KR102204796B1 - 복합 재료 구조물의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

인접한 세그먼트의 적어도 일방의 측면에는, 밀봉 홈에 단부를 가지는 선 형상의 밀봉 부재가 삽입된다. 밀봉 부재의 밀봉 상부에는 밀봉 홈에 삽입된 상태에서 적어도 그 선단이 해당 밀봉 홈의 외측으로 돌출되는 립부가 설치되어 있다. 또한, 밀봉 부재의 내부에는 중공이 형성되어 있거나, 적어도 밀봉 저부에 오목부가 형성되어 있다. 복수의 세그먼트를 단일의 구조체로 조립할 때에는, 인접한 세그먼트들의 측면을 서로 결합시키고, 일방의 세그먼트에 설치되는 밀봉 부재를 타방의 세그먼트의 측면에 의해 횡단면 방향으로 눌러 찌부러뜨림에 따라서, 해당 세그먼트 사이를 밀봉한다. 이에 따라서, 몰드의 인접하는 세그먼트드르이 사이에서 양호한 밀봉 상태를 실현하고, 제조 공정의 번잡화를 억제 또는 회피할 수 있다.

Description

복합 재료 구조물의 제조 방법

본 발명은 중공 형상의 복합 재료 구조물의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 복수의 세그먼트로 구성되고, 인접한 세그먼트들의 측면이 서로 결합됨으로써 단일의 구조체로 유지(保持)되는 몰드를 이용하여, 예를 들어, 항공기의 동체부 등으로 구성된 복합 재료 구조물을 적합하게 제조할 수 있는 복합 재료 구조물의 제조 방법에 관한 것이다.

최근, 지금까지 금속 재료가 사용되어 온 분야에서 섬유 강화 수지 복합 재료(이하, 적절히 「복합 재료」라 칭한다)가 널리 사용되게 되었다. 이러한 복합 재료 중에서도 강화 섬유로서 탄소 섬유를 이용하고, 이것에 에폭시 수지 등의 매트릭스 수지를 함침시켜 성형한 탄소 섬유 강화형인 것은 금속 재료보다 경량인데 더하여, 더 높은 강도의 것으로, 스포츠 용품, 산업 기계, 항공 우주 등의 분야에 널리 사용되고 있다.

이러한 분야 중 항공 우주 분야에서는 예를 들어, 항공기의 날개와 동체 등의 구조물에서 복합 재료로 이루어지는 스티프너(stiffener)와 스킨을 일체화하는 보강 패널(stiffened panel)이 채용되고 있다. 대표적인 스티프너로는 스트링거(stringer)를 들 수 있다. 복합 재료로 만들어진 스티프너 및 복합 재료로 만들어진 스킨을 일체화하는 방법으로는 스티프너로 된 프리프레그(prepreg)를 복수 장 적층할 때에, 스킨이 되는 프리프레그를 복수 장 적층하고, 이를 오토클레이브(autoclave; 압력솥)에 의해 경화하여 일체 성형하는 방법(코큐어(co-cure)법), 또는 먼저 스티프너를 오토클레이브에 의해 경화한 후에 스킨이 되는 프리프레그를 복수장 적층하여 오토클레이브에 의해 경화하여 일체 성형하는 방법(코본드(co-bone)법)을 들 수 있다.

이러한 항공기 구조체의 제조에 관한 기술로서는, 예를 들면, 특허문헌에 개시되어 있는 실린더 형상부를 성형하기 위한 복합 도구를 들 수 있다. 이 도구는 복합 재료로 된 실린더 형상부를 제조하기 위해서 복수(예를 들어 7개)의 부재 또는 타일을 원통형으로 배치하고 서로 연결함으로써 구성되며, 각각의 부재(각각의 타일)의 연결부에는 밀봉(seal) 수단(밀봉 부재)이 배치되어 있다.

밀봉 수단으로는, 구체적으로는 팽창 가능한 O-링 가스켓을 들 수 있다. 이 O-링 가스켓을 받치기 위한 홈은 인접한 부재(타일)의 각각의 측면에 서로 어긋나서(교대로) 위치하고 있고, 이 홈에 각각 O-링 가스켓이 배치된다. O-링 가스켓은 그 단면에 중공을 가지는 구조(관형 구조)로 되어 있고, 오토클레이브 시에 발생하는 압력차에 의해 팽창 가능하게 되어 있다.

또한, O-링 가스켓은 인접한 부재 사이의 길이 방향의 밀봉을 부담하기 때문에, 특허문헌에서는 단부 밀봉을 실현하기 위해 인접한 부재의 단부에 누설 방지 삽입 부위를 설치하고 있다. 이러한 삽입 부위에는 O-링 가스켓을 배치하는 홈을 향한 2개의 구멍이 있고, O-링 가스켓의 일부는 인접한 부재들 사이에서 외부에 노출될 수 있다. 이 노출된 O-링 가스켓을 고압 공기원에 연결하여, O-링 가스켓의 내부를 가압하여 팽창시킬 수 있다.

특허문헌에서는 각각의 부재(타일)의 구조가 약화되지 않도록, 인접한 부재의 측면에 홈을 교대로(서로 어긋난 위치에) 형성하고 있다. 나아가, 이러한 위치 관계에 있는 각각의 홈에 O-링 가스켓을 설치하면, 이러한 O-링 가스켓의 위치 관계도 서로 어긋나는 것이다. 따라서, 오토클레이브에 의한 압력 차이뿐만 아니라 고압 공기원의 내부 압력에 의해 일방의 부재의 측면에 배치된 O-링 가스켓이 팽창하여 타방의 부재의 측면에 접하는 동시에 타방의 부재의 측면에 배치된 O-링 가스켓이 팽창하여 일방의 부재의 측면에 접한다. 이에 따라서, 부재들 사이에서 이중의 밀봉이 구성된다.

일본특허공개공보 특표2010-507504호

그러나, 특허문헌에 개시된 구성에서는 안정된 밀봉 상태를 실현하기 위해 다음과 같이 다양한 조건을 적절하게 조정하여야 하기 때문에 실린더 형상부의 제조 방법의 복잡화를 초래할 우려가 있다.

예를 들어, 특허문헌에 개시되는 O-링 가스켓은 팽창을 전제로 한 밀봉 수단(밀봉 부재)으로 되어 있다. 따라서, 양호하고 안정적인 밀봉 상태를 실현하기 위해서는 적절한 압력 차이가 생기도록 고압의 조건을 설정하거나 오토클레이브에 외부로부터 충분한 압력의 샵 에어(shop air)를 계속 공급할 필요가 있다.

나아가, 오토클레이브 중에는 O-링 가스켓의 열팽창을 고려할 필요가 있다. 예를 들어, 관형 구조의 단면 방향에서 소정의 팽창률을 실현하려면 오토클레이브의 압력차 및 샵 에어의 압력뿐만 아니라, 단면 방향의 열팽창 계수를 고려할 필요가 있다. 또한, 상기와 같이, O-링 가스켓의 일부는 연결부의 양단부에서 노출되어 있기 때문에 그대로라면 선 방향의 열팽창에 의해 노출량이 커질 것으로 예상된다. 따라서, 누설 방지 삽입 부위에서는 관형 구조의 중공을 유지하면서 열팽창에 의한 노출량이 증가하지 않도록, O-링 가스켓을 고정할 필요가 생긴다.

여기서, 밀봉 부재로서는, 특허문헌에 개시된 바와 같이, 압력차에 의해 팽창하는 구성의 것이 아니라, 하중에 의해 단면 방향으로 압축되는(눌려 찌부러지는) 구성의 것을 이용하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 압축 구성의 밀봉 부재를 채용한 경우 몰드(특허문헌에서는 복합 도구)를 구성하는 세그먼트(특허문헌에서는 부재 또는 타일)의 밀봉 길이가 길어질수록, 밀봉 부재를 압축하기 위한 하중도 커진다. 밀봉 부재의 경도 또는 형상에 따라서는 하중은 더 커질 가능성이 있다.

따라서, 세그먼트를 이동시켜 다른 세그먼트에 결합하는 때에는 밀봉 부재를 압축하기 위해 더 큰 하중으로 세그먼트를 이동시키게 된다. 더 고품질의 복합 재료 구조물을 제조하기 위해서는 인접한 세그먼트끼리의 외주면에는 단차가 거의 없는 것이 바람직하지만, 이동시의 하중이 커질수록 세그먼트의 위치 조절의 난이도가 상승한다. 따라서, 몰드의 조립 작업이 복잡해진다.

본 발명은 이러한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 복수의 세그먼트로 구성되는 몰드를 이용하는 복합 재료 구조물의 제조 방법으로서, 금형의 인접한 세그먼트들 사이에서 양호한 밀봉 상태를 실현하면서, 제조 공정의 번잡화를 억제 또는 방지하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 복합 재료 구조물의 제조 방법은, 상기 과제를 해결하기 위해, 열경화성 수지 조성물 및 섬유 재료로 적어도 구성된 스킨을 구비하고, 중공 형상의 복합 재료 구조물의 제조 방법으로서, 상기 복합 재료 구조물의 내측에 위치하고, 복수의 세그먼트로 구성되며, 인접한 상기 세그먼트들의 측면이 서로 결합됨으로써 단일의 구조체로 유지되는 몰드를 이용하고, 상기 몰드의 외주면에는 가열 경화에 의해 상기 스킨이 되는 프리프레그가 적층되고, 상기 프리프레그의 적층 후, 상기 몰드의 외측을 밀봉하는 진공 백이 형성되고, 인접한 상기 세그먼트의 적어도 일방의 측면에는 당해 측면에 설치되는 밀봉 홈에 단부를 가지는 선(線) 형상의 밀봉 부재가 삽입되고, 상기 밀봉 부재는, 상기 밀봉 홈에 삽입된 상태에서 해당 밀봉 홈의 저면에 접하는 부위를 밀봉 저부로 하고, 해당 밀봉 저부에 대향하는 부위를 밀봉 상부로 할 때, 상기 밀봉 상부에는 상기 밀봉 홈에 상기 밀봉 부재가 삽입된 상태에서 적어도 그 선단이 해당 밀봉 홈의 외측으로 돌출되는 립(lip)부가 설치되어 있는 동시에, 상기 밀봉 부재에는 그 내부에 중공이 형성되어 있거나, 적어도 상기 밀봉 저부에 오목부가 형성되어 있는 것이며, 복수의 상기 세그먼트를 상기 구조체에 조립할 때에는, 인접한 상기 세그먼트들의 측면을 서로 결합시키고, 일방의 상기 세그먼트에 설치되는 상기 밀봉 부재를 타방의 상기 세그먼트의 측면에 의해 횡단면 방향으로 눌러 찌부러뜨림에 따라서, 해당 세그먼트 사이를 밀봉하고, 상기 진공 백의 내부를 진공 흡입하면서 상기 몰드 전체의 오토클레이브에 의해 상기 프리프레그를 가압하면서 가열 경화하는 구성이다.

이러한 구성에 따르면, 인접한 세그먼트들의 사이에 상기 구성의 밀봉 부재를 포함하는 밀봉 부재가 설치되어 있다. 이러한 밀봉 부재는 립부를 구비하는 동시에 중공 또는 오목부를 가지는 한편, 단부를 가지는 선 형상의 구성을 가진다. 따라서, 밀봉 부재의 횡단면 방향에 대해서는 큰 하중을 가하지 않고 해당 밀봉 부재를 압축하여 밀봉 상태를 형성할 수 있는 동시에, 길이 방향에 대해서는 오토클레이브 시의 가열에 의해 생기는 길이 방향의 팽창(선 팽창)을 밀봉 부재의 양단부에서 쉽게 조절할 수 있다.

이에 따라서, 인접한 세그먼트들 사이에서 한층 더 양호하고 안정적인 밀봉 상태를 실현할 수 있기 때문에, 몰드의 외주면에 진공 백을 형성할 때에, 해당 진공 백의 내부를 양호하게 진공 흡입할 수 있다. 따라서, 오토클레이브 시에는 몰드의 외측 및 진공 백의 내측으로 프리프레그르 양호하게 가압할 수 있다.

또한, 세그먼트의 이동 하중의 증대를 억제 또는 방지할 수 있기 때문에, 몰드의 조립시에는 인접한 세그먼트 사이의 단차를 양호하게 조절할 수 있다. 이에 따라서, 몰드의 외주면의 정밀도가 향상되기 때문에 양질의 스킨을 형성할 수 있다. 그 결과, 몰드의 인접한 세그먼트들 사이에서 좋은 밀봉 상태를 실현하면서, 제조 공정의 번잡화를 억제 또는 방지할 수 있다.

본 발명은 이상의 구성에 의하여, 복수의 세그먼트로 구성된 몰드를 이용하는 복합 재료 구조물의 제조 방법에 있어서, 몰드의 인접한 세그먼트들 사이에서 양호한 밀봉 상태를 실현하면서, 제조 공정의 번잡화를 억제 또는 방지할 수 있는 효과를 나타낸다.

도 1a는 본 실시예에 따른 복합 재료 구조물의 제조 방법에 사용되는 몰드의 구성의 일례를 도시하는 모식적인 사시도이고, 도 1b는 도 1a에 몰드에 포함된 맨드릴(mandrel) 구성의 일례를 도시하는 모식적인 단면도다.
도 2a는 도 1a, 도 1b에 도시된 몰드의 원통형 구조체를 형성하는 제1 세그먼트의 구성을 도시하는 사시도이고, 도 2b는 도 2a에 도시된 제1 세그먼트를 단부에서 바라본 평면도이다.
도 3a는 도 1a, 도 1b에 도시된 몰드의 원통형 구조체를 형성하는 제2 세그먼트의 구성을 도시하는 사시도이고, 도 3b는 도 3a에 도시된 제2 세그먼트를 단부에서 바라본 평면도이다.
도 4는 도 1a에 도시된 몰드를 조립한 상태의 일례를 도시하는 모식적인 사시도이다.
도 5a ~ 도 5d는 도 4에 도시된 몰드의 조립의 구체적인 공정을 도시하는 모식도이다.
도 6a ~ 도 6d는 도 4에 도시된 몰드의 조립의 구체적인 공정으로 도 5a ~ 도 5d에 이은 공정을 도시하는 모식도이다.
도 7은 본 실시예에 따른 복합 재료 구조물의 제조 방법의 일례를 나타내는 공정도이다.
도 8a ~ 도 8c는 도 1a에 도시된 복합 재료 구조물 제조용 몰드를 이용하여 원통형 복합 재료 구조물을 제조하는 과정의 일부를, 제1 세그먼트의 일방의 단부를 들어 모식적으로 도시하는 몰드의 부분 단면도이다.
도 9a, 도 9b는 도 1a에 도시된 복합 재료 구조물 제조용 몰드에 적용되는 본 발명에 따른 밀봉 구조의 일례를 도시하는 몰드의 부분 단면도이다.
도 10a ~ 도 10f는 도 9a 또는 도 9b에 도시된 밀봉 구조가 구비하는 밀봉 부재의 대표적인 일례를 도시하는 횡단면도이다.
도 11a는 도 9a 또는 도 9b에 도시된 밀봉 구조가 구비하는 밀봉 단부 가압 부재를 설치하기 전의 상태를 도시하는 제1 세그먼트의 부분 사시도이고, 도 11b는 도 11a에 도시된 제1 세그먼트의 부분에 밀봉 단부 가압 부재를 설치한 상태를 도시하는 제1 세그먼트의 부분 사시도이다.
도 12a ~ 도 12d는 도 9b에 도시된 밀봉 구조를 구축하는 과정을 도시하는 모식적인 공정도이다.

이하, 본 발명의 대표적인 실시예를 도면을 참조하면서 설명한다. 여기서, 이하에서는 모든 도면을 통해 동일 또는 대응하는 요소에는 동일한 참조 부호를 부여하고 그 중복 설명을 생략한다.

[복합 재료 구조물 제조용 몰드]

먼저, 본 실시예에 따른 복합 재료 구조물의 제조 방법에 사용되는 몰드에 대해 도 1a, 도 1b ~ 도 4를 참조하여 설명한다.

도 1a에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 몰드(10)는 적어도 단일의 원통형 구조체(원통형 부재)인 맨드릴(11)과, 그 양단에 위치하는 한 쌍의 지지 링(12)으로 구성된다. 맨드릴(11)은 3개의 제1 세그먼트(20) 및 3개의 제2 세그먼트(30)의 총 6개의 세그먼트가 서로 그 측면에서 결합되어 형성된다. 도 1b에 모식적으로 도시된 바와 같이, 맨드릴(11)에서는 제1 세그먼트(20)와 제2 세그먼트(30)가 교대로 결합되어 있다. 이 맨드릴(11)의 양단은 지지 링(12)에 의해 각각 지지되어 있다. 이에 따라서 6개의 세그먼트(20 및 30)가 원통형으로 유지된다.

도 1a에 도시된 바와 같이, 각각의 세그먼트(20 및 30)의 양단부의 표면에는 복수의 진공 흡입공(13)이 설치되어 있다. 또한, 서로 인접한 세그먼트(20 및 30)에서 그 양단부 주변의 표면의 사이에는 밀봉 홈(25)의 단부가 노출되어 있다. 이러한 밀봉 홈(25)의 내부에는 후술하는 밀봉 부재가 삽입되어 있다. 또한, 도 1b에서 점선으로 둘러싼 부위(Ps)는 금형(10)의 밀봉 구조가 형성되는 위치이고, 제1 세그먼트(20)와 제2 세그먼트(30)가 측면에서 결합된 위치에 해당한다. 본 실시예에 따른 밀봉 구조에는 도 1a에 도시되는 밀봉 홈(25)이 포함된다. 이러한 밀봉 구조에 대해서는 후술한다.

맨드릴(11)의 외주면에는 양단부 주변을 제외하고 스트링거를 장착하기 위한 홈 형상 오목부가 형성되어 있다. 여기서, 도 1a, 그리고 맨드릴(11), 세그먼트(20 및 30)를 도시하는 다른 도면에서는 맨드릴(11)의 구성 또는 세그먼트(20 및 30)의 구성을 명확하게 도시하기 위해 편의상 홈 형상 오목부의 도시를 생략하고 있다.

여기서, 맨드릴(11)의 단면 형상, 즉 제1 세그먼트(20)의 단부면 및 제2 세그먼트(30)의 단부면에 의해 형성되는 맨드릴(11)의 단면 형상에 의해 형성되는 맨드릴(11)의 단면 형상은, 원형 고리 형상이라면 특별히 한정되지 않는다. 본 실시예에서는 몰드(10)를 이용하여 제조되는 복합 재료 구조물이, 예를 들어 항공기의 동체를 구성하는 원피스 배럴(OPB)이면, 맨드릴(11)의 단면의 전체 형상은 완전한 원형(진원 형상)이 아니라 타원형이다. 물론, 맨드릴(11)의 단면 형상은 제조되는 복합 재료 구조물의 형상에 맞게 진원 형상이어도 좋다.

또한, 맨드릴(11)의 단부면 형상(또는 단면 형상)이 타원형이라고 것은, 세그먼트(20 및 30) 각각의 형상이 각각 미묘하게 다르게 되어 있는 것이다. 즉, 맨드릴(11)의 단부면 형상(단면 형상)이 진원 형상이라면, 3개의 제1 세그먼트(20)는 모두 세그먼트 표면(21)이 동일한 곡률을 가지기 때문에, 동일한 형상으로 할 수 있고, 마찬가지로 3개의 제2 세그먼트(30)도 동일한 형상으로 할 수 있다. 그러나, 맨드릴(11)의 단면 형상이 타원형이라면, 예를 들어, 도 1b에 도시된 맨드릴(11)에서는 도면 중 상부의 제1 세그먼트(20) 및 하부의 제2 세그먼트(30)와, 그 이외의 제1 세그먼트(20) 또는 제2 세그먼트(30)는 서로 표면의 곡률이 다르기 때문에, 동일한 형상으로는 되지 않는다.

한 쌍의 지지 링(12)은 상술한 바와 같이, 맨드릴(11)의 양단을 지지하지만, 이 지지 링(12)은 모두 진원 형상의 고리 형상이고, 서로 대향하는 면이 맨드릴(11)의 단부면을 고정하는 고정면이 된다. 고정면에 고정되는 세그먼트(20 및 30)의 각각에 대응하도록 도시하지 않은 고정 부재가 설치되어 있다. 여기서, 지지 링(12)의 형상은 회전 가능한 진원 형상이 아니어도 좋고, 예를 들어 타원형이어도 좋다.

제1 세그먼트(20)는 도 2a에 도시된 바와 같이, 전체가 직사각형 평판 형상의 구성을 가진다. 제1 세그먼트(20)에서 맨드릴(11)의 외주면을 구성하는 면을 「세그먼트 표면(21)」이라고 할 때에 세그먼트 표면(21)은 볼록 형상의 곡면(볼록 형상 또는 볼록 곡면)이다. 또한, 제1 세그먼트(20)에서 양단부 주변의 면을 「세그먼트 단부 표면(22)」이라고 할 때 세그먼트 단부 표면(22)에는 진공 흡입공(13)이 설치되어 있다.

나아가, 제1 세그먼트(20)에서 인접한 제2 세그먼트(30)에 결합되는 면을 「세그먼트 측면(23)」이라고 할 때 세그먼트 표면(21)을 상측으로 수평 배치시킨 상태에서는 도 2a, 도 2b에 도시된 바와 같이, 세그먼트 측면(23)에는 해당 세그먼트 측면(23)의 길이 방향을 따라 밀봉 홈(25)이 형성되어 있다. 이러한 밀봉 홈(25)의 양단부는 본 실시예에서는 도 2a에 도시된 바와 같이 세그먼트 단부 표면(22)을 향해 구부러져 있다.

여기서, 제1 세그먼트(20)에서 맨드릴(11)의 단부면을 구성하는 면을 「세그먼트 단부면(24)」이라고 하면, 밀봉 홈(25)은 도 2a, 도 2b에 도시된 바와 같이 세그먼트 단부면(24)에서 확인할 수 없다. 따라서, 도 2b에서는 밀봉 홈(25)을 점선으로 도시하고 있다. 또한, 제1 세그먼트(20)의 세그먼트 측면(23)에는 해당 세그먼트 측면(23)을 제2 세그먼트(30)의 측면에 결합하기 위하여 도시하지 않은 결합 부재가 설치되어 있고, 세그먼트 단부면(24)에는 해당 세그먼트 단부면(24)을 지지 링(12)에 고정하기 위해 도시하지 않은 고정 부재가 설치되어 있다.

제1 세그먼트(20)에서 양방의 세그먼트 측면(23)은 수평 방향으로 향해 있거나 수평 방향에 대해 상측으로 경사지는 방향으로 향해 있다. 본 실시예에서는, 예를 들어 도 2b에 도시된 바와 같이 세그먼트 측면(23)은 그 법선 방향이 수평 방향의 상측으로 경사진 방향을 향하고 있다.

후술하는 바와 같이, 본 실시예에서는 맨드릴(11)을 원통형으로 조립할 때에, 먼저 제2 세그먼트(30)가 한 쌍의 지지 링(12)에 고정되고, 그 후에 한 쌍의 제2 세그먼트(30) 사이에 제1 세그먼트(20)가 아래에서 위로 향해 끼워져 고정된다. 따라서, 제1 세그먼트(20)의 세그먼트 측면(23)은 끼움을 방해하지 않도록 그 법선 방향이 수평(도 2b의 화살표(Ar1) 방향)을 향하도록(수평 방향을 향하도록) 형성되어 있으면 좋다. 다시 말해서, 제1 세그먼트(20)를 수평으로 배치시킨 경우에는 세그먼트 측면(23)은 수직 방향(도 2b의 일점 쇄선에 따르는 방향)을 따르는 위치로 되어 있다.

여기서, 맨드릴(11)은 당해 맨드릴(11)을 포함하는 몰드(10)를 이용하여 원통형 복합 재료 구조물(예를 들면 OPB)을 성형한 후 당해 복합 재료 구조물을 몰드(10)에서 탈형하게 된다. 이러한 탈형은 맨드릴(11)을 해체함으로써 이루어진다. 맨드릴(11)의 해체는 맨드릴(11)의 조립과는 역순으로 진행된다. 따라서 제1 세그먼트(20)는 한 쌍의 제2 세그먼트(30) 사이로부터 떼어 내진다.

따라서, 제1 세그먼트(20)의 세그먼트 측면(23)은 도 2b에 도시된 바와 같이 세그먼트 측면(23)의 법선 방향이 상측(세그먼트 표면(21) 측)으로 경사(도 2b의 화살표(Ar2) 방향)지도록 형성되어 있는 것이 바람직하다. 법선 방향이 상측으로 경사져 있다는 것은 세그먼트 측면(23)이 상측을 향해 경사진 것이라고 할 수 있다. 다시 말해서, 세그먼트 측면(23)은 해당 세그먼트 측면(23)의 안쪽의 가장자리가 바깥쪽의 가장자리보다 외측으로 넓어지게 경사진 것이라고 할 수 있다. 이러한 세그먼트 측면(23)의 경사는 제1 세그먼트(20)의 세그먼트 측면(23)에 「풀아웃(pullout) 구배」를 형성하기 때문에, 제1 세그먼트(20)를 한 쌍의 제2 세그먼트(30) 사이에서 빼내기가 쉽게 되어 맨드릴(11)을 해체하기가 용이하게 될 수 있다.

여기서, 세그먼트 측면(23)의 경사각(풀아웃 구배 각도)은 특별히 한정되지 않고, 맨드릴(11) 및 몰드(10)의 구체적인 형상이나 치수 등에 따라 적합한 각도가 적절하게 설정된다. 예를 들어, 본 실시예에서는 8 ~ 12°의 범위, 바람직하게는 약 10°의 각도이면 좋다. 또한, 대향하는 세그먼트 측면(23)이 모두 동일한 각도로 경사져 있어도 좋고, 다른 각도로 경사져 있어도 좋다.

제2 세그먼트(30)는 도 3a에 도시된 바와 같이, 제1 세그먼트(20)와 마찬가지로 전체가 직사각형 평판 형상의 구성을 가진다. 제2 세그먼트(30)에서 맨드릴(11)의 외주면을 구성하는 면을 「세그먼트 표면(31)」이라고 할 때, 이 세그먼트 표면(31)도 제1 세그먼트(20)의 세그먼트 표면(21)과 마찬가지로, 볼록형의 곡면으로 되어 있다. 또한, 제1 세그먼트(20)와 마찬가지로, 제2 세그먼트(30)의 양단부 주변의 면을 「세그먼트 단부 표면(32)」이라고 할 때, 이 세그먼트 단부 표면(32)에는 진공 흡입공(13)이 형성되어 있다.

나아가, 제2 세그먼트(30)에서 인접하는 제1 세그먼트(20)에 결합되는 면을 「세그먼트 측면(33)」이라고 할 때, 두 세그먼트 측면(33)은 수평 방향에 대하여 하측으로 경사지는 방향으로 면해 있는 형상을 가진다. 즉, 제2 세그먼트(30)의 안쪽으로부터 세그먼트 표면(31)을 향하여 그 폭이 넓어지도록 두 세그먼트 측면(33)이 경사져 있다.

후술하는 바와 같이, 본 실시예에서는 맨드릴(11)을 원통형으로 조립하는 때에는 먼저 한 쌍의 지지 링(12)에 제2 세그먼트(30)가 고정되고, 그 후 각각의 제2 세그먼트(30, 30) 사이에 제1 세그먼트(20)가 끼워진다. 따라서, 먼저 고정된 제2 세그먼트(30)는 제1 세그먼트(20)의 끼움을 방해하지 않도록 그 내측의 면적이 작아지는 것이 바람직하다. 따라서, 제2 세그먼트(30)의 두 세그먼트 측면(33)은 그 법선 방향이 하측(도 3b의 화살표(Ar3) 방향)을 향하도록, 즉, 세그먼트 측면(33)이 하측을 향해 경사지도록 형성되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 세그먼트 측면(33)에는 해당 세그먼트 측면(33)을 제1 세그먼트(20)의 세그먼트 측면(23)과 결합하기 위하여, 도시하지 않은 결합 부재가 설치되어 있다. 제2 세그먼트(30)에서 맨드릴(11)의 단면을 구성하는 면을 「세그먼트 단부면(34)」이라고 하면, 그 세그먼트 단부면(34)에는 제1 세그먼트(20)의 세그먼트 단부면(24)과 마찬가지로, 해당 세그먼트 단부면(34)을 지지 링(12)에 고정하기 위한 도시하지 않은 고정 부재가 설치되어 있다.

제2 세그먼트(30)의 세그먼트 측면(33)에는 세그먼트 표면(31)에 연결되는 가장자리부가 각각의 세그먼트 측면(33)보다 외측으로 돌출되어 차양부(35)가 설치되어 있다. 따라서, 도 3a, 도 3b에 도시된 바와 같이 제2 세그먼트(30)의 세그먼트 표면(31)에서 보면 하측을 향하고 있는 세그먼트 측면(33)은 차양부(35)에 의해 완전히 숨겨진 상태가 된다.

여기서, 세그먼트 측면(33)이 하측으로 경사진 정도 및 차양부(35)가 돌출되는 정도는 특별히 한정되지 않고, 맨드릴(11)의 구체적인 구성, 제2 세그먼트(30) 자체의 구체적인 구성, 또는 제2 세그먼트(30)에 결합하는 제1 세그먼트(20)의 구체적인 구성에 따라 적절히 설정된다.

또한, 도 3b에 도시된 바와 같이, 차양부(35)의 단부면은 세그먼트 측면(33)의 일부를 구성하고 있다. 따라서, 제2 세그먼트(30)에서는 세그먼트 측면(33)은 제2 세그먼트(30)의 본체 측면과, 이 본체 측면에서 돌출하는 차양부(35)의 단부면의 2단 구성으로 되어 있다. 그러나, 세그먼트 측면(33)의 구체적인 구성은 특별히 한정되지 않고, 단차가 없는 단일면으로 구성되어도 좋고 3단 이상의 구성이어도 좋다.

본 실시예에서는 세그먼트 측면(33) 중 차양부(35)의 단부면이 제1 세그먼트(20)의 세그먼트 측면(23)의 일부에 결합하도록 구성되어 있다(도 1b의 부위(Ps) 참조). 차양부(35)의 단부면이 결합되는 세그먼트 측면(23)의 일부에는 후술하는 밀봉 구조가 형성되어 있다. 따라서, 인접한 세그먼트(20 및 30)에서 세그먼트 측면(23) 및 세그먼트 측면(33)이 전면적으로 맞닿는 구성에 한정되지 않고, 본 실시예와 같이 서로의 일부가 맞닿도록 구성되어도 좋다.

여기서, 도 2b에 도시된 제1 세그먼트(20) 및 도 3b에 도시된 제2 세그먼트(30)에서는 그 안쪽 면이 평탄한 면으로 도시되어 있지만, 제1 세그먼트(20)와 제2 세그먼트(30)의 구체적인 구성은 이에 한정되지 않고, 평탄한 안쪽 면을 구비하지 않고, 각각의 세그먼트(20 및 30)를 구성하는 골격 구조 등의 내부 구성을 노출하는 구성이어도 좋다. 맨드릴(11)에서는 외주면이 가능한 원활한 면인 것이 바람직하기 때문에, 그 외주면을 구성하는 세그먼트 표면(21) 및 세그먼트 표면(31)이 원활한 곡면으로 되어 있으면 좋고, 세그먼트 표면(21) 또는 세그먼트 표면(31)에서 볼 때 내측에는 평탄면이 형성되어 있을 필요는 없다.

또한, 제1 세그먼트(20)의 세그먼트 표면(21) 및 제2 세그먼트(30)의 세그먼트 표면(31)은 맨드릴(11)의 외주면이 된다. 따라서, 상술한 바와 같이, 세그먼트 단부 표면(22) 또는 세그먼트 단부 표면(32)(양단부 주변)을 제외하고, 스트링거를 장착하기 위한 홈 형상 오목부가 형성되어 있다. 나아가, 세그먼트 표면(21) 및 세그먼트 표면(31)의 적어도 일방에는 복합 재료 구조물의 종류에 따라 문틀부, 창틀부 등의 프레임부가 형성되어 있다. 또한, 도 2a, 도 2b 그리고 도 3a, 도 3b에서는 설명의 편의상 홈 형상 오목부 또는 프레임부의 도시를 생략하고 있다.

[금형의 조립]

다음으로, 전술한 몰드(10)에 대해 복수의 세그먼트(20 및 30)을 맨드릴(11)로 조립하는 방법(몰드(10)의 조립 방법)의 일례에 대하여, 도 4 ~ 도 6d를 참조하여 구체적으로 설명한다.

먼저 몰드(10)(도 1a 참조)는 상술한 바와 같이, 6개의 세그먼트(20 및 30)를 지지 링(12)에 고정함으로써 단일의 원통형 구조체인 맨드릴(11)로 조립된다.

6개의 세그먼트(20 및 30)에 대해서는 맨드릴(11)로 조립되기 전에, 복합 재료 구조물을 구성하는 부품의 일부가 미리 설치된다. 예를 들어, 세그먼트(20 및 30)는 상술한 바와 같이, 세그먼트 표면(21 또는 31)에 도시하지 않은 홈 형상 오목부가 형성되어 있기 때문에, 이러한 홈 형상 오목부에 스트링거 등의 스티프너가 장착된다. 이러한 부품의 설치가 완료되면, 이러한 세그먼트(20 및 30)를 조립하여 맨드릴(11)을 구축한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 지지 링(12)은 각각 크래들(41)(맨드릴 지지 구조체)에 의해 직립한 상태에서 회전 가능하게 지지되어 있다. 크래들(41)은 지지 링(12)을 회전시키기 위해 복수의 지지 롤러를 구비하고 있다. 한 쌍의 크래들(41)에 의해 한 쌍의 지지 링(12)이 각각 지지된다.

후술하는 바와 같이, 맨드릴(11)은 6개의 세그먼트(20 및 30)를 조립하여 형성된다. 그 조립시에 크래들(41)에 의해 지지 링(12)을 회전시킨다. 이에 따라서, 각각의 세그먼트(20 및 30)가 각각 다른 동작에 의해 지지 링(12)에 고정되는 것이 아니라 아래에서 위로 들어올리는 동일한 동작으로 고정될 수 있다.

이러한 지지 링(12) 사이이고, 또한 고리 형상의 지지 링(12)의 중공에 해당하는 위치에 프리시젼 레일(precision rail)(42)(맨드릴 조립 분해 장치)이 배치된다. 프리시젼 레일(42)은 6개의 세그먼트(20 및 30)를 각각 지지 링(12)에 고정하여 조립하기 위한 조립 장비이고, 도 4에 도시된 바와 같이, 잭(jack)부(43)와, 레일 본체(44) 등을 구비한다. 잭부(43)는 그 상측에 제1 세그먼트(20) 또는 제2 세그먼트(30)를 1개씩 적치하고, 12시 방향 즉, 상측으로 들어올린다. 레일 본체(44)는 잭부(43) 등을 지지하고 또한 잭부(43)를 구동하는 구동기구 등을 포함한다.

다음으로, 6개의 세그먼트(20 및 30)를 한 쌍의 지지 링(12)에 1개씩 고정하여, 맨드릴(11)을 조립하는 방법에 대해 구체적으로 설명한다.

본 실시예에서는 상술한 3개의 제1 세그먼트(20) 및 3개의 제2 세그먼트(30)를 번갈아 결합하여, 각각의 세그먼트 표면(21) 및 세그먼트 표면(31)이 외측을 향하도록 고리 형태로 결합함으로써, 단일의 원통 형상의 맨드릴(11)이 구성된다. 따라서, 설명의 편의상, 도 5a ~ 도 5d 및 도 6a ~ 도 6d에서는 3개의 제1 세그먼트(20)를 각각 첫 번째 제1 세그먼트(20a), 두 번째 제1 세그먼트(20b) 및 세 번째 제1 세그먼트(20c)라 하고, 3개의 제2 세그먼트(30)를 각각 첫 번째 제2 세그먼트(30a), 두 번째 제2 세그먼트(30b) 및 세 번째 제2 세그먼트(30c)라 한다.

먼저, 도 5a에 도시된 바와 같이, 첫 번째 제2 세그먼트(30a)는 레일 본체(44)의 상부에 위치하는 잭부(43)에 적치되고, 잭부(43)가 작동함에 따라서 12시 방향(수직 상방; 도면 중 화살표(Lf))으로 들어 올려져서, 지지 링(12)의 상측의 위치까지 도달한다. 여기서, 제2 세그먼트(30a)의 세그먼트 단부면(34)(도 3a, 도 3b 참조) 및 지지 링(12)의 고정면에는 도시하지 않은 고정 부재가 설치되어 있다. 이에 따라서, 도 5b에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 지지 링(12)의 사이에서 첫 번째 제2 세그먼트(30a)가 고정되어 지지된다.

다음으로, 도 5b의 화살표(Rt1)로 나타낸 바와 같이, 한 쌍의 지지 링(12)이 120° 회전함에 따라서, 도면 중에서 상측의 위치에 고정된 첫 번째 제2 세그먼트(30a)는 도 5c에 도시된 바와 같이, 그 도면 중 좌측 하방의 위치로 이동한다. 이 상태에서 두 번째 제2 세그먼트(30b)를 잭부(43)에 적치하고(도 5a 참조), 잭부(43)를 작동시키고, 제2 세그먼트(30b)를 상승 이동시킨다. 제2 세그먼트(30b)의 세그먼트 단부면(34)(도 3a, 도 3b 참조) 및 지지 링(12)의 고정면에는 도시하지 않은 고정 부재가 설치되어 있다. 이에 따라서, 도 5c에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 지지 링(12)의 사이에서 두 번째 제2 세그먼트(30b)가 고정되어 지지된다.

다음으로, 도 5c의 화살표(Rt1)로 나타낸 바와 같이, 한 쌍의 지지 링(12)이 120° 회전함에 따라서, 도면 중에서 상측의 위치에 고정된 두 번째 제2 세그먼트(30b)는 도 5d에 도시된 바와 같이, 그 도면 중 좌측 하방의 위치로 이동하고, 첫 번째 제2 세그먼트(30a)는 도면 중 우측 하방의 위치로 이동한다. 이 상태에서 세 번째 제2 세그먼트(30c)를 잭부(43)에 적치하고(도 5a 참조), 잭부(43)를 작동시키고, 제2 세그먼트(30c)를 상승 이동시킨다. 제2 세그먼트(30c)의 세그먼트 단부면(34)(도 3a, 도 3b 참조) 및 지지 링(12)의 고정면에는 도시하지 않은 고정 부재가 설치되어 있다. 이에 따라서, 도 5d에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 지지 링(12)의 사이에서 세 번째 제2 세그먼트(30c)가 고정되어 지지된다.

세 번째 제2 세그먼트(30a)가 지지 링(12)에 고정된 후에는, 화살표(Rt2)에 나타낸 바와 같이, 지지 링(12)이 약 60° 회전한다. 제2 세그먼트(30a ~ 30c)를 먼저 고정할 때는, 이러한 제2 세그먼트(30a ~ 30c)를 지지 링(12)에서 1 개씩 거르는 고정 위치에 고정하기 때문에 한 쌍의 지지 링(12)은 세그먼트 2개분의 고정 위치에 해당하는 120°의 회전 각도로 회전될 필요가 있었지만, 이 공정에서는 다른 종류인 제1 세그먼트(20a ~ 20c)를 고정하기 때문에, 회전 각도는 세그먼트 1개 분의 60°가 된다.

이에 따라서, 도 6a에 도시된 바와 같이, 도면 중 상측의 위치에 고정된 세 번째 제2 세그먼트(30c)는 도면 중 좌측 상부 위치로 이동하고 두 번째 제2 세그먼트(30b)는 도면 중 하측의 위치로 이동하며, 첫 번째 제2 세그먼트(30a)는 도면 중 우측 상단의 위치로 이동한다. 따라서, 이 상태에서는 지지 링(12)의 도면 중 상측 위치에 아무것도 고정되어 있지 않다.

그리고, 도 6a에 도시된 바와 같이, 첫 번째 제1 세그먼트(20a)가 잭부(43)에 적치되고, 도면 중 화살표(Lf)로 표시된 12시 방향으로 들어 올려져서, 한 쌍의 지지 링(12)의 상측의 위치까지 도달한다. 이 상태에서 도 6b에 도시된 바와 같이, 첫 번째 제1 세그먼트(20a)는 세 번째 제2 세그먼트(30c) 및 첫 번째 제2 세그먼트(30a)의 사이에 삽입된다.

여기서, 제1 세그먼트(20a ~ 20c)의 양방의 세그먼트 측면(23)에는 밀봉 홈(25) 및 이 밀봉 홈(25)에 삽입되는 밀봉 부재(26)가 설치되어 있다. 즉, 제1 세그먼트(20a ~ 20c)의 세그먼트 측면(23)에는 인접한 세그먼트(20 및 30)의 사이를 밀봉하는 밀봉 구조가 설치되어 있다. 이러한 밀봉 구조는 후술하는 바와 같이 큰 이동 하중을 필요로 하지 않고 밀봉 부재(26)를 횡단면 방향으로 눌러 찌부러뜨릴 수 있기 때문에, 인접한 세그먼트(20 및 30) 사이에서 쉽게 밀봉 상태를 실현할 수 있다.

나아가, 첫 번째 제1 세그먼트(20a)의 세그먼트 단부면(24)(도 2a, 도 2b 참조) 및 지지 링(12)의 고정면에는 도시하지 않은 고정 부재가 설치되어 있다. 이에 따라서, 도 6b에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 지지 링(12)의 사이에 첫 번째 제1 세그먼트(20a)가 고정된다. 또한, 제1 세그먼트(20a ~ 20c)의 양방의 세그먼트 측면(23) 및 제2 세그먼트(30a ~ 30c)의 양방의 세그먼트 측면(33)에는 도시하지 않은 결합 부재가 설치되어 있다. 이에 따라서, 세 번째 제2 세그먼트(30c)와 첫 번째 제2 세그먼트(20a)가 서로 결합되고, 첫 번째 제2 세그먼트(30a)와 첫 번째 제1 세그먼트(20a)가 서로 결합된다.

다음으로, 도 6b의 화살표(Rt1)로 나타낸 바와 같이, 한 쌍의 지지 링(12)이 120° 회전함에 따라서, 도면 중에서 상측의 위치에 고정된 첫 번째 제1 세그먼트(20a)는 도 6c에 도시된 바와 같이, 그 도면 중 좌측 하방의 위치로 이동한다. 이 상태에서는 지지 링(12)의 도면 중 상측의 위치는 첫 번째 제2 세그먼트(30a)와 두 번째 제2 세그먼트(30b)의 사이가 되기 때문에, 아무것도 고정되어 있지 않다. 그리고, 두 번째 제1 세그먼트(20b)를 잭부(43)에 적치하고(도 6a 참조), 잭부(43)를 작동시키고, 제1 세그먼트(20b)를 상승 이동시킨다. 이에 따라서, 제1 세그먼트(20b)는 한 쌍의 지지 링(12)의 상측 위치까지 도달한다.

이 상태에서는, 도 6c에 도시된 바와 같이, 두 번째 제1 세그먼트(20b)는 첫 번째 제2 세그먼트(30a) 및 두 번째 제2 세그먼트(30b) 사이에 삽입된다. 이러한 세그먼트(20 및 30) 사이는 상술한 바와 같이 밀봉 홈(25) 및 밀봉 부재(26)를 포함하는 밀봉 구조에 의해 밀봉 상태가 실현되고 있다. 또한, 상술한 바와 같이, 도시하지 않은 고정 부재 및 결합 부재에 의해 두 번째 제1 세그먼트(20b)는 한 쌍의 지지 링(12)의 사이에 고정되는 동시에 첫 번째 제2 세그먼트(30a) 및 두 번째 제 제2 세그먼트(30b)에 결합된다.

다음으로, 도 6c의 화살표(Rt1)로 나타낸 바와 같이, 한 쌍의 지지 링(12)이 120° 회전함에 따라서, 도면 중에서 상측의 위치에 고정된 두 번째 제1 세그먼트(20b)는 도 6d에 도시된 바와 같이, 그 도면 중 좌측 하방의 위치로 이동하고, 첫 번째 제1 세그먼트(20a)는 도면 중 우측 하방으로 이동한다. 이 상태에서는 지지 링(12)의 도면 중 상측의 위치는 두 번째 제2 세그먼트(30b)와 세 번째 제2 세그먼트(30c)의 사이가 되기 때문에, 아무것도 고정되어 있지 않다. 그리고, 세 번째 제1 세그먼트(20c)를 잭부(43)에 적치하고(도 6a 참조), 잭부(43)를 작동시키고, 제1 세그먼트(20c)를 상승 이동시킨다. 이에 따라서, 제1 세그먼트(20c)는 한 쌍의 지지 링(12)의 상측 위치까지 도달한다.

이 상태에서는, 도 6d에 도시된 바와 같이, 세 번째 제1 세그먼트(20c)는 두 번째 제2 세그먼트(30b) 및 세 번째 제2 세그먼트(30c) 사이에 삽입된다. 이러한 세그먼트(20 및 30) 사이는 상술한 바와 같이 밀봉 홈(25) 및 밀봉 부재(26)를 포함하는 밀봉 구조에 의해 밀봉 상태가 실현되고 있다. 또한, 상술한 바와 같이, 도시하지 않은 고정 부재 및 결합 부재에 의해 세 번째 제1 세그먼트(20c)는 한 쌍의 지지 링(12)의 사이에 고정되는 동시에 두 번째 제2 세그먼트(30b) 및 세 번째 제 제2 세그먼트(30c)에 결합된다.

이에 따라서, 모든 제1 세그먼트(20a ~ 20c)가 지지 링(12)에 고정되는 동시에 모든 세그먼트(20a ~ 20c 및 30a ~ 30c)가 서로 결합되어 유지되게 된다. 그 결과, 도 1a에 도시된 바와 같이, 지지 링(12)에 유지된 맨드릴(11)로 구성된 몰드(10)의 조립이 완성된다.

[복합 재료 구조물의 제조 방법]

다음으로, 상술한 바와 같이, 조립된 몰드(10)를 이용하여 복합 재료 구조물을 성형하는 (제조)방법의 일 예를 들어, 도 7 ~ 도 8c를 참조하여 구체적으로 설명한다.

본 실시예에 따른 복합 재료 구조물의 제조 방법으로 제조된 복합 재료 구조물은, 상술한 바와 같이, 예를 들어 OPB 등의 원통형인 것, 대표적으로는 항공기를 구성하는 구조물을 들 수 있다. 복합 재료 구조물을 구성하는 재료는 특별히 한정되지 않지만, 일반적으로는 매트릭스 재료 및 섬유 재료라면 좋다. 매트릭스 재료로는 열경화성 수지 또는 열경화성 수지에 다른 재료 또는 첨가제 등을 배합한 열경화성 수지 조성물이라면 좋다. 나아가, 복합 재료 구조물에는 열경화성 수지 (또는 열경화성 수지 조성물) 및 섬유 재료 이외의 재료가 포함되어도 좋다.구체적인 열경화성 수지로는 예를 들어, 에폭시 수지, 비스말레이미드 수지, 비닐에스테르 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 페놀 수지, 실리콘 수지 등을 들 수 있지만, 특별히 한정되지 않는다. 이러한 수지는 단일 종류만을 사용해도 좋고, 복수 종류를 적절히 조합하여 사용하여도 좋다. 대표적으로는 에폭시 수지가 바람직하게 사용된다. 또한, 이러한 열경화성 수지의 더 구체적인 화학 구조도 특별히 한정되지 않고, 공지의 다양한 단량체가 중합된 폴리머라도 좋고, 복수의 단량체가 중합된 공중합체라도 좋다. 또한, 평균 분자량, 주사슬(main chain) 및 곁사슬(side chain) 구조 등에 대해서도 특별히 한정되지 않는다.

구체적인 섬유 재료로는 예를 들면, 탄소 섬유, 아라미드 섬유, 나일론 섬유, 폴리에스테르 섬유, 유리 섬유 등을 들 수 있지만 특별히 한정되지 않는다. 대표적으로는, 높은 강도와 높은 강성인 탄소 섬유가 바람직하게 사용된다. 이러한 섬유 재료의 모양, 길이, 직경 등의 조건에 대해서도 특별히 한정되지 않고, 복합 재료 구조물에 적합한 조건을 적절히 선택할 수 있다. 이러한 섬유 재료는 1종류만을 사용해도 좋고 2종류 이상을 적절히 조합하여 사용해도 좋다. 나아가, 이러한 섬유 재료는 조물, 직물, 편물 등으로 구성되어도 좋다.

본 실시예에 따른 복합 재료 구조물의 제조 방법은 상술한 구성의 몰드(10)를 이용하여 해당 몰드(10)의 외주면에 상기 복합 재료 구조물을 성형한다. 그 구체적인 과정은 특별히 한정되지 않지만, 본 실시예에서는, 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같은 10단계를 포함하는 제조 방법을 들어 구체적으로 설명한다.

먼저, 조립 이전의 세그먼트(20 및 30)(도 2a, 도 2b 및 도 3a, 도 3b 참조)에 대해 전처리를 실시한다(전처리 공정(P01)). 전처리의 구체적인 내용은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 세그먼트 표면(21) 또는 세그먼트 표면(31)을 세정하고, 성형 후 복합 재료 구조물을 탈리하기 쉽게 하기 위해서 이형 처리를 한다.

다음으로, 세그먼트 표면(21) 또는 세그먼트 표면(31)에 대한 복합 재료 구조물의 구성 부품을 설치한다(부품 장착 공정(P02)). 구성 부품으로는 복합 재료 구조물의 골격 부재(스티프너)인 스트링거 및 프레임, 그리고 복합 재료 구조물의 최내층 등을 들 수 있다. 여기서, 본 실시예에서는 스트링거 및 프레임은 복합 재료로 만들어진다.

예를 들어, 상술한 한 바와 같이, 세그먼트 표면(21) 및 세그먼트 표면(31)에는 스트링거를 장착하기 위해 도시하지 않은 홈 형상 오목부가 형성되어 있다. 이 홈 형상 오목부에 대해서는 전처리 공정에서 세정 처리 및 이형 처리 등이 되어 있고, 구성 부품인 스트링거가 장착된다. 스트링거는 중공 형상의 복합 재료 구조물의 축 방향을 따라 형성되는 골격 부재이고, 세그먼트 표면(21) 및 세그먼트 표면(31)의 길이 방향을 따라 형성되는 홈 형상 오목부에 장착된다. 이러한 스트링거에 대해 직교하도록 프레임이 장착된다. 프레임은 복합 재료 구조물의 원주 방향을 따라 형성되는 골격 부재이다. 이러한 스트링거 및 프레임은 공지의 결합 부재에 의해 결합되고, 그들의 외측에 최내층이 적층된다.

다음으로, 제1 세그먼트(20)의 세그먼트 측면(23)에 대해 후술하는 밀봉 구조를 형성하도록 준비한다(밀봉 구조 준비 공정(P03)). 구체적으로는, 세그먼트 측면(23)에 밀봉 홈(25)이 형성되어 있기 때문에(도 2a 도 2b 참조), 이 밀봉 홈(25)에 후술하는 밀봉 부재를 삽입한다. 여기서, 이 밀봉 부재는 단부를 가지는 선 형상이고, 그 길이는 양단부가 밀봉 홈(25)으로부터 노출 정도로 되어 있다. 따라서, 후술하는 바와 같이, 삽입된 밀봉 부재에 단부 처리가 이루어진다.

다음으로, 6개의 세그먼트(20 및 30)를 상술한 바와 같이, 맨드릴(11)로 조립한다(도 4 ~ 도 6d 참조; 맨드릴 조립 공정(P04)). 이 때, 1개 걸러 지지 링(12)에 고정된 제2 세그먼트(30) 사이에 제1 세그먼트(20)를 아래로부터 삽입하는 것으로, 서로 인접한 세그먼트(20 및 30)에서 세그먼트 측면(23)과 세그먼트 측면(33)이 서로 결합하게 된다. 이 때, 세그먼트 측면(23)의 밀봉 홈(25)에 삽입되는 밀봉 부재는 세그먼트 측면(33)에 의해 횡단면 방향으로 눌려 찌부러진다. 이에 따라서, 후술하는 밀봉 구조가 형성되고, 인접한 세그먼트(20 및 30) 사이가 밀봉된다.

다음으로, 조립된 맨드릴(11)(몰드(10))의 외주면에 대해서, 도 8a에 도시된 바와 같이, 프리프레그(50)를 적층한다(프리프레그 적층 공정(P05)). 프리프레그 (50)는 가열 경화에 의해 스킨이 되는 중간 기재이고, 본 실시예에서는, 탄소 섬유 등의 섬유 소재에 에폭시 수지 등의 열경화성 수지(또는 열경화성 수지 조성물)을 함침시켜 반경화한 상태(B 스테이지)로 한 것이다. 프리프레그(50)의 적층 방법은 특별히 한정되지 않지만, 대표적으로는 적층 롤러를 구비한 자동 적층 기계에 의해 맨드릴(11)을 회전시키면서 프리프레그(50)를 부착하여 적층한다.

여기서, 도 8a ~ 도 8c에서는 맨드릴(11)을 구성하는 제1 세그먼트(20)의 단부 단면의 일부를 모식적으로 도시하고 있지만, 제2 세그먼트(30)에도 기본적으로 도 8a ~ 도 8c와 동일한 구성이 구비된다. 따라서, 도 8a ~ 도 8c를 참조하여 설명하는 제1 세그먼트(20)의 구성은 별도의 언급이 없는 한 제2 세그먼트(30)에도 적용된다.

도 8a ~ 도 8c에 모식적으로 도시된 바와 같이, 세그먼트 표면(21)은 맨드릴(11)의 외주면을 구성하기 때문에, 프리프레그(50)는 세그먼트 표면(21)에 적층된다. 또한, 제1 세그먼트(20)의 세그먼트 단부면(24)은 상술한 바와 같이 고정 부재(16)에 의해 고정되어 있다. 나아가, 제1 세그먼트(20)에는 상술한 바와 같이 세그먼트 단부 표면(22)에 진공 흡입공(13)이 설치되어 있다. 또한, 지지 링(12)에는 점선으로 개략적으로 도시된 바와 같이, 진공 흡입 배관(14)이 설치되어 있다.

프리프레그(50)의 적층이 완료되면, 맨드릴(11)(몰드(10))의 외주면에 진공 백을 형성한다(진공 백 형성 공정(P06)). 진공 백은 몰드(10)의 외측을 밀봉하는 것으로, 예를 들어, 도 8b에 도시된 바와 같이, 도 8b에 도시된 바와 같이, 프리프레그(50) 전체를 덮도록 배깅(bagging) 필름(52)을 씌우고, 당해 배깅 필름(52)의 가장자리부를 접착 부재(53)(예를 들어 태키 테이프(tacky tape 등))로 밀봉함으로써 형성된다. 따라서, 진공 백은 맨드릴(11)(몰드(10))과 배깅 필름(52)으로 구성된다. 이 때, 배깅 필름(52)은 프리프레그(50)가 적층된 세그먼트 표면(21)(맨드릴(11)의 외주면)뿐만 아니라 세그먼트 단부 표면(22) 중 진공 흡입공(13)이 형성되어 있는 영역까지 덮고 있다.

여기서, 프리프레그(50)의 외측에는, 당해 프리프레그(50)를 덮는 컬 플레이트(curl plate)(51)가 설치되어 있다. 컬 플레이트(51)는 복합 재료 구조물의 외측에 평활면을 형성하기 위한 지그이다. 배깅 필름(52)은 컬 플레이트(51)의 외측으로부터 프리프레그(50)를 덮고 있기 때문에, 컬 플레이트(51)는 진공 백이 내부에 위치하게 된다.

진공 백을 형성한 후, 몰드(10)는 오토클레이브 내에 수용된다. 그리고, 진공 백의 내부를 진공 흡입하면서 몰드(10) 전체에 대해 소정의 온도 및 소정의 압력을 가함으로써 프리프레그(50)의 경화 처리가 실시된다(오토클레이브 공정(P07)). 오토클레이브에 수용되기 전에 도 8c에 도시된 바와 같이, 제1 세그먼트(20)의 안쪽 면에서 진공 흡입공(13)에 연결 호스(15)의 일단이 연결된다. 연결 호스(15)의 타단은 지지 링(12)에 설치되는 진공 흡입 배관(14)에 연결된다. 이에 따라서, 진공 백에 도 8c의 블록 화살표(Vc)로 표시된 바와 같이 진공 흡입공(13)을 통해 진공 흡입이 가능하다.

오토클레이브에 수용되어 경화 처리가 시작되면, 도 8c의 블록 화살표(Pr)로 표시된 바와 같이 맨드릴(11)의 외측으로부터 진공 백에 오토클레이브에 의한 소정의 압력이 가해지는 동시에, 소정의 온도로 가열된다. 상술한 바와 같이 진공 백 안은 진공 흡입되어 있기 때문에, 프리프레그(50)가 가열되면서 압축된다.

반경화 상태(B 스테이지)의 열경화성 수지는 가열에 의해 일단 연화하고, 그 후 더 가열을 계속하여 완전 경화한다(C 스테이지). 상술한 바와 같이, 진공 백은 맨드릴(11)의 외주면과 배깅 필름(52)으로 구성되어 있기 때문에, 적층된 프리프레그(50)의 내주면은 맨드릴(11)의 외주면에 맞닿고, 프리프레그(50)의 외주면은 컬 플레이트(51)에 맞닿아 있다. 오토클레이브 중에는 배깅 필름(52)의 외측에서 가압된 상태에서 프리프레그(50)가 가열되므로, 컬 플레이트(51)에 의해 맨드릴(11)의 외주면에 압력이 가해진 상태에서 프리프레그(50)의 열 경화성 수지가 경화한다.

여기서, 맨드릴(11)은 복수의 세그먼트(20 및 30)가 결합하여 구성되어 있기 때문에, 맨드릴(11)의 외주면은 제1 세그먼트(20)의 세그먼트 표면(21)과 제2 세그먼트(30)의 세그먼트 표면(31)이 연속적으로 구성되어 있다. 인접한 제1 세그먼트(20) 및 제2 세그먼트(30) 사이에는 밀봉 구조 준비 공정(P03) 및 맨드릴 조립 공정(P04)에 의해 후술하는 밀봉 구조가 형성되어 있고, 양호한 밀봉 상태가 실현되어 있다. 따라서, 진공 백의 내부도 양호한 진공 상태가 되므로, 오토클레이브의 압력이 프리프레그(50)에 양호하게 걸리게 된다.

이에 따라서, 맨드릴(11)의 외주면에 설치된 골격 부재(스티프너)와, 프리프레그(50)가 경화되어진 스킨이 견고하게 밀착하여 일체화된 복합 재료 구조물이 성형된다. 따라서, 복합 재료 구조물의 내주면은 맨드릴(11)의 외주면에 의해 일체적인 평활면으로 형성되고, 복합 재료 구조물의 외주면은 칼 플레이트(51)에 의해 일체적인 평활면으로 형성되게 된다.

경화 처리가 종료되면, 오토클레이브에서 몰드(10)를 반출하고, 디버깅 처리된다(디버깅 처리 공정(P08)). 디버깅 처리로는, 예를 들어, 배깅 필름(52)의 분리와, 컬 플레이트(51)의 분리가 이루어진다. 그 후, 맨드릴(11)에 지지된 상태에서 복합 재료 구조물에 대해 트리밍 및 천공이 실시된다(트리밍 공정(P09)). 그 후, 복합 재료 구조물에서 몰드(10)가 탈형된다. 이 탈형은, 맨드릴(11)을 해체함으로써 이루어진다(맨드릴 분해 공정(P10)). 그 해체 방법은 상술한 조립 방법의 역순의 공정을 거치는 것으로, 먼저 제1 세그먼트(20a ~ 20c)를 1 개씩 아래쪽으로 당겨 복합 재료 구조물의 내측으로부터 분리하여 제거하고, 그 다음에 제2 세그먼트(30a ~ 30c)를 1 개씩 아래쪽으로 이동시켜 복합 재료 구조물의 내측으로부터 떼어내면 좋다. 이와 같이 하여 복합 재료 구조물이 제조된다.

[밀봉 구조]

다음으로, 맨드릴(11)을 구성하는 제1 세그먼트(20)와 제2 세그먼트(30) 사이에 형성되는 밀봉 구조에 대하여 도 9a ~ 도 10f를 참조하여 구체적으로 설명한다.

본 실시예에 따른 밀봉 구조는 인접한 세그먼트(20 및 30) 사이에 설치되고, 도 9a 또는 도 9b에 도시된 바와 같이, 적어도 밀봉 홈(25) 및 밀봉 부재(26)에 의해 구성되며, 도 10a ~ 도 10f에 도시된 바와 같이, 밀봉 부재(26)는 외측으로 돌출된 립부(262 또는 265)를 구비하고, 내부에 중공부(263)를 구비하거나 외주면에 오목부(264 또는 266)를 구비하는 구성으로 되어 있다.

밀봉 홈(25)은 인접한 세그먼트(20 및 30)의 적어도 하나의 세그먼트 측면(23 또는 33)에 설치되고, 해당 세그먼트 측면(23 또는 33)의 길이 방향을 따라 배치된다. 본 실시예에서는 밀봉 홈(25)은 제1 세그먼트(20)의 양방의 세그먼트 측면(23)에 설치되어 있지만, 제2 세그먼트(30)의 세그먼트 측면(33)에 밀봉 홈(25)이 설치되어 있지 않다. 상술한 바와 같이, 제1 세그먼트(20)의 세그먼트 측면(23)은 수평 방향으로 향하거나 수평 방향에서 상측으로 경사지도록 되어 있기 때문에 제2 세그먼트(30)의 세그먼트 측면(33)보다 밀봉 구조를 설치하기가 쉽다.

도 9a 또는 도 9b에서는 맨드릴(11)의 일부분으로서 제1 세그먼트(20)의 일방의 단부만을 개략적으로 예시하고 있다. 도시하지 않지만, 제1 세그먼트(20)의 타방의 단부도 도 9a 또는 도 9b와 동일한 구성을 가진다. 또한, 도 9a 및 도 9b에서는 밀봉 홈(25)이 설치되는 세그먼트 측면(23)은 제1 세그먼트(20)의 측면에서 육안으로 볼 수 있기 때문에 개략적인 부분 측면도로 도시하고 있지만, 세그먼트 표면(21) 근방에 대해서는 도 8b 또는 도 8c와 마찬가지로 세그먼트 표면(21)에 프리프레그(50)가 적층되어 진공 백이 형성된 상태를 설명하기 위해 개략적인 부분 단면도로 도시하고 있다.

밀봉 홈(25)에는 밀봉 부재(26)가 삽입된다. 밀봉 부재(26)는 인접한 세그먼트(20 및 30)들의 측면을 결합하여 해당 세그먼트(20 및 30) 사이를 밀봉하는 것이다. 인접한 세그먼트(20 및 30)가 결합한 상태에서 세그먼트 측면(23)과 세그먼트 측면(33) 사이에는 소정의 클리어런스(clearance)가 유지되어 있다. 밀봉 부재(26)는 이러한 클리어런스를 유지한 상태에서 세그먼트 측면(23) 또는 세그먼트 측면(33)에 접촉하여 눌려 찌부러진다. 따라서, 세그먼트(20 및 30) 사이가 밀봉된다.

본 실시예에서 사용되는 밀봉 부재(26)는 고리 형상이 아니고, 단부를 가지는 선 형상의 구성으로 되어있다. 이러한 선 형상의 밀봉 부재(26)는 압출 성형 등에 의해 저비용으로 용이하게 제조할 수 있다. 밀봉 부재(26)는 기본적으로 1회의 오토클레이브의 사용으로 폐기 처분되기 때문에 밀봉 부재(26)의 제조 비용의 증가를 방지하여 복합 재료 구조물의 제조 비용의 증가도 피할 수 있다.

밀봉 홈(25)은 도 9a에 도시된 바와 같이, 세그먼트 측면(23)에 적어도 1개 형성되어 있으면 되지만, 도 9b에 도시된 바와 같이, 외측 밀봉 홈(25a) 및 내측 밀봉 홈(25b)으로 2개의 밀봉 홈(25)이 형성되어도 좋고, 도시하지 않지만 3개 이상 형성되어도 좋다. 또한, 복수의 밀봉 홈(25)이 형성되어 있는 경우 각각의 밀봉 홈(25)에는 같은 종류의 밀봉 부재(26)가 삽입되어도 좋고, 다른 종류의 밀봉 부재(26)가 삽입되어도 좋다. 예를 들어, 도 9b에 도시된 구성에서는 외측 밀봉 홈(25a)에는 제1 밀봉 부재(26a)가 삽입되고, 내측 밀봉 홈(25b)에는 제1 밀봉 부재(26a)와는 다른 제2 밀봉 부재(26b)가 삽입되어 있다. 여기서, 밀봉 부재(26)의 단부의 구성에 대해서는 후술한다.

밀봉 부재(26)는 상술한 바와 같이, 립부(262 또는 265)를 구비하는 동시에 중공부(263) 및 오목부(264 또는 266) 중 적어도 하나를 구비하는 구성으로 되어 있다. 립부(262 또는 265), 중공부(263), 오목부(264 또는 266)의 구체적인 구성은 특별히 한정되지 않지만, 대표적으로는 도 10a ~ 도 10f에 도시된 바와 같은 밀봉 부재(26A ~ 26F)를 들 수 있다.

도 10a에 도시된 바와 같이, 밀봉 부재(26A)는 밀봉 본체(261)의 내부에 중공부(263)를 구비하는 동시에, 외주면에 직립 립부(262)를 구비하는 구성으로 되어 있다. 밀봉 부재(26A)에서 밀봉 홈(25)에 삽입된 상태에서 해당 밀봉 홈(25)의 저면에 맞닿는 밀봉 본체(261)의 부위를 밀봉 저부로 하고, 해당 밀봉 저부에 마주하는 부위를 밀봉 상부로 하면, 직립 립부(262)는 대략 평탄한 밀봉 상부로부터 대략 법선 방향을 향해 돌출되도록 설치되어 있다. 직립 립부(262)는 밀봉 홈(25)에 밀봉 부재(26A)가 삽입된 상태에서 적어도 그 선단이 해당 밀봉 홈(25)의 외측으로 돌출된다. 여기서, 밀봉 부재(26A)의 밀봉 본체(261)의 단면은 직사각형이고, 밀봉 저부는 대략 평면으로 되어 있다.

도 10b에 도시된 바와 같이, 밀봉 부재(26B)는 밀봉 부재(26A)와 마찬가지로 직립 립부(262)를 구비하고 있지만, 중공부(263)를 구비하지 않고, 밀봉 저부에 저면 오목부(264)를 구비한다. 밀봉 부재(26B)에서는 밀봉 본체(261)의 횡단면은 대략 사다리꼴 형상이고, 밀봉 상부의 폭이 밀봉 저부의 폭보다 작게 되어 있다.

이와 같이, 밀봉 부재(26A 또는 26B)는 밀봉 상부에 직립 립부(262)를 구비하고, 밀봉 본체(261)의 내부에 중공부(263)를 구비하거나, 밀봉 저부에 저면 오목부(264)를 구비한다. 중공부(263) 또는 저면 오목부(264)는 밀봉 본체(261)에서 빼낸 부위로서 기능하기 때문에, 인접한 세그먼트(20 및 30)들의 세그먼트 측면(23 및 33)이 서로 결합된 상태에서는 중공부(263) 또는 저면 오목부(264)는 제2 세그먼트(30) 세그먼트 측면(33)에 눌려 쉽게 찌부러진다.

또한, 직립 립부(262)는 제1 세그먼트(20)의 세그먼트 측면(23)으로부터 외측(제2 세그먼트(30)의 방향)으로 돌출되어 있지만, 밀봉 부재(26A 또는 26B)의 재질에 유래하여 탄성을 가지고 있다. 따라서, 직립 립부(262)는 세그먼트 측면(33)에 접한 상태에서 일어서려고 한다. 이에 따라서, 밀봉 홈(25)의 내부는 밀봉 본체(261)와 직립 립부(262)에 의해 양호하게 밀봉된다.

이 때, 밀봉 부재(26A 또는 26B)의 상측에서 보면 직립 립부(262)의 대략 바로 아래에 중공부(263) 또는 저면 오목부(264)가 위치하기 때문에 눌려 찌부러지기 쉬운 중공부(263) 또는 저면 오목부(264)와, 탄성에 의해 일어서려는 방향으로 부세(付勢)되는 직립 립부(262)는 대략 일직선 상에 위치하게 된다. 따라서, 맨드릴(11)의 조립시에도 큰 하중을 가하지 않고 밀봉 부재(26A 또는 26B)를 압축할 수 있고, 인접한 세그먼트(20 및 30) 사이에 양호한 밀봉 상태를 실현할 수 있다. 그 결과, 양호한 밀봉 상태를 유지하면서 낮은 하중에서 세그먼트(20 및 30)을 이동시킬 수 있기 때문에, 인접한 세그먼트(20 및 30)의 외주면의 위치를 조절하는 것을 쉽게 할 수 있다.

도 10a 및 도 10b에 도시된 밀봉 부재(26A 또는 26B)는 대략 직립 상태인 직립 립부(262)를 구비하는 동시에 밀봉 본체(261)를 횡단면 방향으로 찌부러뜨리기 위한 변형 구조인 중공부(263) 또는 저면 오목부(264)가 직립 립부(262)를 따라 대략 직선상에 위치하는 구성이다. 그러나, 본 실시예에 따른 밀봉 부재(26)는 이러한 구성에 한정되지 않고, 예를 들어 도 10c ~ 도 10f와 같이 직립 립부(262) 대신 경사 립부(265)을 구비하여 구성되어도 좋다.

예를 들어, 도 10c에 도시된 바와 같이, 밀봉 부재(26C)는 밀봉 상부에서 해당 밀봉 상부의 법선 방향에 대해 경사지게 돌출되는 경사 립부(265)를 구비한다. 밀봉 본체(261)의 횡단면에서 밀봉 저부 및 밀봉 상부를 연결하는 방향을 「밀봉 부재(26)의 횡단면의 세로 방향」이라고 하고, 그 세로 방향에 직교하는 방향을 「밀봉 부재(26)의 횡단면의 가로 방향」이라고 할 때 밀봉 부재(26C)에서 밀봉 본체(261)의 횡단면은 밀봉 부재(26A 또는 26B)와 달리, 밀봉 홈(25)의 횡단면 전체에 걸쳐지는 「세로로 긴」 형상이 아니라 「가로로 긴」 형상으로 되어 있다.

따라서, 밀봉 부재(26C)에서 경사 립부(265) 및 밀봉 본체(261)의 사이에는 경사 립부(265)가 상하 방향으로 이동 가능한 가동 공간이 형성되어 있다. 밀봉 부재(26C)의 밀봉 저부에는 밀봉 부재(26B)와 마찬가지로 저면 오목부(264)가 형성되어 있지만, 상기 가동 공간도 밀봉 부재(26C)의 외주면에 설치되는 오목부로 간주할 수 있다.

또한, 도 10d에 도시된 바와 같이, 밀봉 부재(26D)는 밀봉 부재(26C)와 마찬가지로 경사 립부(265)를 구비하고, 밀봉 본체(261)의 횡단면이 「가로로 긴」 형상으로 되어 있지만, 저면 오목부(264)를 구비하지 않고, 대신에 중공부(263)를 구비한다.

이와 같이, 밀봉 부재(26C 또는 26D)는 밀봉 상부에 경사 립부(265)를 구비하고, 횡단면이 「가로로 긴」 밀봉 본체(261)로부터 밀봉 저부에 저면 오목부(264)를 구비하거나, 그 내부에 중공부(263)를 구비한다. 인접한 세그먼트(20 및 30)들의 세그먼트 측면(23 및 33)이 서로 결합된 상태에서는 경사 립부(265)는 바로 아래의 가동 공간의 존재에 의해 용이하게 하방으로 눌려지지만, 그 탄성에 의해 세그먼트 측면(33)에 맞닿은 상태에서 일어서려고 한다. 또한, 「가로로 긴」 밀봉 본체(261)에서는 경사 립부(265)가 눌러짐에 대응하여 저면 오목부(264) 또는 중공부(263)가 눌려 찌부러진다. 이에 따라서, 씸 홈(25)의 내부는 밀봉 본체(261)와 경사 립부(265)에 의해 잘 밀봉된다.

또한, 본 실시예에 따른 밀봉 부재(26)는 경사 립부(265)를 구비하고, 밀봉 상부의 폭이 밀봉 저부의 폭보다 커지는 구성이어도 좋다.

예를 들어, 도 10e에 도시된 바와 같이, 밀봉 부재(26E)는 경사 립부(265)를 구비하고, 밀봉 저부에 저면 오목부(264)가 형성되고, 나아가 밀봉 상부의 폭이 밀봉 저부의 폭보다 크게 되어 있고, 밀봉 상부의서 경사 립(265)에 인접한 위치에 상면 오목부(266)가 형성되어 있다.

또는, 도 10f에 도시된 바와 같이, 밀봉 부재(26F)는 경사 립부(265)를 구비하고, 밀봉 저부에 저면 오목부(264)가 형성되고, 나아가 밀봉 상부의 폭이 밀봉 저부의 폭보다 크게 되어 있고, 밀봉 본체(261)의 내부에 중공부(263)가 형성되어 있다.

이와 같이, 밀봉 부재(26E 또는 26F)는 밀봉 저부보다 폭이 넓은 밀봉 상부에 경사 립부(265)를 구비하고, 밀봉 저부에 저면 오목부(264)를 구비하거나, 그 내부에 중공부(263)를 구비한다. 인접한 세그먼트(20 및 30)들의 세그먼트 측면(23 및 33)이 서로 결합된 상태에서는 경사 립부(265)는 바로 아래의 가동 공간의 존재에 의해 용이하게 하방으로 눌려지지만, 그 탄성에 의해 세그먼트 측면(33)이 맞닿은 상태에서 일어서려고 한다. 또한, 밀봉 본체(261)에서는 경사 립부(265)가 눌러짐에 따라서 저면 오목부(264) 또는 중공부(263)가 눌려 찌부러지는 동시에 밀봉 방부가 폭이 넓기 때문에 씸 홈(25)의 폭 방향을 잘 밀봉할 수 있다.

특히, 밀봉 부재(26E)와 같이 가동 공간과는 별도로 상면 오목부(266)가 형성되거나, 밀봉 부재(26F)와 같이 중공부(263)이 형성되거나 하는 경우, 상면 오목부(266) 또는 중공부(263)의 변형에 의해 폭이 넓은 밀봉 상부의 가장자리가 밀봉 본체(261)의 내부 측으로 이동하기 쉬워진다. 따라서, 폭이 넓은 밀봉 상부에 의해 횡단면의 횡 방향으로의 밀봉 상태를 향상시킬 수 있다. 이에 따라서, 밀봉 홈(25)의 내부는 밀봉 본체(261)와 경사 립부(265)과 폭이 넓은 밀봉 상부에 의해 잘 밀봉된다.

여기서, 도 10a ~ 도 10f에 도시된 밀봉 부재(26A ~ 26F) 중 어느 것을 선택하는가에 대해서는 특별히 한정되지 않는다. 밀봉 구조에 요구되는 밀봉 성능의 정도, 밀봉 부재(26)의 재질, 세그먼트(20 및 30)의 이동 하중 등의 모든 조건에 따라서 적절한 횡단면 형상의 밀봉 부재(26)를 선택할 수 있다. 또한, 후술하는 바와 같이, 세그먼트 측면(23)에 복수의 밀봉 홈(25)이 형성되는 경우에는 각각의 밀봉 홈(25)에 요구되는 조건에 따라 서로 다른 횡단면을 가지는 밀봉 부재(26)를 선택할 수 있다.

예를 들어, 도 9b에 도시되는 구성에서는 외측 밀봉 홈(25a)에 삽입하는 제1 밀봉 부재(26a)로는 경사 립부(265)를 구비하는 밀봉 부재(26C ~ 26F) 중 하나를 사용하고, 내측의 밀봉 홈(25b)에 삽입하는 제2 밀봉 부재(26b)로는 직립 립부(262)를 구비하는 밀봉 부재(26A 또는 26B)를 사용할 수 있다.

밀봉 홈(25)의 외부로부터 오토클레이브에 의해 높은 압력이 가해진다. 따라서, 경사 립부(265)의 바로 아래의 가동 영역에 압력이 가해지도록 외측 밀봉 홈(25a)에 밀봉 부재(26C ~ 26F) 중 하나를 배치한다. 이에 따라서, 재료로부터 유래하는 탄성뿐만 아니라 압력차에 의해 경사 립부(265)의 일어서는 측으로 강하게 부세할 수 있기 때문에 한층 더 양호한 밀봉 상태를 실현할 수 있다.

또한, 밀봉 홈(25)의 내측은 진공 백 내부에 면해 있다. 여기에서 오토클레이브에 의해 가열 경화를 할 때에는, 프리프레그(50)를 구성하는 매트릭스 수지(열경화성 수지)는 그대로 경화하는 것이 아니라 일단 연화한다. 이 때, 연화한 매트릭스 수지가 밀봉 홈(25)을 향해 흘러나갈 가능성이 있으므로, 이 매트릭스 수지의 누설을 유효하게 방지 또는 억제하는 것이 바람직하다.

즉, 내측 밀봉 홈(25b)에 삽입되는 제2 밀봉 부재(26b)에 대해서는 외측 밀봉 홈(25a)에 삽입되는 제1 밀봉 부재(26a)와 함께 진공 백의 외측에서 고압을 중복적으로 밀봉하는 성능(압력 밀봉성)이 요구될 뿐 아니라, 진공 백의 내측에서 연화된 매트릭스 수지의 누출을 방지하는 성능(매트릭스 수지 밀봉성)이 요구된다. 따라서, 내측 밀봉 홈(25b)에는 직립 립부(262)를 구비하는 밀봉 부재(26A 또는 26B)를 배치한다.

이러한 밀봉 부재(26)에서는 눌려 찌부러진 직립 립부(262)에 의해 진공 백의 외측의 고압을 잘 밀봉(양호하게 압력 밀봉성을 실현)할 수 있다. 게다가, 직립 립부(262)의 주변에는 가동 영역 또는 상부 오목부(266)가 설치되어 있지 않기 때문에, 경사 립부(265)처럼 경사지는 일이 없다. 따라서, 진공 백의 내측에서 발생하는 연화한 매트릭스 수지를 직립 립부(262)에 의해 양호하게 막아 세울(양호하게 매트릭스 수지 밀봉성을 실현할) 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이, 상면 오목부(266) 등을 구비하지 않기 때문에, 밀봉 부재(26)의 외주의 오목부에 매트릭스 수지가 모이는 위험을 피할 수 있다.

[밀봉 부재의 단부 구성]

다음으로, 상기 구성의 밀봉 구조에서 밀봉 부재(26)의 단부의 바람직한 구성에 대하여 도 9a 및 도 9b에 더해 도 11a ~ 도 12d를 참조하여 구체적으로 설명한다.

본 실시예에 따른 밀봉 구조에서는 밀봉 홈(25)에 삽입되는 밀봉 부재(26)는 고리 형상이 아니라 단부를 가지는 선 형상이다. 상술한 바와 같이, 밀봉 부재(26)의 횡단면 방향에 대해서는 립부(262 또는 265), 중공부(263), 오목부(264 또는 266)(도 10a ~ 도 10f 참조)에 의해 큰 하중을 가하지 않고 해당 밀봉 부재(26)를 압축하여 밀봉 상태를 형성할 수 있다. 이에 대해서, 길이 방향에 대해서는 오토클레이브 시의 가열에 의해 생기는 길이 방향의 팽창(선 팽창)을 밀봉 부재(26)의 양단부에서 쉽게 조절할 수 있다.

구체적으로는, 예를 들어, 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이, 밀봉 단부 가압 부재(27)에 의해 밀봉 부재(26)의 양단부가 노출되지 않도록 누르는 것만으로, 해당 밀봉 부재(26)의 선 팽창을 조절할 수 있다. 이 때, 밀봉 홈(25)은 그 단부가 세그먼트 단부면(24)에 도달하는 직선 형상이라도 좋지만, 도 8a 또는 도 8b에 도시된 바와 같이 밀봉 홈(25)의 양단부를 세그먼트 단부 표면(22)을 향해 구부려 접은 형상으로 형성하는 것이 바람직하다. 이에 따라서, 밀봉 홈(25)의 단부 개구는 제1 세그먼트(20)의 세그먼트 단부 표면(22)에 노출되기 때문에, 세그먼트 단부 표면(22)에 밀봉 단부 가압 부재(27)를 설치할 수 있다.

제1 세그먼트(20)의 세그먼트 단부면(24)은 고정 부재(16)를 통해 지지 링(12)에 고정되므로 세그먼트 단부면(24)에 밀봉 단부 가압 부재(27)가 설치되면, 맨드릴(11)의 조립시 제1 세그먼트(20)의 이동 또는 제1 세그먼트(20)의 지지 링(12)에의 고정에 영향을 미칠 수 있다. 이에 대해서, 세그먼트 단부 표면(22)에 밀봉 단부 가압 부재(27)를 설치하여, 맨드릴(11)의 조립에 대한 영향을 피할 수 있다.

나아가, 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이, 세그먼트 단부 표면(22)에는 진공 백을 구성하는 배깅 필름(52)의 가장자리가 도달한다. 세그먼트 단부 표면(22)에 밀봉 부재(26)의 단부가 도달하면, 밀봉 부재(26)의 단부의 상측도 배깅 필름(52)으로 덮고 그 위에서 밀봉 단부 가압 부재(27)로 밀봉 부재(26)의 단부를 누를 수 있다.

밀봉 단부 가압 부재(27)의 구체적인 구성은 특별히 한정되지 않지만, 도 9a 및 9b, 그리고 도 11b에 도시된 바와 같이, 강성을 가지는 판상의 부재이고, 제1 세그먼트(20)의 세그먼트 단부 표면(22)에 공지된 체결 부재(28)(볼트 등)에 의해 고정되는 구성이면 좋다. 밀봉 단부 가압 부재(27)가 강성을 가지고 있으면 해당 밀봉 단부 가압 부재(27)의 양단부가 아닌 일방의 단부에만 체결 부재(28)로 고정하여 밀봉 부재(26)의 단부가 노출하지 않도록 누를 수 있다. 이에 따라서, 도 9a, 도 9b 및 도 11a에 도시된 바와 같이, 밀봉 홈(25)에서 볼 때 세그먼트 단부면(24) 측에 체결 부재 삽입공(29)(도 11a에만 도시)을 형성할 수 있다. 따라서, 배깅 필름(52)에 체결 부재(28)의 개구부 등을 설치할 필요가 없어지고, 진공 가방의 진공도 저하의 우려를 피할 수 있다.

여기서, 밀봉 부재(26)의 횡단면은 상술한 바와 같이, 립부(262 또는 265), 중공부(263), 오목부(264 또는 266) 등을 구비한다(도 10a ~ 도 10f 참조). 따라서, 밀봉 홈(25) 내에 밀봉 부재(26)가 삽입되어 있어도, 세그먼트 단부 표면(22)에 노출되는 밀봉 홈(25)의 단부 개구와 밀봉 부재(26)의 단부 사이에는 필연적으로 틈새가 발생한다. 따라서, 도 9a 또는 도 9b에 도시된 바와 같이 밀봉 홈(25)의 단부 개구 및 밀봉 부재(26)의 단부를 덮도록 접착 부재(54)(태키 테이프 등)로 피복한 후 밀봉 단부 가압 부재(26)로 눌러 부착하여도 좋다.

특히, 밀봉 홈(25)이 복수 개 형성되고, 복수 개의 밀봉 부재(26)를 사용하는 경우, 접착 부재(54)에 의해 이러한 밀봉 부재(26)의 단부를 덮는 것으로, 복수 개의 밀봉 부재(26)의 단부들를 연결하여 단일의 밀봉 부재와 같이 형성할 수 있다. 이에 따라서, 인접한 세그먼트(20 및 30)들 사이에서 더 양호하고 안정적인 밀봉 상태를 실현할 수 있다.

여기서, 상술한 바와 같이, 접착 부재(53)는 배깅 필름(52)의 가장자리부 전체를 밀폐하고 있지만, 이 접착 부재(53)는 밀봉 부재(26)의 단부를 피복하는 접착 부재(54)에 연결할 필요가 있다. 이에 따라서, 접착 부재(53 및 54)와 밀봉 부재(26)에 의해 밀폐된 진공 백이 형성된다. 도 9a 또는 도 9b에 도시된 모식적인 단면에서는 접착 부재(54)만 도시되지만, 이 접착 부재(54)에 접착 부재(53)가 연결되어 있다는 것을 나타내기 위해서, 접착 부재(53)(부호 53)를 괄호 쓰기로 병기하고 있다.

다음으로, 도 9b 또는 도 11a, 도 11b에 도시된 바와 같이, 밀봉 홈(25)으로서 외측 밀봉 홈(25a) 및 내측 밀봉 홈(25b)이 설치되고, 밀봉 부재(26)로서 제1 밀봉 부재(26a)와 제2 밀봉 부재(26b)가 사용되는 구성을 예로 들어 밀봉 단부 가압 부재(27)에 의한 밀봉 부재(26)의 단부 조절의 일례를 설명한다.

먼저, 도 12a에 모식적으로 도시된 바와 같이, 제1 세그먼트(20)의 세그먼트 측면(23)에 형성되는 외측 밀봉 홈(25a)에 제1 밀봉 부재(26a)가 삽입되고, 내측 밀봉 홈(25b)에 제2 밀봉 부재(26b)가 삽입되어 있다고 한다. 제1 밀봉 부재(26a)와 제2 밀봉 부재(26b)의 양단부는 모두 세그먼트 단부 표면(22)에 위치하는 외측 밀봉 홈(25a) 및 내측 밀봉 홈(25b)의 단부 개구부로부터 노출되어 있다. 여기서, 세그먼트 표면(21)에는 프리프레그(50)가 적층된 컬 플레이트(51)가 겹쳐져 있다.

다음으로, 도 12b에 도시된 바와 같이, 외측 밀봉 홈(25a) 및 내측 밀봉 홈(25b)의 단부 개구로부터 노출되는 제1 밀봉 부재(26a)와 제2 밀봉 부재(26b)의 양단부를 세그먼트 단부 표면(22)으로부터 수 mm 정도의 길이로 절단한다. 그 후, 도 11c에 도시된 바와 같이, 제1 밀봉 부재(26a)와 제2 밀봉 부재(26b)의 각각의 단부를 연결하도록, 접착 부재(54)로 단부 개구를 덮는다. 이에 따라서, 상술한 밀봉 부재(26)에 대해 단부 처리가 완료된다.

여기서, 이 단부 처리에 의해 제1 밀봉 부재(26a) 및 제2 밀봉 부재(26b)를 각각 일체로 이은 하나의 밀봉 부재가 구성되어 있다고 볼 수 있다. 이러한 단일의 밀봉 부재는 외관상 고리 형상 구조를 가진다. 또한, 본 실시예에서는 세그먼트 측면(23)에 2개의 밀봉 홈(25)(외측 밀봉 홈(25a), 내측 밀봉 홈(25b))이 설치되고, 2개의 밀봉 부재(26)(제1 밀봉 부재(26a), 제2 밀봉 부재(26b))가 각각의 밀봉 홈(25)에 삽입되지만, 밀봉 홈(25) 및 밀봉 부재(26)가 각각 1개의 경우의 단부 처리는 밀봉 부재(26)의 단부를 절단하여 접착 부재(54)로 덮어서 완료한다. 따라서, 밀봉 부재(26)의 단부 처리에서는, 접착 부재(54)에 의해 고리 형상 구조를 구성할 필요는 없다.

그 다음, 도 12d에 도시된 바와 같이, 제1 세그먼트(20)의 세그먼트 표면(21)(맨드릴(11)의 외주면에 형성된 프리프레그(50) 및 그 위에 중첩된 컬 플레이트(51))을 덮도록 배깅 필름(52)을 씌우고, 이 배깅 필름(52) 위에서 밀봉 단부 가압 부재(27)를 설치한다. 이에 따라서, 제1 밀봉 부재(26a)와 제2 밀봉 부재(26b)의 양단부를 연결한 접착 부재(54)를 배깅 필름(52)의 위에서 밀봉 단부 가압 부재(27)로 누르는 것이다. 따라서, 오토클레이브 중에도 제1 밀봉 부재(26a)와 제2 밀봉 부재(26b)의 양단부가 세그먼트 단부 표면(22)으로부터 노출될 우려를 효과적으로 피할 수 있다.

여기서, 도 12d에서는 배깅 필름(52)의 가장자리를 접착하는 접착 부재(53), 그리고 밀봉 단부 가압 부재(27)를 고정하는 체결 부재(28)(도 9b 참조)의 도시는 설명의 편의상 생략하였다. 또한, 밀봉 홈(25)의 단부 개구부를 덮는 접착 부재(54)는 도 12c 또는 도 12d에 예시한 구성에 한정되지 않고, 도 9b에 개략적으로 도시된 바와 같이, 제1 밀봉 부재(26a)와 제2 밀봉 부재(26b)의 각각의 단부를 연결하지 않고 외측 밀봉 홈(25a)의 단부 개구만을 별도의 접착 부재(54)로 덮고 내측 밀봉 홈(25b)의 단부 개구만을 별도의 접착 부재(54)로 덮어도 좋다.

[변형예]

본 실시예에서는 예를 들어, 도 7에 예시된 바와 같이, 복수의 공정을 포함하는 복합 재료 구조물의 제조 방법을 예시하고 있지만, 본 개시에 따른 제조 방법은 이에 한정되지 않고, 상술한 밀봉 구조를 가지는 몰드(10)를 이용해, 이 몰드(10)의 외주면에 프리프레그(50)를 적층하여 진공 백을 형성하고, 진공 백의 내부를 진공 흡입하면서 몰드(10) 전체를 오토클레이브함으로써 프리프레그(50)를 가압하면서 가열 경화하는 구성이어도 좋다. 따라서, 본 개시에 따른 제조 방법에서는, 도 7에 예시된 공정(P01 ~ P10) 중 일부 공정은 생략해도 좋고, 또한, 도 7에 도시하지 않는 다른 공정을 추가하여도 좋다.

또한, 본 개시에 따른 복합 재료 구조물의 제조 방법에 사용되는 몰드는 본 실시예에서 예시한 바와 같은 6개의 세그먼트(20 및 30)로 구성된 맨드릴(11)을 구비하는 몰드(10)(도 1a ~ 도 4 참조)에 한정되지 않는다. 본 명세서에 따른 몰드는 중공 형상의 복합 재료 구조물의 내측에 위치하고, 복수의 세그먼트로 구성되며, 인접한 세그먼트들의 측면이 서로 결합됨으로써 단일의 구조체로 유지되는 구성이면 좋다.

몰드의 구체적인 형상은 상술한 바와 같은 원통 형상(전체 지름이 거의 같은 중공 형상)에 한정되지 않고, 원뿔 통 형상(일단으로부터 타단을 향해 직경이 감소하는 중공 형상)이어도 좋고, 원뿔대 통 형상(양단 각각의 지름이 상이하고, 중간의 지름이 서서히 변화하는 중공형)이어도 좋다. 본 명세서에 따른 밀봉 구조는 해당 구성의 몰드를 구성하는 인접한 상기 세그먼트들의 측면에 설치되면 좋다. 또한, 각각의 세그먼트도 구형 평판 형상에 한정되지 않고, 단일의 구조로 맨드릴(11)을 구성할 수 있다면 다양한 형상을 채용할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 맨드릴(11)은 3개의 제1 세그먼트(20)와 3개의 제2 세그먼트(30)로 구성되어 있지만(도 1b 참조), 맨드릴(11)의 구성도 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 세그먼트의 개수는 5개 이하여도 좋고, 7개 이상이어도 좋다. 또한, 세그먼트의 종류는 제1 세그먼트(20) 및 제2 세그먼트(30)의 2종류로 한정되지 않고, 이러한 세그먼트(20 및 30)와 다른 유형의 세그먼트를 포함하여도 좋고, 세그먼트(20 및 30)와 다른 종류 세그먼트가 2종류 이상 사용되어도 좋으며, 한 종류의 세그먼트로 맨드릴(11)이 구성되어도 좋다.

이와 같이, 본 실시예에 따른 몰드는 복수 종류의 세그먼트로 구성된 맨드릴이 지지 링(12)과 같은 고리 형상의 유지 부재에 고정되어 중공 형태로 유지되는 구성으로 되어 있다면, 분할의 개수 또는 개별 세그먼트의 형상에 대해서는 특별히 한정되지 않는다. 즉, 본 실시예에 따른 몰드는 맨드릴(단일의 구조체)이, 축심 방향에 따라 선으로 분할된 대략 직사각형을 이루는 복수의 세그먼트를 서로 연결하여 조립되는 구성으로 되어 있다면, 각각의 세그먼트의 구체적인 형상, 종류, 수 등은 특별히 한정되는 것은 아니다. 또한, 맨드릴을 구성하는 복수의 세그먼트를 유지하는 고리 형상의 유지 부재는 상술한 지지 링(12)에 한정되지 않고, 다른 부재라도 좋다. 예를 들어, 지지 링(12) 이외에 엔드 링 등을 들 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 밀봉 홈은 수평 방향을 향하거나 수평 방향에서 상측으로 경사지게 형성되는 세그먼트 측면(23)을 구비하는 제1 세그먼트(20)에 설치되어 있지만, 밀봉 홈의 구성은 이에 한정되지 않는다. 밀봉 홈은 제2 세그먼트(30)의 세그먼트 측면(33)에 설치되어도 좋고, 세그먼트 측면(23) 및 세그먼트 측면(33)의 쌍방에 설치되어도 좋다. 즉, 본 실시예에서는 복수의 세그먼트는 그 측면에 밀봉 홈이 형성되어 있는 것과 밀봉 홈이 형성되지 않은 것이 포함되어 있지만, 모든 세그먼트에 밀봉 홈이 설치되어도 좋다.

또한, 본 실시예에서는 제1 세그먼트(20)에만 밀봉 홈이 형성되어 있지만, 밀봉 홈의 구성은 이에 한정되지 않는다. 즉, 밀봉 홈은 인접한 세그먼트의 일방에만 설치되어도 좋고, 양방의 측면에 밀봉 구조가 형성되어도 좋다. 예를 들어, 모든 세그먼트에 밀봉 홈이 형성되어 있는 경우에는 각각의 세그먼트의 양방 중 일방에만 밀봉 홈이 형성되는 구성과 양방에 모두 밀봉 홈이 형성되는 구성을 들 수 있다. 일방의 측면에만 밀봉 홈이 형성되는 경우에 인접한 세그먼트의 일방에만 밀봉 홈이 형성되는 구성에 해당하고, 양방의 어디라도 밀봉 홈이 형성되어 있으면, 인접한 세그먼트의 양방의 측면에 밀봉 홈이 형성되는 구성에 해당한다.

인접한 세그먼트의 양방에 밀봉 홈이 형성되어 있는 경우에는 각각의 밀봉 홈의 위치가 어긋나 있는 것이 바람직하다. 예를 들어, 하나의 세그먼트의 측면에 외측 밀봉 홈 및 제1 밀봉 부재가 설치되고, 다른 세그먼트의 측면에 내측 밀봉 홈 및 제2 밀봉 부재가 설치되어 있는 구성이라도 좋다. 또한, 본 실시예에서는 세그먼트의 측면에 형성되는 밀봉 홈은 1개(도 9a 참조) 또는 2개(도 9b 참조)이고, 밀봉 홈에 삽입되는 밀봉 부재는 1개 또는 2개이지만, 밀봉 홈 및 밀봉 부재의 수는 이에 한정되지 않는다. 밀봉 홈은 3개 이상이고, 밀봉 부재도 3개 이상이어도 좋다. 또한, 밀봉 홈이 복수 개 설치되어 있는 경우 각각의 밀봉 홈 사이를 진공 흡입하기 위한 구성(예를 들어, 진공 흡입공 등)이 별도로 설치되어도 좋다.

밀봉 홈에 삽입되는 밀봉 부재의 구체적인 구성은 특별히 한정되지 않고, 상술한 바와 같이 립부를 구비하고, 내부에 중공이 형성되거나 외주면에 오목부가 형성되어 있는 구성이면 좋다. 립부의 구체적인 형상은 특별히 한정되지 않고, 상술한 직립 립부(262)도 좋고 경사 립부(265)도 좋으며, 그 이외의 형상이라도 좋지만, 어느 경우라도 밀봉 상부에서 밀봉 본체(261)의 길이 방향을 따라 연장하는 형상이면 좋다.

오목부는 적어도 밀봉 저부에 형성되어 있으면 좋지만, 상술한 바와 같이, 밀봉 상부의 립부의 근방에 형성되어도 좋고, 도시하지 않았지만 밀봉 본체의 측면에 형성되어도 좋다. 밀봉 본체의 내부에 형성되는 중공부는 기본적으로는 대략 원형의 단면을 가지면 좋지만, 타원형의 단면이어도 좋고 다각형의 단면이어도 좋다. 중공부도 오목부도 립부와 마찬가지로 밀봉 본체의 내부 또는 외주면에서 밀봉 본체(261)의 길이 방향을 따라 연장하는 형상이면 좋다.

밀봉 부재의 횡단면의 폭은 특별히 한정되지 않고, 밀봉 상부 및 밀봉 저부가 거의 같은 폭이어도 좋고(도 10a, 도 10c, 도 10d 참조), 밀봉 상부의 폭이 밀봉 저부의 폭보다 작은 구성도 좋으며(도 10b 참조), 밀봉 상부의 폭이 밀봉 저부의 폭보다 큰 구성이라도 좋다(도 10e, 도 10f 참조). 또한, 밀봉 상부와 밀봉 저부 사이(밀봉 본체의 측면)에 폭이 넓은 부분이 형성되어도 좋고, 상술한 오목부가 형성됨으로써 폭이 좁아져도 좋고, 밀봉 본체의 측면에 돌출부가 형성되어도 좋다.

이와 같이, 본 발명에 따른 복합 재료 구조물의 제조 방법은, 열경화성 수지 조성물 및 섬유 재료로 적어도 구성된 스킨을 구비하고, 중공 형상의 복합 재료 구조물의 제조 방법으로서, 상기 복합 재료 구조물의 내측에 위치하고, 복수의 세그먼트로 구성되며, 인접한 상기 세그먼트들의 측면이 서로 결합됨으로써 단일의 구조체로 유지되는 몰드를 이용하고, 상기 몰드의 외주면에는 가열 경화에 의해 상기 스킨이 되는 프리프레그가 적층되고, 상기 프리프레그의 적층 후, 상기 몰드의 외측을 밀봉하는 진공 백이 형성되고, 인접한 상기 세그먼트의 적어도 일방의 측면에는 당해 측면에 설치되는 밀봉 홈에 단부를 가지는 선 형상의 밀봉 부재가 삽입되고, 상기 밀봉 부재는, 상기 밀봉 홈에 삽입된 상태에서 해당 밀봉 홈의 저면에 접하는 부위를 밀봉 저부로 하고, 해당 밀봉 저부에 대향하는 부위를 밀봉 상부로 할 때, 상기 밀봉 상부에는 상기 밀봉 홈에 상기 밀봉 부재가 삽입된 상태에서 적어도 그 선단이 해당 밀봉 홈의 외측으로 돌출되는 립부가 설치되어 있는 동시에, 상기 밀봉 부재에는 그 내부에 중공이 형성되어 있거나, 적어도 상기 밀봉 저부에 오목부가 형성되어 있는 것이며, 복수의 상기 세그먼트를 상기 구조체에 조립할 때에는, 인접한 상기 세그먼트들의 측면을 서로 결합시키고, 일방의 상기 세그먼트에 설치되는 상기 밀봉 부재를 타방의 상기 세그먼트의 측면에 의해 횡단면 방향으로 눌러 찌부러뜨림에 따라서, 해당 세그먼트 사이를 밀봉하고, 상기 진공 백의 내부를 진공 흡입하면서 상기 몰드 전체의 오토클레이브에 의해 상기 프리프레그를 가압하면서 가열 경화하는 제조 방법이다.

이러한 구성에 따르면, 인접한 세그먼트들의 사이에 상기 구성의 밀봉 부재를 포함하는 밀봉 구조가 설치되어 있다. 이러한 밀봉 부재는 립부를 구비하는 동시에 중공 또는 오목부를 가지는 한편, 단부를 가지는 선 형상의 구성을 가진다. 따라서, 밀봉 부재의 횡단면 방향에 대해서는 큰 하중을 가하지 않고 해당 밀봉 부재를 압축하여 밀봉 상태를 형성할 수 있는 동시에, 길이 방향에 대해서는 오토클레이브 시의 가열에 의해 생기는 길이 방향의 팽창(선 팽창)을 밀봉 부재의 양단부에서 쉽게 조절할 수 있다.

이에 따라서, 인접한 세그먼트들 사이에서 한층 더 양호하고 안정적인 밀봉 상태를 실현할 수 있기 때문에, 몰드의 외주면에 진공 백을 형성할 때에, 해당 진공 백의 내부를 양호하게 진공 흡입할 수 있다. 따라서, 오토클레이브 시에는 몰드의 외측 및 진공 백의 내측으로 프리프레그를 양호하게 가압할 수 있다.

또한, 세그먼트의 이동 하중의 증대를 억제 또는 방지할 수 있기 때문에, 몰드의 조립시에는 인접한 세그먼트 사이의 단차를 양호하게 조절할 수 있다. 이에 따라서, 몰드의 외주면의 정밀도가 향상되기 때문에 양질의 스킨을 형성할 수 있다. 그 결과, 몰드의 인접한 세그먼트들 사이에서 좋은 밀봉 상태를 실현하면서, 제조 공정의 번잡화를 억제 또는 방지할 수 있다.

상기 구성의 복합 재료 구조물의 제조 방법에서는, 상기 복합 재료 구조물은 상기 스킨에 더하여 골격 부재를 구비하고, 상기 몰드의 외주면에는 상기 골격 부재가 설치되어 있는 동시에, 그 외부에 상기 프리프레그가 적층되고, 또한 상기 프리프레그의 외측에는 당해 프리프레그를 덮는 컬 플레이트가 설치된 구성이어도 좋다.

또한, 상기 구성의 복합 재료 구조물의 제조 방법에서는, 상기 세그먼트에서 상기 구조체의 외주면을 구성하는 면을 해당 세그먼트의 표면이라고 할 때, 상기 밀봉 홈의 양단부는 상기 세그먼트의 표면을 향해 구부러지고, 상기 밀봉 부재는 상기 밀봉 홈에 삽입된 상태에서, 해당 밀봉 홈의 각각의 단부로부터 해당 밀봉 부재의 각각의 단부가 상기 세그먼트의 표면으로부터 노출되는 길이를 가지고, 상기 밀봉 부재를 상기 밀봉 홈에 삽입한 후에, 당해 밀봉 부재의 각각의 단부를 상기 세그먼트의 표면 근방에서 절단하고, 그 후에, 상기 세그먼트의 표면으로부터 상기 밀봉 부재의 단부가 노출되지 않도록 누르는 단부 가압 부재를 상기 세그먼트에 고정하는 구성이어도 좋다.

또한, 상기 구성의 복합 재료 구조물의 제조 방법에서는, 상기 밀봉 부재의 단부는 상기 세그먼트의 표면 근방에서 절단된 후에, 접착 부재에 의해 덮어져서 당해 표면에 접착되고, 그 후에 상기 단부 가압 부재에 의해 눌러지는 구성이어도 좋다.

또한, 상기 구성의 복합 재료 구조물의 제조 방법에서는 복수의 상기 세그먼트는 한 쌍의 고리 형상의 유지 부재에 고정되어 상기 구조체로 유지되는 구성이어도 좋다.

또한, 상기 구성의 복합 재료 구조물의 제조 방법에서는, 복수의 상기 세그먼트에는 그 측면에 상기 밀봉 홈이 형성되어 있는 것과, 상기 밀봉 홈이 형성되지 않은 것이 포함되어 있는 구성이어도 좋다.

또한, 상기 구성의 복합 재료 구조물의 제조 방법에서는, 상기 세그먼트에서 상기 구조체의 외주면을 구성하는 면을 해당 세그먼트의 표면으로 할 때, 상기 세그먼트는 상기 표면을 상측으로 수평 배치시킨 때 그 양측면이 수평 또는 수평 방향에 대해 상측으로 경사진 방향으로 향해 있는 형상을 가지는 제1 세그먼트와, 상기 표면을 상측으로 수평 배치시킨 때, 그 양측면이 수평 방향에 대해 하측으로 경사진 방향으로 향해 있는 형상을 가지는 상기 제2 세그먼트의 2 종류로 구성되고, 상기 고리 형상의 유지 부재에 대해, 먼저 상기 제2 세그먼트를 1개 걸러 고정시킨 후, 그러한 제2 세그먼트 사이에 각각 제1 세그먼트를 삽입하고, 서로의 측면을 결합하여 상기 제1 세그먼트 및 상기 제2 세그먼트를 교대로 배열하고, 상기 밀봉 홈은 상기 제1 세그먼트의 측면에만 설치되어 있는 구성이어도 좋다.

또한, 상기 구성의 복합 재료 구조물의 제조 방법에서는, 상기 제1 세그먼트 및 상기 제2 세그먼트의 상기 표면에는 상기 골격 부재를 장착하는 복수의 오목부가 형성되고, 상기 제1 세그먼트 및 상기 제2 세그먼트에 대해 상기 골격 부재를 설치한 후, 그러한 세그먼트를 상기 고리 형상의 유지 부재에 고정하는 구성이어도 좋다.

또한, 상기 구성의 복합 재료 구조물의 제조 방법에서는, 상기 립부는 상기 밀봉 상부의 법선 방향을 따라 돌출되어 있거나, 상기 밀봉 상부의 법선 방향에 대해 경사지게 돌출되어 있는 동시에, 상기 밀봉 부재의 횡단면에서 상기 밀봉 상부의 폭 및 상기 밀봉 저부의 폭은 어느 일방이 타방보다 큰 구성이라도 좋다.

또한, 상기 구성의 복합 재료 구조물의 제조 방법에서는, 상기 오목부는 나아가 상기 밀봉 상부에서 상기 립부에 인접한 위치에 형성되어 있는 구성이라도 좋다.

여기서, 본 발명은 상기 실시예의 기재에 한정되는 것이 아니고, 특허 청구범위에 기재된 범위에서 다양한 변경이 가능하며, 다른 실시예나 복수의 변형예에 각각 개시된 기술적 수단을 적절하게 조합하여 얻어지는 실시예에 대해서도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

또한, 상기 설명으로부터 당업자에게는 본 발명의 많은 개량이나 다른 실시예가 명확할 것이다. 따라서, 상기 설명은 예시로서만 해석되어야 하며, 본 발명을 실행하는 최선의 형태를 당업자에게 교시할 목적으로 제공된 것이다. 본 발명의 사상을 벗어나지 않고 그 구조 및/또는 기능의 상세를 실질적으로 변경할 수 있다.

본 발명은, 예를 들어 항공기의 동체부 등 대형으로 대략 원통형 복합 재료 구조물을 성형하는 분야에 널리 사용될 수 있다.

10: 복합 재료 구조물 제조용 몰드(몰드)
11: 맨드릴(단일의 구조체)
12: 지지 링(고리 형상의 유지 부재)
17A, 17B: 맨드릴(단일의 구조체)
20: 제1 세그먼트(세그먼트) 21: 세그먼트 표면
22: 세그먼트 단부 표면 23: 세그먼트 측면
24: 세그먼트 단면 25: 밀봉 홈
25a: 외측 밀봉 홈(밀봉 홈) 25b: 내측 밀봉 홈(밀봉 홈)
26: 밀봉 부재 26a: 제1 밀봉 부재(밀봉 부재)
26b: 제2 밀봉 부재(밀봉 부재)
27: 밀봉 단부 가압 부재(단부 가압 부재)
30: 제2 세그먼트(세그먼트) 33: 세그먼트 측면
40: 제3 세그먼트 50: 프리프레그
51: 컬 플레이트 52: 배깅 필름(진공 백)
53, 54: 접착 부재 261: 밀봉 본체
262: 직립 립부(립부) 263: 중공부(내부의 중공)
264: 저면 오목부(오목부) 265: 경사 립부(립부)
266: 상면 오목부(오목부)

Claims (10)

1. 열경화성 수지 조성물 및 섬유 재료를 포함하는 스킨을 구비하고, 중공 형상의 복합 재료 구조물의 제조 방법으로서,
   상기 복합 재료 구조물의 내측에 위치하고, 복수의 세그먼트로 구성되며, 인접한 상기 세그먼트들의 측면이 서로 결합됨으로써 단일의 구조체로 유지되는 몰드를 이용하고,
   상기 몰드의 외주면에는 가열 경화에 의해 상기 스킨이 되는 프리프레그가 적층되고,
   상기 프리프레그의 적층 후, 상기 몰드의 외측을 밀봉하는 진공 백이 형성되고,
   인접한 상기 세그먼트의 하나 이상의 측면에는 당해 측면에 설치되는 밀봉 홈에 단부를 가지는 선 형상의 밀봉 부재가 삽입되고,
   상기 밀봉 부재는,
   상기 밀봉 홈에 삽입된 상태에서 해당 밀봉 홈의 저면에 접하는 부위를 밀봉 저부로 하고, 해당 밀봉 저부에 대향하는 부위를 밀봉 상부로 할 때,
   상기 밀봉 상부에는 상기 밀봉 홈에 상기 밀봉 부재가 삽입된 상태에서 적어도 그 선단이 해당 밀봉 홈의 외측으로 돌출되는 립부가 설치되어 있는 동시에,
   상기 밀봉 부재에는 그 내부에 중공이 형성되어 있거나, 적어도 상기 밀봉 저부에 오목부가 형성되어 있는 것이며,
   복수의 상기 세그먼트를 상기 구조체에 조립할 때에는, 인접한 상기 세그먼트들의 측면을 서로 결합시키고, 일방의 상기 세그먼트에 설치되는 상기 밀봉 부재를 타방의 상기 세그먼트의 측면에 의해 횡단면 방향으로 눌러 찌부러뜨림에 따라서, 해당 세그먼트 사이를 밀봉하고,
   상기 진공 백의 내부를 진공 흡입하면서 상기 몰드 전체의 오토클레이브에 의해 상기 프리프레그를 가압하면서 가열 경화하고,
   상기 세그먼트에서 상기 구조체의 외주면을 구성하는 면을 해당 세그먼트의 표면이라고 할 때, 상기 밀봉 홈의 양단부는 상기 세그먼트의 표면을 향해 구부러지고,
   상기 밀봉 부재는 상기 밀봉 홈에 삽입된 상태에서는, 해당 밀봉 홈의 각각의 단부로부터 해당 밀봉 부재의 각각의 단부가 상기 세그먼트의 표면으로부터 노출되는 길이를 가지고,
   상기 밀봉 부재를 상기 밀봉 홈에 삽입한 후에, 당해 밀봉 부재의 각각의 단부를 상기 세그먼트의 표면 근방에서 절단하고,
   그 후에 상기 세그먼트의 표면으로부터 상기 밀봉 부재의 단부가 노출되지 않도록 누르는 단부 가압 부재를 상기 세그먼트에 고정하는 것을 특징으로 하는 복합 재료 구조물의 제조 방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 복합 재료 구조물에는 상기 스킨에 더하여 골격 부재를 구비하고,
   상기 몰드의 외주면에는 상기 골격 부재가 설치되어 있는 동시에, 그 외측에 상기 프리프레그가 적층되고,
   상기 프리프레그의 외측에는 당해 프리프레그를 덮는 컬 플레이트가 설치된 것을 특징으로하는 복합 재료 구조물의 제조 방법.
   
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 밀봉 부재의 단부는 상기 세그먼트의 표면 근방에서 절단된 후에, 접착 부재에 의해 덮어져서 당해 표면에 접착되고,
   그 후에 상기 단부 가압 부재에 의해 눌러지는 것을 특징으로 하는 복합 재료 구조물의 제조 방법.
   
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   복수의 상기 세그먼트는 한 쌍의 고리 형상의 유지 부재에 고정되어 상기 구조체로 유지되는 것을 특징으로 하는 복합 재료 구조물의 제조 방법.
   
6. 제5항에 있어서,
   복수의 상기 세그먼트에는 그 측면에 상기 밀봉 홈이 형성되어 있는 것과, 상기 밀봉 홈이 형성되지 않은 것이 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 복합 재료 구조물의 제조 방법.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 세그먼트에서 상기 구조체의 외주면을 구성하는 면을 해당 세그먼트의 표면으로 할 때,
   상기 세그먼트는,
   상기 표면을 상측으로 수평 배치시킨 때 그 양측면이 수평 방향 또는 수평 방향에 대해 상측으로 경사진 방향으로 향해 있는 형상을 가지는 제1 세그먼트와,
   상기 표면을 상측으로 수평 배치시킨 때, 그 양측면이 수평 방향에 대해 하측으로 경사진 방향으로 향해 있는 형상을 가지는 제2 세그먼트의 2 종류로 구성되고,
   상기 고리 형상의 유지 부재에 대해, 상기 제2 세그먼트를 1개 걸어 고정시킨 후, 그러한 제2 세그먼트 사이에 각각 제1 세그먼트를 삽입하고, 서로의 측면을 결합하여 상기 제1 세그먼트 및 상기 제2 세그먼트를 교대로 배열하고,
   상기 밀봉 홈은 상기 제1 세그먼트의 측면에만 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 복합 재료 구조물의 제조 방법.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 제1 세그먼트 및 상기 제2 세그먼트의 상기 표면에는 상기 골격 부재를 장착하는 복수의 오목부가 형성되고,
   상기 제1 세그먼트 및 상기 제2 세그먼트에 대해 상기 골격 부재를 설치한 후, 그러한 세그먼트를 상기 고리 형상의 유지 부재에 고정하는 것을 특징으로 하는 복합 재료 구조물의 제조 방법.
9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 립부는 상기 밀봉 상부의 법선 방향을 따라 돌출되어 있거나, 상기 밀봉 상부의 법선 방향에 대해 경사지게 돌출되어 있고,
   상기 밀봉 부재의 횡단면에서 상기 밀봉 상부의 폭 및 상기 밀봉 저부의 폭은 어느 일방이 타방보다 큰 것을 특징으로 하는 복합 재료 구조물의 제조 방법.
   
10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 오목부는 상기 밀봉 상부에서 상기 립부에 인접한 위치에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 복합 재료 구조물의 제조 방법.

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