KR100214153B1

KR100214153B1 - 강성의 3차원 구조 예비 성형체의 제조 방법

Info

Publication number: KR100214153B1
Application number: KR1019930002677A
Authority: KR
Inventors: 다니엘티.버클리; 더블유.호온 지그프리드
Original assignee: 로톤 렌들 더블유.; 더 씨.에이. 로톤 컴파니
Priority date: 1993-02-25
Filing date: 1993-02-25
Publication date: 1999-08-02
Also published as: KR940019434A

Abstract

본 발명은 구조적인 예비성형체들을 제조하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 유도된 섬유의 에너지 인가공정에 관한 것이다. 섬유의 보강 재료는 짧은 길이로 절단되어 관통된 몰드부로 투입된다. 관통된 몰드부위에 투입 및 또는 침전동안에 섬유들은 전자기선에 의해 경화가능한 결합제로 스프레이된다. 결합제 함유 섬유들은 공기흐름에 의해 관통된 몰드부위에 유지되고, 관통된 몰드부는 공기흐름을 제공하는 프리넘 안에 회전가능하게 설치된다. 관통된 몰드부의 회전 및 섬유 및 결합제 투입장치들의 방사작용은 관통된 몰드부의 균일하고 완전한 도포에 효과적이다. 절단된 섬유들의 매트가 관통된 몰드부에 도포된 후에, 견고한 3차원 예비성형체의 형태를 복제하기 위하여 제2몰드부는 몰드와 근접하게 되어 섬유들을 압축한다. 전자기선 투과성 재료로 제작된 몰드에 있어서, 압축된 섬유들은 결합제를 경화시키고 견고한 3차원요소로 매트의 섬유들을 결합시키기 위해 전자기선에 노출된다. 보조부재나 부재들과 같은 서브조립체는 예비성형체 및 또는 서브조립체의 선택된 영역에 전자기 에너지 경화성 결합제를 도포하고, 보재부재를 소정의 방위로 위치시키며 선택된 결합제 코팅된 영역에 예비성형체와 친밀하게 접촉되도록 위치시킴으로써 부착될 수 있고, 상기 선택된 영역에서 결합제는 전자기 에너지를 가함으로써 경화된다. 전자기 에너지는 예를들어, 마이크로파 복사선 및 또는 자외선일 수 있다.

Description

강성의 3차원 구조 예비 성형체의 제조 방법

제1도는 강력 봉합 작업을 포함하는 본 발명에 따른 개선된 유도 섬유 유도 에너지 공정 및 그 공정을 수행하기 위한 장치를 개략적으로 나타내는 도면.

제2도는 제1도의 방법 및 장치에 따라 제작된 예비 성형체의 사시도.

제3도는 본 발명의 유도 섬유 유도 에너지 기술을 사용하여 구조 복합체를 제조하는 공정의 흐름도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 성형 스테이지 2 : 도포 스테이지

3 : 공급 스테이지 4 : 강력 봉합 스테이지

5 : 배출 스테이지 6, 10 : 주형부

14, 54 : 로봇 22, 24, 26 : 조방사

44 : 예비 성형체

본 발명은 구조 복합체의 수지 이전 성형(resin transfer molding : RTM) 및 반응 사출성형 (reaction injection molding : SRIM)을 위한 구조 보강 예비 성형체의 제조 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 유도 섬유 공정(directed fiber process)에 따라 구조 보강 예비 성형체를 제조하는 기술에 관한 것이다.

유도 섬유 공정에 따른 예비 성형체의 제조에 있어서, 흡인 공기를 통과시켜 섬유를 소정의 장소에 위치 및 유지하고 있는 성형체 상의 절단된 섬유에 결합제 수지를 분사하는 것이 통상적이었다. 이어서, 섬유 및 결합제 수지를 수반한 성형체를 고온 공기의 충전실로 옮겨서 건조 및/ 또는 경호에 의해 결합제 수지를 응고시킨다. 그와 같은 공정을 사용하면, 예비 성형체를 가열, 건조, 경화 및 냉각시키는 데에 매우 많은 처리 공간이 요구된다. 또한, 그와같은 공정은 대형의 오븐 및 기타의 예비 성형체 취급 설비들을 필요로 한다.

열성형 되는 예비 성형체를 제조함에 있어서, 지금까지는 예비 성형체의 제조 중에 연속 스트랜드 섬유 매트에 열가소성 결합제를 코팅하는 성이 통상적이었다. 매트는 롤 의 형태로 공급된다. 매트는 롤로부터 풀려나와 예비 성형체의 두께가 변하도록 다수의 평탄한 적층 시트로서 제공되고, 그 연부에서 유지 프레임에 클램핑 된다. 이어서, 프레임을 보강 매트와 열가소성 결합제를 그 양측으로부터 천천히 가열하는 방사 히터가 구비된 오븐 내에 넣는다. 가열함에 따라 열가소성 결합제가 연화되고, 그와 같이 연화되어 있는 동안에 프레임을 냉각 주형으로 옮긴 후에 그 냉각 주형을 작동시켜 보강 매트를 원하는 형상으로 압축한다. 그러한 냉각에 의해 열가소성 결합제가 경화되어 열성형성 매트가 새로운 형상으로 유지된다.

그와 같은 공정은 느릴 뿐만 아니라, 많은 공간과 가열 및 냉각을 위한 다량의 에너지를 필요로 한다.

일 구역의 강도 요건을 충족시키기 위해 불필요하게 다른 구역에까지 재료를 사용해야 하고(적층화), 이는 두께 및 중량을 증가시킨다는 점에서 설계 상의 융통성이 제한된다. 또한, 전술한 공정들 중의 그 어느 공정도 설계 특성을 최적화하기 위해 설계자가 리브 또는 폐쇄 부분과 같은 부속 조립체를 부가시키는 것을 허용하지 않는다.

넓은 공간, 항시적으로 작동하는 오븐, 냉각 압축 등을 필요로 하지 않고, 부속 조립체(보강 리브, 폐쇄 부분 및 부착 부재 및/또는 보강 부재)의 설치에 대한 설계 상의 융통성을 허용하는 동시에, 에너지 및 재료가 절감되도록 하는 새로운 시스템이 제안되어 있다.

그러한 새로운 공정은 복합 성형체를 강성화 시키고 예비 성형체에 구조 부품을 부착하기 위한 유도 에너지 시스템과 함께 특수하게 개발되고 배합된 결합제를 사용하고, RTM 및 SRIM 수지 시스템, 즉 폴리에스터, 비닐 에스터, 우레탄, 에폭시 페놀 및 아크릴 수지 시스템의 모두에 전반적으로 적합하게 적용된다. 그러한 새로운 공정은 전 자동화 되도록 설계되고, 예비 성형체의 필요한 구조 특성을 위해 필요한 부분에 각종의 보강재 등을 분재 및 배치할 수 있도록 설계된다. 또한, 그러한 공정에서는, 설계 기준에 부합되도록 가장 적합한 보강재 종류 및/또는 폐쇄된 구조 형상부와 변형된 벽 부분을 포함하는 구조물을 허용하는 것과 같이 공정에 고유한 완전한 설계 상의 자유가 있다.

유도 섬유 공정에 있어서, 보강재의 매트를 원하는 에비 성형체의 2차원 평면 전개와 같은 소정의 형상으로 절단한다. 이어서, 절단된 매트를 마이크로파 방사 또는 자외선 방사와 같은 전자기 에너지에 감응하는 결합제로 코팅하고, 3차원주형에 넣고 압축시켜 원하는 형상의 예비 성형체를 복제한다. 코팅을 함에 있어서, 섬유는 섬유들 사이의 간극을 충전시킴이 없이 섬유를 코팅하기에 족한 정도로 코팅된다. 성형된 매트는 주형에 있는 동안에 마이크로파 방사 또는 자외선 방사와 같은 전자기 방사에 의해 처리되어, 결합제 수지가 경화되고 열경화 공정에서와 같이 수분 또는 수 시간이 아니라 대략 수초 내에 강성화 된다. 그 시점에서, 예비 성형체는 추가의 성형 작업(RTM, SRIM)에 사용하기 위한 완성품으로 간주될 수 있거나, 추가의 성형 작업(RTM, SRIM)에 사용되기 이전에 구조 보강 부재 등과 같은 부속 조립체를 부착하기 위한 캐리어 예비 성형체로 간조될 수도 있다.

예비 성형체가 캐리어 예비 성형체로 간주될 경우, 예비 성형체를 주형으로부터 제거하여, 예비 성형체의 내면 및/또는 외면의 지정된 구역 또는 부속 조립체의 지정된 구역을 전자기 에너지에 의해 경화될 수 있는 결합제에 의해 추가로 코팅하는 스테이션으로 옮기고, 보강 부재 등을 코팅 구역에서 예비 성형체와 밀접하게 접촉되도록 이동시키며, 적절한 전자기 방사(마이크로파 또는 자외선)를 인가하여 보강 부재를 캐리어 예비 성형체에 강력하게 봉합(결합제의 경화)한다. 그러한 강력 봉합에 의한 부착을 완료하면, 예비 성형체 자체는 구조 복합체를 제조하기 위한 추가의 성형 공정의 일부로서 구조 보강 예비 성형체를 사용할 준비가 완료된 완제품이 된다.

특히, 롤 상에 감겨진 채 공급되어 롤 로부터 풀려져 개별적으로 원하는 형상으로 절단되고 각각 주형 내의 지정된 장소에 적층 되어야 하는 보강재를 취급하는 것과 관련하여, 절단하기 이전에 겹쳐 놓여진 웨브 들에 결합제를 도포하고, 겹쳐 놓여진 웨브들을 서로 압축시켜 인접한 웨브 들의 섬유들과 결합제와의 표면 접촉을 증가시키며, 절단 작업 이전 또는 절단 작업 중에 국부적인 이격 구역에서 결합제를 경화시켜 웨브 들을 서로 결합시킴에 의해 절단하기 이전 또는 절단함과 동시에 보강재 층을 서로 결합시킨다면, 보강재의 취급이 간단해지고, 보강재도 자연적으로 지정된 장소에 적층된다.

그와 같은 기술은 결합이 국부적으로 이루어지고 적재된 웨브들을 우선 원하는 3차원 형상의 2차원 전개로 절단한 후에 다층 매트를 원하는 3차원 형상으로 경화시켜 강성화 시키기에 충분한 결합제가 남게 된다는 점에서 효율적인 것임이 입증되었다.

예비 성형체를 강성화 시킨 후에도 보강제 및/또는 부착 부재와 같은 부속 조립 체들을 예비 성형체에 부착하기 위해 역시 강력 봉합 기술을 사용할 수 있다.

본 발명의 목적은 기본적인 유도 섬유 공정에 유도 에너지 기술을 적용시킴에 의해 매트의 강력 시침질(basting)또는 단층 매트의 취급 및 지정된 장소에의 적층과 같은 본 발명자의 선출원에 기재된 방식으로 재료의 웨브를 취급해야 할 필요가 없이 구조 예비 성형체를 제조하는 개선된 유도 섬유 공정을 제공하는 것이다.

그러한 목적은 본 발명에 따라 공기 충전 박스에 배치될 때에 공기의 관류유동을 지지하도록 관통되어 있는 주형을 제공함에 의해 달성된다. 그러나, 본 발명의 공정 에서는 후속되는 유도 에너지 경화 공정 때문에 가열된 공기를 필요로 하지 않는다. 스풀 상에 감겨진 조방사(租紡絲;roving) 공급물로부터 보강재를 인출하여 절단하고, 보강재를 관통 주형부 쪽으로 공기류 중에 분사하여 주형부로 급송한다. 전자기 에너지에 의해 경화될 수 있는 결합제를 공기류 중에서 급송되는 섬유들에 분사하여 섬유들의 관통 주형부로의 이동 주에 및 또는 섬유들의 주형부의 목적지에의 도달 이후에 적어도 부분적으로 섬유들을 결합제로 코팅한다. 결합제는 섬유들 사이의 간극을 충전시킴이 없이 섬유들을 코팅하기에 족한 정도로 도포 된다. 섬유들과 결합제를 도포하는 동안, 관통 주형부는 원하는 두께까지 섬유들로 완전하게 덮혀 지도록 회전된다. 그와 같은 섬유들의 덮혀짐을 향상시키고 균일하게 덮혀 지도록 하기 위해, 섬유들 및 결합제는 관통 주형의 내부 코너부를 포함하는 모든 구역이 섬유들로 덮혀지는 것을 보장하도록 관통 주형부를 스캐닝하는 프로그램에 따라 작동될 수 있는 로봇 아암의 말단부로부터 유도된다.

섬유들 및 결합제를 관통 부형부에 도포한 후에, 상보적인 형상의 제2주형부를 관통 주형부에 맞대어 가압함에 의해 주형을 폐쇄시켜 도포된 섬유 매트를 원하는 예비 성형체의 형상으로 압축한다. 그러한 작업은 정압의 압축 작업으로서, 성형되는 매트의 내외 코너부들을 연결하고 있는 섬유들이 그러한 코너부들이 형상을 따라 변형되도록 보장해 준다.

아직 주형 중에 있는 동안에, 결합제가 코팅된 섬유들의 압축 매트를 본 발명자의 선출원에 기재된 것과 같이 적절한 전자기 방사(마이크로파 또는 자외선)에 의해 처리하여 결합제를 경화시키고 섬유 매트를 압축된 형상 그대로 강성화 시킨다. 그 경우, 강성화 된 3차원 섬유 매트는 구조 복합체를 제조하기 위한 성형 공정으로 이송될 수 있는 예비 성형체이거나, 보강 부재 등이 부착될 캐리어 예비 성형체로 간주될 수 있다.

예비 성형체가 캐리어 예비 성형체로 간주될 경우, 예비 성형체를 주형으로부터 제거하여, 예비 성형체 및 또는 부속 조립체의 하나 이상의 선택된 표면 구역을 전자기 에너지에 의해 경화될 수 있는 결합제로 코팅하는 스테이션으로 옮기고, 예컨대 보강 부재와 같은 부속 조립체를 코팅 구역에서 예비 성형체와 밀접하게 접촉시키며, 적절한 전자기 에너지를 인가하여 결합제를 경화시킴에 의해 보강 부재를 캐리어 예비 성형체에 부착한다. 그러한 작업은 본 발명자의 선출원에 설명되어 있는 것과 같이 강력 봉합이란 용어로 지칭되고, 예비 성형체를 RTM 공정 또는 SRIM 공정과 같은 성형 공정으로 이동하기 이전에 부속 조립체(보강 부재, 폐쇄부분, 부착 부재 등)를 에비 성형체에 부착하기 위해 필요한 만큼의 회수로 실시될 수 있다.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 장점과 본 발명의 구조, 구성 및 작동은 첨부 도면을 참조하여 이루어지는 이후의 상세한 설명으로부터 이해될 수 있을 것이다.

제3도를 참조하면, 기본적인 유도 섬유 유도 에너지 공정이 전체적으로 성형 스테이지(1), 도포 스테이지(2), 공급 스테이지(3), 강력 봉합 스테이지(4), 및 배출 스테이지(5)를 포함하는 5개의 스테이지(1-5)에서 수행되는 것으로 도시되어 있다. 성형 스테이지(1;제1도참조)는 공기 충전 박스(7)에 의해 회전하도록 지지되는 하부의 제1주형부(6)를 구비한다. 제1주형부(6)는 서로에 대해 경사지고 내외 코너부들을 형성하는 표면(8)상에 매트가 쌓여지도록 공기 충전 박스(7)를 경유하여 통과하는 공기의 유동을 지지하는 관통 요소이다. 주형부(6)는 상부의 제2주형부(10)에 대해 상보적으로 형성되고, 그러한 2개의 주형부(6)는 에비 성형체가 복제되도록 예비 성형체의 원하는 3차원 형상을 형성하는 상보적인 내면들을 구비한다.

주형부(6,10)는 저압 프레스 주형의 부분들이고 주형 개폐 장치(12)에 기계적으로 연결되는 것으로 도시되어 있다. 그러한 주형 개폐 장치(12)는 프레스 주형 분야에 주지되어 있는 바와 같이 유압 램(ram), 가이드 및 링크 기구로 구성될 수 있다. 주형이 개방된 상태에서, 유리 섬유 보강재와 같은 보강재의 짧은 섬유들과, 선택된 전자기 방사에 감응하여 경화될 수 있는 결합제 수지를 공기 충전박스 및 관통 주형부(6)를 통해 형성되는 공기류(화살표 A로 지시됨) 중에 추진시켜 주형부(6)의 프로파일 형상부 상으로 유도한다. 주형부(6)가 그와 같은 섬유 및 결합제로 덮히는 것을 개선하기 위해, 주형부(6)를 화살표(38)로 지시된 바와 같이 회전시키고, 섬유들 및 결합제를 도포 스테이지(2)의 로봇(14)에 의해 공기류를 경유하여 주형부(6)상으로 유도한다.

로봇(14)은 아암 구조물(16,18)의 말단부로부터 방출되는 섬유들 및 결합제가 회전식 주형부(6)의 모든 부분들로 유도될 수 있도록 하나의 수직축 및 2개이상의 수평축들을 구비하는 것으로 도시되어 있다.

도포 스테이지(2)는 아암(16,18), 아암(18)상에 장착된 관(28)을 경유하여 공급 스테이지(3)의 조방사의 스풀로부터 풀려 나오는 조방사(22,24,26)를 수용하는 절단기(20), 펌프(34)를 경유하여 공급되는 결합제(32)를 분사 노즐(36)로 이송하는 도관(30), 및 절단된 섬유들의 배출구(22)를 구비한 로봇으로 이루어지는 것으로 도시되어 있다.

공급 스테이지(3)는 관(28)으로 공급되는 다수의 보강재 조방사(22,24,26)의 스풀들과, 결합제 공급부(32) 및 펌프(34)로 이루어지는 것으로 도시되어 있다. 절단기(20)는 조방사(22-26)를 인출하여 절단하고 절단된 섬유들을 관통 주형부(6)쪽으로 공기류 중에 흩뿌려 급송하기 위한 기어 및 나이프 블레이드를 포함하는 하나 이상의 스피닝(spinning)요소를 구비할 수 있다. 로봇 아암(18)의 말단부에는 본 실시예의 경우 한쌍의 자외선 램프(40,42)로 구성되는 전자기 에너지원이 장착된다.

작업 중에는, 절단기(20)가 조방사(22-26)를 인출하여 절단하고, 절단된 섬유를 관통 주형부(6) 쪽으로 급송한다. 동시에, 결합제를 분사 노즐(36)로부터 분사하여 유도 섬유를 관통 주형부(6) 으로 가는 도중에 및/ 또는 관통 부형부 에서 적어도 부분적으로 코팅한다. 섬유들이 주형부(6)로 유도됨에 따라, 주형부(6)를 화살표(38)로 지시된 것과 같이 회전시키고, 그러한 주형부(6)의 회전과 동시에 로봇의 작동에 의해 주형부(6)의 전체 내면을 스캐닝 하여, 섬유들이 관통 주형부의 전체 내면에 걸쳐 소정의 두께로 균일하게 침적되도록 한다.

주형부(6)에 섬유들을 도포한 후, 주형 개폐 장치(12)에 의해 주형부(6)상에 주형부(10)를 폐쇄시켜 섬유 매트를 예비 성형체의 원하는 차원의 형태에 부합되도록 압축한다. 주형은 자외선 차단물을 포함하지 않는 통상적인 용도의 투명한 아크릴 재료 및/또는 와이어 격자판과 같은 자외선 투과성 재료로 제작된다. 주형을 폐쇄시킨 상태에서, 램프(40,42)와 가능하다면 램프(43)(또는 마이크로파 발진기)와 같은 추가의 램프들을 작동시켜 압축된 섬유 매트에 자외선을 방사하고, 그에 따라 자외선 에너지에 의해 경화될 수 있는 결합제가 경화되어 섬유들이 결합되고 압축된 매트가 강성의 3차원 예비 성형체로 강성화 된다.

그 시점에서, 예비 성형체는 구조 복합체를 성형하는 데에 사용될 수 있다. 그와 같이 사용하려면, 주형을 개방하고 예비 성형체를 로봇(14)과 유사한 다른 로봇(도시를 생략) 등에 의해 주형으로부터 꺼내서 배출 스테이지(5)의 컨베이어(60)상에 배치하여 저장소 또는 추가의 성형 공정으로 이송한다.

예비 성형체가 캐리어 예비 성형체의 특성을 구비하고 그것에 부속 조립체가 부착되어야 하는 것이라면, 로봇 또는 다른 로봇에 의해 예비 성형체(44)를 강력 봉합 스테이지(4)에서의 보강재의 부착을 위한 원하는 위치 또는 작업 테이블 상의 원하는 위치에 배치한다. 본 실시예의 경우, 에비 성형체(44)는 테이블 상의 소정의 위치에 있는 것으로 도시되어 있다. 예비 성형체가 그 위치에 있는 상태에서, 다른 로봇(54)을 작용시켜 자외선 에너지에 의해 경화될 수 있는 경합제를 저 장소(52)로부터 펌프(50)를 경유하여 로봇(54)의 로봇 아암(56)의 말단부에 장착된 분배기 또는 분사 노즐(48)을 통해 도포할 수 있는데, 그 결합제는 예비 성형체 및/또는 부속 조립체의 하나 이상의 선택된 표면에 도포된다. 이어서, 보강 삽입물(46)을 다른 로봇에 의해 소정의 위치에 배치하여 그 위에 결합제가 코팅된 선택된 구역에서 예비 성형체와 밀접하게 접촉되도록 위치시킬 수 있다. 이어서, 자외선 발생원(도시를 생략)에 연결된 자외선 봉(58)을 경유하여 선택된 구역의 결합제에 고강도의 자외선을 인가하도록 로봇(54)을 위치시킨다. 그 대신에, 동일한 목적으로 마이크로파 방사를 채용할 수 있다.

강력 봉합으로 알려져 있는 최종 작업은 구조 복합체를 제조하는 데에 사용하기 이전에 보강 부재 및/또는 부착 부재(설계된 구조 부재)를 예비 성형체에 부착하기 위해 여러 번 수행될 수 있다. 최종적으로 부속 조립체의 강력 봉합을 수행 한 후에, 추가의 부재들을 구비하는 예산 성형체(44)를 다른 로봇(도시를 생략)에 의해 배출 스테이지(5)의 컨베이어(62)로 이동시킨다.

또 달리 선택된 결합제들을 사용하면, 그러한 결합제를 마이크로파 기술이나 전자 빔에 의해 경화시킬 수도 있다.

제2도를 참조하면, 그로부터 전체적으로 U형의 프로파일 형상부(68,70,72)와 함께 다수의 수직벽(64,66)이 연장되는 대략 수평 하거나 수평면에 대해 약간 경사진 다수의 패널(62)을 구비하는 대표적인 예비 성형체(44)의 구조 및 특성이 예시되어 있다. 예비 성형체(44)는 삽입 플러그를 포함는 상부 및 하부 주형부의 내면들에 의해 형성될 수 있는 포획 및 지지면 으로 섬유들을 유도하기에 적합한 임의의 다른 형상으로 형성될 수 있다.

제3도를 참조하면, 구조 복합체를 제조하기 위한 공정이 흐름도의 형태로 도시되어 있는데, 그 공정은 본 발명의 유도 섬유 유도 에너지 기술의 개념을 반영하고 있다. 전술한 바와 같이, 조방사를 공급부(37)로부터 인출하여 절단기에 의해 절단하고, 공기 충전 박스를 경유하여 인출된 공기가 통과되고 화살표(38)에 의해 지시된 것과 같이 회전될 수 있는 관통 부재 상으로 유도한다. 관통 요소 쪽으로 유도되는 절단된 섬유들에 분사 노즐(36)로부터 방출되는 결합제를 분사한다. 관통요소의 회전과, 절단기(20) 및 분사 노즐(36)에 의한 스피닝에 의해 균일한 코팅 또는 소정의 두께로 코팅된 결합제 코팅 섬유들의 매트가 제공된다. 예시된 실시 예에 있어서, 관통 요소는 섬유들의 매트가 원하는 크기 및 형상의 예비 성형체를 적확하게 복제하도록 폐쇄되는 상보적인 상부 주형부(10)을 구비 하는 하부 주형부(6)이다. 결합제는 전자기 에너지, 본 실시예의 경우에는 자외선 에너지에 의해 경화될 수 있는 결합제이고, 본 실시예의 경우에 주형부(6,10)에 통합되는 것으로 예시된 다수의 자외선 램프에 의해 압축된 매트에 자외선을 방사함에 의해 경화된다. 주형부(6,10)는 격자판 또는 자외선 차단물을 포함하지 않는 통상적인 용도의 투명한 아크릴 재료와 같은 자외선 투과 재료로 제작된다.

다음으로 주형부(6,7)를 분리시켜 주형을 개방하여 경화된 강성의 3차원예비 성형체를 제거할 수 잇다. 예비 성형체는 제3도에서 도면 부호 44P 또는 44CP 로 지시되는데, 그 이유는 예비 성형체가 배출 스테이지(5)를 경유하여 RTM 이나 SRIM 성형 공정(90)으로 이동하는 최종 요소(44P)의 특성을 구비하거나, 캐리어 예비 성형체(44CP)의 특성을 구비할 수 있기 때문이다. 캐리어 예비 성형체(44CP)로서의 예비 성형체는 보강 리브, 코어, 덮개 등과 같은 부속 조립체들의 부착을 위한 강력 봉합부(4)로 이동될 수 있다.

강력 봉합 스테이지(4)에서, 캐리어 예비 성형체(44CP)는 자외선 에너지에 의해 경화될 수 있는 결합제를 공급원(82)으로부터 인출하여 캐리어 예비 성형체(44CP) 및/또는 외부 리브(74)및 또는 내부리브, 보강 코너부(76) 및 덮개(80)의 선택된 표면 구역에 도포함에 의해 그 캐리어 예비 성형체(44CP)에 결합되는 외부 리브(74)및 또는 내부 리브, 보강 코너부(76) 코어(78) 및 덮개(80)를 구비할 수 있다. 덮개(80)가 코어(80)를 예비 성형체(44CP)내에 유지시키기 때문에 코어(78)는 반드시 캐리어 예비 성형체의 결합될 필요는 없다. 코어(78)를 설치하는 목적은 플라스틱 재료가 예비 성형체의 중공의 다공성 벽부를 통해 포켓 또는 공동으로 이전되어 재료의 과잉 사용, 중량의 증가 및 도포된 플라스틱의 경화 시간의 지연을 일으킬 수 있는 후속의 RTM/SRIM성형 공정에서 재료를 절약하기 위한 것이다.

캐리어 예비 성형체(44CP)에 결합제를 도포하고 부속 조립체들을 부착한 후에, 전술한 바와 같이 다수의 자외선 램프(84,86,88)에 의해 또는 로봇에 의해 조작되는 하나 이상의 자외선 봉에 의해 결합제가 코팅된 선택된 구역에 후속적으로 자외선을 방사한다.

최종적으로, 강력 봉합에 의해 구조 예비 성형체(SP)가 제조되고, 이어서 그 예비 성형체(SP)는 배출부(5)를 경유하여 RTM/SRIM 성형 공정(90)으로 이송된다.

본 발명을 특정의 예시적인 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 사상 및 범위를 이탈하지 않고서도 본 발명을 다양하게 변경하고 수정할 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 범위 내에 적절하고 합당하게 포함 될 수 있는 그러한 모든 변경 및 수정을 본원에 허여되는 특허 중에 포함시키고자 한다.

Claims

폐쇄될 때에 원하는 예비 성형체의 3차원 형상을 함께 형성하고, 서로 각도를 이룬 채 배치되어 내외 코너 부를 형성하는 내면을 구비하는 관통된 제1주형부 및 압축용 제2주형부의 분리 가능한 주형을 사용하여 강성의 3차원 구조 예비 성형체를 제조하기 위한 방법으로서,(a) 보강재의 섬유들을 짧은 길이로 절단하는 단계; (b) 절단된 섬유들을 관통된 제1 주형부로 추진하는 동시에 제1주형부를 통해 공기를 유동시켜 섬유들을 제1주형부의 전체 표면상에 예정된 두께로 유도하는 단계; (c) 전자기 에너지에 의해 경화될 수 있는 결합제를 절단된 섬유들 상에 분사하여 섬유들 사이의 간극을 충전시킴이 없이 섬유들을 적어도 부분적으로 결합제로 코팅하는 단계;(d) 분리 가능한 주형부를 폐쇄시켜 폐쇄된 주형의 압축용 제2주형부와 관통된 제1주형부와의 사이에서 결합제로 코팅된 절단 섬유들을 원하는 예비 성형체의 3차원 형상으로 압축함에 의해, 폐쇄된 주형의 내외 코너부를 연결하는 섬유들이 폐쇄된 주형의 코너부에 의해 형성된 원하는 형상으로 변형되도록 하는 단계; (e) 주형이 폐쇄된 상태에서 결합제로 코팅되고 압축된 섬유들에 전자기 에너지를 인가함에 의해 결합제를 경화시키고 섬유들을 결합시켜 강성의 3차원구조 예비 성형체를 생성하는 단계; (f) 주형을 개방하는 단계, 및 (g) 강성의 3차원 예비 성형체를 주형으로부터 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 강성의 3차원 구조 예비 성형체의 제조 방법.
제1항에 있어서, (h)절단된 섬유룰 추진하고 전자기 에너지에 의해 경화될 수 있는 결합제를 분사하는 상기 단계(b) 및(c)중에 제1주형부를 회전시켜 제1주형부의 내면들의 전체 구역이 섬유들 및 결합제로 덮히는 것을 보장하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 강성의 3차원 구조 예비 성형체의 제조 방법.
제1항에 있어서, 전자기 에너지에 의해 경화될 수 있는 결합제를 분사하는 상기 (c)단계는(c1) 절단된 섬유들을 추진하는 상기 단계(b)중에 동시에 결합제를 분사하는 단계로서 추가로 한정되는 것을 특징으로 하는 강성의 3차원 구조 에비 성형체의 제조 방법.
제1항에 있어서, 보강재의 섬유를 절단하는 상기 단계(a)는 (al)보강재의 조방사를 하나 이상의 스풀로부터 인출하는 단계 및 (a2) 인출된 조방사를 추진용의 짧은 섬유들로 절단하는 단계로서 추가로 한정되는 것을 특징으로 강성의 3차원 구조 예비 성형체의 제조 방법.
제1항에 있어서, (h)강성의 3차원 예비 성형체를 강력 봉합 장소로 이동시키는 단계; (i) 자외선 에너지에 의해 경화될 수 있는 결합제를 예비 성형체의 하나 이상의 선택된 구역에 도포 하는 단계; (j) 부속 조립체를 결합제가 코팅된 하나 이상의 선택된 구역에서 예비 성형체의 밀접하게 접촉되도록 이동시키는 단계;및 (k) 자외선 에너지를 결합제가 코팅된 하나 이상의 선택된 구역에 방사하여 결합제를 경화시키고 부속 조립체를 예비 성형체에 부착시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 강성의 3차원 구조 예비 성형체의 제조 방법.
제1항에 있어서,(h) 강성의 3차원 예비 성형체를 강력 봉합 장소로 이동시키는 단계;(i) 자외선 에너지에 의해 경화 될 수 있는 결합제를 예비 성형체의 하나 이상의 선택된 구역에 도포하는 단계;(j) 보강용 부속 조립체를 결합제가 코팅된 하나 이상의 선택된 구역에서 예비 성형체에 밀접하게 접촉되도록 이동시키는 단계;및 (k) 자외선 에너지를 결합제가 코팅된 하나 이상의 선택된 구역에 방사하여 결합제를 경화시키고 부속 조립체를 예비 성형체에 부착시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 강성의 3차원 구조 예비 성형체의 제조 방법.
제1항에 있어서, 결합제를 분사하고 전자기 에너지를 인가하는 상기 단계(c) 및 (e)는 각각 (c1), 자외선 에너지에 의해 경화 될 수 있는 결합제를 절단된 섬유들 상에 분사하는 단계; 및 (e1) 주형 내에서 압축된 섬유에 자외선 방사를 인가하는 단계로서 추가로 한정되는 것을 특징으로 하는 강성의 3차원 구조 예비 성형체의 제조 방법.
제7항에 있어서, 상기 분리 가능한 주형은 자외선 투과성 재료로 이루어지고, 상기 단계(e1)은 (e1a)분리 가능한 주형의 외부로부터 분리 가능한 주형을 통해 자외선을 방사는 단계로서 추가로 한정되는 것을 특징으로 하는 강성의 3차원 구조 예비 성형체의 제조 방법.