KR101911575B1 - 연속섬유 강화 복합재 및 그의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

열가소성 수지, 섬유 및 와이어를 포함하는 연속섬유 강화 복합재를 제공한다.
하나 이상의 섬유 크릴(creel)에서 공급된 섬유 또는 하나 이상의 와이어 크릴(creel)에서 공급된 와이어를 열가소성 수지에 함침시켜 용융물을 형성하는 단계; 성형틀로써 상기 용융물의 형태를 성형하고 가열관에서 가열하여 경화시켜 1차 경화물을 형성하는 1차 성형단계; 다시 성형틀로써 상기 1차 경화물을 재성형하고 가열관에서 가열하여 경화시켜 2차 경화물을 형성하는 2차 성형단계; 및 상기 2차 경화물을 냉각시킨 후, 인발 및 절단하여 마감하는 단계;를 포함하는 연속섬유 강화 복합재 제조방법을 제공한다.

Description

연속섬유 강화 복합재 및 그의 제조방법{CONTINUOUS FIBER REINFORCED COMPOSITE MATERIAL AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
연속섬유 강화 복합재 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
자동차 및 건축자재와 같은 외부환경에 많이 도출되어 있는 산업분야의 경우에는 높은 수준의 인성을 가진 복합재를 많이 필요로 한다. 특히 외부 충격에 많이 노출되어 있는 백빔, 시트백, 언더커버와 같은 자동차 외장부품은 더욱 그러하다.
그러므로, 충격이 가해졌을 때 그 힘에 대하여 버티고 저항하는 정도가 복합재의 가장 중요한 요소이자 부품에 사용될 수 있는 필수 기준요소인바, 복합재의 인성에 영향을 끼치는 가장 중요한 두 요소가 바로 강도와 신율(늘어나는 정도)이다. 상기 두가지 변수는 서로 상반된 개념으로, 강도가 높아 딱딱하면 부러지기 쉬우므로 신율이 낮고, 상대적으로 무른 복합재는 신율은 높지만 그 강도가 높지 못하다. 따라서 강도와 신율이 모두 우수한 복합재를 만들기 위한 여러가지 연구가 진행되고 있다.
또한, 물성이 좋은 복합재 뿐만 아니라 전기전도성, 열전도성, 투명도 등의 기능성을 가지는 복합재의 필요성도 증대되고 있다.
본 발명의 일 구현예는 와이어를 포함함으로써 강도 및 신율이 높아 고인성인 연속섬유 강화 복합재를 제공한다.
본 발명의 다른 구현예는 상기 연속섬유 강화 복합재의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에서, 열가소성 수지, 섬유 및 와이어를 포함하는 연속섬유 강화 복합재를 제공한다.
상기 열가소성 수지 100중량부에 대해서, 상기 섬유를 약 20중량부 이상, 상기 와이어를 약 20중량부 미만 포함할 수 있다.
상기 열가소성 수지는 방향족 비닐계 수지, 고무변성 방향족 비닐계 수지, 폴리페닐렌에테르계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리에스테르계 수지, 메타크릴레이트계 수지, 폴리아릴렌설파이드계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리염화비닐계 수지, 폴리올레핀계 수지 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있다.
상기 폴리올레핀계 수지는 폴리프로필렌 수지이고, 상기 폴리프로필렌 수지는 프로필렌 단일중합체 또는 에틸렌-프로필렌 중합체일 수 있다.
상기 섬유는 유리섬유, 바잘트 섬유, 탄소 섬유, 아라미드 섬유 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다.
상기 유리섬유의 평균직경이 약 5um 내지 약 25um일 수 있다.
상기 와이어는 탄소나노튜브 와이어(CNT)를 포함할 수 있다.
상기 와이어는 평균직경이 약 50um 내지 약 700um일 수 있다.
첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 첨가제는 산화방지제, 열안정제, 분산제, 상용화제, 안료 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에서, 하나 이상의 섬유 크릴(creel)에서 공급된 섬유 또는 하나 이상의 와이어 크릴(creel)에서 공급된 와이어를 열가소성 수지에 함침시켜 용융물을 형성하는 단계; 성형틀로써 상기 용융물의 형태를 성형하고 가열관에서 가열하여 경화시켜 1차 경화물을 형성하는 1차 성형단계; 다시 성형틀로써 상기 1차 경화물을 재성형하고 가열관에서 가열하여 경화시켜 2차 경화물을 형성하는 2차 성형단계; 및 상기 2차 경화물을 냉각시킨 후, 인발 및 절단하여 마감하는 단계;를 포함하는 연속섬유 강화 복합재 제조방법을 제공한다.
상기 섬유 크릴 또는 상기 와이어 크릴 위치에 따라 상기 섬유 크릴에서 공급된 섬유 또는 상기 와이어 크릴에서 공급된 와이어의 배열 또는 위치가 조절가능할 수 있다.
상기 제 2차 성형단계에서의 가열온도가 상기 제 1차 성형단계에서의 가열온도보다 높을 수 있다.
상기 연속섬유 강화 복합재는 강도가 높고, 인성이 좋으며, 우수한 충격 특성을 구현할 수 있다.
상기 연속섬유 강화 복합재는 열전도성 및 전기전도성을 가지는바, 전기전도성이 필요한 제품에도 응용 가능하며, 높은 열전도도로 인해 제조시 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 연속섬유 강화 복합재 제조방법을 도식화 하여 나타낸 것이다.
도 2(a)는 섬유만을 포함하는 연속섬유 강화 복합재, 도 2(b), 도 2(c)는 섬유 및 와이어를 포함하는 연속섬유 강화 복합재의 단면을 도식화하여 나타낸 것이다.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
연속섬유 강화 복합재
본 발명의 일 구현예에서, 열가소성 수지, 섬유 및 와이어를 포함하는 연속섬유 강화 복합재에 관한 것이다.
일반적인 연속섬유 강화 복합재는 열가소성 수지 및 섬유를 사용하고, 인발공정에 의해 제조되며, 열가소성 수지의 보강재로 유리섬유나 탄소섬유가 사용되는 것이 보통이다. 그러나, 상기 연속섬유 강화 복합재는 섬유에 강도가 더 높고 신율이 좋은 와이어를 포함하여, 상기 복합재를 국부적으로 더욱 보강함으로써 종래의 복합재 보다 인성이 좋고, 충격특성에 강한 복합재를 제작할 수 있다. 나아가, 보강된 와이어가 전기전도성을 가지므로 전기전도가 필요한 제품에서도 응용 가능하며, 열가소성 수지 및 섬유만을 포함한 복합재보다 열전도도 또한 높으므로 열과 압력을 가하여 복합재를 두껍게 제작하는 경우에도, 열전달이 우수하므로 공정상에서도 높은 생산성을 나타낼 수 있다.
상기 열가소성 수지 100중량부에 대해서, 상기 섬유를 약 20중량부 이상, 상기 와이어를 약 20중량부 이하를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 열가소성 100중량부에 대해서, 상기 섬유를 약 30중량부 내지 약 80중량부, 상기 와이어를 약 5중량부 내지 약 15중량부 포함할 수 있다.
상기 섬유를 상기 열가소성 수지 100중량부에 대해서 약 20중량부 미만으로 포함하는 경우 연속섬유 강화 복합재로써의 물성을 구현하지 못할 우려가 있고, 약 80중량부를 초과하여 포함하는 경우 섬유의 함량이 높아져 단일층의 연속섬유 강화 복합재 제조 및 후공정이 어려울 수 있어, 상기 범위를 유지하는 것이 연속섬유 강화 복합재의 물성을 확보하고 제조공정의 효율을 높일 수 있다는 점에서 유리하다.
또한, 상기 와이어를 상기 열가소성 수지 100중량부에 대해서 약 20중량부를 초과하여 포함하는 경우 비중이 높은 와이어로 인해 복합재의 무게가 증가하여 무게 대비 물성증가 비율을 상대적으로 낮아질 수 있는바, 상기 와이어를 상기 범위내로 포함함으로써 무게 대비 물성 증대 효과를 극대화 할 수 있다.
상기 열가소성 수지는 방향족 비닐계 수지, 고무변성 방향족 비닐계 수지, 폴리페닐렌에테르계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리에스테르계 수지, 메타크릴레이트계 수지, 폴리아릴렌설파이드계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리염화비닐계 수지, 폴리올레핀계 수지 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있다. 구체적으로, 상기 폴리올레핀계 수지는 폴리프로필렌 수지이고, 상기 상기 폴리프로필렌 수지는 프로필렌 단일중합체 또는 에틸렌-프로필렌 중합체일 수 있다.
상기 섬유는 유리섬유, 바잘트 섬유, 탄소 섬유, 아라미드 섬유 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다. 열가소성 수지에 상기 섬유를 포함함으로써 복합재의 강도를 보강할 수 있고, 예를 들어, 폴리올레핀용 표면처리가 되어있는 유리섬유를 사용할 수 있다.
상기 유리섬유의 평균직경이 약 5um 내지 약 25um, 예를 들어 약 10um 내지 약 20um 일 수 있다. 상기 유리섬유의 평균직경이 상기 범위를 유지함으로써 섬유가 평면화되는 특성 및 열가소성 수지에 함침되는 특성을 확보하는데 유리하다.
상기 와이어는 탄소나노튜브 와이어(CNT)를 포함할 수 있다. 열가소성 수지에 섬유 외 와이어를 포함함으로써, 복합재의 강도를 보다 강화할 수 있고, 와이어 자체의 성질로 인해 전기전도성 및 열전도성을 구비할 수 있다.
예를 들어, 타이어 코드는 내구성과 주행성, 안정성을 높이기 위해 고무 내부에 들어가는 섬유 재질의 보강재이나, 상기 타이어 코드를 상기 복합재에 포함시킴으로써, 높은 굴곡강도 및 신율을 확보할 수 있다.
상기 와이어는 평균직경이 약 50um 내지 약 700um, 예를 들어 약 300um 내지 약 500um 일 수 있다. 상기 와이어의 평균직경이 상기 범위를 유지함으로써 열가소성 수지에 보다 잘 함침될 수 있고, 와이어 자체의 물성을 확보하는데 유리하다.
또한, 상기 유리섬유 및 상기 와이어의 길이는 제한되지 아니하는바, 크릴에서 연속적으로 공급되는 섬유 및 와이어를 열가소성 수지에 함침함으로써, 필요한 길이만큼 절단하여 사용할 수 있다.
상기 연속섬유 강화 복합재는 상기 열가소성 수지, 섬유 및 와이어 외에 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제는 산화방지제, 열안정제, 분산제, 상용화제, 안료 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다. 예를 들어, 상기 열가소성 수지 100중량부에 대해서 상기 첨가제를 약 0.5중량부 내지 약 3.0중량부 더 포함할 수 있다.
연속섬유 강화 복합재 제조방법
본 발명의 일 구현예에서, 하나 이상의 섬유 크릴(creel)에서 공급된 섬유 또는 하나 이상의 와이어 크릴(creel)에서 공급된 와이어를 .열가소성 수지에 함침시켜 용융물을 형성하는 단계; 성형틀로써 상기 용융물의 형태를 성형하고 가열관에서 가열하여 경화시켜 1차 경화물을 형성하는 1차 성형단계; 다시 성형틀로써 상기 1차 경화물을 재성형하고 가열관에서 가열하여 경화시켜 2차 경화물을 형성하는 2차 성형단계; 및 상기 2차 경화물을 냉각시킨 후, 인발 및 절단하여 마감하는 단계;를 포함하는 연속섬유 강화 복합재 제조방법을 제공한다.
일반적인 연속섬유 강화 복합재의 제조방법은 인발성형이다. 구체적으로, 수십개의 크릴에서 섬유들이 공급되고 텐션(tention) 및 스피드 유닛(speed unit)에 의해 공급되는 섬유들이 넓게 펼쳐지고 와인더에 의해서 인장힘을 받게 된다. 그 후 압출기에서 공급된 열가소성 수지에 의해 함침된 다이를 지나면서 섬유들이 열가소성 수지에 함침되고 다이 형상에 따라 다이 형상과 같은 형상으로 추출된다. 그 후, 냉각 챔버에 의해 냉각되어 상기 형상대로 굳어지게 되며 리와인더에 의해 롤 형태의 연속섬유 강화 복합재가 제작될 수 있다.
상기 연속섬유 강화 복합재 제조방법은 일반적인 연속섬유 강화 복합재의 제조방법과 유사하나, 일부 크릴에 기존의 섬유 대신 와이어를 걸어 섬유로만 되어 있던 부분을 일부 와이어로 대체하고자 하는 것이다. 도 1은 연속섬유 강화 복합재 제조방법을 도식화 하여 나타낸 것이다.
몇몇의 섬유 크릴을 와이어 크릴로 대체함으로써 연속섬유 강화 복합재는 열가소성 수지 및 섬유 외에 와이어를 포함할 수 있고, 상기 와이어로 인해 높은 굴곡강도 및 신율을 구현할 수 있다. 나아가, 전기전도성 및 열전도성이 필요한 제품에도 상기 복합재를 사용할 수 있다.
상기 섬유 크릴 또는 상기 와이어 크릴 위치에 따라 상기 섬유 크릴에서 공급된 섬유 또는 상기 와이어 크릴에서 공급된 와이어의 배열 또는 위치가 조절가능하다. 와이어 크릴의 배치 및 크릴의 개수 등에 따라 복합재에서 와이어의 함유 함량 및 섬유와의 배열형태 등이 변화할 수 있다.
도 2(a)는 섬유만을 포함하는 연속섬유 강화 복합재, 도 2(b), 도(c)는 섬유 및 와이어를 포함하는 연속섬유 강화 복합재의 단면을 도식화하여 나타낸 것이다.
도 2(a)를 참고하면, 섬유만을 포함하는 연속섬유 강화 복합재는 인발성형시 섬유 크릴의 위치에 따라 섬유의 위치를 조절할 수 있다. 반면, 도2(b) 및 도2(c)는 섬유와 와이어를 동시에 포함하는 상기 연속섬유 강화 복합재의 단면으로, 섬유 크릴이 와이어 크릴로 대체되는 형태에 따라, 와이어의 배열 및 위치가 다양해질 수 있다. 예를 들어, 와이어의 함유 비율 및 위치에 따라 와이어 크릴을 배치함으로써 원하는 형태 및 물성을 가지는 연속섬유 강화 복합재를 제작할 수 있다.
상기 제 2차 성형단계에서의 가열온도가 상기 제 1차 성형단계에서의 가열온도보다 높을 수 있다. 구체적으로, 상기 제 2차 성형단계에서의 가열온도는 약 200℃ 내지 약 230℃, 상기 제 1차 성형단계에서의 가열온도는 약 180℃ 내지 약 200℃ 일 수 있고, 섬유 및 와이어의 함량 및 제조되는 연속섬유 강화 복합재의 두께를 조절하기 위하여 상기 제 2차 성형단계에서의 가열온도를가 상기 제 1차 성형단계에서의 가열온도 보다 높게 유지할 수 있다. 또한, 상기 경화물은 약 20℃ 내지 약 80℃의 온도에서 냉각될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로서 본 발명이 제한되어서는 아니된다.
< 실시예 및 비교예 >
실시예 1
하나 이상의 섬유 크릴에서 공급된 직경이 16um인 유리섬유와 하나 이상의 와이어 크릴에서 공급된 직경이 500um인 서스 와이어를 폴리프로필렌 수지에 함침시켜 용융물을 형성하고, 상기 용융물을 190℃ 온도에서 1차 경화, 220℃의 온도에서 2차 경화하여, 40℃ 온도에서 냉각 및 절단 후 폴리프로필렌 수지 100중량부에 대해서, 유리섬유 60중량부 및 서스 와이어 5중량부를 포함하는 연속섬유 강화 복합재를 제조하였다.
실시예 2
하나 이상의 섬유 크릴에서 공급된 직경이 20um인 탄소섬유와 하나 이상의 와이어 크릴에서 공급된 직경이 300um인 탄소나노튜브 와이어를 폴리프로필렌 수지에 함침시켜 용융물을 형성하고, 상기 용융물을 180℃ 온도에서 1차 경화, 200℃의 온도에서 2차 경화하여, 50℃ 온도에서 냉각 및 절단 후 폴리프로필렌 수지 100중량부에 대해서, 탄소섬유 30중량부 및 탄소나노튜브 와이어 20중량부를 포함하는 연속섬유 강화 복합재를 제조하였다.
비교예 1
와이어 크릴에 의해 서스 와이어를 제공하지 아니하여, 서스 와이어를 포함하지 않는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 연속섬유 강화 복합재를 제조하였다.
비교예 2
와이어 크릴에 의해 탄소나노튜브 와이어를 제공하지 아니하여, 탄소나노튜브 와이어를 포함하지 않는 것을 제외하고는 상기 실시예 2와 동일하게 연속섬유 강화 복합재를 제조하였다.
< 실험예 > - 연속섬유 강화 복합재의 물리적 특성
1) 굴곡강도 및 파단신율: 상기 실시예 및 비교예의 복합재를 굴곡시험기에 두고, 3축 지그로 복합재를 아래 2축에 고정하고 load cell 5kN에 연결된 중심부의 1축이 하중하에 내려오며 굴곡시험을 실시하였다. 이때 가로축은 strain(%)값을 나타내고 세로축은 stress(MPa)을 나타내는 curve를 얻었는바, 이를 파단신율로, 파단(최재 응력에서 70% 감소)시 최대 힘을 굴곡강도로 측정하였다.
2) 충격흡수 에너지: ASTM D790에 따라 얻어진 응력 변형도 곡선(Stress-Strain Curve)의 전체 면적을 계산하여 충격흡수 에너지를 측정하였다.
실시예1 실시예2 비교예1 비교예2
굴곡강도(㎏f/㎟) 528 1220 503 1180
파단신율(%) 3.72 2.65 2.20 1.70
충격흡수에너지(J) 1.85 2.98 0.95 1.72
상기 표 1를 참고하면, 실시예 1 및 2의 굴곡강도, 파단신율 및 충격흡수 에너지가 와이어를 포함하지 않고 형성된 비교예 1 및 2에 비하여 높게 측정되었다.
구체적으로, 서스 와이어를 포함하는 실시예 1이 서스 와이어를 포함하지 않는 비교예 1에 비해, 탄소나노튜브 와이어를 포함하는 실시예 2가 탄소나노튜브 와이어를 포함하지 않는 비교예 2에 비해 강도 및 충격성능이 향상됨을 알 수 있었다.

Claims (13)

  1. 열가소성 수지, 섬유 및 와이어를 포함하고,
    상기 섬유는 유리섬유, 바잘트 섬유, 탄소 섬유, 아라미드 섬유 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나 이상이고,
    상기 열가소성 수지 100중량부에 대해서, 상기 섬유를 30중량부 내지 80중량부 포함하고,
    상기 열가소성 수지 100중량부에 대해서, 상기 와이어를 5 중량부 내지 15 중량부 포함하고,
    상기 와이어는 탄소나노튜브 와이어(CNT)를 포함하고,
    상기 와이어는 평균직경이 300um 내지 500um인
    연속섬유 강화 복합재.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 열가소성 수지는 방향족 비닐계 수지, 고무변성 방향족 비닐계 수지, 폴리페닐렌에테르계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리에스테르계 수지, 메타크릴레이트계 수지, 폴리아릴렌설파이드계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리염화비닐계 수지, 폴리올레핀계 수지 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상인
    연속섬유 강화 복합재.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 폴리올레핀계 수지는 폴리프로필렌 수지이고,
    상기 폴리프로필렌 수지는 프로필렌 단일중합체 또는 에틸렌-프로필렌 중합체인
    연속섬유 강화 복합재.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 유리섬유의 평균직경이 5um 내지 25um인
    연속섬유 강화 복합재.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 1항에 있어서,
    산화방지제, 열안정제, 분산제, 상용화제, 안료 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나 이상의 첨가제를 더 포함하는
    연속섬유 강화 복합재.
  11. 하나 이상의 섬유 크릴(creel)에서 공급된 섬유 또는 하나 이상의 와이어 크릴(creel)에서 공급된 와이어를 열가소성 수지에 함침시켜 용융물을 형성하는 단계;
    성형틀로써 상기 용융물의 형태를 성형하고 가열관에서 가열하여 경화시켜 1차 경화물을 형성하는 1차 성형단계;
    다시 성형틀로써 상기 1차 경화물을 재성형하고 가열관에서 가열하여 경화시켜 2차 경화물을 형성하는 2차 성형단계; 및
    상기 2차 경화물을 냉각시킨 후, 인발 및 절단하여 마감하는 단계;를 포함하고,
    상기 열가소성 수지 100중량부에 대해서, 상기 와이어를 5 중량부 내지 15 중량부 포함하고,
    상기 와이어는 탄소나노튜브 와이어(CNT)를 포함하고,
    상기 와이어는 평균직경이 300um 내지 500um이고,
    상기 섬유는 유리섬유, 바잘트 섬유, 탄소 섬유, 아라미드 섬유 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나 이상이고,
    상기 열가소성 수지 100중량부에 대해서, 상기 섬유를 30중량부 내지 80중량부 포함하는
    연속섬유 강화 복합재 제조방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 섬유 크릴 또는 상기 와이어 크릴 위치에 따라 상기 섬유 크릴에서 공급된 섬유 또는 상기 와이어 크릴에서 공급된 와이어의 배열 또는 위치가 조절가능한
    연속섬유 강화 복합재 제조방법.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 제 2차 성형단계에서의 가열온도가 상기 제 1차 성형단계에서의 가열온도보다 높은
    연속섬유 강화 복합재 제조방법.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108797256A (zh) * 2018-06-14 2018-11-13 广西交通科学研究院有限公司 一种混杂纤维沥青应力吸收层及其施工方法
CN113681708B (zh) * 2021-09-11 2022-08-30 上海地豪装饰设计工程有限公司 一种玻璃纤维增强混凝土板的制作方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012082394A (ja) 2010-09-17 2012-04-26 Toray Ind Inc 炭素繊維織物プリプレグおよび炭素繊維強化複合材料

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH505690A (de) 1968-12-02 1971-04-15 Plast Anstalt Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von faserverstärkten Laminaten sowie nach dem Verfahren hergestelltes Laminat
JPS58215448A (ja) * 1982-06-10 1983-12-14 Teijin Chem Ltd 炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物
US4678699A (en) 1982-10-25 1987-07-07 Allied Corporation Stampable polymeric composite containing an EMI/RFI shielding layer
JPS59189142A (ja) * 1983-04-12 1984-10-26 Ube Ind Ltd 導電性熱可塑性樹脂組成物
JPH01153751A (ja) * 1987-12-11 1989-06-15 Furukawa Electric Co Ltd:The 導電性樹脂組成物
DE3810598A1 (de) 1988-03-29 1989-10-12 Bayer Ag Metallfasern enthaltende verbundstoffe sowie deren verwendung zur herstellung von formteilen zur abschirmung von elektromagnetischer strahlung
JPH0357502A (ja) * 1989-07-25 1991-03-12 Furukawa Electric Co Ltd:The 導電性樹脂添加用金属繊維の製造方法
US5279879A (en) * 1989-12-28 1994-01-18 Tonen Corporation Hybrid prepreg containing carbon fibers and at least one other reinforcing fiber in specific positions within the prepreg
JPH03289004A (ja) * 1990-04-04 1991-12-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd 導電性樹脂組成物
JP2524945B2 (ja) 1992-10-05 1996-08-14 旭ファイバーグラス株式会社 連続ガラス繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造方法
CN1087858A (zh) 1992-12-10 1994-06-15 谢钧谟 金属丝、带增强塑料多层复合材料
JPH0760846A (ja) * 1993-05-28 1995-03-07 Mitsubishi Chem Corp 繊維強化複合材料の製造方法
DE4447957B4 (de) 1994-12-07 2006-03-09 Ticona Gmbh Hybrid-Faserverbundwerkstoff
JP4160138B2 (ja) 1996-11-14 2008-10-01 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ 熱可塑性樹脂成形品、および成形品用材料、成形品の製造方法
JPH11330777A (ja) * 1998-04-03 1999-11-30 Kawatetsu Techno Res Corp 電磁波シールド性に優れたシール部材用組成物およ びシール部材
US6851335B2 (en) 2002-02-19 2005-02-08 Orbix Corporation Tong with composite belt and methods for making and using same
JP3777145B2 (ja) 2002-06-21 2006-05-24 旭ファイバーグラス株式会社 ガラス繊維強化熱可塑性樹脂ペレット及びその製造方法
JP2004182768A (ja) * 2002-11-29 2004-07-02 Mitsubishi Chemicals Corp 樹脂組成物およびその製造方法
JP2007512658A (ja) 2003-08-08 2007-05-17 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ 導電性組成物及びその製造方法
WO2007003513A1 (en) 2005-07-01 2007-01-11 Cinvention Ag Process for the production of porous reticulated composite materials
JP4775887B2 (ja) * 2005-09-16 2011-09-21 大日精化工業株式会社 樹脂組成物
US8030376B2 (en) * 2006-07-12 2011-10-04 Minusnine Technologies, Inc. Processes for dispersing substances and preparing composite materials
EP2047983B1 (en) 2006-07-28 2016-09-14 Toray Industries, Inc. Molded article and method for producing the same
JP5603059B2 (ja) * 2009-01-20 2014-10-08 大陽日酸株式会社 複合樹脂材料粒子及びその製造方法
US20120298403A1 (en) * 2010-02-01 2012-11-29 Johnson Douglas E Stranded thermoplastic polymer composite cable, method of making and using same
US20130197122A1 (en) * 2010-03-02 2013-08-01 Total Petrochemicals Research Feluy Nanocomposites with improved homogeneity
JP5945274B2 (ja) 2010-09-29 2016-07-05 ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー ワイヤケーブルのための可撓性テンションメンバ
KR101561415B1 (ko) * 2012-09-28 2015-10-16 도레이 카부시키가이샤 프리프레그 및 탄소 섬유 강화 복합 재료

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012082394A (ja) 2010-09-17 2012-04-26 Toray Ind Inc 炭素繊維織物プリプレグおよび炭素繊維強化複合材料

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