KR102432790B1 - 고압 주입에 의한 액체 중합체 수지로부터 복합 컴포넌트들의 제조를 위한 몰딩 디바이스 - Google Patents
고압 주입에 의한 액체 중합체 수지로부터 복합 컴포넌트들의 제조를 위한 몰딩 디바이스 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 중합체 수지 (50) 및 섬유 기재 (51) 를 포함하는 구조화된 또는 반구조화된 복합 컴포넌트를 제조하기 위한 몰딩 디바이스 (1) 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 디바이스는 바닥 및 측면을 구비한 몰드 (2), 몰드의 측면을 따라 이동할 수 있고 상기 몰드 (2) 의 바닥 및 측면 (5) 과 함께 캐비티 (7) 를 형성하는 압축면 (14) 을 구비하는, 가동부 (10) 를 포함하고, 가동부 (10) 는, 캐비티 위에 위치하고 상기 캐비티 (7) 와 연통하는 챔버 (25, 42) 로 개방되는 진공화 덕트 (13, 23) 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 복합 컴포넌트의 산업적 생산을 위한 복합 컴포넌트의 몰딩 분야에 관한 것이다.
더 구체적으로, 본 발명은 고압 주입에 의한 액체 중합체 수지를 사용하는 복합 컴포넌트의 산업적 제조를 위한 몰딩 디바이스에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 그 몰딩 디바이스에 의해 수행되는 복합 컴포넌트의 제조 방법, 상기 방법에 의해 획득되는 컴포넌트, 및 그 방법을 수행하는데 사용되는 수지에 관한 것이다.
본 발명에 따른 방법은 중합체 수지의 멀티-컴포넌트 주입을 허용한다. 이하에서, 중합 전의 중합체 수지에 대해 중합체 수지라는 용어를 사용하고, 중합 후의 중합체 수지에 대해 중합 수지라는 용어를 사용한다.
위에서 언급한 것과 같은 특정 컴포넌트 또는 컴포넌트들의 특정 어셈블리는 때때로 큰 기계적 응력 또는 기계적 부하를 받는다. 따라서, 그러한 컴포넌트는 흔히 복합 재료로 제조된다.
복합 재료는 적어도 2 개의 비혼화성 컴포넌트들의 어셈블리이다. 그러한 어셈블리로 시너지 효과가 획득되므로, 획득된 복합 재료는 각 초기 컴포넌트가 갖지 않거나 또는 가지더라도 복합 재료에 비해 더 낮은 정도로 가지는 기계적 및/또는 열적 특성을 현저하게 갖는다.
더욱이, 복합 재료는 상기 복합 재료에 양호한 기계적 특성, 특히 복합 재료가 받게 되는 기계적 부하 하에서의 양호한 거동을 제공하는 적어도 하나의 보강 재료, 및 연속 상을 형성하며 상기 복합 재료의 응집 (cohesion) 을 보장하는 매트릭스 재료 (또는 더 간단하게는 매트릭스) 로 구성된다. 산업적으로 사용되는 다양한 유형의 복합재들 중에서, 유기 매트릭스를 갖는 복합재가 가장 흔하다. 유기 매트릭스를 갖는 복합재의 경우, 매트릭스 재료는 일반적으로 중합체이다. 이 중합체는 열경화성 중합체 또는 열가소성 중합체일 수도 있다.
복합 재료는 매트릭스 재료와 보강 재료를 혼합함으로써, 또는 보강 재료를 매트릭스 재료로 적시거나 함침한 후, 획득되는 시스템의 중합에 의해 제조된다. 이하에서 수지라 칭하는 중합체 매트릭스, 및 보강재는 상기 수지를 몰드에 주입함으로써 상기 몰드 내에서 혼합된다.
업계에서 일반적으로 사용되는 몰드는 몰드 내부의 압력 평형을 유지하기 위해 하나 이상의 벤트를 구비하는 몰드이다. 그러나, 차단된 벤트는 몰딩 후에 획득되는 최종 컴포넌트에 결함을 초래할 수도 있다. 더욱이, 벤트는 일반적으로 컴포넌트에 흔적을 남기므로, 이 흔적이 가능한 한 눈에 띄지 않도록 또는 몰딩 후에 프로세싱을 거칠 컴포넌트의 부분에 생성되도록 벤트 및/또는 컴포넌트를 위치결정하는 것이 필요하다.
이러한 문제를 극복하기 위해, 몰드는 벤트없이 진공 하에서 작동하도록 설계되었다. 수지의 주입 전에, 몰드 내에 진공이 생성되어서, 수지를 사용한 기판의 최적 함침을 허용하고, 가능한 가장 적은 결함 또는 결점을 갖는 복합 컴포넌트를 획득한다.
따라서, 문헌 DE 20 2012 104 148 은, 캐비티를 형성하도록 상호 접촉할 수 있는 2 개의 상보적인 몰드 부분들로 형성된 몰딩 공구를 설명한다. 몰딩 공구의 하부는, 진공 지점에 연결되고 상기 하부의 벽을 통과하는 채널을 포함한다. 상부는 특히, 채널의 일 단부가 캐비티 내로 개방되어서 상기 캐비티에 진공이 조성될 수 있는 소위 "개방" 위치와, 채널의 내부 단부가 상부에 의해 차단되는 소위 "폐쇄" 위치 사이에서 움직일 수 있다. 공구의 상부의 벽을 따라 위치결정된 시일들은 캐비티와 채널 사이, 따라서 캐비티와 외부 사이에 양호한 기밀성을 제공한다. 몰딩 공구의 하부는 주입구를 포함하고, 캐비티에 진공이 조성되었고 몰딩 공구가 폐쇄 위치에 있는 때에, 이 주입구를 통해 수지가 주입된다.
그러나, 이러한 종류의 몰딩 공구는 매우 고가이고 그 사용이 복잡한 것으로 드러날 수도 있다. 더욱이, 캐비티의 체적은 몰딩 공구의 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 상당히 감소한다. 이러한 큰 체적 감소는, 하부로 접근하는 상부의 변위에 기인한다. 이러한 체적 변화는 캐비티 내에서 압력 변화를 동반하여서, 캐비티에 수지를 주입하는 단계 동안의 압력이 상기 캐비티에 진공을 조성하는 이전 단계 동안의 압력보다 더 크다. 이러한 압력 차이는 획득된 복합 컴포넌트에서 결함 및/또는 결점을 초래할 수도 있다.
더욱이, 진공이 형성 (draw) 될 수 있게 하는 체적이 작은데, 그 이유는 몰딩 공구의 하부에 포함된 채널의 체적에 의해 결정되기 때문이다. 이제, 채널의 직경은 몰딩 공구의 상부에 제공된 시일들 사이에 위치한 공간보다 더 클 수 없다. 따라서, 진공화율 (vacuum drawing rate) 이 낮고 몰딩 시간이 길어서, 이런 종류의 몰딩 공구는 높은 생산률을 갖는 산업적 용도에 부적합하다.
따라서, 본 발명의 목적은 중합체 수지를 기반으로 한 복합 재료로부터 컴포넌트들을 제조하기 위한 몰딩 디바이스를 제안함으로써 종래 기술의 단점들을 제거하여서, 결함이 없거나 적은 수의 결함 및/또는 결점을 갖는 컴포넌트들을 획득하는 것을 가능하게 하는 것이다. 또한, 본 발명에 따른 몰딩 디바이스는 높은 유량의 빠른 진공화 단계를 허용한다. 이런 종류의 디바이스는 또한 몰딩 캐비티의 일정한 체적 뿐만 아니라, 진공화와 몰딩 디바이스에의 수지 주입 사이에 무시해도 될 정도의 압력 변화를 유지하는 것을 가능하게 한다.
이러한 목적을 위해, 본 발명은 중합체 수지 및 섬유 기재를 포함하는 구조화된 또는 반구조화된 복합 컴포넌트들의 제조를 위한 몰딩 디바이스에 관한 것으로, 본 몰딩 디바이스는:
- 바닥 및 측면을 포함하는 몰드,
- 상기 몰드의 측면을 따라 이동할 수 있고, 상기 몰드의 바닥 및 측면과 함께 캐비티를 형성하는 압축면을 포함하는, 가동부를 포함하고,
상기 가동부는, 상기 캐비티 위에 위치되고 상기 캐비티와 연통하는 챔버 내로 개방되는 진공화 채널을 포함하는 것을 주된 특징으로 한다.
다른 특징에 따르면, 상기 몰드는 하부 및 상기 몰드를 폐쇄하도록 상기 하부와 접촉할 수 있는 상부를 포함한다.
상기 가동부는 상기 몰드의 측면을 따라 움직일 수 있는 펀치, 및 주입 헤드를 추가로 포함하고, 상기 주입 헤드는 개구를 통해 상기 캐비티와 연통하는 주입 칼럼을 규정하는 벽을 구비한다.
다른 특징에 따르면, 몰드는 하부면을 구비한 하부, 상부, 및 리세스를 포함한 피스톤을 추가로 포함하고, 상기 피스톤은, 상기 주입 헤드의 벽과 상기 개구와 함께, 상기 하부면이 상기 주입 칼럼의 하부 부분을 규정하는, 개방 위치로 불리는 적어도 하나의 제 1 위치와, 상기 피스톤이 상기 주입 칼럼의 개구를 차단하는 적어도 하나의 제 2 위치 사이에서 상기 주입 칼럼을 따라 움직일 수 있다.
몰딩 디바이스의 다른 특징에 따르면,
- 상기 가동부는, 칼라의 하부면이, 상기 펀치의 측면과 함께, 개구를 통하여 상기 캐비티와 연통하는 수축 공간을 규정하는, 개방 위치로 불리는 적어도 하나의 제 1 위치와, 상기 칼라가 상기 개구를 차단하는, 폐쇄 위치로 불리는 적어도 하나의 제 2 위치 사이에서, 상기 펀치의 측면을 따라 움직일 수 있는 칼라를 추가로 포함하고,
- 상기 수축 공간은 상기 펀치에 위치된 주변 홈을 포함하고,
- 상기 진공화 채널은, 상기 펀치에 위치되고 상기 수축 공간에 의해 형성된 챔버 내로 또는 상기 수축 공간의 주변 홈 내로 개방되는 채널로 구성되고,
- 상기 주입 헤드는, 그의 벽에, 수지를 주입하기 위한 적어도 하나의 제 1 하부 채널 및 상기 주입 헤드로부터 수지를 배출하기 위한 적어도 하나의 제 1 상부 채널을 추가로 포함하고, 상기 제 1 하부 및 상부 채널들은 바로 상하로 위치결정되고 상기 피스톤의 리세스 및 상기 주입 헤드의 벽과 함께 수지를 재순환시키기 위한 적어도 하나의 회로를 형성하고,
- 상기 주입 헤드는, 그의 벽에, 수지를 주입하기 위한 적어도 하나의 제 2 하부 채널, 및 상기 주입 헤드로부터 수지를 배출하기 위한 적어도 하나의 제 2 상부 채널을 추가로 포함하고, 상기 제 2 하부 및 상부 채널들은 바로 상하로 위치결정되고 상기 피스톤의 리세스 및 상기 주입 헤드의 벽과 함께 수지를 재순환시키기 위한 적어도 하나의 회로를 형성하고,
- 상기 주입 헤드는, 그의 벽에, 수지를 주입하기 위한 n 개의 하부 채널들, 및 상기 주입 칼럼으로부터 수지를 배출하기 위한 m 개의 상부 채널들을 포함하고, n 은 2 이상이고, m 은 2 이상이고, n 은 m 과 동일하거나 상이하여서, n 이 m 미만이라면 수지를 재순환시키기 위한 n 개의 회로들을 형성하거나, m 이 n 미만일 때 m 개의 재순환 회로들을 형성하고,
- 상기 주입 칼럼을 따라 상기 피스톤의 변위를 허용하도록, 상기 주입 칼럼의 상부는, 압력 하에 있도록 의도되고 상기 피스톤의 상부를 수용할 수 있는 공간으로 구성되고, 상기 피스톤은 유압식이다.
본 발명은 또한 중합체 수지 및 섬유 기재를 포함하는 구조화된 또는 반구조화된 복합 컴포넌트들의 제조 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 주입 디바이스를 사용해 실시되고, 다음 단계들:
- a) 섬유 기재를 캐비티에 위치결정하는 단계,
- b) 몰딩 디바이스의 가동부에 위치된 진공화 채널을 통하여 상기 캐비티에 진공을 형성하는 단계,
- c) 수지 주입 채널을 통하여 상기 캐비티에 미리 정해진 양의 중합체 수지를 주입한 후, 상기 몰딩 디바이스의 가동부에 의해 상기 수지를 압축함으로써 상기 섬유 기재를 함침하는 단계를 포함하는 것을 주된 특징으로 한다.
다른 특징에 따르면, 상기 방법은 상기 캐비티에서 비주입 수지를 세정하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 세정 단계는 상기 수지 압축 단계 전, 중 또는 후에 실시될 수도 있다.
수지 주입 단계 전, 상기 방법은 챔버 폐쇄 단계를 포함한다.
상기 챔버 폐쇄 단계는, 칼라를 폐쇄 위치로 변위시킴으로써, 상기 칼라의 하부면에 의해 수축 공간의 개구를 차단하는 것으로 구성된다.
상기 방법은 중합체 수지의 멀티-컴포넌트 주입 그리고 더 구체적으로 2-컴포넌트 주입을 허용한다.
본 발명은 또한 열경화성 폴리에스테르 수지들, 열경화성 비닐-에스테르 수지들, 열경화성 아크릴 수지들, 상기 열경화성 폴리에스테르, 비닐-에스테르, 및 아크릴 수지들의 혼합물들, 열경화성 폴리우레탄 수지들, 열경화성 에폭시 수지들, 열가소성 아크릴 수지들, 열가소성 폴리아미드 수지들로부터 선택된, 멀티-컴포넌트 제조 방법을 실시하기 위한 액체 중합체 수지에 관한 것이다.
본 발명은 또한 상기 제조 방법을 실시함으로써 획득된, 구조화된 또는 반구조화된 복합 컴포넌트에 관한 것으로, 상기 컴포넌트는 자동차, 예를 들어 트럭의 육로 수송, 철도, 해상, 및 항공 수송, 풍력, 광발전, (열적) 태양열, 건축, 토목, 가구 및 도시 기반시설, 시그널링, 스포츠 및 레저 활동 분야에서 사용 가능하다.
유리한 특징에 따르면, 획득되는 구조화된 또는 반구조화된 복합 컴포넌트는 "네트 형상 (net-shape)" 으로 불리고, 즉 상기 복합 컴포넌트는 어떠한 잔류 몰딩 스프루 (sprue) 도 포함하지 않고 어떠한 마무리 처리 없이 이형 (mold release) 후에 사용 가능하다.
본 발명의 다른 장점들과 특징들은, 첨부 도면들에 도시된 몰딩 디바이스의 개략도를 참조하여, 예시적인, 비제한적 예로서 제공된, 다음 설명을 읽을 때 분명해질 것이다.
도 1a 는 진공화 단계에서의 몰딩 디바이스의 단면도이다.
도 1b 는 칼라 폐쇄 단계에서의 몰딩 디바이스의 단면도이다.
도 1c 는 수지 주입 단계에서의 몰딩 디바이스의 단면도이다.
도 1d 는 수지 재순환 및 압축 단계들에서의 몰딩 디바이스의 단면도이다.
도 2 는 앵글드 복귀 시스템 (angled return system) 의 개략도이다.
도 3 은 수지 저장 수단의 개략도이다.
도 4 는 주변 협착 수단의 개략도이다.
도 1b 는 칼라 폐쇄 단계에서의 몰딩 디바이스의 단면도이다.
도 1c 는 수지 주입 단계에서의 몰딩 디바이스의 단면도이다.
도 1d 는 수지 재순환 및 압축 단계들에서의 몰딩 디바이스의 단면도이다.
도 2 는 앵글드 복귀 시스템 (angled return system) 의 개략도이다.
도 3 은 수지 저장 수단의 개략도이다.
도 4 는 주변 협착 수단의 개략도이다.
몰딩 디바이스의 개요
본원에서 사용되는 용어 "모노머" 는 중합될 수 있는 분자를 지칭한다.
본원에서 사용되는 용어 "중합" 은 모노머 또는 모노머들의 혼합물을 중합체로 변환시키는 프로세스를 지칭한다. 올리고머는 작은 개수의 모노머들을 포함하는 중합체이다.
"멀티-컴포넌트 주입" 은 적어도 2 개의 컴포넌트들을 포함하는 수지의 주입을 의미하고, 상기 컴포넌트들은 단지 몰딩 디바이스에 상기 수지의 주입 단계로부터 시작하여 접촉하게 된다. 본 문헌은 특히 2-컴포넌트 주입, 즉 2 개의 컴포넌트 A 및 B 를 포함하는 수지의 주입을 제시하고, 상기 컴포넌트들은 단지 몰딩 디바이스에 상기 수지의 주입 단계로부터 시작하여 접촉하게 된다.
도 1a 의 개략도로 나타낸 몰딩 디바이스 (1) 는 하부 (3) 및 상기 하부와 접촉할 수 있는 상부 (4) 를 구비한 몰드 (2) 를 포함하여서, 그것은 몰드를 폐쇄하도록 고정부에 놓여진다. 몰드 (2) 는 섬유 보강재를 수용하도록 의도된 몰드의 하부 (3) 에 제공된 바닥 (6) 을 포함한다. 바닥은 몰드의 측면 (5) 에 의해 주변이 한정된다.
몰딩 디바이스 (1) 는 또한 몰드의 측면 (5) 을 따라 움직일 수 있는 가동부 (10) 를 포함한다. 상기 가동부는 몰드의 측벽 (5) 및 몰드의 바닥 (6) 과 캐비티 (7) 를 형성하는 압축면 (14) 을 포함한다. 가동부는 몰드 (1) 의 측면 (5) 을 따라 움직일 수 있는 펀치 (11) 뿐만 아니라, 펀치 (11) 에 수용된, 칼라 (40) 에 포함된 주입 헤드 (20) 를 또한 포함한다.
가동부 (10) 는 또한 예를 들어 진공 펌프와 같은 진공화 디바이스에 연결되도록 의도된 진공화 채널 (13) 을 포함한다. 채널은 챔버 (42) 내로 개방된다. 이 챔버는 캐비티 (7) 위에 위치되고, 이 캐비티의 개구를 통해 상기 캐비티 (7) 와 연통한다.
유리하게는, 몰딩 디바이스 (1) 는 가동부 (10) 에 운동을 적용하기 위한 시스템 (60), 특히 펀치 (11) 를 추가로 포함하여서, 상기 수지의 중합 반응 내내, 수지가 중합될 때 수지-기재 어셈블리를 압축하도록 상기 가동부에 일정한 압력을 인가하는 것을 가능하게 한다.
실제로, 상기 수지로 섬유 기재 (51) 를 함침한 후, 수지 (50) 의 중합 중, 상기 수지의 체적 수축 현상이 관찰된다. 수지의 중합 반응이 진행됨에 따라 수지-기재 어셈블리에 의해 차지된 체적은 감소하여서, 중합 반응의 종반에 획득되는 중합된 수지-기재 어셈블리에 의해 차지된 체적은 초기 수지-기재 어셈블리에 의해 차지된 체적보다 작다. 설명된 시스템은, 그것이 가동부 (10), 특히 상기 가동부의 압축면 (14) 이 수지-기재 어셈블리와 접촉 상태를 유지하여 중합 반응 내내 상기 수지-기재 어셈블리를 압축할 수 있도록 허용하므로, 수지로 섬유 기재의 최적의 함침을 얻을 수 있다.
유리하게는, 도 4 에 도시된 대로, 시스템은 병진 운동하는 앵글드 복귀 시스템 (60) 을 포함한다. 시스템은 병진 운동하는 앵글드 복귀부 (62) 에 하중을 적용하는 잭 (실린더) (61) 을 포함하고, 상기 앵글드 복귀부는 잭의 종방향 축선에 대해 각도 (α) 만큼 오프셋되도록 위치결정된다. 앵글드 복귀부는 펀치 (11) 에 연결되고 펀치에 하중을 전달하여서, 상기 펀치가 병진 운동을 형성하고 몰드의 측면 (5) 을 따라 슬라이딩할 수 있도록 허용한다.
복합 컴포넌트들의 제조 방법을 실시하기 위해, 방법의 모든 단계들 동안, 가동부 (10), 특히 펀치 (11) 의 운동 및 위치결정을 정확하게 제어할 필요가 있다. 이러한 목적을 위해, 잭 (61) 은 바람직하게는 복동식 잭이다.
설명된 시스템 (60) 은 유리하게도 펀치에 일정한 압력을 인가함으로써 상기 수지의 중합 중 수지의 수축을 보상하면서 펀치 (11) 의 변위를 허용한다. 가해진 압력은 특히 수지의 유형 및 주입된 수지의 체적에 따라 결정된다. 이 시스템 (60) 은 수지로 섬유 기재의 우수한 함침 균질성을 획득하는 것을 가능하게 하여서, 울퉁불퉁한 곳 (asperities) 없이, 양호한 표면 마감 뿐만 아니라 양호한 기계적 특성을 갖는 복합 컴포넌트들을 제공한다.
주입된 수지의 체적이 몰드에서 섬유 기재의 최적의 함침에 필요한 체적보다 클 때, 몰딩 디바이스 (1) 는 유리하게도 여분의 주입된 수지를 수용할 수 있도록 허용하는 저장 수단을 포함한다. 저장 수단은, 도 3 에 도시된 대로, 유리하게도 주입된 수지 (50) 의 여분을 수용할 수 있는 보유 챔버 (70) 를 포함하고, 상기 보유 챔버는 라인 (71) 에 의해 캐비티 (7) 에 연결된다. 이런 식으로, 주입된 수지의 체적이 섬유 기재의 최적의 함침을 위해 요구되는 체적보다 클 때, 여분의 수지는 라인을 이용하고 보유 챔버 (70) 로 들어간다.
이러한 보유 챔버 (70) 의 존재는 수지의 주입을 위한 더 넓은 윈도우를 제공하는데, 왜냐하면 최적의 함침 체적을 초과할 때, 여분이 보유 챔버로 들어가기 때문이다. 따라서, 이 저장 수단은 섬유 기재의 최적의 함침을 보장할 수 있어서, 양호한 기계적 특성을 갖는 복합 컴포넌트들을 획득한다.
몰딩 디바이스는 유리하게도 펀치의 하부면 및/또는 몰드의 바닥의 기하학적 구조 변화로 구성되는 컴포넌트의 단면의 주변 협착을 위한 수단을 포함한다. 도 4 에 도시된 바와 같이 협착 수단은 몰드의 측면 (5) 가까이에 위치되고 도 4 에서 도면부호 80, 81 및 82 를 갖는 3 개의 구성 변형예들에 의해 보여진다.
제 1 변형예에서, 펀치의 하부면 (15) 은 립 (80) 을 형성하도록 만곡된다. 제 2 변형예에서, 펀치의 하부면은 노치 (81) 를 포함한다. 제 3 구성에서, 펀치의 하부면 및 몰드의 바닥 (6) 은 경사를 형성하도록 기울기 변화를 포함한다.
컴포넌트 단면의 주변 협착을 위한 상기 수단 (80, 81, 82) 은, 수지를 이용한 상기 기재의 함침이 경미하거나 심지어 존재하지 않는 기재의 구역들에 대응하는 건조 구역들의 형성을 특히 회피함으로써 수지 (50) 를 이용한 섬유 기재 (51) 의 양호한 함침 균질성을 제공한다. 따라서, 컴포넌트 단면의 주변 협착을 위한 상기 수단 (80, 81, 82) 은 양호한 기계적 특성을 갖는 복합 컴포넌트들을 획득하는 것을 가능하게 한다.
몰딩 디바이스의 도 1a, 도 1b, 도 1c 및 도 1d 에 나타낸 복합 컴포넌트들의 작업 및 제조의 상세
도 1a, 도 1b, 도 1c 및 도 1d 의 개략도로 나타낸 몰딩 디바이스는 수지 (50) 의 2-컴포넌트 주입을 허용한다. 가동부 (10) 는 몰드의 측면 (5) 을 따라 이동할 수 있고, 가동부 내에 배치된 펀치 (11) 는 몰드의 상기 측벽을 따라 이동할 수 있다. 몰딩 디바이스 (1) 의 가동부 (10) 는 주입 헤드 (20) 가 내부에 위치되는 칼라 (40) 를 포함하여서, 상기 칼라가 상기 주입 헤드를 둘러싼다. 칼라 (40) 는 펀치 (11) 의 측면 (12) 을 따라 그리고 몰드의 측면 (5) 에 대해 이동할 수 있다. 특히, 칼라는 개방 위치로 불리는 적어도 하나의 제 1 위치와 폐쇄 위치로 불리는 적어도 하나의 제 2 위치 사이에서 이동할 수 있다.
주입 헤드 (20) 는 이른바 "고압" 주입 헤드이다. 이는 일반적으로 50 bar ~ 100 bar 의 높은 수지 주입 압력으로 사용될 수도 있다. 이는, 그의 벽 (21) 에, 바로 상하로 위치한 제 1 하부 채널 (23.1) 및 제 1 상부 채널 (23.2) 뿐만 아니라, 바로 상하로 위치한 제 2 하부 채널 (24.1) 및 제 2 상부 채널 (24.2) 을 포함한다. 제 1 및 제 2 하부 채널들은 서로에 대해 대향하고 서로 대면한다. 유사하게는, 제 1 및 제 2 상부 채널들은 서로에 대해 대향하고 서로 대면한다.
주입 헤드 (20) 는, 길이 일부에 리세스 (31) 를 포함하는 유압식 피스톤 (30) 을 추가로 포함하고, 상기 유압식 피스톤은 개방 위치로 불리는 적어도 하나의 제 1 위치와 폐쇄된 위치로 불리는 제 2 위치 사이에서 상기 주입 헤드의 칼럼 (22) 을 따라 이동할 수 있다.
개방 위치에서, 피스톤의 바닥 단부 (32), 주입 헤드의 벽 (21), 및 칼럼의 개구 (26) 는, 수지가 캐비티 (7) 로 주입되기 전 특히 중합체 수지를 수용하도록 된 칼럼 부분 (25) 을 구획한다.
폐쇄 위치에서, 칼럼 (26) 의 개구는 피스톤의 바닥 단부 (32) 에 의해 차단된다. 더욱이, 유압식 피스톤의 일부에 제공된 리세스 (31) 와 상부 및 하부 채널들은 중합체 수지를 순환시키기 위한 회로들을 형성한다. 제 1 회로는 피스톤의 리세스 (31), 제 1 하부 채널 (23.1), 및 제 1 상부 채널 (23.2) 에 의해 형성된다. 제 2 회로는 피스톤의 리세스 (31), 제 2 하부 채널 (24.1), 및 제 2 상부 채널 (24.2) 에 의해 형성된다.
전술한 바와 같이, 피스톤 (30) 은 고압에서 중합체 수지의 주입을 허용하는 유압식 피스톤이다. 피스톤에 이러한 압력을 인가할 수 있도록, 주입 헤드는 피스톤의 상단부 (33) 를 수용할 수 있는 공간 (27) 을 포함한다.
진공화는 가동부의 펀치에 위치한 채널 (13) 을 통해 실시되고, 채널의 일 단부는, 특히 개구 (44) 를 통하여 캐비티 (7) 와 연통하는 수축 공간의 주변 홈 (43) 에서, 수축 공간 (42) 에 의해 형성된 챔버 내로 개방되고, 타 단부는 펀치의 외부로 개방되고 예를 들어 진공 펌프와 같은 진공화 시스템에 연결된다.
진공화 단계에서, 피스톤은 폐쇄된 위치에 있고 주입 칼럼의 개구 (26) 를 차단한다. 펀치 (11) 는 높은 위치에 있고, 칼라 (40) 는 수축 공간 (42) 을 형성하도록 개방 위치에 있다. 컴포넌트들 A 및 B 는 각각 제 1 회로 및 제 2 회로에서 주입 헤드에서 재순환된다. 컴포넌트들 A 및 B 의 재순환율은 후속 수지 주입 단계 중 고압에서 상기 컴포넌트들의 최적의 혼합을 허용하도록 조절된다. 특히, 컴포넌트들 A 및 B 의 재순환율은 후속 수지 주입 단계 중 수지의 주입률과 동일할 수도 있고 또는 상이할 수도 있다.
진공이 캐비티 및 수축 공간에서 형성되었을 때, 칼라 (40) 는 그것이 폐쇄된 위치에 있을 때까지 펀치의 측면 (12) 을 따라 이동하여서, 수축 공간 (42) 을 충전한다. 방법의 후속 단계들 중 칼라는 채널 (13) 을 통하여 캐비티 (7) 로 공기의 진입을 방지하도록 홈 (43) 을 막는다. 폐쇄된 위치에서, 칼라의 하부면 (41) 은 펀치의 하부면 (15) 과 동일한 레벨에 위치하여서, 칼라 및 펀치의 상기 하부면들은 압축면 (14) 을 형성한다. 그 후, 칼라는 펀치에 고정되어, 상기 펀치와 일체화되어서, 캐비티의 기밀성을 보장한다.
그 후, 수지 (50) 는 상기 캐비티에 배치된 섬유 기재 (51) 를 미리 함침하도록 몰드의 캐비티 (7) 로 주입된다. 수지 주입 단계에서, 피스톤 (30) 은 개방 위치에 있고, 제 1 하부 채널 (23.1) 및 제 2 하부 채널 (24.1) 은 따라서 칼럼 부분 (25) 으로 개방된다.
컴포넌트들 A 및 B 는 각각 제 1 하부 채널 및 제 2 하부 채널을 통하여 그것이 고압에서 서로 접촉하게 되는 칼럼 부분으로 주입된다. 컴포넌트들 A 및 B 의 주입 압력 및 주입률은 상기 컴포넌트들 A 및 B 의 재순환 압력 및 재순환율과 동일하거나 상이하도록 선택될 수도 있다.
컴포넌트들 A 및 B 를 고압과 높은 유량으로 칼럼 부분에서 접촉시키면 상기 컴포넌트들의 균질한 혼합을 얻어서, 섬유 기재의 최적의 함침을 위해 균질한 중합체 수지를 얻는 것을 가능하게 한다.
원하는 양의 수지가 몰드 캐비티로 주입되었을 때, 피스톤 (30) 은 주입 칼럼 부분의 개구 (26) 를 차단하도록 폐쇄된 위치로 변위된다. 그 후, 컴포넌트들 A 및 B 는 진공화 단계에서처럼 각각 제 1 회로 및 제 2 회로에서 주입 헤드에서 재순환된다.
수지의 재순환 후, 몰딩 디바이스의 가동부 (10) 는 주입된 수지의 유형 및 체적에 따라 달라지는 낮은 위치에 도달할 때까지 몰드의 측면 (5) 을 따라 이동하여서, 압축면 (14) 은 상기 주입된 수지와 접촉하게 된다. 가동부는 수지를 압축하여서, 섬유 기재의 전체 면에서 수지의 최대 확산 뿐만 아니라 상기 수지로 섬유 기재의 최적의 함침을 허용한다. 수지 재순환 단계는 압축 단계 전, 중 또는 후에 실시될 수도 있다. 바람직하게는, 재순환 및 압축 단계들은 동시에 일어난다.
주입은 2-컴포넌트 모드 또는 더 일반적으로는 멀티-컴포넌트 모드로 실시되어, 상부 및 하부 채널들의 개수 뿐만 아니라 수지 재수환을 위한 회로들의 개수를 적절하게 조정할 수도 있다. 특히, 컴포넌트 A 및 B 는 동일하거나 상이할 수도 있다.
컴포넌트 A 및 B 는 또한 상이할 수도 있고, 각각은 상이한 중합체 수지로 구성되어서, 특히 2 개의 상이한 중합체 수지들의 2-컴포넌트 주입을 초래할 수도 있다.
구조화된 또는 반구조화된 복합 컴포넌트들의 제조 방법
설명된 몰딩 디바이스는 구조화된 또는 반구조화된 복합 컴포넌트들의 제조를 허용한다. 컴포넌트들은 특히 하나 이상의 열가소성 또는 열경화성 중합체 수지들을 갖는 중합체 수지, 및 섬유 기재를 사용해 몰딩함으로써 다양한 실시형태들로 설명된 바와 같이 획득된다. 이 중합체 수지들은 또한 프리중합체로 불릴 수도 있는데, 왜냐하면 그것이 몰딩 프로세스에서 사용된 몰딩 디바이스에서 중합된 후 획득된 복합 재료의 중합체 매트릭스의 전구체들이기 때문이다.
본 방법은 보다 특히 하기 단계들을 포함한다:
- 몰딩 디바이스의 캐비티 (7) 의 바닥 (6) 에 섬유 기재 (51) 를 위치결정하는 단계. 몰딩 디바이스의 몰드 (2) 는 개방 위치에 있어서 상기 몰드의 캐비티에 섬유 기재를 위치결정하는 것을 허용한다. 그 후, 몰딩 디바이스는 상기 몰딩 디바이스의 상부 (4) 및 하부 (3) 를 접촉시킨 후 예를 들어 프레스와 같은 폐쇄 시스템 또는 업계에서 통상적으로 사용되는 그밖의 다른 몰딩 디바이스 폐쇄 시스템에 의해 상기 하부에 대해 상기 상부를 눌러줌으로써 폐쇄된다.
- 캐비티 (7) 에 진공을 조성하거나, 이 목적으로 제공된 채널을 통하여 캐비티로 진공을 형성하는 단계. 진공화 채널 (13) 은 몰딩 디바이스의 가동부에 위치하고 캐비티 (7) 와 연통하는 챔버 (42) 로 개방된다. 진공화 채널은, 캐비티에 진공을 형성하는 단계를 실행하기 위해, 예를 들어 진공 펌프와 같은 진공화 시스템에 연결되도록 되어있다. 따라서, 진공화 단계의 종반에, 진공은 챔버 및 캐비티에 조성된다.
- 중합체 수지로 몰딩 디바이스의 캐비티 (7) 에 미리 위치결정된 섬유 기재를 함침하는 단계.
함침 단계는 수지를 캐비티에 주입하는 단계, 그 후 상기 수지 및 섬유 기재를 압축하는 단계를 포함한다.
수지는 가동부 (10) 에 위치된 주입 채널을 통해 주입된다. 미리 정해진 양의 수지 (51) 가 채널을 통해 주입되고, 주입 헤드를 통과한 후, 캐비티에 들어가서, 섬유 기재 (51) 와 접촉한다. 수지의 중합 후, 복합 재료의 중합체 매트릭스를 구성하는 중합된 수지가 획득된다.
본 발명에 따른 몰딩 디바이스로 실시된 몰딩 방법은, 진공화 단계와 수지 (50) 주입 단계 사이에서 달라지지 않는 캐비티 (7) 의 체적을 획득하는 것을 가능하게 한다. 제안된 몰딩 디바이스는 또한 진공화 단계와 수지 주입 단계 사이에서 불변이거나 준불변인 압력을 획득하는 것을 가능하게 한다. "준불변 압력" 은 캐비티에서 무시해도 될 정도의 압력 변화 뿐만 아니라, 획득된 복합 컴포넌트들의 품질에 대해 무시해도 될 정도의 상기 압력 변화 효과를 의미한다.
본 발명에 따른 복합 컴포넌트들을 제조하기 위한 몰딩 디바이스는 매우 넓은 진공화 면적을 획득하여서, 10 초 미만, 바람직하게는 8 초 미만, 더 바람직하게 5 초 미만에, 100 mbar 초과, 바람직하게는 75 mbar 초과, 더 바람직하게는 50 mbar 초과 진공을 발생시키는 것을 또한 가능하게 한다. 매우 높은 진공은 100 mbar 미만, 바람직하게는 75 mbar 미만, 더 바람직하게 50 mbar 미만의 몰드 내, 바람직하게는 캐비티 내 압력을 의미한다.
그 결과, 이런 종류의 몰딩 디바이스는 적은 수의 결함 및/또는 결점을 갖고, 중합체 수지로 섬유 기재의 최적의 함침을 갖는 복합 컴포넌트들을 획득하는 것을 가능하게 한다.
섬유 기재
섬유 기재에 관하여, 상기 기재는 바람직하게 몰딩 캐비티의 치수에 대응하는 치수를 가져서, 상기 섬유 기재는 상기 몰딩 캐비티의 바닥을 완전히 또는 거의 완전히 덮는다.
섬유 기재는 바람직하게는 장섬유를 포함하고, 이 섬유의 L/D 비 (길이 대 직경의 비) 는 1000 초과, 바람직하게는 2000 초과, 유리하게는 3000 초과, 보다 유리하게는 5000 초과, 보다 더 유리하게는 6000 초과, 보다 더 유리하게는 7500 초과, 가장 유리하게는 10000 초과이다.
섬유
기재의 섬유는 연속적이고 프리폼 (preform) 일 수도 있는 어셈블리의 형태일 수도 있다. 섬유는 단방향 (UD) 또는 다방향 (2D, 3D) 보강재의 형태일 수도 있다. 특히, 그것은 직물, 천, 층, 스트립 또는 브레이드 (braids) 의 형태일 수도 있고 또한, 예를 들어 부직포 (매트) 의 형태로 또는 펠트의 형태로 절단될 수도 있다.
기재의 섬유는 0.005 ㎛ ~ 100 ㎛, 바람직하게는 1 ㎛ ~ 50 ㎛, 보다 바람직하게는 3 ㎛ ~ 30 ㎛, 유리하게는 5 ㎛ ~ 25 ㎛ 의 직경을 갖는다.
기재의 섬유는 다음에서 선택될 수도 있다:
- 광물 섬유로서, 바람직하게는 적용 온도를 초과하는 높은 융점 (Tm) 을 가지는, 상기 광물 섬유,
- 바람직하게는 융점 (Tm') 을 가지거나 Tm' 의 부재시, 적용 온도를 훨씬 초과하는 유리 전이 온도 (Tg') 를 가지는 중합 또는 중합체 섬유,
- 또는 전술한 섬유들의 혼합물들.
보다 특히, 섬유는 다음에서 선택될 수도 있다:
- 광물 섬유는 다음에서 선택될 수도 있다: 탄소 섬유, 탄소 나노튜브 섬유, 특히 E, R 또는 S2 유형의 유리 섬유, 붕소 섬유, 세라믹 섬유, 특히, 탄화 규소 섬유, 탄화 붕소 섬유, 탄질화 붕소 섬유, 질화 규소 섬유, 질화 붕소 섬유, 현무암 섬유, 금속 및/또는 금속 합금을 기반으로 한 섬유 또는 필라멘트, Al2O3 과 같은 금속 산화물 기반 섬유, 금속화 유리 섬유 및 금속화 탄소 섬유와 같은 금속화 섬유 또는 전술한 섬유의 혼합물들, 그리고
- 전술한 조건 하에 중합체 또는 중합 섬유가 다음에서 선택된다:
바람직한 보강 섬유는 다음에서 선택된 장섬유이다: 금속화 섬유를 포함한 탄소 섬유, E, R, S2 유형의 금속화 섬유를 포함한 유리 섬유, 아라미드 (예로, Kevlar®) 또는 방향족 폴리아미드 섬유, 폴리에테르에테르케톤 (PEEK) 과 같은 폴리아릴에테르케톤 (PAEK) 섬유, 폴리에테르케톤케톤 (PEKK) 섬유, 폴리에테르케톤에테르케톤케톤 (PEKEKK) 섬유 또는 이들의 혼합물들.
보다 특히 바람직한 섬유는: 유리 섬유, 탄소 섬유, 세라믹 섬유 및 아라미드 섬유 (예로, Kevlar®) 또는 이들의 혼합물들에서 선택된다.
상기 섬유는 상기 복합 재료의 40 ~ 70 vol%, 바람직하게 45 ~ 70 vol%, 더욱더 바람직하게 50 ~ 65 vol% 의 레벨을 나타낼 수도 있다.
섬유 어셈블리는 랜덤하거나 (mat), 단방향 (UD) 또는 다방향 (2D, 3D, 기타 등등) 일 수도 있다. 그것의 "중량", 즉 제곱미터당 그것의 중량은 100 ~ 1000 g/㎡, 바람직하게 150 ~ 900 g/㎡, 더욱더 바람직하게 200 ~ 700 g/㎡ 의 범위에 있을 수도 있다.
중합체 수지
도면에서 도면부호 50 으로 나타낸 중합체 수지는 몰딩 디바이스 (1) 로 주입된다.
여기에서, 중합체 수지는 반응성 기들을 포함하는 컴포넌트들을 포함하는 점성이 있는 액체 화학 조성물을 의미한다. 상기 수지가 몰딩 디바이스 (1) 에 주입될 때, 상기 수지는, 섬유 기재 (51) 를 함침하고 상기 수지를 후속 중합하여서, 중합된 수지를 형성함으로써, 예를 들어, 철도 수송, 항공 또는 건설 및 건축 분야에서 다양한 용도를 위한 복합 컴포넌트를 획득하는 것을 가능하게 한다.
사용된 수지들은 현장 (in-situ) 중합을 허용하는 반응성 수지들이다. 이 수지들은, 300 ℃ 이하의 임의의 온도에서 10,000 mPa.s 이하의 점도를 갖는 액체이다.
수지는 전술한 몰딩 디바이스에서 멀티-컴포넌트 모드, 특히 2-컴포넌트 모드로 주입되고, 즉 이러한 종류의 수지들의 컴포넌트 A 및 B 는 상기 몰딩 디바이스에서의 수지의 주입 단계까지 접촉하지 않아서, 낮은 온도에서 컴포넌트 A 및 B 의 혼합물의 저장 단계를 회피한다.
수지는, 반응성일 수도 있고 반응성이 아닐 수도 있는 적어도 하나의 중합체 또는 하나의 올리고머, 및 상기 중합체 또는 올리고머가 반응성이라면 상기 중합체 또는 올리고머와 반응할 수 있는 적어도 하나의 중합체 또는 사슬 연장제를 포함하는 시럽 (syrup) 으로 이루어진 컴포넌트 A 를 포함한다. 수지는 중합을 개시하기 위해 모노머 또는 사슬 연장제와 반응하도록 의도된 적어도 하나의 개시제 또는 촉매를 포함하는 컴포넌트 B 를 또한 포함한다.
특히, 수지의 중합은 라디칼 중합, 또는 중첨가 또는 중축합일 수도 있다.
라디칼 중합의 경우, 수지는, 적어도 하나의 모노머, 및 반응성일 수도 있고 반응성이 아닐 수도 있는 적어도 하나의 중합체 또는 올리고머를 포함하는 시럽으로 이루어진 컴포넌트 A 를 포함한다. 수지는 중합을 개시하기 위해 상기 중합체 또는 올리고머가 반응성이라면 모노머 및/또는 중합체 또는 올리고머와 반응하도록 의도된 적어도 하나의 개시제를 포함하는 컴포넌트 B 를 또한 포함한다.
중첨가 또는 중축합의 경우, 수지는 적어도 하나의 반응성 중합체 또는 올리고머를 포함하는 시럽으로 이루어진 컴포넌트 A 를 포함한다. 수지는 중합을 개시하기 위해 반응성 중합체 또는 올리고머와 반응하도록 의도된 적어도 하나의 사슬 연장제를 포함하는 컴포넌트 B 를 또한 포함한다.
멀티-컴포넌트 주입, 특히 2-컴포넌트 주입에 사용된 수지들은 다음을 포함한다:
- 첨가제들의 존재 하에, 하나 이상의 반응성 모노머들에 희석된 불포화 폴리에스테르 중합체들로 이루어진 열경화성 폴리에스테르 수지들. 중합체 및/또는 중합체들과 모노머 및/또는 모노머들은 라디칼 중합에 의해 중합 가능하고, 중합은 촉진제를 사용하거나 사용하지 않으면서 예를 들어 과산화물과 같은 개시제에 의해 개시된다. 반응성 모노머는 일반적으로 스티렌이지만, 스티렌과 조합 여부에 관계 없이, (메트)아크릴 모노머들과 같은 다른 비닐 모노머들을 또한 포함할 수도 있다.
- 첨가제들의 존재 하에, 하나 이상의 반응성 모노머들에 희석된 메타크릴레이티드 에폭시 중합체들로 이루어진 열경화성 비닐-에스테르 수지들. 중합체 및/또는 중합체들과 모노머 및/또는 모노머들은 라디칼 중합에 의해 중합 가능하고, 중합은 촉진제를 사용하거나 사용하지 않으면서 예를 들어 과산화물과 같은 개시제에 의해 개시된다. 반응성 모노머는 일반적으로 스티렌이지만, 스티렌과 조합 여부에 관계 없이, (메트)아크릴 모노머들과 같은 다른 비닐 모노머들을 또한 포함할 수도 있다.
- 첨가제들의 존재 하에, 하나 이상의 반응성 모노머들에서 희석된 (메트)아크릴레이티드 우레탄 중합체들 또는 (메트)아크릴레이티드 폴리에스테르로 이루어진 열경화성 아크릴 수지들. 중합체 및/또는 중합체들과 모노머 및/또는 모노머들은 라디칼 중합에 의해 중합 가능하고, 중합은 촉진제를 사용하거나 사용하지 않으면서 예를 들어 과산화물과 같은 개시제에 의해 개시된다. 반응성 모노머는 일반적으로 메틸 메타크릴레이트이지만, 메틸 메타크릴레이트와 조합 여부에 관계 없이, 스티렌 또는 (메트)아크릴 모노머들과 같은 다른 비닐 모노머들을 또한 포함할 수도 있다.
- 전술한 3 가지 유형의 수지들의 혼합물들.
- 첨가제들 및/또는 희석제들의 존재 하에, 이소시아네이트 관능기를 가지는 중합체들 또는 올리고머들을 기반으로 한 열경화성 폴리우레탄 수지들. 중합은, 선택적으로 촉진제의 존재 하에, 폴리올 또는 폴리아민의 중첨가 또는 중축합에 의해 실시된다.
- 첨가제 및/또는 희석제의 존재 하에, 에폭시 관능기를 가지는 중합체들 또는 올리고머들을 기반으로 한 열경화성 에폭시 수지들. 중합은, 선택적으로 촉진제의 존재 하에, 폴리아민 또는 무수물의 중첨가 또는 중축합에 의해 실시된다.
- 적어도 하나의 중합체와 적어도 하나의 모노머로 구성된 열가소성 아크릴 수지들, 및 상기 적어도 하나의 모노머의 중합을 개시하기 위한 개시제. 모노머(들)는 라디칼 중합에 의해 중합 가능하고, 중합은 촉진제를 사용하거나 사용하지 않으면서, 예를 들어 과산화물과 같은 개시제에 의해 개시된다. 반응성 모노머는 일반적으로 메틸 메타크릴레이트이지만, 메틸 메타크릴레이트와 조합 여부에 관계 없이, (메트)아크릴 모노머들과 같은 다른 비닐 모노머들을 또한 포함할 수도 있다.
- 참조로 원용된, 문헌들 EP 1191050 및 EP 2586585 에서 설명된 것과 같은, 열가소성 폴리아미드 수지들 (PA 및 PAHT). 특히 그리고 일례로서, β,β-디메틸프로피오락탐, α,α-디메틸프로피오락탐, 아밀로락탐, 카프로락탐, 카프릴락탐 및 라우릴락탐과 같은, 적어도 하나의 락탐 모노머를 포함한 열가소성 폴리아미드 수지들을 언급할 수도 있다.
복합 컴포넌트들
전술한 몰딩 디바이스 및 방법은, 복합 컴포넌트, 또는 구조화된 또는 반구조화된 복합 컴포넌트, 특히 어떠한 잔류 몰딩 스프루도 포함하지 않고 어떠한 마무리 처리도 없이 이형 후 사용될 수 있는 컴포넌트를 제조하는 것을 가능하게 한다.
보다 특히, 상기 컴포넌트는 몰딩 업계에서 통용되는 용어에 따라 "네트 형상" 인데, 이것은 최종 사용 전 어떠한 특별한 기계가공 또는 마무리를 요구하지 않는다는 점을 의미한다. 이는, 진공 하에 따라서 벤트 필요 없이 작동하는 몰드에서 제조 및 특히 몰딩의 특정 조건들과 관련되고, 벤트는 보통 (벤트가 존재할 때에) 이형시 부가적 기계가공 및 마무리에 의해 이 벤트와 관련하여 형성된 스프루의 제거를 요구한다. 이는 최종 구조에서 중요한 차이점이고 이 분야에서 종래 기술에 비해 중요한 부가적인 장점이다. 실제로, 디바이스는 구조화된 또는 반구조화된 복합 컴포넌트들의 산업상 제조에 적합하고; 특히 결과적으로 개선된 기계적 특성과 함께, 생산성이 증가되고, 낭비가 없고 결함이 없는 기계적 컴포넌트들이 제공된다.
따라서 획득된 구조화된 또는 반구조화된 컴포넌트는 다양한 최종 용도에, 특히 자동차, 트럭용 컴포넌트들과 같은 육로 수송, 철도, 해상 및 항공 수송, 광발전, (열적) 태양열, 특히 태양 발전소의 컴포넌트들, 풍력, 스페이스, 건축 및 토목, 가구 및 도시 기반시설, 시그널링, 스포츠 및 레저 활동에 사용될 수도 있다.
Claims (19)
- 중합체 수지 (50) 및 섬유 기재 (51) 를 포함하는 구조화된 또는 반구조화된 복합 컴포넌트들의 제조를 위한 몰딩 디바이스 (1) 로서,
상기 몰딩 디바이스는,
- 바닥, 측면, 하부 (3), 및 몰드 (2) 를 폐쇄하도록 상기 하부와 접촉할 수 있는 상부 (4) 를 포함하는 상기 몰드 (2), 및
- 상기 몰드의 측면을 따라 이동할 수 있는 가동부 (10) 로서, 상기 몰드 (2) 의 바닥 및 측면 (5) 과 함께 캐비티 (7) 를 형성하는 압축면 (14) 을 구비하는, 상기 가동부 (10) 를 포함하고,
상기 가동부 (10) 는, 상기 캐비티 위에 위치되며 상기 캐비티 (7) 와 연통하는 챔버 (42) 내로 개방되는 진공화 채널 (vacuum-drawing channel; 13) 을 포함하고,
상기 가동부 (10) 는 상기 몰드의 측면을 따라 이동할 수 있는 펀치 (11), 및 주입 헤드 (20) 를 더 포함하고, 상기 주입 헤드는 개구 (26) 에 의해 상기 캐비티 (7) 와 연통하는 주입 칼럼 (22) 을 규정하는 벽 (21) 을 구비하고,
상기 몰딩 디바이스는 하부면을 구비한 하부 (32), 상부 (33), 및 리세스 (31) 를 포함한 피스톤 (30) 을 더 포함하고,
상기 피스톤은, 상기 주입 헤드의 벽과 상기 개구와 함께, 상기 하부면이 상기 주입 칼럼의 하부 부분을 규정하는, 개방 위치로 불리는 적어도 하나의 제 1 위치와, 상기 피스톤이 상기 주입 칼럼의 개구를 차단하는 적어도 하나의 제 2 위치 사이에서 상기 주입 칼럼 (22) 을 따라 이동할 수 있는, 구조화된 또는 반구조화된 복합 컴포넌트들의 제조를 위한 몰딩 디바이스 (1). - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 가동부 (10) 는, 칼라 (40) 의 하부면이, 상기 펀치의 측면과 함께, 개구 (44) 를 통하여 상기 캐비티 (7) 와 연통하는 수축 공간 (42) 을 규정하는, 개방 위치로 불리는 적어도 하나의 제 1 위치와, 상기 칼라가 상기 개구 (44) 를 차단하는, 폐쇄 위치로 불리는 적어도 하나의 제 2 위치 사이에서 상기 펀치 (11) 의 측면을 따라 이동할 수 있는 칼라 (40) 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 구조화된 또는 반구조화된 복합 컴포넌트들의 제조를 위한 몰딩 디바이스 (1). - 제 5 항에 있어서,
상기 수축 공간 (42) 은 상기 펀치 (11) 에 위치되는 주변 홈 (43) 을 포함하는 것을 특징으로 하는, 구조화된 또는 반구조화된 복합 컴포넌트들의 제조를 위한 몰딩 디바이스 (1). - 제 6 항에 있어서,
상기 진공화 채널 (13) 은, 상기 펀치에 위치되며 상기 수축 공간으로 구성된 챔버 (42) 로 또는 상기 수축 공간의 주변 홈 (43) 으로 개방되는 채널로 구성되는 것을 특징으로 하는, 구조화된 또는 반구조화된 복합 컴포넌트들의 제조를 위한 몰딩 디바이스. - 제 1 항에 있어서,
상기 주입 헤드 (20) 는, 그의 벽에, 수지를 주입하기 위한 적어도 하나의 하부 제 1 채널 (23.1) 및 상기 주입 헤드로부터 수지를 배출하기 위한 적어도 하나의 상부 제 1 채널 (23.2) 을 더 포함하고, 상기 제 1 하부 및 상부 채널들은 바로 상하로 위치결정되고, 상기 피스톤의 리세스 및 상기 주입 헤드의 벽과 함께, 적어도 하나의 수지 재순환 회로를 형성하는 것을 특징으로 하는, 구조화된 또는 반구조화된 복합 컴포넌트들의 제조를 위한 몰딩 디바이스 (1). - 제 1 항에 있어서,
상기 주입 헤드 (20) 는, 그의 벽에, 수지를 주입하기 위한 적어도 하나의 하부 제 2 채널 (24.1), 및 상기 주입 헤드로부터 수지를 배출하기 위한 적어도 하나의 상부 제 2 채널 (24.2) 을 더 포함하고, 상기 제 2 하부 및 상부 채널들은 바로 상하로 위치결정되고, 상기 피스톤의 리세스 및 상기 주입 헤드의 벽과 함께, 적어도 하나의 수지 재순환 회로를 형성하는 것을 특징으로 하는, 구조화된 또는 반구조화된 복합 컴포넌트들의 제조를 위한 몰딩 디바이스 (1). - 제 1 항에 있어서,
상기 주입 헤드 (20) 는, 그의 벽에, 수지를 주입하기 위한 n 개의 하부 채널들, 및 상기 주입 칼럼으로부터 수지를 배출하기 위한 m 개의 상부 채널들을 포함하고, n 은 2 이상이고, m 은 2 이상이고, n 은 m 과 동일하거나 상이하여서, n 이 m 미만이라면 n 개의 수지 재순환 회로들을 형성하고, 또는 m 이 n 미만일 때에는 m 개의 재순환 회로들을 형성하는 것을 특징으로 하는, 구조화된 또는 반구조화된 복합 컴포넌트들의 제조를 위한 몰딩 디바이스 (1). - 제 1 항에 있어서,
상기 주입 칼럼을 따라 상기 피스톤의 변위를 허용하도록, 상기 주입 칼럼의 상부는, 가압되도록 되어 있으며 상기 피스톤의 상부를 수용할 수 있는 공간으로 구성되고, 상기 피스톤은 유압식인 것을 특징으로 하는, 구조화된 또는 반구조화된 복합 컴포넌트들의 제조를 위한 몰딩 디바이스 (1). - 중합체 수지 및 섬유 기재를 포함하는 구조화된 또는 반구조화된 복합 컴포넌트들의 제조 방법으로서,
상기 방법은 제 1 항 및 제 5 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 몰딩 디바이스를 사용하여 실시되고, 다음 단계들:
- a) 섬유 기재를 캐비티에 위치결정하는 단계,
- b) 몰딩 디바이스의 가동부에 위치한 진공화 채널을 통하여 상기 캐비티에 진공을 형성하는 단계, 및
- c) 수지 주입 채널을 통하여 상기 캐비티에 미리 정해진 양의 중합체 수지를 주입한 후, 상기 몰딩 디바이스의 가동부에 의해 상기 수지를 압축함으로써 상기 섬유 기재를 함침하는 단계를 포함하고,
상기 방법은 상기 캐비티에서 비주입 수지를 재순환시키는 단계를 더 포함하고, 상기 재순환시키는 단계는 수지 압축 단계 전에, 중에 또는 후에 실시될 수도 있는, 구조화된 또는 반구조화된 복합 컴포넌트들의 제조 방법. - 삭제
- 제 12 항에 있어서,
상기 방법은, 수지 주입 단계 전에, 챔버 폐쇄 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 구조화된 또는 반구조화된 복합 컴포넌트들의 제조 방법. - 제 14 항에 있어서,
상기 챔버 폐쇄 단계는, 칼라를 폐쇄 위치로 변위시킴으로써, 상기 칼라의 하부면에 의해 수축 공간의 개구를 차단하는 것으로 구성되는 것을 특징으로 하는, 구조화된 또는 반구조화된 복합 컴포넌트들의 제조 방법. - 제 12 항에 있어서,
상기 방법은 중합체 수지의 멀티-컴포넌트 주입 또는 2-컴포넌트 주입을 허용하는 것을 특징으로 하는, 구조화된 또는 반구조화된 복합 컴포넌트들의 제조 방법. - 열경화성 폴리에스테르 수지들, 열경화성 비닐-에스테르 수지들, 열경화성 아크릴 수지들, 상기 열경화성 폴리에스테르, 비닐-에스테르, 및 아크릴 수지들의 혼합물들, 열경화성 폴리우레탄 수지들, 열경화성 에폭시 수지들, 열가소성 아크릴 수지들, 열가소성 폴리아미드 수지들에서 선택된, 2-컴포넌트 모드로 제 12 항에 따른 제조 방법을 실시하기 위한 액체 중합체 수지.
- 구조화된 또는 반구조화된 복합 컴포넌트로서,
상기 복합 컴포넌트는 제 12 항에 따른 제조 방법을 실시함으로써 획득되고, 상기 컴포넌트는 자동차, 육로 수송, 철도 수송, 해상 수송, 항공, 풍력, 광발전, (열적) 태양열, 건축, 토목, 가구 및 도시 기반시설, 시그널링, 스포츠 및 레저 활동 분야에서 사용 가능한 것을 특징으로 하는, 구조화된 또는 반구조화된 복합 컴포넌트. - 제 18 항에 있어서,
상기 복합 컴포넌트는 어떠한 잔류 몰딩 스프루 (sprue) 도 포함하지 않고 어떠한 마무리 처리 없이 이형 (mold release) 후에 사용 가능한 것을 특징으로 하는, 구조화된 또는 반구조화된 복합 컴포넌트.
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