WO2011031039A2 - 열가소성 복합판재와 그 성형장치 및 성형방법 - Google Patents

열가소성 복합판재와 그 성형장치 및 성형방법 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a thermoplastic composite plate, and more particularly, to a composite plate material, a molding apparatus, and a molding method into which a concave-convex reinforcing sheet having concave-convex portions is provided in a resin layer.
  • thermoplastic resins have excellent chemical resistance and moldability, but heat resistance and mechanical strength are relatively weak. Due to the characteristics of the thermoplastic resin, it cannot be applied as it is in a field requiring high strength, and has been used by reinforcing strength with various organic and inorganic materials.
  • a typical example of a method of reinforcing strength using reinforcing fibers is to reinforce strength by adding and mixing thermoplastic resin and reinforcing fiber together in a kneading equipment such as an extruder.
  • the strength of the reinforcing fibers is not significantly improved because most of the reinforcing fibers are significantly damaged by the screw in the extruder during melting and kneading, and the reinforcing fibers of 1 mm or less are mixed with the thermoplastic resin.
  • Figure 1 shows a composite plate having a conventional reinforcing sheet. Such composite boards may be used on their own or as intermediate materials for forming the final product. As shown in the conventional composite plate 10, the reinforcing sheet 14 in the resin layer 12 in the form of a flat plate to reinforce the strength of the resin layer 12.
  • the conventional sheet material is not easily broken due to the reinforcing sheet when subjected to an external force, the crack (C) is generated in the resin layer, the crack (C) generated as shown in Figure 1, the resin layer 12 and It grows along the reinforcement sheet 14, and peels off between the resin layer 12 and the reinforcement sheet 14. This peeling phenomenon shortens the life of the product and reduces the reliability of the product.
  • the present invention is to solve this problem, and to provide a thermoplastic composite plate member and its molding apparatus and molding method that does not easily cause breakage such as peeling between the reinforcing sheet and the resin layer even under external force.
  • the thermoplastic composite sheet molding apparatus for achieving the above object is a pair of forming rollers having an extruder for melting and kneading a resin composition, a forming protrusion and a forming groove for forming an uneven portion in a resin reinforcing sheet.
  • Mixer having a, including a reinforcing sheet feeder for supplying the reinforcing sheet between the pair of forming rollers.
  • the extruder has a melting space for containing the resin composition, a heater for heating the resin composition contained in the melting space, and kneading means provided in the melting space for kneading the resin composition.
  • the pair of forming rollers may be disposed in the mixing space.
  • the forming rollers may be arranged in a plurality in the mixing space to make a pair by pair.
  • the mixer further includes a sheet supply port for supplying the uneven reinforcement sheet between the pair of forming rollers, wherein the gap between the sheet supply port, the pair of forming rollers, and the discharge port may be sequentially arranged in a row. have.
  • the kneading means includes a pair of screws rotatably installed in the melting space, wherein the extruder is disposed between the melting space and the mixing space to supply the resin melt made in the melting space to the mixing space. It may be connected to the mixer through a resin supply port provided.
  • the screw and the forming roller may be connected to the same axis and rotate by the same drive source.
  • the molding apparatus of the thermoplastic composite sheet according to the present invention may further include a preheating heater for preheating the uneven reinforcement sheet supplied to the pair of forming rollers.
  • thermoplastic composite sheet for achieving the above object, (a) supplying a resin composition to the extruder, (b) melting and kneading the resin composition supplied to the extruder to prepare a resin melt (C) supplying the resin reinforcing sheet between the pair of forming rollers having a molding protrusion and a forming groove to form an uneven portion in the reinforcing sheet, and (d) the uneven reinforcing sheet made in step (c). And supplying the resin melt together with the mixing space to inject the uneven reinforcement sheet into the resin melt, (e) discharging the intermediate molding into which the uneven reinforcement sheet is introduced into the resin melt from the mixing space, (f ) Hardening the intermediate molding.
  • the molding method of the thermoplastic composite sheet according to the present invention may further include preheating the reinforcing sheet before the step (c).
  • the pair of forming rollers may be installed in the mixing space so that step (c) may be performed in the resin melt.
  • the step (d) may include a step of injecting a plurality of the uneven reinforcement sheet into the resin melt.
  • the forming rollers may be arranged in the mixing space in a plurality of pairs so that the steps (c) and (d) may be performed in the mixing space, and the plurality of reinforcing sheets may be supplied while supplying the resin melt to the mixing space. It can supply between several shaping rollers.
  • the resin composition may be selected from the group consisting of thermoplastic resins reinforced with thermoplastic resins or reinforcing fibers and mixtures thereof.
  • the reinforcing sheet may be a prepreg in which the reinforcing fibers are impregnated in the thermoplastic resin, or a woven form using the prepreg.
  • thermoplastic composite sheet according to the present invention for achieving the above object includes a thermoplastic resin layer and a reinforcing sheet disposed inside the thermoplastic resin layer, and the reinforcing sheet has an uneven portion.
  • thermoplastic composite sheet molding apparatus can easily and conveniently manufacture a composite sheet in which a reinforcing sheet having various irregularities in the resin layer is introduced.
  • thermoplastic composite plate according to the present invention since the reinforcing sheet for reinforcing the strength of the resin layer has an uneven portion, problems such as breakage due to external force or peeling of the resin layer and the reinforcing sheet are reduced as compared with the conventional composite plate. Therefore, even in the final molded article, it is possible to realize better physical properties by molding using the composite plate according to the present invention than using a conventional composite plate.
  • 1 is a cross-sectional view showing a conventional composite plate.
  • Figure 2 is a front view showing a molding apparatus of a thermoplastic composite sheet according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a plan view showing a molding apparatus of a thermoplastic composite sheet according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a side cross-sectional view showing a part of a molding apparatus of a thermoplastic composite sheet according to an embodiment of the present invention.
  • thermoplastic composite sheet is for explaining the operation of the apparatus for molding a thermoplastic composite sheet according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 6 is a cross-sectional view showing a thermoplastic composite sheet made through a molding apparatus of a thermoplastic composite sheet according to an embodiment of the present invention.
  • thermoplastic composite sheet 7 is a plan view showing an important part of the apparatus for molding a thermoplastic composite sheet according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a front view showing a molding apparatus of a thermoplastic composite sheet according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing a composite plate having an uneven reinforcement sheet provided with other uneven portions.
  • mixer 151 mixing space
  • thermoplastic composite sheet according to an embodiment of the present invention, a molding apparatus thereof, and a molding method will be described with reference to the accompanying drawings.
  • Figure 2 is a front view showing a molding apparatus of a thermoplastic composite sheet according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is a plan view showing a molding apparatus of a thermoplastic composite sheet according to an embodiment of the present invention.
  • the molding apparatus 100 of the thermoplastic composite sheet according to an embodiment of the present invention the extruder 110 for melting and kneading the resin composition, the resin reinforcement sheet 40 Mixer 150 for mixing the concave-convex portion 41, the concave-convex reinforcing sheet 45 made in the molding machine 140 into the resin melt 30 made in the extruder 110, the mixer 150, the mixer A reinforcing sheet feeder 160 for supplying the reinforcing sheet 40 to 150, and a controller 170 for controlling the overall operation of the apparatus.
  • the resin composition may be selected from the group consisting of thermoplastic resins reinforced with thermoplastic resins or reinforcing fibers and mixtures thereof.
  • This resin composition may be supplied to the extruder 110 in the form of pellets.
  • the thermoplastic resin a polyolefin resin, a polyamide resin, a polypropylene resin, a polyethylene resin, a polyester resin, a polyphenylene sulfide resin or a mixture of these resins may be used.
  • reinforcing sheet 40 various reinforcing fiber mixtures may be used, such as prepregs in which reinforcing fibers are impregnated with a thermoplastic resin, sheets woven using the prepregs, sheets prepared using reinforcing fibers and thermoplastic resins, and the like.
  • Reinforcing fibers include natural fiber, glass fiber, carbon fiber, graphite fiber, metal fiber, aramid fiber, Ultra High Molecular Weight Polyethylene (PE), Pan (Polyacrylonitrile) fiber, Arylene fiber, Poly Ether Ether Ketone (PEEK) Fibers, rayon fibers, basalt fibers or mixtures of these fibers may be used.
  • the extruder 110 is melted to knead the resin composition, a housing 111 having a melting space 112 in which the resin composition is melted, a heater 113 for heating the resin composition supplied to the melting space 112, and a resin composition. It includes a pair of screws 120, 125 installed in the space 112.
  • a hopper 114 for supplying a resin composition is coupled to an upper side of the housing 111, and the hopper 114 is connected to the melting space 112 through the resin inlet 115.
  • One end of the housing 111 is connected to the mixer 150.
  • the heater 113 is disposed on the outer circumferential surface of the housing 111 to supply heat to the melting space 112.
  • the heater 113 is controlled by the controller 170.
  • the pair of screws 120 and 125 are disposed in parallel to each other, and include the blades 122 and 127 provided on the outer circumferential surfaces of the rotation shafts 121 and 126 and the rotation shafts 121 and 126. These first screw 120 and the second screw 125 are rotated in different directions by the drive source 130, 135 installed on the outside of the housing 111. That is, when viewed from the mixer 150 side, the first screw 120 rotates clockwise and the second screw 125 rotates counterclockwise.
  • the drive sources 130 and 135 are controlled by the controller 170.
  • the blades 120 (125) of each screw 120, 125 in order to transfer to the mixer 150 while kneading the resin composition introduced through the resin inlet 115, the screw 120, 125 rotating in different directions. 127 are arranged in different spiral directions.
  • the mixer 150 is supplied with the resin melt 30 in a completely molten form.
  • the power transmission structure for rotating the pair of screws 120, 125 may be changed to those of various structures capable of rotating the conventional shaft in addition to those shown. And the pair of screws 120, 125 may be changed to the kneading means of the other structure that can be transported while kneading the resin composition.
  • the molding machine 140 includes a pair of forming rollers 141 and 145 rotatably installed in the mixing space 151 of the mixer 150.
  • the extruder 110 and the mixer 150 connect the resin supply port 152 connecting the melting space 112 and the mixing space 151 to supply the resin melt 30 from the extruder 110 to the mixer 150. Connected through.
  • the rotating shaft 121 of the first screw 120 extends into the mixing space 151 through the resin supply port 152 and is integrally coupled with the first forming roller 141.
  • the rotating shaft 126 of the second screw 125 extends into the mixing space 151 through the resin supply port 152 and is integrally coupled with the second forming roller 145. Accordingly, the first screw 120 and the first forming roller 141 rotate with one driving source 130, and the second screw 125 and the second forming roller 145 have another driving source 135. Works.
  • the first forming roller 141 and the second forming roller 145 are formed with a plurality of forming protrusions 142 and 146 and a plurality of forming grooves 143 for forming the uneven portion 41 in the reinforcing sheet 40. 147).
  • the plurality of forming protrusions 142 and 146 and the plurality of forming grooves 143 and 147 are alternately arranged along the axial direction. 3 and 4, the forming protrusion 142 of the first forming roller 141 is accommodated in the forming groove 147 of the second forming roller 145, the second forming roller 145 of The forming protrusion 146 is accommodated in the forming groove 143 of the first forming roller 141.
  • the reinforcing sheet 40 supplied to the gap 149 between the first forming roller 141 and the second forming roller 145 is formed by the forming protrusion 142 and the second forming roller of the first forming roller 141. It is partially bent while being compressed by the forming protrusion 146 of 145.
  • the mixer 150 has an uneven reinforcement sheet 45 in the sheet supply port 153 and the resin melt 30 for supplying the reinforcing sheet 40 to the mixing space 151.
  • the intermediate molding 20 is a concave-convex reinforcing sheet 45 is disposed in the middle of the resin melt 30.
  • the reinforcing sheet 40 supplied to the mixing space 151 is smoothly supplied to the gap 149 between the pair of forming rollers 141 and 145, so that the intermediate molding 20 can be smoothly discharged.
  • the sheet supply port 153, the gap 149, and the discharge port 154 are arranged in a row in order.
  • a bottleneck 155 is provided between the mixing space 151 and the outlet 154 to guide the resin melt 30 and the uneven reinforcement sheet 45 to the outlet 154.
  • the resin melt 30 is concentrated to the outlet 154 through the bottleneck 155, and the uneven reinforcement sheet 45 pushed toward the outlet 154 by the pair of forming rollers 141 and 145 is the outlet 154.
  • the thickness of the intermediate molding 20 discharged through the outlet 154 is determined by the thickness of the outlet 154.
  • the reinforcing sheet feeder 160 is installed above the sheet supply port 153 of the mixer 150.
  • the reinforcing sheet feeder 160 sequentially supplies the reinforcing sheet 40 to the mixing space 151 through the sheet supply opening 153.
  • a preheating heater 165 is provided between the reinforcing sheet feeder 160 and the mixer 150 to preheat the reinforcing sheet 40 supplied to the sheet supply opening 153.
  • the preheater 165 heats the reinforcing sheet 40 so that the reinforcing sheet 40 may be smoothly deformed by the molding machine 140.
  • thermoplastic composite sheet 25 using the apparatus 100 for forming a thermoplastic composite sheet according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
  • the resin composition introduced into the melting space 112 through the resin inlet 115 is transferred toward the mixer 150.
  • the resin composition transferred to the mixer 150 is melted by the heat provided by the heater 113.
  • the resin melt 30 made in the melting space 112 is supplied to the mixing space 151 of the mixer 150 through the resin supply port 152. Therefore, the mixing space 151 is filled with the resin melt 30. While the resin melt 30 is supplied to the mixing space 151, the reinforcing sheet 40 discharged from the reinforcing sheet feeder 160 passes through the preheating heater 165 to the sheet supply port 153 of the mixer 150. Is committed.
  • the reinforcing sheet 40 introduced into the sheet supply port 153 is supplied between the first forming roller 141 and the second forming roller 145. At this time, the first forming roller 141 and the second forming roller 145, as shown in Figure 4, while the discharge in the reinforcing sheet 40 is introduced through the sheet supply port 153 while rotating in different directions ( 154).
  • the uneven portion 41 is provided in the reinforcing sheet 40 passing between the first forming roller 141 and the second forming roller 145, and the uneven reinforcing sheet 45 thus formed is a resin melt 30. It is discharged to the outlet 154 together with the resin melt 30 in a covered state.
  • the thermoplastic composite sheet 25 having the uneven reinforcement sheet 45 disposed in the middle of the resin layer 35 as illustrated in FIG. 6. ) Is completed.
  • a cutter, a compression roller, or the like for cutting the resin melt 30 or the intermediate molding 20 discharged through the outlet 154 may be installed at the lower portion of the mixer 150.
  • FIG. 7 is a plan view showing an important part of the apparatus for molding a thermoplastic composite sheet according to another embodiment of the present invention.
  • the molding apparatus 100 ′ of the thermoplastic composite sheet shown in FIG. 7 has a number of screws 120, 125, and forming rollers 141, 145 when compared with the molding apparatus 100 of the thermoplastic composite sheet. It is different.
  • the two pairs of forming rollers 141 and 145 are disposed in the mixer 150 ′, a composite plate having two uneven reinforcement sheets 45 arranged in parallel in the resin layer 35 may be manufactured.
  • increasing the number of pairs of forming rollers makes it possible to produce composite plates having more uneven reinforcement sheets 45.
  • the molding machine 140 is shown as being installed inside the mixing space 151 of the mixer 150 in the illustrated and described embodiment, the molding machine 140 may be installed outside the mixer 150. In this case, after forming the concave-convex portion 41 in the reinforcing sheet 40 by using the molding machine 140, it is supplied to the inside of the mixer 150 together with the resin melt 30.
  • Figure 8 shows a molding apparatus of a thermoplastic composite sheet according to another embodiment of the present invention.
  • the apparatus 200 for forming a thermoplastic composite sheet illustrated in FIG. 8 is the same as the apparatus 100 for forming a thermoplastic composite sheet illustrated in FIG. 2, except that the extruder 210 and the mixer 250 are separated from each other. And the molding machine 240 is operated by a separate drive source 230 is different.
  • the extruder 210 is provided with a resin outlet 116 for discharging the resin melt 30, and the mixer 250 has a resin supply port for supplying the resin melt 30 discharged from the resin outlet 116. 152 'is provided.
  • the molding apparatus 200 of such a thermoplastic composite plate can be used as it is without changing the conventional extruder.
  • Figure 9 shows a composite plate having a concave-convex reinforcing sheet is different in the shape of the concave-convex portion.
  • the uneven reinforcing sheet 45 'of the composite plate 25' shown in FIG. 9 is formed in a curved shape in which the uneven portion 41 'is gently curved.
  • the shape of the forming protrusions 142 and 146 and the forming grooves 143 and 147 provided in the forming rollers 141 and 145 may be modified to create an uneven reinforcement sheet having irregularities of various shapes.
  • thermoplastic composite sheet molding apparatus can easily and conveniently manufacture a composite sheet material into which a reinforcing sheet having various irregularities in the resin layer is introduced.
  • the composite sheet thus produced has a risk of damage due to external force, compared with the conventional composite sheet because the reinforced sheet for reinforcing the strength of the resin layer has an uneven portion.

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Abstract

열가소성 복합판재와 그 성형장치 및 성형방법이 개시된다. 본 발명에 의한 열가소성 복합판재 성형장치는, 수지 조성물을 용융 및 혼련하기 위한 압출기, 수지 강화용 강화시트에 요철부를 형성하기 위한 성형돌기 및 성형홈을 갖는 한 쌍의 성형롤러, 압출기에서 만들어진 수지 용융물과 한 쌍의 성형롤러에 의해 요철부가 마련된 요철 강화시트가 함께 수용되는 혼합공간 및 수지 용융물 속에 요철 강화시트가 투입된 중간 성형물을 혼합공간에서 배출하기 위한 배출구를 갖는 혼합기, 한 쌍의 성형롤러 사이로 강화시트를 공급하기 위한 강화시트 공급기를 포함한다. 본 발명에 의할 경우, 수지층 내부에 다양한 형태의 요철부를 갖는 강화시트가 투입된 복합판재를 쉽고 편리하게 제조할 수 있다.

Description

열가소성 복합판재와 그 성형장치 및 성형방법
본 발명은 열가소성 복합판재에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수지층의 내부에 요철부가 마련된 요철 강화시트가 투입된 복합판재와 그 성형장치 및 성형방법에 대한 것이다.
산업계 전반에 걸쳐 합성수지의 사용은 광범위하게 이루어지고 있으며, 합성수지를 이용한 성형품은 금속 등이 적용되던 분야에서 그 사용이 빠른 속도로 증가하고 있다.
이러한 합성수지 성형품이 해결해야할 과제는 크게 경량화와 물성의 향상에 관한 것으로 요약할 수 있다. 적용분야에 따라 차이는 있지만 점차 가벼우면서도 강도가 강한 재질이 요구되고 있으며, 특히 자동차, 전자, 정밀기계 부품 등의 영역에서 이러한 요구가 증대하고 있다.
다양한 합성수지 중에서도 열가소성 수지는 내약품성 및 성형성이 우수한 특성을 갖지만, 내열성이나 기계적 강도는 상대적으로 취약하다. 이러한 열가소성 수지의 특성으로 인하여 고강도가 요구되는 분야에는 그대로 적용할 수 없으며, 다양한 유기물 및 무기물로 강도를 보강하여 사용하여 왔다.
특히 강화섬유를 이용하여 강도를 보강하는 것에 관하여 다양한 시도가 있어 왔다. 강화섬유를 이용하여 강도를 보강함에 있어서 강화섬유의 함량 조절과 더불어 최종 성형품에 강화섬유가 파손이 되지 않고 길이가 긴형태로 함유되는 것이 매우 중요하다.
강화섬유를 이용하여 강도를 보강하는 방법의 전형적인 예는 압출기 등의 혼련장비에 열가소성 수지와 강화섬유를 같이 투입 및 혼합하여 강도를 보강하는 것이다. 그러나 이러한 방법의 경우 용융 및 혼련 과정에서 압출기 내의 스크류에 의하여 대부분의 강화섬유가 현저히 파손되어 1mm 이하의 강화섬유가 열가소성 수지에 혼합되므로 강도가 충분히 개선되지 못한다.
다른 방법으로, 강화섬유가 긴형태로 함유된 얇은 강화시트를 수지층에 적층하는 방법이 있다. 이러한 방법은 강화시트를 성형기 내에 넣고 성형기에 용융된 수지를 주입하여 수지층 내에 강화시트가 위치하도록 한다.
도 1은 종래 강화시트를 갖는 복합판재를 나타낸 것이다. 이러한 복합판재는 그 자체로 활용되거나, 최종 제품을 성형하기 위한 중간재로 활용되기도 한다. 도시된 것과 같이 종래의 복합판재(10)는 수지층(12) 내에 강화시트(14)가 평판 형태로 위치하여 수지층(12)의 강도를 보강한다.
그런데 종래의 판재는 외력을 받을 때 강화시트 때문에 쉽게 부러지지는 않지만, 수지층에 크랙(C)이 발생하게 되고, 발생된 크랙(C)은 도 1에 도시된 것과 같이, 수지층(12)과 강화시트(14) 사이를 따라 성장하여 수지층(12)과 강화시트(14)의 사이를 박리시키게 된다. 이러한 박리 현상은 제품의 수명을 단축시키고, 제품의 신뢰성을 떨어뜨리게 된다.
본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, 외력을 받더라도 강화시트와 수지층 사이의 박리 등의 파손이 쉽게 발생하지 않는 열가소성 복합판재와 그 성형장치 및 성형방법을 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 열가소성 복합판재 성형장치는, 수지 조성물을 용융 및 혼련하기 위한 압출기, 수지 강화용 강화시트에 요철부를 형성하기 위한 성형돌기 및 성형홈을 갖는 한 쌍의 성형롤러, 상기 압출기에서 만들어진 수지 용융물과 상기 한 쌍의 성형롤러에 의해 요철부가 마련된 요철 강화시트가 함께 수용되는 혼합공간 및 상기 수지 용융물 속에 상기 요철 강화시트가 투입된 중간 성형물을 상기 혼합공간에서 배출하기 위한 배출구를 갖는 혼합기, 상기 한 쌍의 성형롤러 사이로 상기 강화시트를 공급하기 위한 강화시트 공급기를 포함한다. 상기 압출기는 상기 수지 조성물을 수용하는 용융공간, 상기 용융공간에 수용된 수지 조성물을 가열하는 히터, 상기 수지 조성물을 혼련하기 위해 상기 용융공간에 설치되는 혼련수단을 갖는다.
상기 한 쌍의 성형롤러는 상기 혼합공간에 배치될 수 있다.
상기 성형롤러는 한 쌍씩 짝을 이루도록 복수가 상기 혼합공간에 배치될 수 있다.
상기 혼합기는 상기 요철 강화시트를 상기 한 쌍의 성형롤러 사이로 공급하기 위한 시트 공급구를 더 포함하고, 상기 시트 공급구, 상기 한 쌍의 성형롤러 사이의 틈새 및 상기 배출구는 일렬로 차례로 배치될 수 있다.
상기 혼련수단은 상기 용융공간에 회전 가능하게 설치되는 한 쌍의 스크류를 포함하고, 상기 압출기는 상기 용융공간에서 만들어진 상기 수지 용융물을 상기 혼합공간에 공급하기 위해 상기 용융공간과 상기 혼합공간의 사이에 마련되는 수지 공급구를 통해 상기 혼합기와 연결될 수 있다.
상기 스크류와 상기 성형롤러는 동일축으로 연결되어 동일 구동원에 의해 회전할 수 있다.
본 발명에 의한 열가소성 복합판재의 성형장치는, 상기 한 쌍의 성형롤러로 공급되는 상기 요철 강화시트를 예열하기 위한 예열히터를 더 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 열가소성 복합판재의 성형방법은, (a) 압출기에 수지 조성물을 공급하는 단계, (b) 상기 압출기에 공급된 상기 수지 조성물을 용융 및 혼련하여 수지 용융물을 준비하는 단계, (c) 수지 강화용 강화시트를 성형돌기 및 성형홈을 갖는 한 쌍의 성형롤러 사이로 공급하여 상기 강화시트에 요철부를 형성하는 단계, (d) 상기 (c) 단계에서 만들어진 요철 강화시트와 상기 수지 용융물을 혼합공간에 함께 공급하여 상기 수지 용융물 속에 상기 요철 강화시트를 투입하는 단계, (e) 상기 수지 용융물 속에 상기 요철 강화시트가 투입된 중간 성형물을 상기 혼합공간에서 배출하는 단계, (f) 상기 중간 성형물을 경화시키는 단계를 포함한다.
본 발명에 의한 열가소성 복합판재의 성형방법은 상기 (c) 단계 전에, 상기 강화시트를 예열하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 (c) 단계가 상기 수지 용융물 속에서 수행될 수 있도록 상기 한 쌍의 성형롤러는 상기 혼합공간에 설치될 수 있다.
상기 (d) 단계는 상기 요철 강화시트를 복수로 상기 수지 용융물 속에 투입하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 (c) 단계 및 상기 (d) 단계가 상기 혼합공간에서 수행될 수 있도록 상기 성형롤러를 여러 쌍 상기 혼합공간에 배치하고, 상기 수지 용융물을 상기 혼합공간에 공급하면서 상기 복수의 강화시트를 상기 복수의 성형롤러 사이에 공급할 수 있다.
상기 수지 조성물은 열가소성 수지나 강화섬유로 보강된 열가소성 수지 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택될 수 있다.
상기 강화시트는 강화섬유가 열가소성 수지에 함침된 프리프레그이거나, 상기 프리프레그를 이용하여 직조한 형태인 것일 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 열가소성 복합판재는 열가소성 수지층 및 상기 열가소성 수지층의 내부에 배치된 강화시트를 포함하고, 상기 강화시트는 요철부를 갖는다.
이와 같이, 본 발명에 의한 열가소성 복합판재 성형장치는 수지층 내부에 다양한 형태의 요철부를 갖는 강화시트가 투입된 복합판재를 쉽고 편리하게 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 열가소성 복합판재는 수지층의 강도를 보강하기 위한 강화시트가 요철부를 갖기 때문에 종래의 복합판재에 비해 외력에 의해 파손되거나 수지층과 강화시트가 박리되는 등의 문제가 줄어든다. 따라서 최종 성형품에서도 종래의 복합판재를 이용하는 것보다 본 발명에 따른 복합판재를 이용하여 성형하는 것이 보다 우수한 물성을 구현할 수 있게 된다.
도 1은 종래 복합판재를 나타낸 단면도이다.
도 2은 본 발명의 일실시예에 의한 열가소성 복합판재의 성형장치를 나타낸 정면도이다.
도 3는 본 발명의 일실시예에 의한 열가소성 복합판재의 성형장치를 나타낸 평면도이다.
도 4은 본 발명의 일실시예에 의한 열가소성 복합판재의 성형장치의 일부를 나타낸 측단면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 열가소성 복합판재의 성형장치의 작용을 설명하기 위한 것이다.
도 6는 본 발명의 일실시예에 의한 열가소성 복합판재의 성형장치를 통해 만들어진 열가소성 복합판재를 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 열가소성 복합판재의 성형장치의 중요부를 나타낸 평면도이다.
도 8은 본 발명의 또다른 실시예에 의한 열가소성 복합판재의 성형장치를 나타낸 정면도이다.
도 9는 다른 형태의 요철부가 마련된 요철 강화시트를 갖는 복합판재를 나타낸 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 성형장치 110 : 압출기
111 : 하우징 112 : 용융공간
113 : 히터 115 : 수지 투입구
120, 125 : 제 1, 2 스크류 121, 126 : 회전축
122, 127 : 날개 130, 135 : 구동원
140 : 성형기 141, 145 : 제 1, 2 성형롤러
142, 146 : 성형돌기 143, 147 : 성형홈
150 : 혼합기 151 : 혼합공간
152 : 수지 공급구 153 : 시트 공급구
154 : 배출구 155 : 병목부
160 : 강화시트 공급기 165 : 예열히터
170 : 제어기
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 의한 열가소성 복합판재와 그 성형장치 및 성형방법에 대하여 설명한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되거나 단순화되어 나타날 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들은 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 열가소성 복합판재의 성형장치를 나타낸 정면도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 열가소성 복합판재의 성형장치를 나타낸 평면도이다.
도 2 및 도 3에 도시된 것과 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 열가소성 복합판재의 성형장치(100)는, 수지 조성물을 용융 및 혼련하기 위한 압출기(110), 수지 강화용 강화시트(40)에 요철부(41)를 성형하기 위한 성형기(140), 압출기(110)에서 만들어진 수지 용융물(30) 속에 성형기(140)에서 만들어진 요철 강화시트(45)를 투입하기 위한 혼합기(150), 혼합기(150)로 강화시트(40)를 공급하기 위한 강화시트 공급기(160), 장치의 전반적인 동작을 제어하기 위한 제어기(170)를 포함한다.
여기에서, 수지 조성물은 열가소성 수지나 강화섬유로 보강된 열가소성 수지 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 이러한 수지 조성물은 펠렛 형태로 압출기(110)에 공급될 수 있다. 그리고 열가소성 수지로는 폴리올레핀 수지, 폴리아미드 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리페닐렌설파이드 수지 또는 이들 수지의 혼합물 등이 이용될 수 있다.
강화시트(40)로는 강화섬유가 열가소성 수지에 함침된 프리프레그, 상기 프리프레그를 이용하여 직조한 시트, 강화섬유와 열가소성 수지를 이용하여 제조한 시트 등 다양한 강화섬유 혼합물이 이용될 수 있다. 강화섬유로는 천연섬유, 유리섬유, 탄소섬유, 그래파이트섬유, 금속섬유, 아라미드섬유, 초고분자량PE(Ultra High Molecular Weight Polyethylene), Pan(Polyacrylonitrile)섬유, 아릴레이드섬유, PEEK(Poly Ether Ether Ketone)섬유, 레이온섬유, 바살트섬유 또는 이들 섬유의 혼합물이 이용될 수 있다.
압출기(110)는 수지 조성물이 수용되어 용융되는 용융공간(112)을 갖는 하우징(111), 용융공간(112)으로 공급된 수지 조성물을 가열하기 위한 히터(113), 수지 조성물을 혼련시키기 위해 용융공간(112) 내에 설치되는 한 쌍의 스크류(120)(125)를 포함한다. 하우징(111)의 상부 일측에는 수지 조성물을 공급하기 위한 호퍼(114)가 결합되고, 이 호퍼(114)는 수지 투입구(115)를 통해 용융공간(112)과 연결된다. 하우징(111)의 일단은 혼합기(150)에 연결된다. 히터(113)는 하우징(111)의 외주면에 배치되어 용융공간(112)으로 열을 공급한다. 히터(113)는 제어기(170)에 의해 그 동작이 제어된다.
한 쌍의 스크류(120)(125)는 서로 평행하게 배치되며, 회전축(121)(126)과 회전축(121)(126)의 외주면에 마련된 날개(122)(127)를 포함한다. 이들 제 1 스크류(120) 및 제 2 스크류(125)는 하우징(111)의 외부에 설치된 구동원(130)(135)에 의해 서로 다른 방향으로 회전한다. 즉, 혼합기(150) 쪽에서 바라볼 때, 제 1 스크류(120)는 시계 방향으로 회전하고 제 2 스크류(125)는 반시계 방향으로 회전한다. 구동원(130)(135)은 제어기(170)에 의해 제어된다.
이렇게 서로 다른 방향으로 회전하는 스크류(120)(125)가 수지 투입구(115)를 통해 투입된 수지 조성물을 혼련하면서 혼합기(150) 쪽으로 이송시키기 위해서 각 스크류(120)(125)의 날개(122)(127)는 서로 다른 나선 방향으로 배치된다. 각 스크류(120)(125)가 회전하면 수지 투입구(115)로 투입된 수지 조성물은 혼합기(150) 쪽으로 이동하면서 히터(113)의 열에 의해 용융된다. 따라서, 혼합기(150)로는 완전히 용융된 형태의 수지 용융물(30)이 공급된다.
본 발명에 있어서, 한 쌍의 스크류(120)(125)를 회전시키기 위한 동력전달구조는 도시된 것 이외에 통상의 축을 회전시킬 수 있는 다양한 구조의 것으로 변경될 수 있다. 그리고 한 쌍의 스크류(120)(125)는 수지 조성물을 혼련하면서 이송시킬 수 있는 다른 구조의 혼련수단으로 변경될 수 있다.
도 2 내지 도 4에 도시된 것과 같이, 성형기(140)는 혼합기(150)의 혼합공간(151) 내에 회전 가능하게 설치된 한 쌍의 성형롤러(141)(145)를 포함한다. 압출기(110)와 혼합기(150)는 압출기(110)에서 혼합기(150)로 수지 용융물(30)을 공급하기 위해 용융공간(112)과 혼합공간(151)을 연결하는 수지 공급구(152)를 통해 연결된다.
제 1 스크류(120)의 회전축(121)은 수지 공급구(152)를 통해 혼합공간(151)으로 연장되어 제 1 성형롤러(141)와 일체로 결합된다. 제 2 스크류(125)의 회전축(126)은 수지 공급구(152)를 통해 혼합공간(151)으로 연장되어 제 2 성형롤러(145)와 일체로 결합된다. 따라서, 제 1 스크류(120)와 제 1 성형롤러(141)는 하나의 구동원(130)으로 회전하고, 제 2 스크류(125)와 제 2 성형롤러(145)는 또다른 하나의 구동원(135)으로 작동한다.
제 1 성형롤러(141) 및 제 2 성형롤러(145)는 강화시트(40)에 요철부(41)를 형성하기 위한 복수의 성형돌기(142)(146)와 복수의 성형홈(143)(147)을 갖는다. 복수의 성형돌기(142)(146)와 복수의 성형홈(143)(147)은 축방향을 따라 교번적으로 배치된다. 도 3 및 도 4에 도시된 것과 같이, 제 1 성형롤러(141)의 성형돌기(142)는 제 2 성형롤러(145)의 성형홈(147)에 수용되고, 제 2 성형롤러(145)의 성형돌기(146)는 제 1 성형롤러(141)의 성형홈(143)에 수용된다. 따라서, 제 1 성형롤러(141)와 제 2 성형롤러(145) 사이의 틈새(149)로 공급되는 강화시트(40)는 제 1 성형롤러(141)의 성형돌기(142) 및 제 2 성형롤러(145)의 성형돌기(146)에 의해 압축되면서 부분적으로 절곡된다.
도 2 및 도 4에 도시된 것과 같이, 혼합기(150)는 강화시트(40)를 혼합공간(151)으로 공급하기 위한 시트 공급구(153)와 수지 용융물(30) 속에 요철 강화시트(45)가 투입된 중간 성형물(20)를 배출하기 위한 배출구(154)를 갖는다. 여기에서, 중간 성형물(20)은 수지 용융물(30)의 중간에 요철 강화시트(45)가 배치된 것이다. 혼합공간(151)으로 공급되는 강화시트(40)가 한 쌍의 성형롤러(141)(145) 사이의 틈새(149)로 원활하게 공급되고, 중간 성형물(20)이 원활하게 배출될 수 있도록 하기 위해 시트 공급구(153), 틈새(149), 배출구(154)는 차례로 일렬로 배치된다.
혼합공간(151)과 배출구(154)의 사이에는 수지 용융물(30) 및 요철 강화시트(45)를 배출구(154)로 안내하기 위한 병목부(155)가 마련된다. 병목부(155)를 통해 수지 용융물(30)은 배출구(154)로 집중되며, 한 쌍의 성형롤러(141)(145)에 의해 배출구(154) 쪽으로 밀리는 요철 강화시트(45)는 배출구(154)에서 어느 한쪽으로 치우지지 않고 배출구(154)의 중앙으로 통과할 수 있다. 결국, 배출구(154)를 통해 배출되는 중간 성형물(20)의 두께는 배출구(154)의 두께로 결정된다.
강화시트 공급기(160)는 혼합기(150)의 시트 공급구(153) 상부에 설치된다. 강화시트 공급기(160)는 강화시트(40)를 차례로 시트 공급구(153)를 통해 혼합공간(151)으로 공급한다. 강화시트 공급기(160)와 혼합기(150)의 사이에는 시트 공급구(153) 쪽으로 공급되는 강화시트(40)를 예열시키기 위한 예열히터(165)가 설치된다. 예열히터(165)는 강화시트(40)에 열을 가함으로써 강화시트(40)가 성형기(140)에 의해 원활하게 변형될 수 있도록 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 의한 열가소성 복합판재의 성형장치(100)를 이용하여 열가소성 복합판재(25)를 제조하는 과정에 대하여 설명한다.
한 쌍의 스크류(120)(125)가 회전하면 수지 투입구(115)를 통해 용융공간(112)으로 투입된 수지 조성물이 혼합기(150) 쪽으로 이송된다. 혼합기(150) 쪽으로 이송되는 수지 조성물은 히터(113)에서 제공되는 열에 의해 용융된다.
도 5에 도시된 것과 같이, 용융공간(112)에서 만들어지는 수지 용융물(30)은 수지 공급구(152)를 통해 혼합기(150)의 혼합공간(151)으로 공급된다. 따라서, 혼합공간(151)은 수지 용융물(30)로 채워진다. 수지 용융물(30)이 혼합공간(151)으로 공급되는 동안 강화시트 공급기(160)에서 배출되는 강화시트(40)가 예열히터(165)를 통과하여 혼합기(150)의 시트 공급구(153)로 투입된다. 시트 공급구(153)로 투입되는 강화시트(40)는 제 1 성형롤러(141) 및 제 2 성형롤러(145) 사이로 공급된다. 이때, 제 1 성형롤러(141) 및 제 2 성형롤러(145)는 도 4에 도시된 것과 같이, 서로 다른 방향으로 회전하면서 시트 공급구(153)를 통해 투입되는 강화시트(40)를 배출구(154) 쪽으로 밀어낸다.
제 1 성형롤러(141) 및 제 2 성형롤러(145) 사이를 통과하는 강화시트(40)에는 요철부(41)가 마련되고, 이렇게 만들어지는 요철 강화시트(45)는 수지 용융물(30)로 덮힌 상태로 수지 용융물(30)과 함께 배출구(154)로 배출된다. 이렇게 배출구(154)를 통해 배출되는 중간 성형물(20)이 경화 공정을 거치면 도 6에 도시된 것과 같이 수지층(35)의 중간에 요철 강화시트(45)가 배치된 형태의 열가소성 복합판재(25)가 완성된다.
도시되지는 않았으나, 혼합기(150)의 하부에는 배출구(154)를 통해 배출되는 수지 용융물(30) 또는 중간 성형물(20)을 절단하기 위한 커터, 압착롤러 등이 설치될 수 있다.
한편, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 열가소성 복합판재의 성형장치의 중요부를 나타낸 평면도이다. 도 7에 도시된 열가소성 복합판재의 성형장치(100')는 상술한 열가소성 복합판재의 성형장치(100)와 비교할 때, 스크류(120)(125) 및 성형롤러(141)(145)의 개수가 다른 것이다. 이렇게 두 쌍의 성형롤러(141)(145)를 혼합기(150')에 배치하면 수지층(35) 내부에 두 개의 요철 강화시트(45)가 평행하게 배치된 복합판재를 제조할 수 있다. 이와 유사한 변형예로, 성형롤러 쌍의 개수를 증가시키면 더 많은 요철 강화시트(45)를 갖는 복합판재의 제조가 가능하다.
도시되고 설명된 실시예에서는 성형기(140)가 혼합기(150)의 혼합공간(151) 내부에 설치된 것으로 나타냈으나, 성형기(140)는 혼합기(150) 밖에 설치될 수 있다. 이 경우 성형기(140)를 이용하여 먼저 강화시트(40)에 요철부(41)를 형성한 후, 이를 수지 용융물(30)과 함께 혼합기(150) 내부에 공급하게 된다.
한편, 도 8은 본 발명의 또다른 실시예에 의한 열가소성 복합판재의 성형장치를 나타낸 것이다. 도 8에 도시된 열가소성 복합판재의 성형장치(200)는 대부분의 구성이 도 2에 도시된 열가소성 복합판재의 성형장치(100)와 같으며, 다만, 압출기(210)와 혼합기(250)가 분리되어 있고, 성형기(240)가 별도의 구동원(230)에 의해 작동하는 점이 다르다. 또한, 압출기(210)에는 수지 용융물(30)을 배출하기 위한 수지 배출구(116)가 마련되고, 혼합기(250)에는 수지 배출구(116)에서 배출되는 수지 용융물(30)을 공급하기 위한 수지 공급구(152')가 마련된다. 이러한 열가소성 복합판재의 성형장치(200)는 종래 압출기를 구조 변경없이 그대로 사용할 수 있다. 즉, 앞선 실시예에서와 같이 한 쌍 이상의 스크류가 아닌 단일의 스크류를 가진 기존의 압출기를 그대로 사용할 수 있으며, 또한 성형롤러 쌍의 개수를 증가시키면 더 많은 요철 강화시트를 갖는 복합판재의 제조가 가능하다.
한편, 도 9는 요철부의 형상이 다른 요철 강화시트를 갖는 복합판재를 나타낸 것이다. 도 9에 도시된 복합판재(25')의 요철 강화시트(45')는 요철부(41')가 완만하게 굴곡된 곡선 형태로 이루어진 것이다. 이 밖에 성형롤러(141)(145)에 마련되는 성형돌기(142)(146) 및 성형홈(143)(147)의 형상을 변형하여 다양한 형태의 요철부를 갖는 요철 강화시트를 만들 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 열가소성 복합판재 성형장치는 수지층 내부에 다양한 형태의 요철부를 갖는 강화시트가 투입된 복합판재를 쉽고 편리하게 제조할 수 있다.
또한, 이렇게 제조된 복합판재는 수지층의 강도를 보강하기 위한 강화시트가 요철부를 갖기 때문에 종래의 복합판재에 비해 외력에 의한 파손 위험이 줄어든다.
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서, 이러한 개량 및 변경은 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

Claims (19)

  1. 수지 조성물을 수용하는 용융공간, 상기 용융공간에 수용된 수지 조성물을 가열하는 히터, 상기 수지 조성물을 혼련하기 위해 상기 용융공간에 설치되는 혼련수단을 갖는 압출기;
    수지 강화용 강화시트에 요철부를 형성하기 위한 성형돌기 및 성형홈을 갖는 한 쌍의 성형롤러;
    상기 압출기에서 만들어진 수지 용융물과 상기 한 쌍의 성형롤러에 의해 요철부가 마련된 요철 강화시트가 함께 수용되는 혼합공간 및 상기 수지 용융물 속에 상기 요철 강화시트가 투입된 중간 성형물을 상기 혼합공간에서 배출하기 위한 배출구를 갖는 혼합기; 및
    상기 한 쌍의 성형롤러 사이로 상기 강화시트를 공급하기 위한 강화시트 공급기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합판재의 성형장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 성형롤러가 상기 혼합공간에 배치되는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합판재의 성형장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 성형롤러는 한 쌍씩 짝을 이루도록 복수가 상기 혼합공간에 배치되는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합판재의 성형장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 혼합기는 상기 요철 강화시트를 상기 한 쌍의 성형롤러 사이로 공급하기 위한 시트 공급구를 더 포함하고,
    상기 시트 공급구, 상기 한 쌍의 성형롤러 사이의 틈새 및 상기 배출구는 일렬로 차례로 배치되는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합판재의 성형장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 혼련수단은 상기 용융공간에 회전 가능하게 설치되는 한 쌍의 스크류를 포함하고,
    상기 압출기는 상기 용융공간에서 만들어진 상기 수지 용융물을 상기 혼합공간에 공급하기 위해 상기 용융공간과 상기 혼합공간의 사이에 마련되는 수지 공급구를 통해 상기 혼합기와 연결되는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합판재의 성형장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 스크류와 상기 성형롤러는 동일축으로 연결되어 동일 구동원에 의해 회전하는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합판재의 성형장치.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 성형롤러를 구동하기 위한 구동원을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합판재의 성형장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 성형롤러로 공급되는 상기 요철 강화시트를 예열하기 위한 예열히터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합판재의 성형장치.
  9. (a) 압출기에 수지 조성물을 공급하는 단계;
    (b) 상기 압출기에 공급된 상기 수지 조성물을 용융 및 혼련하여 수지 용융물을 준비하는 단계;
    (c) 수지 강화용 강화시트를 성형돌기 및 성형홈을 갖는 한 쌍의 성형롤러 사이로 공급하여 상기 강화시트에 요철부를 형성하는 단계;
    (d) 상기 (c) 단계에서 만들어진 요철 강화시트와 상기 수지 용융물을 혼합공간에 함께 공급하여 상기 수지 용융물 속에 상기 요철 강화시트를 투입하는 단계;
    (e) 상기 수지 용융물 속에 상기 요철 강화시트가 투입된 중간 성형물을 상기 혼합공간에서 배출하는 단계; 및
    (f) 상기 수지 용융물을 경화시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합판재의 성형방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 (c) 단계 전에,
    상기 강화시트를 예열하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합판재의 성형방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 (d) 단계는 상기 요철 강화시트를 복수로 상기 수지 용융물 속에 투입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합판재의 성형방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 (c) 단계 및 상기 (d) 단계가 상기 혼합공간에서 수행될 수 있도록 상기 성형롤러를 여러 쌍 상기 혼합공간에 배치하고, 상기 수지 용융물을 상기 혼합공간에 공급하면서 상기 복수의 강화시트를 상기 복수의 성형롤러 사이에 공급하는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합판재의 성형방법.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 수지 조성물은 열가소성 수지나 강화섬유로 보강된 열가소성 수지 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합판재의 성형방법.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 강화시트는 강화섬유가 열가소성 수지에 함침된 프리프레그인 것을 특징으로 하는 열가소성 복합판재의 성형방법.
  15. 제 8 항에 있어서,
    상기 강화시트는 강화섬유가 열가소성 수지에 함침된 프리프레그를 이용하여 직조한 형태인 것을 특징으로 하는 열가소성 복합판재의 성형방법.
  16. 제 8 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 의한 성형방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 열가소성 복합판재.
  17. 열가소성 수지층; 및
    상기 열가소성 수지층의 내부에 배치된 강화시트;를 포함하고,
    상기 강화시트는 요철부를 갖는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합판재.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 강화시트는 강화섬유가 열가소성 수지에 함침된 프리프레그인 것을 특징으로 하는 열가소성 복합판재.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 강화시트는 강화섬유가 열가소성 수지에 함침된 프리프레그를 이용하여 직조한 형태인 것을 특징으로 하는 열가소성 복합판재.
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CN102744892B (zh) * 2012-06-15 2014-12-31 北京理工大学 一种单聚合物复合材料制品挤出成型方法和挤出成型设备
JP2021041687A (ja) * 2019-09-09 2021-03-18 ダインス カンパニー リミテッドＤＡＩＮＳ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． 遮蔽素材の製造装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09501116A (ja) * 1994-01-31 1997-02-04 コムパニー プラスティック オムニオム 熱可塑性樹脂補強部品の製造するための方法、及び、該方法によって得られた部品
JPH106380A (ja) * 1997-04-02 1998-01-13 Mitsubishi Rayon Co Ltd シート及びその製造方法
JPH11221844A (ja) * 1998-02-09 1999-08-17 Mitsubishi Rayon Co Ltd 凹凸界面を有する複合シートの製造装置及び製造方法
JP2002267816A (ja) * 2001-03-08 2002-09-18 Dainippon Printing Co Ltd 射出成形に用いるための反射防止層付与用シート、これを用いた射出成形方法、および反射防止層が積層された射出成型品

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09501116A (ja) * 1994-01-31 1997-02-04 コムパニー プラスティック オムニオム 熱可塑性樹脂補強部品の製造するための方法、及び、該方法によって得られた部品
JPH106380A (ja) * 1997-04-02 1998-01-13 Mitsubishi Rayon Co Ltd シート及びその製造方法
JPH11221844A (ja) * 1998-02-09 1999-08-17 Mitsubishi Rayon Co Ltd 凹凸界面を有する複合シートの製造装置及び製造方法
JP2002267816A (ja) * 2001-03-08 2002-09-18 Dainippon Printing Co Ltd 射出成形に用いるための反射防止層付与用シート、これを用いた射出成形方法、および反射防止層が積層された射出成型品

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