KR20190033831A - Hybrid fiber reinforced composite material for car parts - Google Patents

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Abstract

Disclosed is a hybrid fiber reinforced composite for an automobile part with excellent bending strength. The hybrid fiber reinforced composite for an automobile part comprises at least one long fiber reinforced thermoplastic (LFT) resin sheet and at least three continuous fiber reinforced thermoplastic (CFT) resin sheets. A CFT resin sheet includes a continuous fiber having the orientation in a single direction. An angle of the orientation direction of a continuous fiber included in the other CFT resin sheet, which is adjacent to the orientation direction of the continuous fiber included in the one CFT resin sheet, is 175-185°.

Description

자동차 부품용 하이브리드 섬유강화 복합재{HYBRID FIBER REINFORCED COMPOSITE MATERIAL FOR CAR PARTS}HYBRID FIBER REINFORCED COMPOSITE MATERIAL FOR CAR PARTS

본 발명은 하이브리드 섬유강화 복합재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 장섬유강화 열가소성 수지(long fiber reinforced thermoplastic, LFT) 시트 및 적어도 3개 이상의 연속섬유강화열가소성 수지(continuous fiber reinforced thermoplastic, CFT) 시트를 조합한 자동차 부품용 하이브리드 섬유강화 복합재에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a hybrid fiber-reinforced thermoplastic (LFT) sheet and a continuous fiber reinforced thermoplastic (CFT) sheet And a hybrid fiber-reinforced composite material for an automobile part.

기존에는 자동차 부품들을 금속 재질로 제조하여 고강도 및 고강성을 확보하고자 하였다. 금속으로 제조된 자동차 부품의 경우, 가공 시 제조 비용이 많이 들고, 중량이 커짐에 따라 경량화를 확보하기에 어려운 면이 있었다.In the past, we tried to secure high strength and high rigidity by manufacturing automobile parts with metal material. In the case of automobile parts made of metal, there is a problem that it is difficult to secure a light weight as the manufacturing cost is high during the processing and the weight is increased.

최근에는 금속 대신 강화섬유와 수지 매트릭스로 이루어진 플라스틱 재질로 자동차 부품을 제조하여 경량화를 확보하고 있다. In recent years, automobile parts have been made of plastic materials made of reinforcing fibers and resin matrices instead of metal to ensure lighter weight.

예를 들어, 강화섬유와 수지 매트릭스로 이루어진 플라스틱은 섬유의 함량, 종류 등을 조절하여 경량화, 고강도 및 고강성을 나타내는데, 섬유의 함량이 적정 범위를 초과하는 경우 경량화를 나타내기 어렵고, 장섬유만을 포함하는 복합재는 성형성이 우수한 반면 고강도를 나타내기 어렵고, 연속섬유만을 포함하는 복합재는 강도 및 강성이 우수한 반면 장섬유를 포함하는 복합재에 비해 성형성이 취약한 단점이 있다.For example, plastics composed of reinforcing fibers and resin matrix exhibit light weight, high strength, and high rigidity by controlling the content and type of fibers. When the content of fibers exceeds an appropriate range, it is difficult to achieve lighter weight, The composite material including the continuous fibers is superior in moldability but hardly exhibits high strength, and the composite material containing only continuous fibers is superior in strength and rigidity, but has a drawback in that it has poor formability as compared with a composite material containing long fibers.

따라서, 자동차 부품에 적용되기 위해 경량화, 고강도 및 고강성을 나타낼 수 있는 섬유강화 복합재의 연구가 필요한 실정이다.Therefore, it is necessary to study a fiber reinforced composite material which can be lightweight, high strength and high rigidity to be applied to automobile parts.

본 발명에 관련된 배경기술로는 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0138095호(2013.12.18. 공개)가 있으며, 상기 문헌에는 배향이 최적화된 크로스-플라이를 포함하는 복합 적층체가 기재되어 있다.A background art related to the present invention is Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2013-0138095 (published Dec. 18, 2013), which discloses a composite laminate comprising a cross-ply having optimized orientation.

본 발명의 목적은 굴곡 강도가 우수한 자동차 부품용 하이브리드 섬유강화 복합재를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a hybrid fiber-reinforced composite material for automobile parts having excellent bending strength.

상기 하나의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하이브리드 섬유강화 복합재는 적어도 하나 이상의 장섬유강화 열가소성 수지(long fiber reinforced thermoplastic, LFT) 시트; 및 적어도 3개 이상의 연속섬유강화 열가소성 수지(continuous fiber reinforced thermoplastic, CFT) 시트;를 포함하고, 상기 연속섬유강화 열가소성 수지(continuous fiber reinforced thermoplastic, CFT) 시트는 단일방향으로 배향성을 갖는 연속섬유를 포함하며, 하나의 연속섬유강화 열가소성 수지(continuous fiber reinforced thermoplastic, CFT) 시트에 포함된 연속섬유의 배향 방향과 인접한 다른 하나의 연속섬유강화 열가소성 수지(continuous fiber reinforced thermoplastic, CFT) 시트에 포함된 연속섬유의 배향 방향이 이루는 각도는 175~185˚인 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a hybrid fiber-reinforced composite material comprising: at least one long fiber reinforced thermoplastic (LFT) sheet; And at least three continuous fiber reinforced thermoplastic (CFT) sheets, wherein the continuous fiber reinforced thermoplastic (CFT) sheet comprises continuous fibers having an orientation in a unidirectional direction And continuous fibers contained in another continuous fiber reinforced thermoplastic (CFT) sheet adjacent to the orientation direction of the continuous fibers contained in one continuous fiber reinforced thermoplastic (CFT) sheet. Is an angle of 175 to 185 degrees.

상기 연속섬유강화 열가소성 수지(continuous fiber reinforced thermoplastic, CFT) 시트가 적어도 3개 이상 연속으로 적층된 것일 수 있다.The continuous fiber reinforced thermoplastic (CFT) sheet may be a continuous laminate of at least three sheets.

상기 장섬유강화 열가소성 수지(long fiber reinforced thermoplastic, LFT) 시트는 두께가 0.1~2mm일 수 있다.The long fiber reinforced thermoplastic (LFT) sheet may have a thickness of 0.1 to 2 mm.

상기 연속섬유강화 열가소성 수지(continuous fiber reinforced thermoplastic, CFT) 시트는 두께가 0.1~2mm일 수 있다.The continuous fiber reinforced thermoplastic (CFT) sheet may have a thickness of 0.1 to 2 mm.

상기 장섬유강화 열가소성 수지(long fiber reinforced thermoplastic, LFT) 시트는 제1열가소성 수지 100중량부에 대하여, 장섬유 20~60중량부를 포함할 수 있다.The long fiber reinforced thermoplastic (LFT) sheet may include 20 to 60 parts by weight of long fiber, based on 100 parts by weight of the first thermoplastic resin.

상기 연속섬유강화 열가소성 수지(continuous fiber reinforced thermoplastic, CFT) 시트는 제2열가소성 수지 100중량부에 대하여, 연속섬유 20~60중량부를 포함할 수 있다.The continuous fiber reinforced thermoplastic (CFT) sheet may include 20 to 60 parts by weight of continuous fibers per 100 parts by weight of the second thermoplastic resin.

상기 장섬유강화 열가소성 수지(long fiber reinforced thermoplastic, LFT) 시트는 길이가 20~50mm인 장섬유를 포함할 수 있다.The long fiber reinforced thermoplastic (LFT) sheet may include long fibers having a length of 20 to 50 mm.

상기 하이브리드 섬유강화 복합재는 ASTM D790에 따른 굴곡 강도가 200~400MPa일 수 있다.The hybrid fiber-reinforced composite material may have a flexural strength of 200 to 400 MPa according to ASTM D790.

본 발명에 따른 자동차 부품용 하이브리드 섬유강화 복합재는 장섬유강화 열가소성 수지(LFT) 시트와 연속섬유강화 열가소성 수지(CFT) 시트를 적층시킨 구조에 의해, 성형성 뿐만 아니라 고강도 및 고강성의 우수한 물성을 나타낼 수 있다. The hybrid fiber-reinforced composite material for automobile parts according to the present invention has excellent properties of not only moldability but also high strength and high rigidity by a structure in which a long fiber reinforced thermoplastic resin (LFT) sheet and a continuous fiber reinforced thermoplastic resin (CFT) sheet are laminated .

특히, 섬유강화 복합재 내에서 연속섬유강화 열가소성 수지(CFT) 시트가 3층 이상 연속으로 적층되고, 동시에 배면에 배치되는 경우 우수한 굴곡 강도를 나타낼 수 있다.In particular, when the continuous fiber-reinforced thermoplastic resin (CFT) sheet is laminated in three or more continuous layers in the fiber-reinforced composite material, and when the continuous fiber-reinforced thermoplastic resin (CFT) sheet is disposed on the back surface at the same time, excellent flexural strength can be exhibited.

도 1은 본 발명에 따른 자동차 부품용 하이브리드 섬유강화 복합재의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 자동차 부품용 하이브리드 섬유강화 복합재의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 2에 따른 자동차 부품용 하이브리드 섬유강화 복합재의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예 3에 따른 자동차 부품용 하이브리드 섬유강화 복합재의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예 4에 따른 자동차 부품용 하이브리드 섬유강화 복합재의 사시도이다.
1 is a perspective view of a hybrid fiber-reinforced composite material for automobile parts according to the present invention.
2 is a perspective view of a hybrid fiber-reinforced composite material for an automotive part according to Example 1 of the present invention.
3 is a perspective view of a hybrid fiber-reinforced composite material for an automotive part according to a second embodiment of the present invention.
4 is a perspective view of a hybrid fiber-reinforced composite material for an automotive part according to a third embodiment of the present invention.
5 is a perspective view of a hybrid fiber-reinforced composite material for an automotive part according to a fourth embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and the manner of achieving them, will be apparent from and elucidated with reference to the embodiments described hereinafter in conjunction with the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차 부품용 하이브리드 섬유강화 복합재에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a hybrid fiber-reinforced composite material for an automotive vehicle according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 자동차 부품용 하이브리드 섬유강화 복합재는 장섬유강화 열가소성 수지 시트와 연속섬유강화 열가소성 수지 시트가 적층된 구조에 의해, 기존의 장섬유강화 열가소성 수지 복합재 또는 연속섬유강화 열가소성 수지 복합재에 비해 우수한 성형성, 고강도 및 고강성을 나타낼 수 있다.The hybrid fiber-reinforced composite material for automobile parts of the present invention is characterized by having a structure in which a long fiber-reinforced thermoplastic resin sheet and a continuous fiber-reinforced thermoplastic resin sheet are laminated, High strength, and high rigidity.

본 발명에 따른 하이브리드 섬유강화 복합재(100)는 적어도 하나 이상의 장섬유강화 열가소성 수지(long fiber reinforced thermoplastic, LFT) 시트(10) 및 적어도 3개 이상의 연속섬유강화 열가소성 수지(continuous fiber reinforced thermoplastic, CFT) 시트(20)를 포함한다.The hybrid fiber-reinforced composite 100 according to the present invention comprises at least one long fiber reinforced thermoplastic (LFT) sheet 10 and at least three continuous fiber reinforced thermoplastic (CFT) Sheet 20 as shown in FIG.

도 1은 본 발명에 따른 자동차 부품용 하이브리드 섬유강화 복합재의 사시도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 자동차 부품용 하이브리드 섬유강화 복합재는 장섬유강화 열가소성 수지(long fiber reinforced thermoplastic, LFT) 시트(10) 및 연속섬유강화 열가소성 수지(continuous fiber reinforced thermoplastic, CFT) 시트(20)가 적층된 구조를 나타낸다.1 is a perspective view of a hybrid fiber-reinforced composite material for automobile parts according to the present invention. 1, the hybrid fiber-reinforced composite material for an automotive part according to the present invention comprises a long fiber reinforced thermoplastic (LFT) sheet 10 and a continuous fiber reinforced thermoplastic (CFT) sheet (20) are stacked.

장섬유강화 열가소성 수지(long fiber reinforced thermoplastic, LFT) 시트(10)A sheet 10 of long fiber reinforced thermoplastic (LFT)

상기 장섬유강화 열가소성 수지(LFT) 시트(10)는 제1열가소성 수지로 형성된 매트릭스 내에 장섬유(미도시)가 분산된 시트를 가리키며, 구체적으로, 제1열가소성 수지가 모재를 구성하고, 그 안에 섬유가 함침되는 구조이다. 이는 열가소성 수지로만 형성된 시트보다 강도가 보강된 시트이다.The long fiber-reinforced thermoplastic resin (LFT) sheet 10 refers to a sheet in which long fibers (not shown) are dispersed in a matrix formed of a first thermoplastic resin. Specifically, the first thermoplastic resin constitutes a base material, It is a structure in which fibers are impregnated. This is a sheet reinforced with a strength higher than that of a sheet formed only of a thermoplastic resin.

상기 장섬유강화 열가소성 수지(LFT) 시트(10)는 후술할 연속섬유강화 열가소성 수지(CFT) 시트(20)에 비해 흐름성 및 성형성이 우수하여 자동차 구조용 재료로 많이 사용되며, 복합재 제조 시 우수한 가공성을 나타낼 수 있다.The long fiber-reinforced thermoplastic resin (LFT) sheet 10 is superior in flowability and moldability to a continuous fiber-reinforced thermoplastic resin (CFT) sheet 20 to be described later, and thus is widely used as a structural material for automobiles. It can exhibit workability.

상기 제1열가소성 수지는 폴리프로필렌계 수지, 방향족 비닐계 수지, 고무변성 방향족 비닐계 수지, 폴리페닐렌에테르계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리에스테르계 수지, 메타크릴레이트계 수지, 폴리아릴렌설파이드계 수지, 폴리아미드계 수지 및 폴리염화비닐계 수지 중 1종 이상을 포함할 수 있다.The first thermoplastic resin may be a polypropylene resin, an aromatic vinyl resin, a rubber modified aromatic vinyl resin, a polyphenylene ether resin, a polycarbonate resin, a polyester resin, a methacrylate resin, a polyarylene sulfide Based resin, a polyamide-based resin, and a polyvinyl chloride-based resin.

예를 들어, 상기 제1열가소성 수지는 폴리프로필렌계 수지를 포함할 수 있고, 상기 폴리프로필렌계 수지는 폴리프로필렌계 공중합 수지로서 프로필렌-에틸렌 공중합 수지, 프로필렌-부텐 공중합 수지 및 에틸렌-프로필렌-부텐 공중합 수지를 포함할 수 있다. 상기 제1열가소성 수지가 폴리프로필렌계 수지를 포함하는 경우, 섬유강화 복합재의 경량화 확보에 용이하다.For example, the first thermoplastic resin may include a polypropylene resin, and the polypropylene resin may be a propylene-ethylene copolymer resin, a propylene-butene copolymer resin, and an ethylene-propylene-butene copolymer Resin. When the first thermoplastic resin contains a polypropylene-based resin, it is easy to secure the weight of the fiber-reinforced composite material.

상기 장섬유(미도시)는 연속섬유보다 길이가 짧고, 소정의 길이로 절단된 섬유를 의미하며, 상기 장섬유는 유리 섬유, 탄소 섬유, 아라미드 섬유 및 천연 섬유 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 상기 장섬유는 길이가 20~50mm인 것이 바람직하고, 상기 장섬유의 길이가 이 범위를 초과하는 경우, 장섬유의 분산성이 저하되면서 적절한 수준의 강성 및 강도를 확보하기 어렵고, 섬유강화 복합재 제조 시 성형성이 저하될 수 있다.The long fibers (not shown) are fibers shorter than the continuous fibers and cut to a predetermined length, and the long fibers may include at least one of glass fiber, carbon fiber, aramid fiber and natural fiber . The long fibers having a length of 20 to 50 mm When the length of the long fibers exceeds this range, the dispersibility of the long fibers is deteriorated and it is difficult to secure an appropriate level of rigidity and strength, and the formability of the fiber-reinforced composite material may be lowered.

상기 장섬유강화 열가소성 수지(LFT) 시트(10)는 제1열가소성 수지 100중량부에 대하여, 장섬유 20~60중량부를 포함할 수 있다. 장섬유의 함량이 이 범위를 벗어나는 경우, 섬유강화 복합재의 유동성, 성형성을 조절하기 어려울 수 있으며, 섬유강화 복합재의 물성이 저하될 수 있다.The long fiber-reinforced thermoplastic resin (LFT) sheet 10 may contain 20 to 60 parts by weight of long fiber, based on 100 parts by weight of the first thermoplastic resin. If the content of the long fibers is out of this range, it may be difficult to control the fluidity and moldability of the fiber-reinforced composite material, and the physical properties of the fiber-reinforced composite material may be deteriorated.

이처럼, 장섬유강화 열가소성 수지(LFT) 시트(10)는 길이가 20~50mm인 장섬유를 20~60중량부를 포함함에 따라, 두께 범위 0.1~2mm 를 만족할 수 있으며, 적어도 하나 이상의 장섬유강화 열가소성 수지(LFT) 시트(10)를 포함함으로써 섬유강화 복합재(100)의 물성을 향상시킬 수 있다.As described above, the long fiber-reinforced thermoplastic resin (LFT) sheet 10 can satisfy the thickness range of 0.1 to 2 mm by containing 20 to 60 parts by weight of long fibers having a length of 20 to 50 mm, and at least one long fiber- By including the resin (LFT) sheet 10, the physical properties of the fiber-reinforced composite material 100 can be improved.

상기 장섬유강화 열가소성 수지(LFT) 시트(10)에 포함되는 장섬유는 랜덤방향 또는 단일방향으로 배향성을 가질 수 있으며, 압출 방향에 따라 배향성을 가질 수 있다. 일반적으로 압출 방향은 섬유 방향을 가리키며, 연속 섬유의 배향 방향과 이루는 각도가 평행임을 의미한다. 상기 랜덤방향으로 배향성을 갖는다는 것은 상기 장섬유 단일 가닥들이 무질서한 방향으로 배열된 것을 의미한다. 상기 단일방향으로 배향성을 갖는다는 것은 스트랜드(strand) 형태의 장섬유 단일 가닥들이 어느 하나의 방향으로 배열된 것을 의미한다. 또한, 단일방향으로 배향성을 갖는다는 것은 소정의 두 장섬유가 이루는 각도가 10˚이하, 구체적으로는 5˚이하인 경우를 포함하고, 상호간 완전하게 평행한 상태뿐만 아니라, 육안으로 봤을 때 식별하기 어려운 정도의 오차 범위는 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.The long fibers included in the long fiber-reinforced thermoplastic resin (LFT) sheet 10 may have orientation in a random direction or in a single direction, and may have an orientation in accordance with the extrusion direction. Generally, the extrusion direction refers to the fiber direction, which means that the angle formed by the orientation direction of the continuous fibers is parallel. Having orientation in the random direction means that the single strands of the long fibers are arranged in disordered directions. Having orientation in the unidirectional orientation means that stranded single-stranded strands are arranged in either direction. In addition, having orientation in a single direction includes a case where the angle formed by a predetermined two-ply fibers is 10 degrees or less, specifically 5 degrees or less, and not only is a state in which they are perfectly parallel to each other, It should be understood that the range of error is included.

상기 제1열가소성 수지 및 장섬유를 포함하는 장섬유강화 열가소성 수지(LFT) 시트(10)는 다음과 같은 방법으로 제조될 수 있다.The long fiber-reinforced thermoplastic resin (LFT) sheet 10 including the first thermoplastic resin and the long fiber can be produced by the following method.

먼저, 제1열가소성 수지를 컴파운딩 압출기(Compounding Extruder)에 투입하고, 로빙(roving) 형태의 복수의 실타래로부터 뽑아져 나온 보강섬유를 상기 컴파운딩 압출기의 중간부에 투입한다. 이어서, 상기 보강섬유를 소정의 길이로 절단함과 동시에 절단된 섬유와 예열된 제1열가소성 수지를 혼합한다. 이어서 스트랜드(strand) 형태의 장섬유를 토출하고, 이를 금형에서 압착 및 성형하여 장섬유강화 열가소성 수지(LFT) 시트(10)를 제조한다.First, a first thermoplastic resin is put into a compounding extruder, and reinforcing fibers extracted from a plurality of roving-type threads are put into an intermediate portion of the compounding extruder. Next, the reinforcing fibers are cut to a predetermined length, and the cut fibers are mixed with the preheated first thermoplastic resin. Then, a strand-shaped long fiber is discharged, and the long fiber-reinforced thermoplastic resin (LFT) sheet 10 is produced by pressing and molding the long fiber in a mold.

연속섬유강화 열가소성 수지(continuous fiber reinforced thermoplastic, CFT) 시트(20)Continuous fiber reinforced thermoplastic (CFT) sheet 20,

상기 연속섬유강화 열가소성 수지(continuous fiber reinforced thermoplastic, CFT) 시트(20)는 제2열가소성 수지로 형성된 매트릭스 내에 연속섬유(22)가 분산된 시트를 가리키며, 구체적으로, 제2열가소성 수지가 모재를 구성하고, 그 안에 섬유가 함침되는 구조이다. 이는 열가소성 수지로만 형성된 시트보다 강도가 보강된 시트이다.The continuous fiber reinforced thermoplastic (CFT) sheet 20 refers to a sheet in which continuous fibers 22 are dispersed in a matrix formed of a second thermoplastic resin. More specifically, the second thermoplastic resin And the fiber is impregnated therein. This is a sheet reinforced with a strength higher than that of a sheet formed only of a thermoplastic resin.

상기 연속섬유강화 열가소성 수지(CFT) 시트(20)는 끊김이 없는 연속섬유(22)를 포함함으로써 장섬유강화 열가소성 수지(LFT) 시트(10)에 비해 고강도를 나타낼 수 있다. 상기 연속섬유(22)는 유리 섬유, 탄소 섬유, 아라미드 섬유 및 천연 섬유 중 1종 이상을 포함하는 섬유 강화재로서, 섬유강화 복합재의 최종적인 크기에 의존하여 그 내부에서 끊어지지 않고 연속적인 형태로 존재하는 것을 의미한다.　The continuous fiber-reinforced thermoplastic resin (CFT) sheet 20 may exhibit a higher strength than the long fiber-reinforced thermoplastic resin (LFT) sheet 10 by including continuous fibers 22 having no breakage. The continuous fiber 22 is a fiber reinforcing material containing at least one of glass fiber, carbon fiber, aramid fiber and natural fiber. The continuous fiber 22 is present in a continuous form within the fiber reinforced composite material, .

예를 들어, UD 시트(unidirection sheet) 내의 연속섬유와 같이, 상기 연속 섬유는 연속 공정으로 제조될 수 있고, 이러한 연속 공정에 상기 연속 섬유를 연속적으로 공급함으로써, 연속 섬유를 포함한 섬유 강화 복합재를 제조할 수 있다.　 따라서, 상기 섬유강화 복합재는 시트와 같은 특정 형상의 제품으로 제조될 수 있는데, 이러한 시트와 같은 제품 내에서 상기 연속 섬유는 그 제품의 형상에 따라 특정 범위의 길이를 가지게 된다. 그러나, 이러한 특정 범위의 길이는 연속적으로 연속섬유가 공급되는 제조 공정상 임의 조절이 가능하다는 점에서 상기 연속 섬유는 ‘연속성’을 가지는 것으로 보아야 할 것이고, UD 시트 또는 직물 내의 연속 섬유와 같이 대부분의 경우, 제품 내부에서 끊어지지 않고 연속성을 갖는다.For example, the continuous fibers, such as continuous fibers in a UD sheet (unidirection sheet), can be manufactured in a continuous process, and by continuously supplying the continuous fibers to the continuous process, a continuous fiber- can do. Thus, the fiber-reinforced composite material may be made of a product of a specific shape, such as a sheet, wherein the continuous fiber has a certain range of length depending on the shape of the product. However, the length of such a specific range should be regarded as having 'continuity' in that it can be arbitrarily adjusted in the manufacturing process in which continuous fibers are continuously fed, and most of the continuous fibers such as UD sheets or continuous fibers in the fabric , It has continuity without breaking inside the product.

상기 제2열가소성 수지에 대한 사항은 상기 제1열가소성 수지에서 전술한 바와 같다. 또한, 상기 연속섬유(22)에 대한 사항은 전술한 바와 같이, 유리 섬유, 탄소 섬유, 아라미드 섬유 및 천연 섬유 중 1종 이상을 포함할 수 있다.The matters relating to the second thermoplastic resin are as described above in the first thermoplastic resin. As described above, the continuous fibers 22 may include at least one of glass fiber, carbon fiber, aramid fiber, and natural fiber.

상기 연속섬유강화 열가소성 수지(CFT) 시트(20)는 제2열가소성 수지 100중량부에 대하여, 연속섬유 20~60중량부를 포함할 수 있다. 연속섬유(22)의 함량이 이 범위를 벗어나는 경우, 섬유강화 복합재의 고강도 및 고강성을 나타내기 어려울 수 있으며, 섬유강화 복합재의 물성이 저하될 수 있다. The continuous fiber-reinforced thermoplastic resin (CFT) sheet 20 may comprise 20 to 60 parts by weight of continuous fibers per 100 parts by weight of the second thermoplastic resin. If the content of the continuous fibers 22 is out of this range, it may be difficult to exhibit high strength and high rigidity of the fiber-reinforced composite material, and the physical properties of the fiber-reinforced composite material may be deteriorated.

이처럼, 상기 연속섬유강화 열가소성 수지(CFT) 시트는 연속섬유를 20~60중량부를 포함함에 따라, 두께 범위 0.1~2mm 를 만족할 수 있으며, 적어도 3개 이상의 연속섬유강화 열가소성 수지(CFT) 시트(20)를 포함함으로써 섬유강화 복합재(100)의 물성을 향상시킬 수 있다.As described above, the continuous fiber-reinforced thermoplastic resin (CFT) sheet may include 20 to 60 parts by weight of the continuous fibers and may have a thickness ranging from 0.1 to 2 mm. The continuous fiber-reinforced thermoplastic resin (CFT) sheet 20 ), The physical properties of the fiber-reinforced composite material 100 can be improved.

상기 연속섬유강화 열가소성 수지(CFT) 시트(20)는 단일방향으로 배향성을 갖는 연속섬유(22)를 포함하며, 단일방향으로 배향성을 갖는다는 것은 소정의 두 연속섬유가 이루는 각도가 10˚이하, 구체적으로는 5˚이하인 경우를 포함하고, 상호간 완전하게 평행한 상태뿐만 아니라, 육안으로 봤을 때 식별하기 어려운 정도의 오차 범위는 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.The continuous fiber-reinforced thermoplastic resin (CFT) sheet 20 includes continuous fibers 22 having an orientation in a unidirectional direction. The continuous fiber-reinforced thermoplastic resin (CFT) sheet 20 has an orientation in a single direction, Specifically, it should be understood that the present invention includes not only a state of being completely parallel to each other but also a range of error that is difficult to be visually recognized.

본 발명의 자동차 부품용 하이브리드 섬유강화 복합재(100)는 연속섬유강화 열가소성 수지(CFT) 시트(20)를 적어도 3개 이상 포함하는 것이 바람직하며, 시트(20)를 적어도 3개 이상 포함함으로써, 고강도 및 고강성의 물성을 확보할 수 있다.The hybrid fiber-reinforced composite material 100 for an automotive part of the present invention preferably includes at least three continuous fiber-reinforced thermoplastic resin (CFT) sheets 20, and by including at least three or more sheets 20, And high rigidity properties can be ensured.

이때, 하나의 연속섬유강화 열가소성 수지(CFT) 시트(20)에 포함된 연속섬유(22)의 배향 방향(d1)과 인접한 다른 하나의 연속섬유강화 열가소성 수지(CFT) 시트(20)에 포함된 연속섬유(22)의 배향 방향(d2)이 이루는 각도(θ)가 175~185˚인 것이 바람직하다. 이는 서로 다른 시트에 포함된 연속섬유 단일 가닥들이 이루는 각도(θ)가 175~185˚인 것으로, 수평임을 의미하며, 통상적으로 수평으로 이해되는 각도 범위를 포함할 수 있다.(CFT) sheet 20 adjacent to the orientation direction d 1 of the continuous fibers 22 contained in one continuous fiber-reinforced thermoplastic resin (CFT) sheet 20, The angle? Formed by the orientation direction d 2 of the continuous fibers 22 is preferably 175 to 185 °. This means that the angle θ formed by the single strands of continuous fibers contained in the different sheets is 175 to 185 °, which is horizontal, and may include an angular range which is usually understood horizontally.

도 1 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 하나의 연속섬유강화 열가소성 수지(CFT) 시트(20)에 포함된 연속섬유(22)의 배향 방향과 인접한 다른 하나의 연속섬유강화 열가소성 수지(CFT) 시트(20)에 포함된 연속섬유(22)의 배향 방향이 수평을 형성함으로써, 연속섬유의 배향 방향을 유지하려는 힘(modulus)에 의해 본 발명의 자동차 부품용 하이브리드 섬유강화 복합재(100)는 200MPa 이상의 우수한 굴곡 강도를 나타낼 수 있다. 1 to 5, another continuous fiber-reinforced thermoplastic resin (CFT) sheet 20 adjacent to the orientation direction of continuous fibers 22 contained in one continuous fiber-reinforced thermoplastic resin (CFT) The hybrid fiber-reinforced composite material 100 for an automotive part of the present invention has a modulus of not less than 200 MPa (i.e., a tensile strength of not less than 200 MPa) Excellent flexural strength can be exhibited.

특히, 도 2, 3, 5에 도시한 바와 같이, 연속섬유강화 열가소성 수지(CFT) 시트(20)를 적어도 3개 이상 연속으로 적층시킨 경우, 자동차 부품용 하이브리드 섬유강화 복합재(100)는 보다 우수한 굴곡 강도를 나타낼 수 있다. 보다 구체적으로, 적어도 3개 이상 연속으로 적층된 연속섬유강화 열가소성 수지(CFT) 시트(20)가 자동차 부품용 하이브리드 섬유강화 복합재(100)에서 배면에 배치될 때 우수한 굴곡 강도를 나타낼 수 있다.In particular, as shown in Figs. 2, 3 and 5, when at least three continuous fiber-reinforced thermoplastic resin (CFT) sheets 20 are laminated successively, the hybrid fiber-reinforced composite material 100 for automobile parts is more excellent It is possible to show the flexural strength. More specifically, a continuous fiber-reinforced thermoplastic resin (CFT) sheet 20 laminated at least three times in succession may exhibit excellent flexural strength when disposed on the back surface of the hybrid fiber-reinforced composite material 100 for an automotive part.

상기 제2열가소성 수지 및 연속섬유를 포함하는 연속섬유강화 열가소성 수지(CFT) 시트(20)는 다음과 같은 방법으로 제조될 수 있다.The continuous fiber-reinforced thermoplastic resin (CFT) sheet 20 comprising the second thermoplastic resin and the continuous fiber can be produced by the following method.

먼저, 제2열가소성 수지를 컴파운딩 압출기에 투입하여 상기 제2열가소성 수지의 용융 온도 이상의 온도에서 용융시킨다. 연속섬유는 로빙(roving) 형태의 복수의 실타래로부터 뽑아져 나와 금형에 투입된다. 상기 컴파운딩 압출기를 통해 용융된 제2열가소성 수지가 금형 내에 투입되어 상기 연속섬유에 함침되도록 한다.First, the second thermoplastic resin is put into a compounding extruder and melted at a temperature equal to or higher than the melting temperature of the second thermoplastic resin. Continuous fibers are pulled out of a plurality of rovings in the form of roving and put into a mold. And the melted second thermoplastic resin is injected into the mold through the compounding extruder to impregnate the continuous fiber.

이어서, 이를 프레스(press)하여 적절한 크기로 절단하고, 카렌다(calendar) 공정을 이용하여 프레스함으로써, 연속섬유의 단일 배향성을 조절하고 표면 물성이 우수한 연속섬유강화 열가소성 수지(CFT) 시트(20)를 제조할 수 있다.Then, it is pressed and cut to an appropriate size, and pressed using a calendar process to adjust the unidirectional property of the continuous fibers and to form a continuous fiber reinforced thermoplastic resin (CFT) sheet 20 having excellent surface physical properties Can be manufactured.

상기 자동차 부품용 하이브리드 섬유강화 복합재(100)는 전술한 바와 같이, 장섬유강화 열가소성 수지(LFT) 시트(10)와 연속섬유강화 열가소성 수지(CFT) 시트(20)를 포함하고, 구체적으로 연속섬유강화 열가소성 수지(CFT) 시트(20)에 포함된 연속섬유가 단일방향으로 배향성을 갖도록 배향되고, 하나의 연속섬유강화 열가소성 수지(continuous fiber reinforced thermoplastic, CFT) 시트에 포함된 연속섬유의 배향 방향과 인접한 다른 하나의 연속섬유강화 열가소성 수지(continuous fiber reinforced thermoplastic, CFT) 시트에 포함된 연속섬유의 배향 방향이 이루는 각도는 175~185˚를 형성함으로써, 우수한 강도 및 강성을 나타낼 수 있다.As described above, the hybrid fiber-reinforced composite material 100 for automotive parts includes a long fiber-reinforced thermoplastic resin (LFT) sheet 10 and a continuous fiber-reinforced thermoplastic resin (CFT) sheet 20, The continuous fibers contained in the reinforced thermoplastic resin (CFT) sheet 20 are oriented so as to be oriented in a unidirectional direction and the orientation direction of the continuous fibers contained in one continuous fiber reinforced thermoplastic (CFT) The angle formed by the orientation direction of the continuous fibers contained in the adjacent continuous fiber reinforced thermoplastic (CFT) sheet adjacent to each other can show an excellent strength and rigidity by forming 175 to 185 degrees.

상기 자동차 부품용 하이브리드 섬유강화 복합재(100)는 ASTM D790에 따른 굴곡 강도가 200~400MPa일 수 있다. 굴곡강도는 일정한 속도로 시편을 누르는 경우, 시편으로부터 발생되는 최대의 강도로서, 상온 23℃ 에서 ASTM D790 방법으로 측정할 수 있다. The hybrid fiber-reinforced composite material 100 for an automobile part may have a flexural strength of 200 to 400 MPa according to ASTM D790. The flexural strength is the maximum strength generated from the specimen when the specimen is pressed at a constant speed and can be measured by the ASTM D790 method at room temperature 23 ° C.

상기 자동차 부품은 예를 들어, 루프 랙(Roof rack), 범퍼 백빔(Bumper backbeam), 시트백 프레임(Seatback frame), 도어 빔(Door beam), 테일 게이트(Tail gate) 또는 FEM 캐리어(FEM carrier)일 수 있다.The automobile part may be, for example, a roof rack, a bumper backbeam, a seatback frame, a door beam, a tail gate, or a FEM carrier .

이와 같이 자동차 부품용 하이브리드 섬유강화 복합재에 대하여 그 구체적인 실시예를 살펴보면 다음과 같다.The hybrid fiber-reinforced composite material for automobile parts will be described in detail as follows.

1. 자동차 부품용 하이브리드 섬유강화 복합재의 제조1. Fabrication of Hybrid Fiber Reinforced Composites for Automotive Parts

제조예Manufacturing example

앞서 제시한 장섬유강화 열가소성 수지(LFT) 시트의 제조방법에 따라, 폴리프로필렌 수지 100중량부에 대하여, 유리섬유(평균 길이 20mm, 단면 직경 17㎛) 35중량부를 포함하는 장섬유강화 열가소성 수지(LFT) 시트(A)를 마련하였다.According to the above-described method for producing a long fiber-reinforced thermoplastic resin (LFT) sheet, a long-fiber-reinforced thermoplastic resin (35 parts by weight) containing 35 parts by weight of glass fiber (average length 20 mm, LFT) sheet A was provided.

상기 장섬유강화 열가소성 수지(LFT) 시트(A)의 두께는 2mm이다.The thickness of the long fiber-reinforced thermoplastic resin (LFT) sheet (A) is 2 mm.

앞서 제시한 연속섬유강화 열가소성 수지(CFT) 시트의 제조방법에 따라, 폴리프로필렌 수지 100중량부에 대하여, 단일방향으로 배향성을 갖는 유리섬유(단면 직경 17㎛) 35중량부를 포함하는 연속섬유강화 열가소성 수지(CFT) 시트(B)를 마련하였다.According to the above-mentioned method for producing a continuous fiber-reinforced thermoplastic resin (CFT) sheet, a continuous fiber-reinforced thermoplastic resin (CFT) sheet comprising 35 parts by weight of glass fibers A resin (CFT) sheet (B) was provided.

상기 연속섬유강화 열가소성 수지(CFT) 시트(B)의 두께는 2mm이다.The thickness of the continuous fiber-reinforced thermoplastic resin (CFT) sheet (B) is 2 mm.

실시예 1Example 1

도 2에 도시한 바와 같이, 상기 제조예에 따른 시트(A)와 시트(B)를 적층하되, 최상부 시트부터 B/B/B/A 구조로 적층하고, 하나의 시트(B)에 포함된 연속섬유의 배향 방향과 인접한 다른 하나의 시트(B)에 포함된 연속섬유의 배향 방향이 수평이 되도록 적층하여 10MPa 압력으로 프레스한 후, 자동차 부품용 하이브리드 섬유강화 복합재를 제조하였다.As shown in Fig. 2, the sheet A and the sheet B according to the above-mentioned production example are laminated, and the laminate is formed from the top sheet in the B / B / B / A structure, Laminated in such a manner that the orientation direction of the continuous fibers and the orientation direction of the continuous fibers included in the adjacent one sheet (B) were horizontal, pressed at a pressure of 10 MPa, and then a hybrid fiber-reinforced composite material for automobile parts was produced.

실시예 2Example 2

도 3에 도시한 바와 같이, 최상부 시트부터 A/B/B/B 구조로 적층한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 자동차 부품용 하이브리드 섬유강화 복합재를 제조하였다.As shown in FIG. 3, a hybrid fiber-reinforced composite material for automobile parts was produced in the same manner as in Example 1, except that the laminate was formed from the top sheet to the A / B / B / B structure.

실시예 3Example 3

도 4에 도시한 바와 같이, 최상부 시트부터 B/A//B/A/B 구조로 적층한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 자동차 부품용 하이브리드 섬유강화 복합재를 제조하였다.As shown in Fig. 4, a hybrid fiber-reinforced composite material for automobile parts was produced in the same manner as in Example 1, except that the laminate was formed from the top sheet to the B / A // B / A / B structure.

실시예 4Example 4

도 5에 도시한 바와 같이, 최상부 시트부터 A//B/B/B/A 구조로 적층한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 자동차 부품용 하이브리드 섬유강화 복합재를 제조하였다.As shown in Fig. 5, a hybrid fiber-reinforced composite material for automobile parts was produced in the same manner as in Example 1, except that the laminate was formed from the top sheet to the A // B / B / B / A structure.

비교예 1Comparative Example 1

제조예에 따른 장섬유강화 열가소성 수지(LFT) 시트(A)만을 이용하여, 자동차 부품용 하이브리드 섬유강화 복합재를 제조하였다.A hybrid fiber-reinforced composite material for automobile parts was produced using only the long fiber-reinforced thermoplastic resin (LFT) sheet (A) according to the production example.

2. 물성 평가 방법 및 그 결과2. Property evaluation method and result

굴곡 강도 : ASTM D790에 준하여, 상온 23℃에서 굴곡 강도를 측정하였다.Flexural Strength: The flexural strength was measured at 23 ° C at room temperature in accordance with ASTM D790.

[표 1]은 실시예 1~4 및 비교예 1의 자동차 부품용 하이브리드 섬유강화 복합재의 굴곡 강도(MPa)를 나타낸 결과이다.Table 1 shows the flexural strengths (MPa) of the hybrid fiber-reinforced composites for automobiles of Examples 1 to 4 and Comparative Example 1.

[표 1][Table 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

[표 1]의 결과를 참조하면, 실시예 1~4의 자동차 부품용 하이브리드 섬유강화 복합재는 비교예 1의 자동차 부품용 하이브리드 섬유강화 복합재에 비해서 굴곡 강도가 우수한 결과를 나타낸다. Referring to the results of Table 1, the hybrid fiber-reinforced composites for automobile parts of Examples 1 to 4 exhibit excellent flexural strengths as compared with the hybrid fiber-reinforced composites for automobile parts of Comparative Example 1. [

특히, 도 3 및 도 5에서와 같이, 연속섬유강화 열가소성 수지(CFT) 시트(20)가 3층으로 연속 적층되고, 자동차 부품용 하이브리드 섬유강화 복합재(100)에서 배면에 배치될 때 300MPa 이상의 우수한 굴곡 강도를 나타냄을 확인할 수 있다.Particularly, as shown in FIGS. 3 and 5, when the continuous fiber-reinforced thermoplastic resin (CFT) sheet 20 is continuously laminated in three layers and disposed on the back surface of the hybrid fiber-reinforced composite material 100 for an automotive part, Which indicates the flexural strength.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It is to be understood that the invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.

10 : 장섬유강화 열가소성 수지(LFT) 시트
20 : 연속섬유강화 열가소성 수지(CFT) 시트
22 : 연속섬유
100 : 자동차 부품용 하이브리드 섬유강화 복합재10: long fiber reinforced thermoplastic resin (LFT) sheet
20: continuous fiber reinforced thermoplastic resin (CFT) sheet
22: Continuous fiber
100: Hybrid fiber reinforced composites for automotive parts

Claims (8)

적어도 하나 이상의 장섬유강화 열가소성 수지(long fiber reinforced thermoplastic, LFT) 시트; 및
적어도 3개 이상의 연속섬유강화 열가소성 수지(continuous fiber reinforced thermoplastic, CFT) 시트;를 포함하고,
상기 연속섬유강화 열가소성 수지(continuous fiber reinforced thermoplastic, CFT) 시트는 단일방향으로 배향성을 갖는 연속섬유를 포함하며,
하나의 연속섬유강화 열가소성 수지(continuous fiber reinforced thermoplastic, CFT) 시트에 포함된 연속섬유의 배향 방향과 인접한 다른 하나의 연속섬유강화 열가소성 수지(continuous fiber reinforced thermoplastic, CFT) 시트에 포함된 연속섬유의 배향 방향이 이루는 각도는 175~185˚인 것을 특징으로 하는 하이브리드 섬유강화 복합재.
At least one long fiber reinforced thermoplastic (LFT) sheet; And
At least three continuous fiber reinforced thermoplastic (CFT) sheets,
The continuous fiber reinforced thermoplastic (CFT) sheet comprises continuous fibers having an orientation in a unidirectional direction,
The orientation of the continuous fibers contained in another continuous fiber reinforced thermoplastic (CFT) sheet adjacent to the orientation direction of the continuous fibers contained in one continuous fiber reinforced thermoplastic (CFT) sheet. Wherein the angle between the first direction and the second direction is 175 to 185 degrees.
제1항에 있어서,
상기 연속섬유강화 열가소성 수지(continuous fiber reinforced thermoplastic, CFT) 시트가 적어도 3개 이상 연속으로 적층된 것을 특징으로 하는 하이브리드 섬유강화 복합재.
The method according to claim 1,
Characterized in that at least three continuous fiber reinforced thermoplastic (CFT) sheets are laminated successively.
제1항에 있어서,
상기 장섬유강화 열가소성 수지(long fiber reinforced thermoplastic, LFT) 시트는 두께가 0.1~2mm인 것을 특징으로 하는 하이브리드 섬유강화 복합재.
The method according to claim 1,
Wherein the long fiber reinforced thermoplastic (LFT) sheet has a thickness of 0.1 to 2 mm.
제1항에 있어서,
상기 연속섬유강화 열가소성 수지(continuous fiber reinforced thermoplastic, CFT) 시트는 두께가 0.1~2mm인 것을 특징으로 하는 하이브리드 섬유강화 복합재.
The method according to claim 1,
Wherein the continuous fiber reinforced thermoplastic (CFT) sheet has a thickness of 0.1 to 2 mm.
제1항에 있어서,
상기 장섬유강화 열가소성 수지(long fiber reinforced thermoplastic, LFT) 시트는 제1열가소성 수지 100중량부에 대하여, 장섬유 20~60중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 섬유강화 복합재.
The method according to claim 1,
Wherein the long fiber reinforced thermoplastic (LFT) sheet comprises 20 to 60 parts by weight of long fibers per 100 parts by weight of the first thermoplastic resin.
제1항에 있어서,
상기 연속섬유강화 열가소성 수지(continuous fiber reinforced thermoplastic, CFT) 시트는 제2열가소성 수지 100중량부에 대하여, 연속섬유 20~60중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 섬유강화 복합재.
The method according to claim 1,
Wherein the continuous fiber reinforced thermoplastic (CFT) sheet comprises 20 to 60 parts by weight of continuous fibers per 100 parts by weight of the second thermoplastic resin.
제1항에 있어서,
상기 장섬유강화 열가소성 수지(long fiber reinforced thermoplastic, LFT) 시트는 길이가 20~50mm인 장섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 섬유강화 복합재.
The method according to claim 1,
Wherein the long fiber reinforced thermoplastic (LFT) sheet comprises a long fiber having a length of 20 to 50 mm.
제1항에 있어서,
상기 하이브리드 섬유강화 복합재는 ASTM D790에 따른 굴곡 강도가 200~400MPa인 것을 특징으로 하는 하이브리드 섬유강화 복합재.The method according to claim 1,
Wherein the hybrid fiber-reinforced composite material has a flexural strength of 200 to 400 MPa according to ASTM D790.
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