KR20180094891A - 섬유-강화 웹을 연결하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

섬유-강화 웹을 연결하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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마티아스 크나우프
토마스 그림
헤닝 뵈르거
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코베스트로 도이칠란트 아게
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Abstract

단방향 배향된 연속 섬유로 강화된 2개의 웹(1)을 초음파 용접에 의해 연결하기 위한 방법 및 장치이며, 여기서 섬유는 폴리카르보네이트의 매트릭스에 매립되고, 웹은, 실질적으로 정사각형이고 실질적으로 편평한 인접 가장자리를 갖는 것이고, 상기 방법 및 장치는 웹을 용접 장치 내에 소노트로드(2)와 앤빌(3) 사이에, 인접 가장자리의 영역에서 서로 인접하게 배열하는 단계, 웹을 초음파에 의해 용접하는 단계, 서로 용접된 웹(4)을 용접 장치로부터 회수하는 단계를 특징으로 하고, 여기서 소노트로드 및 앤빌은 피용접 웹 상에 웹들 사이의 용융 영역에, 웹의 인접 가장자리에 대해 수직으로 압력을 가한다.

Description

섬유-강화 웹을 연결하기 위한 방법 및 장치
본 발명은 섬유-강화 시트 물품을 초음파 용접에 의해 접합하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한 초음파 용접에 의해 다른 동종 시트 물품에 접합하기에 적합한 섬유-강화 시트 물품에 관한 것이다.
섬유-강화 물질의 사용은 그의 뛰어난 특유의 특성으로 인해 지난 수십년에 걸쳐 꾸준히 증가되어 왔다. 섬유-강화 물질은 특히 가속되는 구조물에 있어서, 중량 감소를 허용하여 물질의 강도 또는 강성의 손실 없이 에너지 소모를 최소화하기 위해 사용된다.
섬유 복합체 또는 간단히 말해서 복합체라고도 공지된 섬유-강화 물질은, 섬유를 실질적으로 완전히 매립하고 감싸는 매트릭스를 포함하는, 적어도 2상인 물질이다. 매트릭스는 형상-부여 기능을 갖고, 섬유를 외부 영향으로부터 보호하려는 의도를 갖고, 섬유들 사이에 힘을 전달하고 외부 하중을 도입하는 데 필요하다. 섬유는 물질의 기계적 성능에 결정적인 기여를 하며, 유리, 탄소, 중합체, 현무암 또는 천연 섬유가 종종 산업에서 사용된다. 의도된 용도에 따라, 사용되는 매트릭스는 일반적으로 열경화성 또는 열가소성 중합체이며, 때때로 심지어는 탄성중합체이다.
열경화성 중합체는 이미 매우 많은 산업에서 오랫동안 확고한 위치를 차지하고 있다. 그러나, 결정적인 단점은 긴 경화 시간이며, 이는 성분을 제공하기 위한 가공 동안에 상응하게 긴 사이클 시간을 초래한다. 이는 열경화성 물질-기재의 복합체를 특히 대규모의 산업적 응용분야의 경우에 매력적이지 않게 한다.
이와 대조적으로, 열가소성 물질-기재의 복합체는, 그것이 완전히 응고된 반완성 제품, 예를 들어 무한 섬유-강화 시트 또는 프로파일의 형태를 갖는 경우에, 추가로 가공될 때 종종 단지 가열되고, 형성되고, 냉각되며, 이는 현재 1분보다 훨씬 더 짧은 사이클 시간 내에 달성될 수 있다. 가공은 또한 추가의 방법 단계, 예를 들어 열가소성 물질과의 삽입-성형과 결합될 수 있고, 이는 매우 높은 정도의 자동화 및 기능의 통합을 달성하는 것을 가능하게 한다.
섬유는 일반적으로 소위 사이즈로 코팅된다. 열가소성 물질이 매트릭스로서 사용되는 경우에, 사이즈에 적합한 사이즈 시스템은 열가소성 물질, 실란, 에폭시 수지 또는 폴리우레탄을 포함한다. 그러나, 섬유, 또는 섬유의 일부가 사이즈를 포함하지 않는 것이 또한 가능하다.
종종 사용되는 강화 물질은 반완성 텍스타일, 예컨대 직물, 편물, 다겹 레이드 또는 부직물 (예를 들어, 배트, 랜덤-레이드 섬유 매트 등)이다. 이러한 형태의 섬유 강화의 특징은 섬유의 방향, 및 따라서 후속 성분에서의 힘 경로가 반완성 텍스타일 제품에서 이미 결정되어 있다는 것이다. 이것은 다방향 강화 복합체의 직접 제조를 허용한다.
반완성 텍스타일을 기재로 하는, 이미 확고한 위치를 차지하는 이러한 시스템 외에도, 시트 형태인 열가소성 물질-기재의 섬유-강화 반완성 제품이 점점 중요해지고 있다. 이것은 경제적 이점을 제공하는데, 왜냐하면 반완성 텍스타일 제조의 방법 단계를 회피할 수 있기 때문이다. 이러한 열가소성 물질-기재의 섬유-강화 반완성 시트는 다겹 구조물의 제조, 특히 또한 다방향 구조물의 제조에 적합하다.
단방향으로 정렬된 무한 섬유로 강화된 열가소성 물질-기재의 반완성 시트를 제조하기 위한 방법 및 장치가 WO 2012 123 302 A1에 기술되어 있고, 그의 개시 내용은 그 전문이 본 발명의 설명에 참조로 포함된다. 상기 개시된 방법/개시된 장치는 무한 섬유가 공급 시트의 주행 방향에 대해 0°의 방향으로 정렬된 것인 섬유-강화 반완성 시트를 제공한다.
단방향으로 정렬된 무한 섬유로 강화된 열가소성 물질-기재의 반완성 시트를 제조하기 위한 방법 및 장치가 또한 EP 2 631 049 A1에 기술되어 있고, 그의 개시 내용은 마찬가지로 그 전문이 본 발명의 설명에 참조로 포함된다.
EP 2 631 049 A1의 주제는 무한 섬유가 공급 시트의 주행 방향에 대해 0°의 방향으로 정렬된 것인 공급 시트를 사용하여, 섬유가 반완성 시트의 주행 방향에 대해 0°가 아닌 방향으로 단방향으로 정렬된 것인 반완성 시트를 제조하는 것을 특징으로 한다.
EP 2 631 049 A1에 개시된 방법에서는, 최종 반완성 시트, 즉 섬유가 반완성 시트의 주행 방향에 대해 0°가 아닌 방향으로 단방향으로 정렬된 것인 시트를 제조하기 위해, 주요 방향, 플라스틱 매트릭스 및 주행 방향에 대해 0°의 각도로 단방향 배향 방식으로 고정된 다수의 섬유를 갖는 공급 시트로부터 세그먼트를 분리하고, 주행 방향에 대해 평행하게 연장된 세그먼트의 종방향 가장자리가 서로 평행하고 인접하고 종방향에 대해 미리 결정된 각도를 갖도록 세그먼트들을 서로 나란히 배열하고, 인접한 세그먼트들을 그의 종방향 가장자리의 영역에서 서로 접합한다.
EP 2 631 049 A1에 개시된 장치는 주요 방향, 플라스틱 매트릭스 및 주요 방향에 대해 0°의 각도로 단방향 배향 방식으로 고정된 다수의 섬유를 갖는 공급 시트의 세그먼트를 분배하기 위한 분배 수단, 주요 방향에 평행하게 연장된 세그먼트의 종방향 가장자리가 서로 평행하고 인접하고 종방향에 대해 미리 정해진 각도 (a)를 갖도록 세그먼트들을 서로 나란히 정렬하기 위한 정렬 수단, 및 인접한 세그먼트들을 그들의 종방향 가장자리의 영역에서 접합하기 위한 접합 수단을 포함한다.
반완성 시트의 제조에 있어서 속도 결정 단계는, 최종 반완성 시트를 제공하기 위한, EP 2 631 049 A1에서 세그먼트라고 지칭된, 공급 시트로부터 절단된 시트 단편의 접합이다.
하기에서, 공급 시트, 시트 단편 및 최종 반완성 시트는 총괄적으로 시트 물품이라고도 지칭된다.
EP 2 631 049 A1에는 특히 이러한 접합을 접착-결합 또는 용접에 의해 수행할 것이 제안되어 있다. EP 2 631 049 A1에는 특히 용접 방법으로서 초음파 용접이 제안되어 있다.
초음파 용접은 그 자체로 공지되어 있다. 그것은 분자 및 계면 마찰을 통해 성분들 사이에서의 가열을 초래하는, 일반적으로 20 내지 35 kHz의 범위의 고주파 기계적 진동에 의해 용접을 달성하는 것인 마찰 용접 공정이다.
발생기가 고주파 교류를 발생시키는 데 사용되고, 상기 교류는 동축 케이블을 통해 초음파 변환기, 소위 컨버터에 전달되고, 상기 컨버터는 압전 또는 자기변형 효과를 사용하여 기계적 초음파 진동을 발생시킨다. 이러한 진동은 진폭 변환기를 통해 소노트로드에 전달된다. 다양한 응용분야는 통상적으로 강, 알루미늄 또는 티타늄으로 제조된 다양한 디자인의 소노트로드를 필요로 하고, 그의 기하 구조는 사용된 발생기에 의해 제공되는 주파수 및 가공 작업에 따라 달라진다.
소노트로드는 고주파 기계적 진동, 즉 초음파의 도입에 의해 공진 진동하는 도구이다. 그것은 초음파 발생기로부터 작업편으로의 연결을 제공하고 가공 작업에 초음파 진동을 맞춘다. 소노트로드는 초음파 용접에서 접합 또는 접촉 대역 내의 성분을 다양한 공정을 통해 영구적으로 접합하기 위해 사용된다. 앤빌이 소노트로드를 위한 받침대로서 사용된다.
소노트로드 및 앤빌은 피용접부와 직접 접촉하는, 초음파 용접기의 유일한 구성요소이다. 그러므로 그들의 작업면은, 초음파 진동이 접합 대역에 최적으로 도입되고 피용접 부품에 미쳐지는 영향은 회피되도록 하는 방식으로 형상화되어야 한다. 기계적 진동은 피용접부의 접합 대역에 대해 수직으로 도입된다.
플라스틱을 용접할 경우에, 진동은 일반적으로 접합 파트너에 대해 수직으로 도입된다. 플라스틱은 가열되고 연화되기 시작하며, 이는 감쇠 계수의 증가를 유발한다. 감쇠 계수의 증가는 더 높은 내부 마찰을 초래하며, 이는 온도 상승을 더욱 촉진한다. 용융된 물질들은 접합되고, 냉각 및 응고 후에 서로 용접된다.
스폿 용접 외에도, 롤러 심(roller seam) 소노트로드는 심 용접을 특히 연속적 방식으로 달성하는 것을 가능하게 한다.
초음파 용접은 매우 짧은 용접 시간 및 우수한 경제성을 특징으로 한다. 동일한 물질 및 상이한 물질이 서로 접합될 수 있고, 작업편은 단지 용접 영역에서만 약간 가열되고, 따라서 주변 물질은 손상되지 않는다.
초음파 용접을 위한 기기가 예를 들어 뒤셀도르프 소재의 뉴클레우스 게엠베하(Nucleus GmbH)에 의해 개발되고 판매되고 있다. 이러한 기기의 한 예는 로토소닉(ROTOSONIC) V4E이다.
그러나, 열가소성 물질-기재의 섬유-강화 시트 물품, 예컨대 EP 2 631 049 A1에서 언급된 세그먼트의 초음파 용접은 실제로 매우 어렵다. 이는 특히 논문("Advances in fusion bonding techniques for joining thermoplastic matrix composites: a review" (C. Ageorges, L. Ye, M. Hou, Composites: Part A 32 (2001) 839-857))으로부터 명백하다. 이러한 문헌에서는 섬유 함량으로 인해 이용 가능한 용융성 물질이 적어서 응착 접합을 달성하기가 더 어렵다는 문제에 중점이 두어진다. 이러한 동일 논문에서는 접합할 시트 물품을 중첩시킨 후에 그것을 압력 하에 초음파 용접하는 해법이 제안되어 있다.
DE 10 2008 059 142 A1에는 또한 열가소성 물질-기재의 섬유-강화 시트 물품의 초음파 용접이 개시되어 있다. 여기서도 역시, 용접을 수행할 수 있게 하기 위해 시트 물품을 중첩시키고 압력을 가한다.
그러나, 이러한 절차는 용접 후에, 즉 시트 물품이 중첩된 상태에서 시트 물품이 불균일부 및/또는 비후부(thickening)를 나타낸다는 단점을 갖는다. 이러한 시트 물품은 균일한 표면을 필요로 하는 응용분야에서 더 이상 사용 가능하지 않다.
추가의 단점은 중첩에 추가의 물질 사용이 필요하다는 것이다. 중첩을 달성하는 데에는 또한 추가의 장치 복잡성이 필요하고, 이는 추가의 단점이다.
상기에 열거된 문헌에는 매트릭스 물질로서 열가소성 폴리카르보네이트를 사용하는 시트 물품의 제조는 개시되어 있지 않다.
전형적으로 사용되는 열가소성 플라스틱에 비해, 폴리카르보네이트는 크리프(creep) 성향이 거의 없어서 지속적인 응력 하에 균열되는 경향이 있다는 단점을 갖는다. 이는 특히 무한 섬유를 포함하는 복합체에서 사용되는 경우에 큰 문제가 될 수 있는데, 왜냐하면 플라스틱 매트릭스 내에 무한 섬유를 포함하는 복합체는 무한 섬유로 인해 지속적인 응력을 받기 때문이다. 그러므로, 현재까지는, 폴리카르보네이트는 실제로 무한 섬유를 포함하는 이러한 복합체를 위한 플라스틱 매트릭스로서는 보조적인 역할만을 해 왔다. 그러나, 원칙적으로 또한 단방향 섬유-강화 시트 물품을 포함하여 폴리카르보네이트의 응용분야를 넓히는 것이 바람직한데, 왜냐하면 다른 통상적인 열가소성 플라스틱, 예컨대 폴리아미드 또는 폴리프로필렌에 비해, 폴리카르보네이트는 응고 동안에 부피 수축이 덜 하기 때문이다. 폴리카르보네이트는 다른 열가소성 물질에 비해 더 높은 유리전이온도 Tg 및 더 우수한 내열성을 추가로 나타낸다.
더욱이, 폴리카르보네이트를 매트릭스 물질로서 포함하는 단방향 섬유-강화 시트 물품으로부터 제조된 시트는 미적으로 보기 좋게 물결 무늬를 덜 갖는 표면과 더불어 우수한 기계적 특성을 갖는 다층 복합체를 제공하는 것을 가능하게 한다. 폴리카르보네이트를 매트릭스 물질로서 포함하는 시트로부터 구축되는 이러한 다층 복합체는 금속과 유사한 촉감, 모양 및 소리를 나타낸다.
이러한 특성은 또한 이러한 다층 복합체를 전자 기구, 특히 휴대용 전자 기구, 예컨대 랩톱 또는 스마트폰, 및 자동차의 외장 및 내장을 위한 하우징을 위한 하우징 물질로서 적합하게 하는데, 왜냐하면 이러한 다층 복합체는 기계적 하중을 가질 뿐만 아니라 탁월한 외관을 제공할 수 있기 때문이다.
US2014286697A1에는 시트 물품을 중첩시키지 않는, 열가소성 물질-기재의 섬유-강화 시트 물품의 용접 방법이 개시되어 있다. 여기서 열가소성 물질은 폴리카르보네이트이지만 섬유는 단섬유이고 무배향 방식으로 분포되어 있다. 그러나, US2014286697A1의 도 3에서 보는 바와 같이 용접 영역에 불균일부 및/또는 비후부가 존재한다는 것이 매우 명백하다.
본 발명의 목적은 종래 기술의 단점을 극복하는 것이다. 본 발명의 특별한 목적은, 섬유가 폴리카르보네이트의 매트릭스에 매립된 것인 단방향으로 정렬된 무한 섬유로 강화된 시트 물품을 서로 중첩시키지 않으면서 초음파 용접에 의해 서로 응착 접합할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 추가의 목적은, 섬유가 폴리카르보네이트의 매트릭스에 매립된 것인 단방향으로 정렬된 무한 섬유로 강화된 또 다른 동종 시트 물품에 초음파 용접에 의해 응착 접합될 수 있는, 섬유가 폴리카르보네이트의 매트릭스에 매립된 것인 단방향으로 정렬된 무한 섬유로 강화된 시트 물품을 제공하는 것이다.
이러한 맥락에서, "동종"은 접합될 시트 물품이 물질 및 구조 둘 다의 측면에서 같은 종류라는 것을 의미하는 것으로 이해되어야 한다.
시트 물품은 용접 후에 불균일부 또는 비후부를 나타내지 않을 것이다.
상기 목적은 독립항의 주제에 의해 달성된다. 바람직한 실시양태는 종속항에 기재되어 있다.
본 발명의 맥락에서, "응착 접합된"은, 초음파 용접에 의해 형성된 접합부가, 이러한 접합부 상의 임의의 지점에서, 시트 물품으로서 임의의 원하는 다른 지점에서의 인장강도 및 파단신율의 적어도 50%, 바람직하게는 70%, 특히 바람직하게는 90%를 나타내는 인장강도 및 파단신율에 대한 값 (둘 다 예를 들어 인장 시험에 의해 확인됨)을 나타낸다는 것을 의미하는 것으로 이해되어야 하며, 이때 초음파 용접에 의해 형성된 접합부에서의 및 시트 물품 상의 임의의 원하는 다른 지점에서에서의 인장강도 및 파단신율에 대한 값은 동일한 방식으로 확인된다. 시트 물품의 넓은 구역, 즉 시트 물품의 위쪽 및 아래쪽 면에 대해 10 mm의 가장자리 영역 내에 놓인 영역은 초음파 용접에 의해 형성된 접합부의 경우와 시트 물품 상의 다른 지점의 경우 둘 다에 있어서 임의의 원하는 지점에서 제외된다.
상기 목적은 특히, 단방향으로 정렬된 무한 섬유로 강화된 2개의 시트 물품을 초음파 용접에 의해 접합하는 방법이며, 여기서 섬유는 폴리카르보네이트의 매트릭스에 매립된 것인,
(1) 시트 물품을 용접 장치 내에 단부-대-단부로 서로 나란히 배열하는 단계,
(2) 시트 물품을 초음파에 의해 용접하는 단계,
(3) 서로 용접된 시트 물품을 용접 장치로부터 회수하는 단계
를 특징으로 하는, 단방향으로 정렬된 무한 섬유로 강화된 2개의 시트 물품을 초음파 용접에 의해 접합하는 방법에 의해 달성된다.
본 발명의 맥락에서 용어 "단부-대-단부"는, 시트 물품의 좁은 측면들 이 서로 평행하게 배치되어 접촉하도록, 시트 물품이 각각 그의 좁은 측면들 중 하나에 의해 서로 나란히 배열되는 것을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 시트 물품의 측면들이 실질적으로 그의 전체 표면에 걸쳐 접촉되는 것이 바람직하다. 이러한 맥락에서 용어 "실질적으로 그의 전체 표면에 걸쳐"는 2개의 측면들 중 적어도 1개를 기준으로 상기 면이 적어도 90%, 바람직하게는 적어도 95%, 특히 바람직하게는 적어도 98%, 매우 특히 바람직하게는 적어도 99%의 정도로 다른 측면에 의해 덮이는 것을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 일반적으로 그렇듯이, 동종 시트 물품이 관련된 경우에, 이는 측면들 둘 다에 동일하게 적용된다. 본 발명의 맥락에서 용어 "단부-대-단부"는 시트 물품이 서로 중첩되는 경우를 제외한다.
이러한 측면들은 이하에 접촉 단부라고도 지칭된다.
시트 물품의 중첩 없이 응착 접합을 이루기 위해, 시트 물품은, 실질적으로 직사각형이고 실질적으로 균일한 접촉 단부를 갖는 것이 유리하다. 이는 시트 물품이 용접 후에 불균일부 또는 비후부를 나타내지 않는 것을 보장한다.
본 발명의 맥락에서 "실질적으로 직사각형"은 접촉 단부 구역의 적어도 90%, 바람직하게는 적어도 95%, 특히 바람직하게는 적어도 98%가 직사각형 내에 놓이고 이러한 직사각형 구역의 적어도 90%, 바람직하게는 적어도 95%, 특히 바람직하게는 적어도 98%가 접촉 단부 구역에 의해 점유되는 것을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 직사각형으로부터 돌출된 접촉 단부 구역 부분, 즉 볼록부의 최대 선형 치수는 각각의 경우에 직사각형의 높이의 10% 이하, 바람직하게는 5% 이하, 특히 바람직하게는 2% 이하이고, 여기서 이러한 치수는 각각의 경우에 볼록부가 최대로 돌출되어 나온 직사각형의 측부에 대해 수직으로 결정된다. 직사각형 내로 돌출된 접촉 단부 구역 내 오목부의 최대 선형 치수는 각각의 경우에 직사각형의 높이의 10% 이하, 바람직하게는 5% 이하, 특히 바람직하게는 2% 이하이고, 여기서 이러한 오목부는 각각의 경우에 각각의 오목부가 최대로 들어간 직사각형의 측부에 대해 수직으로 결정된다. 직사각형은 시트 섹션/시트의 가장 큰 구역에 대해 85°내지 95°, 바람직하게는 88°내지 92°, 특히 바람직하게는 89°내지 91°의 각도로, 매우 특히 바람직하게는 수직으로 정렬된다. 직사각형의 너비 대 높이 비는 바람직하게는 50 : 1 또는 그 초과, 특히 바람직하게는 100 :1 내지 100,000 :1, 특히 150 : 1 내지 30,000 : 1이다.
직사각형의 너비는 이러한 지점에서의 시트 물품의 측부 길이에 대해 전술된 변동범위의 한계 내에 있고 직사각형의 높이는 이러한 지점에서의 시트 물품의 두께에 대해 전술된 변동범위의 한계 내에 있다.
너비는 바람직하게는 60 내지 2100 mm, 바람직하게는 500 내지 1000 mm, 특히 바람직하게는 600 내지 800 mm이고, 두께는 바람직하게는 100 내지 350 μm, 바람직하게는 120 내지 200 μm이다. 그러나, 본 발명에 따른 방법은 또한 다른 너비 및 두께를 갖는 시트 물품을 가공하는 데 사용될 수 있고, 특히 1000 μm까지 또는 그 초과, 예를 들어 1200 μm까지 또는 심지어는 1500 μm까지 또는 심지어는 2000 μm까지의 두께를 갖는 시트 물품이 가공될 수 있고, 즉 본 발명에 따른 방법은 심지어는 이러한 두께를 갖는 시트 물품에 대해서도 응착 접합을 달성할 수 있다.
따라서 접촉 단부는 하나의 공간적 치수가 두께인 것인 시트 물품의 측면들 중 하나이고 어떤 경우에도 면적이 시트 물품의 길이 및 너비에 의해 결정되는 것인 시트 물품의 측면들 중 하나이다.
본 발명의 맥락에서 "실질적으로 균일한"은 직사각형의 평면으로부터의 오목부 또는 볼록부의 최대 선형 치수가 평면에 대해 수직으로 직사각형의 높이의 최대 20 μm, 바람직하게는 최대 15 μm, 특히 바람직하게는 최대 10 μm %, 매우 특히 바람직하게는 최대 5 μm를 초과하지 않는다는 것을 의미하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 맥락에서 "시트 물품이 용접 후 불균일부 또는 비후부를 나타내지 않는다는 것"은 용접 접합부에서의 시트 물품의 두께가, 용접 접합부의 외측의 시트 물품의 두께와 20% 이하, 바람직하게는 15% 이하, 특히 바람직하게는 10% 이하, 매우 특히 바람직하게는 5% 이하의 편차를 나타내는 것을 의미하는 것으로 이해되어야 한다.
예를 들어 EP 2 631 049 A1에 개시된 바와 같이 시트 단편이 절단되어 나오는 공급 시트는 100 내지 3000 m의 길이를 갖고 이는 최종 반완성 시트에 적용된다. 시트 단편은 60 내지 2100 mm, 바람직하게는 500 내지 1000 mm의 길이를 갖는다. 이는 너비에 적용되고 시트 물품의 길이 및 너비는 동일하거나 상이할 수 있다.
시트 물품의 넓은 구역은 평행사변형, 특히 직사각형의 형상, 매우 특히 정사각형의 형상을 갖는 것이 바람직하다.
공급 시트 및 따라서 또한 시트 단편 및 최종 반완성 시트는 적어도 50 wt%, 바람직하게는 적어도 70 wt%, 특히 바람직하게는 적어도 90 wt%, 매우 특히 바람직하게는 적어도 95 wt%, 특히 적어도 97 wt%의 정도의 폴리카르보네이트-기재의 열가소성 물질로 이루어진 매트릭스를 갖는다.
여기서 폴리카르보네이트가 언급될 때 이것은 또한 다양한 폴리카르보네이트들의 혼합물을 내포한다. 폴리카르보네이트는 또한 여기서 포괄적 용어로서 사용되고, 따라서 호모폴리카르보네이트와 코폴리카르보네이트 둘 다를 내포한다. 폴리카르보네이트는 추가로 공지된 방식의 선형 또는 분지형일 수 있다.
폴리카르보네이트가 70 wt%, 바람직하게는 80 wt%, 특히 바람직하게는 90 wt%의 정도의, 또는 상당한, 특히 100 wt%의 정도의 선형 폴리카르보네이트로 이루어진 것이 바람직하다.
폴리카르보네이트는 디페놀, 탄산 유도체 및 임의로 사슬 종결제 및 분지화제로부터 공지된 방식으로 제조될 수 있다. 폴리카르보네이트의 제조에 대한 세부 사항은 적어도 약 40년 동안 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 널리 공지되어 있다. 여기서 예를 들어 문헌(Schnell, Chemistry and Physics of Polycarbonates, Polymer Reviews, Volume 9, Interscience Publishers, New York, London, Sydney 1964), 문헌(D. Freitag, U. Grigo, P.R. Mueller, H. Nouvertn
Figure pct00001
, BAYER AG, Polycarbonates in Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, Volume 11, Second Edition, 1988, pages 648-718), 및 끝으로 문헌(U. Grigo, K. Kirchner and P.R. Mueller Polycarbonate in BeckerBraun, Kunststoff-Handbuch, Volume 31, Polycarbonate, Polyacetale, Polyester, Celluloseester, Carl Hanser Verlag Munich, Vienna 1992, pages 117-299)을 참조할 수 있다.
방향족 폴리카르보네이트는 예를 들어 디페놀과 카르보닐 할라이드, 바람직하게는 포스겐, 및/또는 방향족 디카르보닐 디할라이드, 바람직하게는 벤젠디카르보닐 디할라이드의 반응에 의해, 계면 공정을 통해, 임의로 사슬 종결제 및 임의로 3관능성 또는 3관능성 초과의 분지화제를 사용하여 제조된다. 디페놀과 예를 들어 디페닐 카르보네이트의 반응에 의한 용융 중합 공정을 통한 제조가 마찬가지로 가능하다. 폴리카르보네이트의 제조에 적합한 디페놀은 예를 들어 히드로퀴논, 레조르시놀, 디히드록시비페닐, 비스(히드록시페닐)알칸, 비스(히드록시페닐)시클로알칸, 비스(히드록시페닐)술피드, 비스(히드록시페닐)에테르, 비스(히드록시페닐)케톤, 비스(히드록시페닐)술폰, 비스(히드록시페닐)술폭시드, α,α'-비스(히드록시페닐)디이소프로필벤젠, 이사틴 유도체 또는 페놀프탈레인 유도체로부터 유도된 프탈이미딘, 및 또한 관련 고리-알킬화, 고리-아릴화 및 고리-할로겐화 화합물이다.
바람직하게 사용되는 디페놀은 프탈이미드를 기재로 하는 것, 예를 들어 2-아르알킬-3,3'-비스(4-히드록시페닐)프탈이미드 또는 2-아릴-3,3'-비스(4-히드록시페닐)프탈이미드, 예컨대 2-페닐-3,3'-비스(4-히드록시페닐)프탈이미드, 2-알킬-3,3'-비스(4-히드록시페닐)프탈이미드, 예컨대 2-부틸-3,3'-비스(4-히드록시페닐)프탈이미드, 2-프로필-3,3'-비스(4-히드록시페닐)프탈이미드, 2-에틸-3,3'-비스(4-히드록시페닐)프탈이미드 또는 2-메틸-3,3'-비스(4-히드록시페닐)프탈이미드 및 또한 질소에서 치환된 이사틴을 기재로 하는 디페놀, 예컨대 3,3-비스(4-히드록시페닐)-1-페닐-1H-인돌-2-온 또는 2,2-비스(4-히드록시페닐)-1-페닐-1H-인돌-3-온이다.
바람직한 디페놀은 4,4'-디히드록시디페닐, 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판 (비스페놀 A), 2,4-비스(4-히드록시페닐)-2-메틸부탄, 1,1-비스(4-히드록시페닐)-p-디이소프로필벤젠, 2,2-비스(3-메틸-4-히드록시페닐)프로판, 디메틸비스페놀 A, 비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)메탄, 2,2-비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)프로판, 비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)술폰, 2,4-비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)-2-메틸부탄, 1,1-비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)-p-디이소프로필벤젠 및 1,1-비스(4-히드록시페닐)-3,3,5-트리메틸시클로헥산이다.
특히 바람직한 디페놀은 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판 (비스페놀 A), 2,2-비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)프로판, 1,1-비스(4-히드록시페닐)시클로헥산, 1,1-비스(4-히드록시페닐)-3,3,5-트리메틸시클로헥산 및 디메틸비스페놀 A이다.
이러한 디페놀 및 다른 적합한 디페놀은 예를 들어 US-A 3 028 635, US-A 2 999 825, US-A 3 148 172, US-A 2 991 273, US-A 3 271 367, US-A 4 982 014 및 US-A 2 999 846, DE-A 1 570 703, DE-A 2063 050, DE-A 2 036 052, DE-A 2 211 956 및 DE-A 3 832 396, FR-A 1 561 518, 전공 논문(H. Schnell, Chemistry and Physics of Polycarbonates, Interscience Publishers, New York 1964) 및 또한 JP-A 620391986, JP-A 620401986 및 JP-A 1055501986에 기술되어 있다.
호모폴리카르보네이트의 경우에 단지 1종의 디페놀이 사용되고 코폴리카르보네이트의 경우에 2종 이상의 디페놀이 사용된다.
적합한 탄산 유도체의 예는 포스겐 또는 디페닐 카르보네이트를 포함한다. 폴리카르보네이트의 제조에 사용될 수 있는 적합한 사슬 종결제는 모노페놀이다. 적합한 모노페놀은 예를 들어 페놀 그 자체, 알킬페놀, 예컨대 크레졸, p-tert-부틸페놀, 큐밀페놀 및 그의 혼합물이다.
바람직한 사슬 종결제는 선형 또는 분지형, 바람직하게는 비치환 C1 내지 C30 알킬 라디칼 또는 tert-부틸로 일치환 또는 다치환된 페놀이다. 특히 바람직한 사슬 종결제는 페놀, 큐밀페놀 및/또는 p-tert-부틸페놀이다. 사용되는 사슬 종결제의 양은 각각 사용된 디페놀의 몰을 기준으로 바람직하게는 0.1 내지 5 mol%이다. 사슬 종결제의 첨가는 탄산 유도체와의 반응 전에, 동안에 또는 후에 실행될 수 있다.
적합한 분지화제는 폴리카르보네이트 화학에서 잘 알려져 있는 3관능성 또는 3관능성 초과의 화합물, 특히 3개 또는 3개 초과의 페놀성 OH 기를 갖는 것이다.
적합한 분지화제는 예를 들어 1,3,5-트리(4-히드록시페닐)벤젠, 1,1,1-트리(4-히드록시페닐)에탄, 트리(4-히드록시페닐)페닐메탄, 2,4-비스(4-히드록시페닐이소프로필)페놀, 2,6-비스(2-히드록시-5'-메틸벤질)-4-메틸페놀, 2-(4-히드록시페닐)-2-(2,4-디히드록시페닐)프로판, 테트라(4-히드록시페닐)메탄, 테트라(4-(4-히드록시페닐이소프로필)페녹시)메탄 및 1,4-비스((4',4-디히드록시트리페닐)메틸)벤젠 및 3,3-비스(3-메틸-4-히드록시페닐)-2-옥소-2,3-디히드로인돌이다.
임의로 사용되기 위한 분지화제의 양은 각각의 경우에 사용되는 디페놀의 몰을 기준으로 바람직하게는 0.05 mol% 내지 3.00 mol%이다. 분지화제는 초기에 수성 알칼리성 상에서 디페놀 및 사슬 종결제로 충전될 수 있거나 포스겐화 전에 유기 용매에 용해된 상태로 첨가될 수 있다. 에스테르교환 공정의 경우에 분지화제는 디페놀과 함께 사용된다.
특히 바람직한 폴리카르보네이트는 비스페놀 A를 기재로 하는 호모폴리카르보네이트, 1,3-비스(4-히드록시페닐)-3,3,5-트리메틸시클로헥산을 기재로 하는 호모폴리카르보네이트 및 2종의 단량체 비스페놀 A 및 1,1-비스(4-히드록시페닐)-3,3,5-트리메틸시클로헥산을 기재로 하는 코폴리카르보네이트이다.
추가로, 코폴리카르보네이트가 또한 사용될 수 있다. 이러한 코폴리카르보네이트를 제조하기 위해, 사용되는 디페놀의 총량을 기준으로 1 내지 25 wt%, 바람직하게는 2.5 wt% 내지 25 wt%, 특히 바람직하게는 2.5 wt% 내지 10 wt%의, 히드록시아릴옥시 말단 기를 갖는 폴리디오르가노실록산이 사용될 수 있다. 이것은 공지되어 있고 (US 3 419 634, US-PS 3 189 662, EP 0 122 535, US 5 227 449), 문헌에 공지된 방법에 의해 제조될 수 있다. 마찬가지로 폴리디오르가노실록산-함유 코폴리카르보네이트가 적합하고, 폴리디오르가노실록산-함유 코폴리카르보네이트의 제조는 예를 들어 DE-A 3 334 782에 기술되어 있다.
폴리카르보네이트는 단독으로 또는 폴리카르보네이트의 혼합물로서 존재할 수 있다. 폴리카르보네이트 또는 폴리카르보네이트의 혼합물을 블렌드 파트너로서 폴리카르보네이트와 상이한 1종 이상의 플라스틱과 함께 사용하는 것이 또한 가능하다.
사용될 수 있는 블렌드 파트너는 폴리아미드, 폴리에스테르, 특히 폴리부틸렌 테레프탈레이트 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리락티드, 폴리에테르, 열가소성 폴리우레탄, 폴리아세탈, 플루오로중합체, 특히 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리에테르술폰, 폴리올레핀, 특히 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌, 폴리이미드, 폴리아크릴레이트, 특히 폴리(메틸)메타크릴레이트, 폴리페닐렌 옥시드, 폴리페닐렌 술피드, 폴리에테르케톤, 폴리아릴에테르케톤, 스티렌 중합체, 특히 폴리스티렌, 스티렌 공중합체, 특히 스티렌 아크릴로니트릴 공중합체, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 블록 공중합체 및 폴리비닐 클로라이드를 포함한다.
열가소성 물질의 중량을 기준으로 50.0 wt%까지의, 바람직하게는 0.1 내지 40 wt%, 특히 바람직하게는 0.2 내지 30.0 wt%의 다른 통상적인 첨가제가 임의로 또한 존재할 수 있다.
이러한 군은 폴리카르보네이트에 통상적인 양의 난연제, 적하방지제, 열 안정화제, 이형제, 산화방지제, UV 흡수제, IR 흡수제, 대전방지제, 형광증백제, 광-산란제, 착색제, 예컨대 안료, 예를 들자면 무기 안료, 카본블랙 및/또는 염료, 및 무기 충전제를 포함한다. 이러한 첨가제는 개별적으로 또는 아니면 혼합물 상태로 첨가될 수 있다.
폴리카르보네이트의 경우에 전형적으로 첨가되는 바와 같은 이러한 첨가제는 예를 들어 EP-A 0 839 623, WO-A 96/15102, EP-A 0 500 496 또는 문헌("Plastics Additives Handbook", Hans Zweifel, 5th Edition 2000, Hanser Verlag, Munich)에 기술되어 있다.
열 안정화제 및 유동 개선제를, 이것이 폴리카르보네이트의 분자량을 감소시키지 않고/거나 비켓(Vicat) 온도를 저하시키지 않는다는 전제 하에, 매트릭스를 위해 사용되는 폴리카르보네이트에 첨가하는 것이 일반적으로 유용할 수 있다.
본 발명에 따라 사용되는 섬유는 특히 천연 섬유 또는 인조 섬유 또는 이들 둘 다의 혼합물이다. 천연 섬유는 바람직하게는 섬유성 광물 또는 식물성 섬유이고, 인조 섬유는 바람직하게는 무기 합성 섬유 또는 유기 합성 섬유이다. 유리, 탄소 또는 중합체 섬유가 본 발명에 따라 바람직하고, 또한 유리 또는 탄소 섬유가 바람직하다.
240 GPa 초과, 바람직하게는 245 GPa 초과, 특히 바람직하게는 250 GPa 이상의 E-모듈러스를 갖는 유리 섬유 또는 탄소 섬유를 사용하는 것이 매우 특히 바람직하다. 이러한 특성을 갖는 탄소 섬유가 특히 바람직하다. 이러한 탄소 섬유는 미쓰비시 레이온 가부시키가이샤(Mitsubishi Rayon CO., LtD.)로부터 상품명 피로필(Pyrofil) 하에 상업적으로 입수 가능하다.
각각의 시트 물품의 부피에 대해 평균내어진 시트 물품 내 섬유의 부피 함량은 20 내지 80 vol%, 바람직하게는 30 내지 70 vol%, 특히 바람직하게는 40 내지 60 vol%, 매우 특히 바람직하게는 45 내지 55 vol%이다.
본 발명에 따라 서로 용접되는, 즉 서로 용접 접합되는 시트 물품의 영역은 시트 물품의 나머지 영역보다 더 낮은 섬유 함량을 갖는 것이 유리하다. 시트 물품의 서로 용접되는 영역이 시트 물품의 나머지 영역의 섬유 함량의 2분의 1 이하, 특히 바람직하게는 5분의 1 이하, 매우 특히 바람직하게는 10분의 1 이하, 특히 100분의 1 이하인 섬유 함량을 갖는 것이 바람직하다. 서로 용접되는 시트 물품의 이러한 영역은 용융 영역이라고도 지칭된다. 그래서 응착 접합을 달성하기 위해 이러한 영역에서 이용 가능한 충분한 용융성 물질이 존재한다.
이러한 용융 영역은 자연적으로는 시트 물품의 표면에 존재한다. 용융 영역은 바람직하게는 접촉 단부의 영역 내에 존재하고 바람직하게는 또한 전체 접촉 단부에 걸쳐 연장된다.
본 발명에 따라 용융 영역이 시트 물품 내측을 향해 접촉 단부에 대해 수직으로 측정 시 0.1 mm 내지 3 mm, 바람직하게는 0.2 mm 내지 2 mm, 특히 바람직하게는 0.5 mm 내지 1 mm의 깊이를 갖는 것이 바람직하다.
그래서 또한 초음파 용접의 경우에 피용접 시트 물품을 중첩할 필요 없이 응착 접합이 안전하게 보장될 수 있다. 이와 대조적으로, 피용접 시트 물품의 중첩은 회피된다.
본 발명에 따라, 용접 동안에, 2개의 대향하는 접촉 단부들이 서로 긴밀하게 접촉하고 바람직하게는 서로에 대해 압력을 가하도록, 시트 물품이 접촉 단부에 의해 서로에 대해 유도, 바람직하게는 가압되는 것이 또한 바람직하다. 서로에 대한 이러한 유도, 바람직하게는 서로에 대한 가압은 장치를 사용하여, 예를 들어 공급 기구 및/또는 누름판(hold-down)을 통해 기계적으로 실행될 수 있거나, 가장 단순한 경우에, 수동으로 실행될 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 한 실시양태에서 단부-대-단부로 서로 나란히 배열된 시트 물품들은 소노트로드와 앤빌 사이에 배열되고 누름판에 의해 고착된다. 소노트로드 및 앤빌은 서로 평행하게 배열된 2개의 선형 축들 사이에서 유도된다. 소노트로드 및 앤빌은 서로 접촉한 접촉 단부를 따라, 소노트로드의 너비가 시트 물품 둘 다의 적어도 용융 영역을 덮도록, 가능한 한 정확하게 유도된다. 소노트로드가 시트 물품 둘 다의 용융 영역의 너비의 합보다 적어도 10%, 바람직하게는 적어도 50%, 특히 바람직하게는 적어도 100% 더 넓은 것이 바람직하다.
방법은 분 당 1 내지 30 m, 바람직하게는 분 당 5 내지 15 m의 전진 속도를 달성할 수 있다.
본 발명은 또한 하기 구성요소:
(A) 공급 기구,
(B) 소노트로드,
(C) 앤빌
을 포함하는, 2개의 섬유-강화 시트 물품을 초음파 용접에 의해 접합하기 위한 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 장치를 제공한다.
본 발명에 따라 소노트로드가 롤러 심 소노트로드, 바람직하게는 매끄러운, 프로파일링되지 않은 소노트로드인 것이 유리하다. 이러한 이점은 동반된 앤빌이 앤빌 휠 또는 앤빌 롤일 때 향상될 수 있다. 이는 심지어는 긴 접촉 단부를 갖는 시트 물품을 높은 전진 속도로 용접하는 것을 허용한다.
소노트로드는 또 다르게는 곡면, 즉 반완성 시트와 접촉하는 표면에서 널링(knurling)을 나타낼 수 있다. 이러한 널링은 바람직하게는 소노트로드의 전체 곡면에 걸쳐 연장된다. 이러한 널링은 바람직하게는 0.01 내지 5 mm, 특히 바람직하게는 0.1 내지 2 mm의 깊이를 갖는다. 널링이 반완성 시트의 주행 방향에 대해 30 내지 150°, 바람직하게는 60 내지 120°, 특히 바람직하게는 75 내지 105°의 각도로 정렬된 것이 또한 바람직하다. 이러한 널링은 예를 들어 좌우(left-to-right) 널링의 형태를 가질 수 있다.
소노트로드 및 앤빌은 피용접 시트 물품 상에, 즉 피용접 시트 물품들 사이의 용융 영역에, 시트 물품의 접촉 단부에 대해 수직으로 압력을 가하도록 하는 방식으로, 한 쌍으로 배열된다. 이는 시트 물품을 서로 중첩하지 않고서도 시트 물품을 응착 접합할 수 있는 것을 보장한다.
본 발명에 따른 한 실시양태에서 장치는 바람직하게는 또한 공급 기구와 소노트로드 사이에 서로 용접될 시트 물품을 유도하기 위한 2개의 선형 축을 포함한다. 본 발명에 따라 장치가 2개의 선형 축 대신에 또는 그것과 함께 소노트로드 앞에 누름판을 포함하는 것이 또한 바람직하다.
높은 전진 속도, 예컨대 언급된, 분 당 1 내지 30 m, 바람직하게는 분 당 5 내지 15 m에서, 본 발명에 따른 장치가 후속 프레스 롤을 포함하는 것이 유리한데, 왜냐하면 용접 후의 용융 영역은 종종 높은 전진 속도에서 충분히 빠르게 냉각되지 않고, 따라서 견고한 응착 접합에 필요한 강도를 즉각적으로 제공하지 않기 때문이다. 서로 용접된 시트 물품을 프레스 롤에 의해 그의 형상대로 국부적으로 고정시키며, 이는 냉각 및 필요한 강도의 확립을 위해 충분한 시간을 그것들에 제공한다. 이는 또한 시트 물품을 서로 중첩하지 않고서도 시트 물품을 응착 접합할 수 있는 것을 보장한다.
용접을 비교적 긴 접촉 단부를 따라 빠르고 효율적으로 수행할 수 있도록 하기 위해, 장치가 2개, 3개, 4개, 5개 또는 그 초과의 소노트로드를 포함하는 것이 또한 유리할 수 있고, 여기서 소노트로드는 접합 대역을 따라 그의 롤링 방향으로 차례로 배열될 수 있다. 그래서 장치는 소노트로드의 개수와 동일한 개수의 앤빌 휠 및 바람직하게는 또한 동일한 개수의 후속 프레스 롤을 포함한다. 또 다르게는 앤빌 휠은 또한 1개 이상의 앤빌 롤에 의해 완전히 또는 부분적으로 대체될 수 있다.
장치가 1개 초과의 소노트로드를 포함할 때, 모든 소노트로드는 매끄러운 표면을 가질 수 있거나 모든 소노트로드는 널링된 표면을 가질 수 있거나 소노트로드의 일부는 매끄러운 표면을 갖고 소노트로드의 또 다른 부분은 널링된 표면을 갖는다.
본 발명은 1종 이상의 열가소성 물질을 포함하는 매트릭스를 갖고 적어도 1개의 용융 영역, 즉 시트 물품의 나머지 영역보다 더 낮은 섬유 함량, 바람직하게는 시트 물품의 나머지 영역의 섬유 함량의 2분의 1 이하, 특히 바람직하게는 5분의 1 이하, 매우 특히 바람직하게는 10분의 1 이하, 특히 100분의 1 이하인 섬유 함량을 갖는 영역을 갖는 섬유-강화 시트 물품을 추가로 제공한다.
섬유는 매트릭스 내에 직물, 편물, 다겹 레이드, 부직물 (예를 들어, 배트, 랜덤-레이드 섬유 매트 등), 단방향 또는 다방향으로 정렬된 무한 섬유 또는 랜덤하게 분포된 단섬유의 형태로 존재할 수 있다. 섬유는 바람직하게는 단방향으로 정렬된 무한 섬유의 형태로 존재한다.
"무한 섬유"는 섬유의 길이가 섬유의 방향으로 강화되는 시트 물품의 치수와 실질적으로 동일한 것을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. "섬유"와 관련하여 "단방향으로"는 시트 물품 내의 섬유가 단지 하나의 방향으로 정렬된 것을 의미하는 것으로 이해되어야 한다.
시트 물품은 공급 시트, 시트 단편 또는 최종 반완성 시트일 수 있고, 여기서 이러한 시트 물품은 상기 설명에 열거된 특징을 갖는다.
시트 물품은 바람직하게는 적어도 2개의 용융 영역을 포함한다. 시트 물품이 적어도 2개의 용융 영역을 가질 때 이것은 바람직하게는 그것들 중 적어도 2개가 서로 평행하도록 정렬된다. 이렇게 하여 시트 단편들의 서로와의 동시적 또는 연속적 용접 또는 시트 단편과 최종 반완성 시트의 단부의 용접은 상기 반완성 시트를 제조하고 연장하는 것을 가능하게 한다.
그러나, 시트 물품은 또한 3개, 4개, 5개, 6개 또는 그 초과의 용융 대역을 포함할 수 있다. 이는 또한 예를 들어 시트 물품의 형상에 따라 달라진다. 따라서 평행사변형 형상을 갖는 시트 물품은 바람직하게는 2개 또는 4개의 용융 영역, 바람직하게는 또한 2개의 용융 영역을 갖는다. 육각형 형태의 시트 물품은 또한 6개의 용융 영역을 가질 수 있고, 정육각형의 경우에 이것은 초음파 용접에 의해 비교적 넓은 구역을 틈새 없이 덮는 복수의 시트 물품으로부터 제조하는 데 사용될 수 있다.
예를 들어, EP 2 631 049 A1에 따른 공급 시트의 경우에 용융 영역은 바람직하게는 2개의 평행한 외부 면일 수 있다. 그래서 EP 2 631 049 A1에서 세그먼트라고 지칭된 시트 단편은 이러한 공급 시트로부터 절단되고, 그래서 결과적으로 이러한 시트 단편은 또한 2개의 용융 영역을 갖는다. 시트 단편은 그 자체로 그의 원래 정렬에 있어서 변화를 겪지 않고서 원래의 전진 방향이 아닌 방향으로 이송되기 때문에, 시트 단편의 용융 영역은 이제는 2개의 시트 단편 또는 1개의 시트 단편의 용융 영역 및 최종 반완성 시트의 단부가 평행하게 서로 정확히 대향하게 배열되도록 위치하게 된다. 그래서 최종 반완성 시트의 단부는 시트 단편의 용융 영역과 정확히 대향하게 배열된 단지 1개의 용융 영역만을 갖게 된다.
본 발명은 또한 초음파 용접에 의해 최종 섬유-강화 시트를 제조하기 위한 시트 단편을 구성함에 있어서의, 본 발명에 따른 시트 물품의 용도를 제공한다.
이러한 시트는 미적으로 보기 좋게 물결 무늬를 덜 갖는 표면과 더불어 우수한 기계적 특성을 나타내는 다층 복합체를 제공하는 것을 가능하게 한다. 폴리카르보네이트를 매트릭스 물질로서 포함하는 시트 물품으로부터 구축되는 이러한 다층 복합체는 금속과 유사한 촉감, 모양 및 소리를 나타내고, 따라서 또한 전자 기구, 특히 휴대용 전자 기구, 예컨대 랩톱 또는 스마트폰, 및 자동차의 외장 및 내장을 위한 하우징을 위한 하우징 물질로서 적합한데, 왜냐하면 이러한 다층 복합체는 기계적 하중을 가질 뿐만 아니라 탁월한 외관을 제공할 수 있기 때문이다. 이러한 다층 복합체는 2개, 3개, 4개, 5개, 6개 또는 그 초과의 시트 물품으로부터 제조될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시양태는 하기 도면에 의해 도시되지만 본 발명은 이러한 실시양태에 의해 제한되지 않는다.
도 1은 2개의 섬유-강화 시트 물품을 단지 1개의 소노트로드를 사용하여 초음파 용접에 의해 접합하기 위한 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 장치의 평면도를 보여주며, 여기서 도면부호는 하기 의미를 갖는다:
1 시트 섹션
2 롤러 심 소노트로드
3 프레스 롤
4 최종 반완성 시트
5 용융 접합부
6 시트 물품 및 최종 반완성 시트의 전진 방향
7 초음파 용접 절차 동안의 롤러 심 소노트로드 및 프레스 롤의 작동 방향
도 2는 2개의 섬유-강화 시트 물품을 2개의 소노트로드를 사용하여 초음파 용접에 의해 접합하기 위한 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 장치의 평면도를 보여주며, 여기서 도면부호는 하기 의미를 갖는다:
1 시트 섹션
2 롤러 심 소노트로드
3 프레스 롤
4 최종 반완성 시트
5 용융 접합부
6 시트 물품 및 최종 반완성 시트의 전진 방향
7 초음파 용접 절차 동안의 롤러 심 소노트로드 및 프레스 롤의 작동 방향
도 3은 2개의 섬유-강화 시트 물품을 초음파 용접에 의해 접합하기 위한 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 장치의 측면도를 보여주며, 여기서 도면부호는 하기 의미를 갖는다:
1 시트 섹션
2 롤러 심 소노트로드
3 앤빌 롤
4 최종 반완성 시트
5 시트 섹션의 용융 영역
6 최종 반완성 시트의 용융 영역
도 4는 용접 접합부 영역에서의 섬유-강화 반완성 시트의 단면의 명시야 반사경 현미경 사진을 보여주며, 여기서 두께는 186 μm인 것으로 측정되었다.
도 5는 도 5에서와 동일하지만 용접 접합부 영역 외측에서의 동일한 섬유-강화 반완성 시트의 단면의 명시야 반사경 현미경 사진을 보여주며, 여기서 반완성 시트의 두께는 204 μm인 것으로 측정되었다.

Claims (16)

  1. 단방향으로 정렬된 무한 섬유로 강화된 2개의 시트 물품을 초음파 용접에 의해 접합하는 방법이며, 여기서 섬유는 폴리카르보네이트의 매트릭스에 매립되고, 시트 물품은, 실질적으로 직사각형이고 실질적으로 균일한 접촉 단부를 갖는 것인,
    (1) 시트 물품을 용접 장치 내에 소노트로드와 앤빌 사이에, 접촉 단부의 영역에서 단부-대-단부로 서로 나란히 배열하는 단계,
    (2) 시트 물품을 초음파에 의해 용접하는 단계이며, 여기서 소노트로드 및 앤빌은 피용접 시트 물품 상에 시트 물품들 사이의 용융 영역에, 시트 물품의 접촉 단부에 대해 수직으로 압력을 가하는 것인 단계,
    (3) 서로 용접된 시트 물품을 용접 장치로부터 회수하는 단계
    를 특징으로 하는, 단방향으로 정렬된 무한 섬유로 강화된 2개의 시트 물품을 초음파 용접에 의해 접합하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 서로 용접된 시트 물품을 후속 프레스 롤에 의해 그의 형상대로 국부적으로 고정시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 사용되는 섬유가 천연 섬유 또는 인조 섬유 또는 이들 둘 다의 혼합물인 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 천연 섬유가 섬유성 광물 또는 식물성 섬유이고, 인조 섬유가 무기 합성 섬유 또는 유기 합성 섬유, 바람직하게는 유리, 탄소 또는 중합체 섬유, 바람직하게는 또한 유리 또는 탄소 섬유인 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 시트 물품 내의 섬유의 부피 함량이 각각 20 내지 80 vol%, 바람직하게는 30 내지 70 vol%, 특히 바람직하게는 40 내지 60 vol%, 매우 특히 바람직하게는 45 내지 55 vol%인 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 시트 물품의 서로 용접되는 영역이 시트 물품의 나머지 영역보다 더 낮은 섬유 함량을 갖고, 시트 물품의 서로 용접되는 영역이 시트 물품의 나머지 영역의 섬유 함량의 바람직하게는 2분의 1 이하, 특히 바람직하게는 5분의 1 이하, 매우 특히 바람직하게는 10분의 1 이하, 특히 100분의 1 이하인 섬유 함량을 갖고, 시트 물품의 서로 용접되는 영역이 접촉 단부의 영역 내에 존재하고, 시트 물품 내측을 향해 접촉 단부에 대해 수직으로 측정 시 0.1 mm 내지 3 mm, 바람직하게는 0.2 mm 내지 2 mm, 특히 바람직하게는 0.5 mm 내지 1 mm의 깊이를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 제조되는 시트 물품이며, 용접 접합부에서의 시트 물품의 두께가, 용접 접합부의 외측의 시트 물품의 두께와 20% 이하, 바람직하게는 15% 이하, 특히 바람직하게는 10% 이하, 매우 특히 바람직하게는 5% 이하의 편차를 나타내는 것을 특징으로 하는 시트 물품.
  8. 하기 구성요소:
    (A) 공급 기구,
    (B) 소노트로드,
    (C) 앤빌
    을 포함하는 것을 특징으로 하는, 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하기 위한 장치.
  9. 제8항에 있어서, 소노트로드가 롤러 심(roller seam) 소노트로드인 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 앤빌이 앤빌 휠 또는 앤빌 롤인 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제8항 또는 제9항에 있어서, 2개, 3개, 4개, 5개 또는 그 초과의 소노트로드를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제11항에 있어서, 소노트로드가 롤링 방향으로 차례로 배열되는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제8항에 있어서, 후속 프레스 롤을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 폴리카르보네이트의 매트릭스를 포함하고, 시트 물품의 나머지 영역보다 더 낮은 섬유 함량을 갖는 적어도 1개의 영역을 용융 영역으로서 포함하는 단방향으로 정렬된 무한 섬유로 강화된 시트 물품이며, 여기서 용융 영역에서의 섬유 함량이 시트 물품의 나머지 영역의 섬유 함량의 바람직하게는 2분의 1 이하, 특히 바람직하게는 5분의 1 이하, 매우 특히 바람직하게는 10분의 1 이하, 특히 100분의 1 이하이고, 여기서 용융 영역이 접촉 단부의 영역 내에 존재하고, 시트 물품 내측을 향해 접촉 단부에 대해 수직으로 측정 시 0.1 mm 내지 3 mm, 바람직하게는 0.2 mm 내지 2 mm, 특히 바람직하게는 0.5 mm 내지 1 mm의 깊이를 갖는 것인, 단방향으로 정렬된 무한 섬유로 강화된 시트 물품.
  15. 초음파 용접에 의해 최종 섬유-강화 시트를 제조하기 위한 시트 단편을 구성함에 있어서의, 제14항에 따른 시트 물품의 용도.
  16. 제7항에 따른 2개 이상의 시트 물품으로부터 구축되는 다층 복합체.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100403280B1 (ko) * 2000-12-02 2003-11-01 김 희 봉 스프링내장 제거형 어스앵커
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Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3009715B2 (ja) 1990-09-11 2000-02-14 マツダ株式会社 樹脂成形品の製造方法
US5552013A (en) * 1994-06-29 1996-09-03 Kimberly-Clark Corporation Apparatus and method for rotary bonding
US5817199A (en) * 1996-12-20 1998-10-06 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Methods and apparatus for a full width ultrasonic bonding device
JPH11333935A (ja) 1998-05-22 1999-12-07 Bridgestone Corp 未加硫ゴム部材の接合方法
EP1711332A1 (de) * 2004-02-07 2006-10-18 Jentschmann AG Zürich Ultraschall-schweissvorrichtung
WO2013084963A1 (ja) * 2011-12-06 2013-06-13 帝人株式会社 接合部材の製造方法
US20150298388A1 (en) 2012-12-04 2015-10-22 The Boeing Company Joining Composite Components Using Low Temperature Thermoplastic Film Fusion
DE102014101503A1 (de) * 2014-02-06 2015-08-06 Herrmann Ultraschalltechnik Gmbh & Co. Kg Ultraschallschweißvorrichtung mit Vorwärmeinrichtung
WO2017102806A1 (de) * 2015-12-17 2017-06-22 Covestro Deutschland Ag Verfahren und vorrichtung zum verbinden von faserverstärkten bahnkörpern

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