KR100190242B1 - 프리프레그 테이프의 랩핑방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 노즐 등의 두꺼운 삭마계 내열구조물을 만드는데 접합하도록 한 프리프레그 테이프 랩핑에 관한 것으로서 종래에 비해 저렴한 장비와 장치를 이용하여 제조하는 프리프레그 테이프의 랩핑방법 및 그 장치를 제공하는 것으로, 바이어스 테이프 프리프레그를 나선형 프리프레그 테이프로 성형하는 방법에 있어서, 소정의 길이와 폭으로 절단된 바이어스 테이프 프리프레그들을 변위를 갖고 포개어 적층하는 단계; 상기 적층된 바이어스 테이프 프리프레그를 서모후드에서 소정의 온도와 시간동안 가열하여 점착성과 유연성을 갖도록 하는 단계; 상기와 같은 바이어스 테이프 프리프레그를 맨드릴 성형장치에서 랩핑하여 복합재구조물 또는 내열복합재로 성형하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 맨드릴 성형장치는 맨드릴의 상부와 하부에 고정수단으로 고정된 지지판과, 상기 지지판을 통해 설치되어 바이어스 테이프 프리프레그를 안내하는 톱 프레스와 업 프레스 및 상기 톱 프레스와 업 프레스를 각각의 지지판에 고정하는 고정수단과, 상기 맨드릴의 하부에 고정된 지지판을 고정수단으로 고정하는 고정판(또는 바이스)으로 구성된 것이다.

Description

프리프레그 테이프의 랩핑방법 및 그 장치

본 발명은 복합재구조물 및 내열복합재를 만들기 위해 프리프레그 테이프를 적층하는 프리프레그 테이프의 랩핑(Wrapping)에 관한 것으로, 특히 노즐 등의 두꺼운 삭마계 내열구조물을 만드는데 접합하도록 한 프리프레그 테이프 랩핑에 관한 것으로서 종래에 비해 저렴한 장비와 장치를 이용하여 제조하는 프리프레그 테이프의 랩핑방법 및 그 장치에 관한 것이다.

일반적으로 복합재구조물 또는 내열복합재를 만들기 위한 프리프레그 테이프 랩핑 기술은 본 출원인이 대한민국에 선출원한 1995년 특허출원 제 55639호(95.12.23)(명칭: 테이프 변형을 방지하기 위한 센터 스티치 프리프레그)에 의해 제한한 바 있다.

상기와 같은 기술은 테이프 랩핑 머시인을 사용하여 프리프레그를 바이어스 테이프(Bias Tape) 형태로 커팅하여 프리프레그에 전달되는 열과 인장력으로 인해 길이와 폭이 변형되는 것을 방지하기 위해 별도의 공정으로 프리프레그의 센터 라인에 캐블라 파이버 또는 유기질 와이어를 박음질(Stitching)하여 상당한 길이의 바이어스 테이프 형태로 제조하였으나, 상기 프리프레그의 테이프 랩핑중에 프리프레그의 폭 등의 치수 변화에 따른 수정시에는 이를 수정하는데 상당한 불편이 발생되는 문제점이 있어 왔다.

본 발명은 낱장의 테이프 형태로 제공되는 프리프레그를 원하는 길이의 형태로 절단하여 이루어진 바이어스 형태의 프리프레그 테이프를 변위를 갖고 포갠 다음 이를 서모후드(Thermohood)에 보내어 점착성과 유연성을 갖게 하여 맨드릴에 랩핑하도록 함으로서 프리프레그의 랩핑을 손쉽게 하고, 또한 비용을 절감할 수 있도록 하는 프리프레그 테이프의 랩핑 방법 및 그 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명은 바이어스 테이프 프리프레그를 나선형 프리프레그 테이프로 성형하는 방법에 있어서, 소정의 길이와 폭으로 절단된 바이어스 테이프 프리프레그들을 변위를 갖고 포개어 적층하는 단계;

상기 적층된 바이어스 테이프 프리프레그를 서모후드에서 소정의 온도와 시간동안 가열하여 점착성과 유연성을 갖도록 하는 단계;

상기와 같은 바이어스 테이프 프리프레그를 맨드릴 성형장치에서 랩핑하여 복합재구조물 또는 내열복합재로 성형하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 맨드릴 성형장치는 맨드릴의 상부와 하부에 고정수단으로 고정된 지지판과, 상기 지지판을 통해 설치되어 바이어스 테이프 프리프레그를 안내하는 톱 프레스와 업 프레스 및 상기 톱 프레스와 업 프레스를 각각의 지지판에 고정하는 고정수단과, 상기 맨드릴의 하부에 고정된 지지판을 고정수단으로 고정하는 고정판(또는 바이스)으로 구성된 것이다.

도 1은 본 발명의 프리프레그 테이프의 랩핑방법을 예시한 공정도.

도 2는 본 발명의 프리프레그 테이프의 랩핑방법에 사용되는 성형장치의 구 성도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 프리프레그10a : 바이어스 프리프레그 테이프

12 : 서모후드20 : 맨드릴 성형장치

22 : 맨드릴34 : 톱 프레스

36 : 업 프레스

이하에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의거 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 프리프레그 테이프의 랩핑방법을 예시한 공정도이고, 도 2는 본 발명의 프리프레그 테이프의 랩핑방법에 사용되는 성형장치의 구성도를 예시한 것이다.

먼저 도 1에 도시된 바와 같이 롤 형태로 공급되는 프리프레그(10)를 원하는 폭과 길이(제품의 설계에 따라 결정됨)로 맞춘 다음, 각도(45°)가 있는 바이어스 테이프 형태로 자른다.

상기와 같이 프리프레그(10)에 45°의 각도를 부여한 이유는 프리프레그(10)의 랩핑시 테이프의 변형(Deformation)을 용이하게 하기 위해서이다.

상기와 같이 절단된 바이어스 테이프 프리프레그(10a)를 도 1에 도시된 바와 같이 약 4장 정도(이때 바이어스 테이프 프리프레그의 장수는 재료의 특성에 따라 변경될 수 있다)를 바이어스 테이프 프리프레그(10a)들간에 변위(약 10㎜)를 두어 적층한다. 이와 같이 변위를 두고 바이어스 테이프 프리프레그(10a)를 포개어 적층함으로서 4장씩 바이어스 테이프 프리프레그(10a)를 계속하여 랩핑시 일관성을 갖고 랩핑을 할 수 있게 되고, 동시에 랩핑의 두께에 대한 안정감을 부여할 수 있게 된다.

상기와 같이 변위를 갖고 포개어 적층된 바이어스 테이프 프리프레그(10a)들을 도 1에 도시된 바와 같이 서모후드(12)에 넣고 약 75℃±5℃의 온도에서 약 30-40초 동안 넣어 두어 바이어스 테이프 프리프레그(10a)에 충분한 열을 가하여 점착성(Sticky)과 유연성(Flexibility)을 증가시켜 랩핑을 용이하게 한다.

상기와 같이 형성된 바이어스 테이프 프리프레그(10a)를 서모후드(12)에서 꺼낸 다음 곧바로 맨드릴 성형장치(20)를 통해 핸드 테이프 랩핑을 실시한다. 이때 맨드릴 성형장치(20)를 도 2에 도시된 바와 같이 맨드릴(22)의 하부에 설치된 지지판(24)을 고정판(26)에 고정시켜 랩핑중 맨드릴 성형장치(20)가 흔들리지 않게 하여 공정상 안정성을 부여한다.

상기와 같이 맨드릴(22)에 바이어스 테이프 프리프레그(10a)를 랩핑시 인장을 가하면서 서서히 당겨 랩핑을 실시하고 반복적인 성형공정을 계속하여 맨드릴(22)을 통해 업 프레스(36)와 톱 프레스(34) 사이에 랩핑이 이루어지게 되는 것이다.

이와 같이 핸드 테이프 랩핑공정에 의해 만들어진 성형품을 오토클레이브에 넣고 고온 고압으로 경화시켜 제품을 완성하고, 이후 기계가공에 의해 완제품 형태로 완성한다.

상기와 같은 맨드릴 성형장치(20)는 도 2에 도시된 바와 같이 맨드릴(22)의 상부와 하부에 스크루(28)(30)의 고정수단으로 지지판(24)(32)이 설치되고, 상기 지지판(24)(32)을 통해 바이어스 테이프 프리프레그(10a)를 안내하는 톱 프레스(34)와 업 프레스(36)가 스크루(38)(40)의 고정수단으로 설치되고, 상기 맨드릴(22)의 하부에 고정된 지지판(24)이 고정판(26)에 스크루(42)의 고정수단으로 설치되어 구성된다.

상기에서 톱 프레스(34)와 업 프레스(36)에 형성된 경사각도는 제품의 설계조건에 따라 달리할 수 있으며, 이들은 교환이 가능하도록 조립되어 있다. 그리고 상기 톱 프레스(34)는 맨드릴(22)을 따라 상하 이동을 가능하게 함으로서 제품의 크기(길이방향의 크기)에 따라 톱 프레스(34)가 이송하여 오토클레이브에서 경화시 캡 역할을 수행하여서 수직방향으로의 가압이 가능하게 되는 것이다. 또한 맨드릴(22)의 표면에는 접착성이 좋은 필름을 붙여 랩핑에 충분한 여건을 만들어주는 것이 바람직하다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 바이어스 프리프레그 테이프를 원하는 크기와 길이의 형태로 절단하여 몇 장의 테이프를 변위를 갖고 포갠 다음 서모후드에서 약간의 시간동안 있게 하여 점성과 유연성을 갖게 한 다음에 맨드릴에서 핸드 랩핑하여 복합재구조물 또는 내열복합재를 효과적으로 생산할 수 있게 되는 것이다.

Claims (3)

1. 바이어스 테이프 프리프레그(10a)를 나선형 프리프레그 테이프로 성형하는 방법에 있어서,

   소정의 길이와 폭으로 절단된 바이어스 테이프 프리프레그(10a)들을 변위를 갖고 포개어 적층하는 단계;

   상기 적층된 바이어스 테이프 프리프레그(10a)를 서모후드(12)에서 소정의 온도와 시간동안 가열하여 점착성과 유연성을 갖도록 하는 단계;

   상기와 같은 바이어스 테이프 프리프레그(10a)를 맨드릴 성형장치(20)에서 랩핑하여 복합재구조물 또는 내열복합재로 성형하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리프레그 테이프의 랩핑방법.
2. 맨드릴 성형장치(20)는 맨드릴(22)의 상부와 하부에 고정수단으로 고정된 지지판(24)(32)과, 상기 지지판(24)(32)을 통해 설치되어 바이어스 테이프 프리프레그(10a)를 안내하는 톱 프레스(34)와 업 프레스(36) 및 상기 톱 프레스와 업 프레스를 각각의 지지판(24)(32)에 고정하는 고정수단과, 상기 맨드릴(22)의 하부에 고정된 지지판(24)을 고정수단으로 고정하는 고정판(또는 바이스)(26)으로 구성된 것을 특징으로 하는 프리프레그 테이프의 랩핑장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 톱 프레스(34)는 맨드릴(22)에 이동 가능하게 설치한 것을 특징으로 하는 프리프레그 테이프의 랩핑장치.