KR102184098B1 - Method for manufacturing square winding tube - Google Patents

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신헌충
고관호
김수아
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재단법인 한국탄소융합기술원
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Abstract

The present invention relates to a method for manufacturing a square winding tube, including the steps of: 1) preparing a square mandrel surface-coated with a release agent; 2) supplying a tow prepreg from a prepreg-supplying unit to the square mandrel; 3) winding the tow prepreg on the surface of the square mandrel, while rotating the square mandrel at a fixed position and reciprocating the prepreg-supplying unit in the longitudinal direction of the square mandrel to form a square winding tube; 4) pressurizing four sides of the square winding tube with a press plate to make each side of the square winding tube flat; 5) curing the square winding tube; and 6) demolding the square winding tube from the square mandrel. According to the present invention, it is possible to eliminate a belly-bulging phenomenon occurring in the conventional method for manufacturing a square winding tube, and thus to produce a precisely square-shaped tube.

Description

사각 와인딩 튜브 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING SQUARE WINDING TUBE}Manufacturing method of square winding tube{METHOD FOR MANUFACTURING SQUARE WINDING TUBE}

본 발명은 사각 와인딩 튜브 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a square winding tube.

필라멘트 와인딩(Filament winding) 공법은 수지가 함침된 연속섬유를 회전하는 맨드릴(mandrel)에 감아 파이프나 압력용기, 축 등과 같은 축대칭 복합재료 구조물을 제작하는 성형공법이다. 필라멘트 와인딩 공법에는, 연속섬유를 맨드릴에 돌려 감기 직전에 수지조를 통과하면서 함침이 되는 습식 와인딩(Wet winding) 공법과, 수지가 이미 함침된 토우 프리프레그(Tow prepreg)를 사용하는 건식 와인딩(Dry winding) 공법이 있다.The filament winding method is a molding method in which continuous fibers impregnated with resin are wound around a rotating mandrel to produce axisymmetric composite structures such as pipes, pressure vessels, and shafts. In the filament winding method, a wet winding method in which continuous fibers are impregnated while passing through a resin bath immediately before winding is carried out on a mandrel, and dry winding using a tow prepreg in which resin is already impregnated. There is a winding) method.

필라멘트 와인딩 공법으로 제작되는 제품은 일반적으로 원형 단면인 경우가 주를 이루나, 사각 단면인 경우도 있다. 예컨대, 특장차 붐대, 신호등 붐대, 통신주, 미사일 발사관 등은 사각 단면을 갖는 구조를 만들 때다.Products manufactured by the filament winding method generally have a circular cross section, but there are also cases of a square cross section. For example, it is time to create a structure with a rectangular cross section for specially equipped vehicle booms, traffic light booms, communication poles, and missile launchers.

필라멘트 와인딩 공법으로 사각 단면의 제품을 제작할 때는 원형 단면인 경우보다 고려할 사항이 많다. 그 이유는, 사각 단면의 제품을 제작할 때에는 평면 부위와 모서리 부위 간의 장력 편차, 모서리 부위의 수지 함량 불균일, 나사선 감기(helical winding) 시 섬유의 미끄러짐(slip) 현상 등의 문제가 발생하기 때문이다.When manufacturing a product with a square cross section by the filament winding method, there are more considerations than the case of a circular cross section. The reason for this is that when manufacturing a product with a square cross section, problems such as tension variation between the flat portion and the edge portion, non-uniform resin content in the edge portion, and fiber slip phenomenon during helical winding occur.

이러한 문제로 인해, 사각 단면의 제품은 균일한 두께를 형성하지 못한다거나, 연속섬유가 사각 맨드릴의 평면에 밀착되어 감기지 못하여 도 1에 도시된 바와 같이 사각 단면의 평면부가 볼록하게 나오는 일명 “평면부 배부름 현상”이 나타난다. Due to this problem, a product with a square cross section cannot form a uniform thickness, or a continuous fiber is in close contact with the plane of the square mandrel and cannot be wound, so that the flat part of the square cross section is convex as shown in FIG. The phenomenon of bloating" appears.

이에 따라, 이러한 문제를 해결할 수 있는 사각 단면을 가진 제품 제조에 적합한 제조방법이 필요하다.Accordingly, there is a need for a manufacturing method suitable for manufacturing a product having a square cross section that can solve this problem.

한국공개특허(특2003-0082590)Korean Patent Publication (Special 2003-0082590)

본 발명의 목적은, 상술한 문제점을 해결할 수 있는 사각 와인딩 튜브 제조방법을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a square winding tube capable of solving the above-described problems.

상기 목적을 달성하기 위한 사각 와인딩 튜브 제조방법은, Square winding tube manufacturing method for achieving the above object,

이형제가 표면에 도포된 사각 맨드릴을 준비하는 제1단계;A first step of preparing a square mandrel with a release agent applied to the surface;

프리프레그 공급유닛으로부터 토우 프리프레그를 상기 사각 맨드릴로 공급하는 제2단계;A second step of supplying a tow prepreg from a prepreg supply unit to the square mandrel;

상기 사각 맨드릴을 고정된 위치에서 회전시키고 상기 프리프레그 공급유닛을 상기 사각 맨드릴의 길이방향으로 왕복 이동시키면서 상기 사각 맨드릴의 표면에 상기 토우 프리프레그를 감아 사각 와인딩 튜브를 형성하는 제3단계;A third step of forming a square winding tube by rotating the square mandrel in a fixed position and winding the tow prepreg on the surface of the square mandrel while reciprocating the prepreg supply unit in the longitudinal direction of the square mandrel;

상기 사각 와인딩 튜브의 4개 면을 가압판으로 가압하여 상기 사각 와인딩 튜브의 각 면을 평평하게 만드는 제4단계;A fourth step of flattening each surface of the square winding tube by pressing the four surfaces of the square winding tube with a pressing plate;

상기 사각 와인딩 튜브를 경화시키는 제5단계; 및A fifth step of curing the square winding tube; And

상기 사각 맨드릴로부터 상기 사각 와인딩 튜브를 탈형하는 제6단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.And a sixth step of removing the square winding tube from the square mandrel.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 사각 와인딩 튜브 제조방법은,In addition, a method for manufacturing a square winding tube to achieve the above object,

이형제가 표면에 도포된 사각 맨드릴을 준비하는 제1단계;A first step of preparing a square mandrel with a release agent applied to the surface;

프리프레그 공급유닛으로부터 토우 프리프레그를 상기 사각 맨드릴로 공급하는 제2단계;A second step of supplying a tow prepreg from a prepreg supply unit to the square mandrel;

상기 사각 맨드릴을 고정된 위치에서 회전시키고 상기 프리프레그 공급유닛을 상기 사각 맨드릴의 길이방향으로 왕복 이동시키면서 상기 사각 맨드릴의 표면에 상기 토우 프리프레그를 감아 사각 와인딩 튜브를 형성하는 제3단계;A third step of forming a square winding tube by rotating the square mandrel in a fixed position and winding the tow prepreg on the surface of the square mandrel while reciprocating the prepreg supply unit in the longitudinal direction of the square mandrel;

상기 사각 와인딩 튜브를 진공백에 넣어 가압하여 상기 사각 와인딩 튜브의 각 면을 평평하게 만드는 제4단계;A fourth step of flattening each side of the square winding tube by pressing the square winding tube into a vacuum bag;

상기 사각 와인딩 튜브를 경화시키는 제5단계; 및A fifth step of curing the square winding tube; And

상기 사각 맨드릴로부터 상기 사각 와인딩 튜브를 탈형하는 제6단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.And a sixth step of removing the square winding tube from the square mandrel.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 사각 와인딩 튜브 제조방법은,In addition, a method for manufacturing a square winding tube to achieve the above object,

이형제가 표면에 도포된 사각 맨드릴을 준비하는 제1단계;A first step of preparing a square mandrel with a release agent applied to the surface;

프리프레그 공급유닛으로부터 토우 프리프레그를 상기 사각 맨드릴로 공급하는 제2단계;A second step of supplying a tow prepreg from a prepreg supply unit to the square mandrel;

상기 사각 맨드릴을 고정된 위치에서 회전시키고 상기 프리프레그 공급유닛을 상기 사각 맨드릴의 길이방향으로 왕복 이동시키면서 상기 사각 맨드릴의 표면에 상기 토우 프리프레그를 감아 사각 와인딩 튜브를 형성하되, 상기 사각 맨드릴의 표면에 상기 토우 프리프레그를 감을 때, 감긴 면을 가압롤러로 바로 가압하여 상기 감긴 면을 평평하게 만들면서 상기 토우 프리프레그를 감는 제3단계;While rotating the square mandrel at a fixed position and reciprocating the prepreg supply unit in the longitudinal direction of the square mandrel, winding the tow prepreg on the surface of the square mandrel to form a square winding tube, the surface of the square mandrel A third step of winding the tow prepreg while making the wound surface flat by directly pressing the wound surface with a pressing roller when the tow prepreg is wound on;

상기 사각 와인딩 튜브를 경화시키는 제4단계; 및A fourth step of curing the square winding tube; And

상기 사각 맨드릴로부터 상기 사각 와인딩 튜브를 탈형하는 제5단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.And a fifth step of removing the square winding tube from the square mandrel.

본 발명은 토우 프리프레그가 적층된 후 완성된 사각 와인딩 튜브의 4개 면을 가압판 또는 진공백을 이용하여 가압하거나, 토우 프리프레그가 사각 맨드릴에 감길 때마다 감긴 면을 가압한다. 이로 인해 종래 사각 와인딩 튜브를 제작할 때 발생하는 평면부의 배부름 현상을 제거하여 정확한 사각 형상의 튜브를 생산할 수 있다.In the present invention, after the tow prepreg is stacked, the four sides of the completed square winding tube are pressed using a press plate or a vacuum bag, or the wound surface is pressed whenever the tow prepreg is wound on a square mandrel. For this reason, it is possible to produce a tube having an accurate square shape by removing the bloating phenomenon of the flat portion that occurs when manufacturing a conventional rectangular winding tube.

본 발명은 정밀한 수지/섬유 체적비를 지닌 토우 프리프레그를 이용하여 사각 와인딩 튜브를 형성하므로, 수지 및 섬유가 균일하게 분포된 사각 형상의 튜브 제작이 가능하다.In the present invention, since a square winding tube is formed using a tow prepreg having a precise resin/fiber volume ratio, it is possible to manufacture a square tube in which resin and fibers are uniformly distributed.

본 발명은 미끄러짐이 적은 B-스테이지 상태의 수지가 포함된 토우 프리프레그를 사용하므로, 사각 맨드릴에 토우 프리프레그를 감을 때, 토우 프리프레그가 미끄러지는 것이 매우 적다. 이로 인해, 사각 단면의 제품이 균일한 두께를 가질 수 있다.In the present invention, since a tow prepreg containing a resin in a B-stage state with little slippage is used, when the tow prepreg is wound on a square mandrel, the tow prepreg slips very little. For this reason, a product having a square cross section may have a uniform thickness.

도 1은 종래의 필라멘트 와인딩 공법으로 제조된 사각 와인딩 튜브를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 사각 와인딩 튜브 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 사각 와인딩 튜브 제조방법에서 사각 맨드릴에 토우 프리프레그가 감기는 모습을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 사각 와인딩 튜브 제조방법에서 사각 맨드릴에 핫에어가 유출입되는 모습을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 사각 와인딩 튜브 제조방법에서 제4단계가 수행되는 모습을 나타낸 도면이다.
도 6는 본 발명의 제2실시예에 따른 사각 와인딩 튜브 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 사각 와인딩 튜브 제조방법에서 제4단계가 수행되는 모습을 나타낸 도면이다
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 사각 와인딩 튜브 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 사각 와인딩 튜브 제조방법에서 제3단계가 수행되는 모습을 나타낸 모습이다.1 is a view showing a square winding tube manufactured by a conventional filament winding method.
2 is a flow chart showing a method of manufacturing a square winding tube according to the first embodiment of the present invention.
3 is a view showing a state in which a tow prepreg is wound on a square mandrel in a method for manufacturing a square winding tube according to the first embodiment of the present invention.
4 is a view showing a state in which hot air flows into and out of a square mandrel in a method for manufacturing a square winding tube according to the first embodiment of the present invention.
5 is a view showing a state in which the fourth step is performed in the method for manufacturing a square winding tube according to the first embodiment of the present invention.
6 is a flow chart showing a method of manufacturing a square winding tube according to a second embodiment of the present invention.
7 is a view showing a state in which a fourth step is performed in the method for manufacturing a square winding tube according to a second embodiment of the present invention.
8 is a flow chart showing a method of manufacturing a square winding tube according to a third embodiment of the present invention.
9 is a view showing a state in which the third step is performed in the method for manufacturing a square winding tube according to the third embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 제1실시예에 따른 사각 와인딩 튜브 제조방법을 자세히 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a square winding tube according to a first embodiment of the present invention will be described in detail.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 사각 와인딩 튜브 제조방법은, As shown in Figure 2, the square winding tube manufacturing method according to the first embodiment of the present invention,

이형제가 표면에 도포된 사각 맨드릴을 준비하는 제1단계(S11);A first step (S11) of preparing a square mandrel with a release agent applied to the surface;

프리프레그 공급유닛으로부터 토우 프리프레그를 상기 사각 맨드릴로 공급하는 제2단계(S12);A second step (S12) of supplying a tow prepreg from a prepreg supply unit to the square mandrel;

상기 사각 맨드릴을 고정된 위치에서 회전시키고 상기 프리프레그 공급유닛을 상기 사각 맨드릴의 길이방향으로 왕복 이동시키면서 상기 사각 맨드릴의 표면에 상기 토우 프리프레그를 감아 사각 와인딩 튜브를 형성하는 제3단계(S13);The third step of forming a square winding tube by winding the tow prepreg on the surface of the square mandrel while rotating the square mandrel at a fixed position and moving the prepreg supply unit reciprocating in the longitudinal direction of the square mandrel (S13) ;

상기 사각 와인딩 튜브의 4개 면을 가압판으로 가압하여 상기 사각 와인딩 튜브의 각 면을 평평하게 만드는 제4단계(S14);A fourth step (S14) of flattening each surface of the square winding tube by pressing the four surfaces of the square winding tube with a pressing plate;

상기 사각 와인딩 튜브를 경화시키는 제5단계(S15);A fifth step (S15) of curing the square winding tube;

상기 사각 맨드릴로부터 상기 사각 와인딩 튜브를 탈형하는 제6단계(S16)로 구성된다.It consists of a sixth step (S16) of demolding the square winding tube from the square mandrel.

이하, 제1단계(S11)를 설명한다.Hereinafter, the first step (S11) will be described.

사각 맨드릴(10)은 표면이 골고루 잘 연삭되고, 내부가 중공된 형태로 형성된다. 사각 맨드릴(10)의 표면에는 이형제를 균일하게 도포한다. 이형제는 후술하는 제6단계에서 사각 맨드릴(10)을 탈형할 때 쉽게 탈형될 수 있게 하는 것으로, 일반 실리콘 계열의 윤활유를 사용할 수 있다. The square mandrel 10 has a well-ground surface and is formed in a hollow shape. A release agent is evenly applied to the surface of the square mandrel 10. The release agent is to be easily demolded when the square mandrel 10 is demolded in a sixth step to be described later, and a general silicone-based lubricant may be used.

사각 맨드릴(10)은 금속 또는 탄소섬유 강화 복합재료로 이루어진다. 금속으로는 알루미늄이 사용될 수 있다.The square mandrel 10 is made of a metal or carbon fiber reinforced composite material. Aluminum may be used as the metal.

사각 맨드릴(10)의 양단은 회전유닛(20)에 평행하게 장착된다. Both ends of the square mandrel 10 are mounted parallel to the rotating unit 20.

이하, 제2단계(S12)를 설명한다.Hereinafter, the second step (S12) will be described.

도 3에 도시된 바와 같이, 프리프레그 공급유닛(30)으로부터 토우 프리프레그(TP)가 사각 맨드릴(10)로 공급된다. As shown in FIG. 3, the tow prepreg TP is supplied from the prepreg supply unit 30 to the square mandrel 10.

프리프레그 공급유닛(30)에는 토우 프리프레그(TP)가 감겨있는 보빈(31)과 보빈(31)으로부터 풀려나온 토우 프리프레그(TP)를 사각 맨드릴(10)로 안내하는 가이드롤러(32)가 장착된다. The prepreg supply unit 30 includes a bobbin 31 on which the tow prepreg TP is wound and a guide roller 32 guiding the tow prepreg TP released from the bobbin 31 to the square mandrel 10. Installed.

보빈(31)은 한 개 이상으로 구비될 수 있다. One or more bobbins 31 may be provided.

가이드롤러(32)는 보빈(31)과 사각 맨드릴(10) 사이에서 보빈(31)으로부터 풀려나온 토우 프리프레그(TP)가 처지지 않고 일정한 장력을 유지하며 사각 맨드릴(10)로 공급될 수 있도록 안내한다. 가이드롤러(32)의 표면에는 폴리테트라플루오르에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE)이 코팅되어 토우 프리프레그(TP)가 들러붙지 않고 부드럽게 사각 맨드릴(10)로 안내될 수 있다.The guide roller 32 is provided between the bobbin 31 and the square mandrel 10 so that the tow prepreg TP released from the bobbin 31 does not sag and maintains a constant tension and is supplied to the square mandrel 10. Guide. The surface of the guide roller 32 is coated with polytetrafluoroethylene (PTFE) so that the tow prepreg TP does not stick and can be gently guided to the square mandrel 10.

토우 프리프레그(TP)는 필라멘트 와인딩 공법 중 건식 와인딩 공법을 위한 중간재이다. 본 실시예의 토우 프리프레그(TP)는 탄소섬유 다발을 일방향으로 배열한 후 열경화성 수지에 함침시켜 B-스테이지 상태로 경화시켜 형성된다. 탄소섬유 다발을 구성하는 필라멘트의 개수를 조절하여 다양한 폭의 토우 프리프레그(TP)가 사용될 수 있다. 열경화성 수지로는 에폭시수지가 사용된다. Tow prepreg (TP) is an intermediate material for dry winding method among filament winding methods. The tow prepreg (TP) of this embodiment is formed by arranging carbon fiber bundles in one direction and then impregnating them with a thermosetting resin and curing them in a B-stage state. Tow prepregs (TP) having various widths may be used by controlling the number of filaments constituting the carbon fiber bundle. Epoxy resin is used as the thermosetting resin.

이하, 제3단계(S13)를 설명한다.Hereinafter, the third step (S13) will be described.

사각 맨드릴(10)은 회전유닛(20)에 의해 고정된 위치에서 회전한다. 프리프레그 공급유닛(30)은 공급유닛구동부(미도시)에 의해 사각 맨드릴(10)의 길이방향으로 왕복 이동한다. 따라서 프리프레그 공급유닛(30)에 장착된 보빈(31)으로부터 풀려나온 토우 프리프레그(TP)는 가이드롤러(32)를 거쳐 사각 맨드릴(10)의 표면에 사각 맨드릴(10)의 길이방향을 따라 감길 수 있다. 사각 맨드릴(10)의 길이방향으로 좌우로 왕복 이동하며 토우 프리프레그(TP)가 적층되고, 설정된 두께의 사각 와인딩 튜브(1)가 형성된다. The square mandrel 10 rotates in a fixed position by the rotation unit 20. The prepreg supply unit 30 reciprocates in the longitudinal direction of the square mandrel 10 by a supply unit driving unit (not shown). Therefore, the tow prepreg (TP) released from the bobbin (31) mounted on the prepreg supply unit (30) passes through the guide roller (32) on the surface of the square mandrel (10) along the longitudinal direction of the square mandrel (10). Can be wound. The tow prepreg TP is stacked by reciprocating left and right in the longitudinal direction of the square mandrel 10, and a square winding tube 1 having a set thickness is formed.

감기 패턴은 나사선감기(helical winding)가 적용될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.The winding pattern may be helical winding. However, it is not limited thereto.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 토우 프리프레그(TP)가 감기는 동안 사각 맨드릴(10)의 내부 공간으로 핫에어(hot air, HA)를 주입시킨다. 사각 맨드릴(10)은 중공된 형태로 형성되고, 사각 맨드릴(10)의 양단에 장착된 회전유닛(20)을 통해 핫에어(HA)가 사각 맨드릴(10)의 내부 공간으로 유입될 수 있다. Meanwhile, as shown in FIG. 4, hot air (HA) is injected into the inner space of the square mandrel 10 while the tow prepreg TP is being wound. The square mandrel 10 is formed in a hollow shape, and hot air (HA) may be introduced into the inner space of the square mandrel 10 through the rotating units 20 mounted at both ends of the square mandrel 10.

이를 위해 회전유닛(20)에는 핫에어(HA)가 유출입되는 통로가 형성된다. 핫에어(HA)는 사각 맨드릴(10)의 일단으로 유입되어 사각 맨드릴(10)의 내부공간으로 퍼지고 사각 맨드릴(10)의 타단으로 유출된다. 핫에어(HA)는 공지된 다양한 방식으로 주입될 수 있다. For this purpose, a passage through which hot air (HA) flows in and out is formed in the rotation unit 20. Hot air (HA) flows into one end of the square mandrel 10, spreads into the inner space of the square mandrel 10, and flows out to the other end of the square mandrel 10. Hot air (HA) can be injected in a variety of known ways.

토우 프리프레그(TP)가 감기는 동안 사각 맨드릴(10)의 내부 공간으로 핫에어(HA)를 주입시킴으로써, 토우 프리프레그(TP)에 함침된 수지에 열을 전달하여 적층되는 토우 프리프레그(TP) 간의 접착력을 높일 수 있다. 이는 습식 와인딩(Wet winding) 공법에 비해, 서로 간의 접착력이 약한 토우 프리프레그(TP)를 사용하는 건식 와인딩(Dry winding) 공법에서, 서로 간의 접착력 높일 수 있는 유용한 방안이다.Tow prepreg (TP) is laminated by transferring heat to the resin impregnated in the tow prepreg (TP) by injecting hot air (HA) into the inner space of the square mandrel (10) while the tow prepreg (TP) is winding. ) Can increase the adhesion between. This is a useful method to increase the adhesion between each other in the dry winding method using tow prepreg (TP), which has weaker adhesion to each other than the wet winding method.

이하, 제4단계(S14)를 설명한다.Hereinafter, the fourth step (S14) will be described.

제3단계(S13)에서 형성된 사각 와인딩 튜브(1)는 도 1에 도시된 바와 같이 4개 면에 평면부 배부름 현상이 나타날 수 있다. 따라서 본 단계에서는 도 5에 도시된 바와 같이, 사각 와인딩 튜브(1)의 4개 면을 가압판(40)으로 가압하여 볼록하게 튀어나온 사각 와인딩 튜브(1)의 4개 면을 평평하게 만든다.The rectangular winding tube 1 formed in the third step (S13) may have a flat portion swelling phenomenon on four surfaces as shown in FIG. 1. Therefore, in this step, as shown in FIG. 5, the four faces of the square winding tube 1 are pressed with the pressing plate 40 to make the four faces of the square winding tube 1 that protrude convexly flat.

가압판(40)은 바닥이 평평하게 형성된다. 4개의 가압판(40)이 사각 와인딩 튜브(1)의 4개 면을 각각 가압한다.The pressure plate 40 has a flat bottom. Four pressure plates 40 press each of the four sides of the square winding tube (1).

변형예로, 가압판(40) 대신 가압롤러가 사용될 수 있다. 가압롤러는 사각 와인딩 튜브(1)의 4개 면에 각각 배치되어 사각 와인딩 튜브(1)의 길이방향으로 왕복 이동하며 사가 와인딩 튜브의 4개 면을 가압한다. As a variant, a pressure roller may be used instead of the pressure plate 40. The pressure rollers are disposed on each of the four sides of the square winding tube 1, reciprocate in the longitudinal direction of the square winding tube 1, and press the four sides of the saga winding tube.

이하, 제5단계(S15)를 설명한다.Hereinafter, the fifth step (S15) will be described.

제4단계(S14)를 통해 4개의 면이 평평하게 형성된 사각 와인딩 튜브(1)는 사각 맨드릴(10)과 함께 경화오븐으로 이동되고, 120℃ - 200℃ 온도로 가열하여 경화시킨다. Through the fourth step (S14), the four-sided square winding tube (1) is moved to the curing oven together with the square mandrel (10), and heated to a temperature of 120 ℃-200 ℃ hardened.

이하, 제6단계(S16)를 설명한다.Hereinafter, the sixth step (S16) will be described.

경화가 완료되면 경화된 사각 와인딩 튜브(1)에 손상이 가지 않도록 최대한 서서히 사각 맨드릴(10)로부터 사각 와인딩 튜브(1)를 탈형한다. When curing is completed, the square winding tube 1 is demolded from the square mandrel 10 as slowly as possible so as not to damage the cured square winding tube 1.

이하, 본 발명의 제2실시예에 따른 사각 와인딩 튜브 제조방법을 자세히 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a square winding tube according to a second embodiment of the present invention will be described in detail.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 사각 와인딩 튜브 제조방법은, As shown in Figure 6, the square winding tube manufacturing method according to the second embodiment of the present invention,

이형제가 표면에 도포된 사각 맨드릴을 준비하는 제1단계(S21);A first step (S21) of preparing a square mandrel with a release agent applied to the surface;

프리프레그 공급유닛으로부터 토우 프리프레그를 상기 사각 맨드릴로 공급하는 제2단계(S22);A second step (S22) of supplying a tow prepreg from a prepreg supply unit to the square mandrel;

상기 사각 맨드릴을 고정된 위치에서 회전시키고 상기 프리프레그 공급유닛을 상기 사각 맨드릴의 길이방향으로 왕복 이동시키면서 상기 사각 맨드릴의 표면에 상기 토우 프리프레그를 감아 사각 와인딩 튜브를 형성하는 제3단계(S23);A third step of forming a square winding tube by winding the tow prepreg on the surface of the square mandrel while rotating the square mandrel in a fixed position and moving the prepreg supply unit reciprocally in the longitudinal direction of the square mandrel (S23) ;

상기 사각 와인딩 튜브를 진공백에 넣어 가압하여 상기 사각 와인딩 튜브의 각 면을 평평하게 만드는 제4단계(S24);A fourth step (S24) of flattening each side of the square winding tube by pressing the square winding tube into a vacuum bag;

상기 사각 와인딩 튜브를 경화시키는 제5단계(S25);A fifth step (S25) of curing the square winding tube;

상기 사각 맨드릴로부터 상기 사각 와인딩 튜브를 탈형하는 제6단계(S26)로 구성된다.It consists of a sixth step (S26) of demolding the square winding tube from the square mandrel.

본 실시예는 제1실시예와 비교하여 제4단계(S24)에서 차이가 있을 뿐 다른 단계는 동일하므로, 동일한 내용에 대해서는 그 설명을 생략한다. Compared to the first embodiment, the present embodiment has a difference in the fourth step (S24), but the other steps are the same, so the description of the same content will be omitted.

이하, 제4단계(S24)를 설명한다.Hereinafter, the fourth step (S24) will be described.

제3단계(S23)에서 형성된 사각 와인딩 튜브(1)는 도 1에 도시된 바와 같이 4개 면에 평면부 배부름 현상이 나타난다. 따라서 본 단계에서는 도 7에 도시된 바와 같이, 사각 와인딩 튜브(1)를 진공백(50)에 넣어 가압하여 사각 와인딩 튜브(1)의 각 면을 평평하게 만든다.The rectangular winding tube 1 formed in the third step (S23) has a flat portion swelling phenomenon on four sides as shown in FIG. 1. Therefore, in this step, as shown in FIG. 7, the square winding tube 1 is put into the vacuum bag 50 and pressed to make each surface of the square winding tube 1 flat.

진공백(50)은 진공펌프(M)에 연결되어 있다. 진공백(50) 내부에 사각 맨드릴(10)에 감긴 사각 와인딩 튜브(1)를 배치하고 진공펌프(M)로 진공백(50) 내부의 공기를 흡입한다. 진공백(50) 내부의 공기가 제거되면서 진공백(50)이 사각 와인딩 튜브(1)를 압착하여 가압한다. The vacuum bag 50 is connected to the vacuum pump M. A square winding tube (1) wound around a square mandrel (10) is placed inside the vacuum bag (50), and air inside the vacuum bag (50) is sucked by a vacuum pump (M). As the air inside the vacuum bag 50 is removed, the vacuum bag 50 compresses and presses the square winding tube 1.

이하, 본 발명의 제3실시예에 따른 사각 와인딩 튜브 제조방법을 자세히 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a square winding tube according to a third embodiment of the present invention will be described in detail.

도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 따른 사각 와인딩 튜브 제조방법은, As shown in Figure 8, the method of manufacturing a square winding tube according to the third embodiment of the present invention,

이형제가 표면에 도포된 사각 맨드릴을 준비하는 제1단계(S31);A first step (S31) of preparing a square mandrel with a release agent applied to the surface;

프리프레그 공급유닛으로부터 토우 프리프레그를 상기 사각 맨드릴로 공급하는 제2단계(S32);A second step (S32) of supplying a tow prepreg from a prepreg supply unit to the square mandrel;

상기 사각 맨드릴을 고정된 위치에서 회전시키고 상기 프리프레그 공급유닛을 상기 사각 맨드릴의 길이방향으로 왕복 이동시키면서 상기 사각 맨드릴의 표면에 상기 토우 프리프레그를 감아 사각 와인딩 튜브를 형성하되, 상기 사각 맨드릴의 표면에 상기 토우 프리프레그를 감을 때, 감긴 면을 가압롤러로 바로 가압하여 상기 감긴 면을 평평하게 만들면서 상기 토우 프리프레그를 감는 제3단계(S33);While rotating the square mandrel at a fixed position and reciprocating the prepreg supply unit in the longitudinal direction of the square mandrel, winding the tow prepreg on the surface of the square mandrel to form a square winding tube, the surface of the square mandrel A third step (S33) of winding the tow prepreg while making the wound surface flat by directly pressing the wound surface with a pressing roller when winding the tow prepreg on;

상기 사각 와인딩 튜브를 경화시키는 제4단계(S34);A fourth step (S34) of curing the square winding tube;

상기 사각 맨드릴로부터 상기 사각 와인딩 튜브를 탈형하는 제5단계(S35)로 구성된다.It consists of a fifth step (S35) of demolding the square winding tube from the square mandrel.

본 실시예는 제1실시예와 비교하여 제3단계(S33)가 다를 뿐 다른 단계는 동일하므로, 동일한 내용에 대해서는 그 설명을 생략한다. In this embodiment, the third step (S33) is different from that of the first embodiment, but the other steps are the same, so the description of the same contents will be omitted.

이하, 제3단계(S33)를 설명한다.Hereinafter, the third step (S33) will be described.

도 9에 도시된 바와 같이, 본 단계에서는 사각 와인딩 튜브(1)의 평면부 배부름 현상을 제거하기 위한 가압과정이 토우 프리프레그(TP)의 감기가 완료된 상태에서 일률적으로 실시되는 제1실시예 및 제2실시예와 달리, 사각 맨드릴(10)의 표면에 토우 프리프레그(TP)를 감을 때마다 가압롤러(60)가 토우 프리프레그(TP)를 바로 가압하면서 감긴 면을 평평하게 만들면서 토우 프리프레그(TP)를 감는다. As shown in FIG. 9, in this step, the pressing process for removing the flat part of the square winding tube 1 is uniformly performed in a state in which the tow prepreg TP is wound. And unlike the second embodiment, whenever the tow prepreg TP is wound on the surface of the square mandrel 10, the pressure roller 60 immediately presses the tow prepreg TP while making the wound surface flat while Wind up the prepreg (TP).

가압롤러(60)는 토우 프리프레그(TP)가 감기는 사각 맨드릴(10)의 상부에 위치된다.The pressure roller 60 is located above the square mandrel 10 on which the tow prepreg TP is wound.

가압롤러(60)는 가압롤러구동부(70)에 의해 상하로 이동된다. 가압롤러(60)와 가압롤러구동부(70)는 연결대(F)에 의해 프리프레그 공급유닛(30)과 연결된다. 프리프레그 공급유닛(30)의 왕복 이동에 따라 가압롤러(60)와 가압롤러구동부(70)는 사각 맨드릴(10)의 길이방향으로 왕복 이동한다. The pressure roller 60 is moved up and down by the pressure roller driving unit 70. The pressure roller 60 and the pressure roller driving unit 70 are connected to the prepreg supply unit 30 by a connecting rod (F). According to the reciprocating movement of the prepreg supply unit 30, the pressure roller 60 and the pressure roller driving unit 70 reciprocate in the longitudinal direction of the square mandrel 10.

가압롤러(60)는 회전하는 사각 맨드릴(10)의 접촉면에 따라 누름압력이 조절된다.The pressing pressure of the pressing roller 60 is adjusted according to the contact surface of the rotating square mandrel 10.

가압롤러(60)는 모서리를 지나 면의 중심으로 갈수록 누름압력이 세지도록 가압롤러구동부(70)가 가압롤러(60)를 하강시키고, 면의 중심에서 다시 모서리로 갈수록 누름압력이 약해지도록 가압롤러구동부(70)가 가압롤러(60)를 상승시킨다. 이러한 누름압력 조절을 통해, 사각 맨드릴(10)의 볼록하게 튀어나온 면을 평평하게 만들 수 있다.The pressure roller 60 is a pressure roller so that the pressure roller driving unit 70 lowers the pressure roller 60 so that the pressing pressure increases toward the center of the surface through the corner, and the pressing pressure decreases from the center of the surface to the corner again. The driving unit 70 raises the pressure roller 60. Through this pressing pressure adjustment, the convex protruding surface of the square mandrel 10 can be made flat.

또한, 가압롤러(60)를 사용하면, 습식 와인딩(Wet winding) 공법에 비해, 서로 간의 접착력이 약한 토우 프리프레그(TP)를 사용하는 건식 와인딩(Dry winding) 공법에서, 사각 맨드릴(10)에 토우 프리프레그(TP)를 감을 때, 서로 간의 접착력을 높일 수 있다.In addition, if the pressure roller 60 is used, compared to the wet winding method, in the dry winding method using tow prepreg (TP), which has weaker adhesion to each other, the square mandrel 10 When winding the tow prepreg TP, it is possible to increase the adhesion between each other.

여기에, 토우 프리프레그(TP)가 감기는 동안 사각 맨드릴(10)의 내부 공간으로 핫에어(HA)를 주입시킴으로써, 토우 프리프레그(TP)에 함침된 수지에 열을 전달하여 적층되는 토우 프리프레그(TP) 간의 더욱 접착력을 높일 수 있다.Here, by injecting hot air (HA) into the inner space of the square mandrel 10 while the tow prepreg (TP) is winding, the tow prepreg is laminated by transferring heat to the resin impregnated in the tow prepreg (TP). It is possible to further increase the adhesion between the legs (TP).

1: 사각 와인딩 튜브 10: 사각 맨드릴
20: 회전유닛 30: 프리프레그 공급유닛
31: 보빈 32: 가이드롤러
40: 가압판 50: 진공백
60: 가압롤러 70: 가압롤러구동부
TP: 토우 프리프레그 HA: 핫에어
F: 연결대 M: 진공펌프1: square winding tube 10: square mandrel
20: rotation unit 30: prepreg supply unit
31: bobbin 32: guide roller
40: pressure plate 50: vacuum bag
60: pressure roller 70: pressure roller drive unit
TP: Tow Prepreg HA: Hot Air
F: connecting rod M: vacuum pump

Claims (5)

삭제delete 삭제delete 중공 형태를 가진 사각 맨드릴의 표면에 이형제를 도포하는 제1단계;
탄소섬유 다발을 일방향으로 배열한 후 열경화성 수지에 함침시켜 B-스테이지 상태로 경화하여 형성된 토우 프리프레그를, 프리프레그 공급유닛이 상기 사각 맨드릴로 공급하는 제2단계;
상기 사각 맨드릴을 고정된 위치에서 회전시키고, 상기 프리프레그 공급유닛을 상기 사각 맨드릴의 길이방향으로 왕복 이동시키면서, 상기 사각 맨드릴의 표면에 상기 토우 프리프레그를 감아 사각 와인딩 튜브를 형성하되, 상기 사각 맨드릴의 표면에 상기 토우 프리프레그를 감을 때, 상기 토우 프리프레그가 감긴 면을 가압롤러로 바로 가압하여 평평하게 만들면서 상기 토우 프리프레그를 감는 제3단계;
상기 사각 와인딩 튜브를 경화시키는 제4단계; 및
상기 사각 맨드릴로부터 상기 사각 와인딩 튜브를 탈형하는 제5단계를 포함하며,
상기 제3단계에서,
상기 사각 맨드릴의 표면에 상기 토우 프리프레그가 감기는 동안,
상기 가압롤러를 상하로 이동시키는 가압롤러구동부는,
상기 사각 맨드릴의 모서리를 지나 상기 사각 맨드릴의 면의 중심으로 갈수록 상기 가압롤러의 누름압력이 세지도록 상기 가압롤러를 하강시키고, 상기 사각 맨드릴의 면의 중심에서 다시 상기 사각 맨드릴의 모서리로 갈수록 상기 가압롤러의 누름압력이 약해지도록 상기 가압롤러를 상승시켜,
상기 사각 맨드릴의 모서리에 감긴 상기 프리프레그에 포함된 수지의 양과, 상기 사각 맨드릴의 표면에 감긴 상기 프리프레그에 포함된 수지의 양을 균일하게 만들면서, 상기 사각 맨드릴의 표면에 감긴 상기 토우 프리프레그의 면을 평평하게 만들고,
상기 토우 프리프레그가 상기 사각 맨드릴에 감기는 동안, 상기 사각 맨드릴의 내부 공간으로는 핫에어가 주입되는 것을 특징으로 하는 사각 와인딩 튜브 제조방법.A first step of applying a release agent to the surface of a square mandrel having a hollow shape;
A second step of supplying a tow prepreg formed by arranging the carbon fiber bundles in one direction and then impregnating them with a thermosetting resin and curing them in a B-stage state, by a prepreg supply unit to the square mandrel;
The square mandrel is rotated at a fixed position, and the tow prepreg is wound on the surface of the square mandrel while rotating the prepreg supply unit in the longitudinal direction of the square mandrel to form a square winding tube, the square mandrel A third step of winding the tow prepreg while making the tow prepreg flat by directly pressing the surface on which the tow prepreg is wound with a pressing roller to make it flat;
A fourth step of curing the square winding tube; And
Including a fifth step of demolding the square winding tube from the square mandrel,
In the third step,
While the tow prepreg is wound on the surface of the square mandrel,
A pressure roller drive unit for moving the pressure roller up and down,
The pressing roller is lowered so that the pressing pressure of the pressing roller increases as it passes through the corner of the square mandrel and goes toward the center of the surface of the square mandrel. By raising the pressure roller so that the pressing pressure of the roller is weakened,
The tow prepreg wound around the surface of the square mandrel while making the amount of resin contained in the prepreg wound around the corner of the square mandrel and the amount of resin contained in the prepreg wound around the surface of the square mandrel uniform Flatten the side of the
While the tow prepreg is wound around the square mandrel, hot air is injected into the inner space of the square mandrel. 삭제delete 삭제delete
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