KR101635078B1

KR101635078B1 - 다층 연속섬유-열가소성수지 복합체 제조장치 및 제조방법

Info

Publication number: KR101635078B1
Application number: KR1020140097974A
Authority: KR
Inventors: 남인모; 박철현; 김늘새롬; 윤원호
Original assignee: 주식회사 라지
Priority date: 2014-07-31
Filing date: 2014-07-31
Publication date: 2016-07-04
Also published as: KR20160017148A

Abstract

본 발명은 연속섬유-열가소성수지 복합체의 손상을 최소화하면서 폭을 감소시키고, 접혀진 폭을 이용하여 효과적으로 다층을 형성할 수 있는, 다층 연속섬유-열가소성수지 복합체 제조장치 및 제조방법에 관한 것이다.
이러한 본 발명의 다층 연속섬유-열가소성수지 복합체 제조장치는, 인입되는 연속섬유-열가소성수지 복합체가 폭 방향 내측 중심부를 기준으로 양측의 면적이 각각 반이 되도록 접혀 새로운 층이 형성될 수 있도록 유도하며, 형성된 층과 함께 내측 중심부를 기준으로 양측의 면적이 다시 반이 되도록 접혀 새로운 층이 형성될 수 있도록 유도하는 폴딩수단 및 다층으로 형성된 상기 연속섬유-열가소성수지 복합체를 열을 이용하여 접합시키는 접합수단을 포함하고, 상기 폴딩수단은 상기 연속섬유-열가소성수지 복합체의 폭 방향 양끝단이 접촉되어 접힐 수 있도록 서로 다른 간격을 가지는 폴딩홈이 상면에 각각 형성되는 복수 개의 폴딩유닛을 포함하되, 상기 복수 개의 폴딩유닛은 상기 폴딩홈의 간격이 점진적으로 좁아지도록 배치되며, 상기 폴딩홈의 간격은 인입되는 연속섬유-열가소성수지 복합체의 폭보다 좁게 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

다층 연속섬유-열가소성수지 복합체 제조장치 및 제조방법{APPARATUS AND METHOD FOR MANUFACTURING MULTILAYER COMPOSITE WITH CONTINUOUS FIBER AND THERMOSPLASTIC RESIN}

본 발명은 다층 연속섬유-열가소성수지 복합체 제조장치 및 제조방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 연속섬유-열가소성수지 복합체의 폭을 감소시키고, 접혀진 폭을 이용하여 다층을 형성하는 다층 연속섬유-열가소성수지 복합체 제조장치 및 제조방법에 관한 것이다.

2종 이상의 서로 다른 소재를 이용하여 새로운 기능의 발현을 가능하게 하는 복합재료는 경량화는 물론 높은 비강도와 비탄성화 및 강화된 기계적 성질의 유지를 그 주된 목적으로 하며, 항공기나 선박, 자동차부품, 정밀, 전기, 전자부품 등 제품의 강도와 강성 및 내구성 등의 특성을 요구하는 각 산업분야에 널리 활용되고 있다.

특히, 연속섬유강화 열가소성 복합재료(Continuous Fiber Reinforced Thermoplastic ; CFRT)는 금속 성형방법과도 같은 스탬핑 성형공법이 적용될 수 있는 관계로 생산성이 높고, 디자인 자유도가 금속보다 우수하다는 장점을 가지므로 각종 산업분야에서 채용이 확산되고 있다.

연속섬유강화 열가소성 복합재료는, 연속섬유 다발에 열가소성 수지를 함침시켜 원사 형상의 복합체로 제조한 후 제조된 복합체를 이용하여 직조하고, 직조가 완료된 복합체를 액상의 열가소성수지에 투입하여 열과 압력을 가해 판상의 시트 형상으로 제조하게 된다.

이러한 연속섬유-열가소성수지 복합체를 제조하는 방법은 이미 종래에 다양하게 제시되어 있지만, 복합체를 판상의 시트 형상으로 제조함에 있어서 기계적 특성과 함침성을 증가시키기 위한 방안은 거의 제시된 바가 없는 실정이다.

이에 따라, 본 출원인은 연속섬유-열가소성수지 복합체를 제조한 후 지그재그 형태로 접으면서 가열 압착하여 다층구조 접합체를 만드는 방법을 종래의 "열가소성 플라스틱-연속섬유 혼성복합체 제조방법(등록특허 10-1234494)"을 통해 공지한 바 있다.

종래의 열가소성 플라스틱-연속섬유 혼성복합체 제조방법은, 유리섬유 다발을 광폭으로 균일하게 펼치는 단계, 펼쳐진 유리섬유를 가열하는 단계, 가열된 유리섬유와 테이프 형상의 열가소성 플라스틱을 접합하여 열가소성 플라스틱-연속섬유 접합체를 형성하는 단계, 접합체를 지그재그 형태로 접어 다층 열가소성 플라스틱-연속섬유 접합체를 만드는 단계 및 다층 열가소성 플라스틱-연속섬유 접합체를 압착시키는 단계를 포함하며, 직조가 용이하고, 직조후 열용융 함침시 균일성 및 함침성이 뛰어나다.

하지만, 종래의 열가소성 플라스틱-연속섬유 혼성복합체 제조방법을 이용하여 다층구조 접합체를 만들기 위해서는 고속으로 권출되는 복합체의 중심부를 가압하기 위한 별도의 가압부재가 필요하게 되는데, 이러한 가압부재와 복합체의 마찰로 인해 복합체의 표면이 손상되거나 가압부재가 손상되는 문제점이 발생 되었다.

또한, 접합체를 지그재그 형태로 접어 다층을 형성하였을 경우에는 한번 접을 때 하나의 층만 형성 가능하기 때문에 여러 층을 형성하기 위해서는 그에 비례하여 접는 과정을 증가시켜야 하는 단점이 있었다.

한국등록특허 10-1234494 (2013. 02. 18)

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위해, 연속섬유-열가소성수지 복합체의 손상을 최소화하면서 폭을 감소시키고, 접혀진 폭을 이용하여 효과적으로 다층을 형성할 수 있는, 다층 연속섬유-열가소성수지 복합체 제조장치 및 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다층 연속섬유-열가소성수지 복합체 제조장치는, 인입되는 연속섬유-열가소성수지 복합체가 폭 방향 내측 중심부를 기준으로 양측의 면적이 각각 반이 되도록 접혀 새로운 층이 형성될 수 있도록 유도하며, 형성된 층과 함께 내측 중심부를 기준으로 양측의 면적이 다시 반이 되도록 접혀 새로운 층이 형성될 수 있도록 유도하는 폴딩수단 및 다층으로 형성된 상기 연속섬유-열가소성수지 복합체를 열을 이용하여 접합시키는 접합수단을 포함하고, 상기 폴딩수단은 상기 연속섬유-열가소성수지 복합체의 폭 방향 양끝단이 접촉되어 접힐 수 있도록 서로 다른 간격을 가지는 폴딩홈이 상면에 각각 형성되는 복수 개의 폴딩유닛을 포함하되, 상기 복수 개의 폴딩유닛은 상기 폴딩홈의 간격이 점진적으로 좁아지도록 배치되며, 상기 폴딩홈의 간격은 인입되는 연속섬유-열가소성수지 복합체의 폭보다 좁게 형성되는 것을 특징으로 한다.
각각의 폴딩홈에는, 상기 연속섬유-열가소성수지 복합체의 하면을 지지하는 지지편이 폴딩홈의 양측면과 비접촉 되도록 돌출 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 폴딩홈 또는 지지편 중 적어도 하나의 폭 방향 양측면에는 절곡부가 형성되어 연속섬유-열가소성수지 복합체의 접혀진 부분과 점접촉 또는 선접촉하는 것을 특징으로 한다.

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본 발명은 하기와 같은 다양한 효과가 있다.

첫째, 본 발명은 연속섬유-열가소성수지 복합체가 마찰에 의해 손상되는 것을 최소화한다.

둘째, 본 발명은 연속섬유-열가소성수지 복합체를 다층으로 형성하여 열용융 함침시 균일성 및 함침성이 뛰어난 효과가 있다.

셋째, 본 발명은 양단부를 접는 수가 증가할수록 형성되는 층의 수가 기하급수적으로 증가하게 된다.

넷째, 본 발명은 연속섬유-열가소성수지 복합체의 자체 특성을 이용하여 접합하기 때문에 유지관리 비용이 절감된다.

다섯째, 본 발명은 구성이 단순하여 유지관리가 용이하다.

여섯째, 본 발명은 상황에 따라 동시에 복수 작업을 진행할 수 있어 작업속도를 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 다층 연속섬유-열가소성수지 복합체 제조장치의 전체 구성을 나타낸 도면,
도 2는 본 발명에 따른 요부 구성을 나타낸 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 요부 구성을 작동 상태를 나타낸 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 폴딩수단 및 홀딩수단을 나타낸 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 폴딩수단 및 홀딩수단을 나타낸 확대도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 설명하며, 배경기술 및 이미 설명한 구성의 도면번호는 특별한 언급이 없다면 동일하게 적용된다.

이하에서 설명되는 본 발명의 다층 연속섬유-열가소성수지 복합체 제조장치 및 제조방법에 관한 설명은 본 발명의 바람직한 실시예로서, 그 실시예에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현할 수 있다.

또한, 이하에서 설명되는 각 구성에 대한 형상 및 크기 등은 대표적인 실시예를 나타낸 것일 뿐 고정된 것이 아니며, 동일한 효과를 구현할 수 있다면 다양하게 변경 가능하다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 연속섬유-열가소성수지 복합체 제조장치는, 공급수단(100), 폴딩수단(200), 가이드수단(400), 접합수단(500), 텐션수단(600) 및 권취수단(700)을 포함한다.

공급수단(100)은, 연속섬유와 열가소성수지를 이용하여 연속섬유-열가소성수지 복합체(10)를 제조한 후 폴딩수단(200)에 투입하는 것으로, 본 발명의 요지가 아니기에 자세한 설명은 생략하며, 본 발명은 연속섬유-열가소성수지 복합체(10)를 제조하는 다양한 방법(종래에 공지된 방법 등)과는 무관하게 연속섬유-열가소성수지 복합체(10)라면 모두 적용 가능하다.

다만, 공급수단(100)을 통해 후술하는 폴딩수단(200)으로 공급되는 연속섬유-열가소성수지 복합체(10)는 하나 또는 복수 개가 동시에 공급될 수 있으며, 복수 개 공급시 각각의 폭이 다를 수 있다.

폴딩수단(200)은, 연속섬유-열가소성수지 복합체(10)의 이동경로를 형성하면서 인입되는 연속섬유-열가소성수지 복합체(10)(이하 설명의 편의를 위해 "복합체(10)"라 함)의 폭 방향 양단부가 중심부 방향으로 접히도록 유도하여 복합체(10)의 폭을 감소시키고, 접혀진 폭을 이용하여 다층을 형성하는 것으로, 복합체(10)의 이동선 하부에 위치하는 고정프레임(210)에 구비된다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 이러한 폴딩수단(200)은, 복합체(10)의 양단부가 접촉되어 중심부 측으로 접힐 수 있도록 서로 다른 간격(폭)을 가지는 폴딩홈(223)이 상면에 각각 형성된 복수 개의 폴딩유닛(220, 230, 240)을 포함하며, 각각의 폴딩유닛(220, 230, 240)은 고정프레임(210)에 개별적으로 탈착 가능하게 구비된다.

폴딩홈(223)은 폴딩유닛의 상면에 소정의 깊이를 가지고 형성되되, 폴딩유닛의 길이방향으로는 양측면이 개방되고, 폭 방향으로는 양측면이 밀폐된다.

본 발명의 실시예에서는 설명의 이해를 돕기 위해 소정의 길이와 폭, 두께를 가지는 제1폴딩유닛(220), 제2폴딩유닛(230), 제3폴딩유닛(240)을 이용하여 복합체(10)의 복을 감소시키면서 다층을 형성하였으며, 필요에 따라서는 더 많은 폴딩유닛을 구비하는 것도 가능하다.

각각의 폴딩유닛 상면에 형성된 폴딩홈(223)을 복합체(10)가 통과하게 되는데, 이때 복합체(10)의 양단부가 복합체(10)의 폭 보다 좁게 형성된 폴딩홈(223)의 양측면과 접하면서 접히게 되고, 접힌 부분이 중심부 측으로 향하게 된다.

이렇게 접히는 부분의 끝단이 중심부 측에서 서로 접하게 되면 하나의 층이 완성되며, 새롭게 형성된 층의 양단부가 중심부 측으로 접히면서 또 하나의 층이 형성된다.

이때, 복합체(10)의 양단부가 접히는 방향을 폴딩유닛의 하측 방향으로 통일하기 위하여 복수 개의 폴딩유닛에 형성된 각각의 폴딩홈(223) 상면에는 폴딩홈(223)의 양측면과 비접촉 되는 지지편(224)을 돌출 구비하여 복합체(10)를 하단부에서 지지하는 것이 바람직하다.

즉, 폴딩홈(223)의 중심부 측에 돌출 구비되는 지지편(224)에 의해, 지지편(224)의 폭 방향 양측면과 폴딩홈(223)의 폭 방향 양측면 사이에는 소정의 깊이를 갖는 삽입공간이 각각 형성되며, 복합체(10)의 양단부가 각각의 삽입공간에 삽입된다.

이렇게 삽입공간에 삽입된 복합체(10)의 양단부는 폴딩홈(223)의 측면 및 지지편(224)의 측면과 접촉하여 중심부 측으로 접히게 되며, 복합체(10)의 폭이 점진적으로 감소함에 따라 접히는 길이가 증가하여 중심부 측에서 끝단이 접하게 된다.

폴딩홈(223)을 통과하는 복합체(10)의 접히는 정도는 폴딩홈(223)의 폭과 삽입공간의 깊이를 통해 조절할 수 있으며, 본 실시예에서는 제1폴딩유닛(220)과 제2폴딩유닛(230)을 통과하면서 한 층(총 2층)이 형성되고, 제3폴딩유닛(240)을 통과하면서 다시 한 층(총 4층)이 형성되도록 설정하였다.

한편, 복수 개의 폴딩유닛은 고정프레임(210) 상에 개별적으로 탈착 가능하게 구비되는 것이 바람직하다.

즉, 복수 개의 폴딩유닛을 각각 탈착 가능하게 구비함으로써 특정 폴딩유닛의 손상시 해당 폴딩유닛만 선택적으로 교체할 수 있으며, 투입되는 복합체(10)의 폭과 다층으로 만들어지는 복합체(10)의 폭 변경시 손쉽게 대응할 수 있다.

또한, 상황에 따라서는 폴딩유닛이 장착되어 있는 고정프레임(210)을 뒤집어서 사용하는 것도 가능하며, 고정프레임(210)의 상면 및 하면 모두에 폴딩유닛을 설치하여 동시에 많은 수의 복합체(10)를 다층으로 형성하는 것도 가능하다.

복수 개의 폴딩유닛은 복합체(10)의 이동방향을 따라 폴딩홈(223)의 간격이 점진적으로 좁아지도록 배치되는 것이 바람직한데, 이렇게 함으로써 복합체(10)의 폭 감소시 급격한 감소에 의해 불균일한 다층이 형성되는 것을 방지할 수 있으며, 다층으로 형성되는 복합체(10)의 폭을 정밀하게 제어할 수 있다.

복합체(10)가 다층으로 형성되기 위해서는 상술한 복수 개의 폴딩홈(223)을 복합체(10)가 일 방향으로 이동해야 하는데, 이때 복합체(10)와 폴딩홈(223), 복합체(10)와 지지편(224) 사이에는 마찰력이 크게 발생하게 된다.

즉, 폴딩홈(223) 및 지지편(224)이 소정의 길이를 가지기 때문에 복합체(10)와 접촉시 마찰력이 크게 발생되어, 장시간 사용에 따른 변형, 마모, 손상 등의 문제점이 발생하게 되는데, 이러한 문제점을 해결하기 위해 폴딩홈(223) 또는 지지편(224) 중 적어도 하나 이상의 폭 방향 양측면에는 절곡부(222)를 형성하는 것이 바람직할 것이다.

본 발명의 일 실시예에서는 폴딩홈(223)과 지지편(224)의 마주보는 방향으로 삼각형 모양의 뾰족한 모서리를 형성하여 복합체(10)와 폴딩홈(223), 복합체(10)와 지지편(224)이 절곡부(222)에 의해 점접촉 또는 선접촉 되는 것을 유도하였지만, 복합체(10)와 폴딩홈(223), 복합체(10)와 지지편(224) 사이의 마찰면적을 최소화하여 마찰력을 감소시킬 수 있다면 절곡부(222)의 형상은 다양하게 변경될 수 있다.

한편, 마지막에 위치한 제3폴딩유닛(240) 다음에는 폴딩수단(200)을 통과한 복합체(10)의 접힌 부분이 접합수단(500)까지 펼쳐지지 않고 안정적으로 유지될 수 있도록 홀딩수단(300)을 구비하는 것이 바람직하다.

홀딩수단(300)은 폴딩수단(200)과는 다르게 복합체(10)를 다층으로 형성하는 것이 목적이 아닌 다층으로 형성된 상태를 유지하는 것이 목적이기에 별도의 지지편(224)을 구비하지 않았으며, 복합체(10)의 다층을 유지하기 위한 홀딩홈(311)을 형성하였다.

본 실시예에서는 홀딩수단(300)으로서 소정의 길이와 폭, 두께를 가지는 제1홀딩유닛(310)과 제2홀딩유닛(320)을 예로 들었다.

제1홀딩유닛(310)의 상면 중심부에는 폴딩수단(200)을 통과한 복합체(10)의 하단부가 하측 방향으로 소폭 내려오는 것을 감안하여 역삼각형 모양의 홀딩홈(311)을 깊이방향을 따라 형성하였으며, 홀딩홈(311)의 양측면에는 다층으로 형성된 복합체(10)의 양단부가 삽입되어 다층 형상을 다듬어 줄 수 있는 슬라이딩홈(312)을 길이방향을 따라 각각 형성하였다.

이러한 제1홀딩유닛(310)은 다층으로 형성된 복합체(10)의 모양이 안정적으로 유지될 수 있도록 제3폴딩유닛(240)과 근접한 곳에 위치한다.

제2홀딩유닛(320)의 상면 중심부에는 다층 복합체(10)가 접합수단(500)으로 투입되기전 최정적으로 정확한 다층 형상을 다져주기 위해 평탄한 사격형 모양의 홀딩홈(311)을 형성하였으며, 제1홀딩유닛(310)과 접합수단(500) 사이에 구비하였다.

제2홀딩유닛(320)을 통과한 복합체(10)는 홀딩홈(311)에 의해 얇은 사각형 형상의 다층 복합체(10)의 틀을 유지하게 되며, 후술하는 접합수단(500)으로 투입되어 고열에 의해 접합된다.

이때, 제3폴딩유닛(240)을 통과한 다층 복합체(10)의 폭이 감소되지 않고 유지될 수 있도록 제1홀딩유닛(310) 및 제2홀딩유닛(320)의 홀딩홈(311) 폭과, 슬라이딩홈(312)의 간격은 제3폴딩유닛(240)의 폴딩홈(223) 폭과 동일하게 형성되는 것이 바람직하다.

이러한 폴딩홈과 홀딩홈의 간격은 도 5에 도시되어 있으며, 본 발명의 실시예에서는 제1폴딩유닛(220)의 폴딩홈 간격(a)이 제2폴딩유닛(230)의 폴딩홈 간격(b)보다 크고, 제2폴딩유닛(230)의 폴딩홈 간격(b)이 제3폴딩유닛(240)의 폴딩홈 간격(c)보다 크도록 하였으며, 제1홀딩유닛(310)의 홀딩홈 간격(d)과 제2홀딩유닛(320)의 홀딩홈 간격(e)은 제3폴딩유닛(240)의 폴딩홈 간격(c)과 동일하도록 형성하였다.

가이드수단(400)은, 폴딩홈(223)을 통과한 복합체(10)의 접힌 상태가 다음 폴딩홈(223)까지 안정적으로 유지될 수 있도록 가이드하는 것으로, 복수 개의 폴딩유닛 사이에 구비된다.

이러한 가이드수단(400)은 별도의 동력없이 복합체(10)와의 접촉에 의해 복합체(10)의 이동방향으로 자유회전 하도록 구비되며, 그 외주면에는 복합체(10)의 양단부를 양측에서 지지하기 위한 플렌지가 복수 개 이격 구비된다.

접합수단(500)은, 다층으로 형성된 복합체(10)를 열을 이용하여 접합시키는 것으로, 폴딩수단(200) 후에 구비된다.

이러한 접합수단(500)은 열을 발생시키는 히터가 구비된 관, 롤러. 플레이트 등이 될 수 있으며, 다층으로 형성된 복합체(10)의 형상이 보다 명확해질 수 있도록 마지막 폴딩유닛을 통과한 복합체(10)의 폭과 동일한 폭을 가지는 접합홈(510)이 형성되어 복합체(10)가 접합홈(510)을 통과하면서 열에 의해 접합되도록 하는 것이 바람직하다.

연속섬유-열가소성수지 복합체(10)에는 열가소성수지가 포함되어 있기에 복합체(10)가 접합홈(510)을 통과하게 되면 접합수단(500)에서 발생되는 고열에 의해 열가소성수지가 용융되며, 이에 따라 각각의 층이 서로 접합되어 하나의 다층 복합체(10)가 형성된다.

텐션수단(600)은, 복합체(10)가 일정한 탄력을 유지할 수 있도록 장력을 제공하는 것으로, 다양한 곳에 위치할 수 있지만 본 실시예에서는 접합수단(500) 후단부에 구비하였다.

텐션수단(600)은 길게 뻗어있는 복합체(10)를 길이방향과 교차하는 방향으로 가압하여 장력을 형성하는 것으로, 복수 개로 구비되어 복합체(10)의 길이방향을 따라 배치된다.

즉, 수직으로 뻗어있는 복합체(10)의 진행방향이 지그재그 형상으로 절곡될 수 있도록 연속하여 배치된 복수 개의 텐션수단(600)과 복합체(10)가 접촉하는 면은 서로 반대 방향이 된다.

이때, 복합체(10)에 가해지는 장력은 복수 개의 텐션수단(600)의 직경을 이용하여 조절할 수 있으며, 각각의 텐션수단(600)이 구비되는 위치를 변경하여 조절하는 것도 가능하다.

이러한 텐션수단(600)은 복합체(10)와 접촉되어 장력을 제공할 수 있다면 관, 롤러, 플레이트, 봉 등 다양하게 변경될 수 있으며, 자유회전을 하는 것이 더욱 바람직할 것이다.

권취수단(700)은, 접합이 완료된 다층 복합체(10)를 권취하는 것으로, 복합체(10)의 수에 따라 복수 개의 권취롤러(미도시)를 구비하여 개별적으로 권취할 수 있다. 다만, 별도의 권취과정 없이 접합된 복합체(10)를 연속하여 다른 공정에 사용한다면 권취수단(700)은 생략될 수 있다.

본 발명에 따른 다층 연속섬유-열가소성수지 복합체 제조장치는, 서로 연결된 폴딩수단(200), 홀딩수단(300), 가이드수단(400), 접합수단(500) 및 텐션수단(600)을 복수 층으로 구비하여 동시에 서로 다른 폭을 가지는 복수 개의 다층 복합체(10)를 제조하는 것도 가능할 것이다.

이하에서는 다층 연속섬유-열가소성수지 복합체 제조를 위한 본 발명의 작동 과정을 설명한다.

공급수단(100)을 통해 제조된 복합체(10)를 폴딩수단(200)으로 공급하여 고정프레임(210)에 장착된 폴딩수단(200)을 통과하도록 한다.

제1폴딩유닛(220)을 통과하는 복합체(10)의 양단부는 절곡부(222)와 접촉되어 삽입공간으로 삽입된 후 지지편(224) 상면 중심부 방향으로 소량 접히게 되고, 제2폴딩유닛(230)을 통과하면서 더 많이 접혀 접힌 부분의 끝단부가 서로 접하게 된다. 즉, 새로운 하나의 층이 형성된다.

그 후, 제3폴딩유닛(240)을 통과하면서 다시 하나의 층이 형성되며, 제3폴딩유닛(240)이 완료된 후에는 4개의 층이 형성된다.

제3폴딩유닛(240)을 통과한 복합체(10)의 양단부는 제1홀딩유닛(310)의 슬라이딩홈(312)을 통과하면서 더욱 견고하게 틀이 유지되며, 제2홀딩유닛(320)의 홀딩홈(311)을 통과하면서 얇은 직사각형 형상이 된다.

제2홀딩유닛(320)을 통과한 복합체(10)는 열이 발생되는 접합수단(500)의 접합홈(510)을 통과하게 되며, 이때 고열에 의해 복합체(10)의 열가소성수지가 용융되면서 각각의 층이 서로 접합된다.

이러한 과정 중, 복수 개의 폴딩유닛과 홀딩유닛 사이의 이격된 거리를 통과하는 복합체(10)는 접힌 부분이 아직 접합된 상태가 아니기 때문에 다시 펼쳐지려고 하는데, 각각의 폴딩유닛과 홀딩유닛 사이에 구비된 가이드수단(400)에 의해 이러한 현상이 방지된다.

접합수단(500)과 권취수단(700) 사이에 구비된 텐션수단(600)에 의해 일자로 길게 늘어진 복합체(10)는 일정한 장력을 유지할 수 있게 되며, 권취수단(700)에 의한 복합체(10)의 권취시에도 효과적인 권취가 가능하다.

이하에서는 본 발명에 따른 다층 연속섬유-열가소성수지 복합체 제조방법을 설명하며, 상술한 설명과 동일한 경우에는 설명의 반복을 피하기 위하여 생략한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 다층 연속섬유-열가소성수지 복합체 제조방법은, 공급단계, 폴딩단계, 접합단계, 권취단계를 포함한다.

공급단계는, 연속섬유와 열가소성수지를 이용하여 복합체를 제조한 후 폴딩단계로 공급하는 단계로, 본 발명의 요지가 아니기에 자세한 설명은 생략한다. 다만, 본 발명은 연속섬유-열가소성수지 복합체를 제조하는 다양한 방법과는 무관하게 연속섬유-열가소성수지 복합체라면 모두 적용 가능하다.

폴딩단계는, 일 방향으로 이동하는 복합체의 폭 방향 양단부를 중심부 방향으로 접히도록 유도하여 복합체의 폭을 감소시키고, 접혀진 폭을 이용하여 다층을 형성하는 단계로서, 감소되는 폭의 정도에 따라 형성되는 층의 수가 달라진다.

이러한 폴딩단계시 균일한 하나의 층이 형성될 수 있도록 복합체의 폭은 한번에 급격히 감소시키는 것이 아닌 점진적으로 감소시키는 것이 바람직하며, 중심부 방향으로 접히는 복합체의 양단부가 서로 접하여 하나의 층을 완전히 형성한 후 다음 층이 형성되도록 감소되는 복합체의 폭을 적절히 조절하는 것이 바람직할 것이다.

특히, 마지막에 형성되는 층은 중심부 방향으로 접힌 복합체의 양단부가 서로 접하는 상태가 되도록 하는 것이 중요하며, 만약 각각의 층과 마지막 층에서 양단부가 서로 접하지 않게 되면, 후술하는 접합단계를 통과한 후 제조된 다층 복합체(10)의 내구성 및 기계적 특성이 저하될 수 있다.

이러한 폴딩단계는, 복합체의 양단부를 이용하여 하나의 층을 형성하기 때문에 양단부를 한 번 접으면 하나의 층이 형성되지만, 두 번 접으면 4개의 층이 형성되고, 세 번 접으면 8개의 층이 형성된다.

접합단계는, 폴딩단계가 완료된 다층 복합체에 열을 가해 각 층을 접합시키는 단계로, 복합체에 포함된 열가소성수지가 고열에 의해 용융되면서 여러 개의 층이 서로 접합하여 하나의 다층 복합체가 된다.

권취단계는, 접합단계가 완료된 다층 복합체를 별도의 롤러와 같은 구성을 이용하여 권취하는 단계로, 다층 복합체의 권취과정 없이 즉시 다음 단계로 투입되는 경우에는 생략될 수 있다.

상기에서 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

100 : 공급수단 200 : 폴딩수단
220 : 제1폴딩유닛 230 : 제2폴딩유닛
240 : 제3폴딩유닛 300 : 홀딩수단
310 : 제1홀딩유닛 320 : 제2홀딩유닛
400 : 가이드수단 500 : 접합수단
600 : 텐션수단 700 : 권취수단

Claims

인입되는 연속섬유-열가소성수지 복합체가 폭 방향 내측 중심부를 기준으로 양측의 면적이 각각 반이 되도록 접혀 새로운 층이 형성될 수 있도록 유도하며, 형성된 층과 함께 내측 중심부를 기준으로 양측의 면적이 다시 반이 되도록 접혀 새로운 층이 형성될 수 있도록 유도하는 폴딩수단; 및
다층으로 형성된 상기 연속섬유-열가소성수지 복합체를 열을 이용하여 접합시키는 접합수단을 포함하고,
상기 폴딩수단은 상기 연속섬유-열가소성수지 복합체의 폭 방향 양끝단이 접촉되어 접힐 수 있도록 서로 다른 간격을 가지는 폴딩홈이 상면에 각각 형성되는 복수 개의 폴딩유닛을 포함하되, 상기 복수 개의 폴딩유닛은 상기 폴딩홈의 간격이 점진적으로 좁아지도록 배치되며,
상기 폴딩홈의 간격은 인입되는 연속섬유-열가소성수지 복합체의 폭보다 좁게 형성되는 것을 특징으로 하는, 다층 연속섬유-열가소성수지 복합체 제조장치.
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제 1 항에 있어서,
각각의 폴딩홈에는, 상기 연속섬유-열가소성수지 복합체의 하면을 지지하는 지지편이 폴딩홈의 양측면과 비접촉 되도록 돌출 구비되는 것을 특징으로 하는, 다층 연속섬유-열가소성수지 복합체 제조장치.
제 3 항에 있어서,
상기 폴딩홈 또는 지지편 중 적어도 하나의 폭 방향 양측면에는 절곡부가 형성되어 연속섬유-열가소성수지 복합체의 접혀진 부분과 점접촉 또는 선접촉하는 것을 특징으로 하는, 다층 연속섬유-열가소성수지 복합체 제조장치.
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