KR101175953B1

KR101175953B1 - a manufacturing method of FRP products, and FRP products

Info

Publication number: KR101175953B1
Application number: KR1020110009969A
Authority: KR
Inventors: 황의영; 황인기
Original assignee: 에너진(주)
Priority date: 2011-02-01
Filing date: 2011-02-01
Publication date: 2012-08-22
Also published as: KR20120088959A

Abstract

본 발명은 파이버에 수지를 함침시켜 파이버복합재 제품을 일체로 성형하는 일체성형 방법 및, 파이버복합재 제품에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 파이버복합재 제품의 일체성형 방법은 제조될 제품의 형상을 복수 개로 분할한 형태로 복수 개의 발포 폼을 형성하는 단계, 상기 복수 개의 발포 폼 중 하나 이상의 발포 폼을 제1 파이버로 감싸는 단계, 상기 복수 개의 발포 폼을 상기 제조될 제품의 형상으로 조립하고 외형을 제2 파이버로 감싸 예비 조립체를 제작하는 단계, 상기 예비 조립체를 제조금형에 삽입하는 단계, 상기 제조금형에 수지를 주입하여 상기 예비 조립체를 구성하는 제1 파이버 및 상기 제2 파이버에 상기 수지를 함침시키는 단계, 및 상기 제조금형에서 상온 또는 가열상태로 일정시간 경과 후 상기 수지가 경화되면 상기 제조금형에서 분리하는 단계를 포함한다.The present invention relates to an integral molding method for integrally forming a fiber composite product by impregnating a resin in a fiber, and a fiber composite product. In a method of integrally molding a fiber composite product according to an embodiment of the present invention, forming a plurality of foams in a form in which a shape of a product to be manufactured is divided into a plurality, and forming at least one foam of the plurality of foams into a first fiber Enclosing the plurality of foams into the shape of the product to be manufactured and enclosing the outer fiber with a second fiber to produce a preassembly, inserting the preassembly into a manufacturing mold, and inserting the resin into the manufacturing mold. Impregnating the resin into the first fiber and the second fiber constituting the pre-assembly by injection, and separating the resin from the manufacturing mold when the resin is cured after a predetermined time at room temperature or in a heating state. It includes.

Description

Manufacture method of FRP products, and FRP products

본 발명은 파이버에 수지를 함침시켜 파이버복합재 제품을 일체로 성형하는 일체성형 방법, 및 파이버복합재 제품에 관한 것이다.The present invention relates to an integral molding method for integrally molding a fiber composite product by impregnating a resin in the fiber, and a fiber composite product.

일반적으로 항공기, 선박, 위그선, 경량자동차, 열차, 스포츠 용품, 풍력발전기의 블레이드 등은 경량 고강도를 요구하기 때문에 대부분 상대적으로 가볍고 강도가 높은 파이버복합재로 제조되고 있다.In general, aircraft, ships, wigs, light vehicles, trains, sporting goods, wind turbine blades, etc. are required to be lightweight, high strength, most are made of relatively light and high strength fiber composites.

대표적인 파이버복합재 제품의 제조방법에는 수적층방법(Hand Lay Up) 예컨대, 직조된 파이버에 수지를 임의의 형상을 가지는 틀에 반복적으로 적층하여 경화시키는 방법, RTM(Resin Transfer molding) 예컨대, 임의의 형상을 가지는 틀에 파이버를 적층하고 이 파이버에 수지를 침투시켜 경화한 뒤 틀에서 분리하는 제조방법 등이 있다.Representative methods of manufacturing a fiber composite product include a hand lamination method, for example, a method of repeatedly laminating a resin in a frame having an arbitrary shape on a woven fiber, and a resin transfer molding (RTM), for example, an arbitrary shape. Laminating a fiber in the mold having a resin and penetrating the resin to the fiber, there is a manufacturing method for separating from the mold.

일례로 파이버복합재로 제조되는 풍력발전기용 블레이드(10)는 도 1에 도시된 바와 같이, 블레이드(10)의 외면을 형성하는 일측 스킨(11)과 다른 일측 스킨(12)을 각각 틀에서 성형하고, 일측 스킨(11)과 다른 일측 스킨(12)의 양단을 접착제(19)로 접착하여 블레이드의 외형을 형성한다.For example, as shown in FIG. 1, the wind turbine blade 10 made of a fiber composite material forms one skin 11 and the other skin 12 forming the outer surface of the blade 10 in a mold. Both ends of one skin 11 and the other skin 12 are bonded to each other with an adhesive 19 to form the blade.

그리고, 블레이드(10)의 강성을 부여하기 위해 일측 스킨(11)과 다른 일측 스킨(12)의 각각에 강성을 부여하도록 블레이드(10)의 길이방향 즉, 블레이드(10)의 세로방향으로 스파(14,spar)를 설치하고, 일측 스킨(11)에 구비되는 스파(14)와 다른 일측 스킨(12)에 구비되는 스파(14)를 쉐어웹(13,shear webs)으로 서로 연결한다.In addition, in order to give rigidity to each of the one skin 11 and the other one skin 12 to impart the rigidity of the blade 10, the spar in the longitudinal direction of the blade 10, that is, the longitudinal direction of the blade 10 ( The spar 14 is provided, and the spar 14 provided in one skin 11 and the spar 14 provided in the other skin 12 are connected to each other by share webs 13.

그리고, 일측 스킨(11)과 다른 일측 스킨(12)의 가로방향으로는 리브(미도시,rib)가 설치되고, 각각의 스파(14), 쉐어웹(13), 리브 및 외측 스킨(11)과 내측 스킨(12)은 접착제(19)로 서로 결합된다.Then, ribs (not shown) are provided in the horizontal direction of one skin 11 and the other skin 12, and each spar 14, share web 13, ribs and outer skins 11 are provided. And inner skin 12 are bonded to each other with adhesive 19.

하지만, 상기한 방법으로 제조되는 풍력발전기용 블레이드(10)는 각 구성들이 분리되어 제조되고, 접착제(19)로 접착되기 때문에 강성이 약하고, 접착된 부분이 미접착되어 블레이드(10)가 파손되는 문제점이 있었다.However, the wind turbine blade 10 manufactured by the above-described method is manufactured by separating the respective components, and bonded with the adhesive 19, the rigidity is weak, and the bonded portion is unbonded so that the blade 10 is broken. There was a problem.

이를 해결하기 위해 종래에는 스파(14), 쉐어웹(13), 일측 스킨(11)과 다른 일측 스킨(12)을 파이버복합재를 사용하여 일체로 성형하는 오토클레이브 공법이 개시되었다.In order to solve this problem, conventionally, an autoclave method of integrally molding the spar 14, the share web 13, one skin 11, and the other skin 12 using a fiber composite material has been disclosed.

종래의 오토클레이브 공법은 파이버로 블레이드(10)을 구성하는 스파(14), 쉐어웹(13), 일측 스킨(11)과 다른 일측 스킨(12)이 결합된 형상으로 파이버 프리폼(fiber preform)형성하고, 이들 사이의 빈 공간을 연질의 브리더(Elastic ARubber Bladder)로 채운다.Conventional autoclave method is to form a fiber preform in a shape in which the spar (14), the share web (13), one skin (11) and one skin (12) constituting the blade (10) are made of fiber. The empty space between them is filled with an elastic ARubber Bladder.

이때, 사용되는 파이버 폼을 형성하는 파이버는 파이버/에폭시 프리프레그(fiber/epoxy prepreg)가 일반적이며, 이 부분은 진공을 가하여 기포발생을 억제한 후 오토클레이브라고 일컫는 고압 고온의 챔버에 틀을 넣고 수지를 경화시키는 형태로 블레이드(10)를 제작한다.At this time, the fiber forming the fiber foam used is generally fiber / epoxy prepreg, this part is applied to the vacuum to suppress the bubble generation and then placed in a high-pressure high-temperature chamber called an autoclave The blade 10 is manufactured in the form which hardens resin.

이러한, 오토클레이브 공법은 스파(14), 쉐어웹(13) 및 일측 스킨(11)과 다른 일측 스킨(12) 등을 일체형으로 제작할 수 있기 때문에 블레이드(10)의 내구성을 향상시킬 수 있다.The autoclave method can improve the durability of the blade 10 because the spar 14, the share web 13, the one skin 11, the other skin 12, and the like can be integrally manufactured.

한편, 종래의 오토클레이브 공법은 오토클레이브에 삽입될 수 있는 블레이드(10)의 크기가 한계가 있기 때문에 대형 블레이드를 제작할 때에는 블레이드(10)를 복수 개로 분할하는 형태로 제작하고, 각 분할된 복수 개의 블레이드(10)를 서로 접착하는 형태로 대형 블레이드를 제작하였다.On the other hand, the conventional autoclave method has a limitation in the size of the blade 10 that can be inserted into the autoclave, when manufacturing a large blade in the form of dividing the blade 10 into a plurality of pieces, each of the plurality of divided Large blades were manufactured in the form of adhering the blades 10 to each other.

하지만, 종래의 오토클레이브 공법은 복수 개의 블레이드(10)을 서로 접착하여 대형 블레이드를 제작하기 때문에 블레이드(10)의 내구성이 약한 문제점이 있었다.However, the conventional autoclave method has a weak durability of the blade 10 because the plurality of blades 10 are bonded to each other to produce a large blade.

또한, 형태가 고정되지 않는 파이버로 블레이드(10)의 형상을 형성해야 하기 때문에 복잡한 형상을 제작하기 난해하고, 고온 고압을 발생하는 오토클레이브의 장비가 고가이기 때문에 블레이드의 제작비용이 상승하는 문제점이 있었다.In addition, since the shape of the blade 10 must be formed of a fiber which is not fixed in shape, it is difficult to manufacture a complicated shape, and the cost of manufacturing the blade increases because the equipment of the autoclave that generates high temperature and high pressure is expensive. there was.

아울러, 종래의 파이버복합재로 제품을 성형할 때 사용되는 금형은 상부 금형과 하부 금형으로 구성되고, 상부 금형과 하부 금형에는 성형될 제품의 형상과 대응되는 스킨층 성형부가 형성되어 이 스킨층 성형부에 파이버를 삽입하고, 금형에 수지를 주입하여 파이버에 수지를 함침하는 형태로 파이버복합재 제품을 성형하게 된다.In addition, a mold used when molding a product from a conventional fiber composite material is composed of an upper mold and a lower mold, and a skin layer forming part corresponding to the shape of the product to be formed is formed on the upper mold and the lower mold. The fiber composite material is molded into a form in which a fiber is inserted into the mold, resin is injected into the mold, and the fiber is impregnated with the resin.

이때, 상부 금형과 하부 금형은 서로 복수 개의 클램프로 체결하여 상부 금형과 하부 금형을 결합한다.At this time, the upper mold and the lower mold are coupled to each other by a plurality of clamps to combine the upper mold and the lower mold.

하지만, 종래의 블레이드(10)를 성형하는 금형은 상부 금형과 하부 금형을 결합하기 위해 복수의 클램프를 금형의 둘레에 체결해야 하기 때문에, 클램프의 체결이 번거로울 뿐만 아니라 많은 시간이 소요되는 문제점이 있었다.However, since the mold for molding the blade 10 has to clamp a plurality of clamps around the mold in order to combine the upper mold and the lower mold, it is not only troublesome to fasten the clamp but also takes a long time. .

이는 클램프 자동화를 통해 해결할 수 있으나 이 역시 클램프를 자동으로 설치하도록 구성되는 장비가 필요하기 때문에 블레이드(10)의 제작비용이 상승을 초래하는 문제점이 있었다. This can be solved through clamp automation, but this also requires a device configured to automatically install the clamp, there is a problem that the production cost of the blade 10 rises.

그리고, 복수의 클램프가 금형의 군데군데 복수 개가 체결되기 때문에 클램프가 체결되는 부분의 결합력과 클램프가 체결되지 않은 부분의 결합력 달라지고, 이로 인해 상대적으로 결합력이 약한 클램프가 체결되는 않은 부분에서 합성수지가 외부로 유출되어 블레이드의 불량이 발생하는 문제점이 있었다.In addition, since a plurality of clamps are fastened to a plurality of places in the mold, the bonding force of the portion where the clamp is fastened and the bonding force of the portion where the clamp is not fastened is changed, and thus, the synthetic resin is formed at the portion where the relatively weak clamping force is not fastened. There was a problem that the defect of the blade is leaked to the outside.

한편, 다른 일례로 파이버복합재로 제조되는 항공기 날개와 같이 내부가 빈 3차원 형상을 가지는 구조물의 경우에는 스킨층을 약 2겹의 카본/에폭시 프리프레그(carbon/Epoxy Prepreg)로 제작하고, 그 내부를 별도로 사전에 제작한 스파와 리브로 보강한 중공 구조물을 제작한다.On the other hand, in another example, in the case of a structure having a hollow three-dimensional shape, such as an aircraft wing made of fiber composite material, the skin layer is made of about two layers of carbon / epoxy prepreg, and the interior thereof. To make a hollow structure reinforced with a spar and rib prepared in advance.

이러한 항공기 날개와 같은 구조물은 스킨층과 스파나 리브가 지나는 층의 현저한 강도차이로 인하여 상대적인 치수안정성이 매우 낮고 외부 충격에 의한 내구성이 약하여 스킨층의 파손될 우려가 있다.Structures such as aircraft wings have a relatively low dimensional stability due to the significant difference in strength between the skin layer and the layer passing through the spar or ribs, and there is a risk of damage to the skin layer due to weak durability by external impact.

또한, 항공기 날개의 조립시 치수 보정을 위한 부품 조립 치구가 요구되고 조립 오차를 보정하는 데 많은 시간이 필요하다.In addition, when assembling the wing of the aircraft assembly assembly jig for dimension correction is required and a lot of time is required to correct the assembly error.

아울러, 파이버복합재는 성형과정에서 공기나 불순물 등의 층간혼입이나 접착제 불량 등으로 인한 내부결함이 발생할 가능성이 있으며, 이러한 내부 결함은 완성된 항공기 날개의 파손요인으로 작용하는 문제점이 있었다.In addition, the fiber composite material may have internal defects due to intermixing of air or impurities, or poor adhesives during molding, and such internal defects have a problem of acting as a damage factor of the finished aircraft wing.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 파이버복합재로 복잡한 형상을 가지는 대형 제품을 용이하게 제조할 수 있으며, 강성을 보강하기 위한 스파, 쉐어웹, 리브 등을 일체로 제작하여 내구성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 제작비용을 감소시킬 수 있고, 접합제를 사용하지 않아 파이버복합재 제품을 경량화할 수 있는 파이버복합재 제품의 일체성형 방법, 및 파이버복합재 제품을 제공하는 것이다.The present invention is to solve the problems as described above, it is possible to easily manufacture a large product having a complex shape with a fiber composite material, and to manufacture the spar, share web, ribs, etc. to reinforce the rigidity integrally durability In addition, the present invention provides a method of integrally forming a fiber composite product and a fiber composite product, which can not only improve, but also reduce manufacturing costs, and can reduce the weight of the fiber composite product without using a binder.

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상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 파이버복합재 제품의 일체성형 방법은 제조될 제품의 형상을 복수 개로 분할한 형태로 복수 개의 발포 폼을 형성하는 단계, 상기 복수 개의 발포 폼 중 하나 이상의 발포 폼을 제1 파이버로 감싸는 단계, 상기 복수 개의 발포 폼을 상기 제조될 제품의 형상으로 조립하고 외형을 제2 파이버로 감싸 예비 조립체를 제작하는 단계, 상기 예비 조립체를 제조금형에 삽입하는 단계, 상기 제조금형에 수지를 주입하여 상기 예비 조립체를 구성하는 제1 파이버 및 상기 제2 파이버에 상기 수지를 함침시키는 단계, 및 상기 제조금형에서 상온 또는 가열상태로 일정시간 경과 후 상기 수지가 경화되면 상기 제조금형에서 분리하는 단계를 포함한다.In accordance with one aspect of the present invention, there is provided a method of integrally molding a fiber composite product, the method comprising: forming a plurality of foams in a form in which a shape of a product to be manufactured is divided into a plurality of products, one of the plurality of foams Wrapping the above foam with the first fiber, assembling the plurality of foam into the shape of the product to be manufactured, and wrapping the appearance with the second fiber to produce a preassembly, inserting the preassembly into a manufacturing mold. And impregnating the resin into the first fiber and the second fiber constituting the pre-assembly by injecting the resin into the manufacturing mold, and curing the resin after a predetermined time at room temperature or heating in the manufacturing mold. Separating from the manufacturing mold.

상기 제조금형에 수지를 주입하여 상기 예비 조립체를 구성하는 제1 파이버 및 제2 파이버에 상기 수지를 함침시키는 단계에서, 상기 예비 조립체가 삽입된 제조금형의 내부를 진공상태로 만든 후 상기 수지를 주입할 수 있다.Injecting the resin into the manufacturing mold to impregnate the resin into the first fiber and the second fiber constituting the pre-assembly, the resin is injected after making the interior of the manufacturing mold into which the pre-assembly is inserted into a vacuum state can do.

상기 제조될 제품의 형상을 복수 개로 분할한 형태로 복수 개의 발포 폼을 형성하는 단계에서, 상기 복수 개의 발포 폼 중 하나 이상의 발포 폼은 서로 다른 재질의 다공성 소재로 형성될 수 있다.In the step of forming a plurality of foams in a form in which the shape of the product to be manufactured is divided into a plurality, one or more foams of the plurality of foams may be formed of porous materials of different materials.

상기 제1 파이버 또는 상기 제2 파이버에는 강성을 보강하도록 코어재가 겹쳐질 수 있다.A core material may be superposed on the first fiber or the second fiber to reinforce rigidity.

상기 제조금형은 서로 결합하여 임의의 형상을 가지는 제품과 대응되는 형상을 이루는 분할된 형태의 스킨층 성형부가 각각 형성되는 복수의 틀로 구성되며, 상기 복수의 틀은 상기 스킨층 성형부의 외측으로 돌출되어 인접한 틀과 서로 맞닿는 테두리부가 각각 구비되고, 상기 서로 맞닿는 테두리부에는 진공을 형성하는 진공홈과 상기 진공홈을 중심으로 양측에 배치되는 씰링부재가 구비되며, 상기 진공홈의 공기를 외부로 배출하여 진공을 형성하는 진공배기기구를 포함할 수 있다.The manufacturing mold is composed of a plurality of molds are formed in each of the skin layer forming parts of the divided form to form a shape corresponding to the product having a certain shape by combining with each other, the plurality of molds are projected to the outside of the skin layer forming parts Adjacent frames and edge portions contacting each other are provided, and the edge portions contacting each other are provided with a vacuum groove for forming a vacuum and a sealing member disposed at both sides around the vacuum groove, and discharges air from the vacuum groove to the outside. It may include a vacuum exhaust mechanism for forming a vacuum.

상기 발포 폼은 우레탄, 에폭시, 폴리프로필렌, 발사목재, 코르크 중 어느 하나의 다공성 소재로 형성될 수 있다.The foam may be formed of a porous material of any one of urethane, epoxy, polypropylene, balsa wood, and cork.

상기 수지는 불포화 폴리에스테르, 폴리비닐에스테르, 페놀, 폴리우레탄 중 어느 하나일 수 있다.The resin may be any one of unsaturated polyester, polyvinyl ester, phenol and polyurethane.

상기 제1 파이버 또는 상기 제2 파이버는 탄소섬유, 석영섬유, 보론섬유, 쿼츠섬유, 글래스섬유, 아라미드섬유, 금속섬유, 금속망 중 어느 하나로 이루어지거나 이들이 혼합되어 적층될 수 있다.The first fiber or the second fiber may be made of any one of carbon fiber, quartz fiber, boron fiber, quartz fiber, glass fiber, aramid fiber, metal fiber, metal mesh, or a mixture thereof.

상기 복수 개의 발포 폼 중 하나 이상의 발포 폼을 제1 파이버로 감싸는 단계와 상기 복수 개의 발포 폼을 상기 제조될 제품의 형상으로 조립하고 외형 전체를 제2 파이버로 감싸 예비 조립체를 제작하는 단계에서, 상기 수지의 두께가 일정하도록 상기 발포 폼에서 제1 파이버 및 제2 파이버를 지지하는 간극조절구를 삽입할 수 있다.In the step of wrapping at least one of the foam foam of the plurality of foam foam with a first fiber and assembling the plurality of foam foam into the shape of the product to be manufactured and wrapping the entire appearance with a second fiber to produce a pre-assembly, It is possible to insert a gap adjusting tool for supporting the first fiber and the second fiber in the foam so that the thickness of the resin is constant.

상기 간극조절구는 판 형상의 지지부와, 상기 지지부에서 돌출되어 상기 제1 파이버 및 상기 제2 파이버를 관통하는 결합부를 포함하는 제1 지지구 및 제2 지지구로 구성되고, 상기 제1 지지구의 결합부와 상기 제2 지지구의 결합부는 대향된 위치에서 서로 끼워지도록 구성될 수 있다.The gap adjusting device includes a first support and a second support including a plate-shaped support and a coupling part protruding from the support and penetrating the first fiber and the second fiber, and a coupling part of the first support. The engaging portion of the and the second support may be configured to be fitted to each other at opposite positions.

상기 제1 파이버 또는 상기 제2 파이버에는 한 쌍의 서로 결합되는 구조 중 어느 하나의 구조를 가지는 조인트부가 구비될 수 있다.The first fiber or the second fiber may be provided with a joint portion having any one of a pair of structures coupled to each other.

본 발명의 실시예에 따른 파이버복합재 제품은 복수 개로 분할된 발포 폼, 상기 복수 개로 분할된 발포 폼 중 하나 이상의 상기 발포 폼의 외면을 감싸는 제1 파이버, 상기 복수 개로 분할된 발포 폼이 조립된 상태로 상기 제1 파이버의 외면을 감싸는 제2 파이버, 및 상기 제1 파이버 및 상기 제2 파이버에 함침되는 수지를 포함하고, 상기 복수 개의 분할된 발포 폼의 사이에 위치되는 제1 파이버에 수지가 함침되어 강성을 보강한다.Fiber composite product according to an embodiment of the present invention is a foamed foam divided into a plurality, the first fiber surrounding the outer surface of at least one of the foamed foam divided into a plurality, the foamed foam divided into a state A second fiber surrounding the outer surface of the first fiber, and a resin impregnated in the first fiber and the second fiber, the resin being impregnated in the first fiber positioned between the plurality of divided foamed foams. To reinforce rigidity.

상기 복수 개로 분할된 발포 폼 중 하나 이상의 발포 폼은 서로 다른 재질의 다공성 소재로 형성될 수 있다.At least one of the foam foam divided into a plurality of foams may be formed of a porous material of different materials.

상기 제1 파이버 또는 상기 제2 파이버는 강성을 보강하도록 코어재가 겹쳐질 수 있다.The first fiber or the second fiber may be overlapped core material to reinforce rigidity.

상기 발포 폼은 우레탄, 에폭시, 폴리프로필렌, 발사목재, 코르크 중 어느 하나의 다공성 소재로 형성될 수 있다.The foam may be formed of a porous material of any one of urethane, epoxy, polypropylene, balsa wood, cork.

상기 수지의 두께가 일정하도록 상기 발포 폼에서 상기 제1 파이버 및 상기 제2 파이버를 지지하는 간극조절구를 삽입할 수 있다.A gap adjusting tool for supporting the first fiber and the second fiber may be inserted in the foamed foam so that the thickness of the resin is constant.

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본 발명에 따르면, 대형 파이버복합재 구조물 및 대형 파이버복합재 제품을 용이하게 제조할 수 있으며, 파이버복합재 제품에 강성을 부여하는, 스파, 쉐어웹, 리브 등을 접합부분이 없이 일체로 한번에 제작할 수 있어 파이버복합재 구조물 또는 파이버복합재 제품의 내구성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 제작비용 및 제작시간을 대폭 감소시킬 수 있다.According to the present invention, a large fiber composite structure and a large fiber composite product can be easily manufactured, and a fiber composite material can be manufactured integrally at once without a joint, such as spar, share web, and ribs, which gives rigidity to the fiber composite product. Not only can the durability of the structure or fiber composite product be improved, but the manufacturing cost and manufacturing time can be greatly reduced.

또한, 접합제를 사용할 필요가 없고, 다공성 소재의 발포 폼을 이용하여 무게를 경량화할 수 있으며 복잡한 형상의 파이버복합재 구조물 또는 파이버복합재 제품 또는 파이버복합재 구조물을 용이하게 생산할 수 있다.In addition, there is no need to use a binder, the foam can be reduced in weight by using a foam of a porous material, and can easily produce a fiber composite structure or a fiber composite product or a fiber composite structure of a complicated shape.

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도 1은 종래의 파이버복합재로 제조된 풍력발전기의 블레이드를 도시한 측단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 파이버복합재 구조물 또는 파이버복합재 제품의 제조금형을 개략적으로 도시한 측단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 파이버복합재 구조물 또는 파이버복합재 제품의 제조방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 파이버복합재 구조물 또는 파이버복합재 제품의 제조방법으로 제조되는 풍력발전기용 블레이드의 다양한 형태의 단면을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 풍력발전기용 블레이드의 발포 폼을 도시한 사시도이다.
도 6는 본 발명의 실시예에 따른 풍력발전기용 블레이드를 일부 절개한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 풍력발전기용 블레이드의 측단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 파이버복합재 구조물 또는 파이버복합재 제품의 제조방법으로 제조되는 중공형상의 제품을 도시한 사시도이다.
도 9은 본 발명의 실시예에 따른 파이버복합재 구조물 또는 파이버복합재 제품의 제조방법으로 제조되는 중공형상의 제품의 변형예를 도시한 사시도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 파이버복합재 구조물 또는 파이버복합재 제품의 조인트부에 구비되는 다양한 형태의 메탈조인트를 예시적으로 도시한 도면이다.1 is a side cross-sectional view showing a blade of a wind power generator made of a conventional fiber composite material.
2 is a side cross-sectional view schematically showing a manufacturing mold of a fiber composite structure or a fiber composite product according to an embodiment of the present invention.
3 is a view schematically showing a method for manufacturing a fiber composite structure or a fiber composite product according to an embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view showing various forms of a wind turbine blade manufactured by a method for manufacturing a fiber composite structure or a fiber composite product according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a perspective view showing the foam foam of the blade for a wind turbine according to an embodiment of the present invention.
6 is a perspective view partially cut in the wind turbine blade according to an embodiment of the present invention.
7 is a side cross-sectional view of a blade for a wind turbine according to an embodiment of the present invention.
8 is a perspective view showing a hollow product manufactured by a method for manufacturing a fiber composite structure or a fiber composite product according to an embodiment of the present invention.
9 is a perspective view showing a modification of the hollow product manufactured by a fiber composite structure or a method of manufacturing a fiber composite product according to an embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram illustrating various types of metal joints provided in a joint part of a fiber composite structure or a fiber composite product according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하도록 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 파이버복합재 구조물 또는 파이버복합재 제품은 예컨대, 선박, 항공기, 위그선, 경량자동차, 스포츠용품, 열차, 풍력발전기용 블레이드, 방산용품, 건축재 등의 일부분 또는 전체가 될 수 있으며, 파이버복합재 제품에는 파이버복합재 구조물이 포함될 수 있다. 여기서, 파이버복합재 구조물은 복수의 파이버복합재 제품을 서로 연결하여 구성된 것을 의미한다.The present invention is a fiber composite structure or a fiber composite product, for example, ships, aircraft, wigs, light vehicles, sports goods, trains, wind turbine blades, defense products, building materials and the like, or a part of the fiber composite products Fiber composite structures may be included. Here, the fiber composite structure means that a plurality of fiber composite products are connected to each other.

본 발명의 실시예에서는 파이버복합재 구조물 또는 제품이 풍력발전기용 블레이드인 것으로 예를 들어 설명한다.In the embodiment of the present invention will be described with an example that the fiber composite structure or product is a blade for a wind turbine.

먼저, 본 발명의 실시예에 따른 파이버복합재 구조물 또는 파이버복합재 제품의 제조금형(200)에 관하여 설명한다.First, a manufacturing mold 200 of a fiber composite structure or a fiber composite product according to an embodiment of the present invention will be described.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 제조금형(200)은 상부 틀(210)과 하부 틀(230)을 포함할 수 있다. 여기서, 실시예에서의 제조금형(200)은 상부 틀(210)과 하부 틀(230)으로 구성되는 것으로 설명하지만, 둘 이상의 틀로 구성될 수도 있다.As shown in FIG. 2, the manufacturing mold 200 according to the embodiment of the present invention may include an upper mold 210 and a lower mold 230. Here, the manufacturing mold 200 in the embodiment is described as being composed of the upper mold 210 and the lower mold 230, but may be composed of two or more molds.

한편, 상부 틀(210)과 하부 틀(230)은 서로 겹쳐져 블레이드(100)를 성형할 수 있도록 블레이드(100)의 외형과 대응되는 형상의 스킨층 성형부(213,233)가 각각 형성될 수 있으며, 스킨층 성형부(213,233)에는 하기에 설명될 발포 폼(110)이 제1 파이버(120) 및 제2 파이버(130)로 감싸진 예비 조립체(150)가 안착될 수 있다.Meanwhile, the upper mold 210 and the lower mold 230 may be overlapped with each other so that skin layer molding parts 213 and 233 having a shape corresponding to the outer shape of the blade 100 may be formed, respectively. In the skin layer forming parts 213 and 233, a pre-assembly 150 in which the foam foam 110 to be described below is wrapped with the first fiber 120 and the second fiber 130 may be seated.

여기서, 제조금형(200)이 복수의 틀로 구성될 경우, 스킨층 성형부(213,233)는 블레이드(100)의 외형과 대응되는 스킨층 성형부(213,233)가 복수 개로 분할되어 각각의 분할된 스킨층 성형부(213,233)가 복수의 틀 각각에 형성되도록 구성될 수 있다.In this case, when the manufacturing mold 200 is composed of a plurality of molds, the skin layer forming parts 213 and 233 may be divided into a plurality of skin layer forming parts 213 and 233 corresponding to the outer shape of the blade 100 and thus divided skin layers. The molding parts 213 and 233 may be configured to be formed in each of the plurality of molds.

한편, 스킨층 성형부(213,233)는 블레이드(100)의 횡단면을 중심으로 둘로 분할된 형태로 상부 틀(210)과 하부 틀(230)의 각각에 형성될 수 있으며, 상부 틀(210)과 하부 틀(230)은 탄성력을 가지는 합성수지 더 구체적으로는 파이버복합재(FRP)로 형성되는 것이 바람직하고, 견고한 금속재로도 형성될 수도 있다.Meanwhile, the skin layer forming parts 213 and 233 may be formed in each of the upper mold 210 and the lower mold 230 in the form of two divided around the cross section of the blade 100, and the upper mold 210 and the lower mold The mold 230 is preferably formed of a synthetic resin having elasticity, more specifically, a fiber composite material (FRP), and may be formed of a rigid metal material.

그리고, 상부 틀(210)과 하부 틀(230)의 각각은 상기 스킨층 성형부(213,233)가 형성된 몸체(211,231)와, 몸체(211,231)의 둘레로 상부 틀(210)과 하부 틀(230)이 서로 맞닿아 상기 스킨층 성형부(213,233)를 밀폐하는 테두리부(212,232)로 각각 구성될 수 있다. 여기서, 제조금형(200)은 복수 개의 틀로 구성될 경우, 각각의 틀에 테두리부가 구비됨은 물론이다.Each of the upper mold 210 and the lower mold 230 includes bodies 211 and 231 having the skin layer forming parts 213 and 233 formed therein, and an upper mold 210 and a lower mold 230 around the bodies 211 and 231. In contact with each other it may be composed of the edge portion (212,232) for sealing the skin layer forming portion (213,233), respectively. Here, if the manufacturing mold 200 is composed of a plurality of frames, each frame is of course provided with an edge portion.

또한, 상부 틀(210)과 하부 틀(230)로 구성된 제조금형(200)에는 외부에서 스킨층 성형부(213,233)로 수지(resin)를 주입할 수 있도록 스킨층 성형부(213,233)와 연통된 주입구(238) 및 배기구(218)가 형성될 수 있다.In addition, the manufacturing mold 200 composed of the upper mold 210 and the lower mold 230 is in communication with the skin layer molding parts 213 and 233 so that resin can be injected into the skin layer molding parts 213 and 233 from the outside. Inlet 238 and exhaust 218 may be formed.

여기서, 수지는 하기에 설명될 파이버복합체 구조물 또는 파이버복합체 제품의 제조방법에서 상세히 설명한다.Here, the resin is described in detail in the method of manufacturing a fiber composite structure or a fiber composite product to be described below.

그리고, 주입구(238)와 배기구(218)는 상부 틀(210)과 하부 틀(230) 중 어느 하나에 주입구(238)가 형성되면 다른 하나에는 배기구(218)가 형성될 수 있으며, 주입구(238)로는 수지(130)가 주입되며, 배기구(218)로는 스킨층 성형부(213,233)의 내부에 공기를 외부로 배출시켜 스킨층 성형부(213,233)의 내부를 진공상태로 만들 수 있다.In addition, when the injection hole 238 is formed in one of the upper mold 210 and the lower mold 230, the injection hole 238 and the exhaust port 218 may be formed at the other, and the injection hole 238 may be formed. Resin 130 is injected, and the exhaust port 218 may discharge air to the outside of the skin layer forming parts 213 and 233 to make the interior of the skin layer forming parts 213 and 233 into a vacuum state.

한편, 수지는 스킨층 성형부(213,233)가 대기압인 상태일 때에는 주입구(238)에 펌프와 같은 가압공급장치를 사용하여 주입할 수 있으며, 스킨층 성형부(213,233)가 진공상태일 경우 주입구(238)에 별도의 기구 없이 진공압에 의해 주입될 수 있다.On the other hand, the resin may be injected into the injection hole 238 by using a pressure supply device such as a pump when the skin layer forming parts (213, 233) is at atmospheric pressure, and when the skin layer forming parts (213, 233) is in a vacuum state, the injection hole ( 238 may be injected by vacuum without a separate instrument.

여기서, 가압공급장치는 공지된 유체의 압력을 이용한 유압주입장치, 수지용 펌프, 정량 펌프, 실린지(syringe), 낙차압 등으로 구현될 수 있다.Here, the pressure supply device may be implemented as a hydraulic injection device using a pressure of a known fluid, a pump for resin, a metering pump, a syringe, a drop pressure, and the like.

본 실시예에서는 스킨층 성형부(213,233)를 진공상태로 만든 후 주입구(238)로 수지(130) 공급하도록 구성하였다.In the present embodiment, the skin layer forming parts 213 and 233 are made in a vacuum state, and then the resin 130 is supplied to the injection hole 238.

그리고, 배기구(218)에는 외부로 공기를 배출하여 스킨층 성형부(213,233)의 내부를 진공상태로 만드는 하기에 설명될 진공배기기구(270)가 연결될 수 있다.In addition, the exhaust port 218 may be connected to a vacuum exhaust mechanism 270 to be described below to discharge the air to the outside to make the interior of the skin layer forming parts 213 and 233 in a vacuum state.

본 발명의 실시예에 따른 제조금형(200)은 진공홈(235)을 포함할 수 있다. 이 진공홈(235)은 진공홈(235)의 내부에 진공을 형성시켜 상부 틀(210)과 하부 틀(230), 더 구체적으로는 상부 틀(210)과 하부 틀(230)에 각각 구비되는 테두리부(212,232)가 진공에 의해 서로 결합하는 형태로 상부 틀(210)과 하부 틀(230)을 결합할 수 있다.Manufacturing mold 200 according to an embodiment of the present invention may include a vacuum groove (235). The vacuum groove 235 forms a vacuum in the vacuum groove 235 to be provided in the upper mold 210 and the lower mold 230, more specifically, the upper mold 210 and the lower mold 230, respectively. The edges 212 and 232 may be coupled to the upper frame 210 and the lower frame 230 in a form that is coupled to each other by a vacuum.

한편, 진공홈(235)은 상부 틀(210)과 하부 틀(230)에 구비된 테두리부(212,232)가 서로 마주하는 면에 스킨층 성형부(213,233)의 둘레를 따라 형성될 수 있다.On the other hand, the vacuum groove 235 may be formed along the circumference of the skin layer forming portion (213, 233) on the surface facing the edge portion (212,232) provided in the upper frame 210 and the lower frame (230).

여기서, 진공홈(235)은 상부 틀(210)과 하부 틀(230)이 서로 결합되었을 때, 하나의 진공홈(235)을 이루도록 상부 틀(210)의 테두리부(213)와 하부 틀(230)의 테두리부(233)에 각각 형성될 수 있으며, 상부 틀(210)과 하부 틀(230)의 마주하는 어느 하나의 테두리부(212,232)에 형성될 수 있다.Here, the vacuum groove 235, when the upper frame 210 and the lower frame 230 are coupled to each other, the edge portion 213 and the lower frame 230 of the upper frame 210 to form one vacuum groove 235 It may be formed on the edge portion 233 of each, and may be formed on any one of the edge portion (212, 232) facing the upper frame 210 and the lower frame (230).

그리고, 진공홈(235)에는 진공홈(235)과 연통되어 진공홈(235)의 공기를 외부로 배출시키는 형태로 진공홈(235)을 진공상태로 만드는 배출구(239)가 형성될 수 있다.In addition, the vacuum groove 235 may be in communication with the vacuum groove 235 and the discharge port 239 to make the vacuum groove 235 in a vacuum state to discharge the air of the vacuum groove 235 to the outside may be formed.

이 배출구(239)에는 배기구(218)에 구비되는 진공배기기구(270)가 연결되어 진공홈(235)의 내부 공기를 외부로 배출하는 형태로 진공을 형성시킬 수 있다.The exhaust port 239 may be connected to the vacuum exhaust mechanism 270 provided in the exhaust port 218 to form a vacuum to discharge the internal air of the vacuum groove 235 to the outside.

본 발명의 실시예에 따른 파이버복합재 제품의 제조금형(200)은 씰링부재(250)를 포함할 수 있다. 이 씰링부재(250)는 서로 마주하는 테두리부(212,232)의 삽입되고, 진공홈(235)을 중심으로 진공홈(235)의 양측에 위치되어 외부의 공기가 진공홈(235)으로 유입되는 것을 방지할 수 있다. Manufacturing mold 200 of the fiber composite product according to an embodiment of the present invention may include a sealing member (250). The sealing member 250 is inserted into the edge portion (212, 232) facing each other, is located on both sides of the vacuum groove 235 around the vacuum groove 235 to allow the outside air to flow into the vacuum groove 235 It can prevent.

한편, 씰링부재(250)는 탄성력을 가져 기밀성을 향상시킬 수 있는 부재로서, 진공홈(235)을 사이에 두고 진공홈(235)의 양측에 각각 진공홈(235)의 둘레를 따라 구비될 수 있으며, 씰링부재(250)는 기밀성이 높은 엘라스토머(elastomer) 예컨대, 고무, 합성수지, 실리콘, 우레탄 등으로 형성될 수 있다.On the other hand, the sealing member 250 is a member having an elastic force to improve the airtightness, it may be provided along the circumference of the vacuum groove 235 on both sides of the vacuum groove 235 with the vacuum groove 235 therebetween. The sealing member 250 may be formed of an elastomer having high airtightness such as rubber, synthetic resin, silicone, urethane, or the like.

그리고, 씰링부재(250)는 상부 틀(210)의 테두리부(212) 또는 하부 틀(230)의 테두리부(232)에 씰링부재(250)가 안착되는 안착홈(234)이 형성될 수 있으며, 씰링부재(250)는 안착홈(234)의 외부로 돌출되도록 안착되어 서로 접하는 테두리부(212,232)의 사이를 기밀할 수 있다.The sealing member 250 may include a seating groove 234 in which the sealing member 250 is seated in the edge portion 212 of the upper mold 210 or the edge portion 232 of the lower mold 230. The sealing member 250 may be seated so as to protrude to the outside of the mounting groove 234 to hermetically seal the edges 212 and 232 in contact with each other.

이렇게 상부 틀(210)과 하부 틀(230) 사이에 씰링부재(250)가 설치됨으로써, 진공홈(235)으로 공기가 유입되는 것을 방지하여 상부 틀(210)과 하부 틀(230)의 밀착력을 더욱 향상시킬 수 있다.Thus, the sealing member 250 is installed between the upper mold 210 and the lower mold 230, thereby preventing the air from flowing into the vacuum groove 235 to improve the adhesion between the upper mold 210 and the lower mold 230. It can be further improved.

본 발명의 실시예에서의 제조금형(200)은 진공배기기구(270)를 포함할 수 있다. 이 진공배기기구(270)는 진공홈(235) 및 스킨층 성형부(213,233)의 공기를 흡입하여 외부로 배출하는 형태로 진공을 형성시킬 수 있다. Manufacturing mold 200 in the embodiment of the present invention may include a vacuum exhaust mechanism (270). The vacuum exhaust mechanism 270 may form a vacuum in a form in which air from the vacuum groove 235 and the skin layer forming parts 213 and 233 is sucked and discharged to the outside.

한편, 진공배기기구(270)는 모터에 의해 임펠러를 회전시켜 진공홈(235)의 공기를 외부로 배출하는 공지된 공기 배출 펌프로 구현될 수 있고, 배기구(218) 및 배출구(239)에 각각 구비될 수 있으며, 하나 또는 복수 개의 공기 배출 펌프가 각각의 배기구(218) 및 배출구(239)에 연결되어 배기구(218) 및 배출구(239)에서 공기를 외부로 배출하는 형태로 진공홈(235) 및 스킨층 성형부(213,233)에 진공을 발생할 수 있다.On the other hand, the vacuum exhaust mechanism 270 may be implemented as a known air discharge pump for discharging the air of the vacuum groove 235 to the outside by rotating the impeller by a motor, respectively in the exhaust port 218 and the discharge port 239 One or a plurality of air discharge pumps may be connected to each of the exhaust ports 218 and the outlet ports 239 to discharge the air from the exhaust ports 218 and the outlet ports 239 to the outside. And a vacuum may be generated in the skin layer forming parts 213 and 233.

여기서, 진공배기기구(270)는 공지된 기술이므로 더 상세한 설명은 생략한다.Here, since the vacuum exhaust mechanism 270 is a known technique, a detailed description thereof will be omitted.

이렇게 구성된 제조금형(200)은 하부 틀(230)의 스킨층 성형부(233)에 발포 폼(110)에 제1 파이버(120) 및 제2 파이버(130)가 결합된 예비 조립체(150)를 넣고 하부 틀(230)의 상부에 상부 틀(210)을 덮는다.The manufacturing mold 200 configured as described above has a pre-assembly 150 in which the first fiber 120 and the second fiber 130 are coupled to the foam foam 110 on the skin layer forming part 233 of the lower mold 230. Put and cover the upper frame 210 on top of the lower frame (230).

이때, 스킨층 성형부(213,233)의 내면은 완성된 블레이드(100)의 부식 및 미려함을 제공하기 위해 겔코트(gelcoat)로 코팅될 수 있다.In this case, the inner surfaces of the skin layer forming parts 213 and 233 may be coated with a gelcoat to provide corrosion and beauty of the finished blade 100.

그리고, 진공홈(235)과 연통된 배출구(236)에 연결된 진공배기기구(270)를 작동시키고, 진공홈(235)을 진공상태로 만들어 상부 틀(210)과 하부 틀(230)이 서로 밀착되도록 결합한다.Then, the vacuum exhaust mechanism 270 connected to the outlet 236 in communication with the vacuum groove 235 is operated, and the upper groove 210 and the lower frame 230 are in close contact with each other by making the vacuum groove 235 in a vacuum state. Combine as much as possible.

이때, 진공배기기구(270)는 배기구(239)에 함께 연결되거나, 도시되지 않은 다른 진공배기기구에 연결되어 있기 때문에 스킨층 성형부(213,233)도 함께 진공상태가 된다.At this time, since the vacuum exhaust mechanism 270 is connected to the exhaust port 239 or to another vacuum exhaust mechanism not shown, the skin layer forming parts 213 and 233 are also in a vacuum state.

이 후, 주입구(238)에 수지(130)를 주입하여 블레이드(100)의 외형을 성형하고, 수지(250)가 경화되도록 실온 또는 가열상태로 일정시간 대기한다.Thereafter, the resin 130 is injected into the injection hole 238 to shape the outer shape of the blade 100, and the resin 250 is waited for a predetermined time at room temperature or in a heated state to cure.

여기서, 상부 틀(210)과 하부 틀(230)의 각각은 전기에 의해 가열되는 열선이 구비되고, 이 열선에 의해 상부 틀(210)과 하부 틀(230)을 가열하는 형태로 수지를 가열하여 경화시키거나, 수지(130)가 주입된 상부 틀(210)과 하부 틀(230)을 열이 발생되는 가열챔버에 넣어 가열하는 형태로 수지(130)를 가열하여 경화시킬 수도 있으며, 상온에서 경화시킬 수도 있다.Here, each of the upper mold 210 and the lower mold 230 is provided with a heating wire heated by electricity, by heating the resin in the form of heating the upper mold 210 and the lower mold 230 by the heating wire. Alternatively, the resin 130 may be cured by heating the upper mold 210 and the lower mold 230 in which the resin 130 is injected into a heating chamber in which heat is generated, and curing at room temperature. You can also

일정시간이 흐른 후 수지가 경화되면 진공배기기구(270)의 작동을 멈춰 진공홈(235)의 진공을 해제하는 형태로 상부 틀(210)과 하부 틀(230)을 해제한 후, 상부 틀과(210)과 하부 틀(230)에서 예비 결합체(150)에 수지가 함침(含浸)된 완성된 블레이드(100)를 분리한다.After a certain period of time, when the resin is cured, the operation of the vacuum exhaust mechanism 270 is stopped to release the vacuum of the vacuum groove 235 in the form of releasing the upper mold 210 and the lower mold 230, and then the upper mold and In 210 and the lower mold 230, to separate the completed blade 100, the resin impregnated in the preliminary assembly 150.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 제조금형(200)은 상부 틀(210)과 하부 틀(230)을 종래와 같이 클램프와 같은 체결부재로 채결하지 않고 진공에 의해 서로 결합함으로써, 클램프를 체결하는 등의 번거로움을 해소할 수 있으며, 전체적으로 균일한 힘으로 상부 틀(210)과 하부 틀(230)을 밀착시켜 상부 틀(210)과 하부 틀(230)의 사이로 스킨층 성형부(213,233)에 주입되는 수지(130)가 외부로 유출되어 풍력발전기용 블레이드(100)의 성형 시 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
Therefore, the manufacturing mold 200 according to the embodiment of the present invention is coupled to each other by vacuum, without engaging the upper mold 210 and the lower mold 230 with a fastening member such as a clamp as in the prior art, to fasten the clamp It is possible to eliminate the trouble, etc., the upper mold 210 and the lower mold 230 in close contact with the overall uniform force to the skin layer forming portion (213, 233) between the upper mold 210 and the lower mold (230) The injected resin 130 may be leaked to the outside to prevent a defect from occurring during molding of the wind turbine blade 100.

도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 파이버복합재 구조물 또는 파이버복합재 제품의 제조방법은 블레이드(100)를 복수 개로 분할한 형태로 복수 개의 발포 폼(110)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.As shown in Figure 3 (a), the method of manufacturing a fiber composite structure or a fiber composite product according to an embodiment of the present invention forms a plurality of foam foam 110 in the form of a plurality of blades 100 divided into It may include the step.

이 단계에서는 제조될 제품 즉, 블레이드(100)의 전체적인 형상을 발포 폼(110)으로 형성하는 단계이다.In this step, the overall shape of the product to be manufactured, that is, the blade 100, is formed by the foam foam 110.

한편, 발포 폼(110)은 골격을 형성하는 수지가 함침되는 제1 파이버(120) 및 제2 파이버(130)를 지지하도록 몸체를 이루는 것으로서, 블레이드(100)의 전체적인 형상을 복수 개로 분할한 형태로 복수 개가 제조될 수 있다. 예컨대, 도면에서 도시된 바와 같이, 측단면의 형상이 익형을 가지는 블레이드(100)를 전방부분, 중간부분, 및 후방부분으로 삼등분 한 형태로 형성될 수 있다.Meanwhile, the foam foam 110 forms a body to support the first fiber 120 and the second fiber 130 to which the resin forming the skeleton is impregnated, and divides the overall shape of the blade 100 into a plurality of pieces. Plural pieces may be manufactured. For example, as shown in the figure, the shape of the side cross-section may be formed in three forms the blade 100 having the airfoil into the front portion, the middle portion, and the rear portion.

여기서, 발포 폼(110)은 블레이드(100)의 형상에 따라 가로방향, 세로방향 대각선 방향, 일부만을 절개하는 등 다양한 형태로 분할될 수 있으며, 블레이드(100)에 강성을 가지도록 종래의 블레이드(10)와 같이 블레이드(10)의 리브(rib), 쉐어웹(shear webs), 스파(spar)가 설치될 부분을 절단하는 형태로 분할하는 것이 바람직하다(도 4의 (a) 내지 도 4의 (e) 참조). 즉, 블레이드(100)의 강성이 요구되는 부분을 절단하는 형태로 분할하는 것이 바람직하다.Here, the foam foam 110 may be divided into various forms, such as a horizontal direction, a vertical diagonal direction, incision of only a portion according to the shape of the blade 100, and the conventional blade ( As shown in FIG. 10, it is preferable to divide the ribs, the shear webs, and the spars of the blades 10 in the form of cuttings (FIG. 4A to FIG. 4). (e)). In other words, it is preferable to divide the blade 100 in the form of cutting the required portion of the rigidity.

여기서, 스파는 블레이드(100)의 세로방향 즉, 블레이드(100)의 길이방향의 강성을 보강하기 위해 블레이드의 내부에 덧대도록 설치되는 부재를 의미하며, 리브(rib)는 블레이드(100)의 가로방향 즉, 블레이드(100)의 폭 방향의 강성을 보강하기 위해 블레이드의 내부에 덧대도록 설치되는 부재를 의미한다. 그리고, 쉐어웹은 서로 마주보는 스파를 연결하도록 블레이드의 내부에 설치되는 부재를 의미한다.Here, the spar refers to a member installed to pad the inside of the blade in order to reinforce the longitudinal direction of the blade 100, that is, the longitudinal direction of the blade 100, the rib (rib) is the width of the blade 100 That is, it means a member that is installed to pad the inside of the blade in order to reinforce the rigidity of the width direction of the blade 100. The share web refers to a member installed inside the blade to connect the spas facing each other.

도 5에 도시된 바와 같이, 발포 폼(110)은 블레이드(100)의 전체적인 형상을 하나로 성형하여 절단하여 분할하거나, 분할된 블레이드(100)의 형상을 각각 성형하는 형태로 제조할 수 있다.As illustrated in FIG. 5, the foam foam 110 may be formed by cutting and dividing the overall shape of the blade 100 into one, or by molding the shape of the divided blade 100.

이때, 복수 개로 분할된 형태의 발포 폼(110) 중 적어도 어느 하나 이상의 발포 폼(110)은 복수 개의 발포 폼(100)과는 서로 다른 강성을 가지도록 다른 재질로 구성될 수 있음은 물론이다.At this time, at least one or more of the foam foam 110 divided into a plurality of foam foam 110 may be made of a different material so as to have a different rigidity from the foam foam 100 of course.

한편, 발포 폼(110)은 무게를 경량화하도록 예컨대, 우레탄, 폴리프로필렌, 에폭시, 발사목재, 코르크 등의 다공성 소재로 형성될 수 있으며, 이 각각의 복수의 다공성 소재를 혼용하여 구성될 수도 있고, 우레탄, 폴리프로필렌, 에폭시는 다공성을 가지도록 화학적 또는 기계적으로 발포하여 형성된 발포 우레탄, 발포 폴리프로필렌, 발포 에폭시일 수 있다.On the other hand, the foam foam 110 may be formed of a porous material such as urethane, polypropylene, epoxy, balsa wood, cork, etc. to reduce the weight, may be configured by mixing a plurality of the porous material of each, Urethanes, polypropylenes, and epoxy may be foamed urethanes, foamed polypropylene, foamed epoxy formed by chemically or mechanically foaming to have a porosity.

아울러, 발포 폼(110)을 형성할 때에는, 내부 공간(112)를 형성할 수 있다(도 5 참조). 이 내부 공간(112)는 예컨대, 파이버복합재 제품이 항공기의 날개일 경우, 제어용 전선, 배관, 연료탱크 등이 삽입될 수 있는 공간으로 활용될 수 있으며, 도면에 도시되지 않았지만, 파이버복합재 제품이 풍력발전기용 타워일 경우 접지선, 제어선, 전력선 등이 삽입될 수 있는 공간으로 사용될 수도 있다.In addition, when forming the foam foam 110, the internal space 112 can be formed (refer FIG. 5). For example, when the fiber composite product is a wing of an aircraft, the internal space 112 may be utilized as a space into which control wires, pipes, fuel tanks, etc. can be inserted, and although not shown in the drawing, the fiber composite product may be a wind turbine. In the case of a generator tower, it may be used as a space into which a ground line, a control line, or a power line can be inserted.

도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 파이버복합재 구조물 또는 파이버복합재 제품의 제조방법은 복수 개의 발포 폼(110) 중 하나 이상의 발포 폼(110)을 제1 파이버(120)로 감싸는 단계를 포함할 수 있다. 이 단계는 복수 개의 발포 폼(110) 중 적어도 하나 이상의 발포 폼(110)에 수지가 고착되도록 제1 파이버(120)로 감싸는 단계이다.As shown in (b) of FIG. 3, in the method of manufacturing a fiber composite structure or a fiber composite product according to an embodiment of the present invention, one or more foam foams 110 among the plurality of foam foams 110 may be formed of a first fiber ( 120). This step is a step of wrapping the first fiber 120 so that the resin is fixed to at least one of the foam foam 110 of the plurality of foam foam (110).

여기서, 제1 파이버(120)와 하기에 설명될 제2 파이버(130)는 로빙, 매트, 얀크로스, 서페이스 매트 등이거나 이들의 서로 겹쳐지거나 혼합된 구성물 일 수 있으며, 블레이드(100)의 요구되는 강도 즉, 설계자의 의도에 따라 두께 및 적층 수가 결정될 수 있다.Here, the first fiber 120 and the second fiber 130 to be described below may be a roving, a mat, a yarn cross, a surface mat, or the like, or a component overlapping or mixed with each other, and required by the blade 100. The strength, ie the intention of the designer, can determine the thickness and the number of laminates.

그리고, 제1 파이버(120)는 제1 파이버(120)의 강성을 향상시키거나 두께를 가지기 위해 코어재(115) 예컨대, 코르크, 발사, 코어매트 등이 제1 파이버(120)의 전체 또는 일부만 겹쳐지는 형태로 발포 폼(110)에 감싸질 수 있으며, 코어재(115)는 블레이드(100)을 경량화하기 위해 다공성 소재로 형성될 수 있다.In addition, the first fiber 120 is a core material 115, for example, cork, shot, core mat, etc. in order to improve the rigidity or have a thickness of the first fiber 120 only the whole or part of the first fiber 120 It may be wrapped in the foam foam 110 in an overlapping form, the core material 115 may be formed of a porous material to reduce the weight of the blade (100).

여기서, 코어재(115)는 판 형상으로 형성되어 종래의 블레이드의 외면에 강성을 부여하도록 블레이드 내측에 판 형상으로 구비되는 쉘(shell)의 기능을 대신할 수 있다(도 4의 (e) 참조).Here, the core material 115 may be formed in a plate shape to replace the function of a shell provided in a plate shape inside the blade to give rigidity to the outer surface of the conventional blade (see FIG. 4E). ).

한편, 제1 파이버(120)는 수지의 함침이 용이하도록 수분이 증발되어 건조된 상태일 수 있다.Meanwhile, the first fiber 120 may be in a state in which moisture is evaporated and dried to facilitate the impregnation of the resin.

도 3의 (c)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 발포 폼(110)을 이용한 파이버복합재 제품의 제조방법은 복수의 발포 폼(110)이 제품의 형상이 되도록 조립하고 외형 전체를 제2 파이버(130)로 감싸 예비 조립체(150)를 제작하는 단계를 포함할 수 있다.As shown in Figure 3 (c), the manufacturing method of the fiber composite product using the foam foam 110 according to an embodiment of the present invention is assembled so that a plurality of foam foam 110 to the shape of the product and the overall appearance It may include the step of manufacturing a pre-assembly 150 wrapped in a second fiber (130).

이 단계에서는 전체적으로 수지가 함침될 수 있도록 각 부분품으로 구성된 복수 개의 발포 폼(110), 더 구체적으로는 제1 파이버(120)가 감싸진 발포 폼(110)과 제1 파이버(120)이 감싸지지 않은 발포 폼(110) 모두를 하나의 제품 형상이 되도록 조립하고, 이 조립된 발포 폼(110)의 외면에 제2 파이버(130)를 감싸 예비 조립체(150)를 제작할 수 있다.In this step, the foamed foam 110 and each of the first fibers 120, each of which is formed of a plurality of foamed foams 110, more specifically, the first fiber 120 is wrapped so that the resin is impregnated as a whole. All of the non-foamed foam 110 may be assembled into a single product shape, and the preliminary assembly 150 may be manufactured by wrapping the second fiber 130 on the outer surface of the assembled foamed foam 110.

그리고, 제2 파이버(130)는 블레이드(100)가 요구하는 강성에 따라 수회가 감기거나, 제1 파이버(120)와 마찬가지로, 제2 파이버(130)의 일부 또는 전체에 코어재(115)가 겹쳐진 상태로 조립된 발포 폼(110)의 외면 감쌀 수 있다.The second fiber 130 may be wound several times according to the rigidity required by the blade 100, or like the first fiber 120, the core material 115 may be partially or entirely formed on the second fiber 130. The outer surface of the foam foam 110 assembled in an overlapped state can be wrapped.

이때, 코어재(115)는 제1 파이버의 외면에 겹쳐지거나 제2 파이버의 내면에 겹쳐져 제1 파이버와 제2 파이버의 사이에 위치될 수 있음은 물론이다(도 4의 (e) 참조). In this case, the core material 115 may be positioned between the first fiber and the second fiber overlapping the outer surface of the first fiber or overlapping the inner surface of the second fiber (see FIG. 4E).

이렇게 제2 파이버(130)가 조립된 복수의 발포 폼(110)의 외면을 감싸는 형태로 구비되기 때문에 블레이드를 완성하게 되면, 복수 발포 폼(110)이 연결되어 발생될 수 있는 이음매 부분이 발생하지 않기 때문에 이음매 부분에서 용이하게 발생되는 크랙의 성장을 방지할 수 있다.Since the second fiber 130 is provided in a form surrounding the outer surfaces of the plurality of foam foams 110 assembled, when the blade is completed, a joint portion which may be generated by connecting the plurality of foam foams 110 does not occur. As a result, the growth of cracks easily generated at the joint portion can be prevented.

제2 파이버(130)도 제1 파이버(120)와 같이, 수지가 용이하게 함침되도록 수분이 증발되어 건조된 상태일 수 있다.Like the first fiber 120, the second fiber 130 may be in a state in which moisture is evaporated and dried so that the resin is easily impregnated.

그리고, 제1 파이버(120) 또는 제2 파이버(130)는 탄소섬유, 석영섬유, 보론섬유, 쿼츠섬유, 글래스섬유, 아라미드섬유(케블라), 금속섬유, 금속망, 나일론 등이 사용될 수 있다.The first fiber 120 or the second fiber 130 may be carbon fiber, quartz fiber, boron fiber, quartz fiber, glass fiber, aramid fiber (Kevlar), metal fiber, metal mesh, nylon, or the like.

또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 파이버(120) 또는 제2 파이버(130)에는 파이버복합재 제품 또는 파이버복합재 구조물을 서로 결합하기 위한 조인트부(160)가 구비될 수 있다.In addition, as shown in FIG. 7, the first fiber 120 or the second fiber 130 may be provided with a joint part 160 for coupling the fiber composite product or the fiber composite structure to each other.

이 조인트부(160)는 인접한 파이버복합재 구조물 또는 제품, 다른 재료로 형성된 구조물 또는 제품이 결합되는 부분으로서, 제1 파이버(120) 또는 제2 파이버(130)의 형상을 인접한 구조물 또는 제품이 서로 결합되는 구조 예컨대, 볼트 또는 너트, 홈 또는 돌기, 요철 형상의 홈 또는 돌기 등과 같이, 서로 결합되는 한 쌍의 결합구조 중 어느 하나의 결합구조를 가지도록 형성할 수 있다.The joint portion 160 is a portion in which adjacent fiber composite structures or products or structures or products formed of other materials are bonded to each other, and the structures or products in which the adjacent structures or products are joined to each other are combined. The structure may be formed to have a coupling structure of any one of a pair of coupling structures coupled to each other, such as a bolt or nut, a groove or a protrusion, an uneven groove or a protrusion, and the like.

조인트부(160)에는 도 10의 (a) 내지 도 10의 (c)에 도시된 바와 같이, 다양한 형태의 메탈조인트(165)가 구비될 수 있다.As illustrated in FIGS. 10A to 10C, the joint part 160 may be provided with various types of metal joints 165.

예컨대, 메탈조인트(165)는 관 형상(도 10의 (a) 참조),볼트, 너트(도 10의 (b) 참조), 요철형상의 부재(도 10의 (c) 참조), 막대, 금속망 등이 될 수 있으며, 한 쌍이 서로 결합하는 결합부재의 어느 하나의 형상을 가지도록 형성될 수 있다.For example, the metal joint 165 may have a tubular shape (see FIG. 10 (a)), a bolt, a nut (see FIG. 10 (b)), an uneven member (see FIG. 10 (c)), a rod, and a metal. It may be a net, etc., it may be formed to have any one shape of the coupling member is coupled to each other pair.

그리고, 메탈조인트(165)는 제1 파이버(120) 또는 제2 파이버(130)에 결합되어 제1 파이버(120) 및 제2 파이버(130)에 함침되는 수지에 의해 고정될 수 있다.The metal joint 165 may be coupled to the first fiber 120 or the second fiber 130 and fixed by a resin impregnated in the first fiber 120 and the second fiber 130.

한편, 메탈조인트(165)의 외면에는 제1 파이버(120) 또는 제2 파이버(130)와의 결합력을 향상시킬 수 있도록 다수의 홈, 또는 다수의 돌기(도 10의 (b) 참조)가 형성되거나, 발포 폼(110)에 코이닝(coining), 리베팅(rivetting) 될 수 있으며, 메탈조인트(165)는 금속 또는 합성수지로 형성될 수 있다.On the other hand, the outer surface of the metal joint 165 is formed with a plurality of grooves, or a plurality of projections (see Fig. 10 (b)) to improve the coupling force with the first fiber 120 or the second fiber 130 or And, the foam (110) can be coined (coining), riveting (rivetting), the metal joint 165 may be formed of a metal or synthetic resin.

아울러, 제1 파이버(120) 또는 제2 파이버(130)에는 간극조절구(170)가 설치될 수 있다. 이 간극조절구(170)는 발포 폼(110)에서 제1 파이버(120) 및 제2 파이버(130)의 사이 간격을 조절하여 제1 파이버(120) 및 제2 파이버(130)에 수지가 함침되는 두께를 조절할 수 있다. 한편, 간극조절구(170)는 서로 결합되는 제1 지지구(171)와 제2 지지구(175)를 포함할 수 있다.In addition, the gap adjusting device 170 may be installed in the first fiber 120 or the second fiber 130. The gap adjusting device 170 adjusts the distance between the first fiber 120 and the second fiber 130 in the foam foam 110, the resin impregnated in the first fiber 120 and the second fiber 130. The thickness can be adjusted. On the other hand, the gap adjusting device 170 may include a first support 171 and a second support 175 coupled to each other.

제1 지지구(171)는 지지부(171a)와 결합부(171b)로 구성될 수 있다. 지지부(171a)는 판 형상으로 형성되어 발포 폼(110)의 외면에 지지될 수 있으며, 결합부는 지지부(171a)의 중앙에서 상부로 돌출되어 제1 파이버(120) 또는 제2 파이버(130)를 관통하도록 구비될 수 있다.The first support 171 may be composed of a support 171a and the coupling portion 171b. The support part 171a may be formed in a plate shape to be supported on the outer surface of the foam foam 110, and the coupling part may protrude upward from the center of the support part 171a to form the first fiber 120 or the second fiber 130. It may be provided to penetrate.

이때, 제1 지지구(171)의 결합부(171b)의 상단에는 결합공(171c)이 형성될 수 있다.At this time, the coupling hole 171c may be formed at the upper end of the coupling portion 171b of the first support 171.

그리고, 제2 지지구(175)도 제1 지지구(171)와 마찬가지로 지지부(175a)와 결합부(175b)로 구성될 수 있으며, 지지부(175a)는 판 형상으로 형성되어 제1 파이버(120) 또는 제2 파이버(130)의 외면을 지지할 수 있다.In addition, like the first supporter 171, the second supporter 175 may be configured of the supporter 175a and the coupling part 175b, and the supporter 175a is formed in a plate shape to form the first fiber 120. ) Or the outer surface of the second fiber 130.

그리고, 제2 지지구(175)의 결합부(175b)는 지지부(175a)의 하부로 돌출되도록 구비되며, 제2 지지구(175)의 결합부(175b)는 제1 지지구(171)의 결합부(171b)에 형성된 결합공(171c)에 삽입되어 서로 끼워지는 형태로 제1 지지구(171)와 제2 지지구(175)가 결합될 수 있다.In addition, the coupling portion 175b of the second support 175 is provided to protrude to the lower portion of the support 175a, and the coupling portion 175b of the second support 175 is formed of the first support 171. The first supporter 171 and the second supporter 175 may be coupled to each other by being inserted into the coupling hole 171c formed in the coupling part 171b and fitted to each other.

즉, 제1 지지구(171)의 지지부(171a)는 발포 폼(110)에 지지되고, 제1 지지구(171)의 결합부(171b)가 제1 파이버(120) 또는 제2 파이버(130)를 관통하여 돌출되면 제1 지지구(171)와 대향된 위치에서 제2 지지구(175)의 결합부(175b)를 제1 지지구(171)의 결합공(171c)에 끼워 결합하는 형태로 제1 파이버(120) 및 제2 파이버(130)의 사이 간격을 조절할 수 있다.That is, the support part 171a of the first supporter 171 is supported by the foam foam 110, and the coupling part 171b of the first supporter 171 is the first fiber 120 or the second fiber 130. When protruded through the () through the coupling portion 175b of the second support 175 in a position opposite to the first support 171 is inserted into the coupling hole (171c) of the first support 171 The distance between the first fiber 120 and the second fiber 130 may be adjusted.

이때, 제1 지지구(171)와 제2 지지구(175)의 위치가 서로 뒤바뀔 수 있음은 물론이다.In this case, the positions of the first support 171 and the second support 175 may be reversed.

한편, 간극조절구(170)는 파이버복합재 구조물 또는 파이버복합재 제품의 완성 시 외부로 노출되지 않도록 간극조절구(170), 더 구체적으로는 제2 지지구(175)의 지지부(175a)의 외면을 적어도 1장 이상의 제1 파이버(120) 또는 제2 파이버(130)가 덮는 형태로 구성될 수 있다.On the other hand, the gap adjusting device 170 is such that the outer surface of the support portion 175a of the gap adjusting device 170, more specifically, the second support 175 so as not to be exposed to the outside when the fiber composite structure or the fiber composite product is completed. At least one sheet may be configured to cover the first fiber 120 or the second fiber 130.

도 3의 (d)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 파이버복합재 구조물 또는 파이버복합재 제품의 제조방법은 예비 조립체(150)를 제조금형(200)에 삽입하는 단계를 포함할 수 있다.As shown in (d) of FIG. 3, the method of manufacturing the fiber composite structure or the fiber composite product according to the embodiment of the present invention may include inserting the pre-assembly 150 into the manufacturing mold 200. .

이 단계는 수지로 제1 파이버 및 제2 파이버에 수지를 함침시키고, 예비 조립체(150)의 외면을 형성하도록 제조금형(200)에 예비 조립체(150)를 삽입하는 단계이다.This step is a step of impregnating the first fiber and the second fiber with the resin and inserting the preassembly 150 into the manufacturing mold 200 to form the outer surface of the preassembly 150.

한편, 예비 조립체(150)가 제조금형(200)에 안착되기 전, 스킨층 성형부(213,233)에는 완성된 블레이드(100)가 용이하게 분리될 수 있도록 이형제가 도포되거나 블레이드(100)의 외면에 부식을 방지하는 동시에 외면에 광택을 가지도록 하는 겔코트(gelcoat)가 미리 도포될 수 있다.On the other hand, before the pre-assembly 150 is seated in the manufacturing mold 200, a release agent is applied to the skin layer forming parts (213, 233) so that the finished blade 100 can be easily separated or the outer surface of the blade 100 Gelcoats may be pre-applied to prevent corrosion and at the same time have a gloss on the outer surface.

아울러, 제조금형(200)은 블레이드(100)의 외형을 성형할 수 있는 다양한 형태의 제조금형이 될 수 있으며, 본 실시예에서는 상기한 실시예에 따른 제조금형(200)을 사용하였다.In addition, the manufacturing mold 200 may be a manufacturing mold of various forms that can mold the outer shape of the blade 100, in this embodiment used the manufacturing mold 200 according to the above-described embodiment.

도 3의 (e)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 발포 폼(110)을 이용한 파이버복합재 제품의 제조방법은 제조금형(200)에 수지를 주입하여 블레이드를 제조하는 단계를 포함할 수 있다.As shown in Figure 3 (e), the method of manufacturing a fiber composite product using a foam foam 110 according to an embodiment of the present invention includes the step of manufacturing a blade by injecting a resin into the manufacturing mold (200). can do.

이 단계에서는 예비 조립체(150)를 구성하는 제1 파이버(120) 및 제2 파이버(130)에 수지가 함침되도록 제조금형(200)에 수지를 공급할 수 있다.In this step, the resin may be supplied to the manufacturing mold 200 so that the resin is impregnated into the first fiber 120 and the second fiber 130 constituting the preliminary assembly 150.

이때, 수지는 대기압 또는 가압공급장치 사용하여 주입될 수 있고, 본 실시예에서와 같이, 예비 조립체(150)를 안착된 스킨층 성형부(213,233)에 안착시킨 뒤, 제1 파이버(120) 및 제2 파이버(130)로 사이 사이의 공간을 미리 진공상태로 만든 후 진공에 의해 수지가 주입될 수 있도록 구성될 수도 있다.In this case, the resin may be injected using an atmospheric pressure or a pressure supply device, and as in the present embodiment, the pre-assembly 150 is seated on the seated skin layer forming parts 213 and 233, and then the first fiber 120 and The space between the second fiber 130 may be made in advance in a vacuum state, and then resin may be injected by vacuum.

아울러, 수지는 스킨층 성형부(213,233)를 진공배기기구(270)로 진공상태로 만드는 동시에 가압공급장치를 사용하여 수지를 주입함으로써, 제조시간을 단축시킬 수 있다.In addition, the resin may shorten the manufacturing time by making the skin layer forming parts 213 and 233 into a vacuum state by the vacuum exhaust mechanism 270 and injecting the resin using a pressure supply device.

이렇게 진공에 의해 수지가 주입함으로써, 제1 파이버(120) 및 제2 파이버(130)의 곳곳에 빈 곳 없이 수지가 주입되고, 블레이드(100)의 완성시 블레이드(100)의 내부에 기공의 발생을 방지하여 블레이드(100)의 내구성 및 블레이드(100)의 성형 불량을 방지할 수 있다.In this way, the resin is injected by vacuum, so that the resin is injected into the first fiber 120 and the second fiber 130 without any space, and the pores are generated in the blade 100 upon completion of the blade 100. By preventing the durability of the blade 100 and molding failure of the blade 100 can be prevented.

한편, 제조금형(200)에 주입되는 수지는 불포화 폴리에스테르, 에폭시, 폴리비닐에스테르, 페놀, 폴리우레탄 등의 수지가 사용될 수 있으며, 이때 수지에는 수지를 용이하게 경화시킬 수 있는 경화제와 함께 혼합되어 금형에 주입될 수 있다.On the other hand, the resin injected into the manufacturing mold 200 may be a resin such as unsaturated polyester, epoxy, polyvinyl ester, phenol, polyurethane, etc., wherein the resin is mixed with a curing agent that can easily cure the resin It can be injected into a mold.

도 3의 (f)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 발포 폼(110)을 이용한 파이버복합재 제품의 제조방법은 제조금형(200)에서 일정시간 경과 후 수지가 경화되면, 제조금형(200)에서 완성된 블레이드(100)를 분리하는 단계를 포함할 수 있다.As shown in Figure 3 (f), the manufacturing method of the fiber composite product using the foam foam 110 according to an embodiment of the present invention, if the resin is cured after a predetermined time in the manufacturing mold 200, manufacturing mold It may include a step of separating the completed blade 100 in 200.

이 단계에서는 제조금형(200)에 주입된 수지가 일정시간이 지난 후 경화되면 제조금형(200)에서 블레이드(100)를 분리하여 블레이드(100)를 완성한다. 이때, 수지는 상온 또는 금형을 가열하여 상온보다 높은 온도에서 일정시간을 경과하는 형태로 경화될 수 있다. In this step, when the resin injected into the manufacturing mold 200 is cured after a predetermined time, the blade 100 is separated from the manufacturing mold 200 to complete the blade 100. At this time, the resin may be cured in a form of passing a predetermined time at a temperature higher than room temperature by heating the room temperature or the mold.

그리고, 완성된 블레이드(100)를 제조금형(200)에서 분리한 후 제조금형(200)의 파팅라인(parting-line)이 형성되는 부분을 평탄하게 하는 후처리를 수행하는 단계를 거칠 수 있다.In addition, after the completed blade 100 is separated from the manufacturing mold 200, a post-treatment may be performed to flatten a part where a parting-line of the manufacturing mold 200 is formed.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예에 따른 제조방법에 의해 제조된 블레이드(100)는 복수 개의 분할된 발포 폼(110)이 제1 파이버(120)에 감싸지고, 제1 파이버(120)에 감싸진 복수 개의 발포 폼(110)을 다시 제2 파이버(130)가 감싸는 형태로 서로 결합되도록 구성되며, 수지가 제1 파이버(120) 및 제2 파이버(130)에 함침되어 블레이드(100)를 구성한다.In the blade 100 manufactured by the manufacturing method according to the embodiment of the present invention described above, the plurality of divided foam foams 110 are wrapped in the first fiber 120, and are wrapped in the first fiber 120. The plurality of foam foam 110 is configured to be coupled to each other in a form in which the second fiber 130 is wrapped again, the resin is impregnated in the first fiber 120 and the second fiber 130 to form a blade 100. .

이때, 제1 파이버(120) 및 제2 파이버(130)에는 복수 개의 간극조절구(170)가 설치되어 제1 파이버(120) 및 제2 파이버(130)의 사이 간격을 조절함으로써, 블레이드를 형성하는 수지의 두께를 정확한 치수로 생산할 수 있다(도 6 참조).In this case, a plurality of gap adjusting holes 170 are installed in the first fiber 120 and the second fiber 130 to form a blade by adjusting a gap between the first fiber 120 and the second fiber 130. The thickness of the resin can be produced with the correct dimensions (see Figure 6).

그리고, 제1 파이버(120) 및 제2 파이버(130)에는 조인트부(160)가 형성되어 다른 구조물 또는 제품에 용이하게 결합할 수 있다.In addition, the joint part 160 may be formed in the first fiber 120 and the second fiber 130 to be easily coupled to other structures or products.

이렇게 구성된 본 발명의 실시예에 따른 제조방법으로 제조되는 블레이드(100)는 종래의 블레이드에 리브, 쉐어웹, 스파 등의 기능을 수지가 함침된 제1 파이버(120)가 수행할 수 있다.In the blade 100 manufactured by the manufacturing method according to the embodiment of the present invention configured as described above, the first fiber 120 impregnated with resin may perform a function such as a rib, a share web, and a spar on a conventional blade.

따라서, 종래와 같이 블레이드의 강성을 향상시키기 위해 리브, 쉐어웹, 스파 등을 별도로 제작하여 부착하지 않고, 제1 파이버(120)에 수지를 함침시키는 형태로 블레이드(100)를 일체로 용이하게 제작할 수 있으며, 대형 블레이드도 접합 없이 용이하게 한번에 제작할 수 있을 뿐만 아니라, 복잡한 형상의 파이버복합재 제품을 용이하게 제작할 수 있다.Therefore, in order to improve the rigidity of the blade as in the prior art, the blade 100 may be easily integrated into the first fiber 120 in the form of impregnating a resin without separately manufacturing and attaching ribs, share webs, spas, and the like. In addition, large blades can be easily manufactured without joining at once, as well as a fiber composite product having a complicated shape can be easily manufactured.

또한, 블레이드(100)의 내부가 비어있지 않고, 발포 폼(110)에 의해 채워지며, 진공에 의해 수지를 주입함으로써, 발포 폼(110)과 수지의 결합력이 우수하여 블레이드(100)의 강도와 내구성을 향상시킬 수 있다.In addition, the inside of the blade 100 is not empty, is filled by the foam foam 110, and by injecting the resin by vacuum, the bonding strength of the foam foam 110 and the resin is excellent, so that the strength of the blade 100 and Durability can be improved.

또한, 접착제를 사용할 필요가 없고 발포 폼을 이용하여 블레이드(100)의 무게를 경량화할 수 있다.In addition, it is not necessary to use an adhesive, and the weight of the blade 100 can be reduced by using a foam.

또한, 각 구성품 예컨대, 스파, 리브, 쉐어웹 등을 별도로 제작하여 접합하는 공정을 생략할 수 있기 때문에 블레이드(100)의 제조비용을 대폭 절감하고, 제조시간을 단축시킬 수 있다.In addition, the manufacturing process of each component, for example, spar, rib, share web, and the like, can be omitted, and thus the manufacturing cost of the blade 100 can be greatly reduced, and the manufacturing time can be shortened.

이상의 실시예는 본 발명이 풍력발전기용 블레이드에 적용하는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 항공기의 동체, 날개, 러버(rubber) 등에도 동일하게 적용할 수 있다.In the above embodiment, the present invention has been described as being applied to a wind turbine blade, but the present invention can be equally applied to a fuselage, a wing, a rubber, or the like of an aircraft.

또한, 경량 고강도를 요구하는 모든 제품, 예컨대 선박(요트, 파워보트, 군함정, 어선, 잠수정, 탈출선 등), 자동차(전기 자동차, 하이브리드 자동차, 경주용 자동차 등), 괘도차량(고속열차, 전철 등), 스포츠 레저용품(제트스키, 낚시보트, 구명장치 등), 건축자재(내외장재, 구조재, 교량부품 등) 등에도 적용될 수 있음은 물론이다.In addition, all products requiring high strength and light weight, such as ships (yachts, powerboats, military ships, fishing vessels, submersibles, escape lines, etc.), automobiles (electric vehicles, hybrid vehicles, racing vehicles, etc.), railroad vehicles (high speed trains, Trains, etc.), sports and leisure goods (jet skis, fishing boats, life-saving devices, etc.), building materials (interior and exterior materials, structural materials, bridge parts, etc.), of course.

예컨대, 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 제조방법으로 제조되는 제품 중 예컨대, 파이프와 같은 중공형상의 제품(190) 등을 제조할 수가 있다.For example, as illustrated in FIG. 8, a hollow product 190 such as a pipe may be manufactured among products manufactured by the manufacturing method according to an exemplary embodiment of the present invention.

도면에 도시된 중공형상의 제품(190)는 파이프의 형상을 복수 개로 분할한 형태로 발포 폼(110)을 형성하고, 복수 개의 발포 폼(110)을 제1 파이버(120)로 감싼다. The hollow product 190 shown in the drawing forms the foam foam 110 in a form in which the shape of the pipe is divided into a plurality of pieces, and wraps the plurality of foam foam 110 with the first fiber 120.

그리고, 제1 파이버(120)로 감싸진 복수 개의 발포 폼(110)의 내주 및 외주에 제2 파이버(130)를 감싸 예비조립체를 형성하며, 이 예비 조립체를 제조금형(200)에 넣고 수지를 함침시켜 제조하게 된다.Then, the pre-assembly is formed by wrapping the second fiber 130 on the inner circumference and the outer circumference of the plurality of foam foams 110 wrapped with the first fiber 120, and the resin is placed in the manufacturing mold 200. It is prepared by impregnation.

이때, 제조금형(200)에 예비 조립체를 삽입할 때에는 제2 파이버(130)의 내주에는 중공형상의 제품(190)의 내주에 수지가 채워지는 것을 방지하도록 맨드릴(mandrel)이 삽입된 상태로 제조금형(200)에 넣어 수지를 함침시킨 후 수지가 경화되면 제조금형(200)에서 중공형상의 제품(190)을 분리하고, 중앙에 삽입된 맨드릴을 제거하는 형태로 중공형상의 제품(190)을 제조할 수 있다.At this time, when inserting the pre-assembly into the manufacturing mold 200, the inner circumference of the second fiber 130 is manufactured with a mandrel inserted to prevent the resin from filling the inner circumference of the hollow product 190 After impregnating the resin into the mold 200 and the resin is cured, the hollow product 190 is separated from the manufacturing mold 200 and the mandrel inserted in the center is removed. It can manufacture.

아울러, 도 9에 도시된 바와 같이, 중공형상의 제품(190)에는 제1 파이버(120) 및 제2 파이버(130)의 사이에 복수의 코어재(150)를 삽입함으로써 더 높은 강도와 내구성을 구현하도록 구성될 수도 있다.In addition, as shown in FIG. 9, the hollow-shaped product 190 has a higher strength and durability by inserting a plurality of core materials 150 between the first fiber 120 and the second fiber 130. It may be configured to implement.

따라서, 본 발명의 제조방법으로 제조되는 중공형상의 제품(190)는 종래의 필라멘트 와운딩법이나 압출방식으로 제조되는 파이버복합재 제품보다 복잡한 형상 예컨대, 테이퍼 폴, 이형단면, 계단형 폴 등의 형상을 가지는 중공형상의 제품(190)을 제조할 수 있다.Therefore, the hollow product 190 manufactured by the manufacturing method of the present invention has a more complicated shape than a fiber composite product manufactured by a conventional filament winding method or an extrusion method, for example, a tapered pole, a cross section, a stepped pole, or the like. The eggplant may produce a hollow article 190.

한편, 본 발명의 제조방법에 의해 제조되는 중공형상의 제품(190)은 예컨대, 유체 저장용기, 유체 수송용 파이프, 전신주, 풍력발전기의 지지대, 건출물 골격, 볼라드(bollard)와 같은 차량통제 기둥, 미사일발사관, 선박 구조물 등이 될 수 있다.
On the other hand, the hollow product 190 manufactured by the manufacturing method of the present invention is, for example, a fluid storage container, a pipe for transporting fluid, a telephone pole, a support of a wind generator, a vehicle control column such as a building skeleton, a bollard (bollard), Missile launchers, ship structures, etc.

이상에서 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, And all changes and modifications to the scope of the invention.

100: 블레이드 110: 발포 폼
112: 내부 공간 115: 코어재
120: 제1 파이버 130: 제2 파이버
150: 예비 조립체 160: 조인트부
165: 메탈조인트 170: 간극조절구
171: 제1 지지구 171a, 175a: 지지부
171b, 175b: 결합부 175c: 결합공
175: 제2 지지구 190: 중공형상의 제품
200: 제조금형 210: 상부 틀
211,231: 몸체 212,232: 테두리부
213,233: 스킨층 성형부 218: 배기구
234: 안착홈 235: 진공홈
238: 주입구 239: 배출구
250: 씰링부재 270: 진공배기기구 100: blade 110: foam
112: internal space 115: core material
120: first fiber 130: second fiber
150: pre-assembly 160: joint portion
165: metal joint 170: clearance adjustment
171: first support 171a, 175a: support
171b and 175b: engaging portion 175c: engaging hole
175: second support 190: hollow product
200: manufacturing mold 210: upper mold
211,231 body 212,232 border
213, 233: skin layer forming portion 218: exhaust port
234: settling groove 235: vacuum groove
238: inlet 239: outlet
250: sealing member 270: vacuum exhaust mechanism

Claims

Forming a plurality of foams in the form of dividing the shape of the product to be manufactured into a plurality of,
Wrapping at least one foam of the plurality of foams with a first fiber,
Assembling the plurality of foams into the shape of the product to be manufactured and wrapping the appearance with a second fiber to produce a pre-assembly;
Inserting the preassembly into a manufacturing mold,
Impregnating the resin into the first fiber and the second fiber constituting the pre-assembly by injecting a resin into the manufacturing mold; and
And a step of separating the manufacturing mold from the manufacturing mold when the resin is cured after a predetermined time at room temperature or in a heated state in the manufacturing mold.

The method of claim 1,
Injecting the resin into the manufacturing mold to impregnate the resin in the first fiber and the second fiber constituting the pre-assembly,
The method of claim 1, wherein the resin is injected after making the inside of the manufacturing mold into which the preliminary assembly is inserted into a vacuum state.

The method of claim 1,
In the step of forming a plurality of foam foam in the form of dividing the shape of the product to be manufactured into a plurality,
At least one foam of the foam is formed of a porous composite product, characterized in that formed of a porous material of different materials.

The method of claim 1,
And the core material is superposed on the first fiber or the second fiber to reinforce rigidity.

The method of claim 1,
The manufacturing mold
Composed of a plurality of molds are formed in each of the skin layer forming parts of the divided form to form a shape corresponding to the product having an arbitrary shape by combining with each other,
The plurality of molds are provided with edge portions protruding to the outside of the skin layer forming part to contact adjacent molds, respectively.
The edge portion in contact with each other is provided with a vacuum groove for forming a vacuum and a sealing member disposed on both sides around the vacuum groove,
And a vacuum exhaust mechanism for discharging the air of the vacuum groove to the outside to form a vacuum.

The method of claim 1,
The foam is a method of integrally forming a fiber composite product, characterized in that formed of a porous material of any one of urethane, epoxy, polypropylene, balsa wood, cork.

The method of claim 1,
The resin is any one of unsaturated polyester, polyvinyl ester, phenol, polyurethane polyurethane molding method of the composite product.

The method of claim 1,
The first fiber or the second fiber is made of any one of carbon fiber, quartz fiber, boron fiber, quartz fiber, glass fiber, aramid fiber, metal fiber, metal mesh or mixed with them, the fiber composite product Integral molding method.

The method of claim 1,
In the step of wrapping at least one of the foam foam of the plurality of foam foam with the first fiber and assembling the plurality of foam foam into the shape of the product to be manufactured and wrapping the appearance with the second fiber to produce a pre-assembly,
And inserting a gap adjusting tool for supporting the first fiber and the second fiber in the foam so that the thickness of the resin is constant.

10. The method of claim 9,
The gap adjusting device
It is composed of a first support and a second support including a plate-shaped support, and a coupling portion protruding from the support and penetrating the first fiber and the second fiber,
And wherein the engaging portion of the first support and the engaging portion of the second support are configured to fit together in opposing positions.

The method of claim 1,
And wherein the first fiber or the second fiber is provided with a joint portion having any one of a pair of structures joined to each other.

Foam foam divided into plural pieces,
A first fiber surrounding an outer surface of at least one of the plurality of foamed foams;
A second fiber surrounding an outer surface of the first fiber in a state in which the foamed foam divided into a plurality is assembled; and
A resin impregnated in the first fiber and the second fiber,
And a resin is impregnated in the first fiber positioned between the plurality of divided foams to reinforce rigidity.

The method of claim 12,
At least one of the foam foam is divided into a plurality of foam composite product, characterized in that formed of a porous material of different materials.

The method of claim 12,
And wherein the first fiber or the second fiber is overlapped with a core material to reinforce rigidity.

The method of claim 12,
The foam is a fiber composite product, characterized in that formed of a porous material of any one of urethane, epoxy, polypropylene, balsa wood, cork.

The method of claim 12,
The resin is a fiber composite product, characterized in that any one of unsaturated polyester, polyvinyl ester, phenol, polyurethane.

The method of claim 12,
The first fiber or the second fiber is made of any one of carbon fiber, quartz fiber, boron fiber, quartz fiber, glass fiber, aramid fiber, metal fiber, metal mesh or mixed with them, the fiber composite product .

The method of claim 12,
Fiber composite material, characterized in that for inserting the gap control mechanism for supporting the first fiber and the second fiber in the foam so that the thickness of the resin is constant.

19. The method of claim 18,
The gap adjusting device
It is composed of a first support and a second support including a plate-shaped support, and a coupling portion protruding from the support and penetrating the first fiber and the second fiber,
And a coupling portion of the first support and a coupling portion of the second support are configured to be fitted to each other at opposite positions.

The method of claim 12,
Fiber composite product, characterized in that the first fiber or the second fiber having a joint portion having any one of a pair of structures coupled to each other.

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