KR101869514B1

KR101869514B1 - 섬유강화 열가소성 수지 펠릿을 제조하기 위한 다이 구조체

Info

Publication number: KR101869514B1
Application number: KR1020170143621A
Authority: KR
Inventors: 이관섭
Original assignee: 한국이엠 주식회사
Priority date: 2017-10-31
Filing date: 2017-10-31
Publication date: 2018-06-20

Abstract

각 단위섬유(301)들이 원호형상으로 펼쳐지거나 오므라들면서 용융수지(500)를 섬유와이어(300)의 내측에 충분히 함침할 수 있도록 함으로써, 본 발명 다이구조체를 통하여 제조된 펠릿은 수지의 함침율이 향상되어, 성형품의 클랙의 발생을 줄이고 강도가 향상된 제품을 얻을 수 있게 한다.

Description

섬유강화 열가소성 수지 펠릿을 제조하기 위한 다이 구조체{Die structure for manufacturing resin pellet}

본 발명은 섬유강화 열가소성 수지 펠릿을 제조하기 위한 다이 구조체에 관한 것으로써, 특히 섬유에의 수지 함침율이 향상되도록 한 섬유강화 열가소성 수지 펠릿을 제조하기 위한 다이 구조체에 관한 것이다.

일반적으로 열가소성 수지는 치수 안정성, 내크립성, 내열성 및 강성이 낮기 때문에 고강도 및 정밀성을 요구하는 부품의 소재로 사용하기에는 부적합한 단점이 있다. 이러한 문제점을 보완하기 위해서 유리섬유와 같은 무기충진재를 보강재로 사용하는 것이 일반적인 방법으로 알려져 있다. 구체적으로 컴파운딩 공정을 거쳐 보강재와 열가소성 수지를 용융·혼합하여 보강재로 강화된 열가소성 수지 펠렛을 제조하고, 이를 사출성형하여 강화된 열가소성 성형품을 제조하는 것이다.

이러한 보강재로 강화된 열가소성 수지 펠렛을 만드는데 있어서, 가장 중요한 기술 중의 하나는 보강재와 수지간의 계면 결합력을 증가시키는 것이다. 수지와 보강재간의 계면 결합력이 낮으면, 제조 과정에서 가해지는 응력이 수지와 보강재간의 계면에 작용하여, 계면을 중심으로 파괴가 진행되므로, 목표로 하는 강성의 증가 효과를 얻을 수 없게 된다.

일예의 펠렛 제조장치가 한국특허등록 10-1719610호에 개시되고 도 1에 도시되어 있다.

이는 열가소성 플라스틱(R)이 투입되며, 플라스틱 히터(112a)에 의하여 용융되는 플라스틱 투입부(111); 상기 플라스틱 투입부(111)의 하측에 결합되는 바디(113); 상기 바디(113) 내측에 환(環)형으로 형성되어 상기 플라스틱 투입부(111)에서 공급되는 용융된 열가소성 범용 플라스틱(R)이 통과하는 환형 연결 통로(114); 상기 바디(113)의 일 측에 연결되어 상기 천연섬유 로프(F)를 인입하여 공급하는 로프 인입수단(116); 상기 바디(113)의 내부에 설치되며, 상기 로프 인입수단(116)으로부터 공급되어 인입된 상기 천연섬유 로프(F)가 통과하는 통공(118a)이 형성되어 있는 내측 다이(die)(118); 상기 내측 다이(118)와의 사이에 코팅 챔버(117)를 형성하도록 상기 바디(113)의 타측에 설치되며, 외측표면에

상기 열가소성 범용 플라스틱(R)이 코팅된 상기 천연섬유 로프(F)가 압출되는 토출공(119a)이 형성되어 있는 토출 다이(119); 상기 환형 연결 통로(114)로부터 상기 코팅 챔버(117)에 용융된 상기 열가소성 범용 플라스틱(R)을 균일하게 공급하도록 다수개 형성되어 있는 플라스틱 공급공(115); 상기 열가소성 범용 플라스틱(R)이 코팅된 상기 천연섬유 로프(F)를 펠렛 형상으로 절단하는 펠렛타이저(120)를 구비한다.

그러나 상기와 같은 제조장치는 로프(F)의 표면에만 용융된 열가소성 범용 플라스틱(R)이 코팅됨으로써, 펠렛의 용융 수지 함량이 낮아 사출성형시 제품에 크랙 발생률이 높고 충격강도가 낮은 문제점이 있다.

따라서 수지와 섬유 사이의 함침율이 높은 펠렛의 제조가 요구된다.

한국특허등록 10-1719610호

본 발명의 목적은 펠렛을 이용한 사출성형시 생산된 제품의 크랙발생을 줄이고 충격강도가 우수하도록 펠렛의 수지 함침률이 높은 섬유강화 열가소성 수지 펠릿을 제조하기 위한 다이 구조체를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하는 본 발명은 섬유 강화 열가소성 수지 펠릿을 제조하기 위한 다이 구조체에 있어서,

상기 섬유는 복수의 단위섬유들이 꼬아져서 형성되며,

일정간격으로 배치되는 복수의 하부 서포트와, 상기 각 하부 서포트의 상단부에 회전가능하게 지지되는 복수의 하부롤러를 구비하고, 상기 하부 서포트와 하부롤러들을 수용하도록 오목한 하부홈을 형성하는 하부둘레턱이 형성된 하부금형과;

상기 하부 서포트 사이사이에 배치되는 복수의 상부 서포트와, 상기 각 상부 서포트의 하단부에 회전가능하게 지지되는 복수의 상부롤러를 구비하고, 상기 하부홈 및 하부둘레턱에 대응되는 상부홈 및 상부둘레턱이 형성되고, 상기 하부금형과 형합되어 챔버가 형성되는 상부금형;을 구비하고,

상기 상,하부둘레턱의 일측에 상기 섬유가 복수로 진입되는 복수의 진입공과 타측에 상기 각 섬유가 배출되는 복수의 배출공이 형성되고, 상기 상,하부금형중 적어도 하나에 상기 챔버로 상기 열가소성 수지를 용융한 용융수지를 공급하기 위한 수지 공급공이 형성되며,
상기 각 하부롤러에는 상기 각 섬유가 안내되는 원호형 단면의 안내홈이 형성되고,
상기 진입공에서 배출공으로 갈수록 상기 각 하부롤러의 안내홈의 곡률이 점차 커지다가 작아지도록 형성되며, 상기 배출공은 상기 챔버 내측에서 외측으로 갈수록 직경이 축소되도록 형성되어서,
상기 섬유들이 상기 하부롤러와 상부롤러에 엇걸리게 안내되면서 상기 단위섬유들이 펼쳐지도록 하여 상기 용융수지가 상기 단위섬유들 사이에 함침되도록 된 것을 특징으로 한다.

삭제

또한, 본 발명 다이구조체에 있어서, 상기 상부블럭과 하부블럭에 상기 챔버내의 용융수지의 가열시키도록 히터봉이 내장된 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래 펠렛 제조장치를 나타낸 단면도,
도 2는 본 발명 실시예 다이 구조체의 단면도를 나타내고,
도 3은 다이 구조체의 상부금형을 나타낸 평면도,
도 4는 다이 구조체의 하부금형을 나타낸 평면도,
도 5는 도 2의 좌측면도,
도 6은 도 2의 우측면도,
도 7은 섬유와이어를 나타낸 개략도,
도 8은 하부롤러들을 나타낸 요부 단면도,
도 9는 단위섬유들 사이로 용융수지가 함침되는 상태를 설명하는 단면도,
도 10은 용융수지가 함침되면서 배출공으로 배출되는 섬유와이어를 나타낸 개략도.

본 발명 실시예의 섬유강화 열가소성 수지 펠릿을 제조하기 위한 다이 구조체는 펠렛을 이용한 사출성형시 생산된 제품의 크랙발생을 줄이고 충격강도가 우수하도록 섬유에 수지 함침률이 향상되도록 한다.

도 2는 본 발명 실시예 다이 구조체의 단면도를 나타내고, 도 3은 다이 구조체의 상부금형을 나타낸 평면도, 도 4는 다이 구조체의 하부금형을 나타낸 평면도, 도 5는 도 2의 좌측면도, 도 6은 도 2의 우측면도를 나타낸다.

섬유와이어(300)는 도 7에 도시된 바와 같이, 복수의 단위섬유(301)들이 꼬아져서 형성되며, 본 발명 실시예의 다이 구조체는 섬유와이어(300)에 용융된 열가소성 수지가 함침될 수 있도록 한다.

본 발명 실시예의 다이 구조체는 상호 형합되어 챔버(400)를 형성하고, 섬유와이어(300)가 진입되는 진입공(410)과 수지가 합침된 섬유와이어(300)가 배출되는 배출공(420)이 형성된 상부금형(100)과 하부금형(200)으로 이루어진다.

상기 하부금형(200)은 일정간격으로 배치되는 복수의 하부 서포트(220)와, 상기 각 하부 서포트(220)의 상단부에 회전가능하게 지지되는 복수의 하부롤러(230)를 구비하고, 상기 하부 서포트(220)와 하부롤러(230)들을 수용하도록 오목한 하부홈(210)을 형성하는 하부둘레턱(211)이 형성된 구조를 가진다.

상기 상부금형(100)은 상기 하부 서포트(220) 사이사이에 배치되는 복수의 상부 서포트(120)와, 상기 각 상부 서포트(120)의 하단부에 회전가능하게 지지되는 복수의 상부롤러(130)를 구비하고, 상기 하부홈(210) 및 하부둘레턱(211)에 대응되는 상부홈(110) 및 상부둘레턱(111)이 형성되고, 상기 하부금형(200)과 형합되어 상기 챔버(400)를 형성한다.

상기 상,하부둘레턱(111)(211)의 일측에는 상기 섬유와이어(300)가 복수로 진입되는 복수의 진입공(410)이 형성되고, 타측에는 상기 각 섬유와이어(300)가 배출되는 복수의 배출공(420)이 형성되며, 상기 하부금형(200)에는 상기 챔버(400)로 상기 열가소성 수지를 용융한 용융수지를 공급하기 위한 수지 공급공(201)이 형성되어있다.

상기 섬유와이어(300)들은 상기 각 하부롤러(230)와 상부롤러(130)에 엇걸리게(지그재그로) 안내되면서 상기 단위섬유(301)들이 펼쳐지게 되고, 상기 용융수지(500)가 상기 펼쳐진 단위섬유(301)들 사이에 함침되면서 상기 배출공(420)으로 인출되게 된다.

도 4 및 도 8을 참조하면, 상기 하부금형(200)에는 6개의 하부롤러(230)들이 일정간격으로 배치되어 있으며, 상기 진입공(410)으로부터 첫번째인 제1하부롤러(231)와 네번째인 제4하부롤러(234) 및 일곱번째인 제7하부롤러(237)에는 상기 각 섬유와이어(300)가 안내되는 안내홈(231a)(234a)(237a)이 형성되어 있다.

나머지 하부롤러(230)들은 별도의 안내홈이 없는 원기둥형으로 형성된다.

한편, 도 3을 참조하면, 제4하부롤러(234)와 제7하부롤러(237) 사이에 배치되는 상부롤러(135)에는 각 분리된 단위섬유(301)들을 안내하는 원호형의 안내홈이 형성되어 있다.

상기 각 안내홈(231a)(234a)(237a)은 단면이 원호형으로 형성되고, 상기 진입공(410)에서 배출공(420)으로 갈수록 상기 각 하부롤러(231)(234)(237)의 안내홈(231a)(234a)(237a)의 곡률은 점차 커지다가 작아지도록 형성된다.

예컨대, 상기 섬유와이어(300)의 직경은 5~6mm, 안내홈(231a)의 직경은 8mm, 안내홈(234a)의 직경은 10mm, 안내홈(237a)의 직경은 6mm로 형성된다.

또한, 상기 배출공(420)은 상기 챔버(400) 내측에서 외측으로 갈수록 직경이 축소되도록 형성되며, 상기 배출공(420)의 직경은 2.5~2.9mm로 형성된다.

상기

한편, 상기 상부금형(100)과 하부금형(200)에는 상기 챔버(400)내의 용융수지의 경화가 방지되도록 가열시키는 히터봉(150)(250)이 내장되어 있다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명 실시예의 다이 구조체는 다음과 같은 작용으로 용융수지(500)가 함침된 섬유와이어(300)를 제조하게 된다.

먼저, 상기 하부금형(200)에 대해 상부금형(100)을 형개한 상태에서 섬유와이어(300)를 하부금형(200)의 하부롤러들의 상면에 안착시키고, 상부금형(100)을 하부금형(200)과 형합시킨다. 이때 각 섬유와이어(300)들은 도 2에 도시된 바와 같이 상기 상부롤러와 하부롤러들 사이에 지그재그로 안내되게 된다.

상기 배출공(420) 외측의 인출롤러(미도시)에 의해서 각 섬유와이어(300)들은 챔버(400) 내부를 주행하면서 용융수지(500)가 함침되어 배출공(420)측으로 배출되게 된다.

열가소성수지를 가열하여 용융시킨 용융수지(500)는 수지공급공(201)을 통하여 챔버(400)에 공급되며, 히터봉(150)(250)에 의해서 용융상태가 유지되면서 주행되는 섬유와이어(300)에 함침된다.

상기 인출롤러의 인출력 및 섬유와이어(300)의 파도형 주행곡선에 의해서 장력이 부여되는 섬유와이어(300)들은 상부롤러(130)와 하부롤러(230)의 표면에 밀착되어서 각 단위섬유(301)들이 펼쳐지게 되며, 펼쳐지는 각 단위섬유(301)들은 도 9에 도시된 바와 같이 원호홈(231a)(234a)(237a)의 내면에 원호형상으로 펼쳐지면서 안내된다.

이때 각 단위섬유(301)들로 이루어지는 오목한 홈에는 융융수지(500)가 수용되게 되고, 각 단위섬유(301)들이 점차 작아지는 곡률의 원호홈(237a)을 경유하면서 단위섬유(301)들이 원형상으로 오므라들게 되어 섬유와이어(300)의 내부에 용융수지(500)를 충분히 함침된 상태로 배출공(420)을 통하여 배출되게 된다.

즉, 섬유와이어(300)들은 곡률이 점차 커지는 제1하부롤러(231)와 제4하부롤러(234)의 원호홈(231a)(234a)을 경유하면서 각 단위섬유(301)들이 원할하게 원호상으로 펼쳐지게 되고, 또한 곡률이 작아지는 제7하부롤러(237)의 원호홈(237a)을 경유하면서 각 단위섬유(301)들이 원 형태로 오므라들게 되면서 배출공(420)을 통과하게 된다. 이때 상기 배출공(420)은 상기 챔버(400) 내측에서 외측으로 갈수록 직경이 축소되도록 형성됨으로써 함침된 수지들이 단위섬유(301)들 사이에 견고히 함침될 수 있도록 한다.

이와 같이 각 단위섬유(301)들이 원호형상으로 펼쳐지거나 오므라들면서 용융수지(500)를 섬유와이어(300)의 내측에 충분히 함침할 수 있도록 한다.

상기와 같이 용융수지(500)가 함침된 섬유와이어(300)는 냉각되고 섬유와 열가소성 수지를 용융·혼합하여 보강재로 강화된 열가소성 수지 펠렛을 제조하고, 이를 사출성형하여 강화된 열가소성 성형품을 제조할 수 있게 한다.

본 발명 다이구조체를 통하여 제조된 펠릿은 수지의 함침율이 향상됨으로써, 성형품의 클랙의 발생을 줄이고 강도가 향상된 제품을 얻을 수 있게 한다.

100...상부금형 110...상부홈
120...상부서포트 130...상부롤러
200...하부금형 210...하부홈
220...하부서포트 230...하부롤러
231a,234a,237a...원호홈

Claims

섬유 강화 열가소성 수지 펠릿을 제조하기 위한 다이 구조체에 있어서,
섬유와이어(300)는 복수의 단위섬유(301)들이 꼬아져서 형성되며,
일정간격으로 배치되는 복수의 하부 서포트(220)와, 상기 각 하부 서포트(220)의 상단부에 회전가능하게 지지되는 복수의 하부롤러(230)를 구비하고, 상기 하부 서포트(220)와 하부롤러(230)들을 수용하도록 오목한 하부홈(210)을 형성하는 하부둘레턱(211)이 형성된 하부금형(200)과;
상기 하부 서포트(220) 사이사이에 배치되는 복수의 상부 서포트(120)와, 상기 각 상부 서포트(120)의 하단부에 회전가능하게 지지되는 복수의 상부롤러(130)를 구비하고, 상기 하부홈(210) 및 하부둘레턱(211)에 대응되는 상부홈(110) 및 상부둘레턱(111)이 형성되고, 상기 하부금형(200)과 형합되어 챔버(400)가 형성되는 상부금형(100);을 구비하고,
상기 상,하부둘레턱(111)(211)의 일측에 상기 섬유와이어(300)가 복수로 진입되는 복수의 진입공(410)과 타측에 상기 각 섬유와이어(300)가 배출되는 복수의 배출공(420)이 형성되고, 상기 상,하부금형(100)(200)중 적어도 하나에 상기 챔버(400)로 상기 열가소성 수지를 용융한 용융수지를 공급하기 위한 수지 공급공(201)이 형성되고,
상기 각 하부롤러(230)에는 상기 각 섬유와이어(300)가 안내되는 원호형 단면의 안내홈(231)이 형성되며,
상기 진입공(410)에서 배출공(420)으로 갈수록 상기 각 하부롤러(230)의 안내홈(231)의 곡률이 점차 커지다가 작아지도록 형성되며,
상기 배출공(420)은 상기 챔버(400) 내측에서 외측으로 갈수록 직경이 축소되도록 형성되어서,
상기 섬유와이어(300)들이 상기 각 하부롤러(230)와 상부롤러(130)에 엇걸리게 안내되면서 상기 단위섬유(301)들이 펼쳐지도록 하여 상기 용융수지가 상기 단위섬유(301)들 사이에 함침되도록 된 것을 특징으로 하는 섬유강화 열가소성 수지 펠릿을 제조하기 위한 다이 구조체.
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청구항 1에 있어서, 상기 상부금형(100)과 하부금형(200)에 상기 챔버(400)내의 용융수지를 가열시키도록 히터봉(150)(250)이 내장된 것을 특징으로 하는 섬유강화 열가소성 수지 펠릿을 제조하기 위한 다이 구조체.