KR101832920B1 - 연속 유리 섬유 매트 제조 장치 및 그에 의한 유리 섬유 매트의 제조 방법 - Google Patents

연속 유리 섬유 매트 제조 장치 및 그에 의한 유리 섬유 매트의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연속 유리 섬유 매트 제조 장치 및 그에 의한 유리 섬유 매트의 제조 방법에 관한 것이고, 구체적으로 서로 수직이 되는 양방향으로 인장강도가 향상된 연속 유리 섬유 매트 제조 장치 및 그에 의한 유리 섬유 매트의 제조 방법에 관한 것이다. 연속 유리 섬유 매트 제조 장치 및 그에 의한 유리 섬유 매트의 제조 방법은 적어도 하나의 감김 유닛으로부터 이송되는 적어도 하나의 필라멘트가 유입되는 필라멘트 유입 모듈(10); 필라멘트 유입 모듈(10)로부터 낙하하는 필라멘트의 낙하 경로에 설치되는 낙하 경로 형성 모듈(20); 및 낙하가 된 각각의 필라멘트가 층을 형성하는 웹 형성 베이스 모듈(30)을 포함하고, 상기 낙하 경로 형성 모듈(20)에 의하여 웹 형성 베이스 모듈(30)로 낙하하는 필라멘트의 경로가 변화되는 것을 특징으로 한다.

Description

연속 유리 섬유 매트 제조 장치 및 그에 의한 유리 섬유 매트의 제조 방법{An Apparatus for Producing a Mat of a Continuous Glass Fiber and the Method for Producing the Same}
본 발명은 연속 유리 섬유 매트 제조 장치 및 그에 의한 유리 섬유 매트의 제조 방법에 관한 것이고, 구체적으로 서로 수직이 되는 양방향으로 인장강도가 향상된 연속 유리 섬유 매트 제조 장치 및 그에 의한 유리 섬유 매트의 제조 방법에 관한 것이다.
실리카와 같은 무기 광물 성분을 액체 형태로 만들어 인발 성형에 의하여 제조되는 유리 섬유는 유리 강화 섬유 플라스틱(Fiber Reinforced Plastic)로 만들어져 다양한 산업용 소재 또는 생활 용품의 소재로 사용된다. 예를 들어 유리 강화 섬유 플라스틱은 차량, 항공기, 미사일 또는 풍력 발전기의 소재가 되고, 탄소 섬유에 비하여 가볍고 강도 또는 강성이 뛰어나다는 장점을 가진다. 유리 섬유 또는 유리 강화 섬유 플라스틱은 시트 또는 매트 형상으로 만들어질 수 있고, 섬유 특성을 가지므로 제조 과정에서 방향성을 가질 수 있다. 그리고 이와 같은 방향성으로 인하여 서로 다른 방향으로 서로 다른 인장 강도 또는 탄성을 가질 수 있고 이를 개선할 필요가 있다.
특허공개번호 제10-2003-0027831호는 층 형상으로 적층이 된 유리 섬유의 6할 이상이 일향으로 배향되고, 적층된 유리 섬유가 실로 유리 섬유의 배향 방향과 직교하는 방향으로 봉제되어 있는 배향 유리 섬유 매트에 대하여 개시한다. 또한 특허공개번호 제10-2015-0033839호는 유리 섬유가 일 방향으로 배향 정렬된 다발이 가로와 세로로 교차하여 직조되면서 다발이 타원형이 되는 유리 섬유 시트에 대하여 개시한다.
선행기술 또는 공지 기술은 방향성을 가지는 유리 섬유의 강도를 향상시키기 위하여 실을 수직 방향으로 배열하거나, 유리 섬유 시트를 서로 다른 방향으로 배열한다. 그러나 이와 같은 방법의 유리 섬유 시트 또는 유리 섬유 매트의 제조 방법은 공정을 복잡하게 만들면서 제조된 유리 섬유 시트 전체가 요구되는 강도를 가지도록 하는 부피 또는 중량이 증가되도록 한다. 이와 함께 서로 다른 방향으로 배열되는 층과 층 사이에 충분한 결합력이 확보되기 어렵다는 단점을 가진다.
본 발명은 선행기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다.
선행기술 1: 특허공개번호 제10-2003-0027831호(다키론 씨아이 가부시키가이샤, 2003년04월07일 공개) 배향 유리 섬유 매트와 그의 제조방법 선행기술 2: 특허공개번호 제10-2015-0033839호(코오롱인더스트리 주식회사, 2015년04월02일 공개) 유리 섬유 시트 및 이를 포함하는 플렉서블 디스플레이 기판
본 발명의 목적은 다양한 용도의 소재로 적용될 수 있도록 서로 다른 방향의 강도가 조절될 수 있도록 하는 연속 유리 섬유 매트 제조 장치 및 그에 의한 유리 섬유 매트의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 연속 유리 섬유 매트 제조 장치 및 그에 의한 유리 섬유 매트의 제조 방법은 적어도 하나의 감김 유닛으로부터 이송되는 적어도 하나의 필라멘트가 유입되는 필라멘트 유입 모듈; 필라멘트 유입 모듈로부터 낙하하는 필라멘트의 낙하 경로에 설치되는 낙하 경로 형성 모듈; 및 낙하가 된 각각의 필라멘트가 층을 형성하는 웹 형성 베이스 모듈을 포함하고, 상기 낙하 경로 형성 모듈에 의하여 웹 형성 베이스 모듈로 낙하하는 필라멘트의 경로가 변화된다.
본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 낙하 경로 형성 모듈은 판 형상이 되면서 필라멘트의 수직이 되는 방향으로 연장되면서 낙하 방향을 따라 곡면을 형성하는 곡면 유도 기판을 포함한다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 곡면 유도 기판은 자체 중량에 의하여 연장 방향에 대하여 수직이 되는 방향으로 휘어지도록 배치된다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 곡면 유도 기판은 금속 소재가 된다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 사이징이 된 필라멘트의 낙하 경로를 설정하는 단계; 낙하 경로에 적어도 일부에 낙하 경로 변경 구간을 설정하는 단계; 낙하 경로를 따라 필라멘트를 낙하를 시키는 단계; 낙하가 되어 층을 형성하는 필라멘트가 원형 또는 타원 형상의 루프를 형성하는 단계; 및 형성된 루프 층으로 매트가 형성되는 단계를 포함하고, 상기 낙하 경로 변경 구간의 적어도 일부에서 필라멘트는 곡면을 따라 낙하된다.
본 발명에 따른 유리 섬유 매트의 제조 방법은 동일 또는 유사한 두께 또는 필라멘트의 양으로 서로 다른 방향으로 교차시킨 유리 섬유 시트 또는 매트에 비하여 뛰어난 X-Y 양방향 강도를 가진 유리 섬유 시트 또는 매트가 제조되도록 한다. 본 발명에 따른 유리 섬유 매트의 제조 장치는 간단한 구조로 전-방향 인장 강도를 가진 유리 섬유 매트가 제조되도록 하면서 공지의 제조 장치에 추가적인 모듈을 부가하는 것에 의하여 형성될 수 있도록 한다. 또한 본 발명에 따른 장치에 의하여 제조된 유리 섬유 매트는 공지의 유리 섬유 매트에 비하여 작은 두께 또는 중량으로 전-방향 인장 강도를 가지면서 필요에 따라 서로 다른 방향의 인장 강도가 적절하게 조절될 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 유리 섬유 매트의 제조를 위한 장치 구조의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 유리 섬유 매트 장치의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 유리 섬유 매트 장치에 적용되는 경로 변환 모듈의 실시 예를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 유리 섬유 매트 장치에 적용되는 경로 변환 모듈의 다른 실시 예를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 유리 섬유 매트의 제조 방법의 실시 예를 도시한 것이다.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 아래의 설명에서 서로 다른 도면에서 동일한 도면 부호를 가지는 구성요소는 유사한 기능을 가지므로 발명의 이해를 위하여 필요하지 않는다면 반복하여 설명이 되지 않으며 공지의 구성요소는 간략하게 설명이 되거나 생략이 되지만 본 발명의 실시 예에서 제외되는 것으로 이해되지 않아야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 유리 섬유 매트의 제조를 위한 장치 구조의 실시 예를 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 유리 섬유 매트의 제조 장치는 적어도 하나의 감김 유닛으로부터 이송되는 적어도 하나의 필라멘트가 유입되는 필라멘트 유입 모듈(10); 필라멘트 유입 모듈(10)로부터 낙하하는 필라멘트의 낙하 경로에 설치되는 낙하 경로 형성 모듈(20); 및 낙하가 된 각각의 필라멘트가 층을 형성하는 웹 형성 베이스 모듈(30)을 포함하고, 상기 낙하 경로 형성 모듈(20)에 의하여 웹 형성 베이스 모듈(30)로 낙하하는 필라멘트의 경로가 변화된다.
유리 섬유 매트는 연속 필라멘트 또는 촙(chop) 필라멘트로부터 만들어질 수 있고, 본 발명에 따른 제조 장치 또는 제조 방법은 바람직하게 연속 필라멘트에 적용될 수 있다. 유리 섬유 매트의 제조를 위하여 실리카 및 붕소를 포함하는 소재를 혼합하여 배치(batch)로 만들어 용융로로 이송할 수 있다. 융해로에서 융해가 된 배치는 부싱(bushing)에 형성된 홀을 통하여 흐르는 소재가 당겨지면서 냉각이 되어 필라멘트로 만들 수 있다. 이후 필라멘트는 사이징(sizing)을 통하여 용도에 적합하도록 가공이 될 수 있고 예를 들어 연속 가닥(continuous strand) 또는 촙 가닥(chop strand) 형태로 만들어질 수 있다.
부싱을 통과하면서 유리 섬유의 제조를 위한 소재는 필라멘트로 만들어질 수 있고, 필라멘트는 릴과 같은 감김 유닛(winder)에 감길 수 있고, 필라멘트는 웹을 형성하기 위하여 트래버스(traverse)와 같은 필라멘트의 낙하를 유도하기 위한 수단으로 유도될 수 있다. 트래버스는 예를 들어 다수 개의 관통 홀이 형성된 평면 기판 형상이 될 수 있고, 필라멘트는 하나의 관통 홀로 유도되어 아래쪽으로 낙하될 수 있다. 적어도 하나의 관통 홀을 통하여 필라멘트가 아래쪽으로 자유 낙하가 될 수 있고, 서로 마주보는 두 개의 유도 롤러를 통과할 수 있다. 필라멘트 유입 모듈(10)은 트래버스 또는 유도 롤러와 같은 것을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 트래버스는 낙하 방향에 수직이 되는 방향으로 진동이 될 수 있고, 필라멘트는 파동 형태로 자유 낙하가 될 수 있다. 그리고 자유 낙하가 되는 필라멘트는 낙하 경로 형성 유닛에 의하여 낙하 경로가 변경될 수 있다.
필라멘트는 예를 들어 X-방향을 따라 진동하는 파동 형태로 낙하가 될 수 있고, 낙하 경로 형성 모듈(20)은 X-방향을 따라 파동 형태로 자유 낙하를 하는 필라멘트의 X-방향의 파형을 변경하거나 또는 X-방향의 파형에 추가하여 Y-방향 또는 다른 방향을 따른 추가적인 경로 변경이 발생하도록 할 수 있다. X-방향은 트래버스가 진동하는 방향 또는 유도 롤러가 연장되는 방향이 될 수 있고, 자유 낙하를 하는 필라멘트는 X-방향을 따라 진동이 될 수 있다. 경로 변경은 다양한 방법으로 이루어질 수 있고, 예를 들어 X-방향을 따라 연장되면서 곡면 형상을 가지면서 아래쪽으로 연장되는 기판에 의하여 경로 변경이 될 수 있다. 아래쪽으로 낙하하는 필라멘트는 곡면 기판에 접하면서 아래쪽으로 낙하될 수 있다. 이에 의하여 필라멘트의 낙하 경로가 변경될 수 있고, 이후 낙하 경로가 변경된 상태로 웹 형성 베이스 모듈(30)에 낙하되어 적층이 될 수 있다.
웹 형성 베이스 모듈(30)은 낙하가 되는 필라멘트가 일정한 두께로 적층이 되어 매트 형상이 만들어지도록 하는 기능을 가질 수 있다. 웹 형성 베이스 모듈(30)은 필라멘트가 연속적으로 적층이 되는 베이스 기판 및 베이스 기판의 이동을 조절하는 이동 조절 유닛을 포함할 수 있다. 웹 형성 베이스 모듈(30)의 정해진 위치에 필라멘트가 낙하가 될 수 있고, 베이스 기판의 이동에 따라 서로 연결된 필라멘트 층이 형성될 수 있다. 그리고 적절한 차후 공정에 의하여 매트 또는 시트가 만들어질 수 있다. 웹 형성 베이스 모듈(30)에 만들어지는 필라멘트 층의 구조는 낙하 경로 형성 모듈(20)에 의하여 적절하게 조절될 수 있다. 예를 들어 낙하 경로 형성 모듈(20)이 설치되지 않는 상태에서 낙하된 필라멘트는 X-방향으로 또는 그 역방향으로 반복적으로 일정 횟수로 연장된 형상이 될 수 있다. 이에 비하여 낙하 경로 형성 모듈(20)이 설치되면 원형의 원형 또는 타원형 루프 구조가 적층이 되어 매트 또는 시트가 형성될 수 있다. 원형 루프의 지름 또는 타원형 루프의 장반경과 단반경을 적절하게 조절하는 것에 의하여 매트 또는 시트의 X-방향의 인장 강도 및 Y-방향의 인장 강도가 적절하게 조절될 수 있다. 이와 같이 낙하 경로 형성 모듈(20)은 웹 형성 베이스 모듈(30)에 필라멘트가 적층이 되는 형태를 변경시킬 수 있고, 이에 의하여 매트 또는 시트의 다양한 방향에 대한 인장 강도를 조절할 수 있다.
아래에서 이와 같은 필라멘트 적층 구조를 변경시키는 낙하 경로 형성 모듈(20)의 실시 예에 대하여 설명된다.
도 2는 본 발명에 따른 유리 섬유 매트 장치의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 낙하 경로 형성 모듈(20)은 판 형상이 되면서 필라멘트에수직이 되는 방향으로 연장되면서 낙하 방향을 따라 곡면을 형성하는 곡면 유도 기판(21)을 포함한다.
필라멘트(F)는 릴 또는 권취기와 같은 감김 유닛(11)에 감겨지면서 부싱으로부터 만들어질 수 있고, 적어도 하나의 감김 유닛(11)으로부터 필라멘트(F)가 웹 형성 베이스 모듈(30)로 낙하될 수 있다. 적어도 하나의 필라멘트(F)가 각각 감김 유닛(11)으로부터 트래버스와 같은 유도 유닛(12)으로 유도될 수 있다. 유도 유닛(12)은 수평 방향으로 배치되는 기판 형상이 될 수 있고, 평면에 대하여 수직이 되는 방향으로 형성된 다수 개의 유도 홀(121)을 가질 수 있다. 유도 홀(121)을 통하여 적어도 하나의 필라멘트(F)가 유도되어 아래쪽으로 낙하될 수 있고, 유도 유닛(12)은 X-방향 또는 전후 방향으로 진동될 수 있다. 이에 의하여 홀 전후 방향으로 진동될 수 있다. 유도 유닛(12)에 의하여 필라멘트는 X-방향으로 진동될 수 있고, 이에 의하여 필라멘트는 X-방향으로 진동이 되면서 낙하할 수 있다. 예를 들어 필라멘트는 사인파 형상으로 진동을 하면서 낙하가 될 수 있고, 한 쌍의 유도 롤러(13a, 13b)를 통과하면서 낙하 위치가 조절될 수 있다. 유도 롤러(13a, 13b)는 예를 들어 폴리우레탄, 고무, 스테인리스 스틸 또는 이와 유사한 소재로 만들어질 수 있다. 구체적으로 하나의 유도 롤러(13a)는 폴리우레탄 소재로 만들어지고, 서로 마주보도록 배치되는 다른 유도 롤러(13b)는 스테인리스 스틸로 만들어질 수 있다. 다수 쌍의 유도 롤러(13a, 13b)가 서로 평행하도록 배치될 수 있고, 각각의 유도 롤러(13a, 13b)를 통하여 유도된 필라멘트는 진동이 되면서 아래쪽으로 자유 낙하를 할 수 있다.
필라멘트(F)의 낙하를 유도하는 각각의 유도 롤러(13a, 13b)의 아래쪽에 곡면 유도 기판(21)이 배치될 수 있다. 곡면 유도 기판(21)은 전체적으로 아래쪽으로 휘어진 사각 판 형상이 될 수 있고, 예를 들어 스테인리스 스틸, 구리, 알루미늄 또는 이와 유사한 금속 소재로 만들어질 수 있다. 또는 폴리우레탄, 고무, 실리콘, 합판, 골판지 또는 이와 유사한 절연 소재로 만들어질 수 있다. 이와 같이 곡면 유도 기판(21)은 다양한 소재로 만들어질 수 있지만 필라멘트(F)의 마찰로 인하여 정전하가 발생되지 않는 소재로 만들어질 수 있다. 또는 마찰로 인하여 발생되는 정전하가 제거될 수 있는 수단이 만들어질 필요가 있다. 곡면 유도 기판(21)의 두께는 예를 들어 0.1 ㎜ 내지 10 ㎜가 될 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 곡면 유도 기판(21)의 폭 또는 연장 길이는 필라멘트(F)의 낙하 거리 또는 유도 유닛(12)의 진동 거리에 따라 결정될 수 있고 예를 들어 곡면 유도 기판(21)에서 필라멘트(F)의 접촉이 개시되는 지점과 끝 부분 사이의 길이는 유도 유닛(12)의 X-방향 진동 폭의 0.1 내지 10 배가 될 수 있고, 바람직하게 0.5 내지 5 배가 될 수 있고, 가장 바람직하게 1 내지 2 배가 될 수 있다. 또한 유도 유닛(12)과 평행한 기준 선(RE)과 곡면 유도 기판(21)의 끝 부분의 접선이 이루는 접촉각은 10 내지 150도가 될 수 있고, 바람직하게 30 내지 90도가 될 수 있고, 가장 바람직하게 45 내지 90도가 될 수 있다. 접촉각은 곡면 유도 기판(21)의 경사각이 될 수 있고, 실질적으로 곡면 유도 기판(21)은 곡면 형상이 되므로 곡률 반지름으로 표시될 수 있다. 곡면 유도 기판(21)은 곡면은 관성 모멘트에 의하여 형성될 수 있고, 예를 들어 유도 롤러(13a, 13b)로부터 웹 형성 베이스 모듈(30) 사이의 자유 낙하 거리를 기준으로 X-방향 × Y-방향 = 3/4 × 1/5 내지 3/4의 크기를 가지는 기판의 한쪽 끝을 고정하는 방식으로 형성될 수 있다. 또는 접촉각 또는 곡률 반지름이 적절하게 조절될 수 있다. 또한 필라멘트가 곡면 유도 기판(21)에 접촉하는 시점은 X-방향의 연장 길이의 1/5 내지 3/4가 되는 지점이 될 수 있고, 접촉 위치로부터 필라멘트(F)는 곡면 유도 기판(21)에 접촉되어 아래쪽으로 낙하될 수 있다. 이후 필라멘트(F)는 자유 낙하가 되어 웹 형성 베이스 모듈(30)의 이동 베이스(31)에 위치할 수 있다. 이동 베이스(31)의 위쪽 평면에서 필라멘트(F)는 예를 들어 원형 또는 타원 형상의 루프를 형성하면서 미리 결정된 두께로 적층이 될 수 있고, 이에 의하여 매트 또는 시트의 형성을 위한 매트 웹을 형성할 수 있다.
필라멘트(F)가 곡면 유도 기판(21)에 접촉되지 않는 경우 이동 베이스(31)에서 필라멘트(F)는 유도 유닛(12)의 진동 방향에 대응되는 형상으로 적층이 될 수 있고, 구체적으로 X-방향으로 일정 거리를 왕복하는 형태로 적층이 될 수 있다. 이에 비하여 필라멘트(F)가 곡면 유도 기판(21)에 접촉이 되어 일정 거리만큼 낙하가 되면 필라멘트(F)는 원형 또는 타원 형상으로 이동 베이스(31)의 위쪽 면에 적층이 될 수 있다. 그리고 곡면 유도 기판(21)의 접촉각, 곡률 반지름 또는 경사각에 의하여, 접촉 위치에 의하여 또는 소재의 마찰 계수에 의하여 원형 또는 타원형의 지름이 조절될 수 있다. 또한 곡면 유도 기판(21)은 다양한 방향으로 정렬될 수 있고, 이에 의하여 적층되는 필라멘트(F)의 지름이 적절하게 조절될 수 있다.
이동 베이스(31)의 위쪽에 필라멘트(F)는 다양한 형상으로 적층이 되어 시트 또는 매트의 성형을 위한 웹을 형성할 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
도 3은 본 발명에 따른 유리 섬유 매트 장치에 적용되는 경로 변환 모듈의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 곡면 유도 기판(21)은 사각 판 형상이 될 수 있고, 곡면 유도 기판(21)은 사각 평면 형상을 가지면서 한쪽 끝이 휘어진 형상이 될 수 있고, 휘어지는 것은 자체 중량에 의하거나, 인위적으로 적절하게 조절될 수 있다. 곡면 유도 기판(21)은 고정 부분(21a)과 접촉 부분(21b)으로 이루어질 수 있고, 필라멘트(F)는 접촉 지점(CP)에서 곡면 유도 기판(21)에 접촉되어 곡면 유도 기판(21)의 위쪽 평면을 따라 유도되면서 아래쪽을 낙하될 수 있다. 이에 따라 필라멘트(F)는 원형 또는 타원 형상으로 적층될 수 있다.
도 3의 오른쪽 실시 예를 참조하면, 곡면 유도 기판(21)의 고정 부분(21a)은 가이드 유닛(35)에 의하여 유도되면서 길이 조절 유닛(32)에 의하여 정해진 위치에 고정될 수 있다. 길이 조절 유닛(32)은 곡면 유도 기판(21)의 위치를 조절할 수 있고, 이에 의하여 접촉 지점(CP)의 위치가 변할 수 있다. 또한 가이드 유닛(35)은 앞쪽 또는 뒤쪽으로 이동 가능하도록 배치될 수 있고, 이에 의하여 접촉 부분(21b)의 길이 또는 휘어지는 수준이 적절하게 조절될 수 있다.
곡면 유도 기판(21)의 끝 부분에 경사 조절 수단이 배치될 수 있고, 경사 조절 수단은 곡면 유도 기판(21)의 끝 부분에 결합되는 고정 유닛(23); 고정 유닛(23)에 한쪽 끝이 결합되는 탄성 유닛(33); 및 탄성 유닛(33)의 다른 끝에 결합되는 경사 조절 유닛(34)으로 이루어질 수 있다. 경사 조절 유닛(34)에 의하여 탄성 유닛(33)의 탄성이 조절될 수 있고, 탄성 유닛(33)은 코일 스프링 형상을 가질 수 있다. 필요에 따라 경사 조절 유닛(34)은 탄성 유닛(33)에 주기적인 진동을 인가할 수 있고, 이에 의하여 유리 섬유 매트의 인장 강도가 향상될 수 있다.
곡면 유도 기판(21)은 다양한 접촉 구조를 가지도록 만들어질 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
도 4는 본 발명에 따른 유리 섬유 매트 장치에 적용되는 경로 변환 모듈의 다른 실시 예를 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, 곡면 유도 기판(21)의 한쪽 끝에 고정 유닛(41)이 결합되어 곡면 유도 기판(21)이 정해진 위치에 고정되도록 할 수 있다. 또한 곡면 유도 기판(21)의 다른 끝은 고정 스트링(G)에 의하여 고정될 수 있다. 고정 스트링(G)은 곡면 유도 기판(21)에서 마찰에 의하여 발생될 수 있는 정전하를 제거하면서 이와 동시에 필라멘트(F)가 곡면 유도 기판(21)의 끝 부분에서 자연스럽게 분리되도록 한다.
곡면 유도 기판(21)은 단일 소재로 만들어지면서 곡면 유도 기판(21)의 위쪽 면에 마찰 계수 조절 층(212)이 형성될 수 있다. 구체적으로 곡면 유도 기판(21)은 금속 소재, 합성수지 소재 또는 펄프 소재로 만들어지는 베이스 층(211); 및 베이스 층(211)의 위쪽에 형성되는 마찰 계수 조절 층(212)으로 이루어질 수 있다. 마찰 계수 조절 층(212)은 곡면 유도 기판(21)과 필라멘트(F) 사이의 마찰 계수를 조절하는 기능을 가질 수 있다. 마찰 계수의 조절에 의하여 필라멘트(F)의 낙하 속도가 조절될 수 있고, 이에 의하여 필라멘트 웹의 적층 구조가 조절될 수 있다. 또한 마찰 계수 조절 층(212)은 필라멘트(F)가 정해진 속도로 낙하가 되도록 한다.
도 4의 우측에 도시된 실시 예를 참조하면, 필라멘트(F)의 낙하 경로에 경로 변환 유닛(42, 43, 44)이 배치될 수 있다. 경로 변환 유닛(42, 43, 44)은 예를 들어 낙하가 되는 필라멘트(F)에 미리 결정된 속도를 가지는 공기 흐름(W1, W2, W3)을 공급하는 공기 공급 장치가 될 수 있다.
1 경로 변화 유닛(42)은 낙하 경로의 위쪽에 배치되면서 1 공기 흐름(W1)을 필라멘트(F)로 제공하고, 2 경로 변환 유닛(43)은 1 경로 변화 유닛(42)의 아래쪽에 위치하면서 1 공기 흐름(W1)에 비하여 작은 속도를 가지는 2 공기 흐름(W2)을 필라멘트(F)에 제공할 수 있다. 그리고 3 경로 변환 유닛(44)은 1, 2 경로 변환 유닛(42, 43)의 맞은편에 위치하면서 높이를 기준으로 1, 2 경로 변환 유닛(42, 43)의 사이에 위치하도록 배치될 수 있다. 3 경로 변환 유닛(44)은 1 경로 변환 유닛(42)에 비하여 약한 공기 흐름(W3)을 필라멘트(F)에 제공할 수 있다. 이와 같은 1, 2, 3 경로 변환 유닛(42, 43, 44)에 의하여 필라멘트(F)의 적층 구조가 변할 수 있고, 예를 들어 곡면 유도 기판(21)에 의하여 형성되는 타원 형상의 적층 웹이 만들어지도록 한다.
필라멘트(F)의 낙하 경로의 변경은 다양한 방법으로 이루어질 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
도 5는 본 발명에 따른 유리 섬유 매트의 제조 방법의 실시 예를 도시한 것이다.
도 5를 참조하면, 유리 섬유 매트의 제조 방법은 사이징이 된 필라멘트의 낙하 경로를 설정하는 단계(P51); 낙하 경로에 적어도 일부에 낙하 경로 변경 구간을 설정하는 단계(P52); 낙하 경로를 따라 필라멘트를 낙하를 시키는 단계(P53); 낙하가 되어 층을 형성하는 필라멘트가 원형 또는 타원 형상의 루프를 형성하는 단계(P55); 및 형성된 루프 층으로 매트가 형성되는 단계(P56)를 포함하고, 상기 낙하 경로 변경 구간의 적어도 일부에서 필라멘트는 곡면을 따라 낙하된다.
위에서 설명된 것처럼, 필라멘트의 낙하 경로는 자연 낙하 경로가 될 수 있고, 낙하 경로의 설정은 자연 낙하가 개시되는 지점과 적층이 개시되는 지점 사이의 거리를 설정하는 것을 말한다. 자연 낙하를 위한 전체 거리가 설정되면, 전체 거리에 대한 경로 변경 구간이 설정될 수 있다(P52). 경로 변경 구간의 길이는 전체 낙하 거리의 1/5 내지 3/4가 될 수 있고, 경로 변경 구간에서 필라멘트는 낙하 방향에 수직이 되는 방향에 대하여 아래쪽으로 휘어진 곡면에 접촉되어 낙하될 수 있다. 이와 같은 낙하 경로 변경 구간이 설정되면, 필라멘트가 감김 유닛으로부터 아래쪽으로 자연 낙하가 될 수 있고, 웹 형성 베이스 모듈에서 적층이 될 수 있다. 그리고 경로 변경 구간이 설정되지 않는 상태에서 형성되는 웹의 형상과 경로 변경 구간이 설정된 상태에서 웹의 형상이 대비될 수 있다. 대비 결과에 의하여 경로 변경 값이 탐지될 수 있다(P54). 그리고 탐지된 값으로부터 미리 결정된 구조의 루프가 형성되었는지 여부가 판단될 수 있다(P55). 만약 정해진 형상을 가지는 루프가 형성되지 않았다면(NO), 낙하 경로가 다시 설정이 될 수 있다(P52). 만약 정해진 형상을 가지는 루프가 형성되었다면(YES), 웹 형성 베이스 모듈에 필라멘트가 낙하가 되어 웹을 형성하고, 일정한 두께로 웹이 형성되면 웹이 이동되어 매트 형성을 위한 차후 공정이 진행되어 유리 섬유 매트(P56)가 만들어질 수 있다.
경로 변경 구간은 다양한 형태로 만들어질 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 유리 섬유 매트의 제조 방법은 동일 또는 유사한 두께 또는 필라멘트의 양으로 서로 다른 방향으로 교차시킨 유리 섬유 시트 또는 매트에 비하여 뛰어난 X-Y 양방향 강도를 가진 유리 섬유 시트 또는 매트가 제조되도록 한다. 본 발명에 따른 유리 섬유 매트의 제조 장치는 간단한 구조로 전-방향 인장 강도를 가진 유리 섬유 매트가 제조되도록 하면서 공지의 제조 장치에 추가적인 모듈을 부가하는 것에 의하여 형성될 수 있도록 한다. 또한 본 발명에 따른 장치에 의하여 제조된 유리 섬유 매트는 공지의 유리 섬유 매트에 비하여 작은 두께 또는 중량으로 전-방향 인장 강도를 가지면서 필요에 따라 서로 다른 방향의 인장 강도가 적절하게 조절될 수 있도록 한다.
위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.
10: 필라멘트 유입 모듈 11: 감김 유닛
12: 유도 유닛 13a, 13b: 유도 롤러
20: 낙하 경로 형성 모듈 21: 곡면 유도 기판
21a: 고정 부분 21b: 접촉 부분
23: 고정 유닛 30: 웹 형성 베이스 모듈
31: 이동 베이스 32: 길이 조절 유닛
33: 탄성 유닛 34: 경사 조절 유닛
35: 가이드 유닛 41: 고정 유닛
42, 43, 44: 1, 2, 3 경로 변환 유닛
121: 유도 홀 211: 베이스 층
212: 마찰 계수 조절 층 CP: 접촉 지점
F: 필라멘트 G: 고정 스트링
RE: 기준 선 W1, W2, W3: 1, 2, 3 공기 흐름

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 유리 섬유 매트의 제조 방법에 있어서,
    사이징이 된 필라멘트의 낙하 경로를 설정하는 단계;
    낙하 경로에 적어도 일부에 낙하 경로 변경 구간을 설정하는 단계;
    낙하 경로를 따라 필라멘트를 낙하를 시키는 단계;
    낙하가 되어 층을 형성하는 필라멘트가 원형 또는 타원 형상의 루프를 형성하는 단계; 및
    형성된 루프 층으로 매트가 형성되는 단계를 포함하고,
    상기 낙하 경로 변경 구간의 적어도 일부에서 필라멘트는 곡면을 따라 낙하되는 것을 특징으로 하는 유리 섬유 매트의 제조 방법.
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