KR101926755B1 - 일정한 유량제어가 가능한 열경화성 수지 주입 장치 - Google Patents

일정한 유량제어가 가능한 열경화성 수지 주입 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 일정한 유량 제어가 가능한 열경화성 수지 주입 장치는 용융물을 흡입하는 흡입구(114)와 배출구(116)가 각각 구비된 실린더(110)와 상기 실린더(110)에 용융물의 투입과 배출할 수 있도록 피스톤을 작동 시키는 운동부(120)와 상기 운동부(120)의 구동속도를 제어해주는 감속장치(134)와 구동시키는 서보모터(132)가 구비된 구동부(130)와 상기 실린더(110)를 고정대가 고정시켜 지면으로부터 이격되게 위치시키는 스탠드(300)와 상기 배출구(116)와 연결되고, 미세한 홈이 마련된 침상형의 고정부(118) 및 상기 고정부(118)가 삽입 가능하도록 중공부(212)가 형성된 제1플레이트(210)를 미세간격으로 접할 수 있도록 조절나사(230)로 결합되는 판상형의 제2플레이트(220)를 포함한다.

Description

일정한 유량제어가 가능한 열경화성 수지 주입 장치{THERMOSETTING RESIN INJECTION DEVICE CAPABLE OF CONSTANT FLOW CONTROL}
본 발명은 수지이송성형법(RTM, Resin Transfer Molding)의 열경화성 수지 주입 시 유량을 제어하여 수지 주입시간을 단축하고, 기공(Void) 감소를 유도하여 성형 품질을 향상시킬 수 있도록 하는 실험을 위한 일정한 유량으로 수지 주입이 가능한 열경화성 수지 주입 장치에 관한 것이다.
성형 가공한 후에도 열을 가하면 형태의 변형이 가능한 열가소성 수지와 열을 가하더라도 형태가 변형되지 않은 열경화성 수지가 있다.
재가열을 해도 형태가 변하지 않는 열경화성 수지는 내열성, 내용제성, 내약품성, 기계적 성질 및 전기절연성이 우수한 성질로, 전기 절연 부품, 전화기나 TV 몸체, 각종 기기 부품 등 일상생활의 다양한 일용품에 활용되고 있다.
열경화성 수지를 성형하는 여러 가지 방법 중 사출 성형기를 이용하여 플라스틱을 가공하는 사출성형이라는 방법이 있다.
사출성형은 실린더에 적당량의 용융된 수지를 넣어 준 다음, 밀폐된 실린더가 수지를 고압으로 금형과 같은 형틀의 내부로 사출하여 성형품을 생성하게 된다.
하지만 사출된 플라스틱의 품질을 향상시키기 위해서는 에폭시 수지가 일정한 유량으로 주입 및 유량 제어가 이루어져야 성형 품질 향상을 위한 기공(Void)이 감소된다.
특히 고분자 복합재료의 RTM성형을 위해서는 일정한 압력 또는 일정한 유량으로 수지의 주입을 제어 할 수 있어야 성형시간을 단축하고 고품질의 제품을 성형할 수 있다.
이러한 성형 품질을 향상시키기 위한 성형 방법 및 장치가 다수 제안되어 있다.
예를 들어, 한국 등록특허공보 제10-0431092호(등록일자:2004.04.29.)는 수지 이송 성형에 이용되는 수지 주입 압력 제어 장치에 관한 것으로, 솔레노이드밸브의 개폐 시간을 조절하여 금형 내에 주입되는 수지의 압력을 시간에 따라 제어하는 장치에 관한 것이다.
한국 등록특허공보 제10-0431092호(등록일자:2004.04.29.)
본 발명은 수지이송성형 시 열경화성 수지의 유량을 일정하게 제어하며 주입하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 일정한 유량 제어가 가능한 열경화성 수지 주입 장치는 용융물을 흡입하는 흡입구와 배출구가 각각 구비된 실린더와 상기 실린더에 용융물의 투입과 배출할 수 있도록 피스톤을 작동 시키는 운동부와 상기 운동부의 구동속도를 제어해주는 감속장치와 구동시키는 서보모터가 구비된 구동부와 상기 실린더를 고정대가 고정시켜 지면으로부터 이격되게 위치시키는 스탠드와 상기 배출구와 연결되어 용융물을 안내하는 호스와 상기 호스의 끝단에 구비되어 용융물을 배출할 수 있도록 배출 홈이 마련된 고정부와 상기 고정부가 삽입 가능하도록 중공부가 형성된 제1플레이트 및 상기 제1플레이트에 접할 수 있도록 조절나사로 결합되는 판상형의 제2플레이트를 포함한다.
바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 실린더의 내부를 진공분위기를 형성할 수 있도록 마련된 진공포트를 더 포함한다.
삭제
바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 흡입구와 배출구 각각에 개폐를 조절하는 잠금장치를 더 포함한다.
본 발명에 따른 일정한 유량 제어가 가능한 열경화성 수지 주입 장치는 실린더 가압을 제어하여 에폭시 수지의 유량을 일정하게 주입할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 일정한 유량 제어가 가능한 열경화성 수지 주입 장치는 에폭시 수지의 주입 및 유량 제어를 통해 가공품의 기공(Void) 감소를 유도하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 열경화성 수지 주입 장치의 본체,
도 2는 본 발명에 따른 열경화성 수지 주입 장치의 본체에 대한 상세도,
도 3은 본 발명에 따른 일정한 유량 제어가 가능한 열경화성 수지 주입 장치의 거치대에 대한 모습,
도 4는 본 발명에 따른 열경화성 수지 정량 주입 장치의 전체도.
본 발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 1을 참고하면, 스탠드에 거치되는 열경화성 수지 주입 장치의 본체에 대한 모습이고, 도 2는 열경화성 수지 주입 장치의 본체에 대한 상세도이다.
열경화성 수지 주입 장치(100)(이하 "주입 장치"라 함)는 에폭시 수지와 경화제를 일정 비율로 혼합하여 섞인 용융물을 흡입하는 실린더(110)와 실린더(110)의 용융물을 배출 가능하도록 피스톤(미도시)을 작동시키는 운동부(120)로 구성되어 있다.
운동부(120)가 원활하게 작동할 수 있도록 하는 구동부(130)는 구동할 수 있도록 하는 서보모터(132)와 구동속도를 제어해주는 감속장치(134)로 이루어져 있다.
실린더(110)에는 용융물을 흡입하는 흡입구(114)와 배출하는 배출구(116)가 구비되어 있으며, 실린더(110) 내부를 진공분위기로 형성할 수 있도록 하는 진공포트(112)가 더 포함되어 있다.
흡입구(114)와 진공포트(112)는 실린더(110)의 일측면에 동일선상으로 진공포트(112)가 흡입구(114)보다 상단에 위치하고 있으며, 배출구(116)는 실린더(110)의 하단면에 위치하고 있다.
실린더(110)의 상단에는 실린더(110) 내부에 구비된 피스톤의 직선 운동을 가능하게 하는 운동부(120)가 설치되어 있다.
운동부(120)의 직접적인 운동이 이루어질 수 있도록 하는 구동부(130)가 더 연결되어 있는데 그중 서보모터(132)는 운동부(120)와 연결되어 작동시키며, 서보모터(132)의 회동속도를 일정하게 유지할 수 있도록 하는 감속장치(134)가 더 구비되어 있다.
지면으로부터 이격된 높이에 실린더(110)가 위치할 수 있도록 스탠드(300)를 사용할 수 있을 것이며, 흡입구(114)와 진공포트(112)가 위치하는 실린더(110)의 또 다른 타면에 스탠드(300)와 고정하는 결합구가 형성되어 있다.
한편, 흡입구(114)는 실린더(110) 내부의 공간상 제일 낮은 높이에 위치하고 있는 반면에, 진공포트(112)는 제일 높은 높이에 형성되어 있다.
배출구(116)는 실린더(110) 내부의 밑면에 위치하고 있으며, 용융물이 원활하게 배출될 수 있도록 내부에 경사를 형성할 수도 있을 것이다.
도 3를 참고하면, 플레이트가 위치하는 열경화성 수지 주입 장치의 거치대에 대한 모습을 보여주고 있다.
주입 장치(100)로부터 배출된 용융물의 성형 품질 향상 테스트를 위한 장치가 위치하는 거치대(200)로, 거치대(200)의 상단에 한 쌍의 플레이트(210)(220)와 플레이트를 고정하는 조절나사(230)가 마련되어 있다.
거치대(200)의 상단에 판상형의 제2플레이트(220)가 위치하고 있으며, 제2플레이트(220)의 상단에는 제2플레이트(220)와 동일한 크기로 중공부(212)가 형성된 제1플레이트(210)가 서로 맞닿아 있다. 제1플레이트(210)와 제2플레이트(220)가 접할 수 있도록 하는 조절나사(230)가 한 쌍의 플레이트(210)(220) 측면에 동일한 간격으로 고정하게 된다.
이때 제1플레이트(210)와 제2플레이트(220) 사이에 적당한 크기로 재단된 시트(240)가 위치하게 되며, 제1플레이트(210)와 제2플레이트(220)는 시트(240)를 육안으로 확인할 수 있도록 투명한 재질로 이루어져 있다.
도 4은 본 발명에 따른 열경화성 수지 정량 주입 장치의 사용 모습에 따른 전체도이다.
스탠드(300)에는 주입 장치(100)와 거치대(200)가 위치하고 있으며, 그 주변에 위치한 거치대(200)는 제1플레이트(210)와 제2플레이트(220) 및 시트(240)가 설치되어 있다.
먼저, 주입 장치(100)가 정상적으로 작동하는지 점검한 후, 혼합용기(310)에 에폭시 수지와 경화제를 정해진 비율로 혼합된 용융물을 잘 섞어준다. 그 다음, 흡입구(114)에 연결된 호스(117)를 혼합용기(310)에 넣어 용융물을 약 2분정도 충분히 흡입시켜 준다. 그리고 배출구(116)에 연결된 호스(117) 끝단의 고정부(118)를 제1플레이트(210)의 중공부(212)에 삽입하여 일정한 유량으로 용융물이 배출되도록 한다.
배출이 완료되었으면, 용융물이 더 이상 배출되지 않도록 호스(117)를 잠그고, 약 30초간 경과를 지켜본 후 고정부(118)를 시트부로부터 제거한다. 마지막으로 중공부(212)를 마개로 막아 시트(240)에 배출된 용융물을 하루정도 충분히 경화시킨다.
한 쌍의 플레이트로(210)(220)부터 시트(240)를 수거하여 경화된 용융물의 무게, X축, Y축, Z축의 3방향에 대한 거리를 측정하고, 압력과 온도 및 두께를 측정한다. 또한 섬유체적을 계산하고 인장, 압축, 굽힘, 전단 등 기계적 물성실험 및 용융물의 혼합 품질 확인을 위한 유리전이 온도 측정한다. 또한 경화된 용융물의 기포 양을 추정해야 할 것이다.
한편, 흡입구(114)와 배출구(116)에는 각각 호스(117)가 연결되어 있으며, 배출구(116)의 호스(117) 끝단에는 중공부(212)에 삽입되어 용융물을 배출할 수 있도록 배출 홈이 마련된 고정부(118)가 더 구비되어 있다.
흡입구(114)와 배출구(116)에 연결된 호스(117)에는 용융물의 흡입 및 배출을 조절할 수 있도록 하는 개폐장치인 제1잠금장치(117a)와 제2잠금장치(117b)가 구비되어 있다.
실린더(110)가 용융물을 흡입할 때는 제1잠금장치(117a)는 열어 혼합용기(310)의 용융물을 흡입하고, 배출되지 않도록 제2잠금장치(117b)는 닫는다. 반대로 시트(240)에 용융물을 배출할 때는 제2잠금장치(117b)는 열어두고 제1잠금장치(117a)는 닫아, 운동부(120)가 작동하게 되면 용융물이 일정속도로 배출하게 될 것이다.
실험이 모두 종료가 된 주입 장치(100)는 실린더(110) 내에 아직 남아있는 용융물을 모두 배출한 후에 아세톤을 이용하여 세척하면 될 것이다.
실린더(110)에서 용융물의 주입시간 단축을 위해 실린더(110) 내부를 가압할 수 있을 것이며, 가압의 정도와 유량을 최적의 조건으로 제어하여 용융물의 성형품질 향상을 위한 공극율 감소를 유도할 수 있을 것이다. 또한 주입 압력에 따른 경화된 용융물의 몰드 변형을 확인할 필요가 있을 것이다.
본 발명에 따른 일정한 유량 제어가 가능한 열경화성 수지 주입 장치는 용융물을 흡입하는 흡입구와 배출구가 각각 구비된 실린더와 상기 실린더에 용융물의 투입과 배출할 수 있도록 피스톤을 작동 시키는 운동부와 상기 운동부의 구동속도를 제어해주는 감속장치와 구동시키는 서보모터가 구비된 구동부와 상기 실린더를 고정대가 고정시켜 지면으로부터 이격되게 위치시키는 스탠드와 상기 배출구와 연결되어 용융물을 안내하는 호스와 상기 호스의 끝단에 구비되어 용융물을 배출할 수 있도록 배출 홈이 마련된 고정부와 상기 고정부가 삽입 가능하도록 중공부가 형성된 제1플레이트 및 상기 제1플레이트에 접할 수 있도록 조절나사로 결합되는 판상형의 제2플레이트를 포함한다.
바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 실린더의 내부를 진공분위기를 형성할 수 있도록 마련된 진공포트를 더 포함한다.
바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 흡입구와 배출구 각각에 개폐를 조절하는 잠금장치를 더 포함한다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
100 : 열경화성 수지 주입 장치 110 : 실린더
112 : 진공포트 114 : 흡입구
116 : 배출구 117 : 호스
117a : 제1잠금장치 117b : 제2잠금장치
118 : 고정부 120 : 운동부
130 : 구동부 132 : 서보모터
134 : 감속장치 200 : 거치대
210 : 제1플레이트 212 : 중공부
220 : 제2플레이트 230 : 조절나사
240 : 시트 300 : 스탠드
310 : 혼합용기

Claims (4)

  1. 용융물을 흡입하는 흡입구와 배출구가 각각 구비된 실린더;
    상기 실린더에 용융물의 투입과 배출할 수 있도록 피스톤을 작동 시키는 운동부;
    상기 운동부의 구동속도를 제어해주는 감속장치와 구동시키는 서보모터가 구비된 구동부;
    상기 실린더를 지면으로부터 이격되게 위치시키는 스탠드;
    상기 배출구와 연결되어 용융물을 안내하는 호스;
    상기 호스의 끝단에 구비되어 용융물을 배출할 수 있도록 배출 홈이 마련된 고정부;
    상기 고정부가 삽입 가능하도록 중공부가 형성된 제1플레이트;및
    상기 제1플레이트에 접할 수 있도록 조절나사로 결합되는 판상형의 제2플레이트를; 포함하는 일정한 유량제어가 가능한 열경화성 수지 주입 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 실린더의 내부를 진공분위기를 형성할 수 있도록 마련된 진공포트를 더 포함하는 일정한 유량제어가 가능한 열경화성 수지 주입 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 흡입구와 배출구 각각에 개폐를 조절하는 잠금장치를 더 포함하는 일정한 유량제어가 가능한 열경화성 수지 주입 장치.
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