KR20120118430A - 조방사 다발, 조방사 다발의 제조 방법 및 워크피스의 제조 방법 - Google Patents

조방사 다발, 조방사 다발의 제조 방법 및 워크피스의 제조 방법 Download PDF

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KR20120118430A
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Abstract

조방사(1) 다발(5)의 제조 방법이 개시되어 있다. 상기 방법은 종방향 단일지향성 섬유들로 이루어진 다수의 조방사(1)와 추가적인 요소(2,36)를 다발(5)로 조립하는 것을 특징으로 한다. 예를 들어, 상기 다발(5)에 상기 추가적인 요소(2,36)로서 하나 이상의 수지 분배 수단(2) 또는 열가소성 재료(36)가 위치될 수 있다.

Description

조방사 다발, 조방사 다발의 제조 방법 및 워크피스의 제조 방법 {BUNDLE OF ROVING YARNS, METHOD OF MANUFACTURING A BUNDLE OF ROVING YARNS AND METHOD FOR MANUFACTURING A WORK PIECE}
본 발명은 조방사 다발의 제조 방법, 조방사 다발 및 그 조방사 다발의 용도에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 워크피스, 예컨대, 풍력 터빈 로터 블레이드의 제조 방법 및 워크피스에 관한 것이다.
섬유 보강 플라스틱 복합재는 자동차, 풍력 터빈 블레이드, 저장 탱크 등과 같은 다양한 기술 제품들에 사용되고 있다. 풍력 터빈 블레이드와 같은 대부분의 대형의 제품들은 롤에서 전달되는 직조된 유리 섬유를 하나 또는 그 초과의 모듈에 배치함으로써 제조된다. VARTM(Vacuum Assisted Resin Transfer Molding; 진공 보조 수지 전달 성형)으로 알려진 통상의 수지 사출 프로세스에서, 몰드가 폐쇄되고, 폐쇄된 몰드 시스템에 진공이 인가된다. 그 다음, 폴리에스테르, 에폭시, 비닐 에스테르 등과 같은 수지가 몰드 공동에 주입됨으로써, 라미네이트의 섬유들 사이의 공간을 충진시키게 된다. 내하(load bearing) 구조물에서, 단일지향성(unidirectional) 유리 섬유가 흔히 사용된다. 패브릭 내의 유리 섬유 조방사들은 폴리에스테르 또는 그와 유사한 재료로 이루이진 실(yarn)을 이용하여 함께 봉합(stitched)될 수 있다. 풍력 터빈 블레이드와 같이 긴 구조물에서, 다중의 단일지향성 섬유 재료 층들을 사용하는 것이 유리하다. 직조(weaving) 프로세스는 고비용이며, 흔히 섬유 재료 가격을 두 배로 만든다.
고강도를 구현하기 위해, 통상적으로, 다수의 단일지향성 섬유층들이 몰드 내에 위치된다. 이는 많은 노동력을 필요로 하고, 완성품의 가격을 높게 만든다.
본 발명의 제 1 목적은 조방사 다발의 유리한 제조 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 제 2 목적은 유리한 조방사 다발을 제공하는 것이다. 본 발명의 제 3 목적은 진공 보조 수지 전달 성형에 의한 워크피스의 개선된 제조 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 제 4 목적은 워크피스의 다른 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 제 1 목적은 청구항 제 1 항에 청구된 바와 같은 조방사 다발의 제조 방법에 의해 해결된다. 상기 제 2 목적은 청구항 제 7 항에 청구된 바와 같은 조방사 다발에 의해 해결된다. 상기 제 3 목적은 청구항 제 12 항에 청구된 바와 같은 워크피스의 제조 방법에 의해 해결된다. 상기 제 4 목적은 청구항 제 14 항에 청구된 바와 같은 워크피스의 제조 방법에 의해 해결된다. 본 발명의 제 5 목적은 청구항 제 15 항에 청구된 바와 같은 워크피스에 의해 해결된다. 종속항들은 본 발명의 다른 개선들을 규정하고 있다.
본 발명에 따른 조방사 다발의 제조 방법은, 종방향 단일지향성 섬유들로 이루어진 다수의 조방사와 추가적인 요소를 다발로 조립하는 것을 특징으로 한다. 상기 종방향 단일지향성 섬유들은, 예컨대, 보강 섬유들일 수 있다. 바람직하게, 적어도 10개, 유리하게는 10 내지 100개의 조방사들이 다발로 조립된다. 조방사들은 수천개의 단일 섬유들을 포함한다.
본 발명에 따른 방법에 의해, 섬유사(fibre yarn)들이 몰드에 직접 공급될 수 있으며, 또는 조방사들을 다발로 조립하기 위한 기계가 상기 몰드 부근에 채용될 수 있으며, 상기 다발은 간단하고 신속한 방식으로 몰드 내에 위치될 수 있다. 따라서, 조방사 다발의 제조는, 예컨대, 풍력 터빈 블레이드의 제조를 위해, 몰드 내에 단일지향성 섬유 재료의 배치를 단순화한다. 상기 다발은, 예컨대, 로봇에 의해, 몰드 내에 용이하게 위치될 수 있다.
10 내지 100개 또는 그 초과의 조방사의 다발로 조립된 종방향 단일지향성 섬유들을 제공하고 사용하는 것은, 이들이 조방사 다발보다 통상적으로 더 고가인 직조 섬유를 대체할 수 있다는 장점을 갖는다. 본 발명에 따른 조방사 다발의 제조 방법은 워크피스의 제조를 위해 사용될 수 있는 비용절감형 재료를 제공한다.
유리하게, 상기 다발에 추가적인 요소로서 하나 이상의 수지 분배 수단 또는 열가소성 재료가 위치될 수 있다. 일반적으로, 상기 추가적인 요소는 다발의 중앙에 위치될 수 있다. 상기 수지 분배 수단은, 주변의 조방사에 대한 섬유의 함침을 위해 수지의 유동을 수용하는, 예컨대, 유동 향상 수단 또는 수지 운반 수단일 수 있다. 상기 수지 분배 수단 또는 유동 향상 수단 또는 수지 운반 수단은 상기 종방향 단일지향성 섬유들보다 더 높은 액체 수지 유동 투과성을 가질 수 있다.
본 발명에 따른 조방사 다발의 제조 방법에서, 상기 다발에 상기 수지 분배 수단으로서 하나 이상의 중공사 및/또는 하나 이상의 섬유사 및/또는 하나 이상의 투과성 튜브 및/또는 하나 이상의 수지 유동 채널이 위치될 수 있다. 유리하게, 상기 추가적인 요소는 조방사의 중간 또는 중앙에 위치될 수 있다. 중앙에 위치된 추가적인 요소는 조방사의 신속한 함침에 도달하기 위한 고속 수지 운반 채널 역할을 한다. 진공과 모세관력에 의해, 수지는 중앙으로부터 주변 조방사로 이동할 수 있다. 중공사가 중앙에 위치되므로, 다발의 최외측 섬유들까지 동일한 거리들이 존재한다. 중공사 대신, 플라스틱, 종이 또는 다른 재료로 이루어진 투과성 튜브가 사용될 수 있다.
조방사 다발의 중앙에 있는 수지 유동 채널은, 조방사 영역으로부터의 모세관력에 의해 당해 채널로부터 수지가 배출될 수 있도록, 구성될 수 있다. 이 때, 빈 채널 공간이 샌드위치 발포성 재료와 유사한 다공성 구조이거나, 또는 상기 채널이 붕괴될 수 있도록 만들어질 수 있다. 예컨대, 붕괴는 승온, 더 높은 진공 레벨 또는 다른 제어된 물리적 변화에 의해 개시될 수 있다.
또한, 상기 다발에 상기 열가소성 재료로서 하나 이상의 열가소성 섬유 및/또는 하나 이상의 열가소성 시이트(sheet)가 위치될 수 있다. 열가소성 재료의 사용은, 예컨대, 워크피스의 제조 프로세스와 관련하여, 다발의 열경화 가능성을 제공한다.
일반적으로, 상기 조방사로서 유리 섬유들, 탄소 섬유들, 현무암 섬유들, 아라미드 섬유들 또는 천연 섬유들, 예컨대, 나무 또는 식물에서 나온 천연 섬유들이 사용될 수 있다.
바람직하게, 조방사 다발은 랩핑사(wrapping yarn)로 랩핑될 수 있다. 상기 랩핑사는 다발 주위에 권취(coiled)될 수 있다. 바람직하게, 상기 랩핑사는 탄성사(elastic yarn)일 수 있다. 탄성사의 사용에 의해, 몰드 내에 위치되었을 때 다발은 그 원 형상(round shape)이 변화될 수 있으며, 이에 따라, 모든 다발들은 다발들 사이에 기공없이 조밀(fit)해진다. 또한, 다발들이 보빈에 저장되어 후에 사용되거나, 상기 보빈들이 권취기로부터 몰드로 직접 전달될 수 있다. 대안적으로, 탄성적이지 않은 실들을 또한 예상할 수 있다.
사용되는 조방사 및/또는 사용되는 랩핑사는 무작위로 배향된 섬유들 또는 횡방향 섬유들을 포함할 수 있다. 무작위로 배향된 섬유들 또는 횡방향 섬유들은, 예컨대, 분쇄 섬유(milled fiber)들, 단섬유들 또는 장섬유들일 수 있다. 이들은 다발의 외부에 또는 조방사의 최외층에 위치되거나, 다발 내에 포함되거나 다발에 부착될 수 있다. 무작위로 배향된 섬유들 또는 종방향 섬유들의 사용은 본 발명에 따른 다발에 의해 생성될 라미네이트의 전단 강도를 향상시킨다. 이와 같이 무작위로 배향된 섬유들의 다른 목적은 단일지향성 섬유 라미네이트들에서의 내균열성(crack resistance)을 개선하는 것이다. 무작위로 배향된 장?단 섬유들은 조방사 다발을 함께 유지하는 수지사(resin yarn) 위에 위치되거나 그 내부에 통합될 수 있다.
본 발명에 따른 조방사 다발은 종방향 단일지향성 섬유들로 이루어진 다수의 조방사와 추가적인 요소를 포함한다. 일반적으로, 본 발명에 따른 조방사 다발은 전술한 방법으로 제조될 수 있으며, 전술한 장점을 갖는다. 예를 들면, 본 발명에 따른 조방사 다발은 상기 추가적 요소로서 하나 이상의 수지 분배 수단 또는 열가소성 재료를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 조방사 다발은 수지 분배 수단으로서 하나 이상의 중공사 및/또는 섬유사 및/또는 투과성 튜브 및/또는 수지 유동 채널을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 조방사 다발은 열가소성 재료로서 하나 이상의 열가소성 섬유 및/또는 열가소성 시이트를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 조방사 다발은 다발 주위에 권취될 수 있는 하나 이상의 랩핑사를 포함한다.
또한, 상기 조방사는 무작위로 배향된 섬유들 또는 횡방향 섬유들을 포함할 수 있다. 또한, 상기 랩핑사는 무작위로 배향된 섬유들 또는 횡방향 섬유들을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 조방사 다발의 다른 특징들 및 장점들과 관련하여, 전술한 본 발명에 따른 방법을 참조한다.
본 발명에 따른 진공 보조 수지 전달 성형에 의한 워크피스의 제조 방법은, 전술한 바와 같은 하나 이상의 조방사 다발을 폐쇄된 몰드 시스템의 몰드에 위치시키는 단계, 상기 폐쇄된 몰드 시스템에 진공을 인가하는 단계, 및 몰드 공동에 수지를 주입하는 단계를 포함한다. 상기 워크피스는, 예컨대, 풍력 터빈 로터 블레이드일 수 있다. 유리하게, 상기 조방사 다발은 권취기로부터 몰드로 직접 전달될 수 있다. 일반적으로, 상기 다발들은 로봇에 의해 몰드 내에 위치될 수 있다. 상기 몰드에 다발을 위치시킨 후, 상기 하나 이상의 조방사 다발 또는 다수의 조방사 다발들을 조밀화할 수 있다. 이는 진공에 의해 이루어질 수 있다.
본 발명의 대안적인 워크피스의 제조 방법은, 몰드에 열가소성 재료를 포함한 하나 이상의 전술한 조방사 다발을 위치시키는 단계, 및 상기 열가소성 재료를 열경화시키는 단계를 포함한다. 상기 열경화 단계는 상기 열가소성 재료의 초기 가열 및 용융, 그에 후속하는 냉각에 의해, 상기 재료를 압밀화(consolidating)함으로써 이루어진다. 상기 열가소성 재료를 용융시키기 위해, 보강 섬유와 혼합된 열가소성 섬유가, 예컨대, 200℃까지 가열될 수 있다. 그 다음, 예컨대, 진공 하에서, 액체 열가소성 재료가 보강 섬유들 사이로 유동할 수 있다. 냉각 및 압밀되면, 워크피스는 완성된다. 이 방법은 저렴하고 용이하게 실시할 수 있는 종방향 단일지향성 섬유 재료의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 워크피스는 전술한 방법들 중 하나에 의해 제조된다. 본 발명에 따른 워크피스는 고가의 직조된 섬유 재료가 조방사 다발들로 대체될 수 있으므로 상대적으로 저렴한 비용으로 제조될 수 있다는 장점을 갖는다.
전술한 모든 방법들 및 장치들을 포함하는 본 발명은 몰드에 단일의 조방사 대신 다발들이 위치됨으로써 고속의 생산율을 얻을 수 있다는 장점을 갖는다. 또한, 봉합사(stitching yarns)들이 주름이나 수지 농후 포켓(resin rich pockets)을 생성하지 않으므로, 개선된 선형적인 섬유 배향이 얻어진다. 또한, 진공 채널들과 모세관력들의 적절한 조합으로 인해, 섬유의 신속한 함침이 이루어질 수 있다. 본 발명을 이용함으로써, 매우 높은 강성(탄성계수)를 가진 라미네이트들이 제조될 수 있다.
본 발명의 다른 특징들, 특성들 및 장점들이 첨부도면들과 함께 하기된 실시예들에 대해 설명으로부터 명백해질 것이다. 개시된 특징들은 유리하게 독립적이거나, 서로 임의 조합된다.
서로 대응하는 여러 가지 도면들 및 실시예의 요소들은 동일한 참조 번호로 표시되어 있다.
도 1은 본 발명에 따른 조방사 다발의 제조 방법을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 조방사 다발을 개략적으로 도시한 단면도이며,
도 3은 본 발명에 따른 조방사 다발의 조립체를 개략적으로 도시한 단면도이고,
도 4는 진공을 인가한 후 도 3의 조립체를 개략적으로 도시한 도면이며,
도 5는 권취된 본 발명에 따른 조방사 다발을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 6은 몰드 내에서 본 발명에 따른 조방사 다발의 배치를 개략적으로 도시한 도면이며,
도 7은 랩핑된 조방사 다발의 다른 변형예를 개략적으로 도시한 단면도이고,
도 8은 도 7의 랩핑된 조방사 다발을 개략적으로 도시한 측면도이며,
도 9는 도 7의 랩핑된 조방사 다발을 개략적으로 도시한 사시도이고,
도 10은 본 발명에 따른 랩핑된 다발을 개략적으로 도시한 사시도이며,
도 11은 도 10의 랩핑사 만을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 12는 본 발명에 따른 조방사 다발을 개략적으로 도시한 단면도이며,
도 13은 본 발명에 따른 조방사 다발의 다른 변형예를 개략적으로 도시한 단면도이고,
도 14는 본 발명에 따른 조방사 다발의 또 다른 변형예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 제 1 실시예를 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 조방사 다발의 제조 방법을 개략적으로 도시한 도면이다. 다수의 조방사(1)들과 중앙 수지 유동사(flow yarn)(2)가 권취 장치(4)에 의해 조방사 다발(5)로 조립된다. 추가적인 랩핑사(3)가 권취 장치(4)에 의해 조방사 다발(5)을 중심으로 원주상으로 권취된다.
조방사(1)는 유리 섬유들, 탄소 섬유들, 현무암 섬유들, 아라미드 섬유들 또는, 예컨대, 나무 또는 식물에서 나온 천연 섬유들을 포함할 수 있다. 조방사(1)는 종방향 단일지향성 보강 섬유들을 포함한다. 바람직하게, 다발(5)은 적어도 10개, 유리하게는 10개 내지 100개의 조방사(1)들을 포함한다. 랩핑사(3)는 유리하게 탄성사일 수 있다. 이는 다발(5)이 몰드 내에 위치되었을 때 그 원 형상이 변화될 수 있도록 하며, 이에 따라, 모든 다발(5)들은 다발들 사이에 기공없이 조밀해진다. 그렇지만, 탄성적이지 않은 실(3)들을 또한 예상할 수 있다.
중앙에 위치된 유동사(2)는, 예컨대, 중공사 또는 섬유사일 수 있다. 바람직하게, 이는 조방사 다발(5)의 중간에 위치된다. 중앙에 위치된 유동사는 조방사 섬유(1)의 신속한 함침에 도달하기 위한 고속 수지 운반 채널 역할을 한다. 진공과 모세관력에 의해, 수지는 중앙으로부터 주변 조방사로 이동할 수 있다. 중공사가 중앙에 위치되므로, 다발(5)의 최외측 섬유(1)들까지 동일한 거리들이 존재한다. 중공사 대신, 플라스틱, 종이 또는 다른 재료로 이루어진 투과성 튜브가 사용될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 조방사 다발을 개략적으로 도시한 단면도이다. 다발(5)은 원 형상을 갖는다. 수지 운반사(transport yarn) 또는 튜브(2)가 다발(5)의 중앙에 위치되어, 다수의 단일지향성 조방사(1)들에 의해 둘러싸인다.
도 3은, 예컨대, 풍력 터빈 로터 블레이드와 같은 워크피스를 제조하기 위한 몰드에서, 본 발명에 따른 다수의 조방사 다발(5)의 조립체를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 3은 다발(5)들의 단면을 도시하고 있다. 서로 접촉하고 있는 다발(5)들 간에, 기공(7)이 발생하고 있다.
도 4는, 진공이 인가되는 본 발명에 따른 전달 성형의 프로세스 과정 중, 진공을 인가한 후 도 3의 조립체를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 4에서, 조방사 다발(5)들은, 예컨대, 폐쇄된 몰드 시스템 내에서의 진공 인가에 의해 조밀화된다. 다발(5)들 사이에 기공(7)은 더 이상 존재하지 않는다.
도 5는 권취된 본 발명에 따른 조방사 다발을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1과 관련하여 전술한 바와 같이 권취 장치(4)에 의해 조방사 다발(5)이 제조된 후, 랩핑된 조방사 다발(5)은 권취된다. 권취된 다발이 참조번호 6으로 표시되어 있다. 본 발명에 따른 조방사 다발(5)의 권취는, 탄성 랩핑사(3)가 사용되면, 특히 가능하다.
도 6은 몰드(8) 내에서 본 발명에 따른 조방사 다발(5)의 배치를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 6에는 풍력 터빈 로터 블레이드를 제조하기 위한 몰드(8)가 도시되어 있다. 전술한 바와 같은 다수의 랩핑된 조방사 다발(5)들이 몰드에서 조립된다. 바람직하게, 랩핑된 조방사 다발(5)들은 길이 방향으로, 또는 풍력 터빈 로터 블레이드의 날개길이(span) 방향에 대해 평행하게 조립된다.
이하, 도 7 내지 도 9를 참조하여 본 발명에 따른 랩핑된 조방사 다발의 다른 변형예를 설명한다. 도 7은 랩핑된 조방사 다발(15)을 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 8은 상기 랩핑된 조방사 다발(15)을 개략적으로 도시한 측면도이며, 도 9는 상기 랩핑된 조방사 다발(15)을 개략적으로 도시한 사시도이다.
상기 랩핑된 조방사 다발(15)은 단일지향성 조방사(1), 중앙 수지 유동 채널(2) 및 다수의 횡방향 섬유(9)들을 포함한다. 상기 횡방향 또는 무작위로 배향된 섬유(9)들은, 예를 들면, 다발(15)의 외부에 또는 조방사(1)의 최외층에만 존재한다. 상기 횡방향 또는 무작위로 배향된 섬유(9)들은, 예컨대, 분쇄 섬유들, 단섬유들 또는 장섬유들일 수 있다. 이들은 생성될 라미네이트의 전단 강도를 향상시키기 위해 다발(15)에 포함되거나 부착될 수 있다. 이와 같이 무작위로 배향된 섬유(9)들의 다른 목적은 단일지향성 섬유 라미네이트들에서의 내균열성을 개선하는 것이 될 수 있다.
이하, 도 10 및 도 11을 참조하여, 본 발명의 모든 실시예들에 대해 적용될 수 있는 변형예를 설명한다. 무작위로 배향된 장?단 섬유들은 조방사 다발(5 또는 15)을 함께 유지하는 랩핑사(3) 위에 위치되거나 그 내부에 통합될 수 있다. 이는 도 10 및 도 11에 개략적으로 도시되어 있다. 도 10은 본 발명에 따른 랩핑된 다발(25)을 개략적으로 도시한 사시도이다. 도 11은 도 10의 랩핑사(3) 만을 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 다발(25)은 도 1 및 도 2와 관련하여 전술한 다발(5)의 특성을 가질 수 있거나, 도 7 내지 도 9와 관련하여 전술한 다발(15)의 특성을 가질 수 있다. 도 10의 다발(25)은 횡방향 또는 무작위로 배향된 섬유(9)들을 포함한 랩핑사(3)를 포함한다. 상기 횡방향 또는 무작위로 배향된 섬유(9)들은, 예컨대, 분쇄 섬유들, 단섬유들 또는 장섬유들일 수 있으며, 생성될 라미네이트의 전단 강도를 향상시킨다. 또한, 상기 횡방향 또는 무작위로 배향된 섬유(9)들은 생성된 섬유 라미네이트에서의 내균열성을 개선할 수 있다.
이하, 도 12 내지 도 14를 참조하여 본 발명의 다른 실시예를 설명한다. 도 12는 본 발명에 따른 조방사 다발(35)을 개략적으로 도시한 단면도이다. 상기 다발은 다수의 조방사(1)들과 열가소성 섬유(36)를 포함한다. 상기 열가소성 섬유(36)는 다발(35)의 중앙에 위치된다.
도 13은 본 발명에 따른 조방사 다발(45)의 다른 변형예를 개략적으로 도시한 단면도이다. 상기 다발(45)은 다수의 조방사(1)들과 다수의 열가소성 섬유(36)들을 포함한다. 상기 다발(45)에서, 상기 열가소성 섬유(36)들은 조방사(1)들 사이에 무작위로 위치된다.
도 14는 본 발명에 따른 조방사 다발(55)의 또 다른 변형예를 개략적으로 도시한 단면도이다. 상기 조방사 다발(55)은 다수의 조방사(1)들, 다수의 열가소성 섬유(36)들, 및 수지 운반사(2)를 포함한다. 상기 수지 운반사(2) 또는 수지 분배 수단(2)은 다발(55)의 중앙에 위치된다. 상기 수지 분배 수단(2)은 전술한 바와 같은 특성을 가질 수 있다. 상기 열가소성 섬유(36)들은 조방사(1)들 사이에 무작위로 위치된다.
본 발명에 따른 조방사 다발의 제조 방법은 보강 섬유(1)와, 열가소성 섬유(36)들, 열가소성 시이트들 또는 예컨대, 도 12 내지 도 14에 도시된 바와 같은, 일반적인 열가소성 재료들의 혼합물을 위해 사용될 수도 있다. 워크피스, 예컨대, 풍력 터빈 로터 블레이드의 제조를 위해, 도 12 내지 도 14에 도시된 바와 같은, 본 발명에 따른 다발(35,45,55)은 몰드 내에 위치될 수 있다. 보강 섬유 재료(1)와 혼합된 열가소성 섬유 재료(36)는 용융된 다음 경화될 수 있다. 상기 열가소성 재료를 용융시키기 위해, 보강 섬유와 혼합된 열가소성 섬유가, 예컨대, 200℃까지 가열될 수 있다. 그 다음, 예컨대, 진공 하에서, 액체 열가소성 재료가 보강 섬유들 사이로 유동할 수 있다. 냉각 및 압밀되면, 워크피스는 완성된다.
상기 재료의 열경화에 추가하여, 폐쇄된 몰드 시스템에서 섬유로 충진된 몰드 공동에 액체 수지가 주입될 수 있다.
전술한 모든 조방사 다발(5,15,25,35,45,55)들은, 진공 보조 수지 전달 성형(VARTM)에 의해, 워크피스, 예컨대, 풍력 터빈 로터 블레이드를 제조하기 위해 사용될 수 있다. 이와 관련하여, 섬유 재료, 예컨대, 다수의 단일지향성 섬유층들 및/또는 본 발명에 따른 다수의 조방사 다발(5,15,25,35,45,55)들이 몰드 쉘(mould shell) 내에 위치된다. 상기 섬유 재료 상에 몰드 코어(core)가 위치될 수 있다. 그 다음, 상기 몰드가 폐쇄되고, 폐쇄된 몰드 공동에 진공이 인가될 수 있다. 그 다음, 폴리에스테르 수지, 에폭시 수지, 비닐 에스테르 또는 다른 수지와 같은 수지가 몰드 공동에 주입되어 라미네이트의 섬유들 사이의 공간을 충진시킬 수 있다.
대안적으로, 또는 부가적으로, 열가소성 재료가 상기 섬유 보강 재료와 혼합되거나, 섬유층들 사이에 위치될 수 있다. 이 경우, 상기 열가소성 재료는 가열 및 용융될 수 있다. 그 다음, 열가소성 섬유들과 보강 섬유 재료의 혼합물은, 상기 열가소성 재료에 대한 초기 가열 및 용융, 그에 후속하는 재료의 냉각에 의한 응고에 의해, 압밀화(consolidated)된다. 그 다음, 상기 열가소성 섬유들과 보강 섬유 재료의 혼합물은 견고한 복합재를 형성한다.

Claims (15)

  1. 조방사(1) 다발(5)의 제조 방법에 있어서,
    종방향 단일지향성 섬유들로 이루어진 다수의 조방사(1)와 추가적인 요소(2,36)를 다발(5)로 조립하는 것을 특징으로 하는,
    조방사 다발의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 다발(5)에 상기 추가적인 요소(2,36)로서 하나 이상의 수지 분배 수단(2) 또는 열가소성 재료(36)를 위치시키는 것을 특징으로 하는,
    조방사 다발의 제조 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 다발(5)에 상기 수지 분배 수단(2)으로서 하나 이상의 중공사 및/또는 섬유사 및/또는 투과성 튜브 및/또는 수지 유동 채널을 위치시키고, 및/또는 상기 다발(5)에 상기 열가소성 재료(36)로서 하나 이상의 열가소성 섬유 및/또는 열가소성 시이트를 위치시키는 것을 특징으로 하는,
    조방사 다발의 제조 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조방사(1)로서 유리 섬유들, 탄소 섬유들, 현무암 섬유들, 아라미드 섬유들 또는 천연 섬유들을 사용하는 것을 특징으로 하는,
    조방사 다발의 제조 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조방사 다발(5)을 랩핑사(3)로 랩핑하는 것을 특징으로 하는,
    조방사 다발의 제조 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    무작위로 배향된 섬유들 또는 횡방향 섬유(9)들을 포함한 조방사(1)를 사용하고, 및/또는 무작위로 배향된 섬유들 또는 횡방향 섬유(9)들을 포함한 랩핑사(3)를 사용하는 것을 특징으로 하는,
    조방사 다발의 제조 방법.
  7. 조방사 다발(5)로서,
    종방향 단일지향성 섬유들로 이루어진 다수의 조방사(1)와 추가적인 요소(2,36)를 포함하는,
    조방사 다발.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 추가적인 요소로서 하나 이상의 수지 분배 수단(2) 또는 열가소성 재료(36)를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    조방사 다발.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 수지 분배 수단(2)으로서 하나 이상의 중공사 및/또는 섬유사 및/또는 투과성 튜브 및/또는 수지 유동 채널을 포함하고, 및/또는 상기 열가소성 재료(36)로서 하나 이상의 열가소성 섬유 및/또는 열가소성 시이트를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    조방사 다발.
  10. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 랩핑사(3)를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    조방사 다발.
  11. 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조방사(1)는 무작위로 배향된 섬유들 또는 횡방향 섬유(9)들을 포함하고, 및/또는 상기 랩핑사(3)는 무작위로 배향된 섬유들 또는 횡방향 섬유(9)들을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    조방사 다발.
  12. 진공 보조 수지 전달 성형에 의한 워크피스의 제조 방법으로서,
    제 7 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 조방사 다발(5)을 폐쇄된 몰드 시스템의 몰드(8)에 위치시키는 단계, 상기 폐쇄된 몰드 시스템에 진공을 인가하는 단계, 및 몰드 공동에 수지를 주입하는 단계를 포함하는,
    워크피스의 제조 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 조방사 다발(5)을 진공에 의해 조밀화하는 것을 특징으로 하는,
    워크피스의 제조 방법.
  14. 워크피스의 제조 방법으로서,
    몰드(8)에 열가소성 재료를 포함한 제 7 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 조방사 다발(5)을 위치시키는 단계, 및 상기 열가소성 재료의 초기 가열 및 용융, 그에 후속하는 냉각에 의해, 상기 열가소성 재료를 압밀화하는 단계를 포함하는,
    워크피스의 제조 방법.
  15. 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 제조된 워크피스.
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