KR101494507B1 - 보강된 부직포 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 보강용 그리드와 보강용 그리드의 적어도 하나의 표면 상에 편평한 방식으로 위치되는 적어도 하나의 파일층을 포함하는 편평한 직물 구조물에 관한 것으로, 편평한 직물 구조물은 40 내지 140g/㎡의 단위 면적당 무게를 갖고, 파일층은 주로 탄소 섬유로 구성되고, 편평한 직물 구조물 내의 탄소 섬유는 60 내지 97%의 단위 면적당 무게의 비율을 갖고, 보강용 그리드는 2.5 내지 12.5g/㎡의 단위 면적당 비례 무게를 갖고, 편평한 직물 구조물은 강화되는 것을 특징으로 한다.

Description

보강된 부직포 {REINFORCED NONWOVEN FABRIC}
본 발명은 제조 공정 동안 개선된 취급을 위해 보강된 직물 재료, 보강된 부직 재료를 포함하는 구조체 부품 및 그 사용에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 보강용 그리드가 내포된 탄소 섬유 부직포에 관한 것이다.
직물 섬유(textile fiber)들 사이에 비교적 낮은 응집성을 갖는 편평한 직물 구조물(flat textile structure)의 제조 동안, 예를 들어 부직포 또는 파일(pile)의 경우, 편평한 구조물을 롤온 및 롤오프하고, 자동으로 그들을 추가의 제조 단계에 공급하는 것 같은 매우 간단한 취급 공정이 문제를 제기할 수 있다. 이러한 문제점에 대응하는 하나의 가능한 방법은 보강용 그리드를 편평한 구조물에 통합시키는 것이다. 파일층들 사이에 포함된 보강용 층의 기본적인 구조물이 본 발명의 출발점을 제시한다.
DE 92 07 367 U1에는 그 표면이 스펀본디드 패브릭(spunbonded fabric)을 사용하여 형성된 적층물이 개시되어 있으며, 적층물은 적어도 2층의 스펀본디드 패브릭 및 적어도 하나의 스크림층(scrim layer)으로 구성되고, 바람직하게는 스크림층은 보강용 얀(yarn)으로 만들어지고, 스크림층들 또는 스크림층은 각각 2개의 스펀본디드 패브릭층들 사이에 놓인다(DE 92 07 367 U1, 제2면, 2번째 문장 참조).
DE 10 2006 060 241 A1은 편평한 직물 구조물 및 보강재로 구성된 캐리어 인서트를 개시하며, 여기서 이미 보강 특성을 보이는 편평한 구조물은 유체역학적으로 강화된다. 특히, 갓 용융된-스펀 필라멘트(freshly melt-spun filament)를 임의적으로 적층시키는 것에 의해 생성되고, 용융-방사 가능한(melt-spinnable) 폴리머 재료로 이루어지는 무단 합성 섬유로 구성되는 스펀본디드 패브릭에 대해 기술한다(DE 10 2006 060 241 A1, 제 [0036]단락 참조).
EP 1 584 737 A1은 폴리에스테르로 이루어지는 적어도 2층의 무단 섬유 부직포와 부직포 층들 사이에 고정된 유리 섬유 그리드를 포함하는, 강화되고 편평한 부직포를 개시한다.
인용된 공개문헌들은 주로 역청 지붕(bituminized roof) 또는 라이너 시팅(liner sheeting)을 제조하기 위해 편평한 직물 구조물을 사용하는 것에 관한 것이다. 여기서는 주로 탄소 섬유가 아닌 용융 방사 가능한 폴리머가 부직 재료에 사용된다. 그러나, 무게 감소 및 기계적 안정성에 대한 특별한 요건이 이러한 용례에는 요구되지 않는다. 이러한 이유로, 공지된 설명들은, 예를 들어 자동차 또는 항공 산업에서와 같이, 이러한 점에 대해 보다 엄격한 요건이 요구되는 구조체 부품의 제조에 대해서는 부적합하다.
따라서, 이러한 용례들은 최종적으로 편평한 직물 구조물을 포함하는 완성된 구조체 부품의 최대의 기계적 하중을 견뎌내는 것을 가능케 하는 얇고 편평한 직물 구조물을 또한 요구한다. 그 결과, 본 발명은 탄소 섬유로 완전히 또는 대개 이루어지는 편평한 직물 구조물에 맞추어진다.
제조 기술과 관련하여 탄소 섬유에 의해 제기되는 하나의 어려움은 탄소 섬유 표면의 구성에 관한 것이다. 다른 폴리머 섬유와 비교하여, 탄소 섬유는 매우 부드러운 표면을 갖는다. 그 결과, 편평한 직물 구조물 내의 탄소 섬유는 섬유들 사이에 매우 약한 접착력을 나타내고, 이러한 이유로 편평한 직물 구조물 사이에 낮은 응집력을 초래한다. 이러한 낮은 접착력 또는 낮은 응집력은 최종적으로 탄소 섬유로 구성되는 편평한 직물 구조물을 위한 제조 공정에 영향을 미치고, 그 결과 보강용 그리드를 필요로 하게 된다.
또한 임의의 광학적 및 촉각적 요건을 만족시키는 편평한 직물 구조물이 요구된다. 부직 재료 내에 함유된 보강용 그리드는 외부로부터 가능한 눈에 잘 안 띄어야만 하고, 보강용 그리드의 메시(mesh)는 편평한 직물 구조물의 표면 상에 어떠한 홈도 형성해서는 안된다.
그러나, 주로 부직포 층들은 탄소 섬유의 그들의 비율 때문에 편평한 직물 구조물을 포함하는 최종 구조체 부품의 기계적 안정성에 대해 책임이 있으므로, 보강용 그리드의 존재는 구조체 부품에 대한 강도 무게비에 대해 악영향을 끼치게 된다.
또한, 보강용 그리드의 사용은 부직 재료의 드레이핑(draping) 특성에 영향을 미친다. 여기서 드레이핑 능력은 보강용 그리드의 강도가 증가함에 따라 저하된다.
그러나, 동시에, 보강용 그리드는 사용하는 목적을 만족시켜야만 하고, 특히 제조 공정 마지막의 개선된 취급을 보장하도록 편평한 직물 구조물에 대한 적절한 보강을 제공하여야만 한다.
따라서, 본 발명의 목적은 언급한 결점을 상당 수준 회피하면서 언급한 양호한 특성을 나타내는 편평한 직물 구조물을 준비하는 것이다.
본 발명의 목적은 편평한 직물 구조물에 대한 단위 면적당 층 두께 또는 무게, 단위 면적당 무게에서 탄소 섬유의 비율 및 보강용 그리드의 단위 면적당 비례 무게(proportionate weight)의 이로운 조합에 의해 달성된다.
본 발명의 일 양태는 보강용 그리드와, 보강용 그리드의 적어도 하나의 표면에 편평하게 위치된 적어도 하나의 파일층을 포함하는 편평한 직물 구조물을 포함하고,
- 편평한 직물 구조물은 40 내지 140g/㎠의 단위 면적당 무게를 나타내고,
- 파일층은 주로 탄소 섬유로 구성되고,
- 편평한 직물 구조물 내의 탄소 섬유는 단위 면적당 무게의 60 내지 97%를 이루고,
- 보강용 그리드는 2.5 내지 12.5g/㎡의 단위 면적당 비례 무게를 나타내고,
- 편평한 직물 구조물은 경화되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 양태는 본 발명에 따라 함께 편평하게 결합된 적어도 2개의 편평한 직물 구조물을 포함하는 물품이다.
본 발명의 또 다른 양태는 본 발명에 따른 편평한 직물 구조물을 포함하는 구조체 부품 또는 폴리머 매트릭스가 함침된 본 발명에 따른 물품이다.
본 발명의 또 다른 양태는 자동차의 부품을 제조하기 위한 본 발명에 따른 구조체 부품의 사용이다.
도 1은 본 발명의 일 양태에 따른 편평한 직물 구조물(1)의 개략적인 구조 설계를 도시한다. 여기서 그리드 브레이스(grid brace)(30)로 표현되는 본 발명에 따른 보강용 그리드(3)가 그 섬유(20)들로 표현되는 본 발명에 따른 2개의 파일층(2) 사이에 고정된다.
도 2는 본 발명에 따른 편평한 직물 구조물(1)의 바람직한 실시예의 개략적인 구조 설계를 도시한다. 여기에서는 2개의 수직으로 적층된 파일층(2)이 보강용 그리드(3)의 일 측 상에 놓이고, 1개의 파일층(2)이 다른 측 상에 놓인다. 본 실시예는 편평한 직물 구조물(1)의 표면이 2개의 수직으로 적층된 파일층(2)을 갖는 측 상에서 보다 나은 광학적 및 촉각적 특성을 나타내기 때문에 바람직하다. 이것은 예를 들어 차량 문의 경우와 같이, 주로 편평한 직물 구조물(1)을 통합하는 그 후속 구조체 부품 내에서 구조체 부품의 단 하나의 측만이 가시적일 경우 유리하게 된다.
도 3은 본 발명에 따른 편평한 직물 구조물(1)의 일 실시예의 개략적인 구조 설계를 도시한다. 여기에서는 2개의 수직으로 적층된 파일층(2)이 보강용 그리드(3)의 일 측 상에 놓이고, 보강용 그리드(3) 타 측에는 아무것도 놓이지 않는다. 본 실시예는 특히 광학적 및 촉각적 요건이 편평한 직물 구조물(1)의 일 측에 전적으로 관련될 경우 유리하다.
용어 "파일층"은 당업자에게 알려져 있다. 그것은, 예를 들어 니들링을 통해 경화되지 않은 임의적으로 뒤얽힌 단섬유의 성긴층(loose layer)을 의미한다.
파일층(2)을 제조하는 방법은 당업자들에게, 예를 들어 타면(willowing) 또는 소면(carding)으로 알려져 있다. 방법에 따라, 파일층(2) 내의 단섬유(20)에 대한 정렬이 다소간 균일하게 분포된다. 그러나, 파일층(2) 내의 섬유(20)는 일부 방법에 있어서, 예를 들어 소면 방법에 있어서 선호되는 방향을 나타낸다. 이것은 파일층(2) 내의 섬유(20)의 정렬이 다른 방향에서보다 일 특정 방향에서 보다 빈번하게 접촉됨을 의미한다. 이것은 섬유(20)가 소면 공정에서 항상 동일한 방향으로 전후로 움직이기 때문이다. 그 결과, 얻어진 파일층(2)은 주로 그에 수직보다는 섬유(20)의 선호되는 방향에 길이방향으로 보다 높은 강도를 보인다. 본 발명에 있어서, 파일층(2)의 "선호되는 방향"이라는 용어는 본원에서 제공되는 정의를 고려하여 이해되어야만 한다.
"직물" 또는 "직물 재료" 또는 "직물층" 또는 "직물 재료층"은, 예를 들어 니들링을 통해 경화된 파일층(2)을 의미한다.
예를 들어 니들링을 하여, 파일층(2)을 직물층으로 경화시키는 방법은 당업자들에게 알려져 있다. 경화시키는 방법은 열적, 기계적 또는 화학적일 수 있다. 일반적으로 열적 경화는, 예를 들어 파일이 제조되기 전에 편평한 직물 구조물에 이미 첨가되는 매체를 용융시키는 단계를 포함한다. 그러나, 기계적 방법은 니들링 및 스티칭을 포함한다. 화학적 방법은 일반적으로 접착제를 뿌리는 방법을 포함한다. 파일층(2)에 관한 방법은 또한 본 발명에 따른 편평한 직물 구조물(1)의 경화 중에 또한 적용된다. 편평한 직물 구조물(1) 내에 존재하는 모든 파일층(2)들 및 보강용 그리드(3)는 여기서 함께 결합된다. 이것은, 기계적 경화 중에 보강용 그리드(3)의 그리드 브레이스를 인접하는 파일층(2)의 개별 섬유와 뒤얽히는 방식으로 발생하는데, 이는 보강용 그리드(3)와 파일층(2)들 사이에 강한 결합을 만든다.
직물로 추가 공정되는 파일층(2)들이 섬유(20)에 대해 선호되는 방향을 나타내면, 이것은 종종, 예를 들어 파일층(2)이 니들링된 후 직물 재료의 표면으로부터 식별될 수 있다.
본 발명의 범주 안에서, 본 발명에 따른 편평한 직물 구조물(1)은 어떤 문맥안에서는 "부직 플라이(nonwoven ply)"로서 언급된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 편평한 직물 구조물(1)은 80 내지 110g/㎡의 단위 면적당 무게를 나타내고, 편평한 직물 구조물(1) 내의 탄소 섬유는 65 내지 84%의 단위 면적당 비례 무게를 갖고, 보강용 그리드(3)는 3 내지 10g/㎡의 단위 면적당 비례 무게를 갖는다. 본 실시예는, 자동차 산업의 구조체 부품에서 예를 들어 엔진 후드, 문, 방현재(fender) 등과 같은 얇은 금속 시트를 대체하기 위해 사용하기에 특히 적합하다.
보강용 그리드(3)는 편평한 직물 구조물(1) 내의 2개의 연속 파일층(2) 사이에 위치될 수 있다. 여기에서의 이점은 원하는 광학적 및 촉각적 구성이 편평한 직물 구조물(1)의 양 표면 모두에서 보장될 수 있다는 것이다.
그 외에, 보강용 그리드(3)가 편평한 직물 구조물(1)의 외측 상에 위치되는 것 또한 유리할 수 있다. 여기서 매우 얇은 편평한 직물 구조물(1)이 제조될 수 있고, 그 적어도 한 측은 원하는 광학적 및 촉각적 구성을 나타낸다. 그 결과, 본 실시예는 의도한 바와 같이, 예를 들어 자동차 문과 같은 완성된 제품 내에서 오직 일측으로부터만 가시적인 본 발명에 따른 구조체 부품 내에서 사용하기에 특히 적합하다.
본 발명에 따르면, 파일층(2)은 주로 탄소 섬유로 구성된다. 본 발명의 범주 안에서, 탄소 섬유로 구성되지 않은 부분은 "이질 섬유 부분"으로 언급된다. 문맥에 따라, 이질 섬유 부분은 파일층(2) 뿐만 아니라 전체 편평한 직물 구조물과도 관련될 수 있다. 본 발명에 따른 구조체 부품의 안정성은 이질 섬유 부분이 증가함에 따라 떨어지기 때문에, 기본적으로 낮은 이질 섬유 부분이 요구된다. 그러나, 카본 섬유는 매우 비용이 높다. 따라서, 구조체 부품에 대한 충분한 안정성이 성취되면, 이질 섬유가 목표된 방식으로, 상세하게는 탄소 섬유가 본 발명의 청구 대상에 따른 편평한 직물 구조물(1)의 단위 면적당 전체 무게의 일정 비율, 바람직하게는 65 내지 84%의 비율을 이루는 방식으로 처리될 섬유에 첨가될 수 있다.
보강용 그리드(3)의 재료 및 구성에 대한 특정한 제한은 없다. 보강용 그리드는 스크림, 직물, 노트(knot) 또는 니트로서 제시되는 무단 섬유(30)의 실로 구성되는 것이 바람직하고, 여기서 스크림이 선호되는데, 이는 그들이 제조하기에 가장 용이하고 니트와 비교하여 교차점에서 가장 작은 층 두께를 나타내기 때문이다.
예를 들어, 보강용 그리드(3) 내의 섬유는 폴리에스테르, 유리, 폴리아미드, 폴리에틸렌, 아라미드 섬유 및/또는 탄소로 구성될 수 있고, 강도와 섬유 두께 사이의 비와 연관하여 비용면에서 폴리에스테르 및 유리가 바람직한 재료로 제시된다.
보강용 그리드(3)가 스크림, 직물, 노트 또는 니트로 구성되는지와 관계없이, 보강용 그리드(3)의 구조적 구성은 그리드에 주어진 일반적인 의미를 유지하면서, 본 발명의 범주 내에서 "브레이스" 또는 "그리드 브레이스" 및 "교차점"으로서 언급된다.
보강용 그리드(3) 내의 브레이스(30)에 대한 바람직한 섬도(titer)는 120 내지 350dtex인 것이 바람직하다. 또한, 섬도는 150 내지 280dtex인 것이 바람직한데, 이는 이러한 범위 내에서 강도와, 본 발명에 따른 편평한 직물 구조물(1)의 표면 상의 보강용 그리드(3)의 메시에 의해 형성되는 홈의 범위와 관련하여 최적 결과물이 얻어질 수 있고, 충분한 드레이핑 성능이 보장되기 때문이다.
보강용 그리드(3)의 교차점은 결합제를 나타낼 수 있다. 보강용 그리드(3)가 스크림층일 경우, 결합제가 교차점에서 사용되는 것이 바람직하다. 결합제의 선택에 대해 특별한 제한은 없다. 그러나, PVAC계 결합제가 바람직한데, 이는 그들이 열차폐성이 있고, 보강용 그리드(3)를 제조하는데 특히 용이하고 저렴하기 때문이다.
구조 설계 면에서, 보강용 그리드(3)는 평행한 브레이스(30)의 2개 내지 3개의 블레이드로 구성되는 것이 바람직하다. 그러나, 3개 초과의 블레이드 또한 가능하다.
구조 설계가 평행한 브레이스(5a)의 2개의 블레이드로 구성되는 경우, 체커보드(checkerboard) 구조(5), 즉, 보강용 그리드(3)가 정사각 메시를 나타내는 것이 바람직하다. 도 5는 이러한 구조물로부터의 절결부를 나타내는 개략도를 제공한다. 여기서의 이점은 방향 독립적인 힘을 의미하는 편평한 구조물의 강도에 대한 최대 등방성과 관련이 있다. 브레이스(5a) 사이의 거리는 본 실시예에서 10 내지 50㎜인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 10 내지 18㎜인데, 이는 상술한 홈이 제시된 작은 메시에서 확연히 작기 때문이다.
구조 설계가 평행한 브레이스(4a, 4b, 4c)의 3개의 블레이드로 구성되는 경우, 하나의 블레이드의 브레이스가 "종방향 브레이스"(4a)로서 언급되고, 2개의 나머지 블레이드의 브레이스가 "사선 브레이스"(4b, 4c)로서 언급된다. 도 4는 본 구조물의 절결부를 도시하는 개략도를 제공한다. 여기서 선호되는 것은 하나의 사선 브레이스(4b)의 블레이드가 종방향 브레이스(4a)에 대하여 45°초과 90°미만의 각으로 놓이며, 이 각도는 다른 사선 브레이스(4c)의 블레이드에 대해 -45°미만 -90°초과인 것으로, 종방향 브레이스(4a)에 대하여 사선 브레이스(4b, 4c)의 양 블레이드에 대한 각도는 절대치가 서로 동일하다. 따라서 분리시켜 봤을 때, 사선 브레이스(4b, 4c)의 블레이드는 마름모꼴 메시를 형성한다. 본 실시예에서, 종방향 브레이스(4a) 사이의 거리는 5 내지 20㎜인 것이 바람직하다. 본 실시예에서, 블레이드 내의 사선 브레이스(4b, 4c) 사이의 거리는 7 내지 50㎜인 것이 바람직한데, 이는 그 결과 상술한 홈들이 확연하게 작아지는 동시에, 충분한 강도가 보장되기 때문이다.
그리드(3)가 어떻게 설계되는지와 무관하게, 어떠한 경우엔, 보강용 그리드(3)와 파일층(2)을 결합하는 동안, 보강용 그리드(3)의 평행한 브레이스(30)의 블레이드는 파일층(2)의 섬유(20)의 선호되는 방향에 종방향으로 배열되는 것이 바람직하다. 이것은 제조 공정을 단순하게 하는데 도움이 된다.
보강용 그리드(3)가 2개의 연속 파일층(2) 사이에 놓이는 본 발명에 따른 편평한 직물 구조물(1)을 제조하는 방법은 일반적으로 동일한 단계, 바람직하게는 연속 공정 내에서,
a) 단위 면적당 소정의 무게를 갖는 파일층(2)을 제조하는 단계와,
b) 필요에 따라 추가적인 파일층(2)을 제조하고 a)에서 제조된 파일층(2)에 추가적인 파일층을 적용하는 단계와,
c) 보강용 그리드(3)를 a)에서 제조된 파일층(2)에, 또는 필요하면 a) 및 b)에서 제조된 파일층(2)의 적층물 상에 적용하는 단계와,
d) c)에서 준비된 보강용 그리드(3) 상에 적어도 하나의 추가적인 파일층(2)을 적용하는 단계와,
e) a) 내지 d)에서 다른 파일들의 상부에 놓인 하나의 파일을 예를 들어 니들링을 통해 경화시키는 단계와,
f) e)에서 형성된 편평한 구조물(1)을 예를 들어 롤러 상에서 수집하는 단계를 포함한다.
보강용 그리드(3)가 편평한 직물 구조물(1)의 외측에 고정되는 본 발명에 따른 편평한 직물 구조물(1)을 제조하는 방법은 일반적으로 아래의 단계, 바람직하게는 연속 공정 내에서,
a) 보강용 그리드(3) 상에 적어도 하나의 파일층(2)을 적용하는 단계와,
b) a)에서 다른 파일들의 상부에 놓인 하나의 파일을, 예를 들어 니들링을 통해 경화시키는 단계와,
c) b)에서 형성된 편평한 구조물(1)을 예를 들어 롤러 상에서 수집하는 단계를 포함한다.
상술한 방법과 관련하여 용어 "플라이"는 파일층(2) 및 보강용 그리드(3) 둘 모두를 지칭한다.
본 발명의 또 다른 양태에 있어서, 이후에 "부직 플라이"로서 언급된 본 발명에 따른 여러 편평한 직물 구조물(1)의 플라이는 함께 편평하게 결합될 수 있어, 본 발명에 따른 물품을 제공한다.
개별 부직 플라이(1)의 선호되는 방향은, 만일 있다면, 서로 평행하게 정렬될 수 있다. 그러나, 물품이 사용되는 방법 및 장소에 따라, 그들의 선호되는 방향에 대하여 서로 다른 각도로 부직 플라이(1)를 편평하게 결합하는 것이 또한 유리할 수 있다. 일 바람직한 실시예는 3개의 부직 플라이(1)의 복합체를 제공하고, 중간 및 상부 부직 플라이(1)의 선호되는 방향은 하부 부직 플라이(1)의 선호되는 방향에 45°또는 -45°의 각도로 정렬된다. 이것은 상기로부터 제조된 물품 및 구조체 부품의 강도에 대해 향상된 등방성을 제공한다.
예를 들어, 본 발명에 따른 부직 플라이(1) 사이의 연결은 단순히 그들을 서로 스티칭함으로써, 또는 새로운 니들링을 통해 얻어질 수 있다. 그러나, 다른 종류의 접합 또한 가능하다.
바람직한 실시예에 있어서, 적어도 하나의 그리드 플라이가 본 발명에 따른 물품의 2 이상의 부직 플라이(1) 사이에 제공될 수 있다. 함침 공정 중에, 예를 들어 본 발명에 따른 구조체 부품을 제조하기 위해 유체 폴리머 매트릭스를 주입하는 동안, 개별의 부직 플라이(1)가 서로에 대해 미끄러짐 없이, 폴리머 재료를 여러 부직 플라이의 복합체 내로 보다 잘 침투시키고, 폴리머 재료를 선택적으로 함침시킨다. 그리드 플라이는 본 발명에 따른 보강용 그리드(3)에 기초하여 구조화될 수 있다. 그러나, 상이한 구조 설계를 갖는 그리드가 또한 사용될 수 있다. 여기서는 폴리에스테르사(polyester thread)로 구성된 니트 또는 스크림이 선호되는데, 이는 그들이 제조하기 용이하고 저렴하기 때문이다.
본 발명의 또 다른 양태에 있어서, 본 발명에 따른 편평한 직물 구조물(1) 또는 본 발명에 따른 물품에 폴리머 매트릭스를 함침하여 그 결과 본 발명에 따른 구조체 부품을 제공한다.
폴리머 매트릭스 내의 재료에 대해 특별한 제한은 없다. 보통 폴리머 매트릭스에 대해 적절한 재료는 섬유 복합 재료의 제조시 사용되는 폴리에스테르 수지, 에폭시 수지 및 비닐에스테르 수지와 같은 수지를 포함한다.
예를 들어 수지 주입 또는 투입 방법과 같은 편평한 직물 구조물(1)을 함침하는 적절한 방법이 당업자들에게 알려져 있다. 예를 들어 높은 온도에 대한 노출을 통한, 후속 경화는 구조체 부품을 소정의 형태로 형성한다. 그 결과, 사전에 편평한 직물 구조물(1)을 강성의 몰드 상에 씌우는 것이 가장 흔히 필요하다. 본 발명에 따른 편평한 직물 구조물(1)은 그 구성으로 인한 적정 드레이핑 능력에 의해 차별화된다.
본 발명의 또 다른 양태에 있어서, 본 발명에 따른 구조체 부품은 자동차 부품을 제조하는데 사용된다. 구조체 부품의 종류 및 기능에 대해 특별한 제한은 없다. 여기에서는 무부하 베어링(non-load bearing) 부품이 선호된다.
A, B 또는 C 칼럼과 같은 자동차의 부하 베어링 부품은 고 스트레스성(highly stressable) 구조체 부품이다. 만약 그들이 섬유 복합체 재료로 구성된다면, 사용은 주로 짜여진 매팅(matting) 또는 스크림으로 이루어지고, 짜여진 매팅 또는 스크림 내의 섬유 다발은 작용힘을 최적으로 흡수 또는 전환하는 방식으로 정열, 즉 스크림의 짜여진 매팅 내의 섬유 다발이 인가된 힘의 방향으로 정열되는 것이 바람직하다. 부직 재료에 있어서, 힘은 구조로 인해 모든 방향으로 분배되고, 파일을 결합(combing)함으로써 발생되는 선호되는 방향은 부직 재료의 강성에 대한 이방성을 다시 증가시킬 수 있다. 이는 부직포로 제조된 섬유 복합 재료가 자동차의 고 스트레스성 부품 내에서 사용될 수 있는 이유이다. 그러나, 부직 재료 및 짜여진 매팅 또는 스크림의 조합된 사용이, 예를 들어 부직 스크림 복합체의 형태로 또한 가능하다.

Claims (17)

  1. 보강용 그리드(3)와, 보강용 그리드(3)의 적어도 하나의 표면 상에 편평하게 놓인 적어도 하나의 파일층(2)을 포함하는 편평한 직물 구조물(1)에 있어서,
    - 편평한 직물 구조물(1)은 40 내지 140g/㎠의 단위 면적당 무게를 나타내고,
    - 파일층(2)은 탄소 섬유로 구성되고,
    - 편평한 직물 구조물(1) 내의 탄소 섬유는 단위 면적당 무게의 60 내지 97%를 이루고,
    - 보강용 그리드(3)는 2.5 내지 12.5g/㎡의 단위 면적당 비례 무게를 나타내고,
    - 편평한 직물 구조물(1)은 경화되는 것을 특징으로 하는
    편평한 직물 구조물.
  2. 제1항에 있어서,
    - 편평한 직물 구조물(1)은 80 내지 110g/㎡의 단위 면적당 무게를 나타내고,
    - 편평한 직물 구조물(1) 내의 탄소 섬유는 65 내지 84%의 단위 면적당 비례 무게를 갖고,
    - 보강용 그리드(3)는 3 내지 10g/㎡의 단위 면적당 비례 무게를 갖는 것을 특징으로 하는
    편평한 직물 구조물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 보강용 그리드(3)는 편평한 직물 구조물(1)의 외측에 위치되는 것을 특징으로 하는
    편평한 직물 구조물.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 보강용 그리드(3)는 2개의 연속 파일층 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는
    편평한 직물 구조물.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 보강용 그리드(3)의 재료는 폴리에스테르 및 유리 섬유로 이루어지는 그룹의 재료 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는
    편평한 직물 구조물.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 보강용 그리드의 브레이스(30)는 120 내지 350dtex의 섬도(titer)를 나타내는 것을 특징으로 하는
    편평한 직물 구조물.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 보강용 그리드(3)의 교차점은 결합제를 나타내는 것을 특징으로 하는
    편평한 직물 구조물.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 보강용 그리드(3)는 레이드 스크림(laid scrim)으로서 설계되는 것을 특징으로 하는
    편평한 직물 구조물.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 보강용 그리드(3)는 특정 방향으로 평행한 종방향 브레이스(4a)의 블레이드와, 평행한 종방향 브레이스에 대해 사선인 평행한 사선 브레이스(4b, 4c)의 블레이드를 나타내고, 하나의 평행한 사선 브레이스(4b)의 블레이드는 평행한 종방향 브레이스(4a)에 대해 45°초과 90°미만인 각도로 위치되고, 상기 각도는 다른 평행한 사선 브레이스(4c)의 블레이드에 대해 -45°미만 -90°초과인 것이고, 평행한 종방향 브레이스(4a)에 대하여 2개의, 평행한 사선 브레이스(4b, 4c)의 블레이드에 대한 각도는 절대치가 서로 동일한 것을 특징으로 하는
    편평한 직물 구조물.
  10. 제9항에 있어서, 종방향 브레이스(4a)는 서로로부터 5 내지 20㎜ 이격되고, 사선 브레이스(4b, 4c)는 서로로부터 7 내지 50㎜ 이격되는 것을 특징으로 하는
    편평한 직물 구조물.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 보강용 그리드(3)는 체커보드(checkerboard) 설계를 갖는 것을 특징으로 하는
    편평한 직물 구조물.
  12. 제11항에 있어서, 채커보드 설계를 갖는 그리드의 각각의 평행한 브레이스(5a)는 서로로부터 10 내지 50㎜ 이격된 것을 특징으로 하는
    편평한 직물 구조물.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서, 파일층(2)은 스테이플 파이버(staple fiber)로 구성되는 것을 특징으로 하는
    편평한 직물 구조물.
  14. 제1항 또는 제2항에 따른 적어도 2개의 편평하게 결합된 편평한 직물 구조물(1)을 포함하는 물품.
  15. 제1항 또는 제2항에 따른 편평한 직물 구조물(1)을 포함하는 구조체 부품에 있어서, 편평한 직물 구조물(1)에 폴리머 매트릭스가 함침되는 것을 특징으로 하는 구조체 부품.
  16. 제14항에 따른 물품을 포함하는 구조체 부품에 있어서, 물품에 폴리머 매트릭스가 함침되는 것을 특징으로 하는 구조체 부품.
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