KR20130056239A

KR20130056239A - 섬유-보강 플라스틱으로부터 복합 성형 부분을 제조하기 위한 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20130056239A
Application number: KR1020127029452A
Authority: KR
Inventors: 로렌스 로파트 프리에토; 라이너 네우메이어; 조첸 쇼러; 마르쿠스 크로그
Original assignee: 이에이디에스 도이치란트 게엠베하; 프리미엄 에어로텍 게엠베하
Priority date: 2010-04-10
Filing date: 2011-04-07
Publication date: 2013-05-29
Also published as: BR112012025922A2; CN103068560B; WO2011124216A1; DE102010014545A1; CN103068560A; RU2012147702A; US9550331B2; CA2795861A1; CA2795861C; EP2558279B1; BR112012025922B1; US20130099427A1; RU2570463C2; DE102010014545B4; ES2519350T3; EP2558279A1; KR101844090B1

Abstract

본 발명은 섬유-보강 플라스틱 재료로부터 복합 성형 부분을 제조하는 방법에 관한 것으로, 이 방법은 a) 매트릭스 재료(10)로 미리-함침되는 섬유(12)로 구성된 프리프레그 반-완성된 제품(1)을 제공하는 단계, b) 가스-투과성이지만 매트릭스 재료를 지지하는 멤브레인(20) 및 하나 이상의 내부 평면형 가스-전달 수단(22)을 포함하는 가요성 표면 재료(2)로 프리프레그 반-완성된 제품(1)을 둘러싸는 단계, c) 시트 재료(2, 2') 및 프리프레그 반-완성된 제품(1)에 의해 형성된 내부 부분(3)을 제1 기밀 케이싱(4, 4')으로 둘러싸는 단계, d) 제1 성형 공구(6)의 성형 표면(60) 상에 제1 기밀 케이싱(4, 4')이 제공되는 내부 부분(3)을 배치하는 단계, e) 제2 기밀 케이싱(7)이 제공된 성형 표면(60)과 제1 기밀 케이싱(4, 4')이 제공된 내부 부분(3)을 둘러싸는 단계, f) 제1 기밀 케이싱(4, 4')의 내측 및 내부 평면형 가스-전달 수단(22)에 제1 음압을 인가하는 단계, g) 제1 온도 하에서 제1 미리정해진 시간 동안 전체 장치를 가열하는 단계, h) 제2 기밀 케이싱(7)의 내측에 제2 음압을 인가하는 단계 및 i) 제2 온도 하에서 제2 미리정해진 시간 동안 전체 장치를 가열하는 단계를 포함한다.

Description

섬유-보강 플라스틱으로부터 복합 성형 부분을 제조하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING A COMPOSITE MOLDED PART FROM FIBER-REINFORCED PLASTIC}

본 발명은 섬유-보강 플라스틱 재료로부터 복합 성형 부분을 제조하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르는 방법 및 장치는 섬유-보강 플라스틱 재료에 의해, 특히 탄소-섬유 보강 플라스틱 재료 및 대응하는 복합 재료에 의해 경량 구조물을 제조하는데 적용될 수 있다. 프리프레그 시스템은 통상적으로 매트릭스 재료로 미리-함침된 섬유로부터 오토클레이브 내에서 제조되는 것으로 알려졌으며, 형성된 프리프레그 반-완성된 제품의 매트릭스 재료는 음압 및 온도의 영향 하에서 경화 공정이 수행된다. 그러나, 이 방법은 오토클레이브 내에 전체 항공기를 수용하기가 명확히 불가능하기 때문에 예를 들어, 항공기에 대한 적소의 수리를 수행하기에 적합하지 않을 수 있다. 따라서, 이 유형의 수리는 오토클레이브 외측에서 상이한 방법에 의해 수행된다. "아웃-오브-오토클레이브(out-of-autoclave)"로서 공지된 이 유형의 공정은 종래 기술에 공지되었다. 그러나, 오토클레이브 외측에서 제조되는 이 유형의 복합 성형 부분의 기계적 특성 및 특히 강도는 오토클레이브 내에서 경화되는 성형 부분에 비해 상당히 저하된다.

기술 공보 ["Out-of-autoclave processable prepregs and resin films: An overview of recent developments and shared database" Ridgard C., SAE technical paper series, No. 2006-01-3164]로부터, 예를 들어, 프로토타입(prototype)을 제조하기 위해 음압 가열 백 내에 프리프레그 재료의 복합 부품들을 경화하는 것으로 알려졌다. 이 방식으로 제조되는 복합 부품의 강도는 오토클레이브 내에서 베이킹되지만(bake) 프로토타입 구조에 대해 종종 충분하지 못한 부품의 강도와 동일하지 않다. 게다가, 오토클레이브 내에서 경화되는 재료를 프리프레깅하기 위해 섬유의 농도 및 다공도가 근접하지만 이의 기계적 특성은 특히 압력 또는 충격이 가해질 때 노 내에서 경화되는 프리프레그 재료보다 저하된 프리프레그 재료를 제조할 수 있으며, 이는 예를 들어, 상이한 플라스틱 재료가 매트릭스 재료로서 사용되기 때문이다.

저 다공도 및 고 섬유 부피 함량을 구현하기 위해 아웃-오프-오토클레이브 시스템이 저-점성도 매트릭스 재료를 가져야 하는 단점은 공지되었다. 이에 따라 제조된 제품의 기계적 강도는 아웃-오브- 오토클레이브 공정이 고 기계적 로딩 용량이 구현되는 수리 목적에 대해 적합하지 않도록 오토클레이브 내에서 경화되는 제품에 대해 더 낮다.

아웃-오브-오토클레이브 프리프레그의 개발과 상응하여, 건조 섬유 재료 내로 매트릭스 재료를 유입시키기 위한 신규한 방법이 또한 개발되었다. 이들 신규한 방법들 중 일 방법은 예를 들어, 문헌 ["Principles of the vacuum assisted process and its application for aerospace components", Kowien T., ISCM 06 ("3^rd International Symposium on Composites Manufacturing Technology for Aircraft Structures" 17 to 18 May 2006)]으로부터 공지된 "진공-보조 공정"(VAP)으로서 공지되었다. 진공-보조 공정의 이 방법에서, 건조 섬유 재료는 합성 수지로 구성된 매트릭스 재료를 위한 배리어를 형성하는 가스-투과성 미공성 멤브레인으로 덮인다. 음압을 가함으로써, 매트릭스 재료는 저장 용기로부터 건조 섬유 재료 내로 흡입된다. VAP 방법의 특정 변형예는 제EP 1 393 883 A1호에 개시되는데, 여기서 외측 진공 색과 멤브레인 사이의 통기 공간 및 멤브레인과 제조되는 부분 사이의 주입 공간이 각각 개별적으로 비워질 수 있다.

프리프레그를 위한 경화 공정에 대한 또 다른 개선점은 예를 들어, 문헌 ["NASA LAR -16877, Double-vacuum-bag process for making resin-matrix composites"] 또는 제WO 2005/113213 A2호에 공개된 이중 진공 백(DVB)으로서 공개된 것이다. 이 방법에서, 매트릭스 재료로 미리-함침된 섬유로 구성되는 프리프레그 재료의 복합 성형 부분 블랭크는 2개의 금속 성형 플레이트들 사이에 배열되고, 이 장치는 성형 플레이트들 중 하나의 성형 플레이트 상에서 밀봉 방식으로 고정되는 내부 백을 형성하는 진공 백 내에서 둘러싸인다. 이 내부 백의 내측은 진공 펌프에 연결된다. 뒤집히고 천공된 비커의 형태인 공구는 이 장치 위에 배치된다. 이 백의 외측에서, 추가 진공 백이 외측 진공 백으로부터 전체 장치 주위에 배치된다. 이 외측 진공 백의 내측은 또한 진공 펌프에 부착된다. 이 전체 장치는 그 뒤 고온 공기 노 내에 배치되고, 미리정해진 경화 공정에 노출된다. 이 문헌에서, 초기에 음압이 비커-형태의 구조물의 외측에 배치되도록 외측 백에 인가되며, 이에 따라 내부 백 외측의 잔여 공간에 음압이 형성된다. 그 후에, 더 작은 음압이 내부 백의 내측에 인가된다. 이 문헌에서, 내부 백을 둘러싸는 더 큰 음압은 경화되는 성형 부분 상으로 내부 백이 접히는 것을 방지한다. 내부 백의 내측에 존재하는 음압은 경화 공정 동안에 생성되는 가스가 프리프레그 재료로부터 빠져나가도록 하며, 경화 동안에 가스 거품이 재료 내에 포함되지 않도록 한다. 미리정해진 기간 동안에, 외부 백의 내측은 재차 주위 압력에 노출되고, 그 결과 내부 백은 성형 부분 상으로 접혀지고, 이를 기계적으로 압축한다. 그 이후 더 높은 온도에서 사전정해진 시간 동안 추가 경화 공정이 수행된다. 이 방법의 단점은 외측 진공 백에 대한 비커-형태의 지지 구조물로부터 야기되는 복합한 구조에 있다.

이중 진공 백 방법(DVB)은 오토클레이브 내에서 경화되는 프리프레그에 의해 제공되는 높은 기계적 강도를 구현하지 못한다.

DE 10 2008 006 261 B3호에는 가스-전달 구조물을 형성하고 상기 멤브레인 상으로 박층되는 직물 층 및 가스-투과성 멤브레인을 포함하는 다층의 가요성 시트 재료가 개시된다. 가스-불투과성 층은 멤브레인으로부터 직물 층의 측면에 추가로 도포될 수 있다.

DE 10 2008 015 070 B3호에는 오토클레이브 내에서 이용되도록 특수하게 설계되는 섬유 복합 부분을 제조하기 위한 방법이 개시된다. 이러한 목적으로, 외부 진공 공간 내에 내부 부분 공간이 있으며, 이 두 공간은 함께 비워지도록 상호 연결된다. 외부 압력은 부분의 경화 단계 동안에 증가되고, 이 두 공간들 간의 연결부는 주입 수지가 부품 공간으로부터 빠져나가지 않도록 자동적으로 폐쇄된다.

따라서, 본 발명의 목적은 섬유-보강 플라스틱 재료로부터 복합 성형 부분을 제조하기 위한 장치 및 방법을 특정하는 데 있으며, 이 방법 및 장치는 또한 오토클레이브 내에서 경화되는 복합 성형 부분을 수리하는데 적합할 수 있다.

방법에 관한 목적은 청구항 제1항에 특정된 방법에 의해 구현된다.

본 발명에 따르는 이 방법은 하기 단계를 포함한다:

a) 매트릭스 재료로 미리-함침되는 섬유로 구성된 프리프레그 반-완성된 제품을 제공하는 단계,

b) 가스-투과성이지만 매트릭스 재료를 지지하는 멤브레인 및 하나 이상의 내부 평면형 가스-전달 수단을 포함하는 가요성 시트 재료로 프리프레그 반-완성된 제품을 둘러싸는 단계,

c) 시트 재료 및 프리프레그 반-완성된 제품에 의해 형성된 내부 부분을 제1 기밀 케이싱으로 둘러싸는 단계,

d) 제1 성형 공구의 성형 표면상에 제1 기밀 케이싱이 제공되는 내부 부분을 배치하는 단계,

e) 제2 기밀 케이싱이 제공된 성형 표면과 제1 기밀 케이싱이 제공된 내부 부분을 둘러싸는 단계,

f) 제1 기밀 케이싱의 내측 및 내부 평면형 가스-전달 수단에 제1 음압을 인가하는 단계,

g) 제1 온도 하에서 제1 미리정해진 시간 동안 전체 장치를 가열하는 단계,

h) 제2 기밀 케이싱의 내측에 제2 음압을 인가하는 단계 및

i) 제2 온도 하에서 제2 미리정해진 시간 동안 전체 장치를 가열하는 단계를 포함한다.

이점

본 발명에 따르는 이 방법의 결과로서, 저 다공성 및 고 섬유 부피 함량을 갖는 고-품질 복합 성형 부분이 얻어진다.

프리프레그 반-완성된 제품을 둘러싸는 멤브레인 상에서 내부 평면형 가스-전달 수단을 사용함에 따라, 경화 공정 동안 프리프레그 반-완성된 제품 내에서 발생되는 증기의 신뢰성 있는 방출이 단계 f) 및 단계 g)에서 보장된다. 단계 i)에서 전체 장치의 가열과 함께, 단계 h)에서 제2 기밀 케이싱의 내측에 제2 음압을 가함에 따라 높은 섬유 부피 함량 및 저 다공성이 복합 성형 부분 내에서 구현될 수 있다.

추가로, 공정 시간 및 공정 온도가 감소될 수 있다. 수리 공정 동안에 결함 생성의 위험성이 또한 본 발명의 방법에 따라 상당히 줄어든다. 경화 공정 동안에 높은 압력은 필요치 않으며, 수득되는 기계적 특성이 오토클레이브 내에서 경화에 의해 구현되는 특성과 비교가능하다. 그 결과, 더 낮은 에너지 소모 및 더 낮은 공구 비용이 또한 더 낮은 공정 압력에 따라 구현된다.

따라서, 본 발명에 따르는 방법은 특히 수리하는데 적합할 수 있다.

본 발명에 따르는 방법의 추가 선호되는 실시 형태는 청구항 제2항 내지 제5항에 특정된다.

본 발명의 방법의 선호되는 개선점에서, 하기 방법 단계가 단계 b) 이후에 수행된다:

b') 외측, 바람직하게는 횡방향 변부 상에서 멤브레인의 하나 이상의 표면 영역의 하나 이상의 가스-전달 구조물을 배열하는 단계.

이 방식으로 내부 가스-전달 장치의 적어도 하나의 표면 영역의 외측에 내부 가스-전달 구조물을 제공함에 따라 가스-전달 수단을 통해 프리프레그 반-완성된 제품으로부터 방출되는 가수는 가스-전달 구조물에 인가된 진공으로 인해 신속하고 균일하게 방출될 수 있다. 이 문헌에서, 특히, 프리프레그 내에 포함된 공기는 일반적으로 개개의 층들 사이에 주요하게 배치되는 것으로 이해되어야 한다. 프리프레그 반-완성된 제품의 림 또는 변부 상에서 가스-전달 구조물의 배열에 따라, 흡입에 의한 추출이 제공되고, 이에 따라 포함된 공기는 프리프레그 반-완성된 제품의 림 또는 변부에 의해 개개의 프리프레그 층 사이에서 수평 방향으로 흡입될 수 있다. 수평 방향으로 흡입에 의한 이 추출에 추가로 휘발성 성분이 또한 멤브레인의 평면을 통해 흡입에 의해 추출된다(즉, 수직 방향으로).

본 발명에 따르는 방법의 또 다른 선호되는 실시예에서, 하기 단계가 단계 d) 이후에 수행된다: d') 제1 기밀 케이싱의 하나 이상의 표면 영역의 외측에 하나 이상의 외부 평면형 가스-전달 요소를 배열하는 단계.

제1 기밀 케이싱의 하나 이상의 표면 영역의 외측에 하나 이상이 외부 평면형 가스-전달 요소가 배열됨에 따라 제2 음압이 단계 h)에서 인가될 때, 제2 기밀 케이싱의 내측은 균일하게 비워질 수 있으며, 이에 따라 프리프레그 반-완성된 제품의 균일한 압축이 야기된다.

또한, 단계 c) 이전에, 제1 성형 공구로부터 이격된 내부 장치의 측면에 제2 성형 공구의 성형 표면을 배열할 수 있다. 제1 성형 공구의 성형 표면과 함께 이 제2 성형 공구의 성형 표면에 따라 단계 h)에서 프리프레그 반-완성된 제품을 압축하는 동안 2개의 성형 표면들 사이에 배열되는 프리프레그 반-완성된 제품은 성형 표면에 의해 미리정해진 형태를 갖는다. 기밀 케이싱이 이미 제공된 시트 재료를 이용함으로써 단계 b) 및 c)가 조합되는 것이 특히 선호된다. 이는 공정 속도를 상당히 증가시킨다.

장치에 관한 목적의 일부는 본 발명에 따르는 방법에 의해 섬유-보강 플라스틱 재료로부터 복합 성형 부분을 제조하기 위한 청구항 제6항에 따르는 장치에 의해 구현된다.

본 발명에 따르는 이 장치는 성형 표면을 포함하는 제1 성형 공구; 하나 이상의 내부 평면형 가스-전달 수단 및 가스-투과성이지만 매트릭스 재료를 지지하는 멤브레인을 포함하고 프리프레그 반-완성된 제품을 둘러싸는 시트 재료 및 성형 표면상에 배치될 수 있는 매트릭스 재료로 미리-함침되는 섬유로 구성되는 프리프레그 반-완성된 제품의 내부 부분, - 내부 부분은 제1 기밀 케이싱에 의해 둘러싸임 - ; 제1 케이싱의 내측에 작동가능하게 연결되는 제1 음압원; 제1 기밀 케이싱이 제공되는 내부 부분을 둘러싸는 제2 기밀 케이싱; 제2 케이싱의 내측에 작동가능하게 연결되는 제2 음압원; 및 전체 장치를 적어도 일부 둘러싸는 가열 수단을 포함한다.

본 발명에 따르는 이 장치의 구성은 종래 기술에 공지된 DVB 방법의 경우보다 상당히 더욱 컴팩트하고 단순하며, 이는 비커-형태의 지지 몸체를 제공할 필요가 없기 때문이다. 그 결과, 본 발명에 따르는 장치, 및 본 발명에 따르는 방법으로부터, 오토클레이브의 외측에서 미리 구현될 수 없는 품질로 실질적으로 임의의 원하는 형태 및 크기의 복합 성형 부분을 제조할 수 있다.

대응하는 스위치오버 밸브가 음압 연결 라인 내에 제공되고 선택적으로 제1 기밀 케이싱의 내측 및/또는 제2 기밀 케이싱의 내측을 음압원에 선택적으로 연결하는 경우 제1 음압원 및 제2 음압원은 또한 단일의 음압원, 예를 들어 진공 펌프에 의해 형성될 수 있다.

본 발명에 따르는 장치의 선호되는 개선점은 청구항 제7항 내지 제10항에 특정된다. 이들 개선점은 청구항 제2항 내지 제5항에 따르는 대응 방법 단계의 이점에 대응되는 이점을 갖는다.

장치의 선호되는 개선섬에서, 제1 음압원 및 내부 평면형 가스-전달 수단과 유체 연통되는 하나 이상의 내부 가스-전달 구조물은 외측, 바람직하게는 내부 평면형 가스-전달 수단의 하나 이상의 표면 영역의 횡방향 변부상에 제공된다.

장치의 추가 선호되는 실시예에 있어서, 제2 음압원과 유체 연통되는 하나 이상의 외부 평면형 가스-전달 요소는 제1 기밀 케이싱의 하나 이상의 표면 영역의 외측에 제공된다.

본 발명에 따르는 장치의 또 다른 선호되는 실시예에서, 제2 성형 공구의 성형 표면은 제1 성형 공구로부터 이격된 내부 부분의 측면에 배열된다. 그 결과, 복합 성형 부분의 전술된 3-차원 형태가 구현된다.

또한, 바람직하게는, 시트 재료는 멤브레인으로부터 이격된 이의 외측에서 기밀 케이싱에 연결된다. 당업계에 공지된 이 시트 재료에 의해 공정은 더욱 신속해질 수 있다.

추가 이점 및 추가 구성적 세부사항을 갖는 본 발명의 선호되는 실시예가 첨부된 도면에 따라 하기에서 더욱 상세히 설명 및 기술된다.

도 1은 본 발명에 따르는 장치의 제1 실시예의 예시적인 단면도.
도 2는 본 발명에 따르는 장치의 제2 실시예의 예시적인 단면도.
도 3은 도 1로부터 III의 확대도.
도 4는 변형된 실시예에서 III의 확대도.

도 1 및 도 3에는 섬유-보강 플라스틱 재료로부터 복합 성형 부분을 제조하기 위한 본 발명에 따르는 장치의 제1 실시예가 도시된다. 프리프레그 반-완성된 제품(1)은 매트릭스 재료(10)로 미리-함침된 섬유(12)로 구성된다. 이 문헌에서, 섬유(12)는 부직 재료, 메쉬워크 또는 임의의 원하는 스크림을 형성할 수 있다. 프리프레그 반-완성된 제품(1)은 도 3의 확대도에서 도시된 바와 같이 가스-투과성이지만 매트릭스 재료를 지지하는 멤브레인(20) 및 하나 이상의 내부 평면형 가스-전달 수단(22)을 포함하는 가요성 표면 재료(2)로 둘러싸인다. 멤브레인(20)은 프리프레그 반-완성된 제품(1)을 향하여 대향하고, 흡수된 가스가 시트 재료를 통해 흐를 수 있으며 내부에 제공된 가스-전달 도관을 차단하고 가스 전달 수단(22) 내로 매트릭스 재료(10) 자체를 유입시키지 않고 멤브레인(20)에 의해 둘러싸인 내부 공간(24)으로부터 가스-전달 수단(22) 내로 가스가 흐를 수 있도록 한다. 프리프레그 반-완성된 제품(1)과 이를 둘러싸는 시트 재료(2)는 내부 부분(3) 중 일부이다.

시트 재료(2)에 의해 둘러싸인 프리프레그 반-완성된 제품(1)의 마주보는 측면 상에서, 각각의 경우 횡방향 가스-전달 구조물(30, 32)이 시트 재료(2)의 외측에 제공되고, 상기 구조물은 프리프레그 반-완성된 제품(1)의 종방향, 즉 도 1의 평면에 대해 수직하게 연장되는 개방-공극 재료의 로드-형 몸체로 구성되고, 시트 재료(2)의 가스-전달 수단(22) 내에서 이송되는 가스가 각각의 가스-전달 구조물(30, 32)에 유입될 수 있도록 시트 재료(2)의 가스-전달 수단(22)을 따라 이의 길이에 걸쳐서 접촉한다. 횡방향 가스-전달 구조물(30, 32)은 예를 들어, 3-차원 편성포로 구성될 수 있다.

프리프레그 반-완성된 제품(1)의 내부 부분(3), 시트 재료(2) 및 2개의 가스-전달 구조물(30, 32)은 자체적으로 폐쇄된 제1 기밀 케이싱(gas-tight casing, 4)에 의해 둘러싸인다. 이 기밀 케이싱은 가요성이고 바람직하게는 밀봉가능한 백(sealable bag)의 형태이다.

각각의 경우, 제1 내부 가스-전달 구조물(30) 또는 제2 내부 가스-전달 구조물(32)에 각각 연결되는 음압 라인(negative pressure line, 31, 33)은 제1 음압원(5)에 연결되고 밀봉 방식으로 기밀 케이싱(4)을 통과한다.

제1 기밀 케이싱(4)이 제공된 전체 내부 부분(3)은 제1 성형 공구(6)의 성형 표면(60)상에 배치된다. 성형 표면(60)은 형성되는 복합 성형 부분의 네거티브 형태(negative form)와 같이 성형되고, 또한 성형 표면(60)과 제1 기밀 케이싱(4) 사이에 기체 쿠션(gas cushion)이 형성되는 것을 방지하는 가스-전달 구조물(61)을 포함한다.

제2 기밀-케이싱(7)은 제1 기밀 케이싱(4)이 제공된 부분(3)을 둘러싸고, 성형 표면(60)은 제1 성형 공구(6)에 밀봉 방식으로 부착된다. 대안으로, 제2 기밀 케이싱(7)은 또한 추가로 전체 제1 성형 공구(6)를 둘러쌀 수 있다.

외부 평면형 가스-전달 요소(8)는 내부 부분(3)을 둘러싸는 기밀 케이싱(4)의 제1 성형 공구(6)로부터 이격된 측면에 부착되고, 프리프레그 반-완성된 제품(1)의 전체 폭 및 길이에 걸쳐서 실질적으로 신장된다. 이 외부 평면형 가스-전달 요소(8)는 밀봉 방식으로 제2 기밀 케이싱(7)으로부터 이동하는 음압 라인(80)에 의해 제2 음압원(82)에 연결된다.

도 1에 도시된 전체 장치는 적합한 가열 커버(도시되지 않음)로 덮이거나 또는 이에 의해 둘러싸이거나 또는 가열 노(도시되지 않음) 내에 배치될 수 있다. 따라서, 노 또는 가열 커버는 단지 도 1에 예시적으로 도시된 가열 수단(9)을 형성한다.

도 2에 도시된 장치는 도 1의 기술 내용이 도 2의 장치에도 또한 적용되도록 도 1에 도시된 장치의 원리와 동일하다. 도 1의 도면과는 달리, 도 2의 실시예에서, 제2 성형 공구(62)가 제공되고, 제2 성형 공구는 시트 재료(2)로 둘러싸인 프리프레그 반-완성된 제품(1)의 측면에서 제1 성형 공구(6)로부터 이격된 상태로 제1 기밀 케이싱(4)의 내측에 배열된다. 제2 성형 공구는 제조되는 복합 성형 부분의 그 외의 다른 측면의 네거티브 형태를 형성하고, 제1 성형 공구(6)의 성형 표면(60)에 일치되는 성형 표면(64)을 포함한다.

도 4에는 도 3에 따라 예시된 구조와 기본적으로 일치되지만 기밀 케이싱(4')이 외측에 제공되는 시트 재료(2')의 대안의 실시예가 도시된다. 이 장치에서, 제1 음압원(5)에 의해 인가된 음압이 내부 평면형 가스-전달 수단(22)에 직접 적용된다.

하기에서, 섬유-보강 플라스틱 재료로부터 복합 성형 부분을 제조하기 위한 본 발명에 따르는 방법의 절차가 도 1에 따라 더욱 상세히 기재된다.

추기에, 도면에 도시된 예시에서 서로 상하로 배열된 2개의 플레이트로 구성되지만 또한 하나 이상의 플레이트로 구성될 수 있는 프리프레그 반-완성된 제품(1)이 예를 들어, 밀봉가능한 백으로서 형성되는 가요성 시트 재료(2)로 둘러싸인다. 이 문헌에서, 시트 재료(2)의 멤브레인(20)은 프리프레그 반-완성된 제품(1)을 향하여 대향한다. 시트 재료(2) 및 프리프레그 반-완성된 제품(1)의 내부 부분(3)은 그 뒤 제1 성형 공구(6)의 성형 표면(60) 상에 초기에 일시적으로 배치된다. 그 뒤, 예를 들어, 부직 재료로 구성되는 가요성 시트 재료(2)의 내부 평면형 가스-전달 수단(22)은 내부 횡방향 가스-전달 구조물(30, 32)(도 1 내지 도 3)에 의해 직접적으로 또는 간접적으로 제1 음압원(5)과 유체 연통된 상태로 배열된다.

그 후에, 제2 성형 공구(62)는 또한 시트 재료(2) 및 프리프레그 반-완성된 제품(1)의 내부 부분(3)의 제1 성형 공구(6)로부터 이격된 상태로 측면에 배치될 수 있다(도 2의 실시예).

그 후에, 프리프레그 반-완성된 제품(1)의 내부 부분(3), 시트 재료(2), 선택적으로 제2 성형 공구(62) 및 선택적으로 횡방향 내부 가스-전달 구조물(30, 32)은 밀봉 방식으로 제1 기밀 케이싱(4)으로 둘러싸인다. 단지 음압 라인(31, 33)만이 제1 기밀 케이싱(4)을 통과한다.

이 지점에서, 제1 기밀 케이싱(4)이 제공된 내부 부분(3)은 최종적으로 제1 성형 공구(6)의 성형 표면(60) 상에 배치된다.

외부 평면형 가스-전달 요소(8)는 내부 기밀 케이싱(4)의 측면 상에서 제1 성형 공구(6)로부터 이격된 상태로 배치되고, 그 후에 전체 장치는 추가 기밀 케이싱, 즉 추가로 제1 성형 공구(6)의 적어도 일부를 둘러싸는 제2 기밀 케이싱(7)으로 둘러싸인다.

제1 성형 공구(6)의 성형 표면(60) 내의 가스-전달 구조물(61) 및 외부 평면형 가스-전달 요소(8)는 음압 라인(80)에 의해 제2 음압원(82)에 연결된다.

이 지점에서, 이 방식으로 형성된 구조에 따라 하기 방법 단계가 수행된다:

제1 단계

초기에, 제1 음압원(5)은 내부 평면형 가스 전달 수단(22)과 제1 기밀 케이싱(4)의 내측에 제1 음압을 인가한다. 동시에, 전체 장치는 가열 수단(9)에 의해 제1 미리정해진 온도(예를 들어, 전형적인 온도는 60°C임)로 가열된다. 이 문헌에서, 제1 기밀 케이싱(4)의 내측의 음압이 유지된다. 제1 단계에서, 포함된 공기는 구조물의 변부에서 흡입된다.

제2 단계

그 후에, 제2 음압원(82)은 제1 음압보다 큰 제2 음압을 제2 기밀 케이싱(7)의 내측에 인가한다. 제1 미리정해진 온도는 제2 단계에서 유지된다. 그 후에, 제1 기밀 케이싱(4)의 내측에 존재하는 음압이 추가로 감소될 수 있다. 제1 미리정해진 온도는 이 제2 단계에서 유지된다. 이 단계의 특징은 우선 매트릭스 시스템이 이의 최소 점성도에 도달되고, 둘째로 제1 케이싱(4)이 층 구조물을 더 이상 압축하지 않는다는데 있으며, 이는 제1 케이싱이 제2 케이싱(7)에 의해 끌어당겨지기 때문이다. 이에 따라 포함된 공기는 프리프레그 반-완성된 제품의 변부를 통하여 개개의 프리프레그 층들 사이에서 수평 방향으로 흡입될 수 있다. 또한, 추가로 휘발성 성분도 또한 멤브레인의 평면을 통해 흡입된다.

제3 단계

그 후에, 제1 음압원(5)은 제1 기밀 케이싱(4)의 내측에서의 진공을 증가시킨다. 제2 케이싱(7)의 내측은 제2 음압원(82)으로부터 분리되고 주위 압력에 노출된다. 이 단계에서, 전체 장치는 가열 수단(9)에 의해 제2 미리정해진 온도가 되며 이 온도에서 유지되고, 제2 미리정해진 온도는 제1 미리정해진 온도보다 높다. 이 방식으로, 이 단계에서 프리프레그 반-완성된 제품(1)은 프리프레그 반-완성된 제품에 작용하는 음압에 의해 압축되고 제2 미리정해진 온도의 효과 하에서 경화된다. 프리프레그 반-완성된 제품(1)이 이 제4 방법 단계 동안에 접히는(collapse) 제2 기밀 케이싱(7)에 의해 제1 성형 공구(6)의 성형 표면(60)에 대해 압축되기 때문에, 상기 반-완성된 제품은 성형 표면(60)의 형태를 취한다.

도 2의 경우와 같이, 제2 성형 공구(62)가 또한 제공되는 경우, 이 제2 성형 공구(62)는 프리프레그 반-완성된 제품(1) 및 이를 둘러싸는 가요성 시트 재료(2)가 2개의 성형 표면(60, 64)들 사이에서 강제되도록 접히는 제2 기밀 케이싱(7)에 의해 프리프레그 반-완성된 제품(1)에 대해 압축된다. 이 방식으로, 제3 방법 단계에서, 프리프레그 반-완성된 제품은 2개의 성형 표면(60, 64)에 의해 형성된 형태를 취하고, 경화 이후, 즉 제3 단계가 완료된 후 이 형태를 보유한다.

청구항, 상세한 설명 및 도면에서 도면부호는 단지 보호 범위를 제한하지 않고 본 발명의 우수한 이해를 돕기 위한 것이다.

1 프리프레그 반-완성된 제품
2 시트 재료
3 내부 부분
4 제1 기밀 케이싱
5 제1 음압원
6 제1 성형 공구
7 제2 기밀 케이싱
8 외부 평면형 가스-전달 요소
9 가열 수단
10 매트릭스 재료
12 섬유
20 멤브레인
22 내부 평면형 가스-전달 수단
24 내부 공간
30, 32 내부 횡방항 가스-전달 구조물
31 음압 라인
33 음압 라인
60 성형 표면
61 가스-전달 구조물
62 제2 성형 공구
64 성형 표면
80 음압 라인
82 제2 음압원

Claims

섬유-보강 플라스틱 재료로부터 복합 성형 부분을 제조하는 방법으로서,
a) 매트릭스 재료(10)로 미리-함침되는 섬유(12)로 구성된 프리프레그 반-완성된 제품(1)을 제공하는 단계,
b) 가스-투과성이지만 매트릭스 재료를 지지하는 멤브레인(20) 및 하나 이상의 내부 평면형 가스-전달 수단(22)을 포함하는 가요성 표면 재료(2)로 프리프레그 반-완성된 제품(1)을 둘러싸는 단계,
c) 시트 재료(2, 2') 및 프리프레그 반-완성된 제품(1)에 의해 형성된 내부 부분(3)을 제1 기밀 케이싱(4, 4')으로 둘러싸는 단계,
d) 제1 성형 공구(6)의 성형 표면(60) 상에 제1 기밀 케이싱(4, 4')이 제공되는 내부 부분(3)을 배치하는 단계,
e) 제2 기밀 케이싱(7)이 제공된 성형 표면(60)과 제1 기밀 케이싱(4, 4')이 제공된 내부 부분(3)을 둘러싸는 단계,
f) 제1 기밀 케이싱(4, 4')의 내측 및 내부 평면형 가스-전달 수단(22)에 제1 음압을 인가하는 단계,
g) 제1 온도 하에서 제1 미리정해진 시간 동안 전체 장치를 가열하는 단계,
h) 제2 기밀 케이싱(7)의 내측에 제2 음압을 인가하는 단계 및
i) 제2 온도 하에서 제2 미리정해진 시간 동안 전체 장치를 가열하는 단계를 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 단계 b) 이후에 b') 외측, 바람직하게는 횡방향 변부 상에서 내부 평면형 가스-전달 수단(22)의 하나 이상의 표면 영역의 하나 이상의 내부 가스-전달 구조물(30, 32)을 배열하는 단계가 수행되는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 단계 d) 이후에 d') 제1 기밀 케이싱(4)의 하나 이상의 표면 영역의 외측에 하나 이상의 외부 평면형 가스-전달 요소(8)를 배열하는 단계가 수행되는 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 c) 이전에 제2 성형 공구(62)의 성형 표면(64)이 제1 성형 공구(6)로부터 이격된 내부 부분(3)의 측면에 배열되는 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 b)와 단계 c)는 기밀 케이싱(4')이 이미 제공된 시트 재료(2')를 사용함으로써 조합되는 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따르는 방법에 의해 섬유-보강 플라스틱 재료로부터 복합 성형 부분을 제조하기 위한 장치로서,
-성형 표면(60)을 포함하는 제1 성형 공구(6),
-하나 이상의 내부 평면형 가스-전달 수단(22) 및 가스-투과성이지만 매트릭스 재료를 지지하는 멤브레인(20)을 포함하고 프리프레그 반-완성된 제품(1)을 둘러싸는 시트 재료(2, 2') 및 성형 표면(60) 상에 배치될 수 있는 매트릭스 재료(10)로 미리-함침되는 섬유(12)로 구성되는, 프리프레그 반-완성된 제품(1)의 내부 부분(3) - 내부 부분(3)은 제1 기밀 케이싱(4, 4')에 의해 둘러싸임 - ,
-제1 케이싱(4, 4')의 내측에 작동가능하게 연결되는 제1 음압원(5),
-제1 기밀 케이싱(4, 4')이 제공되는 내부 부분(3)을 둘러싸는 제2 기밀 케이싱(7),
-제2 케이싱(7)의 내측에 작동가능하게 연결되는 제2 음압원(9), 및
-전체 장치를 적어도 일부 둘러싸는 가열 수단(100)을 포함하는 장치.
제6항에 있어서, 제1 음압원(5) 및 내부 평면형 가스-전달 수단(22)과 유체 연통되는 하나 이상의 내부 가스-전달 구조물(30, 32)은 외측, 바람직하게는 내부 평면형 가스-전달 수단(22)의 하나 이상의 표면 영역의 횡방향 변부상에 제공되는 장치.
제6항 또는 제7항에 있어서, 제2 음압원(9)과 유체 연통되는 하나 이상의 외부 평면형 가스-전달 요소(8)는 제1 기밀 케이싱(4, 4')의 하나 이상의 표면 영역의 외측에 제공되는 장치.
제6항, 제7항 또는 제8항에 있어서, 제2 성형 공구(62)의 성형 표면(64)은 제1 성형 공구(6)로부터 이격된 내부 부분(3)의 측면에 배열되는 장치.
제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 시트 재료(2')는 멤브레인(20)으로부터 이격된 외측에서 기밀 케이싱(4')에 연결되는 장치.