KR19990071681A - 합성재의 환형상부 제조에 사용되는 섬유 예비형성품 제조방법 - Google Patents

합성재의 환형상부 제조에 사용되는 섬유 예비형성품 제조방법 Download PDF

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Abstract

합성재의 환형상부 제조에 사용되는 섬유 예비형성품은 대체로 나선형의 날실과 대체로 방사상의 씨실로 이루어지는 와선 또는 나선형상의 천(10)스트립의 겹쳐진 층들을 감음으로써 제조되는 바, 상기 나선형 천의 날실의 단위면적 당 질량은 그 내부직경과 외부직경 사이에서 증가하고, 상기 천스트립의 층들은 바느질되어 천의 실로부터 끌어당겨진 섬유에 함께 접합되며, 날실의 단위면적 당 질량의 증가가 예비형성품의 단위면적 당 밀도에 대하여 내부직경과 외부직경 사이의 씨실 밀도의 감소를 적어도 대체적으로 보상한다.

Description

합성재의 환형상부 제조에 사용되는 섬유 예비형성품 제조방법.
합성재 부품을 위한 섬유 예비형성품 제조의 잘 공지된 방법은 2차원 섬유조직의 층들 또는 겹들을 겹쳐서 함께 바느질하는 것으로 이루어져 있는데, 상기 섬유조직은 예컨대 직조천일 수 있고, 이 천은 선택적으로 섬유피륙으로 덮여서, 겹쳐진 겹들을 통해 바늘들로 끌어당겨지기에 알맞은 섬유를 공급할 수 있으며, 이는 특히 상기 조직이 섬유, 특히 탄소섬유로 이루어진 실을 절단하지 않고 바느질하기에는 어려운 섬유로 제조될 때 사용된다. 이러한 방법은 특히 프랑스 특허출원 FR- A-2,584,106호와 FR-A-2,584,107호에 기술되어 있는 바, 이들은 각각 편평한 예비형성품 제조와 회전체를 구성하는 예비형성품 제조에 관한 것이다.
브레이크 디스크용 환형상의 예비형성품은 겹쳐진 평면이면서 함께 바느질된 층들로 이루어진 두꺼운 판으로부터 절단될 수 있는데, 재료의 손실이 약 50%여서, 탄소섬유 예비형성품에서 섬유재의 가격 때문에 이는 매우 큰 비용의 손실이 된다.
이 손실을 줄이기 위해서, 각각 다수의 영역들의 조합으로 이루어진 환형상의 층들을 겹쳐서 함께 바느질하여 예비형성품을 제조하는 것이 제안되었는데, 상기 영역은 직조천과 같은 2차원 조직으로부터 절단된다.
재료의 손실이 전체 환형상체가 절단될 때 보다 적지만 무시할 수 없고, 게다가 상기 방법은 이행되고 자동화되기가 아주 어려운데, 특히 영역들간의 분리선이 겹쳐지는 것을 피하도록 한 층에서 다음 층까지 그들을 나란히 놓는 동안 영역들을 바르게 위치시켜야 할 필요가 있기 때문이다.
환형상의 예비형성품은 전술한 프랑스 특허출원 FR-A-2,584,107호에 기술된 바와 같이, 맨드릴(mandrel)에 천스트립(strip)을 감고 동시에 바느질함으로써 만들어진 튜브로부터 절단되어질 수 있는 바, 이 방법은 섬유재의 손실없이 비교적 용이하게 이행되지만, 전술한 실시예와는 달리 브레이크 디스크에의 사용에서, 예비형성품의 겹들이 마찰표면에 수직하게 되는 경향이 있고, 상기 겹들에 평행한 보다 작은 전단력이 디스크의 외부 또는 내부원주에 형성된 노치 부근에 주요 결함을 일으킬 수 있어서, 디스크에 가해진 힘을 전달하거나 감소시키는 스플라인(spline)을 수용한다.
합성재의 환형상부를 위한 섬유 예비형성품을 제조하는 다른 공지된 기술은 겹쳐진 감음을 형성하도록 감겨진 평면인 와선형 또는 나선형 스트립 형태의 직물품을 사용하는 것으로, 상기 직물품은 나선형의 날실과 방사상의 씨실로 구성되는 직조천일 수 있다.
프랑스 특허출원 FR-A-2,490,687호와 FR-A-2,643,656호에 기술된 바와 같이, 와선 또는 나선형상은 크릴(creel)상에 올려진 개별적인 실패로부터 풀리는 날실을 위한 적어도 하나의 원뿔형상의 감음로울러를 사용함으로써 천에 주어지는 바, 이 방식으로 만들어진 천에서, 방사상의 씨실 사이의 간격은 나선형 천의 내부직경과 외부직경간의 그 폭을 가로질러 증가한다. 전체 폭에 걸쳐 천에 일정한 특성을 유지시키기 위해, 전술한 두 출원에서는 그 외부직경으로부터 단지 천의 폭 일부의 위로 연장하는 추가씨실을 삽입할 것을 제안하고 있으나, 이 해결방법은 천의 제조에 중대한 별도비용을 증가시켜 무시할 수 없는 단점의 원인이 된다.
프랑스 특허출원 FR-A-0,528,336호에 설명된 다른 기술은 관형상의 끈을 사용하는 데에 있는데, 그 변형가능성 때문에 일단 편평해진 끈은 나선형으로 감겨질 수 있어, 바느질로 함께 접합된 겹쳐진 환형상의 감음을 형성하고, 관형상의 끈의 제조 동안 단일 방향성 부재가 끈의 축에 평행하게 삽입될 수 있다. 편평해진 끈의 맞은편 끝단들 사이의 단일 방향성 부재의 크기 및/또는 상호간격을 적당히 변화시킴으로써, 편평한 나선으로 감겨지는 동안 끈에 준 변형으로 말미암은 끈의 두 끝단들 사이의 끈 단위면적 당 밀도의 변환에 대하여 보상할 수 있으나, 그럼에도 불구하고, 단일 방향성 부재를 삽입하는 것으로 덜 변형될 수 있는 끈이 되고, 게다가 끈이 나선으로 감겨지는 동안, 단일 방향성 부재로 나타나는 길이는 환형상의 예비형성품의 내부원주와 외부원주 사이에서 상당히 변화한다. 끈의 제조 동안, 유럽 특허출원 EP-A-0,528,336호는 단일 방향성 부재가 환형상의 예비형성품의 내부원주 또는 외부원주에 가깝게 위치되는가에 따라 단일 방향성 부재에 더 큰 범위 또는 더 작은 범위로 장력을 가하는 것을 사실상 예견하지만, 단일 방향성 부재로 나타나는 다른 길이들의 매우 제한된 보상만 얻어질 수 있을 뿐만 아니라 장력이 끈이 제조된 후 유지될 것이라는 보장이 없어서, 단일 방향성 부재에 수축과 주름을 줄 수가 있고, 특히 단일 방향성 부재가 다른 장력으로 삽입될 필요가 있다면, 관형상의 끈에 단일성 부재를 삽입하는 것은 예비형성품의 제조를 상당히 복잡하게 한다.
본 발명은 합성재의 환형상부 제조에 사용되는 섬유 예비형성품 제조방법에 관한 것으로, 본 발명은 특수하지만 한정되지 않는 분야인 합성재로부터 브레이크 디스크, 특히 탄소-탄소 합성물로부터 브레이크 디스크를 제조하는 데에 사용된다.
브레이크 디스크와 같은 합성재의 환형상부는 주형에 의해 밀착되는 "예비형성품"으로 공지된 섬유강화재로 이루어져 있는 바, 탄소-탄소 합성물의 브레이크 디스크에 있어서, 상기 예비형성품은 탄소섬유로 제조되거나, 또는 예비형성품이 제조된 후 열처리에 의해 탄소로 변형되는 탄소의 선구물질을 구성하는 섬유로 제조되며, 섬유형태로 이용할 수 있는 특수한 탄소 선구물질로는 예산화된 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile,PAN)이 있다. 상기 예비형성품은 액체를 사용, 즉 수지와 같은 탄소의 액상 선구물질이 스며들게 한 후에 열처리로 선구물질을 변형시킴으로써, 또는 화학적인 증기침투로써 밀착될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 방법을 이행하는 데에 적합한 나선형상의 천을 도시한 개략도이고,
도 2는 본 발명에 따른 방법을 이행하는 데에 적합한 나선형상의 천의 변형된 실시예를 도시한 개략도,
도 3은 본 발명에 따른 방법을 이행하는 장치의 제 1실시예의 정단면도,
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선 평면도,
도 5는 도 3과 도 4에 도시된 장치의 변형된 실시예의 정단면도,
도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ선 평면도,
도 7은 도 3과 도 4에 도시된 장치의 다른 변형된 실시예의 정단면도,
도 8은 본 발명에 따른 방법을 이행하는 장치의 제 2실시예의 정단면도이다.
본 발명의 목적은 종래 방법의 결점을 가지지 않는 방법, 즉 재료의 손실없이 비교적 저비용으로 합성재 부품의 제조에 사용되는 환형상의 예비형성품을 제조할 수 있는 한편, 예비형성품의 전체 부피에 걸쳐 대체로 일정한 섬유밀도를 보존하는 방법을 제공하는 데에 있다.
상기 목적은 대체로 나선형의 날실과 대체로 방사상의 씨실을 갖춘 와선 또는 나선형상의 천스트립의 겹쳐진 층들을 감는 것으로 이루어진 유형의 방법으로 성취되는 바, 이 방법에서 나선형 천의 날실의 단위면적 당 질량은 그 내부직경과 외부직경 사이에서 증가하고, 상기 천스트립의 층들은 바느질되어 천의 실로부터 끌어당겨진 섬유에 함께 접합되며, 날실의 단위면적 당 질량의 증가는 예비형성품의 단위체적 당 밀도에 대하여 내부직경과 외부직경 사이의 씨실의 밀도의 감소를 적어도 대체적으로 보상한다.
특히 브레이크 디스크용 합성재의 환형상부의 제조에 있어서, 본 출원인은 예비형성품의 전체 부피에 걸쳐 대체로 일정한 섬유 충전비를 보장하는 것이 중요하다는 것을 알게 되었는데, 여기서 섬유 충전비는 예비형성품의 단위체적 당 실제로 섬유에 의해 점유된 체적의 백분율이고, 대체로 일정한 섬유 충전비는 대체로 일정한 구멍크기를 의미한다. 그 후, 예비형성품은 대체로 동일한 방식으로 밀착되어, 전체 부피에 걸쳐 대체로 일정한 특성을 합성재에 부여할 수 있다.
본 발명에 따른 방법으로, 구멍크기의 균일성은 바느질의 결합과, 내부직경과 외부직경 사이의 날실의 단위면적 당 질량의 증가로 얻어진다.
전술한 종래기술에서와 같이 씨실의 단위면적 당 질량을 증가시키는 것 대신에 날실의 단위면적 당 질량을 증가시킴은 사실상 다소 덜 균일한 나선형 천의 표면을 만든다. 하지만, 특히 브레이크 디스크 사용에 있어서, 천의 내부직경이 너무 작지 않고 내부직경과 외부직경 사이의 차가 너무 크지 않는 한, 상기 표면 균일성의 감소는 전체적으로 허용될 수 있다.
게다가, 천의 폭 일부 위로 추가씨실을 삽입하여 씨실의 단위면적 당 질량을 증가시키는 것은 그 제조를 보다 더 어렵게 하고 비용을 상당히 증가시키는 반면에, 날실의 단위면적 당 질량은 별도비용 없이 간단히 증가될 수 있는데, 예컨대 증가한 크기의 날실을 사용하는 것, 또는 천의 내부직경과 외부직경 사이의 날실의 밀도를 증가시키는 것으로 될 수 있다.
끝으로, 나선형 천인 경우에 기초조직의 제조는 단일 방향성 부재 또는 추가실의 첨가로 복잡하게 되지는 않는다.
상기 나선형 천은 이 천을 구성하는 실에 유해한 효과를 갖는 바늘들이 없는 바느질작업에 적합해야 하고, 예비형성품이 탄소 또는 세라믹 섬유로 제조될 때, 바늘들에 의해 쉽게 끌어당겨질 수 있는 끊어진 섬유를 갖춘 실에 의해 적어도 얼마간 이루어진 나선형 천을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 실은 탄소나 세라믹 섬유, 또는 탄소나 세라믹의 선구물질로 제조된 섬유로 이루어질 수 있는데, 상기 선구물질은 예컨대 바느질 후 이행된 열처리에 의해 탄소나 세라믹으로 변형된다.
바람직하기로, 유럽 특허출원 EP-A-0,489,637호에 기술된 바와 같이, 나선형 천이 사용되는 데, 이 천의 실은 이 실을 유지하는 덮개와 함께 꼬이지 않은 서로 평행한 끊어진 섬유로 이루어진다. 상기 덮개는 바느질 전에 제거되는 희생재의 실을 사용하여 만들어지며, 이 덮개실을 제거하여 바느질하기 위해 섬유를 방출하고, 또한 방출된 섬유가 부풀기 때문에 어떤 큰 구멍의 발생을 피하게 된다.
변형에서, 상기 덮여진 실은 다음 바느질을 방해하지 않고 직조될 수 있는 충분한 점착력을 갖춘 평행한 끊어진 섬유로 이루어진 조방사로 대체될 수 있으며, 최소 점착력은 적은 양의 꼬임, 예컨대 단지 미터 당 15번 감음으로 갖추어질 수 있다.
상기 바느질은 천스트립의 층들의 전체 표면 위에 대체로 일정한 단위면적 당 바늘타격의 밀도로 바람직하게 이행되고, 이를 위해 나선형 천스트립의 전체 폭 위로 연장하는 영역을 점유하는 바늘세트를 사용할 수 있다.
또한 바람직하기로, 상기 바느질은 대체로 일정한 깊이로 이행되고, 이는 나선형 천스트립이 편평하게 감겨지는 동안 점진적으로 이행된다.
상기 천스트립은 축에 대해 감겨질 수 있어서, 이 축에 대체로 수직한 겹쳐진 층들을 형성하거나, 원뿔형상인 겹쳐진 층들을 형성하는데, 천스트립이 감겨지는 축은 튜브에 의해 물리적으로 구체화될 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 다른 형태와 장점이 첨부도면을 참조하여 한정되지 않는 지시로 주어지는 다음 설명에 의해 명백해질 것이다.
예를 들면, 본 발명은 탄소-탄소 합성재로 제조된 디스크 브레이크 제조용 탄소섬유의 환형상의 예비형성품 제조에 관한 것이다.
이 예비형성품은 예컨대 도 1 또는 도 2에 도시된 바와 같이, 와선 또는 나선형상의 천(10)스트립의 겹쳐진 층들과 함께 감겨지고 바느질되어 만들어진다.
상기 나선형 천(10)스트립은 나선형의 날실(12)과 방사상의 씨실(14)로 이루어지는데, 전술한 바와, 상기 프랑스 특허출원 FR-A-2,490,687호와 FR-A-2,643,656호에 기술된 바와 같이, 날실(12)을 원뿔형상의 감음로울러에 의해 각각 공급실패로부터 끌어냄으로써 직조가 이루어진다.
상기 방사상의 씨실(14) 사이의 상호간격은 나선형 천의 내부직경(16)과 외부직경(18) 사이에서 증가하고, 적어도 대체적으로 씨실의 단위면적 당 질량의 감소를 보상하기 위해 날실의 단위면적 당 질량이 대체로 상응하게 증가한다.
도 1의 실시예에서, 날실의 단위면적 당 질량의 증가는 천의 내부직경(16)에서 외부직경(18)으로 증가하는 변화하는 크기의 날실(14)을 사용함으로써 얻어진다. 이러한 변화는 연속적으로 또는 단계적으로 될 수 있는데, 만약 단계적으로 이행되면, 날실(14)이 모두 동일한 크기인 다수의 부분들로 날실이 세분되고, 그 크기가 나머지 날실부분과는 다르게 된다.
도 2의 실시예에서, 날실의 단위면적 당 질량의 증가는 천의 내부직경(16)과 외부직경(18) 사이에서 날실(14)의 밀도를 증가시킴으로써, 즉 모두 동일한 크기인 날실 사이의 간격을 줄임으로써 얻어질 수 있다. 날실이 다수의 연속된 부분들로 세분되면서 밀도가 연속적으로 또는 단계적으로 변경될 수 있다.
당연히, 날실(14)의 크기와 밀도 모두를 변화시킬 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 제 1실시예가 도 3과 도 4에 도시되어 있다.
나선형 천(10)이 고정된 수평한 접시(20)상에 보관되어 있고, 중심의 원통형 심(22)에 대해 편평하게 겹쳐진 감음의 형태로 감겨 있다. 상기 디스크형상의 접시(20)는 나선형 천스트립이 아래로 당겨지는 방사상의 홈(24)을 갖추고 있다.
이러한 방식으로 보관 접시(20)로부터 당겨진 스트립은 회전테이블(30)상에 편평하게 겹쳐진 감음으로 감겨지는 바, 이 회전테이블(30)은 지지부(34)에 고정된 수직축(32)에 장착되고, 상기 지지부(34)는 회전테이블(30)을 구동시키는 모터(36)를 갖추어서, 상기 회전테이블(30)이 벨트(38)를 매개로 하여 전달되는 구동으로 그 수직한 축(40)에 대해 회전(화살표 f1)한다.
상기 지지부(34)와 회전테이블(30)을 구비하는 조합체는 축(40)의 고정된 중심안내튜브(42)를 따라 수직하게 이동할 수 있고, 그 상부 끝단에서 이 튜브(42)는 접시(20)를 지지하게 되어서, 지지부(34)와 회전테이블(30) 및 접시(20)는 모두 공동축상의 중심에 있게 된다. 상기 지지부(34)는 수직한 신축로드(rod,44)상에 놓여 있어서, 지지부(34)의 수직이동은 하나 이상의 액추에이터(actuator,46)의 제어하에 있게 된다.
나선형 천(10)스트립은 회전테이블(30)상으로 편평하게 감겨지면서, 바늘들을 갖추고 수직왕복운동으로 구동되는 바늘판(50)에 의해 바느질되는데, 이 바늘판의 이동은 크랭크형 전동기를 매개로 하여 모터(54)로 제어되며, 이 모터(54)는 지지부(34)에 의해 지탱되고 있다.
상기 나선형 천(10)스트립이 대체로 일정한 깊이와 단위면적 당 밀도로 바느질되는 바, 천(10)의 환형상의 층의 전체 면적 위에 바늘들(52)로부터 일정한 밀도의 타격을 얻기 위해서, 바늘판(50)은 천의 환형상의 층의 영역에 상응하는 영역의 형태로 되고, 바늘들이 이 영역 위에 일정하게 분포되는 한편, 쌓아올려지는 예비형성품(60)을 지지하는 회전테이블(30)이 구동되어 일정한 속도로 회전한다.
바느질 깊이, 즉 바늘들(52)이 각각의 경우에 예비형성품(60)내로 관통하는 거리는 대체로 일정하게 유지되며, 예컨대 천의 몇몇의 겹쳐진 층들의 두께와 같은데, 이를 위해 천(10)스트립이 회전테이블(34)상으로 감겨질 때, 회전테이블은 적당한 거리까지 수직하게 아래로 이동되어, 바늘판의 수직한 타격의 한 끝단에서 예비형성품의 표면과 바늘판 사이의 상대위치가 일정하게 유지되는 것을 확보한다. 천(10)이 최종 감음위치에 놓여진 후, 예비형성품을 만드는 끝단 쪽으로 회전테이블(30)의 회전이 계속되는 동안 여러 바느질 경로가 이행되어서, 천의 표면층들의 단위체적 당 바느질 밀도가 예비형성품의 잔여부에서와 같이 대체로 동일하고, 적어도 이들 최종 바느질 경로의 일부 동안, 앞선 단계와 같이 회전테이블(30)은 점진적으로 아래로 이동될 수 있다. 최종 바느질 경로에 수반되는 예비형성품의 지지부를 점진적으로 낮추어서 일정한 깊이로 바느질하는 상기 원리는 공지되고, 특히 전술한 프랑스 특허출원 FR-A-2,584,106호에 기술되어 있다. 게다가, 상기 회전테이블(30)은 천(10)의 최초 몇몇의 감음을 바느질하는 동안 손상되지 않고 바늘이 관통할 수 있는 보호층(56)으로 덮여 있는데, 이 보호층(56)은 기초펠트(felt), 예컨대 폴리비닐(polyvinyl) 염화물의 시트와 같은 플라스틱재의 시트로 덮여진 폴리프로필렌(polypropylene) 펠트의 형태로 되어서, 바늘이 상승할 때 예비형성품(60)으로 당겨지는 기초펠트로부터 끌어낸 섬유를 보호할 수 있다.
상기 나선형 천(10)은 천을 구성하는 실들을 심하게 손상시키지 않고 바느질되기에 적합해야 한다.
실(14,16)들은 탄소섬유 또는, 예컨대 예산화된 폴리아크릴로니트릴의 섬유와 같은 탄소 선구물질의 섬유로 제조될 수 있는데, 이 탄소 선구물질은 예비형성품을 바느질 후 열처리함으로써 변형된다.
바람직하기로, 상기 실(14,16)들은 유럽 특허출원 EP-A-0,489,637호에 기술된 바와 같이, 끊어진 섬유, 예컨대 꼬이지 않은 서로 평행한 끊어진 섬유로 이루어지는데, 상기 실은 희생실의 덮개에 함께 유지된다.
상기 평행한 끊어진 섬유들은 탄소 다섬유의 케이블을 제어된 신장(伸張)과 분류(分溜)로 얻어질 수 있고, 상기 덮개실은 열 또는, 예컨대 수용성 폴리비닐 알코올에 용해시켜 제거될 수 있는 재료로 제조되며, 상기 덮개는 직조 동안 함께 실을 유지시킨다. 상기 덮개실은 바느질 전, 예컨대 접시가 튜브(42)상의 위치에 놓여지기 전 천이 접시(20)상에 보관되는 동안, 나선형 천으로부터 제거된다.
변형에서, 상기 실(14,16)들은 평행한 끊어진 섬유로 이루어진 조방사로 제조될 수 있는데, 점착력은 다음 바느질을 방해하지 않고 직조될 수 있도록 충분히 적은 양의 꼬임으로 확보된다.
전술한 장치는 연속적으로 다양한 길이의 예비형성품을 제조할 수 있는데, 최대 가능길이는 튜브(42)를 따라 지지부(34)의 수직한 타격으로 결정되며, 상기 튜브(42)는 지지부(34)와 회전테이블(30)을 구비하는 조합체 뿐만 아니라 제조되는 예비형성품을 위한 안내부 구실을 한다. 일단 예비형성품(60)이 제조되면, 계속해서 방사상의 평면으로 분할되어 필요한 두께의 디스크 브레이크용 환형상의 예비형성품이 얻어진 후, 예비형성품이 밀착된다.
내부직경과 외부직경 사이의 씨실 밀도의 감소가 날실 밀도의 증가로 보상되는 나선형 천(10)을 사용하면, 바느질 후 섬유 충전비와 구멍크기가 예비형성품의 전체 부피에 걸쳐 대체로 일정한 예비형성품을 얻을 수 있고, 게다가 끊어진 섬유로 이루어진 실을 사용하면, 섬유가 부풀 수 있어서 큰 구멍의 발생을 피하고, 따라서 불규칙한 고밀도화를 피하게 된다.
본 발명에 따른 방법을 이행하는 장치의 다양한 실시예가 도 5와 도 6에 도시되어 있는 바, 변형에서는 단지 나선형 천을 이송하는 지지부(20)의 위치가 도 3 및 도 4와 다르다. 이 변형에서, 상기 지지부(20)가 바늘판(50)의 거리보다 다소 큰 거리로 축(40)으로부터 떨어진 수직한 축을 갖춘 결과, 상기 지지부(20)는 바늘판(50)의 한 측면에 위치될 수 있어서, 지지부(20)로부터의 방사상의 출구홈(24)과 쌓아올려지는 예비형성품(60)의 상부표면 사이의 천(10)에 의해 계속되는 경로를 최소화하고, 또한 이러한 배치는 전체적으로 장치의 높이를 줄일 수 있다. 상기 지지부(20)는 독립의 지주(56)상에 얹혀진다.
나선형 천을 공급하는 다른 변형예가 도 7에 도시되어 있는 바, 나선형 천(10)스트립이 겹쳐진 원뿔형상의 겹 더미(73)를 형성하는 수평한 회전맨드릴(70)에 감겨져 있다. 상기 겹들과 맨드릴축(71) 사이의 각도는 예컨대 약 45˚와 같을 수 있고, 상기 겹들은 맨드릴축(71)에 평행하게 병진이동될 수 있는 원뿔형상의 피스톤(72)상에 감겨져 있다.
상기 맨드릴은 모터(74)에 의해 그 축에 대하여 회전(화살표 f2)되는 한편, 상기 피스톤(72)과 맨드릴의 기저부(77) 사이에 삽입된 신축성의 액추에이터(76)에 의해 병진이동된다.
천(10)스트립은 피스톤(72)으로부터 멀리 떨어진 맨드릴의 끝단으로부터 풀려나와 회전테이블(30)상에 감겨지는데, 상기 천스트립은 편평하게 겹쳐진 감음으로 회전테이블(30)상에 감겨지고, 겹쳐진 감음은 도 3과 도 4에 대하여 기술된 방식으로 바느질된다.
회로(78)는 모터(36,74)와 액추에이터(76)를 제어하여, 맨드릴(70)의 회전과 이 맨드릴을 따라 원뿔형상의 겹 더미(73)의 전진이 회전테이블(30)의 회전(화살표 f3)과 동시에 진행되어서, 천(10)스트립은 바느질되는 과정 중에 예비형성품(60)에 고유형상으로, 즉 천스트립이 변형됨 없이 놓여지는 한편, 지지부(34)에 의해 지탱되는 압축실린더(79)가 바늘판(50)으로부터 상류에 구비되어서, 바느질 이전의 천(10)스트립의 공급을 향상시킬 수 있다.
도 3 내지 도 7에서, 나선형 천(10)은 예비형성품의 축에 수직하게 연장하는 편평하게 겹쳐진 환형상의 감음으로 감겨진다.
예컨대 도 8에 도시된 바와 같이, 원뿔형상의 감음으로 나선형 천(10)을 감을 수 있다.
도 8에 도시된 실시예는 도 7과 상이한 바, 쌓아올려지는 예비형성품을 지지하는 회전테이블(30)이 예비형성품(60)을 제조하는 감음의 형상을 구획하는 원뿔형상의 기저부(80)를 구비하고 있다.
예비형성품(60)의 원뿔형상의 감음과 축(40) 사이의 각도는, 맨드릴(70)상에 보관된 천(10)스트립의 원뿔형상의 겹들로 형성된 각도와 마찬가지로 45˚와 같다.
상기 회전테이블(30)과 맨드릴(70)은 같은 속도로 회전(화살표 f5와 f4)되고, 맨드릴(70)상의 겹 더미(73)는 회전속도로 서보(servo)기구에 의해 제어되는 비율로 전진하여, 나선형 천스트립이 더미(73)와 예비형성품(60) 사이의 접선연결로 맨드릴(70)에서 회전테이블(30)로 이동된다. 도 7의 실시예에서와 같이 압축휠을 바늘판(50)의 상류에 구비할 필요는 없다.
천(10)스트립은 도 3과 도 4에 대하여 기술된 바와 동일한 원리를 사용하여 회전테이블(30)상에서 바느질되는데, 바늘판(50)은 수평면에 대해 45˚의 각도로 경사져서, 바늘들이 예비형성품(60)의 감음내로 수직하게 관통한다. 상기 바늘판(50)을 바늘들과 안내튜브(42) 사이의 어떤 간섭도 피할 수 있도록 위치시키거나, 또는 원뿔형상의 기저부(60)를 덮는 기초펠트(56)와 유사한 덮개를 구비한다.
환형상의 브레이크 디스크 예비형성품으로 분할된 후, 원뿔형상의 감음으로 예비형성품(60)을 감으면 천의 층들에 평행하지 않은 마찰면을 갖출 수 있다.
이상으로, 환형상의 브레이크 디스크 예비형성품은 탄소-탄소 합성물로 제조되는 바, 본 발명은 예컨대 휠과 같이 다른 응용성을 갖춘 탄소-탄소 합성물 부품용 환형상의 예비형성품 제조에 적합하고, 또한 본 발명은 탄소-탄소와는 다른 합성재로 제조된 부품용 환형상의 예비형성품 제조에 적합한데, 예비형성품의 섬유성질은 합성물 부품의 섬유강화에 필요한 재료의 기능으로 선택된다.
이상과 같이 본 발명에 따르면, 재료의 손실없이 비교적 저비용으로 합성재 부품의 제조에 사용되는 환형상의 예비형성품을 제조할 수 있는 한편, 예비형성품의 전체 부피에 걸쳐 대체로 일정한 섬유밀도를 보존하는 방법을 제공하는 효과가 있다.

Claims (18)

  1. 대체로 나선형의 날실과 대체로 방사상의 씨실을 갖춘 와선 또는 나선형상의 천스트립의 겹쳐진 층들을 감는 것으로 이루어진, 합성재로 만들어진 환형상부 제조에 사용되는 섬유 예비형성품 제조방법에 있어서,
    나선형 천의 날실의 단위면적 당 질량은 그 내부직경과 외부직경 사이에서 증가하고, 상기 천스트립의 층들은 바느질되어 천의 실로부터 끌어당겨진 섬유에 함께 접합되며, 날실의 단위면적 당 질량의 증가는 예비형성품의 단위체적 당 밀도에 대하여 내부직경과 외부직경 사이의 씨실 밀도의 감소를 적어도 대체적으로 보상하는 것을 특징으로 하는 합성재로 만들어진 환형상부 제조에 사용되는 섬유 예비형성품 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 나선형 천(10)이 평행한 끊어진 섬유로 이루어진 실로 적어도 부분적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 합성재로 만들어진 환형상부 제조에 사용되는 섬유 예비형성품 제조방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 나선형 천(10)이 희생의 덮개실에 함께 유지되는 평행한 끊어진 섬유로 이루어진 실로 적어도 부분적으로 이루어지고, 상기 덮개실이 바느질 전에 제거되는 것을 특징으로 하는 합성재로 만들어진 환형상부 제조에 사용되는 섬유 예비형성품 제조방법.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 나선형 천(10)이 적은 양의 꼬임으로 함께 유지되는 끊어진 섬유로 이루어진 실로 적어도 부분적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 합성재로 만들어진 환형상부 제조에 사용되는 섬유 예비형성품 제조방법.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 날실(12)의 크기가 내부직경과 외부직경 사이에서 증가하는 것을 특징으로 하는 합성재로 만들어진 환형상부 제조에 사용되는 섬유 예비형성품 제조방법.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 날실(12)의 밀도가 내부직경과 외부직경 사이에서 증가하는 것을 특징으로 하는 합성재로 만들어진 환형상부 제조에 사용되는 섬유 예비형성품 제조방법.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 바느질이 천스트립의 층들의 전체 표면 위로 대체로 일정한 단위 면적 당 바늘타격의 밀도로 이행되는 것을 특징으로 하는 합성재로 만들어진 환형상부 제조에 사용되는 섬유 예비형성품 제조방법.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 바느질이 천스트립의 전체 폭 위로 연장하는 영역을 덮는 바늘들(50)의 세트에 의해 이행되는 것을 특징으로 하는 합성재로 만들어진 환형상부 제조에 사용되는 섬유 예비형성품 제조방법.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 바느질이 대체로 일정한 깊이로 이행되는 것을 특징으로 하는 합성재로 만들어진 환형상부 제조에 사용되는 섬유 예비형성품 제조방법.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 바느질은 천스트립이 편평하게 감기는 동안 점진적으로 이행되는 것을 특징으로 하는 합성재로 만들어진 환형상부 제조에 사용되는 섬유 예비형성품 제조방법.
  11. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 나선형 천 스트립이 축 주위로 감기고, 상기 축에 대체로 수직한 겹쳐진 층들로 쌓아올려지는 것을 특징으로 하는 합성재로 만들어진 환형상부 제조에 사용되는 섬유 예비형성품 제조방법.
  12. 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 천스트립이 축 주위로 감겨서, 원뿔형상의 겹쳐진 층들을 형성하는 것을 특징으로 하는 합성재로 만들어진 환형상부 제조에 사용되는 섬유 예비형성품 제조방법.
  13. 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 천스트립이 튜브(42) 주위로 감기는 것을 특징으로 하는 합성재로 만들어진 환형상부 제조에 사용되는 섬유 예비형성품 제조방법.
  14. 제 1항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 천스트립이 방사상의 홈(24)을 통해 당겨지는 접시(20)상에 보관되는 것을 특징으로 하는 합성재로 만들어진 환형상부 제조에 사용되는 섬유 예비형성품 제조방법.
  15. 제 1항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 천(10)스트립이 겹쳐진 원뿔모양의 겹 더미(73)를 형성하도록 맨드릴(70)에 감겨서 보관되는 것을 특징으로 하는 합성재로 만들어진 환형상부 제조에 사용되는 섬유 예비형성품 제조방법.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 천스트립이 회전테이블상에 감겨질 때 맨드릴(70)로부터 풀려나와 겹쳐진 원뿔형상의 감음으로 이루어진 예비형성품(60;도 8)을 형성하는데, 상기 천스트립은 맨드릴상의 원뿔형상의 겹 더미와 쌓아올려지는 예비형성품 사이의 접선연결로 이동되는 것을 특징으로 하는 합성재로 만들어진 환형상부 제조에 사용되는 섬유 예비형성품 제조방법.
  17. 제 1항 내지 제 16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 천(10)스트립이 편평하게 감기고, 감겨지는 동안 연속적으로 바느질되어 튜브를 형성하며, 이 튜브가 분할되어 환형상부 제조에 사용되는 예비형성품을 제공하는 것을 특징으로 하는 합성재로 만들어진 환형상부 제조에 사용되는 섬유 예비형성품 제조방법.
  18. 제 1항 내지 제 17항 중 어느 한 항에 있어서, 합성재 브레이크 디스크의 제조에 사용되는 환형상의 예비형성품 제조방법의 사용.
KR10-1998-0703957A 1995-11-27 1996-11-26 합성재의 환형상부제조에 사용되는 섬유예비형성품 제조방법 KR100447343B1 (ko)

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