KR101893353B1 - 카본섬유와 열가소성 중합체가 혼합되어 제조되는 수지 조성물 및 그의 제조방법 - Google Patents

카본섬유와 열가소성 중합체가 혼합되어 제조되는 수지 조성물 및 그의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수지 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열가소성 중합체에 카본섬유를 함침하여 상기 카본섬유에 열가소성 중합체를 코팅한 다음, 열가소성 중합체가 코팅된 카본섬유와 열가소성 중합체를 상기 열가소성 중합체가 탄화되지 않은 온도 조건에서 혼합하여 제조되는 카본섬유와 열가소성 중합체가 혼합되어 제조되는 수지 조성물에 관한 것이다.
본 발명에 따른 수지 조성물의 제조방법은 카본섬유를 절단하고 열가소성 중합체에 교반하여 코팅한 후 희석하여 상기 카본섬유를 크랙시키는 카본섬유 전처리단계; 및 상기 카본섬유 전처리단계에서 전처리된 상기 카본섬유와 열가소성 중합체와 혼합하여 150 ~ 165℃의 온도로 유지되는 실린더에서 혼합하는 혼합단계를 포함하여 이루어진다.

Description

카본섬유와 열가소성 중합체가 혼합되어 제조되는 수지 조성물 및 그의 제조방법{RESIN COMPOSITION FABRICATED BY CARBON FIBER AND THERMOPLASTIC POLYMER AND RESIN COMPOSITION MANUFACTURED BY THE SAME}
본 발명은 카본섬유와 열가소성 중합체가 혼합되어 제조되는 수지 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열가소성 중합체에 카본섬유를 함침하여 상기 카본섬유에 열가소성 중합체를 코팅한 다음, 열가소성 중합체가 코팅된 카본섬유와 열가소성 중합체를 상기 열가소성 중합체가 탄화되지 않은 온도 조건에서 혼합하여 제조되는 카본섬유와 열가소성 중합체가 혼합되어 제조되는 수지 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
전자 부품의 분야에 있어서, 소형화, 박형화, 고속화에의 대응을 위해서, 전자 부품에 이용되는 수지 조성물이 보다 뛰어난 내열성, 전기 특성 및 내습성을 가지는 것이 요구되고 있다. 그 때문에, 수지 조성물을 구성하는 수지로서, 에폭시 수지에 대신하여, 폴리이미드 수지, 폴리아미드이미드 수지, 폴리아미드 수지가 사용되게 되었다. 그러나, 이들 수지는, 수지 구조가 강직하여 경화막의 유연성이 부족하다. 그 때문에, 박막기재에 이용했을 경우, 경화 후의 기재가 크게 휘기 쉬우며, 또한 굴곡성 저하에 대한 문제점이 있다.
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이에 더하여, 전기자동차(Electric Vehicle, EV) 또는 하이브리드 자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV) 등에서 사용하는 전선 케이블은 고주파의 조건에서 사용하는 부품이나 인버터구동에 의한 모터가 늘어남에 따라 발생하는 서지나 고주파 또는 고전압에 의한 부분방전이 발생됨에 따라 우수한 전자파 차폐성이 요구되고 있다.
뿐만 아니라, EV/HEV자동차에 사용되는 전선 케이블은 자동차 전체 중량의 약 5 ~ 10wt%를 차지하고 있는데, 경량화는 전기자동차의 성능을 결정하는 중요 요소로서, 전기 자동차에 사용되는 전선 케이블 역시 경량화가 요구되고 있다.
이에 따라, 전기/전자 제품에 사용되는 수지 조성물은 양호한 내열성과 인장강도를 가져야 함은 물론, 경량화되면서 우수한 전자파 차폐 성능을 가지고 있어야 한다.
KR 10-1151196 B1 (2012. 05. 22.) KR 10-1567971 B1 (2015. 11. 04.)
본 발명은 상기 종래기술이 갖는 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명에서 해소하고자 하는 과제는, 양호한 내열성과 인장강도를 가져야 함은 물론, 경량이면서 우수한 전자파 차폐 성능을 갖는 카본섬유와 열가소성 중합체가 혼합되어 제조되는 수지 조성물 및 그의 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 수지 조성물은 열가소성 중합체와 카본섬유의 중량비가 72:28 내지 95:5인 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 열가소성 중합체는 열가소성 엘라스토머(TPE), 올레핀계 열가소성 엘라스토머(TPE-O 또는 TPO), 가교형 올레핀계 열가소성 엘라스토머(TPE-V 또는 TPV), 우레탄계 열가소성 엘라스토머(TPE-U 또는 TPU), 열가소성 코폴리에스테르(TPE-E 또는 TPC), 열가소성 스티렌 블록공중합체(TPE-S 또는 TPS), 열가소성 코폴리아미드(TPE-A 또는TPA) 및 열가소성 폴리이미드(TPI) 중에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물로부터 선택되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 카본섬유는 18 ~ 28K 범위의 직경을 가지되 2.5 ~ 4.0mm의 길이로 절단되고, 절단된 카본섬유를 열가소성 수지에 함침한 다음, 희석제에 침전시킨 후 건조하여 제조된 것을 특징으로 한다.
이와 같은, 본 발명에 따른 수지 조성물의 제조방법은 카본섬유를 절단하고 열가소성 중합체에 교반하여 코팅한 후 희석하여 상기 카본섬유를 크랙시키는 카본섬유 전처리단계; 및 상기 카본섬유 전처리단계에서 전처리된 상기 카본섬유와 열가소성 중합체와 혼합하여 150 ~ 165℃의 온도로 유지되는 실린더에서 혼합하는 혼합단계를 포함하여 이루어진다.
이때, 상기 카본섬유 전처리단계는 카본섬유를 절단하는 절단단계; 상기 절단단계에서 절단된 카본섬유와 열가소성 중합체를 혼합하여 카본섬유를 코팅하고 분리하는 교반단계; 상기 교반단계에서 열가소성 중합체로 코팅된 카본섬유를 희석제에 함침하여 상기 카본섬유의 표면을 크랙시키는 크랙단계; 및 상기 크랙단계에서 크랙된 상기 카본섬유를 건조시키는 건조단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의해 제조되는 수지 조성물은 경량이면서 탄소섬유에 의해 전자파의 차폐 성능이 우수한 장점이 있다.
또한, 가요성(flexibility)이 우수하여 취급이 용이하고, 열전도가 우수하여 발열이 낮은 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 수지 조성물의 제조방법을 나타낸 흐름도.
도 2는 본 발명에 따른 수지 조성물의 제조방법에 적용된 카본섬유 전처리단계를 나타낸 흐름도.
도 3은 본 발명에 따른 수지 조성물의 제조 방법에 적용된 혼합단계의 혼합과정을 나타낸 구성도.
도 4는 본 발명에 따라 제조된 수지 조성물이 사출되어 펠릿 형태로 제조된 사진.
도 5는 본 발명에 따라 제조된 수지 조성물을 전선에 피복한 상태의 사진.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명은 열가소성 중합체에 카본섬유를 함침하여 상기 카본섬유에 열가소성 중합체를 코팅한 다음, 열가소성 중합체가 코팅된 카본섬유와 열가소성 중합체를 상기 열가소성 중합체가 탄화되지 않은 온도 조건에서 혼합하여 제조되는 카본섬유와 열가소성 중합체가 혼합되어 제조되는 수지 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 수지 조성물의 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
첨부된 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 수지 조성물의 제조방법은 카본섬유 전처리단계(S10) 및 혼합단계(S20)를 포함하여 이루어진다.
1. 카본섬유 전처리단계(S10)
카본섬유 전처리단계(S10)는 카본섬유를 절단하여 열가소성 수지에 함침하는 단계로서, 카본섬유와 열가소성 중합체의 혼련(混鍊)성을 증가시키기 위한 전처리 과정이다.
이러한 전처리 과정은 카본섬유를 적당한 크기로 절단하고 절단된 상기 카본섬유를 열가소성 중합체로 코팅한 다음, 희석제로 카본섬유의 표면을 크랙시키는 단계를 포함하는 것으로서, 도 2는 본 발명에 따른 수지 조성물의 제조방법에 적용된 카본섬유 전처리단계를 나타낸 흐름도이다.
첨부된 도 2를 참조하면, 카본섬유 전처리단계(S10)는 절단단계(S11), 교반단계(S12), 크랙단계(S13) 및 건조단계(S14)를 포함한다.
1-1. 절단단계(S11)
절단단계(S11)는 카본섬유를 절단하는 단계이다.
카본섬유의 직경은 약 3㎛ 내외이다. 카본섬유 다발은 이러한 얇은 가닥의 카본섬유를 여러 가닥 모아놓은 것이다.
이때, 카본섬유 다발의 직경은 K라는 단위를 사용하는 데, 1K는 카본섬유 1,000 가닥을 묶어놓은 것을 의미한다. 예를 들어 3K는 카본섬유를 3,000 가닥 모아놓은 다발을 의미하고, 숫자가 커지면 섬유다발이 굵어지게 된다.
본 발명에서는 18K ~ 28K 범위를 갖는 카본섬유가 사용될 수 있으나, 18K 보다 얇은 카본섬유를 사용하는 경우 절단이 용이하지 않은 단점이 있을 수 있고, 28K 보다 굵은 카본섬유를 사용하는 경우 다발형태의 카본섬유를 분리하는 데 소요되는 시간이 오래 소요되는 단점이 있을 수 있다. 그러나 카본섬유의 절단이 용이한 절단장치를 사용하는 경우에 카본섬유 다발의 굵기는 다양한 형태로 사용될 수 있음은 당연하다.
이러한 카본섬유는 2.5 ~ 4.0mm의 길이로 절단되어 사용된다.
상기 카본섬유의 절단 길이는 짧을수록 열가소성 중합체와의 혼련성이 증가되나 길이가 짧을수록 절단작업 및 취급이 어렵고, 4.0mm이상인 경우에는 반대로 열가소성 중합체와의 혼련성이 저하되는 단점이 있다.
1-2. 교반단계(S12)
교반단계(S12)는 상기 절단단계에서 절단된 카본섬유와 열가소성 중합체를 혼합하여 카본섬유를 코팅하고 분리하는 단계이다.
상기의 설명과 같이, 카본섬유는 수천 개의 카본섬유가 묶어진 다발 형태로 이루어지는 데, 묶여진 다발 형태를 분리해야 열가소성 중합체와의 혼련성이 증가된다.
여기서, 상기 열가소성 중합체는 가소성 엘라스토머(TPE), 올레핀계 열가소성 엘라스토머(TPE-O 또는 TPO), 가교형 올레핀계 열가소성 엘라스토머(TPE-V 또는 TPV), 우레탄계 열가소성 엘라스토머(TPE-U 또는 TPU), 열가소성 코폴리에스테르(TPE-E 또는 TPC), 열가소성 스티렌 블록공중합체(TPE-S 또는 TPS), 열가소성 코폴리아미드(TPE-A 또는TPA) 및 열가소성 폴리이미드(TPI) 중에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물로부터 선택될 수 있다.
아울러, 상기 우레탄계 열가소성 엘라스토머(TPE-U 또는 TPU) 중 열가소성 폴리우레탄(TPU)은 하나 이상의 폴리에스테르 폴리올 중간체를 하나 이상의 디이소시아네이트 및 하나 이상의 사슬연장제와 반응시켜 제조될 수 있다
이때, 상기 디이소시아네이트는 4,4'-메틸렌비스-(페닐 이소시아네이트); 헥사메틸렌 디이소시아네이트; 3,3'-디메틸바이페닐-4,4'-디이소시아네이트; m-자일릴렌 디이소시아네이트; 페닐렌-1,4-디이소시아네이트; 나프탈렌-1,5-디이소시아네이트; 디페닐메탄-3,3'-디메톡시-4,4'-디이소시아네이트; 톨루엔디이소시아네이트; 이소포론 디이소시아네이트; 1,4-시클로헥실 디이소시아네이트; 데칸-1,10-디이소시아네이트; 디시클로헥실메탄-4,4'-디이소시아네이트 또는 이들의 조합물로 이루어질 수 있다.
또한, 열가소성 폴리이미드(TPI)는 산 무수물 성분과 다이아민 성분의 중축합 반응에 의해 생성된 전구체 상태의 폴리아믹산(polyamic acid)을 열 이미드화 또는 화학적 이미드화 함으로써 제조될 수 있다.
또한, 상기 사슬연장제는 사슬 연장제가 에틸렌 글리콜; 디에틸렌 글리콜; 프로필렌 글리콜; 디프로필렌 글리콜; 1,4-부탄디올; 1,6-헥산디올; 1,3-부탄디올; 1,5-펜탄디올; 1,4-시클로헥산-디메탄올; 하이드로퀴논디(하이드록시에틸)에테르; 네오펜틸글리콜; 1,4-비스(2-하이드록시에톡시)벤젠 또는 이들의 조합물로 이루어질 수 있다.
이러한 교반단계(S11)에서 카본섬유와 열가소성 중합체의 혼합비율은 1:1의 중량비로 혼합될 수 있고, 교반은 교반기에서 이루어질 수 있다.
1-3. 크랙단계(S13)
크랙단계(S13)는 상기 교반단계(S12)에서 열가소성 중합체로 코팅된 카본섬유를 희석제에 함침하여 상기 카본섬유의 표면을 크랙시키는 단계이다.
카본섬유 자체는 단단하기 때문에 열가소성 중합체와의 혼련에 상당한 어려움이 있다. 또한, 카본섬유 다발은 묶음 상태를 유지하기 위해서 폴리머 등의 접착제로 시징(seizing)되어 있어 이를 분리시킬 필요성이 있다.
희석제는 상기 카본섬유의 외표면에 크랙을 가하여 교반단계(S12)에서 코팅된 열가소성 중합체가 카본섬유에 침투되도록 하고, 이와 동시에 카본섬유 다발을 분리시는 것으로서, 희석제로는 벤젠, 톨루엔, 사이클로핵산 또는 메틸클로라이드 등 폴리머를 용해할 수 있는 물질이면 충분하다.
이때, 상기 크랙단계(S13)는 열가소성 중합체가 코팅된 카본섬유를 희석제(벤젠 등)에 함침하는 방식으로 이루어질 수 있으며, 희석제와 열가소성 중합체가 코팅된 카본섬유의 비율은 2:1의 중량비로 이루어질 수 있으나, 열가소성 중합체가 코팅된 카본섬유가 희석제에 충분히 함침될 수 있는 양이면 충분하다.
이러한 희석제에 열가소성 중합체가 코팅된 카본섬유가 함침됨에 따라 카본섬유에 코팅된 열가소성 중합체는 희석제에 용해되면서 희석제에 의해 카본섬유의 표면에 크랙(틈)이 발생되고, 발생된 크랙(틈) 사이로 열가소성 중합체가 스며들게 된다.
1-4. 건조단계(S14)
건조단계(S14)는 상기 크랙단계(S13)에서 크랙된 상기 카본섬유를 건조시키는 단계로서, 상기 크랙단계(S13)에서 사용된 희석제를 제거하는 단계이다.
건조는 열풍건조실에서 이루어질 수 있고, 열풍건조는 80 ~ 95℃의 범위에서 3시간 동안 수행하여, 희석제 함유량이 4% 이하가 될 때까지 이루어질 수 있다.
이와 같은, 상기 카본섬유 전처리단계(10)를 통해 카본섬유 다발은 분리되고, 그 표면의 발생된 크랙(틈) 사이로 열가소성 중합체가 스며들어 카본섬유와 열가소성 중합체와의 혼련이 용이한 상태로 유지된다.
2. 혼합단계(S20)
혼합단계(S20)는 상기 카본섬유 전처리단계(S10)에서 전처리된 상기 카본섬유와 열가소성 중합체와 혼합하여 150 ~ 165℃로 유지되는 실린더에서 혼합하는 단계로서, 열을 이용하여 열가소성 중합체와 카본섬유를 혼련하는 과정이다.
도 3은 본 발명에 따른 수지 조성물의 제조 방법에 적용된 혼합단계의 혼합과정을 나타낸 구성도이다.
첨부된 도 3을 참조하면, 상기 혼합단계(S20)는 3개의 실린더를 연속하여 설치하고, 첫 번째 제1 실린더(10)에는 열가소성 중합체와 상기 카본섬유 전처리단게(S10)에서 제조된 카본섬유가 투입되어 혼합되고, 두 번째 제2 실린더(20)에는 첨가제가 투입되어 혼합되며, 세 번째 제3 실린더(30)에서는 혼련을 통해 반죽형태로 배출되게 된다.
이때, 상기 제1 내지 제3 실린더의 내부 온도는 150 ~ 165℃ 범위로 유지될 수 있다. 150 ~ 165℃ 온도 범위는 열가소성 중합체가 용융하는 온도이다. 또한 카본은 180℃ 이상에서 탄화되는 데, 실린더의 내부 온도가 150 ~ 165℃ 범위로 유지됨에 따라 카본섬유의 탄화를 방지하면서 열가소성 중합체가 용융하여 카본섬유와 혼련되게 된다.
또한, 열가소성 중합체와 카본섬유의 중량비가 72:28 내지 95:5로 혼합될 수 있다.
즉, 카본섬유의 중량비가 5% 미만인 경우에는 카본섬유에 의한 전자파의 차폐 성능을 기대할 수 없고, 카본섬유의 중량비가 28%를 초과하는 경우에는 카본섬유에 의해 가요성(flexibility)이 저하되어 꺾임에 의해 수지 조성물이 절단되거나 갈라지는 문제점이 발생된다.
상기의 구성에서 제2 실린더(20)에 혼합되는 첨가제에는 황산바륨, 탈크, 탄산칼슘, 유리분, 석영분, 및 실리카 등의 무기 필러; 아크릴 비드, 우레탄 비드, 및 실리콘 파우더 등의 유기 필러; 섬유 강화재; 산화티타늄, 산화아연, 카본 블랙, 철흑, 유기 안료, 및 유기 염료 등의 착색제; 힌더드 페놀계 화합물, 인계 화합물, 및 힌더드 아민계 화합물 등의 산화 방지제; 벤조트리아졸계 화합물, 및 벤조페논계 화합물 등의 자외선 흡수제 등 용도에 맞게 첨가될 수 있다. 또한, 점도 조정제, 틱소제, 난연제, 항균제, 방곰팡이제, 대전 방지제, 가소제, 활제, 발포제, 소포제, 및 도막레벨링제 등이 더 첨가될 수 있다.
또한, 전자파 차폐 성능을 더욱 향상시키기 위해서 알루미늄 나이트라이드, 보론 나이트라이드, 알루미나, 산화알루미늄, 수산화 알루미늄, 산화마그네슘, 이산화규소, 실리콘지르코늄 및 규산염 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 또는 2종 이상의 혼합물이 첨가될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따라 제조된 수지 조성물이 사출되어 펠릿 형태로 제조된 사진이고, 도 5는 본 발명에 따라 제조된 수지 조성물을 전선에 피복한 상태의 사진이다.
다음으로, 본 발명에 따라 제조된 수지 조성물에 대한 인장강도 및 탄성율을 실험하였다.
실험군으로 사용된 본 발명에 따른 수지 조성물은 열가소성 수지(TPE 5068L-1209)에 카본섬유 15%를 함유하여 제조하였고, 대조군으로는 열가소성 수지(TPE 5068L-1209)를 사용하여, 항목별로 측정된 결과를 표-1에 나타내었다.
항목 대조군(TPE 5068L-1209) 실험군(TPE 5068L-1209+CF 15%)
인장강도 6.7 Mpa 14.23 Mpa
탄성율 340% 720%
표-1을 참조하면, 본 발명에 따라 제조된 수지 조성물은 대조군으로 사용된 열가소성 수지와 비교하여 인장강도 및 탄성율이 대폭 증가되었음을 알 수 있다.
아울러, 본 발명에 따른 수지 조성물에 대한 전자파 차폐 실험을 표-2에 나타내었다.
EMI Shield Test

EMI test
 준첨 두치(6db, 대역폭 30KHz)
규정거리 10m
평가기준 KS C IEC 61000-4-3, 61000-4-2, 61000-4-6
PASS
표-2를 참조하면, 제4-3부(시험 및 측정기술 - 방사 무선주파수 전기자기장 내성시험), 제4-2부(시험 및 측정기술 - 정전기 방전 내성시험) 및 제4-6부(시험 및 측정기술 - 전자기장 전도내성시험)를 모두 통과하였음을 알 수 있다.
본 발명에 의해 제조되는 수지 조성물은 경량이면서 탄소섬유에 의해 전자파의 차폐 성능이 우수하고, 가요성(flexibility) 또한 우수하여 취급이 용이하며, 열전도성이 높아 발열이 낮은 장점이 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미치는 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능하다.
10: 제1 실린더
20: 제2 실린더
30: 제3 실린더

Claims (5)

  1. 열가소성 중합체와 카본섬유의 중량비가 72:28 내지 95:5이고,
    상기 카본섬유는,
    18 ~ 28K 범위의 직경을 가지되 2.5 ~ 4.0mm의 길이로 절단되고, 절단된 카본섬유는 열가소성 수지에 함침된 다음, 벤젠, 톨루엔, 사이클로핵산 또는 메틸클로라이드 중에서 선택된 하나의 희석제에 침전된 후, 80 ~ 95℃의 범위에서 3시간 동안 건조되어 상기 희석제의 함유량이 4% 이하로 제조되고,
    상기 열가소성 중합체는,
    올레핀계 열가소성 엘라스토머(TPO), 가교형 올레핀계 열가소성 엘라스토머(TPV), 우레탄계 열가소성 엘라스토머(TPU), 열가소성 코폴리에스테르(TPC), 열가소성 스티렌 블록공중합체(TPS), 열가소성 코폴리아미드(TPA) 및 열가소성 폴리이미드(TPI) 중에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물로부터 선택되며,
    상기 카본섬유와 열가소성 중합체가 150 ~ 165℃로 유지되는 실린더에서 혼합되는 것을 특징으로 하는 카본섬유와 열가소성 중합체가 혼합되어 제조되는 수지 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 수지 조성물을 제조하는 방법에 있어서,
    카본섬유를 절단하고 열가소성 중합체에 교반하여 코팅한 후 희석하여 상기 카본섬유를 크랙시키는 카본섬유 전처리단계; 및
    상기 카본섬유 전처리단계에서 전처리된 상기 카본섬유와 열가소성 중합체와 혼합하여 150 ~ 165℃의 온도로 유지되는 실린더에서 혼합하는 혼합단계;
    를 포함하여 이루어지고,
    상기 카본섬유 전처리단계는,
    18K ~ 28K 범위를 갖는 카본섬유를 2.5 ~ 4.0mm의 길이로 절단하는 절단단계;
    상기 절단단계에서 절단된 카본섬유와 열가소성 중합체를 혼합하여 카본섬유를 코팅하고 분리하는 교반단계;
    상기 교반단계에서 열가소성 중합체로 코팅된 카본섬유를 희석제에 함침하여 상기 카본섬유의 표면을 크랙시키는 크랙단계; 및
    상기 크랙단계에서 크랙된 상기 카본섬유를 80 ~ 95℃의 범위에서 3시간 동안 수행하여, 상기 희석제 함유량이 4% 이하로 건조시키는 건조단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 카본섬유와 열가소성 중합체가 혼합되어 제조되는 수지 조성물의 제조방법.
  5. 삭제
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102376297B1 (ko) * 2021-05-31 2022-03-22 주식회사 동보카본 분산성이 향상된 실리카 및 표면 처리된 탄소섬유를 활용한 방충재 및 이의 제조방법
CN115304904A (zh) * 2022-09-08 2022-11-08 东莞市兴晟达智能科技有限公司 一种耐老化高回弹的耳机挂脖线及其制备方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110684170B (zh) * 2019-09-05 2021-11-19 上海阿莱德实业股份有限公司 一种导热材料的制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07102112A (ja) * 1993-09-10 1995-04-18 Hyperion Catalysis Internatl Inc 熱可塑性エラストマー組成物および樹脂組成物
KR20070001944A (ko) * 2004-02-03 2007-01-04 가부시키가이샤 프라임 폴리머 섬유 강화 폴리올레핀계 수지 조성물 및 그의 성형품
KR101151196B1 (ko) 2007-07-18 2012-06-08 쇼와 덴코 가부시키가이샤 열경화성 수지 조성물
KR101567971B1 (ko) 2013-03-26 2015-11-10 요코하마 고무 가부시키가이샤 열경화성 수지 조성물
KR20160089343A (ko) * 2013-11-21 2016-07-27 이엠에스-패턴트 에이지 탄소 섬유-강화 플라스틱 성형 재료

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101437212B1 (ko) * 2012-01-11 2014-09-11 (주)엘지하우시스 함침성이 우수한 연속 탄소섬유보강 열가소성 플라스틱 복합재 및 그 제조 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07102112A (ja) * 1993-09-10 1995-04-18 Hyperion Catalysis Internatl Inc 熱可塑性エラストマー組成物および樹脂組成物
KR20070001944A (ko) * 2004-02-03 2007-01-04 가부시키가이샤 프라임 폴리머 섬유 강화 폴리올레핀계 수지 조성물 및 그의 성형품
KR101151196B1 (ko) 2007-07-18 2012-06-08 쇼와 덴코 가부시키가이샤 열경화성 수지 조성물
KR101567971B1 (ko) 2013-03-26 2015-11-10 요코하마 고무 가부시키가이샤 열경화성 수지 조성물
KR20160089343A (ko) * 2013-11-21 2016-07-27 이엠에스-패턴트 에이지 탄소 섬유-강화 플라스틱 성형 재료

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102376297B1 (ko) * 2021-05-31 2022-03-22 주식회사 동보카본 분산성이 향상된 실리카 및 표면 처리된 탄소섬유를 활용한 방충재 및 이의 제조방법
CN115304904A (zh) * 2022-09-08 2022-11-08 东莞市兴晟达智能科技有限公司 一种耐老化高回弹的耳机挂脖线及其制备方法
CN115304904B (zh) * 2022-09-08 2024-02-20 东莞市兴晟达智能科技有限公司 一种耐老化高回弹的耳机挂脖线及其制备方法

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