KR19980022100A - 섬유의 연속코팅 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 섬유필라멘트에 수지를 코팅하기 위해 제조된 수지조 내에 최소한 3개 이상의 홀수개의 도너츠형상기구를 장착시킨 수지 함침장치를 이용하여, 노즐에서 방사된 섬유필라멘트를 상기 도너츠형상기구의 가상의 원뿔 꼭지점을 향해 이 도너츠형상기구의 내주면과 외주면을 번갈아 일정한 길이와 장력으로 용융 수지와 접촉 통과시켜 수지조 내에서 섬유의 수지 침투 면적을 최대한 증가시켜 수지를 연속적으로 코팅시키고, 코팅된 수지섬유필라멘트를 집속하여 원하는 직경의 노즐로 압출시켜 수지가 코팅된 복합 섬유를 제조하는 방법에 관한 것이다.

Description

섬유의 연속코팅 방법 및 장치

도 1은 본 발명의 섬유필라멘트 코팅에 사용되는 도너츠 형상의 기구와 이 기구를 이용하여 섬유필라멘트를 펼쳐서 수지에 용이하게 함침시킬 수 있도록 섬유 다발이 펼쳐지거나 모아지는 모양을 보여주는 입체도로써, 펼쳐지거나 모아지는 섬유의 분포 형상이 가상의 꼭지점을 중심으로 원뿔의 모양을 나타내고 있는 도면이다.

도 2는 도 1에서 도시된 도너츠 형상 기구의 측면도 및 단면도이다.

도 3은 도 1에서 도시된 도너츠 형상 기구들 중 임의 3개의 도너츠 형상을 통과하는 섬유의 경로를 개괄적으로 보여주는 개략도로서, 첫번째 도너츠의 내경표면을 통과한 섬유가 두번째 도너츠의 외경표면을 걸쳐 넓게 펼쳐지고 다시 세번째 도너츠의 내경표면을 통과하는 경로를 나타내는 개략도이다.

도 4는 도 1에서 도시된 도너츠 형상 기구를 임의로 배열하여 장섬유 복합재 펠렛 제조 공정에 도입한 개략도이다.

도 5는 도 1에서 도시된 다수의 섬유강화 스트랜드를 동시 다발적으로 제조하기 위해 도너츠 형상 기구의 내경표면에 요철을 준 도너츠 형상 기구의 단면도이다.

도 6은 도 1에서부터 도 5까지 도시된 도너츠 형상 기구의 그림에서 생략된 체결방법을 도시한 그림으로써 도 4의 짝수번째 놓이는 모든 도너츠 형상 기구(1)의 내측 음각 부위(27)에 십자핀 부품(28)을 조립하여 십자핀 중앙홀(29)에 축(도면생략)을 관통시켜 모든 짝수번째 놓이는 도너츠 형상 기구(1)들을 연결시키고자 사용되는 세부적인 도너츠 형상 기구와 체결핀을 도시한 분해 사시도이다.

본 발명은 섬유를 액상 수지조 및 용융 수지조 또는 다이 내를 통과시켜 연속적으로 코팅시키는 방법 및 코팅장치에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 섬유 다발을 구성하는 각각의 섬유필라멘트들을 액상 수지조 및 용융 수지조 또는 다이 내에 설치된 도너츠형상기구의 내주면과 외주면을 연속적으로 통과 코팅시키고, 이들 잘 코팅된 섬유필라멘트들을 집속하여 다수의 스트랜드로 동시에 성형할 수 있는 경제성이 우수한 코팅방법 및 그의 코팅장치에 관한 것이다.

섬유다발을 코팅하기 위해서는 섬유 다발이 다이 내부의 수지에 머물러 있는 동안에 매우 많은 섬유필라멘트로 구성되어 있는 섬유 다발의 베드층 내로 수지가 침투해 들어가서 가능한 한 많은 섬유필라멘트가 적시어지는, 즉 함침이 되는 것이 가장 중요하게 되므로 섬유의 함침도를 향상시키기 위해서는 수지가 섬유 다발내로 침투되어 들어가는 시간(A), 섬유필라멘트들 사이의 공극(B), 섬유다발 내로의 수지의 침투 압력(C), 섬유 다발의 베드 외층과 수지간의 접촉면적(D)등이 증가되어야 하고, 반면에 수지의 점도(E), 수지가 침투되어 들어가야 할 거리(F) 등은 감소되어야만이 만족스러운 수지로 코팅된 섬유필라멘트 다발을 얻을 수 있다.

이러한 원리에 의거하여, 현재까지 널리 사용되는 섬유 코팅방법을 크게 3가지로 분류할 수 있는 바, 수지의 흐름을 이용하는 방법, 다이 내에 실린더 핀 등과 같은 단순한 형상의 볼록면을 조합하여 사용하는 방법, 다이 내에 볼록핀과 오목핀을 조합하여 사용하는 방법 등이 있다.

이들 방법 중 수지흐름을 이용하는 방법은 C를 증대시켜 코팅효과를 향상시키고자 하였고, 다이 내에 실린더 핀 등과 같은 단순한 형상의 볼록면을 조합하여 사용하는 방법과 다이 내에 볼록핀과 오목핀을 조합하여 사용하는 방법은 E의 감소와 A, C, D등의 증대를 유발시킴으로써 수지에 의한 섬유필라멘트들의 코팅효과를 향상시키는 방법들이다.

첫번째 방법의 경우, 단순히 다이 내부의 압력 증가에 의해 섬유다발 내로의 수지 침투압력을 증가시킬 수는 있으나 동시에 섬유다발의 베드 외층 전체에 가해지는 등방압력에 의해 섬유다발의 공극도 감소하게 되므로 서로 상반된 효과가 발생되고 이로 인해 많은 양의 수지를 섬유다발 베드층 내로 침투시키는 데는 한계가 있다. 그러나 두번째와 세번째 방법의 경우에는 단순 곡면 부위나 실린더 핀, 볼록핀 등의 지그재그 조합을 이용해 섬유들이 이들 곡면 부위 표면에서 펼쳐지는 효과를 지니게 됨으로써 첫번째 방법이 노출하고 있는 문제점을 극복할 수 있을 뿐만 아니라, 첫번째 방법이 지니지 못한 A, D, E에 관련된 효과를 기대할 수 있어 상대적으로 많은 양의 수지를 함침시킬 수 있다는 장점을 지니고 있다. 특히 세번째의 방법을 사용하게 되면 두번째의 방법보다도 더 넓은 면적에 걸쳐 섬유 다발이 펼쳐지므로 수지가 침투되어 들어가야 할 실제 거리가 크게 짧아질 뿐만 아니라 섬유다발 베드 외층이 넓어짐으로써 한번에 많은 양의 수지가 섬유다발 베드층으로 투입되는 효과를 기대할 수 있다. 따라서 이들 방법중, 다이 내에 볼록핀과 오목핀을 조합하여 사용하는 방법이 가장 좋은 함침효과를 기대할 수 있다.

세번째의 방법을 이용한 장섬유 복합재료 제조방법으로써 미국특허 제 4,728,387호는 적어도 1개의 볼록면과 수지를 주입할 수 있는 오리피스를 가진 적어도 1개의 오목한 면을 사용해, 유리섬유 다발을 구성하는 각각의 섬유필라멘트를 어느 정도의 장력 하에 펼침으로써 수지에 코팅시키고자 하였다. 그러나 섬유다발을 구성하는 각각의 섬유필라멘트들이 항상 일정하게 펼쳐지지 않는 즉, 볼록면의 정점에 섬유들이 모이거나 핀의 양 끝부분 또는 핀의 여러 곳으로 나뉘어 모이게 되는 문제점이 발생하게 된다. 더욱이 여러개의 오목면과 볼록면의 설계를 섬유경로 길이의 보존 개념을 고려하지 않고 제작하게 되면, 섬유다발내 무수히 많은 각각의 섬유필라멘트들이 제각기 다른 속도를 지니게 됨으로써 이에 따른 인접섬유간의 마찰이 발생되어 섬유파쇄의 문제점이 있게 된다. 따라서 수지가 섬유들 사이로 충분히 침투됨으로써 얻을 수 있는 균일한 코팅을 가진, 섬유파쇄로 인한 최종성형품의 물성저하를 방지할 수 있는 섬유강화 스트랜드 제조를 기대하기가 어렵다.

한편 이런 문제점을 개선하기 위해 개발되었던 미국특허 제 5,133,282호에서는 첫번째 오는 오목핀에 의해 투입된 섬유를 한 점에서 모아주게 하고, 이들 섬유를 두번째 오는 볼록핀, 즉 수평축을 중심으로 반경의 분포를 갖고 이들 반경의 분포가 중앙의 최대 반경을 중심으로 좌우가 대칭이 되게 한 볼록핀을 거쳐가케 하므로써 볼록핀 위에 놓이는 섬유가 최대로 펼쳐지게 근사식을 유도하였다. 그러나 볼록면 위에서의 섬유의 펼침조건을 최대로 하기 위해서는 볼록핀과 오목핀의 기하학적 구조에 관련된 설계 변수와 볼록핀과 오목핀의 수평 및 수직거리 등 최적화되어야 할 변수가 너무 많게 되는 단점이 발생되고, 또한 오목핀을 거의 강제적으로 한 개의 섬유 집점으로 만들어 주게 되면 이 부분에서 섬유와 오목핀 표면사이의 극도의 마찰이 발생하게 되어 현저한 섬유 파쇄가 초래되므로 최종 생산품의 기계적 물성을 급격히 감소시킬 뿐만 아니라 생산속도를 증가시키는 데도 많은 한계를 노출하게 된다. 더욱이 다수의 섬유 강화 스트랜드를 제조하는데 있어 이러한 형상의 핀들을 조합하여 사용하게 되면 다이 또는 수지조 내의 부피를 비효율적으로 증대시켜야 하므로 이로 인한 다이 또는 수지조 내 수지 체류시간이 증가되므로 수지분해의 위험성이 있게 된다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 극복하여 이루어진 것으로, 도너츠 형상의 기구를 단순히 일렬로 조합함으로써 도너츠 형상 내외주 부분을 통과하는 모든 섬유들을 도너츠 내외주면을 따라 고르고 넓게 펼쳐줄 수 있고, 오목핀에 무리하게 한 개의 집점을 두게 됨으로써 발생되는 섬유의 극도의 파쇄 현상이나 인접섬유 간의 속도차로 발생하게 되는 마찰에 기인한 섬유 파쇄현상을 방지할 수 있게 되어 생산속도 향상은 물론이고 섬유파쇄에 의한 최종성형품의 물성저하를 방지할 수 있게 되고, 오목핀과 볼록핀의 조합으로써 섬유를 최대로 펼쳐주고자 할 때 발생되는 설계의 어려움을 극복할 수 있게 되고, 다수의 섬유 강화 스트랜드를 동시에 성형하는데 매우 용이하게 하므로써 경제성이 우수한 고품질의 장섬유 복합재를 제조할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는데에 그 목적이 있다.

따라서 본 발명은 섬유필라멘트에 수지를 코팅하기 위해 제조된 수지조 내에 최소한 3개 이상의 홀수개의 도너츠형상기구를 장착시킨 수지 함침장치를 이용하여, 노즐에서 방사된 섬유필라멘트를 상기 도너츠형상기구의 가상의 원뿔 꼭지점을 향해 이 도너츠형상기구의 내주면과 외주면을 번갈아 일정한 길이와 장력으로 용융 수지와 접촉 통과시켜 수지조 내에서 섬유와 수지의 침투 면적을 최대한 증가시켜 수지를 연속적으로 코팅시키고, 코팅된 수지섬유필라멘트를 집속하여 원하는 직경의 노즐로 압출시켜 수지가 코팅된 복합 섬유펠렛트를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

섬유필라멘트로 사용할 수 있는 섬유의 종류는 특별히 한정되지는 않으나, 직경이 1μm∼1mm의 유기섬유 또는 무기섬유 등을 사용할 수 있고, 바람직하게는 유기 섬 유로는 카본 섬유, 아라미드 섬유, 폴리아릴레이트 섬유(Polyarylate fiber), 폴리비닐알코올 섬유(PVA), UHMWPE 폴리에틸렌 섬유, PEN(Polyethylene Naphthalate)섬유, 나일론 섬유, 폴리에스테르 섬유, PET(Polyethylene terephtalate)섬유, PBT(Polybutylene terephtalate)섬유, PAN(Polyacrylonitrile)섬유, 그래파이트(Graphite)섬유, 천연유기섬유 등을 사용할 수 있으며, 무기섬유로는 유리섬유, 보론섬유, 알루미늄 섬유, 스틸섬유, 천연무기섬유 등을 사용할 수 있다.

또한 코팅에 사용할 수 있는 수지는 점도가 10∼400,000 포아즈(Poise) 이내의 열경화성 수지 또는 열가소성 수지를 모두 사용할 수 있는 바, 그 바람직한 예를 들면 다음과 같다.

열경화성 수지로는 불포화폴리에스테르, 에폭시 수지, 페놀수지, 멜라민 수지,우레탄수지 등을 사용할 수 있고, 열가소성 수지로는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 아세탈 수지, 폴리페닐렌설파이드 수지, 나일론, 폴리우레탄, 폴리카보네이트(PC), ABS, PC/ABS, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, PC/PRT 등을 사용할수 있다.

또한 본 발명은 수지가 코팅된 복합 섬유를 제조하기 위한 최소한 3개 이상의 홀수개 도너츠형상기구를 장착시키고 코팅하려는 섬유필라멘트를 노즐에서 방사시킨후 도너츠형상기구의 내주면과 외주면에 번갈아 일정한 길이와 장력으로 수지조 내의 용융 수지와 접촉 코팅시키고 원하는 직경의 노즐로 코팅된 수지섬유필라멘트를 집속 압출시켜 수지섬유 복합 펠렛트를 제조할 수 있는 연속적 수지섬유 코팅장치를 제공하는 것이다.

본 장치에 있어서, 도너츠형상기구중 첫번째 도너츠형상기구와 마지막 도너츠 형상기구의 내주면에 섬유필라멘트의 방사와 집속을 용이하게 하기 위하여 요철형상을 준것을 특징으로 하고, 도너츠형상기구는 섬유필라멘트가 도너츠형상기구의 내주면을 통과할 때는 외측 수지조와 연결된 관에 의해 고정되고 섬유필라멘트가 도너츠형상기구의 외주면을 통과할 때는 수지조에 장착된 중심축에 고정되어 있음을 특징으로 한다.

한편 본 장치는 섬유필라멘트를 노즐을 통하여 수지조에 방사시키기 전에 예열기를 통해 수지의 온도와 동일한 온도로 섬유를 예열시킴을 특징으로 하고, 수지에 코팅된 섬유필라메트가 출구 노즐을 통과한 후, 다이를 빠져나오는 봉상의 스트랜드들을 수조에 냉각시켜 고화시킨 후 펠렛타이져를 이용하여 일정한 길이로 봉상 스트랜드를 제조할 수 있음을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 섬유의 연속코팅 방법 및 장치에 관하여 첨부된 도면을 통해 더욱 상세히 설명한다.

이와같은 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 도 1에 도시된 그림은 섬유필라멘트(2)가 도너츠 형성 기구(1)의 내주면과 외주면을 반복적으로 접촉 통과하면서 섬유필라멘트(2)가 펼쳐지게 하는 즉 첫번째 놓이는 도너츠 형상 기구(1)의 내주면을 접촉 통과하는 수 많은 섬유필라멘트가 두번째의 도너츠 형상 기구(1)의 외주면을 접촉 거쳐가면서 최대한 넓게 펼쳐지게 되고(3) 다시 세번째 도너츠 형상 기구(1)의 내주면을 접촉 통과하면서 비교적 좁게 펼쳐진(4) 섬유필라멘트(2)가 네번째와 다섯번째 도너츠 형상 기구(1)를 두번째와 세번째 도너츠 형상 기구(1)를 거쳐갈 때와 같은 방법으로 섬유필라멘트(2)를 넓게(5) 또는 좁게(6) 펼쳐주게 된다. 따라서 도너츠 형상 기구(1)의 외주면에 섬유필라멘트(2)가 놓일 때는 최대한 넓게 펼쳐지고 섬유필라멘트(2)가 도너츠 형상 기구(1)의 내주면에 놓일 때는 상대적으로 좁게 펼쳐지게 됨으로써 실제로 도너츠 형상 기구(1)와 섬유필라멘트(2) 사이에 수지가 놓여질 경우 그 침투해 들어갈 거리가 최대한 짧아지게 되고 섬유필라멘트 간의 거리가 넓어져 수지의 침투가 용이해 지게 될 뿐만 아니라, 모든 섬유필라멘트(2)의 분포가 가상의 꼭지점을 중심으로 원뿔의 모양을 유지하게 하므로써 모든 섬유필라멘들이 임의의 두개의 도너츠 형상 기구들과 만나는 두 접점간의 거리, 즉 섬유 경로길이가 보존되어 인접 섬유필라멘트간의 마찰에 의한 섬유 파쇄를 극소화 할 수 있게 된다는 것을 설명해 주고 있다.

제 2도의 좌측 그림과 우측 그림은 상기 제 1도에서 도시한 도너츠 형상 기구의 측면도와 단면도를 도시한 도면으로써, r₂의 증가에 따라 인접한 섬유필라멘트(2) 간의 거리는 넓어지고 수지가 침투해 들어가야 할 거리는 짧아지게 되고 주어진 r₂에서 r₁의 감소 또는 r₃의 증가에 따라 단일 섬유필라멘트(2)가 도너츠 형상기구(1)와 접촉하는 길이는 증가하게 된다. 따라서 단지 r₂와 r₁또는 r₃의 단순한 변화로써 수지에 의한 섬유코팅도를 제어할 수 있게 된다.

도 3은 상기 도 2의 우측 그림을 실제보다 다소 과장하여 도시한 도너츠 형상 기구(1)의 내주 면과 외주 면을 지나가는 섬유필라멘트(2)의 진행 경로를 도시한 그림으로써, 도 1의 설명과 관련하여 전술한 바와 같이 A에서 B까지의 모든 섬유필라멘트(2)가 동일한 경로 길이를 가지게 됨을 설명해주고 있다. 즉 도 2에서 도시된 도너츠 형상 기구(1)의 치수 r_l, r₂, r₃나 도너츠 형상 기구 사이의 길이 L1, L2와 무관하게 모든 섬유필라멘트(1)들은 동일한 경로 길이(I₁= I₂= I₃=I₄= I₅)를 갖게 된다.

도 4는 상기 도 1에서 도시된 도너츠 형상 기구들을 끌어당김 성형공정에 도입한 그림으로써, 로빙형섬유(7)로 부터 끌어낸 다수의 섬유다발(8)을 섬유의 장력 제어가 가능한 섬유꼬임방지장비(16)를 거쳐 섬유의 꼬임이 제거된 상태로 장력이 부가된 다수의 섬유다발(9)이 예열기(17)를 통과하게하여 수지 주입부(22)로 부터 유입된 코팅시킬 수지(23)와 유사한 온도로 유지된 예열 섬유다발(10)을 얻게되고, 이를 히터(20)에 의해 가열된 입구 노즐부위(18)를 통과시켜 이들 다수의 섬유다발 외층 부위를 다이배럴(19) 입구 부위에서 히터에 의해 가열된 수지(23)로 표면코팅시킨 섬유다발(11)을 얻음으로써 첫번째 도너츠 형상 기구(1a'') 내주면 부위와 접촉 마찰시에 섬유파쇄를 방지하게 된다. 첫번째 도너츠 형상 기구를 통과한 섬유 필라멘트는 세번째 놓이게 되는 도너츠 형상 기구(1) 사이에 위치하게 되는 두번째 도너츠 형상 기구(1)의 외주면을 접촉하면서 최대한 펼쳐지게 되는데, 이러한 일련의 섬유 펼침현상을 출구노즐(21)에 이르기 전까지 반복해서 발생시킴으로써 거의 완전히 코팅된 섬유필라멘트로 구성된 섬유강화스트랜드(12)가 출구노즐부(21)를 통과하게 된다. 전술한 바와 같이 얻어진 봉상 섬유강화스트랜드(13)의 냉각을 위해 수조(24) 내를 통과시키고 이들 고화된 봉상 스트랜드(14)를 펠렛타이져(25)에 의해 연속적으로 다양한 길이를 가진 스트랜드 제조가 가능하게 된다.

도 5에 도시된 그림은 상기 도 4에서 생략된 첫번째 도너츠 형상 기구(1a)와 마지막에 위치하는 도너츠 형상 기구(la)의 내주면 부위를 상세히 나타낸 그림으로써, 첫번째 오는 도너츠 형상 기구(1a'') 내주면의 요철부위(26)는 투입되는 섬유다발의 위치를 고정시킴으로써 연속성형 중 위치이동에 의한 입구노즐 부위에서의 섬유파쇄현상을 방지하고자 사용되었고, 마지막에 위치하는 도너츠 형상 기구(1a'') 내측의 요철부위(26)는 거의 코팅된 섬유필라멘트들을 다수의 봉상스트랜드로 분리 및 1차 성형하는 역할을 하고 동시에 요철부위(26)에서의 압축효과를 통해 코팅효과도 가능하게 한다.

도 6은 상기 도 4에서 생략된 체결방법을 도시한 그림으로써, 섬유가 도너츠 형상 기구의 외주면을 지나게 되는 모든 도너츠 형상 기구 내측에 음각부위(27)를 만들어 십자핀(28)을 고정하고 다시 십자핀의 구멍(29) 부분에 축을 관통하여 연결 고정시킬 수 있게 된다. 이때 도너츠 형상 기구 내주면을 섬유가 통과하게 되는 도너츠 형상 기구는 다이배럴(19)에 고정하게 된다.

상술한 구조 및 코팅방법을 갖는 본 발명의 연속코팅방법 및 장치는 다음과 같은 방법으로 코팅 향상을 기할 수 있다.

용융수지를 섬유에 코팅시키고자 하는 경우에 일차적으로 상기 제 4도의 수지 주입부(22)로 부터 유입되는 수지와 과잉수지 유출부(30)사이의 중량수지식을 통한 계산에 의해 주입되는 수지의 양을 제어하고, 이들 수지에 코팅시키고자 하는 섬유다발이 풀려 나오면서 발생시키는 섬유의 꼬임현상을 섬유꼬임방지장비(16)에 의해 최대한 억제함과 동시에 초기장력을 부여하여 다이 내부에서의 섬유코팅 효과를 극대화시켜줄 수 있는 바, 이와같이 임의 장력이 부여된 섬유들이 예열기(17)를 통해 각각의 섬유필라멘트에 처리되어 있는 조제들이 분해되지 않으면서 주입된 수지(23)의 온도와 동일하게 예열시킴으로써 섬유의 표면에 접촉하게 되는 수지가 섬유 표면으로의 코팅을 최대한 용이하게 하여 준다.

예열된 다수의 섬유다발들이 상기 제5도에서 도시된 바와 같이 첫번째 접촉하게 되는 도너츠 형상 기구(1a'')의 요철부위(26)를 만나게 됨으로써 항상 정해진 경로를 이동하게 되는데, 이와같이 고정된 요철부위를 이용하여 섬유다발의 위치를 고정하게 됨으로써 입구노즐부위(18)에서 발생할 수 있는 섬유와 금속표면과의 마찰을 방지할 수 있게 된다. 첫번째 도너츠 형상 기구(1a'')의 내주면 부위를 통과한 섬유필라멘트는 두번째 도너츠 형상 기구(1'')의 외주면 부위를 접촉하게 되면서 최대한 펼쳐지게 됨과 동시에 펼쳐진 섬유필라멘트들 사이로 수지가 스며들어가게 되는데 이때 스며들어가게 하는 수지의 양을 섬유꼬임장비(16)에 의한 장력, 펠렛타이져(25)에 부착된 끌어당김 장비에 의한 끌어당김 속도, 도너츠 형상기구의 치수(r_l, r₂, r₃) 및 배열(L1, L2) 등에 의해 조절할 수 있게 되고, 이와같이 수지침투가 잘 조절된 섬유들이 다시 세번째의 도너츠 형상 기구(1'')의 내주면 부위의 접촉에 의해 섬유필라멘트들을 집속하므로써 장력 부가에 의한 코팅향상 효과와 부드러운 원의 곡선을 따라 자연스런 섬유분산이 이루어져 강제적인 집속방법과는 달리 과다한 마찰 발생을 방지할 수 있게 된다.

이와같은 일련의 도너츠 형상 기구들을 성형다이 내에 도입합으로써 수지의 섬유로의 코팅효과를 극대화할 수 있고 동시에 이들 도너츠 형상 기구의 치수, 개수, 배열 등을 이용해 생산속도와 코팅효과간의 최적조건을 설정할 수 있게 된다.

이상의 잘 코팅된 섬유필라멘트들을 봉상의 스트랜드로 제조하기 위해서는 상기 도4에 도시한 바와 같이 제일 마지막에 위치하는 도너츠 형상 기구(1a'')의 내주면에 상기 도 5의 요철부위를 통과시켜 1차적으로 봉상의 모양을 만들고 다시 상기 도4의 출구노즐부위(21)를 지나게 하여 2차 성형을 한 뒤, 다이를 빠져나오는 봉상의 스트랜드(13)들을 수조(24)에 냉각시켜 고화시킨 뒤 펠렛타이져(25)를 이용해 2mm 이상의 일정한 길이로 봉상스트랜드를 제조할 수 있다.

Claims (13)

1. 섬유필라멘트에 수지를 코팅하기 위해 제조된 수지조 내에 최소한 3개 이상의 홀수개의 도너츠형상기구를 장착시킨 수지 함침장치를 이용하여, 노즐에서 방사된 섬유필라멘트를 상기 도너츠형상기구의 가상의 원뿔 꼭지점을 향해 이 도너츠형상기구의 내주면과 외주면을 번갈아 일정한 길이와 장력으로 용융 수지와 접촉 통과시켜 수지조 내에서 섬유의 수지 침투 면적을 최대한 증가시켜 수지를 연속적으로 코팅시키고, 코팅된 수지섬유필라멘트를 집속하여 원하는 직경의 노즐로 압출시켜 수지가 코팅된 복합 섬유를 제조하는 방법.
2. 제 1항에 있어서, 섬유필라멘트로 사용할 수 있는 섬유는 직경이 1μm∼ 1mm 이내의 유기섬유 또는 무기섬유임을 특징으로 하는 수지가 코팅된 복합섬유의 제조방법
3. 제 2항에 있어서, 유기섬유는 카본섬유, 아라미드 섬유, 폴리아릴레이트 섬유 (Polyarylate fiber), 폴리비닐알코올 섬유(PVA), UHMWPE 폴리에틸렌 섬유, PEN(Polyethylene Naphthalate)섬유,나일론섬유, 폴리에스테르섬유, PET(Polyethylene terephtalate)섬유, PBT(Polybutylene terephtalate)섬유, PAN(Polyacrylonithle)섬유, 그래파이트(Graphite)섬유, 천연유기섬유 등임을 특징으로 하는 수지가 코팅된 복합섬유의 제조방법
4. 제 2항에 있어서, 무기섬유는 유리섬유, 보론섬유, 알루미늄 섬유, 스틸섬유, 천연무기섬유 등임을 특징으로 하는 수지가 코팅된 복합섬유의 제조방법
5. 제 1항에 있어서, 수지는 점도가 10∼400,000 포아즈(Poise) 이내의 열경화성 수지 또는 열가소성 수지를 사용함을 특징으로 하는 수지가 코팅된 복합섬유의 제조방법
6. 제 5항에 있어서, 열경화성 수지로는 불포화폴리에스테르, 에폭시 수지, 페놀수지, 멜라민 수지, 우레탄수지 등을 사용함을 특징으로 하는 수지가 코팅된 복합 섬유의 제조방법
7. 제 5항에 있어서, 열가소성 수지로는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 아세탈 수지, 폴리페닐렌설파이드 수지, 나일론, 폴리우레탄, 폴리카보네이트(PC), ABS, PC/ABS, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, PC/PRT 등을 사용함을 특징으로 하는 수지가 코팅된 복합섬유의 제조방법
8. 제 1항의 방법에 따라 제조된 수지가 코팅된 복합 섬유
9. 제 8항의 수지가 코팅된 복합 섬유를 제조하기 위한 최소한 3개 이상의 홀수개 도너츠형상기구를 장착시키고 코팅하려는 섬유필라멘트를 노즐에서 방사시킨후 도너츠형상기구의 내주면과 외주면에 번갈아 일정한 길이와 장력으로 수지조 내의 용융 수지와 접촉 코팅시키고 원하는 직경의 노즐로 코팅된 수지섬유필라멘트를 집속 압출시켜 수지섬유 복합 펠렛트를 제조할 수 있는 연속적 수지섬유 코팅장치
10. 제 9항에 있어서, 도너츠형상기구중 첫번째 도너츠형상기구와 마지막 도너츠형상기구의 내주면에 섬유필라멘트의 방사와 집속을 용이하게 하기 위하여 요철형상을 준것을 특징으로 하는 연속적 수지섬유 코팅장치
11. 제 9항에 있어서, 도너츠형상기구는 섬유필라멘트가 도너츠형상기구의 내주면을 통과할 때는 외측 수지조와 연결된 관에 의해 고정되고 섬유필라멘트가 도너츠형상기구의 외주면을 통과할 때는 수지조에 장착된 중심축에 고정되어 있음을 특징으로 하는 연속적 수지섬유 코팅장치
12. 제 9항에 있어서, 섬유필라멘트를 노즐을 통하여 수지조에 방사시키기 전에 예열기를 통해 수지의 온도와 동일한 온도로 섬유를 예열시킴을 특징으로 하는 연속적 수지섬유 코팅장치
13. 제 9항에 있어서, 수지에 코팅된 섬유필라메트가 출구 노즐을 통과한 후, 다이를 빠져나오는 봉상의 스트랜드들을 수조에 냉각시켜 고화시킨 후 펠렛타이져를 이용하여 일정한 길이로 봉상 스트랜드를 제조할 수 있음을 특징으로 하는 연속적 수지섬유 코팅장치