KR102274774B1

KR102274774B1 - 복합소재 성형장치용 믹싱 헤드

Info

Publication number: KR102274774B1
Application number: KR1020170092000A
Authority: KR
Inventors: 우강현; 박상언
Original assignee: 주식회사 성우하이텍
Priority date: 2017-07-20
Filing date: 2017-07-20
Publication date: 2021-07-08
Also published as: KR20190009968A

Abstract

복합소재 성형장치용 믹싱 헤드가 개시된다. 개시된 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 복합소재 성형장치용 믹싱 헤드는, 복합소재 성형체를 성형하는 수지이송몰딩 성형공정에서 기지제, 개시제 및 활성제를 혼합한 열경화성 수지를 몰딩 금형으로 주입하기 위한 것으로서, ⅰ)내부에 길이 방향을 따라 밸브 통로를 형성하고, 밸브 통로와 연결되는 노즐 통로를 하단 부에 형성하며, 밸브 통로와 각각 연결되는 기지제 입구부/출구부, 개시제 입구부/출구부 및 활성제 입구부/출구부를 형성하는 헤드 본체와, ⅱ)기지제 출구부, 개시제 출구부, 활성제 출구부, 그리고 노즐 통로를 선택적으로 개폐하는 개폐 블록을 하단 부에 일체로 형성하며, 헤드 본체의 밸브 통로에 상하 방향으로 이동 가능하게 설치되는 밸브 바디와, ⅲ)밸브 바디에 구비되며, 헤드 본체의 밸브 통로에서 상기 기지제 입구부/출구부를 연결하는 제1 연결 통로, 개시제 입구부/출구부를 연결하는 제2 연결 통로 및 활성제 입구부/출구부를 연결하는 제3 연결 통로를 형성하는 패스부재(path member)를 포함할 수 있다.

Description

복합소재 성형장치용 믹싱 헤드 {MIXING HEAD FOR COMPLEX MATERIALS FORMING DEVICE}

본 발명의 실시 예는 복합소재 성형장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수지이송몰딩(RTM: Resin Transfer Molding) 성형공정에서 열경화성 수지를 믹싱하며 몰딩 금형으로 주입하는 믹싱 헤드에 관한 것이다.

최근에는 차체의 고강도 경량화 추세에 따라 차체 소재로서, 초고장력강 등과 같은 강판, 알루미늄 또는 마그네슘 등과 같은 비철 금속판재, 이 뿐만 아니라 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP: CARBON FIBER REINFORCED PLASTICS) 또는 섬유 강화 플라스틱(FRP: Fiber Reinforced Plastic) 등과 같은 플라스틱 복합소재의 판재를 적용하는 사례가 빈번해 졌다.

여기서, 플라스틱 복합소재는 강도, 탄성률, 경량성, 안정성이 우수하기 때문에, 항공 분야나 자동차 분야에서 주요한 재료 중 하나로 각광받고 있으며, 당 업계에서는 플라스틱 복합소재의 향후 사용이 더욱 확대되고, 제조량 또한 비약적으로 증가될 것으로 기대하고 있다.

플라스틱 복합소재는 플라스틱 수지류에 섬유소재를 함침하여 경화시킨 것으로, 예를 들면 탄소섬유를 와인딩 모양이나 직물 모양으로 제조한 후, 탄소섬유를 플라스틱 수지류에 함침하여 경화시킴으로써 제조될 수 있다.

즉, 플라스틱 수지류는 경도가 우수한 반면 인장강도가 약해 쉽게 끊어지고, 탄소섬유는 인장강도가 높지만 굽힘 반발력이 없기 때문에, 플라스틱 복합소재는 이들 플라스틱 수지류와 탄소섬유를 결합하여 제조될 수 있다.

플라스틱 복합소재는 프리폼(preform) 성형공정 및 수지이송몰딩(RTM: Resin Transfer Molding) 공정을 통하여 제조될 수 있다. 프리폼 성형공정에서는 섬유소재에 열가소성 수지의 매트릭스 수지를 예비 함침한 성형 재료인 프리프레그(prepreg)를 예열하여 연화시킨 후 다수 매로 적층하고, 그 적층된 프리프레그를 성형 금형으로 압착하며 프리폼 성형체를 성형한다. 그리고, 수지이송몰딩 공정에서는 몰딩 금형 내에 여러 장의 프리폼 성형체를 안착시키고 그 몰딩 금형에 열 경화성 수지를 고압으로 주입하여 경화시키며 원하는 형상의 복합소재 성형체를 성형한다.

한편, 수지이송몰딩 공정에서는 상부 금형과 하부 금형으로 이루어진 몰딩 금형에서 그 상부 금형과 하부 금형 사이에 프리폼 성형체를 위치시키며 이들 상부 금형과 하부 금형을 합형하고, 그 상부 금형과 하부 금형 사이의 캐비티 내에 열경화성 수지를 고압으로 주입한다.

이와 같이 상부 금형과 하부 금형 사이의 캐비티로 열경화성 수지를 주입하기 위해 몰딩 금형에는 믹싱 헤드가 설치되는데, 그 믹싱 헤드는 열경화성 수지를 믹싱하며, 캐비티와 연결되는 상부 금형 및 하부 금형의 수지 주입 통로를 통해 상부 금형과 하부 금형 사이의 캐비티 내로 열경화성 수지를 고압으로 주입한다.

여기서, 수지이송몰딩 공정에 적용되는 통상적인 열경화성 수지는 기지제, 개시제 및 활성제를 혼합한 것으로, 이들 기지제, 개시제 및 활성제의 중합 반응으로 열 경화될 수 있는 수지이다.

종래 기술에서는 탱크에 카프로락탐과 같은 기지제와 개시제를 혼합하여 저장하고, 다른 탱크에 상기한 기지제와 활성제를 혼합하여 저장한 상태에서, 믹싱 헤드에 기지제와 개시제의 혼합물을 압송하고, 믹싱 헤드에 기지제와 활성제의 혼합물을 압송하며, 그 믹싱 헤드를 통해 기지제, 개시제 및 활성제를 혼합한 열경화성 수지를 몰딩 금형의 상부 금형과 하부 금형 사이의 캐비티로 주입한다.

그리고, 상기한 열경화성 수지를 몰딩 금형으로 주입하지 않는 경우에는 믹싱 헤드에 의하여 기지제와 개시제의 혼합물을 탱크를 통해 지속적으로 순환시키고, 믹싱 헤드에 의하여 기지제와 활성제의 혼합물을 다른 탱크를 통해 지속적으로 순환시키며, 이들 혼합물의 점도를 유지시키고 있다.

그런데, 탱크에 저장된 기지제와 개시제의 혼합물은 일정 시간이 경과하면, 이들 기지제와 개시제의 반응이 일어나기 때문에, 그 기지제와 개시제의 혼합물을 지속적으로 교체해 줘야 하는 바, 종래 기술에서는 기지제와 개시제의 혼합물을 지속적으로 교체하는데 따른 공정 로스 및 기지제와 개시제의 불필요한 소모를 야기할 수 있다.

상기와 같은 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예들은 기지제, 개시제 및 활성제 각각을 설정된 통로를 통해 순환시키며, 이들 기지제, 개시제 및 활성제를 혼합한 열경화성 수지를 몰딩 금형으로 주입할 수 있도록 한 복합소재 성형장치용 믹싱 헤드를 제공하고자 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 복합소재 성형장치용 믹싱 헤드는, 복합소재 성형체를 성형하는 수지이송몰딩 성형공정에서 기지제, 개시제 및 활성제를 혼합한 열경화성 수지를 몰딩 금형으로 주입하기 위한 것으로서, ⅰ)내부에 길이 방향을 따라 밸브 통로를 형성하고, 상기 밸브 통로와 연결되는 노즐 통로를 하단 부에 형성하며, 상기 밸브 통로와 각각 연결되는 기지제 입구부/출구부, 개시제 입구부/출구부 및 활성제 입구부/출구부를 형성하는 헤드 본체와, ⅱ)상기 기지제 출구부, 개시제 출구부, 활성제 출구부, 그리고 상기 노즐 통로를 선택적으로 개폐하는 개폐 블록을 하단 부에 일체로 형성하며, 상기 헤드 본체의 밸브 통로에 상하 방향으로 이동 가능하게 설치되는 밸브 바디와, ⅲ)상기 밸브 바디에 구비되며, 상기 헤드 본체의 밸브 통로에서 상기 기지제 입구부/출구부를 연결하는 제1 연결 통로, 상기 개시제 입구부/출구부를 연결하는 제2 연결 통로 및 상기 활성제 입구부/출구부를 연결하는 제3 연결 통로를 형성하는 패스부재(path member)를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 복합소재 성형장치용 믹싱 헤드에 있어서, 상기 헤드 본체는 상기 밸브 통로와 연결되는 실린더 공간을 상단 부에 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 복합소재 성형장치용 믹싱 헤드에 있어서, 상기 밸브 바디는 상기 실린더 공간을 통해 설정된 상하 스트로크 만큼 상하 방향으로 이동 가능하게 설치될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 복합소재 성형장치용 믹싱 헤드에 있어서, 상기 밸브 바디는 실린더 공간의 상사 점에서 상기 개폐 블록을 통해 상기 기지제 입구부, 개시제 입구부, 활성제 입구부, 그리고 상기 노즐 통로를 개방할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 복합소재 성형장치용 믹싱 헤드에 있어서, 상기 밸브 바디는 상기 실린더 공간의 하사 점에서 상기 개폐 블록 및 패스부재를 통해 상기 기지제 입구부/출구부, 개시제 입구부/출구부 및 활성제 입구부/출구부를 각각 연결하며, 상기 노즐 통로를 폐쇄할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 복합소재 성형장치용 믹싱 헤드에 있어서, 상기 밸브 바디는 상단 부에 일체로 형성되며, 상기 실린더 공간의 내주 면에 밀착되게 구비되는 피스톤과, 상기 피스톤과 일체로 연결되며, 하단 부에 상기 개폐 블록을 일체로 형성하고 있는 피스톤 로드부를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 복합소재 성형장치용 믹싱 헤드에 있어서, 상기 피스톤 로드부는 원 기둥 형상에서 상기 기지제 입구부/출구부, 개시제 입구부/출구부 및 활성제 입구부/출구부에 대응하는 양측에 길이 방향을 따라 평면 구간을 각각 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 복합소재 성형장치용 믹싱 헤드에 있어서, 상기 패스부재는 한 쌍으로 구비되며, 상기 피스톤 로드부에서 양측 평면 구간의 일부 구간에 각각 고정되게 설치될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 복합소재 성형장치용 믹싱 헤드에 있어서, 상기 패스부재는 상기 평면 구간의 길이 방향에 따른 양쪽 가장자리 단에서 상기 밸브 통로의 내주 면과 각각 밀착되게 연장되는 양측 밀착부와, 상기 평면 구간 및 상기 밸브 통로의 내주 면과 설정된 간격을 두고 상기 양측 밀착부와 평면적으로 연결되는 평면부와, 상기 평면부의 상단 및 하단에서 상기 밸브 통로의 내주 면에 밀착되게 연장되는 상하 밀착부를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 복합소재 성형장치용 믹싱 헤드에 있어서, 상기 제1 연결 통로는 상기 평면 구간과 평면부 사이의 이격 공간에 형성되며, 상기 평면 구간의 나머지 구간과 연결될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 복합소재 성형장치용 믹싱 헤드에 있어서, 상기 제2 연결 통로는 한쪽의 패스부재에서 상기 상하 밀착부 사이의 상기 평면부 및 상기 밸브 통로의 내주 면 사이에 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 복합소재 성형장치용 믹싱 헤드에 있어서, 상기 제3 연결 통로는 다른 한쪽의 패스부재에서 상기 상하 밀착부 사이의 평면부 및 상기 밸브 통로의 내주 면 사이에 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 복합소재 성형장치용 믹싱 헤드에 있어서, 상기 기지제 입구부는 상기 평면 구간의 하단 측에서 상기 헤드 본체의 양쪽에 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 복합소재 성형장치용 믹싱 헤드에 있어서, 상기 기지제 출구부는 상기 평면 구간의 상단 측에서 상기 헤드 본체의 양쪽에 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 복합소재 성형장치용 믹싱 헤드에 있어서, 상기 기지제 입구부 및 기지제 출구부는 상기 제1 연결 통로를 통해 상호 연결될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 복합소재 성형장치용 믹싱 헤드에 있어서, 상기 개시제 입구부 및 개시제 출구부는 상기 헤드 본체의 한쪽에 각각 형성되며, 상기 제2 연결 통로를 통해 상호 연결될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 복합소재 성형장치용 믹싱 헤드에 있어서, 상기 활성제 입구부 및 활성제 출구부는 상기 헤드 본체의 다른 한쪽에 각각 형성되며, 상기 제3 연결 통로를 통해 상호 연결될 수 있다.

그리고, 본 발명의 실시 예에 따른 복합소재 성형장치용 믹싱 헤드는, 복합소재 성형체를 성형하는 수지이송몰딩 성형공정에서 기지제, 개시제 및 활성제를 혼합한 열경화성 수지를 몰딩 금형으로 주입하기 위한 것으로서, ⅰ)내부에 길이 방향을 따라 밸브 통로를 형성하고, 상기 밸브 통로와 연결되는 실린더 공간 및 노즐 통로를 상단 부 및 하단 부에 각각 형성하는 헤드 본체와, ⅱ)상기 헤드 본체에 상기 밸브 통로와 각각 연결되게 형성되는 기지제 입구부/출구부와, ⅲ)상기 헤드 본체에 상기 밸브 통로와 각각 연결되게 형성되는 개시제 입구부/출구부와, ⅳ)상기 헤드 본체에 상기 밸브 통로와 각각 연결되게 형성되는 활성제 입구부/출구부와, ⅴ)상기 헤드 본체의 실린더 공간에 배치되는 피스톤을 상단 부에 일체로 형성하며, 상기 기지제 출구부, 개시제 출구부, 활성제 출구부, 그리고 상기 노즐 통로를 선택적으로 개폐하는 개폐 블록을 하단 부에 일체로 형성하고, 상기 피스톤과 개폐 블록 사이의 양측에 평면 구간을 형성하며, 상기 헤드 본체의 밸브 통로에 상하 방향으로 이동 가능하게 설치되는 밸브 바디와, ⅵ)상기 밸브 바디의 양측 평면 구간에 각각 설치되며, 상기 헤드 본체의 밸브 통로에서 상기 기지제 입구부/출구부를 연결하는 제1 연결 통로, 상기 개시제 입구부/출구부를 연결하는 제2 연결 통로 및 상기 활성제 입구부/출구부를 연결하는 제3 연결 통로를 형성하는 패스부재(path member)를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 복합소재 성형장치용 믹싱 헤드에 있어서, 상기 패스부재는 상기 기지제 입구부/출구부, 상기 기지제를 저장하는 기지제 탱크 및 상기 제1 연결 통로를 상호 연결할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 복합소재 성형장치용 믹싱 헤드에 있어서, 상기 패스부재는 상기 개시제 입구부/출구부, 상기 개시제를 저장하는 개시제 탱크 및 상기 제2 연결 통로를 상호 연결할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 복합소재 성형장치용 믹싱 헤드에 있어서, 상기 패스부재는 상기 활성제 입구부/출구부, 상기 활성제를 저장하는 활성제 탱크 및 상기 제3 연결 통로를 상호 연결할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 복합소재 성형장치용 믹싱 헤드에 있어서, 상기 기지제 입구부 및 출구부는 제1 순환라인을 통해 상기 기지제 탱크와 연결될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 복합소재 성형장치용 믹싱 헤드에 있어서, 상기 기지제 입구부와 기지제 탱크를 연결하는 제1 순환라인에는 제1 펌프가 설치될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 복합소재 성형장치용 믹싱 헤드에 있어서, 상기 개시제 입구부 및 출구부는 제2 순환라인을 통해 상기 개시제 탱크와 연결될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 복합소재 성형장치용 믹싱 헤드에 있어서, 상기 개시제 입구부와 개시제 탱크를 연결하는 제2 순환라인에는 제2 펌프가 설치될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 복합소재 성형장치용 믹싱 헤드에 있어서, 상기 활성제 입구부 및 출구부는 제3 순환라인을 통해 상기 활성제 탱크와 연결될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 복합소재 성형장치용 믹싱 헤드에 있어서, 상기 활성제 입구부와 활성제 탱크를 연결하는 제3 순환라인에는 제3 펌프가 설치될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 복합소재 성형장치용 믹싱 헤드에 있어서, 상기 밸브 바디는 상기 피스톤이 상기 실린더 공간의 상사 점에 위치할 때, 상기 개폐 블록을 통해 상기 기지제 입구부, 개시제 입구부, 활성제 입구부, 그리고 상기 노즐 통로를 개방할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 복합소재 성형장치용 믹싱 헤드에 있어서, 상기 밸브 바디는 상기 피스톤이 상기 실린더 공간의 하사 점에 위치할 때, 상기 개폐 블록 및 패스부재를 통해 상기 기지제 입구부/출구부, 개시제 입구부/출구부 및 활성제 입구부/출구부를 각각 연결하며, 상기 노즐 통로를 폐쇄할 수 있다.

본 발명의 실시 예들은 밸브 바디 및 패스부재에 의해 설정된 통로를 통하여 기지제, 개시제 및 활성제 각각을 섞이지 않게 순환시킬 수 있으므로, 종래 기술과 같이 기지제와 개시제의 혼합물을 지속적으로 교체해 줘야 하는 작업을 필요로 하지 않는다. 따라서, 본 발명이 실시 예에서는 복합소재 성형체의 생산 공정을 단순화시킬 수 있고, 기지제와 개시제의 불필요한 손실을 방지할 수 있다.

그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시 예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시 예가 적용되는 복합소재 성형장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 복합소재 성형장치용 믹싱 헤드를 도시한 단면 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 복합소재 성형장치용 믹싱 헤드에 적용되는 밸브 바디의 평면 구간 및 패스부재를 도시한 도면이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 복합소재 성형장치용 믹싱 헤드의 작동을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

그리고, 하기의 상세한 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서에 기재된 "...유닛", "...수단", "...부", "...부재" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시 예가 적용되는 복합소재 성형장치를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 복합소재 성형장치용 믹싱 헤드를 도시한 단면 구성도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예는 프리폼(preform) 성형공정 및 수지이송몰딩(RTM: Resin Transfer Molding) 성형공정을 통해 복합소재 성형체를 성형하는 복합소재 성형 시스템에 적용될 수 있다.

여기서, 상기 복합소재 성형체는 예를 들어, 차체의 경량화를 도모하기 위해 차체 패널과 같은 차체 조립용 부품으로 사용될 수 있다. 그러나 상기 복합소재 성형체는 차체용 패널에 적용되는 것에 한정되지 않고, 차체용 멤버 및 프레임 등과 같은 각종 차체 구조물에 적용될 수도 있다.

더 나아가, 본 발명의 보호범위가 차체에 조립되는 차체 부품으로서의 복합소재 성형체를 성형하는 것으로 한정하여 이해되어서는 아니되며, 다양한 종류 및 용도의 구조물에 적용되는 판재 부품으로서의 복합소재 성형체를 성형하는 것이라면 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있다.

상기와 같은 복합소재 성형체는 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP: Carbon Fiber Reinforced Plastic)을 포함할 수 있고, 더 나아가서는 섬유 강화 플라스틱(FRP: Fiber Reinforced Plastic)을 포함할 수 있다.

이러한 복합소재 성형체는 스틸 소재 대비 강도 및 탄성율이 우수하고 반복 피로에 뛰어나며, 열팽창 계수가 작기 때문에 치수 안정성이 뛰어나고, 전기 전도성, 내식성, 진동 감쇠 성능이 우수한 특성이 있다.

그리고, 상기 복합소재 성형체는 스틸 소재 대비 강도 및 탄성율이 우수하고 반복 피로에 뛰어나며, 열팽창 계수가 작기 때문에 치수 안정성이 뛰어나고, 전기 전도성, 내식성, 진동 감쇠 성능이 우수한 특성도 있다.

한편, 본 발명의 실시 예에 적용되는 복합소재 성형장치(1)는 프리폼 성형공정 이후의 공정인 수지이송몰딩 공정에 적용될 수 있다.

여기서, 상기 프리폼 성형공정은 복합소재 성형체의 예비 성형체인 프리폼 성형체를 성형하는 공정이다. 프리폼 성형공정에서는 섬유소재에 열가소성 수지의 매트릭스 수지를 예비 함침한 성형 재료인 열가소성 프리프레그(prepreg) 소재를 성형 금형을 통해 열간 압착 및 냉각하며 프리폼 성형체를 성형한다.

그리고, 상기 수지이송몰딩 공정에서는 프리폼 성형공정에서 성형된 프리폼 성형체를 몰딩 금형 내에 안착하고, 그 몰딩 금형으로 열경화성 수지를 주입하여 경화시키며 원하는 형상의 복합소재 성형체를 성형한다.

이와 같이 상기 수지이송몰딩 공정에 적용되는 복합소재 성형장치(1)는 기본적으로, 하부 다이(3)와 상부 다이(5)로 구성된 몰딩 금형(2)과, 하부 다이(3)와 상부 다이(5) 사이의 캐비티 내로 열경화성 수지를 주입하는 본 발명의 실시 예에 따른 믹싱 헤드(100)를 포함한다.

상기 몰딩 금형(2)에서 하부 다이(3)는 복합소재 성형체로서의 성형 제품 하단면 형상에 대응하는 성형 면을 상부 면에 형성하고 있다. 상기 성형 면은 성형 제품의 설계 형상, 두께 및 면적에 상응하는 하형 스틸의 상부 면에 형성된다. 상기 하부 다이(3)의 성형 면에는 최종 복합소재 성형체로 성형될 성형 소재(9)로서의 프리폼 성형체가 안착된다.

상기 몰딩 금형(2)에서 상부 다이(5)는 하부 다이(3)의 상측에서 구동원(도면에 도시되지 않음)에 의해 상하 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치된다. 상기 상부 다이(5)는 복합소재 성형체로서의 성형 제품 상단면 형상에 대응하는 성형 면을 하부 면에 형성하고 있다. 상기 성형 면은 성형 제품의 설계 형상, 두께 및 면적에 상응하는 상형 스틸의 하부 면에 형성된다.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 복합소재 성형장치용 믹싱 헤드(100)는 하부 다이(3)와 상부 다이(5)의 합형으로서 성형 소재(9)를 압착한 상태에서, 하부 다이(3) 및 상부 다이(5) 중 적어도 하나에 구비된 수지 공급통로(7)를 통하여 열경화성 수지를 하부 다이(3)와 상부 다이(5) 사이의 캐비티 내로 주입하기 위한 것이다.

여기서, 상기 열경화성 수지는 카프로락탐과 같은 기지제(A)(당 업계에서는 통상적으로 베이스 수지라고도 한다)에 당 업계에 널리 알려진 경화제로서의 개시제(B) 및 활성제(C)를 혼합한 것으로, 이들 기지제(A), 개시제(B) 및 활성제(C)의 중합 반응으로 열 경화하는 수지이다. 이러한 열경화성 수지는 당 업계에 널리 알려진 공지 기술의 수지와 경화제를 혼합한 수지의 조성으로 이루어지므로, 본 명세서에서 그 조성의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 실시 예에 의한 상기 복합소재 성형장치용 믹싱 헤드(100)는 기지제(A), 개시제(B) 및 활성제(C)를 혼합하며 그 혼합된 열경화성 수지(D)를 하부 다이(3)와 상부 다이(5) 사이의 캐비티 내로 주입할 수 있고, 각각의 기지제(A), 개시제(B) 및 활성제(C)를 순환시킬 수 있는 구조로 이루어진다. 이와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 상기 복합소재 성형장치용 믹싱 헤드(100)의 구성은 뒤에서 더욱 자세하게 설명될 것이다.

한편, 상기한 바와 같은 복합소재 성형장치(1)는 기지제(A)를 저장하는 기지제 탱크(T1), 개시제(B)를 저장하는 개시제 탱크(T2) 및 활성제(C)를 저장하는 활성제 탱크(T3)를 포함하고 있다.

상기 기지제 탱크(T1)는 믹싱 헤드(100)에 대하여 기지제(A)를 주입 및 배출하는 제1 순환라인(4)을 통해 그 믹싱 헤드(100)와 연결된다. 상기 개시제 탱크(T2)는 믹싱 헤드(100)에 대하여 개시제(B)를 주입 및 배출하는 제2 순환라인(6)을 통해 그 믹싱 헤드(100)와 연결된다. 그리고 상기 활성제 탱크(T3)는 믹싱 헤드(100)에 대하여 활성제(C)를 주입 및 배출하는 제3 순환라인(8)을 통해 그 믹싱 헤드(100)와 연결된다.

여기서, 상기 제1 순환라인(4)에는 기지제 탱크(T1)에 저장된 기지제(A)를 믹싱 헤드(100)에 대해 유출입시키며, 그 기지제 탱크(T1)로 순환시키기 위한 제1 펌프(P1)가 설치된다. 상기 제2 순환라인(6)에는 개시제 탱크(T2)에 저장된 개시제(B)를 믹싱 헤드(100)에 대해 유출입시키며, 그 개시제 탱크(T2)로 순환시키기 위한 제2 펌프(P2)가 설치된다. 그리고 상기 제3 순환라인(8)에는 활성제 탱크(T3)에 저장된 활성제(C)를 믹싱 헤드(100)에 대해 유출입시키며, 그 활성제 탱크(T3)로 순환시키기 위한 제3 펌프(P3)가 설치된다.

이와 같은 수지이송몰딩 공정에 적용되는 복합소재 성형장치용 믹싱 헤드(100)는 기지제(A), 개시제(B) 및 활성제(C) 각각을 설정된 통로를 통해 순환시키며, 이들 기지제(A), 개시제(B) 및 활성제(C)를 혼합한 열경화성 수지를 몰딩 금형(2)으로 주입할 수 있는 구조로 이루어진다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 복합소재 성형장치용 믹싱 헤드(100)는 기본적으로, 헤드 본체(10), 기지제 입구부/출구부(21, 22), 개시제 입구부/출구부(31, 32), 활성제 입구부/출구부(41, 42), 밸브 바디(50), 그리고 패스부재(path member)(70)를 포함하며, 이를 구성 별로 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 헤드 본체(10)는 몰딩 금형(2)의 수지 공급통로(7)에 연결되는 것으로, 실린더 밸브 타입으로 구비된다. 상기 헤드 본체(10)는 내부에 길이 방향(도면에서의 상하 방향)을 따라 밸브 통로(11)를 형성하고 있다.

상기 헤드 본체(10)의 상단 부에는 압력(예를 들면, 공압)이 유입 및 유출될 수 있는 실린더 공간(13)이 형성되는데, 그 실린더 공간(13)은 밸브 통로(11)와 연결된다.

여기서, 상기 실린더 공간(13)의 단면적은 밸브 통로(11)의 단면적 보다 상대적으로 크게 형성되는 바, 그 실린더 공간(13)과 밸브 통로(11) 사이에는 단턱(12)을 형성하고 있다.

그리고, 상기 헤드 본체(10)의 하단 부에는 기지제(A), 개시제(B) 및 활성제(C)를 혼합를 혼합하며 그 혼합된 열경화성 수지를 몰딩 금형(2)의 수지 공급통로(7)로 분사하기 위한 노즐 통로(15)가 형성되는데, 그 노즐 통로(15)는 밸브 통로(11)와 연결된다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 기지제 입구부(21)는 제1 펌프(P1)의 구동에 의해 기지제 탱크(T1)로부터 제1 순환라인(4)을 통해 공급되는 기지제(A)를 헤드 본체(10)의 밸브 통로(11)로 유입하기 위한 것이다.

그리고, 상기 기지제 출구부(22)는 기지제 입구부(21)를 통해 밸브 통로(11)로 유입되는 기지제(A)를 제1 펌프(P1)의 구동에 의해 유출하며, 그 기지제(A)를 제1 순환라인(4)을 통해 기지제 탱크(T1)로 순환시키기 위한 것이다.

이러한 기지제 입구부(21) 및 기지제 출구부(22)는 헤드 본체(10)에서 밸브 통로(11)와 각각 연결되게 형성된다. 상기 헤드 본체(10)의 설정된 구간을 기준으로 할 때, 상기 기지제 입구부(21)는 그 설정 구간에서 최 하측의 양측에 형성되며, 밸브 통로(11)를 통하여 노즐 통로(15)와 연결되게 형성된다. 그리고 상기 기지제 출구부(22)는 헤드 본체(10)의 설정 구간에서 최 상측의 양측에 형성되며, 밸브 통로(11)와 연결되게 형성된다.

여기서, 상기 기지제 입구부(21)를 통해 밸브 통로(11)로 유입되는 기지제(A)는 노즐 통로(15)로 유입될 수 있다. 그리고 상기 기지제 입구부(21)를 통해 밸브 통로(11)로 유입되는 기지제(A)는 노즐 통로(15)로 유입되지 않고, 기지제 출구부(22)를 통해 유출될 수 있다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 개시제 입구부(31)는 제2 펌프(P2)의 구동에 의해 개시제 탱크(T2)로부터 제2 순환라인(6)을 통해 공급되는 개시제(B)를 헤드 본체(10)의 밸브 통로(11)로 유입하기 위한 것이다.

그리고, 상기 개시제 출구부(32)는 개시제 입구부(31)를 통해 밸브 통로(11)로 유입되는 개시제(B)를 제2 펌프(P2)의 구동에 의해 유출하며, 그 개시제(B)를 제2 순환라인(6)을 통해 개시제 탱크(T2)로 순환시키기 위한 것이다.

이러한 개시제 입구부(31) 및 개시제 출구부(32)는 헤드 본체(10)에서 밸브 통로(11)와 각각 연결되게 형성된다. 상기 헤드 본체(10)의 설정된 구간을 기준으로 할 때, 개시제 입구부(31)는 기지제 입구부(21)의 상측에서 헤드 본체(10)의 한쪽에 형성되며, 밸브 통로(11)와 연결되게 형성된다. 그리고 상기 개시제 출구부(32)는 헤드 본체(10)의 한쪽에서 개시제 입구부(31)의 상측에 형성되며, 밸브 통로(11)와 연결되게 형성된다.

여기서, 상기 개시제 입구부(31)를 통해 밸브 통로(11)로 유입되는 개시제(B)는 노즐 통로(15)로 유입될 수 있다. 그리고 상기 개시제 입구부(31)를 통해 밸브 통로(11)로 유입되는 개시제(B)는 노즐 통로(15)로 유입되지 않고, 개시제 출구부(32)를 통해 유출될 수 있다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 활성제 입구부(41)는 제3 펌프(P3)의 구동에 의해 활성제 탱크(T3)로부터 제3 순환라인(8)을 통해 공급되는 활성제(C)를 헤드 본체(10)의 밸브 통로(11)로 유입하기 위한 것이다.

그리고, 상기 활성제 출구부(42)는 활성제 입구부(41)를 통해 밸브 통로(11)로 유입되는 활성제(C)를 제3 펌프(P3)의 구동에 의해 유출하며, 그 활성제(C)를 제3 순환라인(8)을 통해 활성제 탱크(T3)로 순환시키기 위한 것이다.

이러한 활성제 입구부(41) 및 활성제 출구부(42)는 헤드 본체(10)에서 밸브 통로(11)와 각각 연결되게 형성된다. 상기 헤드 본체(10)의 설정된 구간을 기준으로 할 때, 상기 활성제 입구부(41)는 기지제 입구부(21)의 상측에서 헤드 본체(10)의 다른 한쪽에 형성되며, 밸브 통로(11)와 연결되게 형성된다. 그리고 상기 활성제 출구부(42)는 헤드 본체(10)의 다른 한쪽에서 활성제 입구부(41)의 상측에 형성되며, 밸브 통로(11)와 연결되게 형성된다.

여기서, 상기 활성제 입구부(41)를 통해 밸브 통로(11)로 유입되는 활성제(C)는 노즐 통로(15)로 유입될 수 있다. 그리고 상기 활성제 입구부(41)를 통해 밸브 통로(11)로 유입되는 활성제(C)는 노즐 통로(15)로 유입되지 않고, 활성제 출구부(42)를 통해 유출될 수 있다.

상기한 바와 같은 기지제 입구부 및 출구부(21, 22)는 제1 순환라인(4)을 통해 기지제 탱크(T1)와 연결되며, 개시제 입구부 및 출구부(31, 32)는 제2 순환라인(6)을 통해 개시제 탱크(T2)와 연결되고, 활성제 입구부 및 출구부(41, 42)는 제3 순환라인(8)을 통해 활성제 탱크(T3)와 연결될 수 있다. 그리고 상기 제1,2,3 순환라인(4, 5, 6)에는 제1,2,3 펌프(P1, P2, P3)가 각각 설치된다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 밸브 바디(50)는 위에서 언급한 바 있는 헤드 본체(10)의 노즐 통로(15), 기지제 입구부/출구부(21, 22), 개시제 입구부/출구부(31, 32), 그리고 활성제 입구부/출구부(41, 42)를 선택적으로 개폐하기 위한 것이다. 상기 밸브 바디(50)는 헤드 본체(10)의 실린더 공간(13)을 통해 밸브 통로(11)에 상하 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치된다.

상기 밸브 바디(50)는 헤드 본체(10)의 실린더 공간(13)으로 유입되는 압력(예를 들면, 공압)에 의해 밸브 통로(11)를 따라 하측 방향으로 이동하며, 그 실린더 공간(13)으로부터 배출되는 압력에 의해 밸브 통로(11)를 따라 상측 방향으로 이동 가능하게 구비된다. 이러한 밸브 바디(50)는 피스톤(51)과 피스톤 로드부(53)를 포함한다.

상기 피스톤(51)은 밸브 바디(50)의 상단 부에 일체로 형성되고, 피스톤 링(도면에 도시되지 않음)을 통하여 실린더 공간(13)의 내주 면에 밀착되며, 그 실린더 공간(13)을 통해 설정된 상하 스트로크만큼 상하 방향으로 이동 가능하게 구비된다.

상기 피스톤(51)은 헤드 본체(10)의 실린더 공간(13)에 배치되는데, 이하에서는 그 피스톤(51)이 실린더 공간(13)의 하단에서 실린더 공간(13)과 밸브 통로(11) 사이의 단턱(12)에 위치하는 지점을 하사 점이라 하고, 피스톤(51)이 실린더 공간(13)의 상단에 위치하는 지점을 상사 점이라고 한다.

상기 피스톤 로드부(53)는 피스톤(51)과 일체로 형성되며, 헤드 본체(10)의 밸브 통로(11)에 상하 방향으로 이동 가능하게 끼워진다. 상기 피스톤 로드부(53)의 하단 부에는 개폐 블록(55)을 일체로 형성하고 있다.

상기 개폐 블록(55)은 헤드 본체(10)에서 기지제 출구부(22), 개시제 출구부(32), 활성제 출구부(42), 그리고 노즐 통로(15)를 선택적으로 개폐하는 기능을 하게 된다.

여기서, 본 발명의 실시 예에 의한 상기 밸브 바디(50)는 피스톤(51)이 실린더 공간(13)의 상사 점에 위치할 때, 개폐 블록(55)을 통하여 기지제 입구부(21), 개시제 입구부(31), 활성제 입구부(41), 그리고 노즐 통로(15)를 개방할 수 있다.

상기에서 피스톤 로드부(53)는 도 3에서와 같이, 원 기둥 형상에서 일정 구간 즉, 피스톤(51)과 개폐 블록(55) 사이의 일정 구간의 양측에 길이 방향을 따라 평면 구간(57)을 각각 형성하고 있다.

상기 평면 구간(57)은 헤드 본체(10)의 설정 구간에서 기지제 입구부/출구부(21, 22), 개시제 입구부/출구부(31, 32) 및 활성제 입구부/출구부(41, 42)에 대응하는 양측에 길이 방향을 따라 형성된다. 즉, 상기 평면 구간(57)은 피스톤(51)과 개폐 블록(55) 사이의 일정 구간 양측이 평면 가공된 구간으로 구비된다.

더 나아가, 상기 기지제 입구부(21)는 평면 구간(57)의 하단 측에서 헤드 본체(10)의 양쪽에 형성되고, 기지제 출구부(22)는 평면 구간(57)의 상단 측에서 헤드 본체(10)의 양쪽에 형성된다.

상기 개시제 입구부(31) 및 개시제 출구부(32)는 평면 구간(57)의 하단 및 상단 사이에서 헤드 본체(10)의 한쪽에 각각 형성되며, 활성제 입구부(41) 및 활성제 출구부(42)는 평면 구간(57)의 하단 및 상단 사이에서 헤드 본체(10)의 다른 한쪽에 각각 형성된다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에서 상기 패스부재(70)는 헤드 본체(10)의 밸브 통로(11)에서 기지제 입구부(21) 및 출구부(22)를 선택적으로 연결하고, 개시제 입구부(31) 및 출구부(32)를 선택적으로 연결하며, 활성제 입구부(41) 및 출구부(42)를 선택적으로 연결하기 위한 것이다.

상기 패스부재(70)는 기지제 입구부(21) 및 출구부(22)를 상호 연결하는 제1 연결 통로(71), 개시제 입구부(31) 및 출구부(32)를 상호 연결하는 제2 연결 통로(72), 그리고 활성제 입구부(41) 및 출구부(42)를 상호 연결하는 제3 연결 통로(73)를 형성한다.

상기 패스부재(70)는 한 쌍으로 구비되며, 밸브 바디(50)의 피스톤 로드부(53)에서 양측의 평면 구간(57)에 각각 설치되는 바, 그 양측 평면 구간(57)의 일부 구간에 각각 고정되게 설치된다.

여기서, 상기 패스부재(70)는 기지제 입구부(21)/출구부(22), 기지제 탱크(T1: 도 1 참조) 및 제1 연결 통로(71)를 상호 연결할 수 있다. 상기 패스부재(70)는 개시제 입구부(31)/출구부(32), 개시제 탱크(T2: 도 1 참조) 및 제2 연결 통로(72)를 상호 연결할 수 있다. 그리고 상기 패스부재(70)는 활성제 입구부(41)/출구부(42), 활성제 탱크(T3: 도 1 참조) 및 제3 연결 통로(73)를 상호 연결할 수 있다.

그리고, 본 발명의 실시 예에 의한 상기 밸브 바디(50)는 피스톤(51)이 실린더 공간(13)의 하사 점에 위치할 때, 개폐 블록(55) 및 패스부재(70)를 통하여 기지제 입구부(21)/출구부(22), 개시제 입구부(31)/출구부(32) 및 활성제 입구부(41)/출구부(42)를 각각 연결하며, 노즐 통로(15)를 폐쇄할 수 있다.

이와 같은 패스부재(70)는 양측 밀착부(81), 평면부(83) 및 상하 밀착부(85)를 포함한다. 상기 양측 밀착부(81)는 피스톤 로드부(53)의 평면 구간(57)의 길이 방향에 따른 양쪽 가장자리 단에서 밸브 통로(11)의 내주 면과 각각 밀착되게 연장된다.

상기 평면부(83)는 평면 구간(57) 및 밸브 통로(11)의 내주 면과 설정된 간격을 두고 양측 밀착부(81)와 평면적으로 연결되며, 상기 상하 밀착부(85)는 평면부(83)의 상단 및 하단에서 밸브 통로(11)의 내주 면에 밀착되게 연장(절곡)된다.

이에 상기 제1 연결 통로(71)는 평면 구간(57)과 평면부(83) 사이의 이격 공간에 형성되며, 그 평면 구간(57)의 나머지 구간과 연결된다. 상기 제2 연결 통로(72)는 한쪽의 패스부재(70)에서 상하 밀착부(85) 사이의 평면부(83) 및 밸브 통로(11)의 내주 면 사이에 형성된다. 그리고 상기 제3 연결 통로(73)는 다른 한쪽의 패스부재(70)에서 상하 밀착부(85) 사이의 평면부(83) 및 밸브 통로(11)의 내주 면 사이에 형성된다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시 예에 따른 복합소재 성형장치용 믹싱 헤드(100)의 작동을 앞서 개시한 도면들 및 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 4 내지 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 복합소재 성형장치용 믹싱 헤드의 작동을 설명하기 위한 도면이다.

우선, 본 발명의 실시 예에서는 몰딩 금형(2)의 하부 다이(3) 및 상부 다이(5)를 이형한 상태에서, 그 하부 다이(3)와 상부 다이(5) 사이에 성형 소재(9)를 셋팅하고, 하부 다이(3)와 상부 다이(5)의 합형으로서 성형 소재(9)를 압착한다.

상기한 과정에 본 발명의 실시 예에서는 도 2 및 도 4에서와 같이, 헤드 본체(10)의 실린더 공간(13) 즉, 밸브 바디(50)의 피스톤(51) 상측 실린더 공간(13)으로 압력을 인가하여 그 압력에 의해 밸브 바디(50)를 설정된 스트로크만큼 하측 방향으로 이동시킨 상태에 있다.

이 때, 상기 밸브 바디(50)의 피스톤(51)은 실린더 공간(13)에서 단턱(12)을 지지하며 그 실린더 공간(13)의 하사 점에 위치하고 있다. 그리고 패스부재(70)는 헤드 본체(10)의 설정된 구간에서 대략 중앙 구간에 위치하고 있다.

이에 따라, 본 발명의 실시 예에서는 밸브 바디(50)의 개폐 블록(55)을 통해 헤드 본체(10)의 노즐 통로(15)를 폐쇄하고 있다. 그리고 상기 패스부재(70)는 제1 연결 통로(71)를 통해 기지제 입구부(21) 및 출구부(22)를 연결하고, 제2 연결 통로(72)를 통해 개시제 입구부(31) 및 출구부(32)를 연결하며, 제3 연결 통로(73)를 통해 활성제 입구부(41) 및 출구부(42)를 연결한 상태에 있다.

이와 같은 상태에서, 본 발명의 실시 예에서는 기지제 탱크(T1)에 저장된 기지제(A)를 제1 펌프(P1)의 구동에 의해 제1 순환라인(4)을 통하여 기지제 입구부(21)로 유입하고, 그 기지제(A)를 패스부재(70)의 제1 연결 통로(71)를 통해 기지제 출구부(22)로 유출하며, 제1 순환라인(4)을 통하여 기지제 탱크(T1)로 순환시킨다.

또한, 본 발명의 실시 예에서는 개시제 탱크(T2)에 저장된 개시제(B)를 제2 펌프(P2)의 구동에 의해 제2 순환라인(6)을 통하여 개시제 입구부(31)로 유입하고, 그 개시제(B)를 패스부재(70)의 제2 연결 통로(72)를 통해 개시제 출구부(32)로 유출하며, 제2 순환라인(6)을 통하여 개시제 탱크(T2)로 순환시킨다.

그리고, 본 발명의 실시 예에서는 활성제 탱크(T3)에 저장된 활성제(C)를 제3 펌프(P3)의 구동에 의해 제3 순환라인(8)을 통하여 활성제 입구부(41)로 유입하고, 그 활성제(C)를 패스부재(70)의 제3 연결 통로(73)를 통해 활성제 출구부(42)로 유출하며, 제3 순환라인(8)을 통하여 활성제 탱크(T3)로 순환시킨다.

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 상기한 바와 같이 밸브 바디(50)를 설정된 스트로크만큼 하강시킨 상태에서, 밸브 바디(50)의 개폐 블록(55) 및 패스부재(70)에 의해 설정된 통로를 통하여 기지제(A), 개시제(B) 및 활성제(C) 각각을 섞이지 않게 순환시키며, 그 기지제(A), 개시제(B) 및 활성제(C) 각각의 점도를 일정하게 유지시킬 수 있다.

이로써, 본 발명의 실시 예에서는 종래 기술과 같이 기지제와 개시제의 혼합물을 지속적으로 교체해 줘야 하는 작업이 필요치 않게 되므로, 복합소재 성형체의 생산 공정을 단순화시킬 수 있고, 기지제와 개시제의 불필요한 손실을 방지할 수 있다.

한편, 상기와 같이 각각의 기지제(A), 개시제(B) 및 활성제(C)를 순환시키는 과정을 거친 후, 본 발명의 실시 예에서는 도 5 및 도 6에서와 같이, 헤드 본체(10)의 실린더 공간(13) 즉, 밸브 바디(50)의 피스톤(51) 하측 실린더 공간(13)으로 압력을 인가하여 그 압력에 의해 밸브 바디(50)를 설정된 스트로크만큼 상측 방향으로 이동시킨다.

이 때, 상기 밸브 바디(50)의 피스톤(51)은 실린더 공간(13)의 상사 점에 위치하고, 밸브 바디(50)의 피스톤 로드부(53)에 구비된 패스부재(70)는 헤드 본체(10)의 설정 구간 상측에 위치한다.

그리고, 상기 밸브 바디(50)의 개폐 블록(55)은 기지제 입구부(21), 개시제 입구부(31), 활성제 입구부(41), 그리고 노즐 통로(15)를 개방하며, 기지제 출구부(22), 개시제 출구부(32) 및 활성제 출구부(42)를 폐쇄한다.

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 기지제 탱크(T1)에 저장된 기지제(A)를 제1 펌프(P1)의 구동에 의해 제1 순환라인(4)을 통하여 기지제 입구부(21)로 유입하고, 개시제 탱크(T2)에 저장된 개시제(B)를 제2 펌프(P2)의 구동에 의해 제2 순환라인(6)을 통하여 개시제 입구부(31)로 유입하며, 활성제 탱크(T3)에 저장된 활성제(C)를 제3 펌프(P3)의 구동에 의해 제3 순환라인(8)을 통하여 활성제 입구부(41)로 유입한다.

그러면, 본 발명의 실시 예에서는 헤드 본체(10)의 밸브 통로(11)에서 기지제(A), 개시제(B) 및 활성제(C)를 혼합하고, 기지제(A), 개시제(B) 및 활성제(C)가 혼합되면서 중합 반응을 일으키는 열경화성 수지(D)를 노즐 통로(15)를 통해 배출하고, 몰딩 금형(2)의 수지 공급통로(7)를 통해 하부 다이(3) 및 상부 다이(5) 사이의 캐비티로 주입할 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시 예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 본 명세서에서 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사상을 이해하는 당업자는 동일한 기술적 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 권리 범위 내에 든다고 할 것이다.

1... 복합소재 성형장치 2... 몰딩 금형
3... 하부 다이 4... 제1 순환라인
5... 상부 다이 6... 제2 순환라인
7... 수지 공급통로 8... 제3 순환라인
9... 성형 소재 10... 헤드 본체
11... 밸브 통로 12... 단턱
13... 실린더 공간 15... 노즐 통로
21... 기지제 입구부 22... 기지제 출구부
31... 개시제 입구부 32... 개시제 출구부
41... 활성제 입구부 42... 활성제 출구부
50... 밸브 바디 51... 피스톤
53... 피스톤 로브부 55... 개폐 블록
57... 평면 구간 70... 패스부재
71... 제1 연결 통로 72... 제2 연결 통로
73... 제3 연결 통로 81... 양측 밀착부
83... 평면부 85... 상하 밀착부
100... 믹싱 헤드 A... 기지제
B... 개시제 C... 활성제
D... 열경화성 수지 P1... 제1 펌프
P2... 제2 펌프 P3... 제3 펌프
T1... 기지제 탱크 T2... 개시제 탱크
T3... 활성제 탱크

Claims

복합소재 성형체를 성형하는 수지이송몰딩 성형공정에서 기지제, 개시제 및 활성제를 혼합한 열경화성 수지를 몰딩 금형으로 주입하기 위한 복합소재 성형장치용 믹싱 헤드로서,
내부에 길이 방향을 따라 밸브 통로를 형성하고, 상기 밸브 통로와 연결되는 노즐 통로를 하단 부에 형성하며, 상기 밸브 통로와 각각 연결되는 기지제 입구부/출구부, 개시제 입구부/출구부 및 활성제 입구부/출구부를 형성하는 헤드 본체;
상기 기지제 출구부, 개시제 출구부, 활성제 출구부, 그리고 상기 노즐 통로를 선택적으로 개폐하는 개폐 블록을 하단 부에 일체로 형성하며, 상기 헤드 본체의 밸브 통로에 상하 방향으로 이동 가능하게 설치되는 밸브 바디; 및
상기 밸브 바디에 구비되며, 상기 헤드 본체의 밸브 통로에서 상기 기지제 입구부/출구부를 연결하는 제1 연결 통로, 상기 개시제 입구부/출구부를 연결하는 제2 연결 통로 및 상기 활성제 입구부/출구부를 연결하는 제3 연결 통로를 형성하는 패스부재(path member);를 포함하고,
상기 헤드 본체는 상기 밸브 통로와 연결되는 실린더 공간을 상단 부에 형성하며,
상기 밸브 바디는, 상단 부에 일체로 형성되고 상기 실린더 공간의 내주 면에 밀착되게 구비되는 피스톤과, 상기 피스톤과 일체로 연결되며 하단 부에 상기 개폐 블록을 일체로 형성하고 있는 피스톤 로드부를 포함하고,
상기 피스톤 로드부는 원 기둥 형상에서 상기 기지제 입구부/출구부, 개시제 입구부/출구부 및 활성제 입구부/출구부에 대응하는 양측에 길이 방향을 따라 평면 구간을 각각 형성하며,
상기 패스부재는 한 쌍으로 구비되며, 상기 피스톤 로드부에서 양측 평면 구간의 일부 구간에 각각 고정되게 설치되는 복합소재 성형장치용 믹싱 헤드.
삭제
제1 항에 있어서,
상기 밸브 바디는,
상기 실린더 공간을 통해 설정된 상하 스트로크 만큼 상하 방향으로 이동 가능하게 설치되되,
상기 실린더 공간의 상사 점에서 상기 개폐 블록을 통해 상기 기지제 입구부, 개시제 입구부, 활성제 입구부, 그리고 상기 노즐 통로를 개방하며,
상기 실린더 공간의 하사 점에서 상기 개폐 블록 및 패스부재를 통해 상기 기지제 입구부/출구부, 개시제 입구부/출구부 및 활성제 입구부/출구부를 각각 연결하며, 상기 노즐 통로를 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 복합소재 성형장치용 믹싱 헤드.
삭제
삭제
삭제
제1 항에 있어서,
상기 패스부재는,
상기 평면 구간의 길이 방향에 따른 양쪽 가장자리 단에서 상기 밸브 통로의 내주 면과 각각 밀착되게 연장되는 양측 밀착부와,
상기 평면 구간 및 상기 밸브 통로의 내주 면과 설정된 간격을 두고 상기 양측 밀착부와 평면적으로 연결되는 평면부와,
상기 평면부의 상단 및 하단에서 상기 밸브 통로의 내주 면에 밀착되게 연장되는 상하 밀착부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합소재 성형장치용 믹싱 헤드.
제7 항에 있어서,
상기 제1 연결 통로는,
상기 평면 구간과 평면부 사이의 이격 공간에 형성되며, 상기 평면 구간의 나머지 구간과 연결되는 것을 특징으로 하는 복합소재 성형장치용 믹싱 헤드.
제8 항에 있어서,
상기 제2 연결 통로는,
한쪽의 패스부재에서 상기 상하 밀착부 사이의 상기 평면부 및 상기 밸브 통로의 내주 면 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 복합소재 성형장치용 믹싱 헤드.
제9 항에 있어서,
상기 제3 연결 통로는,
다른 한쪽의 패스부재에서 상기 상하 밀착부 사이의 평면부 및 상기 밸브 통로의 내주 면 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 복합소재 성형장치용 믹싱 헤드.
제8 항에 있어서,
상기 기지제 입구부는 상기 평면 구간의 하단 측에서 상기 헤드 본체의 양쪽에 형성되고,
상기 기지제 출구부는 상기 평면 구간의 상단 측에서 상기 헤드 본체의 양쪽에 형성되며,
상기 기지제 입구부 및 기지제 출구부는 상기 제1 연결 통로를 통해 상호 연결되는 것을 특징으로 하는 복합소재 성형장치용 믹싱 헤드.
제9 항에 있어서,
상기 개시제 입구부 및 개시제 출구부는,
상기 헤드 본체의 한쪽에 각각 형성되며, 상기 제2 연결 통로를 통해 상호 연결되는 것을 특징으로 하는 복합소재 성형장치용 믹싱 헤드.
제10 항에 있어서,
상기 활성제 입구부 및 활성제 출구부는,
상기 헤드 본체의 다른 한쪽에 각각 형성되며, 상기 제3 연결 통로를 통해 상호 연결되는 것을 특징으로 하는 복합소재 성형장치용 믹싱 헤드.
복합소재 성형체를 성형하는 수지이송몰딩 성형공정에서 기지제, 개시제 및 활성제를 혼합한 열경화성 수지를 몰딩 금형으로 주입하기 위한 복합소재 성형장치용 믹싱 헤드로서,
내부에 길이 방향을 따라 밸브 통로를 형성하고, 상기 밸브 통로와 연결되는 실린더 공간 및 노즐 통로를 상단 부 및 하단 부에 각각 형성하는 헤드 본체;
상기 헤드 본체에 상기 밸브 통로와 각각 연결되게 형성되는 기지제 입구부/출구부;
상기 헤드 본체에 상기 밸브 통로와 각각 연결되게 형성되는 개시제 입구부/출구부;
상기 헤드 본체에 상기 밸브 통로와 각각 연결되게 형성되는 활성제 입구부/출구부;
상기 헤드 본체의 실린더 공간에 배치되는 피스톤을 상단 부에 일체로 형성하며, 상기 기지제 출구부, 개시제 출구부, 활성제 출구부, 그리고 상기 노즐 통로를 선택적으로 개폐하는 개폐 블록을 하단 부에 일체로 형성하고, 상기 피스톤과 개폐 블록 사이의 양측에 평면 구간을 형성하며, 상기 헤드 본체의 밸브 통로에 상하 방향으로 이동 가능하게 설치되는 밸브 바디; 및
상기 밸브 바디의 양측 평면 구간에 각각 설치되며, 상기 헤드 본체의 밸브 통로에서 상기 기지제 입구부/출구부를 연결하는 제1 연결 통로, 상기 개시제 입구부/출구부를 연결하는 제2 연결 통로 및 상기 활성제 입구부/출구부를 연결하는 제3 연결 통로를 형성하는 패스부재(path member);
를 포함하는 복합소재 성형장치용 믹싱 헤드.
제14 항에 있어서,
상기 패스부재는,
상기 기지제 입구부/출구부, 상기 기지제를 저장하는 기지제 탱크 및 상기 제1 연결 통로를 상호 연결하고,
상기 개시제 입구부/출구부, 상기 개시제를 저장하는 개시제 탱크 및 상기 제2 연결 통로를 상호 연결하며,
상기 활성제 입구부/출구부, 상기 활성제를 저장하는 활성제 탱크 및 상기 제3 연결 통로를 상호 연결하는 것을 특징으로 하는 복합소재 성형장치용 믹싱 헤드.
제15 항에 있어서,
상기 기지제 입구부 및 출구부는 제1 순환라인을 통해 상기 기지제 탱크와 연결되며, 상기 기지제 입구부와 기지제 탱크를 연결하는 제1 순환라인에는 제1 펌프가 설치되고,
상기 개시제 입구부 및 출구부는 제2 순환라인을 통해 상기 개시제 탱크와 연결되며, 상기 개시제 입구부와 개시제 탱크를 연결하는 제2 순환라인에는 제2 펌프가 설치되고,
상기 활성제 입구부 및 출구부는 제3 순환라인을 통해 상기 활성제 탱크와 연결되며, 상기 활성제 입구부와 활성제 탱크를 연결하는 제3 순환라인에는 제3 펌프가 설치되는 것을 특징으로 하는 복합소재 성형장치용 믹싱 헤드.
제14 항에 있어서,
상기 패스부재는,
상기 평면 구간의 길이 방향에 따른 양쪽 가장자리 단에서 상기 밸브 통로의 내주 면과 각각 밀착되게 연장되는 양측 밀착부와,
상기 평면 구간 및 상기 밸브 통로의 내주 면과 설정된 간격을 두고 상기 양측 밀착부와 평면적으로 연결되는 평면부와,
상기 평면부의 상단 및 하단에서 상기 밸브 통로의 내주 면에 밀착되게 연장되는 상하 밀착부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합소재 성형장치용 믹싱 헤드.
제17 항에 있어서,
상기 제1 연결 통로는 상기 평면 구간과 평면부 사이의 이격 공간에 형성되며, 상기 평면 구간의 나머지 구간과 연결되고,
상기 제2 연결 통로는 한쪽의 패스부재에서 상기 상하 밀착부 사이의 상기 평면부 및 상기 밸브 통로의 내주 면 사이에 형성되며,
상기 제3 연결 통로는 다른 한쪽의 패스부재에서 상기 상하 밀착부 사이의 평면부 및 상기 밸브 통로의 내주 면 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 복합소재 성형장치용 믹싱 헤드.
제14 항에 있어서,
상기 밸브 바디는,
상기 피스톤이 상기 실린더 공간의 상사 점에 위치할 때, 상기 개폐 블록을 통해 상기 기지제 입구부, 개시제 입구부, 활성제 입구부, 그리고 상기 노즐 통로를 개방하며,
상기 피스톤이 상기 실린더 공간의 하사 점에 위치할 때, 상기 개폐 블록 및 패스부재를 통해 상기 기지제 입구부/출구부, 개시제 입구부/출구부 및 활성제 입구부/출구부를 각각 연결하며, 상기 노즐 통로를 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 복합소재 성형장치용 믹싱 헤드.