KR20120115265A - 프리프레그 권회방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 프리프레그 권회방법은, 정반과, 이 정반에 대해 접리이동 가능한 맨드렐과, 이 맨드렐에 대해 접리이동 가능한 해당 맨드렐과 평행인 축선을 갖는 압압롤과를 준비하는 단계; 상기 정반 위에, 열경화성수지 시트 안으로 강화섬유를 함침시켜 이루어진 프리프레그를 올려놓는 단계; 이 정반 위에 위치시킨 프리프레그의 선단을 맨드렐에 휘감고, 해당 맨드렐과 정반과의 사이 및 맨드렐과 압압롤과의 사이에 해당 프리프레그를 끼운 상태에서, 해당 정반과 맨드렐 및 맨드렐과 압압롤과의 사이에 압압력을 작용시키는 단계; 및 이 정반, 맨드렐 및 압압롤의 압압상태에 있어서, 해당 정반과 맨드렐과의 사이에, 맨드렐의 축선과 교차하지 않고 직교하는 방향의 상대이동력을 주는 것에 의해, 해당 맨드렐 및 압압롤을 회전시키고 해당 맨드렐에 프리프레그를 권회하는 단계를 갖는다.

Description

프리프레그 권회방법 및 장치{PREPREG WINDING METHOD AND APPARATUS}
본 발명은, 프리프레그 권회방법 및 장치에 관한다.
최근, 각종 산업분야에서 FRP(Fiber Reinforced Plastics: 섬유강화 플라스틱) 원통이 사용되고 있다. FRP 원통의 제조방법으로써, 탄소섬유를 수지로 함침시키면서 맨드렐(mandrel)에 감아 가는 필라멘트 와인딩법(특허문헌 1), 및 탄소섬유를 열경화성수지 시트 안으로 함침시켜 이루어진 복수의 프리프레그를 통 모양으로 권회하여 열경화시켜 복수의 FRP층으로 하는 프리프레그법이 알려져 있다(특허문헌 2).
특허문헌 1: 일본특허공개 제2006-62355호 공보 특허문헌 2: 일본특허공개 제2001-96635호 공보
그러나, 필라멘트 와인딩법에 의한 FRP 원통은, 소정량 이상의 수지를 필요로 하고, 또한 탄소섬유의 체적함유율에 상한이 있기 때문에, 경량화와 고도강화의 요망에 충분히 부응하지 못한다는 문제가 있다.
한편, 프리프레그법에 의한 FRP 원통은, 일반적으로, 필요최소한의 수지량에서도 탄소섬유의 체적함유율을 높일 수 있다는 특징이 있으며, 경량화와 고강도화를 동시에 도모하는 데 있어서 유리하다. 본 출원인은, 프리프레그를 이용한 FRP 원통이고, 자동차(이륜차)의 프로펠러 샤프트나 드라이브 샤프트로써 이용할 수 있는 강도를 갖는 FRP 원통을 제안하였다(일본특허출원 제2009-11142호). 그러나, 이러한 FRP 원통을 제조하려면, 프리프레그를 어떻게 주름이나 층간 틈새 없이 여러 겹으로 겹친 원통 모양으로 권회할 것인가 하는 점이 새로운 기술과제이다.
본 발명은, 이상의 문제의식에 기초하여, 프리프레그를 주름이나 층간 틈새 없이 여러 겹으로 겹친 원통 모양으로 효율적으로 권회할 수 있는 프리프레그 권회방법 및 장치를 얻는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 프리프레그 권회방법의 양태에있어서, 정반(판, plate)과, 이 정반에 대해 접리이동가능한 맨드렐과, 이 맨드렐에 대해 접리이동가능한 해당 맨드렐과 평행인 축선을 갖는 압압롤을 준비하는 단계; 상기 정반 위로, 열경화성수지 시트 안으로 강화섬유를 함침시켜 이루어진 프리프레그를 올려놓는 단계; 이 정반 위로 위치시킨 프리프레그의 선단을 맨드렐에 휘감고, 해당 맨드렐과 정반과의 사이 및 맨드렐과 압압롤과의 사이에 해당 프리프레그를 끼운 상태에서, 해당 정반과 맨드렐 및 맨드렐과 압압롤과의 사이로 압압력을 작용시키는 단계; 이 정반, 맨드렐 및 압압롤의 압압상태에 있어서, 해당 정반과 맨드렐의 사이에, 맨드렐의 축선과 교차하지 않고 직교하는 방향의 상대이동력을 주는 것에 의해, 해당 맨드렐 및 압압롤을 회전시켜 해당 맨드렐로 프리프레그를 권회하는 단계을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 일본특허출원 제2009-11142호에서는, 소정의 섬유방향의 복수 장의 프리프레그를 미리 포개, 복수회 권회하는 FRP 원통 제조를 제안하고 있다. 이 미리 포갠 복수 장의 프리프레그를 복수회 권회하는 상태에서는, 맨드렐에 권회하는 프리프레그를, 복수장의 프리프레그를 각 프리프레그 사이로 이형 시트를 개재시킨 상태에서 여러겹 쌓은 적층 프리프레그로 하는 것이 실제적이며, 이 상태에서는, 맨드렐로의 권회 중에, 이형 시트를 뽑아내는 단계을 포함하는 것이 더 실제적이다.
맨드렐은 가장 간단하게는 원주 모양으로 하지만, 테이퍼 모양 맨드렐으로도 본 발명은 적용할 수 있다.
본 발명은, 프리프레그의 권회장치의 상태에서는, 열경화성수지 시트 안으로 강화섬유를 함침시켜 이루어진 프리프레그를 올려놓는 재치평면을 갖는 정반; 이 정반의 프리프레그 재치평면에 대해, 그 축선을 평행으로 하여 회전자재로 지지한 맨드렐; 해당 맨드렐을 정반의 재치평면에 대해 접리이동시키는 상대 맨드렐 이동기구; 그 축선을 맨드렐의 축선에 평행하게 유지하고, 해당 맨드렐에 대해 접리이동가능한 압압롤; 해당 압압롤을 정반 및 맨드렐에 대해 승강시키는 상대 압압롤 승강기구; 및 맨드렐 및 압압롤을, 정반에 대해 상기 프리프레그 재치평면의 평면방향에 있어서, 맨드렐의 축선과 교차하지 않고 직교하는 방향으로 상대이동시키는 상대정반이동기구를 갖는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명의 프리프레그 권회장치는, 압압롤을 맨드렐로 압압하는 압압력을 변화시키는 압압력 가변기구를 마련하는 것이 더 바람직하다.
정반은 기계틀에 고정되어 있고, 그 기계틀 위에, 전후이동틀이 정반의 프리프레그 재치평면과 평행인 방향으로 이동자재하게 지지 되어 있으며, 이 전후이동틀에, 상기 상대 맨드렐 이동기구 및 상대 압압롤 상승기구가 지지되어 있는 것이 바람직하다.
상기 전후이동틀에는, 상기 압압롤을 축선방향의 다른 위치에 있어서 맨드렐 방향으로 압압하는 복수의 가압롤이 지지되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 프리프레그 권회방법 및 장치에 의하면, 프리프레그를 권회하고 FRP 원통을 구성하는 데에 있어서, 프리프레그를 주름이나 층간 틈새 없이 여러 겹으로 겹친 원통 모양으로 효율적으로 권회할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 프리프레그 권회방법을 실시하기 위한 한 실시형태의 요소를 도시하는 측면도,
도 2는 본 발명에 의한 프리프레그 권회방법의 한 실시형태를 도시하는 행정도,
도 3은 도 1의 프리프레그를 적층 프리프레그로 한 프리프레그 구조를 도시하는 도,
도 4는 적층 프리프레그에 포함된 각 프리프레그의 섬유방향의 일례를 도시하는 도,
도 5는 본 발명에 의한 프리프레그 권회장치의 한 실시형태를 도시하는 정면도,
도 6은 도 5의 측면도,
도 7은 도 5의 VII-VII선을 따르는 단면도,
도 8은 도 5의 사시도, 및
도 9는 맨드렐 홑원소 물질의 사시도이다.
도 1은 본 발명에 의한 프리프레그 권회방법의 한 실시형태를 도시하는 원리도이다. 본 발명 방법을 실시하기 위한 필수요소는 정반(10), 맨드렐(20) 및 압압롤(30)이다. 맨드렐(20)과 압압롤(30)은 정반(10)의 위쪽에서 순서대로 위치하여 더블롤블록(B)으로 유지되어 있으며, 정반(10)의 프리프레그 재치평면(10P)과 직교하는 방향(도의 상하방향(Z))으로 상대이동할 수 있다. 맨드렐(20)은 정반(10)에 대한 상하방향(Z)의 접리이동이 가능하며, 압압롤(30)은 맨드렐(20)에 대한 상하방향(Z)의 접리이동이 가능하다. 맨드렐(20)과 압압롤(30)(을 보유한 더블롤블록(B))과 정반(10)은, 프리프레그 재치평면(10P)을 따르는 소정방향(도의 좌우방향(X))으로 상대적으로 왕복이동이 가능하다. 맨드렐(20)과 압압롤(30)의 서로 평행한 축선(20C)과 축선(30C)은, 도면의 좌우방향(X)과 상하방향(Z)의 쌍방에 직교하는 방향으로 늘어나 있으며, 프리프레그 재치평면(10P)을 따르는 좌우방향(X)과 교차하지 않고 직교하는 위치관계에 있다. 맨드렐(20)은, 금속제의 원주재료로부터 구성하고, 압압롤(30)은, 고무 등의 탄성재료로부터 구성한다. 맨드렐(20)과 압압롤(30)은 회전자재이지만, 적극적인 회전력은 부여하지 않는다.
이상의 구성요소에 의해 프리프레그(P)를 맨드렐(20)로 옮겨 감는 단계에 대해, 도 2를 참조하면서 설명한다.
(1) 정반(10)의 프리프레그 재치평면(10P) 위로, 평면 직사각형의 프리프레그(P)를 올려놓는다(도 2(A)). 이때 프리프레그(P)의 선단 부근을 맨드렐(20)의 축선(20C)과 평행으로 하고, 즉 프리프레그(P)의 좌우부근을 맨드렐(20)의 축선(20C)과 교차하지 않고 직교하는 방향으로 보낸다. 이 프리프레그(P) 세트가 완료되면, 정반(10)과 맨드렐(20), 맨드렐(20)과 압압롤(30)을 각각 접촉시킨 상태에 있어서(도 2(B)), 정반(10)을 맨드렐(20)과 압압롤(30)(더블롤블록(B))에 대해 상대적으로 오른쪽으로 이동시킨다. 그러면, 정반(10)의 프리프레그 재치평면(10P) 위의 프리프레그(P)의 선단(도 2(A)의 오른쪽 끝)이, 맨드렐(20)에 감겨붙어, 맨드렐(20)과 압압롤(30) 사이에서 얼굴을 내민다(도 2(C)). 이 상태를 초기 휘감긴 상태라고 한다. 이 초기 휘감긴 상태를 완성시키기 위해서는, 필요에 따라, 정반(10)과 맨드렐(20), 또는 맨드렐(20)과 압압롤(30)을 이간시키고, 프리프레그(P)의 선단이 맨드렐(20)에 휘감기도록, 작업자가 보조작업을 시행한다.
(2) 이상의 초기 휘감기가 완료되면, 정반(10)과 맨드렐(20), 및 맨드렐(20)과 압압롤(30)의 접촉압력을 조절하고, 정반(10)을 맨드렐(20)에 대해 더욱 상대적으로 오른쪽으로 이동시킨다. 그러면, 정반(10)과의 상대이동력에 의해 맨드렐(20)이 회전하고, 맨드렐(20)의 회전력에 의해 압압롤(30)이 회전한다고 하는 운동이 생겨, 그 과정에서, 맨드렐(20)의 주위로, 모든 프리프레그(P)가 옮겨 감는다(도 2(D)). 맨드렐(20)과 압압롤(30)에는, 적극적인(동력에 의한) 회전력을 주지 않고, 정반(10)과 맨드렐(20), 맨드렐(20)과 압압롤(30)의 마찰접촉력에 의해 회전을 주기 때문에, 프리프레그(P)에 주름이 발생하지 않고, 프리프레그의 층간 틈새도 생기지 않는다.
(3) 이하와 같이, 필요한 매수의 프리프레그(P)를 거듭 감고, 원통 모양의 여러 겹으로 감긴 프리프레그를 완성시킨다. 완성한 여러 겹으로 감긴 원통 모양 프리프레그는, 가열경화 후, 맨드렐(20)로부터 떼어내 FRP 원통으로 한다. 거듭 감을 때에는, 복수의 프리프레그(P)의 권회 개시위치가 원주 방향으로 균등하게 분포하도록, 권회 개시위치를 서로 다르게 할 수 있다.
(4) 본 실시형태의 권회방법은, 프리프레그(P)로 하여, 미리 복수장의 프리프레그를 서로 겹쳐진 적층 프리프레그(세트 프리프레그)(PP)를 이용한 경우에 특히 유효하다. 적층 프리프레그(PP)는, 도 3에서 도시하는 바와 같이, 각 프리프레그(P) 사이에 이형 시트(박리지)(H)를 끼워넣은 상태에서 미리 준비한다. 이 적층 프리프레그(PP)의 각 프리프레그(P)의 선단은, 도 3과 같이 갖추는 것 외에, 위치를 약간 다르게 하여, 맨드렐(20)으로의 초기 감은 상태에서 각 프리프레그(P)가 계단모양이 되도록 해도 좋다. 또, 이형 시트(H)의 선단(도의 오른쪽 끝)은, 초기 감은 상태에서는, 맨드렐(20)로 감기지 않은 위치로 위치시키고, 후단(도의 왼쪽 끝)은, 쉽게 뽑아내기 위해, 각 프리프레그(P)로부터 돌출하는 길이로 한다. 이형 시트(H)는, 예를 들어 PTFE 필름이나 PFA 필름 등의 불소수지(코팅) 시트를 사용할 수 있다.
(5) 이 적층 프리프레그(PP)를 맨드렐(20)에 휘감는 순서는, 이상의 순서와 같다. 유일하게 추가하는 작업은, 권회 중에, 적층 프리프레그(PP) 안의 이형 시트(H)를 빼내는(뽑아내는) 작업이다. 이형 시트(H)를 뽑아내면서 이상의 옮겨 감는 방법에서 맨드렐(20)로 적층 프리프레그(PP)를 휘감으면, 적층 상태의 복수의 프리프레그(P)를 복수회(2원주 이상) 주름이나 틈새가 생기는 일 없이, 확실하게 맨드렐(20)에 휘감을 수 있다.
본 실시형태는, 적층 프리프레그(PP)를 구성하는 각 프리프레그(P)의 구성을 묻는 것은 아니지만, 일본특허출원 제2009-11142호에서 제안한 구체적인 예를 들면 다음과 같다.
도 3의 적층 프리프레그(PP)는, 원통 축선 방향으로 사교하는 섬유층을 갖는 비틀림강성보유 프리프레그(2)와, 원통 축선 방향으로 직교하는 섬유층을 갖는 좌굴방지 프리프레그(3)를, 각 프리프레그(2,3) 사이에, 이형 시트(H)를 끼워 거듭 겹친 것이다.
도 4는 적층 프리프레그(PP)를 구성하는 각 프리프레그(2,3)의 섬유방향을 도시하기 때문에, 이것들을 거듭 겹치기 전의 상태를 그리고 있다. 비틀림강성보유 프리프레그(2)는, 장섬유방향이 원통축선방향으로 ±α°(0<α<90)에서 사교하는 한 쌍의 바이어스 프리프레그(2A,2B)이다. 이 사교각도(α)는, 예를 들어 ±30°,±45° 또는 ±60°이다. 좌굴방지 프리프레그(3)는, 장섬유방향이 원통축선방향으로 직교하는 후프 프리프레그이다.
적층 프리프레그(PP)(비틀림강성보유 프리프레그(2)와 좌굴방지 프리프레그(3))의 폭(W)은, 이것들을 통 모양으로 권회했을 때의 둘레길이의 약 3배 강하게 설정되어 있으며, 적층 프리프레그(PP)를 통 모양으로 3회 연속해서 권회할 수 있다. 적층 프리프레그(PP)는, 한 쌍의 바이어스 프리프레그(2A, 2B)와 후프 프리프레그(3)의 3장의 프리프레그로부터 이루어지므로, 적층 프리프레그(PP)를 3회 연속해서 권회하는 것에 의해 합계 9플라이로 된다. 적층 프리프레그(PP)의 길이(L)는, FRP 원통의 용도에 따라 설계되는 것으로, 맨드렐(20)의 유효길이 미만의 적당한 길이이다.
위에서 서술한 비틀림강성보유 프리프레그(20) 및 좌굴방지 프리프레그(3)를 포함한 각종 프리프레그에 포함되는 강화섬유로써는, 탄소 섬유 외에, 알루미나 섬유, 아라미드 섬유, 티라노 섬유, 어모퍼스 섬유 또는 글라스 섬유 등을 사용할 수 있다. 즉, 실의 종류는 기본적으로 한정되지 않는다.
비틀림강성보유 프리프레그(2)(한 쌍의 바이어스 프리프레그(2A, 2B)), 및 좌굴방지(후프) 프리프레그(3) 등의 한 방향 강화섬유 프리프레그(장섬유방향이 한 방향으로 당겨 갖춰진 프리프레그)의 경우, 실의 두께는, 바람직하게는, 24K(1K는 필라멘트 1000개) 이하인 것이 좋다. 24K를 넘으면 프리프레그가 너무 두꺼워지는 것과 함께, 균일한 섬유물성을 확보할 수 없는 우려가 있으며, 또 맨드렐에 휘감는 작업성이 나빠질 우려가 있다.
이러한 강화섬유에 함침시키는 수지는, 기본적으로 어떠한 것으로도 사용할 수 있다. 예를 들어 에폭시 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 페놀 수지, 비닐에스테르 수지, 피크 수지, 폴리이미드 수지 등을 사용할 수 있다.
프리프레그의 무게는, 300g/㎡ 이하인 것이 바람직하며, 250g/㎡ 이하인 것이 보다 바람직하다. 300g/㎡를 넘으면, 너무 두꺼워져 제조 시에 맨드렐에 권회하는 것이 곤란하게 된다. 프리프레그의 수지량은, 20에서 45 중량%인 것이 바람직하며, 25에서 40중량%인 것이 보다 바람직하다. 20중량%미만이면, 수지량이 너무 적어서 충분한 강도를 갖는 샤프트를 제조할 수 없는 우려가 있으며, 45중량%를 넘으면, 원통이 같은 중량의 경우에는 비틀림강성이 저하할 우려가 있다.
이상의 적층 프리프레그(PP)를 권회한 후 가열경화시켜 형성한 FRP 원통은, 원통 본체를 이루는 복수의 FRP층 안으로, 원통 축선 방향으로 사교하는 섬유층을 갖는 비틀림강성보유 프리프레그(2)와, 원통 축선 방향으로 직교하는 섬유층을 갖는 좌굴방지 프리프레그(3)가 복수회 연속해서 권회되고 있으므로, 비틀리는 방향과 좌굴 방향에 대한 강도를 높일 수가 있다.
또, 한 쌍의 바이어스 프리프레그(2A, 2B)와 후프 프리프레그(3)의 3장의 프리프레그를 거듭 맞추고, 이것들을 거시적 시점에서의 1장의 프리프레그(적층 프리프레그(PP))로써 파악하여 권회하고 있으므로, 같은 양의 재료를 개별로 권회한 경우에 비해, 좌굴방지의 효과 발현에 의해, FRP 원통의 경량화와 고강도화를 동시에 꾀할 수 있다.
이어서, 본 발명의 프리프레그 권회방법을 실시하기 위한 권회장치의 한 실시형태를, 도 5 내지 도 9를 사용하여 설명한다. 기계틀(11) 위에, 평면 직사각형에서 그 윗면을 수평인 프리프레그 재치평면(10P)으로 한 정반(10)과, 이 정반(10)의 양측부에 위치한 가이드레일(12)이 고정되어 있다. 기계틀(11) 위에는 또, 회전구동실(13)에 의해 회전구동된 가이드레일(12)과 평행인 피이드 스크루우(14)가 지지되어 있다. 이하, 가이드레일(12)과 피이드 스크루우(14)의 축선방향을 전후방향((X)방향)으로 한다.
가이드레일(12) 위에는, 전후이동틀(더블롤블록)(15)이 이동자재에 지지되어 있으며, 이 전후이동틀(15)에, 피이드 스크루우(14)로 나합하는 너트부재(16)가 고정되어 있다. 따라서, 회전구동실(13)을 거쳐 피이드 스크루우(14)를 정반대로 회전구동하면, 전후이동틀(15)이 가이드레일(12)을 따라 정반대로 (X)방향으로 왕복직선운동한다. 전후이동틀(15)을 전후방향으로 이동시키는 가이드레일(12), 회전구동실(13), 피이드 스크루우(14) 및 전후이동틀(15)은, 전후이동틀(15)과 정반(10)을 (X)방향으로 상대이동시키는 상대정반이동기계를 구성한다.
전후이동틀(15)에는, 그 하부에 맨드렐(20)을 승강 가능하게 지지하는 한 쌍의 실린더장치 브래킷(21)이 고정되어 있다. 이하, 맨드렐(20)의 축선(20C)방향을 좌우방향으로 한다. 좌우의 실린더장치 브래킷(21)에는, 상하방향(프리프레그 재치평면(10P)과 직교하는 방향)을 향해 맨드렐 승강실린더장치(22)가 고정되어 있으며, 이 좌우의 맨드렐 승강실린더장치(22)의 피스톤 로드(23)로, 맨드렐 착탈블록(24)이 고정되어 있다. 좌우의 맨드렐 착탈블록(24)은 맨드렐(20)의 양단축부에 돌출시킨 좌우축 돌기(20X)를 착탈 가능 및 회전자재에 지지한다. 도 9는, 맨드렐(20)의 홑원소 물질 형상을 도시하고 있다. 이 전후이동틀(15)에 지지된 실린더장치 브래킷(21), 맨드렐 승강 실린더장치(22), 피스톤 로드(23) 및 맨드렐 착탈 블록(24)은, 맨드렐(20)을 정반(10)에 대해 상대적으로 승강시키는 상대 맨드렐 이동기구를 구성한다.
전후이동틀(15)에는, 도 5 내지 도 7에서 도시하는 바와 같이, 좌우 한 쌍의 상하방향의 가이드레일(31)이 고정되어 있으며, 이 가이드레일(31)로, 가이드피스(33)를 거쳐, 승강틀(32)이 승강자재하게 지지되어 있다. 전후이동틀(15)의 상부틀(15A)에는, 상하방향의 승강틀 승강 실린더장치(34)가 고정되어 있으며, 이 승강틀 승강 실린더장치(34)의 피스톤로드(35)가 승강틀(32)에 고정되어 있다.
승강틀(32)에는, 도 7에서 도시하는 바와 같이, 좌우 한 쌍의 상하방향의 가이드레일(36)이 고정되어 있으며, 이 가이드레일(36)로, 가이드피스(37)를 거쳐, 압압롤(30)을 회전자재에 지지한 압압롤 브래킷(38)이 승강자재하게 지지되어 있다.
승강틀(32)에는, 압압롤(30)의 축선(30C) 방향으로 이간시켜서, 복수(도 5에서는 4개)의 가압롤 압력조절 실린더장치(40)가 상하방향을 향해 고정되어 있다. 각 가압롤 가압조절 실린더장치(40)의 피스톤로드(41)에는, 가압롤 지지 브래킷(42)이 고정되어 있으며, 이 가압롤 지지 브래킷(42)에, 압압롤(30)의 둘레면으로 그 위쪽에서 탄성적으로 맞대는 가압롤(43)이 회전자재하게 지지되어 있다. 이 가압롤 압력조절 실린더장치(40)에 의해, 가압롤(43)과 압압롤(30)과의 접촉압력을 조절할 수 있다. 승강틀(32)과 압압롤 브리캣(38)과의 사이에는 더욱이, 압압롤 승강 실린더장치(39)가 설치되어 있으며, 이 압압롤 승강 실린더장치(39)에 의해, 승강틀(32)의 상승 시에 있어서 압압롤(30)의 상하방향 상대위치가 유지되어, 실린더 하사점까지의 하강을 방지할 수 있다. 도 8에서는, 가압롤(43)의 도시를 생략하고, 압압롤 승강 실린더장치(39)를 그리고 있다.
이상의 가이드레일(31), 승강틀(32), 가이드피스(33), 승강틀 승강실린더장치(34) 및 피스톤로드(35)는, 압압롤(30)을 맨드렐(20)에 대해 접리이동시키는 상대압압롤 승강기구를 구성하고, 가압롤 압력조절 실린더장치(40), 피스톤로드(41), 가압롤 지지 브리캣(42) 및 가압롤(43)은, 압압롤(30)의 맨드렐(20)에 대한 가압력을 변화시키는 압압력 가변기구를 구성한다.
상기 구성의 본 프리프레그 권회장치는, 기계틀(11) 위에, 전후방향(정반(10)의 프리프레그 재치평면(10P)방향)으로 이동가능한 전후이동틀(더블롤블록)(15)이 마련되고, 이 전후이동틀(15)로 독립하여 승강 가능하게 맨드렐(20) 및 압압롤(30)이 지지되어 있다. 맨드렐(20)은, 실린더장치 브리캣(21), 맨드렐 승강 실린더장치(22), 피스톤로드(23) 및 맨드렐 착탈블록(24)(상대맨드렐 이동기구)에 의해 정반(10)에 대해 상대적으로 승강하고, 압압롤(30)은, 가이드레일(31), 승강틀(32), 가이드피스(33), 압압롤 승강실린더장치(39)(상대압압롤 승강기구)에 의해 맨드렐(20)(정반(10))에 대해 승강한다. 즉, 맨드렐(20)과 압압롤(30)은, 독립하여, 정반(10)에 대해 승강운동할 수 있다. 더욱이, 맨드렐(20)에 대한 압압롤(30)의 접촉압력은, 압력롤(30)의 축선(30C)의 방향으로 각각의 위치에 복수 설치했고, 독립하여 가압력을 조절할 수 있는 가압롤 압력조절실린더장치(40)(가압롤(43))에 의해, 압압롤(30)(맨드렐(20))의 연장방향에 있어서 다르게 할 수 있다.
따라서, 정반(10)의 프리프레그 재치평면(10P) 상에 프리프레그(P)(적층 프리프레그(PP))를 올려놓고, 맨드렐(20), 압압롤(30)의 높이위치를 변화시키면서, 전후이동틀(15)을 전후방향으로 이동시키며, 맨드렐(20)에 프리프레그(P)(적층 프리프레그(PP)의 선단을 휘감고(초기 감기), 그 후, 맨드렐(20)을 정반(10)으로 내리누르며, 맨드렐(20)에 압압롤(30)을 내리눌러, 전후이동틀(15)을 전후방향으로 이동시키는 것으로, 도 1 및 도 2에서 설명한 본 발명의 프리프레그 권회방법을 확실하게 실시할 수 있다.
또, 이상과 같이 하여 바깥둘레면으로 프리프레그(P)(또는 적층 프리프레그(PP))를 필요량 권회한 프리프레그(20)는, 그 양단에 돌출시킨 좌우축 돌기(20X)를 맨드렐 착탈블록(24)에서 빼고, 전후이동틀(15)에서 이탈시켜, 다음 가열경화 과정에 쓰일 수 있다.
이상 실시형태의 압압롤의 압압력 가변기구(가압롤 압력조절실린더장치(40), 피스톤로드(41), 가압롤 지지 브리캣(42) 및 가압롤(43))는, 설치하는 것이 바람직하지만 생략할 수도 있다. 즉, 승강틀(32)에 고정적으로 압압롤(30)을 회전자재에 지지하더라도, 본 발명방법은 실시할 수 있다.
본 발명에 의한 프리프레그 권회방법 및 장치는, 각종 산업분야에 있어서 FRP원통 제조에 널리 이용할 수 있다.
P: 프리프레그 PP: 적층 프리프레그
H: 이형 시트 B: 더블롤블록
10: 정반 10P: 프리프레그 재치평면
11: 기계틀 12: 가이드레일
13: 회전구동실 14: 피이드 스크루우
15: 전후이동틀 20: 맨드렐
20C: 축선 20X: 좌우축 돌기
21: 실린더장치 브리캣 22: 맨드렐 승강 실린더장치
23: 피스톤로드 24: 맨드렐 착탈블록
30: 압압롤 30C: 축선
31: 가이드레일 32: 승강틀
33: 가이드피스 34: 승강틀 승강 실린더장치
35: 피스톤로드 36: 가이드레일
37: 가이드피스 38: 압압롤 브리캣
39: 압압롤 승강 실린더장치 40: 가압롤 압력조절 실린더장치
41: 피스톤로드 42: 가압롤 지지브리캣
43: 가압롤

Claims (7)

  1. 정반과, 이 정반에 대해 접리이동 가능한 맨드렐과, 이 맨드렐에 대해 접리이동 가능한 해당 맨드렐과 평행인 축선을 갖는 압압롤과를 준비하는 단계;
    상기 정반 위에, 열경화성수지 시트 안으로 강화섬유를 함침시켜 이루어진 프리프레그를 올려놓는 단계;
    이 정반 위로 위치시킨 프리프레그의 선단을 맨드렐에 휘감고, 해당 맨드렐과 정반과의 사이 및 맨드렐과 압압롤과의 사이에 해당 프리프레그를 끼운 상태에서, 해당 정반과 맨드렐 및 맨드렐과 압압롤과의 사이로 압압력을 작용시키는 단계; 및
    이 정반, 맨드렐 및 압압롤의 압압상태에 있어서, 해당 정반과 맨드렐과의 사이에, 맨드렐의 축선과 교차하지 않고 직교하는 방향의 상대이동력을 주는 것에 의해, 해당 맨드렐 및 압압롤을 회전시켜 해당 맨드렐로 프리프레그를 권회하는 단계을 갖는 것을 특징으로 하는 프리프레그 권회방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 프리프레그는, 복수 장의 프리프레그를 각 프리프레그 사이에 이형 시트를 사이에 끼운 상태에서 여러 겹 쌓은 적층 프리프레그이며, 맨드렐로의 권회 중에, 이형 시트를 뽑아내는 단계을 포함하는 것을 특징으로 하는 프리프레그 권회방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 맨드렐은, 원주 모양인 것을 특징으로 하는 프리프레그 권회방법.
  4. 열경화성 수지 시트 안으로 강화섬유를 함침시켜 이루어진 프리프레그를 올려놓는 재치평면을 갖는 정반;
    이 정반의 프리프레그 재치평면에 대해, 해당 축선을 평행으로 하여 회전자재하게 지지한 맨드렐;
    그 맨드렐을 정반의 재치평면에 대해 접리이동시키는 상대맨드렐 이동기구;
    그 축선을 맨드렐의 축선에 평행으로 유지하고, 해당 맨드렐에 대해 접리이동 가능한 압압롤;
    그 압압롤을 맨드렐의 축선에 평행으로 유지하고, 해당 맨드렐에 대해 접리이동 가능한 압압롤;
    해당 압압롤을 정반 및 맨드렐에 대해 승강시키는 상대압압롤 승강기구; 및
    상기 맨드렐 및 압압롤을, 정반에 대해, 상기 프리프레그 재치평면의 평면방향에 있어서, 맨드렐의 축선과 교차하지 않고 직교하는 방향으로 상대이동시키는 상대정반이동기구를 갖는 것을 특징으로 하는 프리프레그 권회장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 압압롤을 맨드렐로 압압하는 압압력을 변화시키는 압압력 가변기구가 더 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 프리프레그 권회장치.
  6. 제 4항 또는 제 5항에 있어서, 정반은 기계틀에 고정되어 있으며, 해당 기계틀 위로, 전후이동틀이 정반의 프리프레그 재치평면과 평행인 방향으로 이동자재하게 지지되어 있고, 이 전후이동틀에, 상기 상대맨드렐 이동기구 및 상대압압롤 승강기구가 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 권회장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 전후이동틀에는, 상기 압압롤을 축선 방향의 다른 위치에 있어서 맨드렐 방향으로 압압하는 복수의 가압롤이 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 권회장치.
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