KR100306949B1 - 일체형진공백및이것의제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 특정 물품을 위해 형성되는 수지 분배 수단(10)으로 성형되는 섬유 보강된 복합 물품의 형성을 위한 균일한 진공 백(4)에 관한 것이다. 진공 백(4)은 원하는 섬유 보강된 물품의 구성을 위한 기판을 이루는 몰드위에서 만들어진다. 백(4)은 복합 물품의 모든 부분에 수지의 세로 흐름을 제공하기 위한 옆이 열린, 진공 백의 세로축을 측면을 따라 가지 도관(10)과 함께 움직이는 복원성의 주 분배 도관(10) 및 탄성의 튜브 리셉터클(16)을 함유한다. 다수의 교차 채널(14)은 섬유 레이업이 몰드내에 위치되어 있는 거의 모든 영역을 덮는 도트(16) 패턴으로부터 백의 내부면상에 형성된다. 몰드상의 모델은 탄성의 재료로부터 진공 백(4)을 형성하기 위해 사용되고 진공 백은 복합 물품을 형성하기 위해 사용된다.

Description

[발명의 명칭]
일체형 진공 백 및 이것의 제조 방법
[기술분야]
본 발명은 섬유 강화 수지 복합 구조물을 제조하기 위한 이송 성형기술 분야에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 여러 가지 모양의 섬유강화 수지 복합 구조물을 진공 백(vaccum bag) 성형 제조하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
[배경 기술]
섬유 강화 수지 복합 구조물은 화학 처리 산업에 사용되는 튜브 또는 도관, 선박 건조에 사용되는 평평한 시이트 및 복잡한 모양, 및 항공우주 산업에 사용되는 넓은 곡선 모양을 포함하는 다양한 모양 및 형태를 취한다. 이들의 제조에 있어서, 섬유 보강재가 몰드에 레이업(lay up)되어 원하는 모양이 얻어진다. 이 섬유 보강재는 수지로 사전 습윤되어, "프리프레그" 구조물을 형성할 수 있다. 보다 종종, 섬유의 건식 레이업을 몰드 상에 놓은 후, 수지에 의해 완전 습윤시킨다. 수지는 몰드 상에서 고정되고 경화되어 섬유 강화 수지 복합 구조물을 형성한다. 이러한 공정과 관련된 중요한 문제점으로는 섬유 내로의 수지의 균일한 분배, 공기 공극 및 기포의 제거, 수지에 의해 습윤되지 않은 섬유 구조물내의 영역의 제거, 및 공정 도중의 과도한 수지의 사용 또는 수지 폐기물의 감소가 있다. 따라서, 이러한 구조물을 제조하기 위해 사용되는 장치 및 방법은 제조하려는 구조물의 특정한 모양 및 형태에 따라 현저히 달라진다.
보편적인 기술은 섬유 강화 플라스틱 구조물을 형성시키는 데에 사용되어온 소위 진공 백 기술이다. 진공 백 기술에 있어서, 가요성 시이트, 라이너(liner) 또는 백이 건식 또는 습식 섬유 레이업을 함유하는 몰드를 덮기 위해 사용된다. 가요성 시이트의 가장자리는 몰드에 대해 클램핑(clamping)되거나 밀봉되어 레이업을 둘러싸는 밀봉된 외피를 형성한다. 촉매화된 액체 플라스틱 또는 수지가 외피 내로, 즉 백의 내부로 도입되어 섬유를 습윤시키고, 진공이 진공 라인을 통해 백 내부에 유도되어 가요성 시이트를 섬유 및 몰드의 표면쪽으로 수축(collapse)시킨다. 진공은 물품을 몰드에 맞게 성형시키고, 수지를 섬유 매트에 통과시켜 섬유를 완전 습윤시키고, 완성품내에서 공극을 형성시키는 임의의 공기를 제거시키는 역할을 한다.
진공은, 플라스틱 습윤된 섬유가 몰드에 가압되고 경화되어 원하는 모양의 섬유 강화 플라스틱 구조물을 형성하는 동안에 계속 유지된다. 전체 수지 경화 공정이 밀봉 백내에서 일어나고, 계속되는 진공에 의해 모든 퓸(fume)이 필터를 통해 빠져나가게 되기 때문에, 공정으로부터 발생한 수지퓸이 주위 작업 공간 내로 새어 들어가지 못한다.
본 발명자의 선행 미국 특허 제 5,052,906호 및 제 4,902,215호에는 진공의 적용시에 복합물에 걸쳐 수지의 균일한 분배를 향상시키도록 분배매체가 진공 백내에 정위되어 섬유 레이업을 둘러싸는 진공 백 구조물이 기재되어 있다. 완전 성형된 섬유 강화 플라스틱 구조물을 몰드 및 백으로부터 더욱 잘 분리시키고, 구조물 표면의 오염 가능성을 줄이기 위해, 수지에 부착하지 않는 얇은 다공성 시이트 형태의 피일 플라이(peel ply)가 분배 매체와 섬유 레이업 사이에 제공된다.
인용된 특허에 있어서, 유리섬유 강화 적층품은 매우 바람직한 수지 대 섬유 비 및 균일한 기계적 특성을 갖는 것으로 나타나 있다. 진공 백 공정에 의해 선체를 포함하는 매우 복잡한 모양의 고강도 구조물이 제조된다. 그러나, 이 방식으로 생성되는 각각의 물품은 진공 백 및 분배 매체의 별도의 셋업을 필요로 하며; 이 방법이 같은 종류의 구조물을 제조를 위해 바람직 하다고 하더라도, 동일 구조물을 반복 성형시키는 가장 효율적인 방법은 아니다.
영국 특허 제944,955호와 같은 초기 진공 백 구조물에 있어서, 섬유 강화 구조물이 하나의 캐비티(cavity) 몰드 상에 놓여지고, 몰드는 가요성 시이트 또는 진공 백에 의해 덮어지며, 시이트의 외부 가장자리는 건식 섬유레이업을 함유하는 공간이 남겨지도록 몰드에 밀봉된다. 액체 수지가 백의 상단 중앙에 위치한 공급 라인을 통해 도입되고, 진공이 몰드의 주변 가장자리에 위치한 진공 라인에 의해 백에 유도된다. 진공 하에서의 백의 수축은 몰드의 외형쪽으로 수지와 섬유를 가압시키고, 힘을 가한다. 점착성 수지를 섬유에 걸쳐 분배시키기 위해서는 압착 또는 롤링이 필요하다.
포셰르(Fourcher)의 미국 특허 제 4,312,829호 및 스미스(Smith)의 미국 특허 제 2,913,036호를 포함하는 기타 특허에는 수지를 섬유에 걸쳐 분배시키기 위한 채널이 제시되어 있다.
팔머(Palmer) 등의 미국 특허 제 4,942,013호에는 수지가 몰드의 한쪽 단부에 있는 개구부를 통해 도입되고, 진공이 몰드의 다른쪽 단부로부터 유도되어, 수지가 섬유 레이업을 측부적으로 가로지르도록 유도시킨 후 섬유 레이업 전체에 걸쳐 유도시키는 구조물이 기재되어 있다. 제 2 유리섬유 층이 수지의 분배를 보조하기 위해 필요하다.
[발명의 상세한 설명]
본 발명은 제조하려는 특정한 물품이 형성되도록 수지 분배 수단이 내부에 성형되어 있는, 바람직하게는 실리콘 고무로 이루어진 일체형 진공백의 형성에 관한 것이다. 대안적으로, 진공 도관이 또한 백의 주변부에 제공되어, 진공 도관을 몰드내에 정위시킬 필요없이 백이 임의의 다양한 몰드 모양에 적합해지도록 할 수 있다. 본 발명의 백은 원하는 섬유 강화 플라스틱 물품을 제조하기 위한 지지부를 형성하는 지지 몰드 상에서 제조된다.
본 발명의 물품은 몰드의 모양에 따라 원하는 진공 백의 장축을 따라 측부적으로 퍼져 있으면서 측부가 개방된 탄성 주 분배 도관을 분기 도관과 함께 함유하여, 수지의 장거리 흐름을 제조하려는 물품의 모든 부분에 제공한다. 그 후, 다수의 교차 채널이 백의 내부 표면 상에 형성되어, 몰드 내에서 섬유 레이업이 위치하는 대부분의 영역을 커버한다. 이러한 교차 채널은, 진공 하에서 다수의 작은 채널이 실리콘 고무 진공 백의 내부 표면을 따라 퍼져 있게 되도록 하는 다수의 다양한 작은 도트(dot), 기둥, 원뿔 또는 피라미드형 구조물의 패턴으로부터 형성될 수 있다. 분배 채널의 이러한 패턴은 채널없이 남겨진 주변 영역을 제외한 대부분의 섬유 레이업을 커버하여, 수지 흐름이 섬유 레이업을 가로지르기 보다는 섬유 레이업 내로 유입되는 것을 보장한다. 임의로, 진공 백의 주변부를 따라, 섬유 레이업의 영역 외부에는 연속적인 비수축성 주위 진공 배출 도관이 있다.
각각의 주 진공 도관 및 수지 도관에는, 진공 튜브 또는 수지 공급튜브가 삽입될 수 있고 점착성 테이프 또는 유사한 밀봉제로 용이하게 밀봉되는, 연장되고 굵어진 벽 개구부로 형성된 유입 튜브 연결부가 제공된다. 이것은 수지 도입과 진공 유도가 컨넥터의 필요없이 백 내로 삽입될 수 있는 표준 두께의 벽을 갖는 플라스틱 튜브를 통해 이루어질 수 있도록 해준다.
백이 적당한 점착성 테이프 가장자리 밀봉제에 의해 몰드에 밀봉된다고 하더라도, 몇몇 경우, 백 자체가 밀봉될 수 있을 정도로 충분한 점착성을 지닌다.
본 발명의 백은 다수의 동일한 섬유 강화 플라스틱 물품의 반복 제조에 가장 적합하다. 지지 몰드는 진공 백이 제조되는 구조물로서 사용될 수 있다. 적당한 분리 재료로 덮어진 왁스 레이업 또는 실제 물품이 몰드 상에 레이업될 수 있고, 피일 시이트로 덮어질 수 있다. 그런 다음, 수지 분배 매체가 피일 시이트 상에 놓여질 수 있다. 그 후, 이러한 매체는 수지 분배 채널 및 진공 수용 채널의 바람직한 위치를 따라 퍼져 있는 가요성 오픈 로드(open rod)또는 튜브로 덮어진다. 그 후, 이러한 셋업은 분리용 화합물에 의해 분무되거나 코팅된다.
본 발명의 진공 백은 점착성 실리콘 고무 화합물을 완성된 레이업 상에 다수의 코트로 적용시키고, 백을 적당한 두께로 만듦으로써 생성된다. 그 후, 실리콘 고무는 경화되고, 분배 매체 및 포지티브 튜빙으로부터 벗겨진다. 생성된 실리콘 고무 구조물은 물품의 진공 성형에 적합하도록 일체형 수지 분배 채널과 진공 채널을 함유한다. 이것은 섬유 강화 물품의 반복 제조를 위한 진공 백으로서 용이하게 재사용될 수 있다.
본 발명의 진공 백을 사용함에 있어서, 건식 섬유 예비성형물을 몰드에 원하는 배향 및 두께로 레이업시키는 것만이 필요하다. 피일층 또는 피일 시이트가 섬유 상에 적용될 수 있다. 본 발명의 실리콘 고무 진공 백은 피일 시이트와 섬유 상에 놓이고, 몰드에 밀봉된다. 진공이 유도된 후, 진공 채널내에서의 수지 유출이 물품의 전체 함침을 나타낼 때까지 수지가 도입된다. 그 후, 물품은 수지가 경화될 때까지 고정된다.
그 후, 백은 물품으로부터 용이하게 벗겨지고, 임의의 잔류 수지가 제거되어, 재사용될 수 있다.
상기 설명한 바와 같이, 이러한 백이 특정한 물품을 위해 제조되면, 이것은 섬유 강화 물품의 복제품의 각각의 반복 제조를 위해 개개의 분배매체와 채널 구조물을 레이업시킬 필요없이 재사용될 수 있다.
따라서, 본 발명의 주요 목적은 특정한 물품 및 몰드에 대해 용이하게 제조될 수 있고, 수지 분배 및 진공 유도의 특징을 표준 진공 백의 밀봉 및 가압 특징과 통합시킨 일체형 진공 백 구조물을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 몰드에 대해 섬유 강화 복합 구조물을 제조하기 위한 가장 균일한 가능한 압력 구조물에 제공하는 진공 백을 제공하도록 적합하게 형성되는 진공 백을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 진공 백 성형된 섬유 강화 복합 구조물을 위해 섬유 레이업 전체에 걸쳐 균일화 수지 분배를 보장하는 진공 백을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 몰드상에서 일련의 동일한 섬유 강화 복합 구조물을 신속하게 제조하기 위해 신속하게 재사용될 수 있는 진공 백을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 섬유 강화 복합 구조물의 다수의 복제품을 신속하고, 정확하고, 반복적으로 제조하기 위해, 특정한 몰드 및 특정한 바람직한 복합 구조물에 대해 적합되어진 진공 백을 생성시키기 위한 방법을 제공하는 데에 있다.
[도면의 간단한 설명]
제 1도는 본 발명을 사용하는 섬유 레이업의 측면도이다.
제 2도는 본 발명의 한 구체예의 평면도이다.
제 3도는 도관이 포함된 본 발명의 단면도이다.
제 4도는 본 발명의 제 2 구체예의 절단도이다.
[발명의 실시를 위한 최상의 방식]
본 발명은 본원에 전체가 참고문헌으로 인용되어 있는 본 발명자의 선행 미국 특허 제 4,902,215호와 비교해 볼 때 가장 잘 설명된다. 측면도인 제 1도에는, 본 발명의 진공 백(4)을 사용하여 복합 구조물(1)을 제조하기 위한 건식 레이업이 도시되어 있다.
복합 구조물(1)은 경질 몰드(6), 예를 들어 섬유 복합 물품(1)에 대한 백킹(backing)을 형성하는 평활한 테이블 표면 상에서 형성된다. 유리섬유 또는 탄소섬유와 같은 섬유 레이업(2)의 패턴이 몰드(6) 상에 깔린다. 몰드(6)의 모양에 의해 최종 복합 구조물(1)의 모양이 결정되기 때문에, 몰드(6)는 하기 설명되는 바와 같이 곡선형이거나 임의의 바람직한 모양을 가질 수 있다.
종래기술에 있어서, 피일 시이트(3)가 섬유 레이업(2) 상에 놓인 다음, 분배층이 피일 시이트 상에 놓여서, 수지의 흐름이 섬유 레이업(2)을 함침시키는 것을 향상시킨다. 수지 유입 챔버는 연통하는 수지 분배 챔버와 함께 레이업 상의 중심에 위치하여, 수지 흐름을 분배층에 연통시킨다. 경질 몰드내에 있거나 레이업의 바깥 주변 상에 있는 진공 배출구는 진공 공급원과 연통한다. 그 후, 진공 백 또는 시이트가 전체 어셈블링된 레이업 및 분배층 상에 놓여지며, 이것의 주변부에서 몰드에 밀봉된다. 진공 배출구에 유도되는 진공은 진공 백을 레이업에 유도된다. 진공은 수지를 섬유 레이업 전체에 걸쳐 유도시키고, 수지 함침된 레이업을 경질 몰드에 대해 가압시켜서, 바람직한 섬유 강화 모양을 순조롭게 형성시킨다.
동일한 물품을 원하는 경우라고 하더라도, 이러한 공정은 동일한 분배층, 챔버 및 진공 백을 별도의 단계로 셋업시키기 위해 개별적인 작업을 필요로 한다는 것이 인지되어야 한다. 이러한 공정에서는 규모의 경제성이 없고, 제조된 모든 물품이 같은 종류의 물품인 것처럼 제조된다.
본 발명의 경우, 일체형 수지 분배 파이핑과 분배 패턴 및 임의의 진공 파이핑을 갖는 예비성형된 진공 백을, 형성하려는 복합 물품에 대해 생성시킨다. 본 발명의 진공 백(4)을 생성시키기 위해, 먼저 원하는 경질 몰드(6)를 원하는 완성된 복합 구조물(1)의 모델로 덮는다. 이것은, 바람직한 복합 구조물(1)의 외양을 생성시키기 위해, 상기 설명된 바와 같이 제조된 마스터 물품 또는 왁스나 나무 모델, 또는 섬유 복합 기초 물품과 왁스 또는 나무 첨가물의 부분 조합물일 수 있다. 그 후, 이러한 마스터 물품 패턴을 분리층, 예를 들어 50% 비누와 물의 혼합물로 코팅시킨다. 분리층을 완전건조시킨다.
그 후, 본 발명자의 선행 특허 제 '215호의 제 3도 내지 7도에 도시된 다양한 형태 중의 하나의 역 마스터 수지 분배 패턴이 모델 복합 구조물(1)의 외부 표면 상에 적용된다. 이러한 역 마스터 패턴은, 바람직하게는 두 갈래의 십자형 방향으로 퍼져 있는 연속적인 작은 분배 채널(14)의 임의의 패턴의 거울상일 수 있다. 이러한 역 마스터 패턴은 원통형 도트(dot) 또는 작고 규칙적인 다면체(16)의 반복 패턴을 포함할 수 있다. 또한, 이것은 제 1열에 대해 직각을 이루는 이격된 열의 오버라잉(overlying) 패턴에 의해 교차된, 이격된 열의 패턴을 포함할 수 있다.
역 마스터 패턴 상에는 단면적이 현저하게 큰 중공 파이핑 구조물이 놓여진다. 이러한 구조물은 바람직한 복합 구조물(1)의 긴 길이를 따라 뻗어있어야 하며, 넓거나 복잡한 모양의 경우, 복합 구조물(1)의 모든 부분이 도관으로부터 48인치를 넘지 않게 되도록 바람직하게는 분기 도관을 갖는다.
임의로, 진공 도관(24)이 연속 링으로서 백 주위에 위치하여, 마스터 패턴 복합 구조물(1)의 주변부(B) 바로 외부에 있는 몰드(6)로부터의 진공 흐름을 위해 연통된다.
그 후, 이러한 분배 패턴 및 도관(들)을 건조되어지는 분리층으로 코팅시킨다.
그 후, 어셈블링된 마스터 패턴 복합 구조물(1)을 덮도록 엘라스토머, 예를 들어 점착성 경화성 실리콘 고무 또는 그 밖의 피일링 내수지성 경화성 엘라스토머를 반복 적용하여 도관(10,24) 보다 두꺼운 엘라스토머층을 생성시킴으로써 본 발명의 진공 백(4)을 형성시킨다. 복합 구조물(1)의 외부 경계를 넘어서 연장되고, 엘라스토머로 완전 코팅되도록 이들 도관 구조물로 부터 바깥쪽으로 연장된 더 두꺼운 연장부(19)가 제공될 수 있다. 나선형 코일 또는 스프링(25)을 진공 도관(24) 벽 내로 매립시켜서 진공 공급원(26)으로부터의 진공의 유도시에 진공 도관(24)의 수축을 방지함으로써 진공 도관(24)을 강화시킬 수 있다.
진공 백(4)을 형성시키기에 적당한 재료는 다우 코닝 툴링 엘라스토머(Dow Corning Tooling Elastomer)인 THTTM이다. 이 엘라스토머는 반투명하여, 진공 백의 제조 진행을 모니터하는 것을 돕는다. 이 재로는 450 포이즈의 점도를 가져서, 양호한 솔질성(brushability)을 제공하는 것을 돕고, 촉매화되는 경우, 실온에서 24시간 이내에 경화된다.
경화 후, 진공 백(4)을 밑에 놓여있는 복합 구조물(1)로부터 벗겨낸다. 상기 권고된 엘라스토머는 높은 인열 강도를 가져서, 완성된 백이 손상될 가능성을 감소시킨다. 백은 백의 제조 동안 핸드 레이업(hand lay up)으로서 적용되는 나일론 섬유와 같은 섬유 보강재에 의해 추가로 강화될 수 있다.
도관 섹션은 완성된 백(4)내에서 진공 백(4)의 내부 표면(12)과 연통하는 기다란 흐름 도관(10)의 패턴을 생성시킨다. 이러한 흐름 도관(10)은 유체 흐름을 위해 역마스터 수지 분배 패턴의 임프린트(imprint)로부터 형성된 분배 채널(14)과 연통한다. 이 분배 채널(14)은 일반적으로 백의 내부 표면상의 작은 범프(16)의 반복 패턴에 의해 분리되어 있는, 서로에 대해 직각을 이루는 작은 채널의 교차 해치(hatch)일 것이다. 이러한 범프(16)는 피라미드 모양, 구형, 또는 작은 원통형 또는 사각형 기둥일 수 있다. 진공 하에서의 완전한 수축에 대해 분배 채널(14)을 지지시키는 범프(16)의 임의의 이러한 반복 패턴은 범프 패턴이 섬유 레이업(2)을 가압시키지만 분배 채널(14)이 수지 흐름을 위해 이격된 채로 열려있게 할 정도로 적당하다.
파이핑 연장부 주위에서 백이 적층되면 중공의 경화된 엘라스토머 튜브 리셉터클(20)이 백 외부에 형성되고, 이것은 유체 흐름을 위해 백(4)의 내부 표면(12)내의 기다란 내부 흐름 도관(10)과 연결되어 있다. 이러한 튜브리셉터클(20)은 수지 분배 시스템(23)과의 연결을 위해 삽입된 플라스틱 튜브(22)를 수용하고 이를 밀봉시키며, 여기서, 강화용 벽 나선 스프링(25)을 갖는 주변 진공 도관(24)은 진공 공급원(26)에 연결된 튜브(22)와 함께 백(4)내에 형성되어 있다.
생성된 백(4)은, 특정한 경질 몰드(6) 상에서 제조하려는 원하는 복합 구조물(1)에 대해 미리제작된 흐름 도관(10)과 분배 채널(14)이 매립되어 있는 일체형 진공 백 구조물이다. 따라서, 본 발명의 백(4)은 정확하고 동일한 복합 구조물(1)을 제조하기 위해 반복 사용될 수 있다. 각각의 경우에 있어서, 몰드(6)에 대해 섬유 레이업(2)을 형성시키고, 바람직한 경우, 피일 시이트(3)를 첨가한 후, 레이업을 본 발명의 진공 백(4)으로 덮고, 백을 몰드에 점착성 밀봉제(30)로 밀봉시키는 것이 필요할 뿐이다.
본 발명의 백(4)을 제조하기 위한 설명된 재료는 수지에 부착하지 않는다. 이러한 재료는 백(4)이 복합 구조물(1)로부터 용이하게 벗겨질 수 있게 하고, 백(4)내에 형성되어 있는 흐름 도관(10)내의 임의의 잔여 수지가 용이하게 제거될 수 있게 한다는 이점을 갖는다. 이러한 재료의 단점은 종래의 진공 백 공정의 테이프를 사용하여 백(4)을 몰드(6)에 밀봉시키기가 어렵다는 것이다. 그러나, 당업자에게는 백을 몰드에 밀봉시키기 위해 사용될 수 있는 "점착성 테이프"가 공지되어 있으며, 슈니 무어헤드 어드히시브스파트(Schnee Moorehead Adhesives Part) #5601이 적당한 것으로 보고되어 있다. 대안적으로, 적당한 점착성 재료, 예를 들어 테플론이 제조 및 경화 동안에 진공 백의 주변부내에 매립되어, 백을 밀봉시키기에 적합한 표면을 제공할 수 있다. 몇몇 경우, 예를 들어 몰드가 평평한 활면 표면, 예를 들어 금속 표면처리된 테이블인 경우, 실리콘 고무 진공 백은 적당한 밀봉을 제공하기에 충분할 정도로 테이블에 부착할 수 있다.
백(4)의 설계는 수지가 물품의 중심부(A)로부터의 주변부(B)로 분배되도록 이루어져야 하고, 진공은 주변부(B)로부터 유도되어야 함이 인지된다. 이러한 셋업은 진공 백의 주변부에 있는 밀봉부로부터의 임의의 누출 공기를 퍼징(purging)시킴으로써 수지 함침된 섬유 내에 공기 버블 또는 공극이 생기는 것을 방지하는 기능을 한다. 이러한 흐름 배열은 백(4)의 제조 동안 물품 마스터 패턴의 셋업에 의해 용이하게 확정될 수 있다.
백(4)의 제조는 원하는 물품 및 몰드의 모양을 충족시키기 위해 매우 가변적이 된다. 예를 들어, 본 발명자의 선행 특허 제 '215호의 제 8도에는, 선체와 같은 대형 구조물의 섹션이 도시되어 있따. 이러한 구조물에 있어서, 수지의 흐름은 백의 주변부에 대한 중력에 의해 촉진된다. 임의의 이유로 인해 몰드가 전도되어야 하는 경우, 다수의 수지 유입구가 제공될 수 있으며, 수지는 강화 섬유 레이업을 통해 중심에서 바깥쪽으로 유동하는 경우 각각의 유입구에 공급될 수 있다. 진공 백의 반투명성은 수지의 공급을 조절하도록 수지의 진행을 제조 담당자가 육안으로 관찰할 수 있게 해준다는 점에서 유리하다.
진공 공급원(26)은 백 내로 성형될 필요가 없다. 백(4)내에 진공 도관(24)을 제공하는 것은 복잡한 몰드(6)의 경우 또는 몰드(6)에 내부 진공 공급원(26)과 진공 도관(24)이 제공될 수 없는 경우 유용할 수 있다. 그렇지 않을 경우, 진공 도관(24)은 몰드(6)내에 존재할 수 있으며, 백(4)은 생성된 경우 진공 도관(24)을 덮도록 신장되며, 백 내부 표면 내의 분배 채널(14)은 거의 몰드의 진공 도관의 위치까지 퍼져 있다.
따라서, 본 발명이 몰드에 대해 섬유 강화 물품을 반복 제조하기 위한 현저한 작업 이점을 갖는 진공 백을 제공하여, 밀봉하여 수지를 섬유 내로 가압시키기 위한 일체형 진공 덮개를 제공할 뿐만 아니라 섬유 레이업에 수지를 균일하게 분배시키고 균일한 진공 흡인을 달성하기 위한 일체형 수단을 제공한다는 것을 알 수 있다. 또한, 제조하려는 특정한 몰드와 물품을 위해 적합하게 생성된 본 발명의 진공 백은, 진공 백으로 사용된 종래의 평평한 시이트의 주름 및 접힘을 갖지 않으므로, 제조된 섬유 강화 물품의 표면 평활도의 제어가 개선된다.
본 발명은 상기 설명된 특정 구체예에 제한되지 않으며, 특허청구의 범위로부터 당업자에게는 명백해질 그 밖의 균등한 구조물 및 방법을 포함한다.

Claims (52)

  1. 진공 백 성형에 의해 섬유 강화 복합 구조물을 형성시키기 위한 진공 백으로서, 일체형 구조물내에,
    주변부와 내부 표면을 갖는 진공 백; 및
    내부 표면 내에 위치한 흐름 도관을 포함하며, 흐름 도관은 내부 표면상에 있는 반복된 내부의 다수의 작은 채널과 연결되어 있고, 일체형 구조물이 경질 몰드 상에 있는 섬유 강화 수지 복합 구조물을 덮는 진공 백.
  2. 제 1항에 있어서, 다수의 채널과 백의 가장자리 사이에 있는 진공 백의 주변부 주위에 연속적으로 연장된 진공 도관을 내부 표면내에 추가로 포함함을 특징으로 하는 진공 백.
  3. 제 1항에 있어서, 수지 분배 튜브와의 밀봉적 맞물림을 위해 흐름 도관과 유체 연통하는 수단을 추가로 포함함을 특징으로 하는 진공 백.
  4. 제 1항에 있어서, 다수의 채널과 백의 가장자리 사이에 있는 진공 백의 주변부 주위에 연속적으로 연장된, 내부 표면 내의 진공 도관;
    수지 분배 튜브와의 밀봉적 맞물림을 위해 튜브형 흐름 도관과 유체연통하는 수단; 및
    진공 공급원에 대한 튜브 연결부와의 밀봉적 맞물림을 위해 튜브형 진공 도관과 유체 연통하는 수단을 추가로 포함함을 특징으로 하는 진공 백.
  5. 제 1항에 있어서, 작은 채널에 대해 수직하게 연장된 제 2의 반복된 내부의 다수의 작은 채널을 내부 표면 상에 추가로 포함함을 특징으로 하는 진공 백.
  6. 진공 백 성형에 의해 몰드에 대해 섬유 강화 복합 구조물을 형성시키기 위한 진공 백을 제조하는 방법으로서, 구조물 및 몰드에 맞춰지도록 백을 형성시키는 단계;
    백 내에서 구조물에 근접한 표면 상에 수지의 분배를 위한 하나 이상의 연결된 도관을 형성시키는 단계; 및 도관으로부터 구조물의 주변부 근처까지 연장되어 있고 백 내에 유도된 진공 하에서 수지의 분배를 위한 채널을 형성하는 돌기 패턴을 백의 상기 표면 상에 형성시키는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 6항에 있어서, 백 내에서 상기 근접한 표면 상에 구조물의 주변부 바깥쪽에서 백 주위에 연장되는 연속 도관을 형성시키는 단계를 추가로 포함함을 특징으로 하는 방법.
  8. 진공 백 성형에 의해 섬유 강화 복합 구조물을 형성시키기 위한 진공 백으로서, 일체형 경화성 엘라스토머 구조물 내에,
    주변부와 내부 표면을 갖는 진공 백;
    내부 표면 내에 위치한 튜브형 흐름 도관을 포함하며, 흐름 도관은 내부 표면 상에 있는 반복된 내부의 다수의 작은 채널과 연결되어 있고, 일체형 경화성 엘라스토머 구조물이 경질 몰드 상의 섬유 강화 수지 복합 구조물을 꼭 맞게 덮도록 형성되는 진공 백.
  9. 제 8항에 있어서, 다수의 채널과 백의 가장자리 사이에 있는 진공 백의 주변부 주위에 연속적으로 연장된, 튜브형 진공 도관을 내부 표면 내에 추가로 포함함을 특징으로 하는 진공 백.
  10. 제 8항에 있어서, 수지 분배 튜브와의 밀봉적 맞물림을 위해 튜브형 흐름 도관과 유체 연통하는 수단을 추가로 포함함을 특징으로 하는 진공 백.
  11. 제 8항에 있어서, 다수의 채널과 백의 가장자리 사이에 있는 진공 백의 주변부 주위에 연속적으로 연장된, 내부 표면 내의 튜브형 진공 도관;
    수지 분배 튜브와의 밀봉적 맞물림을 위해 튜브형 흐름 도관과 유체연통하는 수단; 및
    진공 공급원에 대한 튜브 연결부와의 밀봉적 맞물림을 위해 튜브형 진공 도관과 유체 연통하는 수단을 추가로 포함함을 특징으로 하는 진공 백.
  12. 제 8항에 있어서, 작은 채널에 대해 수직하게 연장된 제 2의 반복된 내부의 다수의 작은 채널을 내부 표면 상에 추가로 포함함을 특징으로 하는 백.
  13. 진공 백 성형에 의해 경질 몰드에 대해 섬유 강화 수지 복합 구조물을 형성시키는 방법으로서, 몰드에 맞춰진 섬유 강화 수지 복합 구조물의 모델 상에 네거티브 몰드 수지 분배 패턴을 맞추는 단계;
    섬유 강화 수지 복합 구조물에 대한 네거티브 몰드 튜브형 흐름 도관을 네거티브 몰드 수지 분배 패턴 상에 맞추는 단계;
    엘라스토머 덮개를 섬유 강화 수지 복합 구조물, 네거티브 몰드 수지 분배 패턴 및 네거티브 몰드 튜브형 흐름 도관 상에서 성형시켜서, 섬유 강화 수지 복합 구조물에 꼭 맞추어지고, 일체화된 흐름 도관 및 패턴을 내부 표면 상에 갖는 진공 백을 형성시키는 단계;
    수지를 수지 튜브 내로 분배시키고, 백으로부터 진공을 유도시키기 위한 수단을 제공하는 단계; 및 반복적으로, 섬유 레이업을 몰드 상에 형성시키고, 백을 섬유 레이업에 걸쳐 몰드에 밀봉시키고, 진공을 백으로부터 유도시키고, 수지를 백 내로 분배시킴으로써, 섬유 레이업을 수지로 함침시키고, 최종 물품으로 경화시키는 단계를 포함하는 방법.
  14. 제 13항에 있어서, 진공을 유도시키기 위한 수단을 제공하는 단계가 섬유 강화 복합 구조물의 주변부 바깥쪽에서 몰드 상에 네거티브 몰드 튜브형 진공 제거 도관을 맞추는 것을 포함함을 특징으로 하는 방법.
  15. 진공 백 성형에 의해 몰드에 대해 섬유 강화 복합 구조물을 형성시키기 위한 진공 백을 제조하는 방법으로서,
    구조물 및 몰드에 맞춰지도록 경화된 실리콘 고무의 백을 형성시키는 단계;
    백 내에서 구조물에 근접한 표면 상에 수지의 분배를 위한 하나 이상의 연결된 튜브형 도관을 형성시키는 단계; 및 튜브형 도관으로부터 구조물의 주변부 근처까지 연장되는 반복 돌기 패턴을 백의 상기 표면 상에 형성시키는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 15항에 있어서, 백 내에서 상기 근접한 표면 상에 구조물의 주변부 바깥쪽에서 백 주위에 연장되는 연속 튜브형 도관을 형성시키는 단계를 추가로 포함함을 특징으로 하는 방법.
  17. 진공 백 성형에 의해 섬유 레이업으로 섬유 강화 복합 구조물을 형성시키기 위해 몰드와 함께 사용되는 진공 백 어셈블리로서,
    주변부와 내부 표면을 가지며, 내부 표면은 섬유 레이업 근처에 배치되는 경우 내부 표면과 섬유 레이업 사이에 공간을 규정하는 외형을 가지고, 이러한 공간은 진공 적용시 계속 존재하여, 공간으로부터 공기를 배기시키고, 외형을 갖는 내부 표면과 섬유 레이업 사이에 수지를 분배시키는 시이트; 및
    복합 구조물로부터 시이트와 함께 분리될 수 있도록 시이트와 결합되며, 외형을 갖는 내부 표면과 섬유 레이업 사이에 규정된 공간과 유체 연통하는 흐름 도관을 포함하는 진공 백 어셈블리.
  18. 제 17항에 있어서, 외형을 갖는 내부 표면과 섬유 레이업 사이에 규정된 공간이 흐름 도관의 단면적 보다 작은 단면적을 갖는 통로를 포함함을 특징으로 하는 진공 백 어셈블리.
  19. 제 17항에 있어서, 공간을 규정하는 외형이 대부분의 섬유 레이업에 걸쳐 연장됨을 특징으로 하는 진공 백 어셈블리.
  20. 제 17항에 있어서, 외형이 시이트의 내부 표면 내에 일체적으로 형성된 용기 엘리먼트에 의해 형성됨을 특징으로 하는 진공 백 어셈블리.
  21. 제 20항에 있어서, 용기 엘리먼트가 범프의 반복 패턴을 포함함을 특징으로 하는 진공 백 어셈블리.
  22. 제 20항에 있어서, 용기 엘리먼트가 피라미드형, 구형, 원통형 또는 사각형을 포함함을 특징으로 하는 진공 백 어셈블리.
  23. 제 17항에 있어서, 외형을 갖는 내부 표면과 섬유 레이업 사이에 규정된 공간이 두 갈래의 십자형 방향으로 연속적으로 퍼져 있는 채널을 포함함을 특징으로 하는 진공 백 어셈블리.
  24. 제 17항에 있어서, 시이트의 주변부 주위로 연장되어 있는 진공 도관을 추가로 포함함을 특징으로 하는 진공 백 어셈블리.
  25. 제 17항에 있어서, 진공 백을 몰드에 밀봉시키기 위해 시이트의 주변부 주위에 밀봉제를 추가로 포함함을 특징으로 하는 진공 백 어셈블리.
  26. 제 17항에 있어서, 시이트가 몰드 상의 섬유 레이업에 걸쳐 맞춰지도록 형성됨을 특징으로 하는 진공 백 어셈블리.
  27. 제 17항에 있어서, 시이트가 경화성 물질을 포함함을 특징으로 하는 진공 백 어셈블리.
  28. 제 17항에 있어서, 시이트가 엘라스토머 물질을 포함함을 특징으로 하는 진공 백 어셈블리.
  29. 제 17항에 있어서, 시이트가 실리콘 고무를 포함함을 특징으로 하는 진공 백 어셈블리.
  30. 제 17항에 있어서, 시이트가 진공 하에서 섬유 레이업쪽으로 공간이 수축되는 것을 방지하기에 충분한 강성을 가짐을 특징으로 하는 진공 백 어셈블리.
  31. 제 17항에 있어서, 시이트의 내부 표면과 섬유 레이업 사이에 배치되는 피일 플라이를 추가로 포함함을 특징으로 하는 진공 백 어셈블리.
  32. 진공 백 성형에 의해 섬유 레이업으로 섬유 강화 복합 구조물을 형성시키기 위해 몰드와 함께 사용되는 진공 백 어셈블리로서, 주변부와 내부 표면을 갖는 시이트;
    복합 구조물로부터 시이트와 함께 분리될 수 있도록 시이트와 결합된 흐름 도관; 및 시이트의 내부 표면 내에 일체적으로 형성되어 있는 다수의 수지 분배 통로를 포함하며, 통로는 수지 흐름을 위해 도관으로부터 통로까지 도관과 유체 연통하고, 시이트는 진공 하에서 섬유 레이업쪽으로 통로가 수축되는 것을 방지하기에 충분한 강성을 가져서 수지가 통로를 통과할 수 있도록 하는 진공 백 어셈블리.
  33. 제 32항에 있어서, 수지 분배 통로가 흐름 도관의 단면적 보다 작은 단면적을 가짐을 특징으로 하는 진공 백 어셈블리.
  34. 제 32항에 있어서, 수지 분배 통로가 시이트의 내부 표면 내에 일체적으로 형성된 융기 엘리먼트에 의해 분리된 채널을 포함함을 특징으로 하는 진공 백 어셈블리.
  35. 제 34항에 있어서, 융기 엘리먼트가 범프의 반복 패턴을 포함함을 특징으로 하는 진공 백 어셈블리.
  36. 제 34항에 있어서, 융기 엘리먼트가 피라미드형, 구형, 원통형 또는 사각형을 포함함을 특징으로 하는 진공 백 어셈블리.
  37. 제 32항에 있어서, 통로가 대부분의 섬유 레이업에 걸쳐 연장됨을 특징으로 하는 진공 백 어셈블리.
  38. 제 32항에 있어서, 수지 분배 통로가 두 갈래의 십자형 방향으로 연속적으로 퍼져 있음을 특징으로 하는 진공 백 어셈블리.
  39. 제 32항에 있어서, 내부 표면 내에 형성되며, 시이트의 주변부 주위로 연장되어 있는 진공 도관을 추가로 포함함을 특징으로 하는 진공 백 어셈블리.
  40. 제 32항에 있어서, 진공 백을 몰드에 밀봉시키기 위해 시이트의 주변부 주위에 밀봉제를 추가로 포함함을 특징으로 하는 진공 백 어셈블리.
  41. 제 32항에 있어서, 시이트가 몰드 상의 섬유 레이업에 걸쳐 맞춰지도록 형성됨을 특징으로 하는 진공 백 어셈블리.
  42. 제 32항에 있어서, 시이트가 경화성 물질을 포함함을 특징으로 하는 진공 백 어셈블리.
  43. 제 32항에 있어서, 시이트가 엘라스토머 물질을 포함함을 특징으로 하는 진공 백 어셈블리.
  44. 제 32항에 있어서, 시이트가 실리콘 고무를 포함함을 특징으로 하는 진공 백 어셈블리.
  45. 제 32항에 있어서, 시이트의 내부 표면과 섬유 레이업 사이에 배치되는 피일 플라이를 추가로 포함함을 특징으로 하는 진공 백 어셈블리.
  46. 진공 백 성형에 의해 섬유 강화 복합 구조물을 형성시키기 위한 방법으로서,
    (a) 섬유 레이업을 몰드 표면에 정위시키는 단계;
    (b) 주변부와 내부 표면을 갖는 시이트로서, 내부 표면은 시이트가 섬유 레이업 상에 정위되는 경우 수지의 분배를 위해 내부 표면과 섬유 레이업 사이에 공간을 규정하는 외형을 가지는 시이트, 및
    복합 구조물로부터 시이트와 함께 분리될 수 있도록 시이트와 결합되며, 외형을 갖는 내부 표면과 섬유 레이업 사이에 규정된 공간과 유체 연통하는 흐름 도관을 포함하는 진공 백 어셈블리를 제공하는 단계;
    (c) 몰드 표면과 진공 백 어셈블리 사이의 섬유 레이업을 밀봉시키는 단계로서, 시이트의 외형을 갖는 내부 표면이 섬유 레이업 근처에 배치되도록 하는 단계; 및
    (d) 미경화된 수지를 진공 하에서 흐름 도관과 수지 분배 공간을 통해 유도시켜서 섬유 레이업을 함침시키는 단계를 포함하는 방법.
  47. 제 46항에 있어서, 수지 분배 공간이 흐름 도관의 단면적보다 작은 단면적을 갖는 통로를 포함함을 특징으로 하는 방법.
  48. 제 46항에 있어서, 미경화된 수지를 진공 하에서 유도시키는 단계가 진공 백의 외형을 갖는 내부 표면에 의해 규정된 공간을 진공 공급원에 연결시키는 것을 추가로 포함함을 특징으로 하는 방법.
  49. 제 46항에 있어서, 미경화된 수지를 진공 하에서 유도시키는 단계가 시이트의 주변부 주위에 진공 도관을 제공하는 것을 추가로 포함함을 특징으로 하는 방법.
  50. 제 46항에 있어서, 미경화된 수지를 진공 하에서 유도시키는 단계가 미경화된 수지의 공급원을 흐름 도관에 연결시키는 것을 추가로 포함함을 특징으로 하는 방법.
  51. 제 46항에 있어서, 수지를 경화시켜서, 복합 구조물을 형성시키는 것을 추가로 포함함을 특징으로 하는 방법.
  52. 제 46항에 있어서, 몰드 표면과 진공 백 어셈블리 사이의 섬유 레이업을 밀봉시키는 단계가 섬유 레이업과 시이트의 내부 표면 사이에 피일 플라이를 정위시키는 것을 추가로 포함함을 특징으로 하는 방법.
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