KR20070005683A - 섬유성형체의 제조방법 및 장치, 섬유성형중간체 및섬유성형체 - Google Patents

섬유성형체의 제조방법 및 장치, 섬유성형중간체 및섬유성형체 Download PDF

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Abstract

본 발명의 섬유성형체의 제조방법은 섬유재료를 포함하는 슬러리로부터 습윤상태의 섬유적층체(10)를 초조한 후, 섬유적층체(10)를 프레스 성형해, 2개의 면부(111, 112)의 교점에 형성된 모서리부(113)를 가지는 섬유성형체를 제조한다. 모서리부(113)의 근방에 육후부(104)를 설치해, 프레스 성형으로 모서리부(113)를 성형한다. 프레스 성형에 사용하는 성형몰드는 가열하는 것이 바람직하다. 섬유적층체(10)를 부분적으로 굴곡시켜서 육후부(104)를 형성하는 것이 바람직하다.
섬유적층체, 프레스 성형, 모서리부, 첨예, 플래시, 초조형, 모서리부

Description

섬유성형체의 제조방법 및 장치, 섬유성형중간체 및 섬유성형체{METHOD AND APPARATUS FOR PRODUCING FIBER FORMED ARTICLE, INTERMEDIATE OF FIBER FORMED ARTICLE AND FIBER FORMED ARTICLE}
본 발명은 섬유성형체의 제조방법, 그것에 사용하는 초조몰드를 포함하는 제조장치, 섬유성형중간체 및 초조성형체에 관한 것이다.
섬유성형체의 제조방법으로서, 섬유재료를 포함하는 섬유적층체를 초조하고, 상기 섬유적층체를 몰드 내에 배치하여 프레스 성형을 행해 섬유성형체를 제조하는 방법이 알려지고 있다. 이러한 제조방법에서는 섬유재료를 포함하는 슬러리로부터 습윤상태의 섬유적층체를 얻고, 그 섬유적층체를 소망의 온도로 가열된 건조몰드 내에 배치해 건조시킴과 동시에 프레스하는 것과 같은 공정이 널리 채용되고 있다.
그런데, 복수의 섬유성형체를 합체시켜서 캐비티를 형성하고, 그 캐비티에 예를 들면 용융금속(이하, 용탕이라고 함)을 공급하여 주물을 제조할 때에, 합체에 관여하는 접합면의 모서리부(개개의 섬유성형체의 모서리부)(113)의 정점이 둥그스름한 경우에는, 그 둥그스름한 부분에 쐐기형의 공극이 생기고(도 23 참조), 상기 틈새로 용탕이 들어가, 그것이 이른바 플래시(flash)가 되어, 그 플래시를 제거하는 작업이 필요해지며, 플래시가 큰 경우에는 불량 주물이 된다. 또한, 상기 공극 에 들어간 용탕에 의해 접합면이 눌려 벌어지며 불량 주물이 되는 일도 있다. 그래서, 접합면이 가지는 모서리부(개개의 섬유성형체의 모서리부)의 정점은 첨예(尖銳)하게 하는 것이 바람직하다. 한편, 첨예하게 하는 것이라 함은, 모서리부의 곡률반경의 값을 매우 작게 하는 것과 같은 의미이다. 예를 들면, 상기의 플래시 제거작업을 필요로 하지 않으려면 곡률반경을 1mm이하로 하는 것이 바람직하고, 0.5mm이하로 하는 것이 보다 바람직하다.
섬유성형체의 제조방법에 있어서의 성형성을 향상시키는 기술로서, 섬유재료를 포함하는 슬러리로부터 입체형상의 섬유적층체를 초조하고, 그들의 표면에 수분을 부여한 후에 건조몰드로 건조성형하는 기술이 제안되어 있다(하기 특허문헌 1 참조). 그러나, 이 기술에서는 모서리부의 정점을 첨예하게 하는 것은 곤란하였다.
특허문헌 1: 일본국 특허공개 소57-47999호 공보
본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 모서리부를 가지는 섬유성형체의 상기 모서리부의 정점을 첨예하게 할 수 있는 섬유성형체의 제조방법 및 그것에 사용하는 초조몰드를 포함하는 제조장치, 섬유성형중간체 및 섬유성형체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 섬유재료를 포함하는 섬유적층체를 초조한 후, 상기 섬유적층체를 프레스 성형해, 다른 섬유성형체와의 접합면에 모서리부를 가지는 섬유성형체를 제조하는 방법으로서, 상기 섬유적층체에 있어서의 상기 모서리부 또는 그 근방에 육후부(肉厚部)를 설치하고, 상기 육후부를 프레스하는 섬유성형체의 제조방법을 제공함으로써, 상기 목적을 달성한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 본 발명의 섬유성형체의 제조방법에 사용하는 초조몰드로서, 섬유적층체의 2개의 면의 교차부에 상기 육후부를 형성하기 위한 초조몰드를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 상기 본 발명의 섬유성형체의 제조방법에 사용하는 초조몰드로서, 섬유적층체가 초조되는 초조부(抄造部)에 상기 육후부를 형성하기 위해, 기면부(基面部)가 접합부보다 낮은 위치에 설치되어 오목부가 형성되어 있는 초조몰드를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 상기 본 발명의 섬유성형체의 제조방법에 사용하는 초조몰드로서, 섬유적층체가 초조되는 초조부에 상기 육후부를 초조하기 위한 홈이 설치되어 있는 초조몰드를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 상기 섬유적층체의 초조몰드와, 상기 초조몰드로부터 상기 섬유적층체를 받는 수형(受型; receiving mold)을 구비하고, 상기 초조몰드 또는 상기 수형에 상기 돌출부분의 기부를 굴곡시켜서 상기 육후부를 형성하는 육후부형성수단을 구비하고 있는 섬유성형체의 제조장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 다른 부재와의 접합면에 이어지는 모서리부를 가지는 섬유성형체의 제조방법에 사용하기 위한 섬유성형중간체로서, 섬유재료를 포함하는 슬러리로부터 초조된 습윤상태의 섬유적층체로 이루어지며, 상기 모서리부에 대응하는 상기 섬유적층체의 모서리부 또는 그 근방에, 상기 섬유적층체가 부분적으로 굴곡된 육후부가 설치되어 있는 섬유성형중간체를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 섬유재료를 포함하는 섬유적층체를 초조한 후, 상기 섬유적층체를 프레스 성형해서 얻어지는 섬유성형체로서, 상기 섬유성형체의 2개의 면의 교차부분에 형성되는 모서리부의 정점이 첨예한 섬유성형체를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 복수의 섬유성형체를 합체시켜서 캐비티를 형성하는 섬유성형체로서, 접합면이 가지는 모서리부의 정점이 첨예한 섬유성형체를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 섬유성형체의 제조방법을 실시하기 위한 제조장치의 제1실시형태를 모식적으로 나타내는 부분단면도이다.
도 2는 본 발명의 초조몰드의 제1실시형태를 모식적으로 나타내는 일부를 파단해 본 사시도이다.
도 3은 동(同) 제조장치의 건조성형수단을 구비하는 수몰드(male mold)를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 섬유성형체의 제조방법의 제1실시형태에 있어서의 초조공정을 모식적으로 나타내는 도이다.
도 5는 본 발명의 섬유성형체의 제조방법의 제1실시형태에 있어서의 초조공정 종료 후에 있어서의 섬유적층체의 이행공정을 모식적으로 나타내는 도이다.
도 6은 본 발명의 섬유성형체의 제조방법의 제1실시형태에 있어서의 건조성형공정을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 섬유성형체의 제조방법의 제1실시형태에 있어서의 건조성 형공정 종료 후의 탈몰드 상태를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 섬유성형체의 제조방법의 제1실시형태에 있어서의 건조성형공정을 모식적으로 나타내는 도이다.
도 9는 본 발명의 섬유성형체의 제조방법의 제1실시형태에 있어서의 건조성형공정 종료 후의 탈몰드 상태를 모식적으로 나타내는 도이다.
도 10은 본 발명의 섬유성형체의 제조방법으로 초조되는 본 발명의 섬유성형중간체의 1실시형태를 나타내는 사시도이다.
도 11(a)은 건조성형 전후에 있어서의 육후부의 형태의 변화를 나타내는 건조성형 전의 단면도이다.
도 11(b)은 건조성형 전후에 있어서의 육후부의 형태의 변화를 나타내는 건조성형 후의 단면도이다.
도 12(a)는 본 발명의 섬유성형체의 제조방법으로 제조되는 본 발명의 섬유성형체의 1실시형태를 나타내는 도이며, 2개의 섬유성형체를 접합시키고 있는 상태를 나타내는 도이다.
도 12(b)는 본 발명의 섬유성형체의 제조방법으로 제조되는 본 발명의 섬유성형체의 1실시형태를 나타내는 도이며, 접합된 성형체의 모서리부끼리의 확대도이다.
도 13은 본 발명의 섬유성형체의 제조방법을 실시하기 위한 제조장치의 제2실시형태를 모식적으로 나타내는 부분단면도이다.
도 14는 본 발명의 초조몰드의 제2실시형태를 모식적으로 나타내는 일부를 파단해 본 사시도이다.
도 15는 본 발명의 섬유성형체의 제조방법의 제2실시형태에 있어서의 초조공정을 모식적으로 나타내는 도이다.
도 16은 본 발명의 섬유성형체의 제조방법의 제2실시형태에 있어서의 초조공정 종료 후에 있어서의 섬유적층체의 이행공정을 모식적으로 나타내는 도이다.
도 17은 본 발명의 섬유성형체의 제조방법의 제2실시형태에 있어서의 건조성형공정을 모식적으로 나타내는 도이다.
도 18은 본 발명의 섬유성형체의 제조방법의 제2실시형태에 있어서의 건조성형공정 종료 후의 탈몰드 상태를 모식적으로 나타내는 도이다.
도 19는 본 발명의 섬유성형체의 제조방법으로 초조되는 본 발명의 섬유성형중간체의 다른 실시형태를 나타내는 사시도이다.
도 20(a)은 건조성형 전후에 있어서의 육후부의 형태의 변화를 나타내는 도이며, 건조성형 전의 단면도이다.
도 20(b)은 건조성형 전후에 있어서의 육후부의 형태의 변화를 나타내는 도이며, 건조성형 후의 단면도이다.
도 21(a)은 건조성형 전후에 있어서의 육후부의 형태의 변화를 모식적으로 나타내는 부분단면도이며, 건조성형 전의 단면도이다.
도 21(b)은 건조성형 전후에 있어서의 육후부의 형태의 변화를 모식적으로 나타내는 부분단면도이며, 건조성형 후의 단면도이다.
도 22는 본 발명의 제조장치의 건조성형수단을 구비하는 수몰드의 다른 실시 형태를 모식적으로 나타내는 도이다.
도 23은 종래기술에 있어서의 섬유성형체의 성형성의 과제를 설명하기 위한 모식도이다.
이하 본 발명을, 그 바람직한 실시형태에 기초해 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1~도 3은 본 발명의 섬유성형체의 제조방법을 실시하기 위한 제조장치의 제1실시형태를 모식적으로 나타낸 것이다. 이들 도에 있어서, 부호 1은 제조장치를 나타내고 있다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 제조장치(1)는 본 발명의 섬유성형체의 1실시형태인 플랜지부(111)를 가지는 반통(半筒)형상의 섬유성형체(11)로 이루어지는 주형(도 12 참조)을 제조하는 것이며, 원료 슬러리를 공급하는 원료공급수단(2)과, 원료공급수단(2)에서 공급되는 원료 슬러리에서 습윤상태의 섬유적층체(섬유성형중간체)를 초조하는 초조수단(3)과, 초조된 섬유적층체를 건조성형하는 건조성형수단(4)을 구비하고 있다. 한편, 2개의 반통형상의 섬유성형체(11)가 합체되어 주형의 캐비티가 형성된다.
원료공급수단(2)은 주입틀(20)과, 이 주입틀(20)을 상하동시키는 상하동기구(21)와, 주입틀(20) 내에 원료 슬러리를 공급하는 슬러리공급관(22)을 구비하고 있다. 슬러리공급관(22)에는 밸브(23)가 배설되어 있다.
초조수단(3)은 이른바 수몰드의 형태를 가지는 초조몰드(30)를 구비하고 있 다. 초조몰드(30)는 초조하는 섬유적층체의 형상에 대응한 초조부(300)를 가지고 있다. 초조부(300)에는 그 표면에 있어서 개구하는 기액유통로(301)(도 2 참조)가 내부에 설치되어 있으며, 이 기액유통로(301)에는 흡인펌프(302)로 통하는 배출관(303)이 접속되어 있다. 배출관(303)에는 밸브(304)가 배설되어 있다. 초조부(300)의 표면에는 초조네트(305)가 배치되어 있다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 초조몰드(30)는 초조부(300)의 섬유적층체(10)의 플랜지부(101)(돌출부, 도 10 참조)의 상면부에 대응하는 기면부(306)가 접합면(309)으로부터 낮은 위치에 설치되어 오목부(310)가 형성되어 있다. 이 오목부(310)의 깊이는 초조몰드(30)와 후술하는 암몰드(수형)(40)를 조합해서 섬유적층체(10)를 탈몰드할 때에, 그 플랜지부(101)의 기부가 굴곡되어 육후부(104)(도 10 참조)가 형성되는 깊이로 설정되어 있다. 이 오목부(310)의 깊이(접합면(309)으로부터의 깊이)는 1~20mm가 적당하고, 나아가 3~8mm가 바람직하다.
도 1~도 3에 나타내는 바와 같이, 건조성형수단(4)은 암몰드(수형)(40) 및 수몰드(41)를 구비하고 있다. 암몰드(40)와 수몰드(41)가 서로 접합시켜졌을 때, 이들 몰드 사이에는, 성형하는 섬유성형체의 외형형상에 대응한 공극(clearance)이 형성된다. 본 실시형태에서는, 암몰드(40)와 수몰드(41)를 접합시켰을 때에 섬유성형체(11)의 플랜지부(101)가 암몰드(40)측에 거의 편평하게 들어가게끔 공극이 형성된다.
암몰드(40)는 얻어지는 섬유성형체(11)의 외형형상에 대응한 오목상의 성형부(400)를 가지고 있다. 암몰드(40)는 상기 성형부(400)를 가열하는 히터(가열수 단)(401)를 구비하고 있다. 암몰드(40)는 상하동수단(402)에 의해 상하동한다. 암몰드(40)에는 성형부(400)에 있어서 개구하는 기액유통로(도시하지 않음)가 내부에 설치되어 있다. 이 기액유통로에는 흡인펌프 및 컴프레셔(모두 도시하지 않음)로 통하는 유통관(403)이 접속되어 있다. 유통관(403)에는 밸브(404)가 배설되어 있다. 성형부(400)는 암몰드(40)의 접합면(405)으로부터 움푹 패여 섬유성형체(11)의 플랜지부(111)가 들어가는 단부(段部;406)를 가지고 있으며, 이 단부(406)에 의해 후술하는 공간형성부의 일부가 형성된다. 암몰드(40)에는 이 단부(406)에서 개구해, 유통관(403)으로 연통(連通)하는 기액유통로(407)(도 6 참조)가 설치되어 있다.
수몰드(41)는 얻어지는 섬유성형체(11)의 내면형상에 대응한 볼록상의 성형부(410)를 가지고 있다. 성형부(410)의 표면은 불소수지에 의해 표면이 코팅되어 있다. 수몰드(41)의 성형부(410)에는, 그 표면에 있어서 개구하는 기액유통로(411)(도 3 참조)가 내부에 설치되어 있으며, 그 기액유통로(411)에는 흡인펌프(412)로 통하는 배출관(413)이 접속되어 있다. 배출관(413)에는 밸브(414)가 배설되어 있다. 한편, 섬유성형중간체 표면에는 상기 기액유통로(411)의 구멍에 대응하는 부분에 오목부가 형성되는 경우가 있으며, 주물 표면에 오목부가 남는 경우가 있다. 주물제품의 적용분야에 따라서는 공작기계에 의한 주물제품의 표면 다듬질(surface finishing)을 할 필요가 있는 경우가 있다. 그러한 경우에는 기액유통로(411)는 없어도 좋다. 또한, 도에는 나타나 있지 않으나, 성형부(410)의 내부에는 성형부(410)를 가열하는 히터 등(가열수단)이 배치되어 있다.
제조장치(1)는 도 6에 나타낸 바와 같이, 초조몰드(30) 및 암몰드(40)에, 섬유적층체(10)의 플랜지부(101)의 기부를 굴곡시켜서 육후부(104)(도 10 참조)를 형성하는 육후부형성수단(6)을 구비하고 있다. 육후부형성수단(6)은 초조몰드(30)와 암몰드(40)를 조합했을 때에, 섬유적층체(10)의 플랜지부(101)의 외연부를 초조몰드(30)로부터 이간시키는 이간수단(60) 및 초조몰드(30)와 암몰드(40) 사이에 배치되어 상기 기부의 굴곡공간을 형성하는 공간형성부(61)로 이루어진다.
본 실시형태에서는 이간수단(60)은 상술한 단부(406)에 있어서 개구하는 상기 기액유통로(407), 그것에 이어지는 유통관(403) 및 상기 흡인펌프에 의해 구성되어 있다. 또한, 공간형성부(61)는 초조몰드(30)의 오목부(310) 및 암몰드(40)의 단부(406)에 의해 구성되어 있다. 또한, 기액유통로(407)는 단부에 있어서 섬유적층체(10)의 플랜지부의 외연부에 흡인력이 강하게 작용하게끔, 다른 부분보다도 조밀하게 배관되어 있어도 좋다.
제조장치(1)는 상기 초조몰드(30) 및 수몰드(41)를 가이드(50)를 따라 소정 위치로 이동시키는 이동수단(도시하지 않음)을 구비하고 있다. 또한, 제조장치(1)는 상기 각 수단과 접속되어 이들 각 수단을 후술하는 바와 같은 순서를 따라 작동시키는 시퀀서(sequencer)를 구비한 제어수단(도시하지 않음)을 구비하고 있다.
다음으로, 본 발명의 섬유성형체의 제조방법을, 그 바람직한 실시형태로서, 상기 제조장치(1)를 사용한 주형용의 섬유성형체의 제조방법에 기초해, 도 4~도 12를 참조하면서 설명한다. 한편, 이들의 도 중, 부호 10은 섬유적층체, 11은 섬유성형체를 나타내고 있다.
본 실시형태의 섬유성형체의 제조방법은 섬유재료를 포함하는 원료 슬러리에서 습윤상태의 섬유적층체(10)(도 10 참조)를 초조한 후, 섬유적층체(10)를 초조몰드(30)로부터 암몰드(40)로 전달해, 암몰드(40)와 수몰드(41)에서 섬유적층체(10)를 프레스 성형하여, 섬유성형체(11)(도 12 참조)를 제조한다.
본 실시형태에서는, 우선, 무기분체, 무기섬유, 유기섬유, 열경화성수지 및 열팽창성입자를 분산매에 분산시켜서 원료 슬러리를 조제한다. 원료 슬러리로는 제조하는 성형체에 적합하게끔 조제된 것이 사용된다. 상기 분산매로서는 물, 백수 외에, 에탄올, 메탄올 등의 용제 또는 이들의 혼합계 등을 들 수 있다. 초조/탈수성형의 안정성, 성형체의 품질의 안정성, 비용, 취급용이성 등의 점에서 특히 물이 바람직하다.
원료 슬러리 중의 각 성분의 배합비(질량비율)는 무기분체, 무기섬유, 유기섬유, 열경화성수지 및 열팽창성입자의 총 질량에 대해, 무기분체/무기섬유/유기섬유/열경화성수지 및 열팽창성입자=70~80%/2~8%/0~10%/8~16%(질량비율)가 바람직하고, 70~80%/2~6%/0~6%/10~14%(질량비율)가 보다 바람직하다. 단, 무기분체, 무기섬유, 유기섬유, 열경화성수지 및 열팽창성입자의 합계는 100질량%이다. 무기분체의 배합이 이러한 범위이면, 캐스팅시에서의 형상유지성, 성형품의 표면성이 양호해지고, 또한 성형 후의 이형성도 호적해진다. 무기섬유의 배합비가 이러한 범위이면, 성형성, 캐스팅시의 형상유지성이 양호하다. 유기섬유의 배합비가 이러한 범위이면 성형성이 양호하다. 캐스팅시의 유기섬유의 연소에 의한 가스발생량, 플로우 오프(flow off)에서의 화염 분출을 억제하기 위해 유기섬유량은 적을수록 좋고, 경우 에 따라서는 포함하지 않을 수도 있다. 열경화성수지 및 열팽창성입자의 배합비가 이러한 범위이면, 성형체의 성형성, 캐스팅 후의 형상유지성, 표면평활성이 양호하다.
상기 무기분체로서는, 판형상 흑연, 흙형상 흑연(earthy graphite) 등의 흑연, 흑요석, 뮬라이트 등을 들 수 있다. 무기분체는 이들을 단독으로 또는 2이상을 선택해서 사용할 수 있다. 성형성, 비용의 점에서 흑연, 특히, 판형상 흑연을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 무기섬유는 주로 성형체의 골격을 이루며, 주조시의 용융금속의 열에 의해서도 연소하지 않고 그 형상을 유지한다. 상기 무기섬유로서는, 탄소섬유, 암면(rock wool) 등의 인조광물섬유, 세라믹섬유, 천연광물섬유를 들 수 있으며, 그들을 단독으로 또는 2이상을 선택해서 사용할 수 있다. 이들 중에서도, 상기 열경화성수지의 탄화에 따른 수축을 효과적으로 억제하는 점에서 고온에서도 고강도를 가지는 피치계나 폴리아크릴로니트릴(PAN)계의 탄소섬유를 사용하는 것이 바람직하고, 특히 PAN계의 탄소섬유가 바람직하다.
상기 무기섬유는 섬유적층체를 초조해서 탈수하는 경우의 탈수성, 섬유성형체의 성형성, 균일성의 관점에서 평균섬유장이 0.5~15mm, 특히 3~8mm인 것이 바람직하다.
상기 유기섬유에는 종이섬유(펄프섬유), 피브릴화한 합성섬유, 재생섬유(예를 들면, 레이온섬유) 등을 들 수 있다. 유기섬유는 단독으로 또는 2종 이상을 선택해서 사용할 수 있다. 성형성, 건조 후의 강도, 비용의 점에서, 종이섬유가 바람 직하다.
상기 종이섬유로서는, 목재펄프, 코튼펄프, 린터펄프, 대나무나 짚 그외의 비목재펄프를 들 수 있다. 종이섬유는 이들의 버진펄프 혹은 고지(古紙)펄프를 단독으로 또는 2종 이상을 선택해서 사용할 수 있다. 종이섬유는 입수의 용이성, 환경보호, 제조비용의 저감 등의 점에서, 특히 고지펄프가 바람직하다.
상기 유기섬유는 성형체의 성형성, 표면평활성, 내충격성을 고려하면, 평균섬유장이 0.8~2.0mm, 특히 0.9~1.8mm인 것이 바람직하다.
상기 열경화성수지는 성형체의 상온강도 및 열간강도를 유지시킴과 동시에, 성형체의 표면성을 양호하게 하고, 주물의 표면 조도를 향상시키는 데 필요한 성분이다. 상기 열경화성수지로서는 페놀수지, 에폭시수지, 푸란수지 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 특히 가연가스의 발생이 적고, 연소억제효과가 있으며, 열분해(탄화) 후에 있어서의 잔탄률이 25%이상으로 높고, 탄화피막을 형성해서 양호한 주물표면을 얻을 수 있는 점에서 페놀수지를 사용하는 것이 바람직하다. 페놀수지에는 경화제를 필요로 하는 노볼락페놀수지, 경화제가 필요 없는 레졸타입 등의 페놀수지가 사용된다. 노볼락페놀수지를 사용하는 경우에는 경화제를 필요로 한다. 상기 경화제는 물에 녹기 쉽기 때문에, 성형체의 탈수 후에 그 표면에 도공되는 것이 바람직하다. 상기 경화제에는 헥사메틸렌테트라민 등을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 열경화성수지는 단독으로 또는 2종 이상을 선택해서 사용할 수 있다.
원료 슬러리는 상기 무기분체, 무기섬유, 유기섬유, 열경화성수지 및 열팽창성입자의 총 질량에 대해, 열팽창성입체를 0.5~10%(질량%) 포함하고 있는 것이 바 람직하고, 1~5%(질량%) 포함하고 있는 것이 보다 바람직하다. 열팽창성입자를 이러한 범위로 포함하고 있으면 팽창에 의한 성형 정밀도에의 악영향을 억제하고 게다가 첨가효과가 충분히 얻어진다. 또한, 불필요한 팽창을 막기 위한 냉각시간을 취하지 않기 때문에, 높은 생산성을 유지할 수 있다.
본 실시형태의 성형체는 팽창하여, 평균직경이 바람직하게는 5~80㎛, 보다 바람직하게는 25~50㎛인 상기 열팽창성입체를 포함하고 있다. 열팽창성입자의 팽창이 이러한 범위이면 팽창에 의한 성형 정밀도에의 악영향을 억제하고 게다가 첨가효과를 충분히 얻을 수 있다.
상기 열팽창성입자로서는, 열가소성수지의 각벽(殼壁)에, 기화해서 팽창하는 팽창제를 내포한 마이크로캡슐이 바람직하다. 상기 마이크로캡슐은 80~200℃에서 가열하면, 직경이 바람직하게는 3~5배, 체적이 바람직하게는 50~100배로 팽창하는 평균입경이 바람직하게는 5~60㎛, 보다 바람직하게는 20~50㎛의 입자가 바람직하다.
상기 마이크로캡슐의 각벽을 구성하는 열가소성수지로서는 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아크릴로니트릴, 아크릴로니트릴-염화비닐리덴 공중합체, 에틸렌-초산비닐 공중합체 또는 이들의 조합을 들 수 있다. 상기 각벽에 내포되는 팽창제로서는, 프로판, 부탄, 펜탄, 이소부탄, 석유에테르 등의 저비점의 유기용제를 들 수 있다.
상기 원료 슬러리로는 상기 각 성분 이외에, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 폴리아미드아민에피클로로히드린수지 등의 지력강화재, 응집제, 착색제 등의 다른 성분을 적당한 비율로 첨가할 수도 있다.
섬유적층체의 초조공정에서는 도 4에 나타낸 바와 같이, 상하동기구(21)에 의해 주입틀(20)이 내려져, 밸브(23)가 열리며, 슬러리공급관(22)을 통해 슬러리가 주입틀(20) 내로 공급된다. 슬러리의 공급량이 소정량에 달하면, 밸브(23)가 닫히고 슬러리의 공급이 정지된다. 그리고, 밸브(304)가 열려, 기액유통로(301) 및 배출관(303)을 통해 흡인펌프(302)에 의해 슬러리의 액체분이 흡인됨과 동시에, 고형분이 초조네트(305)의 표면에 퇴적되어 습윤상태의 섬유적층체(10)가 형성된다. 섬유적층체(10) 중의 액체 함유율은 섬유적층체(10)의 핸들링성, 섬유적층체(10)가 암몰드(40)와 수몰드(41) 사이에 끼워져 프레스될 때의 섬유의 유동에 의한 섬유적층체(10)의 변형(프레스에 의해 어느 정도는 변형하는 편이 좋음)을 고려하면, 섬유적층체(10) 중의 고형분 100질량부에 대해 액체분을 50~200질량부로 하는 것이 바람직하고, 70~100질량부로 하는 것이 보다 바람직하다. 상기 액체 함유율은 흡인펌프(302)를 통한 액체성분의 흡인에 의해 조정되며, 소정의 액체 함유율이 되었을 때에 흡인이 정지된다.
본 실시형태의 성형체는 물을 포함하는 원료 슬러리를 사용하여 제조된 경우는 상기 성형체의 사용 전(주조에 공급되기 전)의 질량함수율은 8%이하가 바람직하고, 3%이하가 보다 바람직하다. 함수율이 낮을수록 주조시의 열경화성수지의 열분해(탄화)에 기인하는 가스발생량을 낮게 억제할 수 있다.
섬유적층체(10)의 초조가 종료하면, 도 5에 나타낸 바와 같이, 상하동기구(21)에 의해서 주입틀(20)을 끌어 올려 상기 이동수단에 의해서 초조몰드(30)가 가이드(50)를 따라서 암몰드(40)의 하방으로 옮겨진다.
다음으로 암몰드(40)가 상하기구(403)에 의해서 내려지며, 초조몰드(30)와 접합한다. 그리고 도 6에 나타낸 바와 같이, 초조몰드(30)의 오목부(310)와 암몰드(40)의 단부(406)에 의해 섬유적층체(10)의 플랜지부(101)의 기부의 굴곡공간이 형성된다.
섬유적층체(10)를 초조몰드(30)에서 탈몰드할 때에는 섬유적층체(10)가 암몰드(40)에 있어서의 유통관(403)을 통해서 성형면(400)측에 흡착된다. 그리고 이때에, 도 6에 나타낸 바와 같이, 이 섬유적층체(10)의 플랜지부(101)의 외연부가, 단부(406)에서 개구하는 기액유통로(407)를 통해서 흡인되어 초조몰드(30)로부터 이간시켜지며, 플랜지부(101)의 기부가 굴곡되어 육후부(104)가 형성된다.
암몰드(40)는 상기 상하동기구(402)에 의해서 도 7에 나타낸 바와 같이 끌어올려진 후, 초조몰드(30)로부터 암몰드(40)로 섬유적층체(10)가 전달된다. 그리고 상기 이동수단에 의해서 수몰드(41)와의 건조성형 위치로 옮겨진다. 이와 같이 해서 초조, 성형된 섬유적층체(10)에는 도 10 및 도 11(a)에 나타내는 바와 같이 플랜지부(101)에 있어서의, 당해 플랜지부(101)와 주벽부(102)와의 교점(交點; 2개의 면의 교차부분)에 형성되는 모서리부(103)의 연부에 육후부(104)가 형성된다.
다음으로 도 8에 나타낸 바와 같이, 암몰드(40)가 상하동기구(402)에 의해서 내려진다. 그리고 소정 온도로 가열된 수몰드(41)와 접합되어 이들의 암수몰드의 사이에서 섬유적층체(10)가 프레스 성형되며, 건조한 섬유성형체(11)가 얻어진다. 프레스 성형에 의해서 섬유성형체(11)에 있어서의 플랜지부(111)와 주벽부(112)와 의 교점(2개의 면의 교차부분)에 형성되는 모서리부(113)의 정점이 첨예하게 된다(도 11(b)). 또한 암몰드(40)와 수몰드(41)가 접합되었을 경우에는 상기 육후부(104)를 수납하는 공극은 형성되지 않도록 해 둔다. 즉 최종적으로 성형되는 섬유성형체의 형상(육후부분은 가지지 않음)에 따른 공극이 형성되게끔 해 둔다. 첨예한 모서리부의 정점이 다른 물체와 접촉했을 경우에는 첨예한 때문에 정점이 손상하기 쉬우므로 손상을 방지하기 위해서는 모서리부(113)의 정점의 밀도는 0.8g/cm3이상인 것이 바람직하다.
암몰드(40)와 수몰드(41)의 금형온도는 제조하는 섬유성형체에 따라서 적절히 설정되지만, 섬유적층체(10)의 누름방지 등을 고려하면, 100~250℃가 바람직하고, 120~200℃가 보다 바람직하다. 암몰드(40)와 수몰드(41)에 의한 프레스 성형의 압력은 육후부를 확실하게 눌러 뭉개는 것 등을 고려하면, 0.2MPa~10MPa이 바람직하고, 0.5MPa~5MPa이 보다 바람직하다. 단 프레스 성형의 압력은 섬유성형체를 구성하는 재료의 종류, 강도 등으로 크게 변화하는 것도 있을 수 있다.
건조성형 시는 밸브(414)가 열려 있으며, 섬유적층체(10)의 수분은 기액유통로(411)(도 3 참조) 및 배출관(413)을 통해서 흡인펌프(412)에 의해서 흡인되어 외부로 배출된다. 그 한편으로 상하동기구(21)에 의해서 주입틀(20)이 내려지며, 초조몰드(30)의 초조부(301)가 다시 주입틀(20)에 내포된다. 그리고 초조공정과 동일하게 해서 섬유적층체가 새롭게 초조된다.
건조성형공정이 종료하면, 유통관(403)으로부터의 흡인이 상기 컴프레셔에 의한 공기분사로 전환되며, 도 9에 나타낸 바와 같이, 상하동기구(402)에 의해서 암몰드(40)가 끌어 올려진다. 그리고 흡인펌프(412)에 의한 흡인이 정지된 후, 수몰드(41)측에 남은 섬유성형체(11)를 수몰드(41)로부터 떼어내고, 섬유성형체(11)의 제조를 완료한다. 또한 상하동기구(21)에 의해서 주입틀(20)이 끌어 올려지며, 초조공정을 끝낸 새로운 섬유적층체(10)는 그 후 가열공정으로 옮겨진다. 본 실시형태의 제조방법에서는 이와 같은 초조, 건조성형의 공정이 반복적으로 행해진다.
본 실시형태의 성형체의 두께는 용도에 따라서 설정된다. 성형체의 두께는 0.2~5mm가 바람직하고, 0.7~1.5mm가 보다 바람직하다. 두께가 이러한 범위이면, 상기 열팽창성입자의 팽창의 성형성에 미치는 영향을 억제하는데다, 상기 강도를 충분하게 확보할 수 있고, 주조(鑄造)시의 가스의 발생도 억제할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 섬유성형체의 제조방법에 의하면, 2개의 면의 교차부분에 형성되는 모서리부(103)의 정점이 첨예한 성형체를 제조할 수 있다.
또한 환상으로 돌출해 있는 플랜지부(101)의 일부에 볼록부 등을 설치해, 주탕 주입구나 캐스팅 시의 가스배출구를 적절하게 설치할 수 있다.
다음으로 본 발명의 다른 실시형태에 대해서 설명한다.
도 13~도 15는 본 발명의 섬유성형체의 제조방법을 실시하기 위한 제조장치의 제2실시형태를 모식적으로 나타낸 것이다. 이들의 도에 있어서, 부호 1'은 제조장치를 나타내고 있다. 또한 상기 제1실시형태의 제조장치와 공통하는 부분에 대해서 동일의 부호를 붙이고, 그 설명은 생략한다.
도 13에 나타내는 바와 같이, 제조장치(1')는 플랜지부(111)를 가지는 반통상의 섬유성형체(11')(도 12 참조)를 제조하는 것이며, 원료가 되는 섬유 슬러리를 공급하는 원료공급수단(2)과, 원료공급수단(2)에서 공급되는 섬유 슬러리로부터 습윤상태의 섬유적층체(섬유성형중간체)를 초조하는 초조수단(3)과, 초조된 섬유적층체를 건조성형하는 건조성형수단(4)을 구비하고 있다.
도 14에 나타내는 바와 같이, 초조수단(3)의 초조몰드(30')의 초조부(300)는 섬유적층체의 플랜지부의 상면부에 대응하는 기면부(306)에서, 섬유적층체의 주벽부에 대응하는 볼록면부(307)의 융기부분에 홈(308)이 설치되고 있다. 이 홈(308)에 의해서 후술하는 바와 같이, 초조되는 섬유적층체(10')(도 19 및 도 20(a) 참조)에는 플랜지부(101)와 주벽부(102)와의 교점에 형성되는 모서리부(103)의 근방에 육후부(104')가 형성된다. 홈(308)의 폭은 섬유가 밀집해 적층되게끔 1mm~10mm가 적당하고, 나아가 3mm~6mm가 바람직하다. 또한 홈(308)의 깊이에 관해서는 섬유적층체를 수몰드(41)에 피복시켰을 때, 형상이 크게 어긋나지 않도록 1mm~10mm가 적당하며, 특히 3mm~5mm가 바람직하다.
도 13에 나타내는 바와 같이, 건조성형수단(4)은 암몰드(40) 및 수몰드(41)를 구비하고 있다. 암몰드(40) 및 수몰드(41)가 서로 접합되었을 때, 이들의 몰드 사이에는 성형하는 섬유성형체의 외형형상에 대응한 공극(clearance)이 형성된다. 암몰드(40)는 얻어지는 섬유성형체(11)의 외형형상에 대응한 오목상의 성형부(400)를 가지고 있다. 암몰드(40)는 상기 성형부(400)를 가열하는 히터(가열수단)(401)를 구비하고 있다. 암몰드(40)는 상하동수단(402)에 의해서 상하동한다. 암몰 드(40)에는 성형부(400)에 있어서 개구하는 기액유통로(도시하지 않음)가 내부에 설치되어 있다. 이 기액유통로에는 흡인펌프 및 컴프레셔(모두 도시하지 않음)로 통하는 유통관(403)이 접속되어 있다. 유통관(403)에는 밸브(404)가 배설되어 있다. 수몰드(41)는 얻어지는 섬유성형체(11)의 내면형상에 대응한 볼록상의 성형부(410)를 가지고 있다. 성형부(410)의 표면은 불소수지에 의해 표면이 코팅되어 있다. 수몰드(41)의 성형부(410)에는 그 표면에 있어서 개구하는 기액유통로(도시하지 않음)가 내부에 설치되어 있고, 이 기액유통로에는 흡인펌프(412)로 통하는 배출관(413)이 접속되어 있다. 배출관(413)에는 밸브(414)가 배설되어 있다. 도에는 나타내고 있지 않지만, 성형부(410)의 내부에는 성형부(410)를 가열하는 히터(가열수단)가 배치되어 있다.
제조장치(1')는 상기 초조몰드(30') 및 수몰드(41)를 가이드(50)를 따라서 소정 위치로 이동시키는 수단(도시하지 않음)을 구비하고 있다. 또한 제조장치(1')는 상기 각 수단과 접속되어 이들 각 수단을 후술하는 바와 같이 순서에 따라서 작동시키는 시퀀서를 구비한 제어수단(도시하지 않음)을 구비하고 있다.
다음으로 본 발명의 섬유성형체의 제조방법의 바람직한 실시형태를, 상기 제조장치(1')를 사용한 섬유성형체의 제조방법에 기초해, 도 12, 및 도 15~도 20을 참조하면서 설명한다. 또한 이들의 도 중, 부호 10'은 섬유적층체, 11'은 섬유성형체를 나타내고 있다.
섬유적층체의 초조공정에서는 도 15에 나타낸 바와 같이, 상하동기구(21)에 의해서 주입틀(20)이 내려지며, 밸브(23)가 열리고, 슬러리공급관(22)을 통해서 원 료 슬러리가 주입틀(20) 내로 공급된다. 원료 슬러리의 공급량이 소정량에 달하면, 밸브(23)가 닫혀 슬러리의 공급이 정지된다. 그리고 밸브(304)가 열리고, 기액유통로(301) 및 배출관(303)을 통해서 흡인펌프(302)에 의해서 슬러리의 액체분이 흡인됨과 동시에, 고형분이 초조네트(305)의 표면에 퇴적되어 습윤상태의 섬유적층체(10')가 형성된다. 섬유적층체(10') 중의 액체 함유량은 섬유성형체(10')의 핸드링성, 섬유적층체(10')가 암몰드(40)와 수몰드(41)에 끼워져 프레스될 때의 섬유의 유동에 의한 섬유적층체(10')의 변형(프레스에 의해 어느 정도는 변형하는 편이 좋음)을 고려하면, 섬유성형체(10') 중의 고형분 100질량부에 대해서 액체분을 50~200질량부로 하는 것이 바람직하고, 70~100질량부로 하는 것이 보다 바람직하다. 상기 액체 함유량은 흡인펌프(302)를 통한 액체성분의 흡인에 의해 조정되며, 소정의 액체 함유율이 되었을 때에 흡인이 정지된다.
섬유적층체(10)의 초조가 종료하면, 도 16에 나타낸 바와 같이, 상하동기구(21)에 의해서 주입틀(20)이 끌어 올려지며, 상기 이동수단에 의해서 초조몰드(30')가 가이드(50)를 따라서 암몰드(40)의 하방으로 옮겨진다.
이와 같이 해서 초조된 섬유적층체(10')는 도 19 및 도 20(a)에 나타낸 바와 같이, 플랜지부(101)에 있어서의, 당해 플랜지부(101)와 주벽부(102)와의 교점(2개의 면의 교차부분)에 형성되는 모서리부(103)의 연부에 육후부(104')가 형성된다. 육후부(104')의 두께 및 형상은 초지형의 홈(308)에 의해서 지배되지만, 폭으로서는 3mm~6mm, 두께로서는 3mm~5mm가 바람직하고, 동일한 용적과 설치장소를 가지면 그 형상은 자유롭게 설정할 수 있다.
다음으로, 암몰드(40)가 상하동기구(402)에 의해서 내려지며, 초조몰드(30')와 접합된다. 그리고 암몰드(40)에 있어서의 유통관(403)을 통해서 섬유적층체(10')가 성형면(400)측에 흡착된 후, 상하동기구(402)에 의해서 암몰드(40)가 끌어 올려지며, 초조몰드(30)로부터 암몰드(40)로 섬유적층체(10')가 전달된다. 암몰드(40)는 그 후 수몰드(41)와의 건조성형 위치로 옮겨진다.
다음으로 도 17에 나타낸 바와 같이, 암몰드(40)가 상하동기구(402)에 의해서 내려지며, 소정 온도로 가열된 수몰드(41)에 접합되어 이들의 암수몰드의 사이에서 섬유적층체(10')가 프레스 성형되어, 건조한 섬유성형체가 얻어진다. 프레스 성형에 의해서, 섬유성형체(11)에 있어서의 플랜지부(111)와 주벽부(112)와의 교점에 형성되는 모서리부(113)의 정점이 첨예하게 된다(도 20(b)). 또한 암몰드(40)와 수몰드(41)가 접합되었을 경우에는 상기 육후부(104')를 수납하는 공극은 형성되지 않게끔 해 둔다. 즉 최종적으로 성형되는 섬유성형체의 형상(육후부분은 가지지 않음)에 따른 공극이 형성되게끔 해 둔다. 첨예한 모서리부의 정점이 다른 물체와 접촉했을 경우에는 첨예한 때문에 정점이 손상하기 쉬우므로 손상을 방지하기 위해서는 모서리부의 정점의 밀도는 0.8g/cm3이상인 것이 바람직하다.
암몰드(40)와 수몰드(41)의 온도(금형온도)는 제조하는 섬유성형체에 따라서 적절하게 설정되지만, 섬유적층체(10')의 누름방지 등을 고려하면, 100~250℃가 바람직하고, 120~200℃가 보다 바람직하다. 암몰드(40)와 수몰드(41)에 의한 프레스 성형의 압력은 육후부를 확실하게 눌러 뭉개는 것 등을 고려하면, 0.2MPa~10MPa이 바람직하고, 0.5MPa~5MPa이 보다 바람직하다. 단 프레스 성형의 압력은 섬유성형체를 구성하는 재료의 종류, 강도 등에서 크게 변화하는 것도 있을 수 있다.
건조성형 시는 밸브(414)가 열려 있으며, 섬유적층체(10')의 수분은 상기 기액유통로 및 배출관(413)을 통해서 흡인펌프(412)에 의해서 흡인되어 외부로 배출된다. 그 한편으로 상하동기구(21)에 의해서 주입틀(20)이 내려지며, 초조몰드(30')의 초조부(300)가 다시 주입틀(20)에 내포된다. 그리고 상기 초조공정과 동일하게 해서 섬유적층체가 새롭게 초조된다.
건조성형공정이 종료하면, 통로관(403)에서의 흡인이 상기 컴프레셔에 의한 공기분사로 전환되며, 도 18에 나타낸 바와 같이, 상하동기구(402)에 의해서 암몰드(40)가 끌어 올려진다. 그리고 흡인펌프(412)에 의한 흡인이 정지된 후, 수몰드(41)측에 남은 섬유성형체(11')를 수몰드(41)로부터 떼어내고, 섬유성형체(11')의 제조를 완료한다. 또한 상하동기구(41)에 의해서 주입틀(20)이 끌어 올려지며, 초조공정을 끝낸 새로운 섬유적층체는 그 후 가열공정으로 옮겨진다. 본 실시형태의 제조방법으로서는 이와 같은 초조, 건조성형의 공정이 반복적으로 행해진다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 섬유성형체의 제조방법에 의하면, 2개의 면의 교차부분에 형성되는 모서리부의 정점이 첨예한 성형체를 제조할 수 있다.
이와 같이 해서 제조된 섬유성형체(11')는 도 12(a)에 나타내는 바와 같이, 플랜지부(111)끼리를 대향시켜서 접합시킨 경우에, 도 12(b)에 나타내는 바와 같이, 서로의 모서리부(113)의 정점이 첨예하므로 예를 들면 상기 섬유성형체를 2개 접합시켜서 주물제조용 주형(鑄型)으로 하고, 그 캐비티 내에 용탕을 공급해서 주물을 제조할 경우, 도 12(b)에서 명백한 바와 같이, 당해 모서리부끼리의 접합부분에는 실질적으로 틈새가 형성되지 않기 때문에 얻어지는 주물에 플래시가 생기지 않는다.
본 발명은 상기 실시형태에 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 취지를 이탈하지 않는 범위에 있어서 적절히 변경할 수 있다.
본 발명에서는 특히 2개의 면부의 교점에 형성되는 모서리부의 정점을 첨예하게 하기 위한 방법으로 적합하다. 그 이유는 도 2에 나타내는 바와 같이 초조몰드에 홈을 설치해 두면 육후부를 별도 형성할 필요가 없기 때문이다. 즉 초조시에 그 홈에 의해서 육후부를 형성할 수 있기 때문이다. 또한 본 발명은 2개의 면부의 교점에 형성되지 않는 모서리부의 정점을 첨예하게 할 수도 있다. 이 경우에는 습식초조법에 의해서 모서리부(103')를 가지는 섬유적층체(10')를 초조 후(도 21(a) 참조), 상기 모서리부(103')의 근방에 수분을 포함하는 섬유의 집합체(104')를 손으로 다듬어서 육후부를 형성하고(도 21(b) 참조), 이하, 상술의 방법에 의해서 상기 섬유적층체를 프레스 성형해 모서리부(113')의 정점이 첨예한 섬유형성체(11')를 얻을 수 있다.
원료 슬러리에는 상기 각 실시형태에 있어서의 원료 슬러리 이외에, 제조하는 섬유성형체에 적합하도록 조제된 것이 사용된다. 원료 슬러리로는 종래부터 습식초조법에 사용되고 있는 공지의 슬러리를 사용할 수 있다.
또한 상기 각 실시형태에서는 초조, 탈몰드에 의해서 육후부를 형성한 섬유 적층체(섬유성형중간체)를, 그대로 건조성형수단으로 프레스 성형하였지만, 육후부를 형성한 섬유적층체를 프레스 성형하지 않고 일단 건조시켜 저장해, 다시 프레스 성형하는 것도 가능하다. 이 경우에도 전술한 바와 같이 바람직한 습윤상태로 하는 것이 바람직하다.
또한 상기 제1 실시형태에서는 수형으로서 건조성형수단의 암몰드(건조몰드)를 사용하였지만, 단순히 전달을 행하는 몰드를 사용해, 당해 몰드로 전달을 할 때에 상기 암몰드와 동일하게 해서 육후부를 형성해도 좋다.
또한 상기 제1실시형태에서는 암몰드의 흡인계통을 1계통으로 하였지만, 섬유적층체의 플랜지부의 외연부를 흡인하는 흡인계통을 다른 부분의 흡인계통과 따로따로 배치하고, 상기 플랜지부의 외연부의 흡인력을 높게 해서 흡인할 수도 있다.
또한 상기 제1실시형태에서는 플랜지부의 외연부를 초조몰드로부터 이간시키는 수단으로서 기액유통로를 통한 흡인에 의해서 행하였지만, 플라스틱 성형몰드에 통상 사용되는 스트리퍼플레이트(stripper plate)나 돌출핀(ejection pin) 등의 기구에 의해서 이간시킬 수 있다.
또한 도 22에 나타내는 수몰드(41)와 같이 분할된 몰드부품(41a~41c 등)의 조합형으로 하고, 각각의 몰드부품의 모서리부를 기계가공에 의해서 첨예하게 함으로써 수몰드의 모서리부 A부(성형부(410)의 융기부분)도 첨예하게 할 수 있다. 이것에 의해 섬유성형체의 모서리부의 곡률반경을 실질적으로 0mm로 하는 것이 가능하다. 또한 수몰드(41)를 분할된 몰드부품의 조합몰드로 하지 않아도 기계가공에 의해 모서리부 A부를 첨예하게 할 수 있고, 섬유성형체의 모서리부의 곡률반경을 0.5mm이하로 할 수 있다.
또한 섬유재료를 포함하는 섬유적층체를 초조한 후, 상기 섬유적층체를 프레스 성형해 다른 섬유성형체와의 접합면에 모서리부를 가지는 섬유성형체를 제조하는 방법 등 이외에, 섬유재료를 포함하는 섬유적층체를 초조한 후, 상기 섬유적층체를 프레스 성형해 다른 부재와의 접합면에 이어지는 모서리부를 가지는 섬유성형체를 제조하는 방법 등도 채용할 수 있다. 여기서 다른 부재라 함은 폴리에틸렌 등의 열가소성수지를 별도 성형한 것 등이다.
실시예
이하 실시예에 의해 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다.
<실시예 1>
유기섬유(신문고지) 4, 무기섬유(카본섬유) 4, 무기분체(흑연분말) 76, 열경화성수지(페놀수지) 12, 열팽창성입자 4의 비율(각 수치는 질량부)로 배합한 원료를 물로 분산시켜, 고형분농도 3질량% 정도의 슬러리를 조제하였다. 이 슬러리를 사용해 섬유적층체의 플랜지부의 상면부에 대응하는 기면부가 접합면에서 낮은 위치에 설치되어 오목부가 형성되어 있는 초조몰드(상기 초조몰드의 형상은 도 2에 나타낸 형상과 대략 동일)로 섬유적층체를 초조하고(상기 섬유적층체의 육후는 1mm~3mm), 암몰드(수형)를 조합시켜 섬유적층체를 탈몰드해 플랜지부의 기부가 굴곡되어 형성된 섬유적층체를 작성하고, 더욱 성형면에 불소수지(예를 들면 Teflon(등록상표)) 코트를 처리한 건조몰드로 건조시켜 섬유성형체를 제작하였다. 건조시의 압력은 3.8MPa, 건조몰드의 온도는 200℃이였다.
<비교예 1>
실시예 1과 동일하게 원료 슬러리를 사용해 오목부를 설치하고 있지 않은 초조몰드로 섬유적층체를 초조해, 실시예에 준해서 건조시켜서 섬유성형체를 제작하였다.
<결과>
섬유성형체의 모서리부 정점의 R(곡률반경)를 측정하면 실시예의 섬유성형체에서는 R는 0.1~0.2mm정도(또한 그 부분의 밀도는 0.8~1.0g/cm3)이며 첨예하였다. 또한 섬유성형체를 2개 조합시켜서 캐비티를 형성하고, 조합된 섬유성형체를 모래에 매몰시켜 상기 캐비티에 용탕을 집어넣어 주조(鑄造)를 행하였다. 그 결과, 실시예의 섬유성형체의 조합에서는 전체 접합면에서의 플래시가 1mm이하의 양품이 제작되었지만, 비교예에서는 접합면에 대응하는 수개소에 2mm~10mm정도의 플래시가 발생해 불량품이 되었다.
<실시예 2>
펄프(신문고지) 24, 무기섬유(카본섬유) 8, 무기분체(흑요석분) 48, 유기바인더(페놀수지) 16의 비율(각 수치는 질량부)로 배합한 원료를 물로 분산시켜, 고형분농도 3질량% 정도의 슬러리를 조제하였다. 이 슬러리를 사용해 섬유적층체의 모서리부에 대응하는 부분의 근방에 폭 6mm, 깊이 3mm의 홈을 설치한 초조몰드(상기 초조몰드의 형상은 도 14에 나타낸 형상과 대략 동일)로 섬유적층체를 초조하 고(상기 섬유적층체의 육후는 1mm~3mm), 나아가 성형면에 불소수지(예를 들어 Teflon(등록상표)) 코트를 처리한 건조몰드로 건조시켜서 섬유성형체를 제작하였다. 건조시의 압력은 3.8MPa, 건조몰드의 온도는 150℃이였다.
<비교예 2>
실시예 2과 동일하게 원료 슬러리를 사용해 홈을 설치하지 않은 초조몰드로 섬유적층체를 초조하고, 실시예 2에 준해서 건조시켜서 섬유성형체를 제작하였다.
<결과>
섬유성형체의 모서리부 정점의 R(곡률반경)를 측정하면 실시예 2의 섬유성형체에서는 R는 0.1~0.2mm정도(또한 그 부분의 밀도는 0.8~1.0g/cm3)이며 첨예하였다. 또한 섬유성형체를 2개 조합시켜 캐비티를 형성하고, 조합된 섬유성형체를 모래에 매몰시켜 상기 캐비티에 용탕을 집어넣어 주조를 행하였다. 그 결과 실시예 2의 섬유적층체의 조합에서는 전체 조합면에서의 플래시가 1mm이하의 양품이 제작되었지만, 비교예 2에서는 조합면에 대응하는 수개소에 2mm~10mm정도의 플래시가 발생해 불량품이 되었다.
본 발명의 섬유성형체의 제조방법 및 섬유성형중간체에 의하면 접합면이 가지는 모서리부의 정점이 첨예하게 된 섬유성형체를 제조할 수 있다. 또한 본 발명의 초조몰드 및 제조장치에 의하면, 상기 본 발명의 제조방법을 호적하게 실시할 수 있다. 또한 본 발명의 섬유성형체는 상기 섬유성형체의 2개의 면의 교차부분에 형성되는 모서리부의 정점이 첨예하다.
본 발명의 섬유성형체의 제조방법은 섬유성형체를 주형으로서 사용할 경우의 상기 섬유성형체의 제조에 특히 호적하며, 그것 이외에도 모서리부의 정점이 첨예한 용기, 도구, 부품 등의 각종의 섬유성형체의 제조에 적용할 수도 있다.

Claims (17)

  1. 섬유재료를 포함하는 섬유적층체를 초조(抄造)한 후, 상기 섬유적층체를 프레스 성형해 다른 섬유성형체와의 접합면에 모서리부를 가지는 섬유성형체를 제조하는 방법으로서,
    상기 섬유적층체에 있어서의 상기 모서리부 또는 그 근방에 육후부(tick-walled part)를 설치해, 상기 육후부를 상기 프레스 성형하는 것을 특징으로 하는 섬유성형체의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 섬유적층체가, 상기 섬유재료를 포함하는 슬러리로부터 초조에 의해서 얻어지는 습윤상태의 섬유적층체이며, 상기 모서리부가 2개의 면의 교차부분에 형성된 것임을 특징으로 하는 섬유성형체의 제조방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 프레스 성형에 사용하는 성형몰드를 가열하는 것을 특징으로 하는 섬유성형체의 제조방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 성형몰드의 성형면을 불소수지로 피복해 두는 것을 특징으로 하는 섬유성형체의 제조방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 섬유적층체를 부분적으로 굴곡시켜서 상기 육후부를 형성하는 것을 특징으로 하는 섬유성형체의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 섬유적층체를 그 초조몰드로부터 탈몰드할 때에, 상기 섬유적층체에 있어서의 상기 접합면에 대응하는 돌출부분의 외연부를 상기 초조몰드로부터 이간시켜서 상기 돌출부분의 기부(basal part)를 굴곡시키는 것을 특징으로 하는 섬유성형체의 제조방법.
  7. 섬유재료를 포함하는 섬유적층체를 초조한 후, 상기 섬유적층체를 프레스 성형해 다른 부재와의 접합면에 이어지는 모서리부를 가지는 섬유성형체를 제조하는 방법으로서,
    상기 섬유적층체에 있어서의 상기 모서리부 또는 그 근방에 육후부를 설치해, 상기 육후부를 상기 프레스 성형하는 것을 특징으로 하는 섬유성형체의 제조방법.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재의 섬유성형체의 제조방법에 사용하는 초조몰드로서, 섬유적층체의 2개의 면의 교차부에 상기 육후부를 형성하기 위한 것을 특징으로 하는 초조몰드.
  9. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재의 섬유성형체의 제조방법에 사용하는 초조몰드로서, 섬유적층체가 초조되는 초조부에 상기 육후부를 형성하기 위해 서, 기면부가 접합부보다 낮은 위치에 설치되어 오목부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 초조몰드.
  10. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재의 섬유성형체의 제조방법에 사용하는 초조몰드로서, 섬유적층체가 초조되는 초조부에 상기 육후부를 형성하기 위한 홈이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 초조몰드.
  11. 제6항에 기재의 섬유성형체의 제조방법에 사용하는 장치로서,
    상기 섬유적층체의 초조몰드와, 상기 초조몰드로부터 상기 섬유적층체를 받는 수형(受型)을 구비하고,
    상기 초조몰드 또는 상기 수형에 상기 돌출부분의 기부를 굴곡시켜서 상기 육후부를 형성하는 육후부형성수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 섬유성형체의 제조장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 육후부형성수단이, 상기 초조몰드와 상기 수형을 조합시켰을 때에, 상기 돌출부분의 상기 외연부를 상기 초조몰드로부터 이간시키는 이간수단, 및 상기 초조몰드와 상기 수형과의 사이에 배치되어 상기 기부의 굴곡공간을 형성하는 공간형성부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 섬유성형체의 제조장치.
  13. 다른 섬유성형체 또는 다른 부재와의 접합면에 이어지는 모서리부를 가지는 섬유성형체의 제조방법에 사용하기 위한 섬유성형중간체로서,
    섬유재료를 포함하는 슬러리로부터 초조된 습윤상태의 섬유적층체로 이루어지며,
    상기 모서리부에 대응하는 상기 섬유적층체의 모서리부 또는 그 근방에, 상기 섬유적층체가 부분적으로 굴곡된 육후부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 섬유성형중간체.
  14. 섬유재료를 포함하는 섬유적층체를 초조한 후, 상기 섬유적층체를 프레스 성형해 얻어지는 섬유성형체로서, 상기 섬유성형체의 2개의 면의 교차부분에 형성되는 모서리부의 정점이 첨예한 것을 특징으로 하는 섬유성형체.
  15. 제14항에 있어서, 상기 모서리부의 곡률반경이 1mm이하인 것을 특징으로 하는 섬유성형체.
  16. 복수의 섬유성형체를 합체시켜서 캐비티를 형성하는 섬유성형체로서, 접합면이 가지는 모서리부의 정점이 첨예한 것을 특징으로 하는 섬유성형체.
  17. 제16항에 있어서, 상기 접합면이 가지는 모서리부의 곡률반경이 1mm이하인 것을 특징으로 하는 섬유성형체.
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