KR20170100670A - 섬유 복합체 반제품으로부터의 섬유가 강화된 플라스틱재 구성부품을 진공 함침에 의하여 제조하는 방법 - Google Patents

섬유 복합체 반제품으로부터의 섬유가 강화된 플라스틱재 구성부품을 진공 함침에 의하여 제조하는 방법 Download PDF

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KR20170100670A
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트랜스-텍스틸 게엠베하
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Abstract

본 발명은 섬유층을 포함하는 가요성 시트 형태의 재료 (flexible sheet-like material)에 관한 것이며, 이때 상기 섬유층은 적어도 한 면이 가스는 투과시킬 수 있지만 모재 재료 (matrix material)는 투과시킬 수 없는 그리고 모재 재료를 위한 차단 층 (barrier layer)으로서 작용을 하는 기능 층으로 코팅되며, 상기 기능 층은 포움 (foam) 또는 페이스트 (paste)로 상기 섬유층을 직접 코팅함으로써 제조된다.

Description

섬유 복합체 반제품으로부터의 섬유가 강화된 플라스틱재 구성부품을 진공 함침에 의하여 제조하는 방법 {A PROCESS FOR THE VACUUM ASSISTED PRODUCTION OF FIBRE-REINFORCED PLASTICS MATERIAL COMPONENTS FROM COMPOSITE FIBRE SEMI-FINISHED PRODUCTS}
본 발명은 섬유가 보강된 플라스틱재료로 된 구성 부품 (fibre-reinforced plastics material components)을 섬유 복합체 반제품으로 제조하는 모재 재료 (matrix material) 공급 공간을 형성하기 위한 가요성 시트 형태의 재료 (flexile sheet-like material)에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이와 같은 가요성 시트 형태의 재료를 제조하기 위한 방법과도 관련이 있다.
공지된 바대로 우선 건조한 섬유 복합체 반제품, 즉, 소위 예비 성형체 (preforms)를 제조하고, 수지 형태의 액상으로 되고 경화 가능한 모재 재료를 예비 성형체에 함침(含浸)하여서, 섬유가 보강된 플라스틱재료의 구성재가 형성된다. 이 경우 상기 건조한 상태의 섬유 복합체 반제품은 직물로서, 다축성 크림프 없는 직물 (multiaxial non-crimp fabric)로서, 또는 체인 (chain)이 보강된 단일 방향성 (unidirectional)의 반제품으로서 되고, 특히 탄소 섬유, 유리 섬유, 아라미드 섬유, 붕소 섬유 또는 복합 (혼성 또는 하이브리드) 재료로 구성된다.
섬유가 보강된 플라스틱재료 구성부품을 제조하기 위한 방법은 소위 수지 필름 주입 (RFI; Resin-Film-Infusion) 방법으로서 공지되어 있다. 이 방법에서는 건조한 상태의 탄소 섬유 직물 또는 크림프 없는 직물이 하나의 경화 장치 내부에 배치되고, 외부로부터 규정된 양의 수지 필름으로 덮여진다. 그 다음에 이어서 탄소 섬유 및 수지로 이루어진 플라스틱재료 부품이 오토클레이브 (autoclave, 고압성형기) 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 온도와 압력의 제어 및 취급이 어렵다. 사용되는 오토클레이브도 제조할 플라스틱재료 구성부품의 크기를 제한한다.
상기와 같은 단점들을 피하기 위하여 DE 100 13 409 C1호 공보에 기술된 진공 함침법이 이미 개발되었으며, 상기 방법은 "VAP (Vacuum Assisted Process)"로 표기된다. 이 방법에서는 반제품이 그 안에 배치되어 있는 모재 (matrix) 공급 공간을 형성하는 다층의 가요성 시트 형태의 재료가 사용된다. 상기 방법에서 시트 형태의 재료는 상호 분리된 그리고 상호 독립적으로 취급될 수 있는 다수 개의 층, 다시 말해 가스는 투과시킬 수 있지만 모재 재료는 투과시킬 수 없는 멤브레인 (membrane, 膜層), 가스 투과율이 높은 간격 (spacer) 유지 부재 층, 그리고 가스를 투과시킬 수 있는 포일 (foil 또는 film)로 이루어진다. 상기 층들은 차례로 개별적으로 플로우 보조 층 (flow-promoting layer) 위에 올려지고, 상기 플로우 보조 층은 재차 반제품 상에 올려진다. 이때 포일과 멤브레인 사이에 있는 영역이 진공화되어 저압이 구성되면, 상기 멤브레인을 통해서 내부에 놓인 모재공급 공간에서도 압력이 상응하게 하강함으로써, 액체 상태의 수지 (모재 재료)가 외부 수지 용기로부터 모재 재료 공급 공간 안으로 흡인된다. 이 경우 상기 멤브레인은 가스가 모재 공급 공간으로부터 간격 유지 부재 층 내부로 공기가 이동하고, 그리고 공기는 그곳 (간격 유지 부재 층)으로부터 외부로 배출되는 것이 가능하게 하지만, 그와 동시에 액상의 수지가 모재 재료공급 공간 안에 남게 함으로써, 상기 수지는 반제품 안으로 침투할 수 있게 된다.
상기 VAP 방법이 고압성형기(=오토클레이브)를 사용하는 방법들에 비해 상당한 장점들을 제공해주지만, 시트 형태 재료의 개별 층들, 즉 멤브레인, 간격 유지 부재 층 그리고 가스를 투과시킬 수 없는 포일이 차례로 매우 정확하게 그리고 무응력 상태로 반제품 위에 올려져야만 한다는 특별한 문제점이 존재한다. 따라서, 이 방법을 실시하는 것은 많은 시간을 필요로 하고, 상기와 같은 배치 작업이 정확하게 실시되지 않는 한, 모재 재료 내에서 불균일하게 적층되어서 이 방법의 신뢰도에 부정적인 영향을 초래할 수 있다.
상기와 같은 문제점들은 DE 10 2008 006 261 B3호 공보에 기술되어 있는 다기능 적층체 (multifunctional laminate)에 의해서 피해진다. 이 방법을 적용했을 경우, 가스(기체)는 투과하지만 (기체 투과성), 모재 재료는 투과(透過)시킬 수 없는 (모재 재료 불투과성) 멤브레인(membrane)층 상에 섬유층이 적층되고, 더 나아가서는 간격 유지 부재 층이 상기 섬유층에 고정된다. 상기 가스를 투과시킬 수 있는 포일은 별도로 간격 유지 부재 층 위에 배치될 수 있거나 또는 상기 간격 유지 부재 층과 단단히 결합될 수 있으며, 이때 후자의 경우에는 포일이 간격 유지 부재 층과 단단히 결합되는 경우에는 상기 포일도 또한 다기능 적층체 (multifunctional laminate)의 고정 구성 부품이 된다. 상기 다기능 적층체는 취급, 공정(process)의 정확성 및 신뢰성에서 현저한 장점들을 제공해주고 있다. 하지만, 상기와 같은 다층 적층체에서 원하는 기계적인 재료 특성들 그리고 기체 투과성, 모재 재료 투과성 그리고 멤브레인 및 섬유층의 온도 저항성 (temperature resistance)과 관련된 특성들이 원하는 간단한 방식으로 정확하게 조정될 수 없는 경우가 종종 있다. 그 원인은 다른 무엇보다도 적층 공정 이전에 존재하는 특성으로서, 한편으로는 멤브레인의 특성 그리고 다른 한편으로는 섬유층의 특성이 상기 적층 공정으로 인해서 그리고 적층의 경우에 멤브레인과 섬유층 사이에서 사용되는 접착제의 종류, 도포 방식 및 양에 따라서 적지 않게 변경될 수 있다는 사실이다. 예로 들 수 있는 추가적인 단점은, 상기 공지된 실시예에서는 수지(resin)의 플로우 정면 (flow front)을 관찰할 수가 없다는 것인데, 그 이유는 상술된 시트 형태의 재료가 불투명하기 때문이다.
본 발명의 목적은 특히 진공 함침법 (VAP 방법)에 적합한, 서문에 언급된 유형의 모재 재료 공급 공간을 형성하기 위한 가요성인 시트 형태의 재료를 제조하는 것이다. 또한, 시트 형태의 재료를 가급적 간단한 방식으로 제조할 수 있는 그리고 가스 투과성 및 모재 재료의 불투과성과 연관된 상기 시트 형태로 된 재료의 특성을 지닌 시트 형태의 재료를 정확한 방식으로 제조할 수 있는 가요성의 시트 형태로 된 재료의 제조방법이 제공되게 된다.
상기 목적은 본 발명에 따른 특징들을 갖는 가요성 시트 형태의 재료에 의해서 그리고 본 발명에 따른 특징들을 갖는 제조 방법에 의해서 해결된다. 본 발명의 바람직한 실시예들은 종속 청구항들에 기재되어 있다.
본 발명에 따르면, 가요성 시트 형태의 재료는 섬유층을 포함하고, 상기 섬유층은 적어도 한 면이 가스는 투과시킬 수 있지만 모재 재료는 투과시킬 수 없는 그리고 모재 재료를 위한 차단 층 (barrier layer)으로서 작용을 하는 기능 층으로 코팅되며, 상기 기능 층은 포움 (foam) 또는 페이스트 (paste)로 상기 섬유층을 직접 코팅함으로써 기능층이 형성된다.
한 가지 바람직한 실시예에 따르면, 상기 섬유층은 직물, 망사, 편물, 부직포 또는 펠트 (felt)이고, 적어도 주로 다음과 같은 물질들 중의 하나 또는 다수의 물질로 이루어진다; 폴리에스테르, 폴리아미드, 아라미드, 유리 섬유, 폴리아크릴, 특히 폴리아크릴니트릴, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 비스코스 (viscose), 셀룰로오스 (cellulose), 면 (wool).
상기 섬유층은 직접 코팅 방법에 의해서 상기 섬유층 상에 직접 도포되는 기능 층의 기재 (substrate)(基材)로서 작용을 하며, 상기 기능 층은 코팅 공정시에 포움 구조 또는 페이스트 구조를 갖고, 특히 진공함침법 (VAP 방법)에 필요한 가스 투과성 및 모재 재료 불투과성 (수지 불투과성)을 가진 소망의 특성을 완성된 시트 형태의 재료에 제공해준다.
한 가지 바람직한 실시예에 따르면, 상기 기능 층은 포움 (foam) 또는 페이스트 (paste)로부터 제조되며, 상기 포움 또는 페이스트는 적어도 주로 다음과 같은 물질들 중에서 하나 또는 다수의 물질을 갖는 수성 폴리머 분산액으로부터 제조된다: 각각 첨가제를 함유한 폴리우레탄 (polyurethane), 플루오르폴리머 (fluoropolymers), 특히 폴리테트라플루오르에틸렌 (polytetrafluorethylene), 아크릴레이트 (acrylate), 특히 스티렌 아크릴레이트 (styrene acrylate), 라텍스 (latex), 특히 니트릴(nitrile)-부타디엔(butadiene)-라텍스(latex)(NBR) 또는 스티렌 부타디엔 라텍스 (styrene-butadiene latex)(SBR), 실리콘 (silicone), 공중합물 (copolymers).
상기 실시예에 대한 대안으로서 상기 기능 층은 적어도 주로 다음과 같은 물질들 중에서 하나 또는 다수의 물질을 갖는 용제 함유 폴리머 (polymer)로부터 제조된 페이스트 (paste)로부터 제조될 수도 있다: 각각 첨가제를 함유한 폴리우레탄, 플루오르폴리머, 특히 폴리테트라플루오르에틸렌, 아크릴레이트, 특히 스티렌아크릴레이트, 라텍스, 특히 니트릴- 부타디엔- 라텍스 (NBR) 또는 스티롤 부타디엔 라텍스 (SBR), 에틸렌비닐아세테이트, 폴리-비닐아세테이트, 실리콘, 전술된 물질들의 공중합물.
본 발명에 따른 섬유층은 한 면 또는 양면이 상기 기능 층으로 코팅될 수 있다. 바람직하게 섬유층은 단지 한 면만 상기 기능 층으로 코팅되는 한편, 상기 섬유층의 반대측 면에는 간격 유지 부재 층이 제공되어 있으며, 상기 간격 유지 부재 층은 이 간격 유지 부재 층 위에 배치될 수 있는 그리고 가스를 투과시킬 수 없는 포일과 섬유층의 간격을 유지시킨다. 이때 상기 간격 유지 부재 층은 가스 투과율이 높고, 포일과 섬유층 사이의 중간 공간에서 부압 (vacuum)이 형성되는 경우에는 섬유층과 포일 사이의 간격을 유지시킨다. 따라서, 간격 유지 부재 층 및 포일은 항상 모재 재료 공급 공간으로부터 떨어져서 있는 상기 섬유층의 면에 존재하게 된다.
직접 코팅방법에 의해 도포되는 간격 유지 부재 층에 의해 모재 재료 공급 공간으로부터 떨어져서 역측에 있는 상기 섬유층의 면이 직접 코팅될 수도 있다. 대안으로, 상기 섬유층의 반대측 면이 기능 층으로 코팅되기 전에 또는 코팅된 후에 섬유층 상에 간격(공간) 유지 부재 층을 적층하는 것도 가능하다.
본 발명에 따른 가요성 시트 형태의 재료의 장점은, 원하는 특성들, 특히 가스 투과성 및 모재재료 (matrix material) 불투과성과 관련하여 공지된 시트 형태의 재료들에 비해 더 간단하고도 더 정확하게 제조될 수 있다는 것이다. 또한, 본 발명에 따른 가요성 시트 형태의 재료가 아무런 문제 없이 투명하게 또는 반투명하게 형성될 수 있음으로써, VAP 방법에서는 수지의 유동 (flow, 流動)을 정면에서 관찰할 수도 있다.
본 발명에 따른 방법에서는, 섬유층의 적어도 한 면이 직접 코팅 방법에 의해서 가스는 투과시킬 수 있지만 모재 재료는 투과시킬 수 없는 그리고 모재 재료를 위한 차단 층을 형성하는 포움 층 또는 페이스트 층으로 코팅되었다. 따라서, 본 발명에 따른 방법의 특징은, 가스는 투과시킬 수 있지만 모재 재료는 투과시킬 수 없는 기능 층 (function layer)이 더 이상 별도로 제조된 멤브레인 (membrane)의 형태로 섬유층 상에 적층되지 않고, 오히려 포움 또는 페이스트로 이루어진 기능 층이 직접 코팅에 의해서 섬유층 상에 제공되어 상기 섬유층이 포움 층 및 페이스트 층을 위한 기재(substrate)를 형성하게 된다는 것이다. 이와 같은 직접 코팅 방법에 의해서 원하는 재료의 특성들, 특히 가스 투과성 및 모재 재료 불투과성의 정도를 매우 정확하게 조정할 수 있다. 더욱이, 상기 직접 코팅 방법은 조성물의 배합(formulation)에 있어서 여러 가지 장점과 다양한 변형 가능성을 제공해주고, 또한 섬유층의 전처리와 후처리의 보다 넓은 가능성을 제공하고, 그 결과 시트 형태로 된 재료의 가스 투과성 및 모재 재료 불투과성도 제어될 수 있다. 또한, 적절한 코팅 재료 및 첨가제 (혼화재)의 선택에 의해서, 그리고 적층된 코팅 재료를 의도한 바 대로 광택가공 (calendering)함으로써, 시트 형태의 재료를 투명하게 제조하거나 또는 반투명하게 형성하는 것이 가능해진다. 그럼으로써 이미 상술된 바와 같이 완성된 시트 형태의 재료를 VAP 방법 (진공함침법)에 사용하면, 유동하는 수지의 정면 (resin flow front)을 눈으로 관찰할 수 있다.
본 발명에 따른 방법에 사용되는 섬유층을 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. 상술된 물질들의 혼합물도 아무 문제없이 가능하다.
포움 또는 페이스트가 섬유 재료 (textile material) 내부로 침투하는 것을 제어하기 위하여 그리고 접착력, 강도 및 내마모성 (abrasion resistance)을 개선하기 위하여 화학적인, 화학-열적인 토대를 갖춘 선택 실시할 수 있는 여러가지 마무리 작업의 방법 (finishing options) 뿐만 아니라 물리 기계적인 토대를 갖춘 선택 실시할 수 있는 여러 가지 마무리 작업의 방법이 존재한다. 예를 들면, 함침 수지 (impregnation resins), 계면 활성제, 실리카 졸 (silica sol) 유도체, 재료 보호용 첨가제, 방염제, 접착 촉진제 등을 포함하는 수용액 또는 유기 용액으로부터 생성한 첨가제를 사용해서 코팅하기 전에 섬유층을 예비 처리하는 것이 바람직할 수 있다.
포움 또는 페이스트를 섬유층 상에 도포하는 작업은 상이한 기술을 이용해서, 예를 들면
Figure pat00001
닥터 블레이드 (doctor blade)를 이용한 스프레딩 (spreading) 기술
Figure pat00002
풀라 (Foulard) 롤러를 이용한 침지 기술
Figure pat00003
동판 (Gravur) 롤러 또는 스크린 프린팅 스텐슬 (screen printing stencils)을 이용한 프린팅- 또는 스크린 프린팅 기술
Figure pat00004
[예컨대 커튼-코팅 (Curtain-Coating)과 같은] 캐스팅 기술에 의해서 이루어질 수 있다.
포움 또는 페이스트를 섬유층 상에 도포한 다음에 이어서 적당한 온도에서 건조시킨 후에는, 시트 형태의 재료의 가스 투과성 또는 모재 재료의 불투과성과 같은 특성들에 의도한 바대로 영향을 미치기 위하여 상기 포움 층 또는 페이스트 층이 바람직하게 상승된 온도 및 상승된 압력하에서 캘린더링 (calendering) 장치에 의해 압착되고 평활화된다. 그럼으로써 원하는 재료 특성을 얻기 위한 제어 가능성이 폭넓게 얻어지게 된다.
상술된 섬유 기재 (substrate) 물질들의 직접 코팅을 위해서는 수성을 기본으로 하는 포움, 수성을 기본으로 하는 페이스트 또는 용제를 함유하는 페이스트를 사용하는 것이 바람직하다. 특히 섬유층은 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 스티렌 아크릴레이트, 라텍스, 특히 니트릴-부타디엔 라텍스 또는 스티렌-부타디엔 라텍스, 에틸렌 비닐 아세테이트, 폴리비닐 아세테이트, 실리콘, 상술된 물질들의 공중합물 (copolymers). 상술된 물질들의 혼합물도 가능하다. 발포제 (foaming agents), 소포제 (antifoaming agent), 포움 안정화제, 교차 결합 시약 (cross-linking reagents), 충전재 [특히 고령토 (kaoline), 백악 (chalk), 규산 유도체 (silicie acid derivatives)]와 같은 추가의 첨가제들이 필요에 따라 첨가된다.
본 발명에서는 수성의 분산액을 기본으로 하는 폴리우레탄-포움 층 및 폴리우레탄-페이스트 층이 특히 바람직하게 그리고 다양하게 사용될 수 있다.
포움 코팅을 위해서는 기계적으로 ["충격식 포움 (beaten foam)"] 또는 화학적으로 ["추진식 포움 (blown foam)"] 제조되는 포움들이 사용될 수 있다. 화학적인 - 더 엄밀하게 말해서 물리적인 - 발포 방식의 특수 분야로서는 소위 미소 구체 (microsphere)-캡슐들 [예컨대 Akzo Nobel사(社)의 Expancel®]을 사용해서 포움을 제조하는 방식이 언급될 수 있다. 상기 캡슐들은 온도 상승시에 부피가 40배까지 팽창되어 모재 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, 가교제 등이 첨가된다. 또한 포움 형성시에는 포움의 밀도를 조절하는 조정제를 부가적으로 첨가하는 것이 바람직하다.
화학적으로 혹은 열적으로 형성된 포움을 생성하는 경우에도 마찬가지로 점도 및 포움 체적 중량에 영향을 미치기 위한 특수한 첨가제 그리고 안정화제, 충전제, 가교제 (cross-linking agents) 등이 첨가될 수 있다.
상기와 같은 코팅을 섬유층 상에 실시한 다음에 이어서 건조한 후에는 상기 코팅이 특정 온도하에서 그리고 캘린더링 (calenddering) 설비상에서 특정한 압력에 의해 압착되고 평활화된다. 이 경우 캘린더의 온도는 폴리머 유형 및 교차 결합 유형, 발포의 정도, 분산액의 경도 모듈에 따라서 그리고 기타 첨가제에 따라서 정확하게 조절되며, 그로 인해 VAP 방법에 따라 주입이 이루어지는 경우에는 가스 투과성 및 모재 재료 불투과성 (수지 밀도) 측면에서 최상의 결과들이 얻어질 수 있게 된다.
포움 코팅의 경우에는 발포할 재료 발포 전에 5 - 60 dPas (바람직하게는 35 - 45 dPas)의 점도를 갖고, 포움 코팅을 섬유층 상에 제공하는 경우에는 발포할 재료가 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. 재래식인 닥터 블레이드 방법에서는 60 - 80 dPas가 특히 바람직한 것으로 판명되었다. 이 경우에도 건조 중량은 10 - 120 g/m2 (바람직하게는 35 - 45 g/m2)이다.
본 발명과 관련하여 제시된 모든 점도값들은 "Haake 점도계 (Visco tester) 2 plus", 측정 수단 (gauging member) 1 혹은 2를 이용한 측정치와 연관되어 있다.
앞에서 이미 언급한 바와 같이, 수성 분산액 포움 (aqueous dispersion foams) 또는 수성 분산액 페이스트의 대안으로서, 용제를 함유한 폴리머 (solvent- containing polymer)를 기본으로 하는 페이스트도 사용될 수 있다. 이 경우에 상기 페이스트는 적어도 주로 다음과 같은 물질들 중에서 하나 또는 다수의 물질로 이루어진다: 폴리우레탄, 플루오르폴리머, 특히 폴리테트라플루오르-에틸렌, 아크릴레이트, 특히 스티렌 아크릴레이트, 라텍스, 특히 니트릴-부타디엔-라텍스 또는 스티렌-부타디엔 라텍스, 에틸렌 비닐 아세테이트, 폴리비닐 아세테이트, 실리콘, 상술된 물질들의 공중합물, 상기 물질들의 혼합물, 또한 상기 페이스트는 필요한 첨가제도 함유한다.
상기의 경우에는 용재를 함유하는 페이스트 (solvent-containing paste)가 섬유층 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.
섬유층의 코팅은 소위 "응고 코팅" 또는 "추출 코팅"에 의해서도 이루어질 수 있다.
응고 코팅의 한 가지 방법에서는 섬유층을 코팅하기 전에 예컨대 전해질 염, 화학적인 첨가제 또는 페이스트 내부에서 또는 포움 내부에서 침전 반응을 야기하기 위한 이온 차이 (ion difference) 첨가제가 상기 섬유층 상에 도포된다. 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 투입된다. 대안적으로 또는 추가해서 언급하면 상기 응고 코팅 방법에서는, 폴리머 필름 안에 기공을 형성하기 위하여 상기 코팅된 시트 형태의 재료가 알칼리화 방식을 이용해서 또는 수성의 염액(染液) [플로우트(float)]으로부터 산을 분리시키는 방식을 이용해서 추후 처리될 수도 있다.
섬유층 상에서 이루어지는 건조 과정 중에 발생하는 불안정성에 의해서 포움 또는 페이스트가 침전 또는 응고될 수도 있다. 이와 같은 불안정성은 특히 온도 상승시에 또는 pH 값의 변동시에 코팅 재료의 개별 성분들의 불화합성 (incompatibility)으로 인해서 발생한다.
추출 코팅의 경우에 페이스트 또는 발포할 재료는 코팅된 시트 형태 재료의 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 용제형 제본으로 하는 수성 생성물을 이용한 추후 처리에 의해서도, 특히 연속 설비 상에서의 퍼클로르에틸렌 (perchloroethylene) 세척에 의해서도 가능하다.
상술된 모든 직접 코팅 방법에는, 예비 처리된 섬유층 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 기재가 적합한 방식으로 예비 처리될 수 있다는 사실이 적용된다. 페이스트 혹은 포움이 섬유 내부로 관통 또는 침투하는 현상을 줄이기 위한 섬유층의 한 가지 바람직한 예비 처리 방식은 소수성화 (hydrophobizing)를 위한 FC 수지를 사용해서 섬유층을 별도로 예비 함침하는 방식이다.
본 발명은 특히 바람직한 결과들을 얻을 수 있는 두 가지 실시예를 참조하여 아래에서 상세하게 설명된다. 실시예 1에서는 섬유 기재가 수성 분산액을 기본으로 하는 포움으로 코팅되는 한편, 실시예 2에서는 용제를 함유하는 페이스트로 섬유 기재(지지체)가 코팅되었다. 두 가지 경우에 모두 완성된 시트 형태의 재료의 제조의 정확성, 가스 투과성 및 모재 재료 불투과성과 관련하여 매우 우수한 결과들이 얻어질 수 있었다.
실시예 1 (포움):
섬유층 재료: 폴리에스테르로 이루어진 직물
코팅 재료 (포움): 첨가제(혼화재)를 함유한 폴리우레탄을 기본으로 하는 수성 분산액
발포할 재료의 점도: 35 - 45 dPas
포움 중량: 200 - 240 g/l
건조 중량: 35 - 40 g/m2
섬유를 광택 예비 처리할 때의 캘린더(광택기) 온도: 170 - 200 ℃, 특히 185 ℃
도포 기술: 닥터 블레이드 코팅 또는 스텐슬 코팅
포움 건조 온도: 80 - 130 ℃
압축시의 캘린더(광택기) 온도: 170 - 200 ℃, 특히 180 ℃
실시예 2 (페이스트):
섬유층 재료: 폴리에스테르로 이루어진 직물
코팅 재료 (페이스트): 응고에 의해 마이크로 기공도를 얻기 위한 첨가제를 함유한 폴리우레탄으로 이루어진 용액
점도: 35 - 45 dPas
건조층 중량: 40 - 50 g/m2
광택 예비 처리할 때의 캘린더 온도: 170 - 200 ℃, 특히 185 ℃
도포 기술: 닥터 블레이드 코팅 또는 스텐슬 코팅
건조/응고시의 온도: 20 - 225 ℃
압축시의 캘린더 온도 (선택적): 120 - 190 ℃

Claims (20)

  1. 모재 재료 공급 공간 내에 배치된 섬유 복합체 반제품으로부터의 섬유가 강화된 플라스틱재 구성부품을 진공 함침(Vacuum Assisted)에 의하여 제조하는 방법으로서,
    가요성 시트 형태의 재료로 모재 재료 공급공간을 형성하는 단계로서, 가요성 시트 형태의 재료는, 기체는 투과하고 모재 재료는 투과하지 않는 기능층으로서 한쪽 면이 피복된 섬유층을 포함하며, 기능층은 모재 재료에 대한 차단층으로서 작용하며, 또한 가요성 시트형태의 재료는 섬유층을 포움 (foam) 또는 페이스트 (paste)로 코팅함으로써 제조되는 단계와;
    외부 수지 용기로부터 모재 재료 공급 공간내로 흡인에 의하여 모재재료를 꺼내는 단계;
    를 포함하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    섬유층은 직물, 망사, 편물, 부직포 또는 펠트 (felt)이고, 적어도 주로 폴리에스테르, 폴리아미드, 아라미드, 유리 섬유, 폴리아크릴, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 비스코스 (viscose), 셀룰로오스 (cellulose), 면 (cotton)과 같은 물질들 중에서 하나 또는 다수의 물질로 이루어지는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 기능층은,
    첨가제를 함유한 폴리우레탄, 플루오르폴리머, 아크릴레이트, 스티렌아크릴레이트, 니트릴-부타디엔-라텍스, 스티렌-부타디엔-라텍스, 에틸렌비닐아세테이트, 폴리비닐아세테이트, 실리콘, 상기 물질들의 공중합물 중에서 하나 또는 다수의 물질로 수성 폴리머 분산액으로부터 제조되는 포움 또는 페이스트로부터 제조되는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 기능층은,
    첨가제를 함유한 폴리우레탄, 플루오르폴리머, 아크릴레이트, 스티렌아크릴레이트, 니트릴-부타디엔-라텍스, 스티렌-부타디엔-라텍스, 에틸렌비닐아세테이트, 폴리비닐아세테이트, 실리콘, 상기 물질들의 공중합물 중에서 하나 또는 다수의 물질로 용제함유 폴리머로부터 제조되는 페이스트로부터 제조되는 방법.
  5. 모재 재료 공급 공간 내에 배치된 섬유 복합체 반제품으로부터의 섬유가 강화된 플라스틱재 구성부품을 진공 함침에 의하여 제조하는 방법으로서,
    가요성 시트 형태의 재료로 모재 재료 공급공간을 형성하는 단계로서, 가요성 시트 형태의 재료는, 기체는 투과하고 모재 재료는 투과하지 않으며 모재 재료에 대한 차단층을 형성하는 포움 층 또는 페이스트 층으로 코팅하는 처리에 의하여 적어도 한쪽 측부가 피복된 섬유층을 포함하는 단계와;
    외부 수지 용기로부터 모재 재료 공급 공간내로 흡인에 의하여 모재재료를 뽑아내는 단계;
    를 포함하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    포움 층 또는 페이스트 층은, 가요성 시트 형태의 재료의 가스 투과성, 모재 재료 불투과성, 또는 가스 투과성 및 모재재료 불투과성의 특성들에 의도한 영향을 미치기 위하여 캘린더링 장치에 의해 압착되는 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    섬유층은 수성 폴리머 분산액을 기본으로 하는 포움 또는 페이스트로 코팅되고, 포움 또는 페이스트는,
    첨가제가 함유된 폴리우레탄, 플루오르폴리머, 아크릴레이트, 스티렌아크릴레이트, 니트릴-부타디엔-라텍스, 스티렌-부타디엔-라텍스, 에틸렌비닐아세테이트, 폴리비닐아세테이트, 실리콘, 상기 물질들의 공중합물 중에서 하나 또는 다수의 물질로 제조되는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    섬유층 상에 코팅할 때, 포움의 중량은 100 - 900 g/l 이고, 건조층 중량이 10 - 120 g/m2 인 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    섬유층 상에 코팅할 때, 포움의 중량은 200 - 350 g/l 이고, 건조층 중량이 30 - 40 g/m2 인 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    섬유층은 수성 페이스트로 코팅되고, 그의 건조층 중량이 10 - 120 g/m2 인 방법.
  11. 제 7 항에 있어서,
    섬유층은 수성 페이스트로 코팅되고, 그의 건조층 중량이 35 - 45 g/m2 인 방법.
  12. 제 5 항에 있어서,
    섬유층은 용제함유 폴리머를 기본으로 하는 페이스트로 코팅되고, 페이스트는,
    첨가제가 함유된 폴리우레탄, 플루오르폴리머, 아크릴레이트, 스티렌아크릴레이트, 니트릴-부타디엔-라텍스, 스티렌-부타디엔-라텍스, 에틸렌비닐아세테이트, 폴리비닐아세테이트, 실리콘, 상기 물질들의 공중합물 중에서 하나 또는 다수의 물질로 제조되는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    섬유층은 용제함유 페이스트로 코팅되고, 그의 건조층 중량이 10 - 120 g/m2 인 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    섬유층은 용제함유 페이스트로 코팅되고, 그의 건조층 중량이 40 - 50 g/m2 인 방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    섬유층은 코팅되기 전에, 수성 또는 유기 용액으로부터 제조되는 첨가제에 의해서 예비 처리되며, 상기 첨가제는,
    플루오르카본수지, 함침 수지, 계면 활성제, 실리카 졸-유도체, 접착 촉진제 중에서 하나 또는 다수의 물질을 포함하는 방법.
  16. 제 5 항에 있어서,
    수성의 분산 페이스트, 포움 또는 용제를 기본으로 하는 페이스트로 섬유층을 응고 코팅하며, 상기 섬유층 상에는 코팅 전에 전해질 염, 화학적인 첨가제 또는 코팅 재료 내부에서 침전 반응을 야기하기 위한 이온 차이 (ion difference) 첨가제가 도포되는 방법.
  17. 제 5 항에 있어서,
    수성의 분산 페이스트, 포움 또는 용매를 기본으로 하는 페이스트로 섬유층을 응고 코팅하며, 이때 상기 코팅된 시트 형태의 재료는 폴리머 필름 안에 기공을 형성하기 위하여 알칼리화 방식을 이용해서 또는 수성 염액으로부터 산을 분리시키는 방식을 이용해서 추후 처리되는 방법.
  18. 제 5 항에 있어서,
    수성의 분산 페이스트, 포움 또는 용매를 기본으로 하는 페이스트로 섬유층을 추출 코팅하며, 상기 코팅 재료는 첨가제를 함유하고, 상기 첨가제는 코팅된 시트 형태의 재료를 추후 처리함으로써, 상기 코팅 재료로부터 재차 부분적으로 또는 완전히 첨가제를 추출되는 방법.
  19. 제 5 항에 있어서,
    포움 또는 페이스트가 열에 민감한 성질에 의해서 섬유층 상에 침전되고 응고되는 방법.
  20. 제 5 항에 있어서,
    상기 포움 또는 페이스트가 섬유층 상에서 이루어지는 건조 과정 중에 발생하는 불안정성에 의해서 침전되고 응고되는 방법.
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