KR20010113668A - 평면스트립의 생산방법 - Google Patents

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KR20010113668A
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KR1020017009590A
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알렉산더 블라이블러
Original Assignee
스테판 뫼슬리, 앨리스 쇼이러
시카아게 훠름 카스파르빈클러운트캄파니
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Abstract

본 발명은 평행하게 배열되고 횡방향섬유들과 서로 짜여지는 다중의 보강섬유들로 구성된 지지섬유조직이 플라스틱재질의 바인더 매트릭스내부에 박혀진 평면스트립을 생산하기 위한 방법에 관련된다. 본 발명에 따르면, 지지섬유조직(38)이 열가소성 재료의 바인더 매트릭스에 의해 강화되고 액체침투에 대해 밀봉된다. 바인더 매트릭스를 형성하기 위하여, 지지섬유조직(38)이 열가소성재료의 필름(40', 40")과 함께 압축, 가열 및 냉각될 수 있다. 선택적 실시예에 있어서, 지지섬유조직(38)이 우선 열가소성 수성현탁액(52)이 포함되고, 다음에 물을 증발시키고 열가소성재료를 용융시키며 가열되고, 고형화된 바인더 매트릭스를 형성하며 냉각된다.

Description

평면스트립의 생산방법{METHOD FOR PRODUCING A FLAT STRIP}
상기 형태의 강화스트립들이 예를들어 문헌 WO96/21785에 공지된다. 종방향으로 연장 및/또는 평면으로 구성되는 부품들 위에 상기 강화스트립들이 제공된다. 바인더 매트릭스로서 듀로플라스틱(duroplastic)의 (열가소성)플라스틱 특히 에폭시 수지로 구성된 강화 라멜라(lamella)에 의하면, 작은 굽힘반경을 가지며 굽힘작용이 허용될 수 없어서, 구성부품의 변부에 걸쳐 연장되고 각을 이루는 보강상태가 형성될 수 없다. 예를들어 압축 및 인장영역들사이의 영역을 보강하고 쓰러스트 및 횡방향 전단작용을 방지하기 위하여 강(steel) 보강 콘크리트 빔(concrete beam) 또 강 보강 콘크리트 T 빔에서 각을 형성하는 보강체들이 필요하다.
본 발명은 평면-스트립 밴드(band)들을 제조하기 위한 공정을 개발하는 작업에 기초하고 그 결과 연속공정에서 특히 합리적인 제조를 가능하게 한다.
상기 목적을 해결하기 위하여, 청구범위 제 1 항 및 제 11 항에 기재된 특징들의 조합이 제안된다. 본 발명의 유리한 실시예들 및 또다른 실시예들이 종속항들에서 확인될 수 있다.
본 발명은 강화섬유직물이 합성재료로 구성된 바인더 매트릭스(binder matrix)내부에 삽입되고, 상기 강화섬유직물은 횡방향 섬유들과 짜여지고 평행하게 배열된 다중의 강화섬유들로 구성되는 평면스트립을 제조하기 위한 방법에 관련된다.
도 1 은 이중 밴드 프레쓰(double band press)를 이용하여 평면스트립 라멜라를 제조하기 위한 개략흐름도.
도 2 는 현탁액혼합물을 이용하여 평면스트립 라멜라를 제조하기 위한 개략흐름도.
* 부호설명
20 ... 이중밴드프레쓰 22 ... 롤러
24 ... 프레쓰밴드 28 ... 통과부분
40',40" ... 열가소성필름 42',42" ... 보호필름
48 ... 롤 50 ... 방향변환롤
본 발명에 의하면, 바인더 매트릭스로서 열가소성 합성재료가 이용될 때 특히 합리적인 제조방법이 가능하다는 사상을 기초한다.
제 1 선택적 실시예에 있어서, 지지섬유웨브에 구성된 한 개이상의 넓은 측면들에 대해 열가소성재료의 필름이 압축되고, 사기 필름의 열가소성재료가 열작용에 의해 용융되며, 압력을 받으며 지지섬유재료가 열가소성재료의 용융체에 포함되고, 경화된 바인더 매트릭스를 형성하기 위하여, 압력을 받으며 열가소성재료가 다음에 냉각된다.
본 발명의 선호되는 실시예에 의하면, 지지섬유웨브 및 한 개이상의 열가소성필름이 연속공정으로 압축, 가열 및 냉각된다. 통과부분을 따라 지지섬유웨브 및 한 개이상의 열가소성필름이 공급롤들로부터 압연 및 압축되고 가열 및 냉각된다. 여기서 지지섬유들이 종방향으로 지지섬유웨브가 통과부분까지 운반되는 것이 선호된다.
본 발명을 따르는 또다른 유리한 실시예에 있어서, 보호필름이 열가소성필름의 외측부위에 보조적으로 제공되고, 보호필름이 지지섬유조직으로 운반되며, 가열 및 냉각공정동안, 압력을 받으며 제거가능하게 지지섬유조직과 표면접착된다. 동일하게 보호필름은 공급롤로부터 압연될 수 있고, 열가소성필름 및 지지섬유웨브와 함께, 통과부분까지 운반될 수 있다. 본 발명의 선호되는 실시예에 있어서, 이중밴드 프레쓰에 구성된 벨트(belt)들 또는 회전밴드(band)들사이에서 지지섬유웨브, 한 개이상의 열가소성필름 및 특정경우에서 한 개이상의 보호필름이 압축, 가열 및 냉각된다. 용융되지 않는 플라스틱 재료로 구성되는 것이 선호되는 보호필름에 의해, 가열과정동안 프레쓰장치가 용융된 열가소성재료와 접촉하지 못하고 오염되지 못한다. 보호필름은 통과부분후에 최종가공된 평면스트립으로부터 인발될 수 있고, 예를들어 재사용하기 위해 별도의 필름롤위에 압연될 수 있다. 다른 한편, 보호필름을 최종가공상태의 평면스트립위에 남겨둘 수 있고, 사용시 떼어낼 수 있다.
통과부분후에 평면스트립이 재료롤위에 압연될 수 있다. 통과부분후에, 통과방향과 평행하게 평면스트립을 폭이 더 적은 스트립들로 분리할 수 있고, 일부 경우에 있어서, 폭이 더 좁은 상기 스트립들을 재료롤위에 압연할 수 있다. 또한 일부 경우에 있어서, 정해진 길이의 부분들로 평면스트립 라멜라 또는 스택을 형성하며, 스트립형태로 분리된 평면스트립들을 저장할 수 있다.
본 발명을 따르는 제 1 변형예가 가지는 장점에 의하면, 본 발명에 의해 평면스트립들의 다양한 두께들이 형성될 수 있다. 단지 보강섬유웨브의 두께- 및 수용상태-와 일치하도록 열가소성 필름의 벽두께가 조정되는 것이 필요하다.
본 발명을 따르고 우선 얇은 평면스트립밴드들을 제조하기에 적합한 또다른 실시예에 있어서, 미세하게 분포된 열가소성 합성재료입자들의 수성현탁액에 지지섬유웨브가 잠겨지고, 잠겨진 지지섬유웨브가 이어서 열작용에 의해 건조되며, 다음에 지지섬유웨브위에 침전된 열가소성재료가 열작용에 의해 용융되고, 다음에 고형화된 바인더매트릭스를 형성하며 다시 냉각된다. 롤로부터 압연된 지지섬유웨브가 현탁액 혼합물을 통과하고 이어서 증발부분, 용융부분 및 냉각부분을 통과한다. 또한 지지섬유웨브가 바인더 매트릭스가 고형화되는 전후 또는 고형화하는 동안 압축 또는 칼렌더작업될 수 있다. 상기 방법에 따라 생산된 평면밴드들이 압력 및 열을 받으며 다중층들 내부로 표면접착될 수 있다.
본 발명의 방법에 따라 생산되는 평면스트립들이 평행한 복수개의 보강섬유들을 형성하고, 상기 보강섬유들은 지지섬유웨브를 형성하기 위해 횡방향섬유들과 서로 짜여지며, 횡방향섬유들과 함께 열가소성재료의 바인더매트릭스 내부에 박혀지고, 지지섬유웨브의 자유공간을 상기 바인더매트릭스가 통과한다. 바인더매트릭스내부에 박혀진 지지섬유웨브가 한 개이상의 넓은 측면위에 제공되고 제거가능한 보호필름을 가질 수 있다.
바인더 매트릭스를 형성하기 위하여, 폴리올레핀, 비닐폴리머들, 폴리아미드, 폴리아세탈, 폴리카보네이트, 폴리우레탄 및 이오노머들로부터 열가소성재료가 선택될 수 있다. 보강섬유는 탄소섬유를 포함하고나 탄섬섬유인 것이 선호된다. 또한 지지섬유들 및 횡방향섬유들이 아라미드 섬유, 유리 섬유 또는 폴리프로필렌 섬유로 구성되거나 포함할 수 있다.
보호필름으로서 예를들어 폴리에스터 레진과 같은 듀로플라스틱 합성재료 또는 실리콘 고무 또는 실리콘 종이와 같은 탄성중합체 플라스틱을 고려할 수 있다.
하기 설명에서 도면에 개략적으로 도시된 실시예를 기초하여 본 발명이 더욱 상세하게 설명된다.
평면스트립 및 평면스트립 라멜라(lamella)들 또는 박판들을 제조하기 위해 하기 공정이 제공되며, 서로에 대해 평행하고 가요성 또는 굽힘기능을 가진 복수개의 지지섬유들의 복합구조를 가지고 횡방향섬유들의 일부분은 지지섬유들에 대해 수직으로 서로 짜여지며, 열가소성재료의 안정 바인더 매트릭스(binder matrix)를 가진다. 열가소성 바인더 매트릭스에 의하면, 평면스트립은 사용온도에서 상대적으로 강성을 가지고 유리 전이온도 이상의 온도까지 가열되어 소성변형된다.
상기 형태의 평면스트립을 제조하기 위한 장치가 도 1에서 개략적으로 도시되고, 방향변환기능의 롤러(22)들위에서 마주보는 방향으로 배열되는 두 개의 프레쓰밴드(press band)(24)들을 가진 이중밴드프레쓰(20)를 포함하며, 하기 방법에 의해 처리되는 연속스트립(30)을 위한 통과부분(28)이 서로를 향하는 벨트(belt) 측부(26)들에 의해 형성되고, 사기 밴드프레쓰는 연속스트립의 넓은 표면들을 압축한다. 도면을 참고할 때, 연속스트립(30)을 형성하기 위하여, 지지섬유웨브(web)(38), 두 개의 열가소성 필름(film)(40',40")들 및 두 개의 보호필름(42',42")들이 5개의 지지롤(32,34',34",36',36")들로부터 압연되고, 지지롤들의 표면들이 접촉할 때, 이중밴드프레쓰(20)에 구성된 방향변환롤러(22)들의 유입측부로 운반된다. 연속스트립(30)이 프레쓰밴드(26)들의 압축하중을 유지하며 통과부분(28)을 따라 이동하고, 우선 가열부분(44)을 통과하며, 가열부분을 따라 열가소성필름(40',40")의 열가소성재료는 용융되고, 지지섬유웨브의 자유공간들 내부로 가압된다. 보호필름(42',42")들에 의해 용융된 열가소성재료가 프레쓰밴드(26)들을 오염시키지 못한다. 통과부분(28)의 또다른 경로내에서, 연속스트립은 냉각부분(46)을 통과하고, 냉각부분내에서 열가소성재료는 지지섬유웨브의 바인더매트릭스를 형성하며 고형화된다. 이중밴드프레쓰(20)에 이어서, 도면을 참고할 때, 상기 방법에 따라 생산된 평면스트립이 롤(48)위에 감겨질 수 있다.
선택적으로 평면스트립은 또한 통과방향과 평행한 스트립들로 분리될 수 있고, 서로 다른 롤들위에서 압연될 수 있으며, 평면스트립 라멜라들을 형성하며, 적재되거나 저장될 수 있다. 상기 공정에 의하면, 원하는 다양한 두께들의 평면스트립들을 생산할 수 있다. 이 경우에, 열가소성필름(40',40")의 두께 및 이용가능한 열가소성재료의 양이 지지섬유웨브(38)의 두께 및 상기 웨브의 빈공간의 수용체적과 일치하는 것이 필요하다.
대조적으로 도 2 에 개략적으로 도시된 장치는 단지 상대적으로 얇은 벽을가진 평면스트립들을 제조하기에 적합하도록 설계된다. 이 경우에 있어서, 지지롤(32)로부터 압연된 지지섬유웨브(38)가 방향변환롤(50)들위에서 현탁액혼합물(520을 통해 압연되고, 상기 현탁액혼합물은 미세하기 구분된 열가소성플라스틱입자들의 수용성 현탁액으로 구성된다. 지지섬유웨브(38)가 수용성 열가소성현탁액의 혼합물내에 잠겨지고, 통과부분(54)을 따라 연속스트립(30)으로서 우선 증발스테이션(56)으로 운반되며, 상기 증발스테이션내에서 연속스트립(30)으로부터 화살표(60)방향으로 열(58)의 영향을 받아 물이 증발된다. 다음에 연속스트립(30)은 가열부분(62)을 통과하고, 상기 가열부분내에서 지지섬유밴드 내부에 지지된 열가소성입자들이 용융된다. 이어지는 냉각부분내에서 바인더매트릭스를 형성하기 위하여, 열가소성재료가 고형화된다. 롤러프레쓰(칼렌더(calendar))(66)내에서 연속스트립은 최종두께를 수용하고, 다음에 재료롤(48)위에 감겨진다. 이 경우, 프레쓰(66)다음에서 통과방향(68)과 평행하게 상기 연속스트립을 분할하는 것이 가능하고, 다음에 연속스트립은 평면스트립 스택(stack)들 또는 라멜라들로서 감겨지거나 저장된다.
요약하면 다음과 같다. 본 발명은 평행하게 배열되고 횡방향섬유들과 서로 짜여지는 다중의 보강섬유들로 구성된 지지섬유조직이 플라스틱재질의 바인더 매트릭스내부에 박혀진 평면스트립을 생산하기 위한 방법에 관련된다. 본 발명에 따르면, 지지섬유조직(38)이 열가소성 재료의 바인더 매트릭스에 의해 강화되고 액체침투에 대해 밀봉된다. 바인더 매트릭스를 형성하기 위하여, 지지섬유조직(38)이 열가소성재료의 필름(40', 40")과 함께 압축, 가열 및 냉각될 수 있다. 선택적 실시예에 있어서, 지지섬유조직(38)이 우선 열가소성 수성현탁액(52)이 포함되고, 다음에 물을 증발시키고 열가소성재료를 용융시키며 가열되고, 고형화된 바인더 매트릭스를 형성하며 냉각된다.

Claims (21)

  1. 평행하게 배열되고, 횡방향섬유들과 서로 짜여지는 다중의 보강섬유들로 구성된 지지섬유웨브가 플라스틱재질의 바인더 매트릭스내부에 박혀진 평면스트립을 생산하기 위한 방법에 있어서,
    지지섬유웨브(38)에 구성된 한 개이상의 넓은 표면에 대해 열가소성재질의 필름(40',40")이 압축되고, 열이 작용하여 열가소성 필름(40',40")의 열가소성재료가 용융되며, 압력을 받는 열가소성재료의 용융체에 지지섬유웨브(38)가 포함되고, 이어서 압력이 유지되며 열가소성재료가 경화된 바인더 매트릭스를 형성하며 냉각되는 것을 특징으로 하는 평면스트립을 생산하기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 통과과정에서 지지섬유웨브(38) 및 한 개이상의 열가소성필름(40',40")이 압축, 가열 및 냉각되는 것을 특징으로 하는 평면스트립을 생산하기 위한 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 지지섬유웨브(38) 및 한 개이상의 열가소성필름(40',40")이 지지롤러(32,34',34")로부터 압연되고, 통과부분(28)을 따라 압축, 가열 및 냉각되는 것을 특징으로 하는 평면스트립을 생산하기 위한 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항중 한 항에 있어서, 보강섬유들의 종방향으로 지지섬유웨브(38)가 통과부분(28)에 운반되는 것을 특징으로 하는 평면스트립을 생산하기 위한 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항중 한 항에 있어서, 지지섬유웨브로부터 멀어지는 방향을 향하는 열가소성 필름(40',40")의 측면위에 보호필름(42',42")이 보조적으로 제공되고, 상기 필름들이 지지섬유웨브에 제공되며, 압력을 받으며 가열 및 냉각되는 동안에 보호필름이 상기 평면스트립에 분리가능하게 표면접착되는 것을 특징으로 하는 평면스트립을 생산하기 위한 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 보호필름(42',42")이 공급롤(36',36")로부터 압연되고, 통과부분(28)에 운반되는 것을 특징으로 하는 평면스트립을 생산하기 위한 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항중 한 항에 있어서, 통과부분(28)에 이어서 평면스트립(30)이 한 개이상의 재료롤(48)위에 감겨지는 것을 특징으로 하는 평면스트립을 생산하기 위한 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항중 한 항에 있어서, 통과부분(28) 다음에서 통과방향에 대해 평행하게 배열된 스트립들로 상기 평면스트립(30)이 분할되는 것을 특징으로 하는 평면스트립을 생산하기 위한 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항중 한 항에 있어서, 통과부분(28) 다음에서 평면스트립(30)이 평면스트립 라멜라들 또는 스택들을 형성하며 저장되는 것을 특징으로 하는 평면스트립을 생산하기 위한 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항중 한 항에 있어서, 이중밴드프레쓰(20)에 구성된 두 개의 회전프레쓰밴드(24)들사이에서 지지섬유웨브(38), 한 개이상의 열가소성 필름(40',40") 및 선택적인 보호필름(42',42")이 압축, 가열 및 냉각되는 것을 특징으로 하는 평면스트립을 생산하기 위한 방법.
  11. 평행하게 배열되고, 횡방향섬유들과 서로 짜여지는 다중의 보강섬유들로 구성된 지지섬유웨브가 플라스틱재질의 바인더 매트릭스내부에 박혀진 평면스트립을 생산하기 위한 방법에 있어서,
    미세하게 나누어진 열가소성 플라스틱입자들의 수성현탁액(52)이 지지섬유웨브(38)에 스며들고, 상기 스며든 지지섬유웨브가 열작용에 의해 건조되고, 건조된 지지섬유웨브위에 잔류하는 열가소성재료가 열작용에 의해 용융되고, 이어서 고형화된 바인더 매트릭스를 형성하며 다시 냉각되는 것을 특징으로 하는 평면스트립을 생산하기 위한 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 롤로부터 압연된 지지섬유웨브(38)가 현탁액혼합물(52)에 통과되는 것을 특징으로 하는 평면스트립을 생산하기 위한 방법.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 바인더 매트릭스를 경화하기 전후 또는 경화하는 동안 상기 평면스트립(30)이 압축 또는 칼렌더링되는 것을 특징으로 하는 평면스트립을 생산하기 위한 방법.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항중 한 항에 있어서, 벽두께를 증가시키기 위하여, 압력 및 열의 작용을 받으며 다중의 개별 평면스트립들이 서로 표면접착되는 것을 특징으로 하는 평면스트립을 생산하기 위한 방법.
  15. 지지섬유웨브(38)를 형성하기 위하여 횡방향섬유들과 서로 짜여지고, 횡방향섬유들과 함께 열가소성재료의 바인더 매트릭스내에 박혀지며 평행한 복수개의 강화섬유들로 구성된 평면스트립에 있어서,
    바인더 매트릭스가 지지섬유웨브(38)의 내부자유공간들로 스며드는 것을 특징으로 하는 평면스트립.
  16. 제 15 항에 있어서, 바인더 매트릭스내부에 박혀진 지지섬유웨브가 분리가능한 보호필름을 가진 한 개이상의 넓은 표면위에 제공되는 것을 특징으로 하는 평면스트립 라멜라.
  17. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서, 열가소성재료가 폴리올레핀, 비닐 폴리머들, 폴리아미드들, 폴리아세탈, 폴리카보네이트, 폴리우레탄 및 이오노머들 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 평면스트립 라멜라.
  18. 제 15 항 내지 제 17 항중 한 항에 있어서, 보강섬유들이 탄소섬유들로 구성되거나 포함하는 것을 특징으로 하는 평면스트립 라멜라.
  19. 제 15 항 내지 제 18 항중 한 항에 있어서, 보강섬유들은 아라미드섬유들, 유리섬유들 또는 폴리프로필렌 섬유들로 구성되거나 포함하는 것을 특징으로 하는 평면스트립 라멜라.
  20. 제 16 항 내지 제 19 항중 한 항에 있어서, 보호필름은 폴리에스터와 같은 듀로플라스틱 또는 실리콘고부와 같은 탄성중합체 또는 실리콘 처리된 종이로 구성되는 것을 특징으로 하는 평면스트립 라멜라.
  21. 시멘트, 모르타르, 플라스틱 또는 목재로 구성되고 하중전달 또는 하중지지기능의 구성부품들을 보강하기 위한 평면스트립 라멜라를 제조하기 위해 제 1 항 내지 제 14 항중 한 항을 따르는 방법의 이용.
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