KR20010016305A - 섬유강화 복합재료 파이프 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 프레스 내의 금형공정간 제품운반을 위해 설치되는 이송장치의 크로스바 등의 제조에 사용될 수 있는 섬유강화 복합재료 파이프 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 소정 형상의 금속 파이프; 상기 금속파이프의 표면에 적층부착된 일방향성 유리섬유 집합쉬트층; 상기 일방향성 유리섬유 집합쉬트층 상면에 적층부착된 일방향성 탄소섬유 집합쉬트층; 및 상기 일방향성 탄소섬유 집합쉬트층 상면에 적층부착된 탄소섬유 직물층을 구비하는 것을 특징으로 하는 섬유강화 복합재료 파이프를 제공한다. 본 발명에 따른 섬유강화 복합재료 파이프는 비강도. 비강성, 파단강도 등 기본적인 물성이 우수할 뿐만 아니라, 가볍고 진동에 대한 감쇄특성이 양호하여 특히, 크로스바로 제조할 경우 생산성이 크게 증대된다.
Description
본 발명은 프레스 내의 금형공정간 제품운반을 위해 설치되는 이송장치의 크로스바 등의 제조에 사용될 수 있는 섬유강화 복합재료 파이프 및 그 제조방법에 관한 것이다.
산업이 고도화됨에 따라 질량과 밀도는 낮으나 강도와 강성은 우수한 재료에 대한 필요성이 점차 증대되고 있다. 이에 따라 기존의 금속재료들보다 강도와 강성은 우수하나 비중이 낮은 섬유강화 복합재료에 대한 연구가 활발히 진행되어 왔으며, 여러 산업분야에서 섬유강화 복합재료의 사용이 점차 증가하고 있다.
예를 들어, 농형 회전자(대한민국 공개특허공보 제2000-33347호)나 드라이브 샤프트(대한민국 특허공보 제1996-5822호)에 섬유강화 복합재료가 적용되었으며, 공작기계용 주축(대한민국 공개특허공보 제2000-33347호)에도 탄소섬유강화 복합재료가 적용된 바 있다.
특히, 이러한 섬유강화 복합재료는 프레스 내의 금형공정간 제품운반을 위해 설치되는 이송장치의 크로스바 등에도 적용될 때 유용한데, 이는 복합재료의 단가가 가볍고 진동에 대한 감쇄효과가 우수하여 생산성을 높일 수 있기 때문이다. 그러나, 섬유강화 복합재료만으로 크로스바 등을 제조할 경우에는 기존의 강철이나 알루미늄에 비하여 경제성에 문제가 있으며, 충격에 대한 내성이 부족하여 깨짐성(brittleness)이 큰 단점이 있다.
결국, 섬유강화 복합재료의 우수한 물성을 가지면서도 금속의 내충격성을 유지하는 복합재료의 개발이 절실하다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기 문제점을 해결하여 비강도. 비강성, 파단강도 등 기본적인 물성이 우수할 뿐만 아니라, 가볍고 진동에 대한 감쇄특성이 양호한 섬유강화 복합재료 파이프를 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 섬유강화 복합재료 파이프의 제조방법을 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 섬유강화 복합재료 파이프 구성을 개략적으로 도시한 부분 절개 사시도이고,
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 섬유강화 복합재료 파이프 구성을 개략적으로 도시한 부분 절개 사시도이고,
도 3은 본 발명에 따른 섬유강화 복합재료 파이프의 제조공정을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 소정 형상의 금속 파이프; 상기 금속파이프의 표면에 적층부착된 일방향성 유리섬유 집합쉬트층; 상기 일방향성 유리섬유 집합쉬트층 상면에 적층부착된 일방향성 탄소섬유 집합쉬트층; 및 상기 일방향성 탄소섬유 집합쉬트층 상면에 적층부착된 탄소섬유 직물층을 구비하는 것을 특징으로 하는 섬유강화 복합재료 파이프를 제공한다.
본 발명에 따른 섬유강화 복합재료 파이프에 있어서, 일방향성 유리섬유 집합쉬트층의 유리섬유는 금속 파이프의 축방향 또는 45도 각도로 배열되는 것이 바람직하며, 일방향성 탄소섬유 집합쉬트층의 탄소섬유 또한 금속 파이프의 축방향 또는 45도 각도로 배열되는 것이 바람직하다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 (a) 소정 길이를 갖는 금속 파이프를 준비하는 단계; (b) 상기 금속 파이프의 표면에 접착제가 함유된 일방향성 유리섬유 집합쉬트를 적층하는 단계; (c) 상기 일방향성 유리섬유 집합쉬트의 표면에 접착제가 함유된 일방향성 탄소섬유 집합쉬트를 적층하는 단계; (d) 상기 일방향성 탄소섬유 집합쉬트의 표면에 탄소섬유로 이루어진 직물을 적층하는단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유강화 복합재료 파이프의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 섬유강화 복합재료 파이프의제조방법에 있어서, 접착제로는 에폭시 수지를 사용하는 것이 바람직하며, 에폭시 수지를 사용할 경우 (d)단계 이후에 에폭시 수지의 경화속도를 높일 수 있도록 소정온도로 가열하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하고자 하나, 본 발명의 범위가 이에 한정되지 않음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 섬유강화 복합재료 파이프 구성을 개략적으로 도시한 부분 절개 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 섬유강화 복합재료 파이프는 사각형 또는 원형과 같은 다양한 형상으로 이루어질 수 있는 관상의 금속 파이프(10)의 표면에 일방향으로 배열되어 있는 유리섬유 집합쉬트(12)가 적층부착된다. 금속 파이프(10)는 알루미늄이나 강철 등으로 이루어지며, 유리섬유 집합쉬트(12)는 에폭시 수지 등과 같은 접착력을 가진 수지를 함유하므로써 서로 결착되어 금속 파이프(10)의 표면에 감겨 적층된다. 금속 파이프(10)는 본 발명의 파이프에 금속 특유의 깨짐 저항성을 부여한다.
또한, 일방향성 유리섬유 집합쉬트(12) 위에는 역시 일방향으로 배열되어 있는 탄소섬유 집합쉬트(14)가 적층부착되는데, 탄소섬유 집합쉬트(14)도 에폭시 수지와 같은 접착제를 함유하므로써 서로 결착되어 유리섬유 집합쉬트(12)의 표면에 감겨 적층된다. 탄소섬유 집합쉬트는 전술한 바와 같이, 비강도, 비강성등이 금속보다 우수하고 가벼울 뿐만 아니라, 진동 감쇄특성이 우수하여 파이프에 동적 안정성을 부여한다.
금속 파이프(10)에 탄소섬유 집합쉬트(14)를 직접 적층부착할 경우, 비틀림 등 외력에 대한 저항성이 불량하여 쉽게 탈리될 수 있으나, 유리섬유 집합쉬트(12)는 금속 파이프(10) 및 탄소섬유 집합쉬트(14) 모두에 대하여 접착력이 우수하므로, 본 발명과 같이 유리섬유 집합쉬트(12)를 먼저 금속 파이프(10)에 적층한 후 탄소섬유 집합쉬트(14)를 적층부착하면 이러한 문제점을 해결할 수 있다.
탄소섬유 집합쉬트(14)의 표면에는 탄소섬유로 제직되어 이루어진 직물(fabric)이 적층부착된다. 이러한 탄소섬유 집합쉬트는 외관이 비교적 평활하여 매끄러우며 표면처리 공정을 용이하게 한다.
본 발명의 섬유강화 복합재료 파이프에 있어서, 일방향성 유리섬유 집합쉬트(12) 또는 탄소섬유 집합쉬트(14)의 적층각도에 따라 파이프의 물성이 달라질 수 있는데, 본 발명에 따른 파이프의 특성을 저해하지 않는 한도내에서 적층각도를 변화시킬 수 있다. 특히 금속 파이프의 축방향과 평행하게 배열하여 적층하거나(도 1 참조), 도 2에 나타낸 바와 같이 45도의 각도로 배열하되 유리섬유 집합쉬트(22)와 탄소섬유 집합쉬트(24)를 엇갈리게 하여 적층하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 섬유강화 복합재료 파이프에 있어서, 유리섬유 집합쉬트(12, 22), 탄소섬유 집합쉬트(14, 24) 및 탄소섬유 직물(16, 26)은 필요에 따라 1바퀴 이상 적층할 수 있으며, 유리섬유 집합쉬트(12, 22)와 탄소섬유 집합쉬트(14, 24) 사이에 탄소섬유 직물을 더 적층할 수도 있다.
도 3은 본 발명에 따른 섬유강화 복합재료 파이프의 제조공정을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 3을 참조하면, 먼저 소정 길이를 갖는 금속 파이프를 준비한다(30). 전술한 바와 같이, 파이프의 형상은 다양하게 변화시킬 수 있으며, 금속은 통상적으로 알루미늄이나 강철을 사용하는데, 중량면에서 알루미늄을 사용하는 것이 바람직하다.
이어서, 일방향성 유리섬유 집합쉬트를 금속파이프의 표면에 일정 각도로 감아 적층한다(32). 일방향성 유리섬유 집합쉬트는 에폭시 수지와 같은 접착제를 함유하고 있다. 그런 다음, 일방향성 탄소섬유 집합쉬트를 적층된 유리섬유 집합쉬트 상에 일정각도로 감아서 적층한다(34). 역시 일방향성 탄소섬유 집합쉬트는 에폭시 수지와 같은 접착제를 함유하고 있다. 이 위에 탄소섬유로 제직되어 이루어진 직물을 적층하면(35) 본 발명에 따른 섬유강화 복합재료 파이프가 완성된다.
접착제로 에폭시 수지를 사용할 경우, 경화시간을 단축시키기 위하여 소정온도로 각 단계마다 가열할 수 있는데, 탄소섬유 직물의 적층 단계(35) 이후에 가열처리하는 것이 효율면에서 바람직하다.
본 발명의 섬유강화 복합재료 파이프는 비강도. 비강성, 파단강도 등 기본적인 물성이 우수할 뿐만 아니라, 가볍고 진동에 대한 감쇄특성이 양호하여 동적, 정적 안정성이 매우 양호하며 경제적으로 제조될 수 있다. 따라서, 프레스내 금형공정간 이송장치에 구비되는 크로스바 등으로 제조할 경우 생산성을 크게 증대시킬 수 있다.
Claims (6)
- 소정 형상의 금속 파이프;상기 금속파이프의 표면에 적층부착된 일방향성 유리섬유 집합쉬트층;상기 일방향성 유리섬유 집합쉬트층 상면에 적층부착된 일방향성 탄소섬유 집합쉬트층; 및상기 일방향성 탄소섬유 집합쉬트층 상면에 적층부착된 탄소섬유 직물층을 구비하는 것을 특징으로 하는 섬유강화 복합재료 파이프.
- 제1항에 있어서, 상기 일방향성 유리섬유 집합쉬트층의 유리섬유가 상기 금속 파이프의 축방향 또는 45도 각도로 배열된 것을 특징으로 하는 섬유강화 복합재료 파이프.
- 제1항에 있어서, 상기 일방향성 탄소섬유 집합쉬트층의 탄소섬유가 상기 금속 파이프의 축방향 또는 45도 각도로 배열된 것을 특징으로 하는 섬유강화 복합재료 파이프.
- (a) 소정 길이를 갖는 금속 파이프를 준비하는 단계;(b) 상기 금속 파이프의 표면에 접착제가 함유된 일방향성 유리섬유 집합쉬트를 적층하는 단계;(c) 상기 일방향성 유리섬유 집합쉬트의 표면에 접착제가 함유된 일방향성 탄소섬유 집합쉬트를 적층하는 단계;(d) 상기 일방향성 탄소섬유 집합쉬트의 표면에 탄소섬유로 이루어진 직물을 적층하는단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유강화 복합재료 파이프의 제조방법.
- 제4항에 있어서, 상기 접착제가 에폭시 수지인 것을 특징으로 하는 섬유강화 복합재료 파이프의 제조방법.
- 제4항에 있어서, 상기 (d)단계 이후에 에폭시 수지의 경화속도를 높일 수 있도록 소정온도로 가열하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유강화 복합재료 파이프의 제조방법.
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