KR101497788B1 - 만곡된 다발을 구비하는 파일 층 - Google Patents

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Abstract

부직 자재는 탄소 섬유를 포함하는 복수 개의 다발을 구비하는 파일 층으로 구성되어 있고, 다발 중 적어도 몇몇은 다발 단부들 사이의 제1 곡률의 만곡된 정점 영역과, 다발의 단부에 배치된 제2 곡률의 적어도 하나의 다발 단부 영역을 포함하는 만곡된 경로를 구비하며, 제1 곡률은 제2 곡률보다 특히 적어도 50%만큼 더 크다.

Description

만곡된 다발을 구비하는 파일 층{PILE LAYER HAVING CURVED BUNDLES}
본 발명은 제1항의 전제부에 따라 탄소 섬유를 포함하는 복수 다발을 구비하는 파일 층과, 제12항의 전제부에 따라 이러한 파일 층을 제조하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 제11항의 전제부에 따른 부직포 또는 부직 자재에 관한 것이다.
탄소 섬유를 포함하는 파일 층은 자동차 산업의 다수의 용례에 사용되는 부직포 또는 부직 자재를 제조하기 위한 초기 구조체로서 특히 매우 적합하다. 이들은 무엇보다도 자동차 부품을 제조하기 위해 사용된다. 특히, 예를 들어, RTM 공정에서 폴리머 또는 수지로 적절하게 함침된 후에, 유리하게도 해당 부직포 및 부직 자재가 처리되어, 가볍지만 기계적으로 매우 탄성적인 섬유 복합 구조체로 되며, 이 섬유 복합 구조체는 바람직하고 선구적인 재료로 점점 인식되고 있다.
파일 형성은 일반적으로 미리 정해진 길이 분포를 갖는 단일 섬유를 적절한 급송 장치를 통해 파일 형성 기계에 공급하는 것을 포함하고 있다. 예를 들어, 이러한 파일 형성 기계는 소면기로 설계될 수 있다. 파일 형성 기계의 적절한 기능적 부품이 단일 섬유를 뒤엉키게 하여, 평탄한 구조체가 형성되고, 뒤엉킨 섬유는 파일 층 처리를 계속하는 동안에 발생되는 외부 기계적 응력을 견디기에 충분한 고유의 안정성을 구조체에 부여한다.
소면기에 있어서, 원통형 컨테이너 상에 배열된 작업 롤러 또는 클리어러(clearer) 롤러는 원통형 컨테이너와 반대 방향으로 회전하도록 작동되어, 소면기 내로 도입된 섬유를 무작위 구성의 섬유 내로 운반하거나, 또는 섬유를 이러한 무작위 구성으로 뒤엉키게 한다.
이 반복적인 처리 또는 회전은 파일 층을 산출하며, 이런 파일 층은 파괴되는 일없이 소면기로부터 제거되고, 이어서 다시 처리되기에 충분한 고유한 안정성을 갖는다. 일반적인 소면기는 DIN 64118의 제원에 개략적으로 대응하는 구조적 구성을 갖는다.
파일 형성 기계로부터 제거된 파일 층은 추가의 단계에서 부직 자재로 처리될 수 있다. 예를 들어, 파일 층은 중첩될 수 있는데, 즉 파일 층은 하나가 다하나의 상부에 놓일 수 있어서, 원하는 두께와 적절한 전체 섬유 함량을 가진 부직포를 생성시킬 수 있으며, 이것은 예를 들어 니들링(needling)을 통해 일단 결속되면 부직 자재로서 다른 처리 단계로 중계될 수 있다. 부직 자재는 일반적으로 화학적, 기계적 또는 열적 결속을 경험한다는 점에 있어서 통상적인 부직포와 상이하다.
전술한 기계적 과정에 추가하여, 부직포는 또한 공기역학적 제조 공정에서 생성될 수 있다. 섬유는, 예를 들어 분리된 후에, 공기 스트림에 급송될 수 있는데, 이 공기 스트림은 섬유를 시에브(sieve) 드럼 또는 시에브 벨트 상에 배치시킨다. 시에브 드럼 또는 시에브 벨트는, 공기가 시에브 개구에 걸쳐서 진공화되는 동안에, 무작위 구성으로 또는 임의의 정해진 배향 없이 놓여 있는 섬유를 계속하여 운반한다. 공기를 제거한 후에, 시에브 상에서 밀집되어 남겨지는 섬유는 부직포를 형성한다. 공기역학적 부직포 형성 과정은 더 두껍고 덜 셔링된(shirred) 섬유에 특히 적합하다.
대안으로서, 부직포는 물과 같은 용리액(eluent)을 사용하는 습식 제조 공정에서 제조될 수도 있고, 여기서 섬유는 용리액 내에 부유되고, 이 공정 동안에 용리액을 여과하도록 시에브에 급송된다. 잔여 섬유 층은 부직포를 형성하며 적절한 건조 단계에서 추가 준비작업이 이루어질 수 있다.
본 발명의 범주 내에서, 파일 층과 부직포 사이에는 차이가 없다. 모든 이러한 구조체는 섬유를 원하는 고유한 안정성을 갖는 평탄한 구조체로 뒤엉키게 하기 위한 공정에서 얻어진다. 다른 한편으로는, 부직 자재는 앞에서 추가로 설명한 바와 같은 후속하는 추가의 결속 단계에 의해 부직포 또는 파일 층으로부터 구별된다.
전술한 과정에 있어서의 문제점은 파일 형성 기계로 급송된 단일 섬유에 일반적으로 복잡한 기계적 준비작업이 가해져야 한다는 것이다. 예를 들어, 고전적인 스피닝 밀(spinning mill)에서 섬유를 분해 및 준비하는 개방 및/또는 혼합 유닛이 이러한 목적으로 사용된다. 특히, 탄소 섬유를 이용하는 파일 층의 제조에는 탄소 섬유의 복잡한 준비작업이 필요하다. 예를 들어, 탄소 섬유는 탄소 섬유 스트랜드로부터 제거될 수 있다. 이러한 목적으로, 탄소 섬유 스트랜드는 먼저 스풀(spool)로부터 제거되어 절단 장치로 급송되어야 한다. 적절한 길이로 절단된 후에, 탄소 섬유 다발은 다발 섹션의 섬유를 개략적으로 분리함으로써 분해되어야 한다. 또한 섬유는 파일 형성 기계로 급송되기 전에, 적절하게 축적되고 계량되어 파일 형성 공정으로 공급되어야 한다. 오직 이러한 단계 후에, 섬유가 파일로 처리될 수 있다.
그러나, 이 처리 단계는 상대적으로 비용 집약적일 뿐 아니라, 전체 과정 순서에 있어서 장치에 대해 더 높은 유지보수 경비와 관련되게 된다. 그러나, 이러한 준비작업은 섬유 파편 또는 재활용되는 섬유를 처리할 때에 특히 복잡해지며, 그 이유는 대부분 분리된 섬유를 얻기 위해 섬유를 분해하고, 개방하고, 종종 심지어 세척하는 다수의 추가 처리 단계가 필요하기 때문이다.
또한, 종래 기술로부터 공지되어 있는 과정은 무엇보다도 무위적이고 기껏해야 오직 부분적으로 배향된 섬유 구조를 갖는 파일 층을 생성시키기 위해 사용된다. 사후에 코밍(combing) 단계에서 파일 내의 섬유를 또한 정렬시키는 것이 기본적으로 가능하지만, 이것은 한편으로는 비용을 발생시키는 다른 절차 과정을 필요로 하고, 다른 한편으로 코밍 단계는 파일 층을 추가로 손상시키지 않도록 매우 주의 깊게 적용되어야만 한다.
그러나, 특정 용도를 위해서는 종종 섬유의 정렬이 요구되는데, 그 이유는 이에 의해 파일 층 내의 하나 이상의 기계적으로 바람직한 방향을 규정할 수 있기 때문이다. 결과적으로, 예를 들어, 규정된 바람직한 방향(들)을 갖는 부직포가 추가 처리되어 섬유-배향된 섬유 복합 재료로 되어, 부하를 위해 적절하게 조정된 용도에 사용될 수 있다. 여기에서, 섬유 복합 재료는, 파일 층의 바람직한 방향(들)이 기계적 힘을 유리하게 흡수하도록 흡수되는 기계적 힘을 향해 배향된다. 여기에서, 힘은 섬유의 길이 방향으로 배향되는 것이 바람직하다. 이것은 특히 섬유의 길이 방향에 있어서 특히 양호한 인장 강도를 갖는 탄소 섬유에 있어서 사실이다.
본 발명의 목적은 종래 기술에서 공지되어 있는 파일 층보다 더 비용 효율적으로 제조될 수 있는 파일 층을 제안하는 것이다. 특히, 파일 층을 제조하기 위해 더 적은 개별 작업이 요구될 것이다. 본 발명에 따르면, 이것은 종래 기술에서는 여전히 섬유다발(tow) 또는 조방사(roving)로부터 제거되는 단일 섬유로부터 제조되는 탄소 섬유 파일 층에 관한 것이다. 이러한 파일 층은 추가로 적절한 섬유 배향을 갖도록 의도되어, 파일 층은 하나의, 바람직하게는 2 이상의, 바람직한 방향을 갖는다. 특히, 바람직한 방향은 강화를 위해 파일 층이 제공된 섬유 복합 재료가 바람직한 방향(들)을 향하는 부하를 상대적으로 보다 양호하게 조정할 수 있게 한다. 본 발명에 따르면, 바람직한 방향(들)이 초기에 파일 형성 기계에 의해 생성된 파일 층에 제공된다. 그러나, 이것은 본 발명에 따른 다수의 이러한 파일 층으로 적어도 하나의 바람직한 방향, 바람직하게는 몇 개의 바람직한 방향을 가질 수 있는 부직포 또는 부직 자재를 구성할 수 없다는 의미는 아니다.
본 발명의 목적은 비교적 더 낮은 비용으로 제조되고, 탄소 섬유를 준비하기 위해 더 적은 기술적 소비가 필요한 이러한 파일 층을 위한 제조 방법을 추가로 제안하는 것이다.
본 발명에 있어서, 이러한 목적은 제1항에 따른 파일 층과 제12항에 따른 제조 방법에 의해 달성된다. 또한, 본 발명의 근간을 이루는 목적은 제10항에 따른 부직포 또는 부직 자재에 의해 달성된다.
특히, 본 발명의 근간을 이루는 목적은 복수의 탄소 섬유를 포함하는 다발을 갖는 파일 층에 의해 달성되는데, 여기서 적어도 몇몇의 다발은 다발 단부들 사이에서 제1 곡률(K1)의 만곡된 정점(vertex) 영역 및 다발 단부들에 배열된 제2 곡률(K2)의 적어도 하나의 다발 단부 영역을 갖는 만곡된 진행(progression)을 가지며, 제1 곡률(K1)은 제2 곡률(K2) 보다 크고, 특히 적어도 50%보다 크다.
여기서는, 다발 곡률에 대한 가능한 대수적 부호는 고려하지 않을 것이다. 곡률은 오직 곡률의 양에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 만곡된 진행을 갖는 각각의 다발은 개개의 제1 곡률(K1) 또는 개개의 제2 곡률(K2)을 가질 수 있다. 그러나, 만곡된 진행을 갖는 복수 개의 다발이 측정의 정확도 내에서 균일한 제1 곡률(K1) 또는 제2 곡률(K2)을 갖는 것도 본 발명의 범주 내에 있는 것이다. 그러나, 각각의 경우에 있어서, 다발은, 동일한 다발의 정점 영역에서 제1 곡률(K1)을 갖고, 동일한 다발의 다발 단부 영역에서 제1 곡률(K1)보다 작은 제2 곡률(K2)을 구비하는 만곡된 진행을 갖는 것이 본질적인 것이다. 마찬가지로, 양자의 다발 단부 영역이 각각의 개별적인 제2 곡률(K2) 또는 정량적으로 동일한 제2 곡률(K2)을 갖는 것이 가능하다.
본 명세서에서 정점 영역은 가장 큰 곡률을 갖는 다발의 영역으로 이해되어야 한다. 또한, 정점 영역이라는 용어는 아래에서 제시될 예시적인 실시예에서 설명될 것이다. 특히, 본 발명에 따른 정점 영역은 가장 큰 곡률을 갖는 진행을 따르는 지점을 포함한다. 대조적으로, 다발 단부 영역은 특히 각각의 다발 단부의 지점을 포함한다.
본 발명의 범주 내에서, 다발의 곡률은 다발 내의 모든 섬유의 평균 방향 진행으로부터 결정된다. 이러한 결정을 위해, 다발 내의 섬유는 그들의 각각의 공간적 위치가 획득되는데, 평균 위치는 다발 내의 각각의 섬유의 상당한 섹션으로부터 계산된다. 특히, 다발 내의 섬유가 원형 단면에 걸쳐서 밀집되게 패킹되는 영역에서, 평균 진행은 대체로 단면에 대해 다발의 중간에 위치하는 섬유의 진행과 대체로 대응한다. 그러나, 다발 단부에서 보다 일반적인 일이지만, 섬유가 산개된다면, 개개의 섬유의 모든 상당한 섹션의 층을 평균함으로써 다발의 평균 진행을 계산하는 것이 가능할 것이다. 확립된 고려에 기초하여, 전문가는 평균 진행을 결정하도록 평균을 계산할 수 있다.
다발의 만곡된 진행은 일반적으로 다발의 변화하는 위치에서 상이한 곡률을 갖는다. 곡률을 결정하기 위해, 진행의 미리 정해진 영역에 내접된 원이 형성되며, 내접된 원의 원주 라인의 접선은 대응하는 위치의 다발의 진행과 일치한다. 이와 관련하여, 정점 영역의 내접된 원은, 비교적 더 큰 반경을 갖지만 더 작은 제2 곡률(K2)을 갖는, 다발 단부 영역의 내접된 제2 원보다, 더 큰 제1 곡률(K1)을 가진 더 작은 반경을 갖는다.
본 발명에 따른 해결방안은 탄소 섬유를 포함하는 다발을 소면기에 통합하는 단계와, 다발을 완전히 단일 섬유로 분리시키지 것이 아니라, 다발 내의 탄소 섬유를 추가의 섬유와 뒤엉키도록 소면기를 작동시키는 단계와, 파일 층을 소면기로부터 제거하는 단계를 포함하는 파일 층 제조 방법을 포함하고 있다.
여기서, 카딩 공정은 소면기 내로 도입된 다발이 개개의 섬유로 풀어지는 것을 방지하도록 조정되어야 한다. 그러나, 여기서 단일 섬유가 다발과 함께 소면기 내로 들어가는 것이 완전히 방지될 수는 없다. 도입되는 동안에, 다발은 분리가능한 형태로 존재하거나, 또는 탄소 섬유 및/또는 다른 섬유와 뒤엉킬 수 있다. 특히, 다발은 결속되거나 추가 처리되지 않은 무작위 구성의 섬유로 존재할 수 있고, 여기서 섬유는 부분적으로 분리된 방식으로 다발로부터 돌출되고, 다른 섬유와 뒤엉키게 된다.
소면기 내에서 다발의 완전한 풀림을 방지하기 위해, 회전 또는 작업 단계의 개수, 또는 소면기에 포함되어 있는 롤러 사이의 거리를 조정할 수 있다. 또한, 개개의 롤러의 표면은 다발이 완전히 단일 섬유로 분해되는 것을 방지하기 위해 적절하게 조정될 수 있다. 또한, 소면기의 롤러에 포함되어 있는 피팅(fitting)의 기하학적 조정도 생각해 볼 수 있다.
본 특허 출원의 범주 및 관련성 및 모두에 있어서, 다발은 대체로 평행한 방향으로 적어도 부분적으로 진행하는 섬유의 축적물로서 이해되어야 하고, 다발 내의 섬유 밀도는 주변의 섬유 밀도와 비교하여 적어도 부분적으로 상승된다. 다발은 주변 환경으로부터 돌출되기 때문에, 이러한 점에서 다발은 시각적으로 매우 잘 식별될 수 있고, 대부분의 경우에 다발로서 용이하게 시각적으로 인식가능하다. 또한, 다발은 소정 접착력을 갖는 단일 섬유들을 가질 수 있고, 이는 기계적 응력에 노출되는 경우에 다발이 단일 섬유로 분리되지 않는 것을 보장한다.
본 발명에 따른 파일 층에 있어서의 이점은, 다발이 파일 층에 포함되면서, 섬유는 단일 섬유로 풀려지지 않는다는 것이다. 이것은 섬유의 길이 방향에서 다발에 작용하는 기계적 응력과 관련하여, 파일 층에 특수한 강도를 부여한다. 서로에 대해 추가로 정렬되지 않는 분리된 섬유와 비교해 보면, 이것은 다발이 예를 들어 추후에 제조되는 섬유 복합 재료 상에 작용하는, 그 섬유 진행의 방향으로 다발 내에 도입되는 외력을 손상없이 상당히 양호한 정도로 흡수할 수 있게 한다.
만곡된 진행으로 인하여, 다발은 또한 대략 다발 단부 영역에서 섬유 진행의 방향 뿐 아니라, 대략 정점 영역에 접선 방향으로도 바람직한 방향을 갖는다. 따라서, 만곡된 진행은 다발이 힘 흡수에 대해 바람직한 방향 뿐 아니라, 후자로부터 벗어나는 다른 바람직한 방향을 갖는 것을 보장한다. 예를 들어, 이것은 적어도 하나의 바람직한 방향, 특히 적어도 2개의 바람직한 방향을 갖는 파일 층을 제조할 수 있게 한다. 전술한 것과 관련된 추가 설명이 도면에 대한 이하의 기재로부터 얻어질 수 있다.
소면기 내로 도입된 섬유가 파일 층을 제조하는 동안에 단일 섬유로 완전히 분해되지 않지만, 공정 중에 정해진 카딩을 통해 파일 층 내로 이동되기 때문에, 파일 층 내의 개개의 다발이 재배향(reoriented)된다. 여기서, 카딩 공정은 다발에 만곡된 진행을 부여하도록 다발을 편성한다. 카딩 공정 동안에, 개개의 다발은 소면기 내의 개개의 롤러의 피팅의 치형부에 의해 포획되고, 소면기 내에 생성된 파일 층의 주변 섬유에 대항하여 이동한다. 공정에서 발생되는 전단력은 다발이 그 주변의 섬유에 대해 만곡되게 한다. 만곡된 진행은 상이한 곡률을 가진 적어도 2개의 영역을 갖는다. 또한, 카딩 공정은 다발을 부분적으로 분해시키고, 개개의 섬유는 파일 층 내의 분리된 섬유, 그리고 다발 내의 섬유와 뒤엉키게 된다.
본 발명에 따른 특히 유리한 실시예는 복수의 만곡된 다발의 배향이 대체로 동일하여, 만곡된 다발의 다발 단부 영역 중 적어도 하나의 진행이 다른 만곡된 다발의 다른 다발 단부 영역과 비교하여 대체로 동일하게 배향된다는 사실에 의해 구별된다. 여기서, 다발에 포함되는 모든 섬유의 평균 진행을 다시 참조한다.
특히 다발 단부 중 하나의 평균 방향 진행이 다른 다발의 다발 단부의 방향 진행으로부터 단지 10°만큼 벗어날 때에, 동일한 배향이 달성된다. 가장 큰 곡률을 가진 그 정점 영역에서 다발의 방향 진행에 수직하게 뻗어있는 교차선은 바람직하게는 대체로 동일한 방향을 갖고, 배향을 규정하기 위해 이용될 수 있다. 이 교차선의 방향이 10°초과하게 변화하지 않는 한, 여기서도 대체로 동일한 배향이 달성된다. 참고로, 배향을 위한 가능한 정의에 대하여 도면 부분에 대한 설명을 참조한다.
파일 층의 이러한 실시예에 있어서, 동일하게 배향된 다발의 대부분은, 덜 강하게 배향된 파일 층과 비교하여 추후에 제조되는 섬유 복합 재료에 부여될 수 있는 파일 층의 강도 개선 효과를 개선하는 것이 유리하다. 다발의 배향은 다발 단부 영역의 방향 진행에 대체로 평행한 방향에서 힘의 흡수를 주로 개선한다. 또한, 이것은 정점 영역의 평균 섬유 진행의 방향에 대체로 대응하기 때문에, 그에 수직하게 뻗어있는 방향에서의 안정성도 개선된다. 특히, 이것은 정적 영역의 가장 큰 곡률과 일치하는 영역 내의 다발의 평균 진행에 유효하다. 이 영역은 곡률을 갖는 한편, 또한 일반적으로 상승된 섬유 밀도 존재는 여기서 다발 진행에 대해 접선 방향으로 강도를 증가시킨다.
만곡된 다발의 2개의 다발 단부 각각이 제2 곡률(K2)을 갖는 다발 영역을 갖는 것이 실시예에 제공될 수 있고, 특히 2개의 제2 곡률(K2)이 바람직하게는 적어도 50%만큼 제1 곡률(K1) 보다 작다. 특히, 2개의 제2 곡률(K2)이 대체로 0에 상응한다면, 다발의 배향-향상 효과가 추가로 더 개선된다. 이것은 또한 일반적으로 적은 정도이지만 대체로 0에 상응하지 않는 제2 곡률(K2)에 의해 달성될 수 있다.
이러한 경우에, 대체로 0은 제2 곡률(K2)이 제1 곡률(K1) 보다 적어도 20배 작은 것을 의미하는 것으로 해석될 수 있다.
또한, 소정 실시예에 있어서 제1 곡률(K1)이 각각의 다발의 평균 길이에 대한 역수보다 더 큰 것을 생각해 볼 수 있다. 이것은 특히 원주 라인이 다발의 길이에 대응하는 원을 갖는 곡률보다 더 큰, 정점 영역의 특히 적절한 곡률을 보장한다.
본 발명의 유리한 실시예는 파일 층 내의 모든 다발 중 적어도 50%, 바람직하게는 적어도 90%, 특히 바람직하게는 적어도 98%가 만곡된 진행을 갖는 것을 제공할 수 있다. 증가하는 수준의 정렬에 의해, 본 실시예에 따른 라이너 층을 포함하는 추후에 제조되는 섬유 복합 재료에 대해 증진적으로 개선된 강도가 달성될 수 있다.
또한, 다른 실시예는, 만곡된 다발 중 하나의 다발의 2개의 다발 단부 사이의 가장 짧은 거리가 2개의 다발 단부 중 하나와 정점 영역 사이의 가장 큰 거리보다 작은 것을 제공할 수 있다. 그 결과, 다발 단부는 파일 층에 적절한 강도를 부여하기에 충분한 길이를 갖고, 이것은 추후에 제조되는 섬유 복합 재료의 강도를 개선하는 데에 도움을 줄 수 있다.
소정 실시예에 있어서, 우선 다발 단부가 서로에 대해 대체로 평행한 진행을 가져서, 이에 의해 추가로 강도-향상 효과를 개선하는 것이 바람직하다. 이것은 다발 단부가 동등한 배향을 갖는 경우에 상당히 많은 섬유가 정확하게 파일 층의 방향으로 지향되어, 이에 의해 유리하게도 강도를 개선할 수 있기 때문이다. 다발 단부 영역이 선형 방향 진행에 있어서 기껏해야 20°만큼 서로로부터 벗어나는 경우에 대체로 평행한 진행이 존재한다.
특히 유리한 실시예는, 제2 곡률(K2)이 대체로 0인 것을 제공할 수 있다. 여기서, 대체로 0은 제2 곡률(K2)이 제1 곡률(K1)보다 적어도 20배만큼 상이하다는, 즉 제1 곡률(K1)의 양의 20배에 근거하여 계산된 곡률보다 더 크다는 것을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 이러한 유형의 작은 제2 곡률(K2)은 다발 단부의 양호한 대체로 직선형의 진행을 보장하고, 파일 층에 적절한 강도를 부여할 수 있으며, 또한 후자는 추후에 제조될 섬유 복합 재료의 강도를 개선하는 데에 도움을 준다.
소정 실시예에 있어서, 4cm2의 표면 영역이 3개 이상의 다발을 구비하는 것을 제공할 수도 있다. 이것은 파일 층에 유리한 강도를 부여하여, 추후에 제조될 섬유 복합 재료의 강도를 개선하는 데에 도움을 줄 수 있다. 특히, 만곡된 다발은 지향된 힘의 흡수에 특히 적합하기 때문에, 추후에 제조될 섬유 복합 재료 내에서 지향된 힘의 흡수가 개선된 방식으로 발생될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 또한 탄소 섬유를 포함하는 복수의 다발이 15cm 보다 짧고, 특히 10cm 보다 짧은 것을 제공할 수 있다. 길이가 점진적으로 짧아짐에 따라, 파일 층 내의 상대적인 다발 함량은 섬유 함량을 일정하게 유지하면서 개선될 수 있다. 그러나, 여기서 다발이 특정 방향에 있어서 강도 개선을 달성하도록 바람직하게는 하나의 미리 결정된 방향에서 적절한 배향을 구비하는 섹션을 갖는 요건을 필요로 한다. 그러나, 이것은 강도 향상 효과가 다르게 부적절하기 때문에, 만곡된 다발이 최소 길이 미만으로 떨어지지 않는 것을 필요로 한다. 다른 실시예에 있어서, 만곡된 다발이 약 2cm의 길이 더 낮은 길이 미만으로 추가로 감소하지 않는 것이 유리할 수 있다.
소정 실시예에 있어서, 파일 층에 포함되는 모든 섬유 중 기껏해야 5%의 부분이 15cm를 초과하는 길이를 가질 수 있다. 종종, 특히 섬유가 15cm 보다 긴 다수의 섬유를 포함하는 분포를 갖는 것이 바람직할 수 있는데, 그 이유는 이것이 섬유를 제공 및 획득하기 위해, 섬유가 보편적으로 15cm 보다 작게 짧아지는 것을 보장할 수 없는 재활용 과정을 이용할 수 있게 하기 때문이다.
소정 실시예에 있어서, 파일 층 내의 만곡된 다발의 평균 다발 길이는 바람직하게는 적어도 100%만큼, 또는 200% 초과하게 변화한다는 것이 제공될 수 있다. 또한, 평균 다발 길이가 적어도 500% 만큼 변화하는 실시예를 생각해 볼 수도 있다. 특히, 양 실시예는 모두 파일 층 내의 복수의 만곡된 다발에 관한 것이다. 또한, 다발 길이를 변화시키면 소면기 내로 도입되기 전에 어떠한 추가의 크기 선택 공정을 경험하지 않는 파일 층 내의 다발을 제공할 수 있게 된다. 예를 들어, 어떠한 추가의 크기 선택을 포함하지 않는 재활용 공정으로부터 유래하는 다발이 본 실시예에 따른 파일 층으로 처리될 수 있다. 탄소 섬유 구조체는 임의의 크기 선택을 수행하는 일 없이 이러한 재활용 공정에서 준비될 수 있다. 결과적으로, 탄소 섬유 구조체는 무작위로 절단되어, 최대 길이가 보장되면서, 섬유 길이 분포 또는 다발 길이 분포가 제조 비용을 감소시키도록 추가로 조정되지 않을 수 있다.
또한, 만곡된 다발이 다발로부터 돌출되는 복수 개의 탄소 섬유를 갖고, 다발에 포함되지 않는 다른 섬유와 뒤엉키는 다른 실시예가 제공될 수 있다. 이것은 한편으로는 파일 층 내의 다발의 고정을 향상시키는 한편, 다른 한편으로는 만곡된 다발의 주위의 파일 층의 섬유 함량을 증가시킨다. 이로 인하여 유리하게도 파일 층과 이 파일 층으로부터 추후에 제조되는 섬유 복합 재료의 강도를 개선시킬 수 있다.
또한, 다발로부터 돌출되는 탄소 섬유가 다발 길이의 기껏해야 50%가 되는 길이를 갖는 다른 실시예가 제공될 수 있다. 이것은 섬유가 만곡된 다발 내에 충분히 고정되게 하는 것을 보장한다.
파일 층이, 만곡된 다발에 포함되지 않고, 1cm, 특히 0.5cm를 초과하지 않는 길이를 갖는, 탄소 층을 갖는 다른 실시예가 제공될 수 있다. 이에 따라, 파일 층은 또한 파일 층에 포함되는 복수 개의 다발보다 확실히 더 짧을 수 있는 비교적 짧은 스테이플 섬유(staple fiber)를 포함한다. 이 실시예는 그 섬유 길이에 대해 섬유 또는 다발을 준비작업하지 않는 재활용 공정으로부터 섬유가 얻어지는 것을 제공할 수 있다. 이로 인하여 처리될 직물을 준비하는 데에 특히 적합하지 않은 비교적 짧은 섬유를 생성시키는 섬유를 준비하기 위해 재활용 공정을 사용할 수 있다. 그렇다 하더라도, 준비작업은 직물에 포함되는 다발이 완전히 분해 개방되지 않게, 즉 단일 섬유로 분리되지 않도록 보장되어야 한다. 예를 들어, 이것은 적절한 처리 지속 기간 또는 적절하게 조정된 처리 강도에 의해 달성될 수 있다.
바람직한 실시예는 또한 다수의 만곡된 다발이 적어도 200, 바람직하게는 적어도 500, 특히 바람직하게는 적어도 1000 탄소 섬유를 포함하는 것을 제공할 수 있다. 본 실시예에 따른 개수는 특히 파일 층 내의 복수 개의 만곡된 다발에 관한 것이다. 그 결과, 파일 층의 방향에 의존하는 강도가 적절하게 조정될 수 있는데, 예를 들어 추후 제조될 섬유 복합 재료에 미리정해진 방향 의존 강도를 부여한다. 또한, 이로 인하여 재활용 공정으로부터 탄소 섬유 직물을 사용할 수 있고, 상기 탄소 섬유 직물은 일반적으로 스트랜드 당 2000 또는 그 이상의 섬유를 포함하는 스트랜드를 갖는다. 적절한 준비 공정에 있어서, 재사용되는 직물에 포함되는 다발은 최소 개수의 섬유로 섬유를 파단 개방하는 방식으로 준비된다. 이어서, 소면기 내에서 처리됨으로써, 다발은 부분적으로 추가로 분해될 수 있지만, 본 실시예에 따른 파일 층 내의 섬유의 개수를 지나갈 정도로 초과하게 분해되지 않는다.
특히 바람직한 실시예는, 파일 층이 기껏해야 50g/m2이고 10g/m2을 초과하는, 바람직하게는 35g/m2 내지 25g/m2 사이의 단위 면적 당 질량(단위 면적당 중량)을 갖는 것을 제공할 수 있다. 이러한 파일 층은, 이 파일 층이 추후에 제조될 섬유 복합 재료에서 충분한 강도를 가지면서, 부품 중량의 매우 큰 감소를 가능하게 하기 때문에, 특히 자동차 산업에서 요구된다. 특히, 본 실시예에 따른 단위 면적 당 질량은 값비싼 원재료인 탄소 섬유의 효율적인 사용을 가능하게 하면서, 동시에 강도에 할당된 최소 요건에 대한 순응성을 보장한다. 따라서, 필요한 강도와 본 중량 사이의 비율은 특히 유리하다.
또한, 본 발명의 근간을 이루는 목적은, 전술한 또는 후술하는 파일 층의 실시예 중 하나에 따라 적어도 2개의 파일 층을 갖고, 특히 함께 니들링되는 부직포 또는 부직 자재를 포함하는 실시예에서 달성된다. 적어도 2개의 파일 층을 부직포 또는 부직 자재로 처리함으로써, 파일 층의 강도-향상 특성이 또한 개선될 수 있다. 특히, 적어도 2개의 파일 층을 서로에 대해 적절하게 배향시킴으로써, 방향 또는 배향 관련 이점이 서로에 대해 적합하게 될 수 있다. 예를 들어, 하나의 파일 층이 제1 배향을 가진 부직포 또는 부직 자재에 배열되면서, 제2 파일 층이 제1 배향과 상이한 다른 제2 배향에 대해 배열된다. 후자는 부직포 또는 부직포 층 내에서 몇개의 바람직한 방향을 규정하게 할 수 있다. 여기서, 만곡된 다발은 적어도 2개의 파일 층을 니들링함으로써 서로에 대해 고정될 수 있다. 본 발명은 니들링에 의해 다발이 단일 섬유로 분해되는 것을 방지하도록 의도된다.
또한, 부직 자재의 다른 바람직한 실시예는, 결속을 위해 니들링되는 전술한 실시예에 따른 파일 층을 구비하는 것을 제공할 수 있다. 니들링에 의해 파일 층에 포함되는 섬유가 보다 뒤엉키게, 특히 국부적인 레벨에서 뒤엉키게 하여, 부분적인 결속을 생성시키게 한다. 파일 층이 충분한 개수의 충분하게 밀집된 스티치로로 니들링되면, 전체 파일층 구조에 확실하게 개선된 강도가 부여될 수 있다.
부직포 또는 부직 자재의 다른 실시예는, 파일 층 내의 만곡된 다발의 배향이 다른 파일 층 내의 만곡된 다발의 배향으로부터 적어도 5°만큼 벗어나고, 특히 15°, 30°, 45°, 60°, 75° 또는 90°각도만큼 상이한 것을 제공할 수 있다. 특히, 이것은 규정된 각도 편차를 가진 부직포 또는 부직 자재 내의 바람직한 방향을 생성시키는 것을 용이하게 할 수 있다. 이것은 바람직한 방향이 용례에 따라 적절하게 개별 조정될 수 있기 때문에, 자동차 제조의 공정 범주 내에서 매우 유용한 것으로 판명되었다.
본 발명의 다른 실시예는, 적어도 2개의 파일 층이 함께 니들링되거나, 또는 하나의 파일 층이 결속을 위해 니들링되며, 평균적으로 적어도 1개의 니들링 구멍, 바람직하게는 적어도 5개의 니들링 구멍이 1cm2의 면적 상에 존재하는 것을 제공할 수 있다. 지정된 면적은 바람직하게는 파일 층 또는 파일 층들의 전체 면적을 나타내는, 니들링을 통해 처리된 파일 층 또는 파일 층들의 면적에 관한 것이다. 니들링 구멍의 도입은 한편으로는 그 취급을 개선하도록 파일 층 또는 파일 층들을 결속한다. 여기서, 니들링 처리는 앞에서 이미 설명한 바와 같이 무엇보다도 국부적인 결속을 생성시킨다. 니들링 구멍의 선택된 밀도로 인하여, 실시예는 국부적인 결속의 개수가 파일 층의 전체 선택된 면적에 걸쳐 연장되는 결속을 만들어 내기에 충분히 높다는 것을 보장한다. 이것은 특히 균일한 분포의 파일 층 또는 파일 층들이 1cm2의 각각의 서브유닛 내에 제공될 때에, 각각의 서브유닛이 본 실시예에 따른 니들링 구멍의 개수를 갖는 경우에, 가능하게 된다. 또한, 니들링 구멍은 액체 수지 또는 폴리머에 의한 보다 충분한 함침을 가능하게 하도록 파일 층 또는 파일 층들 내에 충분한 개수의 개구를 제공한다. 이것은 개구가 수지 또는 폴리머를 전체 니들링 두께에 걸쳐서, 그리고 이에 따라 실시예에 규정된 바와 같이 파일 층(들)의 전체 두께에 걸쳐서 효과적으로 중계할 수 있게 하기 때문이다. 이것은 하나에 대한 함침 시간을 감소시키고, 이에 따라 파일 층(들)을 포함하는 부품에 대한 제조 시간을 감소시킨다.
본 발명의 목적에 대한 해결방안의 추가 태양에 따르면, 수지 함침된 부품이 전술한 파일 층, 전술한 부직포, 또는 전술한 부직 자재를 갖고, 부품은 특히 자동차 부품으로 설계되는 것이 제공된다. 이러한 부품은 다른 직물 구조와 별개의 또는 결합되는 전술한 파일 층, 부직포 또는 부직 자재를 가질 수 있다. 특히, 전술한 파일 층, 부직포 또는 부직 자재가 구조체 및/또는 섬유와 결합하는 부품에 의해 포함될 수 있고, 구조체 및/또는 섬유는 주로 부하를 흡수하기 위해 제공된다. 또한, 차량의 수동적인 안전을 보장하기 위해, 전술한 파일 층, 부직포 또는 부직 자재를 갖는 차량의 부품이 제공되지 않을 수도 있다. 특히, 이들 부품은 차량의 외부 스킨의 일부로서 구성되는 것이 바람직할 수 있다. 부품은 수지로 함침될 수 있고, 완전한 함침 또는 부분적인 함침이 달성될 수 있다. 또한, 수지 함침 부품은 경화될 수 있다. 본 실시예에 따른 함침은 적절한 폴리머 함침도 포함한다.
파일 층, 부직포 또는 부직 자재와, 본 발명에 따른 파일 층을 제조하기 위한 제조 방법에 대한 다양한 실시예를 이용하여, 아래에서 도면에 기초하여 본 발명을 설명하겠다. 도시된 실시예는 청구된 발명의 전체에 대한 제한을 의미하는 것이 아니다. 특히, 아래에서 청구된 특징은 전술한 특징과는 독립적으로 그리고 결합하여 각각 청구된다. 따라서, 본 발명의 견지로부터 적절한 특징의 모든 기술적으로 가능한 조합이 청구된다.
추가의 실시예가 종속항에 집합될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 파일 층의 제1 실시예에 대한 상면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 파일 층의 제2 실시예에 대한 상면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 부직 자재의 제1 실시예에 대한 상면도이다.
도 4는 예를 들어, 전술한 파일 층 또는 부직 자재의 실시예 중 하나에 의해 포함될 수 있는 유형의 만곡된 진행을 갖는 다발이다.
도 5는 본 발명에 따른 제조 방법의 실시예에 의해 포함되는 개개의 단계의 순서를 도시하는 흐름도이다.
완성도를 위해, 이 시점에서 도면에 도시되어 있는 실시예는 단지 개략적인 묘사임을 알린다. 특히, 본 발명의 특정 목적을 위한 치수 및 비율은 도시된 예시의 것으로부터 벗어날 수 있다.
도 1은 탄소 섬유(10)를 포함하는 복수 개의 다발(2)을 구비하는 본 발명에 따른 파일 층(1)에 대한 제1 실시예를 제공한다. 다발(2)은 각각 정점 영역(6) 및 2개의 다발 단부 영역(7)을 갖는다. 정점 영역(6) 및 다발 단부 영역(7)이라는 용어는 도 3에서 더 자세히 설명한다.
분리된 섬유에 의해 파일 층(1) 내에 고정된 복수 개의 만곡된 다발(2)이 명확하다. 여기서, 섬유는 부분적으로 파일 층(2)에, 그리고 부분적으로 만곡된 다발(2)에 포함될 수 있다. 따라서, 파일 층(2)은 뒤엉킨 섬유로 구성될 수 있는데, 섬유는 만곡된 다발(2)에 부분적으로 또는 완전히 포함되거나, 또는 포함되지 않는다. 이러한 방식으로, 섬유를 뒤엉키게 하여 평탄한 구조체, 즉 파일 층(1)을 제작할 수 있고, 이러한 파일 층은 예를 들어 후속 처리 공정에서 추가 처리되도록 외부의 기계적 영향에의 노출 동안에 충분히 안정적이다.
소정 실시예에 있어서, 다발(2)은 각각 소정 백분율의 탄소 섬유(10)를 갖고, 심지어 다른 실시예에 따르면 완전히 탄소 섬유(10)로 구성될 수도 있다. 마찬가지 방식으로, 파일 층(2) 내의 분리된 섬유는 부분적으로 또는 심지어 완전히 탄소 섬유(10)로 구성될 수 있다. 여기서, 탄소 섬유(10)의 백분율은 특히, 파일 층(1) 상에서 정해지는 강도 요건에 따라 달라진다.
용이하게 식별할 수 있는 바와 같이, 모든 다발(2)은 대체로 정렬된 배향을 갖는데, 즉 모든 다발(2)에 있어서 정점 영역(6)은 도면에서 상측을 향하는 한편, 도면에서 다발 단부 영역(7)은 하측 또는 하측으로 경사지게 향하고 있다. 환언하면, 정점 영역(6)은 파일 층(1)의 일측부를 향하는 한편, 다발 단부 영역(7)은 파일 층(1)의 반대 측부를 향하고 있다. 이러한 배향에 따르면, 개개의 다발(2)의 다발 단부 영역(7)은 서로에 대해 대체로 평행하게 뻗어 있거나, 또는 대체로 동일하게 배향되어 있는데, 이는 모두 파일 층(1)의 일측부를 향한다는 것을 의미한다. 그러나, 파일 층(1)은 결과적으로 섬유 배향에 있어서 바람직한 방향을 갖는 높은 백분율의 섬유, 바람직하게는 높은 백분율의 탄소 섬유(10)를 갖는다. 또한, 바람직한 방향은 도 3에서 더 자세히 설명하겠지만, 예를 들어 본 발명의 예시적인 실시예에서 도면의 상측으로부터 하측으로 이동하는 것으로 간주될 수 있다.
또한, 개개의 다발(2)의 곡률은 소정 백분율의 섬유, 바람직하게는 소정 백분율의 탄소 섬유(10)가 이 바람직한 제1 방향에 대체로 수직하게 뻗어있게 한다. 예를 들어, 다발(2) 내의 적어도 소정 백분율의 섬유가 다발(2)의 정점 영역에서 도시된 구성의 다발(2)로 수평으로 뻗어 있어서, 전술한 바람직한 제1 방향에 대체로 수직하게 뻗어있는 다른 바람직한 방향을 규정한다. 그러나, 파일 층(1)은 결과적으로 서로에 대해 독립적인 적어도 2개의 바람직한 방향을 갖고, 이것은 특히 파일 층(1)이 섬유 복합 재료로 통합되는 경우에, 이 바람직한 방향에서 파일 층에 특수한 강도를 부여할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 파일 층(1)의 제2 실시예가 제공되는데, 이 제2 실시예는 파일 층(1)에 포함된 다발(2) 모두가 본 발명에 따른 만곡된 진행을 갖지는 않는다는 점에 있어서 도 1에 도시되어 있는 실시예와 상이하다. 오히려, 분리된 다발은 더 자세히 규정되지 않지만 대략 직선인 진행을 갖는다. 특히, 이 다발은 본 발명의 범주 내에서 다발 단부 영역(7)의 곡률과 상이한 곡률을 가질 수 있는 어떠한 정점 영역(6)도 갖지 않는다.
그러나, 도시된 실시예에 있어서, 파일 층(1)은 또한 어떠한 만곡된 진행도 갖지 않는 유형의 다발(2)을 포함할 수 있다. 잔여의 비만곡된 다발(2)에 대한 본 발명의 의도 내의 만곡된 다발(2)의 비율은 자유롭게 결정될 수 있다. 그러나, 만곡된 다발(2)의 개수는 비만곡된 다발(2)의 개수보다 큰 것이 바람직하다. 특히, 만곡된 다발(2)의 개수는 비만곡된 다발의 개수를 85%만큼, 바람직하게는 90%만큼, 특히 바람직하게는 98%만큼 초과한다.
비만곡된 다발(2)은 만곡된 다발(2)에 상당하는 조성을 가질 수 있지만, 반드시 그러해야 하는 것은 아니다. 특히, 본 발명의 실시예에 따라 파일 층(2)을 생성시키기 위해 카딩 공정 동안에 다른 것보다 몇몇의 다발(2)이 더 만곡될 수 있다. 만약, 개개의 다발(2)이 만곡되지 않거나, 또는 거의 만곡되지 않는다면, 다발이 본 발명에 따른 만곡된 진행으로부터 벗어나는 진행을 갖는 것이 가능할 수 있다. 본 실시예에 기초하여, 만곡된 다발(2)과 비만곡된 다발(2)이 마찬가지로 동일한 섬유원으로부터 유래될 수 있지만, 소면기 내에서 처리되는 범주 내에서 제조되는 파일 층(2) 내에 상이한 진행을 갖는다.
도 3에는 중첩을 통해 제조된 파일 층(1)의 2개의 파일로 구성된 본 발명에 다른 부직포 또는 부직 자재의 제1 실시예가 도시되어 있다. 부직포 섬유가 존재한다면, 후자는 파일 층(1)의 2개의 파일을 니들링함으로써 결속될 수 있다. 실시예에 있어서, 2개의 파일 층(1)은 그 각각의 바람직한 방향이 서로에 대해 특정 각도만큼 회전되도록 서로에 대해 배열되어 있다. 이러한 방식으로, 개개의 파일 층(1)의 바람직한 방향으로부터 유도될 수 있는 강도 개선 특성이 방향 특정 방식으로 조정될 수 있다. 여기서, 상대적인 구성은 15°, 30°, 45°, 60°, 75° 및 90°의 각도만큼 회전하는 것을 포함하는 것이 바람직하다. 이 경우에 있어서, 2개의 파일 층(2)의 상대적인 각도는 파일 층을 서로에 대해 약 45°만큼 회전하게 한다.
도 4는 예를 들어 상기 파일 층(1), 즉 부직포 또는 부직 자재를 위한 실시예 중 하나에 의해 포함될 수 있는 종류의 만곡된 진행을 가진 다발(2)을 제공한다. 다발(2) 자체는 다수의 탄소 섬유(10)를 포함하지만, 이들은 여기서 오직 소수로 개략적으로 도시되어 있다. 또한, 섬유는 보다 양호한 시각적 분별을 위해 오직 회색으로 도시되어 있다. 다발(2)은 바람직하게는 적어도 200 탄소 섬유(10), 특히 500 탄소 섬유(10), 특히 바람직하게는 적어도 1000 탄소 섬유(10)를 갖고 있다. 다발(2)은 2개의 다발 단부 사이에 배치된 정점 영역(6)을 구비하고 있다. 2개의 다발 단부는 다발 단부 영역(7)에 의해 포함된다. 정점 영역(6) 및 다발 단부 영역(7) 양자 모두는 도면에서 타원으로 개략적으로 도시되어 있다.
다발(2) 내의 진행은 굵은 실선으로 지시되어 있다. 진행을 계산하기 위해, 개개의 섬유의 상호 대응하는 영역의 위치를 함께 평균하여 평균 위치를 결정한다.
정밀한 계산은 개개의 섬유 섹션의 선택 또는 사용된 평균화 과정에 의존한다. 그러나, 모든 다발(2)에 균일한 근거의 계산이 사용된다면, 이러한 계산의 범주 내에서 발생된 차이는 중요하지 않다. 몇몇의 과정이 가능한데, 이러한 과정들은 기술적으로 논리적인 공정과 일치하여야 한다. 특히, 평균 다발 진행은 육안으로 평가된 바와 같은 개략적인 다발 진행과 모순되지 않아야 한다.
기술적으로 논리적인 방식으로 확인되고, 본 발명의 근간을 이루는 사상과 모순되지 않는다면, 본 발명에 있어서 어떻게 정점 영역(6)과 다발 단부 영역(7)이 각각 결정되는지는 중요하지 않다. 예를 들어, 정점 영역(6)을 결정하기 위해, 특히 가장 큰 곡률을 갖는 다발 진행의 지점 주변의 좁은 영역을 선택하는 것이 합당하다. 여기서, 좁은 영역은 대략 전체 다발 길이의 2% 내지 10% 사이를 포함할 수 있다. 마찬가지 방식으로, 각각의 다발 단부를 포함하는 다발 단부 영역(7)을 결정하는 것이 합당하다. 다발 단부 영역(7)은 또한 전체 다발 길이의 2% 내지 10% 사이를 포함할 수 있다. 그러나, 상기의 것을 벗어난 조건도 적당할 수 있다.
결정을 위한 몇몇의 합리적인 접근방안이 다발(2)의 배향을 확인하는 데에 사용될 수 있다. 예를 들어, 다발의 배향은, 교차가 정점 영역(6)의 진행에 수직하게 발생하도록 정점 영역(6)을 관통하여 교차선(S1)을 뻗게 함으로써 결정될 수 있고, 여기서 교차는 가장 큰 곡률을 갖는 정점 영역의 지점을 관통한다. 그 결과, 이러한 방식으로 확인된 교차선(S1)의 진행은 다발(2)의 배향에 대응한다. 그러나, 교차 지점은 교차선(S1)이 다발을 2개의 섹션 영역으로 분할하는 방식으로 선택될 수도 있다. 여기서, 섹션 영역은 교차선(S1)의 좌측 및 우측 상에서 교차선(S1)에 대해 서로 대향하게 각각 놓여 있는, 개개의 평탄한 부분적인 세그먼트(여기서 자세히 도시하지는 않음)로 구성된다. 만약, 직접적으로 대향하는 부분적인 세그먼트가 공동연장되거나(coextensive) 또는 서로로부터 5% 초과하는 만큼 벗어나지 않도록 부분적인 세그먼트가 선택된다면, 예를 들어 교차선(S1)은 적절하게 결정될 수 있다. 여기서, 교차선(S1)의 진행을 결정하는 것이 개개의 부분적인 세그먼트에 의해 갖게 되는 크기를 미분하는 것을 포함하는 것이 가능하다. 전술한 방법에 대한 대안으로서, 배향은 다발 단부(7)의 선형화된 진행에 대응할 수 있고, 여기서 다발 단부(7)의 진행은 다발 단부 영역(7)의 선형 복귀에 의해 결정된다(2개의 직선 라인(S2)을 참조). 대향은 바람직하게는 직선 라인(대략 교차선(S1)의 진행에 대응함)의 진행에 대응하는데, 이것은 이러한 방식으로 결정된 2개의 직선 라인(S2) 사이의 각도 영역을 이등분하도록 그 교차 지점에서 이러한 방식으로 결정된 2개의 직선 라인(S2)과 교차한다.
다발(2)의 배향은 S1으로 마킹된 직선 라인의 방향 진행과 대응하는 것이 바람직하다. 이러한 유형의 다발(2)을 갖는 파일 층(1)의 배향은 이러한 모든 개개의 배향을 평균화함으로써 결정될 수 있다.
전술한 바와 같이, 확인을 위해 상식적이고 균일한 과정이 이용된다면, 배향의 정확한 결정은 중요하지 않다.
도 5는 본 발명에 따른 방법의 실시예에 의해 포함될 수 있는 개개의 단계의 진행을 예시하기 위한 흐름도에 관한 것이다. 후자에 기초하여, 파일 층(1)을 제조하기 위한 방법의 실시예는, 탄소 섬유(10)를 포함하는 다발(2)을 소면기 내로 도입하는 단계와, 다발(2)을 단일 섬유로 완전히 분리시키도록 소면기(20)를 작동시키면서, 다발(2) 내의 탄소 섬유(10)를 파일 층(1) 내의 다른 섬유(10)와 뒤엉키게 하는 단계와, 소면기로부터 파일 층(10)을 제거하는 단계를 포함하는 것이 필요하다.
제조 방법의 추가 실시예에 있어서, 파일 층(1)은 부직포 또는 부직 자재로 처리될 수도 있다. 니들링, 스티칭(stitching) 또는 니팅(knitting)은 서로의 상부에 놓인 몇몇의 파일 층(1)을 결속하기 위한 것으로 간주될 수도 있다. 여기서, 파일 층(1)에 포함된 만곡된 다발(2)은 손상되더라도 오직 부분적으로만 손상되어야 한다.
1 : 파일 층 2 : 다발
6 : 정점 영역 7 : 다발 단부 영역
10 : 탄소 섬유 20 : 소면기

Claims (15)

  1. 탄소 섬유들(10)을 포함하는 복수 개의 다발(2)을 갖고, 부직물에 이용되는 파일 층(1)에 있어서,
    다발(2) 중 적어도 몇 개는 다발 단부 사이에서 제1 곡률의 만곡된 정점 영역(6)과, 다발 단부에 배열된 제2 곡률의 적어도 하나의 다발 단부 영역(7)을 갖도록 만곡되고, 제1 곡률은 제2 곡률보다 크며, 상기 탄소 섬유들(10)은 뒤엉켜 있는 것을 특징으로 하는
    파일 층.
  2. 제1항에 있어서,
    복수 개의 만곡된 다발(2)의 배향은 동일하여, 만곡된 다발(2)의 다발 단부 영역(7) 중 적어도 하나는 다른 만곡된 다발(2)의 다른 다발 단부 영역(7)과 비교하여 동일하게 배향되는 것을 특징으로 하는
    파일 층.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    만곡된 다발(2)의 2개의 다발 단부는 각각 제2 곡률을 갖는 다발 단부 영역(7)을 갖고, 2개의 제2 곡률은 제1 곡률보다 작은 것을 특징으로 하는
    파일 층.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    파일 층(1) 내의 모든 다발(2) 중 적어도 전체의 50%가 만곡되는 것을 특징으로 하는
    파일 층.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    제2 곡률은 0인 것을 특징으로 하는
    파일 층.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    탄소 섬유들(10)을 포함하는 복수 개의 다발(2)의 길이는 15cm 보다 작은 것을 특징으로 하는
    파일 층.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    파일 층 내의 만곡된 다발의 평균 다발 길이는 최소 다발 길이의 적어도 100% 초과하게 변화하는 것을 특징으로 하는
    파일 층.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    다수의 만곡된 다발(2)은 적어도 200개 탄소 섬유들(10)을 포함하는 것을 특징으로 하는
    파일 층.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    파일 층(1)은 50 g/m2 보다 작고 10 g/m2 보다 큰 단위 면적 당 질량을 갖는 것을 특징으로 하는
    파일 층.
  10. 부직물에 있어서,
    함께 니들링되는 제1항 또는 제2항에 따른 적어도 2 개의 파일 층(1)을 갖는 것을 특징으로 하는
    부직물.
  11. 부직물에 있어서,
    섬유들 사이의 결속을 위해 니들링되는 제1항 또는 제2항에 따른 파일 층(1)을 갖는 것을 특징으로 하는
    부직물.
  12. 제10항에 있어서,
    파일 층(1) 내의 만곡된 다발(2)의 배향은 다른 파일 층(1) 내의 만곡된 다발(2)의 배향으로부터 적어도 5°만큼 벗어나는 것을 특징으로 하는
    부직물.
  13. 제10항에 있어서,
    적어도 2개의 파일 층(1)은 함께 니들링되거나, 또는 하나의 파일 층(1)은 섬유들 사이의 결속을 위해 니들링되며, 1cm2의 면적에서 평균적으로 적어도 1개의 니들링 구멍이 존재하는 것을 특징으로 하는
    부직물.
  14. 파일 층(1)을 제조하기 위한 방법이며,
    탄소 섬유들(10)을 포함하는 다발(2)을 소면기(20)에 도입하는 단계와,
    다발(2)을 완전히 단일 섬유로 분리시키는 것이 아니라, 다발(2) 내의 탄소 섬유들(10)을 추가의 탄소 섬유들(10)과 뒤엉키도록 소면기(20)를 작동시키는 단계와,
    파일 층(10)을 소면기(20)로부터 제거하는 단계를 포함하는
    파일 층 제조 방법.
  15. 제1항에 따른 파일 층(1)을 포함하는 수지 함침된 부품이며, 부품은 자동차 부품인
    수지 함침된 부품.
KR1020127034314A 2010-11-03 2011-11-03 만곡된 다발을 구비하는 파일 층 KR101497788B1 (ko)

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