KR900008845B1 - 직물의 공극(open space)을 줄이는 방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

직물의 공극(open space)을 줄이는 방법

제1a도는 공극이 있는 직물의 평면도이다.

제1b도는 공극이 없는 직물의 평면도이다.

제2도는 본 발명의 구성요소를 설명하기 위한 메카니즘의 측면도이다.

제3a도 및 제3b도는 본 발명의 방법에 사용되는 메카니즘의 구체적인 예시의 측면도이다.

제4도는 진동로울의 진동수, 직물의 장력 및 이동속도와 공극율의 관계를 나타내는 그래프이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 경사 2 : 위사

3 : 공극 4 : 직물

5 : 진동로울 6 : 고정로울

본 발명은 사(絲)의 직경에 비해 밀도가 상대적으로 낮은 직물에 나타나는 공극을 줄여주는 새로운 방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 산업 자재로 이용되는 직물, 예를 들면 적층 포지 또는 섬유강화 프라스틱(FRP)용 직물의 공극을 줄여주는 새로운 방법에 관한 것이다. 산업자재로 이용되는 여러가지 형태의 직물중 시트로 사용되는 직물은 비교적 올이 성기고, 밀도가 낮으며 메시(mesh) 구조로 된 것이 많다.

이러한 직물에 고무 코우팅과 같은 코우팅가공을 하게되면 표면에 요철이 발생되어 상품의 가치를 떨어뜨리게 된다. 게다가 섬유강화 프라스틱(이하 FRP라 약칭함)용 직물에서는 섬유와 수지가 서로 결합하지 못하고 서로 별개로 존재하므로 FRP의 물성을 저하시키는 결가과 되었다.

이와같은 직물의 메시구조(공극)는 때때로 많은 문제점을 야기하지만 종래에는 그와 같은 직물의 조직에서 발생하는 공극을 줄이는 효과적인 교정 방법 및 교정 수단이 없었기 때문에 직물의 공극을 줄이기 위하여 직물을 구성하는 사(絲)의 밀도를 증가시키는 수단이 이용되어 왔었다.

그러나, 이와같은 방법은 경제적으로 바람직하지 못하기 때문에 직물의 밀도를 변화시키지 않고 공극을 없애는 방법이 요구 되어져 왔다.

특히, FRP용 직물에 사용되는 사(絲)는 탄성이 높기 때문에 공극을 없애기 위한 교정방법으로서 종래의 프래스방법을 사용할 경우 섬유가 절손되기 때문에 적절한 방법이라 할 수 없는 것이 현 실정이다.

따라서, 본 발명의 목적은 낮은 공극율을 갖는 직물을 얻기 위하여 직물의 공극을 줄여주는 새로운 방법을 제공함으로써 상기한 종래 방법의 결점을 해결하는 것이다.

본 발명은 직물의 공극을 줄여주는 방법으로, 최소한 하나의 로울이 그 축방향으로 진동하는 한쌍의 로울(roll) 사이에 직물을 가입상태에서 통과시켜 공극을 줄여주는 교정방법으로 이하 첨부된 도면에 따라 구체적으로 상술하면 아래와 같다.

제1도는 직물의 메시가 벌어져 있는 공극상태를 도시한 것으로, 제1a도에서, 경사(1)와 위사(2)로 구성된 직물은 대게 공극(3)을 갖게되며, 경사와 위사의 밀도가 낮고 성길수록 직물의 전체면적에 대한 공극면적의 배율은 높게 된다.

FRP나 코우팅을 위한 직물은 제1b도에서 도시된 바와같이 공극이 없는 것이 바람직하다. 이와같이 공극부 면적이 직물 전체 면적에 대하여 차지하는 비율을 공극율이라 하고, 이를 백분율(%)로 나타낸다.

제1a도에 나타난 직물이 공극율은 약 11% 정도이고, 반면에 제1b도에 나타난 직물의 공극율은 0이다.

본 발명의 목적은 직물의 공극을 줄여주어 낮은 공극율의 직물을 얻기 위한 새로운 방법을 제공하는 것이다.

본 발명을 실시하기 위한 구성요소는 제2도 이후의 도면에 의하여 구체적으로 설명한다.

제2도에서 직물(4)은 한쌍의 로울(5), (6)사이를 통과하며, 로울 (5), (6)의 표면속도는 직물(4)의 통과속도와 동일하다.

본 발명에서는 하나 혹은 두개의 로울(5), (6)을 회전축방향(제2도에서 지면과 수직방향)으로 진동시켜 직물(4)이 로울(5), (6)에 의해 압착되게 한다.

즉, 본 발명은 적어도 일방의 로울을 그 축방향으로 진동하는 한쌍의 로울 사이에서 압착, 통과하게 함으로써 직물의 공극을 줄여주는 방법을 제공하는 것이다. 하나 혹은 두개의 로울(5), (6)이 로울의 회전축방향으로 진동하게 배설되어 있지만, 양쪽의 로울이 진동할 경우에는 양쪽 로울의 진동방향은 서로 반대로 구성되는 것이 필요하다.

이 경우, 직물(4)에 작용하는 힘은 하나의 로울이 진동하는 경우에 직물에 작용하는 힘과 기본적으로 같게 된다.

이하, 어느 일방의 로울이 진동하는 경우에 대하여 설명하기로 한다.

제2도에서, 로울(5)은 진동하는 로울이고, 반면 로울(6)은 고정된 로울이다.

진동하는 로울(5)은 축방향으로 진동하며, 또 직물(4)을 가압하는 작용을 한다.

이와같이 작용을 갖는 한쌍의 로울은 제3a도에서 나타난다.

제3a도에서, 로울(5)은 진동하는 로울이고, 직물(4)에 가해지는 압력은 직물(4)에 장력을 줌으로서 발생하게 된다.

따라서, 제3도에서 도시된 바와같이, 직물(4)이 로울(5), (6)의 총 외주면 길이가 바람직하게 1/6 이상의 길이에 걸쳐서 로울(5), (6)의 외주면과 접촉하면서 통과하게 되면 직물(4)은 정지된 상태에서 로울(5), (6)의 표면과 접할 수 있게 되며, 따라서 로울(5)이 진동할 경우 직물(4)은 두 로울(5), (6)이 접하는 지점에서 직물(4)의 통과방향에 대해 약간 경사진 방향으로 크럼플링(crumpling)작업을 수행받게 되어 경사 및 위사는 현저하게 넓이가 늘어나게 된다.

따라서, 제3a도에 도시된 구조는 제2도의 구조와 비교하여 효과가 월등하며 제3b도에 도시된 구조는 더욱 뛰어나다.

제3b도는 본 발명의 다른 실시예를 보여주는데, 진동로울은 두 고정로울(6), (6')위에 위치된다.

이같은 배열은 진동로울을 안정시켜 줄수 있으며, 장력을 직물(4)에 부여함으로써 진동로울(5)와 두 고정로울(6), (6')과의 두 접점에서 직물(4)에 압착을 가할 수 있게 한다.

이와같은 방법은 구조적으로 단순하면서도 가장 효과적인 방법이다.

또한, 이 방법은 n-1개의 진동로울과 n개의 고정로울을 설치함으로써 효율을 높일 수가 있다.

그러나, 로울은 진동시키면서 직물에 압력을 가하는 방법은 상기한 방법들에만 국한되는 것이 아니다.

실과 같은 물질의 넓이를 넓게하기 위해 회전하지 않고 진동하는 원통형 부재에 통과시켜 이완시키는 방법은 이미 일본 특공소 56-43435호에서 기술 되어졌지만 이 방법은 단지 문지르는(rubbing)동작만을 사용하는 것이다. 그러므로 본 발명의 개념은 이 방법과는 완전히 다른 것이다.

또한 일본 특공소 52-25122호는 러빙로울(rubbing roll)의 사용을 제시하고 있는데 이것은 현재까지 코옴방사(comb-spinning)에 사용되어져 왔다.

그러나, 이 방법은 섬유들이 같은 한 방향으로 배열된 두 유사물의 이완에만 사용되도록 되어 있다.

더구나, 상기 일본 특허는 경사와 위사로 구성되고 높은 결합력을 갖는 직물의 처리에 관해서는 언급을 하지 않고 있다.

상기 방법은 직물의 통과방향에 대해 약간 경사진 방향으로 크럼플링 효과를 제공하지 못하며 따라서 직물의 처리용으로는 사용될 수 없다.

본 발명에 있어서, 직물의 공극을 제거하는 방법을 제공하기 위한 기본요소는 진동로울(5)의 진동수와 진동로울(5) 및 고정로울(6)사이의 접촉면에서의 압력이다. 또 다른 요소로서는 직물의 종류에 따라 열처리와 같은 보조수단을 채택할 수 있다는 것이다.

그러나 본 발명에서는 제4도에서 도시된 바와같은 기본요소, 즉 진동로울의 진동수와 압력의 효과에 대해서 설명한다.

제4도에 나타난 실험에 사용된 진동로울은 직경이 60㎜이고, 바이브레이터는 피스톤 형태의 바이브레이터(Nottor Inc.에서 생산된 NTK-15X형)가 사용되었다.

제4도에서, 조밀도가 12.5엔즈/인치×12.5 픽스/인치이며 3K 탄소섬유사를 사용하여 생산된 보통의 직물이 공극율은 8.4%(포인트a)였다. 사기 직물을 60℃에서 이동속도 1.0m/분의 조건하에서 진동수 1300싸이클/분, 장력 50g/㎝(이에 비례하여 진동로울(5)과 고정로울(6)의 접촉면에서 압력이 발생함)로 가공했을때 2.3%(포인트b)의 공극율이 얻어졌다.

또한, 진동수는 1300싸이클/분에서 1700싸이클/분으로 증가시켰을때 1.7%(포인트c)의 공극율을 얻었는데, 이는 진동수를 증가시키면 효과가 상승한다는 것을 보여준다. 게다가 포인트 b의 조건(1300 싸이클/분, 50g/㎝, 1m/분)에서 장력을 200g/㎝로 설정 했을때 0.7%(포인트 d)의 공극율이 얻어졌다. 포인트 b의 조건에서 이동속도를 0.76m/분 및 0.5m/분으로 설정하면(즉, 진동수를 증가시키는 것과 같은 효과)b', b''의 공극율을 얻을 수 있게 된다. 조밀도가 12.5엔즈/인치×6픽스/인치이며 3K 탄소섬유사로 만들어진 직물(공극율 : 18.70%, 포인트 1)을 상기한 포인트 b의 조건(단, 이동속도는 3m/분)으로 가공했을때 공극율은 10%였다.

이동속도는 각각 2m/분, 1m/분으로 순차적으로 감소시켰을때는 0.75%(포인트 n)및 0.5%(포인트 o)의 공극율를 얻었다.

또한, 진동수를 1700 싸이클/분, 장력을 200g/㎝으로 설정했을때, 공극율이 0인, 즉 공극이 없는 직물을 얻을 수 있었다. (포인트p. q)

따라서, 본 발명의 기본 요소인 진동로울의 진동수와 압력의 효과가 명백히 밝혀진 것이다. 이하 본 발명은 실시예를 바탕으로 더욱 상세히 기술되어 진다. "공극율"은 직물에 빛을 투과시켜 반대편 쪽으로 투과된 빛의 양, 즉 빛이 투과된 면적에 의해 계산 되어졌으며 하기 식으로 표시될 수 있다.

이하 실시예에 따라 본 발명을 구체적으로 설명한다.

[실시예 1]

제3b도에 나타난 로울의 배치에서, 피스톤형 바이브레이터는 진동로울, 즉 직경 60㎜의 철제 파이프의 일단에 장착되고, 상기 진동로울은 직경이 125㎜인 두 고정로울(6), (6')위에 배치된다.

한편, 7~8㎛ 직경의 탄소섬유 3000개로 이루어진 무연사(non-twisted) 토우(이하 3K라 함)를 경사 및 위사로 사용한 평직 클로스(12.5엔즈/인치×12.5픽스/인치)을 장력 200g/Cm, 진동로울의 진동수 약 800싸이클/분, 진폭 약 1㎜, 그리고 이동속도 0.5m/분의 조건으로 제3b도에 나타난 장치에 통과시켰다.

본 발명에 의한 방법을 적용시키지 않은 상태에서 직물의 공극율은 약 6.2%였던 반면 본 발명의 방법에 의해 처리된 후의 공극율은 0.2%였다. 따라서, 본 발명은 공극율을 감소시키는데 현저한 효과를 제공한다는 것이 입증된다.

[실시예 2]

3K의 탄소섬유토우를 경사 및 위사로 사용하여 평직의 직물편(경사본수 : 10본/인치, 위사본수 : 6본/인치)을 제조하였다.

이 직물의 공극율은 11.8%였으나, 실시예 1에서와 같은 방법으로 처리한 결과 공극율은 0의 직물을 얻을 수 있었다.

이상에서 상세히 기술한 바와같이, 본 발명의 방법은 구조적으로 간단하며 공극율을 감소시키는데 뛰어난 효과를 지니고 있다.

이와같이 얻어진 적층 직물은 평활성이 우수하며 FRP에 사용되어질 경우 수지를 용이하게 함침시킬 수 있다. 즉 FRP용 직물편에 필름형태의 수지를 함침시키는 방법에 있어서 공극이 있는 보통의 직물을 사용할 경우 수지는 처음에 공극으로 스며들게 되고, 섬유를 완전히 적시지 못한 상태에서 직물의 표면에 수지필름을 형성한다.

그 결과, 섬유에 거품이 남게 되며 따라서 완전한 직물 프리프레그를 얻을 수 없게 된다.

그와 반대로 공극율이 감소된 직물의 경우에는 섬유가 충분히 적셔진 후에 수지가 직물 표면에 퍼지게 되며(공극이 없기 때문)섬유에 거품도 일지 않게 된다.

따라서 질이 좋은 직물 프리프레그를 얻을 수 있게 된다.

본 발명에 따라 공극을 감소시키는 방법은 향상된 수지 함침성을 부여함으로 높은 가치를 제공하게 된다.

본 발명에 따라 공극이 감소된 직물에 에폭시 수지를 함침시켜 얻어진 성형물의 단면을 관찰했을때 섬유와 수지의 분포가 균일하다는 것을 확일할 수가 있다.

Claims (4)

1. 적어도 일방의 로울이 그 축방향으로 진동하는 한쌍의 로울 사이에서 직물을 가압하에서 통과시키는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 직물의 공극을 줄이는 방법.
2. 제1항에 있어서, 직물에 가해지는 압력은 상기 직물의 장력에 의해 발생함을 특징으로 하는 직물의 공극을 줄이는 방법.
3. 제1항에 있어서, 직물은 상기 로울들의 접촉면의 전후에 걸쳐 미리 내정된 길이만큼 상기 로울들과 접하게 됨을 특징으로 하는 직물의 공극을 줄이는 방법.
4. 제1항에 있어서, 탄소섬유 혹은 탄소섬유를 함유하는 직물이 사용됨을 특징으로 하는 직물의 공극을 줄이는 방법.

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