KR20230091638A - Impregnation apparatus and impregnation method - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예들은 함침 장치 및 함침 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따르는 함침 방법은, 함침 금형 내부로 섬유 및 수지를 공급하여 함침하는 함침 방법으로서, 함침 금형의 유로부 입구 중 상부 또는 하부에서 수지를 토출시키고, 수지의 토출 구간에 손상방지유로를 구비하며, 수지의 토출 압력에 의해 섬유와 유로부 내부 벽면 간의 접촉을 방지한다. Embodiments of the present invention relate to an impregnation device and an impregnation method, and the impregnation method according to an embodiment of the present invention is an impregnation method for supplying fibers and resin into an impregnation mold for impregnation, Resin is discharged from the upper or lower portion, a damage prevention passage is provided in the resin discharge section, and contact between fibers and the inner wall of the flow passage is prevented by the discharge pressure of the resin.
Description
본 발명의 실시예들은 함침 장치 및 함침 방법에 관한 것이다. Embodiments of the present invention relate to an impregnation apparatus and an impregnation method.
연속섬유 강화 복합재는 자동차, 항공, 전자, 건설, 스포츠 레저 및 국방 산업 등과 관련하여 산업재료로서 최근 각광을 받고 있으며, 성형 공정에서 그 조성을 비교적 자유롭게 변화시킬 수 있는 장점이 있다.Continuous fiber-reinforced composites have recently been in the limelight as industrial materials in relation to automobiles, aviation, electronics, construction, sports leisure and defense industries, and have the advantage of being able to change their composition relatively freely in the molding process.
연속섬유 강화 열가소성 복합재는 연속적으로 공급되는 섬유에 열가소성 수지(resin)를 함침하고, 경화 또는 응고 과정을 거쳐 연속적으로 생산되고 있다. Continuous fiber-reinforced thermoplastic composites are continuously produced by impregnating continuously supplied fibers with a thermoplastic resin and undergoing a curing or solidification process.
특히, 섬유 보강 일방향 프리프레그(Pre-Preg)는 열가소성 수지에 섬유를 일 방향으로 함침시켜 연속적으로 제조된다. 그리고 이렇게 제조되는 섬유 보강 일방향 프리프레그를 UD 시트(Unidirectional Sheet)라 한다. In particular, a fiber-reinforced unidirectional prepreg (Pre-Preg) is continuously produced by impregnating fibers in a thermoplastic resin in one direction. In addition, the fiber-reinforced unidirectional prepreg manufactured in this way is referred to as a UD sheet (Unidirectional Sheet).
UD 시트는 기계적 물성이 우수하여 사출 성형품의 물성이 낮은 부분에 보강재로 주로 이용되고 있다. UD sheet has excellent mechanical properties and is mainly used as a reinforcing material for parts with low physical properties of injection molded products.
종래의 UD 시트 제조장치는 섬유를 공급하는 보빈(Bobbin)을 갖는 섬유공급부, 섬유를 펼치는 스프레더, 수지를 공급하는 압출기, 섬유에 수지를 함침하는 함침 금형을 포함하였다. 그런데 종래의 UD 시트 제조장치에 따르면, UD 시트의 제조 라인을 고속화 설계하기에는 어려움이 있었다. A conventional UD sheet manufacturing apparatus includes a fiber supply unit having a bobbin for supplying fibers, a spreader for spreading fibers, an extruder for supplying resin, and an impregnation mold for impregnating fibers with resin. However, according to the conventional UD sheet manufacturing apparatus, it was difficult to design a high-speed UD sheet manufacturing line.
따라서, 단일의 UD 시트 제조 라인에서 두 종류의 섬유로 이루어진 UD 시트의 동시 제조가 가능할 수 있으며, 또는 한 종류의 섬유가 적용될 경우 UD 시트의 생산성을 두 배로 상승시킬 수 있는 UD 시트 제조 장치의 고속화 설계가 요청된다. 그리고 이를 위해서는 고속에서 섬유의 손상을 방지하고, 이를 위한 함침 유로 구간의 최적화 설계 및 개선방안이 요청된다. Therefore, it is possible to simultaneously manufacture UD sheets made of two types of fibers in a single UD sheet manufacturing line, or when one type of fiber is applied, the productivity of the UD sheet can be doubled High speed of the UD sheet manufacturing apparatus design is requested. And to this end, it is required to prevent fiber damage at high speed, and to design and improve the optimization of the impregnation passage section for this purpose.
본 발명과 관련된 선행문헌으로는 대한민국 공개특허공보 제10-2016-0054661호(2016.05.17. 공개)가 있으며, 상기 선행문헌에는 일방향 연속섬유강화 열가소성 복합재 제조장치 및 방법이 개시되어 있다. 다만 선행문헌에 개시된 일방향 연속섬유강화 열가소성 복합재 제조장치 및 방법에는 UD 시트의 생산성을 향상시키고, 동일한 공간에서 생산 효율을 적어도 2배 이상 향상시킬 수 있는 고속 함침 내용에 관하여 전혀 제시하고 있지 않다. Prior literature related to the present invention includes Republic of Korea Patent Publication No. 10-2016-0054661 (published on May 17, 2016), and in the prior literature, an apparatus and method for manufacturing a unidirectional continuous fiber-reinforced thermoplastic composite are disclosed. However, the unidirectional continuous fiber-reinforced thermoplastic composite manufacturing apparatus and method disclosed in the prior literature do not suggest anything about high-speed impregnation that can improve the productivity of the UD sheet and improve the production efficiency by at least two times in the same space.
본 발명의 목적은 단일의 제조 라인을 통해 섬유 보강 일방향 프리프레그, 즉 UD 시트의 생산성을 대폭 향상시킬 수 있는 함침 장치 및 함침 방법을 제공함에 있다. An object of the present invention is to provide an impregnation device and an impregnation method capable of significantly improving the productivity of a fiber-reinforced unidirectional prepreg, that is, a UD sheet, through a single manufacturing line.
본 발명의 다른 목적은 단일의 제조 라인을 통해 이종의 섬유로 이루어진 섬유 보강 일방향 프리프레그, 즉 UD 시트를 동시에 제조할 수 있는 함침 장치 및 함침 방법을 제공함에 있다. Another object of the present invention is to provide an impregnation device and an impregnation method capable of simultaneously manufacturing a fiber-reinforced unidirectional prepreg made of heterogeneous fibers, that is, a UD sheet through a single manufacturing line.
본 발명의 또 다른 목적은, 단일의 제조 라인을 통해 UD 시트의 생산성을 2배 이상 향상시키거나, 이종의 섬유로 이루어진 UD 시트를 동시에 제조할 수 있는 함침 장치 및 함침 방법을 제공함에 있다. Another object of the present invention is to provide an impregnation device and an impregnation method that can improve the productivity of UD sheets by more than two times or simultaneously manufacture UD sheets made of heterogeneous fibers through a single production line.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects and advantages of the present invention not mentioned above can be understood by the following description and will be more clearly understood by the examples of the present invention. It will also be readily apparent that the objects and advantages of the present invention may be realized by means of the instrumentalities and combinations indicated in the claims.
본 발명의 일 실시예에 따르는 함침 방법은 함침 금형 내부로 섬유 및 수지를 공급하여 함침하는 함침 방법으로서, 상기 함침 금형의 유로부 입구 중 상부 또는 하부에서 수지를 토출시키며, 상기 수지의 토출 구간에 손상방지유로를 구비하여, 상기 수지의 토출 압력에 의해 상기 섬유와 상기 유로부 내부 벽면 간의 접촉을 방지할 수 있다. An impregnation method according to an embodiment of the present invention is an impregnation method in which fibers and resin are supplied into an impregnation mold to be impregnated, and resin is discharged from the upper or lower portion of the inlet of the flow path of the impregnation mold, and the resin is discharged in the discharge section. It is possible to prevent contact between the fiber and the inner wall of the flow passage by the discharge pressure of the resin by providing a damage prevention passage.
본 발명의 일 실시예에 따르는 함침 방법에서, 상기 손상방지유로는, 상기 수지의 토출 방향에 근접한 벽면에 돌출되는 미세돌기부를 구비할 수 있다. In the impregnation method according to an embodiment of the present invention, the damage prevention passage may include fine protrusions protruding from a wall surface close to the discharge direction of the resin.
본 발명의 일 실시예에 따르는 함침 방법에서, 상기 미세돌기부는 복수 개가 구비되며, 상기 복수 개의 미세돌기부는 서로 설정간격을 두고 돌출될 수 있다.In the impregnation method according to an embodiment of the present invention, a plurality of the fine projections may be provided, and the plurality of fine projections may protrude from each other at set intervals.
본 발명의 일 실시예에 따르는 함침 방법에서, 상기 미세돌기부가 구비되는 벽면에 마주하는 반대측 벽면(즉, 수지의 토출 위치로부터 먼 거리에 위치한 벽면)에는, 평평한 면이 형성될 수 있다. In the impregnation method according to an embodiment of the present invention, a flat surface may be formed on a wall surface opposite to the wall surface on which the micro-protrusions are provided (ie, a wall surface located far from the resin ejection position).
또한, 상기 미세돌기부가 구비되는 벽면에 마주하는 반대측 벽면(즉, 수지의 토출 위치로부터 먼 거리에 위치한 벽면)에는, 상기 복수의 미세돌기부 사이로 상향 돌출되며 상기 복수의 미세돌기부 각각의 곡률반경보다 큰 곡률반경을 갖는 웨이브돌출부가 구비될 수 있다. In addition, on the wall surface opposite to the wall surface on which the fine projections are provided (that is, the wall surface located at a distance from the resin dispensing position), it protrudes upward between the plurality of fine projections and has a radius of curvature greater than the radius of curvature of each of the plurality of fine projections. A wave protrusion having a radius of curvature may be provided.
웨이브돌출부는 복수의 미세돌기부 사이에서 복수의 미세돌기부와 반대 방향으로 돌출되어, 고속 함침 시 복수의 미세돌기부에 의해 일면이 접촉 지지된 섬유의 타면을 웨이브돌출부의 돌출 부위 선단이 접촉 지지할 수 있다. 이와 같이, 섬유는 복수의 미세돌기부와 웨이브돌출부 사이에서 최소한의 접촉 면적을 가지면서 이동할 수 있어 섬유의 마찰로 인한 손상을 방지할 수 있다. The wave protrusion protrudes between the plurality of micro protrusions in the opposite direction to the plurality of micro protrusions, and the tip of the protruding part of the wave protrusion can contact and support the other surface of the fiber whose one surface is contacted and supported by the plurality of micro protrusions during high-speed impregnation. . In this way, the fibers can move while having a minimum contact area between the plurality of fine protrusions and the wave protrusions, so that damage due to friction of the fibers can be prevented.
예를 들어, 고속 함침 시 섬유는 좁은 유로부를 통과하면서 섬유의 상하 유동이 발생될 수 있는데, 이 경우 평평한 면을 형성하는 것보다 복수의 미세돌기부 사이에 볼록하게 돌출된 웨이브돌출부를 구비함으로써 섬유가 유로부 내의 벽면에 접촉 또는 마찰되는 것을 방지하고 섬유의 손상을 방지할 수 있다. For example, during high-speed impregnation, fibers may flow up and down while passing through a narrow channel. It is possible to prevent contact or friction with a wall surface within the flow path part and to prevent damage to fibers.
예를 들어, 미세돌기부의 곡률반경은 1~10mm 범위 내에서 정해질 수 있다. 바람직하게는, 미세돌기부의 곡률반경은 2~8mm 범위 내에서 정해질 수 있다. For example, the radius of curvature of the fine protrusions may be determined within a range of 1 to 10 mm. Preferably, the radius of curvature of the fine protrusions may be determined within a range of 2 to 8 mm.
또한, 손상방지유로는 함침 금형의 유로부 길이 내에서 후단의 웨이브형 메인유로의 길이에 비해 10~40% 길이로 유로부의 전단에 위치할 수 있다. In addition, the damage prevention passage may be located at the front end of the passage part with a length of 10 to 40% compared to the length of the wave-shaped main passage at the rear end within the length of the passage part of the impregnation mold.
본 발명의 일 실시예에 따르는 함침 방법에서, 상기 함침 금형은, 코트 행거 다이(Coat-Hanger Type die)일 수 있다. In the impregnation method according to an embodiment of the present invention, the impregnation mold may be a coat-hanger type die.
본 발명의 일 실시예에 따르는 함침 장치는, 섬유 및 수지를 공급받으며, 섬유에 수지를 함침하는 함침 금형; 및 함침 금형에 수지를 공급하는 압출기;를 포함하고, 상기 압출기는, 상기 함침 금형의 유로부 입구 중 상부 또는 하부에서 수지를 토출시키는 수지토출부;를 포함하고, 상기 함침 금형의 유로부 중에서, 상기 수지토출부에 대응하는 위치에는, 수지의 토출 압력에 의해 상기 섬유와 상기 유로부 내부 벽면 간의 접촉을 방지하는 손상방지유로가 구비될 수 있다. Impregnation device according to an embodiment of the present invention, receiving the fiber and the resin, the impregnation mold for impregnating the resin into the fiber; And an extruder for supplying resin to the impregnation mold; including, wherein the extruder includes a resin discharge unit for discharging resin from an upper part or a lower part of the inlet of the flow path part of the impregnation mold; including, among the flow path parts of the impregnation mold, At a position corresponding to the resin discharge unit, a damage prevention passage may be provided to prevent contact between the fiber and an inner wall of the flow passage unit by a resin discharge pressure.
본 발명의 일 실시예에 따르는 함침 장치에서, 상기 손상방지유로는, 상기 수지의 토출 방향에 근접한 벽면에 돌출되는 미세돌기부를 구비할 수 있다. In the impregnation device according to an embodiment of the present invention, the damage prevention passage may include fine protrusions protruding from a wall surface close to a direction in which the resin is discharged.
본 발명의 일 실시예에 따르는 함침 장치에서, 상기 미세돌기부는 복수 개가 구비되며, 상기 복수 개의 미세돌기부는 서로 간격을 두고 돌출될 수 있다.In the impregnation device according to an embodiment of the present invention, a plurality of the fine projections are provided, and the plurality of fine projections may protrude at intervals from each other.
본 발명의 일 실시예에 따르는 함침 장치에서, 상기 미세돌기부가 구비되는 벽면에 마주하는 반대측 벽면(즉, 수지의 토출 위치로부터 먼 거리에 위치한 벽면)에는, 평평한 면이 형성될 수 있다. In the impregnation device according to an embodiment of the present invention, a flat surface may be formed on a wall surface opposite to the wall surface on which the micro-protrusions are provided (ie, a wall surface located far from the resin ejection position).
또는 상기 미세돌기부가 구비되는 벽면에 마주하는 반대측 벽면(즉, 수지의 토출 위치로부터 먼 거리에 위치한 벽면)에는, 상기 복수의 미세돌기부 사이로 상향 돌출되며 상기 복수의 미세돌기부 각각의 곡률반경보다 큰 곡률반경을 갖는 웨이브돌출부가 구비될 수 있다. Alternatively, on a wall surface opposite to the wall surface on which the fine projections are provided (that is, a wall surface located at a distance from the resin ejection position), the curvature protrudes upward between the plurality of fine projections and has a greater curvature than the radius of curvature of each of the plurality of fine projections. A wave protrusion having a radius may be provided.
예를 들어, 미세돌기부의 곡률반경은 1~10mm 범위 내에서 정해질 수 있다. 바람직하게는, 미세돌기부의 곡률반경은 2~8mm 범위 내에서 정해질 수 있다. For example, the radius of curvature of the fine protrusions may be determined within a range of 1 to 10 mm. Preferably, the radius of curvature of the fine protrusions may be determined within a range of 2 to 8 mm.
또한, 손상방지유로는 함침 금형의 유로부 길이 내에서 후단의 웨이브형 메인유로의 길이에 비해 10~40%의 길이로 웨이브형 메인유로의 전단에 위치할 수 있다.In addition, the damage prevention passage may be located at the front end of the wave-type main passage with a length of 10 to 40% compared to the length of the wave-type main passage at the rear end within the length of the passage part of the impregnation mold.
본 발명의 일 실시예에 따르는 함침 장치에서, 상기 함침 금형은, 코트 행거 다이(Coat-Hanger Type die)일 수 있다.In the impregnation device according to an embodiment of the present invention, the impregnation mold may be a coat-hanger type die.
본 발명의 일 실시예에 따르는 함침 장치에서, 제1 섬유에 수지를 함침하는 제1 함침 금형과, 제2 섬유에 수지를 함침하는 제2 함침 금형을 포함하는 이중 함침 금형부; 및 상기 제1, 2 함침 금형 각각에 개별적으로 연결되는 수지 공급라인을 구비하며, 상기 제1, 2 함침 금형에 수지를 공급하는 단일의 공유 압출기;를 포함한다. In the impregnation device according to an embodiment of the present invention, a double impregnation mold unit including a first impregnation mold for impregnating a first fiber with a resin and a second impregnation mold for impregnating a second fiber with a resin; and a single shared extruder having resin supply lines individually connected to the first and second impregnation molds and supplying resin to the first and second impregnation molds.
본 발명의 일 실시예에 따르는 함침 장치에서, 상기 제1 함침 금형과 상기 제2 함침 금형은 상하로 적층 배치되며, 서로 평행을 이루어 상기 공유 압출기로부터 수지를 공급받을 수 있다. In the impregnation device according to an embodiment of the present invention, the first impregnation mold and the second impregnation mold are stacked vertically and parallel to each other to receive resin from the shared extruder.
이때, 상기 제1 섬유 및 상기 제2 섬유는, 동일한 섬유 이거나 또는 서로 다른 종류의 섬유일 수 있다.In this case, the first fiber and the second fiber may be the same fiber or different types of fibers.
본 발명의 일 실시예에 따르는 함침 장치에서, 상기 공유 압출기는, 상기 제1 함침 금형으로 수지를 공급하는 제1 수지 공급라인; 상기 제2 함침 금형으로 수지를 공급하는 제2 수지 공급라인; 상기 제1 수지 공급라인의 말단에 연결되며, 상기 제1 함침 금형의 제1 유로부에 수지를 주입하도록 제1 수지토출부를 구비하는 제1 수지 공급노즐; 및 상기 제2 수지 공급라인의 말단에 연결되며, 상기 제2 함침 금형의 제2 유로부에 수지를 주입하도록 제2 수지토출부를 구비하는 제2 수지 공급노즐;을 포함한다. In the impregnation device according to an embodiment of the present invention, the shared extruder includes a first resin supply line for supplying a resin to the first impregnation mold; a second resin supply line supplying resin to the second impregnation mold; a first resin supply nozzle connected to an end of the first resin supply line and having a first resin discharge part to inject resin into the first passage part of the first impregnation mold; and a second resin supply nozzle connected to the end of the second resin supply line and having a second resin discharge unit to inject resin into the second flow path of the second impregnation mold.
본 발명의 일 실시예에 따르는 함침 장치에서, 상기 제1 수지토출부는, 상기 제1 유로부의 입구를 향해 위에서 아래로 수지를 토출하고, 상기 제2 수지토출부는, 상기 제2 유로부의 입구를 향해 아래에서 위로 수지를 토출할 수 있다. In the impregnation device according to an embodiment of the present invention, the first resin discharge unit discharges the resin from top to bottom toward the inlet of the first flow path, and the second resin discharge unit is directed toward the inlet of the second flow path. Resin can be discharged from bottom to top.
본 발명의 일 실시예에 따르는 함침 장치에서, 상기 제1 유로부는, 상기 제1 섬유에 수지를 함침하는 제1 웨이브형 메인유로; 및 상기 제1 웨이브형 메인유로의 전방에 위치하며, 상기 제1 섬유의 초기 투입 시 상기 제1 섬유의 미함침 부분의 손상을 방지하는 제1 손상방지유로;를 포함하고, 상기 제1 손상방지유로의 상단에는 서로 간격을 두고 하향 돌출되어 상기 제1 섬유의 상부와 접촉되는 복수의 제1 미세돌기부가 구비될 수 있다.In the impregnating device according to an embodiment of the present invention, the first flow path portion may include a first wave-shaped main flow path for impregnating the first fiber with a resin; and a first damage preventing passage positioned in front of the first wave-shaped main passage and preventing damage to the non-impregnated portion of the first fiber when the first fiber is initially introduced. A plurality of first micro-protrusions protruding downward at an interval from each other at an upper end of the flow path and contacting an upper portion of the first fiber may be provided.
본 발명의 일 실시예에 따르는 함침 장치에서, 상기 제1 손상방지유로의 하단에는, 평평한 면이 형성되거나, 또는 상기 복수의 제1 미세돌기부 사이로 상향 돌출되며, 상기 복수의 제1 미세돌기부 각각의 곡률반경보다 큰 곡률반경을 갖는 제1 웨이브돌출부가 구비될 수 있다. In the impregnation device according to an embodiment of the present invention, a flat surface is formed at the lower end of the first damage prevention passage, or protrudes upward between the plurality of first microprotrusions, and each of the plurality of first microprotrusions A first wave protrusion having a radius of curvature greater than the radius of curvature may be provided.
본 발명의 일 실시예에 따르는 함침 장치에서, 상기 제2 유로부는, 상기 제2 섬유에 수지를 함침하는 제2 웨이브형 메인유로; 및 상기 제2 웨이브형 메인유로의 전방에 위치하며, 상기 제2 섬유의 초기 투입 시 상기 제2 섬유의 미함침 부분의 손상을 방지하는 제2 손상방지유로;를 포함하고, 상기 제2 손상방지유로의 하단에는 서로 간격을 두고 상향 돌출되어 상기 제2 섬유의 하부와 접촉되는 복수의 제2 미세돌기부가 구비될 수 있다.In the impregnating device according to an embodiment of the present invention, the second flow path portion may include a second wave-shaped main flow path for impregnating the second fiber with a resin; and a second damage preventing passage positioned in front of the second wave-shaped main passage and preventing damage to the non-impregnated portion of the second fiber when the second fiber is initially introduced. A plurality of second fine protrusions protruding upward at a distance from each other and contacting the lower portion of the second fiber may be provided at a lower end of the passage.
본 발명의 일 실시예에 따르는 함침 장치에서, 상기 제2 손상방지유로의 상단에는, 평평한 면이 형성되거나, 또는 상기 복수의 제2 미세돌기부 사이로 상향 돌출되며, 상기 복수의 제2 미세돌기부 각각의 곡률반경보다 큰 곡률반경을 갖는 제1 웨이브돌출부가 구비될 수 있다. In the impregnation device according to an embodiment of the present invention, a flat surface is formed at the upper end of the second damage-preventing passage, or protrudes upward between the plurality of second fine projections, and each of the plurality of second fine projections A first wave protrusion having a radius of curvature greater than the radius of curvature may be provided.
본 발명의 일 실시예에 따르는 함침 장치에서, 상기 제1 함침 금형 및 상기 제2 함침 금형 각각은, 코트 행거 다이(Coat-Hanger Type die)일 수 있다. In the impregnation device according to an embodiment of the present invention, each of the first impregnation mold and the second impregnation mold may be a coat-hanger type die.
본 발명에 의하면 단일의 제조 라인을 통해 섬유 보강 일방향 프리프레그, 즉 UD 시트의 생산성을 대폭 향상시킬 수 있다. According to the present invention, productivity of a fiber-reinforced unidirectional prepreg, that is, a UD sheet, can be significantly improved through a single manufacturing line.
또한, 본 발명에 의하면 이종의 섬유로 이루어진 섬유 보강 일방향 프리프레그, 즉 UD 시트를 동시에 제조할 수 있다. In addition, according to the present invention, a fiber-reinforced unidirectional prepreg made of different types of fibers, that is, a UD sheet can be simultaneously manufactured.
구체적으로는, 본 발명에 의하면, 상하로 구분되어 서로 개별적인 유로를 갖는 복수의 함침 금형과 복수의 함침 금형에 수지를 공급하는 압출기를 사용한다. 이에 따라, 기존 대비 생산성이 2배 정도 향상될 수 있으며, 이종의 섬유로 이루어진 UD 시트를 동시에 제조할 수 있는 장점이 있다. Specifically, according to the present invention, a plurality of impregnation molds that are divided into upper and lower portions and each have individual passages and an extruder for supplying resin to the plurality of impregnation molds are used. Accordingly, productivity can be improved by about two times compared to the conventional one, and there is an advantage in that UD sheets made of heterogeneous fibers can be simultaneously manufactured.
특히, 압출기는 UD 시트 제조 라인 내에서 큰 사이즈를 갖는데, 단일의 압출기를 공유화 사용함으로써, 기존과 동일한 공간을 활용하여 UD 시트의 생산량을 2배 정도로 증가시킬 수 있어, 생산효율을 대폭 향상시킬 수 있다. In particular, the extruder has a large size in the UD sheet manufacturing line, and by using a single extruder in common, the production capacity of UD sheets can be increased by about two times using the same space as before, and the production efficiency can be greatly improved. there is.
또한, 본 발명에 의하면, 복수의 함침 금형이 상하로 배치되되, 서로 대칭되는 구조로 이루어져 있기에, 상하 구간에서 균등한 함침성이 발현될 수 있다. In addition, according to the present invention, since a plurality of impregnation molds are arranged vertically and have a structure symmetrical to each other, equal impregnation properties can be expressed in the upper and lower sections.
또한, 본 발명에 의하면, 복수의 함침 금형 각각의 유로 구조를 개선하여, 고속의 함침 공정에서 초기에 발생 가능한 미함침 섬유의 손상을 방지할 수 있다. 예를 들어, 복수의 함침 금형 각각의 유로 중에서 입구 측 직선구간에 미세 돌기를 형성함으로써, 유로 구조 설계를 통해 미함침 섬유의 손상을 미연에 방지할 수 있다. In addition, according to the present invention, it is possible to prevent damage to unimpregnated fibers that may occur initially in a high-speed impregnation process by improving the flow path structure of each of a plurality of impregnation molds. For example, it is possible to prevent damage to unimpregnated fibers in advance through designing the flow path structure by forming fine protrusions in the straight section at the inlet side among the passages of each of the plurality of impregnation molds.
또한, 본 발명에 의하면, 코트 행거 타입 수지 도포 방식을 채택하여 폭 방향 수지의 균일한 도포를 기대할 수 있다. In addition, according to the present invention, uniform application of the resin in the width direction can be expected by adopting a coat hanger type resin application method.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.In addition to the effects described above, specific effects of the present invention will be described together while explaining specific details for carrying out the present invention.
도 1는 본 발명의 실시예에 따른 이중 함침 금형 및 공유 압출기를 포함하는 함침 장치의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이중 함침 금형 및 공유 압출기를 포함하는 함침 장치의 제1 구현 예를 보여주는 개념도이다.
도 3는 본 발명의 실시예에 따른 이중 함침 금형 및 공유 압출기를 포함하는 함침 장치의 제2 구현 예를 보여주는 개념도이다.
도 4는 도 3에 도시된 함침 장치 중에서 제1 손상방지유로의 미세돌기부와 평평한 면을 보여주는 개념도이다.
도 5는 도 3에 도시된 함침 장치 중에서 제2 손상방지유로의 미세돌기부와 평평한 면을 보여주는 개념도이다.
도 6은 도 3에 도시된 함침 장치 중에서 제1, 2 손상방지유로의 미세돌기부와 평평한 면을 보여주는 개념도이다.
도 7은 도 3에 도시된 함침 장치 중에서 제1 손상방지유로의 미세돌기부와 웨이브돌출부를 보여주는 개념도이다.
도 8은 도 3에 도시된 함침 장치 중에서 제2 손상방지유로의 미세돌기부와 웨이브돌출부를 보여주는 개념도이다.
도 9는 도 3에 도시된 함침 장치 중에서 제1, 2 손상방지유로의 미세돌기부와 웨이브돌출부를 보여주는 개념도이다.
도 10a, 도 10b, 도 10c는 단일의 유로를 갖는 함침 금형에 상부 토출, 하부 토출, 상하부 토출 방식이 적용된 비교예들을 간략히 도시한 도면이다.
도 11은 코트 행거 다이 방식을 간략히 도시한 개념도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 함침 장치를 이용하는 연속섬유 강화 열가소성 복합재 제조장치의 개념도이다. 1 is a conceptual diagram of an impregnation apparatus including a double impregnation mold and a shared extruder according to an embodiment of the present invention.
2 is a conceptual diagram showing a first embodiment of an impregnation device including a double impregnation mold and a shared extruder according to an embodiment of the present invention.
3 is a conceptual diagram showing a second embodiment of an impregnation device including a double impregnation mold and a shared extruder according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a conceptual diagram showing fine protrusions and a flat surface of a first damage-preventing passage in the impregnation device shown in FIG. 3 .
FIG. 5 is a conceptual diagram showing fine protrusions and a flat surface of a second damage-preventing passage in the impregnation device shown in FIG. 3 .
6 is a conceptual diagram showing fine protrusions and flat surfaces of first and second damage prevention passages in the impregnation device shown in FIG. 3 .
FIG. 7 is a conceptual diagram showing fine protrusions and wave protrusions of the first damage-preventing passage in the impregnation device shown in FIG. 3 .
FIG. 8 is a conceptual diagram showing fine protrusions and wave protrusions of the second damage-preventing passage in the impregnation device shown in FIG. 3 .
9 is a conceptual diagram showing fine protrusions and wave protrusions of first and second damage prevention passages in the impregnation device shown in FIG. 3 .
10A, 10B, and 10C are diagrams schematically illustrating comparative examples in which an upper discharge method, a lower discharge method, and an upper and lower discharge method are applied to an impregnation mold having a single channel.
11 is a conceptual diagram briefly illustrating a coat hanger die method.
12 is a conceptual diagram of a continuous fiber-reinforced thermoplastic composite manufacturing apparatus using an impregnation apparatus according to an embodiment of the present invention.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. This invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments set forth herein.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 또한, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.In order to clearly describe the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals are assigned to the same or similar components throughout the specification. In addition, some embodiments of the present invention are described in detail with reference to exemplary drawings. In adding reference numerals to components of each drawing, the same components may have the same numerals as much as possible even if they are displayed on different drawings. In addition, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description may be omitted.
본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In describing the components of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are only used to distinguish the component from other components, and the nature, sequence, order, or number of the corresponding component is not limited by the term. When an element is described as being “connected,” “coupled to,” or “connected” to another element, that element is or may be directly connected to that other element, but intervenes between each element. It will be understood that may be "interposed", or each component may be "connected", "coupled" or "connected" through other components.
또한, 본 발명을 구현함에 있어서 설명의 편의를 위하여 구성요소를 세분화하여 설명할 수 있으나, 이들 구성요소가 하나의 장치 또는 모듈 내에 구현될 수도 있고, 혹은 하나의 구성요소가 다수의 장치 또는 모듈들에 나뉘어져서 구현될 수도 있다.In addition, in implementing the present invention, components may be subdivided for convenience of explanation, but these components may be implemented in one device or module, or one component may be implemented in a plurality of devices or modules. It may be divided into and implemented.
[함침 장치 및 함침 방법][Impregnation device and impregnation method]
도 1 내지 도 9을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따르면 함침 금형(410, 420)의 내부로 섬유 또는 수지를 공급하여 함침하는 함침 장치 및 함침 방법을 제공한다.1 to 9 , according to an embodiment of the present invention, an impregnation device and an impregnation method for supplying and impregnating fibers or resin into the
본 발명의 실시예에 따르는 함침 방법은 함침 금형(410, 420)의 유로부(411, 421) 입구 중 상부 또는 하부에서 수지를 토출시킨다. 이러한 방식으로 토출된 수지는 유로부(411, 421)로 공급되며 함침 금형(410, 420)의 유로부(411, 421) 내에서 섬유와 함침될 수 있다. In the impregnation method according to the embodiment of the present invention, the resin is discharged from the upper or lower part of the inlets of the
이때, 수지가 유로부(411, 412)로 토출되는 입구 구간, 즉 수지의 토출 구간에 대응하는 위치에는 손상방지유로(414, 424)가 더 구비될 수 있다. In this case,
손상방지유로(414, 424)는 수지가 토출 공급되는 유로부(411, 421)의 입구 쪽에서의 수지의 토출 압력에 따른 섬유의 마찰 손상을 방지한다. 다시 말해, 손상방지유로(414, 424)는 수지의 토출 압력에 의해 섬유와 유로부(411, 421)의 입구 측 내부 벽면 사이의 접촉구간을 없애는 역할을 한다. The
본 발명의 실시예에 따르는 함침 장치는 섬유 및 수지를 공급받으며, 섬유에 수지를 함침하는 함침 금형(410, 420)과, 함침 금형(410, 420)에 수지를 공급하는 압출기(500)를 포함한다. The impregnation device according to an embodiment of the present invention includes an
압출기(500)는 함침 금형(410, 420)의 유로부(411, 421) 입구 중 상부 또는 하부에서 수지를 토출시키도록 구성될 수 있다. The
손상방지유로(414, 424)는 수지가 토출되는 방향에 근접한 벽면(즉, 손상방지 유로의 내부 벽면)에서 라운드 형상으로 돌출되는 미세돌기부(416, 426)(도 4 내지 도 9 참조)를 할 수 있다. The
예를 들어, 미세돌기부(416, 426)(도 4 내지 도 9 참조)는 복수 개가 구비될 수 있는데, 복수 개의 미세돌기부(416, 426) (도 4 내지 도 9 참조)는 서로 설정간격을 두고 돌출되는 배치 구조를 가질 수 있다. For example, a plurality of
이에 더하여, 손상방지유로(414, 424)에서, 미세돌기부(416,426)(도 4 내지 도 6 참조)가 구비되는 벽면에 마주하는 반대측 벽면(즉, 수지의 토출 위치로부터 먼 거리에 위치한 벽면)에는 평평한 면을 가질 수 있다(도 4 내지 도 6 참조).In addition to this, in the
또는, 손상방지유로(414, 424)에서, 미세돌기부(416,426) (도 7 내지 도 9 참조)가 구비되는 벽면에 마주하는 반대측 벽면(즉, 수지의 토출 위치로부터 먼 거리에 위치한 벽면)에는 웨이브돌출부(418, 428)(도 7 내지 도 9 참조)가 구비될 수 있다. Alternatively, in the
웨이브돌출부(418, 428)(도 7 내지 도 9 참조)는 복수의 미세돌기부 미세돌기부(416,426)(도 7 내지 도 9 참조) 사이에서 복수의 미세돌기부 미세돌기부(416,426) (도 7 내지 도 9 참조)와 반대 방향으로 돌출될 수 있다.The wave protrusions 418 and 428 (see FIGS. 7 to 9) include a plurality of fine protrusions between the plurality of
고속 함침 시 복수의 미세돌기부(416,426)(도 7 내지 도 9 참조)에 의해 일면의 양단이 접촉 지지된 섬유의 타면을 웨이브돌출부(418, 428)(도 7 내지 도 9 참조)의 돌출 부위 선단이 접촉 지지할 수 있다.During high-speed impregnation, the other side of the fiber whose both ends are contacted and supported by a plurality of
이와 같이, 섬유는 복수의 미세돌기부(416,426)(도 7 내지 도 9 참조)와 웨이브돌출부 웨이브돌출부(418, 428)(도 7 내지 도 9 참조) 사이에서 최소한의 접촉 면적을 가지면서 이동할 수 있어 섬유의 마찰로 인한 손상을 방지할 수 있다. In this way, the fiber can move while having a minimum contact area between the plurality of
특히, 고속 함침 시 섬유는 좁은 유로부를 통과하면서 섬유의 상하 유동이 발생될 수 있다. 이 경우 복수의 미세돌기부(416,426)(도 7 내지 도 9 참조)의 반대 편에 평평한 면을 형성하는 것보다, 복수의 미세돌기부(416,426)(도 7 내지 도 9 참조) 사이에 위로 볼록하게 돌출된 웨이브돌출부(418, 428)(도 7 내지 도 9 참조)를 구비하는 것이 섬유의 벽면 접촉 또는 마찰 면적을 줄이는데 효과적일 수 있다. In particular, during high-speed impregnation, up-and-down flow of fibers may occur while passing through a narrow channel portion. In this case, rather than forming a flat surface on the opposite side of the plurality of
웨이브돌출부(418, 428)(도 7 내지 도 9 참조)는 복수의 미세돌기부(416,426) 사이로 상향 돌출되며 복수의 미세돌기부(416,426) 각각의 곡률반경보다 큰 곡률반경을 가질 수 있다.The wave protrusions 418 and 428 (see FIGS. 7 to 9 ) protrude upward between the plurality of
예를 들어, 미세돌기부(416,426)의 곡률반경은 1~10mm 범위 내에서 정해질 수 있다. 바람직하게는, 미세돌기부(416,426)의 곡률반경은 2~8mm 범위 내에서 정해질 수 있다. For example, the radius of curvature of the
그리고 손상방지유로(414, 424)의 길이(L1)는 함침 금형(410, 420)의 유로부(411, 421)의 내부에서 후단에 위치하는 웨이브형 메인유로(412, 422)의 길이(L2)에 비해 10~40%의 길이를 가지며, 웨이브형 메인유로(412, 422)의 전단에 위치할 수 있다.In addition, the length (L1) of the damage prevention passages (414, 424) is the length (L2) of the wave-type main passages (412, 422) located at the rear end inside the passage parts (411, 421) of the impregnation molds (410, 420). It has a length of 10 to 40% compared to ) and may be located at the front end of the wave-type
한편, 본 발명의 실시예에 따르는 함침 장치에서, 함침 금형(410, 420)은 코트 행거 다이(Coat-Hanger Type die) 형태로 이루어질 수 있다(도 8 참조).Meanwhile, in the impregnation device according to an embodiment of the present invention, the
[이중 함침 금형과 공유 압출기를 포함하는 함침 장치][Impregnation device including a double impregnation mold and a shared extruder]
도 1는 본 발명의 실시예에 따른 이중 함침 금형과 공유 압출기를 포함하는 함침 장치의 개념도이다. 1 is a conceptual diagram of an impregnation apparatus including a double impregnation mold and a shared extruder according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 이중 함침 금형과 공유 압출기를 포함하는 함침 장치는, The impregnation device including a double impregnation mold and a shared extruder according to an embodiment of the present invention,
제1 함침 금형(410)과 제2 함침 금형(420)을 포함하는 이중 함침 금형부(400)와 단일의 공유 압출기(이하, 압출기)(500)를 포함한다. It includes a double
제1 함침 금형(410)은 제1 섬유에 수지를 함침하는 금형, 즉 다이(die)를 말한다. The
제2 함침 금형(420)은 제2 섬유에 수지를 함침하는 금형, 즉 다이(die)를 말한다. The
압출기(500)는 제1, 2 섬유에 수지가 함침하는 제1, 2 함침 금형(410, 420) 각각에 수지를 공급한다.The
즉, 압출기(500)는 제1, 2 함침 금형(410, 420) 각각의 내부에 마련된 제1, 2 유로부(411, 421)에 공유화 방식으로 수지를 동시(또는 개별) 공급할 수 있다. That is, the
이를 위해, 압출기(500)는 상기 제1, 2 함침 금형(410, 420) 각각에 개별적으로 연결되는 수지 공급라인(510, 520)을 구비한다. To this end, the
예를 들어, 압출기(500)는 제1 수지 공급라인(510)과 제2 수지 공급라인(520)을 포함한다. For example, the
제1 수지 공급라인(510)은 압출기(500)에서 공급된 수지를 제1 함침 금형(410)에 공급하도록 형성된다.The first
제2 수지 공급라인(520)은 압출기(500)에서 공급된 수지를 제2 함침 금형(420)에 공급하도록 형성된다. The second
예를 들어, 제1, 2 수지 공급라인(510, 520)은 수지의 원활한 이송 및 공급이 가능한 내부 통로를 갖는 플렉시블 한 튜브를 이용할 수 있다. For example, the first and second
제1, 2 수지 공급라인(510, 520) 각각은 제1, 2 함침 금형(410, 420) 각각으로 수지를 공급하기 위해 서로 독립된 수지 공급 경로를 가질 수 있다. Each of the first and second
한편, 압출기(500)는 제1 수지 공급노즐(511)과 제2 수지 공급노즐(521)을 포함한다. Meanwhile, the
제1 수지 공급노즐(511)은 제1 수지 공급라인(510)의 말단에 연결된다. 제1 수지 공급노즐(511)은 제1 함침 금형(410)의 제1 유로부(411)에 수지를 주입할 수 있다. 그리고 제1 수지 공급노즐(511)의 선단에는 제1 유로부(411)의 내부로 수지를 토출시키기 위한 제1 수지토출부(512)가 구비될 수 있다. The first
제2 수지 공급노즐(521)은 제2 수지 공급라인(520)의 말단에 연결된다. 제2 수지 공급노즐(521)은 제2 함침 금형(420)의 제2 유로부(421)에 수지를 주입할 수 있다. 그리고 제2 수지 공급노즐(521)의 선단에는 제2 유로부(421)의 내부로 수지를 토출시키기 위한 제2 수지토출부(522)가 구비될 수 있다. The second
예컨대, 제1 수지토출부(512)는 제1 유로부(411)의 입구 측에서 제1 유로부(411)의 내부를 향해 위에서 아래 방향으로 수지를 토출하도록 형성될 수 있다. 이를 상부 토출 방식이라 한다. For example, the first
또한, 제2 수지토출부(522)는 제2 유로부(421)의 입구 측에서 제2 유로부(421)의 내부를 향해 아래에서 위 방향으로 수지를 토출하도록 형성될 수 있다. 이를 하부 토출 방식이라 한다. In addition, the second
구체적인 예로서, 제1 수지토출부(512)는 제1 유로부(411)의 길이 방향에 교차하는 방향으로 수지를 토출 하는데, 제1 유로부(411)의 내부를 향해 위에서 아래 방향으로 수직되게 수지를 토출하도록 구성될 수 있다.As a specific example, the first
또한, 제2 수지토출부(522)는 제2 유로부(421)의 길이 방향에 교차하는 방향으로 수지를 토출 하는데, 제2 유로부(421)의 내부를 향해 아래에서 위로 수직되게 수지를 토출하도록 구성될 수 있다. In addition, the second
이에 더하여, 제1 수지토출부(512)와 제2 수지토출부(522)는 이중 함침 금형부(400)에 대해 서로 마주보는 동일한 위치에 형성될 수 있으며, 다만 제1 수지토출부(512)와 제2 수지토출부(522) 각각이 수지를 토출하는 방향은 반대로 대칭되게 형성될 수 있다. In addition, the first
따라서, 압출기(500)에서 각각 제1, 2 유로부(411, 421)까지 연결된 수지의 공급 계통이 서로 대칭되는 형상을 가짐에 따라, 수지의 공급 및 압력을 일정한 제어 흐름으로 조절 가능하여 공유화 된 형태로 수지의 공급 제어가 손쉬운 장점이 있다. Therefore, as the resin supply system connected from the
도 2 및 도 3는 본 발명의 실시예에 따른 이중 함침 금형부 및 공유 압출기를 포함하는 함침 장치의 다양한 구현 예를 보여주는 개념도이다. 그리고 도 4 내지 도 6은 도 3에 도시된 함침 장치 중에서 미세돌기부와 평평한 면을 갖는 손상방지유로를 보여주는 도면이다. 도 7 내지 도 9는 도 3에 도시된 함침 장치 중에서 미세돌기부와 웨이브돌출부를 갖는 손상방지유로를 보여주는 도면이다. 2 and 3 are conceptual views showing various embodiments of an impregnation device including a dual impregnation mold unit and a shared extruder according to an embodiment of the present invention. And FIGS. 4 to 6 are views showing a damage prevention passage having a flat surface and a fine protrusion in the impregnation device shown in FIG. 3 . 7 to 9 are views showing a damage prevention passage having fine protrusions and wave protrusions in the impregnation device shown in FIG. 3 .
압출기(500)에서 제1, 2 수지 공급라인(510, 520)과 제1, 2 수지 공급노즐(511, 512)을 거쳐 제1, 2 수지토출부(512, 522)를 통해 제1, 2 함침 금형(410, 420)의 각각의 유로로 수지가 공급된다.In the
도 2를 참조하면, 제1 함침 금형(410)의 제1 유로부(411)와 제2 함침 금형(420)의 제2 유로부(421)는 모두 설정 길이(L)를 갖는 웨이브(wave) 형상의 함침 구간을 가질 수 있다. Referring to FIG. 2, both the first
제1 유로부(411)는 입구 측으로부터 제1 섬유가 공급되고 출구 측으로 배출된다. The
이때, 제1 유로부(411)의 내부에는 제1 수지토출부(512)에서 상부 토출 된 수지가 채워져 제1 섬유에 수지가 함침된다. At this time, the inside of the
제2 유로부(421)는 입구 측으로부터 제2 섬유가 공급되고 출구 측으로 배출된다. The
이때, 제2 유로부(521)의 내부에는 제2 수지토출부(522)에서 하부 토출 된 수지가 채워져 제2 섬유에 수지가 함침된다. At this time, the inside of the
그런데, 제1 유로부(411)의 전체 함침 구간이 웨이브 형상으로만 형성될 경우(도 2 참조), 수지의 상부 토출 시, 제1 유로부(411)의 초반 구간에서 제1 섬유의 하부에 수지가 함침 되지 못한 부분(즉, 미함침 부분)이 존재하게 된다.However, when the entire impregnated section of the
고속 함침 시, 제1 섬유의 미함침 부분은 제1 유로부(411)의 웨이브 형상에 심하게 접촉되어 제1 섬유의 손상을 유발할 수 있다. 특히, 제1 섬유의 선속이 증가할수록 손상량이 증가할 수 있다. During high-speed impregnation, the non-impregnated portion of the first fiber may severely contact the wave shape of the first
또한, 제2 유로부(421)의 전체 함침 구간이 웨이브 형상으로만 형성될 경우(도 2 참조), 수지의 하부 토출 시, 제2 유로부(421)의 초반 구간에서 제2 섬유의 상부에 미함침 부분이 존재하게 된다. In addition, when the entire impregnation section of the
고속 함침 시, 제2 섬유의 미함침 부분은 제2 유로부(421)의 웨이브 형상에 심하게 접촉되어 제2 섬유의 손상을 유발할 수 있다. 특히, 제2 섬유의 선속이 증가할수록 손상량이 증가할 수 있다. During high-speed impregnation, the non-impregnated portion of the second fiber may severely contact the wave shape of the
[제1 유로부][First passage part]
도 3을 참조하면, 제1 유로부(411)의 초반 구간에 일정 길이(L1)를 가지며, 제1 섬유의 손상을 방지할 수 있는 제1 손상방지유로(414)가 더 구비될 수 있다. Referring to FIG. 3 , a first
제1 손상방지유로(414)의 길이(L1)는 제1 함침 금형(410)의 전체 유로, 즉 제1 유로부(414) 내에서의 제1 웨이브형 메인유로(412)의 길이(L2)에 비해 10~40%의 길이를 가질 수 있다. The length L1 of the first
예를 들어, 제1 유로부(411)는 제1 웨이브형 메인유로(412)와 제1 손상방지유로(414)를 포함한다. For example, the
제1 웨이브형 메인유로(412)는 제1 섬유에 수지를 함침하는 제1 함침 금형(410)의 메인 유로를 말한다. 제1 웨이브형 메인유로(412)는 도 2의 제1 유로부(411)의 웨이브 형상과 동일(또는 유사)한 형태를 가질 수 있다.The first wave-shaped
제1 손상방지유로(414)는 제1 웨이브형 메인유로(412)의 전방에 위치할 수 있다. The first
다시 말해, 제1 손상방지유로(414)는 제1 유로부(411)의 초반부에 위치하여, 제1 섬유의 투입 시 상부에서 토출되는 수지에 의해 함침되지 못한 부분, 즉 제1 섬유의 미함침 부분의 손상을 방지할 수 있다. In other words, the first
수지가 상부에서 토출되는 경우, 제1 섬유의 미함침 부분은 제1 섬유의 하부에서 나타나는데, 제1 섬유의 하부, 즉 미함침 부분의 접촉 마찰로 인한 손상을 방지하는 것이 중요하다.When the resin is discharged from the top, the non-impregnated portion of the first fiber appears in the lower portion of the first fiber, and it is important to prevent damage due to contact friction of the lower portion of the first fiber, that is, the non-impregnated portion.
도 4 및 도 7을 참조하면, 제1 손상방지유로(414)의 확대된 단면 구조를 보여준다. Referring to FIGS. 4 and 7 , an enlarged cross-sectional structure of the first
제1 손상방지유로(414)의 입구 측으로 제1 섬유(101)가 투입되고, 제1 수지토출부(512)가 수지를 상부에서 토출할 경우, 제1 섬유(101)의 하부에서 미함침 부분이 발생될 수 있다. When the
만일, 제1 손상방지유로(414)가 없이 전체적으로 웨이브 형상의 메인 유로가 존재한다면, 제1 섬유(101)의 하부, 즉 미함침 부분은 고속 함침 시 웨이브 형상에 심각하게 접촉 마찰되어 제1 섬유(101)의 손상을 가져올 수 있다. If there is no first
따라서, 도 4 및 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 손상방지유로(414)가 제1 웨이브형 메인유로(412)의 전방에 선행 배치되어, 제1 섬유(101)의 초반 투입 시 미함침 부분의 손상을 방지할 수 있다. Therefore, as shown in FIGS. 4 and 7, the first
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따르는 제1 손상방지유로의 상단(즉, 수지의 토출 방향에 근접한 상단 벽면)(415)에는 복수의 제1 미세돌기부(416)가 구비될 수 있다. Referring to FIG. 4 , a plurality of first
그리고 제1 미세돌기부(416)의 하단(즉, 수지의 토출 위치로부터 먼 거리에 위치한 하단 벽면)(417)에는 평평한 면이 형성될 수 있다. Also, a flat surface may be formed on a lower end (ie, a lower wall surface located far from the resin ejection position) 417 of the
도 7를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따르는 제1 손상방지유로의 상단(즉, 수지의 토출 방향에 근접한 상단 벽면)(415)에는 복수의 제1 미세돌기부(416)가 구비될 수 있다. Referring to FIG. 7 , a plurality of first
다만, 도 7에 도시된 실시예에 따르면, 도 4에 도시된 실시예와 달리 제1 미세돌기부(416)의 하단(즉, 수지의 토출 위치로부터 먼 거리에 위치한 하단 벽면)(417)에는 제1 웨이브돌출부(418)가 더 구비될 수 있다. However, according to the embodiment shown in FIG. 7, unlike the embodiment shown in FIG. 4, the lower end of the first micro-protrusion 416 (ie, the lower wall surface located far from the resin ejection position) 417 has no A one-
도 7을 참조하면, 제1 웨이브돌출부(418)은 상기 복수의 제1 미세돌기부(416) 사이로 상향 돌출되며 상기 복수의 제1 미세돌기부(416) 각각의 곡률반경보다 큰 곡률반경을 가질 수 있다.Referring to FIG. 7 , the
예를 들어, 제1 미세돌기부(416)의 곡률반경은 1~10mm 일 수 있다. For example, the radius of curvature of the
그리고 제1 웨이브돌출부(418)는 제1 미세돌기부(416)의 곡률반경 보다 큰 곡률반경을 가질 수 있다.Also, the
복수의 제1 미세돌기부(416)는 제1 섬유(101)가 유동하는 유로공간(4141)의 상단(415)에 형성되는데, 구체적으로는 제1 섬유(101)의 상부를 향하여 아래로 돌출되는 형상을 가진다. 이와 같이, 복수의 제1 미세돌기부(416)가 서로 설정 간격을 두고 하향 돌출되어 제1 섬유(101)의 상부와 최소 면적으로 접촉될 수 있다.The plurality of first
제1 웨이브돌출부(418)는 제1 손상방지유로의 하단(417)에 형성되는데, 구체적으로는 제1 섬유(101)의 하부를 향하도록 위로 돌출되는 형상을 가질 수 있다. The
복수의 제1 미세돌기부(416)가 곡률반경이 작은 반원 형상 단면을 갖는다면, 제1 웨이브돌출부(418)는 제1 미세돌기부(416)의 곡률반경보다 큰 곡률반경을 갖는 형상을 가질 수 있다. 제1 웨이브돌출부(418)는 전체적으로 웨이브(wave) 형상의 단면을 가질 수 있다. If the plurality of
제1 웨이브돌출부(418)는 복수의 제1 미세돌기부(416) 사이로 상향 돌출되어 복수의 제1 미세돌기부(416)에 의해 양단 지지된 제1 섬유(101)의 중앙 하부를 한 지점에서 접촉하여 지지할 수 있다.The
이와 같이, 제1 손상방지유로(414)는 수지가 토출되는 벽면, 즉 제1 손상방지유로(414)의 상단에는 복수의 제1 미세돌기부(416)가 구비될 수 있다. As described above, the first
이와 달리, 복수의 제1 미세돌기부(416)가 구비된 벽면의 반대편인 제1 손상방지유로(414)의 하단에는 평평한 면이 형성될 수 있거나, 또는 제1 미세돌기부(416)보다 곡률반경이 큰 제1 웨이브돌출부(418)가 구비될 수 있다. Alternatively, a flat surface may be formed at the lower end of the first damage-
이와 같은 구조에 따라, 고속 함침 시 수지의 상부 토출 방식의 단점인 제1 섬유(101)의 손상 문제를 미연에 방지할 수 있다. 나아가 필요에 따라 제1 섬유(101)의 목표 선속이 증가하는 경우, 제1 미세돌기부(416)의 개수 및 형상을 적절히 변경하여 제1 섬유의 손상을 방지할 수 있다. According to this structure, it is possible to prevent damage to the
[제2 유로부][Second flow path section]
도 3을 참조하면, 제2 유로부(421)의 초반 구간에 일정 길이(L1)를 가지며, 제2 섬유의 손상을 방지할 수 있는 제2 손상방지유로(424)가 더 구비될 수 있다. Referring to FIG. 3 , a second
제2 손상방지유로(424)의 길이(L1)는 제2 함침 금형(420)의 전체 유로, 즉 제2 유로부(424) 내에서의 제2 웨이브형 메인유로(422)의 길이(L2)에 비해 10~40%의 길이를 가질 수 있다. The length (L1) of the second
예를 들어, 제2 유로부(421)는 제2 웨이브형 메인유로(422)와 제2 손상방지유로(424)를 포함한다. For example, the
제2 웨이브형 메인유로(422)는 제2 섬유에 수지를 함침하는 제2 함침 금형(420)의 메인 유로를 말한다. 제2 웨이브형 메인유로(422)는 전술한 제1 웨이브형 메인유로(422)와 동일한 형상을 가질 수 있다. The second wave-shaped
제2 손상방지유로(424)는 제2 웨이브형 메인유로(422)의 전방에 위치할 수 있다. The second
다시 말해, 제2 손상방지유로(424)는 제2 유로부(421)의 초반부에 위치하여, 제2 섬유의 투입 시 하부에서 토출되는 수지에 의해 함침되지 못한 부분, 즉 제2 섬유의 미함침 부분의 손상을 방지할 수 있다. In other words, the second
수지가 하부에서 토출되는 경우, 제2 섬유의 미함침 부분은 제2 섬유의 상부에서 나타나는데, 제2 섬유의 상부, 즉 미함침 부분의 접촉 마찰로 인한 손상을 방지하는 것이 중요하다.When the resin is discharged from the bottom, the non-impregnated portion of the second fiber appears at the top of the second fiber, and it is important to prevent damage due to contact friction of the upper portion of the second fiber, that is, the non-impregnated portion.
도 5 및 도 8을 참조하면, 제2 손상방지유로(424)의 확대된 단면 구조를 보여준다. Referring to FIGS. 5 and 8 , an enlarged cross-sectional structure of the second
제2 손상방지유로(424)의 입구 측으로 제2 섬유(102)가 투입되고, 제2 수지토출부(522)가 수지를 하부에서 토출 한다.The
만일, 제2 손상방지유로(424)가 없이 전체적으로 웨이브 형상의 메인 유로만 존재할 경우, 제2 섬유(102)의 상부, 즉 미함침 부분은 고속 함침 시 메인 유로의 웨이브 형상에 큰 면적으로 접촉되어 마찰로 인한 손상을 크게 입을 수 있다. If there is only a wave-shaped main channel as a whole without the second
따라서, 도 5 및 도 8에 도시된 바와 같이 제2 손상방지유로(424)가 제2 웨이브형 메인유로(422)의 전방에 선행 배치되어, 제2 섬유(102)의 초반 투입 시 미함침 부분의 손상을 방지할 수 있다.Therefore, as shown in FIGS. 5 and 8, the second
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따르는 제2 손상방지유로의 하단(즉, 수지의 토출 방향에 근접한 하단 벽면)(425)에는 복수의 제2 미세돌기부(426)가 구비될 수 있다. Referring to FIG. 5 , a plurality of second
그리고 제2 손상방지유로의 상단(즉, 수지의 토출 위치로부터 먼 거리에 위치한 하단 벽면)(427)에는 평평한 면이 형성될 수 있다. A flat surface may be formed on an upper end of the second damage prevention passage (ie, a lower wall surface located far from the resin discharge position) 427 .
도 8를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따르는 제2 손상방지유로의 하단(즉, 수지의 토출 방향에 근접한 하단 벽면)(425)에는 복수의 제2 미세돌기부(426)가 구비될 수 있다. Referring to FIG. 8 , a plurality of second
다만, 도 8에 도시된 실시예에 따르면, 도 5에 도시된 실시예와 달리 제1 미세돌기부(426)의 상단(즉, 수지의 토출 위치로부터 먼 거리에 위치한 상단 벽면)(427)에는 제2 웨이브돌출부(428)가 더 구비될 수 있다. However, according to the embodiment shown in FIG. 8, unlike the embodiment shown in FIG. 5, the upper end of the first microprotrusion 426 (ie, the upper wall surface located far from the resin ejection position) 427 has no 2
도 8을 참조하면, 제2 웨이브돌출부(428)은 상기 복수의 제2 미세돌기부(426) 사이로 상향 돌출되며 상기 복수의 제2 미세돌기부(426) 각각의 곡률반경보다 큰 곡률반경을 가질 수 있다.Referring to FIG. 8 , the
예를 들어, 제2 미세돌기부(426)의 곡률반경은 1~10mm 일 수 있다. For example, the radius of curvature of the second
그리고 제2 웨이브돌출부(428)는 제2 미세돌기부(426)의 곡률반경 보다 큰 곡률반경을 가질 수 있다.Also, the
복수의 제2 미세돌기부(426)는 제2 섬유(102)가 유동하는 유로공간(4241)의 하단(425)에 형성되는데, 구체적으로는 제2 섬유(102)의 하부를 향하여 위로 돌출되는 형상을 가진다. 예를 들어, 복수의 제2 미세돌기부(426)가 서로 설정 간격을 두고 상향 돌출되어 제2 섬유(102)의 하부와 최소 면적(예: 점 접촉 등)으로 접촉될 수 있다.The plurality of second
제2 웨이브돌출부(428)는 제2 손상방지유로의 상단(427)에 형성되는데, 구체적으로는 제2 섬유(102)의 상부를 향하도록 아래로 돌출되는 형상을 가질 수 있다. The
복수의 제2 미세돌기부(426)가 곡률반경이 작은 반원 형상 단면을 갖는다면, 제2 웨이브돌출부(428)는 제2 미세돌기부(426)의 곡률반경보다 큰 곡률반경을 갖는 형상을 가질 수 있다. 제2 웨이브돌출부(418)는 전체적으로 웨이브(wave) 형상 단면을 가질 수 있다. If the plurality of second
제2 웨이브돌출부(428)는 복수의 제2 미세돌기부(426) 사이로 하향 돌출되어 복수의 제2 미세돌기부(426)에 의해 양단 지지된 제2 섬유(102)의 중앙 상부를 한 지점에서 접촉하여 지지할 수 있다. The
이와 같이, 제2 손상방지유로(424)는 수지가 토출되는 벽면, 즉 제2 손상방지유로(424)의 하단에는 복수의 제2 미세돌기부(426)가 구비될 수 있다. As described above, the second
이와 달리, 복수의 제2 미세돌기부(426)가 구비된 벽면의 반대편인 제2 손상방지유로(424)의 상단에는 평평한 면이 형성될 수 있거나, 또는 제2 미세돌기부(426)보다 곡률반경이 큰 제2 웨이브돌출부(428)가 구비될 수 있다. Alternatively, a flat surface may be formed at the upper end of the second damage-preventing
이와 같은 구조에 따라, 고속 함침 시 수지의 하부 토출 방식의 단점인 제2 섬유(102)의 손상 문제를 미연에 방지할 수 있다. 나아가 필요에 따라 제2 섬유(102)의 목표 선속이 증가하는 경우, 제2 미세돌기부(426)의 개수 및 형상을 적절히 변경하여 제2 섬유의 손상을 방지할 수 있다. According to this structure, it is possible to prevent damage to the
도 6 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따르는 함침 장치에 적용된 서로 대칭된 형상을 갖는 제1, 2 손상방지유로(414, 424)의 단면 구조를 보여준다. Referring to FIGS. 6 and 9 , cross-sectional structures of first and second
제1 함침 금형(410)의 경우 제1 수지토출부(512)에서 상부 토출 방식으로 토출된 수지가 제1 유로부(411)로 공급된다.In the case of the
제2 함침 금형(420)의 경우 제2 수지토출부(522)에서 하부 토출 방식으로 토출된 수지가 제2 유로부(421)로 공급된다.In the case of the
그리고 단일의 압출기(500)를 이용하지만, 서로 반대되는 상, 하부 토출 방식이 제1, 2 금형(410, 420)에 적용되므로, 제1, 2 섬유(101, 102)의 초반부 손상을 방지하기 위해서, 제1, 2 손상방지유로(414, 424)는 서로 대칭되는 형상을 가질 수 있다. In addition, although a
한편, 도 10a, 도 10b, 도 10c는 함침 금형에 상부 토출, 하부 토출, 상하부 토출 방식이 적용된 비교예들을 간략히 도시한 도면이다.Meanwhile, FIGS. 10A, 10B, and 10C are diagrams schematically illustrating comparative examples in which an upper discharge method, a lower discharge method, and an upper and lower discharge method are applied to an impregnation mold.
도 10a를 참조하면, 도시된 비교예 1에 따른 함침 금형(40)의 유로(41)는 전체적으로 웨이브 형상으로만 이루어지며, 수지토출부(51)는 상부 토출 방식이 적용되어 있다. Referring to FIG. 10A , the
비교예 1의 경우, 1개의 함침 금형(40)을 이용하므로, 본 발명의 실시예에 비해 생산속도가 대략 1/2 정도로 느려지는 단점이 있다. 또한, 수지가 상부에서 토출되므로 초반부 섬유의 하부에 미함침 부분이 발생된다. 고속 함침 시, 웨이브 형상의 유로(41)의 하단 돌출 부위에 접촉되어 섬유의 하부에서 손상이 유발될 수 있다. In the case of Comparative Example 1, since one
도 10b를 참조하면, 도시된 비교예 2에 따른 함침 금형(40)의 유로(41)는 전체적으로 웨이브 형상으로만 이루어지며, 수지토출부(52)는 하부 토출 방식이 적용되어 있다. Referring to FIG. 10B , the
비교예 2의 경우, 도 10a에 도시된 비교예 1의 함침 금형(40)과 마찬가지로 본 발명의 실시예에 비해 생산속도가 대략 1/2 정도로 느려지는 단점이 있다. 또한, 수지가 하부에서 토출되므로 초반부 섬유의 상부에 미함침 부분이 발생된다. 고속 함침 시, 웨이브 형상의 유로(41)의 상단 돌출 부위에 접촉되어 섬유의 상부에서 손상이 유발될 수 있다. In the case of Comparative Example 2, similar to the
도 10c를 참조하면, 도시된 비교예 3에 따른 함침 금형(40)의 유로(41)는 전체적으로 웨이브 형상으로만 이루어지며, 상, 하부 토출 방식의 복수의 수지토출부(51, 52)가 구비되어 있다. Referring to FIG. 10C, the
비교예 3의 경우, 도 10a의 비교예 1과 도 10b의 비교예 2와 비교하여 섬유의 미함침 부분 손상이 어느 정도 억제되는 효과는 기대할 수 있으나, 공유 압출기(500), 및 제1, 2 함침 금형(410, 420)을 포함하는 이중 함침부(400)가 적용된 본 발명의 실시예와 비교하면 생산속도 및 생산량이 대략 1/2 정도로 감소하는 단점이 있다. In the case of Comparative Example 3, compared to Comparative Example 1 of FIG. 10A and Comparative Example 2 of FIG. 10B, the effect of suppressing damage to the unimpregnated portion of the fiber to some extent can be expected, but Compared to the embodiment of the present invention in which the
다시 말해, 도 10c에 도시된 비교예 3은 단일의 함침 유로에 대해 상, 하부 토출 방식을 적용한 것으로, 복수의 함침 유로를 갖는 본 발명의 실시예에 비해 생산성이 낮은 단점이 있다. In other words, Comparative Example 3 shown in FIG. 10C applies an upper and lower discharge method to a single impregnation passage, and has a disadvantage in that productivity is lower than that of the embodiment of the present invention having a plurality of impregnation passages.
도 11은 코트 행거 다이 방식을 간략히 도시한 개념도이다. 11 is a conceptual diagram briefly illustrating a coat hanger die method.
도시된 바와 같이, 제1 함침 금형(410)은 상부 토출 방식의 제1 수지토출부(512)가 적용되고, 제2 함침 금형(420)은 하부 토출 방식의 제2 수지토출부(522)가 적용되어 있다. 그리고 제1, 2 함침 금형(410, 420)은 코트 행거 다이(Coat-Hanger Type die) 형태로 제공될 수 있다. As shown, the
이와 같이, 제1, 2 함침 금형(410, 420)은 코트 행거 다이 형태로 이루어짐에 따라, 폭 방향으로 펼쳐 투입된 제1, 2 섬유에 대해 수지(R1, R2)를 균일하게 도포할 수 있는 장점이 있다. In this way, as the first and
[연속섬유 강화 열가소성 복합재 제조장치][Continuous Fiber Reinforced Thermoplastic Composite Manufacturing Equipment]
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 함침 장치를 이용하는 연속섬유 강화 열가소성 복합재 제조장치의 전체 구성도이다. 12 is an overall configuration diagram of a continuous fiber-reinforced thermoplastic composite manufacturing apparatus using an impregnation apparatus according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 연속섬유 강화 열가소성 복합재 제조장치(1000)는 섬유공급부(100), 섬유이송부(200), 스프레딩부(300), 이중 함침 금형부(400), 압출기(500), 냉각 롤부(600), 와인딩 롤부(700)을 포함한다.Continuous fiber-reinforced thermoplastic
섬유공급부(100)는 복수의 섬유, 예를 들어 제1 섬유(101)와 제2 섬유(102)를 공급한다. 여기서, 제1 섬유(101)와 제2 섬유(102)는 동일한 종류의 섬유일 수 있으며, 서로 다른 종류의 섬유일 수 있다. The
만일 제1 섬유(101)와 제2 섬유(102)가 동일한 종류의 섬유일 경우 UD 시트의 생산성이 대략 2배 정도로 상승될 수 있다. If the
만일, 제1 섬유(101)와 제2 섬유(102)가 서로 다른 종류의 섬유일 경우 단일의 제조 라인을 이용하여 두 종류의 섬유로 이루어진 UD 시트의 제조가 가능할 수 있다. If the
구체적인 예로서, 섬유공급부(100)는 제1 보빈(110)과 제2 보빈(120)을 포함한다. 제1 보빈(110)은 제1 섬유(101)를 공급하도록 제1 섬유(101)를 감아 보관한다. 그리고 제2 보빈(120)은 제2 섬유(102)를 공급하도록 제2 섬유(101)를 감아 보관한다. 이때, 별도로 도시하진 않았으나, 제1, 2 보빈(110) 각각에는 제1, 2 섬유(101, 102)의 장력을 제어하는 크릴 장치가 구비될 수 있는데, 통상의 기술자에게 자명한 다양한 크릴 장치를 제한 없이 이용할 수 있다. As a specific example, the
섬유이송부(200)는 섬유공급부(100)에서 공급된 복수의 섬유, 즉 제1, 2 섬유(101, 102)를 서로 다른 경로로 안내하여 스프레딩부(300)의 입구까지 이송한다. The
구체적인 예로서, 섬유이송부(200)는 제1 가이드 바(210)과 제2 가이드 바(220)를 포함한다. As a specific example, the
제1 가이드 바(210)는 제1 보빈(110)에서 공급된 제1 섬유(101)를 제1 스프레더(310)의 입측으로 공급하도록 제1 섬유(101)를 안내하는 가이드 바(Guide Bar) 형태로 구성될 수 있다. The
제2 가이드 바(220)는 제2 보빈(120)에서 공급된 제2 섬유(102)를 제2 스프레더(320)의 입측으로 공급하도록 제2 섬유(102)를 안내하는 가이드 바(Guide Bar) 형태로 구성될 수 있다. The
한편, 섬유공급부(100)는 제1 보빈(110)에서 공급된 제1 섬유(101)를 제1 가이드 바(210)를 향해 안내하는 제1 가이드 롤(130)을 더 포함할 수 있다. Meanwhile, the
또한, 섬유공급부(100)는 제2 보빈(120)에서 공급된 제2 섬유(102)를 제2 가이드 바(220)를 향해 안내하는 제1 가이드 롤(140)을 더 포함할 수 있다. In addition, the
스프레딩부(300)는 제1 스프레더(310)와 제2 스프레더(320)를 포함한다.The spreading
제1 스프레더(310)는 복수의 섬유 중 하나인 제1 섬유(101)를 폭 방향으로 펼치는 장치이다. 이와 마찬가지로, 제2 스프레더(320)는 복수의 섬유 중 다른 하나인 제2 섬유(102)를 폭 방향으로 펼치는 장치이다. The
예를 들어, 제2 스프레더(320)는 제1 스프레더(310)와 서로 다른 위치에 형성될 수 있다. 제2 스프레더(320)는 제1 스프레더(310)의 하측에서 소정의 높이 간격을 두고 제1 스프레더(320)와 평행을 이루어 배치될 수 있다.For example, the
다시 말해, 제1, 2 스프레더(310, 320)는 서로 소정의 높이 간격을 두고 상, 하측에 나란하게 배치될 수 있는데, 각각의 출구 측은 제1, 2 함침 금형(410, 420)의 입구 측과 수평을 이루어 배치될 수 있다. In other words, the first and
구체적인 예로서, 제1 스프레더(310)는 제1 함침 금형(410)과 동일한 높이 상에 위치하는 것이 좋다. 그리고 제2 스프레더(320)는 제1 스프레더(310)와 상하로 평행을 이루며 제2 함침 금형(420)과 동일한 높이 상에 위치할 수 있다. As a specific example, the
이에 더하여, 제1 스프레더(310)의 출구 측은 제1 함침 금형(410)의 입구 측과 전후 간격을 두고 서로 마주하여 형성될 수 있다. 이와 마찬가지로, 제2 스프레더(410)의 출구 측은 제2 함침 금형(420)의 입구 측과 전후 간격을 두고 서로 마주하여 형성될 수 있다. 이로써, 제1, 2 스프레더(310, 320)에서 배출된 제1, 2 섬유(101, 102)는 서로 설정된 높이 차를 두고 제1, 2 함침 금형(410, 420)의 입구를 향해 평행을 이루면서 투입될 수 있다. 그 결과, 스프레딩 공정과 함침 공정의 연속성이 향상될 수 있으며, 함침 공정의 품질 향상을 도모할 수 있다. In addition, the outlet side of the
이중 함침 금형부(400)는 제1 함침 금형(410)과 제2 함침 금형(420)을 포함한다. 제1 함침 금형(410)은 제1 스프레더(310)를 통과한 후 설정 폭으로 펼쳐진 제1 섬유(101)에 수지를 함침하는 장치이다. 제2 함침 금형(420)은 제2 스프레더(320)를 통과한 후 설정 폭으로 펼쳐진 제2 섬유(102)에 수지를 함침하는 장치이다. The double
제2 함침 금형(420)은 제1 함침 금형(410)과 상하로 분리되어 각각 개별적인 유로부(이하, 이를 제1 유로부(411), 제2 유로부(421)라 함)를 가질 수 있다. The
제1 함침 금형(410)과 제2 함침 금형(420)은 상, 하측으로 분리된 이중의 함침 금형 구조를 갖는다. 이 때문에, 따라서, 이중 함침 금형부(400)는 제1, 2 유로부(411, 421)를 이용하여 제1, 2 섬유(101, 102)에 수지를 함침하는 작업을 동시에 실시할 수 있다. 이로써, 동일 종류의 섬유일 경우에는 UD 시트의 생산성을 대략 2배 정도로 상승시킬 수 있으며, 이종의 섬유일 경우에는 다른 종류의 섬유로 이루어진 UD 시트를 제조할 수 있다. The
압출기(500)는 제1, 2 함침 금형(410, 420) 각각에 수지를 공급하는 단일의 압출기를 말한다. 다시 말해, 기존의 경우 함침 금형에 대해 적어도 하나의 압출기를 이용하였는데, 압출기는 전체 제조장치 중에서 큰 사이즈를 갖는 장치에 해당한다. 따라서, 함침 금형의 개수가 2개로 증가할 경우에는 2개의 압출기를 이용해야 했기에 제조 라인의 공간적인 제약이 큰 문제가 있었다. 이 때문에, UD 시트의 생산성을 높이고 고속화 설계를 추구하기 위해서는 더 큰 공간이 요구되는 문제점이 있었다.The
본 발명에서는 단일의 압출기(500)를 제1, 2 함침 금형(410, 420)에 공유화 하여 이용할 수 있다. 이에 따라, 압출기(500)의 설치에 따른 공간적인 제약을 줄이면서, UD 시트를 대략 2배로 생산할 수 있어, 제조 비용을 낮추고 생산성을 향상시킬 수 있다. In the present invention, a
냉각 롤부(600)는 이중 함침 금형부(400)를 거쳐 제1, 2 섬유에 수지가 함침된 소재를 공급받아 냉각시키는 롤 장치를 말한다. The
예를 들어, 냉각 롤부(600)는 제1 냉각 롤(610)과 제2 냉각 롤(620)을 포함한다. 제1 냉각 롤(610)은 제1 함침 금형(410)을 거쳐 이송된 소재(즉, 제1 섬유에 수지가 함침된 소재)를 전달 받아 소정 온도로 냉각시킨다. 제2 냉각 롤(620)은 제2 함침 금형(620)을 거쳐 이송된 소재(즉, 제2 섬유에 수지가 함침된 소재)를 전달 받아 소정 온도로 냉각시킨다. For example, the
구체적인 예로서, 제1, 2 냉각 롤(610, 620)은 제1, 2 함침 금형(410, 420)의 높이 차에 대응하여 일정한 높이 간격을 두고 배치될 수 있다. As a specific example, the first and second cooling rolls 610 and 620 may be arranged at regular height intervals corresponding to the height difference between the first and
와인딩 롤부(700)는 냉각 롤부(600)를 거쳐 이송된 소재, 다시 말해, 연속섬유 강화 열가소성 복합재(또는 UD 시트)를 감아 보관하는 롤 장치를 말한다. The winding
예를 들어, 와인딩 롤부(700)는 제1 와인딩 롤(710)과 제2 와인딩 롤(720)을 포함한다. For example, the winding
제1 와인딩 롤(710)은 제1 냉각 롤(610)을 통과한 소재를 권취하며, 제2 와인딩 롤(720)은 제2 냉각 롤(620)을 통과한 소재를 권취할 수 있다. The first winding
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다.As described above, the present invention has been described with reference to the drawings illustrated, but the present invention is not limited by the embodiments and drawings disclosed herein, and various modifications are made by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention. It is obvious that variations can be made.
100: 섬유공급부
101: 섬유
110: 제1 보빈
120: 제2 보빈
130: 제1 가이드 롤
140: 제2 가이드 롤
200: 섬유이송부
210: 제1 가이드 바
220: 제2 가이드 바
300: 스프레딩부
310: 제1 스프레더
320: 제2 스프레더
400: 이중 함침 금형부
410: 제1 함침 금형
411: 제1 유로부
412: 제1 웨이브형 메인유로
414: 제1 손상방지유로
4141: 유로공간
415: 제1 손상방지유로의 상단
416: 제1 미세돌기부
417: 제1 손상방지유로의 하단
418: 제1 웨이브돌출부
420: 제2 함침 금형
421: 제2 유로부
422: 제2 웨이브형 메인유로
424: 제2 손상방지유로
4241: 유로공간
425: 제2 손상방지유로의 하단
426: 제2 미세돌기부
427: 제2 손상방지유로의 상단
428: 제2 웨이브돌출부
500: 압출기
510: 제1 수지 공급라인
511: 제1 수지 공급노즐
512: 제1 수지토출부
520: 제2 수지 공급라인
521: 제2 수지 공급노즐
522: 제2 수지토출부
600: 냉각 롤부
610: 제1 냉각 롤
620: 제2 냉각 롤
700: 와인딩 롤부
710: 제1 와인딩 롤
720: 제2 와인딩 롤
1000: 이중 함침 금형을 이용한 연속섬유 강화 열가소성 복합재 제조장치100: fiber supply unit
101: fiber
110: first bobbin
120: second bobbin
130: first guide roll
140: second guide roll
200: fiber transfer unit
210: first guide bar
220: second guide bar
300: spreading unit
310: first spreader
320: second spreader
400: double impregnation mold part
410: first impregnation mold
411: first flow path part
412: first wave-type main flow
414: first damage prevention passage
4141: Eurospace
415: top of the first damage prevention passage
416: first fine protrusion
417: lower end of the first damage prevention passage
418: first wave protrusion
420: second impregnation mold
421: second flow path part
422: second wave type main flow
424: second damage prevention passage
4241: Eurospace
425: lower end of the second damage prevention passage
426: second fine protrusion
427: top of the second damage prevention passage
428: second wave protrusion
500: extruder
510: first resin supply line
511: first resin supply nozzle
512: first resin discharge unit
520: second resin supply line
521: second resin supply nozzle
522: second resin discharge unit
600: cooling roll unit
610: first cooling roll
620: second cooling roll
700: winding roll part
710: first winding roll
720: second winding roll
1000: Continuous fiber reinforced thermoplastic composite manufacturing apparatus using double impregnation mold
Claims (24)
상기 함침 금형의 유로부 입구 중 상부 또는 하부에서 수지를 토출시키고,
상기 수지의 토출 구간에 손상방지유로를 구비하며, 상기 수지의 토출 압력에 의한 상기 섬유와 상기 유로부 내부 벽면 간의 접촉을 방지하는
함침 방법.
As an impregnation method for impregnating by supplying fibers and resins into the impregnation mold,
Discharging the resin from the top or bottom of the inlet of the flow path of the impregnation mold,
Provided with a damage prevention passage in the discharge section of the resin, to prevent contact between the fiber and the inner wall of the flow passage due to the discharge pressure of the resin
impregnation method.
상기 손상방지유로는,
상기 수지의 토출 방향에 근접한 벽면에 돌출되는 미세돌기부를 구비하는
함침 방법.
According to claim 1,
As the damage prevention oil,
Having a fine protrusion protruding from the wall surface close to the discharge direction of the resin
impregnation method.
상기 미세돌기부는 복수 개가 구비되며,
상기 복수 개의 미세돌기부는 서로 설정간격을 두고 돌출되는
함침 방법.
According to claim 2,
The fine protrusions are provided with a plurality,
The plurality of fine protrusions protrude from each other at set intervals
impregnation method.
상기 미세돌기부가 구비되는 벽면에 마주하는 반대측 벽면에는,
평평한 면이 형성되는
함침 방법.
According to claim 3,
On the wall opposite to the wall on which the fine protrusions are provided,
forming a flat surface
impregnation method.
상기 미세돌기부가 구비되는 벽면에 마주하는 반대측 벽면에는,
상기 복수의 미세돌기부 사이로 상향 돌출되며 상기 복수의 미세돌기부 각각의 곡률반경보다 큰 곡률반경을 갖는 웨이브돌출부가 구비되는
함침 방법.
According to claim 3,
On the wall opposite to the wall on which the fine protrusions are provided,
A wave protrusion protruding upward between the plurality of fine protrusions and having a radius of curvature greater than the radius of curvature of each of the plurality of fine protrusions
impregnation method.
상기 함침 금형은,
코트 행거 다이(Coat-Hanger Type die)인
함침 방법.
According to claim 1,
The impregnation mold,
Coat-Hanger Type die
impregnation method.
함침 금형에 수지를 공급하는 압출기;를 포함하고,
상기 압출기는, 상기 함침 금형의 유로부 입구 중 상부 또는 하부에서 수지를 토출시키는 수지토출부;를 포함하고,
상기 함침 금형의 유로부 중에서, 상기 수지토출부에 대응하는 위치에는,
수지의 토출 압력에 의해 상기 섬유와 상기 유로부 내부 벽면 간의 접촉을 방지하는 손상방지유로가 구비되는
함침 장치.
An impregnation mold for receiving fiber and resin and impregnating the fiber with the resin; and
Including; extruder for supplying the resin to the impregnation mold,
The extruder includes a resin discharge unit for discharging resin from the upper or lower portion of the inlet of the flow path of the impregnation mold,
Among the passage parts of the impregnation mold, at a position corresponding to the resin discharge part,
A damage prevention passage is provided to prevent contact between the fiber and the inner wall of the passage by the discharge pressure of the resin.
impregnation device.
상기 손상방지유로는,
상기 수지의 토출 방향에 근접한 벽면에 돌출되는 미세돌기부를 구비하는
함침 장치.
According to claim 7,
As the damage prevention oil,
Having a fine protrusion protruding from the wall surface close to the discharge direction of the resin
impregnation device.
상기 미세돌기부는 복수 개가 구비되며,
상기 복수 개의 미세돌기부는 서로 간격을 두고 돌출되는
함침 장치.
According to claim 8,
The fine protrusions are provided with a plurality,
The plurality of fine protrusions protrude at intervals from each other
impregnation device.
상기 미세돌기부가 구비되는 벽면에 마주하는 반대측 벽면에는,
평평한 면이 형성되는
함침 장치.
According to claim 9,
On the wall opposite to the wall on which the fine protrusions are provided,
forming a flat surface
impregnation device.
상기 미세돌기부가 구비되는 벽면에 마주하는 반대측 벽면에는,
상기 복수의 미세돌기부 사이로 상향 돌출되며 상기 복수의 미세돌기부 각각의 곡률반경보다 큰 곡률반경을 갖는 웨이브돌출부가 구비되는
함침 장치.
According to claim 9,
On the wall opposite to the wall on which the fine protrusions are provided,
A wave protrusion protruding upward between the plurality of fine protrusions and having a radius of curvature greater than the radius of curvature of each of the plurality of fine protrusions
impregnation device.
상기 함침 금형은,
코트 행거 다이(Coat-Hanger Type die)인
함침 장치.
According to claim 7,
The impregnation mold,
Coat-Hanger Type die
impregnation device.
제2 섬유에 수지를 함침하는 제2 함침 금형을 포함하는 이중 함침 금형부; 및
상기 제1, 2 함침 금형 각각에 개별적으로 연결되는 수지 공급라인을 구비하며, 상기 제1, 2 함침 금형에 수지를 공급하는 단일의 압출기;
를 포함하는 함침 장치.
A first impregnation mold for impregnating a first fiber with a resin;
A double impregnation mold unit including a second impregnation mold for impregnating a second fiber with a resin; and
a single extruder having resin supply lines individually connected to the first and second impregnation molds and supplying resin to the first and second impregnation molds;
Impregnation device comprising a.
상기 제1 함침 금형과 상기 제2 함침 금형은 상하로 적층 배치되며,
상기 제1 함침 금형과 상기 제2 함침 금형은 서로 평행을 이루어 상기 압출기로부터 수지를 공급받는
함침 장치.
According to claim 13,
The first impregnation mold and the second impregnation mold are stacked vertically,
The first impregnation mold and the second impregnation mold are parallel to each other to receive resin from the extruder.
impregnation device.
상기 제1 섬유 및 상기 제2 섬유는,
동일한 섬유 또는 서로 다른 종류의 섬유인
함침 장치.
According to claim 13,
The first fiber and the second fiber,
fibers of the same or different types
impregnation device.
상기 압출기는,
상기 제1 함침 금형으로 수지를 공급하는 제1 수지 공급라인;
상기 제2 함침 금형으로 수지를 공급하는 제2 수지 공급라인;
상기 제1 수지 공급라인의 말단에 연결되며, 상기 제1 함침 금형의 제1 유로부에 수지를 주입하도록 제1 수지토출부를 구비하는 제1 수지 공급노즐; 및
상기 제2 수지 공급라인의 말단에 연결되며, 상기 제2 함침 금형의 제2 유로부에 수지를 주입하도록 제2 수지토출부를 구비하는 제2 수지 공급노즐;
을 포함하는 함침 장치.
According to claim 13,
The extruder,
a first resin supply line supplying resin to the first impregnation mold;
a second resin supply line supplying resin to the second impregnation mold;
a first resin supply nozzle connected to an end of the first resin supply line and having a first resin discharge part to inject resin into the first passage part of the first impregnation mold; and
a second resin supply nozzle connected to an end of the second resin supply line and having a second resin discharge part to inject resin into the second flow path of the second impregnation mold;
Impregnation device comprising a.
상기 제1 수지토출부는,
상기 제1 유로부의 입구를 향해 위에서 아래로 수지를 토출하고,
상기 제2 수지토출부는,
상기 제2 유로부의 입구를 향해 아래에서 위로 수지를 토출하는
함침 장치.
According to claim 16,
The first resin discharge unit,
discharging resin from top to bottom toward the inlet of the first flow path;
The second resin discharge unit,
Discharging resin from bottom to top toward the inlet of the second flow path
impregnation device.
상기 제1 유로부는,
상기 제1 섬유에 수지를 함침하는 제1 웨이브형 메인유로; 및
상기 제1 웨이브형 메인유로의 전방에 위치하며, 상기 제1 섬유의 초기 투입 시 상기 제1 섬유의 미함침 부분의 손상을 방지하는 제1 손상방지유로;를 포함하고,
상기 제1 손상방지유로의 상단에는 서로 간격을 두고 하향 돌출되어 상기 제1 섬유의 상부와 접촉되는 복수의 제1 미세돌기부가 구비되는
함침 장치.
According to claim 17,
The first flow path part,
a first wave-type main passage for impregnating the first fiber with a resin; and
A first damage prevention passage located in front of the first wave-shaped main passage and preventing damage to the non-impregnated portion of the first fiber when the first fiber is initially introduced,
A plurality of first fine protrusions protruding downward at an interval from each other at an upper end of the first damage prevention passage and contacting the upper portion of the first fiber are provided
impregnation device.
상기 제1 손상방지유로의 하단에는,
평평한 면이 형성되는
함침 장치.
According to claim 18,
At the bottom of the first damage prevention passage,
forming a flat surface
impregnation device.
상기 제1 손상방지유로의 하단에는,
상기 복수의 제1 미세돌기부 사이로 상향 돌출되며, 상기 복수의 제1 미세돌기부 각각의 곡률반경보다 큰 곡률반경을 갖는 제1 웨이브돌출부가 구비되는
함침 장치.
According to claim 18,
At the bottom of the first damage prevention passage,
A first wave protrusion protruding upward between the plurality of first micro-protrusions and having a radius of curvature greater than the radius of curvature of each of the plurality of first micro-protrusions.
impregnation device.
상기 제2 유로부는,
상기 제2 섬유에 수지를 함침하는 제2 웨이브형 메인유로; 및
상기 제2 웨이브형 메인유로의 전방에 위치하며, 상기 제2 섬유의 초기 투입 시 상기 제2 섬유의 미함침 부분의 손상을 방지하는 제2 손상방지유로;를 포함하고,
상기 제2 손상방지유로의 하단에는 서로 간격을 두고 상향 돌출되어 상기 제2 섬유의 하부와 접촉되는 복수의 제2 미세돌기부가 구비되는
함침 장치.
According to claim 17,
The second flow path part,
a second wave-type main passage for impregnating the second fiber with a resin; and
A second damage prevention passage located in front of the second wave-shaped main passage and preventing damage to the non-impregnated portion of the second fiber when the second fiber is initially introduced,
A plurality of second fine protrusions protruding upward at a distance from each other at the lower end of the second damage prevention passage and contacting the lower portion of the second fiber are provided
impregnation device.
상기 제2 손상방지유로의 상단에는,
평평한 면이 형성되는
함침 장치.
According to claim 21,
At the top of the second damage prevention passage,
forming a flat surface
impregnation device.
상기 제2 손상방지유로의 상단에는,
상기 복수의 제2 미세돌기부 사이로 하향 돌출되며, 상기 복수의 제2 미세돌기부 각각의 곡률반경보다 큰 곡률반경을 갖는 제2 웨이브돌출부가 구비되는
함침 장치.
According to claim 21,
At the top of the second damage prevention passage,
A second wave protrusion protruding downward between the plurality of second fine protrusions and having a radius of curvature greater than the radius of curvature of each of the plurality of second fine protrusions.
impregnation device.
상기 제1 함침 금형 및 상기 제2 함침 금형 각각은,
코트 행거 다이(Coat-Hanger Type die)인 것을 특징으로 하는
함침 장치.According to claim 13,
Each of the first impregnation mold and the second impregnation mold,
Characterized in that the coat hanger die (Coat-Hanger Type die)
impregnation device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020210180943A KR20230091638A (en) | 2021-12-16 | 2021-12-16 | Impregnation apparatus and impregnation method |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
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Family Applications (1)
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