KR102209998B1 - 시트 제조장치 및 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 섬유를 단섬유로 컷팅하여 분산시키는 제1 컷팅부와 제1 컷팅부의 후방에서 섬유를 장섬유로 컷팅하여 분산시키는 제2 컷팅부를 통해 베일층의 상부에는 스킨성형을 위한 장섬유층을 적층하고 베일층의 하부에는 체결구조 성형을 위한 단섬유층을 적층하여 SMC 시트를 제조함에 따라 SMC 시트의 성형성과 체결성을 향상하여 SMC 시트의 제조시간과 제조비용을 절감하고, SMC 시트 제조장치의 소형화를 통해 공간활용도를 극대화하며, SMC 시트의 생산성을 향상하고 가공품질을 극대화할 수 있는 SMC 시트 제조장치 및 제조방법과 SMC 시트에 관한 것이다.

Description

시트 제조장치 및 제조방법{Manufacturing apparatus and method of sheet}

본 발명은 시트 제조장치 및 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 섬유를 단섬유로 컷팅하여 분산시키는 제1 컷팅부와 제1 컷팅부의 후방에서 섬유를 장섬유로 컷팅하여 분산시키는 제2 컷팅부를 통해 베일층의 상부에는 스킨성형을 위한 장섬유층을 적층하고 베일층의 하부에는 체결구조 성형을 위한 단섬유층을 적층하여 SMC 시트를 제조함에 따라 SMC 시트의 성형성과 체결성을 향상하여 SMC 시트의 제조시간과 제조비용을 절감하고, SMC 시트 제조장치의 소형화를 통해 공간활용도를 극대화하며, SMC 시트의 생산성을 향상하고 가공품질을 극대화할 수 있는 SMC 시트 제조장치 및 제조방법과 SMC 시트에 관한 것이다.

전세계적으로 전기자동차의 수요가 증가하고 있고, 특히 중국은 국가적인 차원의 전폭적 지원에 힘입어 비약적으로 성장하고 있으며, 가장 큰 시장이다.

이러한 전기자동차 시장의 성장에 따라 소비자의 요구사항도 함께 증대하여 각국의 완성차 업체에서도 이와 같은 소비자의 요구사항을 반영하기 위해 노력하고 있는데 주된 요구사항 중 하나로 연비 개선을 들 수 있다.

특히, 전기자동차(HEV, PHEV, EV, 수소연료전지차 등)의 경우 1회 충전으로 주행가능한 거리를 높이기 위해 차량의 중량절감, 배터리 용량증대 등 많은 부분에 있어 연구 및 투자를 집중하고 있다.

이와 같이 전기자동차의 중량 절감을 위해 부품단위별로도 내구성은 높이면서 경량화를 증대시킬 수 있는 경량화소재를 적용하려는 시도가 활발하게 이루어지고 있으며, 그 일환으로 열경화성수지 특히, SMC(유리섬유가 함유된 불포화폴리에스테르)가 활용되고 있다.

일반적으로 SMC(Sheet Moding Compound)는 열경화성 수지로 이루어지는 시트 본체에 유리 단섬유 등을 분산시킨 다음 가압 성형하여 시트 형태로 제조하는 것으로, 성형이 용이하기 때문에, 주택 관련부품, 자동차 관련부품, 그 밖의 공업부품을 제조하는 복합재료로서 널리 이용되고 있다.

이러한 SMC는 점도가 높고 점착성이 없으며 성형성이 뛰어난 시트상 성형재료로서, 밀도에 비하여 성형 후의 기계적강도가 우수하며 가격도 저렴하여 그 수요가 점차 증가하고 있다.

그런데 SMC는 내부식성, 성형성이 뛰어난데 반하여, 대량생산의 경우 강판에 비하여 값이 비싸고 강도가 떨어지며, 온도에 민감한 편이다. 또한, 재료로 사용되는 열경화성 수지 조성물의 경우, 비중이 커서 중량이 무겁고 별도의 도금과정 등이 필요하여 비경제적인 문제가 있다.

이에 따라, SMC가 강판에 대처할 만한 경쟁성 있는 재료가 되기 위하여, 성형시간의 단축으로 인한 가격 다운과 획기적인 경량화를 통한 고강성을 갖는 저비중 SMC가 개발된 바 있다. 이러한 저비중 SMC는 일반적인 열경화성 수지조성물에 사용중인 무기충진제의 일부를 저비중 충진제로 대체한 것이다.

또한, 종래 SMC는 분산성 조절없이 서로 응집된 섬유가닥을 커팅한 상태에서 직접 수지에 투입하여 제조되기 때문에 고가의 섬유함량을 증가시킨다고 해도 낮은 수지 함침성으로 인해 높은 물성 구현이 매우 어려운 실정이다.

이와 같은 SMC시트는 복합소재인 불포화 폴리에스테르수지에 증점제, 억제제, 촉매, 지연제, 경화제 등을 일정비율로 혼합한 후 화이버를 함침시켜 시트형태로 인출한다. 이렇게 인출된 SMC시트를 열 프레스나 금형을 이용하여 다양한 형태로 성형함으로써 건축 내장재나 산업패널에 적용된다.

그러나, 이 APP필름만으로 제조된 시트는 열이나 압력에 취약하다. 따라서 종래의 SMC시트는 제조공정에서 직접열이나 압력을 가하여 성형할 수 없다. 이에 따라 시트로 인출한 후 별도의 열프레스 공정이나 금형을 이용하여 제품을 성형해야 하는 번거로운 문제점이 있었다.

즉, 종래의 SMC 시트 제작공정은 시트 인출후 성형까지 제조공정이 길어지고 제조공정이 복잡하며, 별도의 성형을 위한 설비가 필요함으로써 시설비에 대한 부담이 높아 비효율적인 문제점이 있었다.

도 1에 도시된 것처럼, 종래 시트, 특히 SMC 시트(2)는 하부 필름층(3)의 상부에 섬유(fiber, 8)와 수지가 혼합된 섬유층(4)이 적층되고, 섬유층(4)의 상부에 상부 필름층(3)이 적층된다.

종래 도 1에 도시된 것과 같은 구조를 SMC 시트(2)는 체결구조와 스킨구조를 갖는 대쉬보드 가뉘쉬, 패들 쉬프터, 및/또는 사이드 미러커버와 같은 성형품을 제조하기 위해서 도 2와 같이 SMC 시트(2)를 압축하는 스킨 성형을 통해 1차적으로 스킨(5)을 형성한다. 이후, 도 3에 도시된 것처럼, 스킨(5)을 금형에 삽입하고, 별도의 사출소재(6)를 활용하여 2차적으로 체결구조 성형을 수행한다. 이후, 도 4에 도시된 것처럼, 상부에 클리어코팅(7)과 함께 3차적으로 클리어 오버몰딩 성형을 수행하여 성형품이 성형된다.

이처럼, 종래 시트 제조장치 및 제조방법과 시트는 단순히 상부 필름층, 섬유층, 및 하부 필름층의 구조로 형성됨에 따라 성형성과 체결성이 저하되어 체결구조와 스킨구조를 갖는 대쉬보드 가뉘쉬, 패들 쉬프터, 및/또는 사이드 미러커버와 같은 성형품을 제조하기 위해서 1차적으로 스킨성형, 2차적으로 체결구조 성형, 3차적으로 클리어 오버몰딩 성형의 3단계의 성형을 수행해야 함에 따라 제조공정이 복잡하여 제조시간과 제조비용이 증가하는 문제점이 있었다.

또한, 종래 시트 제조장치 및 제조방법과 시트는 3단계 성형을 수행해야 함에 따라 복잡한 제조공정에 의해 성형품과 제조된 시트의 가공품질이 저하되어 소비자의 불만과 작업자의 불만을 초래하는 문제점이 있었다.

더욱이, 종래 시트 제조장치 및 제조방법과 시트는 제조장치의 구조가 복잡하고 최적화된 설계로 형성되지 않아 장비의 크기가 증대하여 설치비용과 설치시간이 증가되고, 공간활용도가 감소하며, 유지비용이 증가하는 문제점이 있었다.

게다가, 종래 시트 제조장치 및 제조방법과 시트는 섬유층이 1개만 형성되어 내구성과 강성이 저하되고, 박리가 발생하여 자원낭비를 초래하는 문제점이 있었다.

대한민국 특허공개공보 제10-2012-0134830호 대한민국 특허공개공보 제10-2017-0103131호 대한민국 특허등록공보 제10-2045311호 대한민국 특허공개공보 제10-2011-0069327호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 섬유를 단섬유로 컷팅하여 분산시키는 제1 컷팅부와 제1 컷팅부의 후방에서 섬유를 장섬유로 컷팅하여 분산시키는 제2 컷팅부를 통해 베일층의 상부에는 스킨성형을 위한 장섬유층을 적층하고 베일층의 하부에는 체결구조 성형을 위한 단섬유층을 적층하여 SMC 시트를 제조함에 따라 SMC 시트의 성형성과 체결성을 향상하여 SMC 시트의 제조시간과 제조비용을 절감하고, SMC 시트 제조장치의 소형화를 통해 공간활용도를 극대화하며, SMC 시트의 생산성을 향상하고 가공품질을 극대화할 수 있는 SMC 시트 제조장치 및 제조방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 섬유를 단섬유로 컷팅하여 분산시키는 제1 컷팅부와 제1 컷팅부의 후방에서 섬유를 장섬유로 컷팅하여 분산시키는 제2 컷팅부를 통해 베일층의 상부에는 스킨성형을 위한 장섬유층을 적층하고 베일층의 하부에는 체결구조 성형을 위한 단섬유층을 적층하여 SMC 시트를 제조하여 SMC 시트의 성형성과 체결성을 향상하여 기존의 3단계를 거친 스킨성형, 체결구조 성형, 및 클리어 오버몰딩 성형을 1회로 성형이 가능함에 따라 SMC 시트의 제조시간과 제조비용을 절감하고, SMC 시트의 생산성과 안정성 및 신뢰성을 증대시키며, SMC 시트의 내구성과 강성을 증대시킬 수 있는 SMC 시트 제조장치 및 제조방법과 SMC 시트를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 시트 제조장치는 섬유를 공급하는 섬유 공급부; 제1 필름을 공급하는 제1 필름 공급부; 상기 제1 필름 공급부의 후방에 설치되어 상기 제1 필름의 상부에 도포되는 제1 수지를 공급하는 제1 수지 공급부; 상기 제1 수지 공급부의 후방에 설치되어 상기 섬유 공급부에서 공급되는 섬유를 일정한 길이의 단섬유로 컷팅하는 제1 컷팅부; 상기 제1 컷팅부의 후방에 설치되어 상기 제1 필름의 상부에 도포된 제1 수지와 상기 제1 컷팅부에 의해 컷팅되어 분산된 단섬유의 상부에 적층되는 베일을 공급하는 베일 공급부; 상기 베일 공급부의 후방에 설치되어 상기 섬유 공급부에서 공급되는 섬유를 일정한 길이로 컷팅하되, 상기 제1 컷팅부에서 컷팅되는 섬유의 길이보다 긴 장섬유로 컷팅하는 제2 컷팅부; 상기 제2 컷팅부의 후방에 설치되어 상기 베일의 상부에 상기 제2 컷팅부에 의해 컷팅되어 분산된 장섬유의 상부에 적층되는 제2 필름을 공급하는 제2 필름 공급부; 상기 제2 필름 공급부를 통해 공급되는 제2 필름의 하부에 도포되는 제2 수지를 공급하는 제2 수지 공급부; 및 상기 제2 필름 공급부의 후방에 설치되어 순차적으로 적층된 상기 제1 필름, 상기 제1 수지, 상기 단섬유, 상기 베일, 상기 장섬유, 상기 제2 수지, 및 상기 제2 필름을 압착하여 함침시키는 합지부;를 포함할 수 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 시트 제조장치는 제1 필름을 공급하는 제1 필름 공급부; 상기 제1 필름 공급부의 후방에 설치되어 상기 제1 필름의 상부에 도포되는 제1 수지를 공급하는 제1 수지 공급부; 상기 제1 수지 공급부의 후방에 설치되어 공급되는 섬유를 일정한 길이의 단섬유로 컷팅하는 제1 컷팅부; 상기 제1 컷팅부의 후방에 설치되어 상기 제1 필름의 상부에 도포된 제1 수지와 상기 제1 컷팅부에 의해 컷팅되어 분산된 단섬유의 상부에 적층되는 베일을 공급하는 베일 공급부; 상기 베일 공급부의 후방에 설치되어 공급되는 섬유를 일정한 길이로 컷팅하되, 상기 제1 컷팅부에서 컷팅되는 섬유의 길이보다 긴 장섬유로 컷팅하는 제2 컷팅부; 상기 제2 컷팅부의 후방에 설치되어 상기 베일의 상부에 상기 제2 컷팅부에 의해 컷팅되어 분산된 장섬유의 상부에 적층되는 제2 필름을 공급하는 제2 필름 공급부; 상기 제2 필름 공급부를 통해 공급되는 제2 필름의 하부에 도포되는 제2 수지를 공급하는 제2 수지 공급부; 및 상기 제2 필름 공급부의 후방에 설치되어 순차적으로 적층된 상기 제1 필름, 상기 제1 수지, 상기 단섬유, 상기 베일, 상기 장섬유, 상기 제2 수지, 및 상기 제2 필름을 압착하여 함침시키는 합지부; 및 상기 합지부의 후방에 설치되어 상기 합지부를 통해 합지된 시트를 권취하는 권취부;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 시트 제조장치의 바람직한 다른 실시예에서, 시트 제조장치의 상기 제1 컷팅부와 상기 제2 컷팅부는 각각 외형을 형성하는 하우징부; 상기 하우징부에 설치되어 상기 섬유 공급부로부터 공급되는 섬유를 상기 하우징부의 내부로 인입시키는 투입부; 상기 하우징부에 회전 가능하게 설치되어 상기 섬유 공급부에서 공급되는 섬유를 이동시키는 러버롤; 및 상기 하우징부에 회전 가능하게 설치되어 상기 러버롤과 접촉을 통해 상기 러버롤에 의해 이동하는 섬유를 일정한 길이로 컷팅하는 커터롤;을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 시트 제조장치의 바람직한 다른 실시예에서, 시트 제조장치의 상기 제1 컷팅부와 상기 제2 컷팅부는 각각 상기 러버롤에 인접한 상태로 회전 가능하게 설치되어 상기 투입부를 통해 투입된 섬유가 상기 러버롤에 의해 이동 가능하도록 상기 투입부를 통과한 섬유를 가이드하는 가이드롤; 및 상기 러버롤과 상기 커터롤의 하부에 이격된 상태로 회전 가능하게 설치되어 상기 러버롤과 상기 커터롤을 통해 컷팅된 섬유를 분산시키는 분산부;를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 시트 제조장치의 바람직한 다른 실시예에서, 시트 제조장치의 상기 커터롤은 회전축 방향으로 연장된 원기둥 형상으로 형성되는 본체부; 상기 본체부의 둘레면에 일정 간격으로 함입 형성되는 함입부; 및 상기 함입부에 삽입 설치되는 블레이드부;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 시트 제조장치의 바람직한 다른 실시예에서, 시트 제조장치의 상기 커터롤은 상기 함입부의 내부에 고정 설치되어 상기 블레이드부를 지지하는 가이드부; 및 상기 함입부의 내부에 고정 설치되어 상기 블레이드부를 탄성 가압하는 가압부;를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 시트 제조방법은 섬유 공급부에서 섬유를 공급하는 단계; 제1 필름 공급부에서 제1 필름을 공급하는 단계; 제1 수지 공급부에서 제1 필름의 상부에 도포되는 제1 수지를 공급하는 단계; 상기 섬유 공급부에서 공급되는 섬유를 제1 컷팅부에서 일정한 길이의 단섬유로 컷팅하는 단계; 상기 제1 필름의 상부에 도포된 제1 수지와 상기 제1 컷팅부에 의해 컷팅되어 분산된 단섬유의 상부에 적층되는 베일을 베일 공급부에서 공급하는 단계; 상기 섬유 공급부에서 공급되는 섬유를 상기 제1 컷팅부에서 컷팅되는 섬유이 길이보다 길게 형성되도록 제2 컷팅부에서 일정한 길이의 장섬유로 컷팅하는 단계; 상기 베일의 상부에 상기 제2 컷팅부에 의해 컷팅되어 분산된 장섬유의 상부에 적층되는 제2 필름을 제2 필름 공급부에서 공급하는 단계; 상기 제2 필름 공급부를 통해 공급되는 제2 필름의 하부에 제2 수지를 도포하기 위해 제2 수지 공급부에서 제2 수지를 공급하는 단계; 및 순차적으로 적층된 상기 제1 필름, 상기 제1 수지, 상기 단섬유, 상기 베일, 상기 장섬유, 상기 제2 수지, 및 상기 제2 필름을 합지부에서 압착하여 함침시키는 단계;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 시트 제조방법의 바람직한 실시예에서, SMC 시트의 제조방법은 상기 합지 단계 이후에 상기 합지부에서 합지된 시트를 권취부에서 권취하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 시트는 제1 필름층; 제1 수지 및 일정한 길이로 절단된 단섬유가 혼합된 상태로 상기 제1 필름층의 상부에 적층되는 단섬유층; 상기 단섬유층의 상부에 적층되는 베일층; 및 제2 수지 및 상기 단섬유층에 혼합된 일정한 길이로 절단된 단섬유보타 긴 길이를 갖도록 절단된 장섬유가 혼합된 상태로 상기 베일층의 상부에 적층되는 장섬유층;을 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 다른 실시예에 따른 시트는 제1 수지 및 일정한 길이로 절단된 단섬유가 혼합된 단섬유층; 상기 단섬유층의 상부에 적층되는 베일층; 제2 수지 및 상기 단섬유층에 함유된 단섬유보다 긴 길이를 갖도록 절단된 장섬유가 혼합된 상태로 상기 베일층의 상부에 적층되는 장섬유층; 및 상기 장섬유층의 상부에 적층되는 제2 필름층;을 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 시트는 제1 필름층; 제1 수지 및 유리섬유, 탄소섬유 또는 아라미드 섬유를 일정한 길이로 절단한 단섬유가 혼합된 상태로 상기 제1 필름층의 상부에 적층되는 단섬유층; 상기 단섬유층의 상부에 적층되는 베일층; 및 제2 수지 및 상기 단섬유층에 혼합된 일정한 길이로 절단된 단섬유보다 긴 길이를 갖도록 유리섬유, 탄소섬유 또는 아라미드 섬유가 절단된 장섬유를 혼합한 상태로 상기 베일층의 상부에 적층되는 장섬유층; 및 상기 장섬유층의 상부에 적층되는 제2 필름층;을 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 성형품은 청구항 제1항 내지 청구항 제6항 중 어느 한 항에 따른 시트 제조장치로 형성된 시트로 제조되는 대쉬보드 가니쉬, 패들쉬프터, 사이드 미러커버일 수 있다.

본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 다른 실시예에 따른 성형품은 청구항 제7항 또는 청구항 제8항 중 어느 한 항에 따른 시트 제조방법으로 형성된 시트로 제조되는 대쉬보드 가니쉬, 패들쉬프터, 사이드 미러커버일 수 있다.

본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 성형품은 청구항 제9항 내지 청구항 제11항 중 어느 한 항에 따른 시트로 제조되는 대쉬보드 가니쉬, 패들쉬프터, 사이드 미러커버일 수 있다.

본 발명에 의한 시트 제조장치 및 제조방법과 시트는 섬유를 단섬유로 컷팅하여 분산시키는 제1 컷팅부와 제1 컷팅부의 후방에서 섬유를 장섬유로 컷팅하여 분산시키는 제2 컷팅부를 통해 베일층의 상부에는 스킨성형을 위한 장섬유층을 적층하고 베일층의 하부에는 체결구조 성형을 위한 단섬유층을 적층하여 SMC 시트를 제조함에 따라 SMC 시트의 성형성과 체결성을 향상하여 SMC 시트의 제조시간과 제조비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의한 시트 제조장치 및 제조방법과 시트는 제1 컷팅부, 제2 컷팅부, 제1 수지 공급부, 제2 수지 공급부 등 각 구성요소를 최적으로 배치하고 설계하여 SMC 시트 제조장치의 소형화를 통해 공간활용도를 극대화하고, SMC 시트의 생산성을 향상하며 가공품질을 극대화할 수 있는 효과가 있다.

더욱이, 본 발명에 의한 시트 제조장치 및 제조방법과 시트는 섬유를 단섬유로 컷팅하여 분산시키는 제1 컷팅부와 제1 컷팅부의 후방에서 섬유를 장섬유로 컷팅하여 분산시키는 제2 컷팅부를 통해 베일층의 상부에는 스킨성형을 위한 장섬유층을 적층하고 베일층의 하부에는 체결구조 성형을 위한 단섬유층을 적층하여 SMC 시트를 제조하여 SMC 시트의 성형성과 체결성을 향상하여 기존의 3단계를 거친 스킨성형, 체결구조 성형, 및 클리어 오버몰딩 성형을 1회로 성형이 가능함에 따라 SMC 시트의 제조시간과 제조비용을 절감할 수 있는 효가가 있다.

게다가, 본 발명에 의한 시트 제조장치 및 제조방법과 시트는 SMC 시트의 생산성과 안정성 및 신뢰성을 증대시키며, SMC 시트의 내구성과 강성을 증대시켜 소비자의 만족도를 향상하고, 수출증대를 도모할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 SMC 시트의 모식도이다.
도 2는 종래 SMC 시트를 압축하여 스킨을 형성하는 스킨 성형에 대한 모식도이다.
도 3은 도 2의 스킨 성형 이후에 스킨과 사출소재를 활용한 체결구조 성형에 대한 모식도이다.
도 4는 도 3의 스킨인서트 성형 및 구조 성형 이후에 클리어 오버몰딩 성형에 대한 모식도이다.
도 5는 본 발명에 의한 시트의 모식도이다.
도 6은 본 발명에 의한 시트를 활용하여 스킨성형, 체결구조 성형, 및 클리어 오보몰딩 성형이 일체로 수행되는 모식도이다.
도 7은 본 발명에 의한 시트 제조장치에 대한 구성도를 나타낸다.
도 8은 본 발명에 의한 시트 제조장치의 제1 컷팅부와 제2 컷팅부의 정면도를 나타낸다.
도 9는 도 8에 도시된 제1 컷팅부와 제2 컷팅부의 개략 구성도를 나타낸다.
도 10은 도 9의 A부분의 상세도를 나타낸다.
도 11은 도 10의 B부분의 상세도를 나타낸다.
도 12는 본 발명에 의한 시트 제조방법의 절차도를 나타낸다.
도 13 내지 도 15는 본 발명에 의한 시트 제조장치와 시트 제조방법으로 성형된 성형품의 일례를 나타낸다.

이하, 본 발명의 실시예에 의한 시트 제조장치 및 시트 제조방법과 시트의 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시 예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장될 수 있다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며, 따라서 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다 (comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

도 5는 본 발명에 의한 시트의 모식도이고, 도 6은 본 발명에 의한 시트를 활용하여 스킨성형, 체결구조 성형, 및 클리어 오보몰딩 성형이 일체로 수행되는 모식도이다. 도 7은 본 발명에 의한 시트 제조장치에 대한 구성도를 나타낸다. 도 8은 본 발명에 의한 시트 제조장치의 제1 컷팅부와 제2 컷팅부의 정면도를 나타낸다. 도 9는 도 8에 도시된 제1 컷팅부와 제2 컷팅부의 개략 구성도를 나타낸다. 도 10은 도 9의 A부분의 상세도를 나타내고, 도 11은 도 10의 B부분의 상세도를 나타낸다. 도 12는 본 발명에 의한 시트 제조방법의 절차도를 나타낸다. 도 13 내지 도 15는 본 발명에 의한 시트 제조장치와 시트 제조방법으로 성형된 성형품의 일례를 나타낸다.

이하에서 사용되는 용어의 정의는 다음과 같다. "전방"이란, 시트 제조장치로 제1 필름이 인입되는 앞쪽, 즉 도 7의 왼쪽 부분을 의미하고, "후방"이란 제1 필름이 시트로 완성되어 인출되는 뒤쪽, 즉 도 7에서 오른쪽 부분을 의미한다. 구체적으로 도 7에서 전방은 동일한 부재에서 왼쪽을 의미하고, 후방은 동일한 부재에서 오른쪽을 의미한다.

도 7 내지 도 11을 참조하여 본 발명에 의한 시트 제조장치(20)를 설명한다. 도 7에 도시된 것처럼, 본 발명에 의한 시트 제조장치(20)는 섬유 공급부(100), 제1 필름 공급부(200), 제1 수지 공급부(300), 제1 컷팅부(400), 베일 공급부(500), 제2 컷팅부(600), 제2 필름 공급부(700), 제2 수지 공급부(800), 합지부(900), 및/또는 권취부(1000)를 포함한다.

섬유 공급부(100)는 섬유를 보관하고 제1 컷팅부(400)와 제2 컷팅부(600)에 섬유를 공급한다. 섬유 공급부(100)는 제1 필름 공급부(200)에 인접하게 설치되거나 또는 제1 컷팅부(400)와 제2 컷팅부(600) 사이에 설치되어 최단 거리로 제1 컷팅부(400)와 제2 컷팅부(600)에 섬유를 공급하여 장치의 소형화를 도모할 수 있다. 또한, 바람작히게는 섬유 공급부에서 공급하는 섬유는 유리 섬유, 탄소섬유 또는 아라미드 섬유일 수 있다.

제1 필름 공급부(200)는 제1 필름을 공급한다. 제1 필름 공급부는 1개 이상의 이동 벨트와 구동 롤러를 구비하고 구동 롤러를 통해 제1 필름을 1분에 1m 내지 5m로 공급한다.

제1 수지 공급부(300)는 제1 필름 공급부(200)의 후방에 설치되어 제1 필름의 상부에 도포되는 제1 수지를 공급한다. 구체적으로 제1 수지 공급부(300)는 닥터박스(doctor box)를 구비하고 이러한 닥터박스에는 불포화폴리에스테르 또는 비닐에스터, 열경화성 수지, 첨가제, 중합금지제, 개시제, 증점제, 충진제 등이 혼합된 형태로 제1 수지를 제조하여 공급한다.

제1 컷팅부(400)는 제1 수지 공급부(300)의 후방에 설치되어 섬유 공급부에서 공급되는 섬유를 일정한 길이의 단섬유로 컷팅한다. 즉, 제1 컷팅부(400)는 섬유 공급부에서 공급되는 섬유를 일정한 길이를 갖는 단섬유로 컷팅하고, 제1 컷팅부에 의해 컷팅된 단섬유를 제1 필름의 상부에 도포된 제1 수지 상에 분산시키는 기능을 수행한다. 이에 따라 제1 필름의 상부에 도포된 제1 수지와 분산된 단섬유가 혼합되어 단섬유층을 형성한다.

제1 컷팅부(400)에서 컷팅되는 단섬유의 길이는 0.25인치(inch) 이상 내지 0.5인치(inch) 이하가 되도록 형성된다. 만약, 제1 컷팅부에서 컷팅되는 단섬유의 길이가 0.25인치 미만인 경우에는 후술하는 커터롤에 의해 커터가 불가능하여 신속한 작업을 수행하지 못해 시트 제조시간과 제조비용이 증가하고, 제품의 내구성과 강성이 감소되어 품질이 저하되는 문제점이 발생한다. 마찬가지로 제1 컷팅부에서 컷팅되는 단섬유의 길이가 0.5인치 초과인 경우에는 SMC 시트 성형성이 저하되어 시트 제조시간과 제조비용이 증가함에 따라 전체적인 성형품 제조비용과 제조시간이 증가하고, 가공품질이 저하되는 문제점이 발생한다.

베일 공급부(500)는 제1 컷팅부(400)의 후방에 설치되어 제1 필름의 상부에 도포된 제1 수지와 제1 컷팅부(400)에 의해 컷팅되어 분산된 단섬유의 상부에 적층되는 베일(veil)을 공급한다. 이처럼, 베일 공급부(500)에서 베일을 공급하여 베일층을 형성함에 따라 단섬유층과 후술하는 제2 수지와 장섬유로 혼합되어 형성되는 장섬유층을 분리하고 체결구조의 형상에 따른 스키의 싱크 바크 생성을 방지하여 제조시간과 제조비용을 절감하고, 가공품질을 증대시키며, 신뢰성을 증대시킬 수 있다. 베일 공급부도 1개 이상의 이동 벨트와 구동 롤러를 구비하고 구동 롤러를 통해 제1 필름의 공급속도와 대응하도록 베일을 1분에 1m 내지 5m로 공급한다.

제2 컷팅부(600)는 베일 공급부의 후방에 설치되어 섬유 공급부(400)에서 공급되는 섬유를 일정한 길이의 장섬유로 컷팅한다. 즉, 제2 컷팅부(600)는 섬유 공급부에서 공급되는 섬유를 단섬유보다 긴 길이를 갖는 장섬유로 컷팅하고, 컷팅된 장섬유를 베일의 상부에 분산시키는 기능을 수행한다. 이에 따라, 제2 필름의 하부에 도포된 제2 수지와 분산된 장섬유가 혼합되어 장성유층을 형성한다.

제2 컷팅부(600)에서 컷팅되는 장섬유의 길이는 0.5인치(inch) 초과 내지 3.0인치(inch) 이하로 형성된다. 만약, 제2 컷팅부에서 컷팅되는 장섬유의 길이가 0.5인치 이하인 경우에는 제품의 내구성과 강성이 감소되어 품질이 저하에 따른 가공불량이 증가하고, 성형성이 저하되어 제조시간과 제조비용이 증가하는 문제점이 발생한다. 마찬가지로 제2 컷팅부에서 컷팅되는 장섬유의 길이가 3인치 초과인 경우에는 SMC 시트 체결구조 성형에 많은 시간과 비용이 소모되고, 체결구조 성형이 이루어진 경우에도 체결성이 감소됨에 따라 품질저하에 따른 제품의 안전성과 신뢰성이 감소하며, 공정증가에 따른 제조시간과 제조비용이 증가함에 따라 전체적인 성형품 제조비용과 제조시간이 증가하는 문제점이 발생한다.

제2 필름 공급부(700)는 제2 컷팅부(600)의 후방에 설치되어 베일의 상부에 제2 컷팅부에 의해 컷팅되어 분산된 장섬유의 상부에 적층되는 제2 필름을 공급한다. 제2 필름 공급부는 1개 이상의 이동 벨트와 구동 롤러를 구비하고 구동 롤러를 통해 제1 필름 공급에 대응하여 제2 필름을 1분에 1m 내지 5m로 공급한다.

제2 수지 공급부(800)는 제2 필름 공급부(700) 상에 설치되거나 제2 필름 공급부(700)에 인접하게 설치되어 제2 필름 공급부(700)를 통해 공급되는 제2 필름의 하부에 도포되는 제2 수지를 공급한다. 구체적으로 제2 수지 공급부(800)는 제1 수지 공급부와 다른 닥터박스(doctor box)를 구비하고 이러한 닥터박스에는 불포화폴리에스테르 또는 비닐에스터, 열경화성 수지, 첨가제, 중합금지제, 개시제, 증점제, 충진제 등이 혼합된 형태로 제2 수지를 제조하여 공급한다.

합지부(900)는 제2 필름 공급부(900)의 후방에 설치되어 순차적으로 적층되는 제1 필름, 제1 수지, 단섬유, 베일, 장섬유, 제2 수지, 및 제2 필름을 압착하여 함침시킨다. 즉, 합지부(800)는 순차적으로 적층된 제1 필름, 제1 수지, 단섬유, 베일, 장섬유, 제2 수지, 및 제2 필름을 압착하여 제1 필름층, 제1 수지와 단섬유가 혼합된 단섬유층, 베일층, 제2 수지와 장섬유가 혼합된 장섬유층, 및 제2 필름층의 구조를 갖는 SMC 시트를 제조한다. 이러한 합지부(900)는 다수의 핫롤러를 구비하고 소정의 압력과 온도로 순차적으로 적층된 제1 필름, 제1 수지, 단섬유, 베일, 장섬유, 제2 수지, 및 제2 필름을 압착할 수 있다.

권취부(1000)는 합지부(900)의 후방에 설치되어 합지부를 통해 합지된 시트를 권취하여 보관하고 숙성한다.

이처럼, 본 발명에 의한 시트 제조장치는 섬유를 단섬유로 컷팅하여 분산시키는 제1 컷팅부와 제1 컷팅부의 후방에서 섬유를 장섬유로 컷팅하여 분산시키는 제2 컷팅부를 통해 베일층의 상부에는 스킨성형을 위한 장섬유층을 적층하고 베일층의 하부에는 체결구조 성형을 위한 단섬유층을 적층하여 SMC 시트를 제조함에 따라 SMC 시트의 성형성과 체결성을 향상하여 SMC 시트의 제조시간과 제조비용을 절감하고, 제1 컷팅부, 제2 컷팅부, 제1 수지 공급부, 제2 수지 공급부 등 각 구성요소를 최적으로 배치하고 설계하여 SMC 시트 제조장치의 소형화를 통해 공간활용도를 극대화하고, SMC 시트의 생산성을 향상하며 가공품질을 극대화할 수 있다.

도 8 내지 도 9에 도시된 것처럼, 본 발명에 의한 시트 제조장치의 제1 컷팅부와 제2 컷팅부는 각각 하우징부(31), 투입부(32), 러버롤(33), 커터롤(34), 가이드롤(35), 및 분산부(36)를 포함한다.

하우징부(31)는 제1 컷팅부(400)와 제2 컷팅부(600)의 외형을 형성한다.

투입부(32)는 하우징부(31)의 내부에 설치되어 섬유 공급부로부터 공급되는 섬유(37)를 하우징부의 내부로 인입시키는 기능을 수행한다. 즉, 섬유 공급부에서 투입부(32)를 통과하여 하우징부의 내부로 공급되는 섬유(37)가 중간에 끊기지 않고 원활하게 하우징부의 내부로 계속하여 인입되게 된다.

러버롤(33)은 하우징부의 내부에 회전 가능하게 설치되어 섬유 공급부에서 공급되는 섬유를 회전 이동시킨다.

커터롤(34)은 하우징부에 회전 가능하게 설치되어 러버롤(33)과의 접촉을 통해 러버롤에 의해 이동하는 섬유를 일정한 길이로 컷팅한다.

가이드볼(35)은 러버롤(33)에 인접한 상태로 하우징부(31)의 내부에 회전 가능하게 설치되어 투입부를 통해 투입된 섬유(37)가 상기 러버롤에 의해 이동 가능하도록 투입부를 통과한 섬유를 러버롤로 가이드한다.

분산부(36)는 러버롤과 커터롤의 하부에 이격된 상태로 하우징부의 내부에 회전 가능하게 설치되어 러버롤과 커터롤을 통해 컷팅된 섬유를 분산시시켜 하우징부의 외부로 배출시킨다.

도 10 내지 도 11에 도시된 것처럼, 본 발명에 의한 시트 제조장치의 제1 컷팅부와 제2 컷팅부의 커터롤(34)은 각각 본체부(41), 단턱부(42), 가이드부(43), 블레이드부(44), 및 가압부(45)를 포함한다.

본체부(41)는 회전축 방향으로 연장된 원기둥 형상으로 형성되어 커터롤의 외형을 형성한다.

함입부(42)는 본체부의 둘레면에 일정 간격으로 함입 형성된다. 즉, 함입부는 원하는 길이로 섬유를 컷팅하기 위해 본체부의 회전 중심을 기준으로 일정한 각도 또는 본체부의 원주면을 따라 일정 간격으로 복수개로 함입 형성된다.

블레이드부(43)는 함입부에 삽입 설치되어 러버롤과 접촉을 통해 섬유를 컷팅(cutting)한다.

가이드부(44)는 함입부의 내부에 고정 설치되어 블레이드부를 지지한다. 구체적으로, 가이드부(44)는 블레이드부의 일측을 지지하도록 함입부의 내부에 블레이드의 일측과 접촉되게 고정 설치된다. 이러한 가이드부는 쐐기 형태로 형성될 수 있다.

탄성 가압부(45)는 함입부의 내부에 고정 설치되어 블레이드부를 탄성 가압한다. 구체적으로, 탄성 가압부(45)는 블레이드부의 타측을 지지하도록 함입부의 내부에서 블레이드부의 타측을 탄성 가압하도록 고정 설치되어 블레이드부의 유동에 따라 탄성 가압하여 블레이드부의 손상을 방지하고, 블레이드부의 손상시에 교체를 용이하게 하며, 작업자의 편의를 도모한다. 탄성 가압부(45)는 판 스프링 또는 코일 스프링으로 형성될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 단턱부 사이의 길이(D)와 단턱부의 길이(L)이 비율이 1: 0.1 이상 내지 0.3 이하가 되도록 단턱부가 형성된다. 만약, 단턱부 사이의 길이(D)와 단턱부의 길이(L)이 비율이 0.1 미만인 경우에는 블레이드부와 가이드부 및 탄성 가압부를 설치할 수 있는 공간확보가 어렵워 제조비용이 증가하고, 강성 감소에 따른 장비의 손상이나 파손이 증가하여 유지비용이 증가하는 문제점이 있다. 마찬가지로, 단턱부 사이의 길이(D)와 단턱부의 길이(L)이 비율이 0.3을 초과하는 경우에는 단턱부가 너무 크게 형성됨에 따라 원하는 크기로 섬유를 절단할 수 없어 가공 효율이 감소하여 생산성이 저하되고, 본체부에서 단턱부가 차지하는 비중이 증가함에 따라 전체적인 장치의 소형화를 도모할 수 없어 공간활용도가 감소하고 내구성이 감소하는 문제점이 있다.

본체부, 단턱부, 블레이드부, 가이드부, 및 탄성 가압부는 방수 코팅층을 포함하며, 상기 방수 코팅층은 방수 코팅 조성물을 이용하여 형성된다. 또한, 다른 실시 예로, 수축 필름, 진공 필름이 사용될 수 있다. 이때, 수축 필름, 진공 필름의 재질은 PP, PE 등이 활용된다.

상기 방수 코팅 조성물은 하기 화학식 1로 표시되는 실란 화합물; 바인더; 무기 입자; 계면 활성제 및 분산제를 포함한다.

상기 바인더는 아크릴계 바인더, 우레탄계 바인더, 실리콘계 바인더 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되며, 보다 구체적으로 실리콘계 바인더이며, 보다 더 구체적으로 폴리하이드로실록산을 바인더로 이용할 수 있으나, 상기 예시에 국한되지 않는다.

상기 계면활성제는 베타인계 계면활성제이며, 보다 구체적으로 알킬베타인계， 아미드베타인계， 술포베타인계， 히드록시술포베타인계， 아미도술포베타인계, 포스포베타인계 및 이미다졸리늄베타인계로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으나, 상기 예시에 국한되지 않는다.

상기 분산제는 카본계 필러의 분산제로 당업계에서 채용하는 공지된 성분을 사용할 수 있다. 보다 구체적으로 폴리에스테르계　분산제, 폴리페닐렌에테르계　분산제, 폴리올레핀계　분산제, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체　분산제, 폴리아릴레이트계　분산제, 폴리아미드계　분산제, 폴리아미드이미드계　분산제, 폴리아릴설폰계　분산제, 폴리에테르이미드계　분산제, 폴리에테르설폰계　분산제, 폴리페닐렌 설피드계　분산제, 폴리이미드계　분산제; 폴리에테르케톤계분산제, 폴리벤족사졸계　분산제, 폴리옥사디아졸계　분산제, 폴리벤조티아졸계　분산제, 폴리벤즈이미다졸계　분산제, 폴리피리딘계　분산제, 폴리트리아졸계　분산제, 폴리피롤리딘계　분산제, 폴리디벤조퓨란계　분산제, 폴리설폰계　분산제, 폴리우레아계　분산제, 폴리우레탄계　분산제, 폴리포스파젠계　분산제 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으나, 상기 예시에 국한되지 않는다.

상기 무기 입자는 티타늄졸, 알루미나졸, 실리카졸 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되며, 바람직하게는 알루미나졸 및 실리카졸을 혼합하여 이용할 수 있으나, 상기 예시에 국한되지 않는다.

보다 구체적으로, 상기 코팅 조성물은 바인더를 포함하며, 상기 바인더 100 중량부에 대하여, 하기 화학식 1로 표시되는 실란 화합물 30 내지 50 중량부; 무기 입자 5 내지 10 중량부; 계면 활성제 10 내지 20 중량부 및 분산제 10 내지 15 중량부를 포함할 수 있다. 상기 범위 내에서 사용하는 경우에, 코팅 조성물의 구성 성분 간의 혼합 작용에 의해, 방수 효과가 나타나며, 범위 미만 이거나 범위 초과인 경우 방수 효과가 저해되는 문제가 발생할 수 있다.

상기 방수 코팅 조성물은 스프레이 코팅법에 의해 방수 코팅층을 형성할 수 있으며, 방수 코팅 조성물을 이용하여 방수 코팅층을 형성하는 것은 상기 스프레이 코팅법 이외에 다른 공지된 방법을 이용할 수 있다.

도 12에 도시된 것처럼, 본 발명에 의한 시트 제조방법은 섬유 공급 단계(S1), 제1 필름 공급 단계(S2), 제1 수지 공급 단계(S3), 제1 컷팅 단계(S4), 베일 공급 단계(S5), 제2 컷팅 단계(S6), 제2 필름 공급 단계(S7), 제2 수지 공급 단계(S8), 합지 단계(S9), 및 귄취 단계(S10)로 이루어진다.

섬유 공급부에서 섬유를 공급한다. 또한, 바람작히게는 섬유 공급부에서 공급하는 섬유는 유리 섬유, 탄소섬유 또는 아라미드 섬유일 수 있다.

섬유 공급 단계(S1) 이후에, 제1 필름 공급부에서 제1 필름을 공급한다. 제1 필름 공급 단계에서 제1 필름을 1분에 1m 내지 5m로 공급한다.

제1 필름 공급 단계(S2) 이후에, 제1 수지 공급부에서 제1 필름의 상부에 도포되는 제1 수지를 공급한다. 이러한 제1 수지 공급부는 닥터박스(doctor box)를 구비하고 이러한 닥터박스에는 불포화폴리에스테르 또는 비닐에스터, 열경화성 수지, 첨가제, 중합금지제, 개시제, 증점제, 충진제 등이 혼합된 형태로 제1 수지를 제조하여 공급한다.

제1 수지 공급 단계(S3) 이후에, 섬유 공급부에서 공급되는 섬유를 제1 컷팅부에서 일정한 길이의 단섬유로 컷팅한다. 제1 컷팅 단계는 제1 컷팅부로 섬유를 단섬유로 컷팅하고 컷팅된 단섬유를 제1 필름의 상부에 도포된 제1 수지 상에 분산시킨다. 이에 따라 제1 필름의 상부에 도포된 제1 수지와 분산된 단섬유가 혼합되어 단섬유층을 형성할 수 있다. 제1 컷팅 단계는 컷팅되는 단섬유의 길이가 0.25인치(inch) 이상 내지 0.5인치(inch) 이하가 되도록 제1 컷팅부(400)에서 섬유를 컷팅한다.

제1 컷팅 단계(S4) 이후에, 제1 필름의 상부에 도포된 제1 수지와 상기 제1 컷팅부에 의해 컷팅되어 분산된 단섬유의 상부에 적층되는 베일을 베일 공급부에서 공급한다. 베일 공급 단계에서 제1 필름의 공급속도와 대응하도록 베일을 1분에 1m 내지 5m로 공급한다. 이처럼, 베일 공급 단계를 통해 베일 공급부에서 베일을 공급하여 베일층을 형성함에 따라 단섬유층과 제2 수지와 장섬유로 혼합되어 형성되는 장섬유층을 분리하고 체결구조의 형상에 따른 스키의 싱크 바크 생성을 방지하여 제조시간과 제조비용을 절감하고, 가공품질을 증대시키며, 신뢰성을 증대시킬 수 있다.

베일 공급 단계(S5) 이후에, 섬유 공급부에서 공급되는 섬유를 제1 컷팅부에서 컷팅되는 섬유이 길이보다 길게 형성되도록 제2 컷팅부에서 일정한 길이의 장섬유로 컷팅한다. 즉, 제2 컷팅 단계를 통해 제2 컷팅부가 섬유 공급부에서 공급되는 섬유를 단섬유보다 긴 길이를 갖는 장섬유로 컷팅하고, 컷팅된 장섬유를 베일의 상부에 분산시킨다. 이에 따라, 제2 필름의 하부에 도포된 제2 수지와 분산된 장섬유가 혼합되어 장성유층을 형성할 수 있다. 제2 컷팅 단계는 장섬유의 길이가 0.5인치(inch) 초과 내지 3.0인치(inch) 이하가 되도록 제2 컷팅부에서 섬유를 컷팅한다.

제2 컷팅 단계(S6) 이후에, 베일의 상부에 제2 컷팅부에 의해 컷팅되어 분산된 장섬유의 상부에 적층되는 제2 필름을 제2 필름 공급부에서 공급한다. 제2 필름 공급 단계에서 제2 필름 제1 필름 및 베일 공급에 대응하도록 1분에 1m 내지 5m로 공급한다.

제2 필름 공급 단계(S7) 이후에, 제2 필름 공급부를 통해 공급되는 제2 필름의 하부에 제2 수지를 도포하기 위해 제2 수지 공급부에서 제2 수지를 공급한다. 이러한 제2 수지 공급부는 제1 수지 공급부와 다른 닥터박스(doctor box)를 구비하고 이러한 닥터박스에는 불포화폴리에스테르 또는 비닐에스터, 열경화성 수지, 첨가제, 중합금지제, 개시제, 증점제, 충진제 등이 혼합된 형태로 제2 수지를 제조하여 공급한다.

제2 수지 공급 단계(S8) 이후에, 순차적으로 적층된 제1 필름, 제1 수지, 단섬유, 베일, 장섬유, 제2 수지, 및 제2 필름을 합지부에서 압착하여 함침시켜 SMC 시트를 성형한다. 합지 단계에서 다수의 핫롤러를 구비하는 합비부가 소정의 압력과 온도로 순차적으로 적층된 제1 필름, 제1 수지, 단섬유, 베일, 장섬유, 제2 수지, 및 제2 필름을 압착하여 제1 필름층, 단섬유층, 베일층, 장섬유층, 제2 필름층이 순차적으로 적층된 SMC 시트를 성형한다.

합지 단계(S9) 이후에, 합지부에서 합지된 시트를 권취부에서 권취한다. 권취 단계(S10)에서 권취부(1000)가 합지부에서 합지된 시트를 권취하여 보관하고 숙성한다.

이처럼, 본 발명에 의한 시트 제조방법은 섬유를 단섬유로 컷팅하여 분산시키는 제1 컷팅부와 제1 컷팅부의 후방에서 섬유를 장섬유로 컷팅하여 분산시키는 제2 컷팅부를 통해 베일층의 상부에는 스킨성형을 위한 장섬유층을 적층하고 베일층의 하부에는 체결구조 성형을 위한 단섬유층을 적층하여 SMC 시트를 제조함에 따라 SMC 시트의 성형성과 체결성을 향상하여 SMC 시트의 생산성을 향상하며 가공품질을 극대화하고, 베일층의 상부에는 스킨성형을 위한 장섬유층을 적층하고 베일층의 하부에는 체결구조 성형을 위한 단섬유층을 적층하여 SMC 시트를 제조하여 SMC 시트의 성형성과 체결성을 향상하여 기존의 3단계를 거친 스킨성형, 체결구조 성형, 및 클리어 오버몰딩 성형을 1회로 성형이 가능함에 따라 SMC 시트의 제조시간과 제조비용을 절감할 수 있다.

도 5에 도시된 것처럼, 본 발명에 의한 SMC 시트(10)는 제1 필름층(11), 단섬유층(12), 베일층(13), 장섬유층(14), 및 제2 필름층(17)을 포함한다.

제1 필름층(11)이 가장 하부에 적층된다. 제1 필름층(11)은 APP(atactic polypropylene)로 형성될 수 있다.

단섬유층(12)은 제1 수지 및 유리섬유, 탄소섬유 또는 아라미드 섬유를 일정한 길이로 절단한 단섬유(13)가 혼합된 상태로 제1 필름층의 상부에 적층된다. 단섬유층(12)에 혼합된 단섬유(13)의 길이는 0.25인치(inch) 이상 내지 0.5인치(inch) 이하로 형성된다.

베일층(14)은 단섬유층(12)의 상부에 적층된다. 이처럼 베일층(14)은 단섬유층(12)과 장섬유층(15)을 물리적 및 구조적으로 분리하여 체결구조의 형상에 따른 스키의 싱크 바크 생성을 방지함에 따라 제조시간과 제조비용을 절감하고, 가공품질을 증대시키며, 신뢰성을 증대시킬 수 있다.

장섬유층(15)은 제2 수지 및 단섬유층에 혼합된 일정한 길이로 절단된 단섬유보다 긴 길이를 갖도록 유리섬유, 탄소섬유 또는 아라미드 섬유가 절단된 장섬유(16)를 혼합된 상태로 베일층의 상부에 적층된다. 장섬유층(15)에 혼합된 장섬유(16)의 길이는 0.5인치(inch) 초과 내지 3.0인치(inch) 이하로 형성된다.

제2 필름층(17)은 장섬유층(15)의 상부에 적층된다. 제2 필름층(17)은 APP(atactic polypropylene)로 형성될 수 있다.

이처럼, 본 발명에 의한 SMC 시트는 섬유를 단섬유로 컷팅하여 분산시키는 제1 컷팅부와 제1 컷팅부의 후방에서 섬유를 장섬유로 컷팅하여 분산시키는 제2 컷팅부를 통해 베일층의 상부에는 스킨성형을 위한 장섬유층을 적층하고 베일층의 하부에는 체결구조 성형을 위한 단섬유층을 적층하여 SMC 시트를 제조하여 SMC 시트의 성형성과 체결성을 향상하여 기존의 3단계를 거친 스킨성형, 체결구조 성형, 및 클리어 오버몰딩 성형을 1회로 성형이 가능함에 따라 SMC 시트의 제조시간과 제조비용을 절감하고, SMC 시트의 생산성과 안정성 및 신뢰성을 증대되고, SMC 시트의 내구성과 강성을 증대시켜 소비자의 만족도를 향상하며, 수출증대를 도모할 수 있다.

도 13은 본 발명에 의한 시트 제조장치 또는 시트 제조방법 또는 SMC 시트로 1회에 의해 스킨 성형과 체결구조 성형과 클리어 오버몰딩 성형을 통해 제조된 성형품인 차량용 대쉬보드 가니쉬(50)를 나타낸다. 도 14는 본 발명에 의한 시트 제조장치 또는 시트 제조방법 또는 SMC 시트로 1회에 의해 스킨 성형과 체결구조 성형과 클리어 오버몰딩 성형을 통해 제조된 성형품인 차량용 패들 쉬프터(60)를 나타낸다. 도 15는 본 발명에 의한 시트 제조장치 또는 시트 제조방법 또는 SMC 시트로 1회에 의해 스킨 성형과 체결구조 성형과 클리어 오버몰딩 성형을 통해 제조된 성형품인 사이드 미러커버(70)를 나타낸다.

이처럼, 본 발명에 의한 시트 제조장치, 시트 제조방법, 또는 SMC 시트를 이용하여 제조된 성형품은 섬유를 단섬유로 컷팅하여 분산시키는 제1 컷팅부와 제1 컷팅부의 후방에서 섬유를 장섬유로 컷팅하여 분산시키는 제2 컷팅부를 통해 베일층의 상부에는 스킨성형을 위한 장섬유층을 적층하고 베일층의 하부에는 체결구조 성형을 위한 단섬유층을 적층하여 SMC 시트를 제조하여 SMC 시트의 성형성과 체결성을 향상하여 기존의 3단계를 거친 스킨성형, 체결구조 성형, 및 클리어 오버몰딩 성형을 1회로 성형을 수행하여 제조함에 따라 제조시간과 제조비용을 감소하여 전체적인 성형품의 제조단가를 감소하여 수출 또는 매출을 증대시키고, 품질을 향상하며, 강성과 내구성을 증대시켜 소비자의 만족도를 극대화할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술할 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

10 : 시트, 20 : 시트 제조장치,
100 : 섬유 공급부, 200 : 제1 필름 공급부,
300 : 제1 수지 공급부, 400 : 제1 컷팅부,
500 : 베일 공급부, 600 : 제2 컷팅부,
700 : 제2 필름 공급부, 800 : 제2 수지 공급부,
900 : 합지부, 1000 : 권치부.

Claims (14)

1. 섬유를 공급하는 섬유 공급부;
   제1 필름을 공급하는 제1 필름 공급부;
   상기 제1 필름 공급부의 후방에 설치되어 상기 제1 필름의 상부에 도포되는 제1 수지를 공급하는 제1 수지 공급부;
   상기 제1 수지 공급부의 후방에 설치되어 상기 섬유 공급부에서 공급되는 섬유를 일정한 길이의 단섬유로 컷팅하는 제1 컷팅부;
   상기 제1 컷팅부의 후방에 설치되어 상기 제1 필름의 상부에 도포된 제1 수지와 상기 제1 컷팅부에 의해 컷팅되어 분산된 단섬유의 상부에 적층되는 베일을 공급하는 베일 공급부;
   상기 베일 공급부의 후방에 설치되어 상기 섬유 공급부에서 공급되는 섬유를 일정한 길이로 컷팅하되, 상기 제1 컷팅부에서 컷팅되는 섬유의 길이보다 긴 장섬유로 컷팅하는 제2 컷팅부;
   상기 제2 컷팅부의 후방에 설치되어 상기 베일의 상부에 상기 제2 컷팅부에 의해 컷팅되어 분산된 장섬유의 상부에 적층되는 제2 필름을 공급하는 제2 필름 공급부;
   상기 제2 필름 공급부를 통해 공급되는 제2 필름의 하부에 도포되는 제2 수지를 공급하는 제2 수지 공급부; 및
   상기 제2 필름 공급부의 후방에 설치되어 순차적으로 적층된 상기 제1 필름, 상기 제1 수지, 상기 단섬유, 상기 베일, 상기 장섬유, 상기 제2 수지, 및 상기 제2 필름을 압착하여 함침시키는 합지부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 시트 제조장치.
   
2. 제1 필름을 공급하는 제1 필름 공급부;
   상기 제1 필름 공급부의 후방에 설치되어 상기 제1 필름의 상부에 도포되는 제1 수지를 공급하는 제1 수지 공급부;
   상기 제1 수지 공급부의 후방에 설치되어 공급되는 섬유를 일정한 길이의 단섬유로 컷팅하는 제1 컷팅부;
   상기 제1 컷팅부의 후방에 설치되어 상기 제1 필름의 상부에 도포된 제1 수지와 상기 제1 컷팅부에 의해 컷팅되어 분산된 단섬유의 상부에 적층되는 베일을 공급하는 베일 공급부;
   상기 베일 공급부의 후방에 설치되어 공급되는 섬유를 일정한 길이로 컷팅하되, 상기 제1 컷팅부에서 컷팅되는 섬유의 길이보다 긴 장섬유로 컷팅하는 제2 컷팅부;
   상기 제2 컷팅부의 후방에 설치되어 상기 베일의 상부에 상기 제2 컷팅부에 의해 컷팅되어 분산된 장섬유의 상부에 적층되는 제2 필름을 공급하는 제2 필름 공급부;
   상기 제2 필름 공급부를 통해 공급되는 제2 필름의 하부에 도포되는 제2 수지를 공급하는 제2 수지 공급부;
   상기 제2 필름 공급부의 후방에 설치되어 순차적으로 적층된 상기 제1 필름, 상기 제1 수지, 상기 단섬유, 상기 베일, 상기 장섬유, 상기 제2 수지, 및 상기 제2 필름을 압착하여 함침시키는 합지부; 및
   상기 합지부의 후방에 설치되어 상기 합지부를 통해 합지된 시트를 권취하는 권취부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 시트 제조장치.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 제1 컷팅부와 상기 제2 컷팅부는 각각,
   외형을 형성하는 하우징부;
   상기 하우징부에 설치되어 상기 섬유 공급부로부터 공급되는 섬유를 상기 하우징부의 내부로 인입시키는 투입부;
   상기 하우징부에 회전 가능하게 설치되어 상기 섬유 공급부에서 공급되는 섬유를 이동시키는 러버롤; 및
   상기 하우징부에 회전 가능하게 설치되어 상기 러버롤과 접촉을 통해 상기 러버롤에 의해 이동하는 섬유를 일정한 길이로 컷팅하는 커터롤;을 포함하는 것을 특징으로 하는 시트 제조장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 제1 컷팅부와 상기 제2 컷팅부는 각각,
   상기 러버롤에 인접한 상태로 회전 가능하게 설치되어 상기 투입부를 통해 투입된 섬유가 상기 러버롤에 의해 이동 가능하도록 상기 투입부를 통과한 섬유를 가이드하는 가이드롤; 및
   상기 러버롤과 상기 커터롤의 하부에 이격된 상태로 회전 가능하게 설치되어 상기 러버롤과 상기 커터롤을 통해 컷팅된 섬유를 분산시키는 분산부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시트 제조장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 커터롤은,
   회전축 방향으로 연장된 원기둥 형상으로 형성되는 본체부;
   상기 본체부의 둘레면에 일정 간격으로 함입 형성되는 함입부; 및
   상기 함입부에 삽입 설치되는 블레이드부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 시트 제조장치.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 커터롤은,
   상기 함입부의 내부에 고정 설치되어 상기 블레이드부를 지지하는 가이드부; 및
   상기 함입부의 내부에 고정 설치되어 상기 블레이드부를 탄성 가압하는 가압부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시트 제조장치.
   
7. 섬유 공급부에서 섬유를 공급하는 단계;
   제1 필름 공급부에서 제1 필름을 공급하는 단계;
   제1 수지 공급부에서 제1 필름의 상부에 도포되는 제1 수지를 공급하는 단계;
   상기 섬유 공급부에서 공급되는 섬유를 제1 컷팅부에서 일정한 길이의 단섬유로 컷팅하는 단계;
   상기 제1 필름의 상부에 도포된 제1 수지와 상기 제1 컷팅부에 의해 컷팅되어 분산된 단섬유의 상부에 적층되는 베일을 베일 공급부에서 공급하는 단계;
   상기 섬유 공급부에서 공급되는 섬유를 상기 제1 컷팅부에서 컷팅되는 섬유이 길이보다 길게 형성되도록 제2 컷팅부에서 일정한 길이의 장섬유로 컷팅하는 단계;
   상기 베일의 상부에 상기 제2 컷팅부에 의해 컷팅되어 분산된 장섬유의 상부에 적층되는 제2 필름을 제2 필름 공급부에서 공급하는 단계;
   상기 제2 필름 공급부를 통해 공급되는 제2 필름의 하부에 제2 수지를 도포하기 위해 제2 수지 공급부에서 제2 수지를 공급하는 단계; 및
   순차적으로 적층된 상기 제1 필름, 상기 제1 수지, 상기 단섬유, 상기 베일, 상기 장섬유, 상기 제2 수지, 및 상기 제2 필름을 합지부에서 압착하여 함침시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 시트 제조방법.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 합지부에서 압착하여 함침시키는 단계 이후에,
   상기 합지부에서 합지된 시트를 권취부에서 권취하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시트 제조방법.
   
9. 제1 필름층;
   제1 수지 및 일정한 길이로 절단된 단섬유가 혼합된 상태로 상기 제1 필름층의 상부에 적층되는 단섬유층;
   상기 단섬유층의 상부에 적층되는 베일층; 및
   제2 수지 및 상기 단섬유층에 혼합된 일정한 길이로 절단된 단섬유보타 긴 길이를 갖도록 절단된 장섬유가 혼합된 상태로 상기 베일층의 상부에 적층되는 장섬유층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 시트.
   
10. 제1 수지 및 일정한 길이로 절단된 단섬유가 혼합된 단섬유층;
    상기 단섬유층의 상부에 적층되는 베일층;
    제2 수지 및 상기 단섬유층에 함유된 단섬유보다 긴 길이를 갖도록 절단된 장섬유가 혼합된 상태로 상기 베일층의 상부에 적층되는 장섬유층; 및
    상기 장섬유층의 상부에 적층되는 제2 필름층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 시트.
    
11. 제1 필름층;
    제1 수지 및 유리섬유, 탄소섬유 또는 아라미드 섬유를 일정한 길이로 절단한 단섬유가 혼합된 상태로 상기 제1 필름층의 상부에 적층되는 단섬유층;
    상기 단섬유층의 상부에 적층되는 베일층; 및
    제2 수지 및 상기 단섬유층에 혼합된 일정한 길이로 절단된 단섬유보다 긴 길이를 갖도록 유리섬유, 탄소섬유 또는 아라미드 섬유가 절단된 장섬유를 혼합된 상태로 상기 베일층의 상부에 적층되는 장섬유층; 및
    상기 장섬유층의 상부에 적층되는 제2 필름층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 시트.
    
12. 제1항 또는 제2항에 따른 시트 제조장치로 형성된 시트로 제조되는 성형품.
    
13. 제7항 또는 제8항 중 어느 한 항에 따른 시트 제조방법으로 형성된 시트로 제조되는 성형품.
    
14. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 시트로 제조되는 성형품.

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