KR20220044433A - 멀티-코어 섬유 복합재료내 직교 구조의 컴포넌트, 그의 제조방법 및 박막 필름재료 - Google Patents

멀티-코어 섬유 복합재료내 직교 구조의 컴포넌트, 그의 제조방법 및 박막 필름재료 Download PDF

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Abstract

본 출원은 종래기술의 기술적 문제점을 감안하여 이론적 분석 및 현장실습을 바탕으로 멀티 체임버 복합소재의 직교 구조 부재의 제조 공정 및 필름 소재를 제공한다. 멀티 체임버 섬유 복합 재료의 직교 구조 부재(部材)는 다양한 크기와 풍속을 가진 풍력 터빈 발전기 시스템의 블레이드 또는 고강도 요구 사항이나 여타의 응용 환경이 있는 여타의 판재로 사용될 수 있어 장비의 기계적 강도를 향상시키는 데 도움이 된다. 또한 장비의 에너지 소비를 줄이고 장비의 적용 범위를 확대하며 기존 장비 또는 시설의 사용성을 향상시킨다.
본 출원에서 제공하는 멀티 체임버 섬유복합재적 직교 구조 부재의 제조공정은 다음과 같다. 상기 발포재를 담기 위한 발포재 체임버를 형성하기 위해 필름재를 사용하고, 상기 발포재 체임버에 적정량의 발포재를 충전하여 예비 성형된 코어체를 제조하는 단계; 미리 형성된 코어 본체에 금형 내부 채움을 수행하고, 미리 성형된 코어 본체를 준비하는 단계에서 준비된 여러 개의 미리 성형된 코어 본체를 미리 결정된 공간 레이아웃에 따라 금형에 배치하고, 각각의 미리 성형된 코어 본체를 섬유재 층으로 캡슐화하는 단계; 발포 재료의 팽창 압력의 영향으로 금형 부품의 온도가 올라가는 한편 섬유 쉘 및 코어 구조를 일체로 형성하는 단계, 체임버 벽 및 구조 패널은 적어도 두 개의 체임버를 갖는 구조적 부재 쉘을 형성하도록 동시에 형성되는 한편, 예비 성형된 코어 본체의 발포재는 확장되어 각 체임버를 채우고, 체임버 벽에서 구조 패널에 직교하는 멀티 체임버 공간 구조를 형성한다.
바람직하게는, 본 출원에서 제공하는 멀티 체임버 복합소재의 직교구조부재의 제조공정에서, 상기 필름재는 광학필름, 복합필름, 초전도필름, 폴리에스터필름, 나일론필름, 플라스틱필름, 섬유필름, 왁스 종이 필름 및 발포재로 만든 필름 등으로 이루어진 다양한 층을 채택가능한다. 필름은 우수한 성형 특성을 가지며, 멀티 체임버 섬유 복합재 내의 직교 구조 부재의 특정 구조에 따라 적절한 형상을 갖는 예비 성형된 코어 본체를 제조하는데 사용될 수 있는 한, 상기 층은 예비 성형된 코어 본체를 제조하는 단계에 적용될 수 있다.
더욱 바람직한 것은, 본 출원에 의해 제공되는 멀티 체임버 섬유 복합재료에서 직교 구조 부재의 제조 공정에서 채용되는 필름재는 왁스필름 수지층, 접착수지층 및 발포재 고분자 수지 혼합층; 상기 발포체 고분자 수지 혼합물층은 발포체 고분자 수지 혼합물로 코팅되어 형성되고, 상기 발포체 고분자 수지 혼합물은 부피 분율이 65% 이상인 발포체로 구성된다는 것이다. 발포재 고분자 수지 혼합물은 바람직하게는 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체와 같은 탄화수소 용매를 함유하는 수지 겔로서, 섬유재 층을 가열 및 경화하는 과정에서 발포재의 열화 및 수축을 방지하기 위해 사용된다. 왁스 필름 수지층, 접착 수지층 및 발포체 고분자 수지 혼합층이 있는 필름재는 성형 특성이 우수할 뿐만 아니라 특정 구조에 따라 적절한 형상으로 예비 성형된 코어 본체를 제조하는 데 사용할 수 있다. 멀티 체임버 섬유 복합 재료의 직교 구조 부재(部材)는 섬유재의 층을 가열 및 경화하는 과정에서 발포재가 열화 및 수축되는 것을 방지할 수 있다.
더욱이, 본 출원이 제공하는 멀티 체임버 섬유 복합재에서 직교 구조 부재의 제조공정에서 채용된 필름재는 점성접착제층과 고분자 접착제를 갖는 수불용성 왁스필름층으로 이루어지며, 상기 점성접착제는 층은 용매 담체, 발포 물질, 수불용성 팽창성 점성 중합체 접착제 및 감열성 성형 수지를 포함하고, 용매 담체에 대한 발포 물질의 부피 분율은 50% 이상이다.
바람직하게는, 상기 언급된 멀티 체임버 섬유 복합재의 직교 구조 부재의 제조 공정에서, 발포 재의 단량체 입자는 마이크로캡슐 구조이며, 여기서 마이크로캡슐 구조체는 플라스틱 재료로 제조된 캡슐 쉘로 이루어진다
본 출원에 의해 제공되는 멀티 체임버 섬유복합재의 직교 구조 부재는 다음과 같다: 멀티 체임버 섬유복합재 내의 직교 구조 부재는 쉘을 포함하고, 상기 쉘은 다수의 구조적 패널 및 상기 구조적 패널 사이에 배치된 적어도 2개의 체임버를 포함하며, 상기 체임버 벽은 모든 2개의 인접한 체임버 사이에 배치되고 상기 구조적 패널에 직교하며, 상기 쉘 및 상기 체임버 벽은 탄소 섬유재 또는 유리 섬유재로 제조된다; 체임버, 체임버 벽 및 코어는 섬유재와 발포 플라스틱의 열성형 공정에 의해 일체로 형성된다.
본 출원의 멀티 체임버 섬유 복합재 내의 한 개의 직교 구조 부재와 같이, 구조 패널, 체임버, 체임버 벽 및 코어는 전술한 임의의 기술적 방식대로 멀티 체임버 섬유 복합재 내의 직교 구조 부재의 제조 공정을 통해 일체로 형성된다.
본 출원의 멀티 체임버 섬유 복합 재료에서 적합한 직교 구조 부재(部材)는 블레이드형 구조이고, 적합한 구조 패널은 블레이드형 패널이다.
본 출원의 멀티 체임버 섬유 복합재로 적합한 직교 구조 부재는, 쉘은 부채꼴 형태이고, 체임버들은 상기 쉘의 반경 방향으로 연장되고, 상기 쉘의 원주 방향으로 균일하게 분포되며, 체임버는 쉘의 원주 방향으로 연장되고 쉘의 반경 방향으로 균일하게 분포해야 한다.
본 출원의 멀티 체임버 섬유 복합재로 바람직한 멀티 체임버 섬유 복합재의 직교 구조 부재는 판형 구조이고, 구조 패널은 판형 패널이며, 체임버는 벌집 모양이거나 직교 또는 이방성 격자 모양 또는 스트립 모양으로 분포한다.
본 출원의 멀티 체임버 섬유 복합 재료에 적합한 직교 구조 부재(部材)는 체임버가 코어로 채워진다.
본 출원의 멀티 체임버 섬유 복합재에 적합한 직교 구조 부재(部材)의 쉘은 폐쇄 쉘이다.
멀티 체임버 섬유 복합재의 직교 구조 부재를 가공하기 위해 사용되는 필름재는 다음과 같다: 필름재는 왁스 필름 수지층, 접착제 수지층 및 발포 재료 중합체 수지 혼합물층을 포함하며, 발포재 중합체 수지 혼합물은 부피 분율이 65% 이하인 발포재로 구성한다. 또한, 상기 점성접착층은 용매 담체, 발포재, 수불용성 팽창성 점성고분자 접착제 및 감열성형의 수지로 구성되고, 상기 발포재는 상기 용매 담체에 고르게 분포하며, 상기 용매 담체에 상기 발포재의 부피 분율이 50% 이하일 것을 특징으로 한다.
본 출원은 주로 본 출원이 제공하는 멀티 체임버 섬유복합재의 직교 구조 부재가 멀티 체임버에서 직교 공간 구조를 채택하고, 섬유쉘과 코어를 일체화시키는 열성형공정을 적용하여 해당 직교 구조 부재(部材)가 더 높은 강도, 더 나은 강도 대 중량비, 더 우수한 안정성 및 내충격성, 더 완벽한 공간 구조를 갖도록 구조화하는 기술적 효과를 가진다. 풍력발전기의 블레이드에 대한 적용을 예로 들자면, 본 출원에 의해 제공된 멀티 체임버 섬유 복합재 및 관련 제조 기술로 제조된 블레이드는 종래의 기술적 문제점들을 해결하며, 풍력 발전 및 관련 기술들의 분야에서 혁신적인 발전을 가져올 것이다.
첫째, 종래의 기술에서 병렬-스트립 팬 블레이드를 사용할 때의 기술적 한계를 극복하고, 강도가 높고 가벼우며 면적이 넓은 섬유 블레이드를 팬 블레이드 (fan blade)로 사용하게 된다. 동일한 전력 생산을 보장된다는 전제 하에서, 시동 회전력이 크게 감소할 것이다. 윈드 캐칭 영역은 비약적으로 커지며, 높은 풍속이나 낮은 풍속을 지닌 자연적인 환경에서도 사용될 수 있어, 발전 효율을 효과적으로 향상시킬 수 있다.
첫째, 기존의 분할 스트립 팬 블레이드를 사용하는 기술의 한계를 극복하고, 강도가 높고 가볍고 면적이 넓은 섬유 블레이드를 사용하게 된다. 동일한 발전량을 보장한다는 전제하에 시동시 필요한 회전력이 대폭 감소된다. 바람 잡는 면적이 기하급수적으로 늘어나고, 풍속이 높거나 낮은 자연 환경 모두에서 사용할 수 있어 발전 효율이 극적으로 상승한다.
둘째, 종래 기술의 분할 하프 코어 어셈블리 기술 솔루션의 한계를 깨고, 멀티 체임버 통합 성형의 직교 성형 기술 솔루션을 채택하여, 섬유 쉘과 플라스틱 코어를 통해 일체화할 수 있다. 이 기술이 제공하는 블레이드 제조 공정은 다중 충전 코어와 멀티 체임버 벽을 가지고 있기 때문에 블레이드의 전반적인 기계적 강도를 효과적으로 증가시킬 뿐만 아니라 블레이드가 회전할 때 진동과 소음을 크게 줄여 블레이드의 안정성을 향상시킨다. 작동 중에 블레이드 섬유 쉘과 충전 코어 사이의 연결 견고성을 효과적으로 개선하고 블레이드에 대한 전반적인 신뢰도도 향상된다. 한편, 멀티 체임버 일체형 성형 솔루션은 또한 발전 효율 향상 및 시동 회전력을 감소시키는 대(大)면적 블레이드 구조의 기술 솔루션을 현실화 하도록 돕는다.
셋째, 종래 기술의 플라스틱 코어와 블레이드 패널 사이 비직교 구조의 기술적 한계를 극복하여, 코어에 수직하는 체임버 벽을 갖는 패널의 멀티 체임버 구조는 섬유 쉘 및 멀티 체임버를 성형하면서 동시에 가공할 수 있다. 따라서, 이러한 공간 구조는 블레이드의 압력 저항을 개선시키고 진동 및 동작 잡음을 감소시키기 위한 이론에 가장 강하고 완벽한 구조이다. 멀티 체임버 섬유 복합재 내의 직교 구조 부재 및 본 출원에 의해 제공된 것에 상응하는 제조 공정은 종래 기술에 없던 것이기 때문에, 본 출원에 적시된 기술적 해결책은 시장 격차를 메우고 종래의 기술에 존재하는 기술적 문제를 해결할 것이다. 이는 명백한 기술적 진보이며 사회 및 경제와 환경 보호에 중요성을 갖는다.
본 출원의 기술적 및 기술적 효과를 더욱 명확하고 명확하게 하기 위해, 본 출원에 개시된 다중-체임버 섬유 복합 재료 내의 직교 구조 부재 및 대응하는 제조 공정은 첨부 도면 및 특정 실시예와 관련하여 아래에서 상세하게 설명할 것이다.
본 출원의 기술적 및 기술적 효과를 더욱 명확하고 명확하게 하기 위해, 본 출원에 개시된 멀티 체임버 섬유 복합재 내의 직교 구조 부재 및 이에 상응하는 제조 공정은 첨부된 도면과 특정 예시로 이후 상세하게 설명할 것이다.

Description

다중 챔버 섬유 복합재 및 제조 공정
본 출원은 섬유 복합재의 가공 및 제조 기술 분야에 속하며, 특히 멀티 체임버 섬유 복합 재료 및 필름 재료의 직교 구조 부재의 제조 공정에 관한 것이다.
전 세계적으로 경제 수준과 기술 수준이 점차 상승함에 따라 사람들은 다양한 기존 장비 또는 현장에서의 플레이트의 강도와 무게 및 사용 성능에 대한 요구 사항도 더 많아졌다. 예를 들어, 작업장이나 주택의 바닥, 외장용 자재 또는 천장으로 사용되는 판, 또는 엔지니어링 차량 또는 산업 장비의 골격에 사용되는 판은 일반적으로 금속 또는 비금속 재료(예: 플라스틱)로 만들어지며, 이는 현장 작업자의 노동 과부하, 보이지 않는 안전상의 위험, 설치 시의 높은 시공 난이도와 같은 문제들을 야기한다. 또한 사용 중 플레이트가 부식 및 변형되기 쉽고 판의 강도가 요구 사항을 충족하지 못하며 내진 속성이 낮다는 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 제조업체는 섬유 복합 재료를 기반으로 한 대체물을 개발하였다. 이러한 섬유복합소재의 플레이트 제품은 기계적 강도가 우수할 뿐 아니라 높은 인장강도, 내식성, 내진성 및 내충격성 등 기존 금속 또는 플라스틱 판재가 가지지 못한 많은 특성을 가지고 있다. 그러나 구조, 공정 및 다른 요소들의 제약으로 인해 기존의 섬유 복합재로 만들어진 플레이트를 사용하는 데에는 여전히 몇 가지 문제점이 있다. 예를 들어, 일반 블레이드 및 다양한 터빈 블레이드들에 대한 적용에 있어서, 섬유 복합재로 만들어진 기존의 블레이드들은 일반적으로 고형 (solid) 또는 중공 (hollow) 구조들 또는 병렬 (split) 단일-코어 구조들이며, 따라서, 무거운 무게, 불충분한 강도, 불량한 내진 성능, 비교적 큰 시동 회전력, 불충분한 안정성 등과 같은 몇몇 문제들이 여전히 존재한다. 풍력발전기 블레이드의 기술 개발 현황을 예로 들어 기존의 다양한 기술의 장단점을 구체적으로 소개해보면 다음과 같다.
청정 에너지에 대한 사람들의 요구는 기후 악화와 환경 보호에 대한 압력으로 인해 비약적인 발전의 단계에 들어갈 것이다. 국제풍력에너지위원회(International Wind Energy Commission)에 따르면 2022년 전세계 풍력발전 용량은 1,000GW에 이를 것으로 추정된다고 한다. 따라서 풍력발전 장비의 국제시장은 매우 거대하며 현재 블레이드 생산원가는 이 중 약 15%를 차지한다. 이는 풍력 발전 장비의 총 비용 중 풍력 발전 장비의 핵심 구성 요소인 블레이드가 약 150억 달러의 시장 점유율을 갖게 될 것임을 의미한다.
원시적인 풍력발전설비는 단일구조의 블레이드를 채택하고 있어 설비의 강도가 부족하고 쉽게 고장이 나며 파손되기 쉽다는 문제점이 있다. 현대적인 디자인 컨셉을 기반으로 바람을 블레이드의 기본 구조로 사용하여 풍력 에너지를 효과적으로 포착하지 못하고, 높은 최저 풍속(최소 시속 22마일), 높은 시동 회전력을 요구하는 등의 결함을 유발한다. 현재의 주요 설계 방식은 세미 코어 구조의 에어로 포일 형태의 블레이드를 사용하는 것이다. 각각의 블레이드는 독립적으로 형성된 2개의 하프 블레이드를 포함하고, 2개의 하프 블레이드는 하프 블레이드 사이에 배치된 발포재를 통해 접합된다. 각 블레이드의 중앙에 배치된 발포 플라스틱 구조는 진동과 소음을 줄이고 블레이드의 안정성을 높일 수 있다. 그러나, 이 블레이드는 분할 블레이드 구조로 인해 접합부를 따라 균열이 발생하기 쉽고 기계적 강도가 부족한 등의 단점이 있다. 조사에 따르면 대형 풍력발전기 계통의 세미 코어 구조의 블레이드는 현재 약 10만 개에 달하는 블레이드를 수리하거나 교체해야 하므로 나중에 유지보수 비용이 많이 들게 된다.
한편, 국내의 막대한 에너지 소비로 인해 일부 기업은 저풍속 및 저고도에 대한 풍력 에너지 솔루션 개발을 목표로 하고 있다. 예를 들어 미국의 한 집 주인이 연료유와 가스를 포함한 연간 에너지 소비 비용이 약 15,000달러이고 현재 시중에 나와 있는 5kW 풍력발전기 시스템의 설치 비용이 약 7,500달러라고 가정하면, 가족이 풍력 에너지를 사용하는 경우 청정 에너지를 적용함으로 연간 7,500달러의 수익을 얻게 된다. 주거용 및 상업용 건물의 저속 풍력 에너지 시장은 거대하지만 현재 실현 가능한 솔루션이 없다.
미국에서는 단독주택 7500만채, 아파트 3000만채, 사무동 600만채에 저속풍력발전설비를 장착할 수 있으며, 잠재적 시장 수입은 연간 5600억이 넘는다. 미국에는 약 7,500만 개의 독립 주거용 주택이 있으며 연간 평균 에너지 소비량은 2,400달러이다. 연간 평균 에너지 소비량의 50% 정도의 수익을 낼 수 있거나 연간 1,200달러의 이윤을 얻을 수 있는 풍력발전설비를 설치하는 것으로 계산하면 3년 후 연간 국민소득은 1800억 달러가 된다. 300만 아파트의 경우 아파트 1동당 주택이 20채라고 가정했을 때 평균 에너지 소비는 연간 2만 달러이고 이를 연간 소득 1만 달러로 환산하면 시장 수요는 연간 3000억 달러가 된다. 저풍속 및 저고도 풍력 발전은 상업용 사무실 건물에도 적용될 수 있다. 2012년 미국의 560만 상업용 사무실 건물 규모를 기준으로 평균 에너지 소비가 3만 600달러인 경우 잠재적 시장 규모는 연간 860억 달러이다. 청정에너지의 제안으로 인해 세계 각국 정부는 가까운 장래에 신재생에너지의 강제이용에 크게 박차를 가할 것이며, 따라서 효율이 높고, 에너지 소비 및 고장률이 낮으며, 낮은 풍속 및 저고도 전력 생성에 적합한 풍력 발전 블레이드를 개발하는 것은 큰 사회적 및 경제적 의미가 있을 것이다. 한편, 보다 높은 기계적 강도, 보다 우수한 내진 성능, 보다 완벽한 기계적 구조 및 보다 우수한 강도-대-중량 비 (강도/중량) 를 갖는 구조적 부재가 개발되는 것은 사회적 경제성 및 기술 개발의 진행성 면에서 중요한 의미를 가질 것이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 더욱 상세하게는 고강도, 저중량, 우수한 안정성, 높은 적용성을 갖는 멀티 체임버 섬유 복합 재조의 직교 부재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 발포 재료를 포함하는 발포재 체임버 및 발포재 체임버를 만들기 위하여 필름재를 사용하는 예비 성형된 코어 본체를 준비하는 단계를 포함하는 멀티 체임버 섬유 복합 재료의 직교 구조 부재(部材)의 제조 공정; 적절한 양의 발포재로 채워져 예비 성형된 코어 본체를 준비하고; 미리 형성된 코어 본체에 금형 내부 채움을 수행하고, 미리 성형된 코어 본체를 준비하는 단계에서 만들어진 여러 개의 미리 성형된 코어 본체를 미리 결정된 공간 레이아웃에 따라 금형에 넣고, 각각의 미리 성형된 코어 본체를 섬유재 층으로 캡슐화할 것; 섬유 쉘과 코어 구조를 일체로 형성하고, 금형 부품의 온도가 상승하고 발포재의 팽창 압력 하에서 체임버 벽(130)과 구조 패널(110)이 동시에 형성되어 구조적 적어도 2개의 체임버(120)를 포함하는 부재 쉘(10); 한편, 예비 성형된 코어 본체의 발포 재료는 팽창하여 각 체임버(120)를 채우고, 체임버 벽(130)에서 구조 패널(110)과 직교하는 멀티 체임버 공간 구조를 형성을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 발포재의 단량체 입자가 마이크로 캡슐 구조인 것을 특징으로 하는 멀티 체임버 섬유 복합 재료의 직교 구조 부재(部材)의 제조법; 소재 및 발포재는 캡슐 쉘에 캡슐화됨을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 필름재는 왁스-수지층(1), 접착성 수지층(2) 및 발포재를 포함하는 것을 특징으로 하는, 멀티 체임버 복합재의 직교 구조 부재(部材)의 제조법; 고분자 수지 혼합물층(3)에 있어서, 상기 발포체 고분자 수지 혼합물층(3)은 발포체 고분자 수지 혼합물로 코팅되어 형성되며, 체적분율 30% 미만의 발포체를 포함하는 것을 특징으로 하는 고분자 수지 혼합물을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 층재는 점성접착층(A*)과 수불용성 왁스-고분자접착층(B) 점성 접착제 층(A*)은 용매 담체, 발포 물질, 수불용성 팽창성 점성 중합체 접착제 및 감열성 성형 수지로 구성되고, 발포 물질은 용매 담체에 균일하게 분포하며, 용매 담체에 대한 발포 물질의 부피 분율은 30% 이상임을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 쉘(10)을 포함하는 멀티 체임버 섬유 복합 재료의 직교 구조 부재(部材)로서, 직교 구조 부재(部材)는 쉘(10)이 여러 개의 구조 패널(110) 및 적어도 2개의 체임버(120)를 포함하는 것을 특징으로 하며, 구조 패널(110) 사이에 배열된 체임버 벽(130)은 인접한 두 개의 체임버(120) 사이에 배열되고 구조 패널(110), 쉘(10) 및 체임버 벽(130)에 직교하고, 탄소 섬유재 또는 복합 재료로 만들어지며, 체임버(120)에는 발포 플라스틱으로 만들어진 코어(20)가 내부적으로 제공되며; 구조 패널(110), 체임버(120), 체임버 벽(130) 및 코어(20)는 섬유재와 발포 플라스틱의 열 성형 공정에 의해 일체로 형성됨을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면, 쉘 (10) 을 포함하는 멀티 체임버 섬유 복합 재료에서 직교 구조 부재는 쉘 (10) 이 다수의 구조적 패널 (110) 및 구조적 패널 (110) 사이에 배치된 적어도 2 개의 체임버 (120) 를 포함하고, 체임버 벽 (130) 은 모든 2 개의 인접한 체임버 (12) 사이에 배치되고 구조적 패널 (110) 에 직교하며, 쉘 (10) 및 체임버 벽 (130) 은 탄소 섬유 재료 또는 복합 재료로 제조되는 것을 특징으로 하고; 체임버 (120), 체임버 (120), 체임버 벽 (130) 및 코어 (20) 는 멀티 체임버 섬유 복합 재료 내의 직교 구조 부재의 제조 공정을 통해 일체로 형성됨을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 구조 패널 (110) 은 블레이드 (blade) 형 패널이고; 또는 상기 다중 체임버 섬유 복합 재료 내의 직교 구조 부재는 시트 (sheet) 형 구조이고, 상기 구조 패널 (110)은 시트 (sheet) 형 패널이며, 상기 체임버 (120) 는 벌집형 (honeycomb) 형상 또는 직교 또는 종속영양 그리드 형상 또는 스트립 형태로 분포되어 있는 것을 특징으로 하는 멀티 체임버 섬유 복합 재료의 직교 구조 부재를 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 쉘(10)은 부채꼴 형상이고, 멀티 체임버 섬유 복합재료의 직교구조 부재로서, 체임버(120)가 쉘(10)의 반경 방향으로 확장되고 쉘(10)의 원주 방향으로 균일하게 분포하거나, 체임버(120)가 쉘(10)의 원주 방향으로 확장되고 쉘(10)의 반경 방향으로 균일하게 분포함을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 체임버(120)는 코어(120)로 채워지는 것을 특징으로 하는 멀티 체임버 섬유 복합 재료의 직교 구조 부재(部材)를 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 쉘(10)은 폐쇄 쉘인 것을 특징으로 하는 멀티 체임버 섬유 복합 재료의 직교 구조 부재(部材)를 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 왁스 필름 수지층(1), 접착성 수지층(2) 및 발포재 고분자 수지 혼합층(3)을 포함하고, 발포재 고분자 수지 혼합층(3)이 형성된 것을 특징으로 하는 필름재는 발포재 고분자 수지 혼합물로 코팅되어 있고, 발포재 고분자 수지 혼합물은 부피 분율이 30% 이상인 발포재를 포함함을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 점성 접착제층(A*) 및 중합체 접착제를 갖는 수불용성 왁스 필름층(B)을 포함하는 것을 특징으로 하는 필름재로서, 점성 접착제층(A*)은 용매 담체, 발포재, 수불용성 팽창성 점성 중합체 접착제 및 감열성 성형 수지를 포함하고 있고, 발포 물질이 용매 담체에 균일하게 분포하며, 용매 담체에 대한 발포 물질의 부피 분율이 50% 이상임을 특징으로 한다.
한편 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 함으로써 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
본 발명은 고강도, 저중량, 우수한 안정성, 높은 적용성을 갖는 멀티 체임버 섬유 복합 재조의 직교 부재(部材)를 제공할 수 있다.
도면 1: 첫번째 실시예의 블레이드 구조 전체 사시도.
도면 2: 도 1의 AA 단면도.
도면 3: 첫번째 실시예의 블레이드 제조 공정 개략도.
도면 4: 두번째 실시예의 블레이드 구조 전체 사시도.
도면 5: 세번째 실시예의 벌집형 체임버 개략도
도면 6: 이 응용예에서의 내부 직교 구조 그림.
도면 7: 3중 필름재 구조 개략도.
도면 8: 필름재 구조의 2중 구조 개략도.
실시예 1: 풍력 터빈 블레이드
도면 4 및 도면 3 참조. 폐쇄 쉘(10) 및 부채꼴 멀티 체임버 섬유 복합재 블레이드를 적시한 본 출원의 바람직한 실시예 1의 적용을 위한 도면 1 및 도면 2를 참조하면, 쉘(10)은 2개의 구조 패널(110)(즉, 블레이드 패널)을 포함한다. 풍력 터빈의 로터를 조립할 때, 2개의 구조패널 블레이드(110)는 각각 블레이드의 전면 패널 및 후면 패널을 형성하고; 쉘(10)의 전체적인 모양은 부채꼴이며, 그 표면적은 같은 길이의 기존 띠 모양 블레이드의 약 6-10배이며, 이는 블레이드의 윈드 캐칭 면적을 크게 늘리는 데 유리한다.
쉘(10) 내부에는 쉘(10)을 따라 반경 방향으로 확장되는 5개의 원추형 체임버(120)가 있으며, 쉘(10)을 따라 원주 방향으로 균일하게 분포한다. 5개의 체임버(120)에, 인접한 2개의 체임버(120)마다 체임버 벽(130), 내부패널구조(110)에 수직하는 체임버 벽(130)으로 구성된다. 쉘(10) 및 체임버 벽(130)의 재료는 모두 탄소섬유 복합재이고, 체임버(120)에는 발포 플라스틱(20)으로 형성된 코어가 제공되며, 코어(20)는 체임버(120)를 채우고; 구조패널(110), 체임버(120), 체임버 벽체(130) 및 코어(20)는 도면 1에 명시된 섬유재 및 발포 플라스틱의 열성형 공정 도면 3, 즉, 본 출원에서 청구된 멀티 체임버 섬유 복합 재료의 직교 구조 부재의 제조 공정에 따라 일체로 형성된다.
도면 3을 참조하면, 본 출원에서 제공하는 멀티 체임버 섬유 복합 재료에서 직교 구조 부재(部材)의 제조 공정은 다음과 같은 단계로 구성된다: 예비 코어 플라스틱 본체 준비 단계, 박막재료를 이용하여 발포재를 담기 위한 발포재 체임버를 만들고, 발포재 체임버에 발포재를 적당량 충진하여 예비 코어 플라스틱 본체를 제조하는 단계로 구성된다. 박막재료로는 광학필름, 복합필름, 초전도필름, 폴리에스터필름, 나일론필름, 플라스틱필름, 섬유필름, 왁스지필름, 발포재필름 등 다양한 필름이 사용될 수 있으며, 멀티 체임버 섬유 복합재의 직교 구조 부재(部材)의 특정 구조에 따라 적절한 형상을 갖는 예비 코어 플라스틱 본체를 제조하는 데 사용할 수 있으며, 이는 예비 코어 플라스틱 본체 준비 단계에 적용될 수 있다. 본 실시예에 사용된 박막재료는 본 출원자가 독자적으로 출원한 전용 필름재로서, 왁스 필름 수지층, 접착수지층 및 발포체 고분자 수지 혼합층을 포함하는 도면 7을 참조해 주시기 바람. 상기 혼합물층은 발포체 고분자 수지 혼합물을 코팅하여 형성된다. 발포재 고분자 수지 혼합물은 발포재와 겔형 고분자 수지로 구성되고, 발포재의 부피 분율은 65% 이상이다. 구체적으로, 겔형 고분자 수지는 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체 또는 바닥 접착제, 쿠킹 접착제 등과 같은 탄화수소 용매를 포함하는 수지 겔일 수 도 있다. 수지 혼합물층의 박막 물질은 우수한 성형 특성을 가질 뿐만 아니라, 멀티 체임버 섬유 복합재 내의 직교 구조 부재의 특정 구조에 따라 적절한 형상을 갖는 예비 코어 플라스틱 형체로 만들어질 수 있으며, 또한 섬유상 물질 층의 발포 물질을 가열 및 경화하는 동안 열화되어 수축되는 것을 방지할 수 있다. 섬유재료층의 핫멜트, 성형 및 경화 과정은 수 십 분 또는 심지어 몇 시간이 소요되는 경우가 많기 때문에, 예비 코어 플라스틱에 사용되는 발포체 재료는 코어의 열화 및 수축을 방지하는 기능이 없는 경우, 이상적인 멀티 체임버 섬유는 복합 재료에서 직교 공간 구조를 생성할 수 없다. 실제 검출 및 이론적 분석에 따르면, 박막 재료 내의 발포된 중합체 수지 혼합물 층의 최적 기술 파라미터는 열 전도도 3w/mk, 열 용량 1j/gk, 절연 내력 200 vac/mil, - 68 내지 395 ℉ 의 작동 온도이고, 소산 인자는 0.002/100 khz 이다. 일부 개선된 실시예에서는, 본 출원에서 제공하는 멀티 체임버 섬유 복합 재료의 직교 구조의 제조 공정에서 본 출원자가 독자적으로 출원한 중합체 접착제가 있는 점성 형상 접착제 층 및 수불용성 왁스 필름 층, 중합체 접착제로 수불용성 왁스 폼 층 상에 코팅된 점성 접착제 층, 점성 점착 접촉층은 용매 담체, 발포체 재료, 수불용성 팽창성 점성 중합체 접착제 및 감열성 성형 수지 등으로 구성된 또 다른 특수 박막 재료가 사용될 수 있다. 이에 대하여는 도면 8을 참조 바람. 여기서 용매 담체는 수지 겔 또는 바닥 접착제, 코크 등이고, 발포 물질은 용매 담체에 균일하게 분포하며 용매 담체의 부피 분율은 50% 이상이다. 점성 접착층이 있는 박막 재료와 고분자 접착제가 있는 수불용성 왁스 발포층이 섬유재 층의 가열 및 경화 중에 발포 재료가 열화 및 수축되는 것을 방지하여 코어 부분에 완벽한 멀티 체임버 직교 공간 구조를 생성한다.
예비 코어 플라스틱 본체 성형 단계, 미리 결정된 공간 레이아웃 또는 필요한 공간 레이아웃(이 실시예에서는 직경을 따라, 원주 방향을 따라 고르게 확장됨) 섬유재 층으로 완전히 캡슐화한다. 구체적인 작업은 다음과 같다: 몰드에 섬유재 층을 설정하는 것, 예비코어 플라스틱 몸체 준비 단계에서 생성된 여러 예비코어 플라스틱 몸체를 도면 3에 명시된 공간 레이아웃 몰드에 배치할 것. 섬유재 층을 사용하여 예비 코어 플라스틱 본체를 완전히 캡슐화할 것. 혹은, 복수의 예비 코어 플라스틱 본체를 도면 4에 표시된 공간 레이아웃에 따라 섬유재 층을 사용하여 완전히 캡슐화할 수 있다. 3, 그리고 나서 섬유재 층과 함께 캡슐화된 예비 코어 플라스틱 본체를 몰드에 주입한다.
섬유 쉘 및 코어 구조 성형 전 과정: 금형 부품의 온도는 팽창 압력의 작용하에 섬유재 층 및 발포 재료에 맞는 용융 온도 및 경화 온도까지 상승 또는 하락해야 한다. 발포재, 체임버 벽(130) 및 구조 패널(110)이 동시에 성형되어 쉘(10)이 복수의 체임버 코어(120)를 포함하고; 동시에, 프리코어 플라스틱 본체의 발포재는 구조패널(110)의 멀티 체임버 공간 구조에 직교하는 각 코어(120)에 형성된 체임버 벽(130)에 채워진다.
탄소 섬유재 또는 유리 섬유재가 경화되기 전에 일정한 압력을 유지할 수 있고 열 성형 공정에서 형성된 체임버 벽(130)이 수직으로 형성되는 한, 사용 가능한 모든 발포 플라스틱 재료는 이 제품에서 코어 재료로 사용될 수 있다. 구조패널(110)은 본 출원에서 제공하는 기술 솔루션에 적용되어 원하는 기술적 효과를 달성할 수 있다. 예를 들어, 10-30 마이크론 사이의 단량체 입자 크기, 1.03 g/cm3 사이의 단량체 밀도 및 50 내지 70 사이의 팽창 계수를 갖는 이상적인 실시예에서, 발포 물질은 코어 물질로 사용되며; 그것은 섬유 쉘과 코어 구조의 완벽한 동기 성형 효과를 달성하였다. 이상적인 실시예에서 사용되는 발포체는 탄소섬유재 또는 유리섬유재가 경화되기 전에 일정한 압력을 유지할 수 있다(구체적으로는 70℃ 이하에서 7kg/cm2 이상의 압력 강도를 유지할 수 있음). 열성형 공정에서 형성된 체임버 벽(130)은 구조 패널(110)에 내부적으로 직교한다. 사용된 발포재가 섬유재가 경화되기 전에 특정 압력을 유지할 수 없는 경우, 체임버 벽은 구조패널에 직각 또는 수직이 아닐 것이며, 이는 풍력 및 시동 토크, 저속 바람 포집 효율 및 기타 기술적 매개변수와 같은 완제품의 기술적 성능에 영향을 미친다. 일반성을 잃지 않고 다른 발포 플라스틱, 발포 플라스틱 조합 또는 발포 플라스틱 및 사용 가능한 기타 재료는 탄소 섬유재 또는 유리 섬유재가 경화되기 전에 열 성형 공정에서 형성된 체임버의 벽을 전제로 특정 압력을 유지할 수 있다. 블레이드 패널과 직교하므로 이 응용물의 핵심 재료로 사용할 수 있다. 따라서, 다른 발포 플라스틱, 발포 플라스틱의 조합 또는 발포 플라스틱과 다른 재료의 조합을 사용한 모든 교체 또는 변형은 본 출원의 범위 내에 있다. 더욱이, 본 출원에서 사용되는 발포체의 단량체 입자는 플라스틱 재질로 이루어진 캡슐 외피를 포함하는 마이크로 캡슐 구조를 갖고, 상기 발포체는 상기 캡슐 외피에 봉입되어 있는 것이 바람직한다. 마이크로캡슐 입자가 고르게 분산되고 발포체가 빠르게 방출되어 용융 후 농축되기 때문에 마이크로캡슐 구조의 발포체는 균일한 가열, 빠른 열전도도 및 우수한 발포 동기화의 기술적 특성을 갖는다.
풍력 발전 규모의 지속적인 성장과 응용 환경의 지속적인 탐색으로 풍력 블레이드의 규모와 구조는 규모 및 응용 시나리오의 변화에 적응하기 위해 지속적으로 변경되어야 하며, 이로 인해 블레이드 연구 기관 및 제조 업체도 더 높은 기준을 요구받게 된다. 기존의 스트립형 블레이드 설계 개념과는 다르지만, 본 출원의 출원자는 고강도 경량 부채꼴 블레이드가 풍력 에너지의 포집 효율을 개선하는 데 도움이 될 뿐만 아니라 저풍속의 적용을 가능하게 만드는 것을 발견하였다. 이는 낮은 고도에서도 낮은 시동력으로 운용이 가능해짐을 뜻한다. 블레이드 길이가 동일하다는 전제로, 본 출원에서 제공하는 부채꼴 멀티 체임버 섬유 복합 재료 블레이드의 효율적인 윈드 캐칭 면적은 전통적인 스트립형 블레이드의 6-10배이다. 종래 기술에서 5kw의 전력과 9피트의 블레이드 길이를 취하는 세미 코어 구조의 전통적인 풍력 블레이드의 날 표면적은 약 15평방피트이다. 표면적이 15제곱피트라는 동일한 전제하에 본 출원에서 제공하는 부채꼴 멀티 체임버 섬유 복합 재료 블레이드를 사용한다면 필요한 블레이드의 길이는 2.5피트에 불과한다. 실제로, 5 kw 짜리 발전기에서, 본 출원의 복합 멀티 체임버 섬유 부채꼴 블레이드는 시간당 11 - 13 마일 풍속과, 분당 회전수1000 - 1600 로 작동한다는 가정하에, 분당 회전수 3000 에 달하는 속도 및 풍속 3 마일/시간 조건의 풍속 하에, 필요한 시동 회전력은 0.1 nm으로 매우 낮은 수준이고, 팬의 총 중량은 겨우 15 kg에 불과한다. 따라서, 본 출원에 따른 멀티 체임버 섬유 복합 직교 블레이드는 낮은 풍속에서 정상 작동시 연속적인 에너지 생산을 꾸준히 유지할 수 있다.
본 출원이 제공하는 멀티 체임버 섬유 복합재에서 직교구조부재의 제조공정을 통해, 멀티 체임버 구조의 블레이드와 블레이드 패널에 직교하는 코어벽체를 제조할 수 있다. 섬유 복합 블레이드의 멀티 체임버 벽체 및 사방정계 구조는 가장 높은 강도와 가장 최적화된 강도 대 중량비를 가지는 섬유 복합 재료 리프 구조이다. 총중량 685g을 적용한 경우를 예로 들면 칼날의 가장 두꺼운 부분은 7mm, 가장 얇은 부분은 3mm의 두께를 지닌다.
본 출원이 제공하는 멀티 체임버 섬유 복합재 구조체 및 그 제조 방법에 있어서, 상기 멀티체임버 공간 구조체와 섬유쉘은 섬유재와 발포 플라스틱의 열성형 공정에 의해 일체로 형성된다. 코어 형성에 사용되는 발포체는 탄소 섬유재 또는 유리 섬유재가 응고되기 전에 일정한 압력을 유지할 수 있으므로 열성형 공정에서 블레이드 패널과 직교하는 멀티 체임버 벽이 동시에 형성될 수 있다.
종래 기술의 다양한 섬유 복합 재료 가공 기술은 본 출원이 제공하는 멀티 체임버 섬유 복합 재와 같이 직교 블레이드의 섬유 쉘 구조와 패널의 코어 구조 및 서로 직교하는 체임버 벽을 생성할 수 없다. 또한, 제조된 스트립형 블레이드는 본 출원에서 제공하는 멀티 체임버 섬유 복합재에서 볼 수 있는 직교 블레이드의 기계적 강도 및 효율적인 강도 대 중량비에 도달할 수 없다. 본 출원에서 제공하는 멀티 체임버 복합소재의 직교 블레이드는 체임버벽의 블레이드 패널이 블레이드와 직교하기 때문에 큰 면적의 초박형 블레이드 패널이 바람에 의해 발생하는 압력에 저항하기에 충분한 강도를 가질 수 있다.
종래 기술의 섬유 열성형 윈드 블레이드 제품은 개별 세미 코어 블레이드와 발포 플라스틱 충전 구조를 사용하여 윈드 블레이드의 진동 및 소음을 줄이고 안정성을 향상시켰다. 그러나 수십 년 동안 섬유 열성형 공정 및 팬 블레이드 구조에 대한 혁신이 거의 없었으며 최근 몇 년 동안 풍력 발전의 전반적인 효율이 낮고 상대적으로 큰 입출력의 발생이 필요하여 낮은 풍속 및 저고도 발전이 어려웠다. 본 출원은 고밀도, 저중량 발포 플라스틱을 심재로 사용하고, 부채꼴 모양의 대(大 )면적 블레이드와 멀티 체임버 코어 내부에 직교하는 내부 공간 구조를 채택하여 블레이드의 진동과 소음을 효과적으로 감소시켰다. 고속 작동시 블레이드의 안정성을 향상시키고 강력한 풍력 에너지 캡처 기능과 낮은 시동 회전력을 가지므로 주거용 발전 및 상업용 건물 발전 및 기타 응용 환경에서 널리 사용할 수 있다.
최적화된 실시예 2: 풍력 터빈 블레이드의 또 다른 적용
도면 4는 본 출원의 멀티 체임버 섬유 복합재의 직교구조 부재의 다른 실시예 및 그 제조공정을 도시한 것이다.
이상적인 실시예에서, 쉘(10)의 체임버(120) 및 체임버(120)에 채워진 코어(20)는 모두 고리 구조이다. 체임버(120)는 쉘(10)의 원주 방향을 따라 그리고 균일하게 분포된 쉘(10)의 반경 방향을 따라 연장된다. 블레이드의 구조적 변화에 따라 예비 코어 플라스틱 본체 준비 단계에서 발포재를 유지하는 데 사용되는 발포재 체임버의 모양도 고리 구조이다. 예비 코어 플라스틱 본체 성형 단계에서 예비 코어 플라스틱은 반경 방향을 따라 고르게 분포되고 원주 방향을 따라 연장되는 공간 레이아웃에 배치되어야 한다. 그 외의 사항은 제1 실시예와 동일하며, 이에 따라 당업자는 실시예를 참조할 수 있다.
실시예 3, 또 다른 적합한 실시예: 본 출원의 또 다른 바람직한 실시예에서 플랜트, 체임버 또는 기타 적용 플레이트는 고강도, 경량 내부 직교 플레이트 구조임을 적시하고, 사방정계 구조 부품이거나 평판 또는 곡면 플레이트 또는 곡면 패널일 수 있고, 선박, 차량, 공장 설비의 바닥, 사이딩, 천정, 외판 등 다양한 판재로 널리 사용될 수 있다. 자세한 사항은 도면 5를 참조하십시오. 쉘의 멀티 체임버는 벌집 구조이다. 물론, 다른 실시예에서, 직교 또는 비스듬한 격자 구조 등과 같은 다른 멀티 체임버 공간 구조가 개발될 수도 있다. 멀티 체임버는 쉘에 고르게 분포되고 체임버 벽은 쉘의 패널에 직교한다. 구조적 변화에 적응하기 위해 예비 코어 플라스틱 본체 준비 단계에서 발포 재료를 유지하는 데 사용되는 발포 재료 체임버의 모양도 벌집 구조이다. 예비 코어 플라스틱 본체 성형 단계에서 예비 코어 플라스틱 본체는 3차원 벌집의 공간 구조에 따라 배치되고 섬유재 층으로 캡슐화되어야 한다. 다른 측면은 기본적으로 적합한 실시예 1 및 적합한 실시예 2와 동일하며, 당업자는 실시예를 참조할 수 있다.
적합한 실시예 4: 본 출원을 적용한 종래의 풍력 터빈 블레이드 또는 나이프 스트립을 사용한 바람은 바람직하게는 터빈에 직교 블레이드 실시예의 스타일로 개시된 적합한 제2 실시예에 따른 멀티 체임버 섬유 및 복합재, 블레이드는 의심할 여지 없이 매우 유익한 기술적 효과를 얻을 것이다. 가장 간단하고 실현 가능한 기술 솔루션 중 하나는 기존 에어 나이프 블레이드에 멀티 체임버 직교 구조의 섬유 복합재를 제공하여 이 실시예에서 이미 언급한 다양한 장점뿐만 아니라 기존 에어 나이프 블레이드가 설치된 다양한 지원 시설에 완벽하게 적응 가능하다는 것이다. 따라서, 본 출원에 개시된 멀티 체임버 섬유 복합 재료의 직교 구조 부재의 제조 공정 및 기존의 에어 나이프 블레이드에서 멀티 체임버 섬유 복합 재료의 해당 직교 구조 부품을 직접 적용하는 것 또한 본 출원의 보호 범위 내에 있다고 할 수 있다.
이상에서 소개된 다양한 실시예 및 변경된 실시예는 대부분 평면 구조 패널의 적용을 기반으로 한다는 점에 유의해야 한다. 그러나, 본 출원이 제공하는 솔루션은 평면 구조 패널의 적용에 국한되지 않는다. 도면 6 참조 바람. 도면 6은 불규칙하게 만곡된 구조 부재를 도시하고 있다. 불규칙하게 만곡된 구조 부재는 불규칙하게 만곡된 구조용 패널을 가진다. 불규칙하게 만곡된 구조 부재는 또한 본 출원에서 요구되는 보호 기능을 가진다. 그리고 멀티 체임버 섬유 복합재 내에서 직교 구조 부재의 기술적 특성을 가지고 있다. 따라서, 본 출원에서 설명하는 내부 직교성에 대한 이해는 평면 구조 패널의 수직 구조에 한정되지 않고, 3차원 공간에서 불규칙하게 만곡된 구조 패널의 직교 구조도 포함한다.
이상으로, 첨부된 도면을 참조하여 본 출원의 바람직한 실시예를 상술하였지만, 본 출원의 권리범위는 이에 한정되지 않고 이하의 청구범위에서 정의하고 있는 본 출원의 권리범위는 이에 한정되지 않는다. 본 출원의 혁신적인 개념으로부터 벗어나지 않는 임의의 간단한 수정 또는 이에 상응하는 교체는 본 출원에 의해 커버되어 본 발명의 보호 범위 내에 속하는 것으로 간주된다.
A* : 점성 접착층
B : 중합체 접착제가 포함된 수불용성 왁스 필름층
1 : 왁스 필름 수지층 2 : 접착성 수지층
3 : 발포재 고분자 수지 혼합층; 10 : 쉘
20 : 코어 110 : 구조 패널
120 : 체임버 130 : 체임버 벽

Claims (12)

  1. 발포 재료를 포함하는 발포재 체임버 및 발포재 체임버를 만들기 위하여 필름재를 사용하는 예비 성형된 코어 본체를 준비하는 단계를 포함하는 멀티 체임버 섬유 복합 재료의 직교 구조 부재(部材)의 제조 공정;
    적절한 양의 발포재로 채워져 예비 성형된 코어 본체를 준비하고; 미리 형성된 코어 본체에 금형 내부 채움을 수행하고, 미리 성형된 코어 본체를 준비하는 단계에서 만들어진 여러 개의 미리 성형된 코어 본체를 미리 결정된 공간 레이아웃에 따라 금형에 넣고, 각각의 미리 성형된 코어 본체를 섬유재 층으로 캡슐화할 것; 섬유 쉘과 코어 구조를 일체로 형성하고, 금형 부품의 온도가 상승하고 발포재의 팽창 압력 하에서 체임버 벽(130)과 구조 패널(110)이 동시에 형성되어 구조적 적어도 2개의 체임버(120)를 포함하는 부재 쉘(10); 한편, 예비 성형된 코어 본체의 발포 재료는 팽창하여 각 체임버(120)를 채우고, 체임버 벽(130)에서 구조 패널(110)과 직교하는 멀티 체임버 공간 구조를 형성할 것.
  2. 제1항에 따라,
    발포재의 단량체 입자가 마이크로 캡슐 구조인 것을 특징으로 하는 멀티 체임버 섬유 복합 재료의 직교 구조 부재(部材)의 제조법;
    소재 및 발포재는 캡슐 쉘에 캡슐화되어야 한다.
  3. 제1항에 따라,
    상기 필름재는 왁스-수지층(1), 접착성 수지층(2) 및 발포재를 포함하는 것을 특징으로 하는, 멀티 체임버 복합재의 직교 구조 부재(部材)의 제조법.
    고분자 수지 혼합물층(3)에 있어서, 상기 발포체 고분자 수지 혼합물층(3)은 발포체 고분자 수지 혼합물로 코팅되어 형성되며, 체적분율 30% 미만의 발포체를 포함하는 것을 특징으로 하는 고분자 수지 혼합물.
  4. 제1항에 따라,
    상기 층재는 점성접착층(A*)과 수불용성 왁스-고분자접착층(B) 점성 접착제 층(A*)은 용매 담체, 발포 물질, 수불용성 팽창성 점성 중합체 접착제 및 감열성 성형 수지로 구성되고, 발포 물질은 용매 담체에 균일하게 분포하며, 용매 담체에 대한 발포 물질의 부피 분율은 30% 이상어야 한다.
  5. 쉘(10)을 포함하는 멀티 체임버 섬유 복합 재료의 직교 구조 부재(部材)로서, 직교 구조 부재(部材)는 쉘(10)이 여러 개의 구조 패널(110) 및 적어도 2개의 체임버(120)를 포함하는 것을 특징으로 하며, 구조 패널(110) 사이에 배열된 체임버 벽(130)은 인접한 두 개의 체임버(120) 사이에 배열되고 구조 패널(110), 쉘(10) 및 체임버 벽(130)에 직교하고, 탄소 섬유재 또는 복합 재료로 만들어지며, 체임버(120)에는 발포 플라스틱으로 만들어진 코어(20)가 내부적으로 제공되며; 구조 패널(110), 체임버(120), 체임버 벽(130) 및 코어(20)는 섬유재와 발포 플라스틱의 열 성형 공정에 의해 일체로 형성된다.
  6. 청구항 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 대하여,
    쉘 (10) 을 포함하는 멀티 체임버 섬유 복합 재료에서 직교 구조 부재는 쉘 (10) 이 다수의 구조적 패널 (110) 및 구조적 패널 (110) 사이에 배치된 적어도 2 개의 체임버 (120) 를 포함하고, 체임버 벽 (130) 은 모든 2 개의 인접한 체임버 (12) 사이에 배치되고 구조적 패널 (110) 에 직교하며, 쉘 (10) 및 체임버 벽 (130) 은 탄소 섬유 재료 또는 복합 재료로 제조되는 것을 특징으로 하고; 체임버 (120), 체임버 (120), 체임버 벽 (130) 및 코어 (20) 는 멀티 체임버 섬유 복합 재료 내의 직교 구조 부재의 제조 공정을 통해 일체로 형성된다.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 따라,
    상기 구조 패널 (110) 은 블레이드 (blade) 형 패널이고; 또는 상기 다중 체임버 섬유 복합 재료 내의 직교 구조 부재는 시트 (sheet) 형 구조이고, 상기 구조 패널 (110)은 시트 (sheet) 형 패널이며, 상기 체임버 (120) 는 벌집형 (honeycomb) 형상 또는 직교 또는 종속영양 그리드 형상 또는 스트립 형태로 분포되어 있는 것을 특징으로 하는 멀티 체임버 섬유 복합 재료의 직교 구조 부재이다.
  8. 상기 쉘(10)은 부채꼴 형상이고,
    제5항 또는 제6항에 따라,
    멀티 체임버 섬유 복합재료의 직교구조 부재로서, 체임버(120)가 쉘(10)의 반경 방향으로 확장되고 쉘(10)의 원주 방향으로 균일하게 분포하거나, 체임버(120)가 쉘(10)의 원주 방향으로 확장되고 쉘(10)의 반경 방향으로 균일하게 분포한다.
  9. 제5항 또는 제6항에 따라,
    상기 체임버(120)는 코어(120)로 채워지는 것을 특징으로 하는 멀티 체임버 섬유 복합 재료의 직교 구조 부재(部材)이다.
  10. 제5항 또는 제6항에 따라,
    상기 쉘(10)은 폐쇄 쉘인 것을 특징으로 하는 멀티 체임버 섬유 복합 재료의 직교 구조 부재(部材)이다.
  11. 상기 왁스 필름 수지층(1), 접착성 수지층(2) 및 발포재 고분자 수지 혼합층(3)을 포함하고, 발포재 고분자 수지 혼합층(3)이 형성된 것을 특징으로 하는 필름재는 발포재 고분자 수지 혼합물로 코팅되어 있고, 발포재 고분자 수지 혼합물은 부피 분율이 30% 이상인 발포재를 포함한다.
  12. 상기 점성 접착제층(A*) 및 중합체 접착제를 갖는 수불용성 왁스 필름층(B)을 포함하는 것을 특징으로 하는 필름재로서, 점성 접착제층(A*)은 용매 담체, 발포재, 수불용성 팽창성 점성 중합체 접착제 및 감열성 성형 수지를 포함하고 있고, 발포 물질이 용매 담체에 균일하게 분포하며, 용매 담체에 대한 발포 물질의 부피 분율이 50% 이상이다.
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