KR19980703374A - 중공 미소구체를 함유한 성형가능한 열가소성 복합 시이트 - Google Patents

중공 미소구체를 함유한 성형가능한 열가소성 복합 시이트 Download PDF

Info

Publication number
KR19980703374A
KR19980703374A KR1019970706779A KR19970706779A KR19980703374A KR 19980703374 A KR19980703374 A KR 19980703374A KR 1019970706779 A KR1019970706779 A KR 1019970706779A KR 19970706779 A KR19970706779 A KR 19970706779A KR 19980703374 A KR19980703374 A KR 19980703374A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
microspheres
fibers
sheet
thermoplastic
weight
Prior art date
Application number
KR1019970706779A
Other languages
English (en)
Inventor
알렌 라베
그레고리 피. 위크스
Original Assignee
미리암디.메코너헤이
이.아이.듀폰디네모아앤드캄파니
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 미리암디.메코너헤이, 이.아이.듀폰디네모아앤드캄파니 filed Critical 미리암디.메코너헤이
Publication of KR19980703374A publication Critical patent/KR19980703374A/ko

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B37/00—Solid balls; Rigid hollow balls; Marbles
    • A63B37/02—Special cores
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/50—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of indefinite length, e.g. prepregs, sheet moulding compounds [SMC] or cross moulding compounds [XMC]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/02—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising combinations of reinforcements, e.g. non-specified reinforcements, fibrous reinforcing inserts and fillers, e.g. particulate fillers, incorporated in matrix material, forming one or more layers and with or without non-reinforced or non-filled layers
    • B29C70/021—Combinations of fibrous reinforcement and non-fibrous material
    • B29C70/025—Combinations of fibrous reinforcement and non-fibrous material with particular filler
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/58—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising fillers only, e.g. particles, powder, beads, flakes, spheres
    • B29C70/66—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising fillers only, e.g. particles, powder, beads, flakes, spheres the filler comprising hollow constituents, e.g. syntactic foam
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/22—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed
    • B32B5/24—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer
    • B32B5/26—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer another layer next to it also being fibrous or filamentary
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/42—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties characterised by the use of certain kinds of fibres insofar as this use has no preponderant influence on the consolidation of the fleece
    • D04H1/4326—Condensation or reaction polymers
    • D04H1/435—Polyesters
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/54—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties by welding together the fibres, e.g. by partially melting or dissolving
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/54—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties by welding together the fibres, e.g. by partially melting or dissolving
    • D04H1/542—Adhesive fibres
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/54—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties by welding together the fibres, e.g. by partially melting or dissolving
    • D04H1/542—Adhesive fibres
    • D04H1/55—Polyesters
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/58—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties by applying, incorporating or activating chemical or thermoplastic bonding agents, e.g. adhesives
    • D04H1/64—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties by applying, incorporating or activating chemical or thermoplastic bonding agents, e.g. adhesives the bonding agent being applied in wet state, e.g. chemical agents in dispersions or solutions
    • D04H1/645—Impregnation followed by a solidification process
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2101/00—Use of unspecified macromolecular compounds as moulding material
    • B29K2101/12—Thermoplastic materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/06—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts
    • B29K2105/16—Fillers
    • B29K2105/165—Hollow fillers, e.g. microballoons or expanded particles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/25—Solid
    • B29K2105/253—Preform
    • B29K2105/256—Sheets, plates, blanks or films

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physical Education & Sports Medicine (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

상당히 감소된 리브 쓰루를 보여주는 성형된 물품이, 길이가 긴 개별적으로 분리된 강화 섬유와 중공 미소구체의 친밀한 혼합물이 열가소성 수지 매트릭스에 분산되어 있는 고 모듈러스 섬유 강화 복합체의 예비성형 층으로부터 제공된다.

Description

중공 미소구체를 함유한 성형가능한 열가소성 복합 시이트
고 모듈러스(전형적으로 유리)섬유로 강화된 수지 시이트 또는 벌크 성형 화합물의 압축 성형은 자동차 및 항공기 산업에서, 예를들면 구조부품 및 반구조부품의 제조에 계속적으로 사용되어 왔다. 일반적으로 고 모듈러스란 3,000 mpa보다 큰 인장 강도와 80 gpa의 인장 모듈러스를 갖는 섬유를 칭한다. 1989년 11월 15일에 공개된 EP 출원 제0 341 977호에서는 장 섬유의 강화된 열가소성 부품의 압축 성형에 사용할 수 있는, 고 모듈러스 강화 섬유와 열가소성 수지 알갱이로 구성된 열가소성 예비성형 시이트 재료를 개시하고 있다.
자동차의 최종 용도로 의도된 성형 물품은 최종 용도의 필요를 충족시키기 위하여 유용한 성질의 조합을 보여주어야 한다. 이러한 성질은 강성, 도장후의 우수한 표면, 충격 저항성 및 다른 많은 성질들을 포함한다. 구조 및 반구조 복합물의 필요한 다른 성질 특성은 유지하는 반면, 감소된 밀도를 갖는 부품의 가공 능력은, 이것이 종종 연료절감 및 다른 사용상의 이점을 나타내기 때문에 매우 바람직한 목표이다. 공작용 열가소성 물질의 성형 산업에서 특히 요구되는 것의 하나는 리브 리드 쓰루(rib read-through)를 갖지 않는 리브(rib)를 갖는 패널의 성형 수단이다.
중공의 미소구체, 또는 다양한 유리로 만든 마이크로 벌룬(micro-balloons), 세라믹, 및 탄소물질은 현재의 플라스틱 산업에서 잘 알려져 있고, 공작용 수지에 혼입시키기 위하여 상업적으로 팔린다. 중공의 미소구체는 완성된 공작용 등급의 플리스틱 화합물 및 성형된 부품의 중량을 현저하게 낮추는 동시에 전통적인 고체구의 잇점을 제공한다. 일반적으로 중공의 미소구체는 대체로 약 1 내지 100마이크론 직경의 범위의 입자크기의 분포로 팔린다. N.J. 파르시파니에 소재한 포터스 인더스트리사(Potters Industries Inc) 및 St. Paul. MN의 3M사가 상업적 등급의 미소구체 제조업자의 예이다.
유리 강화제 및 열경화성 수지로 구성되는 성형 화합물 성분으로서의 중공의 유리 미소구체의 용도는 미국특허 제5,134,016호에 기술되어 있다. 열경화성 수지는 일반적으로 낮은 점도를 가지고 있으며 전통적인 합성 수단은 최종적으로 성형된 부품에서 미소구체의 우수한 분포를 얻기에 적당하다. 그러나 많은 공작용 열가소성 수지의 고 용융 점도 및 성형 압력은 우수한 혼합을 얻기 위하여 더욱 강한 전단 력을 요구한다.
공작용 열가소성 물질에 미소구체를 도입하는 전통적인 수단은 압출기에서의 용융 합성을 포함한다. 이 방법은 유용한 기술이기는 하나, 또한 몇가지의 제한 요소를 갖고 있다. 예를들면, 주입 성형을 위해 필요한 압력이 종종 703.1 kg/cm2(10,000psi)를 초과하고, 그럼으로써 더욱 밀집되고, 두껍운 벽을 가진 미소구체의 사용이 필요하게 되는 것이다. 둘째로, 부품의 주입 성형에 이어지는, 펠렛 합성을 위한 전통적인 스크류 용융은, 일반적으로 블렌딩하는 동안의 마찰 및 주입 사이클중의 붕괴로 인하여 매우 짧은 강화섬유와의 블렌드로만 제한된다. 강하된 압력에서 플로우 성형할 수 있는 균일하게 분포된 미소구체를 함유하는 장 섬유로 강화된 열가소성 부품의 제조 기술을 개발하는 것, 및 공정동안에 긴 강화 섬유의 길이를 성형된 부품까지 유지하는 것이 매우 바람직하다. 또한 부품과 반대편 표면까지의 최소한의 리브 리드 쓰루를 보여주는 일체로 성형된 리브를 갖는 부품을 성형하기 위한 성형 화합물 및 기술이 고도로 요구된다.
발명의 요약
본 발명은 강화 장 섬유와 함께 열가소성 매트릭스를 갖는 완전히 치밀화된 압축 성형 물품에 감소된 밀도를 제공하는 제품 제조 방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 적당한 성형 압력에서 처리될 수 있는 매우 균일한 분포의 중공 유리 미소구체 및 미소구체와 긴 섬유의 마멸의 최소화를 제공한다. 또한 본 발명은 한쪽면에 성형된 일체된 리브(rib)를 갖는 리브 리드 쓰루를 최소화하는 패널 물품의 신속한 순환 성형을 위한 방법을 제공한다.
본 발명은 약 0.5 cm 내지 약 8cm까지의 길이 및 약 5 내지 50 마이크론의 직경을 갖는 강화 섬유의, 고 모듈러스 섬유로 강화된 복합물의 예비성형 층으로부터 만들어진 성형 물품에 관한 것이다. 길이가 길고 개별 분리된 강화 섬유, 중공 미소구체 및 열가소성 매트릭스 수지의 친밀한 혼합물을 수성 슬러리에 성분들을 분산함으로써 우선 얻는다. 쵸핑된 강화섬유는 사이징제에 부착된 다수의 정렬된 강화섬유 다발로 구성되고 미세한 데니어 및 약 1 mm 내지 5 cm의 최단 길이의 크림프되지 않는 열가소성 수지 스태플 섬유로 되어 있다. 중공 유리 미소구체는, 1 내지 100 마이크론의 직경분포를 가지며, 평균크기는 30 내지 70 마이크론이고, 35.15 kg/cm2(500 psi)이상의 분쇄강도 및 0.2 내지 0.7 g/cm3(g/cc)의 벌크밀도를 갖는다. 열가소성 섬유는 강화섬유에서처럼 물에서의 분산을 보조하기 위하여 피니슁제로 전처리 될 수 있다.
독특하게, 강화 섬유와 수지 섬유의 슬러리 블렌드는 종이 제조 장치에서 시이트 형태로 만드는 공정 동안 미세 유리 미소구체를 포획하기 위한 수단을 제공한다. 임의로, 강화섬유 및 열가소성 수지 섬유는 시이트로 성형될 수 있고, 섬유성분 및 미소구체의 균일한 혼합물을 얻기 위한 방법인 미소구체를 분무할 수 있다. 생성된 시이트는 열가소성 섬유의 용융에 의하여 열적으로 결합될 수 있으며, 평면내에 랜덤하게 분포된 강화 섬유 및 열가소성 수지의 필름 및 소구체와 결합된 중공미소구체의 다공성 시이트 중에 강화섬유 및 미소구체를 결합시킨다. 시이트 층들은 미소구체의 분포가 강화 섬유 네트워크내에서 매우 균일하고 , 뜨거운 공기를 통과시킴으로써 시이트가 빠르게 재가열 될 수 있을 정도로 충분히 다공성이 되는 특징을 가지고 있다. 이러한 물질의 시이트를 크기에 따라 절단하고 적층하여 재가열하며, 압축 다이로 이송시켜 개개의 성분으로부터 계산된 것에 가까운 밀도를 가지고, 우수한 표면 성질을 보여주는 완전히 통합된 복합물품으로 압착할 수 있다.
미소구체로 성형된 리브를 갖는 부품은 미소구체가 없는 부품과 비교하여, 많이 감소된 리브 리드 쓰루를 보여준다.
본 발명은 열가소성 매트릭스, 고 모듈러스 강화섬유 및 중공 미소구체로 구성된 물질의 압축 성형으로 제조된 완전히 치밀화된 복합 물품 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
도 1 및 1A는 본 발명의 제품을 제조하기 위한 습식 성층 공정의 한 태양을 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제품을 생성하기 위한 다른 태양의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 제품을 생성하기 위한 다른 태양의 개략도이다.
도 1에 따르면 본 발명의 제품의 제조에 사용된 습식 성층 공정은 종이 제조 장치를 이용하고 일반적으로 고도로 교반된 혼합 탱크(10), 교반된 공급 탱크(12), 기울어진 와이어 페이퍼 기계(16)의 헤드박스(14), 탈수 영역(17), 권취 또는 구동스풀(20)을 포함한다. 조작시, 유리 및 열가소성 섬유 및 중공 미소구체는 고도로 교반된 혼합탱크(10)의 물에 분산된다. 슬러리는 고도로 교반된 혼합탱크로부터 펌프(11)를 경유하여 교반된 슬러리탱크(12)까지 펌핑된다. 그 후 슬러리 탱크로부터의 공급 원료는 펌프(13)에 의하여 헤드박스(14)로 펌핑되고 탱크(15)로부터 희석수가 첨가되어 5-10 만큼 원료콘시스텐시를 저하시킨다. 슬러리는 통상의 방법으로 와이어를 통하여 배수되고 탈수 구역의 흡입 슬롯(18)을 통과함으로써 탈수된다. 그 후 탈수된 시이트(19)는 구동 스풀(20)에서 축축한 모양으로 감겨진다. 스풀(20)상에 감겨진 시이트는 층(17)로 풀려지고 도 1A에서 개략적으로 보여주듯이 공기건조된다.
대규모의 생산에서 사용되는 도 2의 다른 태양에서, 도 2에서 실질적으로 보여주는 바와 같이 슬러리 콘시스텐시는 탈수 박스(16a) 및 펌프(16b)를 경유한 파이프(16c)로부터의 희석수를 첨가하여 8-10 만큼 강하된다. 시이트(19)는 오븐 진공 흡입 슬롯(18)을 통과한 후, 건조와 그 후 열가소성 섬유의 용융에 의한 시이트의 용융 결합이 모두 가능한 온도에서 평평한 강압 공기 건조기(30)에 통과시킴으로써 건조된다. 그 후 시이트(19)는 닙 롤(50)을 통과하고 권취(42)에 의한 스풀상으로 감겨진다.
본 응용의 복합 예비성형 층은, 바람직하게는 기계의 성형 영역이 바람직하게는 경사 와이어로 공지된 전통적인 종이 제조 장치에서 제조된다. 즉 슬러리가 통상 15 내지 45도로 기울어진 성형 와이어를 통하여 배수되어 성형 슬러리로 된다. 이러한 장치는 중간 내지 고 슬러리 희석에서 섬유질 매트의 성형을 가능하게 하기 위하여 특별하게 설계되고, 장 섬유를 부직 매트로 가공하는데 이상적인 것이다. 그러나, 실린더 성형기 및 기타 다른 기계 양식도 역시 사용될 수 있다. 시이트 건조는 공기-통과 건조, 접촉 건조 또는 복사열의 조합에 의하여 이뤄질 수 있다. 섬유질 매트에 의해 도달되는 최대의 온도는 우수한 처리 가능성을 위한 충분한 매트 강도를 얻기 위해 수지 섬유의 활성 용융을 충족시켜야 한다.
본 발명의 다른 태양은 도 3에 나타나 있다. 조작에서, 유리 및 열가소성 섬유는 고도로 교반된 혼합 탱크(10)에서 물로 분산된다. 슬러리는 고도로 교반된 혼합 탱크(10)에서 펌프(11)를 경유하여 교반된 슬러리 탱크(12)로 퍼올려진다. 그 후 공급 원료는 교반된 공급 탱크(17)로부터 펌프(13)에 의하여 헤드박스로 가서 물 탱크로부터 희석수가 첨가되어, 보이지는 않지만, 5-10 만큼 원료 콘시스텐시가 감소시킨다. 슬러리는 통상의 방법으로 와이어를 통하여 배수되고 탈수구역의 흡수 슬롯 (18)을 통과함으로써 탈수된다.
그 후 유리 미소구체는 다음의 방법으로 습윤 예비성형 층(19)에 첨가된다. 물중의 미소구체의 슬러리 현탁액은 슬러리 탱크(60)에서 제조된다. 현탁액은 혼합 수단(62)에 의하여 계속 교반된다. 공급 원료는 펌프(64)에 의하여 예비성형 시이트(19) 위에 위치하는 분사 노즐(66)까지 퍼올려진다. 반송 파이프(68)는 슬러리 탱크(60)의 뒤에 연결된다. 진공 슬롯은 시이트(19)로부터 과량의 물을 제거하기 위하여 지지된 예비성형 시이트(19)밑에 있는 분사노즐 (46)의 반대편에 위치한다.
예비성형 시이트는 건조 및 열가소성 섬유를 녹임으로써 시이트를 용융결합시키는데 충분한 온도에서 원형 공기 건조기(30)을 통과함으로써 건조된다. 이때 시이트(19)는 닙 롤(50)을 통과하고 권취(42)에 의하여 스풀에 감겨진다. 도 3에서 보여지는 공정은 바람직한 예비성형층 복합 공정이다.
강화 섬유는 용융점이, 이에 제한되지는 않지만, 실질적으로 유리섬유, 탄소섬유, 유리울섬유 및 이. 아이. 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니로부터 입수할 수 있는 케블라와 같은 아라미드섬유 등을 포함한 열가소성 수지 섬유보다 높은 어떠한 고 모듈러스의 섬유로부터 선택될 수 있다. 강화섬유는 물에서의 분산성을 높이고 습윤 및 최종 합성물에서 열가소성 수지에의 결합성을 더욱 높이기 위하여 사이징을 갖는다. 유리를 위한 전형적인 사이징은 유리보호를 위한 저분자량 폴리에스테르 또는 폴리우레탄과 같은 필름-성형제, 및 커플링제, 보통 알파-아미노프로필트리에톡시실란 같은 실란 화합물로 구성된다. 탄소섬유를 위한 전형적 사이즈는 폴리비닐알콜 또는 폴리비닐피롤리돈이다.
열가소성 섬유는 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 공중합 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르케톤케톤, 액정 중합체 등과 같은 열가소성 다수의 공지된 유기물질로부터 선택될 수 있으나 이로 제한되는 것은 아니다. 임의로는, 섬유는 장쇄 알킬포스페이트, 산화폴리에틸렌과 수지알콜의 축합 생성물 및 저분자량의 폴리에스테르와 같은 분산보조제로 사이징될 수도 있으나 이제 제한되는 것은 아니다.
미소구체는 유리, 세라믹 또는 탄소 일 수 있고, 0.2 내지 0.7 g/cm3(g/cc)의 밀도와 적어도 35.15 kg/cm2(500psi)의 분쇄강도를 가져야 한다. 일반적으로 미소구체는 직경분포로 시판된다. 직경이 1 내지 100마이크론의 범위인 어떤 구의 조합이라도 일반적으로 허용되며 30 내지 70마이크론의 범위가 바람직하다. 3M사 및 PQ사가 적당한 미소구체를 생산한다.
예비성형 층은 보통 복합부품을 만들기 위해 직접사용할 수 있을 정도로 두껍지 못하다. 전형적으로 몇몇의 예비성형 층은 성형에 적당한 두께를 얻기 위하여 시이팅되고 적층 될 것이다. 몇몇 생성된 시이트의 레이어는 열가소성 수지를 재용융 및 압축 하기 위한 열과 압력을 이용하여 물리적 성질을 평가 하기 위해 층으로 될 수 있고 주형에 놓일 수 있고 플라크로 만들 수 있고 그 후 가압 하에 결속된 구조부품을 냉각할 수 있다
빠른 성형 순환 시간에서 예비성형 층으로부터 유용한 물품을 얻기 위하여, 1종 이상의 합성된 예비성형 층은 예비성형체를, 예비성형체를 통하여 5.08 내지 50.8 cm(2 내지 20 inch) 수압력을 유지할 수 있는 강압 환류 오븐에 위치시킴으로써 가열시킬 수 있다. 열가소성 수지를 재용융시키기 위하여 뜨거운 공기를 예비성형 층으로 통과시킨다. 예비성형은 적합하게 설계된 암/수 압축기구로 빠르게 전달된다. 기구는 밀폐되고, 예비성형체를 유동시키고 부품을 형성한다. 기구 온도는 냉각 율, 결정화 및 성형을 최적화하기 위한 모울드 흐름을 고려하여 선택된다.
다음의 실시예는 중량부 및 중량%로 표시되고 그렇지 않다면 부가적으로 표시할 것이다.
실시예 1
다음의 실시예는 강화 섬유, 열가소성 수지 섬유 및 중공 미소구체로 구성되는 예비성형 시이트의 성형 방법을 보여준다.
다음의 물질들을 총 부피 567.8 ℓ(150 gallon)의 버드 펄퍼(Bird pulper)에 도입하였다.
a) 탈이온수 189.3 ℓ(50 gallon)
b) 0.635 cm(0.25 inch)길이로 잘려진 비크림프 0.68 kg(1.5lb) 1.5 데니어 열가소성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 스태플섬유를 가하고 2분동안 고속으로 교반하며 분산시켜 균일한 섬유 분산액을 형성한다.
c) 그 후 2.54 cm(1 inch) 13마이크론의 직경 유리(Owens Corning Ford type 133A) 습윤 조각 72.6 g(0.6 lb)을 추가로 257.4 ℓ(68 gallon)의 탈이온수와 함께 점진적으로 혼합물에 가하였고, 배치 반응기를 2 분동안 계속하여 교반시켜다.
d) PQ사의 CG타입의 중공 미소구체 412.8 g(0.9 lb)를 가하고 펄프제조기를 10 분동안 계속하여 교반시켰다.
그 후 펄프제조기를 콘시스턴시가 0.72 중량%의 고체이도록 더 이상의 희석 없이 알맞게 교반된 기계 공급 탱크로 퍼올렸다. 그 후 공급원료를 경사 와이어 미니페이퍼 제조기계인 30.5 cm(12 inch) 브루더하우스(Bruderhaus)의 헤드박스로 퍼올려서 헤드박스에서 0.07 %의 농도까지 더희석시켰다. 헤드박스 원료를 통상의 방법으로 형성 와이어를 통하여 배수시키고 흡입 슬롯을 통과시킴으로써 탈수시켰다. 와이어의 속도는 91.44 m/hr(5 fpm)이고 시이트는 축축한 형태로 이수 롤에서 얻어졌다. 그 후 시이트를 층으로 깔고, 기본적으로 지금까지 논의된 도 1의 기구가 밀폐 되었을 때의 주위의 습기 수준까지 공기 건조시켰다. 건조 시이트의 무게는 대략 0.49 g/cm2(0.05 lb/ft2)이었다. 현미경적인 횡단면 분석에서는 습윤 조각 유리 섬유 묶음이 수지 및 강화섬유의 블렌드 중에 중공 미소구체를 포획하여 실질적으로 균일하게 균일하게 분산되어 있는 것으로 나타났다.
실시예 2
다음의 배합물을 PQ사의 CG형 익스텐도스피어(Extendosphere), 폴리에스테르 스태플 섬유 및 유리 섬유로부터 제조하였다.
폴리에스테르 섬유 유리섬유 미소구체
1 30.84 kg(68 lbs) 18.14 kg(40 lbs) 15.42 kg(34 lbs)
2 27.76 kg(61.2 lbs) 9.07 kg(20 lbs) 15.92 kg(35 lbs)
3 31.84 kg(70.2 lbs) 9.07 kg(20 lbs) 11.79 kg(26 lbs)
4 36.60 kg(80.7 lbs) 18.14 kg(40 lbs) 19.46 kg(42.9 lbs)
성분들을 통상의 교반된 공급탱크로 분산시켰다. 공급탱크를 7570.8 ℓ(2000 gallon)수준으로 채웠고, 폴리에스테르 및 유리 섬유를 첨가하여 10 분동안 교반하였다. 그 후 탱크를 26498 l(7000gallon) 수준으로 채웠고, 중공 유리구들을 첨가하여 탱크를 15 분동안 추가로 교반하였다. 폴리에스테르 섬유는 물에서의 분산을 돕기 위해 약 2 %수준에서 상업적인 표면 마무리 처리된, 1.5 데니어, 0.635 cm(0.25 inch) 길이의 비크림프 섬유로 잘랐다. 유리섬유는 13 마이크론 직경을 갖는 오웬스 코닝 화이버글라스사의 133A-AB 습윤 조각 유리 1.0 inch였다. 미소구체는 PQ사의 CG형 익스텐도스피어였다. 생성된 친밀하게 혼합된 유리의 중합체 섬유 및 미소구체의 균일한 분산액을 458 ℓ/min(121 gpm)의 율로 변형된 로타리 경사와이어 기계의 형성 헤드로 퍼올렸다. 기계 희석 루프 흐름은 4543 ℓ/min(1200gpm)였다. 형성 와이어 속도는 7.62 m/min(25fpm)이었다. 결과적인 시이트 건조 무게는 0.054 g/cm2(0.11 lb/ft2)이었다. 진공 통로를 건조기 공기의 온도가 277 ℃인 91.94 cm(3 ft)직경의 원형 가스파이어드 에어 쓰루 건조기에서 시이트의 건조 결합전에 탈수를 위해 사용하였다. 건조기는 폴리에스테르 섬유 및 유리 섬유의 용융 결합 및 균일하고 순수한 시이트 생산물의 미소구체의 완전한 용융에 충분한 열을 제공하였다. 횡단면에서의 매트의 현미경적인 실험은 유리 필라멘트 및 중공 미소구체의 탁월한 분산을 보여주었다.
실시예 3
실시예 1에서 주위의 건조된 부직 시이트를 기초 질량 0.488 g/cm2(1 lb/ft2)의 7×17.78 cm(7×7 inch) 베트(batt)의 형태로 쌓고, 습기 0.02중량%까지 진공오븐에서 건조시켰다. 건조된 배트를 모울드 이형체로 코팅된 예열된 7×17.78 cm(7×7 inch) 픽쳐 프레임으로 빠르게 전달시켰다. 모울드 및 내용물을 수력 프레스의 압반과 가열된 압반 사이에 놓았다. 1.05 kg/cm2(15psi)에 상응하는 접촉압력을 모울드 가하고 모울드의 옆에 위치한 열전대에 의하여 측정된 269 ℃까지 가열하였다. 최종온도에 도달하면 압력을 42.18 kg/cm2(600psi)까지 올렸다. 대략 42.18 kg/cm2(600 psi)에서 플래쉬의 최초의 흔적이 발견되면, 가열기를 끄고, 압반으로의 냉각수를 가동하여, 모울드 및 내용물을 42.18 kg/cm2(600 psi)의 압력에서 상온까지 냉각하였다. 그후 합성된 플라크를 모울드로부터 옮기고, 밀도를 플래크의 중량을 측정하고 신중히 치수 측정하여 계산하였다.
중공 유리 구가 포함되거나 포함되지 않은, 동등한 유리 함량을 갖는 시료의 계산된 밀도와 실제 밀도의 비교
유리% 미소구% PET% 계산된 밀도 실제 밀도
1 20% 30% 50% 1.18 g/cm3(g/cc) 1.32 g/cm3(g/cc)
2 20% 0% 80% 1.51 g/cm3(g/cc) 1.50 g/cm3(g/cc)
실시예 4
교반된 26,497.9 ℓ(7,000 gallon)의 혼합물 탱크에 18,927 ℓ(5,000 gallon)의 물을 첨가하였다. 대략, 필라멘트당 2 데니어 91.35 kg(201.4 lb)의 6.35 cm(2.5 inch) 길이로 잘려진 약 0.7 중량%의 가공된 에타녹스(Ethanox) E330 산화방지제 및 0.2 %의 가공된 카본블랙을 함유하는 열가소성 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유를 탱크에 첨가하였고, 균일한 슬러리를 생성하기 위해 고도의 교반하에서 10분동안 분산시켰다.
이어서 평균 직경이 약 13 마이크론인 1.905 cm(0.75 inch)로 잘려진 21.8 kg(48.0 lb)의 습윤 조각 E-유리섬유 OCF 133A형을 물에 가하였고 20분동안 교반시켰다. 이 슬러리 원료를 분당 비모듈러스 378.5 ℓ(100 gallon)으로 헤드박스에서 약 0.05 % 콘시스턴시까지의 희석을 제공하는 통상의 방법에 따라 로타리 경사 와이어 시이트 성형 기계의 순환하는 흰색 물 고리로 공급하였다. 헤드박스에서, 변형된 경사 로타리 와이어 형성 헤드를 이용한 대략 0.044 g/cm2(0.09 lb/ft2)의 등가 기준 무게를 갖는 시이트를 형성시켰다. 헤드박스 원료를 통상의 방법에 따른 형성 와이어를 통하여 배수하였고 흡입 슬롯을 통과시킴으로써 탈수시켯다. 형성 와이어의 속도는 축축한 예비성형 레이어에서 7.62 m/min(25 fpm)이었다.
유리 미소구체를 다음의 방식에 따라 시이트에 첨가하였다. 283.9 ℓ(75gallon)의 혼합 탱크에서 3M사의 미소구체 9.89 kg(21.8 lb)와 물 243.4 ℓ(64.3 gallon)의 혼합에 의하여 물 중 3M사의 SCOTCHLITE B37형 미소구체 슬러리 현탁액을 제조하였다. 현탁액을 계속적으로 교반시켰다. 공급 슬러리를 2 내지 37.85 ℓ/min(10 gpm) 용량을 갖는 모이노사의 5.08 cm(2 inch) 펌프로 중력 공급하였다. 펄프를 헤드박스와 건조기 사이의 이동 시이트 위에 존재하는 2.8 kg/cm2(40 psi)의 헤드압력에서 2 내지 37.85 ℓ/min(10gpm)스프레이 노즐을 갖는 스프레이 시스템사의 펌프에 공급하는데 사용하였다. 충분한 미소구체의 양을 하기된 무게의 전체적인 조성을 얻기 위하여 웹에 분사하였다. 스프레이 반대편 및 지지된 시이트의 아래에 위치한 진공 통로로 미소구체의 스프레이 응용으로부터 과도한 물을 제거하였다. 미소구체를 시이트을 투과하기 위하여 뿐만아니라 주로 표면에 모으기 위하여 관찰하였다. 수지 섬유, 유리 섬유 및 미소구체의 최종 중량%는 이 시이트의 각각 57.6 %, 7.4 % 및 30 %로 만들어진 강화 각판에서 계산된 부피%로 유도한 각각 72.6 %, 17.2 % 및 10.2 %였다.
시이트를 가로지른 약 12.7 cm(5 inch) 물의 공기 압력 저하 및 288 ℃의 공기온도를 갖는 시이트를 벌집모양 원형오븐을 20초의 체류기간 동안 통과시킴으로써 시이트를 결합하였다. 건조기에서 과습기는 시이트로부터 제거되고 수지섬유 성분은 용융되어, 소구체를 형성하였다.
그 후 다음과 같이 예비성형 시이트를 성형하였다, 클리커 다이를 감겨진 시이트를 열압축성형에 적합한 형태로 전환시키는데 사용하였다. 30 입방체의 시이트를 열 압축 흐름 성형에서 약 0.488 g/cm2(1.0 lb/ft2) 부품을 재공하는 배트로써 쌓았다. 열 압축 성형 전에, 배트를 환류오븐에 놓고, 수지를 재용융시키기 위하여 30초동안 약 200 cfm에서 배트를 통하여 280 ℃의 공기순환을 시키고, 다공성의 배트(batt)를 성형가능한 형으로 전환시켰다. 가열된 예비성형물을 유동성 부하를 함유하기 위한 전단모서리를 가진 조합된 금속다이 압축모울드로 수동전환하였다. 도구온도를 150 ℃까지 유지하였다. 이용된 압력에서, 예비성형물을 흘려보내 도구를 채웠다. 최종 성형 압력은 140.6 kg/cm3(2000 psi)였고 체류시간은 60초였다. 이때 부품을 제거하였다. 대조부품은 미소구체의 사용없이 동일한 방법으로 성형된다.
대조품 및 미소구체를 포함하는 성형가능한 패널의 밀도를 밀도구배 튜브 기술의 사용으로 평가하였다. 미소구체의 함유 부품은 1.32 g/cm3의 밀도를 가진 반면 대조부품은 1.55 g/cm3의 밀도를 가졌으며, 또는 15 % 밀도 저하를 가진 것으로 나타났다.
형 수지% 유리% 미소구체% 이론상 밀도 측정된 밀도 제어된 밀도
S-60 73 20.5 6.5 1.385 1.448 1.52
S-60 70.4 23.2 6.4 1.400 1.54 1.53
B-37 73 22.9 4.1 1.36 1.472 1.52
B-37 70 26.0 4.0 1.39 1.432 1.50
S-60 69.6 15.8 14.6 1.23 1.381 1.53
S-60 65 20.7 14.3 1.26 1.404 1.55
B-37 70 20.6 9.4 1.18 1.391 1.52
B-37 72.6 17.2 10.2 1.09 1.323 1.51
B-37 65 18.4 15.6 1.005 1.187 ---
실시예 5
예비성형 시이트를 실시예 2에서와 비슷한 회전 공기 통과 건조기를 갖는 변형된 로타리 경사 와이어 습식 적층 기계에서 제조하였다. 원료 조성은 2.54 cm(1.0
inch)로 잘린 OCF 133A형 유리섬유 22.2 kg(49 lb), PQ사의 CG형 미소구체 19.5 kg(43 lb) 및 0.635 cm(0.25inch) 스테이플길이로 잘린 폴리에스테르 열가소성 섬유 41.7 kg(92 lb)였다. 이러한 성분들을 18,927 ℓ(5,000 gallon)의 물에서 슬러리화 하였고 통상의 방법에 따라 습식 적층 기계의 성형 영역에 공급하여, 진공 통로를 통하여 탈수시켰다. 그 후 습윤 시이트를 288 ℃의 공기온도에서 로타리 강압열기 공기오븐을 통과하여 폴리에스테르 열가소성 섬유를 용융시키고 유리섬유, 중공 구 및 작은 구체 수지들이 결합된 부직 예비성형 시이트를 생성시켰다. 비슷하게, 미소구체를 함유하고 있지 않은 두 번째 예비성형 시이트는 미국 특허 제5,194,106호에 따라 유리섬유 40 중량%와 PET 60 중량%로부터 제조하였다.
내부에 리브를 가진 파이 팬 모양의 부품들을 100 ton의 슐러프레스를 사용하여 성형하였다. 성형된 기구는 2.54 cm(1 inch) 리브(rib) 및 1.27 cm(0.5 inch) 깊이를 가진 5.4 cm(10 inch) 직경의 파이팬이었다. 이 조합된 금속 기구를 0.46 cm(0.18 inch) 가로 리브, 팬 내부에 6.35 cm(2.5 inch)의 격자모양이 있는 1.27 cm(0.5 inch) 깊이를 갖도록 기계화하였다. 팬의 바닥은 부드러운 성형 표면이다. 성형하는 동안 기구의 온도를 175 ℃로 유지시켰다.
다음의 방법에 따라 부분을 성형하였다. 예비성형 시이트의 적층을 예열 및 미소구체 없는 다섯 개의 24.8 cm(9.75 inch) 반경의 환상 시이트 및 상기의 미소구체를 함유하는 예비성형 시이트로 구성되는 성형물을 위하여 제조하였다. 이 예비성형 적층을 예비성형 적층을 가로지르는 물의 15.24 내지 20.32 cm(6 내지 8 inch)의 압력강하 강압 공기 오븐에서 가열하였다. 예비성형 적층을 대략적으로 60초동안 가열하였고 이때 성형의 부드러운 표면에 접한 시이트를 함유하는 비미소구체와 금속기구와 열린결합으로 수동전환하였다. 밀폐되고 140.6 kg/cm2(2000 psi)까지 가압된 예비성형 물질을 모울드를 채우기 위하여 흘렸다. 대략적으로 60초동안의 체류시간후에 기구를 열었고, 부품을 제거하여 상온으로 냉각시켰다. 이때 리브 반대편 표면의 편평도를 0.00000254 cm(0.000001 inch) 분해능의 표준 바늘 프로필로메터를 사용하여 측정하였다. 리브의 관통으로 인한 표면 변형은 0.00143 cm(0.00045 inch) 미만으로 관찰되었다. 비슷하게, 미소구체를 갖지 않은 오직 40 %유리와 60 %폴리에스테르 열가소성수지로 구성되는 예비성형 시이트의 적층물로부터 성형된 부품에서 행해진 측정은 0.0058 cm(0.0020 inch) 이상의 뒤틀림을 보여주었다.
실시예 6
예비성형 시이트를 실시예 5에서와 같이 회전 공기 통과 건조기를 갖는 변형된 회전식 경사 와이어 습식 적층 기계로 제조하였다. 원료 조성은 2.54 cm(1.0 inch) 길이로 잘린 OCF 133A형의 유리섬유 15 %, PQ사의 CG형 미소구체 23 %, 0.635 cm(0.25 inch) 스테이플 길이로 잘린 폴리에스테르 열가소성 섬유 65 %였다. 이들 고체성분들의 총무게는 38.1 kg(184 lb)였다. 성분들을 대략 30분동안 적당히 교반하면서 18927 l(5000 gallon)의 물에서 슬러리화하였고, 통상의 방법으로 습식 설비기계의 형성영역에 공급되어, 진공통로를 통하여 탈수시켰다. 이때 습윤 시이트를 288 ℃의 공기온도에서 로타리 강압열기 공기오븐을 통과시켜 폴리에스테르 열가소성 섬유를 용융시키고 유리섬유, 중공 구 및 작은 구체 수지들의 결합된 부직의 예비성형 시이트를 생성하였다.
내부에 리브를 가진 파이팬 모양의 부분들을 100 ton의 슐러프레스를 사용하여 성형하였다. 성형된 기구는 2.54 cm(1 inch) 리브 및 1.57 cm(0.5 inch) 깊이를 가진 25.4 cm(10 inch) 직경의 파이팬이었다. 이 조합된 금속 기구를 0.4572 cm(0.18 inch) 가로 리브, 팬 내부에 6.35 cm(2.5 inch)의 격자모양이 있는 1.57 cm(0.5 inch) 깊이를 갖도록 기계화하였다. 하나의 리브를 0.635 cm(0.25 inch)보다 조금 넓게 기계화하였다. 팬의 바닥은 부드러운 성형 표면이다. 성형하는 동안 기구의 온도는 170 ℃로 유지하였다.
다음의 방법에 따라 부분을 성형하였다. 예비성형 시이트의 적층을 예열 및 338 g의 총 부하무게를 갖는 17.78 cm(7.0 inch) 직경의 환상 시이트로 구성되는 성형물을 위하여 제조하였다. 이 예비성형 적층을 예비성형 적층물을 가로지르는 15.24 내지 20.32 cm(6 내지 8inch) 물의 압력 강하이고 공기온도가 283 ℃인 강제 공기 오븐에서 가열하였다. 예비성형 적층물을 대략적으로 40초동안 가열하였고 이때 성형의 부드러운 표면에 접한 시이트을 함유하는 비미소구체와 금속기구와 열린 조합으로 전환하였다. 밀폐되고 95 ton까지 가압된 예비성형 물질을 모울드를 채우기 위하여 흘렸다. 대략적으로 3초 동안의 체류시간 후에 압력 톤은 20ton까지 강하하였고 계속적인 3분 동안 체류시켰다. 그 후 리브 반대편 표면의 편평도는 0.00000254 cm(0.000001 inch) 분해능의 표준 바늘 프로필로메터를 사용하여 측정하였다. 리브 리드 쓰루로 인한 표면 변형은 0.000254 cm(0.0001inch) 미만으로 관찰되었다.

Claims (8)

  1. 섬유 횡단 영역과 미소구-섬유 계면 영역을 둘러싸는 열가소성 수지 소구체에 의해 함께 유지되는 랜덤하게 분산된 고 모듈러스 섬유 및 중공 미소구체로 이루어지며, 상기 랜덤하게 분산된 섬유일 일부가 횡단 영역 및 미소구체-섬유 계면 영역이 아닌 그의 길이를 따른 영역에 부착된 고체화 열가소성 수지의 응집체를 갖는 공기 투과성 웹.
  2. a) 고 모듈러스 강화 섬유 10 내지 40 중량%의 친밀하고 실질적으로 균일한 블렌드,
    b) 30 내지 70 중량%의 열가소성 섬유, 및
    c) 1 내지 100마이크론의 직경 및 0.2 내지 0.7 g/cm3의 벌크 밀도를 갖는, 2 내지 20 중량%의 중공 미소구체
    로 이루어진, 열가소성 섬유와 친밀하게 혼합된 고 모듈러스의 강화 섬유 및 중공 미소구체의 자가-지지(self-support) 예비성형 층.
  3. 제1항에 있어서, 상기 강화 섬유가 0.5 내지 8 cm의 길이를 갖고 중공 미소구체가 유리 미소구체인 예비성형체.
  4. 제2항에 있어서, 상기 열가소성 섬유가 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유인 예비성형체.
  5. 2 mm이상의 길이를 갖는 고 모듈러스의 강화섬유 10 내지 30 부피%로 강화된 열가소성 수지 매트릭스 및 1 내지 100마이크론의 직경과 0.0479 mpa이상의 분쇄강도를 갖는 중공 미소구체 10 내지 30 부피%로 이루어지며, 상기 열가소성 매트릭스내에 상기 강화섬유 및 미소구체가 친밀하고 균일하게 분산되어 있는 고도로 치밀화된 복합구조체.
  6. 제5항에 있어서, 상기 열가소성 수지가 폴리에틸렌 테레프탈레이트이고, 상기 강화 섬유가 유리 섬유이며, 상기 미소구체가 유리 미소구체인 구조체.
  7. a) 고 모듈러스 강화섬유 10 내지 40 중량%, 열가소성 수지 섬유 30 내지 70 중량% 및 1 내지 100마이크론의 직경과 0.2 내지 0.7 g/cm3의 벌크밀도를 갖는 중공 미소구체 2 내지 20 중량%를 수성 슬러리중에서 교반하면서 함께 분산시키는 단계,
    b) 상기 슬러리를 다공성 와이어 스크린상에 퇴적시키고 상기 슬러리로부터 과량의 물을 제거하여 a)에서의 균일하게 분산된 물질의 습윤 시이트를 형성하는 단계,
    c) 상기 습윤 시이트를 가열하여 잔여의 물을 제거하고 상기 열가소성 수지 섬유를 용융시켜 상기 수지가 흘러 상기 강화 섬유 및 미소구체에 부착되도록 하는 단계,
    d) 단계 c)에서의 생성물을 냉각시켜 결합된 시이트를 형성하는 단계,
    e) 목적하는 크기 및 중량을 얻기 위해 결합된 시이트를 적층하는 단계,
    f) 적층물을 가열하여 수지를 재용융시키기는 단계,
    g) 상기 미소구체의 분쇄 강도보다 낮은 압력을 가하여 가열된 예비성형 적층물을 통합하여 치밀화된 낮은 공극 부피의 복합체를 형성하는 단계
    를 포함하는 치밀한 저 공극 섬유 강화 복합 구조체의 제조방법.
  8. a) 분리된 고 모듈러스 강화 섬유 10 내지 50 중량% 및 분리된 열가소성 수지 섬유 50 내지 90 중량%를 수성 슬러리에서 교반하면서 함께 분산시키는 단계,
    b) 상기 슬러리를 다공성 이동 와이어 스크린상에 퇴적시키고 상기 시이트로부터 과량의 물을 제거하여 a)에서의 균일하게 분산된 물질의 습윤 시이트를 형성하는 단계,
    c) 상기 시이트를 1 내지 100마이크론의 직경과 0.2 내지 0.7 g/cm3의 벌크 밀도를 갖는 중공 미소구체의 수성 슬러리를 상기 시이트내로 분사시켜 미소구체가 시이트의 두께를 통하여 균일하게 침투되고 그의 건조 중량을 20 %까지 증가시키는 분무 도포기 및 진공 슬롯사이로 통과시키는 단계,
    d) 상기 습윤 시이트를 가열하여 잔여의 물을 제거하고 상기 열가소성수지 섬유를 용융시켜 상기 수지가 흘러 상기 강화 섬유 및 미소구체에 부착되도록 하는 단계,
    e) 단계 c)에서의 생성물을 냉각시켜 결합된 시이트을 형성하는 단계,
    f) 목적하는 크기 및 중량을 얻기 위해 결합된 시이트를 적층하는 단계,
    g) 적층물을 가열하여 수지를 재용융시키기는 단계,
    h) 상기 미소구체의 분쇄 강도 보다 낮은 압력을 가하여 가열된 예비성형 적충물을 통합하여 치밀화된 낮은 공극 부피의 복합체를 형성하는 단계
    를 포함하는 고도로 치밀화된 섬유 강화 복합구조체의 제조방법.
KR1019970706779A 1995-03-29 1995-03-29 중공 미소구체를 함유한 성형가능한 열가소성 복합 시이트 KR19980703374A (ko)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/US1995/003874 WO1996030088A1 (en) 1995-03-29 1995-03-29 Thermoplastic moldable composite sheet containing hollow microspheres

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR19980703374A true KR19980703374A (ko) 1998-10-15

Family

ID=22248892

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019970706779A KR19980703374A (ko) 1995-03-29 1995-03-29 중공 미소구체를 함유한 성형가능한 열가소성 복합 시이트

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP0855929A4 (ko)
JP (1) JPH11502788A (ko)
KR (1) KR19980703374A (ko)
AU (1) AU711527B2 (ko)
BR (1) BR9510565A (ko)
WO (1) WO1996030088A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2885144B1 (fr) * 2005-04-27 2007-06-15 Saint Gobain Vetrotex Structure fibreuse a liant charge
KR102238872B1 (ko) * 2017-05-08 2021-04-12 (주)엘지하우시스 복합재 예비성형 보드 및 이의 제조방법

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4879163A (en) * 1987-09-24 1989-11-07 Bay Mills Limited Textiles containing interstices and processes for making such textiles
JPH01318045A (ja) 1988-05-10 1989-12-22 E I Du Pont De Nemours & Co ガラス繊維と熱可塑性繊維との湿式成形混合物よりの複合材料
US5017629A (en) * 1989-03-31 1991-05-21 The B F Goodrich Company Moldable low density thermoplastic composite with hollow glass spheres and the method for compounding
US5134016A (en) 1990-10-31 1992-07-28 E. I. Du Pont De Nemours And Company Fiber reinforced porous sheets

Also Published As

Publication number Publication date
EP0855929A4 (en) 2000-01-12
BR9510565A (pt) 1998-06-23
AU2274295A (en) 1996-10-16
WO1996030088A1 (en) 1996-10-03
EP0855929A1 (en) 1998-08-05
AU711527B2 (en) 1999-10-14
JPH11502788A (ja) 1999-03-09
MX9707376A (es) 1997-11-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1262519A (en) Fibre reinforced plastics structures
CA1329516C (en) Composites from wet formed blends of glass and thermoplastic fibers
US5409573A (en) Composites from wet formed blends of glass and thermoplastic fibers
US6322893B1 (en) Reinforced thermoplastic composite systems
KR20020081404A (ko) 목질 성형체 및 그 제조방법
EP3279249B1 (en) Method for preparing a porous fiber-reinforced composite
US5134016A (en) Fiber reinforced porous sheets
US20040188883A1 (en) Near net shape prepreg
US20170144388A1 (en) Moulded Product for Automotive Panels
US20190232522A1 (en) In-plane isotropic, binderless products of cellulosic filament based compositions by compression molding
JP2797922B2 (ja) 木質系熱可塑性成形用板材
FI84843B (fi) Foerfarande foer framstaellning av fiberfoerstaerkt raomaterial foer plast.
CA1286060C (en) Papermaking process and composition for the production of tridimensional products containing thermoplastics resin and reinforcing fibers
KR19980703374A (ko) 중공 미소구체를 함유한 성형가능한 열가소성 복합 시이트
KR102009811B1 (ko) 복합재 예비성형 보드 및 이를 제조하는 방법
WO2018232500A1 (en) PROCESS FOR THE PRODUCTION OF THERMOPLASTIC SHEET MIXTURES REINFORCED WITH CELLULOSIC FILAMENTS AND RELATED PRODUCTS
US5194106A (en) Method of making fiber reinforced porous sheets
JPH0137503B2 (ko)
JPH01299828A (ja) シート状材料
JP3032582B2 (ja) 繊維強化熱可塑性樹脂成形品の外観改良方法
JPH11170385A (ja) 軽量複合材の製造方法
KR102200957B1 (ko) 다공성 섬유강화 복합재
CA2215265A1 (en) Thermoplastic moldable composite sheet containing hollow microspheres
MXPA97007376A (en) Thermoplastic moldeable composite sheet containing microsphere hue
EP0304368A1 (en) Wet laid thermoplastic web compositions

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid