KR102526273B1 - Method about making tubes of thermoplastic composite materials - Google Patents

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Abstract

A method for manufacturing a thermoplastic composite tube according to an embodiment of the present invention comprises the steps of: arranging a plurality of material yarns, containing a thermoplastic resin necessary for manufacturing a thermoplastic composite tube, in a braiding apparatus; arranging a hollow-formed shaft extending to a predetermined length on the center side of the braiding apparatus; winding a wound body, covering at least a portion of the surface of the hollow-formed shaft, with the material yarns by the operation of the braiding apparatus; arranging the wound body and the hollow-formed shaft in a heating mold and applying heat in a state in which the wound body is supported on the inner wall of the heating mold and the hollow-formed shaft; cooling the wound body; and producing the thermoplastic composite tube by removing the hollow-formed shaft inside the wound body. The thermoplastic composite tube may have a smooth surface.

Description

열가소성 복합재 튜브의 제작 방법{Method about making tubes of thermoplastic composite materials}Manufacturing method of thermoplastic composite tubes {Method about making tubes of thermoplastic composite materials}

본 발명은 열가소성 복합재 튜브의 제작 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a thermoplastic composite tube.

브레이딩(braiding) 장치는 섬유들을 브레이딩 한 물품을 제작하는 데 사용되는 장치이다. 일반적으로 브레이딩 장치는 회전하는 혼 기어(horn gear)에 재료가 되는 섬유를 권취한 보빈(bobbin)을 배치하여, 보빈의 섬유들로 물품을 브레이딩 제작한다.A braiding device is a device used to fabricate articles in which fibers are braided. In general, a braiding device arranges a bobbin wound with a fiber as a material on a rotating horn gear to produce an article by braiding the fibers of the bobbin.

한편, 열가소성 복합재의 경우 특유의 점성으로 인하여 섬유에 함침하기 어려웠다. 이로 인하여, 종래의 경우 복합재 튜브를 제작하기 위해 대부분 열경화성 복합재를 섬유에 함침시켜, 이를 튜브 형태로 브레이딩하는 방식을 택하였다. 그런데, 이 경우, 열경화성 소재의 특성상 경화 공정으로 인해 튜브 제작에 장시간이 소요되었다.On the other hand, in the case of thermoplastic composites, it is difficult to impregnate fibers due to their unique viscosity. For this reason, in the conventional case, in order to manufacture a composite tube, most of the thermosetting composite materials are impregnated with fibers and braided in a tube form. However, in this case, it took a long time to manufacture the tube due to the curing process due to the nature of the thermosetting material.

복합재 튜브의 제작 시간의 단축을 위하여, 열가소성 복합재를 이용하는 경우에는, 열가소성 복합재를 섬유에 함침시키기 어려워, 열가소성 복합재를 슬릿 테이프(slit tape)의 형태로 가공하여 브레이딩 장치에 장착하였다.In order to shorten the manufacturing time of the composite tube, when using a thermoplastic composite, it is difficult to impregnate the thermoplastic composite into fibers, and the thermoplastic composite is processed in the form of a slit tape and attached to a braiding device.

슬릿 테이프는 열가소성 수지가 함침된 프리프레그(prepreg)를 절단하여 획득한 복합재 테이프들을 연결하여 제작되었다. 일반적으로, 복합재 테이프들의 연결 부위는 용접되게 되는 데, 이를 스플라이스(splice)라고 칭한다.The slit tape was manufactured by connecting composite tapes obtained by cutting prepreg impregnated with a thermoplastic resin. Generally, the joints of the composite tapes are welded, which is called a splice.

스플라이스 부분은, 브레이딩 작업중 인접 소재와 마찰에 의해 끊어지거나, 브레이딩 작업 중 혼 기어 및/또는 보빈의 회전에 의해 꺾이면서 끊어질 수 있었다. 따라서, 원활하고 연속적인 브레이딩을 위하여는 이러한 스플라이스 부분들이 보빈에 감겨 있지 않도록 해야했다.The splice portion may be broken due to friction with an adjacent material during the braiding operation, or may be broken while bending due to rotation of the horn gear and/or the bobbin during the braiding operation. Therefore, for smooth and continuous braiding, it was necessary to prevent these splice parts from being wound on the bobbin.

그런데, 스플라이스 부분을 제외하고 보빈에 슬릿 테이프를 감는 데에는 많은 시간과 노력이 필요했다. 또한, 스플라이스 부분을 무시하고 슬릿 테이프를 보빈에 감는 경우, 브레이딩 도중 슬릿 테이프의 절단으로 여러 번 브레이딩 장치 및 보빈을 재설정하는 과정을 거쳐야 했다.However, it took a lot of time and effort to wind the slit tape around the bobbin except for the splice part. In addition, when ignoring the splice portion and winding the slit tape around the bobbin, the slit tape was cut during braiding and the braiding device and the bobbin had to be reset several times.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 열가소성 복합재를 이용하여 연속적으로 브레이딩을 지속할 수 있는 열가소성 복합재 튜브의 제작 방법을 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide a method for manufacturing a thermoplastic composite tube capable of continuously braiding using a thermoplastic composite material.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 내경이 작은 복합재 튜브의 제작이 가능한 열가소성 복합재 튜브의 제작 방법을 제공하는 것이다.In addition, the problem to be solved by the present invention is to provide a method for manufacturing a thermoplastic composite tube capable of manufacturing a composite tube having a small inner diameter.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The tasks of the present invention are not limited to the tasks mentioned above, and other tasks not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 열가소성 복합재 튜브의 제작 방법은, 열가소성 복합재 튜브의 제작에 필요한 열가소성 수지를 포함하는 복수의 재료실이 브레이딩(braiding) 장치에 배열되는 단계, 상기 브레이딩 장치의 중심측에 소정 길이로 연장된 중공형성축이 배치되는 단계, 상기 브레이딩 장치의 작동에 의해, 상기 재료실로 상기 중공형성축의 표면의 적어도 일부를 덮은 권취체가 권취되는 단계, 상기 권취체 및 상기 중공형성축을 가열 몰드 내에 배치하여, 상기 권취체가 상기 가열 몰드의 내벽 및 상기 중공형성축에 지지된 상태로 가열되는 단계, 상기 권취체가 냉각되는 단계 및 상기 권취체 내부의 상기 중공형성축을 제거하여 상기 열가소성 복합재 튜브를 생성하는 단계를 포함한다.A method for manufacturing a thermoplastic composite tube according to an embodiment of the present invention for solving the above problems includes arranging a plurality of material chambers containing a thermoplastic resin necessary for manufacturing a thermoplastic composite tube in a braiding device, the above Disposing a hollow shaft extending to a predetermined length at the center side of the braiding device, winding a winding body covering at least a part of the surface of the hollow shaft into the material chamber by the operation of the braiding device, the winding The winding body and the hollow shaft are disposed in a heating mold, the winding body is heated while being supported by the inner wall of the heating mold and the hollow shaft, the winding body is cooled, and the hollow shaft inside the winding body removing to create the thermoplastic composite tube.

상기 권취체가 가열되는 단계에서는, 상기 중공형성축의 열팽창에 의해 상기 권취체가 반경 방향으로 가압되어 외면이 매끈하게 소성 변형된다.In the step of heating the winding body, the winding body is pressed in a radial direction by the thermal expansion of the hollow shaft so that the outer surface is plastically deformed smoothly.

상기 권취체가 냉각되는 단계는 상기 중공형성축을 상기 권취체보다 더 수축시킨다.The cooling of the winding body causes the hollow shaft to shrink more than the winding body.

상기 중공형성축은, 상기 권취체가 가열되는 단계에서 열팽창에 의해 상기 권취체에 소정 크기 이상의 압력을 가하도록, PTFE로 구성된 맨드렐로 구비된다.The hollow shaft is provided with a mandrel made of PTFE so as to apply a pressure of a predetermined magnitude or more to the winding body by thermal expansion in the step of heating the winding body.

상기 재료실은, 상기 권취체가 권취되는 단계에서 상기 중공형성축에 연속적인 권취가 가능하도록, 강화 섬유(reinforcing fibre) 및 열가소성 수지 섬유(thermoplastic fibre)로 형성된 혼방사(commingled yarn)이다.The material yarn is a commingled yarn formed of reinforcing fibers and thermoplastic fibers so that continuous winding around the hollow shaft is possible in the step of winding the winding body.

상기 재료실은, 상기 권취체가 권취되는 단계에서 상기 중공형성축에 연속적인 권취가 가능하도록, 강화 섬유인 제1 재료실 및 열가소성 수지 섬유인 제2 재료실을 포함한다.The material yarn includes a first material yarn that is a reinforcing fiber and a second material yarn that is a thermoplastic resin fiber so that continuous winding around the hollow shaft is possible in the step of winding the winding body.

상기 제1 재료실과 상기 제2 재료실은, 상기 권취체가 권취되는 단계에서 상기 권취체가 소정된 브레이딩 패턴을 갖도록, 상기 브레이딩 장치에 배열된다.The first material chamber and the second material chamber are arranged in the braiding device so that the winding body has a predetermined braiding pattern in the step of winding the winding body.

상기 가열 몰드는, 상기 권취체가 배치되는 배치홈 및 서로 소정 간격 이격되며 상기 배치홈을 포위하도록 배치되는 복수의 열선을 포함한다.The heating mold includes an arrangement groove in which the winding body is disposed, and a plurality of hot wires spaced apart from each other by a predetermined distance and disposed to surround the arrangement groove.

상기 권취체가 가열되는 단계에서 상기 복수의 열선에 의해 상기 가열 몰드가 가열된다.In the step of heating the winding body, the heating mold is heated by the plurality of heating wires.

상기 가열 몰드는, 상기 복수의 열선 사이 사이에 위치되는 복수의 냉각 라인을 포함한다.The heating mold includes a plurality of cooling lines positioned between the plurality of heating wires.

상기 권취체가 냉각되는 단계에서 상기 냉각 라인을 이용하여 상기 가열 몰드를 냉각시킴으로써 상기 권취체 및 상기 중공형성축을 냉각한다.In the step of cooling the winding body, the winding body and the hollow shaft are cooled by cooling the heating mold using the cooling line.

상기 중공형성축은, 상기 권취체가 가열되는 단계에서 상기 열팽창에 의해 상기 권취체의 각 부분에 소정 범위 내의 압력을 가하도록, 가열된 상기 가열 몰드 내의 온도 구배에 대응하여 중심측에서 양단 방향으로 이격될수록 열팽창률이 높아지도록 형성된다.The hollow shafts are spaced apart from the center toward both ends in response to the temperature gradient in the heating mold so as to apply a pressure within a predetermined range to each part of the winding body by the thermal expansion in the step of heating the winding body. It is formed so that the coefficient of thermal expansion is high.

본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Other specific details of the invention are included in the detailed description and drawings.

본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.According to embodiments of the present invention, at least the following effects are provided.

소망하는 두께의 튜브가 될 때까지 지속적으로 브레이딩하는 것이 가능하여 다양한 두께를 갖는 열가소성 복합재 튜브의 제작이 가능하다.It is possible to continuously braid until a desired thickness of the tube is obtained, and thus, it is possible to manufacture thermoplastic composite tubes having various thicknesses.

매끄러운 표면을 갖는 열가소성 복합재 튜브를 제작할 수 있다.A thermoplastic composite tube having a smooth surface can be fabricated.

본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.Effects according to the present invention are not limited by the contents exemplified above, and more various effects are included in the present specification.

도 1은 브레이딩 장치의 예를 도시한 도면이다.
도 2는 슬릿 테이프를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열가소성 복합재 튜브의 제작 방법에 대한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 열가소성 복합재 튜브의 제작 방법에 사용될 수 있는 재료실 및 보빈을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 열가소성 복합재 튜브의 제작 방법에 사용될 수 있는 중공형성축의 개략적인 도면이다.
도 6은 도 5의 중공형성축에 권취체가 권취된 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 열가소성 복합재 튜브의 제작 방법에 이용될 수 있는 가열 몰드에 중공형성축 및 권취체가 배치된 상태에서의 개략적인 단면도이다.
도 8은 도 7의 가열 몰드를 이용하여 본 발명의 일 실시예에 따른 권취체가 가열되는 단계가 수행된 것을 개략적으로 표현한 단면도이다.
도 9는 도 7의 가열 몰드를 이용하여 본 발명의 일 실시예에 따른 권취체가 냉각되는 단계가 수행된 것을 개략적으로 표현한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 열가소성 복합재 튜브의 제작 방법에 사용될 수 있는 중공형성축의 다른 예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 열가소성 복합재 튜브의 제작 방법에 사용될 수 있는 중공형성축의 또 다른 예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 열가소성 복합재 튜브의 제작 방법에적용될 수 있는 브레이딩 패턴들을 도시한 도면이다.
1 is a diagram showing an example of a braiding device.
2 is a diagram showing a slit tape.
3 is a flow chart of a method for manufacturing a thermoplastic composite tube according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a view showing a material chamber and a bobbin that can be used in the method of manufacturing a thermoplastic composite tube according to an embodiment of the present invention.
5 is a schematic diagram of a hollow shaft that can be used in the manufacturing method of a thermoplastic composite tube according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a view schematically showing that the winding body is wound around the hollow shaft of Figure 5;
7 is a schematic cross-sectional view in a state in which a hollow shaft and a winding body are disposed in a heating mold that can be used in a method of manufacturing a thermoplastic composite tube according to an embodiment of the present invention.
8 is a cross-sectional view schematically illustrating that a step of heating the winding body according to an embodiment of the present invention is performed using the heating mold of FIG. 7 .
9 is a view schematically illustrating that a step of cooling the winding body according to an embodiment of the present invention is performed using the heating mold of FIG. 7 .
10 is a view schematically showing another example of a hollow shaft that can be used in the manufacturing method of a thermoplastic composite tube according to an embodiment of the present invention.
11 is a view schematically showing another example of a hollow shaft that can be used in the method of manufacturing a thermoplastic composite tube according to an embodiment of the present invention.
12 is a diagram showing braiding patterns that can be applied to a method for manufacturing a thermoplastic composite tube according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Advantages and features of the present invention, and methods of achieving them, will become clear with reference to the detailed description of the following embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and only these embodiments make the disclosure of the present invention complete, and common knowledge in the art to which the present invention belongs. It is provided to completely inform the person who has the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims.

또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 개략도들을 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 또한, 본 발명에 도시된 각 도면에 있어서 각 구성 요소들은 설명의 편의를 고려하여 다소 확대 또는 축소되어 도시된 것일 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.In addition, the embodiments described in this specification will be described with reference to cross-sectional views and/or schematic views, which are ideal exemplary views of the present invention. Accordingly, the shape of the illustrative drawings may be modified due to manufacturing techniques and/or tolerances. In addition, in each drawing shown in the present invention, each component may be shown somewhat enlarged or reduced in consideration of convenience of explanation. Like reference numbers designate like elements throughout the specification.

이하에서 언급하는 '재료실'은 브레이딩 장치가 브레이딩을 수행하기 위해 사용되는 소재를 의미한다. 예를 들어, 재료실은 다양한 물질을 섬유 형태로 가공한 것일 수 있다.The 'material room' mentioned below refers to a material used by a braiding device to perform braiding. For example, the material thread may be obtained by processing various materials into fibers.

이하에서 언급하는 '보빈'은 브레이딩 장치에 장착되는 실패일 수 있다. 구체적으로 보빈은 적어도 하나의 재료실을 사용하기 용이하도록 감아둔 부재일 수 있다.A 'bobbin' referred to below may be a bobbin mounted on a braiding device. Specifically, the bobbin may be a member in which at least one material chamber is wound for easy use.

이하에서 언급하는 '중공형성축'은 브레이딩 장치에 장착되어 재료실들이 감겨지는 부재이다. 구체적으로, 중공형성축은 브레이딩 공정에 이용되는 맨드렐(mandrel)로, 재료실이 권취되는 프레임일 수 있다. 예를 들어, 중공형성축은 대략 원기둥 형상을 가지도록 구성될 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니며, 중공형성축의 형상은 제작하려는 열가소성 복합재 튜브의 형상에 대응하여 형성될 수 있다.The 'hollow shaft' referred to below is a member that is mounted on a braiding device and winds material yarns. Specifically, the hollow shaft is a mandrel used in a braiding process, and may be a frame around which a material thread is wound. For example, the hollow shaft may be configured to have a substantially cylindrical shape. However, it is not limited thereto, and the shape of the hollow shaft may be formed corresponding to the shape of the thermoplastic composite tube to be manufactured.

먼저, 본 발명의 이해를 돕기 위하여, 도 1 및 도 2를 참조하여 종래 사용되었던 브레이딩 장치와 슬릿 테이프를 간략하게 설명한다.First, in order to aid understanding of the present invention, a conventionally used braiding device and a slit tape will be briefly described with reference to FIGS. 1 and 2 .

도 1은 브레이딩 장치의 예를 도시한 도면이다. 브레이딩(braiding) 장치(1)는 섬유들을 브레이딩하여 물품을 제작하는 데 사용되었다. 도 1에 도시된 바와 같이, 브레이딩 장치(1)는 회전하는 혼 기어(horn gear; 2)에 보빈(bobbin; 3)을 배치하여, 보빈(3)의 섬유들로 물품을 브레이딩 제작하였다.1 is a diagram showing an example of a braiding device. A braiding device 1 has been used to fabricate articles by braiding fibers. As shown in FIG. 1, in the braiding device 1, a bobbin 3 is placed on a rotating horn gear 2, and an article is braided with the fibers of the bobbin 3. .

한편, 도 2는 슬릿 테이프를 도시한 도면이다. 종래 열가소성 복합재 튜브는 슬릿 테이프(slit tape)를 보빈(3)에 감아 브레이딩 장치(1)로 제작하였다. 도 2에 도시된 바와 같이, 슬릿 테이프(4)는 모재가 되는 프리프레그를 절단하여 획득한 복합재 테이프(5, 6)들을 연결하여 제작되었다. 이때 복합재 테이프(5, 6)들의 연결 부위는 용접되게 되는 데, 이를 스플라이스(splice)라고 칭한다.Meanwhile, FIG. 2 is a view showing a slit tape. A conventional thermoplastic composite tube was produced by a braiding device 1 by winding a slit tape around a bobbin 3. As shown in FIG. 2 , the slit tape 4 was manufactured by connecting the composite tapes 5 and 6 obtained by cutting prepreg as a base material. At this time, the connection portion of the composite tapes 5 and 6 is welded, which is referred to as a splice.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 열가소성 복합재 튜브의 제작 방법을 도 3 내지 도 12를 참조하여 설명하도록 한다.Hereinafter, a method for manufacturing a thermoplastic composite tube according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 to 12 .

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열가소성 복합재 튜브의 제작 방법에 대한 순서도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 열가소성 복합재 튜브의 제작 방법은, 복수의 재료실이 브레이딩 장치에 배열되는 단계(S10), 브레이딩 장치에 중공형성축이 배치되는 단계(S20), 권취체가 권취되는 단계(S30), 권취체가 가열되는 단계(S40), 권취체가 냉각되는 단계(S50), 열가소성 복합재 튜브가 생성되는 단계(S60) 및 열가소성 복합재 튜브를 가공하는 단계(S70)를 포함한다.3 is a flow chart of a method for manufacturing a thermoplastic composite tube according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, in the method of manufacturing a thermoplastic composite tube according to an embodiment of the present invention, a plurality of material chambers are arranged in a braiding device (S10), and a hollow shaft is arranged in the braiding device. Step (S20), winding the winding body (S30), heating the winding body (S40), cooling the winding body (S50), generating a thermoplastic composite tube (S60), and processing the thermoplastic composite tube (S70) is included.

먼저, 복수의 재료실이 브레이딩 장치에 배열되는 단계(S10)에서는, 재료실이 브레이딩 장치에 배열된다. 구체적으로, 본 단계에서 사용자는 열가소성 수지를 포함하는 재료실을 브레이딩 장치(1)에 배열한다.First, in step S10 in which a plurality of material yarns are arranged in the braiding device, the material yarns are arranged in the braiding device. Specifically, in this step, the user arranges a material chamber containing a thermoplastic resin in the braiding device 1.

본 단계에서, 사용자는 권취하려는 브레이딩 패턴(Braiding Pattern)을 고려하여 장착하는 보빈(3)의 수와 그 배열을 정한다. 또한, 사용자는 제작을 소망하는 열가소성 복합재 튜브의 물성을 고려해 재료실을 선택한다.In this step, the user determines the number and arrangement of bobbins 3 to be mounted in consideration of the braiding pattern to be wound. In addition, the user selects a material chamber in consideration of the physical properties of the thermoplastic composite tube desired to be manufactured.

예를 들어, 사용자는 재료실을 선택할 때 열가소성 수지와 다른 소재의 중량비, 열가소성 외 포함되는 다른 소재의 종류, 강화 섬유의 두께 등 다양한 사항을 고려해 재료실을 선택할 수 있을 것이다.For example, when selecting a material chamber, the user will be able to select the material chamber in consideration of various factors such as the weight ratio of thermoplastic resin and other materials, types of other materials other than thermoplastic, and thickness of reinforcing fibers.

브레이딩 장치에 중공형성축이 배치되는 단계(S20)에서는 브레이딩 장치의 중심측에 소정 길이로 연장된 중공형성축이 배치된다. 본 단계에서 사용자는 재료실이 권취될 중공형성축을 브레이딩 장치에 장착한다.In the step (S20) of arranging the hollow shaft in the braiding device, the hollow shaft extending to a predetermined length is disposed at the center of the braiding device. In this step, the user mounts the hollow shaft on which the material thread is wound to the braiding device.

본 단계에서 장착한 중공형성축은 이후 제거되며, 중공형성축이 차지하던 공간은 열가소성 복합재 튜브의 슬롯이 된다. 따라서, 본 단계에서 사용자는 다음과 같은 사항들을 고려하여 브레이딩 장치에 배치되는 중공형성축을 선택할 수 있다.The hollow shaft installed in this step is then removed, and the space occupied by the hollow shaft becomes a slot of the thermoplastic composite tube. Therefore, in this step, the user may select the hollow shaft disposed in the braiding device in consideration of the following points.

먼저, 사용자는 제작을 의도하는 열가소성 복합재 튜브의 길이의 장단에 대응하여 중공형성축의 길이를 정한다. 이때 중공형성축의 소정 길이는 최종 완성품인 열가소성 복합재 튜브의 길이와 같거나 보다 길도록 정해질 수 있다.First, the user determines the length of the hollow axis corresponding to the length of the thermoplastic composite tube to be manufactured. At this time, the predetermined length of the hollow shaft may be determined to be equal to or longer than the length of the thermoplastic composite tube, which is the final product.

또한, 사용자는 제작을 의도하는 열가소성 복합재 튜브에 형성되는 슬롯의 지름 또는 열가소성 복합재 튜브의 내경을 고려하여, 중공형성축의 지름을 선택할 수 있다.In addition, the user may select the diameter of the hollow shaft in consideration of the diameter of the slot formed in the thermoplastic composite tube intended to be manufactured or the inner diameter of the thermoplastic composite tube.

권취체가 권취되는 단계(S30)에서는, 사용자가 브레이딩 장치(1)를 작동시켜 중공형성축의 표면에 재료실을 권취한다. 이때, 권취체가 갖는 브레이딩 패턴은 복수의 재료실이 브레이딩 장치에 배열되는 단계(S10)에서 배열된 재료실들에 의해 정해진다.In step S30 of winding the winding body, the user operates the braiding device 1 to wind the material thread on the surface of the hollow shaft. At this time, the braiding pattern of the winding body is determined by the material yarns arranged in step S10 in which a plurality of material yarns are arranged in the braiding device.

구체적으로, 사용자는 중공형성축에 권취된 권취체가 소정 길이가 될 때까지 및/또는 소정 두께를 가질 때까지 브레이딩을 지속한다. 사용자는 브레이딩을 지속하다가, 권취체가 소정 길이 및/또는 소정 두께를 가지게 되면, 브레이딩 장치(1)를 정지하고 권취체 및 중공형성축을 브레이딩 장치(1)에서 분리한다.Specifically, the user continues braiding until the winding body wound around the hollow shaft becomes a predetermined length and/or has a predetermined thickness. The user continues braiding, and when the winding body has a predetermined length and/or predetermined thickness, the braiding device 1 is stopped and the winding body and the hollow shaft are separated from the braiding device 1.

권취체가 가열되는 단계(S40)에서는 사용자가 브레이딩 장치(1)에서 분리된 권취체 및 중공형성축을 가열한다.In the step of heating the winding body (S40), the user heats the winding body and the hollow shaft separated from the braiding device 1.

사용자는 본 단계에서 중공형성축의 열팽창을 이용해 권취체를 소성 변형 시킨다. 구체적으로, 사용자는 권취체를 지지할 수 있는 매끈한 면을 가진 거푸집 등의 고정 부재를 이용해 권취체의 외면을 지지한 상태에서 권취체 및 중공형성축을 가열할 수 있다. 이렇게 가열된 권취체는 복합화(consolidation)가 진행되면서 중공형성축의 열팽창에 의해 고정 부재의 표면에 밀착되어 외면이 매끄럽게 소성 변형된다. 이때, 사용자는 권취체 및 중공형성축을 가열하기 위하여 오븐(oven) 등의 가열 유닛을 이용할 수 있을 것이다.In this step, the user plastically deforms the winding body by using the thermal expansion of the hollow shaft. Specifically, the user can heat the winding body and the hollow shaft while supporting the outer surface of the winding body using a fixing member such as a mold having a smooth surface capable of supporting the winding body. As consolidation progresses, the heated winding body is brought into close contact with the surface of the fixing member by thermal expansion of the hollow shaft, so that the outer surface is plastically deformed smoothly. At this time, the user may use a heating unit such as an oven to heat the winding body and the hollow shaft.

권취체가 냉각되는 단계(S50)에서는 사용자가 냉각 수단을 이용하여 권취체 및 중공형성축을 냉각한다. 냉각 시 사용자는 권취체의 수축률보다 중공형성축의 수축률이 크도록 권취체 및 중공형성축을 냉각시킨다. 따라서 본 단계가 종료되면, 권취체와 중공형성축 사이에 간극이 발생되게 되며, 양자가 자연스럽게 분리 가능한 상태가 된다.In the step of cooling the winding body (S50), the user cools the winding body and the hollow shaft by using a cooling means. During cooling, the user cools the winding body and the hollow shaft so that the shrinkage rate of the hollow shaft is greater than the shrinkage rate of the winding body. Therefore, when this step is completed, a gap is generated between the winding body and the hollow shaft, and the two are naturally separable.

열가소성 복합재 튜브가 생성되는 단계(S60)에서는 권취체에서 중공형성축이 제거되어, 소성 변형된 권취체인 열가소성 복합재 튜브가 생성된다.In the step of generating the thermoplastic composite tube (S60), the hollow shaft is removed from the winding body, and the thermoplastic composite tube, which is a plastically deformed winding body, is created.

구체적으로 본 단계에서, 사용자는 권취체를 지지한 고정 부재에서 권취체 및 중공형성축을 인출하고, 냉각된 권취체 내부의 중공형성축을 제거한다.Specifically, in this step, the user takes out the winding body and the hollow shaft from the fixing member supporting the winding body, and removes the hollow shaft inside the cooled winding body.

열가소성 복합재 튜브를 가공하는 단계(S70)에서는 사용자가 전술한 단계에서 획득한 열가소성 복합재 튜브를 필요에 따라 절단 및 성형한다.In the step of processing the thermoplastic composite tube (S70), the user cuts and shapes the thermoplastic composite tube obtained in the above step as necessary.

이하에서는 도 4 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 다른 열가소성 복합재 튜브의 제작 방법의 구체적인 예시를 설명한다. 다만, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 설명하는 것에 불과하며 본 발명이 아래의 예시로 한정 해석되어서는 안된다.Hereinafter, specific examples of a method of manufacturing a thermoplastic composite tube according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 to 10 . However, this is merely illustrative to help understanding of the present invention, and the present invention should not be construed as being limited to the following examples.

본 예시에서는 사용자는 재료실로서 혼방사(commingled yarn; 7)를 이용한다. 도 4를 참조하여 설명하면, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 열가소성 복합재 튜브의 제작 방법에 사용될 수 있는 재료실 및 보빈을 도시한 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이 혼방사(7)는 강화 섬유(reinforcing fibre; 71) 및 열가소성 수지 섬유(thermoplastic fibre; 72)가 혼합된 섬유 다발일 수 있다.In this example, the user uses commingled yarn 7 as the material thread. Referring to Figure 4, Figure 4 is a view showing a material chamber and a bobbin that can be used in the manufacturing method of the thermoplastic composite tube according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4 , the blended yarn 7 may be a fiber bundle in which reinforcing fibers 71 and thermoplastic fibers 72 are mixed.

본 예시에서는, 복수의 재료실이 브레이딩 장치에 배열되는 단계(S10)에서, 사용자는 제작하려는 열가소성 복합재 튜브의 물성을 고려해, 강화 섬유(71)와 열가소성 수지 섬유(72)간의 적절한 혼합 비율을 가진 혼방사가 감긴 보빈(3)을 브레이딩 장치에 장착한다. 이때 장착되는 보빈(3)의 수와 그 배열은 사용자가 권취하려는 브레이딩 패턴에 따라 달라질 수 있다.In this example, in the step (S10) of arranging a plurality of material yarns in the braiding device, the user selects an appropriate mixing ratio between the reinforcing fibers 71 and the thermoplastic resin fibers 72 in consideration of the physical properties of the thermoplastic composite tube to be manufactured. The bobbin (3) on which the mixed yarn is wound is mounted on the braiding device. At this time, the number and arrangement of the bobbins 3 to be mounted may vary depending on the braiding pattern the user wants to wind.

본 예시는 혼방사(7)를 이용하므로, 사용자가 강화 섬유(71)와 열가소성 수지 섬유(72)를 따로 따로 브레이딩 장치에 배열하지 않고도, 열가소성 복합재 튜브를 위한 권취 준비를 마칠 수 있어, 복수의 재료실이 브레이딩 장치에 배열되는 단계(S10)가 간소화될 수 있다.Since this example uses the blended yarn 7, the user can finish winding preparation for the thermoplastic composite tube without arranging the reinforcing fibers 71 and the thermoplastic resin fibers 72 separately in a braiding device, and thus a plurality of The step (S10) of arranging the material yarn in the braiding device can be simplified.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 열가소성 복합재 튜브의 제작 방법에 사용될 수 있는 중공형성축의 개략적인 도면이다. 브레이딩 장치에 중공형성축이 배치되는 단계(S20)에서 사용자는 도 5를 기준으로, 재료실이 중공형성축(11)의 길이 방향 면상에 권취되도록, 중공형성축(11)을 브레이딩 장치에 장착한다.5 is a schematic diagram of a hollow shaft that can be used in the manufacturing method of a thermoplastic composite tube according to an embodiment of the present invention. In the step (S20) of disposing the hollow shaft in the braiding device, the user sets the hollow shaft 11 to the braiding device so that the material chamber is wound on the longitudinal surface of the hollow shaft 11, based on FIG. mounted on

한편, 본 예시에 따른 중공형성축(11)은 일체형 부재로서 열팽창 계수를 고려하여 선택될 수 있다. 예를 들어, 사용자는 열팽창 계수가 소정 수치 이상 큰 소재로 구성된 중공형성축(11)을 선택하여 브레이딩 장치에 배치할 수 있다. 보다 상세하게 사용자는 권취체가 냉각되는 단계(S50)를 고려하여, 열팽창계수가 재료실의 열팽창 계수보다 소정 수치 이상 큰 소재로 구성된 중공형성축(11)을 선택하여 브레이딩 장치에 배치할 수 있다. 일 예로, 이러한 중공형성축(11)은 PTFE(Polytetrafluoroethylene; 폴리테트라 플루오로에틸렌)으로 형성된 것일 수 있다.On the other hand, the hollow shaft 11 according to this example may be selected in consideration of the coefficient of thermal expansion as an integral member. For example, the user may select the hollow shaft 11 made of a material having a thermal expansion coefficient greater than a predetermined value and place it in the braiding device. In more detail, the user can select the hollow shaft 11 made of a material whose thermal expansion coefficient is greater than a predetermined value or more than the thermal expansion coefficient of the material chamber in consideration of the step of cooling the winding body (S50) and place it in the braiding device. . For example, the hollow shaft 11 may be formed of Polytetrafluoroethylene (PTFE).

본 예시에서 열팽창 계수가 소정 수치 이상 큰 소재로 형성된 중공형성축(11)을 선택하는 이유는, 열팽창 계수가 클수록, 권취체가 가열되는 단계(S40)에서 중공형성축(11)이 권취체를 가압하는 힘이 커지기 때문이다.In this example, the reason for selecting the hollow shaft 11 formed of a material having a larger thermal expansion coefficient than a predetermined value is that the larger the thermal expansion coefficient, the hollow shaft 11 presses the winding body in the step of heating the winding body (S40). because the power to do so increases.

중공형성축(11)을 브레이딩 장치에 장착한 후 권취체가 권취되는 단계(S30)에서 사용자는 브레이딩 장치를 작동시켜 중공형성축(11)에 권취체(20)를 권취한다. 도 6을 참조하여 설명하면, 도 6은 도 5의 중공형성축에 권취체가 권취된 것을 개략적으로 도시한 도면이다. After mounting the hollow shaft 11 on the braiding device, in the step of winding the winding body (S30), the user operates the braiding device to wind the winding body 20 around the hollow shaft 11. Referring to Figure 6, Figure 6 is a view schematically showing that the winding body is wound around the hollow shaft of Figure 5.

도 6에 도시된 것처럼, 권취체가 권취되는 단계(S30)가 완료되면, 중공형성축(11)의 외면을 따라 재료실이 권취된 권취체(20)가 형성된다. As shown in FIG. 6 , when the step (S30) of winding the winding body is completed, the winding body 20 in which the material chamber is wound along the outer surface of the hollow shaft 11 is formed.

사용자는 소망하는 크기의 권취체(20)를 획득하기 위해, 권취체가 권취되는 단계(S30)에서 중공형성축(11)에 권취된 권취체(20)가 소정 길이가 될 때까지 및/또는 소정 두께를 가질 때까지 브레이딩을 지속한다. 브레이딩을 지속해 권취체(20)가 소정 길이 및 소정 두께를 가지게 되면, 사용자는 권취체(20) 및 중공형성축(11)을 브레이딩 장치에서 분리한다.In order to obtain the winding body 20 of a desired size, the user winds the winding body 20 around the hollow shaft 11 in the winding step (S30) until the winding body 20 reaches a predetermined length and/or a predetermined length. Continue braiding until you have the thickness. When the winding body 20 has a predetermined length and a predetermined thickness by continuing the braiding, the user separates the winding body 20 and the hollow shaft 11 from the braiding device.

이하에서는 도 7을 참조하여 본 예시의 권취체가 가열되는 단계(S40) 및 권취체가 냉각되는 단계(S50)에서 사용될 수 있는 가열 몰드(300)를 설명한다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 열가소성 복합재 튜브의 제작 방법에 이용될 수 있는 가열 몰드에 중공형성축 및 권취체가 배치된 상태에서의 개략적인 단면도이다.Hereinafter, the heating mold 300 that can be used in the step of heating the winding body of this example (S40) and the step of cooling the winding body (S50) will be described with reference to FIG. 7 . 7 is a schematic cross-sectional view in a state in which a hollow shaft and a winding body are disposed in a heating mold that can be used in a method of manufacturing a thermoplastic composite tube according to an embodiment of the present invention.

도 7에 도시된 바와 같이, 가열 몰드(300)는 상부 몰드(310), 하부 몰드(320), 열선(330), 냉각 라인(340) 및 배치홈(350)을 포함하여 구성될 수 있다.As shown in FIG. 7 , the heating mold 300 may include an upper mold 310 , a lower mold 320 , a hot wire 330 , a cooling line 340 and a placement groove 350 .

상부 몰드(310)와 하부 몰드(320)는 힌지 연결되어 여닫힐 수 있도록 구성될 수 있다. 또한 상부 몰드(310)와 하부 몰드(320)에는 마주 보는 홈이 형성될 수 있다. 이러한 홈들은 하부 몰드(320)가 상부 몰드(310) 상에 안착되면 배치홈(350)을 형성한다. 이때, 상부 몰드(310) 및 하부 몰드(320)에서 배치홈(350)을 형성하는 내벽은 매끄러운 형상으로 형성될 수 있다.The upper mold 310 and the lower mold 320 may be hingedly connected to each other so that they can be opened and closed. In addition, facing grooves may be formed in the upper mold 310 and the lower mold 320 . These grooves form placement grooves 350 when the lower mold 320 is seated on the upper mold 310 . In this case, inner walls forming the disposition groove 350 in the upper mold 310 and the lower mold 320 may be formed in a smooth shape.

배치홈(350)은 중공형성축(11) 및 권취체(20)가 배치되는 홈이다. 배치홈(350)의 내경 및 길이는 권취체(20)의 직경 및 길이에 상응하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 배치홈(350)은 권취체(20)의 열팽창을 고려하여 권취체(20)의 직경보다 다소 큰 내경을 갖도록 형성될 수 있다. 이 경우, 배치홈(350)에 권취체(20)가 배치되면 권취체(20)와 가열 몰드(300) 내벽 사이에 간극이 존재할 수 있다.The arrangement groove 350 is a groove in which the hollow shaft 11 and the winding body 20 are disposed. The inner diameter and length of the placement groove 350 may be formed to correspond to the diameter and length of the winding body 20 . For example, the arrangement groove 350 may be formed to have an inner diameter slightly greater than the diameter of the winding body 20 in consideration of thermal expansion of the winding body 20 . In this case, when the winding body 20 is disposed in the arrangement groove 350, a gap may exist between the winding body 20 and the inner wall of the heating mold 300.

열선(330)은 배치홈(350)에 인접하여 배치되어 가열 몰드(300)를 가열한다. 예를 들어, 열선(330)은 외부에서 전력을 공급 받아 발열하도록 구성된 선일 수 있다.The heating wire 330 is disposed adjacent to the arrangement groove 350 to heat the heating mold 300 . For example, the hot wire 330 may be a wire configured to generate heat by receiving power from the outside.

열선(330)은 복수 개로 구비되어 배치홈(350)을 포위하도록 상부 몰드(310) 및 하부 몰드(320)에 삽입될 수 있다. 이때, 복수의 열선(330)은, 발열 시 배치홈(350) 내의 열분포가 비교적 균일하도록 소정 간격 서로 이격 배치될 수 있다.A plurality of hot wires 330 may be provided and inserted into the upper mold 310 and the lower mold 320 to surround the placement groove 350 . In this case, the plurality of hot wires 330 may be spaced apart from each other at predetermined intervals so that heat distribution in the distributing groove 350 is relatively uniform when generating heat.

냉각 라인(340)은 배치홈(350)에 인접하여 배치되어 가열 몰드(300)를 냉각한다. 예를 들어, 냉각 라인(340)은 외부에서 공급되는 냉매가 이동하는 통로일 수 있다. The cooling line 340 is disposed adjacent to the arrangement groove 350 to cool the heating mold 300 . For example, the cooling line 340 may be a passage through which a refrigerant supplied from the outside moves.

열선(330)과 마찬가지로 또는 유사하게 냉각 라인(340)은 복수 개로 구비되어 배치홈(350)을 포위하도록 상부 몰드(310) 및 하부 몰드(320)에 형성될 수 있다. 이때, 복수의 냉각 라인(340)은 냉각 시 배치홈(350) 내의 열분포가 비교적 균일하도록 소정 간격 서로 이격하여 형성될 수 있다. 일 예로, 냉각 라인(340)은 복수의 열선(330) 사이 사이에 형성될 수 있다.Like or similar to the hot wires 330 , a plurality of cooling lines 340 may be provided and formed in the upper mold 310 and the lower mold 320 to surround the placement groove 350 . In this case, the plurality of cooling lines 340 may be formed spaced apart from each other at predetermined intervals so that heat distribution within the disposition groove 350 is relatively uniform during cooling. For example, the cooling line 340 may be formed between the plurality of hot wires 330 .

본 예시에서 사용자는 권취체가 가열되는 단계(S40) 및 권취체가 냉각되는 단계(S50)를 진행하는 동안 권취체(20) 및 중공형성축(11)을 지지하기 위해 고정 부재로서 가열 몰드(300)를 이용할 수 있다.In this example, the user uses the heating mold 300 as a fixing member to support the winding body 20 and the hollow shaft 11 during the step of heating the winding body (S40) and the step of cooling the winding body (S50). is available.

먼저, 권취체가 가열되는 단계(S40)를 진행하기 위해 사용자는 상부 몰드(310)를 개방하여 드러난 하부 몰드(320)의 홈의 내부에 브레이딩 장치로부터 분리된 권취체(20) 및 중공형성축(11)을 배치한다. 이후, 사용자가 상부 몰드(310)를 다시 덮게 되면 권취체(20) 및 중공형성축(11)이 배치홈(350)에 배치되게 된다.First, in order to proceed with the step of heating the winding body (S40), the user opens the upper mold 310 and inserts the winding body 20 separated from the braiding device into the groove of the lower mold 320 and the hollow shaft. (11) is placed. Then, when the user covers the upper mold 310 again, the winding body 20 and the hollow shaft 11 are disposed in the arrangement groove 350 .

이후, 사용자는 열선(330)을 가열하여 가열 몰드(300)를 가열하고 이를 통해 배치홈(350)에 배치된 권취체(20) 및 중공형성축(11)에 열을 전달한다. 이렇게, 열을 전달 받은 권취체(20)는 복합화가 진행되게 된다. 이때, 중공형성축(11)은 전달 받은 열로 인해 가열되어 열팽창하게 된다.Thereafter, the user heats the heating mold 300 by heating the hot wire 330 and transfers heat to the winding body 20 and the hollow shaft 11 disposed in the arrangement groove 350 through this. In this way, the winding body 20 that has received the heat is complexed. At this time, the hollow shaft 11 is heated and thermally expanded due to the received heat.

이에 대한 이해를 돕기 위해 도 8을 참조하면, 도 8은 도 7의 가열 몰드를 이용하여 본 발명의 일 실시예에 따른 권취체가 가열되는 단계가 수행된 것을 개략적으로 표현한 단면도이다.Referring to FIG. 8 to aid understanding of this, FIG. 8 is a cross-sectional view schematically illustrating the step of heating the winding body according to an embodiment of the present invention using the heating mold of FIG. 7 .

도 8에 도시된 바와 같이, 본 예시에 따라 권취체가 가열되는 단계(S40)가 진행되면, 중공형성축(11)이 권취체(20)의 내부에서 열 팽창하여 권취체(20)를 반경 방향으로 가압한다. 이로 인해, 권취체(20)에서 가열 몰드(300)와 대면하는 외면은 매끈하게 소성변형된다. 이는, 가열된 권취체(20)가 중공형성축(11)에 의해 가열 몰드(300)의 내벽에 밀착되어 열가소성 수지가 소성변형되기 때문이다.As shown in FIG. 8, when the step (S40) of heating the winding body according to the present example proceeds, the hollow shaft 11 thermally expands inside the winding body 20 to rotate the winding body 20 in the radial direction. pressurized with Due to this, the outer surface facing the heating mold 300 in the winding body 20 is plastically deformed smoothly. This is because the heated winding body 20 is brought into close contact with the inner wall of the heating mold 300 by the hollow forming shaft 11 and the thermoplastic resin is plastically deformed.

도 9는 도 7의 가열 몰드를 이용하여 본 발명의 일 실시예에 따른 권취체가 냉각되는 단계가 수행된 것을 개략적으로 표현한 도면이다.FIG. 9 is a view schematically illustrating that a step of cooling the winding body according to an embodiment of the present invention is performed using the heating mold of FIG. 7 .

본 예시에서 권취체가 냉각되는 단계(S50)는 사용자가 냉각 라인(340)에 냉매를 공급하여 가열 몰드(300)를 냉각시킴으로써 수행된다.In this example, the step of cooling the winding body (S50) is performed by the user supplying a refrigerant to the cooling line 340 to cool the heating mold 300.

가열 몰드(300)의 냉각이 진행되면 열팽창 계수에 따른 수축률의 차이로 인하여 중공형성축(11)과 권취체(20) 사이에 간극이 발생된다. 이로 인해, 냉각이 진행되며 중공형성축(11)과 권취체(20)가 자연스럽게 분리되게 된다.When the heating mold 300 is cooled, a gap is generated between the hollow shaft 11 and the winding body 20 due to a difference in shrinkage rate according to a thermal expansion coefficient. Due to this, cooling proceeds and the hollow shaft 11 and the winding body 20 are naturally separated.

또한, 본 예시에서 사용자는 중공형성축(11)과 별도의 냉각 장치를 연결하고, 권취체(20)에 비해 중공형성축(11)을 과냉각하여 양자를 분리할 수도 있을 것이다.In addition, in this example, the user may connect the hollow shaft 11 and a separate cooling device, and separate the two by supercooling the hollow shaft 11 compared to the winding body 20 .

이후 사용자는 열가소성 복합재 튜브가 생성되는 단계(S60)를 수행한다. 사용자는 상부 몰드(310)를 개방한 후 냉각된 권취체(20)를 인출한다. 그 후 권취체가 냉각되는 단계(S50)에서 권취체(20)로부터 분리된 중공형성축(11)을 제거한다. Then, the user performs a step (S60) of generating a thermoplastic composite tube. After opening the upper mold 310, the user takes out the cooled winding body 20. Thereafter, in the step of cooling the winding body (S50), the hollow shaft 11 separated from the winding body 20 is removed.

본 예시는 권취체(20)와 중공형성축(11)이 냉각되며 자연스레 양자 사이에 간극이 발생되므로 사용자가 권취체(20)에서 중공형성축(11)을 손쉽게 인출할 수 있는 이점이 있다.In this example, since the winding body 20 and the hollow shaft 11 are cooled and a gap is naturally generated between the two, there is an advantage that the user can easily withdraw the hollow shaft 11 from the winding body 20. .

열가소성 복합재 튜브를 가공하는 단계(S70)에서는 사용자가 전술한 단계에서 획득한 열가소성 복합재 튜브를 필요에 따라 절단 및 성형한다.In the step of processing the thermoplastic composite tube (S70), the user cuts and shapes the thermoplastic composite tube obtained in the above step as necessary.

이하에서는 도 10을 참조하여 상술한 예시와 다른 중공형성축을 사용하여 본 발명이 수행되는 예시를 설명한다. 이때, 전술한 예시와 동일하거나 유사한 부분은 중복된 설명을 회피하기 위해 그 설명을 생략한다.Hereinafter, an example in which the present invention is performed using a hollow shaft different from the above-described example will be described with reference to FIG. 10 . At this time, the same or similar parts as the above example will be omitted in order to avoid redundant description.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 열가소성 복합재 튜브의 제작 방법에 사용될 수 있는 중공형성축의 다른 예를 개략적으로 도시한 도면이다.10 is a view schematically showing another example of a hollow shaft that can be used in the method of manufacturing a thermoplastic composite tube according to an embodiment of the present invention.

본 예시에 따라 브레이딩 장치에 중공형성축이 배치되는 단계(S20)에서 브레이딩 장치에 배치되는 중공형성축(12)은 복수의 열팽창부재(121)를 연결하여 형성될 수 있다.According to this example, in the step (S20) of arranging the hollow shaft in the braiding device, the hollow shaft 12 disposed in the braiding device may be formed by connecting a plurality of thermally expandable members 121.

이때 복수의 열팽창부재(121)는 각기 서로 다른 열팽창 계수를 가진 소재로 구성될 수 있다. 구체적으로 중공형성축(12)의 중심측에서 양단 방향으로 이격될 수록 열팽창 계수가 큰 열팽창부재(121)가 배치될 수 있다.At this time, the plurality of thermal expansion members 121 may be composed of materials having different coefficients of thermal expansion. Specifically, the thermal expansion member 121 having a larger thermal expansion coefficient may be disposed as it is spaced apart from the center of the hollow shaft 12 toward both ends.

권취체가 가열되는 단계(S40)에서 중공형성축(12)은 열 팽창하며 권취체(20)의 각 부분에 소정 범위 내의 압력을 가하게 된다. 이는, 열팽창부재(121)들이 가열된 가열 몰드(300) 내의 온도 구배에 대응하여 배치홈(350) 내에 위치되기 때문이다. 구체적으로, 가열 과정에서 가열 몰드(300) 내의 온도 분포는 가열 몰드(300) 중심측의 온도가 가열 몰드(300) 외측의 온도 보다 높게 되게 된다. 따라서 가열 몰드(300) 외측에 위치할수록 점진적으로 열팽창 계수가 큰 소재를 위치시킨다면, 권취체(20)에 비교적 균일한 압력을 가할 수 있다.In the step of heating the winding body (S40), the hollow shaft 12 thermally expands and applies a pressure within a predetermined range to each part of the winding body 20. This is because the thermally expandable members 121 are located in the arrangement groove 350 corresponding to the temperature gradient in the heated heating mold 300 . Specifically, in the temperature distribution in the heating mold 300 during the heating process, the temperature at the center of the heating mold 300 becomes higher than the temperature at the outside of the heating mold 300 . Therefore, if a material having a gradually greater coefficient of thermal expansion is placed outside the heating mold 300, a relatively uniform pressure can be applied to the winding body 20.

이하에서는 도 11을 참조하여 상술한 예시와 다른 중공형성축을 사용하여 본 발명이 수행되는 예시를 설명한다. 이때, 전술한 예시와 동일하거나 유사한 부분은 중복된 설명을 회피하기 위해 그 설명을 생략한다.Hereinafter, an example in which the present invention is performed using a hollow shaft different from the above-described example will be described with reference to FIG. 11 . At this time, the same or similar parts as the above example will be omitted in order to avoid redundant description.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 열가소성 복합재 튜브의 제작 방법에 사용될 수 있는 중공형성축의 또 다른 예를 개략적으로 도시한 도면이다.11 is a view schematically showing another example of a hollow shaft that can be used in the method of manufacturing a thermoplastic composite tube according to an embodiment of the present invention.

본 예시에 따라, 브레이딩 장치에 중공형성축이 배치되는 단계(S20)에서 브레이딩 장치에 배치되는 중공형성축(13)은 중심축을 따라 형성된 냉각로(131)를 포함할 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해, 냉각로(131)가 중공형성축(11)의 중심축을 따라 형성된 것에 기초하여 설명하나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 냉각로(131)의 수와 형성 위치는 다양하게 구성될 수 있을 것이며 이는 본 발명의 당업자들에 의해 이해될 것이다.According to this example, the hollow shaft 13 disposed in the braiding apparatus in step S20 in which the hollow shaft is disposed in the braiding apparatus may include a cooling path 131 formed along the central axis. Hereinafter, for convenience of explanation, the cooling furnace 131 is described based on the fact that it is formed along the central axis of the hollow shaft 11, but the present invention is not limited thereto. The number and formation positions of the cooling furnaces 131 may be variously configured and will be understood by those skilled in the art.

본 예시에서, 사용자는 권취체가 냉각되는 단계(S50)를 수행할 때 외부의 냉각 장치를 이용해 냉각로(131)로 냉매를 공급하게 된다.In this example, the user supplies refrigerant to the cooling path 131 using an external cooling device when the winding body is cooled (S50).

중공형성축(13)이 열을 빼앗겨 열 수축되고, 열 수축이 진행되며 중공형성축(13)이 권취체(20)와 분리되게 되는 점은 상술한 예시와 유사하다.The hollow shaft 13 is deprived of heat and thermally contracted, and the heat shrinkage proceeds and the hollow shaft 13 is separated from the winding body 20, similar to the above-described example.

다만, 본 실시예는 중공형성축(13)과 권취체(20)가 냉각되었을 때 양자의 간극이 좁아 중공형성축(13)을 인출하기 어려운 경우, 사용자가 중공형성축(13)을 지속적으로 냉각하여 권취체(20)와 중공형성축(13) 사이 간극을 벌릴 수 있는 차이가 있다. 이는, 냉매에 직접 접촉하여 열 전달을 하는 중공형성축(11)이 권취체(20)에 비해 더 빠르게 냉각되기 때문이다.However, in this embodiment, when the hollow shaft 13 and the winding body 20 are cooled, the gap between the two is narrow and it is difficult to withdraw the hollow shaft 13, the user continuously removes the hollow shaft 13. There is a difference in being able to widen the gap between the winding body 20 and the hollow shaft 13 by cooling. This is because the hollow shaft 11 that transfers heat by directly contacting the refrigerant is cooled faster than the winding body 20 .

이로 인해, 본 예시에서는 브레이딩 장치에 중공형성축이 배치되는 단계(S20)에서 배치되는 중공형성축(11)의 열팽창 계수 선택에 비교적 자유로운 이점이 있다.Because of this, in this example, there is an advantage of being relatively free in selecting the thermal expansion coefficient of the hollow shaft 11 disposed in the step (S20) in which the hollow shaft is disposed in the braiding device.

또한, 권취체가 냉각되는 단계(S50)에서 중공형성축(13)과 권취체(20)의 간격을 필요한 만큼 이격시킬 수 있어, 열가소성 복합재 튜브가 생성되는 단계(S60)에서 권취체(20)로부터 중공형성축(11)을 인출하기 편리한 이점이 있다.In addition, in the step of cooling the winding body (S50), the distance between the hollow shaft 13 and the winding body 20 can be spaced as necessary, and the thermoplastic composite tube is generated from the winding body 20 in the step S60. There is an advantage that it is convenient to withdraw the hollow shaft 11.

이하에서는 도 12를 참조하여 상술한 예시와 다른 재료실을 사용하여 본 발명이 수행되는 예시를 설명한다. 이때, 전술한 예시와 동일하거나 유사한 부분은 중복된 설명을 회피하기 위해 그 설명을 생략한다.Hereinafter, an example in which the present invention is performed using a material chamber different from the above example will be described with reference to FIG. 12 . At this time, the same or similar parts as the above example will be omitted in order to avoid redundant description.

본 예시에서 사용자는 혼방사(7) 대신, 강화 섬유(71)로 형성되는 제1 재료실과 열가소성 수지 섬유(72)로 형성되는 제2 재료실을 각각 따로 브레이딩 장치에 배열할 수 있다.In this example, instead of the mixed yarn 7, the user may separately arrange the first material yarn formed of the reinforcing fiber 71 and the second material yarn formed of the thermoplastic resin fiber 72 in the braiding device.

사용자가 재료실로서 제1 재료실 및 제2 재료실을 선택한 경우, 사용자는 제1 재료실이 감긴 보빈과 제2 재료실이 감긴 보빈을 브레이딩 장치에 배치한다. 이때, 사용자는 제작하려는 열가소성 복합재 튜브의 물성을 고려하여 권취될 브레이딩 패턴을 선택하고, 그에 따라 제1 재료실 및 제2 재료실을 브레이딩 장치에 배열할 수 있다.When the user selects the first material chamber and the second material chamber as material chambers, the user places the bobbin wound with the first material chamber and the bobbin wound with the second material chamber in the braiding device. In this case, the user may select a braiding pattern to be wound in consideration of the physical properties of the thermoplastic composite tube to be manufactured, and accordingly arrange the first material chamber and the second material chamber in the braiding device.

브레이딩 패턴에 대한 이해를 돕기 위하여 도 12를 참조하여 설명하면, 도 12(a)는 1X1의 브레이딩 패턴을 도시한 도면이다. 도 12(b)는 2X2의 브레이딩 패턴을 도시한 도면이다. 도 12(c)는 3X3의 브레이딩 패턴을 도시한 도면이다.Referring to FIG. 12 to help understand the braiding pattern, FIG. 12(a) is a diagram illustrating a 1X1 braiding pattern. 12(b) is a diagram showing a 2X2 braiding pattern. 12(c) is a diagram showing a 3X3 braiding pattern.

이때 도 12에 표시된 제1 사(73)는 상술한 혼방사(7), 제1 재료실 및 제2 재료실 중 어느 하나일 수 있다. 또한, 제2 사(74) 역시 상술한 혼방사(7), 제1 재료실 및 제2 재료실 중 어느 하나일 수 있다.At this time, the first yarn 73 shown in FIG. 12 may be any one of the above-described blended yarn 7, the first material chamber, and the second material chamber. In addition, the second yarn 74 may also be any one of the above-described blended yarn 7, the first material chamber, and the second material chamber.

예를 들어, 사용자가 1X1 브레이딩 패턴으로 권취체(20)를 권취하려는 경우, 사용자는 제1 재료실을 감은 보빈과 제2 재료실을 감을 보빈을 각각 하나씩 브레이딩 장치에 배열할 수 있다.For example, when a user intends to wind the winding body 20 in a 1X1 braiding pattern, the user may arrange one bobbin winding the first material thread and one bobbin winding the second material thread in the braiding device.

또는, 사용자가 2X2 브레이딩 패턴으로 권취체(20)를 권취하려는 경우, 사용자는 제1 재료실을 감은 보빈과 제2 재료실을 감을 보빈을 각각 두 개씩 브레이딩 장치에 배열할 수 있다.Alternatively, when the user intends to wind the winding body 20 in a 2X2 braiding pattern, the user may arrange two bobbins for winding the first material thread and two bobbins for winding the second material thread in the braiding device.

또는, 사용자가 3X3 브레이딩 패턴으로 권취체(20)를 권취하려는 경우, 사용자는 제1 재료실을 감은 보빈과 제2 재료실을 감을 보빈을 각각 세 개씩 브레이딩 장치에 배열할 수 있다.Alternatively, when the user intends to wind the winding body 20 in a 3X3 braiding pattern, the user may arrange three bobbins for winding the first material thread and three bobbins for winding the second material thread in the braiding device.

한편, 상술한 설명에는 사용자가 재1 재료실 및 제2 재료실을 브레이딩 장치에 배열하는 것을 예로 들었으나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.On the other hand, in the above description, the user took an example of arranging the first material room and the second material room in the braiding device, but the present embodiment is not limited thereto.

또 다른 예로, 본 예시에서 사용자는, 혼방사(7)와 제1 재료실 및/또는 제2 재료실을 브레이딩 장치에 함께 배열할 수도 있을 것이다. 이때 사용자는 획득하고자 하는 열가소성 복합재 튜브의 물성에 따라 권취체(20)의 브레이딩 패턴과 배열되는 혼방사(7), 제1 재료실 및 제2 재료실 각각의 수를 달리 설정할 수 있을 것이다.As another example, in this example, the user may arrange the mixed yarn 7 and the first material yarn and/or the second material yarn together in the braiding device. At this time, the user may differently set the number of each of the mixed yarns 7, the first material chamber, and the second material chamber arranged with the braiding pattern of the winding body 20 according to the physical properties of the thermoplastic composite tube to be obtained.

일 예로, 사용자가 강화 섬유의 중량비가 높은 열가소성 복합재 튜브를 제작하려고 한다면, 사용자는 혼방사(7)와 제1 재료실을 브레이딩 장치에 배열하여 권취체(20)를 권취할 수 도 있을 것이다.For example, if a user intends to manufacture a thermoplastic composite tube having a high weight ratio of reinforcing fibers, the user may wind the winding body 20 by arranging the blended yarn 7 and the first material thread in a braiding device.

또는 다른 예로, 사용자가 열가소성 수지 섬유의 중량비가 높은 열가소성 복합재 튜브를 제작하려고 한다면, 사용자는 혼방사(7)와 제2 재료실을 브레이딩 장치에 배열하여 권취체(20)를 권취할 수 도 있을 것이다.Or, as another example, if the user wants to manufacture a thermoplastic composite tube with a high weight ratio of thermoplastic resin fibers, the user may wind the winding body 20 by arranging the mixed yarn 7 and the second material thread in a braiding device. will be.

본 발명의 실시예들에 따를 경우, 슬릿 테이프(4)를 이용하지 않고 재료실을 이용하여 열가소성 복합재 튜브를 제작하므로 아래와 같은 이점이 있다.According to the embodiments of the present invention, since the thermoplastic composite tube is manufactured using a material chamber without using the slit tape 4, there are advantages as follows.

구체적으로, 슬릿 테이프(4)는 스플라이스 부분이 비틀림 모멘트에 취약하여, 브레이딩 작업이 수행되는 도중 스플라이스 부분이 파단되어 브레이딩 장치에 슬릿 테이프를 재배치해야하는 경우가 있었다.Specifically, the splice portion of the slit tape 4 is vulnerable to torsional moment, and the splice portion is broken during a braiding operation, so that the slit tape has to be relocated to the braiding device in some cases.

반면, 본 발명에 사용되는 재료실은 상대적으로 강한 비틀림 모멘트를 견딜 수 있다. 따라서 재료실을 이용하는 경우에는 브레이딩 모재(여기서, 재료실)의 파단 위험이 낮아 우수한 연속 권취성을 가지게 된다. 이로 인해, 본 발명은 브레이딩되는 권취체가 사용자가 의도하는 레이어(layer) 수 및 두께를 가질 때까지 지속적으로 오버 브레이딩(over-braiding)하기 편한 이점이 있다.On the other hand, the material thread used in the present invention can withstand a relatively strong torsional moment. Therefore, in the case of using the material yarn, the risk of breakage of the braiding base material (here, the material yarn) is low, resulting in excellent continuous winding. Due to this, the present invention has an advantage in that it is convenient to continuously over-braiding until the winding body to be braided has the number and thickness of layers intended by the user.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Those skilled in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention can be embodied in other specific forms without changing its technical spirit or essential features. Therefore, the embodiments described above should be understood as illustrative in all respects and not limiting. The scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the detailed description above, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention. do.

1: 브레이딩 장치 2: 혼 기어
3: 보빈 4: 슬릿 테이프
5, 6: 복합재 테이프 7: 혼방사
11, 12, 13: 중공형성축 20: 권취체
71: 강화 섬유 72: 열가소성 수지 섬유
73: 제1 사 74: 제2 사
121: 열팽창부재 131: 냉각로
300: 가열 몰드 310: 상부 몰드
320: 하부 몰드 330: 열선
340: 냉각 라인 350: 배치홈
1: braiding device 2: horn gear
3: bobbin 4: slit tape
5, 6: composite tape 7: blended yarn
11, 12, 13: hollow shaft 20: winding body
71: reinforcing fiber 72: thermoplastic resin fiber
73: first company 74: second company
121: thermal expansion member 131: cooling furnace
300: heating mold 310: upper mold
320: lower mold 330: hot wire
340: cooling line 350: placement groove

Claims (7)

열가소성 복합재 튜브의 제작에 필요한 열가소성 수지를 포함하는 복수의 재료실이 브레이딩(braiding) 장치에 배열되는 단계;
상기 브레이딩 장치의 중심측에 소정 길이로 연장된 중공형성축이 배치되는 단계;
상기 브레이딩 장치의 작동에 의해, 상기 재료실로 상기 중공형성축의 표면의 적어도 일부를 덮은 권취체가 권취되는 단계;
상기 권취체 및 상기 중공형성축을 가열 몰드 내에 배치하여, 상기 권취체가 상기 가열 몰드의 내벽 및 상기 중공형성축에 지지된 상태로 가열되는 단계;
상기 권취체가 냉각되는 단계; 및
상기 권취체 내부의 상기 중공형성축을 제거하여 상기 열가소성 복합재 튜브가 생성되는 단계;를 포함하고,
상기 권취체가 가열되는 단계에서는,
상기 중공형성축의 열팽창에 의해 상기 권취체가 반경 방향으로 가압되어 외면이 매끈하게 소성 변형되며,
상기 권취체가 냉각되는 단계에서는,
상기 권취체보다 상기 중공형성축이 더 수축되도록, 상기 중공형성축의 내부에 형성된 냉각로로 냉매가 공급되어, 상기 중공형성축이 상기 권취체보다 더 냉각되는, 열가소성 복합재 튜브의 제작 방법.
arranging a plurality of material chambers containing thermoplastic resins necessary for manufacturing a thermoplastic composite tube in a braiding device;
Disposing a hollow shaft extending to a predetermined length at the center of the braiding device;
winding the winding body covering at least a part of the surface of the hollow shaft into the material chamber by the operation of the braiding device;
arranging the winding body and the hollow shaft in a heating mold so that the winding body is heated while being supported by the inner wall of the heating mold and the hollow shaft;
cooling the winding body; and
Including; removing the hollow shaft inside the winding body to create the thermoplastic composite tube,
In the step of heating the winding body,
Due to the thermal expansion of the hollow shaft, the winding body is pressed in a radial direction so that the outer surface is plastically deformed smoothly,
In the step of cooling the winding body,
A method of manufacturing a thermoplastic composite tube, wherein a refrigerant is supplied to a cooling path formed inside the hollow shaft so that the hollow shaft is more contracted than the winding body, so that the hollow shaft is cooled more than the winding body.
제1항에 있어서,
상기 중공형성축은,
상기 권취체가 가열되는 단계에서 열팽창에 의해 상기 권취체에 소정 크기 이상의 압력을 가하도록, PTFE로 구성된 맨드렐로 구비되는, 열가소성 복합재 튜브의 제작 방법.
According to claim 1,
The hollow shaft,
Method of manufacturing a thermoplastic composite tube provided with a mandrel made of PTFE so as to apply a pressure of a predetermined size or more to the winding body by thermal expansion in the step of heating the winding body.
제1항에 있어서,
상기 재료실은,
상기 권취체가 권취되는 단계에서 상기 중공형성축에 연속적인 권취가 가능하도록, 강화 섬유(reinforcing fibre) 및 열가소성 수지 섬유(thermoplastic fibre)로 형성된 혼방사(commingled yarn)인, 열가소성 복합재 튜브의 제작 방법.
According to claim 1,
The material room,
A method of manufacturing a thermoplastic composite tube, which is a commingled yarn formed of reinforcing fibers and thermoplastic fibers to enable continuous winding on the hollow shaft in the step of winding the winding body.
제1항에 있어서,
상기 재료실은, 상기 권취체가 권취되는 단계에서 상기 중공형성축에 연속적인 권취가 가능하도록, 강화 섬유인 제1 재료실 및 열가소성 수지 섬유인 제2 재료실을 포함하고,
상기 제1 재료실과 상기 제2 재료실은, 상기 권취체가 권취되는 단계에서 상기 권취체가 소정된 브레이딩 패턴을 갖도록, 상기 브레이딩 장치에 배열되는, 열가소성 복합재 튜브의 제작 방법.
According to claim 1,
The material yarn includes a first material yarn that is a reinforcing fiber and a second material yarn that is a thermoplastic resin fiber so that continuous winding around the hollow shaft is possible in the step of winding the winding body,
The method of manufacturing a thermoplastic composite tube, wherein the first material chamber and the second material chamber are arranged in the braiding device so that the winding body has a predetermined braiding pattern in the step of winding the winding body.
제1항에 있어서,
상기 가열 몰드는, 상기 권취체가 배치되는 배치홈 및 서로 소정 간격 이격되며 상기 배치홈을 포위하도록 배치되는 복수의 열선을 포함하여,
상기 권취체가 가열되는 단계에서 상기 복수의 열선에 의해 상기 가열 몰드가 가열되는, 열가소성 복합재 튜브의 제작 방법.
According to claim 1,
The heating mold includes an arrangement groove in which the winding body is disposed and a plurality of hot wires spaced apart from each other by a predetermined distance and disposed to surround the arrangement groove,
In the step of heating the winding body, the heating mold is heated by the plurality of heating wires, the manufacturing method of the thermoplastic composite tube.
제5항에 있어서,
상기 가열 몰드는, 상기 복수의 열선 사이 사이에 위치되는 복수의 냉각 라인을 포함하여,
상기 권취체가 냉각되는 단계에서 상기 냉각 라인을 이용하여 상기 가열 몰드를 냉각시킴으로써 상기 권취체 및 상기 중공형성축을 냉각하는, 열가소성 복합재 튜브의 제작 방법.
According to claim 5,
The heating mold includes a plurality of cooling lines positioned between the plurality of heating wires,
In the step of cooling the winding body, the heating mold is cooled using the cooling line to cool the winding body and the hollow shaft.
제1항에 있어서,
상기 중공형성축은,
상기 권취체가 가열되는 단계에서 상기 열팽창에 의해 상기 권취체의 각 부분에 소정 범위 내의 압력을 가하도록, 가열된 상기 가열 몰드 내의 온도 구배에 대응하여, 중심측에서 상기 중공형성축의 길이 방향의 양단 방향으로 이격될수록 열팽창률이 높아지도록 형성되는, 열가소성 복합재 튜브의 제작 방법.
According to claim 1,
The hollow shaft,
Corresponding to the temperature gradient in the heated heating mold so as to apply a pressure within a predetermined range to each part of the winding body by the thermal expansion in the step of heating the winding body, both ends of the longitudinal direction of the hollow shaft from the center side Method for manufacturing a thermoplastic composite tube formed so that the thermal expansion coefficient increases as it is spaced apart.
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