ≤T ≤T₁+ 100 내에서 조절하는 것이 바람직하며, 여기에서 T₁ 은 열가소성 수지의 용융점이다. 그 결과로, 열가소성 수지가 효과적으로 용융될 수 있으며, 열가소성 수지의 열화가 감소된다.

게다가, 본 발명의 섬유-강화 열가소성 수지 성형제품을 제조하기 위한 방법은 섬유-강화 열가소성 수지 기재를 포함하는 패키지를 사용하여 실행될 수 있으며, 이 방법에서 가열 가스가 패키지로 적용되어 패키지를 용융시키고 이로 인해 패키지에 개구 또는 구멍이 형성되며, 이 개구를 통하여 가열 가스가 상기 기재로 통과될 수 있다. 따라서, 기재를 가열-용융시키고 결과적으로 형성된 용융체를 몰드로 공급하여 이를 프레스-성형함으로써, 용융체를 제조하는 것이 실행될 수 있다.

패키지를 이용하는 본 발명에 따르면, 소정량의 섬유-강화 열가소성 수지 기재가 열가소성 수지 필름으로 포장되고, 이로 인해 상기 기재의 양호한 취급 및 운송이 달성될 수 있다. 현장에서 블랭킹 단계 및 측정 단계가 생략되기 때문에, 성형제품을 효과적으로 제조할 수 있다. 따라서, 성형이 실행되는 곳에서는, 스트링 형태 또는 테이프 형태의 섬유-강화 열가소성 수지를 포함하는 패키지를 가열 가스가 통과하는 용기 등의 내부로 정렬하는 것만이 요구된다. 그래서, 패키지에 채워진 섬유-강화 열가소성 수지 기재가 벌크식으로 채워진 상태로 유지되고, 이로 인해 상기 기재를 분산 및 축적시키는 단계가 현장에서 요구되지 않는다.

또한, 본 발명에서는, 가열 가스를 패키지에 적용시켜 패키지의 열가소성 수지 필름에 구멍을 형성시킴으로써, 벌크식으로 채워진 상태의 섬유-강화 열가소성 수지 기재에 있는 간극을 통하여 가열 가스를 용이하게 통과시킬 수 있다. 그래서, 용융체를 제조하기 위해 상기 기재를 빠르고 균일하게 가열-용융시킬 수 있다. 결과적으로 형성된 용융체는 이어서 프레스-성형되어, 그 안에 포함된 장섬유로 인해 높은 기계적 강도를 가지며 양호한 외관을 갖는 성형제품이 형성된다. 게다가, 상기 기재를 제조한 후에 수지를 가열-용융시키는 것이 1 회일 수 있으며, 이로 인해, 열로 인한 수지의 열화가 감소될 뿐만 아니라 에너지 소비에 따른 비용이 감소되고 작업 효율이 향상된다.

게다가, 벌크식으로 축적된 섬유-강화 열가소성 수지 기재를 가열-용융하여 용융체를 제조할 때, 용융체의 단부들이 과냉각될 수도 있다. 본 발명에서는, 가열 단계동안 용융체의 단부들이 패키지의 용융된 열가소성 수지 필름으로 덮여질 수 있기 때문에 용융체의 냉각을 피할 수 있다.

본 발명의 방법들 중 임의의 방법에 의해 제조된 성형제품의 실시예로서, JIS T 8101 에서 요구되는 안전화로서의 S 종류 규격의 성능을 만족시키는 안전화용 팁토우 코어를 제조할 수 있다. 섬유-강화 열가소성 수지 기재를 가열-용융시킴으로써 용융체를 제조하고 이어서 상술된 최종적인 용융체를 프레스-성형함으로써 제조된 안전화용 팁토우 코어는, 기계적 강도뿐만 아니라 경량이면서 외관이 양호하고, 그 안에 포함된 장섬유로 인해 JIS T 8101 에서 요구되는 안전화로서의 S 종류 규격의 성능을 만족시키고 열로 인한 수지의 열화가 작다.

바람직하게 본 발명의 안전화용 팁토우 코어는 한 조각의 중량이 35 g 이하이고 그 최대 부분의 두께가 4 mm 이하이다. 따라서, 상기 안전화용 팁토우 코어는 중량, 압축성 및 기계적 강도면에서 뛰어나다.

도 1 은, 본 발명의 섬유-강화 열가소성 수지 성형제품을 제조하기 위한 방법의 실시예를 나타내는, 기재 공급 단계 및 용융체 제조 단계를 나타내는 도면.

도 2 는 본 발명의 방법에서 성형 단계의 실시예를 나타내는 도면.

도 3 은 본 발명의 방법에 의해 얻어진 제품의 실시예를 나타내는 사시도.

도 4 는 본 발명의 방법에서 성형 단계의 다른 실시예를 나타내는 도면.

도 5 는 본 발명에 의해 얻어진 제품의 다른 실시예를 나타내는 사시도.

도 6 은 본 발명에 사용된 패키지의 다른 실시예를 나타낸 사시도.

도 7 은 본 발명에 사용된 패키지의 또다른 실시예를 나타낸 사시도.

이제, 본 발명을 바람직한 실시예와 관련하여 자세히 설명할 것이다.

본 발명에서 사용되는 열가소성 수지는 특히 한정적인 것은 아니며, 시장에서 흔히 입수할 수 있는 다양한 수지들을 사용할 수 있다. 예컨대, 폴리올레핀 수지, 폴리아미드 수지, 폴리에스테르 수지, 폴라카보네이트 수지, 폴리페닐렌 황화물 수지, 또는 폴리스티렌을 사용할 수 있다. 그 중에서, 섬유로의 주입성, 비용, 및 물성의 관점에서 볼 때 폴리올레핀 수지, 폴리아미드 수지, 또는 폴리에스테르 수지를 사용하는 것이 특히 바람직하다. 구체적으로, 폴리올레핀은 예컨 대, 폴리프로필렌이나 폴리에틸렌일 수 있다. 폴리아미드 수지는, 예컨대 나일론 6-6, 나일론 6, 나일론 12, 또는 MXD 나일론 일 수 있다. 게다가, 폴리에스테르 수지는, 예컨대, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 폴리 부틸렌 테레프탈레이트일 수 있다. 본 발명에서는 이러한 수지들을 사용하는 것이 특히 바람직하다. 상기 수지에, 착색제, 변형제, 산화 방지제, 및 내후성 작용제와 같은 첨가제를 포함할 수도 있다.

본 발명에서 섬유-강화 열가소성 수지 기재용으로 사용되는 강화 섬유는, 예컨대 유리 섬유, 탄소 섬유, 아라미드 섬유, 세라믹 섬유 등일 수 있으며, 성형제품의 용도에 따라 선택될 수 있다. 예컨대, 탄소 섬유는 전자기파 차폐용 복합물에 사용되며, 비용 성능면을 고려하는 경우에는 유리 섬유가 사용된다. 이러한 섬유는 단독으로 또는 서로 조합하여 사용할 수 있다.

강화 섬유는 통상적으로 6 내지 23 ㎛, 바람직하게는 10 내지 17 ㎛ 의 모노필라멘트 평균 직경을 갖는다. 만일 모노필라멘트의 평균 직경이 6 ㎛ 미만이면, 기재의 비용이 증가하고 또한 강화 섬유의 표면적이 커지게 되어, 기재에서의 강화 섬유의 함유량이 동일한 경우에 성형 단계에서 유동성이 불량해지는 결과를 초래한다. 반면에, 모노필라멘트의 평균 직경이 23 ㎛ 를 초과하는 경우, 결과적으로 형성된 섬유-강화 열가소성 수지 기재는 기계적 성질면에서 불량해지는 경향이 있다.

단일 섬유-강화 열가소성 수지 기재에 포함된 연속 강화 섬유에서의 필라멘트의 수는 100 내지 1600 필라멘트가 바람직하다. 만일 필라멘트의 수가 100 필 라멘트 미만이면, 충분한 강도를 갖는 기재를 제조하기 위해 강화 섬유로 이루어진 많은 수의 스트랜드가 요구되며, 이로 인해 작업이 귀찮아지게 된다. 반면에, 필라멘트의 수가 1600 필라멘트를 초과하면, 모노필라멘트 사이에 열가소성 수지를 균일하게 주입하는 것이 어려워지게 되고 결과적으로 기재가 두꺼워져서, 원하는 목적을 달성할 수 없다. 게다가, 성형제품에서 섬유의 분산이 불량해지는 경향이 있게 되고, 이로 인해 최종적인 성형제품에서 기대되는 기계적 강도를 달성하기가 어려워진다.

섬유-강화 열가소성 수지 기재가 분산될 때, 본 발명에서 상기 기재는 벌크 상태인 것이 바람직하며, 이로 인해 가열 가스가 상기 기재를 용이하게 통과할 수 있다. 기재의 벌크 정도는, ρ₁ 이 축적된 상태에서의 기재의 벌크 밀도이고 ρ₀ 가 기재의 진밀도일 때, 다음 식, 1/100 ≤ρ₁/ρ₀≤1/2, 보다 바람직하게는 1/50 ≤ρ₁/ρ₀≤1/3 을 만족하는 것이 바람직하다. 만일 ρ₁/ρ₀이 1/2 을 초과하는 경우, 벌크 정도가 작은 경향이 있어서 가열 가스가 통과하기가 어렵고 가열-용융에 요구되는 시간이 길어질 것이다. 만일 ρ₁/ρ₀이 1/100 미만이면, 벌크 정도가 큰 경향이 있어서 결과적으로 기재의 밀도가 낮아지고, 이로 인해, 많은 가열 가스가 공급되더라도 용융되는 양이 불량해지는 경향이 생겨서 생산성이 불량해지며, 이는 바람직하지 못하다.

분산 및 축적된 기재의 벌크 밀도 ρ₁은, 기재의 길이보다 큰 내경을 갖는 메스실린더, 비이커 등의 용기에서 측정될 수 있으며, 상기 기재는 가능한 한 임의 의 방향으로 분산된다. 진밀도 ρ₀는 기재의 이론적인 밀도로부터 얻어질 수 있다.

본 발명에서 사용되는 섬유-강화 열가소성 수지 기재는 스트링 형태 또는 테이프 형태일 수 있으며 스트링 형태가 바람직하다. 여기에서, 스트링 형태라는 것은 단면 모양이 원형, 타원형 등이고 긴 직경과 짧은 직경의 비가 3 이하인 기재를 의미한다. 상기 비가 3 을 초과하여 테이프 형태처럼 모양이 실질적으로 편평한 경우에는, 재료가 2 차원으로 분산되는 경향이 있으며, 이로 인해 가열 가스가 통과될 수 있는 간극이 스트링 형태의 기재와 비교할 때 충분히 형성되지 않는다.

섬유-강화 열가소성 수지 기재가 스트링 형태인 경우, 그 평균 직경은 0.1 내지 1.5 mm 가 바람직하며, 0.2 내지 1.0 mm 가 보다 바람직하다. 만일 상기 직경이 0.1 mm 미만이면, 기재를 제조하는 동안 필라멘트 및 보풀의 파손이 일어나기 쉬우며, 이로 인해 생산성이 불량해진다. 만일 상기 직경이 1.5 mm 를 초과하면, 얻어지는 기재가 두꺼워져서, 가열 가스에 의한 열효율이 불량해질 뿐만 아니라 강화 섬유의 분산이 불량해지고, 이로 인해 최종적인 성형제품에서 기대되는 기계적 강도를 달성하기가 어려워지며, 이는 바람직하지 못하다.

섬유-강화 열가소성 수지 기재의 길이(절단 길이)는 10 내지 50 mm 가 바람직하며, 15 내지 40 mm 가 보다 바람직하다. 만일 절단 길이가 10 mm 미만이면, 최종적으로 얻어지는 성형제품의 기계적 성질이 불량해지는 경향이 있으며, 이는 바람직하지 못하다. 만일 절단 길이가 50 mm 를 초과하면, 취급 효율이 불량해 지고 프레스-성형동안 기재의 유동성이 낮아지기 쉬우며, 이는 바람직하지 못하다.

섬유-강화 열가소성수지 기재가 스트링 형태인 경우, 평균 직경을 D 라고 하고 평균 길이를 L 이라고 하면 L/D 는 15 내지 100 이 바람직하며, 30 내지 80 이 보다 바람직하다. 만일 L/D 가 15 미만이면, 기재가 용기에서 분산 및 축적될 때 상기 기재로 축적된 제품은 벌크화되기 어렵다. 이러한 경우에, 가열 가스가 통과하기 위한 통로가 적절하게 형성되기 어려우며, 이로 인해 균일한 가열이 어려워진다. 만일 L/D 가 100 을 초과하면, 벌크 정도가 커지게 되고 기재의 밀도가 낮아지게 되며, 이로 인해, 많은 가열 가스가 공급된다고 하더라도 용융된 양이 적게 되어 생산성이 떨어지며, 이는 바람직하지 못하다. 게다가, L/D 가 상기 범위 내에 있는 경우, 기재가 공급될 때 강화 섬유는 몰드에서 서로 뒤얽혀진 상태로 유동할 것이다. 그래서, 강화 섬유가 얻어진 성형 제품에 용이하게 분산되어, 얻어진 성형제품의 강도가 향상된다.

본 발명에서 사용되는 섬유-강화 열가소성 기재에서, 강화 섬유의 함유량은 15 내지 80 vol% 가 바람직하며, 20 내지 70 vol% 가 보다 바람직하다. 만일 강화 섬유의 함유량이 15 vol% 미만이면 강화 효과가 떨어지기 쉬우며, 80 vol% 를 초과하면 섬유를 포위하는 매트릭스(열가소성 수지)의 양이 너무 적게 되어, 후술될 것처럼 95% 이상의 주입률을 보장하기가 어렵게 된다.

기재에서 열가소성 수지의 주입률은 95% 이상이 바람직하다. 만일 안전화용 팁토우 코어와 같은 성형제품에서 주입률이 95% 미만이면, 균일한 기계적 성질을 갖는 성형제품을 얻기가 어렵고, 어떤 경우에는 성형제품의 표면으로부터 강화 섬유가 튀어나오게 되며, 이는 바람직하지 못하다.

여기에서, 주입률은, 200 배율의 전자 현미경으로 섬유-강화 열가소성 수지 기재의 단면을 관찰할 때, 20 메쉬에서 관찰되는 전체 단면적 및 공극 면적으로부터 다음 식 1 을 통해 얻어진 것이다. 만일 메쉬에서 매우 작은 공극(기포)이 관찰되었다면, 이 메쉬는 공극 면적으로서 더해진다.

[(전체 단면적 - 공극 면적)/전체 단면적] ×100 (%) 식 1

섬유-강화 열가소성 수지 기재를 제조하기 위한 방법에서, 바람직하게는 강화 섬유 스트랜드를 용융된 수지액으로 공급하고 용융 주입법에 의해 수지를 강화 섬유 스트랜드로 주입하고, 이어서 단일 또는 복수의 강화 섬유 스트랜드를 노즐로부터 연속 인발성형(pultruding)시킴으로써 긴 또는 연속적인 섬유-강화 열가소성 수지 기재를 얻는다.

또한, 단일의 다발 강화 섬유 스트랜드를 노즐로부터 갈라짐 없이 연속 인발성형하기 위한 방법이 이용되는 경우, 노즐로부터의 연속 인발성형이 용이해지고, 강화 섬유의 함유량이 증가될 수 있고, 또한 보풀의 증가가 감소될수 있으며, 이는 바람직한 결과이다.

상기 방법을 이용하는 경우, 작은 직경을 갖는 섬유-강화 열가소성 수지 기재를 용이하게 제조할 수 있다. 상기 방법으로 제조된 기재는 적은 열에 의해서 쉽게 연화 또는 응고될 수 있다. 따라서, 기재의 가열 시간이 단축될 수 있으며, 이로 인해, 상기 기재를 가열할 때 열로 인해 상기 기재에 포함된 수지가 열화되는 것을 최소 레벨로 억제할 수 있다.

또한, 벌크 상태의 스트링 형태 또는 테이프 형태를 갖는 상기 기재를 축적시키고, 결과적으로 축적된 제품을 열가소성 필름으로 포장함으로써, 섬유-강화 열가소성 수지 기재의 패키지가 제조된다.

상기 필름의 재료로 사용되는 열가소성 수지는 한정적이지 않으며 다양한 수지를 사용할 수 있다. 기재에 포함된 열가소성 수지와 상호 용해성을 갖는 수지가 바람직하며, 기재의 수지와 동종의 수지를 사용하는 것이 특히 바람직하다. 예컨대, 폴리올레핀 수지, 폴리아미드 수지, 또는 폴리에스테르 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 폴리올레핀은 인열 저항, 균열 방지성, 및 내한성의 관점에서 볼 때, 예컨대, 폴리프로필렌과, 폴리에틸렌과, 및 프로필렌에틸렌의 불규칙 공중합체나 블럭 공중합체일 수 있다. 예컨대 폴리아미드 수지는 나일론 6-6, 나일론 6, 나일론 12, 또는 MXD 나일론일 수 있다. 게다가, 폴리에스테르 수지는, 예컨대, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 폴리부틸렌 테레프탈레이트일 수 있다. 본 발명에서는 상기 언급된 수지를 사용하는 것이 특히 바람직하다. 상기 수지에, 착색제, 변형제, 산화 방지제, 및 내후성 작용제와 같은 첨가제를 포함할 수도 있다.

패키지용으로 사용되는 필름의 가공유무에 상관없이, 포장용으로 필름을 사용할 때 부피가 커지는 것을 방지하기 위하여 열 수축성을 갖는 필름을 사용하는 것이 바람직하다. 게다가, 가열 가스를 적용할 때 신속하게 용융되어 개구를 형성하도록, 신장된 필름을 사용하는 것이 바람직하다.

필름의 두께는 10 내지 100 ㎛ 가 바람직하며, 보다 바람직하게는 10 내지 50 ㎛ 이지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 만일 두께가 10 ㎛ 미만이면, 필름이 용이하게 파손될 것이다. 만일 두께가 100 ㎛ 를 초과하면, 용융되기가 어려워져서 가열 가스를 적용할 때 생산성이 불량해지며, 풍부한 양의 수지를 갖는 부분이 필름상에 형성되고 이 부분이 용융되어 점착성을 갖게되며 이로 인해 작업 효율이 떨어지게 되는데, 이는 바람직하지 못하다.

패키지는, 꼭 한정되는 것은 아니지만, 가열 가스가 통과하는 용기와 유사한 모양 및 동일한 크기를 갖는 것이 바람직하다. 그 이유는 기재가 균일하게 그리고 벌크식으로 축적될 수 있기 때문이며, 이로 인하여, 필름을 용융시키기 위하여 패키지의 필름에 가열 가스를 적용시킬 때 가열 가스가 상기 기재 사이의 간극을 통하여 균일하게 통과할 수 있다. 만일 패키지가 용기와 비교하여 크기가 보다 크고 모양이 매우 상이하다면, 패키지를 용기내로 설치하는 것이 불가능하거나 패키지와 용기 사이에 큰 공간이 형성될 것이고, 실제적으로 가열 가스는 기재 사이의 좁은 간극을 통과하지 않고 상기 큰 공간을 통과하기 때문에 상기 가열 가스가 기재를 용융시키는데 효과적으로 이용되지 않을 것이다.

본 발명에 따른 패키지는 밀봉되거나 공기 투과성을 갖지만, 운반하는 동안 기재의 전체 표면을 필름으로 덮는 것이 바람직하다. 공기가 투과할 수 있도록 패키지를 제조하기 위하여, 기재가 패키지로부터 빠져 나올수 없을 정도로, 패키지의 입구를 밀봉시키지 않고 부분적으로 개방시키거나 복수의 구멍을 패키지의 필름에 뚫는 방법을 이용하는 것이 바람직하다. 상기 방법 중 어느 방법에서도, 운반하는 동안 패키지의 폭발이 환기에 의해 방지되어, 패키지가 유연성이 있고 취급 하기 용이할 것이며, 상기 패키지를 용융시키기 위해 가열 가스가 용이하게 통과할 수 있게 된다. 상기 패키지의 필름은 통상적으로 망(net)과 같은 모양이 아닌 멤브레인과 같은 모양일 수 있으며, 기재가 패키지로부터 빠져 나오지 않는다면 바람직하게는 직물이나 부직포를 이용할 수 있다.

본 발명에서, 패키지의 크기를 작게 만들 수 있는 방법, 예컨대, 기재가 포장되는 동안 패키지내의 공기를 흡수하는 방법 또는 포장된 후에 필름이 수축되도록 하는 방법을 이용하는 것이 바람직하다. 패키지의 입구를 폐쇄하기 위한 방법으로서, 가열 밀봉법 및, 아교나 접착 테이프를 이용하는 방법 등을 이용할 수 있다. 이러한 폐쇄 방법은 전체적으로 밀봉하거나 패키지의 일부분이 개방된 채로 남아있도록 부분적으로 폐쇄하는 방법일 수 있다. 또한 공기가 투과할 수 있도록 밀봉 전,후에 패키지상에 구멍을 만드는 것이 허용된다.

기재 또는 이 기재를 포함하는 패키지를 가열 가스가 통과하는 영역으로 공급하는 단계에서, 기재가 분산 및 축적될 때나 패키지를 용기에 공급할 때, 기재 또는 패키지내의 기재를 벌크 상태로 유지할 수 있는 용기가 제공된다. 이러한 용기는 가열 가스가 당해 용기내로 블로우될 때 열 손실이 방지될 수 있는 구조를 갖는 것이 바람직하다. 기재는 상기 용기에서 분산 및 축적된다. 통상적인 분산 방법으로도 용이하게 상기 기재를 벌크식으로 축적된 제품으로 만들 수 있지만, 기재가 가능한 한 모든 3 차원 방향으로 분산될 수 있도록, 특정의 균일한 양으로 매번 기재를 균일하게 분산시키는 것이 바람직하다.

상기 용기의 모양으로서, 관과 같은 모양을 이용하는 것이 특히 바람직하다. 이러한 관의 단면은 원, 사변형, 또는 다른 모양일 수 있다. 관의 크기를 한정하는 것은 아니지만, 직경(사변형의 경우에는 보다 짧은 측의 길이)은 적어도 기재의 길이인 것이 바람직하다. 관은 가열 가스가 통과할 수 있는 구조를 가질 필요가 있으며, 따라서 상기 관에는 가열 가스용 입구 및 출구가 갖추어진다.

관의 배치는 한정되지 않으며, 예컨대 수직 배치와 수평 배치를 이용할 수 있다. 가열 가스용 입구 및 출구가 각각 관의 상단부 및 하단부에 위치하도록 관을 배치하는 것이 바람직하다. 예컨대, 관의 하단부에 금속 등으로 제조된 메쉬가 제공되는 경우, 이 메쉬를 통하여 관 내부로 가열 가스가 블로우될 수 있다. 반면에, 가열 가스를 관의 상단부로부터 블로우시키고 관의 하단부에서 금속 메쉬 등을 통해 배출시키는 것이 가능할 수도 있다. 금속 등으로 제조된 메쉬 대신에 슬릿 등이 관의 하단부에 설치될 수 있다.

용융체 형성 단계는, 기재에 포함된 수지를 용융시키기 위해 가열 가스가 상기 분산되고 축적된 기재를 통과하는 공정을 포함한다. 가열 가스를 통과시키기 위한 방법으로서, 가열 가스의 온풍이 분산되고 축적된 기재내로 블로우되는 방법 또는 가열 가스가 가열된 분위기에 배치된 기재를 통하여 통과되는 방법이 제기될 수 있다. 이들중에, 온풍을 사용하는 방법이 특히 바람직한데, 그 이유는 상기 방법이 기재를 신속하게 용융시킬 수 있기 때문이다.

온풍 블로우 방법에서, 바람의 속도는 사용되는 용기, 기재의 모양과 크기 등에 의존하며 특별히 한정적인 것은 아니다. 무엇보다도, 기재가 날아가지 않을 정도의 범위내의 높은 바람 속도를 이용하는 것이 바람직하며, 따라서 0.3 내지 10 m/s, 특히 0.5 내지 5 ml/s 가 바람직하다.

고온의 가스를 통과시킴으로써, 축적된 기재내에 포함된 수지가 용융되고 기재의 부피가 자신의 중량에 의해서 또는 외부의 압력에 의해서 감소되어, 기재의 덩어리(chunk)로 이루어진 용융체를 형성한다. 자신의 중량에 의해 얻어지는 용융체는 부피가 크고 표면적이 넓기 때문에, 저압으로 상기 용융체를 프레스하여 프레스된 용융체를 형성하는 것이 바람직하며, 이 프레스된 용융체는 몰드로 옮길 때 취급이 용이하고 성형전에 거의 냉각되지 않는다. 벌크식의 용융체를 프레스하는 압력은 0.1 내지 1.5 kg/cm² 이 바람직하다. 이 경우에, 기재의 전체가 가열되어 유연해지기 때문에, 압력이 적용되어도 강화 섬유는 파손되거나 파괴되지 않으며, 이로 인해 상당한 고밀도의 용융체를 얻게 되고, 최종적으로 얻게되는 성형제품은 충분한 기계적 강도와 뛰어난 외관을 갖는다.

용융체를 용기내에서 프레스할 때, 초과 가열을 피하기 위하여 입구 및 출구를 폐쇄하여 가열 가스를 차단하는 것이 바람직하다. 상기 프레스를 위해 플런저를 사용하는 것이 바람직하며, 용융체의 온도 하강을 방지하기 위해 가열된 플런저를 사용하는 것이 특히 바람직하다. 플런저의 프레스면은 관의 내부 단면에 적합하도록 설계되는 것이 바람직하다.

플런저를 사용하여 프레스된 용융체는, 실질적으로 간극이 없는 조밀하게 밀집한 재료이거나, 취급이 가능할 정도로 약간의 간극을 갖는 재료일 수 있다.

가열 가스의 온도 T 는 섬유-강화 열가소성 수지 기재에 사용되는 열가소성 수지에 따라 변한다. T₁을 사용된 열가소성 수지의 용융 온도라고 할 때, 다음 식, T₁ ≤ T ≤ T₁ + 100℃, 특히 T₁ + 10℃ ≤ T ≤ T₁ + 80℃를 만족하는 것이 바람직하다. 만일 T 가 T₁ 미만이면 수지를 용융시키는 것이 어렵고, T 가 T₁ + 100℃를 초과하게 되면, 열로 인한 열화의 발생이 일어날 수 있게 되어 성형제품의 기계적 강도를 떨어뜨리게 되며, 이는 바람직하지 못하다.

가열 가스는 온풍 발생기 등을 통해 얻을 수 있다. 본 발명에서 사용되는 가열 가스는, 예컨대 부풀린(raised) 공기, 불활성 가스, 환원 가스 등일 수 있으며 특히 한정적인 것은 아니다. 무엇보다도 공기 및/또는 불활성 가스를 사용하는 것이 바람직하다. 만일 사용되는 열가소성 수지가 열로 인한 산화에 의해 열화되지 않고, 그래서 성형제품의 기계적 강도가 손상되지 않는다면, 낮은 비용면에서 볼 때 공기를 사용하는 것이 유리할 것이다. 반대로 열화가 일어난다면, 불활성 가스 또는 환원 가스를 순수한 상태나 혼합 상태로 사용하는 것이 바람직하다. 본 명세서에서, 불활성 가스는, 희유 가스 요소의 가스와, N₂, CO₂ 와 같은 화학적으로 불활성인 가스를 포함한다.

스트링 형태 또는 테이프 형태의 섬유-강화 열가소성 수지 기재가 사용되고 이 기재가 가열 가스에 의해 가열되는 본 발명에 따르면, 기재로부터 용융체를 처음으로 짧은 주기의 시간으로 제조할 수 있다.

게다가, 본 발명에서는 전단 응력의 적용이 거의 없이 용융체가 제조되기 때문에, 얻어진 용융체에서 강화 섬유의 평균 잔류 섬유 길이는 기재의 원래 평균 길 이를 용이하게 유지할 수 있다. 용융체에서 강화 섬유의 평균 잔류 섬유 길이는 95% 이상이 바람직하며 97% 이상이 보다 바람직하다. 이는 강화 섬유를 구성하는 모노필라멘트의 파손을 조절해서, 전단 응력이 적용될 때 벌크 팽창에 의한 유동성의 감소와, 포획된 공기에 의한 수지의 열화가 방지되고, 이로 인해 성형제품의 기계적 강도가 감소되지 않는다.

상기 용융체를 몰드로 공급하여 프레스-성형하는 단계에서는, 예컨대, 수동, 컨베이어, 또는 로봇에 의해서, 이전에 제조된 용융체가 꺼내어져서 몰드로 옮겨진다. 유동성, 외관, 및 사용된 열가소성 수지의 응고 시간을 고려하여 상기 공급 수단을 선택할 수 있으며, 몰딩을 위한 유동성을 유지하도록 직접적으로 성형 몰드내로 공급되는 것이 바람직하다.

성형 단계에서 용융체의 프레스-성형 조건은 유동성, 외관, 및 사용되는 열가소성 수지의 응고 시간을 고려하여 선택적으로 선택되지만, 프레스-성형을 위한 일반적인 조건을 이용하는 것이 일반적이다. 예컨대, 몰드는 바람직하게는 가열기 등에 의해 가열될 수 있으며, 몰딩 온도는, 열가소성 수지의 용융점 미만인 열가소성 수지의 통상적인 몰딩 온도를 따를 수 있다. 프레스-몰딩의 압력은 80 내지 300 kg/cm² 이 바람직하다.

본 발명의 섬유-강화 열가소성 성형제품의 제조 방법은, 자동차 부품, 전기 기구, 산업 재료, 토목공학 재료, 및 일용품과 같은 다양한 성형제품의 제조에 적용될 수 있다. 특히, 상기 방법은, 한 조각의 중량이 35 g 이하이고 최대부분의두께가 4 mm 이하이며, JIS T8101 에서 요구되는 안전화용 S 종류 규격의 성능을 충족시킬 수 있는 안전화용 팁토우 코어를 제조하는데 적용되는 것이 바람직하다.

도 1, 도 2, 및 도 4 는 본 발명의 섬유-강화 열가소성 성형제품을 제조하기 위한 방법의 실시예를 나타내는 도면이다. 도 3 및 도 5 는 본 발명에 의해 제조된 성형제품의 실시예를 도시하는 사시도이다. 도 6 및 도 7 은 본 발명에서 사용되는 패키지의 모양을 나타내는 도면이다.

도 1 의 (a)에 도시된 것처럼, 본 발명의 섬유-강화 열가소성 성형제품을 제조하기 위한 방법에서, 용기 또는 관(11)은 관을 통해 상하로 이어진 흐름 경로(12)를 가지며, 이 흐름 경로(12)의 하부 위치에는 금속 메쉬(13)가 제공된다. 상기 금속 메쉬(13)에서보다 더 하부의 위치에는 온풍의 공급을 조절하는 덤퍼(14)가 배치된다. 게다가, 관(11)의 상부 위치에는 상기 관(11)에서 이동가능하게 배치된 플런저(15)가 배치된다. 관(11)의 하부 부분은 바람 H 용의 입구(16)를 형성하고 관(11)의 상부 부분은 출구(17)를 형성한다. 관(11)의 상부 부분은 하기에 설명되는 것처럼 상기 금속 메쉬(13)로부터 상방으로 분리가능하도록 설계된다.

도 1 에서, 스트링 형태 또는 테이프 형태의 섬유-강화 열가소성 수지 기재 P1 이 관(11) 내부의 금속 메쉬(13)상에 분산 및 축적된다. 패키지를 사용하는 경우에는, 스트링 형태 또는 테이프 형태의 섬유-강화 열가소성 수지 기재를 열가소성 필름으로 포장하여 제조된 본 발명의 패키지 R1 이, 관(11)의 내부로 삽입되어 금속 메쉬(13)상에 배치된다. 이러한 경우에, 도 1 의 경우와 동일한 방법으로, 덤퍼(14)를 개방시킴으로써, 온풍 H 가 입구(16)로부터 공급되어 흐름 경로(12)의 상방으로 흐르게 되고 출구(17)로부터 배출된다. 따라서, 온풍 H 가 벌크식으로 축적된 기재 P1 사이의 간극을 통과할 수 있으며, 이로 인해, 스트링 형태 또는 테이프 형태의 축적된 기재 P1 이 빠르게 가열-용융된다.

패키지의 경우에는, 필름이 용융되어 구멍을 형성하고, 이 구멍으로부터 온풍 H 가 벌크식으로 축적된 기재 사이의 공극을 통과하여 P1 과 동일한 방법으로 R1 을 가열-용융시킨다.

상술된 것처럼 온풍 H 의 온도 T 는, T₁ 이 사용되는 열가소성 수지의 용융 온도라고 할 때, 다음 식, T₁ ≤ T ≤ T₁ + 100℃, 특히 T₁ + 10℃ ≤ T ≤ T₁ + 80℃ 를 만족하는 것이 바람직하다.

도 1 의 (b)에 도시된 것처럼, 섬유-강화 열가소성 수지 기재 P1 은 가열-용융되어 연화되고, 기재 자체의 중량으로 부피가 감소되기 때문에 용융체 P2 가 형성된다.

그러면, 도 1 의 (c)에 도시된 것처럼, 덤퍼(14)를 폐쇄하고 플런저(15)를 관(11)의 내부로 삽입하여 상기 용융체 P2 를 추가로 프레스함으로써, 결과적인 용융체를 보다 고밀도로 제조하였다. 이전에 설명된 것처럼 상기 압력은 0.1 내지 1.5 kg/cm² 의 상대적으로 낮은 압력이 바람직하며, 이로 인해, 용융체 P2 에 남아있는 강화 섬유의 잔류 필라멘트의 길이를 강화 기재 P1 에 존재하는 원래 필라멘트의 평균 길이의 95% 이상으로 유지할 수 있다.

상기 방법으로 섬유-강화 열가소성 수지 기재의 용융체 P2 를 제조한 후에, 도 1 의 (d)에 도시된 것처럼 관(11)의 상단부를 플런저(15)와 함께 상방으로 분리하였고, 이어서 도 2 에 도시된 것처럼 상기 용융체 P2 를 꺼내어 몰드(20)로 옮겼다. 이렇게 옮기는 작업은 수동, 컨베이어, 로봇 등을 통해 실행될 수 있다.

도 2 및 도 4 에 각각 도시된 것처럼, 몰드(20, 24)는 웅형(male) 몰드(21, 25) 및 자형(female) 몰드(22, 26)로 구성되고, 이 웅형 몰드와 자형 몰드 사이에는 캐비티 공간(23, 27)이 형성된다. 상기 몰드(20, 24)는 도면에 도시되지 않은 가열기를 사용하여 적절한 온도, 바람직하게는 80 내지 100℃ 의 온도로 유지된다.

도 2 의 (e) 및 도 4 의 (a) 에 각각 도시된 것처럼, 관(11)으로부터 꺼내진 용융체 P2 를 예컨대, 수십초 내에 몰드(22, 26)의 캐비티 공간(23, 27)으로 삽입하기 때문에, 상기 용융 열가소성 수지가 응고되지 않는다.

이 단계에서는, 도 2 의 (f) 및 도 4 의 (b) 에 각각 도시된 것처럼, 웅형 몰드(21, 25)가 자형 몰드(22, 26)로 들어가서 용융체 P2 를 그 사이에서 프레스하고, 용융체의 열가소성 수지가 이 단계에서 응고되어 성형제품 P3 를 얻는다. 그리고 나서, 웅형 몰드(21, 25) 및 자형 몰드(22, 26)가 개방된 후에 상기 성형제품 P3 이 꺼내어진다.

상기 방법으로 제조된 성형제품 P3 의 실시예로서, 도 3 에 도시된 안전화용 팁토우 코어 및 도 5 에 도시된 성형제품을 생각할 수 있다. 상기 성형제품 P3 에서 강화 섬유의 잔류 필라멘트의 길이는 강화 기재 P1 에서의 원래 필라멘트 평균 길이의 90% 이상을 유지할 수 있다.

실시예 1

13 ㎛ 의 평균직경을 갖는 600 개의 모노필라멘트를 다발로 뭉쳐서 얻은 단일 유리 섬유 스트랜드를, 40 의 M1(용융 지수)을 가지며 산성으로 변경된 용융 폴리프로필렌(260℃)내로 도입하여 용융 주입하고, 이어서 0.53 mm 의 내경을 갖는 노즐로부터 50 m/min 의 속도로 연속 인발성형하고, 펠리타이저(pelletizer)로써 20 mm 의 길이로 절단하여 섬유-강화 열가소성 수지 기재를 얻었다. 상기 기재는 0.53 mm 의 평균 직경, 37.7 의 L/D, 45.5 vol% 의 유리 함유량, 및 100 % 의 수지 주입률(n 을 측정 회수라고 할 때, n 의 평균 회수 = 5)을 갖는다.

상기 유리 함유량은, 수지를 소진시키기 위해 600℃ 의 전기로에서 상기 섬유-강화 열가소성 수지 기재를 가열하고, 이어서 남아있는 유리의 중량으로부터 유리 함유량(중량%)을 계산하여 이 값을, 수지의 비중이 0.91 이고 유리 섬유의 비중이 2.54 라는 사실에 기초하여 vol% 로 변환함으로써 얻어졌다.

얻어진 상기 섬유-강화 열가소성 수지 기재 30 g 을 도 1 에 도시된 것처럼 60 mm 의 내경을 갖는 관(11) 내부로 분산시키고, 금속 메쉬(13)를 통하여 상기 관의 하단부로부터 온풍 H 를 블로우시킴으로써 상기 기재를 용융시켰다. 상기 온풍의속도는 1.7 m/s 였고, 금속 메쉬(13)의 상부에서 온풍의 온도는 200℃ 였으며, 용융 시간은 30 초였다.

온풍의 블로우를 중지시킨 후에, 200℃ 로 가열된 플런저(15)를 상기 관(11)의 상단부로부터 삽입하고 1 kg/cm² 의 압력을 가하여 용융체 P2 를 얻었다. 600℃ 에서 상기 용융체 P2 를 연소시키고 이어서 평균을 얻기 위해 임의로 선택된 잔류 필라멘트중 100 개를 측정하여, 상기 용융체 P2 에서 유리 섬유의 잔류 필라멘트의 길이를 얻었다. 그 값은 20 mm 였고, 이 값은 기재에 있는 필라멘트의 원래 길이의 100% 였다.

결과적으로 형성된 용융체 P2 를 수동으로 도 2 에 도시된 것처럼 성형 금속 몰드(20)로 공급하고, 성형제품 P3 로서 안전화용 팁토우 코어를 얻기 위해 프레스-성형하였다. 얻어진 성형제품에서의 잔류 필라멘트의 길이는 19.4 mm 였으며, 이 길이는 기재에서의 필라멘트의 원래 길이의 97% 였다.

실시예 2

섬유-강화 열가소성 수지 기재의 L/D 가 56.6 (절단 길이:30 mm)이었다는 점을 제외하고는, 성형제품으로서 안전화용 팁토우 코어를 실시예 1 과 동일한 방법으로 제조하였다. 용융체에서의 잔류 필라멘트의 길이는 기재에서의 필라멘트의 원래 길이의 100% 를 유지하였다. 안전화용 팁토우 코어에서의 잔류 필라멘트의 길이는 기재에서의 필라멘트의 원래 길이의 95% 를 유지하였다.

실시예 3

0.70 mm 의 평균 직경, 32.2 vol% 의 유리 함유량, 및 28.6 의 L/D(절단 길이: 20 mm) 를 갖는 섬유-강화 열가소성 수지 기재를 사용하였다는 점을 제외하고는, 안전화용 팁토우 코어를 실시예 1 과 동일한 방법으로 제조하였다. 용융체에서의 잔류 필라멘트의 길이는 기재에서의 필라멘트의 원래 길이의 100% 를 유지하였다. 안전화용 팁토우 코어에서의 잔류 필라멘트의 길이는 기재에서의 필라멘트의 원래 길이의 97% 를 유지하였다.

실시예 4

기재의 L/D 가 18.9 (절단 길이: 10 mm)라는 점을 제외하고는, 실시예 1 에서 사용된 것과 유사한 섬유-강화 열가소성 수지 기재를 사용하였다. 얻어진 상기 기재 30 g 을 도 1 에 도시된 것처럼 60 mm 의 내경을 갖는 관(11) 내부로 분산시키고, 이 관의 하단부로부터 금속 메쉬(13)를 통하여 온풍 H 를 블로우시켜서 상기 기재를 용융시켰다.

상기 온풍의 속도는 1.7 m/s 였고, 금속 메쉬(13) 상부에서의 온풍의 온도는 200℃ 였으며, 온풍이 통과하는 간극이 작아졌기 때문에 용융 시간은 약간 긴 40 초였다. 그리고 나서, 안전화용 팁토우 코어를 실시예 1 과 동일한 방법으로 제조하였다. 용융체에서 잔류 필라멘트의 길이는 기재에서의 필라멘트의 원래 길이의 100% 를 유지하였다. 안전화용 팁토우 코어에서의 잔류 필라멘트의 길이는 기재에서의 필라멘트의 원래 길이의 95% 를 유지하였다.

실시예 5

16 개의 유리 섬유 스트랜드(모노필라멘트의 평균 직경: 13 ㎛, 스트랜드당 모노필라멘트의 수: 600)를 다발로 뭉쳐서, 이 스트랜드를, 40 의 M1(용융 지수)을 가지며 산성으로 변경된 용융 폴리프로필렌(260℃)내로 도입하여 용융 주입하고, 이어서 2.2 mm 의 내경을 갖는 노즐로부터 20 m/min 의 속도로 연속 인발성형하고, 펠리타이저로써 20 mm 의 길이로 절단하여 섬유-강화 열가소성 수지 기재를 얻었다. 상기 기재는 2.2 mm 의 평균 직경, 9.1 의 L/D, 45.5 vol% 의 유리 함유량, 및 98 % 의 수지 주입률(n 의 평균 회수 = 5)을 갖는다.

얻어진 상기 섬유-강화 열가소성 수지 기재 30 g 을 도 1 에 도시된 것처럼 60 mm 의 내경을 갖는 관(11)내로 삽입하고, 이 관의 하단부로부터 금속 메쉬(13)를 통하여 온풍 H 를 블로시킴으로서 상기 기재를 용융시켰다.

상기 온풍의 속도는 1.7 m/s 였고, 금속 메쉬(13) 상부에서의 온풍의 온도는 200℃ 였으며, L/D 로 인해 용융 시간은 약간 긴 90 초였다. 온풍이 통과하는 간극을 작게하기 위하여 기재의 부피는 작았으며 관의 직경은 컸다. 그리고 나서 실시예 1 과 동일한 방법으로 안전화용 팁토우 코어를 제조하였다. 용융체에서의 잔류 필라멘트의 길이는 기재에서의 필라멘트의 원래 길이의 100% 를 유지하였다. 안전화용 팁토우 코어에서의 잔류 필라멘트의 길이는 기재에서의 필라멘트의 원래 길이의 89% 를 유지하였다.

실시예 6

5 개의 유리 섬유 스트랜드(모노필라멘트의 평균 직경: 13 ㎛, 스트랜드당 모노필라멘트의 수: 600)를 다발로 뭉쳐서, 이 스트랜드를, 40 의 M1(용융 지수)을 가지며 산성으로 변경된 용융 폴리프로필렌(260℃)내로 도입하여 용융 주입하고, 이어서 0.12 mm 의 두께와 10.0 mm 의 폭을 갖는 슬릿 노즐로부터 30 m/min 의 속도로 연속 인발성형하고, 펠리타이저로써 20 mm 의 길이로 절단하여 테이프 형태의 섬유-강화 열가소성 수지 기재를 얻었다. 상기 기재는 0.12 mm 의 두께, 10 mm 의 폭, 20 mm 의 평균 길이, 43 vol% 의 유리 함유량, 및 98 % 의 수지 주입률(n 의 평균 회수 = 5)을 갖는다.

얻어진 상기 섬유-강화 열가소성 수지 기재 30 g 을 도 1 에 도시된 60 mm 의 내경을 갖는 관(11)내로 삽입하고, 이 관의 하단부로부터 금속 메쉬(13)를 통하 여 온풍 H 를 블로우시킴으로서 상기 기재를 용융시켰다. 상기 온풍의 속도는, 테이프 형태의 기재는 큰 유동 저항을 갖기 때문에 실시예 1 에서의 1.7 m/s 보다 작은 0.9 m/s 였다. 금속 메쉬(13) 상부에서의 온풍의 온도는 200℃ 였으며, 용융 시간은 90 초였다.

온풍의 블로우를 중지시킨 후에, 200℃ 로 가열된 플런저(15)를 상기 관(11)의 상단부로부터 삽입하고 1 kg/cm² 의 압력을 가하여 용융체를 얻었다. 용융체에서의 잔류 필라멘트의 길이는, 기재에서의 필라멘트의 원래 길이의 100% 를 유지한 20.0 mm 였다. 상기 용융체를 사용하여 안전화용 팁토우 코어의 성형제품을 실시예 1 과 동일한 방법으로 제조하였다. 상기 성형제품의 팁토우 코어에서의 잔류 필라멘트의 길이는, 기재에서의 필라멘트의 원래 길이의 97% 를 유지한 19.4 mm 였다.

실시예 7

실시예 1 에서 사용된 섬유-강화 열가소성 수지 기재 383 g 을, 150 mm 의 내경 및 20 ㎛ 의 두께를 갖는 폴리프로필렌 필름의 봉지(bag)내에 채워서 패키지를 얻었다. 5 개의 패키지의 중량 간에 분산 정도를 측정한 후에, 그 중 하나의 패키지 R1 을 도 1 에 도시된 것처럼 150 mm 의 내경을 갖는 관(11)에 배치하였다. 상기 관의 하단부로부터 금속 메쉬(13)를 통하여 온풍 H 를 블로우시켰다. 상기 온풍 H 의 속도는 1.7 m/s 였고, 금속 메쉬(13) 상부에서의 온풍의 온도는 200℃ 였으며 용융 시간은 60 초였다. 기재가 이미 패키지내에 채워져 있기 때문에, 패키지를 관 내부에서 배치하는 절차는 간단하였다.

온풍의 블로우를 중지시킨 후에, 200℃ 로 가열된 플런저(15)를 관(11)의 상단부로부터 삽입하고 1 kg/cm² 의 압력을 가하여 용융체 P2 를 얻었다. 600℃ 에서 상기 용융체 P2 를 연소시키고 이어서 평균을 계산하기 위해 임의로 선택된 잔류 필라멘트중 100 개를 측정하여, 상기 용융체 P2 에서 유리 섬유의 잔류 필라멘트의 길이를 얻었다. 그 값은 20 mm 였고, 이 값은 기재에 있는 필라멘트의 원래 길이의 100% 였다.

얻어진 용융체 P2 를 손으로, 도 4 에 도시된 것처럼 상부 몰드(25)와 하부 몰드(26) 사이에 길이 200 mm ×폭 200 mm ×높이 50 mm ×두께 3 mm 의 상자형 캐비티를 갖는 프레스-몰드(24)내로 옮겼다. 상기 용융체를 150 kg/cm² 의 압력하에서 유압 프레스 기계로 1 분동안 프레스하여 상자 모양을 갖는 성형제품 P3 를 얻었다. ASTM D256 및 D790 에 따라, 상기 몰딩에서 먼저 지면에 부착된 제품의 일부분(차지(charge) 부분)으로부터 시험 조각을 잘라내어 그 기계적 강도를 n=3 으로 각각 측정하였다. 최종 성형제품 P3 의 잔류 필라멘트의 길이는, 섬유에서의 필라멘트의 원래 길이의 97% 인 19.4 mm 였다.

실시예 8

실시예 2 에서 사용된 것과 동일한 열가소성 수지-결합 섬유를 사용하여, 실시예 7 과 동일한 방법으로 상자 모양의 성형제품 P3 를 얻었다. 용융체에서 유리 섬유의 잔류 필라멘트의 길이는 섬유에서의 필라멘트의 원래 길이의 100% 를 유지하였다. 최종 성형제품 P3 에서 잔류 필라멘트의 길이는 기재에서의 필라멘트의 원래 길이의 95% 를 유지하였다. 패키지에 이미 기재가 채워져 있기 때문에 관내에 패키지를 설치하는 절차는 간단하였다. 실시예 7 과 동일하게, ASTM D256 및 D790 에 따라 시험 조각을 잘라내어 그 기계적 강도를 n=3 으로 각각 측정하였다.

실시예 9

실시예 3 에서 사용된 것과 동일한 섬유-강화 열가소성 수지 기재 332 g 을 150 mm 의 내경 및 20 ㎛ 의 두께를 갖는 폴리프로필렌 필름의 봉지내에 채워서 패키지를 얻었다. 상기 기재 및 상기 패키지를 사용하였다는 점을 제외하고는, 실시예 7 과 동일한 방법으로 상자 모양의 성형제품 P3 를 얻었다. 용융체에서의 유리 섬유의 잔류 필라멘트의 길이는 기재에서의 필라멘트의 원래 길이의 100% 를 유지하였다. 최종 성형제품 P3 에서 잔류 필라멘트의 길이는 기재에서의 필라멘트의 원래 길이의 97% 를 유지하였다. 이미 패키지에 기재가 채워져 있기 때문에, 패키지를 관내에 설치하는 절차는 간단하였다. 실시예 7 과 동일한 방법으로, ASTM D256 및 D790 에 따라 시험 조각을 잘라내어 그 강도를 n=3 으로 각각 측정하였다.

실시예 10

실시예 4 에서 사용된 것과 동일한 섬유-강화 열가소성 수지 기재 383 g 을 150 mm 의 내경 및 20 ㎛ 의 두께를 갖는 폴리프로필렌 필름의 봉지내에 채웠다. 이러한 과정을 통해 얻은 5 개의 패키지 간에 중량의 분산 정도를 측정하였다. 그리고 나서, 그중 하나의 패키지 R1 을 도 1 에 도시된 것처럼 150 mm 의 내경을 갖는 관에 배치하고, 이 관의 하단부로부터 금속 메쉬(13)를 통하여 상기 관내로 온풍 H 를 블로우시켜서 상기 패키지를 용융시켰다. 기재는 이미 패키지내에 채워져있기 때문에, 패키지를 관내에서 배치하는 절차는 간단하였다.

상기 온풍의 속도는 1.7 m/s 였고, 상기 금속 메쉬(13) 상부에서의 온풍의 온도는 200℃ 였으며, 온풍이 통과하는 간극이 작아졌기 때문에 용융 시간은 다소 긴 90 초였다. 그리고 나서, 실시예 7 과 동일한 방법으로 상자 모양의 성형제품 P3 를 얻었다. 용융체에서 유리 섬유의 잔류 필라멘트의 길이는 기재에서의 필라멘트의 원래 길이의 100% 를 유지하였다. 최종 성형제품 P3 에서 잔류 필라멘트의 길이는 기재에서의 필라멘트의 원래 길이의 95% 를 유지하였다. 실시예 7 과 동일한 방법으로, ASTM D256 및 D790 에 따라 시험 조각을 잘라내어 그 강도를 n=3 으로 각각 측정하였다.

비교예 1

실시예 1 에서 사용된 것과 동일한 섬유-강화 열가소성 수지 기재를 제조하고, 가열 및 냉각식의 플랫 프레스를 사용하여 상기 기재를 프레스함으로써 5 mm 의 두께를 갖는 시트를 얻었다. 4 cm ×4.6 cm 의 크기를 갖는 2 장의 시트 블랭크를 상기 시트로부터 잘라내었다. 이 블랭크를 250℃ 의 가열로에서 원적외선으로 재용융시켰다. 재용융시키는데에는 예상했던 것보다 다소 긴 280 초가 소요되었다.

층을 형성하도록 서로 합쳐진 최종적인 2 장의 시트 블랭크를 안전화용 팁토우 코어를 위한 금속 몰드로 공급하고 성형하여, 안전화용 팁토우 코어의 성형제품 을 얻었다. 용융 블랭크에서 유리 섬유의 잔류 필라멘트의 길이는, 상기 시트를 블랭크 형태로 용융시켰기 때문에 기재에서의 필라멘트의 원래 길이의 98% 를 유지하였다. 성형된 팁토우 코어에서 잔류 필라멘트의 길이는 기재에서의 필라멘트의 원래 길이의 94% 를 유지하였다.

비교예 2

3.8 mm 의 두께를 갖는 시장에서 입수가능한 연속 섬유-강화식의 스탬프가능한 시트(우베 니또 코포레이션(Ube Nitto Co. Ltd.)에 의해 제조된 상표명 "Azdel GC 40%")로부터, 4 cm ×6.1 cm 크기를 갖는 2 장의 시트 블랭크를 잘라내었다. 그리고 나서, 이 시트를 원적외선으로 재용융시키기 위해 250℃ 의 가열로에 배치하였다. 이 단계에서, 블랭크에 포함된 유리 섬유의 반발에 기초한 팽창으로 인해 블랭크내에 절연층이 형성되었다. 그 결과로, 다소 얇은 3.8 mm 의 두께에도 불구하고 용융시키는데 280 초가 소요되었다.

층을 형성하도록 서로 합쳐진 최종적인 2 장의 시트 블랭크를 안전화용 팁토우 코어를 위한 금속 몰드로 공급하고 성형하여, 안전화용 팁토우 코어의 성형제품을 얻었다.

비교예 3

3.8 mm 의 두께를 갖는 시장에서 입수가능한 연속 섬유-강화식의 스탬프가능한 시트(우베 니또 코포레이션에 의해 제조된 상표명 "Azdel GC 40%")로부터, 4 cm ×9.2 cm 크기를 갖는 2 장의 시트 블랭크(총중량:45 g)를 잘라내었다. 그리고 나서, 이 블랭크를 원적외선으로 재용융시키기 위해 250℃ 의 가열로에 배치하였 다. 이 단계에서, 블랭크에 포함된 유리 섬유의 반발에 기초한 팽창으로 인해 블랭크내에 절연층이 형성되었다. 그 결과로, 다소 얇은 3.8 mm 의 두께에도 불구하고 용융시키는데 280 초가 소요되었다.

비교예 4

실시예 1 에서 사용된 것과 동일한 섬유-강화 열가소성 수지 기재를 제조하고, 가열 및 냉각식의 플랫 프레스를 사용하여 상기 기재를 프레스함으로써 5 mm 의 두께를 갖는 시트를 얻었다. 15.3 cm² 의 크기를 갖는 5 장의 시트 블랭크를 상기 시트로부터 잘라내었으며, 중량에서의 분산정도는 큰 것으로 발견되었다. 그중 2 장의 시트를 250℃ 의 가열로에서 원적외선으로 재용융시켰다. 재용융시키는데에는 예상했던 것보다 다소 긴 280 초가 소요되었다.

층을 형성하도록 서로 합쳐진 최종적인 2 장의 시트 블랭크를 도 4 에 도시된 것처럼 상자 모양의 금속 몰드로 공급하고 성형하여, 상자 모양의 성형제품을 얻었다. 용융 블랭크에서 섬유의 잔류 필라멘트의 길이는, 시트를 블랭크 형태로 용융시켰기 때문에 기재에서의 필라멘트의 원래 길이의 98% 를 유지하였다. 성형제품에서의 섬유의 잔류 필라멘트의 길이는 기재에서의 필라멘트의 원래 길이의 94% 를 유지하였다. 실시예 7 과 동일한 방법으로, ASTM D256 및 D790 에 따라 시험 조각을 잘라내어 그 강도를 n=3 으로 각각 측정하였다.

비교예 5

3.8 mm 의 두께를 갖는 시장에서 입수가능한 연속 섬유-강화식의 스탬프가능한 시트(우베 니또 코포레이션에 의해 제조된 상표명 "Azdel GC 40%")로부터, 14.3 cm² 크기(중량: 93.3 g)를 갖는 5 장의 시트 블랭크를 잘라내었다. 중량에서의 분산정도는 큰 것으로 발견되었다. 그 중 3 장의 시트를 250℃ 의 가열로에서 원적외선으로 재용융시켰다. 이 단계에서, 블랭크에 포함된 유리 섬유의 반발에 기초한 팽창으로 인해 블랭크내에 절연층이 형성되었다. 그 결과로, 다소 얇은 3.8 mm 의 두께에도 불구하고 용융시키는데 280 초가 소요되었다.

층을 형성하도록 서로 합쳐진 최종적인 3 장의 시트 블랭크를 상자 모양의 금속 몰드로 공급하고 이어서 성형하여, 상자 모양의 성형제품을 얻었다. 실시예 7 과 동일한 방법으로, ASTM D256 및 D790 에 따라 시험 조각을 잘라내어 그 강도를 n=3 으로 하여 각각 측정하였다.

실시예 1-6 및 비교예 1-3 을 통해 얻어진 성형제품의 평가 결과를 표 1 에 나타내었다. 실시예 7-10 및 비교예 4-5 를 통해 얻어진 성형제품의 평가 결과는 표 2 에 나타내었다.

표 1

표 2

표 1 의 결과로부터, 실시예 1-6 이 비교예 1-5 와 비교하여 보다 짧은 가열-용융 시간, 즉 우수한 작업가능성을 갖는다는 것은 명백하다. 게다가, 스트링 형태의 동일한 섬유-강화 열가소성 수지 기재를 사용하는 경우, 실시예들이 보다 짧은 용융 시간을 가지며 성형제품의 강도가 뛰어나다는 것은 명백하다.

실시예 7-10 에서, 성형 재료(패키지)는 어떠한 트리밍 손실, 블랭킹 손실, 및 패키지 간의 실질적인 중량 분산을 갖지 않았다. 상기 성형 재료(패키지)의 가열-용융 시간은 짧았으며, 굽힘 강도, 굽힘 모듈러스, 및 충격 강도가 뛰어났다.

상기 성형 재료(패키지)와 비교할 때, 비교예 4 에서의 성형 재료(시트)는 트리밍 손실, 블랭킹 손실, 및 패키지간에 큰 중량 분산을 가졌으며, 긴 가열-용융 시간을 필요로 하였다. 비교예 5 에서의 성형 재료(시트)는 트리밍 손실, 블랭킹 손실, 패키지 간의 큰 중량 분산을 가졌으며, 긴 가열-용융 시간을 필요로 하였다. 성형제품의 강도 또한 충분하지 않았다.

상술된 것처럼, 본 발명에 따르면, 스트링 형태 또는 테이프 형태의 섬유-강화 열가소성 수지 기재를 분산 및 축적시키고 벌크식으로 축적된 기재 사이의 간극으로 가열 가스를 통과시킴으로써, 섬유-강화 열가소성 수지 기재를 신속하고 균일하게 가열-용융시켜 용융체를 얻을 수 있다. 이렇게 해서 얻어진 용융체를 프레스-성형하여, 용융체 안에 포함된 장섬유로 인한 우수한 기계적 강도와 뛰어난 외관을 갖는 성형제품을 제조할 수 있다. 특히, 하나의 조각의 중량이 35 g 이하이고 최대 부분의 두께가 4 mm 이하인 안전화용 팁토우 코어는 JIS T 8101 에서 요 구되는 안전화로서의 S 종류 규격의 성능을 충족시킬 수 있다.

패키지를 사용하는 본 발명에 따르면, 소정량의 섬유-강화 열가소성 수지 기재가 열가소성 수지 필름으로 포장되어, 상기 기재를 취급 및 운반하는데 뛰어나고, 현장에서 블랭킹 단계 및 측정 단계가 생략되기 때문에 성형 제품을 효과적으로 제조할 수 있다. 게다가, 기재를 제조한 후에, 수지의 가열-용융이 1 회일 수 있으며, 이로 인해, 에너지 소비의 비용이 감소되고, 열로 인한 수지의 열화가 줄어들 뿐만 아니라 작업 효율이 향상될 것이다.

Claims

섬유-강화 열가소성 수지 성형제품을 제조하기 위한 방법으로서,

스트링 형태 또는 테이프 형태의 섬유-강화 열가소성 수지 기재를 분산 및 축적시키는 기재 공급 단계와, 상기 축적된 기재를 가열-용융시키도록 상기 축적된 기재를 통하여 가열 가스를 통과시켜서 용융체를 형성하는 용융체 형성 단계와, 상기 용융체를 몰드에 공급하고 프레스-성형하여 성형제품을 형성하는 성형 단계를 포함하는 섬유-강화 열가소성 수지 성형제품을 제조하기 위한 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 분산 및 축적된 기재의 밀도를 ρ₁으로 정의하고 상기 섬유-강화 열가소성 수지 기재의 진밀도를 ρ₀ 로 정의할 때, 상기 기재가 다음 식, 1/100 ≤ρ₁/ρ₀≤1/2 을 만족하는 것을 특징으로 하는 섬유-강화 열가소성 수지 성형제품을 제조하기 위한 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 기재가 다음의 특징,

a) 0.1 내지 1.5 mm 의 평균 직경을 갖는 스트링 형태,

b) 15 내지 80 vol% 의 강화 섬유 함유량,

c) 10 내지 50 mm 의 평균 길이 L, 및

d) 평균 직경을 D 라고 할 때, 15 내지 100 의 L/D

를 갖는 것을 특징으로 하는 섬유-강화 열가소성 수지 성형제품을 제조하기 위한 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기재를 통하여 가열 가스를 통과시켜서 상기 기재를 가열-용융시키고, 이어서 그 용융 재료를 프레스하여 기재의 용융체를 얻는 것을 특징으로 하는 섬유-강화 열가소성 수지 성형제품을 제조하기 위한 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용융체를, 상기 용융체에서 강화 섬유의 평균 섬유 길이가 상기 기재의 원래 섬유 길이의 95% 이상을 유지하도록 제조하는 것을 특징으로 하는 섬유-강화 열가소성 수지 성형제품을 제조하기 위한 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용융체 형성 단계 및 상기 성형 단계를, 상기 성형제품에서 강화 섬유의 평균 섬유 길이가 상기 기재의 원래 섬유 길이의 90% 이상을 유지하도록 실행하는 것을 특징으로 하는 섬유-강화 열가소성 수지 성형제품을 제조하기 위한 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가열 가스로서 공기, 불활성 가스, 또는 공기와 불활성 가스를 사용하는 것을 특징으로 하는 섬유-강화 열가소성 수지 성형제품을 제조하기 위한 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 사용된 열가소성 수지의 용융 온도를 T₁ 이라고 할 때, 상기 가열 가스의 온도 T 가 T₁ ≤T ≤T₁+ 100℃ 를 만족하는 것을 특징으로 하는 섬유-강화 열가소성 수지 성형제품을 제조하기 위한 방법.
성형 재료용 섬유-강화 열가소성 수지 기재의 패키지로서, 스트링 형태 또는 테이프 형태의 축적된 섬유-강화 열가소성 수지 기재가 열가소성 수지의 필름으로 포장되는 것을 특징으로 하는 성형 재료용 섬유-강화 열가소성 수지 기재의 패키지.
제 9 항에 있어서, 분산 및 축적된 상기 기재의 밀도를 ρ₁으로 정의하고 상기 섬유-강화 열가소성 수지 기재의 진밀도를 ρ₀ 로 정의할 때, 상기 기재가 다음 식, 1/100 ≤ρ₁/ρ₀≤1/2 을 만족하는 것을 특징으로 하는 성형 재료용 섬유-강화 열가소성 수지 기재의 패키지.
제 9 항에 있어서, 상기 기재가 다음의 특징,

a) 0.1 내지 1.5 mm 의 평균 직경을 갖는 스트링 형태,

b) 15 내지 80 vol% 의 강화 섬유 함유량,

c) 10 내지 50 mm 의 평균 길이 L, 및

d) 평균 직경을 D 라고 할 때, 15 내지 100 의 L/D

를 갖는 것을 특징으로 하는 성형 재료용 섬유-강화 열가소성 수지 기재의 패키지.
제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열가소성 수지의 필름의 두께가 10 내지 100 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 성형 재료용 섬유-강화 열가소성 수지 기재의 패키지.
제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열가소성 수지의 필름이 신장된 필름인 것을 특징으로 하는 성형 재료용 섬유-강화 열가소성 수지 기재의 패키지.
섬유-강화 열가소성 수지 성형제품을 제조하기 위한 방법으로서,

패키지를 용융시킴으로써 상기 패키지에 개구가 형성되도록, 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 성형 재료용 섬유-강화 열가소성 수지의 패키지에 가열 가스를 적용하는 단계와, 이 개구를 통해 가열 가스를 통과시켜서 상기 기재의 용융체를 제조하는 단계와, 프레스-성형하기 위해 결과적으로 형성된 용융체를 몰드로 공급하는 단계를 포함하는 섬유-강화 열가소성 수지 성형 제품을 제조하기 위한 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 제조된 섬유-강화 열가소성 수지 성형제품.
제 15 항에 있어서, 상기 수지 성형제품이 JIS T 8101 에서 요구되는 안전화로서의 S 종류 규격의 성능을 충족하는 안전화용 팁토우 코어인 것을 특징으로 하는 섬유-강화 열가소성 수지 성형제품.
제 16 항에 있어서, 상기 안전화용 팁토우 코어의 중량이 35 g 이하인 것을 특징으로 하는 섬유-강화 열가소성 수지 성형제품.
제 16 항에 있어서, 상기 안전화용 팁토우 코어의 최대 부분의 두께가 4 mm 이하인 것을 특징으로 하는 섬유-강화 열가소성 수지 성형제품.
제 14 항에 따른 방법에 의해 제조된 섬유-강화 열가소성 수지 성형제품.
제 19 항에 있어서, 상기 수지 성형제품이 JIS T 8101 에서 요구되는 안전화로서의 S 종류 규격의 성능을 충족하는 안전화용 팁토우 코어인 것을 특징으로 하는 섬유-강화 열가소성 수지 성형제품.
제 20 항에 있어서, 상기 안전화용 팁토우 코어의 중량이 35 g 이하인 것을 특징으로 하는 섬유-강화 열가소성 수지 성형제품.
제 20 항에 있어서, 상기 안전화용 팁토우 코어의 최대 부분의 두께가 4 mm 이하인 것을 특징으로 하는 섬유-강화 열가소성 수지 성형제품.