KR20120114275A - 복합 재료 - Google Patents

Abstract

본 발명은 융점이 200 ℃ 이상인 유기 장섬유와 열가소성 수지로 이루어지는 복합 재료로서, 유기 장섬유의 형태가 연사 코드, 또는 연사 코드로 구성되는 직물 혹은 편물인 것을 특징으로 하는 복합 재료이다. 본 발명의 복합 재료는 내충격성이 우수하고, 이것을 코어재로 한 샌드위치재로서도 사용된다.

Description

복합 재료{COMPOSITE MATERIAL}

본 발명은 유기 장섬유 강화 열가소성 수지 복합 재료에 관한 것으로, 특히 내충격성이 요구되는 용도 및 부재에 바람직한 복합 재료, 및 그 복합 재료를 코어재로 하는 샌드위치재에 관한 것이다.

플라스틱, 특히 열가소성 수지는 여러 성형 방법에 의한 가공이 가능하고, 오늘날 우리들의 생활에는 빠뜨릴 수 없는 재료이다. 그러나, 열가소성 수지의 유연성은 경우에 따라서는 강도나 강성의 낮음으로 이어져, 고강도, 고강성이 요구되는 용도에 있어서는, 유리 섬유나 탄소 섬유 등 무기 섬유의 단섬유에 의한 보강을 실시해 왔다. 그러나, 유기물인 열가소성 수지와 무기물인 유리 섬유 등의 복합화는 리사이클이 곤란하여, 폐기면의 과제가 있었다. 또, 유리 섬유는 고비중이기 때문에 무거워, 경량화에는 적합하지 않다는 과제가 있었다. 또한, 무기 섬유에 의한 보강은, 복합 재료의 강도나 강성의 향상에는 유효하지만, 내충격성 등의 성능에 대해서는 그다지 효과가 없었다.

그래서, 열가소성 수지와 유기 섬유에 의한 복합화의 검토가 실시되어 있다. 예를 들어, 특허문헌 1 에서는, 강도를 개량하기 위해서, 압출기로부터 배출된 용융 상태의 열가소성 수지에 고르게 된 장섬유상의 유기 섬유를 롤러로 밀어 넣으면서 복합화하는 제안이 이루어져 있다. 또, 특허문헌 2 에서는, 인장 탄성률 1 ㎬ 미만, 신도 300 ％ 이상의 열가소성 엘라스토머와 실크 섬유의 포백을 복합화함으로써, 수지 조성물의 내충격성을 개량하는 것이 제안되어 있다.

한편, 라텍스 등의 고무나 EPDM (에틸렌-프로필렌 공중합체) 등의 열가소성 엘라스토머를 유기 섬유로 보강한 고무 자재가 타이어, 호스, 벨트 등의 용도로 사용되고 있다.

또, 특허문헌 1 에도 기재되어 있는 바와 같이, 복합 재료의 강도 등은 유기 섬유의 효과로 개선할 수 있다. 그러나, 유기 섬유의 큰 특징은 내충격성이다. 특허문헌 1 에서는, 이 내충격성에 관해서는 검토되어 있지 않았다. 특허문헌 2 에서는, 실크 섬유를 사용하여 복합 재료의 내충격성을 개선하고 있는데, 실크 섬유는 천연 섬유이기 때문에 생산성에 과제가 있고, 고가이기 때문에 비용 등의 경제성에 대해서도 과제가 있었다. 실크 섬유 등의 천연 섬유는 합성 섬유와 비교하여, 일반적으로 강도가 낮다는 과제도 있었다.

또, 고무나 열가소성 엘라스토머를 유기 섬유로 보강한 복합 재료는, 매트릭스인 고무나 열가소성 엘라스토머가 유연하기 때문에, 내충격성에는 문제 없지만, 경도나 탄성률이 낮다.

일본 공개특허공보 2002-144395호 일본 공표특허공보 2009-530469호

본 발명은 이와 같은 종래의 과제를 고려하여 이루어진 것으로, 내충격성이 요구되는 용도, 부재에 바람직한, 리사이클성, 경량성, 생산성, 경제성도 우수한 유기 장섬유와 열가소성 수지로 이루어지는 복합 재료를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은 상기 목적을 달성하기 위하여 예의 검토한 결과, 융점이 200 ℃ 이상인 유기 장섬유를 사용하여 열가소성 수지와 복합화함으로써, 리사이클성도 포함한 상기 과제를 해결할 수 있음을 알아냈다. 즉 본 발명은 융점이 200 ℃이상인 유기 장섬유와 열가소성 수지로 이루어지는 복합 재료로서, 유기 장섬유의 형태가, 연사 (撚絲) 코드, 또는 연사 코드로 구성되는 직물 혹은 편물인 것을 특징으로 하는 복합 재료, 그의 성형체, 및 그 복합 재료를 코어재로 하는 샌드위치재이다.

본 발명에 의해, 고강도, 고탄성율을 유지하면서, 내충격성이 요구되는 복합 재료를 양호한 경제성으로 제공할 수 있다. 또, 본 발명의 복합 재료는 경량성, 생산성, 리사이클성도 우수하다. 또, 본 발명의 복합 재료로부터 성형체를 제공할 수 있고, 바람직하게 충격 흡수 재료가 제공 가능하다. 또 그 복합 재료를 코어재로 하는 샌드위치재로 함으로써 고강도, 고강성의 충격 흡수 재료인 성형체를 제공할 수 있어, 자동차 구조재용 부품, 자동차 외장재용 부품, 자동차 내장재용 부품으로서 바람직하게 사용할 수 있다.

도 1 은 실시예 1 의 복합 재료의 단면 사진 (1000 배) 이다.
도 2 는 비교예 6 의 복합 재료의 단면 사진 (1000 배) 이다.
도 3 은 실시예에 있어서의 고속 타발 시험의 측정 방법을 나타낸 모식도이다.

이하에, 본 발명의 실시형태에 대해 순차 설명한다.

［유기 장섬유］

본 발명에서 사용하는 융점이 200 ℃ 이상인 유기 장섬유로는, 예를 들어 폴리에테르에테르케톤 섬유, 폴리페닐렌술파이드 섬유, 폴리에테르술폰 섬유, 아라미드 섬유, 폴리벤조옥사졸 섬유, 폴리알릴레이트 섬유, 폴리케톤 섬유, 폴리에스테르 섬유, 폴리아미드 섬유, 폴리비닐알코올 섬유 등을 들 수 있다. 유기 장섬유는 복합 재료의 강화재로서 사용되는 것이지만, 복합 재료의 매트릭스가 되는 열가소성 수지 중에서 특히 유용한 수지의 성형 온도는, 예외를 제외하고 170 ℃ 이상이므로, 유기 장섬유는 융점이 200 ℃ 이상인 것을 사용한다. 유기 장섬유의 융점이 성형 온도 이하이면 열가소성 수지와 함께 용융되어 복합 재료가 얻어지지 않게 된다. 또, 성형 공정에 있어서, 유기 장섬유가 크게 열 열화되는 것은 강화재로서 바람직하지 않다. 일반적으로 융점 부근에서는 유기 장섬유 내의 폴리머의 배향이나 결정이 완화되기 쉽기 때문에, 유기 장섬유의 융점은 성형 온도보다 10 ℃ 이상 높은 것이 바람직하다. 유기 장섬유의 융점은, 성형 온도보다 20 ℃ 이상 높으면 보다 바람직하다.

또, 열가소성 수지 중에서 가장 많이 사용되고 있는 폴리올레핀 등이 속하는 범용 플라스틱의 성형 온도는 통상 170 ℃ 이상이지만, 보다 내열성이 높은 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리에스테르 등의 엔지니어링 플라스틱의 성형 온도는 230 ℃ 이상이다. 이로부터, 본 발명에서 사용하는 유기 장섬유의 융점은 250 ℃ 이상이면, 범용 플라스틱뿐만 아니라 엔지니어링 플라스틱에도 사용할 수 있어, 보다 바람직하다.

여기서 융점이 200 ℃ 이상이란, 200 ℃ 미만에서 용융되지 않는다는 의미로, 실질적으로 융점을 갖지 않는 것도 포함하는데, 융점을 갖고 있는 유기 장섬유가 바람직하고, 융점의 실질적인 상한은 350 ℃ 이다.

본 발명에 있어서, 융점이 200 ℃ 이상인 유기 장섬유 중에서도, 폴리에스테르 장섬유, 폴리아미드 장섬유, 폴리비닐알코올 장섬유가 역학 특성이나 내열성 등의 물성과 가격의 밸런스가 잡혀 있어 바람직하고, 그 중에서도 폴리에스테르 장섬유 또는 나일론 장섬유가 특히 바람직하다.

폴리에스테르 장섬유의 골격으로는, 폴리알킬렌나프탈렌디카르복실레이트, 폴리알킬렌테레프탈레이트, 스테레오 컴플렉스형 폴리락트산 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 융점이 250 ℃ 이상인 폴리알킬렌나프탈렌디카르복실레이트와 폴리알킬렌테레프탈레이트가 바람직하다. 이들은 단독으로 사용해도, 2 종류 이상을 혼합해도, 공중합하여 사용해도 된다.

폴리알킬렌나프탈렌디카르복실레이트로는, 알킬렌-2,6-나프탈렌디카르복실레이트 또는 알킬렌-2,7-나프탈렌디카르복실레이트를 주된 반복 단위로 하는 폴리에스테르가 바람직하다. 폴리에스테르 중의 알킬렌나프탈렌디카르복실레이트의 함유량은, 바람직하게는 90 몰％ 이상, 보다 바람직하게는 95 몰％ 이상, 더욱 바람직하게는 96 ? 100 몰％ 이상이다. 알킬렌기로는, 지방족 알킬렌기, 지환족 알킬렌기 중 어느 것이어도 되지만, 탄소수 2 ? 4 의 알킬렌기가 바람직하고, 폴리알킬렌나프탈렌디카르복실레이트는, 바람직하게는 폴리에틸렌나프탈렌디카르복실레이트, 보다 바람직하게는 폴리에틸렌-2,6-나프탈렌디카르복실레이트가다.

폴리알킬렌테레프탈레이트로는, 알킬렌-테레프탈레이트를 주된 반복 단위로 하는 폴리에스테르가 바람직하다. 폴리에스테르 중의 알킬렌테레프탈레이트의 함유량은, 바람직하게는 90 몰％ 이상, 보다 바람직하게는 95 몰％ 이상, 더욱 바람직하게는 96 ? 100 몰％ 이다. 알킬렌기로는, 지방족 알킬렌기, 지환족 알킬렌기 중 어느 것이어도 되지만, 탄소수 2 ? 4 의 알킬렌기가 바람직하고, 폴리알킬렌테레프탈레이트는, 폴리에틸렌테레프탈레이트인 것이 바람직하다.

폴리에스테르 섬유의 전체 반복 단위 중에는, 본 발명의 목적을 해치지 않는 범위에서 제 3 성분을 포함하고 있어도 지장이 없다. 이러한 제 3 성분으로는 (a) 2 개의 에스테르 형성성 관능기를 갖는 화합물, 예를 들어 옥살산, 숙신산, 세바스산, 다이머산 등의 지방족 디카르복실산, 시클로프로판디카르복실산, 헥사하이드로테레프탈산 등의 지환족 디카르복실산, 프탈산, 이소프탈산, 나프탈렌-2,7-디카르복실산, 디페닐카르복실산 등의 방향족 디카르복실산, 디페닐에테르디카르복실산, 디페닐술폰산, 디페녹시에탄디카르복실산, 3,5-디카르복시벤젠술폰산나트륨 등의 카르복실산, 글리콜산, p-옥시벤조산, p-옥시에톡시벤조산 등의 옥시카르복실산, 프로필렌글리콜, 트리메틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 테트라메틸렌글리콜, 헥사메틸렌글리콜, 네오펜틸렌글리콜, p-자일렌글리콜, 1,4-시클로헥산디메탄올, 비스페놀 A, p,p'-디하이드록시페닐술폰, 1,4-비스(β-하이드록시에톡시)벤젠, 2,2-비스(p-β-하이드록시에톡시페닐)프로판, 폴리알킬렌글리콜 등의 옥시 화합물, 그들의 기능적 유도체, 상기 카르복실산, 옥시카르복실산, 옥시 화합물 또는 그들의 기능적 유도체로부터 유도되는 고중합도 화합물이나, (b) 1 개의 에스테르 형성성 관능기를 갖는 화합물, 예를 들어 벤조산, 벤질옥시벤조산, 메톡시폴리알킬렌글리콜 등을 들 수 있다. 또한 (c) 3 개 이상의 에스테르 형성성 관능기를 갖는 화합물, 예를 들어 글리세린, 펜타에리트리톨, 트리메틸올프로판 등도, 중합체가 실질적으로 선상인 범위 내에서 사용 가능하다. 또 이들 폴리에스테르 중에는, 이산화티탄 등의 광택 제거제, 인산, 아인산, 이들의 에스테르 등의 안정제가 함유되어도 된다.

나일론 장섬유로는 나일론 66, 나일론 6, 폴리아미드 46 수지, 폴리아미드 610 수지, 등의 지방족 폴리아미드로 이루어지는 것을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용해도, 2 종류 이상을 혼합하여 사용해도 된다. 이들 중에서도 범용성이 우수하고, 저렴한 나일론 66 또는 나일론 6 섬유가 바람직하고, 융점이 250 ℃ 이상인 나일론 66 섬유가 보다 바람직하다.

본 발명에 있어서의 유기 장섬유는 연속장을 갖는 것으로, 유기 장섬유의 형태는, 연사 코드, 또는 연사 코드로 구성되는 직물 혹은 편물이다. 유기 장섬유에 조합하여 불연속장의 섬유, 단섬유를 사용해도 된다.

본 발명에 사용하는 유기 장섬유는 멀티 필러멘트인 것이 바람직하다. 일반적으로, 유기 장섬유에는, 비교적 굵은 단사 1 가닥으로 상품이 되는 모노 필러멘트와, 비교적 가는 복수의 단사로 구성되어 다발 (束) 형으로 되어 있는 멀티 필러멘트가 있다. 모노 필러멘트는 생산성이 낮기 때문에 고가이므로, 스크린실크 등의 특수 용도로 사용되고, 일반 의료 (衣料), 산업 자재 용도에는 멀티 필러멘트가 사용된다. 본 발명의 복합 재료에는, 비교적 저렴한 멀티 필러멘트가 바람직하다. 멀티 필러멘트를 구성하는 단사의 가닥 수는 2 가닥 내지 10000 가닥이 바람직하고, 50 가닥 내지 5000 가닥이 보다 바람직하다. 나아가서는, 100 가닥 내지 1000 가닥이 보다 바람직하다. 단사 가닥 수가 10000 가닥을 초과하면, 생산이 곤란함과 함께, 멀티 필러멘트로서의 섬유의 취급성이 현저하게 나빠진다.

본 발명에 사용하는 멀티 필러멘트로서의 유기 장섬유의 총 섬도는 100 dtex 내지 10000 dtex 가 바람직하고, 200 dtex 내지 8000 dtex 가 보다 바람직하다. 나아가서는, 500 dtex 내지 5000 dtex 가 보다 바람직하다. 섬도가 100 dtex 보다 작아지면, 실 자체의 강력이 작아지기 때문에 복합 재료에 대한 보강 효과를 얻기 어렵다. 섬도가 10000 dtex 보다 커지면, 실의 제조가 곤란해진다.

본 발명에 있어서, 유기 장섬유를 구성하는 단사의 섬도는 1 ? 30 dtex 인 것이 바람직하고, 나아가서는 상한값으로는 25 dtex 이하, 특히 20 dtex 이하인 것이 바람직하다. 또 하한값으로는 1.5 dtex 이상인 것이 바람직하다. 가장 바람직하게는 2 ? 20 dtex 의 범위이다. 이와 같은 범위에 있음으로써, 본 발명의 목적을 달성하기 쉬워진다. 단사 섬도가 1 dtex 미만에서는 제사성에 문제가 생기는 경향이 있고, 섬도가 지나치게 크면 섬유/수지 사이의 계면 강도가 저하되어, 복합 재료의 물성이 저하되는 경향이 있다.

본 발명에서 사용하는 유기 장섬유의 인장 강도는 6 ? 11 cN/dtex 인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 7 ? 10 cN/dtex 이다. 6 cN/dtex 미만에서는, 얻어지는 복합 재료의 강도가 지나치게 낮은 경향이 있다.

또한 본 발명의 유기 장섬유는, 180 ℃ 에 있어서의 건열 수축률이 20 ％ 이하인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 18 ％ 이하이다. 20 ％ 를 초과하면 성형 가공시의 열에 의한 섬유의 치수 변화가 커져, 보강 수지의 성형 형상에 불량이 발생하기 쉬워지는 경향이 있다.

이와 같은 물성을 갖는 유기 장섬유의 제조 방법에는, 특별히 한정은 없다. 예를 들어, 용융 방사하여 얻어지는 미연신사를 방사 후, 일단 권취하여 별도 연신하는 방법, 혹은 미연신사를 권취하지 않고 연속적으로 연신하는 방법 등에 의해 제조할 수 있다. 얻어지는 섬유는 고강도이고 치수 안정성도 우수한 것이다. 또, 원료가 되는 폴리머를 함유하는 용액을 습식 방사하는 방법으로도 유기 장섬유를 얻을 수 있다.

또, 수지 성형품의 특성을 높이는 목적으로, 적절한 처리제로 섬유 표면을 처리해도 된다. 이 경우, 섬유의 표면에, 그 섬유 100 중량부에 대해, 표면 처리제가 0.1 ? 10 중량부, 바람직하게는 0.1 ? 3 중량부 부착시키면 된다. 표면 처리제는, 열가소성 수지의 종류에 따라 적절히 선정하면 된다.

［연사］

본 발명의 유기 장섬유의 형태는, 꼬임을 가한 연사 코드, 또는 이 연사 코드로 구성되는 직물 혹은 편물이다. 꼬임이 실시됨으로써 섬유속이 팽팽해져, 섬유속 내부로의 수지의 함침이 억제된다. 수지의 함침에 대해서는 상세하게는 후술하는데, 유기 장섬유가 멀티 필러멘트로서, 그 섬유속 사이는 실질적으로 열가소성 수지가 함침되어 있는 것이 바람직하고, 또 유기 장섬유의 섬유속 내부는 실질적으로 열가소성 수지가 미함침인 것이 바람직하다.

유기 장섬유가 멀티 필러멘트인 경우, 제사 메이커로부터 공급된 원사는 꼬임이 없는 상태이기 때문에, 이 원사를 그대로 가공할 때에는 가지런한 단사가 흐트러져 섬유의 성능을 충분히 발현할 수 없을 우려가 있다. 또, 꼬임이 없는 실은 수속성 (收束性) 이 낮기 때문에 핸들링이 나쁘다. 이와 같은 실의 가지런함이나 핸들링성을 개선하기 위해서, 섬유에 꼬임을 가하는 것은 유효하다. 또, 원사에 꼬임을 가한 연사 코드는, 원사보다 신도가 높아지는 것, 굴곡 피로성이 높아지는 것 등으로부터 내충격성에 관해서 유효하다. 또, 연사 코드로 함으로써 멀티 필러멘트를 구성하는 단사를 최밀 충전화할 수 있다.

꼬임 구성에는 특별히 한정은 없고, 유기 장섬유에 1 번만 꼬임을 실시하는 편연이어도 되고, 2 개 이상의 실을 사용하여, 하연과 상연으로 구성되는 제연이어도 된다. 실의 강도나 취급성을 고려하면, 스날 (snarl) 의 발생을 억제하기 쉬운 제연이 바람직하고, 하연과 상연의 각각의 구성 가닥 수는 요구되는 물성에 맞추어 적절히 설정하면 된다. 섬유의 연수 (撚數) 는 1 m 당 1 회 ? 1000 회, 바람직하게는 10 ? 1000 회의 범위에서 규정된다. 이 중에서, 연사 코드의 강도와 신도의 곱인 터프니스를 생각하면, 1 m 당 연수는 30 회 내지 700 회가 바람직하고, 50 회 내지 500 회가 보다 바람직하다. 연수가 1000 회를 초과하면, 연사 코드의 강도가 지나치게 낮아지므로 복합 재료의 보강 효과를 고려하면 바람직하지 않다. 또, 연수가 1000 회를 초과하면 생산성도 극단적으로 나빠진다. 상기 연수 범위에서 하연과 상연의 횟수는 설정되는데, 스날의 억제를 고려하면, 하연과 상연은 꼬임 계수를 맞추어 연수를 설정하는 것이 바람직하다. 또, 타이어 코드에 사용되고 있는 하연과 상연의 횟수를 동일 수로 하는 밸런스 꼬임으로 하는 것도 연사 코드의 내구성의 면에서 바람직하다.

본 발명에 있어서, 유기 장섬유의 형태로는, 섬유에 꼬임을 실시한 연사 코드를 그대로 복수 개 고르게 하여 일방향재로서 사용해도, 직물이나 편물 등의 포백 형태, 즉 이방향재로서도 사용 가능하다. 본 발명의 복합 재료는 일방향재, 이방향재 각각, 사용하는 형태에 따라 적절히 선택할 수 있다. 연사 코드는 원사의 섬도, 연수, 및 코드의 간격 등에 따라 규정되지만, 바람직한 연사 코드의 1 층의 겉보기 중량으로는 30 ? 500 g/㎡ 이고, 보다 바람직하게는 50 ? 300 g/㎡ 이다. 연사 코드의 1 층의 겉보기 중량이 30 g/㎡ 보다 작아지면, 필요한 에너지 흡수 성능이 얻어지지 않는다. 반대로, 500 g/㎡ 보다 커지면 섬유속 사이로 수지가 들어가기 어려워지거나 복합 재료가 지나치게 무거워지는 경향이 된다.

직물에 있어서의 직조 조직으로는, 평직, 능직, 주자직 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 유기 장섬유속 사이로 수지가 함침되기 쉬운 평직이 바람직하다. 직물의 경사 밀도는, 장섬유속 사이의 수지의 함침성을 고려하면 2.5 ㎝ 당 5 가닥 내지 50 가닥이 바람직하고, 10 가닥 내지 40 가닥이 보다 바람직하다. 경사 밀도가 5 가닥 보다 적어지면, 실이 움직이기 쉬워지기 때문에 개구가 생기기 쉬워져, 직물의 취급성이 현저하게 나빠진다. 경사 밀도가 50 가닥보다 많아지면 장섬유속 사이가 지나치게 좁아져 섬유속 사이로 수지가 침투하기 어려워져, 목적하는 복합 재료가 얻어지지 않는다. 직물의 위사 밀도는 장섬유속 사이의 수지의 함침성 등을 고려하면 2.5 ㎝ 당 1 가닥 내지 50 가닥이 바람직하고, 1 가닥 내지 40 가닥이 보다 바람직하다. 직물 중에는, 직물 성능은 경사에 맡기고, 위사는 경사의 극단적인 개구를 억제하기 위해서 사용되고 있는 염직물도 있다. 이와 같은 염직물은 타이어 코드 등에 사용되고 있고, 위사가 극단적으로 적은 직물이지만, 본 발명에 있어서도 적용 가능하다. 이로부터, 2.5 ㎝ 당 위사 밀도는 1 가닥 이상 있으면 된다. 이것에 대해, 경사 밀도가 지나치게 많아져 50 가닥 이상이 되면 장섬유속 사이가 지나치게 좁아져 섬유속 사이로 수지가 침투하기 어려워져, 목적하는 복합 재료를 얻을 수 없어진다. 경사와 위사의 밀도는, 상기의 범위 내이면 동일, 언밸런스 중 어느 쪽이어도 상관없다. 직물의 겉보기 중량, 즉 복합 재료 중의 유기 장섬유 직물의 1 층의 겉보기 중량은, 유기 장섬유속 사이의 수지의 함침성을 고려하면 1 ㎡ 당 30 g 내지 500 g 이 바람직하고, 50 g 내지 400 g 이 보다 바람직하다. 겉보기 중량이 30 g 보다 적어지면, 직물 강도가 저하되기 때문에 복합 재료에 대한 보강 효과가 얻어지지 않는다. 겉보기 중량이 500 g 보다 많아지면, 장섬유속 사이가 좁아져 섬유속 사이로 수지가 함침되기 어려워져, 목적하는 복합 재료가 얻어지지 않게 된다.

편물에 있어서의 편직 조직으로는, 경편, 횡편, 러셀편 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 편물의 강도를 생각하면, 보다 강인한 조직으로 하기 쉬운 러셀편이 바람직하다. 편물로 한 경우의 겉보기 중량, 즉 복합 재료 중의 유기 장섬유 편물 1 층의 겉보기 중량은, 유기 장섬유속 사이의 수지의 함침성을 고려하면 1 ㎡ 당 30 g 내지 500 g 이 바람직하고, 50 g 내지 400 g 이 보다 바람직하다. 겉보기 중량이 30 g 보다 적어지면, 편물 강도가 저하되기 때문에 복합 재료에 대한 보강 효과가 얻어지지 않게 된다. 겉보기 중량이 500 g 보다 많아지면, 장섬유속 사이가 좁아져 섬유속 사이로 수지가 함침되기 어려워져, 목적하는 복합 재료가 얻어지지 않게 된다.

［섬유에 대한 수지 함침］

본 발명에서는, 섬유속 사이에 수지가 함침되어 있는데, 섬유속 내에는 수지가 함침되어 있지 않는 부분을 갖는 것, 즉 섬유속 내의 함침도가 낮은 것이 바람직하다. 유기 장섬유의 섬유속 내부는, 실질적으로 열가소성 수지를 미함침으로 함으로써, 보다 양호한 물성이 얻어지고 있다. 본 발명의 복합 재료에 있어서, 유기 장섬유속 사이는 실질적으로 열가소성 수지가 함침된 구조인 것이 바람직하다. 장섬유속 사이가 수지로 충분히 채워지지 않으면 장섬유속 사이에 보이드가 남는 상태가 되기 때문에, 복합 재료의 강도가 저하된다. 본 발명에 있어서, 유기 장섬유속 사이가 실질적으로 수지가 함침된 구조란, 섬유속 사이의 보이드율이 10 ％ 이하인 것을 가리킨다. 그 검증은, 체적이 산출 가능한 시료의 중량을 칭량하는 것이나 단면의 현미경 관찰에 의해 실시할 수 있다.

또, 본 발명의 복합 재료에 있어서, 유기 장섬유속 내부는 실질적으로 열가소성 수지가 함침되어 있어도 미함침이어도 되지만, 내충격성을 고려하면, 재료 중에서 섬유에는 다소 자유도가 있는 쪽이 에너지 흡수에 유효한 것으로 생각되기 때문에, 장섬유속 내부는 실질적으로 수지가 미함침인 쪽이 보다 바람직하다. 본 발명에 있어서, 멀티 필러멘트인 유기 장섬유속 내부가 실질적으로 수지 미함침이라는 것은, 섬유속 사이의 보이드율이 10 ％ 이하인 복합 재료 중에서, 섬유속 내부로의 수지 침투율이 50 ％ 이하인 것을 가리킨다.

그 검증은, 복합 재료로부터 꺼낸 유기 장섬유로부터, 멀티 필러멘트를 구성하는 단사를 어느 정도 꺼낼 수 있는지, 즉 유리 단사율을 산출함으로써 판단할 수 있다. 예를 들어, 250 가닥의 단사로 구성되는 유기 장섬유의 경우, 150 가닥의 유리 단사를 꺼낼 수 있으면 유리 단사율은 60 ％ 가 되고, 수지 함침율은 나머지의 40 ％ 로 하는 것이 된다. 또, 전자 현미경이나 광학 현미경 등의 현미경 관찰에 의해서도 수지 함침율은 확인할 수 있어 구체적으로는 복합 재료의 단면에 있어서의 공극부 면적의 비율로부터 구할 수 있다.

본 발명의 복합 재료의 단면 사진의 일례를 도 1 에, 비교예에 상당하는 복합 재료의 단면 사진의 일례를 도 2 에 나타낸다. 사진 중에 복수 관찰되는 둥근 형상은 유기 섬유의 단사 단면의 윤곽이고, 원이 조밀하게 모여 보이는 것이 섬유속이다. 원의 외측에 희게 보이는 것은 열가소성 수지이고, 검게 보이는 것은 공극부이다. 도 1 에서는 섬유속 내부에 보이드가 관찰되어 있고, 도 2 에서는 섬유속 내부에 열가소성 수지가 들어가 있는 것이 관찰된다.

상기와 같은 구조로 함으로써, 복합 재료의 강도는 유기 장섬유와 섬유속 사이의 열가소성 수지에 의해 유지할 수 있다. 또, 복합 재료 중에서 유기 장섬유, 엄밀하게는 섬유를 구성하는 단사에는 변형이나 움직임의 자유도가 있기 때문에, 복합 재료가 받은 충격을, 파괴도 수반하는 이들 자유도에 의해 흡수하는 것이 가능해져, 내충격성이 우수한 재료가 된다.

섬유속 내부로의 수지 침투 정도는, 상기 서술한 연사, 직물, 편물 구성에 더하여, 열가소성 수지의 종류의 선택, 또 후술하는 바와 같은 섬유속 사이로의 수지의 함침 공정에 있어서의 성형의 압력, 열가소성 수지의 온도 등에 의해 제어할 수 있다. 한편으로 유기 장섬유의 섬유속에 열경화성 수지를 함침시켜 복합 재료를 얻은 경우에는, 경화 전의 열경화성 수지는 저점도이기 때문에 섬유속 내부에까지 수지가 함침되므로, 물성이 저하, 예를 들어 내충격성이 낮아진다.

［복합 재료］

본 발명은 융점이 200 ℃ 이상인 유기 장섬유와 열가소성 수지로 이루어지는 복합 재료이다. 본 발명에 있어서, 유기 장섬유와 열가소성 수지의 조성비는, 체적비로 유기 장섬유 100 부에 대해, 열가소성 수지는 20 부 내지 900 부인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 25 부 내지 400 부이다. 유기 장섬유 100 부에 대한 열가소성 수지의 비율이 20 부 보다 적어지면, 장섬유의 섬유속 사이가 보이드 투성이가 되어 복합 재료의 역학적 강도가 크게 저하된다. 반대로, 900 부 보다 많아지면 유기 장섬유의 보강 효과가 충분히 발현되지 않게 된다.

복합 재료 중의 두께 10 ㎜ 당 유기 장섬유의 겉보기 중량은, 1000 ? 12000 g/㎡ 인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 2000 ? 10000 g/㎡ 이다. 유기 장섬유의 겉보기 중량이 1000 g/㎡ 보다 작아지면 필요한 에너지 흡수 성능이 발현되기 어려워진다. 반대로, 12000 g/㎡ 보다 커지면 장섬유의 섬유속 사이에 보이드가 발생하기 쉽고, 복합 재료의 역학적 강도가 크게 저하될 우려가 있다.

［열가소성 수지］

본 발명의 복합 재료는, 내충격성과 함께 고강도, 고탄성을 겸비하는 것을 목적으로 하기 때문에, 매트릭스는 일반적인 열가소성 수지인 것이 바람직하고, 열가소성 엘라스토머나 고무 등의 탄성체는 적합하지 않다. 그 기준으로는, 매트릭스의 열변형 온도가 80 ℃ 이상인 것이 바람직하다. 열변형성의 지표로는 하중 휨 온도를 사용한다.

본 발명의 복합 재료를 구성하는 열가소성 수지로는, 예를 들어 염화비닐 수지, 염화비닐리덴 수지, 아세트산비닐 수지, 폴리비닐알코올 수지, 폴리스티렌 수지, 아크릴로니트릴-스티렌 수지 (AS 수지), 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지 (ABS 수지), 아크릴 수지, 메타크릴 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리아미드 6 수지, 폴리아미드 11 수지, 폴리아미드 12 수지, 폴리아미드 46 수지, 폴리아미드 66 수지, 폴리아미드 610 수지, 폴리아세탈 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리에틸렌나프탈레이트 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리알릴레이트 수지, 폴리페닐렌에테르 수지, 폴리페닐렌술파이드 수지, 폴리술폰 수지, 폴리에테르술폰 수지, 폴리에테르에테르케톤 수지 등을 들 수 있다.

이 중에서도, 염화비닐 수지, 폴리스티렌 수지, ABS 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리아미드 6 수지, 폴리아미드 66 수지, 폴리아세탈 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리에틸렌나프탈레이트 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리알릴레이트 수지가 보다 바람직하고, 특히 바람직한 것은, 폴리프로필렌 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리아미드 6 수지, 폴리아미드 66 수지이다.

［제조 방법］

본 발명의 복합 재료, 그리고 복합 재료로 이루어지는 성형체의 제조 방법은, 섬유속 사이로의 수지의 함침에 의한 복합화, 및 얻어진 복합 재료의 부형으로 구성된다. 섬유속 사이로의 수지의 함침 방법은 특별히 한정되지 않고, 사용하는 유기 장섬유의 형태에 따라 적절히 선정하면 된다. 예를 들어, 유기 장섬유가 직물이나 편물 등의 포백 형태인 경우, 프레스 성형기나 진공 성형기 등을 사용하여, 열가소성 수지가 용융되고, 유기 섬유가 용융되지 않는 온도에서, 적층한 직물?편물과 수지 필름?부직포를 가압 또는 감압함으로써, 장섬유속 사이로 열가소성 수지가 함침된 복합 재료를 얻을 수 있다. 또, 유기 장섬유가 연사 코드인 경우, 상기 프레스 성형이나 진공 성형 외에, 압출 성형이나 인발 성형에 의해서도 장섬유속 사이로 열가소성 수지가 함침된 복합 재료를 얻을 수 있다. 예를 들어, 크릴 스탠드로 제작한 복수 개의 연사 코드를 일정 텐션하에서 인출하면서, 실 가이드를 사용하여 고르게 하여 인발 성형기의 함침 다이에 도입한다. 여기서, 연사 코드 사이에 용융 수지를 함침시킨 후, 함침 다이로부터 인발하여 냉각함으로써, 연속 섬유의 UD 시트를 얻을 수 있다.

부형 방법에도 특별히 한정은 없고, 섬유속 사이로 수지를 함침시킬 때에 동시에 실시해도 되고, 일단 섬유속 사이로 수지를 함침시킨 후에 다시 부형해도 된다. 수지 함침과 부형을 동시에 실시하는 경우에는, 원하는 형상이 얻어지는 금형을 이용하면 용이하게 성형체를 얻을 수 있다. 수지 함침과 부형을 나누어 실시하는 경우에도, 원하는 형상의 형틀 등을 이용하면 비교적 용이하게 부형할 수 있다.

이와 같이 부형 방법을 연구함으로써, 대형?평면?박물 부재로부터 소형?복잡 형상 부재까지 제작할 수 있다. 성형체의 형상으로는, 평판 외에 콜게이트, 트러스, 허니컴 등의 삼차원 형태를 들 수 있다.

유기 장섬유속 사이 및 섬유속 내부로의 수지 함침의 컨트롤은 상기 연사, 직물, 편물 구성이나 열가소성 수지의 종류 선택에 추가하여, 성형 조건에 의해 적절히 조정한다. 일반적으로, 성형 온도나 압력을 높이면, 수지의 용융 점도가 저하되기 때문에 수지의 침투성이 증가한다. 온도는, 수지가 결정성 수지인 경우에는 융점 온도로부터 융점 온도 ＋50 ℃, 수지가 비정성 수지인 경우에는 유리 전이 온도로부터 융점 ＋50 ℃ 의 범위가 바람직하다. 압력은 0.01 ㎫ 내지 20 ㎫의 범위, 시간은 30 초 내지 1 시간 정도의 범위가 바람직하다.

유기 장섬유와 열가소성 수지의 조합은, 사용하는 수지가 결정성 수지인 경우에는, 섬유의 융점은 수지의 융점보다 10 ℃ 이상 높은 것이 바람직하다. 또, 사용하는 수지가 비정성 수지인 경우에는, 섬유의 융점은 수지의 유리 전이 온도보다 10 ℃ 이상 높은 것이 바람직하다. 이 관점에서, 유기 장섬유가 폴리에스테르 장섬유 또는 나일론 장섬유로서, 열가소성 수지가 폴리프로필렌 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리아미드 6 수지, 또는 폴리아미드 66 수지인 조합이 바람직하다. 보다 구체적으로는, 유기 장섬유가 나일론 6 장섬유인 경우에는, 열가소성 수지는 폴리프로필렌 수지와의 조합이 바람직하고, 유기 장섬유가 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유, 또는 나일론 66 장섬유인 경우에는, 열가소성 수지는 폴리프로필렌 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리아미드 6 수지가 바람직하다. 또, 유기 장섬유가 폴리에틸렌나프탈레이트 섬유인 경우에는 열가소성 수지는 폴리프로필렌 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리아미드 6 수지, 또는 폴리아미드 66 수지가 바람직하다. 또한, 유기 장섬유가 융점 280 ℃ 이상인 고융점 타입의 폴리에틸렌나프탈레이트 섬유인 경우에는 상기 열가소성 수지와 함께, 융점이 280 ℃ 미만의 레귤러 타입의 폴리에틸렌나프탈레이트 수지도 적용 가능해진다.

［충격 흡수성］

본 발명의 복합 재료는 시험 속도 11 m/sec, 시험편 누름 지그의 개구부 직경 40 ㎜, 직경 10 ㎜ 스트라이커에 의한 고속 타발 시험에 있어서의 흡수 에너지가 10 J 이상인 것을 특징으로 한다. 보다 바람직하게는 흡수 에너지가 12 J 이상이다. 상기 서술한 바와 같이, 유기 장섬유의 종류, 겉보기 중량, 매트릭스의 열가소성 수지, 섬유속 사이의 함침 정도, 및 섬유속 내부의 함침 정도로부터 원하는 에너지 흡수 성능을 갖는 복합 재료로 할 수 있다. 흡수 에너지의 상한은 실질 500 J 이다.

［샌드위치재］

본 발명은 또한 상기 복합 재료를 코어재로 하는 샌드위치재를 포함한다. 본 발명의 샌드위치재는, 상기 복합 재료를 충격 흡수재로서 코어재에 사용하여 스킨층과 조합함으로써 구성된다. 스킨재로는 고강성재가 바람직하지만, 이것에 대해서는 후술한다. 스킨재와 코어재의 체적비는, 스킨재 100 부에 대해, 코어재가 40 ? 9900 부인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 스킨재 100 부에 대해, 코어재가 100 ? 1000 부이다. 스킨재 100 부에 대한 코어재의 체적이 40 부 보다 작아지면, 샌드위치재의 강도나 강성은 높지만 충분한 충격 흡수성이 발현되기 어려워진다. 반대로, 스킨재 100 부에 대한 코어재의 체적이 9900 부 보다 커지면, 강도나 강성은 코어재 단독인 경우와 큰 차이 없는 레벨에 머물어, 수고스럽게 굳이 샌드위치재로 할 필요가 없어진다.

［스킨재］

샌드위치재에 있어서의 스킨재는 하기 식 (1) 로 정의되는 비탄성 (E) 이 2.5 이상인 강화 섬유를 함유하는 섬유 강화 복합 재료로 이루어지는 고강성재인 것이 바람직하다.

E＝M/D/9.8 (1)

여기서, E 는 비탄성, M 은 섬유의 탄성률 (㎫), D 는 섬유의 밀도 (g/㎤) 이다.

이와 같은 강화 섬유의 구체예로는, 유리 섬유, 탄소 섬유, 스틸 섬유 (스테인리스 섬유), 세라믹 섬유 등의 무기 섬유, 및 아라미드 섬유 등을 들 수 있다. 이 중에서도, 범용성이나 취급성으로부터 유리 섬유, 탄소 섬유, 아라미드 섬유 가 바람직하다.

강화 섬유는, 복수 개의 단사 (모노 필러멘트) 로 구성되는 멀티 필러멘트인 것이 바람직하다. 모노 필러멘트는 생산성이 낮고, 고가이기 때문이다. 멀티 필러멘트를 구성하는 단사의 가닥 수는 2 개 내지 100000 가닥이 바람직하고, 50 가닥 내지 50000 가닥이 보다 바람직하다. 나아가서는, 100 가닥 내지 30000 가닥이 보다 바람직하다. 단사 가닥 수가 100000 가닥을 초과하면, 생산이 곤란함과 함께, 멀티 필러멘트로서의 섬유 취급성이 현저하게 나빠진다.

멀티 필러멘트로서의 강화 섬유의 총 섬도는 100 dtex 내지 100000 dtex 가 바람직하고, 200 dtex 내지 50000 dtex 가 보다 바람직하다. 나아가서는, 500 dtex 내지 30000 dtex 가 보다 바람직하다. 섬도가 100 dtex 보다 작아지면, 섬유의 생산성이 떨어지기 때문에 섬유가 고가가 된다. 섬도가 100000 dtex 보다 커지면, 실의 제조가 곤란해진다.

강화 섬유를 구성하는 단사의 섬도는 0.1 ? 20 dtex 인 것이 바람직하고, 나아가서는 상한값으로는 15 dtex 이하, 특히는 10 dtex 이하인 것이 바람직하다. 또 하한값으로는 0.3 dtex 이상인 것이 바람직하다. 가장 바람직하게는 0.5 ? 5 dtex 의 범위이다. 이와 같은 범위에 있음으로써, 본 발명의 목적을 달성하기 쉬워진다. 단사 섬도가 0.1 dtex 미만에서는 제사성에 문제가 생기는 경향이 있고, 섬도가 지나치게 크면 보강 효과가 저하되어, 샌드위치재의 물성이 저하되는 경향이 있다.

고강성재를 구성하는 강화 섬유의 강도는 500 ㎫ 이상인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 1000 ㎫ 이상이다. 500 ㎫ 미만에서는, 얻어지는 샌드위치재의 강도가 지나치게 낮은 경향이 있다.

또 강화 섬유의 탄성률은 30 ㎬ 이상인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 50 ㎬ 이상이다. 30 ㎬ 미만에서는, 얻어지는 샌드위치재의 강성이 지나치게 낮은 경향이 있다.

이와 같은 물성을 갖는 섬유의 제조 방법에는, 특별히 한정은 없다. 예를 들어, 용융 방사하여 얻어지는 미연신사를 연신하는 방법, 원료 성분을 함유하는 용액을 습식 방사하는 방법, 원료가 되는 섬유를 소성, 탄화하는 방법 등에 의해 목적으로 하는 강화 섬유를 얻을 수 있다.

또, 샌드위치재 및 성형품의 특성을 높이는 목적으로, 적절한 처리제로 섬유 표면을 처리해도 된다. 이 경우, 섬유의 표면에, 그 섬유 100 중량부에 대해, 표면 처리제가 0.1 ? 10 중량부, 바람직하게는 0.1 ? 3 중량부 부착시키면 된다. 표면 처리제는, 열가소성 수지의 종류에 따라 적절히 선정하면 된다.

또, 고강성재를 구성하는 매트릭스로는, 염화비닐 수지, 염화비닐리덴 수지, 아세트산비닐 수지, 폴리비닐알코올 수지, 폴리스티렌 수지, 아크릴로니트릴-스티렌 수지 (AS 수지), 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지 (ABS 수지), 아크릴 수지, 메타크릴 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리아미드 6 수지, 폴리아미드 11 수지, 폴리아미드 12 수지, 폴리아미드 46 수지, 폴리아미드 66 수지, 폴리아미드 610 수지, 폴리아세탈 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리에틸렌나프탈레이트 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리알릴레이트 수지, 폴리페닐렌에테르 수지, 폴리페닐렌술파이드 수지, 폴리술폰 수지, 폴리에테르술폰 수지, 폴리에테르에테르케톤 수지 등의 열가소성 수지, 에폭시 수지, 폴리우레탄 수지, 불포화 폴리에스테르수지, 페놀 수지, 우레아 수지, 멜라민 수지, 디알릴프탈레이트 수지 등의 열경화성 수지를 들 수 있다. 이 중에서도, 성형성, 생산성, 가공성이 우수한 열가소성 수지가 바람직하고, 열가소성 수지 중에서도 염화비닐 수지, 폴리스티렌 수지, ABS 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리아미드 6 수지, 폴리아미드 66 수지, 폴리아세탈 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리에틸렌나프탈레이트 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리알릴레이트 수지가 보다 바람직하고, 특히 바람직한 것은, 폴리프로필렌 수지, 폴리아미드 6 수지, 폴리아미드 66 수지이다.

스킨재에 있어서의 고강성재 중에 있어서, 강화 섬유의 형태로는, 단섬유, 장섬유, 및 직물이나 편물 등의 포백 형태를 들 수 있고, 이들은 샌드위치재 또는 성형체의 용도에 따라 적절히 구분하여 사용하면 된다.

또, 스킨재에 있어서의 고강성재에 있어서, 강화 섬유속 내부는 매트릭스 수지가 함침되어 있는 것이 바람직하고, 수지의 함침도는 체적비로 80 ％ 이상이 바람직하고, 90 ％ 이상이 보다 바람직하다. 더욱 바람직하게는 95 ％ 이상이다. 섬유속 내부로의 수지의 함침도가 80 ％ 미만이면, 샌드위치재의 강도, 강성이 모두 목표로 하는 레벨에 도달하지 않는다.

강화 섬유속 내부로의 수지 함침도의 검증은, 체적이 판명되어 있는 고강성재 중의 섬유 성분 또는 수지 성분의 일방을 용해, 분해, 연소 등의 방법에 의해 제거하고, 처리 전후의 중량차로부터 산출함으로써 실시한다.

스킨재에 있어서의 고강성재에 있어서, 강화 섬유와 매트릭스 수지의 조성비는, 체적비로 강화 섬유 100 부에 대해, 매트릭스 수지는 20 부 내지 900 부인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 25 부 내지 400 부이다.

강화 섬유 100 부에 대한 매트릭스 수지의 체적비율이 20 부 보다 적어지면, 재료 안에 보이드가 발생하기 쉬워져, 샌드위치재의 역학적 강도가 크게 저하된다. 반대로, 900 부 보다 많아지면 강화 섬유의 보강 효과가 충분히 발현되지 않게 된다.

고강성재를 상기와 같은 원료, 조성, 구성으로 함으로써, 샌드위치재 및 성형체에 강도와 강성을 부여할 수 있다.

스킨재인 고강성재의 매트릭스 수지와 코어재이며 충격 흡수재인 복합 재료의 매트릭스 수지는 반드시 동일한 필요는 없고, 용착되는 수지, 혹은 상용되는 수지이면 상이해도 된다.

［샌드위치재의 제조］

샌드위치재의 제조 방법은, 미리 스킨재와 코어재를 개별적으로 제작해 두고 후에 복합화하는 방법, 스킨재와 코어재의 원료를 합하여 1 단계로 복합화하는 방법 중 어느 쪽이어도 된다.

예를 들어, 2 단계로 복합화하는 방법으로는, 스킨재와 코어재의 원료가 되는 강화 섬유와 매트릭스 수지를 프레스 성형기, 진공 성형기, 압출 성형기, 인발 성형기 등에 주입하고, 각각 성형한다. 이 때, 고강성재는 섬유속 내에 수지가 함침되어 있는 쪽이 성능면에서 바람직하기 때문에, 보다 엄격한 온도, 압력, 시간 조건으로 성형하는 경우가 많다. 그 후, 비교적 온화한 조건으로 성형한 코어재의 복합 재료와 프레스 성형기, 진공 성형기, 고주파 용착기 등을 사용하여 용 착한다. 고강성재와 코어재의 복합 재료의 성형 방법이 동일하고, 성형 조건이 크게 동떨어져 있지 않으면, 1 단계로 성형해도 된다.

또, 샌드위치재의 성형 방법은 용도의 형상에 맞추어 적절히 설정해도 된다. 복합 재료의 매트릭스가 열가소성 수지이면, 단순한 형태라면 매트릭스 수지의 유리 전이 온도 이상에서 부형 가능해지는 경우가 있다. 또 복잡한 형상이어도, 매트릭스 수지의 융점 전후의 온도에서 부형 가능해진다. 이것으로부터, 복합화시에 동시에 성형해도 되고, 일단 평판 등의 기재를 제작한 후에 재차 가온하여 부형?성형해도 된다. 성형 방법으로는, 원하는 형상의 형틀이나 금형을 사용한 프레스 성형, 진공 성형 등을 들 수 있고, 대형?평면?박물 부재로부터 소형?복잡 형상 부재까지 제작할 수 있다. 성형체의 형상으로는, 평판 외에 콜게이트, 트러스, 허니컴 등의 삼차원 형태를 들 수 있다.

섬유속 사이 및 섬유속 내부로의 수지 함침의 컨트롤은 성형 조건으로 적절히 조정한다. 일반적으로, 성형 온도나 압력을 높이면, 수지의 용융 점도가 저하되기 때문에 수지의 침투성이 증가한다. 온도는, 수지가 결정성 수지인 경우에는 융점 온도로부터 융점 온도＋50 ℃, 수지가 비정성 수지인 경우에는 유리 전이 온도로부터 융점＋50 ℃ 의 범위가 바람직하다. 압력은 0.01 ㎫ 내지 20 ㎫ 의 범위, 시간은 30 초 내지 1 시간 정도의 범위가 바람직하다.

섬유와 매트릭스 수지의 조합은, 사용하는 수지가 결정성 수지인 경우에는, 섬유의 융점은 수지의 융점보다 10 ℃ 이상 높은 것이 바람직하다. 또, 사용하는 수지가 비정성 수지인 경우에는, 섬유의 융점은 수지의 유리 전이 온도보다 10 ℃ 이상 높은 것이 바람직하다.

[성형체］

그 복합 재료, 그리고 그 복합 재료를 코어재로 하는 샌드위치재로 함으로써, 고강도, 고강성 충격 흡수 재료인 성형체를 제공할 수 있다. 본 발명은 상기 복합 재료로부터 얻어지는 성형체를 포함한다. 본 발명은 상기 샌드위치재로부터 얻어지는 성형체를 포함한다.

［자동차용 부품］

그 복합 재료, 그리고 그 복합 재료를 코어재로 하는 샌드위치재는, 자동차 구조재용 부품, 자동차 외장재용 부품, 자동차 내장재용 부품에 바람직하게 사용된다. 본 발명은 상기 복합 재료, 및/또는 샌드위치재로부터 얻어지는 자동차 구조재용 부품, 자동차 외장재용 부품, 자동차 내장재용 부품을 포함한다. 자동차 구조재용 부품으로는, 예를 들어 크래쉬 스트럭쳐, 플로어 팬 등을 들 수 있다. 자동차 외장재용 부품으로는, 예를 들어 범퍼, 보닛, 펜더 등을 들 수 있다. 자동차 내장재용 부품으로는, 예를 들어 계기판, 도어 트림, 센터 콘솔, 필러 커버 등을 들 수 있다.

그 복합 재료는 충격 흡수가 우수하므로 충격 흡수 부재, 예를 들어 범퍼, 보닛, 펜더, 플로어, 좌석, 도어 트림, 필러 커버 등에 사용된다.

그 복합 재료를 코어재로 하는 샌드위치재는 충격 흡수성에 더하여 강성도 우수하기 때문에, 상기 용도에 더하여 구조 부재, 예를 들어 크래쉬 스트럭쳐, 플로어 팬 등에 사용된다.

실시예

이하, 실시예를 들어, 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다. 본 발명은 이들에 의해 조금도 한정되지 않는다.

1) 유기 섬유의 연수 측정

직물, 편물, 연사 코드로 구성사를 샘플링하여, 1 m 당 연수 (T/m) 를 측정하였다. 구성사가 편연 (1 가닥 꼬임) 인 경우에는 그 연수를 측정하고, 제연 (2 개 꼬임) 인 경우에는 상연, 하연 각각의 연수를 측정하였다.

2) 섬유 (유기 장섬유 및 강화 섬유)/수지의 섬유 체적분율 측정

1 ㎠ 내지 10 ㎠ 의 시료의 중량을 칭량한다. 섬유 또는 수지 중 어느 일방을 용해, 또는 분해하는 약품을 사용하여 용해 성분을 추출한다. 잔류물을 세정 및 건조 후에 칭량한다. 잔류물과 용해 성분의 중량, 및 섬유와 수지의 비중으로부터 섬유와 수지의 체적분율을 산출한다. 예를 들어, 수지가 폴리프로필렌인 경우, 가열한 톨루엔 또는 자일렌을 사용함으로써, 폴리프로필렌만을 용해할 수 있다. 수지가 폴리아미드인 경우에는, 가열한 포름산에 의해 폴리아미드를 분해할 수 있다. 수지가 폴리카보네이트인 경우에는 가열한 염소화탄화수소를 사용함으로써, 폴리카보네이트를 용해할 수 있다. 또 섬유/수지의 섬유 체적분율로부터, 섬유 100 부에 대한 수지의 체적부를 구할 수 있고, 예를 들어 섬유 체적분율이 50 ％ 인 경우, 수지 100 부에 대해 섬유의 체적부는 100 부가 된다.

3) 복합 재료 10 ㎜ 두께 당 섬유 겉보기 중량 평가

복합 재료 중의 섬유 체적분율, 및 섬유 비중으로부터 복합 재료 10 ㎜ 두께 당 섬유 겉보기 중량 (g/㎡) 을 산출하였다.

4) 섬유속 사이의 보이드율 측정

시료를 마이크로톰으로 절단하고, 그 단면을 현미경 관찰하여 섬유속 사이를 2 치화 처리함으로써 보이드율을 산출하였다.

5) 섬유에 대한 수지의 함침도 평가

고강성재에 대해서는, 시료의 단면을 현미경 관찰하여, 기포의 비율을 산출함으로써 수지의 함침도를 평가하였다. 복합 재료에 대해서는, 시료로부터 꺼낸 장섬유를 핀셋이나 바늘 등을 사용하여 풀고, 용이하게 선별할 수 있는 멀티 필러멘트 구성 단사의 가닥 수로부터, 유리 단사율을 산출한다. 예를 들어, 250 가닥의 단사로 구성되는 유기 장섬유의 경우, 150 가닥의 유리 단사를 꺼낼 수 있으면 유리 단사율은 60 ％ 가 되고, 수지의 함침도는 체적분율로 나머지인 40 ％ 가 된다.

6) 인장 시험

고강성재와 샌드위치재의 인장 시험은, JIS K 7165 를 참고로 하여 A＆D 사 제조의 텐실론 만능 시험기를 사용하여 측정하였다. 시험편의 형상은 A 형 시험편으로 하고, 폭은 15 ㎜, 두께는 2 ㎜ 로 하였다. 척간 거리는 136 ㎜, 시험 속도는 2 ㎜/분으로 하였다. 복합 재료에 대해서는, JIS K 7113 에 준거하여, 시마즈 제작소 제조의 오토그래프 AG-I 형을 사용하여 측정하였다. 시험편의 형상은 1 호형 시험편으로 하고, 시장부 (試長部) 길이는 60 ㎜, 폭은 10 ㎜ 로 하였다. 척간 거리는 115 ㎜, 시험 속도는 10 ㎜/분으로 하였다.

7) 성형품의 낙추 충격 시험

인스트론사 제조의 다이나탭 낙추 충격 시험기 9250 HV 형을 사용하여 측정하였다. 시험편 사이즈 150 ㎜×100 ㎜, 추 중량 5.43 kg, 부하 에너지량 45 J로 하였다.

8) 고속 타발 시험

시마즈 제작소 제조의 하이드로 쇼트 HITS-P10 형을 사용하고, ISO 6603-2 규격에 준거하여 시험편을 타발했을 때의 최대 하중과 흡수 에너지량, 및 최대 하중점 변위를 측정하였다. 시험편 사이즈는 140 ㎜×140 ㎜ 로 하고, 스트라이커 직경은 10 ㎜, 누름 지그의 개구부 직경은 40 ㎜, 시험 속도는 11 m/초로 하였다. 이 시험에서 얻어진 변위-하중 곡선의 면적을 시험편의 흡수 에너지량으로서 평가하였다.

9) 압축 시험

A＆D 사 제조의 텐실론 만능 시험기를 사용하고, SACMA SRM1 규격에 준거하여 측정하였다. 시험편의 형상은 직사각형상으로 폭은 15 ㎜, 길이는 80 ㎜, 표선간 거리는 4.8 ㎜ 로 하였다. 시험 속도는 1 ㎜/분으로 하였다.

［사용 원료］

1) 폴리프로필렌 필름

선톡스사 제조 선톡스-CP 필름, K 그레이드, 두께 30 ㎛

2) 폴리아미드 6 필름

유니티카사 제조 엠블럼 ON 필름, 표준 그레이드, 두께 25 ㎛

3) 폴리카보네이트 필름

테이진 화성사 제조 팬라이트 L-1225L 을 사용하여 필름 제작, 두께 100 ㎛

4) 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름

테이진 듀퐁 필름 제조 테이진 테트론 필름, 표준 S 그레이드, 두께 25 ㎛

5) 폴리에틸렌나프탈레이트 필름

테이진 듀퐁 필름 제조 테이진 테오넥스 필름, 표준 Q51 그레이드, 두께 25 ㎛

6) 폴리에틸렌테레프탈레이트 직물

테이진 화이버사 제조 T-4498 직물 : 원사 ; 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 1100 dtex 192f, 연수 ; 120 T/m (S 방향), 조직 ; 평직, 두께 ; 0.4 ㎜, 겉보기 중량 ; 175 g/㎡

7) 폴리에틸렌나프탈레이트 직물

테이진 화이버사 제조 PF-1200 직물 : 원사 ; 폴리에틸렌나프탈레이트 섬유 1100 dtex 250f (융점 280 ℃ 미만), 연수 ; 30 T/m (S 방향), 조직 ; 능직, 두께 ; 0.5 ㎜, 겉보기 중량 ; 310 g/㎡

8) 폴리에틸렌테레프탈레이트 편물

테이진 화이버사 제조 T-11588 직물 : 원사 ; 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 560 dtex 96f, 연수 ; 60 T/m (S 방향), 조직 ; 러셀편, 두께 ; 0.3 ㎜, 겉보기 중량 ; 120 g/㎡

9) 폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드

테이진 화이버사 제조 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 P900M 1100 T250f 를 원사로 하고, 카지테크사 제조의 링 연사기를 사용하여 Z 방향으로 275 T/m 하연을 가했다 (꼬임 계수 3.0). 다음으로, 하연사 2 개를 합하여 S 방향으로 200 T/m 상연을 가하여 (꼬임 계수 3.0), 실험용의 연사 코드로 하였다. 연사 코드 1 가닥의 직경은 0.5 ㎜ 였다. 이외에도 동일한 방법으로 상/하 연수 : 7/10 (T/m), 710/1000 (T/m), 965/1365 (T/m) 의 연사 코드를 얻었다.

10) 폴리에틸렌나프탈레이트 연사 코드 A

테이진 화이버사 제조 폴리에틸렌나프탈레이트 섬유 Q904M 1100 T250f (융점 280 ℃ 미만) 를 원사로 하고, 폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드와 동일한 가공을 실시하여, 상/하 연수 : 200/275 (T/m) 의 연사 코드를 얻었다.

11) 폴리에틸렌나프탈레이트 연사 코드 B

WO 2009/113555 공보에 기재된 방법으로 제사한 융점 285 ℃ 이상의 폴리에틸렌나프탈레이트 섬유 1100 dtex 250f 를 원사로서 폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드와 동일한 가공을 실시하여, 상/하 연수 : 200/275 (T/m) 의 연사 코드를 얻었다.

12) 나일론 66 연사 코드

아사히 카세이 섬유사 제조 나일론 66 섬유 T5 940 T140f 를 원사로 하고, 폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드와 동일한 가공을 실시하여, 상/하 연수 : 210/300 (T/m) 의 연사 코드를 얻었다.

13) 폴리에틸렌테레프탈레이트 무연사 코드

테이진 화이버사 제조 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 P900M 1100 T250f 를 원사로 하고, 꼬임을 가하지 않고 2 사 합사한 것을 무연사 코드로 하였다.

14) 폴리에틸렌테레프탈레이트 단섬유

테이진 화이버사 제조 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 P900M 1100 T250f 를 원사로 하고, 기요틴 커터를 사용하여 1 ㎜ 의 길이로 컷하였다.

15) 탄소 섬유 원사

토호 테낙스사 제조 STS40 24K (섬도 16000 dtex), 및 HTS40 12 K (섬도 8000 dtex) 를 사용하였다. 비탄성은 12.2

16) 탄소 섬유 단섬유

탄소 섬유 원사를 로터리 커터를 사용하여 5-50 ㎜ 길이로 컷하였다.

17) 탄소 섬유 직물

토호 테낙스사 제조 STS40 24K 를 레피아 직기를 사용하여 제직하였다. 직조직은 평직으로 하고, 겉보기 중량은 200 g/㎡ 으로 조정하였다.

18) 유리 섬유 원사

닛토 방적사 제조 RS240 QR-483 비탄성은 4.2

19) 아라미드 섬유

테이진 테크노 프로덕츠사 제조 테크노라 T-241J 1670 T1000f. 실험시에는, 원사를 10 가닥 가지런히 하면서 합사하고, 섬도를 16700 dtex 로 조정하여 사용하였다. 비탄성은 5.1

실시예 1 : 폴리에틸렌나프탈레이트 직물/폴리프로필렌 성형체

폴리에틸렌나프탈레이트 직물과 폴리프로필렌 필름을, 필름 8 장/직물 1 장/필름 16 장/직물 1 장/필름 16 장/직물 1 장/필름 16 장/직물 1 장/필름 8 장의 순서로 적층하고, 메이키 제작소 제조 핫 프레스 MHPC 형을 사용하여, 최고 온도 200 ℃, 최대 압력 0.5 ㎫ 로 10 분간 가열 가압함으로써 폴리프로필렌 필름을 용융하여, 폴리에틸렌나프탈레이트 직물의 섬유속 사이로 폴리프로필렌을 침투시켰다. 그 후, 가압한 상태로 냉각하여, 폴리에틸렌나프탈레이트 직물/폴리프로필렌의 일체 성형체를 얻었다. 성형체의 두께는 1.6 ㎜ 이고, 직물의 체적분율은 35 ％ 였다. 섬유속 내로의 폴리프로필렌의 함침도는 체적분율로 35 ％ 였다. 얻어진 성형체로부터, 직물의 경사 방향을 기준으로 하여 인장 시험편을 잘라 내어 평가하였다. 또, 낙추 충격 시험편, 고속 타발 시험편도 잘라 내어 평가하였다. 평가 결과를 표 1 에 나타낸다.

실시예 2 : 폴리에틸렌테레프탈레이트 직물/폴리프로필렌 성형체

폴리에틸렌테레프탈레이트 직물과 폴리프로필렌 필름을, 필름 4 장/직물 1 장/필름 8 장/직물 1 장/필름 8 장/직물 1 장/필름 8 장/직물 1 장/필름 4 장의 순서로 적층하는 것 이외에는 실시예 1 과 동일한 처리를 실시하여, 폴리에틸렌테레프탈레이트 직물/폴리프로필렌의 일체 성형체를 얻었다. 성형체의 두께는 1.4 ㎜ 이고, 직물의 체적분율은 37 ％ 였다. 섬유속 내로의 폴리프로필렌의 함침도는 체적분율로 30 ％ 였다. 평가 결과를 표 1 에 나타낸다.

실시예 3 : 폴리에틸렌테레프탈레이트 직물/폴리프로필렌 성형체

성형 조건을 210 ℃, 2.0 ㎫ 로 하는 것 이외에는 실시예 2 와 동일한 처리를 실시하여, 폴리에틸렌테레프탈레이트 직물/폴리프로필렌의 일체 성형체를 얻었다. 성형체의 두께는 1.3 ㎜ 이고, 직물의 체적분율은 37 ％ 였다. 섬유속 내로의 폴리프로필렌의 함침도는 체적분율로 95 ％ 였다. 평가 결과를 표 1 에 나타낸다.

실시예 4 : 폴리에틸렌테레프탈레이트 편물/폴리프로필렌 성형체

폴리에틸렌테레프탈레이트 편물과 폴리프로필렌 필름을, 필름 3 장/편물 1 장/필름 6 장/편물 1 장/필름 6 장/편물 1 장/필름 6 장/편물 1 장/필름 3 장의 순서로 적층하는 것 이외에는 실시예 1 과 동일한 처리를 실시하여, 폴리에틸렌테레프탈레이트 편물/폴리프로필렌의 일체 성형체를 얻었다. 성형체의 두께는 0.9 ㎜ 이고, 편물의 체적분율은 34 ％ 였다. 섬유 내로의 폴리프로필렌의 함침도는 체적분율로 28 ％ 였다. 평가 결과를 표 1 에 나타낸다.

실시예 5 : 폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드/폴리프로필렌 성형체

폴리프로필렌 필름 6 장을 알루미늄제 평판에 첩부 (貼付) 한 후, 이 위에 상/하 연수 : 200/275 (T/m) 의 폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드를 100 g 의 텐션하, 1 ㎜ 의 피치로 감았다. 다음으로, 이 연사 코드 상에 필름 6 장을 첩부한 후, 메이키 제작소 제조 핫 프레스 MHPC 형을 사용하여, 최고 온도 200 ℃, 최대 압력 0.5 ㎫ 로 10 분간 가열 가압함으로써 폴리프로필렌 필름을 용융하여, 폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드의 코드 사이로 폴리프로필렌을 침투시켰다. 그 후, 가압한 상태로 냉각시켜, 폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드/폴리프로필렌 일체 성형체를 얻었다. 성형체의 두께는 0.4 ㎜ 이고, 연사 코드의 체적분율은 33 ％ 였다. 섬유 내로의 폴리프로필렌의 함침도는 체적분율로 15 ％ 였다. 얻어진 성형체로부터, 연사 코드 방향을 기준으로 하여 인장 시험편을 잘라 내어 평가하였다. 또, 성형체를 연사 코드 0 도 방향, 90 도 방향, 0 도 방향과 중첩시킨 후에 재차 가열 가압하고, 그 후 가압한 상태로 냉각시킴으로써 폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드/폴리프로필렌의 3 플라이 성형체를 얻었다. 성형체의 두께는 1.2 ㎜ 이고, 연사 코드의 체적분율은 33 ％ 였다. 이 3 플라이 성형체로부터 낙추 충격 시험편과 고속 타발 시험편을 잘라 내어 평가하였다. 평가 결과를 표 1 에 나타낸다.

실시예 6 : 폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드/폴리프로필렌 성형체

성형 조건을 210 ℃, 2.0 ㎫ 로 하는 것 이외에는 실시예 5 와 동일한 처리를 실시하여, 폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드/폴리프로필렌 일체 성형체를 얻었다. 성형체의 두께는 0.4 ㎜ 이고, 연사 코드의 체적분율은 33 ％ 였다. 섬유 내로의 폴리프로필렌의 함침도는 체적분율로 70 ％ 였다. 평가 결과를 표 1 에 나타낸다.

비교예 1 : 폴리에틸렌테레프탈레이트 단섬유/폴리프로필렌 성형체

컷 길이 1 ㎜ 의 폴리에틸렌테레프탈레이트 단섬유와 폴리프로필렌 수지를, 서모 플라스틱스 공업 제조의 단축 압출기 TP15 형을 사용하여 210 ℃ 에서 1 분간혼련하여, 폴리에틸렌테레프탈레이트 단섬유와 폴리프로필렌의 복합 재료 스트랜드를 얻었다. 다음으로, 닛세이 수지 공업 제조의 소형 사출 성형기 EP5 형을 사용하여, 얻어진 스트랜드로부터, 210 ℃ 에서 인장 시험편, 낙추 충격 시험편, 고속 타발 시험편을 제작하였다. 시험편에 있어서의 섬유의 체적분율은 34 ％ 였다. 시험편의 단면을 레이저 현미경 관찰한 결과, 단섬유는 단사 레벨까지 갈라져 수지 중에서 양호하게 분산되어 있고, 단사의 응집체는 관찰되지 않았다 (폴리프로필렌의 함침도는 체적분율로 100 ％). 평가 결과를 표 1 에 나타낸다.

비교예 2 : 폴리프로필렌 성형체

폴리프로필렌 필름 40 장을 적층하고, 메이키 제작소 제조 핫 프레스 MHPC 형을 사용하여, 최고 온도 200 ℃, 최대 압력 1.0 ㎫ 로 10 분간 가열 가압함으로써 폴리프로필렌 필름을 용융하고, 그 후, 가압한 상태로 냉각시킴으로써 폴리프로필렌의 성형체를 얻었다. 성형체의 두께는 1.2 ㎜ 였다. 평가 결과를 표 1 에 나타낸다.

비교예 3 : 폴리카보네이트 성형체

폴리카보네이트 필름 12 장을 적층하고, 메이키 제작소 제조 핫 프레스 MHPC 형을 사용하여, 최고 온도 250 ℃, 최대 압력 2.0 ㎫ 로 10 분간 가열 가압함으로써 폴리카보네이트 필름을 연화 용융하고, 그 후, 가압한 상태로 냉각시킴으로써 폴리카보네이트의 성형체를 얻었다. 성형체의 두께는 1.2 ㎜ 였다. 평가 결과를 표 2 에 나타낸다.

실시예 7 : 폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드/폴리아미드 6 성형체

폴리아미드 6 필름 7 장을 알루미늄제 평판에 첩부한 후, 이 위에 상/하 연수 : 200/275 (T/m) 의 폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드를 100 g 의 텐션하, 1 ㎜ 의 피치로 감았다. 다음으로, 이 연사 코드 위에 필름 7 장을 첩부한 후, 메이키 제작소 제조 핫 프레스 MHPC 형을 사용하여, 최고 온도 240 ℃, 최대 압력 0.5 ㎫ 로 10 분간 가열 가압함으로써 폴리아미드 6 필름을 용융하여, 폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드의 코드 사이로 폴리아미드 6 을 침투시켰다. 그 후, 가압한 상태로 냉각시켜, 폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드/폴리아미드 6 일체 성형체를 얻었다. 성형체의 두께는 0.4 ㎜ 이고, 연사 코드의 체적분율은 35 ％ 였다. 섬유 내로의 폴리아미드 6 의 함침도는 체적분율로 20 ％ 였다. 얻어진 성형체로부터, 연사 코드 방향을 기준으로 하여 인장 시험편을 잘라 내어 평가하였다. 또, 성형체를 연사 코드 0 도 방향, 90 도 방향, 0 도 방향과 중첩시킨 후에 재차 가열 가압하고, 그 후 가압한 상태로 냉각시킴으로써 폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드/폴리아미드 6 의 3 플라이 성형체를 얻었다. 성형체의 두께는 1.2 ㎜ 이고, 연사 코드의 체적분율은 35 ％ 였다. 이 3 플라이 성형체로부터 낙추 충격 시험편과 고속 타발 시험편을 잘라 내어 평가하였다. 평가 결과를 표 2 에 나타낸다.

실시예 8 : 폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드/폴리카보네이트 성형체

폴리카보네이트 필름 2 장을 알루미늄제 평판에 첩부한 후, 이 위에 상/하 연수 : 200/275 (T/m) 의 폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드를 일정한 텐션하, 약 1 ㎜ 의 피치로 감았다. 다음으로, 이 연사 코드 위에 필름 2 장을 첩부한 후, 메이키 제작소 제조 핫 프레스 MHPC 형을 사용하여, 최고 온도 250 ℃, 최대 압력 2.0 ㎫ 로 10 분간 가열 가압함으로써 폴리카보네이트 필름을 연화 용융하여, 폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드의 코드 사이로 폴리카보네이트를 침투시켰다. 그 후, 가압한 상태로 냉각시켜, 폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드/폴리카보네이트 일체 성형체를 얻었다. 성형체의 두께는 0.4 ㎜ 이고, 연사 코드의 체적분율은 30 ％ 였다. 섬유 내로의 폴리카보네이트의 함침도는 체적분율로 10 ％ 였다. 얻어진 성형체로부터, 연사 코드 방향을 기준으로 하여 인장 시험편을 잘라 내어 평가하였다. 또, 성형체를 연사 코드 0 도 방향, 90 도 방향, 0 도 방향과 중첩시킨 후에 재차 가열 가압하고, 그 후 가압한 상태로 냉각시킴으로써 폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드/폴리카보네이트의 3 플라이 성형체를 얻었다. 성형체의 두께는 1.3 ㎜ 이고, 연사 코드의 체적분율은 30 ％ 였다. 이 3 플라이 성형체로부터 낙추 충격 시험편과 고속 타발 시험편을 잘라 내어 평가하였다. 평가 결과를 표 2 에 나타낸다.

실시예 9 : 폴리에틸렌나프탈레이트 직물/폴리에틸렌테레프탈레이트 성형체

폴리에틸렌나프탈레이트 직물과 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름을, 필름 10 장/직물 1 장/필름 19 장/직물 1 장/필름 19 장/직물 1 장/필름 19 장/직물 1 장/필름 10 장의 순서로 적층하고, 메이키 제작소 제조 핫 프레스 MHPC 형을 사용하여, 최고 온도 270 ℃, 최대 압력 2.0 ㎫ 로 10 분간 가열 가압함으로써 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름을 용융하여, 폴리에틸렌나프탈레이트 직물의 섬유속 사이로 폴리에틸렌테레프탈레이트를 침투시켰다. 그 후, 가압한 상태로 냉각시켜, 폴리에틸렌나프탈레이트 직물/폴리에틸렌테레프탈레이트의 일체 성형체를 얻었다. 성형체의 두께는 1.6 ㎜ 이고, 직물의 체적분율은 35 ％ 였다. 섬유 내로의 폴리에틸렌테레프탈레이트의 함침도는 체적분율로 23 ％ 였다. 평가 결과를 표 2 에 나타낸다.

비교예 4 : 폴리아미드 6 성형체

폴리아미드 6 필름 50 장을 적층하고, 메이키 제작소 제조 핫 프레스 MHPC 형을 사용하여, 최고 온도 240 ℃, 최대 압력 2.0 ㎫ 로 10 분간 가열 가압함으로써 폴리아미드 6 필름을 용융하고, 그 후, 가압한 상태로 냉각시킴으로써 폴리아미드 6 의 성형체를 얻었다. 성형체의 두께는 1.2 ㎜ 였다. 이들 결과를 표 2 에 나타낸다.

비교예 5 : 폴리에틸렌테레프탈레이트 성형체

폴리에틸렌테레프탈레이트 50 장을 적층하고, 메이키 제작소 제조 핫 프레스 MHPC 형을 사용하여, 최고 온도 270 ℃, 최대 압력 2.0 ㎫ 로 10 분간 가열 가압함으로써 폴리에틸렌테레프탈레이트를 용융하고, 그 후, 가압한 상태로 냉각시킴으로써 폴리에틸렌테레프탈레이트의 성형체를 얻었다. 성형체의 두께는 1.2 ㎜ 였다. 평가 결과를 표 2 에 나타낸다.

실시예 10 ? 28

섬유의 종류, 형태, 연수 등을 표 3 또는 4 에 나타낸 것으로 변경하여, 실시예 1 ? 6 에 나타낸 성형 조건으로 프레스 처리함으로써 각종 폴리프로필렌계 복합 재료를 제작, 평가하였다. 평가 결과를 표 3, 표 4 에 나타낸다.

실시예 29 : 폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드/폴리아미드 6 성형체

폴리아미드 6 필름 3 장을 알루미늄제 평판에 첩부한 후, 이 위에 상/하 연수 : 200/275 (T/m) 의 폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드를 100 g 의 텐션하, 2 ㎜ 의 피치로 감았다. 다음으로, 이 연사 코드 위에 필름 4 장을 첩부한 후, 메이키 제작소 제조 핫 프레스 MHPC 형을 사용하여, 최고 온도 240 ℃, 최대 압력 2.0 ㎫ 로 10 분간 가열 가압함으로써 폴리아미드 6 필름을 용융하여, 폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드의 코드 사이로 폴리아미드 6 을 침투시켰다. 그 후, 가압한 상태로 냉각시켜, 폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드/폴리아미드 6 일체 성형체를 얻었다. 성형체의 두께는 0.3 ㎜ 이고, 연사 코드의 체적분율은 35 ％ 였다. 섬유 내로의 폴리아미드 6 의 함침도는 체적분율로 56 ％ 였다. 얻어진 성형체로부터, 연사 코드 방향을 기준으로 하여 인장 시험편을 잘라 내어 평가하였다. 또, 성형체를 연사 코드 0 도 방향, 90 도 방향, 0 도 방향과 중첩시킨 후에 재차 가열 가압하고, 그 후 가압한 상태로 냉각시킴으로써 폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드/폴리아미드 6 의 3 플라이 성형체를 얻었다. 성형체의 두께는 0.9 ㎜ 이고, 연사 코드의 체적분율은 35 ％ 였다. 이 3 플라이 성형체로부터 낙추 충격 시험편과 고속 타발 시험편을 잘라 내어 평가하였다. 평가 결과를 표 4 에 나타낸다.

실시예 30 ? 40

섬유의 종류, 형태, 연수 등을 표 5 또는 6 에 나타낸 것으로 변경하여, 실시예 7 또는 29 에 나타낸 성형 조건으로 프레스 처리함으로써 각종 나일론 6 계 복합 재료를 제작, 평가하였다. 평가 결과를 표 5, 표 6 에 나타낸다.

실시예 41 : 폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드/폴리카보네이트 성형체

폴리카보네이트 필름 1 장을 알루미늄제 평판에 첩부한 후, 이 위에 상/하 연수 : 200/275 (T/m) 의 폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드를 일정한 텐션하, 약 2 ㎜ 의 피치로 감았다. 다음으로, 이 연사 코드 위에 필름 1 장을 첩부한 후, 메이키 제작소 제조 핫 프레스 MHPC 형을 사용하여, 최고 온도 250 ℃, 최대 압력 5.0 ㎫ 로 10 분간 가열 가압함으로써 폴리카보네이트 필름을 연화 용융하여, 폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드의 코드 사이로 폴리카보네이트를 침투시켰다. 그 후, 가압한 상태로 냉각시켜, 폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드/폴리카보네이트 일체 성형체를 얻었다. 성형체의 두께는 0.3 ㎜ 이고, 연사 코드의 체적분율은 29 ％ 였다. 섬유 내로의 폴리카보네이트의 함침도는 체적분율로 48 ％ 였다. 얻어진 성형체로부터, 연사 코드 방향을 기준으로 하여 인장 시험편을 잘라 내어 평가하였다. 또, 성형체를 연사 코드 0 도 방향, 90 도 방향, 0 도 방향과 중첩시킨 후에 재차 가열 가압하고, 그 후 가압한 상태로 냉각시킴으로써 폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드/폴리카보네이트의 3 플라이 성형체를 얻었다. 성형체의 두께는 0.9 ㎜ 이고, 연사 코드의 체적분율은 29 ％ 였다. 이 3 플라이 성형체로부터 낙추 충격 시험편과 고속 타발 시험편을 잘라 내어 평가하였다. 평가 결과를 표 6 에 나타낸다.

실시예 42 ? 48

섬유의 종류, 형태, 연수 등을 표 6 에 나타낸 것으로 변경하여, 실시예 8 또는 41 에 나타낸 성형 조건으로 프레스 처리함으로써 각종 폴리카보네이트계 복합 재료를 제작, 평가하였다. 평가 결과를 표 6 에 나타낸다.

실시예 49 : 폴리에틸렌나프탈레이트 연사 코드 A/폴리에틸렌테레프탈레이트 성형체

폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 3 장을 알루미늄제 평판에 첩부한 후, 이 위에 상/하 연수 : 200/275 (T/m) 의 폴리에틸렌나프탈레이트 연사 코드 A 를 100 g 의 텐션하, 1 ㎜ 의 피치로 감았다. 다음으로, 이 연사 코드 위에 필름 4 장을 첩부한 후, 메이키 제작소 제조 핫 프레스 MHPC 형을 사용하여, 최고 온도 270 ℃, 최대 압력 3.0 ㎫ 로 10 분간 가열 가압함으로써 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름을 용융하여, 폴리에틸렌나프탈레이트 연사 코드 A 의 섬유속 사이로 폴리에틸렌테레프탈레이트를 침투시켰다. 그 후, 가압한 상태로 냉각시켜, 폴리에틸렌나프탈레이트 연사 코드 A/폴리에틸렌테레프탈레이트의 일체 성형체를 얻었다. 성형체의 두께는 0.3 ㎜ 이고, 연사 코드의 체적분율은 49 ％ 였다. 섬유 내로의 폴리에틸렌테레프탈레이트의 함침도는 체적분율로 57 ％ 였다. 얻어진 성형체로부터, 연사 코드 방향을 기준으로 하여 인장 시험편을 잘라 내어 평가하였다. 또, 성형체를 연사 코드 0 도 방향, 90 도 방향, 0 도 방향과 중첩시킨 후에 재차 가열 가압하고, 그 후 가압한 상태로 냉각시킴으로써 폴리에틸렌나프탈레이트 연사 코드 A/폴리에틸렌테레프탈레이트의 3 플라이 성형체를 얻었다. 성형체의 두께는 1.0 ㎜ 이고, 연사 코드의 체적분율은 49 ％ 였다. 이 3 플라이 성형체로부터 낙추 충격 시험편과 고속 타발 시험편을 잘라 내어 평가하였다. 평가 결과를 표 6 에 나타낸다.

실시예 50 : 폴리에틸렌나프탈레이트 직물/폴리에틸렌테레프탈레이트 성형체

폴리에틸렌나프탈레이트 직물과 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름을, 필름 5 장/직물 1 장/필름 10 장/직물 1 장/필름 10 장/직물 1 장/필름 10 장/직물 1 장/필름 5 장의 순서로 적층하고, 메이키 제작소 제조 핫 프레스 MHPC 형을 사용하여, 최고 온도 270 ℃, 최대 압력 3.0 ㎫ 로 10 분간 가열 가압함으로써 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름을 용융하여, 폴리에틸렌나프탈레이트 직물의 섬유속 사이로 폴리에틸렌테레프탈레이트를 침투시켰다. 그 후, 가압한 상태로 냉각시켜, 폴리에틸렌나프탈레이트 직물/폴리에틸렌테레프탈레이트의 일체 성형체를 얻었다. 성형체의 두께는 1.6 ㎜ 이고, 직물의 체적분율은 50 ％ 였다. 섬유 내로의 폴리에틸렌테레프탈레이트의 함침도는 체적분율로 55 ％ 였다. 얻어진 성형체로부터, 직물의 경사 방향을 기준으로 하여 인장 시험편을 잘라 내어 평가하였다. 또, 낙추 충격 시험편, 고속 타발 시험편도 잘라 내어 평가하였다. 평가 결과를 표 7 에 나타낸다.

실시예 51 : 폴리에틸렌나프탈레이트 연사 코드 B/폴리에틸렌나프탈레이트 성형체

폴리에틸렌나프탈레이트 필름 3 장을 알루미늄제 평판에 첩부한 후, 이 위에 상/하 연수 : 200/275 (T/m) 의 폴리에틸렌나프탈레이트 연사 코드 B 를 100 g 의 텐션하, 1 ㎜ 의 피치로 감았다. 다음으로, 이 연사 코드 위에 필름 4 장을 첩부한 후, 메이키 제작소 제조 핫 프레스 MHPC 형을 사용하여, 최고 온도 280 ℃, 최대 압력 3.0 ㎫ 로 10 분간 가열 가압함으로써 폴리에틸렌나프탈레이트 필름을 용융하여, 폴리에틸렌나프탈레이트 연사 코드 B 의 섬유속 사이로 폴리에틸렌나프탈레이트를 침투시켰다. 그 후, 가압한 상태로 냉각시켜, 폴리에틸렌나프탈레이트 연사 코드 B/폴리에틸렌나프탈레이트의 일체 성형체를 얻었다. 성형체의 두께는 0.3 ㎜ 이고, 연사 코드의 체적분율은 49 ％ 였다. 섬유 내로의 폴리에틸렌나프탈레이트의 함침도는 체적분율로 59 ％ 였다. 얻어진 성형체로부터, 연사 코드 방향을 기준으로 하여 인장 시험편을 잘라 내어 평가하였다. 또, 성형체를 연사 코드 0 도 방향, 90 도 방향, 0 도 방향과 중첩시킨 후에 재차 가열 가압하고, 그 후 가압한 상태로 냉각시킴으로써 폴리에틸렌나프탈레이트 연사 코드/폴리에틸렌테레프탈레이트의 3 플라이 성형체를 얻었다. 성형체의 두께는 1.0 ㎜ 이고, 연사 코드의 체적분율은 49 ％ 였다. 이 3 플라이 성형체로부터 낙추 충격 시험편과 고속 타발 시험편을 잘라 내어 평가하였다. 평가 결과를 표 7 에 나타낸다.

비교예 6 : 폴리에틸렌테레프탈레이트 무연사 코드/폴리프로필렌 성형체

폴리프로필렌 필름 3 장을 알루미늄제 평판에 첩부한 후, 이 위에 폴리에틸렌테레프탈레이트 무연사 코드를 100 g 의 텐션하, 1 ㎜ 의 피치로 감았다. 다음으로, 이 연사 코드 위에 필름 3 장을 첩부한 후, 메이키 제작소 제조 핫 프레스 MHPC 형을 사용하여, 최고 온도 210 ℃, 최대 압력 2.0 ㎫ 로 10 분간 가열 가압함으로써 폴리프로필렌 필름을 용융하여, 폴리에틸렌테레프탈레이트 무연사 코드에 폴리프로필렌을 침투시켰다. 그 후, 가압한 상태로 냉각시켜, 폴리에틸렌테레프탈레이트 무연사 코드/폴리프로필렌 일체 성형체를 얻었다. 성형체의 두께는 0.3 ㎜ 이고, 연사 코드의 체적분율은 50 ％ 였다. 섬유 내로의 폴리프로필렌의 함침도는 체적분율로 98 ％ 였다. 얻어진 성형체로부터, 무연사 코드 방향을 기준으로 하여 인장 시험편을 잘라 내어 평가하였다. 또, 성형체를 무연사 코드 0 도 방향, 90 도 방향, 0 도 방향과 중첩시킨 후에 재차 가열 가압하고, 그 후 가압한 상태로 냉각시킴으로써 폴리에틸렌테레프탈레이트 무연사 코드/폴리프로필렌의 3 플라이 성형체를 얻었다. 성형체의 두께는 1.0 ㎜ 이고, 연사 코드의 체적분율은 50 ％ 였다. 평가 결과를 표 7 에 나타낸다.

비교예 7 : 폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드/폴리프로필렌 성형체

폴리프로필렌 필름 3 장을 알루미늄제 평판에 첩부한 후, 이 위에 상/하 연수 : 965/1365 (T/m) 의 폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드를 100 g 의 텐션하, 1 ㎜ 의 피치로 감았다. 다음으로, 이 연사 코드 위에 필름 3 장을 첩부한 후, 메이키 제작소 제조 핫 프레스 MHPC 형을 사용하여, 최고 온도 210 ℃, 최대 압력 0.5 ㎫ 로 10 분간 가열 가압함으로써 폴리프로필렌 필름을 용융하여, 폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드에 폴리프로필렌을 침투시켰다. 그 후, 가압한 상태로 냉각시켜, 폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드/폴리프로필렌 일체 성형체를 얻었다. 성형체의 두께는 0.4 ㎜ 이고, 연사 코드의 체적분율은 49 ％ 였다. 섬유 내로의 폴리프로필렌의 함침도는 체적분율로 10 ％ 였다. 얻어진 성형체로부터, 무연사 코드 방향을 기준으로 하여 인장 시험편을 잘라 내어 평가하였다. 또, 성형체를 무연사 코드 0 도 방향, 90 도 방향, 0 도 방향과 중첩시킨 후에 재차 가열 가압하고, 그 후 가압한 상태로 냉각시킴으로써 폴리에틸렌테레프탈레이트 무연사 코드/폴리프로필렌의 3 플라이 성형체를 얻었다. 성형체의 두께는 1.1 ㎜ 이고, 연사 코드의 체적분율은 49 ％ 였다. 평가 결과를 표 7 에 나타낸다.

비교예 8 : 폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드/폴리프로필렌 성형체

폴리프로필렌 필름 6 장을 알루미늄제 평판에 첩부한 후, 이 위에 상/하 연수 : 200/275 (T/m) 의 폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드를 100 g 의 텐션하, 10 ㎜ 의 피치로 감았다. 다음으로, 이 연사 코드 위에 필름 6 장을 첩부한 후, 메이키 제작소 제조 핫 프레스 MHPC 형을 사용하여, 최고 온도 210 ℃, 최대 압력 2.0 ㎫ 로 10 분간 가열 가압함으로써 폴리프로필렌 필름을 용융하여, 폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드에 폴리프로필렌을 침투시켰다. 그 후, 가압한 상태로 냉각시켜, 폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드/폴리프로필렌 일체 성형체를 얻었다. 성형체의 두께는 0.4 ㎜ 이고, 연사 코드의 체적분율은 5 ％ 였다. 섬유 내로의 폴리프로필렌의 함침도는 체적분율로 60 ％ 였다. 얻어진 성형체로부터, 무연사 코드 방향을 기준으로 하여 인장 시험편을 잘라 내어 평가하였다. 또, 성형체를 무연사 코드 0 도 방향, 90 도 방향, 0 도 방향과 중첩시킨 후에 재차 가열 가압하고, 그 후 가압한 상태로 냉각시킴으로써 폴리에틸렌테레프탈레이트 무연사 코드/폴리프로필렌의 3 플라이 성형체를 얻었다. 성형체의 두께는 1.2 ㎜ 이고, 연사 코드의 체적분율은 5 ％ 였다. 평가 결과를 표 7 에 나타낸다.

비교예 9 : 폴리에틸렌나프탈레이트 성형체

폴리에틸렌나프탈레이트 50 장을 적층하고, 메이키 제작소 제조 핫 프레스 MHPC 형을 사용하여, 최고 온도 280 ℃, 최대 압력 2.0 ㎫ 로 10 분간 가열 가압함으로써 폴리에틸렌나프탈레이트를 용융하고, 그 후, 가압한 상태로 냉각시킴으로써 폴리에틸렌나프탈레이트의 성형체를 얻었다. 성형체의 두께는 1.2 ㎜ 였다. 평가 결과를 표 7 에 나타낸다.

실시예 52 : 폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드/폴리아미드 6 수지 복합 재료의 제작

편면에 폴리아미드 6 필름을 6 장 붙인 40 ㎝×30 ㎝ 사이즈의 알루미늄판에, 폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드를 균일한 두께로 200 g/㎡ 의 겉보기 중량이 되도록 감았다. 이 알루미늄판을 메이키 제작소 제조 핫 프레스 MHPC 형을 사용하여, 최고 온도 240 ℃, 최대 압력 0.5 ㎫ 로 10 분간 가열 가압함으로써 폴리아미드 6 수지가 일부 함침된 폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드의 일방향재를 얻었다. 수지 함침도는 30 ％, 두께는 0.3 ㎜, 섬유의 체적분율은 40 ％ 였다. 얻어진 일방향재로부터 섬유 방향을 기준으로 하여 인장 시험편을 잘라 내어 평가하였다. 또, 일방향재의 섬유 방향을 기준으로 하여 0 도 방향, 90 도 방향, 0 도 방향과 중첩시켜 적당한 사이즈로 잘라 낸 후에 30 ㎝×20 ㎝ 의 금형을 사용하여 재차 가열 가압함으로써, 복합 재료를 얻었다. 두께는 1.0 ㎜ 였다. 이 복합 재료로부터 충격 시험편을 잘라 내어 평가하였다. 평가 결과를 표 8 에 나타냈다.

실시예 53 : 폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드/폴리아미드 6 수지 복합 재료의 제작

프레스 성형에 있어서의 최대 압력을 2.0 ㎫ 로 한 것 이외에는, 실시예 52와 동일하게 처리를 실시하여, 수지 함침도 95 ％, 두께 0.3 ㎜, 섬유 체적분율은 40 ％ 의 폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드의 일방향재를 포함하는 복합 재료를 얻었다. 평가 결과를 표 8 에 나타냈다.

실시예 54 : 폴리에틸렌테레프탈레이트 직물/폴리아미드 6 수지 복합 재료의 제작

편면에 폴리아미드 6 필름을 6 장 붙인 40 ㎝×30 ㎝ 사이즈의 알루미늄판에, 겉보기 중량이 200 g/㎡ 인 폴리에틸렌테레프탈레이트 직물을 1 장 첩부하였다. 이 알루미늄판을 메이키 제작소 제조 핫 프레스 MHPC 형을 사용하여, 최고 온도 240 ℃, 최대 압력 0.5 ㎫ 로 10 분간 가열 가압함으로써 폴리아미드 6 수지가 일부 함침된 폴리에틸렌테레프탈레이트 직물의 이방향재를 얻었다. 수지 함침도는 30 ％, 두께는 0.3 ㎜, 섬유의 체적분율은 40 ％ 였다. 얻어진 이방향재로부터 경사 방향을 기준으로 하여 인장 시험편을 잘라 내어 평가하였다. 또, 이방향재의 섬유축을 합하여 3 장 중첩시켜, 적당한 사이즈로 잘라 낸 후, 30 ㎝×20 ㎝ 의 금형을 사용하여 재차 가열 가압함으로써, 복합 재료를 얻었다. 두께는 1.0 ㎜ 였다. 이 복합 재료로부터 충격 시험편을 잘라 내어 평가하였다. 평가 결과를 표 8 에 나타냈다.

실시예 55 : 폴리에틸렌테레프탈레이트 편물/폴리아미드 6 수지 복합 재료의 제작

직물을 편물로 변경한 것 이외에는 실시예 54 와 동일한 처리를 실시하여, 수지 함침도 30 ％, 두께 0.3 ㎜, 섬유 체적분율 40 ％ 의 폴리에틸렌테레프탈레이트 편물의 이방향재를 포함하는 복합 재료를 얻었다. 평가 결과를 표 8 에 나타냈다.

실시예 56 : 폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드/폴리프로필렌 수지 복합 재료의 제작

편면에 폴리프로필렌 필름을 5 장 붙인 40 ㎝×30 ㎝ 사이즈의 알루미늄판에, 폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드를 균일한 두께로 200 g/㎡ 의 겉보기 중량이 되도록 감았다. 이 알루미늄판을 메이키 제작소 제조 핫 프레스 MHPC 형을 사용하여, 최고 온도 200 ℃, 최대 압력 0.5 ㎫ 로 10 분간 가열 가압함으로써 폴리프로필렌 수지가 일부 함침된 폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드의 일방향재를 얻었다. 수지 함침도는 30 ％, 두께는 0.3 ㎜, 섬유의 체적분율은 40 ％ 였다. 얻어진 일방향재로부터 섬유 방향을 기준으로 하여 인장 시험편을 잘라 내어 평가하였다. 또, 일방향재의 섬유 방향을 기준으로 하여 0 도 방향, 90 도 방향, 0 도 방향과 중첩시켜 적당한 사이즈로 잘라 낸 후에 30 ㎝×20 ㎝ 의 금형을 사용하여 재차 가열 가압함으로써, 복합 재료를 얻었다. 두께는 1.0 ㎜ 였다. 이 복합 재료로부터 충격 시험편을 잘라 내어 평가하였다. 평가 결과를 표 8 에 나타냈다.

상기와 같이, 실시예 1 내지 실시예 56 에서 제작한 성형체는, 비교예 1 내지 비교예 9 의 성형체와 대비해, 우수한 강도와 내충격성 (에너지 흡수성) 을 겸비하고 있는 것을 나타냈다. 특히, 비교예 3 의 폴리카보네이트 수지는, 열가소성 수지 중에서 가장 내충격성이 높은 소재라고 여겨지고 있지만, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 56 의 성형체는, 이 폴리카보네이트 수지보다 우수한 특성을 가졌다. 이것은, 보강재로서 사용한 유기 장섬유의 효과인 것이 명백하다. 또, 성형 조건을 조정하여 유기 장섬유속 사이는 실질적으로 열가소성 수지가 함침되고, 섬유속 내부는 열가소성 수지의 함침도를 조정함으로써, 내충격성은 더욱 향상되였다.

참고예 1 : 탄소 섬유 장섬유/폴리아미드 6 수지 고강성재의 제작

편면에 폴리아미드 6 필름을 5 장 붙인 40 ㎝×30 ㎝ 사이즈의 알루미늄판에, 탄소 섬유를 균일한 두께로 200 g/㎡ 의 겉보기 중량이 되도록 감았다. 이 알루미늄판을 메이키 제작소 제조 핫 프레스 MHPC 형을 사용하여, 최고 온도 260 ℃, 최대 압력 2.0 ㎫ 로 10 분간 가열 가압함으로써 폴리아미드 6 수지가 부분 함침된 탄소 섬유 일방향재를 얻었다. 다음으로, 부분 함침 일방향재를 동일 섬유 방향이 되도록 3 장 중첩시켜, 적당한 사이즈로 잘라 낸 후, 30 ㎝×20 ㎝ 의 금형을 사용하여 최고 온도 260 ℃, 최대 압력 3.0 ㎫ 로 20 분간 가열 가압함으로써, 탄소 섬유가 일방향의 고강성재를 얻었다. 수지의 함침도는 99 ％ 였다. 두께는 0.5 ㎜, 섬유의 체적분율은 50 ％ 였다. 이 성형품을 사용하여 섬유 방향 (0 도 방향) 의 인장 시험과 압축 시험을 실시하였다. 또, 부분 함침 일방향재를 0 도 방향, 90 도 방향, 0 도 방향과 중첩시킨 후에 재차 가열 가압하여 0 도/90 도 적층의 고강성재를 얻었다. 성형체의 두께는 0.5 ㎜ 이고, 섬유의 체적분율은 50 ％ 였다. 이 0 도/90 도 적층체로부터 낙추 충격 시험편과 고속 타발 시험편을 잘라 내어 평가하였다. 평가 결과를 표 9 에 나타낸다.

참고예 2 : 탄소 섬유 장섬유/폴리아미드 6 수지 고강성재의 제작

부분 함침에 있어서의 폴리아미드 6 필름의 장수를 7 장으로 한 것 이외에는, 참고예 1 과 동일하게 처리를 실시하여, 수지 함침도 99 ％, 두께 0.5 ㎜, 섬유 체적분율 40 ％ 의 탄소 섬유가 일방향의 고강성재와 0 도/90 도 적층의 고강성재를 얻었다. 평가 결과를 표 9 에 나타낸다.

참고예 3 : 탄소 섬유 장섬유/폴리아미드 6 수지 고강성재의 제작

30 ㎝×20 ㎝ 의 금형을 사용한 프레스 성형에 있어서의 최대 압력을 2.5 ㎫ 로 한 것 이외에는, 참고예 1 과 동일하게 처리를 실시하여, 수지 함침도 92 ％, 두께 0.5 ㎜, 섬유 체적분율은 50 ％ 의 탄소 섬유가 일방향의 고강성재와 0 도/90 도 적층의 고강성재를 얻었다. 평가 결과를 표 9 에 나타낸다.

참고예 4 : 탄소 섬유 단섬유/폴리아미드 6 수지 고강성재의 제작

컷 길이 10 ㎜ 의 탄소 단섬유 24 g 을 40 ㎝×30 ㎝ 의 알루미늄판에 균일한 두께가 되도록 산포하였다. 이 위에 폴리아미드 6 필름을 5 장 두고, 메이키 제작소 제조 핫 프레스 MHPC 형을 사용하여, 최고 온도 260 ℃, 최대 압력 2.0 ㎫ 로 10 분간 가열 가압함으로써 폴리아미드 6 수지가 부분 함침된 탄소 섬유 등방재를 얻었다. 다음으로, 부분 함침 등방재를 3 장 중첩시켜, 적당한 사이즈로 잘라 낸 후, 30 ㎝×20 ㎝ 의 금형을 사용하여 최고 온도 260 ℃, 최대 압력 3.0 ㎫ 로 20 분간 가열 가압함으로써, 수지의 함침도를 99 ％ 까지 높인 탄소 섬유의 등방재를 얻었다. 탄소 섬유 등방성의 고강성재의 두께는 0.5 ㎜, 섬유의 체적분율은 50 ％ 였다. 평가 결과를 표 9 에 나타낸다.

참고예 5 : 탄소 섬유 직물/폴리아미드 6 수지 고강성재의 제작

편면에 폴리아미드 6 필름을 5 장 붙인 40 ㎝×30 ㎝ 사이즈의 알루미늄판에, 겉보기 중량이 200 g/㎡ 인 탄소 섬유 직물을 1 장 첩부하였다. 이 알루미늄판을 메이키 제작소 제조 핫 프레스 MHPC 형을 사용하여, 최고 온도 260 ℃, 최대 압력 2.0 ㎫ 로 10 분간 가열 가압함으로써 폴리아미드 6 수지가 부분 함침된 탄소 섬유 이방향재를 얻었다. 다음으로, 부분 함침 이방향재를 섬유축을 합하여 3 장 중첩시켜, 적당한 사이즈로 잘라 낸 후, 30 ㎝×20 ㎝ 의 금형을 사용하여 최고 온도 260 ℃, 최대 압력 3.0 ㎫ 로 20 분간 가열 가압함으로써, 수지의 함침도를 99 ％ 까지 높인 탄소 섬유가 이방향의 고강성재를 얻었다. 두께는 0.5 ㎜, 섬유의 체적분율은 50 ％ 였다. 평가 결과를 표 9 에 나타낸다.

참고예 6 : 탄소 섬유 장섬유/폴리프로필렌 수지 고강성재의 제작

편면에 폴리프로필렌 필름을 4 장 붙인 40 ㎝×30 ㎝ 사이즈의 알루미늄판에, 탄소 섬유를 균일한 두께로 200 g/㎡ 의 겉보기 중량이 되도록 감았다. 이 알루미늄판을 메이키 제작소 제조 핫 프레스 MHPC 형을 사용하여, 최고 온도 220 ℃, 최대 압력 2.0 ㎫ 로 10 분간 가열 가압함으로써 폴리프로필렌 수지가 부분 함침된 탄소 섬유 일방향재를 얻었다. 다음으로, 부분 함침 일방향재를 동일 섬유 방향이 되도록 3 장 중첩시켜, 적당한 사이즈로 잘라 낸 후, 30 ㎝×20 ㎝ 의 금형을 사용하여 최고 온도 220 ℃, 최대 압력 3.0 ㎫ 로 20 분간 가열 가압함으로써, 수지의 함침도를 99 ％ 까지 높인 탄소 섬유가 일방향의 고강성재를 얻었다. 두께는 0.5 ㎜, 섬유의 체적분율은 50 ％ 였다. 이 성형품을 사용하여 섬유 방향 (0 도 방향) 의 인장 시험과 압축 시험을 실시하였다. 또, 부분 함침 일방향재를 0 도 방향, 90 도 방향, 0 도 방향과 중첩시킨 후에 재차 가열 가압하여 0 도/90 도 적층의 고강성재를 얻었다. 성형체의 두께는 0.5 ㎜ 이고, 섬유의 체적분율은 50 ％ 였다. 이 0 도/90 도 적층체로부터 낙추 충격 시험편과 고속 타발 시험편을 잘라 내어 평가하였다. 평가 결과를 표 9 에 나타낸다.

참고예 7 : 유리 섬유 장섬유/폴리아미드 6 수지 고강성재의 제작

탄소 섬유를 유리 섬유로 바꾼 것 이외에는, 참고예 1 과 동일하게 처리를 실시하여, 수지 함침도 99 ％, 두께 0.5 ㎜, 섬유 체적분율 50 ％ 의 유리 섬유가 일방향의 고강성재와 0 도/90 도 적층의 고강성재를 얻었다. 평가 결과를 표 9 에 나타낸다.

참고예 8 : 아라미드 섬유장 섬유/폴리아미드 6 수지 고강성재의 제작

탄소 섬유를 아라미드 섬유로 바꾼 것 이외에는, 참고예 1 과 동일하게 처리를 실시하여, 수지 함침도 99 ％, 두께 0.5 ㎜, 섬유 체적분율 50 ％ 의 아라미드 섬유가 일방향의 고강성재와 0 도/90 도 적층의 고강성재를 얻었다. 평가 결과를 표 9 에 나타낸다.

참고예 9 : 탄소 섬유 장섬유/폴리프로필렌 수지 고강성재의 제작

일방향재 제작시의 폴리프로필렌 필름을 9 장으로 하고, 고강성재 제작시의 적층 장수를 9 장으로 한 것 이외에는 참고예 6 과 동일한 처리를 실시하여, 수지 함침도 99 ％, 두께 1.5 ㎜, 섬유 체적분율 31 ％ 의 탄소 섬유가 일방향의 고강성재와 0 도/90 도 적층의 고강성재를 얻었다. 평가 결과를 표 10 에 나타낸다.

참고예 10 : 탄소 섬유 장섬유/폴리프로필렌 수지 고강성재의 제작

일방향재 제작시의 폴리프로필렌 필름을 9 장으로 하고, 고강성재 제작시의 적층 장수를 9 장, 프레스 성형압을 2 ㎫ 로 한 것 이외에는 참고예 6 과 동일한 처리를 실시하여, 수지 함침도 91 ％, 두께 1.5 ㎜, 섬유 체적분율 31 ％ 의 탄소 섬유가 일방향의 고강성재와 0 도/90 도 적층의 고강성재를 얻었다. 평가 결과를 표 10 에 나타낸다.

참고예 11 ? 13 : 탄소 섬유 장섬유/폴리프로필렌 수지 고강성재의 제작

사용하는 폴리프로필렌 필름 장수, 고강성재 제작시의 적층 장수를 변경하여고, 참고예 6 과 동일한 처리를 실시하여, 각종 탄소 섬유가 일방향의 고강성재와 0 도/90 도 적층의 고강성재를 얻었다. 평가 결과를 표 10 에 나타낸다.

참고예 14 : 탄소 섬유 단섬유/폴리프로필렌 수지 고강성재의 제작

컷 길이 20 ㎜ 의 탄소 단섬유 24 g 을 40 ㎝×30 ㎝ 의 알루미늄판에 균일한 두께가 되도록 산포하였다. 이 위에 폴리프로필렌 필름을 6 장 두고, 메이키 제작소 제조 핫 프레스 MHPC 형을 사용하여, 최고 온도 220 ℃, 최대 압력 2.0 ㎫ 로 10 분간 가열 가압함으로써 폴리프로필렌 수지가 부분 함침된 탄소 섬유 등방재를 얻었다. 다음으로, 부분 함침 등방재를 9 장 중첩시켜, 적당한 사이즈로 잘라 낸 후, 30 ㎝×20 ㎝ 의 금형을 사용하여 최고 온도 220 ℃, 최대 압력 3.0 ㎫ 로 20 분간 가열 가압함으로써, 수지의 함침도를 99 ％ 까지 높인 탄소 섬유의 등방재를 얻었다. 탄소 섬유 등방성의 고강성재의 두께는 1.5 ㎜, 섬유의 체적분율은 40 ％ 였다. 평가 결과를 표 10 에 나타낸다.

참고예 15 ? 19 : 탄소 섬유 단섬유/폴리프로필렌 수지 고강성재의 제작

사용하는 탄소 섬유의 섬도, 겉보기 중량, 폴리프로필렌 필름 장수, 고강성재 제작시의 적층 장수, 프레스 성형압을 변경하여, 참고예 14 와 동일한 처리를 실시하여, 각종 탄소 섬유 등방성의 고강성재를 얻었다. 이들의 평가 결과를 표 10 과 11 에 나타냈다.

참고예 20 : 탄소 섬유 단섬유/폴리프로필렌 수지 고강성재의 제작

탄소 섬유 단섬유의 컷 길이를 50 ㎜, 부분 함침 등방재 제작시의 폴리프로필렌 필름 장수를 9 장으로 하여 참고예 14 와 동일한 처리를 실시하여, 수지 함침도 99 ％, 두께 1.5 ㎜, 섬유 체적분율 30 ％ 의 탄소 섬유 등방성의 고강성재를 얻었다. 평가 결과를 표 11 에 나타낸다.

참고예 21 : 탄소 섬유 단섬유/폴리프로필렌 수지 고강성재의 제작

탄소 섬유 단섬유의 컷 길이를 5 ㎜, 부분 함침 등방재 제작시의 폴리프로필렌 필름 장수를 9 장으로 하여 참고예 14 와 동일한 처리를 실시하여, 수지 함침도 99 ％, 두께 1.5 ㎜, 섬유 체적분율 30 ％ 의 탄소 섬유 등방성의 고강성재를 얻었다. 평가 결과를 표 11 에 나타낸다.

참고예 22 : 유리 섬유 장섬유/폴리프로필렌 수지 고강성재의 제작

탄소 섬유를 유리 섬유로 변경하여, 폴리프로필렌 필름 장수를 9 장, 고강성재 제작시의 적층 장수를 9 장으로 하여 참고예 6 과 동일한 처리를 실시하여, 수지 함침도 99 ％, 두께 1.5 ㎜, 섬유 체적분율 30 ％ 의 유리 섬유가 일방향의 고강성재와 0 도/90 도 적층의 고강성재를 얻었다. 평가 결과를 표 11 에 나타낸다.

참고예 23 : 아라미드 섬유장 섬유/폴리프로필렌 수지 고강성재의 제작

탄소 섬유를 아라미드 섬유로 변경하여, 폴리프로필렌 필름 장수를 9 장, 고강성재 제작시의 적층 장수를 9 장으로 하여 참고예 6 과 동일한 처리를 실시하여, 수지 함침도 99 ％, 두께 1.5 ㎜, 섬유 체적분율 30 ％ 의 아라미드 섬유가 일방향의 고강성재와 0 도/90 도 적층의 고강성재를 얻었다. 평가 결과를 표 11 에 나타낸다.

참고예 24, 25 : 탄소 섬유 장섬유/폴리아미드 6 수지 고강성재의 제작

사용하는 폴리아미드 6 필름 장수, 고강성재 제작시의 적층 장수를 변경하여, 참고예 1 과 동일한 처리를 실시하여, 섬유 체적분율과 두께가 상이한 탄소 섬유가 일방향의 고강성재와 0 도/90 도 적층의 고강성재를 얻었다. 평가 결과를 표 11 에 나타낸다.

참고예 26 : 탄소 섬유 직물/폴리아미드 6 수지 고강성재의 제작

사용하는 폴리아미드 6 필름 장수, 고강성재 제작시의 적층 장수를 변경하여고, 참고예 5 와 동일한 처리를 실시하여, 섬유 체적분율과 두께가 상이한 탄소 섬유가 이방향의 고강성재를 얻었다. 평가 결과를 표 11 에 나타낸다.

참고예 27 ? 31 : 탄소 섬유 단섬유/폴리아미드 6 수지 고강성재의 제작

사용하는 탄소 섬유 단섬유의 컷 길이를 20 ㎜ 로 하고, 탄소 섬유의 섬도, 겉보기 중량, 폴리아미드 6 필름 장수, 고강성재 제작시의 적층 장수, 프레스 성형압을 변경하고, 참고예 4 와 동일한 처리를 실시하여, 각종 탄소 섬유 등방성의 고강성재를 얻었다. 평가 결과를 표 12 에 나타냈다.

참고예 32 : 탄소 섬유 단섬유/폴리아미드 6 수지 고강성재의 제작

탄소 섬유 단섬유의 컷 길이를 50 ㎜, 부분 함침 등방재 제작시의 폴리프로필렌 필름 장수를 9 장, 고강성재 제작시의 적층 장수를 9 장으로 하여 참고예 4 와 동일한 처리를 실시하여, 수지 함침도 99 ％, 두께 1.5 ㎜, 섬유 체적분율 30 ％ 의 탄소 섬유 등방성의 고강성재를 얻었다. 평가 결과를 표 12 에 나타냈다.

참고예 33 : 탄소 섬유 단섬유/폴리아미드 6 수지 고강성재의 제작

탄소 섬유 단섬유의 컷 길이를 5 ㎜, 부분 함침 등방재 제작시의 폴리프로필렌 필름 장수를 9 장, 고강성재 제작시의 적층 장수를 9 장으로 하여 참고예 4 와 동일한 처리를 실시하여, 수지 함침도 99 ％, 두께 1.5 ㎜, 섬유 체적분율 30 ％ 의 탄소 섬유 등방성의 고강성재를 얻었다. 평가 결과를 표 12 에 나타냈다.

참고예 34 : 탄소 섬유 장섬유/폴리카보네이트 수지 고강성재의 제작

편면에 폴리카보네이트 필름을 3 장 붙인 40 ㎝×30 ㎝ 사이즈의 알루미늄판에, 탄소 섬유를 균일한 두께로 200 g/㎡ 의 겉보기 중량이 되도록 감았다. 이 알루미늄판을 메이키 제작소 제조 핫 프레스 MHPC 형을 사용하여, 최고 온도 300 ℃, 최대 압력 2.0 ㎫ 로 10 분간 가열 가압함으로써 폴리카보네이트 수지가 부분 함침된 탄소 섬유 일방향재를 얻었다. 다음으로, 부분 함침 일방향재를 동일 섬유 방향이 되도록 9 장 중첩시켜, 적당한 사이즈로 잘라 낸 후, 30 ㎝×20 ㎝ 의 금형을 사용하여 최고 온도 300 ℃, 최대 압력 3.0 ㎫ 로 20 분간 가열 가압함으로써, 탄소 섬유가 일방향의 고강성재를 얻었다. 수지의 함침도는 99 ％ 였다. 두께는 1.5 ㎜, 섬유의 체적분율은 30 ％ 였다. 이 성형품을 사용하여 섬유 방향 (0 도 방향) 의 인장 시험과 압축 시험을 실시하였다. 또, 부분 함침 일방향재를 0 도 방향, 90 도 방향, 0 도 방향과 번갈아 9 장 중첩시킨 후에 재차 가열 가압하여 0 도/90 도 적층의 고강성재를 얻었다. 성형체의 두께는 1.5 ㎜ 이고, 섬유의 체적분율은 30 ％ 였다. 이 0 도/90 도 적층체로부터 낙추 충격 시험편과 고속 타발 시험편을 잘라 내어 평가하였다. 평가 결과를 표 12 에 나타냈다.

참고예 35 : 탄소 섬유 단섬유/폴리카보네이트 수지 고강성재의 제작

컷 길이 20 ㎜ 의 탄소 단섬유 24 g 을 40 ㎝×30 ㎝ 의 알루미늄판에 균일한 두께가 되도록 산포하였다. 이 위에 폴리카보네이트 필름을 3 장 두고, 메이키 제작소 제조 핫 프레스 MHPC 형을 사용하여, 최고 온도 300 ℃, 최대 압력 2.0 ㎫ 로 10 분간 가열 가압함으로써 폴리카보네이트 수지가 부분 함침된 탄소 섬유 등방재를 얻었다. 다음으로, 부분 함침 등방재를 9 장 중첩시켜, 적당한 사이즈로 잘라 낸 후, 30 ㎝×20 ㎝ 의 금형을 사용하여 최고 온도 300 ℃, 최대 압력 3.0 ㎫ 로 20 분간 가열 가압함으로써, 수지의 함침도를 99 ％ 까지 높인 탄소 섬유의 등방재를 얻었다. 탄소 섬유 등방성의 고강성재의 두께는 1.5 ㎜, 섬유의 체적분율은 30 ％ 였다. 평가 결과를 표 12 에 나타냈다.

참고예 36 : 탄소 섬유 장섬유/폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 고강성재의 제작

편면에 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름을 11 장 붙인 40 ㎝×30 ㎝ 사이즈의 알루미늄판에, 탄소 섬유를 균일한 두께로 200 g/㎡ 의 겉보기 중량이 되도록 감았다. 이 알루미늄판을 메이키 제작소 제조 핫 프레스 MHPC 형을 사용하여, 최고 온도 290 ℃, 최대 압력 2.0 ㎫ 로 10 분간 가열 가압함으로써 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지가 부분 함침된 탄소 섬유 일방향재를 얻었다. 다음으로, 부분 함침 일방향재를 동일 섬유 방향이 되도록 9 장 중첩시켜, 적당한 사이즈로 잘라 낸 후, 30 ㎝×20 ㎝ 의 금형을 사용하여 최고 온도 290 ℃, 최대 압력 3.0 ㎫ 로 20 분간 가열 가압함으로써, 탄소 섬유가 일방향의 고강성재를 얻었다. 수지의 함침도는 99 ％ 였다. 두께는 1.5 ㎜, 섬유의 체적분율은 30 ％ 였다. 이 성형품을 사용하여 섬유 방향 (0 도 방향) 의 인장 시험과 압축 시험을 실시하였다. 또, 부분 함침 일방향재를 0 도 방향, 90 도 방향, 0 도 방향과 번갈아 9 장 중첩시킨 후에 재차 가열 가압하여 0 도/90 도 적층의 고강성재를 얻었다. 성형체의 두께는 1.5 ㎜ 이고, 섬유의 체적분율은 30 ％ 였다. 이 0 도/90 도 적층체로부터 낙추 충격 시험편과 고속 타발 시험편을 잘라 내어 평가하였다. 평가 결과를 표 13 에 나타냈다.

참고예 37 : 탄소 섬유 단섬유/폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 고강성재의 제작

컷 길이 20 ㎜ 의 탄소 단섬유 24 g 을 40 ㎝×30 ㎝ 의 알루미늄판에 균일한 두께가 되도록 산포하였다. 이 위에 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름을 11 장 두고, 메이키 제작소 제조 핫 프레스 MHPC 형을 사용하여, 최고 온도 290 ℃, 최대 압력 2.0 ㎫ 로 10 분간 가열 가압함으로써 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지가 부분 함침된 탄소 섬유 등방재를 얻었다. 다음으로, 부분 함침 등방재를 9 장 중첩시켜, 적당한 사이즈로 잘라 낸 후, 30 ㎝×20 ㎝ 의 금형을 사용하여 최고 온도 290 ℃, 최대 압력 3.0 ㎫ 로 20 분간 가열 가압함으로써, 수지의 함침도를 99 ％ 까지 높인 탄소 섬유의 등방재를 얻었다. 탄소 섬유 등방성의 고강성재의 두께는 1.5 ㎜, 섬유의 체적분율은 30 ％ 였다. 평가 결과를 표 13 에 나타냈다.

참고예 38 : 탄소 섬유 장섬유/폴리에틸렌나프탈레이트 수지 고강성재의 제작

편면에 폴리에틸렌나프탈레이트 필름을 11 장 붙인 40 ㎝×30 ㎝ 사이즈의 알루미늄판에, 탄소 섬유를 균일한 두께로 200 g/㎡ 의 겉보기 중량이 되도록 감았다. 이 알루미늄판을 메이키 제작소 제조 핫 프레스 MHPC 형을 사용하여, 최고 온도 300 ℃, 최대 압력 2.0 ㎫ 로 10 분간 가열 가압함으로써 폴리에틸렌나프탈레이트 수지가 부분 함침된 탄소 섬유 일방향재를 얻었다. 다음으로, 부분 함침 일방향재를 동일 섬유 방향이 되도록 9 장 중첩시켜, 적당한 사이즈로 잘라 낸 후, 30 ㎝×20 ㎝ 의 금형을 사용하여 최고 온도 290 ℃, 최대 압력 3.0 ㎫ 로 20 분간 가열 가압함으로써, 탄소 섬유가 일방향의 고강성재를 얻었다. 수지의 함침도는 99 ％ 였다. 두께는 1.5 ㎜, 섬유의 체적분율은 30 ％ 였다. 이 성형품을 사용하여 섬유 방향 (0 도 방향) 의 인장 시험과 압축 시험을 실시하였다. 또, 부분 함침 일방향재를 0 도 방향, 90 도 방향, 0 도 방향과 번갈아 9 장 중첩시킨 후에 재차 가열 가압하여 0 도/90 도 적층의 고강성재를 얻었다. 성형체의 두께는 1.5 ㎜ 이고, 섬유의 체적분율은 30 ％ 였다. 이 0 도/90 도 적층체로부터 낙추 충격 시험편과 고속 타발 시험편을 잘라 내어 평가하였다. 평가 결과를 표 13 에 나타냈다.

참고예 39 : 탄소 섬유 단섬유/폴리에틸렌나프탈레이트 수지 고강성재의 제작

컷 길이 20 ㎜ 의 탄소 단섬유 24 g 을 40 ㎝×30 ㎝ 의 알루미늄판에 균일한 두께가 되도록 산포하였다. 이 위에 폴리에틸렌나프탈레이트 필름을 11 장 두고, 메이키 제작소 제조 핫 프레스 MHPC 형을 사용하여, 최고 온도 300 ℃, 최대 압력 2.0 ㎫ 로 10 분간 가열 가압함으로써 폴리에틸렌나프탈레이트 수지가 부분 함침된 탄소 섬유 등방재를 얻었다. 다음으로, 부분 함침 등방재를 9 장 중첩시켜, 적당한 사이즈로 잘라 낸 후, 30 ㎝×20 ㎝ 의 금형을 사용하여 최고 온도 300 ℃, 최대 압력 3.0 ㎫ 로 20 분간 가열 가압함으로써, 수지의 함침도를 99 ％ 까지 높인 탄소 섬유의 등방재를 얻었다. 탄소 섬유 등방성의 고강성재의 두께는 1.5 ㎜, 섬유의 체적분율은 30 ％ 였다. 평가 결과를 표 13 에 나타냈다.

참고예 1 내지 39 의 고강성재는, 인장 시험과 압축 시험의 결과, 강도와 탄성률이 우수한 재료였다.

실시예 57 : 탄소 섬유 장섬유/폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드/폴리아미드 6 수지 샌드위치재의 제작

실시예 52 의 폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드/폴리아미드 6 수지 복합 재료를 코어재로 하여 참고예 1 의 탄소 섬유 장섬유/폴리아미드 6 수지 고강성재의 스킨재 2 장으로 사이에 끼운 것을, 30 ㎝×20 ㎝ 의 금형에 주입하고, 메이키 제작소 제조 핫 프레스 MHPC 형을 사용하여, 최고 온도 240 ℃, 최대 압력 0.5 ㎫ 로 10 분간 가열 가압함으로써 스킨재와 코어재의 계면을 용착시켜, 탄소 섬유 장섬유/폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드/폴리아미드 6 수지의 샌드위치재를 얻었다. 샌드위치재의 두께는 2.0 ㎜, 코어재의 체적분율은 50 ％ 였다. 얻어진 샌드위치재로부터, 탄소 섬유 방향을 기준으로 하여 인장 시험편과 압축 시험편을 잘라 내어 평가하였다. 동일하게, 샌드위치재로부터 낙추 시험편과 고속 타발 시험편도 잘라 내어 평가하였다. 평가 결과를 표 14 에 나타냈다.

실시예 58 : 탄소 섬유 장섬유/폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드/폴리아미드 6 수지 샌드위치재의 제작

실시예 53 의 폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드/폴리아미드 6 복합 재료를 코어재로 한 것 이외에는, 실시예 57 과 동일한 처리를 실시하여, 탄소 섬유 장섬유/폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드/폴리아미드 6 수지의 샌드위치재를 얻었다. 샌드위치재의 두께는 2.0 ㎜, 코어재의 체적분율은 50 ％ 였다. 평가 결과를 표 14 에 나타냈다.

실시예 59 : 탄소 섬유 장섬유/폴리에틸렌테레프탈레이트 직물/폴리아미드 6 수지 샌드위치재의 제작

실시예 54 의 폴리에틸렌테레프탈레이트 직물/폴리아미드 6 수지 복합 재료를 코어재로 한 것 이외에는, 실시예 57 과 동일한 처리를 실시하여, 탄소 섬유 장섬유/폴리에틸렌테레프탈레이트 직물/폴리아미드 6 수지의 샌드위치재를 얻었다. 샌드위치재의 두께는 2.0 ㎜, 코어재의 체적분율은 50 ％ 였다. 평가 결과를 표 14 에 나타냈다.

실시예 60 : 탄소 섬유 장섬유/폴리에틸렌테레프탈레이트 편물/폴리아미드 6 수지 샌드위치재의 제작

실시예 55 의 폴리에틸렌테레프탈레이트 편물/폴리아미드 6 수지 복합 재료를 코어재로 한 것 이외에는, 실시예 57 과 동일한 처리를 실시하여, 탄소 섬유 장섬유/폴리에틸렌테레프탈레이트 편물/폴리아미드 6 수지의 샌드위치재를 얻었다. 샌드위치재의 두께는 2.0 ㎜, 코어재의 체적분율은 50 ％ 였다. 평가 결과를 표 14 에 나타냈다.

비교예 10 : 탄소 섬유 장섬유/폴리아미드 6 수지 이방향성 고강성재의 제작

참고예 1 의 탄소 섬유 장섬유/폴리아미드 6 수지 고강성재를, 섬유 축방향을 기준으로 하여 0 도 방향, 90 도 방향, 90 도 방향, 0 도 방향으로 4 장 적층하여 30 ㎝×20 ㎝ 의 금형에 주입하고, 메이키 제작소 제조 핫 프레스 MHPC 형을 사용하여, 최고 온도 240 ℃, 최대 압력 0.5 ㎫ 로 10 분간 가열 가압함으로써 각층의 계면을 용착시켜, 탄소 섬유 장섬유/폴리아미드 6 수지의 이방향성의 고강성재를 얻었다. 샌드위치재의 두께는 2.0 ㎜ 였다. 얻어진 이방향성 고강성재로부터, 일방의 섬유 축방향을 기준으로 하여 인장 시험편과 압축 시험편을 잘라 내어 평가하였다. 동일하게, 낙추 시험편과 고속 타발 시험편도 잘라 내어 평가하였다. 평가 결과를 표 14 에 나타냈다.

비교예 11 : 탄소 섬유 장섬유/폴리아미드 6 수지 샌드위치재의 제작

폴리아미드 6 필름을 44 장 적층하여 30 ㎝×20 ㎝ 의 금형에 주입하고, 메이키 제작소 제조 핫 프레스 MHPC 형을 사용하여, 최고 온도 240 ℃, 최대 압력 0.5 ㎫ 로 10 분간 가열 가압함으로써, 폴리아미드 6 의 성형품을 얻었다. 두께는 1.0 ㎜ 였다. 얻어진 폴리아미드 6 성형품을 코어재로 하여 참고예 1 의 탄소 섬유 장섬유/폴리아미드 6 수지 고강성재의 스킨재 2 장으로 사이에 끼운 것을, 30 ㎝×20 ㎝ 의 금형에 주입하고, 메이키 제작소 제조 핫 프레스 MHPC 형을 사용하여, 최고 온도 240 ℃, 최대 압력 0.2 ㎫ 로 10 분간 가열 가압함으로써 스킨재와 코어재의 계면을 용착시켜, 탄소 섬유 장섬유/폴리아미드 6 수지의 샌드위치재를 얻었다. 샌드위치재의 두께는 2.0 ㎜, 코어재의 체적분율은 50 ％ 였다. 얻어진 샌드위치재로부터, 탄소 섬유 방향을 기준으로 하여 인장 시험편과 압축 시험편을 잘라 내어 평가하였다. 동일하게, 샌드위치재로부터 낙추 시험편과 고속 타발 시험편도 잘라 내어 평가하였다. 평가 결과를 표 14 에 나타냈다.

실시예 61 : 폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드/폴리아미드 6 수지 복합 재료의 제작

실시예 52 의 폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드/폴리아미드 6 수지 복합 재료를 2 장 적층하여 30 ㎝×20 ㎝ 의 금형에 주입하고, 메이키 제작소 제조 핫 프레스 MHPC 형을 사용하여, 최고 온도 240 ℃, 최대 압력 0.5 ㎫ 로 10 분간 가열 가압함으로써 계면을 용착시켜, 폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드/폴리아미드 6 수지의 복합 재료를 얻었다. 샌드위치재의 두께는 2.0 ㎜ 였다. 얻어진 복합 재료로부터, 경사 방향을 기준으로 하여 인장 시험편과 압축 시험편을 잘라 내어 평가하였다. 동일하게, 낙추 시험편과 고속 타발 시험편도 잘라 내어 평가하였다. 평가 결과를 표 15 에 나타냈다.

실시예 62 : 폴리아미드 6 수지/폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드 샌드위치재의 제작

폴리아미드 6 필름을 22 장 적층하여 30 ㎝×20 ㎝ 의 금형에 주입하고, 메이키 제작소 제조 핫 프레스 MHPC 형을 사용하여, 최고 온도 240 ℃, 최대 압력 0.5 ㎫ 로 10 분간 가열 가압함으로써, 폴리아미드 6 의 성형품을 얻었다. 두께는 0.5 ㎜ 였다. 얻어진 폴리아미드 6 성형품을 스킨재로서 실시예 52 의 폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드/폴리아미드 6 수지 복합 재료의 코어재를 사이에 끼운 것을 30 ㎝×20 ㎝ 의 금형에 주입하고, 메이키 제작소 제조 핫 프레스 MHPC 형을 사용하여, 최고 온도 240 ℃, 최대 압력 0.2 ㎫ 로 10 분간 가열 가압함으로써 스킨재와 코어재의 계면을 용착하여, 폴리아미드 6 수지/폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드의 샌드위치재를 얻었다. 샌드위치재의 두께는 2.0 ㎜, 코어재의 체적분율은 50 ％ 였다. 얻어진 샌드위치재로부터, 경사 방향을 기준으로 하여 인장 시험편과 압축 시험편을 잘라 내어 평가하였다. 동일하게, 샌드위치재로부터 낙추 시험편과 고속 타발 시험편도 잘라 내어 평가하였다. 평가 결과를 표 15 에 나타냈다.

실시예 63 : 탄소 섬유 장섬유/폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드/폴리아미드 6 수지 샌드위치재의 제작

참고예 2 의 탄소 섬유 장섬유/폴리아미드 6 수지 고강성재를 스킨재로 한 것 이외에는, 실시예 57 과 동일한 처리를 실시하여, 탄소 섬유 장섬유/폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드/폴리아미드 6 수지의 샌드위치재를 얻었다. 샌드위치재의 두께는 2.0 ㎜, 코어재의 체적분율은 50 ％ 였다. 얻어진 샌드위치재로부터, 탄소 섬유 방향을 기준으로 하여 인장 시험편과 압축 시험편을 잘라 내어 평가하였다. 동일하게, 샌드위치재로부터 낙추 시험편과 고속 타발 시험편도 잘라 내어 평가하였다. 평가 결과를 표 15 에 나타낸다.

실시예 64 : 탄소 섬유 장섬유/폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드/폴리아미드 6 수지 샌드위치재의 제작

참고예 3 의 탄소 섬유 장섬유/폴리아미드 6 수지 고강성재를 스킨재로 한 것 이외에는, 실시예 57 과 동일한 처리를 실시하여, 탄소 섬유 장섬유/폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드/폴리아미드 6 수지의 샌드위치재를 얻었다. 샌드위치재의 두께는 2.0 ㎜, 코어재의 체적분율은 50 ％ 였다. 평가 결과를 표 15 에 나타냈다.

실시예 65 : 탄소 섬유 단섬유/폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드/폴리아미드 6 수지 샌드위치재의 제작

참고예 4 의 탄소 섬유 단섬유/폴리아미드 6 수지 고강성재를 스킨재로 한 것 이외에는, 실시예 57 과 동일한 처리를 실시하여, 탄소 섬유 단섬유/폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드/폴리아미드 6 수지의 샌드위치재를 얻었다. 샌드위치재의 두께는 2.0 ㎜, 코어재의 체적분율은 50 ％ 였다. 평가 결과를 표 15 에 나타냈다.

실시예 66 : 탄소 섬유 직물/폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드/폴리아미드 6 수지 샌드위치재의 제작

참고예 5 의 탄소 섬유 직물/폴리아미드 6 수지 고강성재를 스킨재로 한 것 이외에는, 실시예 57 과 동일한 처리를 실시하여, 탄소 섬유 직물/폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드/폴리아미드 6 수지의 샌드위치재를 얻었다. 샌드위치재의 두께는 2.0 ㎜, 코어재의 체적분율은 50 ％ 였다. 평가 결과를 표 15 에 나타냈다.

실시예 67 : 탄소 섬유 장섬유/폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드/폴리프로필렌 수지 샌드위치재의 제작

실시예 56 의 폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드/폴리프로필렌 수지 복합 재료를 코어재로 하여 참고예 6 의 탄소 섬유 장섬유/폴리프로필렌 수지 고강성재의 스킨재 2 장으로 사이에 끼운 것을, 30 ㎝×20 ㎝ 의 금형에 주입하고, 메이키 제작소 제조 핫 프레스 MHPC 형을 사용하여, 최고 온도 200 ℃, 최대 압력 0.5 ㎫ 로 10 분간 가열 가압함으로써 스킨재와 코어재의 계면을 용착시켜, 탄소 섬유 장섬유/폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드/폴리프로필렌 수지의 샌드위치재를 얻었다. 샌드위치재의 두께는 2.0 ㎜, 코어재의 체적분율은 50 ％ 였다. 얻어진 샌드위치재로부터, 탄소 섬유 방향을 기준으로 하여 인장 시험편과 압축 시험편을 잘라 내어 평가하였다. 동일하게, 샌드위치재로부터 낙추 시험편과 고속 타발 시험편도 잘라 내어 평가하였다. 평가 결과를 표 16 에 나타낸다.

비교예 12 : 탄소 섬유 장섬유/폴리프로필렌 수지 이방향성 고강성재의 제작

참고예 6 의 탄소 섬유 장섬유/폴리프로필렌 수지 고강성재를, 섬유 축방향을 기준으로 하여 0 도 방향, 90 도 방향, 90 도 방향, 0 도 방향으로 4 장 적층하여 30 ㎝×20 ㎝ 의 금형에 주입하고, 메이키 제작소 제조 핫 프레스 MHPC 형을 사용하여, 최고 온도 200 ℃, 최대 압력 0.5 ㎫ 로 10 분간 가열 가압함으로써 각층의 계면을 용착시켜, 탄소 섬유 장섬유/폴리프로필렌 수지의 이방향성의 고강성재를 얻었다. 샌드위치재의 두께는 2.0 ㎜ 였다. 얻어진 이방향성 고강성재로부터, 일방의 섬유 축방향을 기준으로 하여 인장 시험편과 압축 시험편을 잘라 내어 평가하였다. 동일하게, 낙추 시험편과 고속 타발 시험편도 잘라 내어 평가하였다. 평가 결과를 표 16 에 나타낸다.

실시예 68 : 폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드/폴리프로필렌 수지 복합 재료의 제작

실시예 56 의 폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드/폴리프로필렌 수지 복합 재료를 2 장 적층하여 30 ㎝×20 ㎝ 의 금형에 주입하고, 메이키 제작소 제조 핫 프레스 MHPC 형을 사용하여, 최고 온도 200 ℃, 최대 압력 0.5 ㎫ 로 10 분간 가열 가압함으로써 계면을 용착시켜, 폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드/폴리프로필렌 수지의 복합 재료를 얻었다. 복합 재료의 두께는 2.0 ㎜ 였다. 얻어진 복합 재료로부터, 섬유 축방향을 기준으로 하여 인장 시험편과 압축 시험편을 잘라 내어 평가하였다. 동일하게, 낙추 시험편과 고속 타발 시험편도 잘라 내어 평가하였다. 평가 결과를 표 16 에 나타낸다.

비교예 13 : 탄소 섬유 장섬유/폴리프로필렌 수지 샌드위치재의 제작

폴리프로필렌 필름을 38 장 적층하여 30 ㎝×20 ㎝ 의 금형에 주입하고, 메이키 제작소 제조 핫 프레스 MHPC 형을 사용하여, 최고 온도 200 ℃, 최대 압력 0.5 ㎫ 로 10 분간 가열 가압함으로써, 폴리프로필렌의 성형품을 얻었다. 두께는 1.0 ㎜ 였다. 얻어진 폴리프로필렌 성형품을 코어재로 하여 참고예 6 의 탄소 섬유 장섬유/폴리프로필렌 수지 고강성재의 스킨재 2 장으로 사이에 끼운 것을, 30 ㎝×20 ㎝ 의 금형에 주입하고, 메이키 제작소 제조 핫 프레스 MHPC 형을 사용하여, 최고 온도 200 ℃, 최대 압력 0.2 ㎫ 로 10 분간 가열 가압함으로써 스킨재와 코어재의 계면을 용착시켜, 탄소 섬유 장섬유/폴리프로필렌 수지의 샌드위치재를 얻었다. 샌드위치재의 두께는 2.0 ㎜, 코어재의 체적분율은 50 ％ 였다. 얻어진 샌드위치재로부터, 탄소 섬유 방향을 기준으로 하여 인장 시험편과 압축 시험편을 잘라 내어 평가하였다. 동일하게, 샌드위치재로부터 낙추 시험편과 고속 타발 시험편도 잘라 내어 평가하였다. 평가 결과를 표 16 에 나타낸다.

실시예 69 : 폴리프로필렌 수지/폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드 샌드위치재의 제작

폴리프로필렌 필름을 19 장 적층하여 30 ㎝×20 ㎝ 의 금형에 주입하고, 메이키 제작소 제조 핫 프레스 MHPC 형을 사용하여, 최고 온도 200 ℃, 최대 압력 0.5 ㎫ 로 10 분간 가열 가압함으로써, 폴리프로필렌의 성형품을 얻었다. 두께는 0.5 ㎜ 였다. 얻어진 폴리프로필렌 성형품을 스킨재로서 실시예 56 의 폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드/폴리프로필렌 수지 복합 재료의 코어재를 사이에 끼운 것을 30 ㎝×20 ㎝ 의 금형에 주입하고, 메이키 제작소 제조 핫 프레스 MHPC 형을 사용하여, 최고 온도 200 ℃, 최대 압력 0.2 ㎫ 로 10 분간 가열 가압함으로써 스킨재와 코어재의 계면을 용착시켜, 폴리프로필렌 수지/폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드의 샌드위치재를 얻었다. 샌드위치재의 두께는 2.0 ㎜, 코어재의 체적분율은 50 ％ 였다. 얻어진 샌드위치재로부터, 섬유 축방향을 기준으로 하여 인장 시험편과 압축 시험편을 잘라 내어 평가하였다. 동일하게, 샌드위치재로부터 낙추 시험편과 고속 타발 시험편도 잘라 내어 평가하였다. 평가 결과를 표 16 에 나타낸다.

실시예 70 : 유리 섬유 장섬유/폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드/폴리아미드 6 수지 샌드위치재의 제작

참고예 7 의 유리 섬유 장섬유/폴리아미드 6 수지 고강성재를 스킨재로 한 것 이외에는, 실시예 57 과 동일한 처리를 실시하여, 유리 섬유 장섬유/폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드/폴리아미드 6 수지의 샌드위치재를 얻었다. 샌드위치재의 두께는 2.0 ㎜, 코어재의 체적분율은 50 ％ 였다. 얻어진 샌드위치재로부터, 유리 섬유 방향을 기준으로 하여 인장 시험편과 압축 시험편을 잘라 내어 평가하였다. 동일하게, 샌드위치재로부터 낙추 시험편과 고속 타발 시험편도 잘라 내어 평가하였다. 평가 결과를 표 17 에 나타낸다.

비교예 14 : 유리 섬유 장섬유/폴리아미드 6 수지 이방향성 고강성재의 제작

참고예 7 의 유리 섬유 장섬유/폴리아미드 6 수지 고강성재를, 섬유 축방향을 기준으로 하여 0 도 방향, 90 도 방향, 90 도 방향, 0 도 방향으로 4 장 적층하여 30 ㎝×20 ㎝ 의 금형에 주입하고, 메이키 제작소 제조 핫 프레스 MHPC 형을 사용하여, 최고 온도 240 ℃, 최대 압력 0.5 ㎫ 로 10 분간 가열 가압함으로써 각층의 계면을 용착시켜, 유리 섬유 장섬유/폴리아미드 6 수지의 이방향성의 고강성재를 얻었다. 고강성재의 두께는 2.0 ㎜ 였다. 얻어진 이방향성 고강성재로부터, 일방의 섬유 축방향을 기준으로 하여 인장 시험편과 압축 시험편을 잘라 내어 평가하였다. 동일하게, 낙추 시험편과 고속 타발 시험편도 잘라 내어 평가하였다. 평가 결과를 표 17 에 나타낸다.

비교예 15 : 유리 섬유 장섬유/폴리아미드 6 수지 샌드위치재의 제작

폴리아미드 6 필름을 44 장 적층하여 30 ㎝×20 ㎝ 의 금형에 주입하고, 메이키 제작소 제조 핫 프레스 MHPC 형을 사용하여, 최고 온도 240 ℃, 최대 압력 0.5 ㎫ 로 10 분간 가열 가압함으로써, 폴리아미드 6 의 성형품을 얻었다. 두께는 1.0 ㎜ 였다. 얻어진 폴리아미드 6 성형품을 코어재로 하여 참고예 7 의 유리 섬유 장섬유/폴리아미드 6 수지 고강성재의 스킨재 2 장으로 사이에 끼운 것을, 30 ㎝×20 ㎝ 의 금형에 주입하고, 메이키 제작소 제조 핫 프레스 MHPC 형을 사용하여, 최고 온도 240 ℃, 최대 압력 0.2 ㎫ 로 10 분간 가열 가압함으로써 스킨재와 코어재의 계면을 용착시켜, 유리 섬유 장섬유/폴리아미드 6 수지의 샌드위치재를 얻었다. 샌드위치재의 두께는 2.0 ㎜, 코어재의 체적분율은 50 ％ 였다. 얻어진 샌드위치재로부터, 유리 섬유 방향을 기준으로 하여 인장 시험편과 압축 시험편을 잘라 내어 평가하였다. 동일하게, 샌드위치재로부터 낙추 시험편과 고속 타발 시험편도 잘라 내어 평가하였다. 평가 결과를 표 17 에 나타낸다.

실시예 71 : 아라미드 섬유장 섬유/폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드/폴리아미드 6 수지 샌드위치재의 제작

참고예 8 의 아라미드 섬유장 섬유/폴리아미드 6 수지 고강성재를 스킨재로 한 것 이외에는, 실시예 57 과 동일한 처리를 실시하여, 아라미드 섬유장 섬유/폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드/폴리아미드 6 수지의 샌드위치재를 얻었다. 샌드위치재의 두께는 2.0 ㎜, 코어재의 체적분율은 50 ％ 였다. 얻어진 샌드위치재로부터, 아라미드 섬유 방향을 기준으로 하여 인장 시험편과 압축 시험편을 잘라 내어 평가하였다. 동일하게, 샌드위치재로부터 낙추 시험편과 고속 타발 시험편도 잘라 내어 평가하였다. 평가 결과를 표 17 에 나타낸다.

비교예 16 : 아라미드 섬유장 섬유/폴리아미드 6 수지 이방향성 고강성재의 제작

참고예 8 의 아라미드 섬유장 섬유/폴리아미드 6 수지 고강성재를, 섬유 축방향을 기준으로 하여 0 도 방향, 90 도 방향, 90 도 방향, 0 도 방향으로 4 장 적층하여 30 ㎝×20 ㎝ 의 금형에 주입하고, 메이키 제작소 제조 핫 프레스 MHPC 형을 사용하여, 최고 온도 240 ℃, 최대 압력 0.5 ㎫ 로 10 분간 가열 가압함으로써 각층의 계면을 용착시켜, 아라미드 섬유장 섬유/폴리아미드 6 수지의 이방향성의 고강성재를 얻었다. 고강성재의 두께는 2.0 ㎜ 였다. 얻어진 이방향성 고강성재로부터, 일방의 섬유 축방향을 기준으로 하여 인장 시험편과 압축 시험편을 잘라 내어 평가하였다. 동일하게, 낙추 시험편과 고속 타발 시험편도 잘라 내어 평가하였다. 평가 결과를 표 17 에 나타낸다.

비교예 17 : 아라미드 섬유장 섬유/폴리아미드 6 수지 샌드위치재의 제작

폴리아미드 6 필름을 44 장 적층하여 30 ㎝×20 ㎝ 의 금형에 주입하고, 메이키 제작소 제조 핫 프레스 MHPC 형을 사용하여, 최고 온도 240 ℃, 최대 압력 0.5 ㎫ 로 10 분간 가열 가압함으로써, 폴리아미드 6 의 성형품을 얻었다. 두께는 1.0 ㎜ 였다. 얻어진 폴리아미드 6 성형품을 코어재로 하여 참고예 8 의 아라미드 섬유장 섬유/폴리아미드 6 수지 고강성재의 스킨재 2 장으로 사이에 끼운 것을, 30 ㎝×20 ㎝ 의 금형에 주입하고, 메이키 제작소 제조 핫 프레스 MHPC 형을 사용하여, 최고 온도 240 ℃, 최대 압력 0.2 ㎫ 로 10 분간 가열 가압함으로써 스킨재와 코어재의 계면을 용착시켜, 아라미드 섬유장 섬유/폴리아미드 6 수지의 샌드위치재를 얻었다. 샌드위치재의 두께는 2.0 ㎜, 코어재의 체적분율은 50 ％ 였다. 얻어진 샌드위치재로부터, 아라미드 섬유 방향을 기준으로 하여 인장 시험편과 압축 시험편을 잘라 내어 평가하였다. 동일하게, 샌드위치재로부터 낙추 시험편과 고속 타발 시험편도 잘라 내어 평가하였다. 평가 결과를 표 17 에 나타낸다.

실시예 72 : 탄소 섬유 단섬유/폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드/폴리카보네이트 수지 샌드위치재의 제작

실시예 42 의 폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드/폴리카보네이트 수지 복합 재료를 코어재로 하여 참고예 35 의 탄소 섬유 단섬유/폴리카보네이트 수지 고강성재의 스킨재 2 장으로 사이에 끼운 것을, 30 ㎝×20 ㎝ 의 금형에 주입하고, 메이키 제작소 제조 핫 프레스 MHPC 형을 사용하여, 최고 온도 250 ℃, 최대 압력 0.5 ㎫ 로 10 분간 가열 가압함으로써 스킨재와 코어재의 계면을 용착시켜, 탄소 섬유 단섬유/폴리에틸렌테레프탈레이트 연사 코드/폴리프로필렌 수지의 샌드위치재를 얻었다. 샌드위치재의 두께는 4.0 ㎜, 코어재의 체적분율은 50 ％ 였다. 얻어진 샌드위치재로부터, 인장 시험편, 압축 시험편, 낙추 시험편, 고속 타발 시험편을 잘라 내어 평가하였다. 평가 결과를 표 18 에 나타낸다.

비교예 18 : 탄소 섬유 단섬유/폴리카보네이트 수지 샌드위치재의 제작

폴리카보네이트 필름을 11 장 적층하여 30 ㎝×20 ㎝ 의 금형에 주입하고, 메이키 제작소 제조 핫 프레스 MHPC 형을 사용하여, 최고 온도 250 ℃, 최대 압력 2.0 ㎫ 로 10 분간 가열 가압함으로써, 폴리카보네이트의 성형품을 얻었다. 두께는 1.0 ㎜ 였다. 얻어진 폴리카보네이트 성형품을 코어재로 하여 참고예 35 의 탄소 섬유 단섬유/폴리카보네이트 수지 고강성재의 스킨재 2 장으로 사이에 끼운 것을, 30 ㎝×20 ㎝ 의 금형에 주입하고, 메이키 제작소 제조 핫 프레스 MHPC 형을 사용하여, 최고 온도 250 ℃, 최대 압력 0.5 ㎫ 로 10 분간 가열 가압함으로써 스킨재와 코어재의 계면을 용착시켜, 탄소 섬유 단섬유/폴리카보네이트 수지의 샌드위치재를 얻었다. 샌드위치재의 두께는 4.0 ㎜, 코어재의 체적분율은 50 ％ 였다. 얻어진 샌드위치재로부터, 인장 시험편, 압축 시험편, 낙추 시험편, 고속 타발 시험편을 잘라 내어 평가하였다. 평가 결과를 표 18 에 나타낸다.

실시예 73 : 탄소 섬유 단섬유/폴리에틸렌나프탈레이트 연사 코드/폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 샌드위치재의 제작

실시예 49 의 폴리에틸렌나프탈레이트 연사 코드/폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 복합 재료를 코어재로 하여 참고예 37 의 탄소 섬유 단섬유/폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 고강성재의 스킨재 2 장으로 사이에 끼운 것을, 30 ㎝×20 ㎝ 의 금형에 주입하고, 메이키 제작소 제조 핫 프레스 MHPC 형을 사용하여, 최고 온도 270 ℃, 최대 압력 0.2 ㎫ 로 10 분간 가열 가압함으로써 스킨재와 코어재의 계면을 용착시켜, 탄소 섬유 단섬유/폴리에틸렌나프탈레이트 연사 코드/폴리에틸렌테레프탈레이트 수지의 샌드위치재를 얻었다. 샌드위치재의 두께는 4.0 ㎜, 코어재의 체적분율은 50 ％ 였다. 얻어진 샌드위치재로부터, 인장 시험편, 압축 시험편, 낙추 시험편, 고속 타발 시험편을 잘라 내어 평가하였다. 평가 결과를 표 18 에 나타낸다.

비교예 19 : 탄소 섬유 단섬유/폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 샌드위치재의 제작

폴리에틸렌테레프탈레이트 필름을 44 장 적층하여 30 ㎝×20 ㎝ 의 금형에 주입하고, 메이키 제작소 제조 핫 프레스 MHPC 형을 사용하여, 최고 온도 270 ℃, 최대 압력 2.0 ㎫ 로 10 분간 가열 가압함으로써, 폴리에틸렌테레프탈레이트의 성형품을 얻었다. 두께는 1.0 ㎜ 였다. 얻어진 폴리에틸렌테레프탈레이트 성형품을 코어재로 하여 참고예 37 의 탄소 섬유 단섬유/폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 고강성재의 스킨재 2 장으로 사이에 끼운 것을, 30 ㎝×20 ㎝ 의 금형에 주입하고, 메이키 제작소 제조 핫 프레스 MHPC 형을 사용하여, 최고 온도 270 ℃, 최대 압력 0.2 ㎫ 로 10 분간 가열 가압함으로써 스킨재와 코어재의 계면을 용착시켜, 탄소 섬유 단섬유/폴리에틸렌테레프탈레이트 수지의 샌드위치재를 얻었다. 샌드위치재의 두께는 4.0 ㎜, 코어재의 체적분율은 50 ％ 였다. 얻어진 샌드위치재로부터, 인장 시험편, 압축 시험편, 낙추 시험편, 고속 타발 시험편을 잘라 내어 평가하였다. 평가 결과를 표 18 에 나타낸다.

실시예 74 : 탄소 섬유 단섬유/고융점 폴리에틸렌나프탈레이트 연사 코드/폴리에틸렌나프탈레이트 수지 샌드위치재의 제작

실시예 51 의 고융점 폴리에틸렌나프탈레이트 연사 코드/폴리에틸렌나프탈레이트 수지 복합 재료를 코어재로 하여 참고예 39 의 탄소 섬유 단섬유/폴리에틸렌나프탈레이트 수지 고강성재의 스킨재 2 장으로 사이에 끼운 것을, 30 ㎝×20 ㎝ 의 금형에 주입하고, 메이키 제작소 제조 핫 프레스 MHPC 형을 사용하여, 최고 온도 280 ℃, 최대 압력 0.2 ㎫ 로 10 분간 가열 가압함으로써 스킨재와 코어재의 계면을 용착시켜, 탄소 섬유 단섬유/고융점 폴리에틸렌나프탈레이트 연사 코드/폴리에틸렌나프탈레이트 수지의 샌드위치재를 얻었다. 샌드위치재의 두께는 4.0 ㎜, 코어재의 체적분율은 50 ％ 였다. 얻어진 샌드위치재로부터, 인장 시험편, 압축 시험편, 낙추 시험편, 고속 타발 시험편을 잘라 내어 평가하였다. 평가 결과를 표 18 에 나타낸다.

비교예 20 : 탄소 섬유 단섬유/폴리에틸렌나프탈레이트 수지 샌드위치재의 제작

폴리에틸렌나프탈레이트 필름을 44 장 적층하여 30 ㎝×20 ㎝ 의 금형에 주입하고, 메이키 제작소 제조 핫 프레스 MHPC 형을 사용하여, 최고 온도 280 ℃, 최대 압력 2.0 ㎫ 로 10 분간 가열 가압함으로써, 폴리에틸렌나프탈레이트의 성형품을 얻었다. 두께는 1.0 ㎜ 였다. 얻어진 폴리에틸렌나프탈레이트 성형품을 코어재로 하여 참고예 39 의 탄소 섬유 단섬유/폴리에틸렌나프탈레이트 수지 고강성재의 스킨재 2 장으로 사이에 끼운 것을, 30 ㎝×20 ㎝ 의 금형에 주입하고, 메이키 제작소 제조 핫 프레스 MHPC 형을 사용하여, 최고 온도 280 ℃, 최대 압력 0.2 ㎫ 로 10 분간 가열 가압함으로써 스킨재와 코어재의 계면을 용착시켜, 탄소 섬유 단섬유/폴리에틸렌나프탈레이트 수지의 샌드위치재를 얻었다. 샌드위치재의 두께는 4.0 ㎜, 코어재의 체적분율은 50 ％ 였다. 얻어진 샌드위치재로부터, 인장 시험편, 압축 시험편, 낙추 시험편, 고속 타발 시험편을 잘라 내어 평가하였다. 평가 결과를 표 18 에 나타낸다.

참고예의 고강성재는 인장 시험과 압축 시험의 결과, 강도와 탄성률이 우수한 재료였다. 또, 실시예의 복합 재료는 충격 흡수재로, 에너지 흡수성이 풍부한 재료였다. 이들 고강성재와 복합 재료를 조합한 실시예 57 ? 60, 63 ? 67, 70 ? 74 의 샌드위치재는 양자의 장점을 겸비하여, 강도와 강성의 역학적 강도가 우수하고, 또한 내충격성도 우수한 재료로 되었다. 이와 같은 샌드위치재를 성형한 성형품은 산업 자제 용도 전반에 유용하며, 특히 자동차용 구조 부품, 외장 부품, 내장 부품에 유용하다.

이하 표 1 ? 표 18 에 얻어진 복합 재료 및 샌드위치재의 평가 결과를 나타낸다.

부호의 설명

1 : 타발 방향

2 : 스트라이커

3 : 개구부

4 : 시험편의 누름 지그

5 : 시험편

Claims (14)

1. 융점이 200 ℃ 이상인 유기 장섬유와 열가소성 수지로 이루어지는 복합 재료 로서, 유기 장섬유의 형태가, 연사 코드, 또는 연사 코드로 구성되는 직물 혹은 편물인 것을 특징으로 하는 복합 재료.
2. 제 1 항에 있어서,
   유기 장섬유의 융점이 250 ℃ 이상인 복합 재료.
3. 제 1 항에 있어서,
   유기 장섬유가 멀티 필러멘트이고, 그 섬유속 사이는 실질적으로 열가소성 수지가 함침되어 있는 것을 특징으로 하는 복합 재료.
4. 제 1 항에 있어서,
   유기 장섬유의 섬유속 내부는, 실질적으로 열가소성 수지가 미함침인 것을 특징으로 하는 복합 재료.
5. 제 1 항에 있어서,
   유기 장섬유와 열가소성 수지의 체적비가, 유기 장섬유 100 부에 대해, 열가소성 수지가 20 부 내지 900 부인 것을 특징으로 하는 복합 재료.
6. 제 1 항에 있어서,
   복합 재료 중의 두께 10 ㎜ 당 유기 장섬유의 겉보기 중량이 1000 ? 12000 g/㎡ 인 복합 재료.
7. 제 1 항에 있어서,
   연사 코드의 연수가 1 m 당 10 ? 1000 회인 것을 특징으로 하는 복합 재료.
8. 제 1 항에 있어서,
   유기 장섬유가 폴리에스테르 장섬유 또는 나일론 장섬유인 복합 재료.
9. 제 8 항에 있어서,
   폴리에스테르 장섬유가 폴리알킬렌테레프탈레이트 및/또는 폴리알킬렌나프탈레이트를 폴리에스테르 중의 95 몰％ 이상의 성분으로 하는 것을 특징으로 하는 복합 재료.
10. 제 1 항에 있어서,
    열가소성 수지가 폴리올레핀 수지, 폴리아미드 수지, 폴리카보네이트 수지, 및 폴리에스테르 수지로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종인 것을 특징으로 하는 복합 재료.
11. 제 1 항에 있어서,
    시험 속도 11 m/sec, 시험편 누름 지그의 개구부 직경 40 ㎜, 직경 10 ㎜ 스트라이커에 의한 고속 타발 시험에 있어서의 흡수 에너지가 10 J 이상인 복합 재료.
12. 하기 식 (1) 로 정의되는 비탄성 (E) 가 2.5 이상인 강화 섬유를 함유하는 섬유 강화 복합 재료로 이루어지는 고강성재를 스킨재로 하고, 제 1 항에 기재된 복합 재료를 코어재로 하는 샌드위치재.
    E＝M/D/9.8 (1)
    여기서, E 는 비탄성, M 은 섬유의 탄성률 (㎫), D 는 섬유의 밀도 (g/㎤) 이다.
13. 제 12 항에 있어서,
    고강성재의 강화 섬유가 탄소 섬유, 아라미드 섬유, 및 유리 섬유로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종인 샌드위치재.
14. 제 12 항에 있어서,
    스킨재와 코어재의 체적비가 스킨재 100 부에 대해, 코어재가 40 ? 9900 부인 샌드위치재.

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