KR20130045842A - 매트릭스 머티어리얼 공급 공간을 제한하기 위한 가요성 시트 형태 머티어리얼과 그 제조 방법 - Google Patents

매트릭스 머티어리얼 공급 공간을 제한하기 위한 가요성 시트 형태 머티어리얼과 그 제조 방법 Download PDF

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에아데에스 도이칠란트 게엠베하
트랜스-텍스틸 게엠베하
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Abstract

본 발명은 섬유 층을 포함하는 가요성 시트 형태 머티어리얼(flexible sheet-like material)와 관련이 있으며, 이때 상기 섬유 층은 적어도 한 면이 가스는 통과시킬 수 있지만 매트릭스 머티어리얼는 통과시킬 수 없는 그리고 매트릭스 머티어리얼를 위한 배리어 층(barrier layer)으로서 작용을 하는 기능 층으로 코팅되었으며, 상기 기능 층은 포움(foam) 또는 페이스트(paste)로 상기 섬유 층을 직접 코팅함으로써 제조된다.

Description

매트릭스 머티어리얼 공급 공간을 제한하기 위한 가요성 시트 형태 머티어리얼과 그 제조 방법 {FLEXIBLE SHEET-LIKE MATERIAL FOR BOUNDING A MATRIX MATERIAL FEED SPACE AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF}
본 발명은 섬유 결합 반제품으로 이루어지고 섬유가 보강된 플라스틱 부품을 제조할 때에 매트릭스 머티어리얼(material) 공급 공간을 제한하기 위한 가요성 시트 형태 머티어리얼에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이와 같은 가요성 시트 형태 머티어리얼을 제조하기 위한 방법과도 관련이 있다.
섬유가 보강된 플라스틱 부품을 제조할 때에는 우선 공지된 바대로 건조한 상태의 섬유 결합 반제품, 소위 예비 성형품이 사용되며, 상기 예비 성형품은 수지 형태로 형성된 경화 가능한 유동성 매트릭스 머티어리얼로 침지 된다. 이 경우 상기 건조한 상태의 섬유 결합 반제품은 직물로서, 다축성 코어(multiaxial core)로서 또는 체인(chain) 보강된 단일 방향성의 반제품으로서 존재하고, 특히 탄소 섬유, 유리 섬유, 아라미드 섬유, 붕소 섬유 또는 하이브리드 머티어리얼로 이루어진다.
섬유가 보강된 플라스틱 부품을 제조하기 위한 방법은 소위 수지 필름 함침(RFI; Resin-Film-Infusion) 방법으로서 공지되어 있다. 이 방법에서는 건조한 상태의 탄소 섬유 직물 또는 탄소 섬유 코어가 하나의 경화 장치 내부에 배치되고, 외부로부터 규정된 양의 수지 필름으로 덮여진다. 그 다음에 이어서 탄소 섬유 및 수지로 이루어진 플라스틱 부품이 오토클레이브(autoclave) 또는 다른 압력 용기 내에서 압력 및 온도 조건 하에 경화된다. 하지만, 압력 용기의 사용 그리고 이와 같은 압력 용기를 위해서 반드시 필요한 복잡한 공구는 매우 많은 비용을 필요로 한다. 또한, 상기와 같은 방법은 온도 및 압력과 관련해서 취급하기가 어렵다. 사용되는 오토클레이브도 제조할 플라스틱 부품의 크기를 제한한다.
상기와 같은 단점들을 피하기 위하여 DE 100 13 409 C1호에 기술된 방법이 이미 개발되었으며, 상기 방법은 "VAP(Vacuum Assisted Process)"로 표기된다. 이 방법에서는 반제품이 그 안에 배치되어 있는 매트릭스 공급 공간을 제한하는 다층의 가요성 시트 형태 머티어리얼이 사용된다. 상기 방법에서 시트 형태 머티어리얼은 상호 분리된 그리고 상호 독립적으로 취급될 수 있는 다수 개의 층, 다시 말해 가스는 통과시킬 수 있지만 매트릭스 머티어리얼은 통과시킬 수 없는 멤브레인(membrane), 가스 투과율이 높은 간격 유지 부재(spacer) 층 그리고 가스를 통과시킬 수 있는 포일(foil)로 이루어진다. 상기 층들은 차례로 개별적으로 플로우(flow) 보조 층 위에 올려지고, 상기 플로우 보조 층은 재차 반제품 상에 올려진다. 이때 포일과 멤브레인 사이에 있는 영역이 진공화되어 저압이 구성되면, 상기 멤브레인을 통과한 후에 내부에 놓인 매트릭스 공급 공간에서도 압력이 상응하게 하강함으로써, 액체 상태의 수지(매트릭스 머티어리얼)가 외부 수지 용기로부터 매트릭스 머티어리얼 공급 공간 안으로 흡인된다. 이 경우 상기 멤브레인은 가스가 매트릭스 공급 공간으로부터 간격 유지 부재 층 내부로 그리고 그곳으로부터 재차 외부로 누출되는 것을 가능하게 하지만, 그와 동시에 수지가 매트릭스 머티어리얼공급 공간 안에 남게 됨으로써, 결과적으로 상기 수지는 반제품 안으로 침투할 수 있게 된다.
상기 VAP 방법이 오토클레이브를 사용하는 방법들에 비해 상당한 장점들을 제공해주지만, 시트 형태 머티어리얼의 개별 층들, 즉 멤브레인, 간격 유지 부재 층 그리고 가스를 통과시킬 수 있는 포일이 차례로 매우 정확하게 그리고 무응력 상태로 반제품 위에 올려져야만 한다는 소정의 문제점이 존재한다. 이와 같은 문제점은 상응하게 많은 시간을 필요로 하고, 상기와 같은 배치 작업이 정확하게 실시되지 않는다면 프로세스 안전에 부정적인 영향을 미칠 수 있으며, 매트릭스 머티어리얼 내에서 불균일한 축적을 야기할 수 있다.
상기와 같은 문제점들은 DE 10 2008 006 261 B3호에 기술되어 있는 다기능 라미네이트(multifunctional laminate)에 의해서 피해진다. 상기 간행물에서는 가스는 통과시킬 수 있지만 매트릭스 머티어리얼은 통과시킬 수 없는 멤브레인 상에 섬유 층이 적층 되고, 더 나아가서는 간격 유지 부재 층도 상기 섬유 층 상에 고정된다. 상기 가스를 통과시킬 수 있는 포일은 별도로 간격 유지 부재 층 위에 배치될 수 있거나 또는 상기 간격 유지 부재 층과 단단히 결합 될 수 있으며, 이때 후자의 경우처럼 포일이 간격 유지 부재 층과 단단히 결합 되는 경우에는 상기 포일도 또한 다기능 라미네이트의 고정 구성 부품이 된다. 상기 다기능 라미네이트는 취급, 프로세스 정확성 및 프로세스 안전과 관련해서 이미 상당한 장점들을 제공해주고 있다. 하지만, 상기와 같은 다층 라미네이트에서는 원하는 기계적인 머티어리얼 특성들 그리고 가스 투과성, 매트릭스 머티어리얼 투과성 그리고 멤브레인 및 섬유 층의 온도 안정성과 관련된 특성들이 원하는 간단한 방식으로 정확하게 설정될 수 없는 경우가 종종 있다. 그 원인은 다른 무엇보다도 적층 공정 이전에 존재하는 한 편으로는 멤브레인의 특성 그리고 다른 한 편으로는 섬유 층의 특성이 상기 적층 공정으로 인해서 그리고 적층의 경우에 멤브레인과 섬유 층 사이에서 사용되는 접착제의 종류, 도포 방식 및 양에 따라서 적지 않게 변경될 수 있다는 사실이다. 예로 들 수 있는 추가의 단점은, 상기 공지된 실시 예에서는 수지의 플로우 정면을 관찰할 수가 없다는 것인데, 그 이유는 전술된 시트 형태 머티어리얼이 불투명하기 때문이다.
본 발명의 과제는 VAP 방법에 특히 적합한, 서문에 언급된 유형의 매트릭스 머티어리얼 공급 공간을 제한하기 위한 가요성 시트 형태 머티어리얼을 제조하는 것이다. 또한, 시트 형태 머티어리얼을 가급적 간단한 방식으로 제조할 수 있는 그리고 가스 투과성 및 매트릭스 머티어리얼 불투과성과 연관된 상기 시트 형태 머티어리얼의 특성들과 관련해서 시트 형태 머티어리얼을 특히 정확한 방식으로 제조할 수 있는 가요성 시트 형태 머티어리얼의 제조 방법도 제공되어야만 한다.
상기 과제는 본 발명에 따른 청구항 1의 특징들을 갖는 가요성 시트 형태 머티어리얼에 의해서 그리고 청구항 5의 특징들을 갖는 방법에 의해서 해결된다. 본 발명의 바람직한 실시 예들은 종속 청구항들에 기재되어 있다.
본 발명에 따르면, 가요성 시트 형태 머티어리얼은 섬유 층을 포함하고, 상기 섬유 층은 적어도 한 면이 가스는 통과시킬 수 있지만 매트릭스 머티어리얼은 통과시킬 수 없는 그리고 매트릭스 머티어리얼을 위한 배리어 층(barrier layer)으로서 작용을 하는 기능 층으로 코팅되었으며, 상기 기능 층은 포움(foam) 또는 페이스트(paste)로 상기 섬유 층을 직접 코팅함으로써 제조된다.
한 가지 바람직한 실시 예에 따르면, 상기 섬유 층은 직물, 망사, 편물, 부직포 또는 펠트(felt)이고, 적어도 주로 다음과 같은 물질들 중에서 하나 또는 다수의 물질로 이루어진다; 폴리에스테르, 폴리아미드, 아라미드, 유리 섬유, 폴리아크릴, 특히 폴리아크릴니트릴, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 비스코스(viscose), 셀룰로오스(cellulose), 면(wool).
상기 섬유 층은 직접 코팅 방법에 의해서 상기 섬유 층 상에 직접 제공되는 기능 층을 위한 캐리어로서 작용을 하며, 상기 기능 층은 코팅 과정에서 포움 구조 또는 페이스트 구조를 갖고, 특히 가스 투과성 및 매트릭스 머티어리얼 불투과성(수지 불투과성)과 관련하여 상기 VAP 방법을 위해서 반드시 필요한 바람직한 특성들을 최종 시트 형태 머티어리얼에 제공해준다.
한 가지 바람직한 실시 예에 따르면, 상기 기능 층은 포움 또는 페이스트로부터 제조되며, 상기 포움 또는 페이스트는 적어도 주로 다음과 같은 물질들 중에서 하나 또는 다수의 물질을 갖는 수성 폴리머 분산액으로부터 제조된다: 각각 첨가 머티어리얼을 함유한 폴리우레탄, 플루오르폴리머, 특히 폴리테트라플루오르에틸렌, 아크릴레이트, 특히 스티롤아크릴레이트, 라텍스, 특히 니트릴-부타디엔-라텍스(NBR) 또는 스티롤 부타디엔 라텍스(SBR), 실리콘, 공중합물.
상기 실시 예에 대한 대안으로서 상기 기능 층은 적어도 주로 다음과 같은 물질들 중에서 하나 또는 다수의 물질을 갖는 용매 함유 폴리머로부터 제조된 페이스트로부터 제조될 수도 있다: 각각 첨가 머티어리얼을 함유한 폴리우레탄, 플루오르폴리머, 특히 폴리테트라플루오르에틸렌, 아크릴레이트, 특히 스티롤아크릴레이트, 라텍스, 특히 니트릴 부타디엔 라텍스(NBR) 또는 스티롤 부타디엔 라텍스(SBR), 에틸렌비닐아세테이트, 폴리비닐아세테이트, 실리콘, 전술된 물질들의 공중합물.
본 발명에 따른 섬유 층은 한 면 또는 양면이 기능 층으로 코팅될 수 있다. 바람직하게 섬유 층은 단지 한 면만 기능 층으로 코팅되는 한편, 상기 섬유 층의 마주 놓인 면에는 간격 유지 부재 층이 제공되어 있으며, 상기 간격 유지 부재 층은 이 간격 유지 부재 층 위에 배치될 수 있는 그리고 가스를 통과시킬 수 없는 포일과 섬유 층의 간격을 유지시킨다. 이때 상기 간격 유지 부재 층은 가스 투과율이 높고, 포일과 섬유 층 사이의 중간 공간에서 저압이 형성되는 경우에는 섬유 층에 대한 포일의 간격을 유지시킨다. 따라서, 간격 유지 부재 층 및 포일은 항상 매트릭스 머티어리얼 공급 공간으로부터 떨어져서 마주해 있는 상기 섬유 층의 면에 존재하게 된다.
매트릭스 머티어리얼 공급 공간으로부터 떨어져서 마주해 있는 상기 섬유 층의 면이 직접 코팅 방법에 의해서 제공된 간격 유지 부재 층으로 직접 코팅될 수도 있다. 그 대신에 상기 섬유 층의 마주 놓인 면이 기능 층으로 코팅되기 전에 또는 코팅된 후에 상기 간격 유지 부재 층이 섬유 층 상에 적층 될 수도 있다.
본 발명에 따른 가요성 시트 형태 머티어리얼의 장점은, 원하는 특성들과 관련하여, 특히 가스 투과성 및 매트릭스 머티어리얼 불투과성과 관련하여 공지된 시트 형태 머티어리얼들에 비해 더 간단하고도 더 정확하게 제조될 수 있다는 것이다. 또한, 본 발명에 따른 가요성 시트 형태 머티어리얼이 아무런 문제 없이 투명하게 또는 반투명하게 형성될 수 있음으로써, VAP 방법에서는 수지 플로우 정면도 관찰될 수 있다.
본 발명에 따른 방법에서는, 섬유 층의 적어도 한 면이 직접 코팅 방법에 의해서 가스는 통과시킬 수 있지만 매트릭스 머티어리얼은 통과시킬 수 없는 그리고 매트릭스 머티어리얼을 위한 배리어 층을 형성하는 포움 층 또는 페이스트 층으로 코팅되었다. 따라서, 본 발명에 따른 방법의 특징은, 가스는 통과시킬 수 있지만 매트릭스 머티어리얼는 통과시킬 수 없는 기능 층이 더 이상 별도로 제조된 멤브레인의 형태로 섬유 층 상에 적층 되지 않고, 오히려 포움 또는 페이스트로 이루어진 기능 층이 직접 코팅에 의해서 섬유 층 상에 제공되어 상기 섬유 층이 포움 층 및 페이스트 층을 위한 캐리어를 형성하게 된다는 것이다. 이와 같은 직접 코팅 방법에 의해서는 원하는 머티어리얼 특성들, 특히 가스 투과성 및 매트릭스 머티어리얼 불투과성의 등급(grade)이 매우 정확하게 설정될 수 있다. 상기 직접 코팅 방법이 제조 형상에 있어서 여러 가지 장점 및 더 큰 변형 가능성을 제공해주고, 섬유 층을 사전에 그리고 추후에 처리할 수 있는 추가의 가능성을 제공해줌으로써, 마찬가지로 시트 형태 머티어리얼의 가스 투과성 및 매트릭스 머티어리얼 불투과성이 또한 제어될 수 있다. 또한, 상응하는 코팅 물질 및 첨가 머티어리얼의 선택에 의해서 그리고 적층된 코팅 머티어리얼을 의도한 바대로 캘린더링(calendering) 함으로써 시트 형태 머티어리얼을 투명하게 제조하거나 또는 반투명하게 제공하는 것이 가능해진다. 그럼으로써 이미 전술된 바와 같이 완성된 시트 형태 머티어리얼이 VAP 방법에 사용되는 경우에는 수지 플로우 정면이 관찰될 수 있다.
본 발명에 따른 방법에 사용되는 섬유 층을 위해서는 이미 앞에서 언급한 바와 같이 적어도 주로 다음과 같은 물질들 중에서 하나 또는 다수의 물질로 이루어진 직물, 망사, 편물, 부직포 또는 펠트가 적합하다; 폴리에스테르, 폴리아미드, 아라미드, 유리 섬유, 폴리아크릴, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 비스코스, 셀룰로오스, 면. 전술된 물질들의 혼합물도 아무 문제없이 가능하다.
포움 또는 페이스트가 섬유 제품(textile goods) 내부로 침투하는 것을 제어하기 위하여 그리고 접착력, 강도 및 마모도를 개선하기 위하여 화학적인, 화학-열적인 토대를 갖춘 다수의 설치 가능성뿐만 아니라 물리 기계적인 토대를 갖춘 다수의 설치 가능성도 존재한다. 예를 들면, 섬유 층을 코팅하기 전에 수용액 또는 유기 용액으로부터 제조되고, 함침제(impregnation agent), 계면 활성제, 실리카 졸(silica sol) 유도체, 머티어리얼 보호용 첨가제, 방염제, 접착 촉진제 등을 포함하는 첨가제를 사용해서 상기 섬유 층을 예비 처리하는 것이 바람직할 수 있다.
포움 또는 페이스트를 섬유 층 상에 도포하는 작업은 상이한 기술을 이용해서, 예를 들면
Figure pct00001
닥터 블레이드(doctor blade)를 이용한 스프레딩(spreading) 기술
Figure pct00002
풀라(Foulard) 롤러를 이용한 침지 기술
Figure pct00003
동판(Gravur) 롤러 또는 실크스크린 형판을 이용한 프린팅- 또는 스캐닝 기술
Figure pct00004
(예컨대 커튼-코팅(Curtain-Coating)과 같은) 캐스팅 기술에 의해서 이루어질 수 있다.
포움 또는 페이스트를 섬유 층 상에 도포한 다음에 이어서 적당한 온도에서 건조시킨 후에는, 시트 형태 머티어리얼의 가스 투과성 및/또는 매트릭스 머티어리얼 불투과성과 같은 특성들에 의도한 바대로 영향을 미치기 위하여 상기 포움 층 또는 페이스트 층이 바람직하게 상승 된 온도 및 상승 된 압력하에서 캘린더링 장치에 의해 압착되고 평활화된다. 그럼으로써 원하는 머티어리얼 특성을 얻기 위한 제어 가능성이 충분히 얻어지게 된다.
전술된 섬유 캐리어 물질들의 직접 코팅을 위해서는 수성을 기본으로 하는 포움, 수성을 기본으로 하는 페이스트 또는 용매 함유 성질을 기본으로 페이스트가 바람직하다. 특히 섬유 층은 수성 폴리머-분산액을 기본으로 하는 포움 또는 페이스트로 코팅될 수 있으며, 이 경우 상기 포움 또는 페이스트는 적어도 주로 다음과 같은 물질들 중에서 하나 또는 다수의 물질로 이루어진다; 폴리우레탄, 플루오르폴리머, 특히 폴리테트라플루오르에틸렌, 아크릴레이트, 특히 스티롤아크릴레이트, 라텍스, 특히 니트릴 부타디엔 라텍스 또는 스티롤 부타디엔 라텍스, 에틸렌비닐아세테이트, 폴리비닐아세테이트, 실리콘, 전술된 물질들의 공중합물. 전술된 물질들의 혼합물도 가능하다. 발포제(foaming agent), 소포제(antifoaming agent), 포움 안정화제, 교차 결합 시약(cross linkage reagent), 충전재(특히 고령토(kaoline), 백악(chalk), 규산 유도체, ...)와 같은 추가의 첨가 머티어리얼들이 필요에 따라 첨가된다.
본 발명에서는 수성의 분산액을 기본으로 하는 폴리우레탄-포움 층 및 폴리우레탄-페이스트 층이 특히 바람직하게 그리고 다방면으로 사용될 수 있다.
포움 코팅을 위해서는 기계적으로("충격식 포움") 또는 화학적으로("추진식 포움") 제조되는 포움들이 사용될 수 있다. 화학적인 - 원래 더 우수한 물리적인 - 발포 방식의 특수 분야로서는 소위 미소 구체(microsphere)-캡슐들(예컨대 Akzo Nobel 사(社)의 Expancel?)을 이용해서 포움을 제조하는 방식이 언급될 수 있다. 상기 캡슐들은 온도 상승시에 부피가 40배까지 팽창되어 매트릭스 내부에 포움 형태의 구조물을 형성한다.
페이스트 혹은 기계적으로 제조된 포움을 사용하는 경우에는 바람직하게 원하는 특성들을 얻기 위하여 점도에 영향을 미치기 위한 특수한 첨가제, 그리고 충전제, 염료, 교차 결합제 등이 첨가된다. 추가로 포움 제조시에는 바람직하게 포움의 밀도에 영향을 미치기 위한 제제도 첨가된다.
화학적으로 혹은 열적으로 제조된 포움을 형성하는 경우에도 마찬가지로 점도 및 포움 리터 중량(foam liter weight)에 영향을 미치기 위한 특수한 첨가제 그리고 안정화제, 충전제, 교차 결합제 등이 첨가될 수 있다.
상기와 같은 코팅을 섬유 층 상에 제공한 다음에 이어서 건조한 후에는 상기 코팅이 특정 온도하에서 그리고 캘린더링 설비 상에서 특정한 압력에 의해 압착되고 평활화된다. 이 경우 캘린더의 온도는 폴리머 유형 및 교차 결합 유형, 발포 등급, 분산액의 경도 모듈(module)에 따라서 그리고 기타 첨가제에 따라서 정확하게 조절(tuning)되며, 그로 인해 VAP-방법에 따라 주입이 이루어지는 경우에는 가스 투과성 및 매트릭스 머티어리얼 불투과성(수지 밀도) 측면에서 최상의 결과들이 얻어질 수 있게 된다.
포움 코팅의 경우에는 발포할 머티어리얼이 발포 전에 5 - 60 dPas(바람직하게는 35 - 45 dPas)의 점도를 갖고, 포움 코팅을 섬유 층 상에 제공하는 경우에는 발포할 머티어리얼가 100 내지 900 g/l(바람직하게는 200 - 350 g/l)의 포움 중량을 갖는 것이 특히 바람직하며, 이 경우 건조 중량(dry weight)은 10 - 120 g/m2(바람직하게는 30 - 40 g/m2)이다.
페이스트가 수성인 경우에는 도포 방법에 따라서 5 - 160 dPas(바람직하게는 40 - 100 dPas)의 점도가 선호된다. 전통적인 닥터 블레이드 방법에서는 60 - 80 dPas가 특히 바람직한 것으로 입증되었다. 이 경우에도 건조 중량은 10 - 120 g/m2(바람직하게는 35 - 45 g/m2)이다.
본 발명과 관련하여 제시된 모든 점도 값들은 "Haake 점도계(Visco tester) 2 plus", 측정 수단(gauging member) 1 혹은 2를 이용한 측정과 관련이 있다.
앞에서 이미 언급한 바와 같이, 수성 분산액 포움 또는 수성 분산액 페이스트의 대안으로서 용매를 함유한 폴리머를 기본으로 하는 페이스트도 사용될 수 있다. 이 경우에 상기 페이스트는 적어도 주로 다음과 같은 물질들 중에서 하나 또는 다수의 물질로 이루어진다: 폴리우레탄, 플루오르폴리머, 특히 폴리테트라플루오르에틸렌, 아크릴레이트, 특히 스티롤아크릴레이트, 라텍스, 특히 니트릴-부타디엔-라텍스 또는 스티롤 부타디엔 라텍스, 에틸렌비닐아세테이트, 폴리비닐아세테이트, 실리콘, 전술된 물질들의 공중합물, 상기 물질들의 혼합물. 또한, 상기 페이스트는 필요한 첨가 머티어리얼도 함유한다.
상기의 경우에는 용매를 함유하는 페이스트가 섬유 층 상에 제공될 때에 5 - 60 dPas(바람직하게는 35 - 45 dPas)의 점도를 갖는 것이 바람직하며, 이 경우 건조 중량은 10 - 120 g/m2(바람직하게는 40 - 50 g/m2)이다.
섬유 층의 코팅은 소위 "응고 코팅" 또는 "추출 코팅"에 의해서도 이루어질 수 있다.
응고 코팅의 한 가지 방법에서는 섬유 층을 코팅하기 전에 예컨대 전해질 염, 화학적인 첨가제 또는 페이스트 내부에서 또는 포움 내부에서 침전 반응을 야기하기 위한 이온 차이(ion difference) 첨가제가 상기 섬유 층 상에 제공된다. 응고 코팅의 다른 한 가지 방법에서는 예컨대 전해질 염, 열을 이용해서 침전시키기 위한 첨가제 또는 페이스트 내부에서 혹은 발포할 혼합물 내부에서 침전 반응을 야기하기 위한 이온 차이 첨가제가 코팅 매체(페이스트 또는 포움) 내부에 삽입된다. 대안적으로 또는 추가로 상기 응고 코팅 방법에서는, 폴리머 필름 안에 기공을 형성하기 위하여 상기 코팅된 시트 형태 머티어리얼가 알칼리화 방식을 이용해서 또는 수성 플로우트(float)로부터 산을 분리시키는 방식을 이용해서 추후 처리될 수도 있다.
섬유 층 상에서 이루어지는 건조 과정 중에 발생하는 불안정성에 의해서 포움 또는 페이스트가 침전/응고될 수도 있다. 이와 같은 불안정성은 특히 온도 상승시에 그리고/또는 pH 값의 변동시에 코팅 머티어리얼의 개별 성분들의 불화합성(incompatibility)으로 인해서 발생한다.
추출 코팅의 경우에 페이스트 또는 발포할 머티어리얼은 코팅된 시트 형태 머티어리얼의 추후 처리에 의해서 코팅으로부터 재차 부분적으로 또는 완전히 추출되어 완전 세척되거나 또는 다른 방식으로 분리되는 첨가제를 함유한다. 이와 같은 추출 코팅은 수성을 기본으로 하는 생성물을 이용한 추후 처리에 의해서 가능할 뿐만 아니라 특히 용매를 기본으로 하는 생성물을 이용한 추후 처리에 의해서도, 특히 연속 설비 상에서의 퍼클로르에틸렌 세척에 의해서도 가능하다.
전술된 모든 직접 코팅 방법에는, 예비 처리된 섬유 층 상에 후속적으로 직접 코팅을 할 때에 VAP 방법에서 침투 온도(infiltration temperature)가 상대적으로 더 높은 경우에도 예컨대 응고, 마이크로 기공도, 가스 투과성 및 수지-밀도에 긍정적인 영향을 미치기 위한 특별한 효과들을 얻기 위하여 상기 사용된 섬유 캐리어가 적합한 방식으로 예비 처리될 수 있다는 사실이 적용된다. 페이스트 혹은 포움이 섬유 내부로 관통 또는 침투하는 현상을 줄이기 위한 섬유 층의 한 가지 바람직한 예비 처리 방식은 소수성화(hydrophobizing)를 위한 FC 수지를 이용해서 섬유 층을 별도로 예비 함침하는 방식이다.
본 발명은 특히 바람직한 결과들을 얻을 수 있는 두 가지 실시 예를 참조하여 아래에서 상세하게 설명된다. 실시 예 1에서는 섬유 캐리어가 수성 분산액을 기본으로 하는 포움으로 코팅된 한편, 실시 예 2에서는 섬유 캐리어가 용매를 함유하는 페이스트로 코팅되었다. 두 가지 경우에 모두 완성된 시트 형태 머티어리얼의 제조 정확성, 가스 투과성 및 매트릭스 머티어리얼 불투과성과 관련하여 매우 우수한 결과들이 얻어질 수 있었다.
실시 예 1 ( 포움 ):
섬유 층 머티어리얼: 폴리에스테르로 이루어진 직물
코팅 머티어리얼(포움): 첨가 머티어리얼를 함유한 폴리우레탄을 기본으로 하는 수성 분산액
발포할 머티어리얼의 점도: 35 - 45 dPas
포움 중량: 200 - 240 g/l
건조 중량: 35 - 40 g/m2
섬유를 예비 처리할 때의 캘린더 온도: 170 - 200 ℃, 특히 185 ℃
도포 기술: 닥터 블레이드 코팅 또는 형판 코팅
포움 건조 온도: 80 - 130 ℃
압축시의 캘린더 온도: 170 - 200 ℃, 특히 180 ℃
실시 예 2 (페이스트):
섬유 층 머티어리얼: 폴리에스테르로 이루어진 직물
코팅 머티어리얼(페이스트): 응고에 의해 마이크로 기공도를 얻기 위한
첨가 머티어리얼를 함유한 폴리우레탄으로 이루어진 용액
점도: 35 - 45 dPas
건조 중량: 40 - 50 g/m2
예비 처리할 때의 캘린더 온도: 170 - 200 ℃, 특히 185 ℃
도포 기술: 닥터 블레이드 코팅 또는 형판 코팅
건조/응고시의 온도: 20 - 225 ℃
압축시의 캘린더 온도(선택적): 120 - 190 ℃

Claims (20)

  1. 섬유 결합 반제품으로 이루어지고 섬유가 보강된 플라스틱 부품을 제조할 때에 매트릭스 머티어리얼 공급 공간을 제한하기 위한 가요성 시트 형태 머티어리얼에 있어서,
    상기 가요성 시트 형태 머티어리얼이 섬유 층을 포함하며, 상기 섬유 층은 적어도 한 면이 가스는 통과시킬 수 있지만 매트릭스 머티어리얼은 통과시킬 수 없는 그리고 매트릭스 머티어리얼를 위한 배리어 층(barrier layer)으로서 작용을 하는 기능 층으로 코팅되었으며, 상기 기능 층은 포움(foam) 또는 페이스트(paste)로 상기 섬유 층을 직접 코팅함으로써 제조되는 것을 특징으로 하는,
    가요성 시트 형태 머티어리얼.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 섬유 층은 직물, 망사, 편물, 부직포 또는 펠트(felt)이고, 적어도 주로 폴리에스테르, 폴리아미드, 아라미드, 유리 섬유, 폴리아크릴, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 비스코스(viscose), 셀룰로오스(cellulose), 면(wool)과 같은 물질들 중에서 하나 또는 다수의 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는,
    가요성 시트 형태 머티어리얼.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기능 층은 적어도 주로 첨가 머티어리얼이 부가된 폴리우레탄, 플루오르폴리머, 아크릴레이트, 스티롤아크릴레이트, 니트릴 부타디엔 라텍스, 스티롤 부타디엔 라텍스, 에틸렌비닐아세테이트, 폴리비닐아세테이트, 실리콘, 전술된 물질들의 공중합물과 같은 물질들 중에서 하나 또는 다수의 물질을 함유한 수성 폴리머 분산액으로부터 제조된 포움 또는 페이스트로부터 제조되는 것을 특징으로 하는,
    가요성 시트 형태 머티어리얼.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기능 층은 적어도 주로 첨가 머티어리얼이 부가된 폴리우레탄, 플루오르폴리머, 아크릴레이트, 스티롤아크릴레이트, 니트릴 부타디엔 라텍스, 스티롤 부타디엔 라텍스, 에틸렌비닐아세테이트, 폴리비닐아세테이트, 실리콘, 전술된 물질들의 공중합물과 같은 물질들 중에서 하나 또는 다수의 물질을 갖는 용매 함유 폴리머로부터 제조된 페이스트로부터 제조되는 것을 특징으로 하는,
    가요성 시트 형태 머티어리얼.
  5. 매트릭스 머티어리얼 공급 공간을 제한하기 위한 가요성 시트 형태 머티어리얼을 제조하기 위한 방법에 있어서,
    상기 가요성 시트 형태 머티어리얼이 섬유 층을 포함하며, 상기 섬유 층은 직접 코팅 방법에 의해서 적어도 한 면이 가스는 통과시킬 수 있지만 매트릭스 머티어리얼은 통과시킬 수 없는 그리고 매트릭스 머티어리얼을 위한 배리어 층을 형성하는 포움 층 또는 페이스트 층으로 코팅되는 것을 특징으로 하는,
    가요성 시트 형태 머티어리얼의 제조 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 시트 형태 머티어리얼의 가스 투과성 및/또는 매트릭스 머티어리얼 불투과성과 같은 특성들에 의도한 바대로 영향을 미치기 위하여 상기 포움 층 또는 페이스트 층이 상승 된 온도 및 상승 된 압력하에서 캘린더링 장치에 의해 압착되는 것을 특징으로 하는,
    가요성 시트 형태 머티어리얼의 제조 방법.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 섬유 층이 수성 폴리머 분산액을 기본으로 하는 포움 또는 페이스트로 코팅되며, 이때 상기 포움 또는 페이스트는 적어도 주로 첨가 머티어리얼이 부가된 폴리우레탄, 플루오르폴리머, 아크릴레이트, 스티롤아크릴레이트, 니트릴 부타디엔 라텍스(NBR), 스티롤 부타디엔 라텍스(SBR), 에틸렌비닐아세테이트, 폴리비닐아세테이트, 실리콘, 전술된 물질들의 공중합물과 같은 물질들 중에서 하나 또는 다수의 물질로부터 제조되는 것을 특징으로 하는,
    가요성 시트 형태 머티어리얼의 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 섬유 층 상에 포움을 도포할 때에 포움의 중량은 100 - 900 g/l이며, 이때 건조 중량은 10 - 120 g/m2인 것을 특징으로 하는,
    가요성 시트 형태 머티어리얼의 제조 방법.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 섬유 층 상에 포움을 도포할 때에 포움의 중량은 200 - 350 g/l이며, 이때 건조 중량은 30 - 40 g/m2인 것을 특징으로 하는,
    가요성 시트 형태 머티어리얼의 제조 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 섬유 층은 건조 중량이 10 - 120 g/m2인 수성 페이스트로 코팅되는 것을 특징으로 하는,
    가요성 시트 형태 머티어리얼의 제조 방법.
  11. 제 7 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 섬유 층은 건조 중량이 35 - 45 g/m2인 수성 페이스트로 코팅되는 것을 특징으로 하는,
    가요성 시트 형태 머티어리얼의 제조 방법.
  12. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 섬유 층이 용매를 함유하는 폴리머를 기본으로 하는 페이스트로 코팅되며, 이때 상기 페이스트는 적어도 주로 첨가 머티어리얼이 부가된 폴리우레탄, 플루오르폴리머, 아크릴레이트, 스티롤아크릴레이트, 니트릴 부타디엔 라텍스, 스티롤 부타디엔 라텍스, 에틸렌비닐아세테이트, 폴리비닐아세테이트, 실리콘, 전술된 물질들의 공중합물과 같은 물질들 중에서 하나 또는 다수의 물질로부터 제조되는 것을 특징으로 하는,
    가요성 시트 형태 머티어리얼의 제조 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 섬유 층은 건조 중량이 10 - 120 g/m2인 용매 함유 페이스트로 코팅되는 것을 특징으로 하는,
    가요성 시트 형태 머티어리얼의 제조 방법.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 섬유 층은 건조 중량이 40 - 50 g/m2인 용매 함유 페이스트로 코팅되는 것을 특징으로 하는,
    가요성 시트 형태 머티어리얼의 제조 방법.
  15. 제 5 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 섬유 층이 코팅 전에 첨가제에 의해서 예비 처리되며, 상기 첨가제는 수성 또는 유기 용액으로부터 제조되고, 플루오르카본수지, 함침 수지, 계면 활성제, 실리카 졸 유도체, 접착 촉진제와 같은 물질들 중에서 하나 또는 다수의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    가요성 시트 형태 머티어리얼의 제조 방법.
  16. 제 5 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    수성의 분산 페이스트, 포움 또는 용매를 기본으로 하는 페이스트로 섬유 층을 응고 코팅하며, 이때 상기 섬유 층 상에는 코팅 전에 전해질 염, 화학적인 첨가제 또는 코팅 머티어리얼 내부에서 침전 반응을 야기하기 위한 이온 차이(ion difference) 첨가제가 제공되는 것을 특징으로 하는,
    가요성 시트 형태 머티어리얼의 제조 방법.
  17. 제 5 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    수성의 분산 페이스트, 포움 또는 용매를 기본으로 하는 페이스트로 섬유 층을 응고 코팅하며, 이때 상기 코팅된 시트 형태 머티어리얼는 폴리머 필름 안에 기공을 형성하기 위하여 알칼리화 방식을 이용해서 또는 수성 플로우트(float)로부터 산을 분리시키는 방식을 이용해서 추후 처리되는 것을 특징으로 하는,
    가요성 시트 형태 머티어리얼의 제조 방법.
  18. 제 5 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    수성의 분산 페이스트, 포움 또는 용매를 기본으로 하는 페이스트로 섬유 층을 추출 코팅하며, 이때 상기 코팅 머티어리얼은 첨가제를 함유하고, 상기 첨가제는 코팅된 시트 형태 머티어리얼을 추후 처리함으로써 상기 코팅 머티어리얼로부터 재차 부분적으로 또는 완전히 추출되는 것을 특징으로 하는,
    가요성 시트 형태 머티어리얼의 제조 방법.
  19. 제 5 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 포움 또는 페이스트가 열에 민감한 성질에 의해서 섬유 층 상에 침전/응고되는 것을 특징으로 하는,
    가요성 시트 형태 머티어리얼의 제조 방법.
  20. 제 5 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 포움 또는 페이스트가 섬유 층 상에서 이루어지는 건조 과정 중에 발생하는 불안정성에 의해서 침전 응고되는 것을 특징으로 하는,
    가요성 시트 형태 머티어리얼의 제조 방법.
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