KR100548676B1 - Centrifugal manufacturing method using inner-shape - Google Patents

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Abstract

본 발명은 내심재를 이용한 원심 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복합재료를 이용한 테이퍼진(Tapered) 관을 성형하기 위하여 메인 몰드(Main Mold)에 내심재(Inner Shape)를 삽입하고, 메인 몰드와 내심재 사이에 고분자 수지를 유입시킴으로써, 메인 몰드의 회전시 발생하는 불균일한 원심력을 균일화시켜 관의 단면 두께를 균일화시킬 수 있는 원심 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a centrifugal manufacturing method using an inner core material, and more particularly, an inner shape is inserted into a main mold to form a tapered tube made of a composite material, and The present invention relates to a centrifugal manufacturing method capable of uniformizing the uneven centrifugal force generated when the main mold is rotated by introducing a polymer resin between the mold and the inner core to uniform the cross-sectional thickness of the tube.

본 발명에 따르면, 서브 몰드(10) 외주연으로 직조물(20)을 권회 형성하는 직조물형성단계(S1); 서브 몰드(10)를 메인 몰드(30)에 삽입하여 1차 회전시킨 후, 서브 몰드(10)는 제거하는 몰드 삽입 및 제거단계(S2); 메인 몰드(30) 내부에 고분자 수지(60)를 유입시킨 후 2차 회전시켜 관(50)을 형성하는 수지유입 및 회전단계(S3); 메인 몰드(30)에 내심재(40)를 삽입하여 3차 회전시키는 내심재 삽입 및 회전단계(S4); 내심재(40)가 삽입된 관(50)을 메인 몰드(30)에 분리시키는 관분리단계(S5);를 거쳐 제조됨을 특징으로 하는 내심재를 이용한 원심 제조방법이 제공된다.According to the present invention, the woven material forming step (S1) of winding the woven material 20 to the outer periphery of the sub mold 10; Inserting and removing the sub mold 10 into the main mold 30 for the first time, and then, the sub mold 10 includes a mold inserting and removing step (S2); A resin inflow and rotation step (S3) of introducing the polymer resin 60 into the main mold 30 and then rotating the secondary to form the tube 50; Inserting and rotating the inner core material 3 times by inserting the inner core material 40 into the main mold 30 (S4); Provided is a centrifugal manufacturing method using an inner core material, characterized in that the inner core material 40 is inserted through the tube separation step (S5) for separating the inserted tube 50 into the main mold (30).

내심재, 메인 몰드, 서브 몰드, 강화 섬유, 에어 벤트.Inner core material, main mold, sub mold, reinforcing fiber, air vent.

Description

내심재를 이용한 원심 제조방법{Centrifugal manufacturing method using inner-shape} Centrifugal manufacturing method using inner-shape}             

도 1은 본 발명의 전체를 도시한 개략도1 is a schematic view showing the whole of the present invention

도 2a는 본 발명에서 서브 몰드의 직조물 권회상태를 도시한 상태도Figure 2a is a state diagram showing a woven fabric wound state of the sub mold in the present invention

도 2b 또는 2c는 본 발명에서 메인 몰드와 내심재를 도시한 상태도Figure 2b or 2c is a state diagram showing the main mold and the inner core material in the present invention

도 3은 본 발명의 전체를 도시한 단면도3 is a cross-sectional view showing the whole of the present invention.

도 4는 본 발명을 통해 제조된 관을 도시한 사시도Figure 4 is a perspective view of a tube manufactured through the present invention

도 5a 또는 5b는 본 발명의 회전장치를 도시한 상태도 및 단면도Figure 5a or 5b is a state diagram and a cross-sectional view showing a rotating apparatus of the present invention

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>

10: 서브 몰드 20: 직조물10: sub mold 20: woven fabric

30: 메인 몰드 40: 내심재30: main mold 40: inner core material

41: 에어 벤트 50: 관41: air vent 50: pipe

60: 고분자 수지 70: 원심회전장치60: polymer resin 70: centrifugal rotating device

S1: 직조물형성단계 S2: 몰드 삽입 및 제거단계S1: Weaving Formation Step S2: Mold Insertion and Removal Step

S3: 수지유입 및 회전단계 S4: 내심재 삽입 및 회전단계S3: Resin inflow and rotation stage S4: Inner core insertion and rotation stage

S5: 관분리단계 S5: Pipe Separation Step

본 발명은 내심재를 이용한 원심 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복합재료를 이용한 테이퍼진(Tapered) 관을 성형하기 위하여 메인 몰드(Main Mold)에 내심재(Inner Shape)를 삽입하고, 메인 몰드와 내심재 사이에 고분자 수지를 유입시킴으로써, 메인 몰드의 회전시 발생하는 불균일한 원심력을 균일화시켜 관의 단면 두께를 균일화시킬 수 있는 원심 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a centrifugal manufacturing method using an inner core material, and more particularly, an inner shape is inserted into a main mold to form a tapered tube made of a composite material, and The present invention relates to a centrifugal manufacturing method capable of uniformizing the uneven centrifugal force generated when the main mold is rotated by introducing a polymer resin between the mold and the inner core to uniform the cross-sectional thickness of the tube.

일반적으로 복합재료를 이용한 관을 제조하기 위해서는 다양한 방법이 이용되고 있으나, 관의 종단면 구조에 따라 그 성형방법이 달리지게 된다.In general, various methods are used to manufacture a tube using a composite material, but the forming method is changed according to the longitudinal cross-sectional structure of the tube.

즉, 관의 종단면이 균일할 경우에는 인발성형법(Pultrusion)과 필라멘트 와인딩 성형법(Filament Winding Process)이 이용되나, 관의 종단면이 일측으로 테이퍼질 경우에는 주로 필라멘트 와인딩 성형방법(Filament Winding Process)을 이용하게 된다.In other words, when the end face of the pipe is uniform, pultrusion and filament winding process are used.However, when the end face of the pipe is tapered to one side, the filament winding process is mainly used. Done.

근래에 본 발명인이 종래 필라멘트 와인딩 성형방법의 문제점을 개선하기 위해 발명한 특허출원 제10-2002-74930호 '필라멘트 와인드 원심 제조방법 및 그 장치'와 실용신안등록 제296491호 '매듭성형 권선기가 형성된 필라멘트 와인딩 장치'가 제시된 바 있으나, 본 발명에서는 이보다 더욱 효율적인 생산성과 향상된 기계 적 성질을 얻도록 고안된 것이다. Recently, the inventors of the present invention invented to improve the problems of the conventional filament winding molding method No. 10-2002-74930 'Filament Wind Centrifugal Manufacturing Method and Apparatus' and Utility Model Registration No. 296491' Knot-shaped winding machine is formed The filament winding device has been proposed, but the present invention is designed to obtain more efficient productivity and improved mechanical properties.

즉, 본 발명에서는 기존의 금속재 관을 성형하는데 사용되는 원심력을 이용한 제조방법을 제시하고자 하는데, 종래에 복합재료를 이용하여 원심 성형방법을 수행할 때 발생되는 문제점, 즉 관의 단면이 테이퍼져 있어 회전시 수지가 단면에 균일하게 성형되지 않을 뿐만 아니라, 그로 인하여 제품이 균일한 강도를 가질 수 없는 문제점을 해결하였다. That is, the present invention is to propose a manufacturing method using the centrifugal force used to mold the existing metal tube, the problem that occurs when performing the conventional centrifugal molding method using a composite material, that is, the cross section of the tube is tapered Not only does the resin not be uniformly formed on the cross section during rotation, but also solves the problem that the product cannot have a uniform strength.

본 발명의 목적은 종래의 이와같은 문제점을 해소하고자 한 데 있는 것으로, 외주연으로 강화섬유 직조물이 여러 겹으로 형성된 서브 몰드를 메인 몰드에 삽입하여 서브 몰드는 제거한 후, 메인 몰드 내부로 수지를 유입하여 회전하고, 이어 에어 벤트가 형성된 내심재를 삽입하여 회전시킴으로써, 내심재에 의해 수지가 균일하게 성형되어 균일 강도를 가질 뿐만 아니라, 에어 벤트를 통해 수지속에 함유된 공기를 완전 배출시킴으로서 기지조직이 치밀한 고품질의 관을 성형할 수 있는 내심재를 이용한 원심 제조방법을 제공코자 하는데 그 목적이 있다.
An object of the present invention is to solve such a conventional problem, by inserting a sub-mold formed in a plurality of layers of reinforcing fiber woven with a peripheral edge in the main mold to remove the sub-mold, the resin is introduced into the main mold By rotating the inner core material in which the air vent is formed, and then rotating the resin, the resin is uniformly molded by the inner core material to have uniform strength, and completely discharges the air contained in the resin through the air vent. An object of the present invention is to provide a centrifugal manufacturing method using an inner core material capable of forming a dense high quality tube.

원심회전장치를 이용한 통상의 복합재료 원심 제조방법에 있어서, 서브 몰드(10) 외주연으로 직조물(20)을 권회 형성하는 직조물형성단계(S1); 서브 몰드(10)를 메인 몰드(30)에 삽입하여 1차 회전시킨 후, 서브 몰드(10)는 제거하는 몰드 삽 입 및 제거단계(S2); 메인 몰드(30) 내부에 고분자 수지(60)를 유입시킨 후 2차 회전시켜 관(50)을 형성하는 수지유입 및 회전단계(S3); 메인 몰드(30)에 내심재(40)를 삽입하여 3차 회전시키는 내심재 삽입 및 회전단계(S4); 내심재(40)가 삽입된 관(50)을 메인 몰드(30)에 분리시키는 관분리단계(S5);를 거쳐 제조됨을 특징으로 하는 것이다.In the conventional composite material centrifugal manufacturing method using a centrifugal rotating device, Woven forming step (S1) of winding the woven material 20 to the outer periphery of the sub-mold (10); Inserting and removing the sub mold 10 in the main mold 30 and then rotating the first, and then, the sub mold 10 includes inserting and removing a mold (S2); A resin inflow and rotation step (S3) of introducing the polymer resin 60 into the main mold 30 and then rotating the secondary to form the tube 50; Inserting and rotating the inner core material 3 times by inserting the inner core material 40 into the main mold 30 (S4); It is characterized in that it is manufactured through the tube separation step (S5) for separating the tube 50, the inner core material 40 is inserted into the main mold 30.

상기에서, 직조물(20)은 강화섬유로 형성되어지며, 상기 강화섬유에는 유리섬유, 탄소섬유, 케브라, 붕소섬유, 폴리에스터 섬유 등이 포함되어져 있다.In the above, the woven fabric 20 is formed of reinforcing fibers, the reinforcing fibers include glass fibers, carbon fibers, kebra, boron fibers, polyester fibers and the like.

상기에서, 내심재(40) 외주연상에는 다수개의 에어 벤트(41)가 형성되어져 있다.In the above, a plurality of air vents 41 are formed on the outer circumferential edge of the inner core material 40.

상기에서, 내심재(40)는 폐플라스틱 재활용품으로 형성되어져 있다.In the above, the inner core material 40 is formed from waste plastic recycled products.

상기에서, 고분자 수지(60)는 열가소성수지, 열경화성수지를 포함하며, 충진제, 경화제, 난연제, 자외선 차단제 등을 적당량 함유할 수도 있다.In the above, the polymer resin 60 may include a thermoplastic resin and a thermosetting resin, and may contain an appropriate amount of a filler, a curing agent, a flame retardant, a sunscreen, and the like.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention.

도 1은 본 발명의 전체를 도시한 개략도, 도 2a는 본 발명에서 서브 몰드의 직조물 권회상태를 도시한 상태도, 도 2b 또는 2c는 본 발명에서 메인 몰드와 내심재를 도시한 상태도, 도 3은 본 발명의 전체를 도시한 단면도, 도 4는 본 발명을 통해 제조된 관을 도시한 사시도, 도 5a 또는 5b는 본 발명의 회전장치를 도시한 상태도 및 단면도로서,1 is a schematic view showing the whole of the present invention, Figure 2a is a state diagram showing the woven fabric wound state of the sub-mold in the present invention, Figure 2b or 2c is a state diagram showing the main mold and the inner core material in the present invention, Figure 3 is a cross-sectional view showing the whole of the present invention, Figure 4 is a perspective view showing a tube manufactured through the present invention, Figure 5a or 5b is a state diagram and a cross-sectional view showing a rotating apparatus of the present invention,

직조물형성단계(S1)에서는 도 2에 도시된 바와 같이 외주연으로 다수개의 휠(31)이 형성된 메인 몰드(30)와 형상은 유사하나 그 크기가 작은 서브 몰드(10) 외주연에 유리섬유, 탄소섬유, 케브라, 붕소섬유, 폴리에스터 섬유 등으로 형성된 고체상태의 강화섬유로 직조된 여러 겹의 직조물(20)을 형성하는데, 이때 직조물(20)은 통상의 회전장치를 이용하여 서브 몰드(10) 외주연에 권회하여 형성한다.In the weaving forming step (S1), as shown in Figure 2, the outer mold has a similar shape to the main mold 30 having a plurality of wheels 31, but the size of the glass fiber, To form a plurality of layers of woven fabric 20 made of carbon fiber, Kevlar, boron fiber, polyester fiber, etc., made of a solid reinforcing fiber, the woven material 20 is a sub-mold 10 using a conventional rotating device ) It is formed by winding on outer periphery.

몰드 삽입 및 제거단계(S2)에서는 강화섬유가 직조된 서브 몰드(10)를 메인 몰드(30)에 삽입하여 소정 횟수만큼 1차 회전시킨 후, 서브 몰드(10)를 메인 몰드(30)에서 이탈시키는데, 이때 메인 몰드(30)의 회전으로 인해 비중이 높은 강화섬유 직조물(20)이 메인 몰드(30) 내주면에 접착되어 있기 때문에 서브 몰드(10)의 이탈이 용이하게 수행될 수 있다.In the mold insertion and removal step (S2), the sub mold 10, in which the reinforcing fibers are woven, is inserted into the main mold 30 to be first rotated a predetermined number of times, and then the sub mold 10 is separated from the main mold 30. In this case, since the reinforcing fiber woven fabric 20 having a high specific gravity is adhered to the inner circumferential surface of the main mold 30 due to the rotation of the main mold 30, the detachment of the sub mold 10 may be easily performed.

수지유입 및 회전단계(S3)에서는 열가소성수지, 열경화성수지를 포함하고, 충진제, 경화제, 난연제, 자외선 차단제 등을 적당량 함유한 고분자 수지(60)를 메인 몰드(30) 내부로 유입시켜 고분자 수지(60)가 육안관측으로 고르게 분포될 때까지 메인 몰드(30)를 2차 회전시키는데, 회전시의 원심력을 통해 고분자 수지(60)가 강화섬유 직조물(20) 내주면에 접착되어 관(50)을 형성하게 된다.In the resin inflow and rotation step (S3), the polymer resin 60 including a thermoplastic resin, a thermosetting resin, and an appropriate amount of a filler, a curing agent, a flame retardant, and a sunscreen agent is introduced into the main mold 30 so as to introduce the polymer resin (60). ) Rotates the main mold 30 secondly until it is evenly distributed to the naked eye view. Through the centrifugal force during rotation, the polymer resin 60 is adhered to the inner circumferential surface of the reinforcing fiber woven fabric 20 to form the tube 50. do.

내심재 삽입 및 회전단계(S4)에서는 메인 몰드(30)에 내심재(40)를 삽입하는데, 이때 내심재(40)는 높은 강도를 가질 필요가 없으므로 플락스틱 재활용품을 이용하여 형성하고, 그 외주연 상에는 다수개의 에어 벤트(Air Vent)(41)를 성형하여 고분자 수지(60)에 함유된 공기를 외부로 배출 가능케 한다.Inner core material insertion and rotation step (S4) inserts the inner core material 40 into the main mold 30, wherein the inner core material 40 does not need to have a high strength, so it is formed by using plastic recycled products, On the periphery, a plurality of air vents 41 are formed to allow the air contained in the polymer resin 60 to be discharged to the outside.

그리고 상기와 같은 내심재(40)가 삽입된 상태에서 메인 몰드(30)를 3차 회전시키는데, 이때 메인 몰드(30) 내면에 작용하는 원심력의 크기는 다음과 같이 표현된다.And the inner core 40 is rotated three times in the state in which the inner core 40 is inserted, wherein the magnitude of the centrifugal force acting on the inner surface of the main mold 30 is expressed as follows.

F=mrω2=mr(2πN/60)2 F = mrω 2 = mr (2πN / 60) 2

(F: 원심력, m: 질량, r: 반지름, ω: 각속도, π: 3.14, N: 회전수)(F: centrifugal force, m: mass, r: radius, ω: angular velocity, π: 3.14, N: rotational speed)

여기서 반지름의 변화로 인해 동일 회전수에서 원심력의 차이가 발생하여 반지름이 큰 부분에는 두께가 두껍게 증가하게 되고, 반지름이 작은 부분에는 그 반대 현상이 나타나게 된다.Here, the difference in the centrifugal force occurs at the same rotational speed due to the change in radius, so that the thickness increases in the large radius, and the opposite phenomenon occurs in the small radius.

즉, 원심력은 항상 메인 몰드(30)를 향해 작용하고, 그 크기는 반지름에 비례함으로 액상의 고분자 수지(60)는 어느 임계회전속도를 초과하게 되면 반지름이 큰 쪽으로 밀리게 된다. 하지만 본 고안에서는 반지름이 큰 쪽으로 밀린 수지(60)가 내심재(40)로 인하여 더 이상 밀리지 않고 반지름이 큰 쪽부터 공간없이 차이게 되는 것이다.That is, the centrifugal force always acts toward the main mold 30, and its size is proportional to the radius, so that the liquid polymer resin 60 is pushed toward the larger radius when the critical rotation speed is exceeded. However, in the present invention, the resin 60 pushed toward the larger radius is no longer pushed due to the inner core 40, and the space is different from the larger radius.

그리고 이때 수지(60)에 함유된 공기는 내심재(40)에 형성된 에어벤트(Air Vent)(41)를 통해 배출됨으로써 기지조직이 매우 치밀하게 유지되어 기계적 성질을 향상시키게 된다.And at this time, the air contained in the resin 60 is discharged through the air vent (Air Vent) 41 formed in the inner core material 40, the matrix structure is maintained very tightly to improve the mechanical properties.

관분리단계(S5)에서는 3차 회전된 메인 몰드(30)에서 내심재(40)가 장착된 관(50)을 분리해 내어 완성품을 제작하게 된다.In the tube separation step (S5) to separate the tube 50, the inner core material 40 is mounted in the main mold 30 rotated three times to produce a finished product.

상기에서 살펴본 단계에서 1~3차 회전은 도 5a 또는 5b에 도시된 바와 같이 원동휠(71)과 구동휠(72)로 형성된 통상의 회전장치(70)를 통해 이루어 진다.In the steps described above, the first to third rotations are made through a conventional rotary device 70 formed of a driving wheel 71 and a driving wheel 72 as shown in FIG. 5A or 5B.

이와같이 본 발명은 내심재를 이용하여 비중이 상이한 액상의 고분자 수지와 고상의 강화섬유 직조물을 혼용함으로써, 원심력에 의한 단면 두께의 뷸균일화를 방지하여 균일한 단면을 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 그로 인하여 균일한 강도를 얻을 수 있고, 내심재의 에어 벤트를 통해 조직을 치밀하게 형성할 수 있어 제품을 품질을 극대화시킬 수 있는데 그 효과가 있다.As such, the present invention uses a core material to mix a liquid polymer resin having a different specific gravity and a solid reinforcing fiber woven material, thereby preventing uniform uniformity of the cross-sectional thickness caused by centrifugal force, thereby obtaining a uniform cross section, and thereby uniformity. One strength can be obtained, and the air vent of the inner core material can be densely formed to maximize the quality of the product.

Claims (5)

원심회전장치를 이용한 통상의 복합재료 원심 제조방법에 있어서, 서브 몰드(10) 외주연으로 직조물(20)을 권회 형성하는 직조물형성단계(S1); 서브 몰드(10)를 메인 몰드(30)에 삽입하여 1차 회전시킨 후, 서브 몰드(10)는 제거하는 몰드 삽입 및 제거단계(S2); 메인 몰드(30) 내부에 고분자 수지(60)를 유입시킨 후 2차 회전시켜 관(50)을 형성하는 수지유입 및 회전단계(S3); 메인 몰드(30)에 내심재(40)를 삽입하여 3차 회전시키는 내심재 삽입 및 회전단계(S4); 내심재(40)가 삽입된 관(50)을 메인 몰드(30)에 분리시키는 관분리단계(S5);를 거쳐 제조됨을 특징으로 하는 내심재를 이용한 원심 제조방법.In the conventional composite material centrifugal manufacturing method using a centrifugal rotating device, Woven forming step (S1) of winding the woven material 20 to the outer periphery of the sub-mold (10); Inserting and removing the sub mold 10 into the main mold 30 for the first time, and then, the sub mold 10 includes a mold inserting and removing step (S2); A resin inflow and rotation step (S3) of introducing the polymer resin 60 into the main mold 30 and then rotating the secondary to form the tube 50; Inserting and rotating the inner core material 3 times by inserting the inner core material 40 into the main mold 30 (S4); Centrifugal manufacturing method using an inner core material, characterized in that the inner core material 40 is inserted through the tube separation step (S5) for separating the inserted into the main mold (30). 제 1항에 있어서, 직조물(20)은 강화섬유로 형성되어지며, 상기 강화섬유에는 유리섬유, 탄소섬유, 케브라, 붕소섬유, 폴리에스터 섬유가 포함되어져 있음을 특징으로 하는 내심재를 이용한 원심 제조방법.The method of claim 1, wherein the woven fabric 20 is formed of a reinforcing fiber, the reinforcing fiber is a centrifugal manufacturing using a core material, characterized in that the glass fiber, carbon fiber, kebra, boron fiber, polyester fiber is included Way. 제 1항에 있어서, 내심재(40) 외주연상에는 다수개의 에어 벤트(41)가 형성되어져 있음을 특징으로 하는 내심재를 이용한 원심 제조방법.The method according to claim 1, wherein a plurality of air vents (41) are formed on the outer circumferential edge of the inner core member (40). 제 1항에 있어서, 내심재(40)는 폐플라스틱 재활용품으로 형성되어져 있음을 특징으로 하는 내심재를 이용한 원심 제조방법.The method according to claim 1, wherein the inner core material (40) is formed of waste plastic recycled products. 제 1항에 있어서, 고분자 수지(60)에는 열가소성수지, 열경화성수지가 포함되며, 충진제, 경화제, 난연제, 자외선 차단제가 적당량 함유되어져 있음을 특징으로 하는 내심재를 이용한 원심 제조방법.The method according to claim 1, wherein the polymer resin (60) includes a thermoplastic resin and a thermosetting resin, and an appropriate amount of a filler, a curing agent, a flame retardant, and a sunscreen agent is contained.
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