KR20240093696A - 프리프레그 테이프 슬리팅 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
열경화성 수지 조성물 매트릭스가 함침 또는 주입된 섬유질 재료를 포함하는 프리프레그 시트 재료에서 보이드 및/또는 비습윤 섬유 토우의 존재를 감소시키는 방법 및 장치가 제공되고; 프리프레그 시트 재료의 단면적 길이를 매트릭스 수지가 i) 점착성이 되고 최소한의 압력 또는 힘 하에서 소성 변형이 일어나거나 또는 ii) 유동성이 되는 온도로 가열하는 단계, 및 수지가 각각 확산 또는 유동하여, 냉각되거나 강제 냉각되기 전에 보이드가 채워지거나 또는 비습윤 섬유가 습윱되도록 충분한 시간 동안 해당 온도를 유지하는 단계를 포함하는 보이드 완화/제거 공정에 프리프레그 시트 재료를 적용하는 단계를 포함한다.
Description
관련 출원
본 출원은 2021년 10월 16일에 출원된 "프리프레그 테이프 슬리팅 장치 및 방법"이라는 발명의 명칭의 미국 가출원 번호 63/256537의 이익을 청구하며, 그 내용은 본 출원에 전부 참조로 통합되어 있다.
본 발명의 분야
본 출원은 열경화성 프리프레그 복합 재료의 연속 시트의 슬리팅을 개선하여 열경화성 프리프레그 슬릿 테이프를 형성하는 방법 및 그에 따른 장치에 관한 것이다. 구체적으로, 본 출원의 가르침은 슬리팅 공정의 중단 및 슬릿 테이프의 파손/갭을 피하기 위해 슬리팅 전에 열경화성 프리프레그 복합 재료 시트의 보이드가, 제거되지는 않더라도, 감소시키는 것을 제공한다.
복합재 기술의 발전은 제품 설계 및 엔지니어링, 그리고 궁극적으로 제조에 큰 영향을 미쳤다. 섬유 재료와 시트를 수작업으로 레이업하고, 이후 레이업된 재료를 함침한 다음, 미리 함침된 섬유 시트와 매트를 레이업하고 압축 성형 및 경화시키는 단계를 포함하는 초기 방법들은 많은 분야에서 이러한 복합 재료와 기술을 빠르게 채택하고 활용했다. 그러나 많은 응용 분야에 유용하지만, 재료 층을 천천히 체계적으로 쌓아 올리는 작업은 매우 노동 집약적이고, 유해한 화학 물질을 사용해야 하며, 무엇보다도 매우 불안정한 재료 및/또는 작업 시간이 제한된 재료를 사용하는 경우가 많다. 따라서, 업계에서 현저한 발전이 이루어졌지만, 그 적용은 여전히 제한적이었다.
이후 복합 재료와 기술의 발전은 연속적인 제조 기술로 이어졌다. 특히, 특정 섬유 재료의 연속 토우를 경화성 재료의 욕조를 통해 당겨서 경화성 재료를 함침시키고, 맨드릴에 권취하여 원하는 부품을 형성하고, 바람직하게는 어느 정도의 즉각적인 경화를 통해 녹색 상태에 도달하여 모양과 섬유 배치를 유지하고, 이후 완전히 경화시키는 필라멘트 권취가 가장 주목할 만하다. 그러나, 이러한 작업은 토우의 폭이 좁기 때문에 매우 느리고 시간이 많이 걸렸다. 더 중요한 것은, 이러한 공정은 경화 가능한 조성물의 준비부터 섬유 재료의 토우의 습윤, 부품 자체의 형성에 이르기까지 전체 작업이 동일한 공간에서 수행되어야 했기 때문에 매우 자본 집약적이었다.
제조 및 재료 기술의 연속적인 발전으로 프리프레그 재료, 특히 에폭시 함침 섬유 시트 롤을 제조할 수 있게 되었고, 여기서 베이스 시트 재료는 가장 일반적으로 롤의 길이를 따라 연장되는 단방향의 평행 섬유로 형성되었다. 이러한 롤은 일반적으로 필라멘트 권취 애플리케이션의 토우 롤과 같이, 연속 제조 방법을 개발할 수 있을 만큼 충분한 길이를 가졌다. 프리프레그 제조업체에서 프리프레그 재료 롤을 형성하고, 조기 경화를 방지하기 위해 냉각한 후, 사용 현장으로 배송하고 예열한 후 원하는 제품을 생산하는 데 사용한다. 최종 제품 제조업체는 더 이상 프리프레그 재료를 만들기 위해 자본과 간접비를 투자하거나 기술 인력을 고용할 필요가 없다. 비용 이점과 집중된 전문성(예: 프리프레그 제조업체는 프리프레그의 화학 및 제조에 집중하고 제품 제조업체는 레이업 공정에 집중)에 초점을 맞추는 것이 모든 면에서 이점이었다.
초기에는, 프리프레그 스트립 또는 시트 재료가 표준 폭으로 제조되어 상용 제품을 만드는 데 사용되었다. 야구 배트, 골프 클럽, 하키 스틱, 라크로스 스틱 등은 모두 일반적으로 동일한 폭의 슬릿 테이프로 만들 수 있는 등 많은 애플리케이션의 수요와 요구 사항이 매우 유사하고 차별화의 필요성이 적었기 때문에 초기에는 이러한 방식이 허용되었다. 최적의 폭은 아니더라도, 다양한 폭, 특히 맞춤형 폭을 만드는 데는 비용이 많이 들기 때문에, 이러한 스톡 테이프가 사용되었다. 자본 요구 사항이 상당히 커서 제품의 차별화를 크게 지원할 수 없었다. 따라서, 필요한 테이프의 폭이 사용 가능한 폭과 일치하지 않는 경우, 더 까다로운 애플리케이션에서 이 기술을 완전히 채택하는 것은 제한적이었다.
최근에는 기술이 발전하고 새로운 전문 지식과 처리 능력이 개발되어 스톡 마스터 롤의 슬리팅을 통해 다양한 폭의 테이프를 제작할 수 있게 되었다. 이제 큰 평면 또는 곡면이 있는 애플리케이션에는 넓은 테이프를, 더 복잡하거나 곡면이 있는 부품에는 좁은 폭의 테이프를 만들 수 있다. 이 기술을 통해 프리프레그 테이프의 폭에 부분적으로 영향을 받는 특정 특성을 요구하는 다양한 제품 제조에 프리프레그 테이프를 사용할 수 있었지만, 항공기 부품 생산으로 프리프레그 테이프의 사용이 확대된 것은 최근 기술 혁신과 발전의 주요 동력 중 하나라고 할 수 있다. 항공기 부품 생산에 대한 수요는 항공기 부품 분야 전반에 걸쳐 상당히 일정할 것이라고 생각할 수 있지만, 현실은 그렇지 않다. 각 부품은 고유한 환경과 그에 따른 물리적 요구 및 스트레스를 견뎌내야 한다. 예를 들어 테일 핀은 날개나 동체 부분과는 요구 사항이 현저히 다르다. 항공기 부품의 엄격한 허용 오차와 함께, 슬릿 테이프의 폭이 애플리케이션마다 불과 몇 분의 1인치, 그것도 아주 미세한 차이에 불과한 수많은 폭의 슬릿 테이프가 필요하다는 사실이 점점 더 분명해지고 있다. 실제로 2인치, 1인치, 1/2인치, 1/4인치, 8인치의 폭은 매우 일반적이다. 더 중요한 것은 폭 허용 오차가 훨씬 더 작아서 허용 오차 요구 사항이 수천 분의 1인치 수준이라는 점이다.
기술이 발전하여 슬릿 테이프를 대량으로 빠르게 생산할 수 있게 되었지만, 이 공정에 문제가 없는 것은 아니다. 슬리팅 및 권취 공정 자체에서 많은 문제와 잠재적 문제가 발생하지만, 다른 문제들은 마스터 시트 재료와 제조에서 비롯된다. 후자의 문제에는 물리적 특성, 특히 매트릭스 수지의 점도 및 크리프 문제와 관련된 문제가 포함되며, 이는 슬릿 테이프 폭 허용오차에 악영향을 미치고 프리프레그 재료의 마스터 롤 제조 시 불일치, 보다 구체적으로 보이드 및/또는 비습윤 섬유 토우의 존재와도 관련이 있다. 물론 큰 보이드는 슬리팅 공정이 진행되면서 슬리터 작업자가 종종 발견하여 슬리팅을 중단하고 슬리터에 들어가기 전이나 슬리팅 직후, 권취 전에 보이드 부분을 제거할 수 있지만, 대부분의 보이드는 슬리팅 공정의 특성과 보이드의 정도에 따라 슬리터의 다운스트림 또는 후속 처리 및/또는 애플리케이션에서 발견되지 않고 그대로 방치되는 경우가 많다. 보이드의 크기와 생성되는 슬릿 테이프의 폭에 따라 슬릿 테이프의 전체 폭에 걸쳐 레진이 완전히 부족하거나 폭 및/또는 두께의 일부에만 레진이 부족할 수 있다. 어느 쪽이든, 보이드는 토우에서 완전한 파손 또는 후속 처리 및/또는 레이업에서 나타날 수 있는 약점 또는 결함뿐만 아니라 아래에 강조된 다른 문제를 일으킬 수 있는 기회를 생성한다.
다수의 상업적 슬리팅 공정이 있으며, 각 공정은 프리프레그 마스터 시트 재료에 보이드가 발생할 경우 어려움을 겪는다. 프리프레그 마스터 시트 재료는 원래의 라이너 또는 캐리어 시트(일반적으로 종이)가 부착된 상태에서, 대체 폴리머 필름이 라이너 또는 캐리어로 적용된 상태에서, 또는 라이너 또는 캐리어 없이 슬리팅될 수 있다. 이러한 각 공정에서 보이드가 존재할 경우, 슬리터를 통과할 때 서로에 대한 섬유의 움직임이나 편향을 방지하거나 섬유소, 닳거나 절단된 섬유를 제자리에 묶어줄 레진이 없기 때문에 슬리터와 결합할 때 닳거나 섬유화되거나 절단되는 비습윤 섬유가 있다. 이렇게 섬유를 절단하거나 통과하면 토우에 약한 지점이 생겨 슬리터 테이프가 권취 스풀/스핀들로 진행하면서 끊어질 수 있으며, 테이프가 스플라이싱되는 동안 전체 공정이 중단될 수 있다. 대안적으로, 레이업 공정에서 슬릿 테이프가 사용되기 전까지 이러한 약점이 나타나지 않아 파손으로 인해 제조 중인 제품의 생산 공정이 중단될 수 있다. 후자는 라이너 또는 캐리어가 부착된 상태에서 절단되는 슬릿 테이프의 경우 특히 우려되는데, 라이너 또는 캐리어는 슬릿 테이프에 추가적인 무결성과 강도를 제공하기 때문에 레이업 중에 둘이 서로 분리되면 손실된다.
이러한 파손은 손상을 입히고 실망감을 주지만, 마모, 피브릴레이션 및/또는 절단 단부의 약화만이 유일한 문제는 아니다. 영향을 받는 섬유와 피브릴은 매트릭스 수지에 함침되어 있지 않기 때문에, 어떤 방향으로든 자유롭게 움직이거나 구부러져 더 이상 토우 섬유 자체와 평행하거나 심지어 그들이 일부를 형성하는 섬유 토우의 동일한 종축을 따라 평행하지 않게 된다. 결과적으로 슬릿 테이프가 최종 스풀 및/또는 스핀들에 권취될 때 이러한 마모와 피브릴은 후속 권취 층의 매트릭스 수지에 묻히거나 접착된다. 이러한 경우 권선이 서로 접착되어 슬릿 테이프가 풀리지 않거나, 풀릴 경우 슬릿 테이프가 풀리면서 찢어지거나 결함이 발생할 수 있으므로 해당 스풀 또는 스핀들에 재앙이 될 수 있다. 또한, 이러한 피브릴 또는 닳은 재료는 섬유 토우로부터 완전히 분리되어 다른 슬릿 테이프 토우 및/또는 슬리팅 및 권취 장비에 박힐 수 있으며, 이는 이후 슬릿 테이프로 이동하여 FOD를 생성하여 다시 슬릿 테이프 재료의 거부를 초래할 수 있다.
따라서, 업계에서는 보이드가 없거나, 또는 실질적으로 없거나, 또는 보이드가 연속되는 경우, 슬릿 테이프 생산 및 사용에 영향을 미치지 않도록 더 작고, 바람직하게는 미세한 프리프레그 시트 재료의 개선된 마스터 롤에 대한 필요성이 여전히 남아 있다.
이하에서는, 업계에서 보이드가 없거나, 실질적으로 없거나, 보이드가 연속되는 경우, 슬릿 테이프 생산 및 사용에 영향을 미치지 않도록 더 작고, 바람직하게는 미세한 프리프레그 시트 재료의 마스터 롤을 생산하는 방법 및 장치에 대한 필요성이 남아 있다.
또한, 업계에서는 프리프레그 마스터 시트 재료의 보이드를, 제거하지는 않더라도, 감소시키거나 또는 그러한 보이드가 연속되는 경우, 슬릿 테이프 생산 및 사용에 영향을 미치지 않도록 더 작고, 바람직하게는 미세한 보이드를 감소시키는 프리프레그 마스터 시트 재료의 마스터 롤의 후가공 방법 및 장치에 대한 필요성이 여전히 남아 있다.
업계에서는 슬리팅 전에 프리프레그 마스터 시트 재료에 존재하는 보이드의 존재를, 제거하지는 않더라도, 감소시키는 슬릿 테이프의 생산 방법에 대한 필요성이 남아 있다.
마지막으로, 업계에서는 프리프레그 마스터 시트 재료의 보이드들을, 제거하지는 않더라도, 감소시키는 장치에 대한 필요성이 여전히 남아 있다.
본 발명에 따르면, 실트 테이프의 생산을 위한 및/또는 프리프레그 시트 재료가 적용 시 슬리팅되는 레이업 공정에 사용하기 위한 프리프레그 시트 재료, 특히 연속 프리프레그 시트 재료에서 보이드 및/또는 비습윤 섬유 토우의 존재를, 제거하지는 않더라도, 감소시키기 위한 방법이 제공된다. 구체적으로, 제조자로부터 직접 공급받은 마스터 시트 재료 또는 마스터 시트 재료로부터 슬리팅된 프리프레그 시트 재료의 넓은 스트립일 수 있는 프리프레그 시트 재료를 국소 가열, 일반적으로 프리프레그 시트 재료의 단면 길이를 매트릭스 수지가 i) 점착성이되고 최소한의 압력 또는 힘으로 소성 변형이 발생하거나 ii) 유동성이 되는 온도 및 충분한 기간 동안, 일반적으로 매우 짧은 기간 동안 유지되는 온도로 가열하여, 수지가 각각 냉각되거나 강제 냉각을 받기 전에 보이드를 채우거나 비습윤 섬유를 습윤시키기 위해 수지가 확산되거나 유동할 수 있도록 하는 온도까지 가열한다. 이 공정은 프리프레그 시트 절단, 즉, 특정 용도에 맞게 정의된 길이 또는 스톡 길이의 프리프레그 시트에 적용할 수 있지만, 특히 연속 프리프레그 시트 재료와 함께 사용할 때 유용하다. 전자의 경우, 정의된 또는 스톡 길이의 프리프레그 시트는 고정되어 있고, 보이드 완화/제거 공정을 수행하는 장치는 시트의 길이를 따라 전진하거나 프리프레그 시트는 고정되어 있는 보이드 완화/제거 장치를 통과하거나 지나서 전진할 수 있다. 대안적으로, 정의된 길이의 프리프레그 시트는 적절한 컨베이어 위로 운반되어 보이드 완화/제거 장치를 통해 또는 지나서 연속적으로 전진될 수 있다. 후자의 경우, 프리프레그 시트 재료는 컨베이어 벨트, 복수의 또는 일련의 롤러, 복수의 또는 일련의 바 요소 또는 이들 중 임의의 두 가지의 조합일 수 있는 컨베이어 수단을 통해 보이드 완화/제거 장치를 통해 또는 지나서 연속적으로 전진된다.
전술한 방법은 초기 냉각 후, 그러나 권취 전에 마스터 시트 재료의 OEM 생산 공정에 통합될 수 있고, 또는 마스터 시트 재료 또는 마스터 시트 재료의 스톡 폭이 권취되기 전에 보이드 완화/제거 장치를 통해 또는 지나서 풀리고 전진되는 후-생산 단계에서 수행될 수 있다. 대안적으로, 이 방법은 풀린 후 슬리팅 공정의 일부로서 그러나 슬리팅되기 전에 마스터 시트 재료 또는 마스터 시트 재료의 스톡 폭에 적용될 수 있다. 여기서, 이 공정은 프리프레그 시트 재료가 적용 직전에 라인에서 슬리팅되는 레이업 공정에 통합될 수 있다. 가장 바람직하게는, 이 공정은 슬릿 테이프의 생산을 위한 공정에 통합되는데, 여기서 보이드 완화 및/또는 제거 공정은 마스터 롤로부터 풀린 후 슬리팅되기 전에 전진 중인 프리프레그 시트에 적용된다.
전술한 각 공정은 본 가르침의 보이드 완화/제거 공정이 없을 때 동일한 공정에 대한 개선된 공정이며, 새로운 공정을 구성한다. 다음에서, 각 공정의 제품은 또한 본 발명의 보이드 완화/제거 공정이 없을 때 해당 공정의 제품보다 개선된 것이며, 또한 새로운 제조물을 구성한다.
본 발명의 공정은 최소 또는 작은 미리 정의된 길이의 프리프레그 시트 재료의 단면을 동시에 가열할 수 있는 가열 요소를 포함하는 보이드 완화/제거 장치를 사용함으로써 달성된다. 일반적으로, 가열 요소는 2피트 이상, 바람직하게는 1피트 이상, 더 바람직하게는 1/2피트 이하의 길이에 직접 영향을 미치지 않는다: 실제 길이는 가열 요소의 특성/종류 및 시트 재료가 가열 요소를 통과하는 속도에 따라 달라진다. 선택적으로, 장치는 가열과 동시에 또는 가열 직후에 프리프레그 시트 재료의 폭에 걸쳐 작은 압력 또는 힘을 가하는 요소 및/또는 가열된 프리프레그 재료의 냉각을 강제하는 냉각 요소를 포함할 수 있으며; 바람직하게는, 압력/힘 및/또는 냉각이 프리프레그 시트 재료의 폭에 걸쳐 동시에 가해지는 것이 바람직하다.
보이드 완화/제거 장치는 프리프레그 시트 재료의 초기 냉각 후 및 권취 전의 지점에서 프리프레그 시트 재료의 OEM 생산을 위한 생산 라인/장치에 통합될 수 있다. 이러한 생산 공정에서 프리프레그 시트를 스톡 폭으로 슬리팅하는 경우, 이 장치는 슬리팅 전 또는 슬리팅 후이지만 권취 전에 통합될 수 있으며; 자본 및 설치 공간 관점에서 전자가 바람직하다. 대안적으로, 이 장치는 공급 롤과 테이크업 롤 사이에 있는 전용 권취/풀기 장치에 통합되거나, 풀린 시트 재료에 다른 기능 또는 공정이 적용되는 다목적 권취/풀기 장치(예: 원래 백킹 또는 캐리어 재료가 폴리머 라이너 또는 캐리어로 대체되는 장치)에 통합될 수 있다. 마지막으로, 보이드 완화/제거 장치가 풀기 스테이션과 슬리팅 스테이션 사이에 삽입되는 슬릿 테이프 생산 장치에 통합될 수 있다. 스플라이싱 스테이션을 포함하는 이러한 장치의 경우, 보이드 완화/제거 장치는 스플라이싱 스테이션 이전 또는 이후에 통합될 수 있다. 바람직하게는, 스플라이싱을 방해하거나 낮은 품질의 스플라이싱을 초래할 수 있는 보이드 및 열악한 습윤을 제거하고 수지의 점착성을 증가시켜 스플라이싱 속도를 높일 수 있으므로, 이전에 통합되는 것이 바람직하다.
보이드 완화/제거 장치를 통합하는 이러한 각각의 대형 장치는 그러한 장치의 개선된 버전뿐만 아니라 그 자체로 새로운 장치도 제공한다.
도면들에서 같은 참조 번호는 같은 부분을 나타내기 위해 사용된다.
도 1은 본 개시의 방법 및 장치를 통합하는 프리프레그 제조 공정의 일부를 개략적으로 도시한 사시도이다
도 2는 새로 형성된 프리프레그 시트 재료를 권취 전에 본 개시의 방법 및 장치를 통합하는 프리프레그 제조 공정의 일부를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 3은 프리프레그 시트 재료의 마스터 롤을 본 개시의 방법에 적용하는 장치의 개략도이다.
도 4는 추가 가공 전에 프리프레그 시트 재료의 마스터 롤을 본 개시 방법에 적용하기 위한 장치의 개략도이다.
도 5는 본 개시의 방법 및 장치를 통합하는 프리프레그 슬리팅 장치의 개략도이다.
도 6은 도 5의 장치의 대체 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7a 내지 도 7m은 본 개시의 방법을 실시하기 위한 장치 요소들의 대체 실시예를 도시한 도면이다.
도 1은 본 개시의 방법 및 장치를 통합하는 프리프레그 제조 공정의 일부를 개략적으로 도시한 사시도이다
도 2는 새로 형성된 프리프레그 시트 재료를 권취 전에 본 개시의 방법 및 장치를 통합하는 프리프레그 제조 공정의 일부를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 3은 프리프레그 시트 재료의 마스터 롤을 본 개시의 방법에 적용하는 장치의 개략도이다.
도 4는 추가 가공 전에 프리프레그 시트 재료의 마스터 롤을 본 개시 방법에 적용하기 위한 장치의 개략도이다.
도 5는 본 개시의 방법 및 장치를 통합하는 프리프레그 슬리팅 장치의 개략도이다.
도 6은 도 5의 장치의 대체 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7a 내지 도 7m은 본 개시의 방법을 실시하기 위한 장치 요소들의 대체 실시예를 도시한 도면이다.
본 명세서에서 사용되는 "연속적인"이라는 용어는 프리프레그 시트 재료와 관련하여 사용될 때, 프리프레그 시트 재료의 OEM 제조에서 생산되는 연속적인 시트 및 그로부터 권취되고 절단되는 긴 세그먼트를 의미한다. 후자의 경우, 이러한 긴 세그먼트는 업계에서 상당히 표준적이며 마스터 롤 형태로 공급된다. 일반적으로, 이들은 적어도 약 25미터 내지 최대 약 1500미터 이상의 길이를 갖는다.
"보이드 및/또는 비습윤 섬유의 제거 또는 완화" 등으로서 공정의 특성화 및 "없는 또는 실질적으로 없는"이라는 문구는 청구된 공정을 적용하는 프리프레그 시트 재료에서 보이드의 개수 및/또는 크기 및/또는 비습윤 섬유 토우의 정도가 적어도 50%, 바람직하게는 적어도 70%, 더 바람직하게는 적어도 80%, 가장 바람직하게는 적어도 90%의 부피 및/또는 발생이 감소된다는 것을 의미한다. 이상적으로, 마스터 시트 재료는 적어도 거시적 수준에서 보이드 및/또는 비습윤 섬유 토우가 없는 것이 바람직하다.
매트릭스 수지가 "소성 변형될 수 있는" 온도로 상승된다는 것은, 프리프레그 시트 재료의 표면에 가해지는 최소한의 압력 또는 힘(일반적으로 2 psi 미만)이 수지의 유동을 이동시키거나 유발하여 보이드들을 채우거나 섬유들을 습윤시킬 수 있다는 것을 의미한다: 압력 또는 힘이 프리프레그 시트 재료의 주목할 만한 박막화, 특히 측정 가능한 박막화를 유도하기에 충분하지 않은 경우이다. 바람직하게는, 소성 변형은 향상된 점착성을 수반하여 섬유의 습윤이 더 잘 이루어지도록 한다.
유사하게, 매트릭스 수지가 "유동 가능한" 또는 "유동하기 시작"하는 온도까지 상승되는 특성화는, 매트릭스 수지가 유동하여 보이드를 채우고 섬유를 습윤시킬 수 있을 정도로 충분히 연화되었다는 것을 의미한다. 실제 온도 및 수지에 따라, 그러한 유동은 자체적으로 발생할 수도 있고, 유동을 촉진하거나 촉진하기 위해 압력 또는 힘을 추가해야 할 수도 있다.
또한, 혼동을 피하기 위해, 출원인의 단어 선택으로 인해, 청구된 공정의 단계를 언급할 때 "있을 수 있다"는 문구는 "이다" 또는 "일 수 있다"를 의미하는 것으로 이해되어야 한다: 후자는 특히 대안이 고려되는 경우, 예를 들어, 이것이 될 수 있다 또는 저것이 될 수 있다와 같은 경우에 관련되는 것으로 이해되어야 한다. 단계가 선택 사항인 경우, 해당 단계가 구체적으로 명시된다.
프리프레그 시트 재료와 그 생산 방법은 잘 알려져 있다. 일반적으로, 이들은 매트릭스 수지, 특히 열경화성 매트릭스 수지를 포함하며, 이는 섬유 또는 섬유 재료의 가닥 또는 토우, 예를 들어 섬유 다발, 직조 및 부직포 섬유 재료, 직물 또는 매트일 수 있는 섬유 재료에 주입, 함침 또는 달리 통합된 매트릭스 수지를 포함할 수 있다. 예시적인 매트릭스 수지는 에폭시, 시아네이트 에스테르, 비스말레이미드, 페놀류, 폴리이미드 등을 포함하지만 이에 국한되지 않는다. 열가소성 폴리머 섬유를 포함하여 많은 재료의 섬유가 사용될 수 있지만, 바람직한 섬유는 유리와 탄소, 특히 탄소이다. 편의상, 그리고 바람직한 실시예의 관점에서, 본 교시는 매트릭스 수지와 시트 재료의 길이 또는 종축을 따라 정렬된 복수의 평행한 섬유/섬유 토우를 포함하는 프리프레그 시트 재료에 특히 중점을 두고 설명되며, 여기서 매트릭스 수지는 에폭시 수지이고 섬유는 탄소 섬유이다. 이러한 실시예들에서, 섬유 또는 섬유 토우는 단일 평면, 복수의 공동 평면, 정렬된 배열 또는 무작위로 배열된 평면에 존재할 수 있다.
매트릭스 수지의 점도 및 섬유 또는 섬유 토우의 특성, 예를 들어 개별 섬유, 섬유 다발, 얽힌 섬유 등의 특성 및 이들의 배열 및 밀도에 따라, 프리프레그 시트 재료의 매트릭스 부분에서의 공기 포켓 및/또는 비습윤 섬유 및 섬유 다발을 피할 뿐만 아니라 공기 포켓을 피하기 위해 섬유 내 및 섬유를 통한 매트릭스 수지의 완전한 함침, 주입 또는 통합을 보장하기가 어렵다는 것이 이유이다. 상기 배경에서 언급한 바와 같이, 이러한 비습윤 섬유 및 토우뿐만 아니라 에어 포켓 또는 보이드도 많은 최종 사용 애플리케이션에서 문제가 된다.
본 교시에 따르면, 프리프레그 시트 재료, 특히 슬릿 탭의 생산을 위한 및/또는 프리프레그 시트 재료가 적용 시 슬리팅되는 레이업 공정에 사용하기 위한 연속 프리프레그 시트 재료에서 보이드 및/또는 비습윤 섬유 토우의 존재를, 제거하지는 않더라도, 감소시키기 위한 방법이 제공된다. 구체적으로, 제조자로부터 직접 공급되는 마스터 시트 재료 또는 마스터 시트 재료로부터 슬리팅된 프리프레그 시트 재료의 넓은 스트립일 수 있는 프리프레그 시트 재료가 a) 국소 가열, 일반적으로 프리프레그 시트 재료의 단면 길이를 매트릭스 수지가 i) 바람직하게는 점착성 증가 없이, 최소 압력 또는 힘 하에 소성 변형되고, 또는 ii) 유동성을 가지는 온도로는 가열하고, b) 충분한 기간 동안, 일반적으로 매우 짧은 기간 동안 유지되는 온도에서, 수지가 각각 보이드를 채우거나 비습윤 섬유를 습윤시키기 위해 퍼지거나 유동할 수 있도록 한 후에 c) 냉각되거나 강제 냉각될 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 선택적으로, 바람직하게는, 시트 재료의 온도가 소성 변형 온도까지만 상승하는 경우, 일반적으로 가열과 동시에 또는 가열 직후에 시트 재료에 최소한의 힘 또는 압력이 가해져서 소성 변형 및/또는 유동을 장려 및/또는 촉진한다. 물론, 매트릭스 수지가 유동성이 있는 지점까지 가열되는 경우, 특히 조기 경화/가교를 방지하기 위해 수지가 이러한 고온에 노출되는 시간을 최소화하기 위해 유동 및/또는 확산을 향상 및/또는 촉진하기 위해 선택적으로 압력을 가할 수도 있다. 편의상, 이러한 단계에 대한 설명을 반복해서 설명하는 대신, 선택적 단계 또는 요소를 포함하거나 포함하지 않는 이 공정을 여기서는 "보이드 완화/제거 공정"이라고 한다. 마찬가지로, "보이드 완화/제거 구성 요소" 및 "보이드 완화/제거 장치"라는 문구는 원하는 보이드 완화/제거 및/또는 섬유의 습윤 개선에 영향을 미치는 데 필요한 구성 요소/장치를 지칭한다. 보이드 완화/제거 공정은 절단 프리프레그 시트, 즉, 길이가 25미터 미만인 정해진 길이 또는 스톡 길이의 프리프레그 시트에 적용될 수 있지만, 특히 연속 프리프레그 시트 재료에 사용할 때 유용하다. 전자의 경우, 보이드 완화/제거 공정은 정의된 또는 스톡 길이의 프리프레그 시트가 고정되어 있고 보이드 완화/제거 공정을 수행하는 장치가 시트의 길이를 따라 전진하거나 프리프레그 시트가 고정되어 있는 아래에 정의된 보이드 완화/제거 장치를 통과하거나 지나서 전진하는 상태에서 사용될 수 있다. 연속 프리프레그 시트 재료의 경우, 프리프레그 시트 재료는 보이드 완화/제거 장치를 통해 또는 지나서 연속적으로 전진된다,
보이드 완화/제거 공정의 가장 중요한 단계는 프리프레그 시트 재료의 가열이다. 전술한 바와 같이, 프리프레그 시트 재료의 단면 길이는 매트릭스 수지가 i) 최소한의 압력 또는 힘 하에서 소성 변형이 일어나고, 바람직하게는 점착성이 증가하지 않고, 또는 ii) 유동성이 되는 온도로 가열된다. 특정 온도는 매트릭스 수지의 조성, 특히 매트릭스 수지를 구성하는 특정 열경화성 폴리머 조성, 특히 열에 매우 민감한 개시제, 활성제 또는 이와 유사한 성분과, 이러한 온도에 영향을 받거나 영향을 받을 수 있는 다른 첨가제에 따라 달라진다. 필요한 소성 변형 및/또는 유동의 정도는 부분적으로 매트릭스 수지와 그 변형성/유동 특성뿐만 아니라 가열된 프리프레그 시트 재료에 추가적인 힘이나 압력을 가할지 여부에 따라서도 달라진다. 일반적으로, 앞서 언급한 온도 목표는 가열 단계에서 도달해야 하는 최소 온도이며 더 높은 온도는 확실히 허용되지만; 이러한 온도를 크게 초과하지 않는 것이 가장 좋으며, 특히 매트릭스 수지에 존재하는 경화 개시제, 활성화제, 촉매 및/또는 촉진제를 유발할 수 있는 정도까지는 초과하지 않는 것이 좋다. 이러한 측면에서, 약간의 트리거링이 발생할 수 있지만, 트리거링 또는 활성화의 정도는 미미하며, 매트릭스 점도를 부정적으로 증가시키지 않는다. 가장 바람직하게는, 상승된 온도는 매트릭스 수지에 존재하는 개시제, 활성화제, 촉매 및/또는 촉진제의 표준 트리거 또는 활성화 온도보다 적어도 2.5℃, 바람직하게는 적어도 5.0℃, 더 바람직하게는 적어도 7.5℃, 가장 바람직하게는 적어도 10℃ 미만이어야 한다. 다시 말하지만, 매트릭스 수지 및 경화 온도에 따라, 프리프레그 재료는 일반적으로 주변 온도에서 75℃까지, 바람직하게는 26℃에서 75℃까지의 온도로 가열된다. 프리프레그 시트 재료의 가열은 전기 히터, 고강도 조명, 적외선 히터, 초음파 앤빌 또는 고정 장치, 가열 롤러 등을 사용하여 복사 가열 또는 전도성 가열을 통해 달성될 수 있다.
선택적으로, 매트릭스 수지의 변형 및/또는 유동을 보조하거나 촉진하기 위해 가열된 프리프레그 시트 재료에 힘 또는 압력이 가해질 수 있다. 이러한 힘 또는 압력은 가열과 동시에 또는 가열 직후에 매트릭스 수지가 여전히 소성 변형 또는 유동 가능한 상태에 있는 동안 적용될 수 있다. 힘 또는 압력은 프리프레그 시트 재료의 전체 폭에 걸쳐 변형과 유동을 돕기 위해 최소한의 정도로 가해져야 하지만, 시트 재료가 눈에 띄게 얇아지거나 캐리어 시트 또는 라이너의 가장자리를 넘어 수지가 배출되는 정도(존재하는 경우)로는 가해지지 않아야 한다. 일반적으로, 압력은 2psi 이하, 바람직하게는 1psi 이하, 가장 바람직하게는 0.5psi 이하이어야 한다.
보이드 완화/제거 공정의 최종 단계는 냉각 단계이다. 이는 수지가 주변 조건 하에서 냉각될 수 있도록 가열원과 후속 처리 단계 사이에 충분한 거리를 제공함으로써 간단히 설정될 수 있다. 가장 바람직하게는, 프리프레그 시트 재료는 냉각을 촉진하고 발생할 수 있는 경화 개시제, 활성제, 촉매 및/또는 촉진제의 활성화를 중지하거나 지연시키기 위해 강제 냉각을 거치는 것이 바람직하다. 냉각의 정도는 원하는 최종 온도와 프리프레그 시트 재료의 페이트(fate)에 따라 달라진다. 일반적으로, 프리프레그 시트 재료를 실온으로 냉각하는 것으로 충분할 수 있지만; 프리프레그 시트 재료를 더 냉각하거나 더 낮은 온도로 떨어뜨리기를 원할 수도 있다. 마찬가지로, 매트릭스 수지의 점도를 불리하게 증가시키거나 매트릭스 수지의 경화에 영향을 미치기에 충분하지 않은 한, 실온 이상의 온도로 냉각하는 것이 바람직할 수 있다. 어떤 경우에도, 최종 온도가 후속 처리 단계에 악영향을 미칠 정도로 너무 높거나 낮아서는 안 된다. 예를 들어 프리프레그 시트 재료를 단순히 보관하기 위해 권취되거나 재권취되는 경우 실온 또는 실온에 가까운 온도가 만족스럽다. 그러나, 이 경우에는 스풀 또는 스핀들을 냉장 보관하기 전에 권선의 코어가 이미 냉각되도록 온도를 낮추는 것이 바람직할 수 있다. 반면에, 프리프레그 시트 재료를 권취 또는 재권취 전에 슬리팅하는 경우에는 슬리팅이 용이하도록 상온보다 약간 높은 온도가 바람직하며; 수지가 절단 블레이드 또는 슬리팅 및 권취 공정의 다른 구성 요소에 달라붙지 않도록 매트릭스 수지의 점착 온도보다 낮은 온도가 바람직하다. 이와 관련하여, 매트릭스 레진 및 레진이 상승되는 온도에 따라, 프리프레그 재료를 냉각하기 전에 슬리팅하는 것이 바람직할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 냉각은 전도성 냉각 또는 복사 냉각, 예를 들어, 냉각/냉각 롤러, 가이드 또는 다른 유사한 요소; 강제 냉각 공기를 포함하는 냉각 공기 등을 포함하는 공지된 방법 중 임의의 방법에 의해 달성될 수 있다.
보이드 완화/제거 공정은 마스터 시트 재료의 생산을 위한 OEM 생산 공정에 초기 냉각 후, 그러나 권취 전에 통합될 수 있거나, 또는 마스터 시트 재료 또는 마스터 시트 재료의 스톡 폭이 풀리고 권취 전에 보이드 완화/제거 장치를 통해 또는 지나서 진행되는 포스트-생산 단계에서 수행될 수 있다. 대안적으로, 이 방법은 풀린 후 그리고 슬리팅 전에 슬리팅 공정의 일부로 마스터 시트 재료 또는 마스터 시트 재료의 스톡 폭에 적용될 수 있다. 여기서 이 공정은 프리프레그 시트 재료가 적용 직전에 라인에서 슬리팅되는 레이업 공정에 통합될 수 있다. 가장 바람직하게는, 이 공정은 슬릿 테이프의 생산을 위한 공정에 통합되는데, 여기서 보이드 완화 및/또는 제거 공정은 마스터 롤로부터 풀린 후 슬릿 및 재권취되기 전에 전진하는 프리프레그 시트에 적용된다.
전술한 각 공정은 본원의 보이드 완화/제거 공정이 없을 때 동일한 공정에 대한 개선된 공정이며, 새로운 공정을 구성한다. 이하, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 새로 제조된 프리프레그 시트 재료가 생산 스테이션을 빠져나와 매트릭스 조성물의 활성화 온도 이하, 바람직하게는 적어도 2℃, 더 바람직하게는 적어도 5℃, 가장 바람직하게는 적어도 10℃ 이하로 냉각된 후 권취되거나 후속 가공으로 전달되기 전에 보이드 및/또는 비습윤 토우가 없거나 실질적으로 없는 프리프레그 재료의 마스터 롤을 제조하는 방법이 제공된다. OEM 프리프레그 시트 재료를 권취 전에 스톡 폭, 예를 들어 10인치 이상의 폭, 일반적으로 1 내지 3피트 이상의 폭(스톡 롤)으로 슬리팅하는 경우, 보이드 완화/제거 공정은 슬리팅 이후에 또는, 바람직하게는, 슬리팅 전에 적용될 수 있다. 이는 더 얇은 스톡 폭의 경우에도 마찬가지이다; 그러나, 이러한 경우, 다수의 스트립이 동시에 처리되지 않는 한, 비용 때문에 슬리팅 전에 보이드 완화/제거 공정을 수행하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제2 실시예에 따르면, 프리프레그 시트 재료의 마스터 롤 및 스톡 롤을 보이드 및/또는 비습윤 토우가 없거나 실질적으로 없는 상태로 만드는 방법이 제공되며, 이 방법은 마스터 롤 또는 스톡 롤로부터 프리프레그 시트를 연속적으로 풀고 처리된 프리프레그 시트 재료를 재권취하기 전에 보이드 완화/제거 공정에 노출시키는 것을 포함한다.
마지막으로, 본 발명의 제3 실시예에 따르면, 보이드 및/또는 비습윤된 토우가 없거나 실질적으로 없는 프리프레그 재료의 연속 슬릿 테이프의 제조 방법이 제공되고, 프리프레그 재료의 마스터 롤 또는 스톡 롤은 슬리팅되기 전에 보이드 완화/제거 공정을 거친다. 후자의 실시예는 프리프레그 재료의 마스터 롤 또는 스톡 롤이 부품 또는 다른 제조품의 생산에서 적용 지점 또는 그 근처에서 슬리팅되는 레이업 공정에 통합될 수 있다. 그러나, 바람직하게는, 슬릿 테이프가 보관 및 후속 사용을 위해 권취되는 슬리팅 공정에 사용된다.
전술한 공정으로부터 생성되는 슬릿 테이프의 스풀 및 스핀들뿐만 아니라 프리프레그 시트 재료의 마스터 롤 및 스톡 롤은 화학적으로 보이드 완화/제거 공정을 거치지 않은 것과 동일하지만, 보이드 및/또는 비습윤 섬유 또는 토우가 현저하게 감소한다는 점에서 독특하고 새롭고 개선된 것이다. 또한, 슬릿 테이프의 스풀 및 스핀들과 관련하여, 이들은 비습윤 섬유 및 토우와 관련된 피브릴레이션, 벌어짐 및 절단 단부가, 제거되지는 않더라도, 감소하기 때문에 불완전성 및 FOD가 적다.
본 발명의 공정은 프리프레그 시트 재료의 단면, 바람직하게는 최소 또는 작은 정의된 길이의 단면을 가열할 수 있는, 바람직하게는 동시에 가열할 수 있는 가열 요소를 포함하는 보이드 완화/제거 장치를 사용하여 달성된다. 일반적으로, 가열 요소는 한 번에 2피트 이상, 바람직하게는 1피트 이상, 더 바람직하게는 1/2피트 이하의 길이에 직접 영향을 미치지 않으며; 실제 길이는 가열 요소 및 시트 재료가 가열 요소를 통과하는 속도에 따라 달라진다. 선택적으로, 장치는 가열과 동시에 또는 가열 직후에 프리프레그 시트 재료의 폭에 걸쳐 작은 압력 또는 힘을 가하는 요소 및/또는 가열된 프리프레그 재료의 냉각을 강제하는 냉각 요소를 포함할 수 있다: 바람직하게는, 압력/힘 및/또는 냉각은 프리프레그 시트 재료의 폭에 걸쳐 동시에 가해지는 것이 바람직하다.
보이드 완화/제거 장치의 핵심 구성 요소는 열원 또는 가열 요소이다. 열원 또는 가열 요소는 독립형 가열 기구 또는 요소일 수도 있고, (특히 프리프레그 재료의 절단된 스톡 시트의 경우) 프리프레그 시트 재료 위를 통과하거나 프리프레그 시트 재료가 통과하여 또는 지나서 진행되는 복수의 독립형 가열 기구 또는 요소를 포함할 수도 있으며, 바람직하게는 연속적으로 이루어질 수도 있다. 대안적으로, 열원 또는 가열 요소의 유형 또는 특성에 따라, 바람직하게는, 열원 또는 가열 요소는 챔버, 예를 들어 오븐 또는 프리프레그 시트 재료가 통과하여 또는 지나서 진행되는 후드 또는 이와 유사한 구조에 통합된 하나 이상의 가열 기구(들) 및/또는 요소(들)를 포함한다. 열원 또는 가열 요소는 프리프레그 시트 재료를 전체 폭에 걸쳐 동시에 가열할 수 있는 것이 가장 바람직하지만: 가열 기구(들) 또는 요소(들)가 프리프레그 시트 재료의 폭을 가로질러 통과할 수도 있다. 예시적인 가열 기구 또는 요소는 고강도 조명, 적외선 히터, 전기 히터, 강제 열풍 히터 등과 같은 복사열원; 및 가열 롤러, 초음파 앤빌 또는 고정 장치 등과 같은 전도성 히터 등을 포함한다.
바람직하게는, 특히 열원 또는 요소가 복사열을 발생시키는 경우, 열원 또는 요소는 오븐, 챔버 또는 후드에 통합되거나 그 일부를 형성하여 열이 시트 재료의 단면의 정의된 길이로 향하고, 바람직하게는 그 단면에 국한된다. 예를 들어, 시트 재료는 매트릭스 수지의 소성 변형 또는 유동을 달성하는 데 필요한 온도로 내부가 가열되는 오븐 또는 오븐과 유사한 챔버를 통과할 수 있으며; 여기서, 열원은 밀폐되고 시트 재료가 통과할 수 있는 크기의 두 개의 개구부를 갖는다. 대안적으로, 열원은 가열될 시트 재료의 해당 표면을 덮는 후드형 구조를 생성하는 구성 요소 또는 요소에 통합될 수 있다. 또한, 및/또는 대안적으로, 열원은 시트 재료로 향하는 복사열의 형상을 집중 및/또는 보다 구체적으로 정의하는 배플, 오리피스 또는 개구부와 같은 요소에 통합되거나 이와 연관될 수 있으며, 다음에서, 시트 재료의 폭을 늘리고 시트 재료의 표면(들) 상에 표현되는 뜨거운 공기의 커튼을 효과적으로 생성하는 강제 열풍 가열원이 사용될 수 있다. 열풍 커튼의 모양 또는 폭 및 길이는 열풍원의 배플에 의해 제어된다. 가장 바람직하게는, 이 경우, 열풍 커튼은 열풍을 포집하고 재순환하면서 동시에 열풍의 온도를 가열 및/또는 유지하기 위해 가열 요소를 통과하는 하우징 또는 챔버와 연관된다. 어쨌든, 복사열원을 사용하는 경우, 가열을 더 잘 제어하고 프리프레그의 과열 또는 연소를 방지하기 위해 프리프레그 시트 재료에서 충분히 제거되는 것이 바람직하다. 전형적으로, 열원, 특히 복사열원은 프리프레그 표면으로부터 적어도 2인치, 바람직하게는 3 내지 6인치에 위치한다.
가열의 지속 시간은 매트릭스 수지 및 그 변형/용융 온도, 시트 재료의 속도, 열원의 크기 또는 특성, 수지에 열을 전달하는 열원의 효율 등을 포함하는 복수의 요인에 따라 달라진다. 위에서 언급한 바와 같이, 수지가 변형 및/또는 유동할 수 있는 온도를 가능한 한 짧은 시간 내에 달성하는 것이 목표이므로 가열 영역에서의 체류 시간이 짧아야 활성화 또는 실질적인 활성화를 피할 수 있다. 실제로, 유동 온도에 도달해야 하는 경우에도, 보이드가 처음부터 작다는 점을 감안할 때, 열 노출은 몇 분이 아닌 몇 초의 짧은 시간 동안만 필요하며, 특히 매트릭스 수지의 반응성을 고려할 때, 시트 재료의 열 노출 시간을 제한하는 것이 가장 좋으므로; 집중되고 억제된 열이 선호된다. 일반적으로, 가열 섹션의 노출 시간 또는 체류 시간은 대부분 계산할 수 있으며 간단한 시행착오를 통해 미세 조정할 수 있다. 대부분의 응용 분야에서 가열 지속 시간, 즉, 열원에 노출되는 시간은 약 1초 내지 약 10초 정도여야 하며, 가급적 그보다 짧아야 한다. 물론, 지속 시간은 회선 속도의 문제이기도 하다. 이와 관련하여, 프리프레그 재료를 진행시키는 일반적인 라인 속도는 분당 5피트 내지 분당 150피트이며, 가열 요소에 직접 노출되는 시간은 그에 따라 조정해야 한다. 이러한 조정은 시트 재료의 더 긴 부분에 직접 영향을 미치는 열원을 사용하거나 가열 요소의 강도를 조정함으로써 달성될 수 있다.
선택적으로, 장치는 매트릭스 수지가 여전히 소성 변형 가능 또는 유동 상태에 있는 동안 가열된 프리프레그 시트 재료에 힘 또는 압력을 가하기 위한 임의의 적절한 구성요소 또는 수단을 포함할 수 있다. 힘 또는 압력은 시트 재료에 직접 또는 편향에 의해 가해질 수 있다: 후자는 시트 재료가 전진함에 따라 시트 재료의 평면의 변화로 인해 발생하며, 즉, 전진하는 시트 재료의 경로에 하나 이상의 방향 변화가 있으며, 시트 재료에 직접 압력이 가해지는 경우, 압력은 하나 이상의 롤러, 블레이드 또는 프리프레그 시트 재료의 하나 또는 두 표면을 누르는 유사한 요소에 의해 압력을 가한다. 단일 요소가 있는 경우, 시트 재료는 일반적으로 움직이는 컨베이어 위에 있거나 시트 재료의 반대쪽 표면에 롤러, 블레이드 또는 다른 유사한 요소가 있는 고정된 플랫폼 또는 스테이지 위를 통과한다. 대안적으로, 한 쌍의 롤러, 블레이드 또는 이와 유사한 요소가 서로 반대편에 배치되고 시트가 그 둘의 중간에 놓인다. 이러한 각각의 경우에, 롤러, 블레이드 또는 이와 유사한 요소는 전동 스테이징 또는 상부 구조에 통합되어 요소가 시트 재료의 표면으로부터 뒤로 물러날 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 선택적으로, 전동 스테이징은 시트 재료의 두께 변화를 감지하는 전동 아이 또는 이와 유사한 측정 장치와 통합되어 시트 재료의 두께 변화에 따라 이러한 압력 요소가 서로 멀어지거나 서로 향해 이동할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 이는 시트 재료의 두께를 일반 두께의 최대 두 배까지 증가시킬 수 있는 시트 재료의 스플라이스를 수용하는 데 특히 유용하다. 대안적으로, 압력 요소들은 시트 재료의 표면에 대해 압력 요소(들)를 편향시키는 편향 요소 또는 수단을 갖거나 그와 연관될 수 있으며, 적절한 편향 요소들은 스프링, 카운터 웨이트, 공압 장치 등을 포함한다.
전술한 바와 같이, 압력 또는 힘은 또한 시트 재료가 전진함에 따라 뱀 모양으로 이동하는 시트 재료의 경로에서 편향에 의해 가해질 수 있다. 편향은 시트 재료가 가이드, 롤러 또는 이와 유사한 요소를 통과할 때 시트 재료에 하나 이상의 굴곡을 강제하도록 시트 재료의 경로를 리디렉션하는 하나 이상, 바람직하게는 둘 이상의 시트 가이드(예를 들어, 블레이드, 크로스바 등), 롤러 등을 배치함으로써 달성된다. 바람직하게는, 이 압력 구성 요소는 한 쌍의 롤러 또는 가이드를 포함하며, 그 중 하나는 가열 장치를 통과하여 또는 지나서 통과할 때 시트 재료와 동일 평면에 위치하며, 그 중 하나는 시트 재료가 제2 롤러 또는 가이드에 도달하고 통과하기 위해 구부러져야 하도록 제1의 것에 대해 엇갈리게 배치된다. 본질적으로 시트 재료의 장력과 결합된 굽힘은 시트 재료에 압력 또는 힘을 가한다. 엇갈리게 배열된 복수의 롤러를 사용하면 시트 재료의 양쪽 표면에 순차적으로 압력을 가할 수 있다. 선택적으로, 시트 재료가 일반적으로 동일한 평면에서 보이드 완화/제거 장치에 진입하고 존재하도록 시트 재료를 원래 평면으로 다시 편향시키는 제3 요소가 존재할 수 있다.
시트 재료에 힘 또는 압력을 가하는 요소들은 장치의 가열 섹션에 존재할 수 있으며, 실제로, 이들은 가열 장치의 일부이거나 가열 장치의 부분일 수도 있고, 가열 장치 바로 다음에 위치할 수도 있고, 또는 둘 모두일 수도 있다. 예를 들어, 시트 재료의 뱀 모양 운동을 생성하는 엇갈린 요소 중 하나 이상은 시트 재료가 롤러를 통과할 때 시트 재료를 가열하는 가열 롤러일 수 있다. 가장 바람직하게는, 롤러들 중 하나가 가열 롤러인 경우를 제외하고, 가열 시트 재료에 압력 또는 힘을 가하는 요소 또는 구성 요소들은 가열 섹션을 빠져나갈 때 가열 시트 재료에 작용하도록 배치된다.
선택적으로, 바람직하게는, 보이드 완화/제거 장치는 하나 이상의 냉각 요소 또는 수단을 수용하거나 포함하는 냉각 섹션을 더 포함한다. 냉각 섹션은 가열 요소와 유사한 구성요소 또는 요소들을 포함하되, 가열보다는 냉각을 수행한다는 점을 제외한다. 실제로, 냉각은 냉각 또는 냉각 롤러, 가이드 및 이와 유사한 요소를 사용하여 전도를 통해 이루어질 수 있다. 복사 냉각의 경우, 냉각제 라인이 챔버 또는 후드 공기를 냉각하는 냉각 챔버 또는 후드가 있을 수 있다. 대안적으로, 상기 언급된 열풍 커튼과 마찬가지로, 시트 재료의 표면(들) 상에 표현되는 냉기 커튼의 형태인 강제 냉기가 있을 수 있다.
냉각 섹션은 보이드 완화/제거 장치의 일부일 수도 있고, 보이드 완화/제거 장치에 이어서 프리프레그 재료에 작용하는 별도의 장치일 수도 있다. 후자의 경우, 두 장치는 나란히 배치되거나 약간의 거리를 두고 분리될 수 있다. 대안적으로, 특히 예열된 매트릭스 수지의 혜택을 받을 수 있는 후속 공정이 프리프레그 시트 재료에 대해 수행되는 경우, 냉각 섹션은 후속 공정의 후속 처리 경로를 따라 위치할 수 있다. 이는 냉각 섹션이 슬리터를 따라 가도록 프리프레그 재료를 슬리팅하는 경우 특히 유용하다. 매트릭스 수지가 점착성이 있는 경우, 2 개의 냉각 스테이션을 가질 수 있다; 점착성을 제거하기 위해 수지를 충분히 냉각시키기 위해 슬리터 앞에 하나의 냉각 스테이션을 가질 수 있고, 권취 전에 슬릿 테이프의 온도를 낮추기 위해 슬리터 뒤에 제2 냉각 스테이션을 가질 수 있다.
보이드 완화/제거 장치는 OEM을 위한 생성 라인/장치에 통합될 수 있다; 매트릭스 수지가 굳기 시작한 시점, 바람직하게는 적어도 2℃, 더 바람직하게는 적어도 5℃, 가장 바람직하게는 적어도 10℃, 매트릭스 조성물의 활성화 온도 이하에서 프리프레그 시트 재료를 생산하거나, 가장 바람직하게는, 초기 냉각 후 권취 또는 다른 후속 처리 전에 통합될 수 있다. 이러한 생산 공정에서 프리프레그 시트를 스톡 폭으로 슬리팅하는 경우, 장치는 슬리팅 전 또는 슬리팅 후, 그러나 권취 전에 통합될 수 있는데; 자본 및 풋프린트 관점에서 전자가 바람직하고, 보이드가 존재하는 슬리팅의 전술한 문제를 피하기 위해 바람직하다. 대안적으로, 이 장치는 공급 롤과 테이크업 롤의 중간 지점에서 전용 권취/풀기 장치에 통합되거나, 풀린 시트 재료에 다른 기능 또는 공정이 적용되는 다목적 권취/풀기 장치(예를 들어, 원래의 백킹 또는 캐리어 재료를 제거하고 폴리머 라이너 또는 캐리어로 대체하는 장치)에 통합될 수 있다. 마지막으로, 보이드 완화/제거 장치가 풀림 스테이션과 슬리팅 스테이션 사이에 삽입되는 슬릿 테이프 생산용 장치에 통합될 수 있다. 스플라이싱 스테이션을 포함하는 이러한 장치의 경우, 보이드 완화/제거 장치는 스플라이싱 스테이션의 이전 또는 이후에 통합될 수 있다. 바람직하게는, 스플라이싱을 방해하거나 품질 저하를 초래할 수 있는 보이드 및 습윤 불량을 제거하고 스플라이싱 속도를 높이기 위해 버터 가온과 같이 수지의 슬리팅 능력을 향상시키기 때문에 이전에 통합되는 것이 바람직하다. 또한, 스플라이스의 가열이 스플라이스에 악영향을 미치거나 적어도 일시적으로 스플라이스를 약화시킬 수 있다는 우려를 피할 수 있다.
보이드 완화/제거 장치를 포함하는 이러한 프리프레그 처리 장치는 각각 그 자체로 새로운 장치일뿐만 아니라 그러한 장치의 개량된 버전을 제공하기도 한다.
본 교시에 따른 장치 및 방법의 일반적인 특징 및 요소들을 설명한 후, 이제 다음 단락 및 첨부된 도면에 주목하여 예시적인, 구체적인 실시예들이 설명되고 도시된다. 각 도면에서, 마스터 롤 또는 스톡 롤로부터 장치를 통한 프리프레그 시트 재료의 이동 또는 전진은 왼쪽에서 오른쪽으로 이루어진다.
도 1 및 도 2는 각각 보이드 완화/제거 구성요소(A)를 포함하는 프리프레그 마스터 시트 제조 장치(1 및 10)의 일부의 대체 개략적인 실시예를 도시한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 프리프레그 마스터 시트 재료(2)는 제조 공정으로부터 컨베이어(4)를 통해, 후속 처리 및/또는 사용을 위해 제2 컨베이어(4)로 전진하여 보이드 완화/제거 장치(A)로 전진한다. 도 2는 프리프레그 마스터 시트 재료(2)가 보이드 완화/제거 장치(A)로부터 롤러 또는 가이드 요소(5)로 이동한 다음, 추가 처리 및/또는 사용을 위해 저장 및/또는 운반을 위한 프리프레그 시트 재료의 마스터 롤(9)을 형성하기 위해 테이크업 스풀(7)로 이동한다는 점을 제외하고는, 유사한 공정 및 장치를 나타낸다.
도 3은 프리프레그 시트 재료(2)에서 보이드를 제거 및/또는 습윤성을 향상시키기 위한 변환 장치(30)의 개략도를 도시한 것으로, 여기서, 프리프레그 시트 재료의 마스터 롤(19)은 후속 저장 및/또는 사용을 위해 변환된 프리프레그 시트 재료(14)의 마스터 롤을 형성하기 위해 재권취되기 전에 보이드 완화/제거 장치(A)를 통해 풀리고 전진한다. 도시된 바와 같이, 마스터 시트 재료는 복수의 롤러 또는 가이드 요소(5)를 따라 전진한다.
도 4는 프리프레그 재료(2)의 처리 및/또는 사용을 위한 장치(40)의 개략도로서, 후속 처리 및/또는 사용과 관련된 구성요소 또는 장치에 앞서 보이드 완화/제거 장치(A)를 통합하는 지점을 나타낸다. 도 3의 장치와 유사하게, 프리프레그 시트 재료의 마스터 롤(19)은 보이드 완화/제거 장치(A)를 통해 풀려서 전진되고, 그 후 추가 처리 및/또는 사용을 위해 전진되기 전에 처리 스테이션(22)으로 전진된다. 시트 재료의 전진은 복수의 롤러 또는 가이드(5)에 의해 보조된다. 처리 스테이션(22)은 스플라이싱 장치, 슬리팅 장치, 원래 라이너 또는 캐리어가 폴리머 라이너로 대체되는 라이너 대체 장치, 라이너 제거 장치 등, 또는 전술한 두 개 이상의 조합일 수 있다. 예를 들어, 이 장치는 프리프레그 레이업 장치에 통합될 수 있으며, 이에 따라 처리 스테이션(22)은 라이너를 제거하고, 부품 또는 금형에 적용하기 위해 시트 재료를 슬리팅할 수 있다.
도 5 및 도 6은 각각 보이드 완화/제거 장치(A)를 포함하는 프리프레그 슬릿 테이프의 생산을 위한 두 개의 유사한 장치(50 및 60)의 개략도를 나타낸다. 도 5에서 보이드 완화/제거 장치(A)는 스플라이싱 스테이션(22)에 선행하는 반면; 도 6에서, 보이드 완화/제거 장치(A)는 스플라이싱 스테이션(22) 다음에 후속한다. 그 외에는, 두 장치와 공정은 동일하다. 구체적으로, 프리프레그 시트 재료(2)는 프리프레그 마스터 롤(19)로부터 풀려서, 보이드 완화/제거 장치(A) 및 스플라이싱 스테이션(22)으로 전진하거나, 반대로, 스플라이싱 스테이션(22) 및 그 다음에 보이드 완화/제거 장치(A)로 전진하여, 마스터 시트 재료를 동일하거나 다른 폭의 복수의 슬릿 테이프(29)로 슬리팅하는 슬리터(24)로 전진된 후에, 스풀링 및 횡방향 권취를 위해 복수의 권취 스테이션(28)으로 전진된다. 마스터 시트 재료와 슬릿 테이프는 복수의 롤러 및/또는 가이드 요소(5)에 의해 장치를 통해 전진 및 안내된다. 도시된 특정 장치는 캐리어 또는 라이너가 부착된 상태에서 프리프레그 마스터 시트 재료를 슬리팅한다. 물론, 이 장치는 슬라이팅 전 또는 슬리팅 후에 폴리머 라이너를 삽입하여 라이너를 제거하도록 수정될 수 있으며, 권취 전에 보이드 완화/제거 장치가 없는 이러한 모든 장치는 잘 알려져 있고, 널리 이용 가능하다.
도 7a 내지 도 7m은 본 발명에 따라 프리프레그 시트 재료에서 보이드 완화/제거 및/또는 습윤성을 향상시키기 위한 다수의 다양한 반복 요소들의 개략적인 표현을 도시한다. 이러한 각 반복은 전술한 도 1 내지 도 6에 제시된 각 장치에서 보이드 완화/제거 장치(A)로서 삽입될 수 있다. 도 7a 내지 도 7m의 각 도면은 하나 또는 한 쌍의 하우징에 다양한 요소를 표시하지 않았지만, 에너지 절약 및 공정 청결에 유리할 수 있지만 하우징이 필요하지 않다는 것을 이해하고 인식해야 한다. 편의를 위해, 다음 표는 다양한 실시예들 간의 공통 요소를 식별한다.
도 7a는 컨베이어(24)가 가열 요소(51)를 지나 프리프레그 시트 재료(2)를 운반하는 보이드 완화 제거 장치의 간단한 실시예를 도시한다. 도 7b는 한 쌍의 롤러(5)에 의해 지지되는 프리프레그 시트 재료(2)가 한 쌍의 가열 요소(51) 사이를 통과하는 유사한 장치를 도시한다. 도 7c는 프리프레그 시트 재료(2)가 통과하여 단일 가열 요소(52)와 물리적으로 접촉하여 가열 요소에서 프리프레그 시트 재료로 열을 직접 전달하는 것을 도시한다. 도 7d는 마스터 시트 재료가 한 쌍의 가열 요소(52) 사이를 통과할 때 시트 재료에 약간의 핀치가 가해질 수 있다는 점을 제외하고는 도 7c의 장치와 유사한 장치를 나타낸다. 도 7e 및 도 7f의 장치는 프리프레그 시트 재료(2)가 가열된 후 한 쌍의 핀치 롤러(58)를 통과하여 유동 및 보이드 엘미네이션/섬유 습윤을 향상시키는 보이드 완화/제거 장치를 나타낸다. 전자의 경우, 가열은 배플(55)에 의해 열이 전달되고 집중되는 가열 요소(51)에 의해 이루어진다. 후자의 경우, 가열은 프리프레그 시트 재료와 직접 접촉하는 단일 가열 요소(52)에 의해 이루어진다. 도 7g 및 도 7h의 장치는 핀치 롤러 대신에 복수의 정렬 롤러(61, 62)가 사용된다는 점을 제외하고는 각각 도 7e 및 도 7f의 장치와 유사한다. 여기서, 프리프레그 시트 재료가 정렬된 롤러를 통과할 때 가해지는 힘 또는 응력은 수지의 유동과 이동을 촉진하여, 보이드를 제거하거나 프리프레그 재료의 섬유의 습윤을 향상시킨다. 옵션으로서, 도 7g에서, 롤러(61)는 가열된 프리프레그 시트 재료의 냉각을 향상시키거나 촉진하기 위한 냉각 롤러일 수 있다.
도 7i 내지 도 7m은 가열 능력 및 냉각 능력을 모두 통합하는 보이드 완화/제거 장치를 도시한다. 도 7i는 컨베이어(24)가 배플(55)에 의해 열이 집중되는 가열 요소(61), 프리프레그 시트 재료의 표면에 접촉 또는 약간의 압력을 가하여 유동을 향상시키는 직선 에지(63), 및 냉각 요소(65)를 지나 프리프레그 시트 재료(2)를 전진시키는 실시예를 도시하고 있다. 도 7j는 프리프레그 시트 재료(2)가 한 쌍의 반대 가열 요소(51)와 한 쌍의 반대 냉각 요소(65) 사이에서 전진되는 장치를 도시한 것으로서; 각 쌍은 자체 하우징(70)을 갖는다. 도 7k의 장치는 가열 요소(52)와 냉각 요소(67)를 사용하며, 이 두 요소는 프리프레그 시트 재료가 요소를 통과할 때 직접 접촉하여, 각각 열과 냉각을 직접 전달한다. 가열 요소와 냉각 요소의 중간에는 가열된 수지의 유동을 원활하게 하기 위한 롤러 또는 직선 에지(63)가 있다. 마지막으로, 도 7l 및 도 7m의 장치는 전자의 경우 복사형 가열 요소(51)와 접촉형 냉각 요소(67)를, 후자의 경우 접촉형 가열 요소(52)와 복사형 냉각 요소(65)를 포함하는 상반된 실시예를 나타낸다,
물론, 적어도 하나의 가열 요소가 사용되는 한, 전술한 요소들의 전부 또는 일부를 사용하는 다수의 대안적인 반복 및 실시예들이 가능하다. 도시된 바와 같이, 컨베이어는 보이드 완화/제거 장치(A)를 통해 프리프레그 시트 재료를 운반하기 위해 사용될 수 있거나, 프리프레그 시트 재료는 복수의 롤러 및/또는 가이드 요소에 의해 지지될 수 있다. 본 발명의 이점을 갖는 당업자는 본 발명의 결과를 달성하기 위한 그러한 대체 반복을 쉽게 인식할 것이다.
본 명세서의 방법 및 장치는 특정 실시예 및 도면과 관련하여 설명되었지만, 본 교시가 이에 한정되지 않으며, 본 교시의 범위를 벗어나지 않고 본 명세서의 개념을 활용하는 다른 실시예들이 의도되고 고려된다는 것을 인식해야 한다. 따라서 본 가르침의 진정한 범위는 청구된 요소와 여기에 명시된 기본 원칙의 정신과 범위 내에 속하는 모든 수정, 변형 또는 균등물에 의해 정의된다.
Claims (34)
- 열경화성 수지 조성물 매트릭스가 함침 또는 주입된 섬유질 재료를 포함하고 길이, 폭 및 두께를 갖는 연속 프리프레그 시트 재료에서 보이드 및/또는 비습윤 섬유 토우의 존재를 감소시키는 방법으로서,
상기 방법은 보이드 완화/제거 공정을 특징으로 하고, 보이드 완화/제거 장치를 지나 또는 상기 보이드 완화/제거 장치를 통해 연속 프리프레그 시트 재료를 연속적으로 전진시키는 단계를 포함하며, 상기 보이드 완화/제거 장치는 통과할 때 프리프레그 시트 재료의 단면 길이를 가열하거나, 또는 매트릭스 수지가 i) 점착성이 되고 최소한의 압력 또는 힘 하에서 소성 변형이 일어나거나, 또는 ii) 유동성이 되는 온도로 가열하며, 수지가 확산되거나 유동할 수 있도록 충분한 시간 동안 상기 온도를 유지하면서 가열된 프리프레그 시트 재료를 연속적으로 전진시켜, 매트릭스 수지가 냉각되거나 강제 냉각을 받기 전에 각각 보이드를 채우고 및/또는 비습윤 섬유를 습윤시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 프리프레그 시트 재료는, 상기 섬유 재료가 상기 프리프레그 시트 재료의 길이를 따라 연장되는 복수의 평행 섬유/섬유 토우를 포함하는 섬유 재료인, 방법. - 제1항에 있어서,
상기 보이드 완화/제거 공정은 매트릭스 수지의 유동 또는 확산을 유도하기 위해 가열 단계와 동시에 또는 직후에 시트 재료의 가열된 부분에 압력 또는 힘을 가하는 단계를 포함하는, 방법. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 보이드 완화/제거 공정은 가열된 매트릭스 수지를 강제 냉각하는 단계를 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서,
상기 방법은 프리프레그 시트 재료의 제조 공정의 일부이며, 매트릭스 조성물의 활성화 온도보다 적어도 2℃ 낮은 온도로 냉각된 후 새로 형성된 프리프레그 시트 재료에 적용되는, 방법. - 제1항에 있어서,
상기 프리프레그 시트 재료가 권취가 가능하도록 충분히 냉각된 후 그리고 상기 권취 전에 상기 프리프레그 시트 재료에 상기 보이드 완화/제거 공정이 적용되는, 프리프레그 시트 재료를 권취하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제1항, 제2항, 제3항, 제5항 또는 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방법은 시트 재료의 마스터 롤 또는 스톡 롤의 변형 공정의 일부이며, 상기 방법은 시트 재료를 보이드 완화/제거 공정에 적용하기 전에 시트 재료를 풀고 이후에 그렇게 처리된 시트 재료를 다시 권취하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제7항에 있어서,
상기 마스터 롤 또는 스톡 롤의 시트 재료가 이에 결합된 캐리어 시트를 포함하고, 상기 방법은 보이드 완화/제거 공정 전에 또는 이후에 캐리어 시트를 제거하고 이를 폴리머 필름으로 교체하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제8항에 있어서,
상기 캐리어 시트는 보이드 완화/제거 공정에 따라 제거되는, 방법. - 제1항, 제2항, 제3항, 제5항 또는 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방법은, 프리프레그 시트 재료가 열경화성 프리프레그 시트 재료의 더 좁은 스트립 또는 테이프로 슬리팅되는 변형 공정의 일부이고, 상기 방법은 마스터 롤 또는 스톡 롤로부터 프리프레그 시트 재료를 풀고 슬리터 장치를 통해 전진시키는 단계를 더 포함하며, 상기 보이드 완화/제거 공정은 스트립 또는 테이프의 폭이 5인치 이상인 슬리팅 공정의 경우 슬리팅 전에 또는 슬리팅 후에, 또는 스트립의 폭이 5인치 이하인 슬리팅 공정의 경우 슬리팅 전에 적용되는, 방법. - 제10항에 있어서,
상기 보이드 완화/제거 공정은 슬리팅 전에 적용되는, 방법. - 제11항에 있어서,
상기 스트립 또는 테이프는 보이드 완화/제거 공정을 적용한 후 재권취되는, 방법. - 제10항에 있어서,
슬리팅은 슬리트 프리프레그 시트 재료의 사용 또는 적용 시점에 또는 그 직전에 이루어지는, 방법. - 열경화성 수지 조성 매트릭스가 함침 또는 주입된 섬유질 재료를 포함하고 길이, 폭 및 두께를 갖는 프리프레그 시트 재료에서 보이드 및/또는 비습윤 섬유 토우의 존재를 감소시키기 위한 장치로서,
상기 장치는 가열 요소, 및 프리프레그 시트 재료를 상기 프리프레그 시트 재료의 공급원으로부터 가열 요소로 그리고 가열 요소를 통해 또는 가열 요소를 지나 후속 처리 부품 또는 권취 요소로 연속적으로 운반하는 하나 이상의 컨베이어를 포함하고,
상기 가열 요소는 가열 요소를 연속적으로 지나가거나 가열 요소를 통과할 때 프리프레그 시트 재료의 단면 길이를 매트릭스 수지가 i) 점착성이 되고 최소 압력 또는 힘으로 소성 변형이 발생하거나 ii) 유동성 되는 온도로 가열할 수 있도록 정렬되고, 각각 보이드를 채우고 및/또는 비습윤 섬유를 습윤시키기 위해 수지가 확산 또는 유동되도록 충분한 시간 동안 상기 온도를 유지하는, 장치. - 제14항에 있어서,
매트릭스 수지의 확산 또는 유동을 촉진하기 위해 폭에 걸쳐 가열된 시트 재료에 힘을 가하는 수단을 더 포함하며, 상기 수단은 가열 요소에 통합되거나 가열 요소 바로 다음에 위치되는, 장치. - 제14항에 있어서,
가열 요소 다음에 냉각 요소를 더 포함하는, 장치. - 제14항에 있어서,
매트릭스 수지의 확산 또는 유동을 촉진하기 위해 가열된 시트 재료에 그 폭에 걸쳐 힘을 가하는 수단과, 냉각 요소를 더 포함하고, 상기 힘을 가하는 수단은 가열 요소, 가열 요소와 냉각 요소의 중간, 또는 냉각 요소에 위치하는, 장치. - 제16항 또는 제17항에 있어서,
상기 냉각 요소는 복사 냉각 요소인, 장치. - 제16항 또는 제17항에 있어서,
상기 냉각 요소는 직접 접촉 냉각 요소인, 장치. - 제14항, 제15항, 제16항 또는 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
열경화성 프리프레그 시트 재료의 마스터 롤 또는 스톡 롤로부터 시트 재료를 풀기 위한 풀기 수단, 및 가열 처리 후 열경화성 프리프레그 시트를 재권취하기 위한 제2 권취 수단을 더 포함하는, 장치. - 제14항, 제15항, 제16항 또는 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가열 요소가 복사 가열 요소인,
장치. - 제14항, 제15항, 제16항 또는 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가열 요소는 직접 접촉 가열 요소인, 장치. - 보이드 및/또는 비습윤 섬유 토우의 존재가 감소된 열경화성 프리프레그 시트 재료의 슬릿 테이프를 생산하는 장치로서,
상기 장치는 열경화성 프리프레그 시트 재료의 마스터 롤 또는 스톡 롤을 수용 및 풀기 위한 풀기 수단, 가열 요소를 연속적으로 지나가거나 통과할 때, 프리프레그 시트 재료의 단면 길이를 매트릭스 수지가 i) 점착성이 되고 최소한의 압력 또는 힘 하에서 소성 변형이 발생하거나 또는 ii) 유동성이 되는 온도로 가열하도록 정렬되고, 보이드를 채우고 및/또는 비습윤 섬유를 습윤시키기 위해, 수지가 확산 또는 유동할 수 있도록 충분한 기간 동안 해당 온도를 유지하면서 프리프레그 시트 재료를 연속적으로 전진시킬 수 있는 가열 요소를 포함하는 보이드 완화/제거 구성요소, 프리프레그 시트 재료를 슬릿 테이프로 절단하기 위한 슬리터, 슬릿 테이프를 개별적으로 권취하는 복수의 권취 장치, 및 시트 재료를 풀기 수단으로부터, 보이드 완화/제거 부품으로, 슬리터 수단으로 및 마지막으로 복수의 권취 장치로 경로를 따라 연속적으로 운반하기 위한 복수의 컨베이어를 포함하는, 장치. - 제23항에 있어서,
상기 가열 요소는 복사 가열 요소인, 장치. - 제23항에 있어서,
상기 가열 요소는 직접 접촉 가열 요소인, 장치. - 제23항에 있어서,
상기 슬리터는 프리프레그 시트 재료를 폭 2 인치 이하의 슬릿 테이프로 슬릿하도록 구성되는, 장치. - 제23항에 있어서,
상기 와인더는 트래버스 권취 와인더인, 장치. - 제23항에 있어서,
프리프레그 시트 재료의 종단 간, 연속적인 두 개의 시트를 접합하기 위한 스플라이서를 더 포함하고, 상기 스플라이서는 풀림 수단과 슬리터 중간에 위치되는, 장치. - 제23항, 제24항, 제25항, 제26항, 제27항 또는 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
a) 가열된 매트릭스 수지의 확산 또는 유동을 촉진하기 위해 가열된 시트 재료에 폭에 걸쳐 힘을 가하는 수단 ― 상기 수단은 가열 요소에 통합되거나 가열 요소 바로 다음에 포지셔닝됨 ― , b) 가열 요소 또는 (a) 및 (b) 모두를 따르는 냉각 요소를 더 포함하고, (a) 및 (b)가 모두 존재하는 경우, 상기 힘을 가하는 수단은, 가열 요소에 위치되거나 가열 요소와 냉각 요소의 중간에 또는 냉각 요소에 위치되는 가열 요소 다음에 위치되는 냉각 요소인, 장치. - 제29항에 있어서,
상기 힘을 가하는 수단이 존재하는, 장치. - 제29항에 있어서,
상기 냉각 요소가 존재하는, 장치. - 제29항에 있어서,
(a) 및 (b)가 모두 존재하고, 압력 가하는 수단이 가열 요소와 냉각 요소의 중간에 있는, 장치. - 제31항에 있어서,
상기 냉각 요소는 복사 냉각 요소인, 장치. - 제31항에 있어서,
상기 냉각 요소가 직접 접촉 냉각 요소인, 장치.
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