KR20080078862A - 압축 및 사출 성형법 이용 유리 섬유 다발 - Google Patents

압축 및 사출 성형법 이용 유리 섬유 다발 Download PDF

Info

Publication number
KR20080078862A
KR20080078862A KR1020087015743A KR20087015743A KR20080078862A KR 20080078862 A KR20080078862 A KR 20080078862A KR 1020087015743 A KR1020087015743 A KR 1020087015743A KR 20087015743 A KR20087015743 A KR 20087015743A KR 20080078862 A KR20080078862 A KR 20080078862A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
glass fiber
glass fibers
fiber bundles
chopped
resin
Prior art date
Application number
KR1020087015743A
Other languages
English (en)
Inventor
윌리엄 지 하거
데이비드 엘 쉽
레오나드 제이 아드지마
유진 브이 갤러웨이
프레드 씨 그루브
데이비드 티 머서
Original Assignee
오웬스 코닝
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 오웬스 코닝 filed Critical 오웬스 코닝
Publication of KR20080078862A publication Critical patent/KR20080078862A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C25/00—Surface treatment of fibres or filaments made from glass, minerals or slags
    • C03C25/10—Coating
    • C03C25/24—Coatings containing organic materials
    • C03C25/26—Macromolecular compounds or prepolymers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/02—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor of articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/32—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C43/34—Feeding the material to the mould or the compression means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/0005—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor using fibre reinforcements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06—Fibrous reinforcements only
    • B29C70/10—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres
    • B29C70/12—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of short length, e.g. in the form of a mat
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06—Fibrous reinforcements only
    • B29C70/10—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres
    • B29C70/12—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of short length, e.g. in the form of a mat
    • B29C70/14—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of short length, e.g. in the form of a mat oriented
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/42—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C70/46—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C25/00—Surface treatment of fibres or filaments made from glass, minerals or slags
    • C03C25/10—Coating
    • C03C25/24—Coatings containing organic materials
    • C03C25/26—Macromolecular compounds or prepolymers
    • C03C25/32—Macromolecular compounds or prepolymers obtained otherwise than by reactions involving only carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C03C25/323—Polyesters, e.g. alkyd resins
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C25/00—Surface treatment of fibres or filaments made from glass, minerals or slags
    • C03C25/10—Coating
    • C03C25/24—Coatings containing organic materials
    • C03C25/26—Macromolecular compounds or prepolymers
    • C03C25/32—Macromolecular compounds or prepolymers obtained otherwise than by reactions involving only carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C03C25/326—Polyureas; Polyurethanes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C25/00—Surface treatment of fibres or filaments made from glass, minerals or slags
    • C03C25/10—Coating
    • C03C25/24—Coatings containing organic materials
    • C03C25/26—Macromolecular compounds or prepolymers
    • C03C25/32—Macromolecular compounds or prepolymers obtained otherwise than by reactions involving only carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C03C25/36—Epoxy resins
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B13/00—Machines and apparatus for drying fabrics, fibres, yarns, or other materials in long lengths, with progressive movement
    • F26B13/001—Drying and oxidising yarns, ribbons or the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B17/00—Machines or apparatus for drying materials in loose, plastic, or fluidised form, e.g. granules, staple fibres, with progressive movement
    • F26B17/02—Machines or apparatus for drying materials in loose, plastic, or fluidised form, e.g. granules, staple fibres, with progressive movement with movement performed by belts carrying the materials; with movement performed by belts or elements attached to endless belts or chains propelling the materials over stationary surfaces
    • F26B17/04—Machines or apparatus for drying materials in loose, plastic, or fluidised form, e.g. granules, staple fibres, with progressive movement with movement performed by belts carrying the materials; with movement performed by belts or elements attached to endless belts or chains propelling the materials over stationary surfaces the belts being all horizontal or slightly inclined
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B3/00—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat
    • F26B3/32—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by development of heat within the materials or objects to be dried, e.g. by fermentation or other microbiological action
    • F26B3/34—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by development of heat within the materials or objects to be dried, e.g. by fermentation or other microbiological action by using electrical effects
    • F26B3/347—Electromagnetic heating, e.g. induction heating or heating using microwave energy
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/06—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts
    • B29K2105/08—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts of continuous length, e.g. cords, rovings, mats, fabrics, strands or yarns
    • B29K2105/0809—Fabrics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2309/00—Use of inorganic materials not provided for in groups B29K2303/00 - B29K2307/00, as reinforcement
    • B29K2309/08—Glass

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
  • Nonwoven Fabrics (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)
  • Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)

Abstract

압축 또는 사출 성형법에서 사용될 수 있는 절단 유리 섬유의 건조된 다발이 제공된다. 절단 유리 섬유 다발 (10) 은 실질적으로 평행한 방위 내에 위치된 개별적인 유리 섬유 (12) 로 형성된다. 건조된 절단 유리 섬유 다발은 가늘어진 유리 섬유 (40) 에 사이즈 조성물을 가하고, 섬유를 분할하여 요구되는 다발 텍스를 얻고, 습식 유리 섬유 다발 (42) 을 개별 길이로 절단하고, 유전체 오븐 (46) 내에서 습식 유리 섬유 다발을 건조하여, 제조될 수 있다. 선택적으로, 건식 절단 유리 섬유 다발은 가늘어진 유리 섬유를 사이징하고, 부싱에 의해 가열된 공기가 들어가는 열전달 챔버에 통과시켜 유리 섬유 다발을 건조시키고, 건조되고 사이징된 유리 섬유를 분할하여 요구되는 다발 텍스를 얻고, 유리 섬유의 건조된 다발을 절단한다. 사이즈 조성물은, 폴리우레탄 막 형성제, 불포화 폴리에스테르 막 형성제, 및 에폭시 수지 막 형성제로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1 종 이상의 막 형성제를 포함한다.

Description

압축 및 사출 성형법 이용 유리 섬유 다발{COMPRESSION AND INJECTION MOLDING APPLICATIONS UTILIZING GLASS FIBER BUNDLES}
본 발명은 일반적으로 강화된 열가소성 및 열경화성 복합재에 관한 것으로, 더 상세하게는 강화된 복합재를 형성하기 위해, 압축 또는 사출 성형법에서 사용되는 통상의 유리 폼 (glass form) 의 대체물로서 사용될 수 있는 절단 유리 섬유 (chopped glass fiber) 의 건조 다발에 관한 것이다.
일반적으로, 유리 섬유는 용융 유리를 부싱 또는 오리피스 플레이트를 통해 필라멘트로 인발한 후 그 필라멘트에 윤활제, 결합제 및 막 형성 바인더 수지를 포함하는 수성 사이징 조성물을 가함으로써 형성된다. 사이징 조성물은 필라멘트간 마찰로부터 섬유를 보호하고, 유리 섬유와 사용된 유리 섬유를 포함하고 있는 매트릭스 사이의 양립성을 향상시킨다. 사이징 조성물을 가한 후, 습식 섬유는 1 이상의 스트랜드로 모이고, 절단 및 수집될 수 있다. 절단 스트랜드는 수백 또는 수천 개의 개별 유리 섬유를 포함할 수 있다. 그리고, 수집된 절단 유리 스트랜드는 습식 절단 섬유 스트랜드 (WUCS) 로서 습식 상태로 포장되거나 또는 건식 절단 섬유 스트랜드 (DUCS) 를 형성하도록 건조될 수 있다.
절단 유리 섬유는 열가소성 및 열경화성 물품의 강화 재료로서 사용된다. 예컨 대, 건조된 절단 유리 스트랜드는 유리 강화형 복합재 물품을 형성하기 위해 중합체 수지와 혼합될 수 있으며, 압축 또는 사출 성형법에 적용될 수 있다. 절단 섬유 스트랜드는 압출기에서 열가소성 중합체 수지의 파우더, 가루 (regrind), 또는 펠릿 (pellet) 과 혼합될 수 있다. 예컨대, 파우더, 가루, 또는 중합체 펠릿은 트윈 스크류 압축기의 제 1 포트 내로 공급될 수 있고, 건식 절단 유리 섬유는 섬유/수지 혼합물을 형성하기 위해 용융 중합체와 함께 그 압출기의 제 2 포트 내로 공급될 수 있다. 선택적으로, 중합체 수지 및 절단 스트랜드 세그먼트는 건식 혼합되고, 함께 수지가 용융되는 단일 스크류 압출기 내로 공급되며, 유리 섬유 스트랜드의 본 형태가 파괴되며, 그리고 유리 섬유 스트랜드는 섬유/수지 혼합물을 형성하기 위해 용융 수지와 전체적으로 분산된다. 섬유/수지 혼합물은 직접 사출 성형법 내로 직접 공급될 수 있으며, 또는 섬유/수지 혼합물은 펠릿으로 형성될 수도 있다. 그 후, 건식 섬유 스트랜드/수지 분산 펠릿은 성형 장치에 공급될 수 있으며, 실질적으로 복합재 물품 전체에 균질한 유리 섬유 스트랜드의 분산을 가지는 성형 복합재 물품으로 형성될 수 있다.
건식 섬유는 일반적으로 절단되기 전에 개별 단계에서 건조되고 포장되기 때문에, 건조된 절단 스트랜드는 일반적으로 습식 절단 스트랜드 보다 제조 비용이 많이 든다. 게다가, 복합재 물품의 압축 및 사출성형시, 기계적 및 충격 성능이 유리의 함량에 정비례한다. 따라서, 높은 충격 강도를 요구하는 복합재 내에 증가된 유리 함량을 달성하는 덜 비싼 유리 형성 플랫폼을 이용하는 것이 바람직하다.
건조된 절단 섬유의 다발은 이미 제조되고 있다. 이하에서, 이러한 건조된 절단 섬유의 다발을 형성하는 프로세스의 몇몇 예를 기재한다.
Schaefer 의 미국특허 제4,024,647호는 절단 유리 스트랜드를 건조하고 운송하는 방법 및 장치를 개시하고 있다. 유리 필라멘트는 부싱의 오리피스를 통해 가늘어지고 윤활제 바인더 및/또는 사이즈로 코팅된다. 필라멘트는 1 이상의 스트랜드로 모아진 후 절단된다. 그 후, 습식 절단 섬유는 제 1 진동 컨베이어 상으로 떨어진다. 제 1 진동 컨베이어의 진동은 다발이 서로 들러붙지 않도록 함으로써 섬유 다발에서 절단 스트랜드를 유지시킨다. 그리고, 절단 스트랜드는 제 2 진동 컨베이어에 전달되어 가열 구역을 통과하며, 이 가열 구역에서 절단 스트랜드가 가열되어 습분 함량이 0.1 중량% 미만으로 낮아진다. 그 후, 원하는 길이의 절단 스트랜드가 제 2 진동 컨베이어의 형성 부분을 통해 수집 패키지에 전달된다.
Flautt 등의 미국특허 제5,055,119호에는, 유리 섬유 다발 또는 스트랜드를 형성하기 위한 에너지 효과적인 공정 및 장치가 기재되어 있다. 유리 섬유는 가열된 부싱으로부터 배출되는 용융 유리로부터 형성된다. 섬유는 하방으로 이동되고, 사이징이 어플리케이터 (applicator) 에 의해 유리 섬유에 가해진다. 유리 섬유를 건조시키기 위해, 부싱 주위로부터 공기가 부싱 아래로 전달되며, 이곳에서 공기는 부싱의 열에 의해 가열된다. 가열된 공기는 유리 섬유가 통과하는 챔버 내로 들어간다. 열전달 접촉으로 인해, 사이징 조성물의 물 또는 용매가 증발하게 된다. 그 후, 건조된 섬유가 다발로 모아진다. 다발은 이후 절단될 수 있다.
Blough 등의 미국특허 제6,148,641호에는, 연속 섬유 스트랜드의 공급물로부터 건조된 절단 스트랜드를 제조하는 방법 및 장치가 기재되어 있다. 기재된 공정에서, 절단 어셈블리에서 섬유 스트랜드를 절단하고, 배출 어셈블리로부터 절단된 스트랜드를 건조 챔버로 직접 연결된 전이 슈트 (transition chutte) 에 배출하고, 건조 챔버에서 절단 스트랜드를 수집하고, 그 스트랜드를 건조 챔버에서 적어도 부분적으로 건조함으로써, 절단 섬유 스트랜드가 1 이상의 연속 스트랜드로부터 제조된다.
이러한 건조된 절단 유리 다발의 존재에도 불구 하고, 압축 및 사출 성형된 복합재 부품에서 유리섬유 함량을 증가시키고 유리 섬유의 분산시키기 위한 비용면에서 효과적이고 효율적인 방법이 본 기술분야에서 여전히 필요하다.
본 발명의 목적은, 압축 또는 사출 성형 분야에서 이용되던 종래 유리 폼의 대체물로서 사용될 수 있는 절단 유리 섬유 다발을 제공하는 것이다. 절단 유리 섬유 다발은 서로 실질적으로 평행한 방위로 위치된 복수의 개별 유리 섬유로 형성된다. 절단 섬유 다발을 형성하기 위해 사용되는 유리 섬유는 어떠한 종류의 유리 섬유라도 좋다. 천연 섬유, 광물 섬유, 탄소 섬유, 세라믹 섬유, 및/또는 합성 섬유와 같은 강화 섬유가 절단 유리 섬유 다발 내에 존재할 수 있지만, 절단 유리 섬유 다발 내 섬유 전부가 유리 섬유인 것이 바람직하다. 섬유는 1종 이상의 막 형성제 (폴리우레탄 막 형성제, 폴리에스테르 막 형성제, 및/또는 에폭시 수지 막 형성제 등), 적어도 1종의 윤활제, 및 적어도 1종의 실란 커플링제 (아미노실란 또는 메타크릴옥시 실란 커플링제 등) 를 포함하는 사이즈 조성물로 적어도 부분적으로 코팅된다. 사이징된 유리 섬유는 유리 섬유 다발의 형성 및 이후 처리 동안 다발 일체성 (integrity) 을 유지시키고, 최종 제품에 심미적인 외관을 부여하는 매트를 형성하기 위해, 이후 처리 단계 동안 절단 유리 섬유 다발의 필라멘트화를 돕는다.
또한, 본 발명의 목적은 압축 및 사출 성형 분야에서 이용되던 종래 유리 폼의 대체물로서 사용될 수 있는 절단 유리 섬유 다발을 형성하는 방법을 제공하는 것이다. 1 종 이상의 막 형성제 (폴리우레탄 막 형성제, 폴리에스테르 막 형성제, 및/또는 에폭시 수지 막 형성제 등), 적어도 1종의 윤활제, 및 적어도 1종의 실란 커플링제 (아미노실란 또는 메타크릴옥시 실란 커플링제 등) 를 포함하는 사이즈 조성물이 가늘어진 유리 섬유에 종래 방식으로 가해진다. 사이징된 유리 섬유는 미리 정해진 개수의 개별 유리 섬유를 포함하는 유리 섬유 스트랜드로 분할될 수 있다. 유리 섬유 다발은 20 ~ 200 g/㎞ 의 다발 텍스 (tex) 를 갖는 것이 바람직하다. 그 후, 유리 섬유 스트랜드는 습식 절단 유리 섬유 다발로 절단되고 건조되어, 사이징 조성물을 응고 또는 경화시킬 수 있다. 바람직하게는, 섬유의 습식 다발은 종래 유전체 (RF) 오븐, Cratec
Figure 112008046484301-PCT00001
오븐 (Owens Corning 사로부터 이용가능) 과 같은 유동층 오븐, 또는 회전식 트레이 열 오븐과 같은 오븐에서 건조되어 절단 유리 섬유 다발을 형성한다.
또한, 본 발명의 목적은, 사이징된 습식 유리 섬유를 단열적으로 건조시키기 위해 열전달 챔버를 이용하는 절단 유리 섬유 다발을 형성하는 방법을 제공하는 것이다. 1종 이상의 막 형성제 (폴리우레탄 막 형성제, 폴리에스테르 막 형성제, 및/또는 에폭시 수지 막 형성제 등), 적어도 1종의 윤활제, 및 적어도 1종의 실란 커플링제 (아미노실란 또는 메타크릴옥시 실란 커플링제 등) 를 포함하는 사이즈 조성물이 부싱에 의해 가늘어진 유리 섬유에 가해진다. 그 후, 사이징된 유리 섬유는 열전달 챔버에 통과될 수 있는데, 여기서 부싱에 의해 가열된 공기가 상기 열전달 챔버 내로 들어가서, 유리 섬유 상의 사이징을 실질적으로 건조시킨다. 열전달 챔버에서 나오는 건조된 유리 섬유는 미리 정해진 개수의 개별 유리 섬유를 포함하는 유리 섬유 스트랜드로 분할될 수 있다. 유리 섬유 다발은 50 ~ 500 g/㎞ 의 다발 텍스 (tex) 를 갖는 것이 바람직하다. 유리 스트랜드를 절단 유리 섬유 다발로 절단하기 전에, 유리 스트랜드는 단일 토 (tow) 로 함께 모일 수 있다. 예시적인 일 실시형태에서, 절단 섬유 다발은 종래 유전체 (RF) 오븐, Cratec
Figure 112008046484301-PCT00002
오븐 (Owens Corning 사로부터 이용가능) 과 같은 유동층 오븐, 또는 회전식 트레이 열 오븐에서 더욱 건조된다.
본 발명의 이점은, 절단 유리 섬유 다발이 빠른 속도로 형성될 수 있다는 것이다. 절단 유리 섬유 다발의 제조 속도를 증가시키면, 소비자에게 팔 수 있는 더 많은 산출량 및 추가적인 제품을 생산할 수 있다.
본 발명의 다른 이점은, 습식 유리 섬유가 다발로 건조될 수 있으므로, 절단 유리 섬유 다발이 낮은 제조 비용으로 형성될 수 있다는 것이다.
본 발명의 또 다른 이점은, 절단 유리 섬유 다발이 한 단계에서 형성되며, 매트 형성 장치에 도입될 수 있는, 또는 압축 또는 사출 성형법에서 절단 유리 섬유를 사용하는 소비자에게 도입될 수 있는 컨테이너에서 건조되는 것이다.
다른 이점은 절단 유리 섬유 다발은 다발의 변경 없이 압축 또는 사출 성형분야에서 바로 이용될 수 있다는 것이다.
본 발명의 상기한 그리고 다른 목적, 특징 및 이점이 이하의 상세한 설명을 고려하면 더 명백해 진다. 그러나, 도면은 단지 설명을 위한 것이며 본 발명의 한계를 규정하는 것이 아님을 명확히 이해하여야 한다.
본 발명의 장점은, 특히 첨부된 도면과 함께, 본 발명의 다음 상세한 설명에 의해 명백해질 것이다.
도 1 은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 절단 스트랜드 다발의 개략도이다.
도 2 는 본 발명의 적어도 한 실시형태에 따라 유리 섬유 다발을 형성하기 위한 예시적인 공정의 단계를 나타내는 흐름도이다.
도 3 은 본 발명의 예시적인 일 실시형태에 따라 건조된 절단 스트랜드 다발을 형성하기 위한 처리 라인의 개략도이다.
도 4 는 본 발명의 예시적인 적어도 한 다른 실시형태에 따라 건조된 절단 스트랜드 다발을 형성하기 위한 처리 라인의 개략도이다.
도 5 는 0°에서 제어에 대한 본 발명에 따른 사이징 조성물로 사이징된 유리 섬유로 이루어진 벌크 성형 화합물의 이조드 (IZOD) 노치 충격 강도의 그래프이 다.
도 6 은 90°에서 제어에 대한 본 발명에 따른 사이징 조성물로 사이징된 유리 섬유로 이루어진 벌크 성형 화합물의 이조드 노치 충격 강도의 그래프이다.
달리 규정하지 않는 한, 여기서 사용되는 모든 기술 및 과학 용어는 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 통상적으로 이해하는 것과 동일한 의미를 갖는다. 여기서 기재하는 것과 유사하거나 동등한 임의의 방법 및 재료가 본 발명의 실행 또는 실험에 사용될 수 있지만, 여기서는 바람직한 방법 및 재료를 기재한다.
도면에서, 선, 층 및 영역의 두께는 명확히 나타내기 위해 과장될 수 있다. 모든 도면에 기재된 유사한 도면부호는 유사한 요소를 나타낸다. 용어 "최상부", "저부", "측부", "상부", "하부" 등은 여기서 단지 설명을 위해 사용된다. 한 요소가 다른 요소"상(on)"에 있는 것으로 표현되는 경우, 그 다른 요소에 직접 또는 그 다른 요소에 대항해서 있을 수 있고 또는 개재 요소가 존재할 수도 있다. 용어 "사이징", "사이즈", "사이징 조성물", 및 "사이즈 조성물"은 여기서 서로 교환가능하게 사용될 수 있다. 용어 "스트랜드"와 "다발"도 또한 서로 교환가능하게 사용될 수 있다. 또한, 용어 "시트 성형 화합물" 및 "시트 성형 화합물 재료" 및 "벌크 성형 화합물" 및 "벌크 성형 화합물 재료"는 각각 상호교체가능하게 사용될 수 있다.
본 발명은 압축 및 사출 성형에 사용되는 통상의 유리 폼의 대체물로서 사용될 수 있는 절단 유리 섬유 다발, 및 그러한 절단 유리 섬유 다발을 형성하기 위한 공정에 관한 것이다. 본 발명에 따른 절단 유리 섬유 다발의 예가 도 1 에 개략적으로 도시되어 있다. 도 1 에 나타낸 것처럼, 절단 유리 섬유 다발 (10) 은 복수의 개별 유리 섬유 (12) (직경 (16) 과 길이 (14) 를 가짐) 로 형성된다. 개별 유리 섬유 (12) 는 촘촘히 짠 또는 "다발의" 형태로 실질적으로 서로 평행한 방위로 위치된다. 여기서 사용되는 "실질적으로 평행한"이라는 표현은, 개별 유리 섬유 (12) 가 서로 평행하거나 거의 평행한 것을 나타낸다.
절단 섬유 다발을 형성하기 위해 사용되는 유리 섬유는 A-형 유리 섬유, C-형 유리 섬유, E-형 유리 섬유, S-형 유리 섬유, E-CR-형 유리 섬유 (예컨대, Owens Corning 사로부터 구입가능한 Advantex
Figure 112008046484301-PCT00003
유리 섬유), 울 유리 섬유, 또는 이들의 조합과 같은 임의의 종류의 유리 섬유일 수 있다. 적어도 한 바람직한 실시형태에서, 유리 섬유는 습식용 절단 스트랜드 유리 섬유 (WUCS) 이다. 습식용 절단 스트랜드 유리 섬유는 본 기술분야에 공지된 종래 공정에 의해 형성될 수 있다. 습식용 절단 스트랜드 유리 섬유는 약 5 ~ 약 30 % 의 습분 함량을 갖는 것이 바람직하고, 약 5 ~ 약 15 % 의 습분 함량을 갖는 것이 더욱 바람직하다.
섬유 다발 (10) 내에, 천연 섬유, 광물 섬유, 탄소 섬유, 세라믹 섬유, 및/또는 합성 섬유 (폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리프로필렌, 및/또는 폴리파라페닐렌 테레프탈아미드 (Kevlar
Figure 112008046484301-PCT00004
로서 판매되고 있음) 등) 와 같은 다른 강화 섬유를 사용하는 것은 본 발명의 범위 내에 속하는 것으로 생각 된다. 여기서 사용되는 것처럼, 용어 "천연 섬유"는 줄기, 씨, 잎, 뿌리, 인피부 (bast), 또는 체관부를 포함하는 (그러나 이에 국한되지 않음) 식물의 임의의 부분에서 추출된 식물 섬유를 가리킨다. 그러나, 다발 (10) 내 모든 섬유가 유리 섬유인 것이 바람직하다.
여기서 유리 섬유 다발 (12) 에 대한 기준이 이루어지는 것이 본 발명의 바람직한 실시예에 적절하다. 그러나, 상기 리스트의 천연 또는 합성 섬유 중 임의의 일 종과 같이 유리 외의 강화 섬유로 본 발명의 섬유 다발을 전체적으로 형성하는 것은 본 발명의 범위 내에 있다. 더욱이, 섬유 다발은 유리 섬유와 열가소성 섬유의 조합으로 형성될 수 있다. 예컨대, 유리 섬유 부싱 및 열가소성 섬유 부싱이 아주 근접하게 위치될 수 있으면, 유리 섬유와 열가소성 섬유는 혼합된 섬유 다발을 생성하기 위해 하기 된 바와 같이, 함께 당겨지고, 절단되고, 건조된다 (예컨대, 일렬로). 이러한 혼합 유리/열가소성 다발은 유리 강화 복합재를 형성하기 위해 임의의 추가의 첨가제 없이 주입되고 성형된다.
도 2 에 개략적으로 나타낸 예시적인 일 실시형태에서, 절단 유리 섬유 다발 (10) 을 형성하기 위한 프로세스는, 절단 유리 섬유 다발을 형성하기 위해, 유리 섬유를 형성하고 (단계 20), 사이즈 조성물을 유리 섬유에 가하며 (단계 22), 원하는 다발 텍스를 얻기 위해 섬유를 분할하고 (단계 24), 습식 섬유 스트랜드를 개별 길이로 절단하며 (단계 26), 그리고 습식 스트랜드를 건조시키는 것 (단계 28) 을 포함한다.
도 3 에 보다 자세히 나타낸 것처럼, 유리 섬유 (12) 는 부싱 또는 오리피스 (30) 로부터 나오는 용융 유리 재료 (도시되지 않음) 의 스트림을 가늘게 함으로써 형성될 수 있다. 가늘어진 유리 섬유 (12) 는 약 6 ~ 약 30 미크론, 바람직하게는 10 ~ 16 미크론의 직경을 가질 수 있다. 유리 섬유 (12) 는 부싱 (30) 으로부터 인발된 후, 그 섬유 (12) 에 수성 사이징 조성물이 가해진다. 사이징은 도 3 에 나타낸 적용 롤러 (32) 에 의하거나 또는 사이즈를 섬유에 직접 분사하는 것 (도시되지 않음) 과 같이 종래 방법에 의해 가해질 수 있다. 사이즈는 유리 섬유 (12) 가 이후 처리 동안 파괴되는 것을 보호하고, 필라멘트간 마멸을 억제하는데 도움이 되며, 유리 섬유의 스트랜드의 일체성, 예컨대 스트랜드를 형성하는 유리 필라멘트의 상호연결을 보장한다. 본 발명에서, 유리 섬유 (12) 의 사이즈는 또한 압축 또는 사출 성형 공정에서와 같이, 유리 섬유 다발 (10) 의 형성 및 이어지는 처리시에 다발의 일체성을 유지한다.
유리 섬유 (12) 에 가해지는 사이즈 조성물은 1 이상의 막 형성제 (폴리우레탄 막 형성제, 폴리에스테르 막 형성제, 및/또는 에폭시 수지 막 형성제 등), 적어도 1종의 윤활제, 및 적어도 1종의 실란 커플링제 (아미노실란 또는 메타크릴옥시 실란 커플링제 등) 를 포함한다. 필요한 경우, 아세트산, 붕산, 메타붕산, 호박산, 구연산, 포름산, 및/또는 폴리아크릴산과 같은 약산이 실란 커플링제의 가수분해를 보조하기 위해 사이즈 조성물에 첨가될 수 있다. 사이즈 조성물은 건조된 섬유에서 약 0.05 ~ 약 10 % 의 작열감량 (LOI) 으로 유리 섬유 (12) 에 가해질 수 있다. LOI 는 유리 섬유 표면에 쌓인 유기 고체 물질의 백분율로 규정될 수 있다.
막 형성제는 유리 섬유 (12) 들 사이의 접착을 향상시켜, 결과적으로 스트랜드 일체성을 향상시키는 제재이다. 본 발명에 사용되기에 적절한 막 형성제는 폴리우레탄 막 형성제, 에폭시 수지 막 형성제, 및 불포화 폴리에스테르 수지 막 형성제를 포함한다. 막 형성제의 구체적인 예로는, Neoxil 6158 (DSM 사로부터 구입가능) 와 같은 폴리우레탄 분산물; Neoxil 2106 (DSM 사로부터 구입가능), Neoxil 9540 (DSM 사로부터 구입가능) 및 Neoxil PS 4759 (DSM 사로부터 구입가능) 와 같은 폴리에스테르 분산물; 및 PE-412 (AOC 사로부터 구입가능), NX 9620 (DSM 사로부터 구입가능), Neoxil 0151 (DSM 사로부터 구입가능), Neoxil 2762 (DSM 사로부터 구입가능), NX 1143 (DSM 사로부터 구입가능), AD 502 (AOC 사로부터 구입가능), Epi Rez 5520 (Hexion 사로부터 구입가능), Epi Rez 3952 (Hexion 사로부터 구입가능), Witchbond W-290 H (Chemtura 사로부터 구입가능), 및 Witcobond W-296 (Chemtura 사로부터 구입가능) 과 같은 에폭시 수지 분산물이 포함되며, 이에 국한되지 않는다. 막 형성제(들)는 사이즈의 활성 고형물의 약 5 ~ 약 95 중량%, 바람직하게는 활성 고형물의 약 15 ~ 약 95 중량% 로, 더 바람직하게는 활성 고형물의 약 40 ~ 약 80 중량% 로 사이즈 조성물 내에 존재할 수 있다.
또한, 사이즈 조성물은 1종 이상의 실란 커플링제를 포함한다. 실란 커플링제는 이후 처리 동안 유리 섬유 (12) 에 대한 막 형성제(들)의 접착을 강화하고 보플의 정도 또는 깨진 섬유 필라멘트를 감소시킨다. 본 발명의 사이즈 조성물에서 사용될 수 있는 실란 커플링제의 예는, 아미노, 에폭시, 비닐, 메타크릴옥시, 우레이도 (ureido), 이소시아나토 (isocyanato) 및 아자미도 (azamido) 작용 기를 특징으로 할 수 있다. 사이즈 조성물에서 사용되기에 적절한 커플링제의 비한정적인 예는 γ-아미노프로필트리에톡시실란 (General Electric 사로부터 구입가능한 A-1100), 메타크릴옥시프로필트리에톡시실란 (General Electric 사로부터 구입가능한 A-174), n-페닐-γ-아미노프로필트리메톡시실란 (General Electric 사로부터 구입가능한 Y-9669), 폴리아카미드 실리레이티드 아미노실란 (General Electric 사로부터 구입가능한 A-1387), bis-(α-트리메톡시실릴프로필)아미드 (General Electric 사로부터 구입가능한 A-1170), 및 bis-실란 (General Electric 사로부터 구입가능한 Y-9805) 를 포함한다. 실란 커플링제는 사이즈 조성물 내 활성 고형물의 약 0.05 ~ 약 80 중량%, 바람직하게는 활성 고형물의 약 1.5 ~ 약 15 중량%, 더욱 바람직하게는 활성 고형물의 약 3 ~ 약 15 중량% 의 양으로 사이즈 조성물 내에 존재할 수 있다.
그리고, 사이즈 조성물은 제조를 용이하게 하기 위해 적어도 1종의 윤활제를 포함할 수 있다. 윤활제는 사이즈 조성물 내 활성 고형물의 약 0 ~ 약 15 중량% 의 양으로 사이즈 조성물 내에 존재할 수 있다. 바람직하게는, 윤활제는 활성 고형물의 약 0.05 ~ 약 10 중량% 의 양으로 존재한다. 임의의 적절한 윤활제가 사용될 수 있지만, 사이즈 조성물에 사용되기에 적절한 윤활제의 특정 예로는, Lubesize K-12 라는 상품명으로 판매되는 스테아릭 에탄올아미드 (AOC 사로부터 구입가능); PEG 400 MO, 약 400 개의 산화에틸렌기를 갖는 모노올레이트 에스테르 (Cognis 사로부터 구입가능); 및 Emery 6760 L, 폴리에틸렌이민 폴리아미드 염 (Cognis 사로부터 구입가능) 이 있다. 또한, Emerest 2620, Emerest 2634, Emerest 2648, Emerest 2640, Emerest 2661, Emerest 2326, Tridet 2644, Emerlube 7440, Tryfac 5552, Tryfac 5576, Trycol
Figure 112008046484301-PCT00005
5941, Trycol
Figure 112008046484301-PCT00006
5993-A, Trycol
Figure 112008046484301-PCT00007
5950, Trycol
Figure 112008046484301-PCT00008
5999, Trycol
Figure 112008046484301-PCT00009
5971, Trycol
Figure 112008046484301-PCT00010
5964 (상기 모두는 Cognis 사로부터 구입가능), Citroflex A4 (Morflex 사로부터 구입가능), LONZEST SMS 및 LONZEST SMS-20 (두 제품 모두 Lonza Chemical Company 사로부터 구입가능), 및/또는 Paraffin 2280 (Adert 사로부터 구입가능) 와 같은 첨가제는 사용자의 공장과 같은 다른 처리 단계에서 유리 섬유 다발의 젖음성을 개선하기 위해 사이즈 조성물에 첨가될 수 있다.
조합된 특정 화학 족들이 절단 유리 섬유 다발 (10) 을 이후 처리 동안 다발 형태로 유지시키는데 특히 효과적이라는 것이 발견되었다. 예컨대, 아미노실란과 조합된 우레탄계 막 형성 분산물 (예컨대 γ-아미노프로필트리에톡시실란 (General Electric 사에서 A-1100 으로 판매됨) 등) 이 사이즈 조성물 내에서 함께 다발로 된 개별 유리 섬유 (12) 를 유지시키기에 효과적이다. 우레탄계 사이징 조성물에 Witcobond A-100 와 같은 우레탄-아크릴 또는 폴리우레탄-아크릴 합금과 같은 첨가제를 첨가하는 것은 다발 일체성을 유지하는데 도움이 된다는 것도 또한 발견되었다. 또한, Celenese 2828 과 같은 폴리비닐아세테이트는 다발의 일체성을 유지하기 위해, Witcobond W-290H 또는 W-296 과 같은 우레탄 막 형성제와 협동하여 양호하게 작용한다는 것이 발견되었다.
그리고, 에폭시 경화제 (curative) 와 조합된 에폭시계 막 형성 분산물은 본 발명에 사용되기에 효과적인 사이징 조성물이다. 특히, Epi-Rez 5520 과 같은 에폭시계 막 형성제 및 Resolution Performance Products 사로부터 구입가능한 DPC-6870 과 같은 에폭시 경화제는, 특히 메타크릴옥시프로필트리에톡시실란 (General Electric 사로부터 A-174 로서 구입가능함) 과 같은 메타크릴옥시 실란과 조합되어, 효과적인 사이징 조성물을 형성한다.
또한, 불포화 폴리에스테르 수지 막 형성제가 유용한 사이징 조성물을 형성하는데 효과적임이 밝혀졌다. 예컨대, PE-412 (물에서 유제로 된 스티렌 내 불포화 폴리에스테르 (AOC)) 또는 Neoxil PS 4759 (DSM 사로부터 구입가능) 와 같은 불포화 폴리에스테르 수지 막 형성제가 본 발명에 사용되기에 효과적인 사이즈이다. 불포화 폴리에스테르 막 형성제는 단독으로 또는 Benox L-40LV (Norac Company, Inc.) 와 같은 과산화 벤조일 경화 촉매와 조합되어 사용될 수 있다. 과산화 벤조일 경화 촉매는 불포화 폴리에스테르의 경화 (가교) 를 촉진하고, 유리 섬유를 둘러싸는 막을 방수가 되도록 한다.
사이징 조성물은 Drew L-139 (Ashland Chemical 의 계열사 Drew Industries 로부터 이용가능함) 와 같은 소포제, Emerstat 6660A (Cognis 사로부터 이용가능함) 와 같은 대전 방지제, Surfynol 465 (Air Products 사로부터 이용가능함) 와 같은 계면활성제, Triton X-100 (Cognis 사로부터 이용가능함) 및/또는 증점제 등의 종래 첨가제를 선택적으로 포함할 수 있다. 첨가제는 사이즈 조성물 내에 미량 (예컨대, 활성 고형물의 약 0.1 중량% 미만) 으로부터 활성 고형물의 약 5 중량% 이하로 존재할 수 있다.
도 3 으로 돌아오면, 유리 섬유 (12) 가 사이징 조성물로 처리된 후, 특정된 원하는 개수의 개별 유리 섬유 (12) 를 갖는 섬유 스트랜드 (36) 로 모아지고 분할된다. 스플리터 슈 (splitter shoe; 34) 가, 가늘어지고 사이징 된 유리 섬유를 섬유 스트랜드 (36) 로 분할한다. 유리 섬유 스트랜드 (36) 는 절단되기 전에 제 2 스플리터 슈 (도시 안 됨) 를 선택적으로 통과할 수 있다. 섬유 스트랜드 (36) 에 존재하는 특정 개수의 개별 유리 섬유 (12) (따라서 유리 섬유 (12) 의 분할 개수) 는 절단 유리 섬유 다발 (10) 의 특정 용도와 부싱에 존재하는 오리피스의 개수 (예컨대, 2000 또는 5800 개의 오리피스가 부싱에 존재할 수 있음) 에 따라 변한다. 예컨대, 부싱이 유리 섬유를 가늘게 하기 위한 4000 개의 오리피스를 갖는다면, 100 개의 섬유를 포함하는 유리 섬유 다발을 얻기 위해, 가늘어진 유리 섬유를 40 개의 진로로 분할하는 것이 필요하다. 그러한 특정 다발의 유리 섬유의 다발 텍스는 다발을 형성하는 유리 섬유의 직경에 의존한다. 섬유 다발이 100 개의 개별 유리 섬유를 포함하는 상기의 예에서, 유리 섬유의 섬유 직경이 12 마이크론이라면, 산출되는 다발 텍스는 29 이다. 다발 직경이 16 마이크론이라면, 산출되는 다발 텍스는 51 g/㎞ 이다. 유리 섬유 (12) 는, 약 5 ~ 약 500 g/㎞, 바람직하게는 약 30 ~ 약 50 g/㎞ 의 다발 텍스를 갖도록 특정 개수의 개별 섬유를 갖는 섬유 다발로 분할되는 것이 바람직하다.
섬유 스트랜드 (36) 는 모임 슈 (38) 로부터 절단기 (40)/코트 (cot, 60) 조합체에 전달되어, 이 조합체에서 약 0.125 ~ 약 3 인치, 바람직하게는 약 0.25 ~ 약 1.25 인치의 길이를 갖는 습식 절단 유리 섬유 다발 (42) 로 절단된다. 습식 절단 유리 섬유 다발 (42) 은 건조 오븐 (46) 으로 전달되기 위해 컨베이어 (44) (다공성 (foraminous) 컨베이어 등) 상으로 떨어질 수 있다. 또는, 습식 절단 유리 섬유 다발 (42) 은 나중의 사용을 위해 컨테이너 (도시 안 됨) 에서 수집될 수 있다.
도 3a 에 개략적으로 도시된 다른 대안적 실시예에서, 유리 섬유는 형성되고 (단계 90), 사이즈 조성물이 가해지며 (단계 92), 그리고 유리 섬유가 요구되는 다발 텍스 (단계 94) 를 얻기 위해 분할된다. 그 후, 습식 섬유 스트랜드는 요구되는 길이로 절단되고 (단계 96), 습식 수집된다 (단계 98). 그 후, 절단 유리 섬유의 습식 다발은 컨테이너에서 수집되고 (단계 100), 절단 유리 섬유의 습식 다발을 포함하는 컨테이너는 유전체와 같은 건조 오븐을 통과하여, 절단 스트랜드 섬유를 매스로 건조시킨다. 그 후, 컨테이너는 압축 또는 사출 성형 분야에서 절단 유리 섬유를 이용하는 사용자에 또는 매트 제조 공정에 도입될 수 있다.
도 3 에 도시된 바와 같이, 그 후, 사이징된 습식 절단 섬유의 다발 (42) 은 건조되어, 사이징 조성물을 경화 또는 응고시킨다. 바람직하게는, 섬유의 습식 다발 (42) 은 절단 유리 섬유 다발 (10) 을 형성하기 위해 종래 유전체 (RF) 오븐, Cratec
Figure 112008046484301-PCT00011
오븐 (Owens Corning 사로부터 이용가능) 과 같은 유동층 오븐, 또는 회전식 트레이 열 오븐과 같은 오븐 (46) 에서 건조된다. 그리고 나서, 건조된 절단 유리 섬유 다발 (10) 은 수집 컨테이너 (48) 에 수집될 수 있다. 예시적인 실시형태에서, 자유수 (free water, 즉, 절단 섬유 다발 (42) 의 외부에 있는 물) 의 약 99 % 초과 (또는 약 99% 이상) 가 제거된다. 그러나, 건조 오븐 (46) 에 의해 실질적으로 물 전부가 제거되는 것이 바람직하다. 여기서 사용되 는 "실질적으로 물 전부"라는 표현은 섬유 다발 (42) 의 자유수 전부 또는 거의 전부가 제거됨을 나타낸다.
적어도 한 예시적인 실시형태에서, 유리 섬유의 습식 다발 (42) 이 종래 유전체 (RF) 오븐에서 건조된다. 유전체 오븐은 서로 떨어져 있는 전극들을 포함하고, 이 전극들은 연속적으로 반대 전하를 갖는 전극들 사이에 교류 고주파 전기장을 생성한다. 유리 섬유의 습식 다발 (42) 은 상기 전극들 사이 그리고 전기장을 통과하는데, 여기서 교류 고주파 전기장이 물 분자를 여기시키고, 그 분자의 몰 에너지를 습식 절단 섬유 다발 (42) 내 물이 증발하기에 충분한 레벨로 상승시킨다.
습식 유리 섬유의 다발 (42) 을 유전체식으로 건조시키는 것은 섬유 대 섬유 결합을 강화하고 다발 대 다발 접착을 감소시킨다. 유전체 에너지는 절단 유리 섬유의 습식 다발 (42) 을 균일하게 침투하고, 물이 재빨리 증발하도록 하여, 습식 유리 다발 (42) 을 서로 분리된 채로 유지하는 것을 돕고, 그리고 섬유 다발의 사이즈가 인접한 섬유 다발과 혼합하여 묶이는 곳에서 "막힘 (blocking)"을 감소시키거나 제거하여, 다발의 사이즈가 건조되는 경우 섬유 다발이 섬유 벌크로서 함께 붙게 된다. 종래의 열적 건조에서, 사이즈는 외측으로부터 내측으로 건조되고, 따라서, 섬유 다발 사이의 접촉은 서로 점착성 있게 결합된다. 이론적으로 결합되지 않더라도, 본 발명의 다발 (42) 의 수분은 사이즈가 우선 다발 내부로 들어가게 하고 후에 설정되는 진로에 배출되어, 다발 (42) 을 개별적인 다발의 형태를 유지시킨다.
추가로, 유전체 오븐에 의하면, 습식 섬유로부터 습분을 제거하기 위해 종래에 필요했던 섬유 교반의 동적인 방법 없이, 습식 유리 섬유 다발 (42) 을 건조시킬 수 있다. 이러한 교반의 생략은, 오븐 내에서의 높은 공기 유속 및 베드에서의 섬유 재료의 물리적 운동으로 인해 종래 유동층 및 트레이 건조 오븐에서 통상적으로 관찰되던 섬유의 마찰 또는 마모를 감소시키거나 제거한다. 그리고, 교반의 생략은 유전체 오븐의 능력을 매우 증가시켜, 유리 섬유를 다발로 유지시키고, 공격적인 종래 열 처리에서처럼 유리 섬유 스트랜드를 필라멘트화하지 않는다. 더욱이, 유전체 오븐에 의하면 종래의 열 오븐보다 짧은 시간과 낮은 온도로 습식 유리 섬유 다발 (42) 을 건조시킬 수 있다. 또한, 유전체식으로 건조된 유리 섬유 다발을 이용하여 제조된 제품의 최종 색상은 종래 방식으로 열적으로 건조된 유리 섬유로부터 형성된 제품보다 더 하얗다.
다른 실시형태에서, 습식 절단 유리 섬유 다발 (42) 은 Cratec
Figure 112008046484301-PCT00012
오븐과 같은 유동층 오븐 또는 회전식 트레이 오븐에서 건조될 수 있다. Cratec
Figure 112008046484301-PCT00013
건조 오븐 및 회전식 트레이 오븐 모두에서, 습식 절단 유리 섬유 다발 (42) 은 건조되고, 섬유 상에 있는 사이징 조성물은 제어된 온도를 갖는 고온의 공기 유동을 이용하여 응고된다. 그리고 나서, 건조된 섬유 다발 (10) 은, 절단 유리 섬유 다발 (10) 이 수집되기 전에 롱 (long), 버플 볼 및 바람직하지 않은 다른 물질을 제거하기 위해, 스크린 위로 전달된다. 그리고, Cratec
Figure 112008046484301-PCT00014
과 회전식 트레이 오븐에서 일반적으로 발견되는 높은 오븐 온도는 사이즈를 매우 높은 레벨 (정도) 의 경 화로 재빨리 경화시킬 수 있고, 이는 조숙한 필라멘트화의 발생을 감소시킨다.
도 4 에 개략적으로 나타낸 본 발명의 제 2 실시형태에서, 유리 섬유 (12) 는 부싱 (30) 으로부터 가늘어진다. 위에서 상세히 설명한 수성 사이징 조성물이 가늘어진 유리 섬유 (12) 에 가해져, 습식 사이징된 유리 섬유 (50) 를 형성한다. 사이징은 외부 적용 롤러 (32) 에 의하거나 또는 사이즈를 유리 섬유 (12) 에 직접 분사하는 것 (도시 안 됨) 과 같이 종래 방법에 의해 가해질 수 있다. 열전달 챔버 (52) 내에 사이즈 어플리케이터를 위치시키는 것은 본 발명의 범위 내에 속하는 것으로 생각된다. 그리고 나서, 습식 사이징된 유리 섬유 (50) 는 열전달 챔버 (52) 에 들어가고, 부싱 (30) 주위로부터 열전달 챔버 (52) 의 상단부 (54) 안으로 주변 공기가 유입된다.
도 4 에 나타낸 것처럼, 열전달 챔버 (52) 는 사이즈 어플리케이터 (32) 아래에 배치되고, 열전달 챔버 (52) 의 상단부 (54) 안으로 유입하는 공기가 부싱 (30) 에 의해 생성된 최대 열에 의해 가열되도록, 열전달 챔버 (52) 의 상단부 (54) 가 부싱 (30) 에 충분히 가까이 위치된다. 그리고, 열전달 챔버 (52) 는, 가열된 공기가 습식 유리 섬유 (50) 의 사이즈 조성물에 존재하는 물 또는 용매를 증발시키도록, 사이징된 유리 섬유 (50) 를 중심으로 본질적으로 주위에 배치된다. 열전달 챔버 (52) 는 사이징된 습식 유리 섬유 (50) 를 건조시키거나 또는 실질적으로 건조시키기에 충분한 거리로 사이즈 어플리케이터 (32) 로부터 하방으로 연장된다. 바람직한 실시형태에서, 유리 섬유 (50) 의 습분 함량은 약 0.05 % 미만이다. 습식 유리 섬유 (50) 는 열전달 챔버 (52) 를 통해 이동하고 그 챔버 (52) 에서 건조된 유리 섬유 (56) 로서 나오게 된다. 그러한 단열 과정은 Flautt 등의 미국특허 제5,055,119호에 기재되어 있다.
그리고, 건조된 사이즈 유리 섬유 (56) 가 특정 바람직한 개수의 개별 유리 섬유 (12) 의 건조된 섬유 스트랜드 (58) 로 모아지고 분할된다. 스플리터 슈 (34) 가 건조된 사이즈 유리 섬유 (56) 를 건조된 섬유 스트랜드 (58) 로 분할하고, 그리고 나서 이 섬유 스트랜드는 모임 슈 (38) 에 의해 절단을 위한 단일 토 (59) 로 모일 수 있다. 스플리터 슈 (34) 는, 열전달 챔버 (52) 를 나오기 전에 습식 유리 섬유 (50) 를 스트랜드로 분할하기 위해 열전달 챔버 (52) 내에 내적으로 (도시 안 됨) 위치될 수 있다. 이러한 상황에서, 모임 슈 (38) 는 열전달 챔버 (52) 내에 위치되거나 그렇지 않을 수 있다. 또한, 스플리터 슈 (34) 는 열전달 챔버 (52) 에 들어가기 전에 유리 섬유 (12) 를 분할하기 위해 사이즈 어플리케이터 (32) 와 열전달 챔버 (52) 사이에 위치될 수 있다 (도시 안 됨).
결합된 유리 섬유 스트랜드 의 토 (59) 는 건조된 절단 섬유 다발 (10) 을 형성하기 위해 종래 코트 (60) 와 커터 (40) 의 조합체에 의해 절단될 수 있다. 유동 휠 (65) 은 코트 (60) 에 인접하게 위치되어 코트 (60) 의 스트랜드 장력을 조절할 수 있다. 상기한 것처럼, 건조된 절단 섬유 다발 (10) 은 약 0.125 ~ 약 3 인치의 길이, 바람직하게는 약 0.25 ~ 약 1.25 인치의 길이를 가질 수 있다. 적어도 한 바람직한 실시형태에서, 건조된 사이즈 유리 섬유 (56) 는, 약 20 ~ 약 200 g/㎞, 바람직하게는 약 30 ~ 약 50 g/㎞ 의 다발 텍스를 갖는 섬유의 건조된 다발 (58) 로 분할된다. 건조된 절단 유리 섬유 다발 (10) 은 저장을 위해 수집 컨테이너 (48) 에 떨어지거나 또는 절단 스트랜드 매트의 인라인 형성을 위해 컨베이어 상에 놓일 수 있다(본 실시형태는 도시되지 않음). 다른 실시형태에서, 건조된 절단 섬유 다발 (10) 은 종래 유전체 (RF) 오븐, Cratec
Figure 112008046484301-PCT00015
오븐 (Owens Corning 사로부터 이용가능) 과 같은 유동층 오븐, 또는 회전식 트레이 열 오븐으로의 운송을 위한 컨베이어 (도시 안 됨) 상에 놓여, 섬유 다발 (10) 이 더 건조될 수 있다.
사용시, 건조된 절단 유리 섬유 다발 (10) 은 다양한 압축 및 사출 성형법에서 사용될 수 있다. 예컨대, 본 발명에 따른 절단 유리 섬유 다발은 시트 성형 화합물 (SMC), 벌크 성형 화합물 (BMC), 핸드 레이업 (lay-up) 방법, 스프레이업 (spray-up) 방법, 압출 방법, 사출 성형법, 압출 성형 공정 및 회전 성형 공정에서 사용될 수 있다. 더욱이, 절단 유리 섬유 다발 (10) 은, 수지 전달 성형 (RTM) 및 진공 보조 수지 전달 성형 (VARTM) 과 같은 주입 성형법, 또는 강화 반응 사출 성형 (RRIM) 및 구조 반응 사출 성형 (SRIM) 과 같은 반응 사출 성형법에서 사용될 수 있는 복합재 물품 및 프리폼을 생성하기 위해 사용될 수 있다.
유리 섬유 다발 (10) 을 이용하는 일 예는 압축 성형에서 시트 성형 화합물 (SMC) 또는 벌크 성형 화합물 (BMC) 이다. 따라서, 본 발명의 적어도 한 양태에서, 섬유 다발 (10) 은 시트 성형 화합물 및 벌크 성형 화합물의 강화요소로서 유익하게 사용될 수 있다. 예컨대, 시트 성형 화합물의 형성시, 유리 섬유 다발 (10) 은 비접착면을 갖는 제 1 캐리어 시트에 위치된, 불포화 폴리에스테르 수지 또는 비닐 에스테르 수지와 같은 열경화성 중합체 막 층에 위치될 수 있다. 열경화성 중합체 막의 제 2 층을 함유하는 제 2 비접착 캐리어 시트는, 제 2 중합체 막이 유리 섬유 다발 (10) 과 접촉하고, 중합체 막/유리섬유 다발/중합체 막의 포개진 재료를 형성하는 방위 내에서 유리 섬유 다발 (10) 상에 위치될 수 있다. 제 1 및 제 2 열경화성 중합체 막 층은 수지와 첨가제 (충전제, 염료, UV 안정제, 촉매제, 기폭제, 억제제, 이형제, 및/또는 증점제 등) 의 혼합물을 포함할 수 있다. 더욱이, 제 1 및 제 2 중합체 막은 동일할 수 있으며, 또는 서로 다를 수 있다. 그 후, 이러한 포개진 재료는 압밀 롤러와 같은 롤러로 눌러져, 결과의 SMC 재료 전체에 중합체 수지 매트릭스 및 유리 섬유 다발 (10) 을 실질적으로 균질하게 분포시킬 수 있다. 여기서 사용되는 "실질적으로 균질한 분포" 는 균질한 분포 또는 거의 균질한 분포를 의미한다. 그 후, SMC 재료는 약 2 ~ 3 일 동안 저장되어, 수지를 두껍게 하고 숙성시켜 목표 점성에 도달할 수 있다.
숙성된 SMC 재료 (즉, 목표 점성에 도달한 SMC 재료) 또는 유리 섬유 다발 (10) 을 함유하는 벌크 성형 화합물이 압축 성형 공정에서 성형되어 복합재 제품을 형성할 수 있다. 숙성된 SMC 재료 또는 벌크 성형 화합물 재료는 요구되는 최종 부품의 형상을 갖는 대응 금속 몰드의 일 절반부에 위치될 수 있다. 시트 성형 화합물의 압축 성형에서, 제 1 및 제 2 캐리어 시트는 통상적으로 숙성된 SMC 재료에서 제거되며, 숙성된 SMC 재료는 몰드 내에 위치되는 미리 정해진의 크기 (장입량 (charge)) 를 갖는 조각으로 절단될 수 있다. 몰드는 폐쇄되고 상승 온도로 가열되고 높은 압력으로 상승된다. 이 높은 온도 및 높은 압력의 조합은 SMC 또는 BMC 재료가 유동하고 몰드를 가득 채우게 한다. 그 후, 매트릭스 수지는 가교되거나 경화되어 성형된 최종 열경화 복합재 부품을 형성한다.
SMC 재료는 도어 패널, 트림 패널, 외관 본체 패널, 로드 플로어, 범퍼, 전방 단부, 하부 본체 차폐물, 발판, 차양, 계기판 구조체, 및 도어 내부의 형태를 포함하는 자동차 부품과 같은, 다양한 용도의 여러 가지 복합재 제품을 형성하기 위해 이용될 수 있다. 더욱이, SMC 재료는 농구대 백보드, 욕조 및 샤워실, 싱크, 농기구 부품, 캐비넷, 저장 박스 및 냉동차 박스를 형성하기 위해 이용될 수 있다. 벌크 성형 화합물 재료는 SMC 재료의 대해 상기 열거된 것과 유사한 아이템을 형성하기 위해 사용될 뿐만 아니라, 설비 캐비넷, 컴퓨터 박스, 가구 및 기둥과 같은 건축 자재를 형성하기 위해 사용될 수 있다.
선택적으로, 유리 섬유 다발 (10) 은 열가소성 중합체 수지의 펠릿 (pellet) 과 혼합될 수 있으며, 수지가 용융되고 유리 섬유 다발 (10)/수지 분산이 형성되는 압출기에 공급될 수 있다. 그 후, 유리 섬유 다발 (10)/수지 분산은 압축 성형 장치에 공급될 수 있는 펠릿 내에 형성될 수 있으며, 도한 상기된 바와 같은 성형된 복합재 물품 내에 형성될 수 있다.
유리 섬유 다발 (10) 은, 금속 다이가 폐쇄되고 가열되어, 시트 성형 화합물, 벌크 성형 화합물, 또는 유리 섬유 다발/수지 펠릿이 유동할 수 있고 요구되는 부품을 형성하기 위해 다이에 채워질 수 있게 되는 경우, 다발 일체성을 갖는 것이 바람직하다. 유리 섬유 (12) 의 크기는 시트 성형 화합물 및 벌크 성형 화합물을 처리하고 성형하는 동안, 다발 일체성을 유지한다. 그러나, 유리 섬유 다발 (10) 이 유동이 완료되기 전에 다이 내에서 단일 섬유 내로 분리되면, 개별적인 유 리 섬유는 덩어리를 형성할 수 있으며 다이를 다 채우지 않게 될 수 있어, 결함 부품이 발생한다.
유리 섬유 다발 (10) 은 또한 사출 성형법에서 이용될 수 있다. 일반적으로 사출 성형은 폐쇄된 성형 공정으로 충전 또는 비충전 중합체 수지가 폐쇄된 대응 금속 몰드 (예컨대, 공구) 내로 분사된다. 본 발명의 적어도 일 실시예에서, 유리 섬유 다발 (10) 은 열가소성 중합체 수지와 혼합되며, 사출 성형 장치의 챔버 또는 배럴 내에 위치된다. 사출 성형 장치의 챔버 (배럴) 은 중합체 수지를 용융시키기 위한 충분한 온도까지 가열된다. 그 후, 용융된 수지/유리 섬유 다발 (10) 혼합물은 냉각된 폐쇄 몰드 내로 분사된다. 몰드에서 충분한 시간 후, 용융된 수지/유리 섬유 다발 (10) 혼합물은 냉각하고, 몰드에 의해 규정되는 형상으로 고형 중합체 물품을 형성한다.
선택적으로, 유리 섬유 다발 (10) 은 사출 성형 장치의 챔버에 위치된 열경화성 중합체와 혼합될 수 있으며, 열경화성 중합체 수지를 용융시키기에 충분한 온도까지 가열된다. 열가소성 중합체 물품과는 달리, 성형된 복합재 물품은 열경화성 중합체의 경화 특성으로 인해 유리로 변화된, 고형체 부품으로서, 공구 (즉, 대응 몰드) 로부터 뜨거운 상태로 제거될 수 있다.
다른 실시예에서, 유리 섬유 다발 (10) 을 함유하는 벌크 성형 화합물은 분사 성형 장치에 의해 가열된 몰드 내로 분사되어, 수지의 가교 및 경화 효과를 얻을 수 있다. BMC 분사 성형은 빠른 순환 기간을 가지고, 각각의 분사로 다양한 부품을 성형할 수 있는 이점이 있다. 따라서, 더 많은 최종 부품이 BMC로 형성 될 수 있으며, 제조 시간이 증가될 수 있다.
유리 섬유 다발 (10) 은 또한 프리폼 및 복합재 부품을 제조하기 위해, 수지 전달 성형 (RTM) 및 진공 보조 수지 전달 성형 (VARTM) 과 같은 용융 성형법에서 이용될 수 있는 이점이 있다. 수지 전달 성형에서, 열경화성 중합체 수지는 특정 형상 및/또는 치수를 갖는 폐쇄된 몰드 캐비티 내로 분사되어, 반 구조체 및 외관의 부품을 제조한다. 특히, 본 발명에 따라 형성된 유리 섬유 다발 (10) 은 대응 몰드의 하나의 절반부에 위치되며, 몰드는 폐쇄되고 밀봉되며, 수지는 몰드 내로 천천히 펌프 (분사) 된다. 수지는 압력 하에서 분사될 수 있다. 적어도 하나의 실시예에서, 열경화성 수지는 열경화성 수지를 용융하거나 액체화하기 위한 사출 성형 장치 (예컨대, 배럴) 내에서 가열된다. 선택적으로, 몰드는 고온수 등과 함께 가열된다. 액상 열경화성 수지는 유리 섬유 다발 (10) 을 통해 젖게되고, 최종 복합재 부품을 형성하기 위해 경화된다. 주입 성형 장치는 보트 외피 및 윈드밀 날개와 같은 큰 고함량 구조 복합재 제품을 형성하기 위해 사용될 수 있다.
수지 주입 공정은 또한 잠재적인 공기 방울 포획을 감소시킬 수 있는 진공 (예컨대 VARTM 등) 으로 강화 재료 내로 수지를 주입시킬 수 있다. VARTM 은 유리 섬유 (10) 의 다발로 적어도 부분적으로 폐쇄된 단일 측의 강성 몰드를 이용한다. 몰드는 불침투성 막 또는 가요성 진공 백으로 밀봉된다. 진공은 유리 섬유 다발 (10) 을 함유하는 몰드와 시일 사이의 공간을 빼낸다. 대기압은 몰드 상에 압축력과, 외부 공급부로부터 저압 캐비티 내로 수지 주입을 위한 구동 력 모두를 제공한다. 열경화성 수지는 진공 압력에 의해 밀봉된 백 내로 당겨지며, 수지는 유리 섬유 다발 (10) 을 유동한다. 열경화성 수지는, 오븐 내에 몰드를 위치시키고, 중합체 수지를 가교 (경화) 하기에 충분히 높은 온도까지 몰드를 가열하여 경화될 수 있다.
유리 섬유 다발 (10) 은 또한, 강화 반응 사출 성형법 (RRIM) 및 구조적 반응 사출 성형법 (SRIM) 과 같은 반응 사출 성형법 (RTM) 에서 이용될 수 있다. 반응 사출 성형에서, 절단 유리 섬유 다발 (10) 은 높은 압력의 혼합 헤드에서 열경화성 수지와 혼합되고, 가열되고 폐쇄된 대응 금속 몰드 내로 분사된다. 선택적으로, 유리 섬유 다발 (10) 은 폐쇄 몰드 내로 장입될 수 있으며, 열경화성 수지는 몰드가 폐쇄되기 전에 유리 섬유 다발 (10) 내로 분배될 수 있고, 또는 수지는 몰드가 폐쇄된 후에 몰드 내로 분사될 수 있다. 자동차 본체 패널과 같이 우수한 표면 외관과 같은 구조적 특성을 갖는 복합재 부품은 이러한 반응 사출 성형 공정에 의해 형성될 수 있다.
스프레이업 방법에서, 유리 섬유 다발 (10) 에 형성된 층과 열가소성 수지는, 트럭의 차체, 보트의 선체, 욕조, 또는 자동차 도어 내부와 같은 요구되는 프리폼 형상을 취하도록 몰드의 절반부에 가해지거나 놓일 수 있다. 몰드는 적어도 부분적으로 왁스와 같은 이형제로 코팅되어, 부품 (예컨대 프리폼) 을 경화 공정 후에 쉽게 제거할 수 있다. 더욱이, 몰드는 젤 코팅으로 예비 처리되어, 프리폼의 용이한 제거를 도우며, 매끈한 표면 마무리를 가능하게 한다. 젤 코팅은 이형제 후에 가해지는 것이 바람직하며, 세척되고 염색될 수 있다. 유리 섬 유 다발 (10) 및 열경화성 수지는 바람직하게는, 스프레이 장치로 유리 섬유 다발 (10) 및 수지 (예컨대, 파우더 또는 액상 형태) 를 스프레이 시키는 것 등으로, 몰드 절반부 상에 에어-블로잉 된다. 약 70 중량% 의 수지와 약 30 중량%의 유리 섬유 다발 (10) 이 몰드에 가해질 수 있다. 그 후, 수지/유리 혼합물은 수동으로 구동되어 공기를 제거하고 몰드 내의 혼합물을 매끄럽게 한다. 몰드로부터 연속해서 수지는, 프리폼을 형성한다.
본 발명의 다른 실시예에서, 유리 섬유 다발 (10) 은 회전 성형에서 이용될 수 있다. 예컨대, 유리 섬유 다발 (10) 은 열가소성 수지 또는 열경화성 수지와 함께 몰드 내에 위치될 수 있으며, 몰드가 회전하는 동안 가열될 수 있다. 원심력은 유리 섬유 다발 (10) 내로 수지를 밀어넣는다. 열가소성 수지가 이용되는 경우, 몰드는 최종 복합재 제품을 제거하기 전에 냉각될 수 있다. 회전 성형은 대형 저장 탱크, 유전용 파이프, 및 물 수송 및 화학적 처리 장치와 같은 중공 플라스틱을 제조하기 위해 사용될 수 있다.
보트 선체 및 트럭 부품과 같은 대형 구조적 또는 반 구조적 복합재 부품에서, 유리 섬유 다발은 필라멘트화되어, 다발 내의 각각의 개별적인 유리 섬유는 전체 적층 강도에 기열할 수 있는 것이 바람직하다. 더욱이, 유리 섬유 다발의 필라멘트화에 의해, 유리 섬유의 젖음이 더 용이하게 일어날 수 있다. 젖지 않은 섬유는 적층부 내에서 실패 또는 결함을 일으키게 되며, 적층부 내에서 균열 또는 수분의 축적의 진원이 될 수 있으며, 이러한 균열 및 축적은 적층부에 수포 및 껍질을 발생시킬 수 있다. 더욱이, 유리 섬유 다발을 필라멘트화하는 것은, 부 품의 표면에서 임의의 젖지 않은 섬유의 윤곽이며, 최종 부품에서 원치않는 눈에 보이는 결함인 "전신 (telegraphing)" 또는 "섬유 인쇄"의 발생을 줄이고 이를 방지할 수 있다.
본 발명의 절단 유리 섬유 다발 (10) 은 여러 가지 이점을 제공한다. 예컨대, 절단 유리 섬유 다발 (10) 은 특히 종래의 에어-레이드 (air-laid) 공정에 의해 형성된 유리 다발과 비교하여, 상당히 빠른 속도로 형성될 수 있다. 절단 유리 섬유 다발의 제조 속도를 증가시키면, 소비자에게 팔 수 있는 더 많은 산출량 및 추가적인 제품을 생산할 수 있다. 그리고, 섬유가 개별 단계에서 건조되고 절단될 필요가 없으므로, 절단 유리 섬유 다발 (10) 이 낮은 제조 비용으로 형성될 수 있다. 예컨대, 절단 유리 섬유 다발 (10) 은 한 단계에서 형성될 수 있고, 컨테이너 내에서 벌크 형태로 건조될 수 있으며, 그 컨테이너는 매트 제조 공장 또는 압축 또는 사출 성형법에서 절단 유리 섬유를 이용하는 소비자에게 도입될 수 있다. 따라서, 절단 유리 섬유 다발 (10) 이 종래의 공정보다 본 발명의 공정을 이용하여 더욱 저렴하게 제조될 수 있는, 큰 재정적 이점이 있다. 또한, 절단 유리 섬유 다발 (10) 은 다발의 변경 없이 압축 또는 사출 성형 분야에 바로 적용될 수 있는 장점이 있다.
본 발명을 개략적으로 설명하였지만, 달리 언급하지 않는 한 배타적이거나 제한적이지 않고 단지 설명 목적으로 이하에서 기재하는 특정한 구체적인 예를 통해 더 이해할 수 있을 것이다.
예
예 1: 건조 절단 유리 섬유 다발의 형성
이하에서 개략적으로 설명하는 것처럼 버킷 (bucket) 에서 표 1 ~ 4 에 나타낸 사이징 조성물을 제조하였다. 사이즈 조성물을 제조하기 위해, 약 90 % 의 물과, 사이즈 조성물 내에 존재한다면, 산(들)을 버킷에 첨가하였다. 실란 커플링제를 버킷에 첨가하고, 실란이 가수분해할 수 있는 시간 동안 그 혼합물을 교반하였다. 실란의 가수분해 후, 윤활제와 막 형성제를 그 혼합물에 교반하면서 첨가하여, 사이즈 조성물을 형성하였다. 그리고 나서, 사이즈 조성물을 남은 물로 희석하여, 약 4.5 % 혼합 고형물 (mix solid) 의 목표 혼합 고형물을 얻는다.
폴리우레탄 사이즈 조성물 A
사이즈 조성물의 성분 활성 고형물의 중량%
W290H(a) 83.64
A-187(b) 1.12
A-1100(c) 4.68
A-100(c) 9.95
Lubesize K-12(e) 0.06
(a) 폴리우레탄 막 형성 분산물 (Cognis)
(b) 에폭시 경화제 (Resolution Performance Products)
(c) γ-아미노프로필트리에톡시실란 (General Electric)
(d) 폴리우레탄-아크릴 합금 (Cognis)
(e) 스테아릭 에타놀아미드 (AOC)
폴리우레탄 사이즈 조성물 B
사이즈 조성물의 성분 활성 고형물의 중량%
W296(a) 89.22
A-187(b) 1.19
A-1100(c) 4.46
PEG 400 MO(d) 3.93
(a) 폴리우레탄 막 형성 분산물 (Chemtura)
(b) 에폭시 경화제 (Resolution Performance Products)
(c) γ-아미노프로필트리에톡시실란 (General Electric)
(d) 폴리우레탄-아크릴 합금 (Cognis)
(e) 모노올레이트 에스테르 (Cognis)
에폭시 사이즈 조성물 A
사이즈 조성물의 성분 활성 고형물의 중량%
ER 5520(a) 46.15
DPC-6870(b) 46.15
PEG 400 MO(c) 3.08
A-174(d) 4.62
(a) 물 내 에폭시 수지 막 형성 분산물 (Resolution Performance Products)
(b) 에폭시 경화제 (Resolution Performance Products)
(c) 모노올레이트 에스테르 (Cognis)
(d) 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 (General Electric)
에폭시 사이즈 조성물 D
사이즈 조성물의 성분 활성 고형물의 중량%
ER 3546(a) 47.20
DPC-6870(b) 47.20
PEG 400 MO(c) 0.88
A-174(d) 4.72
(a) 에폭시 수지 막 형성 분산물 (Resolution Performance Products)
(b) 에폭시 경화제 (Resolution Performance Products)
(c) 모노올레이트 에스테르 (Cognis)
(d) 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 (General Electric)
각각의 사이즈가 이하에서 설명하는 것처럼 종래 방식 (롤 타입 어플리케이터 등) 으로 E-유리에 가해진다. E-유리는 2052 홀 팁 플레이트가 부착된 75 lb/hr 용량의 부싱을 통해 13 ㎛ 유리 필라멘트로 가늘어진다. 필라멘트는 모아지고 16 개의 진로로 분할되어서, 유리 섬유 다발당 128 개의 필라멘트와 약 43 g/㎞ 의 다발 텍스를 얻는다. 그리고 나서, 유리 섬유 다발은 기계적 코트-커터 조합체에 의해 약 1.25 인치의 길이로 절단되고 플라스틱 팬 (pan) 에 모인다. 절단된 유리 섬유는 약 15 % 형성 습분을 포함하고 있다. 절단 유리 섬유 다발에 있는 이 습분은 유전체 오븐 (40 MHz, Radio Frequency Co.) 에서 제거되어, 건조된 절단 유리 섬유 다발을 형성한다.
예 2: 열전달 챔버를 이용한 건조 절단 유리 섬유 다발의 형성
표 1 ~ 4 에 나타낸 사이즈 각각을 제조하고, 2052 홀 팁 플레이트가 부착된 75 lb/hr 용량의 부싱에서 13 ㎛ 유리 필라멘트로 가늘어진 E-유리에 종래 방식으로 가하였다. 사이징된 섬유를 유리 섬유 다발당 128 개의 필라멘트를 얻도록 16 개의 진로로 분할되고, 열전달 챔버를 통과시키며, 여기서 유리 섬유 다발을 건조시키기 위해 부싱에 의해 생성되는 최대 열에 의해 가열된 공기가 열전달 챔버 내로 유입되었다. 건조된 유리 섬유 다발은 약 43 g/㎞ 의 다발 텍스를 가졌다. 건조된 유리 섬유 다발을 하나의 토로 모으고 기계적 코트-커터 조합체로 1.25 인치의 길이로 절단하였다. 절단 유리 섬유를 플라스틱 팬에 모았다. 유리 섬유는 0 % 형성 습분을 포함하였다.
예 3: 다양한 사이징 조성물을 이용한 벌크 성형 화합물의 형성
4 분의 1 인치 (1/4") 절단 유리 섬유 샘플을 표 8 에 나타낸 조성을 갖는 벌크 성형 화합물로 제조하였다.
벌크 성형 화합물 조성
성분 pph (Parts Per Hundred)
폴리에스테르 수지 E-342(a) 60
열가소성 P-713(b) 40
tBPB(c) 1.5
CalwhiteⅡ(d) 200
스테아르산 아연(e) 4
(a) 불포화 폴리에스테르 수지 (AOC)
(b) 열가소성 (AOC)
(c) 3차-부틸퍼벤조에이트 (tert-butylperbenzoate) 촉매
(d) 탄산칼슘 (Cabot)
(e) 이형제 (Aldrich Chemical Co.)
표 5 의 벌크 성형 화합물 조성물을 20 중량% 에서 다양한 사이징 조성물로 사이징된 다양한 실험 유리로 제조하였다. 다양한 실험 유리 섬유를 샘플 1 ~ 샘플 10 으로서 아래에 나타내었다. 장입물 (charge) 을 12 인치 × 18 인치 공구 안에 두고, 10,000 psi, 265 ℉ 에서 5 분 동안 성형하였다. 라미네이트를 0°및 90°방향에서 ASTM D256 에 따른 노치 충격 강도에 대한 저항에 대해 시험하였다. 그 결과를 표 5 및 6 에 나타내었다. 그 결과에 따르면, 실험 사이즈 조성물로 사이징된 유리 섬유는 적어도 제어에 필적하는 성능을 나타내었다. 상기 결과는, 유리를 적어도 20 시간 동안 건조시키는 종래 공정과 비교하여 짧은 시간 (30 분) 동안 유리 섬유를 건조시킴으로써 적어도 필적하는 충격 강도가 달성되었으므로, 예상 밖이었다.
샘플 1 - 폴리우레탄 사이즈 조성물 A (표 1) 를 유리 섬유에 가하고, 265 ℉ 의 열 오븐에서 6 시간 동안 건조시켰다.
샘플 2 - 폴리우레탄 사이즈 조성물 A (표 1) 를 유리 섬유에 가하고, 30 분간 RF 오븐에서 그리고 나서 265 ℉ 의 열 오븐에서 1 시간 동안 건조시켰다.
샘플 3 - 폴리우레탄 사이즈 조성물 A (표 1) 를 유리 섬유에 가하고, 30 분간 RF 오븐에서 그리고 나서 265 ℉ 의 열 오븐에서 2 시간 동안 건조시켰다.
샘플 4 - 폴리우레탄 사이즈 조성물 A (표 1) 를 유리 섬유에 가하고, 30 분간 RF 오븐에서 그리고 나서 265 ℉ 의 열 오븐에서 2 시간 동안 건조시켰다.
샘플 5 - 폴리우레탄 사이즈 조성물 A (표 1) 를 유리 섬유에 가하고, 30 분간 RF 오븐에서 그리고 나서 265 ℉ 의 열 오븐에서 2 시간 동안 건조시켰다.
샘플 6 - 폴리우레탄 사이즈 조성물 A (표 1) 를 유리 섬유에 가하고, 30 분간 RF 오븐에서 그리고 나서 265 ℉ 의 열 오븐에서 2 시간 동안 건조시켰다.
샘플 7 - 폴리우레탄 사이즈 조성물 B (표 2) 를 유리 섬유에 가하고, 30 분간 RF 오븐에서 건조시켰으며, 후 가열은 없었다.
샘플 8 - 에폭시 사이즈 조성물 A (표 3) 을 유리 섬유에 가하고, 30 분간 RF 오븐에서 건조시켰으며, 후 가열은 없었다.
샘플 9 - 에폭시 사이즈 조성물 A (표 3) 을 유리 섬유에 가하고, 20 분간 RF 오븐에서 건조시켰으며, 후 가열은 없었다.
샘플 10 - 폴리우레탄 사이즈 조성물 B (표 2) 를 유리 섬유에 가하고, 20 분간 RF 오븐에서 건조시켰으며, 후 가열은 없었다.
샘플 12 - 제어 벌크 성형 화합물 (BMC) 건식용 절단 스트랜드 (브라질의 Rio Claro 로부터의 101C; Owens Corning)
이상으로 이러한 용도의 본 발명을 일반적으로 그리고 특정 실시형태와 관련하여 설명하였다. 바람직한 실시형태로 여겨지는 것으로서 본 발명을 기재하였지만, 본 기술분야의 당업자에게 알려진 넓은 범위의 변형이 일반적인 개시 범위 내에서 이루어질 수 있다. 본 발명은 이하에 기재된 청구범위에 의해 그 범위가 정해진다.

Claims (20)

  1. 대응 몰드의 절반부 내로 절단 유리 섬유 다발 (10) 과, 중합체 수지를 포함하는 성형 화합물을 위치시키는 단계로서, 상기 절단 유리 섬유 다발은 묶음 방위 내에 위치된 실질적으로 평행한 다수의 유리 섬유 (12) 를 가지며, 상기 유리 섬유 다발의 형성 및 이어지는 처리 동안, 상기 유리 섬유는 상기 묶음 방위 내에 상기 다수의 유리 섬유를 유지시키는 사이즈 조성물로 적어도 부분적으로 코팅되어 있는 단계,
    상기 대응 몰드를 폐쇄하는 단계,
    압력 하에서, 상기 성형 화합물을 용융시키기에 충분한 온도까지 폐쇄된 상기 대응 몰드를 가열하는 단계, 및
    상기 중합체 수지를 경화시켜 복합재 물품을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 사이즈 조성물은, 폴리우레탄 막 형성제, 불포화 폴리에스테르 막 형성제, 및 에폭시 수지 막 형성제로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1 종 이상의 막 형성제,
    적어도 1종의 실란 커플링제, 및
    적어도 1종의 윤활제를 포함하는, 성형된 복합재 물품의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 성형 화합물은 시트 성형 화합물 재료 및 벌크 성형 화합물 재료로 이루어진 그룹 중에서 선택되는, 성형된 복합재 물품의 제조 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 부싱 (30) 으로부터 가늘어진 다수의 유리 섬유에 상기 사이즈 조성물을 가하는 단계,
    미리 정해진 개수의 상기 유리 섬유를 갖는 유리 섬유 스트랜드 (36) 로 상기 다수의 유리 섬유 (12) 를 분할하는 단계,
    상기 유리 섬유 스트랜드를 절단하여 개별 길이를 가지는 습식 절단 유리 섬유 다발 (42) 을 형성하는 단계, 및
    유전체 오븐, 유동층 오븐, 및 회전식 트레이 열 오븐으로 이루어진 그룹에서 선택된 건조 오븐 (46) 에서 상기 습식 절단 유리 섬유 다발을 건조시켜, 상기 절단 유리 섬유 다발을 형성하는 단계를 더 포함하는, 성형된 복합재 물품의 제조 방법.
  4. 제 2 항에 있어서, 부싱으로부터 가늘어진 다수의 유리 섬유에 상기 사이즈 조성물을 가하는 단계,
    미리 정해진 개수의 상기 유리 섬유를 갖는 유리 섬유 스트랜드로 상기 다수의 유리 섬유를 분할하는 단계,
    상기 유리 섬유 스트랜드를 절단하여 개별 길이를 가지는 습식 절단 유리 섬유 다발을 형성하는 단계,
    컨테이너에 상기 습식 절단 유리 섬유를 수집하는 단계, 및
    유전체 오븐, 유동층 오븐, 또는 회전식 트레이 열 오븐으로 이루어진 그룹 에서 선택된 건조 오븐에서 상기 컨테이너의 상기 습식 절단 유리 섬유 다발을 건조시켜, 상기 절단 유리 섬유 다발을 형성하는 단계를 더 포함하는, 성형된 복합재 물품의 제조 방법.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 절단 유리 섬유 다발을 형성하는 단계를 더 포함하며, 그 단계는
    부싱으로부터 가늘어진 다수의 유리 섬유에 상기 사이즈 조성물을 가하는 단계,
    상기 부싱에 의해 가열된 공기가 들어가는 열전달 챔버에 상기 다수의 유리 섬유를 통과시켜, 다수의 상기 사이징 유리 섬유를 실질적으로 건조시키고, 건조된 유리 섬유를 형성하는 단계,
    미리 정해진 개수의 상기 건조된 유리 섬유를 갖는 유리 섬유 스트랜드로 상기 다수의 유리 섬유를 분할하는 단계, 및
    상기 유리 섬유 스트랜드를 절단하여 상기 절단 유리 섬유 다발을 형성하는 단계를 포함하는, 성형된 복합재 물품의 제조 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 막 형성제는 폴리우레탄 막 형성제이며, 상기 사이즈 조성물은 폴리우레탄-아크릴 합금을 더 포함하는, 성형된 복합재 물품의 제조 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 막 형성제는 에폭시 수지 막 형성제이며, 상기 사이즈 조성물은 에폭시 경화제를 더 포함하는, 성형된 복합재 물품의 제조 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 1 이상의 막 형성제는 활성 고형물의 약 15 ~ 약 95 중량% 의 양으로 상기 사이즈 조성물 내에 존재하며, 상기 1 이상의 실란 커플링제는 활성 고형물의 약 1.5 ~ 약 15 중량% 의 양으로 상기 사이즈 조성물 내에 존재하며, 상기 1 이상의 윤활제는 활성 고형물의 약 0.05 ~ 약 10 중량% 의 양으로 상기 사이즈 조성물 내에 존재하는, 성형된 복합재 물품의 제조 방법.
  9. 두 개의 절반부가 함께 위치될 때, 요구되는 형상을 갖는 폐쇄된 몰드를 형성하도록, 두 개의 절반부를 갖는 몰드 내에서, 수지와 수지 함유 화합물로 이루어진 그룹에서 선택된 중합체 재료 및 절단 유리 섬유 다발을 성형하는 단계를 포함하며,
    적어도 하나의 상기 절단 유리 섬유 다발, 상기 수지, 및 상기 수지 함유 화합물은 상기 폐쇄된 몰드 내로 분사되며,
    상기 절단 유리 섬유 다발은 묶음 방위 내에 위치된 실질적으로 평행한 다수의 유리 섬유로 형성되며, 상기 유리 섬유 다발의 형성 및 이어지는 처리 동안, 상기 유리 섬유는 상기 묶음 방위 내에 상기 다수의 유리 섬유를 유지시키는 사이즈 조성물로 적어도 부분적으로 코팅되어 있으며,
    상기 사이즈 조성물은 폴리우레탄 막 형성제, 불포화 폴리에스테르 막 형성 제, 및 에폭시 수지 막 형성제로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1 종 이상의 막 형성제,
    적어도 1종의 실란 커플링제, 및
    적어도 1종의 윤활제를 포함하는, 성형된 복합재 물품의 형성 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 중합체 재료는 열가소성 수지이며, 상기 성형 단계는,
    상기 절단 유리 섬유 다발 및 상기 열가소성 수지를, 상기 열가소성 수지가 용융 상태로 위치되고 액상 수지/유리 섬유 다발 혼합물을 형성하기에 충분한 온도까지 가열하는 단계,
    상기 폐쇄된 몰드 내로 상기 액상 수지/유리 섬유 다발 혼합물을 분사하는 단계, 및
    상기 액상 수지/유리 섬유 다발 혼합물을 냉각시켜 상기 성형된 복합재 물품을 형성하는 단계를 포함하는, 성형된 복합재 물품의 형성 방법.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 중합체 재료는 열경화성 수지이며, 상기 성형 단계는,
    상기 절단 유리 섬유 다발 및 상기 열경화성 수지를, 상기 열경화성 수지가 용융 상태로 위치되고 액상 수지/유리 섬유 다발 혼합물을 형성하기에 충분한 온도까지 가열하는 단계,
    상기 폐쇄된 몰드 내로 상기 액상 수지/유리 섬유 다발 혼합물을 분사하는 단계, 및
    상기 열경화성 수지를 경화시켜, 상기 성형된 복합재 물품을 형성하는 단계를 포함하는, 성형된 복합재 물품의 형성 방법.
  12. 제 9 항에 있어서, 상기 중합체 재료는 벌크 성형 화합물이며, 상기 성형 단계는,
    상기 폐쇄된 물드를 가열하는 단계,
    가열된 상기 폐쇄된 몰드 내로 상기 벌크 성형 화합물 및 상기 절단 유리 섬유 다발을 분사하는 단계, 및
    상기 열경화성 수지를 경화시켜, 상기 성형된 복합재 물품을 형성하는 단계를 포함하는, 성형된 복합재 물품의 형성 방법.
  13. 제 9 항에 있어서, 상기 중합체 재료는 열경화성 수지이며, 상기 성형 단계는,
    상기 몰드의 상기 두 개의 절반부 중 하나에 상기 절단 유리 섬유 다발을 위치시키는 단계,
    상기 몰드가 상기 폐쇄된 구성이 되도록 상기 몰드의 상기 두 개의 절반부를 위치시키는 단계,
    상기 폐쇄된 몰드 내로 상기 열경화성 수지를 분사시켜 상기 열경화성 수지 로 상기 절단 유리 섬유 다발을 적시는 단계, 및
    상기 열경화성 수지를 경화시켜, 상기 성형된 복합재 물품을 형성하는 단계를 포함하는, 성형된 복합재 물품의 형성 방법.
  14. 제 9 항에 있어서, 상기 중합체 재료는 열경화성 수지이며, 상기 성형 단계는,
    고압 하에서, 상기 절단 유리 섬유 다발과 상기 열경화성 수지를 혼합하여 수지/유리 섬유 다발 혼합물을 형성하는 단계,
    상기 폐쇄 몰드 내로 상기 수지/유리 섬유 다발 혼합물을 분사하고, 상기 폐쇄 몰드를 상기 열경화성 수지를 용융시키기에 충분한 온도까지 가열하는 단계, 및
    상기 열경화성 수지를 경화시켜, 상기 복합재 물품을 형성하는 단계를 포함하는, 성형된 복합재 물품의 형성 방법.
  15. 제 9 항에 있어서, 상기 중합체 재료는 열경화성 수지 및 열가소성 수지로 이루어진 그룹에서 선택된 수지이며, 상기 성형 단계는,
    상기 폐쇄된 몰드 내에 상기 절단 유리 섬유 다발 및 상기 수지를 위치시키는 단계,
    상기 폐쇄된 몰드를 가열하는 단계,
    상기 폐쇄된 몰드의 회전에 의해 상기 절단 유리 섬유 다발 및 상기 수지 상에 원심력이 가해지도록 하여, 상기 절단 유리 섬유 다발 전체에 상기 수지를 분산 시키고 혼합물을 형성하는 단계,
    상기 혼합물을 경화시켜, 상기 성형된 복합재 물품을 형성하는 단계를 포함하는, 성형된 복합재 물품의 형성 방법.
  16. 제 9 항에 있어서, 부싱으로부터 가늘어진 다수의 유리 섬유에 상기 사이즈 조성물을 가하는 단계,
    미리 정해진 개수의 상기 유리 섬유를 갖는 유리 섬유 스트랜드로 상기 다수의 유리 섬유를 분할하는 단계,
    상기 유리 섬유 스트랜드를 절단하여 개별 길이를 가지는 습식 절단 유리 섬유 다발을 형성하는 단계, 및
    유전체 오븐, 유동층 오븐, 또는 회전식 트레이 열 오븐으로 이루어진 그룹에서 선택된 건조 오븐에서 상기 습식 절단 유리 섬유 다발을 건조시켜, 상기 절단 유리 섬유 다발을 형성하는 단계를 더 포함하는, 성형된 복합재 물품의 형성 방법.
  17. 제 9 항에 있어서, 부싱으로부터 가늘어진 다수의 유리 섬유에 상기 사이즈 조성물을 가하는 단계,
    미리 정해진 개수의 상기 유리 섬유를 갖는 유리 섬유 스트랜드로 상기 다수의 유리 섬유를 분할하는 단계,
    상기 유리 섬유 스트랜드를 절단하여 개별 길이를 가지는 습식 절단 유리 섬유 다발을 형성하는 단계, 및
    컨테이너에 상기 습식 절단 유리 섬유를 수집하는 단계, 및
    유전체 오븐, 유동층 오븐, 또는 회전식 트레이 열 오븐으로 이루어진 그룹에서 선택된 건조 오븐에서 상기 컨테이너의 상기 습식 절단 유리 섬유 다발을 건조시켜, 상기 절단 유리 섬유 다발을 형성하는 단계를 더 포함하는, 성형된 복합재 물품의 형성 방법.
  18. 대응 몰드 중 하나의 절반부 내로 절단 유리 섬유 다발 및 열경화성 수지를 에어-블로잉하는 단계로서, 상기 대응 몰드는 두 개의 절반부로 이루어져, 상기 두 개의 절반부가 함께 위치되는 경우 두 개의 절반부는 복합재 물품의 요구되는 형상을 형성하며, 상기 절단 유리 섬유 다발은 묶음 방위 내에 위치된 실질적으로 평행한 다수의 유리 섬유를 가지며, 상기 유리 섬유는 사이즈 조성물로 적어도 부분적으로 코팅되어 있는 단계, 및
    상기 열경화성 수지를 경화시켜, 상기 복합재 물품을 위한 프리폼을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 사이즈 조성물은, 폴리우레탄 막 형성제, 불포화 폴리에스테르 막 형성제, 및 에폭시 수지 막 형성제로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1 종 이상의 막 형성제,
    적어도 1종의 실란 커플링제, 및
    적어도 1종의 윤활제를 포함하는, 복합재 물품을 위한 프리폼을 형성하는 방법.
  19. 제 18 항에 있어서, 부싱으로부터 가늘어진 다수의 유리 섬유에 상기 사이즈 조성물을 가하는 단계,
    미리 정해진 개수의 상기 유리 섬유를 갖는 유리 섬유 스트랜드로 상기 다수의 유리 섬유를 분할하는 단계,
    상기 유리 섬유 스트랜드를 절단하여 개별 길이를 가지는 습식 절단 유리 섬유 다발을 형성하는 단계,
    컨테이너에 상기 습식 절단 유리 섬유를 수집하는 단계, 및
    유전체 오븐, 유동층 오븐, 또는 회전식 트레이 열 오븐으로 이루어진 그룹에서 선택된 건조 오븐에서 상기 컨테이너의 상기 습식 절단 유리 섬유 다발을 건조시켜, 상기 절단 유리 섬유 다발을 형성하는 단계를 더 포함하는, 복합재 물품을 위한 프리폼을 형성하는 방법.
  20. 제 18 항에 있어서, 부싱으로부터 가늘어진 다수의 유리 섬유에 상기 사이즈 조성물을 가하는 단계,
    상기 부싱에 의해 가열된 공기가 들어가는 열전달 챔버에 상기 다수의 유리 섬유를 통과시켜, 다수의 상기 사이징 유리 섬유를 실질적으로 건조시키고, 건조된 유리 섬유를 형성하는 단계,
    미리 정해진 개수의 상기 유리 섬유를 갖는 유리 섬유 스트랜드로 상기 다수의 유리 섬유를 분할하는 단계, 및
    상기 유리 섬유 스트랜드를 절단하여 습식 절단 유리 섬유 다발을 형성하는 단계를 더 포함하는, 복합재 물품을 위한 프리폼을 형성하는 방법.
KR1020087015743A 2005-12-28 2006-09-08 압축 및 사출 성형법 이용 유리 섬유 다발 KR20080078862A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/319,896 US20070057404A1 (en) 2005-09-12 2005-12-28 Compression and injection molding applications utilizing glass fiber bundles
US11/319,896 2005-12-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20080078862A true KR20080078862A (ko) 2008-08-28

Family

ID=37685110

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020087015743A KR20080078862A (ko) 2005-12-28 2006-09-08 압축 및 사출 성형법 이용 유리 섬유 다발

Country Status (11)

Country Link
US (1) US20070057404A1 (ko)
EP (1) EP1966101A1 (ko)
JP (1) JP2009522457A (ko)
KR (1) KR20080078862A (ko)
CN (1) CN101351416A (ko)
AR (1) AR057105A1 (ko)
BR (1) BRPI0620654A2 (ko)
CA (1) CA2634995A1 (ko)
RU (1) RU2008126169A (ko)
TW (1) TW200724511A (ko)
WO (1) WO2007075202A1 (ko)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006017697B4 (de) * 2006-04-15 2016-11-17 Lanxess Deutschland Gmbh Verbesserte Vibrationsförderrinnen
US8348604B2 (en) * 2008-03-17 2013-01-08 Rolls-Royce Corporation Airfoil assembly and method of forming same
CN101628480A (zh) * 2008-07-15 2010-01-20 权泰云 带蓄光花纹面料的压克力板制造方法及基于该制造方法的压克力板
US20100117265A1 (en) * 2008-11-10 2010-05-13 Klaus Friedrich Gleich Sizing composition for fibers, sized fibers and method of using to make molding compounds and frp molded products
US8282758B2 (en) 2010-09-24 2012-10-09 General Electric Company System and method for the automated delivery and layup of resin infused fibers
US20120213997A1 (en) * 2011-02-21 2012-08-23 United States Council For Automotive Research Fiber tow treatment apparatus and system
EP2514584B1 (en) * 2011-04-18 2018-01-31 Siemens Aktiengesellschaft Bundle of roving yarns, method of manufacturing a bundle of roving yarns and method for manufacturing a work piece
ES2463890B1 (es) * 2012-02-14 2015-01-20 Carbures Sa Procedimiento de fabricación automática y rápida de estructuras de composite mediante multi-inyección y moldeo por compresión
US9956704B2 (en) * 2012-04-19 2018-05-01 Kohler Co. Decorated rigid panel
EP3272791A4 (en) * 2015-03-19 2018-11-14 Toray Industries, Inc. Process for producing resin-impregnated fiber bundle and process for producing roll of resin-impregnated fiber bundle
KR101838653B1 (ko) 2015-07-10 2018-03-14 한국실크연구원 다중단사 전처리를 위한 챔버장치
CN105271833A (zh) * 2015-11-03 2016-01-27 广东志造生物科技有限公司 一种降低迁移率的玻璃纤维浸润剂
CN105859158B (zh) * 2015-12-30 2019-01-29 巨石集团有限公司 一种低迁移率的玻璃纤维浸润剂
EP3442795B1 (en) * 2016-04-11 2021-03-24 Continental Structural Plastics, Inc. Vehicle components formed with epoxidized chopped glass bonded to a thermoset matrix
WO2017208206A1 (en) * 2016-06-03 2017-12-07 Magna Exteriors Inc. Method to uniformly debundle and evenly distribute high fiber count carbon tow
EP3266596B1 (en) * 2016-07-05 2021-12-08 Airbus Operations GmbH A method for producing a bulk moulding compound or a sheet moulding compound from pre-impregnated reinforcement fibers
US20240001586A1 (en) * 2022-06-29 2024-01-04 Plantd, Inc. Alternative building material and method of manufacturing thereof

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA937830A (en) * 1970-10-15 1973-12-04 Owens-Corning Fiberglas Corporation Moldable glass fiber-reinforced resin composite
US4129674A (en) * 1972-10-27 1978-12-12 Johns-Manville Corporation Fibrous mat especially suitable for roofing products and a method of making the mat
US3869268A (en) * 1973-12-11 1975-03-04 Ppg Industries Inc Method and apparatus for chopping fibers
US3996032A (en) * 1975-12-08 1976-12-07 Ppg Industries, Inc. Insulated heater tray for making glass fibers and method for using same
US4112174A (en) * 1976-01-19 1978-09-05 Johns-Manville Corporation Fibrous mat especially suitable for roofing products
US4024647A (en) * 1976-01-20 1977-05-24 Ppg Industries, Inc. Temperature controlled heater tray
US4200487A (en) * 1979-05-16 1980-04-29 Gaf Corporation Economical method of making high-strength glass fiber mats particularly useful for roofing products
US4242404A (en) * 1979-05-16 1980-12-30 Gaf Corporation High-strength glass fiber mat particularly useful for roofing products
AU541503B2 (en) * 1981-11-27 1985-01-10 Nitto Boseki Co. Ltd. Producing compacted chopped strands
US4615946A (en) * 1985-03-29 1986-10-07 Ppg Industries, Inc. Chemically treated glass fibers for reinforcing polymeric matrices
US5055119A (en) * 1990-09-13 1991-10-08 Owens-Corning Fiberglas Corporation Method and apparatus for forming migration free glass fiber packages
FR2686828A1 (fr) * 1992-01-30 1993-08-06 Vetrotex France Sa Procede d'obtention d'un produit composite par moulage.
US6301935B1 (en) * 1992-03-31 2001-10-16 Bayer Aktiengesellschaft Process for the manufacture of milled glass fibers
EP0609711A1 (en) * 1993-02-05 1994-08-10 Hercules Incorporated Method for producing chopped fiber strands
US5578535A (en) * 1995-06-07 1996-11-26 Owens Corning Fiberglas Technology, Inc. Reinforcing fiber pellets
US6593255B1 (en) * 1998-03-03 2003-07-15 Ppg Industries Ohio, Inc. Impregnated glass fiber strands and products including the same
DE19818046B4 (de) * 1998-04-22 2004-07-08 Johns Manville Europe Gmbh Schlichte und Verwendung der Schlichte
US6148641A (en) * 1998-12-18 2000-11-21 Ppg Industries Ohio, Inc. Apparatus and method for producing dried, chopped strands
US6767851B1 (en) * 2000-04-05 2004-07-27 Ahlstrom Glassfibre Oy Chopped strand non-woven mat production
AU2002230452A1 (en) * 2000-11-22 2002-06-03 Owens Corning Epoxy urethane string binder
DE10063717C1 (de) * 2000-12-20 2002-02-21 Infineon Technologies Ag Verfahren zur Abscheidung dünner Schichten durch Chemical Vapor Deposition
JP3580280B2 (ja) * 2001-10-25 2004-10-20 株式会社日立製作所 記録媒体とその製造方法
FR2833002B1 (fr) * 2001-12-05 2004-07-23 Saint Gobain Vetrotex Composition d'ensimage pour fils de verre, fils de verre ainsi obtenus et composites comprenant lesdit fils
FR2836934B1 (fr) * 2002-03-06 2004-05-07 Saint Gobain Vetrotex Mat de fils coupes par voie humide
US6579413B1 (en) * 2002-03-21 2003-06-17 Owens Corning Fiberglas Technology, Inc. Wet-formed mat applications for cement backerboards
US6743386B2 (en) * 2002-04-30 2004-06-01 General Kinematics Corporation Method for processing chopped fiberglass bundles
US20040089966A1 (en) * 2002-11-08 2004-05-13 Kindle Richard K. Method and system for agglomerating chopped fiber strand and product
FR2864073B1 (fr) * 2003-12-17 2006-03-31 Saint Gobain Vetrotex Fils de verre ensimes a impregnation rapide pour le renforcement de matieres polymeres

Also Published As

Publication number Publication date
CA2634995A1 (en) 2007-07-05
JP2009522457A (ja) 2009-06-11
BRPI0620654A2 (pt) 2011-11-22
TW200724511A (en) 2007-07-01
CN101351416A (zh) 2009-01-21
WO2007075202A1 (en) 2007-07-05
EP1966101A1 (en) 2008-09-10
RU2008126169A (ru) 2010-02-10
AR057105A1 (es) 2007-11-14
US20070057404A1 (en) 2007-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20080078862A (ko) 압축 및 사출 성형법 이용 유리 섬유 다발
US20070059506A1 (en) Glass fiber bundles for mat applications and methods of making the same
JP5706402B2 (ja) 複合積層構造物に熱可塑性樹脂および／または架橋性樹脂を送達する方法
US10780609B2 (en) Fiber-reinforced composite articles and methods of making them
CA2871831C (en) Fiber-containing prepregs and methods and systems of making
CN104015379B (zh) 一种热塑性树脂预浸料制备方法及其装置
EP1578576B1 (en) Near net shape prepreg
CA2853922C (en) Sized glass fibers for fiber-containing composite articles and methods of making them
CN100381498C (zh) 缩聚反应型长纤维增强热塑性树脂的制备方法
CN108025512B (zh) 三维高强度纤维复合材料组件及其制造方法
CN103806551A (zh) 具有高抗拉强度的外墙用岩棉板及其成型工艺
JP2007152718A (ja) Ｆｒｐ成形品とその成形方法
CN111098527A (zh) 用于生产完全浸渍的热塑性预浸料的***
US20110129608A1 (en) Methods of applying matrix resins to glass fibers
JPH05124036A (ja) 繊維補強樹脂体の製造法
Kesarwani et al. Composites: Classification and its manufacturing process
MX2008008476A (en) Compression and injection molding applications utilizing glass fiber bundles
JPS64203B2 (ko)
Evans et al. Flow characteristics of carbon fibre sheet moulding compounds
Xiao-ming et al. Effect of screw-axial vibration on structure and properties of short glass fiber reinforced high-density polyethylene composites

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid