KR20160000646A - Apparatus for forming thermosetting composite - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 열 경화성 복합재료 성형장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 성형에 필요한 소재들을 적층하고 고온, 고압으로 경화시키는 열 경화성 복합재료 성형장치에 관한 것이다.The present invention relates to a thermosetting composite material molding apparatus, and more particularly, to a thermosetting composite material molding apparatus for stacking materials required for molding and curing at high temperature and high pressure.
일반적으로 열 경화성 복합재료는 프리프레그(prepreg)를 이용하여 제조되는데, 이러한 프리프레그는 결합제를 강화섬유에 미리 함침시킨 시트 형태의 제품으로 복합재료 제품의 중간 재료로서, 강화섬유는 주로 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드섬유 등이 이용되고 있으며, 결합제로는 에폭시수지, 폴리에스테르수지, 열가소성수지 등이 사용되고 있다.Generally, a thermosetting composite material is prepared by using a prepreg. The prepreg is a sheet-shaped product in which a binder is previously impregnated with a reinforcing fiber. As the intermediate material of the composite material, reinforcing fibers are mainly composed of carbon fiber, Glass fiber, aramid fiber and the like are used. As the binder, an epoxy resin, a polyester resin, a thermoplastic resin and the like are used.
그리고, 프리프레그는 섬유의 종류, 섬유의 배열형태, 사용된 결합제의 종류에 따라 다양한 제품군을 형성하며, 프리프레그를 이용하여 생산된 복합재로는 타 재료에 비해 강도, 강성도, 내식성, 피로수명, 내충격성 등의 다양한 특성을 개선할 수 있게 되므로 최근에는 우주항공산업, 일반산업, 스포츠, 레저용품 등의 생산에 다양하게 이용되고 있다.In addition, prepregs form various product groups depending on the type of fibers, the arrangement of fibers, and the type of binder used. Composites produced using prepregs have a higher strength, stiffness, corrosion resistance, fatigue life, Impact resistance, and the like. Thus, it has recently been widely used in the production of aerospace industry, general industry, sports, leisure goods, and the like.
통상적으로 프리프레그를 이용하여 복합재료를 제조하기 위해 오토클레이브(autoclave) 성형법이 사용되고 있다. 오토클레이브는 글라스/카본 프리프레그(glass/carbon prepreg)와 이에 적층된 직물을 금형에서 고온, 고압을 가하여 경화 시 발생하는 가스를 진공상태로 제거함으로써 제품을 성형하는 장비이다.Typically, an autoclave molding method is used to produce a composite material using a prepreg. The autoclave is a device for molding a product by removing the gas generated during curing by applying high temperature and high pressure from glass / carbon prepreg and fabric laminated to the mold in a vacuum state.
상기한 오토클레이브 성형법은 상하형이 형합되면서 성형제품의 형상을 구현하는 금형을 사용하며 성형시간이 6 ~ 8시간 소요되며 이로 인해 금형 회전 사이클이 길어지는 문제점과 금형이 오토클레이브 내부로 이동되어야 하는 불편함이 있어 성형제품 생산효율이 낮다.The above-mentioned autoclave molding method uses a mold which realizes the shape of a molded product while the upper and lower molds are used, and takes a molding time of 6 to 8 hours. As a result, the mold rotation cycle becomes longer and the mold must be moved to the inside of the autoclave There is inconvenience and the production efficiency of molded products is low.
그리고 오토클레이브는 설치, 가동 및 유지보수에 소모되는 비용이 고가이므로 성형제품의 제조단가가 상승하는 문제점이 있어 왔다.In addition, since the cost for installation, operation, and maintenance of the autoclave is high, there has been a problem that the manufacturing cost of the molded product increases.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 금형 내부에 몰드를 형성하고 금형 내부를 진공, 가압, 가열 및 하는 간편한 구조를 구현하여 성형시간을 단축할 수 있는 열 경화성 복합재료 성형장치를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a thermosetting composite material molding apparatus capable of shortening a molding time by forming a mold in a mold and realizing a simple structure in which a mold is vacuumed, The purpose is to provide.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 열 경화성 복합재료 제조장치는, 내부에 열 경화성 복합재료의 형상에 대응되는 몰드가 형성되며, 상기 몰드에 성형에 필요한 위한 복수개의 소재가 적층되는 금형; 상기 금형을 덮어 복수개의 소재 상부에 적층되는 진공비닐; 상기 하부금형의 상부에서 진공비닐을 밀봉하는 커버; 상기 상부금형에 형성된 공기관로와 연결되어 하부금형의 내부에 압축공기를 공급하는 에어펌프; 상기 하부금형의 양측에 형성된 흡입구와 연결되어 진공비닐의 내부의 공기를 흡입하는 진공펌프; 상기 하부금형에 형성된 가열관로 및 냉각관로와 연결되어 하부금형을 가열 및 냉각하는 가열냉각유닛;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to attain the above object, the present invention provides a thermosetting composite material manufacturing apparatus, comprising: a mold having a mold corresponding to a shape of a thermosetting composite material, the mold having a plurality of materials stacked thereon; A vacuum plastic covering the mold and being laminated on a plurality of workpieces; A cover for sealing the vacuum plastic at an upper portion of the lower mold; An air pump connected to the air duct formed in the upper mold to supply compressed air to the inside of the lower mold; A vacuum pump connected to a suction port formed on both sides of the lower mold and sucking air inside the vacuum plastic; And a heating and cooling unit connected to the heating pipe and the cooling pipe formed in the lower mold to heat and cool the lower mold.
이와 함께 상기 가열관로는 복수개의 가열관으로 이루어지며 각각의 가열관은 금형 내면의 둘레를 따라 이격 형성되고, 상기 냉각관로는 복수개의 냉각관으로 이루어지며, 각각의 냉각관은 가열관 사이에 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the heating pipe is composed of a plurality of heating pipes, and each of the heating pipes is spaced apart along the inner surface of the mold. The cooling pipe is formed of a plurality of cooling pipes, and each cooling pipe is formed .
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있을 것이다.As described above, according to the present invention, the following effects can be expected.
상하형이 형합된 금형을 오토클레이브 내부로 이동하여 성형하였던 종래에 비해 간편한 구조로 성형장치를 구현할 수 있으며 더불어 설치, 가동 및 유지보수 비용이 저렴한 이점이 있다.The molding apparatus can be realized with a simple structure as compared with the conventional molding machine in which the molds having the upper and lower molds are moved to the inside of the autoclave and the installation, operation and maintenance costs are lowered.
아울러 금형 회전 사이클을 단축시킬 수 있게 되어 성형제품의 제조단가를 낮출 수 있는 이점이 있다.In addition, the mold rotation cycle can be shortened, and the manufacturing cost of the molded product can be reduced.
도 1은 본 발명에 따른 열 경화성 복합재료 성형장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 A를 확대한 도면이다.1 is a schematic view of a thermosetting composite material forming apparatus according to the present invention.
2 is an enlarged view of A shown in Fig.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명을 개략적으로 나타낸 도 1 및 상기 도 1에 도시된 A를 확대한 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명은 열 경화성 복합재료를 성형하기 위한 것으로 금형(100), 진공비닐(200), 커버(300), 에어펌프, 진공펌프 및 가열냉각유닛을 포함하여 이루어진다.As shown in FIG. 1, which schematically illustrates the present invention and FIG. 2, which is an enlarged view of FIG. 1, the present invention is for molding a thermosetting composite material and includes a
상기 금형(100)은 내부에 열 경화성 복합재료의 외부형상에 대응되는 몰드(110)가 형성되며, 상기 몰드(110)에 열 경화성 복합재료의 성형에 필요한 복수개의 소재가 적층된다.The
자세하게 상기 몰드(110)에는 글라스/카본 프리프레그(410, glass/carbon prepreg) 층이 적층되는데, 적층 이전에 성형된 복합재료의 취출을 용이하게 하기 위해 금형(100)의 내면에 이형층을 형성하는 것이 바람직하다. 그리고 상기 글라스/카본 프리프레그 층의 상부에 필 플라이(420, peel ply), 다수의 홀이 형성된 필름(430) 및 브리드(440, bleeder)가 순차적으로 적층된다. 이렇게 적층된 복수개의 소재(이하 "소재층 (400)"이라 표기함)는 이미 공지된 내용이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다. In detail, a glass /
그리고 상기 진공비닐(200)은 상기 소재층(400)이 적층된 금형(100)을 덮어 소재층(400)에 적층되어 소재층(400)과 진공비닐(200) 사이를 진공상태로 만들기 위한 것으로, 자세하게 상기 진공비닐(200)은 소재층(400)과 금형(100)의 상단면에 적층되는 형태로 덮어진다.The
이와 함께 상기 커버(300)는 금형(100)의 상부측에 구비되어 승강유닛(미도시) 또는 상기 금형과의 볼트 결합에 의해 금형(100)의 상단면을 밀착 가압하게 된다. 이러한 상기 승강유닛은 커버(300)와 결합되어 커버(300)를 금형(100)에 밀착 가압할 수 있는 것으로 프레스 등으로 이루어질 수 있다.The
여기에서 상기 금형(100)과 커버(300) 각각의 대향면에는 탄성재질의 실(seal)이 구비되어 진공비닐(200)을 완벽하게 밀봉하는 것이 바람직할 것이다.Here, an elastic seal is preferably provided on each of the opposite surfaces of the
다음으로 상기 에어펌프(미도시)는 커버(300)에 형성된 공기관로(310)와 연결되어 금형(100)의 내부에 고압 압축공기를 공급한다. 상기 공기관로(310)는 커버(300) 몸체 내부에 관로를 형성하여 금형(100)의 내부와 커버(300)의 외부를 연통시키고 에어펌프와 연결되는 구조를 가진다. 이러한 상기 에어펌프는 진공비닐(200)이 소재층(400)에 밀착되어 70psi 내지 110psi의 압력으로 소재층(400)을 가압할 수 있게 한다.Next, the air pump (not shown) is connected to an
이와 함께 상기 진공펌프(미도시)는 금형(100)의 양측에 형성된 흡입구(120)와 연결되어 밀봉된 진공비닐(200)의 내부의 공기를 흡입한다. 상기 흡입구(120)는 금형(100)의 양측에 형성되어 진공비닐(200) 내부의 공기가 금형(100)의 외부로 흡입되게 한다. 이러한 상기 진공펌프로 인해 진공비닐(200)의 내부는 진공상태를 유지할 수 있게 된다.In addition, the vacuum pump (not shown) is connected to the
이어서 상기 가열냉각유닛(미도시)은 금형(100)에 형성된 가열관로 및 냉각관로와 연결되어 금형(100)을 가열 및 냉각한다. 이러한 상기 가열냉각유닛은 가열유체를 가열관로에 공급 회수하는 가열기(미도시)와 냉각유체를 냉각관로에 공급 회수하는 냉각기(미도시)로 이루어진다. 상기 가열기는 보일러 또는 전기히터 중 어느 하나로 이루어지며 상기 전기히터로 이루어질 경우 가열관로에는 전기히터와 전기적으로 연결된 전기히터봉(미도시)이 구비되어 금형(100)을 가열할 수 있게 된다.The heating and cooling unit (not shown) is connected to a heating pipe and a cooling pipe formed in the
여기에서 상기 가열관로는 금형(100)의 몸체 내부에 관로를 형성하는 복수개의 가열관(130)으로 이루어지며 각각의 가열관(130)은 금형(100) 내면의 둘레를 따라 일정 간격으로 이격되게 형성된다. 이와 함께 상기 냉각관로는 복수개의 냉각관(140)으로 이루어지며 각각의 냉각관(140)은 가열관(130) 사이에 형성된다.The heating pipe is composed of a plurality of
상기 보일러는 가열유체를 가열관로로 공급하여 금형(100)을 급속가열하여 소재층(400)의 성형온도를 180℃이상으로 유지 가능케 하며, 상기 냉각기는 냉각유체를 냉각관로로 공급하여 가열된 금형(100)을 50℃ 이하로 급속냉각 가능케 한다.The boiler supplies a heating fluid to a heating conduit to rapidly heat the
상기와 같이 금형(100) 및 커버(300)과 연계되는 에어펌프, 진공펌프 및 가열냉각유닛의 구조를 통해 본 발명에 따른 열 경화성 복합재료 성형장치는 종래의 오토크레이브와 유사한 성형조건을 갖춤과 동시에 간편한 구조로 금형 회전 사이클을 단축킬 수 있게 됨을 알 수 있다.
The molding apparatus of a thermosetting composite material according to the present invention has a molding condition similar to that of a conventional autoclave through the structure of the air pump, the vacuum pump, and the heating and cooling unit associated with the
이상과 같이 본 발명의 기본적인 기술적 사상은 금형 내부에 몰드를 형성하고 금형 내부를 진공, 가압, 가열 및 하는 간편한 구조를 구현하여 성형시간을 단축할 수 있는 열 경화성 복합재료 성형장치를 제공를 제공하는 것임을 알 수 있다.As described above, the basic technical idea of the present invention is to provide a thermosetting composite material forming apparatus capable of shortening a molding time by forming a mold in a mold and realizing a simple structure for vacuum, pressurizing and heating the inside of the mold Able to know.
이러한 본 발명의 기본적인 기술적 사상 범주내에서 당업계의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형이 가능함은 물론이며, 따라서 본 발명의 범주는 다양한 변형 예들을 포함하도록 기술된 특허청구범위 내에서 해석되어야 할 것이다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. something to do.
100: 금형
120: 흡입구
130: 가열관
140: 냉각관
200: 진공비닐
300: 커버
310: 공기관로
400: 소재층
410: 글라스/카본 프리프레그
420: 필 플라이
430: 필름
440: 브리드100: mold 120: inlet
130: Heating tube 140: Cooling tube
200: Vacuum Vinyl
300: cover 310: air pipe
400: material layer 410: glass / carbon prepreg
420: Fill Ply 430: Film
440: Bride
Claims (2)
상기 금형(100)을 덮어 복수개의 소재 상부에 적층되는 진공비닐(200);
상기 금형(100)의 상부에서 진공비닐(200)을 밀봉하는 커버(300);
상기 커버(300)에 형성된 공기관로(310)와 연결되어 금형(100)의 내부에 압축공기를 공급하는 에어펌프;
상기 금형(100)의 양측에 형성된 흡입구(120)와 연결되어 진공비닐(200)의 내부의 공기를 흡입하는 진공펌프;
상기 금형(100)에 형성된 가열관로 및 냉각관로와 연결되어 금형(100)을 가열 및 냉각하는 가열냉각유닛;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 열 경화성 복합재료 성형장치.A mold 100 in which a mold 110 corresponding to the shape of the thermosetting composite material is formed and a plurality of materials necessary for molding are stacked on the mold 110;
A vacuum plastic (200) covering the mold (100) and stacked on a plurality of materials;
A cover 300 sealing the vacuum vinyl 200 at an upper portion of the mold 100;
An air pump connected to the air duct 310 formed in the cover 300 to supply compressed air to the inside of the mold 100;
A vacuum pump connected to the suction port 120 formed at both sides of the mold 100 to suck air inside the vacuum vinyl 200;
And a heating and cooling unit connected to the heating pipe and the cooling pipe formed in the mold 100 to heat and cool the mold 100. The apparatus for molding a thermosetting composite material according to claim 1,
상기 가열관로는 복수개의 가열관(130)으로 이루어지며 각각의 가열관(130)은 금형(100) 내면의 둘레를 따라 이격 형성되고,
상기 냉각관로는 복수개의 냉각관(140)으로 이루어지며, 각각의 냉각관(140)은 가열관(120) 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 열 경화성 복합재료 성형장치.The method according to claim 1,
The heating pipe is composed of a plurality of heating pipes 130. The heating pipes 130 are spaced apart from each other around the inner surface of the metal mold 100,
Wherein the cooling pipe is composed of a plurality of cooling pipes (140), and each of the cooling pipes (140) is formed between the heating pipes (120).
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2014
- 2014-06-25 KR KR1020140078046A patent/KR20160000646A/en not_active Application Discontinuation
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