KR102403167B1 - 섬유 보강식 플라스틱 프로파일들, 특히 플라스틱 로드들을 제조하기 위한 인발 성형 시스템을 위한 사출 박스 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 인발 성형 시스템(12)을 위한 사출 박스(10)에 관한 것이며, 이 사출 박스(10)는, 공급 섬유들(14), 특히 유리 섬유들, 탄소 섬유들 또는 아라미드 섬유들(aramid fibres)을 위한 적어도 하나의 섬유 공급 개구(18A)를 가지는 하우징(housing)(18); 액체 매트릭스 재료(22)를 사출하기 위해 하우징(18) 상에 제공되는 사출 연결부(20); 및 매트릭스 재료(22)로 함침된 섬유들(14)을 경화 공구(24)로 운반하기 위한 운반 개구(18B)를 포함하며, 여기서 운반 개구는 실질적으로 원형 단면을 갖는다.

Description

섬유 보강식 플라스틱 프로파일들, 특히 플라스틱 로드들을 제조하기 위한 인발 성형 시스템을 위한 사출 박스
본 발명은 인발 성형 시스템(pultrusion system)을 위한 사출 박스(injection box)에 관한 것이며, 여기서 사출 박스는,
공급 섬유들, 특히 유리 섬유들, 탄소 섬유들 또는 아라미드 섬유들(aramid fibres)을 위한 적어도 하나의 섬유 공급 개구를 가지는 하우징(housing);
액체 매트릭스 재료를 사출하기 위해 하우징 상에 제공되는 사출 연결부; 및
매트릭스 재료로 함침된 섬유들을 경화 공구로 운반하기 위한 운반 개구를 포함한다.
본 발명은 추가적으로, 이러한 사출 박스를 갖는 인발 성형 시스템 및 이러한 인발 성형 시스템에 의해 제조되는 섬유-보강식 플라스틱 프로파일, 특히 플라스틱 로드에 관한 것이다.
세장형 로드들의 형태의 섬유-보강된 프로파일들은 구성 동안 보강재로서 사용된다. 여기서, 예를 들어, 비닐 에스테르 수지로 접합되는 유리 섬유들이 사용된다. 강으로 만들어진 종래의 보강 로드들과 비교하여, 이 유리 섬유들은 명백하게 보다 낮은 중량의 이점을 제공할뿐만 아니라, ─ 강과는 대조적으로 ─ 이 유리 섬유들은 또한 내부식성이 있고, 따라서 화학적으로 공격적인 환경들에 사용될 수 있다. 또한, 유리 섬유들 ─ 강과는 다르게 ─ 전기 전도성이 없으며, 그리고 비자기식이어서, 대응하는 보강 로드들은 하우징들 및 높은 에너지 시스템들, 예컨대, 스위칭 시스템들, 강제품들(steelworks), 알루미늄 용광로들, 변전소들(electrical substations) 등의 베이스들의 구성을 위해 적합하다.
이러한 섬유-보강식 플라스틱 로드들은 인발 성형에 의해 상이한 길이들로, 또한 무단으로, 제조될 수 있다.
균일한 단면을 갖는 무단의 섬유-보강식 플라스틱 프로파일들의 연속적인 제조를 위한 수십년 동안 공지된 방법은 인발 성형 또는 연속적인 당김(drawing)이다. 여기서, 다발들, 소위 로빙들(rovings)로 조합되는 섬유들은 열경화성 또는 열가소성 매트릭스 재료, 예를 들어, 폴리우레탄 또는 에폭시 수지로 함침되고, 그리고 후속하여, 대부분 열 처리를 통해 섬유-보강식 플라스틱 프로파일을 형성하기 위해 경화 공구에서 경화된다. 섬유들은, 특히, 유리, 탄소, 현무암, 또는 아라미드(aramid) 섬유들일 수 있다.
가장 일반적인 인발 성형 시스템들에서, 로빙들은 당김 유닛, 소위 풀러(puller)에 의해, 액체 매트릭스 재료로 채워진 개방 함침 배스(open impregnating bath)를 통해 편향 롤러들에 걸쳐 당겨진다. 개방 함침 배스 후에, 함침된 로빙들은 경화 공구로 진입하며, 이 경화 공구는 하나 이상의 열 챔버들을 보통 포함한다. 함침 배스를 갖는 이러한 인발 성형 시스템들은 상이한 단면들을 갖는 섬유-보강식 플라스틱 프로파일들의 제조를 위해 그리고 특히 또한 언급된 세장형 보강 로드들의 제조를 위해 사용된다.
보다 큰 처리량을 달성하기 위해, 기본적으로 또한 인발 성형 시스템들은 수년 동안 공지되어 있으며, 이 인발 성형 시스템들에서, 로빙들은 사출 박스를 통해 편향 없이 당겨진다. 이 인발 성형 시스템들은, 관례적으로, 섬유들의 움직임 방향으로 하우징의 전방 단부에서 섬유들을 공급하기 위한 적어도 하나의 슬릿-형상 섬유 공급 개구를 갖는 하우징, 및 액체 매트릭스 재료를 사출 박스의 내부로 사출하기 위한, 하우징 상에 제공되는 사출 연결부를 포함한다. 섬유들이 사출 박스를 통해 당김 유닛에 의해 당겨지면서, 섬유들은 가압된 액체 매트릭스 재료로 사출 박스에서 함침된다. 함침된 섬유 부분들은 섬유들의 움직임 방향으로 하우징의 후방 단부의 슬릿-형상 운반 개구를 통해 사출 박스를 떠나서, 후속하여 경화 공구로 진입한다.
사출 박스를 갖는 인발 성형 시스템들은 실질적으로 하나 이상의 판-형상 섹션들로 구성되는 섬유-보강식 플라스틱 프로파일들의 제조를 위해 지금까지 사용된다. 이는, 사출 박스들의 지금까지 이용가능한 기하학적 형상들, 특히 이들의 슬릿-형상 공급- 및 운반 개구들 때문이다. 로드-형상 플라스틱 프로파일들의 제조는 지금까지 이러한 인발 성형 시스템들로 가능하지 않다.
따라서, 본 발명의 목적은, 로드들의 제조를 또한 가능하게 하는 인발 성형 시스템을 위한 사출 박스를 제안하는 것이다.
본 발명에 따라서, 이러한 문제는, 운반 개구가 실질적으로 원형 단면을 가지기 때문에, 인발 성형 시스템을 위한 일반적인 사출 박스에서 해결된다. 그 후, 함침된 섬유 섹션들은 원형 단면을 갖는 무단 스트링의 형태로 사출 박스를 떠나며, 이 함침된 섬유 섹션들은 무단 로드를 형성하기 위해 후속하는 경화 공구에서 경화될 수 있다. 그 후, 이 섬유 섹션들은 종래의 소우(saw), 특히 소위 플라잉 소우(flying saw)에 의해 바람직한 길이를 갖는 로드들로 절단될 수 있다.
운반 개구는 하우징 상에 또는 하우징에 연결될 수 있는 교정 부속장치 상에 직접적으로 제공될 수 있다. 처음에 언급된 경우에, 운반 개구는, 말하자면, 섬유들의 움직임 방향에 대해 사출 박스의 하류 후방 단부의 원형 홀이다. 마지막에 언급된 경우에, 특별한 교정 부속장치가, 예를 들어 나사결합함으로써 하류 단부의 사출 박스의 하우징에 연결된다. 그 후, 매트릭스 재료로 함침된 섬유들은 연결 장소의 영역에서 사출 박스의 하우징을 떠나고, 거기서 사출 박스의 최후방 부품과 같은 스크류잉-온된(screwed-on) 교정 부속장치로 진입하고, 그리고 원형 운반 개구를 통해 교정 부속장치를 떠난다. 이러한 구성의 특정한 이점은, 예를 들어, 사출 박스의 하우징의 하류 단부의 동일한 스레드로 모두가 나사결합될 수 있는 상이한 크기들의 운반 개구들을 갖는 수개의 교정 부속장치들의 세트에 의해, 제조될 수 있는 상이한 직경들의 로드들이 실현될 수 있다는 점에 있다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 사출 박스에서, 또한 섬유 공급 개구가 실질적으로 원형 단면을 가지는 것이 제공된다. 이는, 실질적으로 원형 운반 개구의 방향으로의 사출 박스 내의 공동에서의 섬유들의 균일한 안내를 용이하게 한다.
여기서, 또한, 섬유 공급 개구의 직경이 운반 개구의 직경보다 더 크다면, 섬유들이 공동에서 매트릭스 재료의 함침 동안 반경 방향으로 동시에 압축되는 것이 보장되며, 이는 제조될 수 있는 로드의 안정성을 개선시킨다.
본 발명에 따른 이러한 사출 박스에서, 사출 박스의 하우징에서의 공동의 단면이 섬유 공급 개구로부터 운반 개구로 실질적으로 연속적으로 감소하는 것이 제공될 수 있다. 이는 공동에서의 섬유들의 균일한 안내의 추가의 개선 및 용이하게 함으로 이어진다.
그러나, 대안적으로, 사출 박스의 하우징에서의 공동의 단면이 하우징에서 섬유 공급 개구로부터 중간 포지션까지 증가하고 그리고 중간 포지션으로부터 운반 개구로 감소하는 것이 또한 고려가능하며, 여기서 그 후 유리하게는 중간 포지션은 사출 연결부의 포지션에 대응할 수 있다. 이러한 구성은, 특히 높은 처리량들로의 매트릭스 재료로의 사출 박스의 내부에서의 공동의 공급을 개선한다.
간단한 실시예들에서, 본 발명에 따른 사출 박스는 단일의 공동을 포함하지만, 제1의 복수의 공동들이 섬유들의 움직임 방향에 실질적으로 수직으로 사출 박스의 하우징에 제공되는 것이 본 발명에 따라 또한 가능하다. 이는 본 발명에 따른 이러한 사출 박스가 설치된 전체적인 인발 성형 시스템의 처리량을 증가하는데, 왜냐하면 함침된 섬유들의 수개의 무단 스트링들이 수개의 공동들의 배열에 따라 서로 위에 또는 서로 인접하게 동시에 제조될 수 있고 그리고 공유된 경화 공구에서 또는 수개의 경화 공구들에서 로드들을 형성하도록 후속하여 경화되고, 그리고 마찬가지로 서로 위에 또는 서로 인접하게 배열되기 때문이다.
본 발명에 따른 이러한 사출 박스에서, 수개의 공동들에는 단일의 사출 연결부를 통해 매트릭스 재료가 공급될 수 있다. 이를 위해, 수개의 공동들은 서로 연결되어야 해서, 액체 매트릭스 재료는 단일 사출 연결부로부터 모든 공동들로 유동할 수 있다. 그러나, 바람직하게는, 제2의 복수의 사출 연결부들이 하우징 상에 제공되는 것이 제공되며, 여기서 그 후 편리하게는 제1 복수의 갯수는 제2 복수의 갯수와 동일해서, 사출 연결부는 각각의 공동에 할당된다. 이에 의해, 매트릭스 재료로의 모든 공동들의 균일한 공급이 보장되며, 여기서 모든 사출 연결부들은 공유된 매트릭스 재료 탱크로부터 공급될 수 있다.
본 발명은 추가적으로 전술된 바와 같은 사출 박스를 포함하는 섬유-보강식 플라스틱 로드들의 제조를 위한 인발 성형 시스템에 관한 것이다.
보강 로드들의 제조를 위한 특히 편리한 실시예에서, 이러한 인발 성형 시스템은 권선 디바이스(winding device)를 더 포함하며, 이 권선 디바이스는, 섬유들이 사출 박스의 운반 개구로부터 나온 후에, 권선 섬유들 및/또는 권선 밴드(band)를 매트릭스 재료로 함침된 섬유들 상에 권선하도록 설계된다. 이러한 방식으로, 섬유-보강식 플라스틱 로드들의 외부 표면 상에 적용되며, 이는 부가의 구조가 로드들의 표면을 확장한다. 따라서, 보다 큰 접촉 표면은 보강될 수 있는 콘크리트와의 연결을 위해 생성되어, 콘크리트로부터 테어-아웃 토크들(tear-out torques)을 증가시킨다.
본 발명에 따른 이러한 인발 성형 시스템에서, 권선 디바이스는, 섬유들의 움직임 방향으로 경화 공구 전에 편리하게 배열된다. 따라서, 권선 섬유들 및/또는 권선 밴드는, 매트릭스 재료로 함침된 여전히 축축한 섬유들 상에 권선되어서, 이 섬유들은 또한 매트릭스 재료로 흠뻑 젖어질(saturated) 수 있고, 그리고, 후속적인 경화 공구에서, 섬유들이 권선되었던 섬유-보강식 플라스틱 프로파일과의 견고한 연결부로 진입할 수 있다.
유리한 구성에서, 권선 디바이스는 권선 섬유들을 갖는 적어도 하나의 스풀(spool)을 수용하도록 설계되며, 여기서 권선 섬유들은 바람직하게는 트위스팅된 로빙(twisted roving)으로서 제공된다. 트위스팅된 로빙과의 플라스틱 로드들의 권선에 의해, 콘크리트로부터 테어-아웃 토크들을 영구적으로 증가시키기 위해, 보강될 수 있는 콘크리트가 맞물릴 수 있는 확대된 접촉 표면이 특히 높은 안전성을 가지는 것이 보장된다.
요구된 시작 재료들의 수를 가능한 한 작게 유지하기 위해, 권선 섬유들 및 매트릭스 재료로 함침된 섬유들은 동일한 섬유 재료로 편리하게 만들어진다.
본 발명에 따른 인발 성형 시스템의 추가의 개량에서, 권선 디바이스는, 섬유들이 사출 박스의 운반 개구로부터 나온 후에, 서로 인접한 상이한 유형들의 권선 섬유들을 매트릭스 재료로 함침된 섬유들 상에 서로 인접하게 다양한 유형들의 권선 섬유들을 권선하도록 설계된다. 다양한 유형들은 제조될 수 있는 보강 로드 및 그의 재료에 대해 그리고/또는 각각의 로빙들의 직경에 대해 그리고/또는 추가의 특성들에 대해 보강될 수 있는 콘크리트의 사용의 정확한 목적에 따라 서로 상이할 수 있다.
기본적으로, 권선 디바이스는 적어도 하나의 로터리 아암을 포함할 수 있으며, 로터리 아암은 사출 박스의 운반 개구를 통해 그리고 매트릭스 재료의 함침된 섬유들의 움직임 방향에 실질적으로 평행하게 이어지는 회전 축을 중심으로한 회전을 위해 구동될 수 있다. 특히, 서로 인접한 다양한 유형들의 권선 섬유들의 권선을 위해 또는 인접하게 또는 권선 섬유들 상에서 권선 섬유들 및 권선 밴드의 권선을 위해 각각 설계되는 실시예들에서, 권선 디바이스는 수개의 로터리 아암들을 포함할 수 있다.
추가의 개량에서, 더욱이, 본 발명에 따른 인발 성형 시스템은, 섬유들의 움직임 방향으로 섬유 공급 개구 전에 배열되는 예비-성형 유닛을 포함할 수 있으며, 이 예비-성형 유닛은, 섬유들이 사출 박스로 진입하기 전에, 액체 매트릭스 재료를 섬유들 상에 적용하도록 설계된다. 이에 의해, 섬유 로빙들의 특히 균일한 습윤이 달성될 수 있으며, 이 섬유 로빙들은 여전히 예비-성형 유닛의 영역에 서로 이격되며, 그리고 따라서, 이 섬유 로빙들이 사출 박스로 진입한 후 압축되기 전에 모든 방사 방향들로부터 매트릭스 재료에 의해 도달될 수 있다.
여기서, 예비-성형 유닛은, 액체 매트릭스 재료를 섬유들 상에 무압력 또는 가압 방식으로 적용하도록 설계될 수 있다. 무압력 적용으로, 매트릭스 재료는, 예를 들어, 섬유 로빙들 상에 떨어질 수 있다. 압력 적용은, 섬유 로빙들의 진입 및 출구를 위한 개구들을 제외하고 실질적으로 폐쇄되는 예비-성형 유닛을 요구한다.
본 발명은 추가적으로, 전술된 바와 같은 인발 성형 시스템을 사용하여 인발 성형에 의해 제조되는 섬유-보강식 플라스틱 프로파일, 특히 플라스틱 로드에 관한 것이다.
본 발명의 실시예들은 도면들의 보조로 비제한적인 예들로서 아래에서 설명될 것이다.
도 1은 도식적인 측면도로 도시되는, 종래 기술의 인발 성형 시스템의 부품으로서 종래의 사출 박스를 도시한다.
도 2a 내지 도 2d는 상이하게 구성되는 공동들을 갖는, 본 발명에 따른 4개의 사출 박스들의 도식적인 단면도들을 도시한다.
도 3은 4개의 인접한 공동들, 각각 할당된 예비-성형 유닛들, 및 보정 부속장치들을 갖는 본 발명에 따른 사출 박스 상에 도식적인 평면도를 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 인발 성형 시스템의 도식적인 측면도를 도시한다.
도 5a는 본 발명에 따른 인발 성형 시스템의 권선 디바이스의 사시도이다.
도 5b는, 권선 디바이스의 영역에서 사출 박스의 운반 개구로부터의 운반 후에, 매트릭스 재료로 함침된 섬유들의 도식적인 측면도를 도시한다.
도 6a는 포함된 광학 통신 라인을 갖는 보강 로드로서의 사용을 위한 플라스틱 매트릭스의 길이 방향 중심 축을 따라 중심으로 배열되는 섬유들을 갖는 본 발명에 따른 섬유 보강식 플라스틱 프로파일을 통한 단면도를 도시한다.
도 6b는 포함된 전기 가열을 갖는 보강 로드로서의 사용을 위한 플라스틱 매트릭스의 단면에 걸쳐 균일하게 분배되는 섬유들을 갖는 본 발명에 따른 섬유 보강식 플라스틱 프로파일을 통한 단면도를 도시한다.
도 6c는 포함된 동축 케이블을 갖는 보강 로드로서의 사용을 위한 플라스틱 매트릭스의 단면에 걸쳐 실질적으로 동심 링들에 분배되는 섬유들을 갖는 본 발명에 따른 섬유 보강식 플라스틱 프로파일을 통한 단면도를 도시한다.
도 1은 도식적인 측면도로 종래 기술의 인발 성형 시스템(12)에서의 종래의 사출 박스(10)를 도시한다. 도면에서 왼쪽에 예시되지 않는 프레임으로부터, 섬유 롤들로, 무단 섬유들의 로빙들(rovings)(14)은 사출 박스(10) 내로 예비-성형 유닛(16)을 통해 당겨진다. 예비-성형 유닛(16)은, 예컨대, 평행한 열들의 홀들을 갖는 플레이트일 수 있으며, 이 홀들을 통해 로빙들(14)은 평행한 방식으로 그리고 균일한 미리 정해진 거리들로 섬유 공급 개구(18A)를 통해 사출 박스(10)의 하우징(18)으로 홀로부터 당겨지기 위해 이어진다.
당김 기능은, 도면에 오른쪽에서 마찬가지로 예시되지 않은 당김 유닛, 소위 풀러(puller)에 의해 가해진다. 섬유 로빙들(14)의 움직임 방향은, 화살표(P)에 의해 표시되는 바와 같이, 도 1에서 왼쪽으로부터 오른쪽이다.
하우징(18)의 일 측면 상에, 사출 연결부(20)는 액체 매트릭스 재료(22)를 사출하기 위해 제공된다. 따라서, 사출 박스(10)의 하우징(18)의 내부에, 로빙들(14)은 액체 매트릭스 재료(22)로의 압력으로 작용되고 함침된다. 함침된 로빙들(14)은 도 1에서 사출 박스(10)로부터 하우징(18)의 오른쪽 측 상의 운반 개구(18B)를 통해 밖으로 당겨지고, 일반적으로 열 챔버인 후속적인 경화 공구(24)로 진입한다. 경화된 섬유-보강식 플라스틱 프로파일들은, 추가의 화살표(P)에 의해 표시되는 바와 같이, 도 1의 오른쪽 측 상의 경화 공구(24)를 떠난다.
섬유 공급 개구(18A) 및 운반 개구(18B)는 도 1의 측면도로 도시되는 경우에 수직 슬릿들과 같이, 이러한 종래의 사출 박스들(10)에서 슬릿-형상이도록 구성된다. 종래 기술의 다수의 다른 적용들에서, 슬릿들은 수평으로 배향된다.
도 2a 내지 도 2d는 상이하게 구성되는 공동들(18C)을 갖는, 본 발명에 따른 4개의 사출 박스들(10)의 도식적인 단면도들을 도시한다. 도시된 경우들 모두에서, 도면들에서 왼쪽에 배열되는 섬유 공급 개구(18A), 및 또한 오른쪽에 배열되는 운반 개구(18B) 둘 모두는 실질적으로 원형 단면을 가지며, 여기서 섬유 공급 개구(18A)의 직경은 운반 개구(18B)의 직경보다 더 크다.
본 발명에 따른 도 2a의 실시예에서, 공동(18C)은 섬유 공급 개구(18A)로부터 운반 개구(18B)로의 연속적인 절두형 원뿔의 형태의 사출 박스(10)의 내부에서 좁아진다.
본 발명에 따른 도 2b의 실시예에서, 공동(18C)은 섬유 공급 개구(18A)로부터 운반 개구(18B)로의 상이한 개구 각도들을 갖는, 연달아 배열되는 3개의 절두형 원뿔들의 형태의 사출 박스(10)의 내부에서 좁아진다.
본 발명에 따른 도 2c의 실시예에서, 공동(18C)은 섬유 공급 개구(18A)로부터 운반 개구(18B)로의 상이한 개구 각도들을 갖는, 연달아 배열되는 5개의 절두형 원뿔들의 형태의 사출 박스(10)의 내부에서 좁아진다.
본 발명에 따른 도 2d의 실시예에서, 사출 박스(10)의 하우징에서의 공동(18C)의 단면은 섬유 공급 개구(18A)로부터 하우징의 중간 포지션까지 증가하고, 그리고 중간 포지션으로부터 운반 개구(18B)로 감소한다. 따라서, 공동(18C)은 배(pear) 형상 외형을 갖는다. 편리하게는, 이러한 경우에, 도면들에서 도시되지 않은 사출 연결부(20)는 하우징(18) 상의 중간 포지션의 높이에, 즉, 공동(18C)의 가장 큰 단면의 영역에 배열된다.
도 3은 도 2b에서 도시되는 실시예에서와 같이 4개의 인접한 공동들(18C)을 갖는 본 발명에 따른 사출 박스(10) 상에 도식적인 평면도를 도시한다. 각각의 공동(18C) 전에, 예비-성형 유닛(16)이 배열되며, 각각의 공동(18C) 뒤에, 각각 연관된 보정 부속장치(18D)는 사출 박스(10) 상에 장착되며, 사출 박스의 후방 하류 단부에, 실질적으로 원형 운반 개구(18B)가 위치된다.
도 3에서 도시되는 실시예에서, 각각의 공동(18C)에는 이의 자체 사출 연결부(20)가 제공된다. 4개의 사출 연결부들(20)에는 공유 사출 박스 공급 라인(26)을 통해 매트릭스 재료 탱크로부터 액체 매트릭스 재료(22)가 공급된다.
도면에서 예시되지 않은 동일한 탱크로부터, 매트릭스 재료(22)는 또한, 섬유 로빙들이 사출 박스(10)로 당겨지기 전에 거기서 섬유 로빙들(14) 상으로 떨어지기 위해, 예비-성형 유닛 공급 라인(28)을 통해 4개의 예비-성형 유닛들(16)으로 지향될 수 있다. 이러한 방식으로, 로빙들(14)은, 로빙들이 사출 박스(10)의 각각의 공동(18C)에서 압축되기 전에, 액체 매트릭스 재료(22)로 모든 주위 상에 작용될 수 있다. 따라서, 로빙들(14)이 이들의 노출된 외부 측면 상에서뿐만 아니라, 이들의 전체 원주부에 걸쳐 매트릭스 재료(22)에 의해 습윤되는 것이 보장되며, 이는 매트릭스 재료(22)로의 로빙들(14)의 가능한 함침과 같은 완성을 개선시킨다.
도 3에서 도시되는 실시예에서, 각각의 보정 부속장치(18D)의 관통-덕트(이 관통-덕트의 단면이 운반 개구(18B)의 단면에 대응함)는 공동(18C)의 후방 하류 단부에서의 단면보다 상당히 더 작도록 예시된다. 각각의 교정 부속장치(18D)는 상이한 관통-덕트를 갖는, 예를 들어 관통-덕트(이 관통-덕트의 단면은 공동(18C)의 후방 하류 단부에서의 단면에 대응함), 또는 훨씬 더 큰 관통-덕트를 갖는 상이한 교정 부속장치(18D)로 교환될 수 있다. 이에 의해, 상이한 단면들을 갖는 보강 로드들 또는 다른 섬유-보강식 플라스틱 프로파일들이 제조될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 인발 성형 시스템(12)의 도식적인 측면도를 도시하며, 여기서 도 2a에서 도시되는 실시예에 따라 본 발명에 따른 사출 박스(10)는 상류 예비-성형 유닛 없이 그리고 보정 부속장치 없이 사용하게 된다.
본 발명에 따른 이러한 인발 성형 시스템(12)에서, 권선 디바이스(30)는 사출 박스(10)의, 하우징(18) 상에 직접적으로 제공되는 운반 개구(18B)와 경화 공구(24) 사이에 배열된다. 권선 디바이스(30)는 도 5a에서 사시도로 분리되어 예시된다. 이 권선 디바이스는 구동 유닛(32)을 포함하며, 이 구동 유닛은 회전 축을 중심으로 벨트 구동부를 통해 로터리 아암(34)을 구동시키며, 이 회전 축은 사출 박스(10)의 운반 개구(18B)를 통해 그리고 매트릭스 재료(22)로 함침되는 섬유들(14)의 움직임 방향에 실질적으로 평행하게 이어진다. 로터리 아암(34)의 일 단부에서, 스풀(36)이 장착되며, 스풀 상에 트위스팅된 로빙(38)이 권선된다.
매트릭스 재료(22)로 함침되는 섬유들(14)이 사출 박스(10)의 운반 개구(18B)로부터 밖으로 그리고 그의 회전 축의 영역에서의 로터리 아암(34)에서의 개구를 통해 풀러에 의해 당겨지면서, 이 섬유들은 트위스팅된 로빙(38)을 갖는 권선 디바이스(30)에 의해 후속하여 즉시 권선된다. 도 5b의 도식적인 예시에서, 매트릭스 재료로 함침된 섬유들(14)의 움직임 방향은 왼쪽으로부터 오른쪽으로의 직선형 화살표(P)에 의해 표시되며, 권선 방향은 커브형 화살표(U)에 의해 표시된다. 이러한 권선이 경화 공구(24) 전에 여전히 발생함에 따라, 섬유들(14)이 함침된 매트릭스 재료는 여전히 축축하고(damp), 말하자면 매트릭스 재료로 흠뻑 젖어지는(saturated) 트위스팅된 로빙(38)으로 관통한다.
도 4에서 도시되는 바와 같이, 매트릭스 재료(22)로 함침되고 그리고 후속하여 트위스팅된 로빙(38)과 권선되는 섬유들(14)의 전체적인 배열은 풀러에 의해 경화 공구(24)로 당겨지고, 그리고 견고한 섬유-보강식 플라스틱 프로파일(40)로 거기서 경화된다.
로터리 아암(34) 상에, 예를 들어, 로터리 아암(34)의 다른 단부에 추가의 스풀(36)을 제공함으로써, 예를 들어 상이한 재료들의 2개의 트위스팅된 로빙들(38)은 매트릭스 재료(22)로 함침된 섬유들(14) 상에 서로 인접하게 권선될 수 있다. 적용가능하다면, 권선 디바이스는 또한, 수개의 로터리 아암들(34)을 가질 수 있어, 매트릭스 재료(22)로 함침된 섬유들(14) 상에 서로 인접하게 또는 서로 위에 권선될 수 있는 트위스팅된 로빙(38) 및/또는 권선 밴드를 갖는 추가의 스풀들(36)을 운반한다. 특히, 전기 절연하고 있거나 전자기파들을 차폐하고 있는 권선 밴드를 갖는 연속적인 권선은, 제조된 섬유-보강식 플라스틱 프로파일에 그의 내부의 전기 전도성 섬유들(14) 및/또는 신호 전달 또는 전류 전도를 위해 그의 외부 표면 상의 전기 전도성 로빙들(14)이 제공될 때, 중요할 수 있다.
본 발명에 따른 섬유-보강식 플라스틱 프로파일(40)의 사용에 대한 이러한 가능성들은 도 6a 내지 도 6c의 보조로 아래에서 설명될 것이며, 여기서 이러한 도면들에서, 명료성의 이유를 위해, 권선 섬유들 또는 권선 밴드 각각이 생략된다.
도 6a는 포함된 광학 통신 라인을 갖는 보강 로드로서의 사용을 위한 본 발명에 따른 섬유-보강식 플라스틱 프로파일(40)을 통한 단면도를 도시한다.
로드의 형태의 섬유-보강식 플라스틱 프로파일(40)은 매트릭스 재료(22)의 경화된 플라스틱 매트릭스를 포함하며, 이 매트릭스 재료 내로 로빙, 즉, 유리 섬유들(14)의 다발이 내장된다. 도시된 실시예에서, 유리 섬유들(14)은 플라스틱 매트릭스의 길이 방향 중심 축을 따라 실질적으로 중심으로 이어진다. 섬유들(14)의 이러한 중심 배열은 인발 성형에 의한 제조 동안 어려움 없이 달성될 수 있다. 그러나, 플라스틱 프로파일의 길이 방향 중심 축에 평행한 플라스틱 매트릭스 내로의 유리 섬유들(14)의 분산된 내장(decentralized embedding)은, 예를 들어, 사용된 예비-성형 유닛(16)의 변위에 의해 마찬가지로 가능하다. 예시된 섬유-보강식 플라스틱 로드(40)는 건물들을 세울 때 보강 로드로서 사용될 수 있고, 그리고 유리 섬유들(14)의 광-전도 특성들로 인해, 광학 통신을 위한 데이터 라인으로서의 사용을 동시에 허용한다. 경화 공구(24)에서의 불완전한 경화의 경우에, 그러나, 섬유-보강식 플라스틱 프로파일(40)(도 6a에서 예시됨)은 또한 전선, 예를 들어, 오버헤드 라인(overhead line)으로서 사용될 수 있다. 이러한 경우에, 권선 디바이스(30)에 의해 전기 절연 권선 밴드로의 권선은 특히 유리하다.
도 6b는 본 발명에 따른 다른 섬유-보강식 플라스틱 로드(40)를 통한 단면도를 도시하며, 여기서 탄소 섬유들(14)은 플라스틱 매트릭스의 단면에 걸쳐 균일하게 분배된다. 카본 섬유들(14)의 전기 전도성으로 인해, 이러한 섬유-보강식 플라스틱 프로파일은 건물을 세울 때 보강 로드로서 사용될 수 있고, 그리고, 동시에, 전기 가열부로서 사용될 수 있다.
최종적으로, 도 6c는 본 발명에 따른 추가의 섬유-보강식 플라스틱 프로파일(40)을 통한 단면도를 도시하며, 여기서 섬유들(14)은 플라스틱 매트릭스의 단면에 걸쳐 실질적으로 동심인 링들의 형태로 분배된다. 이러한 배열은, 동축 케이블로서의 본 발명에 따른 사용을 위해 특히 유리하며, 여기서 중심 전도체는 또한, ─ 도 6a의 유리 섬유 로빙과 유사하게 ─ 길이 방향 중심 축을 따라 이어질 수 있다.

Claims (20)

  1. 사출 박스(injection box)(10)를 포함하는, 섬유-보강식 플라스틱 로드들(40)을 제조하기 위한 인발 성형 시스템(pultrusion system)(12)으로서,
    상기 사출 박스(10)는,
    섬유들(14)의 공급을 위한 적어도 하나의 섬유 공급 개구(18A)를 갖는 하우징(housing)(18);
    액체 매트릭스 재료(liquid matrix material; 22)를 사출하기 위해 상기 하우징(18) 상에 제공되는 사출 연결부(20); 및
    상기 매트릭스 재료(22)로 함침된 상기 섬유들(14)을 경화 공구(24)로 운반하기 위한 운반 개구(18B)를 포함하며,
    상기 섬유 공급 개구(18A)는 원형 단면을 갖고,
    상기 운반 개구(18B)는 상기 하우징(18)에 연결될 수 있는 보정 부속장치(calibration attachment) 상에 제공되고 원형 단면을 가지며, 상기 섬유 공급 개구(18A)의 직경은 상기 운반 개구(18B)의 직경보다 더 크고,
    권선 디바이스(winding device)(30)를 더 포함하며, 상기 권선 디바이스는, 상기 섬유들(14)이 상기 사출 박스(10)의 상기 운반 개구(18B)로부터 나온 후에, 권선 섬유들(38) 및/또는 권선 밴드(band)를 상기 매트릭스 재료(22)로 함침된 상기 섬유들(14) 상에 권선하도록 설계되고,
    상기 권선 디바이스(30)는, 상기 섬유들(14)이 상기 사출 박스(10)의 상기 운반 개구(18B)로부터 나온 후에, 서로 인접한 상이한 유형들의 권선 섬유들(38)을 상기 매트릭스 재료(22)로 함침된 상기 섬유들(14) 상에 권선하도록 설계되는 것을 특징으로 하는,
    섬유-보강식 플라스틱 로드들을 제조하기 위한 인발 성형 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 사출 박스(10)의 상기 하우징에서의 공동의 단면은 상기 섬유 공급 개구로부터 상기 운반 개구(18B)로 연속적으로 감소하는 것을 특징으로 하는,
    섬유-보강식 플라스틱 로드들을 제조하기 위한 인발 성형 시스템.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 사출 박스의 하우징에서의 공동의 단면은 상기 섬유 공급 개구(18A)로부터 상기 하우징의 중간 포지션까지 증가하고, 그리고 상기 중간 포지션으로부터 상기 운반 개구(18B)로 감소하는 것을 특징으로 하는,
    섬유-보강식 플라스틱 로드들을 제조하기 위한 인발 성형 시스템.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 중간 포지션은 상기 사출 연결부(20)의 포지션에 대응하는 것을 특징으로 하는,
    섬유-보강식 플라스틱 로드들을 제조하기 위한 인발 성형 시스템.
  5. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 사출 박스(10)의 하우징(18)에서, 제1의 복수의 공동들이 상기 섬유들(14)의 움직임 방향에 수직으로 제공되는 것을 특징으로 하는,
    섬유-보강식 플라스틱 로드들을 제조하기 위한 인발 성형 시스템.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 하우징(18) 상에서, 제2의 복수의 사출 연결부들(20)이 제공되는 것을 특징으로 하는,
    섬유-보강식 플라스틱 로드들을 제조하기 위한 인발 성형 시스템.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제1의 복수 갯수는 상기 제2의 복수 갯수와 동일하며, 상기 사출 연결부(20)는 각각의 공동에 할당되는 것을 특징으로 하는,
    섬유-보강식 플라스틱 로드들을 제조하기 위한 인발 성형 시스템.
  8. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 권선 디바이스(30)는, 상기 경화 공구(24) 전에 상기 섬유들(14)의 움직임 방향으로 배열되는,
    섬유-보강식 플라스틱 로드들을 제조하기 위한 인발 성형 시스템.
  9. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 권선 디바이스(30)는 상기 권선 섬유들(38)을 갖는 적어도 하나의 스풀(spool)(36)을 수용하도록 설계되며, 상기 권선 섬유들(38)은 트위스팅된 로빙(twisted roving)으로서 제공되는,
    섬유-보강식 플라스틱 로드들을 제조하기 위한 인발 성형 시스템.
  10. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 권선 섬유들(38) 및 상기 매트릭스 재료(22)로 함침된 상기 섬유들(14)은 동일한 섬유 재료로 만들어지는,
    섬유-보강식 플라스틱 로드들을 제조하기 위한 인발 성형 시스템.
  11. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 권선 디바이스(30)는 적어도 하나의 로터리 아암(rotary arm)(34)을 포함하며, 상기 로터리 아암은 상기 사출 박스(10)의 운반 개구(18B)를 통해 그리고 상기 매트릭스 재료(22)의 함침된 상기 섬유들(14)의 움직임(P) 방향에 평행하게 이어지는 회전 축을 중심으로한 회전을 위해 구동될 수 있는,
    섬유-보강식 플라스틱 로드들을 제조하기 위한 인발 성형 시스템.
  12. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 섬유 공급 개구(18A) 전에 상기 섬유들(14)의 움직임 방향으로 배열되는 예비-성형 유닛(pre-forming unit)(16)을 더 포함하며, 상기 예비-성형 유닛은, 상기 섬유들(14)이 상기 사출 박스(10)로 진입하기 전에, 액체 매트릭스 재료(22)를 상기 섬유들(14) 상에 적용하도록 설계되는,
    섬유-보강식 플라스틱 로드들을 제조하기 위한 인발 성형 시스템.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 예비-성형 유닛(16)은, 상기 액체 매트릭스 재료(22)를 상기 섬유들(14) 상에 무압력 또는 가압 방식으로 적용하도록 설계되는,
    섬유-보강식 플라스틱 로드들을 제조하기 위한 인발 성형 시스템.
  14. 섬유-보강식 플라스틱 프로파일로서,
    상기 섬유-보강식 플라스틱 프로파일은 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 따른 인발 성형 시스템(12)을 사용하여 인발 성형에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는,
    섬유-보강식 플라스틱 프로파일.
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