KR830001833B1 - 섬유보강 프라스틱 관상체의 성형용 중간체 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

섬유보강 프라스틱 관상체의 성형용 중간체

제1도는 본 발명 제1실시예의 사시도.

제2(a)도, 제2(b)도, 제2(c)도 본 발명의 또 다른 실시예의 단면도로써,

제2(a)도는 제2실시예의 단면도.

제2(b)도는 제3실시예의 단면도.

제2(c)도는 제1도의 단면도.

제3도는 본 발명의 성형용 중간체를 성형틀에 넣어 라켓트프레임을 성형하는 설명도이다.

본 발명은 섬유로 보강된 프라스틱제 관상체, 특허 곡관(曲管)을 제조하는데 유용한 성형용 중간체에 관한 것이다.

섬유로 보강된 프라스틱제 관상체는 그 물리적 특성이 가벼우면서도 강도가 높으므로 골프체의 샤프트, 낚시대 등의 직선상 관상체 뿐만 아니라, 레코오드 푸레이어의 토온 아암, 골프밧더(Putter)의 만곡샤프트, 라켓트 프레임, 그외에 의자용 파이프재 등의 만곡된 관상체로써 이용도가 높아지고 있다.

본 발명은 탄성고무관, 메트릭스수지층 및 보강용 섬유관 상체층을 배열순서에 따라적층 구성하되, 보강용 섬유관 상체층이 메트릭수지층과 거의 완전하게 분리되어 있으므로 성형틀을 사용하여 내부가압 성형방식에 의한 섬유보강 프라스틱 관상체 성형에 적합하고, 더욱이 곡관 체성형에 적합한 성형용 중간체에 관한 것이다.

종래의 섬유보강 프라스틱 관상체의 성형은 필라멘트 권취법, 테이프랩핑법과, 메트릭스수지를 함침시킨 보강용 섬유 조성물을 고무탄성을 갖는 관상체에 권취한후 금형을 사용하여 관상체의 내부로 부터 가압하고 가열경화시키는 방법등이 개발되어 왔으나, 필라멘트 권취법, 테이프랩 핑법은 다같이 성형심체를 사용하는 것으로, 직선상 관상체를 만들 때에는 유효한 방법이지만, 만곡된 관상체를 제조할 때는 심체 발취가 되지 않는 결점이 있으므로 문제점이 많았던 것이다.

이런 점에서 볼 때 고무탄성을 갖는 관상체를 이용한 성형법은 유효한 방법이라 할 수 있으나, 이 성형법도 아래와 같은 결점이 있었다.

즉, 메트릭스수지를 함침시킨 보강용섬유 "프리프레그"(Pre-preg)를 고무탄성 관상체의 외측에 관상으로 감은 것은 곡관 형상으로 굴곡시키면서 금형에 장착시킬 경우 보강용 섬유에 장력을 주어 굽히면서 프리프레그에 만곡된 주름이 발생하여 섬유배열이 흐트러져서 보강용섬유의 강도 이용율이 저하되어 라켓트 프레임이나, 골프샤프트 등과 같이 높은 강도가 요구되어지는 분야에 이용되어지는 섬유보강 프라스틱 곡관으로써는 부적합 하였던 것이다. 또한 음향기기등의 분야에 이용되어질 때에도 소리의 전파성에 불규칙을 자주 초래하게 되는 결함을 발생하게 되었다. 따라서 본 발명에서는 상술한 결함을 해소하기 위하여 종래에 개발되어온 고무탄성을 갖는 관상체를 이용한 성형법의 결점의 원인이 프리프레그가 고무탄성 관상체의 외면에 접착하기 때문에 그 금형내의 장치 및 가압경화 처리 공정에서 굴곡된 주름이 발생케 되는 주원인이 된다는 것을 알고 이와 같은 결함이 없는 성형용 중간체를 만들기 위하여 연구를 거듭한 결과 본 발명을 완성하게 된 것이다.

이하 첨부된 도면에 따라 구체적으로 상술하면, 제1도는 본 발명의 제1실시예를 나타낸 사시도이며, 제2(a)도, 제2(b)도, 제2(c)도는 본 발명 또 다른 실시예의 단면구조를 나타낸 단면도이다.

제1도에서 심체(1)는 본 발명의 중간체가 성형틀 내에 용이하게 투입되어질 수 있도록, 가소성튜브 내부에 장설된 코아(Core)이며, 내층으로 부터 탄성고무관(2), 메트릭스수지층(3), 보강용섬유 관상층(4)의 순서로 구성되어 있다.

제2도에서는 상이한 세가지의 본 발명 중간체의 단면도로써 각단면은 보강용 섬유관상층 상에 메트릭스수지층을 겹치는 순서의 다양함을 나타내고 있다.

제2(a)도는 제일안쪽 부터 심체(1), 탄성고무관(2), 보강용섬유 관상층(4), 메트릭스수지층(3) 순서로 적층시킨 본 발명 실시예의 단면도이고, 제2(b)도는 제일 안쪽으로 부터 심체(1) 탄성고무관(2), 메트릭스수지층(3), 보강용섬유 관상층(4), 메트릭스수지층(3) 순서로 적층시킨 경우의 단면도이다.

또한 제2(c)도는 제일 안쪽으로 부터 심체(1), 탄성고무관(2), 메트릭스수지층(3), 보강용섬유관상층(4)의 순서로 적층 시킨 본 발명 실시예의 단면도이다.

본 발명을 실시하기 위하여 사용되는 탄성고무관은 본 발명의 성형용 중간체를 금형에 장착해서 내압을 가하여 성형할 때 공기나 그의 불활성기체 등의 가압유체를 관내에 도입시킬 때 팽창하여 메트릭스수지를 보강섬유 관상층에 충분히 함침시킬 수 있는 압력을 줄 수 있는 것이라면 어떤 것이라도 이용할 수 있다.

즉, 예를 들면 천연고무, 합성고무, 폴리프로피텐, 폴리아마이드, 폴리에스터게 프라스틱, ABS수지, 폴리비닐 클로라이드 등과 같은 열가소성 합성수지의 개스불투과성 내지 개스 난투과성의 탄성고무를 이용할 수 있는 것이다.

본 발명을 실시함에 있어 이용되는 메트릭스수지층은 여러 가지가 사용되어 질 수 있으나, 상온에 있어서 점착성이 적은 적합하다.

이와 같은 메트릭스 수지는 성형을 위한 가열온도에서 10내지 500포이즈(Posie)의 점도를 갖는 것으로써 에폭시수지, 불포화 폴리에스터수지, 페놀수지, 폴리아마이드수지 등의 열경화성수지와 아크릴로니트릴, 스타이렌부타디엔, 공중합물, 폴리부타디엔 등의 열가소성수지 등이 사용되어 지고 있다.

이와 같은 메트릭스수 지층은 상온에서 비점착성의 것으로서 이 메트릭스수지 외층에 형성된 섬유보 강층의 형성 작업이 극히 용이하다.

특히 섬유보강층은 섬유의 편직 작업이 메트릭스수지의 점착성에 기인하는 아무런 문제점 없이 실시할 수가 있는 것이다. 또한 위에서와 같은 방법에 의하여 형성된 성형용 중간체는 그 성형용 금형의 장착에 있어서 메트릭스수지와 보강용섬유 층의 점착이 없기 때문에 보강용 섬유의 드레이프성의 저하가 없고, 굴곡된 꾸김이 발생이 없으므로 보강용 섬유의 특성을 충분히 이용한 성형물을 만들수가 있으며, 아울러 보강용 섬유층의 형성도 종래 개발된 방법에 비하여 극히 용이하며, 보강용 섬유의 특성을 효율적으로 발휘시킬 수 있는 구조로 편직할 수가 있는 것이다.

본 발명을 실시할 때 이용되는 보강용 섬유로 써는 유리섬유, 탄소섬유, 흑연섬유, 등의 무기질 섬유 또는 방향족 폴리아마이드섬유, 고신도 폴리에스터 섬유 등의 유기질섬유 중에서 하나 또는 그 이상의 조합된 섬유를 사용할 수 있고 이들 섬유는 일방향으로 모인 상태만이 아니고, 부직포상, 크로스 상직물, 조인상(組認狀)직물등 각종형태의 것을 사용할 수 있다.

본 발명의 성형물 중간체는 제1도에 나타난 바와 같은 구조를 갖기 때문에 성형후 성형체로 부터 탄성고무관의 이형(離形)도 용이할 뿐 아니라 메트릭수지도 고무관 및 보강용 섬유에 점착하지 않으므로 이 성형용 중간체의 금형내의 장착에 즈음하여 굴곡된 꾸김의 발생이 없는 것이 특징이다.

또한 보강용 섬유에는 메트릭스 수지를 함침한 것을 사용하지 않았으므로 보강용 섬유층의 형성은 극히 용이한 것이다.

본 발명의 성형용 중간체는 성형틀을 이용하여 성형하는 때에는 일반적으로 성형 싸이클타임을 줄이기 위하여 다이스를 예열한다.

만일 성형용 중간체가 메트릭스수지 관상층을 제일 외층에 구성하고 있을시는 중간체를 성형틀내에 주입하면 메트릭스수지가 성형틀 내부 주벽에 용착되는 경우가 있다.

이 경우 중간체로 성형되는 섬유보강 프라스틱 관상체는 외관을 손상하게 되어 제품으로써의 가치는 현저히 떨어지게 된다. 그러나 본 발명의 중간체의 변형물 중에서 보강섬유층이 제일 외층에 구성된 중간체의 경우에는 중간체가 예열된 성형틀 내에 투입될 때 전술한 바와 같은 문제점은 야기되지 않는다. 뿐만 아니라, 이 중간체를 사용하여 중간체의 다이스내 주입상태가 여의치 않을 때는 성형틀내에서 재 배치할 수 있다. 이와같이 중간체는 언제나 성형틀 내에서 임의로 적당한 위치에 고정배치 할 수 있으므로 보강섬유층은 벤팅(Bending) 되거나 주름(Wrinking)이 가거나 또는 보강섬유 배열방향이 형크러지는 일이 없게 된다. 그러므로 본 발명 중간체로 성형되는 섬유보강 프라스틱 관상체는 우수한 물리적 특성을 유지할 수 있다.

표 1에서와 같은 제원을 가진 탄성고무관, 메트릭스수지 관상층, 보강섬유 관상층으로 구성된 제2(a)도와 같은 판상구조의 중간체를 제3도에 명시된 성형틀(6) 내부에 투입하고 성형틀내에 장치된 보강섬유 프라스틱 쪼인트(6)로써 성형틀을 조인 다음 성형온도까지 다이스를 가열한다.

이와 동시에 질소 가스를 5kg/㎠압력으로 탄성고무관 내부로 압입 충진하면 성형틀내에 있는 중간체는 타켓트 프레임속으로 개스가 압입됨에 따라 라켓트 프레임 형상으로 성형되게 된다.

그 결과는 1표에서와 같다.

[표 1]

성 형 제

^＊CF=탄소 섬유, GF=유리 섬유

전술한 중간체와는 별도인 중간체로써 부틸고무튜 브상에 탄소섬유 브레이드(Braid)로써 적층 조성되고 상온 에서에 폭시수지가 60%(용적) 충만된 고점도의 보강섬유 층으로 구성되어 있는 중간체를 별도로 준비하여 이 중간체를 예열된 성형틀 내에 투입한 결과 메트릭스수지는 성형틀 내부에 주벽에 용착되게 되며, 성형틀 내에 투입하는데 많은 어려움이 따른다. 뿐만 아니라, 보강섬유는 부분적으로 만곡되거나, 주름(Wringling)이 생기며 섬유의 배향각도가 엉크러지는 현상이 있었다.

또 한편 상기 중간체를 상온에서 성형틀에 투입하면 메트릭스 수지가 다이스의 내부 주벽에 약간 달라 붙고, 또한 보강섬유는 여러부분이 만곡되고 주름이 생기게 되며, 섬유의 배향 각도가 엉크러지는 결과를 초래하게 될뿐만 아니라, 다이스를 130℃까지 예열하는데 많은 시간이 소요되게 되며, 결과적으로 성형싸이클 시간이 오래 걸리게 되는 것이다.

Claims (1)

1. 탄성고무관을 내층으로 하고 그 위에 상온에서 반고체상이며, 성형 온도에서 10-500포이즈의 점도를 갖는 열경화성수지 또는 열가소성수지의 메트릭스수지층과 보강용 섬유 관상체층을 상호 분리 적층시킨 섬유보강 프라스틱 관상체의 성형용 중간체.

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