KR20010039562A

KR20010039562A - 강화 섬유와 열가소성 유기 재료의 섬유로부터 형성되는복합 테이프를 제조하는 공정

Info

Publication number: KR20010039562A
Application number: KR1020000018207A
Authority: KR
Inventors: 장-폴 데발므; 자퀴스 보이런; 알렉산드르 시비디노
Original assignee: 뮐러 르네; 비트로텍스 프랑스
Priority date: 1999-10-20
Filing date: 2000-04-07
Publication date: 2001-05-15
Also published as: JP2001113550A; ATE244628T1; CN1294965A; DE60003766T2; TR200000941A2; SK5092000A3; EP1093900A1; US20020150752A1; TW458875B; TR200000941A3; ES2202015T3; BR0001561A; PL339506A1; CA2304403A1; EP1093900B1; DE60003766D1

Abstract

다수의 연속 방사(continuous yarns)(11)를 모아서 견고하게 하는 단계로 이루어지는 복합 테이프(composite tape)를 제조하는 공정은, 열가소성 섬유와 강화 섬유에 기초한 방사(11)가 적어도 열가소성 물질의 용융점에 도달하는 온도로 가열되는 영역으로 들어가는 시트(12)의 형태로 평행하게 이끌려져(entrained) 모아지며 그리고 나서 용융된 열가소성 물질을 균일하게 분포시키고 강화 섬유가 열가소성 물질에 의해 완전히 침적(impregnated)되는 것을 보장하기 위해 회전 침적 장치(80)를 통과하며, 그 다음으로 시트(12)는 방사가 접촉되도록 모아짐에 의해 형성되는 테이프(13)를 얻기 위해 성형 및 센터링 장치(100)로 도입되어지며, 이로써 횡 방향 연속성을 발생시키고, 테이프(13)는 열가소성 물질을 냉각시킴에 의해 방사를 견고하게 하기 위해 냉각되며, 테이프(13)의 치수와 모양은 상기 복합 테이프(10)를 이송하기 위해 설정되는 것을 특징으로 한다.

Description

강화 섬유와 열가소성 유기 재료의 섬유로부터 형성되는 복합 테이프를 제조하는 공정{PROCESS FOR MANUFACTURING A COMPOSITE TAPE FORMED FROM REINFORCING FIBRES AND FIBRES OF A THERMOPLASTIC ORGANIC MATERIAL}

본 발명은 강화 섬유(reinforcing fibres)와 열가소성 유기 재료(thermoplastic organic material)에 기초한 복합 테이프(composite tape)의 제조에 관한 것이다.

열가소성 섬유와 강화 섬유에 기초한 복합물은 모든 타입의 물품의 보강에, 특히 가압 기체 또는 액체를 이송하기 위한 복합 파이프의 제조에 널리 사용된다.

프랑스 특허 출원 제FR 2,516,441호는 열가소성 수지에 삽입된 단일 방향의 연속 유리 섬유를 포함하는 얇은 섹션(thin sections)을 제조하는 공정을 개시한다.

이러한 섹션을 얻는 공정의 단계는,

- 방사(yarns) 시트를 형성하기 위해, 유리 방사를 릴로부터 푸는 단계,

- 방사 섬유가 코팅되는 사이즈 때문에 방사 섬유를 분리시키기 위해, 방사 섬유를 분리하는 단계,

- 유리 섬유 시트를 열가소성 물질의 용액기(aqueous bath) 또는 그밖에 열가소성 분말의 유동화 베드(fluidized bed)에 담그는 단계,

- 담그는 단계의 모드에 따라서, 물을 증발시키거나 또는 분말을 녹이기 위해 시트를 가열하는 단계,

- 원하는 섹션을 생산하기 위해 섬유의 수지로 덮여진 시트(resin-encapsulated sheet)를 열 성형하는 단계로 이루어진다.

이런 공정이 갖는 하나의 결점은 섬유가 열가소성 물질로 균일하게 침적(impregnated)되도록 섬유를 분리하는 단계를 도입하는 것이 필요하다는 것이다. 이는 몇 개의 롤러를 사용하는 특정 장치를 필요로 하며, 상기 롤러의 개수와 배치는, 이들 롤러 상의 시트의 적당한 감김 각도를 보장하기 위해, 섬유가 함께 부착되는 각도에 의해 결정된다.

게다가, 부착 각도가 너무 클 때, 롤러에 보완적인 가열 수단을 제공하는 것이 때때로 필요하다.

뒤이어서 섬유가 열가소성 물질로 덮이도록 허용하기 위해, 결과적으로, 모든 섬유가 서로 완전히 분리되지 않을 가능성이 있다.

게다가, 상기 공정은 침적을 위해 일정한 레벨로 유지되어야 하는 열가소성 물질의 용액기를 사용하며, 상기 열가소성 물질의 확산은 가능한 한 일정한 침적을 보장하기 위해 지속적으로 순환된다. 더욱이, 이런 용액기에 사용되는 수단은 제조 라인에서 다루는데 상당히 크고 어려우며, 이들은 액체 이송 펌프, 일정한 레벨을 설정하기 위한 위어(weir), 넘쳐 흐름을 위한 저장 용액기, 및 용액기의 내용물이 균일하도록 보장하는 교반 장치와 같은 요소이며, 이들 요소는 정기적으로 청결해져야 한다.

유동화 베드의 사용을 위한 침적 장치의 변형으로, 특정 수단은 특히, 섬유에 의해 제거되는 분말의 양을 측정하기 위해, 스프링에 장착되는 진동 시스템을 또한 필요로 한다.

끝으로, 성형 장치는 시트가 이동하는 그루브가 제공되는 하부 롤러 및 시트를 누르는 역할을 하는 상부 롤러로 이루어진다. 따라서, 섹션의 다양한 예상 게이지는 다양한 사이즈의 그루브를 각각 갖는 이용 가능한 몇 개의 롤러를 구비해야 하는 결점을 수반한다.

결과적으로, 이런 공정은 수행하는데 느리며, 비용이 많이 들고 낮은 성능을 나타내는 것으로 판명되고 있다.

그러므로, 본 발명의 목적은 강화 섬유와 열가소성 유기 재료에 기초한 복합 재료를 제조하는 공정을 제공하는 것이며, 상기 공정은 수행하는데 쉽고 신속하며, 산업적인 견지에서 경제적이다.

더 자세하게는, 본 발명은 이런 공정에 의하여, 0.2mm 미만의 일정한 두께를 가지고, 서로 평행하게 접촉되도록 배치되며, 어떤 공기도 없이 횡 방향의 연속성을 발생시키기 위해, 열가소성 물질에 의해 견고해지는 연속 보강 방사로 이루어지며, 강하고 휘기 쉬운 테이프 형태의 물품을 제공하는 것이며, 테이프는 매끄러운 표면 모양과 0.2% 미만의 빈 공간(void content)을 갖는다.

본 발명에 따라서, 테이프를 제조하는 공정은,

- 열가소성 섬유와 강화 섬유에 기초한 방사가 시트의 형태로 평행하게 이끌려져(entrained) 모아지는 단계,

- 상기 시트가 강화 섬유의 연질화 온도(softening temperature)에 도달함이 없이 적어도 열가소성 물질의 용융점에 도달하는 온도로 가열되는 영역으로 들어가도록 만들어지는 단계,

- 시트가 회전 침적 장치를 통과하도록 하는 동시에, 용융된 열가소성 물질을 균일하게 분포시키고 강화 섬유가 상기 용융된 열가소성 물질에 의해 완전히 침적되는 것을 보장하기 위해, 열가소성 물질이 유연해질 수 있는(malleable) 온도로 시트의 온도를 유지시키도록 만들어지는 단계,

- 시트가 성형 및 센터링 장치로 도입되는 동시에, 접촉되도록 방사를 모음에 의해 형성되며, 그에 의해서 횡 방향 연속성을 발생시키는 테이프를 얻기 위해, 열가소성 물질이 유연해질 수 있는 온도로 시트의 온도를 유지시키도록 만들어지는 단계, 및

- 테이프는 열가소성 물질을 냉각시킴에 의해서 방사를 견고하게 하도록 냉각되며, 본 발명의 상기 복합 테이프를 이송하기 위해 테이프의 치수 특성 및 테이프의 모양이 설정되는 단계를 특징으로 한다.

한 특성에 따르면, 모아지는 방사는 혼합되는 연속 유리 필라멘트와 연속 열가소성 필라멘트로 이루어진다.

다른 특성에 따르면, 공정은 감겨진 패키지로부터 보강 필라멘트와 열가소성 필라멘트의 연속 방사를 릴에서 푸는 동시에, 방사의 인장력을 조정하여, 방사가 시트의 형태로 모아지는 단계로 이루어진다.

시트가 가열 영역으로 통과하기 전 방사는 어떤 정전기든지 제거되는 것이 유익하다.

다른 특성에 따르면, 시트가 회전 침적 장치를 통과한 후 시트는 추가의 가열 영역으로 도입된다.

상기 공정을 달성하는 장치에 관련해서, 상기 장치는,

- 보강 필라멘트와 열가소성 필라멘트로 이루어지는 연속 방사를 이끄는 수단, 및 상기 연속 방사를 시트의 형태로 이끄는 수단,

- 상기 시트를 적어도 열가소성 물질의 융융점에 도달하는 온도로 가열하지만 보강 필라멘트의 연질화 온도로 가열하지 않는 수단,

- 용융된 열가소성 물질을 균일하게 분포시키고 보강 필라멘트가 용융된 열가소성 물질에 의해 완전히 침적되도록 보장하기 위해 상기 가열된 시트를 침적하는 회전 장치,

- 시트를 테이프로 전환시키기 위해 시트를 성형하고 센터링하는 장치, 및

열가소성 물질을 냉각시키고 방사를 견고하게 하며 최종 테이프를 형성하는 것을 가능하게 만드는, 테이프를 냉각하는 캘린더(calender)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

한 특성에 따르면, 상기 장치는 시트가 침적 장치를 통과한 후 시트의 열가소성 물질을 유연하게 할 수 있도록 유지하기 위해 추가의 가열 수단을 포함한다.

다른 특성에 따르면, 상기 장치의 방사를 모으는 수단은 소면기(comb)로 이루어지며, 소면기의 살(tines)은 방사의 균일한 일정 간격의 평행한 정렬을 발생시킨다.

다른 특성에 따르면, 침적 장치는 삼각형 구조로 배치되고 롤러의 사이에서 시트가 이동하는 3개의 가열된 회전 롤러를 포함하며, 롤러의 분리 높이는 시트의 표면에 적당한 압력을 가하기 위해 적합하게 되어 있다.

각각의 롤러는 시트가 통과한 후 롤러 상에 적층되는 용융된 열가소성 수지를 긁어내는 블레이드를 갖는다.

다른 특성에 따르면, 성형 및 센터링 장치는 서로 위 아래로 오프셋되며, 반대 방향으로 회전하는 하부 롤러와 상부 롤러를 포함하며, 상부 롤러는 쌍곡면(hyperboloid)의 형태로 있으며, 시트는 상호 인접하는 방사의 결합을 구성하는 테이프를 이송하기 위해 두 개의 롤러 사이에서 통과될 때 중심 작용 축의 주위로 모아진다.

장치의 냉각 캘린더는 서로 위 아래로 배치되며 안내 모서리를 갖지 않는 두 개의 회전 냉각 롤러로 이루어지는 것이 유익하며, 따라서 캘린더는 복합 테이프에 최종 형상을 부여한다.

냉각 캘린더는 롤러의 하측부에 용액기를 포함하는 것이 바람직하며, 이동하는 복합 최종 테이프는 상기 용액기에 담가진다.

또 다른 특징과 이점은 이제 도면과 관련해서 기술될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 테이프를 제작하는 장치를 도시하는 개략 측면도.

도 2 내지 도 5는 회전 침적 장치, 성형 및 센터링 장치, 냉각 캘린더, 및 방사의 인장력 조정 장치로 각각 이루어지는, 도 1의 장치의 특정 부분을 도시하는 사시도.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

1: 제조 장치 2: 패키지

10: 복합 테이프 12: 시트

13: 복합 테이프 20: 크릴

21: 회전 스핀들 30: 아일릿 플레이트

40: 인장력 조정 장치 50: 소면기

60: 정전기 제거 장치 70: 제 1 오븐

80: 침적 장치 90: 제 2 오븐

100: 센터링 장치 101: 하부 롤러

102: 상부 롤러 110: 캘린더

111: 회전 롤러 120: 냉각 용액기

130: 무한 궤도식 끌어 당김부 140: 권선기

도 1에 도시된 장치(1)는 본 발명에 따른 테이프(10)의 제작을 허용하며, 상기 테이프(10)는 일정한 두께를 가지며 상호 인접하게 하기 위해 모아진 다수의 평행한 방사(11)로 이루어진다. 등록 상표명 트윈텍스(TWINTEX)라는 명칭으로 비트로텍스(Vetrotex)에 의해 판매되며 유럽 특허 제EP 0,599,695호에 기술된 공정에 따라 제작되는, 각각의 방사는 유리 필라멘트, 및 친밀하게 혼합되는 폴리올레핀 또는 폴리에스테르 타입의, 열가소성 유기 물질의 필라멘트로 이루어진다.

제조 장치(1)는 선의 형태로 그리고 상측 단부로부터 하측 단부로 이어지며, 방사(11)의 몇 가지 감겨진 패키지(2)가 제공되는 크릴(creel)(20), 아일릿 플레이트(eyeletted plate)(30), 방사의 인장력 조정 장치(40), 소면기(50), 정전기 제거 장치(60), 제 1 오븐(70), 침적 장치(80), 제 2 오븐(90), 매끄러운 센터링 장치(100), 캘린더(110), 냉각 용액기(120), 및 무한 궤도식 끌어 당김부(caterpillar haul-off)(130)를 포함한다.

크릴(20)은 릴로부터 푸는 타입으로 이루어진다. 상기 크릴(20)의 목적은 각각의 패키지(2)로부터 방사(11)를 푸는 것이다. 상기 크릴(20)은 패키지(2)를 각각 지지하는, 수평의 회전 스핀들(21)이 제공되는 프레임으로 구성된다.

하나의 변형으로서, 패이-아웃 크릴(pay-out creel)을 사용하는 것이 가능할 수 있지만, 이것은 50cm 당 1회 내지 1m 당 1회의 범위를 갖는, 일정하지 않은 꼬임(twist)을 방사에 도입한다. 이런 트위스트는 마무리된 테이프의 최소 두께를 제한하는 결점을 가지며, 이것은 982 텍스 방사(tex yarn)의 패키지의 경우에 최소 두께가 0.3mm 미만으로 되는 것이 가능하지 않다.

더욱이, 이런 트위스트는 방사가 테이프 제조 라인을 따라 이동할 때 방사의 뒤엉킴을 조장하며, 이로써 매듭을 발생시키고 및/또는 일단 방사가 형성되어지면 테이프의 방사(11)는 평행하지 않고 팽팽하지 않으며, 마무리된 물품으로서 테이프의 기계적 특성이 감소한다.

결과적으로, 특히 작은 테이프 두께(0.2mm 미만)를 제작하기 위해서는, 언릴링-타입 크릴(unreeling-type creel)을 사용하는 것이 선호될 것이다. 그렇지만, 상기 경우에 도 1 및 도 2에 도면 번호 40으로 지정되는, 조정 장치를 제공하는 것이 필요한 것으로 판명된다.

이런 장치(40)는 방사 시트의 전체적인 인장력 레벨을 조정하는 것을 가능하게 만든다.

도 2에서 또한 알 수 있는 아일릿 플레이트(30)는 크릴의 회전 스핀들(21)에 대해 평행한 수직 평면에 놓인다. 각각의 방사(11)는 원하는 인장력에 적합한 각도로 인장력-조정 장치(40) 쪽으로 안내되도록 하기 위해 아일릿(31)을 통과하며, 아일릿 플레이트는 상기 방사(11)가 함께 모여지도록 허용한다. 아일릿(31)은 방사가 아일릿(31)을 통과할 때 방사가 손상되는 것을 방지하기 위해 세라믹으로, 공지된 방식으로 만들어진다.

도 2에 도시된 인장력-조정 장치(40)는 아일릿 플레이트(30)로 조합된다. 인장력-조정 장치(40)는 서로 위 아래로 엇갈림 구조(staggered configuration)로 배치되는 일련의 원통형 바(41)를 포함하며, 방사(11)는 동일한 사인 곡선을 한정하기 위해 이들 바의 위 아래로 이동하는 아일릿 플레이트(30)로부터 나오며, 상기 아일릿 플레이트(30)의 진폭은 방사의 인장력에 영향을 준다. 바의 높이는 사인 곡선의 진폭을 변형시킬 수 있게 하기 위해 조정될 수 있으며, 증가된 진폭은 방사에 더 높은 인장력을 부과한다.

바는 방사의 마찰에 의해 유도되는 정전기 현상을 제한하기 위해 놋쇠 또는 세라믹으로 만들어지는 것이 유익하다.

방사의 묶음 형태의 시트(12)를 얻기 위해, 살(51)이 균일한 일정 간격의 평행한 정렬로 방사(11)를 모으는 소면기(50)가 장치(40)의 출구에 놓여진다.

오븐(70) 내에서 방사의 열화를 야기하도록 상기 방사의 부피가 커지는 것을 막기 위해, 방사(11)에 하전될 수 있는, 어떤 정전기도 제거하는 역할을 하는 전기 장치(60)가 소면기(50)와 제 1 오븐(70)의 입구 사이에 설치된다.

제 1 오븐(70) 및 마찬가지로 제 2 오븐(90)은 뜨거운 공기의 대류에 의해 작동한다. 이들은 또한 적외선 오븐으로 이루어질 수 있다.

제 1 오븐(70)을 통과함으로써, 용융된 열가소성 물질이 함께 부착되고 전체 시트(12)의 유리 필라멘트의 사이에 삽입되도록, 시트가 오븐을 떠날 때 시트는 방사(11)의 열가소성 물질의 용융점에 도달하는데 충분히 높은 온도를 갖는 온도로 가열된다.

방사의 사이에서 들어있는 공기를 배출하기 위해, 용융된 열가소성 물질을 시트의 폭에 걸쳐서 균일하게 분배하기 위해, 및 유리 필라멘트가 열가소성 물질에 의해 완전히 침적되는 것을 보장하기 위해, 시트(12)를 평평하게 하는 회전 침적 장치(80)가 오븐(70,90) 사이의 외부에 있다.

도 3에서 알 수 있는 회전 침적 장치(80)는 두 개의 하부 롤러와 하나의 상부 롤러를 갖도록 삼각형 구조로 배치되는 세 개의 상호 평행한 롤러(81)로 구성된다. 롤러는 가열되며, 시트의 열가소성 물질을 유연한 상태로 유지시키기에 충분한 온도에 도달한다.

하부 롤러(81)는 시트(12)의 이동 방향(F)에 대해 포지티브 방향으로 회전하는 반면에, 상부 롤러(81)는 반대 방향으로 회전하며, 회전 속도는 동일하며 시트가 이동하는 속도에 상응한다.

상부 롤러의 높이는 유리가 열가소성 물질에 의해 침적되는 것을 보장하는데 충분히 높은 압력을 시트(12)에 가하기 위해 조정될 수 있다.

롤러(81)가 시트와 접촉하기 때문에, 열가소성 물질의 필름은 상기 롤러(81)의 표면 상에 신속하게 적층된다. 상기 롤러는 블레이드(82)의 작동이 롤러의 표면을 문지를 수 있으며 그와 동시에 블레이드(82)의 목적은 유리 필라멘트의 어떤 부정확한 감김의 형성을 예방하며 테이프의 길이를 따라서 용융된 열가소성 물질의 균일한 분포를 달성하는데 도움을 주는 블레이드(82)를 각각 갖는 것이 유익하다. 따라서, 각각의 롤러 상에 초과된 두께의 필름이 있게 되면, 이런 초과는 불충분하게 코팅되었을 수 있는 유리 필라멘트를 덮는 것을 보충하는데 사용된다.

블레이드(82)의 경사도는 이들의 효과를 최적화하기 위해 조정될 수 있다.

열가소성 물질의 분배를 조정하는 동일한 목적을 위한, 하나의 변형으로서, 블레이드(82)를 사용하는 대신에, 3개의 롤러는 시트가 이동하는 속도 보다 약간 더 낮은 회전 속도로 구동된다. 이런 해결책은 롤러(82)가 구동되어야 하는 것 뿐만 아니라 속도 제어 메커니즘이 설치되어야 하는 것을 뜻한다.

제 2 오븐(90)의 온도 설정은 이동하는 시트의 열가소성 물질이 유연한 상태로 있도록 이루어진다.

침적 장치(80)가 수용되는 단일 오븐을 사용하는 것이 고려될 수 있으며, 상기 침적 장치는 오븐의 온도에 견딜 수 있다는 것을 주의하자.

도 4에 도시된 바와 같이, 원통형 하부 롤러(101)와 상기 하부 롤러의 수직면에 대해 상측부로 약간 오프셋되는 쌍곡면의 상부 롤러(102)를 포함하는 성형 및 센터링 장치(100)가 제 2 오븐의 출구에 배치되며, 이들 두 롤러는 시트(12)의 열가소성 물질을 유연해질 수 있는 온도로 유지시키기 위해 회전하며 가열된다.

장치(100)의 목적은 횡단의 연속성을 상기 테이프에 발생시키기 위해, 방사(11)가 접촉되도록 함께 모음에 의해 형성되는 일정한 두께의 테이프(13)로 시트(12)를 전환하는 것이다. 따라서, 장치(100)는 침적 장치(80)를 통과하는 중에 증가된 시트의 폭을 줄이기 위해 시트를 선의 중심 축의 주위로 집중시키며, 테이프를 하측부의 캘린더(110) 쪽으로 적절하게 안내하기 위해 제조 라인의 중심 축에 대해 시트를 다시 중심 맞춘다.

중심부 쪽으로 모으며 안내하는 것은 상부 롤러의 높이를 조정함에 의해 상부 롤러(102)의 쌍곡선 형상에 의해 달성되며, 시트를 집중시키기 위해 약한 압력을 시트의 상부 표면에 가하도록 또한 허용한다.

롤러(101,102)의 반대 회전은 첫 번째로 열가소성 물질이 건조되는 것을 방지하고 두 번째로 열가소성 물질이 적층되는 것을 방지하며, 이는 열가소성 물질의 분배의 균일성 및 그에 따라서 테이프의 두께를 손상시킬 수 있다.

도 5에서 알 수 있는 캘린더(110)는 마무리된 테이프(10)를 갖기 위해, 테이프(13)에 테이프의 최종 치수 특성 및 테이프의 최종 모양을 부여하는 목적을 위해 장치(100)의 하측부에 위치된다. 캘린더(110)는 테이프의 최종 두께를 조정하며, 그와 동시에 테이프에 매끄러운 표면 모양을 부여하도록, 열가소성 물질을 냉각시키기 위해 테이프를 냉각한다.

캘린더는 서로 위 아래로 배치되는 두 개의 회전 롤러(111)로 이루어지며 상기 두 개의 회전 롤러(111)를 통해 이동하는 테이프에 의해 회전되도록 이루어진다.

두 개의 롤러(111)는 열가소성 물질을 냉각시키고 방사를 견고하게 하기 위해 물의 내부 순환에 의해 냉각된다.

최종 테이프(10)의 두께는 조정 가능 정지부(112)를 이용하는 두 개의 롤러 사이에서 설정된 갭에 의해 정확히 제어된다. 공압 실린더(113)는 발생할 수 있는 모든 두께 변형을 평평하게 하기 위해 테이프의 표면에 압력을 가하도록 제공된다. 따라서, 상기 공압 실린더(113)는 조정 가능 정지부(112)의 위치를 잠그는 역할을 수행한다.

캘린더(110)는 공지된 캘린더링 장치에서, 캘린더링되어질 요소 상에 폭을 지정하는 것을 가능하게 할 수 있는, 어떤 안내 모서리도 갖지 않는다는 것이 강조되어야 한다. 이는 본 발명에서, 폭이 테이프를 제조하는데 사용되는 방사(11)의 개수에 의해 한정되기 때문이다. 모서리의 없음은 방사를 자르지 않는 이점을 갖는다.

테이프의 최종 냉각은 캘린더(110) 다음에 배치되는 수 용액기(120)에 의해 달성되며, 이동 중인 테이프(10)는 수 용액기(120)에 담가진다.

공지된 방식으로, 라인을 따라서 내내 인장력을 가함에 의해, 방사와 테이프를 이끄는 수단을 구성하는 무한 궤도식 끌어 당김부(130)가 상기 용액기의 다음에 설치된다. 상기 무한 궤도식 끌어 당김부(130)는 패이-아웃 속도와 시트의 이동 속도, 그리고 나서 테이프의 이동 속도를 설정한다.

최종적으로, 제조 장치(1)는 라인의 단부에, 테이프를 저장하는 것을 더 쉽게 만들기 위해, 릴을 형성하도록 테이프를 감기 위한 권선기(140)를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 테이프를 제조하는 공정은 이제 기술될 것이다. 아래에 주어진 예는 폭 90mm와 두께 0.2mm를 갖는 유리/폴리에틸렌 복합 테이프를 생산하며, 상기 유리/폴리에틸렌 복합 테이프의 텅빈 공간은 0.2% 미만이다.

상기 공정의 개시는 각각의 방사(11)를 패키지(2)로부터 수동으로 끌어내리고, 그리고 나서 각각의 방사가 클램핑된 상태로 유지되는 끌어 당김부(130)까지 상기 방사(11)를 수동으로 이동시킴으로써 개시되며, 모든 방사는 위에 기술된 다양한 장치를 통과한다. 이런 적용 예에서, 중량비로 60%의 유리를 포함하는 등록 상표명 트윈텍스로서, 982 텍스의 전체적인 선 밀도를 갖는 유리/폴리에틸렌 공동-혼합 복합 방사의 28개 조방사(rovings)가 있다.

장치(1)의 가열 요소 뿐만 아니라 오븐(70,90)은 다음의 온도,

- 오븐 (70): 370。C,

- 오븐 (90): 280。C

- 침적 장치(80)의 회전 롤러: 290。C,

- 성형 및 센터링 장치(100)의 롤러: 270。C에 도달하게 하기 위한 온도로 상승된다.

끌어 당김부(130)는 스위치 온 되며 패키지(2)로부터의 패이-아웃은 시작한다.

방사(11)는 아일릿(31)을 통해 지나고, 그리고 나서 장치(40)의 바를 걸터타며, 출구에 평행한 방사 시트(12)를 형성하기 위해 소면기(50)의 살을 통해 모아진다.

그리고 나서, 시트(12)는 어떤 정전기도 제거하는 장치(60)와 만난다.

다음으로, 시트는 열가소성 물질이 용융점에 도달하도록 제 1 오븐(70)으로 들어간다. 그 후에, 공기를 배출하면서, 시트는 롤 가공되며, 따라서 유리 필라멘트를 뒤덮는 열가소성 물질을 균일하게 분배하는 것을 가능하게 만드는 장치(80)의 가열 롤러 사이를 상기 시트는 통과한다. 우리는 열가소성 물질이 유리 필라멘트와 혼합됨에 의해서 열가소성 물질이 테이프의 원료로 직접 병합되기 때문에 열가소성 물질의 양은 측정될 필요가 없다는 것을 지적해야 한다. 시트가 이런 장치(80)를 통해 통과된 후, 시트의 온도는 190。C에 도달한다.

따라서, 시트(12)는 열가소성 물질을 유연한 상태로 유지시키기 위해 제 2 오븐(90)을 통해 통과하며, 그 결과 상기 오븐을 떠날 때, 상기 시트(12)는 서로에 대해 방사를 폐쇄하고 서로 접촉하도록 방사를 위치시킴에 의해 형성되는 테이프(13)로 전환시키기 위해서, 상기 시트(12)는 성형 및 센터링 장치(100)의 롤러(101,102) 사이에서 이동한다. 성형 후, 테이프는 210。C의 온도를 갖는다.

다음으로, 열가소성 물질을 냉각시키고 방사를 견고하게 함에 의해, 테이프(13)에 최종 형상을 주기 위해 테이프(13)는 냉각 캘린더(110)의 롤러(111) 사이를 통과한다. 본 발명의 테이프(10)는 일정한 두께와 매끄러운 모양으로 얻어진다. 테이프는 캘린더를 떠날 때 100。C의 온도를 갖는다.

전체 테이프(10)의 냉각을 용이하게 하고 속도를 높이기 위해, 상기 전체 테이프(10)는 수 용액기(120)에 담가지며 상기 수 용액기(120)를 떠날 때 전체 테이프(10)의 온도는 30。C에 달하며, 저장, 운송, 및 사용의 편의를 위해, 릴의 형태로 권선기(140)에 의해 감겨지도록 충분히 유연하고 강한 물품이다.

Claims

다수의 연속 방사(yarns)(11)를 모으며 견고하게 하는 단계로 이루어지는, 강화 섬유와 열가소성 유기 물질에 기초한 복합 테이프(10)를 제조하는 공정에 있어서,

- 열가소성 물질과 강화 섬유에 기초한 방사(11)가 시트(12)의 형태로 평행하게 이끌려져(entrained) 모아지는 단계,

- 상기 시트(12)가 강화 섬유의 연질화 온도(softening temperature)에 도달함이 없이 적어도 열가소성 물질의 용융점에 도달하는 온도로 가열되는 영역으로 들어가도록 만들어지는 단계,

- 시트(12)가 회전 침적 장치(rotating impregnation device)(80)를 통과하도록 하는 동시에, 용융된 열가소성 물질을 균일하게 분포시키고 강화 섬유가 상기 용융된 열가소성 물질에 의해 완전히 침적되는 것을 보장하기 위해, 열가소성 물질이 유연해질 수 있는(malleable) 온도로 시트의 온도를 유지시키도록 만들어지는 단계,

- 시트(12)가 성형 및 센터링 장치(100)로 도입되는 동시에, 접촉되도록 하기 위해 방사(11)를 모음에 의해 형성되며, 그에 의해서 횡 방향 연속성을 발생시키는 테이프(13)를 얻기 위해, 열가소성 물질이 유연해질 수 있는 온도로 시트의 온도를 유지시키도록 만들어지는 단계, 및

- 테이프(13)는 열가소성 물질을 냉각시킴에 의해서 방사를 견고하게 하기 위해 냉각되며, 테이프의 치수 특성 및 테이프의 모양은 상기 복합 테이프(10)를 이송하기 위해 설정되는 단계를 특징으로 하는 다수의 연속 방사(yarns)(11)를 모으며 견고하게 하는 단계로 이루어지는, 강화 섬유와 열가소성 유기 물질에 기초한 복합 테이프(10)를 제조하는 공정.
제 1항에 있어서, 상기 모아지는 방사(11)는 혼합되는 연속 유리 필라멘트와 연속 열가소성 필라멘트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 강화 섬유와 열가소성 유기 물질에 기초한 복합 테이프(10)를 제조하는 공정.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 보강 필라멘트와 열가소성 필라멘트의 연속 방사가 감긴 패키지로부터 릴에서 풀어지는 반면에, 상기 방사는 시트의 형태로 모아지며, 방사의 인장력을 조정하는, 강화 섬유와 열가소성 유기 물질에 기초한 복합 테이프(10)를 제조하는 공정.
제 1항에 있어서, 상기 방사(11)는 시트(12)가 가열 영역으로 통과하기 전 어떤 정전기도 제거되는, 강화 섬유와 열가소성 유기 물질에 기초한 복합 테이프(10)를 제조하는 공정.
제 1항에 있어서, 상기 시트(12)는 상기 회전 침적 장치(80)를 통과한 후 추가의 가열 영역으로 도입되는, 강화 섬유와 열가소성 유기 물질에 기초한 복합 테이프(10)를 제조하는 공정.
제 1항에 있어서, 상기 제조 라인의 단부에서, 상기 테이프(10)는 테이프를 저장하기 위해서 릴의 형태로 감기는, 강화 섬유와 열가소성 유기 물질에 기초한 복합 테이프(10)를 제조하는 공정.
- 보강 필라멘트와 열가소성 필라멘트로 이루어지는 연속 방사(11)를 이끄는 수단(130), 및 상기 연속 방사를 시트(12)의 형태로 만드는 수단,

- 상기 시트(12)를 적어도 열가소성 물질의 융융점에 도달하는 온도로 가열하지만 상기 보강 필라멘트의 연질화 온도로 가열하지 않는 수단(70),

- 상기 용융된 열가소성 물질을 균일하게 분포시키고 상기 보강 필라멘트가 상기 용융된 열가소성 물질에 의해 완전히 침적되도록 보장하기 위해 상기 가열된 시트를 침적하는 회전 장치(80),

- 시트를 테이프(13)로 전환시키기 위해 시트(12)를 성형하고 센터링하는 장치(100), 및

열가소성 물질을 냉각시키고 방사(11)를 견고하게 하며 최종 테이프(10)를 형성하는 것을 가능하게 만들기 위해, 테이프(13)를 냉각하는 캘린더(calender)(110)를 포함하는 것을 특징으로 하는 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 따른 공정을 실행하는 장치.
제 7항에 있어서, 시트(12)가 상기 침적 장치(80)를 통과한 후 상기 시트(12)의 열가소성 물질을 유연하게 할 수 있게 유지하기 위해 추가의 가열 수단(90)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 8항에 있어서, 상기 두 개의 가열 수단(70,90)은 오븐인 것을 특징으로 하는 장치.
제 7항에 있어서, 상기 방사를 모으는 상기 수단(50)은 소면기(comb)로 이루어지며, 상기 소면기의 살(tines)(51)은 상기 방사(11)의 균일한 일정 간격의 평행한 정렬을 발생시키는 것을 특징으로 하는 장치.
제 7항에 있어서, 상기 침적 장치(80)는 삼각형 구조로 배치되는 3개의 가열 회전 롤러(81)를 포함하며, 상기 시트(12)는 상기 3개의 가열 회전 롤러(81)의 사이에서 이동하며, 상기 롤러의 분리 높이는 적당한 압력을 상기 시트의 표면에 가하기에 적합하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
제 11항에 있어서, 각각의 롤러(81)는 상기 시트가 통과된 후 상기 롤러 상에 적층되는 상기 용융된 열가소성 물질을 긁어내는 블레이드(82)를 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 7항에 있어서, 상기 성형 및 센터링 장치(100)는 서로 위 아래로 오프셋되며 반대 방향으로 회전하는 하부 롤러(101)와 상부 롤러(102)를 포함하며, 상기 상부 롤러는 쌍곡면의 형태이며, 시트(12)는 방사의 상호 연속 결합을 구성하는 테이프(13)를 이송하기 위해 두 개의 롤러 사이에서 통과됨에 따라 중앙 이동 축의 주위로 집중되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 7항에 있어서, 상기 냉각 캘린더(110)는 서로 위 아래로 배치되는 두 개의 회전 냉각 롤러로 이루어지며 상기 테이프(13)가 상기 두 개의 회전 냉각 롤러의 사이에서 이동하며, 상기 두 개의 회전 냉각 롤러는 안내 모서리를 갖지 않으며, 상기 캘린더는 복합 테이프(10)에 최종 형상을 부여하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 14항에 있어서, 상기 냉각 캘린더(110)는 상기 롤러의 하측부에 용액기(bath)(120)를 포함하며, 상기 이동 복합 최종 테이프(10)는 상기 롤러의 하측부에 있는 용액기(bath)(120)에 담가지는 것을 특징으로 하는 장치.
제 7항에 있어서, 상기 방사(11)의 인장력 조정 수단(40)은 상기 방사를 모으는 상기 수단(50)의 상측부에 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 7항에 있어서, 정전기 방지 장치가 상기 가열 수단(70)의 상측부에 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 7항에 있어서, 상기 제조 라인의 단부에 및 상기 이끄는 수단(entrainment means)(130)의 하측부에, 상기 테이프(10)가 릴의 형태로 감겨지는 것을 허용하는 권선기(winder)(140)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1항의 공정에 따라 얻어지는 테이프에 있어서,

0.2mm 미만의 두께와 0.2% 미만의 빈 공간(void content)을 갖는, 매끄러운 표면 모양의 강하고 유연한 물품을 구성하는 것을 특징으로 하는 테이프.