KR20190033293A - Rtm 성형장치 - Google Patents

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KR20190033293A
KR20190033293A KR1020170121899A KR20170121899A KR20190033293A KR 20190033293 A KR20190033293 A KR 20190033293A KR 1020170121899 A KR1020170121899 A KR 1020170121899A KR 20170121899 A KR20170121899 A KR 20170121899A KR 20190033293 A KR20190033293 A KR 20190033293A
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김성구
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주식회사 성우하이텍
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 RTM 성형장치는 서로 합형되어 내부에 섬유부재가 배치되는 캐비티를 형성하는 상형과 하형, 상기 섬유부재에 수지가 함침되도록 상기 캐비티 내에 수지를 주입하는 수지 주입기, 및 상기 캐비티에 연결된 하나 이상의 벤트라인을 통해서 상기 캐비티 내부의 공기를 흡입하여 외부로 배출시키는 벤트유닛을 포함하고, 상기 벤트유닛은 내부에 벤추리 통로가 형성되고, 상기 벤트라인이 상기 벤추리 통로에서 내경이 가장 작은 소경부에 연결되는 하나 이상의 벤추리 관, 및 상기 벤추리 관의 소경부에 부압을 형성하도록 상기 벤추리 관의 입구 측으로 압축공기를 공급하는 압축공기 공급부를 포함할 수 있다.

Description

RTM 성형장치{RESIN TRANSFER MOLD FORMING DEVICE}
본 발명은 캐비티에 섬유부재를 인서트하고, 이 캐비티로 수지를 주입하되, 수지를 주입하는 과정에서 상기 캐비티의 공기를 외부로 배출시키는 RTM 성형장치에 관한 것이다.
종래의 RTM 성형방법은 금형 내부의 캐비티에 섬유부재(섬유직물이 적층된 중간제품)를 로딩하고, 금형의 주입 라인을 통해서 수지를 주입하는 방법을 사용하며, 수지가 주입됨에 따라서 캐비티의 공기는 외부로 배출된다.
한편, 액상수지가 주입되는 과정에서, 수지가 섬유부재의 표면을 따라 수평방향으로 이송하면서 직물 내에 수지가 함침되는 과정이 필요하기 때문에 성형공정 시간이 길고, 잉여수지의 배출이 많다.
특히 액상수지의 이송거리가 길어질수록 액상수지의 이송속도 저하로 인해 성형제품(복합재료)내 수지 함침 균일도가 떨어져 품질이 저하될 수 있다.
또한, 상기의 종래 성형방법은 탄소섬유와 같이 투습성(Permeability)이 낮은 직물을 사용할 경우에는 수지공급라인에서 액상수지의 이송시간이 길어지고 직물내 액상수지의 함침시간이 급증하게 된다.
최근에는 진공 RTM 성형공법이 소개되었으며, 이러한 진공 RTM 성형공법에서는 수지를 주입하는 과정에서, 캐비티에 진공을 형성하고, 수지 공급라인으로부터 공급되는 액상 수지를 섬유부재의 표면을 따라 수평방향으로 빠르게 이송하면서 이송된 액상 수지를 직물에 함침시키는 효율적인 방법이다.
그러나, 진공 RTM 성형 과정에서, 캐비티에 수지가 완벽하게 도달되지 않는 구간이 발생하여 제품에 불량이 발생할 수 있고, 이를 해결하기 위해서 수지 유동 해석 방법을 이용하여 별도의 벤트 라인을 형성하여 수지의 유동을 향상시킬 수 있다.
그러나, 이러한 별도의 벤트 라인으로 수지가 흡입될 수 있고, 수지가 흡입되는 경우에 벤트 라인을 폐기해야 하고, 수지가 낭비될 수 있으며, 수지가 벤트 라인을 따라서 이동하여 진공을 형성하는 장치의 파손을 초래할 수 있다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
대한민국 공개특허 10-2016-0071611
본 발명의 목적은 진공 RTM 성형 과정에서, 캐비티의 구석 구석에 수지가 완벽하게 도달될 수 있고, 전체적인 수지의 유동을 향상시킬 수 있는 RTM 성형장치를 제공하는 것이다.
또한, 수지가 벤트 라인으로 흡입되는 것을 방지하여 벤트 라인의 낭비를 줄이고, 진공장치 등의 파손을 미연에 방지할 수 있는 RTM 성형장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 RTM 성형장치는 서로 합형되어 내부에 섬유부재가 배치되는 캐비티를 형성하는 상형과 하형, 상기 섬유부재에 수지가 함침되도록 상기 캐비티 내에 수지를 주입하는 수지 주입기, 및 상기 캐비티에 연결된 하나 이상의 벤트라인을 통해서 상기 캐비티 내부의 공기를 흡입하여 외부로 배출시키는 벤트유닛을 포함하고, 상기 벤트유닛은 내부에 벤추리 통로가 형성되고, 상기 벤트라인이 상기 벤추리 통로에서 내경이 가장 작은 소경부에 연결되는 하나 이상의 벤추리 관, 및 상기 벤추리 관의 소경부에 부압을 형성하도록 상기 벤추리 관의 입구 측으로 압축공기를 공급하는 압축공기 공급부를 포함할 수 있다.
상기 압축공기 공급부는 상기 벤추리 관의 입구 측으로 압축공기를 압송하는 에어 펌프를 포함할 수 있다.
상기 에어 펌프에서 펌핑된 압축공기가 충전되는 에어 챔버를 더 포함할 수 있다.
상기 에어 챔버에서 상기 벤추리 관으로 연결된 공압라인 상에 설치되는 벤트 제어밸브를 더 포함할 수 있다.
상기 에어 챔버의 입구측 및 출구측 공압라인 상에 배치되어 상기 에어 펌프로부터 공급되는 압축공기와 상기 벤추리 관의 입구 측으로 공급되는 압축공기를 각각 제어하는 압축공기 제어밸브를 더 포함할 수 있다.
상기 벤트 라인은 상기 하형의 내부에 하나 이상 형성되고, 상기 벤추리 관은 하나 이상의 상기 벤트 라인에 연결될 수 있다.
상기 하형의 내부에는 상기 캐비티에 대응하여 상기 벤트 라인 사이에 구성되어 캐비티 내부의 온도를 제어하는 히팅 카트리지를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 RTM 성형장치는 서로 합형되어 섬유부재가 배치되는 캐비티를 형성하는 상형과 하형, 상기 섬유부재에 수지가 함침되도록 상기 캐비티로 수지를 주입하는 수지 주입기, 및 상기 캐비티와 연결된 벤트 라인을 통해서 상기 캐비티의 공기를 흡입하여 외부로 배출시키는 벤트유닛을 포함하고, 상기 벤트유닛은, 내부에 벤추리 통로가 형성되고, 상기 벤트 라인이 상기 벤추리 통로에서 내경이 가장 작은 소경부에 연결되는 하나 이상의 상기 벤추리 관 및 상기 벤추리 관의 입구 측으로 에어를 공급하여 에어공급부를 포함하고, 상기 에어공급부는 상기 벤추리 관의 입구 측으로 에어를 압송하는 에어 펌프, 및 상기 벤추리 관의 입구측에 배치되는 벤트 제어 밸브를 포함할 수 있다.
상기 에어 펌프에서 펌핑된 에어가 충전되는 에어 챔버, 및 상기 에어 챔버의 입구측 및 출구측에 배치되어 상기 에어 펌프로부터 공급되는 에어와 상기 벤추리 관의 입구 측으로 공급되는 에어를 각각 제어하는 압축 공기 제어 밸브를 더 포함할 수 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따라서, 캐비티의 벤트 라인이 벤추리 관에 연결되고, 상기 벤추리 관에 압축공기를 분사하여 벤트 라인을 통해서 상기 캐비티의 공기를 효과적으로 외부로 배출시킬 수 있다.
아울러, 상기 벤추리 관의 각 입구에 벤트 제어밸브를 장착하고, 이를 제어하여 벤트 동작을 신속하고 정확하게 제어할 수 있으며, 결과적으로 캐비티에서 수지의 유동을 제어하여 수지의 유동성을 향상시킬 수 있다.
뿐만 아니라, 진공 펌프에 캐비티를 직접 연결하지 않고, 벤추리 관을 이용하여 캐비티의 에어를 외부로 배출시키기 때문에, 수지가 벤트 라인으로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명과 관련된 RTM 성형장치의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 RTM 성형장치의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 RTM 성형장치에서 벤트유닛의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 RTM 성형장치의 개략적인 구성도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
단, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.
단, 본 발명의 실시 예를 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하여 설명한다.
하기의 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일하여 이를 구분하기 위한 것으로, 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명과 관련된 RTM 성형장치의 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, RTM 성형장치는 수지 주입기(120), 상형(100), 하형(110), 실링 부재(140), 벤트 라인(150), 진공 탱크(500), 및 진공 펌프(510)를 포함하고, 캐비티(135) 안에 섬유부재(130)가 인서트된다.
상기 상형(100)이 상승하여 상기 하형(110)과 이형된 상태에서, 상기 하형(110)의 성형면 위에 상기 섬유부재(130)가 로딩되고, 상기 상형(100)이 하강하여 상기 하형(110)에 합형되어 캐비티(135)를 형성한다.
그리고, 상기 수지 주입기(120)는 상기 상형(100)에 형성된 주입 라인(132)를 통해서 캐비티로 수지를 주입하고, 상기 섬유부재(130) 안으로 수지를 함침시킨다.
벤트 라인이 상기 하형(110)의 내부에 형성되고, 상기 벤트 라인(150)은 외부에 구성된 진공챔버(500)에 연결되며, 상기 진공챔버(500)는 상기 진공 펌프(510)와 연결된다. 그리고, 상기 진공 펌프(510)는 상기 진공챔버(500)와 벤트 라인(150)을 통해서 상기 캐비티(135)의 공기를 외부로 배출시킨다.
상기 상형(100)과 상기 하형(110) 사이의 가장자리를 따라서 실링 부재(140)가 배치되고, 상기 실링 부재(140)는 상기 캐비티(135)를 외부와 차단하고, 상기 하형(110)의 성형면의 내부에는 히팅 카트리지(112)가 배치되고, 상기 히팅 카트리지(112)는 상기 캐비티(135)의 온도를 제어할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 RTM 성형장치의 개략적인 단면도이다.
도 2를 참조하면, RTM 성형장치는 제어부(190), 에어 펌프(160), 압축공기 제어밸브(164), 에어 챔버(162), 벤트 제어밸브(168), 벤추리 관(166), 벤트 라인(150), 히팅 카트리지(112), 하형(110), 실링 부재(140), 캐비티(135), 섬유부재(130), 상형(100), 주입 라인(132), 및 수지 주입기(120)를 포함한다.
상기 벤트 라인(150)은 상기 캐비티(135)로부터 상기 하형(110)의 내부에 형성되고, 상기 벤트 라인(150)은 외부의 상기 벤추리 관(166)에 연결된다.
상기 벤추리 관(166)의 입구측에는 벤트 제어밸브(168)가 각각 배치되고, 상기 벤추리 관(166)의 출구측은 외기와 연결된다. 그리고, 상기 에어 펌프(160)는 압축공기를 상기 에어 챔버(162)로 펌핑하고, 상기 에어 챔버(162)의 입구와 출구에 연결된 공압라인(L)에 각각 압축공기 제어밸브(164)가 배치된다.
상기 에어 펌프(160)에서 펌핑된 에어는 상기 에어 챔버(162)에 충전되고, 상기 에어 챔버(162)에 충전된 압축공기는 상기 압축공기 제어밸브(164)와 상기 벤트 제어밸브(168)에 의해서 공압라인(L)을 따라서 상기 벤추리 관(166)의 입구측으로 흐른다.
본 발명의 실시예에서, 상기 하형(110)의 내부에는 6개의 벤트 라인(150)이 형성되는 것으로 도시하였으나, 상기 벤트 라인(150)의 개수는 설계사양에 따라서 변경될 수 있다.
또한, 두 개의 벤트 라인(150)이 하나의 벤추리 관(166)에 연결되는 것으로 도시하였으나, 하나의 벤트 라인(150)이 하나의 벤추리 관(166)에 연결될 수 있고, 세 개의 벤트 라인(150)이 하나의 벤추리 관(166)에 연결될 수 있다.
상기 제어부(190)는 상기 에어 펌프(160)의 작동을 제어할 수 있고, 상기 압축공기 제어밸브(164)의 개폐 동작을 제어할 수 있고, 상기 벤트 제어밸브(168)의 개폐 작동을 제어할 수 있다. 또한, 제어부는 상기 히팅 카트리지(112)의 작동을 제어하여 금형의 온도를 제어할 수 있고, 상기 수지 주입기(120)의 작동을 제어할 수 있다. 아울러, 상기 제어부는 금형 작동기(미도시)를 이용하여 상기 상형의 움직임을 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 캐비티(135)와 연결된 벤트 라인(150)이 벤추리 관(166)에 연결되고, 상기 벤추리 관(166)을 이용하여 상기 캐비티(135)의 내부 공기를 효과적으로 외부로 배출시킬 수 있다.
아울러, 상기 벤추리 관(166)의 각 입구에 벤트 제어밸브(168)를 장착하고, 이를 제어하여 벤트 동작을 신속하고 정확하게 제어할 수 있으며, 결과적으로 캐비티(135) 안에서 수지의 유동성을 향상시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 RTM 성형장치에서 벤트유닛의 단면도이다.
도 3을 참조하면, 벤추리 관(166)에는 벤추리 통로(305)가 형성되고, 벤추리 통로(305)에는 압축공기가 들어오고 나오는 입구(310)와 출구(315)가 양단에 형성된다.
상기 벤추리 관(166)은 상기 입구(310)에서 출구(315) 측으로 내경이 점차 작아지고, 다시 내경이 점차 커지는 구조를 가지며, 내경이 중간 부분에 내경이 가장작은 소경부(320)가 형성된다.
상기 소경부(320)는 상기 벤트 라인(150)을 통해서 상기 캐비티(135)와 연결되고, 상기 벤추리 관(166)의 입구는 상기 벤트 제어밸브(168)를 통해서 상기 에어 챔버(162)에 연결된다.
상기 에어 펌프(160)에서 펌핑된 압축공기는 상기 에어 챔버(162)에 충전되고, 상기 에어 챔버(162)에 충전된 압축공기는 상기 벤추리 관(166)의 입구, 소경부, 및 출구를 순차적으로 흐르고, 상기 소경부(320)의 압력을 하강시킨다.
여기서, 상기 소경부(320)의 부압은 상기 벤트 라인(150)을 통해서 상기 캐비티(135)의 에어를 흡입하고, 흡입된 공기는 상기 소경부(320)와 출구를 통과해서 외기로 분사된다.
본 발명의 실시예에서, 상기 벤추리 관(166)의 벤추리 통로(305)의 형상은 설계사양에 따라서 변경될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 RTM 성형장치의 개략적인 구성도이다.
도 4를 참조하면, RTM 성형장치는 제어부(190), 수지 주입기(120), 에어 펌프(160), 압축공기 제어밸브(164), 벤트 제어밸브(168), 및 히팅 카트리지(112)를 포함한다.
상기 제어부(190)는 상기 수지 주입기(120)를 제어하여 수지의 주입동작을 제어할 수 있고, 상기 금형 작동기(400)를 제어하여 상기 상형(100) 또는 상기 하형(110)의 움직임을 제어할 수 있다.
아울러, 상기 제어부(190)는 상기 에어 펌프(160), 상기 압축공기 제어밸브(164), 및 상기 벤트 제어밸브(168)를 제어하여 벤트동작을 제어할 수 있고, 상기 히팅 카트리지(112)의 동작을 제어하여 금형의 온도를 제어할 수 있다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
100: 상형 110: 하형
112: 히팅 카트리지 120: 수지 주입기
132: 주입 라인 130: 섬유부재
135: 캐비티 140: 실링 부재
150: 벤트 라인 160: 에어 펌프
162: 에어 챔버 164: 압축공기 제어밸브
166: 벤추리 관 168: 벤트 제어밸브
190: 제어부 305: 벤추리 통로
310: 입구 315: 출구
320: 소경부 400: 금형 작동기
500: 진공 탱크 510: 진공 펌프

Claims (9)

  1. 서로 합형되어 내부에 섬유부재가 배치되는 캐비티를 형성하는 상형과 하형;
    상기 섬유부재에 수지가 함침되도록 상기 캐비티 내에 수지를 주입하는 수지 주입기; 및
    상기 캐비티에 연결된 하나 이상의 벤트라인을 통해서 상기 캐비티 내부의 공기를 흡입하여 외부로 배출시키는 벤트유닛; 을 포함하고,
    상기 벤트유닛은
    내부에 벤추리 통로가 형성되고, 상기 벤트라인이 상기 벤추리 통로에서 내경이 가장 작은 소경부에 연결되는 하나 이상의 벤추리 관; 및
    상기 벤추리 관의 소경부에 부압을 형성하도록 상기 벤추리 관의 입구 측으로 압축공기를 공급하는 압축공기 공급부; 를 포함하는 RTM 성형장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 압축공기 공급부는
    상기 벤추리 관의 입구 측으로 압축공기를 압송하는 에어 펌프; 를 포함하는 RTM 성형장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 에어 펌프에서 펌핑된 압축공기가 충전되는 에어 챔버; 를 더 포함하는 RTM 성형장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 에어 챔버에서 상기 벤추리 관으로 연결된 공압라인 상에 설치되는 벤트 제어밸브; 를 더 포함하는 RTM 성형장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 에어 챔버의 입구측 및 출구측 공압라인 상에 배치되어 상기 에어 펌프로부터 공급되는 압축공기와 상기 벤추리 관의 입구 측으로 공급되는 압축공기를 각각 제어하는 압축공기 제어밸브; 를 포함하는 RTM 성형장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 벤트 라인은 상기 하형의 내부에 하나 이상 형성되고,
    상기 벤추리 관은 하나 이상의 상기 벤트 라인에 연결된 RTM 성형장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 하형의 내부에는 상기 캐비티에 대응하여 상기 벤트 라인 사이에 구성되어 캐비티 내부의 온도를 제어하는 히팅 카트리지를 더 포함하는 RTM 성형장치.
  8. 서로 합형되어 섬유부재가 배치되는 캐비티를 형성하는 상형과 하형;
    상기 섬유부재에 수지가 함침되도록 상기 캐비티로 수지를 주입하는 수지 주입기; 및
    상기 캐비티와 연결된 벤트 라인을 통해서 상기 캐비티의 공기를 흡입하여 외부로 배출시키는 벤트유닛; 을 포함하고,
    상기 벤트유닛은,
    내부에 벤추리 통로가 형성되고, 상기 벤트 라인이 상기 벤추리 통로에서 내경이 가장 작은 소경부에 연결되는 하나 이상의 상기 벤추리 관 및 상기 벤추리 관의 입구 측으로 에어를 공급하여 에어공급부를 포함하고,
    상기 에어공급부는
    상기 벤추리 관의 입구 측으로 에어를 압송하는 에어 펌프; 및
    상기 벤추리 관의 입구측에 배치되는 벤트 제어 밸브; 를 포함하는 RTM 성형장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 에어 펌프에서 펌핑된 에어가 충전되는 에어 챔버; 및
    상기 에어 챔버의 입구측 및 출구측에 배치되어 상기 에어 펌프로부터 공급되는 에어와 상기 벤추리 관의 입구 측으로 공급되는 에어를 각각 제어하는 압축 공기 제어 밸브; 를 더 포함하는 RTM 성형장치.
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