KR101293410B1 - 횡단면에 육후 부위를 가지는 복합재료 구조물 제조용 지그 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모자 형 스트링거를 채용한 강화 패널 구조물의 제조에 특히 매우 적절하게 사용되고, 프리프레그의 변형을 효과적으로 억제할 수 있는 한편, 여러 번의 사용이 가능해지는 내구성을 실현할 수 있는 블래더 타입의 지그에 관한 것이다. 구체적으로는, 블래더의 본체부(11)는, 관형부(14) 및 그 외주면에 피복되는 피복 필름(15)으로 구성된다. 관형부(14)는 본체부(11)의 「본체」이며, 횡단면이 사다리꼴 형상의 관 모양을 이루도록 실리콘 고무 조성물에 의해 형성되어 있다. 상기 횡단면 하저에 대응하는 노출벽부(11b)의 양측 가장자리부는 그 두께가 다른 벽부보다도 큰 육후 테두리부(11d)로 이루어진다. 이 육후 테두리부(11d)는, 본체부(11)의 내면 측으로부터 노출벽부(11b)를 지지하기 때문에 노출벽부(11b)의 오목변형을 효과적으로 억제할 수 있다.

Description

횡단면에 육후 부위를 가지는 복합재료 구조물 제조용 지그{JIG HAVING THICK REGIONS IN THE CROSS-SECTION THEREOF AND WHICH IS FOR PRODUCING COMPOSITE MATERIAL STRUCTURES}

본 발명은 섬유강화수지 복합재료를 이용한 복합재료 구조물의 제조에 사용되는 지그에 관한 것으로, 특히 골격 부재로서 모자(hat)형 스트링거(stringer)를 이용한 구조물 제조에 있어서, 해당 모자형 스트링거의 지그로서 이용되는 팽창 가능한 주머니 모양의 지그(bladder)에 관한 것이다.

근래 들어, 지금까지 금속재료가 이용되어 온 분야에 있어서 섬유강화수지 복합재료(이하, '복합재료'라고 약칭한다)가 널리 이용되고 있다. 이러한 복합재료 중에서도, 강화섬유로서 탄소섬유를 이용하고, 그에 에폭시 수지 등의 매트릭스 수지를 함침시켜 성형한 탄소섬유 강화형 재료는, 금속재료보다도 경량일 뿐 아니라 더 고강도이기 때문에, 스포츠 용품, 산업기계, 항공우주 등의 분야에 널리 이용되고 있다.

이러한 분야 중 항공우주 분야에서는, 예를 들면, 항공기 날개나 동체 등의 구조물에, 경량 금속의 골격 부재인 스티프너(stiffener)에 복합재료로 이루어지는 스킨(skin)을 일체화한 강화 패널(stiffened panel)이 이용되고 있다. 대표적인 스티프너로는 스트링거를 들 수 있다. 스트링거는 구조물의 형상에 결합된 후 각종 지그에 의해 지지 되고, 여기에 프리프레그(prepreg)가 여러 장 적층 되어 오토클레이브(autoclave, 압력 가마)에 의해 가압, 가열된다. 이로 인해 프리프레그가 경화되어 스킨을 형성함과 동시에, 상기 스킨에 스티프너가 밀착되어 일체화되어 강화 패널이 형성된다.

예를 들어, 강화 패널로 이루어지는 구조물로서 원피스 배럴(OPB; One-Piece Barrel)로 형성되는 항공기의 동체부로서, 도 9에 도시된 바와 같이, 스트링거(20)가 원통 구조체에 결합되고, 그 주위에 스킨(31)이 배치된 구성의 동체부(100)를 예로 들 수 있다.

상기 스트링거에는, 주로 단면 형상의 차이에 따라 여러 가지 종류의 스트링거가 존재한다. 구체적으로는, 평판 모양, 각 기둥 모양, 알파벳의 C형, I형, L형, T형, 또는 모자형이 알려져 있다. 그 중에서도, 모자형 스트링거는 아래와 같은 이유로 구조물의 중량을 낮추는데 적합하기 때문에 최근 주목받고 있다.

항공기에서는 가능한 한 중량을 낮출 필요가 있는 반면에 충분한 강도를 유지할 필요가 있다. 따라서, 강화 패널의 본체에 있는 스킨의 판 두께를 일정하게 할 유지할 수만은 없고, 더 고강도를 요하는 부위에서는 판 두께를 크게 하고, 충분히 강도가 유지될 수 있는 부위에서는 판 두께를 작게 하여 경량화를 도모하게 된다. 스트링거를 지지하는 지그는, 스트링거를 따르는 긴 부재로서, 프리프레그와 스트링거의 위치관계를 규정하는 것이고, 프리프레그 경화 후에는 길이방향을 따라서 뽑아져 제거된다(인발(引拔)된다). 따라서, 스킨의 판 두께가 균등하면 스트링거에 접하는 면이 평탄하기 때문에, 프리프레그 경화 후에 스트링거를 지지하고 있던 지그를 뽑아내는 것이 비교적 용이하다. 하지만, 스킨의 판 두께가 변화한 부분이 많으면 스트링거에 접하는 면에 요철이 생기므로, 지그도 그러한 요철에 대응하여 굴절되어 뽑아내기가 곤란하다.

여기서, 모자형 스트링거는, 스트링거의 길이 방향을 따라서 연장되는 한 쌍의 평탄한 띠형부가 형성되고, 이러한 띠형부 사이에는 횡단면이 사다리꼴 형상으로 함몰된 형상의 홈형부가 형성되도록 구성되어 있다. 구조물이 상기 OPB에서 형성되는 항공기의 동체부라면, 띠형부는 스킨의 내면에 밀착하는 면(밀착면)이므로, 이 밀착면을 외측으로 하여, 동체부의 길이 방향을 따라서 모자형 스트링거가 배치되고, 소정의 구조체, 예를 들면 원통 구조체에 결합된다. 이러한 원통 구조체의 외측에 프리프레그가 감겨서 적층 되고, 더 나아가 원통 구조체의 내측에 지그로서, 예를 들면 거대한 코어 지그(core jig)가 설치된다. 여기서, 스킨과 모자형 스트링거 사이에 형성되는 공간, 즉 홈형부의 내측에는, 블래더라고 불리는 가늘고 긴 지그가 삽입된다.

블래더는, 유연성 및 신축성을 가지는 재료로 형성되고 팽창 및 수축이 가능한 가늘고 긴 주머니 모양의 구조로 이루어진다. 그리고, 지그로서 홈형부에 삽입되어 적층된 프리프레그가 경화되는 동안 내압을 높여 팽창시킴으로써, 띠형부의 사이에서 프리프레그가 변형되지 않도록 신장된 상태를 유지시킨다. 또한, 프리프레그가 경화되어 스킨이 된 시점에는, 내압을 내려 블래더를 수축시킨 후 홈형부로부터 뽑아낸다. 이때, 스트링거의 띠형부는 스킨의 내면에 밀착하여 일체화되어 있기 때문에, 통상의 지그라면 스킨 내면의 요철이 방해가 되어 뽑아내기가 매우 어렵지만, 블래더는 팽창상태로부터 수축하여 단면적이 작아지고, 나아가 유연성을 지니고 있기 때문에, 요철에 의한 영향이 작아져서 홈형부로부터 용이하게 뽑아낼 수 있다.

하지만, 상기 블래더는 이른바 팽창가능한 맨드릴(inflatable mandrel)과 동일한 기능을 가지는 것이다. 팽창가능한 맨드릴로는, 특허문헌 1에 개시되는 것과 같은 복수의 층으로 형성되고 신축가능한 원통 주머니 모양으로 형성된 부재를 예로 들 수 있다. 이와 같은 부재는 성형시 팽창하여 외형틀에 대한 내형틀(코어)로서 기능을 할 수 있고, 수축한 상태에서는 외형틀의 공동(cavity) 내에 용이하게 삽입되거나 성형 후의 드럼 모양 성형물로부터 용이하게 뽑아낼 수 있다. 팽창 가능한 맨드릴을 이용한 구체적인 제조 기술은, 예를 들면, 특허문헌 2에 팽창 가능한 맨드릴을 이용한 라켓 제조기술이 개시되어 있고, 특허문헌 3에는 팽창 가능한 맨드릴을 이용한 회전익 항공기의 스파(spar, 桁)를 제조하는 기술이 개시되어 있다.

미국특허공보 제4632328호 일본특허공보 특개평8-000770호 미국특허공보 제5939007호

하지만, 모자형 스트링거를 이용한 강화 패널을 제조하는 과정에서, 본 출원의 발명자들이 검토한 결과, 일반적인 팽창 가능한 맨드릴과 같은 블래더를 이용하면, 제조공정상 스킨에 변형이 생기기 쉽고, 또한 블래더의 내구성도 저하하기 쉽다는 문제가 발생하는 것으로 밝혀졌다.

즉, 통상적인 팽창 가능한 맨드릴은, 특허문헌 1 또는 특허문헌 2에 개시된 바와 같이, 성형 시에 내형틀로 이용되기 때문에, 외형틀과 내형틀 사이에 소정의 공동이 형성되도록 팽창 정도를 제어하는 것이 좋을 것이다. 이와 관련하여, 모자형 스티링거의 지그로서 이용되는 블래더는, 오토클레이브 공정 시에 스트링거에 대해 프리프레그가 당겨져 걸쳐진 상태를 유지하도록 하는 성형틀(成形型)로서 기능함과 동시에, 오토클레이브 가공 전에 스티프너의 외주에 프리프레그가 적층 될 때, 해당 프리프레그에 변형이 생기지 않도록 하기 위한 「보조 붙임재」로서도 기능 할 필요가 있다.

구체적으로는. 프리프레그는, 적층 롤러를 구비하는 자동 적층기를 이용하여 스티프너의 외주에 적층 되는데, 스티프너의 외주에는 스트링거의 띠형부의 표면뿐만이 아니라, 스트링거의 홈형부에 삽입된 블래더의 측면도 노출되어 있다. 이와 같은 구성을 가지는 외주면에 대해서 프리프레그를 적층할 때에, 적층 롤러를 이용해 「구김」이나 「부침(浮沈)」이 생기지 않도록 적층되기 전의 프리프레그의 외면을 누르게 되면, 해당 프리프레그의 내면에 「보조 붙임재」로서 접하고 있는 블래더의 측면이 적층 롤러의 누름에 의해 오목하게 변형된다. 그 결과, 프리프레그에 「너울」 등의 변형이 생기거나, 프리프레그의 적층 위치가 어긋나거나, 적층 압력이 저하되어 프리프레그끼리 밀착되지 않고 틈새가 생기는('재료 빠짐'이라고 칭한다) 등의 문제가 생긴다. 이와 같은 프리프레그 적층 시에 발생하는 문제는, 경화 후 스킨의 변형이나 강도 저하 등을 초래하기 때문에, 강화패널의 품질향상을 저해할 가능성이 있다.

또한, 블래더는 사용시 팽창 및 수축을 반복하는 것이며, 더욱이 오토클레이브라고 하는 가열 및 가압의 환경하에서 사용되는 것이기 때문에, 이러한 팽창 및 수축의 변화에 수반하는 부하와, 가열 및 가압에 수반하는 부하를 견딜 수 있도록 설계된다. 하지만, 상기 적층 롤러에 의한 가압력 등, 제조공정상의 여러 가지 외력으로 인해 블래더의 측면이 쉽게 변형된다는 것은 블래더에 대해서 예상치 못한 부하가 가해질 수 있다는 것을 의미한다. 그러므로 블래더의 내구성이 저하되어 사용 횟수가 제한된다.

여기서, 특허문헌 3에는 맨드릴 어셈블리를 구성하는 불통기성 블래더(impervious bladder)의 내부에, 고형 구조체(rigid substructure)가 배치되는 구성이 개시되어 있다(예를 들면, 동 문헌의 도 7d 및 7e 참조). 상기 고형 구조체는 팽창 전의 맨드릴 어셈블리의 외형을 유지하는 기능을 가지지만, 이러한 고형 구조체로서 온도 상승으로 수축하는 폴리스티렌 폼이 바람직하다는 사항 기재되어 있고, 더 나아가서는, 가열하여 복합 스파를 경화시키면 고형 구조체가 약 10％ 수축하기 때문에, 복합 스파의 내부로부터 맨드릴 어셈블리를 빼내기 쉬워진다는 사항이 기재되어 있다(예를 들면, 동 문헌의 도 9a 및 9b 참조). 즉, 인용 문헌 3에 개시되어 있는 맨드릴 어셈블리는, 가열 전의 외형을 유지할 목적이라면 1회밖에 사용할 수 없게 되고, 또한 여러 차례의 사용이 가능하다고 하더라도 내부의 고형 구조체를 매회 마다 교환할 필요가 있다.

또한, 특허문헌 3에 개시되는 제조 공정은, 기본적으로, 내형틀(코어)로서의 사용하는 것으로, 상기 블래더와 같이 「보조 붙임재」로서의 사용에 관해서는 개시하고 있지 않다. 따라서, 이 문헌에 개시된 고형 구조체를 채용하더라도 블래더의 내구성 저하를 근본적으로 해결하지는 못한다.

본 발명은 이러한 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 복합재료 구조물 중에서도 모자 형 스트링거를 채용한 강화패널 구조물의 제조에 특히 적합하게 이용되고, 프리프레그의 변형을 효과적으로 억제할 수 있으며, 또한, 더욱 많은 횟수의 사용이 가능해지는 내구성을 실현할 수 있는 블래더 타입의 지그를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 복합재료 구조물 제조용 지그는, 상기의 과제를 해결하기 위하여, 길이방향을 따라 연장되는 홈형부를 가지는 모자 형 스트링거를 골격재료로서 포함하는 골격구조체에 프리프레그를 붙여서 복합재료 구조물을 제조할 때에, 상기 모자 형 스트링거의 상기 홈형부에 삽입하여 사용되고; 신축성 재료에 의해 관 모양으로 형성되고, 그의 길이 방향에 직교하는 단면인 횡단면이 상저부 및 해당 상저부보다도 긴 하저부를 가지는 사다리꼴 형상으로 이루어지는 본체부를 구비하며; 상기 본체부의 내부는 기밀하게 밀봉되고, 또한, 해당 본체부가 팽창하도록 내부를 가압하기 위한 가압구멍이 해당 본체부의 일측 단부에 형성되며; 상기 본체부는 상기 사다리꼴 형상의 횡단면에 있어서의 4개의 모서리를 이루는 부위 중 적어도 상기 하저부 측의 양측 밑각(底角) 부위의 두께가, 다른 벽부의 두께보다도 두꺼운 육후(肉厚, 살 두께가 두꺼운) 테두리부로 이루어지도록 구성된다.

전술한 바와 같이, 모자형 스트링거의 지그로 이용되는 블래더는, 공지의 팽창 가능한 맨드릴과 같은 기능을 가지지만, 상기 팽창 가능한 맨드릴에서는, 그 외측에 외형틀이 존재하는 것이므로, 내측에서 외측으로 팽창하는 것이 고려되면 좋족한 것이다. 이에 대하여, 상기 블래더에서는, 단순히 팽창 가능할 뿐만 아니라, 통상의 상태에서는 외력으로 인해 변형되지 않는 강성도 필요하다. 이러한 평상시의 강성은, 신축 가능한 것에 의해 변형성이 좋은 팽창 가능한 맨드릴의 기능과는 정반대의 것이다. 따라서, 본 발명자들이 열심히 검토한 결과, 상기 구성과 같이, 본체부에 있어서의 사다리꼴 형상의 횡단면의 4개의 모서리가 되는 부위 중, 적어도 하저부에 대응하는 하저 벽부에 있어서 그의 양측면에 육후 테두리부를 형성하는 구성을 독자적으로 찾아내었다.

상기 구성에 따르면, 본체부 측벽의 변형을 회피하기 위해, 적어도 하저부 측의 양측 밑각 부위에 육후 테두리부를 형성하고 있기 때문에, 이의 육후 테두리부가 하저벽부를 내면으로부터 지지하는 '모서리 보강보'(火打梁)와 같은 기능을 한다. 따라서, 사다리꼴 형상의 횡단면의 빗변에 상당하는 빗변 벽부 및 육후 테두리부에 의해 하저 벽부가 내면 측으로부터 양호하게 지지 된다. 그 결과, 본체부의 팽창을 방해하는 일 없이, 하저 벽부의 변형을 효과적으로 억제할 수가 있으므로, 팽창성능과 평상시 본체부의 강성이라고 하는 대립하는 성능 모두를 양호하게 유지할 수가 있다. 또한, 상저부 측의 양측 밑각 부위에도 육후 테두리부를 형성하면, 본체부의 형상 유지성을 더욱 높일 수 있다.

상기 구성의 복합재료 구조물 제조용 지그에서는, 상기 구성에 더하여, 상기 본체부의 횡단면에서 상기 하저부에 대응하는 벽부가 중앙부위로부터 양측 밑각 부위를 향하여 두께가 증대하는 형상으로 이루어지도록 구성되는 것이 바람직하고, 상기 하저부에 대응하는 벽부는, 그의 횡단면에 있어서의 중공(中空) 측의 윤곽이, 평탄한 중앙부위로부터 양측 밑각 부위를 향하여 곡선을 그리도록, 두께가 증대하는 형상으로 이루어지도록 구성되는 것이 더욱 바람직하다.

상기 구성에 의하면, 본체부의 내면 측에 응력이 집중하는 부위가 생기는 것을 방지할 수 있기 때문에, 하저 벽부의 변형을 효과적으로 억제할 수 있음과 동시에, 지그의 내구성도 향상시킬 수가 있다.

또한, 상기 구성의 복합재료 구조물 제조용 지그에 있어서는, 상기 구성에 더하여, 상기 본체부의 외주면에 피복되어 있는 피복 필름을 더 구비하는 구성이 바람직하고, 상기 피복 필름의 대표적인 일례로서는 불소 수지 필름을 들 수 있다.

상기 구성에 의하면, 피복 필름을 더 구비하는 것으로, 지그의 내구성을 더욱 향상시킬 수 있는 것에 더하여, 불소 수지 필름 등, 표면의 붙임성(tuck 性)이 적은 재료로 형성되어 있는 필름으로 본체부의 외주면을 피복 하면, 모자 형 스트링거의 홈형부로부터 지그를 뽑아낼 때의 인발성을 향상시킬 수가 있다. 또한, 필름의 종류에 따라서는, 하저벽부의 강성을 높이는 것도 가능하다.

또한, 상기 구성의 복합재료 구조물 제조용 지그에 있어서는, 상기 구성에 더하여, 상기 본체부의 중공의 내면 측에 매설되어 있는 통 모양의 섬유보강재를 구비하는 구성이 바람직하다.

상기 구성에 의하면, 통 모양의 섬유보강재가 내면 측에 매설되어 있기 때문에, 본체부의 내면 측의 강도를 향상시킬 수가 있다. 더욱이, 섬유보강재는 신축 가능하기 때문에, 본체부의 팽창을 방해하지 않고 강도의 향상을 도모할 수가 있다. 그렇기 때문에, 예를 들면 상기 피복 필름의 피복과 조합시키는 것에 의해, 지그의 내구성을 한층 더 향상시킬 수가 있다.

또한, 상기 구성의 복합재료 구조물 제조용 지그에 있어서는, 상기 본체부의 양단을 밀봉하는 밀폐(封止) 부재를 더 구비하고, 상기 밀폐 부재의 일측은 상기 가압구멍이 형성된 금속제로 하고, 타측은 탄성 재료로 형성하는 구성을 바람직하게 들 수가 있다.

상기 구성에 의하면, 상기 본체부의 내부를, 해당 본체부와는 별도의 밀폐 부재로 밀봉하는 것이 된다. 그러므로 가압구멍이 형성되고 있는 일측의 밀폐 부재를 금속으로 형성하는 것에 의해 가압구멍을 확실하게 보유할 수 있고, 타측의 봉지부재를 신축성 재료로 형성하는 것에 의해 지그의 길이 방향의 굴곡성, 유연성, 가요성(可撓性) 등이 훼손될 염려를 회피할 수 있다. 또한, 타측의 봉지부재가 신축성 부재라면 복합재료 구조물을 경화시킨 후에 복합재료 구조물용 지그를 블래더로부터 용이하게 뽑아낼 수 있다.

상기 구성의 복합재료 구조물 제조용 지그에 있어서는, 상기 본체부의 재질인 신축성 재료는 특별히 한정되지 않지만, 내열성 고무 조성물을 바람직하게 이용할 수 있다. 내열성 고무 조성물로서는, 구체적으로는 실리콘 고무 조성물이나 불소 고무 조성물 등을 들 수 있다.

본 발명의 상기의 목적, 다른 목적, 특징 및 이점은, 첨부 도면의 참조하에 이하의 바람직한 실시형태의 상세한 설명으로 명확해질 것이다.

이상과 같이, 본 발명에서는 복합재료 구조물 제조용 지그에 있어서, 모자 형 스트링거를 채용한 강화패널 구조물의 제조에 특히 적합하게 이용할 수 있고, 프리프레그의 변형을 효과적으로 억제할 수 있으며, 또한 더 많은 회수의 사용이 가능해지는 내구성을 실현할 수 있다는 효과를 가져 온다.

도 1a 및 도 1b는, 본 발명의 제1 실시예에 따른 복합재료 구조물 제조용 지그로서의 블래더의 외관 구성의 일례를 모식적으로 도시한 사시도이다.
도 2a는 도 1에 도시된 블래더의 길이방향(종방향)의 단면도이고, 도 2b ~ 도 2d는 도 2a에 도시된 블래더를 구성하는 본체부, 말단금구 및 코어 부재의 구성의 일례를 도시한 사시도이다.
도 3a는 도 2a 및 도 2b에 도시된 본체부의 횡단면의 구성을 모식적으로 도시한 단면도이고, 도 3b는 도 3a에 도시된 본체부의 횡단면 중, 노출 벽부의 일측 측방 가장자리부 근방을 도시한 부분 단면도이며, 도 3c는 도 3a에 도시된 본체부의 횡단면 중 경사벽부만을 도시한 부분 단면도이다.
도 4a ~ 도 4d는 도 3a에 도시된 본체부의 대표적인 제조공정을 각각 나타내는 모식도이다.
도 5a 및 도 5b는 도 4c에 도시된 제조공정의 변형예를 나타내는 모식도이다.
도 6a 및 도 6b는 모자형 스트링거의 구성의 일례를 도시한 부분 사시도이다.
도 7은 모자형 스트링거의 홈형부에 블래더를 삽입한 상태의 구조물 골격의 외주에 프리프레그를 적층하는 공정을 각 구성요소의 단면도로서 도시한 모식도이다.
도 8은 적층 후의 프리프레그를 오토클레이브에서 경화시킬 때의 블래더, 프리프레그 및 맨드릴의 위치 관계를 단면도로서 도시한 모식도이다.
도 9는 스트링거 및 스킨으로 구성되는 강화 패널의 구체적인 예를 도시한 사시도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하면서 설명한다. 이하에서는 모든 도면에서 동일 또는 상당하는 요소에는 동일한 참조 부호를 부여하였으며. 그 중복되는 설명은 생략한다.

(실시예 1)

［복합재료 구조물 제조용 지그로서의 블래더의 기본구성]

도 1a 및 도 1b는 본 실시예에 따른 복합재료 구조물 제조용 지그인 블래더의 외관구성의 일례를 모식적으로 도시한 사시도이고, 도 2a는 도 1에 도시된 블래더의 길이방향 단면을 도시한 단면도이고, 도 2b는 도 1a에 도시된 블래더의 본체부의 형상을 나타내는 부분 사시도이며, 도 2c는 도 1에 도시된 블래더의 일측 단부에 설치되어 있는 말단금구(12)의 형상을 도시한 사시도이다. 또한, 이하의 설명에서는, 블래더의 길이 방향을 「종방향」이라고 칭하고, 해당 종방향에 직교하는 방향을 「횡방향」이라고 칭한다. 또한, 블래더의 종방향 단면을 「종단면」이라고 칭하고, 블래더의 횡방향 단면을 「횡단면」이라고 칭한다.

본 실시예에 따른 블래더(10)는, 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 그 전체적인 외관 형상이 기둥 모양으로서, 본체부(11), 말단금구(12) 및 말단 마개부(13)로 구성되어 있다. 본체부(11)는 블래더(10)의 본체를 이루는 부재로서, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 내부가 중공의 관 모양으로 형성되어 있다.

본체부(11)는, 도 2b에 도시된 바와 같이, 그 횡단면이 상저(上底)부와, 상기 상저부보다 긴 하저(下低)부를 가지는 사다리꼴 형상으로 이루어져 있다. 이러한 형상은, 후술하는 바와 같이, 블래더(10)가 모자형 스트링거에 형성되어 있는 홈형부에 삽입될 수 있는 형상으로 이루어질 필요에 의한 것이다. 본체부(11)에서, 사다리꼴 형상의 횡단면의 상저부에 대응하는 벽부는, 그 외면이 모자형 스트링거의 홈형부에 접하는 면이 되기 때문에, 도 1b 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서는, 「접촉벽부(11a)」라고 칭한다. 또한, 사다리꼴 형상의 횡단면의 하저부에 대응하는 벽부는, 그 외면이 블래더(10)가 모자형 스트링거의 홈형부에 삽입된 상태에서 노출되는 면이 되기 때문에, 도 1a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서는 「노출벽부(11b)」라고 칭한다. 따라서, 도 1a는 노출벽부(11b)를 위쪽으로 하였을 때의 사시도이고, 도 1b는 접촉벽부(11a)를 위쪽으로 하였을 때의 사시도이다. 또한, 당연하게는, 대향하는 접촉벽부(11a)(상저부에 대응하는 벽부) 및 노출벽부(11b)(하저부에 대응하는 벽부)는 서로 평행한 위치 관계에 있다.

또한, 도 2b에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서는 본체부(11)의 횡단면이 상저부 및 및 하저부의 각각의 중앙 지점을 통과하는 선분에 대해서 대칭인 사다리꼴 형상, 즉 등각 사다리꼴 형상으로 이루어져 있다. 따라서, 본체부(11)에서, 사다리꼴 형상의 횡단면의 각 빗변에 대응하는 벽부들을 '경사벽부'(11c, 11c)라고 정의하면, 이들 경사벽부들(11c, 11c)은 각각의 경사 방향이 반대인 상태로, 동일한 경사각도로 경사져 있게 된다. 또한, 이들 경사벽부들(11c, 11c)의 외면 역시 접촉측벽(11b)과 마찬가지로 모자 형 스트링거의 홈형부에 접하는 면이다.

또한, 본 실시예에서는, 도 2b에 도시된 바와 같이, 사다리꼴 형상의 횡단면의 높이를 'H'라고 정의하고, 사다리꼴 형상의 횡단면에 있어서의 하저부의 길이(노출벽부(11b)의 폭)를 'D'라고 정의한다. 또한, 본 실시예에서는, 본체부(11)의 횡단면이 등각 사다리꼴 형상이지만 이에 한정되지는 않으며, 모자형 스트링거의 홈형부의 단면 형상이 비등각형인 사다리꼴 형상인 경우 그에 맞춘 사다리꼴 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다.

본체부(11)는, 도 2a에 도시된 바와 같이, 관 모양으로 형성되고, 말단금구(12) 및 말단 마개부(13)에 의해 양 단부가 밀봉되어 내부가 기밀 유지되도록 구성되어 있다. 상기 본체부(11)는, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 신축성 재료에 의해 형성되는 관형부(14)와, 상기 관형부(14)의 외주면을 피복하고 있는 피복 필름(15)으로 구성되어 있다. 또한, 본체부(11)는 그 표면층인 피복 필름(15)을 제외하면 실질적으로 관형부(14)로 구성되기 때문에, 전술한 접촉벽부(11a), 노출벽부(11b), 경사벽부들(11c, 11c)은 본체부(11)의 벽부인 동시에 관형부(14)의 벽부이기도 하다.

관형부(14)는, 본체부(11)의 「본체」에 상당하므로, 후술하는 바와 같이, 본체부(11) 내부가 가압 됨에 따라, 신축성 재료에 의해 형성되는 관형부(14)는 팽창한다. 또한, 관형부(14)의 외주면을 피복하고 있는 피복 필름(15)도, 관형부(14)의 팽창에 대응하여 늘어날 수 있기 때문에, 본체부(11)는 내부의 가압에 따라 전체적으로 팽창한다. 본체부(11)의 횡단면의 구체적인 형상이나 치수, 관형부(14) 및 피복 필름(15)의 구체적인 구성 등에 대해서는 후술한다.

본체부(11)의 전체 길이는 특별히 한정되지 않는다. 후술하는 바와 같이, 본 실시예에 따른 블래더(10)는, 복합재료 구조물을 제조하기 위한 지그로서 이용되는 것으로서, 해당 복합재료 구조물의 골격 부재로서 이용되는 복수의 모자 형 스트링거의 홈형부에 삽입되는 것이기 때문에, 여러 가지 길이로 이루어지도록 설정된다. 예를 들면, 복합재료 구조물이 원피스 배럴(OPB, One-Piece Barrel)로 형성되는 항공기의 동체부라면, 모자형 스트링거의 길이는 1 ~ 14m의 범위 안의 다양한 종류의 것이 이용되기 때문에, 본체부(11)의 길이도 이것에 맞추어 1 ~ 14m의 범위 안의 것이 되도록 설정되는 것이 바람직하다.

말단금구(12)는, 본체부(11)의 일측 단부를 밀봉하는 부재로서, 도 1a 및 도 2a에 도시된 바와 같이, 가압구멍(12a)이 형성되어 있다. 본 실시예에 따르면 도 2c에 도시된 바와 같이, 말단금구(12)는 본체부(11)의 중공에 삽입되는 삽입부(12b)와, 상기 삽입부(12b)와 이어지는 머리부(頭部)(12c)로 구성되어 있다. 삽입부(12b)는 본체부(11)에 삽입된 상태로 접착제에 의해 본체부(11)의 내면에 밀착되는 부분이고, 머리부(12c)는 본체부(11)에 삽입된 상태에서 외부로 노출되는 부분이다.

삽입부(12b)의 형상은 본체부(11)의 중공의 형상에 대응하도록 형성되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는, 도 2b에 나타낸 바와 같이, 본체부(11)가 각 벽부와 모두 동일한 두께로 이루어져 있으므로, 중공의 횡단면의 형상도 사다리꼴 형상이 된다. 따라서, 삽입부(12b)는 그 횡단면이 사다리꼴 형상을 이루고 있는 짧은 기둥 모양으로서 형성되어 있다. 또한, 삽입부(12b)의 길이는 특별히 한정되지 않고, 본체부(11)의 중공에 삽입되어 접착제에 의해 본체부(11)의 내면에 접착된 상태에서 본체부(11)의 내부의 기밀을 유지할 수 있는 충분한 접착 면적을 확보할 수 있는 길이라면 좋다. 본 실시예에서는, 예를 들면, 50 ~ 70㎜의 범위 내로 이루어져 있다.

한편, 머리부(12c)는 본체부(11)의 외부로 확실하게 노출할 수 있도록, 본체부(11)의 중공부의 치수보다도 충분히 큰 형상으로 이루어져도 좋으나, 후술하는 바와 같이, 모자형 스트링거의 홈형부에 삽입할 때의 편의성을 위해, 그 횡단면이 본체부(11)의 외형 치수와 동일한 정도의 치수로 이루어지는 것이 바람직하다. 이와 같이 머리부(12c)의 횡단면과 본체부(11)의 횡단면이 거의 동일한 크기이면, 블래더(10) 전체에서 각 벽부의 외면이 거의 동일한 평면이 되기 때문에, 홈형부로의 삽입이나 인발의 편리성을 높일 수가 있다.

또한, 본 실시예에서는, 말단금구(12)의 두부(12c)의 외측 단부가 평탄하지 않고 돌출된 경사면을 이루고 있다. 더욱 구체적으로는, 말단금구(12)를 본체부(11)에 설치하였을 때에, 접촉벽부(11a)에 대응하는 면을 '접촉면'이라고 하고, 노출벽부(11b)에 대응하는 면을 '노출면'이라고 하면, 도 2c에 나타낸 바와 같이, 말단금구(12)의 접촉면은 평탄한 반면, 노출면은 접촉면을 향하여 경사져 있다. 이것에 의해 말단금구(12)의 외측 단부면은 경사면을 형성하고 있다. 또한, 도시하지는 않았지만, 접촉면은 외측 단부를 향함에 따라 간격이 좁아지도록 형성되어 외측 단부가 뾰족한 모양을 이루어도 좋다. 이와 같이 두부(12c)의 외측 단부가 경사면(또는 뾰족한 면)을 가지면, 모자형 스트링거의 홈형부에 삽입된 상태에서 인발하기가 용이하지만, 물론 이러한 형상에 한정되지는 않는다. 또한, 말단금구(12)의 구체적인 형상도, 전술한 삽입부(12b) 및 머리부(12c)를 구비하는 구성으로 한정되지 않고, 그 외 다른 구성을 더 포함하여도 좋다.

말단금구(12)에는, 도 1a 및 도 2a에 나타낸 바와 같이, 두부(12c)의 노출면에 가압구멍(12a)의 일측 개구부가 형성되고, 삽입부(12b)의 단부면에 가압구멍(12a)의 타측 개구부가 형성되어 있다. 도 2c에서는 말단금구(12)의 노출면이 도면의 아래쪽으로 되어 있으므로 가압구멍(12a)이 도시되지 않았다. 상기 가압구멍(12a)은 머리부(12c)의 노출면에 형성된 일측 개구부로부터 머리부(12c) 안쪽을 향하여 대략 수직으로 연장되고, 머리부(12c)의 대략 중앙부에서 삽입부(12b) 측으로 절곡되어 삽입부(12b)의 단부면의 개구부로 이어지도록 형성되어 있다. 따라서, 블래더(10)를 모자형 스트링거의 홈형부에 삽입한 상태에서, 말단금구(12)의 머리부(12c)의 노출면에 가압구멍(12a)의 일측 개구부가 노출하고 있고, 타측 개구부는 본체부(11)의 중공부에 연결되어 있다. 따라서, 가압구멍(12a)은 본체부(11)의 내부와 외부를 접속하는 통기로가 되어, 기밀하게 밀봉된 본체부(11)의 내부를 가압할 수가 있다. 예를 들면, 고압 환경의 오토클레이브 안에서는, 가압구멍(12a)을 통해 본체부(11)의 내부도 고압이 되므로, 기밀하게 밀봉되어 있는 본체부(11)의 내부가 가압되어 본체부(11)가 팽창하게 된다.

본 실시예에 따르면, 말단금구(12)의 재질은 알루미늄 또는 그 합금이 이용되고 있지만 이것에 한정되지 않는다. 블래더(10)는 지그로서 이용되기 때문에, 가급적 경량의 재질로 형성되는 것이 바람직하고, 또한 가압구멍(12a)을 내부에 형성하기 때문에, 가공성 및 구멍의 형상 유지성이 우수한 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 따라서, 본 실시예에서는 비용 측면에서 볼 때 알루미늄 또는 그 합금이 매우 적합하게 이용된다. 또한, 복합재료 구조물의 제조 조건에 따라서 경량인 것보다도 다른 조건이 중시되는 일도 있을 수 있으므로, 예를 들면 알루미늄 이외의 공지의 금속재료, 세라믹 재료, 또는 내열성 수지 조성물이 선택되어도 좋고, 각종의 금속, 세라믹, 내열성 수지 조성물의 복합재료가 사용되어도 좋다.

말단 마개부(13)는, 본체부(11)의 타측단부(말단금구(12)로 밀봉된 단부와 반대측의 단부)를 기밀하게 밀봉하는 부재이며, 본 실시예에서는, 도 2a에 나타낸 바와 같이, 본체부(11)의 중공부에 삽입되는 삽입부(13a)와, 상기 삽입부(13a)에 연결되는 외측 덮개부(13b)로 구성되어 있다.

말단 마개부(13)의 삽입부(13a)는, 말단금구(12)의 삽입부(12b)와 마찬가지로, 본체부(11)의 중공의 횡단면 형상에 맞추어, 그 횡단면이 사다리꼴 형상으로 이루어져 있는 짧은 기둥 모양으로 형성되고, 외측 덮개부(13b)는 그의 외경이 본체부(11)의 외경과 거의 동일한 정도가 되도록 펼친 판 모양으로 형성되어 있다. 삽입부(13a)의 길이는 특별히 한정되지 않고, 말단금구(12)의 삽입부(12b)와 마찬가지로, 본체부(11)의 중공부에 삽입되어 접착제에 의해 본체부(11)의 내면과 접착된 상태에서 본체부(11)의 내부를 기밀하게 유지할 수 있는 충분한 접착 면적을 확보할 수 있는 길이인 것이 좋다. 본 실시예에서는, 예를 들면 20 ~ 30㎜의 범위 내로 이루어져 있다.

또한, 말단 마개부(13)의 구체적 형상이나 각 부분의 치수는, 상기 구성에 한정되지 않고, 예를 들면, 필요에 따라서 삽입부(13a) 및 외측 덮개부(13b) 이외의 구성을 포함하고 있어도 좋고, 본체부(11)의 내부를 기밀하게 밀봉할 수 있다면 외측 덮개부(13b)의 형상이 판형이 아니어도 좋다.

말단 마개부(13)의 재질로는, 말단금구(12)와 마찬가지로 금속 등이 이용되어도 좋지만, 말단 마개부(13)는, 말단금구(12)처럼 가압구멍(12a)을 안정적으로 유지할 필연성이 없고, 블래더(10)가 모자형 스트링거의 홈형부에 삽입되어 사용된 후 인발될 때 블래더(10)의 후단부에 위치하는 등의 이유로 탄성 재료가 이용되는 것이 바람직하다.

탄성 재료의 구체적인 종류는 특별히 한정되지 않고, 본체부(11)의 내부를 기밀하게 유지할 수 있는 정도의 유연성을 가지고, 또한 내열성을 가진 재질인 것이 좋으며, 예를 들면 내열성 고무 조성물이 바람직하게 이용될 수 있다. 내열성 고무 조성물로는, 관형부(14)의 재질로도 이용되는 실리콘 고무 조성물, 불소 고무 조성물 등을 들 수 있다. 이것들의 상세한 사항에 대해서는, 본체부(11)의 재질에 관한 설명과 함께 후술한다. 또한, 관형부(14) 및 말단 마개부(13)는, 모두 동일 조성의 내열성 고무 조성물을 이용하여 성형 되어도 좋고, 요구되는 물성이 다르기 때문에(관형부(14)에서는 팽창성능이 중시되지만, 말단 마개부(13)에서는 관형부(14)만큼의 팽창 성능이 요구되지는 않는다), 상이한 조성의 내열성 고무 조성물을 이용하여 성형 되어도 좋다.

또한, 상기한 바와 같이, 본 실시예에서는 본체부(11)는 말단금구(12) 및 말단 마개부(13)라고 하는 2종류의 밀폐 부재에 의해서 밀봉되어 있지만, 물론 이것에 한정되지 않고 양쪽 모두 수지 조성물제의 밀폐 부재로 밀봉되어도 좋으며, 밀폐 부재라고 하는 별도의 부재가 아니라 관 모양의 본체부(11) 그 자체를 2차 성형하여 양단부의 개구부를 밀봉하여도 좋다. 어떠한 밀폐 구성을 채용하는 경우라도 어느 쪽이든 한 쪽에 안정된 가압구멍(12a)이 형성되도록 하는 것이 바람직하다.

［블래더 본체부의 구체적 구성］

다음으로, 본 실시예에 따른 블래더(10)의 본체부(11)에 관하여 도 1a, 도 1b, 도 2a ~ 도 2c, 도 3a 및 도 3b를 참조하여 설명한다. 도 3a는 도 2a 및 도 2b에 나타낸 본체부(11)의 횡단면 구성을 모식적으로 도시한 단면도이고, 도 3b는 도 3a에 나타낸 본체부(11)의 횡단면 중 노출벽부(11b)의 일측 또는 측방 가장자리부 부근을 도시한 부분 단면도이며, 도 3c는 도 3a에 나타낸 본체부(11)의 횡단면 중 경사벽부(11c)만을 도시한 부분 단면도이다.

상기한 바와 같이, 본체부(11)는 횡단면이 사다리꼴 형상의 관형부(14)와, 이 관형부(14)의 외주면에 피복되어 있는 피복 필름(15)으로 구성되어 있는 한편, 도 2b 및 도 3a에 나타낸 바와 같이, 관형부(14)에는 노출벽부(11b)의 양측 가장자리부에 육후(肉厚) 테두리부(살 두께가 두꺼운 가장자리부)(11d)가 형성되어 있다. 노출벽부(11b)는 사다리꼴 형상의 횡단면에서의 하저부에 대응하는 벽부(하저 벽부)이기도 하므로, 하저부의 양단부에 상당하는 부위가 육후 테두리부(11d)를 이루고 있다.

육후 테두리부(11d)는 사다리꼴 형상의 횡단면에서의 하저부 측의 양측 밑각에 해당하고, 노출벽부(11b)의 양측 가장자리부임과 동시에 각 경사벽부(11c, 11c)에서의 노출벽부(11b) 측의 측방 가장자리부이기도 하다. 따라서, 육후 테두리부(11d)는 노출벽부(11b)와 각 경사벽부(11c, 11c)의 접합부위에 해당한다.

상기 육후 테두리부(11d)는, 노출벽부(11b)와 경사벽부(11c, 11c)의 접합부분으로서 기능을 할 뿐만 아니라, 경사벽부(11c, 11c)에서 볼 때 노출벽부(11b)를 지지하는 모서리 보강보(火打梁)와 같은 기능을 한다. 예를 들면, 사다리꼴 형상의 횡단면에서의 하저부측을 '상방(위쪽)'이라고 하면(도 3a에 도시된 본체부(11)의 횡단면을 거꾸로 하면), 노출벽부(11b)는 한 쌍의 경사벽부(11c, 11c)에 의해 양단이 지지되고 있는 것이 된다. 여기서, 육후 테두리부(11d)가 존재하지 않는 구성(종래의 구성)에서는, 노출벽부(11b) 및 경사벽부(11c)의 접합부위는 2장의 판 부재가 소정의 예각을 형성하여 측방 가장자리부에서 연결된 것일 뿐이다. 이와 비교하여, 본 실시예와 같은 육후 테두리부(11d)가 형성되어 있으면, 예를 들어 노출벽부(11b) 및 경사벽부(11c, 11c)를, 서로 예각으로 교차하고 있는 「기둥」이라고 가정하면, 육후 테두리부(11d)는 이들 「기둥」 사이에 설치되는 「모서리 보강보」와 같은 위치를 가지는 것이 된다.

따라서, 노출벽부(11b)의 외면으로부터 힘이 가해졌을 때에는, 육후 테두리부(11d)에 의해 노출벽부(11b)와 경사벽부(11c)의 위치관계가 우수하게 유지된다. 이에 의해 경사벽부(11c)에 대한 노출벽부(11b)의 위치가 변화하는 것이 억제되기 때문에, 노출벽부(11b) 자체가 내면을 향해 오목하게 들어가도록 변형되는 것(오목변형)을 효과적으로 방지할 수 있다.

또한, 육후 테두리부(11d)의 기능에 대하여 다른 관점에서 살펴보면, 평탄한 판인 노출벽부(11b)의 양단부를 내면 측으로부터 지지하는 지지면을 형성하는 기능이 있다. 즉, 종래 구성에서는 그 양단을 각 경사벽부(11c, 11c)의 측방 가장자리부라고 하는 선형의 「면(面)」에 의해 지지하게 되지만, 육후 테두리부(11d)는, 넓게 펴져 있는 「면(面)」으로, 또한 내면 측으로부터 노출벽부(11b)를 지지하게 된다. 육후 테두리부(11d)가 존재하지 않으면, 노출벽부(11b)는 그 양단에서 경사벽부(11c, 11c)와의 접합부위에 의해 지지를 받게 되고, 또한, 그 접합부위는 경사벽부(11c, 11c)의 두께에 대응한 「선(線) 모양의 지지면」에 지나지 않는다. 이에 반하여, 육후 테두리부(11d)가 존재하면, 노출벽부(11b)는 그 양단이 「선형의 지지면」에 의해 지지되는 것에 더하여, 육후 테두리부(11d)의 두께에 대응한 「띠 모양의 지지면」에 의해 내면 측으로부터 지지된다. 따라서, 도 3a에 도시된 노출벽부(11b)의 중앙부위(11e)가 변형될 여지가 적어지고, 그 결과 외면으로부터 힘이 가해지더라도 노출벽부(11b)가 오목변형하는 것이 억제된다.

육후 테두리부(11d)의 구체적인 형상은 특별히 한정되지 않으며, 적어도 상기와 같이 「모서리 보강보」 또는 「띠 모양의 지지면」으로서 기능을 할 수 있는 정도로 두께가 두꺼워지도록 형성되어 있으면 좋으며, 본 실시예에서는, 예를 들면 도 3a에 도시된 바와 같이, 육후 테두리부(11d)가 노출벽부(11b)에서 그 중앙부위(11e)로부터 바라볼 때 내면 측으로 연속적으로 두께가 증가하는 형상의 측방 가장자리부로서 형성되어 있다. 바꾸어 말하면, 육후 테두리부(11d)를 포함한 노출벽부(11b)는, 상기 노출벽부(11b)의 중앙부위(11e)로부터 양쪽의 측방 가장자리부를 향하여 두께가 증가하는 형상으로 되어 있다. 따라서, 도 3a에 도시된 바와 같이, 노출벽부(11b)의 내면 측의 윤곽은 전체적으로 보면 본체부(11)의 외측을 향하여 크게 그려지는 호(弧)와 같은 대략 곡면으로 형성되어 있다.

이와 같이, 육후 테두리부(11d)가 연속적으로 두께가 증가하는 형상으로 노출벽부(11b)의 양측 가장자리부에 형성되어 있으면, 노출벽부(11b)의 외면으로부터 힘이 가해졌을 때에 내면 측에 응력이 집중하는 곳이 생기기 어려워진다. 따라서, 노출벽부(11b)에 외면으로부터의 힘이 가해지더라도 오목변형이 효과적으로 억제될 뿐만 아니라, 노출벽부(11b)의 내구성이 떨어지는 것도 피할 수 있다.

여기서, 노출벽부(11b)의 내면 측의 윤곽은, 단일의 호를 그리는 형상이어도 좋지만, 직선의 양단에 곡선이 이어진 형상과 같이, 복수 종류의 선분이 이어져서 전체적으로 호(弧)처럼 구성되어 있는 형상이어도 좋다. 구체적으로는, 본 실시예에서는, 도 3a에 도시된 바와 같이, 노출벽부(11b)의 중앙부위(11e)는 외면 측 및 내면 측이 모두 평탄하고, 평탄한 중앙부위(11e)로부터 양측 가장자리부를 향하여, 내면 측으로 굽어지는 곡선이 그려지도록 두께가 증가하고 있다. 노출벽부(11b)의 횡단면의 윤곽이 이러한 형상이라면, 육후 테두리부(11d)는 그 내면이 곡면을 이루면서 평탄한 중앙부위(11e)로 연결되는 것이 된다.

육후 테두리부(11d)의 내면이 상기와 같은 곡면이 되도록 형성되어 있으면, 노출벽부(11b)의 내면 측이 단일의 호가 되도록 육후 테두리부(11d)가 형성되는 구성과 비교하여, 평탄한 중앙부위(11e)와 육후 테두리부(11d)의 접속부위를 더 얄게 형성할 수 있으므로, 노출벽부(11b) 전체의 경량화를 도모할 수가 있다. 전술한 바와 같이, 블래더(10)는 그 길이가 1 ~ 14m의 범위 내에 있는 것이 바람직하기 때문에, 그 길어질수록 중량도 증가하고 취급성이 떨어지게 된다. 따라서, 가능한 한 중량을 가볍게 하는 것에 의해 취급성 저하를 억제할 수 있다. 또한, 평탄한 중앙부위(11e)와 육후 테두리부(11d)의 내면 측의 접속부분은 응력이 집중하기 쉬운 각도로 형성될 일이 없기 때문에, 노출벽부(11b)의 내구성이 떨어지는 것도 피할 수 있다.

본 실시예에 따르면, 육후 테두리부(11d)의 내면은 단일의 곡면이어도 좋지만, 복수의 곡면이 이어진 형상으로 이루어져 있다. 즉, 육후 테두리부(11d)의 내면은 경사벽부(11c)의 내면에 접하도록 형성되는 제1 내측 곡면과, 제1 내측 곡면으로부터 노출벽부(11b)의 중앙 부위(11e)에 접하도록 형성되는 제2 내측 곡면으로 구성되어 있다. 제1 내측 곡면의 지름은 제2 내측 곡면의 지름보다도 작으며, 예를 들어 본 실시예에서는 제1 내측 곡면이 R=8㎜라면 제2 내측 곡면이 R=35㎜로 형성되어 있다.

육후 테두리부(11d)의 기능이 모서리 보강보와 동일하다고 할 때, 경사벽부(11c)는 모서리 보강보로서의 육후 테두리부(11d)를 통하여 노출벽부(11b)의 내면 측을 지지하게 된다. 즉, 모서리 보강보가 되는 육후 부위는 경사벽부(11c)로부터 볼 때, 경사벽부(11c)의 내면에 대하여 가급적 세워 설치할 수 있는 큰 각도로 형성되는 것이 바람직하고, 노출벽부(11b)로부터 볼 때 해당 노출벽부(11b)의 내면 측을 넓게 지지할 수 있도록 해당 내면에 대하여 상대적으로 작은 각도를 이루도록 형성되는 것이 바람직하다.

여기서, 모서리 보강보가 되는 육후 부위가 경사벽부(11c)의 내면에 대해 세워 설치하는 평탄면과 노출벽부(11b)의 내면에 대해서 작은 각도를 이루는 평탄면으로 형성되면, 응력이 집중하기 쉬운 「절곡부」와 같은 부위가 생긴다. 따라서, 응력 집중을 피하기 위해서는, 각 벽부의 접속부위의 내면은 모두 곡면으로 형성되는 것이 바람직하다. 따라서, 본 실시예에서는 육후 테두리부(11d)의 내면으로서, 상기 제1 내측 곡면 및 제2 내측 곡면을 형성하게 된다. 또한, 제2 내측 곡면은 본체부(11)의 횡단면 전체로부터 보더라도 평면에 가까울 정도로 완만한 내면으로 이루어지므로, 가해지는 응력 집중의 정도에 따라서 제2 내측 곡면 대신 평탄면이 형성되어도 좋다.

이와 같이, 본 실시예에 따른 본체부(11)(관형부(14))는, 오목변형이 발생하지 않도록 하고 싶은 부위인 노출벽부(11b)를 단순히 두껍게 하는 것이 아니라, 본체부(11)의 경량화와 노출벽부(11b)의 강성의 향상을 양립시킬 수 있도록 하기 위한 신중한 검토를 통해 노출벽부(11b)의 양측 벽부를 육후화(肉厚化)한 것에 의해 형성된다.

육후 테두리부(11d)의 구체적인 치수는 특별히 한정되지 않고, 본 실시예에 따른 블래더(10) 전체의 치수에 따라 적절하게 설정된다. 블래더(10)의 치수는 모자형 스트링거의 치수에 대응하여 설정되는 것이고, 모자형 스트링거의 치수는 복합재료 구조물의 사양에 맞추어 설정되므로, 육후 테두리부(11d)의 치수는 모자형 스트링거의 치수 또는 복합재료 구조물의 사양에 따라 설정된다고 할 수 있다.

본 실시예에 따른 블래더(10)는, 도 3a에 나타낸 바와 같이, 노출벽부(11b)에 평탄한 중앙부위(11e)를 포함하고, 육후 테두리부(11d)에 제1 내측 곡면 및 제2 내측 곡면이 형성된 구성으로 이루어져 있다. 이러한 구성에 따르면, 육후 테두리부(11d)의 구체적인 치수로서 육후 테두리부(11d)의 최대 두께(Dh) 및 폭(Dw)에 대해 적절한 값이 설정된다. 또한, 육후 테두리부(11d)의 최대 두께(Dh)는 평탄한 중앙부위(11e)의 내면을 기준으로 하여 법선 방향의 최대두께로 정의된다. 또한, 육후 테두리부(11d)의 폭(Dw)은 노출벽부(11b)의 모서리 부분에서 제1 내측 곡면 및 제2 내측 곡면이 형성되는 것에 의해 살 두께가 유지되어 있는 폭, 바꾸어 말하면 노출벽부(11d)의 가장자리로부터 중앙부위(11e)에 이르기까지의 폭으로 정의된다.

본 실시예에 있어서의 육후 테두리부(11d)의 바람직한 치수에 대해서는 블래더(10)의 치수를 기준으로 한 비율로 나타낼 수 있다. 예를 들면, 육후 테두리부(11d)의 최대 두께(Dh)는 블래더(10)의 횡단면의 높이(H)(도 2b 참조)의 40 ~ 55％ 범위 내인 것이 바람직하고, 44 ~ 52％의 범위 내인 것이 더 바람직하다. 육후 테두리부(11d)의 폭(Dw)은 노출벽부(11b)의 전체 폭(D)의 30 ~ 40％ 범위 내인 것이 바람직하고, 35 ~ 37％ 범위 내인 것이 더 바람직하다.

또한, 육후 테두리부(11d)의 상기 치수의 수치범위는 본체부(11)의 구체적인 치수가 후술하는 수치 범위일 때에 바람직하게 설정되는 것으로서, 본 발명이 이러한 수치범위로 특정되는 것이 아니라는 것은 말할 필요도 없다.

또한, 본 실시예에서 육후 테두리부(11d)는 노출벽부(11b)의 양측 가장자리부, 즉 본체부(11)의 사다리꼴 형상의 횡단면에 있어서의 하저부 측의 양측 밑각 부위에만 형성되어 있으며, 또한 도시되지는 않았지만, 접촉벽부(11a)의 양측 가장자리부, 즉 상저부 측의 양측 밑각 부위에도 육후 테두리부(11d)가 형성되어도 좋다. 바꾸어 말하면, 본체부(11)의 사다리꼴 형상의 횡단면에 있어서의 4개의 모서리가 되는 부위 모두에 육후 테두리부(11d)가 형성되어도 좋다. 이러한 구성에 의해서, 접촉벽부(11a)와 경사벽부(11c)의 위치관계 역시 양호하게 유지되기 때문에, 본체부(11)의 형상 유지성을 더욱 높일 수가 있다.

본체부(11)에는 상기와 같이 관형부(14)에서의 노출벽부(11b)의 양측 가장자리에 육후 테두리부(11d)가 형성되어 있어도 좋지만, 본 실시예에서는, 도 3a 및 도 3b에 나타낸 바와 같이, 관형부(14)의 외주면에 피복 필름(15)이 피복되어 있는 것이 보다 바람직하다. 피복 필름(15)이 설치됨에 따라서, 본체부(11)의 강도가 향상되고 블래더(10)의 내구성이 높아질 수 있다. 또한, 필름의 종류에 따라서, 본체부(11)의 강성을 높일 수도 있기 때문에 오목변형의 억제 효과를 높일 수도 있다.

또한, 후술하는 바와 같이, 관형부(14)는 공지의 실리콘 고무 조성물로 형성되는 것이 바람직하지만, 실리콘 고무 조성물의 성형물은 일반적으로 그 표면이 붙임성(점착성)을 가지고 있다. 그 때문에, 모자형 스트링거의 홈형부로부터 뽑아낼 때, 관형부(14)의 외주면의 붙임성에 의해 블래더(10)의 인발성이 저하되는 경우가 있다. 따라서, 붙임성이 없는 재료로 형성된 피복 필름(15)으로 관형부(14)의 외주면을 피복하는 것에 의해 블래더(10)의 인발성을 더 양호하게 할 수가 있다.

피복 필름(15)은 관형부(14)의 외주면에 피복되어 있으면 좋으며, 그 피복 상태는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 관형부(14)의 외주 전체가 1장의 피복 필름(15)으로 덮여도 좋고, 여러 장의 피복 필름으로 덮여도 좋으며, 띠 모양의 피복 필름(15)이 관형부(14)의 외주에 나선 모양으로 감기는 형태로 덮여도 좋다. 여기서, 본 실시예에서는, 도 3b에 도시된 바와 같이, 관형부(14)의 외주면이 노출벽부(11b)의 옆에서부터는 피복 필름(15a)으로, 접촉벽부(11a) 및 경사벽부(11c)의 옆에서부터는 1장의 피복 필름(15b)으로 각각 피복되고, 또한, 노출벽부(11b)의 양측 가장자리부에서는 각각 피복 필름(15a)(15b)이 단부끼리 맞대어져 있다. 노출벽부(11b)의 양측 가장자리부는 관형부(14)의 사다리꼴 형상의 횡단면에서의 하저부 측의 양측 끝각(端角)에 상당하므로, 각 피복 필름(15a)(15b)끼리 맞닿는 맞댐부(15c)는 하저부 측의 양측 끝각의 정점에 위치하게 된다.

이와 같이 관형부(14)의 외주면에, 2장의 피복 필름(15a)(15b)에 의해 맞대어 붙이는 경우 맞댐부(15c)는 적어도 노출벽부(11b)의 외면에 위치하지 않는 것이 바람직하고, 본 실시예처럼 노출벽부(11b)의 양측 가장자리부에 위치하는 것이 더 바람직하다.

맞댐부(15c)는 관형부(14)의 외주면을 덮는 피복 필름(15) 전체로서 보면, 해당 피복 필름(15)의 불연속 부위이다. 따라서, 모자형 스트링거의 홈형부에 블래더(10)가 삽입되었을 때, 프리프레그에 접하는 노출벽부(11b)의 외면에 맞댐부(15c)가 위치하고 있으면, 그 불연속 부위의 외측 형상이 프리프레그의 접촉면에 전사(轉寫)되고, 그 상태에서 프리프레그가 경화해 버린다. 그렇기 때문에, 적어도 노출벽부(11b)의 외면에 맞댐부(15c)가 위치하지 않도록 하는 것에 의해 상기와 같은 외측 형상으로 인한 불필요한 전사를 방지할 수 있다.

또한, 접촉벽부(11a) 및 경사벽부들(11c, 11c)의 표면에 맞댐부(15c)가 위치하여도 좋으나, 블래더(10)의 인발의 편의성이라는 관점에서, 홈형부의 내면에 접하는 표면은 가능한 한 평탄한 것이 바람직하다. 또한, 후술하는 본체부(11)의 바람직한 제조 방법으로, 성형 틀을 이용하는 제조 방법이 예시되어 있기 때문에 노출벽부(11b)의 양측 가장자리부가 되는 위치에 맞댐부(15c)가 위치하고 있으면, 관형부(14)를 형성하는 재료의 잉여분이, 해당 맞댐부(15c)로부터 외부로 유출할 수 있기 때문에, 관형부(14)의 내부 왜곡의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다.

또한, 본체부(11)에 있어서는, 상기와 같이 2장의 피복 필름(15a)(15b)을 맞대어 붙이는 것으로 관형부(14)의 외주면을 피복 하여도 좋고, 3장 이상의 필름을 사용하여 외주면을 피복 하여도 좋다. 3장 이상의 필름을 이용하는 경우에도, 그 맞댐부(15c)는 사다리꼴 형상의 횡단면의 끝각에 위치하도록 각 필름을 붙여 접합하는 것이 바람직하다. 또한, 블래더(10)의 인발에 영향이 없는 범위에서, 각 필름의 단부를 맞대지 않고 일부가 겹치도록 붙여도 좋다.

이와 같이, 피복 필름(15)을 관형부(14)의 외란로부터의 보강뿐만 아니라, 블래더(10)의 인발성을 향상시키기 위하여 설치하는 경우, 피복 필름(15)가 그 표면에서 필름끼리 겹쳐져서 「구김」, 「부침」 등의 요철이 생기지 않도록 하여 관형부(14)의 외주면에 적층하는 것이 바람직하다.

본체부(11)는, 상기한 바와 같이 관형부(14)의 표면 전체에 피복 필름(15)이 적층되는 구성이 바람직하지만, 피복 필름(15)이 적층 되지 않고 관형부(14)만으로 구성되어 좋다. 어떠한 구성에 있어서도, 본체부(11)의 횡단면은 모자 형 스트링거의 홈형부의 형상에 맞추어 사다리꼴 형상으로 이루어지면 되며, 그 구체적인 치수는 특별히 한정되지 않는다. 본 실시예에서는, 횡단면의 상저부의 길이, 즉 접촉벽부(11a)의 폭은 15 ~ 25㎜의 범위 내로 이루어져 있고, 횡단면 하저부의 길이(D), 즉 노출벽부(11b)의 폭은 50 ~ 75㎜의 범위 내로 이루어져 있으며, 횡단면의 높이(H), 즉 본체부(11)에 있어서의 접촉벽부(11a) 및 노출벽부(11b)의 간격은 20 ~ 37㎜의 범위 내로 이루어져 있는 구성을 예로 들 수 있지만, 이러한 수치 범위로 한정되지는 않고, 그 치수는 모자형 스트링거의 홈형부의 형상에 대응하여 적절하게 설정된다.

본체부(11)의 각 벽부(접촉벽부(11a), 노출벽부(11b) 및 경사벽부(11c, 11c))의 두께는 특별히 한정되지 않고, 관형부(14)의 재료인 신축성 재료의 물성 및 사용시의 가압 정도 등의 조건에 의존하지만, 팽창 가능한 유연성을 발휘할 수 있는 정도의 치수로 이루어질 필요가 있다. 이것은 전술한 바와 같이 본체부(11)는 그 내부가 가압 되어 팽창할 수 있도록 구성되기 때문이다.

본 실시예에서는, 관형부(14)를 형성하는 신축성 재료로서 후술하는 바와 같이 공지의 실리콘 고무 조성물이 바람직하게 이용되기 때문에, 관형부(14)의 각 벽부의 두께는 2.0 ~ 6.0㎜의 범위 내인 것이 좋다. 실리콘 고무 조성물의 주성분인 실리콘 엘라스토머(elastomer)의 모노머(monomer) 구조나 평균 분자량, 또는 실리콘 고무 조성물에 포함되는 각 성분의 종류나 조성비 등에도 의존하지만, 관형부(14)의 각 벽부의 두께가 상기의 범위 내라면 후술하는 가압 조건에서 충분한 팽창을 실현할 수가 있다. 또한, 각 벽부는 모두 동일한 두께이어도 좋고, 각 벽부 각각 다른 두께로 이루어져도 좋다.

또한, 본체부(11)의 구체적인 치수가 상기의 수치 범위 내에 들어가 있는 경우, 본체부(11)의 육후 테두리부(11d)의 최대두께(Dh)는 8.0 ~ 14.0㎜의 범위 내이면 특히 바람직하고, 육후 테두리부(11d)의 폭(Dw)은 18.0 ~ 27.0㎜의 범위 내이면 특히 바람직하다. 이때, 각 벽의 두께의 바람직한 예로서는 3.0㎜를 들 수 있고, 제1 내측 곡면은 R=3 ~ 8㎜의 범위 내이면 좋으며, 바람직한 일례로서 R=5㎜를 들 수 있다.

또한, 제2 내측 곡면에 대해서는, 제1 내측 곡면의 R(Radius), 평탄한 중앙부위(11e)의 폭, 육후 테두리부(11d)의 폭을 기준으로 하여 적절한 R를 설정할 수가 있으며, 특별히 한정되지 않는다. 또한, 평탄한 중앙부위(11e)의 폭도 노출벽부(11b)의 전체 폭(D)과 육후 테두리부(11d)의 폭(Dw)과의 관계로부터 결정되므로 특별히 한정되지는 않는다.

본 실시예에서는, 피복 필름(15)의 두께도 해당 피복 필름(15)에 사용되는 재료의 물성 등의 조건에 의존하지만, 관형부(14)의 팽창에 맞추어 가역적으로 늘어날 수 있는 치수로 이루어지면 좋다. 본 실시예에서는, 피복 필름(15)으로서 불소 수지 필름이 바람직하게 이용되기 때문에, 피복 필름(15)의 두께는 25 ~ 300㎛의 범위 내가 바람직하고, 50 ~ 200㎛의 범위 내가 더 바람직하다. 또한, 피복 필름(15)의 두께는 재질에도 의존하지만, 통상적으로 1㎜ 미만이기 때문에, 본체부(11)의 치수에 있어서는 피복 필름(15)의 두께는 기본적으로 무시할 수 있다. 따라서, 관형부(14)의 치수가 실질적으로 본체부(11)의 치수라고 할 수가 있다.

본체부(11)에는 상기한 바와 같이 관형부(14)의 외주면에 피복 필름(15)이 적층되어 있는 것이 바람직하지만, 본 실시예의 다른 형태에 따르면, 경사벽부(11c)의 확대 부분 단면도인 도 3c에 도시된 바와 같이, 관형부(14)의 내면 전체(이하, '내주면'이라고 한다)에는 섬유 보강재(16)가 설치되는 것이 바람직하다. 이 섬유 보강재(16)는, 그 대부분이 관형부(14)에 매설되는 한편, 관형부(14)의 내주면으로 일부가 노출된 상태로 설치된다. 따라서, 본체부(11) 횡단면의 전체 도면인 도 3a에는 도시되지 않았지만, 통 모양의 섬유 보강재(16)가 관형부(14)의 길이 방향을 따라서, 해당 관형부(14)의 내주면 측에 매설되어 설치되는 것이 된다.

상기 통 모양의 섬유 보강재(16)가 설치되는 것에 의해, 본체부(11)의 강도가 향상되고, 블래더(10)의 내구성을 높일 수 있다. 특히, 섬유 보강재(16)는, 관형부(14)의 내주면으로 일부가 노출하도록 매설되어 있으므로, 본체부(11) 팽창시에 특히 신축하기 쉬운 관형부(14)의 내면 전체를 보강하게 된다. 그러므로 블래더(10)의 팽창이 반복되더라도 본체부(11)의 내압성 및 치수 안정성을 효과적으로 유지할 수가 있다.

섬유 보강재(16)의 구체적 구성은 특별히 한정되지 않으며, 관형부(14)의 강도를 향상시킬 수 있는 한편, 블래더(10) 사용시에 본체부(11)의 팽창에 대응할 수 있는 신축성을 발휘할 수 있으면 어떠한 구성의 직물체(布體)여도 좋다. 섬유 보강재(16)로는, 조물(組物), 직물(織物), 편물(編物), 부직포 등, 공지의 구성의 것을 적절하게 예로 들 수 있다. 마찬가지로, 섬유 보강재(16)의 두께도 특별히 한정되지 않고, 직물체의 구체적 구성에도 의존하지만, 본 실시예에서는 0.1 ~ 1.0㎜의 범위 내인 것이 바람직하다. 또한, 섬유 보강재(16)가 관형부(14)의 내주면에 설치되는 구성도 특별히 한정되지 않고, 1장의 섬유 보강재(16)가 내주면 전체를 덮도록 매설되어도 좋고, 여러 장의 섬유 보강재(16)가 내주면 전체를 덮도록 배치되어 매설되어도 좋으며, 띠 모양의 섬유 보강재(16)가 내주면 전체에 나선 모양으로 감기도록 배치되어 매설되어도 좋고, 심이 없는(seamless) 통 모양의 섬유 보강재(16)가 내주면 전체를 덮도록 매설되어도 좋다.

여기서, 섬유 보강재(16)가 매설되는 관형부(14)에 대해서, 섬유 보강재(16)인 직물체를 구성하는 실(絲)의 위치 관계는 특별히 한정되지 않고, 어떠한 방향으로 이루어져도 좋다. 예를 들면, 조물(組物)은 복수 방향으로 연장되는 날실(經絲)을 서로 교차시키는 것에 의해 구성되는 직물체이지만, 섬유 보강재(16)로서의 조물이 2방향으로 연장되는 날실을 사용한 것이라면, 한 방향의 날실이 관형부(14)의 종방향(길이 방향)으로 연장되도록 설치되어도 좋고, 또한, 한 방향의 날실이 관형부(14)의 횡방향으로 연장되도록 설치되어도 좋으며, 더 나아가 쌍방의 날실이 관형부(14)의 종방향 또는 횡방향에 대해 비스듬하게 연장되도록 설치되어도 좋다.

마찬가지로, 직물(織物)은 날실 및 씨실(緯絲)을 대략 직교시켜 서로 교차시키는 것에 의해 구성되는 직물체이지만, 섬유 보강재(16)로서의 직물에서는, 예를 들면 날실 및 씨실 중 한쪽이 관형부(14)의 종방향으로 연장되도록 설치되어도 좋고, 또한 날실 및 씨실 중 한쪽이 관형부(14)의 횡방향으로 연장되도록 설치되어도 좋으며, 더 나아가서, 쌍방의 실이 관형부(14)의 종방향 또는 횡방향에 대해 비스듬하게 연장되도록 설치되어도 좋다.

마찬가지로, 편물(編物)은 1개 또는 여러 가닥의 실로 루프를 형성하고, 그 루프에 다음의 실을 걸어서 새로운 루프를 형성하는 것으로 구성되는 직물체로서, 일반적으로 루프의 종방향의 행(行)을 웨일(wale)이라고 칭하고 횡방향의 열(列)을 코스(course)라고 칭하지만, 섬유 보강재(16)로서의 편물에서는, 그 웨일 및 코스가 관형부(14)에 대해서 각각 임의 방향으로 연장되는 위치에 설치되어도 좋다. 예를 들면, 웨일 및 코스 중 한쪽이 관형부(14)의 종방향으로 연장되도록 설치되어도 좋고, 또한 웨일 및 코스 중 한쪽이 관형부(14)의 횡방향으로 연장되도록 설치되어도 좋으며, 더 나아가서는 웨일 및 코스 쌍방이 관형부(14)의 종방향 또는 횡방향에 대해 비스듬하게 연장되도록 설치되어도 좋다.

또한, 섬유 보강재(16)는, 반드시 관형부(14)의 내주면으로 노출하도록 매설될 필요는 없고, 관형부(14)의 벽부 내에 완전히 매설되어도 좋다. 섬유 보강재(16)는, 관형부(14)의 내구성을 향상시키는 것을 목적으로 하여 설치되기 때문에, 관형부(14)의 것보다 상세한 구성, 사용 재질, 블래더(10)의 상세한 구성 등의 제반조건에 따라 섬유 보강재(16)의 매설 위치도 적절하게 설정할 수 있다. 예를 들면, 피복 필름(15)을 설치하지 않는 대신에, 관형부(14)의 외주면으로 노출하도록 섬유 보강재(16)를 매설해서 설치하여도 좋다.

[본체부의 재질 및 본체부의 제조방법, 그리고 블래더의 제조 방법］

다음으로, 본체부(11)를 구성하는 관형부(14), 피복 필름(15) 및 섬유 보강재(16)로 이용되는 재질에 관하여 구체적으로 설명하는 것과 동시에, 본체부(11)의 제조 방법에 대해서도 구체적으로 설명하고, 더 나아가서는 블래더(10)의 제조방법에 대해서도 설명한다.

본 실시예에 따른 블래더(10)에 있어서는, 적어도 본체부(11)의 「본체」를 구성하는 관형부(14)의 재질로서는 신축성 재료가 이용된다. 관형부(14)는 내부의 가압에 의해 팽창할 필요가 있기 때문에, 일반적인 탄성 재료로 형성되어도 좋지만, 신축성이 우수한 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 그러므로 그 재질로서는 내열성 고무 조성물이 매우 적합하게 이용된다.

내열성 고무 조성물로서는, 전술한 바와 같이, 공지의 실리콘 고무 조성물 이외에 불소 고무 조성물도 바람직하다고 할 수 있다. 이러한 고무 조성물은, 모두 베이스 폴리머인 엘라스토머 수지의 내열 한계 온도가 대체로 230℃ 전후이고, 내열 안전 온도가 약 180℃ 이상이기 때문에 고온고압 환경하에서 지그로서 사용되는 블래더(10)에서 특히 바람직한 재질로 추천할 수 있다.

상기 고무 조성물은, 베이스 폴리머에 경화제, 안료 등의 첨가제를 배합한 미가교(未架橋) 상태의 고무 전구조성물(前驅組成物)이 가열 및 가압 되어 가교 된 것이다. 예를 들면, 관형부(14)의 표면경도는, JIS K6253에 준하여 측정되는 경도계 타입 'A' 스프링식의 표면경도가 예를 들면 50 ~ 85의 범위 내인 것이 바람직하고, 그렇기 때문에 고무 전구조성물은 상기의 표면경도가 실현되도록 각 성분이 배합 설계되고 있다.

상기 고무 전구조성물로서의 실리콘 고무 전구조성물은, 그 조성에 대해서는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 베이스 폴리머로서는, 폴리디메틸 실리콘 고무(MQ), 메틸비닐 실리콘고무(VMQ), 메틸페닐 실리콘 고무(PMQ), 플루오르 실리콘 고무(FVMQ) 등을 들 수 있다. 또한, 경화제로서는, 예를 들면 알킬계 유기 과산화물 등의 유기 과산화물 등을 들 수 있다. 실리콘 고무 전구조성물에는, 그 이외에 보강재(실리카), 안료, 내부 이형제 등의 첨가제가 배합되어도 좋다.

상기 고무 전구조성물로서의 불소 고무 전구조성물도, 마찬가지로 그 조성에 대해서는 한정되지 않고, 예를 들면 베이스 폴리머인 불소 수지로는, 폴리 불화 비닐리딘, 테트라플루오르 에틸렌-프로필렌 코폴리머, 테트라플루오르 에틸렌/플루오르비닐 에테르 코폴리머 등을 들 수 있다. 경화제 및 그 이외의 첨가제에 대해서는 상기와 같다.

본체부(11)의 표면층인 피복 필름(15)의 재질로서는, 붙임성이 낮은 재료인 것이 특히 바람직하지만, 본 실시예에서는 불소 수지 조성물이 특히 바람직하게 이용된다. 불소 수지 조성물로서는, 예를 들면 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE), 테트라플루오르 에틸렌-에틸 공중합체(ETFE), 테트라플루오르에틸렌/플루오르알킬비닐에텔 공중합체(PFA), 테트라플루오르에틸렌-헥사플루오르프로필렌 공중합체(FEP) 등을 들 수 있다. 본 실시예에서는, 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE)으로 형성된 필름이 이용되고 있다.

본체부(11)의 중공 측의 층, 즉 관형부(14)의 내주면 측의 층에 상당하는 섬유 보강재(16)는, 상기한 바대로, 조물, 직물, 편물, 부직포 등으로 구성된 직물체라면 좋지만, 이용되는 섬유재료로서는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 아라미드 섬유, 나일론 섬유, 폴리에스테르 섬유, 유리 섬유, 카본 섬유 등을 들 수 있다. 이용되는 섬유 재료는, 단일 종이어도 좋고, 복수 종이어도 좋다.

섬유 보강재(16)로서 이용되는 조물의 구체적 구성은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 평타 조물(平打租物)； 환타(丸打) 조물； 종호(縱縞) 조물, 교차결합 조물, 이중 조물, 조물 레이스 금강타(金剛打) 조물 등의 특수 조물；등을 들 수 있다. 조물을 구성하는 실의 재질 및 치수에 대해서도 특별히 한정되지 않고, 단일 종의 섬유 재료만으로부터 연사(撚絲) 된 실이어도 좋고, 복수 종의 섬유재료가 혼재해서 연사 된 실이어도 좋다. 실의 굵기는, 예를 들면 200 ~ 1500dtex의 범위 내이면 좋고, 조물에 있어서의 실의 교차각도는 예를 들면 10 ~ 90°의 범위 내이면 좋고, 실을 구성하는 단사(單絲) 섬유 지름은 예를 들면 5 ~ 50㎛ 범위 내이면 좋지만 특별히 한정되지는 않는다.

섬유 보강재(16)로서 이용되는 직물의 구체적 구성은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 평직(平織), 사문직(斜紋織), 주자직(朱子織) 등의 기본조직의 직물； 변화 평직(變化平織), 변화 사문직, 변화 주자직 등의 변화조직의 직물； 봉소직(蜂巢織), 허커백 직(huckaback織), 이지직(梨地織) 등의 특별조직의 직물； 위 이중직(緯二重織), 경 이중직(經二重織), 이중직 등의 겹침 조직의 직물； 비틀림 조직의 직물； 위(緯) 파일 조직, 경(經) 파일 조직 등의 첨모(添毛) 조직의 직물； 문조직(紋租織)의 직물；등을 들 수 있다. 직물을 구성하는 날실 및 씨실의 재질 및 치수에 대해서도 특별히 한정되지 않고, 단일 종의 섬유재료만으로부터 연사 된 실이어도 좋고, 복수 종의 섬유 재료가 혼재해서 연사 된 실이어도 좋다. 날실 및 씨실의 굵기는, 예를 들면 300 ~ 1500dtex의 범위 내이면 좋고, 직물에 있어서의 날실 및 씨실의 교차각도는 일반적으로는 90°이면 좋다. 또한, 날실 및 씨실을 구성하는 단사 섬유 지름은, 예를 들면 10 ~ 300㎛의 범위 내이면 좋지만, 특별히 한정되지는 않는다.

섬유 보강재(16)로서 이용되는 편물의 구체적 구성은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 평편(平編, 평짜기, plain stitch), 고무편(rib stitch), 양면편, 펄 편(pearl stitch) 등의 기본 조직의 편물；턱(tuck) 편, 웰트(welt) 편, 레이스(lace) 편, 아이릿(eyelet) 편, 첨사편(添絲編), 역(逆) 첨사편, 파일(pile) 편, 인레이(inlay) 편, 자카드(Jacquard) 편, 블리스터(blister) 편(이상, 어떤 기본조직에도 공통의 변화조직)), 카노코 편(moss stitch), 이모(裏毛) 편, 반이(半移) 편, 싱커 피시 네트(sinker fish net), 아코디언 편, 보스 넥(both neck) 무늬, 스파이럴 메시(spiral mesh)(이상, 평편형(平編型) 변화조직), 테레코 편(rib stitch), 편휴편(片畦編, half cardigan stitch), 양휴편(兩畦編, full cardigan stitch), 진편(振編, racked stitch), 승편(繩編, cable stitch), 목락편(目落編, drop stitch), 밀라노 리브(milano rib), 더블 피케(double pique)(이상, 고무짜기형(고무編型) 변화조직), 목 밀라노 리브(mock milano rib), 에이트 락(eight lock), 3단 양면편, 싱글 피케(이상, 양면짜기형(양면편형(兩面編型) 변화조직) 등의 변화조직의 편물； 등을 들 수 있다. 편물을 구성하는 실의 재질 및 치수에 대해서도 특별히 한정되지 않고, 단일 종의 섬유재료만으로부터 연사 된 것이어도 좋고, 복수 종의 섬유재료가 혼재해서 연사 된 것이어도 좋다. 편물의 섬유 보강재(16)를 구성하는 실은 특별히 한정되는 것은 아니고, 단일 종의 섬유재료만으로 구성된 실이어도 좋고, 또한 복수 종의 섬유재료가 혼재해서 구성된 실이어도 좋다. 실의 굵기는, 예를 들면 100 ~ 1,500dtex의 범위 내이면 좋고, 실을 구성하는 단사 섬유 지름은, 예를 들면 5 ~ 100㎛ 범위 내이면 좋다.

다음으로, 본 실시예에 따른 본체부(11)의 제조방법의 일례에 대해서 도 4a ~ 도 4d 및 도 5a 및 도 5b를 참조하여 설명한다. 도 4a ~ 도 4d는 도 2b 및 도 3a ~ 도 3c에 도시된 본체부(11)의 대표적인 제조공정을 각각 나타내는 모식도이고, 도 5a 및 도 5b는 도 4c에 나타낸 제조공정의 변형(variation)을 나타내는 모식도이다.

본체부(11)는, 수지성형 분야에서 공지의 어떠한 방법을 이용하여 제조하여도 좋지만, 특히 본체부(11)가 관형부(14), 피복 필름(15) 및 섬유 보강재(16)로 구성될 때에는, 도 4a ~ 도 4d에 나타낸 바와 같이, 금형 성형법으로 제조하는 것이 바람직하다. 본체부(11) 성형용 금형은, 도 4a에 나타낸 바와 같이, 상형(45a) 및 하형(45b)으로 구성되고, 하형(45b)에는 공동(45c)이 형성되어 있다. 상기 공동(45c)은 본체부(11)의 외부 형상에 대응하여, 그 횡단면이 역 사다리꼴 형상(하저부가 위쪽이고 상저부가 아래쪽이 되는 사다리꼴 형상)이며 일측 방향으로 연장 형성된 홈 모양으로 이루어져 있다.

우선, 도 4a에 도시된 바와 같이, 하형(45b)의 공동(45c)의 내면 전체를 덮음과 동시에 하형(45b)의 상면까지 연장되도록 피복 필름(15b)을 배치하고, 상기 피복 필름(15b) 위에 고무 전구조성물의 판상체(14b)를 캐비티(45c)의 형상을 따라 배치한다. 이때, 피복 필름(15b)에는, 판상체(14b)와의 접촉면(상면)에 대해서 접착성을 향상시키기 위한 각종의 표면처리가 시행되어 있는 것이 바람직하다. 해당 표면처리의 구체적인 수법으로서는 특별히 한정되지 않지만, 수산화 나트륨 용액 등의 염기성 용액을 이용한 알칼리 처리, 코로나 방전 처리 등을 들 수 있다. 특히, 고무 전구조성물이 실리콘 고무 전구조성물이면, 접착성능의 지속성이라는 관점에서 알칼리 처리를 시행하는 것이 바람직하다. 또한, 피복 필름(15b)의 상면에 실리콘 고무 전구조성물을 층상으로 토핑 한 토핑 시트를 이용하여도 좋다.

다음으로, 도 4b에 도시된 바와 같이, 관형부(14)의 중공을 형성하기 위하여, 심금(芯金)(46)을 준비하고, 상기 심금(46)의 외주에 섬유 보강재(16)를 취부하여 고무 전구조성물의 판상체(14b)의 상면에 놓아둔다. 이것에 의해, 코어 금형(46)은 하형(45b)의 공동(45c) 안에 수용된다. 섬유 보강재(16)를 구성하는 직물체의 재질이나 형상 등에 따라서는 심금(46)에 대한 섬유 보강재(16)의 취부성을 향상시키기 위하여, 해당 섬유 보강재(16)에 접착 처리를 시행하여도 좋다. 접착 처리로서는, 예를 들면 레조르신(resorcin)-포르말린(Formalin)-라텍스(latex)(RFL) 용액에 섬유 보강재(16)를 침지한 후에 가열하는 RFL 처리 등을 들 수 있지만, 특별히 한정되지는 않는다. 또한, 섬유 보강재(16)로서, 통 모양으로 형성되고 종방향(길이 방향)으로 압축 또는 신장시키는 것으로, 그 내경도 확대 또는 축소하도록 구성된 조물(組物)이라면 심금(46)에 섬유 보강재(16)를 취부 하는 작업이 용이해지므로 바람직하다. 또는, 심금(46)에 섬유 보강재(16)를 취부 한 다음 고무 전구조성물의 판상체 등으로 더 덮어도 좋다. 고무 전구조성물의 판상체는 표면에 붙임성을 가지기 때문에, 이것으로 섬유 보강재(16)의 외주를 덮는 것에 의해 상기 접착 처리를 대신할 수 있다.

다음으로, 도 4c에 도시된 바와 같이, 심금(46)의 상측에, 고무 전구조성물의 판상체(14a)를 얹어놓고, 그 위에 피복 필름(15a)을 얹어놓는다. 이 상태에서는, 하형(45b)의 공동(45c) 안에 수용되는 최하측의 피복 필름(15b)으로부터, 하측의 고무 전구조성물의 판상체(14b), 섬유 보강재(16)를 취부 한 심금(46), 상측의 고무 전구조성물의 판상체(14a), 상측의 피복 필름(15a)의 순서대로 중첩한 상태로 되어 있다. 또한, 하측의 피복 필름(15b), 하측의 판상체(14b), 심금(46)은 캐비티(45c) 안에 수용되어 있다. 또한, 상측의 피복 필름(15a)에 있어서도, 판상체(14a)와의 접촉면(하면)에 표면처리가 시행되어도 좋고, 토핑 시트가 이용되어도 좋다.

다음으로, 도 4d에 도시된 바와 같이, 상형(45a)을 하부로 이동시켜 도시되지 않는 형체(型締) 부재에 의해서 상형(45a) 및 하형(45b)을 체결하고, 소정의 성형조건(온도 범위, 형체 압력, 보유 시간 등)으로 유지한다. 이것에 의해, 판상체(14a)(14b)가 용융하여 고무 전구조성물인 유체가 되어 공동(45c) 안으로 퍼짐과 동시에, 가교 반응이 진행하고 경화하여 관형부(14)가 형성됨과 함께 피복 필름(15a)(15b)이 관형부(14)의 표면에 밀착하여 일체화된다. 또한, 섬유 보강재(16)에는, 용융한 고무 전구조성물의 유체가 함침된 상태로 가교 되기 때문에 섬유 보강재(16)는 관형부(14)의 내주면에 매설된다.

여기서, 고무 전구조성물의 잉여분은, 하형(45b) 및 상형(45a) 사이에 끼워지는 한 쌍의 피복 필름(15b)(15a) 사이를 벗어나 공동(45c) 안으로부터 상, 하형이 맞대어진 부분으로 누출하고, 도시되지 않은 버어(burr)를 형성한다. 이것에 의해서, 내부왜곡이 적은 관형부(14)가 성형 되게 된다. 또한, 피복 필름(15a)(15b)의 잉여분도 외부를 향해 연신 하고, 마찬가지로 상, 하형이 맞대어진 부분으로 유동하여 버어를 형성한다. 이것에 의해서, 관형부(14)의 외주면에서 피복 필름(15a)(15b)이 연신 되면서 관형부(14)에 일체화되기 때문에, 피복 필름(15)에 구김살이나 주름 등의 요철이 발생하는 것이 억제된다.

그 후, 도시되지는 않았지만, 형체를 해제하여 상형(45a)을 열고, 본체부(11)의 성형체를 캐비티(45c)로부터 꺼내고, 성형체로부터 심금(46)을 뽑아낸다. 그런 이후, 버어를 제거하여 외측 형상을 다듬는 것에 의해 본체부(11)가 형성되게 된다. 여기서, 버어의 제거에 의해, 피복 필름(15a)(15b)은 노출벽부(11b)의 양측 가장자리부에서 맞댈 수가 있게 된다.

또한, 본 실시예에서는, 본체부(11)는 육후 테두리부(11d)를 가지고 있지만, 상기 육후 테두리부(11d)는 다른 벽부와 비교하여 살이 두껍기 때문에, 더욱 많은 양의 고무 조성물로 형성되게 된다. 여기서, 상기 제조 공정에서는, 성형시에 고무 전구조성물의 유체가 공동(45c) 안으로 퍼지는 것에 의해 관형부(14)가 성형 되지만, 육후 테두리부(11d)에 대응하는 공간은 다른 벽부에 대응하는 공간보다도 용적이 크기 때문에, 점성이 높은 유체는 충분히 그 공간을 채우지 못하여 적절한 육후 테두리부(11d)가 형성되지 못할 염려가 있다.

그래서, 예를 들면 도 5a에 나타낸 바와 같이, 육후 테두리부(11d)에 대응하는 공간에, 고무 전구조성물로 이루어지는 주상체(기둥 모양 물체)(14c, 14c)를 추가해도 좋고, 도 5b에 나타낸 바와 같이, 상측의 판상체(14a)와 심금(46)의 사이에 판상체(판 모양 물체)(14d)를 더 추가하여도 좋다. 이것에 의해, 육후 테두리부(11d)에 대응하는 공간에 더욱 확실히 고무 전구조성물이 유동하여 충전되므로 육후 테두리부(11d)를 알맞게 형성할 수 있다.

또한, 상기 판상체(14a, 14b, 14d) 및 주상체(14c)의 구체적인 두께나 치수 등은 특별히 한정되지 않고, 성형할 본체부(11)의 크기나 형상 등에 따라 적절하게 설정할 수 있다. 또한, 본체부(11)의 성형조건에 관해서는, 사용할 고무 전구조성물의 조성 등에 따라 적적하게 설정되고, 특별히 한정되지 않는다. 또한, 본체부(11)의 성형에 관해서는, 고무 조성물의 성형분야에서 공지된 다른 공정을 추가하여도 좋고, 일부의 공정을 생략하여도 좋으며, 일부의 공정을 변경하여도 좋다. 예를 들면, 심금(46)을 고무 전구조성물의 판상체로 덮은 후에 섬유 보강재(16)를 설치하여 좋고, 그 위에 고무 전구조성물을 더 덮어 설치하여도 좋다. 이것에 의해, 관형부(14)에 대한 섬유 보강재(16)의 매설위치를 설정할 수가 있다.

다음으로, 본 실시예에 따른 블래더(10)의 제조 방법의 일례에 대해 설명한다. 우선, 상기의 제조방법대로, 본체부(11)를 성형하고, 본체부(11)의 양단에 봉지부재로서의 말단금구(12) 및 말단 마개부(13)를 장착한다. 말단금구(12)의 삽입부(12b) 및 말단 마개부(13)의 삽입부(13a)에는 내열성 고무 조성물에 이용되는 공지의 내열성 접착제를 도포하고, 해당 삽입부(12b)(13a)를 본체부(11)의 단부에 각각 삽입한다. 그 후, 접착제를 경화시키는 것에 의해 본체부(11)를 기밀하게 밀봉한다. 이것에 의해, 본 실시예에 따른 블래더(10)가 제조된다. 또한, 이 제조 공정에 있어서의 각종 조건이나 접착제 등의 보조적인 재료에 대해서는 특별히 한정되지 않고, 내열성 고무 조성물을 취급하는 분야에서 공지의 조건이나 재료를 적절하게 이용할 수 있다.

[블래더의 사용 방법］

본 실시예에 따른 블래더(10)는, 강화 패널을 이용한 각종의 복합재료 구조물의 제조에 있어서, 골격 부재인 스티프너에 포함되는 모자 형 스트링거의 지그로서 매우 적합하게 이용된다. 이 점에 관해, 도 6a 및 도 6b, 도 7 및 도 8을 참조하여 설명한다. 도 6a 및 도 6b는 모자형 스트링거의 구성의 일례를 나타내는 부분 사시도이다. 도 7은 모자형 스트링거의 홈형부에 블래더(10)를 삽입한 상태의 구조물 골격의 외주에 프리프레그를 적층 하는 공정을, 각 구성요소의 단면도로서 나타내는 모식도이다. 도 8은 적층 후 프리프레그를 오토클레이브에서 경화시킬 때의 블래더, 프리프레그 및 맨드릴의 위치관계를 단면도로서 나타내는 모식도이다.

도 6a 및 도 6b에 나타낸 바와 같이, 모자 형 스트링거(20)는 일방향으로 연장되는 막대모양 또는 긴 판 모양의 형상을 가지고, 그 길이 방향을 따라 늘어나고 서로 평행한 한 쌍의 평탄한 띠형부(20a)가 형성되며, 이러한 띠형부(20a)들 사이에 평탄영역의 표면으로부터 움푹 들어간 형상의 홈형부(20b)가 형성된 구성으로 이루어져 있다. 또한, 도 6a에 나타낸 바와 같이 홈형부(20b)가 하방으로 되어 있는 쪽의 면을 내면이라고 칭하고, 도 6b에 나타낸 바와 같이 홈형부(20b)가 상방으로 되어 있는 쪽의 면을 외면이라고 칭한다. 블래더(10)는 상기 홈형부(20b)에 삽입되어 사용된다.

구체적으로는, 원통 형상을 유지하기 위한 코어 지그인 맨드릴을 준비한다. 상기 맨드릴의 외주면에는 모자형 스트링거(20)를 장착하는 홈 모양의 오목부가 형성되고 있으므로, 해당 오목부에 모자형 스트링거(20)를 장착한다. 이 상태에서는, 모자형 스트링거(20)는 외면을 외측으로 하여 맨드릴에 장착되어 있으므로, 모자 형 스트링거(20)의 홈형부(20b)에 블래더(10)가 내삽 된다.

이 상태에서, 도 7에 나타낸 바와 같이, 모자 형 스트링거(20)의 띠형부(20a)의 외면 측과 블래더(10)의 노출벽부(11b)의 외면에 프리프레그(30)가 부착된다. 프리프레그(30)는, 1개 층만이 부착되어도 좋고, 복수 층이 적층 되어 부착되어도 좋다. 또한, 프리프레그의 부착방법도 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 구조물이 항공기의 동체부라면 골격 구조물은 원통 형상으로 조합되기 때문에, 도 7에 나타낸 적층 롤러(41)를 구비하는 자동 적층기에 의해, 도시하지 않은 맨드릴을 회전시키면서 프리프레그(30)를 붙여 적층하는 방법을 들 수 있다.

이와 같은 프리프레그(30) 적층 시에 있어서는, 블래더(10)는 프리프레그(30)의 「뒤 붙임재」로서 기능 한다. 그러므로 적층 롤러(41)로 블래더(10)의 노출벽부(11b)가 눌리면, 종래의 구성이라면 노출벽부(11b)가 오목하게 들어가도록 변형하기 때문에, 프리프레그(30)에 「너울」 등의 변형이 생기거나, 프리프레그(30)의 적층 위치가 어긋나거나, 적층압력이 저하되어 프리프레그(30)끼리 밀착되지 못하여 틈새가 생기는('재료 빠짐'이라고 칭한다) 등의 문제가 발생한다. 이것에 대해서, 본 실시예에서는 도 7에 나타낸 바와 같이, 블래더(10)의 본체부(11)는, 노출벽부(11b)의 양측 가장자리 부분에 육후 테두리부(11d)가 형성되어 있으므로, 블래더(10)의 변형이 큰 폭으로 억제되어, 상기와 같은 문제가 발생하는 것을 피할 수 있다.

그 후, 프리프레그(30)의 적층이 완료된 상태에서는, 도 8에 모식적으로 나타낸 바와 같이, 맨드릴(42)의 외주면에 블래더(10) 및 모자 형 스트링거(20)(도 8에는 도시되지 않음)가 결합되고, 그 주위에 프리프레그(30)가 감긴 상태이다. 그 후 다시 버깅 필름(43)으로 전체를 덮어서 오토클레이브 안에 집어 넣는다. 그리고 오토클레이브 안에서 소정의 온도 및 소정의 압력으로 가열 및 가압 처리를 시행한다. 이때, 도 8에 나타낸 바와 같이, 오토클레이브 안의 고온고압 분위기가, 블래더(10)의 말단금구(12)의 가압구멍(12a)으로부터 블래더(10)의 내부(기밀하게 유지되어 있는 본체부(11)의 내부)로 전달되어(도면 중 화살표 참조), 블래더(10)의 내부도 고압이 되어 본체부(11)가 팽창한다. 또한, 오토클레이브 안의 고온고압 분위기는 프리프레그(30) 전체에 대해 가해진다(도면 중 화살표 참조). 이것에 의해서, 도 8에는 도시되지 않은 모자 형 스트링거(20)의 띠형부(20a)가 프리프레그(30)에 강한 외력으로 눌리는 상태에서 프리프레그(30)의 경화가 진행된다. 그리고 경화가 완료되면, 모자 형 스트링거(20)로 이루어지는 골격과 프리프레그(30)가 경화하여 이루는 스킨이 강고하게 밀착하여 일체화된 강화 패널 구조물이 얻어지게 된다.

[실시예]

본 발명에 관하여, 실시예 및 비교예에 기초하여 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이것으로 한정되는 것은 아니다. 당업자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고, 다양한 변경, 수정 및 개변을 행할 수 있다. 또한, 이하의 실시예 및 비교예에 있어서의 물성 등의 측정, 가공 조건 등은 다음에 나타낼 수 있도록 하여 실시하였다.

(블래더 변형시의 하중 및 응력의 측정)

하중시험기로서 오토 그래프((주)시마즈(島津) 제작소 제품, 제품번호：AG－5000 E)를 이용하였다. 오토 그래프의 상측 베이스에는, 장착 지그를 통해 블래더(10)를 누를 압압구(押壓具)를 설치하고, 하측 베이스에는 블래더(10)를 삽입할 홈이 형성된 블래더 세트 지그를 장착하였다.

다음으로, 블래더 세트 지그에 블래더(10)를 삽입하였다. 이 상태에서는, 블래더(10)의 노출벽부(11b)의 외면이 위쪽으로 위치하고 있으므로, 상측 베이스를 하강시켜, 압압구의 선단을 노출벽부(11b)의 외면에 밀착시켰다. 이 위치에서는, 노출벽부(11b)에 대해 하중을 가하지 않기 때문에, 그 위치를 하중이 0N(zero Newton), 노출벽부(11b)의 외면의 변위량(굴곡량)이 0㎜가 되는 초기위치로서 설정하였다.

다음으로, 상측 베이스를 상승시켜, 압압구의 선단과 노출벽부(11b)의 외면과 사이에 광명탄을 도포하고, 그 후 상측 베이스를 재차 하강시켜 노출벽부(11b)를 임의의 변위량이 될 때까지 압압 하였다. 이때 변위량에 대한 하중의 크기를 측정하였다. 그 후, 상측 베이스를 상승시키고, 노출벽부(11b)의 외면에 전사된 광명탄의 길이를 접촉 길이로서 측정하여 압압구와 노출벽부(11b)의 접촉면적을 산출하였다. 상기 하중의 크기 및 접촉면적으로부터 블래더(10)의 변위량에 대한 응력(면압)을 산출하였다.

(실시예 1)

접촉벽부(11a)의 폭이 22.9㎜, 노출벽부(11b)의 폭이 71.5㎜, 높이(H)가 31㎜, 모든 벽부의 두께가 3㎜이며, 육후 테두리부(11d)로서 폭(Dw)이 25.75㎜, 최대두께(Dh)가 15.5㎜, 제1 내측 곡면이 R 8㎜, 제2 내측 곡면이 R 35㎜를 이루는 형상의 것으로 형성된 본체부(11)(도 3a 참조)를 구비하는 구성의 블래더(10)에 대하여, 노출벽부(11b)의 오목변형이 3㎜가 될 때의 면압과 하중을 측정하였다. 이것은 φ100×400L의 적층 롤러로 490㎪(75PSI, 5kg중／㎠)의 부하가 가해졌을 때, 노출벽부(11b)의 오목변형이 3㎜ 이내이면 프리프레그(30)의 적층에 문제가 일어나지 않는다고 볼 수 있기 때문이다. 또한, 상기 본체부(11)에서는, 노출벽부(11b)의 평탄한 중앙부위(11e)가 20㎜가 된다.

또한, 본체부(11)의 관형부(14)는 실리콘 고무 조성물 제품이고, 피복 필름(15)은 불소 수지 제품으로서 그 두께는 200㎛이고, 섬유 보강재(16)는 PET섬유제의 통 모양의 조물(組物)로서 그 두께는 0.6㎜, 지름은 30㎜이다.

측정결과, 노출벽부(11b)가 3㎜ 오목변형 하였을 때의 하중은 177.1N이고, 그때의 응력은 460.9㎪(4.7kgf／㎠)이었다.

(비교예 1)

육후 테두리부가 형성되어 있지 않은 구성의 본체부를 구비하는 블래더를 이용해서, 실시예 1과 동일하게 하여 면압 및 하중을 측정하였다. 그 결과, 노출벽부(11b)가 3㎜ 오목변형 하였을 때의 하중은 12.2N이고, 그때의 응력은 39.2 ㎪(0.4kgf／㎠)이었다.

실시예 1 및 비교예 1의 결과로부터 분명한 바와 같이, 본 발명에 따른 블래더(10)라면, 노출벽부(11b)의 변형이 3㎜가 될 때에는 육후 테두리부(11d)가 형성되어 있지 않은 구성의 블래더보다도 약 14 ~ 15배의 하중이 필요하고, 그때의 응력도 10배 이상이 되었다. 상정되는 블래더(10)의 사용조건은, 상기한 바대로 490㎪의 부하이기 때문에, 본 발명에 따른 블래더(10)라면 프리프레그(30) 적층 시에 노출벽부(11b)의 오목변형을 실질적으로 회피할 수 있게 된다.

(실시예 2)

실시예 1에서 압축 하중을 측정한 블래더(10)를 사용하여, 상기 프리프레그의 적층 조건에 따라서 모자 형 스트링거(20)에 블래더(10)를 삽입하여 프리프레그(30)의 적층 실험을 수행하였다. 그 결과, 프리프레그(30)에 너울 현상이 발생하지 않고 양호한 적층이 가능하였다.

(비교예 2)

종래 구성의 블래더(10)를 이용하여 실시예 2와 동일하게 하여 프리프레그(30)의 적층 실험을 수행하였다. 그 결과 프리프레그(30)에 너울 현상이 생겼다.

실시예 2 및 비교예 2의 결과로부터 분명한 바와 같이, 본 발명에 따른 블래더(10)를 이용하는 것으로, 노출벽부(11b)의 오목변형을 효과적으로 억제할 수 있기 때문에 프리프레그(30)를 양호하게 적층할 수가 있다.

상기의 설명으로부터, 당업자에게 있어서는 본 발명의 여러 가지 개량 및 다른 실시형태가 명료하게 된다. 따라서, 상기의 설명은 예시로서만 해석되는 것이 당연하고, 본 발명을 실시하는 최선의 형태를 당업자에게 교시할 목적으로 제공된 것이다. 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않고 그것의 구조 및/또는 기능의 자세한 구성을 실질적으로 변경할 수 있을 것이다.

본 발명은 복합재료 구조물의 제조 분야, 특히 모자 형 스트링거를 채용한 강화 패널 구조물의 제조분야에 매우 적절하게 이용할 수 있다.

10 : 블래더(복합재료 구조물 제조용 지그)
11 : 본체부
11a : 접촉벽부(사다리꼴 형상의 횡단면의 상저부에 대응하는 벽부)
11b : 노출벽부(사다리꼴 형상의 횡단면의 하저부에 대응하는 벽부)
11c : 육후 테두리부(밑각 부위, 측방 가장자리부)
12 : 말단금구(금속제의 봉지부재)
12a : 가압구멍
12b : 삽입부
13 : 말단 마개부(탄성 재료 제의 봉지부재)
20 : 모자형 스트링거
20a : 띠형부
20b : 홈형부
30 : 프리프레그

Claims (8)

1. 길이방향을 따라 연장되는 홈형부를 가지는 모자형 스트링거를 골격재료로서 포함하는 골격구조체에 프리프레그를 붙여서 복합재료 구조물을 제조할 때에, 상기 모자형 스트링거의 상기 홈형부에 삽입되어 사용되고,
   신축성 재료에 의해 관 모양으로 형성되고, 길이 방향에 직교하는 단면인 횡단면이 상저부 및 상기 상저부보다 길이가 긴 하저부를 가지는 사다리꼴 형상으로 이루어지는 본체부를 포함하고,
   상기 본체부의 내부는 기밀하게 밀봉되고, 상기 본체부가 팽창하도록 내부를 가압하기 위한 가압구멍이 상기 본체부의 일측 단부에 형성되며,
   상기 본체부는 상기 사다리꼴 형상의 횡단면에서의 4개의 모서리가 되는 부위 중, 상기 하저부 측의 양측 밑각 부위의 두께가, 다른 벽부의 두께보다도 두꺼운 육후 테두리부로 이루어지도록 구성되는 것을 특징으로 하는 복합재료 구조물 제조용 지그.
2. 제1항에 있어서,
   상기 본체부의 횡단면에 있어서의 상기 하저부에 대응하는 벽부는, 중앙부위로부터 양측 밑각 부위를 향하여 두께가 증가하는 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 복합재료 구조물 제조용 지그.
3. 제2항에 있어서,
   상기 하저부에 대응하는 벽부는, 횡단면에 있어서의 중공 측의 윤곽이, 평탄한 중앙부위로부터 양측 밑각 부위를 향하여 곡선을 그리도록, 두께가 증가하는 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 복합재료 구조물 제조용 지그.
4. 제1항에 있어서,
   상기 본체부의 외주면에 피복되어 있는 피복 필름을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 복합재료 구조물 제조용 지그.
5. 제4항에 있어서,
   상기 피복 필름은 불소 수지 필름인 것을 특징으로 하는 복합재료 구조물 제조용 지그.
6. 제1항에 있어서,
   상기 본체부의 중공의 내면 측에 매설되는 통 모양의 섬유 보강재를 구비하는 것을 특징으로 하는 복합재료 구조물 제조용 지그.
7. 제1항에 있어서,
   상기 본체부의 양단을 밀봉하는 밀폐 부재를 더 구비하고,
   상기 밀폐 부재의 일측은, 상기 가압구멍이 형성된 금속제로 이루어지고, 타측은 탄성 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 복합재료 구조물 제조용 지그.
8. 제1항에 있어서,
   상기 신축성 재료는 내열성 고무 조성물인 것을 특징으로 하는 복합재료 구조물 제조용 지그.

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