KR100264969B1

KR100264969B1 - 굴곡형 복합재 튜브 제조방법

Info

Publication number: KR100264969B1
Application number: KR1019970081794A
Authority: KR
Inventors: 양승운; 한진욱
Original assignee: 임인택; 한국항공우주산업주식회사
Priority date: 1997-12-31
Filing date: 1997-12-31
Publication date: 2000-09-01
Also published as: KR19990061527A

Abstract

본 발명은 굴곡형 복합재 튜브 제조방법에 관한 것으로, 특히 실리콘 고무로 된 메일 툴(1)의 외주에 프리프레그(4)를 와인딩하여 적층하고, 상기 프리프레그(4)가 적층된 메일 툴(1)을 피메일 툴(2) 하판(2b)의 홈(2c)에 넣은 다음, 그 위에 상판(2a)의 홈(2c)에 메일 툴(1)의 상부 절반이 수용되도록 상판(2a)을 덮어 폐형하고나서 상기와 같이 폐형된 피메일 툴(2) 외부에 실링테이프(3)를 감아서 피메일 툴(2)을 밀봉한다.

그리고나서 상기와 같이 밀봉된 피메일 툴(2)을 오토클레이브(도시한됨)안에 넣고 고온·고압으로 적정시간 동안 가열하여 상기 피메일 툴(2) 내부의 프리프레그(4)를 경화시켜 튜브를 성형한 후, 먼저 피메일 툴(2)을 개형하고나사 메일 툴(1)을 피메일 툴(2)로부터 꺼낸 다음, 경화된 프리프레그(4)에서 메일 툴(1)을 분리해내어 튜브를 완성한다.

Description

굴곡형 복합재 튜브 제조방법

본 발명은 우주항공용 구조물에 사용되는 굴곡형 복합재 튜브의 제조방법에 관한 것으로, 특히 금속재질로서는 제작이 어려운 복잡한 굴곡형 튜브를 제조하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 우주항공용 구조물이나 일반산업용 구조물에 사용되는 튜브는 강성이 충분하고 무게도 가벼워야 하는 특성을 고려하여 최근에는 복합재 튜브가 많이 사용되고 있다.

이러한 복합재 튜브는 원기둥 형태의 메일 툴(male tool)이나 피메일 툴을 사용하여 그 외주 또는 내측면에 섬유와 수지가 서로 혼합된 소위 프리프레그(Prepreg)를 적층한 상태에서 오토클레이브(Autoclave) 내부에서 고온·고압으로 성형하여 경화시킨 다음, 내부의 메일 툴 또는 외부의 피메일 툴을 분리제거하여 제작한다.

그런데 메일 툴을 사용하여 복합재 튜브를 제작하는 경우는 복합재 튜브의 내경치수는 정확하게 맞추어 낼 수는 있지만, 프리프레그의 바깥쪽 면의 치수가 그대로 튜브외측지수를 이루기 때문에 제품 외경의 치수는 정확하게 맞출 수 없는 문제가 있다.

한편, 메일 툴을 사용하는 경우는 굴곡진 외측 형상은 비교적 정확하게 맞출 수 있는 장점은 있지만, 툴 내부의 치수를 맞추기 위해서는 내부에 압력을 충분히 가해주어야 하는 데 피메일 툴 내부에 압력을 충분한 압력을 유지시키기 어렵고 툴 제작에 고비용이 소요되는 단점이 있다.

이에 본 발명은 상기 종래 메일 툴 또는 피메일 툴을 사용하여 굴곡형 복합재 튜브 제조방법이 가진 문제점을 해결하고자 고안된 것으로서, 튜브의 외측 치수와 형상을 정확히 맞출 수 있으며 튜브가 경화된 후 툴을 분리해내기 쉬운 굴곡형 복합재 튜브의 제조방법을 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 복합재 튜브 제조용 툴은 실리콘 고무등 팽창가능한 탄성재질로 된 메일 툴과, 상기 메일 툴을 각각 그 형상대로 수용하여 지지하도록 메일 툴의 형상에 대응하는 홈이 형성된 피메일 툴 및 상기 상·하판이 사로 포개어져 폐형된 피메일 툴을 외측을 감싸서 밀봉해주는 실링테이프로 이루어져 있다.

또한 상기 목적을 달성하기 위한 굴곡형 복합재 튜브제조방법은 실리콘 고무로 된 메일 툴의 외주에 프리프레그를 와인딩하여 적층하는 프리프레그 와인딩단계와, 상기 프리프레그가 적층된 메일 툴을 피메일 툴에 넣고 폐형하는 피메일 툴 조립단계와, 상기와 같이 폐형된 피메일 툴 외부에 실링테이프를 감아서 피메일 툴을 밀봉하는 실링단계와, 상기와 같이 실링된 피메일 툴을 오토클레이브안에 넣고 고온·고압으로 가열하여 상기 피메일 툴 내부의 프리프레그를 경화시키는 성형단계 및 상기한 단계에서 피메일 툴을 개형한 후 메일 툴을 분리해내어 튜브를 완성하는 툴 분리단계로 이루어져 있다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따라 복합재 튜브를 제작하면 메일 툴과 피메일 툴을 동시에 사용하므로 튜브의 외측 치수를 정확하게 맞출 수 있으며, 또한 메일툴을 실리콘 고무등 한 번에 성형가능한 재질을 사용함으로써 복잡한 형상의 튜브를 제작하는 데 필요한 툴 제작비용이 적게 들 뿐 아니라 복잡한 형상의 튜브를 제작하는 것도 가능해지며, 메일 툴이 열팽창하는 탄성재로 되어 성형시 팽창하여 프리프레그를 안쪽에서 적당한 압력으로 지지하게 되므로 튜브의 내측 치수 및 형상이 정확해지고 성형이 완료된 후에는 다시 수축하여 튜브로부터 분리해내기가 쉬워지는 효과가 있는 것이다.

제1도는 본 발명에 따른 굴곡형 복합재 튜브제조용 툴의 분해사시도.

제2도는 본 발명에 따른 복합재 튜브 제조방법의 단계적으로 도시한 사시도로서,

제2(a)도는 피메일 툴의 외주에 프리프레그를 와인딩하여 적층하는 단계.

제2(b)도는 메일 툴의 외주에 프리프레그가 적층완료된 단계.

제2(c)도는 프리프레그가 적층된 메일 툴을 피메일툴에 설치하고 그 피메일 툴 외부를 실링테이프로 밀봉한 단계의 사시도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 메일 툴 2 : 피메일 툴

2a : 피메일 툴 상판 2b : 피메일 툴 하판

2c : 홈 3 : 실링테이프

4 : 프리프레그

이하 본 발명에 따른 굴곡형 복합재튜브 제조방법을 첨부된 도면에 따라 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 굴곡형 복합재튜브 제조방법에 사용되는 툴은, 제1도에 도시된 바와 같이, 실리콘 고무등과 같은 탄성재질로 된 메일 툴(1)과, 상·하판(2a,2b)으로 이루어지면서 상·하판(2a,2b)에는 상기 메일 툴(1)의 상·하부를 각각 그 형상대로 수용하여 지지하도록 메일 툴(1)의 형상에 대응하는 홈(2c)이 각각 형성된 피메일 툴(2) 및 상기 상·하판(2a,2b)이 서로 포개어져 폐형된 피메일 툴(2)을 외측을 감싸서 밀봉해주는 실링테이프(3)로 이루어져 있다.

본 발명에 따른 굴곡형 복합재 튜브를 제조할 때 실리콘 고무로 된 메일 툴(1)의 외주에 프리프레그(4)를 와인딩하여 적층한다. 그리고 상기 프리프레그(4)가 적층된 메일 툴(1)을 피메일 툴(2) 하판(2b)의 홈(2c)에 넣은 다음, 그 위에 상판(2a)의 홈(2c)에 메일 툴(1)의 상부 절반이 수용되도록 상판(2a)을 덮어 폐형한다. 상기와 같이 폐형된 피메일 툴(2) 외부에 실링테이프(3)를 감아서 피메일 툴(2)을 밀봉한다.

그리고나서 상기와 같이 밀봉된 피메일 툴(2)을 오토클레이브(도시안됨)안에 넣고 고온·고압으로 적정시간 동안 가열하여 상기 피메일 툴(2) 내부의 프리프레그(4)를 경화시켜 튜브를 성형한다.

이때 상기 메일 툴(1)은 프리프레그(4)를 내부에서 일정한 압력으로 지지해주므로 프리프레그(4)가 성형될 때 내부치수와 형상이 메일 툴(1)의 치수와 형상 그대로 유지되어 정확하게 되는 것이다.

상기한 바와 같이 튜브의 성형이 완료되고 나면 먼저 피메일 툴(2)을 개형한 후 메일 툴(1)을 피메일 툴(2)로부터 꺼낸 다음, 경화된 프리프레그(4)에서 메일 툴(1)을 분리해내어 튜브를 완성한다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따르면 복합재 튜브를 제작할 때 메일 툴(1)과 피메일 툴(2)을 동시에 사용하므로 튜브의 내·외측 치수를 정확하게 맞출 수 있으며, 또한 메일 툴(1)을 실리콘 고무등 한 번에 성형가능한 재질을 사용함으로써 복잡한 형상의 튜브를 제작하는 데 필요한 툴 제작비용이 적게 들 뿐 아니라 복잡한 형상의 튜브를 제작하는 것도 가능해지며, 메일 툴(1)이 실리콘고무등 열팽창하는 탄성재로 되어 성형할 때에는 팽창하여 프리프레그를 안쪽으로 적당한 압력으로 지지하므로 튜브의 내측 치수 및 형상이 정확해지고 아울러 성형완료후에는 메일 툴이 다시 수축하게 되므로 튜브성형후 메일 툴을 분리제거해 내기가 쉬운 효과가 있는 것이다.

Claims

메일 툴(1)의 외주에 프리프레그(4)를 와인딩하여 적층하는 프리프레그 와인딩단계와, 상기 프리프레그(4)가 적층된 메일 툴(1)을 피메일 툴(2)에 넣고 폐형하는 장전단계와, 상기 메일 툴(1)을 장전한 피메일 툴(2) 외부에 실링테이프(3)를 감아서 피메일 툴(2)을 밀봉하는 실링단계와, 실링단계에서 실링된 피메일 툴(2)을 오토클레이브 안에 넣고 고온·고압으로 가열하여 상기 피메일 툴(2) 내부의 프리프레그(4)를 경화시키는 성형단계 및 상기 성형단계에서 프리프레그(4)를 성형한 후, 피메일 툴(2)을 개형하고 메일 툴(1)을 분리해내어 튜브를 완성하는 툴 분리단계로 이루어진 굴곡형 복합재 튜브 제조방법에 있어서, 상기 메일 툴(1)을 실리콘고무재질로 만든 것을 사용하고, 상기 성형단계는 상기 실리콘고무재의 메일 툴(1)이 가열되어 팽창되는 압력으로 프리프레그(4)의 내측을 가압하면서 프리프레그(4)를 성형하도록 된 것을 특징으로 하는 굴곡형 복합재 튜브 제조방법.