KR20190069112A - Composite material producing apparatus, and method of the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a composite material producing apparatus, which can minimize or cool the generation of heat due to friction with a spreading roll or fibers generated during the passage of the fibers to improve the surface quality of the fibers, and then improves the quality of the composite material, and to a method thereof. The composite material producing apparatus comprises: a fiber supply unit which supplies a large number of fibers; at least one spreading roll for guiding the supply of the fibers so that the fibers supplied from the fiber supply unit is unfolded to have a uniform interval; an impregnation mold for impregnating the fibers guided to the spreading roll with a resin to form the composite material; and a cooling unit provided to cool the fibers.

Description

복합소재 제조장치 및 방법 {COMPOSITE MATERIAL PRODUCING APPARATUS, AND METHOD OF THE SAME}Technical Field [0001] The present invention relates to a composite material manufacturing apparatus and a composite material manufacturing method,

본 발명은 복합소재 제조장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연속적으로 공급되는 섬유를 균일하게 펼쳐서 공급하도록 개선된 복합소재 제조장치 및 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an apparatus and a method for manufacturing a composite material, and more particularly, to an apparatus and a method for manufacturing a composite material improved to uniformly spread continuously supplied fibers.

일반적으로 복합소재는 하나 이상의 소재를 혼합하여 사용하는 소재로, 이러한 소재의 일례로 수지와 섬유를 혼합하여 함침한 복합소재가 대표적이다.In general, a composite material is a mixture of one or more materials. As an example of such a material, a composite material in which a resin and a fiber are mixed and impregnated is representative.

이러한 복합소재는, 혼합되는 수지 및 섬유의 종류나, 섬유의 길이, 혼합 방법에 따라 강도 및 경도의 특성이 달라질 수 있으며, 예컨대 금속과 비교할 때 유사한 강도를 형성하면서도, 무게가 가벼운 특징을 가질 수 있다.Such a composite material may have different characteristics of strength and hardness depending on the kind of the resin and fiber to be mixed, the length of the fiber, and the mixing method. For example, the composite material may have a light weight characteristic have.

종래 기술에 따른 복합소재 제조장치의 구성도인 도 1을 참고하면, 종래의 복합소재 제조장치(1)는 섬유(S1)를 연속적으로 공급하기 위한 섬유공급부(10)를 포함하며, 섬유공급부(10)에서 공급되는 섬유(S1)는 다수의 스프래딩 롤(spreading roll)(20)에 안내되며 일정한 장력이 유지되고, 넓게 펼쳐지며 하나의 층으로 배열되어 공급될 수 있다.1, a conventional composite material manufacturing apparatus 1 includes a fiber supply unit 10 for continuously supplying a fiber S1, and a fiber supply unit (not shown) The fibers S1 supplied from the spinning rolls 10 are guided by a plurality of spreading rolls 20 and can be supplied while maintaining a constant tension and spreading and arranged in one layer.

이와 같이, 스프래딩 롤(20)을 통과한 섬유(S1)는 함침금형(30)으로 공급되며, 함침금형(30)에서 수지와 함침이 이루어지며 복합소재(S2)로 성형된다.The fiber S1 having passed through the spreading roll 20 is supplied to the impregnating mold 30 and impregnated with the resin in the impregnating mold 30 to be formed into the composite material S2.

그러나, 종래의 복합소재 제조장치(1)는 섬유(S1)가 스프래딩 롤(20)을 통과하는 과정에서 스프래딩 롤(20)과의 접촉 및 인접한 다른 섬유(S1)와의 마찰로 인해 열이 발생하고 있으며, 이러한 열에 의해 섬유(S1)가 열화되고 있으며, 이에 섬유(S1) 표면에 코팅처리된 사이징(Sizing)제가 쉽게 제거되고, 섬유(S1) 표면이 불규칙적으로 일어나는 버(B;Burr)가 발생되는 요인이 되고 있다. 특히, 본 실시예에서는 복합소재(S2)의 강도를 증가시키기 위해 탄소섬유가 사용되고 있으며, 탄소섬유는 100 내지 120도 가열시, 표면이 벗겨지는 현상이 쉽게 발생할 수 있다.However, in the conventional composite material manufacturing apparatus 1, since the fiber S1 is in contact with the spreading roll 20 in the course of passing through the spreading roll 20 and friction with other adjacent fibers S1, The heat of the fiber S1 deteriorates and the sizing agent coated on the surface of the fiber S1 is easily removed and the surface of the fiber S1 is irregularly burred. Is becoming a factor of occurrence. Particularly, in this embodiment, carbon fiber is used to increase the strength of the composite material S2, and when the carbon fiber is heated to 100 to 120 degrees, the surface may easily peel off.

이와 같이, 종래에는 섬유(S1) 표면의 사이징제가 제거되고, 버(B)가 발생할 경우, 섬유(S1)에 마찰열이 더욱 높게 발생되어 섬유(S1)가 손상될 수 있고, 섬유(S1)에 발생한 버(B)가 인접한 다른 섬유(S1)의 버(B)와 엉킬 수 있어 펼치기 성능이 저하될 수 있으며, 섬유(S1)에 발생하는 열적 손상 및 접촉 등에 의한 물리적 손상이 발생되어 전체적인 섬유(S1)의 표면 품질이 저하되는 요인이 되고, 이에 따라 최종적으로 제조되는 복합소재(S2)의 품질도 저하되고 있다.As described above, conventionally, when the sizing agent on the surface of the fiber S1 is removed and the burr B is generated, frictional heat is generated in the fiber S1 to a higher degree to damage the fiber S1, The resulting burrs B may become entangled with the burrs B of other adjacent fibers S1 to degrade the unfolding performance and cause physical damage to the fibers S1 due to thermal damage and contact, The surface quality of the composite material S2, which is finally produced, is deteriorated.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 섬유가 통과하는 과정에서 발생하는 스프래딩 롤 또는 섬유와의 마찰에 의한 열의 발생을 최소화 내지 냉각할 수 있어 섬유의 표면 품질을 향상시킬 수 있고, 이에 따라 복합소재의 품질도 향상시킬 수 있는 복합소재 제조장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above-mentioned problems, it is possible to minimize or cool the generation of heat due to friction with a spreading roll or a fiber which occurs during the passage of fibers, thereby improving the surface quality of the fiber, And a composite material manufacturing apparatus and method capable of improving the quality of a composite material.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 복합소재 제조장치는 다수의 섬유가 공급되는 섬유공급부; 상기 섬유공급부에서 공급되는 섬유가 균일한 간격을 갖도록 펼치지도록 상기 섬유의 공급을 안내하는 적어도 하나의 스프래딩 롤; 상기 스프래딩 롤에 안내된 상기 섬유를 수지제와 함침하여 복합소재를 형성하는 함침금형; 및 상기 섬유를 냉각하도록 제공되는 냉각유닛;을 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for manufacturing a composite material, including: a fiber supply unit for supplying a plurality of fibers; At least one spreading roll for guiding the supply of the fibers so that the fibers supplied from the fiber supply unit are spread out so as to have a uniform gap; An impregnating mold for impregnating the fibers guided in the spreading roll with a resin to form a composite material; And a cooling unit provided to cool the fiber.

또한, 상기 냉각유닛은 상기 섬유의 이동선상에 인접하게 제공되어 상기 스프래딩 롤 및 상기 스프래딩 롤에 안내되는 상기 섬유로 냉매를 분사하는 냉매분사부를 포함할 수 있다.In addition, the cooling unit may include a coolant spraying unit provided adjacent to the movement line of the fibers and spraying the coolant to the fibers guided by the spreading roll and the spreading roll.

또한, 상기 냉매분사부는 냉매를 공급하는 냉매공급부와, 상기 냉매공급부와 연결되어 상기 스프래딩 롤로부터 상기 섬유가 이격되는 부분으로 상기 냉매를 분사하도록 배치되는 적어도 하나의 분사노즐을 포함할 수 있다.The refrigerant jetting unit may include a refrigerant supply unit for supplying the refrigerant and at least one jet nozzle connected to the refrigerant supply unit and arranged to jet the refrigerant from the spreading roll to the space where the fibers are separated.

또한, 상기 냉매분사부는 6 내지 10bar의 압력으로 냉매를 분사할 수 있다.In addition, the coolant injection unit may inject the coolant at a pressure of 6 to 10 bar.

또한, 상기 냉매는 60 내지 80도의 공기를 포함할 수 있다.Also, the refrigerant may include 60 to 80 degrees of air.

또한, 상기 냉각유닛은 상기 스프래딩 롤의 내부에 배치되며, 냉각수가 순환되는 냉각수 순환부를 포함할 수 있다.Further, the cooling unit may be disposed inside the spreading roll, and may include a cooling water circulating unit through which the cooling water is circulated.

또한, 상기 냉각유닛은 냉각수를 공급하는 냉각수 공급부와, 상기 스프래딩 롤의 내부에 제공되며, 상기 냉각수 공급부와 연결되어 냉각수가 순환되는 냉각수 순환배관을 포함할 수 있다.The cooling unit may include a cooling water supply unit for supplying cooling water and a cooling water circulation pipe provided inside the spreading roll and connected to the cooling water supply unit to circulate the cooling water.

또한, 상기 냉각유닛은 냉매를 공급하는 냉매 공급부와, 상기 스프래딩 롤 내부에 제공되어 상기 냉매가 순환하는 냉매 순환배관과, 상기 스프래딩 롤의 표면과 상기 냉매 순환배관과 연결되는 다수의 냉매분사홀을 포함할 수 있다.The cooling unit includes a refrigerant supply unit for supplying the refrigerant, a refrigerant circulation pipe provided inside the spreading roll for circulating the refrigerant, a plurality of refrigerant injection pipes connected to the surface of the spreading roll and the refrigerant circulation pipe, Holes.

또한, 상기 섬유의 이송속도는 3 내지 9M/min일 수 있다.Also, the fiber may be conveyed at a speed of 3 to 9 M / min.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합소재 제조방법은, 다수의 섬유를 연속적으로 공급하는 섬유공급단계; 상기 섬유공급단계에서 공급되는 섬유를 스프래딩 롤을 이용하여 펼치는 펼침단계; 상기 펼침단계에서 펼쳐진 섬유를 냉각하는 냉각단계; 및 상기 냉각단계에서 냉각된 섬유를 함침금형에 공급하여 수지를 함침하는 함침단계;를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of fabricating a composite material, comprising: supplying a plurality of fibers continuously; A spreading step of spreading the fibers supplied in the fiber supplying step using a spreading roll; A cooling step of cooling the fibers unfolded in the spreading step; And a step of impregnating the resin by supplying the fiber cooled in the cooling step to the impregnating mold.

또한, 상기 냉각단계는 상기 펼침단계에서 펼쳐진 섬유 또는 상기 스프래딩 롤에 냉매를 공급하여 냉각할 수 있다.In addition, the cooling step may be performed by supplying refrigerant to the fiber or the spreading roll spread in the spreading step.

또한, 상기 냉각단계는 상기 스프래딩 롤로부터 상기 섬유가 이격되는 부분으로 상기 냉매를 분사하여 상기 섬유 및 상기 스프래딩 롤을 냉각할 수 있다.The cooling step may also cool the fiber and the spreading roll by spraying the coolant from the spreading roll to a portion where the fibers are spaced apart.

또한, 상기 냉각단계는 6 내지 10bar의 압력으로 냉매를 분사할 수 있다.Further, the cooling step may spray the refrigerant at a pressure of 6 to 10 bar.

또한, 상기 냉매는 60 내지 80도의 공기를 포함할 수 있다.Also, the refrigerant may include 60 to 80 degrees of air.

또한, 상기 섬유공급단계에서 상기 섬유의 이송속도는 3 내지 9M/min일 수 있다.Also, in the fiber supplying step, the fiber feeding speed may be 3 to 9 M / min.

본 발명에 따르면, 복합소재의 제조과정에서According to the present invention,

섬유가 스프래딩 롤에 안내되며 통과할 때 발생하는 스프래딩 롤과의 마찰열 또는 섬유 사이에 발생하는 마찰열을 최소화 내지 냉각할 수 있어, 섬유의 열적 손상을 방지할 수 있고, 섬유 표면에 버(burr) 등이 발생하는 것을 방지할 수 있어 섬유의 표면 품질을 향상시킬 수 있으며, 이에 따라 복합소재의 전체적인 품질을 향상시킬 수 있다.It is possible to minimize or cool the frictional heat generated between the frictional heat with the sprading roll or the frictional heat generated between the fibers when the fibers are guided and passed through the spreading roll, thereby preventing the thermal damage of the fibers, And the like can be prevented from occurring, thereby improving the surface quality of the fiber, thereby improving the overall quality of the composite material.

또한, 본 발명의 복합소재 제조장치는 섬유를 공급하는 과정에서 섬유에 발생하는 마찰열의 발생이 저감되므로 섬유의 이송 속도를 증가시키는 것이 가능하게 되며, 이에 따라 전체적인 생산성을 증가시킬 수 있다.In addition, since the generation of frictional heat generated in the fiber during the supply of the fibers is reduced in the composite material manufacturing apparatus of the present invention, it is possible to increase the feeding speed of the fibers, thereby increasing the overall productivity.

도 1은 종래 기술에 따른 복합소재 제조장치의 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합소재 제조장치의 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합소재 제조장치의 냉각유닛을 도시한 사시도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합소재 제조방법의 순서도.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 복합소재 제조장치의 스프래딩 롤을 도시한 사시도.
도 6은 도 5의 A-A선의 단면도.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 복합소재 제조장치의 스프래딩 롤을 도시한 사시도
도 8은 도 7의 B-B선의 단면도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram of a composite material manufacturing apparatus according to the prior art;
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001]
3 is a perspective view illustrating a cooling unit of a composite material manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart of a method of manufacturing a composite material according to another embodiment of the present invention.
5 is a perspective view showing a spreading roll of a composite material manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention.
6 is a sectional view taken along the line AA in Fig.
7 is a perspective view showing a spreading roll of a composite material manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention.
8 is a cross-sectional view taken along line BB of Fig.

본 발명을 더 쉽게 이해하기 위해 편의상 특정 용어를 본원에 정의한다. 본원에서 달리 정의하지 않는 한, 본 발명에 사용된 과학 용어 및 기술 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미를 가질 것이다. 또한, 문맥상 특별히 지정하지 않는 한, 단수 형태의 용어는 그것의 복수 형태도 포함하는 것이며, 복수 형태의 용어는 그것의 단수 형태도 포함하는 것으로 이해되어야 한다. Certain terms are hereby defined for convenience in order to facilitate a better understanding of the present invention. Unless otherwise defined herein, scientific and technical terms used in the present invention shall have the meanings commonly understood by one of ordinary skill in the art. Also, unless the context clearly indicates otherwise, the singular form of the term also includes plural forms thereof, and plural forms of the term should be understood as including its singular form.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합소재 제조장치의 구성도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합소재 제조장치의 냉각유닛을 도시한 사시도이다.FIG. 2 is a configuration diagram of a composite material manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a perspective view illustrating a cooling unit of the composite material manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.

이하에서는, 도 1 및 도 2를 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합소재 제조장치(100)를 설명한다.Hereinafter, a composite material manufacturing apparatus 100 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG.

본 발명의 일 실시예에 따른 복합소재 제조장치(100)는 섬유공급부(110)와, 스프래딩 롤(120)과, 함침금형(130) 및 냉각유닛(140)을 포함할 수 있다.The composite material manufacturing apparatus 100 according to an embodiment of the present invention may include a fiber supply unit 110, a spreading roll 120, an impregnation mold 130, and a cooling unit 140.

본 실시예의 복합소재 제조장치(100)는, 다수의 섬유(S1)가 공급되는 섬유공급부(110)를 포함할 수 있다. 섬유공급부(110)는 다수의 섬유(S1)가 보빈 등에 권취된 상태로 제공될 수 있고, 이들에 권취된 섬유(S1)를 연속적으로 공급할 수 있다.The composite material manufacturing apparatus 100 of the present embodiment may include a fiber supply unit 110 to which a plurality of fibers S1 are supplied. The fiber supply unit 110 can be provided with a plurality of fibers S1 wound on a bobbin or the like and can continuously supply the fibers S1 wound thereon.

섬유공급부(110)에 제공된 섬유(S1)는 합성수지 등 다양한 재질일 수 있으며, 바람직하게는 가볍고 강도가 높은 탄소 섬유(S1), 유리 섬유(S1) 등을 포함할 수 있고, 혼합비율도 60%, 70% 등과 같이 다양할 수 있으며, 이외에도 다른 소재가 혼합되는 것도 가능하다.The fibers S1 provided in the fiber supply unit 110 may be made of various materials such as synthetic resin and preferably include lightweight and high strength carbon fibers S1 and glass fibers S1, , 70%, and the like. In addition, other materials may be mixed.

한편, 섬유공급부(110)의 후단에는 섬유공급부(110)로부터 공급된 다수의 섬유(S1)들의 이동을 안내하며 섬유(S1)를 균일하게 펼치기 위한 스프래딩 롤(spreading roll)(120)이 제공될 수 있다.A spreading roll 120 for guiding the movement of the plurality of fibers S1 supplied from the fiber supplying unit 110 and uniformly spreading the fibers S1 is provided at the rear end of the fiber supplying unit 110 .

스프래딩 롤(120)은 다수로 제공될 수 있고, 섬유의 이동선상에 대해 상, 하로 서로 엇갈리게 배열될 수 있다. 또한, 스프래딩 롤(120)로 공급된 섬유(S1)들은 다수의 스프래딩 롤(120)을 통과하는 과정에서 서로 엇갈리며 방향이 전환되는 과정에서 스프래딩 롤(120)의 표면적을 따라 균일하게 펼쳐질 수 있다.The spreading rolls 120 may be provided in a plurality and may be staggered one above the other on the movement line of the fibers. The fibers S1 supplied to the spreading roll 120 are staggered in the course of passing through the plurality of spreading rolls 120 and are uniformly distributed along the surface area of the spreading roll 120 Can be unfolded.

본 실시예에서 스프래딩 롤(120)은 4개로 제공된 것으로 설명하고 있으나, 스프래딩 롤(120)의 개수와 설치 위치, 배열 형태는 한정되지 않으며, 다양하게 변형될 수 있다.Although the number of the spreading rolls 120 is described as being four in the present embodiment, the number of the spreading rolls 120, the position and arrangement of the spreading rolls 120 are not limited and can be variously modified.

그리고, 스프래딩 롤(120)의 후단에는 함침금형(130)이 제공될 수 있다.The impregnating mold 130 may be provided at the rear end of the spreading roll 120.

함침금형(130)은 스프래딩 롤(120)에 안내된 섬유(S1)가 공급되어 내부에서 수지제와 함침되며 복합소재(S2)로 제조될 수 있다. The impregnating mold 130 is supplied with the fibers S1 guided by the spreading roll 120 and is impregnated with the resin material in the inside and can be made of the composite material S2.

함침금형(130)에서 섬유(S1)에 함침되는 수지는 열가소성 수지가 사용될 수 있으며, 그 외에도 열경화성 수지가 사용되는 것도 가능하다. 이러한 수지로는 에폭시(epoxy), 폴리프로필렌(Polypropylene; PP) 또는 폴리아미드(Poly Amide; PA)가 대표적을 사용될 수 있다.The resin impregnated in the fiber S1 in the impregnation mold 130 may be a thermoplastic resin, or a thermosetting resin may be used. As such a resin, epoxy, polypropylene (PP), or polyamide (PA) may be used.

한편, 본 실시예에서 스프래딩 롤(120)에 의해 펼쳐지는 섬유(S1)는, 스프래딩 롤(120)과의 접촉 및 다른 섬유(S1)들과 접촉되며 펼쳐지는 과정에서 발생하는 마찰 등에 의해 열이 발생할 수 있다.On the other hand, in the present embodiment, the fiber S1 spread by the spreading roll 120 is brought into contact with the spreading roll 120 and the other fibers S1 by friction or the like Heat may be generated.

즉, 섬유(S1)는 스프래딩 롤(120)을 통과하는 과정에서 스프래딩 롤(120) 및 다른 섬유(S1)와의 마찰에 의해 발생하는 열에 의해 약 100 내지 120도 이상으로 승온될 수 있으며, 이와 같이 섬유(S1)의 온도가 승온될 경우 섬유(S1)의 표면에 코팅된 사이징(sizing)제가 쉽게 제거되고, 섬유(S1) 표면이 불규칙적으로 일어나는 버(Burr)가 발생할 수 있다.That is, the fiber S1 may be heated to a temperature of about 100 to 120 degrees or more by the heat generated by the friction between the spreading roll 120 and the other fibers S1 in the course of passing through the spreading roll 120, Thus, when the temperature of the fiber S1 is increased, a sizing agent coated on the surface of the fiber S1 can be easily removed, and a burr in which the surface of the fiber S1 is irregular may occur.

따라서, 본 실시예에서 섬유(S1)가 스프래딩 롤(120) 및 다른 섬유(S1) 등과 마찰함에 따라 발생하는 마찰열을 냉각하기 위한 냉각유닛(140)을 포함할 수 있다.Thus, in this embodiment, it may include a cooling unit 140 for cooling the frictional heat that occurs as the fiber S1 rubs against the spreading roll 120 and other fibers S1 and the like.

일례로, 본 실시예에서 냉각유닛(140)은, 섬유(S1)의 냉각을 위해 섬유(S1)로 냉매(G)를 분사하는 냉매분사부(142)를 포함할 수 있다.As an example, in this embodiment, the cooling unit 140 may include a refrigerant jetting section 142 for jetting the refrigerant G to the fiber S1 for cooling the fiber S1.

냉매분사부(142)는 섬유(S1)의 이동선상에 인접하게 배치될 수 있으며, 스프래딩 롤(120) 및 스프래딩 롤(120)에 안내되어 이동하는 섬유(S1)로 냉매(G)를 분사할 수 있다.The coolant jetting section 142 may be disposed adjacent to the movement line of the fiber S1 and may be provided with the coolant G by the fiber S1 guided by the spreading roll 120 and the spreading roll 120 It can be sprayed.

구체적으로 냉매분사부(142)는 냉매(G)를 공급하는 냉매공급부(144)를 포함할 수 있고, 이 냉매공급부(144)와 연결되는 적어도 하나의 분사노즐(146)을 포함할 수 있다.The coolant spray unit 142 may include a coolant supply unit 144 for supplying the coolant G and may include at least one injection nozzle 146 connected to the coolant supply unit 144.

분사노즐(146)은 스프래딩 롤(120)에 의해 펼쳐지는 섬유(S1)의 펼침영역에 전체적으로 냉매(G)를 분사하도록 제공될 수 있다. 이러한 분사노즐(146)은 냉매공급부(144)로부터 공급되는 냉매(G)를 섬유(S1)로 분사하도록 배치될 수 있으며, 바람직하게는 스프래딩 롤(120)로부터 섬유(S1)가 이격되는 부분으로 분사하도록 배치되어 섬유(S1)와 함께 스프래딩 롤(120)을 냉각하도록 제공될 수 있다.The spray nozzle 146 may be provided to inject the coolant G as a whole into the spread region of the fiber S1 deployed by the spreading roll 120. [ The spray nozzle 146 may be disposed to spray the coolant G supplied from the coolant supply unit 144 to the fiber S1 and preferably the portion where the fiber S1 is spaced from the spreading roll 120 To cool the sprading roll 120 together with the fibers < RTI ID = 0.0 > S1. ≪ / RTI >

또한, 본 실시예에서 냉매분사부(142)의 분사노즐(146)은, 섬유(S1)의 이동선상의 상부에만 설치된 것으로 개시되어 있으나, 분사노즐(146)의 위치는 한정되지 않으며 섬유(S1)의 이동선상의 하부에 배치되는 것도 가능하다. 또한, 분사노즐(146)이 하부에 배치될 경우, 상부의 분사노즐(146)과 서로 대향되게 배치되거나, 서로 엇갈리게 배치되는 것도 가능하다.Although the injection nozzle 146 of the refrigerant jetting section 142 in the present embodiment is disclosed to be installed only on the upper side of the fiber S1, the position of the jetting nozzle 146 is not limited, ) On the moving line of the vehicle. In addition, when the injection nozzles 146 are disposed at the lower portion, they may be disposed opposite to the upper injection nozzles 146, or may be arranged to be offset from each other.

또한, 분사노즐(146)은 섬유(S1)의 냉각 또는 펼치기 성능의 향상을 위해 소정의 각도로 냉매(G)가 분사되도록 경사지게 배치되는 것도 가능하다.It is also possible that the injection nozzle 146 is arranged to be inclined such that the coolant G is injected at a predetermined angle for improving the cooling or spreading performance of the fiber S1.

냉매분사부(142)의 분사노즐(146)은, 약 6 내지 10bar의 압력으로 냉매(G)를 분사할 수 있으며, 이와 같이 고압으로 분사되는 냉매(G)에 의해 섬유(S1)들이 냉각되며, 동시에 섬유(S1)들의 유동성이 증가되어 신속하고 균일하게 펼쳐질 수 있다.The spray nozzles 146 of the coolant spraying section 142 can spray the coolant G at a pressure of about 6 to 10 bar and the fibers S1 are cooled by the coolant G sprayed at such a high pressure At the same time, the fluidity of the fibers S1 is increased and can be quickly and uniformly unfolded.

또한, 본 실시예에서 냉매분사부(142)에서 분사되는 냉매(G)는 약 60 내지 80도일 수 있다. 한편, 본 실시예에서 냉매(G)는 공기가 사용되는 것이 바람직하며, 공기 외에도 섬유(S1)의 향상을 위해 불활성가스 또는 다른 냉매(G)가 사용되는 것도 가능하며, 냉매(G)와 함께 성능 향상 물질을 혼합하여 분사하는 것도 가능하나, 경제성을 고려하여 공기를 냉매(G)로 사용할 수 있다.Also, in this embodiment, the coolant G injected from the coolant spray part 142 may be about 60 to 80 degrees. In the present embodiment, it is preferable that air is used as the refrigerant G. In addition to the air, an inert gas or another refrigerant G may be used to improve the fiber S1, It is possible to mix and inject the performance improving material, but air can be used as the refrigerant (G) in view of economical efficiency.

이와 같이, 섬유(S1)는 냉매(G)와 접촉하는 과정에서 약 60 내지 80도로 냉각될 수 있다. 섬유(S1)는 냉매(G)에 냉각되어 표면의 온도가 80도 초과의 온도로 유지될 경우, 사이징제 등이 제거되거나 표면에 버가 발생할 가능성이 있다.As described above, the fiber S1 can be cooled to about 60 to 80 degrees in the process of contacting the refrigerant G. If the fiber S1 is cooled in the coolant G and the temperature of the surface is maintained at a temperature higher than 80 deg. C, the sizing agent or the like may be removed or burrs may occur on the surface.

또한, 섬유(S1)는 냉매(G)에 냉각되어 표면의 온도가 60도 미만의 온도로 유지될 경우 후단의 함침금형(130)으로 공급된 후, 함침금형(130)에서 수지제와 함침되는 과정에서 섬유 온도의 저하에 의한 불량을 유발할 수 있어 60도 미만으로 냉각되지 않도록 제한되는 것이 바람직하다.When the temperature of the surface of the fiber S1 is maintained at a temperature lower than 60 deg. C, the fiber S1 is supplied to the impregnating mold 130 at the downstream end, and then impregnated with the resin in the impregnating mold 130 It is possible to cause defects due to the lowering of the fiber temperature in the process, and it is preferable to be restricted so as not to be cooled to less than 60 degrees.

본 실시예에서 섬유(S1)는 냉각유닛(140)에 의해 적절히 냉각될 수 있으며, 섬유(S1)의 이송속도는 냉각유닛(140)의 냉각능력에 비례할 수 있다. 바람직하게는 섬유(S1)는 3 내지 9M/min 의 이송 속도로 공급될 수 있다.In this embodiment, the fiber S1 can be suitably cooled by the cooling unit 140, and the feeding speed of the fiber S1 can be proportional to the cooling capacity of the cooling unit 140. [ Preferably, the fibers S1 can be fed at a feed rate of 3 to 9 M / min.

따라서, 본 실시예에서 섬유(S1)는 냉각능력 및 제한이 허용하는 범위에서 섬유(S1)의 이송속도를 증가시킬 수 있어, 전체적인 생산성을 향상시킬 수 있다.Therefore, in the present embodiment, the fiber S1 can increase the feeding speed of the fiber S1 within the cooling capacity and the allowable limit, thereby improving the overall productivity.

전술된 바와 같이 구성된 복합소재 제조장치를 이용한 복합소재 제조방법을 살펴보면 다음과 같다. 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합소재 제조방법의 순서도이다.A composite material manufacturing method using the composite material manufacturing apparatus constructed as described above will be described below. 4 is a flowchart of a composite material manufacturing method according to another embodiment of the present invention.

도 4를 참고하면, 본 실시예의 복합소재 제조방법은, 다수의 섬유(S1)를 연속적으로 공급하는 섬유공급단계를 포함할 수 있다(S10 참조).Referring to Fig. 4, the composite material manufacturing method of this embodiment may include a fiber supplying step for continuously supplying a plurality of fibers S1 (see S10).

섬유공급단계는, 연속적으로 다수의 섬유(S1)를 공급할 수 있다. 섬유공급단계에서 공급되는 섬유(S1)는 다수의 섬유(S1)가 서로 겹쳐진 상태로 공급될 수 있으며, 다층 상태로 공급될 수 있다.The fiber supplying step can continuously supply a plurality of fibers (S1). The fibers S1 supplied in the fiber supplying step can be supplied in a state in which a plurality of fibers S1 are overlapped with each other and can be supplied in a multilayer state.

섬유공급단계는 섬유(S1)를 3 내지 9M/min의 이송속도로 섬유(S1)를 공급할 수 있다. 섬유(S1)의 이송속도는 후술되는 냉각단계의 냉각성능에 따라 가감될 수 있다.The fiber feeding step may feed the fiber S1 at a feed rate of 3 to 9 M / min. The feeding speed of the fiber S1 can be adjusted in accordance with the cooling performance of the cooling step to be described later.

이와 같이, 섬유공급단계에서 공급되는 섬유(S1)는 펼침단계로 공급되며, 펼침단계를 통과하는 과정에서 균일하게 펼쳐질 수 있다(S20 참조).As described above, the fibers S1 supplied in the fiber supplying step are supplied to the unfolding step and can be unfolded uniformly in the course of passing through the unfolding step (see S20).

펼침단계는, 섬유공급단계에서 공급되는 섬유(S1)를 스프래딩 롤(120)을 이용하여 진행할 수 있으며, 이 과정에서 섬유(S1)들이 펼쳐질 수 있다.In the spreading step, the fiber S1 supplied in the fiber supplying step may be advanced by using the spreading roll 120, and the fibers S1 may be unfolded in this process.

스프래딩 롤(120)은 다수로 제공될 수 있으며, 서로 상, 하로 엇갈리게 배열되어 섬유(S1)의 이송거리를 증가시킬 수 있으며, 동시에 섬유(S1) 사이의 장력을 유지하면서 섬유(S1)를 균일하게 펼칠 수 있다.The spreading rolls 120 may be provided in a plurality of ways and may be arranged so as to be staggered one above the other so as to increase the conveying distance of the fibers S1 while at the same time maintaining the tension between the fibers S1, It can be unfolded uniformly.

한편, 섬유(S1)는 스프래딩 롤(120)을 통과하는 과정에서 스프래딩 롤(120)과 접촉함에 따른 열과, 인접한 섬유(S1) 사이의 마찰에 의해 발생하는 열에 의해 승온될 수 있으며, 승온된 섬유(S1)를 냉각하기 위한 냉각단계가 진행될 수 있다(S30 참조).On the other hand, the fiber S1 can be heated by the heat generated by the contact with the spreading roll 120 and the friction between the adjacent fibers S1 in the process of passing through the spreading roll 120, A cooling step for cooling the fiber S1 may be performed (see S30).

냉각단계는 스프래딩 롤(120)에서 펼침단계가 진행중인 섬유(S1)로 냉매를 분사하여 섬유(S1) 및 이 섬유(S1)와 접촉하는 스프래딩 롤(120)을 냉각하는 단계로서, 섬유(S1)를 펼치기하며 이동하는 과정에서 섬유(S1)에 발생하는 열을 냉각할 수 있다.The cooling step is a step of spraying a coolant onto the fiber S1 in the spreading roll 120 so as to cool the fiber S1 and the spreading roll 120 in contact with the fiber S1, S1) of the fibers S1 can be expanded and the heat generated in the fibers S1 can be cooled during the movement.

바람직하게는 냉각단계는, 펼침단계에서 펼쳐짐 섬유(S1) 또는 스프래딩 롤(120)에 냉매를 공급하여 섬유(S1) 또는 스프래딩 롤(120)을 냉각할 수 있다.Preferably, the cooling step may cool the fiber S1 or the spreading roll 120 by supplying a coolant to the spreading fibers S1 or the spreading rolls 120 in the spreading step.

냉각단계는 6 내지 10bar의 압력으로 냉매를 분사할 수 있으며, 효과적인 냉각을 위해 60 내지 80도의 공기를 냉매로 활용할 수 있다.The cooling step may spray the coolant at a pressure of 6 to 10 bar, and air of 60 to 80 degrees may be used as a coolant for effective cooling.

섬유(S1)는 냉각단계가 진행되는 과정에서 효과적으로 냉각될 수 있으며, 이에 따라 섬유(S1) 표면의 사이징제가 열적 손상에 의해 제거되는 것이 방지될 수 있고, 표면에 열적 손상에 의해 일어나는 불량, 즉 버(burr)가 생성되는 것이 억제될 수 있다.The fiber S1 can be effectively cooled in the course of the cooling step so that the sizing agent on the surface of the fiber S1 can be prevented from being removed by thermal damage and the defect caused by thermal damage on the surface, The generation of burrs can be suppressed.

한편, 섬유(S1)는 함침단계에서, 함침금형(130)으로 공급된 후 수지제와 혼합되며 복합소재(S2)로 제조될 수 있다(S40 참조).On the other hand, the fiber S1 is supplied to the impregnation mold 130 in the impregnation step, and then mixed with the resin material to produce the composite material S2 (see S40).

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 복합소재 제조장치의 스프래딩 롤을 도시한 사시도이고, 도 6은 도 5의 A-A선의 단면도이다.FIG. 5 is a perspective view showing a spreading roll of a composite material manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a sectional view taken along line A-A of FIG.

도 5와 도 6을 참고하면, 본 실시예에서 냉각유닛(140)은, 섬유(S1)의 냉각을 위해 공기를 냉매로 활용하는 냉매분사부(142)를 포함하는 것으로 설명하고 있으나, 냉각유닛(140)의 구성은 한정되지 않으며 다양하게 변형될 수 있다.5 and 6, the cooling unit 140 in the present embodiment is described as including the coolant spraying unit 142 that uses air as a coolant for cooling the fiber S1, The configuration of the display unit 140 is not limited and can be variously modified.

일례로, 냉각유닛은 스프래딩 롤(220)의 내부에 배치되며 냉각수가 순환되는 냉각수 순환부를 포함하는 것도 가능하다.For example, it is also possible that the cooling unit is disposed inside the spreading roll 220 and includes a cooling water circulation unit in which the cooling water is circulated.

즉, 냉각수 순환부는, 펌프 등을 구비하여 고압으로 냉각수를 공급하는 냉각수 공급부와, 스프래딩 롤(120)의 내부에 제공되는 냉각수 순환배관(222)을 포함하는 것도 가능하다. 냉각수 순환배관(222)은 냉각수 공급부와 연결되어 냉각수를 순환할 수 있으며, 이를 통해 스프래딩 롤(120)의 온도를 낮출 수 있다.That is, the cooling water circulation unit may include a cooling water supply unit that includes a pump or the like to supply cooling water at a high pressure, and a cooling water circulation pipe 222 that is provided inside the spreading roll 120. The cooling water circulation pipe 222 is connected to the cooling water supply unit to circulate the cooling water, thereby lowering the temperature of the spreading roll 120.

스프래딩 롤(120)은 섬유(S1)의 펼치기 과정에서 섬유(S1)와 접촉되며 섬유(S1)의 온도를 낮출 수 있다.The spreading roll 120 may contact the fiber S1 during the unfolding of the fiber S1 and lower the temperature of the fiber S1.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 복합소재 제조장치의 스프래딩 롤을 도시한 사시도이고, 도 8은 도 7의 B-B선의 단면도이다.FIG. 7 is a perspective view showing a spreading roll of a composite material manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a sectional view taken along line B-B of FIG.

도 7과 도 8을 참고하면, 냉각유닛은 스프래딩 롤(320)을 통해 섬유(S1)로 냉매를 분사하여 섬유(S1)를 냉각하는 방식을 적용하는 것도 가능하다.Referring to FIGS. 7 and 8, it is also possible to apply a method of cooling the fiber S1 by spraying the coolant to the fiber S1 through the spreading roll 320.

즉, 냉각유닛은 냉매를 공급하는 냉매 공급부를 포함할 수 있다. 또한, 스프래딩 롤(320)의 내부에는 냉매가 순환하는 냉매 순환배관(322)이 제공될 수 있다. 또한, 스프래딩 롤(320)은 표면에 냉매 순환배관(322)과 연결되는 다수의 냉매분사홀(324)이 형성될 수 있으며, 이 냉매분사홀(324)을 통해 냉매 순환배관(322)을 순환하는 냉매를 스프래딩 롤(320) 외부로 분사할 수 있다.That is, the cooling unit may include a refrigerant supply unit for supplying the refrigerant. In addition, the inside of the spreading roll 320 may be provided with a refrigerant circulation pipe 322 through which the refrigerant circulates. A plurality of coolant injection holes 324 connected to the coolant circulation pipe 322 may be formed on the surface of the spreading roll 320. The coolant circulation pipe 322 may be connected to the coolant injection hole 324 through the coolant injection hole 324, The circulating refrigerant can be blown out of the spreading roll 320.

섬유(S1)는 스프래딩 롤(320)에 안내되어 이동하는 과정에서 스프래딩 롤(320) 표면에 형성된 냉매분사홀(322)로부터 분사되는 냉매에 의해 냉각될 수 있고, 스프래딩 롤(320) 표면에서 분사되는 냉매에 의해 이동성이 향상되며 신속하고 균일하게 펼쳐질 수 있다.The fiber S1 can be cooled by the coolant injected from the coolant injection hole 322 formed on the surface of the spreading roll 320 in the process of being guided by the spreading roll 320, The mobility is improved by the refrigerant sprayed from the surface, and can be quickly and uniformly unfolded.

이상, 본 발명에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the appended claims. It will be understood that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention.

100: 복합소재 제조장치 110: 섬유공급부
120: 스프래딩 롤 130: 함침금형
140: 냉각유닛 142: 냉매분사부
144: 냉매공급부 146: 분사노즐100: composite material manufacturing apparatus 110: fiber supply unit
120: Spreading roll 130: Impregnation mold
140: cooling unit 142:
144: coolant supply unit 146: injection nozzle

Claims (15)

다수의 섬유가 공급되는 섬유공급부;
상기 섬유공급부에서 공급되는 섬유가 균일한 간격을 갖도록 펼치지도록 상기 섬유의 공급을 안내하는 적어도 하나의 스프래딩 롤;
상기 스프래딩 롤에 안내된 상기 섬유를 수지제와 함침하여 복합소재를 형성하는 함침금형; 및
상기 섬유를 냉각하도록 제공되는 냉각유닛;
을 포함하는 복합소재 제조장치.
A fiber supply unit to which a plurality of fibers are supplied;
At least one spreading roll for guiding the supply of the fibers so that the fibers supplied from the fiber supply unit are spread out so as to have a uniform gap;
An impregnating mold for impregnating the fibers guided in the spreading roll with a resin to form a composite material; And
A cooling unit provided to cool the fiber;
And the composite material manufacturing apparatus.
제1항에 있어서, 상기 냉각유닛은
상기 섬유의 이동선상에 인접하게 제공되어 상기 스프래딩 롤 및 상기 스프래딩 롤에 안내되는 상기 섬유로 냉매를 분사하는 냉매분사부를 포함하는 복합소재 제조장치.
The cooling system according to claim 1, wherein the cooling unit
And a coolant jetting portion provided adjacent to the movement line of the fibers to jet the coolant to the fibers guided by the spreading roll and the spreading roll.
제2항에 있어서, 상기 냉매분사부는
냉매를 공급하는 냉매공급부와,
상기 냉매공급부와 연결되어 상기 스프래딩 롤로부터 상기 섬유가 이격되는 부분으로 상기 냉매를 분사하도록 배치되는 적어도 하나의 분사노즐을 포함하는 복합소재 제조장치.
The refrigeration system of claim 2, wherein the coolant injection unit
A refrigerant supply unit for supplying the refrigerant;
And at least one spray nozzle connected to the coolant supply unit and arranged to spray the coolant from the spreading roll to a portion where the fibers are separated from each other.
제2항에 있어서,
상기 냉매분사부는 6 내지 10bar의 압력으로 냉매를 분사하는 복합소재 제조장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the coolant injection unit injects the coolant at a pressure of 6 to 10 bar.
제2항에 있어서,
상기 냉매는 60 내지 80도의 공기를 포함하는 복합소재 제조장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the coolant includes air at 60 to 80 degrees.
제1항에 있어서, 상기 냉각유닛은
상기 스프래딩 롤의 내부에 배치되며, 냉각수가 순환되는 냉각수 순환부를 포함하는 복합소재 제조장치.
The cooling system according to claim 1, wherein the cooling unit
And a cooling water circulating part disposed inside the spreading roll and circulating the cooling water.
제1항에 있어서, 상기 냉각유닛은
냉각수를 공급하는 냉각수 공급부와,
상기 스프래딩 롤의 내부에 제공되며, 상기 냉각수 공급부와 연결되어 냉각수가 순환되는 냉각수 순환배관을 포함하는 복합소재 제조장치.
The cooling system according to claim 1, wherein the cooling unit
A cooling water supply unit for supplying cooling water,
And a cooling water circulation pipe provided inside the spreading roll and connected to the cooling water supply unit to circulate the cooling water.
제1항에 있어서, 상기 냉각유닛은
냉매를 공급하는 냉매 공급부와,
상기 스프래딩 롤 내부에 제공되어 상기 냉매가 순환하는 냉매 순환배관과,
상기 스프래딩 롤의 표면과 상기 냉매 순환배관과 연결되는 다수의 냉매분사홀을 포함하는 복합소재 제조장치.
The cooling system according to claim 1, wherein the cooling unit
A refrigerant supply unit for supplying the refrigerant;
A refrigerant circulation pipe provided inside the spreading roll and circulating the refrigerant,
And a plurality of coolant injection holes connected to the surface of the spreading roll and the coolant circulation pipe.
제1항에 있어서,
상기 섬유의 이송속도는 3 내지 9M/min인 복합소재 제조장치.
The method according to claim 1,
Wherein the fiber has a feed rate of 3 to 9 M / min.
다수의 섬유를 연속적으로 공급하는 섬유공급단계;
상기 섬유공급단계에서 공급되는 섬유를 스프래딩 롤을 이용하여 펼치는 펼침단계;
상기 펼침단계에서 펼쳐진 섬유를 냉각하는 냉각단계; 및
상기 냉각단계에서 냉각된 섬유를 함침금형에 공급하여 수지를 함침하는 함침단계;
를 포함하는 복합소재 제조방법.
A fiber supplying step of continuously supplying a plurality of fibers;
A spreading step of spreading the fibers supplied in the fiber supplying step using a spreading roll;
A cooling step of cooling the fibers unfolded in the spreading step; And
An impregnation step of supplying the fiber cooled in the cooling step to the impregnation mold to impregnate the resin;
≪ / RTI >
제10항에 있어서, 상기 냉각단계는
상기 펼침단계에서 펼쳐진 섬유 또는 상기 스프래딩 롤에 냉매를 공급하여 냉각하는 복합소재 제조방법.
11. The method of claim 10, wherein the cooling step
And cooling the expanded fiber or the spreading roll in the spreading step to cool the composite material.
제11항에 있어서, 상기 냉각단계는
상기 스프래딩 롤로부터 상기 섬유가 이격되는 부분으로 상기 냉매를 분사하여 상기 섬유 및 상기 스프래딩 롤을 냉각하는 복합소재 제조방법.
12. The method of claim 11, wherein the cooling step
And the fiber and the spreading roll are cooled by spraying the coolant from the spreading roll to a portion where the fibers are spaced apart.
제11항에 있어서,
상기 냉각단계는 6 내지 10bar의 압력으로 냉매를 분사하는 복합소재 제조방법.
12. The method of claim 11,
Wherein the cooling step injects the refrigerant at a pressure of 6 to 10 bar.
제11항에 있어서,
상기 냉매는 60 내지 80도의 공기를 포함하는 복합소재 제조방법.
12. The method of claim 11,
Wherein the coolant comprises air at 60 to 80 degrees.
제10항에 있어서,
상기 섬유공급단계에서 상기 섬유의 이송속도는 3 내지 9M/min인 복합소재 제조방법.11. The method of claim 10,
Wherein the fibers are fed at a feed rate of 3 to 9 M / min in the fiber feeding step.
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