KR100262389B1 - 층상 강화섬유조직 제조방법 및 그 층상강화 섬유조직 - Google Patents

층상 강화섬유조직 제조방법 및 그 층상강화 섬유조직 Download PDF

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Abstract

본 발명의 목적은, 경사 및 위사로 층이 제직되고, 이들 층은 매듭으로 상호 결속되며, 이 층과 매듭에 의해 형성된 통공에는 충전재가 위치되는 층상 강화섬유 조직의 제조방법에 있다.
본 발명에 따라, 상기 경사 또는 위사는 층사이에 통공이 형성되도록 상층과 하층을 번갈아 지나는 방식으로 2개의 섬유층이 상호 직조되고, 상기 통공에는 고착제에 대하여 불침투성인 피스가 충전재로서 사용된다.

Description

층상 강화섬유조직 제조방법 및 그 층상 강화섬유조직{a method for manufacturing a laminating reinforced fibre structure and a corresponding reinforced fibre structure}
다층 강화섬유조직(multi-layer reinforced fibre structure)이 유럽특허공보 EP 299,309호, 미합중극 특허 공보 US 4,854,352호 및 일본국 특허공보 JP 1-321946(8)호에 개시되어 있다. 또한, 보르베르크 앤드 컴파니(Vorwerk ＆ Co, BRD)사는 테크노텍스(TechnoTex)라는 제품을 출품하였는데, 이 제품은 직조층이 특수 봉합섬유(binding fibre)에 의해 결속된 것으로 이 특수봉합섬유에 의해 압력을 가하지 않더라도 상기 층들이 솟아 있도록 되어 있다.
상기 유럽 특허공보는 층들 사이에 섬유 충전재(filler fibre)가 사용된 다층 섬유조직이 개시된 것이다. 상기 층들은 별도의 봉합섬유에 의해 결속되는 바, 이는 층간강도가 층방향강도에 비해 약하다는 문제점이 있다.
상기 일본국 특허공보는 일정간격을 두고 직조된 다층 섬유조직이 개시된 것이다. 마찬가지로 봉합섬유를 사용하여 하중에 약하다는 문제점이 있다.
본 발명은 층상의 강화섬유조직의 제조방법 및 그 층상 강화섬유조직에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 경사 및 위사로 섬유층을 제직하되 이들 섬유층의 경사 또는 위사가 층사이에 통공(channel)이 형성되도록 상층과 하층을 번갈아 지나는 방식의 직조법에 의해 상호 결속되고, 층들 사이에 형성된 통공에는 충전재(filler)가 삽입되는 층상 강화섬유조직을 제조하기 위한 것이다.
도 1은 충전재 설치전의 2개층으로 직조된 강화섬유조직을 도시한 것이다.
도 2는 충전재가 설치되어 층상으로 형성된 강화섬유조직을 도시한 것이다.
도 3은 몰드성형되는 층상 강화섬유조직을 도시한 것이다.
도 4는 완성된 층상 강화섬유조직을 도시한 것이다.
도 5는 두꺼운 섬유조직을 제조하는 방법의 일실시예를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 층상 강화섬유조직에 의해 형성된 비임(beam)구조를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명에 따른 층상 강화섬유조직에 의해 형성된 차량용 시트를 도시한 것이다.
본 발명에서는 층상의 삼차원적 강화섬유조직의 제조방법과 그 강화섬유조직을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명에 따른 방법의 특징은 청구범위 제1항에, 강화섬유조직의 특징은 청구범위 제8항에 제시되어 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 큰 삼차원적 조직을 형성하는 것은, 경사와 위사로 상층과 하층을 제직하되, 이 경사 또는 위사중 어느 하나가 상층과 하층을 번갈아 지나면서 층사이에 통공이 형성되도록 직조되고, 이 통공내에는 충전재 피스(filler piece)가 내입됨으로써 이루어질 수 있다. 이 경우 상·하층이 서로 직조에 의해 결속되어 층간강도가 크게 향상되며, 또한 상기 충전재 피스에 의해 섬유조직을 임의의 형상으로 몰드성형할 수 있고, 종래의 섬유충전재(filler fibre)를 충전재 피스(filler piece)로 대체함으로써 섬유조직의 층두께는 현저히 증진되면서 비중은 줄일 수 있다.
상기 충전재 피스로는 발포 플라스틱, 예컨대 금속파이프와 같은 중공재 또는 목재가 사용될 수 있다. 발포 플라스틱은 종래에 사용된 섬유충전재보다 가벼우며, 나무의 비중은 섬유소재에 비해 약 절반정도이다.
도 1은 2층으로 직조된 강화섬유조직을 도시한 것으로, 동일도면에서 (1)은 강화섬유조직, (2)는 경사, (3)은 위사, (7)은 상층, (8)은 하층, (9)는 매듭(tie)이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 섬유조직은 각 층(7, 8)의 경사(2)가 간격을 두고 상층(7)과 하층(8)에 번갈아 지나도록 하는 방식으로 층면이 전환되게 직조된 것이다. 경사(2)의 교차점, 즉 층면이 전환되는 지점에 매듭(9)이 형성된다. 이와 같은 직조법에 의해 상·하층(7, 8)이 견고히 결속되고 층(7, 8)과 매듭(9)사이에는 통공(channel)이 형성된다. 여기서, 상기 섬유층의 경사와 위사는 대체로 유리섬유가 사용되며, 아라미드, 탄소, 세라믹 등 다른 강화섬유도 사용될 수 있다.
상기 층(7, 8)과 매듭(9)사이에 형성된 통공에는 도 2에 도시된 바와 같이 충전재 피스(filler piece)가 채워진다. 충전재 피스(4)는 습기, 열, 소리를 효과적으로 차단할 수 있는 발포 플라스틱 충전재가 바람직하다. 또한, 예컨대 플라스틱 파이프와 같은 중공피스(4') 또는 발포 플라스틱 피스(4")등의 충전재가 사용될 수 있다.
상기 발포 플라스틱으로는 예컨대 폴리에틸렌과 같이 수지를 흡수하지 않는 밀폐셀 발포 플라스틱을 사용하는 것이 완성제품을 경량화하는데 바람직하고, 다른 종류의 플라스틱이나 고무의 사용도 고려될 수 있다.
또한, 이들 피스는 반드시 원형일 필요는 없고 어떤 다른 단면형상을 갖는 것도 사용가능하다. 또한, 층상 섬유조직내 점착력을 발생시키기 위해 목재 또는 금속이 충전재로 사용되거나, 압축소재의 충전재가 사용될 수 있다.
충전재(4)가 내입된 강화섬유조직(1)은 공지된 바와 같이 몰드성형 및 수지처리된다. 즉, 도 3에도시된 바와 같이, 상기 발포 충전재(4)가 내입된 강화섬유조직(1')을 상·하 몰드(6)에 세팅하여 가압성형한 다음, 예컨대 에폭시수지를 몰드내에 주입하여 섬유조직과 빈공간에 스며들게 하여, 강화섬유조직(1')이 몰드형상으로 고착되게 한다. 선택적으로, 상기 수지처리는 몰드성형전에 이루어질 수도 있다.
한편, 통상의 열성형법(heat-forming technique)이 본 발명의 강화섬유조직에 적용될 수 있다. 즉, 섬유층 직조후 통공에 임시적으로 상술된 충전재 역할을 하는 코어를 충전하고 섬유층에 예컨대 폴리에스테르 수지와 같은 고착제를 부가한다. 그 다음, 코어를 제거하여 셀구조의 블랭크(blank)를 형성한 후 고착제를 가열에 의해 순간적으로 용융시킨다. 고착제에 의해 강화섬유는 경화되고 몰드에서 원하는 형태로 가압성형될 수 있다.
도 4는 완성된 층상 강화섬유조직을 도시한 것으로, 충전재(4)를 하나만 남겨놓고 제거한 상태이다. 이상과 같이 임의 형상의 섬유직물을 형성하는 것이 가능하며, 더 두꺼운 직물이 필요한 경우에는 도 5와 같이 중첩시켜 사용할 수 있다. 또한, 도 6과 같이 비임(beam)구조를 형성하거나 도 7과 같이 차량용 시트로 제작될 수 있다.

Claims (14)

  1. 경사 및 위사로 층(7, 8)이 제직되고, 이들 층은 매듭(9)으로 상호 결속되며, 이 층(7, 8)과 매듭(9)에 의해 형성된 통공에는 충전재(4)가 내입되는 층상 강화섬유조직(1)의 제조방법에 있어서, 상기 경사(2) 또는 위사(3)중 어느 하나가 층사이에 통공이 형성되도록 상층(7)과 하층(8)을 번갈아 지나는 방식의 직조법으로 2개의 섬유층(7, 8)이 상호 제직되고, 상기 통공에는 고착제에 대하여 불침투성인 피스가 충전재(4)로서 사용되는 것을 특징으로 하는 층상 강화섬유조직의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 충전재(4)로서 발포 플라스틱(4")이 사용되는 것을 특징으로 하는 층상 강화섬유조직의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 충전재(4)로서 중공 피스(4')가 사용되는 것을 특징으로 하는 층상 강화섬유조직의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 충전재(4)의 재료로서 목재가 사용되는 것을 특징으로 하는 층상 강화섬유조직의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 충전재(4)의 재료로서 금속이 사용되는 것을 특징으로 하는 층상 강화섬유조직의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 고착제가 매듭에 가로질러 사용되며, 이 고착제는 코어가 제거된 후 블랭크를 형성하기 위하여 코어에 대하여 경화되는 것을 특징으로 하는 층상 강화섬유조직의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 충전재(4)로서 열에 의해 팽창되는 압축소재가 사용되는 것을 특징으로 하는 층상 강화섬유조직의 제조방법.
  8. 2층 또는 다층 구조이고, 이들 층(7, 8)은 매듭(9)으로 상호 결속되며, 층(7, 8)과 매듭(9)사이에 통공이 형성되고, 이 통공에 충전재(4)가 내입된 강화섬유 조직(1)에 있어서, 상기 층(7, 8)이 경사(2) 또는 위사(3)중 어느 하나를 층사이에 통공을 형성하면서 상층(7)과 하층(8)을 번갈아 지나도록 직조하여 형성되고, 상기 충전재(4)가 고착제에 대하여 불침투성인 것을 특징으로 하는 층상 강화섬유조직.
  9. 제8항에 있어서, 상기 충전재(4)로서 발포 플라스틱(4")이 사용되는 것을 특징으로 하는 층상 강화섬유조직.
  10. 제8항에 있어서, 상기 충전재로서 플라스틱, 고무, 목재, 금속 중에서 선택된 하나가 사용되는 것을 특징으로 하는 층상 강화섬유조직.
  11. 제8항 내지 제10항중 어느 한 항에 있어서, 강화섬유조직(1)의 적어도 어느 한쪽은 연속섬유층(5)을 가지는 것을 특징으로 하는 층상 강화섬유조직.
  12. 제8항 내지 제10항중 어느 한항에 있어서, 상기 충전재(4)의 직경이 적어도 5mm인 것을 특징으로 하는 층상 강화섬유조직.
  13. 제8항 내지 제10항중 어느 한 항에 있어서, 상기 충전재(4)로서 중공 피스(4')가 사용되는 것을 특징으로 하는 층상 강화섬유조직.
  14. 제8항에 있어서, 서로 맞물린 층은 매듭부에서 하나 또는 그 이상의 공통의 경사/위사를 갖는 것을 특징으로 하는 층상 강화섬유조직.
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