KR102267265B1 - 초장섬유가 함침된 수지 분사장치 및 이를 이용한 섬유강화플라스틱의 제조방법 - Google Patents

초장섬유가 함침된 수지 분사장치 및 이를 이용한 섬유강화플라스틱의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 절단된 초장섬유를 수지 조성물과 함께 분사하여 수지강화플라스틱을 제조하는 수지 분사장치에 관한 것입니다. 본 발명의 수지 분사장치는 피스톤을 구비한 실린더를 이용하여 공압으로 피스톤을 밀어 수지를 외측으로 분사하되, 동시에 실린더의 분사구 전방에 초장섬유절단유닛에 의해 초장섬유가 절단되어 유입됩니다. 본 발명에서는 피스톤을 구비한 실린더를 이용하여 수지를 외측으로 분사함으로써 분사되는 수지의 양을 정밀하게 조절할 수 있습니다. 또한, 피스톤을 구비한 실린더 내의 가스분위기를 질소 또는 헬륨 등으로 조정이 가능한 바, 가스분위기 조성이 요구되는 특정 열경화성 수지의 사용이 가능하다는 장점이 있습니다.

Description

초장섬유가 함침된 수지 분사장치 및 이를 이용한 섬유강화플라스틱의 제조방법{SPRAYING DEVICE OF RESIN IMPREGNATED WITH ULTRA LONG FIBERS AND METHOD OF FABRICATING FIBER REINFORCED PLASTIC USING THE SAME}
본 발명은 초장섬유가 함침된 수지 분사장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 초장섬유를 일정한 길이로 절단하면서 수지에 함침시켜 분사할 수 있는 수지 분사장치와 이를 이용한 섬유강화수지의 제조방법에 관한 것이다.
자동차의 후드(Hood)나, 펜더(Fender), 에어인테이크그릴(Air Intake Grille) 등은 경량화와 동시에 높은 강도가 요구된다. 이와 같은 요구에 따라 자동차의 각 부품들을 FRP(Fiber-reinforced plastic)를 이용하여 제조하는 시도가 증가되고 있다.
FRP는 합성수지의 낮은 강도를 유리섬유 또는 탄소섬유를 이용하여 강화하는 것로서, 필라멘트 와인딩(Filament Winding)법, 인출성형, 매치드메탈 다이성형, SMC에 의한 성형, 핸드 레이업(Hand Lay-up)법, 스프레이 레이업 (Spray Lay-up) 등이 있다.
이 중 스프레이 레이업 방식은 겔 코팅(gel coating)된 몰드에 유리섬유 로빙 또는 탄소섬유 로빙에 감긴 초장섬유를 적절한 크기로 절단하고, 절단된 초장섬유를 경화제가 첨가된 합성수지와 함께 분사하여 유리섬유층을 형성한다. 그 뒤 롤러로 수지를 유리섬유에 함침하고 탈포하여 경화시키는 방식이다.
이와 같은 스프레이 레이업 방식은 초장섬유를 이용할 수 있다는 점에서 장점이 있으나, 수지의 분사속도가 매우 빨라 정밀한 조정이 쉽지 않고, 저점도의 수지의 이용이 쉽지 않으며, 특정 열경화성 수지에 요구되는 가스분위기를 조성하는 것도 불가능하다.
따라서 이와 같은 문제점을 해결할 수 있는 새로운 형태의 수지 분사장치가 필요하다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서 수지의 분사속도의 정밀한 조정이 가능하고, 특히 저점도의 열경화성 수지도 정확한 양으로 분사 가능한 수지 분사장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 특정 열경화성 수지에 요구되는 질소나 헬륨 등의 가스 분위기를 조성하는 것이 가능한 수지 분사장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 수지 분사장치를 이용하여 높은 성능의 섬유강화플라스티을 제조할 수 있는 제조방법을 제공하는 것이다.
한편, 본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 것이다.
본 발명의 일 예에 따른 수지 분사장치는 절단된 초장섬유를 수지 조성물과 함께 분사하여 수지강화플라스틱을 제조하는 것이다. 일 예에 따른 수지 분사장치는, 실린더; 상기 실린더 내에 설치되며, 상기 실린더의 내벽과 함께 수지 조성물을 수용하는 수용공간을 형성하는 피스톤; 상기 실린더의 하부에 설치되며, 상기 공기주입구로 공기가 주입될 경우 피스톤에 의해 수지 조성물이 분사되는 노즐이 설치된 헤드; 및 상기 헤드의 측면에 설치되며, 초장섬유를 절단하여 상기 노즐의 하부로 분사하는 초장섬유절단유닛;을 포함할 수 있다.
일 예에 있어서, 상기 실린더 및 상기 헤드의 위치를 조정하는 위치조절유닛을 더 포함하고, 상기 위치조절유닛은, 제1방향으로 길게 형성되는 제1프레임; 및 상기 제1프레임상에서 제1방향으로 이동가능하도록 설치되며, 제2방향으로 길게 형성되는 제2프레임;을 포함하고, 상기 실린더 및 상기 헤드는 상기 제2프레임에 설치되어 상기 제2프레임 상에서 제2방향으로 이동가능하다.
일 예에 있어서, 상기 수용공간까지 연결되도록 상기 피스톤을 관통하는 제1쓰루홀; 및 상기 제1쓰루홀과 연결되며 상기 수용공간으로 질소 또는 헬륨을 주입하여 상기 수용공간의 가스분위기를 조정하는 제1라인;을 포함할 수 있다. 이‹š, 상기 제1라인의 내측에 설치되어, 상기 제1쓰루홀을 개폐하는 제1스토퍼를 더 포함할 수 있다.
일 예에 있어서, 상기 수용공간까지 연결되도록 상기 피스톤을 관통하는 제2쓰루홀; 및 상기 제2쓰루홀과 연결되며 상기 수용공간의 공기를 흡입하여 상기 수용공간을 진공상태로 만들어 수지 조성물 내에 잔존하는 기포를 제거하는 제2라인;을 포함한다. 이때, 상기 제2라인의 내측에 설치되어, 상기 제2쓰루홀을 개폐하는 제2스토퍼를 더 포함할 수 있다..
일 예에 있어서, 상기 노즐은 원형의 플레이트에 복수개의 노즐공이 설치된 형상을 가지거나, 일 방향으로 길게 형성된 원통에 복수개의 노즐공이 설치된 형상일 수 있다.
일 예에 있어서, 상기 수지 조성물에 포함되는 수지는 열경화성 수지이며, 상기 열경화성 수지로는 에폭시(epoxy), 디사이클로펜타딘(dicyclopentadiene) 및 페놀(phenol)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 조합이 이용될 수 있다.
일 예에 있어서, 상기 수지 조성물의 점도는 350 cp 이하의 저점도일 수 있다.
상술한 본 발명의 일 예의 수지 분사장치를 이용하는 본 발명의 다른 예에 따른 섬유강화플라스틱의 제조방법은, 수지 분사장치의 수용공간에 수지와 경화제가 혼합된 수지 조성물을 주입하는 단계; 상기 수용공간의 공기를 제2라인를 통해 흡입하여 수지 조성물의 내부에 잔존하던 기포를 제거하는 단계; 상기 수용공간에 상기 제1라인를 통해 질소 또는 헬륨을 주입하여 가스분위기를 조성하는 단계; 및 상기 수용공간에 질소 또는 헬륨을 주입하여 상기 수용공간 내의 가스분위기를 조성하는 단계 및 상기 밸브를 개방하고 공기주입구로 공기를 주입하여 피스톤으로 수지 조성물을 가압하여 헤드를 통해 노즐로 수지를 분사하면서, 상기 노즐의 전방으로 초장섬유절단유닛에 의해 절단된 초장섬유를 분사하여 섬유강화플라스틱을 형성하는 단계;포함한다.
다른 예에 있어서, 상기 수지 분사장치는 제조하고자 하는 섬유강화플라스틱의 두께와 형상, 절단될 초장섬유의 길이에 관한 정보가 입력된 제어부와, 상기 실린더 및 상기 헤드의 위치를 조정하는 위치조절유닛을 더 포함하고, 상기 섬유강화플라스틱을 형성하는 단계에서 상기 제어부는 상기 정보에 따라 공기주입구로 주입되는 공기의 양, 초장섬유절단유닛에서 절단되는 초장섬유의 길이를 제어하고, 상기 제어부가 상기 위치조절유닛을 제어함으로써 상기 위치조절유닛이 이동속도 및 이동방향을 조정하여 실린더와 헤드가 이동하면서 수행된다.
본 발명의 일 예에 따른 수지 분사장치는 피스톤을 구비한 실린더를 이용하여 공압으로 피스톤을 밀어 수지를 외측으로 분사하되, 동시에 실린더의 분사구 전방에 초장섬유절단유닛에 의해 초장섬유가 절단되어 유입된다.
본 발명에서는 피스톤을 구비한 실린더를 이용하여 수지를 외측으로 분사함으로써 분사되는 수지의 양을 정밀하게 조절할 수 있다. 또한, 피스톤을 구비한 실린더 내의 가스분위기를 질소 또는 헬륨 등으로 조정이 가능한 바, 가스분위기 조성이 요구되는 특정 열경화성 수지의 사용이 가능하다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 다른 예의 섬유강화플라스틱의 제조방법은 일 예의 수지 분사장치를 이용하여 높은 성능의 섬유강화플라스틱을 손쉽게 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 예에 따른 수지 분사장치의 개략적 사시도이다.
도 2는 도 1의 I-I'에 따른 개략적 단면도로서 제1상태를 도시한 것이다.
도 3은 도 1의 I-I'에 따른 개략적 단면도로서 제2상태를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 예에 따른 수지 분사장치에 이용되는 다양한 형태의 노즐의 개략적 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 예에 따른 섬유강화플라스틱의 제조방법의 개략적 플로우차트이다.
※첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 예에 따른 수지 분사장치의 개략적 사시도이다. 도 2는 도 1의 I-I'에 따른 개략적 단면도로서 제1상태를 도시한 것이며, 도 3은 도 1의 I-I'에 따른 개략적 단면도로서 제2상태를 도시한 것이다. 제1상태는 수지를 분사하기 전의 상태를, 제2상태는 수지를 완전히 분사하고 난 후의 상태를 의미한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여, 본 발명의 일 예에 따른 수지 분사장치(100)의 구조와 동작에 대하여 설명하도록 한다.
본 발명의 일 예에 따른 수지 분사장치(100)는 실린더(10), 헤드(20), 초장섬유절단유닛(30), 및 위치조절유닛(40)을 포함하여 구성된다.
실린더(10)는 내측에 피스톤(11)이 설치되어 있다. 실린더(10)의 내부에는 피스톤(11)에 의해 수용공간(12)이 형성된다. 수용공간(12)에는 분사할 수지가 경화제와 혼합된 수지 조성물이 수용된다. 특히 본 발명의 일 예에 따른 수지 분사장치(100)는 저점도(350 cp 이하)의 수지 조성물, 바람직하게는 열경화성 수지의 이용이 가능하다는 장점이 있다.
열경화성 수지로는 에폭시(epoxy), 디사이클로펜타딘(dicyclopentadiene) 및 페놀(phenol)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 조합을 이용할 수 있다. 경화제로는 페놀계 경화제나 아민계 경화제를 이용할 수 있으며, 다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니고, 사용되는 열경화성 수지에 따라서 적절한 경화제를 이용하면 충분하다. 한편, 경화제 외에도 수지의 물성을 향상시킬 수 있는 첨가제나 촉매를 더 포함하는 것도 가능하다.
실린더(10)의 상부에는 공기주입구(13)가 형성된다. 공기주입구(13)로는 압축공기가 주입되며, 압축공기가 주입됨에 따라 피스톤(11)이 제1상태에서 제2상태로 이동하게 된다. 피스톤(11)의 이동에 의해 수용공간(12)에 수용되어 있던 수지 조성물이 헤드(20)를 통해 외부로 분사된다. 본 발명에서는 실린더(10)-피스톤(11) 구조를 이용함으로써 분사되는 수지의 양을 정밀하게 조절할 수 있으며, 특히 저점도의 수지 조성물의 경우에도 정확한 양을 분사할 수 있다는 장점이 있다.
한편, 피스톤(11)에는 제1라인(14a)과 제2라인(14b)이 연결된다. 즉, 제1라인(14a) 및 제2라인(14b)는 실린더(10)의 외측으로부터 피스톤(12)에 연결된다. 제1라인(14a) 및 제2라인(14b)는 피스톤(11)의 상면에 연결되며, 피스톤(11)과 제1라인(14a) 및 제2라인(14b)이 연결된 부분에는 수용공간(12)까지 관통되는 제1쓰루홀(15a) 및 제2쓰루홀(15b)이 형성된다. 이에 따라 제1라인(14a) 및 제2라인(14b)을 이용하여 수용공간(12) 내로 가스를 주입하여 수용공간을 일정한 가스분위기로 조정하거나, 수용공간(12) 내에서 공기를 흡입 및 배출하여 수용공간(12)을 진공상태로 만드는 것이 가능하다. 한편, 제1라인(14a)로는 가스가 주입될 수 있으며, 주입되는 가스는 질소나 헬륨 등을 이용하는 것이 가능하다. 제2라인(14b)으로는 수용공간(12) 내의 가스를 흡입하여 진공으로 상태로 만드는 것이 가능하다.
특정 열경화성 수지의 경우에는 경화 반응이 일반적인 공기 분위기 아래에서는 이루어지 않는 경우가 있다. 예컨대, 디사이클로펜다딘의 경우 촉매로 루테늄(Ruthenium), 티탄늄(Titanium), 텅스텐(Tungsten) 계열을 이용할 수 있는데, 티탄늄(Titanium), 텅스텐(Tungsten) 계열의 촉매의 경우에는 질소분위기 하에서만 경화가 일어난다. 또는 수용공간(12)에 수용된 수지 조성물의 점도가 너무 낮은 경우에는 반(半)경화 과정을 통해 점도를 상승시킬 필요가 있다. 그런데 이와 같은 수지 조성물의 반경화 과정이 공기 중에서 이루어질 경우 경화가 제대로 이루어지지 않아 물성이 저하되는 문제가 발생한다.
상술한 문제를 해결하기 위해 종래에는 별도의 가스분위기 조절장치가 구비된 탱크 등에서 경화 또는 반경화를 수행하여야만 했다. 하지만 본 발명의 일 예에 따른 수지 분사장치(100)는 제1라인(14a)을 통해 실린더(10) 내의 수용공간(12)으로 직접 질소나 헬륨 등의 가스를 주입하여 가스분위기를 조성할 수 있기 때문에 현장에서 바로 경화 또는 반경화를 진행할 수 있어, 작업의 효율이 향상된다. 무엇보다 반경화시에는 수지 조성물의 경도가 증가하므로 별도에 공간에서 반경화를 한 후 다시 수지 분사장치(100)로 높아진 경도의 수지를 주입하는 것은 쉽지 않은데, 본 발명의 수지 분사장치(100)에서는 이와 같은 문제가 발생하지 않는다.
또한, 수지와 경화제의 혼합과정에서 수지 조성물의 내부에 기포의 잔존 가능성이 증가한다. 본 발명의 일 예에 따른 수지 분사장치(100)는 제2라인(14b)를 통해 수용공간(12)을 진공으로 만들 수 있다. 수용공간(12)이 진공이 됨에 따라 수지 조성물 내에 잔존하고 있는 기포가 수지 외부로 빠져나와 제거되어, 잔존하는 기포에 의한 물성 저하를 방지할 수 있다.
제1라인(14a) 및 제2라인(14b)에는 각각 제1스토퍼(16a) 및 제2스토퍼(16b)가 설치된다. 제1스토퍼(16a) 및 제2스토퍼(16b)의 지름은 제1라인(14a) 및 제2라인(14b)의 지름보다는 작도록 하여 제1라인(14a) 및 제2라인(14b) 내에서의 가스의 유출입을 방해하지 않도록 하고, 제1쓰루홀(15a) 및 제2쓰루홀(15b)의 지름보다는 크도록 하여 피스톤(11)이 제1상태에서 제2상태로 이동할 때 피스톤(11)에 의한 압력이 수지를 헤드(20)로 밀어낼 수 있도록 구성된다. 제1스토퍼(16a) 및 제2스토퍼(16b)의 단부는 테이퍼(taper)진 형상, 즉 원뿔 형상으로 형성되어 제1쓰루홀(15a) 및 제2쓰루홀(15b)을 보다 효율적으로 밀폐시킬 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른 수지 분사장치(100)의 실린더(10)의 아래쪽에는 헤드(20)가 설치된다. 헤드(20) 메인벨브(21)를 구비한다. 메인벨브(21)가 닫혀있는 상태에서 공기주입라인(13)으로 압축공기를 주입할 경우 수용공간(12)의 압력을 증가시킬 수 있다. 메인벨브(21)가 열려 있는 상태에서 공기주입라인(13)으로 압축공기를 주입할 경우 헤드(20)를 통해 수지가 분사된다. 헤드(20)의 하부에는 노즐(22)이 설치된다.
도 4는 본 발명의 일 예에 따른 수지 분사장치에 이용되는 다양한 형태의 노즐(22)의 개략적 사시도이다.
노즐(22)로 도 4(a)와 같이 원형 형태의 노즐이 이용될 수 있다. 즉, 원형의 플레이트(22a)에 복수개의 노즐공(22c)이 설치되어, 피스톤(11)이 제1상태에서 제2상태로 이동할 때 수지 조성물이 노즐공(22c)을 통해 일정 면적에 대하여 분사된다. 이때, 원형의 플레이트(22a)는 중앙이 아래쪽으로 굴곡진 형상을 가져 수지 조성물(R)이 보다 넓은 면적(A1)으로 분사될 수 있도록 한다.
또는 노즐(22)로 도 4(b)와 같이 일 방향으로 길게 형성된 원통(22b)을 이용할 수 있다. 원통(22b)에는 복수의 노즐공(22c)이 일 방향으로 설치되어, 피스톤(11)이 제1상태에서 제2상태로 이동할 때 수지 조성물(R)이 노즐공(22c)을 통해 일정 면적(A2)에 대하여 분사된다.
한편, 헤드(20)의 측면에는 초장섬유절단유닛(30)이 설치된다. 초장섬유절단유닛(30)으로는 초장섬유가 유입되고 일정 길이로 절단되어 노즐(22)의 아래쪽으로 분사된다. 즉, 절단된 초장섬유가 노즐(22)에서 분사되는 수지 조성물에 섞여서 몰드에 분사됨으로써 섬유강화플라스틱을 형성하는 것이다. 초장섬유절단유닛(30)으로는 탄소 섬유 또는 유리 섬유가 일정한 지름으로 방적된 로빙사를 권취한 것을 이용할 수 있다. 초장섬유절단유닛(30) 내에는 회전하는 절단날이 배치되어 있으며, 압축공기가 초장섬유절단유닛(30)으로 주입되면 절단날이 회전하면서 일정한 길이로 초장섬유를 절단하게 된다. 초장섬유절단유닛(30)으로 주입되는 압축공기를 조절함으로써 분사되는 절단된 초장섬유의 양을 조절할 수 있다. 한편, 초장섬유절단유닛에 포함되는 절단날의 개수를 증가시키면 절돤되는 초장섬유의 길이를 조절할 수 있다. 이처럼 초장섬유절단유닛(30)을 이용하는 경우 섬유절단, 섬유분사 및 수지 조성물 분사가 동시에 이루어져 생산시간 및 비용을 크게 절감할 수 있으며, 수지 조성물을 금형내에 주입하여 섬유를 함침시키는 방식에 비해 함칭성이 현저히 높다는 장점이 있다.
실린더(10)와 헤드(20)는 위치조절유닛(40)에 설치된다. 위치조절유닛(40)은 제1방향으로 길게 형성되는 제1프레임(41)과 일 방향에 수직한 제2방향으로 길게형성되는 제2프레임(42)으로 구성된다. 제2프레임(42)은 제1프레임(41) 상에 설치되며, 제1프레임(41)과 제2프레임(42) 사이에는 제1이동모터(미도시)가 설치된다. 제어부에서는 제1이동모터를 제어하여 제1프레임(41) 상에서 제2프레임(42)이 제1방향으로 이동하도록 한다. 또한, 제2프레임(42)에는 실린더(10)와 헤드(20)가 설치되며, 제2프레임(42)과 실린더(10) 및 헤드(20)의 사이에도 제2이동모터(미도시)가 설치된다. 제어부에서는 제2이동모터를 제어하여 제2프레임(42) 상에서 실린더(10) 및 헤드(20)가 제2방향으로 이동한다.
사용자가 형성되는 섬유강화플라스틱의 형상과 두께를 제어부에 입력하면, 위치조절유닛(40)에 의해 실린더(10)와 헤드(20)가 이동하면서 수지 조성물과 절단된 초장섬유를 분사한다.
한편, 제어부는 위치조절유닛(40) 외에도 공기주입구(13)로 주입되는 공기, 제1라인(14a)으로 주입되는 가스, 제2라인(14b)에서 흡입되는 공기, 그리고 밸브(21) 및 초장섬유절단유닛(30)의 동작을 제어한다.
이상에서 설명한 본 발명의 일 예에 따른 수지 분사장치(100)를 이용하여 다음의 섬유강화플라스틱의 제조방법(M100)을 수행할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 예에 따른 섬유강화플라스틱의 제조방법(M100)의 개략적 플로우차트이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 예에 따른 섬유강화플라스틱의 제조방법(M100)은 수지 분사장치(100)의 수용공간(12)에 수지와 경화제가 혼합된 수지 조성물을 주입하는 단계(S10), 상기 수용공간(12)의 공기를 제2라인(14b)를 통해 흡입하여 수지 조성물의 내부에 잔존하던 기포를 제거하는 단계(S20), 상기 수용공간(12)에 제1라인(14a)를 통해 질소 또는 헬륨을 주입하여 가스분위기를 조성하는 단계(S30) 및 상기 밸브(21)를 개방하고 공기주입구(13)로 공기를 주입하여 피스톤(11)으로 수지 조성물을 가압하여 헤드(20)를 통해 노즐(22)로 수지를 분사하면서, 상기 노즐의 전방으로 초장섬유절단유닛(30)에 의해 절단된 초장섬유를 분사하여 섬유강화플라스틱을 형성하는 단계(S40)를 포함하여 수행된다. 이때, 섬유강화플라스틱을 형성하는 단계(S40)에서는 사용자가 섬유강화플라스틱의 두께와 형상, 절단된 초장섬유의 길이를 입력하면, 입력된 정보에 따라 제어부가 공기주입구(13)로 주입되는 공기의 양, 초장섬유절단유닛(30)에서 절단되는 초장섬유의 길이를 제어하고, 위치조절유닛(40)이 입력된 정보에 맞춰 이동속도 및 이동방향을 결정하여 실린더(10)와 헤드(20)가 이동하면서 섬유강화플라스틱을 제조하게 된다.
즉, 본 발명의 다른 예에 따른 섬유강화플라스틱의 제조방법(M100)은 일 예의 수지 분사장치(100)를 이용하여 수지 조성물 내의 기포제거, 경화분위기 조정, 초장섬유의 절단 및 분사, 수지의 분사가 한곳에서 이루어질 수 있는바, 섬유강화플라스틱 제품을 제조하는 비용과 시간을 크게 절감할 수 있다. 또한, 제어부에 사용자가 섬유강화플라스틱의 두께와 형상, 절단된 초장섬유의 길이를 입력하면, 입력된 정보에 따라 제어부가 수지 분사장치(100)를 제어하여 섬유강화플라스틱을 제조하여 편의성이 현저히 향상된다.
발명의 보호범위가 이상에서 명시적으로 설명한 실시예의 기재와 표현에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 자명한 변경이나 치환으로 말미암아 본 발명이 보호범위가 제한될 수도 없음을 다시 한 번 첨언한다.

Claims (11)

  1. 절단된 초장섬유를 수지 조성물과 함께 분사하여 수지강화플라스틱을 제조하는 수지 분사장치로서:
    실린더;
    상기 실린더 내에 설치되며, 상기 실린더의 내벽과 함께 수지 조성물을 수용하는 수용공간을 형성하는 피스톤;
    상기 실린더의 상부에 형성되며, 상기 피스톤을 밀어내는 공기가 주입되는 공기주입구;
    상기 실린더의 하부에 설치되며, 상기 공기주입구로 공기가 주입될 경우 피스톤에 의해 수지 조성물이 분사되는 노즐이 설치된 헤드; 및
    상기 헤드의 측면에 설치되며, 초장섬유를 절단하여 상기 노즐의 하부로 분사하는 초장섬유절단유닛;을 포함하는 수지 분사장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 실린더 및 상기 헤드의 위치를 조정하는 위치조절유닛을 더 포함하고,
    상기 위치조절유닛은,
    제1방향으로 길게 형성되는 제1프레임; 및
    상기 제1프레임상에서 제1방향으로 이동가능하도록 설치되며, 제2방향으로 길게 형성되는 제2프레임;을 포함하고,
    상기 실린더 및 상기 헤드는 상기 제2프레임에 설치되어 상기 제2프레임 상에서 제2방향으로 이동가능한 수지 분사장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 수용공간까지 연결되도록 상기 피스톤을 관통하는 제1쓰루홀; 및
    상기 제1쓰루홀과 연결되며 상기 수용공간으로 질소 또는 헬륨을 주입하여 상기 수용공간의 가스분위기를 조정하는 제1라인;을 포함하는 수지 분사장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1라인의 내측에 설치되어, 상기 제1쓰루홀을 개폐하는 제1스토퍼를 더 포함하는 수지 분사장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 수용공간까지 연결되도록 상기 피스톤을 관통하는 제2쓰루홀; 및
    상기 제2쓰루홀과 연결되며 상기 수용공간의 공기를 흡입하여 상기 수용공간을 진공상태로 만들어 수지 조성물 내에 잔존하는 기포를 제거하는 제2라인;을 포함하는 수지 분사장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2라인의 내측에 설치되어, 상기 제2쓰루홀을 개폐하는 제2스토퍼를 더 포함하는 수지 분사장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 노즐은 원형의 플레이트에 복수개의 노즐공이 설치된 형상을 가지거나, 일 방향으로 길게 형성된 원통에 복수개의 노즐공이 설치된 형상인 수지 분사장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 수지 조성물에 포함되는 수지는 열경화성 수지이며, 상기 열경화성 수지로는 에폭시(epoxy), 디사이클로펜타딘(dicyclopentadiene) 및 페놀(phenol)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 조합이 이용되는 수지 분사장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 수지 조성물의 점도는 350 cp 이하의 저점도인 수지 분사장치.
  10. 실린더; 상기 실린더 내에 설치되며, 상기 실린더의 내벽과 함께 수지 조성물을 수용하는 수용공간을 형성하는 피스톤; 상기 실린더의 상부에 형성되며, 상기 피스톤을 밀어내는 공기가 주입되는 공기주입구; 상기 실린더의 하부에 설치되며, 상기 공기주입구로 공기가 주입될 경우 피스톤에 의해 수지 조성물이 분사되는 노즐이 설치된 헤드; 상기 헤드의 측면에 설치되며, 초장섬유를 절단하여 상기 노즐의 하부로 분사하는 초장섬유절단유닛; 상기 수용공간까지 연결되도록 상기 피스톤을 관통하는 제1쓰루홀; 상기 제1쓰루홀과 연결되며 상기 수용공간으로 질소 또는 헬륨을 주입하여 상기 수용공간의 가스분위기를 조정하는 제1라인; 상기 수용공간까지 연결되도록 상기 피스톤을 관통하는 제2쓰루홀; 상기 제2쓰루홀과 연결되며 상기 수용공간의 공기를 흡입하여 상기 수용공간을 진공상태로 만들어 수지 조성물 내에 잔존하는 기포를 제거하는 제2라인; 및 상기 헤드에 설치되어 수지 조성물의 분사를 결정하는 밸브;를 포함하는 수지 분사장치를 이용한 섬유강화플라스틱의 제조방법으로서:
    수지 분사장치의 상기 수용공간에 수지와 경화제가 혼합된 수지 조성물을 주입하는 단계;
    상기 수용공간의 공기를 상기 제2라인을 통해 흡입하여 수지 조성물의 내부에 잔존하던 기포를 제거하는 단계;
    상기 수용공간에 상기 제1라인을 통해 질소 또는 헬륨을 주입하여 상기 수용공간 내의 가스분위기를 조성하는 단계; 및
    상기 수용공간에 질소 또는 헬륨을 주입하여 가스분위기를 조성하는 단계 및 상기 밸브를 개방하고 공기주입구로 공기를 주입하여 피스톤으로 수지 조성물을 가압하여 헤드를 통해 노즐로 수지를 분사하면서, 상기 노즐의 전방으로 초장섬유절단유닛에 의해 절단된 초장섬유를 분사하여 섬유강화플라스틱을 형성하는 단계;포함하는 섬유강화플라스틱의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 수지 분사장치는 제조하고자 하는 섬유강화플라스틱의 두께와 형상, 절단될 초장섬유의 길이에 관한 정보가 입력된 제어부와, 상기 실린더 및 상기 헤드의 위치를 조정하는 위치조절유닛을 더 포함하고,
    상기 섬유강화플라스틱을 형성하는 단계에서 상기 제어부는 상기 정보에 따라 공기주입구로 주입되는 공기의 양, 초장섬유절단유닛에서 절단되는 초장섬유의 길이를 제어하고, 상기 제어부가 상기 위치조절유닛을 제어함으로써 상기 위치조절유닛이 이동속도 및 이동방향을 조정하여 실린더와 헤드가 이동하면서 수행되는 섬유강화플라스틱의 제조방법.
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