KR20140039284A

KR20140039284A - 열가소성 수지 프리프레그, 그것을 사용한 예비 성형체 및 복합 성형체, 및 그들의 제조 방법

Info

Publication number: KR20140039284A
Application number: KR1020147000692A
Authority: KR
Inventors: 리나코 에토; 에이스케 와다하라; 다케루 사사키; 마사요시 모리하라; ?스케 호리우치
Original assignee: 도레이 카부시키가이샤
Priority date: 2011-07-11
Filing date: 2012-07-05
Publication date: 2014-04-01
Also published as: US20140154472A1; JPWO2013008720A1; CN103649186A; EP2733161A4; EP2733161A1; WO2013008720A1; CN103649186B

Abstract

본 발명은 적어도, 구성 요소 (I): 직쇄상 또는 분지상의 고분자 구조를 갖는 열가소성 수지 (A) 20 내지 60 중량부, 구성 요소 (II): 표면 부위에 편재되고, 상기 열가소성 수지 (A)보다 낮은 융점을 갖는 열가소성 수지 (B) 2 내지 10 중량부, 구성 요소 (III): 강화 섬유 30 내지 78 중량부에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 프리프레그, 그것을 사용한 예비 성형체 및 복합 성형체, 및 그들의 제조 방법에 관한 것이다. 열가소성 수지 프리프레그끼리를 적층하거나, 또는 열가소성 프리프레그를 사용하여 인서트 성형할 때에, 기계 특성의 저하를 발생시키지 않고 프리프레그 표면의 접착성을 효율적으로 향상시켜, 예비 성형체나 복합 성형체 성형시의 바람직한 접착성을 확보할 수 있다.

Description

열가소성 수지 프리프레그, 그것을 사용한 예비 성형체 및 복합 성형체, 및 그들의 제조 방법{THERMOPLASTIC RESIN PRE-PREG, MOLDED PREFORM AND MOLDED COMPOSITE USING SAME, AND METHOD FOR PRODUCING MOLDED PREFORM AND MOLDED COMPOSITE}

본 발명은, 예를 들면 열가소성 수지 프리프레그끼리를 적층하거나, 또는 열가소성 프리프레그를 사용하여 인서트(또는 아웃서트) 성형할 때에, 우수한 접착성을 발현하는 열가소성 수지 프리프레그, 그것을 사용한 예비 성형체 및 복합 성형체, 및 그들의 제조 방법에 관한 것이다.

강화 섬유와 열가소성 매트릭스 수지를 포함하는 종래의 열가소성 수지 프리프레그는 프리프레그끼리를 중첩하는 프레스 성형이나, 프리프레그를 인서트(또는 아웃서트)하는 사출 성형, 사출 프레스 성형 등에 있어서, 프리프레그 사이의 접착성이 낮았다. 그로 인해, 성형된 복합 성형체 그 자체의 기계 특성을 충분히 발휘하기 전에 열가소성 수지 프리프레그가 박리된다는 문제가 있었다.

이 문제에 대하여, 접착성 개선을 위해, 열가소성 수지 프리프레그의 매트릭스 수지 그 자체에, 융점이 낮고 유동성이 높은 수지를 사용하는 방법이 있지만(예를 들면, 특허문헌 1), 융점이 낮은 저분자량의 수지로는 기계 강도가 떨어진다는 문제가 있다.

또한, 열가소성 수지 프리프레그의 접착성을 높이기 위해서, 예를 들면 온도나 압력을 올려서 프레스 성형을 행하면, 프레스 성형시에 유동성이 높은 수지와 함께 강화 섬유가 흘러서 배향이 흐트러지는 경향이 있고, 복합 성형체의 기계 강도나 휘어짐, 외관의 제어가 어렵고, 성형 조건이 한정되고, 또한 복합 성형체의 박육화가 곤란하였다.

일본 특허 공개 제2008-231292호 공보

따라서 본 발명의 과제는 상기와 같은 현상을 감안하여, 예를 들면 열가소성 수지 프리프레그끼리를 적층하거나, 또는 열가소성 프리프레그를 사용하여 인서트(또는 아웃서트) 성형할 때에, 열가소성 수지 프리프레그의 매트릭스 수지 그 자체의 종류에 의한 기계 특성의 저하를 발생시키지 않고 프리프레그 표면의 접착성을 효율적으로 향상시켜, 그것을 사용한 예비 성형체 및/또는 복합 성형체의 성형시의 바람직한 접착성을 확보하는 것을 가능하게 한 열가소성 수지 프리프레그, 그것을 사용한 예비 성형체 및 복합 성형체, 및 그들의 제조 방법을 제공하는 데 있다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 따른 열가소성 수지 프리프레그는 적어도 다음 구성 요소 (I) 내지 (III)에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 것을 포함한다.

구성 요소 (I): 직쇄상 또는 분지상의 고분자 구조를 갖는 열가소성 수지 (A) 20 내지 60 중량부

구성 요소 (II): 표면 부위에 편재되고, 상기 열가소성 수지 (A)보다 낮은 융점을 갖는 열가소성 수지 (B) 2 내지 10 중량부

구성 요소 (III): 강화 섬유 30 내지 78 중량부

이러한 본 발명에 따른 열가소성 수지 프리프레그에 있어서는, 표면 부위에 편재된 융점이 보다 낮은 열가소성 수지 (B)를 포함하는 구성 요소 (II)가 높은 접착성을 발현하고, 그의 높은 접착성은 오로지 프리프레그의 표면 부위에서만 발휘된다. 한편, 프리프레그의 내층부는 직쇄상 또는 분지상의 고분자 구조를 갖는, 융점이 보다 높은 열가소성 수지 (A)의 구성 요소 (I)을 포함하는 매트릭스 수지와, 강화 섬유를 포함하는 구성 요소 (III)으로 구성되므로, 성형 후에는 통상의 FRP(섬유 강화 플라스틱)와 동등한 높은 기계 특성을 발현할 수 있고, 융점이 낮은 열가소성 수지를 매트릭스 수지로서 사용하는 경우의 기계 특성의 저하가 방지된다. 따라서, 이 본 발명에 따른 열가소성 수지 프리프레그를 사용함으로써, 프리프레그끼리를 중첩하여 적층시키는 프레스 성형이나, 프리프레그를 인서트하는 사출 성형, 사출 프레스 성형 등에 있어서, 기재 사이의 우수한 접착성이 얻어지고, 기재의 박리가 방지됨과 동시에, 성형체의 높은 기계 특성이 달성된다.

상기와 같은 본 발명에 따른 열가소성 수지 프리프레그에 있어서는, 예를 들면 상기 열가소성 수지 (A)와 열가소성 수지 (B)가 분자 구조 이외에, 동종의 수지를 포함하는 구성으로 할 수 있다. 동종의 수지이면 서로 친화성이 높으므로, 열가소성 수지 (A)와 열가소성 수지 (B)의 층이 층간 박리가 발생되는 것과 같은 사태도 용이하게 방지된다.

보다 구체적으로는, 예를 들면 본 발명에 따른 열가소성 수지 프리프레그에 있어서, 상기 열가소성 수지 (A)가 단독 중합체 수지를 포함하고, 상기 열가소성 수지 (B)가 공중합 중합체 수지 또는 랜덤 중합체 수지를 포함함으로써 실현될 수 있다. 공중합 중합체 수지 또는 랜덤 중합체 수지를 열가소성 수지 (B)로 함으로써, 보다 낮은 융점을 실현할 수 있고, 프리프레그의 표면 부위에서 바람직한 우수한 접착성을 실현할 수 있다.

또는, 본 발명에 따른 열가소성 수지 프리프레그에 있어서는 상기 열가소성 수지 (A)가 폴리아미드 6 수지, 폴리아미드 66 수지, 폴리아미드 46 수지 또는 폴리아미드 9T 수지를 포함하고, 상기 열가소성 수지 (B)가 공중합 폴리아미드 수지, 폴리아미드 11 수지, 폴리아미드 12 수지 또는 폴리아미드 610 수지를 포함함으로써 실현할 수 있다. 공중합 폴리아미드 수지, 폴리아미드 11 수지, 폴리아미드 12 수지 또는 폴리아미드 610 수지를 열가소성 수지 (B)로 함으로써, 보다 낮은 융점을 실현할 수 있고, 프리프레그의 표면 부위에서 바람직한 우수한 접착성을 실현할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 열가소성 수지 프리프레그에 있어서는 상기 열가소성 수지 (A)가 직쇄상 또는 분지상의 고분자 구조를 갖고, 상기 열가소성 수지 (B)가 환상 분자 구조를 가짐으로써 실현할 수 있다. 환상 분자 구조를 갖는 열가소성 수지 (B)로 함으로써, 보다 낮은 융점을 실현할 수 있고, 프리프레그의 표면 부위에서 바람직한 우수한 접착성을 실현할 수 있다.

보다 구체적으로는, 예를 들면 상기 열가소성 수지 (A)가 중량 평균 분자량이 10,000 이상인 고분자량 폴리페닐렌술피드를 포함하고, 상기 열가소성 수지 (B)가 하기 화학식 1로 표시되는 환상 폴리페닐렌술피드를 주성분으로 하는 수지 조성물을 포함하는 구성을 들 수 있다. 또한, 여기서 환상 폴리페닐렌술피드를 주성분으로 하는 수지 조성물이란, 환상 폴리페닐렌술피드를 50 중량％ 이상 포함하는 수지 조성물을 가리키고, 예를 들면 환상 폴리페닐렌술피드 50 중량％와, 직쇄상 또는 분지상의 고분자 폴리페닐렌술피드 50 중량％와의 혼합물도, 본 발명의 열가소성 수지 (B)에 포함된다. 물론, 환상 폴리페닐렌술피드를 100 중량％로 할 수도 있다.

(여기서, m은 4 내지 20의 정수, m이 4 내지 20의 혼합물일 수도 있음)

또한, 상기 열가소성 수지 (A)가 중량 평균 분자량이 10,000 이상인 고분자량 폴리에테르에테르케톤을 포함하고, 상기 열가소성 수지 (B)가 환상 폴리에테르에테르케톤을 주성분으로 하는 수지 조성물을 포함하는 구성도 동일하게 바람직한 형태로서 들 수 있다. 이들 이외에도, 고분자량 폴리부틸렌테레프탈레이트와 환상 폴리부틸렌테레프탈레이트와의 조합, 고분자량 폴리카르보네이트와 환상 폴리카르보네이트와의 조합도 예로서 들 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 열가소성 수지 프리프레그에 있어서는, 상기 열가소성 수지 (A)와 열가소성 수지 (B)가 이종(異種)의 수지를 포함하는 구성으로 할 수도 있다. 이종의 수지라도, 층간 박리를 일으키지 않고, 열가소성 수지 (A)와 열가소성 수지 (B)의 각각에 요구되는 특성을 만족할 수 있는 것이면, 상술한 동종의 수지의 경우와 동등한 성능을 얻는 것이 가능하다.

보다 구체적으로는, 예를 들면 상기 열가소성 수지 (A)가 폴리페닐렌술피드 수지, 폴리아미드 수지 또는 폴리올레핀 수지를 포함하고, 상기 열가소성 수지 (B)가 경화제를 실질적으로 포함하지 않는 에폭시 수지를 주성분으로 하는 수지 조성물을 포함하는 구성을 들 수 있다. 경화제를 실질적으로 포함하지 않는 에폭시 수지는 의사적(擬似的)으로 열가소성 수지와 마찬가지로 열에 의한 가소성을 나타내기 때문에, 경화제를 포함하지 않는 수지 조성물의 경우 열가소성 수지로서 취급할 수 있다. 여기에서 실질적으로 경화제를 포함하지 않는다는 것은, 일부의 에폭시 수지는 경화되어도 전체적으로는 열에 의한 가소성을 나타내는 범위를 가리킨다. 물론, 경화제를 포함하여 수지로서 경화될 수 있는 에폭시 수지는, 열에 의한 가소성을 나타내지 않게 되므로, 열경화성 수지이다.

또한, 본 발명에 따른 열가소성 수지 프리프레그에 있어서, 표면 부위에 편재된 상기 열가소성 수지 (B)의 존재 형태는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 열가소성 수지 (B)가 상기 열가소성 수지 (A)의 전체 표면에 층상으로 존재하고 있는 형태나, 열가소성 수지 (B)가 열가소성 수지 (A)의 표면에 입자상 또는 섬유상으로 존재하고 있는 형태를 채용할 수 있다. 또한, 열가소성 수지 (B)가 열가소성 수지 (A)의 표면에 해도(海島)상(또는 역해도상)의 형태로 존재하고 있을 수도 있다.

또한, 본 발명에 따른 열가소성 수지 프리프레그 전체의 형태도 특별히 한정되지 않지만, 시트상으로 구성된 열가소성 수지 프리프레그이면, 적층이 용이하고, 비교적 복잡한 형(型) 내면에도 용이하게 따르게 하는 것이 가능하므로, 프레스 성형이나 인서트 성형에 있어서 바람직한 형태라고 할 수 있다.

또한, 상기 강화 섬유의 형태도 특별히 한정되지 않고, 강화 섬유의 적어도 일부가, 연속 강화 섬유가 일방향으로 병행하게 배열된 일방향 강화 섬유 기재의 형태를 갖고 있으면, 특정한 방향으로 강화 섬유를 효율적으로 배향시킬 수 있고, 특히 특정한 방향의 기계 특성을 용이하게 높일 수 있다. 또한, 상기 강화 섬유의 적어도 일부가 강화 섬유 직물의 형태를 갖고 있으면, 용이하게 의사 등방성의 기계 특성을 얻을 수 있다.

또한, 상기 강화 섬유의 종류도 특별히 한정되지 않고, 탄소 섬유나 유리 섬유, 아라미드 섬유, 또는 이들 중 어느 하나를 조합한 혼재 형태의 강화 섬유 등이 적용 가능한데, 강화 섬유가 탄소 섬유를 포함하는 구성이면, 용이하게 높은 기계 특성(강도, 탄성률)을 얻을 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 열가소성 수지 프리프레그를 복수개 적층시켜, 가열·가압하여, 열가소성 수지 프리프레그끼리의 사이에 개재시키는 열가소성 수지 (B)를 통해 일체화되어 있는 예비 성형체도 제공한다. 이러한 예비 성형체에 있어서는 프리프레그끼리가 우수한 접착성을 갖는 열가소성 수지 (B)를 통해 일체화되어 있으므로, 가혹한 성형 조건하에서도, 프리프레그가 용이하게 박리되는 것이 억제된다. 또한, 열가소성 수지 프리프레그를 사용하여 상기 예비 성형체나 후술하는 복합 성형체를 성형할 때, 예를 들면 성형하기 전에 프리프레그끼리를 가접착(가고정, 가점착)시키는 경우가 있다. 이 경우에도, 상기 열가소성 수지 (B)를 통해 가접착시킬 수 있다. 이러한 가접착에 의해, 성형하기 전에, 예를 들면 프리프레그끼리의 적층체를 안정적으로 반송할 수 있는 적당한 탄력을 부여할 수 있을 뿐 아니라, 프리프레그 눈금의 어긋남을 방지하여, 정확한 배향 각도를 유지할 수 있는 등의 형태 안정 효과도 발현하고, 우수한 취급성을 부여할 수 있다. 또한, 가접착(가고정, 가점착)이기 때문에, 문제가 발생한 경우에는, 예를 들면 열가소성 수지 (B)의 융점을 초과하고, 열가소성 수지 (A)의 융점 미만으로 가열하여, 가접착을 박리하고, 재차 접착시킬 수도 있다.

또는, 본 발명에서는 상기와 같은 열가소성 수지 프리프레그를 열가소성 수지 시트와 적층시키고, 가열·가압하여, 열가소성 수지 프리프레그의 표면 부위에 편재된 열가소성 수지 (B)를 통해 일체화되어 있는 예비 성형체로 할 수도 있다. 상기 열가소성 수지 프리프레그를 형 내에 배치하고, 형 내의 열가소성 수지 프리프레그 주위에 용융 수지를 공급하여 상기 열가소성 수지 프리프레그를 인서트 성형하여 복합 성형체를 얻는 경우, 상기 열가소성 수지 시트가 적층되어 있음으로써, 열가소성 수지 시트가 스페이서의 역할을 하고, 열가소성 수지 프리프레그가 성형되어야 할 복합 성형체의 두께 방향 중심을 포함하는 위치에 열가소성 수지 프리프레그를 배치할 수 있다. 즉, 열가소성 수지 프리프레그의 표면 부위에 편재되는 열가소성 수지 (B)가 미리 배치되어 있으므로, 용이하게 예비 성형체를 형성할 수 있고, 상기 열가소성 수지 시트가 형의 내면에 접촉하도록 예비 성형체를 형 내에 배치하는 것만으로, 특별한 지그 등을 사용하지 않고, 매우 용이하게, 인서트 성형시의 열가소성 수지 프리프레그를 성형되어야 할 복합 성형체의 두께 방향 중앙부에 위치시키는 것이 가능하게 된다. 특히, 열가소성 수지 시트의 두께를 성형되어야 할 복합 성형체의 전체 두께나 열가소성 수지 프리프레그의 두께에 대하여 적절한 두께로 설정해 둠으로써, 매우 용이하게, 열가소성 수지 프리프레그를 성형되어야 할 복합 성형체의 두께 방향 중심을 포함하는 위치에 배치하는 것이 가능하게 된다. 이러한 예비 성형체의 배치 상태에서, 용융 수지에 의한 인서트 성형이 행해지지만, 인서트 성형 중, 인서트 성형 후에 있어서, 열가소성 수지 프리프레그가, 배치된 성형되어야 할 복합 성형체의 두께 방향 중앙부(특히, 성형되어야 할 복합 성형체의 두께 방향 중심을 포함하는 위치)에 배치된 상태로 유지되므로, 열가소성 수지 프리프레그의 매트릭스 수지와 용융 수지와의 수축률 차에 기인하는 복합 성형체의 휨 발생은 방지되거나 크게 억제된다. 또한, 인서트 성형 자체로서는, 열가소성 수지 프리프레그가 상기의 예비 성형체를 대신하는 것만으로, 통상의 인서트 성형 방법을 문제없이 적용할 수 있으므로, 예를 들면 일본 특허 공개 제2001-293746호 공보에 개시되어 있는 것과 같은 특별한 위치 결정 유지구를 사용하거나 할 필요도 전혀 없으므로, 우수한 성형성, 우수한 생산성이 용이하게 확보된다. 또한, 상기 수지 시트가 성형되어야 할 복합 성형체의 외표면측의 위치에 배치되도록 형 내에 배치하면, 용이하게 우수한 외관을 갖는 복합 성형체를 얻을 수 있고, 생산성, 외관도 우수한 복합 성형체를 얻을 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 따른 예비 성형체에 있어서는, 예비 성형체의 측면으로서, 오목형 형상 또는 단차 형상의 측면을 갖고 있는 구성을 채용할 수 있다. 이와 같은 구성에 있어서는 예비 성형체의 측면에 있어서의 오목형 형상 또는 단차 형상에, 예를 들면 예비 성형체를 용융된 수지로 인서트 성형할 때의 예비 성형체의 측면 부분에, 용융된 수지가 유입되고, 그 결과 예비 성형체와 액상화한 수지와의 양호한 접착성이 확보된다. 특히, 오목형 형상 및 단차 형상의 경우에는 복합 성형체의 표면에 있어서의 용융된 수지의 미충전도 최소한으로 억제되기 때문에, 얻어지는 복합 성형체 외관의 품위의 저하도 방지된다.

또한, 상기와 같은 예비 성형체에 있어서는 예비 성형체의 측면으로서, 오목형 형상 또는 단차 형상을 갖고, 적어도 일부에 언더컷 형상을 갖는 측면을 갖고 있는 구성으로 할 수도 있다. 이와 같은 구성에 있어서는, 상기와 같은 인서트 성형이 행해질 때, 예비 성형체가 액상화한 수지측에서 지극히 탈락하기 어려운 형태가 되고, 양자 사이의 접합 강도가 지극히 높은 복합 성형체가 실현된다.

또한, 본 발명은 상기와 같은 열가소성 수지 프리프레그 또는 상기와 같은 예비 성형체가 다음 구성 요소 (IV) 또는 (V)에 의해 인서트(또는 아웃서트) 성형되어 있는 복합 성형체도 제공한다.

구성 요소 (IV): 상기 열가소성 수지 (A)와 동일 또는 동종의 수지를 포함하는 열가소성 수지 (C)

구성 요소 (V): 상기 열가소성 수지 (A)의 융점 이하의 융점을 갖는 열가소성 수지 (D)

이러한 복합 성형체에 있어서는, 인서트(또는 아웃 서트) 성형에 사용되는 구성 요소 (IV) 또는 (V)가 열가소성 수지 (A)와 동일 또는 동종의 수지를 포함하는 열가소성 수지 (C) 또는 열가소성 수지 (A)의 융점 이하의 융점을 갖는 열가소성 수지 (D)를 포함하므로, 열가소성 수지 프리프레그나 예비 성형체에 사용되고 있는 열가소성 수지 (B)가 열가소성 수지 (C)나 (D)에 대하여 우수한 접착성을 발휘하는 것이 가능하게 되고, 인서트(또는 아웃서트) 성형에 요구되는 수지끼리의 충분히 높은 접착성이 발현된다.

상기 복합 성형체에 있어서는, 특히 상기 예비 성형체를 형 내에 배치하여, 상기 열가소성 수지 (C) 또는 (D)를 사출 성형함으로써 인서트 성형되어 있는 구성으로 할 수 있다. 사출 성형에 의해, 성형이 용이해짐과 동시에, 양산에도 용이하게 대응할 수 있다.

또한, 상기 복합 성형체에 있어서는 상기 열가소성 수지 (C) 또는 (D)가 강화 섬유를 포함하는 섬유 강화 수지를 포함하는 구성으로 할 수 있다. 열가소성 수지 (C) 또는 (D)를 섬유 강화 수지로 함으로써, 복합 성형체 전체로서의 강도, 강성의 향상이 가능하게 된다.

이 경우, 상기 열가소성 수지 (C) 또는 (D)가 섬유 길이 1mm 이하의 강화 섬유를 포함하는 섬유 강화 수지를 포함하면, 강화 섬유에 의한 높은 보강 효과가 얻어진다.

또한, 상기 복합 성형체에 있어서는, 열가소성 수지 프리프레그를 열가소성 수지 시트와 적층시키고, 상기 열가소성 수지 시트가 상기 열가소성 수지 (A) 또는 (C)로 구성되어 있는 형태로 할 수도 있다. 상기 열가소성 수지 프리프레그를 형 내에 배치하고, 형 내의 열가소성 수지 프리프레그의 주위에 용융 수지를 공급하여 상기 열가소성 수지 프리프레그를 인서트 성형하여 복합 성형체를 얻는 경우, 이와 같은 형태의 복합 성형체에 있어서는 용융 수지와 상기 열가소성 수지 시트를 효율적으로 접착·일체화할 수 있고, 우수한 외관을 갖는 복합 성형체를 생산성 높게 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은, 상술한 바와 같은 열가소성 수지 프리프레그를 복수개 적층시킨 열가소성 수지 프리프레그끼리, 또는 상기와 같은 예비 성형체가 프레스 성형되어 있는 복합 성형체에 대해서도 제공한다. 이러한 복합 성형체에 있어서는, 프레스 성형에 있어서 열가소성 수지 프리프레그의 표면 부위에 편재되어 있는 열가소성 수지 (B)가 우수한 접착성을 발휘하고, 용이하게 양호한 프레스 성형이 가능하게 된다. 또한, 프리프레그끼리의 프레스 성형에서는, 프리프레그에 사용되고 있는 매트릭스 수지(구성 요소 (I))가 용융되지 않는 저온에서 열가소성 수지 (B)를 통한 접착이 가능하게 된다. 따라서, 매트릭스 수지 중의 강화 섬유의 배열을 혼란시키는 일 없이, 용이하게 원하는 적층체가 얻어진다.

본 발명에 따른 열가소성 수지 프리프레그의 제조 방법은 상술한 바와 같은 열가소성 수지 프리프레그의 제조 방법이며, 적어도 다음 공정을 거치는 것을 특징으로 하는 방법을 포함한다.

공정 (1): 적어도 구성 요소 (III)의 기재를 인출하는 인출 공정

공정 (2): 인출 공정 (1)에서 인출한 구성 요소 (III)의 기재에, 용융된 구성 요소 (I)을 함침시키는 수지 함침 공정

공정 (3): 수지 함침 공정 (2)에서 얻어진 수지 함침물의 표면에만 구성 요소 (II)를 접착하는 수지 접착 공정

공정 (4): 수지 접착 공정 (3)에서 얻어진 열가소성 수지 프리프레그를 냉각하여 인취하는 인취 공정

이러한 본 발명에 따른 열가소성 수지 프리프레그의 제조 방법에 있어서는, 인출 공정 (1)에서 인출된 구성 요소 (III)의 기재에 용융된 구성 요소 (I)이 함침됨으로써 강화 섬유와 매트릭스 수지를 포함하는 프리프레그 형태가 형성되고, 예를 들면 그 직후에, 구성 요소 (I)이 완전히 냉각될 수 없는 동안에, 수지 접착 공정 (3)에서 수지 함침 공정 (2)에서 얻어진 수지 함침물의 표면에만 구성 요소 (II)가 접착되어서 구성 요소 (II)가 표면 부위에 편재되고, 그 후에 인취 공정 (4)에서 수지 접착 공정 (3)에서 얻어진 열가소성 수지 프리프레그가 냉각되어 인취된다. 이러한 일련의 공정에 의해, 상술한 열가소성 수지 프리프레그가 효율적으로 연속적으로 제조된다.

보다 구체적으로는, 후술하는 실시 형태에도 나타내는 바와 같이, 상기 수지 함침 공정 (2)에 있어서, 상기 인출 공정 (1)에서 인출된 구성 요소 (III)의 기재를, 용융된 구성 요소 (I)이 공급된 다이 중에 통과시키고, 상기 다이 중에서 기재에 용융된 구성 요소 (I)을 함침시킬 수 있다.

또한, 상기 수지 함침 공정 (2)에 있어서, 상기 인출 공정 (1)에서 인출된 구성 요소 (III)의 기재 중에, 분말상의 구성 요소 (I)을 배치하고, 계속하여 분말상의 구성 요소 (I)을 용융시켜 함침시킬 수도 있다.

또한, 상기 수지 함침 공정 (2)에 있어서, 상기 인출 공정 (1)에서 인출된 구성 요소 (III)의 기재와, 시트상의 구성 요소 (I)을 적층시킴과 동시에, 또는 적층시킨 후에, 시트상의 구성 요소 (I)을 용융시켜 함침시킬 수도 있다.

또한, 상기 수지 함침 공정 (2)에 있어서, 상기 인출 공정 (1)에서 인출한 구성 요소 (III)의 기재와, 섬유상의 구성 요소 (I)을 혼섬함과 동시에 또는 혼섬한 후에, 섬유상의 구성 요소 (I)을 용융시켜 함침시킬 수도 있다.

또한, 상기 수지 접착 공정 (3)에 있어서는 상기 수지 함침 공정 (2)를 거친 직후의 수지 함침물의 표면에만 구성 요소 (II)를 부여할 수 있다. 예를 들면, 상기 수지 접착 공정 (3)에 있어서, 상기 수지 함침 공정 (2)를 거친 수지 함침물의 한쪽 표면 또는 전체 표면에 용융된 구성 요소 (II)를 층상으로 접착할 수 있다. 이 경우, 용융 수지를 도포하는 방법 이외에, 시트상의 구성 요소 (II)를 접착하는 방법도 가능하다. 또한, 상기 수지 접착 공정 (3)에 있어서, 상기 수지 함침 공정 (2)를 거친 수지 함침물의 표면에 입자상 또는 섬유상의 구성 요소 (II)를 접착할 수도 있다.

또한, 본 발명에 따른 예비 성형체의 제조 방법은 상술한 바와 같은 열가소성 수지 프리프레그를 복수개 적층시키고, 가열·가압하여, 열가소성 수지 프리프레그끼리의 사이에 개재시키는 열가소성 수지 (B)를 통해 일체화시키는 방법을 포함한다. 열가소성 수지 (B)를 통해 열가소성 수지 프리프레그끼리가 일체화되므로, 성형시에 예비 성형체 중 어느 하나의 프리프레그층이 박리되는 것이 방지되어, 원하는 적층체로서의 예비 성형체가 용이하게 얻어진다. 열가소성 수지 프리프레그의 적층에 있어서는, 상기 열가소성 수지 프리프레그의 적층을 자동 적층 장치에서 행하는 것이 바람직하다. 자동 적층 장치로서는, 예를 들면 오토·파이버·플레이스먼트 장치(AFP, 자동 섬유 적층 장치), 오토·테이프·레이업 장치(ATL, 자동 테이프 적층 장치) 등을 들 수 있다. 본 발명의 열가소성 프리프레그에 있어서의 열가소성 수지 (B)를 통해 프리프레그끼리를 접착할 수 있는 점에서, 보다 낮은 온도, 낮은 압력에서 용이하게 일체화시키는 것이 가능하게 된다. 이들 자동 적층 장치에 의해 적층하면, 가열·가압을 정확하게 행할 수 있을 뿐만 아니라, 복잡한 형상에도 용이하게 추종할 수 있고, 또한 적층하는 효율도 높게 할 수 있다. 또한, 자동 섬유 적층 장치, 자동 테이프 적층 장치에 대해서는, 예를 들면 「http://www.compositesworld.com/articles/afpatl-design-to-manufacture-bridging-the-gap.aspx」나, 「http://www.compositesworld.com/articles/atl-and-afp-defining-the-megatrends-in-composite-aerostructures」, 「http://www.compositesworld.com/articles/atl-and-afp-signs-of-evolution-in-machine-process-control」에 해설되어 있고, 이들의 장치를 적절히 선택하여 사용할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 예비 성형체의 제조 방법은 상술한 바와 같은 열가소성 수지 프리프레그를 열가소성 수지 시트와 적층시키고, 가열·가압하여, 열가소성 수지 프리프레그의 표면에 편재된 열가소성 수지 (B)를 통해 일체화시키는 방법을 포함한다. 이러한 방법에 있어서는, 열가소성 수지 프리프레그의 표면 부위에 편재된 열가소성 수지 (B)가 미리 배치되어 있으므로, 용이하게 상기 열가소성 수지 시트를 일체화, 예비 성형체를 형성하는 것이 가능하게 된다.

또한, 본 발명에 따른 복합 성형체의 제조 방법은 상술한 바와 같은 열가소성 수지 프리프레그, 또는 예비 성형체를 형 내에 배치하고, 상기 열가소성 수지 프리프레그 또는 상기 예비 성형체 주위에 다음 구성 요소 (IV) 또는 (V)를 공급하여 상기 열가소성 수지 프리프레그 또는 상기 예비 성형체를 열가소성 수지 (C) 또는 (D)에 의해 인서트 성형하는 방법을 포함한다.

이러한 방법에 있어서는, 열가소성 수지 프리프레그 또는 상기 예비 성형체는 표면 부위에 접착성이 우수한 열가소성 수지 (B)를 갖고 있으므로, 상기 열가소성 수지 (B)를 통해 높은 접착성을 갖고 열가소성 수지 (C) 또는 (D)에 의해 인서트 성형된다.

또한, 상기와 같은 복합 성형체의 제조 방법에 있어서는, 상기 복합 성형체를, 상기 예비 성형체를 형 내에 배치하고, 상기 열가소성 수지 (C) 또는 (D)를 사출 성형함으로써 인서트 성형할 수 있다.

또한, 상기와 같은 복합 성형체의 제조 방법에 있어서는 열가소성 수지 프리프레그가 열가소성 수지 시트와 적층된 예비 성형체를, 열가소성 수지 프리프레그 부분이 성형되어야 할 복합 성형체의 두께 방향 중심을 포함하는 위치에 배치되도록, 열가소성 수지 시트 부분이 성형되어야 할 복합 성형체의 외표면측의 위치에 배치되도록 형 내에 배치하여, 상기 열가소성 수지 (C) 또는 (D)에 의한 인서트 성형을 행할 수도 있다.

또한, 본 발명에 따른 복합 성형체의 제조 방법은 상술한 바와 같은 열가소성 수지 프리프레그를 복수개 적층시킨 것, 또는 상술한 바와 같은 예비 성형체를 프레스 성형하는 방법을 포함한다. 프레스 성형시에, 열가소성 수지 프리프레그 또는 상기 예비 성형체의 표면 부위에 편재되어 있는 열가소성 수지 (B)가 우수한 접착성을 발현하므로, 용이하게 원하는 프레스 성형을 행할 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이, 프리프레그끼리의 프레스 성형에서는, 프리프레그에 사용하고 있는 매트릭스 수지(구성 요소 (I))가 용융하지 않는 저온에서 열가소성 수지 (B)를 통한 접착이 가능하게 되고, 매트릭스 수지 중의 강화 섬유의 배열을 혼란시키는 일 없이, 용이하게 원하는 적층체가 얻어진다.

이와 같이, 본 발명에 따른 열가소성 수지 프리프레그 및 그의 제조 방법에 따르면, 내부는 원하는 강화 섬유와 매트릭스 수지의 형태를 유지하면서, 표면 부위의 접착성을 대폭 높인 열가소성 수지 프리프레그가 얻어지고, 이 열가소성 수지 프리프레그를 사용하여 성형을 행함으로써, 용이하게, 원하는 강화 섬유 배열 형태에서 목표로 하는 기계 특성을 발현할 수 있는 성형품을 생산성 높게 제조할 수 있다.

또한, 이러한 열가소성 수지 프리프레그를 사용한 본 발명에 따른 예비 성형체 및 복합 성형체 및 그들의 제조 방법에 의하면, 상기 열가소성 수지 프리프레그의 표면 부위에 편재된 열가소성 수지 (B)의 우수한 접착성을 활용하여, 용이하게 원하는 예비 성형체 및 복합 성형체를 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 열가소성 수지 프리프레그의 개략 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 열가소성 수지 프리프레그의 제조 방법을 나타내는 개략 구성도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 열가소성 수지 프리프레그의 제조 방법을 나타내는 개략 구성도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 열가소성 수지 프리프레그의 제조 방법을 나타내는 개략 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 복합 성형체의 제조 방법을 나타내는 개략 구성도이다.

이하에, 본 발명의 바람직한 실시 형태를, 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 열가소성 수지 프리프레그의 개략 단면을 나타내고 있다. 도 1에 있어서, (1)은 시트상으로 형성된 열가소성 수지 프리프레그를 나타내고 있고, 열가소성 수지 프리프레그(1)는 적어도 다음 구성 요소 (I) 내지 (III)에 의해 구성되어 있다.

구성 요소 (I): 직쇄상 또는 분지상의 고분자 구조를 갖는 열가소성 수지 (A) 20 내지 60 중량부(도 1에 있어서의 (2))

구성 요소 (II): 표면 부위에 편재되고, 상기 열가소성 수지 (A)보다 낮은 융점을 갖는 열가소성 수지 (B) 2 내지 10 중량부(도 1에 있어서의 (3))

구성 요소 (III): 강화 섬유 30 내지 78 중량부(도 1에 있어서의 (4))

특히, 본 실시 형태에서는 바람직한 형태로서, 상기 열가소성 수지 (A)(2)가 직쇄상 또는 분지상의 고분자 구조를 갖고, 상기 열가소성 수지 (B)(3)이 환상 분자 구조를 갖는다. 그리고, 열가소성 수지 (A)(2)와 열가소성 수지 (B)(3)이 분자 구조 이외에, 동종의 수지를 포함한다. 보다 구체적으로 바람직한 수지종을 나타내면, 열가소성 수지 (A)(2)가 중량 평균 분자량이 10,000 이상인 고분자량 폴리페닐렌술피드를 포함하고, 열가소성 수지 (B)(3)이 상술한 화학식 1로 표시되는 환상 폴리페닐렌술피드를 포함한다.

이러한 열가소성 수지 프리프레그(1)는, 예를 들면 도 2나 도 3이나 도 4에 나타내는 바와 같은 방법으로 제조할 수 있다. 도 2에 나타내는 방법에 있어서는, 예를 들면 연속 강화 섬유(예를 들면, 탄소 섬유)가 일방향으로 정렬된 띠상이면서 시트상인 강화 섬유 기재(11)가 인출 공정에서 인출된다. 인출 공정에서 인출한 강화 섬유 기재(11)는 용융된 열가소성 수지 (A)(예를 들면, 중량 평균 분자량이 10,000 이상인 고분자량 폴리페닐렌술피드)가 공급된 다이(13) 중에 통과된다. 다이(13) 중에서는 용융된 열가소성 수지 (A)가 강화 섬유 기재(11)에 함침된다. 열가소성 수지 (A)는, 예를 들면 펠릿상의 열가소성 수지 (A)(15)가 공급 장치(16)의 호퍼(17)에 투입되어, 압출기(18)에서 용융된 후 다이(13) 중에 공급된다.

상기 수지 함침 공정을 거친 수지 함침물(19)(즉, 용융된 열가소성 수지 (A)가 함침된 강화 섬유 기재(11))에는 실질적으로 수지 함침물(19)이 다이(13)로부터 나온 후에, 수지 접착 공정에 있어서, 그의 표면 부위에 용융된 열가소성 수지 (B)(20)(예를 들면, 상술한 화학식 1로 표시되는 환상 폴리페닐렌술피드)가 층상으로 도포, 접착된다. 용융한 열가소성 수지 (B)(20)는, 예를 들면 펠릿상의 열가소성 수지 (B)(21)가 도포 장치(22)의 호퍼(23)에 투입되고, 압출기(24)에서 용융된 후 선단부의 노즐(25)로부터 토출되어 수지 함침물(19)의 표면에 도포, 접착된다.

상기 수지 접착 공정에서 얻어진 열가소성 수지 프리프레그(26)는, 예를 들면 도 1에 나타낸 것과 같은 단면 형태를 갖고 있고, 이것이 냉각되어 인취된다. 이 인취 공정에 대해서는 도시를 생략하지만, 권취 수단이나, 시트상인 채로 적당한 치수로 절단하면서 적층해 가는 수단 등, 적절히 주지의 수단을 채용할 수 있다.

도 3에 나타내는 방법에 있어서는, 다이(13)의 출구까지는 도 1에 나타낸 방법과 동등하고, 실질적으로 수지 함침물(19)이 다이(13)로부터 나온 직후에, 수지 접착 공정에 있어서, 수지 함침물(19)의 표면 부위에 입자상의 열가소성 수지(B)(31)(예를 들면, 상술한 화학식 1로 표시되는 환상 폴리페닐렌술피드)가 살포되어, 수지 함침물(19)의 표면에 접착된다. 살포된 열가소성 수지 (B)(31)는 융점이 낮으므로, 고온 상태의 수지 함침물(19)에 의해 많든 적든 간에 용융되고, 수지 함침물(19)의 표면 상에서 전체 면에 걸쳐, 또는 드문드문하게 층상으로 퍼지고, 열가소성 수지 (B) 층(32)을 형성한다. 상기 수지 접착 공정에서 얻어진 열가소성 수지 프리프레그(33)도 또한, 예를 들면 도 1에 나타낸 것과 동일한 단면 형태를 갖고 있고(열가소성 수지 (B) 층(32)이 연속적으로 퍼져있는 경우와, 단속적으로 퍼져있는 경우가 있을 수 있음), 이것이 냉각되어서 인취된다. 이 인취 공정에 대해서는 도시를 생략하지만, 권취 수단이나, 시트상인 채로 적당한 치수로 절단하면서 적층해 가는 수단 등, 적절하게 주지의 수단을 채용할 수 있다.

도 4에 나타내는 방법에 있어서는, 다이(13)의 출구까지는 도 1에 나타낸 방법과 동등하고, 실질적으로 수지 함침물(19)이 다이(13)로부터 나온 직후에, 수지 접착 공정에 있어서, 수지 함침물(19)의 표면 부위에 시트상의 부직포(마이크로적으로 보면 섬유의 집합체이므로 섬유상이라고 할 수 있음)의 열가소성 수지 (B)(14)(예를 들면, 상술한 화학식 1로 표시되는 환상 폴리페닐렌술피드)가 닙롤(12)에서 가열·가압되어서, 수지 함침물(19)의 표면에 접착된다. 살포된 열가소성 수지 (B)(14)는 융점이 낮으므로, 고온 상태의 수지 함침물(19)에 의해 많든 적든 간에 용융되고, 수지 함침물(19)의 표면 상에서 전체 면에 걸치거나 또는 드문드문하게 층상으로 퍼져, 열가소성 수지 (B) 층(34)을 형성한다. 상기 수지 접착 공정에서 얻어진 열가소성 수지 프리프레그(35)도 또한, 예를 들면 도 1에 나타낸 것과 동일한 단면 형태를 갖고 있고(열가소성 수지 (B) 층(32)이 연속적으로 퍼져있는 경우와, 단속적으로 퍼져 있는 경우가 있을 수 있음), 이것이 냉각되어서 인취된다. 이 인취 공정에 대해서는 도시를 생략하지만, 권취 수단이나, 시트상인 채로 적당한 치수로 절단하면서 적층해 가는 수단 등, 적절히 주지의 수단을 채용할 수 있다.

이렇게 제조된 열가소성 수지 프리프레그(26, 33, 35)는 상술한 바와 같이, 표면 부위에 편재된 열가소성 수지(B)에 의해, 우수한 접착성을 갖는다. 이 우수한 접착성은 표면 부위에만 부여된 것이기 때문에, 내층부의 강화 섬유와 매트릭스 수지(열가소성 수지 (A))와의 바람직한 프리프레그 형태는 그대로 유지되어 있고, 인서트 성형이나 프레스 성형에 있어서의 접착성이 향상되면서, 성형체로서의 원하는 기계 특성이 확보된다. 따라서, 이 열가소성 수지 프리프레그(26, 33, 35)를 사용한 예비 성형체나 복합 성형체에 대해서도, 원하는 성형 특성, 기계 특성이 확보된다.

도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 복합 성형체의 제조 방법을 나타내고 있다. 도 3에 나타내는 방법으로 얻어진 열가소성 수지 프리프레그(5a)와, 열가소성 수지 시트(5c)가 열가소성 수지 프리프레그의 표면 부위에 편재된 열가소성 수지 (B)(5b)를 통해 일체화되고, 예비 성형체(5)가 형성된다. 이 예비 성형체(5)를 형 내에 배치하고, 형 내에 용융된 열가소성 수지 (C) 또는 (D)(6)를 사출 성형에서 공급, 인서트 성형에 의해 복합 성형체(7)이 얻어진다. 상기 열가소성 수지 시트(5c)가 적층되어 있음으로써, 열가소성 수지 프리프레그(5a)가 성형되어야 할 복합 성형체(7)의 두께 방향 중심을 포함하는 위치에 열가소성 수지 프리프레그(5a)를 배치할 수 있다. 이상과 같이, 매우 용이하게, 인서트 성형시의 열가소성 수지 프리프레그를 성형되어야 할 복합 성형체의 두께 방향 중앙부에 위치시키는 것이 가능하고, 얻어진 복합 성형체도 휨 발생을 최소한으로 억제할 수 있다.

또한, 도 5의 예비 성형체(5)는 그의 측면으로서, 오목형 형상, 및 단차 형상의 어느 형상도 측면을 갖고 있기 때문에, 용융된 열가소성 수지 (C) 또는 (D)(6)를 사출 성형으로 공급했을 때에, 상기 오목형 형상 및 단차 형상에 용융 수지가 유입되어, 양호한 접착성을 확보할 수 있다. 도 5의 경우, 복합 성형체의 표면에 있어서의 용융한 수지의 미충전도 최소한으로 억제되기 때문에, 얻어지는 복합 성형체의 외관 품위의 저하를 최소한으로 억제할 수 있다.

<산업상 이용 가능성>

본 발명에 따른 열가소성 수지 프리프레그는, 예를 들면 열가소성 수지 프리프레그끼리를 적층하거나, 또는 열가소성 프리프레그를 사용하여 인서트(아웃서트) 성형할 때에, 기계 특성을 손상시킬 일 없이 우수한 접착성이 요구되는 모든 성형에 적용할 수 있고, 특히 인서트 성형이나 프레스 성형에 적합한 것이다.

1, 5a 열가소성 수지 프리프레그
2 열가소성 수지 (A)
3, 5b 열가소성 수지 (B)
4 강화 섬유
5 예비 성형체
5c 열가소성 수지 시트
6 열가소성 수지 (C) 또는 (D)
7 복합 성형체
11 강화 섬유 기재
12 닙롤
13 다이
14 부직포상의 열가소성 수지 (B)
15 펠릿상의 열가소성 수지 (A)
16 공급 장치
17 호퍼
18 압출기
19 수지 함침물
20 용융된 열가소성 수지 (B)
21 펠릿상의 열가소성 수지 (B)
22 도포 장치
23 호퍼
24 압출기
25 노즐
26, 33, 35 열가소성 수지 프리프레그
31 입자상의 열가소성 수지 (B)
32, 34 열가소성 수지 (B)층

Claims

적어도 다음 구성 요소 (I) 내지 (III)에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 프리프레그:
구성 요소 (I): 직쇄상 또는 분지상의 고분자 구조를 갖는 열가소성 수지 (A) 20 내지 60 중량부
구성 요소 (II): 표면 부위에 편재되고, 상기 열가소성 수지 (A)보다 낮은 융점을 갖는 열가소성 수지 (B) 2 내지 10 중량부
구성 요소 (III): 강화 섬유 30 내지 78 중량부.
제1항에 있어서, 상기 열가소성 수지 (A)와 열가소성 수지 (B)가 분자 구조 이외에는 동종의 수지를 포함하는 것인 열가소성 수지 프리프레그.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 열가소성 수지 (A)가 단독 중합체 수지를 포함하고, 상기 열가소성 수지 (B)가 공중합 중합체 수지 또는 랜덤 중합체 수지를 포함하는 것인 열가소성 수지 프리프레그.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 열가소성 수지 (A)가 폴리아미드 6 수지, 폴리아미드 66 수지, 폴리아미드 46 수지 또는 폴리아미드 9T 수지를 포함하고, 상기 열가소성 수지 (B)가 공중합 폴리아미드 수지, 폴리아미드 11 수지, 폴리아미드 12 수지 또는 폴리아미드 610 수지를 포함하는 것인 열가소성 수지 프리프레그.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 열가소성 수지 (A)가 직쇄상 또는 분지상의 고분자 구조를 갖고, 상기 열가소성 수지 (B)가 환상 분자 구조를 갖는 것인 열가소성 수지 프리프레그.
제1항, 제2항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열가소성 수지 (A)가 중량 평균 분자량이 10,000 이상인 고분자량 폴리페닐렌술피드를 포함하고, 상기 열가소성 수지 (B)가 화학식 1로 표시되는 환상 폴리페닐렌술피드를 주성분으로 하는 수지 조성물을 포함하는 것인 열가소성 수지 프리프레그.
<화학식 1>

(여기서, m은 4 내지 20의 정수, m이 4 내지 20의 혼합물일 수도 있음)
제1항, 제2항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열가소성 수지 (A)가 중량 평균 분자량이 10,000 이상인 고분자량 폴리에테르에테르케톤을 포함하고, 상기 열가소성 수지 (B)가 환상 폴리에테르에테르케톤을 주성분으로 하는 수지 조성물을 포함하는 것인 열가소성 수지 프리프레그.
제1항에 있어서, 상기 열가소성 수지 (A)와 열가소성 수지 (B)가 이종(異種)의 수지를 포함하는 것인 열가소성 수지 프리프레그.
제1항 또는 제6항에 있어서, 상기 열가소성 수지 (A)가 폴리페닐렌술피드 수지, 폴리아미드 수지 또는 폴리올레핀 수지를 포함하고, 상기 열가소성 수지 (B)가 경화제를 실질적으로 포함하지 않는 에폭시 수지를 주성분으로 하는 수지 조성물을 포함하는 것인 열가소성 수지 프리프레그.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열가소성 수지 (B)가 상기 열가소성 수지 (A)의 전체 표면에 층상으로 존재하고 있는 것인 열가소성 수지 프리프레그.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열가소성 수지 (B)가 상기 열가소성 수지 (A)의 표면에 입자상 또는 섬유상으로 존재하고 있는 것인 열가소성 수지 프리프레그.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 시트상으로 구성되어 있는 열가소성 수지 프리프레그.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 강화 섬유의 적어도 일부가, 연속 강화 섬유가 일방향으로 병행하게 배열된 일방향 강화 섬유 기재의 형태를 갖는 것인 열가소성 수지 프리프레그.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 강화 섬유의 적어도 일부가 강화 섬유 직물의 형태를 갖는 것인 열가소성 수지 프리프레그.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 강화 섬유가 탄소 섬유를 포함하는 것인 열가소성 수지 프리프레그.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 기재된 열가소성 수지 프리프레그를 복수개 적층시키고, 가열·가압하여, 열가소성 수지 프리프레그끼리의 사이에 개재시키는 열가소성 수지 (B)를 통해 일체화되어 있는 예비 성형체.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 기재된 열가소성 수지 프리프레그를 열가소성 수지 시트와 적층시키고, 가열·가압하여, 열가소성 수지 프리프레그의 표면 부위에 편재된 열가소성 수지 (B)를 통해 일체화되어 있는 예비 성형체.
제16항 또는 제17항에 있어서, 상기 예비 성형체의 측면으로서, 오목형 형상 또는 단차 형상의 측면을 갖고 있는 예비 성형체.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 기재된 열가소성 수지 프리프레그, 또는 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 기재된 예비 성형체가 다음 구성 요소 (IV) 또는 (V)에 의해 인서트 성형되어 있는 복합 성형체:
구성 요소 (IV): 상기 열가소성 수지 (A)와 동일 또는 동종의 수지를 포함하는 열가소성 수지 (C)
구성 요소 (V): 상기 열가소성 수지 (A)의 융점 이하의 융점을 갖는 열가소성 수지 (D).
제19항에 있어서, 상기 복합 성형체가 상기 예비 성형체를 형 내에 배치하여, 상기 열가소성 수지 (C) 또는 (D)를 사출 성형함으로써 인서트 성형되어 있는 복합 성형체.
제19항 또는 제20항에 있어서, 상기 열가소성 수지 (C) 또는 (D)가 강화 섬유를 포함하는 섬유 강화 수지를 포함하는 것인 복합 성형체.
제21항에 있어서, 상기 열가소성 수지 (C) 또는 (D)가 섬유 길이 1 mm 이하의 강화 섬유를 포함하는 섬유 강화 수지를 포함하는 것인 복합 성형체.
제19항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 열가소성 수지 프리프레그를 열가소성 수지 시트와 적층시키고, 상기 열가소성 수지 시트가 상기 열가소성 수지 (A) 또는 (C)로 구성되어 있는 것인 복합 성형체.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 기재된 열가소성 수지 프리프레그를 복수개 적층시킨 열가소성 수지 프리프레그끼리, 또는 제16항 내지 제18항에 기재된 예비 성형체가 프레스 성형되어 있는 복합 성형체.
적어도 다음 공정을 거치는 것을 특징으로 하는 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 기재된 열가소성 수지 프리프레그의 제조 방법:
공정 (1): 적어도 구성 요소 (III)의 기재를 인출하는 인출 공정
공정 (2): 인출 공정 (1)에서 인출한 구성 요소 (III)의 기재에, 용융된 구성 요소 (I)을 함침시키는 수지 함침 공정
공정 (3): 수지 함침 공정 (2)에서 얻어진 수지 함침물의 표면에만 구성 요소 (II)를 접착시키는 수지 접착 공정
공정 (4): 수지 접착 공정 (3)에서 얻어진 열가소성 수지 프리프레그를 냉각하여 인취하는 인취 공정.
제25항에 있어서, 상기 수지 함침 공정 (2)에 있어서, 상기 인출 공정 (1)에서 인출한 구성 요소 (III)의 기재를, 용융된 구성 요소 (I)이 공급된 다이 중에 통과시키고, 상기 다이 중에서 기재에 용융된 구성 요소 (I)을 함침시키는 것인 열가소성 수지 프리프레그의 제조 방법.
제25항에 있어서, 상기 수지 함침 공정 (2)에 있어서, 상기 인출 공정 (1)에서 인출한 구성 요소 (III)의 기재 중에, 분말상의 구성 요소 (I)을 배치하고, 계속하여 분말상의 구성 요소 (I)을 용융시켜 함침시키는 것인 열가소성 수지 프리프레그의 제조 방법.
제25항에 있어서, 상기 수지 함침 공정 (2)에 있어서, 상기 인출 공정 (1)에서 인출한 구성 요소 (III)의 기재와, 시트상의 구성 요소 (I)을 적층시킴과 동시에 또는 적층시킨 후에, 시트상의 구성 요소 (I)을 용융시켜 함침시키는 것인 열가소성 수지 프리프레그의 제조 방법.
제25항에 있어서, 상기 수지 함침 공정 (2)에 있어서, 상기 인출 공정 (1)에서 인출한 구성 요소 (III)의 기재와, 섬유상의 구성 요소 (I)을 혼섬함과 동시에 또는 혼섬한 후에, 섬유상의 구성 요소 (I)을 용융시켜 함침시키는 것인 열가소성 수지 프리프레그의 제조 방법.
제25항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수지 접착 공정 (3)에 있어서, 상기 수지 함침 공정 (2)를 거친 수지 함침물의 표면에만 시트상의 구성 요소 (II)를 부여하는 것인 열가소성 수지 프리프레그의 제조 방법.
제25항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수지 접착 공정 (3)에 있어서, 상기 수지 함침 공정 (2)를 거친 수지 함침물의 한쪽 표면 또는 전체 표면에 용융된 구성 요소 (II)를 층상으로 접착시키는 것인 열가소성 수지 프리프레그의 제조 방법.
제25항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수지 접착 공정 (3)에 있어서, 상기 수지 함침 공정 (2)를 거친 수지 함침물의 표면에 입자상 또는 섬유상의 구성 요소 (II)를 접착시키는 것인 열가소성 수지 프리프레그의 제조 방법.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 기재된 열가소성 수지 프리프레그를 복수개 적층시키고, 가열·가압하여, 열가소성 수지 프리프레그끼리의 사이에 개재시키는 열가소성 수지 (B)를 통해 일체화되는 것인 예비 성형체의 제조 방법.
제33항에 있어서, 상기 열가소성 수지 프리프레그의 적층을 자동 적층 장치에서 행하는 것인 예비 성형체의 제조 방법.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 기재된 열가소성 수지 프리프레그를 열가소성 수지 시트와 적층시키고, 가열·가압하여, 열가소성 수지 프리프레그의 표면 부위에 편재된 열가소성 수지 (B)를 통해 일체화되는 것인 예비 성형체의 제조 방법.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 기재된 열가소성 수지 프리프레그, 또는 제16항 내지 제18항에 기재된 예비 성형체를 형(型) 내에 배치하고, 상기 열가소성 수지 프리프레그 또는 상기 예비 성형체 주위에 다음 구성 요소 (IV) 또는 (V)를 공급하여 상기 열가소성 수지 프리프레그 또는 상기 예비 성형체를 열가소성 수지 (C) 또는 (D)에 의해 인서트 성형하는 것인 복합 성형체의 제조 방법:
구성 요소 (IV): 상기 열가소성 수지 (A)와 동일 또는 동종의 수지를 포함하는 열가소성 수지 (C)
구성 요소 (V): 상기 열가소성 수지 (A)의 융점 이하의 융점을 갖는 열가소성 수지 (D).
제36항에 있어서, 상기 복합 성형체가 상기 예비 성형체를 형 내에 배치하고, 상기 열가소성 수지 (C) 또는 (D)를 사출 성형함으로써 인서트 성형되는 것인 복합 성형체의 제조 방법.
제36항 또는 제37항에 있어서, 열가소성 수지 프리프레그가 열가소성 수지 시트와 적층된 예비 성형체를, 상기 열가소성 수지 프리프레그 부분이 성형되어야 하는 복합 성형체의 두께 방향 중심을 포함하는 위치에 배치되도록, 또한 상기 열가소성 수지 시트 부분이 성형되어야 할 복합 성형체의 외표면측의 위치에 배치되도록, 형 내에 배치하고, 상기 열가소성 수지 (C) 또는 (D)에 의한 인서트 성형을 행하는 것인 복합 성형체의 제조 방법.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 기재된 열가소성 수지 프리프레그를 복수개 적층시킨 것, 또는 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 기재된 예비 성형체를 프레스 성형하는 것인 복합 성형체의 제조 방법.