KR100914144B1 - 복합재, 이의 제조방법 및 이의 용도 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 강화용 수지와 강화용 섬유를 함유하며 강화용 섬유가 폴리페닐렌 설파이드를 함유하는 피복물을 갖고 피복되지 않은 강화용 섬유에 대한 폴리페닐렌 설파이드의 비율이 0.001중량% 이상 0.01중량% 미만인 복합재에 관한 것이다. 본 발명에 따르는 복합재는 상기 농도 범위의 PPS 피복물을 갖지 않는 동일한 종류의 복합재에 비해 겉보기 층간 전단강도 및 굴곡강도가 더 높다.
강화용 탄소 섬유, 폴리페닐렌 설파이드, 복합재, 겉보기 층간 전단강도, 굴곡강도.

Description

복합재, 이의 제조방법 및 이의 용도{Composite material, method for the production and use thereof}
본 발명은 복합재, 이의 제조방법 및 이의 용도에 관한 것이다.
강화 섬유, 및 복합 수지와 함께 사용하여 복합재를 제조하기 위한 이의 용도는 공지되어 있다. 미국 특허 제5,641,572호는, 예를 들면, 폴리페닐렌 설파이드(PPS)를 가호제로서 함유하는 탄소 단섬유로부터 제조된 강화용 섬유를 기재한다. 미국 특허 제5,641,572호는 탄소 단섬유의 총 중량에 대한 가호제의 비율이 0.01중량% 미만인 경우 보호 효과가 만족스럽지 못하기 때문에 0.01중량% 이상이어야 한다고 교시한다. 미국 특허 제5,641,572호는 또한, 불활성 기체 속에서 400 내지 1500℃에서 가호된 탄소 단섬유를 탄소화하는 공정을 교시한다. 이러한 과정에 이어, 탄소 단섬유는 가호제의 탄소화 생성물만을 함유한다. 최종적으로, 미국 특허 제5,641,572호는 탄소화된 탄소 단섬유 및 열가소성 수지로부터 제조된 강화재의 제조방법을 기재한다. 미국 특허 제5,641,572호는 강화용 섬유를 함유하는 복합재의 겉보기 층간 전단강도(ILSS)와 굴곡강도가 어떻게 개선될 수 있는지를 제시하지 않는다. 그러나, 바로 이러한 특성이 점점 더 엄격하게 요구되고 있다.
그러므로, 본 발명의 목적은 강화용 섬유를 함유하는 복합재의 겉보기 층간 전단강도와 굴곡강도를 증가시키는 것이다.
이러한 목적은, 강화용 수지와 강화용 섬유를 함유하며, 강화용 섬유가 폴리페닐렌 설파이드를 함유하는 피복물을 갖고, 피복되지 않은 강화용 섬유에 대한 폴리페닐렌 설파이드의 비율이 0.001중량% 이상 0.01중량% 미만임을 특징으로 하는 복합재에 의해 달성된다.
이러한 방식으로 피복된 강화용 섬유가 자체 공지된 방법에 의해 복합재로 가공되는 경우, 이러한 복합재의 겉보기 층간 전단강도와 굴곡강도가 본 발명에 따라 피복되지 않은 강화용 섬유가 사용되는 경우에 비해 높은 것으로 밝혀졌다. 이러한 소량의 PPS가 복합재 특성에 다소간 어떠한 영향을 미치는지가 도무지 예측될 수 없으며, 이러한 낮은 중량비의 PPS가 겉보기 층간 전단강도 및 굴곡강도를 개선시킨다는 것이 예측될 수 없기 때문에, 이러한 결과는 놀랍다. 보다 놀라운 점은, 본 발명의 복합재의 겉보기 층간 전단강도 및 굴곡강도를 강화용 섬유에 대해 0.001중량% 이상 0.01중량% 미만 범위의 PPS에서 최대치를 나타낸다는 발견이다. PPS 피복된 탄소 강화용 섬유를 함유하고 폴리에테르에테르케톤과 함께 복합재로 가공되는 본 발명의 복합재는, 예를 들면, 당해 탄소 섬유에 대해 약 0.006중량%의 PPS 함량에서 최대치를 나타낸다.
본 발명의 복합재의 바람직한 양태에서, 피복되지 않은 강화용 섬유에 대한 폴리페닐렌 설파이드의 비율은 0.002 내지 0.009중량%이다.
본 발명의 복합재의 추가로 바람직한 양태에서, 피복물은 폴리페닐렌 설파이드와 열가소성 수지 또는 듀로플라스틱(duroplastic) 수지로 이루어지고, 열가소성 수지는 바람직하게는 폴리에테르이미드, 폴리에테르케톤, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르설폰, 폴리에테르에테르설폰 또는 폴리설폰이고, 듀로플라스틱 수지는 바람직하게는 에폭시 수지이다.
본 발명의 복합재에 사용되는 강화용 수지는 바람직하게는 폴리에테르이미드, 폴리에테르케톤, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르설폰, 폴리에테르에테르설폰 또는 폴리설폰과 같은 열가소성 수지, 또는 이들 열가소성 수지의 혼합물이다.
본 발명의 복합재에 대한 강화용 섬유는 원칙적으로 강화용 섬유에 요구되는 특성을 갖는 임의의 천연 섬유 또는 합성 섬유일 수 있으며, 요구되는 특성은 강화용 섬유가 피치 전구체, 폴리아크릴로니트릴 전구체 또는 레이온 전구체의 탄소 섬유이거나 아라미드 섬유, 유리 섬유, 세라믹 섬유, 붕소 섬유, 합성 섬유 또는 천연 섬유이거나 이들 섬유의 조합인 경우 특히 잘 개발된다. 폴리에스테르 섬유가 합성 섬유로서 특히 바람직하고, 아마 또는 사이잘 섬유가 천연 섬유로서 특히 바람직하다.
본 발명의 복합재에 특히 바람직한 탄소 강화용 섬유가 독일 부페르탈 소재의 테낙스 피베르스 게엠베하(Tenax Fibers GmbH)로부터 테낙스 HTSR라는 명칭으로 입수 가능하다. 본 발명의 복합재에서, 당해 섬유는 수천개, 바람직하게는 3,000 내지 24,000개의 필라멘트로 이루어질 수 있는 필라멘트 사로서 또는 단섬유로서 존재할 수 있다. 본 발명의 복합재에서의 섬유는 또한 직물, 부직포, 편직물 또는 크로셔 직물과 같은 섬유 직물 형태로서, 또는 단일방향 또는 다중방향 스크림으로서 존재할 수 있다.
본 발명의 목적은,
(a) 필요한 경우 예비처리되는 강화용 섬유를 제공하는 단계,
(b) 단계(a)의 강화용 섬유에 폴리페닐렌 설파이드를 함유하는 피복물(이때, 피복물은 강화용 섬유에 대해 폴리페닐렌 설파이드를 0.001중량% 이상 0.01중량% 미만을 함유한다)을 도포하여, 피복된 강화용 섬유를 제조하는 단계 및
(c) 강화용 수지를 사용하여 단계(b)의 피복된 강화용 섬유를 복합재로 가공하는 단계를 포함하는 복합재의 제조방법에 의해 추가로 달성된다.
단계(a)에서, 강화용 섬유의 전체 표면이 단계(b)에서 도포되는 피복물에 접근할 수 있도록 하면서 강화용 섬유를 제공하는 모든 방법이 적합하다. 예를 들면, 새로 방사되어 건조된 강화용 섬유가 권사되기 전에 개별적으로 또는 사 시트로서 당해 제조방법에 직접 공급될 수 있다. 또한, 강화용 섬유는 수천개의 필라멘트, 바람직하게는 약 3,000 내지 24,000개의 필라멘트로 이루어진 필라멘트 사로서 제공될 수 있다.
본 발명의 방법의 단계(a)에 대한 강화용 섬유는 원칙적으로 강화용 섬유에 요구되는 특성을 갖는 임의의 천연 섬유 또는 합성 섬유일 수 있으며, 요구되는 특성은 강화용 섬유가 피치 전구체, 폴리아크릴로니트릴 전구체 또는 레이온 전구체의 탄소 섬유이거나 아라미드 섬유, 유리 섬유, 세라믹 섬유, 붕소 섬유, 합성 섬유 또는 천연 섬유이거나 이들 섬유의 조합인 경우 특히 잘 개발된다. 폴리에스테르 섬유가 합성 섬유로서 특히 바람직하고, 아마 또는 사이잘 섬유가 천연 섬유로서 특히 바람직하다. 독일 부페르탈 소재의 테낙스 피베르스 게엠베하 회사로부터 테낙스 HTSR라는 명칭으로 입수 가능한 탄소 섬유가 본 발명의 방법의 단계(a)에서 탄소 강화용 섬유로서 특히 바람직하다.
본 발명의 방법의 단계(a)에서 제공된 강화용 섬유는, 필요한 경우, 단계(b)에서 도포되는 피복물로 강화용 섬유를 충분히 습윤시키고 강화용 섬유에 피복물을 접착시키기 위해 예비처리한다. 단계(b)에서 강화용 섬유의 표면 전체가 본 발명의 피복물로 피복되지 않는 경우, 강화용 섬유를 예비처리하면, 단계(c)에서 사용되는 강화용 수지에 대한 피복된 섬유의 접착성이 또한 개선될 수 있다. 필요한 경우, 예비처리에 사용되는 방법은 강화용 섬유가 소수성 또는 친수성 액상 매체 속에 함침된 다음 건조되는 함침방법일 수 있다. 반응성 관능기가 전기화학적 산화반응에서와 같이 섬유 표면에 도입되어 강화용 섬유 표면에, 예를 들면, 하이드록실 및 카복실 그룹을 제공하는 예비처리방법도 사용될 수 있다.
본 발명의 방법의 단계(b)에서의 도포를 위해, 강화용 섬유에 대해 폴리페닐렌 설파이드 함량이 0.001중량% 이상 0.01중량% 미만이도록 강화용 섬유에 도포할 수 있는 모든 방법이 원칙적으로 적합하다.
예를 들면, 강화용 섬유는 단계(b)에서 PPS 용융물을 통과할 수 있으며, 임의로 폴리에테르이미드와 같은 열가소성 수지의 용융물을 미리 통과할 수 있다. 또한, PPS와 열가소성 수지(예: 폴리에테르이미드)의 용융물을 제조하고 강화용 섬유가 양 중합체를 모두 함유하는 용융물을 통과하도록 할 수도 있다.
다른 방법으로는, PPS 분말을 플라즈마 속으로 도입함으로써, PPS 입자가 강 화용 섬유와 용융물 방향으로 가속된다. PPS 입자가 강화용 섬유와 마주치면, PPS 입자는 고형화되어 강화용 섬유 표면에 요구되는 층을 형성한다. PPS로 피복된 이러한 플라즈마 분무가 폴리에테르이미드와 같은 열가소성 수지로 피복된 플라즈마 분무보다 선행할 수 있다. 플라즈마 분무 피복물 속에서 폴리에테르이미드와 같은 열가소성 수지와 PPS를 동시에 사용할 수도 있다.
또한, PPS 도포는 권사되기 전에 강화용 섬유에 대한 제조공정에 편입될 수 있으며, 이 경우 후처리제의 도포용으로 공지된 장치가 사용될 수 있다. 폴리에테르이미드와 같은 열가소성 수지가 PPS 도포 전에 임의로 도포될 수 있다. 또는, PPS 및 열가소성 수지(예: 폴리에테르이미드)로부터 가호제를 제조한 다음, 상기 가호제를 강화용 섬유에 도포할 수 있다.
본 발명의 방법의 바람직한 양태에서, 결정자 형태의 PPS는, 예를 들면, 단계(a)로부터의 강화용 섬유가 PPS 현탁액을 함유하는 욕을 통과한 다음, 건조되고, 권사되는 단계(b)에서 강화용 섬유에 도포된다. 소정 온도에서 가능한 가장 미세한 PPS 결정자가 현탁액에 존재하는 한, 특별히 요구되는 욕의 온도는 없다. 본 발명의 방법의 다수의 양태에서, 이러한 요건은 욕에 대한 바람직한 온도인 실온에서조차 충족되는 정도이다. 건조시키는 동안 피복물이 분해되지 않도록 하면서 피복된 강화용 섬유에 부착된 습기를 제거하도록 하는 것이 중요하다. 건조기 온도는 350 내지 400℃의 범위가 적합한 경우가 많은데, 당해 온도는 건조 시간에 따라 결정되어야 한다. 강화용 섬유는 폴리에테르이미드와 같은 열가소성 수지의 용액을 함유하는 욕을 우선 통과한 다음, 당해 용액으로 습윤화된 섬유를 PPS 현탁액을 함유하는 욕에 통과시키며, 후속적으로 섬유를 상술한 바와 같이 권사하고 건조시킨다.
예를 들면, 3,000 내지 24,000개의 필라멘트로 이루어진 필라멘트 사로서 제조될 수 있는 강화용 섬유를, PPS 현탁액, 열가소성 수지의 용액(예: 폴리에테르이미드 용액), 용매, 및, 경우에 따라, 유화제를 함유하는 욕을 통과시킨 다음, 섬유를 상술한 바와 같이 건조시키고 권사한다. 용매는 열가소성 수지만 용해시키고 PPS는 용해시키지 않는 것을 선택한다. 열가소성 수지가 폴리에테르이미드인 경우 적합한 용매는, 예를 들면, 1-메틸-2-피롤리돈(NMP)이다. 적합한 유화제의 예는 데카에틸렌 글리콜 올레일 에테르이다. 이 경우, 그리고 욕 속에 PPS 현탁액이 사용되는 본 발명의 방법의 모든 양태에서, 욕 내용물을 펌프 순환 또는 교반에 의해 계속 움직이게 함으로써 현탁액 상태를 유지시킨다. 강화용 섬유가 욕을 통과하는 동안, 사 장력은 바람직하게는 0.3 내지 1.5cN/tex, 특히 바람직하게는 0.5 내지 1.0cN/tex이다. 강화용 섬유가 현탁액을 통과하는 속도는 바람직하게는 60 내지 600m/h, 특히 바람직하게는 120 내지 480m/h이다. 욕 속에 현탁된 PPS의 농도는 각각의 경우 폴리에틸렌이미드 함량에 대해 바람직하게는 0.2 내지 5중량%, 특히 바람직하게는 0.5 내지 1.5중량%이며, 욕 내용물 속에서 이의 비율은, 예를 들면, 0.5 내지 1.0중량%, 특히 바람직하게는 0.5 내지 0.7중량%의 범위이다. 위에서 언급된 파라미터는, 예를 들면, 0.5 내지 1.0중량%, 특히 바람직하게는 0.5 내지 0.7중량%의 피복물이 생성되도록 조절된다.
특히 미세하게 분배된 PPS 결정자를 갖는 현탁액은, 열가소성 수지와 PPS가 상술한 중량 비율로 압출기 속에 공급, 용융되어 과립물을 형성하는 경우, 수득된다. 이어서, 상기 과립물을 상술한 용매 속으로 도입하며, 상기 용매는 필요한 경우 유화제를 함유할 수 있다. 열가소성 수지는 분해되고, PPS 농도는 미립자 현탁액을 형성한다. 열가소성 수지는 용해되고, PPS는 미립자 현탁액을 형성한다. 강화용 섬유 중의 본 발명에 따르는 PPS 비율은, 강화용 섬유가 소정 속도로 통과하는 욕 속의 PPS를 조절하여, 피복된 강화용 섬유가 PPS 0.001중량% 이상 0.01중량% 미만을 함유하도록 함으로써 조절할 수 있다.
강화용 섬유에 대한 피복물의 중량비는 DIN EN ISO 10548에서의 방법 B에 의해 결정된다. 섬유의 피복물이 PPS 이외에 열가소성 수지를 함유하는 경우, 피복된 강화용 섬유 중의 PPS의 중량비는 피복물에 사용되는 열가소성 수지와 PPS의 중량비로부터 계산된다.
본 발명의 방법의 단계(c)에서, 피복된 강화용 섬유는 강화용 수지, 바람직하게는 단일 열가소성 수지 또는 여러 가지 열가소성 수지들의 혼합물과 함께 가공되어, 복합재를 제공한다. 특히 적합한 열가소성 수지는 폴리에테르이미드, 폴리에테르케톤, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르설폰, 폴리에테르에테르설폰 또는 폴리설폰, 또는 이들 열가소성 수지의 혼합물을 포함한다. 본 발명의 방법에 의해 피복된 강화용 섬유가 복합재로 가공되는 방법은 자체 공지되어 있다. 이들은, 예를 들면, 다음 방법들을 포함한다:
- 본 발명의 방법에 의해 피복된 강화용 섬유를 복합 수지의 섬유, 분말 또는 필름과 혼합한 다음, 고온 프레싱하는 방법,
- 본 발명의 방법에 의해 피복된 강화용 수지를 복합 수지의 용융물 또는 용 액으로 함침시키는 방법, 및
- 본 발명의 방법에 의해 피복된 강화용 수지를 배합한 다음, 단섬유로 절단하는 방법.
본 발명의 방법에 의해 피복된 강화용 섬유는, 본 발명의 방법의 단계(b)를 수행한 후, 예를 들면, 필라멘트 사로서 나타나는 형태의 복합재로 추가로 가공할 수 있다.
다른 방법으로는, 본 발명의 방법의 단계(b)로부터 생성되는 피복된 강화용 섬유가 우선 직물 형태로 가공한 후, 이러한 형태를 복합재로 가공할 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 방법의 단계(b)로부터 생성되는 피복된 강화용 섬유를 우선 부직포로 가공하거나 단섬유로 절단할 수 있다. 본 발명의 방법에 의해 피복된 강화용 섬유가 또한 직물, 꼰 직물, 편직물 또는 크로셔 직물의 형태이거나 단일방향 또는 다중방향 스크림의 형태일 수 있다.
단계(c)에서의 복합재의 제조시, 본 발명의 방법에 의해 우선 피복된 강화용 섬유는 개별 피복된 필라멘트의 습윤 뿐만 아니라 필라멘트 사로의 폴리에테르에테르케톤의 침투와 관련하여 폴리에테르에테르케톤을 사용한 고온 프레싱에 대한 탁월한 함침 거동을 나타낸다. 본 발명의 복합재는 섬유 비율이 40 내지 70용적%이고, 단일방향 프리프레그의 적층물에 대한 섬유 비율이 55 내지 65용적%의 범위이고, 직물 프리프레그의 적층물에 대한 섬유 비율이 45 내지 55용적%의 범위이고, 권사되거나 펄트루딩된 물체에 대한 섬유 비율이 55 내지 70용적%의 범위이다.
본 발명의 복합재의 겉보기 층간 전단강도는 DIN EN 2563에서와 같이 측정되 고, 굴곡강도(섬유 방향으로 0°및 섬유 방향에 대해 90°수직)는 DIN EN 2562에서와 같이 측정된다.
본 발명의 복합재 및 본 발명의 방법에 의해 제조된 복합재는 항공기 제작용 부품(예: 본체 및 착지용 플랩), 자동차 제작용 부품(예: 엔진 부품, 펌프 및 시일), 기계 제작 또는 설비 제작용 부품(예: 시일, 베어링 및 탱크)을 제조하고 의료용 부품(예: 수술용 기기)을 제조하는 데 유리하게 사용될 수 있다.
본 발명은 다음 실시예를 참조로 하여 이제 보다 상세하게 기술될 것이다.
실시예 1
폴리에테르이미드[지이 플라스틱스(GE Plastics)로부터의 울템(Ultem)R] 98중량부 및 PPS[티코나(Ticona)로부터의 포르트론(Fortron)R] 2중량부를 압출기 속에 넣고 용융시켜, 과립을 제조한다. 과립 39g을 고온 1-메틸-2-피롤리돈(NMP) 590g 속에 넣고 폴리에테르이미드가 용해될 때까지 교반한다. PPS는 용해되지 않으며, 현탁액을 형성한다. NMP 200g, 물 60g 및 유화제 데카에틸렌 글리콜 올레일 에테르 20g으로 이루어진 혼합물을 교반된 폴리에테르이미드 용액 및 PPS 현탁액에 적가하고, 70℃로 냉각시킨다. 생성된 혼합물을 50℃에서 온수 600ml 속에 넣고 교반시켜, 유액을 형성하며, 펌프 순환에 의해 계속 움직이게 함으로써 유액 상태를 유지시킨다. 이와 같이 수득된 용액을, 당해 수득된 용액이 폴리에테르이미드 0.6중량%, PPS 0.006중량%, 데카에틸렌 글리콜 올레일 에테르 0.3중량%, NMP 12.2중량% 및 물 86.894중량%로 이루어지게 될 때까지 물로 희석한다.
테낙스 피베르스 게엠베하로부터 테낙스 HTSR라는 명칭하에 입수할 수 있는 탄소 섬유로부터 제조되고 전기화학적 산화에 의해 예비처리된 선밀도가 800tex인 필라멘트 사를 상술한 바와 같은 유액을 통해 1.0cN/tex의 사 장력으로 180m/h의 속도에서 이동시키고, 350℃에서 건조시킨 다음, 권사한다. 탄소 섬유에 대한 PPS의 비율은 0.006중량%이다(표 1의 실시예 1을 참고한다.)
필라멘트 사를 빅트렉스(Victrex)로부터 PEEKR 151 G라는 명칭으로 입수할 수 있는 폴리에테르에테르케톤과 함께 복합재로 가공한다. 상기 폴리에테르에테르케톤은 필름 형태로 사용된다. 상기 필름과 피복된 테낙스 HTSR 섬유를 교호층으로 배열시킨 다음, 약 9bar의 압력과 400℃를 약간 넘는 온도에서 함께 적층시킨다. 적층시킨 후, 복합재의 온도는 24시간 내에 실온으로 저하된다.
층간 전단강도는 143MPa이고, 굴곡강도(0°)는 3380.4Mpa이고, 굴곡강도(90°)는 187MPa이다(표 1의 실시예 1을 참고한다).
실시예 2
실시예 1을 반복하되, 유액이 폴리에테르이미드 0.597중량%, PPS 0.009중량%, 데카에틸렌 글리콜 올레일 에테르 0.3중량%, NMP 12.2중량% 및 물 86.894중량%로 이루어진다는 점이 상이하다. 탄소 섬유에 대한 PPS 비율은 0.009중량%이다(표 1의 실시예 2를 참고한다).
층간 전단강도는 125MPa이고, 굴곡강도(0°)는 2972.1Mpa이고, 굴곡강도(90°)는 153MPa이다(표 1의 실시예 2를 참고한다).
비교 실시예
실시예 1을 반복하되, 유액이 PPS를 함유하지 않으며 폴리에테르이미드 0.606중량%, 데카에틸렌 글리콜 올레일 에테르 0.3중량%, NMP 12.2중량% 및 물 86.894중량%로 이루어진다는 점이 상이하다(표 1의 비교 실시예 V를 참고한다).
겉보기 층간 전단강도는 121MPa이고, 굴곡강도(0°)는 2473.3Mpa이고, 굴곡강도(90°)는 152MPa이다(표 1의 비교 실시예 V를 참고한다).
다음 표 1은, 탄소 섬유에 대한 PPS 중량% [PPS 중량%], 층간 전단강도[ILSS], 굴곡강도(0°)[BS(0°)] 및 굴곡강도(90°)[BS(90°)]를 나타낸다.
실시예 PPS 중량% ILSS MPa BS(0°) MPa BS(90°) MPa
1 0.006 143 3380.4 187
2 0.009 125 2972.1 153
V 0.000 121 2473.3 152

위의 표 1로부터, 0°및 90°에서의 ILSS 및 BS는 탄소 섬유에 대해 PPS 비율이 0.006중량%인 경우 최대임을 알 수 있다.

Claims (16)

  1. 강화용 수지와 강화용 섬유를 함유하며, 강화용 섬유가 폴리페닐렌 설파이드를 함유하는 피복물을 갖고, 피복되지 않은 강화용 섬유에 대한 폴리페닐렌 설파이드의 비율이 0.001중량% 이상 0.01중량% 미만임을 특징으로 하는 복합재.
  2. 제1항에 있어서, 피복되지 않은 강화용 섬유에 대한 폴리페닐렌 설파이드의 비율이 0.002 내지 0.009중량%임을 특징으로 하는 복합재.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 피복물이 폴리페닐렌 설파이드와 열가소성 또는 듀로플라스틱 재료로 이루어짐을 특징으로 하는 복합재.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 강화용 수지가 단일 열가소성 수지 또는 여러 가지 열가소성 수지들의 혼합물임을 특징으로 하는 복합재.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 강화용 섬유가 피치 전구체, 폴리아크릴로니트릴 전구체 또는 레이온 전구체의 탄소 섬유이거나 아라미드 섬유, 유리 섬유, 세라믹 섬유, 붕소 섬유, 합성 섬유 또는 천연 섬유이거나 이들 섬유의 조합임을 특징으로 하는 복합재.
  6. 예비처리되거나 되지 않은 강화용 섬유를 제공하는 단계(a),
    단계(a)의 강화용 섬유에 폴리페닐렌 설파이드를 함유하는 피복물(이때, 피복물은 강화용 섬유에 대해 폴리페닐렌 설파이드를 0.001중량% 이상 0.01중량% 미만 함유한다)을 도포하여, 피복된 강화용 섬유를 제조하는 단계(b) 및
    강화용 수지를 사용하여 단계(b)의 피복된 강화용 섬유를 복합재로 가공하는 단계(c)를 포함하는, 복합재의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서, 단계(a)의 강화용 섬유가, 피치 전구체, 폴리아크릴로니트릴 전구체 또는 레이온 전구체의 탄소 섬유이거나 아라미드 섬유, 유리 섬유, 세라믹 섬유, 붕소 섬유, 합성 섬유 또는 천연 섬유이거나 이들 섬유의 조합임을 특징으로 하는, 복합재의 제조방법.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 단계(a)의 탄소 강화용 섬유가 전기화학적 산화에 의해 예비처리된 것임을 특징으로 하는, 복합재의 제조방법.
  9. 제6항 또는 제7항에 있어서, 단계(a)의 강화용 섬유가 단계(b)에서 폴리페닐렌 설파이드의 현탁액을 함유하는 욕을 통과한 다음, 건조되고, 권사됨을 특징으로 하는, 복합재의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서, 욕이 열가소성 수지의 용액을 추가로 함유함을 특징으로 하 는, 복합재의 제조방법.
  11. 제6항 또는 제7항에 있어서, 단계(c)에서의 피복된 강화용 섬유가 필라멘트 사, 단섬유, 직물, 꼰 직물, 편직물 또는 크로셔 직물, 부직포, 또는 단일방향 또는 다중방향 스크림 형태로 복합재로 가공됨을 특징으로 하는, 복합재의 제조방법.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 항공기 제작, 자동차 제작, 기계 제작 또는 설비 제작용 부품을 제조하고 의료용 부품을 제조하기 위해 사용되는 복합재.
  13. 폴리페닐렌 설파이드를 함유하는 피복물을 갖고, 피복되지 않은 강화용 섬유에 대한 폴리페닐렌 설파이드의 비율이 0.001중량% 이상 0.01중량% 미만임을 특징으로 하는 강화용 섬유.
  14. 제13항에 있어서, 피복되지 않은 강화용 섬유에 대한 폴리페닐렌 설파이드의 비율이 0.002 내지 0.009중량%임을 특징으로 하는 강화용 섬유.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 피복물이 폴리페닐렌 설파이드와 열가소성 또는 듀로플라스틱 재료로 이루어짐을 특징으로 하는 강화용 섬유.
  16. 제13항 또는 제14항에 있어서, 피치 전구체, 폴리아크릴로니트릴 전구체 또는 레이온 전구체의 탄소 섬유이거나 아라미드 섬유, 유리 섬유, 세라믹 섬유, 붕소 섬유, 합성 섬유 또는 천연 섬유이거나 이들 섬유의 조합임을 특징으로 하는 강화용 섬유.
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Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7854756B2 (en) 2004-01-22 2010-12-21 Boston Scientific Scimed, Inc. Medical devices
DE102008039840A1 (de) * 2008-08-27 2010-03-04 Sgl Carbon Ag Streckgerissene Carbonfasergarne für eine Heizvorrichtung
US8517859B2 (en) 2010-07-08 2013-08-27 Acushnet Company Golf club head having a multi-material face
US11186016B2 (en) 2010-07-08 2021-11-30 Acushnet Company Golf club head having multi-material face and method of manufacture
US9199137B2 (en) 2010-07-08 2015-12-01 Acushnet Company Golf club having multi-material face
US9717960B2 (en) 2010-07-08 2017-08-01 Acushnet Company Golf club head having a multi-material face
US10357901B2 (en) 2010-07-08 2019-07-23 Acushnet Company Golf club head having multi-material face and method of manufacture
US9192826B2 (en) 2010-07-08 2015-11-24 Acushnet Company Golf club head having a multi-material face
US10143898B2 (en) 2010-07-08 2018-12-04 Acushnet Company Golf club head having a multi-material face
CA2819525C (en) * 2010-12-02 2018-10-09 Toho Tenax Europe Gmbh Fiber preform made from reinforcing fiber bundles and comprising unidirectional fiber tapes, and composite component
DE102011003312A1 (de) * 2011-01-28 2012-08-02 Siemens Aktiengesellschaft Faserverbundkunststoff sowie Herstellungsverfahren dazu
CN104479237A (zh) * 2014-12-17 2015-04-01 天津金发新材料有限公司 一种抗静电陶瓷纤维增强as复合物及其制备方法
US10569143B2 (en) 2015-11-18 2020-02-25 Acushnet Company Multi-material golf club head
US10065084B2 (en) 2015-11-18 2018-09-04 Acushnet Company Multi-material golf club head
US10232230B2 (en) 2015-11-18 2019-03-19 Acushnet Company Multi-material golf club head
US10350464B2 (en) 2015-11-18 2019-07-16 Acushnet Company Multi-material golf club head
US10245479B2 (en) 2015-11-18 2019-04-02 Acushnet Company Multi-material golf club head
US10343030B2 (en) 2015-11-18 2019-07-09 Acushnet Company Multi-material golf club head
US10086239B2 (en) 2015-11-18 2018-10-02 Acushnet Company Multi-material golf club head
US10434380B2 (en) 2015-11-18 2019-10-08 Acushnet Company Multi-material golf club head
EP3670582B1 (en) * 2018-12-21 2024-03-20 Indorama Ventures Luxembourg Holding S.A. Method of manufacturing a reinforcement material
CN111979627B (zh) * 2020-05-12 2021-07-20 江苏百护纺织科技有限公司 具有阻燃性的纱线、面料、服装和阻燃工作服
CN113045900A (zh) * 2021-04-19 2021-06-29 山东道恩高分子材料股份有限公司 一种连续碳纤维增强聚苯硫醚复合材料
US11491377B1 (en) 2021-12-28 2022-11-08 Acushnet Company Golf club head having multi-layered striking face
US11850461B2 (en) 2022-03-11 2023-12-26 Acushnet Company Golf club head having supported striking face

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5641572A (en) * 1993-12-27 1997-06-24 Mitsubishi Chemical Corporation Short carbon fiber bundling mass, process for producing the same and fiber-reinforced thermoplastic resin composition

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4489129A (en) * 1982-07-22 1984-12-18 Phillips Petroleum Company Polymer-coated reinforcements
CN85101601A (zh) * 1985-04-01 1986-07-30 中山大学 聚苯硫醚悬浮液浸渍法制备纤维复合材料
US4910289A (en) * 1987-07-27 1990-03-20 Amoco Corporation Nucleating agents for poly(aryl ether ketone) blends and compositions obtained therefrom
WO1992018431A1 (en) * 1991-04-16 1992-10-29 Owens-Corning Fiberglas Corporation A size composition for impregnating filament strands

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5641572A (en) * 1993-12-27 1997-06-24 Mitsubishi Chemical Corporation Short carbon fiber bundling mass, process for producing the same and fiber-reinforced thermoplastic resin composition

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Publication number Publication date
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