KR20160138286A - 평탄한 웹 재료의 성형 방법 및 장치 - Google Patents

평탄한 웹 재료의 성형 방법 및 장치 Download PDF

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KR20160138286A
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마르틴 파흐
라이너 케를레
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폴트코레 게엠베하
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Abstract

본 발명의 목적은 평탄한 웹 재료(12)를 상이하게 지향된 접힘 선들을 따라서 다수의 주름들을 가지며 융기부들과 오목부들을 가진 거듭되는 3차원 구조로 성형하는 것이다. 이 목적은, 상기 평탄한 웹 재료가 하부 홀딩 다이(20b)와 상부 홀딩 다이(20a) 사이로 삽입되는 것에 의해 성취되며, 상기 홀딩 다이들은 대체로 평탄하고, 평탄한 재료로 이루어지고, 상기 평탄한 웹 재료 상에 놓일 때 정확한 방식으로 서로 겹쳐지게 놓이는 미리 형성된 굽힘 선들을 가진다. 그 다음에 하부 성형 다이(30b)와 상부 성형 다이(30a)가 상기 홀딩 다이들로 안내되어 배치되며, 상기 성형 다이들은 정확하게 서로 반대쪽에 배치된 특정된 접힘 선들을 가진 평탄한 재료로 이루어진다. 상기 성형 다이들(30a, 30b)은 제조될 3차원 구조와 상응하는 형상을 가지며, 상기 홀딩 다이들을 향해 지행되거나 또는 상기 홀딩 다이들을 향해 뾰족한 상기 성형 다이들의 접힘 선들은 상기 홀딩 다이들의 굽힘 선들과 맞춰지며, 상기 접힘 선들은 상기 홀딩 다이들에 기대어 놓일 수 있다.

Description

평탄한 웹 재료의 성형 방법 및 장치{Method for shaping a flat web material, and device}
본 발명은 평탄한 웹 재료(flat web material)의 성형 방법과 상기 방법의 수행에 적합한 장치에 관한 것이다.
성형된 평탄한 웹 재료는 복합 구조물(composite construction)에, 특히 두 개의 안정된 층들 사이의 코어 재료(core material)로서 유리하게 사용될 수 있는 유형의 3차원 구조를 제공하기 위한 것이다.
US 2007/004576 A1은 이러한 유형의 구조물들을 제조할 수 있는 방법을 개시한다. 이 경우에, 평탄한 웹 재료는 다수의 성형 롤(shaping rolls)에 의해 변형되며, 이는 점진적인 변형을 위해 처리 방향(throughput direction)으로 점점 넓어진다. 따라서, 연속적으로 증가하는 변형이 성취된다.
주기적인 3차원 구조와 같이 이러한 변형된 평탄한 웹 재료의 가능한 형상들은 US 3698879로부터 알려져 있다. 여기서, 들어오는 평탄한 웹 재료는 다수의 성형 죠(shaping jaw)에 의해 변형되며, 이는 연속하여 작동되고 점점 두드러지는 프로파일을 가진다.
본 발명의 근본적인 목적은, 종래 기술의 문제점들을 해결할 수 있으며, 특히, 평탄한 웹 재료를 실질적인 방식으로 만족스럽게 성형할 수 있는 처음에 언급된 방법과 대응되는 장치를 제공하는 것이다.
이 목적은 청구항 제1항의 특징들을 가진 방법에 의해 그리고 청구항 제14항의 특징들을 가진 장치에 의해 성취된다. 본 발명의 유리하고 바람직한 개선들은 다른 청구항들의 주제를 형성하며 아래에서 더욱 상세하게 설명된다. 이 경우에, 몇몇의 특징들은 방법에만 관련하여 또는 장치에만 관련하여 설명된다. 그러나, 이와 상관없이, 그 특징들은 방법과 장치 모두에 독립적으로 적용되어야 하는 것으로 의도되었다. 청구항들은 상세한 설명의 내용들을 참조하여 명확하도록 기재된다.
평탄한 웹 재료는 초기 상태에서 대체로 평탄하거나 또는 매끈하고 평평한 것으로 구상된다. 이것은 또한 최종적으로 미세 골판지(fine corrugated board) 또는 그밖에 유사한 것과 비슷한 방식으로 물결모양으로 주름진다. 동시에, 평탄한 웹 재료는 또한 후속하는 폴딩 에지들(folding edges)을 따라 미리 엠보싱되거나 또는, 예를 들어, 구멍들(perforations)에 의해 또는 그 밖에 유사한 것에 의해 재료를 적절하게 약화시키는 것과 유사한 방식으로 전처리 될 수 있으며, 또한 마찬가지로 홈이 형성될 수 있다. 최종 단계에서, 상기 재료는, 말하자면 상기 방법의 최종 제품으로서, 주기적인 3차원 구조로 주름진다. 다수의 주름들(folds)은 상이하게 지향된 접힘 선들(folding lines)을 따라 제공되며, 상기 접힘 선들은 바람직하게는 작은 수의 방향들, 예를 들어, 두 개 내지 많아도 다섯 개의 방향들로 진행된다. 대안으로서, 평탄한 웹 재료는 물결모양으로 주름진 기하학적 구조를 가질 수 있으며, 즉, 직선의 접힘 선들을 가지는 대신에 평면도에서 물결모양으로 주름진다. 따라서, 복잡하지만 명확한 구조를 성취하는 것이 가능하다.
상기 평탄한 웹 재료를 성형하기 위해, 상기 평탄한 웹 재료는 하부 홀딩 다이(lower holding die)와 상부 홀딩 다이(upper holding die)의 사이로 삽입되거나 또는 이들이 상기 평탄한 웹 재료에 대해 배치된다. 상기 두 개의 홀딩 다이들은 평탄한 재료, 즉, 처음에는 평탄한 재료로 이루어지고, 킹크 선들(kink lines)을 가진다. 이 킹크 선들은 상기 두 개의 홀딩 다이들 상에서 동일하며, 상기 홀딩 다이들이 상기 평탄한 웹 재료 상에 놓일 때 또는 상기 평탄한 웹 재료를 그들 사이에서 둘러쌀 때, 실질적으로 정확하게 겹쳐지게 놓인다. 상기 홀딩 다이들은 유리하게는 동일한 재료로 이루어지며, 유리하게는 성형될 상기 평탄한 웹 재료보다 상당히 더 강성이다. 상기 홀딩 다이들의 평탄한 재료는 상기 킹크 선들을 따라서 킹크되거나 또는 매우 빈번하게 변형될 수 있으며, 이하에서 설명되는 바와 같이, 동시에 상기 평탄한 웹 재료를 성형할 수 있다. 어떤 상황에서, 상기 킹크 선들은 또한 힌지들(hinges)로 형성될 수 있다. 상기 하부 및/또는 상부 성형 다이는 상기 평탄한 웹 재료와 함께 잇달아 이동되거나 또는 제공될 수 있으나, 유리하게는 함께 동시에 이동되거나 또는 제공된다.
추가 단계 또는 다음에, 하부 성형 다이(lower shaping die)와 상부 성형 다이(upper shaping die)가 아래로부터 그리고 위로부터 각각 상기 홀딩 다이로 이동된다. 이는 마찬가지로 잇달아 또는 유리하게는 동시에 일어날 수 있다. 상기 성형 다이들도 미리 결정된 굽힘 선들(bending lines)을 가진 평탄한 재료로 이루어진다. 상기 성형 다이들은 유리하게는 위에서 언급한 홀딩 다이들과 유사한 재료 또는 동일한 재료로 이루어질 수 있으며, 대체로 상기 굽힘 선들을 따라서 힌지들(hinges)의 방식으로 변형될 수 있다. 그러나, 만약 상기 재료가 바람직하게는 증가된 재료 두께에 의해, 예를 들어 두 배 내지 다섯 배의 두께에 의해 상당히 더 강성이 되면 특히 유리하다.
상기 홀딩 다이들은 상기 평탄한 웹 재료로 이동되거나 또는 상기 평탄한 웹 재료를 그들 사이에 둘러쌀 때 대체로 또는 완전히 평평하다. 추가 단계에서 상기 성형 다이들이 상기 홀딩 다이로 이동될 때도, 상기 홀딩 다이들이 여전히 평평한 경우가 유리하다. 이 경우에, 상기 성형 다이들은 잇달아 이동될 수 있지만 동시에 이동되는 경우가 유리하다.
상기 하부 및 상부 성형 다이는 서로 정확하게 대응되거나 또는 서로 정확하게 반대쪽에 놓이는 굽힘 선들을 가진다. 더욱이, 상기 성형 다이들은 상기 홀딩 다이들로 이동될 때 평탄한 것이 아니라, 굽힘(bending)에 의해 상기 굽힘 선들을 따라 융기되거나 또는 상기 평탄한 웹 재료로 제조될 3차원 구조와 상응하거나 또는 적어도 유사한 형상을 가진다. 상기 성형 다이들의 굽힘 선들의 적어도 일부는 상기 홀딩 다이들의 킹크 선들의 일부와 일치한다. 이는, 만약 이들이, 상기 홀딩 다이들을 향해 지향되거나 또는 뾰족하고 상기 홀딩 다이들 상에 놓일 수 있는 상기 성형 다이들의 굽힘 선들인 경우에 유리하다.
상기 성형 다이들을 상기 홀딩 다이들 또는 상기 두 개의 홀딩 다이들과 변형될 평탄한 웹 재료를 함께 포함하는 상기 복합 구조물로 (상기 복합 구조물 내에서 상기 요소들은 서로 가까이에서 포개져 있다) 이동시키는 것은, 접힘 선들을 가진 상기 평탄한 웹 재료 상의 주름들이 상기 평탄한 웹 재료 상에 놓인 미리 결정된 킹크 선들을 가진 상기 홀딩 다이들에 의해 정확하게 그리고 규정된 방식으로 만들어질 수 있는 이점을 가진다. 더욱이, 상기 성형 다이들은 상기 홀딩 다이들의 변형 중에 상기 홀딩 다이들을 따라 비벼질 수 있으며, 상기 홀딩 다이들과 상기 성형 다이들의 재료는, 특히 성형 다이의 재료는 그 표면들이 매우 매끈하고 그 재료들은 어떤 강성(stiffness)을 가져서 치수가 안정되도록 선택될 수 있다. 이렇게 하여, 상기 평탄한 웹 재료의 일종의 정의되고 보호된 성형이 상기 홀딩 다이들 사이에서 일어날 수 있으며, 이는 상기 성형 다이에 의해 시작되고 진행된다. 상기 방법 또는 상기 평탄한 웹 재료의 성형이 진행되는 동안, 상기 성형 다이들은 그들의 형상, 즉 상기 평탄한 웹 재료로 제조된 생산물과 유사한 융기된 3차원 구조를 유지하는 것이 유리하다. 이 경우에, 그들 사이에 상기 평탄한 웹 재료를 가진 상기 홀딩 다이들은 서서히 상기 성형 다이의 형상으로 접근될 수 있으며, 따라서 상기 평탄한 웹 재료도 통과하는 중에 성형될 수 있다.
본 발명의 추가 개선으로서, 상기 성형 다이들이 상기 홀딩 다이로 이동하는 동안, 상기 성형 다이들 사이의 중심에 위치한 면, 즉 처리 면(throughput plane)은 상기 성형 다이들에 의해 여전히 접촉되지 않으며, 가장 멀리 떨어진 지점들 또는 영역들에서도 전혀 접촉되지 않는다는 것이 예견될 수 있다. 성형 공정이 진행되는 동안, 상기 성형 다이들은 서로를 향해 더 이동하며, 하나의 성형 다이의 굽힘 선들을 따른 상기 성형 다이들의 융기부들은 다른 성형 다이의 굽힘 선들을 따른 오목부들 내에 맞물린다. 이 경우에, 상기 융기부들과 오목부들은 항상 서로 인접하거나 또는 각각의 경우에 서로 인접하여 연장된 두 개의 굽힘 선들에 의해 형성된다. 상기 성형 다이들을 함께 점차 가압함으로써 또는 상기 성형 다이들을 서로 맞물리게 함으로써, 그들 사이에 상기 평탄한 웹 재료를 가진 상기 홀딩 다이들은 변형되고 또는 상응하는 형상으로 융기되며, 융기부들과 오목부들이 상기 굽힘 선들을 따라서 또한 상기 홀딩 다이들의 킹크 선들을 따라서 얻어지거나 또는 형성된다. 따라서, 상기 굽힘 선들과 킹크 선들을 따라서 상기 평탄한 웹 재료의 접힘 선들이 얻어지거나 또는 상기 평탄한 웹 재료가 여기서 접혀진다. 상기 홀딩 다이들이 말하자면 날카롭게 킹크되거나 또는 킹크 선들을 따라서 접히기 때문에, 대응되는 상기 홀딩 다이들의 날카로운 에지들 또는 리지들(ridges)에 의해 정확하게 정의되고 날카롭게 접혀진 접힘 선들이 상기 평탄한 웹 재료에 형성된다.
위에서 설명한 바와 같이, 상기 성형 다이들을 서로를 향해 상기 홀딩 다이들과 그들 사이의 평탄한 웹 재료의 복합 구조물과 함께 가압하는 것은 서서히 또는 점진적으로 더 크게 일어난다. 여기서, 상기 다이들은 각각의 경우에 있어서 유리하게는 길다. 특히 바람직한 선택으로서, 상기 성형 다이들은 경로 또는 처리 경로를 따라서 연속 공정(continuous process)으로 함께 가압될 수 있다. 이 경우에, 상기 경로를 따라서 직렬로 배열된, 바람직하게는 순환하는 디자인을 가진, 다수의 가압 수단 또는 변형 수단이 제공될 수 있다. 상기 가압 수단은 회전 롤들(rolls), 둥근 브러시들(brushes) 또는 대안으로서, 벨트 또는 변형 벨트의 방식으로 순환하는 가압 수단일 수 있다. 연속으로 배열된 가압 수단 사이의 통과 높이(pass height)는 처리 방향으로 감소할 수 있으며, 특히 각각의 경우에 가압 수단 또는 벨트마다 상기 통과 높이의 15%까지 감소할 수 있다. 상기 가압 수단에 의해, 상기 성형 다이들이 서로 맞물리거나 또는 서로를 향해 가압되는 것이 가능하며, 그들은 상기 홀딩 다이들의 변형과 융기를 초래하고 상기 평탄한 웹 재료의 변형과 융기를 초래한다. 이 경우에, 상기 성형 다이들은, 예를 들어, 그들의 높이의 25% 내지 50% 또는 심지어 75%까지 서로 맞물릴 수 있으며, 그 결과로서, 상기 성형 다이들, 홀딩 다이들 및 평탄한 웹 재료를 포함하는 구성의 전체 높이는 하나의 성형 다이의 높이의 175%와 125% 사이이거나 또는 심지어 정확히 110%이다.
상기 홀딩 다이들은, 그들의 재료와 함께, 상기 킹크 선들을 따라서 비교적 쉽게 변형되지만 사이의 영역들은 상기 킹크 선들에서 규정된 변형가능성(deformability)을 위해 상당히 치수가 안정되고 정확하게 되는 그러한 방식으로 선택되고 설계되는데 반해, 상기 성형 다이들은 상기 성형 다이들에 제공된 굽힘 선들을 포함하여, 특히 상기 성형 다이들이 상기 홀딩 다이들 상에 놓인 경우에, 비교적 강성이거나 또는 안정될 수 있다. 특히, 상기 성형 다이들에 관련하여, 상기 평탄한 웹 재료의 성형 중에, 특히 상기 굽힘 선들을 따라서, 상기 다이들의 형상이 단지 비교적 적게, 바람직하게는 그 높이에 있어서 2% 내지 15% 만큼 변하도록 제공될 수 있다. 이를 성취하기 위해, 상기 성형 다이들은 상기 홀딩 다이들보다, 비록 그 자체로는 동일한 재료이더라도 특히 더 큰 재료 두께에 의해, 상당히 강한 재료로 제조될 수 있다.
본 발명의 유리한 개선으로서, 더욱 정확하게는 상기 성형 다이들이 상기 홀딩 다이와 접촉할 때까지 이동된 후에, 진동 장치가 제공되거나, 또는 상기 배치 구조가 약간 진동된다. 더욱이, 이는 상기 홀딩 다이들의 실질적인 변형 전에, 다시 말하면, 예를 들어, 상기 평탄한 웹 재료의 최종 구조의 원하는 높이의 10% 또는 20%에 도달하기 전에, 일어나야 한다.
본 발명의 또 다른 유리한 개선으로서, 상기 홀딩 다이들 및/또는 상기 성형 다이들은 표면상의 어디에서든 예를 들어, 가압 플레이트 등의 방식으로 형성되는 것이 아니라, 긴 벨트와 같이 형성되는 것이 가능하다. 만약 이들이 순환하는 벨트들일 경우에, 다시 말해서 무한 벨트들일 경우에 유리하다. 이 벨트들의 길이는 상기 평탄한 웹 재료의 변형을 위한 처리 면의 길이의 두 배보다 더 길어야 하며, 따라서 상기 벨트들이 상기 처리 면의 시작과 끝에서 충분히 큰 반경을 가지고 둥글게 진행할 수 있어서 공정 중에 손상되지 않는다. 상기 다이들의 디자인에 따라, 특히 상기 홀딩 다이들은 실질적으로, 예를 들어, 2 내지 10배로 단축될 수도 있다. 상응하는 길이는 여기에서 허용되어야 한다.
벨트 또는 순환하는 벨트의 형태인 이러한 다이들의 이점은 더욱 긴 평탄한 웹 재료도 성형될 수 있으며, 순환 벨트인 경우에, 원칙적으로는 연속적인 평탄한 웹 재료도 성형될 수 있다는 것이다. 더욱이, 상기 평탄한 웹 재료로부터 제조된 주기적인 3차원 구조에 있어서 높은 처리량과 최적의 결과를 위해 연속적인 인라인 공정(in-line process)이 수행될 수 있다. 이 경우에, 상기 홀딩 다이의 벨트들은 위와 아래에서 직접적으로 상기 처리 경로에 인접하고, 상기 성형 다이들의 벨트들은 각각의 경우에 상기 홀딩 다이들의 외측에 있지만, 내측에서는 둥글게 진행한다. 상기 다이들의 하나 또는 모두를 위한 순환하는 밀폐형 무한 벨트들의 경우에, 상기 홀딩 다이들의 벨트들은 상기 성형 다이들의 벨트들의 둘레에서 진행할 수 있으며 또는 상기 성형 다이들의 벨트들을 둘러쌀 수 있다.
유리하게는, 적어도 상기 홀딩 다이들은 서로 간에 그리고 내부로 공급되는 상기 평탄한 웹 재료와 동기화(synchronization)가 일어난다. 이는 특히 미리 엠보싱된(preembossed) 평탄한 웹 재료가 사용되거나 또는 상기 접힘 선들이 상기 재료 내에 약화된 점들에 의해, 예를 들어 구멍들(perforations) 또는 그밖에 유사한 것에 의해 정확하게 정의된 방식으로 미리 결정되었을 때, 바람직하다. 다른 한편으로는, 동기화는 전적으로 구동 모터의 제어에 의해 성취될 수 있다. 유리하게 가능한 것은 기계적 동기화 수단, 예를 들어, 뾰족한 형상의 융기부들 또는 갈래들(prongs)을 가진 롤들(rolls) 또는 심지어 동기화 벨트들을 사용하는 것이다. 더욱이, 도트 매트릭스 프린터에 있어서 종이 공급을 위한 것과 같은, 위치잡기 홀(location hole)이 상기 평탄한 웹 재료 내에 제공될 수 있으며, 상기 위치잡기 홀에 상기 홀딩 다이들 상의 대응되는 돌기들이 맞물힐 수 있다.
본 발명의 추가적인 개선으로서, 상기 방법이 연속 공정(continuous process)으로서 수행되는 경우에, 상기 성형 다이들이 상기 홀딩 다이로 이동되어 접촉되도록 배치된 후에, 상기 상부 성형 다이와 하부 성형 다이 사이의 동기화가 직접 수행되는 것이 가능하다. 이는 말하자면 상기한 홀딩 다이들 서로 간의 그리고 선택적으로 상기 평탄한 웹 재료와의 위에서 언급한 동기화의 연속으로 생각될 수 있다. 이를 위해, 위에서 언급한 동기화 수단이 유리하게는 제어 모터에 의해 또는 상기 성형 다이의 구조 또는 형상과 상응하는 외부 형상을 가진 회전하는 동기화 수단 또는 동기화 벨트들에 의해 제공되는 것이 마찬가지로 가능하다. 이러한 동기화에 의해, 상기 홀딩 다이들의 킹크 선들이 정확하게 겹쳐져서 상기 평탄한 웹 재료의 정돈된 접힘(folding)을 초래하는 것이 보장될 수 있으며, 예견되는 바와 같이, 상기 성형 다이들이 융기부들에 의해 상기 킹크 선들 사이에 맞물리며, 상기 홀딩 다이들 사이에서, 상기 홀딩 다이들과 평탄한 웹 재료의 복합 구조물을 변형 또는 프로파일(profile)한다.
일반적으로, 두 개의 다이 쌍들과 평탄한 웹 재료를 동시에 동기화시키는 동기화를 제공하는 것이 가능하지만, 대안으로서, 각각의 동기화도 수행될 수 있다. 이는 한 쌍의 다이들도 동시에 동기화되지 않는다는 것을 의미할 수 있다. 따라서, 상기 방법은 시설에 관해 많은 비용을 들이지 않고 매우 간단하게 수행될 수 있다.
본 발명의 개선으로서, 상기 평탄한 웹 재료를 위한 처리 경로의 옆에, 연속 공정인 경우에는 바람직하게는 길이방향 양옆에, 측방향 가압 수단(lateral pressing means)이 제공될 수 있으며, 상기 가압 수단은 상기 홀딩 다이들을 상기 홀딩 다이들 사이의 평탄한 웹 재료와 함께 측방향으로 가압하며 및/또는 상기 성형 다이들을 상기 홀딩 다이들 및 상기 홀딩 다이들 사이의 평탄한 웹 재료와 함께 측방향으로 가압한다. 상기 평탄한 웹 재료가 접혀지거나 또는 위로 접혀지는 동안, 상기 평탄한 웹 재료를 변형 전과 변형 후 최종 구조를 비교할 때, 길이가 짧아지고 폭이 감소된다. 이는 상기 재료가 3차원 구조로 되기 때문에 분명하다. 측방향 압축을 통해, 상기 평탄한 웹 재료의 변형 또는 접힘을 위한 추가적인 지지를 제공하는 것이 가능하다. 무엇보다도, 이러한 측방향 가압 수단은 융기된 형상과 상응하는 형상을 가질 필요가 없기 때문에 상측 또는 하측 상의 가압 수단과 비교하여 비교적 단순한 구조일 수 있다. 상기 측방향 가압 수단은 단순히 경사진 벨트들 또는 롤러들 또는 바퀴들(wheels)일 수 있으며, 이들은 서로 더 좁혀지게 이동하도록 배치되며, 바람직하게는 안내 플레이트 또는 레일들(rails)을 안내한다.
상기 평탄한 웹 재료가 원하는 3차원 구조로 적어도 30%에서 60% 또는 그 이상까지 변형된 후에, 상기 성형 다이들은 최초로 이탈된다. 훨씬 더 큰 변형이, 특히 이 단계에서 상기 홀딩 다이들 사이에서, 일어날 수 있다. 이 후에 또는 뒤에, 상기 홀딩 다이들도 이탈되거나 또는 벗겨진다. 이는 위에서 언급한 연속 공정에서 단지 약간의 cm, 예를 들어, 5cm 내지 50cm를 지나서 수행될 수 있다. 그러나, 독립된 해제(separate release)가 상기 성형 다이들이 더 강성이고 이에 따라 상기 홀딩 다이들보다 약간 다르게 거동한다는 사실을 감안하는 더 좋은 방법이다.
상기 평탄한 웹 재료 내에 형성된 3차원 구조는 접힘 선들을 따라서 융기부들과 오목부들을 가진다는 사실에 의해 식별되며, 이들은, 말하자면, 주름의 양측에서 날카롭게 접혀지고 뾰족한 각도, 유리하게는 10˚와 150˚사이의 각도, 특히 유리하게는 20˚와 120˚사이의 각도를 가진다. 상기 성형 다이들이 상기 홀딩 다이들로부터 이탈되기 전에, 상기 굽힘 선들은 상기 성형 다이들 상의 융기부들을 따라서 연장되고, 상기 홀딩 다이들 상의 킹크 선들과 상기 평탄한 웹 재료의 접힘 선들을 따라서 연장된다. 궁극적으로, 융기부들을 따른 상기 굽힘 선들은 상기 성형 다이들로부터 돌출되고 상기 홀딩 다이들 상에 놓인 영역들이다. 이는 대칭면 내로 돌출된 것에만 적용된다: 한편으로는 성형 다이들 상의 다른 한편으로는 홀딩 다이들 상의 또는 상기 평탄한 웹 재료 상의 킹크 선들은 모두 접촉하지 않는다.
본 발명의 추가 개선으로서, 상기 성형 다이들이 상기 홀딩 다이들로부터 이탈된 후에, 특히 상기 평탄의 웹 재료가 상기 홀딩 다이들 사이에 여전히 있는 경우에, 상기 평탄의 웹 재료의 또 다른 또는 훨씬 더 확연한 변형이 수행될 수 있다. 이 경우에, 맞물림 이송 수단(engaging conveying means)이 제공될 수 있으며, 이는 상기 홀딩 다이들과 상기 평탄한 웹 재료를 포함하는 상기 복합 구조물을 유리하게는 형상 맞춤(positive engagement)에 의해 처리 경로를 따라서 처리 방향으로 이송시키며, 상기 복합 구조물을 처리 방향으로 압축한다. 이러한 구성에 있어서, 상기 이송 수단은 순환할 수 있으며 최종 단계에서 3차원 구조와 같이 상기 평탄한 웹 재료의 최종 형상을 입력할 수 있는 외부 구조 또는 형상을 가질 수 있다. 위에서 언급된 압축은 여기서 횡방향으로 추가적으로 일어날 수 있다. 횡방향으로 및/또는 길이방향으로 변형하기가 더 어려운 상기 성형 다이들이 이 지점에서 제 시간에 이미 이탈되었기 때문에, 상기 홀딩 다이들과 평탄한 웹 재료를 포함하는 상기 복합 구조물의 변형이 상기 이송 수단 사이에서 더욱 쉽게 더욱 작은 힘으로 일어날 수 있다.
본 발명의 또 다른 유리한 개선으로서, 상기 접힘 선들은 상기 평탄한 웹 재료 내에 단지 두 개 또는 세 개의 방향들로 형성될 수 있다. 이러한 두 개 또는 세 개의 방향들은 서로 60˚와 120˚사이의 각도이어야 하며, 무엇보다도 너무 뾰족한 각도들, 특히 45˚보다 작은 각도들은 가능하면 피해야 한다. 이렇게 하여, 동시에 안정되고 유리한 평탄한 웹 재료로 이루어진 3차원 구조가 쉽게 제조될 수 있다. 측면도에서, 각도는 20˚ 내지 90˚일 수 있으며, 평면도에서 각도는 10˚ 내지 150˚일 수 있다.
유리하게는 상기 평탄한 웹 재료는, 적어도 최종 상태에서 3차원 구조로서, 한 겹(single-ply)일 수 있다. 여기서, 특히 평탄한 웹 재료가 종이처럼 얇고 쉽게 접을 수 있는 경우에는, 몇몇 겹의, 예를 들어 차례로 포개진 두 겹 내지 네 겹의 평탄한 웹 재료를 상기 홀딩 다이들 사이로 도입하여, 위에서 설명한 바와 같이, 상기 성형 다이들에 의해 다수 겹(multi-ply)으로 중첩된 3차원 구조로 변환하는 것이 가능하다. 개개의 겹들은 그 다음에 서로 분리될 수 있으며, 따라서 하나의 성형 단계로 예를 들어 두 개 내지 네 개의 구조화된 스트립들(structured strips)이 제조될 수 있다. 적어도 실질적인 사전 성형 단계(pre-shaping step) 후에, 이들은 위에서 언급한 수단들을 사용하여, 특히 길이방향 및/또는 횡방향의 압축에 의해, 더 변형될 수 있으며, 이는 미리 결정된 접힘 선들에 의해 쉽게 가능하다. 이렇게 하여, 전체 처리량이 증가할 수 있다.
대안으로서, 평탄한 웹 재료는, 예를 들어, 보다 높은 재료 강성을 위해 또는 어떤 기능 층들을 서로 조합하기 위해, 다수 겹(multi-ply) 구조일 수 있다. 여기서 많은 수의 가능한 것들이 이용될 수 있다.
더욱이, 종이 또는 섬유로 이루어진 유사한 재료가 상기 평탄한 웹 재료를 한 재료로서 사용될 수 있다. 플라스틱으로 만들어진 균질한 필름들뿐만 아니라 금속 박막들도 마찬가지로 사용될 수 있다. 상기 평탄한 웹 재료가 쉽게 접혀질 수 있도록 두께가 선택되어야 하며, 즉, 종래의 종이 중량 또는 두께가 선택되며, 금속 박막일 경우, 0.2mm보다 작은 두께가 선택된다.
이러한 그리고 추가적인 특징들은 청구항들로부터 뿐만 아니라 상세한 설명 및 도면들로부터 명확해지며, 개개의 특징들은 본 발명의 실시예에서 그리고 다른 부분들에서 각각 개별적으로 또는 하위 조합들(subcombinations)의 형태로 결합되어 시행될 수 있고, 유리하고 본질적으로 보호 가능한 실시예들을 대표할 수 있으며, 보호를 위해 여기서 청구항들에 기재된다.
본 출원을 각각의 부분들과 부제목들(subheadings)로 세분하는 것은 그들 안에 그리고 그들 사이에 기재된 서술의 일반적인 적용 가능성을 한정하지 않는다.
본 발명의 실례가 되는 실시예들은 도면들에 개략적으로 도시되며 아래에서 더욱 상세하게 설명된다.
도 1은 평탄한 웹 재료의 성형을 위한 장치의 개략적인 측면도를 보여주며,
도 2는 서로에 대해 일정한 간격을 가진 이중 컨베이어 벨트의 형태인 성형 벨트들의 제1 실시예를 보여주며,
도 3은 처리 방향으로 서로에 대해 감소하는 간격을 가진 이중 컨베이어 벨트의 형태로 변형된 도 2의 변형 벨트들의 변형예를 보여주며,
도 4 내지 6은 상부 및 하부 홀딩 다이들 사이의 평탄한 웹 재료를 성형하는 세 단계들을 도시하며, 이들은 평탄한 웹 재료를 3차원 구조로 성형하기 위해 상부 및 하부 성형 다이들에 의해 변형되며,
도 7 내지 13은 성형된 평탄한 웹 재료의 다양한 최종 패턴들 또는 최종 형상들을 주름진 패턴의 단위 셀로서 등각투상도, 평면도 및 측면도로 보여준다.
도 1은 큰 롤(roll)의 형태 또는 그 밖의 유사한 형태인 재료 공급기(material supply)(13)로부터 들어오는 평탄한 웹 재료(flat web material)(12)를 성형하기 위한 본 발명에 따른 장치(11)를 보여준다. 도 1에서, 상기 평탄한 웹 재료(12)는 처리 면(throughput plane)(D)을 통해 우측으로부터 좌측으로 진행한다. 상기 평탄한 웹 재료(12)는 위에서 언급된 것들 중 하나, 예를 들어, 종이일 수 있으며, 필름 재료 또는 얇은 웹 재료의 형태인 얇은 플라스틱일 수도 있고, 또한 마찬가지로 알루미늄 박막과 같은 금속 재료들 및 복합 재료들을 포함할 수 있다. 처음에 언급한 바와 같이, 상기 평탄한 웹 재료(12)는 0.5mm와 3mm 사이의 물결 주름들(corrugations)을 가지도록 약간 주름질 수 있다. 상기 평탄한 웹 재료(12)는 상기 재료 공급기(13)로부터 풀린 후에 선택적으로 제공된 엠보싱 장치(embossing device)(15)를 통과한다. 이는 후속하는 폴딩(folding) 또는 성형(shaping)을 위한 접힘 선들(folding lines)을 미리 엠보싱 할 수 있으며, 이에 따라 이 성형이 더욱 쉽게 수행되도록 할 수 있다. 이를 위해, 적당한 것으로 알려진 좁은 리지형(ridge-type) 융기부들(elevations)을 가진 엠보싱 롤들(embossing rolls)이 사용될 수 있다. 그러나, 상기 재료는 미리 엠보싱되어 도착하거나 또는 롤(roll)에 도착할 수 있다.
그 다음에 선택적으로 제공된 절단 장치(16)가 뒤따르며, 이는 횡방향 절단(cross cut)을 수행한다. 이렇게 하여, 상기 평탄한 웹 재료(12)의 사실상 연속된 스트립(strip)이 특정한 또는 원하는 길이로 나뉠 수 있다. 대안으로서, 상기 평탄한 웹 재료(12)는 또한 개개의 시트(sheets)의 형태로 공급될 수 있다. 횡방향 절단을 위한 상기 절단 장치(16)에 추가하여, 상기 평탄한 웹 재료(12)를 적당한 폭으로 절단하기 위해 하나 또는 두 개의 길이방향 절단 장치들을 제공하는 것도 가능하다.
다른 단계로서, 상기 평탄한 웹 재료(12)는 공급 영역(feed region)(18)을 통과한다. 이 영역에서, 우선적으로 상부 홀딩 다이(upper holding die)(20a)와 하부 홀딩 다이(lower holding die)(20b)가 동시에 또는 그렇지 않으면 잇달아 위와 아래로부터, 상기 처리 면(D)에 대해 대칭적으로 공급된다. 이 홀딩 다이들(20)은 점선으로 크게 표시된 큰 루프들(loops)을 따라 순환하며 위에서 언급한 연속적인 벨트들로 설계된다. 이를 위해, 상기 홀딩 다이들은 적당하게 안정된 플라스틱 재료로 이루어진다. 다른 재료들, 예를 들어, 금속 및 플라스틱의 조합, 또는 힌지들(hinges)이나 그 밖의 유사한 것을 가진 단순한 금속도 가능할 수 있다. 상기 홀딩 다이들(20a 및 20b)은 평탄한 또는 매끄럽게 평탄화된 형태로 상기 평탄한 웹 재료(120)로 이동될 수 있다. 이를 위해, 상응하는 평탄화 장치들(smoothing devices), 유리하게는 서로에 대해 가압되는 롤들(rolls)이 상기 장치(11)의 가장 좌측 단부와 상기 공급 영역(18) 사이에 제공될 수 있다. 어쨋든, 상기 홀딩 다이들(20a 및 20b)은 상기 공급 영역(18) 내에서 상기 평탄한 웹 재료(120) 상에 대체로 평탄하게 놓이거나 또는 늘어진 영역으로 놓여야 한다. 동시에, 이 재료는 평탄한 형태를 약간 벗어나도록 미리 성형될 수 있다.
여기에 도시된 상기 장치의 실시예에 있어서, 상기 홀딩 다이들(20a, 20b) 바로 뒤에, 상부 성형 다이(30a)와 하부 성형 다이(30b)가 상기 공급 영역(18) 내로 이동한다. 이 다이들 또한 일점쇄선으로 크게 도시된 경로를 가진 루프들(loops)을 따라 순환하는 연속적인 벨트들이다. 이 경우에 있어서, 상응하는 안내 장치 또는 안내 롤러들(미도시)이 제공된다. 상기 홀딩 다이들(20a, 20b)과는 달리, 상기 성형 다이들(30a 및 30b)은 대체로 평탄한 형태가 아니라, 도시된 바와 같이, 융기된 형태, 다시 말하면 그들의 형상이 유리하게는 단지 약간, 예를 들어, 위에서 언급된 2% 내지 15%로 변하는 형태로 이동한다. 아래에 확대된 형태로 도시된 바와 같이, 상기 성형 다이들(30a, 30b)은 서로 마주보는 지점들 또는 돌출된 영역들에 의해 상기 홀딩 다이들(20a, 20b)의 외측에 기댄다.
상기 평탄한 웹 재료(12), 상기 평탄한 웹 재료 상에 놓인 상기 홀딩 다이들(20a, 20b), 및 상기 홀딩 다이들 상에 차례로 놓인 상기 성형 다이들(30a, 30b)의 복합 구조(compound structure)는 연속된 공정으로 좌측으로 이동하며 선택적으로 제공된 동기화 장치(synchronization device) 내부로 안내된다. 위에서 언급된 바와 같이, 동기화에 있어서, 상기 다이들과 상기 평탄한 웹 재료는 연속하여 동기화될 수 있다. 이는 동기화는 상기 공급 영역(18)에서 동시에 일어난다는 것을 의미하며, 상기 다이들은 상기 평탄한 재료들과 쌍으로 또는 그렇지 않으면 추가 다이 또는 추가 다이 쌍이 이동하기 전까지 연속하여 동기화된다는 것을 의미한다. 특히 상기 홀딩 다이들과 상기 재료의 추가적인 동기화는, 선택적인 압인된 선들(stamped lines)이 상기 다이들의 접힘 선들(folding lines)과 일치하도록 보장하기 위해, 중요하거나 유리하다. 또한, 동기화는 롤(rolls), 진동장치(vibrators) 또는 그 밖의 유사한 것에 의해 수행될 수 있다. 여기에 도시된 동기화 장치의 구성은 상부 동기화 벨트(41a)와 하부 동기화 벨트(41b)를 가지며, 이들은 상기 다이들을 서로 동기화시키는 역할을 하거나 또는 상기 다이들을 서로에 대해 그리고 선택적으로 상기 평탄한 웹 재료, 특히 상기 상부 및 하부 성형 다이들(30a, 30b)에 대해 상응하는 원하는 위치로 가져온다. 이를 위해, 상기 동기화 벨트들(41a, 41b)은 상기 성형 다이들(30a, 30b)의 외측에 맞물리는 돌출된 융기부들(protruding elevations)을 가질 수 있으며, 이로써 그러한 배치의 정밀성 또는 위치의 정확성을 가지고 서로에 대해 원하는 위치에 배치될 수 있다.
상기 동기화 장치(40) 뒤에는 마찬가지로 단지 선택적으로 제공되는 진동 장치(43)가 배치된다. 이는 가압 죠(pressure jaws) 또는 그 밖의 유사한 것을 포함할 수 있으며, 이들은 유연하며, 예를 들어, 상기 복합 구조를 압축하고 상기 다이들(20a, 20b, 30a, 30b)을 서로에 대해 처리 방향과 관련하여 길이방향 및/또는 횡방향으로 위치시킨다. 특히, 결과적으로, 상기 홀딩 다이들(20a, 20b)과 이들 사이의 상기 평탄한 웹 재료(12)의 약간의 변형이 상기 홀딩 다이들의 킹크 선들(kink lines)을 따라 이미 일어났거나 시작될 수 있다.
상부 제1 변형 벨트(46a)와 하부 제1 변형 벨트(46b)는, 도 2와 도 3에도 확대된 축척으로 도시된 바와 같이, 후속된 제1 변형 영역(first deformation region)(45) 내에서 순환한다. 확대된 축척으로 도시된 바와 같이, 상기 변형 벨트들(46a, 46b)은 대체로 평평하며 상기 성형 다이들(30a, 30b)을 서로를 향해 민다. 그들은 처음에 언급한 가압 수단에 대응된다.
상기 제1 변형 영역(45)의 다음에 비록 선택적이지만, 유리하게는 제1 수축 영역(first contraction region)(48)으로 지칭된 것이 제공된다. 이 영역에서, 상기 복합 구조는 상기 제1 변형 영역(45)과 후속하는 제2 변형 영역(50) 사이에서 말하자면 제동되며(braked), 이에 따라 압축되어 짧아진다. 동시에, 다음의 도면들로부터 명확한 것처럼, 이는 상기 평탄한 웹 재료와 상기 홀딩 다이들(20a, 20b)을 상기 상기 처리 면(D) 밖으로 더욱 두드러지게 상승(raising)시키거나 또는 성형함으로써 더욱 확연한 변형을 야기한다.
그 이후에, 상기 복합 구조는 제2 변형 영역(50)을 통과하며, 여기에는 상기 제1 변형 영역(45)과 마찬가지로 상부 제2 변형 벨트(51a)와 하부 제2 변형 벨트(51b)가 제공된다. 이들은 상기 제1 변형 영역(45)의 변형 벨트들(46a, 46b)과 동일하게 설계될 수 있으나, 대안으로서, 도 2와 도 3의 두 개의 기본적인 가능한 구성 중 다른 것에 따라 설계될 수도 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 다이들(20a, 20b, 30a, 30b)은 그들 사이의 평탄한 웹 재료(12)와 함께 상기 제2 변형 영역(50)에서 더 큰 정도로 상승되며, 따라서 더 큰 정도로 변형된다. 또한, 상기 제2 변형 벨트들(51a, 51b) 사이의 간격은 상기 제1 변형 벨트들(46a, 46b) 사이의 간격보다 약간 작아야 한다.
하나의 가능성으로서, 더욱더 적게 이격된 추가 변형 벨트들을 가진 추가 변형 영역들이 가능하다. 대안으로서 제1 리프팅 영역(first lifting region)(53)이 뒤따를 수 있으며, 여기에서 상기 성형 다이들(30a, 30b)은 각각 떨어지도록 안내됨으로써 리프트 오프(lifted off)되며, 이에 따라 상기 홀딩 다이들(20a, 20b)로부터 이탈될 수 있다. 위에서 언급된 편향 롤러들(deflection rollers) 또는 그 밖의 유사한 것이 여기에 제공될 수 있다.
후속하는 제3 변형 영역(55) 내에 상부 및 하부 제3 변형 벨트들(56a, 56b)이 다시 한 번 제공되며, 상기 벨트들은 상기 홀딩 다이들(20a, 20b)과 함께 그들 사이의 평탄한 웹 재료(12)를 홀딩 및 이송하며, 이 과정 중에, 상기 홀딩 다이들(20a, 20b)과 평탄한 웹 재료(12)를 압력하에서 변형시킨다. 상기 제3 변형 영역(55) 뒤에 상부 제4 변형 벨트(61a)와 하부 제4 변형 벨트(61b)를 가진 제4 변형 영역(60)이 뒤따른다. 기술적으로, 상기 영역들(55 및 60)이 변형 영역들인 것으로 상상할 수 있지만, 원칙적인 목적은 상기 다이들과 상기 평탄한 재료를 다른 속도로 이동시킴으로써 수축 영역(58)이 작용하도록 속도 차이를 보장하는 것이다. 상기 영역들(55 및 60) 사이에 제2 수축 영역(58)이 제공될 수 있으며, 이 영역을 통과하는 상기 복합 구조는 더욱 제동되고 이에 따라 짧아지며 융기되거나 더 큰 정도로 변형된다. 상기 영역들(50 및 55) 사이의 영역, 즉 상기 영역(53)도 추가적인 수축 영역일 수 있다. 상기 변형 벨트들(56a, 56b, 61a, 61b)은 그들의 상측에서 대체로 평평할 수 있으며, 각각의 외측에 위치한 상기 홀딩 다이들(20a, 20b)에 양호한 비형상 맞춤(nonpositive engagement)으로 접지력 있게 밀착되도록 하기 위해, 그리고 상기 홀딩 다이들을 이송하기 위해 고무가 입혀지거나 또는 거의 미끄러짐이 없는 표면을 가질 수 있다. 대안으로서, 형상 맞춤(positive engagement)에 의한 이송을 위해 융기부들(elevations) 및/또는 오목부들(depressions)이 제공될 수 있다. 반면에, 상기 변형 영역들(45 및 50)에 있어서 외측으로부터 상기 복합 구조에 가해지는 압력은 상기 홀딩 다이들(20a, 20b)과 이들 사이의 평탄한 웹 재료(12)의 비교적 확연한 변형을 초래하기 때문에 중요하며, 상기 변형 영역들(55 및 60)에서의 상기 압력은 너무 크지 않아야 하며, 그렇지 않으면 상기 홀딩 다이들(20a, 20b)과 이들 사이의 평탄한 웹 재료(12)를 한 번 더 압축하기 때문이다. 심지어 상기 홀딩 다이들이 리프트 오프된 후에도, 추가 변형 영역들 또는 수축 단계들이 뒤따를 수 있다.
제2 리프트 오프 영역(63)에서, 상기 홀딩 다이들(20a, 20b)이 상기 평탄한 웹 재료(12)로부터 리프트 오프되거나 또는 이탈된다. 여기서, 도 1의 가장 좌측에 도시된 바와 같이, 상기 평탄한 웹 재료(12)는 최종 구조 또는 형상을 가질 수 있으며, 도 4 내지 13에도 개개의 참조도면들이 도시된다. 또한, 특히 시작 지점에 제공되지 않은 경우에, 그 다음에 절단 장치(65)가 제공되는 것도 가능하다. 그렇지 않으면, 성형된 평탄한 웹 재료(12')는 처음에 언급된 것과 같이 사용을 위해 앞으로 이송될 수 있으며, 특히 샌드위치 구조물의 구성요소로 사용될 수 있다. 그러나, 어떤 상황에서, 상기 홀딩 다이의 리프트 오프 후에 상기 평탄한 웹 재료(12)를 예를 들어 길이방향으로 압축하고 횡방향으로 가압함에 의한 상기 평탄한 웹 재료(12)의 추가 변형이 일반적으로 수행될 수 있다. 추가 가능한 것으로서, 경화 영역(hardening region), 템퍼링 영역(tempering region) 또는 그 밖의 유사한 것이 뒤따를 수 있다.
상부 제1 변형 벨트(46a)와 하부 제1 변형 벨트(46b)를 가진 상기 제1 변형 영역(45)의 가능한 첫째 실시예는, 도 2에 확대된 축척으로 도시된다. 상기 제1 변형 벨트들(46a, 46b)은 그들의 길이에 걸쳐 서로에 관해 일정한 간격을 가지며, 따라서 상부 성형 다이(30a)와 하부 성형 다이(30b)의 외측 리지들(outer ridges)(34a, 34b)을 각각 가압한다. 이는, 우측으로부터 들어오는 상기 평탄한 웹 재료(12)와 상기 홀딩 다이들(20a, 20b)을 포함하는 상기 복합 구조가 상기 제1 변형 영역(45) 또는 상기 제1 변형 벨트들(46a, 46b)의 사이로 그리고 벨트들(51a 및 51b)을 가진 상기 제2 변형 영역(50)으로 들어오는 동안, 특히 초기에 우측에서, 함께 훨씬 더 강하게 가압된다는 효과를 가진다. 도 1에 도시된 바와 같이 변형 벨트들을 가진 그 다음의 변형 영역에서, 상기 상부 및 하부 변형 벨트 사이의 간격은, 차례차례, 여기에 도시된 것보다 약간 작을 수 있다.
도 3에 도시된 제1 변형 영역(45')의 가능한 둘째 실시예에 있어서, 상기 상부 제1 변형 벨트(46a)와 하부 제1 변형 벨트(46b)의 서로 마주보는 측면들은 서로 평행하게 진행하지 않고 서로에 대해 비스듬하거나, 또는 그들의 간격이 처리 방향을 따라 우측으로부터 좌측으로 가면서 약간, 유리하게는 1% 내지 5% 또는 심지어 15%까지 감소한다. 전체 통과 높이(clear pass height)는 단순히 더 작아진다. 여기서, 상기 성형 다이들(30a, 30b)의 리지들(34a, 34b)은 상기 제1 변형 벨트들(46a, 46b)에 접한다. 그러나, 우측에서 상기 평탄한 웹 재료(12)와 홀딩 다이들(20a, 20b)을 포함하는 상기 복합 구조는 아직 평탄하고 평평하지만, 상기 제1 변형 영역(45')을 통해 점점 진행함에 따라, 상기 성형 다이들(30a, 30b)은 감소하는 전체 높이 때문에 더 큰 규모로 서로 맞물리기 때문에, 이 과정에서 상기 복합 구조를 변형시킨다는 것을 명확하게 알 수 있다.
여기서, 후속하는 변형 영역도 도 3에 도시된 상기 제1 변형 영역(45')과 동일한 방식으로, 즉, 사실상 0에서 시작하는 균일한 변형을 위해 설계될 수 있다. 도 3와 3에 도시된 바와 같은 상기 변형 영역들의 조합은 명확하게 도시되어 있지 않지만 마찬가지로 구상될 수 있다.
도 4 내지 6의 의도는 상기 평탄한 웹 재료(12)와 상기 홀딩 다이들(20a, 20b)이 상기 성형 다이들(30a, 30b)에 의해 최종적으로 어떻게 갈수록 확연하게 변형되는지 세 개의 단계들로 보여주기 위한 것이다. 도 4에 있어서, 상기 장치(11)를 통과하는 처리 방향을 횡단하는 x 방향에서 상기 평탄한 웹 재료(12)와 상기 재료에 접한 상기 홀딩 다이들(20a, 20b)의 현저한 변형은 아직 보이지 않는다. 그러나, 상기 처리 방향인 y 방향에서는, 초기 변형이 이미 명확하게 보이며, 따라서 상기 평탄한 웹 재료(12)와 홀딩 다이들(20a, 20b)을 포함하는 상기 복합 구조는 이 방향으로 약간 주름진다. 일반적으로, y 방향에서의 변형은 항상 x 방향에서의 변형과 관련된다는 것은 사실이며, 그러나 이들 사이에 정도의 현저한 차이가 있을 수 있다. 정렬과 관련하여, x 방향이 처리 방향을 따르도록 구상할 수도 있다. 명확성을 위해, 상기 평탄한 웹 재료(12)의 접힘 선들(14, 14')은 상기 홀딩 다이들(20a, 20b)의 킹크 선들(22a, 22b)과 같이 여기에 이미 도시된다. 상기 성형 다이들(30a, 30b)은 반대 방향으로 돌출된 리지들(34a, 34b)과 그에 상응하여 서로 마주보는 오목부들(36a, 36)을 가진다. 이들은 각각 굽힘 선들(bending lines)(32a, 32b)에 의해 형성된다. 상기 오목부들(36a, 36b)은 특히 상기 리지들(34a, 34b)에 대응되는 그들의 비교적 날카로운 에지들에 의해 상기 평탄한 웹 재료(12)와 홀딩 다이들(20a, 20b)을 포함하는 상기 복합 구조를 가압하여 들어간다. 여기서 상기 오목부들(36a, 36b)이 어떻게 상기 홀딩 다이들(20)의 상응하는 킹크 선들(22a, 22b)을 따라 정확하게 연장되는지 볼 수 있다.
도 5에서 상기 평탄한 웹 재료(12)와 상기 홀딩 다이들(20a, 20b)은 함께 더욱 가압됨으로써 더욱 확연한 변형이 일어난다. 이는 이제 x 방향에서도 상기 접힘 선들(14, 14')과 상기 홀딩 다이들(30a, 30b)의 상응하는 킹크 선들(22)을 따라서 명확하게 볼 수 있다. 이 경우에, 상기 성형 다이들(30a, 30b)은 여전히 상기 오목부들(36a, 36)이 상기 홀딩 다이들(20a, 20b)의 킹크 선들(2a, 22b)을 따라 선으로만 접촉하고 있다.
더욱 큰 변형은 도 6에 도시된다. 여기서, 상기 평탄한 웹 재료(12)와 홀딩 다이들(20a, 20b)을 포함하는 상기 복합 구조는 동일한 강도로 그리고 동일한 정도로 변형되었지만, 상기 성형 다이들(30a, 30b) 자체는 거의 변형되지 않았다는 것을 주목하여야 한다. 이 상태에서, 몇몇의 상황에서, 도 1의 제1 리프트 오프 영역(53)에서와 같이 상기 성형 다이들(30a, 30b)의 리프트 오프가 수행되는 것도 가능할 수 있다. 그러나, 대안으로서, 더욱 큰 변형이 일어날 수 있다. 상기한 경우에 있어서, 상기 평탄한 웹 재료(12)와 홀딩 다이들(20a, 20b)을 포함하는 상기 복합 구조는 단지 추가 단축 및 압축을 통해 변형된 평탄한 웹 재료(12')가 더욱 확연한 방식으로 융기되도록 변형될 수 있다.
상기 성형된 평탄한 웹 재료(12')의 다양한 가능한 실시예들이 도 7 내지 13에 도시된다. 가장 좌측에는, 각각의 경우의 등각투상도(isometric view)가 도시되며, 다음에는 위에서 본 평면도가 도시되고, 다음에는 부분 측면도가 도시되고, 마지막으로, 가장 우측에는, 평면 주름 패턴, 말하자면, 개개의 셀이 도시된다. 도 7 내지 9의 실시예들은 본질적으로 지그재그 패턴의 접힘 선들(14)에 의해 특징지어지며, 이들은 각각의 경우에 있어서 리지들과 오목부들을 형성한다. 따라서 두 방향의 접힘 선들은 도 7과 8에서 서로 대략 90˚의 각도를 가지며, 도 9에서 45˚ 내지 60˚의 각도를 가진다. 도 10과 11에서는, 접힘 선들(14)에서 리지들과 오목부들을 따라 다수의 킹크들(kinks)을 가진, 즉 두 개의 방향 대신에 전부 세 개의 방향을 가진 패턴이다. 각도들은 도 10에서 각각 대략 135˚이고, 도 11에서 대략 90˚와 135˚이다. 도 7에서, 각도(ψ)는 대략 45˚ 내지 120˚이고, 각도(γ)는 대략 15˚ 내지 90˚이다.
도 12에는, 다시 한 번 단지 두 개의 방향이 있지만 대신에 이들은 각각의 경우에 리지들과 오목부들의 접힘 선들의 개개의 킹크들(kinks)에서 직각을 가진 도 10에 상응하는 실시예에 대응된다.
도 13에 따른 실시예에 있어서, 처음에 언급한 바와 같이, 여기서 접힘 선들이 따라서 리지들과 오목부들도 직선 부분들 또는 조각들이 아니고 휘어지거나 또는 연속된 주름진 프로파일을 가진다는 특별한 특징이 있다. 여기서, 상기 홀딩 다이들(20) 내의 킹크 선들(22)과 상기 성형 다이들(30) 내의 굽힘 선들(32)의 생성이 어느 정도 더 수반될 수 있으나, 원칙적으로는, 이것도 또한 가능하고 구상될 수 있다.

Claims (18)

  1. 평탄한 웹 재료(flat web material)를 성형하기 위한 방법으로서,
    상기 평탄한 웹 재료는 초기 상태에서 대체로 평탄하거나 또는 매끈하고 평평하며, 최종 상태에서 접혔을 때, 상이하게 지향된 접힘 선들(folding lines)을 따라서 다수의 주름들(folds)을 가지고 융기부들(elevations)과 오목부들(depressions)을 가진 주기적인 3차원 구조이며,
    상기 방법은,
    - 상기 평탄한 웹 재료가 하부 홀딩 다이(lower holding die)와 상부 홀딩 다이(upper holding die) 사이로 삽입되는 단계와,
    - 하부 성형 다이(lower shaping die)와 상부 성형 다이(upper shaping die)를 각각 아래로부터 그리고 위로부터 상기 홀딩 다이들로 이동시키는 단계를 가지며,
    상기 홀딩 다이들은 평탄한 재료로 이루어지고 미리 형성된 킹크 선들(kink lines)을 가지고, 상기 킹크 선들은 상기 두 개의 홀딩 다이들 상에서 동일하고 상기 평탄한 웹 재료 상에 놓일 때 정확하게 겹쳐지게 놓이며,
    상기 성형 다이들은 미리 결정된 굽힘 선들(bending lines)을 가진 평탄한 재료로 이루어지며,
    - 상기 홀딩 다이들은 상기 평탄한 웹 재료의 삽입 중에 그리고 상기 성형 다이들이 이동되는 동안에도 대체로 평평하고,
    - 상기 성형 다이들은 서로 정확하게 대응되거나 또는 서로 정확하게 반대쪽에 놓이는 굽힘 선들을 가지며, 상기 굽힘 선들을 따라 동일하게 굽혀지며, 상기 성형 다이들은 평탄하지 않고 상기 굽힘 선들을 따른 굽힘(bending)에 의해 융기되거나 또는 상기 평탄한 웹 재료로 제조될 3차원 구조와 상응한 형상을 가지며, 상기 성형 다이들의 굽힘 선들의 적어도 일부는 상기 홀딩 다이들의 킹크 선들과 일치하는, 평탄한 웹 재료의 성형 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 방법이 진행되는 동안, 상기 성형 다이들은 대체로 그들의 형상을 유지하고 및/또는 상기 홀딩 다이들은 변형되어 상기 홀딩 다이들의 킹크 선들을 따라서 융기부들 및 오목부들과 상응하는 형상으로 융기되는, 평탄한 웹 재료의 성형 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 성형 다이들이 상기 홀딩 다이들로 이동하는 동안, 상기 성형 다이들 사이의 중심에 위치한 면은 상기 성형 다이들에 의해 여전히 접촉되지 않으며, 상기 방법이 진행되는 동안, 상기 성형 다이들이 서로를 향해 훨씬 더 이동되거나 또는 하나의 성형 다이의 굽힘 선들을 따른 융기부들이 다른 성형 다이의 굽힘 선들을 따른 오목부들 내에 맞물리며, 상기 성형 다이들이 함께 점증적으로 가압되거나 또는 상기 성형 다이들이 서로를 향해 점증적으로 이동하는 동안 상기 홀딩 다이들은 상기 홀딩 다이들 사이의 상기 평탄한 웹 재료와 함께 상기 굽힘 선들을 따라서 그리고 상기 홀딩 다이들의 킹크 선들을 따라서 융기부들 및 오목부들과 상응하는 형상으로 변형되거나 또는 융기되며, 그 결과로서 상기 굽힘 선들과 킹크 선들을 따라서 상기 평탄한 웹 재료의 접힘 선들이 얻어지는, 평탄한 웹 재료의 성형 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 성형 다이들을 함께 가압하는 것은 직렬로 배열된 다수의 순환하는 가압 수단에 의해 처리 경로(throughput path)를 따라서 연속 공정으로 일어나는, 평탄한 웹 재료의 성형 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 가압 수단은 벨트 방식으로 순환하는 가압 수단인, 평탄한 웹 재료의 성형 방법.
  6. 제 4항에 있어서,
    연속적인 가압 수단 사이의 통과 높이(pass height)는 처리 방향으로 감소하거나 또는 더 작아지는, 평탄한 웹 재료의 성형 방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 방법이 연속 공정으로 수행되는 경우에, 상기 성형 다이들이 이동하기 전에 상기 홀딩 다이들이 상기 평탄한 웹 재료와 동기화되는, 평탄한 웹 재료의 성형 방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 방법이 연속 공정으로 수행되는 경우에, 상기 상부 성형 다이와 상기 하부 성형 다이 사이의 동기화는, 상기 성형 다이들이 상기 홀딩 다이들로 이동하여 접촉되도록 배치된 후에 상기 성형 다이의 구조 또는 형상과 상응하는 외부 형상을 가진 회전 또는 순환하는 동기화 수단에 의해 직접적으로 수행되는, 평탄한 웹 재료의 성형 방법.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 성형 다이들이 상기 홀딩 다이들로부터 이탈하기 바로 전 상태에서, 굽힘 선들은 상기 성형 다이들 상의 융기부들을 따라서, 상기 홀딩 다이들의 모든 킹크 선들과 상기 평탄한 웹 재료의 모든 접힘 선들을 따라서 연장되는, 평탄한 웹 재료의 성형 방법.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 성형 다이들이 상기 홀딩 다이들로부터 이탈된 후에, 맞물림 이송 수단(engaging conveying means)에 의한 형상 맞춤된(positively engaged) 이송에 의해 상기 홀딩 다이들과 상기 평탄한 웹 재료를 포함하는 복합 구조물(compound structure)을 이송시킴으로써, 상기 홀딩 다이들 사이에서 상기 평탄한 웹 재료의 추가적인 또는 훨씬 더 확연한 변형이 일어나서 처리 방향으로 압축되거나 또는 길이가 단축되는, 평탄한 웹 재료의 성형 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 이송 수단은 순환하는 이송 수단이며, 최종 단계에서 상기 평탄한 웹 재료의 최종 형상과 상응하는 외부 구조 또는 형상을 가지는, 평탄한 웹 재료의 성형 방법.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 평탄한 웹 재료의 접힘 선들은 단지 두 개의 또는 세 개의 방향들로 정확하게 연장되며, 이 방향들은 서로에 대해 60˚와 120˚ 사이의 각도인, 평탄한 웹 재료의 성형 방법.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 평탄한 웹 재료는 초기 상태와 최종 상태에서 한 겹(single-ply)이거나 또는 둘로 접히지 않은, 평탄한 웹 재료의 성형 방법.
  14. 제 1항에 따른 방법을 수행하기 위한 장치로서,
    상기 장치는 성형될 상기 평탄한 웹 재료가 통과하는 처리 경로를 가지며, 상기 처리 경로 상에 위로부터 홀딩 다이와 그 위에 성형 다이가 배치되고, 상기 처리 경로 상에 아래로부터 홀딩 다이와 그 아래에 성형 다이가 배치되며, 상기 홀딩 다이들은 평탄한 재료로 이루어지고, 상기 두 개의 홀딩 다이들 상에서 동일하고 상기 평탄한 웹 재료 상에 놓일 때 정확하게 겹쳐지게 놓이는 미리 형성된 킹크 선들(kink lines)을 가지며, 상기 성형 다이들은 평탄한 재료로 이루어지고, 서로 정확하게 대응되거나 또는 서로 정확하게 반대쪽에 놓이는 미리 형성된 굽힘 선들(bending lines)을 가지며, 상기 굽힘 선들을 따라서 동일하게 굽혀지며, 상기 성형 다이들은 상기 굽힘 선들을 따라서 굽힘에 의해 융기되거나 또는 상기 평탄한 웹 재료로 제조될 3차원 구조와 상응하는 형상을 가지며, 상기 성형 다이들의 굽힘 선들의 적어도 일부는 상기 홀딩 다이들의 킹크 선들과 일치하는, 평탄한 웹 재료의 성형 장치.
  15. 제 14항에 있어서,
    변형을 위한 가압 수단을 가진 적어도 하나의 변형 영역이 상기 처리 경로를 따라서 제공되는, 평탄한 웹 재료의 성형 장치.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 성형 다이들이 상기 홀딩 다이들과 접촉하도록 이동한 후에 그리고 상기 홀딩 다이들의 실질적인 변형 전에, 진동 장치가 제공되거나 또는 상기 배치 구조(arrangement)를 약간 진동시키는, 평탄한 웹 재료의 성형 장치.
  17. 제 14항에 있어서,
    상기 홀딩 다이들 및/또는 상기 성형 다이들은 상기 평탄한 웹 재료를 위한 상기 처리 경로의 두 배보다 더 긴 길이를 가진 순환 벨트이며, 상기 순환 벨트는 길이가 긴 웹(web) 또는 연속적인 웹이고, 상기 홀딩 다이의 벨트들은 각각 상기 성형 다이의 벨트들의 둘레에서 진행하거나 또는 상기 성형 다이의 벨트들을 둘러싸는, 평탄한 웹 재료의 성형 장치.
  18. 제 14항에 있어서,
    상기 홀딩 다이들을 상기 홀딩 다이들 사이의 상기 평탄한 웹 재료와 함께 측방향으로 가압하기 위해 및/또는 상기 성형 다이들을 상기 홀딩 다이들 및 상기 홀딩 다이들 사이의 상기 평탄한 웹 재료와 함께 측방향으로 가압하기 위해, 처리 경로의 옆에 측방향 가압 수단(lateral pressing means)이 제공되는, 평탄한 웹 재료의 성형 장치.
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