KR100582566B1

KR100582566B1 - 유전가열장치를 적용한 다중 인발방법

Info

Publication number: KR100582566B1
Application number: KR1020050001439A
Authority: KR
Inventors: 남궁욱강
Original assignee: 주식회사 오리엔탈코
Priority date: 2005-01-07
Filing date: 2005-01-07
Publication date: 2006-05-25

Abstract

본 발명은 유전가열장치를 적용한 다중 인발방법에 관한 것으로,

강화섬유(예: 유리섬유, 카본섬유)와 수지(열경화성수지, 예: 에폭시 수지)로 이루어지되 그 표면에 일정 형태의 무늬를 이루는 프리프레그(prepreg)층이 일체로 형성된 인발 성형물 제조에 이용되는 인발방법에 관한 것이다.

이를 위한 본 발명은,

강화섬유 및 수지로 이루어지는 성형물의 인발방법에 있어서,

수지 함침된 강화섬유를 일정 조건하의 유전가열장치를 통해 가열하는 1차 가열 단계와,

1차 가열 단계에 의한 반경화상태의 수지 함침된 강화섬유를 제1금형에 통과시켜 특정형태로 성형하는 제품 성형 단계와,

일 방향으로 진행되는 성형물 외면에 연속 공급되는 프리프레그가 감싸질 수 있도록 하는 프리프레그 공급 단계와,

프리프레그가 감싸진 성형물을 제2금형으로 통과시켜 성형물 경화와 함께 그 표면에 프리프레그 층이 일체로 형성되어지도록 하는 마감 처리 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 것으로,

상기와 같은 본 발명에 의하면,

1차 가열 단계에서 유전가열장치를 사용하므로 기존 가열장치에 비해 가열 대상물의 가열에 소요되는 시간을 월등히 단축할 수 있게되어 생산 속도가 향상되 고, 유전가열장치의 특성상 가열 대상물의 내, 외부를 균일하게 가열할 수 있게 되므로 가열대상물의 내, 외부 온도차에 의해 발생할 수 있는 문제점을 해소할 수 있게 되며,

마감처리 단계에 의해 성형물 표면에 프리프레그 층이 일체로 형성되어 기존 인발 성형물에 비해 월등히 미려한 외관을 갖게 되므로 시장에서의 경쟁력을 높이는 효과를 얻을 수 있게 되는 것이다.

인발, 유전가열장치, 강화섬유, 수지, 프리프레그

Description

유전가열장치를 적용한 다중 인발방법 { the multiplex pultrusion method with dielectric heating device }

도 1은 본 발명에 의한 인발성형단계를 보인 흐름도

도 2는 본 발명에 의한 공정의 개략도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 성형물 11: 강화섬유

12 : 수지 13 : 프리프레그

20 : 유전가열장치 30 : 제1금형

30' : 제2금형 30" : 제3금형

31, 31', 31" : 전기히터

특히 강화섬유(예: 유리섬유, 카본섬유)와 수지(열경화성수지, 예: 에폭시수지)로 이루어지되 그 표면에 일정 형태의 무늬를 이루는 프리프레그(prepreg)층이 일체로 형성된 인발 성형물을 단시간 내에 고품질로 제조할 수 있도록 하는 인발방 법에 관한 것이다.

강화섬유 및 수지로 이루어진 성형물을 제조하기 위한 기존 인발방법은 강화섬유를 수지에 함침한 후 이를 소정 온도 조건하의 금형 내부로 투입하여 일정 형태로 성형하게 되는 것인데,

인발공정에서 강화섬유와 수지 혼합물을 경화시키기 위하여 전기히터와 같은 직접 가열장치를 사용하는 것이 일반적이다.

그러나, 상기와 같은 직접 가열장치는 강화섬유, 수지로 이루어진 가열 대상물의 특성상 열전도율이 떨어져 가열시간이 오래 소요되므로 전체적인 생산속도가 저하되는 문제가 있었고,

열이 직접 미치는 가열 대상물 외부와 내부의 온도차가 클 수밖에 없어 가열 과정에서 대상물 내부에 기포가 발생되거나 뒤틀림이 일어나는 등의 문제가 있어 그 품질이 기대에 미치지 못하는 문제가 있었다.

한편, 최근에는 강화섬유 및 수지로 이루어진 인발 성형물 표면에 직물 또는 프리프레그 층이 형성되어 그 내구성이 우수하고 외관이 미려한 제품의 수요가 늘고 있는데,

기존 인발방법은 특정한 형태로 제품을 성형하는 단계까지만 진행이 이루어질 뿐 인발공정과 연계하여 성형물 표면에 직물 또는 프리프레그 층을 형성하는 것이 불가능하였으므로 직물 또는 프리프레그 층 형성을 위한 별도의 공정에 의해 제품 생산이 이루어지는 방식이었다.

즉, 기존에는 인발공정에 의한 제품 성형 이후 성형물 표면에 직물 또는 프 리프레그를 감싸 이를 프레스로 찍는 별도의 작업을 통해 제조가 이루어지므로 생산성이 떨어지고, 프레스 작업의 특성상 생산되는 제품의 길이가 한정될 수밖에 없는 등의 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 실정을 감안하여 안출한 것으로 강화섬유 및 수지로 이루어진 성형물을 인발함에 있어 강화섬유 및 수지 혼합물 경화단계에서 가열 대상물 내, 외부를 신속하고 균일하게 가열할 수 있어 생산성을 높이고 품질을 향상시킬 수 있도록 하는 것과 아울러,

인발공정에 의한 성형물 표면에 프리프레그 층을 일체로 형성하는 작업이 인발공정과 연계되어 이루어질 수 있도록 한 유전가열장치를 적용한 다중 인발방법을 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

강화섬유(11) 및 수지(12)로 이루어지는 성형물의 인발방법에 있어서,

수지(12) 함침된 강화섬유(11)를 일정 조건하의 유전가열장치(20)를 통해 가열하는 1차 가열 단계(S1)와,

1차 가열 단계(S1)에 의한 반경화상태의 수지(12) 함침된 강화섬유(11)를 제1금형(30)에 통과시켜 특정형태로 성형하는 제품 성형 단계(S2)와,

일 방향으로 진행되는 성형물(10) 외면에 연속 공급되는 프리프레그(13)가 감싸질 수 있도록 하는 프리프레그 공급 단계(S3)와,

프리프레그(13)가 감싸진 성형물(10)을 제2금형(30')으로 통과시켜 성형물(10) 경화와 함께 그 표면에 프리프레그(13)층이 일체로 형성되어지도록 하는 마감 처리 단계(S4)로 이루어지는 것을 특징으로 하며,

이하 그 구체적인 기술내용을 첨부 도면에 의거하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의한 인발단계를 보인 흐름도이고,

도 2는 본 발명에 의한 공정의 개략도이다.

본 발명에서의 1차 가열 단계(S1)는 도 2에 도시되어진 바와 같이 연속 공급되는 강화섬유(11)를 수지(12)에 함침시킨 후 이를 제1금형(30)에 투입하기 이전 단계에서 진행되는 것으로,

수지(12) 함침된 강화섬유(11)를 유전가열장치(20)로 가열하여 반경화상태가 되도록 하는 단계이다.

여기서, 유전가열장치(20)는 대략 발진주파수 60 Mhz, 양극전압 7000V DC, 양극전류 2A DC 의 조건을 만족시키는 범위의 것을 사용하는 것이 바람직하며,

가열시간은 30-50초 정도이다.

여기서, 유전가열장치(20)를 통한 가열시간은 온도조절과 관련되는 것으로, 30초 가열시 95℃, 40초 가열시 120℃, 50초 가열시 150℃ 정도라 할 수 있으며, 유전가열장치(20)의 가열시간은 적용 수지의 소재 및 제품 특성을 고려하여 선정하는 것인데,

유전가열장치는 특정범위의 주파를 이용한 가열방식이므로 가열 대상물 가열 시 내부 수분이 제거되어 성형물 내부에 기포발생 현상이 거의 없게될 뿐 아니라, 가열 대상물 내, 외부가 균일하게 가열되므로 온도차에 의해 발생할 수 있는 뒤틀림 현상 등을 방지할 수 있게 된다.

그리고, 본 발명의 제품 성형 단계(S2)는 기존 인발공정에서의 성형 단계와 동일한 공정이라 할 수 있으나 본발명은 기존과 달리 도 2에 도시되어진 바와 같이 1차 가열 단계(S1)에 의한 반경화상태의 성형 대상물이 제1금형(30)을 통과하면서 진행되는 것으로,

상기 제1금형(30)은 기존 인발장치와 마찬가지로 판 형태의 전기히터(31)가 결합되어 있어 일정온도를 유지하는 것이며, 그 온도는 130℃ 정도가 바람직하다.

한편, 프리프레그 공급 단계(S3)는 도 2에 도시되어진 바와 같이 제1금형(30)을 거쳐 특정 형태로 성형된 성형물(10) 외면에 프리프레그(13)가 감싸질 수 있도록 하는 단계로,

프리프레그(13)를 대체하여 직물이 사용될 수 있으나 직물을 사용할 경우 성형물(10)을 감싸는 과정에서 직물을 이루는 위사와 경사가 틀어져 제품 표면에 획일적인 무늬를 형성하는 것이 곤란해질 수 있으므로 프리프레그(13)를 사용하는 것이며,

이때 프리프레그(13)의 수지 소재는 성형물(10)의 수지 소재와 동일한 것을 사용하는 것이 바람직하다.

그리고, 본발명의 마지막 단계인 마감 처리 단계(S4)는 도 2에 도시되어진 바와 같이 프리프레그(13)가 표면에 감싸진 성형물(10)을 제2금형(30')에 통과시켜 성형물(10)을 경화시킴과 동시에 프리프레그(10)가 성형물(10) 외면에 일체화 되도록 하는 단계로,

제품 성형 단계(S2)를 거친 성형물(10)은 완전 경화상태가 아니므로 프리프레그 공급 단계(S3)에 의해 성형물(10)에 프리프레그(13)가 감싸진 상태로 제2금형(30')을 통과하게 되면 제1금형(30)과 마찬가지로 판 형태의 전기히터(31')가 설치되어진 제2금형(30')을 통해 성형물(10)에 열이 가해지면서 성형물(10)의 경화와 함께 성형물(10)의 수지와 프리프레그(13) 상의 수지가 일체화되어지는 것이며,

상기 제2금형(30') 온도는 대략 150℃ 정도가 바람직하다.

한편, 제2금형(30') 후방에 도 2에 도시되어진 바와 같이 동일 형태의 또 다른 제3금형(30")을 설치하는 것도 가능한데, 이럴 경우 성형물(10)의 경화도를 높일 수 있어 효과적이며, 이때 제3금형(30")의 적정 온도는 170℃ 정도가 바람직하다.

(실시예)

유리섬유를 에폭시 수지에 함침시켜 4:6(무게비)이 되도록 하였다.

에폭시 수지가 함침된 유리섬유를 발진주파수 60 Mhz, 양극전압 7000V DC, 양극전류 2A DC 조건하의 유전가열장치에 통과시켜 유전가열장치 내부 진입 후 30초간 가열되도록 하였다.

유전가열장치에 의해 반경화상태가 되어진 성형 대상물을 130℃를 유지하는 제1금형 내부로 통과시켜 직경 17.2mm 원형막대 형태로 1차 인발하였다.

이후 1차 인발된 성형물 외면에 바둑판 형상의 일정 무늬를 형성하기 위하 여 제1금형에서 연속 성형되는 성형물에 카본 프리프레그가 구김 없이 감싸 지도록 한 후 이를 150℃를 유지하는 제2금형 내부로 통과시켜 카본 프리프레그가 일체로 형성된 제품을 55cm/min 속도록 2차 인발하였다.

상술한 바와 같이 본 발명은,

1차 가열 단계에서 유전가열장치를 사용하므로 기존 가열장치에 비해 가열에 소요되는 시간을 월등히 단축할 수 있게되어 생산 속도가 향상되고, 유전가열장치의 특성상 가열 대상물의 내, 외부를 균일하게 가열할 수 있게 되므로 가열대상물의 내, 외부 온도차에 의해 발생할 수 있는 경화시 내부 기포 및 굴곡 발생 등의 품질 저하 문제점을 해소할 수 있게 되며,

마감 처리 단계에 의해 성형물 표면에 프리프레그 층이 일체로 형성되어 기존 인발 성형물에 비해 월등히 미려한 외관을 갖게 되므로 시장에서의 경쟁력을 높이는 효과를 얻을 수 있게 되는 것이다.

Claims

강화섬유 및 수지로 이루어지는 성형물의 인발방법에 있어서,

수지 함침된 강화섬유를 일정 조건하의 유전가열장치를 통해 가열하는 1차 가열 단계와,

1차 가열 단계에 의한 반경화상태의 수지 함침된 강화섬유를 제1금형에 통과시켜 특정형태로 성형하는 제품 성형 단계와,

일 방향으로 진행되는 성형물 외면에 연속 공급되는 프리프레그가 감싸질 수 있도록 하는 프리프레그 공급 단계와,

프리프레그가 감싸진 성형물을 제2금형으로 통과시켜 성형물 경화와 함께 그 표면에 프리프레그 층이 일체로 형성되어지도록 하는 마감 처리 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유전가열장치를 적용한 다중 인발방법.
청구항 1에 있어서,

상기 유전가열장치는 대략 발진주파수 60 Mhz, 양극전압 7000V DC, 양극전류 2A DC 의 조건을 만족시키는 범위의 것이 사용되는 것을 특징으로 하는 유전가열장치를 적용한 다중 인발방법.
청구항 1에 있어서,

상기 프리프레그 공급 단계에 사용되는 프리프레그는 인발 성형물에 사용되 는 수지 소재와 동일 소재의 수지로 이루어진 것이 사용되는 것을 특징으로 하는 유전가열장치를 적용한 다중 인발방법.