(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
広幅に広げられたガラス繊維束の両面に熱可塑性プラスチックテープを供給し、これを加熱、圧着、冷却して熱可塑性プラスチック連続繊維混成複合体を製造するための装置において、
連続的に供給される前記ガラス繊維と前記熱可塑性プラスチックテープの上下に配置されて互いに反対方向に回転し、ガラス繊維及び熱可塑性プラスチックテープを上下で圧着して移送する一対の導磁性スチールベルト；
前記一対の導磁性スチールベルトの入口側と出口側にそれぞれ備えられ、前記導磁性スチールベルトを移送させる入口側スプロケットと出口側スプロケット；
前記導磁性スチールベルトを取り囲む形態で上板と下板とに分割形成される誘導コイル部；及び
前記誘導コイル部の下流側に形成され、誘導コイル部で熱溶融・含浸した熱可塑性プラスチック連続繊維混成複合体の両面を加圧すると同時に冷却する冷却部；を含み、
前記誘導コイル部は、上板と下板が開閉可能に形成されており、かつ、上板と下板の両側にそれぞれ接点を備えており、導磁性スチールベルトの昇降によって前記接点の連結を制御できるように形成されることを特徴とする高周波誘導加熱ダブルスチールベルトプレス装置。
【請求項２】
前記入口側スプロケット又は出口側スプロケットは、水平方向に移動可能に形成され、前記導磁性スチールベルトの張力を調節することを特徴とする、請求項１に記載の高周波誘導加熱ダブルスチールベルトプレス装置。
【請求項３】
前記ガラス繊維の移送速度は１分当たり２〜４０ｍの範囲であり、前記誘導コイル部に印加される高周波電流は２０〜４０Ｋｈｚであることを特徴とする、請求項１に記載の高周波誘導加熱ダブルスチールベルトプレス装置。
【請求項４】
前記冷却部は、冷却水が内部に流れる加圧ローラーを含むことを特徴とする、請求項１に記載の高周波誘導加熱ダブルスチールベルトプレス装置。
【請求項５】
前記加圧ローラーは上下方向に移動可能に形成されることを特徴とする、請求項４に記載の高周波誘導加熱ダブルスチールベルトプレス装置。
【請求項６】
前記導磁性スチールベルトは、アルミニウム、銅、ステンレススチール及び炭素鋼のうちいずれか一つの材質で形成されることを特徴とする、請求項１に記載の高周波誘導加熱ダブルスチールベルトプレス装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱可塑性プラスチック―連続繊維混成複合体製造装置に関し、より詳細には、誘導加熱方式でダブルスチールベルトを使用して急速加熱を可能にし、精密かつ均一な温度制御を可能にした高周波誘導加熱ダブルスチールベルトプレス装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
連続繊維強化プラスチックは、機械的強度が相対的に脆弱なプラスチック中にガラス繊維又は炭素繊維などの補強繊維を連続状に内蔵しているが、このような連続繊維強化プラスチックは、１ｍｍ長さ以下の短繊維強化プラスチック（Ｓｈｏｒｔ  Ｆｉｂｅｒ―ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃｓ）又はＬＦＴ（Ｌｏｎｇ  Ｆｉｂｅｒ―ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃｓ）やＧＭＴ（Ｇｌａｓｓ  Ｍａｔ―ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃｓ）などの５〜５ｍｍ長さ水準の長繊維強化プラスチックに比べて機械的強度、剛性及び衝撃性能に非常に優れている。
【０００３】
また、連続繊維強化プラスチックは、柔軟性に優れ、単方向又は両方向に織造されなければならなく、これを通して織造された連続繊維強化プラスチック構造物は、多様な機械的性能が要求される製品に適用することができる。
【０００４】
前記連続繊維強化プラスチックは、通常、プルトルージョン（Ｐｕｌｔｒｕｓｉｏｎ）法又は混合紡糸（Ｃｏｍｍｉｎｇｌｅ）に引き続いたホットプレシング（Ｈｏｔ  Ｐｒｅｓｓｉｎｇ）法などによって製造される。
【０００５】
前記プルトルージョン法（Ｐｕｌｔｒｕｓｉｏｎ）は、広げられた連続繊維束を液状（又は溶融）の樹脂槽又はダイに通過させ、連続繊維束にプラスチック樹脂を含浸させる方法であり、工程条件を最適化すると、含浸度は増加できるが、補強繊維（連続繊維）及びプラスチック樹脂の含量調節が難しく、柔軟性が低下するので、織造が容易でないという短所がある。
【０００６】
前記混合紡糸（Ｃｏｍｍｉｎｇｌｅ）に引き続いたホットプレッシング（Ｈｏｔ  Ｐｒｅｓｓｉｎｇ）法は、連続繊維と繊維形態のプラスチック樹脂を混合紡糸した後、これを加熱圧着する方法であるが、加熱圧着された混合紡糸繊維は、連続繊維とプラスチック樹脂の物理的結合で繊維の柔軟性が大きく失われないので織造が容易であり、織造後に熱間圧着する場合、成形性及び含浸性に優れ、連続繊維強化プラスチックの補強繊維及びプラスチック樹脂の含量調節が自由である。
【０００７】
しかし、前記混合紡糸（Ｃｏｍｍｉｎｇｌｅ）に引き続いたホットプレッシング（Ｈｏｔ  Ｐｒｅｓｓｉｎｇ）方法は、連続繊維束内にプラスチック樹脂が無作為に混合されるので、織造後に熱間圧着する場合、部分的に十分に含浸しなくなり、物性の均一度が低下する。また、プラスチック樹脂を繊維状に製造したとき、加工性と関連して十分な延伸特性を有する熱可塑性プラスチックのみが制限的に使用されるという短所がある。
【０００８】
したがって、織造が容易であるとともに、織造後の熱溶融・含浸時における均一性及び含浸性に優れ、多様な種類の熱可塑性プラスチックが適用され得る熱可塑性プラスチック―連続繊維混成複合体製造装置の開発が至急な実情にある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、ガラス繊維と熱可塑性樹脂を含浸して複合素材を製造する製造装置において、高周波誘導加熱方式を通して含浸された状態の熱可塑性プラスチック混成複合体テープに製造する過程で加熱に消費されるエネルギー消費を減少できる高周波誘導加熱ダブルスチールベルトプレス装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、広幅に広げられたガラス繊維束の両面に熱可塑性プラスチックテープを供給し、これを加熱、圧着、冷却して熱可塑性プラスチック連続繊維混成複合体を製造するための装置において、連続的に供給される前記ガラス繊維と前記熱可塑性プラスチックテープの上下に配置されて互いに反対方向に回転し、ガラス繊維及び熱可塑性プラスチックテープを上下で圧着して移送する一対の導磁性スチールベルト；前記一対の導磁性スチールベルトの入口側と出口側にそれぞれ備えられ、前記導磁性スチールベルトを移送させる入口側スプロケットと出口側スプロケット；前記導磁性スチールベルトを取り囲む形態で上板と下板とに分割形成される誘導コイル部；及び前記誘導コイル部の下流側に形成され、誘導コイル部で熱溶融・含浸した熱可塑性プラスチック連続繊維混成複合体の両面を加圧すると同時に冷却する冷却部；を含み、前記誘導コイル部は、上板と下板が開閉可能に形成される高周波誘導加熱ダブルスチールベルトプレス装置を提供する。
【００１１】
前記導磁性スチールベルトは、アルミニウム、銅、ステンレススチール及び炭素鋼のうちいずれか一つの材質で製造することができる。
【００１２】
前記誘導コイル部は、上板と下板の両側にそれぞれ接点を備えており、導磁性スチールベルトの昇降によって前記各接点の連結を制御できるように形成されることが望ましい。
【００１３】
また、前記入口側スプロケット又は出口側スプロケットは、水平方向に移動可能に形成され、前記導磁性スチールベルトの張力を調節できるようにすることが望ましい。
【００１４】
そして、前記ガラス繊維の移送速度は、１分当たり２〜４０ｍ範囲であり、前記誘導コイル部に印加される高周波電流は２０〜４０Ｋｈｚであることが望ましく、前記冷却部は、冷却水が内部に流れる加圧ローラー又はファンで構成され、前記加圧ローラーは上下方向に移動可能に形成されることが望ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る製造装置は、含浸した熱可塑性プラスチックテープとガラス繊維の加熱手段として高周波誘導加熱方式を使用することによって、急速加熱が可能で、精密且つ均一な温度制御が可能であり、含浸された熱可塑性プラスチックテープとガラス繊維の加熱に要される電力を従来の１０％水準に減少できるという効果をもたらす。
【００１６】
そして、本発明は、開閉可能な高周波誘導加熱コイルの概念を適用し、必要に応じてベルトの取替えが容易であり、ベルトプレスに初期サンプルをローディングするときに作業性に優れるという効果をもたらす。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】高周波誘導加熱の基本構造を説明するための概念図である。
【図２】本発明に係る高周波誘導加熱ダブルスチールベルトプレス装置の構造を示した構成図である。
【図３】本発明に係る高周波誘導加熱ダブルスチールベルトプレス装置の構造を示した構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付の図面を参照して本発明の高周波誘導加熱ダブルスチールベルトプレス装置について説明する。
【００１９】
本発明の長所及び特徴、そして、それらを達成する方法は、添付の図面と共に詳細に説明している各実施例を参照すれば明確になるだろう。しかし、本発明は、以下で開示する各実施例に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で具現される。ただし、本実施例は、本発明の開示を完全にし、本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明は請求項の範疇によって定義されるものに過ぎない。明細書全体にわたって同一の参照符号は同一の構成要素を示す。
【００２０】
また、図面で発明を構成する各構成要素の大きさは、明細書の明確性のために誇張して図示したものであり、一つの構成要素が他の構成要素の「内部に存在したり、連結されて設置される」と記載された場合、前記一つの構成要素を前記他の構成要素と接して設置することもでき、所定の離隔距離を置いて設置することもできる。前記一つの構成要素が前記他の構成要素と離隔距離を置いて設置される場合は、前記一つの構成要素を前記他の構成要素に固定・連結するための第３の手段に対する説明を省略することもできる。
【００２１】
図１は、高周波誘導加熱の基本構造を説明するための概念図である。
【００２２】
高周波誘導加熱は、一般に冷却水が内部に流れることのできる銅材質のチューブを使用して形成された加熱コイル１０を、伝導体である被加熱物２０の周辺に螺旋状に巻き取る。銅材質のチューブで形成された加熱コイル１０に高周波電流を流すと、伝導体である被加熱物２０に誘導された電流によって熱が発生するようになる。伝導体被加熱物２０としては、アルミニウム、銅、ステンレススチール、炭素鋼などがあり、より望ましくは、磁性に対する導磁性を有する材料が有利である。
【００２３】
高周波誘導加熱は、ジュール熱（Ｊｏｕｌｅ  Ｈｅａｔｉｎｇ）とマグネチックヒステリシス（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ）によるエネルギー損失原理を基礎とする。周波数が高いほど、浸透深さが浅くなる表面効果を示すので、用途によって適切な周波数を選定する必要がある。
【００２４】
図２及び図３は、本発明に係る高周波誘導加熱ダブルスチールベルトプレス装置の構造を示した構成図で、図２は、誘導コイル部の閉鎖状態を示したもので、図３は、誘導コイル部の開放状態を示したものである。
【００２５】
図２を参照すると、本発明に係る高周波誘導加熱ダブルスチールベルトプレス装置１００は、互いに反対方向に回転する一対の導磁性スチールベルト１１０ａ，１１０ｂと、前記導磁性スチールベルト１１０ａ，１１０ｂの両側に備えられ、前記導磁性スチールベルト１１０ａ，１１０ｂを回転させる入口側スプロケット１１２ａ，１１２ｂ及び出口側スプロケット１１４ａ，１１４ｂと、一対の導磁性スチールベルト１１０ａ，１１０ｂが重畳される区間で導磁性スチールベルト１１０ａ，１１０ｂ全体を取り囲む形態で形成される誘導コイル部１２０ａ，１２０ｂと、誘導コイル部１２０ａ，１２０ｂの下流側に形成され、誘導コイル部１２０ａ，１２０ｂで加熱された材料の両面を加圧するとともに冷却する冷却部１３０ａ，１３０ｂとを含む。
【００２６】
本発明は、バンド状のガラス繊維の両面に熱可塑性プラスチックテープを含浸させるための装置である。ガラス繊維に熱可塑性プラスチックテープを含浸させるためには、加熱過程、加圧過程、冷却過程が必要である。
【００２７】
本発明は、このような過程中にエネルギーが最も多く消費される加熱過程が高周波誘導加熱方式で行われるようにすることを特徴とする。
【００２８】
以下、本発明に係る高周波誘導加熱ダブルスチールベルトプレス装置の各構成要素について詳細に説明する。
【００２９】
導磁性スチールベルト１１０ａ、１１０ｂは一対備えられる。導磁性スチールベルト１１０ａ、１１０ｂは、無限軌道（Ｃａｔｅｒｐｉｌｌａｒ）形態で形成される。
【００３０】
導磁性スチールベルト１１０ａ、１１０ｂは、上部の導磁性スチールベルト１１０ａと下部の導磁性スチールベルト１１０ｂとで構成され、これらは互いに反対方向に回転する。上部の導磁性スチールベルト１１０ａは反時計方向に回転し、下部の導磁性スチールベルト１１０ｂは時計方向に回転する。ガラス繊維と熱可塑性プラスチックテープが、図面の左側で供給され、上下部の導磁性スチールベルト１１０ａ、１１０ｂ間を通過し、加熱、加圧、冷却を経て含浸することによって混成複合体が製造される。
【００３１】
導磁性スチールベルト１１０ａ、１１０ｂは、磁性に対する導磁性を有する材料で製造されなければならなく、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、ステンレススチール、炭素鋼などの材質を使用して製造できるが、これら材質に限定されることはなく、磁性に対する導磁性を有するものであれば、他の材質を使用して製造することもできる。
【００３２】
導磁性スチールベルト１１０ａ、１１０ｂの両側にはローラーが備えられており、上部の導磁性スチールベルト１１０ａは上下に昇降可能に設置される。これは、初期にガラス繊維と熱可塑性プラスチックテープをローディングするときの便宜性と整備の便宜性のためのものである。
【００３３】
上部の導磁性スチールベルト１１０ａの高低調節は、その両側に設置される入口側スプロケット１１２ａと出口側スプロケット１１４ａとの間の間隔の調節によって行われる。入口側スプロケット１１２ａと出口側スプロケット１１４ａとの間の間隔が広くなると、上部の導磁性スチールベルト１１０ａが図３に示したように上昇するようになる。
【００３４】
図３には、上部の入口側スプロケット１１２ａと出口側スプロケット１１４ａとの間隔のみを調節可能な場合を示しているが、下部の入口側スプロケット１１２ｂと出口側スプロケット１１４ｂとの間隔も調節可能にすることができる。
【００３５】
入口側スプロケット１１２ａ、１１２ｂと出口側スプロケット１１４ａ、１１４ｂとの間隔調節は、ベルトの張力を補正する役割もするようになる。導磁性スチールベルト１１０ａ、１１０ｂは、熱膨張によって長さを可変することができ、その他の多様な事由によっても長さが変化したり、張力が変化し得るが、これを補正するために、入口側スプロケット１１２ａ、１１２ｂと出口側スプロケット１１４ａ、１１４ｂとの間の間隔を補正することができる。
【００３６】
入口側スプロケット１１２ａ、１１２ｂ及び出口側スプロケット１１４ａ、１１４ｂのうち出口側スプロケット１１４ａ、１１４ｂが駆動スプロケットであり、入口側スプロケット１１２ａ、１１２ｂは従動スプロケットである。したがって、出口側スプロケット１１４ａ、１１４ｂが導磁性スチールベルト１１０ａ、１１０ｂを引き寄せる方式で作動するようになる。
【００３７】
誘導コイル部１２０ａ、１２０ｂは、導磁性スチールベルト１１０ａ、１１０ｂの周囲を取り囲む形態で備えられ、導磁性スチールベルト１１０ａ、１１０ｂをマグネチックヒステリシスによって加熱する役割をする。このとき、誘導コイル部１２０ａ、１２０ｂに印加される高周波電流は、２０〜４０Ｋｈｚであることが望ましい。このとき、前記導磁性スチールベルト１１０ａ、１１０ｂの移送速度は、１分当たり２〜４０ｍの範囲であることが望ましい。
【００３８】
周波数が前記範囲より低いと、加熱が十分に行われないことから接合が円滑に行われなく、周波数が前記範囲より高いと、過度な含浸によって柔軟性を失うおそれがある。
【００３９】
また、導磁性スチールベルト１１０ａ、１１０ｂの移送速度が前記範囲より速いと、十分な熱交換が行われなく、前記範囲より遅いと生産性が低下する。
【００４０】
誘導コイル部１２０ａ、１２０ｂは、上部導磁性スチールベルト１１０ａの上側に形成される上部誘導コイル部１２０ａと、下部導磁性スチールベルト１１０ｂの下側に形成される下部誘導コイル部１２０ｂとに区分することができ、上部誘導コイル部１２０ａと下部誘導コイル部１２０ｂは、両側に接点（図示せず）を備えている。
【００４１】
図２に示したように、上部誘導コイル部１２０ａと下部誘導コイル部１２０ｂとが近接すると接点が連結され、上部誘導コイル部１２０ａと下部誘導コイル部１２０ｂとが一つのコイルとして連結され、図３に示したように、上部誘導コイル部１２０ａと下部誘導コイル部１２０ｂとを分離すると、接点の連結が解除される。
【００４２】
上部誘導コイル部１２０ａと下部誘導コイル部１２０ｂが接点を通して連結されると、連結された誘導コイル部１２０ａ、１２０ｂが一対の導磁性スチールベルト１１０ａ、１１０ｂの周辺を取り囲むようになるので、誘導コイル部１２０ａ、１２０ｂに流れる高周波電流によって導磁性スチールベルト１１０ａ、１１０ｂが加熱される。
【００４３】
誘導コイル部１２０ａ、１２０ｂを接点で連結することによって上下に分離可能に形成する理由は、初期に素材をローディングしやすくし、整備の便宜性を確保するためである。
【００４４】
冷却部１３０ａ、１３０ｂは、誘導コイル部１２０ａ、１２０ｂの下流側で含浸された熱可塑性プラスチックテープとガラス繊維を冷却すると同時に、圧着して硬化させる役割をする。
【００４５】
したがって、冷却部１３０ａ、１３０ａは、一対の導磁性スチールベルト１１０ａ、１１０ｂの上下にこれらを圧着する方向に荷重を加えると同時に、これら導磁性スチールベルト１１０ａ、１１０ｂを冷却しなければならない。このような冷却部１３０ａ、１３０ａとしては、内部に冷却水が流れる加圧ローラーを使用することができる。加圧ローラーの内部に冷却水を供給し、加圧ローラー自体の温度を低く維持することによって、それと接触する導磁性スチールベルト１１０ａ、１１０ｂを冷却すると同時に、導磁性スチールベルト１１０ａ、１１０ｂに圧力を加えることができる。
【００４６】
また、冷却部１３０ａ、１３０ａも、誘導コイル部と同様に、昇降可能に形成され、図３に示したように、一対の導磁性スチールベルト１１０ａ、１１０ｂの間隔を調節できるようにすることが望ましい。すなわち、冷却部１３０ａ、１３０ｂを内部に冷却水が流れる加圧ローラーとして構成した場合、加圧ローラーを上下方向に移動可能に形成しなければならない。
【００４７】
本発明は、従来の加熱方式である加熱ロールによる方式で発生し得る多重ロール接触によるスチールベルトの偏心問題と放射熱チャンバ方式で発生する熱損失問題を補完するために高周波誘導加熱方式を適用することによって、急速加熱及び精密且つ均一な温度制御が可能であり、従来の約１０％水準の電力消費で同等な性能を発揮できるという効果をもたらす。
【００４８】
以上、添付の図面を参照して本発明の各実施例を説明したが、本発明は、前記各実施例に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で製造することができ、本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想や必須特徴を変更せずとも他の具体的な形態で実施可能であることを理解できるだろう。したがって、以上説明した各実施例は、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い。
【図１】
0005528577.tif 000002
【図２】
0005528577.tif 000003
【図３】
0005528577.tif 000004