KR960013072B1 - Moulding method - Google Patents

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KR960013072B1
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레지날드 뉴톤 존
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쓰리-디 콤포짓스 리미티드
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Abstract

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Description

성형방법Molding method

제1도는 종래의 수지 이송성형에 사용된 모울드의 단면도.1 is a cross-sectional view of a mold used in a conventional resin transfer molding.

제2도는 본 발명의 방법을 실행하는데 적합한 모울드의 제1도와 유사한 단면도.2 is a cross-sectional view similar to that of FIG. 1 of a mold suitable for practicing the method of the present invention.

제3도는 본 발명의 방법에 따라 제조될 수 있는 복잡한 형의 단면도.3 is a cross-sectional view of a complex mold that can be manufactured according to the method of the present invention.

제4도는 본 발명의 다른 구현예를 예시한 모울드의 부분도.4 is a partial view of a mold illustrating another embodiment of the invention.

제5도는 다른 형의 통로의 부분 단면도.5 is a partial cross-sectional view of a passage of another type.

본 발명은 성형방법, 특히 경화성 수지로부터 복잡한 구조의 제품을 성형하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a molding method, in particular a method for molding a product having a complex structure from a curable resin.

수지 이송 성형공정으로서 공지된, 복합물을 제조하는 통상의 방법은 유리, 탄소 또는 케블라(kevlar)등의 섬유를 모울드에 보강한후 액체수지를 모울드내로 사출하여 액체수지가 보강구조의 전반에 침투하도록 하는 구조와 관련한다. 다음에 수지는 경화되어 기계적 특성이 양호하고 중량이 비교적 가벼운 수지/섬유복합물로 된다. 최종의 기계적 특성은 사용된 섬유와 수지의 보강된 형태에 따른다. 수지 사출기로부터 수지를 이송시키는 종래의 장치가 첨부된 제1도에 도시되어 있다. 수지 사출기로부터의 노즐은 모울드의 사출부에 고정되며, 가압된 수지는 사출기에서 사출부의 보강섬유에 공급된다. 대형으로 성형함에 있어, 하나 이상의 사출부가 적용될 수 있으나 공급시스템에서 수지가 경화되고 경화된 수지를 제거하는 수단이 구비되어야 하는 문제점이 발생하게 된다.Conventional methods for producing composites, known as resin transfer molding processes, reinforce the fibers of glass, carbon or kevlar into the mold and then inject the liquid resin into the mold so that the liquid resin penetrates throughout the reinforcement structure. It is related to structure to do. The resin is then cured into a resin / fiber composite with good mechanical properties and relatively light weight. The final mechanical properties depend on the reinforced form of the fibers and resins used. A conventional apparatus for transferring resin from a resin injector is shown in FIG. 1 attached. The nozzle from the resin injection machine is fixed to the injection part of the mold, and the pressurized resin is supplied to the reinforcing fiber of the injection part in the injection machine. In molding to large size, one or more injection parts may be applied, but a problem arises in that a supply system has to be cured and a means for removing the cured resin is provided.

최근에 발포 플라스틱재 삽입물 등과 같이 함께 사용되는 보강섬유의 복잡한 구조의 어셈블리를 허용하도록 수행하는 것을 소개하므로써 이룩된 수지 이송 성형공정에 의하여 수행되는 성형에서 복잡한 성형이 크게 요구되었다. 일반적으로 사이클시간은 길고 섬유보강이 유동을 제한하므로 복잡도에는 한계가 있으며, 이들은 다른 다양한 공정에서 근본적으로 제한점으로 된다.In recent years, complex molding has been greatly demanded in molding performed by a resin transfer molding process by introducing an implementation to allow assembly of a complicated structure of reinforcing fibers used together with a foam plastic insert. In general, the cycle time is long and the fiber reinforcement restricts the flow, which limits the complexity, which is a fundamental limitation in many other processes.

중합체의 소지내에 섬유가 잇는 복합구조는 중량이 작고 강도가 커서 많은 공학적인 문제점을 해결하며, 군사산업, 자동산업 및 항공기산업에서 그 사용이 증가되고 있다. 대표적으로, 열경화성 또는 열가소성 중합체 소지내에 유리섬유나 탄소섬유가 형성되어 있는 복합물은 강에 비하여 인장강도가 크고 밀도가 강에 대해 20% 내지 25%의 범위이며, 모둘러스가 낮다. 큰 값의 면적은 두번째 모멘트를 얻기 위하여 규모를 크게 함으로써 보완해야 하는 설계자가 직면하는 주요 문제점의 하나가 낮은 모둘러스이다. 빈번하게, 크기의 큰 증가는 강과 동등한 강도를 제공할 필요가 있으며, 이는 복합하고, 때로는 3차원인 구조를 요한다.The composite structure in which the fibers are connected in the body of the polymer is small in weight and high in strength, which solves many engineering problems, and its use is increasing in the military industry, the automotive industry, and the aircraft industry. Representatively, composites in which glass fibers or carbon fibers are formed in a thermosetting or thermoplastic polymer body have a high tensile strength and a density range from 20% to 25% with respect to steel, and have a low modulus. A large value area is one of the major problems faced by designers that must be compensated by increasing the size to obtain the second moment. Frequently, large increases in size need to provide strength equivalent to steel, which requires complex, sometimes three-dimensional, structures.

따라서 복잡한 3차원 구조는 설계자가 제품의 구조적 요구를 충족하도록 해야만 하는 것이다. 그러나 이러한 것들을 제조하는 것이 기술적으로 용이하지 않거나 요구되는 사이클시간이 길기 때문에 비용이 많이든다.Thus, complex three-dimensional structures require designers to meet the structural requirements of the product. However, manufacturing these is expensive because they are not technically easy or require long cycle times.

따라서 복잡한 구조의 물품을 제조함에 있어 사이클시간을 단축하고 비용을 절감하며 복합물에 적용할 수 있는 개량된 형태의 성형공정이 필요하다. 본 발명은 이러한 개량된 방법을 제공하기 위함이다.Therefore, there is a need for an improved molding process that can reduce cycle times, reduce costs, and be applied to composites in the manufacture of complex structures. The present invention seeks to provide such an improved method.

본 발명에 따르면 섬유와 여기에 사출된 수지를 함유하는 층과 수지에 대해 불침투성인 코어부를 갖고, 그리고 코어나 섬유층에 하나 이상의 통로(gallery)를 제공하며, 이러한 통로에 수지를 사출함으로써 층의 모든 부분에 빠르게 수지가 공급되는 것을 특징으로 하는 복잡한 구조의 복합물을 성형하는 방법이 제공된다.According to the invention there is provided a layer containing fibers and resin injected therein and a core part impermeable to the resin, and providing at least one gallery in the core or fiber layer, and injecting the resin into the passage Provided is a method of molding a composite of complex structure, characterized in that the resin is fed quickly to all parts.

수지에 대해 불침투성일 수 있는 코어에 통로나 통로들을 사용하는 것은 수지가 단일의 수지사출노즐을 사용함에 의한 모울드배치에 따라 필요한 곳에도 운반되도록 허용한다. 사출노즐이 코어에서 통로나 통로들중의 하나에 삽입되는 것이 바람직하다. 층은 중심의 주위에 형성된 외피의 형태이며, 이 경우에 통로로 성형되는 물품의 외피를 통해 노즐이 삽입된다. 사출사이클의 끝에서 수지가 경화되기 전에 노즐이 경화되고 사출부는 닫힌다. 본 발명의 방법에 의해 매우 복잡한 구조의 물품을 제조할 수 있고 사이클시간을 단축시킬 수 있다.The use of passages or passages in the core, which may be impermeable to the resin, allows the resin to be transported where needed according to the mold placement by using a single resin injection nozzle. Preferably, the injection nozzle is inserted into one of the passages or passages in the core. The layer is in the form of a sheath formed around the center, in which case the nozzle is inserted through the sheath of the article being shaped into the passage. At the end of the injection cycle, the nozzle is cured and the injection section is closed before the resin cures. By the method of the present invention it is possible to produce articles of very complex structure and to shorten the cycle time.

일반적으로 상기 코어의 주요기능은 외피사이에 공간을 형성하고 이러한 공간에 수지가 충전되는 것을 방지하는 것이다. 일반적으로 모울드가 밀폐되는 경우 부여되는 힘과 사출압을 지탱하는 재료가 적당하다. 이러한 코어는 비교적 두꺼운 물품의 성형에 적용되며 크로스트 셀(closed-cell) 발포플라스틱재, 예를 들어 가볍고 값싼 발포폴리우레탄이나 폴리에스테르 등을 사용한다. 그러나 플라스터, 목재, 왁스 등의 기타 소정의 재료도 사용될 수 있다. 왁스와 같은 재료는 성형후에 용융됨으로써 제거된다. 가압될 수 있는 중공중합체 코어는 복합물로 연료탱크와 같은 성형성분을 제공할 수 있도록 한다. 그러나 물품이 비교적 얇은 경우, 상기 목적을 위하여 코어는 필요치 않으며, 이때 코어와 통로는 동일한 하나일 수 있다. 즉, 코어는 섬유층에서 하나 이상의 통로를 한정하도록 단순하게 존재할 수 있다.In general, the main function of the core is to form a space between the shells and to prevent the resin from filling in the space. In general, materials that support the forces and injection pressures applied when the mold is sealed are suitable. These cores are applied to the molding of relatively thick articles and use closed-cell foamed plastics, such as lightweight and inexpensive polyurethane or polyester. However, other predetermined materials such as plaster, wood, wax and the like can also be used. Materials such as wax are removed by melting after molding. The pressurized hollow polymer core allows the composite to provide molding components such as fuel tanks. However, if the article is relatively thin, no core is required for this purpose, where the core and the passage may be the same one. That is, the core may simply be present to define one or more passageways in the fibrous layer.

위 설명이 수지에 대해 언급되었지만, 본 발명의 공정이 다른 형태의 모울딩 복합물, 예를 들어 세라믹 섬유가 모울드내에 포함되고 용융금속이 세라믹섬유를 포함하는 공동으로 사출되는 금속소지복합물에 똑같이 적용될 수 있다는 것을 알 수 있다. 수지란 이렇게 해석되는 것이다.Although the above description has been made of resins, the process of the present invention may be equally applicable to other types of molding composites, for example metal-based composites in which ceramic fibers are contained in the mold and molten metal is injected into the cavity comprising ceramic fibers. It can be seen that there is. Resin is interpreted as such.

부가적으로 코어에 통로를 적용하는 경우, 통로가 외피부를 형성하는 섬유에 구비될 수 있다. 이들은 삽입된 튜브, 또는 섬유층을 통하여 절단된 호울 등의 물리적인 통로일 수 있으며, 또는 섬유층의 제직에 실제로 섞일 수 있다. 예를 들어 위사 또는 경사열이 제직에서 생략되어 통로를 효과적으로 제공하는 간극을 남길 수 있다. 또한 개별적인 소수의 위사 또는 경사는 원래의 조사보다 훨씬 적을 수 있으며, 다시 수지를 안내하는 통로로서 작용하는 공간으로 남는다. 그러나 특히 후자의 경우에는 모울드코어에서 형성된 통로들에 더하여 이러한 통로를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 공간이나 통로가 성형조건하에서 본래의 모양을 유지하도록 보장하는 것이 복합재료를 보강하기 위해 사용하는 섬유의 특성, 즉 비강도이다. 치밀도 및 섬유가 모울드내에 트랩핑된 사실은 상기 특성을 현저하게 한다.In addition, when the passage is applied to the core, the passage may be provided in the fibers forming the skin. These may be physical passages, such as inserted tubes, or holes cut through the fibrous layer, or may actually mix into the weaving of the fibrous layer. For example, weft or warp yarns may be omitted from the weaving, leaving gaps that effectively provide passage. In addition, a small number of individual wefts or warps may be much less than the original irradiation, again leaving a space that acts as a passage to guide the resin. However, in the latter case it is preferable to use such passages in addition to the passages formed in the mold cores. Ensuring that the space or passageway retains its original shape under molding conditions is the property of the fiber used to reinforce the composite, i.e. the specific strength. The density and the fact that the fibers are trapped in the mold make this characteristic remarkable.

중량비에 대해 강도가 크고 강을 대체할 수 있는 구조재로서 사용될 수 있는 복합물을 제조하기 위해서, 일반적으로 하기의 사항이 만족되어야 한다. 보강섬유는 길고 연속적이어야 하며, 섬유의 배향이 가능하고, 복합물의 60중량%로 커야 한다.In order to produce a composite which can be used as a structural material having a high strength with respect to the weight ratio and replacing steel, generally the following must be satisfied. The reinforcing fibers should be long and continuous, the orientation of the fibers being possible, and as large as 60% by weight of the composite.

위 사항을 달성하기 위하여 섬유를 모울드내에 매우 견고하게 충전시킬 필요가 있다. 이는 수지의 유동을 상당히 제한하고, 보강섬유의 사용레벨에서 그들 사이의 공간이 실제로 작아서 모세관으로 간주할 수 있다. 이 경우에 상기 공간은 모세관에 적용되는 유체유동의 법칙으로 처리된다. 간단히 말하자면, 상기한 것은 표면장력이 중합체를 섬유층으로 미는데 부여되는 압력보다 훨씬 크게되어 유체유속을 조절한다는 것을 의미한다.In order to achieve the above, it is necessary to fill the fibers very firmly in the mold. This significantly limits the flow of resin and can be regarded as a capillary because the space between them is actually small at the level of use of reinforcing fibers. In this case the space is treated with the law of fluid flow applied to the capillary. In simple terms, this means that the surface tension is much greater than the pressure applied to push the polymer into the fibrous layer to control the fluid flow rate.

튜브의 내부직경이 작은 경우에 튜브내에의 유체에 인가되는 힘은 매우 작고 0으로 되는 경향이 있다는 것을 알 수 있다. 이러한 사실은 인가된 힘이 압력, 시간, 면적이며, 여기서 면적은 직경의 제곱으로 감소하므로 직경이 감소함에 따라 면적이 더욱 빠르게 감소한다. 튜브를 통한 점성 저항은 다음과 같다.It can be seen that when the inner diameter of the tube is small, the force applied to the fluid in the tube is very small and tends to be zero. This fact is that the applied force is pressure, time, area, where area decreases with the square of the diameter, so the area decreases faster as the diameter decreases. The viscous resistance through the tube is

인가된 P+표면장력 P=점성저항 PApplied P + surface tension P = viscosity resistance P

인가된 P가 작은 경우, 즉 직경(35)이 작은 경우, 인가된 P는 무시할 수 있다. 따라서,If the applied P is small, that is, the diameter 35 is small, the applied P can be ignored. therefore,

이다.to be.

여기서, V=유도체점도, T=표면장력, Q=접촉각, d=튜브직경, l=튜브길이, μ=점도Where V = derivative viscosity, T = surface tension, Q = contact angle, d = tube diameter, l = tube length, μ = viscosity

따라서, V는 다음과 같다:Thus, V is

T, d 및 θ가 일정한 상황에서 수지의 유속은 튜브의 점도와 길이에 반비례한다. 주어진 재료의 점도를 작게 하는 것에는 한계가 있다. 중합체의 경우에서, 가열하면 점도가 감소하지만 단지 한정된 정도로 감소한다. 따라서, 유체 감도 V가 가능한한 크게 유지되어지는 경우, 튜브 길이 1은 최소한으로 유지되어야 한다. 본 발명에 따라 통로를 제공함으로써 섬유층내에서 튜브길이 1을 최소한으로 유지시킬 수 있다.In a situation where T, d and θ are constant, the flow rate of the resin is inversely proportional to the viscosity and length of the tube. There is a limit to reducing the viscosity of a given material. In the case of a polymer, heating reduces the viscosity but only a limited extent. Therefore, if the fluid sensitivity V is kept as large as possible, the tube length 1 should be kept to a minimum. By providing a passageway in accordance with the invention it is possible to keep tube length 1 to a minimum in the fibrous layer.

또한, 다음과 같이 고려할 수 있다. 수지 주입노즐이 섬유보강층과 접촉하게 되는 경우, 사실상 단지 노즐면에 돌출한 섬유층내의 모세관면만이 섬유에 액체를 이송시키는데 유효하다. 섬유적층체의 특성 때문에 실제로 적층체로 도입되는 유체의 대부분이 노즐의 주변에서 유용한 모세관을 경유한다. 따라서, 원형의 통과선이 있으며, 이를 통하여 액체가 섬유 적층체로 도입되며, 노즐 면적보다 상기 선의 길이가 더욱 중요하게 된다. 후술하는 형태의 통로를 적용하는 본 발명에 따른 방법에서 통과선은 효과적으로 매우 길다. 전술한 것으로부터 명백한 바와 같이 이는 다시 섬유구조로 유체 유속을 크게 한다. 성형되는 합성물의 전반에 수지가 운반되도록 하기 위해 적용되는 통로가 그 크기가 충분히 커서 모세관 유동조건과 관련된 유속에 부여된 제한을 피함으로써 복잡한 형상의 3차원 물품을 매우 단축된 사이클 시간으로 제작할 수 있는 신속한 방식으로 합성물 전반에 수지가 운반되도록 한다. 또한, 본 발명의 방법에 고압을 부여할 필요가 있다.In addition, it can be considered as follows. When the resin injection nozzle comes into contact with the fiber reinforcing layer, virtually only the capillary surface in the fiber layer protruding from the nozzle surface is effective for transferring liquid to the fiber. Because of the nature of the fibrous laminate, most of the fluid actually introduced into the laminate passes through useful capillaries around the nozzles. Thus, there is a circular passage line through which liquid is introduced into the fiber stack, the length of the line being more important than the nozzle area. The passage line is effectively very long in the method according to the invention applying a passage of the form described below. As is apparent from the foregoing, this in turn increases the fluid flow rate into the fibrous structure. The passages applied to ensure that the resin is transported throughout the composite to be molded are large enough to produce complex shaped three-dimensional articles with very short cycle times by avoiding the restrictions imposed by the flow rates associated with capillary flow conditions. Allows resin to be transported throughout the composite in a rapid manner. It is also necessary to impart high pressure to the method of the present invention.

전술한 것으로부터 명백한 바와 같이, 고압도 모세관 유동조건이 존재하는 곳에서 사이클 시간을 크게 단축시키지 못한다. 또한, 고안은 중하중의 모울드 및 보조장치를 요하므로 성형비용이 상승한다. 본 발명의 공정에는 대표적으로 6바아 이하 및 종종 3바아 이하의 압력이 적용된다.As is apparent from the foregoing, high pressure does not significantly shorten the cycle time in the presence of capillary flow conditions. In addition, the design requires a heavy load mold and auxiliary devices, thereby increasing the molding cost. Pressures of up to 6 bar and often up to 3 bar are typically applied to the process of the present invention.

본 발명은 예로서 다른 첨부도면을 참고로 하여 더욱 잘 설명된다:The invention is better explained by reference to the other accompanying drawings by way of example:

도면들, 특히 제2도 및 제3도를 참고로 하여 보면, 제2도에 도시된 것과 같은 형을 제조하기 위한 모울드(10)는 16에서 각각 분할된 상반부 및 하반부 모울드(12)(14)들과 단일 주입부(18)로 구성하는 것을 알 수 있다. 예를 들어, 폐쇄된 저품플라스틱 재료로 된 수지 불투과성 코어(20)들은, 종래의 성형공정과 유사한 방식으로 가능한 합성물에서 외피들을 형성하는, 예를 들어 유리나 탄소 또는 케블라(kevler)와 같은 보강섬유층들로 에워싸인 모울드 공동내에 위치된다. 그러나, 본 발명에 의하면, 코어(20)는 상부외피(24) 및 하부외피(26) 사이의 그 중앙에 통로(22)를 갖는다.Referring to the drawings, in particular to FIGS. 2 and 3, the mold 10 for producing a mold as shown in FIG. 2 is divided into upper and lower molds 12 and 14, respectively, divided at 16. It can be seen that it is composed of a single injection portion 18 and these. For example, the resin impermeable cores 20 of closed, low-cost plastics materials form layers of reinforcing fibers, such as glass or carbon or kevler, which form the shells in a possible composite in a manner similar to conventional molding processes. It is located in a mold cavity surrounded by a field. However, according to the present invention, the core 20 has a passage 22 at its center between the upper shell 24 and the lower shell 26.

주입노즐(28)은 주입부(18)를 통해 통로(22)내로 통과하도록 적용된다. 통로(22)내로의 수지의 주입은 그것이 동시에 상부외피(24)와 하부외피(26) 사이에 고르게 분포되는 것을 확실하게 한다. 분할선(16) 주위에 분포된 측 통기로(도시안됨)는 수지에 의해 치환된 공기가 모울드 공동을 확실하게 이탈할 수 있게 한다.Injection nozzle 28 is adapted to pass through passage 18 into passage 22. The injection of resin into the passage 22 ensures that it is evenly distributed between the upper shell 24 and the lower shell 26 at the same time. Side vents (not shown) distributed around the dividing line 16 allow air substituted by the resin to reliably leave the mold cavity.

코어(20)내에 통로(22)를 제공하는 명백히 간단한 편법은 수지가 상부 및 하부 외피(24)(26)들에 동시에 덕트(duct)되는 것을 확실하게 하고, 수지가 외피들을 통해 거의 모울드 폭이나 반경까지 흘러야 하는 최대 길이를 감소한다. 더욱이, 통로 폭이 노즐출구 직경보다 더 크고 섬유층내에 하나대신 두개의 출구들이 있기 때문에, 침투선은 거의 4배의 비율로 상당히 증가되고, 그리하여 수지로 하여금 4배의 속도로 섬유층내로 사출되게 한다. 그리하여 본 발명에 의해 그리고 단일 주입노즐(28)을 사용함에 의해 비용과 복잡성이 증가를 수반하는 종래의 수지이송 성형방법들에 적용되었던 모울드의 양쪽에 하나씩 두개의 주입노즐들을 가졌었던 것에 대해 상당한 개선점이 있다. 또한, 만일 사이클 회수를 더욱 줄이는 것이 요망된다면, 예를 들어 제5도에 예시되고 후술되는 형태의 추가 통로들이 사용될 수 있다. 수지이송속도의 개선은 중래의 방법이 달성할 수 있는 것보다 더 큰 크기의 계수일 수 있다.Apparently simple shortcuts to provide passages 22 in the core 20 ensure that the resin is ducted to the upper and lower sheaths 24 and 26 at the same time, and that the resin is nearly mold width through the sheaths. Reduce the maximum length that must flow to the radius. Moreover, because the passage width is larger than the nozzle outlet diameter and there are two outlets instead of one in the fibrous layer, the penetration line is increased substantially at a rate of almost four times, thus causing the resin to be injected into the fibrous layer at four times the speed. Thus, a significant improvement over the use of the two injection nozzles, one on each side of the mold, which has been applied to the conventional resin transfer molding methods, accompanied by an increase in cost and complexity, by the present invention and by using a single injection nozzle 28. There is this. In addition, if it is desired to further reduce cycle times, additional passages of the type illustrated in FIG. 5 and described below may be used, for example. The improvement in resin transfer rate may be a factor of magnitude greater than that of conventional methods can achieve.

일단 수지의 주입이 완료하기만 하면, 주입노즐(28)은 이탈되고 주입부(18)는 수지가 경화되거나 경화하게 된 후에 막히게 된다. 종래 방식에 있어서의 디모울딩(탈형)은 종래의 모울드에 의해 제조된 것과 가시적으로 거의 구분할 수 없는 물건을 제조하고 또한 주입시간이 아무런 통로가 제공되지 않았던 경우에 필요한 것보다 훨씬 감소되었다.Once the injection of the resin is complete, the injection nozzle 28 is released and the injection portion 18 is blocked after the resin has cured or cured. De-moulding in the prior art (deformed) produced articles that were virtually indistinguishable from those made by conventional molds, and the injection time was much reduced than would be necessary if no passage was provided.

제3도에는 종래의 방법을 사용하여 만족스럽게 성형하기가 어렵거나 불가능한 비교적 복잡한 형상의 성형물이 예시되어 있다. 성형물(30)은 거품코어(32) 및 외피(34)로 구성한다. 코어(32)는 수직통로(36)와 거기에 접속하는 네개의 수평통로(38)들로 구성한다. 상기 통로(36)(38)들은 통로(36)내에 위치된 단일 주입 노즐로부터 전달된 수지가 모울드의 먼 부분들에 공급되어 균일하고 신속한 수지주입을 하게 하는 것을 확실하게 한다. 물론, 주입후에 통로(36)(38)들에서 경화하는 수지는 다음 성형공정 이전에 정화될 필요가 있는 성형물의 외부에 제공된 통로들에서 경화하는 수지가 되는 것으로서 단점이 아니다.FIG. 3 illustrates moldings of relatively complex shape that are difficult or impossible to mold satisfactorily using conventional methods. The molding 30 is composed of a foam core 32 and a shell 34. The core 32 is composed of a vertical passage 36 and four horizontal passages 38 connected thereto. The passages 36 and 38 ensure that resin delivered from a single injection nozzle located in the passage 36 is supplied to the distant portions of the mold to ensure uniform and rapid resin injection. Of course, the resin that cures in the passages 36 and 38 after injection is not a disadvantage as it becomes a resin that cures in the passages provided outside of the molding that need to be cleaned before the next molding process.

본 발명의 특징은 그것이 매우 저렴하게 최적 통로방식의 형을 발견하게 시험을 하게 하는 것이다. 종래의 모울드에 있어서, 성형된 형이 단일 수지입구에 대해 너무 복잡하여 추가입구부들이 절단되거나 외부 통로들이 모울드 보디로 절단하는 것이 결정되어야 한다. 말할 필요도 없이 이것은 특히 최적한 것이 발견되기 전에 여러 형상이 시도되어야 할 경우 시간을 소비하고 값비싸다. 본 발명의 방법으로 통로들은 단지 훨씬 더 간단하고 신속하고 저렴한 동작을 하는 플라스틱재 거품 코어로 절단될 필요가 있다. 그리하여 최적 형상이 신속하고 저렴하게 발견될 수 있다. 다구찌(Taguchi)방법으로서 알려진 통로의 설계에 적용될 수 있는 최적 설계를 위한 경험 통계적 기법을 얻을 수 있다. 본 발명의 방법은 형상변화가 신속하고 저렴하게 이루어질 수 있기 때문에 그러한 해결방법에 훌륭하게 제공할 수 있다. 통로망(gallery network)을 최적설계에 도달하기 위하여 시뮬레이트된 컴퓨터 및 플로우 특징상에 모델이 될 수 있다.It is a feature of the present invention that it can be very cheaply tested to find the type of optimal passageway. In conventional molds, it is determined that the molded mold is too complex for a single resin inlet so that additional inlets are cut or external passages are cut into the mold body. Needless to say, this is time consuming and expensive, especially if several geometries have to be tried before the optimum is found. In the method of the invention the passages need only be cut into a plastic foam core which is much simpler, faster and cheaper to operate. Thus the optimum shape can be found quickly and inexpensively. Empirical statistical techniques for optimal design can be obtained that can be applied to the design of passages known as the Taguchi method. The method of the present invention can provide an excellent solution to such a solution because the shape change can be made quickly and inexpensively. The gallery network can be modeled on simulated computer and flow features to achieve optimal design.

용어 통로는 여기에 사용된 한편, 수지 유로들은 필수적으로 코어내에 완전히 둘러싸일 필요는 없다. 그리하여, 몇몇 또는 모든 통로들은 모울드 코어의 표면에 있을 수 있고 외피를 구성하는 보강 섬유들에 의해 경계지어질 수 있다.The term passage is used herein, while the resin flow paths need not necessarily be completely enclosed in the core. Thus, some or all of the passageways may be on the surface of the mold core and may be bounded by reinforcing fibers constituting the sheath.

그러한 형상은 제5도에 예시되어 있다. 그러한 경우에 통로들은 외피부가 그것들내에서 쏠리거나 비틀리지 않도록 충분히 협소한 것이 바람직하다. 사용된 섬유들의 견고성은 그것들의 좁은 캡을 브리지(bridge)하게 한다. 통로들은 또한 본 발명의 이점들이 얻어지도록 모울드라기 보다는 코어내에 형성된다. 그러한 표면 통로들은 유리하게 상호접속 채널의 팬(fan)이나 웨브(web)의 형일 수 있고, 하나 이상의 내부 통로들에 연결될 수 있다. 제5도에 도시된 형의 통로들은 수지가 물품전체에 분포되게 하는 한편 동시에 수지가 섬유 구조물에 들어가게 하기 위한 침투선들을 사용한다. 상기 구조물의 직물에 사용된 통로들은 동일한 특성을 나타낸다.Such a shape is illustrated in FIG. In such cases the passages are preferably narrow enough so that the skin does not lean or twist in them. The firmness of the fibers used allows them to bridge their narrow caps. Passages are also formed in the core rather than in the mold so that the advantages of the present invention can be obtained. Such surface passages may advantageously be in the form of a fan or web of interconnection channels and may be connected to one or more internal passages. The passages of the type shown in FIG. 5 use penetration lines to allow the resin to be distributed throughout the article while at the same time allowing the resin to enter the fiber structure. The passages used in the fabric of the structure exhibit the same properties.

이제 제4도로 돌아가서, 통로(40)가 섬유층(24)내에 효과적으로 형성된 구현예가 예시된다. 이 경우에 통로(40)는 수지가 섬유층(24)내로 그것의 길이를 따라 각 단부에서 확산되게 하도록 일련의 출구부(42)들을 갖는 관형 코어를 포함한다.Turning now to FIG. 4, an embodiment is illustrated in which the passage 40 is effectively formed in the fibrous layer 24. In this case the passage 40 comprises a tubular core with a series of outlets 42 to allow the resin to diffuse at each end along its length into the fibrous layer 24.

비록 본 방법이 수지 이송성형에 관해 기술되었다고 할지라도, 세트가능한 합성물을 특정 영역에만 한정하고 분포하도록 내부코어를 사용하는 임의의 성형방법과 함께 사용될 수 있다는 것을 알아야 한다. 그러한 적용에 아무런 제한이 없는 한, 본 발명의 방법은 유럽특허공보 제0147050호에 기술되고 청구된 물품을 제조하는데, 특히 유용하다.Although the present method has been described in terms of resin transfer molding, it should be understood that it can be used with any molding method that uses an inner core to limit and distribute the settable composite to a specific area. As long as there is no limitation in such an application, the method of the present invention is particularly useful for producing the articles described and claimed in EP 0147050.

상기 유럽특허에 따라 맨홀 커버(manhole cover)를 성형하기 위하여, 공칭치수 600mm×600m×76.5mm의 모울드가 사용되었다. 이것에서 약 62%의 가능한 커버의 합성부를 형성하도록 유리섬유층들에 에워싸인 폐쇄된 셀의 폴리우레탄 기포의 13개의 코어들이 배치되었다.In order to form a manhole cover according to the European patent, a mold of nominal dimensions 600 mm x 600 m x 76.5 mm was used. In this, 13 cores of closed cell polyurethane bubbles surrounded by fiberglass layers were arranged to form about 62% of the composite of the possible cover.

중앙 코어는 여기에 제2도에 도시된 것과 유사한 통로가 구비되었고, 수지는 동시에 모울드의 상단 및 하단 표면들내로 통하도록 통로내로 주입되었다. 10킬로그램의 이소프탈 폴리에스테르 수지는 40℃의 온도에서 7분간에 걸쳐 주입되었다. 경화 및 디모울딩후에 맨홀커버로서의 역할에 필요한 무게를 지탱할 수 있는 강한 통합물이 제작되었다. 이 성형물은 종래의 방법을 사용하여 현실적인 성형 시간에 성공적으로 제작될 수 없었다. 만일 통로망이 확장된다면, 코어(20)의 상단 및 하단 표면의 각각에 내개의 표면통로들을 제공함에 의해, 주입시간이 약 2분까지 더욱 줄일 수 있다.The central core was provided here with a passage similar to that shown in FIG. 2, with resin being injected into the passage at the same time into the top and bottom surfaces of the mold. 10 kilograms of isophthalic polyester resin was injected over 7 minutes at a temperature of 40 ° C. After hardening and de-molding, a strong integra- tion was built to support the weight needed to serve as a manhole cover. This molding could not be successfully produced at realistic molding time using conventional methods. If the passageway network is expanded, the injection time can be further reduced by about 2 minutes by providing internal surface passageways on each of the top and bottom surfaces of the core 20.

본 발명의 방법은 수지주입에 의해 비교적 복잡한 형들을 제작하는 간단하고 비교적 저렴한 그리고 신속한 방법을 제공한다.The method of the present invention provides a simple, relatively inexpensive and rapid method of producing relatively complex molds by resin injection.

Claims (10)

수지와 함께 주입될 섬유를 내포하는 층과 코어부를 갖는 구성부재로서의 사용을 위해, 코어나 섬유층에 하나 이상의 통로들을 제공하고, 주입부를 통해 통로내로 노즐을 삽입함에 의해 통로나 통로들에 수지를 직접 주입하고, 그리하여 그것이 상기 층의 모든 부분들에 신속하게 전달되고, 그리고 그 후에 수지가 경화하거나 경화하게 되기 전에 노즐을 이탈시키고 주입부를 막는 단계들로 구성하는 복잡한 합성물 성형방법.For use as a constituent member having a core and a layer containing the fiber to be injected with the resin, one or more passages are provided in the core or fibrous layer and the resin is introduced directly into the passage or passages by inserting a nozzle into the passage through the injection portion. A method of injecting, thus delivering it quickly to all parts of the layer, and then releasing the nozzle and closing the injection before the resin cures or hardens. 제1항에 있어서, 코어가 수지 불투과성 커품 플라스틱 재료임을 특징으로 하는 성형방법.The molding method according to claim 1, wherein the core is a resin impermeable foam plastic material. 제2항에 있어서, 적어도 하나의 통로가 코어에 제공됨을 특징으로 하는 성형방법.3. The method of claim 2, wherein at least one passageway is provided in the core. 제1항 내지 제3항중의 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 통로가 섬유층의 섬유들에 제공됨을 특징으로 하는 성형방법.4. A method according to any one of claims 1 to 3, wherein at least one passage is provided for the fibers of the fibrous layer. 제1항 내지 제3항중의 어느 한 항에 있어서, 통로가 모울드 코어의 표면에 있고, 외피를 구성하는 보강 섬유층에 의해 둘러싸임을 특징으로 하는 성형방법.The molding method according to any one of claims 1 to 3, wherein the passage is at the surface of the mold core and is surrounded by a layer of reinforcing fibers constituting the shell. 제1항 내지 제3항중의 어느 한 항에 있어서, 층내의 섬유들이 유리나, 탄소 또는 케블라로 구성됨을 특징으로 하는 성형방법.4. A method according to any one of the preceding claims, wherein the fibers in the layer consist of glass, carbon or kevlar. 제1항 내지 제3항중의 어느 한 항에 있어서, 코어가 폐쇄된 셀 거품 폴리에스테르나 폴리우레탄 플라스틱 재료로 구성함을 특징으로 하는 성형방법.The molding method according to any one of claims 1 to 3, wherein the core is made of a closed cell foam polyester or polyurethane plastic material. 제1항 내지 제3항중의 어느 한 항에 있어서, 제작된 합성물의 성형된 부에서 섬유들의 밀도가 적어도 60%임을 특징으로 하는 성형방법.4. The molding method according to any one of claims 1 to 3, wherein the density of the fibers in the molded part of the manufactured composite is at least 60%. 제1항 내지 제3항중의 어느 한 항에 있어서, 섬유들이 길고 바람직하게 연속적임을 특징으로 하는 성형방법.4. A process according to any one of the preceding claims, wherein the fibers are long and preferably continuous. 제1항 내지 제3항중의 어느 한 항에 있어서, 통로가 층 내로의 침투선이나 선들을 제공하는 한편 동시에 수지가 신속하게 전달되게 함을 특징으로 하는 성형방법.4. The molding method according to any one of claims 1 to 3, wherein the passage provides a penetration line or lines into the layer while at the same time allowing the resin to be transferred quickly.
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