KR101330905B1 - 섬유 시트 성형체의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고정 지그를 작업 판에 거치하는 단계와; 탄성 재질의 하부 몰드 수용부를 고정 지그의 관통 홀에 삽입하는 단계와; 성형 몰드의 성형부 부위를 하부 몰드의 수용부 내부 공간에 삽입하는 단계와; 성형 몰드의 성형부 내주 면에 섬유 시트를 적층하는 단계와; 탄성 재질의 상부 몰드 수용부를 섬유 시트가 적층되어 있는 성형 몰드의 성형부에 삽입하는 단계와; 진공 펌프를 이용하여 상기 성형 몰드의 성형부 내주 면과 상기 상부 몰드의 수용부 외주 면 사이 공간에 존재하는 공기를 배출시키는 단계와; 액상 수지를 주입하여 상기 성형 몰드의 성형부 내주 면과 상기 상부 몰드의 수용부 외주 면 사이에 위치하는 섬유 시트를 일정 두께로 함침시킨 다음 섬유 시트 성형체로 경화시키는 단계와; 상부 몰드를 제거하고, 성형 몰드를 분리하여 섬유 시트 성형체를 탈형하는 단계를; 포함하는 섬유 시트 성형체의 제조방법을 제공한다.

Description

섬유 시트 성형체의 제조방법{Manufacturing method of lateral type pipe connector}

본 발명은 개구부보다 큰 내부 공간을 가지는 섬유 시트 성형체를 제조하는 방법으로서, 특히 중앙부에 관통 홀이 구비되는 고정 지그를 준비하여 작업 판에 거치하는 단계와; 일정 내부 공간을 가지는 수용부가 구비되는 탄성 재질의 하부 몰드를 준비하여 수용부를 상기 고정 지그의 관통 홀에 삽입하는 단계와; 좌우 한쌍의 성형부가 구비되는 성형 몰드를 준비하여, 상기 성형부 부위를 상기 하부 몰드의 수용부 내부 공간에 삽입하는 단계와; 상기 성형 몰드의 성형부 내주 면에 섬유 시트를 적층하는 단계와; 일 측에 배기구가 형성되는 수용부가 구비되고 상기 수용부와 일정 거리 떨어진 위치에 수지 주입구가 구비되는 탄성 재질의 상부 몰드를 준비하여, 상기 수용부를 섬유 시트가 적층되어 있는 성형 몰드의 성형부에 삽입하는 단계와; 진공 펌프를 이용하여 상기 성형 몰드의 성형부 내주 면과 상기 상부 몰드의 수용부 외주 면 사이 공간에 존재하는 공기를 배기구를 통해 외부로 배출시키는 단계와; 상기 수지 주입구를 통해 액상 수지를 주입하여 상기 성형 몰드의 성형부 내주 면과 상기 상부 몰드의 수용부 외주 면 사이에 위치하는 섬유 시트를 일정 두께로 함침시킨 다음 섬유 시트 성형체로 경화시키는 단계와; 상부 몰드를 제거하고, 성형 몰드를 분리하여 섬유 시트 성형체를 탈형하는 단계를; 포함하는 섬유 시트 성형체의 제조방법에 관한 것이다.

종래 개구부보다 큰 내부 공간을 가지는 헬맷 등과 같은 제작하기 위해서는, 헬멧의 형상으로 제작한 목형 및 주물, 또는 석고 위에 접착제를 바르고, 수작업으로 에프알피(FRP)와 같은 액상의 수지를 도포한 다음 천으로 압착하여 일정한 두께를 유지하도록 하고, 뒤이어 연마재로서 표면을 연마한 후 도장 처리하고, 최종적으로 열처리 과정을 거쳐 제작하였다.

그러나 이러한 종래 방법은 과다한 수작업이 필요로 하여 시간과 인력의 낭비가 심할 뿐 아니라, 완성된 제품의 두께가 일정치 않아 제품 자체의 중량이 무거워짐은 물론 각 부위별로 강도가 달라지는 문제가 있었다. 더욱이, 수작업으로 액상의 수지를 반복하여 도포하는 과정을 거친다는 점에서, 아무리 작업을 정밀하게 수행한다 할지라도 제작 공정 중에 제품 내부에 기포가 쉽게 발생하여 강도가 저하되고 불량률이 상승하는 문제점을 아울러 안고 있었다.

이러한 문제점을 개선하기 위한 한 방편으로 제안된 기술이 대한민국 등록특허 제0402445호이다. 도 8에 개시된 것과 같이, 이 기술은 분할 금형 몰드(10) 내부에 액상의 수지(4)를 주입한 다음, 공기 주입관(3)을 통해 주입되는 고압의 공기를 이용하여 수지(4)를 금형 몰드(10)의 내부에 구비되는 성형 홈(7)의 형상으로 제작하는 방식을 제안하고 있다.

하지만, 이러한 방식은 기본적으로 수지 투입관(2)을 통해 분할 금형 몰드(10) 내부로 주입되는 액상의 수지(4)가 내부 성형 홈(7)의 형상에 적절하게 대응하면서 일정한 두께를 가지도록 제어하는 것 자체가 매우 어려워서, 당초 의도하는 목적을 현실적으로 달성하기 곤란한 문제가 있다.

대한민국 등록특허 제0402445호, 대한민국 등록특허 제0404211호, 대한민국 등록특허 제0562336호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 본 발명은 일정 두께를 가지면서도 제조 과정에서 기포의 발생을 억제하여 불량률을 최소화할 수 있는 섬유 시트 성형체의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 개구부보다 큰 내부 공간을 가지는 섬유 시트 성형체를 제조하는 방법으로서, 중앙부에 관통 홀이 구비되는 고정 지그를 준비하여 작업 판에 거치하는 단계와; 일정 내부 공간을 가지는 수용부가 구비되는 탄성 재질의 하부 몰드를 준비하여, 상기 수용부 부위를 상기 고정 지그의 관통 홀에 삽입하는 단계와; 개구부에서 내부로 갈수록 단면이 증가하는 형상으로서 상기 고정 지그의 수용부 보다 작은 내부 공간을 가지는 성형부가 구비되되 상기 성형부는 좌우 한쌍으로 이루어지는 성형 몰드를 준비하여, 상기 성형부 부위를 상기 하부 몰드의 수용부 내부 공간에 삽입하는 단계와; 상기 성형 몰드의 성형부 내주 면에 섬유 시트를 적층하는 단계와; 상기 성형 몰드의 수용부 보다 작은 내부 공간을 가지며 일 측에 배기구가 형성되는 수용부가 구비되고 상기 수용부와 일정 거리 떨어진 위치에 수지 주입구가 구비되는 탄성 재질의 상부 몰드를 준비하여, 상기 수용부를 섬유 시트가 적층되어 있는 상기 성형 몰드의 성형부에 삽입하는 단계와; 진공 펌프를 이용하여 상기 성형 몰드의 성형부 내주 면과 상기 상부 몰드의 수용부 외주 면 사이 공간에 존재하는 공기를 배기구를 통해 외부로 배출시키는 단계와; 상기 상부 몰드의 수지 주입구를 통해 액상 수지를 주입하여 상기 성형 몰드의 성형부 내주 면과 상기 상부 몰드의 수용부 외주 면 사이에 위치하는 섬유 시트를 일정 두께로 함침시킨 다음 성형체로 경화시키는 단계와; 상부 몰드를 제거하고, 성형 몰드를 분리하여 성형체를 탈형하는 단계를; 포함하여 이루어지는 것을 그 기술적 특징으로 한다.

상기 고정 지그에는 상기 관통 홀 외부로 환형의 제1 홈 및 제2 홈이 순차적으로 구비되며, 상기 하부 몰드의 수용부 외부에는 상기 제1 홈에 삽입되는 삽입 단이 구비되며, 상기 상부 몰드의 수용부 외부에는 상기 제2 홈에 삽입되는 삽입 단이 구비되는 것이 바람직하다.

상기 성형 몰드의 수용부 내주 면에는 임의 형상으로 이루어지는 성형면이 구비될 수 있다.

상기 상부 몰드의 수용부 외부 일 측에는 별개의 배기구가 더 구비될 수 있다.

본 발명은 성형 몰드와 상부 몰드 사이 공간을 배기시킨 다음 액상의 수지가 자연스럽게 주입되도록 구성함으로써, 제조되는 섬유 시트 성형체가 일정한 두께를 유지할 수 있도록 할 뿐 아니라 기포 발생을 원천적으로 배제할 수 있어 불량률을 최소화할 수 있다는 이점이 기대된다.

또한, 본 발명은 상부 몰드 및 하부 몰드 각각을 탄성 재질로 구성함으로써, 공기의 배기 및 액상 수지의 주입을 용이하게 할 수 있으며, 나아가 개구부보다 큰 내부 공간을 가지는 성형 몰드가 용이하게 분리될 수 있도록 해준다.

도 1은 본 발명에 따른 섬유 시트 성형체의 개략적인 제조 단계도.
도 2는 본 발명에 따른 고정 지그의 개략적인 일 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 하부 몰드의 개략적인 일 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 성형 몰드의 개략적인 일 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 상부 몰드의 개략적인 일 구성도.
도 6은 본 발명에 따라 순차적으로 안치된 몰드 및 섬유 시트의 단면 구성도.
도 7은 본 발명에 따라 제조된 섬유 시트 성형체의 일 구성도.
도 8은 종래 헬맷을 제조하는 방법을 보여주는 일 구성도.

본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 살펴본다. 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어 본 발명의 기술적 특징과 직접적인 관련성이 없거나, 또는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 자명한 사항에 대해서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 섬유 시트 성형체의 개략적인 제조 단계도이며, 도 6은 이러한 제조 단계에 따라 안치된 장치의 개략적인 단면 구성도이다. 본 발명은 개시된 것과 같이, 고정 지그를 거치하는 단계와, 하부 몰드 및 상형 몰드 각각을 장착하는 단계와, 섬유 시트를 적층하는 단계와, 상부 몰드를 장착하는 단계와, 배기 및 액상 수지 주입 단계와, 탈형하는 단계를 포함하여 이루어진다.

상기 고정 지그는 섬유 시트 성형체를 제조하기 위한 지지 프레임으로 기능하며, 그 형상은 판상으로 이루어지는 것이 바람직하며, 중앙부에는 관통 홀이 형성된다. 고정 지그가 준비되면 작업 판에 거치시킨다. 작업 판(1)은 안정적인 작업을 위한 것으로, 고정 지그의 관통 홀(12) 부분이 간섭받지 않도록 프레임 구조로 이루어지는 것이 바람직하다. 도 2에는 중앙부의 관통 홀(12)이 형성되는 고정 지그(10)의 일례가 개시되어 있다.

고정 지그가 작업 판에 안치되면, 하부 몰드를 준비하여 고정 지그에 장착한다. 하부 몰드는 후술할 액상의 수지가 좌우 한쌍으로 이루어지는 성형 몰드의 결합 부위를 통해 누설되는 것을 방지하기 위한 부분이다. 상기 하부 몰드에는 일정한 내부 공간을 가지는 수용부가 구비되는 것이 바람직하며, 재질은 탄성체로 이루어지는 것이 바람직하다. 고정 지그에의 장착은, 하부 몰드의 수용부 부위가 고정 지그의 관통 홀에 삽입되는 형태로 이루어진다. 도 3은 수용부(22)가 구비되는 하부 몰드(20)의 일례를 보여준다. 도면부호 26은 결합 홈부이다.

고정 지그에 하부 몰드가 장착되면, 성형 몰드를 준비하여 하부 몰드 상부에 장착한다. 상기 성형 몰드에는 일정한 내부 공간을 가지는 성형부가 구비되는데, 상기 성형부는 개구부에서 내부로 갈수록 단면이 증가하는 형상으로서 이루어지며, 그 크기는 고정 지그의 수용부 내부 공간보다는 작게 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 성형 몰드는 좌우 한쌍의 구조로 이루어지는 것이 바람직하며, 좌우 한쌍은 대칭 구조로 이루어지는 것이 바람직하나 본 발명은 대칭 구조로 이루어지지 않는 경우도 배제하지 않는다. 성형 몰드의 재질은 하부 몰드와 달리 일정 경도를 가지는 소재 중에서 선택하여 사용하는 것이 바람직하다.

하부 몰드에의 장착은, 성형 몰드의 성형부 부위를 하부 몰드의 수용부 내부 공간에 삽입하는 방식으로 이루어진다. 다만, 성형 몰드의 성형부는 개구부에서 내부로 갈수록 단면이 증가하는 구조이기 때문에, 성형 몰드의 성형부 직경이 고정 지그의 관통 홀 직경 보다도 크면 삽입 자체가 용이하지 않을 수 있다. 이때는 전술한 하부 몰드 장착, 성형 몰드 장착이라는 순서에 구애받지 않고, 하부 몰드의 수용부에 성형 몰드의 성형부를 삽입한 상태에서 하부 몰드의 주변 부위를 고정 지그에 장착하는 방식으로 이루어질 수도 있을 것이다.

한편, 본 발명은 성형 몰드의 수용부 내주 면에 임의 형상으로 이루어지는 성형면이 구비되는 경우를 배제하지 않는다. 상기 성형면은 완전히 임의로서 제조하고자 하는 제품의 외형에 따라 다양하게 변경 적용될 수 있다.

도 4에는 개구부(34)에 비해 큰 단면을 가지는 성형부(32)가 구비되는 성형 몰드(30)의 일례가 개시되어 있다. 도면부호 33은 성형부(32) 내주 면에 구비되는 성형면이며, 도면부호 36은 한 쌍으로 이루어지는 성형 몰드 상호 간의 결합을 위해 구비되는 환형의 결합부로서 하부 몰드(20)의 결합 홈부(26)에 삽입 고정되는 부분이며, 도면부호 38은 성형 몰드의 장착을 위한 걸림판으로서 이 부위는 하부 몰드의 수용부 외곽 부위에 안착된다.

성형 몰드가 장착되면, 성형 몰드의 성형부 내주 면에 섬유 시트를 적층한다. 적층되는 섬유 시트로는 유리 섬유가 바람직하나, 이에 한정되지 않고 탄소 섬유나 아라미드 등과 같은 다양한 섬유 시트 중에서 어느 하나를 선택하여 사용할 수도 있다. 섬유 시트의 적층 정도는 일률적으로 결정할 것이 아니라 제조하고자 하는 제품의 종류, 구현하고자 하는 제품의 경도 등을 종합적으로 결정하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명은 성형 작업 이후에 탈형 작업이 용이하도록 하기 위하여, 적층된 섬유 시트의 상부에 액상의 수지가 통과할 수 있는 이형지를 적층하고, 적층된 이형지 상부에 액상 수지의 흐름을 도와주는 플러미디어를 적층하는 경우를 배제하지 않는다.

적절한 정도의 섬유 시트가 성형 몰드의 성형부 내주 면에 적층되면, 상부 몰드를 준비하여 장착한다. 상기 성형 몰드에는 내부 공간을 가지는 수용부가 구비되며, 상기 수용부 일 측에는 배기구가 형성되고, 상기 수용부와 일정 거리 떨어진 위치에는 수지 주입구가 형성된다. 상기 수용부는 성형 몰드의 수용부 보다 작은 내부 공간을 가지도록 형성되는 것이 바람직하다. 상기 배기구는 성형 몰드와 상부 몰드 사이 공간에 존재하는 공기의 배기를 위한 구성이다. 상기 수지 주입구는 액상 수지의 주입을 위한 구성이다.

상부 몰드의 장착은, 상부 몰드의 수용부 부위를 섬유 시트가 적층되어 있는 성형 몰드의 성형부에 삽입하는 방식으로 이루어진다. 하부 몰드와 유사하게 상부 몰드 역시 탄성 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명은 효율적인 배기를 위하여, 상부 몰드의 수용부 외부 일 측에 배기구가 더 구비되는 경우를 배제하지 않는다. 배기구의 형성 위치는 특정되지 않고 다양하게 변경될 수 있다. 도 5는 수용부(42)가 구비되는 상부 몰드(40)의 일례를 보여준다. 도면부호 41은 수지 주입구이며, 도면부호 43은 배기구이다.

또한, 본 발명은 탄성 재질로 이루어지는 하부 몰드 및 상부 몰드를 고정 지그에 안정적으로 장착하기 위하여, 고정 지그에는 관통 홀 외부로 환형의 제1 홈 및 제2 홈이 순차적으로 형성하고, 하부 몰드의 수용부 외부에는 고정 지그의 제1 홈에 삽입되는 삽입 단을 형성하고, 상부 몰드의 수용부 외부에는 고정 지그의 제2 홈에 삽입되는 삽입 단을 형성하는 경우를 배제하지 않는다. 도 2의 도면부호 14, 16 각각은 제1 홈 및 제2 홈이며, 도 3의 도면부호 24는 하부 몰드의 삽입 단이며, 도 5의 도면부호 46은 상부 몰드의 삽입 단이다.

도 5는 본 발명에 따라 작업 판(1)에 거치된 고정 지그(10)에 순차적으로 장착된 하부 몰드(20), 성형 몰드(30), 상부 몰드(40)의 개략적인 단면 구성을 보여준다. 성형 몰드(30)의 성형부(32) 내주 면과 상부 몰드(40)의 수용부(42) 외주 면 사이에 개재되어 있는 것은 섬유 시트(2)이다.

상부 몰드가 장착되면, 진공 펌프를 이용하여 성형 몰드의 성형부 내주 면과 상부 몰드의 수용부 외주 면 사이 공간에 존재하는 공기를 제거한다. 상부 몰드는 탄성 재질로 이루어지기 때문에 공기가 제거되면, 상부 몰드의 수용부 외주 면은 성형 몰드의 성형부 내주 면, 즉 성형면에 밀착된다. 이를 통해, 성형 몰드의 성형부 내주 면과 상부 몰드의 수용부 외주 면 사이 공간에는 섬유 시트만이 남게 된다.

다음으로 상부 몰드의 수지 주입구를 통해 액상의 수지를 주입한다. 수지는 미 도시된 액상 수지 공급라인을 통해 주입되며, 주입되는 수지는 수지 주입구를 기점으로 성형 몰드의 성형부 내주 면과 상부 몰드의 수용부 외주 면 사이를 순차적으로 채워나가며, 이 과정에서 섬유 시트는 일정 두께로 함침된다. 섬유 시트가 안치되어 있는 진공 상태의 공간에 액상 수지를 주입하는 기술은 관련 업계에 널리 알려져 있으므로 상세한 설명은 생략한다.

액상 수지는 다양한 수지 중에서 임의로 선택하여 사용할 수 있는데, 이에는 폴리에스테르 수지, 에폭시 수지, 비닐에스테르 수지 등이 있다. 액상의 수지가 섬유 시트에 가급적 빨리 함침시킬 필요가 있는 경우에는 점도가 낮으며 초기 겔 타임이 긴 액상 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 이처럼, 공간을 진공 상태로 만든 다음, 액상의 수지를 주입하면, 섬유 시트 성형체 내부의 기포를 완전히 제거할 수 있게 되며, 나아가 섬유 시트의 체적율을 높이고 액상 수지의 비율을 줄여 성형체 전체의 무게를 줄일 수 있는 장점이 있다.

일정 시간이 경과하여 주입된 액상의 수지가 경화되면, 상부 몰드를 제거하고, 좌우 한 쌍으로 이루어지는 성형 몰드를 분리하여 섬유 시트 성형체를 탈형한다. 후속 공정으로 불필요한 부분을 제거하는 마무리 작업을 거치면 본 발명에 따른 섬유 시트 성형체의 제품이 만들어지게 된다. 도 7은 도 6에 개시되어 있는 몰드들을 이용하여 만들어지는 제품의 일례를 보여준다. 즉, 섬유 시트가 성형체의 뼈대를 이루고, 수지는 성형체의 외관을 구성하며, 성형체의 외부 면은 성형 몰드의 성형 면 형상으로 이루어지게 된다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들에 한정하여 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐이며, 본 발명은 이에 한정되지 않고 여러 다양한 방법으로 변경되어 실시될 수 있으며, 나아가 개시된 기술적 사상에 기초하여 별도의 기술적 특징이 부가되어 실시될 수 있음은 자명하다 할 것이다.

2 : 섬유 시트 10 : 고정 지그
20 : 하부 몰드 30 : 성형 몰드
40 : 상부 몰드

Claims (4)

1. 개구부보다 큰 내부 공간을 가지는 섬유 시트 성형체를 제조하는 방법으로서,
   중앙부에 관통 홀(12)이 구비되는 고정 지그를 준비하여 작업 판에 거치하는 단계와;
   일정 내부 공간을 가지는 수용부가 구비되는 탄성 재질의 하부 몰드를 준비하여, 상기 수용부 부위를 상기 고정 지그의 관통 홀에 삽입하는 단계와;
   개구부에서 내부로 갈수록 단면이 증가하는 형상으로서 상기 고정 지그의 수용부 보다 작은 내부 공간을 가지는 성형부가 구비되되 상기 성형부는 좌우 한쌍으로 이루어지는 성형 몰드를 준비하여, 상기 성형부 부위를 상기 하부 몰드의 수용부 내부 공간에 삽입하는 단계와;
   상기 성형 몰드의 성형부 내주 면에 섬유 시트를 적층하는 단계와;
   상기 성형 몰드의 수용부 보다 작은 내부 공간을 가지며 일 측에 배기구가 형성되는 수용부가 구비되고 상기 수용부와 일정 거리 떨어진 위치에 수지 주입구가 구비되는 탄성 재질의 상부 몰드를 준비하여, 상기 수용부를 섬유 시트가 적층되어 있는 상기 성형 몰드의 성형부에 삽입하는 단계와;
   진공 펌프를 이용하여 상기 성형 몰드의 성형부 내주 면과 상기 상부 몰드의 수용부 외주 면 사이 공간에 존재하는 공기를 배기구를 통해 외부로 배출시키는 단계와;
   상기 상부 몰드의 수지 주입구를 통해 액상 수지를 주입하여 상기 성형 몰드의 성형부 내주 면과 상기 상부 몰드의 수용부 외주 면 사이에 위치하는 섬유 시트를 일정 두께로 함침시킨 다음 섬유 시트 성형체로 경화시키는 단계와;
   상부 몰드를 제거하고, 성형 몰드를 분리하여 섬유 시트 성형체를 탈형하는 단계를;
   포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 섬유 시트 성형체의 제조방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 고정 지그에는 상기 관통 홀 외부로 환형의 제1 홈 및 제2 홈이 순차적으로 구비되며, 상기 하부 몰드의 수용부 외부에는 상기 제1 홈에 삽입되는 삽입 단이 구비되며, 상기 상부 몰드의 수용부 외부에는 상기 제2 홈에 삽입되는 삽입 단이 구비되는 것을 특징으로 하는 섬유 시트 성형체의 제조방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 성형 몰드의 수용부 내주 면에는 임의 형상으로 이루어지는 성형면이 구비되는 것을 특징으로 하는 섬유 시트 성형체의 제조방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 상부 몰드의 수용부 외부 일 측에는 별개의 배기구가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 섬유 시트 성형체의 제조방법.
   

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