KR102202380B1 - Composite material producing apparatus, and method of the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 섬유가 통과하는 과정에서 발생하는 스프래딩 롤 또는 섬유와의 마찰에 의한 열의 발생을 최소화 내지 냉각할 수 있어 섬유의 표면 품질을 향상시킬 수 있고, 이에 따라 복합소재의 품질도 향상시킬 수 있는 복합소재 제조장치 및 방법을 제공하는 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 복합소재 제조장치는 다수의 섬유가 공급되는 섬유공급부; 상기 섬유공급부에서 공급되는 섬유가 균일한 간격을 갖도록 펼치지도록 상기 섬유의 공급을 안내하는 적어도 하나의 스프래딩 롤; 상기 스프래딩 롤에 안내된 상기 섬유를 수지제와 함침하여 복합소재를 형성하는 함침금형; 및 상기 섬유를 냉각하도록 제공되는 냉각유닛;을 포함한다.The present invention can minimize or cool the generation of heat due to friction with the spreading roll or fibers generated in the process of passing the fibers, thereby improving the surface quality of the fibers, thereby improving the quality of the composite material. In order to provide an apparatus and method for manufacturing a composite material, the apparatus for manufacturing a composite material according to an embodiment of the present invention includes a fiber supply unit to which a plurality of fibers are supplied; At least one spreading roll guiding the supply of the fibers so that the fibers supplied from the fiber supply unit are spread so as to have uniform intervals; An impregnation mold for forming a composite material by impregnating the fibers guided on the spreading roll with a resin; And a cooling unit provided to cool the fiber.
Description
본 발명은 복합소재 제조장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연속적으로 공급되는 섬유를 균일하게 펼쳐서 공급하도록 개선된 복합소재 제조장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for manufacturing a composite material, and more particularly, to an apparatus and method for manufacturing a composite material improved to uniformly spread and supply continuously supplied fibers.
일반적으로 복합소재는 하나 이상의 소재를 혼합하여 사용하는 소재로, 이러한 소재의 일례로 수지와 섬유를 혼합하여 함침한 복합소재가 대표적이다.In general, a composite material is a material used by mixing one or more materials, and an example of such a material is a composite material impregnated by mixing resin and fiber.
이러한 복합소재는, 혼합되는 수지 및 섬유의 종류나, 섬유의 길이, 혼합 방법에 따라 강도 및 경도의 특성이 달라질 수 있으며, 예컨대 금속과 비교할 때 유사한 강도를 형성하면서도, 무게가 가벼운 특징을 가질 수 있다.Such a composite material may have different strength and hardness characteristics depending on the type of resin and fiber to be mixed, the length of the fiber, and the mixing method.For example, it may have similar strength and light weight compared to metal. have.
종래 기술에 따른 복합소재 제조장치의 구성도인 도 1을 참고하면, 종래의 복합소재 제조장치(1)는 섬유(S1)를 연속적으로 공급하기 위한 섬유공급부(10)를 포함하며, 섬유공급부(10)에서 공급되는 섬유(S1)는 다수의 스프래딩 롤(spreading roll)(20)에 안내되며 일정한 장력이 유지되고, 넓게 펼쳐지며 하나의 층으로 배열되어 공급될 수 있다.Referring to Fig. 1, which is a configuration diagram of a composite material manufacturing apparatus according to the prior art, the conventional composite
이와 같이, 스프래딩 롤(20)을 통과한 섬유(S1)는 함침금형(30)으로 공급되며, 함침금형(30)에서 수지와 함침이 이루어지며 복합소재(S2)로 성형된다.In this way, the fibers S1 passing through the spreading
그러나, 종래의 복합소재 제조장치(1)는 섬유(S1)가 스프래딩 롤(20)을 통과하는 과정에서 스프래딩 롤(20)과의 접촉 및 인접한 다른 섬유(S1)와의 마찰로 인해 열이 발생하고 있으며, 이러한 열에 의해 섬유(S1)가 열화되고 있으며, 이에 섬유(S1) 표면에 코팅처리된 사이징(Sizing)제가 쉽게 제거되고, 섬유(S1) 표면이 불규칙적으로 일어나는 버(B;Burr)가 발생되는 요인이 되고 있다. 특히, 본 실시예에서는 복합소재(S2)의 강도를 증가시키기 위해 탄소섬유가 사용되고 있으며, 탄소섬유는 100 내지 120도 가열시, 표면이 벗겨지는 현상이 쉽게 발생할 수 있다.However, in the conventional composite
이와 같이, 종래에는 섬유(S1) 표면의 사이징제가 제거되고, 버(B)가 발생할 경우, 섬유(S1)에 마찰열이 더욱 높게 발생되어 섬유(S1)가 손상될 수 있고, 섬유(S1)에 발생한 버(B)가 인접한 다른 섬유(S1)의 버(B)와 엉킬 수 있어 펼치기 성능이 저하될 수 있으며, 섬유(S1)에 발생하는 열적 손상 및 접촉 등에 의한 물리적 손상이 발생되어 전체적인 섬유(S1)의 표면 품질이 저하되는 요인이 되고, 이에 따라 최종적으로 제조되는 복합소재(S2)의 품질도 저하되고 있다.In this way, conventionally, when the sizing agent on the surface of the fiber (S1) is removed, and when a burr (B) occurs, frictional heat is generated higher in the fiber (S1), which may damage the fiber (S1), and the fiber (S1) The resulting burr (B) may become entangled with the burr (B) of another adjacent fiber (S1), which may deteriorate the unfolding performance, and physical damage due to thermal damage and contact occurring in the fiber (S1) occurs, resulting in the overall fiber ( The surface quality of S1) is deteriorated, and accordingly, the quality of the finally manufactured composite material S2 is also deteriorated.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 섬유가 통과하는 과정에서 발생하는 스프래딩 롤 또는 섬유와의 마찰에 의한 열의 발생을 최소화 내지 냉각할 수 있어 섬유의 표면 품질을 향상시킬 수 있고, 이에 따라 복합소재의 품질도 향상시킬 수 있는 복합소재 제조장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above problems, the present invention can minimize or cool the generation of heat due to friction with the spreading roll or fibers generated in the process of passing the fibers, thereby improving the surface quality of the fibers. It is an object of the present invention to provide a composite material manufacturing apparatus and method capable of improving the quality of composite materials.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 복합소재 제조장치는 다수의 섬유가 공급되는 섬유공급부; 상기 섬유공급부에서 공급되는 섬유가 균일한 간격을 갖도록 펼치지도록 상기 섬유의 공급을 안내하는 적어도 하나의 스프래딩 롤; 상기 스프래딩 롤에 안내된 상기 섬유를 수지제와 함침하여 복합소재를 형성하는 함침금형; 및 상기 섬유를 냉각하도록 제공되는 냉각유닛;을 포함한다.A composite material manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention for solving the above technical problem includes a fiber supply unit to which a plurality of fibers are supplied; At least one spreading roll guiding the supply of the fibers so that the fibers supplied from the fiber supply unit are spread so as to have uniform intervals; An impregnation mold for forming a composite material by impregnating the fibers guided on the spreading roll with a resin; And a cooling unit provided to cool the fiber.
또한, 상기 냉각유닛은 상기 섬유의 이동선상에 인접하게 제공되어 상기 스프래딩 롤 및 상기 스프래딩 롤에 안내되는 상기 섬유로 냉매를 분사하는 냉매분사부를 포함할 수 있다.In addition, the cooling unit may include a refrigerant spraying unit provided adjacent to the moving line of the fiber to inject a refrigerant into the spreading roll and the fiber guided to the spreading roll.
또한, 상기 냉매분사부는 냉매를 공급하는 냉매공급부와, 상기 냉매공급부와 연결되어 상기 스프래딩 롤로부터 상기 섬유가 이격되는 부분으로 상기 냉매를 분사하도록 배치되는 적어도 하나의 분사노즐을 포함할 수 있다.In addition, the refrigerant injection unit may include a refrigerant supply unit for supplying a refrigerant, and at least one injection nozzle connected to the refrigerant supply unit and disposed to spray the refrigerant to a portion where the fibers are spaced apart from the spreading roll.
또한, 상기 냉매분사부는 6 내지 10bar의 압력으로 냉매를 분사할 수 있다.In addition, the refrigerant spray unit may inject the refrigerant at a pressure of 6 to 10 bar.
또한, 상기 냉매는 60 내지 80도의 공기를 포함할 수 있다.In addition, the refrigerant may contain air of 60 to 80 degrees.
또한, 상기 냉각유닛은 상기 스프래딩 롤의 내부에 배치되며, 냉각수가 순환되는 냉각수 순환부를 포함할 수 있다.In addition, the cooling unit may include a cooling water circulation unit disposed inside the spreading roll and circulating cooling water.
또한, 상기 냉각유닛은 냉각수를 공급하는 냉각수 공급부와, 상기 스프래딩 롤의 내부에 제공되며, 상기 냉각수 공급부와 연결되어 냉각수가 순환되는 냉각수 순환배관을 포함할 수 있다.In addition, the cooling unit may include a cooling water supply unit for supplying cooling water, and a cooling water circulation pipe provided inside the spreading roll and connected to the cooling water supply unit to circulate the cooling water.
또한, 상기 냉각유닛은 냉매를 공급하는 냉매 공급부와, 상기 스프래딩 롤 내부에 제공되어 상기 냉매가 순환하는 냉매 순환배관과, 상기 스프래딩 롤의 표면과 상기 냉매 순환배관과 연결되는 다수의 냉매분사홀을 포함할 수 있다.In addition, the cooling unit includes a refrigerant supply unit for supplying a refrigerant, a refrigerant circulation pipe provided inside the spreading roll to circulate the refrigerant, and a plurality of refrigerant sprays connected to the surface of the spreading roll and the refrigerant circulation pipe. May contain holes.
또한, 상기 섬유의 이송속도는 3 내지 9M/min일 수 있다.In addition, the feed rate of the fiber may be 3 to 9M/min.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합소재 제조방법은, 다수의 섬유를 연속적으로 공급하는 섬유공급단계; 상기 섬유공급단계에서 공급되는 섬유를 스프래딩 롤을 이용하여 펼치는 펼침단계; 상기 펼침단계에서 펼쳐진 섬유를 냉각하는 냉각단계; 및 상기 냉각단계에서 냉각된 섬유를 함침금형에 공급하여 수지를 함침하는 함침단계;를 포함한다.In addition, a method for manufacturing a composite material according to another embodiment of the present invention includes a fiber supply step of continuously supplying a plurality of fibers; A spreading step of spreading the fibers supplied in the fiber supplying step using a spreading roll; A cooling step of cooling the fibers unfolded in the spreading step; And an impregnation step of impregnating a resin by supplying the fiber cooled in the cooling step to an impregnation mold.
또한, 상기 냉각단계는 상기 펼침단계에서 펼쳐진 섬유 또는 상기 스프래딩 롤에 냉매를 공급하여 냉각할 수 있다.In addition, the cooling step may be cooled by supplying a refrigerant to the fibers or the spreading roll spread in the spreading step.
또한, 상기 냉각단계는 상기 스프래딩 롤로부터 상기 섬유가 이격되는 부분으로 상기 냉매를 분사하여 상기 섬유 및 상기 스프래딩 롤을 냉각할 수 있다.In addition, the cooling step may cool the fibers and the spreading roll by spraying the refrigerant to a portion where the fibers are spaced apart from the spreading roll.
또한, 상기 냉각단계는 6 내지 10bar의 압력으로 냉매를 분사할 수 있다.In addition, in the cooling step, the refrigerant may be injected at a pressure of 6 to 10 bar.
또한, 상기 냉매는 60 내지 80도의 공기를 포함할 수 있다.In addition, the refrigerant may contain air of 60 to 80 degrees.
또한, 상기 섬유공급단계에서 상기 섬유의 이송속도는 3 내지 9M/min일 수 있다.In addition, in the fiber supply step, the feed rate of the fiber may be 3 to 9M/min.
본 발명에 따르면, 복합소재의 제조과정에서According to the present invention, in the manufacturing process of the composite material
섬유가 스프래딩 롤에 안내되며 통과할 때 발생하는 스프래딩 롤과의 마찰열 또는 섬유 사이에 발생하는 마찰열을 최소화 내지 냉각할 수 있어, 섬유의 열적 손상을 방지할 수 있고, 섬유 표면에 버(burr) 등이 발생하는 것을 방지할 수 있어 섬유의 표면 품질을 향상시킬 수 있으며, 이에 따라 복합소재의 전체적인 품질을 향상시킬 수 있다.It is possible to minimize or cool the frictional heat with the spreading roll or the frictional heat generated between the fibers when the fibers are guided and passed through the spreading roll, thereby preventing thermal damage to the fibers, and burrs on the fiber surface. ), etc., can be prevented, thereby improving the surface quality of the fiber, thereby improving the overall quality of the composite material.
또한, 본 발명의 복합소재 제조장치는 섬유를 공급하는 과정에서 섬유에 발생하는 마찰열의 발생이 저감되므로 섬유의 이송 속도를 증가시키는 것이 가능하게 되며, 이에 따라 전체적인 생산성을 증가시킬 수 있다.In addition, the composite material manufacturing apparatus of the present invention reduces the generation of frictional heat generated in the fibers during the process of supplying the fibers, so it is possible to increase the conveyance speed of the fibers, thereby increasing the overall productivity.
도 1은 종래 기술에 따른 복합소재 제조장치의 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합소재 제조장치의 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합소재 제조장치의 냉각유닛을 도시한 사시도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합소재 제조방법의 순서도.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 복합소재 제조장치의 스프래딩 롤을 도시한 사시도.
도 6은 도 5의 A-A선의 단면도.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 복합소재 제조장치의 스프래딩 롤을 도시한 사시도
도 8은 도 7의 B-B선의 단면도.1 is a configuration diagram of a composite material manufacturing apparatus according to the prior art.
Figure 2 is a configuration diagram of a composite material manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a perspective view showing a cooling unit of the composite material manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a flow chart of a method for manufacturing a composite material according to another embodiment of the present invention.
5 is a perspective view showing a spreading roll of a composite material manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 5.
7 is a perspective view showing a spreading roll of a composite material manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention
8 is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. 7.
본 발명을 더 쉽게 이해하기 위해 편의상 특정 용어를 본원에 정의한다. 본원에서 달리 정의하지 않는 한, 본 발명에 사용된 과학 용어 및 기술 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미를 가질 것이다. 또한, 문맥상 특별히 지정하지 않는 한, 단수 형태의 용어는 그것의 복수 형태도 포함하는 것이며, 복수 형태의 용어는 그것의 단수 형태도 포함하는 것으로 이해되어야 한다. Certain terms are defined herein for convenience in order to make the invention easier to understand. Unless otherwise defined herein, scientific and technical terms used in the present invention will have the meanings commonly understood by those of ordinary skill in the art. In addition, unless otherwise specified in context, terms in the singular form are to include their plural forms, and the terms in the plural form are to be understood as including the singular form thereof.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합소재 제조장치의 구성도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합소재 제조장치의 냉각유닛을 도시한 사시도이다.2 is a block diagram of an apparatus for manufacturing a composite material according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a perspective view illustrating a cooling unit of the apparatus for manufacturing a composite material according to an embodiment of the present invention.
이하에서는, 도 1 및 도 2를 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합소재 제조장치(100)를 설명한다.Hereinafter, an
본 발명의 일 실시예에 따른 복합소재 제조장치(100)는 섬유공급부(110)와, 스프래딩 롤(120)과, 함침금형(130) 및 냉각유닛(140)을 포함할 수 있다.The composite
본 실시예의 복합소재 제조장치(100)는, 다수의 섬유(S1)가 공급되는 섬유공급부(110)를 포함할 수 있다. 섬유공급부(110)는 다수의 섬유(S1)가 보빈 등에 권취된 상태로 제공될 수 있고, 이들에 권취된 섬유(S1)를 연속적으로 공급할 수 있다.The composite
섬유공급부(110)에 제공된 섬유(S1)는 합성수지 등 다양한 재질일 수 있으며, 바람직하게는 가볍고 강도가 높은 탄소 섬유(S1), 유리 섬유(S1) 등을 포함할 수 있고, 혼합비율도 60%, 70% 등과 같이 다양할 수 있으며, 이외에도 다른 소재가 혼합되는 것도 가능하다.The fiber (S1) provided in the
한편, 섬유공급부(110)의 후단에는 섬유공급부(110)로부터 공급된 다수의 섬유(S1)들의 이동을 안내하며 섬유(S1)를 균일하게 펼치기 위한 스프래딩 롤(spreading roll)(120)이 제공될 수 있다.Meanwhile, a spreading
스프래딩 롤(120)은 다수로 제공될 수 있고, 섬유의 이동선상에 대해 상, 하로 서로 엇갈리게 배열될 수 있다. 또한, 스프래딩 롤(120)로 공급된 섬유(S1)들은 다수의 스프래딩 롤(120)을 통과하는 과정에서 서로 엇갈리며 방향이 전환되는 과정에서 스프래딩 롤(120)의 표면적을 따라 균일하게 펼쳐질 수 있다.The spreading
본 실시예에서 스프래딩 롤(120)은 4개로 제공된 것으로 설명하고 있으나, 스프래딩 롤(120)의 개수와 설치 위치, 배열 형태는 한정되지 않으며, 다양하게 변형될 수 있다.In the present embodiment, it is described that the number of spreading
그리고, 스프래딩 롤(120)의 후단에는 함침금형(130)이 제공될 수 있다.In addition, an
함침금형(130)은 스프래딩 롤(120)에 안내된 섬유(S1)가 공급되어 내부에서 수지제와 함침되며 복합소재(S2)로 제조될 수 있다. The impregnated
함침금형(130)에서 섬유(S1)에 함침되는 수지는 열가소성 수지가 사용될 수 있으며, 그 외에도 열경화성 수지가 사용되는 것도 가능하다. 이러한 수지로는 에폭시(epoxy), 폴리프로필렌(Polypropylene; PP) 또는 폴리아미드(Poly Amide; PA)가 대표적을 사용될 수 있다.In the
한편, 본 실시예에서 스프래딩 롤(120)에 의해 펼쳐지는 섬유(S1)는, 스프래딩 롤(120)과의 접촉 및 다른 섬유(S1)들과 접촉되며 펼쳐지는 과정에서 발생하는 마찰 등에 의해 열이 발생할 수 있다.On the other hand, in this embodiment, the fibers S1 spread by the spreading
즉, 섬유(S1)는 스프래딩 롤(120)을 통과하는 과정에서 스프래딩 롤(120) 및 다른 섬유(S1)와의 마찰에 의해 발생하는 열에 의해 약 100 내지 120도 이상으로 승온될 수 있으며, 이와 같이 섬유(S1)의 온도가 승온될 경우 섬유(S1)의 표면에 코팅된 사이징(sizing)제가 쉽게 제거되고, 섬유(S1) 표면이 불규칙적으로 일어나는 버(Burr)가 발생할 수 있다.That is, the fiber (S1) may be heated to about 100 to 120 degrees or more by heat generated by friction with the spreading
따라서, 본 실시예에서 섬유(S1)가 스프래딩 롤(120) 및 다른 섬유(S1) 등과 마찰함에 따라 발생하는 마찰열을 냉각하기 위한 냉각유닛(140)을 포함할 수 있다.Accordingly, in this embodiment, a
일례로, 본 실시예에서 냉각유닛(140)은, 섬유(S1)의 냉각을 위해 섬유(S1)로 냉매(G)를 분사하는 냉매분사부(142)를 포함할 수 있다.For example, in the present embodiment, the
냉매분사부(142)는 섬유(S1)의 이동선상에 인접하게 배치될 수 있으며, 스프래딩 롤(120) 및 스프래딩 롤(120)에 안내되어 이동하는 섬유(S1)로 냉매(G)를 분사할 수 있다.The
구체적으로 냉매분사부(142)는 냉매(G)를 공급하는 냉매공급부(144)를 포함할 수 있고, 이 냉매공급부(144)와 연결되는 적어도 하나의 분사노즐(146)을 포함할 수 있다.Specifically, the
분사노즐(146)은 스프래딩 롤(120)에 의해 펼쳐지는 섬유(S1)의 펼침영역에 전체적으로 냉매(G)를 분사하도록 제공될 수 있다. 이러한 분사노즐(146)은 냉매공급부(144)로부터 공급되는 냉매(G)를 섬유(S1)로 분사하도록 배치될 수 있으며, 바람직하게는 스프래딩 롤(120)로부터 섬유(S1)가 이격되는 부분으로 분사하도록 배치되어 섬유(S1)와 함께 스프래딩 롤(120)을 냉각하도록 제공될 수 있다.The
또한, 본 실시예에서 냉매분사부(142)의 분사노즐(146)은, 섬유(S1)의 이동선상의 상부에만 설치된 것으로 개시되어 있으나, 분사노즐(146)의 위치는 한정되지 않으며 섬유(S1)의 이동선상의 하부에 배치되는 것도 가능하다. 또한, 분사노즐(146)이 하부에 배치될 경우, 상부의 분사노즐(146)과 서로 대향되게 배치되거나, 서로 엇갈리게 배치되는 것도 가능하다.In addition, in this embodiment, the
또한, 분사노즐(146)은 섬유(S1)의 냉각 또는 펼치기 성능의 향상을 위해 소정의 각도로 냉매(G)가 분사되도록 경사지게 배치되는 것도 가능하다.In addition, the
냉매분사부(142)의 분사노즐(146)은, 약 6 내지 10bar의 압력으로 냉매(G)를 분사할 수 있으며, 이와 같이 고압으로 분사되는 냉매(G)에 의해 섬유(S1)들이 냉각되며, 동시에 섬유(S1)들의 유동성이 증가되어 신속하고 균일하게 펼쳐질 수 있다.The
또한, 본 실시예에서 냉매분사부(142)에서 분사되는 냉매(G)는 약 60 내지 80도일 수 있다. 한편, 본 실시예에서 냉매(G)는 공기가 사용되는 것이 바람직하며, 공기 외에도 섬유(S1)의 향상을 위해 불활성가스 또는 다른 냉매(G)가 사용되는 것도 가능하며, 냉매(G)와 함께 성능 향상 물질을 혼합하여 분사하는 것도 가능하나, 경제성을 고려하여 공기를 냉매(G)로 사용할 수 있다.In addition, in this embodiment, the refrigerant G injected from the
이와 같이, 섬유(S1)는 냉매(G)와 접촉하는 과정에서 약 60 내지 80도로 냉각될 수 있다. 섬유(S1)는 냉매(G)에 냉각되어 표면의 온도가 80도 초과의 온도로 유지될 경우, 사이징제 등이 제거되거나 표면에 버가 발생할 가능성이 있다.In this way, the fiber (S1) may be cooled to about 60 to 80 degrees in the process of contacting the refrigerant (G). When the fiber S1 is cooled by the refrigerant G and the surface temperature is maintained at a temperature of more than 80 degrees, the sizing agent or the like may be removed or burrs may occur on the surface.
또한, 섬유(S1)는 냉매(G)에 냉각되어 표면의 온도가 60도 미만의 온도로 유지될 경우 후단의 함침금형(130)으로 공급된 후, 함침금형(130)에서 수지제와 함침되는 과정에서 섬유 온도의 저하에 의한 불량을 유발할 수 있어 60도 미만으로 냉각되지 않도록 제한되는 것이 바람직하다.In addition, when the fiber (S1) is cooled by the refrigerant (G) and the surface temperature is maintained at a temperature of less than 60 degrees, the fiber (S1) is supplied to the impregnating
본 실시예에서 섬유(S1)는 냉각유닛(140)에 의해 적절히 냉각될 수 있으며, 섬유(S1)의 이송속도는 냉각유닛(140)의 냉각능력에 비례할 수 있다. 바람직하게는 섬유(S1)는 3 내지 9M/min 의 이송 속도로 공급될 수 있다.In this embodiment, the fiber (S1) may be properly cooled by the
따라서, 본 실시예에서 섬유(S1)는 냉각능력 및 제한이 허용하는 범위에서 섬유(S1)의 이송속도를 증가시킬 수 있어, 전체적인 생산성을 향상시킬 수 있다.Accordingly, in the present embodiment, the fiber S1 can increase the conveying speed of the fiber S1 within the range allowed by the cooling capacity and the limit, thereby improving overall productivity.
전술된 바와 같이 구성된 복합소재 제조장치를 이용한 복합소재 제조방법을 살펴보면 다음과 같다. 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합소재 제조방법의 순서도이다.A method of manufacturing a composite material using the composite material manufacturing apparatus configured as described above is as follows. 4 is a flowchart of a method for manufacturing a composite material according to another embodiment of the present invention.
도 4를 참고하면, 본 실시예의 복합소재 제조방법은, 다수의 섬유(S1)를 연속적으로 공급하는 섬유공급단계를 포함할 수 있다(S10 참조).Referring to FIG. 4, the method of manufacturing a composite material according to the present embodiment may include a fiber supply step of continuously supplying a plurality of fibers S1 (see S10).
섬유공급단계는, 연속적으로 다수의 섬유(S1)를 공급할 수 있다. 섬유공급단계에서 공급되는 섬유(S1)는 다수의 섬유(S1)가 서로 겹쳐진 상태로 공급될 수 있으며, 다층 상태로 공급될 수 있다.In the fiber supplying step, a plurality of fibers S1 may be continuously supplied. The fibers S1 supplied in the fiber supply step may be supplied in a state in which a plurality of fibers S1 are overlapped with each other, and may be supplied in a multilayer state.
섬유공급단계는 섬유(S1)를 3 내지 9M/min의 이송속도로 섬유(S1)를 공급할 수 있다. 섬유(S1)의 이송속도는 후술되는 냉각단계의 냉각성능에 따라 가감될 수 있다.In the fiber supplying step, the fiber (S1) may be supplied at a feed rate of 3 to 9M/min. The feed speed of the fibers S1 may be increased or decreased according to the cooling performance of the cooling step to be described later.
이와 같이, 섬유공급단계에서 공급되는 섬유(S1)는 펼침단계로 공급되며, 펼침단계를 통과하는 과정에서 균일하게 펼쳐질 수 있다(S20 참조).In this way, the fibers (S1) supplied in the fiber supply step are supplied in the spreading step, and may be uniformly spread in the process of passing through the spreading step (see S20).
펼침단계는, 섬유공급단계에서 공급되는 섬유(S1)를 스프래딩 롤(120)을 이용하여 진행할 수 있으며, 이 과정에서 섬유(S1)들이 펼쳐질 수 있다.In the spreading step, the fibers S1 supplied in the fiber supplying step may be processed using the spreading
스프래딩 롤(120)은 다수로 제공될 수 있으며, 서로 상, 하로 엇갈리게 배열되어 섬유(S1)의 이송거리를 증가시킬 수 있으며, 동시에 섬유(S1) 사이의 장력을 유지하면서 섬유(S1)를 균일하게 펼칠 수 있다.Spreading
한편, 섬유(S1)는 스프래딩 롤(120)을 통과하는 과정에서 스프래딩 롤(120)과 접촉함에 따른 열과, 인접한 섬유(S1) 사이의 마찰에 의해 발생하는 열에 의해 승온될 수 있으며, 승온된 섬유(S1)를 냉각하기 위한 냉각단계가 진행될 수 있다(S30 참조).On the other hand, the fiber (S1) can be heated by the heat generated by the heat generated by the friction between the adjacent fibers (S1) and the heat due to contact with the spreading
냉각단계는 스프래딩 롤(120)에서 펼침단계가 진행중인 섬유(S1)로 냉매를 분사하여 섬유(S1) 및 이 섬유(S1)와 접촉하는 스프래딩 롤(120)을 냉각하는 단계로서, 섬유(S1)를 펼치기하며 이동하는 과정에서 섬유(S1)에 발생하는 열을 냉각할 수 있다.The cooling step is a step of cooling the fiber (S1) and the spreading
바람직하게는 냉각단계는, 펼침단계에서 펼쳐짐 섬유(S1) 또는 스프래딩 롤(120)에 냉매를 공급하여 섬유(S1) 또는 스프래딩 롤(120)을 냉각할 수 있다.Preferably, the cooling step may cool the fibers S1 or the spreading
냉각단계는 6 내지 10bar의 압력으로 냉매를 분사할 수 있으며, 효과적인 냉각을 위해 60 내지 80도의 공기를 냉매로 활용할 수 있다.In the cooling step, the refrigerant may be injected at a pressure of 6 to 10 bar, and air of 60 to 80 degrees may be used as the refrigerant for effective cooling.
섬유(S1)는 냉각단계가 진행되는 과정에서 효과적으로 냉각될 수 있으며, 이에 따라 섬유(S1) 표면의 사이징제가 열적 손상에 의해 제거되는 것이 방지될 수 있고, 표면에 열적 손상에 의해 일어나는 불량, 즉 버(burr)가 생성되는 것이 억제될 수 있다.The fiber (S1) can be effectively cooled in the course of the cooling step, and accordingly, the sizing agent on the surface of the fiber (S1) can be prevented from being removed by thermal damage, and defects caused by thermal damage to the surface, that is, The generation of burrs can be suppressed.
한편, 섬유(S1)는 함침단계에서, 함침금형(130)으로 공급된 후 수지제와 혼합되며 복합소재(S2)로 제조될 수 있다(S40 참조).On the other hand, the fiber (S1) is supplied to the
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 복합소재 제조장치의 스프래딩 롤을 도시한 사시도이고, 도 6은 도 5의 A-A선의 단면도이다.5 is a perspective view showing a spreading roll of a composite material manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line A-A of FIG. 5.
도 5와 도 6을 참고하면, 본 실시예에서 냉각유닛(140)은, 섬유(S1)의 냉각을 위해 공기를 냉매로 활용하는 냉매분사부(142)를 포함하는 것으로 설명하고 있으나, 냉각유닛(140)의 구성은 한정되지 않으며 다양하게 변형될 수 있다.5 and 6, the
일례로, 냉각유닛은 스프래딩 롤(220)의 내부에 배치되며 냉각수가 순환되는 냉각수 순환부를 포함하는 것도 가능하다.For example, the cooling unit may be disposed inside the spreading
즉, 냉각수 순환부는, 펌프 등을 구비하여 고압으로 냉각수를 공급하는 냉각수 공급부와, 스프래딩 롤(120)의 내부에 제공되는 냉각수 순환배관(222)을 포함하는 것도 가능하다. 냉각수 순환배관(222)은 냉각수 공급부와 연결되어 냉각수를 순환할 수 있으며, 이를 통해 스프래딩 롤(120)의 온도를 낮출 수 있다.That is, the cooling water circulation unit may include a cooling water supply unit including a pump or the like to supply cooling water at a high pressure, and a cooling
스프래딩 롤(120)은 섬유(S1)의 펼치기 과정에서 섬유(S1)와 접촉되며 섬유(S1)의 온도를 낮출 수 있다.The spreading
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 복합소재 제조장치의 스프래딩 롤을 도시한 사시도이고, 도 8은 도 7의 B-B선의 단면도이다.7 is a perspective view showing a spreading roll of a composite material manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line B-B of FIG. 7.
도 7과 도 8을 참고하면, 냉각유닛은 스프래딩 롤(320)을 통해 섬유(S1)로 냉매를 분사하여 섬유(S1)를 냉각하는 방식을 적용하는 것도 가능하다.Referring to FIGS. 7 and 8, the cooling unit may apply a method of cooling the fibers S1 by spraying a refrigerant to the fibers S1 through the spreading
즉, 냉각유닛은 냉매를 공급하는 냉매 공급부를 포함할 수 있다. 또한, 스프래딩 롤(320)의 내부에는 냉매가 순환하는 냉매 순환배관(322)이 제공될 수 있다. 또한, 스프래딩 롤(320)은 표면에 냉매 순환배관(322)과 연결되는 다수의 냉매분사홀(324)이 형성될 수 있으며, 이 냉매분사홀(324)을 통해 냉매 순환배관(322)을 순환하는 냉매를 스프래딩 롤(320) 외부로 분사할 수 있다.That is, the cooling unit may include a refrigerant supply unit supplying a refrigerant. In addition, a
섬유(S1)는 스프래딩 롤(320)에 안내되어 이동하는 과정에서 스프래딩 롤(320) 표면에 형성된 냉매분사홀(322)로부터 분사되는 냉매에 의해 냉각될 수 있고, 스프래딩 롤(320) 표면에서 분사되는 냉매에 의해 이동성이 향상되며 신속하고 균일하게 펼쳐질 수 있다.Fiber (S1) can be cooled by the refrigerant sprayed from the
이상, 본 발명에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.The present invention has been described above, but the present invention by addition, change, deletion or addition of constituent elements within the scope not departing from the spirit of the present invention described in the claims for those of ordinary skill in the relevant technical field. Various modifications and changes may be made, and this will also be said to be included within the scope of the present invention.
100: 복합소재 제조장치 110: 섬유공급부
120: 스프래딩 롤 130: 함침금형
140: 냉각유닛 142: 냉매분사부
144: 냉매공급부 146: 분사노즐100: composite material manufacturing device 110: fiber supply unit
120: spreading roll 130: impregnation mold
140: cooling unit 142: refrigerant injection unit
144: refrigerant supply unit 146: injection nozzle
Claims (15)
상기 섬유공급부에서 공급되는 섬유가 균일한 간격을 갖도록 펼치지도록 상기 섬유의 공급을 안내하는 적어도 하나의 스프래딩 롤;
상기 스프래딩 롤에 안내된 상기 섬유를 수지제와 함침하여 복합소재를 형성하는 함침금형; 및
상기 섬유를 냉각하도록 제공되는 냉각유닛;을 포함하고,
상기 냉각유닛은 상기 스프래딩 롤의 내부에 배치되며, 냉각수가 순환되는 냉각수 순환부를 포함하는
복합소재 제조장치.
A fiber supply unit to which a plurality of fibers are supplied;
At least one spreading roll guiding the supply of the fibers so that the fibers supplied from the fiber supply unit are spread so that they have uniform intervals;
An impregnation mold for forming a composite material by impregnating the fibers guided on the spreading roll with a resin; And
Including; a cooling unit provided to cool the fiber,
The cooling unit is disposed inside the spreading roll and includes a cooling water circulation unit through which cooling water is circulated.
Composite material manufacturing device.
상기 섬유공급부에서 공급되는 섬유가 균일한 간격을 갖도록 펼치지도록 상기 섬유의 공급을 안내하는 적어도 하나의 스프래딩 롤;
상기 스프래딩 롤에 안내된 상기 섬유를 수지제와 함침하여 복합소재를 형성하는 함침금형; 및
상기 섬유를 냉각하도록 제공되는 냉각유닛;을 포함하고,
상기 냉각유닛은 냉각수를 공급하는 냉각수 공급부와, 상기 스프래딩 롤의 내부에 제공되며, 상기 냉각수 공급부와 연결되어 냉각수가 순환되는 냉각수 순환배관을 포함하는
복합소재 제조장치.
A fiber supply unit to which a plurality of fibers are supplied;
At least one spreading roll guiding the supply of the fibers so that the fibers supplied from the fiber supply unit are spread so that they have uniform intervals;
An impregnation mold for forming a composite material by impregnating the fibers guided on the spreading roll with a resin; And
Including; a cooling unit provided to cool the fiber,
The cooling unit includes a cooling water supply unit for supplying cooling water, and a cooling water circulation pipe provided inside the spreading roll and connected to the cooling water supply unit to circulate the cooling water.
Composite material manufacturing device.
상기 섬유공급부에서 공급되는 섬유가 균일한 간격을 갖도록 펼치지도록 상기 섬유의 공급을 안내하는 적어도 하나의 스프래딩 롤;
상기 스프래딩 롤에 안내된 상기 섬유를 수지제와 함침하여 복합소재를 형성하는 함침금형; 및
상기 섬유를 냉각하도록 제공되는 냉각유닛;을 포함하고,
상기 냉각유닛은 냉매를 공급하는 냉매 공급부와, 상기 스프래딩 롤 내부에 제공되어 상기 냉매가 순환하는 냉매 순환배관과, 상기 스프래딩 롤의 표면과 상기 냉매 순환배관과 연결되는 다수의 냉매분사홀을 포함하는
복합소재 제조장치.
A fiber supply unit to which a plurality of fibers are supplied;
At least one spreading roll guiding the supply of the fibers so that the fibers supplied from the fiber supply unit are spread so that they have uniform intervals;
An impregnation mold for forming a composite material by impregnating the fibers guided on the spreading roll with a resin; And
Including; a cooling unit provided to cool the fiber,
The cooling unit includes a refrigerant supply unit for supplying a refrigerant, a refrigerant circulation pipe provided inside the spreading roll to circulate the refrigerant, and a plurality of refrigerant injection holes connected to the surface of the spreading roll and the refrigerant circulation pipe. Included
Composite material manufacturing device.
상기 냉매는 60 내지 80도의 공기를 포함하는 복합소재 제조장치.
The method of claim 3,
The refrigerant is a composite material manufacturing apparatus containing air of 60 to 80 degrees.
상기 섬유의 이송속도는 3 내지 9M/min인 복합소재 제조장치.
The method according to any one of claims 1 to 3,
The fiber feed rate is 3 to 9M/min composite material manufacturing apparatus.
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