KR20070019657A - Development of thermoplastic composites using wet use chopped strand wucs - Google Patents

Development of thermoplastic composites using wet use chopped strand wucs Download PDF

Info

Publication number
KR20070019657A
KR20070019657A KR1020067007314A KR20067007314A KR20070019657A KR 20070019657 A KR20070019657 A KR 20070019657A KR 1020067007314 A KR1020067007314 A KR 1020067007314A KR 20067007314 A KR20067007314 A KR 20067007314A KR 20070019657 A KR20070019657 A KR 20070019657A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fibers
sheet
reinforcing fibers
wet
resin
Prior art date
Application number
KR1020067007314A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
에나뮐 하크
미샤엘 얀데르
Original Assignee
오웬스 코닝
오웬스 코닝 콤포지트 에스.피.알.엘.
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 오웬스 코닝, 오웬스 코닝 콤포지트 에스.피.알.엘. filed Critical 오웬스 코닝
Priority to KR1020067007314A priority Critical patent/KR20070019657A/en
Publication of KR20070019657A publication Critical patent/KR20070019657A/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/04Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
    • C08J5/06Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material using pretreated fibrous materials
    • C08J5/08Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material using pretreated fibrous materials glass fibres
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/02Fibres or whiskers
    • C08K7/04Fibres or whiskers inorganic
    • C08K7/14Glass
    • DTEXTILES; PAPER
    • D04BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04HMAKING 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
    • D04H1/00Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40Non-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
    • D04H1/42Non-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
    • D04H1/4209Inorganic fibres
    • D04H1/4218Glass fibres
    • DTEXTILES; PAPER
    • D04BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04HMAKING 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
    • D04H1/00Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40Non-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
    • D04H1/42Non-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
    • D04H1/4282Addition polymers
    • D04H1/4291Olefin series
    • DTEXTILES; PAPER
    • D04BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04HMAKING 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
    • D04H1/00Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40Non-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
    • D04H1/42Non-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
    • D04H1/4382Stretched reticular film fibres; Composite fibres; Mixed fibres; Ultrafine fibres; Fibres for artificial leather
    • D04H1/43835Mixed fibres, e.g. at least two chemically different fibres or fibre blends
    • DTEXTILES; PAPER
    • D04BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04HMAKING 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
    • D04H1/00Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40Non-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
    • D04H1/44Non-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 the fleeces or layers being consolidated by mechanical means, e.g. by rolling
    • D04H1/46Non-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 the fleeces or layers being consolidated by mechanical means, e.g. by rolling by needling or like operations to cause entanglement of fibres
    • D04H1/48Non-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 the fleeces or layers being consolidated by mechanical means, e.g. by rolling by needling or like operations to cause entanglement of fibres in combination with at least one other method of consolidation
    • DTEXTILES; PAPER
    • D04BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04HMAKING 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
    • D04H1/00Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/70Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres
    • D04H1/72Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres the fibres being randomly arranged
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29KINDEXING 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
    • B29K2023/00Use of polyalkenes or derivatives thereof as moulding material
    • B29K2023/04Polymers of ethylene
    • B29K2023/08Copolymers of ethylene
    • B29K2023/083EVA, i.e. ethylene vinyl acetate copolymer
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29KINDEXING 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
    • B29K2023/00Use of polyalkenes or derivatives thereof as moulding material
    • B29K2023/10Polymers of propylene
    • B29K2023/12PP, i.e. polypropylene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2300/00Characterised by the use of unspecified polymers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Nonwoven Fabrics (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)

Abstract

습식 촙드 스트랜드 유리를 사용하는 열가소성 복합물 (295) 을 형성하는 방법이 제공된다. 습식 촙드 스트랜드 유리 섬유 같은 습식 강화 섬유가 제 1 개섬기 (210), 합축기 (220) 및 선택적으로 제 2 개섬기 (330) 를 차례로 통과하여 개섬된다. 개섬된 강화 섬유는 수지 (240) 와 섞이고 제 1 시트 성형기 (270) 로 보내진다. 상기 수지는 바람직하게는 폴리프로필렌 수지이다. 선택적인 제 2 시트 성형기가 높은 구조적 완성도를 갖는 최종 복합물을 형성하기 위해서 사용될 수 있다. 이 결과로 나온 시트는 선택적으로 기계적 특성을 강화시키기 위해서 바늘 펠팅 장치 (280) 를 통과할 수 있다. 그 후 상기 시트는 열 결합기 (290) 를 통과되어 강화 유리 섬유와 수지를 열적으로 결합된다. 열 결합기를 나온 복합 제품은 그 후 복합 물품을 제조하는 몰딩 방법에 강화재로 사용될 수 있다.A method for forming a thermoplastic composite 295 using wet chopped strand glass is provided. Wet reinforcing fibers, such as wet chopped strand glass fibers, are subsequently opened through the first carding machine 210, the condenser 220, and optionally the second carding machine 330. The opened reinforcing fibers are mixed with the resin 240 and sent to the first sheet former 270. The resin is preferably a polypropylene resin. An optional second sheet former may be used to form the final composite with high structural completeness. The resulting sheet can optionally pass through the needle felting device 280 to enhance the mechanical properties. The sheet is then passed through a thermal bonder 290 to thermally bond the reinforced glass fibers and the resin. The composite product out of the thermal bonder can then be used as a reinforcement in the molding process for making the composite article.

Description

습식 촙드 스트랜드를 이용한 열가소성 복합물의 형성{DEVELOPMENT OF THERMOPLASTIC COMPOSITES USING WET USE CHOPPED STRAND (WUCS)}DEVELOPMENT OF THERMOPLASTIC COMPOSITES USING WET USE CHOPPED STRAND (WUCS)}

본 발명은 일반적으로 열가소성 복합물을 제조하는 방법과 관한 것으로, 더 자세하게는 습식 촙드 스트랜드 유리 섬유를 이용한 열가소성 복합물을 형성하기 위한 건식법과 관련이 있다.FIELD OF THE INVENTION The present invention generally relates to methods of making thermoplastic composites and, more particularly, to dry methods for forming thermoplastic composites using wet chopped strand glass fibers.

일반적으로 유리 섬유는 용유 유리를 부싱 혹은 오리피스 판을 통하여 필라멘트로 뽑아내고, 윤활제, 연결제 (coupling agent) 및 필름 형성용 결합 수지를 포함하는 사이징 조성물을 필라멘트에 가해서 형성된다. 수성 사이징 조성물은 필라멘트간 마모로부터 섬유를 보호하며, 유리 섬유와 강화 목적으로 이 유리 섬유가 사용되는 매트릭스 사이의 융합도 잘되게 한다. 사이징 조성물이 추가된 후, 이 섬유는 하나 혹은 그 이상의 스트랜드로 모여, 패키지로 감기게 되거나, 젖은 상태에서 잘게 잘려서 모아질 수 있다. 모인 촙드 스트랜드는 건조된 후 경화되어 건식 촙드 스트랜드 유리 (DUCS) 로 되거나, 습식 촙드 스트랜드 유리 (WUCS) 의 젖은 상태에서 뭉쳐져질 수 있다. 이런 촙드 유리 섬유 스트랜드는 열가소성 물품에서 강화재로 보통 사용된다. 유리 섬유 강화 폴리머 복합물은 강화되지 않은 폴리머에 비하여 더 높은 기계적 특성을 갖는 것이 당해 분야에 잘 알려져 있다. 그래서 유리 섬유 강화 복합물을 사용하면 더 좋은 치수 안정성, 인장 강도 및 인장률, 굽힘 강도 및 굽힘률, 내충격성, 및 내크리프성을 얻을 수 있다.Generally, glass fibers are formed by drawing a molten glass into a filament through a bushing or orifice plate, and adding a sizing composition to the filament comprising a lubricant, a coupling agent, and a binder resin for film formation. The aqueous sizing composition protects the fibers from interfilament wear and also allows good fusing between the glass fibers and the matrix in which they are used for reinforcement purposes. After the sizing composition is added, the fibers can be gathered into one or more strands, wound into a package, or collected by chopping in wet conditions. The gathered chopped strands may be dried and then cured into dry chopped strand glass (DUCS) or aggregated in the wet state of wet chopped strand glass (WUCS). Such chopped glass fiber strands are commonly used as reinforcements in thermoplastic articles. It is well known in the art that glass fiber reinforced polymer composites have higher mechanical properties compared to unreinforced polymers. Thus, the use of glass fiber reinforced composites results in better dimensional stability, tensile strength and tensile rate, bending strength and bending rate, impact resistance, and creep resistance.

섬유 부직 강화재의 한 형태인 섬유 매트는 여러 종류의 플라스틱 복합물을 위한 강화재로서 최적이다. 촙드 유리 섬유로부터 유리 섬유를 생산하는 가장 일반적인 두 방법은 건식법과 습식법이다. 일반적으로 통상의 습식법에서 촙드 섬유는 계면활성제, 점성 수정제, 발포 억제제, 혹은 다른 화학 물질이 포함된 물 슬러리에 분산된다. 일단 촙드 유리 섬유가 슬러리에 들어가면, 슬러리는 교반되어 섬유는 분산되게 된다. 섬유를 포함하는 슬러리는 움직이는 스크린 위에 놓여지고 상당량의 물이 제거되어 웨브가 형성된다. 그 후 결합제가 가해지고 결과적으로 얻어진 매트는 건조되어 잔류 물이 제거되고 결합제가 경화된다. 형성된 부직 매트는 분산된 개별 유리 필라멘트의 결합체이다. 습식법은 보통 매우 균일한 섬유 분포가 요구될 때 사용된다.Fiber mats, a form of fiber nonwoven reinforcement, are optimal as reinforcements for many types of plastic composites. The two most common methods of producing glass fibers from chopped glass fibers are the dry method and the wet method. Generally, in conventional wet methods, the chopped fibers are dispersed in a water slurry containing surfactants, viscosity modifiers, foam inhibitors, or other chemicals. Once the chopped glass fibers enter the slurry, the slurry is stirred so that the fibers are dispersed. The slurry comprising the fibers is placed on a moving screen and a significant amount of water is removed to form a web. The binder is then added and the resulting mat is dried to remove residuals and the binder is cured. The nonwoven mat formed is a combination of dispersed individual glass filaments. Wet methods are usually used when very uniform fiber distribution is required.

통상의 건식법은 에어 레이드 (air-laid) 공정과 카딩 (carding) 공정같은 공정을 포함한다. 통상의 에어 레이드 공정에서는 건조된 촙드 유리 섬유가 공기로 송풍되어 컨베이어 또는 스크린에 보내지고, 결합되어 매트를 형성하게 된다. 예를 들어, 건식 촙드 섬유와 중합 섬유는 공기중에 날려지고 스크린 또는 다공 드럼 상에 느슨한 웨브로 집결되고, 그 후 결합되어 무작위 방향의 매트를 형성하게 된다. 통상의 카딩 방법에서는 가는 와이어 혹은 이 (teeth) 로 덮인 일련의 회전 드럼이 유리 섬유를 평행하게 빗질하여 웨브에 방향성을 부여하게 된다. 드럼의 정밀한 형상은 희망하는 매트의 중량과 섬유의 배향에 따라서 달라진다. 형성된 웨브는 대다수의 섬유가 웨브 진행 방향으로 정렬되도록 평행하게 놓이거나, 또는 섬유가 특정한 방향을 갖지 않고 무작위로 놓일 수 있다.Common dry methods include processes such as air-laid processes and carding processes. In a typical air laid process, the dried chopped glass fibers are blown with air and sent to a conveyor or screen, where they are combined to form a mat. For example, dry chopped fibers and polymerized fibers are blown in air and gathered into loose webs on a screen or porous drum and then combined to form a mat in a random direction. In conventional carding methods, a thin wire or a series of rotating drums covered with teeth comb the glass fibers in parallel to impart direction to the web. The precise shape of the drum depends on the weight of the desired mat and the orientation of the fibers. The webs formed can be placed in parallel so that the majority of the fibers are aligned in the direction of web travel, or the fibers can be placed randomly without having a particular direction.

건식법은 특히 다공성 매트의 제조 및 다양한 액체 또는 수지의 빠른 침투를 위해서 개방 구조가 매트에 요구되는 경우에 적합하다. 그러나 이런 통상의 건식법에서는 특히 통상의 습식법으로 형성된 매트에 비해서 표면 전체에 걸쳐 균일한 중량 분포를 갖지 못하는 매트가 얻어지는 경향이 있다. 건식법에서는 섬유가 잘게 잘리기 전에 일반적으로 별도의 단계에서 건조되고 뭉쳐지기 때문에 습식법에서 사용되는 섬유보다 건식 촙드 섬유의 가공비가 더 비쌀 수 있다.The dry method is particularly suitable when an open structure is required for the mat for the production of porous mats and for the rapid penetration of various liquids or resins. However, in such a conventional dry method, a mat which does not have a uniform weight distribution over the entire surface tends to be obtained, especially compared to a mat formed by a conventional wet method. In the dry process, the dry chopped fibers may be more expensive to process than the fibers used in the wet process because they are usually dried and aggregated in separate steps before the fibers are chopped.

복합 부품의 형성시에 강화를 하고자 할 때는 균일한 중량을 가지며 (습식법에서처럼), 다공성 개방 구조로 된 (건식법에서처럼) 섬유 매트를 형성하는 것이 바람직하다. 그래서 통상의 습식 및 건식법의 단점을 극복할 수 있는 강화 복합 부품의 생산에 사용될 수 있는, 실질적으로 균일한 중량 분포를 가지며, 다공성의 개방 구조를 가진 부직 매트를 저렴한 비용으로, 효율적으로 만들 수 있는 방법이 필요하다.It is desirable to form a fibrous mat having a uniform weight (as in the wet method) and having a porous open structure (as in the dry method) when reinforcing in forming the composite part. Thus, it is possible to make a non-porous mat with a substantially uniform weight distribution, which has a substantially uniform weight distribution, which can be used for the production of reinforced composite parts that can overcome the disadvantages of conventional wet and dry methods, at low cost and efficiently. I need a way.

본 발명의 목적은 습식 강화 섬유를 사용하는 열가소성 복합물은 형성하는 건식법을 제공하는 것이다. 바람직한 실시예에서 습식 강화 섬유는 습식 촙드 스트랜드 섬유이다. 일반적으로 습식 강화 섬유는 각 유리 섬유의 베일, 패키지, 혹은 다발 형상으로 덩어리져 있다. 제 1 단계에서 습식 강화 섬유와 수지 섬유는 개섬된다. 특히 습식 강화 섬유의 다발 혹은 덩어리는 다발을 적어도 부분적으로 개섬하고 습식 강화 섬유를 필라멘트화하는 제 1 개섬기에 공급된다. 그 후 상기 제 1 개섬기는 적어도 부분적으로 개섬된 습식 강화 섬유의 다발을 축합기에 공급하여 습식 강화 섬유로부터 물을 제거한다. 그 후 강화 섬유는 제 2 개섬기에 보내져 좀 더 필라멘트화되고 분리될 수 있다. 수지 섬유는 제 3 개섬기를 통과하면서 개섬된다. 바람직하게는 수지 섬유는 폴리프로필렌 섬유이다. 다른 실시예에서 수지는 박편, 입상체, 혹은 분말 형태일 수 있다. 다르게는 박편, 입상체, 혹은 분말 형태의 수지가 수지 섬유 외에 추가될 수 있다. 제 1, 제 2, 및 제 3 개섬기는 당해 분야에 잘 알려진 베일 개섬기 (bale opener) 일 수 있다.It is an object of the present invention to provide a dry process for forming thermoplastic composites using wet reinforcing fibers. In a preferred embodiment the wet reinforcing fibers are wet chopped strand fibers. Generally, wet reinforcing fibers are agglomerated into bales, packages, or bundles of individual glass fibers. In the first step, the wet reinforcing fibers and the resin fibers are opened. In particular, the bundles or agglomerates of the wet reinforcing fibers are fed to the first carding machine which at least partially opens the bundles and filaments the wet reinforcing fibers. The first carding machine then feeds the condenser at least partially opened wet reinforcing fibers to the condenser to remove water from the wet reinforcing fibers. The reinforcing fibers can then be sent to a second carder for further filamentation and separation. The resin fiber is opened while passing through the third carding machine. Preferably the resin fiber is a polypropylene fiber. In other embodiments, the resin may be in the form of flakes, granules, or powders. Alternatively, resin in the form of flakes, granules, or powder may be added in addition to the resin fibers. The first, second, and third openers may be bale openers well known in the art.

제 2 단계에서, 강화 섬유와 수지 섬유는 블로어 유닛으로 이동되어 혼합되게 된다. 이 블로어 유닛 안에서 강화 섬유와 수지 섬유는 기류 중에서 서로 혼합된다. 바람직하게는 기류 내 섬유의 약 20 ~ 60% 가 강화 섬유이고, 40 ~ 80% 는 수지 섬유이다.In the second step, the reinforcing fibers and the resin fibers are transferred to the blower unit to be mixed. In this blower unit, the reinforcing fibers and the resin fibers are mixed with each other in the air stream. Preferably about 20-60% of the fibers in the air stream are reinforcing fibers and 40-80% are resin fibers.

제 3 단계에서, 혼합된 강화 섬유와 수지 섬유는 블로어 유닛으로부터 제 1 시트 성형기로 이송되어 섬유가 시트로 성형된다. 본 발명의 몇몇 실시예에서 강화 섬유와 수지 섬유는 블로어 유닛으로부터 충전 박스 탑으로 보내지는대, 이 탑은 강화 섬유와 수지 섬유의 혼합물을 계량하여 제 1 시트 성형기로 보내게 된다. 충전 박스 탑은 강화 섬유와 수지 섬유의 혼합에 도움이 되는 배플 (baffle) 을 포함할 수 있다. 필요에 따라 시트는 제 2 시트 성형이게 보내질 수 있다. 제 2 시트 성형기로부터 배출된 시트로 형성된 복합 제품은 100 ~ 3000g/㎡ 의 중량 분포를 갖는다.In the third step, the mixed reinforcing fibers and the resin fibers are transferred from the blower unit to the first sheet molding machine to form the fibers into sheets. In some embodiments of the invention, the reinforcing fibers and resin fibers are sent from the blower unit to the filling box top, which towers the metered mixture of reinforcing fibers and resin fibers to the first sheet former. The fill box top may include a baffle to aid in mixing the reinforcing fibers with the resin fibers. If necessary, the sheet can be sent to form a second sheet. The composite product formed from the sheets discharged from the second sheet forming machine has a weight distribution of 100 to 3000 g / m 2.

선택적인 제 4 단계에서 제 1 시트 성형기 혹은 제 2 시트 성형기에서 배출된 시트는 강화 섬유와 수지 섬유를 얽히게 하기 위해서 시트의 섬유에 바늘을 찔러 넣는 바느질 방법을 거친다. 바느질 방법은 바늘 펠팅 장치에서 수행될 수 있다. In an optional fourth step, the sheet discharged from the first sheet molding machine or the second sheet molding machine is subjected to a sewing method in which a needle is inserted into the fibers of the sheet to entangle the reinforcing fibers with the resin fibers. The sewing method can be performed in a needle felting device.

시트를 성형한 후 혹은 선택적인 바느질 단계를 거친 후, 시트는 열 결합기를 통과하여 강화 섬유와 수지 섬유가 열적으로 결합하게 된다. 열 결합기는 당해 분야에 알려진 가열 및 결합법을 포함한다. 열 결합기의 온도는 약 100℃ ~ 250℃ 이며, 사용되는 특정 수지 섬유의 융점에 따라서 달라진다. 열 결합기를 나온 복합 제품 (예를 들면 결합 매트) 은 그 후에 열가소성 복합 물품을 만들기 위한 몰딩 공정에서 강화재로 사용될 수 있다.After forming the sheet or undergoing an optional stitching step, the sheet passes through a thermal bonder to thermally bond the reinforcing fibers with the resin fibers. Thermal bonders include heating and bonding methods known in the art. The temperature of the thermal bonder is about 100 ° C. to 250 ° C. and depends on the melting point of the specific resin fiber used. Composite articles (eg, bonding mats) from thermal bonders can then be used as reinforcements in the molding process for making thermoplastic composite articles.

본 발명의 또 다른 목적은 습식 강화 섬유로부터 형성되는 복합 제품을 형성하는 장치를 제공하는 것이다. 바람직하게는 각 유리 섬유의 베일, 페키지, 혹은 다발 형태로 뭉쳐진 습식 촙드 스트렌트 유리 섬유가 습식 강화 섬유이다. 이 장치는 습식 강화 섬유의 다발을 적어도 부분적으로 개섬하기 위한 제 1 개섬기 , 적어도 부분적으로 개섬된 상기 습식 강화 섬유의 다발을 받아서 그에서 물을 제거하여 탈수된 강화 섬유를 얻기 위한 축합기, 탈수된 강화 섬유와 수지를 받아서 그것을 혼합해 혼합물을 만드는 블로어 유닛, 상기 혼합물을 받아서 시트로 성형하는 제 1 시트 성형기 및 복합 제품을 형성하기 위해서 상기 강화 섬유와 상기 수지를 결합하는 열 결합기를 포함한다. 바람직한 실시예에서 이 장치는 적어도 부분적으로 개섬된 습식 강화 섬유 다발로부터 강화 섬유를 분리하기 위한 제 2 개섬기를 포함한다. 추가적으로, 상기 장치는 시트를 더 성형하는 제 2 시트 성형기, 제 1 시트 성형기에 강화 섬유와 수지의 혼합물을 공급하는 충전 박스 탑, 및/혹은 시트를 기계적으로 강화시키는 바늘 펠팅 장치를 포함할 수 있다.It is another object of the present invention to provide an apparatus for forming a composite article formed from wet reinforcing fibers. Preferably the wet chopped strained glass fibers agglomerated in the form of bales, packages, or bundles of each glass fiber are wet reinforced fibers. The apparatus comprises a first carding machine for at least partially opening the bundle of wet reinforcing fibers, a condenser for receiving the bundle of the wet reinforcing fibers at least partially opened and removing water therefrom to obtain dehydrated reinforcing fibers, dehydration And a blower unit for receiving the mixed reinforcing fibers and the resin and mixing them to form a mixture, a first sheet molding machine for receiving the mixture into a sheet and a thermal bonder for bonding the reinforcing fibers and the resin to form a composite product. In a preferred embodiment the device comprises a second carding machine for separating the reinforcing fibers from the at least partially opened wet reinforcing fiber bundles. Additionally, the apparatus may include a second sheet molding machine for further shaping the sheet, a filling box top for supplying a mixture of reinforcing fibers and resin to the first sheet molding machine, and / or a needle felting device for mechanically reinforcing the sheet. .

본 발명은 절연 시트 및/혹은 저중량 촙드 스트랜드 유리 매트를 형성하는 방법도 포함한다. 이런 방법에서는 어떤 수지 섬유도 사용되지 않는다. 예를 들면 습식 촙드 스트랜드 유리 섬유 같은 습식 강화 섬유가 제 1 개섬기, 축합기 및 선택적으로 제 3 개섬기를 차례로 통과하면서 개섬된다. 그 후 습식 강화 섬유는 블로어 유닛에 의해서 시트 성형기로 보내진다. 시트 성형기를 나온 시트는 작은 구조적 완성 (integrity) 을 갖는다. 결과적으로 시트는 기계적으로 강화되기 위해서 바늘 공정 장치 (needle processing apparatus) 로 보내질 수 있다. 결합 수지는 시트가 열 결합기를 통과하기 전에 추가된다. 결합 수지는 당해 분야에 지식을 가진 자가 아는 임의의 적절한 방식으로 추가된다. 예를 들면 섬유 매트 같은 결과적인 제품은 절연 제품으로 사용되거나 혹은 다른 종류의 폼 및 중합 기재와 함께 사용될 수 있다. The present invention also includes methods of forming insulating sheets and / or low weight chopped strand glass mats. No resin fibers are used in this way. Wet reinforcing fibers, such as, for example, wet chopped strand glass fibers, are opened while passing through the first carding machine, the condenser, and optionally the third carding machine. The wet reinforcing fibers are then sent to the sheet former by the blower unit. Sheets exiting the sheet forming machine have a small structural integrity. As a result, the sheet can be sent to a needle processing apparatus for mechanical reinforcement. The binder resin is added before the sheet passes through the thermal bonder. The binder resin is added in any suitable manner known to those skilled in the art. The resulting product, for example a fibrous mat, can be used as an insulating product or with other types of foams and polymeric substrates.

본 발명의 앞서 말한 것 및 다른 목적, 특징적 구성, 이점이 후술하는 상세한 설명을 첨부된 도면을 참고하여 고려하면 더 나타날 것이다. 도시 목적을 위한 도면은 쉽게 이해될 것이나 이는 본 발명을 제한하는 것으로 해석될 수 없다.The foregoing and other objects, features, and advantages of the present invention will become more apparent upon consideration of the following detailed description with reference to the accompanying drawings. The drawings for the purposes of illustration will be readily understood but they should not be construed as limiting the invention.

도 1 은 본 발명의 대표적인 건식법의 단계를 설명하는 흐름도이다.1 is a flow chart illustrating the steps of a representative dry method of the present invention.

도 2 는 본 발명의 대표적인 실시예 하나 이상을 따른 습식 촙드 스트랜드 유리 섬유를 이용한 에어-레이드 (air-laid) 방법의 개략도이다.2 is a schematic of an air-laid method using wet chopped strand glass fibers according to one or more exemplary embodiments of the present invention.

도 3 은 수지 섬유가 사용되지 않은 본 발명의 다른 실시예의 개략도이다.3 is a schematic view of another embodiment of the present invention in which no resin fibers are used.

도 4 는 통상의 건식법에 의해 형성된 복합물과 본 발명에 의해서 형성된 복합물의 음향적 특성을 그래프로 나타낸 것이다.4 is a graph showing the acoustic characteristics of the composite formed by the conventional dry method and the composite formed by the present invention.

다른 언급이 없다면, 여기서 쓰인 모든 기술적 과학적 용어는 본 발명이 속한 분야에서 보통의 지식을 가진 자가 이해하는 일반적인 의미를 가진다. 비록 본 발명의 실험과 실행에 여기에 기술된 방법과 물질과 동등 혹은 유사한 특정 방법과 물질이 사용되었지만, 바람직한 방법과 물질은 본 명세서에 기재된 것이다. 도면에 나타난 동일한 도면 부호는 동일한 요소를 표시하는 것이다. Unless otherwise stated, all technical and scientific terms used herein have the general meaning understood by those of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Although specific methods and materials equivalent or similar to the methods and materials described herein were used in the experiments and practices of the present invention, the preferred methods and materials are described herein. Like reference numerals in the drawings denote like elements.

본 발명은 건식법에서 예를 들면 습식 촙드 스트랜드 (wet use chopped strand (WUCS)) 와 같은 습식 강화 섬유를 사용하여 열가소성 복합물을 형성하는 방법에 관한 것이다. 도 1 에서 보이듯이, 본 방법에서는 강화 섬유와 수지 섬유를 개섬하고 (단계 10), 이 강화 섬유와 수지 섬유를 혼합하고 (단계 20), 이 강화 섬유와 수지 섬유를 시트로 성형하고 (단계 30), 시트에 구조적 완성 (integrity) 을 주기 위해서 시트를 선택적으로 바느질하며 (단계 40), 그리고 시트를 열 결합시킨다 (단계 50). 여기서 쓰인 "시트 (sheet)" 는 베일 (veil) 또는 매트 (mat) 를 포함하며, 용어 "시트", "베일", "매트" 는 상호 호환 가능하다.The present invention relates to a method for forming thermoplastic composites using wet reinforcing fibers such as, for example, wet use chopped strands (WUCS) in the dry process. As shown in Fig. 1, in the method, the reinforcing fibers and the resin fibers are opened (step 10), the reinforcing fibers and the resin fibers are mixed (step 20), and the reinforcing fibers and the resin fibers are molded into sheets (step 30). ), Selectively stitch the sheets (step 40), and thermally bond the sheets (step 50) to give the sheet structural integrity. As used herein, a "sheet" includes a veil or mat, and the terms "sheet", "veil", "mat" are interchangeable.

도 1 에서 도시된 단계 20 에서, 강화 섬유와 수지 섬유가 개섬된다. 적합한 강화섬유는 습식 촙드 스트랜드 (wet use chopped strand) 유리 섬유를 포함하나, 이에 제한되지는 않는다. A 형 유리 섬유, C 형 유리 섬유, E 형 유리 섬유, 및 S 형 유리 섬유 같은 다른 종류의 유리 섬유도 습식 촙드 스트랜드 유리 섬유로서 사용될 수 있다. 본 발명에서 사용된 것과 같은 습식 강화 섬유는 일반적으로 각 유리 섬유의 배일 (bale), 패키지, 혹은 다발의 형태로 뭉쳐진다. 여기서 쓰인 용어 "다발 (bundle)" 은 습식 강화 섬유가 임의의 형태로 뭉쳐져 있는 것을 말하며, 이는 당해 기술분야의 통상의 지식을 지닌 사람이라면 쉽게 이해하고 구분할 수 있을 것이다.In step 20 shown in FIG. 1, the reinforcing fibers and the resin fibers are opened. Suitable reinforcing fibers include, but are not limited to, wet use chopped strand glass fibers. Other kinds of glass fibers such as type A glass fiber, type C glass fiber, type E glass fiber, and type S glass fiber can also be used as the wet chopped strand glass fiber. Wet reinforcing fibers as used in the present invention are generally aggregated in the form of bales, packages, or bundles of each glass fiber. As used herein, the term “bundle” refers to the aggregation of wet reinforcing fibers in any form, which would be readily understood and distinguished by one of ordinary skill in the art.

바람직한 실시예에서, 강화 섬유는 습식 촙드 스트랜드 (WUCS) 유리 섬유이다. 강화 섬유로 사용되는 습식 촙드 스트랜드 유리 섬유는 당해 기술 분야에 알려진 통상의 방법으로 형성될 수 있다. 바람직하게는 습식 촙드 스트랜드 유리 섬유는 5 ~ 30 % 의 수분을 포함하며, 더 바람직하게는 5 ~ 15 % 의 수분을 포함한다. 이 촙드 스트랜드 유리 섬유는 바람직하게는 길이가 6 ~ 75 ㎜ 이고, 더 바람직하게는 18 ~ 50 ㎜ 이다. 추가적으로 이 유리 섬유의 직경은 11 ~ 25 ㎛ 이며, 바람직하게는 12 ~ 16 ㎛ 이다.In a preferred embodiment, the reinforcing fibers are wet chopped strand (WUCS) glass fibers. Wet chopped strand glass fibers used as reinforcing fibers can be formed by conventional methods known in the art. Preferably the wet chopped strand glass fibers contain 5-30% moisture, more preferably 5-15% moisture. This chopped strand glass fiber, Preferably it is 6-75 mm in length, More preferably, it is 18-50 mm. In addition, the diameter of this glass fiber is 11-25 micrometers, Preferably it is 12-16 micrometers.

본 발명의 방법에서 사용되는 수지 섬유의 종류는 특별한 제한이 없고, 폴리프로필렌 섬유, 폴리에스테르 테레프탈레이트 (PET) 섬유, 폴리비닐 아세테이트 (PVA) 섬유, 에틸렌 비닐 아세테이트/비닐 클로라이드 (EVA/VC) 섬유, 저 알킬 아크릴레이트 중합체 (lower alkyl acrylate polymer) 섬유, 아크릴로니트릴 중합체 (arcylonitrile polymer) 섬유, 부분 가수분해 폴리비닐 아세테이트 (partially hydrolyzed polyvinyl acetate) 섬유, 폴리비닐 알코올 (polyvinyl alcohol) 섬유, 폴리비닐 피롤리돈 (polyvinyl pyrrolidone) 섬유, 스티렌 아크릴레이트 (styrene acrylate) 섬유, 나일론 섬유, 셀룰로오스 (cellulosic) 섬유 (예를 들면, 면), 천연 섬유 (예를 들면, 사이잘 삼 (sisal), 주트 (jute), 케나프 (kenaf), 삼 (hemp)) 혹은 이들의 조합과 같은 합성 섬유를 포함한다. 바람직한 실시예에서, 수지 섬유는 폴리프로필렌 (polypropylene) 섬유이다. 바람직하게 수지 섬유의 길이는 6 ~ 75 ㎜ 이며, 더욱 바람직하게는 18 ~ 50 ㎜ 이다. 부가적으로 이 수지 섬유는 3 ~ 30 데니어 (단위 길이당 중량) 를 가지며, 바람직하게는 3 ~ 7 데니어를 가진다. 이 수지 섬유는 예를 들면, 아크릴 산 (acrylic acid) 혹은 말레에이트 산 (maleated acid) 같은 산으로 카르복실화하여 산기 (acidic group) 로 관능화되거나, 또는 언하이라이드기 (anhydride group) 혹은 비닐 아세테이트의 첨가로 관능화될 수 있다. 다른 실시예에서 상기 수지는 섬유 형태가 아닌 박편 (flake), 입상체 (granule) 혹은 분말 형태로 될 수 있다. 다르게는 박편, 입상체 및/혹은 분말 형태의 수지가 수지 섬유에 추가될 수 있다.The type of resin fiber used in the method of the present invention is not particularly limited, and polypropylene fiber, polyester terephthalate (PET) fiber, polyvinyl acetate (PVA) fiber, ethylene vinyl acetate / vinyl chloride (EVA / VC) fiber , Lower alkyl acrylate polymer fibers, acrylonitrile polymer fibers, partially hydrolyzed polyvinyl acetate fibers, polyvinyl alcohol fibers, polyvinyl p Lollidon (polyvinyl pyrrolidone) fiber, styrene acrylate fiber, nylon fiber, cellulosic fiber (e.g. cotton), natural fiber (e.g. sisal, jute) ), Kenaf, hemp) or combinations thereof. In a preferred embodiment, the resin fibers are polypropylene fibers. Preferably the length of resin fiber is 6-75 mm, More preferably, it is 18-50 mm. In addition, the resin fibers have 3 to 30 deniers (weight per unit length), and preferably 3 to 7 deniers. This resin fiber is functionalized with an acidic group by carboxylating with an acid such as, for example, acrylic acid or maleated acid, or an anhydride group or vinyl. It can be functionalized by the addition of acetate. In another embodiment, the resin may be in the form of flakes, granules or powders rather than fibers. Alternatively resin in the form of flakes, granules and / or powder may be added to the resin fibers.

이제부터 도 2 를 보면, 습식 강화 섬유 및 수지 섬유의 개섬 과정이 자세하게 나타나 있다. 비록 도 2 는 바람직한 습식 강화 섬유로 습식 촙드 스트랜드 (WUCS) 유리 섬유의 개섬을 나타내고 있지만, 당업자라면 알 수 있는 어떤 적합한 습식 강화 섬유도 도시된 방법에서 사용될 수 있다. 습식 촙드 스트랜드 유리 섬유를 개섬하기 위해서, 일반적으로 각 유리 섬유의 베일, 패키지, 혹은 다발 형 태로 된 WUCS 유리 섬유 (200) 는 제 1 개섬기 (210) 에 공급되고, 이 개섬기는 WUCS 유리섬유 일부를 적어도 부분적으로 개섬하고 필라멘트화 (예를 들면 개별화) 한다. 그 후 제 1 개섬기 (210) 는 WUCS 유리 섬유 (200) 를 축합기 (220) 에 공급하게 되며, 이 축합기에서 WUCS 유리섬유 (200) 중의 물이 제거된다. 대표적인 실시예에서, 유리수 (free water), 예컨대 유리 섬유 밖에 있는 물의 70% 이상이 제거된다. 그러나, 실질적으로 모든 물이 축합기 (220) 에서 제거되는 것이 바람직하다. 여기서 사용된 "실질적으로 모든 물" 이라는 표현은 모든 혹은 거의 모든 유리수가 제거된다는 것을 나타낸다.Referring now to Figure 2, the opening process of the wet reinforcing fibers and resin fibers is shown in detail. Although FIG. 2 shows the opening of the wet chopped strand (WUCS) glass fibers as the preferred wet reinforcing fibers, any suitable wet reinforcing fibers known to those skilled in the art can be used in the method shown. In order to open the wet chopped stranded glass fibers, the WUCS glass fibers 200, usually in the form of a bale, package, or bundle of each glass fiber, are supplied to the first carding machine 210, which is part of the WUCS glass fiber. At least partially open and filamentize (eg individualize). The first carding machine 210 then feeds the WUCS glass fibers 200 to the condenser 220, where the water in the WUCS glass fibers 200 is removed. In an exemplary embodiment, free water, such as at least 70% of the water outside the glass fibers, is removed. However, it is preferable that substantially all of the water is removed from the condenser 220. The expression "substantially all water" as used herein indicates that all or almost all free water is removed.

일단 WUCS 유리 섬유 (200) 가 축합기 (220) 를 통과하면, 이 유리 섬유는 제 2 개섬기 (230) 를 통과할 수 있다. 제 2 개섬기 (230) 는 WUCS 유리 섬유 (200) 를 더 필라멘트화하고 분리한다. Once the WUCS glass fiber 200 passes through the condenser 220, the glass fiber can pass through the second carding machine 230. The second carding machine 230 further filaments and separates the WUCS glass fibers 200.

수지 섬유 (240) 를 개섬하기 위해서 이 수지 섬유 (240) 는 제 3 개섬기 (250) 를 통과하게 되며, 이 개섬기에서 상기 수지 섬유 (240) 는 개섬되며 필라멘트화 된다. 수지가 박편 (flake), 입상체 (granule) 혹은 분말 형태인 다른 실시예에서, 제 3 개섬기 (250) 는 WUCS 유리 섬유 (200) 와 수지 섬유를 함께 혼합하기 위한 블로어 유닛 (260) 에 수지를 분산하는데 적합한 장치로 대체될 수 있다. 이러한 적합한 장치는 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이다. 박편, 입상체, 혹은 분말 형태의 수지가 수지 섬유 (240) 에 추가되는 실시예에서, 제 3 베일 개섬기 (250) 는 박편, 입상체, 혹은 분말 분산 장치로 대체되지 않는다. 다르게는 열 결합기 (290) 에서의 열결합 전에 수지 분말, 박편 혹은 입상체가 수 지 섬유 (240) 에 추가되거나 혹은 수지 섬유 대신에 도입될 수 있다.In order to open the resin fiber 240, the resin fiber 240 passes through the third carding machine 250, in which the resin fiber 240 is opened and filamentized. In another embodiment where the resin is in the form of flakes, granules or powders, the third carding machine 250 may be formed into a blower unit 260 for mixing the WUCS glass fibers 200 and the resin fibers together. It can be replaced by a device suitable for dispersing. Such suitable devices will be readily apparent to those skilled in the art. In embodiments in which resin in the form of flakes, granules, or powder is added to the resin fibers 240, the third bale threading machine 250 is not replaced with flakes, granules, or powder dispersion devices. Alternatively, resin powder, flakes or granules may be added to the resin fibers 240 or introduced in place of the resin fibers prior to thermal bonding in the thermal coupler 290.

촙드 로빙 (chopped roving), 건식 촙드 스트랜드 유리, A-, C-, E-, 혹은 S- 형 유리섬유, 천연섬유 (예를 들면, 사이잘 삼 (sisal), 주트 (jute), 케나프 (kenaf)), 아라미드 (aramid) 섬유, 금속 섬유, 세라믹 섬유, 광물 (mineral) 섬유, 탄소 섬유, 흑연 섬유, 중합체 (polymer) 섬유, 혹은 이들의 조합 같은 다른 종류의 섬유도 최종 복합물의 원하는 조성에 따라서 추가적인 개섬기 (도시되지 않음) 에 의해서 개섬되고 필라멘트화 될 수 있다. 이 섬유는 수지 섬유 (240) 와 관련하여 아래에서 설명하는 바와 같이 블로어 유닛 (260) 내의 기류에 추가되어 WUCS 유리 섬유 (200) 와 섞일 수 있다. 이런 섬유가 추가되면, 바람직하게는 기류 내 섬유의 10 ~ 30 % 가 이런 추가 섬유로 구성된다.Chopped roving, dry chopped strand glass, A-, C-, E-, or S-type fiberglass, natural fiber (e.g., sisal, jute, kenaf ( kenaf)), other types of fibers such as aramid fibers, metal fibers, ceramic fibers, mineral fibers, carbon fibers, graphite fibers, polymer fibers, or combinations thereof. It can thus be opened and filamented by an additional carding machine (not shown). This fiber may be added to the air stream in the blower unit 260 and mixed with the WUCS glass fiber 200 as described below in connection with the resin fiber 240. If such fibers are added, preferably 10-30% of the fibers in the air stream are composed of these additional fibers.

제 1, 제 2, 및 제 3 개섬기 (210, 230, 250) 는 바람직하게는 베일 개섬기이나 습식 강화 섬유 다발을 개섬하는데 적합한 다른 종류의 개섬기일 수도 있다. 개섬기의 구성은 개섬될 섬유의 종류 및 물리적 특성에 의해서 결정된다. 본 발명에서의 사용에 적합한 개섬기는 중량 측정 장치가 있는 혹은 없는 통상적인 표준형 베일 개섬기가 될 수 있다. 이 베일 개섬기는 다양한 미세 개섬 요소를 장착하고 있으며 또한 하나 이상의 리커-인 드럼 (licker-in drum) 혹은 톱니형 드럼 (saw tooth drum) 을 선택적으로 포함할 수 있다. 이 베일 개섬기에는 이송 롤러 (feeding roller) 혹은 이송 롤러와 노즈 바 (nose bar) 의 조합이 장착될 수 있다. 축합기 (220) 로서는 공기 건조기, 오븐, 롤러, 흡입 펌프, 가열 드럼 건조기, 적외선 가열 장치, 고온 공기 블로어 및 마이크로파 방사 장치 같은 당해 분야에 알려진 어떤 건조 혹은 물제거 장치라도 사용될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The first, second, and third carding machines 210, 230, 250 may preferably be veil carding machines or other types of carding machines suitable for opening wet reinforcing fiber bundles. The composition of the carding machine is determined by the type and physical properties of the fiber to be opened. Openers suitable for use in the present invention may be conventional standard bale openers with or without a weighing device. The bale threader is equipped with a variety of fine threading elements and may also optionally include one or more liker-in drums or saw tooth drums. The bale drawer can be equipped with a feeding roller or a combination of a feeding roller and a nose bar. As the condenser 220, any drying or water removing device known in the art may be used, such as, but not limited to, an air dryer, an oven, a roller, a suction pump, a heating drum dryer, an infrared heating device, a hot air blower, and a microwave radiating device. Do not.

WUCS 유리 섬유 (200) 및 수지 섬유 (240) 가 개섬되고 필라멘트화 된 후에, 블로어 유닛 (260) 에 이송되어 기류 내에서 서로 혼합된다(도 1 의 단계 20). 바람직하게는 기류 내 섬유의 약 20 ~ 60% 가 강화 섬유 (예를 들면 WUCS 유리 섬유), 40 ~ 80 % 는 수지 섬유이다. 기류 내에 존재하는 강화섬유는 40 ~ 60 % 인 것이 바람직하다.After the WUCS glass fibers 200 and the resin fibers 240 are opened and filamentized, they are transferred to the blower unit 260 and mixed with each other in the air stream (step 20 of FIG. 1). Preferably about 20-60% of the fibers in the air stream are reinforcing fibers (eg WUCS glass fibers) and 40-80% are resin fibers. The reinforcing fibers present in the air stream are preferably 40 to 60%.

혼합된 WUCS 유리 섬유 (200) 와 수지 섬유 (240) 는 이후 블로어 유닛 (260) 으로부터 기류에 의해서 제 1 시트 성형기 (270) 로 보내지며 여기서 섬유가 시트로 성형된다 (도 1 의 단계 30). 본 발명의 대표적인 실시예에서 개섬된 WUCS 유리 섬유 (200) 와 수지 섬유 (240) 는 블로어 유닛 (260) 으로부터 충전 박스 탑 (265) 으로 보내져, 여기서 WUCS 유리 섬유 (200) 와 수지 섬유 (240) 는 예컨대 전자 중량 측정 장치에 의해 양이 계량된 후에 제 1 시트 성형기 (270) 에 보내진다. 이 충전 박스 탑 (265) 은 제 1 시트 성형기 (270) 안에 위치되거나 제 1 시트 성형기 (270) 외부에 위치될 수도 있다. 부가적으로 이 충전 박스 탑 (265) 은 제 1 시트 성형기 (270) 에 들어가기 전에 WUCS 유리 섬유 (200) 와 수지 섬유 (240) 를 좀 더 혼합하기 위한 배플을 포함할 수 있다.The mixed WUCS glass fibers 200 and resin fibers 240 are then sent from the blower unit 260 to the first sheet former 270 by air flow where the fibers are molded into sheets (step 30 in FIG. 1). In the exemplary embodiment of the present invention, the opened WUCS glass fibers 200 and resin fibers 240 are sent from the blower unit 260 to the filling box top 265, where the WUCS glass fibers 200 and resin fibers 240 are provided. Is sent to the first sheet former 270 after the amount has been metered, for example, by an electronic weighing device. This filling box top 265 may be located within the first sheet former 270 or may be located outside the first sheet former 270. Additionally, the filling box top 265 may include a baffle for further mixing the WUCS glass fibers 200 and the resin fibers 240 before entering the first sheet former 270.

다른 실시예에서, (도시되지 않음), 혼합된 WUCS 유리 섬유 (200) 와 수지 섬유 (240) 는 제 1 시트 성형기 (270) 에 들어가기에 앞서 카딩 (carding) 공정에서처럼 섬유를 평행하게 정렬하기 위한 이 (tooth) 혹은 가는 와이어로 덮인 드럼 혹은 일련의 드럼들 위로 송풍 된다.In another embodiment (not shown), the mixed WUCS glass fibers 200 and resin fibers 240 may be used to align the fibers in parallel as in a carding process prior to entering the first sheet former 270. It is blown over a tooth or thin wired drum or a series of drums.

바람직한 실시예에서, 제 1 시트 성형기 (270) 에 의해서 형성된 시트는 제 2 시트 성형기 (275) 에 전달 된다. 제 2 시트 성형기 (275) 에서 시트는 WUCS 유리 섬유 (200) 와 수지 섬유 (240) 분포가 실질적으로 균일하게 된다. 추가적으로 제 2 시트 성형기 (275) 는 최종 복합 제품 (295) 에 높은 구조적 완성도를 부여한다. 특히, 형성된 복합 제품 (295) 은 100 ~ 3000 g/㎡ 의 중량 분포, 바람직하게는 600 ~ 2000 g/㎡ 의 중량 분포를 가질 수 있다.In a preferred embodiment, the sheet formed by the first sheet former 270 is transferred to the second sheet former 275. In the second sheet molding machine 275, the sheet becomes substantially uniform in WUCS glass fiber 200 and resin fiber 240 distribution. Additionally, the second sheet molding machine 275 imparts a high structural completeness to the final composite product 295. In particular, the formed composite product 295 may have a weight distribution of 100 to 3000 g / m 2, preferably of 600 to 2000 g / m 2.

제 1 시트 성형기 (270) 및 제 2 시트 성형기 (275) 는 2 ~ 4 개의 체 드럼 (sieve drum) 을 가지는 리커-인 드럼을 적어도 하나 포함한다. 사용되는 강화 섬유에 따라, 제 1 시트 성형기 (270) 및 제 2 시트 성형기 (275) 에는 축합기, 분배 컨베이어, 분말 살포기 및 칩 살포기 중 하나 이상이 장착될 수 있다. 충전 박스 탑 안으로 더 많은 섬유가 공급되도록 하고 또한, 충전 박스 탑을 통과하는 공기량을 증가시키고자 할 때는 일반적으로 축합기와 분배 컨베이어를 가진 시트 성형기가 사용된다. 개섬된 섬유의 횡방향 분포를 개선시키기 위해서, 분배 컨베이어는 시트의 방향을 가로지르며 움질일 수 있다. 그 결과, 개섬된 섬유는 압력 없이 혹은 조금의 압력으로 축합기로부터 충전 박스 탑으로 이송된다.The first sheet former 270 and the second sheet former 275 include at least one liquor-in drum having two to four sieve drums. Depending on the reinforcing fibers used, the first sheet molding machine 270 and the second sheet molding machine 275 may be equipped with one or more of a condenser, a dispensing conveyor, a powder duster and a chip duster. Sheet molding machines with condensers and distribution conveyors are generally used to allow more fiber to be fed into the filling box tower and to increase the amount of air passing through the filling box tower. In order to improve the transverse distribution of the opened fibers, the dispensing conveyor can move across the direction of the sheet. As a result, the opened fibers are conveyed from the condenser to the filling box tower without pressure or with slight pressure.

제 1 시트 성형기 (270) 와 제 2 시트 성형기 (275) 를 빠져나가는 시트는 약한 구조적 완성도를 갖는다. 따라서, WUCS 유리 섬유 (200) 와 수지 섬유 (240) 를 서로 얽히게 하기 위해 시트의 섬유에 바늘을 찔러넣는 바느질 방법을 거칠 수도 있다 (도 1 의 단계 40). 바느질 방법은 바늘 펠팅 장치 (280) 에서 실행된다. 바늘 펠팅 장치 (280) 는 웨브 공급 기구, 바늘판이 있는 바늘 빔 (beam), 기계 폭/m 당 약 500 ~ 약 7500 개의 가시형 펠팅 바늘, 제거 판, 베드 판, 및 인상 (take-up) 기구를 포함한다. 가시형 펠팅 바늘은 반복적으로 시트에 찔러 넣었다 뺏다하여 WUCS 유리 섬유 (200) 와 수지 섬유 (240) 를 기계적으로 서로 얽히게 할 수 있다. 본 발명 방법에 사용되는 특별한 강화 섬유와 수지 섬유에 사용하기 위한 최상의 바늘 선택은 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.The sheet exiting the first sheet molding machine 270 and the second sheet molding machine 275 has a weak structural completion. Therefore, in order to entangle the WUCS glass fiber 200 and the resin fiber 240, a stitching method of inserting a needle into the fiber of the sheet may be passed (step 40 of FIG. 1). The stitching method is executed in the needle felting device 280. Needle felting device 280 includes web feed mechanism, needle beam with needle plate, about 500 to about 7500 visible felt needles per machine width / m, removal plate, bed plate, and take-up mechanism It includes. The visible felt needle can be repeatedly inserted into and taken out of the sheet to mechanically entangle the WUCS glass fibers 200 and the resin fibers 240 with each other. The best needle selection for use in the special reinforcing and resin fibers used in the method of the present invention will be readily apparent to those skilled in the art.

시트 성형 단계 (30) 혹은 선택적 바느질 단계 (40) 를 거친 후에 시트는 열 결합기 (290) 를 통과하면서 WUCS 유리 섬유 (200) 와 수지 섬유 (240) 가 열적으로 결합된다. 열 결합시에 가열에 의해 강화 섬유 (예를 들면 WUCS 유리 섬유 (200)) 와 결합을 형성하는데 수지 섬유의 열가소성 특성이 사용된다. 상기 열 결합기 (290) 는 당해 분야에 알려진 오븐 결합, 강제 공기를 사용하는 오븐 결합, 적외선 가열, 열간 캘린더링 (hot calendering), 벨트 캘린더링 (belt calendering), 초음파 결합, 마이크로파 가열, 가열 드럼 (heated drum) 등 어떤 가열 및 결합법이라도 사용할 수 있다. 선택적으로, 이런 가열 및 결합법 중 2가지 이상을 함께 사용하여 시트 내의 WUCS 유리 섬유 (200) 와 수지 섬유 (240) 를 결합시킬 수 있다. 이 열 결합기 (290) 의 온도는 사용되는 특정 수지 섬유의 융점에 따라서 약 100℃ ~ 약 250℃ 이다.After the sheet forming step 30 or the optional stitching step 40, the sheet is thermally bonded to the WUCS glass fiber 200 and the resin fiber 240 while passing through the thermal bonder 290. The thermoplastic properties of the resin fibers are used to form bonds with reinforcing fibers (eg, WUCS glass fibers 200) by heating upon thermal bonding. The thermal coupler 290 includes oven bonding, oven bonding using forced air, infrared heating, hot calendering, belt calendering, ultrasonic bonding, microwave heating, heating drums known in the art. Any heating and bonding method can be used, such as a heated drum. Optionally, two or more of these heating and bonding methods may be used together to bond the WUCS glass fibers 200 and the resin fibers 240 in the sheet. The temperature of this thermal bonder 290 is about 100 ° C to about 250 ° C, depending on the melting point of the particular resin fiber used.

비록 수지 섬유의 열가소성 특성이 강화 섬유 (예를 들면, WUCS 유리 섬유 (200)) 와 수지 섬유 (예를 들면, 수지 섬유 (240)) 의 결합에 사용될 수 있지만, 섬유를 결합하는 단일성분 결합 섬유 (single component binding fiber), 이성분 결합 섬유 (bicomponent binding fiber), 및/혹은 분말 중합체 (powdered polymer) 가 WUCS 유리 섬유 (200) 와 수지 섬유 (240) 를 더 결합시키기 위해서 시트에 추가될 수 있다. 이런 섬유의 대표적인 예에는 폴리에스테르 섬유 (polyester fiber), 폴리에틸렌 섬유 (polyethylene fiber), 폴리프로필렌-폴리에틸렌 섬유 (polypropylene-polyethylene fiber) 가 포함된다. 이런 결합제는 WUCS 유리 섬유 (200) 와 수지 섬유 (240) 가 블로어 유닛 (260) 에서 처음 결합될 때 추가될 수 있다. 만일 결합제가 분말 혹은 박편 형상이라면, 시트가 열 결합기 (290) 에 들어가기 전에 그 시트에 추가될 수도 있다. 시트에 결합제를 추가하는 적합한 방법의 예로 시트에 결합제를 분사하는 방법과 결합제를 시트에 코팅 혹은 주입하는 방법이 있다. 결합제를 포함한 시트가 열 결합기 (290) 를 통과할 때, 결합제는 WUCS 유리 섬유 (200) 와 수지 섬유 (240) 를 더욱 결합시킨다.Although the thermoplastic properties of the resin fibers can be used to join the reinforcing fibers (eg, WUCS glass fibers 200) and the resin fibers (eg, resin fibers 240), the monocomponent bonded fibers that bind the fibers. (single component binding fiber), bicomponent binding fiber, and / or powdered polymer may be added to the sheet to further bond the WUCS glass fiber 200 and the resin fiber 240. . Representative examples of such fibers include polyester fibers, polyethylene fibers, and polypropylene-polyethylene fibers. Such a binder may be added when the WUCS glass fiber 200 and the resin fiber 240 are first joined in the blower unit 260. If the binder is in powder or flake form, the sheet may be added to the sheet before entering the thermal bonder 290. Examples of suitable methods for adding the binder to the sheet include spraying the binder onto the sheet and coating or injecting the binder onto the sheet. As the sheet comprising the binder passes through the thermal bonder 290, the binder further binds the WUCS glass fibers 200 and the resin fibers 240.

제 1 시트 성형기 (270) 혹은 제 2 시트 성형기 (275) 를 통과한 후의 시트의 강도를 증가시키는 데 사용될 수 있는 다른 방법은 화학적 결합이다. 화학적 결합에서 결합제가 시트 혹은 웨브 (web) 에 제공되어 강화 섬유와 수지 섬유를 결합시킨다. 액체 결합제, 분말 접착제, 폼 (foam) 및 어떤 경우에는 유기 용매가 화학적 결합제로서 사용될 수 있다. 화학적 결합제의 적합한 예로는 아크릴레이트 중합체 (acrylate polymer) 및 공중합체 (copolymer), 스티렌-부타디엔 공중합체 (styrene-butadiene copolymer), 비닐 아세테이트 에틸렌 공중합체 (vinyl acetate ehtylene copolymer) 및 이들의 조합이 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 예를 들어, 폴리비닐 아세테이트 (PVA), 에틸렌 비닐 아세테이트/비닐 클로라이드 (EVA/VC), 저알킬 아크릴레이트 중합체 (lower alkyl acrylate polymer), 스티렌-부타디엔 고무 (styrene-butadiene rubber), 아크릴로니트릴 중합체 (acrylonitrile polymer), 폴리우레탄 (polyurethane), 에폭시 수지, 폴리비닐 클로라이드, 폴리비닐리덴 클로라이드 (polyvinylidene chloride), 다른 모노머를 갖는 비닐리덴 클로라이드의 공중합체, 부분적으로 가수분해된 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐 알콜, 폴리비닐 피롤리돈 (polyvinyl pyrrolidone), 폴리에스테르 수지, 및 스티렌 아크릴레이트가 결합제로 사용될 수 있다. 이 화학적 결합제는 시트에 주입, 코팅 혹은 분사되어 사용될 수 있다. 비록 화학적 결합의 개시에 필요한 온도는 강화 섬유와 수지 섬유를 열적으로 결합시키기 위해 필요한 온도보다 일반적으로 낮으나, 화학적 결합 방법은 열 결합방법만큼 바람직하지는 않은데, 이는 추가적인 시트 건조와 남은 결합제를 제거하는 것이 필요하기 때문이다.Another method that can be used to increase the strength of the sheet after passing through the first sheet former 270 or the second sheet former 275 is chemical bonding. In chemical bonding, a binder is provided on the sheet or web to bond the reinforcing fibers with the resin fibers. Liquid binders, powder adhesives, foams and in some cases organic solvents may be used as chemical binders. Suitable examples of chemical binders include acrylate polymers and copolymers, styrene-butadiene copolymers, vinyl acetate ethylene copolymers, and combinations thereof, It is not limited to this. For example, polyvinyl acetate (PVA), ethylene vinyl acetate / vinyl chloride (EVA / VC), lower alkyl acrylate polymer, styrene-butadiene rubber, acrylonitrile polymer (acrylonitrile polymer), polyurethane, epoxy resin, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, copolymer of vinylidene chloride with other monomers, partially hydrolyzed polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol , Polyvinyl pyrrolidone, polyester resins, and styrene acrylate can be used as the binder. This chemical binder may be used by injection, coating or spraying on the sheet. Although the temperature required for initiation of chemical bonding is generally lower than the temperature required to thermally bond the reinforcing fibers with the resin fibers, the chemical bonding method is not as desirable as the thermal bonding method, which eliminates additional sheet drying and remaining binder. Because it is necessary.

열 결합기 (290) 를 빠져나온 복합 제품 (295) (예를 들면 결합 매트) 은 복합 물품을 생산하기 위한 몰딩 방법에서 실질적으로 강화재로 사용될 수 있다. 예를 들어, 복합 제품 (295) 은 자동차의 반 구조 (semi-structural) 및 음향 부품의 몰딩, 예를 들면 등받이를 만드는 것 같은 가구 산업, 큐비클 파티션 (cubicle partition) 을 만드는 곳에 사용될 수 있으며, 산업용 및 건설용 차량을 위한 부품같은 다른 산업용 용도로 사용될 수도 있다. 형성된 복합 제품 (295) 은 향상된 강경도 및 음향적 특성을 갖기 위해서 재가열로 팽창될 수 있다 (예를 들면 로프트(loft)). 추가적으로 복합 제품 (295) 은 스크림 (scrim) 및 필름에 사용 되기 위해서 통상의 닙 롤링 (nip rolling) (도시되지 않음) 혹은 라미네이트 가공으로 (laminating) 더 처리될 수 있다. 그 후 전단 슬리팅 (shear slitting) (도시되지 않음) 을 통해 자동차의 헤드라이너 또는 트림 패널, 물건 선반, 차양, 계기판 구조물 및 문 내장재 같은 내부 부품으로 몰드될 수 있는 최종 제품이 얻어진다.The composite product 295 (eg, bonding mat) exiting the thermal bonder 290 can be used as a substantially reinforcement in the molding method for producing the composite article. For example, composite product 295 may be used for molding semi-structural and acoustic components of automobiles, for example in the furniture industry, such as for making backrests, for making cubicle partitions, and for industrial applications. And other industrial uses, such as parts for construction vehicles. The formed composite product 295 can be expanded by reheating (eg, loft) to have improved hardness and acoustic properties. Additionally, the composite product 295 may be further processed by conventional nip rolling (not shown) or laminating to be used in scrims and films. Shear slitting (not shown) then results in a final product that can be molded into interior parts such as headliners or trim panels of automobiles, object shelves, sunshades, instrument panel structures, and door interiors.

열 결합기 (290) 를 나오는 복합 제품 (295) 의 가공은 인라인 (in-line), 즉 연속적인 방식 혹은 개별적 단계로 행해질 수 있다. 바람직한 가공은 인라인 방식이다. 추가로 특수 필름, 스크림 및/혹은 직물의 추가 같은 어떤 부가 방법도 본 발명의 범위 내에 속한다고 할 것이다.The processing of the composite product 295 exiting the thermal coupler 290 can be done in-line, ie in a continuous manner or in individual steps. Preferred processing is inline. In addition, any additional method, such as the addition of special films, scrims and / or fabrics, will be within the scope of the present invention.

이제 도 3 을 참조하면, 본 발명의 방법의 다른 실시예를 나타내고 있다. 이 다른 실시예에서는 어떤 수지 섬유도 사용되지 않는다. 특히 습식 촙드 스트랜드 유리 섬유 같은 습식 강화 섬유 (300) 가 일반적으로 개별 유리 섬유의 베일, 페키지 혹은 다발 형태로 제 1 개섬기 (210) , 축합기 (220) 및 선택적으로 제 2 개섬기 (도 3에는 도시되지 않음) 를 차례로 통과하여 개섬된다. 그런 다음 이 습식 강화 섬유 (300) 는 블로어 유닛 (260) 에 의해서 제 1 시트 성형기 (270)에 보내진다. 다르게는 습식 강화 섬유 (300) 는 제 1 시트 성형기 (270) 에 들어가기 전에 충전 박스 탑 (265) 으로 운반될 수 있다. 이 충전 박스 탑 (265) 은 강화 섬유 (300) 의 양을 계량하여 제 1 시트 성형기 (270) 에 공급한다. 전술한 바람직한 실시예에서처럼, 시트는 제 2 시트 성형기 (도 3에는 도시되지 않음) 및/혹은 기계적 강화를 위한 바늘 펠팅 장치 (280) 에 선택적으로 보내질 수 있다. 시트가 열 결합기 (290) 를 통과하기 전에 결합 수지 (350) 가 추가될 수 있다. 이 결합 수지 (350) 는 예를 들면, 붓고 추출하는 방식 혹은 시트에 결합 수지 (350) 를 분사하는 방식같은 적절한 방식에 의해서 추가될 수 있다. 습식 강화 섬유 (300) 를 결합할 수 있으면 어떤 결합 수지도 사용될 수 있다. 적절한 예는 단일 및 이성분계 섬유 혹은 분말을 포함한다. 결합제의 양은 원하는 매트의 종류에 따라서 달라질 수 있다. 그 후 시트는 열 결합기 (290) 를 통과하여 결합 수지 (350) 가 경화되고, 강화 섬유 (300) 에 구조적 완성도가 부여된다. 다르게는, 암모늄 클로라이드, p-톨루엔, 술폰 산 (sulfonic acid), 황산 알루미늄, 인산 암모늄, 혹은 질산 아연과 같은 촉매가 경화속도 및 경화된 결합 수지의 질을 향상시키기 위해서 사용될 수 있다. 예를 들면 섬유 매트 같은 결과적인 제품 (395) 은 절연재로 사용되거나 혹은 다른 종류의 폼 (foam) 과 중합 기재 (polymeric substrate) 와 함께 사용될 수 있다.Referring now to FIG. 3, another embodiment of the method of the present invention is shown. No resin fibers are used in this other embodiment. Wet reinforcement fibers 300, in particular wet chopped strand glass fibers, are generally provided in the form of veils, packages or bundles of individual glass fibers such as the first carding machine 210, the condenser 220 and optionally a second carding machine (FIG. 3). Are not shown) in turn. This wet reinforcing fiber 300 is then sent to the first sheet former 270 by the blower unit 260. Alternatively, the wet reinforcing fibers 300 may be conveyed to the fill box top 265 before entering the first sheet former 270. The filling box top 265 measures the amount of the reinforcing fibers 300 and supplies them to the first sheet forming machine 270. As in the preferred embodiment described above, the sheet may optionally be sent to a second sheet former (not shown in FIG. 3) and / or to a needle felting device 280 for mechanical reinforcement. The binder resin 350 may be added before the sheet passes through the thermal bonder 290. The binder resin 350 may be added by any suitable method, for example, by pouring and extracting or spraying the binder resin 350 onto the sheet. Any bonding resin can be used as long as the wet reinforcing fiber 300 can be bonded. Suitable examples include single and bicomponent fibers or powders. The amount of binder may vary depending on the type of mat desired. The sheet then passes through a thermal bonder 290 to cure the binder resin 350 and impart structural integrity to the reinforcing fibers 300. Alternatively, catalysts such as ammonium chloride, p-toluene, sulfonic acid, aluminum sulfate, ammonium phosphate, or zinc nitrate may be used to improve the rate of cure and the quality of the cured binder resin. The resulting product 395, such as, for example, a fiber mat, can be used as an insulating material or with other types of foams and polymeric substrates.

본 발명의 방법은 통상의 건식법과 습식법보다 많은 이점이 있다. 특히 본 발명의 방법은 매트 및 형성된 복합 제품 모두에서 강화 섬유 및 수지 섬유의 분포가 실질적으로 균일하게 한다. "강화 섬유 및 수지 섬유의 분포가 실질적으로 균일함" 은 수지 섬유와 강화 섬유의 균일한 분포 혹은 거의 균일한 분포를 뜻한다. 추가적으로 본 발명에서 습식 촙드 스트랜드 유리 섬유를 사용함으로써 특히 건식 촙드 스트랜드 유리 섬유를 사용하는 통상의 건식법보다 비용이 적게 든다. 또한, 본 발명의 방법은 다른 종류의 강화 섬유 및/혹은 수지 섬유를 추가하여 수많은 원하는 복합 특성을 얻을 수 있다. 강화 섬유의 결합 화학물질은 개별 종류의 수지 섬유의 특성에 맞도록 쉽게 변경할 수 있다. 따라서, 본 발명의 방법에 따를 때, 다양한 종류의 매트와 복합 제품이 형성될 수 있다.The method of the present invention has many advantages over conventional dry and wet methods. In particular, the process of the present invention results in a substantially uniform distribution of the reinforcing fibers and the resin fibers in both the mat and the formed composite product. "Substantially uniform distribution of reinforcing fibers and resin fibers" means a uniform or almost uniform distribution of resin fibers and reinforcing fibers. In addition, the use of wet chopped strand glass fibers in the present invention is less expensive, in particular, than conventional dry methods using dry chopped strand glass fibers. In addition, the process of the present invention may add other kinds of reinforcing fibers and / or resin fibers to obtain a number of desired composite properties. The binding chemicals of the reinforcing fibers can be easily modified to suit the properties of the individual types of resin fibers. Thus, according to the method of the present invention, various kinds of mats and composite products can be formed.

또한 형성된 복합 제품은 통상의 습식법에 의해 생산된 제품과 비교해서 향상된 강경도 (stiffness) 및 음향적 특성을 갖기 위해서 재가열되어 확장될 수 있다 (예를 들면 로프트(loft)). 예를 들어, 통상의 습식법에 의해서 형성된 55%WUCS를 포함한 800GSM 제품은 약 5㎜의 높이까지 로프트 될 수 있는데, 본 발명의 방법에 의해서 생산된 55%WUCS를 포함한 제품은 약 9㎜의 높이까지 로프트 될 수 있다. 이런 로프팅은 본 발명의 방법으로 형성된 복합물이 더 좋은 흡음성을 갖게 한다.The formed composite product can also be reheated and expanded to have improved stiffness and acoustical properties as compared to products produced by conventional wet methods (eg loft). For example, an 800GSM product containing 55% WUCS formed by a conventional wet method may be lofted to a height of about 5mm, while a product containing 55% WUCS produced by the method of the present invention may be raised to a height of about 9mm. Can be lofted. This lofting allows the composite formed by the method of the present invention to have better sound absorption.

본 발명의 설명과 함께, 설명을 목적으로 이하 제공되는 실시예를 참고하여서 본 발명을 더 잘 이해할 수 있을 것이나, 이하의 설명은 본 발명을 제한하는 것은 아니다. With the description of the present invention, the present invention may be better understood with reference to the examples provided below for purposes of explanation, but the following description does not limit the invention.

Yes

복합 제품은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서 생산된 것이다. 특히 습식 촙드 스트랜드 유리 섬유를 제 1 베일 개섬기, 축합기, 제 2 베일 개섬기에 순차적으로 통과시켜서 건조 및 개별화하였다. 폴리프로필렌 섬유는 제 3 베일 개섬기에 의해서 개섬되고, 개섬된 폴리프로필렌 섬유는 WUCS 섬유에 추가되어 시트 성형기로 보내진다. 그 후 시트는 140 ℃ ~ 200℃ 의 열 결합 오븐을 통과하여 복합 제품이 형성된다. 형성된 복합물은 약 55% 의 WUCS 유리 섬유와 45%의 폴리프로필렌 섬유를 포함한다. 또한, 습식 촙드 스트랜드 유리 섬유와 폴 리프로필렌 섬유를 사용하는 통상의 습식법으로 복합 제품을 성형한다. 본 발명의 방법에 의해 형성된 복합물처럼, 종래의 방법으로 형성된 복합 제품은 약 55% 의 WUCS 유리 섬유와 45%의 폴리프로필렌 섬유를 포함한다.Composite products are produced according to preferred embodiments of the present invention. In particular, the wet chopped strand glass fibers were sequentially passed through a first bale carding machine, a condenser, and a second bale carding machine to dry and individualize. The polypropylene fibers are opened by a third bale carding machine, and the opened polypropylene fibers are added to the WUCS fibers and sent to a sheet molding machine. The sheet is then passed through a thermal bonding oven at 140 ° C. to 200 ° C. to form a composite product. The composite formed comprises about 55% WUCS glass fibers and 45% polypropylene fibers. The composite article is also molded by conventional wet methods using wet chopped strand glass fibers and polypropylene fibers. Like the composite formed by the method of the present invention, the composite article formed by the conventional method comprises about 55% WUCS glass fibers and 45% polypropylene fibers.

본 발명에 의한 복합 제품과 통상의 습식법에 의한 복합 제품의 음향적 특성의 비교가 ASTM E1050에 따라서 수행됐다. 이 결과는 표 1에 나타나있다. 표 1의 결과를 도시한 것이 도 4이다. 도 4에서 보이듯이, 실선으로 표시된 본 발명 방법에 의한 복합 제품이 점선으로 표시된 통상의 습식법에 의한 복합 제품에 비하여 우수한 흡음 성능을 나타내고 있다.A comparison of the acoustic properties of the composite article according to the invention and the composite article by the conventional wet method was performed according to ASTM E1050. This result is shown in Table 1. 4 shows the results of Table 1. FIG. As shown in Fig. 4, the composite product according to the present invention method shown by the solid line shows superior sound absorption performance as compared to the composite product by the conventional wet method shown by the dotted line.

주파수(Hz)Frequency (Hz) 본 발명의 방법Method of the invention 통상의 습식법Normal wet method 250250 0.020.02 0.020.02 500500 0.060.06 0.040.04 10001000 0.110.11 0.070.07 20002000 0.280.28 0.180.18 25002500 0.380.38 0.280.28 31503150 0.520.52 0.430.43 40004000 0.690.69 0.610.61 50005000 0.850.85 0.700.70 63006300 0.970.97 0.710.71

아래 표2 에서는 본 방법에 의해서 형성된 복합 제품과 통상의 습식법에 의해서 형성된 복합 제품, 및 통상의 건식법에 의해서 형성된 복합 제품의 다양한 특성을 비교한 것을 나타내고 있다. 음향적 측정은 ASTM E1050에 따라 수행되었으며, 기계적 강도 측정은 SAE J949에 따라서 수행되었다. 표 2에서 보이듯이, 본 발명 방법에 의해 형성된 복합 제품이 통상의 건식법에 의한 제품보다 우수한 중량 균일성, 강화재 함량 균일성 (reinforcement content consistency), 및 기계적 특성을 보인다. 또한, 본 발명의 방법에 의한 복합 제품은 통상의 습식법에 의해 형성된 복합 제품에 비하여 더 우수한 음향적 특성과 가열 후 두께 (예를 들면 로프팅) 를 보인다. 본 발명 방법을 사용한 복합 제품의 성형 가격이 통상의 건식법을 사용한 성형 가격에 비하여 낮다는 것을 표 2에서 볼 수 있다. Table 2 below shows a comparison of various characteristics of the composite product formed by the present method, the composite product formed by the conventional wet method, and the composite product formed by the conventional dry method. Acoustic measurements were performed according to ASTM E1050 and mechanical strength measurements were performed according to SAE J949. As shown in Table 2, the composite products formed by the method of the present invention exhibit better weight uniformity, reinforcement content consistency, and mechanical properties than products by conventional dry methods. In addition, the composite article by the method of the present invention exhibits better acoustical properties and post-heating thickness (eg lofting) compared to the composite article formed by conventional wet methods. It can be seen from Table 2 that the molding price of the composite product using the method of the present invention is lower than the molding price using a conventional dry method.

특성characteristic 본 발명 방법Invention method 통상의 습식법Normal wet method 통상의 건식법Ordinary Dry Method 중량 균일성Weight uniformity ±3 ~ 5%± 3 to 5% ±3 ~ 5%± 3 to 5% ±5 ~ 10%± 5 to 10% 강화재 함량 균일성Reinforcement content uniformity ±2%± 2% ±2%± 2% ±3 ~ 5%± 3 to 5% 기계적 특성Mechanical properties 100%100% 100%100% 80 ~ 90%80 to 90% 음향적 특성Acoustic characteristics 100%100% 70 ~ 90%70 to 90% 100%100% 가열 후 두께Thickness after heating 100%100% 50 ~ 60%50 to 60% 100%100% 가격price 100%100% 100%100% 110 ~ 120%110 to 120%

일반적으로 특정 실시예를 가지고 본 발명을 위에서 설명하였다. 비록 본 발명이 바람직한 실시예로 설명되어 있지만, 당해 분야에 관한 지식을 가진 자라면 설명 내에서 다양한 변화를 줄 수 있다. 이하 설명하는 청구 범위를 제외하고는 다른 것에 본 발명은 제한되지 않는다.In general, the present invention has been described above with specific examples. Although the present invention has been described as a preferred embodiment, those skilled in the art may make various changes in the description. The present invention is not limited to anything other than the claims described below.

Claims (20)

습식 강화 섬유 (200) 의 다발을 적어도 부분적으로 개섬하는 단계 (210);At least partially opening the bundle of wet reinforcing fibers 200; 상기 습식 강화 섬유로부터 물을 제거하여 탈수된 강화 섬유를 얻는 단계 (220);Removing water from the wet reinforcing fibers to obtain dehydrated reinforcing fibers (220); 수지 (240) 와 탈수된 강화 섬유를 혼합해서 탈수된 강화 섬유와 상기 수지의 혼합물을 만드는 단계 (260);Mixing the resin 240 and the dehydrated reinforcing fibers to form a mixture of the dehydrated reinforcing fibers and the resin (260); 상기 혼합물을 시트로 성형하는 단계 (270);Shaping the mixture into a sheet (270); 복합 제품 (295) 을 형성하기 위해서 탈수된 강화 섬유와 상기 수지를 열 결합 (290) 하는 단계를 포함하는 복합 제품의 형성 방법.Thermally bonding (290) the resin with dehydrated reinforcing fibers to form a composite article (295). 제 1 항에 있어서, 상기 다발로부터 탈수된 강화 섬유를 분리하는 단계 (230) 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 제품의 형성 방법.2. The method of claim 1, further comprising separating (230) dehydrated reinforcing fibers from the bundle. 제 1 항에 있어서, 상기 습식 강화 섬유는 습식 촙드 스트랜드 (wet use chopped strand) 유리 섬유인 것을 특징으로 하는 복합 제품의 형성 방법.The method of claim 1 wherein the wet reinforcing fiber is a wet use chopped strand glass fiber. 제 1 항에 있어서, 촙드 로빙 (chopped roving), 건식 촙드 스트랜드 유리 섬유, A-, C-, E-, S- 형 유리섬유, 천연섬유, 탄소 섬유, 아라미드 섬유, 금속 섬유, 세라믹 섬유, 광물 (mineral) 섬유, 흑연 섬유 및 이들의 조합물 중에서 선택 된 것을 추가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 제품의 형성 방법.Chopped roving, dry chopped strand glass fiber, A-, C-, E-, S-type glass fiber, natural fiber, carbon fiber, aramid fiber, metal fiber, ceramic fiber, mineral (mineral) further comprising the step of adding a selected from fibers, graphite fibers and combinations thereof. 제 1 항에 있어서, 상기 시트를 성형하는 단계는 제 1 시트 성형기 (270) 및 제 2 시트 성형기 (275) 에 혼합물을 차례로 통과시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 제품의 형성 방법.2. The method of claim 1, wherein forming the sheet comprises sequentially passing the mixture through a first sheet former (270) and a second sheet former (275). 제 5 항에 있어서, 상기 시트는 탈수된 강화 섬유와 수지의 분포가 실질적으로 균일한 것을 특징으로 하는 복합 제품의 형성 방법.6. The method of claim 5, wherein the sheet has a substantially uniform distribution of dehydrated reinforcing fibers and resin. 제 1 항에 있어서, 상기 시트를 성형하기 전에 상기 혼합물을 충전 박스 탑 (filling box tower) (265) 에 보내는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 제품의 형성 방법.The method of claim 1, further comprising sending the mixture to a filling box tower (265) prior to forming the sheet. 제 1 항에 있어서, 열 결합 전에 상기 시트를 바늘 펠팅 장치 (280) 에 통과시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 제품의 형성 방법.2. The method of claim 1, further comprising passing the sheet through a needle felting device (280) prior to thermal bonding. 습식 강화 섬유로부터 복합 제품을 형성하기 위한 장치로서,An apparatus for forming a composite article from wet reinforced fibers, 습식 강화 섬유 (200) 의 다발을 적어도 부분적으로 개섬하기 위한 제 1 개섬기 (210);A first carding machine 210 for at least partially opening the bundle of wet reinforcing fibers 200; 적어도 부분적으로 개섬된 상기 습식 강화 섬유의 다발을 받아서 그에서 물 을 제거하여 탈수된 강화 섬유를 얻기 위한 축합기 (220);A condenser 220 for receiving a bundle of the at least partially opened wet reinforcing fibers and removing water therefrom to obtain dehydrated reinforcing fibers; 상기 탈수된 강화 섬유와 수지 (240) 를 받아서 그것을 혼합해 혼합물을 만드는 블로어 유닛 (blower unit) (260);A blower unit 260 which receives the dehydrated reinforcing fibers and the resin 240 and mixes them to form a mixture; 상기 혼합물을 받아서 시트로 성형하는 제 1 시트 성형기 (270) 및;A first sheet former (270) for receiving the mixture into a sheet; 복합 제품 (295) 을 형성하기 위해서 상기 강화 섬유와 상기 수지를 결합하는 열 결합기 (290) 를 포함하는 복합 제품의 형성 장치.And a thermal bonder (290) for bonding the reinforcing fibers and the resin to form a composite article (295). 제 9 항에 있어서, 상기 탈수된 강화 섬유를 상기 다발로부터 분리하기 위한 제 2 개섬기 (230) 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 제품의 형성 장치.10. The apparatus of claim 9, further comprising a second carding machine (230) for separating the dehydrated reinforcing fibers from the bundle. 제 9 항에 있어서, 상기 습식 강화 섬유는 습식 촙드 스트랜드 (wet use chopped strand) 유리 섬유인 것을 특징으로 하는 복합 제품의 형성 장치.10. The apparatus of claim 9, wherein the wet reinforcing fibers are wet use chopped strand glass fibers. 제 9 항에 있어서, 상기 제 1 성형기로부터 시트를 받는 제 2 성형기 (275) 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 제품의 형성 장치.10. The apparatus of claim 9, further comprising a second molding machine (275) receiving a sheet from the first molding machine. 제 9 항에 있어서, 시트를 기계적으로 강화시키기 위한 바늘 펠팅 장치 (280) 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 제품의 형성 장치.10. The apparatus of claim 9, further comprising a needle felting device (280) for mechanically strengthening the sheet. 제 9 항에 있어서, 상기 혼합물을 받아서 그 혼합물을 상기 제 1 시트 성형 기에 보내기 위한 충전 박스 탑 (265) 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 제품의 형성 장치.10. The apparatus of claim 9, further comprising a packing box top (265) for receiving the mixture and sending the mixture to the first sheet forming machine. 습식 강화 섬유 (200) 의 다발을 적어도 부분적으로 개섬하는 단계 (210);At least partially opening the bundle of wet reinforcing fibers 200; 상기 습식 강화 섬유로부터 물을 제거하여 탈수된 강화 섬유를 얻는 단계 (220);Removing water from the wet reinforcing fibers to obtain dehydrated reinforcing fibers (220); 상기 탈수된 강화 섬유를 포함하는 시트를 성형하는 단계 (270);Molding (270) a sheet comprising the dehydrated reinforcing fibers; 상기 시트에 결합 수지를 추가하는 단계 (350) 및;Adding (350) a binder resin to the sheet; 섬유 매트 (395) 를 형성하기 위해서 열 결합기 (290) 에 상기 시트를 통과시켜 결합 수지를 경화시키는 단계를 포함하는 섬유 매트 형성 방법.Passing the sheet through a thermal bonder (290) to form a fiber mat (395) to cure the binding resin. 제 15 항에 있어서, 상기 탈수된 강화 섬유를 상기 다발로부터 분리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 매트 형성 방법.The method of claim 15 further comprising separating the dehydrated reinforcing fibers from the bundle. 제 15 항에 있어서, 상기 습식 강화 섬유는 습식 촙드 스트랜드 유리 섬유인 것을 특징으로 하는 섬유 매트 형성 방법.16. The method of claim 15, wherein the wet reinforcing fibers are wet chopped strand glass fibers. 제 15 항에 있어서, 상기 결합 수지를 경화시키기 전에 상기 시트를 바늘 펠팅 장치 (280) 에 통과시키는 것을 특징으로 하는 섬유 매트 형성 방법.16. The method as set forth in claim 15, wherein said sheet is passed through a needle felting device (280) before said binder resin is cured. 제 15 항에 있어서, 상기 시트를 성형하는 단계는 제 1 시트 성형기 (270) 및 제 2 시트 성형기 (275) 에 탈수된 강화 섬유를 차례로 통과시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 제품의 형성 방법.16. The method of claim 15 wherein forming the sheet comprises sequentially passing dehydrated reinforcing fibers through a first sheet former (270) and a second sheet former (275). 제 15 항에 있어서, 상기 시트를 성형하기 전에 상기 탈수된 강화 섬유를 충전 박스 탑 (265) 에 보내는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 제품의 형성 방법.16. The method of claim 15, further comprising sending the dehydrated reinforcing fibers to a fill box top (265) prior to forming the sheet.
KR1020067007314A 2003-10-17 2004-10-14 Development of thermoplastic composites using wet use chopped strand wucs KR20070019657A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020067007314A KR20070019657A (en) 2003-10-17 2004-10-14 Development of thermoplastic composites using wet use chopped strand wucs

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/688,013 2003-10-17
KR1020067007314A KR20070019657A (en) 2003-10-17 2004-10-14 Development of thermoplastic composites using wet use chopped strand wucs

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20070019657A true KR20070019657A (en) 2007-02-15

Family

ID=43652603

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020067007314A KR20070019657A (en) 2003-10-17 2004-10-14 Development of thermoplastic composites using wet use chopped strand wucs

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20070019657A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7138023B2 (en) Development of thermoplastic composites using wet use chopped strand (WUCS)
US8057614B2 (en) Polymer/WUCS mat for use in sheet molding compounds
US7294218B2 (en) Composite material with improved structural, acoustic and thermal properties
US8652288B2 (en) Reinforced acoustical material having high strength, high modulus properties
US7279059B2 (en) Polymer/WUCS mat for use in automotive applications
US20040161993A1 (en) Inorganic fiber insulation made from glass fibers and polymer bonding fibers
US20110121482A1 (en) Methods of forming low static non-woven chopped strand mats
US20080251187A1 (en) Composite material with improved structural, acoustic and thermal properties
JP2008525662A (en) Sandwich composites using airlaid and wet glass
US20070009722A1 (en) Polymer/WUCS mat and method of forming same
KR20070019657A (en) Development of thermoplastic composites using wet use chopped strand wucs

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