KR102041643B1 - 연속사 특히 천연기원의 섬유에 의해 강화된 열가소성 매트릭스를 가진 복합재로 형성된 부분을 압축/경화하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 열가소성 폴리머로 형성된 연속사를 포함하는 직물 프리폼(600)을 형성하고 경화하기 위한 장치에 관한 것으로서,
상기 장치는:
(i) 부분의 형태에 상응하는 공동(220)을 포함하는 폼(210)을 포함하는 다이(200)를 포함하며, 상기 폼은 엔트리 평면과 바닥 사이에서 길이 방향으로 연장되고 프레임(230) 내부로 삽입되며;
(ii) 폼(210)의 중공부 내에서 연장되는 2개의 인덕터를 포함하는 폼(210)의 유도 가열을 위한 수단(241, 242)을 포함하고, 각각의 인덕터는 평면 내에서 감김부를 형성하고, 바닥과 엔트리 평면 사이에 위치되고 공동(220)의 엔트리 평면에 대해 실질적으로 평행하며;
(iii) 다이를 냉각시키기 위한 수단(235)을 포함한다.
또한, 본 발명은 상기 장치를 사용하기 위한 방법 및 상기 방법을 사용하여 얻어진 부분에 관한 것이다.
상기 장치는:
(i) 부분의 형태에 상응하는 공동(220)을 포함하는 폼(210)을 포함하는 다이(200)를 포함하며, 상기 폼은 엔트리 평면과 바닥 사이에서 길이 방향으로 연장되고 프레임(230) 내부로 삽입되며;
(ii) 폼(210)의 중공부 내에서 연장되는 2개의 인덕터를 포함하는 폼(210)의 유도 가열을 위한 수단(241, 242)을 포함하고, 각각의 인덕터는 평면 내에서 감김부를 형성하고, 바닥과 엔트리 평면 사이에 위치되고 공동(220)의 엔트리 평면에 대해 실질적으로 평행하며;
(iii) 다이를 냉각시키기 위한 수단(235)을 포함한다.
또한, 본 발명은 상기 장치를 사용하기 위한 방법 및 상기 방법을 사용하여 얻어진 부분에 관한 것이다.
Description
본 발명은 연속사 특히 천연기원(natural origin)의 섬유에 의해 강화된 열가소성 매트릭스(thermoplastic matrix)를 가진 복합재로 부분을 압축하고 경화하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명은, 삼면체의 코너 피팅 연결부(corner fitting connection)에 의해 연결된, 닫힌 윤곽을 가진 4개의 플랜지식 에지(flanged edge)를 포함하는 비-전개식 해프 쉘(half shell) 형태로, 열가소성 매트릭스로 복합재 내의 부분을 대량 제작하는 데 특히 적합하다.
이러한 부분은 이동통신 터미널, 가령, 휴대폰, 개인용 디지털 휴대장치 또는 태블릿 PC용 케이스 또는 해프 쉘(half shell)로서 사용하기 위한 것이다. 이러한 해프 쉘은, 대안으로, 전자 부품용 엔클로저(enclosure)로서 사용될 수 있으며 또한 물품을 조립하는 동안 해당 물품을 수용하도록 구성된 추가적인 보호 용도의 쉘로서 사용될 수 있도록 하는 스크린 지지체(screen support)로서도 사용될 수 있는데, 이들에만 제한되는 것은 아니다.
상기 두 용도의 경우에서, 상기 쉘은 이러한 장치들에 가해지는 충격에 대해 저항과 견고한 구성 품질을 가져야 할 뿐 아니라 물품 및/또는 구성요소들의 수치(dimension)들에 정확하게 맞게 하기 위해 정밀하게 제작되어야 한다.
본 발명에 따른 방법의 그 외의 다른 적용분야는 특히 소형 케이스, 가방 또는 보호 케이스를 제작하기 위하여 수하물 제품 용도로 구성된 해프 쉘을 제작하는 데 있는 것으로 고려될 수 있다.
이러한 적용분야에서, 이러한 물품을 경량으로 유지하면서도 정밀도와 기계적 저항에 관한 사항들이 충족되어야 한다.
이러한 소비자용 제품들은 매우 대량으로 제작되며 시즌에 맞게 제작되고 장식은 공급업자들의 뚜렷한 색상과 상징들 또는 소비자의 기호들에 대해 꼭 맞게 제작되어야 한다. 이러한 제품들은 종종 개선되는 기기 용도 및 일반적인 대중을 위한 용도로 제작되며 바람직하게는 재활용할 수 있거나 또는 적어도 환경에 대한 영향이 작아야 한다.
이를 위하여, 부분, 특히 태블릿 PC용 해프 쉘을 열가소성 매트릭스 및 연속사 강화재를 포함하는 층화성 복합재(stratified composite material)로 제작하는 것이 바람직하며, 여기서 대부분의 상기 섬유 강화재는 식물기원(plant origin)의 천연 섬유를 포함한다. 부분은 플라스틱 매트릭스와 연속사 강화재로 형성되며 경량이며 특히 견고하다. 매트릭스의 열가소성 성질은 재활용하기가 용이하고 강화 섬유의 성질과 같이 폐기물과 같이 폐기 또는 재활용 및 원료를 제작하는 데 환경에 대한 충격을 제한한다.
하지만, 강화재가 연속사로 형성되기 때문에, 이러한 부분은 통상 대량 제작 타입 용도로 고려되는 플라스틱 주입 공법들을 사용하여 제작될 수 없다. 이와 비슷하게, 사전-경화된 열가소성 블랭크(pre-consolidated thermoplastic blank), 가령, FR-A-2922276호에 기술된 것과 같은 블랭크를 스탬핑(stamping)하기 위한 방법도 적용할 수 없는데, 수지의 유동성(fluidity)으로 인해, 스탬핑가공 하기 전에 블랭크를 비-전개 영역(non-developable area)에서 섬유의 상대적인 슬라이딩 운동을 할 수 있게 하기에 충분한 온도로 사전-가열하면, 섬유가 천연 섬유일 때 특히 섬유가 식물기원 타입으로 구성될 때 섬유가 연소되는 위험이 있을 수 있기 때문이다. 따라서, FR-A-2922276호에 기술된 방법은 섬유 강화재가 수지의 용융 온도에서 이러한 연소 현상에 의해 영향을 받을 수 없는, 탄소, 유리 또는 아라미드 섬유 형태를 지니는 부분을 제작하는 데 특히 적합하다. 또한, 천연 섬유의 습도 함량은 10%보다 클 수도 있으며, 습도는 고온의 스탬핑 공정 동안 수증기로 변환되기 쉬우며 품질 저하를 가져올 수 있다.
FR-B-2882682호에 기술된 방법은 진공 백(vacuum bag) 장치를 사용하여 포밍 공정(forming process)을 수행함으로써 천연 섬유의 가연성 문제를 해결한다. 상기 방법은 삼면체 연결부(trihedral connection)에서 타이트한 비-전개 형태, 가령, 코너 피팅(corner fitting)을 얻는 것이 가능하지 않다. 이는, 상기 방법으로는 직물을 인장력 하에 있는 상태로 유지할 수 없으며 이에 따라 비-전개 영역에서 또는 비-전개 영역 가까이에서 구겨진 부분 및/또는 주름이 형성되기 때문이다. 또한, 막(membrane) 또는 백(bag)을 사용하여 압축하고 형성하기 위한 상기 방법으로는 원하는 적용분야에 관한 제작에 적합한 빠른 제작속도를 구현할 수 없다. 따라서, 종래 기술에서는, 이러한 부분을 제작하기에 적합한 방법이 존재하지 않는다.
종래 기술의 결점을 해결하기 위하여, 본 발명은 열가소성 폴리머로 형성된 연속사를 포함하는 직물 프리폼(textile preform)을 형성 및 경화하기 위한 장치에 관한 것으로서,
상기 장치는:
(i) 부분의 형태에 상응하는 공동(cavity)을 포함하는 폼(form)을 포함하는 다이(die)를 포함하며, 상기 폼은 엔트리 평면(entry plane)과 바닥(bottom) 사이에서 길이 방향으로 연장되고 프레임(frame) 내부로 삽입되며;
(ii) 2개의 인덕터(inductor)를 포함하는 폼의 유도 가열(induction heating)을 위한 수단을 포함하고, 각각의 인덕터는 평면 내의 상이한 높이에서 하나 이상의 감김부(winding)를 형성하고, 바닥과 엔트리 평면 사이에 위치되고 공동의 엔트리 평면에 대해 실질적으로 평행하며;
(iii) 다이를 냉각시키기 위한 수단을 포함하고;
(iv) 부분의 형태에 상응하며 미리 정해진 틈(gap) 값에서 공동으로부터 떨어져 있는 돌출 부분, 및 펀치(punch)와 다이 사이에 블랭크 홀더(blank holder)로서 작용하도록 구성되는 부분을 포함하는 펀치를 포함한다.
따라서, 폼을 둘러싸고 있는 인덕터는, 공동의 전체 표면에 걸쳐 일정한 온도를 보장하면서, 다이의 에지는 가열하지 않고도 또는 다이 에지들을 오직 약하게 가열시키지 않고도, 프리폼을 형성하는 열가소성 폴리머를 용융시키기에 충분한 온도까지 폼을 국부적으로 신속하게 가열시킬 수 있게 하며, 상기 에지들은 프리폼의 에지들을 고정시키고 포밍 공정 동안 인장 하에 있는 상태로 유지하기 위해 펀치의 에지와 협력한다(cooperate).
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 장치를 사용하여 구현되고, 특히 식물기원(plant orgin)의 연속사로 열가소성 매트릭스 및 섬유 강화재를 포함하는 라미네이트 복합재(composite laminate material)로 형성된, 닫힌 윤곽과 4개의 플랜지식 에지(flanged edge)를 가진 부분을 제작하기 위한 방법에 관한 것으로서,
상기 방법은:
(a) 열가소성 폴리머로 형성된 패브릭(fabric) 내에서 경화되지 않은 블랭크(unconsolidated blank)를 커팅하는 단계;
(b) 본 발명에 따른 장치의 공동 위에 상기 블랭크를 배열하는 단계;
(c) 공동의 주변(perimeter) 위에서 블랭크의 에지를 고정시키고 다이와 펀치 사이의 틈 내에 프레싱된 블랭크를 고정시키는 동안, 펀치를 하부로 밀어 공동 내로 이동시킴으로써 상기 블랭크를 스탬핑하는 단계;
(d) 상기 공동의 주변 위에 고정된 에지 위에서 상기 폴리머의 용융 온도에 도달하지 않고도 틈 내의 압력을 유지하면서, 열가소성 폴리머의 용융 온도와 같거나 상기 용융 온도보다 더 큰 온도까지 적어도 2℃/s의 가열 속도로 공동 내에 위치된 블랭크 부분을 가열시키는 단계;
(e) 틈 내의 압력을 유지하면서 폴리머의 유리 전이 온도(glass transition temperature) 이하의 온도로 2℃ s-1보다 더 크거나 2℃ s- 1와 같은 냉각 속도로 공동을 냉각시키는 단계; 및
(f) 공동으로부터 펀치를 분리시켜 부분을 떼어내는 단계를 포함한다.
따라서, 본 발명에 따른 방법은, 공동 내에 위치된 블랭크 부분 내에서 국부적으로 신속하게 가열하고 냉각시킴으로써, 부분의 비-전개식 부분들과 삼면체 연결부를 만들기 위해, 천연 섬유 내에 함유된 습도가 증발되는 위험 없이도 해당 부분을 패브릭을 인장 하에 있는 상태로 유지할 수 있게 한다.
본 발명은 개별적이거나 임의의 기술적으로 작동가능한 조합으로 밑에 기술된 바람직한 실시예에서 구현될 수 있다.
본 발명에 따른 장치의 유도 가열 수단은 공동의 바닥과 폼의 바닥 사이에서 연장되는 중공부(hollow) 내의 하나 이상의 감김부를 형성하는 인덕터를 포함하는 것이 바람직하다. 따라서, 공동의 바닥 밑에 위치된 인덕터는 공동의 바닥과 인덕터에 의해 유도로 가열된 폼 부분 사이에서 열전도에 의해 공동의 표면을 가열시킨다. 공동의 바닥과 인덕터 사이의 거리는 폼이 형성되는 재료의 열전도에 따라 바닥에 걸쳐 일정한 온도를 얻을 수 있도록 결정된다.
프레임은 비-자성 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 따라서, 유도 가열이 폼 내에 집중된다(concentrated).
바람직한 실시예에서, 폼은 공동이 절단되는 블록(block)과 상기 블록을 고정하는 베이스(base)를 포함한다. 이 실시예는 폼을 만들기 쉽기 하며 특히 타이트한 연결 반경(connection radius)으로 인덕터를 수용하는 중공부를 제작하기 쉽기 하며, 이에 따라 인덕터는 공동이 가능한 최대한 가깝게 라우팅될 수 있게 한다(routed).
상기 실시에에서, 베이스는 비-자성 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 따라서, 유도 가열은 공동을 포함하는 블록 내에 집중된다.
인덕터는 복수의 스트랜드가 꼬여진(multiple-strand braided) 구리 케이블로 형성되며 상기 스트랜드는 미가공(bare)인 것이 바람직하다. 따라서, 인덕터는 가요성을 지니며(flexible) 공동의 윤곽(contour)을 따라갈 수 있다. 절연 커버가 없기 때문에, 각각의 스트랜드는 폼을 신속하게 가열하기 위해 따라서 인덕터를 파손시키는 위험 없이도 인덕터를 높은 온도로 가열시키기 위해 상기 케이블을 통해 높은 전기 강도(electrical intensities)를 전송할 수 있게 한다.
바람직한 실시예에서, 폼은 인덕터를 수용하도록 구성된 중공부를 형성하는 분할 중심선(secant centre line)을 가진 2개의 보어(bore)를 포함하며, 두 보어 사이의 중공부는 가요성의 인덕터에 꼭 맞는 연결 반경을 가진 중공부를 포함하는 추가 부분에 의해 연속으로 형성된다. 상기 폼의 실시예로 인해 중공부들은 타이트한 국부적 연결 반경을 가질 수 있으며 이에 따라 상기 중공부들은 공동의 윤곽에 매우 근사하게 따라간다. 따라서, 유도에 의해 가열된 체적은 작으며, 이에 따라 높은 가열 속도에 도달할 수 있으며 상기 폼의 국부적인 가열이 가능하다.
본 발명에 따른 장치의 특히 바람직한 실시예에서, 폼은 비-자성의 금속성 재료로 형성되며 인덕터가 연장되는 중공부는 강자성 재료(ferromagnetic material)의 코팅층으로 코팅된다. 상기 실시예는 공동이 형성되는 재료의 열전도성에 의해 공동 내의 온도를 일정하게 만드는데 도움을 준다.
상기 실시예에서, 폼이 형성되는 재료는 구리 및 구리 합금으로부터 선택되거나 알루미늄 및 알루미늄 합금으로부터 선택된다. 이러한 재료들은 높은 전기 전도성을 가지는 동시에 높은 열전도성도 가지며 높은 열분출도(thermal effusivity)도 가진다. 이러한 성질들로 인해, 재료의 높은 열전도성 때문에 심지어 인덕터가 공동의 주변 가까이에 위치될 때에도, 균일한 공동 온도를 신속하게 구현할 수 있게 된다. 폼을 형성하는 재료의 열분출도는 온도가 공동으로부터 직물 프리폼으로 빠르게 전달될 수 있게 한다.
본 발명에 따른 방법 및 장치는 부분(part), 특히, 개인용 디지털 휴대장치 또는 태블릿 PC용 해프 쉘(half shell)을 제작하는 데 특히 적합하며, 상기 부분은 닫힌 윤곽을 가진 4개의 플랜지식 에지를 포함하며, 식물기원의 천연 섬유로 형성된 30% 이상의 연속사를 포함하는 섬유 강화 플라이 및 열가소성 폴리머 내에 형성된 매트릭스를 포함하는 라미네이트 복합재로 형성되고, 인쇄된 패브릭(printed fabric)으로 형성되고 라미네이션(lamination) 내에 통합된 장식 플라이(decorative ply)를 포함하며, 상기 장식 플라이는 매트릭스를 형성하는 폴리머에 의해 완전히 덮혀진다. 따라서, 장식은 장식 플라이를 형성하는 패브릭 위에 평평하게 인쇄되고 부분의 장식은 마모에 대해 내성을 지닌다(wear resistant).
본 발명에 따른 부분의 한 실시예에서, 열가소성 매트릭스는 제 1 생-소재(bio-sourced) PET로 형성되며, 강화 섬유는 제 1 PET의 용융 온도보다 더 높은 용융 온도를 가진 제 2 생-소재 PET로 형성된 섬유를 포함한다. 따라서, PET 섬유는 추가적인 강화작용을 제공하며 부분을 형성하는 데 있어 어려움을 증가시키지 않고도 부분의 강화 정도를 증가시킬 수 있게 한다.
이제, 본 발명은 도 1 내지 10을 참조하여 비-제한적인 방식으로 하기에서 바람직한 실시예들에 대해 기술되는데, 여기서:
- 도 1은 본 발명에 따른 부분의 대표적인 실시예를 도시한 프로파일 도면(도 1a), 전방도(도 1b) 및 투시 프로파일 도면(도 1c)이며;
- 도 2는 본 발명에 따른 부분을 제작하기 위한 방법을 수행하기 위한 공구 다이의 대표적인 실시예이고;
- 도 3은 도 2와 같이 다이의 한 부분을 도시한 투시도로서, 프레임을 볼 수 있도록 하기 위해 폼(form)은 제거되었으며;
- 도 4는 고정 프레임이 없는 도 2의 공구 폼을 도시한 바닥도이고;
- 도 5는 도 2에 도시된 공구의 공동을 포함하는 부분의 경우에 폼의 한 부분을 도시한 바닥도이며;
- 도 6은 본 발명에 따른 방법의 대표적인 실시예를 개략적으로 도시한 도면이고;
- 도 7은 본 발명에 따른 방법을 이용하여 부분을 형성하고 경화시키는 동안 사용된 압력-온도 사이클의 한 예를 도시한 도면이며;
- 도 8은 본 발명의 대표적인 실시예에 따른 공구를 가열시키도록 사용되는 인덕터를 도시한 단면도이고;
- 도 9는 폼이 딥 드로잉가공된 경우 본 발명에 따른 공구의 대표적인 실시예의 일부분을 도시한 단면도로서, 도 9a는 도 2에 형성된 것과 같이 A-A를 따라 절단한 단면도이고, 도 9b는 공동의 바닥에 대해 평행한 평면을 형성하는 BB를 따라 절단한 단면도이며, 도 9c는 폼의 코너 맞춤 연결 영역(corner fitting connection area)에서 단면 B-B의 평면에 대해 수직인 평면을 따라 절단한 부분적인 단면도이고;
- 도 10은 본 발명에 따른 장치의 대표적인 실시예에 따라 인덕터를 폼의 블록에 수용하는 중공부(hollow)의 한 실시예를 상세하게 도시한, 도 4에 형성된 D-D를 따라 절단한 부분적인 단면도이다.
- 도 1은 본 발명에 따른 부분의 대표적인 실시예를 도시한 프로파일 도면(도 1a), 전방도(도 1b) 및 투시 프로파일 도면(도 1c)이며;
- 도 2는 본 발명에 따른 부분을 제작하기 위한 방법을 수행하기 위한 공구 다이의 대표적인 실시예이고;
- 도 3은 도 2와 같이 다이의 한 부분을 도시한 투시도로서, 프레임을 볼 수 있도록 하기 위해 폼(form)은 제거되었으며;
- 도 4는 고정 프레임이 없는 도 2의 공구 폼을 도시한 바닥도이고;
- 도 5는 도 2에 도시된 공구의 공동을 포함하는 부분의 경우에 폼의 한 부분을 도시한 바닥도이며;
- 도 6은 본 발명에 따른 방법의 대표적인 실시예를 개략적으로 도시한 도면이고;
- 도 7은 본 발명에 따른 방법을 이용하여 부분을 형성하고 경화시키는 동안 사용된 압력-온도 사이클의 한 예를 도시한 도면이며;
- 도 8은 본 발명의 대표적인 실시예에 따른 공구를 가열시키도록 사용되는 인덕터를 도시한 단면도이고;
- 도 9는 폼이 딥 드로잉가공된 경우 본 발명에 따른 공구의 대표적인 실시예의 일부분을 도시한 단면도로서, 도 9a는 도 2에 형성된 것과 같이 A-A를 따라 절단한 단면도이고, 도 9b는 공동의 바닥에 대해 평행한 평면을 형성하는 BB를 따라 절단한 단면도이며, 도 9c는 폼의 코너 맞춤 연결 영역(corner fitting connection area)에서 단면 B-B의 평면에 대해 수직인 평면을 따라 절단한 부분적인 단면도이고;
- 도 10은 본 발명에 따른 장치의 대표적인 실시예에 따라 인덕터를 폼의 블록에 수용하는 중공부(hollow)의 한 실시예를 상세하게 도시한, 도 4에 형성된 D-D를 따라 절단한 부분적인 단면도이다.
한 대표적인 실시예를 도시한 도 1에서, 본 발명에 따른 부분(100)은 바닥(110)과 플랜지식 에지(120)를 포함하는 해프 쉘(half shell) 형태를 가진다. 부분(100)의 윤곽(111)은 상기 부분이 바닥(110)과 플랜지식 에지(120) 사이의 삼면체 연결부에서 비-전개 영역(121), 소위, "코너 피팅(corner fitting)"을 포함하도록 연속적으로 구성된다. 바닥은 여기서 평평하게 도시된다. 한 바람직한 실시예(도시되지 않음)에서, 바닥은 이중 곡선을 가진 곡선 표면을 따라갈 수 있다(follow). 상기 부분(100)은 소위 연속사(continuous fiber)(130)를 포함하는 몇몇 플라이(plies)를 포함하는 라미네이트 복합재(composite laminate)로 형성된다. 소위 연속사는 부분(100)의 한 에지로부터 다른 에지로 방해를 받지 않고 연장된다. 바람직한 실시예에서, 상기 섬유들은 연속 모노리식 섬유(monolithic fiber) 또는 재형성(reconstructed) 연속사로 형성되어, 가령, 예를 들어 스펀 크랙 섬유(spun cracked fiber) 형태의 몇몇 필라멘트(filamnet)가 배열된다.
이러한 부분을 제작하도록 구성된 본 발명에 따른 장치의 대표적인 실시예를 도시한 도 2에서, 본 장치는 프레스(press)(도시되지 않음)의 플레이트에 고정될 수 있도록 구성된 다이(200)를 포함한다. 상기 다이(200)는 "폼(form)"(210)으로 지칭되는 제 1 조립체를 포함하는데, 상기 폼(210)은 부분(100)의 외측 표면을 리세스 형태로 재형성하는 공동(220)을 포함한다. 상기 폼(210)은 프레스의 플레이트와 기계식 인터페이스(mechanical interface)로서 작용하고 몇몇 기술적인 기능을 지지하는 프레임(230) 내에 위치된다. 따라서, 프레임(230)은 상이한 부분들에 상응하는 상이한 폼(210)들을 수용하도록 구성된다. 폼(210)의 상부 평면과 공동(220) 사이의 교차선(intersection)의 윤곽은 상기 공동의 엔트리 평면을 형성한다. 폼(210)은 유도 가열 장치를 포함한다. 상기 장치는 공동(220)의 엔트리 평면에 가까운 높이에서 감김부(winding)를 형성하고 평면 내에서 연장되는 회로로 형성된 제 1 인덕터(241)를 포함한다. 상기 대표적인 실시예에서, 공동(220)의 바닥(222)에 가까운 높이에서 하나 이상의 감김부를 형성하고 평면 내에서 연장되는 회로로 형성된 제 2 인덕터(242)도 형성된다. 상기 두 회로(241, 242)는 직렬로 발전기에 연결된다.
도 3에서, 프레임은 폼 주위에 유체 순환 회로를 포함한다. 상기 회로는 부분적으로 도 3에 개략적으로 도시된다. 상기 유체 순환 회로는 공동의 엔트리 평면과 폼의 에지를 냉각시키도록 구성된 도관(331) 및 폼의 바닥을 냉각시키도록 구성된 도관(332)을 포함한다. 네트워크를 형성하는 상기 도관(331, 332)는 공급 수단(235)에 의해 유체가 공급된다. 냉각 유체는 폼(210)을 효율적으로 냉각시킬 수 있도록 하기 위하여 대부분 물로 구성된다. 상기 유체는 폭발 위험 없이 유체가 끓을 수 있도록 회로 내에 버퍼 용기(buffer vessel)를 삽입함으로써 개방 회로 내부와 저압 하에서의 상기 네트워크 내에서 순환되도록 구성된다. 유체 네크워크(fluid network)의 제 1 대표 실시예에 따르면, 상기 유체의 순환 공정은 유도(induction)에 의해 폼이 가열되는 동안 유지되는데, 그 이유는 가열 수단이 상기 작동 모드를 수행할 수 있도록 충분한 에너지를 공급하기 때문이다. 대안으로, 유체의 순환 공정은 차단되고 회로는 폼이 가열되기 전에 배출되며(drained), 상기 유체 순환 공정은 냉각 단계 동안에만 수행되는 것이 바람직하다.
도 4에서, 폼(210)은 2개의 조립된 부분들로 구성되는데, 이들은:
- 베이스(430);
- 상기 베이스 내에 수용된 공동(220)을 포함하는 블록(420)이다.
베이스(430)와 블록(420) 사이에 홈(440)이 연장되어 감김부(winding)를 형성하며 공동의 바닥에 가깝게 위치된 인덕터(242)의 하우징으로서 작동한다. 상기 홈(440)은 폼(210)이 프레임 내에 장착될 때 프레임(230)의 바닥(340)에 의해 닫혀서 따라서 제 2 인덕터(242)가 내부로 연장되는 중공부(hollow)를 형성한다. 상기 프레임이 유도에 의해 가열되지 않고 폼에 상기 열이 집중되도록 하기 위하여, 상기 프레임은 비-자성 재료로 형성된다.
도 5에서, 블록(420)은 홈(540)을 포함하며, 상기 홈은 상기 블록(420)이 내부에 조립될 때 베이스(430)에 의해 닫히고, 상기 홈은 공동의 엔트리 평면에 가깝게 위치되는 중공부를 형성하며, 제 1 인덕터(241)가 상기 중공부 내로 연장된다.
도 8에서, 폼의 홈들에 의해 형성된 중공부들을 따라가기(follow) 위하여, 인덕터(241, 242)는 복수의 꼬인 스트랜드(840)로 형성되며, 바람직하게는 구리(Cu)로 형성된다. 복수의 스트랜드 형상으로 인해, 우선, 모든 스트랜드에 걸친 표피효과(표피효과)에 의해 가령, 고주파에서 작동하기 위한 인덕터의 단면이 감소될 수 있으며, 두 번째로, 상기 인덕터에게 상당히 높은 가요성(flexibility)를 제공하여 특히 작은 곡률반경을 가진 영역에서 상기 인덕터들이 가능한 최대한 공동의 윤곽에 가깝게 따라갈 수 있게 된다. 인덕터를 제작하기 위해 복수의 스트랜드 케이블을 사용하는 방법이 소위 리츠 와이어(Litz wire) 형태로 종래 기술에 공지이긴 하지만, 종래 기술의 케이블은 각각의 스트랜드 내에 표피효과를 포함하고 인덕터의 전체 단면 대부분에 전류가 통과하게 하기 위하여 독립적으로 절연된(individually insulated) 스트랜드를 사용한다. 표피효과는 컨덕터 단면의 주변 위에서 컨덕터를 통해 흐르는 전류가 집중되는 데 상응하며, 전류의 효율적인 전도 단면이 컨덕터의 단면보다 훨씬 더 작고 이에 따라 상기 효율적인 단면에 의해 전도된 전류의 밀도로 인한 줄 효과(Joule effect)로 인해 현저하게 가열되기가 쉽다. 전류의 주파수가 높으면 높을수록, 상기 효과가 더욱더 두드러진다. 따라서, 고주파에서 사용되는 컨덕터에서 특히 주목된다. 이 효과를 해결하기 위하여, 위에서 기술된 것과 같은 소위 리츠 와이어가 사용된다. 하지만, 이러한 케이블은 각각의 스트랜드의 개별적인 독립 절연체(insulator)에 의해 견뎌낼 수 있는 온도에 의해 제한되는 인덕터의 작동 온도가 제공되거나 이를 위해 일반적으로 사용되는 에폭시 수지 내의 절연체에 대해 약 180℃의 최대 온도가 제공된다. 효과가 놀랍게도, 절연 쉬쓰(sheath)로 개별적으로 코팅되지 않은 소위 미가공 스트랜드(bare strand)를 사용하면, 각각의 스트랜드 위에 절연 코팅이 없고 인덕터에 의해 가요성을 추가로 개선시키지 않기 때문에, 인덕터의 직경이 감소되는 동안, 인덕터의 온도에 가해지는 실질적인 제한 없이, 적당한 크기의(just as large) 전류 밀도가 통과할 수 있게 한다. 복수의 스트랜드 케이블의 외부를 절연하도록, 열저항을 가진(heat resistant) 절연 쉬쓰(841), 가령, 예를 들어, 실리카 섬유로부터 꼬여진 쉬쓰 형태의 절연 쉬쓰가 사용되는 것이 유리하다.
도 9a에서, 본 발명에 따른 장치의 한 대표적인 실시예에서, 폼은 딥 드로잉되며(deep drawing), 공동(920)을 가열시키기 위해 엔트리 평면과 공동의 바닥 사이에 있는 중간 평면에 인덕터가 배열된다. 이를 위하여, 중간 평면, 가령, 예컨대, 공동의 중앙 높이에 추가적인 인덕터(941)가 배열된다. 특히 인덕터가 공동(920)의 표면에 가깝게 위치되어야 하는 경우에는, 이러한 인덕터(941)를 수용하도록 구성된 중공부(940)에는 홈을 내기가(grooving) 어렵다. 이러한 상태에서, 중공부(940)는 드릴링에 의해, 특히 소위 3/4 비트 또는 건 드릴 비트(gun drill bit)를 사용하는 딥 드릴링(deep drilling) 공법에 의해 제작되는 것이 바람직하다. 도 9b에서, 상기 기술의 어려움에 따르면, 상기 중공부(940)가 공동(920)의 윤곽을 따라 제작되며, 분할 중심선(9410, 9420)을 가진 홀을 드릴링할 필요가 있게 되고, 여기서 하나 이상의 단부는 닫혀야만 된다는 사실이다. 드릴링된 홀의 교차점(9412)은 상기 영역에서 공동(920)의 에지들로부터 멀리 떨어져 위치되는데, 여기서 열효율은 원시적이고(primordial) 상기 교차점은 인덕터가 작은 곡률반경으로 굽어질 수 있도록 요구되는 환형 지점으로 구성된다. 이러한 결점을 해결하기 위하여, 공동(920)을 포함하는 블록 내에 형성된 하우징에 인서트(930)가 위치되며, 상기 인서트(930)는 인서트(930)가 인덕터를 형성하는 케이블에 대해 침투가능한 최소 곡률반경을 따라가는 원형의 중심선을 따라 연장되는 중공부(935)를 포함한다. 도 9c에서, 인서트(930)는 2개의 조립된 부분(931, 932)으로 형성되는 것이 바람직한데, 상기 부분들은 각각 밀링에 의해 형성된 절반의 홈(935)을 포함한다. 따라서, 열에너지원이 공간적으로 분포하고(spatial distribution) 유체가 폼 주위에서 순환되면, 공동(220)의 전체 표면에 걸쳐 온도가 일정하게 분포될 수 있게 하고 이와 동시에 공동의 에지(221) 위의 온도 구배(temperature gradient)를 급격하게 만듦으로써 공동의 가열 및 냉각 사이클이 매우 신속하게 수행될 수 있게 한다. 따라서, 수지의 용융 온도가 공동에서 일정하게 도달하며, 이에 따라 부분의 체적에 걸쳐 매트릭스(matrix)를 형성하는 열가소성 폴리머가 일정하게 분포될 수 있게 한다. 하지만, 상기 용융 온도는 상기 공동의 에지(221)를 초과해서는 도달하지 못하고, 이에 따라 부분의 비-전개 영역(121)에서 굽힘부(fold)가 형성되는 것을 방지하기 위해 에지 위에서 패브릭(fabric)이 늘어나고(tensioning) 미끄러지는(sliping)을 조절할 수 있게 한다.
도 6에서, 본 발명에 따른 장치의 바람직한 특징은 본 발명에 따른 방법의 도움으로 상기 부분을 제작하는 데 유용하다. 도 6a에 도시된, 상기 방법의 한 대표적인 실시예에서, 최종 복합재의 플라이(plies)를 형성하는 몇몇 층들이 직물 프리폼(600)을 구성하기 위해 적재된다(stacked). 처음의 2개의 층(611, 612)은 열가소성 폴리머로 분말화된(powdered) 예를 들어 천연 식물성 섬유, 가령, 아마(flax), 면(cotton) 또는 대마 섬유(hemp fiber)로 만든 패브릭, 상기 섬유들이 상기 폴리머로 둘러싸인(wrapped) 패브릭 또는 혼합된 열가소성 및 식물성 섬유를 포함하는 패브릭으로 형성된다. 비-제한적인 예로서, 열가소성 폴리머는 부분을 위해 필요한 성질들에 기초하여 다음 그룹으로부터 선택되는데, 이 그룹은:
- 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 또는 ABS;
- 폴리올레핀;
- 폴리부티렌 테레프탈레이트 또는 PBT;
- 폴리에틸렌이민 또는 PEI;
- 폴리에테르케톤 또는 PEK;
- 폴리에테르에테르케톤 또는 PEEK;
- 폴리페닐렌 설파이드 또는 PPS;
- 폴리아미드, 가령, 폴리카프로락탐 (PA6) 또는 폴리헥사메틸렌 아디파미드 (PA6-6)를 포함한다.
또 다른 비-제한적인 대표 실시예에서, 다음의 그룹으로부터 선택되는 생-소재(bio-sourced) 열가소성 폴리머가 사용되는 것이 바람직한데, 이 그룹은:
- 폴리아미드 (PA), 특히 PA11;
- 생-소재 폴리에틸렌 (PET);
- 폴리락틱 애시드 (PLA);
- 또는 생-소재 폴리에스테르를 포함한다.
상기 상이한 대표 실시예들에서, 열가소성 폴리머의 용융 온도는 100℃보다 크거나, 심지어 몇몇 경우에서는 200℃ 또는 300℃보다 더 크다. 하지만, 천연 섬유, 가령, 린넨 섬유는 120℃ 이상의 온도에서 파손되고 연소되기 쉬우며 상기 섬유 내에 함유된 습도는 100℃ 이상의 온도에서 증발되기가 쉽다. 이러한 구현 상의 어려움은 본 발명의 운동학에 의해 해결되는데, 상기 운동학은 특히 매트릭스를 형성하는 조립체를 가열하고 냉각시키기 위해 본 발명에 따른 장치에 의해 가능하다.
다시 도 6a를 보면, 제 3 층이 오직 장식 기능만을 가진 인쇄된 패브릭(printed fabric)으로 형성된다. 예를 들어, 제 3 층은 인쇄된 면 패브릭(printed cotton fabric)일 수 있다. 제 4 층(614)은 위에 나열된 폴리머들로부터 선택된 열가소성 필름인 것이 바람직하다.
또 다른 대표 실시예에서, 상이한 조성물로 구성된 폴리에틸렌(PET)으로 혼합된 섬유를 포함하는 패브릭 형태로 블랭크(blank)로부터 부분들을 형성하기 위해 본 발명에 따른 방법이 사용된다. 이러한 섬유의 조성에 있어서 차이점들로 인해 용융 온도가 달라진다. 상기 섬유들 전부 또는 일부분은 생-소재 폴리에틸렌으로부터 추출될 수 있다. 따라서, 공동(220) 내의 온도를 정확하게 조절하면 섬유의 오직 일부분 즉 최종 부분의 매트릭스를 형성하는 부분만 용융될 수 있게 하며, 그 외의 다른 섬유는 무결성(integrity)을 유지하고 부분을 감화하는 기능을 수행하게게 된다. 이러한 기능은 스택(stack) 내에 장식용 패브릭(decorative fabric)을 삽입함으로써 사용가능하다(compatible). 본 방법을 실행하는 데 있어서 상기와 같은 방법은 부분들을 수하물 제품(luggage products) 용도로 제작하는 데 특히 유용하다.
형성(forming) 동안에도 용융 온도에 도달하지 않는다 하더라도, PET 강화 섬유는 복합재의 매트릭스를 형성하는 폴리머의 용융 온도에서 변형될 수 있다. 따라서, 부분을 형성하는 데 있어서 어려움을 가중시키지 않고도 이러한 PET 섬유들의 존재만으로도 강화 정도가 올라갈 수 있다.
도 6b에서, 스택(611, 612, 613, 614)은 본 발명에 따른 장치의 다이(200) 위에 위치되며, 작은 부분들, 가령, 휴대폰용 보호 쉘(shell)에 대해 특별히 준비하지 않아도 된다. 예를 들어 트렁크 또는 가방의 바닥 또는 뚜껑을 형성하기 위해 상대적으로 큰 쉘이 필요한 경우, 패브릭 스택은 최종 부분에 대해 인쇄된 패브릭의 패턴 방향으로 구현하기 위해 용접 택(weld tack) 또는 심(seam)에 의해 서로에 대해 층들을 조립함으로써 고정화될 수 있다(stabilized). 다이(200)는 프레스 플레이트(press plate)(도시되지 않음) 중 한 프레스 플레이트 위에 배열된다. 상기 대표 실시예에서, 인쇄된 장식 패브릭(613)은, 인쇄된 면이 공동(220)의 바닥에 대해 회전되고 스택의 외부를 향해 위치되며 이에 따라 인쇄된 면이 부분의 오목한 면 위에서 보일 수 있도록 배열된다. 패브릭 스택이 다이(200) 위에 배열되면, 형성 및 경화 사이클이 시작된다.
도 7은 시간(710), 온도(712) 및 힘(711)에 관한 다이어그램으로서, 상기 형성 및 경화 사이클 동안 본 발명에 따른 장치의 밀폐력(730)과 공동 내의 온도(720)의 변화를 보여준다. 제 1 단계(740)는 본 발명에 따른 장치의 밀폐력이 0일 때(731) 주변 온도(721)에 있을 때 본 발명에 따른 장치의 다이(200) 위에 패브릭을 배치하는 단계이다.
제 2 단계(750) 동안, 패브릭 스택은 프레스 밀폐력(732)에서 본 발명에 따른 장치를 닫음으로써 다이(200)와 펀치(620) 사이에서 스탬핑된다(stamped).
도 6b에서, 펀치(620)는 다이(200)가 상부에 고정되는 플레이트의 맞은편에 있는 프레스(도시되지 않음)의 플레이트에 고정된다. 펀치(620)는 두 부분을 포함한다. 제 1 부분(621)은 공동(220)의 형태에 상호보완적인 형태를 가지며, 펀치(620)가 밑에 위치되고 다이와 접촉될 때 틈(e)만큼 거리가 떨어져 있다. 제 2 부분(622)은 제 1 부분(621) 위의 평면에서 연장되고 블랭크 홀더(blank holder)로 구성되는데, 상기 블랭크 홀더는 공동(220)의 엔트리 평면에 상응하는 매트릭스의 상측 부분과 상기 블랭크 홀더 사이에서 패브릭 스택(611, 612, 613, 614)의 에지들을 클램핑 고정하도록 구성된다. 블랭크 홀더로부터 돌출된 펀치(620)의 제 1 부분(621)은 실리콘으로 형성되는 것이 바람직하다. 프레스가 닫혀서 펀치(620)가 다이(200)에 가까이 위치될 때, 패브릭 스택의 중앙 부분은 공동(220) 내로 눌러서 패브릭 스택의 에지들은 블랭크 홀더와 공동의 에지들 사이에서 클램핑 고정된다. 따라서, 패브릭은 특히 비-전개 영역에서 연신되며(stretched) 이에 따라 상기 영역에서 주름(crease)이 형성되는 것이 방지된다.
다시 도 7을 보면, 스탬핑 단계(750) 동안, 프레스가 닫히고 난 뒤, 부분의 매트릭스를 형성하는 열가소성 재료의 용융 온도(723)와 같거나 이 용융 온도(723)보다 더 큰 온도까지 유도 가열(induction heating) 시킴으로써, 공동의 온도는 적어도 2℃ s- 1와 동일한 가열 속도로 매우 빠르게 증가되는데, 공구의 밀폐 압력은 일정한 상태로 유지된다. 예를 들어, 용융 온도가 185℃인 PA11 타입의 열가소성 매트릭스를 사용하는 경우, 온도는 60초 만에 도달될 수 있다.
스탬핑 단계(750) 후에는 공동이 수지의 용융 온도(723)에서 유지되고 몰드 밀폐력이 최대값(732)에 유지될 때 고정 단계(760)가 수행된다. 이 고정 단계(760)는 약 30초 동안 지속되는 것이 바람직하다.
고정 단계(760)의 끝부분에서, 유도 가열이 차단되며(interrupted) 폼(210)을 신속하게 냉각시킬 수 있도록 프레임(230)의 도관(331, 332) 내의 유체 순환이 복원된다(restored). 몰드의 밀폐력은 냉각 단계(770) 동안 유지되어 부분을 경화할 수 있게 한다. 공동의 온도가 열가소성 수지의 유리 전이 온도(722)보다 더 낮을 때 상기와 같이 경화에 도달한다. 냉각 단계는 공구가 열리고 부분이 떼어지기(stripped off)(780) 전에 주변 온도(721)까지 계속된다. 이를 위하여, 대량 제작 공정에 대해, 공구 다이(200)는 분리과정을 자동화하는 수단(도시되지 않음)을 가진다.
그 뒤, 부분은 트리밍 스테이션(trimming station)으로 전달된다. 도 6c에서 볼 수 있는 것과 같이, 형성 및 경화 공정의 끝부분에서, 떼어진 블랭크는 경화된 부분(600)을 나타내고 에지에서는 경화되지 않은 패브릭 부분을 나타낸다. 트리밍 단계는 이러한 경화되지 않은 에지들을 제거하는 것을 목적으로 한다.
상기 트리밍 단계는 형성 및 경화 단계 동안 사용되는 프레스에 가까운 프레스 위에 장착된 커팅 공구에 의해 또는 기계가공(machining), 가령, 예컨대, 수치제어식 기계장치의 밀링가공(milling)에 의해 수행될 수 있다. 이러한 실시예에서, 블랭크는 경화된 부분(600) 내에 위치된 윤곽(640)을 따라 트리밍된다. 따라서, 블랭크의 경화된 부분(600)의 플랜지식 에지들은 경화된 부분 내에서 상기 에지들을 트리밍하기 위해 최종 부분의 에지들보다 더 넓다.
도 6d에서, 부분(100)은 트리밍 단계의 끝부분에서 종료된다(finished). 상기 대표 실시예에서, 장식 면(650)은 부분의 오목한 면 위에서 부분의 외측면에 위치된다. 이러한 장식은 수지의 한 층 밑에서 부분의 두께 내에 통합된다(integrated). 따라서, 최종 부분의 표면 위에 인쇄함으로써 장식보다 훨씬 더 강력하다.
다시 도 6b를 보면, 인덕터(241, 242)는 공동에 매우 가까이 위치되며, 이러한 성질과 가열 및 냉각의 고 운동학(high dynamics)을 조합하면, 공동 내에 위치된 패브릭 스택의 일부분에서 열가소성 매트릭스가 용융하도록 설정할 수 있으며 스택의 에지들은 매트릭스의 용융 온도 이하에 유지될 수 있게 한다.
공동(220) 내에 위치된 전체 패브릭은 2분 미만의 시간 동안 100℃ 이상의 온도에 유지된다. 이것은 높은 온도에서 짧게 유지되며, 공동의 전체 표면에 걸쳐 일정한 온도와 조합하면, 장식 패브릭(613)과 강화 패브릭(611, 612)의 섬유가 변색되거나 연소되지 않도록 보장할 수 있으며, 강화 패브릭(611, 612)과 인쇄된 장식 패브릭(613)의 섬유 내에 함유된 습도가 증발하는 것에 대해 어떠한 결점도 없고 수지는 부분의 체적에 걸쳐 균일하게 분포될 수 있다. 전체 사이클 동안 공동의 표면에 걸쳐 온도가 균일하면 특히 표면 상태에 있어서 부분의 표면의 균일한 외관을 구현할 수 있게 된다. 도 9에 도시된 실시예는 작은 연결 반경을 가진 영역에서 코팅된 중공부를 용이하게 형성할 수 있게 한다.
본 발명에 따른 장치의 한 대표 실시예인 도 10에서, 폼을 형성하는 블록(420)은 전기전도성 비-자성 재료로 형성된다. 비-제한적인 예로서, 상기 블록(420)은 구리(Cu) 또는 구리 및 베릴륨(Be) 합금으로 형성된다. 또 다른 대표 실시예에서, 상기 블록은 알루미늄 합금으로 형성된다. 이 재료들은 높은 열 및 자기 전도성을 가진다. 이 실시예에서, 인덕터(241, 242)를 수용하는 중공부를 형성하는 홈(440)의 표면은 강자성 재료, 가령, 예를 들어, 니켈 또는 비철합금 내에 형성된 코팅(1040)에 의해 덮힌다(covered). 따라서, 고주파에서 교류전류가 인덕터(241, 242) 내에 흐를 때, 상기 코팅(1040)은 유도에 의해 가열되고 열을 블록(420)에 전달하여, 전도에 의해 공동 내에 위치된 부분에 전달된다. 상기 실시예에서 블록(420)의 재료의 높은 열전도성으로 인해, 공동의 전체 표면에 걸쳐 온도가 빠르게 균일하게 된다.
위에서 기술한 대표 실시예들은 본 발명이 원하는 목적을 구현하게 하는데; 특히, 본 발명에 따른 장치로 인해 공동이 균일하고 신속하게 가열될 수 있게 하고, 이에 따라 열가소성 매트릭스 내에 식물기원(plant origin)의 섬유를 포함하는 복합 부분들을 제작할 수 있게 한다.
Claims (13)
- 스탬핑에 의해 섬유 플라이의 비경화된 스택으로 이루어진 직물 프리폼(textile preform)을 형성 및 경화하기 위한 장치에 있어서,
부분의 형태에 상응하는 공동(220)을 포함하는 폼(210)을 포함하는 다이, 상기 폼은 공동의 엔트리 평면과 공동의 바닥 사이에서 길이 방향으로 연장되고 프레임 내부로 삽입되며, 상기 프레임(230)은 비-자성 재료로 형성되고, 상기 폼은 공동이 절단되는 블록과 상기 블록을 고정하는 베이스를 포함하고, 상기 블록은 비-자성 금속성 재료로 형성되고 상기 베이스는 비-자성 재료로 형성되며;
상기 베이스와 블록 사이에서 중공부 내에서 연장되는 2개의 인덕터를 포함하는 폼의 유도 가열 수단, 상기 2개의 인덕터가 연장되는 블록의 중공부는 강자성 재료(ferromagnetic material)의 코팅층으로 코팅되고, 각 인덕터는 공동의 엔트리 평면에 평행하고 상기 엔트리 평면과 공동의 바닥 사이에 위치되는 상이한 높이에서 평면의 폼 내에 감김부(winding)를 형성하고;
공동의 엔트리 평면과 폼의 에지를 냉각시키도록 구성된 도관을 포함하는 다이를 냉각시키기 위한 냉각 수단;
다이 내에 있을 때 부분의 형태에 상응하며 미리 정해진 틈(gap) 값에서 공동으로부터 떨어져 있는 돌출 부분과 상기 돌출 부분위로 연장되는 제 2 부분을 포함하는 펀치를 포함하여 구성되고,
상기 펀치는 블랭크 홀더로 구성되고, 상기 블랭크 홀더는 다이를 향한 펀치의 이동에 응답하여 상기 폼의 엔트리 평면상의 블랭크 홀더와 다이 사이에서 직물 프리폼의 에지를 클램핑 고정하고;
상기 직물 프리폼은 삼면체의 코너 피팅 연결부(corner fitting connection)에 의해 연결된, 닫힌 윤곽을 가진 4개의 플랜지식 에지(flanged edge)를 포함하는 비-전개식 해프 쉘(half shell) 형태의 부분 내로 열가소성 폴리머와 함께 주입된 연속사를 포함하고,
상기 냉각 수단과 유도 가열 수단은 공동을 가열하도록 구성되어, 상기 열가소성 폴리머의 용융온도가 상기 공동 내에 균일하게 도달하나, 상기 용융온도가 폼의 상부 평면과 공동 사이의 교차선(intersection)에서 상기 공동의 에지 위의 엔트리 평면에 도달하지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 직물 프리폼을 형성하고 경화하기 위한 장치. - 제1항에 있어서, 유도 가열 수단은 공동의 바닥과 폼의 바닥 사이에서 연장되는 중공부내의 하나이상의 감김부를 형성하는 인덕터를 포함하는 것을 특징으로 하는 직물 프리폼을 형성하고 경화하기 위한 장치.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서, 인덕터는 복수의 스트랜드가 꼬여진 구리 케이블로 형성되며 상기 스트랜드는 미가공(bare)인 것을 특징으로 하는 직물 프리폼을 형성하고 경화하기 위한 장치.
- 제1항에 있어서, 폼은 인덕터를 수용하도록 구성된 중공부를 형성하는 분할 중심선을 가진 2개의 보어를 포함하며, 두 보어 사이의 중공부는 가요성의 인덕터에 꼭 맞는 연결 반경을 가진 중공부를 포함하는 추가 부분에 의해 연속으로 형성되는 것을 특징으로 하는 직물 프리폼을 형성하고 경화하기 위한 장치.
- 삭제
- 제1항에 있어서, 폼의 블록은 구리 및 구리 합금으로부터 선택된 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 직물 프리폼을 형성하고 경화하기 위한 장치.
- 제1항에 있어서, 폼의 블록은 알루미늄 및 알루미늄 합금으로부터 선택된 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 직물 프리폼을 형성하고 경화하기 위한 장치.
- 제1항에 따른 장치를 사용하여 구현되고, 식물기원의 연속사로 열가소성 매트릭스 및 섬유 강화재를 포함하는 라미네이트 복합재로 형성된, 닫힌 윤곽과 4개의 플랜지식 에지를 가진 부분을 제작하기 위한 방법에 있어서,
상기 방법은:
(a) 열가소성 폴리머로 형성된 패브릭(fabric) 내에서 경화되지 않은 블랭크(unconsolidated blank)를 커팅하는 단계;
(b) 제1항에 따른 장치의 공동 위에 상기 블랭크를 배열하는 단계;
(c) 공동의 주변 위에서 블랭크의 에지를 고정시키고 다이와 펀치 사이의 틈(e) 내에 프레싱된 블랭크를 고정시키는 동안, 펀치를 하부로 밀어 공동 내로 이동시킴으로써 상기 블랭크를 스탬핑하는 단계;
(d) 상기 공동의 주변 위에 고정된 에지 위에서 상기 폴리머의 용융 온도에 도달하지 않고도 틈 내의 압력을 유지하면서, 열가소성 폴리머의 용융 온도 또는 용융 온도보다 높은 온도에 도달하도록 2℃/s 이상의 가열 속도로 공동 내에 위치된 블랭크 부분을 가열시키는 단계;
(e) 틈 내의 압력을 유지하면서 폴리머의 유리 전이 온도 보다 낮도록 2℃/s이상의 냉각 속도로 공동을 냉각시키는 단계; 및
(f) 공동으로부터 펀치를 분리시켜 부분을 떼어내는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 닫힌 윤곽과 4개의 플랜지식 에지를 가진 부분을 제작하기 위한 방법. - 제11항에 따른 방법을 사용하여 얻어진 부분(part)에 있어서,
상기 부분은 닫힌 윤곽을 가진 4개의 플랜지식 에지를 포함하며, 식물기원의 천연 섬유로 형성된 30% 이상의 연속사를 포함하는 섬유 강화 플라이 및 열가소성 폴리머 내에 형성된 매트릭스를 포함하는 라미네이트 복합재로 형성되고, 인쇄된 패브릭으로 형성되고 라미네이션(lamination) 내에 통합된 장식 플라이를 포함하며, 상기 장식 플라이는 매트릭스를 형성하는 폴리머에 의해 완전히 덮혀지는 것을 특징으로 하는 부분. - 제12항에 있어서, 열가소성 매트릭스는 제 1 생-소재 PET로 형성되며, 강화 섬유는 제 1 PET의 용융 온도 보다 높은 용융 온도를 가진 제 2 생-소재 PET로 형성된 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 부분.
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