KR910005205B1 - 섬유 보강된 일체 구조물의 형성방법 - Google Patents
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Abstract
내용 없음.
Description
제1도는 본 발명을 사용하여 형성시킬 수 있는 형태의 자동차 측면 프레임 구조물의 부분적으로 절단된 측면도이다.
제2도는 제1도에 도시되지 않은 상부 및 하부 주형을 포함하는 제1도의 선 2-2를 따라 취한 횡단면도이다.
제3도는 제2도에 도시된 바와 같이, 형성된 부분의 횡단면도이다.
제4도는 본 발명을 사용하여 형성시킬 수 있는 판넬 구조의 정면도이다.
제5도는 제4도의 선 5-5를 따라 취한 횡단면도이다.
제6도는 본 발명에 따르는, 또다른 불규칙 형태를 이루는 부재의 형성을 도시하는 횡단면도이다.
본 발명은 섬유 보강된 일체 구조물을 형성시키는 방법에 관한 것이다.
본 발명과 동일한 양수인에게 양도된 계류중인 미합중국 특허원 제768,259호(1985년 8월 22일 출원)에는 다양한 횡단면을 갖는 중공 섬유(hollow fiber) 보강된 구조물을 형성시키는 방법이 기술되어 있다. 이 방법은 팽창성 블래더(inflatible bladder)를 이용하면서 섬유 재료를 함침시키는 것을 포함한다. 본 발명은 상기 계류중인 특허원에 기술된 단계중의 일부를 이용한다.
전술된 특허원은 수지 트랜스퍼 성형법(resin transfer molding : RTM)을 포함한다. 이 계류중인 특허원에서, 수지는 상부와 하부 주형 부분사이에 배치된 섬유 재료에 적용되는데, 여기에서는 구조물의 중공(hollow)부분을 점유하는 팽창성 블래더가 형성된다.
여러 복합 구조물은, 수지를 주입하기 위한 주입구 및 수지를 주입하는 동안 공기를 배출시키는 배기구를 이용하여, 상기 계류중인 특허원에 기술된 바와 같은, 수지 트랜스퍼 성형법(RTM)에 의해 형성된다. 상기 계류중인 특허원에 기술된 시스템은 일반적으로 만족하지만 거대한 구조물을 형성시키려는 경우에는 몇가지 결점이 드러난다.
샌드위치형 판넬, 자동차 바닥 팬(pan) 또는 엔진뚜껑, 갑판, 바퀴 덮개뿐만 아니라 기타 부분과 같은 거대한 구조물에 대해서는, 단일 중앙구로 부터의 상기 부분의 공급은 몇가지 결점을 나타낸다. 예를 들면, 함침되어야 하는 보강재의 면적이 더 커질수록 단일 중앙 충진구로부터 더 많은 수지가 유입된다. 이것은 더 높은 주입 수지 압력을 필요로 하며 더 느린 입구 충진을 초래한다.
본 발명의 목적은 개선된 수지 트랜스퍼 성형 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 수지가 주입되는 압력을 최소화시키는 개선된 수지 트랜스퍼 성형 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 수지가 주입될 수 있는 속도가 크게 증가되는 개선된 수지 트랜스퍼 성형 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 수지는 상부와 하부 주형 부분사이에 배치된 섬유재료에 적용되어 구조물 부재를 형성한다. 수지는 다수의 입구를 통해 비교적 저압하에 적용되어, 섬유 재료로 만들어질 수 있는 보강재에 인접하여 배치되는 수용기로서 작용하는 하나 또는 그 이상의 유로(channel) 또는 홈을 충진시킨다. 배기구는, 수지가 섬유재료 내로 주입됨에 따라 공기를 배출시키기 위해 배치된다.
본 발명의 다른 목적 및 이점은, 첨부된 도면과 함께 하기 명세서 및 청구범위를 이해함으로써 본 분야에 숙련된 자들에 의해 명백해질 것이다.
본 발명은 제1, 4 및 6도에 도시된 태양과 관련하여 기술된 것이다. 본 발명은 구조물이 수지로 함침될 수 있는 속도를 증가시키는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명을 사용하는 경우에 수지를 주입시키는데 요구되는 압력의 크기는 최소화될 수 있으며, 따라서 보강재를 "세척" 또는 이동시키는 고압의 가능성이 감소된다.
제1도에는, 자동차프레임(10)이 도시되어 있다. 이 프레임은 전방 포스트(post)(12), 중앙 포스트(14) 및 후방 포스트(16)을 포함할 수 있다. 프레임은 문 오우프닝(door opening)(18)과 (20) 및 창문 오우프닝(22)를 제공하도록 디자인된다.
전술된 계류중인 특허원 제768, 259호(1985년 8월 22일 출원)를 참조한다. 이 특허원에는 자동차용 문프레임 부분을 형성하는 자동차 구조물의 일부분이 예시되어 있다. 이 프레임은 여러 가지 접합부, 곡면 및 불규칙 횡단면의 구역을 포함한다. 단일의 경화된 일체 구조물은, 후속적으로 수지가 주입되어 적당하게 성형 및 경화되는, 미래 배치되지만 함침 안된 몇몇 섬유 부품들로부터 형성된다. 그 구조물은 구조물에 확장하는 중공 구역을 포함한다. 본 발명은 상기 계류중인 특허원에 기술된 단계들 중 다수를 포함한다. 그러나, 본 발명에서 구조물(10)은 상기 계류중인 특허원에 예시된 구조물보다 훨씬 더 거대하다.
본 발명에 포함된 비교적 거대한 구조물로 인해, 구조물(10)을 함침시키기 위해 수지의 단일 공급원이 사용되는 경우, 단일 구조물의 함침을 완료시키기 위해서는 비교적 장시간이 요구될 것이다. 또한, 비교적 고도의 압력이 수지를 주입시키는 데 요구될 것이다. 고도의 주입 압력은 사용된 팽창성 백(bag)을 붕괴시키거나 섬유 재료를 이동시킬 수 있다.
제2 및 3도와 함께 제1도에서 수지의 공급원은, 궁극적으로 일체 구조물을 형성하는 섬유 재료(26)을 함침시키도록 다수의 주입구(24)에 연결된다. 수지 주입구(24)와 섬유 재료(26) 사이에 다수의 유로 또는 수용기(28), (30), (32), (34) 및 (36)에 제공된다. 홈 또는 수용기는 섬유 재료(26)에 인접하여 배치된다. 유로 또는 수용기는 입구(24)로부터의 수지를 수용한다.
수지를 가압하에 적용하면, 섬유 재료(26)은 수지로 함침된다. 다수의 공기 배기구(38)은 수지가 섬유 재료 내로 주입됨에 따라 공기를 배출시키기 위해 제공된다. 배기 홈(48)은 프레임의 둘레 주변에 배치되고, 배기 홈(50)은 중앙 포스트(14)에 배치되며, 배기 홈(52)는 후방 포스트(16)에 배치되어 배기구(38)로 공기가 배출되는 것을 돕는다.
제1도에서, 설명을 위해, 부품들은 도시되어 있지 않다. 하지만, 수지를 수용하기 위한 여러 수용기용 유로는 실제로, 해당 주형의 일부분이며, 상부 또는 하부 주형 부분에 존재할 수 있다. 마찬가지로, 공기 배기홈도 해당 주형의 일부분을 형성한다.
제2 및 3도에서 단일의 경화된 일체 구조물은 부품(54) 및 (56)과 같은 미리 배치된 다수의 섬유 부품으로부터 발현된다. 부품(54)는 주형(60)의 부분(58)의 내벽내에 배치된다. 부품(56)은 주형(60)의 하부부분(62)의 내벽에 배치된다. 중동 구역(64)는 전술된 계류중인 특허원에서와 같이, 구조물을 통해 확장한다.
주형(60)을 밀폐하기 전에, 부품(54)와 (56) 사이에 팽창성 블래더(66)를 삽입한다. 블래더는, 형성될 구조물의 형태 및 크기에 상응하는 적합한 형태 및 크기로 절단된 다수의 부품으로 이루어질 수 있다.
공기, 또는 가압된 공급원으로부터의 기타 적합한 기체가 도관(68)을 통해 팽창성 블래더(66)에 적용되어 섬유 부품(54) 및 (56)에 대해 힘을 가하도록 블래더를 팽창시킨다.
주형(60)이 폐쇄되면서, 가압하의 수지는, 주입구(24)를 통해 여러 수용기 또는 유로를 거쳐 섬유 재료내로 밀려들어간다. 공기는, 수지가 주입됨에 따라 섬유재료로부터 배기구(38)을 통해 배출되어 섬유재료에 공극이 존재하지 않도록 한다.
수지로 섬유 재료를 함침시키는 단계들에 이어서, 경화 조작을 수행한다. 선택된 수지에 따라, 경화는 실온 또는 상승된 온도에서 수행할 수 있는데, 이는 가압하에서 수지와 함께 섬유재료를 가열하는 단계를 포함한다. 경화는, 제1도에 도시된 측면 프레임인 구조물(10)의 형성을 완료시킨다.
제4 및 5도에 있어서, 샌드위치형 판넬 구조물(70)은 상부 및 하부 부분(74) 및 (76)을 포함하는 주형 (72)사이에 형성된다. 샌드위치형 판넬 구조물 (70)은 유리 섬유 또는 기타 섬유 재료 표피(80)에 의해 둘러싸인 코어에 우레탄 재료(78)을 포함한다. 유로 또는 수용기(82)는 주요 판넬 구조물(70)의 둘레 주변에 배치된다. 수지는 수지 주입구(83)으로부터 표피(80)로, 표피(80)로부터 수용기(82)로 주입된다.
수지는 판넬 또는 구조물 가장자리 둘레에 완전히 주입되어 샌드위치형 표피뿐 아니라 완전한 구조물 가장자리의 성형을 허용하는 것으로 인지된다. 본 발명의 하나의 태양에서, 표피는 RTM에 비해 비교적 얇은 0.035인치 두께의 유리섬유이다. 주변 수지 공급은 이러한 얇은 표피가 완전히 함침되도록 허용한다.
판넬의 중앙을 향하여 배치된 공기 배기구(84)는 중앙에 배치된다. 단일 공기 배기구(84)는 모든 수지 주입구(83)에 비교적 근접한다. 이것은 비교적 낮은 압력하에서 수지의 비교적 신속한 주입을 허용한다. 배기구(84)는 점선으로 도시된 바와 같이 발포체 코어를 통해 완전히 확장한다.
제6도에서, 섬유 구조물(86)은 상부 및 하부 부분(90) 및 (92)를 포함하는 주형(88) 사이에서 형성된다. 수지는, 섬유 부품(86)의 둘레에 배치되는 유로 또는 홈(86)내로 도관(94)를 통해 주입된다. 배기구(96)은 중앙에 배치되어 수지가 부품(86)내로 주입됨에 따라 공기를 배출시킨다. 전술한 태양에서와 같이, 다수의 도관(94)가, 비교적 낮은 압력에서 신속한 수지 주입을 확보하도록 제공될 수 있다.
Claims (6)
- (a) 상부 및 하부 부분(이 부분들 중 하나는 수지를 수용하기 위한 유로(channel)를 포함한다)을 갖는 주형을 준비하고; (b) 상기 유로에 인접한 상부 및 하부 부분의 내벽을 따라 섬유 재료를 위치시킨 다음; (c) 유로를 통해 수지를 섬유 재료 내로 주입시키고; (d) 섬유 재료를 경화시켜 섬유 보강된 일체 구조물을 형성시키는 단계들로 이루어짐을 특징으로 하여, 섬유 보강된 일체 구조물을 형성시키는 방법.
- 제1항에 있어서, 수지가 주입됨에 따라 공기가 배출되도록 언급된 주형 부분들 중 하나에 제2 유로가 제공되는 방법.
- 제2항에 있어서, 언급된 섬유 보강된 구조물이 중공 구조물로 이루어지며, 언급된 주형내의 섬유 재료 중에 팽창성 부재를 배치시키는 추가의 단계가 제공되는 방법.
- 제2항에 있어서, 언급된 섬유 보강된 구조물이 언급된 주형 내에 배치된 발포체을 포함하는 방법.
- 제1항에 있어서, 언급된 수지가 수지 공급원으로부터 다수의 주입구를 통해 유로를 거쳐 섬유 재료 내로 주입되는 방법.
- 제5항에 있어서, 수지가 섬유 재료 내로 주입됨에 따라 공기가 배출되도록 주입구들 사이의 중앙에 배기구가 배치되는 방법.
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