KR20200106877A - Apparatus and method for producing a product using the autoclave - Google Patents
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Abstract
Description
일 개시에 의하여, 본 발명은 오토클레이브를 이용하여 온도와 압력을 일정하게 유지하여 적은 비용으로 균일한 품질의 제품을 생산할 수 있는 기술에 관한 것이다.According to one disclosure, the present invention relates to a technology capable of producing a product of uniform quality at a low cost by maintaining a constant temperature and pressure using an autoclave.
오토클레이브(Autoclave)는 고압반응기를 통칭하는 말로, 산업 및 연구 목적으로 고온 및 고압하에서 합성, 분해, 승화, 추출 등의 화학 처리를 할 수 있는 내열, 내압성 용기를 의미한다. Autoclave is a collective term for a high-pressure reactor and means a heat-resistant and pressure-resistant container capable of chemical treatment such as synthesis, decomposition, sublimation, and extraction under high temperature and high pressure for industrial and research purposes.
오토클레이브는 내부의 온도와 압력이 균일해야 하기 때문에 내부의 팬을 회전시켜 열풍을 순환하는 방식이 사용되며, 오토클레이브 내부는 일정 압력을 유지해야 하기 때문에 기밀을 위해 팬을 마그네틱 드라이브를 이용하여 구동하는 것이 일반적이다.Since the autoclave must have a uniform internal temperature and pressure, the internal fan is rotated to circulate hot air, and the inside of the autoclave must maintain a constant pressure, so the fan is driven using a magnetic drive for airtightness. It is common to do.
종래의 마그네틱 드라이브를 이용한 오토클레이브는, 마그네틱 드라이브와 이를 동작시키기 위한 수단으로 별도구비되는 모터를 이용하며, 모터와 마그네틱 드라이브를 풀리 또는 커플링을 이용하여 연결하기 때문에 공간을 많이 차지하고, 소음을 유발하게 된다. 또한, 마그네틱 드라이브는 오토클레이브 내부 온도의 영향을 받아 온도가 높아지면 자성이 소실되기 때문에 마그네틱 드라이브 내부에 열 교환 공간을 두고 냉각수 또는 공업용수를 통해 마그네틱 드라이브를 냉각시킨다. 이로 인해 냉각장치 및 냉각수와 같은 부가적인 장치가 필요하게 되어 공간을 더욱 많이 차지하게 된다.A conventional autoclave using a magnetic drive uses a magnetic drive and a motor separately provided as a means to operate it.Since the motor and the magnetic drive are connected using pulleys or couplings, they take up a lot of space and cause noise. Is done. In addition, since the magnetic drive loses its magnetism when the temperature increases due to the influence of the internal temperature of the autoclave, a heat exchange space is placed inside the magnetic drive and the magnetic drive is cooled by cooling water or industrial water. As a result, additional devices such as a cooling device and cooling water are required, thus taking up more space.
아울러 오토클레이브 내부를 순환하는 열풍은 기포를 제거하고자 하는 재료들로 인한 저항 때문에 오토클레이브 내부에 고루 전달되지 않아 오토클레이브 내부의 온도를 균일하게 유지하기 어려운 문제점을 가지고 있다.열변형을 줄이기 위해 윤곽 고주파 열처리에 의하여 기어를 제조하는 방법이 있다. 그러나 기존 중 탄소강 및 중 탄소계 합금강에 윤곽고주파 열처리 시 기어 치 끝에 용손이 발생하여 기어 치 변형이 일어나 추가적인 가공이 필요하고 내구성 저하가 발생되는 문제점이 생긴다. In addition, the hot air circulating inside the autoclave has a problem that it is difficult to maintain a uniform temperature inside the autoclave because it is not transmitted evenly inside the autoclave due to the resistance caused by the materials to remove air bubbles. There is a method of manufacturing a gear by high frequency heat treatment. However, during contour high-frequency heat treatment of existing carbon steel and medium carbon-based alloy steel, molten loss occurs at the end of the gear tooth, causing the gear tooth to deform, requiring additional processing and reducing durability.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명에서는 복수개의 온도 센서들을 이용하여, 오토클레이브 내부의 고온 및 고압을 유지하면서 제품을 효율적으로 제조할 수 있는 방법 및 장치를 제조함에 목적이 있다.Accordingly, the present invention was conceived to solve the above problems. In the present invention, a method and apparatus capable of efficiently manufacturing a product while maintaining high temperature and high pressure inside the autoclave by using a plurality of temperature sensors are manufactured. There is a purpose in doing.
제 1 실시예에 의하여, 오토클레이브를 이용하여 제품을 생산하는 방법을 개시하며, 본 방법은 제품을 성형하기 위한 기본 조건으로서, 제품의 소재 및 성형 방법에 기초하여 오토클레이브의 내부 온도, 압력, 습도 및 공기 성분을 포함하는 내부 환경을 세팅하는 단계, 비스페놀 A 에폭시 20 ~ 30중량부, 비스페놀 F 에퍽시 수지 20 ~ 30 중량부, 카본블랙 10 ~ 15 중량부 벤토나이트 30~40 중량부, 트리에틸렌 테트라아민경화촉매 0.1~1 중량부, 디에틸아미노 프로필아민 3~10 중량부 및 탄산나트륨 7~10 중량부를 포함하는 에폭시 수지 조성물에, 에폭시 수지 조성물의 중량의 2.5배의 물을 넣고 혼합하여 원료 조성물을 생성하는 단계, 원료 조성물을 오토클레이브에 넣고, 100~130℃의 온도 및 0.1~0.4 MPaG의 압력 상태에서 제1차 고압 수열반응(hydrothermal process)을 실시하고, 150~190℃의 온도 및 0.2~0.4 MPaG의 압력 상태에서 제 2차 고압 수열반응을 실시하고, 210~280℃의 온도 및 0.4~0.5 MPaG의 압력 상태에서 제 3차 고압 수열반응을 실시한 후 300~350℃의 온도 및 0.1~0.2MPaG의 압력 상태에서 제 4차 고압수열반응을 실시하여 반응 조성물을 획득하는 단계, 오토클레이브 내부에 설치된 복수개의 온도 센서 및 복수개의 압력 센서를 이용하여 2초에 한 번씩 오토클레이브 내부의 온도 및 압력을 측정하는 단계, 오토클레이브 내부가 100~150℃의 온도 및 0.25~0.35MPaG의 압력 상태인 경우, 제품의 금형을 오토클레이브 내부로 삽입한 후 고정시키는 단계, 오토클레이브 내부의 온도를 100~150℃로 유지하면서, 오토클레이브 내부를 진공도 10-2torr 이하의 진공상태로 변환시키는 단계, 반응 조성물을 제품의 금형에 주입하고, 오토클레이브 내부를 진공상태로 유지하면서, 오토클레이브 내부의 온도를 300℃까지 증가시키는 단계, 제품의 금형을 성형실의 내부에 넣은 후, 10kg/cm2 내지 500 kg/cm2의 압력을 가하여 제품을 성형하는 단계, 오토클레이브 내부를 진공 상태로 유지한 상태에서 오토클레이브 내부의 온도를 20~30℃로 낮추어, 성형된 제품에 포함된 기포 및 수분을 제거하는 단계 및 성형된 제품을 제품의 금형에서 분리하여 오토클레이브의 외부로 이송할 수 있다.According to the first embodiment, a method of producing a product using an autoclave is disclosed, which is a basic condition for molding a product, based on the material of the product and the molding method, the internal temperature, pressure, and pressure of the autoclave. Setting the internal environment including humidity and air components,
제 2 실시에예 의하여, 오토클레이브를 이용하여 제품을 생산하는 장치에 대하여 제공하며, 본 장치는 제품을 성형하는 성형실, 제어부및 제어부에서 실행하는 명령어들을 포함하는 메모리를 포함하고, 상기 제어부는, 제품을 성형하기 위한 기본 조건으로서, 제품의 소재 및 성형 방법에 기초하여 오토클레이브의 내부 온도, 압력, 습도 및 공기 성분을 포함하는 내부 환경을 세팅하고, 비스페놀 A 에폭시 20 ~ 30중량부, 비스페놀 F 에퍽시 수지 20 ~ 30 중량부, 카본블랙 10 ~ 15 중량부 벤토나이트 30~40 중량부, 트리에틸렌 테트라아민경화촉매 0.1~1 중량부, 디에틸아미노 프로필아민 3~10 중량부 및 탄산나트륨 7~10 중량부를 포함하는 에폭시 수지 조성물에, 에폭시 수지 조성물의 중량의 2.5배의 물을 넣고 혼합하여 원료 조성물을 생성하고, 원료 조성물을 오토클레이브에 넣고, 100~130℃의 온도 및 0.1~0.4 MPaG의 압력 상태에서 제1차 고압 수열반응(hydrothermal process)을 실시하고, 150~190℃의 온도 및 0.2~0.4 MPaG의 압력 상태에서 제 2차 고압 수열반응을 실시하고, 210~280℃의 온도 및 0.4~0.5 MPaG의 압력 상태에서 제 3차 고압 수열반응을 실시한 후 300~350℃의 온도 및 0.1~0.2MPaG의 압력 상태에서 제 4차 고압수열반응을 실시하여 반응 조성물을 획득하고, 오토클레이브 내부에 설치된 복수개의 온도 센서 및 복수개의 압력 센서를 이용하여 2초에 한 번씩 오토클레이브 내부의 온도 및 압력을 측정하고, 오토클레이브 내부가 100~150℃의 온도 및 0.25~0.35MPaG의 압력 상태인 경우, 제품의 금형을 오토클레이브 내부로 삽입한 후 고정시키고, 오토클레이브 내부의 온도를 100~150℃로 유지하면서, 오토클레이브 내부를 진공도 10-2torr 이하의 진공상태로 변환시키고, 반응 조성물을 제품의 금형에 주입하고, 오토클레이브 내부를 진공상태로 유지하면서, 오토클레이브 내부의 온도를 300℃까지 증가시키고, 제품의 금형을 성형실에 내부에 넣은 후, 10kg/cm2 내지 500 kg/cm2의 압력을 가하여 제품을 성형하고, 오토클레이브 내부를 진공 상태로 유지한 상태에서 오토클레이브 내부의 온도를 20~30℃로 낮추어, 성형된 제품에 포함된 기포 및 수분을 제거하고, 성형된 제품을 제품의 금형에서 분리하여 오토클레이브의 외부로 이송하는 명령어를 생성할 수 있다.According to a second embodiment, a device for producing a product using an autoclave is provided, and the device includes a molding room for molding a product, a control unit, and a memory including instructions executed by the control unit, and the control unit is , As a basic condition for molding a product, based on the material and molding method of the product, the internal environment including the internal temperature, pressure, humidity and air components of the autoclave is set, and 20 to 30 parts by weight of bisphenol A epoxy, bisphenol F Epoxy
일 개시에 의하여 본원발명에 의하면 균일한 품질의 제품을 생산하기 위하여 까다로운 온도 조건 및 압력 조건을 맞춰줘야하는 오토클레이브의 내부 조건을 효율적으로 조정할 수 있다.According to the present invention by one disclosure, it is possible to efficiently adjust the internal conditions of the autoclave, which must meet difficult temperature and pressure conditions in order to produce products of uniform quality.
일 개시에 의하여, 오토클레이브 내부의 온도를 제어하기 위한 복수개의 장치들 및 내부 압력을 유지하기 위한 복수개의 장치들을 이용하여, 내면은 가압상태이면서 에어로 에어를 공급하여 까다로운 조건을 맞춤으로써 안정된 속도 및 효율로 제품을 생산할 수 있다.According to one disclosure, by using a plurality of devices for controlling the temperature inside the autoclave and a plurality of devices for maintaining the internal pressure, the inner surface is in a pressurized state, while supplying air with air to meet the difficult conditions, thereby achieving a stable speed and You can produce products with efficiency.
일 개시에 의하여 포화 수증기를 가열해서 과열 수증기로 만들어 이것을 이용함으로써, 포화 수증기압보다 저압측의 압력 범위를 커버함으로써, 결과적으로 압력과 온도에 대해 풀 레인지(full range)에서의 제어가 가능해지고, 또한, 과열 수증기에 의한 큰 열량의 공급으로 인해, 성형실 내에서의 온도 편차가 생기기 어렵고, 복합재료의 경화 시간을 대폭으로 단축할 수 있다는 현저한 효과를 보기에 이르렀던 것이다. 또한, 이미 설치된 오토클레이브를 개량함으로써 실시 가능하다는 이점도 갖는다.By heating the saturated steam at the beginning of the day to make superheated steam and using it, the pressure range on the lower pressure side than the saturated steam pressure is covered, and as a result, it is possible to control the pressure and temperature in a full range. , Due to the supply of a large amount of heat by superheated steam, temperature variation in the molding chamber is difficult to occur, and the curing time of the composite material can be drastically reduced. In addition, it has the advantage that it can be implemented by improving the already installed autoclave.
도 1 은 일 개시에 의한 오토클레이브를 이용하여 제품을 생산하는 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 일 개시에 의한 오토클레이브를 이용하여 제품을 생산하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 일 개시에 의한 오토클레이브 장치의 온도와 압력을 제어하기 위한 시간 변화를 나타내는 패턴도를 나타내는 도면이다.
도 4는 일 개시에 의한 오토클레이브를 이용하여 제품을 성형하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 본원발명의 오토클레이브를 이용하여 제품을 생성하는 장치를 실제로 도시한 실시예를 나타낸다.1 is a view schematically showing an apparatus for producing a product using an autoclave according to one disclosure.
2 is a flow chart showing a method of producing a product using an autoclave according to one disclosure.
3 is a view showing a pattern diagram showing a change in time for controlling the temperature and pressure of the autoclave device according to one start.
4 is a flow chart illustrating a method of forming a product using an autoclave according to one disclosure.
5 shows an embodiment showing an apparatus for producing a product using the autoclave of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되지 않는다. 또한 도면에서 본 발명을 명확하게 개시하기 위해서 본 발명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 도면에서 동일하거나 유사한 부호들은 동일하거나 유사한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art can easily implement the present invention. However, the present invention may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments disclosed below. In addition, parts irrelevant to the present invention are omitted in the drawings in order to clearly disclose the present invention, and the same or similar reference numerals denote the same or similar components in the drawings.
본 발명의 목적 및 효과는 하기의 설명에 의해서 자연스럽게 이해되거나 보다 분명해질 수 있으며, 하기의 기재만으로 본 발명의 목적 및 효과가 제한되는 것은 아니다.Objects and effects of the present invention may be naturally understood or more clearly understood by the following description, and the objects and effects of the present invention are not limited only by the following description.
본 발명의 목적, 특징 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Objects, features and advantages of the present invention will become more apparent through the following detailed description. In addition, in describing the present invention, when it is determined that a detailed description of a known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1 은 일 개시에 의한 오토클레이브를 이용하여 제품을 생산하는 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a view schematically showing an apparatus for producing a product using an autoclave according to one disclosure.
본 발명의 오토클레이브 성형장치는, 다음과 같이 실시되는 것이 바람직하다.It is preferable that the autoclave molding apparatus of the present invention is implemented as follows.
성형에 필요한 보충 가압원으로서 포화 수증기압보다 높은 소정 압의 공기 또는 질소 혹은 이들의 혼합가스를 성형실에 공급하는 압축공기 공급수단(33)을 구비하고 있는 것이 바람직하다.As a supplementary pressurization source necessary for molding, it is preferable to provide compressed air supply means 33 for supplying air or nitrogen or a mixture gas thereof having a predetermined pressure higher than the saturated steam pressure to the molding chamber.
이와 같이, 보충하는 소정 압의 공기 또는 질소 혹은 이들의 혼합가스를 추가할 수 있도록 구성되어, 성형을 위한 압력, 온도의 제어가 용이하게 이루어진다.In this way, it is configured to be able to add air or nitrogen of a predetermined pressure to be supplemented, or a mixed gas thereof, so that the pressure and temperature for molding can be easily controlled.
또한, 가열원 및 소정 가압원으로서, 복합재료(13)에 필요한 소정 압의 상기 포화 수증기를 가열하는 포화 수증기 가열수단(35), 상기 포화 수증기 가열수단(35)을 포함하며, 포화 수증기를 가열하여 상기 포화 수증기보다 높은 소정 온도의 과열 수증기로 만든 후에 이것을 성형실에 공급하는 과열 수증기 공급수단(36)을 구비하고 있는 것이 바람직하다.Further, as a heating source and a predetermined pressurization source, a saturated steam heating means 35 for heating the saturated steam having a predetermined pressure required for the
이에 의해, 포화 수증기압보다 저압측의 압력 범위를 커버해서, 결과적으로 압력과 온도에 대해 풀 레인지에서의 제어가 가능해지며, 또한, 과열 수증기에 의한 큰 열량의 공급으로 인해, 성형실 내에서의 온도 편차가 생기기 어렵고, 복합재료의 경화 시간을 대폭으로 단축할 수 있다는 현저한 효과를 나타낸다. 또한, 이미 설치된 오토클레이브 장치를 개량함으로써 실시 가능하다는 이점도 갖는다.Thereby, the pressure range on the lower pressure side than the saturated water vapor pressure is covered, and as a result, the pressure and temperature can be controlled in the full range. Further, due to the supply of a large amount of heat by the superheated water vapor, the temperature in the molding chamber It exhibits a remarkable effect that it is unlikely to cause variation, and that the curing time of the composite material can be significantly shortened. In addition, it has the advantage that it can be implemented by improving the already installed autoclave device.
상기 포화 수증기 공급수단(32)에는, 소망 압(壓)을 얻기 위한 감압밸브(23)가 설치됨과 아울러 주 증기(main steam) 통과 자동밸브(24)와 온도 제어 자동밸브(25)가 병렬접속되어 설치되며, 이들 감압밸브(23), 주 증기 통과 자동밸브(24) 및 온도 제어 자동밸브(25)가 상기 제어수단(34)에 의해 제어되도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.In the saturated steam supply means 32, a
이들 밸브를 구비함으로써, 성형실(1)의 온도, 압력 제어를 개별적으로 제어하기 쉽고, 제어가 용이하게 이루어진다.By providing these valves, it is easy to individually control the temperature and pressure control of the molding chamber 1, and the control is easily performed.
상기 성형실(1) 내에 포화 수증기를 공급하기 위한 복수의 노즐(7)이 상기 복합재료(13)에 대해 거의 전체에 분사할 수 있도록 배설되고, 상기 노즐(7)이 소정 압의 공기 또는 질소 혹은 이들의 혼합가스를 공급하기 위한 노즐을 겸하고 있는 것이 바람직하다.A plurality of nozzles 7 for supplying saturated water vapor into the molding chamber 1 are disposed so as to be able to spray almost all of the
이와 같이 구성함으로써, 이와 같이 노즐과 겸용함으로써, 구성의 간략화를 도모하면서, 열량 공급 지점과 압력 공급 지점을 같은 곳으로 할 수 있어, 압력 온도의 분포 편차가 적어진다.By constituting in this manner, by using both of the nozzles in this way, the heat quantity supply point and the pressure supply point can be made the same place while simplifying the structure, and the distribution variation of pressure temperature is reduced.
본 발명에 관계되는 오토클레이브 성형방법과 장치의 적합한 실시예를, 도면에 의거하여 상술한다. 이 장치는, 주로 성형실(1), 건조실(2), 수봉식(水封式) 진공펌프(3), 제어반(4), 자동 반송 라인(컨베이어)(5), 보일러(6)와 이들을 잇는 배관과, 후술하는 복수의 밸브로 구성되지만, 다음의 구성을 구비하는 것이다.A preferred embodiment of the autoclave molding method and apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. This device is mainly composed of a molding chamber (1), a drying chamber (2), a water ring vacuum pump (3), a control panel (4), an automatic conveyance line (conveyor) (5), a boiler (6), and a connection between them. It is composed of a pipe and a plurality of valves described later, but has the following configuration.
즉, 섬유 기재(여기서는, 탄소 섬유)에, 매트릭스로서, 열경화성 수지(여기서는, 에폭시 수지)를 함침시킨 복합재료(13)를 진공백(15)에 수납하여 성형실(1)에 설치하고, 가열가압하여 성형하는 것이며, 가열원 및 소정 가압원으로서, 복합재료(13)에 필요한 소정 온도(여기서는, 130℃)의 포화 수증기를 성형실(1)에 공급하는 포화 수증기 공급수단(32), 또한, 성형에 필요한 보충 가압원으로서 소정 압(여기서는, 0.31㎫G. 다만, ㎫G는 게이지 압(대기압과의 차압(差壓))을 나타낸다.)의 공기(또는 질소 혹은 이들의 혼합가스)를 성형실에 공급하는 압축공기 공급수단(33), 이들 포화 수증기와 소정 압의 공기(또는 질소 혹은 이들의 혼합가스)의 공급을 제어하여, 성형실(1) 내를 복합재료(13)에 필요하게 되는 소정 온도(여기서는, 130℃)와 소정 압력(여기서는, 0.3㎫G)으로 유지하도록 제어하는 제어수단(34)으로 이루어진다.That is, a
상기 포화 수증기 공급수단(32)에는, 보일러(6)에서 끓인 생증기(生蒸氣)(여기서는, 0.4㎫G, 150℃)에 대해, 소망 압(여기서는, 0.2㎫G)을 얻기 위한 감압밸브(23)가 설치됨과 아울러 주 증기 통과 자동밸브(24)와 온도 제어 자동밸브(25)가 병렬접속되어 설치되며, 이들 감압밸브(23), 주 증기 통과 자동밸브(24) 및 온도 제어 자동밸브(25)가 상기 제어수단(34)에 의해 제어되도록 구성되어 있다.In the saturated steam supply means 32, a pressure reducing valve for obtaining a desired pressure (here, 0.2 MPaG) for live steam boiled in the boiler 6 (here, 0.4 MPaG, 150°C) ( 23) is installed and the main steam passing
또한, 상기 성형실(1) 내에 포화 수증기를 공급하기 위한 복수의 노즐(7)(여기서는, 20개/열Х2열=40개)이 상기 복합재료(13)에 대해 거의 전체에 분사할 수 있도록 배설(配設)되어 있다. 또한, 변형예로서 후술하지만, 상기 노즐(7)이 소정 압의 공기(또는 질소 혹은 이들의 혼합가스)를 공급하기 위한 노즐을 겸해도 좋다.In addition, a plurality of nozzles 7 for supplying saturated steam into the molding chamber 1 (here, 20/
오토클레이브 장치의 구체적인 구성에 대해, 다음에 순차적으로 상술한다.The specific configuration of the autoclave device will be described in detail next.
성형실(1)에는, 상기 보일러(6)로부터, 성형실(1) 내부에 분사되는 포화 수증기가 성형실(1) 전체를 커버하도록 복수(여기서는, 40개)의 증기용 노즐(7)을 갖는 배관(8)이 설치되어 있다. 또한, 상기 증기용 노즐(7)을 갖는 배관(8)과 마찬가지로 성형실(1) 전체를 커버하도록 개구(開口)된 복수의 냉각용 노즐(9)을 갖는 배관(10)이 설치되며, 압축공기가 성형실(1) 내부에 분사되도록 개구된 공기용 노즐(11)이 설치되어 있다. 이들 보일러(6), 배관(8), 증기용 노즐(7)이 포화 수증기 공급수단(32)을 구성한다.In the molding chamber 1, a plurality of (here, 40) steam nozzles 7 are provided so that saturated steam injected into the molding chamber 1 from the boiler 6 covers the entire molding chamber 1 The having pipe 8 is installed. In addition, a
또한, 성형실(1) 저부(底部)에 모인 응축된 물방울(水滴)과 냉각수를 배수하기 위한 드레인용 배관(12)과, 미리 복합재료(13)를 성형틀(成形型)(14)에 적층하여 전체를 진공백(15)로 감싼 것을 예비 진공빼기 해 두고, 이것을 본(本) 진공빼기 하기 위한 진공노즐(16)이 설치되며, 상기 진공노즐(16)에 접속해 있는 플렉시블 호스(17a)와 상기 진공백(15)을 접속하기 위한 진공 커플러(18)가 설치되어 있다. 그리고 성형실(1)을 밀폐하기 위한 문짝(19)과, 그 문짝(19)의 개폐장치(20)가 설치되어 있다.In addition, a
이 실시예에서는, 상기 복합재료(13)는, 탄소 섬유의 적층물이며, 사용되는 열경화성 수지로서는, 에폭시 수지를 이용하고 있지만, 그 외에, 페놀 수지 등도 사용될 수 있다.In this embodiment, the
또한, 상기 진공백(15)의 구성 소재는, 여기서는, 나일론을 이용하고 있지만, 그 외에, 실리콘고무 등, 내열(耐熱), 내수성(耐水性)을 구비한 것이면 좋다.In addition, although nylon is used here as a constituent material of the
또한, 상기 성형틀(14)의 구성 소재는, 여기서는, FRP를 이용하고 있지만, 핫 프레스 장치에 이용하는 금형에 비해 내장하는 가열원이 불필요하고, 틀의 두께와 강도도 포화 수증기와 압축공기에 의한 압력에 대해 필요 최소한으로 해결되기 때문에, 펄 보드(pearl board)나 석고 등 다양한 소재를 선택할 수 있다.In addition, as the constituent material of the
상기 건조실(2)에는, 건조실(2) 내부를 가열하기 위한 송풍기(blower)(21, 22)가 건조실(2) 밖에 설치되어 있어, 자동 반송 라인(5)에 의해 반송된 상기 진공백(15)이 건조실(2) 안에 들어가도록 충분한 넓이의 공간을 갖는다.In the drying
상기 수봉식 진공펌프(3)는, 봉수(封水, seal water)에 의해 날개 차를 회전시켜 흡입, 압축, 배기를 행하는 진공펌프이다. 수봉식 진공펌프(3)는, 오일 순환식 진공펌프와는 달리, 오일이 진공용 배관에 전해져 성형실(1) 내를 더럽히는 일은 없다.The water-sealed vacuum pump 3 is a vacuum pump that performs suction, compression, and exhaust by rotating a blade vehicle by means of sealed water. Unlike the oil circulation type vacuum pump, the water ring type vacuum pump 3 does not cause oil to be transmitted to the vacuum piping to pollute the inside of the molding chamber 1.
상기 제어반(4)은, 후술하는 진공백(15)의 자동 반송과 성형을 위한 일련의 공정(포화 수증기, 압축공기의 공급 조정 등)을 제어하기 위한 조작반이며, 상술한 증기 제어를 위한 감압밸브(23), 주 증기 통과 자동밸브(24), 온도 제어 자동밸브(25), 압축공기 제어를 위한 감압밸브(29), 공기 도입 자동밸브(30), 문짝 개폐장치(20), 냉각수 도입 자동밸브(26), 드레인 배수 자동밸브(31), 진공펌프(3) 등의 조작 기구를 포함하여, 제어수단(34)을 구성하고 있다.The control panel 4 is an operation panel for controlling a series of processes (adjusting the supply of saturated steam, compressed air, etc.) for automatic conveyance and molding of the
상기 자동 반송 라인(5)은, 오프라인에서 복합재료(13)를 성형틀(14)에 적층하여 전체를 진공백(15)으로 감싸 예비 진공빼기 한 것을 온라인 상에서 자동 반송하여, 성형실(1) 및 건조실(2)에 자동으로 반입반출하며, 진공백(15)을 해체하여 성형품을 틀에서 벗기기 위한 장소(도시하지 않음)까지 자동 반송하기 위한 반송 라인(컨베이어)이다.The
다음으로, 밸브를 포함하는 배관 계통에 대해 설명한다.Next, a piping system including a valve will be described.
복수의 증기용 노즐(7)을 갖는 배관으로 이어지는 증기용 배관(8)은, 상류로부터 차례대로 설명하면, 상기 보일러(6)에서 끓인 포화 수증기를 보내기 위한 배관이며, 보일러(6)로부터의 배관을 잇는 플랜지로부터 증기압을 원압(original pressure)에 대해 감압하기 위한 감압밸브(23)로 이어진다. 거기로부터 증기량을 컨트롤하여 승온(昇溫)을 주된 역할로 한 주 증기 통과 자동밸브(24)와 소정 온도의 유지를 주된 역할로 한 온도 제어 자동밸브(25)가 병렬로 접속되어 있다. 또한, 거기로부터 배관(8)이 뻗어 나와 증기용 노즐(7)의 배관(8)으로 이어진다.The steam pipe 8 leading to a pipe having a plurality of steam nozzles 7 is a pipe for sending saturated steam boiled in the boiler 6, in order from the upstream, and a pipe from the boiler 6 It leads to a
그리고 복수의 냉각용 노즐(9)을 갖는 배관으로 이어지는 냉각용 배관(10)은, 도시하지 않은 수조로부터 냉각수를 보내기 위한 배관이며, 수조로부터의 배관을 잇는 플랜지로부터 수량을 컨트롤하는 냉각수 도입 자동밸브(26)에 접속되어, 냉각용 노즐(9)을 갖는 배관(10)으로 이어진다.The cooling
다음으로, 상기 공기용 노즐(11)을 갖는 배관으로 이어지는 공기용 배관(27)은, 압축기(compressor)(28)로부터 압축공기를 보내기 위한 배관이며, 압축기(28)로부터의 배관을 잇는 플랜지로부터 공기압을 원압에 대해 감압하기 위한 감압밸브(29), 공기량을 컨트롤하는 공기 도입 자동밸브(30), 공기용 노즐(11)을 갖는 배관(27)으로 이어진다.Next, the
이들 압축기(28), 공기용 배관(27), 공기용 노즐(11)이 압축공기 공급수단(33)을 구성하고 있다. 또한, 압축공기 대신에 질소를 단독으로 이용하는 경우도 있지만, 여기서는, 압축공기 공급수단이라는 명칭으로 하고 있다.These
그리고 상기 드레인용 배관(12)은, 성형실(1)의 저부에 모인 응축된 물방울이나 냉각수를 배수하기 위해 배수구가 성형실(1) 저부에 배치되며, 거기로부터 배관(12)이 하방으로 뻗어 나와, 배수를 행하기 위한 드레인 배수 자동밸브(31)가 접속되어, 도시하지 않은 드레인 조(槽)로 이어진다. 또한, 드레인 배수 자동밸브(31)는 성형실(1) 내의 압력을 뽑아내는 작용(배기)도 겸한다.In the
그 다음으로, 상기 진공노즐(16)로 이어지는 진공 라인은, 수봉식 진공펌프(3)와 성형실(1) 내에 있는 진공노즐(16)을 결합하도록 배설되어 있다. 수봉식 진공펌프(3)는 펌프 내에 급수(給水)함으로써 케이싱 내의 날개 차를 회전시켜 흡입, 압축, 배기를 행하는 장치이다. 진공노즐(16)에 플렉시블 호스(17a)를 접속하고, 반대 측에 진공 커플러(18)를 접속한다. 그 앞에 진공백(15)의 배기구가 있어, 그 배기구와 상기 진공 커플러(18)를 플렉시블 호스(17b)로 접속하여, 상기 진공펌프(3)에 의해 진공백(15) 내의 잔존 공기를 배출한다.Next, a vacuum line leading to the
다음으로, 진공백(15)의 흐름을, 도 2를 이용하여 설명한다. 도 2는 본 발명의 장치 전체를 나타내는 개략 평면도이다. 배깅 장소(bagging site)에서 성형틀에 복합재료(13)를 적층하고, 이것을 진공백(15) 내에 삽입하여 예비 진공빼기를 행한다(배깅공정). 예비 진공빼기 된 진공백(15)을 자동 반송 라인(5)의 시작 위치에 배치하고, 제어반(4)에서 소정의 온도, 압력, 시간을 설정하여, 자동 반송 개시버튼을 누름으로써 자동 반송이 개시된다.Next, the flow of the
상기 진공백(15)은, 도 2의 왼쪽에서 오른쪽으로 흘러 가, 성형실(1) 앞의 스테이지까지 도달하면 일시 정지하며, 문짝(19)과 일체로 된 스테이지가 문짝 개폐장치(20)에 의해 진공백(15)을 실은 상태로 성형실(1)에 들어가고, 문짝(19)에 의해 성형실(1)은 밀폐된다. 진공백(15)이 소정 위치에 도달하면, 진공 커플러(18)에 의해 진공노즐(16)과 접속되어 본 진공빼기가 개시된다(성형실 반입공정). 성형공정은 후술하는 것으로 하고, 배기냉각공정까지 완료한 상기 진공백(15)은 성형실로부터 반출되어, 자동 반송 라인(5)에 의해 재차 오른쪽에 이동하여, 건조실(2)에 반입된다(건조실 반입공정). 건조실(2) 내에서 진공백(15)을 건조시키고(건조공정), 건조공정이 완료하면 자동 반송 라인(5)에 의해 재차 오른쪽으로 이동하여, 정지 위치에서 상기 진공백(15)이 정지한다. 상기 진공백(15)을 이형(離型)장소로 옮기고, 거기서 진공백(15)을 해체하여 성형품을 틀에서 벗긴다(이형공정). The
다만, 여기서는, 건조실(2) 안에서 진공백(15)을 건조시켰지만, 성형실(1) 내에서 진공백(15)의 주위를 진공빼기에 의해 건조시켜도 좋다. 그 경우는, 건조실(2)을 생략할 수 있다.However, in this case, the
도 2는 일 개시에 의한 오토클레이브를 이용하여 제품을 생산하는 방법을 나타낸 흐름도이다.2 is a flow chart showing a method of producing a product using an autoclave according to one disclosure.
일 개시에 의한 블록 101에서 제품을 성형하기 위한 기본 조건으로서, 제품의 소재 및 성형 방법에 기초하여 오토클레이브의 내부 온도, 압력, 습도 및 공기 성분을 포함하는 내부 환경을 세팅하는 단계를 제공할 수 있다.As a basic condition for molding a product in
일 개시에 의한 블록 102에서 비스페놀 A 에폭시 20 ~ 30중량부, 비스페놀 F 에퍽시 수지 20 ~ 30 중량부, 카본블랙 10 ~ 15 중량부 벤토나이트 30~40 중량부, 트리에틸렌 테트라아민경화촉매 0.1~1 중량부, 디에틸아미노 프로필아민 3~10 중량 부 및 탄산나트륨 7~10 중량부를 포함하는 에폭시 수지 조성물에, 에폭시 수지 조성물의 중량의 2.5배의 물을 넣고 혼합하여 원료 조성물을 생성하는 단계를 제공할 수 있다.Bisphenol A epoxy 20 to 30 parts by weight, bisphenol
일 개시에 의한 블록 103에서 원료 조성물을 오토클레이브에 넣고, 100~130℃의 온도 및 0.1~0.4 MPaG의 압력 상태에서 제1차 고압 수열반응(hydrothermal process)을 실시하고, 150~190℃의 온도 및 0.2~0.4 MPaG의 압력 상태에서 제 2차 고압 수열반응을 실시하고, 210~280℃의 온도 및 0.4~0.5 MPaG의 압력 상태에서 제 3차 고압 수열반응을 실시한 후 300~350℃의 온도 및 0.1~0.2MPaG의 압력 상태에서 제 4차 고압수열반응을 실시하여 반응 조성물을 획득하는 단계를 제공할 수 있다.In
이 때, 제 4차 고압 수열반응은, 10:90~90:10 v/v의 물과 에탄올이 혼합된 혼합용액에 330℃의 온도에서 2~3시간동안 1~100rpm으로 교반시키면서 고분자 물질을 제거할 수 있다.At this time, the fourth high-pressure hydrothermal reaction is performed in a mixture of 10:90~90:10 v/v of water and ethanol at a temperature of 330°C and stirring at 1~100rpm for 2~3 hours while stirring the polymer material. Can be removed.
일 개시에 의한 블록 104에서 오토클레이브 내부에 설치된 복수개의 온도 센서 및 복수개의 압력 센서를 이용하여 2초에 한 번씩 오토클레이브 내부의 온도 및 압력을 측정하는 단계를 제공할 수 있다.In
일 개시에 의한 블록 105에서 오토클레이브 내부가 100~150℃의 온도 및 0.25~0.35MPaG의 압력 상태인 경우, 제품의 금형을 오토클레이브 내부로 삽입한 후 고정시키는 단계를 제공할 수 있다.In
일 개시에 의한 블록 106에서 오토클레이브 내부의 온도를 100~150℃로 유지하면서, 오토클레이브 내부를 진공도 10-2torr 이하의 진공상태로 변환시키는 단계를 제공할 수 있다.In
일 개시에 의한 블록 107에서 반응 조성물을 제품의 금형에 주입하고, 오토클레이브 내부를 진공상태로 유지하면서, 오토클레이브 내부의 온도를 300℃까지 증가시키는 단계를 제공할 수 있다.In
일 개시에 의한 블록 108에서 제품의 금형을 성형실의 내부에 넣은 후, 제품을 성형하는 단계를 제공할 수 있다.In
일 개시에 의하여, 제품을 성형하는 단계는, 오토클레이브의 내부로 150 ~ 180N㎥/hr의 유량으로 아르곤 가스를 취입하는 단계를 제공할 수 있다.According to one disclosure, the step of molding the product may provide a step of blowing argon gas into the interior of the autoclave at a flow rate of 150 to 180 Nm 3 /hr.
또한, 10-2torr 이하의 진공도에서 20~30분 동안 진공 탈처리를 실시하는 단계를 제공할 수 있다. 이때, 오토클레이브의 내부를 진공상태로 만들 되, 성형실의 압력은 다르게 처리함으로써 성형되는 제품의 완성도를 높일 수 있다. 즉, 오토클레이브 내부와 별개로 성형실 내부의 압력이 달라질 수 있다.In addition, it is possible to provide a step of performing vacuum de-treatment for 20 to 30 minutes at a vacuum degree of 10 -2 torr or less. At this time, the interior of the autoclave is made into a vacuum state, but the pressure in the molding chamber is treated differently to increase the completeness of the product to be molded. In other words, the pressure inside the molding chamber may be different from the inside of the autoclave.
또한, 탈처리된 제품의 금형을 냉각시키고, 10kg/cm2 내지 500 kg/cm2의 압력을 가하여, 반응 조성물을 서서히 응고시켜 제품을 성형하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, it may include cooling the mold of the de-treated product, applying a pressure of 10 kg / cm 2 to 500 kg / cm 2 to gradually solidify the reaction composition to form the product.
일 개시에 의하여, 제품을 성형하는 단계는 아래의 공정들을 포함할 수 있다.According to one disclosure, the step of forming the product may include the following processes.
일 개시에 의하여, 0.4MPaG의 압력 및 150℃의 온도를 가진 포화 수증기를 감압하여 0.1MPaG의 압력 및 120℃의 온도로 변화시킨 후 가열하여 0.1MPaG의 압력 및 130℃의 온도를 가지는 과열 수증기를 만드는 공정을 제공할 수 있다.By the start of work, the saturated steam having a pressure of 0.4 MPaG and a temperature of 150°C is depressurized, changed to a pressure of 0.1 MPaG and a temperature of 120°C, and heated to generate superheated steam having a pressure of 0.1 MPaG and a temperature of 130°C. You can provide the process of making.
일 개시에 의하여,과열 수증기를 성형실로 도입하여 90℃까지 승온시키는 승온 공정을 제공할 수 있다.According to one disclosure, it is possible to provide a heating process in which superheated steam is introduced into the molding chamber and the temperature is raised to 90°C.
일 개시에 의하여,오토클레이브의 온도 제어 밸브 및 드레인 배수 자동밸브를 자동으로 개폐함으로써, 성형실을 90℃로 1~1.5시간 유지하는 드웰공정을 제공할 수 있다.By one start, by automatically opening and closing the temperature control valve and the drain drainage automatic valve of the autoclave, it is possible to provide a dwell process in which the molding chamber is maintained at 90°C for 1 to 1.5 hours.
일 개시에 의하여, 드레인 배수 자동밸브를 개폐하되, 성형실 내부 압력이 0.095㎫G 이하이면 드레인 배수 자동밸브를 닫고, 성형실 내부 압력이 0.095㎫G 이상이면 드레인 배수 자동밸브를 열어서 성형실 내부의 온도가 130℃, 압력이 0.1 ㎫G 가 되도록 하는 승압공정을 제공할 수 있다.At the beginning of the day, the automatic drain and drain valve is opened and closed. If the pressure inside the molding room is 0.095 MPaG or less, the automatic drain drainage valve is closed, and if the pressure inside the molding room is 0.095 MPaG or more, the automatic drain and drainage valve is opened. It is possible to provide a pressure boosting process in which the temperature is 130°C and the pressure is 0.1 MPaG.
일 개시에 의하여, 성형실 내부의 온도 및 압력이 소정의 경화 시간이 경과할때까지 유지되도록 수증기를 자동으로 공급하는 경화공정을 제공할 수 있다.By one start, it is possible to provide a curing process in which water vapor is automatically supplied so that the temperature and pressure inside the molding chamber are maintained until a predetermined curing time elapses.
일 개시에 의하여, 경화공정이 완료된 후, 드레인 배수 자동밸브의 설정치를 0.2MPaG로 설정하여 외부 공기를 주입하고, 성형실 내부의 온도가 100℃이하가 되면 성형실 내부의 압축공기를 외부로 배출하고, 냉각수를 방출하는 배기냉각공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 오토클레이브를 이용하여 제품을 생산하는 방법.By the start of work, after the curing process is completed, external air is injected by setting the set value of the automatic drainage valve to 0.2MPaG, and when the temperature inside the molding room is less than 100℃, the compressed air inside the molding room is discharged to the outside. And, a method for producing a product using an autoclave, characterized in that it further comprises an exhaust cooling process for discharging the cooling water.
일 개시에 의하여, 경화 공정은 오토클레이브 내부의 성형실 내부 온도 및 압력을 실시간으로 센싱하고, 성형실 내부의 온도가 130℃, 압력이 0.1MPaG가 유지되지 않으면, 성형실 내부로 주입되는 수증기의 양을 제어함으로써, 소정의 경화 시간 동안 오토클레이브 내부의 온도가 130℃, 압력이 0.1MPaG 되도록 유지하는 것을 특징으로 한다.By the beginning, the curing process senses the temperature and pressure inside the molding room inside the autoclave in real time, and if the temperature inside the molding room is 130°C and the pressure is not maintained at 0.1 MPaG, the water vapor injected into the molding room By controlling the amount, it is characterized in that the temperature inside the autoclave is maintained at 130° C. and the pressure is 0.1 MPaG for a predetermined curing time.
성형에 필요한 보충 가압원으로서 포화 수증기압보다 높은 소정 압의 공기 또는 질소 혹은 이들의 혼합가스를 성형실에 공급하고, 이들 포화 수증기와 소정 압의 공기 또는 질소 혹은 이들의 혼합가스의 공급을 제어해서, 성형실 내가 복합재료에 필요하게 되는 소정의 온도 및 압력으로 유지되도록, 그 온도 및 압력의 적어도 한쪽을 제어하여 경화공정을 행한다.As a supplementary pressurization source necessary for molding, air or nitrogen or a mixture thereof of a predetermined pressure higher than the saturated water vapor pressure is supplied to the molding chamber, and supply of the saturated water vapor and air or nitrogen or a mixture thereof of a predetermined pressure is controlled, At least one of the temperature and pressure is controlled to perform the curing process so that the inside of the molding chamber is maintained at a predetermined temperature and pressure required for the composite material.
이와 같이, 보충하는 소정 압의 공기 또는 질소 혹은 이들의 혼합가스를 추가함으로써 성형을 위한 압력, 온도의 제어가 용이하다.In this way, it is easy to control the pressure and temperature for molding by adding air or nitrogen or a mixed gas of a predetermined pressure to be supplemented.
또한, 보충 가압원으로서 이용하는 소정 압의 공기 또는 질소 혹은 이들의 혼합가스는, 상온이어도 좋고, 또한, 소정 온도로 예열되어 있어도 좋다. 그리고 혼합가스를 이용하는 경우에는, 그 혼합 비율은 마음대로 선택해도 좋다.In addition, air of a predetermined pressure, nitrogen, or a mixture of these gases used as a supplementary pressurization source may be at room temperature, or may be preheated to a predetermined temperature. And when using a mixed gas, the mixing ratio may be freely selected.
또한, 가열원 및 소정 압의 가압원으로서, 복합재료에 필요한 소정 압의 포화 수증기를 가열하여 상기 포화 수증기보다 높은 소정 온도의 과열 수증기로 만든 후에 이것을 성형실에 공급해서, 상기 성형실 내가 복합재료에 필요하게 되는 소정의 온도 및 압력으로 유지되도록, 그 온도 및 압력의 적어도 한쪽을 제어하여 경화공정을 행하는 것이 바람직하다.In addition, as a heating source and a pressurizing source of a predetermined pressure, saturated steam of a predetermined pressure required for the composite material is heated to make superheated steam having a predetermined temperature higher than the saturated steam, and then supplied to the molding chamber, and the inside of the molding chamber It is preferable to perform the curing step by controlling at least one of the temperature and pressure so as to be maintained at a predetermined temperature and pressure required for this.
또한, 보충하여 기재하면, 일반적으로 포화 수증기에는, 극히 얼마 안 되는 수분이 포함되어 있으므로 습포화 증기(wet saturated steam), 또는 습증기(wet steam)라고 불린다. 1㎏의 습증기 안에, x㎏의 건포화 증기(dry saturated steam)와 (1-x)㎏의 수분이 포함되어 있는 경우, x를 건도(乾度), (1-x)를 습도라고 부른다. 다음으로, 건포화 증기를 더욱 가열하면 온도는 상승한다. 이와 같이 포화 수증기압에 상당한 온도보다 높은 온도의 수증기를 과열 수증기라고 한다. 포화 수증기는 하얀 김이 일어남에 대해, 과열 수증기는 무색 투명 기체이며, 포화 온도로 내려갈 때까지는 결로(結露)하지 않는다. 과열 수증기를 어떤 물질에 내뿜으면 그 표면 온도는 상승하여, 그 물질이 지니는 수분은 증발한다. 이 성질을 이용하여 건조기나 조리기에 응용되고 있다.In addition, when supplemented and described, in general, saturated steam contains very little moisture, so it is referred to as wet saturated steam or wet steam. When 1 kg of wet steam contains x kg of dry saturated steam and (1-x) kg of moisture, x is called dryness and (1-x) is called humidity. Next, heating the dried saturated steam further increases the temperature. Water vapor having a temperature higher than the temperature equivalent to the saturated water vapor pressure is called superheated water vapor. Saturated water vapor is white steam, while superheated water vapor is a colorless, transparent gas, and does not condense until it reaches the saturation temperature. When superheated water vapor is blown onto a substance, its surface temperature rises, and the moisture contained in the substance evaporates. Using this property, it is applied to dryers and cookers.
본 발명에서 이용하는 과열 수증기는, 예를 들면, 100℃, 0.1㎫(표준기압 또는 대기압)의 포화 수증기를 가열하여 130℃, 0.1㎫의 과열 수증기로 만들어서 이용할 수 있다.The superheated steam used in the present invention can be used, for example, by heating saturated steam at 100°C and 0.1 MPa (standard or atmospheric pressure) to create superheated steam at 130°C and 0.1 MPa.
또한, 성형실을 일부 개방 상태로 해서 포화 수증기만을 공급하여, 성형실을 소정 온도까지 승온시킨 후에 소정 시간 유지한 드웰공정을 행하고, 그런 후에 성형실을 밀폐하여, 포화 수증기와 소정 압의 공기 또는 질소 혹은 이들의 혼합가스를 공급해서 승압공정(昇壓工程)으로부터 경화공정으로 이행하는 것이 바람직하다.In addition, the molding chamber is partially opened, only saturated steam is supplied, the temperature of the molding chamber is raised to a predetermined temperature, and then the dwell process is maintained for a predetermined time, and then the molding chamber is sealed, and saturated steam and air of a predetermined pressure are applied, or It is preferable to supply nitrogen or a mixture of these gases to transfer from the boosting step to the curing step.
이에 의해, 포화 수증기를 가열해서 과열 수증기로 만들어 이것을 이용함으로써, 포화 수증기압보다 저압측의 압력 범위를 커버함으로써, 결과적으로 압력과 온도에 대해 풀 레인지(full range)에서의 제어가 가능해지고, 또한, 과열 수증기에 의한 큰 열량의 공급으로 인해, 성형실 내에서의 온도 편차가 생기기 어렵고, 복합재료의 경화 시간을 대폭으로 단축할 수 있다는 현저한 효과를 보기에 이르렀던 것이다. 또한, 이미 설치된 오토클레이브를 개량함으로써 실시 가능하다는 이점도 갖는다.Thereby, by heating the saturated steam to make superheated steam and using it, the pressure range on the lower pressure side than the saturated steam pressure is covered, and as a result, it becomes possible to control the pressure and temperature in a full range. Due to the supply of a large amount of heat by superheated steam, temperature variation in the molding chamber is difficult to occur, and the curing time of the composite material can be significantly shortened. In addition, it has the advantage that it can be implemented by improving the already installed autoclave.
또한, 제품을 성형하는 단계는, 반응 조성물의 중량 대비 폴리비닐알코올을 3~14wt% 비율로 혼합하여 혼합하여 성형시킴으로써 결합력을 증가시킬 수 있다.In addition, the step of molding the product may increase the bonding strength by mixing and molding polyvinyl alcohol in a ratio of 3 to 14 wt% based on the weight of the reaction composition.
일 개시에 의한 블록 109에서 오토클레이브 내부를 진공 상태로 유지한 상태에서 오토클레이브 내부의 온도를 20~30℃로 낮추어, 성형된 제품에 포함된 기포 및 수분을 제거하는 단계를 제공할 수 있다.In
일 개시에 의한 블록 110에서 성형된 제품을 제품의 금형에서 분리하여 오토클레이브의 외부로 이송하는 단계를 제공할 수 있다.It is possible to provide a step of separating the product molded in
도 3은 일 개시에 의한 오토클레이브 장치의 온도와 압력을 제어하기 위한 시간 변화를 나타내는 패턴도를 나타내는 도면이다.3 is a view showing a pattern diagram showing a change in time for controlling the temperature and pressure of the autoclave device according to one start.
도 4는 일 개시에 의한 오토클레이브를 이용하여 제품을 성형하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.4 is a flow chart illustrating a method of forming a product using an autoclave according to one disclosure.
다음으로, 오토클레이브 성형공정의 일례에 대해 도 3 및 도 4를 이용하여 설명한다. 도 3은 본 발명의 온도와 압력을 제어하기 위한 시간 변화를 나타내는 패턴도와, 상기 패턴도의 진행에 동기(同期)하여 연동하는 포화 수증기, 압축공기, 배기의 각(各) 압력의 차트도를 나타낸다. 다만, 차트도의 세로축은 게이지 압(대기압과의 차압)을 나타낸다. 도 4는 성형과정의 플로우 차트를 나타낸다.Next, an example of the autoclave molding process will be described with reference to FIGS. 3 and 4. 3 is a pattern diagram showing a time change for controlling the temperature and pressure of the present invention, and a chart diagram of the pressures of saturated steam, compressed air, and exhaust that are linked in synchronization with the progress of the pattern diagram. Show. However, the vertical axis of the chart shows the gauge pressure (differential pressure from atmospheric pressure). 4 shows a flow chart of the molding process.
미리 보일러(6)에서 원압 0.4㎫G, 150℃의 포화 수증기를 준비하여, 감압밸브(23)로 0.2㎫G로 감압한다. 주 증기 통과 자동밸브(24)로 증기량을 제어하고, 드레인 배수 자동밸브(31)를 개방하여 무압(無壓)(대기압) 하에서 성형실(1) 내에 포화 수증기를 도입해 90℃까지 승온시킨다(승온공정).In advance, the boiler 6 prepares saturated steam at a source pressure of 0.4 MPaG and 150°C, and the pressure is reduced to 0.2 MPaG by a
다음으로, 온도 제어 자동밸브(25)의 적당한 개폐와 드레인 배수 자동밸브(31)의 개방에 따른 배기에 의해 90℃을 1∼1.5시간 유지한다(드웰공정).Next, 90° C. is maintained for 1 to 1.5 hours by appropriate opening/closing of the automatic
다음으로, 드레인 배수 자동밸브(31)를 일단 닫아 배기 압이 0.3㎫G로 설정되어, 성형실(1) 내가 0.295㎫G 이하이면 드레인 배수 자동밸브(31)는 닫힌 채로 있고, 0.305㎫G 이상으로 되면 드레인 배수 자동밸브(31)가 열리며, 다시 0.295㎫G 이하로 되면 드레인 배수 자동밸브(31)가 닫히는 동작을 행한다. 경화조건으로서 성형실(1) 내의 분위기 온도가 130℃, 0.3㎫G가 되도록 목표 온도와 압력이 설정된다. 재차, 주 증기 통과 자동밸브(24)가 작동해서, 포화 수증기를 도입하여 130℃까지 승온시킨다. 100℃까지는 무압(대기압)이지만, 100℃을 넘으면 성형실(1) 내의 압력이 상승하여, 130℃ 때의 포화 수증기압인 0.2㎫G로 향한다.Next, once the automatic drain and drain
상기 성형실(1) 내의 분위기 온도가 130℃에 도달하면 0.3㎫G보다 조금 높은, 예를 들면 0.31㎫G의 압축공기를 도입한다. 그 이유는, 압축공기의 압력이 성형실(1) 내의 압력보다 낮으면 공기가 성형실 내에 들어가지 않기 때문이다. 압축공기도 포화 수증기와 마찬가지로, 압축기(28)의 능력에 의해 정해지지만, 예를 들면, 압축기(28)로부터 0.6㎫G의 압축공기를 공기용 배관(27)에 급기하여, 감압밸브(29)에 의해 0.31㎫G로 감압된다. 성형실(1) 내의 압력은 압축공기에 의해 부족해 있는 압력을 보충하여, 즉시 0.3㎫G에 이른다(승압공정).When the ambient temperature in the molding chamber 1
그리고 상기 성형실(1) 내의 분위기 온도를 130℃, 압력을 0.3㎫G로 유지하여, 그 상태를 소정의 경화 시간만큼 유지시킨다. 경화 시간은 복합재료(13)에 의해 정해진다. 예를 들면, 이 실시예의 열경화성 수지를 기질(基質)로 한 통상의 복합재료(13)인 경우, 1시간 정도에서 반응 경화가 완료한다. 다만, 도입한 공기에 의한 흡열(吸熱), 성형 대상품(복합재료(13))이나 성형실(1)의 흡열, 성형실로부터의 방열에 의해 성형실(1) 내의 온도는 방치해 두면 저하하므로 적당히 증기를 도입할 필요가 있다. 또한, 성형실(1) 내의 압력이 저하하는 경우는, 성형실(1) 내의 온도가 130℃에 이르고 있는 경우는 공기를 도입할 필요가 있다.Then, the atmosphere temperature in the molding chamber 1 is maintained at 130° C. and the pressure is maintained at 0.3 MPaG, and the state is maintained for a predetermined curing time. The curing time is determined by the
그래서, 성형실(1) 내의 온도가 130℃, 압력이 0.3㎫G이면 일단 수증기 도입 및 공기 도입을 정지하지만, 전술한 이유에 의해 성형실(1) 내의 온도와 압력은 시간과 함께 저하한다. 기본적으로는 온도 저하는 수증기 도입으로 보정하고, 압력 저하는 공기 도입으로 보정한다. 다시 수증기를 도입하면 성형실(1) 내의 온도와 압력이 상승하고, 배기조건의 설정치를 넘으면 드레인 배수 자동밸브(31)가 열려 압력이 저하한다. 성형실(1) 내의 온도가 130℃이면 수증기를 도입할 수 없으므로 공기를 도입한다. 그러면 또한, 성형실(1) 내의 압력이 상승하고, 온도가 저하한다. 다시 성형실(1) 내의 온도와 압력을 확인하여, 130℃, 0.3㎫G가 아니면 수증기 도입으로 되돌아간다. 이렇게 해서, 수증기 및 공기의 급기와 배기에 의해 성형실(1) 내의 온도와 압력의 밸런스를 취하여, 소정의 경화 시간이 될 때까지 일련의 동작을 반복한다(경화공정).Therefore, when the temperature in the molding chamber 1 is 130° C. and the pressure is 0.3 MPaG, the introduction of steam and air is once stopped, but the temperature and pressure in the molding chamber 1 decrease with time due to the above-described reason. Basically, the temperature drop is corrected by introducing water vapor, and the pressure drop is corrected by introducing air. When steam is introduced again, the temperature and pressure in the molding chamber 1 rise, and when the exhaust condition exceeds the set value, the automatic drain and
다음으로, 경화공정이 완료하면, 드레인 배수 자동밸브(31)의 설정치를 0.2㎫G로 설정하여 드레인 배수 자동밸브(31)를 제어하고, 공기를 도입하여 공기와 치환한다. 성형실(1) 내의 온도가 100℃ 이하로 되면 드레인 배수 자동밸브(31)를 대기(大氣)에 개방하여 단숨에 성형실(1) 내의 압축공기를 배출한다. 동시에 냉각용 노즐(9)로부터 냉각수를 방출하여, 진공백(15)을 냉각한다. 드레인 배수 자동밸브(31)를 통해 성형실(1) 저부에 흐른 냉각수를 드레인 조에 배출한다(배기냉각공정).Next, when the curing process is completed, the automatic drain and drain
도 5는 본원발명의 오토클레이브를 이용하여 제품을 생성하는 장치를 실제로 도시한 실시예를 나타낸다.5 shows an embodiment showing an apparatus for producing a product using the autoclave of the present invention.
도 5에서와 같이, 본원발명의 오토클레이브는 고온 및 고압하에서 합성, 분해, 승화, 추출 등의 화학 처리를 하는 내열 및 내압성 장치로서, 공압을 일정하기 유지하기 위한 에어시스템, 온도 측정기가 오토클레이브 곳곳에 설치되어 온도 및 압력 편차를 줄일 수 있다. 따라서, 높은 품질의 제품을 균일한 오차율로 생산할 수 있다.As shown in Fig. 5, the autoclave of the present invention is a heat-resistant and pressure-resistant device that performs chemical treatment such as synthesis, decomposition, sublimation, and extraction under high temperature and high pressure, and an air system for maintaining a constant pneumatic pressure, a temperature measuring device is an autoclave. It can be installed everywhere to reduce temperature and pressure deviation. Therefore, high quality products can be produced with a uniform error rate.
이상과 같이, 본 발명의 조건을 만족하는, 소지 강재의 표면에 스케일층을 형성한 강재는, 모두 심한 대기 부식 환경 하에 있어서 우수한 일시 방청성을 발휘할 수 있다.As described above, all of the steel materials in which the scale layer is formed on the surface of the holding steel material that satisfies the conditions of the present invention can exhibit excellent temporary rust prevention properties under severe atmospheric corrosion environment.
상기한 본 발명의 바람직한 실시 예는 예시의 목적으로 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 상기의 특허청구 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다. Preferred embodiments of the present invention described above are disclosed for the purpose of illustration, and those skilled in the art with ordinary knowledge of the present invention will be able to make various modifications, changes and additions within the spirit and scope of the present invention. It should be seen as falling within the scope of the above claims.
본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서, 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로, 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.If a person of ordinary skill in the art to which the present invention pertains, various substitutions, modifications and changes are possible within the scope of the technical spirit of the present invention, so that the present invention is described in the foregoing embodiments and the accompanying drawings. Is not limited by.
상술한 예시적인 시스템에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로써 순서도를 기초로 설명되고 있지만, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당업자라면 순서도에 나타낸 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.In the exemplary system described above, the methods are described on the basis of a flowchart as a series of steps or blocks, but the present invention is not limited to the order of the steps, and certain steps may occur in a different order or concurrently with the steps described above. I can. In addition, those skilled in the art will appreciate that the steps shown in the flowchart are not exclusive, other steps may be included, or one or more steps in the flowchart may be deleted without affecting the scope of the present invention.
Claims (1)
비스페놀 A 에폭시 20 ~ 30중량부, 비스페놀 F 에퍽시 수지 20 ~ 30 중량부, 카본블랙 10 ~ 15 중량부 벤토나이트 30~40 중량부, 트리에틸렌 테트라아민경화촉매 0.1~1 중량부, 디에틸아미노 프로필아민 3~10 중량부 및 탄산나트륨 7~10 중량부를 포함하는 에폭시 수지 조성물에, 상기 에폭시 수지 조성물의 중량의 2.5배의 물을 넣고 혼합하여 원료 조성물을 생성하는 단계;
상기 원료 조성물을 상기 오토클레이브에 넣고, 100~130℃의 온도 및 0.1~0.4 MPaG의 압력 상태에서 제1차 고압 수열반응(hydrothermal process)을 실시하고, 150~190℃의 온도 및 0.2~0.4 MPaG의 압력 상태에서 제 2차 고압 수열반응을 실시하고, 210~280℃의 온도 및 0.4~0.5 MPaG의 압력 상태에서 제 3차 고압 수열반응을 실시한 후 300~350℃의 온도 및 0.1~0.2MPaG의 압력 상태에서 제 4차 고압수열반응을 실시하여 반응 조성물을 획득하는 단계;
상기 오토클레이브 내부에 설치된 복수개의 온도 센서 및 복수개의 압력 센서를 이용하여 2초에 한 번씩 상기 오토클레이브 내부의 온도 및 압력을 측정하는 단계;
상기 오토클레이브 내부가 100~150℃의 온도 및 0.25~0.35MPaG의 압력 상태인 경우, 상기 제품의 금형을 상기 오토클레이브 내부로 삽입한 후 고정시키는 단계;
상기 오토클레이브 내부의 온도를 100~150℃로 유지하면서, 상기 오토클레이브 내부를 진공도 10-2torr 이하의 진공상태로 변환시키는 단계;
상기 반응 조성물을 상기 제품의 금형에 주입하고, 상기 오토클레이브 내부를 진공상태로 유지하면서, 상기 오토클레이브 내부의 온도를 300℃까지 증가시키는 단계;
상기 제품의 금형을 성형실의 내부에 넣은 후, 제품을 성형하는 단계;
상기 오토클레이브 내부를 진공 상태로 유지한 상태에서 상기 오토클레이브 내부의 온도를 20~30℃로 낮추어, 상기 성형된 제품에 포함된 기포 및 수분을 제거하는 단계;및
상기 성형된 제품을 상기 제품의 금형에서 분리하여 상기 오토클레이브의 외부로 이송하는 단계를 포함하는, 오토클레이브를 이용하여 제품을 생산하는 방법.
As a basic condition for molding a product, setting an internal environment including an internal temperature, pressure, humidity and air component of the autoclave based on a material and a molding method of the product;
20 to 30 parts by weight of bisphenol A epoxy, 20 to 30 parts by weight of bisphenol F epoxy resin, 10 to 15 parts by weight of carbon black 30 to 40 parts by weight of bentonite, 0.1 to 1 parts by weight of triethylene tetraamine curing catalyst, diethylamino propyl Adding and mixing 2.5 times the weight of the epoxy resin composition into an epoxy resin composition comprising 3 to 10 parts by weight of an amine and 7 to 10 parts by weight of sodium carbonate to form a raw material composition;
Put the raw material composition in the autoclave, perform a first high-pressure hydrothermal process at a temperature of 100 to 130 °C and a pressure of 0.1 to 0.4 MPaG, and a temperature of 150 to 190 °C and a temperature of 0.2 to 0.4 MPaG After performing the second high-pressure hydrothermal reaction at a pressure of 210 to 280°C and a pressure of 0.4 to 0.5 MPaG, the third high pressure hydrothermal reaction is performed at a temperature of 300 to 350°C and a temperature of 0.1 to 0.2 MPaG. Performing a fourth high pressure hydrothermal reaction under pressure to obtain a reaction composition;
Measuring the temperature and pressure inside the autoclave once every 2 seconds using a plurality of temperature sensors and a plurality of pressure sensors installed inside the autoclave;
When the interior of the autoclave is at a temperature of 100 to 150°C and a pressure of 0.25 to 0.35 MPaG, inserting and fixing the mold of the product into the autoclave;
Converting the inside of the autoclave into a vacuum state of 10 -2 torr or less while maintaining the temperature inside the autoclave at 100 to 150°C;
Injecting the reaction composition into a mold of the product, maintaining the inside of the autoclave in a vacuum state, and increasing the temperature inside the autoclave to 300°C;
Molding the product after placing the mold of the product into the molding chamber;
Removing air bubbles and moisture contained in the molded product by lowering the temperature inside the autoclave to 20 to 30° C. while maintaining the interior of the autoclave in a vacuum state; And
A method for producing a product using an autoclave comprising the step of separating the molded product from the mold of the product and transferring it to the outside of the autoclave.
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