KR100351372B1 - Special mold for manufacturing reinforcing member of optic cable - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A pultrusion product having a minute cross section is manufactured by a molding structure easily reducing cost and improving durability. CONSTITUTION: A pultrusion molding structure is composed of a molding block(50) having a cross section of a workpiece. The molding block is separated into two pieces in a vertical direction passing the workpiece. A bolt(53) and a bolt hole(52) are provided to secure the molding block. A plate(56) having a guide groove(54) and a guide surface(55) is provided to prevent eccentricity of the molding block. A chamfering structure is provided to prevent discontinuous surface of the molding block.

Description

광 케이블용 보강재 제작을 위한 특수금형Special mold for fabrication of reinforcement material for optical cable

본 발명은 가늘고 긴 형상의 복합재 구조물을 연속적으로 제조할 수 있는 Pultrusion법의 금형설계에 관한 것으로, 제조하고자 하는 제품의 단면이 매우 작을 때 적용할 수 있는 금형설계에 관한 것이다.The present invention relates to a mold design of the pultrusion method that can continuously produce an elongated composite structure, and to a mold design that can be applied when the cross section of the product to be manufactured is very small.

고분자 복합재료는 비강도, 비강성등의 기계적 특성이 우수하므로 일부의 분야에서 기존의 금속재료를 대체하여가고 있는 추세이다. 고분자 복합재료는 강화제(Reinforcing materials)와 플라스틱 모재(Matrix)가 혼합되어 있는 재료로서, 이의 제조방법에는 여러 가지가 있다. 대표적인 대량생산 방법으로는 Filament Winding법과 Pultrusion법이 있다. Pultrusion법은 단면모양이 일정한 가늘고 긴 제품을 제조하는 방법이다. 제 1도는 Pultrusion공정의 일반적인 개략도이다. 강화제인 섬유(10)가 액체상태의 플라스틱 수지(11)로 채워져있는 Resin bath(12)를 통과하면 플라스틱 수지가 강화섬유에 함침되어진 상태로 된다. 함침이 끝난 강화섬유는 일정한 형상을 가진 금형(13)을 통과하여 원하는 단면형상으로 성형된다. 이때 히터(14)로 금형전체를 가열하여 플라스틱 수지에 경화반응을 일으켜 최종제품형상으로 제조되어진다. Puller(15)는 상기에서 설명한 전과정이 연속적으로 일어날 수 있도록 제품을 끌어당기는 역할을 한다. 완성된 제품은 롤러에 감기거나 절단기(16)에 의하여 일정한 크기로 절단되어 사용되어진다. Pultrusion법으로 제조건 제품으로는 등산용 텐트의 폴대, 일반 구조물의 샤시등이 있다.Polymer composite materials have excellent mechanical properties such as specific strength, non-rigidity, and so are a trend of replacing existing metal materials in some fields. The polymer composite material is a material in which a reinforcing material and a plastic matrix are mixed, and there are various methods of manufacturing the polymer composite material. Representative mass production methods include filament winding and pultrusion. Pultrusion method is a method for producing a long thin product having a uniform cross-sectional shape. 1 is a general schematic of the pultrusion process. When the fiber 10, which is the reinforcing agent, passes through the Resin bath 12 filled with the plastic resin 11 in the liquid state, the plastic resin is impregnated into the reinforcing fiber. The impregnated reinforcing fiber passes through a mold 13 having a predetermined shape and is formed into a desired cross-sectional shape. At this time, the entire mold is heated by the heater 14 to cause a curing reaction to the plastic resin is produced in the final product shape. Puller 15 serves to pull the product so that the entire process described above can occur continuously. The finished product is used to be wound on a roller or cut to a certain size by a cutter (16). Products manufactured by the pultrusion method include poles for climbing tents and chassis for general structures.

상기와 같은 Pultrusion법은 금형부의 설계, 금형부의 온도조절 및 이송속도의 조정등이 핵심기술이라 할 수 있다. 금형을 형태에 따라 분류하면 크게 두 가지로 나눌 수 있다. 첫 번째는 일체형 구조로서 제 2도에 표시된 바와 같이 제품단면형상과 동일한 형(51)을 가진 구조로 되어 있다. 일체형 구조는 제품에 분리선이 나타나지 않고 금형가격이 비교적 저렴한 반면, 제조 가능한 제품의 형상과 치수의 범위가 한정되어 있다. 두 번째는 분리형 구조로서 제 3도에 표시되어 있다. 두 부분의 분리면(31)을 가진 분리형 구조는 금형이 두 부분으로 나누어져 있으므로 제품에 길이방향으로 분리선이 나타나기 쉬우나, 비교적 복잡한 단면형상에 적용이 가능하다. Pultrusion법으로 제조하는 제품에 있어서, 단면적이 작은 가늘고 긴 제품을 Pultrusion법으로 제조하기 위한 금형의 설계는 매우 어려운 기술분야이다. 상기한 두가지 형태의 금형구조는 단면적이 작은 제품을 제조하기에 부적당한데 각각의 이유를 설명하면 다음과 같다.In the pultrusion method as described above, the core technology is the design of the mold part, the temperature control of the mold part, and the adjustment of the feed rate. If molds are classified according to their shape, they can be classified into two types. The first is an integrated structure, which has the same shape 51 as the product cross-sectional shape as shown in FIG. The one-piece structure has no separation line in the product and the mold price is relatively inexpensive, while the range of shape and dimensions of the product that can be manufactured is limited. The second is a separate structure and is shown in FIG. The split type structure having the two-part separating surface 31 is easy to appear in the longitudinal direction in the product because the mold is divided into two parts, but can be applied to a relatively complicated cross-sectional shape. In the product manufactured by the pultrusion method, the design of a metal mold for producing an elongated product having a small cross-sectional area by the pultrusion method is a very difficult technical field. The two types of mold structures described above are inadequate for manufacturing a small cross-sectional product.

일체형구조로 금형을 제작할 경우에는 제품의 단면적이 작으므로 상대적으로 긴 구멍을 가공하는 형태가 된다. 직경이 작은 구멍가공의 경우, 가공깊이는 일반적으로 지름의 10배 이상을 초과할 수 없다. 직경이 1mm인 제품을 생산하기 위한 Pultrusion금형의 길이는 최소한 100mm 이상이 되므로, 이를 가공하기는 사실상 불가능하다. 또한 Pultrusion금형은 내부 가공면이 매끄럽지 않으면 강화섬유와 금형내면 사이에 과도한 마찰력이 작용하여 섬유가 자주 끊어지고 금형의 마모가 심하게 발생된다. 따라서 일반적으로 Pultrusion금형의 내면은 연마등의 과정을 거치거나 적당한 표면처리를 하여야 한다. 금형의 내부 직경이 작을 경우는 적절한 내면처리가 매우 곤란하므로 내부 가공면이 불균일하고 금형의 마모가 심하게 된다.In the case of manufacturing a mold with an integrated structure, since the cross-sectional area of the product is small, relatively long holes are processed. For small diameter holes, the depth of cut should generally not exceed 10 times the diameter. Since the length of the pultrusion mold to produce products with a diameter of 1 mm is at least 100 mm, it is virtually impossible to process. In addition, if the inner processing surface is not smooth, the pultrusion mold has excessive friction force between the reinforcing fibers and the inner surface of the mold, so that the fiber is frequently broken and wear of the mold is severe. Therefore, in general, the inner surface of the pultrusion mold should be polished or appropriately treated. If the inner diameter of the mold is small, proper internal surface treatment is very difficult, so the internal processing surface is uneven and the wear of the mold is severe.

분리형 구조로 금형을 제작할 경우에는 완성된 제품의 치수가 정확하지 않게된다. 제품의 직경이 작으면 분리형 구조로 인한 분리선이 상대적으로 크게 나타난다. 또한 이를 없애기 위해 금형의 분리면을 정교하게 가공하는 것은 한계가 있다. 따라서 Pultrusion법으로 제품을 제조할 경우, 일반적으로 제품의 직경이 5mm 이상일 경우가 대부분이다.If the mold is manufactured with a detachable structure, the dimensions of the finished product will not be accurate. If the diameter of the product is small, the separation line due to the detachable structure is relatively large. In addition, there is a limit to the precise machining of the separation surface of the mold to eliminate this. Therefore, when manufacturing a product by the pultrusion method, in general, the diameter of the product is usually 5mm or more.

Pultrusion법으로 제조된 제품의 적용예로서 광 케이블의 코어가 있다. 제 4도는 광 케이블의 단면구조를 나타낸 그림이다. 광 케이블은 외부하중 및 자중을 지지하기 위하여 광섬유(40)들의 중심에 코어(41)가 삽입되어 있다. 코어의 재료는 가볍고 강도가 우수하여야 하므로 주로 유리섬유 복합재료와 같은 고분자 복합재료로 되어 있다. 광 케이블용 복합재료 코어는 직경이 1mm이하인 제품도 있으며, 2 Km 이상 재료의 끊어짐이 없이 연속생산이 가능하여야 하므로 제조에 상당한 어려움이 있다. 즉, Pultrusion금형은 작은 지름의 제품을 생산하기에 적절한 구조이어야 하며 금형의 내구성이 매우 우수하여야 한다. 상기에서 설명한 두가지 형태의 금형구조는 금형가공 자체가 불가능하거나 제조에 상당한 비용이 소요될 뿐 아니라 정밀한 제품을 얻기에는 부적합한 구조이다.An example of an application of a product manufactured by the pultrusion method is a core of an optical cable. 4 is a diagram showing the cross-sectional structure of the optical cable. The optical cable has a core 41 inserted in the center of the optical fibers 40 to support the external load and its own weight. Since the core material should be light and excellent in strength, it is mainly composed of a polymer composite material such as a glass fiber composite material. The composite core for optical cable has a diameter of less than 1mm, and there is a considerable difficulty in manufacturing since it must be capable of continuous production without breaking the material of more than 2 Km. That is, the pultrusion mold should be suitable for the production of small diameter products and the mold should be very durable. The two types of mold structures described above are not suitable for obtaining a precise product, as well as impossible to manufacture the mold itself or a considerable cost in manufacturing.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 단면적이 작은 Pultrusion제품을 손쉽게 제작할 수 있는 금형구조를 제공하는데 그 목적이 있다. 상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명은 제품에 분리선이 나타나지않도록 제품이 통과하는 수직방향으로 금형을 여러조각으로 분리한 것을 특징으로 한다. 상기의 구조로 이루어진 금형은 금형가공이 쉬울 뿐 아니라 표면처리가 용이하므로 내구성이 우수한 특징을 가진다. 또한 금형이 여러조각으로 나누어져 있으므로 각 구간별로 온도조절이 가능해 제품의 경화속도를 적절히 조절할 수 있으므로 기계적 특성이 우수한 제품을 얻을 수 있다.The present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, an object of the present invention is to provide a mold structure that can easily manufacture a pultrusion product having a small cross-sectional area. In order to achieve the above object, the present invention is characterized in that the mold is separated into pieces in a vertical direction through which the product passes so that no separation line appears in the product. The mold having the above structure has excellent durability because it is easy to process the mold and easy to process the surface. In addition, since the mold is divided into several pieces, the temperature can be adjusted for each section, so that the curing speed of the product can be properly adjusted, thereby obtaining a product having excellent mechanical properties.

도 1은 Pultrusion 공정의 일반적인 개략도1 is a general schematic diagram of a pultrusion process

도 2는 일체형 금형구조2 is an integrated mold structure

도 3은 분리형 금형구조3 is a separate mold structure

도 4는 광 케이블의 단면구조4 is a cross-sectional structure of an optical cable

도 5는 본 발명의 Pultrusion 분리금형 개략도5 is a schematic view of the pultrusion separation mold of the present invention

도 6은 Pultrusion 분리금형의 정면도6 is a front view of the pultrusion separation mold

도 7은 Pultrusion 분리금형의 단면도7 is a cross-sectional view of the pultrusion separation mold

도 8은 인조 다이야몬드가 삽입된 금형의 단면도8 is a sectional view of a mold in which artificial diamond is inserted;

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>

10 : 강화섬유 11 : 플라스틱 수지 12 : Resin bath10 reinforcing fiber 11 plastic resin 12 Resin bath

13 : 금형 14, 72 : 히터 15 : Puller13: mold 14, 72: heater 15: puller

16 : 절단기 31 : 분리면 40 : 광섬유16: cutting machine 31: separating surface 40: optical fiber

41 : 코어 50 : 분리 금형블록 51 : 형41 core 50 separation mold block 51 mold

52 : 볼트구멍 53, 57 : 볼트 54 : 가이드 홈52: bolt hole 53, 57: bolt 54: guide groove

55 : 가이드 면 56 : 플레이트 70 : 모따기55 guide face 56 plate 70 chamfer

71 : 인조다이야몬드가 삽입된 분리금형 80 : 인조다이야몬드71: separated mold inserted artificial diamond 80: artificial diamond

이하에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하기로 한다. 제 5도는 본 발명에서 제시된 Pultrusion금형의 개략도이다. 도시된 바와 같이 금형블록은 제품이 통과하는 수직방향으로 여러조각으로 나누어진 분리된 금형블록(50)의 형태를 가지며, 직경이 작은 제품을 생산할 수 있는 형(51)을 가진 구조로 되어 있다. 본 도면은 2개의 제품을 동시에 생산할 수 있도록 좌우에 2개의 형(51)을 배치한 실시예를 도시한 것이다. 분리된 금형블록의 갯수는 상기에서 설명한 바와 같이 가공깊이와 관련이 있으므로, 가공가능한 구멍가공의 길이등을 기준으로 결정된다. 분리된 금형블록을 체결하기 위하여 금형블록에 볼트구멍(52)을 가공하고 볼트(53)로 체결하도록 되어 있다. 볼트조립시 금형블록간의 편심을 방지하기 위하여 가이드 홈(54) 및 가이드 면(55)을 가진 플레이트(56)를 양 방향으로 구성하여 이를 볼트(57)로 체결하는 구조로 되어 있다. 제 6도는 볼트체결된 분리금형의 정면도를 도시한 그림이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 5 is a schematic view of the pultrusion mold presented in the present invention. As shown, the mold block has a form of a separate mold block 50 divided into several pieces in the vertical direction through which the product passes, and has a mold 51 capable of producing a product having a small diameter. This figure shows an embodiment in which two molds 51 are arranged on the left and right sides so as to produce two products at the same time. Since the number of separated mold blocks is related to the processing depth as described above, it is determined based on the length of the hole which can be machined. In order to fasten the separated mold block, the bolt hole 52 is processed in the mold block and fastened with the bolt 53. In order to prevent the eccentricity between the mold block when assembling the bolt has a structure in which the plate 56 having the guide groove 54 and the guide surface 55 in both directions to fasten it with the bolt (57). 6 shows a front view of the bolted separation mold.

제 7도는 제품이 통과하는 수직방향으로 분리된 금형의 단면도이다. 도시된 바와 같이 금형블록(50)의 끝단면에 모따기(70)구조를 형성하여 각각의 분리된 금형블록이 가공오차, 조립오차등으로 인하여 블록의 끝면에 불연속이 발생할 소지를 최소화하는 구조로 되어 있다. 금형의 내면은 내구성을 증가시키기 위하여 코팅등의 방법으로 표면처리가 되어있는 것이 일반적이다. 금형의 길이가 짧고 강한 내구성을 요구할 때에는 금형내면에 인조 다이야몬드(80)를 삽입한 제 8도와 같은 구조로 되어 있다 제품이 금형내부를 통과할 때 금형의 입구와 중앙부에 가장 큰 마찰력이 작용하므로, 입구부분과 중앙부는 제 8도의 인조 다이야몬드가 삽입된 분리금형(71)으로 구성하여 금형의 내구성이 증가되도록 되어 있다. 제 7도에 도시한 분리금형은 각각의 금형블록에 히터(72)를 장착한 구조로 되어 있다. 상기와 같은 구조로 히터가 배열되어 있는 구조는 금형의 각 구간별로 온도의 조절이 용이하여 제품의 경화정도를 적절히 조절할 수 있으므로 기계적 특성이 우수한 제품을 얻을 수 있다.7 is a cross-sectional view of the mold separated in the vertical direction through which the product passes. As shown in the figure, the chamfer 70 is formed on the end surface of the mold block 50 so that each separated mold block has a structure of minimizing the possibility of discontinuity on the end surface of the block due to processing errors, assembly errors, etc. have. The inner surface of the mold is generally surface treated by coating or the like to increase durability. When the length of the mold is short and strong durability is required, it has the structure as shown in FIG. 8 in which artificial diamond 80 is inserted into the mold inner surface. As the product passes through the mold, the largest friction force acts on the inlet and the center of the mold. In addition, the inlet portion and the central portion are composed of a separation mold 71 into which artificial diamond of FIG. 8 is inserted, so that the durability of the mold is increased. The separation mold shown in FIG. 7 has a structure in which a heater 72 is attached to each mold block. In the structure in which the heaters are arranged as described above, the temperature can be easily adjusted for each section of the mold, so that the degree of curing of the product can be appropriately adjusted, thereby obtaining a product having excellent mechanical properties.

상기의 구조로 이루어진 분리금형은 직경이 작은 제품을 생산하기에 적합한 금형구조이므로, 직경이 작고 정밀한 Pultrusion제품을 얻을 수 있다. 분리금형은 금형제작에 소요되는 비용을 절감할 수 있으므로 제품의 제조단가를 낮출 수 있을 뿐만 아니라, 상기에서 설명한 바와 같이 금형의 입구와 중앙부에 인조 다이야몬드를 삽입할 수 있는 구조이므로 금형의 내구성이 크게 향상된다. 따라서 2Km이상 결함없이 연속적으로 제품을 생산해야하는 광 케이블과 같은 제품을 생산할 수 있다. 또한 분리금형의 각 구간별로 온도조절이 가능해 제품의 경화속도를 분리금형의 각 구간별로 조절할 수 있으므로 기계적 특성이 우수한 제품을 얻을 수 있다.Separation mold made of the above structure is a mold structure suitable for producing a small diameter product, it is possible to obtain a small diameter and precise Pultrusion product. The separation mold can reduce the manufacturing cost of the product because it can reduce the cost of mold production, and as described above, the artificial diamond can be inserted at the inlet and the center of the mold, so the durability of the mold can be improved. Greatly improved. Therefore, it is possible to produce products such as optical cables, which must continuously produce products without defects of more than 2 km. In addition, it is possible to control the temperature for each section of the separation mold, so that the curing rate of the product can be adjusted for each section of the separation mold, thereby obtaining a product having excellent mechanical properties.

Claims (3)

제품의 단면형상과 같은 형(51)을 가지며 제품이 통과하는 수직방향으로 2개이상의 조각으로 분리된 금형블록(50)과, 상기 분리 금형블록을 체결하기 위한 볼트구멍(52) 및 볼트(53)와, 조립시 금형블록간의 편심을 방지하기 위하여 가이드 홈(54) 및 가이드 면(55)을 가진 플레이트(56) 및 볼트(57)와, 금형블록 끝면의 불연속 방지를 위한 모따기(70)구조를 형성한 것을 특징으로하는 Pultrusion 금형구조.A mold block 50 having a mold 51 like a cross-sectional shape of a product and separated into two or more pieces in a vertical direction through which the product passes, and a bolt hole 52 and a bolt 53 for fastening the separation mold block. ), Plate 56 and bolt 57 having guide grooves 54 and guide surfaces 55 to prevent eccentricity between the mold blocks during assembly, and chamfer 70 to prevent discontinuity of the end faces of the mold blocks. Pultrusion mold structure, characterized in that formed. 제 1항에 있어서, 분리금형의 입구부분과 중앙부를 인조다이야몬드가 삽입된 구조를 가진 분리금형(71)으로 구성된 것을 특징으로 하는 Pultrusion 금형구조.2. The pultrusion mold structure according to claim 1, wherein the inlet portion and the center portion of the separation mold are formed of a separation mold (71) having a structure in which artificial diamond is inserted. 제 1항에 있어서, 각각의 금형블록에 각각의 분리된 히터(72)를 장착한 것을 특징으로 하는 Pultrusion 금형구조.2. The pultrusion mold structure according to claim 1, wherein each separate heater (72) is mounted to each mold block.
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