KR102277959B1 - Apparatus for preparing long fiber reinforced sheet using prepreg - Google Patents
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Abstract
본 발명은 프리프레그를 이용한 장섬유 강화 시트 제조 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 강화섬유가 적용된 프리프레그를 이용하여 성형성과 생산성을 향상시킨 장섬유 강화시트 제조 장치가 개시된다. 일방향 프리프레그(2)를 길이 방향으로 공급하는 삽입 가이드부(10); 상기 삽입 가이드부(10)로부터 공급되는 프리프레그를 길이 방향으로 절단하여, 길이 방향으로 연장된 다수의 프리프레그 테이프(4)를 형성하는 슬리팅부(20); 상기 길이 방향으로 연장된 프리프레그 테이프(4)를 길이 방향의 수직 방향으로 절단하여, 다수의 프리프레그 칩(6)을 형성하는 커팅부(50); 상기 커팅부(50)에서 형성된 프리프레그 칩(6)이 낙하하여 시이트 형태로 수집되는 수집 플레이트(66); 및 상기 수집 플레이트(66)에서 시이트 형태로 수집된 프리프레그 칩(6)을 용융 압착하는 압착부(70)를 포함하는 장섬유 강화시트 제조 장치를 포함한다.The present invention relates to an apparatus for manufacturing a long fiber reinforced sheet using a prepreg, and more particularly, to an apparatus for manufacturing a long fiber reinforced sheet in which formability and productivity are improved by using a prepreg to which reinforcing fibers are applied. Insertion guide portion 10 for supplying the one-way prepreg (2) in the longitudinal direction; a slitting unit 20 for cutting the prepreg supplied from the insertion guide unit 10 in the longitudinal direction to form a plurality of prepreg tapes 4 extending in the longitudinal direction; a cutting portion (50) for cutting the prepreg tape (4) extending in the longitudinal direction in a vertical direction in the longitudinal direction to form a plurality of prepreg chips (6); a collecting plate 66 from which the prepreg chips 6 formed in the cutting part 50 fall and are collected in the form of a sheet; and a long fiber reinforced sheet manufacturing apparatus including a pressing unit 70 for melt-compressing the prepreg chips 6 collected in the sheet form from the collection plate 66 .
Description
본 발명은 프리프레그를 이용한 장섬유 강화 시트 제조 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 강화섬유가 적용된 프리프레그를 이용하여 성형성과 생산성을 향상시킨 장섬유 강화시트 제조 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for manufacturing a long fiber reinforced sheet using a prepreg, and more particularly, to an apparatus for manufacturing a long fiber reinforced sheet having improved formability and productivity by using a prepreg to which reinforcing fibers are applied.
프리프레그(prepreg)는 “Preimpregnated Material”의 약어로서, 기지재(Matrix)를 보강 섬유에 미리 함침시킨 시이트(Sheet) 형태의 제품을 의미하며, 복합 재료 성형을 위한 중간 재료로 사용된다. 일반적으로 프리프레그는 보강섬유가 일방향으로 정렬된 형태의 일방향(unidirectional) 프리프레그와 보강 섬유가 직물 형태로 이루어진 직물형(Woven) 프리프레그로 구분된다. 통상의 프리프레그에 있어서, 보강 섬유로는 강도와 탄성이 높은 탄소 섬유 등을 이용하고, 기지재로는 에폭시 수지등의 고분자 수지를 주로 사용한다.Prepreg is an abbreviation of “Preimpregnated Material” and refers to a sheet-type product in which a matrix is pre-impregnated with reinforcing fibers, and is used as an intermediate material for molding composite materials. In general, prepregs are divided into unidirectional prepregs in which reinforcing fibers are aligned in one direction and woven prepregs in which reinforcing fibers are formed in a woven fabric. In a typical prepreg, carbon fibers having high strength and elasticity are used as reinforcing fibers, and polymer resins such as epoxy resins are mainly used as a base material.
복합재료 성형에 프리프레그가 적용되는 이유를 살펴보면, 기지재(수지)와 보강재(보강섬유)의 비율을 정밀하게 제어할 수 있어, 설계한 소재의 물성을 최대한 구현할 수 있는 우수한 장점이 있다. 또한, 프리프레그를 이용한 복합재료 성형공정은, 중간재를 사용하므로 원료의 가격이 높은 편이나 성형 공정이 깨끗하고 단순하므로, 작업 비용을 절감할 수 있다. 프리프레그는 주로 시이트 형태를 가지므로 취급이 쉽고 성형시 에너지 비용이 절감되고, 재단 성형의 특성상 가공에 필요한 부품의 수를 줄일 수 있고, 프리프레그는 시이트 모양뿐만 아니라 테이프 형상, 칩 형상으로도 응용할 수 있어, 다양한 형상으로 용이하게 가공할 수 있는 장점으로 항공, 우주, 자동차, 스포츠, 레저, 토목, 건축 등 여러 산업 분야에서 복합재 성형을 위한 중간재로 널리 사용되고 있다. 그러나 통상적인 일방향 또는 직물형 프리프레그는 강성이 우수하지만, 밀도가 커서 무겁고, 원하는 강성을 얻기 위해서는 여러 층의 프리프레그를 적층하여야 하므로, 성형품의 두께가 증가하는 단점이 있다. 또한, 일방향 프리프레그의 경우, 성형물에 등방성(isotropy)을 부여하기 위해 적층방향을 고려해야하므로 복잡한 구조물 성형은 한계가 있다.Looking at the reason why prepreg is applied to composite material molding, it has an excellent advantage in that the ratio of the base material (resin) and the reinforcing material (reinforcing fiber) can be precisely controlled, so that the physical properties of the designed material can be maximized. In addition, since the composite material molding process using the prepreg uses an intermediate material, the cost of the raw material is high, but since the molding process is clean and simple, the operation cost can be reduced. Prepreg mainly has a sheet shape, so it is easy to handle and energy cost is reduced during molding, and the number of parts required for processing can be reduced due to the nature of cutting and molding, and prepreg can be applied not only in sheet shape but also in tape shape and chip shape. It is widely used as an intermediate material for molding composite materials in various industrial fields such as aviation, space, automobile, sports, leisure, civil engineering, and construction due to the advantage that it can be easily processed into various shapes. However, conventional unidirectional or woven prepregs have excellent rigidity, but have a high density and are heavy, and in order to obtain desired rigidity, several layers of prepregs must be laminated, thereby increasing the thickness of the molded article. In addition, in the case of a unidirectional prepreg, since the lamination direction must be considered in order to impart isotropy to the molding, there is a limit to molding a complex structure.
따라서, 본 발명의 목적은 프리프레그를 이용한 장섬유 강화 시트 제조 장치를 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an apparatus for manufacturing a long fiber reinforced sheet using a prepreg.
본 발명의 다른 목적은 강화 섬유가 적용된 프리프레그를 이용하여 금속 수준 이상의 물성 구현 및 성형성, 생산성을 향상시킨 장섬유 강화 시트 제조장치를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide an apparatus for manufacturing a long fiber reinforced sheet that uses a prepreg to which a reinforcing fiber is applied, and has improved formability and productivity.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 일방향 프리프레그(2)를 길이 방향으로 공급하는 삽입 가이드부(10); 상기 삽입 가이드부(10)로부터 공급되는 프리프레그를 길이 방향으로 절단하여, 길이 방향으로 연장된 다수의 프리프레그 테이프(4)를 형성하는 슬리팅부(20); 상기 길이 방향으로 연장된 프리프레그 테이프(4)를 길이 방향의 수직 방향으로 절단하여, 다수의 프리프레그 칩(6)을 형성하는 커팅부(50); 상기 커팅부(50)에서 형성된 프리프레그 칩(6)이 낙하하여 시이트 형태로 수집되는 수집 플레이트(66); 및 상기 수집 플레이트(66)에서 시이트 형태로 수집된 프리프레그 칩(6)을 용융 압착하는 압착부(70)를 포함하는 장섬유 강화시트 제조 장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is an
이상 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 프리프레그를 이용한 장섬유 강화 시트 제조 장치는 금속 수준 이상의 물성 구현 및 성형성, 생산성을 향상시킨 장섬유 강화시트를 제조할 수 있다.As described above, the apparatus for manufacturing a long fiber reinforced sheet using a prepreg according to the present invention can manufacture a long fiber reinforced sheet with improved physical properties, formability, and productivity above the metal level.
도 1은 본 발명에 따른 전체적인 장섬유 강화시트 제조장치 모식도.
도 2는 본 발명에 따른 삽입 가이드부(10) 장치를 보여주는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 슬리팅부(20)의 동작원리를 보여주는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 상기 슬리팅부(20)의 커팅 방법을 보여주는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 커터부(50)의 커터기 종류를 보여주는 도면
도 6은 본 발명에 따른 상기 커터부(50)의 분리 수단을 보여주는 도면.
도 7은 본 발명에 따른 상기 커터부(50)에서 형성된 프리프레그 칩(6)이 시이트 형태로 수집되는 과정을 보여주는 도면.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전체적인 장섬유 강화시트 제조장치 모식도.
도 9는 본 발명에 따른 압착부(70)의 압착롤러(74)를 보여주는 도면.1 is a schematic view of the overall long fiber reinforced sheet manufacturing apparatus according to the present invention.
2 is a view showing an
3 is a view showing the operating principle of the slitting unit 20 according to the present invention.
4 is a view showing a cutting method of the slitting unit 20 according to the present invention.
5 is a view showing a cutter type of the
6 is a view showing a separation means of the
7 is a view showing a process in which the
8 is a schematic view of the overall long fiber reinforced sheet manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention.
9 is a view showing the
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 장섬유 강화시트 제조장치의 전체 구성을 보여주는 모식도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 장섬유 강화시트 제조 장치(이하 LFPS[Long Fiber Prepreg Sheet])는 삽입가이드부(10), 슬리팅부(20), 커팅부(50) 및 압착부(70)를 포함하고, 필요에 따라, 분리 가이드부(40) 등을 더욱 포함할 수 있다. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of a long fiber reinforced sheet manufacturing apparatus according to the present invention. 1, the apparatus for manufacturing a long fiber reinforced sheet of the present invention (hereinafter, LFPS [Long Fiber Prepreg Sheet]) includes an
상기 삽입 가이드부(10)는 일방향 프리프레그(2)를 길이 방향으로 공급하는 역할을 한다. 여기서, 길이 방향이란 일방향 프리프레그(2)에 포함된 섬유의 길이 방향을 의미한다. 상술한 바와 같이, 일방향 프리프레그(2)는 수지에 섬유가 일방향으로 배열된 프리프레그로서, 보강 섬유는 탄소 섬유, 유리섬유, 바잘트 섬유, 아마미드, 폴리프로필렌, 폴리페닐렌설파이드(PPS) 등을 포함하는 고분자계 섬유 등 유/무기계 섬유 모두 사용할 수 있으며, 기지재로는 에폭시, 불포화 폴리에스터, 페놀 등의 열경화성 수지와 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 우레탄계, 폴리페닐렌설파이드, 폴리에테르에테르케톤 등을 포함하는 열가소성 수지를 사용할 수 있다. 상기 프리프레그의 폭(일방향 섬유의 수직 방향)은 300 내지 1500 mm, 바람직하게는 500 내지 1000 mm로, 필요한 길이로 자유롭게 제작해서 사용할 수 있다. The
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 삽입 가이드부(10)는 일방향 프리프레그(2)가 권취되어 있는 공급 롤러(12, unwinder roller) 및 상기 공급 롤러(12)에 권취된 일방향 프리프레그(2)를 슬리팅부(20)로 유도하는 가이드 롤러(14, Guide roller)를 포함한다. 도 2는 상기 삽입 가이드부(10)의 구체적인 예를 보여주는 도면이다. 도 2에 도시된 예에서는, 상기 삽입 가이드부(10)는 일방향 프리프레그(2)가 권취되어 있는 공급 롤러(12), 상기 공급 롤러(12)에 권취된 일방향 프리프레그(2)를 슬리팅부(20)로 유도하는 가이드 롤러(14), 권출된 일방향 프리프레그(2)를 잡아당겨 슬리터부(20)로 이동시키는 풀러(16, Puller) 및 상기 풀러(16)에서 슬리터부(20)까지 이동시키는 가이드 플레이트(18, Guide plate)를 포함한다.As shown in FIG. 1 , the
상기 공급롤러(12)는 장력을 조절하며, 롤 상태의 일방향 프리프레그(2)를 풀어서 권출한다. 상기 공급롤러(12)는 장력을 조절하기 위해 브레이크(Brake)를 포함할 수 있다. 상기 권출된 일방향 프리프레그(2)는 좌우 장력을 조정하며 이동시키는 가이드롤러(14)에 의해 풀러(16)로 이동된다. 상기 가이드 롤러(14)는 1 내지 6 개, 바람직하게 2 내지 4 개의 롤러(14)를 포함한다. 상기 풀러(16)까지 길이가 길다면 추가로 설치할 수 있지만, 다량으로 설치할 필요는 없다. 상기 풀러(16)는 권출된 일방향 프리프레그(2)가 슬리터부(20)에 삽입될 수 있도록 잡아당겨 주는 롤러이다. 상기 풀러(16)의 롤러(Roller)표면에 SUS 재질도 상관없으나, 장력을 균일하게 주기 위하여 고무 코팅된 러버를 포함할 수 있다. 상기 풀러(16)는 최소 1개 이상의 롤러를 포함할 수 있다. 풀러(16)를 통과한 일방향 프리프레그(2)는 가이드 플레이트(18)를 지나 슬리터부(20)로 이동한다. 상기 일방향 프리프레그(2)의 점착성(Tacky)이 높으면, 슬리팅부(20)의 슬리터 날에 수지가 점착되어 날 마모를 일으킬 수 있다. 따라서, 상기 가이드 플레이트(18)에 냉각부(Chiller)를 포함하여 이를 방지할 수 있다.The
상기 슬리팅부(20)는 삽입 가이드부(10)로부터 공급되는 일방향 프리프레그(2)를 길이 방향으로 절단하여, 길이 방향으로 연장된 다수의 프리프레그 테이프(4)를 형성하는 장치이다. 상기 프리프레그 테이프(4)의 폭은 5 내지 25 mm, 바람직하게는 6 내지 25 mm, 더욱 바람직하게는 8 내지 10 mm, 예를 들면, 8 mm이고, 두께는 상기 프리프레그의 두께와 동일하다. 여기서, 프리프레그 테이프(4)의 폭이 너무 넓으면 성형 가공성이 저하되는 문제가 있고, 너무 좁으면 강화재가 끊겨 불량을 야기하는 문제가 있다.The slitting unit 20 is a device for forming a plurality of
도 3은 본 발명의 장섬유 강화시트 제조장치에 사용되는 슬리팅부(20)의 동작 원리를 설명하기 위한 도면이다. 도 3의 a에 도시된 바와 같이, 상도(21)를 이용하여, 일방향 프리프레그(2)를 섬유 0°방향(길이 방향)의 일정한 폭으로 절단하거나, 도 3의 b에 도시된 바와 같이, 상도(22)와 하도(23)로 구성된 다중날이 서로 맞물리면서, 일방향 프리프레그(2)를 상기 상도(22)와 하도(23)로 구성된 다중날의 간격만큼길이 방향의 일정한 폭으로 절단하여 프리프레그 테이프(4)를 형성한다. 3 is a view for explaining the operating principle of the slitting unit 20 used in the long fiber reinforced sheet manufacturing apparatus of the present invention. As shown in FIG. 3 a, using the
도 4는 본 발명의 장섬유 강화시트 제조장치에 사용되는 슬리팅부(20)의 커팅방법을 보여주는 도면이다. 상기 슬리터부(20)는 수지의 점착성과 장섬유강화시트(8, LFPS) 칩의 폭 등을 고려하여 슬리팅 방법을 선정할 수 있다. 상기 슬리팅 방법에는 레이져 커팅(Razor cutting. [도 4의 a]), 쉐어커팅(Shear cutting, [도 4의 b]), 스코어커팅(Score cutting, [도 4의 c]), 특수 갱 커팅(Special Gang cutting, [도 4의 d]) 등이 있다. 상기 레이저 커팅[도 4의 a]은 시중에 판매되는 면도날(24)을 이용하여 슬리팅하는 방식이다. 레이저 커팅에서도 공중절단 레이저 컷팅은 기구 및 조작이 간단하여 누구나 사용할 수 있고, 원하는 슬리트 폭의 간격 조절이 쉽고 칼날 교환도 용이하다. 일반적으로 경질의 재료나 두꺼운 재료를 제외하고 각종 필름재료, 의약품. 식품용 래미네이트 필름 등에 사용할 수 있다. 상기 쉐어 커팅[도 4의 b]은 회전 원형 칼의 바깥쪽에 가위와 같은 날을 세운 것을 상하 한 쌍(25,26)으로 하여 이 상하 칼날(25,26)이 맞물리면서 슬리트 된다. 일반적으로 정밀도가 요구되는 제품이나 재표에는 시어커팅이 사용되며, 레이저 커팅으로 불가능한 경질이나 두꺼운 재료 및 필름을 슬리팅 할 때 활용되고 있다. 상기 스코어 커팅[도 4의 c]은 둥근 칼날(27)을 경질의 하부 롤(28)에 밀어붙여 재료에 칼자국을 넣어 자르는 방식이다. 주로 각종 점착테이프의 슬리트 또는 래미네이트 공정 중에서의 양끝의 트리밍용으로서 사용되고 있다. 상기 스페셜 갱 커팅[도 4의 d]는 상도(29)와 하도(30)가 맞물리면서 슬리트된다.4 is a view showing a cutting method of the slitting unit 20 used in the long fiber reinforced sheet manufacturing apparatus of the present invention. The slitter unit 20 may select a slitting method in consideration of the adhesiveness of the resin and the width of the long fiber reinforced sheet (8, LFPS) chip. The slitting method includes laser cutting (Razor cutting. [Fig. 4 a]), shear cutting (Fig. 4 b), Score cutting, [Fig. 4 c]), special gang cutting (Special Gang cutting, [Fig. 4 d]) and the like. The laser cutting [Fig. 4a] is a slitting method using a commercially
상기 커팅부(50)는 길이 방향으로 연장된 다수의 프리프레그 테이프(4)를 길이 방향의 수직 방향으로 절단하여, 프리프레그 칩을 형성하는 장치이다. 상기 프리프레그 테이프(4)의 삽입 속도와 커터부(50)의 속도에 따라 프리프레그 칩(6)의 길이가 정해진다. 상기 프리프레그 테이프(4)의 수직 방향 절단 길이는 10 내지 100 mm, 바람직하게는 15 내지 80 mm, 더욱 바람직하게는 25 내지 50 mm이다. 여기서, 상기 절단 길이가 너무 길면 성형성 및 분산도가 저하되는 문제가 있고, 너무 짧으면 물성이 저하되는 문제가 있다. 이와 같이 일방향 프리프레그(2)를 길이 및 수직 방향으로 절단하여, 폭 8 내지 10 mm이고, 길이 25 내지 50 mm 인 프리프레그 칩을 얻을 수 있다.The cutting
상기 커팅부(50)로는 프리프레그 테이프(4)를 길이 방향의 수직 방향으로 절단하여 프리프레그 칩(6)을 형성할 수 있는 통상의 커팅 장치를 사용할 수 있다. 도 5는 본 발명의 장섬유 강화시트 제조 장치에 사용될 수 있는 커팅부(50)의 종류를 보여주는 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 커팅부(50)로는 길로틴 커터(51, Guillotine cutter, 도 5의 a), 로터리 커터(56, Rotary cutter, 도 5의 b)를 사용할 수 있다. 상기 길로틴 커터(51)은 작두 형태를 가지며, 상도(53)와 하도(55)를 사용하여 프리프레그 테이프(4)를 가로길이로 절단한다. 상기 길로틴 커터(51)의 분당 커팅 횟수는 하기 수학식으로 계산할 수 있다.As the cutting
예를 들면, 상기 길로틴 커터(51)의 커팅속도는 프리프레그 테이프(4)의 삽입속도 1 m/min, 상기 프리프레그 칩(6)의 최대길이 0.08 m로 제작하였을 때, 최저 분당 12.5 회의 커팅속도를 가질 수 있다. 상기 길로틴 커터(51)의 최대 커팅속도는 삽입속도 10 m/min, 프리프레그 칩(6)의 최소길이 0.015 m로 제작할 경우에는, 분당 666.67 회의 커팅속도를 가질 수 있는 범위의 길로틴 커터가 필요하나, 현실적으로 설비 구축에 어려움이 있다. 따라서, 상기 삽입속도 3 m/min, 프리프레그 칩(6)의 최소길이 0.015 m로 제작하여 최대 분당 200회의 커팅속도를 가지는 것이 바람직하다.For example, when the cutting speed of the
상기 로터리 커터(56)는 회전을 하면서 칼날(57)의 간격만큼 프리프레그 테이프(4)가 잘린다. 상기 로터리 커터(56)의 직경과 세기를 고려하여 로터리 커터의 날(57)의 개수를 정할 수 있다. 상기 로터리 커터의 날(57)은 통상 2 내지 6 개로 이루어지고, 예를 들면 4개의 날(57)을 포함한다. 상기 로터리 커터(56)의 회전속도, 칼날(57)의 간격 등을 고려하여 프리프레그 칩(6)의 길이를 조정할 수 있다. The
상기 로터리 커터(56)의 회전속도는 하기 수학식으로 계산할 수 있다.The rotation speed of the
예를 들면, 상기 로터리 커터(56)의 4중날 기준으로 삽입속도 1 m/min, 프리프레그 칩(6)의 최대 길이 0.08 m로 제작할 경우, 최저 3.125 rpm의 회전속도를 가질 수 있다. 상기 삽입속도 10 m/min, 프리프레그 칩(6)의 최소길이 0.015 m로 제작할 경우 최대 분당 166.67 rpm의 커팅 속도를 가질 수 있고, 상기 범위의 로터리 커터(56)가 바람직하다.For example, when manufactured at an insertion speed of 1 m/min based on the quadruple blade of the
상기 길로틴 커터(51)의 경우 커팅속도의 한계치가 있기에 로터리 커터(56)에 비해 제품 생산성이 낮을 수 있어, 본 발명에서는 로터리 커터(56)를 사용하는 것이 바람직하다.In the case of the
상기 커팅부(50)의 후단에는 커팅된 프리프레그 칩(6)을 커팅부(50)로부터 분리하기 위한 프리프레그 칩 분리 수단이 더욱 구비될 수 있다. 프리프레그 칩(6)에 점착성이 생겨 로터리 칼날(57)에서 분리가 되지 않는 현상이 있다. 이를 해결하기 위해, 프리프레그 칩 분리 수단이 사용된다. 도 6은 상기 프리프레그 칩 분리 수단을 보여주는 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 프리프레그 칩 분리 수단으로는 에어나이프(58, 도 6의 a), 브러쉬롤러(59, 도 6의 b) 등을 사용할 수 있다. 상기 에어나이프는 응축된 공기를 주입하여 프리프레그 칩(6)을 로터리 칼날(57)로부터 분리를 시킨다. 상기 브러쉬 롤러(59)는 로터리 커터(56) 후단에 설치하여 물리적으로 프리프레그 칩(6)을 분리할 수 있다. A prepreg chip separating means for separating the
상기 커팅부(50)에서 형성된 프리프레그 칩(6)은 수집 플레이트(66)에서 시이트 형태로 수집된다. 도 7은 프리프레그 칩(6)이 시이트 형태로 수집되는 과정을 보여주는 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 커팅부(50)에서 형성된 프리프레그 칩(6)은 랜덤하게 분산되어 수집 플레이트(66) 상부로 떨어진다. 이때, 상기 프리프레그 칩(6)이 플레이트(66) 위로 수집될 수 있도록, 프리프레그 칩(6)을 모아 배출하는 배출구(64)가 포함된다. 상기 수집 플레이트(66)는 가열된 플레이트로 수지의 점도가 상승할 수 있고, 프리프레그들 사이에 점착성이 생겨 서로 밀착될 수 있다. The prepreg chips 6 formed in the cutting
상기 프리프레그 칩(6)은 랜덤하게 분산시키는 이유는, 일방향 프리프레그의 경우, 성형물에 등방성(isotropy)을 부여하기 위해 적층방향을 고려해야 하고, 복잡한 구조물 성형 시 한계가 있지만, 본 발명에 따라 프리프레그 칩(6)이 랜덤하게 분산되면, 이와 같은 한계를 극복하고 성형성 및 생산성을 향상시킬 수 있기 때문이다. 상기 분산도를 향상하기 위해 에어 블로워를 사용할 수도 있다. The reason why the
상기 커팅부(50)와 수집 플레이트(66) 사이의 거리는 프리프레그 칩(6)의 분산도, 프리프레그 칩 시이트의 크기, 밀도 등에 따라 적절히 설정할 수 있다. 상기 커팅부(50)와 수집 플레이트(66) 사이의 거리는 400 내지 800 mm이고, 바람직하게는 500 내지 700 mm이다. 너무 높으면 섬유배열과 분산도는 좋으나, 설정한 제품의 시이트 폭을 이탈하여 낙하하는 프리프레그 칩(6)이 증가하는 문제가 있고, 너무 낮으면 섬유 0°(길이방향)에 가까운 배열로 낙하하고, 분산도가 좋지 않은 문제가 있다.The distance between the cutting
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 장섬유 강화시트 제조장치의 전체 구성을 보여주는 모식도이다. 도 8에 도시된 실시예에서는, 상기 커팅부(50)로서, 프리프레그 칩(6)의 낙하 거리가 상이한 둘 이상의 커팅 장치(52, 54)를 사용한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 커팅 장치(52)와 수집 플레이트(66) 사이의 거리는 제2커팅 장치(54) 와 수집 플레이트(66) 사이의 거리보다 크게 설정된다. 제1 커팅 장치(52)와 수집 플레이트(66) 사이의 거리는 일반적으로 700 내지 800 mm이고, 제2커팅 장치(54) 와 수집 플레이트(66) 사이의 거리는 일반적으로 400 내지 500 mm이다.8 is a schematic diagram showing the overall configuration of an apparatus for manufacturing a long fiber reinforced sheet according to another embodiment of the present invention. In the embodiment shown in FIG. 8 , as the cutting
이와 같이, 커팅 장치(52, 54)의 설치 높이가 상이하면, 분산도, 크기, 밀도 등이 상이한 프리프레그 칩 시이트가 중첩된 구조를 가지므로, 장섬유 강화시트의 성형성 및 물성이 다양해지므로 바람직하다. As such, when the installation heights of the
도 8에 도시된 바와 같이, 둘 이상의 커팅 장치(52, 54)를 사용하는 경우, 슬리팅부(20)에서 형성된 다수의 프리프레그 테이프(4)를 둘 이상의 커팅 장치(52, 54)로 분리하여 공급하기 위한 분리 가이드부(40)가 상기 슬리팅부(20)와 커팅부(50)의 사이에 설치된다. As shown in FIG. 8, when two or
상기 분리 가이드부(40)는 슬리팅부(20)에서 형성된 프리프레그 테이프를 인출시키는 인출롤러(42)와 상기 인출롤러(42)에서 인출된 프리프레그 테이프를 둘 이상의 커팅 장치(52, 54)로 분리하여 이동시키는 가이드롤러(44,46)를 포함한다.The separation guide part 40 includes a take-out roller 42 for drawing out the prepreg tape formed in the slitting part 20 and two or
상기 인출롤러(42)는 슬리팅부(20)로부터 공급되는 프리프레그 테이프(4)를 커팅부(50)로 인출시키는 장치이다. 상기 인출롤러(42)의 장력을 조절하기 위해 추가 부품을 포함할 수 있다. The pull-out roller 42 is a device for drawing out the
상기 가이드 롤러(44,46)는 인출롤러(42)에서 내보낸 프리프레그 테이프를 둘 이상의 커팅 장치(52,54)로 이동시키는 장치이다. 상기 인출롤러(42)로부터 공급된 프리프레그 테이프(4)의 위치를 기준으로 하여, 홀수 번째 프리프레그 테이프(4)는 제1 가이드 롤러(44)에, 짝수 번째 프리프레그 테이프(4)는 제2 가이드 롤러(46)에 각각 인출시킨다. 예를 들면, 프리프레그 테이프(4)의 위치를 기준으로 하여 1,3,5번째 프리프레그 테이프는 제1가이드 롤러(44)에 인출하고, 2,4,6번째 테이프는 제2가이드 롤러(46)에 인출한다. 상기 제1 가이드 롤러(44)와 제2 가이드 롤러(46)에서는 장력을 조정하며 프리프레그 테이프(4)를 낙하 거리가 상이한 둘 이상의 커팅 장치(52, 54)로 이동시킨다.The
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 압착부(70)는 수집 플레이트(66)에서 시이트 형태로 수집된 프리프레그 칩(6)을 용융 압착하는 장치이다. 상기 수집된 프리프레그 칩(6)에 압착롤러(74)를 사용하여 압착하면, 열과 압력에 의하여 시이트 내 잔존 기공을 최소화할 수 있다. 상기 압착 시, 압착 횟수와 온도 또는 압착되는 칩의 개수에 따라 장섬유강화시트(8)의 두께가 조정될 수 있다. 상기 압축 횟수는 최소 1회 이상 압착롤러(74)를 통과하고, 바람직하게는 2 내지 3회가 적당하며 3회 이상의 압착은 불필요하다. 상기 압착부(70)는 프리프레그 칩(6)이 점착되는 현상을 막고, 포장의 역할도 할 수 있도록 커버필름을 공급하는 공급롤러(72)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 1 , the
도 9는 상기 압착부(70)의 압착 롤러(74)를 보여주는 도면이다. 상기 압착부(70)는 생산성이 좋은 장섬유 강화시트(8)를 얻기 위해 압착 횟수를 설정할 수 있는데, 1회 압착을 하면 프리프레그 칩(6) 간의 밀집도가 낮아 장섬유 강화시트(8)의 두께가 두껍고 내부에 공기, 가스 등의 기공(Void)을 함유하여 성형 공정의 문제 또는 성형 후 물성이 저하될 수 있다. 상기 압착을 3회 이상 하면, 시트(8)의 두께는 감소하지만, 열과 압력으로 인해 설정한 시트(8) 폭 밖으로 프리프레그 칩(6)이 이탈할 가능성이 있으며, 열경화성 수지는 경화도가 증가할 수 있다. 따라서 2회 압착하는 것이 장섬유 강화시트(8)의 두께와 내부 기공(Void) 제거에 적당하여 성형 후 물성도 우수하다. 이를 참고하여, 상기 압착부(70)는 가열/가압 장치의 롤러를 2개조로 사용하였으며, 상기 프리프레그에 적용되는 수지가 다양하므로, 수지의 특성을 파악하여 공정 온도를 맞춰야 한다. 열경화성 수지는 흐름성이 발생하는 온도 이상의 롤러 온도를 맞추되, 경화 반응이 일어나는 온도 이하로 설정하여야 한다. 열가소성 수지는 용융점(Melting Point) 이상의 온도로 맞추되, 끓는 점 이하의 온도로 설정하여야 한다. 상기 롤러의 압력은 압착을 하여 기공을 최소화시킬 수 있는 압력을 가하되, 이탈하는 칩(6)이 발생하지 않을 정도의 압력을 가해야 한다.9 is a view showing the
상기 압착부(70)는 장섬유 강화시트(8)를 롤 형태로 권취하는 권취롤러(80)를 더욱 포함한다. 상기 권취롤러(80)는 압착부(70)로부터 형성된 장섬유 강화 시트(8)를 롤 형태로 권취하는 장치이다. 상기 장섬유 강화 시트(8)는 권취롤러(80)에 의해 롤 형태로 얻어진다. 이와 같이, 본 발명의 제조장치로 얻어진 장섬유 강화 시트(8)는 금속 수준 이상의 물성 구현 및 성형성, 생산성이 향상되어 다양한 산업에서 사용된다.The
Claims (7)
상기 삽입 가이드부(10)로부터 공급되는 프리프레그를 길이 방향으로 절단하여, 길이 방향으로 연장된 다수의 프리프레그 테이프(4)를 형성하는 슬리팅부(20);
상기 길이 방향으로 연장된 프리프레그 테이프(4)를 길이 방향의 수직 방향으로 절단하여, 다수의 프리프레그 칩(6)을 형성하는 커팅부(50);
상기 커팅부(50)에서 형성된 프리프레그 칩(6)이 낙하하여 시이트 형태로 수집되는 수집 플레이트(66); 및
상기 수집 플레이트(66)에서 시이트 형태로 수집된 프리프레그 칩(6)을 용융 압착하는 압착부(70)를 포함하며,
상기 슬리팅부(20)는 상도(22)와 하도(23)로 구성된 다중날이 서로 맞물리면서, 다중날의 간격만큼 길이 방향의 일정한 폭으로 절단하여 프리프레그 테이프(4)를 형성하며,
상기 슬리팅부(20)에서 형성된 다수의 프리프레그 테이프(4)를 낙하 거리가 상이한 둘 이상의 커팅 장치(52, 54)로 분리하여 공급하기 위한 분리 가이드부(40)를 더욱 포함하고,
상기 분리 가이드부(40)는 프리프레그 테이프(4)의 위치를 기준으로 하여, 홀수번째 프리프레그 테이프(4)를 인출하는 제1 가이드롤러(44) 및 짝수번째 프리프레그 테이프(4)를 인출하는 제2 가이드롤러(46)를 포함하는 것인, 장섬유 강화시트 제조 장치.Insertion guide portion 10 for supplying the one-way prepreg (2) in the longitudinal direction;
a slitting unit 20 cutting the prepreg supplied from the insertion guide unit 10 in the longitudinal direction to form a plurality of prepreg tapes 4 extending in the longitudinal direction;
a cutting portion (50) for cutting the prepreg tape (4) extending in the longitudinal direction in a vertical direction in the longitudinal direction to form a plurality of prepreg chips (6);
a collecting plate 66 from which the prepreg chips 6 formed in the cutting part 50 fall and are collected in the form of a sheet; and
and a pressing unit (70) for melt-compressing the prepreg chips (6) collected in the sheet form from the collection plate (66),
The slitting unit 20 forms a prepreg tape 4 by cutting the multiple blades composed of the upper blade 22 and the lower blade 23 to a uniform width in the longitudinal direction by the interval of the multiple blades while being engaged with each other,
It further comprises a separation guide part 40 for supplying the plurality of prepreg tapes 4 formed in the slitting part 20 separately to two or more cutting devices 52 and 54 having different falling distances,
The separation guide part 40 draws out the first guide roller 44 for taking out the odd-numbered prepreg tape 4 and the even-numbered prepreg tape 4 on the basis of the position of the prepreg tape 4 . Which will include a second guide roller (46), long fiber reinforced sheet manufacturing apparatus.
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