KR20160108304A

KR20160108304A - 피복 섬유 강화 수지 성형품 및 그의 제조 방법

Info

Publication number: KR20160108304A
Application number: KR1020167013980A
Authority: KR
Inventors: 히데히로 다케모토; 세이지 츠지; 마사시 기타가와; 유지 미야가와
Original assignee: 도레이 카부시키가이샤
Priority date: 2014-01-17
Filing date: 2015-01-16
Publication date: 2016-09-19
Also published as: US20200254654A1; WO2015107903A1; US20170157804A1; CN105829046A; EP3095577A4; KR102231918B1; JP6094668B2; EP3095577A1; EP3095577B1; JP2017109502A; JPWO2015107903A1; CN105829046B

Abstract

본 발명은 섬유 강화 수지를 성형했을 때, 표면에 생기는 수지의 충전 불량 결함이나, 성형 온도(경화 온도)와 상온과의 온도차에 의해 발생하는 표면 요철을 대폭으로 저감할 수 있는 섬유 강화 수지의 제조 방법 및 그의 제품을 제공한다. 강화 섬유에 함침된 매트릭스 수지를 온도 T1(℃)에서 경화시켜 섬유 강화 수지 성형품을 얻는 제1 성형 공정과, 적어도 2개의 틀로 구성되고 상기 섬유 강화 수지 성형품과 대략 동일 형상의 캐비티를 갖는 성형틀의 해당 캐비티 내에 해당 섬유 강화 수지 성형품을 배치하고, 상기 캐비티 내 온도 T2(℃)를 온도 T1(℃)보다 낮은 온도로 하여, 상기 섬유 강화 수지 성형품의 적어도 일부의 표층을 덮도록 액상의 피복층 형성용 수지 재료를 상기 캐비티 내에 주입하고, 상기 피복층 형성용 수지 재료를 온도 T2(℃)에서 경화시켜서 피복 섬유 강화 수지 성형품을 얻는 제2 성형 공정을 포함하는, 피복 섬유 강화 수지 성형품의 제조 방법 및 그의 제품.

Description

피복 섬유 강화 수지 성형품 및 그의 제조 방법{COATED FIBER-REINFORCED RESIN MOLDING AND PROCESS FOR PRODUCING SAME}

본원은, 2014년 1월 17일에 출원된 출원 번호 2014-6939의 일본 특허 출원에 기초하는 우선권을 주장하고, 그 개시의 전체가 참조에 의해 본원에 포함된다.

본 발명은, 섬유 강화 수지 성형품과 그의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 표층에 피복층을 형성함으로써, 강화 섬유의 형태와 수지 재료와의 수축에 기인하는 성형품의 표면 요철을 대폭으로 저감함으로써 우수한 표면 품위를 갖는, 피복된 섬유 강화 수지 성형품과 그의 제조 방법에 관한 것이다.

최근 들어, 섬유 강화 수지(Fiber Reinforced Plastic: FRP) 부재, 그 중에서도 탄소 섬유를 사용한 CFRP는, 경량으로 기계 특성이 우수한 점에서, 수송용 기기 등에의 적용이 진행되고 있다. 그 중에서도 자동차의 외장 부재 용도 등의 기계 특성 외에 높은 미관성이 요구되는 용도에 있어서, CFRP는 결함이 없고 평활한 표면이 요구되는 경우가 많다.

그러한 용도의 섬유 강화 수지 성형품의 제조 방법으로서는, 시트 몰드 컴파운드(SMC) 성형법이나 벌크 몰드 컴파운드(BMC) 성형법 등이 사용되는 경우가 많았다. 최근에는, 레진 트랜스퍼 몰딩(RTM)법이 주목받아, 적용이 진행되고 있다. 레진 트랜스퍼 몰딩(RTM)법은, 강화 섬유를 연속 섬유의 형태로 사용할 수 있고, 기계적 특성이 매우 높고, 또한 짧은 사이클 타임으로 성형할 수 있음으로써 생산성이 우수하다.

그러나, 이들의 성형법으로 얻어진 섬유 강화 수지 성형품은, 표면에 수지의 충전 불량에 의한 결함이 발생하거나, 강화 섬유의 형태와 수지의 수축에 따라 표면 요철이 발생하거나 하여, 종래부터 자주 사용되고 있는 금속 부재에 비하여 표면의 평활성이 떨어지고 있는 경우가 많았다. 이 과제를 해소하기 위해서 섬유 강화 수지 성형품의 표면을 보수·연마하고 나서 도장할 필요가 있고, 그 때문에 큰 공정수를 필요로 하는 경우가 있었다. 또한, 이러한 처리를 행했다고 해도, 표면의 평활성이 충분히 나오지 않는 경우가 있었다. 특히, 표면적이 큰 것이나, 곡면이나 수직으로 굴곡한 면 등의 복잡한 형상을 갖고 있는 섬유 강화 수지 성형품은, 보수·연마에 많은 시간이 걸리는 경우가 많았다.

이와 같은 과제에 대하여, 이하의 방법이 제안되어 있다(특허문헌 1). 그 방법으로서는, 먼저 가열한 금형에 섬유 강화재를 배치한 후, 금형 캐비티 내에 매트릭스 수지를 주입하여 섬유 강화재에 함침시켜, 섬유 강화 수지 성형체를 피복하기 위한 후술하는 조성물의 주입 압력에 견딜 수 있게 될 때까지 매트릭스 수지를 경화시켜서 섬유 강화 수지 함침체를 얻는다. 그 후, 섬유 강화 수지 함침체의 표면과 금형 표면 사이에 섬유 강화 수지 성형체를 피복하기 위한 조성물(매트릭스 수지와는 다른 수지)을 주입한다. 그리고, 주입 완료 후에 다시 틀 체결을 행하여, 섬유 강화 수지 성형체를 피복하기 위한 조성물을 경화시킴으로써, 성형체 표면의 섬유목(目)이나 핀 홀을 은폐한 섬유 강화 수지 성형체를 얻는다.

일본 특허 공개 제2013-209510호 공보

이 방법에 의하면, 피복 조성물을 표면에 형성함으로써 매트릭스 수지의 충전 불량에 의한 핀 홀 등의 표면 결함을 해소할 수 있다. 그러나, 강화 섬유 기재의 형태와 매트릭스 수지와 피복용 수지로 이루어진 표층 수지 전체의 수축에 수반하는 표면 요철은, 충분히 저감할 수 없었다. 왜냐하면, 강화 섬유 기재의 형태와 표층 수지 전체의 수축에 수반하는 표면 요철은, 경화시의 표층 수지 전체의 수지층 두께와, 수지가 경화했을 때의 온도와 통상 사용되는 온도의 차에 의한 표층 수지 전체의 열 수축에 크게 의존하기 때문이다.

이 표면 요철에 대해서, 탈형 직후의 섬유 강화 수지 성형체의 피복 성형체를 도 1에 나타내고, 이 도면에 기초하여 설명한다. 강화 섬유 기재로서 적어도 표층에 직물 기재(1)를 사용하는 경우를 예로 들면, 강화 섬유 다발의 직물 구조에 수반하여, A-A 단면도에 보이는 바와 같이, 횡사(2)와 종사(3)가 교차하는 직목(織目) 부분에 오목 부분이 형성된다. 바꾸어 말하면, 기재 표면에 요철이 형성되어 있다. 그로 인해, 평활하게 가공된 성형틀 표면과 직물 기재 사이에 형성되는 섬유 강화 수지 성형체의 피복 성형체의 표층 수지 전체의 두께(즉, 표층 부분의 매트릭스 수지(4)와 피복 수지(5)의 합계 두께)는 균일하게는 되지 않는다. 즉, 직물 기재의 요철 볼록 부분에서는 표층 수지 전체는 얇고(도 1의 부호 6이 나타내는 두께), 오목의 부분(직목의 부분)에서는 표층 수지 전체는 두꺼워진다(도 1의 부호 7이 나타내는 두께).

피복용 수지가 경화하는 시점에 있어서는, 평활하게 마무리된 성형틀의 표면 형상이 전사되었다고 해도, 탈형하고 냉각하면, 매트릭스 수지(4) 및 피복용 수지(5)의 모두가 열 수축한다. 표층 수지 전체가 얇은 부분에서는 열 수축의 절대량이 작기 때문에 표면의 변화는 작지만, 표층 수지 전체가 두꺼운 부분에서는 크게 변화한다. 이로 인해, 결과로서 상온까지 냉각된 섬유 강화 수지의 표면에는 도 2에 나타내는 바와 같은 요철이 발생하게 되어 있었다. 도 2에 있어서, 표면 위치(8)가 열 수축 전의 피복 섬유 강화 수지 성형품의 표면 위치를 나타내고, 표면 위치(9)가 열 수축 후의 피복 섬유 강화 수지 성형품의 표면 위치를 나타낸다.

종래의 방법에서는, 섬유 강화 수지 성형품을 성형한 온도와 동일한 온도에서 피복 조성물을 형성한다. 이로 인해, 그 온도에서 피복 조성물을 형성해도, 통상 사용되는 온도까지 냉각하면 수지의 열 수축에 의해, 요철이 발생한다. 특허문헌 1에 기재된 발명에서는, 피복 조성물을 형성하기 전의 섬유 강화 수지 성형품에서 발생하는 표면 요철을, 피복 조성물에 의해 저감하는 것에 대한 근본적인 해결책은 될 수 없었다. 또한, 최근에는 생산성을 높이기 위해서 사이클 타임을 대폭으로 단축하는 기술이 개발되어 오고 있다. 그 때문에, 매트릭스 수지나 피복용 수지의 경화 온도를 높게 하여, 매트릭스 수지나 피복용 수지의 경화 시간을 단축하는 것이 병용되는 경우가 많고, 그러한 경우에는, 추가로 표면의 요철이 커져 버리고 있었다.

따라서 본 발명의 과제는, 섬유 강화 수지를 성형했을 때, 성형 온도(경화 온도)와 상온과의 온도차에 의해 발생하는 표면 요철을 저감할 수 있는 섬유 강화 수지의 제조 방법을 제공하는 데 있다.

(1) 본 발명에 따른 피복 섬유 강화 수지 성형품의 제조 방법은, 강화 섬유에 함침된 매트릭스 수지를 온도 T1(℃)에서 경화시켜 섬유 강화 수지 성형품을 얻는 제1 성형 공정과, 적어도 2개의 틀로 구성되고, 상기 섬유 강화 수지 성형품과 대략 동일 형상의 캐비티를 갖는 성형틀의 해당 캐비티 내에 해당 섬유 강화 수지 성형품을 배치하고, 상기 캐비티 내 온도 T2(℃)를 온도 T1(℃)보다 낮은 온도로 하여, 상기 섬유 강화 수지 성형품의 적어도 일부의 표층을 덮도록 액상의 피복층 형성용 수지 재료를 상기 캐비티 내에 주입하고, 상기 피복층 형성용 수지 재료를 온도 T2(℃)에서 경화시켜서 피복 섬유 강화 수지 성형품을 얻는 제2 성형 공정을 포함한다.

(2) 이러한 본 발명에 따른 피복 섬유 강화 수지 성형품의 제조 방법에서는, 제1 성형 공정과 제2 성형 공정을, 별도의 성형틀에서 실시하는 것도 바람직한 형태이다. 이 경우, 피복 섬유 강화 수지 성형품의 표면 요철을 대폭으로 저감할 수 있음과 함께, 곡면이나 수직으로 굴곡된 면 등을 갖는 복잡한 형상의 섬유 강화 수지 성형품이어도, 균일한 두께로 피복할 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 따른 피복 섬유 강화 수지 성형품의 제조 방법에서는, 제1 성형 공정 후에, 섬유 강화 수지 성형품의 피복층을 형성하는 부분에 대하여 피복층과의 밀착성을 향상시키는 처리를 실시하고, 계속해서 제2 성형 공정을 행함으로써, 피복 섬유 강화 수지 성형품의 표면 요철을 대폭으로 저감하는 것도 바람직한 형태이다.

(3) 추가로, 본 발명에 따른 피복 섬유 강화 수지 성형품의 제조 방법에서는, 온도 T1과 온도 T2의 차를 30℃ 이상으로 하는 것도 바람직한 형태이고, 이에 의해 피복 섬유 강화 수지 성형품의 표면 요철을 대폭으로 저감할 수 있다.

(4) 또한, 본 발명에 따른 피복 섬유 강화 수지 성형품의 제조 방법에서는, 온도 T2를 80℃보다 낮게 설정하는 것도 바람직한 형태이다. 이 경우, 피복 섬유 강화 수지 성형품의 표면 요철을 대폭으로 저감할 수 있다.

(5) 상기 본 발명에 따른 피복 섬유 강화 수지 성형품의 제조 방법에서는, 매트릭스 수지를 열경화성 수지로 하는 것도 바람직한 형태이고, 이에 의해 피복 섬유 강화 수지 성형품의 표면 요철을 대폭으로 저감할 수 있다.

(6) 이 본 발명에 따른 피복 섬유 강화 수지 성형품의 제조 방법에서는, 피복층 형성용 수지 재료로서 열경화성 수지를 사용하는 것도 바람직한 형태이고, 피복 섬유 강화 수지 성형품의 표면 요철을 대폭으로 저감할 수 있다.

(7) 상기 본 발명에 따른 피복 섬유 강화 수지 성형품의 제조 방법에서는, 피복층의 두께를 50㎛ 내지 600㎛의 범위로 하는 것도 바람직한 형태이다. 이 경우, 피복 섬유 강화 수지 성형품의 표면 요철을 대폭으로 저감할 수 있다.

상기의 본 발명에 따른 피복 섬유 강화 수지 성형품의 제조 방법에서는, 제1 성형 공정에 있어서, 적어도 2개의 틀로 구성되는 캐비티에, 강화 섬유를 배치하고, 액상의 매트릭스 수지를 주입한 후에 경화시켜, 제1 섬유 강화 수지 성형품을 얻음으로써, 표면 요철을 대폭으로 저감한다.

(8) 본 발명에 따른 표면 요철이 대폭으로 저감된 피복 섬유 강화 수지 성형품은, 상기의 어느 한 방법에 의해 제조할 수 있다.

(9) 본 발명에 따른 피복 섬유 강화 수지 성형품은, 적어도 탄소 섬유 직물과 수지 (A)로 이루어진 섬유 강화 수지 기재 및 피복층으로 구성되는 피복 섬유 강화 수지 성형품이며, 일정 깊이의 오목부가 형성된 상기 섬유 강화 수지 기재 상에 상기 피복층이 적층된 구성이고, 상기 섬유 강화 수지 기재의 단면 형상에 있어서, 상기 섬유 강화 수지 기재에 형성된 오목부 형상의 깊이를 Da(㎛), 상기 피복층에 형성된 오목부 형상의 깊이를 Db(㎛)로 하면,

Db/Da≤0.7

의 관계를 만족하는 것이다. 이 관계를 만족함으로써, 피복 섬유 강화 수지 성형품의 표면 요철을 대폭으로 저감할 수 있다.

(10) 본 발명에 따른 피복 섬유 강화 수지 성형품은, 피복층이 열경화성 수지 (B)의 1층으로 형성된 것도 바람직한 형태이다. 이 경우, 금형을 복수 준비하지 않고, 한번에 피막을 형성할 수 있다.

(11) 본 발명에 따른 피복 섬유 강화 수지 성형품은, 피복층 표면에 추가로 클리어 도장에 의한 도막을 형성한 것도 바람직한 형태이다. 이 경우, 보다 의장성을 높일 수 있다.

(12) 본 발명에 따른 피복 섬유 강화 수지 성형품은, 피복 섬유 강화 수지 성형품에 클리어 도장에 의한 도막을 형성한 표면의 웨이브 스캔(Wave Scan) 값의 쇼트 웨이브(SW)와 롱 웨이브(LW)가

SW≤20 또한 LW≤8

의 관계를 만족하는 것도 바람직한 형태이다. 이 경우, 자동차 부재의 표면 품위의 지표인 클래스 A를 달성할 수 있다.

(13) 본 발명에 따른 피복 섬유 강화 수지 성형품은, 상기 탄소 섬유 직물이 평직, 능직 및 수자직으로부터 선택되는 적어도 하나의 직물인 것도 바람직한 형태이다. 이 경우, 보다 의장성을 높일 수 있다.

(14) 본 발명에 따른 피복 섬유 강화 수지 성형품은, 섬유 강화 수지 기재의 수지 (A)의 유리 전이 온도(Tg(℃)가 Tg≥100℃인 것도 바람직한 형태이다. 이 경우, 자동차 부재에 필요한 내열성을 만족할 수 있다.

(15) 본 발명에 따른 피복 섬유 강화 수지 성형품의 제조 방법은, 강화 섬유에 함침된 매트릭스 수지를 온도 T1(℃)에서 경화시켜 섬유 강화 수지 성형품을 얻는 제1 성형 공정과, 상기 섬유 강화 수지 성형품의 적어도 일부의 표층을 덮도록 피복층 형성용 수지 재료를 캐비티 내에 주입하고, 상기 피복층 형성용 수지 재료를 상기 온도 T1(℃)보다 낮은 온도 T2(℃)에서 경화시켜서 피복 섬유 강화 수지 성형품을 얻는 제2 성형 공정을 포함한다.

본 발명에 따르면, 강화 섬유의 형태에 따라 표면에 생기는, 표면 요철을 대폭으로 저감할 수 있는 피복 섬유 강화 수지 성형품이나, 그의 제조 방법을 제공하는 것이 가능하게 된다.

도 1은, 강화 섬유로서 직물 기재를 사용한 피복 섬유 강화 수지 성형품의 탈형 직후의 표층 수지 전체의 두께 상태를 모식적으로 나타내는 개략도이다.
도 2는, 종래의 일반적인 방법에 의해 표면에 피복층을 형성한 피복 섬유 강화 수지 성형품의 표면 요철을 나타내는 단면 모식도이다.
도 3은, 본 발명의 한 방법에 의해 표면에 피복을 형성한 피복 섬유 강화 수지 성형품의 표면 요철을 나타내는 단면 모식도이다.
도 4는, 본 발명의 실시 형태에서 사용하는 RTM법에 의한 섬유 강화 수지의 성형 공정을 모식적으로 나타내는 제조 장치의 개략 단면도이다.
도 5는, 본 발명의 실시 형태에서 사용하는, 섬유 강화 수지 성형품의 표면에 피복층을 형성하는 공정을 모식적으로 나타내는 제조 장치의 개략 단면도이다.
도 6은, 본 발명에서 정의되는, 표면 요철의 개선율을 나타내는 개략도이다.
도 7은, 본 발명에서 정의되는, 표면 요철의 개선율의 계측 위치를 나타내는 개략도이다.

이하에, 본 발명의 실시 형태를 구체적으로 설명하지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다.

본 실시 형태에 있어서의 피복 섬유 강화 수지 성형품의 제조 방법은, 강화 섬유에 함침된 매트릭스 수지를 온도 T1(℃)에서 경화시켜 섬유 강화 수지 성형품을 얻는 제1 성형 공정과, 적어도 2개의 틀로 구성되고, 상기 섬유 강화 수지 성형품과 대략 동일 형상의 캐비티를 갖는 성형틀의 해당 캐비티 내에 해당 섬유 강화 수지 성형품을 배치하고, 상기 캐비티 내 온도 T2(℃)를 온도 T1(℃)보다 낮은 온도로 하여, 상기 섬유 강화 수지 성형품의 적어도 일부의 표층을 덮도록, 액상의 피복층 형성용 수지 재료를 상기 캐비티 내에 주입하고, 상기 피복층 형성용 수지 재료를 온도 T2(℃)에서 경화시켜서 피복 섬유 강화 수지 성형품을 얻는 제2 성형 공정을 포함한다.

제1 성형 공정에서는, 강화 섬유에 함침된 매트릭스 수지를 온도 T1(℃)에서 경화시켜 섬유 강화 수지 성형품을 얻을 수 있다. 본 발명에 있어서는, 한정된 강화 섬유를 사용한 경우에만 효과를 발휘하는 것은 아니고, 여러 가지 강화 섬유를 적용할 수 있다. 강화 섬유로서는 통상, 탄소 섬유나 유리 섬유가 자주 사용된다. 특히 탄소 섬유는, 경량으로 고강도이고 고강성의 섬유 강화 수지 성형품이 얻어지므로 바람직하다. 또한 강화 섬유는, 연속 섬유의 형태에서 사용하면, 보다 높은 기계적 특성을 발현할 수 있다.

강화 섬유를 연속 섬유의 형태로 사용하는 경우에는, (i) 강화 섬유를 일 방향으로 배열시킨 UD재(유니디렉셔널재), (ii) 강화 섬유를 일 방향으로 배열시킨 것을 동일 방향 또는 다른 방향으로 복수층 적층하여 스티치 실로 시트 형태로 유지시킨 NCF재(논 크림프 패브릭재), (iii) 강화 섬유를 사용한 직물 등의 각종 강화 섬유 기재를 적절히 사용할 수 있다. 강화 섬유 기재는 복수매 적층함으로써, 보다 기계적 특성이 높은 섬유 강화 수지 성형품을 얻을 수 있다. 그 경우도 강화 섬유의 배열 방향을 적절하게 설계 배치할 수 있다.

섬유 강화 수지 성형품에 유색 도장을 실시하지 않고, 강화 섬유 기재 자체를 외부로부터 시인 가능하게 하는 제품의 경우에는, 특히 성형품의 상품 가치가 높다. 이 경우에는, 직물 구조에 의해 표현되는 독특한 모양이 의장성에 우수하기 때문에, 평직, 능직 및 수자직 등의 형태의 직물이 바람직하게 사용되는 경우가 있다. 기재의 단위 면적당 중량도, 의장성에 영향을 준다. 직물 구조가 외부로부터 시인 가능하게 하는 제품에 사용하는 경우에는, 대체로 100g/㎡ 내지 300g/㎡ 정도의 기재를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 도장도, 강화 섬유 기재를 시인할 수 있도록, 클리어 도장을 실시하는 것이 바람직하다.

한편으로, UD재를 사용하는 경우에도, 실용 제품 형상으로서 많은 경우 요구되는 3차원 입체 형상의 경우에는, 일 방향으로 배열된 강화 섬유를 형상에 따르게 했을 때에, 일반적으로는, 강화 섬유 간의 간극이나 깨짐, 또는 강화 섬유끼리의 겹침이 발생하고, 그 결과 표층 수지 전체의 두께가 균일하지 않게 될 경우가 있다. 그러나, 본 실시 형태에 있어서의 제조 방법을 사용함으로써, 본 발명의 효과가 충분히 발현할 수 있다.

또한, NCF재를 사용하는 경우에는, 일반적으로는 스티치 실에 의해 표층 수지 전체의 두께가 균일하지 않게 되는 경우가 있다. 그러나, 본 실시 형태에 있어서의 제조 방법을 사용함으로써, 표면 요철의 저감 효과를 얻을 수 있다.

매트릭스 수지의 종류는 열가소성 수지, 열경화성 수지 중 어느 것도 적절히 적용할 수 있다. 매트릭스 수지로서, 불포화 폴리에스테르 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지, 폴리우레탄 수지 등의 열경화성 수지를 사용하면, 기계적 특성이 우수한 섬유 강화 수지 성형품이 얻어지기 때문에, 바람직하다. 또한, 내열성의 관점에서, 매트릭스 수지의 유리 전이 온도(Tg)는 100℃ 이상인 것이 바람직하다. 매트릭스 수지의 유리 전이 온도(Tg)는, 더욱 바람직하게는 120℃ 이상이다. 매트릭스 수지의 유리 전이 온도는, 시차 주사 열량계를 사용하여, 불활성 가스 분위기하에서 매트릭스 수지를, 액체 질소에서 150℃/분의 강온 속도로 급냉한 후, 20℃/분의 승온 속도로 승온한 경우에 나타나는 중간점 유리 전이 온도로 한다. 중간점 유리 전이 온도란, JIS K7121-1987에 정해져 있는 방법에 준거하여 구해지고, 저온측 베이스 라인과 고온측 베이스 라인을 각각 연장한 직선으로부터 종축 방향으로 등거리에 있는 직선과, 유리 전이의 계단상 변화 부분의 곡선이 교차하는 점의 온도이다.

제1 성형 공정에서의 성형 방법은, (i) 적당한 길이로 커트된 강화 섬유 다발에 열경화성 수지를 미리 함침시켜 시트상으로 형성한 중간 기재를 성형틀으로 가압 가열하여 소정의 형상으로 성형하는 SMC 성형법이나, (ii) 적당한 길이로 커트된 강화 섬유 다발과 열경화성 수지, 충전재를 혼합하여 벌크상으로 한 중간 재료를 성형틀에서 가압 가열하여 소정의 형상으로 성형하는 BMC 성형법, (iii) 평행하게 정렬되거나, 직물로 되어서 시트상이 된 강화 섬유 다발에 매트릭스 수지가 함침된 중간 기재인 프리프레그를, 성형틀에 적층 배치하여 프레스로 가열 가압하거나, 성형틀에 적층 배치하여 진공백하여 가열하거나, 오토클레이브에서 가압 가열하여 성형하는 프리프레그 성형법, (iv) 양면형으로 이루어진 성형틀의 한쪽 형 상에 배치한 직물이나 NCF 등의 강화 섬유 기재 상에 액상의 매트릭스 수지를 공급하고, 양면형을 폐쇄하여 가압 가열하는 리퀴드 컴프레션법 등을 적용할 수 있다.

그 중에서도, 도 4에 나타내는 바와 같이, RTM법(레진 트랜스퍼 몰딩법)을 사용하면, 짧은 사이클 타임과 높은 기계적 특성을 양립시킬 수 있으므로, 적절하게 사용할 수 있다. 또한, 도 4에 있어서, 성형틀(11)은, 적어도 2개의 틀로 구성되어 있다. 금형 시일(12)은, 금형을 밀봉하기 위하여 사용하는 부분이다. 성형틀(11)은, 금형 온도 조절 장치(16)에 의해 소정의 온도로 조정된다. 금형 온도 조절 장치(16)로서는, 예를 들어 열 매체 유로(17)에 열 매체를 흘리고, 그 열 매체의 온도를 조절함으로써 온도 조정할 수 있다. RTM 방법으로서는, 먼저 금형 온도 조절 장치(16)에서 온도 조정된 성형틀(11)의 캐비티에, 강화 섬유 기재를 소정의 배향으로 적층 배치하여 틀 체결한다. 계속해서, 매트릭스 수지 주입 경로 개폐 기구(14)를 제어하고, 성형틀(11) 외부의 매트릭스 수지 주입 장치(13)를 사용하여, 캐비티에 연통하게 설치된 매트릭스 수지 주입 유로(15)로부터 캐비티 내에 액상의 매트릭스 수지를 가압 주입하여 강화 섬유 기재에 함침시킨다. 그 후, 금형 온도 조절 장치(16)에 의해, 온도 T1(℃)로 가열된 성형틀 내에서 매트릭스 수지를 경화시켜 섬유 강화 수지 성형품(10)을 성형한다. 마지막으로, 성형틀(11)을 개방하여, 섬유 강화 수지 성형품을 취출한다.

그러나, 본 발명의 실시 형태는, 제1 성형 공정에서의 성형 방법에 의해 효과가 한정되는 것은 아니고, 어느 쪽의 방법도 적용할 수 있다.

제1 성형 공정에 있어서, 섬유 강화 수지 성형품의 표면 부분의 매트릭스 수지는, 성형틀에 밀착된 상태에 있어서 가열된 성형틀(11)로부터 수열함으로써 온도 T1(℃)에서 경화한다. 경화시는 매트릭스 수지가 성형틀에 가압되어 있기 때문에, 경화 직후의 섬유 강화 수지 성형품의 표면은, 평활하게 가공된 성형틀 표면이 전사된 상태가 된다. 그러나, 온도 T1(℃)의 성형틀로부터 제거하여 상온까지 냉각하면, 전술한 바와 같이, 강화 섬유 기재를 구성하는 강화 섬유 다발의 직목 구조에 기인하는 요철에 의해, 섬유 강화 수지 성형품의 표층 매트릭스 수지층에 두꺼운 부분과 얇은 부분이 발생한다. 이 결과, 수지층의 열 수축 절대량이 상이하기 때문에, 섬유 강화 수지 성형품의 표면에 요철이 발생한다.

이어서, 제1 성형 공정에서 얻어진 섬유 강화 수지를, 제2 성형 공정에서 표층에 피복층을 형성하고, 피복 섬유 강화 수지 성형품을 얻을 수 있다.

제2 성형 공정을, 도 5를 사용하여 설명한다. 성형틀(18)은, 적어도 2면의 틀로부터 구성되어 있다. 금형 시일(12)은, 금형을 밀봉하기 위하여 사용되는 부분이다. 성형틀(18)에는 피복층 형성용 수지 재료 주입 유로(21)가 설치되어 있다. 피복층 형성용 수지 재료는, 유로 도중에 설치된 주입 유로 개폐 기구(20)에서 토출 상태와 정지 상태를 전환할 수 있다.

도 5에 나타내는 바와 같이, 성형틀로서는, 제1 성형 공정에서 얻어진 섬유 강화 수지 성형품(10)과 대략 동일 형상의 캐비티를 갖는 성형틀(18)을 사용한다. 성형틀은, 금형 온도 조절 장치(16)에 의해 소정의 온도로 조절된다. 금형 온도 조절 장치(16)로서는, 예를 들어 열 매체 유로(17)에 열 매체를 흘리고, 그 열 매체의 온도를 조절함으로써 온도 조정할 수 있다. 제2 성형 공정으로서는, 피복층 형성용 수지 재료 주입 경로 개폐 기구(20)를 제어하고, 액상의 피복층 형성용 수지 재료를 성형틀 외부의 피복층 형성용 수지 재료 토출 장치(19)로부터 토출시켜, 액상의 피복층 형성용 수지 재료를 캐비티에 연통시킨다. 피복층 형성용 수지 재료는, 성형틀(18) 내를 피복층 형성용 수지 재료의 증기압에 도달하지 않는 정도로 감압한 후, 주입하는 것이 바람직하다. 대략 동일 형상이란, 섬유 강화 수지 성형품에 대하여 뒤에 나타내는, 피복층을 형성하기 위한 공간이 부여된 정도의 형상 차이라도 전체 형상은 대략 동일하다고 하는 것을 나타낸다. 제2 형성 공정에 의해, 섬유 강화 수지 성형품(10)에 피복층(5)이 형성된다.

제1 성형 공정과 제2 성형 공정은 동일한 성형틀을 사용할 수도 있고, 별도의 성형틀을 사용할 수도 있다. 동일한 성형틀을 사용하는 경우에는, 제1 성형 공정에 있어서는 성형틀 온도를 T1(℃)로 하고, 이어서 성형틀 온도를 T1(℃)로부터 T2(℃)로 내리고 나서 제2 성형 공정을 행한다. 이로 인해, 이 경우에 있어서는 온도 조정에 시간을 필요로 하는 경우가 있다. 또한, 제2 성형 공정에 있어서, 섬유 강화 수지 성형품의 적어도 일부의 표층을 덮도록 액상의 피복층 형성용 수지 재료를 주입한다. 이로 인해, 제1 성형 공정과 제2 성형 공정은 동일한 성형틀을 사용하는 경우, 2개의 틀로 구성되는 성형틀의 캐비티를 0.1 내지 수 mm 정도 확장하거나, 제1 성형 공정에 비하여 성형틀의 틀 체결을 약간 완화하여 주입되는 피복층 형성용 수지 재료의 압력으로 캐비티에 피복층을 형성하기 위한 공간을 확보하거나 할 필요가 있다.

한편, 제2 성형 공정에서 제1 성형 공정과는 다른 성형틀을 사용하는 경우에는, 제1 성형 공정에서 사용하는 성형틀은 온도 T1(℃)로, 제2 성형 공정에서 사용하는 성형틀은 온도 T2(℃)로 각각 설정해 둘 수 있고, 온도를 조정할 필요가 없다. 이로 인해, 사이클 타임을 빠르게 할 수 있어 바람직하다. 또한, 제2 형성 공정에서 사용하는 성형틀을, 미리 적합한 형상으로 가공해 둠으로써, 섬유 강화 수지 성형품의 적어도 일부에 있어서 피복층을 형성하기 위한 공간을 고정밀도로 형성할 수 있다. 예를 들어, 성형틀의 개폐 방향과 캐비티를 확장하는 방향과의 각도가 가까운 면에서는 틀 체결을 완화해도 충분한 공간을 얻을 수 없는 경우가 있다. 그러나, 미리 성형틀의 형상을 적절하게 가공해 둠으로써, 그러한 면이어도 필요 충분한 공간을 고정밀도로 형성할 수 있고, 균일한 막 두께의 피복층을 형성할 수 있어서 바람직하다. 특히, 섬유 강화 수지 성형품의 표면에 대한 성형틀의 개폐 방향의 각도가 30° 이내의 형상을 갖는 경우에는, 각각의 금형을 사용하는 쪽이 바람직하다.

제2 성형 공정에서는, 성형틀(18)은 온도 T1(℃)보다 낮은, 온도 T2(℃)로 온도 조절되어 있다. 이 상태에 있어서, 성형틀의 캐비티에, 제1 성형 공정에 의해 얻어진 섬유 강화 수지 성형품(10)을 배치한다. 섬유 강화 수지 성형품에 피복층(5)을 형성시키는 부분에 있어서는, 섬유 강화 수지와 성형틀의 사이에 소정의 에리어 및 소정의 두께로 공간이 설치된다.

제2 성형 공정에 있어서, 성형틀(18)의 캐비티에 배치된 섬유 강화 수지 성형품(10)은, 상술한 바와 같이 성형품 표면에 수지의 열 수축에 기인하는 표면 요철이 발생하고 있다. 피복층 형성용 수지 재료 토출 장치(19)로부터, 성형틀에 설치된 피복층 형성용 수지 재료 주입 유로(21)를 개재하여 피복층 형성용 수지 재료를 캐비티에 가압 주입하면, 섬유 강화 수지 성형품 측은 요철이 있음에 비하여, 성형틀 측(캐비티측)은 평활하게 가공되어 있기 때문에, 피복층은 균일하지 않은 두께로 형성되고, 피복층 형성용 수지 재료는 온도 T2(℃)에서 경화한다. 또한, 피복층 형성 재료는, 금형 내에 충전하고, 경화 수축이 시작된 후에도, 일정 시간 계속하여 주입함으로써, 피복층 형성 재료의 경화 수축에 의한, 표면 품위의 열화를 경감할 수 있다.

계속해서 탈형하여 상온까지 냉각하면, 매트릭스 수지층 및 피복층은 모두 열 수축하지만, 온도 T2(℃)와 상온의 차는, 온도 T1(℃)과 상온의 차보다도 작기 때문에, 열 수축량도 작아진다. 제2 성형 공정을 거쳐서 얻어진 피복 섬유 강화 수지 성형품의 표면 요철은, 도 3에 나타내는 바와 같이 피복층을 형성하기 전의 섬유 강화 수지 성형품의 표면 요철보다도 작아진다. 즉, 도 3에 나타내는 피복 섬유 강화 수지 성형품은, 적어도 탄소 섬유 직물과 수지 (A)로 이루어진 섬유 강화 수지 기재 및 피복층으로 구성되는 피복 섬유 강화 수지 성형품이며, 일정 깊이의 오목부가 형성된 섬유 강화 수지 기재 상에 피복층이 적층된 구성이다. 섬유 강화 수지 기재의 단면 형상에 있어서, 섬유 강화 수지 기재에 형성된 오목부 형상의 깊이를 Da(㎛), 피복층에 형성된 오목부 형상의 깊이를 Db(㎛)로 하면, Db/Da≤0.7의 관계를 만족한다.

표면 요철을 보다 작게 하기 위해서는, 제1 성형 공정에서 매트릭스 수지를 경화시키는 온도 T1(℃)과 제2 성형 공정에서 피복층을 경화시키는 온도 T2(℃)의 차를 30℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 즉, 온도 T2(℃)를 온도 T1(℃)보다도 30℃ 이상 낮게 함으로써, 피복 섬유 강화 수지 성형품의 표면 요철 저감 효과를 충분히 발현할 수 있기 때문에, 바람직하다. 제1 성형 공정에서 매트릭스 수지를 경화시키는 온도 T1(℃)과 제2 성형 공정에서 피복층을 경화시키는 온도 T2(℃)의 차는, 40℃ 이상이 보다 바람직하고, 50℃ 이상이 더욱 바람직하다.

또한, 온도 T2(℃)가 80℃보다 낮으면, 피복층 형성 후에 상온까지 냉각할 때의 수지의 열 수축이 80℃ 이상인 경우보다도 작아진다. 이 결과, 피복 섬유 강화 수지 성형품의 표면 요철이 거의 신경 쓰지 않는 레벨이 되어 바람직하다. 온도 T2를 더욱 저하시킴으로써, 표면 요철은 더욱 작아지기 때문에, 추가적인 표면의 평활성을 구하는 경우에는, 피복층 형성용 수지 재료를 경화 온도가 낮은 것으로 변경하거나, 경화 시간을 길게 하여 저온에서도 충분히 경화하는 성형 방법을 채용할 수 있다. 온도 T2(℃)는 60℃ 이하이면 보다 바람직하고, 50℃ 이하이면 더욱 바람직하다.

피복층 형성용 수지 재료는, 저온에서의 경화가 빠르고, 기본이 되는 섬유 강화 수지 성형품과의 밀착성이 우수하고, 좁은 공간에 효율적으로 주입할 수 있도록 점도가 낮은 것이 바람직하다. 이러한 관점에서, 피복층 형성용 수지 재료는, 열경화성 수지를 적절하게 사용할 수 있다. 열경화성 수지로서는, 예를 들어 불포화 폴리에스테르 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지, 폴리우레탄 수지 등을 적절하게 사용할 수 있다.

피복층은, 그 자체가 착색되어 있고 외관 의장성을 향상시키는 도막을 형성할 수도 있고, 후속 공정에서 도장하기 위한 기본층이 될 수도 있다.

피복층 형성용 수지 재료는, 섬유 강화 수지 성형품의 기계 특성에 크게 관계되는 매트릭스 수지와는 상이하고, 피복 섬유 강화 수지 성형품의 표면 요철의 개선에 적합한 특성으로 특화시킬 수 있다. 이로 인해 여러 가지 고안을 하기 쉽고, 예를 들어 수축에 수반하는 응력을 분산시키거나, 선 팽창 계수·경화 수축을 저감하기 위해서, 피복층 형성용 수지 재료에 무기 입자를 배합할 수 있다. 또한, 필요에 따라, 착색 안료, 대전 방지제, 자외선 흡수제, 광 안정제, 산화 방지제, 중합 금지제, 경화 촉진제, 안료 분산제, 소포제, 가소제, 난연제 등의 각종 첨가제를 피복층 형성용 수지 재료에 배합할 수도 있다.

본 발명의 실시 형태의 피복 섬유 강화 수지 성형품의 피복층은, 50㎛ 이상의 두께가 바람직하고, 100㎛ 이상의 두께가 보다 바람직하다. 또한, 본 발명의 실시 형태의 피복 섬유 강화 수지 성형품의 피복층은, 600㎛ 이하의 두께가 되도록 형성하는 것이 바람직하고, 500㎛ 이하의 두께가 보다 바람직하다. 두께가 50㎛ 이상으로 함으로써, 피복층이 결핍되는 부분이 발생하기 어려워지는 것 이외에, 피복 섬유 강화 수지 성형품의 표면 요철을 완화하는 효과를 얻기 쉽다. 한편으로, 두께를 600㎛ 이하로 함으로써, 피복층의 중량이 커지는 것을 억제할 수 있고, 경량으로 기계적 특성이 우수하다는 섬유 강화 수지 성형품의 특징을 발휘하기 쉬워진다.

본 발명의 실시 형태의 피복 섬유 강화 수지 성형품은, 제1 성형 공정 후에, 적어도 제2 성형 공정에서 표층에 피복을 실시하는 면에 대하여, 피복층 형성용 수지 재료의 밀착성을 향상시키기 위한 표면 처리를 실시하는 것도 바람직한 형태이다. 제1 성형 공정 후의 섬유 강화 수지 성형품은, 성형틀로부터 용이하게 이형할 수 있도록 성형틀에 도포한 이형재가 표면에 전사되어 있는 경우나, 또는 매트릭스 수지에 첨가된 내부 이형재에 의해, 피복층과의 밀착성이 충분히 발휘될 수 없는 경우가 있다.

제1 성형 공정 후에, 성형틀로부터 섬유 강화 수지 성형품을 취출하고, 적어도 표면에 피복층을 형성하는 면을 연마재 등으로 연마함으로써 섬유 강화 수지 성형품의 표층 매트릭스 수지나 이형제를 제거하는 가공을 실시하거나, 또는 화학적으로 밀착성을 향상시키는 표면 처리를 실시할 수도 있다. 예를 들어, 피복층과의 밀착성을 향상시키는 전처리가 실시된 섬유 강화 수지층의 표면으로서, 샌드 페이퍼 등을 사용하여 표면을 연마하여 최표층을 제거 또는 연마 자국을 형성하는 전처리를 행하고 나서, 제2 성형 공정을 행할 수도 있다. 이들 처리를 행함으로써, 섬유에 기인하는 요철보다도 성형품에 발생할 수 있는 요철을 작게 할 수 있다.

또한, 이 피복층은 1층인 것이 바람직하다. 이 경우, 복수의 피복용 금형을 준비하지 않고, 한번에 피복층을 형성할 수 있기 때문이다.

본 발명의 효과는, 표면 요철을 수치화함으로써 평가 가능하다. 예를 들어, 그의 대표적인 수단은, 표면 조도계를 사용하여 도모하는 방법이나, 현미경 등을 사용하여, 피복 섬유 강화 수지 단면으로부터 구할 수 있다. 예를 들어, 접촉식의 표면 조도계를 사용하여, 최대 산 높이(Pt)로부터 구할 수도 있고, 현미경을 사용하여 단면으로부터 구할 수도 있다. 피복제와 섬유 강화 수지 성형품의 계면이 보기 흉한 경우에는 X선 형광 분석이나 SEM 등을 사용할 수도 있다.

이들 방법으로 구한 피복 섬유 강화 수지 성형품의 표면 요철량을 Da(㎛)로 하고, 섬유 강화 수지 성형품 표면의 요철량을 Db(㎛)로 했을 때, 본 실시 형태에 있어서의 피복 섬유 강화 수지 성형품은 Da/Db가 0.7 이하가 된다. Da/Db는 0.5 이하가 바람직하다. 이것을 만족함으로써, 이 피복 섬유 강화 수지 성형품의 표면에 통상의 도장 공정을 실시하는 경우, 복수층에 거듭 칠하는 사이에 필요한 도장 표면의 연마 횟수를 저감시킬 수 있다. Da(㎛)와 Db(㎛)는, (i) 도 6에 나타내는 바와 같이, 횡사(2) 또는 종사(3)의 연장 방향에 따른 단면으로부터 측정할 수도 있고, (ii) 도 7에 나타내는 바와 같이, 실과 실 사이에 간극이 있는 경우에는, 횡사(2) 또는 종사(3)의 연장 방향에 따른 단면(B-B 단면: 도 6과 같은 단면)으로부터 측정할 수도 있고, 횡사(2)와 종사(3)에 둘러싸인 공극 부분(24)을 통하는 단면(C-C 단면)으로부터 측정할 수도 있다. 도 6에 있어서의 단면 및 도 7에 있어서의 B-B 단면에 있어서, 피복 섬유 강화 수지 성형품의 표면 요철량 Da(㎛)는 거리(22)가 되고, 섬유 강화 수지 성형품 표면의 요철량 Db(㎛)는 거리(23)가 된다. 또한, 도 7에 있어서의 C-C 단면에 있어서, 피복 섬유 강화 수지 성형품의 표면 요철량 Da(㎛)는 거리(22a)가 되고, 섬유 강화 수지 성형품 표면의 요철량 Db(㎛)는 거리(23a)가 된다.

본 발명의 평가는, 일정 이상의 광택도가 얻어지는 경우에는, 사상 선명도나 도장 표면에 굴곡이 보이는(오렌지 필이라고도 불림) 현상을 정량화할 수 있는, 웨이브 스캔을 사용하여 측정할 수도 있다. 자동차 용도에 있어서, 가장 표면이 좋은 상태는 「클래스 A」라고 부르고 있다. 「클래스 A」의 통일적인 기준은 정해지지 않고 있지만, 일반적으로, 표면의 작은 피치로 나오는 요철량을 나타내는 쇼트 웨이브(SW)가 20 이하, 표면의 큰 피치로 나오는 요철량을 나타내는 롱 웨이브(LW)가 8 이하인 경우가 많다. 바람직하게는, SW가 20 이하, LW가 4 이하이다. 이들 숫자는, 피복 섬유 강화 수지 성형품을 제조 후, 그 위에 도장을 내뿜은 제품으로 달성하는 값이다.

본 발명의 실시 형태의 성형품을 사용한 제품은, 표면적이 큰 부품이 바람직하다. 즉, 바람직하게는 제품 표면적이 900㎠ 이상이고, 더욱 바람직하게는 8000㎠ 이상이다. 이러한 큰 표면적이면 일수록, 기초 연마나 표면 평활화를 위한 연마 작업 시간을 단축할 수 있음과 함께, 작업시의 연마분 발생을 방지할 수 있고, 간이한 작업으로 높은 의장성을 발현할 수 있다.

본 발명의 피복 섬유 강화 수지 성형품은, 상기와 같은 방법에 의해 제조할 수 있다.

실시예

이어서, 본 발명을 실시예에 의해 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.

[성형 장치]

·100t 프레스기(가부시키가이샤 야마모토 텟꼬쇼제)

·금형 온도 조절기 (가부시키가이샤 서모 테크제)

[성형용 금형]

·도 4에 단면 형상을 나타내었다. 내부에 가열 배관을 포함하는 틀 온도 조절 배관이 복수 배치되어 있고, 상형에 수지 주입구를 갖는 평면 치수 700mm×600mm, 높이 300mm, 클리어런스 1.6mm를 갖는 S55C에서 만들어진 금형을 사용하였다.

[피복용 금형]

·도 5에 단면 형상을 나타내었다. 캐비티를 1.9mm 취한 성형용 금형과 동일한 형상, 기구를 갖는 금형을 사용하였다.

[기재]

·2방향성 직물: 도레이(주)제 CO6343B(직물사: 탄소 섬유 T300-3K, 직물 조직: 평직, 직물 단위 면적당 중량: 198g/㎡, 두께: 0.25mm, 종사 직물 밀도: 12.5개/25mm, 횡사 직물 밀도: 12.5개/25mm).

[매트릭스 수지]

·매트릭스 수지: 도레이(주)제 TR-C38(유리 전이 온도: 135℃(120℃에서 10분 경화시킨 후의 매트릭스 수지 경화물로 평가))

[피복용 수지]

·주제: 신닛본 리까(주)제 BEO-60E

·경화제: 미쯔이 가가꾸(주)제 NBDA, 미쯔비시 가가꾸(주)제 QX-11, 쇼와 덴꼬(주)제 MT-PE1, 신닛본 리까(주)제 MH-700

·촉매; 닛본 가가꾸 고교(주)제 히시콜린 PX-4ET, 혹꼬 가가꾸 고교(주)제 혹꼬 TPP

[도료]

·프라이머: 오하시 가가꾸 고교(주)제 Po.800(NH) 001

·클리어: 닛본 비·케미컬(주)제 KX28106

[평가 기기]

·웨이브 스캔 기기: BYK제 웨이브 스캔 듀얼

·디지털 현미경: (주)키엔스제 VHX-1000

(기재의 잘라냄)

·강화 섬유 기재로부터, 종사, 횡사의 방향을 각각 0°, 90°로 했을 때에, 0°의 방향이 장축 방향이 되도록, 형지를 사용하여 잘라냈다.

(섬유 강화 수지 성형품의 제작)

·성형용 금형의 온도를 120℃로 맞춘 후, 잘라낸 기재를 금형 상에 6장 놓고, 상형을 폐쇄하여, 금형 내를 진공 상태로 한 후, 매트릭스 수지를 유입하고, 10분간 경화시켜서, 상형을 열고, 섬유 강화 수지 성형품을 취출하였다. 그 후, 섬유 강화 수지 성형품 둘레의 수지를 디스크 그라인더로 떨어뜨려, 완성시켰다.

(피복 섬유 강화 수지 성형품의 제작)

·피복용 금형의 온도를 소정의 온도로 조정하고, 하형에 섬유 강화 수지 성형품을 두고, 상형을 폐쇄한 후, 금형 내를 진공화하였다. 그 후, 표 1의 조합에 따라, 촉매가 필요한 것은 경화제 측에, 주제 100부에 대하여 5부 가한 후, 주제·경화제를 에폭시 등량으로 1:1이 되도록 섞은 후, 금형 내에 수지를 유입하고, 상형을 열어, 피복 섬유 강화 수지 성형품을 취출하였다. 그 후, 둘레의 수지를 디스크 그라인더로 떨어뜨려, 완성시켰다.

(피복 섬유 강화 수지 성형품에의 도장)

·도장 막 두께가, 프라이머와 클리어를 맞추어 30㎛가 되도록, 소정의 조건에서 도장하였다.

(평가)

·평가는 피복 섬유 강화 수지 성형품에의 형광등의 반사 글레어, 단면으로부터의 Db(㎛)와 Da(㎛)의 산출 및 도장 후의 웨이브 스캔(WS)값의 확인을 행하였다.

·도장을 완료한 피복 섬유 강화 수지 성형품을, 디스크 그라인더에서 한 변이 2cm인 사각형으로 잘라내어 샘플을 제작하였다. 샘플의 단면을, 폴리셔로 닦은 후, 디지털 현미경(VHX-1000)으로 관찰하고, 단면으로부터 Db(㎛)와 Da(㎛)를 구하였다. 측정 장소를 5회 바꾸고, 가장 Da(㎛)가 커졌을 때의 값을, 표 1에 기재하였다.

·도장을 완료한 피복 섬유 강화 수지 성형품 표면을, 웨이브 스캔 기기(웨이브 스캔 듀얼)를 사용하여, Db(㎛)를 5회 측정하고, 그 평균값을 표 1에 기재하였다.

(실시예 1 내지 4)

·표 1에 나타내는 수지와 피복 조건에서 섬유 강화 수지 성형품에의 피복을 행하고, 평가를 행하였다. 매트릭스 수지의 경화 온도와, 피복용 수지의 경화 온도의 차가 충분히 있고, 피복용 수지의 경화 온도도 낮았기 때문에, 표면에 반사된 형광등은 굴곡이 없고 매우 예뻤다. 또한, WS값도 클래스 A를 만족하는 결과였다.

(비교예 1)

·표 1에 나타내는 수지와 피복 조건으로 섬유 강화 수지 성형품에의 피복을 행했지만, 피복용 수지에 요구되는 경화 온도에 대하여, 온도가 낮았기 때문에, 피복용의 수지가 충분히 굳어져 있지 않고, 탈형을 할 수 없었다.

(비교예 2, 3)

·표 1에 나타내는 수지와 피복 조건으로 섬유 강화 수지 성형품에의 피복을 행하고, 평가를 행하였다. 매트릭스 수지의 경화 온도와, 피복용 수지의 경화 온도의 차가 그 정도가 아니고, 피복용 수지의 경화 온도도 높았기 때문에, 성형품의 크로스 요철을 버려, 형광등의 반사는 굴곡이 보였다. 또한, WS값은 클래스 A를 달성할 수 없었다.

본 발명에 따른 피복된 섬유 강화 수지 성형품 및 그의 제조 방법은, 우수한 표면 품위가 요망되는 모든 섬유 강화 수지에 적용 가능하다.

1 직물 기재
2 직물 기재를 구성하는 강화 섬유 다발(횡사)
3 직물 기재를 구성하는 강화 섬유 다발(종사)
4 매트릭스 수지
5 피복층
6 직물 기재의 볼록 부분에 대응하는 표층 수지 전체의 두께
7 직물 기재의 오목 부분에 대응하는 표층 수지 전체의 두께
8 열 수축 전의 피복 섬유 강화 수지 성형품의 표면 위치
9 열 수축 후의 피복 섬유 강화 수지 성형품의 표면 위치
10 섬유 강화 수지 성형품
11 성형틀
12 금형 시일
13 매트릭스 수지 주입 장치
14 매트릭스 수지 주입 경로 개폐 기구
15 매트릭스 수지 주입 유로
16 금형 온도 조절 장치
17 열 매체 유로
18 성형틀
19 피복층 형성용 수지 재료 토출 장치
20 피복층 형성용 수지 재료 주입 경로 개폐 기구
21 피복층 형성용 수지 재료 주입 유로
22 피복 섬유 강화 수지 성형품의 표면 요철량(Da)
23 섬유 강화 수지 성형품 표면의 요철량(Db)
24 공극 부분

Claims

강화 섬유에 함침된 매트릭스 수지를 온도 T1(℃)에서 경화시켜 섬유 강화 수지 성형품을 얻는 제1 성형 공정과, 적어도 2개의 틀로 구성되고 상기 섬유 강화 수지 성형품과 대략 동일 형상의 캐비티를 갖는 성형틀의 해당 캐비티 내에 해당 섬유 강화 수지 성형품을 배치하고, 상기 캐비티 내 온도 T2(℃)를 온도 T1 (℃)보다 낮은 온도로 하여, 상기 섬유 강화 수지 성형품의 적어도 일부의 표층을 덮도록 액상의 피복층 형성용 수지 재료를 상기 캐비티 내에 주입하고, 상기 피복층 형성용 수지 재료를 온도 T2(℃)에서 경화시켜서 피복 섬유 강화 수지 성형품을 얻는 제2 성형 공정을 포함하는, 피복 섬유 강화 수지 성형품의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 성형 공정과 제2 성형 공정이 별도의 성형틀에서 실시되는, 피복 섬유 강화 수지 성형품의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 온도 T1(℃)과 상기 온도 T2(℃)의 차가 30℃ 이상인, 피복 섬유 강화 수지 성형품의 제조 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 온도 T2(℃)가 80℃보다 낮은, 피복 섬유 강화 수지 성형품의 제조 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 매트릭스 수지가 열경화성 수지인, 피복 섬유 강화 수지 성형품의 제조 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피복층 형성용 수지 재료가 열경화성 수지인, 피복 섬유 강화 수지 성형품의 제조 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피복층의 두께가 50㎛ 내지 600㎛의 범위인, 피복 섬유 강화 수지 성형품의 제조 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 방법에 의해 제조된, 피복 섬유 강화 수지 성형품.
적어도 탄소 섬유 직물과 수지 (A)로 이루어진 섬유 강화 수지 기재 및 피복층으로 구성되는 피복 섬유 강화 수지 성형품이며, 일정 깊이의 오목부가 형성된 상기 섬유 강화 수지 기재 상에 상기 피복층이 적층된 구성이고, 상기 섬유 강화 수지 기재의 단면 형상에 있어서, 상기 섬유 강화 수지 기재에 형성된 오목부 형상의 깊이를 Da(㎛), 상기 피복층에 형성된 오목부 형상의 깊이를 Db(㎛)로 하면,
Db/Da≤0.7
의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는, 피복 섬유 강화 수지 성형품.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 방법으로 제조된 피복 섬유 강화 수지 성형품이며, 상기 피복 섬유 강화 수지 성형품은, 상기 강화 섬유가 탄소 섬유 직물이고, 상기 매트릭스 수지가 수지 (A)인 섬유 강화 수지 기재 및 상기 피복층으로 구성되고, 또한 일정 깊이의 오목부가 형성된 상기 섬유 강화 수지 기재 상에 상기 피복층이 적층된 구성이고, 상기 섬유 강화 수지 기재의 단면 형상에 있어서, 상기 섬유 강화 수지 기재에 형성된 오목부 형상의 깊이를 Da(㎛), 상기 피복층에 형성된 오목부 형상의 깊이를 Db(㎛)로 하면,
Db/Da≤0.7
의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는, 피복 섬유 강화 수지 성형품.
제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 피복층은 열경화성 수지 (B)의 1층으로 형성된 구성인, 피복 섬유 강화 수지 성형품.
제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피복층 표면에 추가로 클리어 도장에 의한 도막을 형성한 구성인, 피복 섬유 강화 수지 성형품.
제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피복 섬유 강화 수지 성형품에 클리어 도장에 의한 도막을 형성한 표면의 웨이브 스캔(Wave Scan) 값의 쇼트 웨이브(SW)와 롱 웨이브(LW)가
SW≤20 또한 LW≤8
의 관계를 만족하는, 피복 섬유 강화 수지 성형품.
제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 탄소 섬유 직물은 평직, 능직 및 수자직으로부터 선택되는 적어도 하나의 직물인, 피복 섬유 강화 수지 성형품.
제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 섬유 강화 수지 기재의 수지 (A)의 유리 전이 온도(Tg(℃))가 Tg≥100℃인, 피복 섬유 강화 수지 성형품.
강화 섬유에 함침된 매트릭스 수지를 온도 T1(℃)에서 경화시켜 섬유 강화 수지 성형품을 얻는 제1 성형 공정과, 상기 섬유 강화 수지 성형품의 적어도 일부의 표층을 덮도록 피복층 형성용 수지 재료를 캐비티 내에 주입하고, 상기 피복층 형성용 수지 재료를 상기 온도 T1(℃)보다 낮은 온도 T2(℃)에서 경화시켜서 피복 섬유 강화 수지 성형품을 얻는 제2 성형 공정을 포함하는, 피복 섬유 강화 수지 성형품의 제조 방법.