特許 6286444 複合材料の製造装置、複合材料、及び、複合材料の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6286444

(24)【登録日】2018年2月9日

(45)【発行日】2018年2月28日

(54)【発明の名称】複合材料の製造装置、複合材料、及び、複合材料の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B32B 37/00 20060101AFI20180215BHJP

   B32B 5/00 20060101ALI20180215BHJP

   B32B 27/12 20060101ALI20180215BHJP

   B29C 43/44 20060101ALI20180215BHJP

   B29C 43/52 20060101ALI20180215BHJP

【ＦＩ】

   B32B37/00

   B32B5/00 A

   B32B27/12

   B29C43/44

   B29C43/52

【請求項の数】10

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2015-549240(P2015-549240)

(86)(22)【出願日】2013年10月7日

(65)【公表番号】特表2016-502942(P2016-502942A)

(43)【公表日】2016年2月1日

(86)【国際出願番号】KR2013008941

(87)【国際公開番号】WO2014098356

(87)【国際公開日】20140626

【審査請求日】2016年9月26日

(31)【優先権主張番号】10-2012-0151059

(32)【優先日】2012年12月21日

(33)【優先権主張国】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】509286787

【氏名又は名称】エルジー・ハウシス・リミテッド

【氏名又は名称原語表記】ＬＧ ＨＡＵＳＹＳ，ＬＴＤ．

(74)【代理人】

【識別番号】100096091

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 誠一

(72)【発明者】

【氏名】チョイ・チェフン

(72)【発明者】

【氏名】キム・ヒジュン

(72)【発明者】

【氏名】オ・エリ

【審査官】 伊藤 寿美

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６４−０８１８２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００８−５２５６６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−０３１８１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−０１６１３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−１３４２３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０６０１３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−２７２１４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１３２７０５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ３２Ｂ １／００−４３／００

Ｂ２９Ｃ ４３／００−４３／５８

Ｂ２９Ｂ １１／１６，

１５／０８−１５／１４

Ｃ０８Ｊ ５／０４− ５／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

繊維層を複数有するポリマーフィルムが形成されるマットを製造するマット製造部；
単一方向繊維層を有するプラスチック樹脂で形成される所定幅の第１繊維を製造する繊維製造部；及び
前記マットと前記第１繊維を受け取り、既に設定された積層順序に従って前記マットと前記第１繊維を積層させる複合材料製造部；を含み、
前記マット製造部は、
移送経路を形成する移送部と、
前記移送経路上に互いに異なる層が形成されるように複数のフィルムを供給するフィルム供給部と、
前記各フィルムの層間に第２繊維を供給する繊維供給部と、
前記移送経路に沿って移送され、前記第２繊維が供給された前記フィルムを裁縫する裁縫部と、を備え、
前記繊維製造部は、
プラスチック樹脂を供給する複数のプラスチック樹脂供給部と、
供給される前記各プラスチック樹脂の間に単一方向繊維を供給する単一方向繊維供給部と、
前記単一方向繊維が供給された前記プラスチック樹脂に一定の熱と圧力を提供することによって、前記単一方向繊維と前記プラスチック樹脂の固定を通じて前記第１繊維を形成する固定部と、を備え、
前記複合材料製造部は、
前記マットと前記第１繊維を互いに異なる位置で供給する複合材料供給部と、
供給される前記マットと前記第１繊維に一定の熱と圧力を提供することによって、前記マットと前記第１繊維の固定を通じて複合材料を形成する複合材料固定部と、
前記複合材料を一定温度に冷却する冷却部と、
冷却された前記複合材料を巻き取る巻取部と、を備え、
前記マットと前記第１繊維が供給される前記互いに異なる位置によって前記マットと前記第１繊維の積層順序が決定されることを特徴とする複合材料の製造装置。

【請求項2】

前記単一方向繊維供給部は、
前記単一方向繊維が巻き取られる単一方向繊維供給ローラーと、
前記単一方向繊維供給ローラーから解かれる単一方向繊維を前記固定部に案内するように交差位置に配置される多数の案内ローラーと、
外部から動力を受け取り、前記多数の案内ローラーを上下に移動させながら前記単一方向繊維の幅を調節する複数の昇降機と、を備えることを特徴とする、請求項１に記載の複合材料の製造装置。

【請求項3】

前記単一方向繊維供給部は、エア供給器をさらに備え、
前記エア供給器は、
移動する前記単一方向繊維に一定圧力のエアを供給することを特徴とする、請求項２に記載の複合材料の製造装置。

【請求項4】

前記複合材料供給部は、
前記マットが一定量で巻き取られる複数のマット供給ローラーと、
前記第１繊維が一定量で巻き取られる複数の第１繊維供給ローラーと、
外部から積層順序を受け取り、伝達された前記積層順序を形成するように前記複数のマット供給ローラーと前記複数の第１繊維供給ローラーの位置を可変にする位置移動器と、を備えることを特徴とする、請求項１に記載の複合材料の製造装置。

【請求項5】

前記位置移動器は、
前記複数のマット供給ローラーの移動を案内する第１のガイド部材と、
前記複数の第１繊維供給ローラーの移動を案内する第２のガイド部材と、
前記各マット供給ローラーを移動させる第１のモーターと、
前記各第１繊維供給ローラーを移動させる第２のモーターと、
外部から前記積層順序を受け取り、前記積層順序に従って既に設定された位置に前記第１及び第２のモーターを駆動させ、前記各マット供給ローラーと前記各第１繊維供給ローラーを移動させる制御部と、を備えることを特徴とする、請求項４に記載の複合材料の製造装置。

【請求項6】

前記フィルム供給部は、
前記各フィルムが巻き取られ、前記移送経路の上部で前記移送経路に沿って一定間隔をなして配置される複数のフィルム供給ローラーと、
前記各フィルムが解かれるように前記複数のフィルム供給ローラーを回転させる第１の回転器と、を備えることを特徴とする、請求項１に記載の複合材料の製造装置。

【請求項7】

前記繊維供給部は、
前記第２繊維を供給する複数の繊維供給ローラーと、
前記第２繊維が解かれるように前記繊維供給ローラーを回転させる第２の回転器と、
前記各フィルム供給ローラーの間に配置され、解かれる前記各第２繊維を一定長さに切断する複数の切断機と、を備えることを特徴とする、請求項６に記載の複合材料の製造装置。

【請求項8】

複合材料の製造装置を用いた複合材料の製造方法であって、
マット製造部によって、繊維層を複数有するポリマーフィルムが形成されるマットを製造する第１のステップ；
繊維製造部によって、供給幅を調節しながら単一方向繊維層を形成し、前記単一方向繊維層を有するプラスチック樹脂で形成される第１繊維を製造する第２のステップ；及び
複合材料製造部によって、前記マットと前記第１繊維を受け取り、既に設定された積層順序に従って前記マットと前記第１繊維を積層させる第３のステップ；を含み、
前記第１のステップは、
フィルム供給部によって、形成された移送経路上に互いに異なる層が形成されるように複数のフィルムを供給し、
繊維供給部によって、前記各フィルムの層間に第２繊維を供給し、
裁縫部によって、前記移送経路に沿って移送され、前記第２繊維が供給された前記フィルムを裁縫し、
前記第２のステップは、
複数のプラスチック樹脂供給部によって、プラスチック樹脂を供給し、
単一方向繊維供給部によって、供給される前記各プラスチック樹脂の間の単一方向繊維の供給幅を調節して、前記単一方向繊維を供給し、
固定部によって、前記単一方向繊維が供給された前記プラスチック樹脂に一定の熱と圧力を順次提供した後、前記プラスチック樹脂を冷却し、前記単一方向繊維を前記プラスチック樹脂で覆うように固定することによって前記第１繊維を形成し、
前記第３のステップは、
複合材料供給部によって、前記マットと前記第１繊維を互いに異なる位置で供給し、
複合材料固定部によって、供給される前記マットと前記第１繊維に一定の熱と圧力を提供することによって、前記マットと前記第１繊維の固定を通じて複合材料を形成し、
冷却部によって、前記複合材料を一定温度に冷却し、
巻取部によって、冷却された前記複合材料を巻き取り、
前記マットと前記第１繊維が供給される前記互いに異なる位置によって前記マットと前記第１繊維の積層順序が決定されることを特徴とする複合材料の製造方法。

【請求項9】

前記第３のステップにおいて、
前記第１繊維を多層に形成し、
多層に形成された前記第１繊維を前記マットで取り囲むように積層することを特徴とする、請求項８に記載の複合材料の製造方法。

【請求項10】

前記第３のステップにおいて、
前記マットと前記第１繊維を交互に積層させることを特徴とする、請求項８に記載の複合材料の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複合材料の製造装置に関し、より詳細には、ポリマー／繊維マットと広幅化された単一方向繊維を使用して複合材料を製造できる複合材料の製造装置と、これを使用して製造される複合材料、複合材料の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、自動車及び建築資材などの産業分野では、外力に抵抗する程度が大きく、且つ重さが軽い高強度・低重量の材料が要求される。

【0003】

従来の複合材料を製作する技術は、プラスチック樹脂と繊維を混合して含浸させることによって、金属と比較したとき、類似する強度を形成しながら重さが軽い材料を開発するために使用される。

【0004】

通常、複合材料の種類は、繊維の長さ及び混合方法によって強度及び硬度の特性が変わり得る。

【0005】

複合材料の使用用途または使用目的によって、一定水準以上の物性を有しながら成形性に優れた素材が要求される。

【0006】

しかし、従来のマットは、不織布形態のポリマーと単一種類の繊維を用いることによって、製造装置が単純であり、また、装置の拡張が難しいという問題を有すると同時に、一つの装置で成形性と物性が全て優秀な複合材料を選択的に生産することができなかった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００２−０６２６６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明の目的は、ポリマー／繊維マットと、広幅化された各単一方向繊維との多様な形態の積層を具現し、成形性及び物性を全て満足できる複合材料の製造装置と、これを使用して製造される複合材料、複合材料の製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

好ましい様態において、本発明は、繊維層を複数有するポリマーフィルムが形成されるマットを製造するマット製造部；単一方向繊維層を有するプラスチック樹脂で形成される所定幅の第１繊維を製造する繊維製造部；及び前記マットと前記第１繊維を受け取り、既に設定された積層順序に従って前記マットと前記第１繊維を積層させる複合材料製造部；を含み、前記マット製造部は、移送経路を形成する移送部と、前記移送経路上に互いに異なる層が形成されるように複数のフィルムを供給するフィルム供給部と、前記各フィルムの層間に第２繊維を供給する繊維供給部と、前記移送経路に沿って移送され、前記第２繊維が供給された前記フィルムを裁縫する裁縫部と、を備え、前記繊維製造部は、プラスチック樹脂を供給する複数のプラスチック樹脂供給部と、供給される前記各プラスチック樹脂の間に単一方向繊維を供給する単一方向繊維供給部と、前記単一方向繊維が供給された前記プラスチック樹脂に一定の熱と圧力を提供することによって、前記単一方向繊維と前記プラスチック樹脂の固定を通じて前記第１繊維を形成する固定部と、を備え、前記複合材料製造部は、前記マットと前記第１繊維を互いに異なる位置で供給する複合材料供給部と、供給される前記マットと前記第１繊維に一定の熱と圧力を提供することによって、前記マットと前記第１繊維の固定を通じて複合材料を形成する複合材料固定部と、前記複合材料を一定温度に冷却する冷却部と、冷却された前記複合材料を巻き取る巻取部と、を備え、前記マットと前記第１繊維が供給される前記互いに異なる位置によって前記マットと前記第１繊維の積層順序が決定されることを特徴とする複合材料の製造装置を提供する。

【0011】

前記単一方向繊維供給部は、前記単一方向繊維が巻き取られる単一方向繊維供給ローラーと、前記単一方向繊維供給ローラーから解かれる単一方向繊維を前記固定部に案内するように交差位置に配置される多数の案内ローラーと、外部から動力を受け取り、前記多数の案内ローラーを上下に移動させながら前記単一方向繊維の幅を調節する複数の昇降機とを備えることが好ましい。

【0012】

前記単一方向繊維供給部は、エア供給器をさらに備えてもよい。

【0013】

前記エア供給器は、移動する前記単一方向繊維に一定圧力のエアを供給することが好ましい。

【0016】

前記複合材料供給部は、前記マットが一定量で巻き取られる複数のマット供給ローラーと、前記第１繊維が一定量で巻き取られる複数の第１繊維供給ローラーと、外部から積層順序を受け取り、伝達された前記積層順序を形成するように前記複数のマット供給ローラーと前記複数の第１繊維供給ローラーの位置を可変にする位置移動器と、を備えることが好ましい。

【0017】

前記位置移動器は、前記複数のマット供給ローラーの移動を案内する第１のガイド部材と、前記複数の第１繊維供給ローラーの移動を案内する第２のガイド部材と、前記各マット供給ローラーを移動させる第１のモーターと、前記各第１繊維供給ローラーを移動させる第２のモーターと、外部から前記積層順序を受け取り、前記積層順序に従って既に設定された位置に前記第１及び第２のモーターを駆動させ、前記各マット供給ローラーと前記各第１繊維供給ローラーを移動させる制御部と、を備えることが好ましい。

【0019】

前記フィルム供給部は、前記各フィルムが巻き取られ、前記移送経路の上部で前記移送経路に沿って一定間隔をなして配置される複数のフィルム供給ローラーと、前記各フィルムが解かれるように前記複数のフィルム供給ローラーを回転させる第１の回転器とを備えることが好ましい。

【0020】

前記繊維供給部は、前記第２繊維を供給する複数の繊維供給ローラーと、前記第２繊維が解かれるように前記繊維供給ローラーを回転させる第２の回転器と、前記各フィルム供給ローラーの間に配置され、解かれる前記各第２繊維を一定長さに切断する複数の切断機と、を備えることが好ましい。

【0022】

更に他の様態において、本発明は、複合材料の製造装置を用いた複合材料の製造方法であって、マット製造部によって、繊維層を複数有するポリマーフィルムが形成されるマットを製造する第１のステップ；繊維製造部によって、供給幅を調節しながら単一方向繊維層を形成し、前記単一方向繊維層を有するプラスチック樹脂で形成される第１繊維を製造する第２のステップ；及び複合材料製造部によって、前記マットと前記第１繊維を受け取り、既に設定された積層順序に従って前記マットと前記第１繊維を積層させる第３のステップ；を含み、前記第１のステップは、フィルム供給部によって、形成された移送経路上に互いに異なる層が形成されるように複数のフィルムを供給し、繊維供給部によって、前記各フィルムの層間に第２繊維を供給し、裁縫部によって、前記移送経路に沿って移送され、前記第２繊維が供給された前記フィルムを裁縫し、前記第２のステップは、複数のプラスチック樹脂供給部によって、プラスチック樹脂を供給し、単一方向繊維供給部によって、供給される前記各プラスチック樹脂の間の単一方向繊維の供給幅を調節して、前記単一方向繊維を供給し、固定部によって、前記単一方向繊維が供給された前記プラスチック樹脂に一定の熱と圧力を順次提供した後、前記プラスチック樹脂を冷却し、前記単一方向繊維を前記プラスチック樹脂で覆うように固定することによって前記第１繊維を形成し、前記第３のステップは、複合材料供給部によって、前記マットと前記第１繊維を互いに異なる位置で供給し、複合材料固定部によって、供給される前記マットと前記第１繊維に一定の熱と圧力を提供することによって、前記マットと前記第１繊維の固定を通じて複合材料を形成し、冷却部によって、前記複合材料を一定温度に冷却し、巻取部によって、冷却された前記複合材料を巻き取り、前記マットと前記第１繊維が供給される前記互いに異なる位置によって前記マットと前記第１繊維の積層順序が決定されることを特徴とする複合材料の製造方法を提供する。

【0024】

前記第３のステップにおいて、前記第１繊維を多層で形成し、多層で形成された前記第１繊維を前記マットで取り囲むように積層したり、前記マットと前記第１繊維を交互に積層することが好ましい。

【発明の効果】

【0025】

本発明は、ポリマー／繊維マットと、広幅化された各単一方向繊維との多様な形態の積層を具現し、成形性及び物性を全て満足できるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本発明の複合材料の製造装置の構成を示す図である。

【図2】本発明に係るマット製造部を示す図である。

【図3】本発明に係る繊維製造部を示す図である。

【図4】本発明に係る複合材料製造部を示す図である。

【図5】本発明に係る複合材料供給部のマットと広幅繊維供給の例を示す図である。

【図6】製造される複合材料の例を示す図である。

【図7】本発明に係る複合材料供給部のマットと広幅繊維供給の他の例を示す図である。

【図8】製造される複合材料の他の例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下、添付の図面を参照して、本発明の複合材料の製造装置、これを使用して製造される複合材料、複合材料の製造方法を説明する。

【0028】

［複合材料の製造装置］
まず、本発明の複合材料の製造装置の構成を説明する。

【0029】

図１は、本発明の複合材料の製造装置の構成を示す図である。

【0030】

図１を参照すると、本発明の複合材料の製造装置は、大きく分けて、マット製造部１、繊維製造部２、及び複合材料製造部３を含んで構成される。

【0031】

図２は、本発明に係るマット製造部を示す図である。

【0032】

図２を参照すると、前記マット製造部１は、大きく分けて、移送部１００、フィルム供給部２００、繊維供給部３００、裁縫部４００、制御部５００、及びマット巻取ローラー６００を含んで構成される。

【0033】

前記移送部１００は、コンベヤーベルト１１０、駆動ローラー１２０、及びベルト回転器１３０を含んで構成される。

【0034】

前記駆動ローラー１２０は、一対に備えられ、前記コンベヤーベルト１１０の両端を回転・支持する。

【0035】

前記ベルト回転器１３０は、モーターのような装置であって、前記駆動ローラー１２０を設定された回転速度で回転させる。前記ベルト回転器１３０は、前記制御部５００から制御信号を受けて回転する。

【0036】

したがって、前記コンベヤーベルト１１０は、前記駆動ローラー１２０の回転に連動して回転し、矢印方向に沿う移送経路ａを形成する。

【0037】

前記フィルム供給部２００は、前記移送部１００の上部に配置される。前記フィルム供給部２００は、３個のフィルム供給ローラー２１０と、各フィルム供給ローラー２１０を回転させる第１の回転器２２０とを含んで構成される。

【0038】

前記各フィルム供給ローラー２１０は、互いに水平方向、すなわち、移送経路ａ方向に沿って一定間隔をなして配置される。

【0039】

ここで、前記フィルム供給ローラー２１０の個数は、３個に限定されず、それ以下またはそれ以上に備えられてもよい。

【0040】

前記フィルム供給ローラー２１０の個数は、製造されるマットのフィルム１０の層数によって決定され得る。

【0041】

前記各フィルム供給ローラー２１０には、一定の長さのフィルム１０が巻き取られる。前記フィルム１０は、ポリマーフィルムであることが好ましい。

【0042】

前記第１の回転器２２０は、各フィルム供給ローラー２１０からフィルム１０が解かれるようにフィルム供給ローラー２１０を回転させ、解かれるフィルムは、重力方向に垂れながらコンベヤーベルト１１０に載せられる。

【0043】

そして、前記繊維供給部３００は、所定の繊維を前記各フィルム供給ローラー２１０の間で各フィルム１０の上端面に一定のサイズをなすように切断して供給する。

【0044】

前記繊維供給部３００は、複数の繊維供給ローラー３１０、各切断機３２０、及び第２の回転器３３０を含んで構成される。

【0045】

前記繊維供給ローラー３１０の個数は、前記フィルム供給ローラー２１０の個数より一つだけ少ない個数で備えられてもよい。

【0046】

また、前記各切断機３２０も、前記繊維供給ローラー３１０の個数に対応するように設けられる。

【0047】

したがって、２個の繊維供給ローラー３１０は第２の回転器３３０によって回転し、各繊維供給ローラー３１０には長繊維が巻き取られる。

【0048】

また、２個の切断機３２０は、前記各フィルム供給ローラー２１０の間に配置され、各繊維供給ローラー３１０から解かれて移動する繊維１１を一定長さに切断する。

【0049】

したがって、前記のように切断される繊維１１は、各切断機３２０から下部に位置するフィルム１０の上面に落下して供給される。

【0050】

前記各切断機３２０は、各切断刃３２ａが互いに噛み合って回転する一対の切断板３２１で構成されてもよい。

【0051】

前記裁縫部４００は、フィルムの内部で切断された各繊維で構成される繊維層を有するマットを裁縫する。
前記マット巻取ローラー６００は、裁縫されたマットを巻き取る。

【0052】

図３は、本発明に係る繊維製造部を示す図である。

【0053】

図３を参照すると、前記繊維製造部２は、単一方向繊維２２層を有するプラスチック樹脂２１で形成される広幅繊維２０を製造する装置である。

【0054】

前記繊維製造部２は、大きく分けて、複数のプラスチック樹脂供給部８１０、単一方向繊維供給部８２０、及び固定部８３０を含んで構成される。

【0055】

前記各プラスチック樹脂供給部８１０は、プラスチック樹脂供給ローラーで構成される。

【0056】

前記プラスチック樹脂供給ローラーには、一定量のプラスチック樹脂２１が巻き取られる。

【0057】

本発明では、前記プラスチック樹脂供給ローラーが一対に備えられ、これらは上下に沿って一定間隔をなして配置される。

【0058】

また、前記一対のプラスチック樹脂供給ローラーは、別途のモーターによって同時に回転・動作することができる。

【0059】

前記単一方向繊維供給部８２０は、単一方向繊維供給ローラー８２１、多数の案内ローラー８２２、及び複数の昇降機８２３を含んで構成される。

【0060】

前記単一方向繊維供給ローラー８２１には、一定量の単一方向繊維２２が巻き取られる。前記単一方向繊維供給ローラー８２１は、前記一対のプラスチック樹脂供給ローラーの間の位置に配置される。

【0061】

前記単一方向繊維供給ローラー８２１は、モーターの駆動によって回転する。

【0062】

また、前記多数の案内ローラー８２２は、単一方向繊維２２を固定部８３０に引き込ませるように互いに異なるレベルをなす位置に回転可能に配置される。

【0063】

また、前記複数の昇降機８２３は、前記各案内ローラー８２２の昇降位置またはレベルを調整しながら単一方向繊維２２の幅を調節することができる。

【0064】

前記単一方向繊維２２は、前記のように各昇降機８２３の調節によって張力が調節され、各プラスチック樹脂２１の間で間隔が調節されることによって薄く広げられるように制御される。

【0065】

さらに、前記単一方向繊維供給部８２０は、エア供給器８２４をさらに備えてもよい。

【0066】

前記エア供給器８２４は、外部から動力を受け取り、一定圧力のエアを前記多数の案内ローラー８２２を通じて案内される単一方向繊維２２の外面に供給する。これも、前記単一方向繊維２２の幅を調節する方式の一つとして用いることができる。

【0067】

また、前記固定部８３０は、前記一対のプラスチック樹脂供給ローラーから供給される各プラスチック樹脂２１と、これらの間に供給される単一方向繊維２２とを固定するために、一定温度の熱と圧力を提供する。

【0068】

したがって、前記固定部８３０は、広幅繊維２０を製造することができる。

【0069】

図４は、本発明に係る複合材料製造部を示す図で、図５は、本発明に係る複合材料供給部のマットと広幅繊維供給の例を示す図である。

【0070】

図４を参照すると、本発明に係る複合材料製造部３は、複合材料供給部９１０、複合材料固定部９２０、冷却部９３０、及び巻取部９４０を含んで構成される。

【0071】

前記複合材料供給部９１０は、マット製造部１で製造されたマット３０と前記広幅繊維２０を互いに異なる位置で供給する役割をする。

【0072】

前記複合材料供給部９１０は、前記マット３０が一定量で巻き取られる複数のマット供給ローラー９１１と、前記広幅繊維２０が一定量で巻き取られる複数の広幅繊維供給ローラー９１２と、外部から積層順序を受け取り、伝達された前記積層順序を形成するように前記複数のマット供給ローラー９１１と前記複数の広幅繊維供給ローラー９１２の位置を可変にする位置移動器９５０とを含んで構成される。

【0073】

前記位置移動器９５０は、前記複数のマット供給ローラー９１１の移動を案内する第１のガイド部材９５１と、前記複数の広幅繊維供給ローラー９１２の移動を案内する第２のガイド部材９５２と、前記各マット供給ローラー９１１を移動させる第１のモーターＭ１と、前記各広幅繊維供給ローラー９１２を移動させる第２のモーターＭ２と、外部から前記積層順序を受け取り、前記積層順序に従って既に設定された位置に前記第１及び第２のモーターＭ１、Ｍ２を駆動させ、前記各マット供給ローラー９１１と前記各広幅繊維供給ローラー９１２を移動させる制御部５００（９５３）とを含んで構成される。

【0074】

ここで、前記第１及び第２のモーターＭ１、Ｍ２の場合、リニアモーターであってもよい。

【0075】

前記複合材料固定部９２０は、一定の積層順序で積層されるマット３０と広幅繊維２０に一定温度の熱と圧力を提供し、これらを互いに固定させる役割をする。

【0076】

そして、前記冷却部９３０は、前記のように固定される複合材料を一定温度に冷却させる。前記冷却部９３０の冷却方式は、空冷式であることが好ましい。

【0077】

前記のように冷却される複合材料は、巻取部９４０で巻き取られて回収され得る。

【0078】

［複合材料の製造方法］
以下では、前記のように構成される複合材料の製造装置を使用した複合材料の製造方法を説明する。

【0079】

多数の繊維層を有するポリマーフィルムが形成されるマットを準備する第１のステップを経る。

【0080】

図１及び図２を参照すると、入力部５１０を通じて制御部５００にフィルム１０層の個数を入力する。本発明では、層の個数が３個である場合を例に挙げる。

【0081】

続いて、制御部５００は、駆動される繊維供給ローラー３１０を選択する。繊維供給ローラー３１０の個数は、３個より一つだけ少ない２個に設定される。

【0082】

ここで、前記繊維供給ローラー３１０は、３個のフィルム供給ローラー２１０の間に繊維１１を供給するローラーであることが好ましい。

【0083】

これに加えて、本発明では、入力部５１０を通じて繊維１１の切断長さを制御部５００に入力することができる。

【0084】

前記制御部５００は、前記切断長さを形成できる回転速度で第２の回転器３３０を回転させることができる。

【0085】

前記のような条件で、制御部５００は、移送部１００、繊維供給部３００、フィルム供給部２００、及び裁縫部４００を駆動させる。

【0086】

前記フィルム供給部２００において、各フィルム供給ローラー２１０は、第１の回転器２２０によって回転しながら、巻き取られたポリマーフィルム１０が解かれるように回転する。

【0087】

前記の解かれるフィルム１０は、下方に落下しながら、移送部１００のコンベヤーベルト１１０上に載せられる。前記フィルム１０が載せられる位置は、フィルム供給ローラー２１０が配置される位置と異なるので、一定間隔を形成する。

【0088】

したがって、各フィルム１０の間には空の領域が形成される。

【0089】

これと同時に、各繊維供給ローラー３１０が第２の回転器３３０によって回転しながら、長繊維などの繊維１１が解かれるようになる。

【0090】

前記の解かれる繊維１１は、ガイドローラーＲに沿って移動しながら各切断機３２０に移動する。

【0091】

前記各切断機３２０では、一対の切断板３２１が前記回転速度で回転する。

【0092】

したがって、前記の移動する繊維１１は、一定の切断長さを有するように切断された後、下方に落下し、各フィルム１０の間の空の領域に載せられる。

【0093】

これと同時に、コンベヤーベルト１１０の移動により、各フィルム１０は合計３個の層を形成し、各フィルム１０層の間には、切断された繊維１１が介在する。

【0094】

したがって、２個の繊維層を形成すると同時に、３個のフィルム層を形成したマットは、コンベヤーベルト１１０の移動に従って裁縫部４００に移送される。

【0095】

前記裁縫部４００は、上述した入力された切断長さに該当する裁縫回数及び裁縫間隔で移送されるマットを裁縫する。

【0096】

すなわち、本発明において、裁縫回数と裁縫間隔を切断長さに比例するように設定し、切断長さによって裁縫の効率を可変的に調節することができる。

【0097】

前記のような構成及び作用を通じて、本発明に係る実施例は、良好な成形性及び一定以上の物性を有するマットを容易に製作することができ、このような製造過程でフィルムの層数及び繊維層の数を選択的に調節することによって、多様なマットを容易に製作することができる。

【0098】

これに加えて、本発明に係る実施例は、繊維の切断長さに比例するように裁縫部の作動を制御することによって、マットに対する裁縫、すなわち、ニードリング工程を分割・適用すると同時に、ニードル密度を効率的に制御することができる。

【0099】

したがって、本発明に係るマット製造部は、フィルムの内部で切断された各繊維で構成される繊維層を有するマットを製造する。

【0100】

続いて、供給幅を調節しながら単一方向繊維層を形成し、前記単一方向繊維層を有するプラスチック樹脂で形成される広幅繊維を製造する第２のステップを経る。

【0101】

図３を参照すると、プラスチック樹脂供給部８１０は、プラスチック樹脂２１を固定部８３０側に供給する。本発明では、二つの層をなすようにプラスチック樹脂２１を供給する。

【0102】

そして、単一方向繊維供給部８２０は、前記二つの層のプラスチック樹脂２１の間に単一方向繊維２２を供給する。

【0103】

このとき、単一方向繊維２２は、多数の案内ローラー８２２によって前記二つの層の間に介在できるように案内される。

【0104】

これに加えて、制御部５００（８２５）は、各昇降機８２３を使用して各案内ローラー８２２の昇降位置を制御することもでき、エア供給器８２４を使用して一定圧力のエアを単一方向繊維に提供することができる。

【0105】

これによって、移動する単一方向繊維２２の幅は可変的に調節することができる。

【0106】

特に、各案内ローラー８２２の昇降位置を上下に調節することによって、単一方向繊維２２の張力を可変的に調節し、これにより、単一方向繊維２２は、各プラスチック樹脂２１の間に間隔を有しながら薄く広がるように供給することができる。

【0107】

そして、前記のように単一方向繊維２２が介在した二つの層のプラスチック樹脂２１は、固定部８３０の内部を通過しながら、一定温度の熱と圧力に露出する。

【0108】

このとき、各プラスチック樹脂２１の間に単一方向繊維２２が間隔をなしながら薄く広がるので、プラスチック樹脂２１が溶けながら単一方向繊維２２を覆うことができる。

【0109】

そして、冷却過程を通じて、単一方向繊維２２は、プラスチック樹脂２１によって覆われながら位置が固着され得る。

【0110】

したがって、単一方向繊維２２は、安定的に固着することによって広幅繊維２０の強度も増加させることができる。

【0111】

したがって、固定部８３０を通じて広幅繊維２０を製造することができる。

【0112】

本発明では、マット製造部１を通じてマット３０が製造され、繊維製造部２を通じて広幅繊維２０が製造される。

【0113】

続いて、マットと前記広幅繊維を受け取り、既に設定された積層順序に従って前記マットと前記広幅繊維を積層させる第３のステップを経る。

【0114】

このように製造されるマット３０と広幅繊維２０は、図示していない移動ローラーの案内を通じて、図４に示す複合材料供給部９１０に伝達される。

【0115】

本発明に係る複合材料製造部３は、前記マット３０と広幅繊維２０を使用してこれら間の積層順序を可変的に調節しながら複合材料を製造することができる。

【0116】

ここで、図５に示すように、各マット供給ローラー９１１と広幅繊維供給ローラー９１２が配置され、このような状態で、マット３０及び広幅繊維２０が複合材料固定部９２０に移動すると、前記複合材料固定部９２０は、前記マット３０及び広幅繊維２０に熱及び圧力を加えてこれらを固定させる。

【0117】

したがって、製造される複合材料は、図６に示すような広幅繊維２０の層を形成することができる。

【0118】

その一方、図７に示すように、各マット供給ローラー９１１と各広幅繊維供給ローラー９１２を配置する場合、製造される複合材料は、図８に示すように、マット３０が各広幅繊維２０の間で層をなすことができる。

【0119】

したがって、本発明では、上述した構成の位置移動器を使用して各マット供給ローラーと各広幅繊維供給ローラーの位置を可変にすることによって、製造される複合材料の広幅繊維層の積層順序を決定することができる。

【0120】

すなわち、本発明では、広幅繊維を多層で形成し、多層で形成された前記広幅繊維を前記マットで取り囲むように積層させたり、前記マットと前記広幅繊維を交互に積層させることができる。

【0121】

したがって、製造される複合材料の用途によってマットの配置を異なる形に具現し、例えば、自動車用シートバッグ、アンダーボディーカバー、バッテリーキャリア、バックビームなどの高強度・軽量化を目標とする自動車外装材を容易に製造することができる。

【0122】

以上では、本発明の複合材料の製造装置に関する具体的な実施例を説明したが、本発明の範囲から逸脱しない限度内で多様な実施変形が可能であることは自明である。

【0123】

そのため、本発明の範囲は、上述した実施例に限定して定めてはならなく、後述する特許請求の範囲のみならず、この特許請求の範囲と均等なものによって定めなければならない。

【0124】

すなわち、上述した実施例は、全ての面で例示的なものであって、限定的なものではないことを理解しなければならなく、本発明の範囲は、詳細な説明よりは、後述する特許請求の範囲によって示され、その特許請求の範囲の意味及び範囲、そして、その等価概念から導出される全ての変更または変形した形態が本発明の範囲に含まれるものと解釈しなければならない。

【符号の説明】

【0125】

１……………マット製造部
２……………繊維製造部
３……………複合材料製造部
１０…………フィルム
１１…………繊維
２０…………広幅繊維
３０…………マット
１００………移送部
２００………フィルム供給部
３００………繊維供給部
４００………裁縫部
５００………制御部
５１０………入力部
６００………マット巻取ローラー
８１０………プラスチック樹脂供給部
８２０………単一方向繊維供給部
８３０………固定部
９１０………複合材料供給部
９２０………複合材料固定部
９３０………冷却部
９４０………巻取部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】