KR101072587B1 - 열가소성 복합판재와 그 성형장치 및 성형방법 - Google Patents
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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
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 특 성을 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 수 용된 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 강 화시트에 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.
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.
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
Claims (19)
- 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; 및상기 한 쌍의 성형롤러 사이로 상기 강화시트를 공급하기 위한 강화시트 공급기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합판재의 성형장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 한 쌍의 성형롤러가 상기 혼합공간에 배치되는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합판재의 성형장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 성형롤러는 한 쌍씩 짝을 이루도록 복수가 상기 혼합공간에 배치되는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합판재의 성형장치.
- 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.
- 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.
- 제 5 항에 있어서,상기 스크류와 상기 성형롤러는 동일축으로 연결되어 동일 구동원에 의해 회전하는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합판재의 성형장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 한 쌍의 성형롤러를 구동하기 위한 구동원을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합판재의 성형장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 한 쌍의 성형롤러로 공급되는 상기 요철 강화시트를 예열하기 위한 예열히터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합판재의 성형장치.
- (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.
- 제 9 항에 있어서,상기 (c) 단계 전에,상기 강화시트를 예열하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합판재의 성형방법.
- 제 9 항에 있어서,상기 (d) 단계는 상기 요철 강화시트를 복수로 상기 수지 용융물 속에 투입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합판재의 성형방법.
- 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.
- 제 9 항에 있어서,상기 수지 조성물은 열가소성 수지나 강화섬유로 보강된 열가소성 수지 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합판재의 성형방법.
- 제 9 항에 있어서,상기 강화시트는 강화섬유가 열가소성 수지에 함침된 프리프레그인 것을 특징으로 하는 열가소성 복합판재의 성형방법.
- 제 9 항에 있어서,상기 강화시트는 강화섬유가 열가소성 수지에 함침된 프리프레그를 이용하여 직조한 형태인 것을 특징으로 하는 열가소성 복합판재의 성형방법.
- 제 9 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 의한 성형방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 열가소성 복합판재.
- 열가소성 수지층; 및상기 열가소성 수지층의 내부에 배치된 강화시트;를 포함하고,상기 강화시트는 요철부를 갖는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합판재.
- 제 17 항에 있어서,상기 강화시트는 강화섬유가 열가소성 수지에 함침된 프리프레그인 것을 특징으로 하는 열가소성 복합판재.
- 제 17 항에 있어서,상기 강화시트는 강화섬유가 열가소성 수지에 함침된 프리프레그를 이용하여 직조한 형태인 것을 특징으로 하는 열가소성 복합판재.
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| 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 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2715601B1 (fr) * | 1994-01-31 | 1996-04-12 | Plastic Omnium Cie | Procédé de fabrication de pièces renforcées en matière thermoplastique et pièces obtenues par ce procédé. |
| JPH106380A (ja) * | 1997-04-02 | 1998-01-13 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | シート及びその製造方法 |
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-
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Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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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