KR20150073884A - 열가소성 수지 보강 시트재 및 그의 제조 방법 - Google Patents

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마코토 이하라
마사오 야마모토
다이조 요시무라
가즈마사 가와베
히데키 사사야마
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하타 다테아미 가부시키가이샤
후쿠이 켄
도요 센코 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, Vf값에 대한 대응이 용이하며 컬링되지 않는 열가소성 수지 보강 시트재 및 그의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다. 열가소성 수지 보강 시트재 (1)은, 복수의 보강 섬유가 소정 방향으로 정렬되어 시트상으로 형성 됨과 함께 단위 면적당 중량이 80g/m2 이하인 보강 섬유 시트재 (2)와, 섬도가 5.6 데시텍스 내지 84 데시텍스인 열가소성 수지 섬유 재료를 포함함과 함께 단위 면적당 중량이 5g/m2 내지 90g/m2인 천 (3)과, 천 (3)의 용융 온도보다 낮은 온도에서 용융 또는 연화됨과 함께 보강 섬유 시트재 (2) 및 천 (3)을 이산적으로 부착시키는 접착용 열가소성 수지재 (4)를 구비하고 있다.

Description

열가소성 수지 보강 시트재 및 그의 제조 방법{REINFORCED THERMOPLASTIC RESIN SHEET MATERIAL AND PROCESS FOR PRODUCING THE SAME}
본 발명은, 삼차원 형상을 갖는 열가소성 수지 복합 재료 성형품을 얻기에 적합한 시트재에 관한 것이며, 상세하게는 탄소 섬유 등의 보강 섬유를 정렬시켜 시트상으로 형성한 보강 섬유 시트재에 열가소성 수지 재료를 포함하는 천을 부착시킨 열가소성 수지 보강 시트재 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
섬유 보강 복합 재료는 섬유 재료와 매트릭스 재료를 조합한 것으로, 경량이며 강성이 높고 다양한 기능 설계가 가능한 재료이며, 항공 우주 분야, 수송 분야, 토목 건축 분야, 운동 기구 분야 등의 폭넓은 분야에서 사용되고 있다. 현재, 탄소 섬유 또는 유리 섬유와 같은 보강 섬유 재료를 열경화성 수지 재료와 조합한 섬유 강화 플라스틱 재료가 주류를 이루고 있다. 그러나, 리사이클성, 단시간 성형성, 성형품의 내충격 특성의 향상 등의 이점으로부터, 매트릭스 수지에 열가소성 수지 재료를 사용한 성형품 개발이 향후 증가할 것으로 생각되고 있다.
한편, 성형품을 얻을 때 성형을 용이하게 하고, 성형 비용을 삭감하기 위해, 보강 섬유 재료의 보강 방향이 다축이 되도록 적층된 다축 보강 시트재를 사용한 성형품 및 성형 방법이 주목받고 있다. 이로부터, 보강 섬유 재료와 열가소성 수지 재료를 조합한 시트재, 특히 보강 섬유 재료가 다축으로 적층된 다축 보강 시트재와 열가소성 수지 재료를 조합한 시트재, 그리고 이 시트재에 의한 고품질, 단시간, 저비용인 성형품 제조가 기대되고 있다.
보강 섬유 재료와 열가소성 수지 재료를 조합한 시트재로서는, 예를 들어 특허문헌 1에서는, 리본상의 강화 섬유의 토(tow)와, 이것과 동일한 폭의 리본상의 매트릭스 수지층을 겹쳐, 접합부에서 접합한 프리프레그 리본이 기재되어 있으며, 매트릭스 수지층은 섬유 강화 열가소성 수지 제품에 있어서 매트릭스가 되는 수지를 포함하는 리본상의 층이고, 그의 형태로서 필름, 부직포, 직포, 섬유 다발 등이 예시되어 있다. 또한, 특허문헌 2에서는, 열가소성 수지 보강 시트재를, 복수의 보강 섬유가 사이징제 등에 의해 집속된 보강 섬유 다발을 폭 방향으로 복수개 정렬시켜 시트상으로 한 보강 섬유 시트재의 한쪽면에, 열가소성 수지 시트재를, 열가소성 수지 시트재의 용융 온도보다 낮은 온도에서 용융 또는 연화되는 접착용 열가소성 수지재에 의해 부착시켜 구성하고, 열가소성 수지 보강 시트재를 적층하여, 접착용 열가소성 수지재에 의해 각 층의 열가소성 수지 보강 시트재를 접착 일체화시킴으로써 열가소성 수지 다층 보강 시트재를 얻는 점이 기재되어 있다.
일본 특허 공개 평 6-322160호 공보 일본 특허 공개 제2008-221833호 공보
상술한 특허문헌에서는, 열가소성 수지 보강 시트재를 보강 섬유 재료 및 열가소성 수지 시트재를 중첩하여 구성한 점이 기재되어 있다. 보강 섬유 재료는, 탄소 섬유 등의 보강 섬유를 개섬 처리하여 시트상으로 형성하여 사용되고 있지만, 개섬 처리 기술의 진전에 의해 개섬한 시트재를 균일하게 폭이 넓게 형성함과 함께 두께를 보강 섬유의 단사 직경의 10배 이하로 하는 것이 가능하게 되어 있다. 예를 들어, 보강 섬유의 단사 직경이 0.005 내지 0.007mm인 경우, 보강 섬유 시트재의 두께는 0.05 내지 0.07mm 이하가 된다. 그 때문에, 얇고 폭이 넓게 형성된 보강 섬유 시트재를 사용하여 열가소성 수지 보강 시트재를 제조하는 것이 요구되고 있다.
복합 재료 성형품을 제조하는 경우에, 섬유 부피 함유율(이하, 「Vf값」이라 약칭함)을 설정하여 행해지지만, 상술한 얇고 폭이 넓게 형성된 보강 섬유 시트재에서는 단위 면적당 중량(단위 면적당의 섬유 중량)이 작아져 있기 때문에, 소정의 Vf값으로 설정하기 위해서는, 보강 섬유 시트재에 대응하여 열가소성 수지 시트재의 단위 면적당의 중량을 작게 할 필요가 있다. 그 때문에, 보강 섬유 시트재의 두께가 얇아지는 것에 맞추어 열가소성 수지 시트재를 얇고 폭이 넓게 형성하는 것이 생각되지만, 열가소성 수지 시트재를 0.1mm 이하로 균일하게 폭이 넓고 얇게 형성하는 것은 양산화가 어렵다.
또한, 이러한 얇고 폭이 넓게 형성된 보강 섬유 시트재의 한쪽면에 열가소성 수지 시트재를 부착시킨 경우, 보강 섬유 시트재는 거의 신축되지 않지만, 열가소성 수지 시트재는 신축되기 쉽기 때문에, 얻어진 열가소성 수지 보강 시트재는 컬링이 되어, 취급이 어려워진다.
따라서, 본 발명은, Vf값에 대한 대응이 용이하며 컬링되지 않는 열가소성 수지 보강 시트재 및 그의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.
본 발명에 따른 열가소성 수지 보강 시트재는, 복수의 보강 섬유가 소정 방향으로 정렬되어 시트상으로 형성됨과 함께 단위 면적당 중량이 80g/m2 이하인 보강 섬유 시트재와, 섬도가 5.6 데시텍스 내지 84 데시텍스인 열가소성 수지 섬유 재료를 포함함과 함께 단위 면적당 중량이 5g/m2 내지 90g/m2인 천과, 상기 천의 용융 온도보다 낮은 온도에서 용융 또는 연화됨과 함께 상기 보강 섬유 시트재 및 상기 천을 이산적(離散的)으로 부착시키는 접착용 열가소성 수지재를 구비하고 있다. 또한, 상기 천은 기공 용적률이 50％ 이상이다. 또한, 상기 천은 편지(編地)이다. 또한, 상기 보강 섬유 시트재는, 단면 두께가 상기 보강 섬유의 직경의 10배 이내로 설정되어 있다. 또한, 상기 접착용 열가소성 수지재의 부착량은, 상기 천의 단위 면적당 1g/m2 내지 10g/m2이다. 또한, 상기한 열가소성 수지 보강 시트재가 복수매 적층하여 형성되어, 일체화되어 있다. 또한, 상기 열가소성 수지 보강 시트재는, 상기 보강 섬유 시트재가 정렬된 방향이 각각 다축이 되도록 적층되어 있다.
본 발명에 따른 열가소성 수지 보강 시트재의 제조 방법은, 섬도가 5.6 데시텍스 내지 84 데시텍스인 열가소성 수지 섬유 재료를 포함함과 함께 단위 면적당 중량이 5g/m2 내지 90g/m2인 천을 가열하여 당해 천의 용융 온도보다 낮은 온도에서 용융 또는 연화되는 분체상의 접착용 열가소성 수지재를 당해 천의 표면에 이산적으로 가접착시키는 가접착 공정과, 복수의 보강 섬유를 소정 방향으로 정렬시켜 시트상으로 형성된 보강 섬유 시트재 및 상기 천을 접촉시켜, 상기 천의 용융 온도보다 낮은 온도에서 가열하여 가접착된 상기 접착용 열가소성 수지재를 용융시킴으로써 상기 보강 섬유 시트재 및 상기 천을 부착시키는 부착 공정을 포함한다. 또한, 상기 가접착 공정에서는, 상기 접착용 열가소성 수지재를 상기 천의 단위 면적당 1g/m2 내지 10g/m2 부착시킨다.
본 발명은, 열가소성 수지 섬유 재료를 포함하는 천을 사용함으로써, 보강 섬유 시트재에 대응하여 폭이 넓고 얇게 형성할 수 있음과 함께 열가소성 수지 재료의 감량화를 도모할 수 있고, 얇고 폭이 넓게 형성된 보강 섬유 시트재를 사용한 경우에도 Vf값에 대한 대응을 용이하게 행하는 것이 가능해진다. 또한, 보강 섬유 시트재는, 신축 변형 및 굽힘 변형의 용이한 유연성을 갖는 천에 부착되어 있기 때문에, 얇고 폭이 넓은 형태이며 직진성을 유지한 상태로 유지되고, 컬 등의 변형이 없는 열가소성 수지 보강 시트재를 얻을 수 있다.
또한, 섬도가 5.6 데시텍스 내지 84 데시텍스인 열가소성 수지 섬유 재료를 포함함과 함께 단위 면적당 중량이 5g/m2 내지 90g/m2인 천을 사용함으로써, 공극이 많고 얇은 천을 얻을 수 있으며, 열가소성 수지 보강 시트재를 적층하여 성형품을 형성하는 경우에, 천을 통해 내부의 공기를 용이하게 탈기할 수 있고, 보이드(공극)가 거의 없는 성형품을 제조하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명에 따른 실시 형태에 관한 열가소성 수지 보강 시트재의 일부를 도시하는 평면도이다.
도 2는 천의 씨실 방향을 따라 절단한 개략 단면도이다.
도 3은 열가소성 수지 보강 시트재의 제조 공정에 관한 설명도이다.
이하, 본 발명에 따른 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 실시 형태는 본 발명을 실시할 때에 바람직한 구체예이기 때문에, 기술적으로 다양한 한정이 이루어져 있지만, 본 발명은 이하의 설명에 있어서 특히 본 발명을 한정하는 취지가 명기되어 있지 않은 한, 이 형태로 한정되는 것은 아니다.
도 1은, 본 발명에 따른 실시 형태에 관한 열가소성 수지 보강 시트재의 일부를 도시하는 평면도이다. 열가소성 수지 보강 시트재 (1)은, 복수의 보강 섬유가 사이징제 등에 의해 집속된 보강 섬유 다발을 폭 방향으로 복수개 정렬시켜 시트상으로 한 보강 섬유 시트재 (2)의 한쪽면에, 열가소성 수지 섬유 재료를 포함하는 천 (3)을 부착시켜 구성되어 있다. 이 예에서는, 천 (3)은 덴비편(denbigh stitch)에 의해 편성되어 있으며, 도 2는, 천 (3)의 씨실 방향을 따라 절단한 개략 단면도이다. 천 (3)은, 천 (3)을 구성하는 열가소성 수지 섬유 재료의 용융 온도보다 낮은 온도에서 용융 또는 연화되는 접착용 열가소성 수지재 (4)에 의해, 보강 섬유 시트재 (2)에 부착시켜 구성되어 있다. 또한, 천 (3)은 보강 섬유 시트재 (2)의 양면에 부착시킬 수도 있다. 또한, 천 (3)의 양면에 보강 섬유 시트재 (2)를 부착시켜 구성할 수도 있다.
도 1에서는, 보강 섬유 시트재 (2)와 천 (3)을 접착용 열가소성 수지재 (4)에 의해 접착하여, 흐트러지지 않도록 일체화시킴으로써, 보강 섬유 시트재 (2)와 천 (3)을 부착시키고 있다. 즉, 천 (3)의 용융 온도까지 가열하지 않고, 보강 섬유 시트재 (2)와 천 (3)을 부착시키고 있기 때문에, 보강 섬유 시트재 (2)의 형태 및 천 (3)의 형태가 유지되어 있다.
공극이 많고 낮은 단위 면적당 중량의 천 (3)을 사용함으로써, 열가소성 수지 보강 시트재의 Vf값에 맞추어, 얇고 낮은 단위 면적당 중량의 보강 섬유 시트재에 대응한 열가소성 수지 재료의 감량화를 도모할 수 있다. 그리고, 공극이 많은 천 (3)에 대하여 접착용 열가소성 수지재 (4)를 이산적으로 분포시킴으로써, 접착용 열가소성 수지재 (4)의 부착량을 억제하는 것이 가능해지고, 열가소성 수지 재료의 전체량을 더욱 감량하여 높은 Vf값에도 용이하게 대응할 수 있다.
또한, 공극이 많은 천인 경우에도 날실 방향 및 씨실 방향으로 남김없이 열가소성 수지 섬유 재료가 분포하고 있기 때문에, 열가소성 수지 섬유 재료 및 보강 섬유 시트재 (2)를 접착용 열가소성 수지재 (4)에 의해 접착함으로써, 보강 섬유 시트재 (2)가 흐트러지지 않고, 시트의 형태를 안정적으로 유지할 수 있다. 그리고, 천 (3)은, 신축 변형 및 굽힘 변형에 대하여 유연하게 변형될 수 있음과 함께 컬 등의 발생이 거의 없기 때문에, 시트로서의 형태를 유지하면서 취급을 향상시키는 것이 가능해진다. 그 때문에, 열가소성 수지 보강 시트재의 드레이프성, 보강 섬유의 직진의 상태 및 균일한 분산 상태 등이 우수한 열가소성 수지 보강 시트재가 얻어진다.
본 발명에 사용하는 천으로서는, 상술한 편지와 같이 공극이 많고 낮은 단위 면적당 중량을 실현할 수 있음과 함께 유연성을 갖고 컬 등이 발생하지 않는 소재이면 사용할 수 있으며, 예를 들어 직지(織地)를 사용할 수도 있다.
천의 공극의 크기는 기공 용적률에 의해 산출된다. 기공 용적률은, 천의 단위 면적당 중량 Ag/m2 및 두께 Tmm 및 천을 구성하는 열가소성 섬유 재료의 비중 M에 의해 이하의 식으로부터 구할 수 있다. 또한, 천의 단위 면적당 중량 및 두께에 대해서는, JIS L 1096(2010)에 기초하여 측정할 수 있다.
기공 용적률 P=(M-B)/M×100(％)
B: 외관 비중=A/(1000×T)
기공 용적률은 50％ 이상으로 설정되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 80％ 이상이다. 이러한 공극이 많은 천을 사용함으로써, 보강 섬유 시트재에 열가소성 수지 재료가 함침될 때에 시트재 내부의 공기가 천의 공극을 통해 배기되어 효율적으로 탈기를 행할 수 있기 때문에, 보이드의 발생을 억제하는 것이 가능해진다. 천에 형성된 공극은 가능한 한 균일하게 분포되어 있는 것이 바람직하고, 편조직 또는 직조직에 의해 천의 공극의 분포를 제어함으로써, 공극이 균일하게 분포된 천을 얻을 수 있다. 또한, 편조직은 신축성을 구비하고 있기 때문에, 열가소성 수지 보강 시트재를 3차원 형상으로 형성하는 경우에, 형상에 맞추어 공극을 유지한 상태에서 신축할 수 있다. 특히, 접착용 열가소성 수지재에 의해 보강 섬유 시트재에 대하여 천이 부분적으로 접착된 상태에서는, 편조직의 신축성이 확보되어 다양한 3차원 형상의 성형을 용이하게 행하는 것이 가능해진다.
공극이 균일하게 분포된 천으로서는, 예를 들어 편지의 경우에는 이하의 것을 들 수 있다.
(편지 1) 나일론 6을 포함하는 실(비중 1.14; 20 데시텍스/1f)을 사용하여, 쇄편+하프편(실 배열 ○×; 1in 1out)으로 편성한 편지(단위 면적당 중량 17.6g/m2, 두께 0.21mm)인 경우에는, 기공 용적률은 약 92.7％가 된다.
(편지 2) 나일론 6을 포함하는 실(비중 1.14; 20 데시텍스/1f)을 사용하여, 덴비편+쇄편+삽입사(실 배열 올인)로 편성한 편지(단위 면적당 중량 18.0g/m2, 두께 0.22mm)인 경우에는, 기공 용적률은 약 92.8％가 된다.
(편지 3) 나일론 6을 포함하는 실(비중 1.14; 20 데시텍스/1f)을 사용하여, 쇄편+1×4새틴(실 배열 ◎×××; ◎는 2개 들어감)으로 편성한 편지(단위 면적당 중량 19.8g/m2, 두께 0.27mm)인 경우에는, 기공 용적률은 약 93.6％가 된다.
(편지 4) 나일론 6을 포함하는 실(비중 1.14; 20 데시텍스/1f)을 사용하여, 덴비편+새틴(실 배열 올인)으로 편성한 편지(단위 면적당 중량 50.9g/m2, 두께 0.23mm)인 경우에는, 기공 용적률은 약 80.6％가 된다.
또한, 직지의 경우에는 이하의 것을 들 수 있다.
(직지 1) 나일론 66을 포함하는 실(비중 1.14; 10 데시텍스/5f)을 사용하여, 평직으로 직성(織成)한 직지(단위 면적당 중량 16.5g/m2, 두께 0.18mm)인 경우에는, 기공 용적률은 약 92.0％가 된다.
(직지 2) 나일론 66을 포함하는 실(비중 1.14; 15 데시텍스/5f)을 사용하여, 평직으로 직성한 직지(단위 면적당 중량 26.25g/m2, 두께 0.27mm)인 경우에는, 기공 용적률은 약 91.5％가 된다.
열가소성 수지 다층 보강 시트재를 형성하는 경우에는, 열가소성 수지 보강 시트재를 적층하여 형성할 수 있다. 열가소성 수지 보강 시트재를 적층하는 경우, 보강 섬유 시트재의 섬유가 정렬된 방향을 다축이 되도록 적층함으로써, 시트재의 강도를 의사 등방성을 갖는 것으로 할 수 있다. 또한, 복수매의 열가소성 수지 보강 시트재를 적층하여 일체화하는 경우에는, 적층한 열가소성 수지 보강 시트재를 밀착시킨 상태에서 천의 용융 온도보다 낮은 온도에서 가열하여 접착용 열가소성 수지재를 용융시키고, 인접하는 열가소성 수지 보강 시트재에 삼출시켜 접착시킴으로써, 용이하게 일체화시킬 수 있다. 천에 공극이 형성되어 있기 때문에, 용융된 접착용 열가소성 수지재가 인접하는 열가소성 수지 보강 시트재까지 유동하기 쉬워져, 효율적으로 열가소성 수지 다층 보강 시트재를 제조할 수 있다. 또한, 이러한 일체화의 방법 이외에도, 인접하는 열가소성 수지 보강 시트재의 사이에 천을 열 융착시키거나, 천과 동일 재료의 일체화용 열가소성 수지 섬유 다발에 의해 재봉함으로써 일체화할 수도 있다.
또한, 상술한 공극이 많은 천을 부착시킨 열가소성 수지 보강 시트재는, 진공 수지 함침 제조 방법(VaRTM법)에 사용하는 소재로서도 적합하다. 예를 들어, 경편지를 부착시킨 열가소성 수지 보강 시트재에서는, 날실 방향의 스티치열의 사이의 간극이 함침되는 액상 수지 재료의 유통로가 되어, 시트재 전체에 남김없이 액상 수지 재료를 함침시킬 수 있다. 그리고, 천과 보강 섬유가 접착용 수지 재료에 의해 접착되어 있기 때문에, 액상 수지 재료가 유통할 때에 보강 섬유가 사행 되지 않아 섬유 배향이 유지되게 된다.
또한, VaRTM법에 의해 섬유 기재와 열가소성 수지 보강 시트재를 조합하여 성형하는 경우, 열가소성 수지 보강 시트재의 열가소성 수지가 층간에 얇은 열가소성 수지층을 형성하여 층간 강화재가 되어, 내충격성을 향상시키는 것을 기대할 수 있다.
보강 섬유 시트재는, 예를 들어 복수의 보강 섬유가 사이징제 등에 의해 흐트러지지 않도록 집속되어 있는 보강 섬유 다발을 복수개, 시트상으로 정렬시켜 형성되어 있다. 보강 섬유로서는, 탄소 섬유, 유리 섬유, 세라믹 섬유, 바살트(basalt) 섬유, 아라미드 섬유, PBO(폴리파라페닐렌벤조비스옥사졸) 섬유, 금속 섬유 등의 FRP에 사용되는 고강도·고탄성율의 무기 섬유나 유기 섬유 등을 들 수 있다. 또한, 이들 섬유가 집속된 섬유 다발을 복수 조합할 수도 있다. 보강 섬유 시트재의 섬도에 대해서는 특별히 한정되지 않지만, 단위 면적당 중량을 80g/m2 이하로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는, 20g/m2 내지 50g/m2이다. 이와 같이 보강 섬유 시트재의 단위 면적당 중량을 낮게 억제함으로써, 열가소성 수지 보강 시트재의 드레이프성을 향상시킴과 함께 천이 용융되었을 때에 보강 섬유 시트재에 대한 함침을 남김없이 행할 수 있다.
보강 섬유 시트재의 두께를 보강 섬유의 직경의 10배 이내로 함으로써, 성형품으로 할 때, 천이 보강 섬유 사이를 함침하기 위해 흐르는 거리가 보다 짧아진다. 복합 재료의 보강 섬유로서 대표적인 탄소 섬유는 단사 직경이 0.005 내지 0.007mm이기 때문에, 보강 섬유 시트재의 두께는 0.05 내지 0.07mm 이하가 된다.
이와 같이 얇게 형성된 보강 섬유 시트재에서는, 천이 가열 용융된 경우에 몇초 정도에 보강 섬유 다발 중에 함침되는 것이 기대되어, 단시간에 성형 가공을 실현할 수 있게 된다. 또한, 천이 용융된 열가소성 수지 재료가 보강 섬유 사이에 함침될 때에 그의 흐르는 거리를 짧게 할 수 있기 때문에, 수지 흐름에 의한 보강 섬유의 배향 혼란이 억제되어, 보강 섬유의 균일 분산성이 향상된, 보이드(공극)가 적은 상태를 얻을 수 있다. 기공 용적률이 높고 단위 면적당 중량이 낮은 천의 경우, 필름과 같이 열가소성 수지 재료가 균일하게 연속 분포되어 있지 않지만 전체로서 이산적으로 균일하게 분포되어 있어, 천이 용융되어 보강 섬유의 사이에 확대되어 갈 때에 흐르는 거리가 짧아지기 때문에 수지 흐름에 의한 보강 섬유의 배향 혼란이 억제되게 된다.
보강 섬유 시트재 (2)의 두께를 보강 섬유의 직경의 10배 이내의 상태로 하기 위해서는, 집속 개수가 적은 섬유 다발을 사용하는 방법, 또는 섬유 다발을 개섬시키는 방법 등이 있다. 개섬에 의한 방법은, 집속 개수가 많은 섬유 다발(태섬도 섬유 다발)을 폭이 넓고 얇은 상태로 할 수 있다. 태섬도 섬유 다발은 비교적 재료 비용이 싸기 때문에, 저비용 성형품을 얻는 것을 가능하게 한다. 또한, 원사(原絲)의 상태로 사용되고 있는 사이징제 등의 효과에 의해 개섬사의 형태는 안정된다.
천 (3)을 구성하는 열가소성 수지 섬유 재료는 모재(매트릭스) 수지가 되는 것이며, 열가소성 수지 재료를 방사하여 섬유상으로 한 것을 사용할 수 있다. 열가소성 수지 재료로서는, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 폴리아미드(나일론 6, 나일론 66, 나일론 12 등), 폴리아세탈, 폴리카르보네이트, 아크릴로니트릴- 부타디엔-스티렌 공중합체(ABS), 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에테르이미드, 폴리에테르술폰, 폴리페닐렌술피드(PPS), 폴리페닐렌술피드, 폴리에테르케톤, 폴리에테르에테르케톤 등을 들 수 있다. 또한, 이들 열가소성 수지를 2종류 이상 혼합하여, 폴리머 알로이로 하여 모재(매트릭스) 수지로서 사용할 수도 있다. 열가소성 수지 섬유 재료는, 모노필라멘트, 멀티필라멘트, 방적사와 같은 공지된 형태의 실을 사용할 수 있으며, 멀티필라멘트로 사용한 경우에는, 천을 용융하는 경우에 용융 속도를 높일 수 있다. 그리고, 열가소성 수지 섬유 재료의 섬도는 5.6 데시텍스 내지 84 데시텍스인 것이 바람직하다. 이와 같은 섬도가 작은 것을 사용함으로써, 공극이 많고 단위 면적당 중량이 낮은 천을 형성하는 것이 용이해지고, 열가소성 수지 재료의 감량화를 도모함으로써 Vf값에 관련된 조정이 용이해진다. 또한, 섬도가 작은 열가소성 수지 섬유 재료를 사용함으로써, 천에 형성되는 공극을 미세하게 할 수 있으며, 열가소성 수지 섬유 재료가 보다 균일하게 분산됨과 함께 보강 섬유 시트재의 보강 섬유에 대한 접착성을 향상시키는 것이 가능해진다.
천 (3)의 단위 면적당 중량(단위 면적당의 섬유 중량)은, 보강 섬유 시트재의 단위 면적당 중량 및 성형품으로 했을 때의 Vf값과 관련되어 결정된다. 천의 단위 면적당 중량은, 사용하는 열가소성 수지 섬유 재료의 섬도, 조직 등에 따라 용이하게 조정할 수 있다. 단, 보강 섬유의 사이를 흐를 때의 보강 섬유의 배향 혼란을 발생시키지 않도록 하기 위해서는, 흐르는 수지량을 억제하는 것이 필요로 된다.
단위 면적당 중량 20g/m2 내지 50g/m2의 얇은 보강 섬유 시트재를 사용하여, Vf값을 30％ 내지 70％로 설정하는 경우에는, 천의 단위 면적당 중량을 5g/m2 내지 90g/m2로 설정할 수 있다. 예를 들어, 단위 면적당 중량 20g/m2 내지 40g/m2의 얇은 보강 섬유 시트재를 사용하여 Vf값을 60％로 설정하는 경우에는, 천을 8g/m2 내지 20g/m2의 저단위 면적당 중량으로 설정한다.
이러한 낮은 단위 면적당 중량의 천을 실현하기 위해서는, 얇고 공극이 많은 편지를 사용할 수 있다. 또한, 이러한 낮은 단위 면적당 중량의 얇은 편지에서는, 공극이 균일하게 분산된 형태를 유지하는 경편이 적합하다. 그리고, 경편을 구성하는 편조직의 일부에 쇄편을 사용함으로써, 실 어긋남이 발생하기 어려워 컬의 발생을 방지할 수 있으며, 본 발명에 따른 천에 적합한 안정된 형태의 편지를 얻는 것이 가능해진다. 또한, 직지의 경우에는, 기공 용적률을 50％ 이상으로 설정 가능한 평직, 레노직 등의 직지를 사용할 수 있다.
또한, 천을 조직하는 열가소성 수지 섬유 재료로서 복수의 상이한 종류의 열가소성 수지 섬유 재료를 사용함으로써, 천을 특성이 상이한 열가소성 수지 재료로 구성할 수 있으며, 다양한 특성의 열가소성 수지 보강 시트재를 얻는 것이 가능해진다. 또한, 천 (3)을 구성하는 열가소성 수지 선 재료로서, 코어부가 고융점의 열가소성 수지이며 시스부가 저융점의 열가소성 수지를 조합한 것을 사용함으로써 접착성 열가소성 수지 재료를 사용하지 않고 천 (3)의 형태를 유지한 채 보강 섬유 시트재에 접착시킬 수도 있다.
접착용 열가소성 수지재 (4)는, 보강 섬유 시트재 (2)에 천 (3)을 접착시켜 일체화시킴으로써, 천 (3)의 용융 온도보다 낮은 온도에서 용융 또는 연화되어, 보강 섬유 시트재 (2)와 천 (3)을 접착시킬 수 있는 열가소성 수지가 사용된다. 접착용 열가소성 수지재 (4)는 천 (3)의 한쪽면에 가접착하여, 균일하게 이산되어 있는 것이 바람직하다. 이에 따라, 보강 섬유 시트재 (2) 및 천 (3)을 확실하게 접착시켜, 보강 섬유 시트재 (2)에 천 (3)을 부착시킨 상태로 할 수 있다.
접착용 열가소성 수지재 (4)는, 분체 형상, 단섬유 형상, 구멍 개방 필름 형상(거미줄 형상) 중 어떠한 형상도 사용할 수 있으며, 천 (3)의 한쪽면의 표면에 이산적으로 균일하게 분포되어 가접착할 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않는다.
또한, 접착용 열가소성 수지재 (4)로서, 융점이 60 내지 250℃의 범위에 있는 수지가 바람직하고, 예를 들어 폴리에틸렌 등의 폴리올레핀계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리아미드, 공중합 폴리아미드, 폴리우레탄 등이 선택된다. 특히, 공중합 폴리아미드는 융점이 낮고, 모재가 되는 천 (3)과의 접착성이 양호하여, 접착용 열가소성 수지재 (4)로서 바람직하다. 또한, 접착용 열가소성 수지재 (4)는, 구성되는 천 (3)과 상용성이 양호한 것을 선택하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 모재가 되는 열가소성 수지 재료에 접착용 열가소성 수지재가 용융되었을 때, 모재가 되는 열가소성 수지 재료에 접착용 열가소성 수지재가 융화성 좋게 존재할 수 있다.
접착용 열가소성 수지재 (4)의 부착량은, 천 (3)의 단위 면적당 1g/m2 내지 10g/m2로 설정하는 것이 바람직하고, 이러한 적은 부착량으로도 도트상으로 이산적으로 분포시킴으로써, 전체에 얇고 균일하게 분포시키는 경우에 비해 접착력을 높일 수 있다. 그리고, 접착용 열가소성 수지재 (4)의 사용량을 적게 함으로써, 얻어지는 복합 재료 성형품의 역학적 특성, 열적 특성에 대하여 접착용 열가소성 수지재 (4)가 끼치는 영향을 작게 할 수 있다.
접착용 열가소성 수지재 (4)는, 천 (3)의 한쪽면의 표면에 이산적으로 균일하게 분포되어 있는 것이 바람직하고, 나아가, 이산적으로 분포되는 접착용 열가소성 수지재 (4)가 균일한 것이 보다 바람직하다. 이에 따라, 접착용 열가소성 수지재 (4)의 부착량이 적어도, 보강 섬유 시트재 (2) 및 천 (3)을 전체적으로 균등한 접착력으로 균일하게 부착시킬 수 있다. 보강 섬유 시트재 (2)에 천 (3)이 부착됨으로써, 천 (3)에 공극이 많은 경우에도 날실 방향 및 씨실 방향으로 남김없이 보강 섬유에 접착되어 있기 때문에, 보강 섬유 시트재 (2)를 구성하는 각 섬유 다발의 형태, 즉 보강 섬유의 직진으로 정렬된 상태나 균일하게 분산된 상태 등을 유지할 수 있다.
또한, 열가소성 수지 섬유 재료를 포함하는 천을 사용함으로써, 보강 섬유 시트재에 대응하여 폭이 넓고 얇게 형성하는 것을 용이하게 할 수 있음과 함께 열가소성 수지 재료의 감량화를 도모할 수 있다. 또한, 보강 섬유 시트재는, 신축 변형 및 굽힘 변형이 용이한 천에 대하여 부착되어 있기 때문에, 얇고 폭이 넓은 형태로 직진성을 유지한 상태로 유지되고, 컬 등의 변형이 없는 평면상의 시트로서의 형태를 유지하여 취급이 우수한 열가소성 수지 보강 시트재를 얻을 수 있다.
그리고, 보강 섬유 시트재의 단위 면적당 중량 및 성형품으로서 설정하는 Vf값에 대응시켜 천의 단위 면적당 중량을 용이하게 설정할 수 있기 때문에, 얇고 폭이 넓은 보강 섬유 시트재의 경우에도 고Vf값의 열가소성 수지 보강 시트재를 얻을 수 있다.
도 3은, 열가소성 수지 보강 시트재의 제조 공정에 관한 설명도이다. 보강 섬유 다발 (2t)를 개섬한 보강 섬유 개섬사 (S)를 폭 방향으로 정렬시킨 보강 섬유 시트재 (2)를 형성하고, 천 (3)의 한쪽면에 분체상의 접착용 열가소성 수지재 (4)를 산포하여 가접착하고, 천 (3)의 가접착한 한쪽면을 보강 섬유 시트재 (2)의 한쪽면에 접촉하여 접착용 열가소성 수지재 (4)에 의해 접착시켜, 열가소성 수지 보강 시트재 (1)을 제조하는 공정에 관한 설명도이다. 또한, 도 3(a)는 상면도, 도 3(b)는 정면도이다.
도 3의 열가소성 수지 보강 시트재 제조 장치 (600)은, 다수개 섬유 다발 공급 기구 (601), 다수개 섬유 다발 개섬 기구 (602), 세로 방향 진동 부여 기구 (603), 폭 방향 진동 부여 기구 (604), 가열 기구 (605), 냉각 기구 (606), 천 공급 기구 (607), 이형용 시트재 공급 기구 (608), 이형용 시트재 권취 기구 (609), 그리고 보강 시트재 권취 기구 (610)으로 구성된다.
다수개 섬유 다발 공급 기구 (601)에 의해, 보강 섬유 다발이 권취된 보강 섬유 다발 보빈 (2b)를 복수개 설치하고, 각 보강 섬유 다발 (2t)를 거의 일정한 장력으로 송출할 수 있다.
공급된 복수개의 보강 섬유 다발 (2t)는, 다수개 섬유 다발 개섬 기구 (602)에 의해 폭이 넓고 얇은 상태로 개섬된다. 본 개섬 기구는, 풍동관을 사용하여 각 섬유 다발에 한 방향으로부터 흐르는 유체(도 3에서는 흡인 공기류)를 작용시키는 공기 개섬 방식, 즉 일본 특허 공표 제2007-518890호 공보에 기재되어 있는 공지 기술을 채용하고 있다. 또한, 각 보강 섬유 다발 (2t)를 개섬시키는 방식이면, 어떠한 개섬 방식도 채용할 수 있다.
풍동관의 내부에는, 어느 간격으로 2개 이상의 복수개의 고정 또는 회전 롤이 설치되고, 각 보강 섬유 다발 (2t)는 설치된 당해 롤의 상부, 하부, 상부, 하부, …, 상부에 접촉하여 주행한다. 각 보강 섬유 다발 (2t)는, 세로 방향 진동 부여 기구 (603)에 의해, 긴장 상태·이완 상태·긴장 상태·이완 상태…가 교대로 부여되기 때문에, 풍동관 내에 있어서 보강 섬유 다발 (2t)가 이완 상태가 되었을 때, 롤 하부를 주행하는 보강 섬유 다발 (2t)가 공기가 흐르는 방향으로 순간적으로 휘어, 각 섬유가 폭 방향으로 이동하여 개섬이 행해진다. 그리고, 보강 섬유 다발 (2t)가 긴장 상태가 되었을 때, 개섬된 상태에서 롤 상부 및 하부에 가압되어 접촉 주행하기 때문에, 개섬 폭을 유지하면서 섬유를 직진시킨다. 이 상태를 반복하면서 보강 섬유 다발 (2t)는 주행하고, 풍동관의 직후에 있어서 보강 섬유 개섬사 (S)의 상태가 된다.
이 방법의 채용에 의해, 보강 섬유 다발 (2t)를 구성하는 보강 섬유가 분산된 폭이 넓고 얇은 상태의 보강 섬유 개섬사 (S)로 생산성 높게 가공할 수 있다. 무연(無撚) 상태의 탄소 섬유 다발의 경우, 가공 속도 5m/분 이상으로 원사 상태에서의 폭의 약 2 내지 7배로 보강 섬유의 분산성 양호하게 개섬을 행할 수 있다.
폭 방향으로 복수개 배열된 보강 섬유 개섬사 (S)는, 폭 방향 진동 부여 기구 (604)에 의해, 폭 방향으로 진동하여 각 보강 섬유 개섬사 (S) 사이에 간극이 없는 개섬사 시트, 즉 보강 섬유가 분산되어 폭이 넓고 얇은 상태가 된 보강 섬유 시트재 (2)가 된다.
한편, 천 공급 기구 (607)은, 미리 소정의 단위 면적당 중량으로 제작된 천 (3)을 공급 롤로부터 풀어내고, 천 (3)을 도시하지 않은 히터에 의해 예비 가열한다. 가열 온도는, 분체상의 접착용 열가소성 수지재 (4)의 용융 온도보다 높고 천 (3)의 용융 온도보다 낮아지도록 설정된다. 가열한 천 (3)의 표면에 분체 산포 장치 (8)에 의해 분체상의 접착용 열가소성 수지재 (4)가 산포되고, 접착용 열가소성 수지재 (4)가 천 (3)의 표면에 부착되어 일부 용융됨으로써 가접착된다. 또한, 풀어낸 천 (3)에 접착용 열가소성 수지재 (4)를 산포한 후 천 (3)을 가열하여 가접착시킬 수도 있다.
그 후, 천 (3)은 반전 롤 (11)을 거친 후, 가접착된 한쪽면을 보강 섬유 시트재 (2)의 한쪽면에 접합하고, 가열 기구 (605)의 가열 롤 (9)에 밀착하여 주행한다. 가열 롤 (9)의 가열 온도는, 접착용 열가소성 수지재 (4)의 용융 온도보다 높고 천 (3)의 용융 온도보다 낮아지도록 설정되어 있으며, 가열 롤 (9)에 의해 보강 섬유 시트재 (2)의 한쪽면에 천 (3)이 접착용 열가소성 수지재 (4)에 의해 접착된 상태가 된다. 또한, 보강 섬유 시트재 (2)와 가열 롤 (9)의 사이에는, 이형용 시트재 공급 기구 (608)로부터 이형용 시트재 (7)이 공급된다. 그리고, 냉각 기구 (606)의 냉각 롤 (10)을 주행하여, 보강 섬유 시트재 (2)의 한쪽면에 천 (3)이 부착된 열가소성 수지 보강 시트재 (1)을 얻는다. 얻어진 열가소성 수지 보강 시트재 (1)은 보강 시트재 권취 기구 (610)에 의해 열가소성 수지 보강 시트재 권체 (1b)에 권취된다. 또한, 이형용 시트재 (7)은 이형용 시트재 권취 기구 (609)에 권취된다.
접착용 열가소성 수지재 (4)의 부착으로서는, 분체상의 접착용 열가소성 수지재를 사용하여 분체 산포 장치 (8)로 천 (3)의 표면에 정량을 균일하게 산포하여 이산적으로 부착시키는 방법 이외에, 접착용 열가소성 수지재를 용제 등에 녹여 용액상으로 하여, 용액을 천 (3)의 표면에 도포하고, 용제를 휘발시켜 보강 섬유 시트재 또는 열가소성 수지 시트재의 표면에 접착용 열가소성 수지재를 부착시키는 방법 등을 사용할 수도 있다. 또한, 접착용 열가소성 수지재 (4)는 시트재에 이산적으로 균일하게 분포되도록 부착시키는 것이 바람직하고, 나아가, 접착용 열가소성 수지재의 부착량이 천의 단위 면적당 1g/m2 내지 10g/m2가 되도록 설정한다.
도 3에 도시하는 예에서는, 보강 섬유 시트재의 개섬 공정에 이어서 천의 접착 공정을 행하도록 하고 있지만, 개섬하여 얻어진 보강 섬유 시트재를 일단 권취 롤러 등에 권취하고, 접착 공정에 있어서 권취 롤러로부터 보강 섬유 시트재를 풀어내어 천과 접착시키도록 할 수도 있다.
실시예
이하의 재료를 사용하여 열가소성 수지 보강 시트재를 제조하였다.
<사용 재료>
(보강 섬유 다발에 사용한 섬유 다발)
도레이 가부시끼가이샤제; T700SC-60E, 섬유 직경 약 7㎛, 섬유 개수 12000개
(천에 사용한 섬유 재료)
인다치(INDACHI)사제; NYF20D-IFBR, 융점 220 내지 240℃
(접착용 열가소성 수지재에 사용한 수지)
도요 센꼬 가부시끼가이샤제; 8HS(폴리아미드계 수지 분말), 융점 약 100℃
<제조 공정>
(1) 섬유 재료를 사용하여, 트리코트 편기(컬 마이어사제)에 의해 편성 밀도 65코스/인치로 상기한 편지 1과 마찬가지의 천을 편성하였다. 얻어진 천은, 폭 360mm에서 단위 면적당 중량이 약 18g/m2였으며, 기공 용적률은 약 92.7％였다. 천은 공급 롤에 권취하고, 천 공급 기구에 세팅하였다.
(2) 천 공급 기구로부터 천을 풀어내어 주행시키면서, 천을 히터에 의해 120℃로 가열하고, 분체 산포 장치를 사용하여, 접착용 열가소성 수지재를 천 표면에 이산적으로 균일하게 부착시키고, 천의 단위 면적당 약 3.3g/m2의 양을 가접착시켰다.
(3) 도 3에 도시하는 제조 공정으로, 보강 섬유 다발을 12개, 24mm 간격으로 세팅하고, 다수개를 동시에 공기 개섬하는 다수개 섬유 다발 개섬 기구 및 세로 방향 진동 부여 기구로 각각의 보강 섬유 다발을 폭 24mm의 보강 섬유 개섬사에 개섬하고, 그 후, 보강 섬유 개섬사를 폭 방향 진동 부여 기구로 폭 방향으로 진동시켜, 보강 섬유 개섬사간에 간극이 없는 보강 섬유 시트재를 얻었다. 얻어진 보강 섬유 시트재는 폭 288mm, 섬유 단위 면적당 중량(단위 면적당의 섬유 중량) 약 33g/m2였다.
(4) 도 3에 도시한 바와 같이, 얻어진 보강 섬유 시트재를 천과 중첩하도록 반송하고, 가열 롤의 가열 온도를 120℃로 설정하여, 보강 섬유 시트재의 한쪽면에 천의 가접착면을 밀착시키면서 약 10m/분의 주행 속도로 반송시킴으로써, 열가소성 수지 보강 시트재를 제조하였다.
<평가>
얻어진 열가소성 수지 보강 시트재는, 우선 보강 섬유 시트재를 구성하는 각 보강 섬유가 직진의 상태로 균일하게 분산되어 있었다. 천은 접착 불균일이 없는 균일한 접착 상태로 보강 섬유 시트재의 전체면에 부착되어, 보강 섬유 개섬사의 형태를 안정시키고 있었다. 보강 섬유 시트재에 균열이나 섬유 집속은 발생하지 않았다. 또한, 얻어진 열가소성 수지 보강 시트재는 컬되지 않고 평면 형상이 유지되어 있으며, 만곡 변형된 경우에도 유연성을 가짐과 함께 본래의 평면 상태로 되돌아가는 복원력을 구비하여, 취급이 양호하였다.
얻어진 열가소성 수지 보강 시트재를 그대로 사용하여 성형품을 성형한 경우, Vf값은 50％가 되고, 얇고 폭이 넓게 형성된 보강 섬유 시트재의 경우에도 높은 Vf값을 설정할 수 있는 것을 알 수 있었다.
1…열가소성 수지 보강 시트재, 2…보강 섬유 시트재, 3…천, 4…접착용 열가소성 수지재, 7…이형용 시트재, 8…분체 산포 장치, 9…가열 롤, 10…냉각 롤, 11…반전 롤, S…보강 섬유 개섬사, 600…열가소성 수지 보강 시트재 제조 장치, 601…다수개 섬유 다발 공급 기구, 602…다수개 섬유 다발 개섬 기구, 603…세로 방향 진동 부여 기구, 604…폭 방향 진동 부여 기구, 605…가열 기구, 606…냉각 기구, 607…천 공급 기구, 608…이형용 시트재 공급 기구, 609…이형용 시트재 권취 기구, 610…보강 시트재 권취 기구

Claims (9)

  1. 복수의 보강 섬유가 소정 방향으로 정렬되어 시트상으로 형성됨과 함께 단위 면적당 중량이 80g/m2 이하인 보강 섬유 시트재와, 섬도가 5.6 데시텍스 내지 84 데시텍스인 열가소성 수지 섬유 재료를 포함함과 함께 단위 면적당 중량이 5g/m2 내지 90g/m2인 천과, 상기 천의 용융 온도보다 낮은 온도에서 용융 또는 연화됨과 함께 상기 보강 섬유 시트재 및 상기 천을 이산적(離散的)으로 부착시키는 접착용 열가소성 수지재를 구비하는 열가소성 수지 보강 시트재.
  2. 제1항에 있어서, 상기 천은, 기공 용적률이 50％ 이상인 열가소성 수지 보강 시트재.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 천은 편지(編地)인 열가소성 수지 보강 시트재.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보강 섬유 시트재는, 단면 두께가 상기 보강 섬유의 직경의 10배 이내로 설정되어 있는 열가소성 수지 보강 시트재.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 접착용 열가소성 수지재의 부착량은, 상기 천의 단위 면적당 1g/m2 내지 10g/m2인 열가소성 수지 보강 시트재.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 열가소성 수지 보강 시트재가 복수매 적층하여 형성되어, 일체화되어 있는 열가소성 수지 다층 보강 시트재.
  7. 제6항에 있어서, 상기 열가소성 수지 보강 시트재는, 상기 보강 섬유 시트재가 정렬된 방향이 각각 다축이 되도록 적층되어 있는 열가소성 수지 다층 보강 시트재.
  8. 섬도가 5.6 데시텍스 내지 84 데시텍스인 열가소성 수지 섬유 재료를 포함함과 함께 단위 면적당 중량이 5g/m2 내지 90g/m2인 천을 가열하여 당해 천의 용융 온도보다 낮은 온도에서 용융 또는 연화되는 분체상의 접착용 열가소성 수지재를 당해 천의 표면에 이산적으로 가접착시키는 가접착 공정과,
    복수의 보강 섬유를 소정 방향으로 정렬시켜 시트상으로 형성된 보강 섬유 시트재 및 상기 천을 접촉시켜, 상기 천의 용융 온도보다 낮은 온도에서 가열하여 가접착된 상기 접착용 열가소성 수지재를 용융시킴으로써 상기 보강 섬유 시트재 및 상기 천을 부착시키는 부착 공정
    을 포함하는 열가소성 수지 보강 시트재의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 가접착 공정에서는, 상기 접착용 열가소성 수지재를 상기 천의 단위 면적당 1g/m2 내지 10g/m2 부착시키는 열가소성 수지 보강 시트재의 제조 방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10384400B2 (en) 2015-12-16 2019-08-20 Hyundai Motor Company Thermoplastic resin composite and preparation method of thermoplastic resin composite
US11019548B2 (en) 2017-11-24 2021-05-25 Samsung Electronics Co., Ltd. Electronic device and communication method thereof

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6720158B2 (ja) * 2014-10-18 2020-07-08 エーリコン テクスティル ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー コマンディートゲゼルシャフトＯｅｒｌｉｋｏｎ Ｔｅｘｔｉｌｅ ＧｍｂＨ ＆ Ｃｏ． ＫＧ ポリアミド溶融物からマルチフィラメント糸を製造する方法および装置
EP3981280B1 (en) * 2016-11-09 2024-07-31 NIKE Innovate C.V. An article comprising a reflowed material and an anionic dyed element, and processes for making the same
RU178830U1 (ru) * 2017-07-27 2018-04-19 Акционерное общество "Препрег-Современные Композиционные Материалы" (АО "Препрег-СКМ") Мультиаксиальная ткань
CN112399917B (zh) * 2018-07-03 2023-06-13 福美化学工业株式会社 Cfrp片材、使用cfrp片材的层叠体及cfrp片材的制造方法
CN117944283A (zh) * 2019-05-23 2024-04-30 东丽株式会社 纤维增强树脂基材、一体化成型品及纤维增强树脂基材的制造方法
JPWO2021095623A1 (ko) 2019-11-11 2021-05-20

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06322160A (ja) 1993-05-14 1994-11-22 Yamaha Corp 繊維強化熱可塑性樹脂用プリプレグリボンおよびプリプレグ
JP2000085044A (ja) * 1998-09-16 2000-03-28 Toray Ind Inc 多層強化繊維シートおよび構造物の補修・補強方法
JP2008221833A (ja) 2007-02-15 2008-09-25 Fukui Prefecture 熱可塑性樹脂補強シート材及びその製造方法、並びに熱可塑性樹脂多層補強シート材

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2213775B1 (en) 2003-07-08 2011-11-23 Fukui Prefectural Government Method of producing a spread multi-filament bundle and an apparatus used in the same
EP1885553A2 (en) * 2005-05-18 2008-02-13 Composix Co. Ballistic laminate structure
JP2007182661A (ja) * 2005-12-09 2007-07-19 Toray Ind Inc 多軸成形材料、プリフォーム、ｆｒｐおよびそれらの製造方法
US20100215887A1 (en) * 2006-11-22 2010-08-26 Fukui Prefectural Government Reinforced thermoplastic-resin multilayer sheet material, process for producing the same, and method of forming molded thermoplastic-resin composite material
US11407199B2 (en) * 2009-04-15 2022-08-09 The Boeing Company Metal-coated fabrics for fiber-metal laminates
JP5851714B2 (ja) * 2011-05-11 2016-02-03 帝人株式会社 繊維強化樹脂成形用材料

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06322160A (ja) 1993-05-14 1994-11-22 Yamaha Corp 繊維強化熱可塑性樹脂用プリプレグリボンおよびプリプレグ
JP2000085044A (ja) * 1998-09-16 2000-03-28 Toray Ind Inc 多層強化繊維シートおよび構造物の補修・補強方法
JP2008221833A (ja) 2007-02-15 2008-09-25 Fukui Prefecture 熱可塑性樹脂補強シート材及びその製造方法、並びに熱可塑性樹脂多層補強シート材

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10384400B2 (en) 2015-12-16 2019-08-20 Hyundai Motor Company Thermoplastic resin composite and preparation method of thermoplastic resin composite
US11019548B2 (en) 2017-11-24 2021-05-25 Samsung Electronics Co., Ltd. Electronic device and communication method thereof
US11218938B2 (en) 2017-11-24 2022-01-04 Samsung Electronics Co., Ltd. Electronic device and communication method thereof

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