本发明涉及一种用于形成复合材料的层叠材料(“层压体”)，更具体而言，涉及一种用于形成复合材料的层压体，该层压体包括单向纱线片(unidirectionalyarnsheets)，并且由于热塑性树脂膜位于单向纱线片之间，同时即使层压体具有较高的重量，在形成复合材料的过程中热塑性树脂也可以平滑地浸渍到单向纱线片中，因此该层压体具有改善的物理性能，例如在形成复合材料过程中的强度。
下文中，术语“单向纱线片”是指这样的纱线片，其中纱线沿一个方向彼此平行排列而不弯曲或交叉。
背景技术：
复合材料通常是通过使用树脂浸渍例如织物的纤维结构并使它们固化(热固化)来形成，且复合材料广泛用作汽车部件的材料或防弹产品的材料。
在用于形成复合材料的常规层压体中，如韩国专利特许公开no.10-2014-0073104所述，已经使用多个织物片一个接一个地层叠的层压体。在利用树脂传递模塑(rtm)工艺等将热固性树脂浸渍到具有多层叠层织物结构的层压体中后，进行固化或热处理来形成复合材料。
然而，用于复合材料的常规的叠层织物的层压体，由于织物中的纱线弯曲和相互交叉的结构而使平滑度下降。结果，在使用常规层压体形成复合材料时，所形成的复合材料的物理性能(例如强度)劣化。
作为本领域中使用的另一种用于复合材料的常规层压体，如韩国专利特许公开no.10-2012-0013364所述，存在这样的层压体，其中纱线沿一个方向彼此平行排列而不弯曲的单向纱线片以对于其中包括的纱线的方向不水平平行而成角度倾斜层叠。
如上所述，在利用rtm工艺等将热固性树脂浸渍到包括一个接一个层叠的单向纱线片的层压体中后，进行固化或热处理来形成复合材料。
然而，虽然层叠了单向纱线片的用于形成复合材料的常规层压体具有有利的平滑度，从而部分减轻了复合材料的物理性能(例如强度)劣化的问题，但是如果单向纱线片具有200g/m2以上的高的单位面积重量，则存在树脂较少浸渍到单向纱线片中的另一个问题。
近年来，对通过浸渍热塑性树脂而非热固性树脂来制造复合材料的需求日益增长。然而，由于热塑性树脂的粘度比热固性树脂高，如果连续且增强纤维的单位面积重量高，那么难于用树脂浸渍织物结构，因此复合材料的均一性和物理性能下降。这些问题大多数是由于高熔点导致热塑性树脂的不均匀浸渍而造成的。
技术实现要素：
技术问题
因此，本发明的一个目的是提供一种用于形成复合材料的层压体，该层压体包括具有优异平滑度的单向纱线片和层叠在单向纱线片之间的热塑性树脂膜，使得所形成的复合材料的物理性能(例如强度)变得均一，即使该单向纱线片具有200g/m2以上的高单位面积重量，热塑性树脂也能可靠地浸渍到单向纱线片中。
技术方案
为了实现上述目的，本发明通过如下步骤制备一种用于形成复合材料的层压体：将纱线沿一个方向彼此平行排列而不弯曲的单向纱线片s和具有30％以下结晶度xc的热塑性树脂膜f交替层叠，使得热塑性树脂膜f位于单向纱线片s之间；然后，通过缝合纱线y将单向纱线片s和热塑性树脂膜结合为一体。
在这种情况下，本发明的相邻的单向纱线片s可以以对于相应单向纱线片s中包括的纱线排列的方向成±1°至±90°的倾斜角倾斜层叠。
有益效果
本发明包括上述的单向纱线片s而不是织物或多轴向织物，因此，获得了优异的平滑度，并且使用其制造的复合材料具有均一的物理性能如强度。同时，由于具有适当的结晶度和厚度的热塑性树脂膜f层叠在单向纱线片s之间，即使单向纱线片具有200g/m2以上的高单位面积重量，在形成复合材料的过程中仍可以提高热塑性树脂浸入单向纱线片s中。
附图说明
图1是说明本发明的用于形成复合材料的层压体的示意性截面图。
具体实施方式
下文中，将参考附图详细地描述本发明。
如图1所示，本发明的用于形成复合材料的层压体特征在于具有如下结构：纱线沿一个方向彼此平行排列而不弯曲的单向纱线片s和具有30％以下结晶度xc的热塑性树脂膜f交替层叠，使得所述热塑性树脂膜f位于所述单向纱线片s之间，其中，所述单向纱线片s和所述热塑性树脂膜f通过缝合纱线y结合为一体，以及相邻的单向纱线片s以对于相应单向纱线片s中包括的纱线排列的方向成±1°至±90°的倾斜角倾斜层叠。
图1是说明根据本发明的用于形成复合材料的复式材料(complexmaterial)的示意性截面图。
更具体地，本发明的用于形成复合材料的层压体具有如下结构：纱线沿一个方向彼此平行排列而不弯曲的单向纱线片s与具有30％以下结晶度xc的热塑性树脂膜f交替地一个接一个地层叠，同时热塑性树脂膜f位于单向纱线片s之间。
此外，根据本发明，单向纱线片s和热塑性树脂膜f通过缝合纱线y结合为一体。
此外，根据本发明，具体地如图1所示，相邻的单向纱线片s，即，第一单向纱线片s1和第二单向纱线片s2，或第二单向纱线片s2和第三单向纱线片s3以对于相应单向纱线片s中包括的纱线排列的方向成±1°至±90°，优选±30°至±80°而不是水平平行(0°)的倾斜角倾斜层叠。
层叠的单向纱线片s的数目至少为3，同时层叠的热塑性树脂膜f的数目优选至少为2以提高复合材料的物理性能。
所述热塑性树脂膜f的结晶度xc为30％以下，厚度为80至200μm，更优选30至50μm。
如果所述热塑性树脂膜f的厚度小于8μm，则难以用树脂均匀地浸渍单向纱线片s。如果其厚度超过200μm，则树脂过多地浸渍到单向纱线片s中，从而不合意地造成比刚度劣化。
如果所述热塑性树脂膜f的结晶度xc超过30％，在形成复合材料的过程中可能严重发生热塑性树脂膜f的热收缩，因此树脂不均匀地浸渍在单向纱线片s中。
所述热塑性树脂膜f可以包括，例如，聚酰胺6树脂、聚丙烯树脂、热塑性聚氨酯树脂、聚酯树脂、聚苯硫醚树脂、聚醚醚酮树脂等，在本发明中，对热塑性树脂膜f的层数或树脂的类型不特别限定。
本发明提供一种用于形成层压体的纤维结构，该纤维结构是使用相比于织物具有优异平滑度的单向纱线片s来形成，以使所形成的复合材料均一地保持物理性能，例如强度。
此外，根据本发明，所述热塑性树脂膜f位于所述单向纱线片s之间，因此，即使该单向纱线片具有200g/m2以上的高的单位面积重量，通过层叠至少三层单向纱线片形成单向纱线片s，树脂仍可以通过热压缩平稳地浸渍到单向纱线片s中。
此外，根据本发明，相邻的单向纱线片s以对于相应单向纱线片s中包括的纱线排列的方向成±1°至±90°的倾斜角倾斜层叠，以形成多轴向形状，从而更加改善所形成的复合材料的物理性能。
接下来，关于形成复合纤维的一个实施方式，所述复合纤维作为用于形成复合材料的复式材料(complexmaterial)，根据本发明的用于形成复合材料的复式材料，其中单向纱线片s和热塑性树脂膜f交替地一个接一个地层叠，将该复式材料放入成型塑模中，加热至热塑性树脂膜f的至少第一玻璃化转变温度tg以制备初级形状，然后，再加热并压制使得热塑性树脂膜f完全熔融并浸渍到单向纱线片s中，由此形成复合材料。在上述成型工艺中，在复式材料中包括的热塑性树脂膜f熔融并均匀地浸渍到单向纱线片s中。
根据本发明，通过使热塑性树脂膜f熔融得到的热塑性树脂渗透到单向纱线片s中的深度可以最小化，并使树脂等间距排列，使得热塑性树脂均匀地浸渍到单向纱线片s中。
上述构造的优点在于，与热固性或热塑性树脂渗透到单向纱线片s的上面或上、下面两面相比，渗透的深度低，树脂可以均匀地浸渍而与单向纱线片材s的厚度无关。
下文中，将参考实施例和比较例详细地描述本发明的优选实施方案。
然而，应该理解，提出下面的实施例仅用于说明本发明的目的而不限制所附权利要求中公开的要求保护的主题。
实施例1
如图1所示，其中芳族聚酰胺纱线沿一个方向彼此平行排列而不弯曲的第一单向纱线片s1、第二单向纱线片s2和第三单向纱线片s3分别与结晶度xc为12％的第一热塑性聚氨酯树脂膜f1和结晶度xc为18％的第二聚氨酯树脂膜f2交替层叠，使得第一热塑性树脂膜f1位于第二单向纱线片s2和第三单向纱线片s3之间，同时第二热塑性树脂膜f2位于第一单向纱线s1和第二单向纱线片s2之间。
这里，彼此相邻的第一单向纱线片s1和第二单向纱线片s2以对于这些纱线片中包括的纱线排列的方向成45°的倾斜角倾斜层叠，同时彼此相邻的第二单向纱线片s2和第三单向纱线片s3以对于这些纱线片中包括的纱线排列的方向成60°的倾斜角倾斜层叠。
接下来，如上所述一个接一个地交替层叠的三个单向纱线片s1、s2和s3以及两个热塑性树脂膜f1和f2使用缝合纱线y结合为一体，由此制备用于形成复合材料的层压体。
而后，将所制备的用于形成复合材料的层压体加热到250℃并使用5mpa/cm2的压力压制，由此形成复合材料。
比较例1
将三片由芳族聚酰胺纱线制成的机织物层叠以制备用于形成复合材料的层压体。
接下来，通过rtm工艺使用树脂浸渍所制备的层压体后，在其上进行热处理，形成复合材料。
比较例2
如图1所示，其中芳族聚酰胺纱线沿一个方向彼此平行排列而不弯曲的第一单向纱线片s1、第二单向纱线片s2和第三单向纱线片s3分别与由结晶度xc为36％的热塑性聚氨酯树脂构成的第一热塑性聚氨酯树脂膜f1和结晶度xc为33％的第二热塑性聚氨酯树脂膜f2一个接一个地交替层叠，使得第一热塑性聚树脂膜f1位于第二单向纱线片s2和第三单向纱线片s3之间，同时第二热塑性树脂膜f2位于第一单向纱线片s1和第二单向纱线片s2之间。
在这种情况下，彼此相邻的第一单向纱线片s1和第二单向纱线片s2以对于这些纱线片中包括的纱线排列的方向成0°的水平角一个层叠在另一个之上，同时彼此相邻的第二单向纱线片s2和第三单向纱线片s3以对于这些纱线片中包括的纱线排列的方向成90°的倾斜角一个层叠在另一个之上。
接下来，使用缝合纱线y将上述一个接一个交替层叠的三个单向纱线片s1、s2和s3以及两个热塑性树脂膜f1和f2结合为一体，从而制备用于形成复合材料的层压体。
随后，将所制备的用于形成复合材料的层压体加热到250℃并用5mpa/cm2的压力压制，由此形成复合材料。
在成型期间树脂充分浸渍到实施例1的用于复合材料的层压体中。然而，与实施例1相比，比较例1中的层压体较差地浸渍有树脂。
在实施例1中制备的复合材料比比较例1中制备的复合材料显示强度提高10％。
实施例1中的热塑性树脂膜f1和f2在形成复合材料期间未显示发生明显的热收缩，因此树脂均匀地浸渍了单向纱线片s1、s2和s3。然而，在比较例2中的热塑性树脂膜f1和f2显示发生明显的热收缩，因此，单向纱线片s1、s2和s3没有被树脂均匀地浸渍。
[附图标记说明]
s：单向纱线片，f：热塑性树脂膜
y：缝合纱线，s1：第一单向纱线片
s2：第二单向纱线片，s3：第三单向纱线片
f1：第一热塑性树脂膜，f2：第二热塑性树脂膜
【工业实用性】
根据本发明的层压体用作用于形成各种复合材料的材料。