WO2011102679A2 - 고주파 유도가열 더블스틸벨트 프레스 장치 - Google Patents

고주파 유도가열 더블스틸벨트 프레스 장치 Download PDF

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WO2011102679A2
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steel belt
high frequency
induction heating
frequency induction
belt press
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정기훈
김희준
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㈜엘지하우시스
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    • H05B6/02—Induction heating
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    • H05B6/107—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications using a susceptor for continuous movement of material
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    • B29K2101/00—Use of unspecified macromolecular compounds as moulding material
    • B29K2101/12—Thermoplastic materials

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus for producing a thermoplastic-continuous fiber hybrid composite, and more particularly, to induction heating using high-speed induction using a double steel belt and enabling rapid heating and precise and uniform temperature control.
  • a heating double steel belt press apparatus is provided.
  • Continuous fiber-reinforced plastics contain a continuous phase of reinforcing fibers such as glass fiber or carbon fiber in plastics, which are relatively weak in mechanical strength. These continuous fiber-reinforced plastics are short fiber-reinforced plastics shorter than 1 mm in length. The mechanical strength, stiffness and impact performance are very good when compared to long-fiber reinforced plastics of 5 to 50 mm length, such as reinforced thermoplastics (LFT) or long fiber-reinforced thermoplastics (LFT) or glass mat-reinforced thermoplastics (GMT).
  • LFT reinforced thermoplastics
  • LFT long fiber-reinforced thermoplastics
  • GTT glass mat-reinforced thermoplastics
  • the continuous fiber-reinforced plastic should be excellent in flexibility and can be woven in one-way or two-way, through which the continuous fiber-reinforced plastic structure can be applied to products requiring a variety of mechanical performance.
  • the continuous fiber-reinforced plastic is typically manufactured by a pultrusion method or a mixed pressing followed by a hot pressing method.
  • the pultrusion method is to impregnate the plastic resin in the bundle of continuous fibers by passing a bundle of widely spread continuous fibers through a resin tank or a die in a liquid (or molten) state.
  • Optimizing the process conditions may increase the degree of impregnation.
  • the hot pressing method following the commingle is a method of mixing and spinning a continuous fiber and a plastic resin in a fiber form, and then hot pressing the heated and pressed mixed spinning fiber into a continuous fiber. It is easy to weave because the flexibility of the fiber is not largely lost due to the physical combination of the plastic resin and the plastic resin, and when hot pressing after weaving, the formability and impregnation are excellent, and the content control of the reinforcing fiber and the plastic resin of the continuous fiber reinforced plastic is free. It is.
  • thermoplastic-continuous fiber hybrid composite manufacturing apparatus that is easy to be woven and has excellent uniformity and impregnation during hot melt impregnation after weaving, and to which various kinds of thermoplastics can be applied.
  • An object of the present invention is to reduce the energy consumption of heating in the process of making a thermoplastic composite composite tape of the impregnated state by a high frequency induction heating method in the manufacturing apparatus for producing a composite material by impregnating glass fiber and thermoplastic resin. It is to provide a high frequency induction heating double steel belt press device that can be made.
  • the present invention is a device for producing a thermoplastic plastic continuous fiber hybrid composite by supplying a thermoplastic tape on both sides of a wide glass fiber bundle, heating, pressing, and cooling the glass fiber and the thermoplastic tape
  • a pair of ceramic steel belts disposed above and below to rotate in opposite directions to compress and transport the glass fibers and the thermoplastic tape
  • An entrance sprocket and an exit sprocket which are respectively provided at the entrance and exit sides of the pair of magnetic steel belts to transfer the magnetic steel belts
  • An induction coil part formed to be divided into an upper plate and a lower plate to surround the magnetic steel belt;
  • a cooling unit formed at a downstream side of the induction coil part to pressurize and simultaneously cool both sides of the thermoplastic continuous fiber hybrid composite impregnated with hot melt in the induction coil part.
  • a high frequency induction heating double steel belt press device is formed to be possible.
  • the magnetic steel belt may be made of any one material of aluminum, copper, stainless steel, and carbon steel.
  • the induction coil portion is provided with contact points on both sides of the upper plate and the lower plate, respectively, it is preferable that the contact is formed to be intermittent as the lifting and lowering of the magnetic steel belt.
  • the entry sprocket or the exit sprocket is preferably formed to be movable in the horizontal direction, it is possible to adjust the tension of the magnetic steel belt.
  • the conveying speed of the glass fiber is in the range of 2 ⁇ 40m per minute
  • high frequency current applied to the induction coil portion is preferably 20 ⁇ 40Khz
  • the cooling unit is composed of a pressure roller or a fan flowing in the cooling water, the pressure roller is preferably formed to be movable in the vertical direction.
  • the manufacturing apparatus according to the present invention is capable of rapid heating, precise and uniform temperature control by using a high frequency induction heating method as a heating means of the impregnated thermoplastic tape and glass fiber, impregnated thermoplastic tape and glass fiber.
  • a high frequency induction heating method as a heating means of the impregnated thermoplastic tape and glass fiber, impregnated thermoplastic tape and glass fiber.
  • the present invention applies the concept of a high frequency induction heating coil that can be opened and closed, so that the belt can be easily replaced as needed, resulting in an excellent workability when loading an initial sample onto the belt press.
  • FIG. 2 and 3 is a block diagram showing the structure of a high frequency induction heating double steel belt press apparatus according to the present invention.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating the basic structure of high frequency induction heating.
  • the high frequency induction heating spirally winds the heating coil 10 formed by using a tube made of copper, in which cooling water can flow, around the heated object 20 as a conductor.
  • a high frequency current flows through the heating coil 10 formed of a copper tube, heat is generated by a current induced in the heated object 20 as a conductor.
  • the conductor to be heated 20 may be aluminum, copper, stainless steel, carbon steel, or the like, and more preferably, a material having magnetic properties for magnetism is advantageous.
  • High frequency induction heating is based on the principle of energy loss due to Joule heating and magnetic hysteresis. The higher the frequency, the shallower the depth of penetration, so the appropriate frequency needs to be selected according to the application.
  • FIG. 2 and 3 is a configuration diagram showing the structure of the high frequency induction heating double steel belt press apparatus according to the present invention, Figure 2 shows a state in which the induction coil portion closed, Figure 3 shows the state induction coil portion open.
  • the high frequency induction heating double steel belt press apparatus 100 is a pair of magnetic steel belts (110a, 110b), the magnetic steel belts (110a, 110b) that rotate in opposite directions to each other ) Are provided on both sides of the side sprockets 112a and 112b for rotating the ceramic steel belts 110a and 110b, the exit sprockets 114a and 114b, and a pair of magnetic steel belts 110a and 110b overlap.
  • Induction coil parts (120a, 120b) formed in a shape that surrounds the entirety of the magnetic steel belt (110a, 110b) in the section is formed in the downstream of the induction coil parts (120a, 120b) induction coil parts (120a, 120b) Cooling unit (130a, 130b) for pressing and simultaneously cooling both sides of the material heated in the).
  • the present invention is an apparatus for impregnating a thermoplastic tape on both sides of a glass fiber in the form of a band. Impregnation of glass fiber and thermoplastic tape requires heating, pressing and cooling processes.
  • the present invention is characterized in that the heating process, which consumes the most energy during this process, can be made in a high frequency induction heating method.
  • the magnetic steel belts 110a and 110b are provided with a pair.
  • the magnetic steel belts 110a and 110b are formed in a caterpillar shape.
  • the upper magnetic steel belt 110a Consisting of the upper magnetic steel belt (110a) and the lower magnetic steel belt (110b) of the lower, and rotates in the opposite direction.
  • the upper magnetic steel belt 110a rotates in a counterclockwise direction
  • the lower magnetic steel belt 110b rotates in a clockwise direction.
  • the glass fiber and the thermoplastic plastic tape are supplied from the left side of the drawing to pass between the upper and lower conductive steel belts 110a and 110b, and are impregnated by heating, pressing, and cooling to produce a hybrid composite.
  • the magnetic steel belts 110a and 110b should be made of a material having magnetic properties for magnetic, and materials such as aluminum (Al), copper (Cu), stainless steel, and carbon steel may be used, but are limited to these materials. Other materials may be used as long as they have magnetic properties for magnetism.
  • Rollers are provided at both sides of the magnetic steel belts 110a and 110b, and the upper magnetic steel belt 110a is installed to be able to move up and down. This is for the convenience and maintenance of the initial loading of glass fiber and thermoplastic tape.
  • Height adjustment of the upper magnetic steel belt (110a) is made by adjusting the distance between the entry sprocket 112a and the exit sprocket 114a which are installed on both sides.
  • the gap between the entry sprocket 112a and the exit sprocket 114a becomes wider, the upper magnetic steel belt 110a is raised as shown in FIG. 3.
  • the gap adjustment between the entry sprockets 112a and 112b and the exit sprockets 114a and 114b also serves to correct the tension of the belt.
  • the magnetic steel belts 110a and 110b may vary in length due to thermal expansion, and may vary in length or tension due to various other reasons. In order to compensate for this, the sprockets 112a and 112b may be used. The gap between the exit sprockets 114a and 114b can be corrected.
  • Outward sprockets 114a and 114b are the driving sprockets, and the entry sprockets 112a and 112b are driven sprockets among the entry sprockets 112a and 112b and the exit sprockets 114a and 114b. Therefore, the exit sprockets 114a and 114b operate in a manner of attracting the magnetic steel belts 110a and 110b.
  • the induction coil parts 120a and 120b are provided to surround the circumferences of the magnetic steel belts 110a and 110b, and serve to heat the magnetic steel belts 110a and 110b by magnetic hysteresis.
  • the high frequency current applied to the induction coil parts 120a and 120b is preferably 20 to 40Khz.
  • the feed rate of the magnetic steel belt (110a, 110b) is preferably in the range of 2 ⁇ 40m per minute.
  • the heating is not enough to achieve a smooth bonding, if the frequency is higher than the above range may lose flexibility due to excessive impregnation.
  • the induction coil parts 120a and 120b are the upper induction coil part 120a formed above the upper magnetic steel belt 110a and the lower induction coil part 120b formed below the lower magnetic steel belt 110b.
  • the upper induction coil portion 120a and the lower induction coil portion 120b are provided with contacts (not shown) on both sides.
  • the induction coil parts 120a and 120b connected are surrounded by a pair of magnetic steel belts 110a and 110b, so that induction The magnetic steel belts 110a and 110b are heated by the high frequency current flowing through the coil parts 120a and 120b.
  • the induction coil parts 120a and 120b are formed to be detachable up and down by being connected to a contact point to facilitate loading of the material at an initial stage and to secure convenience of maintenance.
  • the cooling units 130a and 130b serve to cool and simultaneously harden the thermoplastic plastic tape and glass fiber joined on the downstream side of the induction coil units 120a and 120b.
  • the cooling units 130a and 130a should be cooled while applying a load in the direction of pressing them up and down the pair of magnetic steel belts 110a and 110b.
  • the cooling units 130a and 130a may use a pressure roller in which cooling water flows. By supplying cooling water to the inside of the pressure roller, the temperature of the pressure roller itself is kept low, thereby cooling the magnetic steel belts 110a and 110b in contact therewith and applying pressure thereto.
  • the cooling unit (130a, 130a) is also formed to be able to move up and down like the induction coil portion, it is preferable to be able to adjust the interval of the pair of magnetic steel belt (110a, 110b) as shown in FIG. . That is, when the cooling unit (130a, 130b) is composed of a pressure roller flowing the cooling water therein, the pressure roller should be formed to be movable in the vertical direction.
  • the present invention by applying a high-frequency induction heating method to compensate for the eccentricity of the steel belt due to the multiple roll contact and heat loss caused by the radiant heat chamber method that can occur in the conventional heating method by the heating roll method, This results in the effect of rapid heating, precise and uniform temperature control, and equivalent performance with approximately 10% power consumption.

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Abstract

열가소성 플라스틱-연속섬유 혼성복합체 제조장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유도 가열 방식을 이용하고 더블스틸벨트를 사용하여 급속가열이 가능하고, 정밀하고 균일한 온도제어가 가능하도록 한 고주파 유도가열 더블스틸벨트 프레스 장치에 관하여 개시한다.

Description

고주파 유도가열 더블스틸벨트 프레스 장치
본 발명은 열가소성 플라스틱-연속섬유 혼성복합체 제조장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유도 가열 방식을 이용하고 더블스틸벨트를 사용하여 급속가열이 가능하고, 정밀하고 균일한 온도제어가 가능하도록 한 고주파 유도가열 더블스틸벨트 프레스 장치에 관한 것이다.
연속섬유 강화 플라스틱은 기계적 강도가 상대적으로 취약한 플라스틱 속에 유리섬유 또는 탄소섬유 등의 보강섬유를 연속상으로 내장하고 있는데, 이러한 연속섬유 강화 플라스틱은 1 mm 길이 이하의 단-섬유 강화 플라스틱(Short Fiber-reinforced Thermoplastics) 또는 LFT(Long Fiber-reinforced Thermoplastics)나 GMT(Glass Mat-reinforced Thermoplastics)와 같은 5~50 mm 길이 수준의 장-섬유 강화 플라스틱과 비교하여 기계적 강도, 강성 및 충격성능이 매우 우수하다.
또한, 연속섬유 강화 플라스틱은 유연성이 뛰어나 단방향 또는 양방향으로 직조될 수 있어야 하며, 이를 통해 직조된 연속섬유 강화 플라스틱 구조물은 다양한 기계적 성능이 요구되는 제품에 적용될 수 있다.
상기 연속섬유 강화 플라스틱은 통상적으로 펄트루젼(Pultrusion) 방법 또는 혼합방사(Commingle)에 이은 핫프레싱(Hot Pressing) 방법 등에 의하여 제조된다.
상기 펄트루젼(Pultrusion) 방법은 넓게 펼쳐진 연속섬유 다발을 액상(또는 용융)의 수지조 또는 다이를 통과시켜 연속섬유 다발에 플라스틱 수지를 함침시키는 것인데, 공정조건을 최적화하면 함침도를 증가시킬 수는 있으나, 보강섬유(연속섬유) 및 플라스틱 수지의 함량조절이 어렵고, 유연성이 떨어져 직조가 용이하지 않은 단점이 있다.
상기 혼합방사(Commingle)에 이은 핫프레싱(Hot Pressing) 방법은 연속섬유와 섬유 형태의 플라스틱 수지를 혼합방사한 다음, 이를 가열압착(Hot Pressing)하는 방법인데, 가열압착된 혼합방사 섬유는 연속섬유와 플라스틱 수지의 물리적 결합으로 섬유의 유연성이 크게 상실되지 않아 직조가 용이하고, 직조 후 열간압착하는 경우 성형성 및 함침성이 우수하며, 연속섬유 강화 플라스틱의 보강섬유 및 플라스틱 수지의 함량 조절이 자유롭다.
그러나, 상기 혼합방사(Commingle)에 이은 핫프레싱(Hot Pressing) 방법은 연속섬유 다발 내에 플라스틱 수지가 무작위로 혼합되기 때문에 직조후 열간압착하는 경우 부분적으로 충분한 함침이 일어나지 않아 물성의 균일도가 떨어지고, 섬유 형태로 만들었을 때 가공성과 관련하여 충분한 연신(Elongation) 특성을 갖는 열가소성 플라스틱에 제한적이라는 단점이 있다.
따라서, 직조가 용이하면서도 직조후 열용융 함침시 균일성 및 함침성이 뛰어나고, 다양한 종류의 열가소성 플라스틱이 적용될 수 있는 열가소성 플라스틱-연속섬유 혼성 복합체 제조장치의 개발이 시급한 실정이다.
본 발명의 목적은 유리섬유와 열가소성 수지를 함침하여 복합소재를 제조하는 제조장치에 있어서, 고주파 유도가열방식을 통해 함침된 상태의 열가소성 플라스틱 혼성 복합체 테이프로 만드는 과정에서 가열에 소비되는 에너지 소모를 감소시킬 수 있는 고주파 유도가열 더블스틸벨트 프레스 장치를 제공함에 있다.
본 발명은 광폭으로 펼쳐진 유리섬유 다발 양면에 열가소성 플라스틱 테이프를 공급하여 이를 가열, 압착, 냉각시켜 열가소성 플라스틱 연속섬유 혼성복합체를 제조하기 위한 장치에 있어서, 연속적으로 공급되는 상기 유리섬유와 상기 열가소성 플라스틱 테이프의 상하에 배치되어 서로 반대 방향으로 회전하여, 유리섬유 및 열가소성 플라스틱 테이프를 상하에서 압착하며 이송하는 한 쌍의 도자성 스틸벨트; 상기 한 쌍의 도자성 스틸벨트의 입측과 출측에 각각 구비되어 상기 도자성 스틸벨트를 이송시키는 입측스프로킷과 출측스프로킷; 상기 도자성 스틸벨트를 감싸는 형태로 상판과 하판으로 분할 형성되는 유도코일부; 및 상기 유도코일부의 하류 측에 형성되어 유도코일부에서 열용융 함침된 열가소성 플라스틱 연속섬유 혼성복합체의 양면을 가압함과 동시에 냉각시키는 냉각부;를 포함하며, 상기 유도코일부는 상판과 하판이 개폐가 가능하도록 형성되는 고주파 유도가열 더블스틸벨트 프레스 장치를 제공한다.
상기 도자성 스틸벨트는 알루미늄, 구리, 스테인레스 스틸 및 탄소강 중 어느 하나의 재질로 제조될 수 있다.
상기 유도코일부는 상판과 하판의 양측에 각각 접점을 구비하여, 도자성 스틸벨트의 승하강에 따라 상기 접점이 단속가능하도록 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 입측스프로킷 또는 출측스프로킷은 수평방향으로 이동가능하도록 형성되어, 상기 도자성 스틸벨트의 장력을 조절할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 유리섬유의 이송속도는 분당 2~40m 범위이고, 상기 유도코일부에 인가되는 고주파 전류는 20~40Khz 인 것이 바람직하며,
상기 냉각부는 냉각수가 내부로 흐르는 가압롤러 또는 팬으로 구성되고, 상기 가압롤러는 상하 방향으로 이동가능하게 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 제조 장치는 함침된 열가소성 플라스틱 테이프와 유리섬유의 가열 수단으로 고주파 유도 가열 방식을 사용함으로써 급속 가열이 가능하고, 정밀하고 균일한 온도제어가 가능하며, 함침된 열가소성 플라스틱 테이프와 유리섬유 가열에 소요되는 전력을 종래의 10% 수준으로 감소할 수 있는 효과를 가져온다.
그리고 본 발명은 개폐가 가능한 고주파 유도가열 코일 개념을 적용하여, 필요에 따라 벨트의 교체가 용이하고, 벨트 프레스에 초기 샘플을 로딩할 때 작업성이 우수한 효과를 가져온다.
도 1은 고주파 유도가열의 기본구조를 설명하기 위한 개념도,
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 고주파 유도가열 더블스틸벨트 프레스 장치의 구조를 나타낸 구성도임.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 고주파 유도가열 더블스틸벨트 프레스 장치에 대하여 설명하기로 한다.
본 발명의 장점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
또한, 도면에서 발명을 구성하는 구성요소들의 크기는 명세서의 명확성을 위하여 과장되어 기술된 것이며, 어떤 구성요소가 다른 구성요소의 "내부에 존재하거나, 연결되어 설치된다"고 기재된 경우, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소와 접하여 설치될 수 있고, 소정의 이격 거리를 두고 설치될 수도 있으며, 이격 거리를 두고 설치되는 경우엔 상기 어떤 구성요소를 상기 다른 구성요소에 고정 내지 연결시키기 위한 제3의 수단에 대한 설명이 생략될 수도 있다.
도 1은 고주파 유도가열의 기본구조를 설명하기 위한 개념도이다.
고주파 유도 가열은 일반적으로 냉각수가 내부로 흐를 수 있는 구리 재질의 튜브를 사용하여 형성된 가열코일(10)을 전도체인 피가열물(20) 주변에 나선형으로 권취한다. 구리재질의 튜브로 형성된 가열코일(10)에 고주파 전류를 흐르게 하면, 전도체인 피가열물(20)에 유도된 전류에 의해 열이 발생하게 된다. 전도체 피가열물(20)은 알루미늄, 구리, 스레인리스 스틸, 탄소강 등이 될 수 있으며, 보다 바람직하게는 자성에 대한 도자성을 가지는 재료가 유리하다.
고주파 유도가열은 줄열(Joule Heating)과 마그네틱 히스테리시스(Magnetic hysteresis)에 의한 에너지 손실원리를 기반으로 한다. 주파수가 높을 수록 침투 깊이가 얕아지는 표면효과를 나타내기 때문에 용도에 따라 적절한 주파수를 선정할 필요가 있다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 고주파 유도가열 더블스틸벨트 프레스 장치의 구조를 나타낸 구성도로, 도 2는 유도코일부가 닫힌 상태를 나타낸 것이고, 도 3은 유도코일부가 열린 상태를 나타낸 것이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 고주파 유도가열 더블스틸벨트 프레스 장치(100)는 서로 반대방향으로 회전하는 한 쌍의 도자성 스틸벨트(110a, 110b), 상기 도자성 스틸벨트(110a, 110b)의 양측에 구비되어 상기 도자성 스틸벨트(110a, 110b)를 회전시키는 입측스프로킷(112a, 112b)와 출측스프로킷(114a, 114b), 그리고 한 쌍의 도자성 스틸벨트(110a, 110b)가 중첩되는 구간에서 도자성 스틸벨트(110a, 110b) 전체를 감싸는 형태로 형성되는 유도코일부(120a, 120b)와, 유도코일부(120a, 120b)의 하류측에 형성되어 유도코일부(120a, 120b)에서 가열된 재료의 양면을 가압함과 동시에 냉각시키는 냉각부(130a, 130b)를 포함한다.
본 발명은 밴드 형태의 유리섬유의 양면에 열가소성 플라스틱 테이프를 함침하기 위한 장치이다. 유리섬유와 열가소성 플라스틱 테이프를 함침하기 위해서는 가열과정, 가압과정, 냉각과정이 필요하다.
본 발명은 이러한 과정중 에너지가 가장 많이 소모되는 가열과정이 고주파 유도가열 방식으로 이루어질 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 고주파 유도가열 더블스틸벨트 프레스 장치의 각 구성요소에 관하여 상세하게 살펴본다.
도자성 스틸벨트(110a, 110b)는 한 쌍이 구비된다. 도자성 스틸벨트(110a, 110b)는 무한궤도(Caterpillar) 형태로 형성된다.
상부의 도자성 스틸벨트(110a)와 하부의 도자성 스틸벨트(110b)로 구성되며, 서로 반대방향으로 회전한다. 상부의 도자성 스틸벨트(110a)는 반시계 방향으로 회전하며, 하부의 도자성 스틸벨트(110b)는 시계방향으로 회전한다. 유리섬유와 열가소성 플라스틱 테이프는 도면의 좌측에서 공급되어 상하부의 도자성 스틸벨트(110a, 110b) 사이를 통과하며 가열, 가압, 냉각을 거쳐 함침되어 혼성복합체가 제조되는 것이다.
도자성 스틸벨트(110a, 110b)는 자성에 대한 도자성을 가지는 재료로 제조되어야 하며, 알루미늄(Al), 구리(Cu), 스테인리스 스틸, 탄소강 등의 재질이 사용될 수 있으나, 이들 재질에 한정되는 것은 아니고 자성에 대한 도자성을 가지는 것이라면 다른 재질을 사용할 수도 있다.
도자성 스틸벨트(110a, 110b)의 양측에는 롤러가 구비되어 있으며, 상부의 도자성 스틸벨트(110a)는 상하로 승하강 가능하도록 설치된다. 이는 초기에 유리섬유와 열가소성 플라스틱 테이프를 로딩할 때의 편의성과 정비의 편의성을 위한 것이다.
상부의 도자성 스틸벨트(110a)의 높낮이 조절은 그 양측에 설치되는 입측스프로킷(112a)와 출측스프로킷(114a) 사이의 간격을 조절에 의해서 이루어진다. 입측스프로킷(112a)와 출측스프로킷(114a) 사이의 간격이 넓어지게 되면 상부의 도자성 스틸벨트(110a)가 도 3에 도시된 바와 같이 상승하게 된다.
도 3에는 상부의 입측스프로킷(112a)와 출측스프로킷(114a)의 간격만 조절가능한 것으로 도시되어 있으나, 하부의 입측스프로킷(112b)와 출측스프로킷(114b)의 간격도 조절가능하도록 할 수 있다.
입측스프로킷(112a, 112b)와 출측스프로킷(114a, 114b)의 간격조절은 벨트의 장력을 보정하는 역할도 수행하게 된다. 도자성 스틸벨트(110a, 110b)는 열팽창에 의하여 길이가 가변할 수 있고, 그 이외의 다양한 사유에 의해서도 길이가 변화하거나 장력이 변화할 수 있는데, 이를 보정하기 위하여 입측스프로킷(112a, 112b)와 출측스프로킷(114a, 114b) 사이의 간격을 보정할 수 있다.
입측스프로킷(112a, 112b)과 출측스프로킷(114a, 114b) 중 출측스프로킷(114a, 114b)이 구동 스포로킷이며, 입측 스프로킷(112a, 112b)은 종동 스프로킷이다. 따라서 출측스프로킷(114a, 114b)이 도자성 스틸벨트(110a, 110b)를 끌어당기는 방식으로 작동하게 된다.
유도코일부(120a, 120b)는 도자성 스틸벨트(110a, 110b)의 둘레를 감싸는 형태로 구비되어, 도자성 스틸벨트(110a, 110b)를 마그네틱 히스테리시스에 의하여 가열하는 역할을 수행한다. 이 때, 유도코일부(120a, 120b)에 인가되는 고주파 전류는 20~40Khz 인 것이 바람직하다. 이때 상기 도자성 스틸벨트(110a, 110b)의 이송속도는 분당 2~40m 범위인 것이 바람직하다.
주파수가 상기 범위보다 낮으면, 가열이 충분히 이루어지지 않아 접합이 원활하게 이루어지 목하고, 주파수가 상기 범위보다 높으면 과도한 함침으로 인해 유연성을 상실할 수 있다.
또한, 도자성 스틸벨트(110a, 110b)의 이송속도가 상기 범위보다 빠르면 충분한 열교환이 이루어지지 못하고, 상기 범위보다 느리면 생산성이 저하된다.
유도코일부(120a, 120b)는 상부 도자성 스틸벨트(110a)의 위쪽에 형성되는 상부 유도코일부(120a)와, 하부 도자성 스틸벨트(110b)의 아래쪽에 형성되는 하부 유도코일부(120b)로 구분할 수 있으며, 상부 유도코일부(120a)와 하부 유도코일부(120b)는 양측에 접점(미도시)을 구비하고 있다.
도 2에 도시된 바와 같이 상부 유도코일부(120a)와 하부 유도코일부(120b)가 근접하게 되면 접점이 연결되어, 상부 유도코일부(120a)와 하부 유도코일부(120b)가 하나의 코일로 연결되며, 도 3에 도시된 바와 같이 분리되면 접점의 연결은 해제된다.
상부 유도코일부(120a)와 하부 유도코일부(120b)가 접점을 통해 연결되면, 연결된 유도코일부(120a, 120b)가 한쌍의 도자성 스틸벨트(110a, 110b) 주변을 둘러싸게 되므로, 유도코일부(120a, 120b)에 흐르는 고주파 전류에 의하여 도자성 스틸벨트(110a, 110b)가 가열되는 것이다.
유도코일부(120a, 120b)를 접점으로 연결되도록 함으로써 상하로 분리가능하도록 형성하는 것은, 초기에 소재를 로딩하기 편하게 하고, 정비의 편의성을 확보하기 위한 것이다.
냉각부(130a, 130b)는 유도코일부(120a, 120b)의 하류측에서 합침된 열가소성 플라스틱 테이프와 유리섬유를 냉각시킴과 동시에 압착하여 경화시키는 역할을 수행하게 된다.
따라서, 냉각부(130a, 130a)는 한쌍의 도자성 스틸벨트(110a, 110b)의 상하에 이들을 압착하는 방향으로 하중을 가함과 동시에 냉각시켜야 한다. 이러한 냉각부(130a, 130a)는 내부로 냉각수가 흐르는 가압롤러를 사용할 수 있다. 가압롤러의 내부에 냉각수를 공급함으로써 가압롤러 자체의 온도를 낮게 유지함으로써 그와 접촉하는 도자성 스틸벨트(110a, 110b)를 냉각시킴과 동시에 압력을 가할 수 있다.
또한, 냉각부(130a, 130a)도 유도코일부와 마찬가지로 승하강 가능하게 형성되어, 도 3에 도시된 바와 같이 한쌍의 도자성 스틸벨트(110a, 110b)의 간격을 조절할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 즉 냉각부(130a, 130b)를 내부로 냉각수가 흐르는 가압롤러로 구성한 경우, 가압롤러가 상하 방향으로 이동가능하게 형성하여야 하는 것이다.
본 발명은 종래의 가열 방식인 가열 롤에 의한 방식에서 발생할 수 있는 다중 롤 접촉에 의한 스틸벨트의 편심 문제와 복사열 챔버 방식에서 발생하는 열손실 문제를 보완하기 위해 고주파 유도 가열 방식을 적용함으로써, 이를 통해 급속 가열 및 정밀하고 균일한 온도제어, 대략 종래의 10% 수준의 전력 소모로 동등한 성능을 발휘할 수 있는 효과를 가져온다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (7)

  1. 광폭으로 펼쳐진 유리섬유 다발 양면에 열가소성 플라스틱 테이프를 공급하여 이를 가열, 압착, 냉각시켜 열가소성 플라스틱 연속섬유 혼성복합체를 제조하기 위한 장치에 있어서,
    연속적으로 공급되는 상기 유리섬유와 상기 열가소성 플라스틱 테이프의 상하에 배치되어 서로 반대 방향으로 회전하여, 유리섬유 및 열가소성 플라스틱 테이프를 상하에서 압착하며 이송하는 한 쌍의 도자성 스틸벨트;
    상기 한 쌍의 도자성 스틸벨트의 입측과 출측에 각각 구비되어 상기 도자성 스틸벨트를 이송시키는 입측스프로킷과 출측스프로킷;
    상기 도자성 스틸벨트를 감싸는 형태로 상판과 하판으로 분할 형성되는 유도코일부; 및
    상기 유도코일부의 하류 측에 형성되어 유도코일부에서 열용융 함침된 열가소성 플라스틱 연속섬유 혼성복합체의 양면을 가압함과 동시에 냉각시키는 냉각부;를 포함하며,
    상기 유도코일부는 상판과 하판이 개폐가 가능하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 고주파 유도가열 더블스틸벨트 프레스 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유도코일부는 상판과 하판의 양측에 각각 접점을 구비하여, 도자성 스틸벨트의 승하강에 따라 상기 접점이 단속가능하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 고주파 유도가열 더블스틸벨트 프레스 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 입측스프로킷 또는 출측스프로킷은 수평방향으로 이동가능하도록 형성되어, 상기 도자성 스틸벨트의 장력을 조절하는 것을 특징으로 하는 고주파 유도가열 더블스틸벨트 프레스 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 유리섬유의 이송속도는 분당 2~40m 범위이고,
    상기 유도코일부에 인가되는 고주파 전류는 20~40Khz 인 것을 특징으로 하는 고주파 유도가열 더블스틸벨트 프레스 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각부는 냉각수가 내부로 흐르는 가압롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파 유도가열 더블스틸벨트 프레스 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 가압롤러는 상하 방향으로 이동가능하게 형성되는 것을 특징으로 하는 고주파 유도가열 더블스틸벨트 프레스 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 도자성 스틸벨트는 알루미늄, 구리, 스테인레스 스틸 및 탄소강 중 어느 하나의 재질인 것을 특징으로 하는 고주파 유도가열 더블스틸벨트 프레스 장치.
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