KR101234546B1 - Method for manufacturing mast composed complex materials - Google Patents
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Abstract
본 발명은 복합소재 마스트 제조방법에 관한 것으로, 복합소재를 이용하여 마스트를 제조하는 방법에 있어서; 마스트의 외형에 대응되게 내부 형상이 가공되고, 상하로 분할되어 조립 가능하도록 상부금형과 하부금형을 압출방식으로 제작하는 제1단계와; 상기 상부금형과 하부금형이 형합된 내부에 배치되어 마스트의 내부 형상을 만들도록 내부금형을 압출 제작하는 제2단계와; 상기 내부금형을 사이에 두고 상부금형과 하부금형을 형합하기 전에 복합소재로 된 시트를 배치하는 제3단계와; 상기 시트를 포함하도록 상기 상부금형과 하부금형을 형합하는 제4단계와; 형합된 금형 사이로 수지를 충전한 후 일정시간 동안 경화시키고, 탈형하여 제품화하는 제5단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 복합소재 마스트 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 마스트 제조용 몰드를 쉽게 제작할 수 있어 인력과 시간 및 비용을 절약하고, 열전도도가 높은 알루미늄을 몰드로 활용함으로써 고온 가업 장비가 있어야만 생산 가능했던 프리프레그(Prepreg)를 이용한 마스트 제작도 가능하며, 외부 형상은 일정하되 내부 두께를 인위적으로 달리 구성하여 마스트의 휘어짐이 가능하게 하여 요트의 주행성능도 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.The present invention relates to a method for producing a composite mast, the method for producing a mast using a composite material; A first step of manufacturing an upper mold and a lower mold by an extrusion method such that the inner shape is processed to correspond to the outer shape of the mast, and is divided up and down; A second step of extruding the inner mold so that the upper mold and the lower mold are combined to form an inner shape of the mast; A third step of disposing a sheet made of a composite material before joining the upper mold and the lower mold with the inner mold interposed therebetween; A fourth step of joining the upper mold and the lower mold to include the sheet; The present invention provides a method for manufacturing a composite mast, comprising a fifth step of filling a resin between molded molds, curing for a predetermined time, and demolding the product.
According to the present invention, it is possible to easily produce a mold for manufacturing mast, saving manpower, time and cost, and using a high thermal conductivity aluminum as a mold, the production of mast using prepreg (prepreg) that could only be produced with high-temperature industrial equipment It is possible, but the external shape is constant, but the internal thickness is artificially configured to enable the bending of the mast to obtain the effect of improving the running performance of the yacht.
Description
본 발명은 복합소재 마스트 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고른 표면과 두께를 다르게 성형할 수 있어 원뿔대형 마스트와 같은 특성을 갖도록 한 복합소재 마스트 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for manufacturing a composite mast, and more particularly, to a method for manufacturing a composite mast, which can be formed to have a different surface and thickness to have the same characteristics as a truncated mast.
일반적으로, 마스트(Mast)는 선체의 중심선상의 갑판에 수직으로 세운 기둥으로서, 보통 돛대라고도 한다.In general, masts are pillars erected perpendicular to the deck on the hull's centerline, commonly referred to as masts.
이러한 마스트는 주로 범선에서 돛을 다는데 필요한 기둥으로 사용되었으며, 단마스트(single mast), 이각마스트(bipod mast), 삼각마스트(tripod mast) 등으로 구분하며, 현재는 주로 요트 등에 사용되고 있다.These masts were mainly used as sailing poles for sailing ships, and are divided into single masts, bipod masts, and tripod masts, and are mainly used for yachts.
예컨대, 도 1의 예시와 같이, 요트의 보드(10) 상면 적소에 마스트(20)를 고정하고, 상기 마스트(20)에 세일(돛)(30)을 달아 마스트(20)로 중심을 잡아가면서 요트를 주행하게 된다.For example, as shown in Figure 1, while fixing the
이와 같이, 마스트(20)는 요트 등과 같이 풍력을 이용하여 선체를 추진시키는데 있어 매우 중요한 요소이다.As such, the
따라서, 요트와 같은 수상스포츠에 적용된 마스트(20)는 최대한 경량화되어야 하므로 종래에는 주로 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제작하였으나 최근에는 강화플라스틱, 플라스틱강화섬유 등과 같은 복합소재의 출현으로 인해 제조하기 쉽고 비용도 줄일 수 있는 복합소재 쪽으로 서서히 대체되어 가고 있는 추세이다.Therefore, since the
그런데, 지금까지 알려진 복합소재를 이용한 마스트 제조방법은 도 2의 예시와 같이, 주로 환형 몰드(40)에 복합소재(50)를 적층한 후 복합소재(50)를 경화시킨 다음 작업자가 표면을 고르게 하는 작업을 거쳐야 했으므로 작업시간이 많이 들고, 전문적인 인력이 요구되었으므로 비용이 급증하는 단점이 있었다.By the way, the mast manufacturing method using a composite material known so far, as shown in Figure 2, mainly laminated the
뿐만 아니라, 외부의 표면은 고르나 내부의 두께가 균일하지 않고, 금속몰드를 사용할 경우 제작비가 더욱 더 높아지고 가공에 많은 시간이 필요하므로 초기 투자비용이 크다는 단점이 있었다.In addition, the outer surface is even, but the thickness of the inside is not uniform, there is a disadvantage that the initial investment cost is large, because the manufacturing cost is higher and the time required for the processing when using a metal mold is much higher.
또한, 마스트(20)는 성능 향상을 위해 원뿔대 형상을 가지고 있기 때문에 그에 맞는 알루미늄 몰드 제작에 비용과 시간이 많이 소요되는 단점도 있었다.
In addition, since the
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 한계점을 고려하여 이를 해결하기 위해 창출된 것으로, 마스트 제조를 위한 몰드를 압출방식으로 쉽게 제작할 수 있고, 이 몰드를 이용하여 이중 금형 형태로 성형함으로써 원뿔대 마스트가 갖는 특성을 그대로 구현할 수 있도록 하여 비용과 시간을 줄일 수 있는 새로운 형태의 복합소재 마스트 제조방법을 제공함에 그 주된 목적이 있다.
The present invention was created in view of the above-mentioned limitations in the prior art, and can be easily produced by extrusion molding a mold for manufacturing a mast. The main purpose is to provide a new type of composite mast manufacturing method that can be implemented as it is to reduce the cost and time.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 복합소재를 이용하여 마스트를 제조하는 방법에 있어서; 마스트의 외형에 대응되게 내부 형상이 가공되고, 상하로 분할되어 조립 가능하도록 상부금형과 하부금형을 압출방식으로 제작하는 제1단계와; 상기 상부금형과 하부금형이 형합된 내부에 배치되어 마스트의 내부 형상을 만들도록 내부금형을 압출 제작하는 제2단계와; 상기 내부금형을 사이에 두고 상부금형과 하부금형을 형합하기 전에 복합소재로 된 시트를 배치하는 제3단계와; 상기 시트를 포함하도록 상기 상부금형과 하부금형을 형합하는 제4단계와; 형합된 금형 사이로 수지를 충전한 후 일정시간 동안 경화시키고, 탈형하여 제품화하는 제5단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 복합소재 마스트 제조방법을 제공한다.The present invention as a means for achieving the above object, in the method for producing a mast using a composite material; A first step of manufacturing an upper mold and a lower mold by an extrusion method such that the inner shape is processed to correspond to the outer shape of the mast, and is divided up and down; A second step of extruding the inner mold so that the upper mold and the lower mold are combined to form an inner shape of the mast; A third step of disposing a sheet made of a composite material before joining the upper mold and the lower mold with the inner mold interposed therebetween; A fourth step of joining the upper mold and the lower mold to include the sheet; The present invention provides a method for manufacturing a composite mast, comprising a fifth step of filling a resin between molded molds, curing for a predetermined time, and demolding the product.
이때, 상기 상부금형, 하부금형, 내부금형은 알루미늄으로 압출성형된 것에도 그 특징이 있다.In this case, the upper mold, the lower mold, the inner mold is also characterized in that the extrusion molded in aluminum.
또한, 상기 내부금형은 길이방향으로 크기를 다르게 하여 성형되는 마스트의 길이방향 두께를 가변시키는 것에도 그 특징이 있다.In addition, the inner mold is characterized by varying the longitudinal thickness of the mast to be formed by varying the size in the longitudinal direction.
뿐만 아니라, 상기 방법에 의해 제조된 마스트 자체를 제공함에도 그 특징이 있다.
In addition, there is a feature in providing the mast itself produced by the above method.
본 발명에 따르면, 마스트 제조용 몰드를 쉽게 제작할 수 있어 인력과 시간 및 비용을 절약하고, 열전도도가 높은 알루미늄을 몰드로 활용함으로써 고온 가압 장비가 있어야만 생산 가능했던 프리프레그(Prepreg)를 이용한 마스트 제작도 가능하며, 외부 형상은 일정하되 내부 두께를 인위적으로 달리 구성하여 마스트의 휘어짐이 가능하게 하여 요트의 주행성능도 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.
According to the present invention, it is easy to manufacture a mold for manufacturing the mast, saving manpower, time and cost, and by using a high thermal conductivity aluminum as a mold, the production of the mast using prepreg (Prepreg) that can only be produced with high-temperature pressurization equipment It is possible, but the external shape is constant, but the internal thickness is artificially configured to enable the bending of the mast to obtain the effect of improving the running performance of the yacht.
도 1은 요트에 설치된 마스트의 일반적인 예를 보인 예시도이다.
도 2는 종래 마스트 제조용 환형몰드를 절개하여 일부만 보인 모식도이다.
도 3은 본 발명에 따른 마스트 제조예를 보인 예시도이다.
도 4는 본 발명에 따라 제조된 마스트의 예시도이다.
도 5는 본 발명에 따라 제조된 마스트와 일반적인 원뿔대형 마스트의 단면 형상 및 휨 작용을 비교한 비교도이다.1 is an exemplary view showing a general example of the mast installed on the yacht.
Figure 2 is a schematic view showing only a part by cutting the annular mold for manufacturing a conventional mast.
Figure 3 is an exemplary view showing a mast manufacturing example according to the present invention.
4 is an illustration of a mast made in accordance with the present invention.
Figure 5 is a comparison of the cross-sectional shape and bending action of the mast prepared in accordance with the present invention and a general truncated mast.
이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 구체적인 설명에 앞서, 복합소재에 대하여 간단히 살펴보기로 한다.Prior to the detailed description of the present invention, a brief look at the composite material.
복합소재란 성분이나 형태가 다른 두 종류 이상의 소재가 거시적으로 조합되어 유효한 기능을 갖는 재료를 일컫는 것으로, 두 종류 이상의 재료가 미시적으로 조합되어 거시적으로 균질성을 갖는 합금들은 복합소재라 하지 않으며, 또한 구성소재들 사이에 거시적으로 경계면을 가지고 있다는 점이 합금과 다르다.A composite material refers to a material that has an effective function by combining two or more kinds of materials having different components or shapes macroscopically. Alloys having microscopic homogeneity by microscopic combination of two or more kinds of materials are not called composite materials. It is different from alloys in that it has a macroscopic interface between materials.
이러한 복합소재의 구성요소로는 섬유, 입자, 층, 모재 등이 있으며, 이들 요소들로 구성된 복합소재는 일반적으로 층상 복합소재, 입자강화 복합소재, 섬유강화 복합소재 등으로 구분할 수 있다.Components of such composite materials include fibers, particles, layers, base materials, and the like, and composite materials composed of these elements can generally be classified into layered composite materials, particle-reinforced composite materials, and fiber-reinforced composite materials.
복합소재로서 개선 할 수 있는 특성은 강도 및 강성도, 내식성, 피로수명, 내마모 특성, 충격특성, 고온특성, 전기 절연성, 단열성, 경량화, 외관 등을 들 수 있는데, 이러한 특성이 동시에 모두 개선 되는 것은 아니고 목적에 알맞게 필요에 따라 선택하여 쓸 수 있으며, 많이 알려진 바로는 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드섬유, 세라믹섬유 등을 이용한 예가 많다.Properties that can be improved as composite materials include strength, stiffness, corrosion resistance, fatigue life, wear resistance, impact properties, high temperature properties, electrical insulation, heat insulation, light weight, and appearance. It can be selected and used according to the needs according to the purpose, and there are many examples using carbon fiber, glass fiber, aramid fiber, ceramic fiber and the like.
본 발명에서도 이와 같은 복합소재가 활용된다.Such a composite material is also utilized in the present invention.
예컨대, 본 발명에서는 알루미늄을 압출하여 도 3과 같은 형태로 마스트(200, 도 4 참조) 제조에 필요한 몰드(100)를 제작한다.For example, in the present invention, aluminum is extruded to produce a
이때, 상기 몰드(100)는 상하로 분할된 한 쌍의 상부몰드(110)와 하부몰드(120)를 포함하고, 마스트(200)의 내부에 중공 형상을 갖도록 유도하는 내부몰드(130)를 더 포함한다.In this case, the
그리고, 상기 상부몰드(110)와 하부몰드(120)는 마스트(200)의 외부 형상에 맞게 가공되는데, 압출방식을 통해 뽑아내기 때문에 매우 쉽게 제조할 수 있다.In addition, the
특히, 상기 상부몰드(110) 및 하부몰드(120)는 알루미늄 소재로 제조되기 때문에 열전도도가 우수하여 이후 몰드 내부에서 성형되는 수지의 성형성을 좋게 한다.In particular, since the
아울러, 상기 내부몰드(130)는 상기 마스트(200)의 내부 구조, 즉 중공을 형성할 수 있도록 안내하며, 상기 내부몰드(130)의 크기를 달리 함으로써 마스트(200)의 두께를 조절할 수 있다.In addition, the
다시 말해, 외형은 고정되어 있으므로 그 내부의 코어 역할을 하는 내부몰드(130)의 크기를 다르게 형성하여 배치함으로써 마스트(200)의 길이방향 두께를 가변시킬 수 있게 되며, 두께 가변시의 경우에도 급변하는 것이 아니라 연속적으로 완만하게 가변시킬 수 있어 휨 변형을 조절할 수 있다.In other words, since the outer shape is fixed, the longitudinal thickness of the
덧붙여, 상기 상부몰드(110)와 하부몰드(120)가 접합되는 일지점에는 수지를 주입하기 위한 주입홀이 형성되고, 타지점에는 배출홀이 형성된다.In addition, an injection hole for injecting a resin is formed at one point where the
이와 같은 몰드(100) 구성을 갖는 본 발명은 다음과 같은 방법으로 마스트를 제조할 수 있다.The present invention having such a
예컨데, 먼저 상술한 압출방식으로 마스트(200)의 외형에 만드는 상부몰드(110)와 하부몰드(120)를 각각 제작하는 단계를 거친다.For example, first, the
그런 다음, 제조하고자 하는 마스트(200)의 길이별 두께를 고려하여 설계치에 맞게 상부몰드(110)와 하부몰드(120)가 형합(형틀을 조립하는 것)되어 형성하는 내부공간과 일정 간격을 갖도록 내부몰드(130)를 제작하는 단계를 거친다.Then, considering the thickness for each length of the
이후, 상기 내부몰드(130)를 사이에 두고 상기 상부몰드(110)와 하부몰드(120)를 서로 형합하여 마스트(200) 형상을 만드는 단계를 거친다.Thereafter, the
이 경우, 상기 내부몰드(130)와, 상부몰드(110), 하부몰드(120)는 길이의 각 단부에 서로 적정 간격을 갖도록 간격을 유지하는 수단을 둠으로써 원하는 성형품을 얻을 수 있다.In this case, the
특히, 상기 몰드 조립전에 적정 두께의 복합소재, 바람직하기로는 유리섬유 강화매트 혹은 탄소섬유 강화매트와 같은 소재를 상,하부몰드(110,120)의 내부에 배치한다.In particular, before assembling the mold, a composite material having a suitable thickness, preferably a material such as glass fiber reinforced mat or carbon fiber reinforced mat, is disposed in the upper and
이 상태에서, 수지를 주입한 후 경화시키고, 일정시간 경과 후 탈형하는 단계를 거쳐 도 4에 도시된 바와 같은 형상의 마스트(200)를 제조한다.In this state, the resin is injected and then cured, and after a certain period of time, a
이렇게 제조된 마스트(200)는 도 5의 (b)와 같은 형태의 단면을 갖게 되므로 기존 원뿔대형 마스트인 도 5의 (a)와 같은 기존 마스트(20)와 거의 대등한 휨 변형 정도를 갖게 되어 굳이 원뿔대형으로 어렵게 몰드를 구성하지 않아도 그와 동일 유사한 특성을 갖출 수 있게 된다.The
뿐만 아니라, 몰드 자체를 제작하기가 쉽고, 수지를 주입하여 경화시킨 후 탈형하는 형태로 마스트(200)를 제조할 수 있어 시간과 비용을 절감할 수 있게 된다.In addition, it is easy to manufacture the mold itself, it is possible to manufacture the
무엇보다도, 본 발명은 몰드를 압출성형하여 제작할 수 있기 때문에 몰드의 표면 자체를 매우 매끈하고 균일하게 제조할 수 있어, 이를 금형으로 하여 제조된 마스트(200)의 표면 및 내면 자체를 별도의 후속공정을 거치지 않고도 균일하고 고르게 가공할 수 있는 장점을 가진다.
First of all, the present invention can be produced by extrusion molding the mold, so that the surface itself of the mold can be produced very smooth and uniformly, the surface and the inner surface of the
100 : 몰드 110 : 상부몰드
120 : 하부몰드 130 : 내부몰드
200 : 마스트100
120: lower mold 130: inner mold
200: mast
Claims (4)
상기 마스트(200)의 외형에 대응되게 내부 형상이 가공되고, 상하로 분할되어 조립 가능하도록 알루미늄 재질의 상부몰드(110)와 하부몰드(120)를 압출방식으로 제작하는 제1단계와;
상기 상부몰드(110)와 하부몰드(120)가 형합된 내부에 배치되어 마스트(200)의 내부 형상을 만들도록 길이방향으로 갈수록 크기가 달라지도록 하여 납작한 원뿔대 형태로 성형되는 마스트(200)의 길이방향 두께가 연속적으로 완만하게 가변되도록 안내하는 내부몰드(130)를 알루미늄으로 압출 제작하는 제2단계와;
상기 내부몰드(130)를 사이에 두고 상부몰드(110)와 하부몰드(120)를 형합하기 전에 복합소재로 된 시트를 배치하는 제3단계와;
상기 시트를 포함하도록 상기 상부몰드(110)와 하부몰드(120)를 형합하는 제4단계와;
형합된 몰드 사이로 수지를 충전한 후 일정시간 동안 경화시키고, 탈형하여 내부가 빈 납작한 원뿔대 형태의 마스트(200)를 만드는 제5단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 복합소재 마스트 제조방법.In the method for manufacturing the mast 200 using the composite material;
A first step of manufacturing the upper mold 110 and the lower mold 120 of an aluminum material by an extrusion method so that the inner shape is processed to correspond to the outer shape of the mast 200, and is divided up and down;
The length of the mast 200 is formed in the shape of a flat truncated conical so that the size of the upper mold 110 and the lower mold 120 is arranged in the interior and the longitudinal direction is changed to make the inner shape of the mast 200. A second step of extruding the inner mold 130 into aluminum to guide the direction thickness so as to continuously vary gently;
A third step of disposing a sheet made of a composite material before joining the upper mold 110 and the lower mold 120 with the inner mold 130 interposed therebetween;
A fourth step of joining the upper mold 110 and the lower mold 120 to include the sheet;
And a fifth step of filling the resin between the molded molds and curing for a predetermined time, and demolding the mold to form a flat truncated truncated mast (200). 2.
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