KR20100062241A - 로터 블레이드의 이로젼 쉴드 접착 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 로터 블레이드에 표면 처리 또는 샌딩 처리를 하는 단계((a) 단계); 에폭시 프라이머를 상기 로터 블레이드에 도포하는 단계((b) 단계); 상기 로터 블레이드의 리딩 에지에 내마모성을 주기 위해 리딩 에지를 덮는 이로젼 쉴드에, 에폭시 프라이머를 도포하는 단계((c) 단계); 상기 로터 블레이드와 상기 이로젼 쉴드 사이에 고무나 우레탄 시트를 개재하고, 이 때, 상기 로터 블레이드와 상기 고무나 우레탄 시트 사이에 제 1 접착필름을 개재하고, 상기 이로젼 쉴드와 상기 고무나 우레탄 시트 사이에 제 2 접착필름을 개재하는 단계((d) 단계); 및 상기 로터 블레이드와 상기 이로젼 쉴드를 서로 접착하는 단계((e) 단계);를 포함하는 로터 블레이드의 이로젼 쉴드 잡착 방법을 제공한다.

Description

로터 블레이드의 이로젼 쉴드 접착 방법{METHOD OF COMBINING ROTOR BLADE AND EROSION SHIELD}

본 발명은 로터 블레이드의 이로젼 쉴드의 접착방법에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게는, 이물질이 거의 없는 공기와 접하는 항공용 로터 블레이드 등과 달리, 공기부양정(hovercraft)과 같이 모래, 흙, 돌 등 블레이드가 사용되는 조건이 더 악조건인 경우의 로터 블레이드(rotor blade)에 대한 이로젼쉴드(erosion shield)의 접착 방법은 물론이고, 일본 용도로서 가스터빈이나 항공용 로터 블레이드 혹은 터빈 블레이드에도 사용할 수 있는 이로젼 쉴드의 접착 방법에 관한 것이다.

종래 로터 블레이드의 형태는 다양하나, 크게 로터 블레이드(rotor blade)의 리딩 에지(leading edge) 쪽에 내마모성을 주기 위한 이로전 쉴드(erosion shield)로 구성되어 있다.

도 1은, 종래 로터 블레이드의 이로젼 쉴드 접착 방법이 적용된 로터 블레이드의 단면을 도시한 단면도이다. 도 1을 참조해 보면, 이 경우, 통상적으로 로터 블레이드(10)는 알루미늄(Al 2000 계열) 등의 재질을 사용하고, 이와 같은 로터 블레이드(10)의 리딩 에지에 내마모성을 주기 위해서 사용되는 이로전 쉴드(20)는, 통상 보호막(protective cover)이라고 하기도 하며, 주 재료는 스텐레스 스틸이며, Ti 혹은 니켈도 사용한다.

종래, 이와 같은 로터 블레이드와 이로젼 쉴드의 접합에는, 로터 블레이드와 이로젼 쉴드 사이에 페이스트 타입의 접착제(30)(통상 두께는 1 내지 2mm 층으로 만듦)만으로 접착시켰다. 로터 블레이드가 사용되는 조건이 이물질이 거의 없는 공기 중일 때는, 이와 같이 제조된 로터 블레이드와 이로젼 쉴드의 접합에 크게 문제가 없었다.

하지만, 공기부양정용에 사용되는 로터 블레이드는 문제가 심각하였다. 공기부양정(hovercraft)은 수륙 양용 용도로서, 육지와 바다, 강 등 사용 지역이 모래, 흙, 돌 등 항공 용도보다 더 심한 악 조건하에서 운용된다고 할 수 있다. 따라서 일반적인 항공용 로터블레이드 혹은 발전용 터빈 블레이드에 비해 리딩 에지의 내마모 특성은 물론 내 충격 특성이 강조되는 것이다.

일반적인 로터 블레이드보다 악조건에서 운영된다는 것은, 공기 중에 포함된 이물질, 즉 돌, 흙, 기타 블레이드에 타격을 줄 수 있는 물질에 영향을 크게 받는다는 것이다. 4000 내지 5000 rmp 이상으로 고속 회전하고 있는 블레이드에 공기가 가속되어 지나가면서 공기에 포함된 이물질이 블레이드에 강한 충격을 주게 된다. 블레이드와 이로젼실드의 접합이 매우 취성이거나, 약하거나 혹은 접합 사이에 기공 등 접합이 약한 부분이 있을 경우 그 충격에 의해 작동 효율이 감소함은 물론 이로젼 쉴드와의 접합면이 깨어짐으로써 큰 문제를 야기시키는 경우가 다발하였다.

또한, 기존에 접합면에 사용하던, 페이스트 타입의 접착제(30)에는 기포가 생겨서, 이로 인해 차후 delamination가 같은 문제를 발생시켰다. 나아가 페이스트 타입의 접착제의 경우, 접착 두께가 달라서 구조적으로 설계자가 원하는 설계 형상대로 제작되지 않을 수도 있는 경우가 발생하였다.

본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 즉, 로터 블레이드와 이로젼 쉴드의 접합이 매우 취성이거나, 약하거나 혹은 접합 사이에 기공 등 접합이 약한 부분이 있을 경우, 그 충격에 의해 작동 효율이 감소함은 물론 이로젼 쉴드와의 접합면이 깨어짐으로써 발생하는 문제점을 해결할 수 있는, 로터 블레이드의 이로젼 쉴드 접착 방법을 제공하는 것을 본 발명의 목적으로 한다.

또한, 공기부양정용과 같이 항공용보다 악조건에서도 내마모성을 가지고, 내탄성력을 가지며, 종래 기술과 비교하여, 공정수를 많이 추가하지 않으면서도, 설계자가 원하는 효과를 발생시키는, 로터 블레이드의 이로젼 쉴드 접착 방법을 제공하는 것을 본 발명의 또 다른 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 로터 블레이드에 표면 처리 또는 샌딩 처리를 하는 단계((a) 단계); 에폭시 프라이머를 상기 로터 블레이드에 도포하는 단계((b) 단계); 상기 로터 블레이드의 리딩 에지에 내마모성을 주기 위해 리딩 에지를 덮는 이로젼 쉴드에, 에폭시 프라이머를 도포하는 단계((c) 단계); 상기 로터 블레이드와 상기 이로젼 쉴드 사이에 고무나 우레탄 시트를 개재하고, 이 때, 상기 로터 블레이드와 상기 고무나 우레탄 시트 사이에 제 1 접착필름을 개재하고, 상기 이로젼 쉴드와 상기 고무나 우레탄 시트 사이에 제 2 접착필름을 개재하는 단계((d) 단계); 및 상기 로터 블레이드와 상기 이로젼 쉴드 를 서로 압착하여 접착하는 단계((e) 단계);를 포함하는 로터 블레이드의 이로젼 쉴드 잡착 방법을 제공한다.

또한, 상기 (d) 단계와 상기 (e) 단계 사이에, 또는 상기 (e) 단계와 동시에, 상기 로터 블레이드와 상기 이로젼 쉴드의 접착면에 대해서 진공(vaccum) 처리를 실시하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 (d) 단계에 사용되는 고무나 우레탄 시트의 표면에, 일시적으로 극성이 제공될 수 있도록, 상기 고무나 우레탄 시트의 표면에 대해서, 플라즈마 처리를 실시하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 (e) 단계는, 섭씨 115 내지 135도에서 약 90분간 , 40 내지 50 psi 압력으로 압착하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 따른 로터 블레이드의 이로젼 쉴드 잡착 방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.

첫째, 로터 블레이드와 이로젼 쉴드 사이의 접합을, 고무 또는 우레탄 시트를 통해서 손쉽게 할 수 있도록 한다.

둘째, 고무나 우레탄 시트의 표면에, 일시적으로 극성이 제공될 수 있도록, 상기 고무나 우레탄 시트의 표면에 대해서, 플라즈마 처리를 실시하는 단계를 포함하여, 고무나 우레탄 시트와 제 1 접착 필름 사이의 접착과, 고무나 우레탄 시트와 제 2 접착 필름 사이의 접착을 용이하게 한다.

셋째, 로터 블레이드 및 이로젼 쉴드에 대한 에폭시 프라이머 처리를 통해 서, 로터 블레이드와 제 1 접착 필름 사이의 접착과, 이로젼 쉴드와 제 2 접착 필름 사이의 접착을 용이하게 한다.

넷째, 기존에 일정한 두께, 통상 1 내지 2mm 정도의 두께를 갖는 페이스트 타입의 접착제층에는, 기포가 많이 발생하여, 차후 delamination의 원인이 되었지만, 본 발명의 경우, 로터 블레이드와 이로젼 쉴드의 접착면에 대해서 진공(vaccum) 처리를 실시하는 단계를 포함하여, 기포 발생을 원천적으로 차단하여, delamination을 사전에 방지하는 효과를 가지며, 나아가 4000 내지 5000 rpm 이상으로 고속으로 회전하는 블레이드의 경우, 즉 돌, 흙, 기타 블레이드에 타격을 줄 수 있는 물질에 큰 영향을 받을 수 있는 공기부양정과 같은 블레이드 응용예에도 사용이 가능하게 한다.

다섯째, 페이스트 타입의 접착제 보다는 접착 필름을 사용함으로써, 두께 상의 오차로 인한 문제점을 해결할 수 있다.

여섯째, 기존의 로터 블레이드의 이로젼 쉴드와 달리, 고무나 우레탄 시트의 부가로 인해, 내충격성이 향상되고, 접합면의 취성을 보다 탄성력 있게 하여, 공기부양정(hovercraft)과 같이, 공기 중에 포함된 이물질, 즉 돌, 흙, 기타 블레이드에 타격을 줄 수 있는 물질에 영향을 크게 받으면서도, 4000 내지 5000 rmp 이상으로 고속 회전하는 블레이드로서, 성능을 유지할 수 있는 효과를 제공한다. 나아가, 이물질 등의 충격에너지를 흡수함으로써, 내충격(impact)에 강하며, 접합이 깨어지지 않는 장점을 가지게 된다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 로터 블레이드의 이로젼 쉴드 잡착 방법을 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 로터 블레이드의 이로젼 쉴드 잡착 방법이 적용된 로터 블레이드가 사용되는 적용예인, 공기부양정의 사진이며, 도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 로터 블레이드의 이로젼 쉴드 잡착 방법이 적용된 로터 블레이드의 단면을 도시한 단면도이다.

도 2 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 로터 블레이드의 이로젼 쉴드 접착 방법에 대해서, 설명하기로 한다.

먼저, 로터 블레이드(100)에 표면 처리 또는 샌딩(sanding) 처리를 한다((a) 단계). 여기서, 로터 블레이드(100)는, 알루미늄(Al 2000 계열) 등의 재질을 사용한다. 당업자의 입장에서 로터 블레이드로 위 재질 이외에 다양한 변경이 가능함은 물론이다.

다음으로, 이와 같은 로터 블레이드(100)에 에폭시 프라이머(epoxy primer)를 스프레이 등 도포를 한다((b) 단계). 여기서 사용되는 에폭시 프라이머는, 금속에 잘 접착되는 화학기와 에폭시 성분과도 잘 접착되는 화학기를 같이 가지고 있어서, 로터 블레이드(100)와 차후 에폭시 성분의 제 1 접착 필름(300)이 서로 잘 접착되도록 하는 역할을 하게 된다.

또한, 로터 블레이드(100)의 리딩 에지에 내마모성을 주기 위해 리딩 에지를 덮는 이로젼 쉴드(200)에, 에폭시 프라이머를 도포한다((c) 단계). 위에서 설명한 것과 같이, 여기서 사용되는 에폭시 프라이머도, 금속에 잘 접착되는 화학기와 에폭시 성분과도 잘 접착되는 화학기를 같이 가지고 있어서, 이로젼 쉴드(200)와 차후 에폭시 성분의 제 2 접착 필름(310)이 서로 잘 접착되도록 하는 역할을 하게 된다. 또한, 이와 같은 로터 블레이드(100)의 리딩 에지에 내마모성을 주기 위해서 사용되는 이로전 쉴드(200)는, 통상 보호막(protective cover)이라고 하기도 하며, 주 재료는 스텐레스 스틸이며, Ti 혹은 Ni(니켈)도 사용한다.

상기 (a)와 (b) 단계와, (c) 단계는, 순서를 정하여 설명하였으나, 서로 순서를 달리할 수도 있으며, 동시에 진행할 수도 있음은 물론이다.

다음으로, 로터 블레이드(100)와 이로젼 쉴드(200) 사이에 고무나 우레탄 시트(400)를 개재하고, 이 때, 상기 로터 블레이드(100)와 상기 고무나 우레탄 시트(400) 사이에 제 1 접착필름(또는 제 1 에폭시 프리프레그)(300)을 개재하고, 상기 이로젼 쉴드(200)와 상기 고무나 우레탄 시트(400) 사이에 제 2 접착필름(또는 제 2 에폭시 프리프레그)(310)을 개재한다((d) 단계).

여기서의 제 1 접착 필름(300)과 제 2 접착 필름(310)은, 앞에서 설명한 바와 같이, 에폭시 성분을 포함하는 것이 일반적이다. 나아가, 접착 필름을 예로 들었지만, 접착 필름 대신에 페이스트 타입의 접착제로 대체할 수 있음은 물론이다. 하지만, 종래와 같이 페이스트 타입의 접착제는 기공 생성 등의 문제가 발생할 우려가 있으므로, 접착 필름을 사용하는 것이 바람직할 것이다.

또한, 여기서 사용되는 고무나 우레탄 시트(400)는, 충격력을 흡수하여 내충격성을 제공하는 부재이며, 외부 이물질의 충격에 의한 깨어짐 등을 방지하기 위해 중간체로서 점탄성 중간체(viscoelastic meida)이며, 이와 같은 부재로 인해, 4000 내지 5000 rpm 이상으로 고속으로 회전하는 로터 블레이드(100)의 경우, 즉 돌, 흙, 기타 블레이드에 타격을 줄 수 있는 물질에 큰 영향을 받을 수 있는 공기부양정과 같은 블레이드 응용예에 적용되더라도 그 성능을 유지할 수 있게 한다.

또한, 상기 (d) 단계에 사용되는 고무나 우레탄 시트(400)의 표면에, 일시적으로 전기적인 극성이 제공될 수 있도록, 상기 고무나 우레탄 시트의 표면에 대해서, 플라즈마 처리를 실시하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다. 이와 같은 전기적 극성 제공 단계를 통해서, 고무나 우레탄 시트(400)와 제 1 접착 필름(300) 사이의 접착과, 고무나 우레탄 시트(400)와 제 2 접착 필름(310) 사이의 접착을 좀 더 잘 되도록 하는 효과를 얻을 수 있는 것이다.

다음으로, 로터 블레이드(100)와 이로젼 쉴드(200)를 서로 접착한다((e) 단계). 여기서, 진공백을 이용하여 성형할 수도 있고, 기계적으로 압력을 주면서 오 븐에서 히팅하는 방법을 사용할 수도 있다. 압력을 주면서 오븐에서 히팅하는 경우, (e) 단계는, 섭씨 115 내지 135도에서 약 90분간 , 40 내지 50 psi 압력으로 압착하는 것이 바람직하다.

상기 온도 범위에 있어서, 115도 미만의 경우, 보다 긴 시간의 성형시간이 필요하며, 135도 초과의 경우, 점탄성 중간체에의 물성변화의 문제가 발생할 수 있다. 상기 압력 범위에 있어서, 40psi 미만의 경우, 접착력의 문제가 있을 수 있으며, 40 psi 초과의 경우, 비효율적이다. 따라서, 위에서 개시한 온도 범위와 압력 범위에서 압착을 실시하는 것이 바람직하다.

또한, 위에서 설명한 상기 (d) 단계와 상기 (e) 단계 사이에, 또는 상기 (e) 단계와 동시에, 로터 블레이드(100)와 이로젼 쉴드(200)의 접착면에 대해서, 그 사이에 기포가 생기지 않도록 하기 위하여, 진공(vaccum) 처리를 실시하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 초기 진공압을 가한 상태에서 압력이 약 15psi 에 도달하면 진공압을 풀어주면서, 위에서 설명한 압력, 시간 및 온도의 범위에서 압착하여 접착할 수 있는 것이다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 변형이 가능함은 물론이다.

도 1은, 종래 로터 블레이드의 이로젼 쉴드 접착 방법이 적용된 로터 블레이드의 단면을 도시한 단면도이다.

도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 로터 블레이드의 이로젼 쉴드 잡착 방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 로터 블레이드의 이로젼 쉴드 잡착 방법이 적용된 로터 블레이드가 사용되는 적용예인, 공기부양정의 사진이다.

도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 로터 블레이드의 이로젼 쉴드 잡착 방법이 적용된 로터 블레이드의 단면을 도시한 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 로터 블레이드

20 이로젼 쉴드

30 페이스트 타입의 접착제층

100 로터 블레이드

200 이로젼 쉴드

300 제 1 접착 필름

310 제 2 접착 필름

400 고무 또는 우레탄 시트

Claims (4)

1. 로터 블레이드에 표면 처리 또는 샌딩 처리를 하는 단계((a) 단계);

   에폭시 프라이머를 상기 로터 블레이드에 도포하는 단계((b) 단계);

   상기 로터 블레이드의 리딩 에지에 내마모성을 주기 위해 리딩 에지를 덮는 이로젼 쉴드에, 에폭시 프라이머를 도포하는 단계((c) 단계);

   상기 로터 블레이드와 상기 이로젼 쉴드 사이에 고무나 우레탄 시트를 개재하고, 이 때, 상기 로터 블레이드와 상기 고무나 우레탄 시트 사이에 제 1 접착필름을 개재하고, 상기 이로젼 쉴드와 상기 고무나 우레탄 시트 사이에 제 2 접착필름을 개재하는 단계((d) 단계); 및

   상기 로터 블레이드와 상기 이로젼 쉴드를 서로 접착하는 단계((e) 단계);를 포함하는 로터 블레이드의 이로젼 쉴드 잡착 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 (d) 단계와 상기 (e) 단계 사이에, 또는 상기 (e) 단계와 동시에,

   상기 로터 블레이드와 상기 이로젼 쉴드의 접착면에 대해서 진공처리를 실시하는 단계를 더 포함하는, 로터 블레이드의 이로젼 쉴드 접착 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 (d) 단계에 사용되는 고무나 우레탄 시트의 표면에, 일시적으로 극성이 제공될 수 있도록, 상기 고무나 우레탄 시트의 표면에 대해서, 플라즈마 처리를 실시하는 단계를 더 포함하는, 로터 블레이드의 이로젼 쉴드 접착 방법.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

   상기 (e) 단계는, 섭씨 115 내지 135도에서 약 90분간 , 40 내지 50 psi 압력으로 압착하여 접착하는, 로터 블레이드의 이로젼 쉴드 접착 방법.

Images