KR20230081766A - 물성평가 시편용 토우 프리프레그 제작장치 - Google Patents

물성평가 시편용 토우 프리프레그 제작장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20230081766A
KR20230081766A KR1020210167083A KR20210167083A KR20230081766A KR 20230081766 A KR20230081766 A KR 20230081766A KR 1020210167083 A KR1020210167083 A KR 1020210167083A KR 20210167083 A KR20210167083 A KR 20210167083A KR 20230081766 A KR20230081766 A KR 20230081766A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
tow prepreg
tow
spacing
plying
plied
Prior art date
Application number
KR1020210167083A
Other languages
English (en)
Inventor
이후관
정연중
Original Assignee
주식회사 이지컴퍼지트
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 이지컴퍼지트 filed Critical 주식회사 이지컴퍼지트
Priority to KR1020210167083A priority Critical patent/KR20230081766A/ko
Publication of KR20230081766A publication Critical patent/KR20230081766A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)

Abstract

본 발명은 물성평가 시편용 토우 프리프레그 제작장치에 관한 것으로서, 복수개로 형성되되, 각각 토우 프리프레그가 감겨져서 구비되고, 상기 토우 프리프레그가 풀려나갈 때 상기 토우 프리프레그에 인가되는 장력을 조절하는 장력조절장치가 마련되는 거치부; 상기 거치부로부터 이송된 상기 복수개의 토우 프리프레그를 하나의 토우 프리프레그로 단일화하는 합사부; 롤러 형태로 형성되되, 상기 합사부로부터 이송된 상기 토우 프리프레그의 형태를 고정시키도록 냉각기능이 구비된 형태고정부 및 두께를 가지는 판재 형태로 형성되되, 중앙을 관통하는 회전축이 형성된 몰드가 구비되어, 상기 형태고정부로부터 이송된 상기 토우 프리프레그가 상기 몰드에 와인딩되는 시편화부를 포함하는 물성평가 시편용 토우 프리프레그 제작장치를 제공할 수 있다.

Description

물성평가 시편용 토우 프리프레그 제작장치{Tow prepreg manufacturing equipment for evaluation test specimen}
본 발명은 물성평가 시편용 토우 프리프레그 제작장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 거치부로부터 입사된 토우 프리프레그 간 간격을 점진적으로 줄여가도록 하는 합사부를 통해 섬유의 꼬임 및 단사 발생을 최소화하고 시편 제작 속도 및 균일한 성형이 가능한 물성평가 시편용 토우 프리프레그 제작장치에 관한 것이다.
섬유 강화 복합재료는 탄소 섬유나 아라미드 섬유 등과 같은 보강재에 기지재인 에폭시 등의 수지가 함침되어 제조된다. 섬유 강화 복합재료는 높은 비강도와 비탄성률을 가진다. 이러한 이유로 항공기나 자동차 등의 산업용 구조재료로 이용되고 있다. 또한, 테니스 라켓, 골프 샤프트 및 낚싯대 등의 스포츠용품과 같은 일상제품의 재료로도 이용되고 있다.
토우 프리프레그는 대표적인 복합재료 중간 기재인 프리프레그의 한 종류로 강화섬유에 모재인 수지를 예비 함침하여 B-stage 상태인 성형 재료이다.
일반적인 프레프레그와 다르게 단일방향의 연속섬유로 된 시트나 연속섬유 직물 형태를 갖는 아닌 단일반향의 한 가닥 강화섬유에 수지를 함침시킨 형태이며, 요구하는 설계 기준에 따라 금형에 적층 후 가열, 가압하여 제품을 성형한다.
또한, 토우 프리프레그는 고성능 로켓 모터 케이스부터 고성능 상업용 압력 용기에 이르기 까지 필요한 소재이며 압력 용기 설계는 여러 기술적 요구사항이 충족시켜야 하고 사람 근처에 위치하기 때문에 안전성이 중요한 설계 요소이다.
이러한 요구 및 고려사항과 충족시키는 설계를 하기 위해서는 토우 프리프레그 시편의 물성평가가 중요한 실정이다.
종래에는 물성평가 시편을 제작하기 위해 얼레 형태의 치구에 소재를 감아 고온 경화시켜 성형하였는데, 경화되는 과정에서 점도가 낮아진 수지가 시편과 치구 사이에 미끌림을 유발하거나 고정부가 풀려 장력을 유지 하지 못하여 시편의 물성 평가가 원활하게 이루어 지지 않는 큰 결과를 초래하였다.
이를 개선하기 위해 개선된 국내 특허인 KR102108653와 같이 시편 거치시 적용되는 장력을 최적화할 수 있는 고정부를 개선하였으나, 수작업을 기반으로 한 개선법이기에 육안으로 섬유의 꼬임을 확인하기 어려운 3K이하의 스몰토우를 적용한 시편제조 시 시편의 균일성이 떨어지며, 섬유 다발이 작은 스몰토우 일수록 가해지는 장력에 의한 단사율이 높은 문제가 발생한다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 거치부로부터 입사된 토우 프리프레그 간 간격을 점진적으로 줄여가도록 하는 합사부를 통해 섬유의 꼬임 및 단사 발생을 최소화하고 시편 제작 속도 및 균일한 성형이 가능한 물성평가 시편용 토우 프리프레그 제작장치를 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 물성평가 시편용 토우 프리프레그 제작장치는 물성평가 시편용 토우 프리프레그 제작장치에 있어서, 복수개로 형성되되, 각각 토우 프리프레그가 감겨져서 구비되고, 상기 토우 프리프레그가 풀려나갈 때 상기 토우 프리프레그에 인가되는 장력을 조절하는 장력조절장치가 마련되는 거치부; 상기 거치부로부터 이송된 상기 복수개의 토우 프리프레그를 하나의 토우 프리프레그로 단일화하는 합사부; 롤러 형태로 형성되되, 상기 합사부로부터 이송된 상기 토우 프리프레그의 형태를 고정시키도록 냉각기능이 구비된 형태고정부 및 두께를 가지는 판재 형태로 형성되되, 중앙을 관통하는 회전축이 형성된 몰드가 구비되어, 상기 형태고정부로부터 이송된 상기 토우 프리프레그가 상기 몰드에 와인딩되는 시편화부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 토우 프리프레그는, 필라멘트 수가 1,000 내지 24,000개인 스몰 토우 프리프레그인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 합사부는, 상기 거치부로부터 이송된 상기 복수개의 토우 프리프레그 사이의 간격을 줄여가도록 하며 전후방향으로 복수개로 마련되는 합사부재 및 전후방향으로 길이를 가지며 형성되되, 온도조절장치가 구비되어 상기 합사부재로부터 이송된 상기 토우 프리프레그를 가열하여 단일화하는 가열부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 합사부재는, 상면에 측방향으로 배열된 하나 이상의 간격홈 또는 간격돌기가 형성되고, 전방에서 후방에 위치할수록 상기 간격홈 또는 간격돌기의 이격 간격이 점진적으로 좁아지고 최후방에 위치할 경우 하나의 간격홈 또는 두 개의 간격돌기가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 합사부재는, 전측에 위치하되, 상면에 측방향으로 다수개의 제1간격홈이 이격 간격을 가지도록 형성된 제1합사부재; 상기 제1합사부재로부터 후측으로 일정간격 이격되어 위치하되, 상면에 측방향으로 다수개의 제2간격홈이 상기 제1간격홈 보다 좁은 이격 간격을 가지도록 형성된 제2합사부재; 상기 제2합사부재로부터 후측으로 일정간격 이격되어 위치하되, 상면에 측방향으로 다수개의 제3간격홈이 서로 접촉하여 형성된 제3합사부재 및 상기 제3 합사부재로부터 후측으로 일정간격 이격되어 위치하되, 상면 중앙에 하나의 제4간격홈이 형성된 제4합사부재를 포함하여, 상기 거치부로부터 이송된 상기 토우 프리프레그가 상기 제1간격홈, 제2간격홈, 제3간격홈 및 제4간격홈을 따라 이동하여 상기 제4간격홈에서 단일화되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가열부는, 전후방향으로 길이를 가지며 형성되며, 가열홈이 중앙에 길이방향을 따라 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 시편화부는, 상기 몰드에 와인딩된 상기 토우 프리프레그를 보호하기 위한 커버부를 더 포함하고, 상기 커버부는, 판 형태로 형성되되 한 쌍으로 구비되어, 상기 몰드의 상면 및 하면 중 하나 이상에 위치하여 상기 토우 프리프레그를 보호하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 물성평가 시편용 토우 프리프레그 제작장치는 거치부로부터 입사된 토우 프리프레그 간 간격을 점진적으로 줄여가도록 하는 합사부를 통해 섬유의 꼬임 및 단사 발생을 최소화하고 시편 제작 속도 및 균일한 성형이 가능한 장점이 있다.
또한, 기존의 수작업으로 진행된 시편보다 정밀한 장력 및 일정 간격을 유지하는 재현성이 검증된 적층 시편을 제작할 수 있다.
또한, 토우 프리프레그를 오버랩하여 단일섬유 인장시편 외에 판재형시편의 제작도 가능하며, 스몰토우, 라지토우 등 모든 토우 프리프레그 시편의 제작에서 활용이 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 물성평가 시편용 토우 프리프레그 제작장치의 공정예시도.
도 2는 도 1에 토우 프리프레그가 적용된 모습을 도시한 공정예시도.
도 3은 도 1의 합사부재가 토우 프리프레그의 합사 진행방향에 따라 간격홈의 이격거리가 점진적으로 줄어드는 모습을 도시한 예시도.
도 4의 (a) 내지 (d)는 도 3의 제1합사부재 내지 제4합사부재의 정면도.
도 5는 도 1에서 토우 프리프레그가 점진적으로 합사되도록 합사부재에 간격돌기가 형성된 모습을 도시한 사시도.
도 6의 (a), (b)는 도 1의 가열부의 서로 다른 예를 도시한 사시도.
도 7은 도 1의 시편화부의 몰드를 도시한 사시도.
도 8은 도 7의 토우 프리프레그가 권취된 몰드에 커버부가 형성된 모습을 도시한 사시도.
도 9는 도 8의 토우 프리프레그가 권취된 몰드에 고정부재를 포함하는 커버부가 형성된 모습을 도시한 사시도.
도 10의 좌측 사진은 초기 토우 프리프레그 사진이며, 우측 사진은 초기 토우 프리프레그를 본 발명의 실시예에 따른 물성평가 시편용 토우 프리프레그 제작장치를 통해 제작한 시편용 토우 프리프레그의 사진.
이하, 도면을 참조한 본 발명의 설명은 특정한 실시 형태에 대해 한정되지 않으며, 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있다. 또한, 이하에서 설명하는 내용은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하의 설명에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되는 용어로서, 그 자체에 의미가 한정되지 아니하며, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 명세서 전체에 걸쳐 사용되는 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 이하에서 기재되는 "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로 해석되어야 하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 물성평가 시편용 토우 프리프레그 제작장치에 대하여 첨부한 도 1 내지 10을 참조하면서 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 물성평가 시편용 토우 프리프레그 제작장치의 공정예시도이고, 도 2는 도 1에 토우 프리프레그가 적용된 모습을 도시한 공정예시도이고, 도 3은 도 1의 합사부재가 토우 프리프레그의 합사 진행방향에 따라 간격홈의 이격거리가 점진적으로 줄어드는 모습을 도시한 예시도이고, 도 4의 (a) 내지 (d)는 도 3의 제1합사부재 내지 제4합사부재의 정면도이고, 도 5는 도 1에서 토우 프리프레그가 점진적으로 합사되도록 합사부재에 간격돌기가 형성된 모습을 도시한 사시도이고, 도 6의 (a), (b)는 도 1의 가열부의 서로 다른 예를 도시한 사시도이고, 도 7은 도 1의 시편화부의 몰드를 도시한 사시도이고, 도 8은 도 7의 토우 프리프레그가 권취된 몰드에 커버부가 형성된 모습을 도시한 사시도이고, 도 9는 도 8의 토우 프리프레그가 권취된 몰드에 고정부재를 포함하는 커버부가 형성된 모습을 도시한 사시도이며, 도 10의 좌측 사진은 초기 토우 프리프레그 사진이며, 우측 사진은 초기 토우 프리프레그를 본 발명의 실시예에 따른 물성평가 시편용 토우 프리프레그 제작장치를 통해 제작한 시편용 토우 프리프레그의 사진이다.
도 1 내지 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 물성평가 시편용 토우 프리프레그 제작장치는 거치부(10), 합사부(20), 형태고정부(30) 및 시편화부(40)를 포함할 수 있다.
각 구성에 대해 설명하기 앞서, 본 발명의 실시예에 따른 물성평가 시편용 토우 프리프레그 제작장치는 스몰 토우 프리프레그, 라지 토우 프리프레그 등 다양한 개수의 필라멘트로 구성된 섬유다발 집단 모두에 적용하여 토우 프리프레그 시편을 제작할 수 있다. 이때, 물성평가 시편용 토우 프리프레그 제작장치는 필라멘트 수가 1,000 내지 24,000인 스몰 토우 프리프레그를 이용하여 시편용 토우 프리프레그를 제작하는 것이 가장 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.
먼저, 거치부(10)는 롤러 형태로 형성되어, 토우 프리프레그(P)가 권취된 상태로 구비되는 것으로, 합사할 토우 프리프레그(P) 개수에 따라 복수개로 마련될 수 있다.
또한, 거치부(10)는 토우 프리프레그(P)가 거치부(10)로부터 풀려나갈 때 토우 프리프레그(P)에 인가되는 장력을 조절할 수 있도록 장력조절장치가 마련될 수 있다. 이때, 장력조절장치는 통상적으로 롤러에 형성되어 롤러에 감긴 섬유가 풀릴 때 장력을 조절하기 위해 사용되는 장치 모두가 적용될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
합사부(20)는 거치부(10)로부터 이송된 복수개의 토우 프리프레그(P)를 하나의 토우 프리프레그(P)로 단일화하는 것으로, 합사부재(21) 및 가열부(22)를 포함할 수 있다.
합사부재(21)는 거치부(10)로부터 이송된 복수개의 토우 프리프레그(P) 사이의 간격을 줄여가도록 전후방향을 따라 복수개로 마련될 수 있다.
이때, 합사부재(21)는 판형, 롤러형 등 다양한 형태로 형성될 수 있으며 이에 한정되지 않는다.
또한, 합사부재(21)는 복수개의 토우 프리프레그(P) 사이 간격을 줄여갈 수 있도록 상면에 측방향으로 배열된 하나 이상의 간격홈(210) 또는 간격돌기(211)가 형성될 수 있다.
이와 같이 합사부재(21)는 전방에서 후방에 위치할수록 간격홈(210) 또는 간격돌기(211)의 이격 간격이 점진적으로 좁아지고, 최후방에 위치할 경우 하나의 간격홈(210) 또는 두 개의 간격돌기(211)가 형성될 수 있다.
예컨대, 도 3과 도 4를 참조하면, 합사부재(21)에 간격홈(210)이 형성된 것을 확인할 수 있다. 이때, 합사부재(21)는 4개로 이루어진 것을 예로 설명하나, 이에 한정하지 않고, 위치, 크기에 따라 다양한 개수로 형성될 수 있다.
보다 구체적으로, 합사부재(21)에 간격홈(210)이 형성될 때, 합사부재(21)는 제1합사부재(21a), 제2합사부재(21b), 제3합사부재(21c) 및 제4합사부재(21d)를 포함할 수 있다.
제1합사부재(21a)는 전측에 위치하되, 상면에 측방향으로 다수개의 제1간격홈(210a)이 도 4의 (a)와 같이 이격 간격을 가지도록 형성될 수 있다.
제2합사부재(21b)는 제1합사부재(21a)로부터 후측으로 일정간격 이격되어 위치하되, 상면에 측방향으로 다수개의 제2간격홈(210b)이 도 4의 (b)와 같이 제1간격홈(210a) 보다 좁은 이격 간격을 가지도록 형성될 수 있다.
제3합사부재(21c)는 제2합사부재(21b)로부터 후측으로 일정간격 이격되어 위치하되, 상면에 측방향으로 다수개의 제3간격홈(210c)이 도 4의 (c)와 같이 서로 접촉하여 형성될 수 있다.
제4합사부재(21d)는 제3합사부재(21c)로부터 후측으로 일정간격 이격되어 위치하되, 상면 중앙에 하나의 제4간격홈(210d)이 형성될 수 있다.
이때, 제4간격홈(210d)은 제1간격홈(210a)의 너비보다 1 내지 2배 크게 형성될 수 있으며, 1.5배 크게 형성되는 것이 가장 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.
여기서, 제4간격홈(210d)의 너비가 제1간격홈(210a)의 너비보다 작게 형성될 경우, 제3합사부재(21c)로부터 이송된 토우 프리프레그(P)가 너무 좁게 형성된 제4간격홈(210d)을 통과하면서 토우 프리프레그(P)가 단일화되지 못하는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 제4간격홈(210d)의 너비가 제1간격홈(210a)의 너비보다 2배를 초과하여 크게 형성될 경우, 제3합사부재(21c)로부터 이송된 토우 프리프레그(P)가 너무 넓게 형성된 제4간격홈(210d)을 통과하면서 단일화되지 못하고 다시 넓어지거나 분리되는 문제가 발생할 수 있다.
이처럼, 합사부재(21)는 상기와 같이 형성됨으로써, 거치부(10)로부터 이송된 토우 프리프레그(P)가 제1간격홈(210a), 제2간격홈(210b), 제3간격홈(210c) 및 제4간격홈(210d)을 따라 이동하여, 복수개의 토우 프리프레그(P)가 제4간격홈(210d)에서 단일화될 수 있다.
한편, 도 5를 참조하면, 합사부재(21)에 간격돌기(211)가 형성된 것을 확인할 수 있다. 이때, 합사부재(21)는 3개로 이루어진 것을 예로 설명하나, 이에 한정하지 않고, 위치, 크기에 따라 다양한 개수로 형성될 수 있다.
보다 구체적으로, 합사부재(21)에 간격돌기(211)가 형성될 때, 합사부재(21)는 제5합사부재(21e), 제6합사부재(21f) 및 제7합사부재(21g)를 포함할 수 있다.
제5합사부재(21e)는 전측에 위치하되, 상면에 측방향으로 다수개의 제1간격돌기(211a)가 이격 간격을 가지도록 형성될 수 있다.
제6합사부재(21f)는 제5합사부재(21e)로부터 후측으로 일정간격 이격되어 위치하되, 상면에 측방향으로 다수개의 제2간격돌기(211b)가 제1간격돌기(211a)보다 좁은 이격 간격을 가지도록 형성될 수 있다.
제7합사부재(21g)는 제3합사부재(21c)로부터 후측으로 일정간격 이격되어 위치하되, 상면에 두 개의 제3간격돌기(211c)가 제2간격돌기(211b) 사이의 이격 간격과 같거나 다소 큰 이격 간격을 가지며 형성될 수 있다.
이와 같이, 합사부재(21)는 거치부(10)로부터 이송된 토우 프리프레그(P)가 제1간격돌기(211a), 제2간격돌기(211b) 및 제3간격돌기(211c) 사이에 형성된 이격 공간을 따라 이동하도록 할 수 있다. 이에, 복수개의 토우 프리프레그(P)는 제1간격돌기(211a), 제2간격돌기(211b) 사이에 형성된 이격 공간을 따라 이동하면서 사이 간격이 좁아지게 되고, 마지막으로 두 개의 제3간격돌기(211c) 사이에 형성된 이격 공간을 따라 이동하면서 단일화될 수 있다.
이에 따라, 복수개의 토우 프리프레그(P)는 상기와 같이 합사부재(21)를 거치며 서로 간격을 점진적으로 줄여간 후 단일화됨으로써, 서로 꼬이는 현상을 최소화하는 장점을 가질 수 있다.
도 6을 참조하면, 가열부(22)는 전후방향으로 길이를 가지도록 형성되되, 온도조절장치가 구비되어 합사부재(21)로부터 이송된 토우 프리프레그(P)를 가열하여 단일화할 수 있다.
이때, 가열부(22)는 토우 프리프레그(P)에 적용된 수지의 특성에 따라 온도조절이 가능한 온도조절장치가 부착되어, 수지의 종류에 따라 온도조절이 가능하도록 할 수 있다.
이러한, 가열부(22)는 판 형태, 롤러 형태 등 다양한 형태로 형성될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
또한, 가열부(22)는 도 6의 (a)와 같이 형성될 경우, 간격홈(210)의 중앙의 상면 또는 간격돌기(211) 사이 공간의 상면과 가열부(22)의 상면이 수평을 이루는 높이를 가지도록 형성되어 합사부재(21)로부터 이송된 토우 프리프레그(P)가 수평을 유지하며 이동하도록 할 수 있다.
이에 따라, 토우 프리프레그(P)는 단일화된 상태를 일정하게 유지하며 이동함과 동시에 가열부(22)로부터 열을 전달받음으로써 수지의 유동성을 통해 보다 견고하게 단일화될 수 있다.
한편, 가열부(22)는 도 6의 (b)와 같이 중앙에 길이방향을 따라 가열홈(220)이 형성될 수 있다. 이때, 가열부(22)는 합사부재(21)가 간격홈(210)을 형성할 경우, 제4합사부재(21d)와 동일한 높이를 가지며, 제4간격홈(210d)과 가열홈(220)이 동일한 형태로 형성되는 것이 가장 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 가열부(22)는 합사부재(21)가 간격돌기(211)를 형성할 경우, 가열홈(220)이 제3간격돌기(211c) 사이의 공간과 동일한 폭과 높이를 가지며 형성되는 것이 가장 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.
이에, 토우 프리프레그(P)는 합사부재(21)를 통해 단일화된 상태로 가열부(22)의 가열홈(220)을 따라 이동함과 동시에 열을 전달받음으로써 단일화된 상태를 안정적으로 유지할 수 있고, 수지의 유동성을 통해 보다 견고하게 단일화될 수 있다.
형태고정부(30)는 합사부(20)로부터 이송된 토우 프리프레그(P)의 형태를 고정시키는 것으로, 형태고정롤러(31) 및 형태고정 가이드롤러(32)를 포함할 수 있다.
이때, 형태고정부(30)는 형태고정롤러(31) 및 형태고정 가이드롤러(32)의 회전 방향과 속도를 제어할 수 있도록 구비될 수 있다.
또한, 형태고정롤러(31)는 롤러형태로 형성되되 냉각기능이 구비되어 합사부(20)로부터 이송된 토우 프리프레그(P)를 냉각하여 최종 형태의 토우 프리프레그(P)가 형성되도록 한다.
이때, 형태고정롤러(31)는 하단이 가열부(22)의 하단과 일직선 상에 위치하여 가열부(22)로부터 이송된 토우 프리프레그(P)의 변형이 최소화되도록 하는 것이 가장 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.
형태고정 가이드롤러(32)는 형태고정롤러(31)에 이송되고, 형태고정롤러(31)를 지나 시편화부(40)로 이송되는 토우 프리프레그(P)의 이동을 가이드 하도록 구비된 것으로, 형태고정롤러(31)의 전측 및 후측에 위치하도록 한 쌍으로 형성될 수 있다.
보다 구체적으로, 형태고정 가이드롤러(32)는 형태고정롤러(31)의 전측 및 후측에 위치하되, 하단이 형태고정롤러(31)의 하단과 일직선상에 위치하여 토우 프리프레그(P)의 변형이 최소화되도록 하는 것이 가장 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.
마지막으로, 시편화부(40)는 형태고정부(30)로부터 이송된 최종 형태의 토우 프리프레그(P)가 와인딩 되도록 마련된 것으로, 몰드(41) 및 시편화 가이드롤러(42)를 포함할 수 있다.
도 7을 참조하면, 몰드(41)는 최종 형태의 토우 프리프레그(P)가 와인딩되는 것으로, 두께를 가지는 판재 형태로 형성되되, 중앙을 관통하는 회전축(410)이 구비될 수 있다.
또한, 몰드(41)는 회전축(410)을 중심으로 회전속도 및 이송속도가 조절이 가능하도록 구비될 수 있다.
이때, 몰드(41)는 일반적으로 복합재료 시편의 최대 길이인 250 mm이상의 폭을 가지는 것이 가장 바람직하나, 이에 한정되지 않고 다양한 폭을 가지도록 형성될 수 있다.
또한, 몰드(41)는 와인딩되는 토우 프리프레그(P)의 단사가 발생하지 않도록 토우 프리프레그(P)가 와인딩되는 모서리 부분이 곡선으로 가공될 수 있다.
마지막으로, 도 8을 참조하면, 시편화부(40)는 몰드(41)에 와인딩된 최종 형태의 토우 프리프레그(P)를 보호하기 위해 커버부(43)를 더 포함할 수 있다.
커버부(43)는 몰드(41)에 와인딩된 토우 프리프레그(P)를 보호하고, 몰드(41)로부터 이탈되지 않도록 형성된 것으로, 보호판(430)을 포함할 수 있다.
보호판(430)은 판 형태로 형성되되 한 쌍으로 구비되어 몰드(41)의 상면 및 하면 중 하나 이상에 위치하여 토우 프리프레그(P)를 보호할 수 있다.
이때, 보호판(430)은 양측 외면에 수직으로 관통하는 볼트홀(미도시)를 포함하고, 몰드(41)는 상기 홀과 대응되는 위치에 볼트홈(미도시)이 형성될 수 있다.
이에, 보호판(430)과 몰드(41)는 볼트(B)를 통해 고정될 수 있다.
이때, 볼트(B)는 토크렌치를 이용하여 고정되도록 형성된 볼트(B)인 것이 가장 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.
이와 같이, 커버부(43)는 토우 프리프레그(P)가 와인딩된 몰드(41)의 상면 및 하면에 위치하도록 한 다음, 토크렌치를 이용하여 동일한 압력으로 고정되도록 함으로써, 몰드면과 지면이 평행한 상태가 되도록 할 수 있다.
이때, 몰드(41)와 보호판(430)이 이루는 상하부 평행도는 토우 프리프레그(P)의 변형을 최소화하며 보호할 수 있도록 0.03 mm 이내로 형성되는 것이 가장 바람직하다.
도 9를 참조하면, 커버부(43)는 고정부재(431)를 더 포함할 수 있다.
고정부재(431)는 보호판(430)의 양측 끝단으로부터 연장되어 굴곡지게 형성될 수 있다. 이에, 고정부재(431) 끝단은 몰드(41)의 측면에 위치하여, 볼트(B)를 통해 몰드(41)와 연결되도록 할 수 있다.
이때, 고정부재(431)와 몰드(41)를 연결하여 고정하는 수단은 볼트(B)에 한정하지 않고, 통상적으로 사용되는 다양한 결합수단이 적용될 수 있다.
또한, 고정부재(431)는 볼트(B)가 삽입되도록 내면에 나사산이 형성된 볼트홀(미도시)가 형성되고 몰드(41)의 측면에는 볼트(B)가 삽입되는 위치에 볼트홈(미도시)가 형성될 수 있다.
또한, 고정부재(431)는 회전축(410)이 위치한 부분을 제외하고 보호판(430)의 양측에 다수개 형성될 수 있으며, 도 9와 같이 두 개 형성되어 안정적으로 고정되는 것이 가장 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.
시편화 가이드롤러(42)는 형태고정롤러(31) 후측에 위치한 형태고정 가이드롤러(32)로부터 몰드(41)로 이송되는 토우 프리프레그(P)의 이동을 가이드 하도록 구비될 수 있다.
보다 구체적으로, 시편화 가이드롤러(42)는 한 쌍으로 이루어져 몰드(41)의 전측 및 후측에 위치하되, 몰드(41)로부터 상측으로 이격된 위치에 형성될 수 있다. 이에 따라, 시편화 가이드롤러(42)는 형태고정부(30)로부터 이송된 토우 프리프레그(P)의 변형을 최소화하여 몰드(41)에 안정적으로 와인딩되도록 할 수 있다.
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 물성평가 시편용 토우 프리프레그 제작장치에 의하면, 토우 프리프레그의 꼬임을 최소화하고 균일한 장력을 가지는 시편용 토우 프리프레그를 제조할 수 있다.
이에 따라, 상기의 시편용 토우 프리프레그를 이용하여 성형 과정을 통해 시편을 제조함으로써, 다양하고 정확한 장력을 가진 토우 프리프레그 시편을 얻을 수 있다.
이상에서 설명하는 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경하여 구현할 수 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
10: 거치부
20: 합사부
21: 합사부재
21a: 제1합사부재
21b: 제2합사부재
21c: 제3합사부재
21d: 제4합사부재
21e: 제5합사부재
21f: 제6합사부재
21g: 제7합사부재
210: 간격홈
210a: 제1간격홈
210b: 제2간격홈
210c: 제3간격홈
210d: 제4간격홈
211: 간격돌기
211a: 제1간격돌기
211b: 제2간격돌기
211c: 제3간격돌기
22: 가열부
220: 가열홈
30: 형태고정부
31: 형태고정롤러
32: 형태고정 가이드롤러
40: 시편화부
41: 몰드
410: 회전축
42: 시편화 가이드롤러
43: 커버부
430: 보호판
431: 고정부재
P: 토우 프리프레그
B: 볼트

Claims (7)

  1. 물성평가 시편용 토우 프리프레그 제작장치에 있어서,
    복수개로 형성되되, 각각 토우 프리프레그가 감겨져서 구비되고, 상기 토우 프리프레그가 풀려나갈 때 상기 토우 프리프레그에 인가되는 장력을 조절하는 장력조절장치가 마련되는 거치부;
    상기 거치부로부터 이송된 상기 복수개의 토우 프리프레그를 하나의 토우 프리프레그로 단일화하는 합사부;
    롤러 형태로 형성되되, 상기 합사부로부터 이송된 상기 토우 프리프레그의 형태를 고정시키도록 냉각기능이 구비된 형태고정부 및
    두께를 가지는 판재 형태로 형성되되, 중앙을 관통하는 회전축이 형성된 몰드가 구비되어, 상기 형태고정부로부터 이송된 상기 토우 프리프레그가 상기 몰드에 와인딩되는 시편화부를 포함하는 물성평가 시편용 토우 프리프레그 제작장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 토우 프리프레그는,
    필라멘트 수가 1,000 내지 24,000개인 스몰 토우 프리프레그인 것을 특징으로 하는 물성평가 시편용 토우 프리프레그 제작장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 합사부는,
    상기 거치부로부터 이송된 상기 복수개의 토우 프리프레그 사이의 간격을 줄여가도록 하며 전후방향으로 복수개로 마련되는 합사부재 및
    전후방향으로 길이를 가지며 형성되되, 온도조절장치가 구비되어 상기 합사부재로부터 이송된 상기 토우 프리프레그를 가열하여 단일화하는 가열부를 포함하는 물성평가 시편용 토우 프리프레그 제작장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 합사부재는,
    상면에 측방향으로 배열된 하나 이상의 간격홈 또는 간격돌기가 형성되고,
    전방에서 후방에 위치할수록 상기 간격홈 또는 간격돌기의 이격 간격이 점진적으로 좁아지고 최후방에 위치할 경우 하나의 간격홈 또는 두 개의 간격돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 물성평가 시편용 토우 프리프레그 제작장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 합사부재는,
    전측에 위치하되, 상면에 측방향으로 다수개의 제1간격홈이 이격 간격을 가지도록 형성된 제1합사부재;
    상기 제1합사부재로부터 후측으로 일정간격 이격되어 위치하되, 상면에 측방향으로 다수개의 제2간격홈이 상기 제1간격홈 보다 좁은 이격 간격을 가지도록 형성된 제2합사부재;
    상기 제2합사부재로부터 후측으로 일정간격 이격되어 위치하되, 상면에 측방향으로 다수개의 제3간격홈이 서로 접촉하여 형성된 제3합사부재 및
    상기 제3 합사부재로부터 후측으로 일정간격 이격되어 위치하되, 상면 중앙에 하나의 제4간격홈이 형성된 제4합사부재를 포함하여,
    상기 거치부로부터 이송된 상기 토우 프리프레그가 상기 제1간격홈, 제2간격홈, 제3간격홈 및 제4간격홈을 따라 이동하여 상기 제4간격홈에서 단일화되는 것을 특징으로 하는 물성평가 시편용 토우 프리프레그 제작장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 가열부는,
    전후방향으로 길이를 가지며 형성되며, 가열홈이 중앙에 길이방향을 따라 형성된 것을 특징으로 하는 물성평가 시편용 토우 프리프레그 제작장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 시편화부는,
    상기 몰드에 와인딩된 상기 토우 프리프레그를 보호하기 위한 커버부를 더 포함하고,
    상기 커버부는,
    판 형태로 형성되되 한 쌍으로 구비되어, 상기 몰드의 상면 및 하면 중 하나 이상에 위치하여 상기 토우 프리프레그를 보호하는 것을 특징으로 하는 물성평가 시편용 토우 프리프레그 제작장치.

KR1020210167083A 2021-11-29 2021-11-29 물성평가 시편용 토우 프리프레그 제작장치 KR20230081766A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210167083A KR20230081766A (ko) 2021-11-29 2021-11-29 물성평가 시편용 토우 프리프레그 제작장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210167083A KR20230081766A (ko) 2021-11-29 2021-11-29 물성평가 시편용 토우 프리프레그 제작장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230081766A true KR20230081766A (ko) 2023-06-08

Family

ID=86765606

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210167083A KR20230081766A (ko) 2021-11-29 2021-11-29 물성평가 시편용 토우 프리프레그 제작장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20230081766A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2569469B1 (en) Apparatus and methods for spreading fiber bundles for the continuous production of prepreg
JP5572947B2 (ja) 成形材料、および、繊維強化プラスチック、ならびに、これらの製造方法
FI88874C (fi) Beklaedd skidkaerna, foerfarande foer att beklaeda kaernan samt skida med en beklaedd kaerna
EP1842656B1 (en) Three-dimensional fiber structure and method for manufacturing three-dimensional fiber structure
KR102334459B1 (ko) 연속섬유 보강 열가소성 수지 복합재료 및 그 제조방법
AU2011253365A1 (en) Apparatus and methods for spreading fiber bundles for the continuous production of prepreg
EP1584594A1 (en) Guide apparatus for continous fiber bundle, winding machine for continous fiber bundle equipped with the guide apparatus, method for making bobbin by the winding machine, and carbon fiber bobbin made by the method
JPH10510012A (ja) 複合体用の改良された編組予成形品
EP2874803B1 (en) A stitched unidirectional or multi-axial reinforcement and a method of producing the same
KR20090125766A (ko) 둥근 형상 섬유강화 플라스틱 선재 및 그 제조방법, 및, 섬유 강화 시트
WO2012086739A1 (ja) 扁平形状繊維強化プラスチック線材及びその製造方法、並びに、繊維強化シート
US20150125651A1 (en) Stitched carbon fiber base material and wet prepreg using same
JP5707734B2 (ja) 繊維強化プラスチック用一方向性の強化繊維織編物及びその繊維基材と、同繊維基材の製造方法及び同繊維基材を使った繊維強化プラスチックの成形方法
EP3938189B1 (en) A stitched multi-axial reinforcement
US11794419B2 (en) Fiber-reinforced resin molding material molded product and method of producing same
KR20230081766A (ko) 물성평가 시편용 토우 프리프레그 제작장치
US20070003748A1 (en) Composite fabric product and method of manufacturing the same
US11746200B2 (en) Fiber-reinforced resin molding material and molded article
US7677023B2 (en) Cabled carbon-fiber thread
KR102168785B1 (ko) 복합소재 이중 인발성형장치
JP3724593B2 (ja) 線状繊維強化プラスチックの製造方法および繊維強化プラスチックケーブルの製造方法
KR102541022B1 (ko) 가연 장치를 포함하는 연속 섬유 강화 열가소성 수지 기반의 물품의 제조 장치
JP7387963B2 (ja) プリプレグ、プリプレグの製造方法、成形体、及び成形体の製造方法
JP2009173026A (ja) 棒状ハイブリッド部材の製造方法
JPH07156144A (ja) 補強用芯材及び繊維樹脂複合シート

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal