KR20230090782A - Manufacturing method of unvulcanized rubber preform for pressure vessel, method of mounting unvulcanized rubber preform to dome part of mandrel using vacuum jig and vacuum jig for mounting unvulcanized rubber preform to dome part of mandrel - Google Patents
Manufacturing method of unvulcanized rubber preform for pressure vessel, method of mounting unvulcanized rubber preform to dome part of mandrel using vacuum jig and vacuum jig for mounting unvulcanized rubber preform to dome part of mandrel Download PDFInfo
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Abstract
Description
본 발명은 완전 가류되지 않은 상태의 미가류 고무 프리폼을 채택함으로써 압력용기 제조의 전체 공정을 효율적으로 수행함과 동시에, 탄소섬유 복합재와의 결합력을 극대화하고, 안정성과 내구성을 개선할 수 있으며, 미가류 고무 프리폼을 맨드릴에 손쉽게 장착할 수 있고, 필요에 따라 미가류 고무 프리폼 표면에 요철을 형성할 수 있는 압력용기용 미가류 고무 프리폼 제조방법, 맨드릴의 돔부에 미가류 고무 프리폼을 장착하기 위한 진공 지그 및 진공 지그를 이용하여 미가류 고무 프리폼을 맨드릴의 돔부에 장착하는 방법에 관한 것이다.The present invention adopts an unvulcanized rubber preform that is not fully vulcanized, thereby efficiently performing the entire process of manufacturing a pressure vessel, maximizing bonding strength with carbon fiber composites, improving stability and durability, and unvulcanized A method for manufacturing unvulcanized rubber preforms for pressure vessels in which rubber preforms can be easily mounted on a mandrel and irregularities can be formed on the surface of unvulcanized rubber preforms as needed, and a vacuum jig for mounting unvulcanized rubber preforms on the dome of a mandrel. and a method of mounting an unvulcanized rubber preform to the dome portion of a mandrel using a vacuum jig.
일반적으로 압력용기는 차량용 친환경 연료로 잘 알려져 있는 액화석유가스(LPG), 액화천연가스(CNG)와 같은 기체 연료를 저장하기 위해 주로 스틸 또는 알루미늄과 같은 금속 재질 라이너에 보호 코팅이 입혀져 있는 Type 1 형태의 용기와, 경량화를 위해 금속 라이너 실린더 중앙부 또는 전면에 섬유로 감은 Type 2, 3 형태의 용기와, 고밀도 플라스틱 재질의 라이너에 섬유가 전면에 감겨 있어 Type 1나 2의 용기에 비해 약 60% 중량 절감을 보이는 복합재를 사용한 Type 4 형태의 용기와, Type 3, 4와 달리 라이너를 생략하고 맨드릴의 표면에 직접 복합재를 사용한 Type 5가 있다.In general, a pressure vessel is a type 1 type in which a protective coating is applied to a metal liner such as steel or aluminum to store gaseous fuel such as liquefied petroleum gas (LPG) and liquefied natural gas (CNG), which are well known as environmentally friendly fuels for vehicles. Type 2 and 3 containers with fiber wrapped around the center or front of the metal liner cylinder for light weight, and fiber wrapped around the entire surface of a high-density plastic liner, which reduces the weight by about 60% compared to Type 1 or 2 containers. There is a Type 4 type of vessel using composite materials that shows weight savings, and a Type 5 type that uses composite materials directly on the surface of the mandrel, omitting the liner, unlike Types 3 and 4.
Type 2 내지 5의 경우 필라멘트 와인딩 기술을 이용하여 제조하게 되는데, 이는 금형인 맨드릴의 외주면을 따라 가열경화 성능을 가지고 있는 섬유소재 등을 와인딩 후, 가열을 실시하여 내부에 수용공간이 형성되는 성형품을 제조하는 방식이다.Types 2 to 5 are manufactured using filament winding technology, which winds a fiber material that has heat-hardening performance along the outer circumferential surface of a mandrel, which is a mold, and then heats it to form a molded product with an accommodation space inside. method of manufacturing.
이 중에서 Type 5의 압력용기는 라이너가 없이 맨드릴 표면에 고무 스트립을 감은 다음, 그 위에 탄소섬유를 감은 다음, 경화시켜 성형하는 방식이기 때문에 초경량 특성을 가지고 있다.Among them, the type 5 pressure vessel has ultra-light characteristics because it is formed by winding a rubber strip on the surface of a mandrel without a liner, then wrapping carbon fiber on it, and then curing it.
한편, 필라멘트 와인딩 공정에서 섬유가 감기는 패턴은 크게는 후프(Hoop), 헬리컬(Helical) 그리고 측지선(Polar) 방식으로 구분할 수 있으며, Type 2 용기에서는 후프 형태의 패턴을 사용하며 Type 3 내지 5에서는 용기 중앙부와 돔 형태의 실린더 끝단을 포함한 전면을 감기 때문에 후프 및 헬리컬 패턴을 혼합하여 사용한다.On the other hand, in the filament winding process, the pattern in which fibers are wound can be largely classified into hoop, helical, and polar methods. Type 2 containers use hoop-type patterns, and Type 3 to 5 containers use patterns. Since the entire surface including the center of the container and the end of the cylinder in the shape of a dome is wound, the hoop and helical patterns are mixed and used.
다만, 돔 형태의 실린더 끝단의 경우 와인딩 각도가 작거나, 구조가 복잡한 경우에는 와인딩 공정이 어려운 문제가 있다.However, in the case of a dome-shaped cylinder end, when the winding angle is small or the structure is complicated, the winding process is difficult.
따라서 Type 5의 압력용기의 제조상 편의를 위해 본 출원인은 압력 용기의 끝단 돔부는 프리-폼(pre-form) 형태의 가류 고무 성형체를 제작한 다음 이를 맨드릴에 장착하고 나머지 실린더부는 고무 스트립으로 감는 방식을 시도한 바 있다.Therefore, for convenience in manufacturing the Type 5 pressure vessel, the present applicant manufactures a pre-form vulcanized rubber molded body for the end dome of the pressure vessel, mounts it on a mandrel, and winds the remaining cylinder portion with a rubber strip. have tried
다만, 프리-폼(pre-form) 형태의 돔부를 제작할 때 금형에 고무 스트립을 감은 다음 완전 경화시키는 방식을 채택하였기 때문에 고무 스트립이 겹치는 부분에 단차가 발생하게 되고, 그 위에 탄소섬유 복합재를 와인딩한 후 경화시킬 때 가류 고무 성형체와 탄소섬유 복합재와의 결합력이 약화되는 문제가 있었다.However, when manufacturing the dome in the form of a pre-form, a rubber strip is wrapped around a mold and then fully cured, so a step occurs at the overlapping portion of the rubber strip, and the carbon fiber composite is wound on top of it. After curing, there was a problem in that the bonding force between the vulcanized rubber molded body and the carbon fiber composite material was weakened.
본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 압력 용기의 끝단 돔부는 프리-폼(pre-form) 형태로 제작하되, 완전 가류되지 않은 상태의 미가류 고무 프리폼을 채택함으로써 압력용기 제조의 전체 공정을 효율적으로 수행함과 동시에, 탄소섬유 복합소재와의 결합력을 극대화하고, 안정성과 내구성을 개선할 수 있는 압력용기용 미가류 고무 프리폼 제조방법을 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the problems of the prior art, and an object of the present invention is to manufacture an end dome of a pressure vessel in the form of a pre-form, but to provide an unvulcanized rubber preform in a state that is not completely vulcanized. It is to provide a method for manufacturing unvulcanized rubber preforms for pressure vessels that can efficiently perform the entire process of manufacturing pressure vessels, maximize bonding strength with carbon fiber composite materials, and improve stability and durability.
또한, 본 발명의 목적은 미가류 고무 프리폼을 맨드릴에 손쉽게 장착할 수 있으며, 필요에 따라 미가류 고무 프리폼 표면에 요철을 형성할 수 있으며 맨드릴의 돔부에 미가류 고무 프리폼을 장착하기 위한 진공 지그 및 이를 이용한 미가류 고무 프리폼을 맨드릴의 돔부에 장착하는 방법를 제공하는 것이다.In addition, an object of the present invention is to easily mount the unvulcanized rubber preform on a mandrel, form irregularities on the surface of the unvulcanized rubber preform if necessary, and to mount the unvulcanized rubber preform on the dome of the mandrel. A vacuum jig and It is to provide a method for mounting an unvulcanized rubber preform using this to the dome portion of the mandrel.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.The problem to be solved by the present invention is not limited to those mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 압력용기용 미가류 고무 프리폼 제조방법은 원반 형상의 고무 시트를 돔 형상의 하부 금형에 안착시키는 단계와; 상기 고무 시트를 미가류 온도 조건으로 가열함과 동시에 돔 형상의 상부 금형으로 압착하여 프레스 제조하거나, 또는 상기 고무 시트를 돔 형상의 오목한 면을 가진 상부 금형을 적용하고 미가류 온도 조건에서 오토클레이브로 가압 및 가열하여 제조;를 포함하되, 상기 프레스 제조 또는 오토클레이브에서 가압 및 가열하여 제조된 고무 시트의 일부 고무 성분은 가류되고, 나머지 고무 성분은 가류되지 않은 상태가 되어 돔 형상을 유지하는 미가류 고무 프리폼으로 제조되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a method for manufacturing an unvulcanized rubber preform for a pressure vessel according to the present invention includes the steps of seating a disk-shaped rubber sheet in a dome-shaped lower mold; The rubber sheet is press-manufactured by heating it at an uncured temperature condition and pressing it with a dome-shaped upper mold at the same time, or applying a dome-shaped upper mold having a concave surface to the rubber sheet and then applying the rubber sheet to an autoclave under the uncured temperature condition. Including, but, some rubber components of the rubber sheet produced by pressing and heating in the press or autoclave are vulcanized, and the remaining rubber components are not vulcanized, thereby maintaining a dome shape Unvulcanized It is characterized in that it is made of a rubber preform.
또한, 본 발명에 따른 압력용기용 미가류 고무 프리폼 제조방법에 있어서, 미가류 고무 프리폼을 형성하기 위한 프레스 제조시 가열 온도는 60~80℃인 것을 특징으로 한다.In addition, in the method for manufacturing an unvulcanized rubber preform for a pressure vessel according to the present invention, the heating temperature is 60 to 80° C. when manufacturing a press for forming the unvulcanized rubber preform.
또한, 본 발명에 따른 맨드릴의 돔부에 미가류 고무 프리폼을 장착하기 위한 진공 지그는 내주면에 상기 미가류 고무 프리폼이 안착되도록 돔 형상으로 이루어지며, 다수의 홀부가 형성된 내측 본체와; 상기 내측 본체의 외곽에 소정 간격을 두고 배치되며, 상기 미가류 고무 프리폼의 진공 흡입을 위한 감압이 이루어지는 진공 흡입홀부와, 상기 미가류 고무 프리폼에 대한 가압이 이루어지는 가압홀부가 형성되는 외측 본체와; 상기 내측 본체와 외측 본체의 중심을 관통하여 설치되며 맨드릴의 샤프트가 삽입되는 샤프트 결합용 관체부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the vacuum jig for mounting the unvulcanized rubber preform on the dome portion of the mandrel according to the present invention has a dome shape so that the unvulcanized rubber preform is seated on the inner circumferential surface, and includes an inner body having a plurality of holes; an outer body disposed outside the inner body at a predetermined interval and having a vacuum suction hole portion for vacuum suction of the unvulcanized rubber preform and a pressure hole portion for pressurizing the unvulcanized rubber preform; It is installed through the center of the inner body and the outer body, and the shaft coupling shaft portion into which the shaft of the mandrel is inserted; characterized in that it comprises a.
또한, 본 발명에 따른 맨드릴의 돔부에 미가류 고무 프리폼을 장착하기 위한 진공 지그에 있어서, 내측 본체의 테두리 영역에 마련된 제1플랜지부와, 상기 외측 본체의 테두리 영역에 마련된 제2플랜지부가 결합하며, 상기 내측 본체와 외측 본체 사이에는 상기 제1,2플랜지부와, 샤프트 결합용 관체부로 구획되는 내부 공간이 마련되고, 상기 내부 공간은 상기 진공 흡입홀부 및 가압홀부에 각각 연통되는 것을 특징으로 한다.In addition, in the vacuum jig for mounting the unvulcanized rubber preform on the dome of the mandrel according to the present invention, the first flange portion provided in the rim area of the inner body and the second flange portion provided in the rim area of the outer body are coupled, , Between the inner body and the outer body, an inner space partitioned by the first and second flange parts and the tubular part for coupling the shaft is provided, and the inner space is in communication with the vacuum suction hole part and the pressure hole part, respectively. .
또한, 본 발명에 따른 진공 지그를 이용하여 미가류 고무 프리폼을 맨드릴의 돔부에 장착하는 방법은, 진공 지그에 상기 미가류 고무 프리폼을 장착하고 배깅 작업을 수행하는 S1단계와; 상기 진공 지그의 진공 흡입홀부를 통해 상기 미가류 고무 프리폼을 진공 흡착시키는 S2단계와; 상기 미가류 고무 프리폼이 장착된 진공 지그를 상기 맨드릴의 돔부에 끼움 결합하여 상기 맨드릴의 돔부 표면에 상기 미가류 고무 프리폼을 안착시키는 S3단계와; 상기 진공 지그의 가압홀부를 통해 공압을 가압하여 진공 지그에서 미가류 고무 프리폼을 탈거하는 S4단계;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the method of mounting the unvulcanized rubber preform on the dome portion of the mandrel using the vacuum jig according to the present invention includes: step S1 of mounting the unvulcanized rubber preform on the vacuum jig and performing a bagging operation; S2 step of vacuum adsorbing the unvulcanized rubber preform through the vacuum suction hole of the vacuum jig; Step S3 of seating the unvulcanized rubber preform on the dome surface of the mandrel by fitting and coupling the vacuum jig equipped with the unvulcanized rubber preform to the dome portion of the mandrel; It is characterized in that it consists of; S4 step of removing the unvulcanized rubber preform from the vacuum jig by applying pneumatic pressure through the pressurizing hole of the vacuum jig.
또한, 본 발명에 따른 진공 지그를 이용하여 미가류 고무 프리폼을 맨드릴의 돔부에 장착하는 방법에 있어서, S1단계에서 미가류 고무 프리폼과 진공 지그의 내측 본체 사이에 요철면을 가진 필 플라이(peel-ply) 또는 샌드페이퍼(sandpaper) 등을 게재한 상태에서 배깅 작업을 수행함으로써, 미가류 고무 프리폼에 요철을 형성하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the method of mounting the unvulcanized rubber preform to the dome of the mandrel using the vacuum jig according to the present invention, in step S1, a peel ply having a concave-convex surface between the unvulcanized rubber preform and the inner body of the vacuum jig It is characterized in that irregularities are formed on the unvulcanized rubber preform by performing a bagging operation in a state where a ply or sandpaper is placed thereon.
본 발명에 따른 압력용기용 미가류 고무 프리폼 제조방법, 맨드릴의 돔부에 미가류 고무 프리폼을 장착하기 위한 진공 지그 및 진공 지그를 이용하여 미가류 고무 프리폼을 맨드릴의 돔부에 장착하는 방법은 압력 용기의 끝단 돔부는 프리-폼(pre-form) 형태로 제작하되, 완전 가류되지 않은 상태의 미가류 고무 프리폼을 채택함으로써 압력용기 제조의 전체 공정을 효율적으로 수행함과 동시에, 탄소섬유 복합재와의 결합력을 극대화하고, 안정성과 내구성을 개선할 수 있으며, 미가류 고무 프리폼을 맨드릴에 손쉽게 장착할 수 있으며, 필요에 따라 미가류 고무 프리폼 표면에 요철을 형성할 수 있는 효과가 있다.A method for manufacturing an unvulcanized rubber preform for a pressure vessel according to the present invention, a vacuum jig for mounting the unvulcanized rubber preform on the dome of a mandrel, and a method for mounting an unvulcanized rubber preform on the dome of a mandrel using a vacuum jig The dome at the end is manufactured in the form of a pre-form, but by adopting an unvulcanized rubber preform that is not completely vulcanized, the entire process of manufacturing a pressure vessel is efficiently performed and at the same time, the bonding force with the carbon fiber composite is maximized. In addition, stability and durability can be improved, the unvulcanized rubber preform can be easily mounted on a mandrel, and irregularities can be formed on the surface of the unvulcanized rubber preform if necessary.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
도 1은 본 발명의 미가류 고무 프리폼을 나타내는 사시도이다.
도 2a는 본 발명의 미가류 고무 프리폼으로 프레스 또는 오토클레이브에서 가압 및 가열하여 제조되기 전 상태를 나타내는 분해 사시도이고, 도 2b는 프레스 또는 오토클레이브에서 제조가 이루어지는 모습을 나타낸 단면도이며, 도 2c는 프레스 또는 오토클레이브에서 제조가 완료된 상태를 나타내는 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 진공 지그의 구조를 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 3의 배면 및 정면을 각각 나타내는 도면들이다.
도 5 내지 도 7은 각각 본 발명에서 진공 지그를 이용하여 미가류 고무 프리폼을 맨드릴의 돔부에 장착하는 과정을 순차로 나타낸 도면들이다.
도 8은 종래 고무 스트립으로 돔부를 와인딩하는 모습을 나타내는 도면이다.1 is a perspective view showing an unvulcanized rubber preform of the present invention.
Figure 2a is an exploded perspective view showing a state before being manufactured by pressing and heating the unvulcanized rubber preform of the present invention in a press or autoclave, Figure 2b is a cross-sectional view showing a state in which manufacturing is performed in a press or autoclave, Figure 2c is It is an exploded perspective view showing a state in which manufacturing has been completed in a press or autoclave.
3 is a perspective view showing the structure of the vacuum jig of the present invention.
FIG. 4 are views respectively showing the rear and front views of FIG. 3 .
5 to 7 are views sequentially illustrating a process of mounting an unvulcanized rubber preform to the dome of a mandrel using a vacuum jig in the present invention.
8 is a view showing how a dome portion is wound with a conventional rubber strip.
이하 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted. In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention of a user or operator or a precedent. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout this specification.
본 발명에서 사용하는 용어 중 복합소재는 유리섬유, 탄소섬유, 아라미드 섬유 등 유기/무기 섬유와 섬유에 수지를 함침시켜 제조한 프리프레그를 포함한다.Among the terms used in the present invention, composite materials include organic/inorganic fibers such as glass fibers, carbon fibers, and aramid fibers, and prepregs manufactured by impregnating fibers with resins.
본 발명에서 사용하는 용어 중 '고무'는 천연고무는 물론 SBR, NBR, EPDM 등과 같은 내열고무를 말하며 내열 및 단열 성능 증진을 위하여 탄소섬유, 아라미드 섬유, 실리카 섬유가 필러로 첨가되거나 가류처리 된 고무를 포함한다. 고무는 미가류 상태의 고무를 말하며 프리폼 작업으로 인하여 일부 표면만 가류된 것을 포함한다.Among the terms used in the present invention, 'rubber' refers to heat-resistant rubber such as SBR, NBR, EPDM, etc. as well as natural rubber, and is a rubber in which carbon fiber, aramid fiber, or silica fiber is added as a filler or vulcanized to improve heat resistance and insulation performance. includes Rubber refers to rubber in an unvulcanized state, and includes rubber in which only a part of the surface is vulcanized due to the preform operation.
도 1은 본 발명의 미가류 고무 프리폼을 나타내는 사시도이고, 도 2a는 본 발명의 미가류 고무 프리폼으로 프레스 또는 오토클레이브에서 가압 및 가열하여 제조되기 전 상태를 나타내는 분해 사시도이고, 도 2b는 프레스 또는 오토클레이브에서 제조가 이루어지는 모습을 나타낸 단면도이며, 도 2c는 프레스 또는 오토클레이브에서 제조가 완료된 상태를 나타내는 분해 사시도이다.1 is a perspective view showing an unvulcanized rubber preform of the present invention, FIG. 2a is an exploded perspective view showing a state before being manufactured by pressurizing and heating the unvulcanized rubber preform of the present invention in a press or autoclave, and FIG. 2b is an exploded perspective view showing a press or Figure 2c is an exploded perspective view showing a state in which manufacturing is completed in a press or autoclave.
도 1 내지 도 2c를 참조하면, 본 발명에 따른 압력용기용 미가류 고무 프리폼 제조방법은 원반 형상의 고무 시트(100a)를 돔 형상의 하부 금형(10b)에 안착시키는 단계와, 상기 고무 시트(100a)를 운용 가능한 고무의 미가류 온도 조건으로 가열함과 동시에 돔 형상의 상부 금형(11)으로 압착하여 프레스 제조하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.1 to 2c, the method for manufacturing an unvulcanized rubber preform for a pressure vessel according to the present invention includes the steps of seating a disc-shaped rubber sheet (100a) in a dome-shaped lower mold (10b), and the rubber sheet ( 100a) may be formed by press-manufacturing by pressing with a dome-shaped
여기서, 프레스 제조 단계는 오토클레이브에서 가압하여 제조하는 단계로 대체할 수 있다.Here, the press manufacturing step may be replaced with a manufacturing step by pressing in an autoclave.
보다 구체적으로, 돔 형상의 볼록한 면을 가진 하부 금형(10) 상에 고무 시트(100a)를 안착시킨 다음, 상기 고무 시트(100a)를 돔 형상의 오목한 면을 가진 상부 금형(11)으로 가압하고, 미가류 온도 조건에서 가열하는 프레스 방식으로 제조되는 것을 예시할 수 있다.More specifically, the
여기서, 상기 고무 시트(100a)는 중앙에 개구부(101)가 마련된 원반 형상인 것을 예시할 수 있으며, 천연 고무는 물론 EPDM(ethylene propylene rubber)과 같은 합성 고무일 수 있으며 그 종류에는 제한이 없다.Here, the
상기 하부 금형(10)은 받침부(10a)와, 상기 받침부(10a)의 상부에 배치되는 하부 금형부(10b)로 구성되며, 상기 상부 금형(11)은 상부 금형부(11a)와, 상기 상부 금형부(11a)의 상단에 배치되는 커버부(11b)로 구성되는 것을 예시할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The
상기 고무 시트(100a)를 하부 금형부(10b) 상에 안착한 상태에서 상부 금형부(11a)로 압착한 다음, 가열하는 방식으로 미가류 고무 프리폼(100)을 프레스 제조하게 된다.In a state where the
이때 미가류 고무 프리폼은 일부만 가류 내지 가교 결합이 이루어진 상태를 의미한다.At this time, the unvulcanized rubber preform means a state in which only a part of it is vulcanized or cross-linked.
즉, 미가류 고무 프리폼의 일부 고무성분은 가류 내지 가교 결합이 되고, 나머지 고무성분은 가류 내지 가교 결합이 이루어지지 않게 된다. 여기서 가류 내지 가교 결합이 완료된 일부 고무성분은 프레스 제조 후 미가류 고무 프리폼이 돔 형상을 유지할 수 있도록 해주고, 나머지 가류 내지 가교 결합되지 않은 고무는 제5공정에서 가류된다.That is, some of the rubber components of the unvulcanized rubber preform are vulcanized or cross-linked, and the remaining rubber components are not vulcanized or cross-linked. Here, some of the rubber components that have been vulcanized or crosslinked allow the unvulcanized rubber preform to maintain a dome shape after press production, and the remaining rubber that is not vulcanized or crosslinked is vulcanized in the fifth step.
본 발명의 미가류 고무 프리폼(pre-form)(100)은 앞서 설명한 바와 같이 딱딱하게 굳어진 상태가 아닌 것을 의미하는 것으로서, 미가류 고무 프리폼을 제조하기 위한 온도 조건은 60~80℃인 것을 예시할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.As described above, the
이에 반해, 가류 고무가 되는 온도 조건은 140~160℃인 것을 예시할 수 있다.On the other hand, the temperature condition for becoming a vulcanized rubber can be exemplified by being 140 to 160°C.
이러한 본 발명의 미가류 고무 프리폼(pre-form)의 장점은 미가류 고무 프리폼(pre-form)은 반원형이나, 다양한 곡률을 가지는 타원형 또는 복잡한 구조를 가진 돔부를 정밀하게 구현할 수 있으며, 별도의 후가공이 필요하지 않다는 장점이 있다. The advantage of the unvulcanized rubber pre-form of the present invention is that the unvulcanized rubber pre-form has a semicircular shape, an elliptical shape having various curvatures, or a dome having a complex structure can be precisely implemented, and separate post-processing It has the advantage that it is not necessary.
그에 반해, 미가류 고무 프리폼(pre-form)을 채택하지 않고 맨드릴 전체에 고무 스트립을 와인딩하는 경우 곡률이 큰 돔부에서는 고무 스트립의 밀림 현상 등이 발생하여 제품 불량의 원인이 될 수 있고, 특히 압력 용기에서는 폭발 등의 치명적인 결함이 된다. 또한, 맨드릴 전체에 고무 스트립을 와인딩하는 경우에는 고무 스트립이 겹쳐지는 영역에 단차가 발생하기 때문에 균일한 두께를 가질 수 없고, 고무 스트립 간 미접착시 제품 결함의 원인이 된다.On the other hand, if the rubber strip is wound around the entire mandrel without adopting an unvulcanized rubber pre-form, the rubber strip may slip in the dome with a large curvature, which may cause product defects. In containers, it becomes a fatal defect such as an explosion. In addition, when the rubber strip is wound around the entire mandrel, a level difference occurs in the area where the rubber strips overlap, so that a uniform thickness cannot be obtained, and when the rubber strips are not adhered to each other, product defects may occur.
또한, 본 발명의 미가류 고무 프리폼(pre-form)은 완전 가류되지 않은 미가류 상태이지만, 그 형태를 유지하면서도 어느 정도의 탄성 내지 연성을 가지기 때문에 후가공이 필요한 경우에도 손쉽게 할 수 있는데, 예를 들어, 미가류 고무 프리폼(pre-form)에 추가적인 홀이나 테두리 등을 손쉽게 가공할 수 있는 장점이 있다.In addition, although the unvulcanized rubber pre-form of the present invention is in an unvulcanized state that is not completely vulcanized, it can be easily performed even when post-processing is required because it maintains its shape and has some degree of elasticity or ductility. For example, For example, there is an advantage in that additional holes or edges can be easily processed in an unvulcanized rubber preform.
또한, 본 발명의 미가류 고무 프리폼(pre-form)은 복합소재와의 결합력을 증가시키는 장점이 있다. 이는 미가류 고무 프리폼과, 복합소재, 예를 들어 토우 프리프레그(tow prepreg)와의 결합력이 가류 고무 성형체와, 토우 프리프레그와의 결합력 보다 상대적으로 강하다는 의미이다.In addition, the unvulcanized rubber preform of the present invention has an advantage of increasing bonding strength with composite materials. This means that the bonding force between the unvulcanized rubber preform and the composite material, for example, the tow prepreg, is relatively stronger than the bonding force between the vulcanized rubber molding and the tow prepreg.
한편, 본 발명에 따른 압력용기 제조용 맨드릴의 돔부에 미가류 고무 프리폼을 장착하기 위한 진공 지그(20)는 내주면에 상기 미가류 고무 프리폼(100)이 안착되도록 돔 형상으로 이루어지며, 다수의 홀부(27)가 형성된 내측 본체(22)와, 상기 내측 본체(22)의 외곽에 소정 간격을 두고 배치되며, 상기 미가류 고무 프리폼(100)의 진공 흡입을 위한 감압이 이루어지는 진공 흡입홀부(25a)와, 상기 미가류 고무 프리폼(100)에 대한 가압이 이루어지는 가압홀부(25b)가 형성되는 외측 본체(21)와, 상기 내측 본체(22)와 외측 본체(21)의 중심을 관통하여 설치되며 맨드릴의 샤프트(35)가 삽입되는 샤프트 결합용 관체부(23)를 포함할 수 있다.On the other hand, the
여기서, 진공 흡입홀부(25a)에는 배관 등을 통해 진공 흡입장치가 연결되고, 가압홀부(25b)에는 배관을 통해 공압을 주입하는 가압장치가 연결될 수 있으며, 진공 흡입장치 및 가압장치는 본 발명의 기술분야에서 널리 공지된 내용이므로 그 종류와 자세한 설명은 생략한다.Here, a vacuum suction device may be connected to the
상기 내측 본체(22)의 테두리 영역에 마련된 제1플랜지부와, 상기 외측 본체(21)의 테두리 영역에 마련된 제2플랜지부가 결합한다.The first flange portion provided on the rim area of the
상기 내측 본체(22)와 외측 본체(21) 사이에는 상기 제1,2플랜지부와, 샤프트 결합용 관체부(23)로 구획되는 내부 공간이 마련된다.An inner space partitioned between the
상기 내부 공간은 상기 진공 흡입홀부(25a) 및 가압홀부(25b)에 각각 연통된다.The inner space communicates with the
도 3은 본 발명의 진공 지그의 구조를 나타내는 사시도이고, 도 4는 도 3의 배면 및 정면을 각각 나타내는 도면들이고, 도 5 내지 도 7은 각각 본 발명에서 진공 지그를 이용하여 미가류 고무 프리폼을 맨드릴의 돔부에 장착하는 과정을 순차로 나타낸 도면들이다.Figure 3 is a perspective view showing the structure of the vacuum jig of the present invention, Figure 4 is a view showing the back and front of Figure 3, respectively, Figs. These are drawings sequentially showing the process of mounting the dome of the mandrel.
도 3 내지 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 진공 지그를 이용하여 미가류 고무 프리폼을 맨드릴의 돔부에 장착하는 방법은 진공 지그(20)에 상기 미가류 고무 프리폼(100)을 장착하고 진공 배깅 작업을 수행하는 S1단계와, 상기 진공 지그(20)의 진공 흡입홀부(25a)를 통해 상기 미가류 고무 프리폼(100)을 진공 흡착시키는 S2단계와, 상기 미가류 고무 프리폼(100)이 장착된 진공 지그(20)를 상기 맨드릴의 돔부(33)에 끼움 결합하여 상기 맨드릴의 돔부(33) 표면에 상기 미가류 고무 프리폼(100)을 안착시키는 S3단계와, 상기 진공 지그(20)의 가압홀부(25b)를 통해 공압을 가압하여 진공 지그(20)에서 미가류 고무 프리폼(100)을 탈거하는 S4단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.3 to 7, a method of mounting an unvulcanized rubber preform to the dome of a mandrel using a vacuum jig according to the present invention is to mount the
그리고 상기 S1단계에서 미가류 고무 프리폼과 진공 지그의 내측 본체 사이에 요철면을 가진 필 플라이(peel-ply) 또는 샌드페이퍼(sandpaper) 등을 게재한 상태에서 진공 배깅(Vacuum Bagging) 작업을 수행함으로써, 미가류 고무 프리폼(100)에 요철(103)을 형성할 수 있다. 도 1에 도시된 요철은 헤링본 구조로 이루어지는 것을 예시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 구조로 형성될 수 있다.And in the step S1, vacuum bagging is performed with a peel-ply or sandpaper having an uneven surface between the unvulcanized rubber preform and the inner body of the vacuum jig, The
상기 진공 배깅(Vacuum Bagging) 작업을 위해 진공 지그에 장착된 미가류 고무 프리폼의 내주면을 진공 배깅 필름(Vacuum Bagging Film)으로 밀폐시킨 다음, 진공 흡입을 함으로써 미가류 고무 프리폼, 필 플라이(peel-ply)가 진공 지그의 내측 본체와의 압착이 이루어지게 된다.For the vacuum bagging operation, the inner circumferential surface of the unvulcanized rubber preform mounted on the vacuum jig is sealed with a vacuum bagging film, and then vacuum suction is performed to remove the unvulcanized rubber preform, peel-ply. ) is compressed with the inner body of the vacuum jig.
이와 같이 필 플라이(peel-ply) 또는 샌드페이퍼(sandpaper) 등을 적용하는 경우 미가류 고무 프리폼에 요철을 형성하는 것과 더불어 상기 S4단계에서 진공 지그에서 미가류 고무 프리폼을 탈거할 때 이형성도 크게 향상시킬 수 있는 장점이 있다.In this way, in the case of applying a peel-ply or sandpaper, in addition to forming irregularities on the unvulcanized rubber preform, when the unvulcanized rubber preform is removed from the vacuum jig in step S4, the releasability is greatly improved. There are advantages to being able to
상기 미가류 고무 프리폼에 형성된 요철은 그 표면에 와인딩되는 복합소재와의 접착력 내지 결합력을 향상시키는 역할을 하게 된다.The unevenness formed on the unvulcanized rubber preform serves to improve adhesion or bonding strength with a composite material wound on the surface thereof.
한편, 맨드릴의 돔부에 미가류 고무 프리폼을 장착된 이후에는 맨드릴의 실린더부에 고무 스트립을 와인딩하는 공정과, 미가류 고무 프리폼(100)과 고무 스트립 표면에 복합소재를 와인딩 공정을 거친 다음, 미가류 고무 프리폼 및 복합소재를 가류시키고, 복합소재는 경화시키는 공정 등이 이루어지게 된다.On the other hand, after the unvulcanized rubber preform is mounted on the dome of the mandrel, the process of winding the rubber strip on the cylinder of the mandrel, and the process of winding the composite material on the surface of the
여기서, 성형 공정에서 미가류 고무 프리폼의 가류와, 복합소재의 경화 과정이 동시에 이루어지기 때문에 강력한 결합력을 통해 보다 안정적이고 내구성이 우수한 압력 용기를 제작할 수 있다.Here, since the vulcanization of the unvulcanized rubber preform and the curing of the composite material are performed simultaneously in the molding process, a more stable and durable pressure vessel can be manufactured through strong bonding force.
이상에서 설명된 본 발명은 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The present invention described above is only exemplary, and those skilled in the art will appreciate that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, it will be well understood that the present invention is not limited to the forms mentioned in the detailed description above. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims. It is also to be understood that the present invention includes all modifications, equivalents and alternatives within the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims.
10 : 하부 금형
10a : 받침부
10b : 하부 금형부
11 : 상부 금형
11a : 상부 금형부
11b : 커버부
20 : 지그
21 : 외측 본체
22 : 내측 본체
23 : 샤프트 결합용 관체부
25a : 진공 흡입홀부
25b : 가압홀부
27 : 홀부
23 : 통공
30 : 맨드릴
31 : 실린더부
33 : 돔부
35 : 샤프트
100 : 미가류 고무 프리폼
100a : 고무 시트10:
10b: lower mold part 11: upper mold
11a:
20: jig 21: outer body
22: inner body 23: tube body for shaft coupling
25a:
27: hole part 23: through hole
30: mandrel 31: cylinder part
33: dome 35: shaft
100:
Claims (5)
원반 형상의 고무 시트를 돔 형상의 하부 금형에 안착시키는 단계와;
상기 고무 시트를 미가류 온도 조건으로 가열함과 동시에 돔 형상의 상부 금형으로 압착하여 프레스 제조하거나, 또는 상기 고무 시트를 돔 형상의 오목한 면을 가진 상부 금형을 적용하고 미가류 온도 조건에서 오토클레이브로 가압 및 가열하여 제조;를 포함하되,
상기 프레스 제조 또는 오토클레이브에서 가압 및 가열하여 제조된 고무 시트의 일부 고무 성분은 가류되고, 나머지 고무 성분은 가류되지 않은 상태가 되어 돔 형상을 유지하는 미가류 고무 프리폼으로 제조되는 것을 특징으로 하는 압력용기용 미가류 고무 프리폼 제조방법.
In the method for manufacturing unvulcanized rubber preforms for pressure vessels,
seating the disc-shaped rubber sheet in a dome-shaped lower mold;
The rubber sheet is press-manufactured by heating it at an uncured temperature condition and pressing it with a dome-shaped upper mold at the same time, or applying a dome-shaped upper mold having a concave surface to the rubber sheet and then applying the rubber sheet to an autoclave under the uncured temperature condition. Prepared by pressing and heating; including,
Some of the rubber components of the rubber sheet produced by pressing and heating in the press or autoclave are vulcanized, and the remaining rubber components are in an uncured state to maintain a dome shape Pressure, characterized in that it is made into an unvulcanized rubber preform Method for manufacturing unvulcanized rubber preforms for containers.
내주면에 상기 미가류 고무 프리폼이 안착되도록 돔 형상으로 이루어지며, 다수의 홀부가 형성된 내측 본체와;
상기 내측 본체의 외곽에 소정 간격을 두고 배치되며, 상기 미가류 고무 프리폼의 진공 흡입을 위한 감압이 이루어지는 진공 흡입홀부와, 상기 미가류 고무 프리폼에 대한 가압이 이루어지는 가압홀부가 형성되는 외측 본체와;
상기 내측 본체와 외측 본체의 중심을 관통하여 설치되며 맨드릴의 샤프트가 삽입되는 샤프트 결합용 관체부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 맨드릴의 돔부에 미가류 고무 프리폼을 장착하기 위한 진공 지그.
In the vacuum jig for mounting the unvulcanized rubber preform to the dome of the mandrel for forming a pressure vessel,
an inner main body formed in a dome shape and formed with a plurality of holes so that the unvulcanized rubber preform is seated on an inner circumferential surface thereof;
an outer body disposed outside the inner body at a predetermined interval and having a vacuum suction hole portion for vacuum suction of the unvulcanized rubber preform and a pressure hole portion for pressurizing the unvulcanized rubber preform;
A vacuum jig for mounting an unvulcanized rubber preform to the dome of the mandrel, characterized in that it comprises a; tube body for shaft coupling installed through the center of the inner body and the outer body and into which the shaft of the mandrel is inserted.
상기 내측 본체의 테두리 영역에 마련된 제1플랜지부와, 상기 외측 본체의 테두리 영역에 마련된 제2플랜지부가 결합하며,
상기 내측 본체와 외측 본체 사이에는 상기 제1,2플랜지부와, 샤프트 결합용 관체부로 구획되는 내부 공간이 마련되고,
상기 내부 공간은 상기 진공 흡입홀부 및 가압홀부에 각각 연통되는 것을 특징으로 하는 맨드릴의 돔부에 미가류 고무 프리폼을 장착하기 위한 진공 지그.
According to claim 2,
A first flange portion provided in the rim area of the inner body and a second flange portion provided in the rim area of the outer body are coupled,
An inner space partitioned between the inner body and the outer body is provided with the first and second flange parts and the tubular part for coupling the shaft,
The vacuum jig for mounting the unvulcanized rubber preform on the dome of the mandrel, characterized in that the inner space communicates with the vacuum suction hole and the pressure hole, respectively.
상기 진공 지그에 상기 미가류 고무 프리폼을 장착하고 배깅 작업을 수행하는 S1단계와;
상기 진공 지그의 진공 흡입홀부를 통해 상기 미가류 고무 프리폼을 진공 흡착시키는 S2단계와;
상기 미가류 고무 프리폼이 장착된 진공 지그를 상기 맨드릴의 돔부에 끼움 결합하여 상기 맨드릴의 돔부 표면에 상기 미가류 고무 프리폼을 안착시키는 S3단계와;
상기 진공 지그의 가압홀부를 통해 공압을 가압하여 진공 지그에서 미가류 고무 프리폼을 탈거하는 S4단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 진공 지그를 이용하여 미가류 고무 프리폼을 맨드릴의 돔부에 장착하는 방법.
In the method of mounting the unvulcanized rubber preform to the dome of the mandrel using the vacuum jig of claim 2 or claim 3,
Step S1 of mounting the unvulcanized rubber preform on the vacuum jig and performing a bagging operation;
S2 step of vacuum adsorbing the unvulcanized rubber preform through the vacuum suction hole of the vacuum jig;
Step S3 of seating the unvulcanized rubber preform on the dome surface of the mandrel by fitting and coupling the vacuum jig equipped with the unvulcanized rubber preform to the dome portion of the mandrel;
Step S4 of removing the unvulcanized rubber preform from the vacuum jig by applying pneumatic pressure through the pressure hole of the vacuum jig; Method for mounting the unvulcanized rubber preform to the dome portion of the mandrel using a vacuum jig, characterized in that.
상기 S1단계에서 미가류 고무 프리폼과 진공 지그의 내측 본체 사이에 요철면을 가진 필 플라이(peel-ply) 또는 샌드페이퍼(sandpaper)를 게재한 상태에서 배깅 작업을 수행함으로써, 미가류 고무 프리폼에 요철을 형성하는 것을 특징으로 하는 진공 지그를 이용하여 미가류 고무 프리폼을 맨드릴의 돔부에 장착하는 방법.According to claim 4,
In step S1, a bagging operation is performed while a peel-ply or sandpaper having a concave-convex surface is placed between the unvulcanized rubber preform and the inner body of the vacuum jig, thereby forming concavities and convexities in the unvulcanized rubber preform. A method of mounting an unvulcanized rubber preform to the dome of a mandrel using a vacuum jig, characterized in that for forming.
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| JPH08156145A (en) * | 1994-12-06 | 1996-06-18 | Shin Etsu Chem Co Ltd | Manufacture of cup for swimming suit |
| JPH11115991A (en) * | 1997-10-17 | 1999-04-27 | Nissan Motor Co Ltd | Lining method for spherical container |
| JP5445037B2 (en) * | 2008-11-05 | 2014-03-19 | 東レ株式会社 | Fiber-reinforced plastic structure and method for manufacturing the same |
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