KR102212832B1 - 함침성이 우수한 열가소성 복합재 제조장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 함침성이 우수한 열가소성 복합재 제조장치는, 보강섬유다발을 보관하는 섬유보관유닛과, 상기 보강섬유다발의 이송 방향을 안내하는 이송안내유닛과, 상기 보강섬유다발에 탄성복원력과 전단력을 동시에 가하여 절단하는 절단유닛과, 절단되어 낙하하는 보강섬유를 수집한 후 분산하여 낙하시키는 분산유닛과, 상기 절단유닛과 분산유닛을 내부에 수용하여 이물 유입을 방지하는 구획유닛과, 제1수지필름을 보관하는 제1필름보관유닛과, 상기 제1수지필름이 상기 분산유닛 하측을 경유하도록 이송하는 이송벨트와, 제2수지필름을 보관하는 제2필름보관유닛과, 상기 제1수지필름의 상측에 분산 적층된 보강섬유 상측에 제2수지필름을 적층하는 제2필름이송유닛과, 내측에 보강섬유가 내재된 제1수지필름 및 제2수지필름을 니들매트 형태의 복합재로 성형하는 니들성형유닛과, 상기 복합재를 권취하여 보관하는 복합재보관유닛을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

Description

함침성이 우수한 열가소성 복합재 제조장치{Apparatus for manufacturing thermoplastic composites with excellent impregnation property}
본 발명은 절단유닛이 탄성복원력과 전단력의 동시 작용에 의해 보강섬유를 절단할 수 있도록 구성하여 절단시 불규칙한 튐을 제한하고, 일률적으로 고르게 낙하할 수 있도록 한 함침성이 우수한 열가소성 복합재 제조장치에 관한 것이다.
본 발명은 절단유닛의 인근에 분산유닛을 구비하여 고르게 낙하하는 보강섬유를 다시 한번 고르게 분산하여 낙하할 수 있도록 함으로서 면밀도가 향상될 수 있도록 한 함침성이 우수한 열가소성 복합재 제조장치에 관한 것이다.
본 발명은 절단유닛이 보강섬유다발을 인장하는 기능도 동시에 수행할 수 있도록 구성하여 간소한 구조를 갖도록 한 함침성이 우수한 열가소성 복합재 제조장치에 관한 것이다.
종래에는 복합재료를 구성하는 하나의 재료로서 에폭시 수지와 같은 열경화성수지가 주로 사용되었지만 최근에는 열가소성수지가 그 대안으로 주목받고 있으며 다방면에 활용되고 있는 실정이다.
열가소성 복합재료가 주목받게 된 배경은 열경화성 수지에서는 실현이 어려운 고인성(高靭性)이 가능하며, 내충격성이 좋고 성형이 용이하고 가공속도의 상승이 가능하며, 수리 및 보수가 용이한 등의 이점이 있기 때문이다.
더욱이 산업이 날로 발전하면서 환경문제, 제한된 자원의 고갈 등 폐기물의 처리와 재활용 문제도 해결할 수 있다는 유리한 점도 있다.
열가소성 복합재료 중에서 장섬유보강 열가소성 복합재료(long fiber reinforced thermoplasticcomposite:LFT)는 크게 펠렛(pellet) 형태와 니들매트(needle mat) 형태로 구분된다.
먼저, 펠렛 형태인 LFT 펠렛은 보강섬유의 길이가 10~20mm 수준으로 제조되며, 보강섬유의 함량은 30~60wt.% 범위가 일반적이다. LFT 펠렛은 사출성형 방식으로 성형되는 복합재료로서 사출기에서 LFT 펠렛이 용융될 때 스크류와의 마찰로 인해 보강섬유가 파괴되어 성형제품 내에서 보강섬유의 실제 길이는 2~5 mm 수준으로 짧아지는특성이 있다. 이 범위의 보강섬유 길이는 강성특성은 90% 이상, 강도특성은 80% 이상이 될 수 있어 높은 수준이나, 충격 특성은 40% 이하로 매우 낮은 수준이 된다.
LFT 펠렛 제조방법과 관련된 특허 선행문헌의 일예로는 공개특허 제10-2008-0083550호 "장섬유강화 열가소성 수지 펠릿 및 그 제조방법", 공개특허 제10-2010-0071053호 "장섬유강화 열가소성 수지 성형재료를 제조하기 위한 함침 다이", 공개특허 제10-2010-0071054호 "장섬유강화 열가소성 수지 성형재료를 제조하기 위한 방법" 등이 대표적이다.
열가소성 복합재료중 니들매트 형태는 보강섬유의 길이가 통상적으로 25~100 mm 범위이며 프레스성형 방식으로 열압착 성형된다. 그러므로 니들매트 형태의 열가소성 복합재료는 보강섬유의 길이가 파괴되지 않고 대부분 유지된다. 이 범위의 보강섬유 길이에서는 강성 및 강도 특성은 모두 90% 이상이 되며 충격특성 또한 80% 이상이 된다.
니들매트 형태의 열가소성 복합재료는 충격특성이 요구되는 자동차 부품인 범퍼 백빔 또는 언더바디 커버인 경우에 매우 유리하다. 뿐만 아니라 프레스 성형의 경우 사출성형 대비 유동거리가 최소화 되기 때문에 흐름에 의한 과도한 섬유배향 및 이로 인한 잔류응력 문제가 적어 충격에 의한 크랙발생 및 크랙전파의 문제가 적은 장점이 있다.
니들매트형태 소재를 이용하는 관련 특허선행문헌의 일예로는 공개특허 제10-2010-0046677호 "차량의 백빔 제작방법" 이 있다.
반면, 복잡한 구조를 가지는 부품인 경우에는 펠렛 형태인 LFT 펠렛이 니들매트형태보다 훨씬 더 유리하다. 그러므로 장섬유보강 복합재료인 니들매트 형태의 소재를 이용하거나 펠렛 형태의 소재를 이용하는 장섬유보강 열가소성 복합재료의 응용사례로 공존하고 있는 실정이다.
열가소성 복합재를 제품화 함에 있어 보강섬유층에 열가소성수지 함침을 용이하게 이루어지는 것은 열가소성 복합재료의 다양한 장점들이 발현되게 하는데 있어 매우 중요하다. 통상적으로 열가소성수지는 고유특성상 섬유보강재와의 접착성이 나쁘고 함침이 어렵기 때문이다.
수지 함침용이성을 향상시키기 위한 방법중 하나로는 열가소성수지의 점도를 낮추는 방향으로 접근하는 것이다.
점도를 낮추는 대표적인 선행 기술의 일예로서는 공개특허 제10-2006-0116199호 "개선된 유리매트 열가소성 복합재료"가 있다.
이러한 기술은 보강섬유로 이루어진 니들매트에 낮은 점도를 가진 것으로 모노머 또는 올리고머 형태와 중합 가능한 성분을 먼저 주입한 후 중합을 통해 열가소성 복합재료를 만드는 방법이다. 열가소성수지가 폴리프로필렌의 경우에는 압출기에서 용융될 때 과산화물(peroxide) 성분을 주입하여 고분자의 사슬을 임의적으로 잘라서 점도가 낮은 저분자량 형태로 만드는 방법을 사용하기도 한다.
그러나, 이러한 방법들은 불안정한 중합결과물, 중합가능 성분 또는 과산화물의 잔류문제, 중합공정에서 첨가되는 각종 안정제에 대한 고려가 불충분하며, 결과적으로는 분자량 분포가 고르지 못하다는 단점이 있다. 일반적으로 열가소성 수지를 중합할 때는, 각종 안정제가 중합공정 및 향후 성형공정을 고려하여 첨가되며, 반응기에서 적절한 분자량 분포로 중합된 고분자에 대해 후속공정인 탈기공정 (degassing process)을 통해 불필요한 잔류성분들을 미리 제거한다.
이렇게 함침의 용이성을 확보하기 위해 본원발명의 발명자는 대한민국공개특허제10-2013-0106200호에 의해 열가소성수지가 보강재에 쉽고 균일하게 함침될 수 있도록 하기 위한 열가소성 복합재의 제조방법 및 그 열가소성복합재를 소개한 바있다. 그러나 상기 선행기술에서도 보강섬유의 균일한 분포가 어려워 섬유 또는 수지의 뭉침현상(isolation)이 발생하게 되는데 복합재료 전체 물성이 저하되는 문제점이 발생하였다.
이에 따라 대한민국 등록특허 제10-2010824호에는 도 1과 같이 절단된 열가소성 고분자 수지(6a)를 에어 분사 구간(7)으로 투하하여 균일한 보강섬유층을 형성함으로써 함침성이 향상될 수 있도록 한 열가소성 복합재의 제조방법이 개시되어 있다.
그러나 상기 등록특허는 보강섬유를 절단 및 분쇄하는 분쇄기(6)가 회전하면서 전단력에 의해 절단하는 방식이므로 가위가 딱딱한 대상물을 절단시에 잘려진 후 불규칙하게 튀는 것과 같은 형태로 절단된 보강섬유가 고르게 낙하하지 못하는 문제점이 있다.
또한 이렇게 낙하하는 보강섬유는 에어 분사 구간(7)에 의해 고르게 분산될 수 있는 것으로 기대할 수는 있으나, 절단된 보강섬유는 대략 사각판 형태를 가지므로 분사된 에어와 불규칙하게 접촉하여 고른 분산이 불가한 문제점이 있다.
뿐만 아니라, 에어 분사 구간(7)을 구비함에 따라 분산되는 영역을 제한하기 위한 케이스 등을 구비해야 하므로 복잡한 구조를 갖게 되며 유지 및 보수가 불편한 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 절단유닛이 탄성복원력과 전단력의 동시 작용에 의해 보강섬유를 절단할 수 있도록 구성하여 절단시 불규칙한 튐을 제한하고, 일률적으로 고르게 낙하할 수 있도록 한 함침성이 우수한 열가소성 복합재 제조장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 절단유닛의 인근에 분산유닛을 구비하여 고르게 낙하하는 보강섬유를 다시 한번 고르게 분산하여 낙하할 수 있도록 함으로서 면밀도가 향상될 수 있도록 한 함침성이 우수한 열가소성 복합재 제조장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 절단유닛이 보강섬유다발을 인장하는 기능도 동시에 수행할 수 있도록 구성하여 간소한 구조를 갖도록 한 함침성이 우수한 열가소성 복합재 제조장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명에 의한 함침성이 우수한 열가소성 복합재 제조장치는, 보강섬유다발을 보관하는 섬유보관유닛과, 상기 보강섬유다발의 이송 방향을 안내하는 이송안내유닛과, 상기 보강섬유다발에 탄성복원력과 전단력을 동시에 가하여 절단하는 절단유닛과, 절단되어 낙하하는 보강섬유를 수집한 후 분산하여 낙하시키는 분산유닛과, 상기 절단유닛과 분산유닛을 내부에 수용하여 이물 유입을 방지하는 구획유닛과, 제1수지필름을 보관하는 제1필름보관유닛과, 상기 제1수지필름이 상기 분산유닛 하측을 경유하도록 이송하는 이송벨트와, 제2수지필름을 보관하는 제2필름보관유닛과, 상기 제1수지필름의 상측에 분산 적층된 보강섬유 상측에 제2수지필름을 적층하는 제2필름이송유닛과, 내측에 보강섬유가 내재된 제1수지필름 및 제2수지필름을 니들매트 형태의 복합재로 성형하는 니들성형유닛과, 상기 복합재를 권취하여 보관하는 복합재보관유닛을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
상기 절단유닛은, 외면이 탄성복원력을 가지며, 상기 보강섬유다발을 마찰력으로 인장하는 탄성부와, 외면에 절단날이 다수 구비되며, 상기 탄성부와 반대로 회전하면서 탄성부와 절단날을 접촉시켜 상기 보강섬유다발을 절단하는 절단부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
상기 절단부는, 상기 탄성부보다 큰 강도를 가지며, 상기 절단부와 접촉시 압력에 의해 변형되면서 탄성복원력을 발생하는 것을 특징으로 한다.
상기 분산유닛은, 외면에 보강섬유를 수용하기 위한 수용공간이 등간격으로 다수 형성되며, 상기 수용공간에 수용된 보강섬유는 상기 분산유닛의 일방향 회전에 의해 제1수지필름 상면으로 낙하하는 것을 특징으로 한다.
상기 구획유닛 내부 일측에는, 상기 제1수지필름 상면으로 낙하하는 보강섬유에 기체를 분사하여 분산하는 에어분사유닛이 구비됨을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 절단유닛은 탄성복원력과 전단력의 동시 작용에 의해 보강섬유를 절단할 수 있도록 구성된다.
따라서 보강섬유 절단시 불규칙한 튐을 제한하고, 일률적으로 고르게 낙하시킬 수 있게 되어 면밀도를 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명에서는 절단유닛의 인근에 분산유닛을 구비하여 고르게 낙하하는 보강섬유를 다시 한번 고르게 분산하여 낙하할 수 있도록 함으로서 면밀도를 보다 향상시킬 수 있는 효과를 가진다.
뿐만 아니라, 절단유닛이 보강섬유다발을 인장하는 기능도 동시에 수행할 수 있도록 구성하여 간소한 구조를 갖는 이점도 있다.
도 1 은 대한민국 등록특허 제10-2010824호에 개시된 함침성이 우수한 열가소성 복합재의 제조방법을 위한 제조장치의 구성을 보인 개요도.
도 2 는 본 발명에 의한 함침성이 우수한 열가소성 복합재 제조장치의 구조를 보인 개요도.
도 3 은 본 발명에 의한 함침성이 우수한 열가소성 복합재 제조장치에서 일구성인 비산방지부 내부의 세부 구조를 보인 부분 종단면도.
도 4 는 본 발명에 의한 함침성이 우수한 열가소성 복합재 제조장치에서 일 구성인 절단유닛의 세부 구조를 보인 종단면도.
도 5 는 본 발명에 의한 함침성이 우수한 열가소성 복합재 제조장치에서 일 구성인 분산유닛의 다른 실시예의 구조를 보인 종단면도.
이하 첨부된 도 2를 참조하여 본 발명에 의한 함침성이 우수한 열가소성 복합재 제조장치(이하 '열가소성 복합재 제조장치(100)'이라 칭함)의 구성을 설명한다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 2에는 본 발명에 의한 함침성이 우수한 열가소성 복합재 제조장치(100)의 구조를 보인 개요도가 도시되어 있다.
도면과 같이 본 발명에 의한 열가소성 복합재 제조장치(100)는 매트형태의 복합재(10)를 연속적으로 제조하기 위한 장치로서, 상기 복합재(10)는 보강섬유다발(12)을 연속적으로 공급하면서 절단된 보강섬유(11) 조각들이 내부에 내장되고, 외측으로는 열가소성 고분자 수지를 재료로 한 제1수지필름(14)과 제2수지필름(16)가 위치하게 한 후, 제1수지필름(14)과 제2수지필름(16) 및 보강섬유(11)를 니들 가공하여 매트 형태를 가진다.
이러한 복합재(10)는 권취되어 보관되며, 필요시 가열 및 가압하여 다양한 형태로 사용 가능하며, 다수의 복합재(10)를 적층하여 두께의 변화도 가능하다.
이를 위해 상기 열가소성 복합재 제조장치(100)는 보강섬유다발(12)을 보관하는 섬유보관유닛(110)가 구비된다. 상기 섬유보관유닛(110)은 다수의 보강섬유다발(12)을 층별로 보관할 수 있도록 구성되며, 다수 보강섬유다발(12)을 일방향으로 안내하기 위한 이송안내유닛(120)이 요구된다.
상기 이송안내유닛(120)은 연속적으로 풀어지는 보강섬유다발(12)을 섬유보관유닛(110) 상측으로 모으기 위한 섬유수집부(122)와, 상기 섬유수집부(122)를 경유한 보강섬유다발(12)을 아래에서 설명하게 될 구획유닛(150) 내부의 특정 위치로 안내하기 위한 섬유공급부(124)를 포함하여 구성된다.
상기 섬유수집부(122)는 보강섬유다발(12)이 열가소성 복합재 제조장치(100)로 공급될 때 간섭이 발생하지 않도록 하기 위해 가장 높은 곳에 위치하며, 상기 섬유공급부(124)는 섬유수집부(122)를 지나온 보강섬유다발(12)을 하측 방향으로 유도하여 구획유닛(150) 내부로 공급될 수 있도록 하는 구성이다.
따라서 상기 섬유공급부(124)는 롤러와 돌기 등 다양한 형태로 조합하여 적용 가능하다.
상기 섬유공급부(124) 하측에는 절단유닛(130)이 구비된다. 상기 절단유닛(130)은 보강섬유다발(12)에 탄성복원력과 전단력을 동시에 가하여 절단함으로써 조각 형태의 보강섬유(11) 다수로 성형하는 구성이다.
상기 절단유닛(130)의 세부 구성은 아래에서 상세히 하기로 한다.
상기 절단유닛(130)의 하측에는 본 발명의 요부 구성인 분산유닛(140)이 배치된다. 상기 분산유닛(140)은 절단유닛(130)을 통과하면서 절단된 보강섬유(11)를 상측으로 수집한 후 회전하면서 연속적으로 균일하게 낙하시키기 위한 구성이다.
상기 절단유닛(130)과 분산유닛(140)은 구획유닛(150)에 의해 외부 이물로부터 보호된다. 상기 구획유닛(150)은 박스 형태로 이루어진 것으로, 상기 절단유닛(130)과 분산유닛(140)을 내부에 수용하며, 필요시 외부에서 들여다 볼 수 있도록 투명하게 구성할 수도 있다.
따라서 상기 구획유닛(150) 외부의 이물은 내부로 유입되지 않도록 방지되며, 상기 절단유닛(130)이 절단한 보강섬유(11)는 구획유닛(150) 외부로 낙하하지 않게 된다.
그리고 상기 구획유닛(150)의 하부는 개구된 상태를 유지하여 절단된 보강섬유(11)는 구획유닛(150)의 하측을 통해서만 구획유닛(150) 외부로 빠져나갈 수 있게 된다.
상기 구획유닛(150)의 좌측과 우측에는 제1필름보관유닛(162)과 제2필름보관유닛(164)이 구비된다. 상기 제1필름보관유닛(162)과 제2필름보관유닛(164)은 열가소성 고분자 수지로 제조된 제1수지필름(14)과 제2수지필름(16)을 보관 및 공급하기 위한 구성이다.
보다 구체적으로, 상기 제1필름보관유닛(162)은 구획유닛(150)의 좌측에 위치하며, 제1수지필름(14)이 권취된 상태로 보관되고, 우측 방향으로 연속적으로 공급하여, 구획유닛(150) 하측으로 안내하도록 작용한다.
그리고 상기 제2필름보관유닛(164)은 구획유닛(150)의 우측에 위치하여 우측 방향으로 제2수지필름(16)을 연속적으로 공급하는 구성이며, 이에 따라 상기 보강섬유(11)는 제1수지필름(14)의 상측에 위치하고, 제2수지필름(16)에 의해 상부가 덮이게 되어 매트 형태의 복합재(10)의 제조가 가능하게 된다.
한편, 상기 제1수지필름(14)은 이송벨트(172)에 의해 이송되고, 상기 제2수지필름(16)은 제2필름이송유닛(174)에 의해 이송된다.
즉 상기 구획유닛(150)에서 이격된 하측에는 폐루프를 그리며 회전하는 이송벨트(172)가 구비되며, 상기 제1수지필름(14)은 이송벨트(172)와 구획유닛(150) 사이를 통과하면서 이송유닛에 의해 우측 방향으로 연속 이송된다.
그리고 상기 제2필름이송유닛(174)은 제2수지필름(16)에 인장력을 가하면서 이송 방향을 가이드하여 상기 제1수지필름(14)에 흩뿌려진 보강섬유(11) 상측에 제2수지필름(16)이 덮이도록 작용하게 된다.
상기 이송벨트(172) 우측에는 니들성형유닛(180)이 구비된다. 상기 니들성형유닛(180)은 내측에 보강섬유(11)가 내재된 제1수지필름(14)과 제2수지필름(16)을 니들 매트 형태의 복합재(10)로 성형하기 위한 구성이다. 따라서 상기 니들성형유닛(180)을 경유한 보강섬유(11)는 제1수지필름(14)과 제2수지필름(16)에서 쉽게 이탈하지 못하고 내재된 상태를 유지할 수 있게 된다.
상기 니들성형유닛(180)의 우측에는 복합재보관유닛(190)이 구비된다. 상기 복합재보관유닛(190)은 니들 성형된 복합재(10)를 권취하여 보관하는 구성이다.
이하 첨부된 도 3 및 도 4를 참조하여 구획유닛(150) 내부의 세부 구성을 상세히 설명한다.
도 3에는 본 발명에 의한 함침성이 우수한 열가소성 복합재 제조장치(100)에서 일구성인 비산방지부 내부의 세부 구조를 보인 부분 종단면도가 도시되어 있고, 도 4에는 본 발명에 의한 함침성이 우수한 열가소성 복합재 제조장치(100)에서 일 구성인 절단유닛(130)의 세부 구조를 보인 종단면도가 도시되어 있다.
도면과 같이 상기 구획유닛(150)의 내측 상부에는 절단유닛(130)이 배치된다. 상기 절단유닛(130)은 보강섬유다발(12)을 내부로 통과시키면서 탄성복원력과 전단력을 동시에 가하여 절단하기 위한 구성으로, 탄성복원력으로 인해 보강섬유다발(12) 절단시 튐이 방지되며, 절단 후 물린 상태에서 하측 방향으로 자유 낙하 가능하여 고르게 분산시킬 수 있게 된다.
이를 위해 상기 절단유닛(130)은 외면이 탄성복원력을 가지며, 상기 보강섬유다발(12)을 마찰력으로 인장하는 탄성부(132)와, 외면에 절단날(135)이 다수 구비되며, 상기 탄성부(132)와 반대로 회전하면서 탄성부(132)와 절단날(135)을 접속시켜 상기 보강섬유다발(12)을 절단하는 절단부(134)를 포함하여 구성된다.
상기 탄성부(132)는 절단날(135)과 접촉하는 부위가 탄성복원력을 갖도록 구성될 수 있으며, 전체가 탄성복원력을 갖는 소재로 제조될 수 있다.
그리고 상기 탄성부(132)의 외면은 절단날(135)과는 접촉하되 절단부(134)의 외면과는 접촉하지 않는 상태로 회전한다.
또한 상기 절단부(134)의 외면으로부터 탄성부(132)의 외면까지 이격 거리는 상기 보강섬유다발(12)의 두께보다 좁도록 이격 배치되며, 상기 절단부(134)는 탄성부(132)보다 큰 강도를 갖도록 구성된다.
따라서 상기 절단부(134)와 탄성부(132) 사이에 보강섬유다발(12)이 하측 방향으로 이동하게 되면, 상기 절단날(135)에 의해 보강섬유다발(12)은 절단되어 보강섬유(11)가 되며, 이때 상기 절단부(134)의 외면은 보강섬유(11)에 압력을 가하여 상기 탄성부(132)의 외면에 전달함으로써 탄성복원력을 발생시킬 수 있게 된다.
이로써 상기 탄성부(132)는 도 4와 같이 보강섬유(11)를 탄성복원력으로 밀어내어 물고 있는 상태가 될 수 있고, 조금 더 회전시 보강섬유(11)는 하측 방향으로 자유낙하 가능하다.
한편 상기 분산유닛(140)은 절단유닛(130)의 하측에 위치하여 낙하하는 보강섬유(11)를 상측으로 받아 시계방향으로 회전하면서 우측으로 고르게 낙하시키는 기능을 수행한다.
이를 위해 상기 분산유닛(140)은 외면에 보강섬유(11)를 수용하기 위한 수용공간(142)이 다수 형성되어 있다.
그리고 상기 수용공간(142)은 보강섬유(11)를 균일한 갯수만큼 수용할 수 있도록 등간격으로 형성됨이 바람직하며, 각각의 수용공간(142)에 균일하게 수용된 보강섬유(11)들이 이웃한 수용공간(142)으로 넘나들지 못하도록 구획부(144)가 형성됨이 바람직하다.
이러한 본 발명의 범위는 상기에서 예시한 실시예에 한정되지 않고, 상기와 같은 기술범위 안에서 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.
예를 들어 도 5는 본 발명에 의한 함침성이 우수한 열가소성 복합재 제조장치(100)에서 일 구성인 분산유닛(140)의 다른 실시예의 구조를 보인 종단면도로서, 상기 분산유닛(140)의 수용공간(142)은 구획부(144)의 단면 형상을 다양하게 변경함으로서 보강섬유(11)를 보다 안정적으로 수용하여 이송하고, 걸림없이 낙하시킬 수 있다.
즉, 상기 구획부(144)의 내측면 하부를 라운드지거나, 경사지게 형성하여 회전시 수용공간(142)에 수용되어 있는 보강섬유(11) 조각들이 끼임없이 부드럽게 낙하할 수 있도록 설계될 수 있음은 물론이다.
또한, 본 발명의 실시예에서 구획유닛(150) 내부에는 보강섬유(11)를 분산하여 낙하하기 위한 분산유닛(140)을 회전식으로 구성하였으나, 필요시 에어분사유닛(도 2의 도면부호 "A" 참조)을 더 구비하여 기체를 강제 분사함으로써 보강섬유(11)의 밀집을 제한할 수 있음은 물론이다.
10. 복합재 11. 보강섬유
12. 보강섬유다발 14. 제1수지필름
16. 제2수지필름 100. 열가소성 복합재 제조장치
110. 섬유보관유닛 120. 이송안내유닛
122. 섬유수집부 124. 섬유공급부
130. 절단유닛 132. 탄성부
134. 절단부 135. 절단날
140. 분산유닛 142. 수용공간
144. 구획부 150. 구획유닛
162. 제1필름보관유닛 164. 제2필름보관유닛
172. 이송벨트 174. 제2필름이송유닛
180. 니들성형유닛 190. 복합재보관유닛
A . 에어분사유닛

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 보강섬유다발을 보관하는 섬유보관유닛과, 상기 보강섬유다발의 이송 방향을 안내하는 이송안내유닛과, 상기 보강섬유다발에 탄성복원력과 전단력을 동시에 가하여 절단하는 절단유닛과, 절단되어 낙하하는 보강섬유를 수집한 후 분산하여 낙하시키는 분산유닛과, 상기 절단유닛과 분산유닛을 내부에 수용하여 이물 유입을 방지하는 구획유닛과, 제1수지필름을 보관하는 제1필름보관유닛과, 상기 제1수지필름이 상기 분산유닛 하측을 경유하도록 이송하는 이송벨트와, 제2수지필름을 보관하는 제2필름보관유닛과, 상기 제1수지필름의 상측에 분산 적층된 보강섬유 상측에 제2수지필름을 적층하는 제2필름이송유닛과, 내측에 보강섬유가 내재된 제1수지필름 및 제2수지필름을 니들매트 형태의 복합재로 성형하는 니들성형유닛과, 상기 복합재를 권취하여 보관하는 복합재보관유닛을 포함하여 구성되며,
    상기 절단유닛은,
    외면이 탄성복원력을 가지며, 상기 보강섬유다발을 마찰력으로 인장하는 탄성부와,
    외면에 절단날이 다수 구비되며, 상기 탄성부와 반대로 회전하면서 탄성부와 절단날을 접촉시켜 상기 보강섬유다발을 절단하는 절단부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 함침성이 우수한 열가소성 복합재 제조장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 절단부는,
    상기 탄성부보다 큰 강도를 가지며, 상기 절단부와 접촉시 압력에 의해 변형되면서 탄성복원력을 발생하는 것을 특징으로 하는 함침성이 우수한 열가소성 복합재 제조장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 분산유닛은,
    외면에 보강섬유를 수용하기 위한 수용공간이 등간격으로 다수 형성되며,
    상기 수용공간에 수용된 보강섬유는 상기 분산유닛의 일방향 회전에 의해 제1수지필름 상면으로 낙하하는 것을 특징으로 하는 함침성이 우수한 열가소성 복합재 제조장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 구획유닛 내부 일측에는,
    상기 제1수지필름 상면으로 낙하하는 보강섬유에 기체를 분사하여 분산하는 에어분사유닛이 구비됨을 특징으로 하는 함침성이 우수한 열가소성 복합재 제조장치.
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