KR20120094903A - 연속 유리 섬유를 갖는 텍스타일 코어 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르는 코어는 연속 유리 섬유들(2a)의 단편화된 세로로 긴 조각들로 이루어진 두껍고 양호하게 통기되는 내부 층(2)을 포함하며, 상기 내부 층(2)은 고온 용융 표면을 갖는 섬유 세그먼트들로 이루어진 2개의 외부 층들(3, 4)으로 덮혀 있다. 상기 어셈블리는 고온 용융 표면을 갖는 섬유 세그먼트들(3b, 4b)이 침투함으로써 고정되며, 상기 세그먼트들은 상기 어셈블리의 길이 부분을 따라 상기 내부 층(2) 내로 침투하여 상기 연속 유리 섬유들(2a)에 부착된다.

Description

연속 유리 섬유를 갖는 텍스타일 코어 {Textile core having continuous glass fibers}

본 발명은 복합체 물품(composite item), 즉 강화용 섬유로 강화된 (폴리에스테르 또는 기타) 수지를 기재로 하는 물품을 위한 강화용 제품으로서 사용되는 합착성 및 가요성 텍스타일 보강재(textile armature)에 관한 것이다.

함께 커플링된 하나 이상의 섬유층으로 이루어진 다수의 합착성 텍스타일 보강재 강화 구조물이 이미 공지되어 있다. 상기 텍스타일 보강재는 일반적으로 릴(reel)에 팩키징된 가요성 랩(lap)의 형태를 취하므로, 이것이 복합체 물품의 제조를 위해 사용되는 위치에, 이송되어 핸들링될 수 있다.

복합체 물품을 제조하기 위한 과정은 일반적으로 다음과 같다: 적합한 표면적의 텍스타일 보강재 조각을 절단하여 금형 내에 놓고, 수지를 상기 금형 내에 도입하여 상기 텍스타일 보강재를 둘러싼다. 중합시킨 후, 상기 수지 및 상기 삽입물은 기계적으로 강한 구조물을 형성한다.

상기 기계적 강도 특성은, 상기 수지가 상기 삽입물을 구성하는 섬유들 사이에 완벽하게 침투하여 상기 수지가 없는 영역을 전혀 남기지 않는 경우에만, 그리고 상기 수지가 상기 섬유들에 완벽하게 부착된 경우에 수득된다. 또한, 상기 섬유들이 충분한 용적을 차지할 필요가 있으며, 특히 제조된 복합체 물품이 평면이 아닌 경우 상기 물품의 형상에 맞춤으로써, 제조될 복합체 물품의 용적을 균일하게 차지할 필요가 있다.

최종적으로, 섬유 자체가 효과적인 강화용 삽입물을 형성할 수 있기에 충분한 기계적 강도를 가질 필요가 있다.

다양한 강화용 텍스타일 보강재 구조물이 이미 제안되어 있다.

따라서, 문헌 EP 0 395 548은, 영구 권축(crimp)을 갖는 합성 섬유, 예를 들면, 텍스쳐라이징(texturizing) 처리된 40 내지 70mm 길이의 폴리에스테르 섬유를 기재로 하는 랩으로 이루어진 중앙 층의 각각의 면 위에 배치된, 예를 들면 유리 섬유로 이루어진 텍스타일 보강재 층 2개의 용도를 기술한다. 상기 텍스타일 보강재 층들은 스티칭/편직에 의해 중앙 층에 커플링된다.

문헌 EP 0 694 643은 상기 재료에 두께를 부여하는 중앙 층의 각각의 면 위에 배치된 텍스타일 강화 층 2개의 용도를 기술하며, 상기 층들은 스티칭/편직에 의해 서로 커플링되고, 합성 섬유들이 접합(bonding)되거나 상부 스티칭된 웹이 외부 면들 중의 하나에 대해 제공된다.

스티칭/편직 기술은 비교적 느리므로, 생성되는 텍스타일 보강재는 불균일한 변형성을 갖고 이들의 표면에 결함이 보인다.

생산율을 증가시키고 편직 작업으로 인한 결합을 감소시키기 위해, 최근 WO 2008/139423 A1은 섬유계 텍스타일 보강재의 제조를 제안하였으며, 상기 섬유계 텍스타일 보강재는, 영구 권축을 부여하도록 처리된 90mm 길이의 합성 섬유 구획들을 기재로 하는 두꺼운 통기성 내부 층과, 상기 내부 층의 각각의 면 위에 배치되고 고온 용융 표면을 갖는 섬유 구획들을 포함하는 외부 층을 포함하며, 상기 고온 용융 표면을 갖는 섬유 구획들의 적어도 일부가 이들의 길이 부분에 대해 상기 내부 층에 침투하여 서로에 대해서, 그리고 내부 층의 합성 섬유에 대해 부분적으로 부착한다.

상기 구조물의 이점은, 상기 구조물이 텍스타일 보강재에 매우 높은 가요성과 양호한 변형성을 제공하여, 텍스타일 보강재가 복잡한 금형의 형태에 맞출 수 있도록 하고, 상기 권축된 합성 섬유로 인해, 상기 내부 층이 후속 성형 작업 동안 상기 수지의 정확한 침투를 위해 충분한 용적을 유지하는 것이 보장된다는 점이다.

50mm로 절단된(chopped) 유리 섬유를 상기 외부 층 내로 도입할 수 있다. 그러나, 특정 용도에서, 상기 복합체 물품의 기계적 특성, 특히 이의 항복 강도 또는 굽힘 강도를 추가로 개선시키는 것이 바람직하다.

문헌 WO 98/42495 A1에 기술된 또 다른 공지된 기술에 따라, 강화용 성형 제품은 중합된 결합제에 의해 함께 결합된 연속 유리 스트랜드들로부터 제조된다.

연속 유리 스트랜드를 포함하는 이러한 강화용 제품은 사출 성형을 사용하여 복합체 제품을 제조하는데 사용될 수 있다.

일반적으로 직경이 5 내지 24㎛인 개별 유리 필라멘트들의 집합체가 스트랜드로서 공지되어 있다. 스트랜드는 일반적으로 40개 정도의 필라멘트를 포함한다. 스트랜드의 집합체는 조방사(roving)로 공지되어 있다. 조방사는 일반적으로 약 50개의 스트랜드를 포함한다.

사출 성형하려면, 충분히 통기성이고 특히 소정 중량의 스트랜드에 대해 충분한 로프트(loft)를 갖거나 유지하는 강화용 제품을 사용하는 것이 바람직하다.

문헌 WO 98/42495 A1은 릴 또는 "조방사"로부터 취한 연속 스트랜드의 층들로 형성된 강화용 제품을 교시한다. 상기 조방사는, 상기 릴의 축에 대해 함께 다소간 고정된 기본 스트랜드로 이루어진, 권사된 조방사 어셈블리이다. 상기 문헌에서, 상기 조방사로부터의 스트랜드는 에어젯 또는 닙 롤에 의해 팽창된 후, 지지체 상에 랩 형태로 무작위로 쌓이며 이와 동시에 중합성 액체 결합제가 그 위에 분무된다.

이러한 기술의 단점은, 상기 강화용 제품에 합착성을 부여하면서 사출 성형 단계 이전에 핸들링되는 결합제의 존재를 여전히 필요로 한다는 점이다. 이러한 결과로서, 유리 섬유의 양이 비교적 적게 유지되며, 결합제가 사출 성형 단계 동안 상기 수지의 침투력을 감소시키기 쉽다.

더욱이, 상기 공지된 기술은 한정된 치수의 시트를 생산하기 위해 고안되며, 예를 들면, 소정의 형상으로 용이하게 절개(cut)될 수 있는 부재의 연속 생산에는 적합하지 않다.

본 발명에 의해 제기된 문제점은, 섬유계 성형 강화재로부터 제조된 복합체 물품의 기계적 강도를 현저하게 개선시키며 이와 동시에 성형 전 성형 강화재에 의해 보여준 합착성, 가요성 및 변형성을 유지시키고 상기 성형 강화재가 만족스러운 용적을 유지하고 성형시 수지의 침투 및 자국에 관하여 양호한 특성을 유지하는 것이다.

또한, 본 발명은, 필요한 경우, 상기 성형 강화재로부터 성형함으로써 제조된 복합체 물품의 표면의 균일성을 개선시키는 것을 목적으로 한다.

바람직하게는, 본 발명은 또한 릴로서 팩키징될 수 있고 모서리가 손상되거나 닳을 위험 없이 절개 또는 절단될 수 있는 강화용 제품을 연속 스트립으로서 제조하고자 한다.

이들 목적 및 기타 목적을 달성하기 위해, 본 발명은,

- 두꺼운 통기성 섬유계 내부 층,

- 상기 내부 층의 각각의 면 위에 배치된 외부 층들,

- 고온 용융 표면을 갖는 섬유의 구획들을 포함하는 외부 층들,

- 고온 용융 표면을 갖는 섬유들의 상기 구획들의 적어도 일부들(이들은 섬유들의 길이 부분에 걸쳐서 상기 내부 층에 침투하여 서로에 대해 그리고 상기 내부 층의 섬유들에 대해 부분적으로 부착한다)을 포함하며,

- 상기 내부 층이 무작위 배향들로 여러 두께로 뻗어 있는 연속 유리 스트랜드 타입의 섬유들을 포함하는, 섬유계 랩으로 이루어진 성형 강화재를 제안한다.

무작위 배향들로 여러 두께로 쌓인(laying) 유리 스트랜드의 연속성은, 성형시 상기 수지의 침투를 북돋는 충분한 두께와 통기성을 상기 내부 층에 제공하기 위해 상기 스트랜드의 탄성을 매우 효과적으로 사용한다. 따라서, 상기 내부 층의 연속 유리 스트랜드는 이러한 강화재를 성형함으로써 제조되는 복합체 물품의 기계적 특성을 현저하게 개선시킬 수 있다. 상기 외부 층은, 이의 섬유 구획들 중의 일부가 상기 내부 층의 섬유에 침투하고 부착되며, 상기 성형 강화재가 제조된 후 및 사용 전에 일시적으로 상기 내부 층의 연속 유리 스트랜드를 함께 충분히 견고하게 고정한다.

이와 동시에, 침투하여 부착하는 섬유를 갖는 외부 층은, 상기 연속 유리 스트랜드를 유리 이외의 물질 소량만으로(즉, 상기 성형 강화재 중의 유리의 상대 비율을 최대화시키면서) 함께 고정시킨다.

상기 외부 층은, 예를 들면, 평량 약 25 내지 30g/㎡로서 섬유들의 웹의 형태로 특히 얇을 수 있다.

상기 내부 층 중의 유리 스트랜드의 탄성 효과로부터 유익을 얻기 위해, 이들 스트랜드가 루프(loop) 및 인터레이싱을 형성하여 유리 스트랜드의 대부분이 각각 이의 길이의 몇 가지 구획들에 대해 인접한 두께의 기타 스트랜드에 대해 지지하고, 이들 접촉점 사이의 중간 구획들은 자유롭고 탄성적으로 가요성으로 유지시켜, 상기 내부 층에 탄성적으로 압축되는 능력을 부여하는 것이 중요하다. 이러한 효과는 긴 스트랜드, 예를 들면, 1m를 넘는 길이의 스트랜드를 사용하여 자연스럽게 수득될 수 있다. 그러나, 이러한 효과가 놀랍게도 보다 짧은 길이, 예를 들면, 약 20 내지 40㎝ 길이로 절단된 스트랜드를 사용해서도 수득되는 것으로 밝혀졌다.

따라서, 본 명세서 및 특허청구범위에서, 상기 유리 스트랜드들은 약 20㎝ 길이를 초과하는 경우 "연속"인 것으로 간주된다.

제1 양태에서, 상기 연속 유리 스트랜드들은 약 20㎝를 초과하는 길이의 스트랜드들의 구획들이다.

20 내지 40㎝ 스트랜드의 이점은 이들을 합성 섬유의 웹 위에 쌓는 단계에서 훨씬 더 용이하게 사용된다는 점이다: 연속으로 이동하는 지지체 상에 릴에 권사된 긴 연속 유리 스트랜드를 쌓는 단계는, 스트랜드의 트위스팅을 피하기 위해, 이의 축에 대해 우측 각도에서 상기 릴을 회전시키고 각각의 릴의 말단에서 상기 이동을 중단시키는데; 이에 반해, 이동하는 지지체 상에 유리 스트랜드들의 구획들을 쌓는 것은 용이하며 전혀 중단 없이 수행될 수 있다.

무작위 배향들로 쌓인 유리 스트랜드들의 구획들은, 상기 구획들이 여러 두께의 스트랜드들을 형성하여 상기 랩 또는 성형 강화재 표면에 대해 연속 메쉬(mesh)를 구성하기에 충분한 양일 필요가 있다.

이러한 연속 메쉬는 또한, 상기 성형 강화재를 성형함으로써 후속적으로 생성되는 복합체 품목에서 양호한 기계적 강도를 수득하는 것을 용이하게 해준다. 동일한 조건하에, 본 발명에 따르는 20㎝ 유리 스트랜드를 갖는 성형 강화재에 의해 부여되는 기계적 강도는 5㎝ 길이의 유리 스트랜드를 갖는 성형 강화재에 의해 부여된 기계적 강도에 비해 20% 더 높은 것으로 추정된다.

또 다른 양태에 따라, 상기 연속 유리 스트랜드는 긴 연속 유리 스트랜드의 적어도 하나의 팽창된 조방사 형태이며, 상기 조방사는 릴 또는 "조방사"로부터 온다.

팽창된 조방사에서 상기 배열은 또한, 상기 수지의 침투를 허용하는 충분한 두께 및 통기성을 상기 내부 층에 부여하도록 상기 탄성 효과를 북돋는다.

연속 유리 스트랜드의 조방사는 유리하게는 번수가 약 2400 내지 4800tex이다.

상기 유리 연속 스트랜드는 유리하게는 개별 직경이 약 14㎛ 내지 약 17㎛의 범위인 필라멘트들의 어셈블리로 형성될 수 있다.

대안적으로 또는 추가로, 상기 연속 유리 스트랜드는 개별 변수가 약 40 내지 80tex일 수 있다.

본 발명에 따르는 성형 강화재를 오버몰딩함으로써 제조된 복합체 품목의 표면의 균일성을 개선시키기 위해, 유리하게는, 상기 외부 층들 중의 적어도 하나와 상기 내부층과의 사이에, 절단된 유리 섬유계 중간층을 제공할 수 있다.

유리한 양태에 따르면, 본 발명에 따르는 성형 강화재는 평량이 400 내지 1800g/㎡일 수 있다. 그러면, 성형 강화재의 두께와 성형전 이의 변형력이 서로 양호하게 절충된다.

또 다른 양태에 따라, 본 발명은,

a) 고온 용융 표면을 갖는 화학 섬유의 제1 웹을 제공하는 단계,

b) 고온 용융 표면을 갖는 화학 섬유의 상기 제1 웹 위에 연속 유리 스트랜드들 모두를 무작위 배향들로 여러 두께들로 쌓아, 연속 유리 스트랜드들의 내부 층을 형성하는 단계,

c) 연속 유리 스트랜드들의 상기 층 위에, 고온 용융 표면을 갖는 화학 섬유의 제2 웹을 쌓는 단계,

d) 가벼운 양면 니들링 작업(double-sided light needling operation)을 수행하여, 상기 웹들 각각에서 고온 용융 표면을 갖는 섬유들의 구획들이 상기 내부 층에 침투하게 하는 단계,

e) 고온 용융 표면을 갖는 섬유들을 연화시켜 이들이 점착성이 되게 하기에 충분히 높은 온도로, 상기 전체 어셈블리를 가열하는 단계 및

f) 상기 어셈블리를 콜드 롤링(cold rolling)하는 단계

를 포함하는, 상기 성형 강화재의 제조방법을 제공한다.

첫번째 가능성에 따르면, 단계 b) 동안, 상기 연속 유리 스트랜드는 긴 연속 유리 스트랜드의 하나 이상의 팽창된 조방사 형태로 쌓인다.

바람직하게는, 단계 b) 동안, 상기 연속 유리 스트랜드는 길이가 약 20㎝ 초과인 유리 스트랜드들의 구획 형태로 쌓인다.

본 발명의 기타 목적, 특징 및 이점은 첨부된 도면과 결부되어 제공되는 특정 양태의 하기 설명으로 드러날 것이다:
- 도 1은 본 발명의 제1 양태에 따르는 성형 강화재의 종단면의 도식도이고;
- 도 2는 상기 팽창시키는 방법에서의 연속 유리 스트랜드의 조방사를 도식화한 투시도이고;
- 도 3은 연속 유리 스트랜드의 투시도이고;
- 도 4는 도 1에서의 성형 강화재를 제조하는 동안 상기 성형 강화재의 종단면의 도식도이고;
- 도 5는 본 발명의 제2 양태에 따르는 성형 강화재의 종단면의 도식도이다.

도 1에 도시한 제1 양태에서, 본 발명에 따르는 성형 강화재(1)는 3개의 섬유층, 즉 하나의 내부 층(2)과 상기 내부 층(2)의 각각의 면 위에 배열된 2개의 외부 층들(3, 4)을 포함한다.

상기 내부 층(2)은 무작위 배향들로 여러 두께로 배열된 연속 유리 스트랜드(2a)를 포함한다. 이는, 상기 내부 층(2) 내부에 상기 연속 유리 스트랜드(2a)가 상기 내부 층(2)의 모든 평면에서 모든 가능한 배향을 연속으로 취하여 루프를 형성한다는 의미이다. 상기 연속 유리 스트랜드(2a)는 또한, 예를 들면 이의 길이를 따라 몇 가지 구획에서, 내부 층(2) 중의 인접한 연속 유리 스트랜드에 의존한다. 예를 들면, 도 1에서의 루프(2c, 2d 및 2e)와 같은 루프의 존재로 인해, 상기 접촉점은 여러 방향으로 배열된다. 접촉점들 사이의 연속 유리 스트랜드의 중간 구획들은 탄성적으로 가요성을 유지하며 상기 내부 층(2)에 통기성 구조 및 탄성적으로 압축되는 능력을 제공한다.

상기 외부 층들(3, 4)은 각각 고온 용융 표면을 갖는 섬유의 구획들(3a, 4a)을 함유한다.

고온 용융 표면을 갖는 섬유의 구획들(3a, 4a)은, 충분히 낮은 융점과 상기 내부 층(2)의 연속 유리 스트랜드(2a)에 대한 양호한 부착성을 갖는 임의의 물질로 이루어질 수 있다.

또는, 고온 용융 표면을 갖는 섬유의 구획들(3a, 4a)은, 폴리아미드, 폴리에스테르 또는 폴리프로필렌으로 이루어진 중앙 코어와 코폴리에스테르, 폴리에틸렌, 또는 중앙 코어의 융점보다 더 낮은 융점을 갖는 임의의 기타 물질로 이루어진 외부 쉬쓰(sheath)를 포함하는 2-성분 화학 섬유일 수 있다. 폴리에스테르로 이루어진 중앙 코어와 코폴리에스테르로 이루어진 외부 쉬쓰를 사용하거나 폴리프로필렌으로 이루어진 중앙 코어와 폴리에틸렌으로 이루어진 외부 쉬쓰를 사용하여 양호한 결과를 달성할 수 있다. 기타 물질들의 쌍들이 동축 2-성분 섬유의 형태로 사용될 수 있다: 폴리프로필렌 및 코폴리프로필렌, 폴리프로필렌 및 에틸 비닐 아세테이트.

2-성분 섬유의 중앙 코어가 외부 쉬쓰에 비해 융점이 더 높기 때문에, 성형 강화재(1)를 제조하는 동안 고온 용융 표면을 갖는 섬유의 구획들(3a, 4a)이 뜻하지 않게 완전히 용융되는 위험성을 방지한다.

상기 성형 삽입물(1)의 제조를 위한 가열 단계 동안 과도하거나 제어되지 않는 가열을 통해 고온 용융 섬유들의 구획들(3a, 4a)이 완전히 용융됨으로써, 균일한 층들, 또는 강화 층(2)의 상부면 및 하부면 상에 이들의 구성 물질들이 도포되어 상기 수지에 대해 불투과성인 층들이 형성될 위험성이 또한 효과적으로 제한된다. 상기 2-성분 섬유의 코어는 손상되지 않으므로(또는 아주 조금만 손상되므로) 외부 층들(3, 4)이 유지된다.

추가로, 외부 쉬쓰 및 중앙 코어를 갖는 고온 용융 표면의 2-성분 섬유의 사용은, 상기 성형 강화재(1)의 폴리올레핀 함량이 감소될 수 있음을 의미한다. 이는 상기 수지가 폴리올레핀과 그다지 상용성이지 않기 때문에 유리하다.

외부 층들(3, 4) 내에 고온 용융 표면을 갖는 섬유의 구획들(3a, 4a) 중에서, 적어도 일부, 예를 들면, 도 1에서의 침투 부분(3b, 4b)은 이의 길이 부분에 대해 내부 층(2)에 침투하고, 서로, 그리고 상기 내부 층(2)의 연속 유리 스트랜드(2a)와 부분적으로 부착한다.

섬유의 침투 구획(3b, 4b)은 상기 성형 강화재(1)의 표면에 대해 균일하게 분포되며 상기 전체 어셈블리에 합착성을 제공하는 동시에 상기 성형 강화재(1)의 변형성 및 가요성을 유지시킨다. 침투 구획의 표면 밀도는, 예를 들면, 상기 성형 강화재(1)의 표면적 1㎠당 5 내지 10개의 구획이 있을 수 있다.

실제로, 제1 양태에 따르면, 상기 내부 층(2)에서, 상기 연속 유리 스트랜드(2a)는 유리하게는 긴 연속 유리 스트랜드의 적어도 하나의 팽창된 조방사로서 분포될 수 있다. 예시로서, 도 2는 조방사(5) 또는 일반적으로 서로 평행한 스트랜드의 번들을 도시한다. 초기에는, 조방사에서, 상기 연속 유리 스트랜드(2a)는 서로 접촉한다. 조방사(5)가 팽창됨에 따라, 상기 스트랜드는 서로로부터 멀어지지만, 이와 동시에 실질적으로 평행하거나 그다지 벗어나지 않는 방향을 유지한다.

또는, 적어도 약 20㎝의 길이를 갖는 유리 스트랜드들의 구획들을 인터레이싱함으로써 내부 층(2)을 형성하는 것이 바람직할 수 있다. 이들의 인터레이싱 및 무작위 배향들로 인해, 상기 연속 유리 스트랜드는 성형 강화재(1)의 표면 상에 연속 메쉬를 형성한다.

각각의 직경이 약 14㎛ 내지 약 17㎛인 필라멘트(20a)의 어셈블리로 형성된 연속 유리 스트랜드(2a)(도 3)가 유리하게 선택될 것이다. 연속 유리 스트랜드의 개별 번수는, 예를 들면, 약 50개의 유리 필라멘트를 어셈블리함으로써 40 내지 80tex의 범위일 수 있다

상기 연속 유리 스트랜드(2a)는 사실상 본 발명에 따라 핸들링하고 사용하는 동안 파단되지 않기에 충분한 필라멘트들로 이루어지며, 이는 이들이 일반적으로 제조 다이를 떠나는 곳에서의 크기에서 개별 필라멘트 단독으로는 너무 취약해서 이러한 방식으로 핸들링되거나 사용될 수 없음을 지시한다.

본 발명에 따르는 성형 강화재(1)는 긴 릴로서 팩키징되는 연속 스트립의 형태로 생성될 수 있다.

예를 들면, 상기 외부 층(3)을 구성하기 위한 고온 용융 표면을 갖는 섬유들의 제1 웹이 생성되며, 연속 유리 스트랜드(2a)의 구획들 또는 연속 유리 스트랜드(2a)의 하나 이상의 팽창된 조방사는 상기 제1 웹(3) 위에 연속으로 쌓여, 내부 층(2)에 여러 두께를 생성시키기 위해 이들에게 무작위 배향을 부여한다.

연속 유리 스트랜드(2a)의 조방사를 연속으로 쌓는 작업은, 섬유를 쌓는 단계가 연속 컨베이어 상에 주행시킴으로써 상기 제1 웹 자체에 대해 수행된다는 점을 제외하고는 문헌 WO 98/42495 A1에 기술된 바와 같이 수행될 수 있다.

연속 유리 스트랜드(2a)의 구획을 연속으로 쌓는 작업은, 절단 장소의 배출구로부터 무작위로 낙하시킴으로써 스트랜드들의 구획들에 대해 사용되는 통상적으로 공지된 방법으로 수행될 수 있다.

제2 외부 층(4)을 구성하기 위해 고온 용융 표면을 갖는 섬유들의 제2 웹은 이와 같이 제조된 연속 유리 스트랜드(2a)의 내부 층(2) 상에 적층된다.

이와 같이 수득된 전체 어셈블리는 양쪽 면을 가볍게 니들링 작업으로 처리하여, 상기 각각의 웹에서 고온 용융 표면을 갖는 섬유 구획들(3a, 4a)의 적어도 일부(3b, 4b)가 내부 층(2)에 침투하게 하며, 상기 전체 어셈블리를, 고온 용융 표면을 갖는 섬유의 고온 용융부(3b, 4b)를 연화시키고 이들이 상기 내부 층(2)의 연속 유리 스트랜드(2a)에 부착되는 것을 보장하기에 충분히 높은 온도로 가열한다.

도 4는 가벼운 니들링 작업을 도식적으로 예시하며, 섬유의 침투 구획(3b, 4b)이 내부 층(2)에 침투하도록 구동하는 예비-니들링 니들(8)을 보여준다.

상기 수행되는 가벼운 니들링 작업은, 예를 들면, 1㎠당 약 5 내지 10개 천공되는 천공 밀도를 달성한다. 이는, 통상적으로 적어도 10배 높은 밀도를 달성하는 니들링 방법과 비교되어야 한다. 상기 가벼운 니들링 작업은 본 발명에 따르는 성형 강화재를 제조하는 동안 높은 처리량을 가능하게 한다.

상기 수행되는 가벼운 니들링 작업은, 거친 성형 강화재가 후속 작업 장소로 이송되면서 충분한 합착성을 유지하도록 보장할 정도로 충분하지만, 상기 성형 강화재(1)에 영구 합착성을 제공할 정도로 충분하지는 않으며, 상기 강화재는 여전히 강화용 제품으로서 사용하기 위해 니들링 기계 밖으로 이송될 수 없다.

가벼운 니들링 작업 후 수행되는 가열 작업은, 외부 층들(3, 4)에서 섬유의 침투 구획(3b, 4b)의 고온 용융 표면층을 연화시켜 이들을 점착성이 되게 한다. 가벼운 니들링 작업의 니들(8)에 의해 구동되는 섬유의 침투 구획(3b, 4b)은 내부 층(2)의 연속 유리 스트랜드(2a)에 부착한다. 냉각 후, 상기 성형 강화재(1)의 다양한 층(2, 3, 4)이, 섬유의 니들링되고 접합된 침투 구획(3b, 4b)에 의해 함께 커플링된다. 이어서, 상기 성형 강화재(1)는 합착성이고 이송될 수 있다. 상기 가열은, 고온 용융 표면을 갖는 섬유(3a, 4a)의 구획들을 연화시키고 이들을 점착성이 되게 하지만 이들을 용융시키지는 않도록 조절된다.

이제, 본 발명에 따르는 성형 강화재의 제2 양태를 도식적으로 예시하는 도 5를 고려한다.

상기 제2 양태는 내부 층(2)과 각각의 외부 층들(3, 4) 사이에 2개의 중간층(9, 10)이 추가로 존재한다는 점에서 도 1의 제1 양태와 상이하다. 각각의 중간층(9, 10)은 상기 강화재의 평균 평면에 일반적으로 평행한 무작위 배향들로 분포된, 절단된 유리 섬유를 기재로 한다.

이들 중간층(9, 10)은 기계적 강화재를 제공하는 효과 뿐만 아니라 내부 층(2)의 표면을 매끄럽게 하는 효과도 갖는다. 따라서, 이는 성형 강화재에 보다 매끄러운 표면을 제공하며, 상기 성형 강화재를 성형함으로써 제조된 복합체 물품이 양호하게 표면 가공되게 할 수 있다.

다시, 층(2, 3, 4, 9 및 10)을 함께 결합하는 섬유들의 침투 구획(3b, 4b)이 있다.

실시예 1

I) 고온 용융 표면을 갖는 화학 섬유의 제1 웹이 통상적인 카드 위에 생성된다. 화학 섬유들의 구획들은, 폴리에스테르 중앙 코어, 및 코폴리에스테르로 이루어진 고온 용융 외부 쉬쓰를 갖는 2-성분 섬유로 이루어진다. 코폴리에스테르로 이루어진 고온 용융 외부 쉬쓰는 융점이 약 110℃이다.

상기 2-성분 화학 섬유는 개별 번수가 약 2데니어 내지 약 4데니어이다.

II) 제1 웹과 유사하게, 고온 용융 표면을 갖는 화학 섬유의 제2 웹은 통상적인 카드 위에 생성된다.

III) 연속 유리 스트랜드의 하나 이상의 팽창된 조방사를, 고온 용융 표면을 갖는 섬유의 제1 웹 위에 쌓고, 이들이 여러 두께로 모두 무작위 방향으로 쌓이게 한다. 상기 연속 유리 스트랜드는 개별 직경이 약 15㎛인 40개의 필라멘트의 어셈블리로 형성되며, 상기 스트랜드는 개별 번수가 약 50tex이다.

IV) 제2 웹은 상기 내부 층(2)의 반대면에 쌓인다.

V) 이와 같이 제조된 거친 성형 강화재는 니들링 기계 내로 컨베이어 벨트를 사용하여 도입한다. 니들링 천공 밀도는 10/㎠이다. 니들의 침투 깊이는 12mm이다. 상기 벨트의 주행 속도는 20m/min이다.

VI) 가벼운 니들링 작업 후, 상기 거친 성형 강화재는, 12m 길이의 가열부를 포함하는 통기 오븐 내로 20m/min의 주행 속도로 도입된다. 통기 오븐의 온도는 약 120℃이다.

VII) 상기 통기 오븐을 떠난 후, 상기 성형 강화재(1)는 약 4 내지 5mm의 최종 두께로 콜드 롤링된다.

상기 성형 강화재(1)의 평량은 1200g/㎡이다.

상기 평량은 400 내지 1800g/㎡의 범위일 수 있다.

실시예 2

성형 강화재는 상기 실시예 1에서와 동일한 단계를 사용하여 생성하되, 단계 III)에서, 고온 용융 표면을 갖는 섬유의 제1 웹 상이 쌓이는 개별 직경이 약 15㎛인 40개의 필라멘트로 각각 형성되는 20㎝의 길이 및 50tex의 번수를 갖는 유리 스트랜드들의 구획들이, 동일한 평량을 수득하기 위해 실시예 1에서와 동일한 양으로 사용되는 점만이 상이하다.

상기 단계의 종결시, 유리 스트랜드 층의 두께는 약 10 내지 15㎝(니들링 전)인 것으로 밝혀졌다. 상기 두께는, 동일한 직경이지만 5㎝ 길이의 유리 스트랜드들의 구획들을 인터레이싱하여 수득한 3 또는 4㎝의 두께와 비교된다. 이는 길이가 약 20㎝를 초과하는 경우 유리 스트랜드에 의해 부여되는 탄성 및 통기 효과를 나타낸다.

본 발명은 명시적으로 기술되는 양태들로 한정되는 것이 아니라 하기 특허청구범위 내에 포함된 다양한 변형 및 이의 일반화된 형태를 포함한다.

Claims (13)

1. - 두꺼운 통기성 섬유계 내부 층(2),
   - 상기 내부 층(2)의 각각의 면 위에 배치된 외부 층들(3, 4),
   - 고온 용융 표면을 갖는 섬유의 구획들(3a, 4a)을 포함하는 외부 층들(3, 4),
   - 고온 용융 표면을 갖는 섬유들의 상기 구획들(3a, 4a)의 적어도 일부들(3b, 4b)(이들은 섬유들의 길이 부분에 걸쳐서 상기 내부 층(2)에 침투하여 서로에 대해 그리고 상기 내부 층(2)의 섬유들에 대해 부분적으로 부착한다)을 포함하며,
   상기 내부 층(2)이 무작위 배향들로 여러 두께로 뻗어 있는 연속 유리 스트랜드 타입의 섬유들(2a)을 포함함을 특징으로 하는, 섬유계 랩(lap)으로 이루어진 성형 강화재.
2. 제1항에 있어서, 상기 연속 유리 스트랜드들(2a)이 길이가 약 20㎝를 초과하는 스트랜드들의 구획들임을 특징으로 하는, 성형 강화재.
3. 제2항에 있어서, 상기 내부 층(2)에서, 상기 연속 유리 스트랜드들(2a)이 상기 랩의 표면을 따라 연속 메쉬(mesh)를 형성함을 특징으로 하는, 성형 강화재.
4. 제1항에 있어서, 상기 연속 유리 스트랜드들(2a)이 긴 연속 유리 스트랜드의 적어도 하나의 팽창된 조방사(5)의 형태임을 특징으로 하는, 성형 강화재.
5. 제4항에 있어서, 연속 유리 스트랜드의 상기 조방사(5)의 번수가 약 2400 내지 4800tex임을 특징으로 하는, 성형 강화재.
6. 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 연속 유리 스트랜드들(2a)이 개별 직경이 약 14㎛ 내지 약 17㎛ 범위인 필라멘트들의 어셈블리로 형성됨을 특징으로 하는, 성형 강화재.
7. 제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 연속 유리 스트랜드(2a)의 개별 번수가 약 40 내지 80tex임을 특징으로 하는, 성형 강화재.
8. 제1항 내지 제7항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 외부 층들(3, 4) 중의 적어도 하나와 상기 내부 층(2)과의 사이에, 절단된(chopped) 유리 스트랜드를 기본으로 하는 중간층(9, 10)을 포함함을 특징으로 하는, 성형 강화재.
9. 제1항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 성형 강화재가 평량이 400 내지 1800g/㎡임을 특징으로 하는, 성형 강화재.
10. 제1항 내지 제9항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 성형 강화재가 릴에 패키징된 연속 스트립 형태임을 특징으로 하는, 성형 강화재.
11. a) 고온 용융 표면을 갖는 화학 섬유의 제1 웹(3)을 제공하는 단계,
    b) 고온 용융 표면을 갖는 화학 섬유의 상기 제1 웹(3) 상에 연속 유리 스트랜드들 모두를 무작위 배향들로 여러 두께들로 쌓아(laying), 연속 유리 스트랜드들의 내부 층(2)을 형성하는 단계,
    c) 연속 유리 스트랜드들의 상기 내부 층(2) 위에, 고온 용융 표면을 갖는 화학 섬유의 제2 웹(4)을 쌓는 단계,
    d) 가벼운 양면 니들링 작업(double-sided light needling operation)을 수행하여, 상기 웹들(3, 4) 각각에서 고온 용융 표면을 갖는 섬유의 구획들(3b, 4b)이 상기 내부 층(2)에 침투하게 하는 단계,
    e) 고온 용융 표면을 갖는 섬유들을 연화시켜 이들이 점착성이 되게 하기에 충분히 높은 온도로, 상기 전체 어셈블리를 가열하는 단계 및
    f) 상기 어셈블리를 콜드 롤링(cold rolling)하는 단계
    를 포함하는, 제1항 내지 제10항 중의 어느 한 항에 따르는 성형 강화재의 제조 방법.
12. 제11항에 있어서, 단계 b) 동안, 상기 연속 유리 스트랜드가 긴 연속 유리 스트랜드들의 하나 이상의 팽창된 조방사 형태로 쌓이는, 방법.
13. 제11항에 있어서, 단계 b) 동안, 상기 연속 유리 스트랜드가 길이가 약 20㎝ 초과인 유리 스트랜드들의 구획 형태로 쌓이는, 방법.

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