KR20100085043A - 높은 구조적 강도를 갖는 패널 및 이러한 패널을 제조하는 장치 및 방법 - Google Patents

높은 구조적 강도를 갖는 패널 및 이러한 패널을 제조하는 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

패널은 수지(22), 바인더, 발포체 수지 등의 층별화 또는 고형화 재료에 의해 부착된 섬유성 구조물(21)로 제조된 두 개의 스킨(2) 사이에 위치된 웨브(3)를 포함한다. 웨브는 전형적으로 발포체, 펠트, 분말 재료, 반유동성 재료 등을 포함한다. 섬유질 구조(21)로부터의 섬유(7)는 스킨(2)에 대해 하나 이상의 경사진 방향을 따라 그리고 전형적으로 웨브(3)의 내로 니들-펀칭에 의해, 특히 웨브를 구성하는 발포체 플레이트(4)의 내로 밀어넣어진다. 또한, 접합 재료는 웨브(3)의 구성 요소와 스킨(2) 사이의 상호 고정을 수행하기 위해 밀어넣어진 섬유(7)와 결합한다. 본 발명은 섬유질 구조물(21)의 밀어넣는 방향, 스킨(2) 및 웨브(3)의 구성 요소를 광범위하게 선택하여 특히 저항성 복합재 패널을 경제적으로 생산하는데 사용될 수 있다.

Description

높은 구조적 강도를 갖는 패널 및 이러한 패널을 제조하는 장치 및 방법 {PANEL WITH HIGH STRUCTURAL STRENGTH, DEVICE AND METHOD OF MAKING SUCH A PANEL}
본 발명은 복합재 패널에 관한 것이다.
본 발명은 또한 이러한 패널을 제조하기 위한 장치에 관한 것이다.
본 발명은 또한 복합재 패널을 제조하는 방법에 관한 것이다.
소위 "샌드위치" 복합재 패널이 공지되어 있으며, 일반적으로 발포체 또는 펠트로 이루어지는 코어의 각측면 상에 위치되는, 다양한 응력에 저항하는 두 개의 스킨을 포함한다. 스킨은 스킨에 코어와의 결합 뿐만 아니라 소정 고유 강도를 부여하는 수지가 내포된 섬유질 보강재를 포함한다.
이러한 패널은 벽이 경질이고, 가볍고, 내구성을 가지며, 내충격성 등을 갖도록 제조되어야 하는 분야에서 널리 이용된다.
코어의 특정 기능은 두 개의 스킨 사이에서 실질적으로 고정된 거리를 유지하는 것이다. 결과적으로, 패널은 (굽힘 축에 대한)방사상 외부 스킨이 신장할 수 있으며 방사상 내부 스킨이 수축할 수 있는 정도로 만곡될 수 있다. 스킨은 잘 신축하지 않기 때문에, 패널은 잘 굽혀지지 않는다.
그러나, 공지된 패널은 특히 굽힘 응력하에서 스킨 중 적어도 하나가 코어로부터 분리되는 소위 "박리(delamination)"의 위험에 노출되기 쉽다. 이러한 경우에, 패널의 기계적인 특성은 용인할 수 없을 만큼 악화된다.
이러한 난점을 극복하기 위해, 각각의 스킨과 코어 사이에 기계적인 결합을 생성하는 것이 제안되었다. 예를 들어, 스킨에 수지를 주입하는 단계 이전에, 스킨의 섬유질 보강재와 코어 사이에 이음매(seam)의 제조가 제안되었다. 이러한 방법은 어느 정도 효과적이나, 패널을 제조하는데 요구되는 시간 및 산업상 플랜트에 투자를 상당히 증가시키고 비교적 느린 복합 기계의 추가 단계를 필요로 한다. 이러한 방식으로 강화된 패널은 고가이다.
공지된 문헌 EP 1 686 210A1호는 코어의 평면에 수직으로 관통하는 니들펀칭 단계에 의해 분말 코어 또는 섬유질 코어가 두 스킨 사이에서 안정화되고 이러한 니들펀칭 단계는 스킨으로부터의 섬유를 코어 재료 내부에 침투시키는 복합재 패널을 개시한다. 그러나, 이러한 구조는 특정 응력에 노출되었을 때 악화될 수 있다.
본 발명의 목적은 개선된 기계적인 특성을 제공하는 복합재 패널 및 이러한 패 널의 제조 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은 두 개의 섬유질 스킨과 상기 스킨 사이의 내부 체적 내에 위치되고 고형화된 접합 재료에 의해 스킨에 연결된 코어를 포함하는 복합재 패널로 달성되며, 스킨 중 적어도 하나로부터 비롯된 연결 섬유가 스킨 사이의 내부 체적 내에 밀려 들어가며, 밀려들어간 섬유의 적어도 일부분은 스킨들 중 적어도 하나에 대해 적어도 하나의 경사 배향을 갖는다.
밀려들어간 섬유는 코어 내에서 각각의 스킨을 정착시키도록 거동한다. 이러한 정착(rooting)은 패널의 박리를 효과적으로 막아준다.
본 명세서에서, 배향은 스킨에 대해 경사진 것을 의미하며, 이 경우 배향은 스킨의 표면에 대해 경사진 것으로, 환언하면 스킨 표면에 대해 기울진 것, 즉 스킨 표면에 수직하지 않은 것을 의미한다. 본 발명에 따르면, 적어도 하나의 경사 배향은 종래 기술의 패널과 비교하여 본 발명에 따른 패널의 기계적 강도를 상당히 강화시킨다.
코어는 적어도 하나의 스킨에 대해 적어도 하나의 기하학적으로 형성된 지지면을 형성하는 미리 설정된 형상을 갖는 적어도 하나의 요소를 포함할 수 있다.
바람직하게, 밀려들어간 섬유는 적어도 두 개의 상이한 배향을 갖는다. 두 개의 배향은 적어도 하나의 스킨에 실질적으로 수직인 배향을 포함할 수 있다. 두 개의 배향은 바람직하게 스킨에 대해 서로 대향 방향으로 경사져 있다. 본 명세서에서, 두 개의 배향은 스킨에 수직인 표면에 대해 대향 방향으로 경사져 있다면 스킨에 대해 서로 대향 방향으로 경사진 것으로 칭해진다. 실시예에서, 제1 배향을 따라 밀려들어간 섬유는 제1 배향 평면에 실질적으로 평행하며, (제1 배향과는 다른)제2 배향을 따라 밀려들어간 섬유는 제2 배향 평면에 실질적으로 평행하며, 제1 배향 평면 및 제2 배향 평면은 서로 횡단하며 (바람직하게 실질적으로 수직이며), 제1 배향에 따른 섬유 및 제2 배향에 따른 섬유는 배향 평면들에 횡단하는 정렬면에 모두 실질적으로 평행하며, 이러한 정렬면은 바람직하게 스킨의 적어도 하나의 표면에 실질적으로 수직이다. 유사하게, 실시예에서, 제1 배향을 따라 밀려들어간 섬유는 적어도 하나의 스킨의 표면에 실질적으로 수직인 제1 정렬면에 실질적으로 평행하며, (제1 배향과는 다른)제2 배향을 따라 밀려들어간 섬유는 동일한 적어도 하나의 스킨의 표면에 실질적으로 수직인 제2 정렬면에 실질적으로 평행하며, 제1 정렬면 및 제2 정렬면은 서로 횡단한다 (바람직하게 실질적으로 수직이다).
바람직하게, 밀려들어간 섬유는 접합 재료가 또한 존재하는 위치에 놓여진 다발로 그룹화된다. 이러한 경우, 밀려들어간 섬유는 적어도 두 개의 상이한 배향을 갖는다. 제1 배향을 따른 밀려들어간 섬유의 다발은 바람직하게 제2 배향을 따르는 밀려들어간 섬유의 다발에 각각 시칸트(secant) 또는 탄젠트(tangent)이다. 이는 접합 재료에 의해 다발 사이의 적어도 하나의 접합점에서의 레벨에서 제1 및 제2 배향의 다발 사이의, 결합을 허용하며, 종래 기술의 패널과 비교하여 본 발명에 따른 패널의 구조적 강도를 상당히 개선시킨다.
접합 재료는 섬유의 밀어넣음 공정 이후에 패널에 주입되는 수지, 결합제, 발포 수지 등일 수 있거나, 섬유의 변형에 의해 얻어진 재료 예를 들어, 섬유가 열에 노출되었을 때 용융되는 섬유 성분일 수 있다. 접합 재료는 스킨의 고형화 및 패널의 층별화를 보장한다.
바람직하게, 밀어넣은 섬유는 열(row), 사각형, 엇갈린 지점 등의 기하학적 패턴을 따라 위치된다. 이러한 기본 패턴의 치수 뿐만 아니라 패턴들의 특성은 패널의 소정 영역 및/또는 패널의 전체가 다소 보강되도록 한다.
코어는 일반적으로 발포체로 제조되나, 이로 제한되지 않는다. 이러한 재료가 모든 분야에서 바람직하더라도, 이는 본 발명에 따라 필수적인 것은 아니다. 실질적으로 임의의 재료는 본 발명의 분야에 적용된다. 코어는 예를 들어 분말 재료, 분말 에멀젼, 열가소성, 열가융성, 또는 열경화성 재료 등의 발포체, 경질 재료, 유체 또는 반유동체 재료로부터 적어도 하나의 재료를 포함한다. 이는 더욱이 코어가 개재물(intercalaries), 삽입체, 튜브 또는 경질의 보강재를 포함하고 있음을 예상할 수 있을 것이다.
바람직하게는, 용어 "스킨"은 길이 및 폭과 같이 표면을 형성하는 두 개의 다른 직선 또는 곡선 차원에 비해 상대적으로 작은 두께를 갖는 층을 의미한다. 따라서, 일반적으로 스킨은 사실상 표면으로서 간주될 수 있다. 스킨은 적어도 하나의 섬유 배트(fibre batt)을 포함한다. 섬유 배트는 예컨대, 수지와 같은 접착 재료 내에 매설될 수 있다. 스킨들 중 적어도 하나는 다중층일 수 있다. 스킨은 예컨대, 신장된 상태의 스킨의 기계적 강도의 적어도 일부와 밀어넣어진 섬유(rammed fibre)를 제공하도록 의도된 직물(textile)과, 예컨대, 절연, 방수, 도난 방지(burglar proof), 심미성, 추가적인 기계 강도, 내화성 등의 기능 중 적어도 하나를 갖는 다른 유형의 층으로 구성될 수 있다. 상기 다른 층은 섬유 보강과 관련하여 코어측 또는 대향측에 배치될 수 있다. 동일한 복합체 패널 내에서 상이한 유형 및/또는 중량의 스킨을 사용하는 것이 예상될 수 있다.
또한, 선택적으로 섬유 스킨과 같은 내부 스킨을 구비하는 적어도 2개의 중첩된 코어를 포함하는 패널을 생산하는 것이 가능하며, 이때 내부 스킨은 상기 코어는 2개의 코어 사이에 삽입된다. 이 경우, 접합 섬유는 이러한 내부 스킨에 결합될 때까지 밀어넣어져서 외부 스킨과 내부 스킨 사이에 브리지를 형성한다.
본 발명에 따른 패널의 스킨의 섬유는 모든 유형일 수 있다. 바람직하게는, 섬유 배트에 대해, 금속 섬유, 동물성 섬유, 식물성 섬유, 플라스틱 섬유, 직물 섬유, 탄소 섬유 등과 같은 유기(organic) 또는 무기(mineral) 유형의 가용 부직포 섬유 재료(non-woven fibrous material)가 선호될 것이다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명에 따른 패널을 제조하도록 일 장치가 제안되며, 이 장치는
이동 방향을 따르는 니들펀칭(needlepunching) 경로 내의 2개의 섬유 스킨 사이에, 바람직하게는 적어도 하나의 사전 형성된 요소를 포함하는 코어(3)를 삽입하기 위한 삽입 수단과,
니들을 포함하고, 바람직하게는 스킨들이 코어의 적어도 하나의 사전 형성된 요소에 의해 지지되는 워크스테이션에서 스킨들 사이에 위치되는 체적 내로 스킨들 중 적어도 하나의 섬유를 밀어넣기 위해 배열되는 적어도 하나의 니들펀칭 유닛을 포함하고, 상기 적어도 하나의 니들펀칭 유닛은 코어 및 스킨의 이동 평면에 대한 타격(strike)의 경사에 따라 니들을 비스듬하게 작동시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 니들을 비스듬하게 작동시키는 수단에 의해 적어도 하나의 스킨으로부터 발원된 섬유는 코어 내로 비스듬하게 밀어넣어질 수 있다. 이로 인해, 완성된 패널의 기계적 강도를 크게 증가시킬 수 있으며 밀어넣어진 섬유들의 부위(site) 또는 다발(tuft)이 존재하는 경우 접합 재료의 배수(drainage) 및 분산(dispersion)을 조장할 수 있다.
상기 적어도 하나의 니들펀칭 유닛은 상기 이동 평면과 관련하여, 니들이 따라 작동되는 타격의 경사를 조절하는 수단을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 장치는 이동 평면의 양측 상에 배열되는 2개의 니들펀칭 유닛을 포함할 수 있다. 상기 2개의 유닛은 서로에 대해 독립적으로 타격의 경사가 조절될 수 있다. 상기 2개의 유닛은 동일한 샤프트로부터 제어될 수 있으며, 장치는 서로에 대한 상기 2개의 유닛의 타격 사이클의 설정을, 특히 타격의 개별 경사의 함수로서 조절하는 수단을 포함한다. 2개의 니들펀칭 유닛은 부분적으로는 코어 및 스킨의 이동 방향을 따르거나 또는 부분적으로는 코어 및 스킨의 이동 방향의 반대 방향을 따르는 코어 내로의 니들의 관통을 조정하기 위해 배열될 수 있다. 마지막으로, 이러한 니들펀칭 유닛 중 제1 니들펀칭 유닛은 제1 방향을 따라 섬유의 다발을 밀어넣도록 배열될 수 있으며, 이러한 니들펀칭 유닛 중 제2 니들펀칭 유닛은 제2 방향을 따라 섬유의 다발을 밀어넣도록 배열될 수 있어, 제1 방향을 따르는 다발은 제2 방향을 따라 밀어넣어진 섬유의 적어도 하나의 다발을 각각 분할하거나 이러한 다발에 접한다.
상기 적어도 하나의 니들펀칭 유닛의 니들의 팁은 이동 평면에 사실상 평행한 평면에 존재하는 것이 바람직하다.
니들들은 길이가 동일할 수 있으며, 니들 보드의 후방면에 대해 지지되는 섕크(shank)를 각각 가질 수 있으며, 이러한 후방면은 일반적으로 이동 평면에 사실상 평행하다. 바람직하게는, 니들 보드의 후방면은 니들 섕크의 지지 및 위치 설정을 위해 개방부를 포함한다. 본 발명에 따른 장치는 상기 적어도 하나의 니들펀칭 유닛의 후방면을 변경하는 수단을 추가로 포함할 수 있다. 이는 특히 타격의 상이한 경사에 니들펀칭 유닛을 적응시키는 것을 가능하게 할 수 있어서, 이러한 상이한 경사에 대해 유닛의 후방면은 항상 이동 평면에 사실상 평행하며, 즉 유닛의 니들의 팁은 항상 이동 평면에 사실상 평행한 평면 내에 포함된다.
상기 적어도 하나의 니들펀칭 유닛은 이동 평면에 가로지르고 이동 평면을 대면하는 에지를 따르는 경사면(bevel)을 가질 수 있다.
활성화 수단은 커어 및 스킨의 이동 방향에 대해 횡방향으로 배열되는 샤프트에 의해 고정되는 풀리 주위를 통과하는 적어도 하나의 벨트를 포함할 수 있으며, 상기 적어도 하나의 니들펀칭 유닛은 벨트의 일측에 고정되어 니들을 보유하는 적어도 하나의 가동 요소를 포함하고, 타격의 경사는 샤프트의 축을 중심으로 니들펀칭 유닛을 피봇함으로써 조절될 수 있다. 또한, 활성화 수단은 이동 평면의 다른 측에서 작동하는 제2 니들펀칭 유닛의 가동 요소에 커플링되고 동일한 샤프트에 의해 보유되는 제2 풀리 주위를 통과하는 제2 벨트를 포함할 수 있다. 샤프트는 이동 평면에 일 측에 위치될 수 있으며, 상기 평면 중 샤프트와 동일한 측에 위치되는 가동 요소는 기본적으로 대응 벨트에 의해 형성되는 루프 외측에 위치되는 것이 바람직하고, 다른 가동 요소는 기본적으로 대응하는 벨트에 의해 형성되는 루프 내측에 위치되는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명을 따르는 복합체 패널을 생성하기 위한 방법이 제안되며, 이때 스킨들 중 적어도 하나의 섬유의 다발은 커어가 위치되는 내부 체적으로의 니들펀칭에 의해 비스듬히 밀어넣어진다. 섬유의 다발을 비스듬하게 밀어넣음으로써, 본 발명에 따른 상기 방법에 이용하여 제조된 패널의 기계적 강도가 크게 증가되고 접합 재료의 배수 및 분산이 밀어넣어진 섬유의 다발에 조장된다.
섬유의 다발은 적어도 2개의 상이한 방향을 따라, 특히 (바람직하게는 사실상 90도에 걸쳐) 패널을 피봇함으로써 분리된 2개의 니들펀칭 통과를 수행하여 자체 평면 내에 밀어넣어지고, 제1 방향을 따라 밀어넣어지는 섬유는 스킨들 중 적어도 하나의 표면에 사실상 수직한 정렬의 제1 평면에 사실상 평행하고, (제1 방향과 다른)제2 방향을 따라 밀어넣어지는 섬유는 스킨들 중 동일한 적어도 하나의 표면에 사실상 수직한 정렬의 제2 평면에 사실상 평행하고, 정렬의 제1 평면 및 정렬의 제2 평면은 서로에 대해 횡단된다(바람직하게는 사실상 수직하다).
마지막으로, 본 발명에 따르는 방법은 제1 방향을 따라 섬유의 다발을 밀어넣은 단계와, 제2 방향을 따라 섬유의 다발을 밀어넣은 단계를 포함하여, 제1 방향을 따르는 다발은 제2 방향을 따라 밀어넣어진 섬유의 적어도 하나의 다발에 대해 각각 시칸트 또는 탄젠트이다. 이러한 상이한 밀어넣기는 적어도 2개의 니들펀칭 유닛을 포함하는 본 발명에 따른 제조 장치 내에서 한 번의 통과로 수행될 수 있거나, 적어도 하나의 니들펀칭 유닛을 포함하는 본 발명에 따르는 제조 장치에서 자체 평면 내에서 패널을 피봇함으로써 분리되는 적어도 2개의 니들펀칭 통과를 수행함으로써 수행될 수 있다.
상대적으로 단단한 재료가 코어를 구성할 때, 섬유를 밀어넣기 위해 제공되는 부위 내에 이러한 재료 내에서 리세스가 미리 형성되게 할 수 있다.
내부 체적의 두께의 일부에 대해서만 섬유를 밀어넣은 것이 가능하다. 이는 매우 두꺼운 패널에 유리하다.
바람직하게는, 밀어넣어진 섬유는 두 개의 스킨을 서로 연결하는 브리지(bridge)를 형성한다. 이 때문에, 니들펀칭에 의해 두 개의 스킨 사이에 접합을 생성하도록 하나의 스킨의 섬유들이 나머지 스킨의 섬유질 강화에 도달하거나 이식되도록 배열될 수 있다.
외부 영향력에 민감한, 예를 들어, 열용해 가능한(thermofusible) 주연부와 이러한 영향력에 내성이 있는 중앙 코어를 포함하는 두 개의 구성 요소를 갖는 섬유들이 공지되어 있다. 이 경우에, 섬유의 주연부는 본 발명에 따라 접합 재료로 작용한다.
그러나, 대부분의 경우에, 본 발명에 따라, 접합 재료는 섬유를 밀어넣은 단계 이후의 단계에서 추가된 수지와 같은 침투 재료이다. 그런 다음에, 바람직하게는, 본 발명에 따라, 침투 과정 중에 후속하는 수지의 유입을 촉진하는 방식으로 섬유가 코어 내에 형성된 리세스 내로 삽입된다.
본 발명의 기타 특징 및 장점은 또한 비제한적인 예와 관련된 후술된 설명으로부터 명백할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 패널의 바람직한 실시예에 대한 부분 절개 사시도이다.
도 2는 도 1의 패널의 섬유 구조의 사시도이다.
도 3은 섬유를 밀어넣는 위치에서 도 1의 패널을 자세히 도시한 확대 단면도이다.
도 4 및 도 5는 두 개의 니들펀칭 유닛을 구비한 니들펀칭 장치를 도시하는, 본 발명에 따른 제조 기구의 바람직한 실시예에 대한 종방향 부분 단면도이며, 도 4 및 도 5에서 니들펀칭 장치는 각각 후퇴 위치 및 최대 관통 위치에 있다.
도 6은 니들 부착 장치의 단면을 도시하는, 도 4 및 도 5의 일부분에 대한 확대도이다.
도 7은 도 4 및 도 5에 도시된 니들펀칭 유닛의 배열에 따라 획득된 코어 내의 개개의 다발의 분포에 대한 부분 단면도이다.
도 8 및 도 10은 도 4 및 도 5에 따른 니들펀칭 장치와 제조 기구를 도시하는, 도 4 및 도 5에 도시된 장치의 종방향 부분 단면도이다.
도 9는 도 8에 도시된 니들펀칭 유닛의 배열에 따라 획득된 코어 내의 개개의 다발의 분포에 대한 종방향 부분 단면도이다.
도 11은 도 10에 도시된 니들펀칭 유닛의 배열에 따라 획득된 코어 내의 개개의 다발의 분포에 대한 종방향 부분 단면도이다.
도 12는 도 8 및 도 10 내의 제어 기구의 측방향 단면도이다.
도 13 및 도 14는 니들펀칭 장치 및 삽입 수단을 도시하는, 도 4, 도 5, 도 8 및 도 10 내의 기구에 대한 종방향 부분 단면도이다.
도 15는 도 13의 좌측 단부의 상단부 평면도이다.
도 16은 본 발명에 따른 제조 기구를 전반적으로 도시한 개략적인 측면도이다.
도 17은 도 13과 유사하지만 개량된 특징을 포함하는 도면이다.
도 18은 도 17에 도시한 기구의 안내 콤(guide comb)에 대한 상부 평면도이다.
도 1, 도 2 및 도 3과 관련하여, 이제 본 발명에 따른 패널(1)의 실시예가 기술된다. 본 발명에 따른 용어 "패널"은 두께 치수가 길이 및 폭과 같은 나머지 두 개의 곡선 또는 곡선 치수에 대해 비교적 작은 복합 재료를 의미한다. 특히, 용어 "패널"은 해당 물체를 고상 물체(solid object)로 한정하지 않으며 일정 두께를 갖는 물체로 한정하지도 않는다.
복합재 패널(1)은 평행한 평면들에서 연장되면서 그들 사이에 코어(3)에 의해 점유된 내부 체적부를 한정하는 두 개의 스킨(2)을 포함한다. 도시된 예에서, 코어(3)는 발포체 슬래브(4)에 의해 구성된다.
각각의 스킨(2)은 수지(22)와 같은 접합 재료 내에 매설되는 섬유 배트(21)로 구성된다. 도 1에서, 수지(22)는 섬유 배트(21) 상에 중첩되는 것으로 개략적으로 도시된다. 실제로는, 도 3에 도시된 바와 같이, 수지(22)는 섬유(21)에 침투하여, 결과적으로 섬유-수지 조립체의 고형화를 초래할 뿐만 아니라 이러한 조립체를 코어(3)의 표면에 단단하게 부착시킨다. 예를 들어 개방형 세공 또는 폐쇄형 세공을 가질 수 있는 발포체의 성질에 따라 그리고 접합 재료(22)의 성질에 따라, 발포체는 스킨(2)에 인접한 발포체(4)의 영역에 침투할 수 있거나 또는 침투할 수 없다. 도 3은 이들 인접한 영역의 침투 정도를 도시한다.
본 발명에 따라, 복합재 패널(1)은 배트(21)들 중 하나의 배트 및/또는 나머지 배트로부터 유래되는 섬유(7)를 포함하며, 이들 섬유는 패널의 생산 중에 코어(3) 내로 밀어넣어진다. 섬유의 적어도 일부는 스킨 사이의 코어(3)에 의해 차지된 내부 체적 내로 스킨(2)의 평면에 대하여 기울어진 적어도 하나의 방향을 따라 밀어넣어진다.
밀어넣어진 섬유(7)는 종방향 행 및 횡방향 열로 된 패턴에 따라 배열된 개개의 다발(71)로 집단화되며, 개개의 다발은 도 1에 도시된 특정 예에서 슬래브(4)의 일부분에 엇갈림 배열을 갖고, 슬래브의 측부들 중 하나의 측부를 따라 정사각형 기본 패턴을 갖는 보다 촘촘하게 이격된 배열을 갖는다. 일반적으로, 밀어넣어진 섬유가 패널의 각각의 영역에서 원하는 대로 선택된 패턴 및 밀도에 따라 분포되도록 제공된다. 예를 들어 니들의 적절한 분포를 채택함으로써 또는 후술될 제조 기구를 통해 패널을 채워넣는 속도를 조절함으로써, 서로 구별된 횡방향 또는 종방향 영역의 생성도 또한 상상될 수 있다.
도 1에 도시된 예에서 밀어넣어진 섬유(7)는 두 개의 스킨(2) 중 하나의 스킨로부터 나머지 스킨로 연장되어, 다발(71)의 각각의 주입 지점에서 두 개의 스킨 사이에 섬유 브리지(bridge of fibres)를 형성한다. 복합재 패널(1)의 섬유질 구조를 도시하는 도 2는 각각의 브리지가 두 개의 섬유 배트(21) 사이의 섬유 접합을 생성하는 것을 도시한다. 도 2에 도시된 예에서, 개개의 다발(71)의 주입 패턴은 사각형이며 엇갈리지 않는다.
패널(1)의 밀어넣어진 섬유(7)들은 모두 서로 평행한 평면 세트 내에 포함되고 스킨(2)의 표면에 대해 비스듬하게 배향되며, 두 개의 배향은 서로 반대 방향으로 기울어져서 다발(71)들은 적어도 2개씩(two by two) 시칸트 또는 적어도 탄젠트된다.
제1 배향을 따라 밀어넣어진 섬유의 다발은 제1 배향면(304)에 대체로 평행하며, 제2 배향을 따라 밀어넣어진 섬유의 다발은 제2 배향면(305)에 대체로 평행하다. 제1 배향면 및 제2 배향면은 대체로 서로 수직이다. 제1 배향을 따르는 섬유 및 제2 배향을 따르는 섬유 모두는, 스킨(21)에 대체로 수직이며 배향면(304 및 305)을 가로지르는 정렬면(306)에 대체로 평행하다. 복합재 패널의 다발들의 이러한 X 형상 조립체에 의해, 최종 제품 내에 유도된 응력은 종래의 패널 내에서 발생한 것과는 다르게 분포되고 전달되며, 그에 따라 스킨에 수직인 링크(link)를 갖는 구조에 비해 제품의 구조적 강도가 향상된다. 바람직하게는, 다발(71)은 정렬면(306)에 평행한 유한 개수의 평면 내에 포함되며, 수십 밀리미터 만큼 서로 이격된다.
두 개 이상의 상이한 배향을 따르는 개개의 다발(71)의 삽입도 상상될 수 있다. 스킨(2)의 평면에 대해 특정 배향을 따르는 개개의 다발(71) 중 적어도 하나의 삽입도 상상될 수 있다. 마지막으로, 다발(71)들은, 예를 들어, 상이한 평면 내에 포함된 다발(71)의 배향 또는 간격에 의해 시칸트되지 않거나 또는 반대로 하나의 다발(71)이 하나 이상의 다른 다발(71)에 대해 시칸트되는 것이 예견될 수 있다. 그런 다음, 획득된 조립체는 V형 또는 격자 패턴형으로 각각 지칭된다.
패널 고유의 평면 내에서의 패널의 피봇에 의해 분리된 패널의 몇 개의 니들펀칭 통과를 수행함으로써 본 발명에 따른 제조 기구에 의해 생성된 패널도 또한 상상될 수 있으며, 이에 따라 몇 개의 방향에서 패널의 최적화된 성능을 얻을 수 있다. 몇 개의 통과에 의해 획득된 패널은
- 스킨 중 적어도 하나의 스킨의 표면에 대체로 수직인 제1 정렬면에 대체로 평행한 적어도 하나의 제1 배향을 따라 밀어넣어진 섬유(이러한 제1 정렬면은 제1 통과 시에 패널의 진행 방향에 평행함) 및
- 스킨 중 이러한 동일한 적어도 하나의 스킨의 표면에 대체로 수직인 제2 정렬면에 대체로 평행한 적어도 하나의 제2 배향을 따라 밀어넣어진 섬유(이러한 제2 정렬면은 제2 통과 시에 패널의 진행 방향에 평행함)을 적어도 포함하며,
제1 정렬면 및 제2 정렬면은 서로 가로지르고, 패널 고유의 평면 내에서의 90도 만큼 패널을 피봇시킴으로써 패널의 두 개의 니들펀칭 통과가 분리되는 경우에 제1 정렬면 및 제2 정렬면은 수직인 것이 바람직하다. 이러한 패널이 몇 개의 방향을 따라 강화됨에 따라 이러한 패널은 공간적으로 보다 잘 분포된 기계적인 특징을 갖는다.
도시된 예에서, 개별 다발(71)은 리세스에 의한 사전 준비의 필요 없이 발포체 슬래브(4)의 매스 안으로 삽입된다. 발포체 슬래브(4)에 사전 결정된 간격으로 개별 다발(71)를 삽입하는 것이 고려될 수 있다.
접합 재료(22)와 함께 섬유 배트를 주입하는 것은 접합 재료가 다발(71)에 의해 점유된 장소를 따라 코어(3) 안으로 침투하게 하는 효과를 갖는다. 이러한 침투는 후술되는 바와 같이 섬유(7)가 밀어넣어지는 동안 코어(3)에 형성되는 웰(45)(도 3)에 의해 허용된다.
밀어넣어진 섬유(71)를 범람하는 접합 재료(74)는 이들 밀어넣어진 섬유를 코어(3), 즉, 본 예에서는 발포체(4)에 속하는 인접한 재료에 밀착시키는 효과를 갖는다. 따라서, 코어(3)와 각각의 스킨 사이에 부착이 형성되어, 그 결과 박리(delamination)에 대한 패널의 특히 높은 저항을 초래한다. 또한, 2개의 스킨 사이에 브리지를 형성하는 밀어넣어진 섬유(7)의 경우에는, 2개의 스킨이 또한 서로 부착된다. 더 구체적으로, 브리지의 섬유가 스킨들 중 하나로부터 취해지고 다른 스킨에 도달하기 전까지 코어(3)를 통해 밀어넣어진 섬유인 도시된 경우에 있어서, 수지의 침투는 밀어넣어진 섬유와 상기 다른 스킨 사이의 부착을 형성한다.
전단 성능보다 더 양호한 인장 성능을 갖는 가장 일반적인 경우의 접합 재료에 있어서, 스킨에 대한 밀어넣어진 섬유(71)의 비스듬한 배향은 응력 저항, 특히 하나의 스킨을 다른 스킨에 대해 이동시키려 하는 응력에 대한 저항을 증가시키는 효과를 갖는다.
도 4 내지 도 6을 참조하여, 경직된 접합 재료가 초기에는 빠져있는 섬유 배트(21)를 각각 포함하는 2개의 스킨으로 코어(3)를 조합하는 것을 의도하는 모 발명에 따른 제조 장치의 바람직한 실시예에 속하는 니들펀칭 장치(120)가 설명될 것이다. 더욱이, 도시된 제조 장치는 니들펀칭 경로에 있는 2개의 섬유 스킨(21) 사이에 코어를 삽입하기 위한 삽입 수단을 포함하고, 코어(3)와 배트(21)는 실질적으로 이동 방향(F1)을 따라 이동 평면(300)에서 이동한다.
니들펀칭 장치(120)는 평행한 평면들에서 연장되는 2개의 섬유 배트(21)의 각각의 측면에 위치하는 2개의 니들펀칭 유닛(200A, 200B)에 의해 구성되고, 이들 사이에 코어(3)에 의해 점유되는 내측 체적을 한정한다. 특히 상기 니들펀칭 유닛은 니들 보드(123)와 일체로 장착되는 동일한 길이의 니들(124)을 각각 포함한다. 도 6은 니들의 부착 장치를 상세히 도시하는, 평면 A-A를 따라 취한 도 4 및 도 5의 부분 확대도이다. 도시된 바와 같이, 니들펀칭 유닛(200A)에 있어서,
- 니들 보드(123A)의 후방면은 니들 섕크(125)의 지지 및 위치설정을 위한 개구를 포함하고,
- 니들 보드(123B)의 전방면은 니들(124)이 끼워지는 니들 보드(123B)의 전방면을 관통하는 구멍(128)을 포함하고,
- 클램핑 장치(201)가 니들 보드(123A, 123B)의 양 면을 서로를 향해 이동시키는 작용을 하여, 니들(124)이 보드(123)와 함께 빠르게 움직인다.
도 5에 도시된 클램핑 장치(201)는 니들펀칭 기계에 일반적으로 사용되는 공기압 기술을 사용하며, 니들펀칭 유닛을 상이한 충돌 경사에 적용하기 위해 니들펀칭 유닛(200A)의 후방면을 변경하는 것을 가능하게 한다. 예를 들어 브러시를 사용하여 클램핑함으로써 니들(124)이 니들 보드(123)와 함께 빠르게 이동하는 조립체를 얻는 것을 가능하게 하는 것과 같은 기타 클램핑 장치의 사용이 고려될 수 있다.
동일한 길이의 니들(124)의 선택은 회사에 저렴한 조달 및 경영을 가능하게 하므로 대체로 바람직하다. 그러나, 동일하지 않은 길이의 니들(124)이 고려될 수 있거나 또는 다른 구성의 니들 보드(123)가 고려될 수 있다.
니들펀칭 유닛(200A)에 대해 도시된 바와 같이, 니들 팁이 이동 평면에 대해 평행한 평면에 있도록, 니들 보드의 후방면(123A)은 대체로 코어(3)의 이동 평면에 대해 실질적으로 평행한 표면을 갖도록 선택된다.
니들펀칭 유닛(200B)은 특히 니들이 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 코어(3)의 이동 평면에 직각으로 배향되는 경우에 후방면(123A) 없이 니들 보드를 포함할 수 있다는 점에서 니들펀칭 유닛(200A)과 상이하다. 특히 불균일한 기계적 특성의 복합재 패널(1)이 요구되는 경우에, 예를 들어 니들의 침투가 패널의 나머지 부분에서 수행되는 것과 상이한 영역을 생성함으로써, 니들(124)의 팁의 다른 구성이 또한 고려될 수 있다.
각각의 니들펀칭 유닛(200A, 200B) 및 이들의 니들(124)의 배향은 스킨(21)에 대해 상대적으로 조정 가능하며, 니들의 배향 및 그에 따른 유닛의 배향은 특히 스킨에 대해 비스듬할 수 있다. 각각의 유닛(200A, 200B)에 있어서, 유닛의 니들의 배향은 타격 각도에 의해 규정되며, 또한 유닛의 타격 경사 또는 유닛의 니들의 충돌 경사로 지칭된다. 충돌 각도는 스킨의 표면 및 이동 평면(300)에 대해 실질적으로 평행하고 이동 방향(F1)에 대해 실질적으로 직각인 축을 중심으로 규정되고, 이 충돌 각도는 스킨의 표면에 대해 평행한 니들의 배향의 경우에 0이며, 이동 방향(F1)과 동일한 방향을 가리킨다. 충돌 각도는 특히 공간의 이유에서 스킨의 표면에 대해 45도 내지 135도로 이루어진 선택된 조정 범위로부터 결정된다. 물론, 더 넓은 조정 범위가 고려될 수 있다.
도 4의 예에서, 니들펀칭 유닛(200A)은 스킨의 표면에 대해 135도의 각도로 배향되고, 니들펀칭 유닛(200B)은 90도의 각도로 배향된다. 각각의 유닛(200A, 200B)에 대해, 유닛의 니들(124)은 후퇴된 위치에 있고, 이들의 기능은 해당 니들이 위치하는 코어의 측면 상에 배치된 배트(21)와 맞물려, 니들(124)이 가리키는 배향을 따른 침투 이동으로 코어(3) 안으로 이들 섬유를 밀어넣는 것이다.
도 5의 예는 코어(3)에 의해 점유되는 내부 체적 안으로 최대 침투 상태에 있을 때의 니들(124)을 도시한다. 코어의 일측면에 위치한 니들펀칭 유닛(200B)의 니들의 팁은 코어의 대향 측면에 위치한 배트(21)에 도달한다. 니들펀칭 유닛(200A)의 니들의 팁은 코어(3)의 중간 부분에 도달한다. 도시된 것보다 더 깊거나 덜 깊은 침투가 고려될 수 있으며, 특히 대향하는 배트에 의해 밀어넣어진 섬유의 상호관통을 증진하기 위해 대향 배트(21)에 도달하거나 이것을 관통하는 침투가 고려될 수 있다.
니들펀칭 유닛(200A)은 이동 평면(300)을 횡단하고 이동 평면을 대면하는 에지(303)를 따라 경사면(302)을 갖는다. 상기 경사면(302)은 니들(124)이 최대 침투의 상태에 있을 때 니들펀칭 유닛(200A)이 코어에 대해 동일한 측면에 위치한 배트(21)와 접촉하지 않도록 결정된다. 도 4 및 도 5의 예에 도시된 니들펀칭 유닛(200B)도 또한 베벨을 갖는다. 특히, 스킨에 대해 90도 타격의 경우에, 니들의 삽입을 위한 큰 표면적을 가진 경사면이 없는 보드의 사용이 고려될 수 있다.
도 7의 예는 도 4 내지 도 6에 도시된 니들펀칭 유닛의 구성에 따라 얻어진 코어(3) 내의 개별 다발(71A, 71B)의 분포를 나타낸다. 밀어넣어진 섬유는 적어도 2개의 상이한 배향을 갖는다. 유닛(200A)에 의해 밀어넣어진 섬유의 다발(71A)의 제1 조립체에 속하는 섬유는 스킨(21)에 대해 비스듬한 배향을 가지며, 유닛(200B)에 의해 밀어넣어진 섬유 다발(71B)의 제2 조립체에 속하는 섬유는 섬유 배트(21)에 대해 실질적으로 직각인 배향을 갖는다.
도 8, 도 9, 도 10 및 도 11을 참조하여, 제어 장치(210)는, 교번적인 타격 이동에 의해 그리고 타격의 특정한 경사에서 각각의 니들펀칭 유닛의 니들을 작동시키기 위해서 배치된, 본 발명에 따른 제작 장치의 양호한 실시예에 속하여 이제 기술될 것이다.
도 8에서의 예에서, 코어(3)의 각각의 측면 상에 위치된 2개의 니들펀칭 유닛(200A, 200B)은 스킨(21)에 대하여 135도의 각도를 형성한다. 두 개의 니들펀칭 유닛(200A, 200B)은 각각 조정가능한 부품(214 및 215)에 대한 활주 커넥션(213)에 의해 그들의 병진 이동이 각각 안내된다. 각각의 조정가능한 부품(214 및 215)은, 각각의 니들펀칭 유닛(200A, 200B)의 배향(및 이에 따른 타격의 경사)의 조정을 허용하기 위해서, 구동 샤프트(216)의 축을 중심으로 임시로 피봇될 수 있다. 도 12에 도시된 바와 같이, 구동 샤프트(216)는, 이동 평면(300)에 평행하게 그리고 코어(3) 및 스킨의 이동 방향(F1)에 횡방향으로, 이동 평면(300)의 일 측면 상에 배치된다. 각각의 조정가능한 부품(214 및 215)의 다른 단부에는 각각 복귀 풀리(217, 218)가 장비된다. 구동 샤프트는 조정가능한 각 위치에서 두 개의 유사한 구동 풀리(219 및 220)에 연결되고, 이것은 두 개의 벨트(221, 222)가 각각 구동되게 한다. 벨트(221, 222)의 인장은 복귀 풀리(217, 218)에 의해 각각 유지된다. 니들펀칭 유닛(200A, 200B)은, 각각의 니들펀칭 유닛의 타격 동안 인장되는 상기 벨트의 이들 부분들 상에서, 벨트(221, 222)에 강성 방식으로 연결된다.
생산품(즉, 생산된 패널)의 이동 평면(300)에 대해 구동 샤프트(216) 및 루프(221)와 동일한 측면 상에 위치된, 니들펀칭 유닛(200A)은 벨트(221)에 의해 형성된 루프 밖에 위치된다. 이동 평면(300)에 대해 루프(222)와 같은 측면 상에 위치된, 니들펀칭 유닛(200B)은 이것을 구동시키는 벨트에 의해 형성된 루프(222) 내에서 위치되는 것이 바람직하다. 이 장치는, 특히 유닛들 중 하나의 경사가 스킨(21)에 대해 90도까지 비교적 멀어지게 될 때, 그들의 니들(124)이 충돌하는 위험 없이 니들펀칭 유닛(200A, 200B)의 동시적인 타격을 허용한다. 하지만, 이 구동 벨트에 의해 형성된 루프 내부의 상기 니들펀칭 유닛(200A) 또는 이 구동 벨트에 의해 형성된 루프 외부의 니들펀칭 유닛(200B)을 위치시키는 것이 또한 가능하다.
제어 장치(210)의 조정의 단계에서, 샤프트(216) 주변의 조정가능한 부품(214 및 215)의 경사가 먼저 조정되고, 이어서 샤프트(216) 주변의 구동 풀리(219, 220)의 각 위치는 타격이 경사의 조정에 의해 초래될 수 있는 위상 차이에도 불구하고 동시적이도록 조정된다. 교번적인 타격은 특히 면 대 면 타격의 경우에 예견될 수 있다.
양호한 해결책에서, 벨트(219, 220)는 톱니식 벨트일 것이다. 그럼에도 불구하고, 다른 구동 해결책은, 예를 들어, 단일 벨트 또는 반대로 각각의 니들펀칭 유닛을 위한 여러 개의 벨트들의 사용과, 체인 또는 크랭크 기구의 사용을 예견할 수 있다.
두 개의 니들펀칭 유닛(200A, 200B)의 관통은 배트의 진입부를 향하여, 즉 배트의 공급 이동(F1)의 방향에서 일어난다. 이하에서 설명되는 구동 실린더(143)에 의해 니들펀칭을 하는 동안 배트의 인장이 제공되며, 구동 실린더(143)와 니들펀칭 영역의 사이에서 배트가 신장될 수 있다.
두 개의 니들펀칭 유닛(200A, 200B)의 배트 출구부를 향해, 즉, 배트의 공급 이동(F1) 방향으로의 관통이 예견될 수 있다. 이 경우에, 배트를 인장해제시키는 위험의 방지를 위해 허용하는 관련 제어 시스템을 제공하는 것이 가능하다.
도 9에서의 예는 도 8에 도시된 니들펀칭 유닛의 배치에 따라 얻어진 코어(3) 내의 개별 다발(71C, 71D)의 분포의 단면 부분도이다. 섬유 중 일부는, 스킨(21)에 대해 경사 배향을 갖는, 유닛(200A)에 의해 밀어넣은 섬유(71C)의 제1 세트의 다발에 속하고, 나머지 섬유는, 스킨(21)에 대하여 경사 배향을 갖고 제1 세트의 다발의 섬유에 대해 반대 방향으로 경사지는, 유닛(200B)에 의해 밀어넣은 섬유(71D)의 제2 세트의 다발에 속한다.
도 10에서의 예는 도 8의 변형을 도시하고, 여기서 두 개의 니들펀칭 유닛(200A, 200B) 양쪽 모두는 스킨(21)에 대해 90도의 각도를 형성한다. 얻어진 섬유의 분포는 도 11에 도시된다. 두 개의 니들펀칭 유닛(200A, 200B)의 이 특정한 각도 배치의 프레임 내에서, 종래 기술에 따른 패널은 EP 제1 686 210 A1호의 문헌에서 기술된 것에 필적하는 섬유 분포를 얻는다.
도 12는 도 8에서의 평면(301)을 따른 제어 장치(210)의 측단면도이다. 도 12에서 도시된 바와 같이, 니들펀칭 유닛(200A, 200B) 양쪽 모두는 비임(223)에 단단히 연결된 니들 보드(123)를 포함한다. 이들 비임(223)들은 그들의 단부에서 조정가능한 부품(214 및 215)의 2개의 컬럼들에 활주 가능하게 연결된다. 조정가능한 부품(214 및 215)들뿐만 아니라 구동 샤프트(216)는 제작 장치의 프레임에 연결된 4개의 베어링(230)들에 의한 회전에 의해 안내된다.
도 12에서의 예에서, 레버 아암(225)은 조정 장치(226)에 의한 회전으로 구동 샤프트(216)를 작동시킨다. 조정 장치(226)는 예로서 나사 장치(229, screwing device)에 의해 상호 고정된 두 개의 디스크(227, 228)에 의해 구성된다.
다른 고정화 장치의 사용은, 예를 들어, 핀의 사용과 같이 예견될 수 있다. 디스크(227)는 레버 아암(225)에 견고하게 연결되는 반면에, 디스크(228)는 샤프트(216)에 견고하게 연결된다.
레버 아암은 도시하지 않은, 단일 편심 구동 커넥팅 로드의 작은 단부에 의해 그 자체로 작동된다.
도 12에서의 예에서, 구동 샤프트(216)의 이동은 두 개의 구동 풀리(219) 또는 두 개의 구동 풀리(220)에 의해 자체적으로 구동되는 각각 두 개의 벨트(221) 또는 두 개의 벨트(222)를 이용하여 니들펀칭 유닛(200A 또는 200B)에 전달된다. 구동 풀리(220)는 샤프트(216)에 rusrhgkrp 부착되므로, 조정 장치(226)는, 특히 니들펀칭 유닛(200B)의 타격의 경사의 기능으로서, 니들펀칭 유닛(200B)의 관통의 조정을 보장한다.
조정 장치(226)에 필적하는 두 개의 조정 장치(231)들은 전송 샤프트(216)에 대한 벨트(221)의 각도 조정을 허용하므로, 니들펀칭 유닛(200A)의 관통의 조정을 보장한다. 그러므로, 두 개의 니들펀칭 유닛(200A, 200B)의 조정의 상호의존성이 존재한다. 그러나, 다른 조정 장치, 특히 독립 조정 장치의 사용이 예견될 수 있다.
또한, 두 개 이상의 니들펀칭 유닛이 존재한다면, 임의의 니들펀칭 유닛이 연합하여 조정될 수 있다는 것이 예견될 수 있다.
도 13, 도 14 및 도 15를 참조하면, 본 발명에 따른 제작 장치의 양호한 실시예에 속하는 삽입 수단(100)이 이제 기술될 것이다. 삽입 수단(100)은 도 13에서 왼쪽을 향한 공급 이동(이미 이동 방향으로 칭한 화살표 F1)으로의 코어(3)의 삽입을 위한 안내부(110)와, 두 개의 섬유 배트(21)들 사이에 위치되는 코어(3)를 포함하는 적층체를 삽입하기 위해서 안내부(110)의 하류에 위치설정된 안내부(111)를 포함한다. 그들 사이의 안내부(110 및 111)들은, 화살표(F2)를 따라, 안내부(111)에 대한 진입부에서 코어(3)의 상부면 및 하부면 각각에 각각의 배트(21)를 삽입시키기 위하여, 각각 상부 및 하부의, 두 개의 삽입 슬롯(112)을 형성한다.
도 13에 도시된 삽입 수단(100)은 두 개의 배트(21)에 의해 코어(3)를 조립하도록 의도된 니들펀칭 장치(120)와 합체된다. 다음에, 니들펀칭 장치(120)는,
-안내부(111)를 관통하는 연속의 통로를 구성하는 니들펀칭 경로(122)[이동 평면(300) 내에 포함됨]를 스트리퍼들 사이에서 한정하는 두 개의 스트리퍼(121)들과,
-니들펀칭 경로(122) 및 각각의 유지 니들(124)의 각각의 측면 상에 위치된 두 개의 니들 보드(123)들을 포함하며, 니들(124)의 팁들은 니들(124)이 위치되는 영역 내에 스트리퍼(121)를 구성하는 플레이트(127)들 사이에 형성된 슬롯(126)을 관통하는 니들펀칭 경로(122) 내로 관통될 수 있다.
도 13에서, 니들(124)의 관통이 배트의 출구부를 향해, 즉, 부분적으로 배트의 공급 이동(F1)의 방향으로 배향되는 방식으로 니들펀칭 장치(120)가 배열된다. 이러한 바람직한 배열은, 이동 방향에 대한 니들펀칭 장치의 하류 방향으로의 생산 동안 패널의 기계적 구조 상의 응력을 경감하게 할 수 있으나, 니들펀칭 장치의 상류의 섬유성 재료의 임의의 인장을 요구한다. 이러한 해법은 패널 내로의 파우더형 삽입 재료(powdery intercalary material)의 삽입을 선호하며, 본 발명에 따른 제조 장치의 스트리퍼(stripper)와 테이블의 조정을 위한 요소에 접근하기 위해 장애물을 감소시키는 것으로 생각된다.
도 14에서, 니들(124)의 관통이 배트의 입구부를 향해, 즉, 부분적으로 배트의 공급 이동(F1)에 대향하는 방향으로 배향되는 방식으로 니들펀칭 장치(120)가 배열된다. 이러한 배열은 구동 실린더(143)로부터 생산된 패널 상에 임의의 인장이 유지되게 할 수 있지만, 파우더형 삽입 재료의 공급에 대해서는 바람직하지 않을 수 있다.
각 니들 보드(needle board: 123)는 미리 선택된 방향으로 왕복 작동 수단에 고정되어, 니들(124)의 팁은 니들펀칭 경로(122)에 진입하고 그로부터 후퇴된다. 화살표(F1)를 따른 코어(3)와 배트(21)의 조립체의 공급은, 니들(124)이 니들펀칭 경로(122)로부터 결합해제될 시 조립체가 전진하고 니들(124)이 니들펀칭 경로(122) 내로 돌출할 시 조립체의 공급이 멈춰지도록 니들(124)의 이동과 동기화된다. 도시된 예시에서, 니들펀칭 경로(122)의 일 측부에 위치된 니들(124)은 타 측부에 위치된 니들(124)에 관하여 오프셋되며, 조립체의 공급을 허용하기 위해 모든 니들(124)이 동시에 니들펀칭 경로(122) 내에 결합되고 동시에 그로부터 결합해제되도록 2개의 니들 보드(123)를 동기화하게 할 수 있다.
니들(124)의 기능은, 당해 니들이 위치된 측부에 위치된 배트(21)의 섬유와 결합하고, 이러한 섬유를 조립체의 코어(3) 내로 밀어넣는 것이다. 도 13에 도시된 바와 같이 니들의 팁은 최대 관통 상태에 있을 시 대향하는 배트(21)에 도달한다. 따라서, 이러한 실시예에서, 니들에 의해 구동된 섬유는 그들이 대향하는 배트(21)에 도달할 때까지 밀어넣어진다. 밀어넣어진 섬유의 대향하는 배트와의 상호관통을 촉진시키기 위해 전체적으로 또는 부분적으로 니들이 대향하는 배트를 통해 관통하도록 배열되는 것도 가능하다.
또한, 니들(124)이 대향하는 배트(21)에 도달할 시, 당해 니들이 위치된 측부에 대향되는 배트(21)의 섬유를 당김으로써 니들은 대안적으로 또는 추가적으로 섬유의 밀어넣어짐을 보장할 수 있다. 특히, 섬유를 당기기 위해 배향된 바브(barb)를 갖는 니들은 니들펀칭 동안 생산물 내로 더욱 쉽게 관통할 것이다. 이는 본 발명에 따른 관통의 경사진 방향을 고려할 때 특히 바람직할 수 있다.
일반적으로, 밀어넣어진 섬유의 목표하는 패턴을 얻기 위해, 보드(123) 상의 니들의 배열과, 니들(124)의 타격 비율(strike rate)과, 화살표(F1)를 따른 생산물의 피치는 조합되어 선택된다.
반완성(semi-finished) 생산물은 니들펀칭 장치(120)로부터 방출된 후에 공지의 절결 용구(미도시)로 횡방향 절결됨으로써 패널 유닛으로 절결된다. 성형 스테이션에서 절결 패널은 몰드 내에 위치되고, 수지와 같은 접착 재료가 몰드 내로 주입된다. 이러한 단계는 도시되지 않았으나 그 자체가 표준이며, 소위 "샌드위치" 복합재 패널의 생산으로 알려져 있다. 편평한 패널의 생산을 위해 몰드는 편평할 수 있고, 또는 반대로, 동시에 편평한 반완성 생산물을 목표하는 편평하지 않은 형태를 갖는 완성된 패널로 변형시키기 위해 편평하지 않을 수 있다.
도 16은 본 발명에 따른 제조 장치의 예시를 도시한다.
삽입 수단(100)과 니들펀칭 장치(120)는 도 13의 것과 동일할 수 있기 때문에 다시 설명되지 않을 것이다. 반완성 생산물은 장치(120)로부터 방출 시 서보 모터에 의해 구동되어 단계적 구동 장치(142)의 구동 실린더(143)들 사이로 통과된다. 실린더(143)의 외주는 니들펀칭을 이탈하는 반완성 생산물과의 포지티브 연결을 제공하기 위해 공지의 형식의 라이닝(lining)을 포함한다. 재료가 안내부(110) 내로 진입되기 전에 단계적으로 재료를 구동하기 위해 동일한 형식의 추가 공급 장치(144)가 삽입 수단(100)의 상류에 위치된다(도 13 참조). 도 16에 도시된 생산의 시작 위치에서 반완성 생산물의 전방 에지는 아직 하류 공급 장치(142)에 도달하지 않았으며, 상류 장치(144)에 의해 구동이 제공된다. 그리고 나서, 도 13을 참조하여 이미 기재된 바와 같이 니들(124)이 생산물로부터 결합해제될 시 생산물을 공급하기 위해 2개의 장치(142 및 144)는 동기화된 방식으로 작동한다. 또한, 도 16에 도시된 예시에서, 생산물의 코어(3)를 구성하는 재료는 만들어질 패널의 미래의 횡방향 에지에 대응하는 위치(146)에서 횡방향으로 사전 절결된다. 따라서, 니들펀칭 후 그리고 성형 전의 패널의 후속 절결이 용이해진다. 후속 절결이 사전 절결 위치(146)와 일치하는 것을 보장하기 위해 후자는 약간의 간격을 갖는다. 2개의 공급 장치(142, 144)의 존재로 인해, 코어(3)의 각각의 사전 절결 세그먼트는 2개의 공급 장치 중 하나 및/또는 다른 하나에 의해 포지티브하게 구동되어, 사전 절결부(146)들의 간격은 나중 절결 위치(미도시)가 도달할 때까지 유지된다. 화살표(F3)는 공급 장치(142) 중 하나가 그 위치에 대해 생산물의 공급 방향(F1)에 평행하게 조정될 수 있다는 것을 상징하며, 특히, 2개의 공급 장치(142, 144)들 사이의 거리가 연속된 사전 절결부(146)들 사이의 길이보다 작도록 보장하기 위해 그러하다.
도 16에 도시된 제조 장치의 프레임(141)은 사전강화된 매트(mat)의 릴(147)을 코어(3)의 이동 평면의 각 측면 상에 지지할 수 있으며, 따라서, 이러한 매트는 화살표(F2)를 따른 슬롯(112)을 통해 도달되는 섬유 배트(21)을 구성한다(도 13 참조). 장치의 이러한 작동 모드는 사전강화된 매트를 제조하거나 획득하는 능력을 요구한다. 또한, 릴(147)의 취급을 요구하며, 본 발명에 따른 방법이 매우 높은 시간당 생산율이 가능한 경우, 릴의 소비는 비교적 빠를 수 있다. 또한, 스킨의 섬유 강화재의 조성 및/또는 폭과 관련된 처리에서의 생산을 변경하는 것은 소정의 구조, 치수 및/또는 조성을 가진 매트의 입수가능한 다른 릴(147)을 구비하는 것이 요구된다. 매트(147)와 함께, 특정한 생산을 위한 설정이 상대적으로 힘들 수 있음은 특히 명백하다.
특히 이러한 이유로, 도 16에 도시된 장치는 코어(3)의 이동 평면의 각 측면 상에서, 수단(100)과 기기(120, appliance)의 상류부에, 절단 기구(148)를 더 포함하며, 컷팅 기구는 릴(151)로부터 비롯되는 필라멘트(149)를 상류부 공급 기구(144)의 상류부에서 코어(3)의 상부면 상에 분산된 절단 섬유(152)로, 그리고 하부 삽입 슬롯(112)을 통해 코어(3)의 하부면 상에 분산된 형태로 삽입되는 절단 섬유(153)로(도 13) 각각 변형시킨다. 필라멘트(149)는 전형적으로 ["로빙(roving)"으로서 공지된] 무기 필라멘트이다. 섬유(152, 153)는 코어(3) 두께보다 양호하게는 3배 내지 4배 긴 길이를 가진다. 따라서, 전형적인 적용예에서, 섬유의 길이는 50 내지 100mm이다.
코어(3)의 상부면 상에 섬유(152)를 직접 적층시키는데 중력이 이용된다. 또한, 프레임(141)은 코어(3)의 상부에서 대체로 코어(3)와 동일한 폭을 가진 스트립(157) 형태의 재료로 된 릴(156)을 지지하며, 릴은 특히, 코어(3) 상에 사전에 고정된 섬유(152)를 생산하기 위하여 적층된 섬유(152) 위에 위치된다. 스트립 재료(157)는 상류부 공급 기구(144)의 드라이브 실린더들 사이에서 사전에 적층된 섬유(152)와 함께 삽입됨으로써, 기구(144)의 실린더는 코어(3)와 스트립 재료(157) 사이에 섬유(152)를 패킹한다. 조립체는 안내부(110)를 통해 수단(100)을 유입시킨다(도 13). 이러한 작동 모드에서, 결과적으로, 안내부(110)는 코어(3) 뿐만 아니라, 미래(future) 패널의 상부 스킨의 섬유 강화재를 삽입시키는 작용을 한다.
코어(3)의 이동 평면 하부에서, 프레임(141)은 스트립 재료(157)와 동일하지만 이동 경로는 하부 절단 기구(148)로부터 하강하는 절단 섬유(153)를 수용할 수 있는 스트립 재료(159)용 다른 릴(158)을 지지한다. 이후, 스트립 재료(159)는 하부 삽입 슬롯(112)을 향해 안내된다(도 13 참조). 프레임(141)은 스트립 재료(159) 상에 적층된 절단 섬유(153) 위에 위치되는 제3 스트립 재료(162)용 다른 릴(161)을 지지한다. 조립체가 두 안내부와 닙 롤(163, nip roll) 사이를 통과할 때, 섬유(153)는 스트립 재료들(159, 162) 사이에서 샌드위치되고 패킹된다. 이후, 조립체는 하부 슬롯(112)을 통해 수단(100)을 유입시킨다.
코팅 이전에 제품의 두 외부면을 형성하는 두 스트립 재료들(157, 159)은 전형적으로 예컨대, 15 g/㎡ 내지 30 g/㎡의 광 통합 웹(light consolidated web)일 수 있다. 통합 웹은 예컨대, 폴리프로필렌으로 제조된 열용접 섬유에 의해 구성되지만, 또한 필라멘트로 형성된 웹["방적(spun)"]일 수도 있으며 또는 직물, 부직포 재료, 무기물, 유기물, 식물 등으로 제조된 스크림(scrim), 스킨을 강화시키는 기능 및/또는 다른 특정 소정의 기능을 가진 섬유일 수도 있다. 코어(3)의 하부 섬유(153)와 하부면 사이에 위치되는 스트립 재료(162)는, 스트립 재료들(157, 159)에 대해 설명된 것들 중 하나와 유사한 형태일 수 있거나, 또는, 침투 수지를 배출시키기 위하여 예컨대, 주형 단계에서 특정 대량 벌크를 유지시키는 유리한 기능을 가진, 예컨대, 150 g/㎡ 내지 300 g/㎡의 매우 무거운 재료일 수 있다. 이러한 벌크 부직포 재료는 폴리프로필렌 섬유에 의해 구성될 수 있다. 또한, 드레인(draining) 직물은 대체로 동일한 특성을 가지고 있으므로, 이것도 사용될 수 있다.
도 17 및 도 18에 도시된 예에서, 도 13의 장치와 관련하여 차이점에 대해서만 설명된 제조 장치는 콤(118, comb)을 포함하며, 안내부(110)의 코어(3)용 통로가 콤들 사이에 형성된다. 콤(118)은 안내부(110, 111) 내에서 연속 벽(118a)을 포함한다. 안내부(110)의 상류부에서, 콤들(118)은 각각이 재료를 안내부(110)의 통로로 안내하는 역할을 하는 수렴부(convergent; 118b)를 서로 형성한다. 콤(118)은 스트리퍼(121)의 플레이트(127)과 동일 공간에 있는 톱니부(119)에 의해 연장된다. 톱니부(119) 사이의 간격은 플레이트들 사이의 슬롯(126)과 일치한다. 섬유 강화재(21)는 콤과 스트리퍼 사이를 통과한다. 니들(124)은 플레이트들(127) 사이의 슬롯(126) 내로 통과하고, 섬유 강화재(21)를 관통한 이후, 코어(3) 내로 주입되기 위하여 콤(118)의 톱니부(119) 사이를 통과한다. 콤(118)의 기능은 특히, 섬유 구조물(21)이 비교적 경량 발포체로 형성되는 경우, 니들펀칭 응력이 코어(3)를 압축시키지 못하게 하기 위하여, 니들펀칭 동안에 섬유 구조물(21)을 지지하는 것이다. 하류부 단부에서, 톱니부(119)는 서로 분리됨으로써 개구를 형성하고, 개구를 통해 니들펀칭에 의해 주입된 섬유는 제품의 하류 이동 동안 콤을 이탈할 수 있다.
물론, 발명은 설명되고 도시된 예에 제한되지 않는다.
특히, 본 발명에 따른 제조 장치는 단일 니들펀칭 유닛을 포함할 수 있다. 자체 평면 내 패널의 적어도 하나의 피봇이동에 의해 분리된 패널의 여러 니들펀칭 패스를 수행함으로써, 상이한 배향을 따르는 주입된 섬유의 다발을 포함하는 이러한 장치를 구비한 패널의 제조가 예상될 수 있다.
본래 열 융합이 가능한 섬유가 사용되는 경우, 또는 사전 코팅의 결과로서, 준완성 제품을 주형에 단순히 위치시킴으로써, 주형 내 수지의 주입에 의한 침투의 필요성 없이 패널을 생산할 수 있으며, 열 융합 효과가 섬유 전체 또는 부분 상에 발생되기에 충분한 온도가 된다.
코어(3) 자체가 적어도 부분적으로 섬유질일 수 있다.
또한, 평평하지 않게 형성된 두 면을 가진 패널을 생산할 수 있다.
본 발명에 따른 패널의 치수는 적용 분야에 따라 매우 자유롭게 선택될 수 있으며, 적용 분야는 자동차 내부 트림, 다용도 트럭용 차체 패널, 자동차용 차체 부분 또는 새시 플랫폼, 건설용 및 가구용 패널, 절연 패널, 지붕 패널, 철도 차량, 항공기 또는 보트의 내부 트림용 패널, 도어 리브(door leaves) 등일 수 있다. 비한정적으로, 10mm 내지 150mm 폭이 생산될 수 있다. 사용되는 플라스틱 재료는 열가소성 또는 열경화성 재료로부터 선택될 수 있다. 방향(F1)에 대하여 패널의 폭은 원칙적으로 1.5m에서 10m 정도까지의 범위일 수 있다.
예시된 모든 실시예에서, 코어(3)의 구성 요소는 제조 장치의 진입부 상에서 안정한 형태를 갖는다.
그러나, 예시 및 설명된 다른 안내 및 지지 시스템, 특히, 콤(118)은 특정 유연성 또는 가요성을 갖는 코어(3)의 사용을 고려할 수 있게 하고, 이는 추후 예를 들어, 자동차 부품이나 유사하게 복잡한 형상을 갖는 요소를 제조하기 위해, 복잡한 형상 또는 상당한 변형을 갖는 몰딩을 가능하게 한다.
또한, 문헌 EP 0 594 700 B1호에 따라서, 특히, 종방향 접합선을 따라 니들펀칭 작업 동안 기계적 보유 장치를 사용하여 필요시 이미 제조된 종방향 접합선들 사이의 기계적 작용에 의해 형성된 종방향 공간 내에 층간 구성 요소(intercalary component)를 삽입하는 것을 가능하게 할 수도 있다. 니들펀칭 단계 동안, 이들 기계적 보유 장치는 스킨들을 이격 보유하도록 작용하며, 스킨들을 연결하는 파이버의 다발의 니들펀칭 동안 엔빌로서 작용한다.
제조 장치에 대한 진입부에, 코어(3)의 적어도 하나의 구성 요소 및/또는 스킨 중 적어도 하나를 가공하기 위한 수단이 존재할 수 있다.

Claims (20)

  1. 두 개의 섬유질 스킨(2)과, 스킨들 사이의 내부 체적 내에 배치되어 응고된 접합 재료(22)에 의해 스킨들에 연결되어 있는 코어(3)를 포함하고, 스킨들 중 적어도 하나로부터 발원되는 연결 섬유들(7)이 스킨들 사이의 내부 체적 내로 밀어넣어진, 합성 패널(1)에 있어서,
    밀어넣어진 섬유의 적어도 일부는 스킨들 중 적어도 하나에 관하여 적어도 하나의 경사 배향을 갖는 것을 특징으로 하는 합성 패널.
  2. 제1항에 있어서,
    밀어넣어진 섬유들은 적어도 두 개의 서로 다른 배향을 갖는 것을 특징으로 하는
    합성 패널.
  3. 제2항에 있어서,
    두 개의 배향들은 스킨들 중 적어도 하나에 실질적으로 수직인 배향을 포함하는 것을 특징으로 하는
    합성 패널.
  4. 제2항에 있어서,
    두 개의 배향들은 서로 반대 방향으로 스킨에 대해 경사지는 것을 특징으로 하는
    합성 패널.
  5. 제2항에 있어서,
    제1 배향을 따르는 밀어넣어진 섬유들은 제1 배향 평면(304)에 실질적으로 평행하고, 제2 배향을 따르는 밀어넣어진 섬유들은 제2 배향 평면(305)에 실질적으로 평행하며, 제1 배향 평면(304)과 제2 배향 평면(305)은 서로 횡단하고, 제1 배향을 따르는 섬유들과 제2 배향을 따르는 섬유들 모두는 상기 배향 평면들을 횡단하는 정렬 평면(306)에 실질적으로 평행한 것을 특징으로 하는
    합성 패널.
  6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    밀어넣어진 섬유들은 접합 재료가 또한 존재하는(74) 부위(45)에 배치된 다발(71) 내로 그룹화되며, 제1 배향을 갖는 밀어넣어진 섬유의 다발(71) 각각은 제2 배향을 갖는 밀어넣어진 섬유의 다발에 대해 시칸트(secant) 또는 탄젠트(tangent)인 것을 특징으로 하는
    합성 패널.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 패널을 제조하기 위한 장치에 있어서,
    - 이동 방향(FI)을 따른 니들펀칭 경로 내에서 두 개의 섬유질 스킨(21) 사이에 코어(3)를 삽입하기 위한 삽입 수단(100)과,
    - 니들(124)을 포함하고, 스킨들(21) 중 적어도 하나의 섬유(7)를 스킨들 사이에 위치된 체적 내로 밀어넣도록 배열된 적어도 하나의 니들펀칭 유닛(200A, 200B)을 포함하고,
    적어도 하나의 니들펀칭 유닛은 스킨들과 코어(3)의 이동 평면(300)에 관한 타격 경사에 따라 니들펀칭 유닛의 니들들을 경사지게 작동시키는 수단(210)을 포함하는 것을 특징으로 하는
    패널 제조 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    적어도 하나의 니들펀칭 유닛은 니들펀칭 유닛의 니들들이 작동시 따르는 타격 경사를 상기 이동 평면에 관해 조절하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는
    패널 제조 장치.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    이동 평면의 각 측면 상에 배열된 두 개의 니들펀칭 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는
    패널 제조 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    두 개의 유닛들은 타격 경사에 관하여 서로 독립적으로 조절될 수 있는 것을 특징으로 하는
    패널 제조 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    두 개의 유닛들은 단일 샤프트(216)로부터 제어되고, 상기 장치는 특히 그 각각의 타격 경사의 함수로서 서로에 관한 두 유닛의 타격 사이클의 설정을 조절하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는
    패널 제조 장치.
  12. 제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 니들펀칭 유닛의 니들들의 팁들은 이동 평면에 실질적으로 평행한 평면 내에 존재하는 것을 특징으로 하는
    패널 제조 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    니들들은 동일한 길이로 이루어지며, 니들 보드(123)의 후방면(123A)에 대해 받쳐져 있는 생크를 가지며, 이런 후방면은 대체로 이동 평면(300)에 실질적으로 평행한 것을 특징으로 하는
    패널 제조 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    니들 보드의 후방면은 니들의 생크를 지지 및 위치설정하기 위한 개구를 포함하는 것을 특징으로 하는
    패널 제조 장치.
  15. 제7항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 니들펀칭 유닛(200A)은 이동 평면(300)을 횡단하면서 이동 평면에 대면하는 에지(303)를 따른 경사부(302)를 갖는 것을 특징으로 하는
    패널 제조 장치.
  16. 제7항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    작동 수단은 코어(3) 및 스킨의 이동 방향에 관해 횡단방향으로 배열된 샤프트(216)에 의해 보유된 풀리(219) 둘레를 통과하는 적어도 하나의 벨트(221)를 포함하고, 적어도 하나의 니들펀칭 유닛은 적어도 하나의 이동 요소(213, 123, 223)를 포함하고 니들을 보유하며 벨트의 일 측면에 고정되고, 타격 경사는 샤프트(216)의 축을 중심으로 니들펀칭 유닛을 피봇시킴으로써 조절될 수 있는 것을 특징으로 하는
    패널 제조 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    작동 수단은 이동 평면(300)의 다른 측면 상에 작용하는 제2 니들펀칭 유닛(200B)의 이동 요소(213, 123, 223)에 결합되고 동일 샤프트(216)에 의해 보유된 제2 풀리(220) 둘레를 통과하는 제2 벨트(222)를 포함하는 것을 특징으로 하는
    패널 제조 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    샤프트(216)는 이동 평면의 일 측면 상에 배치되고, 샤프트(216)와 동일한 평면의 측면에 배치된 이동 요소는 본질적으로 대응 벨트(221)에 의해 형성된 루프 외측에 배치되며, 다른 이동 요소는 본질적으로 대응 벨트(222)에 의해 형성된 루프의 내측에 배치되는 것을 특징으로 하는
    패널 제조 장치.
  19. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 합성 패널(1)을 제조하는 방법에 있어서,
    니들펀칭에 의해, 스킨들 중 적어도 하나의 섬유의 다발이 코어(3)가 배치된 내부 체적 내로 경사지게 밀어넣어지는 것을 특징으로 하는
    패널 제조 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    섬유의 다발은 특히, 패널의 평면 내에서의 패널의 피봇팅에 의해 구분되는 두 개의 니들펀칭 패스를 수행함으로써 적어도 두 개의 서로 다른 배향을 따라 밀어넣어지고, 제1 배향을 따르는 밀어넣어진 섬유는 스킨들 중 적어도 하나의 표면에 실질적으로 수직인 제1 정렬 평면에 실질적으로 평행하고, 제2 배향을 따르는 밀어넣어진 섬유는 이 동일한 스킨들 중 적어도 하나의 표면에 실질적으로 수직인 제2 정렬 평면에 실질적으로 평행하며, 제1 정렬 평면과 제2 정렬 평면은 서로 횡단하는 것을 특징으로 하는
    패널 제조 방법.
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