KR101912155B1 - Bow grip of western-style archery comprising complex material - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a bow grip of western-style archery comprising a complex material, wherein a prepreg carbon fiber layer, amorphous titanium alloy foil, a uni-direct (UD) carbon fiber layer, and a carbon fabric layer are laminated in order to form the bow grip. More specifically, the present invention relates to the bow grip of western-style archery, which is applied with a complex material to improve a vibration reduction effect, and lighten the burden applied to a human body of a user.

Description

복합 소재로 이루어진 양궁 핸들.{BOW GRIP OF WESTERN-STYLE ARCHERY COMPRISING COMPLEX MATERIAL}Composite Material Archery Handles {BOW GRIP OF WESTERN STYLE ARCHERY COMPRISING COMPLEX MATERIAL}

본 발명은 복합 소재로 이루어진 양궁 핸들에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 진동 감쇄 효과를 나타내어 양궁의 명중률을 향상시키고 사용자의 신체에 가해지는 부담을 경감시킬 수 있도록 비정질 티타늄 합금과 탄소 섬유의 복합재를 이용하여 형성되는 양궁 핸들에 관한 것이다.The present invention relates to an archery handle made of a composite material, and more particularly, to an archery handle made of a composite material, in which a composite material of amorphous titanium alloy and carbon fiber is used so as to improve the accuracy of the archery and reduce the burden on the user's body, To the archery handle.

일반적으로 양궁핸들은 목재, 플라스틱, 알루미늄, 알루미늄 합금 등으로 이루어져 있으며, 핸들의 구조상 뒤틀림이 심하여 알루미늄 합금는 뒤틀림 방지을 위하여 열간 단조를 하여 뒤틀림 문제를 해결하고 있다, 또한, 알루미늄 합금 대신 마그네슘 합금으로 재질을 바꾸어 제조하는 경우도 있다. 양궁핸들은 중량이 무거운데 스포츠용 양궁에 있어서 극히 미세한 주변 상황 및 양궁자체의 구조에 의해 적중률이 달라지는 특성상, 양궁핸들의 경량화, 진동감쇄는 매우 중요한 특성이다. 또한, 양궁을 사용할 때 지속적으로 발생하는 진동은 장시간 활을 사용하는 선수의 어깨 부상을 발생시키는 원인이 되고 있으므로 진동감쇄는 양궁용 활에 있어서 필수적으로 요구되는 특성이다.In general, the archery handle is made of wood, plastic, aluminum, aluminum alloy, etc., and the structure of handle is highly distorted. Therefore, aluminum alloy is hot forged to prevent warping, and the problem of warping is solved. In addition, aluminum alloy is replaced with magnesium alloy In some cases, they are manufactured by changing. Archery handles are heavily weighted, and the weight of archery handles and vibrational attenuation are very important characteristics due to the extremely minute circumstance in the sports archery and the nature of the archery due to the structure of the archery itself. In addition, the vibration that occurs continuously when using the archery causes the shoulder injury of the player who uses the bow for a long time, so the vibration attenuation is an essential characteristic in the arch bow.

양궁 핸들의 진동 감쇄를 위하여 핸들의 구조를 최적화하는 기술들이 개시되고 있는데, 예를 들어, 대한민국 등록특허공보 10-0489227호에서는 양궁 발사시 충격으로 인해 발생하는 진동을 감쇄시키기 위하여 알루미늄 핸들의 길이에서 1/2 내지 3/5 정도 되는 지점의 핸들 양면 내측과 전면을 절삭하고 천공부를 형성하여 여기에 카본제 보강구를 결합시키는 기술이 개시되어 있다.For example, in Korean Patent Publication No. 10-0489227, in order to attenuate vibration caused by an impact when an archery is fired, in order to attenuate vibration of an archery handle, A method of cutting the inside and the front of both sides of the handle at a point of about 1/2 to 3/5 of the diameter and forming a perforation to join the carbon reinforcement to this.

또한, 일본 공개특허공보 특공평07-013560호에서는 섬유 보강 수지 또는 복합재료로 이루어진 코어부와 오버몰딩부로 이루어진 양궁핸들을 통해 경량화와 내구성을 향상시키는 기술이 개시되어 있다. Japanese Laid-Open Patent Publication No. 07-013560 discloses a technique for improving lightness and durability through a core portion made of a fiber reinforced resin or a composite material and an archery handle made of an overmolding portion.

또한, 대한민국 등록특허공보 10-1413242호에서는 핸들, 날개, 포켓블록의 결합구조를 최적화함으로써 진동을 감쇄하는 기술이 개시되어 있다.In addition, Korean Patent Publication No. 10-1413242 discloses a technique of attenuating vibrations by optimizing a coupling structure of a handle, a wing, and a pocket block.

또한, 대한민국 공개특허공보 10-2009-0111769호, 일본 공개특허공보 특개2005-351524호 등에서는 핸들에 진동감쇄수단을 구비함으로써 진동을 감쇄시키는 효과를 달성하고 있다. 이러한 진동감쇄수단은 진동을 흡수할 수 있는 탄성부를 구비하는 것인데 양궁핸들에 이러한 탄성부를 부가하기 위해서는 공정이 복잡하며 공정 최적화가 어려운 문제점이 있다.Also, in Korean Patent Laid-open Publication Nos. 10-2009-0111769 and 2005-351524, vibrations are attenuated by providing vibrating damping means in the handle. The vibration damping means has an elastic portion capable of absorbing vibrations. However, in order to add such an elastic portion to the archery handle, the process is complicated and process optimization is difficult.

상기와 같은 종래기술에 개시된 양궁핸들은 그 구조를 개선하거나 특정한 장치를 부가하거나 복잡한 재질로 성형하는 방법을 통해 경량화와 진동감쇄의 효과를 얻고자 하는 것이다.The archery handle disclosed in the related art as described above is intended to obtain the effect of weight reduction and vibration damping through a method of improving its structure, adding a specific device or molding with a complicated material.

본 출원인은 이러한 종래기술을 감안하여 양궁 핸들의 재질을 마그네슘 합금으로 제조함으로써 경량화 및 근본적인 진동을 감쇄시킬 수 있는 기술을 개발한 바 있다(대한민국 등록특허공보 10-1692261호).The present applicant has developed a technique capable of attenuating light weight and fundamental vibration by manufacturing a material of an archery handle from a magnesium alloy in consideration of the conventional art (Korean Patent Registration No. 10-1692261).

이러한 마그네슘 합금 재질의 양궁 핸들을 통하여 경량화와 진동 감쇄의 효과는 달성할 수 있었으나, 경량화와 진동 감쇄 효과를 더욱 향상시킴으로써 사용자의 부상을 방지하고 명중률을 높일 수 있는 새로운 소재를 적용할 필요가 있다.The effect of weight reduction and vibration damping can be attained through the archery handle made of the magnesium alloy material. However, it is necessary to apply a new material which can prevent the injury of the user and increase the accuracy by further improving the effect of weight reduction and vibration damping.

대한민국 등록특허공보 10-0489227호Korean Patent Publication No. 10-0489227 대한민국 등록특허공보 10-1413242호Korean Patent Publication No. 10-1413242 일본 공개특허공보 특공평07-013560호Japanese Laid-Open Patent Publication No. 07-013560 대한민국 공개특허공보 10-2009-0111769호Korean Patent Publication No. 10-2009-0111769 일본 공개특허공보 특개2005-351524호Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-351524 대한민국 등록특허공보 10-1692261호Korean Patent Publication No. 10-1692261

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 핸들의 구조상 두께에 다른 뒤틀림현상 해결하기 위하여 안출된 것으로, 진동 감쇄 효과를 향상시켜 양궁의 명중률을 향상시키고 사용자의 신체에 가해지는 부담을 경감시킬 수 있도록 비정질 티타늄 합금과 탄소 섬유의 복합재를 이용하여 형성되는 양궁 핸들을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems of the conventional arts, in order to solve the twist phenomenon different from the thickness of the handle structure, and to improve the vibration damping effect to improve the accuracy of the archery and reduce the burden on the user's body It is an object of the present invention to provide an archery handle formed by using a composite material of an amorphous titanium alloy and carbon fiber.

또한, 일반적인 고압 프레스 가공 대신 오토클레이브를 이용한 성형 가공을 통해 뒤틀림 현상이나 복합 소재 내에 형성되는 기포 발생을 억제하여 고품질의 양궁 핸들을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.It is also an object of the present invention to provide a high quality archery handle by suppressing distortion or bubble formation in a composite material through molding processing using an autoclave instead of general high-pressure pressing.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 양궁 핸들은 프리프레그 탄소 섬유 층, 비정질 티타늄 합금 포일, UD(uni-direct) 탄소 섬유 층, 및 카본 패브릭 층이 순차적으로 적층되어 형성되는 복합 소재로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to solve the above-mentioned problems, the archery handle of the present invention comprises a composite material formed by sequentially laminating a prepreg carbon fiber layer, an amorphous titanium alloy foil, a UD (uni-direct) carbon fiber layer and a carbon fabric layer .

이때, 상기 비정질 티타늄 합금 포일은 화학식 1로 표시되는 합금 조성물로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In this case, the amorphous titanium alloy foil is made of the alloy composition represented by the general formula (1).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

ZraTibNicCud Zr a Ti b Ni c Cu d

이때, a, b 및 c는 각각 Zr, Ti, Ni 및 Cu의 원자%를 의미하며, 52 ≤ a ≤ 58, 20 ≤ b ≤ 25, 12 ≤ c ≤ 18, 4 ≤ c ≤ 10이며, 상온에서의 구성상은 Zr2Ni상, (Zr,Ti)2Ni상 및 Zr(Ti) 고용체(solid solution)상의 3종류의 상이다.Wherein a, b, and c are atomic percentages of Zr, Ti, Ni, and Cu, respectively, and 52 ≦ a ≦ 58, 20 ≦ b ≦ 25, 12 ≦ c ≦ 18, 4 ≦ c ≦ 10, a configuration phase Zr 2 Ni phase, and the three on the (Zr, Ti) 2 Ni phase and the Zr (Ti) solid solution (solid solution).

또한, 상기 비정질 티타늄 합금 포일은 두께가 40 내지 100㎛일 수 있다.The amorphous titanium alloy foil may have a thickness of 40 to 100 mu m.

또한, 본 발명의 양궁 핸들은 상기 복합 소재를 오토클레이브를 이용하여 열압착함으로써 성형됨으로써 뒤틀림 현상이나 복합 소재 내에 형성되는 기포 발생을 억제할 수 있다.Further, the archery handle of the present invention is formed by thermocompression bonding the composite material by using an autoclave, thereby suppressing a twisting phenomenon and the occurrence of bubbles formed in the composite material.

본 발명에 따른 양궁 핸들은 진동 감쇄 효과를 향상시켜 양궁의 명중률을 향상시키고 사용자의 신체에 가해지는 부담을 경감시킬 수 있는 효과를 나타낸다.The archery handle according to the present invention improves the vibration damping effect, improves the accuracy of the archery, and reduces the burden on the user's body.

또한, 기존의 마그네슘 합금 소재나 알루미늄 소재의 양궁 핸들에 비해 경량화 하면서도 뒤틀림 현상을 줄이고 가공성과 내구성이 우수한 효과를 나타낸다.In addition, it is less lightweight than the conventional magnesium alloy or aluminum archery handles, and reduces distortions, and has excellent workability and durability.

또한, 핸들의 구조상 한쪽으로 쏠림 현상이 발생하는데 핸들의 무게의 평행도 비정질 티타늄 적층하는 위치에 따라 중심을 잡을수 있다.In addition, due to the structure of the handle, the tilting phenomenon occurs at one side, but the parallelism of the weight of the handle can be centered according to the position of amorphous titanium stacking.

또한, 일반적인 고압 프레스 가공 대신 오토클레이브를 이용한 성형 가공을 통해 뒤틀림 현상이나 복합 소재 내에 형성되는 기포 발생을 억제하여 양궁 핸들의 물성을 향상시킬 수 있다.Further, the molding process using an autoclave instead of a general high-pressure pressing process can suppress warping and bubble formation in the composite material, thereby improving physical properties of the archery handle.

도 1은 본 발명에 따른 양궁 핸들의 측면도(a) 및 정면도(b)이다.
도 2는 본 발명에 따른 양궁 핸들에 적용되는 복합 소재의 적층 구조를 나타낸 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비정질 티타늄 합금 포일의 전자현미경(SEM) 사진이다.
도 4는 굽힘 진동 측정을 위한 시험용 활의 사진이다.
도 5는 시료 1(a) 및 시료 2(b)에 대한 4개 측정점에서의 굽힘 진동 측정 그래프이다.
도 6는 시료 1(a) 및 시료 2(b)에 대한 측정점 2 및 3에서의 굽힘 진동 감쇠를 나타낸 그래프이다.
도 7은 시료 1(a) 및 시료 2(b)에 대한 굽힘 진동 주파수를 나타낸 스펙트럼이다.
도 8은 시료 1(a) 및 시료 2(b)에 대한 고유 진동수를 나타낸 스펙트럼이다.
도 9는 비틀림 진동 측정을 위한 시험용 활의 사진이다.
도 10은 시료 1(a) 및 시료 2(b)에 대한 비틀림 진동 측정 결과이다.1 is a side view (a) and a front view (b) of an archery handle according to the present invention.
2 is a conceptual view showing a laminated structure of a composite material applied to an archery handle according to the present invention.
3 is an electron micrograph (SEM) photograph of an amorphous titanium alloy foil according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a photograph of a test bush for bending vibration measurement.
5 is a graph of bending vibration measurement at four measurement points for sample 1 (a) and sample 2 (b).
6 is a graph showing the damping of bending vibration at measurement points 2 and 3 for sample 1 (a) and sample 2 (b).
7 is a spectrum showing the bending vibration frequency for the sample 1 (a) and the sample 2 (b).
8 is a spectrum showing natural frequencies for the sample 1 (a) and the sample 2 (b).
9 is a photograph of a test bush for measuring torsional vibration.
10 shows results of measurement of torsional vibration with respect to sample 1 (a) and sample 2 (b).

이하 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms and the inventor may appropriately define the concept of the term in order to best describe its invention It should be construed as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

본 발명에서 양궁 핸들은 도 1에서와 같은 형상으로 이루어지는 것으로서, 양쪽에 양궁 날개와 결합하기 위한 수단을 구비하며 중앙부에는 그립부가 구비되어 있다. 상기 양궁 핸들을 정면에서 보면 일측으로 무게 중심이 쏠려 있는데, 이러한 비대칭 구조를 통해 사용자가 활을 쏠 때 중심을 유지할 수 있도록 하여 명중률을 높이고 있다.In the present invention, the archery handle has a shape as shown in FIG. 1, and has means for engaging the archery wings on both sides, and a grip portion is provided at the center portion. When the archery handle is viewed from the front, the center of gravity is focused on one side. Through this asymmetric structure, the user can keep the center when shooting the bow, thereby increasing the accuracy rate.

양궁용 활은 명중률을 높이고 사용자의 어깨 부상을 방지하기 위하여 진동을 감쇄시킬 수 있는 설계가 필요하며, 진동 감쇠와 무게 중심을 맞추기 위하여 진동 감쇠용 완충기를 부착하며, 그 외에도 스태빌라이저, 쿠션브란자, 브이바, 조준기, 웨이트 등의 추가적인 장치를 부착하게 된다.The bow for the archery needs a design to attenuate the vibration to increase the accuracy rate and to prevent the shoulder injury of the user. It also attaches a shock absorber for vibration damping to match the vibration damping and center of gravity, and also a stabilizer, Bar, sights, weights, and the like.

따라서 이러한 부가 장비에 의한 무게 중심 확보, 내구성, 활 무게 등의 다양한 요소를 충족시킬 수 있는 소재가 요구되고 있다.Therefore, there is a demand for a material capable of satisfying various factors such as securing of the center of gravity, durability, and weight by the additional equipment.

본 발명에서는 양궁 핸들의 재질로서 복합 소재를 채용하고 있는데, 상기 복합 소재로는 프리프레그 탄소 섬유 층, 비정질 티타늄 합금 포일, UD(uni-direct) 탄소 섬유 층, 및 카본 패브릭 층이 순차적으로 적층되어 형성된 복합 소재를 적용하고 있다. 이는 도 2에서와 같은 순서로 적층되어 양궁 핸들을 구성하게 된다.In the present invention, a composite material is employed as the material of the archery handle. The composite material includes a prepreg carbon fiber layer, an amorphous titanium alloy foil, a UD (uni-direct) carbon fiber layer and a carbon fabric layer sequentially laminated And the formed composite material is applied. This is stacked in the order as shown in FIG. 2 to constitute an archery handle.

또한, 상기 비정질 티타늄 합금 포일과 UD 탄소 섬유 층 사이에 뒤틀림 방지를 위한 360도 카본(flexible carbon) 층을 추가적으로 적층할 수도 있다. 상기 360도 카본 층을 적층하는 경우 양궁 핸들의 뒤틀림이 대폭 저감되기 때문에 충격 감쇠와 명중률 향상의 효과를 얻을 수 있다.Further, a 360-degree carbon layer for preventing warping may be further laminated between the amorphous titanium alloy foil and the UD carbon fiber layer. When the 360-degree carbon layer is laminated, warping of the archery handle is greatly reduced, so that the effect of attenuation of shock and accuracy can be obtained.

출원인이 이전에 개발한 대한민국 등록특허공보 10-1692261호에 따른 마그네슘 합금 재질의 양궁 핸들에 비하여 본 발명에 따른 복합 소재를 채용하면 진동 감소, 특히, 굽힘 진동 감소 및 내구성 향상 등의 물성이 더 향상되는 것으로 나타났다.When the composite material according to the present invention is used in comparison with the archery handle made of magnesium alloy according to Korean Patent Publication No. 10-1692261 previously developed by the applicant, the vibration reduction, particularly, the bending vibration reduction and the durability improvement, .

본 발명의 복합 소재는 비정질 티타늄 합금 포일을 적용하는 것을 기술적 특징으로 하는데, 이는 기존의 양궁 핸들에 사용하던 합금이나 탄소 섬유 소재와 달리 소재의 경량화와 진동 감쇠의 면에서 유리한 효과를 나타내는 것이다.The composite material of the present invention is characterized by the application of an amorphous titanium alloy foil. Unlike the alloy or carbon fiber material used for the conventional archery handle, the composite material exhibits a favorable effect in terms of weight reduction and vibration damping.

상기 비정질 티타늄 합금 포일은 하기 화학식 1로 표시되는 티타늄 합금을 포함하는 합금 조성물을 들 수 있다.The amorphous titanium alloy foil may be an alloy composition comprising a titanium alloy represented by the following general formula (1).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

ZraTibNicCud Zr a Ti b Ni c Cu d

이때, a, b 및 c는 각각 Zr, Ti, Ni 및 Cu의 원자%를 의미하며, 52 ≤ a ≤ 58, 20 ≤ b ≤ 25, 12 ≤ c ≤ 18, 4 ≤ c ≤ 10이며, 상온에서의 구성상은 Zr2Ni상, (Zr,Ti)2Ni상 및 Zr(Ti) 고용체상의 3종류의 상이다.Wherein a, b, and c are atomic percentages of Zr, Ti, Ni, and Cu, respectively, and 52 ≦ a ≦ 58, 20 ≦ b ≦ 25, 12 ≦ c ≦ 18, 4 ≦ c ≦ 10, a configuration phase Zr 2 Ni phase, (Zr, Ti) 2 Ni phase and the Zr (Ti) is the three on the solid solution.

일 실시예에 따른 비정질 티타늄 합금 포일을 전자현미경(SEM)의 전자선 회절(EDS) 분석한 결과 상온에서의 구성상은 Zr2Ni상, (Zr,Ti)2Ni상 및 Zr(Ti) 고용체상으로 이루어지는 것을 확인할 수 있었다. As a result of electron diffraction (EDS) analysis of an amorphous titanium alloy foil according to one embodiment, electron microscopic (EDS) analysis of the amorphous titanium alloy foil showed that the Zr 2 Ni phase, (Zr, Ti) 2 Ni phase and Zr .

상기와 같은 합금 조성물은 대한민국 등록특허공보 10-1063762호 등에서 저융점 브레이징 용가재로 사용하고 있는데, 본 발명에서는 양궁 핸들에 적용하기 위하여 각각의 몰비를 달리한 합금 조성물을 적용하고 있다. 이러한 합금 조성물을 적용할 때 양궁 핸들의 진동 방지 및 내구성 향상의 효과를 얻을 수 있는 것으로 파악되었다.Such an alloy composition is used as a low melting point brazing filler in Korean Patent Publication No. 10-1063762. In the present invention, an alloy composition having different molar ratios is applied to an archery handle. It was found that when the alloy composition is applied, the effect of preventing the vibration of the archery handle and improving the durability can be obtained.

상기 복합 소재를 오토클레이브를 이용하여 성형함으로써 양궁 핸들을 제조할 수 있는데, 금형에 복합 소재를 적층하고 이를 성형함으로써 제조되게 된다. 통상적으로 사용되는 알루미늄 재질의 금형은 오토클레이브 내에서 열에 의한 변형을 일으켜 양궁 날개의 중앙부와 날개의 평형에 불량을 일으키기 때문에, 무기계 합성목재 재질의 금형을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 복합소재 카본 금형, 알루미늄 금형을 사용할 수도 있다.The archery handle can be manufactured by molding the composite material using an autoclave. The archery handle can be manufactured by laminating a composite material on a metal mold and molding the composite material. It is preferable to use a mold made of an inorganic synthetic wood material because a metal mold of an aluminum material commonly used causes deformation due to heat in the autoclave to cause a malfunction in the center portion of the archwing and the wing equilibrium. Composite carbon molds and aluminum molds may also be used.

상기 무기계 합성목재에 대하여 물성을 측정한 결과 밀도가 0.6g/㎤, 인장강도가 2.8MPa, 탄성계수가 92MPa, 압축강도가 1.5MPa, 전단강도가 1.3MPa, 열팽창계수가 6.5×10-6㎜/㎜·℃, 열변형온도가 108~190℃, 연신율이 3%인 것으로 나타났다. 이와 같은 물성은 타 재료와 비교해도 그 차이를 알 수 있는데, 열팽창계수를 비교해보면, 상기 무기계 합성목재와 달리 석고는 17×10-6㎜/㎜·℃, 수지계 합성목재는 30~60×10-6㎜/㎜·℃, 알루미늄은 24×10-6㎜/㎜·℃로 상기 무기계 합성목재가 열적 안정성이 가장 뛰어난 것을 알 수 있다.The inorganic synthetic wood was measured for physical properties to find that the density was 0.6 g / cm 3, the tensile strength was 2.8 MPa, the elastic modulus was 92 MPa, the compressive strength was 1.5 MPa, the shear strength was 1.3 MPa, the coefficient of thermal expansion was 6.5 × 10 -6 mm / Mm 占 폚, a heat distortion temperature of 108 to 190 占 폚, and an elongation of 3%. Compared to the inorganic synthetic wood, the gypsum is 17 × 10 -6 mm / mm · ° C, and the resin-based synthetic wood is 30 to 60 × 10 -6 mm / mm 占 폚, and aluminum is 24 占 10 -6 mm / mm 占 폚, which indicates that the inorganic synthetic wood has the highest thermal stability.

상기 양궁 핸들은 프리프레그 탄소 섬유 층, 비정질 티타늄 합금 포일, UD(uni-direct) 탄소 섬유 층, 및 카본 패브릭 층을 순차적으로 적층하여 금형에 투입하고 오토클레이브에서 접합하는 공정을 통하여 제조될 수 있다. 이때 각각의 층을 제조하는 과정에서 미리 프레스 가공을 통해 특정 형태의 곡률을 가지도록 성형한 후 이를 적층하는 것이 바람직하다.The archery handle may be manufactured by sequentially laminating a prepreg carbon fiber layer, an amorphous titanium alloy foil, a UD (uni-direct) carbon fiber layer, and a carbon fabric layer, sequentially charging them into a mold, and joining them in an autoclave . At this time, it is preferable to form the layers so as to have a specific curvature through press processing in the process of manufacturing each layer, and then laminate them.

상기 적층체는 오토클레이브에 투입하여 진공상태에서 열 압착하는데, 진공펌프를 이용하여 오토클레이브의 내부를 진공상태로 유지하면서 열 압착하는 것이 바람직하다. 이러한 진공 조건에서는 판재 사이의 미접합 부분이나 공기 기포 등이 완전하게 제거되기 때문에 적층체가 견고하고 안정되게 접합되게 된다.The laminate is put in an autoclave and thermocompression-bonded in a vacuum state. Preferably, the laminate is thermocompression-bonded while maintaining the inside of the autoclave in a vacuum state by using a vacuum pump. In such a vacuum condition, since the unbonded portion between the plates and air bubbles are completely removed, the laminate is firmly and stably bonded.

상기 오토클레이브 처리는 125 내지 130℃에서 4 내지 6㎏/㎠의 압력으로 0.5 내지 1.5시간 동안 열 압착하여 수행한다. 상기 열 압착 조건은 양궁 날개의 두께 및 무게에 따라 달라질 수 있다.The autoclave treatment is performed by thermocompression at 125 to 130 캜 for 0.5 to 1.5 hours at a pressure of 4 to 6 kg / cm 2. The thermal compression conditions may vary depending on the thickness and weight of the archery wing.

또한, 각각의 적층체 사이에는 열경화성 접착제, 바람직하게는 열경화성 에폭시 접착제를 도포하여 접착할 수 있다. 오토클레이브에서의 성형은 이러한 접착제 층에서 발생할 수 있는 기포를 대부분 제거하기 때문에 기밀한 접착이 가능하게 해 준다.Further, a thermosetting adhesive, preferably a thermosetting epoxy adhesive, can be applied between the respective laminated bodies and bonded. Molding in an autoclave removes most of the air bubbles that may occur in these adhesive layers, allowing for airtight bonding.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 자세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples.

본 실시예에서 사용된 비정질 티타늄 합금 포일의 원소분석을 실시한 결과 Zr54Ti22Ni16Cu8의 합금 조성물인 것으로 나타났으며, 도 3의 EDS 분석 결과와 같이 상온에서의 구성상은 Zr2Ni상, (Zr,Ti)2Ni상 및 Zr(Ti) 고용체상으로 이루어지는 것으로 확인되었다.As a result of the elemental analysis of the amorphous titanium alloy foil used in the present embodiment, Zr 54 Ti 22 Ni 16 Cu was found to be 8-alloy of the composition, composition at room temperature as in the EDS analysis of Figure 3 phase Zr 2 Ni phase , (Zr, Ti) 2 Ni phase and Zr (Ti) solid phase.

프리프레그 탄소 섬유 층, 비정질 티타늄 합금 포일(두께 80㎛), UD(uni-direct) 탄소 섬유 층, 및 카본 패브릭 층을 프레스 가공하여 양궁 핸들 형태의 곡률을 갖도록 성형한 후 이를 순차적으로 적층하여 금형에 두고 이를 오토클레이브에 투입한 후 125~130℃, 4 내지 6㎏/㎠ 압력의 조건으로 1시간에서 1시간 20분 동안 가압 처리하여 열 압착을 수행하여 시료 1을 제조하였다.A prepreg carbon fiber layer, an amorphous titanium alloy foil (thickness: 80 占 퐉), a UD (uni-direct) carbon fiber layer, and a carbon fabric layer were pressed to form an archery handle curvature, And the mixture was placed in an autoclave. The mixture was pressurized at 125 to 130 ° C under a pressure of 4 to 6 kg / cm 2 for 1 hour to 1 hour and 20 minutes to produce a thermocompression bonding sample 1.

비교를 위하여 비정질 티타늄 합금 포일 대신 대한민국 등록특허공보 10-1692261호에 따른 마그네슘 합금을 80㎛ 두께의 포일로 제조하였고, 프리프레그 탄소 섬유 층, 마그네슘 합금 층, UD 탄소 섬유 층, 및 카본 패브릭 층을 순차 적층하여 시료 2를 제조하였다. For comparison, a magnesium alloy according to Korean Patent Publication No. 10-1692261 was prepared as a foil having a thickness of 80 mu m instead of an amorphous titanium alloy foil, and a prepreg carbon fiber layer, a magnesium alloy layer, a UD carbon fiber layer and a carbon fabric layer Followed by laminating in sequence to prepare Sample 2.

또한, 비정질 티타늄 합금 포일을 적층하지 않고, 프리프레그 탄소 섬유 층, 고경도(high modulus) 탄소 층, UD 탄소 섬유 층, 및 카본 패브릭 층을 순차 적층하여 시료 3을 제조하였다.A sample 3 was prepared by sequentially laminating a prepreg carbon fiber layer, a high modulus carbon layer, a UD carbon fiber layer, and a carbon fabric layer without laminating the amorphous titanium alloy foil.

각 시료의 물성을 테스트하기 위하여 산업환경연구센터에 의뢰하여 표 1과 같이 물성을 측정하였다.In order to test the physical properties of each sample, an industrial environment research center was commissioned to measure physical properties as shown in Table 1.

시험방법Test Methods 단위unit 시료1Sample 1 시료2Sample 2 시료3Sample 3 인장강도The tensile strength ASTM D 3039:2008ASTM D 3039: 2008 MPaMPa 677.9677.9 658.9658.9 441.5441.5 신장율Elongation rate ASTM D 3039:2008ASTM D 3039: 2008 %% 1.21.2 1.21.2 1.41.4 굴곡강도Flexural strength ASTM D 790:2010ASTM D 790: 2010 MPaMPa 904.2904.2 869.5869.5 411.4411.4 굴곡탄성율Flexural modulus ASTM D 790:2010ASTM D 790: 2010 MPaMPa 45609.845609.8 43613.043613.0 36648.836648.8 충격강도Impact strength ASTM D256:2006ASTM D256: 2006 JJ 0.80.8 0.80.8 1.11.1 충격강도Impact strength ASTM D256:2006ASTM D256: 2006 J/mJ / m 502.7502.7 489.8489.8 602.1602.1

시험 결과를 살펴보면, 본 발명에 따른 탄소 소재를 적용한 시료 3은 시료 1, 2에 비해 충격강도는 다소 나으나 인장강도, 신장율, 굴곡강도, 굴곡탄성율에서 모두 낮은 것으로 나타났다. 특히, 시료 1은 전체적인 물성에서 시료 2보다 더 나은 효과를 나타내어 본 발명에 따른 비정질 티타늄 합금 소재를 적용할 때 물성이 향상되는 결과를 얻었다.As a result of the test, the impact strength of the sample 3 to which the carbon material according to the present invention was applied was slightly lower than that of the samples 1 and 2, but the tensile strength, elongation, flexural strength and flexural modulus were all lower. Particularly, the sample 1 exhibited better effects than the sample 2 in the overall physical properties, and the physical properties were improved when the amorphous titanium alloy material according to the present invention was applied.

본 발명에 따른 양궁 핸들을 양궁용 활에 실제 적용했을 때의 특성을 평가하기 위하여 시료 1 및 2를 시판되는 양궁 날개 및 현과 결합하여 시험용 활을 제작하고 상기 시험용 활의 굽힘 진동 및 비틀림 진동을 측정하였다.In order to evaluate the characteristics when the archery handle according to the present invention was actually applied to an archery bow, Samples 1 and 2 were combined with commercial arches and strings to prepare a test bow, and the bending vibration and torsional vibration of the test bow were measured .

시험용 활의 핸들 길이는 25인치, 날개 길이는 70인치, 화살 길이는 29.6인치였고, 무게는 46파운드였다.The test bow had a handle length of 25 inches, a wing length of 70 inches, an arrow length of 29.6 inches, and a weight of 46 pounds.

굽힘 진동 측정을 위하여 도 4에서와 같이 양궁 핸들의 앞면(화살의 발사 방향)의 4개 위치에 센서를 장착하고 진동을 측정하였다. 측정점 1과 4는 화살의 날개 및 활 줄의 진동을 측정하기 위한 것이고, 측정점 2와 3은 핸들에서 감지되는 진동을 측정하기 위한 것이다. 측정 결과는 도 5와 같다.In order to measure the bending vibration, the sensors were mounted at four positions on the front side of the archery handle (direction of arrow firing) as shown in Fig. 4, and the vibration was measured. Measurement points 1 and 4 are for measuring the vibration of the arrow's wings and bowstring, and measurement points 2 and 3 are for measuring the vibration sensed at the steering wheel. The measurement results are shown in Fig.

도 5의 결과를 살펴보면, 시료 1과 2에서 4개 측정점 전부에 대한 초기진동은 약 100m/s2으로 나타났다. 또한 측정점 2 및 3의 진동은 빠른 속도로 감쇠되어 5m/s2 이하가 되지만 측정점 1 및 4의 진동은 유지되는 것으로 나타났다. 도 5(a)에서는 활의 저주파 흔들림의 영향이 나타나는데 이는 발사대와 활 사이의 진동으로 파악된다. 또한, 시료 1에서 측정점 1 및 4에서 유지되는 진동의 주파수는 26.88Hz이나, 시료 2에서는 27.5Hz로 나타났다. 상기 주파수는 활줄의 자유진동으로 파악된다.Referring to the results of FIG. 5, the initial vibrations of all four measurement points in samples 1 and 2 were about 100 m / s 2 . In addition, the vibrations at measurement points 2 and 3 attenuate at a high rate to be less than 5 m / s 2 , but the vibrations at measurement points 1 and 4 are maintained. In Fig. 5 (a), the influence of the low frequency shaking of the bow is shown, which is understood as the vibration between the launching platform and the bow. In addition, the frequency of the vibration held at the measurement points 1 and 4 in the sample 1 was 26.88 Hz, but it was 27.5 Hz in the sample 2. This frequency is understood as free vibration of the tendon.

시료 1과 2의 측정점 2, 3에서의 주파수 감쇠 속도를 비교해보면 시료 1에서 더 빠른 속도로 주파수가 감쇠되는 것으로 나타났다. 이는 시료 1이 진동 감쇠 효과가 더 큰 것을 시사하는 결과이다.A comparison of the frequency attenuation rates at measurement points 2 and 3 of samples 1 and 2 shows that the frequency is attenuated more rapidly at sample 1. This is a result that the sample 1 has a greater vibration damping effect.

또한, 도 6의 결과를 살펴보면, 시료 1 및 2에 대한 측정점 2 및 3에서의 굽힘 진동 감쇠 결과에서 시료 1은 진폭이 5m/s2 이하가 되는데 710ms가 소요되나 시료 2는 840ms가 소요되어 시료 1의 진동 감쇠 특성이 시료 2보다 우수한 것으로 파악되었다.6, in the results of the bending vibration attenuation at the measurement points 2 and 3 for the samples 1 and 2, the sample 1 required 710 ms for the amplitude to be 5 m / s 2 or less, but the sample 2 required 840 ms, 1 vibration damping characteristics were found to be superior to sample 2.

또한, 굽힘 진동의 주파수 스펙트럼을 비교해 보면 도 7과 같다. 도 7의 결과를 살펴보면, 시료 1에서는 측정점 1 및 4에 활줄과 양궁 날개로 인한 자유 진동이 지속되어 이와 관련된 27.5Hz, 130.6Hz, 305Hz의 진동 성분이 나타나며, 시료 2에서는 활줄과 양궁 날개의 자유 진동과 관련된 26.88Hz, 130.6Hz, 306Hz의 진동 성분이 나타날 뿐 양궁 핸들의 고유 진동수 성분이 확인되지 않아 시료 1과 2의 유의미한 차이는 확인할 수 없었다.The frequency spectrum of the bending vibration is shown in FIG. 7, in Sample 1, free vibrations due to tendons and arches continue at measurement points 1 and 4, resulting in vibration components at 27.5 Hz, 130.6 Hz, and 305 Hz. In Sample 2, The vibration components of 26.88Hz, 130.6Hz, and 306Hz related to the vibration appeared, but the natural frequency component of the archwalk handle could not be confirmed, so that a significant difference between the samples 1 and 2 could not be confirmed.

또한, 시료 1, 2의 고유 진동수를 비교해보면 도 8과 같다. 도 8의 결과를 살펴보면, 시료 1에서는 측정점 1, 4에 대하여 131.9, 143.1, 188.8, 305, 555, 823.1, 838.1Hz의 성분이 나타났고, 측정점 2, 3에 대하여 131.9, 143.1, 306.3, 560, 580, 610Hz 성분이 나타났다. 즉, 양궁 핸들의 1차 굽힘 고유 진동수가 131.9Hz로 파악되었다. 이에 대하여, 시료 2에서 측정점 1, 4에서는 130.6, 187.5, 306.3, 560, 855.6 Hz 성분이 나타났고, 측정점 2, 3에서는 187.5, 306.3, 560, 577.5, 610Hz 성분이 나타나 고유 진동수가 187.5Hz인 것으로 파악되었다. 따라서 시료 1이 시료 2에 비해 낮은 고유 진동수를 나타내어 진동 감쇠 효과가 큰 것으로 파악되었다.A comparison of natural frequencies of the samples 1 and 2 is shown in Fig. 8, the components of 131.9, 143.1, 188.8, 305, 555, 823.1 and 838.1 Hz were observed for the measurement points 1 and 4 in the sample 1 and 131.9, 143.1, 306.3, 560, 580, and 610 Hz components appeared. That is, the primary bending natural frequency of the archery handle was found to be 131.9 Hz. On the other hand, in sample 2, the components of 130.6, 187.5, 306.3, 560 and 855.6 Hz appeared at measurement points 1 and 4, and 187.5, 306.3, 560, 577.5 and 610 Hz components appeared at measurement points 2 and 3, Was identified. Therefore, it was found that the sample 1 had a lower natural frequency than the sample 2 and the vibration damping effect was larger.

다음으로 비틀림 진동 측정을 위하여 도 9와 같이 핸들의 앞면(화살의 발사방향)에 진동센서 3개를 동일하게 붙이고 1번 센서의 부착 왼쪽 옆면에 4번 센서를 부착하여 활 날개의 비틀림에 의한 진동을 측정하였다. 비틀림 진동은 진폭이 5m/s2 이하가 되는데 소요되는 시간을 측정하여 확인하였으며 그 결과는 도 10과 같다.Next, in order to measure the torsional vibration, three vibration sensors are equally attached to the front surface of the steering wheel (direction of arrow shooting) as shown in FIG. 9, and the sensor 4 is attached to the left side surface of the sensor 1, Were measured. The torsional vibration was confirmed by measuring the time required for the amplitude to become less than 5 m / s 2, and the results are shown in FIG.

도 10의 결과를 살펴보면, 시료 1은 360ms가 소요되나 시료 2는 460ms가 소요되어 시료 1의 진동 감쇠 특성이 시료 2보다 우수한 것을 확인할 수 있었다.10 shows that the sample 1 requires 360 ms and the sample 2 requires 460 ms, so that the vibration damping characteristic of the sample 1 is superior to that of the sample 2.

이상과 같은 시험 결과로부터 본 발명에 따른 양궁 핸들을 적용하는 경우 핸들의 굽힘 방향, 비틀림 방향의 진폭값, 감쇠 특성 및 굽힘 방향의 고유 진동수에서 모두 종래기술에 따른 양궁 핸들에 비해 더 나은 결과를 얻었으며, 이로부터 진동 감쇠의 향상된 효과를 나타내는 것을 확인할 수 있었다.From the above test results, when the archery handle according to the present invention is applied, both the bending direction of the handle, the amplitude value in the torsional direction, the natural frequency in the damping characteristic and the bending direction are better than those in the conventional archery handle And it was confirmed from this that the improved effect of vibration damping is exhibited.

본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 설명하였으나, 상기 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형과 변경이 가능하다. 그러한 변형예 및 변경예는 본 발명과 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 보아야 한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments and that various changes and modifications may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention. Change is possible. Such variations and modifications are to be considered as falling within the scope of the invention and the appended claims.

100 : 양궁 핸들
110 : 프리프레그 탄소 섬유 층
120 : 비정질 티타늄 합금 포일
130 : UD 탄소 섬유 층
140 : 카본 패브릭 층100: Archery handle
110: prepreg carbon fiber layer
120: amorphous titanium alloy foil
130: UD carbon fiber layer
140: carbon fabric layer

Claims (4)

프리프레그 탄소 섬유 층, 비정질 티타늄 합금 포일, UD(uni-direct) 탄소 섬유 층, 및 카본 패브릭 층이 순차적으로 적층되어 형성되는 복합 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 양궁 핸들.
An amorphous titanium alloy foil, a UD (uni-direct) carbon fiber layer, and a carbon fabric layer are laminated in this order.
청구항 1에 있어서,
상기 비정질 티타늄 합금 포일은 화학식 1로 표시되는 합금 조성물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 양궁 핸들.

[화학식 1]
ZraTibNicCud

이때, a, b 및 c는 각각 Zr, Ti, Ni 및 Cu의 원자%를 의미하며, 52 ≤ a ≤ 58, 20 ≤ b ≤ 25, 12 ≤ c ≤ 18, 4 ≤ c ≤ 10이며, 상온에서의 구성상은 Zr2Ni상, (Zr,Ti)2Ni상 및 Zr(Ti) 고용체(solid solution)상의 3종류의 상이다.

The method according to claim 1,
Wherein the amorphous titanium alloy foil is made of an alloy composition represented by the following formula (1).

[Chemical Formula 1]
Zr a Ti b Ni c Cu d

Wherein a, b, and c are atomic percentages of Zr, Ti, Ni, and Cu, respectively, and 52 ≦ a ≦ 58, 20 ≦ b ≦ 25, 12 ≦ c ≦ 18, 4 ≦ c ≦ 10, a configuration phase Zr 2 Ni phase, and the three on the (Zr, Ti) 2 Ni phase and the Zr (Ti) solid solution (solid solution).

청구항 1에 있어서,
상기 비정질 티타늄 합금 포일은 두께가 40 내지 100㎛인 것을 특징으로 하는 양궁 핸들.
The method according to claim 1,
Wherein the amorphous titanium alloy foil has a thickness of 40 to 100 占 퐉.
청구항 1에 있어서,
상기 양궁 핸들은 상기 복합 소재를 오토클레이브를 이용하여 열압착함으로써 성형되는 것을 특징으로 하는 양궁 핸들.The method according to claim 1,
Wherein the archery handle is formed by thermocompression bonding the composite material using an autoclave.
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