KR102261245B1 - 전도성 경량화 복합시트 제조 장치 - Google Patents

전도성 경량화 복합시트 제조 장치 Download PDF

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유성준
김관영
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대진첨단소재 주식회사
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Abstract

전도성 경량화 복합시트 제조 장치는 천연 섬유와 탄소계 필러가 포함된 접착소재가 적층된 베이스섬유시트 상에 보강섬유시트를 적층한 상태에서 이동되면서 가압 압연되도록 형성된 압연 롤러부, 압연 롤러부에 의해 압연 성형된 복합시트의 일면 및 배면을 지지하며 가이드하는 시트지지가이드 및 시트지지가이드의 후단에서 복합시트의 소정 영역을 파지하기 위한 복수의 파지부 및 복수의 파지부를 복합시트의 복수의 일면에 대하여 적어도 수직방향으로 이동 구동할 수 있는 복수의 파지구동부를 갖는 파형구조형성부를 포함한다.

Description

전도성 경량화 복합시트 제조 장치{Conductive Lightweight composite sheet manufacturing device}
본 발명은 전도성 경량화 복합시트 제조 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 강도와 형상을 유지하면서 가벼워진 복합시트를 제조할 수 있는 전도성 경량화 복합시트 제조 장치에 관한 것이다.
건물의 벽체나 자동차용 내장재로 다양한 섬유시트로 제조되는 복합시트를 이용하여 고강도, 내열성을 갖도록 한다. 이 복합시트의 재료는 석면, 유리, 시멘트, 등의 소재를 사용하여 제조되거나 알루미늄과 같은 금속시트를 이용하기도 하며 유리섬유를 보강재로 이용하여 내열성을 높이기도 한다. 또한, 이 복합시트는 다양한 재료의 섬유시트를 중첩하여 제조되며 이 복합시트를 여러 형상으로 적층 결합하여 보다 강도가 높고 경량화 된 복합시트의 구조를 형성하기도 한다.
그러나 압출롤러를 이용하여 제조된 둥그런 파형을 갖는 복합시트와 평판 형태의 복합시트를 적층 접착 결합하여 제조하므로 적층 접착결합의 강도를 높이기 어렵다. 이로 인하여 경량화 된 복합시트의 구조를 형성할 수는 있지만 강도를 향상시키지 못하는 문제가 있다.
한국등록 특허공보 제10-1208353호(2012.11.29.)
따라서 본 발명의 목적은 형상을 유지하면서 강도가 향상된 전도성 경량화 복합시트를 제조할 수 있는 전도성 경량화 복합시트 제조 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전도성 경량화 복합시트 제조 장치는, 천연 섬유와 탄소계 필러가 포함된 접착소재가 적층 된 베이스섬유시트 상에 보강섬유시트를 적층 한 상태에서 이동되면서 가압 압연되도록 형성된 압연 롤러부; 상기 압연 롤러부에 의해 압연 성형된 복합시트의 일면 및 배면을 지지하며 가이드 하는 시트지지가이드; 및 상기 시트지지가이드의 후단에서 상기 복합시트의 소정 영역을 파지하기 위한 복수의 파지부 및 상기 복수의 파지부를 상기 복합시트의 복수의 일면에 대하여 적어도 수직방향으로 이동 구동할 수 있는 복수의 파지구동부를 갖는 파형구조형성부를 포함한다. 파형구조형성부로 파형구조를 갖는 복합시트와 평판 형상의 복합시트가 적층 접착결합되기 용이한 영역을 형성함으로써 강도가 향상되어 외력에 의한 형상이 변하지 않고 유지될 수 있는 강도를 갖는 경량화 된 복합시트를 제조할 수 있다.
여기서, 상기 파형구조형성부는, 상기 복수의 파지구동부를 지지하는 구동지지 본체; 및 상기 구동지지 본체에 지지되는 상기 복수의 파지구동부를 상기 복합시트의 이동방향을 따라 슬라이딩 이동되도록 구동하는 슬라이딩 구동부를 더 포함하면 강도를 향상시킬 수 있는 복합시트의 구조를 형성할 수 있어 바람직하다.
그리고 상기 복수의 파지부 각각은, 복수의 흡입판으로 이루어지면 복합시트의 일영역을 평판 형상으로 유지하면서 파지할 수 있어 바람직하다.
여기서, 상기 베이스섬유시트를 이송시키는 이송장치; 상기 베이스섬유시트 상에 상기 접착소재를 적층시키는 접착소재 적층부; 및 상기 보강섬유시트를 상기 베이스섬유시트 상에 적층되도록 가이드하는 시트가이드부를 더 포함하면 베이스섬유시트 상에 보강섬유시트를 적층 접착결합 되도록 할 수 있어 바람직하다.
그리고 상기 파형구조형성부 후단에 배치되어 파형구조를 갖는 상기 복합시트 상에 상기 천연 섬유와 탄소계 필러가 포함된 상기 접착소재가 적층된 평판 형상의 상기 복합시트가 적층되도록 공급하는 복합시트 공급부; 상기 파형구조형성부 후단에 배치되어 상기 복수의 파지부에 의해 파지된 파형구조를 갖는 상기 복합시트의 파지영역의 배면을 지지하기 위한 지지베이스; 및 파형구조를 갖는 상기 복합시트가 상기 지지베이스에 의해 지지된 상태에서 파형구조를 갖는 상기 복합시트의 파지영역의 일면을 가압하는 복수의 가압부를 갖는 접착 가압부를 더 포함하면 파형구조를 갖는 복합시트에 복합구조의 복합시트의 파지영역이 평판 형상의 복합시트에 견고하게 안정적으로 적층 접착결합될 수 있어 바람직하다.
여기서, 파형구조를 갖는 상기 복합시트 및 평판 형상의 상기 복합시트로 열을 가하는 히터; 및 파형구조를 갖는 상기 복합시트 및 평판 형상의 상기 복합시트를 냉각시키는 냉각장치를 더 포함하면 복합구조의 복합시트를 형성하기 위해 가열과 냉각이 됨으로써 용이하게 복합구조의 복합시트를 제조할 수 있어 바람직하다.
그리고 상기 복합시트를 수용하는 수용공간과 상기 수용공간 내에 상기 복합시트가 출입 가능하도록 형성된 입출개구를 갖는 압력용기와, 상기 입출개구를 기밀하게 닫을 수 있는 기밀도어와, 상기 압력용기 내의 압력을 조절할 수 있는 압력조절부와, 상기 압력용기 내의 온도를 조절할 수 있는 온도조절부를 갖고 상기 복합시트에 소정의 압력 및 온도를 가하여 경화작업을 수행하는 경화장치; 및 상기 복합시트 내의 불순물에 대한 배소온도범위를 포함하는 배소정보를 저장하며, 저장된 상기 배소정보에 기초하여 상기 압력용기의 배소압력범위를 설정하고, 상기 압력조절부를 제어하여 상기 압력용기 내의 압력이 상기 열 전도성 복합시트 내의 불순물에 대한 배소압력범위를 유지하면서 상기 압력용기 내의 온도가 상기 배소온도범위에 이르도록 상기 온도조절부를 제어하는 제어부를 더 포함하면 제조된 복합구조의 복합시트를 경화하여 접착소재 내의 휘발성 성분이 외부로 배출되면서 복합구조의 복합시트의 외형을 변형시키지 않도록 하여 강도가 우수한 복합구조의 복합시트를 제조할 수 있어 바람직하다.
본 발명에 따르면 파형구조형성부로 파형구조를 갖는 복합시트와 평판 형상의 복합시트가 적층 접착결합되기 용이한 영역을 형성함으로써 강도가 향상되어 외력에 의한 형상이 변하지 않고 유지될 수 있는 강도를 갖는 경량화 된 복합시트를 제조할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 경량화 된 복합시트 제조 장치의 간략 예시도이다.
도 2는 변형 가능한 경량화 된 복합시트 제조 장치의 간략 예시도이다.
도 3은 경량화 된 복합시트의 구조변경 예시도이다.
도 4는 경량화 된 복합시트의 적층 배치 예시도이다.
도 5는 구조변경 된 경량화 된 복합시트의 적층 배치 예시도이다.
도 6은 접착소재 적층부의 상세 예시도이다.
도 7은 경화장치의 예시도이다.
도 8은 제어 블록도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 경량화 된 복합시트 제조 장치(1)를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 경량화 된 복합시트 제조 장치(1)의 간략 예시도이고, 도 2는 변형 가능한 경량화 된 복합시트 제조 장치(1)의 간략 예시도이며, 도 3은 경량화 된 복합시트(4)의 구조변경 예시도이고, 도 4는 경량화 된 복합시트(4)의 적층 배치 예시도이며, 도 5는 구조변경 된 경량화 된 복합시트(4)의 예시도이고, 도 6은 접착소재 적층부(30)의 상세 예시도이며, 도 7은 경화장치(70)의 예시도이고, 도 8은 제어블록도이다.
경량화된 복합시트 제조 장치(1)는 베이스프레임(10), 이송장치(20), 접착소재 적층부(30), 시트가이드부(40), 압연 롤러부(50), 시트지지가이드(60), 경화장치(70), 파형구조형성부(80), 복합시트 공급부(90), 접착 가압부(100), 센서부(110), 히터(120), 냉각장치(122) 및 제어부(130)를 포함한다.
베이스프레임(10)은 베이스섬유시트(2)를 지지하며 수평방향으로 이동될 수 있도록 판상으로 형성된다. 베이스프레임(10)은 지지베이스(11)를 가질 수 있다. 지지베이스(11)는 후술할 파형구조형성부(80) 후단에 배치되어 복수의 파지부(82)에 의해 파지된 파형구조를 갖는 복합시트(4)의 파지영역의 배면을 지지할 수 있다.
이송장치(20)는 베이스프레임(10) 상으로 베이스섬유시트(2)를 공급 이송할 수 있다. 이송장치(20)는 섬유공급롤러(21), 평탄화부(22), 가이드롤러(23), 고무롤러(24) 및 고무롤러 구동부(25)를 포함할 수 있다. 이송장치(20)는 컨베이어벨트로 구성될 수도 있다.
여기서, 베이스섬유시트(2)는 세라믹으로 형성된 세라믹 시트일 수도 있고, 복수의 탄소섬유로 형성될 수도 있다.
여기서, 탄소섬유는 탄소나노튜브들이 꼬여 섬유 형태로 제공된 것일 수 있다. 탄소나노튜브 섬유에 고분자를 제공하여, 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유가 제조될 수 있다. 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유는 탄소나노튜브 섬유를 고분자가 용해된 소스 용액에 침지하는 단계, 침지된 상기 탄소나노튜브 섬유를 건조하는 단계를 포함할 수 있다.
예를 들어, 고분자는 폴리비닐알콜(polyvinyl alcohol, PVA)일 수 있다. 고분자는 nylon, PEO(polyethylene oxide), PU(poly urethane)등일 수 있다. 예컨대, 고분자가 용해된 소스 용액은, 5 wt% 농도의 PVA 수용액일 수 있다. 또는 탄소나노튜브 섬유를 침지하는 단계는 2시간 동안 수행될 수 있다. 탄소나노튜브 섬유를 건조하는 단계는 상온(25℃)에서 수행될 수 있다.
탄소나노튜브 섬유를 소스 용액에 침지함에 따라 고분자는 탄소나노튜브 섬유 내로 침투될 수 있다. 이때, 소스 용액 내에 탄소나노튜브 섬유가 침지되는 시간을 조절함에 따라 고분자 포함 탄소나노튜브 내의 고분자 함량이 조절될 수 있다. 또는, 소스 용액 내의 고분자의 농도를 조절함에 따라 고분자 포함 탄소나노튜브 내의 고분자 함량이 조절될 수 있다. 고분자가 탄소나노튜브 섬유 내로 침투됨에 따라 탄소나노튜브 섬유의 강도(strength)가 향상될 수 있다.
복수의 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유는 서로 꼬여서 복합 섬유가 제조될 수 있다. 복합 섬유는 복수의 고분자 포함 탄소나노튜브가 꼬인 코일 구조 섬유일 수 있다. 복수의 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유가 서로 꼬임에 따라 코일 구조 섬유는 나선형(helical)으로 꼬인 구조를 가질 수 있다. 또한, 복수의 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유가 서로 꼬임에 따라, 복수의 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유 각각이 나선형으로 꼬인 구조를 가질 수 있다. 다시 말하면, 각각의 고분자 포함 탄소나노튜브들이 나선형인 동시에, 코일 구조 섬유도 나선형일 수 있다.
섬유공급롤러(21)는 베이스섬유시트(2)가 감겨 있을 수 있으며, 회전하여 베이스섬유시트(2)를 제공할 수 있다. 섬유공급롤러(21)는 섬유롤러 구동부(211)를 갖고 회전 구동되도록 할 수 있다.
평탄화부(22)는 다발형태의 복수의 탄소섬유로 이루어진 베이스섬유시트(2)가 평면 상으로 평탄화되도록 할 수 있다. 평탄화부(22)는 평탄화 본체(221), 회전아암(222), 아암회전 구동부(223) 및 가이드 돌출부(224)를 포함할 수 있다.
평탄화 본체(221)는 섬유공급롤러(21)와 가이드롤러(23) 사이의 복수의 탄소섬유의 상측으로 이격되어 배치될 수 있다.
회전아암(222)은 복수의 탄소섬유의 이동방향을 따른 상측에 이격된 상태에서 평탄화 본체(221)에 회전 가능하게 지지할 수 있다.
아암회전 구동부(223)는 회전아암(222)이 평탄화 본체(221)에 대하여 수평평면을 따라 왕복 회전, 회동될 수 있도록 구동할 수 있다.
가이드 돌출부(224)는 회전아암(222)으로부터 복수의 탄소섬유 측으로 돌출 형성되어 회전아암(222)의 회전에 따라 복수의 탄소섬유가 후술할 복수의 가이드홈(231)에 수용되도록 할 수 있다. 가이드 돌출부(224)는 복수의 탄소섬유를 섬유공급롤러(21)로부터 연결 배치방향이 경사지도록 이동시키고 복수의 가이드홈(231)에 수용된 후 회전아암(222)의 회전에 따라 회전되도록 할 수 있다.
가이드롤러(23)는 평탄화된 복수의 탄소섬유가 평탄상태를 유지하면서 이동되도록 복수의 탄소섬유가 각각 수용될 수 있도록 형성된 복수의 가이드홈(231)을 갖는다. 가이드롤러(23)는 회전구동될 수 있도록 하는 가이드롤러 구동부(232)를 포함할 수 있다.
고무롤러(24)는 회전되어 복수의 탄소섬유를 물림 이송시킬 수 있도록 베이스프레임(10)의 후단에 한 쌍 배치될 수 있다.
고무롤러 구동부(25)는 한 쌍의 고무롤러(24)를 회전 구동시킬 수 있다.
접착소재 적층부(30)는 섬유공급부(20)에 의해 공급된 복수의 탄소섬유 또는 세라믹시트 상에 천연 섬유와 탄소계 필러를 포함하는 접착소재(5)를 압출하여 적층시킬 수 있다. 접착소재 적층부(30)는 판상 형태로 펼쳐진 복수의 탄소섬유 또는 세라믹시트에 접착소재(5)를 도포하여 복수의 탄소섬유 또는 세라믹시트를 고정할 수 있다. 접착소재(5)는 펼쳐진 복수의 탄소섬유 또는 세라믹시트를 고정하기 위한 것으로, 고분자 물질로 페놀(phenol), 폴리이미드(Polyimide), 폴리아크릴로니트릴(Polyacrylonitrile) 또는 메탈 아라미드(m-Aramid) 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 또는, 고분자 물질로 폴리비닐알콜(polyvinyl alcohol, PVA), nylon, PEO(polyethylene oxide), PU(poly urethane) 일 수도 있다.
접착소재 적층부(30)는 압출 실린더(31), 압출 피스톤(32), 접착소재가이드(33), 압출모터(34), 압출 노즐(35), 소재탱크(36), 접착소재 압출밸브(37) 및 접착소재공급밸브(38)를 포함할 수 있다.
압출 실린더(31)는 접착소재(5)가 수용될 수 있는 공간을 형성하며, 압출 피스톤(32)이 왕복이동할 수 있도록 원기둥 형상을 갖는다.
압출 피스톤(32)은 압출 실린더(31)에 수용되어 왕복하면서 압출 실린더(31)에 수용된 접착소재(5)를 접착소재가이드(33)로 이동되도록 할 수 있다.
접착소재가이드(33)는 압출 실린더(31)에 연결되어 접착소재(5)가 이동되도록 할 수 있다.
압출모터(34)는 압출 피스톤(32)이 압출 실린더(31)에 수용되어 왕복될 수 있도록 구동력을 제공할 수 있다. 압출모터(34)는 직접적으로 압출 피스톤(32)과 연결되어 있을 수도 있고, 유압오일을 압출 실린더(31)로 이동시켜 압출 피스톤(32)이 왕복될 수 있도록 할 수도 있다.
압출 노즐(35)은 접착소재가이드(33)와 연결되어 이동되는 접착소재(5)를 외부로 압출되도록 할 수 있다. 압출 노즐(35)은 넓은 부분으로 접착소재(5)가 압출될 수 있도록 할 수도 있다.
소재탱크(36)는 접착소재(5)가 저장되며, 접착소재가이드(33)에 연결되어 압출 실린더(31)로 접착소재(5)가 공급될 수 있도록 할 수 있다.
접착소재 압출밸브(37)는 접착소재가이드(33) 상에 배치되어 접착소재가이드(33)를 이동하는 접착소재(5)를 단속할 수 있다.
접착소재공급밸브(38)는 접착소재가이드(33)에 연결되는 소재탱크(36)에 배치되어 접착소재가이드(33)로 이동하는 접착소재(5)를 단속할 수 있다.
시트가이드부(40)는 적층된 접착소재(5)에 의해 복수의 탄소섬유 또는 세라믹시트의 보강섬유시트(3)와 상호 지지 결합되는 방열필름의 공급을 가이드할 수 있다. 시트가이드부(40) 시트가이드 본체(41)와 시트가이드 구동부(42)를 포함할 수 있다.
시트가이드 본체(41)는 보강섬유시트(3)와 방열필름을 판상 형태로 펼쳐진 복수의 탄소섬유 또는 세라믹시트의 베이스섬유시트(2)에 적층된 접착소재(5) 상에 배치되도록 가이드슬롯이 형성되어 있을 수 있다. 가이드슬롯에 한정되지 않으며 가이드슬롯은 방열필름의 이동경로를 정확하게 하기 위한 가이드이면 어느 것이던 가능하다.
시트가이드 구동부(42)는 방열필름을 이동시킬 수 있는 한 쌍의 이동롤러와 이동롤러를 회전 구동하는 구동모터로 이루어질 수 있다.
방열필름은 폴리이미드 필름, 메타 아라미드 필름 또는 파라 아라미드 필름 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 폴리이미드 필름은 영상 400도 이상의 고온이나 영하 269도의 저온을 견디는 필름으로 얇고 굴곡성이 뛰어난 첨단 고기능성 산업용 소재다. 내화학성, 내마모성도 강해 열악한 환경에서 안정적인 성능 유지가 필요한 분야에 널리 쓰인다. 초기에는 항공우주 분야 재료로 개발, 사용됐으나 현재는 산업용 기기와 연성회로기판(FPCB), 전기 전자부품 등 광범위한 분야에 사용되고 있다. 최근 전세계적으로 정보기술(IT) 기기의 성능이 다양해지고 두께가 얇아지면서 발열 문제를 해결하기 위해 사용된다. 폴리이미드 필름은 후술할 경화장치(70)에 의해 경화되어 공급될 수 있다. 폴리이미드 필름을 경화한 후 복수의 탄소섬유 또는 세라믹시트의 베이스섬유시트(2)에 접착함으로써 방열필름 접착이 용이할 뿐만 아니라, 방열필름을 복수의 탄소섬유 또는 세라믹시트의 베이스섬유시트(2)에 접착한 후 경화 시 발생되는 방열필름 수축현상을 방지할 수 있다.
압연 롤러부(50)는 가압 롤러부(50)는 베이스프레임(10)과 소정 간격을 두고 배치되며, 시트가이드부(40)에 의해 접착소재(5)가 적층된 복수의 탄소섬유 또는 세라믹시트의 베이스섬유시트(2) 상에 방열필름이 적층된 적층물이 이동되면서 가압하도록 형성될 수 있다. 압연 롤러부(50)는 상가압 롤러(51), 하가압 롤러(52), 가압롤러 구동부(53)를 포함한다.
상가압 롤러(51)와 하가압 롤러(52)는 접착소재(5)가 적층된 복수의 탄소섬유또는 세라믹시트의 베이스섬유시트(2) 상에 방열필름이 적층된 적층물의 두께보다 얇은 간격으로 배치될 수 있다.
가압롤러 구동부(53)는 상가압 롤러(51)와 하가압 롤러(52) 중 적어도 하나를 회전 구동할 수 있도록 하는 구동모터로 마련될 수 있다.
시트지지가이드(60)는 압연 롤러부(50)에 의해 압연 성형된 복합시트(4)의 일면 및 배면을 지지하며 가이드할 수 있다. 시트지지가이드(60)는 후술할 파형구조형성부(80)의 파지부(82)에 의해 시트지지가이드(60) 후단의 복합시트(4)가 이동되는 경우에도 복합시트(4)의 이동을 저지할 수 있다.
경화장치(70)는 제조된 복합구조의 복합시트를 경화하여 접착소재(5) 내의 휘발성 성분이 외부로 배출되면서 복합구조의 복합시트의 외형을 변형시키지 않도록 하여 강도가 우수한 복합구조의 복합시트를 제조할 수 있도록 할 수 있다. 경화장치(70)는 압력용기(71), 기밀도어(72), 압력조절부(73), 온도조절부(74), 가스 유동부(75), 필터링부(76) 및 압력해제부(77)를 포함한다.
압력용기(71)는 압연 롤러부(50)에 의해 가압된 적층물 복합시트(4)를 수용하는 수용공간과 수용공간 내에 가압된 적층물 복합시트(4)가 출입 가능하도록 형성된 입출개구를 갖는다.
기밀도어(72)는 압력용기(71)의 입출개구를 기밀하게 폐쇄할 수 있다.
압력조절부(73)는 압력용기(71) 내의 압력을 조절할 수 있다. 압력조절부(73)는 가압펌프(731), 가스탱크(732) 및 가압밸브(733)를 포함할 수 있다.
가압펌프(731)는 불활성가스인 분위기가스 즉, 불활성가스(질소 또는 아르곤가스) 또는 비산화분위기를 유지할 수 있는 가스(이산화탄소, 네온, 헬륨 등)를 압력용기(71) 내로 배관을 통해 공급할 수 있다.
가스탱크(732)는 가스(이산화탄소, 네온, 헬륨 등)를 저장할 수 있다.
가압밸브(733)는 가압펌프(731)에서 압력용기(71)로의 가스(이산화탄소, 네온, 헬륨 등) 이동을 단속할 수 있다.
온도조절부(74)는 압력용기 내의 온도를 조절할 수 있도록 가열히터(741)와 냉각기(742)로 마련될 수 있다.
가스 유동부(75)는 유동팬으로 마련되어 기밀도어(72) 측과 반대측인 압력용기(71) 타측에는 공급된 분위기가스를 압력용기(71) 내에서 순환되도록 유동시킨다. 가스 유동부(75)는 원형기둥의 필터 형상으로 마련된 유동팬 필터에 의해 수용되어 분위기가스를 유동팬 필터의 내부에서 외부로 유동되도록 한다. 분위기가스는 유동팬 필터의 내부로 유동되므로 압력용기(71) 내부의 가열 및 냉각의 온도조절은 보다 신속하게 이루어질 수 있다.
필터링부(76)는 압력용기(71) 내의 분위기가스를 인출하여 분위기가스 내의 접착소재(5)의 경화공정 중 가열에 의해 기화된 접착소재(5)의 휘발성물질을 제거할 수 있다. 필터링부(76)는 순환배관(761), 순환인출밸브(762), 순환인입 밸브(763), 순환펌프(764), 필터 하우징(765) 및 순환필터(766)를 포함할 수 있다.
순환배관(761)은 압력용기(71)의 일측으로부터 인출되도록 연결되고 일측과 다른 압력용기(71)의 타측으로 인입되도록 연결된다.
순환인출밸브(762)는 순환배관(761)의 인출단 영역에 배치되어 인출되는 순환배관(761) 내의 분위기가스 이동을 단속할 수 있다.
순환인입 밸브(763)는 순환배관(761)의 인입단 영역에 배치되어 인입되는 순환배관(761) 내의 분위기가스 이동을 단속할 수 있다.
순환펌프(764)는 순환배관(761)으로 분위기가스를 이동시켜 압력용기(71) 내의 분위기가스가 필터링 되도록 할 수 있다.
필터 하우징(765)은 순환배관(761) 상에 배치되어 분위기가스가 이동되면서 거쳐서 갈 수 있도록 마련된다. 여기서, 필터 하우징(765)은 순환필터(766) 둘레로 냉각수가 공급되어 순환되는 분위기가스의 온도를 급속으로 하강시키기 위해 순환필터(766)를 감싸고 있을 수 있다.
순환필터(766)는 필터 하우징(765) 내에 장착되어 이동되는 분위기가스 내의 접착소재(5)의 경화공정 중 가열에 의해 기화된 접착소재(4)의 휘발성물질을 필터링하여 제거할 수 있다.
압력해제부(77)는 압력용기(71) 내의 압력을 해제할 수 있다. 압력해제부(77)는 압력해제배출관(771)과 압력해제밸브(772)를 포함할 수 있다.
압력해제배출관(771)은 압력용기(71)에 외부와 연통 가능하게 연결된다.
압력해제밸브(772)는 압력해제배출관(771) 상에 배치되어 외부로 배출되는 분위기가스의 이동을 단속할 수 있다.
파형구조형성부(80)는 복합시트(4)가 압연 롤러부(50)에 의해 가압 압연된 상태에서 평판 형태의 복합시트(4)를 파형 구조를 포함한 다양한 구조를 갖도록 형태를 변형시키는 구성이다. 파형구조형성부(80)는 구동지지 본체(81), 파지부(82), 파지구동부(83), 슬라이딩 구동부(84) 및 진공흡입부(85)를 포함할 수 있다.
구동지지 본체(81)는 복합시트(4)가 압연 롤러부(50)에 의해 가압 압연된 복합시트(4)의 이동과 동일하게 이동되면서 복수의 파지구동부(83)를 지지할 수 있다.
파지부(82)는 시트지지가이드(60)의 후단에서 복합시트(4)의 소정 영역을 파지하기 위한 구성이다. 파지부(82) 각각은 복수의 흡입판으로 이루어질 수 있다. 파지부(82)는 공기가 흡입되는 상태에서 복합시트(4)의 표면에 접근하며 흡입판이 복합시트(4)를 흡입밀착하여 파지할 수 있다. 파지부(82)는 이에 의해 복합시트(4)의 소정 영역을 파지한 후 이동되어 다양한 구조를 형성할 수 있도록 한다.
파지구동부(83)는 복수의 파지부(82)를 복합시트(4)의 복수의 일면에 대하여 적어도 수직방향으로 이동 구동할 수 있다. 파지구동부(83)는 실린더와 피스톤으로 마련될 수도 있고, 서버모터와 회전축으로 마련되어 파지부(82)를 복합시트(4)에 대하여 접근 및 이격되도록 구동할 수 있다.
슬라이딩 구동부(84)는 구동지지 본체(81)에 지지되는 복수의 파지구동부(82)를 복합시트(4)의 이동방향을 따라 슬라이딩 이동되도록 구동할 수 있다. 파지구동부(83)와 슬라이딩 구동부(84)에 의해 복합시트(4)는 수직 및 수평방향으로 이동될 수 있으며 다양한 형태를 가질 수 있다.
진공흡입부(85)는 파지부(82)에 연통된 에어배관 상에 설치되어 파지부(82)에서 외부로 공기를 흡입할 수 있다. 진공흡입부(85)는 송풍기 또는 컴프레서와 밸브로 마련되어 파지부(82)가 복합시트(4)를 흡입 파지할 수 있도록 할 수 있으며, 흡입을 해제하여 파지를 해제할 수 있도록 할 수도 있다.
복합시트 공급부(90)는 파형구조형성부(80)의 후단에 배치되어 평판 형태의 복합시트(4)를 파형구조를 갖는 복합시트(4)와 접착결합될 수 있도록 공급할 수 있다. 여기서, 파형구조를 갖는 복합시트(4)는 접착소재 적층부(30)에 의해 천연 섬유와 탄소계 필러가 포함된 접착소재(5)가 적층된 상태이다. 복합시트 공급부(90)는 공급롤러(91)와 공급롤러 구동부(92)를 포함한다. 공급롤러(91)는 평판 형태의 복합시트(4)를 이동시킬 수 있고, 공급롤러 구동부(92)는 공급롤러(91)를 회전 구동할 수 있다.
접착 가압부(100)는 파형구조를 갖는 복합시트(4)와 평판 형태의 복합시트(4)를 접착결합시키기 위해 압연 롤러부(50)를 이용할 수 없다. 파지부(82)가 파지한 영역과 평판 형태의 복합시트(4) 만이 접착결합될 수 있으므로 이 파지부(82)가 파지한 영역과 평판 형태의 복합시트(4)를 가압하여야 접착결합이 견고하게 이루어질 수 있다. 접착 가압부(100)는 접착가압 본체(101), 접착가압 실린더(102), 접착가압 피스톤(103), 가압부(104) 및 접착가압 모터(105)를 포함할 수 있다.
접착가압 본체(101)는 접착가압 실린더(102), 접착가압 피스톤(103), 가압부(104) 및 접착가압 모터(105)를 지지할 수 있다.
접착가압 실린더(102)는 접착가압 본체(101)에 지지되며, 접착가압 피스톤(103)가 수용된다. 가압부(104)는 접착가압 피스톤(103)의 말단에 결합되어 파지부(82)가 파지한 영역에 대응한 판면을 갖는다. 가압부(104)는 파형구조를 갖는 복합시트(4)가 지지베이스(11)에 의해 지지된 상태에서 파형구조를 갖는 복합시트(4)의 파지영역의 일면을 가압할 수 있다. 접착가압 모터(105)의 구동에 의해 접착가압 피스톤(103)의의 이동이 따라 가압부(104)는 지지베이스(11)에 지지된 평판 형태의 복합시트(4) 상의 파형구조를 갖는 복합시트(4)의 파지부(82)가 파지한 영역을 가압하여 접착결합시킨다.
센서부(110)는 소재높이 감지센서(111), 압력센서(112) 및 온도센서(113)을 포함할 수 있다.
소재높이 감지센서(111)는 평탄화된 베이스섬유시트(2) 상에 적층된 접착소재(5)의 적층 높이를 측정할 수 있다. 소재높이 감지센서(111)는 레이저센서나 광센서 등으로 마련될 수 있다.
압력센서(112)는 압력용기(71) 내에 배치되어 압력용기(71) 내의 압력을 감지할 수 있다.
온도센서(113)는 압연 롤러부(50), 소재탱크(36) 및 압력용기(71) 내에 배치되어 압연 롤러부(50), 소재탱크(36) 및 압력용기(71) 내의 온도를 감지할 수 있다.
히터(120)는 상가압 롤러(51)와 하가압 롤러(52)에 설치되어 접착소재(5)가 적층된 베이스섬유시트(2) 상에 보강섬유시트(3)과 방열필름이 적층된 적층물로 열을 가할 수 있다. 히터(120)는 파형구조형성부(80)의 후단에 배치되어 복합시트(4)에 열을 가할 수도 있다.
냉각장치(122)는 파형구조형성부(80)가 평판 형태의 복합시트(4)를 구조 변형시키는 영역에서 냉풍을 공급할 수 있다. 또한, 냉각장치(122)는 접착 가압부(100)의 영역에도 냉풍을 공급할 수 있다.
제어부(130)는 접착소재(5) 및 방열필름을 경화시키기 위한 경화온도범위와 경화 압력범위를 저장하고, 경화장치(70)를 제어하여 압력용기(71) 내의 압력이 경화 압력범위를 유지하면서 압력용기(71) 내의 온도가 경화온도범위에 이르도록 제어할 수 있다.
제어부(130)는 베이스섬유시트(2)에 따라서 베이스섬유시트(2) 상에 적층된 접착소재(5)의 적층 높이 범위를 저장하고, 소재높이 감지센서(111)에 의해 측정된 접착소재(5)의 높이를 적층 높이 범위와 비교하여 측정된 접착소재(5)의 높이가 적층 높이 범위를 벗어나는 경우 압출모터(34) 및 이송장치(20) 중 적어도 하나를 제어할 수 있다.
제어부(130)는 복합시트(4) 내의 불순물에 대한 배소온도범위를 포함하는 배소정보를 저장하며, 저장된 배소정보에 기초하여 압력용기(71)의 배소압력범위를 설정하고, 압력조절부(73)를 제어하여 압력용기(71) 내의 압력이 복합시트(4) 내의 불순물에 대한 배소압력범위를 유지하면서 압력용기(71) 내의 온도가 배소온도범위에 이르도록 온도조절부(74)를 제어할 수 있다.
제어부(130)는 사용자의 설정에 따라 복합시트(4)의 구조변형에 대한 크기, 넓이, 높이 등을 조절할 수 있도록 파지구동부(83)와 슬라이딩 구동부(84)를 제어하며, 히터(120)와 냉각장치(122)를 제어할 수 있다.
제어부(130)는 히터(120)의 온도에 따라 가열시간을 제어할 수 있고, 냉각장치(122)의 온도에 따라 냉각시간을 제어할 수 있다.
도 3은 경량화된 복합시트(4)의 구조변경 예시도이다.
도 3 (a) 압연 롤러부(50)에 의해 가압 압연된 평판 형태의 복합시트(4)를 복수의 파지부(82)가 파지영역을 파지한 후 파지구동부(83)에 의해 상하로 이동되어 파형을 갖는 복합시트(4)로 변형된다.
도 3 (b) 파형을 갖는 복합시트(4)로 변형된 이후 복수의 파지부(82)가 파지영역을 파지한 상태에서 슬라이딩 구동부(84)에 의해 좌측으로 이동되어 파지부(82)가 접하도록 하여 한 번 더 변형이 이루어질 수 있다.
도 4는 경량화된 복합시트(4)의 적층 배치 예시도이다.
도 4 (a)는 파형을 갖는 복합시트(4)의 복수의 파지부(82)가 파지영역이 상하범위에서 대응하도록 하여 접착결합을 시킨 구조이다.
도 4 (b) 파형을 갖는 복합시트(4)의 복수의 파지부(82)가 파지영역이 상하범위에서 어긋나도록 하여 접착결합을 시킨 구조이다.
경우와 쓰임에 따라서, 도 4 (a)와 도 4 (b)의 구조가 이용될 수 있을 것이다.
도 5는 구조 변경된 경량화된 복합시트(4)의 예시도이다.
도 5 (a)는 파형을 갖는 복합시트(4)의 복수의 파지부(82)가 파지영역이 상하범위에서 대응하도록 하여 접착결합을 시킨 구조이다.
도 5 (b) 파형을 갖는 복합시트(4)의 복수의 파지부(82)가 파지영역이 상하범위에서 어긋나도록 하여 접착결합을 시킨 구조이다.
도 5 (a)와 도 5 (b)의 구조 강도는 유사할 것으로 보이나, 비틀림, 휨 등의 상태에서 그 용도가 달리 적용될 수도 있을 것이다.
도 6은 접착소재 적층부(30)의 상세 예시도이다.
압출 노즐(35)은 가이드롤러(23)의 폭만큼 접착소재(5)가 압출 적층될 수 있도록 하는 넓이를 갖는 게 바람직하다. 또한, 압출 노즐(35)은 적층물에 가까워질수록 좁아지는 형상을 갖고 접착소재(5)가 양은 적고 넓게 펼쳐지면서 적층될 수 있도록 할 수 있다. 압출 노즐(35)의 길이방향은 적층물의 길이방향에 대하여 가로방향 즉, 수직으로 배치될 수 있다. 넓은 형태의 압출 노즐(35)에 연결된 접착소재가이드(33)는 복수일 수 있다. 또한, 압출 노즐(35)은 적층물에 가까워질수록 좁아지는 형상을 가질 수 있다.
상기의 실시 예 이외의 변형 가능한 실시 예를 설명한다.
압연 롤러부(50)에 의해 가압된 복합시트(4) 시트감음 롤러에 감기도록 한 후 복합시트(4)가 감진 시트감음 롤러를 경화장치(70) 내에 넣고 하나의 시트감음 롤러에 감긴 적층물을 지그재그로 이동되도록 하면서 다른 시트감음 롤러를 일방향 회전시켜 감기도록 하면서 경화를 할 수도 있다. 또한, 반대로 하나의 시트감음 롤러를 타방향으로 회전시켜 다른 시트감음 롤러에 감긴 적층물을 지그재그로 이동되도록 하면서 하나의 시트감음 롤러에 감기도록 하면서 경화되도록 할 수도 있다.
압연 롤러부(50)의 후단에 파형을 형성하기 위한 파형을 갖는 파형 압연 롤러부를 더 가질 수 있다. 이에 의해 파형구조형성부(80)의 파지부(82)의 이동이 감소될 수도 있다. 여기서, 파형 압연 롤러부는 다양한 크기의 파형을 형성하기 위한 다양한 크기로 마련될 수 있다.
파형구조형성부(80)의 파지부(82)가 상하로 이동되어 복합시트(4)가 파형으로 구조가 변형된 후 파지부(82)가 역방향으로 이동되어 상하로 연결된 복합시트(4)를 휘게 하여 구조를 변형시킬 수도 있다. 이후 파지부(82)가 파지영역을 파지한 상태에서 슬라이딩 구동부(84)에 의해 좌측으로 이동되어 그 형상을 변형되게 할 수도 있다.
상기의 경량화된 복합시트 제조 장치(1)로 인하여, 파형구조형성부(80)로 파형구조를 갖는 복합시트와 평판 형상의 복합시트가 적층 접착결합되기 용이한 영역을 형성함으로써 강도가 향상되어 외력에 의한 형상이 변하지 않고 유지될 수 있는 강도를 갖는 경량화된 복합시트를 제조할 수 있다.
1: 경량화된 복합시트 제조 장치 2: 베이스섬유시트
3: 보강섬유시트 4: 복합시트
5: 접착소재
10: 베이스프레임
20: 이송장치 21: 섬유공급롤러
22: 평탄화부 23: 가이드롤러
24: 고무롤러 25: 고무롤러 구동부
30: 접착소재 적층부 31: 압출 실린더
32: 압출 피스톤 33: 접착소재가이드
34: 압출모터 35: 압출 노즐
36: 소재탱크 37: 접착소재 압출밸브
38: 접착소재공급밸브
40: 시트가이드부 41: 시트가이드 본체
42: 시트가이드 구동부
50: 압연 롤러부 51: 상가압 롤러
52: 하가압 롤러 53: 압연롤러 구동부
60: 시트지지가이드
70: 경화장치 71: 압력용기
72: 기밀도어 73: 압력조절부
74: 온도조절부 75: 가스 유동부
76: 필터링부 77: 압력해제부
80: 파형구종형성부 81: 구동지지 본체
82: 파지부 83: 파지구동부
84: 슬라이딩 구동부 85: 진공흡입부
90: 복합시트 공급부 91: 공급롤러
92: 공급롤러 구동부
100: 접착 가압부 101: 접착가압 본체
102: 접착가압 실린더 103: 접착가압 피스톤
104: 가압부 105: 접착가압 모터
110: 센서부 111: 소재높이 감지센서
112: 압력센서 113: 온도센서
120: 히터 122: 냉각장치
130: 제어부

Claims (7)

  1. 전도성 경량화 복합시트 제조 장치에 있어서,
    천연 섬유와 탄소계 필러가 포함된 접착소재가 적층된 베이스섬유시트 상에 보강섬유시트를 적층한 상태에서 이동되면서 가압 압연되도록 형성된 압연 롤러부;
    상기 압연 롤러부에 의해 압연 성형된 복합시트의 일면 및 배면을 지지하며 가이드하는 시트지지가이드;
    상기 시트지지가이드의 후단에서 상기 복합시트의 소정 영역을 파지하기 위한 복수의 파지부 및 상기 복수의 파지부를 상기 복합시트의 복수의 일면에 대하여 적어도 수직방향으로 이동 구동할 수 있는 복수의 파지구동부를 갖는 파형구조형성부;
    상기 파형구조형성부 후단에 배치되어 파형구조를 갖는 상기 복합시트 상에 상기 천연 섬유와 탄소계 필러가 포함된 상기 접착소재가 적층된 평판 형상의 상기 복합시트가 적층되도록 공급하는 복합시트 공급부;
    상기 파형구조형성부 후단에 배치되어 상기 복수의 파지부에 의해 파지된 파형구조를 갖는 상기 복합시트의 파지영역의 배면을 지지하기 위한 지지베이스; 및
    파형구조를 갖는 상기 복합시트가 상기 지지베이스에 의해 지지된 상태에서 파형구조를 갖는 상기 복합시트의 파지영역의 일면을 가압하는 복수의 가압부를 갖는 접착 가압부를 포함하는,
    전도성 경량화 복합시트 제조 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 파형구조형성부는,
    상기 복수의 파지구동부를 지지하는 구동지지 본체; 및
    상기 구동지지 본체에 지지되는 상기 복수의 파지구동부를 상기 복합시트의 이동방향을 따라 슬라이딩 이동되도록 구동하는 슬라이딩 구동부를 더 포함하는,
    전도성 경량화 복합시트 제조 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 파지부 각각은,
    복수의 흡입판으로 이루어지는,
    전도성 경량화 복합시트 제조 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 베이스섬유시트를 이송시키는 이송장치;
    상기 베이스섬유시트 상에 상기 접착소재를 적층시키는 접착소재 적층부; 및
    상기 보강섬유시트를 상기 베이스섬유시트 상에 적층되도록 가이드하는 시트가이드부를 더 포함하는,
    전도성 경량화 복합시트 제조 장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    파형구조를 갖는 상기 복합시트 및 평판 형상의 상기 복합시트로 열을 가하는 히터; 및
    파형구조를 갖는 상기 복합시트 및 평판 형상의 상기 복합시트를 냉각시키는 냉각장치를 더 포함하는,
    전도성 경량화 복합시트 제조 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복합시트를 수용하는 수용공간과 상기 수용공간 내에 상기 복합시트가 출입 가능하도록 형성된 입출개구를 갖는 압력용기와, 상기 입출개구를 기밀하게 닫을 수 있는 기밀도어와, 상기 압력용기 내의 압력을 조절할 수 있는 압력조절부와, 상기 압력용기 내의 온도를 조절할 수 있는 온도조절부를 갖고 상기 복합시트에 소정의 압력 및 온도를 가하여 경화작업을 수행하는 경화장치; 및
    상기 복합시트 내의 불순물에 대한 배소온도범위를 포함하는 배소정보를 저장하며, 저장된 상기 배소정보에 기초하여 상기 압력용기의 배소압력범위를 설정하고, 상기 압력조절부를 제어하여 상기 압력용기 내의 압력이 상기 전도성 복합시트 내의 불순물에 대한 배소압력범위를 유지하면서 상기 압력용기 내의 온도가 상기 배소온도범위에 이르도록 상기 온도조절부를 제어하는 제어부를 더 포함하는,
    전도성 경량화 복합시트 제조 장치.
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KR20140133888A (ko) * 2008-06-25 2014-11-20 코셀 아이피 리미티드 주름형성 롤러의 개선

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