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KR20240135276A - Manufacturing seamless integral 3D textile preform using 3D weaving technology and using it as a thermal protection system - Google Patents

Manufacturing seamless integral 3D textile preform using 3D weaving technology and using it as a thermal protection system Download PDF

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Publication number
KR20240135276A
KR20240135276A KR1020230028648A KR20230028648A KR20240135276A KR 20240135276 A KR20240135276 A KR 20240135276A KR 1020230028648 A KR1020230028648 A KR 1020230028648A KR 20230028648 A KR20230028648 A KR 20230028648A KR 20240135276 A KR20240135276 A KR 20240135276A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
weaving
warp
weft
fixed
yarns
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
KR1020230028648A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
유웅열
양현준
강경모
Original Assignee
서울대학교산학협력단
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 서울대학교산학협력단 filed Critical 서울대학교산학협력단
Priority to KR1020230028648A priority Critical patent/KR20240135276A/en
Publication of KR20240135276A publication Critical patent/KR20240135276A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • DTEXTILES; PAPER
    • D03WEAVING
    • D03DWOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D25/00Woven fabrics not otherwise provided for
    • D03D25/005Three-dimensional woven fabrics
    • DTEXTILES; PAPER
    • D03WEAVING
    • D03DWOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D13/00Woven fabrics characterised by the special disposition of the warp or weft threads, e.g. with curved weft threads, with discontinuous warp threads, with diagonal warp or weft
    • D03D13/004Woven fabrics characterised by the special disposition of the warp or weft threads, e.g. with curved weft threads, with discontinuous warp threads, with diagonal warp or weft with weave pattern being non-standard or providing special effects
    • DTEXTILES; PAPER
    • D03WEAVING
    • D03DWOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D9/00Open-work fabrics

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Woven Fabrics (AREA)

Abstract

본 발명의 일실시예는 3차원 직조 기술을 이용한 이음새 없는 일체형 3차원 직물 프리폼 및 이의 제조방법, 그리고 이를 활용한 열 보호 시스템을 제공한다. 경사를 고정경사와 직조경사로 나누고 위사를 삽입하며 직조를 하는 방식으로 3차원 직물 프리폼을 제조할 수 있다. 두께 방향으로 만들어지는 고정경사와 위사의 조합을 직조경사로 엮어서 직조하는 방식으로 수행하며, 두께 방향으로 레이어 개수를 통해 두께를 조절하며, 레이어들은 직조경사로 연결하는데, 레이어 층을 연결하는 직조 경사의 패턴이 고정되지 않는 특징을 가진다. 이를 통하여 다양한 구조에 대해 연속적이고 빠른 직조가 가능하다. 또한, 3차원 직조 기술을 이용한 이음새 없는 일체형 3차원 직물 열 보호 시스템을 제작할 수 있다.One embodiment of the present invention provides a seamless, integral three-dimensional fabric preform using a three-dimensional weaving technology, a method for manufacturing the same, and a heat protection system utilizing the same. The three-dimensional fabric preform can be manufactured by dividing warp yarns into fixed warp yarns and weaving warp yarns, inserting weft yarns, and weaving. The weaving is performed by weaving a combination of fixed warp yarns and weft yarns made in the thickness direction into a weaving warp yarn, and the thickness is controlled through the number of layers in the thickness direction, and the layers are connected with the weaving warp yarns, and the pattern of the weaving warp yarns connecting the layers is not fixed. Through this, continuous and rapid weaving is possible for various structures. In addition, a seamless, integral three-dimensional fabric heat protection system can be manufactured using the three-dimensional weaving technology.

Description

3차원 직조 기술을 이용한 이음새 없는 일체형 3차원 직물 프리폼 제조 및 열 보호 시스템으로의 활용{Manufacturing seamless integral 3D textile preform using 3D weaving technology and using it as a thermal protection system}{Manufacturing seamless integral 3D textile preform using 3D weaving technology and using it as a thermal protection system}

본 발명은 3차원 직물 프리폼에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 3차원 직조 기술을 이용한 이음새 없는 일체형 3차원 직물 프리폼 제조방법 및 열 보호 시스템으로의 활용에 관한 것이다.The present invention relates to a three-dimensional fabric preform, and more particularly, to a method for manufacturing a seamless, integral three-dimensional fabric preform using a three-dimensional weaving technique and its use as a heat protection system.

최근 기술의 발전으로 산업이 고도화됨에 따라 많은 에너지 자원들이 고갈되고 있다. 이에 에너지 절약과 그에 따른 환경 보호의 필요성이 지속적으로 높아지고 있는 추세이다. 이러한 추세는 모빌리티(mobility) 산업에서도 그 모습을 드러내고 있고, 경량 소재 개발에 많은 관심을 불러일으키고 있다. 그중 탄소섬유강화 복합재료는 무게 대비 높은 강도와 강성을 가지고 있어 금속과 같은 재료의 대체재로 각광받고 있다.Recently, as technology advances and industries become more advanced, many energy resources are being depleted. Accordingly, the need for energy conservation and environmental protection is continuously increasing. This trend is also showing itself in the mobility industry, and is drawing much attention to the development of lightweight materials. Among them, carbon fiber reinforced composite materials have high strength and stiffness relative to their weight, and are attracting attention as a substitute for materials such as metals.

항공기나 자동차 부품 등에 사용되는 복합재는 면내 특성은 우수하나 두께 방향의 섬유 보강이 되지 않는다. 이러한 이유로 두께 방향 특성이 저하되는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 다양한 3차원 기술이 개발되고 있다. 이 중 3D weaving 기술에 중요하게 고려되고 있는데, 그 이유는 2D weaving 기술의 다양성과 유용성으로부터 3D 기술로 확장하기 용이하다는 점이다.Composite materials used in aircraft and automobile parts have excellent in-plane properties, but do not have fiber reinforcement in the thickness direction. For this reason, there is a problem that the thickness direction properties are reduced. Various 3D technologies are being developed to solve this problem. Among them, 3D weaving technology is being considered important because it is easy to expand from the diversity and usability of 2D weaving technology to 3D technology.

탄소섬유강화 복합재료는 그 용도에 따라 특정한 구조물의 형상을 가져야한다. 기존 기술에서는 이를 위해 직물 형태의 이차원 탄소섬유강화재를 적층시킨 뒤 특정 구조물 형태의 몰드에 넣어 복합재료로 만들거나 또는 이러한 강화재를 인위적으로 구조물의 형상을 가지게 한 뒤, 이음새를 추가해 형태를 가지게 한다. 이런 기술들의 한계점은 몰드를 이용할 경우 복잡한 형태일수록 윙클링(wrinkling) 등의 문제가 발생한다는 것이고, 이음새를 사용할 경우에는 복잡성의 문제가 해결된다고 하더라도 이음새 부분의 취약함과 상당히 긴 제조시간 그리고 수지 주입의 어려움이 있다.Carbon fiber reinforced composites must have a specific structural shape depending on their intended use. In existing technologies, two-dimensional carbon fiber reinforced materials in the form of fabrics are laminated and then placed in a mold of a specific structural shape to create a composite material, or these reinforced materials are artificially made to have the shape of a structure and then joints are added to give them the shape. The limitation of these technologies is that when using a mold, problems such as wrinkling occur as the shape becomes more complex, and when using joints, even if the complexity problem is solved, there are the fragility of the joints, a considerably long manufacturing time, and difficulties in resin injection.

학계 전반적으로 연속 탄소섬유 복합재료를 부품 소재로 사용하기 위해 큰 노력을 기울여왔다. 크게는 복합재 제조단계나 후처리/가공 단계에서 연구를 이어오고 있다. 그동안 이음새 없는 3차원 담체형 복합재료 제조 기술에 대한 내용은 보고된 적 있으나 단편적인 시편 제조에 그쳤으며, 제조기술의 복잡성으로 인해 양산형 기술에 대하여는 보고된 적이 없다. 또한, 복합재의 부품으로서 이용하기 위한 연구가 진행되었지만 결국 제조공정의 복잡성은 여전히 해소되지 못한 문제점으로 남아있다.Throughout the academic world, great efforts have been made to use continuous carbon fiber composites as component materials. Research has been conducted mainly in the composite manufacturing stage or the post-processing/processing stage. Although there have been reports on seamless 3D carrier-type composite material manufacturing technology, they have been limited to the production of fragmentary specimens, and due to the complexity of the manufacturing technology, there has been no report on mass production technology. In addition, although research has been conducted to utilize composites as components, the complexity of the manufacturing process remains an unresolved problem.

KRKR 10-2020-010022910-2020-0100229 AA

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이음새 없는 3차원 담체 형상의 복합재료 제조 기술을 확보하여 이음새 부분의 취약함과 긴 제조시간 그리고 수지 주입의 어려움을 해결하고, 3차원 직조 기술을 통해 모빌리티의 작은 파트의 범주를 넘어서 대형 기체 혹은 선박 등에 사용될 수 있는 복합재료를 신속하고 연속적으로 제조할 수 있는 기술을 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to secure a technology for manufacturing a composite material in a seamless three-dimensional carrier shape, thereby resolving the vulnerability of the joint portion, long manufacturing time, and difficulty in resin injection, and to provide a technology for rapidly and continuously manufacturing a composite material that can be used for large aircraft or ships beyond the category of small parts for mobility through three-dimensional weaving technology.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems to be achieved by the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by a person having ordinary skill in the technical field to which the present invention belongs from the description below.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 고정경사, 상기 고정경사와 상호 교차되어 배치된 위사; 및 상기 고정경사와 상기 위사를 엮어서 직조되도록 하는 직조경사를 포함하고, 상기 고정경사와 상기 위사는 두께 방향으로 레이어층을 형성하되, 상기 레이어층을 연결하는 상기 직조경사의 패턴은 고정되지 않은 것을 특징으로 하는 일체형 3차원 직물 프리폼을 제공한다.In order to achieve the above technical task, one embodiment of the present invention provides an integrated three-dimensional fabric preform including a fixed warp yarn, a weft yarn arranged to intersect the fixed warp yarn, and a weaving warp yarn that interweaves the fixed warp yarn and the weft yarn to be woven, wherein the fixed warp yarn and the weft yarn form layers in the thickness direction, but the pattern of the weaving warp yarn connecting the layer layers is not fixed.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 직조경사는 상기 레이어층을 이음새 없이 연결하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the woven fabric may be characterized by seamlessly connecting the layers.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 직조경사는 2의 배수 개일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the weaving angle may be a multiple of 2.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예는 고정경사를 준비하는 단계, 상기 고정경사 사이에 상호 교차하여 위사를 삽입하는 단계; 및 직조경사를 이용하여 상기 고정경사와 상기 위사를 엮어서 직조하는 단계를 포함하고, 상기 직조하는 단계는 상기 위사를 선별하여 직조하는 것을 특징으로 하는 일체형 3차원 직물 프리폼 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above technical task, another embodiment of the present invention provides a method for manufacturing an integral three-dimensional fabric preform, comprising the steps of preparing a fixed warp, inserting a weft yarn between the fixed warp yarns so as to intersect each other, and weaving the fixed warp yarn and the weft yarn using a weaving warp yarn, wherein the weaving step is characterized in that the weft yarn is selected and woven.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 직조하는 단계는, 직조경사가 엮지 않아 직조경사가 결핍된 상기 위사 및 직조경사와 인접하지 않은 상기 고정경사를 후처리 공정을 통하여 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the weaving step may further include a step of removing the weft yarns that are not woven and thus lack the weaving warp yarns and the fixed warp yarns that are not adjacent to the weaving warp yarns through a post-processing process.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 또 다른 실시예는 상판, 상기 상판과 평행하게 위치한 하판, 상기 상판 및 상기 하판에 위치한 제1위사, 상기 상판과 상기 하판을 연속적으로 이어주는 제2위사, 상기 제1위사를 감싸는 제1직조경사, 및 상기 제1위사의 일부와 상기 제2위사를 감싸는 제2직조경사를 포함하는 일체형 3차원 직물 열 보호 시스템을 제공한다.In order to achieve the above technical task, another embodiment of the present invention provides an integrated three-dimensional fabric thermal protection system including an upper plate, a lower plate positioned parallel to the upper plate, first weft yarns positioned on the upper plate and the lower plate, second weft yarns continuously connecting the upper plate and the lower plate, first weft yarns wrapping the first weft yarns, and second weft yarns wrapping a portion of the first weft yarns and the second weft yarns.

본 발명의 실시예에 따르면, 하나의 직기 및 1공정으로 이음새 없는 일체형 3차원 직물 프리폼을 제조할 수 있다. 경사를 고정경사와 직조경사로 나누고 위사를 삽입하며 직조를 하는 방식으로 3차원 직물 프리폼을 제조할 수 있다. 두께 방향으로 만들어지는 고정경사와 위사의 조합을 직조경사로 엮어서 직조하는 방식으로 수행하며, 두께 방향으로 레이어 개수를 통해 두께를 조절하며, 레이어들은 직조경사로 연결하는데, 레이어 층을 연결하는 직조 경사의 패턴이 고정되지 않는 특징을 가진다. 이를 통하여 다양한 구조에 대해 연속적이고 빠른 직조가 가능하다. 또한, 3차원 직조 기술을 이용한 이음새 없는 일체형 3차원 직물 열 보호 시스템을 제작할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a seamless, integral three-dimensional fabric preform can be manufactured using one loom and one process. The three-dimensional fabric preform can be manufactured by dividing warp yarns into fixed warp yarns and weaving warp yarns, inserting weft yarns, and weaving. The weaving is performed by weaving a combination of fixed warp yarns and weft yarns made in the thickness direction into a weaving warp yarn, and the thickness is controlled through the number of layers in the thickness direction, and the layers are connected with the weaving warp yarns, and the pattern of the weaving warp yarns connecting the layers is not fixed. Through this, continuous and rapid weaving is possible for various structures. In addition, a seamless, integral three-dimensional fabric thermal protection system can be manufactured using a three-dimensional weaving technology.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The effects of the present invention are not limited to the effects described above, and should be understood to include all effects that can be inferred from the detailed description of the present invention or the composition of the invention described in the claims.

도 1은 일체형 3차원 직물 프리폼의 (a)전체 구조, (b)단면도, (c) 입체 구조를 각 나타낸 이미지이다.
도2은 (a)직조경사가 모든 위사를 감싼 경우, (b)일부 위사를 선택하여 직조경사의 결핍이 발생한 경우, (c)개별적인 후처리 공정을 통하여 위사와 고정경사가 제거된 경우를 각 나타낸 이미지이다.
도3는 일체형 3차원 직물 프리폼의 연속성을 (a)평면방향 및 (b)두께방향에서 각 확인할 수 있는 이미지이다.
도4는 일체형 3차원 직물 열 보호 시스템의 (a)평면 및 (b)3차원 구조를 각 나타낸 이미지이다.
Figure 1 is an image showing (a) the overall structure, (b) a cross-sectional view, and (c) a three-dimensional structure of an integral three-dimensional fabric preform.
Figure 2 is an image showing (a) the case where the warp yarns cover all the weft yarns, (b) the case where some of the weft yarns are selected and a deficiency of the warp yarns occurs, and (c) the case where the weft yarns and fixed warp yarns are removed through individual post-processing processes.
Figure 3 is an image that confirms the continuity of the integral three-dimensional fabric preform in (a) the plane direction and (b) the thickness direction.
Figure 4 is an image showing (a) a plan view and (b) a three-dimensional structure of an integrated three-dimensional fabric thermal protection system, respectively.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the attached drawings. However, the present invention can be implemented in various different forms, and therefore, it is not limited to the embodiments described herein. In addition, in order to clearly describe the present invention in the drawings, parts that are not related to the description are omitted, and similar parts are assigned similar drawing reference numerals throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be "connected (connected, contacted, joined)" to another part, this includes not only cases where it is "directly connected" but also cases where it is "indirectly connected" with another member in between. Also, when a part is said to "include" a certain component, this does not mean that other components are excluded, unless otherwise specifically stated, but that other components can be included.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 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.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly indicates otherwise. As used herein, the terms "comprises" or "has" and the like are intended to specify the presence of a feature, number, step, operation, component, part or combination thereof described in the specification, but should be understood to not exclude in advance the possibility of the presence or addition of one or more other features, numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

도1은 일체형 3차원 직물 프리폼의 (a)전체 구조, (b)단면도, (c) 입체 구조를 각 나타낸 이미지이다.Figure 1 is an image showing (a) the overall structure, (b) a cross-sectional view, and (c) a three-dimensional structure of an integral three-dimensional fabric preform.

도1을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 일체형 3차원 직물 프리폼을 설명한다.An integral three-dimensional fabric preform according to an embodiment of the present invention is described with reference to FIG. 1.

본 발명의 일 실시예에 따른 일체형 3차원 직물 프리폼은 고정경사(100), 상기 고정경사(100)와 상호 교차되어 배치된 위사(200), 및 상기 고정경사(100)와 상기 위사(200)를 엮어서 직조되도록 하는 직조경사(300)를 포함하고, 상기 고정경사(100)와 상기 위사(200)는 두께 방향으로 레이어층을 형성하되, 상기 레이어층을 연결하는 상기 직조경사(300)의 패턴은 고정되지 않은 것을 특징으로 할 수 있다.An integral three-dimensional fabric preform according to one embodiment of the present invention comprises a fixed warp yarn (100), a weft yarn (200) arranged to intersect the fixed warp yarn (100), and a weaving warp yarn (300) that interweaves the fixed warp yarn (100) and the weft yarn (200) to form a weave, and the fixed warp yarn (100) and the weft yarn (200) may be characterized in that the pattern of the weaving warp yarn (300) connecting the layer layers is not fixed.

하나의 직기 및 1공정으로 이음새 없는 일체형 3차원 직물 프리폼을 만들 수 있다. 경사를 고정경사(100)와 직조경사(300)로 나누고 위사(200)를 삽입하며 직조를 하는 방식으로 3차원 직물 프리폼을 만들 수 있다. 두께 방향으로 만들어지는 고정경사(100)와 위사(200)의 조합을 직조경사(300)로 엮어서 직조하는 방식으로 수행될 수 있다. 두께 방향으로 레이어 개수를 통해 두께를 조절하며, 상기 레이어들은 직조경사(300)로 연결할 수 있다.A seamless, integral three-dimensional fabric preform can be made with one loom and one process. The three-dimensional fabric preform can be made by dividing warp yarns into fixed warp yarns (100) and weaving warp yarns (300), inserting weft yarns (200), and weaving. The weaving can be performed by weaving a combination of fixed warp yarns (100) and weft yarns (200) made in the thickness direction into a weaving warp yarn (300). The thickness can be controlled by changing the number of layers in the thickness direction, and the layers can be connected with the weaving warp yarns (300).

상기 직조경사(300)는 상기 레이어층을 이음새 없이 연결할 수 있다. 상기 직조경사(300)의 조절을 통해 접합 혹은 절취 등의 후공정 없이 이음새 없는 상자 모양의 직조물을 제작할 수 있다. 최대 8개의 레이어 층으로 구성된 직조물을 만들어 낼 수 있다.The above-mentioned weaving warp (300) can seamlessly connect the above-mentioned layers. By controlling the above-mentioned weaving warp (300), a seamless box-shaped woven fabric can be produced without a post-process such as joining or cutting. A woven fabric composed of up to eight layers can be produced.

상기 직조경사(300)는 2의 배수 개일 수 있다. 상기 직조경사(300) 2개를 포함하는 것을 1개의 세트로 하여 상기 위사(200)를 감싸는 구성일 수 있다.The above-mentioned warp yarns (300) may be a multiple of 2. A set including two of the above-mentioned warp yarns (300) may be configured to wrap the above-mentioned weft yarns (200).

이하 본 발명의 다른 실시예에 따른 일체형 3차원 직물 프리폼 제조방법을 설명한다. 3차원 직물 프리폼의 구조는 도1을 계속 참고할 수 있다.Hereinafter, a method for manufacturing an integral three-dimensional fabric preform according to another embodiment of the present invention will be described. The structure of the three-dimensional fabric preform can be continuously referenced with reference to FIG. 1.

본 발명의 일 실시예에 따른 일체형 3차원 직물 프리폼 제조방법은 고정경사(100)를 준비하는 단계, 상기 고정경사(100) 사이에 상호 교차하여 위사(200)를 삽입하는 단계, 및 직조경사(300)를 이용하여 상기 고정경사(100)와 상기 위사(200)를 엮어서 직조하는 단계를 포함하고, 상기 직조하는 단계는 상기 위사(200)를 선별하여 직조하는 것을 특징으로 할 수 있다.A method for manufacturing an integral three-dimensional fabric preform according to one embodiment of the present invention includes a step of preparing a fixed warp yarn (100), a step of inserting a weft yarn (200) so as to intersect each other between the fixed warp yarns (100), and a step of interweaving the fixed warp yarn (100) and the weft yarn (200) using a weaving warp yarn (300), and the weaving step may be characterized by selecting and weaving the weft yarn (200).

첫 번째 단계는 고정경사(100)를 준비하는 단계이다. 경사를 고정경사(100)와 직조경사(300)로 나누어 고정경사(100)를 준비할 수 있다. The first step is to prepare a fixed slope (100). The slope can be divided into a fixed slope (100) and a woven slope (300) to prepare the fixed slope (100).

다음 단계는 상기 고정경사(100) 사이에 상호 교차하여 위사(200)를 삽입하는 단계이다. 경사를 고정경사(100)와 직조경사(300)로 나눈 뒤에 상기 위사(200)를 삽입할 수 있다.The next step is to insert the weft (200) by intersecting it between the fixed warp yarns (100). After dividing the warp yarns into the fixed warp yarns (100) and the woven warp yarns (300), the weft yarns (200) can be inserted.

마지막 단계는 직조경사(300)를 이용하여 상기 고정경사(100)와 상기 위사(200)를 엮어서 직조하는 단계이다. 두께 방향으로 만들어지는 고정경사(100)와 위사(200)의 조합을 직조경사(300)로 엮어서 직조하는 방식으로 수행될 수 있다. 두께 방향으로 레이어 개수를 통해 두께를 조절하며, 상기 레이어들은 직조경사(300)로 연결할 수 있다.The final step is a step of weaving by interweaving the fixed warp yarn (100) and the weft yarn (200) using the weaving warp yarn (300). This can be performed by interweaving the combination of the fixed warp yarn (100) and the weft yarn (200) made in the thickness direction with the weaving warp yarn (300). The thickness is controlled by the number of layers in the thickness direction, and the layers can be connected with the weaving warp yarn (300).

상기 레이어 층을 연결하는 직조 경사(300)의 패턴은 고정되지 않을 수 있다. 이에 따라 고정경사(100), 위사(200), 및 직조경사(300)의 패턴 조합에 따라 다양한 직조물의 형태를 만들어 낼 수 있으며, 각각의 섬유의 종류를 다르게 하여 직조할 수 있으므로 사업 분야에 따라 다양한 파생 기술이 형성될 수 있다.The pattern of the woven warp yarn (300) connecting the above-mentioned layer layers may not be fixed. Accordingly, various woven fabric shapes can be created depending on the pattern combination of the fixed warp yarn (100), weft yarn (200), and woven warp yarn (300), and since each type of fiber can be woven differently, various derivative technologies can be formed depending on the business field.

도2는 (a)직조경사가 모든 위사를 감싼 경우, (b)일부 위사를 선택하여 직조경사의 결핍이 발생한 경우, (c)개별적인 후처리 공정을 통하여 위사와 고정경사가 제거된 경우를 각 나타낸 이미지이다. 도3는 일체형 3차원 직물 프리폼의 연속성을 (a)평면방향 및 (b)두께방향에서 각 확인할 수 있는 이미지이다.Figure 2 is an image showing (a) the case where the woven warp yarns cover all the weft yarns, (b) the case where some weft yarns are selected to cause a deficiency of the woven warp yarns, and (c) the case where the weft and fixed warp yarns are removed through individual post-processing processes. Figure 3 is an image showing the continuity of the integral three-dimensional fabric preform in (a) the plane direction and (b) the thickness direction, respectively.

도2를 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 이음새 없는 3차원 담체형 복합재료 제조 기술을 설명한다.Referring to FIG. 2, a technology for manufacturing a seamless three-dimensional carrier-type composite material according to an embodiment of the present invention is described.

상기 직조경사(300)를 이용하여 상기 고정경사(100)와 상기 위사(200)를 엮어서 직조하는 단계는, 상기 직조경사(300)가 엮지 않아 상기 직조경사(300)가 결핍된 상기 위사(200) 및 상기 직조경사(300)와 인접하지 않은 상기 고정경사(100)를 후처리 공정을 통하여 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.The step of weaving the fixed warp yarn (100) and the weft yarn (200) by interweaving them using the above-mentioned weaving warp yarn (300) may further include a step of removing the weft yarn (200) that is deficient in the weaving warp yarn (300) due to the weaving warp yarn (300) not being interwoven and the fixed warp yarn (100) that is not adjacent to the weaving warp yarn (300) through a post-processing process.

직조경사(300)의 결핍은 직조 시 공정 메커니즘을 컨트롤하여 상기 직조경사(300)가 위사(200)를 선택적으로 꼬아서 직조하여 상기 직조경사(300)가 꼬지 않은 상기 위사(200)가 있을 수 있다. 후처리 공정을 통해서 직조경사(300)가 꼬지 않은 위사(200) 부분과 직조경사(300)와 인접하지 않은 고정경사(100)를 수동으로 제거할 수 있고, 이는 커팅(cutting)을 통해 이루어질 수 있다.The lack of the weaving warp (300) can be woven by controlling the process mechanism during weaving so that the weft (200) is selectively twisted by the weft (300), and there can be weft (200) that is not twisted by the weft (300). Through a post-processing process, the weft (200) portion that is not twisted by the weft (300) and the fixed warp (100) that is not adjacent to the weft (300) can be manually removed, and this can be done by cutting.

도4는 일체형 3차원 직물 열보호 시스템의 (a)평면 및 (b)3차원 구조를 각 나타낸 이미지이다.Figure 4 is an image showing (a) a plan view and (b) a three-dimensional structure of an integrated three-dimensional fabric thermal protection system, respectively.

도4를 참고하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 일체형 3차원 직물 열 보호 시스템을 설명한다.Referring to FIG. 4, an integrated three-dimensional fabric thermal protection system according to another embodiment of the present invention is described.

본 발명의 일 실시예에 따른 일체형 3차원 직물 열 보호 시스템은 상판(400), 상기 상판(400)과 평행하게 위치한 하판(500), 상기 상판(400) 및 상기 하판(500)에 위치한 제1위사(600), 상기 상판(400)과 상기 하판(500)을 연속적으로 이어주는 제2위사(700), 상기 제1위사(600)를 감싸는 제1직조경사(800), 및 상기 제1위사(600)의 일부와 상기 제2위사(700)를 감싸는 제2직조경사(900)를 포함할 수 있다.An integrated three-dimensional fabric thermal protection system according to one embodiment of the present invention may include an upper plate (400), a lower plate (500) positioned parallel to the upper plate (400), a first weft yarn (600) positioned on the upper plate (400) and the lower plate (500), a second weft yarn (700) continuously connecting the upper plate (400) and the lower plate (500), a first weft yarn (800) wrapping around the first weft yarn (600), and a second weft yarn (900) wrapping around a portion of the first weft yarn (600) and the second weft yarn (700).

이음새가 없는 일체형 3차원 직물 열 보호 시스템 제조를 위하여, 고정경사를 공정에서 제외하고, 위사 또한 기존 열 보호 시스템과 같은 모양으로 선택적으로 남겨둘 수 있다. 직조경사의 선택적 직조 방식을 통하여, 일부 직조경사로서 제1직조경사(800)는 상판(400)과 하판(500)의 위사인 제1위사(600)를 감싸며 직조하고, 나머지 직조경사인 제2직조경사(900)는 상판(400)과 하판(500)의 위사인 제1위사(600)의 일부와 상기 상판(400)과 상기 하판(500) 사이를 연속적으로 이어주는 위사인 제2위사(700)들을 감싸며 직조를 하여 열 보호 시스템의 골판지형 구조를 제작할 수 있다.In order to manufacture a seamless, integral three-dimensional fabric thermal protection system, the fixed warp yarns can be excluded from the process, and the weft yarns can also be optionally left in the same shape as the existing thermal protection system. Through the selective weaving method of the weaving warp yarns, some of the weaving warp yarns, such as the first weaving warp yarn (800), are woven by wrapping around the first weft yarn (600) of the upper plate (400) and the lower plate (500), and the remaining weaving warp yarns, such as the second weaving warp yarn (900), are woven by wrapping around some of the first weft yarns (600) of the upper plate (400) and the lower plate (500) and the second weft yarns (700) that continuously connect the upper plate (400) and the lower plate (500), thereby manufacturing the corrugated structure of the thermal protection system.

이하 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

일체형 3차원 직물 프리폼을 제조하기 위하여 고정경사를 준비하고, 상기 고정경사 사이에 상호 교차하여 위사를 삽입한 뒤에 직조경사를 이용하여 상기 고정경와 상기 위사를 엮어서 직조하였다. 이때 상기 위사를 선별하여 직조하였다.In order to manufacture an integral three-dimensional fabric preform, fixed warp yarns were prepared, weft yarns were inserted between the fixed warp yarns by crossing each other, and then the fixed warp yarns and the weft yarns were woven using a weaving warp yarn. At this time, the weft yarns were selected and woven.

두께 방향으로 레이어 개수를 통해 두께를 조절하며, 상기 레이어들은 직조경사로 연결하였다. 상기 레이어 층을 연결하는 직조 경사의 패턴은 고정되지 않았으며, 상기 고정경사, 위사, 및 직조경사의 패턴 조합에 따라 다양한 직조물의 형태를 만들어 낼 수 있었다.The thickness is controlled by the number of layers in the thickness direction, and the layers are connected with woven warp yarns. The pattern of the woven warp yarns connecting the layers is not fixed, and various woven fabric shapes can be created depending on the combination of the patterns of the fixed warp yarns, weft yarns, and woven warp yarns.

이때 위사를 선별하여 직조하였다. At this time, the weft was selected and woven.

도2와 도3을 참고하면, 직조 시 공정 메커니즘을 컨트롤하여 위사를 선택적으로 직조하여 직조경사가 꼬지 않은 위사가 있게 되고, 이러한 직조경사의 결핍이 발생한 경우 개별적인 후처리 공정을 통해서 직조경사가 꼬지 않은 위사 부분과 직조경사와 인접하지 않은 고정경사를 수동으로 제거할 수 있었고, 이는 커팅(cutting)을 통해 이루어질 수 있었다. 이에 따라 연속성을 가진 이음새 없는 일체형 3차원 직물 프리폼을 제조할 수 있었다.Referring to FIGS. 2 and 3, by controlling the process mechanism during weaving, weft yarns are selectively woven so that there are weft yarns that are not twisted in the weaving warp yarns, and when such a deficiency of weaving warp yarns occurs, the weft yarn portions that are not twisted in the weaving warp yarns and the fixed warp yarns that are not adjacent to the weaving warp yarns can be manually removed through individual post-processing processes, and this can be achieved through cutting. Accordingly, a seamless, integral three-dimensional fabric preform with continuity can be manufactured.

이러한 일체형 3차원 직물 프리폼을 활용하여 이음새가 없는 일체형 3차원 직물 열 보호 시스템을 제조할 수 있었다. 고정경사를 공정에서 제외하고, 직조경사의 선택적 직조 방식을 통하여, 일부 직조경사로서 제1직조경사는 상판과 하판의 위사인 제1위사를 감싸며 직조하고, 나머지 직조경사인 제2직조경사는 상기 제1위사의 일부와 상기 상판과 상기 하판 사이를 연속적으로 이어주는 위사인 제2위사들을 감싸며 직조를 하여 열 보호 시스템의 골판지형 구조를 제작할 수 있다.By utilizing such an integral three-dimensional fabric preform, a seamless integral three-dimensional fabric thermal protection system can be manufactured. By excluding the fixed warp yarn from the process and through a selective weaving method of the weaving warp yarn, some of the weaving warp yarns, such as the first weaving warp yarn, are woven by wrapping around the first weft yarns, which are the weft yarns of the upper and lower plates, and the remaining weaving warp yarns, such as the second weaving warp yarns, are woven by wrapping around some of the first weft yarns and the second weft yarns, which are the weft yarns that continuously connect the upper and lower plates, so that a corrugated structure of the thermal protection system can be manufactured.

이러한 골판지형 구조의 모양, 간격, 및 각도 등은 직조 공정을 통해 컨트롤할 수 있다.The shape, spacing, and angle of these corrugated structures can be controlled through the weaving process.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present invention is for illustrative purposes, and those skilled in the art will understand that the present invention can be easily modified into other specific forms without changing the technical idea or essential characteristics of the present invention. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single component may be implemented in a distributed manner, and likewise, components described as distributed may be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the claims described below, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

100: 고정경사
200: 위사
300: 직조경사
400: 상판
500: 하판
600: 제1위사
700: 제2위사
800: 제1직조경사
900: 제2직조경사
100: Fixed slope
200: Victim
300: Weaving warp
400: Top plate
500: Lower plate
600: 1st place
700: 2nd Lieutenant
800: First straight line
900: Second straight line

Claims (6)

고정경사;
상기 고정경사와 상호 교차되어 배치된 위사; 및
상기 고정경사와 상기 위사를 엮어서 직조되도록 하는 직조경사를 포함하고,
상기 고정경사와 상기 위사는 두께 방향으로 레이어층을 형성하되,
상기 레이어층을 연결하는 상기 직조경사의 패턴은 고정되지 않은 것을 특징으로 하는 일체형 3차원 직물 프리폼.
fixed slope;
The above fixed slope and the weft arranged to intersect each other; and
Including a weaving warp that is woven by interweaving the above fixed warp and the above weft,
The above fixed slope and the above weft form layers in the thickness direction,
An integral three-dimensional fabric preform, characterized in that the pattern of the woven warp connecting the above-mentioned layers is not fixed.
제1항에 있어서,
상기 직조경사는 상기 레이어층을 이음새 없이 연결하는 것을 특징으로 하는 일체형 3차원 직물 프리폼.
In the first paragraph,
An integral three-dimensional fabric preform characterized in that the above-mentioned woven slope seamlessly connects the above-mentioned layers.
제1항에 있어서,
상기 직조경사는 2의 배수 개인 것을 특징으로 하는 일체형 3차원 직물 프리폼.
In the first paragraph,
An integral three-dimensional fabric preform characterized in that the above-mentioned weaving angle is a multiple of 2.
고정경사를 준비하는 단계;
상기 고정경사 사이에 상호 교차하여 위사를 삽입하는 단계; 및
직조경사를 이용하여 상기 고정경사와 상기 위사를 엮어서 직조하는 단계를 포함하고,
상기 직조하는 단계는 상기 위사를 선별하여 직조하는 것을 특징으로 하는 일체형 3차원 직물 프리폼 제조방법.
Steps to prepare a fixed slope;
A step of inserting a weft yarn by intersecting each other between the fixed slopes; and
It includes a step of weaving by interweaving the fixed warp and the weft using a weaving warp,
A method for manufacturing an integral three-dimensional fabric preform, characterized in that the weaving step comprises selecting the weft yarn and weaving it.
제4항에 있어서,
상기 직조하는 단계는, 상기 직조경사가 엮지 않아 상기 직조경사가 결핍된 상기 위사 및 상기 직조경사와 인접하지 않은 상기 고정경사를 후처리 공정을 통하여 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 3차원 직물 프리폼 제조방법.
In paragraph 4,
A method for manufacturing an integral three-dimensional fabric preform, characterized in that the weaving step further includes a step of removing, through a post-processing process, the weft yarns that are deficient in the weaving warp yarns and the fixed warp yarns that are not adjacent to the weaving warp yarns.
상판;
상기 상판과 평행하게 위치한 하판;
상기 상판 및 상기 하판에 위치한 제1위사;
상기 상판과 상기 하판을 연속적으로 이어주는 제2위사;
상기 제1위사를 감싸는 제1직조경사; 및
상기 제1위사의 일부와 상기 제2위사를 감싸는 제2직조경사를 포함하는 일체형 3차원 직물 열 보호 시스템.

top plate;
A lower plate positioned parallel to the upper plate;
The first saddle located on the upper plate and the lower plate;
A second sash that continuously connects the upper plate and the lower plate;
A first weaving warp yarn wrapping the first weft yarn; and
An integral three-dimensional fabric thermal protection system comprising a first woven warp yarn and a second woven warp yarn wrapping the second woven warp yarn.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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