KR20010102186A - 섬유강화플라스틱 구조체 및 그 제조방법 - Google Patents

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KR20010102186A
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frp structure
reinforcing fiber
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세키도토시히데
키모토유키타네
콘도토시유키
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히라이 가쯔히꼬
도레이 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명은, 특히, 두께방향으로 복수장 적층된 코어재와, 적어도 편면측에 배치된 FRP스킨층을 갖는 FRP구조체와, 적어도 한쪽에 FRP를 포함하는 한 쌍의 판이 간극을 두고 배치되고, 상기 간극내에 심레스밀폐중공코어재를 포함하여 이루어지는 FRP구조체, 및 이들 FRP구조체의 제조방법, 및, 표면에 수지 미함침부분이 생겼을 때, 상기 수지 미함침부분전체를 백 기재로 덮은 후 상기 백 기재로 덮여진 내부를 진공상태로 하여, 수지를 주입하여 강화섬유기재의 수지 미함침부분에 함침 시키는 FRP구조체의 보수방법을 제공한다. 복수적층코어구조에 의해 곡면을 갖는 비교적 대형의 FRP구조체를 용이하게 성형할 수 있다. 심레스 밀폐중공코어재를 포함한 FRP구조체는, 경량, 고강도특성을 갖고, 진공RTM법으로 용이하게 성형할 수 있다. 상기 보수방법에 의하면, FRP구조체의 강도를 유지하면서, 용이하고 또한 저렴하게 보수할 수 있어 FRP구조체의 제조비용를 저감할 수 있다.

Description

섬유강화플라스틱 구조체 및 그 제조방법{FRP STRUCTURE BODY AND PRODUCTION METHOD THEREFOR}
경량이며 고강도인 소재로서 FRP(섬유강화플라스틱)이 각종 산업분야에서 주목받고 있다. 이러한 FRP중에서도 CFRP(탄소섬유강화플라스틱)이 그 우수한 기계특성 등의 점에서 주목받고 있다.
이러한 FRP구조체에 있어서는, 경량성을 확보하면서 높은 강도나 강성을 확보하기 위해서 경량의 코어재와 FRP스킨층으로 이루어진 구조를 채용하는 일이 많다. FRP스킨층은 적어도 코어재의 한쪽 면측에 배치되지만, 통상은, 코어재의 양면에 배치한 샌드위치구조를 채용하는 것이 많다. 또, 코어재로서는 구조체전체의 경량성을 유지하기 위해서, 예를 들면 발포체로 이루어진 경량의 코어재(폼코어)를 이용하는 일이 많다. 발포체로 이루어진 코어재는 경량성뿐만 아니라, 단열성능 등도 우수하다. 이러한 코어재를 이용하여 FRP구조체를 성형하는 경우, 코어재자신을 지지체로서 이용하여, 그 위에 강화섬유기재를 배치하여 그것에 수지를 함침, 경화시키면 되므로, 성형을 용이하고 또한 효율적으로 행할 수 있다.
상기와 같은 코어재는 종래, 단층의 코어재로서 구성되어 있고, 그 편면 또는 양면에 FRP스킨층이 배치되어 전체적으로 일체화된 FRP구조체로 형성되어 있다. 이 단층의 코어재로서는, 예를들면, 발포체의 경우, 구조체전체의 강성 등을 확보하기 위해서 통상 20mm을 넘는 두께의 것이 사용되고 있다.
그런데 상기와 같은 비교적 두께가 큰 코어재에 있어서는, 코어재자신을 형성함에 있어서, 평면형상인 코어재를 굽힘가공에 의해 곡율반경이 작은 부위를 형성하는 것이 곤란다. 따라서, FRP구조체의 최종 성형형상으로, 비교적 곡율반경이 작은 곡면부분이 요구되는 경우에는, 적어도 그 부분에 대해서 코어재를 이용하는 것이 곤란하게 되거나 또는, 비싼 성형형을 이용하여 원하는 형으로 발포성형하거나, 코어재를 원하는 형상으로 가공하는 데에 극히 비싼 가공비가 필요하게 된다고 하는 문제가 있었다. 따라서 현실적으로는, 코어재를 이용한 FRP구조체의 성형에 있어서는 성형할 수 있는 형상, 특히 곡면부분의 형상에 한계가 있었다.
또, FRP샌드위치구조체에 관해서는, 경량이며 고강도, 고강성인 점에서 여러가지의 분야 특히 토목·건재용도로 사용되고 있지만, FRP샌드위치구조체의 성형을 위해 통상 발포체를 코어재로서 사용하고 있다. 통상 코어재로서는 우레탄폼, 폴리스티렌폼, 페놀폼 등의 유기 발포체가 널리 이용되고 있지만, 이들 폼재는 어느것이나 폴리머에 발포제를 혼입한 것을 원료로 이용하여 제조할 필요가 있기 때문에, 제조비용이 높아지고, 이것이 FRP샌드위치구조체의 제조비용을 올리고 있었다.
또한 특히, 최근 저비용이며 고강도의 FRP를 제조할 수 있는 성형법으로서주목받고 있는 진공RTM법(Resin Transfer Mo1ding)을 사용하기 위해서는, 코어재는 진공의 압력에 견디는 것이 필요하며, 그것을 위한 높은 압축강도를 얻기 위해서,코어재의 밀도는 높아지지 않을 수 없고, 통상의 발포체에 비해 한층 비용이 높은 데다가 중량도 무거운 것을 사용하고 있었다. 따라서 결과적으로 그것을 사용한 FRP샌드위치구조체는 성형법으로서는 저비용의 방법을 이용해도 코어재의 가격이 높기 때문에 제조비용이 높아졌다.
또한, FRP를 비교적 대형의 부재로 성형하는 경우에도, FRP스킨재와 경 량의 코어재와의 조합구조, 특히 코어재의 양면에 FRP스킨판을 배치한 샌드위치구조를 채용하는 일이 많다. 이러한 구성에 의해, 대형이면서 경량이며, 필요한 강도, 강성을 갖춘 FRP구조체가 얻어진다. 또한 보강하기 위해, 적당한 부위에 리브나 캡부재의 보강부재를 배치하는 것이 유효한 것도 알려져 있다.
그러나, 비교적 대형의 FRP구조체는, 핸드레이업법 등으로 성형되는 일이 많았기 때문에, 제조가 용이하지 않고, 또한, 비용도 비교적 높다라는 문제가 있었다. 이러한 문제에 대해서, 아직, 비교적 대형의 FRP구조체를 용이하고 또한 저렴하게 제조할 수 있는 성형기술이 확립되어 있다라고는 하기 어렵다.
또, 비교적 대형의 FRP구조체의 성형을 효율좋게 행할 수 있는 성형방법으로서, 홈이 형성된 코어재의 적어도 편면에 강화섬유기재를 배치하고, 전체를 백 기재로 덮은 후 백 기재로 덮여진 내부를 진공상태로 하고, 수지를 주입해서 상기 수지를 코어재의 홈을 통해 강화섬유기재의 면방향으로 확산시키면서 강화섬유기재의 두께방향으로 함침해서 상기 수지에 의해 코어재와 강화섬유기재를 일체적으로 성형하는 방법이 알려져 있다.(예를 들면, 미국특허제5,721,034호 공보).
이러한 성형방법에 있어서는, 코어재, 예를 들면 발포체로 이루어진 코어재에는 성형시에 수지의 유로가 되는 홈이 형성되어 있지만, 이 홈은 코어재를 직사각형 등의 소정 형상으로 성형한 후(또는 제작한 후), 기계가공 등에 의해 소정 패턴이 되도록 형성되어 있다.
그런데, 상기와 같이 코어재형성후에 홈을 후가공하는 방법에서는 그 후가공에 노력과 비용이 들고, 코어재의 수가 많은 경우에는 FRP구조체의 제조전체에 차지하는 코어재의 가공시간과 가공비용이 매우 커지고, 나아가서는 FRP구조체의 제조비용을 증대시키는 것이 되었다.
또, 코어재의 홈을 기계가공에 의해 후가공하는 경우, 가공기의 기능에 한계가 있으므로, 형성해야 할 홈의 패턴도 한정된다. 그 때문에, 복잡한 패턴이나 임의의 자유로운 패턴의 홈을 형성할 수 없는 일이 있고, FRP구조체성형시의 최적의 수지의 유로패턴이 얻어지지 않는 일이 있다. 이 코어재의 홈패턴은 균질한 FRP구조체를 효율좋게 성형하기 위해서 중요한 요건이 되고, 홈패턴의 최적화에 의해서 보다 뛰어난 특성의 FRP구조체를 효율적으로 성형할 수 있는 가능성이 높다.
또한, 비교적 대형의 FRP구조체를 상기와 같은 방법으로 성형함에 있어서는, 균질한 FRP구조체를 효율적으로 성형하기 위해서, 수지를 강화섬유기재의 면방향으로 균일하게 확산시키면서 강화섬유기재의 두께방향으로 균일하고 또한 신속하게 함침시키는 것이 바람직하지만, 이러한 요망을 만족하는 성형기술이 확립되어 있다라고는 말하기 어렵다.
또한, 상기와 같은 방법 또는 핸드레이업법으로 FRP구조체를 성형하는 경우, 특히, 비교적 대형의 FRP구조체를 성형하는 경우, 표면에 수지 미함침부분, 즉 수지의 함침이 불완전한 강화섬유기재부분이 노출하는 일이 있다. 종래, 수지 미함침부분이 생긴 경우, 예를 들면 핸드레이업법으로 외층면에서부터 수지를 함침시키는 방법이 채용하고 있다. 또, 수지 미함침부분이 깊은 경우에는, 그 수지 미함침부분을 제거하고, 그 부분에 프리프레그 등의 기함침기재를 투입해서 보수하는 방법을 채용하는 것도 있다.
그러나, 이러한 핸드레이업법에 의한 보수방법에서는, 보수부분이 에어가 제거되어 있으므로, 수지를 완전히 함침시키는 것은 곤란하다. 따라서, 국부적으로 수지 미함침부분(공동)이 남을 우려가 있고, FRP구조체의 그 부분의 기계특성이 저하할 우려가 있다. 또한, 프리프레그 등의 기함침기재를 투입하는 방법에서는 작업성이 나쁘고 작업에 시간이 걸림과 동시에, 보수부분이 다른 소재로 이루어지기 때문에 불연속이 되어 국부적으로 강도저하를 초래할 우려가 있다. 또한 수지 미함침부분을 제거할 때 주위의 강화섬유기재를 절단할 우려가 있어 이 면에서도 강도저하를 초래할 우려가 있다.
본 발명은 FRP구조체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히, FRP샌드위치구조체로서 적합한 경량이며 고강도의 FRP구조체와, 그 FRP구조체를 효율좋고 저렴하게 제조할 수 있는 FRP구조체의 제조방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 FRP구조체의 부분사시도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 FRP구조체의 부분사시도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 FRP구조체의 부분사시도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 FRP구조체의 부분사시도이다.
도 5는 한 장의 코어재의 부분사시도이다.
도 6은 본 발명의 일실시형태에 따른 FRP구조체의 제조방법을 나타낸 부분사시도이다.
도 7은 코어재의 일례를 나타낸 사시도이다.
도 8은 코어재의 다른 예를 나타낸 사시도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 FRP구조체의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 FRP구조체의 부분단면도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 FRP구조체의 단면도이다.
도 12는 코어재의 또 다른 예를 나타낸 사시도이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 FRP구조체의 부분단면도이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 FRP구조체의 부분단면도이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 FRP구조체의 사시도이다.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 FRP구조체의 사시도이다.
도 17은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 FRP구조체의 단면도이다.
도 18은 코어재의 단부의 가공방법예를 나타낸 부분사시도이다.
도 19는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 FRP구조체의 제조방법을 나타낸 단면도이다.
도 20은 코어재의 또 다른 예를 나타낸 사시도이다.
도 21은 코어재의 홈형성예를 나타낸 부분사시도이다.
도 22는 코어재의 단부구조예를 나타낸 부분단면도이다.
도 23은 코어재의 홈배치 및 형상을 나타낸 부분단면도이다.
도 24는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 FRP구조체의 부분단면도이다.
도 25는 본 발명의 또 다른 구조예를 나타낸 FRP구조체의 부분단면도이다.
도 26은 코어재의 단부구조예를 나타낸 부분사시도이다.
도 27은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 FRP구조체의 부분단면도이다.
도 28은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 FRP구조체의 부분단면도이다.
도 29는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 FRP구조체의 부분사시도이다.
도 30은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 FRP구조체의 부분단면도이다.
도 31은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 FRP구조체의 부분평면도이다.
도 32는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 FRP구조체의 부분단면도이다.
도 33은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 FRP구조체의 부분단면도이다.
도 34는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 FRP구조체의 부분단면도이다.
도 35는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 FRP구조체의 부분단면도이다.
도 36은 코어재의 홈패턴의 예를 나타낸 평면도이다.
도 37은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 FRP구조체의 단면도이다.
도 38은 도 37의 FRP구조체의 제조방법을 나타낸 단면도이다.
도39는 도 37의 FRP구조체의 코어재의 사시도이다.
도 40은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 FRP구조체의 제조방법을 나타낸 단면도이다.
도 41은 도 40의 FRP구조체의 코어재의 사시도이다.
도 42는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 FRP구조체의 제조방법을 나타낸 사시도이다.
본 발명의 목적은 코어재를 이용하는 것에 의해 FRP구조체의 강도나 강성을 확보하면서, 곡율반경이 비교적 작은 곡면부분도 용이하고, 또한 실질적으로 자유로운 형상으로 성형가능한 FRP구조체 및 그 제조방법을 제공하는 것에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 충분히 높은 기계적물성을 갖춘 경량의 FRP샌드위치구조체를 저렴하게 제조함으로써, 특히 지붕재등의 건재용도에 적합한 FRP제 샌드위치구조체 및 그 제조방법을 제공하는 것에 있다.
또, 본 발명의 또 다른 목적은, 비교적 대형의 FRP구조체를 용이하고 또한 저렴하게 제조할 수 있는 성형기술을 확립하는 것에 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 코어재의 홈을 미리 형성하는 것에 의해, 진공RTM법에 의한 FRP구조체의 성형을 보다 효율적이고 저렴하게 행할 수 있도록 하는 것에 있다.
또, 본 발명의 또 다른 목적은, 비교적 대형의 FRP구조체라도, 수지를 강화섬유기재의 면방향으로 균일하게 확산시키면서 강화섬유기재의 두께방향으로 균일하고 또한 신속하게 함침시킬 수 있고, 균질한 FRP구조체를 효율좋고 또한 저렴하게 제조할 수 있는 성형기술을 확립하는 것에 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 보수작업이 매우 간편하고 실질적으로 완전히 수지를 함침시켜 공동이나 국부적인 수지 미함침부분의 발생을 방지할 수 있고, 또한, 강화섬유기재를 절단하는 일도 없고, 주위의 FRP부분과 동일의 FRP구성으로서 강도저하도 초래하지 않는 합리적인 보수를 행할 수 있는 FRP구조체의 제조방법을 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 FRP구조체는, 코어재와, 적어도 편면측에 배치된 FRP스킨층을 갖는 FRP구조체에 있어서, 두께방향으로 여러 장의 코어재가 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 것으로 이루어진다.
이 FRP구조체는 코어재끼리가 직접 적층, 즉 직접 접촉하도록 적층되어 있는부분을 갖고 있어도 좋고, 적층된 코어재사이에 FRP스킨층이 끼워진 부분을 갖고 있어도 좋다. 본 발명은, 코어재의 적층체가 적어도 일부에 곡면을 갖는 경우에 특히 유효하다. 코어재의 재질은 특별히 한정하지 않지만, 구조체전체의 경량성을 확보하면서, 강도나 강성을 향상한다고 하는 면에서, 발포체, 특히 독립발포기구로 이루어지는 것이 바람직하다.
한 장의 코어재의 두께로서는, 20mm이하로 하는 것이 바람직하다. 이와 같은 비교적 얇은 코어재는 그 단체로서는, 용이하게 자유로운 곡면형상으로 형성하는 것이 가능하다. 코어재단체로서는 얇아도, 그것을 여러 장 적층하는 것에 의해 코어재의 적층체로서는 종래와 동등 또는 그 이상의 두께로 용이하게 설정할 수 있다. 그리고 소정 형상으로 형성된 얇은 코어재가 적층되기 때문에, 적층체로서도 문제없이 원하는 형상으로 형성된다. 따라서, 곡율반경이 비교적 작은 곡면부분을 갖는 형상이어도, 용이하게 형성되게 되어, 성형할 FRP구조체의 형상으로 실질적으로 제한이 없어진다.
이러한 코어재에는 적어도 한 장의 코어재의 표면에, FRP스킨층 성형시에 수지를 확산시키는 홈이 형성되어 있어도 좋다. 수지확산용 홈으로서는 예를들면, 큰 홈과, 상기 큰 홈에 연통하는 작은 홈을 갖는 구성으로 할 수 있다. 또한, 코어재의 두께방향으로 연장하여, FRP스킨층에 일체적으로 결합된 FRP리브를 갖고 있어도 좋다. 또한, FRP스킨층의 강화섬유기재에 인접하는 위치에 망체가 배치되어 있고, FRP스킨층과 망체와 적어도 한 장의 코어재가 일체적으로 성형되어 있는 구성으로 할 수도 있다.
또한, 본 발명에 따른 FRP구조체의 제조방법은, 여러 장의 코어재를 적층하고, 그 편면에 강화섬유기재를 배치하여, 상기 강화섬유기재에 수지를 함침하는 것을 특징으로 하는 방법으로 이루어진다.
이 제조방법에 있어서는 적층하는 코어재사이의 적어도 일부에 강화섬유기재 를 끼워넣어도 좋다. 또한 강화섬유기재에 접하는 코어재의 표면에 홈을 형성해 두고, 그 홈을 따라 수지를 확산시킴과 동시에, 수지를 강화섬유기재에 함침하도록 해도 좋다. 또한 코어재와 강화섬유기재사이에 망체를 배치하여, 그 망체를 따라 수지를 확산시킴과 동시에 수지를 강화섬유기재에 함침하도록 해도 좋다.
또한, 적어도 강화섬유기재를 배치한 부분을 백 기재로 덮은 후 상기 백 기재로 덮여진 내부를 진공상태로 하여, 수지를 주입하여 강화섬유기재에 함침하도록 해도 좋다. 또한, 코어재의 두께방향으로 연장하는 강화섬유기재를 배치하여, 그 강화섬유기재에 수지를 함침해서 FRP리브를 성형하도록 해도 좋다.
이러한 FRP구조체 및 그 제조방법에 의하면, FRP구조체의 코어재를 얇은 코어재의 적층체로 구성하도록 했기 때문에, FRP구조체전체로서의 경량성, 강도, 강성을 확보하면서, 실질적으로 자유로운 곡면부분을 형성하는 것이 가능하게 되어, 곡율반경이 비교적 작은 곡면부분을 갖는 FRP구조체도 용이하게 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 FRP구조체는, 적어도 한쪽에 FRP를 포함하는 한 쌍의 판이 간격을 갖고 배치되고, 그 간격에 양쪽 판을 접합하는 리브구조체가 끼워져 설치되어 있는 FRP구조체에 있어서, 상기 간격내에 심레스 밀폐중공코어재를 포함해서 이루어진 것을 특징으로 하는 것으로 이루어진다. 중공코어재로서심레스(seamless) 밀폐중공코어재를 사용하는 것이 필요한다. 심(seam)있는 코어재로서는, 특히 RTM법에 의한 성형시에 상기 심부(접착 등의 접합방법에 의한 심부)가 수지압으로 파괴하여, 중공코어내부에 수지가 들어가는 트러블이 생기기쉽기 때문에, 심레스 밀폐중공코어재를 사용하는 것이 필수로 된다.
이 리브구조체의 재료에는 FRP, 금속, 목재 등을 사용할 수 있고, 리브구조체는 한 쌍의 판의 성형과 동시에 배치하여 조립하는 것이 바람직하다. 상기 한 쌍의 판사이의 간격의 치수로서는, 판 연장방향에서, 실질적으로 일정해도 좋고, 불규칙적이어도 좋다. 또한 판자신의 형상으로서는, 단순한 평판상의 것이어도 좋지만, 예를 들면, 적어도 한쪽의 판이 산부와 골짜기부가 교대로 배치된 절곡판형상으로 형성되어 있는 것으로 할 수도 있다. 이 산부 또는/및 골짜기부는 어느 방향으로 직선상으로 연장하는 것외에, 피라미드형 등으로 입체적으로 형성된 것이어도 좋다. 리브구조체는, 각종 단면형상을 채용할 수 있지만, 또한, 트러스 또는 라멘구조체로 구성할 수도 있다.
심레스 밀폐중공코어재는 예를들면 열가소성수지로 형성할 수 있고, 예를 들면 열가소성수지의 블로성형품으로 이루어진다. 심레스 밀폐중공코어재의 부피로서는 1000㎤이상의 것이 바람직하고, 이것에 의하여 비교적 대형의 FRP구조체를 용이하게 성형할 수 있게 된다. 이러한 열가소성수지로 형성된 심레스 밀폐중공코어재에 강화섬유를 감고, FRP샌드위치 구조체성형후에는 실질적으로 FRP제의 상자형상물이 형성되도록 해도 좋다. 다면체로 이루어진 심레스 밀폐중공코어재 중 어느 하나의 표면에 홈을 형성해 두면, 성형시에 수지를 확산시킬 수 있다. 또한, 적어도 한쪽의 판의 FRP의 강화섬유기재에 인접하는 위치에 망체가 배치되어 있고, 그 적어도 한 쪽의 판과 망체와 적어도 심레스 밀폐중공코어재가 일체적으로 성형되어 있는 구성으로 할 수도 있고, 이러한 구성에 있어서도, 성형시에 수지를 확산시킬 수 있다. 또, 심레스 밀폐중공코어재의 형상에 대해서는 직방체형상외에, 단면형상이 삼각형이나 사다리꼴의 것, 그 밖에도 다각형의 것도 사용할 수 있다.
심레스 밀폐중공코어재의 두께는 O.5∼5mm의 범위에 있는 것이 바람직하다. 두께가 O.5mm 미만에서는 RTM성형에 있어서 진공빼기 될 때 코어재가 찢어지거나 변형되기 쉬워지고, 5mm을 초과하면, 경량성이 손상되는 동시에 재료량이 증대해서 비용이 증대한다.
또한, 이 FRP샌드위치구조체에 있어서는, 적어도 한 쪽 판의 FRP의 강화섬유로서 탄소섬유를 포함하는 것이 바람직하다. 탄소섬유함유에 의해, FRP구조체전체로서의 강도, 강성을 향상할 수 있다. 특히, 강화섬유로서, 필라멘트수가 10,000∼300,000개의 범위에 있는 등나무모양의 탄소섬유 필라멘트사를 갖는 것을 사용하면, 비용저감에도 기여할 수 있다.
또한, 이 FRP샌드위치구조체에 있어서는, 내화성을 향상하기 위해서, 적어도 한쪽 판의 매트릭스수지가 페놀수지로 이루어진 것이 바람직하다. 또는 적어도 편면에 내화재, 예를들면 내화성의 재료나 내화도료로 이루어진 층을 설치해 둘 수도 있다.
또한, 이 FRP샌드위치구조체는, 지붕재 등의 건재로서 적합하게 사용할 수 있는 것이다. 이 때, FRP제 지붕재전체, 또는 지붕을 구성하기 위한 FRP제 지붕재일단위전체에 대해서, 입체적인 형상으로 형성하는 것이 가능하다. 예를들면, 적어도 한쪽 판이, 다면체상의 입체형상부를 갖고 있는 구조나, 적어도 한쪽의 판이 삼차원 곡면부를 갖는 입체형상부를 갖고 있는 구조로 할 수 있다. 또한 이들 입체형상부의 양쪽을 갖는 구조로 할 수도 있다.
또한, 본 발명에 따른 FRP구조체의 제조방법은, 성형형위에 강화섬유를 배치하고, 그 위의 소정 위치에 강화섬유를 감은 심레스 밀폐중공코어재를 배치하고, 다시 강화섬유를 배치한 후, 전체를 진공용 필름기재로 덮은 후 필름기재로 덮여진 내부를 진공으로 하고, 수지를 주입하여 강화섬유에 함침시키는 것을 특징으로 하는 방법으로 이루어진다. 심레스 밀폐중공코어재는, 예를들면 블로성형에 의해 형성할 수 있다.
상기와 같은 FRP구조체 및 그 제조방법에 의하면, 양판사이의 간격에 심레스 밀폐중공코어재가 내포되기 때문에, 이 심레스 밀폐중공코어재도 샌드위치패널구조에 있어서의 코어 및/또는 리브로서 기능할 수 있고, FRP샌드위치구조체전체의 기계적 물성을 충분히 높게 확보하면서, 중공구조를 위해 전체의 경량성도 유지, 또는 다른 리브구조에 비해 향상할 수 있다. 그리고, 이 심레스 밀폐중공코어재는, FRP샌드위치구조체전체의 성형이전에는 단순한 수지성형물로서 양호하므로 저렴하게 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 FRP구조체는, 코어재와, 그 코어재의 적어도 편면에 배치된 FRP판과 코어재의 적어도 일단부에 배치되어 상기 FRP판에 대해서 실질적으로 평행하게 연장하는 플랜지부와 수직으로 연장하는 웨브부를 갖는 FRP제의 보강부재를 구비한 FRP구조체로서, 상기 코어재의 일단부의 적어도 일면에 상기 보강부재의 플랜지부가 끼워져서 부착되는 오목부가 형성되어 있고, 상기 코어재에 상기 오목부에 연통하여 성형시에 수지가 지나가는 길이 되는 홈이 형성되어 있고, 또한 상기 FRP판과 상기 FRP제의 보강부재와 상기 코어재가 수지에 의해서 일체화되어 있는 것을 특징으로 하는 것으로 이루어진다.
상기 FRP구조체에 있어서, FRP판을 코어재의 편면측에만 배치하는 구조로 할 수도 있지만, 바람직하게는 코어재의 양면에 FRP판이 배치된 샌드위치구조를 갖고, 보강부재가 양 FRP판사이에 걸쳐 연장하고 있는 구조로 하는 것이 바람직하다. 이러한 샌드위치구조에 의해, 경량의 코어재에 의해 FRP구조체전체의 경량성을 확보하면서, 양면에 배치된 FRP판으로 강도, 강성, 상면의 내구성을 확보할 수 있고, 또한 보강부재에 의해 FRP구조체전체의 한층 높은 강도, 강성을 확보할 수 있다.
상기 형성된 오목부도, 코어재의 일단부의 일면에만 설치할 수도 있지만, 코어재의 양면에 설치되어 있는 것이 보다 바람직하다. 상기 홈으로서는 예를들면, 큰 홈과, 상기 큰 홈으로부터 분기한 작은 홈으로 형성되어 있는 형상으로 형성할 수 있다.
이러한 큰 홈, 작은 홈으로 이루어진 홈형상은 수지의 확산성능 등을 보다 향상하기 때문에 최적화하는 것이 가능하다. 예를 들면, 상기 큰 홈의 깊이를 H, 홈폭을 W, 홈의 피치를 P라고 할 때,
(a)200≥W×H≥5(㎟), (b)300≥P≥100(mm)
의 관계를 만족하고 있는 것이 바람직하다. 또는, 상기 작은 홈의 깊이를 h,홈폭을 W, 홈의 피치를 p라고 할 때,
(a)1OO≥w×h≥1(㎟),(b) lOO≥p≥5(㎜)
의 관계를 만족하고 있는 것이 바람직하다.
또, 상기 보강부재는 상기 FRP판의 면방향으로 연속적으로 배치할 수도 있고, 불연속으로 배치할 수도 있다. 불연속의 배치이어도, 적절한 보강부재와, 적절한 피치를 선택하는 것에 의해, 충분한 보강효과가 얻어진다.
또한 상기 보강부재의 플랜지부와 FRP판과의 사이의 전단강도가 보강부재의 플랜지부자체의 전단방향에 있어서의 인장강도이상인 것이 바람직하다. 특히, 상기 보강부재의 플랜지부의 길이(a)가 다음 관계식을 만족하는 것이 바람직하다.
max(σ2×t2,σS×tS)≥Kτa≥min(σ2×t2,σS×tS)
여기서, σ2는 플랜지부의 인장강도, t2는 플랜지부의 두께,
σS는 FRP판의 인장강도, tS는FRP판의 두께,
τ는 플랜지부와 FRP판사이의 전단강도,
K는 접합의 유효율,
max는 괄호내의 큰 쪽의 값,
min은 괄호내의 작은 쪽의 값을, 각각 나타낸다.
또한, 상기 보강부재의 플랜지부의 인장강도(σ2)와 그 두께(t2)의 곱이 상기 FRP판의 인장강도(σS)와 그 두께(tS)의 곱이하이며, 또한, 상기 플랜지부의길이(a)가 다음 관계식을 만족하는 것이 바람직하다.
σS×tS/τ≥Ka≥σ2×t2/τ
또한, 상기 보강부재의 플랜지부의 길이(a) 및 웨브부의 길이(b)가 다음의 관계식을 만족하는 것이 바람직하다.
a/a0=K(b/b0)〔(t2/t20)/(t1/t10)〕2
여기에서, t1은 웨브부의 두께, t2는 플랜지부의 두께,
각각의 첨자의 0은 성형조건으로 설정되는 기준치,
K는 비례정수이다.
또한, 상기 보강부재의 플랜지부의 길이(a) 및 웨브부의 길이(b)가 다음 관계식을 만족하는 것이 바람직하다.
a/a0=K(b/b0)/(tS/t1+1)2
여기서, t1은 웨브부 또는 플랜지부의 두께,
tS는 FRP판의 두께,
a0,b0은 성형조건으로 설정되는 기준치,
K는 비례정수이다.
또한, 본 발명에 따른 FRP구조체의 제조방법은 형내에, 일단부의 적어도 일면에 오목부가 형성된 코어재와 상기 코어재의 적어도 편면에서 코어재의 면방향으로 연장하는 강화섬유기재와, 그 강화섬유기재에 대해서 실질적으로 평행하게 연장하는 플랜지부와 수직으로 연장하는 웨브를 갖고, 상기 플랜지부가 상기 오목부안에 위치된 보강부재형성용 기재를 배치함과 동시에, 이들 위 또는 상하에 수지를 면방향으로 확산하기 위한 매체를 배치하거나 또는 코어재에 수지를 면방향으로 확산하기 위한 수지확산로를 형성해 두고, 전체를 백필름으로 덮은 후 백필름으로 덮여진 내부를 진공상태로 하고, 수지를 주입하여 적어도 상기 강화섬유기재의 표면으로 확산시켜 상기 수지를 강화섬유기재에 함침함으로써, 상기 강화섬유기재와 상기 보강부재형성용 기재와 상기 코어재를 수지에 의해 일체화하는 것을 특징으로 하는 방법으로 이루어진다.
이 FRP구조체의 제조방법에 있어서는, 상기 보강부재형성용 기재도 강화섬유 기재로 이루어져 있어도 좋고, 또는 상기 보강부재형성용 기재가 미리 성형된 FRP제의 기재로 이루어져 있어도 좋다.
상기 코어재의 양면에 강화섬유기재를 배치하고, 양 강화섬유기재사이에 걸쳐 보강부재형성용 기재를 배치할 수도 있다. 또, 코어재의 수지확산로를 상기 오목부에 연통시켜 두고, 상기 주입수지를 오목부내로 안내해서 상기 보강부재형성용 기재를 일체적으로 성형할 수도 있다.
또, 본 발명에 따른 FRP구조체는 소정의 홈형성용 패턴을 갖는 성형형 내에서의 발포에 의해 성형되고, 성형과 동시에 적어도 일면에 홈이 형성된 발포 체로 이루어진 코어재의 적어도 편면에 FRP층이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 것으로 이루어진다. 즉, 홈이 형성된 코어재를, 발포체, 소정의 홈형성용 패턴을 갖는성형형을 이용하여, 미리 성형해 두는 것이다.
이 FRP구조체에 있어서는, FRP층의 강화섬유가 필라멘트수가 10,000∼300,000개의 범위에 있는 등나무모양의 탄소섬유필라멘트사를 갖는 것이 바람직하고, 이것에 의해, 비교적 대형의 FRP구조체이어도 저렴하게 효율적으로 원하는 FRP구조체를 성형할 수 있다.
또한, 코어재와, 상기 코어재의 표면상에 배치된 망체와, 상기 망체상에 배치된 강화섬유기재를 포함하는 층을 이 순서로 갖고, 이들이 일체적으로 성형되어 있는 구조로 할 수도 있다. 망체의 배치에 의해, 수지가 균일하고, 또한 신속하게 확산된다. 이 강화섬유기재를 포함하는 층은, FRP층에 형성해도 좋고, 섬유강화무기재료층에 형성해도 좋다. 망체는 일체적으로 성형되기 때문에, 그 두께로서는, 3 mm이하인 것이 바람직하다.
상기 코어재에는 성형시에 수지의 통로가 되는 홈이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 또한 상기 강화섬유기재의 강화섬유가, 필라멘트수가 10,000∼300,000개의 범위에 있는 등나무모양의 탄소섬유필라멘트사를 갖는 것이 바람직하다. 상기 코어재로서는, 예를 들면, 중공체로 구성할 수도 있고, 전술한 바와 같은 심레스 밀폐중공코어재를 이용할 수도 있다. 또, 코어재를 플라스틱 또는 고무 또는 얇은 금속으로 구성할 수 있다. 코어재의 단면으로서는 예를 들면, 원형 또는 직사각형으로 형성할 수 있다. 중공코어재의 경우에는 상기 코어재내에 발포재를 충전할 수도 있다.
또한, 본 발명에 따른 FRP구조체의 제조방법은, 소정의 홈형성용 패턴을 갖는 성형형내에서 발포체를 발포시켜 홈이 형성된 코어재를 성형하고, 성형한 홈이 형성된 코어재의 적어도 편면에 강화섬유기재를 배치하고, 전체를 백 기재로 덮은 후, 백 기재로 덮여진 내부를 진공상태로 하고, 수지를 주입하여 상기 수지를 상기 코어재의 홈을 통해 상기 강화섬유기재의 면방향으로 확산시키면서 강화섬유기재의 두께방향으로 함침해서 상기 코어재와 상기 강화섬유기재를 수지에 의해 일체화하는 것을 특징으로 하는 방법으로 이루어진다.
또한, 본 발명에 따른 FRP구조체의 제조방법은, 형면위 또는 형내에, 코어재 와 상기 코어재의 적어도 편면에 설치한 망체와, 상기 망체상에 설치한 강화섬유 기재를 이 순서로 배치하고, 이들 전체를 백필름으로 덮은 후 백필름으로 덮여진 내부를 진공상태로 하여 수지를 주입하여 상기 망체를 통해 적어도 상기 강화섬유기재의 면방향으로 확산시켜, 상기 수지를 강화섬유기재에 함침하는 것에 의해 상기 코어재와 상기 망체와 상기 강화섬유기재를 수지에 의해 일체화하는 것을 특징으로 하는 방법으로 이루어진다.
이 FRP구조체의 제조방법에 있어서는, 코어재에 수지의 통로가 되는 홈을 형성해 두고, 상기 홈을 통해서 주입된 수지를 망체의 각 부에 분배할 수 있다. 또, 코어재로서 중공코어재를 이용할 수도 있다. 또한, 상기 강화섬유기재를 코어재의 전체둘레에 걸쳐 배치할 수도 있다.
또한, 본 발명에 따른 FRP구조체의 제조방법은, 강화섬유기재와 매트릭스수지로 이루어진 FRP로 형성되는 FRP구조체의 제조방법에 있어서, 표면에 수지 미함침부분이 생겼을 때, 상기 수지 미함침부분전체 및 그 주변부분을 백 기재로 덮은후 상기 백 기재로 덮여진 내부를 진공상태로 하여, 수지를 주입하고 강화섬유기재의 수지 미함침부분에 함침시키는 것을 특징으로 하는 방법으로 이루어진다. 이 방법에 의해 효율적이고 저렴하게 수지 미함침부분을 보수할 수 있다.
이 방법에 있어서는, 상기 수지 미함침부분위에 수지확산매체를 배치한 후 수지 미함침부분전체를 백 기재로 덮을 수 있다. 또한, 상기 수지확산매체와 수지 미함침부분의 강화섬유기재사이에 수지투과성의 이형재를 끼워넣을 수도 있다.
이하에 본 발명의 바람직한 실시형태를 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 FRP구조체(1)를 나타내고 있다. 본 실시형태에서는 한 장의 두께가 20mm 이하의 얇은 발포체로 이루어진 코어재(2)가, 3장 직접 적층되어 코어재(2) 적층체(3)로 구성되고, 이 코어재 적층체(3)의 양면에 FRP스킨층(4)이 배치되어 샌드위치구조의 FRP구조체(1)로 구성되어 있다.
각 코어재(2)는 곡율반경이 비교적 작은 곡면부분을 갖고 있고, 코어재적층체(3), 또는 FRP구조체(1)로서도 이 곡면부분을 갖고 있다. 즉, 이러한 곡율반경이 작은 부분은 종래의 평면코어재의 굽힘가공에서는 형성곤란했지만, 각 코어재(2)를 얇게 함으로써, 코어재(2)단체로서는 문제없이 용이하게 형성할 수 있게 되고, 그 코어재(2)를 복수매 적층함으로써, 코어재적층체(3), 나아가서는 곡율반경이 비교적 작은 부분을 갖는 FRP구조체(1)로서도 문제없이 용이하게 형성할 수 있게 된다.
또한, 코어재적층체(3)는 각 코어재(2)가 적절한 매수로 적층되어 구성되므로, FRP구조체(1)전체로서의 코어재로서는 목표로 하는 두께로 용이하게 설정된다. 소정 두께를 갖는 코어재적층체(3)의 양면측에 FRP스킨층(4)이 배치되고, 전체적으로 일체화된 샌드위치구조의 FRP구조체(1)로 성형되기 때문에, FRP구조체(1)는 경량성이 확보되면서, 목표로 하는 강도, 강성이 용이하게 확보 되고, 또한 단열성 등의 특성도 확보되게 된다.
도 2는 다른 실시형태에 따른 FRP구조체(11)를 나타내고 있다. 본 실시형태에서는 도 1에 나타낸 FRP구조체(1)에 다시 내화층(12)이 부가되어 있다. 그리고, 이 내화층(12)도 한 장의 두께가 비교적 작은 각 내화층단체(13)(예를들면, 무기계울재로 구성된 것)의 적층체로 구성되어 있다. 따라서, 이 내화층(12)도 또, 상기 코어재에 있어서의 것과 마찬가지로 자유로운 곡면으로 용이하게 형성할 수 있다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 FRP구조체(21)를 나타내고 있다. 본 실시형태에서는, FRP구조체(21)는 2장의 비교적 얇은 코어재(22)를 보유하지만, 양 코어재(22)사이에 FRP스킨층(23)이 끼워지는 동시에, FRP구조체(21)의 양면측에 FRP스킨층(24)이 배치되어 있다.
이와 같이, 본 발명에 있어서는 도 1에 나타낸 바와 같이 얇은 코어재(2)가 직접 적층된 부분을 갖고 있어도 좋고, 도 3에 나타내듯이, 코어재(22)사이에 FRP스킨층(23)이 끼워진 부분을 갖고 있어도 좋다. 또한, 후술하는 도 4에 나타내듯이 이들 양 부분을 양쪽 모두 포함하는 구조로 해도 좋다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 FRP구조체(31)를 나타내고 있다. 본 실시형태에 있어서는, 3장의 코어재(32a, 32b, 32c)가 적층되고, 코어재(32a)와 코어재(32b)사이에 FRP스킨층(33)이 끼워지고, FRP구조체(31)의 양면에 FRP스킨층(34)이 배치되어 있다. 그리고, 각 코어재의 두께방향으로 연장하는 FRP리브(35)가 각 부분에 적절히 설치되어 있다. 각 FRP리브(35)는 양측에 위치하는 FRP스킨층과 일체적으로 결합되어 있고, FRP구조체(31) 전체로서의 강도, 강성을 높이고 있다.
이러한 FRP리브(35)는, 예를 들면 도 5에 나타내는 방법에 의해 형성된다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 하나의 코어재(41)의 양단부에 단면이 ㄷ자모양의 리브형성용 강화섬유기재(42)가 배치되고, 이 강화섬유기재(42)를 구비한 코어재(41)를 소정의 형태로 배치, 적층한 후에 강화섬유기재(42)부분에 수지를 함침, 경화시켜 FRP리브(35)를 성형한다.
상기한 바와 같이 각 형태로 구성되는 FRP구조체는, 다음과 같이 제조된다. 예를 들면 도 6에 나타내는 바와 같이, 코어재적층체(51)의 양면에 강화섬유기재(52)를 배치하고, 강화섬유기재(52)를 배치한 부분전체를 백 기재(53)(예를 들면, 백필름)으로 덮어 내부를 진공상태(감압상태)로 하고, 수지를주입하여 강화섬유기재(52)에 함침한다. 수지를 경화시켜 FRP스킨층으로 형성하고, FRP스킨층과 코어재가 일체화된 FRP구조체를 얻는다. 백 기재(53)를 설치하지 않더라도 수지를 충분히 양호하게 함침시킬 수 있는 경우에는 백 기재(53)의 설치 및 진공흡인은 행하지 않아도 좋다.
주입수지를 충분히 확산시켜 강화섬유기재(52)에 양호하게 함침시키기 위해서는 코어재(51)의 표면과 강화섬유기재(52)사이 또는, 백 기재(53)와 강화섬유기재(52)사이에 수지확산매체가 매개하고 있는 것이 바람직하다.
이 수지확산매체는 망체 등의 별도부재로서 배치하는 것도 가능하지만, 코어재(51)의 표면에 홈을 형성하고, 그 홈에 수지확산매체의 기능을 갖게 하는 것이 가능하다. 망체로 이루어진 수지확산매체를 사용하는 형태에 관해서는, 후술하는 다른 실시형태의 설명의 항에서 상술한다.
코어재의 상면에 홈을 형성하는 방법으로서는 예를 들면 도 7에 나타내는 바와 같이, 코어재(61)의 편면(강화섬유기재에 접하는 면)에 큰 홈(62)과, 상기 큰 홈(62)에 연통하여 큰 홈(62)과 교차하는 방향으로 연장하는 복수의 작은 홈(63)을 형성해 둠으로써, 큰 홈(62)의 입구로부터 주입한 수지를 각 작은 홈(63)으로 분산시켜 확산시킬 수 있다. 수지는 확산하면서 강화섬유기재에 함침되게 되고, 확산이 신속하고 또한 균일하게 행해짐과 함께, 동시에 함침도 빠르게 행해진다.
코어재의 양면측에 강화섬유기재가 배치되는 경우에는, 도 7에 나타낸 홈을 양면에 형성하면 좋다. 또한 코어재의 두께가 얇고, 양면에 큰 홈을 형성하기 어려운 경우에는, 예를 들면 도 8에 나타내는 바와 같이, 코어재(71)의 양면에 작은홈(72)을 각 홈위치가 오프셋하도록 배치할 수도 있다.
또, 본 발명에 있어서의 FRP재의 강화섬유로서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 탄소섬유의 일방향재, 직물, 매트, 스트랜드나, 유리섬유의 일방향재, 직물, 매트, 로빙을 단독 또는 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 특히, 경량화효과를 최대한으로 발휘하기 위해서는 탄소섬유의 사용이 바람직하다. 그리고, 그 탄소섬유도 탄소섬유사 1개의 필라멘트수가 통상의 10,OOO개 미만의 것이 아니라, lO,OOO∼300,OOO개의 범위, 보다 바람직하게는 50,OOO∼150,OOO개의 범위에 있는 등나무모양의 탄소섬유필라멘트사를 사용하는 쪽이 수지의 함침성, 강화섬유기재로서의 취급성, 또한 강화섬유기재의 경제성에 있어서, 보다 우수하므로 바람직하다. 또한, FRP구조체의 표면에 탄소섬유의 직물을 배치하면, 상면의 의장성이 높아져서 보다 바람직하다. 또한, 필요에 따라서, 또는 요구되는 기계특성 등에 따라서, 강화섬유의 층을 복수층으로 적층해서 강화섬유기재를 형성하고, 그 강화섬유기재에 수지를 함침한다. 적층하는 강화섬유층에는 일방향으로 맞춘 섬유층이나 직물층을 적절히 적층할 수 있고, 그 섬유배향방향도, 요구되는 강도의 방향에 따라서 적절히 선택할 수 있다.
FRP의 수지로서는, 엑폭시, 불포화폴리에스테르, 페놀, 비닐에스테르 등의 열경화성 수지가 성형성, 비용의 점에서 바람직하다. 단, 나일론이나 ABS수지 등의 열가소성수지나, 열경화성수지와 열가소성수지의 혼합수지도 사용가능하다.
코어재로서는, 발포체외에, 목재 등도 사용할 수 있지만, 경량화의 점에서 발포체가 바람직하다. 발포체의 재질로서는 폴리우레탄, 폴리스티렌, 폴리에틸렌,폴리프로필렌, PVC, 실리콘 등을 이용하고, 그 비중은 O.02에서 O.2사이에서 선택하는 것이 바람직하다. FRP구조체의 요구특성, 사용하는 수지의 종류 등에 의해, 코어재의 재질, 비중을 선택할 수 있다. 비중이 O.02미만의 것을 이용하면, 충분한 강도가 얻어지지 않게 될 우려가 생긴다. 또한, 비중이 0.2를 넘으면, 강도는 높아지지만 중량이 부피가 커져 경량화라는 목적에 위반되는 것이 되어 버린다.
상기와 같은 본 발명에 따른 FRP구조체 및 그 제조방법에 의하면, FRP구조체의 코어재를, 얇은 코어재의 적층체로 구성하도록 했기때문에, FRP구조체 전체적으로의 경량성, 강도, 강성을 확보하면서, 실질적으로 자유로운 곡면부분을 형성하는 것이 가능하게 되고, 곡율반경이 비교적 작은 곡면부분을 갖는 FRP구조체도 용이하게 제조할 수 있다.
다음에, 한 쌍의 판사이에 심레스 밀폐중공코어재를 포함한 FRP샌드위치구조체 및 그 제조방법의 실시형태에 관해서 설명한다.
이 형태는 샌드위치구조체의 판사이의 간극에 심레스 밀폐중공코어재를 통상의 코어재 또는 그 일부대신에 사용한 것으로, 저비용으로 높은 강도, 강성을 가진 FRP제 샌드위치구조체를 얻을 수 있도록 한 것이다. 이 심레스 밀폐중공코어재는 성형시에 통상의 코어재대신에, FRP성형법으로서 가장 일반적인 핸드레이업법으로도 이용할 수 있다. 또한 진공성형법에 있어서도 심레스 밀폐중공코어재의 내압이 통상의 공기압과 같기 때문에 전체를 필름기재로 덮어서 그 내부를 진공으로 해서 성형을 할 때에도 외기압과 심레스 밀폐중공코어재의 내압이 조화되므로 심레스 밀폐중공코어재가 망가지는 일없이 성형가능하다.
또한, 중공코어재로서 심이 형성된 코어재를 사용한 경우에는, 특히 RTM법에 의한 성형시에 상기 심부(접착 등의 접합방법에 의한 심부)가 수지압으로 파괴되고, 코어내부에 수지가 들어가는 트러블이 생기기 쉽다. 중공코어재로서 심레스 밀폐중공코어재를 사용하는 것에 의해, 이러한 트러블의 발생을 방지할 수 있다.
심레스 밀폐중공코어재는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 특히 열가소성의 수지를 이용하여 사출성형이나 블로성형 등에 의해서, 그 중에서도 블로성형에 의해 제조되는 것이 비용의 면에서 대단히 유리하다. 블로성형에 의해, 원하는 형상의 심레스 밀폐중공코어재를 간단히 성형할 수 있다. 따라서 샌드위치구조체의 형상이 어떠한 것이어도 심레스 밀폐중공코어재의 형상을 바꾸는 것에 의해 만들 수 있다. 예컨대 샌드위치구조체의 한 쌍의 판사이의 간극의 치수가 변화하고 있는 것이어도, 또한 한 쪽의 판이 산부와 골짜기부가 교대로 배치된 절곡판형상이어도 용이하게 만드는 것이 가능하다.
심레스 밀폐중공코어재의 크기는 어떤 것이어도 좋지만, 체적이 너무 작으면, 발포체의 코어에 비해 경량화효과가 생기기 어렵고, 따라서 1000㎤이상의 것이 바람직하게 이용된다. 또한 너무 부피가 크면 구조상 문제가 있기 때문에 100,000 ㎤이하가 바람직하다.
또한, 심레스 밀폐중공코어재의 두께로서는, O.5∼5mm범위에 있는 것이 바람직하다. 두께가 O.5mm미만에서는 중공코어재 전체의 강도가 작아질 우려가 있는 동시에, 예를들면, RTM성형에 있어서, 진공흡인될 때 코어재가 찢어지거나 변형하기 쉬워 진다. 두께가 5 mm을 넘으면, 경량성이 손상됨과 동시에 재료량이 증대하여비용이 증대한다.
통상의 발포체의 코어대신에 이용하는 경우, 그 전부 또는 일부를 심레스 밀폐중공코어재로 함으로써, 저비용화가 가능하다. 샌드위치구조체의 물성상의 요구특성에 따라서는 코어재로서 심레스 밀폐중공코어재와 함께 목재, 콘크리트 등을 사용하는 것도 가능하다.
본 발명의 샌드위치구조체를 형성하는 한 쌍의 판은, 경량화를 위해 적어도 한쪽이 FRP를 포함하는 판이다. 이 판의 두께로서는, O.6∼7mm이 바람직하다. O.6 mm미만에서는 원하는 강도·강성을 얻는 것이 어려운 것외에, 충격에 의해 판이 관통되는 것과 같은 상처가 생길 가능성이 높다. 한편, 7mm를 초과하면, 강도·강성은 충분하지만, 중량의 면에서 매우 무거워 진다라는 결점이 있다.
샌드위치구조체에 요구되는 각종 특성에 의해, 판으로서는 FRP와 금속의 일체구조의 판도 이용할 수 있다. 또, 예를 들면, 샌드위치구조체를 형성하는 판 중, 하면은 FRP, 상면은 내화성의 요구로부터 금속, 콘크리트, 모르타르 등의 불연재로 형성하는 것도 가능하다.
FRP 강화섬유로서는 유리섬유, 아라미드섬유, 탄소섬유 등이 통상 이용된다. 경량·고강도의 FRP를 얻기 위해서는, 탄소섬유가 가장 바람직하지만, 비용과의 균형을 유지하기 위해, 유리섬유/탄소섬유의 하이브리드의 것도 바람직하다. 또한 이용되는 섬유의 형태로서는, 크로스, 매트, 스트랜드 등을 바람직하게 이용할 수 있다. 또한 이용하는 탄소섬유의 종류는, 탄소섬유의 높은 강도·강성을 고려하면, 어떤 것이라도 좋지만, 보다 저비용을 고려하면, 소위 대형 등나무모양의 탄소섬유를 이용하는 것이 가장 바람직하다.
예를 들면, 탄소섬유사 1개의 필라멘트수가 통상의 10,OOO개 미만의 것은 아니고, 10,000∼300,000개의 범위, 보다 바람직하게는 50,O00∼150,000개의 범위에 있는 등나무모양의 탄소섬유필라멘트사를 사용하는 쪽이 수지의 함침성, 강화섬유기재로서의 취급성, 또한 강화섬유기재의 경제성에 있어서 보다 뛰어나기 때문에 바람직하다. 또한, FRP구조체의 상면에 탄소섬유의 직물을 배치하면, 상면의 의장성이 높아져서 보다 바람직하다. 또한, 필요에 따라, 또는 요구되는 기계특성 등에 따라서, 강화섬유의 층을 복수층으로 적층하여 강화섬유기재를 형성하고, 그 강화섬유기재에 수지를 함침한다. 적층하는 강화섬유층에는 일방향으로 맞춘 섬유층이나 직물층을 적절히 적층할 수 있고, 그 섬유배향방향도 요구되는 강도의 방향에 따라서 적절히 선택할 수 있다.
또한 FRP의 수지로서는 비닐에스테르수지, 불포화폴리에스테르수지, 페놀수지 등이 바람직하게 이용되지만, 특히 건축재료, 토목재료용도로서는, 연소성의 규격이 있기 때문에, 페놀수지가 가장 바람직하게 이용된다.
샌드위치구조체의 구조로서는, 한 쌍의 판이 일정 간극으로 배치되고 그 간극에 상하의 판을 접합하는 리브구조체가 있으며, 심레스 밀폐중공코어재가 그 간극내에 존재하면 어떤 구조라도 좋다. 또한 적어도 한쪽의 판이, 산부와 골짜기부가 교대로 배치된 절곡판형상을 하고 있는 샌드위치구조체도 용도에 따라서는 적합하게 이용된다.
한 쌍의 판의 형상으로서는 용도에 따라서, 평판형상, 골함석형상 등을 적절히 사용할 수 있다. 또 한 쌍의 판의 간격도 실질적으로 일정한 것외에 간격이 변화해도 아무런 문제는 없다.
리브의 형상도 한 쌍의 판으로부터 어느 것이나 수직으로 연장하여 한 쌍의 판을 연결하고 있는 구조를 취하는 것외에, 트러스구조, 라멘 구조의 리브구조라도 좋다.
본 샌드위치구조체를 건축재료용도 등에 이용하는 경우에는, 내화성의 요구로부터 적어도 편면에 내화재가 형성되어 있어도 좋다. 내화재로서는, 록울성형판, 수지발포체 록울의 펠트재, 세라믹섬유의 펠트재, 내화성 도료, 발포성 도료, 내화성 실란트 등, 또는 이들을 조합시킨 것이 적합하게 이용된다.
상기의 샌드위치구조체의 제조방법을 이하에 순서대로 설명한다.
(1)성형형위에 강화섬유를 배치한다. 이 때, 강화섬유를 배치하는 방법으로서는, 섬유를 그대로 형위에 올리는 방법도 있지만, 제조의 효율상 미리 교차한 섬유를 배치하는 쪽이 바람직하다.
(2)강화섬유를 감은 심레스 밀폐중공코어재를 강화섬유상에 배치한다. 심레스 밀폐중공코어재는 샌드위치구조체의 원하는 형상에 맞춰, 블로성형 등으로 성형된 것을 이용할 수 있다. 또한 심레스 밀폐중공코어재사이에는 수지주입후 리브가 되도록 강화섬유를 삽입해도 좋다. 강화섬유를 삽입하지 않고 심레스 밀폐중공코어재에 감은 강화섬유를 리브로 해도 좋다. 샌드위치구조체의 물성에 따라서 코어재에 대해서는 심레스 밀폐중공코어재뿐만 아니라, 유기의 발포체, 목재, 콘크리트 등을 심레스 밀폐중공코어재와 조합시켜 사용해도 좋다.
(3)다시, 샌드위치구조체의 상면이 되는 강화섬유를 배치한다.
(4)성형체전체를 진공용 필름기재로 덮는다.
(5)덮여진 내부를 진공으로 한다.
(6)내부에 수지를 주입하여 강화섬유에 함침시킨다. 이 때 함침의 보조수단으로서, 심레스 밀폐중공코어재 또는 그것과 합쳐서 사용하는 코어재의 적어도 일면에 수지의 통로가 되는 홈을 형성한 것을 이용해도 좋다. 성형체가 대형이 되면 특히 이러한 수지함침의 보조수단이 유효한다. 또한, 수지확산매체로서 망체 등의 별도부재로서 배치하는 것도 가능하다.
(7)수지를 경화시킨 후, 탈형한다. 경화에는 필요에 다라 열을 가해주어도 좋다. 또, 탈형후에 애프터큐어로서 다시 열을 가해도 좋다.
이하, 상기 샌드위치구조체의 보다 구체적인 실시형태를 도면을 이용해서 설명한다.
도 9는 상기 샌드위치구조체의 일실시형태를 나타낸 것이다. 샌드위치구조체(81)는 FRP제로 이루어진 상하의 판(82) 및 리브(83)에 의해 형성된 샌드위치구조체속에 심레스 밀폐중공코어재(84)가 포함되어 있다. 리브(83)와 심레스 밀폐중공코어재(84)의 측벽은 일체적으로 성형되더어도 좋다.
도 10은 다른 실시형태를 나타낸 것이다. 절곡판형상으로 형성된 샌드위치구조체(91)의 FRP제로 이루어진 상하의 판(92) 및 리브(93)에 의해 형성된 샌드위치구조체(91)속에 심레스 밀폐중공코어재(94)가 포함되어 있다. 리브(93)와 심레스 밀폐중공코어재(94)의 측벽은 일체성형되어도 좋다.
도 11은 또 다른 실시형태를 나타낸 것이다. 샌드위치구조체(101) 상하의 판(102)과 리브(103), 심레스 밀폐중공코어재(104) 및 우레탄발포체의 코어(105)의 샌드위치구조체(101)의 편면에 내화재(106)의 층이 형성되어 있다.
도 12는 심레스 밀폐중공코어재의 일형태를 나타낸 것이다. 도 12에 나타낸 심레스 밀폐중공코어재공(111)의 표면(도시의 예에서는 상하면)에는, 홈(112)이 형성되어 있고, 성형시의 수지의 유로로서 기능할 수 있도록 되어 있다.
도 13은, 샌드위치구조체(121)의 한 쌍의 FRP제 판(122a, 122b) 중 한쪽의 판(122a)이 절곡판구조를 갖고, 양쪽 판의 간격이 판연장방향으로 변화하고 있는 예를 나타내고 있다. 123은 리브, 124는 심레스 밀폐중공코어재를 나타내고 있다. 리브(123)와 심레스 밀폐중공코어재(124)의 측벽은 일체적으로 성형되어도 좋다.
도 14에 나타낸 샌드위치구조체(131)에서는, FRP제로 이루어진 한 쌍의 판(132a, 132b)사이에 리브구조체로서 트러스구조체(133)가 설치되어 있다.
그리고, 내부의 적당한 위치에, 심레스 밀폐중공코어재(134)와 통상의 코어(135)가 설치된 예를 용이하게 나타내고 있다.
또한, 도 15는 샌드위치구조체(141)가 전체적으로 여러가지 형상을 채용할 수 있는 것을 나타내고 있고 도시예에서는 피라미드모양으로 형성된 부분(142)이 연접된 형상으로 되어 있다.
특히, 도 16에 나타낸 반원형상으로 형성된 샌드위치구조체(151)로 함으로써, 지붕재로서 사용하는 데에 있어서, 보다 바람직한 것으로 된다. 도 16에 있어서, 152는 FRP제로 이루어진 한 쌍의 판, 153은 리브, 154는 심레스 밀폐중공코어재를 나타내고 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 심레스 밀폐중공코어재를 포함하는 샌드위치 구조체는 여러가지의 형태를 채용할 수 있다. 특히 지붕재 등의 건재에 적합한 여러가지 형태로 할 수 있고, 또한 전술과 같이 경량이면서 충분한 기계적 물성을 구비할 수 있고, 또한 저렴하게 제조할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 심레스 밀폐중공코어재를 포함하는 FRP제 샌드위치구조체 및 그 제조방법에 의하면, 저비용이며 또한 충분한 물성을 갖춘 샌드위치구조체를 제공할 수 있다.
다음에, 코어재의 일단부의 적어도 일면에, FRP제의 보강부재의 플랜지부가 끼워지는 오목부가 형성되어 있고, 상기 코어재에, 상기 오목부에 연통성형시에 수지의 통로가 되는 홈이 형성되어 있고 또한, FRP판과 상기 FRP제의 보강부재와 상기 코어재가 수지에 의해서 일체화되어 있는 FRP구조체, 및 그 제조방법의 실시형태에 관해서 설명한다.
도 17에 나타낸 FRP구조체(161)는 코어재(162)와, 코어재(162)의 적어도 일면(본 실시형태에서는 양면)에 배치된 FRP판(163a, 163b)과, 각 코어재(162)의 적어도 일단부(본 실시형태에서는 양단부)에 배치된 단면이 ㄷ자모양의 FRP제의 보강부재(164a,164b)를 갖고 있다. FRP구조체(161)의 중앙부에 배치된 보강부재(164a)는 보강용 리브로서 기능하며, 단부에 배치된 보강부재(164b)는 캡부재로서 기능하고 있다. 이들 보강부재(164a, 164b)의 단면형상은 ㄷ자형상이외에도, L자형이나 T자형, I자형 등이어도 좋다. FRP판(163a) 또는 FRP판(163b)에 대하여 실질적으로평행하게 연장하는 부분과 수직으로 연장하는 부분을 갖는 형상이면 좋다. 이 FRP판에 대해서 실질적으로 평행하게 연장하는 부분, 도 17의 예에서는 ㄷ자단면형상의 플랜지부가 코어재(162)의 단부의 적어도 일면에 형성된 오목부(162a)에 끼워져 있다. 이 오목부(162a)의 깊이와, 이 오목부(162A)에 끼워지는 보강부재부분의 두께는 실질적으로 같은 것이 바람직하고, 그것에 의해 그 위에 배치되는 FRP판의 평면성이 확보된다.
코어재(162)의 오목부는 예를 들면 도 18에 나타내는 바와 같이 형성되어 있다. 도 18에 있어서, (A)는 예를 들면 발포체로 이루어지는 코어재용 소재(171)이며, 예를들면 직사각형으로 형성되어 있다. 이 소재(171)의 적어도 일단부에, 도 18의 (B), (C)에 나타내는 바와 같이 오목부가 형성된다. 도 18의 (B)에 나타낸 예에서는 도 17에 나타낸 단면이 ㄷ자형상의 보강부재를 장착할 수 있도록, 양면에 오목부(172a, 172b)가 형성된 코어재(173)로 되어 있다. 도 18의 (C)에 나타낸 예에서는 편면에만 오목부(174)가 형성된 코어재(175)로 되어 있다.
상기와 같은 FRP구조체는 진공백법에 의한 RTM법에 의해서 성형할 수 있다. 이 RTM법에 의한 성형은, 예를 들면 도 19에 나타내는 바와 같이 행하여진다. 도 19에서는 샌드위치구조를 갖는 FRP구조체의 성형에 관해서 설명한다.
도 19에 나타낸 방법에 있어서는, 형(181)내에 발포체 등으로 이루어지는 코어재(182)가 배치됨과 동시에 적어도 그 양면에 강화섬유기재(183)가 배치된다. 코어재(182)는 본 실시형태에서는 복수의 분할구성으로 되고, 복수의 코어재(182)가 평면적으로 볼 때 종횡으로 배열되어 있다. 배열된 코어재(182)열의 단부는 상기강화섬유기재(183)가 코어재(182)를 감싸도록 배치되어도 좋고, 도 19에 나타내듯이, ㄷ자모양의 캡형상 강화섬유기재(188)를 배치해도 좋다.
각 코어재(182)는 예를 들면 도 20에 나타내는 바와 같이 구성되어 있고, 수지가 지나는 큰 홈(184)과, 상기 큰 홈(184)에 연통하고, 상기 큰 홈(184)로부터 분기한 다수의 작은 홈(185)을 갖고 있다. 이 큰 홈(184) 및 작은 홈(185)을 통해 수지가 강화섬유기재(183)의 면방향으로 확산되고, 확산된 수지가 강화섬유기재(183)의 두께방향으로 기재(183)에 함침된다. 이 실시형태에서는, 코어재(182)자신에 홈부분에 의해 수지를 기재면방향으로 확산하기 위한 확산로를 부여하고 있지만, 이 구조와는 별도로, 또는 이 구조와 동시에, 별도부재로 이루어지며, 수지를 강화섬유기재의 면방향으로 확산하는 시트형상의 매체를 설치해도 좋다. 이 매체는, 강화섬유기재(183)의 상면측에, 또는 상하양면측에 배치할 수 있다. 매체의 구조는 특별히 한정되지 않지만, 도 20에 나타낸 것과 동일한 홈구조를 갖는 시트형상 부재, 또는 종횡으로 홈을 갖는 시트형상 부재, 또는 망체 등으로 구성할 수 있다.
그리고, 도 20에 나타낸 실시형태에서는 코어재(182)의 양측부(또는 사변부)에 오목부(186)가 형성되어 있고, 상기 오목부(186)에 도 19에 나타내듯이 단면이 ㄷ자형상의 리브용 보강부재를 형성하기 위한 강화섬유기재(187)가 배치되어 있다. 구조체의 중앙부에서는 이 리브를 형성하기 위한 강화섬유기재(187)끼리가 맞대어져 있고, 배열된 코어재(182)의 단부부분에서는 ㄷ자형상의 캡용 강화섬유기재(188)가 배치되어 있고, 이들이 코어재(182)와 함께 양면에 배치한 강화섬유기재(183)로 덮여져 있다. 단, 배열된 코어재(182)의 단부부분을 강화섬유기재(183)로 덮도록 하는 경우 등에는, 상기 단부부분의 ㄷ자형상의 캡형상 강화섬유기재(188)는 반드시 설치할 필요는 없다.
상기 강화섬유기재(183)의 형의 상면측이 백필름(189)으로 덮여지고, 내부가 진공펌프(190)에 의한 흡인에 의해서 진공상태로 된다. 이어서, 밸브(191)를 열어, 액상의 수지(192)가 상기 진공상태로 유지된 형(181)내로 주입된다. 주입은 다공질재 등으로 이루어지는 에지브리저(193)를 통해 행해지고, 펌프(190)로의 흡인도 동일한 에지브리저(194)를 통해 행해진다. 수지의 주입위치, 진공흡인위치, 에지 브리저(193, 194)의 설치위치는, 적절히 변경할 수 있다. 예를들면, FRP구조체의 중앙부로부터 수지를 주입하도록 할 수도 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 강화섬유기재(183)의 상면을 직접 백필름(189)으로 덮도록 했지만, 필요에 따라, 사이에 성형후에 박리되는 이형자재 (도시생략)를 끼워도 좋다. 상기 실시형태에서는, 백필름(189)자신이 이형자재의 기능을 갖추고 있다. 필요에 따라 설치하는 이형자재로서는, 수지는 통과할 수 있으나 경화후에 벗겨져서 FRP구조체로부터 제거하는 것이 가능한 이형자재 (예를 들면 나일론제 태피터직물시트 등)이 바람직하다. 또한 백필름(189)과 강화섬유기재(183)의 형의 상면측과의 사이에, 철판 등의 강성판을 배치해도 좋다.
주입된 수지는 전술과 같이, 코어재(182)의 큰 홈(184), 작은 홈(185)를 따라 강화섬유기재(183)의 표면의 면방향으로 빠르게 확산하면서, 강화섬유기재(183)의 두께방향으로 서서히 함침된다. 이 때 동시에, 리브나 캡을 형성하는 ㄷ자형상강화섬유기재(187, 188)에도 수지가 함침되고, 리브나 캡이 일체적으로 성형된다. 함침된 수지가 상온에서, 경우에 따라서는 가열에 의해서 경화되고, FRP구조체가 완성된다. 경화후에 백필름(189)이 제거되고, 경화한 FRP구조체가 형(181)으로부터 꺼내진다. 이와 같이, FRP구조체가 일체적으로 성형된다.
상기 성형에 있어서, 코어재에 형성된 홈은 성형시의 수지의 통로가 된다. 이 홈과 전술한 코어재에 형성하는 오목부의 관계는 각종의 형태를 채용할 수 있다.
예를 들면, 도 21의 (A)에 나타내는 바와 같이, 코어재(201)에 홈(202)을 복수조 병렬로 설치하고, 상기 홈(202)을 단부에 형성한 오목부(203)와 연통하도록 형성하면, 성형시에 수지를 원활하게 오목부(203)로 안내하고, 상기 부분에 배치되어 있는 보강부재형성용 기재에 용이하게 수지를 확산시킬 수 있다. 또한, 도 21의 (B) 에 나타내는 바와 같이 홈(212)이 오목부(213)의 저면까지 연장하는 코어재(211)로 하면, 한층 더 양호한 수지의 확산을 할 수 있음과 동시에, 이 연장부분은 수지만 또는 수지리치의 부분에 성형되기 때문에 보이드의 배출장소로 되어 FRP성형부분의 보이드율의 저하에도 기여할 수 있다.
상기 도 21의 (A),(B)에 나타낸 코어재(201, 211)에, FRP제의 보강부재(231, 232) 혹은 상기 보강부재형성용 강화섬유기재를 배치한 구조는 각각, 도 22의 (A),(B)와 같이 된다.
또한, 도 21의 (C)에 나타내는 바와 같이, 코어재(221)에 오목부(223)의 연장방향과 평행한 방향으로 연장하는 홈(222)을 형성할 수도 있고, 또한 코어재(221)의 다른 부위의 표면에 홈(222)과 평행한 홈(224)을 형성해 둘 수도 있다. 홈(222)은 주로 보강부재부분에의 수지의 확산에 기여하며, 홈(224)은 FRP판 형성용 강화섬유기재에의 수지확산에 기여한다.
상기와 같은 코어재에 형성되는 홈은, 도 23에 나타내는 바와 같이, 그 피치, 깊이, 폭을 성형조건(온도, 압력 등)이나 이용하는 수지의 점도 등에 따라서 적절하게 설정할 수 있다. 예를 들면, 큰 홈의 깊이를 H, 홈폭을 W, 홈의 피치를 P라고 할 때, (a)200≥W×H≥5(mm2), (b)300≥P≥100(mm)의 관계가 만족되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 작은 홈의 깊이를 h, 홈폭을 w, 홈의 피치를 p라고 할 때,
(a)1OO≥w×h≥1(mm2), (b)100≥p≥5(mm)의 관계가 만족되고 있는 것이 바람직하다. W×H나 w×h가 지나치게 작으면 성형속도가 느려진다. 반대로 지나치게 크면 수지가 많아져서 성형체의 중량이 커진다. 피치(P)나 피치(p)가 지나치게 좁으면 수지가 많아져서 성형체의 중량이 커진다. 반대로 지나치게 넓으면 성형속도가 느리고, 또, 함침불량이 되며 안정성형이 곤란하게 된다.
이와 같이 오목부, 홈을 갖는 최적의 코어재가 설계되며, 그것에 의해 보강부재부분을 포함한 FRP구조체전체의 일체성형이 용이하게 된다. 이러한 FRP구조체 및 그 제조방법에 의하면, 특히 코어재의 구조의 최적화에 의해 경량이며 고강도, 고강성의 비교적 대형의 FRP구조체를 일체성형에 의해 용이하고 또한 저렴하게 제조할 수 있다.
또한, 코어재, 코어재와 일체적으로 성형되는 보강용 FRP제 리브는 각종 형태를 채용할 수 있다.
예를 들면, 도 24 및 도 25에 나타낸 단면형태로 구성할 수 있다. 도 24는 FRP판이 코어재의 편면측에 배치된 구조예를 용이하 나타내며, 도 25는 FRP판이 코어재의 양면측에 배치된 샌드위치구조의 예를 용이하게 나타내고 있다.
도 24에 있어서, 241은 FRP구조체를 나타내고 있고, 상기 FRP구조체(241)는 FRP판(242)과, FRP판(242)의 일면측에 배치된 코어재(243)와, 코어재(243)사이에 배치되며, FRP판(242)에 대해서 실질적으로 수직방향으로 연장하는 웨브(244a)와 FRP판(242)의 면방향으로 연장하는 플랜지부(244b)를 갖는 리브(244)를 보유한다. 리브(244)는 단면이 대략 L자형의 리브형성부재(245a, 245b)로 이루어지지만, 이들은 일체의 FRP부재로서 성형되어 있고, 하나의 리브(244)를 구성하고 있다. 이 리브(244)는, FRP판(242)과 일체적으로 접합되어 있다. 또한, 코어재(243)는 복수의 부재로 형성되어 있고, 인접코어재(243)사이에 리브(244)가 배치되어 있다.
코어재(243)로서는(도 25에 나타낸 구조에 대해서도 마찬가지), 발포체나 목재 등을 사용할 수 있고, 경량화의 점에서 발포체가 바람직하다. 발포체의 재질로서는, 폴리우레탄, 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, PVC, 실리콘 등을 이용하며, 그 비중은 O.02부터 O,2사이에서 선택하는 것이 바람직하다. 비중이 O.02미만의 것을 이용하면 충분한 강도가 얻어지지 않을 우려가 생긴다. 또한, 비중이 0.2를 넘으면 강도는 높아지지만, 중량이 커져 경량화라는 목적에 위반하는 것이 되어 버린다. 또한 코어재로서 하니컴재를 이용할 수도 있다. 하니컴재의 재질로서는 알루미늄하니컴, 아라미드하니컴 등이 있고, 필요로 되는 강도 등에 의해 그 재질, 치수를 선택할 수 있다.
도 25의 (A),(B),(C)는, 샌드위치구조로 하는 경우의 예를 나타내고 있다. 도 25의 (A)에 나타낸 FRP구조체(251)에 있어서는 코어재(253)의 양면에 FRP판(252a, 252b)(FRP스킨판)이 배치되며, 양 FRP판(252a, 252b)사이에 걸쳐 FRP 제의 리브(254)가 배치되어 있다. 리브(254)는 2개의 단면ㄷ자형상의 리브형성부재가 등을 맞대어 서로 접합되어 구성되며, 리브(254)는 웨브(254a)와 플랜지부(254b)를 갖고 있다. 도 25의 (B)에 나타낸 FRP구조체(255)에 있어서는 인접코어재(256)사이에 하나의 단면 ㄷ자형상의 FRP재 부재가 배치되어 리브(257)가 형성되어 있고, 도 25의 (C)에 나타낸 FRP구조체(258)에 있어서는, 인접코어재(259)사이에, 웨브(260a)에 대해서 서로 반대방향으로 연장하는 플랜지부(260b)를 갖는 FRP부재로부터 리브(260)가 형성되어 있다.
상기와 같은 리브를 배치함에 있어서, 예를 들면 도 25의 (B)에 나타낸 형태를 예로 들어 도 26에 나타내는 바와 같이 코어재(256)의 적어도 일단(1변)의 상하면에 오목부(256a)를 형성해 두고, 이 오목부(256a)에 리브(257)의 플랜지부를 배치하면 된다. 이 플랜지부의 두께와 오목부(256a)의 깊이를 맞춰 둠으로써, 실질적으로 면일구성이 가능하게 되며, 그 위에 배치되는 FRP판(252a, 252b)의 평면성을 양호하게 유지할 수 있다.
상기와 같은 FRP구조체는, 도 19에 나타낸 것과 같은 진공RTM법에 의해 성형할 수 있다.
이 FRP구조체의 일체성형에 있어서는, 리브의 성형방법으로서, 각종의 형태를 채용할 수 있다.
예를 들면 도 27에 나타내는 바와 같이, 샌드위치구조의 FRP구조체를 성형함에 있어서, 코어재(261)에 리브형성용 강화섬유기재(262)를 감고, 강화섬유기재(262)에 감겨진 코어재(261)를 적절히 배치해서 코어재(261)의 배열체를 구성하고, 그 상하 양면에 FRP판형성용 강화섬유기재(263)를 배치한다. 이 상태에서, 도 19에 나타낸 방법에 준하여 전체를 일체적으로 성형하면 좋다. 이 방법에서는 리브형성용 강화섬유기재(262)의 원하는 배치를 매우 용이하게 행할 수 있다.
또, 도 28에 나타내듯이, 리브용 코어재(271)(예를 들면, 비교적 얇은 발포체)와 리브용 강화섬유기재(272)로 이루어지는 리브형성용 기재(273)를 미리 제작해 두고, 그 리브형성용 기재(273)를 원하는 부위에 적절히 배치하여, 코어재(274), FRP판 형성용 강화섬유기재(275)와 함께 일체적으로 성형할 수도 있다.
또한 도시는 생략하지만 리브형성용 기재를 미리 성형된 FRP제의 기재로 해서, 그 리브형성용 기재를 원하는 부위에 적절히 배치하여 일발성형으로 할 수도 있다. 이 리브형성용 기판으로서는 FRP단판구성외에, 도 28에 나타낸 바와 같은 코어재를 내포하는 미리 성형된 FRP부재로 할 수 있다.
또한, 리브의 배치에 관해서도 각종의 형태를 채용할 수 있다. 예를 들면 도 29에 나타내는 바와 같이, 코어재(281)에 대해서 FRP판의 면방향으로(코어재(281)의 변방향으로)리브(282)를 불연속으로 배치할 수 있다. 이러한 배치로 하면, 리브(282)사이를 일체성형시의 수지가 지나가는 길로 이용할 수가 있고, 수지의 확산이나 함침을 보다 원활하게 하는 것이 가능해진다. 또한, 리브(282)사이 부위는 수지만 또는 수지리치의 부분으로 할 수 있기 때문에 보이드가 발생하기 쉬운 경우에 이 부분에 보이드를 모아서 FRP속의 보이드율을 저하시켜, FRP부분의 강도향상에 기여하는 것이 가능하다.
또한, 예를 들면 도 30에 나타내는 바와 같이, 리브(291)를 FRP판(292)과 수직의 방향으로 불연속부(293)를 갖는 구조, 즉 웨브에 불연속부(293)를 갖는 구조로 할 수도 있다. 불연속부(293)는 FRP판(292)과 평행방향으로 연속적으로 연장하고 있어도 좋지만, 구멍구조로 해 두는 것이 바람직하다. 이러한 구조로 하면, 리브(291)로서 최소한 필요한의 강도를 확보하면서, 성형시의 수지가 지나는 보이드의 배출로를 형성할 수 있다.
또한, 도 31에 나타내듯이, 복수의 코어재(301)가 배열되는 경우, 인접코어재(301)사이의 모든 부위에 리브형성용 기재(302)를 배치하지 않아도 좋다. 즉, FRP구조체전체의 요구강도 등에 따라서, 리브가 존재하는 부분과 존재하지 않는 부분이 혼재하고 있어도 좋다.
또, 상기 실시형태에 따른 FRP구조체의 표면(편면 또는 양면)에는, 화장층, 난연재의 층, 내화층 등으로 이루어지는 표면층이 설치되어도 좋고, 또, FRP판자신의 내부에 난연제 등이 배합되어도 좋다.
본 발명에 따른 FRP구조체에 있어서는, 리브부는 FRP구조체전체의 강도, 강성을 높게 유지하는데 크게 기여하고 있다. 이 점에서, 리브의 바람직한 특성, 형상으로 대해서 고찰해 본다.
도 32에 나타내듯이, 코어재(312)의 양면에 FRP판(311)(FRP스킨판)을 보유하여, FRP판(311)사이에 웨브부(313a)와 플랜지부(313b)를 갖는 리브(313)를 구비한 샌드위치구조의 FRP구조체(314)(도 32의 (A))에 대해서, 도 32의 (B)에 나타내는 바와 같이 플랜지부(313b)를 꺼내서 FRP스킨판(311)과의 강도의 대소관계에 대해서 생각해 본다.
플랜지길이(a)와, 플랜지부(313b)와 FRP스킨판(311)의 접합의 유효율(K)(유효하게 접합하고 있는 부분의 면적비율)로부터,
max(σ2t2,σStS)≥Kτa≥min(σ2t2,σStS)…(1)
여기서, max(σ2t2,σStS)는 σ2t2와 σStS의 큰 쪽을 나타내며, min(σ2t2,σStS)는 작은 쪽을 나타낸다. σ2는 플랜지부의 인장강도(응력), σS는 스킨판의 인장강도(응력), t2는 플랜지부의 두께, tS는 스킨판의 두께이다. τ는 플랜지부와 스킨판과의 사이의 층간 전단강도(접착강도)이다.
리브(313)의 웨브나 플랜지는 강화섬유가 ±45°로 배치되는 일이 많고, FRP스킨판은 [0°/90°]로 배치되는 일이 많으므로, 상기 (1)식에서
σStS/τ≥Ka≥σ2t2/τ…(2)
가 도출된다.
즉, 상기 리브(313)의 플랜지부(313b)와 FRP판(311)사이의 전단강도가 리브(313)의 플랜지부(313b)자신의 전단방향에 있어서의 인장강도이상인 것이 바람직하다.
또, 리브부분의 강도에 대해서 생각해 보면 도 33에 나타내듯이, FRP스킨판(321)의 상면이 δ만큼 변형된다라고 하면, 리브(322)의 웨브부(322a)와 플랜지부(322b)사이의 코너부에 있어서의 모먼트의 균형이 발생하는 응력으로부터,
b/t1 2∽a/t2 2…(3)
로 된다. 여기에서 b는 FRP스킨판(321)사이의 거리(리브(322)의 높이), A는 플랜지부(322b)의 접합길이, t1은 웨이부(322a)의 두께, t2는 플랜지부(322b)의 두께이다.
상기 (3)식을 무차원화(파라미터화)하면,
a/a0=K(b/b0)〔(t2/t20)/(t1/t10)〕2…(4)
로 된다. 여기에서, a0,b0,t20,t10은 성형조건(구조조건)으로 설정되는 기준값, K는 (3)식에 있어서의 비례정수이다.
통상, 리브(322)의 형성에 있어서는, t2=t1이 되는 경우가 많고, 또한, t2부분에 있어서는, 플랜지부와 스킨판이 강고하게 접합하고 있으면 실질적으로 t2+tS의 두께를 갖는 것과 동등하다고 간주되므로, (4)식에 있어서 t2를 는 t1+tS로 치환하면,
a/a0=K(b/b0)/(tS/t1+1)2…(5)
로 된다. a0, b0은 성형조건(구조조건)으로 설정되는 기준치, K는 비례정수이며, a0, b0, K를 시험에 의해 구해 둠으로써, 요구강도에 따라, a, b, tS,t1의 최적 설계가 가능해진다.
또, 리브의 플랜지부의 두께에 대해서도 아래와 같이 최적의 설계를 목표로 할 수 있다. 도 34에 나타내는 바와 같이, 코어재(332)의 양면에 FRP(331)을 배치하고, ㄷ자모양 부재를 맞댄 리브(333)를 구비한 FRP구조체(334)를 고려할 때, 리브(333)의 플랜지부(333b)(두께:t)에 넣은 강화섬유기재 (예를 들면 직물)의 밀도를 w, 비중을 ρ, 섬유체적함유율을 Vf라고 하면, 성형전의 이 부분의 두께(t0)(설계값)는,
t0=(w/ρ)(1/Vf) …(6)
이 된다.
보다 상세하게는, 강화섬유기재는 적층구성을 채용하는 것이 많기 때문에, 각 층마다 시뮬레이션으로서 보다 정확하게 나타내면.
t0=Σ[(wi/ρi)(1/Vfi)] …(7)
이 된다. 첨자 i는 각 층마다를 뜻하고 있다.
그러나, 상기 (6),(7)식에서 구해지는 t0는 성형앞의 값이며, FRP에의 성형후에는 성형조건(예를들면, 온도, 수지점도, 가압조건 등)에 의해 성형품의 리브플랜지두께(t2)는 다소 불균일하다. 바꾸어 말하면, 성형조건에 의해, 성형후의 t2를 t2=t0,t2＞t0,t2＜t0중 어느것이나 콘트롤가능하다.
t2=t0의 경우에는 코어재의 표면과 리브플랜지부의 외면을 실질적으로 면일하게 할 수 있으므로, 그 위에 배치된 FRP판의 표면의 평활성이 양호하며, 성형품의 Vf도 향상하게 된다.
t2＜t0의 경우에는, 리브의 웨브부의 Vf를 높아지도록 성형하는 것에 의해, 리브의 강도특성을 높게 할 수 있다.
t2＞t0의 경우에는 미리 낮은 Vf측에서 구조설계해 두는 것에 의해, 성형의 용이성을 확보할 수 있다. 특히 드라이의 강화섬유직물을 세트하는 경우에 유리하다.
또한, 도 35의 (A),(B)에 나타내는 바와 같이, 리브(343)의 플랜지부(343b)가 코어재(342)에 형성된 오목부(342a)안에 배치되는 경우, 리브(343)의 플랜지부(343b)의 선단면(343c)과 코어재(342)의 오목부(342a)의 대향면(342b)사이에, 성형전에 간극을 벌려 놓고, 성형후에는 수지만의 층(344) 또는 수지리치의 층으로서 끼워넣을 수 있다. 상기 간극 또는 층(344)의 폭은, 플랜지부(343b)의 길이(a)의 5%이하로 하는 것이 바람직하다. 이러한 층(344)이 존재하는 구조로 하면, 성형시에는 수지의 통로 로서 수지의 확산이나 함침을 용이하게 할 수 있고,리브의 플랜지형성용 강화섬유기재가 오목부(342a)안에 확실하게 수용되므로 그 단부의 코어재표면으로의 탑재를 확실하게 방지할 수 있으므로, 그 위에 배치되는 FRP판(341)의 표면의 평활성을 확보할 수 있다. 또, 보이드가 발생하기쉬운 경우 에 있어서도, 보이드를 상기 수지만 또는 수지리치의 층(344)에 모을 수 있고, FRP 부분의 보이드율을 저하시켜 원하는 강도를 확보할 수 있다.
이와 같이, 상기와 같은 FRP구조체 및 그 제조방법에 의하면, 경량이며 고강도, 고강성의 비교적 대형의 FRP구조체를 일체적 성형에 의해 용이하도 저렴하게 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서는, 도 19에 나타낸 일체성형을 행할 시에, 미리 홈이 형성된 코어재를 이용할 수 있다.
즉, 코어재에 설치된 홈은 성형시의 수지의 통로가 되지만, 이 홈은 지금까지 코어재본체를 형성한 후에, 기계가공에 의한 후가공으로 형성되어 있었다. 본 실시형태에 있어서는, 코어재본체의 성형과 실질적으로 동시 성형에 의해 형성된다. 소정의 홈형성용패턴을 갖는 성형형내에서의 발포에 의해 성형되고, 성형과 동시에 적어도 일면에 홈이 형성된 발포체로 이루어지는 코어재의 적어도 편면에 FRP층이 배치된 FRP구조체를 성형하는 것이다. 이 FRP구조체에 있어서도, FRP층의 강화섬유는 필라멘트수가 1O,000∼300,000개의 범위에 있는 등나무모양의 탄소섬유필라멘트사를 갖는 것이 바람직하다.
코어재가 경량인 수지로 이루어지는 경우에는 코어재의 성형형에 미리 원하는 홈패턴을 형성해 두고, 그 형내에 수지를 주입함으로써, 코어재의 성형과 동시에 소정 패턴의 홈이 성형된다. 특히 코어재가 발포체로 이루어지는 경우에는, 코어재의 성형형에 미리 원하는 홈형성패턴을 형성해 두고, 발포제를 함유하는 수지 등을 형내에 주입하고, 형내에서 발포시킴으로써, 소정 패턴의 홈을 갖는 발포체로 이루어지는 코어재가 용이하게 성형된다. 따라서, 홈형성을 위한 후가공이 불필요하게 되고, 홈이 형성된 코어재의 제작시간과 비용이 대폭 저감된다. 이것은, FRP구조체의 제조전체로 본 경우에도 FRP구조체의 제조시간과 비용의 양쪽의 대폭적인 저감으로 이어진다. 특히, 비교적 대형의 FRP구조체의 제조, 사용하는 코어재의 수가 많은 FRP구조체의 제조의 경우에 효과가 크다.
또한, 홈이 코어재자신과 동시에 성형에 의해 형성되기 때문에, 실질적으로 모든 홈패턴이 자유롭고 또한 용이하게 형성된다. 따라서, FRP구조체성형시의 수지의 유로패턴이 용이하게 최적화되고, 균질적이며, 부분적이며, 전체적으로도 특성 이 우수한 FRP구조체가 얻어진다.
이 코어재의 홈패턴의 최적화는 제조해야 할 FRP구조체 등에 따라서 적절하게 결정하면 좋다. 도 36에 코어재의 홈패턴부의 각종 예를 용이하게 나타낸다. 물론, 도 36에 나타낸 패턴이외의 임의의 홈패턴으로 할 수 있다.
도 36의 (A)는 전술의 도 2에 나타낸 코어재와 동등의 홈패턴을 갖는 코어재(351)를 나타내고 있고, 큰 홈(352)의 양측에 실질적으로 직각방향으로 복수의 작은 홈(353)이 분기된 패턴을 나타내고 있다. 도 36의 (B)는, 큰 홈(352)에 대해서 작은 홈(354)이 경사진 방향으로 분기되고, 또한 서로 평행하게 연장하는 패턴을 갖는 코어재(355)를 나타내고 있다. 도 36의 (C)는 큰 홈(352)의 양측에 산형상의 작은 홈(356)이 연통한 패턴을 갖는 코어재(357)를 나타내고 있다. 도 36의 (D)는 복수의 홈(358)이 파상으로 연장하도록 형성된 패턴을 갖는 코어재(361)를 나타내고 있다. 도 36의 (E)는 홈(360)이 직교하는 격자형상으로 형성된 패턴을 갖는 코어재(361)를 나타내고 있다. 도 36의 (F)는 홈(362)이 비스듬히 격자형상으로 형성된 패턴을 갖는 코어재(363)를 나타내고 있다. 또한, 홈의 단면형상은, 도 23에 나타낸 직사각형보다 형발포후의 탈형이 용이하게 되도록 역사다리꼴이나 V자형쪽이 좋다.
이와 같이, 코어재의 홈은 코어재의 성형과 동시에, 성형에 의해 형성함으로써 실질적으로 임의의 패턴으로 형성되며, 제조해야 할 FRP구조체 등에 따라, 성형시의 수지유로패턴이 최적화된다. 수지유로패턴의 최적화에 의해 보다 균질하고 특성이 우수한 FRP구조체를 일체적으로 성형할 수 있다. 또한, 코어재의 홈을 코어재자신의 성형과 동시에 형성하기 때문에, 코어재의 제작, 준비를 포함한 FRP구조체의 제조전체에 대해서만 FRP구조체를 보다 저렴하고 효율좋게 일체성형할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서는, FRP구조체성형시의 수지확산매체로서 망체를 사용하고, 이 망체를 코어재, 강화섬유기재와 일체적으로 성형할 수 있다. 망체로서는, 예를 들면, 수지의 유동저항이 두께방향에서 면방향으로 낮게, 점도가 5포이즈이하에서 토출압1kg/㎠의 수지가 1cm/분 이상의 속도로 면방향으로 유동할 수 있는 시트형상의 것이며, 재질은 특별히 한정되지 않지만, 성형후에는 일체적으로 내포된 상태가 되므로, 수지제의 망체로 하는 것이 바람직하다. 그 망체도 50메시이상, 500메시이하가 바람직하다. 성형시에는 부어지는 FRP의 매트릭스수지가 망체내에가득하고, 성형후에는 매트릭스수지와 일체화된다. 그 때문에, 망체내에 가득차게 되는 수지량은 적을 수록, 경량화가 꾀해지므로, 이 망체의 두께는 3mm이하인 것이 바람직하다. 주입되는 매트릭스수지를 상온에서 액상의 것으로 하면, 주입시나 수지확산시에 망체의 형태가 일그러지는 일은 없다.
이러한 FRP구조체에 있어서는, 코어재의 편면에만 FRP층이 존재하는 구성, 또는 코어재가 노출하는 면이 존재하는 구성, 그 면이 FRP층은 아니나 수지층으로 덮여진 구성 등도 채용할 수 있지만, 최종성형품의 강도, 강성상, 코어재의 양면에 FRP층이 배치된 샌드위치구조, 또는 코어재의 전체둘레에 걸쳐 FRP층이 배치된 구조로 하는 것이 바람직하다.
이러한 구조의 일례를 도 37에 나타낸다. 도 37에 나타낸 구조의 FRP구조체(371)에 있어서는, 발포체로 이루어진 코어재(372)위에 전체둘레에 걸쳐 망체가 내포된 수지층(373)이 배치되고, 그 위에 전체둘레에 걸쳐 FRP층(374)이 형성되어 있다. 코어재(372)에는 성형시의 수지의 통로가 되는 홈(375)이 형성되어 있고, 성형후에는 홈(375)안은 주로 수지만으로 이루어지는 층(376)으로 구성되어 있다.
이러한 FRP구조체(371)의 성형방법의 일례를, 도 38, 도 39에 나타낸다. 도 38에 있어서, 코어재(372)주위에 300메시이하의 망체(377)가 배치되고, 상기 망체(377)위에 전체둘레에 걸쳐 강화섬유기재(378)가 배치되어 있다. 이들이 형면(379)위에 배치되고, 전체가 백필름(380)으로 덮여진다. 백필(380)의 단부와 형면(379)사이에는 시일테이프(381) 등에 의해 시일되어 있다. 본 실시형태에서는형면(379)위에 배치하도록 했지만, 형없이 전체를 백필름(380)으로 밀봉하는 것도 가능하다. 또, 백필름(380)과 강화섬유기재(378)사이에 철판 등의 강성판을 배치 하고, 형면이나 철판 등에 의해서 성형품표면의 평활성을 확보할 수 있다.
코어재(372)에는 도 39에도 나타내는 바와 같이, 중앙부의 폭방향 전체둘레에 걸쳐 성형시의 수지의 통로가 되는 홈(375)이 형성되어 있다. 이 홈(375)은 복수조 형성되어도 좋고, 종횡으로 연장해서 형성되어도 좋다.
도 38에 나타내듯이, 코어재(372)의 홈(375)에 대응하는 위치에 수지의 주입구(382)가 형성되고, 백필름(380)내의 양단부에 진공흡인구(383)가 설치된다. 전체가 백필름(380)으로 덮여진 후, 내부가 진공펌프(384)에 의한 흡인에 의해서 진공상태로 된다. 계속해서, 밸브(385)가 개방되고, 수지(386)가 주입구(382)를 통해 주입된다. 주입구(382)나 흡인구(383)부분에는, 성형후에 백필름(380)과 함께 박리가능한 부재를 형성해 두면 좋다.
주입된 수지는 진공상태로 된 백필름(380)내에서 자연스럽고 또한 신속하게, 홈(385)을 따라 분배되는 동시에, 망체(387)를 통해 강화섬유기재(388)의 내면전체에 걸쳐 확산된다. 확산한 수지는 강화섬유기재(388)의 두께방향으로 함침된다. 이 두께방향의 거리는 짧기 때문에, 함침은 매우 신속하게 행해진다. 함침된 수지는 상온에서 경우에 따라서는 가열에 의해서 경화되고, FRP구조체(1)가 일체성형에 의해 완성된다. 수지경화후, 백필름(380)이 제거되고, FRP구조체(371)가 꺼내진다. 또, 강화섬유기재(378)와 백필름(380)사이에는 필요에 따라, 성형후에 박리되는 이형자재(도시생략)를 끼워부착해도 좋다. 상기 실시형태에서는 백필름(380)자신이이형자재의 기능을 구비하고 있다.
이와 같이 성형된 FRP샌드위치구조체(371)는, 경량이며 고강도, 고강성이며, 상기와 같은 진공RTM법에 의한 일체성형에 의해, 비교적 대형의 성형품까지 매우 용이하며 또한 저렴하게 제조할 수 있다. 또한, 망체(377)를 통해 주입수지를 확산시키기 때문에, 신속하고 균일한 확산을 달성할 수 있고, 성형된 FRP구조체(371)의 FRP층도 균일한 원하는 물성이 된다.
또한, 코어재(372)에 형성한 홈(375)은 실질적으로 수지만의 층이 되어, 망체(377)부분은 주입수지와 일체적으로 경화되지만, 이들의 부분은, FRP층에 대한 보이드의 배출장소가 되고, FRP층의 보이드율을 저하시켜 FRP구조체(371)전체를 고강도, 고강성으로 확보할 수 있다.
이러한 FRP샌드위치구조체에 있어서는, FRP판의 부피섬유함유율이 35% 이상 65%이하이며, 보이드율이 5%이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 체적섬유함유율이 40%이상 55%이하, 보이드율이 3%이하이다. 이러한 고체적섬유함유율 및 저보이드율은 홈이 형성된 코어재와 상기와 같은 일체성형에 의해 용이하게 달성된다.
또, 상기 형태에 있어서는 FRP의 수지를 무기재료대신에 복합재료로 하는 것도 가능하며, 이러한 복합재료는, 특히 내화재로서 사용할 수 있다. 바람직한 무기재료의 예로서는 시멘트, 모르타르, 콘크리트나 알칼리규산염, 석고 등을 들 수 있다. 특히 시멘트나 모르타르가 보다 바람직하다.
또한, 코어재로서 중공체를 사용할 수도 있고, 그 경우에는, 내부에 발포재를 충전할 수도 있다. 또, 코어재의 재질로서는 임의로 선택할 수 있고, 예를 들면, 플라스틱 또는 고무 또는 얇은 금속 등으로 구성할 수 있다. 또한, 코어재의 단면형상도 임의로 선택할 수 있고, 예를 들면, 원형이나 직사각형의 단면으로 할 수 있다.
도 40 및 도 41은 다른 실시형태에 따른 FRP샌드위치구조체의 제조방법을 나타내고 있다. 도 40에 나타낸 방법에 있어서는, 형(391)내에 코어재(392)와 그 주위에 설치된 망체(393)와, 그 주위에 설치된 강화섬유기재(394)가 배치되며, 이들 전체가 형(391)의 상면측에서 백필름군(395)에 의해 덮여진다. 본 실시형태에서는 코어재(392)에는, 도 41에 나타내는 바와 같이, 도 39에 나타낸 것과 동일한 폭방향전체둘레에 걸쳐 연장하는 홈(396a)과, 그 홈(396a)에 연통하고, 코어재(392)의 측면전체에 걸쳐 연장하는 홈(396b)이 형성되어 있다.
이와 같이, 도 20에 나타낸 큰 홈(184)과 작은 홈(185) 중, 작은 홈(185)의 기능을 망체(393)로 치환함으로써, 홈부에 남는 수지가 경화에 의해 수축함으로써 생기는 「드롭」에 의한 성형품표면의 오목부를 대폭 감소시킬 수 있다. 표면의 평활성을 중시하는 용도에 바람직하다.
도 38에 나타낸 것과 같은 방법으로 백필름(395)내부를 진공상태로 한 후, 중앙부의 홈(396a)에 대응하는 위치로부터 수지를 주입하면, 주입수지는 홈(396a)과 홈(396b)의 양쪽에 의해서 분배되며, 또한, 망체(393)를 통해 강화섬유기재(394)의 내면전면에 걸쳐 신속하게 확산된다. 확산한 수지가 강화섬유기재(394)에 함침되고, 경화되어 FRP샌드위치구조체가 성형된다.
코어재의 형상이나 크기는 도 39나 도 41에 나타낸 것이외에, 실질적으로 자유로운 형상이나 크기로 설정할 수 있다. 또한, 백필름을 이용하는 진공백법에서는 형상적인 제약이 전혀 없으므로, 복잡한 형상의 FRP샌드위치구조체이어도 용이하게 일체성형할 수 있다.
이와 같이, 상기 FRP샌드위치구조체 및 그 제조방법에 의하면, 수지확산매체로서의 망체를 일체적으로 성형하는 것에 의해, 경량이며 고강도, 고강성의 비교적 대형의 FRP구조체를 매우 용이하고 저렴하게 제조할 수 있다.
또한, 본 발명은 수지 미함침부의 합리적인 보수를 행할 수 있는 FRP구조체의 제조방법을 제공한다.
도 42는 상기 FRP구조체의 제조방법의 일실시형태를 나타내고 있다. 본 실시형태에서는 비교적 대형의 평판패널형상의 FRP구조체(401)의 표면의 일부에 수지미 함침부분(402)이 생긴 경우의 보수방법을 나타내고 있지만, FRP구조체의 크기나 형상에는 제약이 전혀 없다. 본 실시형태에서는, FRP구조체(401)는 코어재(403)(예를들면, 독립발포체로 이루어지는 코어재)의 양면에 FRP스킨층(404a, 404b)를 배치한 샌드위치구조의 구조체로 성형된다. 도 42는 한쪽의 FRP스킨층(404a)의 표면에 수지미함침부분(402)이 생긴 경우를 나타내고 있다.
도 42에 나타내듯이, 먼저, 수지미함침부분(402)의 표면위에 예를 들면 망체로 이루어진 수지확산매체(405)를 배치하고, 그 위로부터, 수지 미함침부분(402)전체를, 백 기재로서의 백필름(406)으로 덮는다. 백필름(406)에는, 진공펌프(407)에 접속된 흡인관(408)과, 수지(409)를 수용한 수지조(410)에 밸브(411)를 통해 접속된 수지급송관(412)이 접속되어 있다. 흡인관(408)의 접속위치와 수지송급관(412)의 접속위치는 수지 미함침부분(402)에 관해서 서로 반대측이 되도록 설정되어 있다.
백필름(406)과, 수지 미함침부분(402) 및 그 주위의 FRP구조체(401)를 포함하는 부분의 표면사이에는, 시일부재로서의 양면테이프(413)가 끼워져 있고, 수지 미함침부분(402)전체를 주위에서 시일하고 있다.
이 상태에서, 진공펌프를 작동시켜 흡인관(408)을 통한 흡인에 의해 백필름(406)으로 덮여진 내부를 진공상태(감압상태)로 한다. 그 상태로 한 후, 밸브(411)를 개방해서 수지(409)를 수지송급관(412)을 통해 수지 미함침부분(402)에 주입한다. 내부가 진공상태로 되어 있기 때문에, 부어진 수지는, 수지확산매체(405)를 따라 빠르게 확산됨과 동시에, 수지 미함침부분(402)의 노출되어 있던 강화섬유기재로 함침된다. 수지 미함침부분(402)이 실질적으로 전체가 소정의 진공상태로 되어 있기 때문에, 부어진 수지는 수지 미함침부분(402)전체에 효율좋고 빠르게 함침되어, 공동이나 국부적인 미함침부분은 남지 않는다.
그런 후에, 백필름(406)과 수지확산매체(405)를 제거하고, 함침시킨 수지를 경화시킨다. 이 수지확산매체(405)는, 별다른 문제가 생기지 않는 경우에는, 제거하지 않고, 경화수지와 일체적으로 FRP구조체(401)안에 남겨도 좋다. 또한, 수지 미 함침부분(402)이 비교적 좁은 경우에는, 수지확산매체(405)의 사용을 생략할 수도 있다.
이와 같이, 보수 제조된 FRP구조체(401)에 있어서는, 수지 미함침부분(402)에 있어서 원래의 강화섬유기재가 그대로 이용되며, 거기에 실질적으로 완전히 수지가 함침, 경화되어 있으므로, 강화섬유기재가 절단되는 일도 없고, 또한, 주위의 FRP부분과 실질적으로 완전히 동일한 FRP구성으로 되며, 또한 보수부분에 공동이나 국부적인 미함침부분도 남지 않으므로, 부분적인 강도저하가 없는 원하는 FRP 구조체(401)가 효율적으로 얻어진다.
또한, 수지 미함침부분(402)의 제거나 별도소재투입의 작업이 불필요하며, 실질적으로 수지 미함침부분(402)을 백 기재로 덮어 내부를 진공상태로 하여 수지를 주입하는 것만으로도 좋으므로, 작업이 매우 간편하다. 또, 보수대상이 되는 수지 미함침부분의 위치에도, 실질적으로 제약이 전혀 없고, FRP구조체의 모든 표면부위에 대해서 보수가 가능하게 된다. 또한, 작업이 간편하므로, 보수에 필요한 비용, 나아가서는 FRP구조체 제조전체에 필요한 비용도 매우 저렴하다.
또, 도 1에는 샌드위치구조의 FRP구조체(401)를 나타냈지만, FRP단판구성이어도 좋은 것은 말할 필요도 없다. 또한, FRP부분의 구성에 대해서도 특별히 제한은 없다.
FRP재의 강화섬유로서는, 특별히 한정은 없지만, 예를 들면, 탄소섬유의 일방향재, 직물, 매트, 스트랜드나 유리섬유의 일방향재, 직물, 매트, 로빙을 단독 또는 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 특히 경량화효과를 최대한으로 발휘하기 위해서는 탄소섬유의 사용이 바람직하다. FRP의 수지로서는, 에폭시, 불포화폴리에스테르, 페놀, 비닐에스테르 등의 열경화성수지가 성형성·비용의 점에서 바람직하다. 단, 나일론이나 ABS수지 등의 열가소성 수지나, 열경화성 수지와 열가소성 수지의 혼합수지도 사용가능하다. 코어재로서는 발포체나 목재 등을 사용할 수 있고, 경량화의 점에서 발포체가 바람직하다.
이러한 합리적인 보수를 행할 수 있는 FRP구조체의 제조방법에 의하면, 매우 간편하며 실질적으로 완전하게 수지 미함침부분을 보수할 수 있고, 경량이며 원하는 기계특성을 갖는 FRP구조체를 용이하고 저렴하게 제조할 수 있다.
본 발명에 의하면, 경량이며 고강도의 FRP구조체를 효율적이고 저렴하게 제조할 수 있다. 본 발명에 의한 FRP구조체는, 모든 분야에 사용할 수 있지만, 그 중에서도 경량, 고강도특성이 요구되는 비교적 대형의 구조체, 예를 들면 차량용 구조체나 대형의 기계구조체, 지붕재나 벽재 등의 건재 등에 적합하게 적용할 수 있다.

Claims (67)

  1. 코어재와, 편면측 또는 양면측에 배치된 FRP스킨층을 갖는 FRP구조체에 있어서 두께방향으로 복수 장의 코어재가 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 FRP구조체.
  2. 제1항에 있어서, 코어재끼리가 직접 적층되어 있는 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 FRP구조체.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 적층된 코어재사이에 FRP스킨층이 끼워진 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 FRP구조체.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 코어재의 적층체가 일부 또는 전체에 곡면을 갖는 것을 특징으로 하는 FRP구조체.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 한 장의 코어재의 두께가 20mm이하인 것을 특징으로 하는 FRP구조체.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 코어재의 두께방향으로 연장하며, FRP스킨층에 일체적으로 결합된 FRP리브를 갖는 것을 특징으로 하는 FRP구조체.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 코어재가 발포체로 이루어진 것을 특징으로 하는 FRP구조체.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 한 장 또는 복수 장의 코어재 표면에 FRP스킨층 성형시에 수지를 확산시키는 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 FRP구조체.
  9. 제8항에 있어서, 수지확산용 홈은 큰 홈과, 상기 큰 홈에 연통하는 작은 홈으로 이루어진 것을 특징으로 하는 FRP구조체.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, FRP스킨층의 강화섬유기재에 인접하는 위치에 망체가 배치되어 있고, FRP스킨층과 망체와 한 장 또는 복수 장의 코어재가 일체적으로 성형되어 있는 것을 특징으로 하는 FRP구조체.
  11. 한쪽 또는 양쪽에 FRP를 포함하는 한 쌍의 판이 간극을 두고 배치되고, 그 간극에 양쪽 판을 접합하는 리브구조체가 삽입되어 있는 FRP구조체에 있어서, 상기 간극내에 심레스(seamless) 밀폐중공코어재가 장착되는 것을 특징으로 하는 FRP구조체.
  12. 제11항에 있어서, 상기 간극의 치수가 판 연장방향을 따라 변화하는 것을 특징으로 하는 FRP구조체.
  13. 제12항에 있어서, 한쪽 또는 양쪽 판은 산부와 골짜기부가 교대로 배치된 절곡판형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 FRP구조체.
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 심레스 밀폐중공코어재가 열가소성수지의 블로성형품으로 이루어진 것을 특징으로 하는 FRP구조체.
  15. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 심레스 밀폐중공코어재의 체적이 1000㎤이상인 것을 특징으로 하는 FRP구조체.
  16. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 한쪽 또는 양쪽 판의 FRP 매트릭스수지가 페놀수지인 것을 특징으로 하는 FRP구조체.
  17. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 심레스 밀폐중공코어재 중 어느 하나의 표면에 홈을 갖는 것을 특징으로 하는 FRP구조체.
  18. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 한쪽 또는 양쪽 판의 FRP강화섬유기재에 인접하는 위치에 망체가 배치되어 있고, 상기 한쪽 또는 양쪽 판과 망체와 적어도 심레스 밀폐중공코어재가 일체적으로 성형되어 있는 것을 특징으로 하는 FRP구조체.
  19. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 심레스 밀폐중공코어재의 두께가 O.5∼5mm의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 FRP구조체.
  20. 제11항 내지 제13항에 있어서, 한쪽 또는 양쪽 판의 FRP강화섬유로서 탄소섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 FRP구조체.
  21. 제20항에 있어서, 강화섬유는 필라멘트수가 10,000∼300,000개의 범위에 있는 등나무모양의 탄소섬유 필라멘트사를 갖는 것을 특징으로 하는 FRP구조체.
  22. 제11항 내지 제13항 및 제21항에 있어서, 편면 또는 양면에 내화재가 설치되어 것을 특징으로 하는 FRP구조체.
  23. 코어재와, 그 코어재의 편면 또는 양면에 배치된 FRP판과, 코어재의 적어도 일단부 또는 양단부에 배치되어 상기 FRP판에 대하여 평행하게 연장하는 플랜지부와 수직으로 연장하는 웨브부를 갖는 FRP제의 보강부재를 구비한 FRP구조체로서, 상기 코어재의 일단부의 적어도 일면에, 상기 보강부재의 플랜지부가 끼워지는 오목부가 형성되어 있고, 상기 오목부에 연통해서 성형시에 수지의 통로가 되는 홈이 형성되어 있고, 또한, 상기 FRP판과 상기 FRP제의 보강부재와 상기 코어재가 수지에 의해서 일체화되어 있는 것을 특징으로 하는 FRP구조체.
  24. 제23항에 있어서, 상기 코어재의 양면에 상기 FRP판이 배치된 샌드위치구조를 갖고, 상기 보강부재가 양 FRP판사이에 걸쳐 연장하고 있는 것을 특징으로 하는 FRP구조체.
  25. 제23항 또는 제24항에 있어서, 상기 오목부가 코어재의 양면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 FRP구조체.
  26. 제23항 또는 제24항에 있어서, 상기 홈은 큰 홈과, 상기 큰홈에서 분기된 작은 홈으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 FRP구조체.
  27. 제26항에 있어서, 상기 큰 홈의 깊이를 H, 홈폭을 W, 홈의 피치를 P라고 할 때,
    (a)200≥W×H≥5(㎟),(b)300≥P≥100(mm)의 관계가 만족되어 있는 것을 특징으로 하는 FRP구조체.
  28. 제26항에 있어서, 상기 작은 홈의 깊이를 h, 홈폭을 w, 홈의 피치를 p라고 할 때,
    (a)1OO≥w×h≥1(㎟),(b) lOO≥p≥5(㎜)의 관계가 만족되어 있는 것을 특징으로 하는 FRP구조체.
  29. 제23항, 제24항, 제27항 및 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보강부재가 상기 FRP판의 면방향으로 불연속으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 FRP구조체.
  30. 제23항, 제24항, 제27항 및 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보강부재의 플랜지부와 FRP판사이의 전단강도가 보강부재의 플랜지부자체의 전단방향의 인장강도 이상인 것을 특징으로 하는 FRP구조체.
  31. 제23항, 제24항, 제27항 및 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보강부재의 플랜지부의 길이(a)가 다음 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 FRP구조체.
    max(σ2×t2,σS×tS)≥Kτa≥min(σ2×t2,σS×tS)
    여기서, σ2는 플랜지부의 인장강도, t2는 플랜지부의 두께,
    σS는 FRP판의 인장강도, tS는 FRP판의 두께,
    τ는 플랜지부와 FRP판사이의 전단강도,
    K는 접합의 유효율,
    max는 괄호내의 큰 값,
    min은 괄호내의 작은 값.
  32. 제31항에 있어서, 상기 보강부재의 플랜지부의 인장강도(σ2)와 그 두께(t2)의 곱이 상기 FRP판의 인장강도(σS)와 그 두께(tS)의 곱 이하이며, 또한, 상기 플랜지부의 길이(a)가 다음 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 FRP구조체.
    σS×tS/τ≥Ka≥σ2×t2/τ
  33. 제23항, 제24항, 제27항 및 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보강부재의 플랜지부의 길이(a) 및 웨브부의 길이(b)가 다음의 관계식을 만족하는 것을 것을 특징으로 하는 FRP구조체.
    a/a0=K(b/b0)〔(t2/t20)/(t1/t10)〕2
    여기서, t1은 웨브부의 두께, t2는 플랜지부의 두께,
    각각의 첨자의 0은 성형조건으로 설정되는 기준치,
    K는 비례정수.
  34. 제23항, 제24항, 제27항 및 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보강부재의 플랜지부의 길이(a) 및 웨브부의 길이(b)가 다음 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 FRP구조체.
    a/a0=K(b/b0)/(tS/t1+1)2
    여기서, t1은 웨브부 또는 플랜지부의 두께,
    tS는 FRP 판의 두께,
    a0,b0은 성형조건으로 설정되는 기준치,
    K는 비례정수.
  35. 소정의 홈형성용패턴을 갖는 성형형틀내에서의 발포에 의해 성형되어, 성형과 동시에 일면 또는 전체면에 홈이 형성된 발포체로 이루어지는 코어재의 편면 또는 양면에 FRP층이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 FRP구조체.
  36. 제35항에 있어서, FRP층의 강화섬유는 필라멘트수가 10,OOO∼300,OOO개의 범위에 있는 등나무모양의 탄소섬유필라멘트사를 갖는 것을 특징으로 하는 FRP구조체.
  37. 코어재와, 상기 코어재의 표면위에 배치된 망체와, 상기 망체위에 배치되는 강화섬유기재를 포함하는 층을 이 순서로 갖고, 이들이 일체적으로 성형되어 있는 것을 특징으로 하는 구조체.
  38. 제37항에 있어서, 상기 강화섬유기재를 포함하는 층이 FRP층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 구조체.
  39. 제37항에 있어서, 상기 강화섬유기재를 포함하는 층이 섬유강화 무기재료층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 구조체.
  40. 제37항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 망체의 두께가 3mm이하인 것을 특징으로 하는 FRP구조체.
  41. 제37항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코어재에 성형시에 수지의 통로가 되는 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 구조체.
  42. 제37항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 강화섬유기재의 강화섬유는 필라멘트수가 10,000∼300,000개의 범위에 있는 등나무모양의 탄소섬유필라멘트사를 갖는 것을 특징으로 하는 구조체.
  43. 제37항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코어재가 중공체로 이루어진 것을 특징으로 하는 구조체.
  44. 제43항에 있어서, 상기 코어재가 플라스틱, 고무 또는 얇은 금속으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 구조체.
  45. 제43항에 있어서, 상기 코어재의 단면이 원형 또는 직사각형으로 이루어진 것을 것을 특징으로 하는 FRP구조체.
  46. 제43항에 있어서, 상기 코어재내에 발포재가 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 FRP구조체.
  47. 복수 장의 코어재를 적층하고, 그 편면 또는 양면에 강화섬유기재를 배치해서 상기 강화섬유기재에 수지를 함침하는 것을 특징으로 하는 FRP구조체의 제조방법.
  48. 제47항에 있어서, 적층하는 코어재사이의 일부 또는 전체에 강화섬유기재를 설치하는 것을 특징으로 하는 FRP구조체의 제조방법.
  49. 제47항 또는 제48항에 있어서, 강화섬유기재에 접하는 코어재의 표면에 홈을 형성해 두고, 상기 홈을 따라 수지를 확산시킴과 동시에, 수지를 강화섬유기재에 함침하는 것을 특징으로 하는 FRP구조체의 제조방법.
  50. 제47항 또는 제48항에 있어서, 코어재와 강화섬유기재사이에 망체를 배치하고, 상기 망체를 따라 수지를 확산시킴과 동시에 수지를 강화섬유기재에 함침하는 것을 특징으로 하는 FRP구조체의 제조방법.
  51. 제47항 또는 제48항에 있어서, 적어도 강화섬유기재를 배치한 부분을 백 기재로 덮은 후 상기 백(back) 기재로 덮여진 내부를 진공상태로 하고, 수지를 주입해서 강화섬유기재에 함침하는 것을 특징으로 하는 FRP구조체의 제조방법.
  52. 제47항 또는 제48항에 있어서, 코어재의 두께 방향으로 연장하는 강화섬유기재를 배치하고, 상기 강화섬유기재에 수지를 함침해서 FRP리브를 성형하는 것을 특징으로 하는 FRP구조체의 제조방법.
  53. 성형형틀에 강화섬유를 배치하고, 그 위의 소정 위치에 강화섬유를 감은 심레스 밀폐중공코어재를 배치하고, 또한 강화섬유를 배치한 후, 전체를 진공용 필름기재로 덮은 후 필름기재로 덮여진 내부를 진공으로 하고, 수지를 주입해서 강화섬유에 함침시키는 것을 특징으로 하는 FRP구조체의 제조방법.
  54. 제53항에 있어서, 상기 심레스 밀폐중공코어재를 블로성형에 의해 형성하는 것을 특징으로 하는 FRP구조체의 제조방법.
  55. 강화섬유기재와 매트릭스수지로 이루어지는 FRP로 형성되는 FRP구조체의 제조방법에 있어서, 표면에 수지 미함침부분이 생겼을 때, 상기 수지 미함침부분전체 및 그 주변부분을 백 기재로 덮은 후 상기 백 기재로 덮여진 내부를 진공상태로 하고, 수지를 주입하여 강화섬유기재의 수지 미함침부분에 함침시키는 것을 특징으로 하는 FRP구조체의 제조방법.
  56. 제55항에 있어서, 상기 수지 미함침부분위에 수지확산매체를 배치한 후 수지 미함침부분전체를 백 기재로 덮는 것을 특징으로 하는 FRP구조체의 제조방법.
  57. 제56항에 있어서, 상기 수지확산매체와 수지 미함침부분의 강화섬유기재사이에 수지투과성의 이형재를 끼워 설치하는 것을 특징으로 하는 FRP구조체의 제조방법.
  58. 일단부의 일면 또는 양면에 오목부가 형성된 코어재와, 상기 코어재의 편면 또는 양면에서 코어재의 면방향으로 연장하는 강화섬유기재와, 상기 강화섬유기재에 대하여 평행하게 연장하는 플랜지부와 수직으로 연장하는 웨브부를 가지며, 상기 플랜지부가 상기 오목부내에 위치된 보강부재형성용 기재를 형내에 배치함 과 동시에, 이들 위 또는 상하에 수지를 면방향으로 확산하기 위한 매체를 배치하거나 또는 코어재에 수지를 면방향으로 확산하기 위한 수지확산로를 형성해 두고, 전체를 백필름으로 덮은 후 백필름으로 덮여진 내부를 진공상태로 해서 수지를 주입하여 적어도 상기 강화섬유기재의 표면에 확산시켜, 상기 수지를 강화섬유기재에함침함으로써, 상기 강화섬유기재와 상기 보강부재형성용 기재와 상기 코어재를 수지에 의해 일체화하는 것을 특징으로 하는 FRP구조체의 제조방법.
  59. 제58항에 있어서, 상기 보강부재형성용 기재도 강화섬유기재로 이루어진 것을 특징으로 하는 FRP구조체의 제조방법.
  60. 제58항에 있어서, 상기 보강부재형성용 기재가 미리 성형된 FRP제의 기재로 이루어진 것을 특징으로 하는 FRP구조체의 제조방법.
  61. 제58항 내지 제60항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코어재의 양면에 강화섬유기재를 배치하고, 양 강화섬유기재사이에 걸쳐 보강부재형성용 기재를 배치하는 것을 특징으로 하는 FRP구조체의 제조방법.
  62. 제58항 내지 제60항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코어재의 수지확산로를 상기 오목부에 연통시켜 두고, 상기 주입수지를 오목부내로 안내해서 상기 보강부재형성용 기재를 일체적으로 성형하는 것을 특징으로 하는 FRP구조체의 제조방법.
  63. 소정의 홈형성용 패턴을 갖는 성형형내에서 발포체를 발포시켜 홈이 형성된 코어재를 성형하고, 성형한 홈이 형성된 코어재의 편면 또는 양면에 강화섬유기재를 배치하여 전체를 백 기재로 덮은 후 백 기재로 덮여진 내부를 진공상태로 하고,수지를 주입하여 상기 수지를 상기 코어재의 홈을 통해 상기 강화섬유기재의 면방향으로 확산시키면서 강화섬유기재의 두께방향으로 함침하여 상기 코어재와 상기 강화섬유기재를 수지에 의해 일체화하는 것을 특징으로 하는 FRP구조체의 제조방법.
  64. 코어재와, 상기 코어재의 편면 또는 양면에 설치한 망체와, 상기 망체위에 설치한 강화섬유기재를 이 순서로 형면위 또는 형내에 배치하고, 이들 전체를 백필름으로 덮은 후 백 필름으로 덮여진 내부를 진공상태로 하여 수지를 주입해서 상기 망체를 통해 적어도 상기 강화섬유기재의 면방향으로 확산시켜, 상기 수지를 강화섬유기재에 함침함으로써 상기 코어재와 상기 망체와 상기 강화섬유기재를 수지에 의해 일체화하는 것을 특징으로 하는 FRP구조체의 제조방법.
  65. 제64항에 있어서, 코어재에 수지의 통로가 되는 홈을 형성해 두고, 상기 홈을 통해 주입된 수지를 망체의 각 부에 분배하는 것을 특징으로 하는 FRP구조체의 제조방법.
  66. 제64항 또는 제65항에 있어서, 코어재로서 중공코어재를 이용하는 것을 특징으로 하는 FRP구조체의 제조방법.
  67. 제64항 또는 제65항에 있어서, 상기 강화섬유기재를 코어재의 전체둘레에 걸쳐 배치하는 것을 특징으로 하는 FRP구조체의 제조방법.
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