KR20190138787A - 편성에 의해 제조된 건식 예비 성형체를 제조하는 방법，상기 예비 성형체로부터 복합 재료로 이루어진 제품을 제조하는 방법 - Google Patents

편성에 의해 제조된 건식 예비 성형체를 제조하는 방법，상기 예비 성형체로부터 복합 재료로 이루어진 제품을 제조하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 특히 복합 재료로 이루어진 제품을 제조하기 위한 변형 가능한 건식 예비 성형체를 제조하는 방법에 관한 것으로, 이는 적어도 하나의 메시 실 및 적어도 하나의 단방향 보강재 실의 동시적인 위사/컬럼 편성 단계로서, 적어도 하나의 메시 실은 적어도 하나의 단방향 보강재 실에 포함된 재료와는 상이한 특성의 재료를 포함하고, 상기 재료 중 적어도 하나는 열가소성이고 보강재 재료로 지칭되는 적어도 하나의 다른 재료의 융점보다 낮은 융점을 갖는, 편성 단계, 및 얻어질 제품의 형상으로 건식 예비 성형체를 구성하는 3차원 편직물을 제조하는 단계의 연속적 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

편성에 의해 제조된 건식 예비 성형체를 제조하는 방법，상기 예비 성형체로부터 복합 재료로 이루어진 제품을 제조하는 방법
본 발명은 편성에 의해, 특히 복합 재료로 이루어진 부품을 생성하기 위해 생성된 건식 예비 성형체를 제조하는 방법에 관한 것이다.
이 방법은 또한 이러한 방식으로 얻어진 건식 예비 성형체를 사용하여 복합 재료로 이루어진 제품을 생성하는 것에 관한 것이다.
복합 재료는 다양한 기술 분야와 관련이 있다. 실제로, 복합 재료는 보강재와 매트릭스를 포함하는 재료와 관련이 있으며, 상기 보강재는 상기 매트릭스에 매립된다.
따라서, 보강 콘크리트는 복합 재료로 고려될 수 있다. 실제로, 콘크리트의 본질적인 품질은 특별하지 않고, 강철 또는 합성 재료로 이루어지고 콘크리트 매트릭스에 통합되는 보강재가 콘크리트 매트릭스 그 자체의 성능과 비교할 때 근본적으로 다르고 매우 우수한 성능을 생성한다.
수지 매트릭스 및 합성 재료, 일반적으로 폴리머뿐만 아니라 금속으로도 이루어지는 보강재로부터 얻어진 복합 재료는 동일한 일반적인 원리에 기초한다.
원리는 잘 알려져 있지만, 보강재 유형, 배열, 기하형상, 재료 조합, 최종 부품에서의 보강재의 위치설정은 특히 제어할 수 있는 수많은 파라미터를 대표하여, 무수한 솔루션으로 이어진다.
또한, 비용, 산업 생산, 내구성, 재현성 및 품질 제어의 측면을 고려할 필요가 있다.
따라서, 솔루션은 대부분 복잡하다.
본 발명은 기술 응용 분야 및 사용된 매트릭스에 관계 없이, 복합 재료의 분야에 관련하며, 유일한 조건은 편성에 의한 예비 성형체의 생성이다.
본 발명은 복합 재료의 최종 매트릭스의 전부 또는 일부를 형성하도록 의도된 재료를 포함하는 실(thread)을 통합하는 변형 가능한 건식 편성 예비 성형체를 생성하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 변형 가능한 건식 편성 예비 성형체는 그를 이루는 재료의 적어도 일부가 초기 구조의 변형에 의해 상태의 변화에 의해 변형되어, 결과적으로, 이러한 방식으로 얻어진 복합 재료 제품에서 변형된 재료를 분리된 방식으로 더 이상 식별할 수 없게 되는 보강재이다.
유기 복합 재료는 보강재를 형성하고 매트릭스에 매립된 유리 또는 유기 섬유와 같은 광물 합성 섬유를 포함하며, 이의 조성은 적어도 하나의 유기 수지를 포함한다.
주어진 계획에 따라 성형된 최종 제품을 제조하는 기술은 다양하다.
부설(laying up)은 부직 섬유의 적어도 하나의 매트의 적어도 하나의 층 및/또는 직조 섬유로부터 얻은 적어도 하나의 텍스타일을 몰드의 제1 부분의 내부 표면 상에 배열하여 보강재에 일반적인 형상을 부여하는 것을 수반한다. 이어서, 몰드의 제2 부분을 폐쇄한 다음 매트릭스의 수지 조성물을 다양한 선택된 지점에서 가압 하에 사출하거나 블래더를 조립체 상에 배열하고 수지를 상기 블래더의 다양한 선택된 지점에서 진공을 생성함으로써 도입시킨다. 이러한 다양한 사출 지점 또는 진공 견인 지점은 기포가 갇히지 않고 수지를 완벽하게 분배하고 보강재를 통한 수지의 유동을 용이하게 하는 역할을 한다.
복합 재료로 이루어진 제품은 매우 다양하고 매우 복잡한 기하학적 형상을 취할 수 있다는 한가지 중요한 이점이 있다.
직조 또는 부직 섬유를 사용하여 생성된 보강재의 경우, 형상이 복잡해지면 다양한 단편을 잘라내어 중첩시켜 기계적 강도가 유지되는 것을 보장하고 국소화된 보강재 단편을 추가할 필요가 있으며, 이는 구현을 복잡하게 한다. 또한, 섬유가 연속적이지 않기 때문에 기계적 강도가 불완전하다.
실의 2D 또는 3D 편성은 2D 또는 3D 형태위에 직접 드레이핑될(draped) 수 있는 복잡한 제품을 생성할 수 있게 하여, 얻어진 편성 제품 전체에 걸쳐 실의 연속성을 보장한다.
목표는 단일 편성 제품으로 직접 복합 재료로 이루어진 3D 제품을 생성할 수 있도록 하는 것이다.
본 발명의 목적은 하기 정의된 바와 같이 변형 가능한 건식 편성 예비 성형체를 제안하는 것이다.
본 발명에 따른 방법에 의해 얻어진 변형 가능한 건식 편성 예비 성형체는 보강재 및 변형 후 코팅 및/또는 함침 수지, 또는 심지어 복합 재료의 매트릭스가 될 수 있는 것을 포함한다.
특히, 복합 재료로 이루어진 제품을 생성하기 위해, 변형 가능한 건식 예비 성형체를 제조하는 방법은 다음 연속적 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다:
- 적어도 하나의 스티치 실 및 적어도 하나의 단방향 보강재 실을 동시적으로 위사/웨일 편성하는 단계로서, 적어도 하나의 스티치 실은 그 특성이 적어도 하나의 단방향 보강재 실에 포함된 재료의 특성과는 상이한 재료를 포함하고, 상기 재료 중 적어도 하나는 열가소성이고 보강재 재료로 지칭되는 적어도 하나의 다른 재료의 융점보다 낮은 융점을 가지는, 편성 단계; 및
- 얻어질 제품의 형상으로 건식 예비 성형체를 구성하는 3차원 편물을 생성하는 단계.
본 발명은 또한 하기의 연속적 단계를 포함하는 본 발명에 따른 건식 예비 성형체를 사용하여 얻어진 복합 재료로 이루어진 제품을 제조하는 방법을 포함한다:
- 생성될 제품의 프로파일을 갖는 모델 상의 제 위치에 상기 예비 성형체를 배치하는 단계;
- 용융에 의해 변형된 적어도 하나의 열가소성 재료로 보강재 재료를 함침 및/또는 코팅하도록 적어도 가장 낮은 융점으로 가열하는 단계; 및
- 이러한 방식으로 얻어진 제품을 냉각하는 단계.
스티치 실은 편물의 스티치를 형성하는 실로 이해되어야 한다. 위사/웨일 편물에서, 이들 스티치는 아래 코스(course)의 스티치에 의해 집결된다.
단방향 보강재 실(또는 UD 실)은 편물의 스티치에 삽입되어 스티치와 결합하지 않고 스티치에 배설 및 보유되는 실이다.
열가소성 재료는 복합 재료의 제조 동안 용융되어 상기 복합 재료의 매트릭스의 전부 또는 일부를 형성할 수 있는 폴리머 재료로 이해되어야 한다. 열가소성 재료의 예는 폴리프로필렌 및 폴리카보네이트이다.
보강재 재료는 복합 재료의 제조 동안 용융되지 않아서 복합 재료의 보강재를 형성하도록 의도된 재료로 이해되어야 한다. 보강재 재료에는 유리, 탄소, 석영 및 아라미드(예로서, Kevlar®)와 같은 특정 고온 플라스틱이 포함된다.
실은 UD 실이든 스티치 실이든 열가소성 재료 또는 보강재 재료로 이루어질 수 있다. 다음의 상세한 설명에서, 따라서 "재료"라는 용어는 "실"로 대체될 수 있다. 대안적으로, 실은 다수의 재료, 특히 보강재 재료 및 열가소성 재료를 포함할 수 있다.
본 방법의 일 특징에 따르면, 단일 스티치 실 및 단일 UD 실이 동시에 편성된다. 스티치 실 및/또는 UD 실은 독립적으로 단일 재료로 이루어지거나 다수의 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 스티치 실은 보강재 재료로 이루어지고 UD 실은 열가소성 재료 및 보강재 재료를 포함한다. 다른 예에 따르면, 스티치 실은 열가소성 재료 및 보강재 재료를 포함하고 UD 실은 보강재 재료로 이루어진다.
본 방법의 다른 특징에 따르면, 복수의 스티치 실 및/또는 복수의 UD 실이 동시에 편성된다. 따라서, 편물의 스티치는 복수의 스티치 실로 형성될 수 있다. 유사하게, 복수의 UD 실이 편물에 도입될 수 있다. 복수는 바람직하게는 2 내지 10개, 특히 2 내지 6개이다. 모든 조합, 예를 들어 단일 UD 실을 갖는 복수의 스티치 실(예를 들어, 2 또는 3), 단일 스티치 실을 갖는 복수의 UD 실(예를 들어, 2 내지 6), 또는 복수의 UD 실을 갖는 복수의 스티치 실도 가능하다. 복수의 UD 실은 유리하게는 열가소성 재료를 포함하거나 이로 구성되는 적어도 하나의 실 및 보강재 재료를 포함하거나 이로 구성되는 적어도 하나의 실을 포함할 수 있다. 복수의 스티치 실은 열가소성 재료를 포함하거나 이로 구성된 적어도 하나의 실 및 보강재 재료를 포함하거나 이로 구성된 적어도 하나의 실을 포함할 수 있다. 복수의 스티치 실은 대안적으로 열가소성 재료를 포함하거나 이로 구성된 실로 구성될 수 있다. 복수의 스티치 실은 또한 보강재 재료를 포함하거나 이로 구성된 실로 구성될 수 있다. 여기에서, 역시, 모든 조합이 가능하고, 언급될 수 있는 하나의 예는 적어도 하나의 열가소성 실 및 적어도 하나의 보강재 실을 포함하는 복수의 UD 실이고, 복수의 스티치 실이 또한 적어도 하나의 열가소성 실 및 적어도 하나의 보강재 실을 포함하는 것이거나, 또한, 적어도 하나의 열가소성 실과 적어도 하나의 보강재 실을 포함하는 복수의 UD 실이며, 단일 스티치 실이 보강재 재료로 구성되는 것이다.
앞서 설명한 바와 같이, 실은 하나의 재료로 구성되거나 다수의 재료를 포함할 수 있다.
제1 실시예에 따르면, 스티치 실 및/또는 각각의 UD 실은 각각 다른 재료로 구성되는데, 하나는 열가소성 재료이고 다른 하나는 보강재 재료이다. 통상적으로, 스티치 실은 열가소성 재료로 구성될 수 있고 UD 실은 보강재 재료로 구성될 수 있다.
제2 실시예에 따르면, 적어도 하나의 UD 실, 특히 단일 UD 실은 적어도 하나의 보강재 재료 및 적어도 하나의 열가소성 재료를 포함하고, 특히 보강재 재료 및 열가소성 재료로 구성된다. 이 경우에, 이 (또는 적어도 하나의) 스티치 실은 보강재 재료로 구성되거나 열가소성 재료로 구성될 수 있거나, 또한 보강재 재료 및 열가소성 재료를 포함할 수도 있다.
이 제2 실시예의 제1 변형에 따르면, UD 실은 보강재 재료의 실을 포함하며, 그 주위에는 열가소성 재료의 실이 꼬여 있다. 언급될 수 있는 예는 유리 실, 탄소 실 또는 아라미드 실이며, 그 주위에는 폴리프로필렌 실이 꼬여 있다.
이 제2 실시예의 제2 변형에 따르면, UD 실은 열가소성 외피로 둘러싸인 보강재 재료의 실을 포함한다. UD 실은 예를 들어 보강재 재료로 이루어진 실을 용융된 열가소성 재료의 욕을 통해 통과시킨 다음 조립체를 공압출함으로써 얻을 수 있다. 언급될 수 있는 예는 폴리프로필렌 외피로 둘러싸인 유리 실, 탄소 실 또는 아라미드 실이다.
이 제2 실시예의 제3 변형에 따르면, UD 실은 적어도 하나의 보강재 재료의 복수의 필라멘트와 적어도 하나의 열가소성 재료의 복수의 필라멘트의 친밀한 혼합물을 포함할 수 있다. 하나의 가능한 예는 탄소 또는 아라미드 필라멘트와 폴리프로필렌 필라멘트의 친밀한 혼합물로 구성된 실이다.
선택된 변형예가 무엇이든, 제2 실시예는 열가소성 재료가 복합 재료를 생성하는 동안 더 깊게 침투하여 건조한 영역의 형성을 피할 수 있기 때문에 바람직하다. 이는 힘을 보강재로 더 잘 전달하여 최종 복합 재료의 기계적 강도를 개선시킨다. 이 제2 실시예는 또한 예비 성형체에서 열가소성 재료의 양을 증가시키는 것을 가능하게 한다.
이 단방향 실의 방향으로 복합 재료의 기계적 특성을 개선시키기 위해 편성 중에 적어도 하나의 단방향 보강재 실이 도입된다. 단일 UD 실 또는 다중 UD 실, 특히 2개의 UD 실을 도입할 수 있다.
하나의 특징에 따르면, 편성은 말하자면 위사 방향의, UD 90° 실로 지칭되는 단방향 보강재 실을 도입할 수 있게 한다. 이들 실은 스티치와 맞물리지 않고 상기 스티치에 보유되어 코스 방향으로 배설된다.
이러한 단방향 보강재 실은 위사 방향의 기계적 특성을 개선시킨다.
앞서 설명한 특징과 결합될 수 있는 다른 특징에 따르면, 말하자면 웨일 방향의 UD 0° 실로 지칭되는 단방향 보강재 실이 또한 통합된다. 이 실은 스티치와 맞물리지 않고 단순히 스티치에 의해 보유되어, 웨일 방향으로 위사에 수직으로 배설된다.
본 발명에 따르면, 예비 성형체는 보강재를 형성하도록 설계된 재료와 매트릭스의 전부 또는 일부를 형성하도록 설계된 재료를 통합하여 심지어 특정 응용에서 수지의 사출 및/또는 주입 단계를 생략할 수 있게 하는 복합 재료로 이루어진 제품을 얻는다. 실제로, 실(스티치 실 또는 UD 실)에 의해 충분한 양의 열가소성 재료가 제공되는 경우, 수지를 첨가하지 않고 예비 성형체를 가열함으로써 복합 재료를 얻을 수 있다.
예비 성형체에서 열가소성 재료의 비율은 바람직하게는 10 내지 90 wt%, 특히 50 내지 70 wt%이다. 앞서 설명한 제2 실시예는 대량의 열가소성 재료를 얻을 수 있게 한다.
열가소성 폴리머로 이루어진 실은 이들이 편성될 수 있게 하는 기계적 특성을 갖는 합성 실이다.
열가소성 실은 전단 민감도가 낮으며 그 인장 강도가 편성기에 사용하기에 적합하다.
실은 동일한 실 가이드에 배치되거나 위사 방향으로 적어도 하나, 그리고, 편물 방향으로 다른 적어도 하나가 편성된다.
실은 얻어질 제품의 3D 프로파일을 갖는 예비 성형체를 구성하는 3차원 편물을 형성하도록 편성된다.
이를 위해 직선형 위사 편성기를 사용할 수 있다.
적어도 2개의 상이한 재료 또는 실의 비율은 상기 실의 공급에 의해, 특히 실의 직경에 의해 또는 UD 실이 열가소성 재료를 포함하는 경우 UD 실의 열가소성 재료의 비율의 변경에 의해 관리된다.
이는 실의 선택, 실의 공급, 천의 밀도에 의해, 또는 UD 실이 열가소성 재료를 포함하는 경우 UD 실의 열가소성 재료의 비율을 변경함으로써 매트릭스/보강재 비율(보강재 재료와 열가소성 재료 사이의 비율)을 관리하는 것을 가능하게 한다.
비율의 정확성이 중요하며, 특히 제품의 전체 표면에 걸친 적어도 2개의 재료의 양의 분포가 완벽하게 제어된다.
건식 예비 성형체는 3차원 형상을 갖는다. 바람직하게는, 그 형상은 원추형 또는 원통형이다. 특히, 이는 원형 또는 직사각형 단면의 실린더일 수 있다.
건식 예비 성형체는 스티치 실 및/또는 UD 실의 특성이 상이한 복수의 영역(예를 들어, 2, 3 이상)을 포함할 수 있다. 이는 영역 및 복합 재료의 최종 용도에 따라 예비 성형체의 특성, 특히 기계적 특성을 적응시킬 수 있게 한다. 예를 들어, 예비 성형체는 제1 스티치 실 및 제1 UD 실로 형성된 제1 영역, 및 제2 스티치 실 및 제2 UD 실로 형성된 제2 영역을 포함할 수 있으며, 제1 UD 실의 특성은 제2 UD 실의 특성과 상이하고 및/또는 제1 스티치 실의 특성은 제2 스티치 실의 특성과 상이하다.
생성된 건식 예비 성형체를 사용하여 복합 재료로 이루어진 제품을 제조하는 방법은 그후 얻어질 제품의 프로파일을 갖는 모델 상에 상기 변형 가능한 건식 예비 성형체를 배치하는 단계를 포함하며, 모델은 강성적이거나 형상이 복잡할 때에는 그로부터의 제거를 가능하게 하도록 팽창 가능할 수 있다.
본 발명의 방법에 따르면, 얻어진 편성 건식 예비 성형체는 사용된 적어도 하나의 열가소성 재료(특히 실)의 융점, 즉 상기 적어도 하나의 열가소성 재료가 점성 상태이거나 심지어 액체가 되어 예비 성형체의 적어도 하나의 다른 재료(특히 실)를 코팅 또는 함침할 수 있거나 심지어 결과적인 열가소성 매트릭스 내에 상기 재료(특히 실)를 매립할 수 있는 온도로 가열된다. 상이한 융점을 갖는 다수의 재료의 경우, 사용되는 온도는 원하는 재료가 점성 상태가 되지만 고체로 유지되어야 하는 재료가 점성 상태가 되는 온도보다는 낮은 온도이다.
이 방법은 적어도 하나의 열가소성 재료의 융점을 초과한 후, 변형 이후의 예비 성형체를 냉각시켜, 얻어질 제품의 프로파일을 갖는 강성, 반강성 또는 가요성 제품을 얻는다. 강성, 반강성 또는 가요성의 특징은 비율(또는 열가소성 재료의 함량)에 의존한다: 열가소성 재료의 양이 적고 단지 적어도 하나의 다른 재료를 함침하는 경우, 가요성이 높을 것이고; 열가소성 재료의 양이 매우 많고 풍족한 코팅이 얻어지면 강성이 커질 것이다.
본 발명의 하나의 바람직한 실시예에 따르면, 복합 재료를 제조하는 방법은 수지를 추가(특히 사출 및/또는 주입)하는 단계를 포함하지 않는다. 예비 성형체가 직접적으로 사용되어 원하는 기계적 특성을 얻기 위해 재료의 비율을 적응시키고, 적어도 하나의 열가소성 재료 또는 실은 그후 변형 이후에 매트릭스를 형성하며, 적어도 하나의 보강재 재료는 보강재를 형성한다. 이는 강성 예비 성형체의 경우, 즉 충분한 비율의 열가소성 재료(일반적으로 적어도 30 또는 40 wt%)를 함유하는 예비 성형체의 경우에 가능하다.
초기 건식 예비 성형체는 변형 및 모델로부터의 예비 성형체의 제거 이후 바로 3D 제품이 된다.
다른 덜 바람직한 실시예에 따르면, 예비 성형체는 수지 매트릭스에 통합된다. 이를 위해, 변형된 예비 성형체는 결과적으로 원하는 프로파일을 갖는 복합 재료로 이루어진 제품을 얻기 위해 중합되도록 설계된 적어도 하나의 수지를 포함하는 매트릭스 내로 상기 예비 성형체가 통합될 수 있도록 사출을 위해 몰드에 또는 주입을 위해 블래더 아래에 통합된다. 이는 예비 성형체가 주로 보강재 재료로 구성되어, 매우 적은 비율의 열가소성 재료로 보강재를 형성할 때 필요할 수 있다. 보강재는 강성 또는 반강성이지만, 가요성일 수 있으며, 상기 적어도 하나의 열가소성 폴리머에 의해 단지 코팅 또는 함침된 실만을 포함한다.
보강재가 매립될 수 있는 수지는 열가소성 및 보강재 재료와 공존 가능해야 한다. 수지는 예를 들어 에폭시 수지이다.
예비 성형체는 수경성 바인더를 갖는 미네랄 재료와 관련된 구성의 복합 재료 제품의 생성 또는 마무리 작업을 위해, 그러나, 원론적으로는 항공학, 의료 및 가구 분야를 위해 사용될 수 있으며, 이러한 목록은 완전히 비제한적이고 한정적이지 않은 것이다.
하기 예는 본 발명의 비제한적인 예시를 제공한다.
예 1
원추 형상의 3차원 건식 예비 성형체가 다음을 동시적으로 편성함으로써 얻어졌다:
- 스티치에서, 유리 실(선형 질량 34 tex, 즉 34 mg/m) 및 폴리카보네이트 실(60 tex),
- 위사에서 3개의 유리 UD 실(100 tex) 및 3개의 폴리카보네이트 UD 실(60 tex).
따라서, 편물은 보강재 재료로 이루어진 실 및 열가소성 재료로 이루어진 실을 포함하는 본 경우에는 2개인 복수의 스티치 실과, 보강재 재료로 이루어진 실과 열가소성 재료로 이루어진 실을 포함하는 본 경우에는 6개인 복수의 UD 실을 포함한다.
편물은 수지를 추가하지 않고 복합 재료로 변형될 수 있다.
예 2
원형 파이프 형태의 3차원 건식 예비 성형체가 다음을 동시적으로 편성함으로써 얻어졌다:
- 스티치에서, Kevlar® 실(89 tex),
- 위사에서, UD Kevlar® 실(158 tex) 및 2 UD PEI 실(132 tex).
따라서, 편물은 보강재 재료로 이루어진 단일 스티치 실 및 보강재 재료로 이루어진 하나의 실 및 열가소성 재료로 이루어진 2개의 실을 포함하는 본 경우에는 3개인 복수의 UD 실을 포함한다.
편물은 수지를 추가하지 않고 복합 재료로 변형될 수 있다.

Claims (10)

  1. 특히, 복합 재료로 이루어진 제품을 생성하기 위한, 변형 가능한 건식 예비 성형체를 제조하는 방법에 있어서,
    - 적어도 하나의 스티치 실 및 적어도 하나의 단방향 보강재 실을 동시적으로 위사/웨일 편성하는 단계로서, 적어도 하나의 스티치 실은 그 특성이 적어도 하나의 단방향 보강재 실에 포함된 재료의 특성과는 상이한 재료를 포함하고, 상기 재료 중 적어도 하나는 열가소성이고 보강재 재료로 지칭되는 적어도 하나의 다른 재료의 융점보다 낮은 융점을 가지는, 편성 단계; 및
    - 얻어질 제품의 형상으로 건식 예비 성형체를 구성하는 3차원 편물을 생성하는 단계의 연속적 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 건식 예비 성형체를 제조하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 단방향 보강재 실은 코스 방향으로 위사로 도입되어 스티치와 맞물리지 않고 스티치에 배설 및 보유되는, 건식 예비 성형체를 제조하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 적어도 하나의 단방향 보강재 실은 웨일 방향으로 도입되어 스티치와 맞물리지 않고 스티치에 배설 및 보유되는, 건식 예비 성형체를 제조하는 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 스티치 실 및/또는 복수의 단방향 보강재 실이 동시에 편성되는, 건식 예비 성형체를 제조하는 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 단방향 보강재 실은 적어도 하나의 보강재 재료 및 적어도 하나의 열가소성 재료를 포함하는, 건식 예비 성형체를 제조하는 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 얻어질 수 있는 건식 예비 성형체.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행함으로써 얻어진 건식 예비 성형체를 사용하여 복합 재료로 이루어진 제품을 제조하는 방법에 있어서,
    - 생성될 제품의 프로파일을 갖는 모델 상의 제 위치에 상기 예비 성형체를 배치하는 단계;
    - 적어도 하나의 다른 재료로 이루어진 적어도 하나의 다른 실을 용융에 의해 변형된 적어도 하나의 열가소성 재료로 함침 및/또는 코팅하기 위해 적어도 가장 낮은 융점으로 가열하는 단계; 및
    - 이러한 방식으로 얻어진 제품을 냉각하는 단계의 연속적 단계를 특징으로 하는, 복합 재료로 이루어진 제품을 제조하는 방법.
  8. 제7항에 있어서, 예비 성형체는 수지 매트릭스에 통합되는, 복합 재료로 이루어진 제품을 제조하는 방법.
  9. 제7항에 있어서, 수지를 추가하는 단계를 포함하지 않는, 복합 재료로 이루어진 제품을 제조하는 방법.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항의 방법에 의해 얻을 수 있는 복합 재료.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3089854B1 (fr) 2018-12-18 2022-02-04 Saint Gobain Performance Plastics France Procede de preparation d’un materiau composite sous forme de sandwich
FR3093667B1 (fr) * 2019-03-11 2021-04-23 Saint Gobain Performance Plastics France Preparation d’un produit en matiere composite comportant des zones de fonctionnalites differentes
FR3120812A1 (fr) 2021-03-16 2022-09-23 Saint-Gobain Performance Plastics France Preforme realisee par tricotage, produit composite incorporant une telle preforme et procedes de fabrication

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0489207A (ja) * 1990-08-02 1992-03-23 Teijin Ltd 補強された複合材料用プリフォーム
JP2011241505A (ja) * 2010-05-18 2011-12-01 Shindo Co Ltd 強化繊維シート材
KR20140090937A (ko) * 2013-01-10 2014-07-18 가부시키가이샤 시마세이키 세이사쿠쇼 편물기재의 형성방법 및 편물기재
WO2014174101A1 (fr) * 2013-04-26 2014-10-30 Ambs David Procede de fabrication d'un materiau composite realise avec des fils de fibres vegetales et materiau composite realise selon ce procede
US20160075061A1 (en) * 2014-09-15 2016-03-17 The Regents Of The University Of Michigan Methods to increase structural performance, strength and durability of fabric-reinforced composite materials by pre-stressing

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2662480B1 (de) * 2012-05-11 2014-10-01 Groz-Beckert KG Textilteil, Verbundwerkstoffelement mit Textilteil und deren Herstellungsverfahren
WO2015157175A1 (en) * 2014-04-08 2015-10-15 Sabic Global Technologies B.V. Method of making a composite preform
JP5885223B1 (ja) * 2014-09-10 2016-03-15 国立大学法人岐阜大学 混繊糸の製造方法、混繊糸、巻取体、および、織物

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0489207A (ja) * 1990-08-02 1992-03-23 Teijin Ltd 補強された複合材料用プリフォーム
JP2011241505A (ja) * 2010-05-18 2011-12-01 Shindo Co Ltd 強化繊維シート材
KR20140090937A (ko) * 2013-01-10 2014-07-18 가부시키가이샤 시마세이키 세이사쿠쇼 편물기재의 형성방법 및 편물기재
WO2014174101A1 (fr) * 2013-04-26 2014-10-30 Ambs David Procede de fabrication d'un materiau composite realise avec des fils de fibres vegetales et materiau composite realise selon ce procede
US20160075061A1 (en) * 2014-09-15 2016-03-17 The Regents Of The University Of Michigan Methods to increase structural performance, strength and durability of fabric-reinforced composite materials by pre-stressing

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