KR20210070551A - 가연 장치를 포함하는 연속 섬유 강화 열가소성 수지 기반의 물품의 제조 장치 - Google Patents

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Abstract

본 출원은 곡률 성형 물품용 연속 섬유 강화 열가소성 수지 기반의 프로파일 복합재의 제조 장치에 관한 것으로서, 가연장치가 구비되어, 창호 제품의 곡률 성형을 공정을 단순화하여 수행할 수 있는 곡률 성형 물품용 연속 섬유 강화 열가소성 수지 기반의 프로파일 복합재의 제조 장치에 관한 것이다.

Description

가연 장치를 포함하는 연속 섬유 강화 열가소성 수지 기반의 물품의 제조 장치{APPARATUS FOR MANUFACTURING ARTICLE BASED ON CONTINUOUS FIBER REINFORCED THERMOPLASTICS INCLUDING TWISTING UNIT}
본 출원은 곡률 성형 물품용 연속 섬유 강화 열가소성 수지 기반의 프로파일 복합재의 제조 장치에 관한 것으로서, 가연장치가 구비되어, 창호 제품의 곡률 성형을 공정을 단순화하여 수행할 수 있는 곡률 성형 물품용 연속 섬유 강화 열가소성 수지 기반의 프로파일 복합재의 제조 장치에 관한 것이다.
일반적으로 건축자재로 사용되는 창호는 건물내부를 외계와 차단시키기 위해 창이나 출입구 등의 개구부에 설치되는 것이다.
과거에는 목재 창호가 많이 이용되었다. 목재는 열에 대하여 약하고, 벌레나 습기 등으로 인해 부식되는 문제점이 있어 왔다. 금속재 창호는 목재 창호보다 내열성, 내충성, 내습성이 향상되었다. 이러한 금속재 창호는 열전달이 우수하여 단열에 취약하고 무겁다는 문제점이 있다. 아울러, 동절기나 하절기에 온도 변화에 따른 치수 안정성이 낮아 단열 및 기밀성에도 취약하다는 문제점이 존재하였다. 플라스틱 창호는 상대적으로 값이 저렴하고 다양한 형상으로 자유롭게 창호의 제작이 가능하다. 하지만 플라스틱의 특성상 내열성 및 강도 물성이 떨어진다는 문제점이 있다. 이로 인해, 플라스틱 창호는 강도 보강을 위하여 내부에 금속으로 된 보강재를 사용하고 있다. 이때 플라스틱 창호에는 금속으로 인한 문제점이 발생하게 되었다.
따라서, 현실적으로 금속재 창호의 문제점이 플라스틱 창호로 해소되기 어렵고, 플라스틱 창호의 문제점이 금속재 창호로 해소되기 어려운 실정에 있다. 이러한 문제점을 동시에 해소할 수 있는 창호가 요구된다.
이 외에 자동차 부품에서도 경량화 효과를 동반하며 고강성을 요구하는 소재들이 필요하다.
이를 해결하기 위하여, 다양한 복합재가 등장하였으며, 그 중 섬유 강화 복합재는 특히 다양한 분야에 적용가능한 소재다. 섬유강화 복합재(Fiber Reinforced Plastics; FRP)는 고분자 매트릭스에 섬유를 강화재로 적용한 복합재를 의미한다. 널리 사용되는 섬유 복합재로는 섬유 종류에 따라, 유리섬유 복합재, 탄소섬유 복합재 등이 있다.
섬유는 길이, 형태에 따라 단섬유, 장섬유, 연속섬유 등으로 구분된다. 일반적으로, 단섬유는 2mm 미만의 길이를 갖는 섬유를 의미하고, 장섬유는 2mm 이상의 길이를 가지는 섬유를 의미하는데 장섬유는 대체로 50mm 이하의길이를 갖는다. 연속섬유는 시트의 최종 크기에 의존하며, 일반적으로 장섬유보다 긴 길이를 가지지만 길이가 얼마인지 보다는 시트 내부에서 적어도 배향 방향으로 끊어지지 않고 연속적인 형태로 존재하는 섬유를 의미한다.
연속섬유를 이용한 연속섬유 복합재 중 열가소성 수지 기반의 프로파일 복합재는 일정한 단면으로 구성되어 있고, 연속섬유의 사용으로 국부적인 구조물성을 보강할 수 있다. 그러나 종래의 인발공정은 연속섬유를 인취하는 인취력에 기인하므로, 일반적으로 곧은 직선 프로파일 제조에 유리하다. 특히, 곡률 프로파일을 제조하기 위해서는 제품 각각의 곡률반경에 맞춰 금형과 설비 라인을 다시 배치하여야 하므로, 설비 투자가 필요하다. 따라서, 열가소성 프로파일 복합재는 신율이 낮은 강화섬유(유리 또는 탄소)로 구성되어, 후성형을 통한 곡률 구현에 한계가 있어서, 열가소성의 재현성을 활용하기 어려웠다.
이러한 문제점을 해결하면서, 공정 단일화로 경제성을 확보할 수 있는 방법에 대한 연구가 필요한 시점이다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 가연 장치를 이용하여, 꼬임수의 구배를 형성하여, 제품의 곡률에 맞게 가연 정도와 프로파일 내 가연 위치를 부분적으로 설정함으로써, 제품마다 곡률에 맞게 설비를 배치할 필요가 없어서, 설비 라인 변경에 따른 추가적인 투자가 불필요한 곡률 성형 물품용 연속 섬유 강화 열가소성 수지 기반의 프로파일 복합재의 제조 장치를 제공하고자 한다.
본 출원의 일 측면은 곡률 성형 창호 물품용 연속 섬유 강화 열가소성 수지 기반의 프로파일 복합재의 제조 장치에 관한 것이다.
일 예시에서, 연속 섬유가 위치된 복수의 보빈을 구비한 크릴(creel); 크릴로부터 연속 섬유를 유도하고 가연하는 가연 장치; 가연된 연속 섬유를 유도하고, 열가소성 수지를 공급하며, 가열 및 가압하여, 프로파일 복합재를 형성하는 압출 성형 장치; 프로파일 복합재를 인취하는 인취 장치; 및 인취된 프로파일 복합재를 소정의 크기로 절단하는 절단 장치를 포함할 수 있다.
일 예시에서, 상기 가연 장치는 복수의 구획으로 구분되며, 각 구획은 가연기를 구비하며, 각각의 가연기가 연속 섬유를 가연할 수 있다.
일 예시에서, 상기 각각의 가연기는 연속 섬유를 서로 상이한 꼬임수로 가연할 수 있다.
일 예시에서, 상대적으로 곡률이 큰 부분과 곡률이 작은 부분을 구비하는 곡률 성형된 창호 제품에서, 곡률이 큰 부분에 포함되는 연속 섬유의 꼬임수가 곡률이 작은 부분에 포함되는 연속 섬유의 꼬임수 보다 크도록, 상기 각각의 가연기는 연속 섬유를 서로 상이한 꼬임수로 가연할 수 있다.
일 예시에서, 소정의 크기로 절단된 프로파일 복합재를 유도하고, 가압하여 곡률 성형하는 곡률 성형 장치를 추가로 포함할 수 있다.
본 출원의 다른 일 측면은 곡률 성형 물품용 연속 섬유 강화 열가소성 수지 기반의 프로파일 복합재의 제조 방법에 관한 것이다.
일 예시에서, 복수의 보빈을 구비한 크릴(creel)에 위치된 연속 섬유를 준비하는 단계; 크릴로부터 연속 섬유를 유도하고 가연하는 가연 단계; 가연된 연속 섬유를 유도하고, 열가소성 수지를 공급하며, 가열 및 가압하여, 프로파일 복합재를 형성하는 압출 성형 단계; 프로파일 복합재를 인취하는 인취 단계; 및 인취된 프로파일 복합재를 소정의 크기로 절단하는 절단 단계를 포함할 수 있다.
일 예시에서, 상기 가연 단계는 복수의 가연기를 사용하여 수행되며, 상대적으로 곡률이 큰 부분과 곡률이 작은 부분을 구비하는 곡률 성형된 창호 제품에서, 곡률이 큰 부분에 포함되는 연속 섬유의 꼬임수가 곡률이 작은 부분에 포함되는 연속 섬유의 꼬임수 보다 크도록, 각각의 가연기는 연속 섬유를 서로 상이한 꼬임수로 가연할 수 있다.
일 예시에서, 소정의 크기로 절단된 프로파일 복합재를 유도하고, 가압하여 곡률 성형하는 곡률 성형 단계를 추가로 포함할 수 있다.
일 예시에서, 상기 물품은 창호 제품 또는 자동차용 부품일 수 있다.
본 출원의 또 다른 측면은 연속 섬유가 보강된 열가소성 수지 복합재를 포함하며, 상대적으로 곡률 값이 큰 부분과 곡률 값이 작은 부분을 구비하는 곡률 성형된 물품으로서, 곡률 값이 큰 부분에 포함되는 연속 섬유의 꼬임수가 곡률 값이 작은 부분에 포함되는 연속 섬유의 꼬임수 보다 큰 물품에 관한 것이다.
일 예시에서, 상기 물품은 소정의 방향으로 곡률 값의 구배를 구비하며, 상대적으로 곡률 값이 큰 부분으로부터 곡률 값이 작은 부분으로 연속 섬유의 꼬임수가 감소할 수 있다.
일 예시에서, 상기 물품은 창호 제품 또는 자동차용 부품일 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 인발공정에서 곡률에 따른 가연도를 조정함으로써, 후성형을 통해 곡률에 제한없이 성형할 수 있는 제조 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 가연에 따른 섬유 다발의 나선형 배치에 의해 곡률성형에서 내/외각에 작용하는 압축/인장력에도 단사가 나지 않는 물성을 유지할 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 인발 프로파일의 디자인 자유도를 향상시켜, 제품 적용 범위를 크게 확대할 수 있는 제조 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 종래의 인발 공정을 나타내는 모식도이다.
도 2는 종래의 인발 공정을 통하여 제조된 프로파일 복합재의 모식도이다.
도 3은 본 출원의 일 실시예에 따른 곡률 성형 물품용 연속 섬유 강화 열가소성 수지 기반의 프로파일 복합재의 제조 장치를 나타내는 모식도이다.
도 4는 본 출원의 일 실시예에 따른 곡률 성형 물품용 연속 섬유 강화 열가소성 수지 기반의 프로파일 복합재의 제조 장치를 이용하여 제조된 프로파일 복합재의 모식도이다.
도 5는 본 출원의 일 실시예에 따른 곡률 성형 물품용 연속 섬유 강화 열가소성 수지 기반의 프로파일 복합재의 제조 장치를 나타내는 모식도이다.
도 6은 본 출원의 일 실시예에 따른 곡률 성형 물품용 연속 섬유 강화 열가소성 수지 기반의 프로파일 복합재의 제조 장치를 이용하여 제조된 프로파일 복합재를 곡률성형한 물품을 나타내는 모식도이다.
도 7은 본 출원의 일 실시예에 따른 곡률 성형 물품용 연속 섬유 강화 열가소성 수지 기반의 프로파일 복합재의 제조 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 구성요소 등이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 구성요소 등이 존재하지 않거나 부가될 수 없음을 의미하는 것은 아니다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 출원의 곡률 성형 물품용 연속 섬유 강화 열가소성 수지 기반의 프로파일 복합재의 제조 장치 및 곡률 성형 물품용 연속 섬유 강화 열가소성 수지 기반의 프로파일 복합재의 제조 방법을 상세히 설명한다. 다만, 첨부된 도면은 예시적인 것으로, 본 출원의 곡률 성형 물품용 연속 섬유 강화 열가소성 수지 기반의 프로파일 복합재의 제조 장치 및 곡률 성형 물품용 연속 섬유 강화 열가소성 수지 기반의 프로파일 복합재의 제조 방법의 범위가 첨부된 도면에 의해 제한되는 것은 아니다.
먼저, 곡률 성형 물품용 연속 섬유 강화 열가소성 수지 기반의 프로파일 복합재의 제조 장치를 설명한다.
도 1은 종래의 인발 공정을 나타내는 모식도이다. 도 2는 종래의 인발 공정을 통하여 제조된 프로파일 복합재의 모식도이다.
도 1 내지 2에 도시한 바와 같이, 종래에는 연속섬유 강화 열가소성 수지 기반의 복합재와 관련하여, 연속 섬유가 포함된 열가소성 수지 복합재(11)가 가이딩 장치(13)를 통과한 후 성형 금형(15)을 통과하여, 인취 장치(17)에 의해서 인발되어, 프로파일 복합재(19)를 형성한다. 여기서, 도 1에 도시한 바와 같이, 물품에 따라, 물품 각각의 곡률 반경에 맞춰 금형 및 설비 라인을 곡선 형태로 배치하여야 한다. 이는 물품에 따라 새로운 방식으로 일련의 장치를 배치하여야 하기 때문에, 공정이 매우 복잡하고, 비용 투자가 상당히 컸다. 제조된 프로파일 복합재(19)는 일방향으로 연속된 섬유를 포함한다. 따라서, 곡률 성형시 내/외각에 작용하는 압축/인장력에 의해 단사가 발생할 수 있다.
이에, 본 출원인은 꼬임수 구배를 갖도록 가연한 연속 섬유를 사용하여, 곡률 성형시 보다 더 구부러져야 하는 부분은 인장력을 받게 되기 때문에, 꼬임수를 보다 많이 부여하고, 보다 덜 구부러져야 하는 부분은 압축력을 받게 되기 때문에, 꼬임수를 보다 적게 부여하여, 인발 프로파일의 디자인 자유도를 제공할 수 있다.
도 3은 본 출원의 일 실시예에 따른 연속 섬유 강화 열가소성 수지 기반의 물품의 제조 장치를 나타내는 모식도이다.
본 명세서에서 사용된 용어 "물품"은 창호 제품 및 자동차용 부품을 모두 포함하는 용어로서, 연속섬유 강화 열가소성 수지 기반의 복합재가 적용될 수 있는 모든 대상을 포함할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어 "창호 제품"은 창호로 사용될 수 있는 하나의 부품이나 전체 제품 모두를 포함하며, 본 출원에서는 언급하지 않은 구성요소라도 일반적으로 창호에 사용될 수 있는 구성요소는 본 명세서에서 언급하지 않았어도 추가될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어 "자동차용 부품"은 창호로 사용될 수 있는 하나의 부품이나 전체 제품 모두를 포함하며, 본 출원에서는 언급하지 않은 구성요소라도 일반적으로 자동차에 사용될 수 있는 구성요소는 본 명세서에서 언급하지 않았어도 추가될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어 "연속 섬유가 포함된 열가소성 수지 복합재"는 연속 섬유가 일정량 함유된 열가소성 수지를 포함하는 복합 물질을 의미한다.
도 3에 미도시하였지만, 상기 제조 장치는 연속 섬유(21)가 위치된 복수의 보빈을 구비한 크릴(creel)를 포함한다.
연속 섬유는 유리섬유, 탄소섬유 및 아라미드섬유로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 유리 섬유의 경우 일반적으로 2400 내지 4400 tex로 이루어진 섬유를 사용하며, 섬유의 직경은 15 내지 20um의 범위이며, 실란계 사이징 처리된 것을 사용할 수 있다. 즉, 본 출원의 경우 포함되는 섬유는 길이방향으로 길게 끊어지지 않는 형태의 연속 섬유이다.
보빈에는 연속 섬유가 권취되어 있는 틀이며, 크릴은 보빈을 장착된 장치로서, 크릴로부터 연속 섬유가 풀려서 후술하는 가연 장치로 연속 섬유가 공급된다.
상기 제조 장치는 또한 크릴로부터 연속 섬유를 유도하고 가연하는 가연 장치(22)를 포함한다.
가연 장치는 사용자의 의도에 따라 필요한 정도로 공급된 섬유를 트위스트하여 균일하게 꼬임수를 부여할 수 있는 장치를 의미한다. 상기 가연 장치는 전술한 역할을 할 수 있는 것이라면 본 기술분야에 적용가능한 어떠한 장치라도 적용할 수 있다.
상기 가연 장치는 복수의 구획으로 구분될 수 있다. 각 구획은 하나 또는 그 이상의 가연기를 구비할 수 있다. 여기서, 각각의 가연기는 동일한 구성을 포함할 수 도 있으며, 상이한 구성을 포함할 수 도 있다.
상기 각각의 가연기는 연속 섬유를 서로 상이한 꼬임수로 가연한다. 예를 들어, 상대적으로 곡률 값이 큰 부분과 곡률 값이 작은 부분을 구비하는 곡률 성형된 물품에서, 곡률 값이 큰 부분에 포함되는 연속 섬유의 꼬임수가 곡률이 작은 부분에 포함되는 연속 섬유의 꼬임수 보다 크도록, 상기 각각의 가연기는 연속 섬유를 서로 상이한 꼬임수로 가연할 수 있다.
이를 통하여, 더 많이 구부러지는 부분은 가연도를 높게 제어하고, 덜 구부러지는 부분은 가연도를 낮게 제어함으로써, 가연에 따른 섬유 다발의 나선형 배치에 의해 곡률성형에서 내/외각에 작용하는 압축/인장력에도 단사가 나지 않는 물성을 유지할 수 있다. 더불어, 인발 프로파일의 디자인 자유도를 향상시켜, 제품 적용 범위를 크게 확대할 수 있다.
상기 제조 장치는 가연된 연속 섬유를 유도하고, 열가소성 수지를 공급하며, 가열 및 가압하여, 프로파일 복합재를 형성하는 압출 성형 장치 (25)을 포함한다.
압출 성형 장치로, 연속 섬유가 유도되고, 열가소성 수지가 공급되어, 연속 섬유와 열가소성 수지를 포함하는 프로파일 복합재가 형성될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어 "프로파일 복합재"는 연속 섬유가 포함된 열가소성 수지 복합재가 가열 및 가압되어 형성된 복합재를 의미한다.
성형 금형 내에서 일정한 온도 및 압력을 인가하여, 인입된 연속 섬유가 포함된 열가소성 수지 복합재를 가열 및 가압하여, 프로파일 복합재를 형성할 수 있다. 온도 및 압력의 범위는 각각 특별히 한정되는 것은 아니며, 본 출원이 속한 기술분야에서 적용될 수 있는 조건이라면, 본 출원에 적용이 가능하다.
다만, 가열 온도 범위는 170 내지 280 ℃일 수 있다. 또한, 가압 압력 범위는 특별히 한정하지 않는다.
상기 제조 장치는 또한 프로파일 복합재(29)를 인취하는 인취 장치(27)를 포함한다.
인취 장치는 프로파일 복합재를 인발하는 장치이며, 특별히 한정되는 것은 아니며, 본 출원이 속한 기술분야에서 적용될 수 있는 장치라면, 본 출원에 적용이 가능하다.
또한, 상기 제조 장치는 프로파일 복합재를 소정의 크기로 절단하는 절단 장치(미도시)를 포함할 수 있다.
절단 장치는 연속 섬유가 포함된 열가소성 수지 복합재로 제조된 프로파일 복합재를 절단할 수 있는 장치로서, 특별히 한정되는 것은 아니며, 본 출원이 속한 기술분야에서 적용될 수 있는 장치라면, 본 출원에 적용이 가능하다.
도 4는 본 출원의 일 실시예에 따른 곡률 성형 물품용 연속 섬유 강화 열가소성 수지 기반의 프로파일 복합재의 제조 장치를 이용하여 제조된 프로파일 복합재의 모식도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 복수의 섬유다발이 각각 가연되어 꼬임을 갖게 된다. 여기서, 꼬임수는 각각 동일할 수 도 있으나, 상이할 수 도 있다.
또한, 도 5는 본 출원의 일 실시예에 따른 곡률 성형 물품용 연속 섬유 강화 열가소성 수지 기반의 프로파일 복합재의 제조 장치를 나타내는 모식도이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 상기 제조 장치는 소정의 크기로 절단된 프로파일 복합재(29)를 유도하고, 가압하여 곡률 성형하는 곡률 성형 장치(31)를 추가로 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이 프로파일 복합재가 곡률 성형 장치에 인입되고, 곡률 성형 장치에서 상기 프로파일 복합재를 가열 및/또는 가압하여, 곡률 성형할 수 있다.
곡률 성형 장치는 하나의 금형으로서, 본 출원이 속한 기술분야에서 적용될 수 있는 장치라면 어떠한 장치라도 적용될 수 있다.
예를 들어, 가열시 온도 범위는 170 내지 280℃일 수 있으며, 가압시 압력 범위는 0.5 내지 20 bar일 수 있다. 다만, 곡률 성형에 대한 가열, 가압의 조건은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 출원의 의도에 따라 다양하게 제어가능하다.
도 6은 본 출원의 일 실시예에 따른 곡률 성형 물품용 연속 섬유 강화 열가소성 수지 기반의 프로파일 복합재의 제조 장치를 이용하여 제조된 프로파일 복합재를 곡률성형한 물품을 나타내는 모식도이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 본 출원은 연속 섬유가 보강된 열가소성 수지 복합재를 포함하며, 상대적으로 곡률 값이 큰 부분과 곡률 값이 작은 부분을 구비하는 곡률 성형된 물품으로서, 곡률 값이 큰 부분에 포함되는 연속 섬유의 꼬임수가 곡률 값이 작은 부분에 포함되는 연속 섬유의 꼬임수 보다 큰 물품(33)일 수 있다.
또한, 상기 물품은 소정의 방향으로 곡률 값의 구배를 구비한다. 도 6에 도시한 바와 같이, 외측의 곡률 값이 크고, 내측의 곡률 값이 작다. 상대적으로 곡률 값이 큰 부분으로부터 곡률 값이 작은 부분으로 연속 섬유의 꼬임수가 감소할 수 있다.
여기서, 물품은 창호 제품 또는 자동차용 부품일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 곡률 성형이 요구되는 어떠한 물품에도 본 출원의 프로파일 복합재를 적용할 수 있다.
이하, 곡률 성형 물품용 연속 섬유 강화 열가소성 수지 기반의 프로파일 복합재의 제조 방법을 설명한다.
도 7은 본 출원의 일 실시예에 따른 곡률 성형 물품용 연속 섬유 강화 열가소성 수지 기반의 프로파일 복합재의 제조 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 7에 도시한 바와 같이, 제조 방법은 복수의 보빈을 구비한 크릴(creel)에 위치된 연속 섬유를 준비하는 단계(S10); 크릴로부터 연속 섬유를 유도하고 가연하는 가연 단계(S20); 가연된 연속 섬유를 유도하고, 열가소성 수지를 공급하며, 가열 및 가압하여, 프로파일 복합재를 형성하는 압출 성형 단계(S30); 프로파일 복합재를 인취하는 인취 단계(S40); 및 인취된 프로파일 복합재를 소정의 크기로 절단하는 절단 단계(S50)를 포함할 수 있다.
각 단계별로 본 출원의 제조 방법을 보다 상세히 설명한다.
전술한 제조 장치에서 적용된 설명은 제조 방법에서도 적용될 수 있다.
먼저, 복수의 보빈을 구비한 크릴에 위치된 연속 섬유를 준비한다(S10).
그리고, 크릴로부터 연속 섬유를 유도하고 가연한다(S20).
가연 단계를 통하여, 연속 섬유에 꼬임을 부여할 수 있다. 특히, 복수의 가연기를 이용하여, 연속 섬유의 꼬임수를 상이하도록 연속 섬유에 꼬임을 부여할 수 있다.
곡률 값이 큰 부분은 인장력을 받게 되기 때문에, 꼬임수를 보다 많이 주어 꼬임의 나선 길이를 확보할 수 있다. 반면에 곡률 값이 작은 부분은 압축력을 받게 되므로, 성형단계에서 상대적으로 꼬임수를 적게 줄 수도 있다.
종래에는 인장력 또는 압축력에 의하여 강화 섬유가 단사되기 용이하였으나, 본 출원에서 제어하는 방식으로 꼬임수의 차별성을 부여하는 경우에는 이러한 단사를 방지할 수 있다.
다만, 꼬임수가 특정 수 이상으로 많아지면 섬유배향 방향(MD, 라인진행방향)과 수직화되어 부러질 수 있다. 반면에, 꼬임수가 없으면 2차 성형시 부분 인장이나 압축력에 대한 유연성이 부족하여 이 역시 섬유 부러짐을 초래하게 된다.
그리고, 가연된 연속 섬유를 유도하고, 열가소성 수지를 공급하며, 가열 및 가압하여, 프로파일 복합재를 형성하는 압출 성형한다(S30).
이를 통하여, 연속 섬유가 보강된 열가소성 수지 기반의 프로파일 복합재를 제공할 수 있다.
그리고, 형성된 프로파일 복합재를 인취한다(S40).
전술한 바와 같이 소정의 속도로 프로파일 복합재를 인취할 수 있다. 인취 속도는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 0.1 내지 2.0 m/분으로 제어할 수 있다.
그리고, 인취된 프로파일 복합재를 소정의 크기로 절단한다(S50).
전술한 바와 같이, 일정 크기(길이)를 갖도록 절단하여, 창호 제품 또는 자동차용 부품을 제조할 수 있다.
상기에서는 본 출원의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 출원을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
11: 연속 섬유
13: 가이딩 장치
15: 성형 금형
17: 인취 장치
19: 프로파일 복합재
21: 연속 섬유
22: 가연 장치
25: 압출 성형 장치
27: 인취 장치
29: 프로파일 복합재
31: 곡률 성형 장치

Claims (12)

  1. 곡률 성형 물품용 연속 섬유 강화 열가소성 수지 기반의 프로파일 복합재의 제조 장치에 있어서,
    연속 섬유가 위치된 복수의 보빈을 구비한 크릴(creel);
    크릴로부터 연속 섬유를 유도하고 가연하는 가연 장치;
    가연된 연속 섬유를 유도하고, 열가소성 수지를 공급하며, 가열 및 가압하여, 프로파일 복합재를 형성하는 압출 성형 장치;
    프로파일 복합재를 인취하는 인취 장치; 및
    인취된 프로파일 복합재를 소정의 크기로 절단하는 절단 장치를 포함하는 제조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가연 장치는 복수의 구획으로 구분되며, 각 구획은 가연기를 구비하며, 각각의 가연기가 연속 섬유를 가연하는 제조 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 각각의 가연기는 연속 섬유를 서로 상이한 꼬임수로 가연하는 제조 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상대적으로 곡률 값이 큰 부분과 곡률 값이 작은 부분을 구비하는 곡률 성형된 물품에서, 곡률 값이 큰 부분에 포함되는 연속 섬유의 꼬임수가 곡률 값이 작은 부분에 포함되는 연속 섬유의 꼬임수 보다 크도록,
    상기 각각의 가연기는 연속 섬유를 서로 상이한 꼬임수로 가연하는 제조 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    소정의 크기로 절단된 프로파일 복합재를 유도하고, 가압하여 곡률 성형하는 곡률 성형 장치를 추가로 포함하는 제조 장치.
  6. 곡률 성형 물품용 연속 섬유 강화 열가소성 수지 기반의 프로파일 복합재의 제조 방법에 있어서,
    복수의 보빈을 구비한 크릴(creel)에 위치된 연속 섬유를 준비하는 단계;
    크릴로부터 연속 섬유를 유도하고 가연하는 가연 단계;
    가연된 연속 섬유를 유도하고, 열가소성 수지를 공급하며, 가열 및 가압하여, 프로파일 복합재를 형성하는 압출 성형 단계;
    프로파일 복합재를 인취하는 인취 단계; 및
    인취된 프로파일 복합재를 소정의 크기로 절단하는 절단 단계를 포함하는 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 가연 단계는 복수의 가연기를 사용하여 수행되며,
    상대적으로 곡률 값이 큰 부분과 곡률 값이 작은 부분을 구비하는 곡률 성형된 물품에서, 곡률 값이 큰 부분에 포함되는 연속 섬유의 꼬임수가 곡률 값이 작은 부분에 포함되는 연속 섬유의 꼬임수 보다 크도록,
    각각의 가연기는 연속 섬유를 서로 상이한 꼬임수로 가연하는 제조 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    소정의 크기로 절단된 프로파일 복합재를 유도하고, 가압하여 곡률 성형하는 곡률 성형 단계를 추가로 포함하는 제조 방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 물품은 창호 제품 또는 자동차용 부품인 제조 방법.
  10. 연속 섬유가 보강된 열가소성 수지 복합재를 포함하며, 상대적으로 곡률 값이 큰 부분과 곡률 값이 작은 부분을 구비하는 곡률 성형된 물품으로서,
    곡률 값이 큰 부분에 포함되는 연속 섬유의 꼬임수가 곡률 값이 작은 부분에 포함되는 연속 섬유의 꼬임수 보다 큰 물품.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 물품은 소정의 방향으로 곡률 값의 구배를 구비하며,
    상대적으로 곡률 값이 큰 부분으로부터 곡률 값이 작은 부분으로 연속 섬유의 꼬임수가 감소하는 물품.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 물품은 창호 제품 또는 자동차용 부품인 물품.
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