KR100986282B1 - 인라인 스케이트용 디스크 휠의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 탄소섬유의 원사가 각 층간에 서로 직교배열 상태의 구조가 되도록 탄소섬유 직물 또는 프리프레그(prepreg)를 다수 겹으로 적층시킨 후 압축성형하여 제조한 한 쌍의 탄소섬유 소재 디스크를 리테이너에 삽입시켜 일정한 형상을 유지할 수 있도록 일체형으로 열 융착시켜 디스크 허브를 제조함으로써, 사람의 하중을 수직으로 직접 힘을 받는 상태에서 디스크 허브에 가해지는 외부의 강한 충격에도 충분히 견딜 수 있고, 디스크 휠을 구성하는 부품의 결합상태도 견고하도록 한 것을 특징으로 하는 인라인 스케이트용 디스크 휠의 제조방법에 관한 것이다.

인라인 스케이트용, 디스크 휠, 디스크 허브, 탄소섬유 직물, 에폭시 수지

Description

인라인 스케이트용 디스크 휠의 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF DISC WHEEL FOR INLINE SKATE}

본 발명은 인라인 스케이트용 디스크 휠의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 탄소섬유 원사가 각 층간에 서로 직교배열 상태의 구조가 되도록 다수 겹의 탄소섬유 직물 또는 프리프레그(prepreg)를 적층시킨 후 압축성형하여 제조한 한 쌍의 탄소섬유 소재 디스크를 리테이너에 삽입시켜 일정한 형상을 유지할 수 있도록 일체형으로 열 융착시켜 디스크 허브를 제조함으로써, 사람의 하중을 수직으로 직접 힘을 받는 상태에서 디스크 허브에 가해지는 외부의 강한 충격에도 충분히 견딜 수 있고, 디스크 휠을 구성하는 부품의 결합상태도 견고하도록 한 것을 특징으로 하는 인라인 스케이트용 디스크 휠의 제조방법에 관한 것이다.

최근 동호인들을 중심으로 한 스포츠 모임이 활성화되면서 각광을 받고 있는 운동 중 하나인 인라인 스케이트는 신체의 균형적인 근육 발달뿐만 아니라 높은 유산소 운동 효과를 지니는 것으로 밝혀짐에 따라 남녀노소 구분없이 누구나 즐길 수 있는 대중적인 스포츠로서 급속히 확산되고 있다.

도 1은 종래의 통상적인 인라인 스케이트를 나타낸 사시도이다.

도 1을 참조하면, 통상적인 인라인 스케이트(500)는 부츠(510), 휠(540, wheel)을 지지하며 부츠(510)와 연결해주는 프레임(520) 및, 액슬(522, axle)에 의해 프레임(520)에 고정되는 디스크 휠(540)로 구성된다. 이와 같은 인라인 스케이트(500)는 우리 몸의 하체 부분인 다리에서 힘을 주게 되면, 그 힘이 부츠(510)를 통해 프레임(520)에 전달되고 액슬(522)의 베어링(도시 않음)을 지나 마지막으로 디스크 휠(540)에 힘이 실려 움직이게 된다.

통상 인라인 스케이트는 그 사용용도에 따라 하키용, 피트니스용, 스피드용, 묘기용, 비포장 도로용 등과 같이 다양한 용도로 구분되고 있고, 각 용도에 따라 인라인 스케이트 부품인 부츠, 프레임 및 휠에 대한 다양한 물성이 요구되어지고 있으며, 특히 스피드를 요구하는 인라인 스케이트에서는 구동력의 기능을 갖는 휠의 기능이 대단히 중요하다. 그리고, 휠의 성능은 휠의 무게와 그리고 베어링과 이 베어링이 내장되어 있는 디스크 허브(hub)의 모양 및 휠이 지면에 직접 접촉되는 부품인 타이어의 모양, 마모도 등과 같은 다양한 요소들에 따라 결정되며, 이와 같이 사람의 몸무게, 힘, 푸시 방향 등을 전달받는 휠은 디스크 허브(hub)로 인해서 휠의 느낌이 전혀 다르게 나올 수가 있다.

예를 들면, 베어링과 타이어의 물성을 아무리 좋게 개선한다고 하더라도 디스크 허브(hub)의 품질이 이에 따라 주지 못할 경우에는 휠의 기능을 제대로 발휘할 수 없는 문제점이 발생하게 된다. 즉 휠의 부품인 타이어의 탄성이 우수하여 푸시할 때 프레임의 반발력을 일으켜 더욱 쉬운 푸시와 빠른 스피드를 낼 수 있을 것 같지만 아무리 프레임의 반발력이 좋다고 하더라도 휠에서 이 반발력을 튕겨 내지를 못하고 흡수할 경우에는 빠른 스피드를 낼 수 없는 문제점이 발생하게 되므로 허브에 대한 성능을 개선하기 위해 허브의 형상 및 소재에 대한 다양한 연구개발들이 진행되고 있다.

한편, 탄소섬유 또는 탄소나노튜브와 같은 소재의 개발 또는 개발된 소재를 적용시켜 기능을 향상시킨 스포츠 레저용품들의 종류는 매우 다양하며, 탄소섬유 소재를 적용시킨 대표적인 예로서 골프채, 낚시대, 테니스 라켓 등을 들 수 있다. 강도가 철보다 강하고 무게가 알루미늄보다 가벼우며, 그리고 탄성이 좋은 소재인 탄소섬유는 다양한 용도의 스포츠 레저용품들에 적용되고 있으며, 이렇게 탄소섬유를 적용시킨 낚시대나 또는 테니스 라켓의 경우에는 종전에 사용하던 알루미늄 소재에 비해 거의 획기적인 물성 변화를 시킨 바가 있다.

그리고 인라인 스케이트 부품인 프레임에 탄소섬유를 적용시킨 고안으로서 대한민국 등록실용신안 제353043호의 인라인 스케이트용 프레임의 종지지편 또는 횡지지편을 포함한 외측면상에, 탄소섬유를 주성분으로 하는 강화피복재인 카본시트가 접착제에 의해 열융착 접합되어 강성 보강됨을 특징으로 하는 인라인 스케이트용 프레임이 알려져 있다.

또한, 인라인 스케이트 휠의 부품에 탄소섬유를 적용시킨 고안으로서 대한민국 등록실용신안 등록번호 제20-0367991호에, 도 2에 도시된 바와 같이, 인라인 스케이트용 바퀴프레임에서 기본프레임(610)과 다른 강성소재로 이루어지며, 바퀴통에서 바퀴테까지 바퀴살을 가로지르며 상기 기본프레임 내측에 삽입결합된 판상형의 카본시트로 이루어 보강이질부재(620)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 인라인스케이트용 바퀴프레임(600)이 알려져 있지만, 상기의 고안은 양측의 기본프레임(610)들이 맞닿는 부분에 판상형의 카본시트로 이루어 보강이질부재(620)를 삽입하여 조립한 것으로서, 강성부재로 내삽시킬 시, 전후부로 분할 및 차단형성되어 전후부가 별도의 디자인을 가질 수 있다는 효과가 있고, 또한, 바퀴살 사이로 드러나는 이질소재의 무늬나 색깔, 질감 등에 의해 다양한 미감을 창출시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 인라인 스케이트 휠의 허브(hub)에 직접 탄소섬유를 적용시킨 고안으로서 대한민국 등록실용신안 제368765호의 휠은 한 쌍의 프레임을 가로질러 축설된 원형의 허브를 구성하고, 상기 허브의 둘레에 신축성 소재의 타이어를 마련하되, 상기 허브가 카본 분말을 고열에서 액화 용융시킨 액상 카본을 사출 성형하여 제조 된 것을 특징으로 하는 인라인 롤러 스케이트용 휠이 알려져 있지만 상기와 같은 허브(hub)의 경우에는 카본 분말을 고온 용융시켜 사출 성형하여 단일 카본층의 디스크 허브(hub)로 제조함으로써 사람의 하중을 수직으로 직접 힘을 받는 상태에서 허브(hub)에 외부의 강한 충격이 가해질 경우 디스크 휠에 미세한 균열들이 발생할 우려가 있었다.

따라서 본 발명자는 탄소섬유 원사의 배열이 각 직물층 또는 프리프레그(prepreg)층 간에 서로 직교 배열상태의 구조가 되도록 다수 겹의 탄소섬유층을 적층시킨 후 압축성형하여 제조한 한 쌍의 탄소섬유 소재 디스크를 가압 융착시켜 디스크 허브(hub)를 제조함으로써, 상기와 같은 문제점을 근본적으로 해결하여 본 발명을 완성할 수 있게 되었다.

따라서 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 탄소섬유 원사의 배열이 각 층간에 서로 직교 배열 상태의 구조가 되도록 다수 겹의 탄소섬유 직물 또는 프리프레그(prepreg)를 적층시킨 후 압축성형하여 탄소섬유 소재 디스크 휠을 제조함으로써, 종래의 카본 분말을 고온 용융시켜 사출 성형하여 단일 탄소층의 디스크 허브로 제조한 것에 비해 사람의 하중을 수직으로 직접 힘을 받는 상태에서 허브(hub)에 가해지는 외부의 강한 충격에도 충분히 견딜 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 인라인 스케이트용 디스크 휠의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

그리고 본 발명은 상기의 방법에 따라 제조한 중앙홀을 가진 원판체의 중앙부와 외측 둘레부 사이에 형성된 연결부위가 일측방향으로 융기한 형태의 디스크 한 쌍을 리테이너에 삽입시켜 중심을 유지하도록 한 상태에서 일체형으로 유지되도록 열 융착시켜 디스크 허브를 제조함으로써, 종래의 리테이너를 이용하여 단순 조립방법에 의해 결합된 디스크 허브에 비해 외부의 강한 충격에도 부품의 결합상태가 견고한 것을 특징으로 하는 인라인 스케이트용 디스크 휠의 제조방법을 제공함에 다른 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명은 인라인 스케이트의 액슬(axle)에 결합되어 회전하면서 구름운동을 수행하는 디스크 휠에 있어서, 중앙홀(21)을 가진 중앙부(22)와 외측 둘레부(26) 사이에 형성된 연결부위(24)가 일측방향으로 융기한 형태의 디스크(20a, 20b) 한쌍이 상기 중앙부(22)와 외측 둘레부(26)가 각각 서로 밀착되도록 맞닿아 결합되어 형성된 디스크 허브(20)와; 원통형 관체로 이루어져 양단 내측으로 상기 한쌍의 디스크(20a, 20b)의 중앙부(22)가 각각 삽입되어 상기 디스크 허브(20)의 중심이 유지되도록 하는 리테이너(30)와; 상기 디스크 허브(20)의 외측 둘레부(26)를 따라 사출성형되는 타이어(40)를; 포함하되, 상기 디스크(20)는 탄성이 있는 다수 겹의 탄소섬유층의 소재로 이루어진다.

이와 같은 본 발명에 따른 인라인 스케이트용 디스크 휠에서 상기 디스크(20)의 외측 둘레부(26)에는 다수개의 관통공(27)이 형성되어 사출성형되는 상기 타이어(40)가 상기 디스크(20)와 일체로 결합되도록 할 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 인라인 스케이트용 디스크 휠에서 상기 탄소섬유층은 탄소섬유 원사의 가닥이 각 층간에 서로 직교배열 상태의 구조가 되도록 탄소섬유 직물을 적층시킬 수 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 본 발명은 인 라인 스케이트용 디스크 휠의 제조방법에 있어서, 디스크 성형용 금형(50)을 이루는 하형(52) 표면에 이형제를 도포한 후 그 상부에 탄소섬유 직물을 다수 겹(ply)으로 적층하는 단계(S100)와; 상기 하형(52)에 다수 겹으로 적층된 탄소섬유 직물의 상측으로 디스크 성형용 금형(50)을 이루는 상형(56)을 위치시킨 후 열을 가하면서 상기 하형(52)과 상형(56)을 가압하여 탄소섬유 소재 디스크(20a, 20b)를 성형하는 단계(S110)와; 상기 탄소섬유 소재 디스크(20a, 20b)를 리테이너(30)를 이용하여 겹치게 한 다음 융착용 금형(70)에 넣고 가압융착시켜 디스크 허브(20)를 성형하는 단계(S130) 및; 상기 성형된 디스크 허브(20)를 휠 성형용 금형에 넣고 상기 디스크 허브(20)의 외측 둘레를 따라 타이어(40)를 사출성형하여 디스크 휠(10)을 제조하는 단계(S140); 를 거쳐 제조된다.

이와 같은 본 발명에 따른 인라인 스케이트용 디스크 휠의 제조방법에서 상기 탄소섬유 직물을 다수 겹(ply)으로 적층하는 단계(S100)는 a) 이형 처리한 상기 디스크 성형용 금형(50)의 하형(52)에 에폭시 수지를 도포한 후 탄소섬유 직물의 적층을 동일한 방법에 의해 다수 겹 적층시키거나 또는 b) 이형 처리한 상기 디스크 성형용 금형(50)의 하형(52)에 에폭시 수지를 탄소섬유에 함침하여 반경화시킨 프리프레그(prepreg)를 다수 겹 적층시킬 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 인라인 스케이트용 디스크 휠의 제조방법에서 상기 탄소섬유 직물을 다수 겹(ply)으로 적층하는 단계(S100)는 탄소섬유 원사가 각 층간에 서로 직교배열 상태의 구조가 되도록 탄소섬유 직물을 적층하고 수지를 도포하는 핸드레이업 또는 프리프레그(prepreg)를 다수 겹으로 적층할 수 있다.

상기의 효과를 달성하기 위한 본 발명은 탄소섬유 원사의 가닥이 각 직물층 또는 프리프레그(prepreg)층 간에 서로 직교 배열상태의 구조가 되도록 다수 겹의 탄소직물 또는 프리프레그(prepreg)를 적층시킨 후 압축성형하여 제조한 한 쌍의 디스크를 리테이너에 삽입하여 열 융착시켜 일체형의 형상으로 유지될 수 있도록 디스크 허브를 제조함으로써, 사람의 하중을 수직으로 직접 힘을 받는 상태에서 허브(hub)에 가해지는 외부의 강한 충격에도 충분히 견딜 수 있고, 또한 종래의 단순 조립방법에 의해 결합된 디스크 허브에 비해 외부의 강한 충격에도 부품의 결합상태가 견고한 것이 장점이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 도 3 내지 도 9b에 의거하여 상세히 설명하고, 도 3 내지 도 9b에 있어서 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조번호를 부여한다. 한편, 각 도면에서 일반적인 기술로부터 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성과 그에 대한 작용 및 효과에 대한 도시 및 상세한 설명은 간략히 하거나 생략하고 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 도시하였다. 또한, 본 발명은 명세서의 내용 중에서 '탄소(carbon)'란 용어는 함께 병기되 어 사용되는 용어의 결합 내용에 따라 문맥의 편의상 '카본' 또는 '탄소'란 용어를 편의상 적절히 혼용하여 표현하였다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인라인 스케이트용 디스크 휠을 나타낸 사시도이고, 도 4는 도 3의 인라인 스케이트용 디스크 휠의 A-A'선을 절단한 단면의 상태를 나타낸 단면도이며, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인라인 스케이트용 디스크 허브(hub)의 부품이 분리된 상태를 나타낸 사시도이다.

도 3에서 보는 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인라인 스케이트용 디스크 휠(10)은 디스크 허브(20)와 타이어(40)로 구성되어 있어 외관상 통상적인 종래의 인라인 스케이트용 디스크 휠과 동일하다.

이와 같은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인라인 스케이트용 디스크 휠(10)은, 도 1에서 보는 바와 같이, 인라인 스케이트의 액슬(522, axle)에 결합되어 회전하면서 구름운동을 수행한다.

이와 같은 본 실시예에 따른 인라인 스케이트용 디스크 휠(10)은, 도 4 및 도 5에서 보는 바와 같이, 디스크 허브(20), 리테이너(30) 및 타이어(20)를 구비하여 이루어지는데, 디스크 허브(20)를 이루는 디스크(20a, 20b)가 탄성이 있는 다수 겹의 탄소섬유층의 소재로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이때, 디스크 허브(20)는 원판체의 형태를 갖는다. 즉, 디스크 허브(20)를 이루는 한쌍의 디스크(20a, 20b)는 중앙홀(21)을 가진 중앙부(22)와 외측 둘레부(26) 사이에 형성된 연결부위(24)가 일측방향으로 융기한 형태로 이루어지고, 중앙부(22)와 외측 둘레부(26)가 각각 서로 밀착되도록 맞닿아 결합된다. 이와 같은 구성을 통해 외부에서는 원판체의 형태로 보이지만, 도 4에서 보는 바와 같이, 다면형태는 연결부위(24)에 공간이 형성되는 구조를 갖는다. 이와 같은 구성을 통해 본 실시예에 따른 디스크 허브(20)는 사출방식으로 형성되는 종래 디스크 허브와 비교해 더 우수한 강성/강도를 가지면서도 그 무게를 더욱 가볍게 할 수 있다.

이와 같은 구조를 갖는 한쌍의 디스크(20a, 20b)는 원통형 관체로 이루어지는 리테이너(30)에 의해 정밀한 중심을 갖도록 하여 결합되므로써, 회전중심의 진원도를 유지하도록 한다. 특히, 본 실시예에서는 디스크(20a, 20b)와 리테이너(30)가 서로 대응되는 단의 구조로 결합되도록 하므로써, 더욱 정밀한 중심을 유지할 수 있도록 하였다.

그리고, 타이어(40)는 디스크 허브(20)의 외측 둘레부(26)를 따라 사출성형되므로써, 형성된다. 물론, 이와 같은 타이어(40)의 성형은 통상 인라인 스케이트용 디스크 휠의 제조에 적용되는 기술을 적용할 수 있는 것이다.

이와 같이 본 실시예에 따른 인라인 스케이트용 디스크 휠(10)은 한 쌍의 탄소직물 소재 디스크(20a, 20b)가 원통형 관체로 이루어져 양단 내측으로 각각 삽입되는 리테이너(30)에 의해 중심이 정밀하게 맞추어지도록 한 상태에서 열 융착에 의해 일체형으로 결합시킴으로써, 종래의 단순 조립 구조에 의해 결합된 인라인 스케이트용 디스크 허브에 비해 사람의 하중을 수직으로 직접 힘을 받는 상태에서 디스크 허브(hub)에 가해지는 외부의 강한 충격에도 충분히 견딜 수 있고, 또한 종래의 단순 조립방법에 의해 결합된 디스크 허브에 비해 외부의 강한 충격에도 부품의 결합상태가 견고한 것이 특징이다.

한편, 본 실시예에서 디스크(20a, 20b)를 이루는 탄소섬유층은 탄소섬유 원사의 가닥이 각 층간에 서로 직교 배열상태의 구조가 되도록 탄소섬유 직물을 적층하고 수지를 도포하는 핸드레이업 또는 탄소섬유 프리프레그(prepreg)를 다수 겹으로 적층시킨 것을 특징으로 한다. 이와 같이 디스크(20a, 20b)를 탄소섬유 소재로 형성하므로써, 종래의 디스크 허브에 비해 디스크 허브의 무게가 감소되면서 강도가 향상됨에 따라 외부의 충격으로부터의 내충격성이 양호한 물성을 갖도록 한다.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인라인 스케이트용 디스크 휠의 제조공정을 나타낸 플로우 챠트이고, 도 7은 본 발명에 따른 인라인 스케이트용 디스크 휠의 제조공정 중 디스크를 형성하기 위해 탄소섬유 소재를 적층시키는 공정을 나타낸 단면도이며, 도 8a 및 도 8b은 도 7과 같은 공정 후 가열가압하여 탄소 섬유 소재 디스크를 성형시키는 공정 및 완성품을 나타낸 단면도이고, 도 9a 및 도 9b는 8b와 같이 형성된 한 쌍의 탄소섬유 소재 디스크를 영 융착에 의해 일체형으로 결합시켜 디스크 허브를 성형시키는 공정 및 완성품을 나타낸 단면도를 나타낸 것이다.

도 6 내지 도 9b를 참조하면, 본 실시예에 따른 인라인 스케이트용 디스크 휠(10)의 제조방법은 탄소섬유 소재(직물)를 적층하는 단계(S100), 적층된 탄소섬유 소재를 가열·가압하여 디스크(20a, 20b)를 성형하는 단계(S110), 디스크 허브(20)를 성형하는 단계(S130) 및 디스크 휠(10)을 성형하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이를 좀 더 구체적으로 보면, 도 7에서 보는 바와 같이, 탄소섬유 소재(직물)을 적층하는 단계(S100)는 디스크 성형용 금형(50)을 이루는 하형(52) 표면에 이형제를 도포한 후{도 7의 (a)}, 그 상부에 탄소섬유 직물을 다수 겹(ply)으로 적층한다{도 7의 (b)}. 그리고, 적층된 탄소섬유 소재를 가열·가압하여 디스크(20a, 20b)를 성형하는 단계(S110)는, 도 7c에서 보는 바와 같이, 하형(52)에 다수 겹으로 적층된 탄소섬유 직물의 상측으로 디스크 성형용 금형(50)을 이루는 상형(56)을 위치시킨 후, 도 8a에서 보는 바와 같이, 가열장치를 구비하는 프레스(60)를 사용하여 열을 가하면서 하형(52)과 상형(56)을 가압하여, 도 8b에서 보는 바와 같은, 탄소섬유 소재 디스크(20a, 20b)를 성형한다(S110).

이때, 본 실시예에서 탄소섬유 직물을 다수 겹(ply)으로 적층하는 단계(S100)는 이형 처리한 디스크 성형용 금형(50)의 하형(52)에 에폭시 수지를 도포한 후 탄소섬유 직물의 적층을 동일한 방법(핸드레이업)에 의해 다수 겹 적층시키거나 또는 이형 처리한 상기 디스크 성형용 금형(50)의 하형(52)에 에폭시 수지를 탄소섬유에 함침하여 반경화시킨 프리프레그(prepreg)를 다수 겹 적층시킨 후, 상형(56)을 적층시킨 탄소섬유 직물층의 상부에 겹친 다음, 도 8a에서 보는 바와 같이, 가열장치가 구비되는 프레스(60)를 사용하여 가압 성형시킨다.

상기에서 탄소섬유층의 겹수는 사용되는 탄소섬유의 두께에 따라 적절히 조정되어 질 수 있고, 디스크 허브(20)가 사람의 하중이나 또는 외부의 강한 충격으로부터 충분히 견딜 수 있도록 설계되어져야 하며, 경화된 디스크의 두께 기준으로는 1.0~1.5 mm인 것이 바람직하다. 이때, 경화된 디스크의 두께가 상기에서 한정한 범위 미만일 경우에는 디스크 허브가 사람의 하중이나 또는 외부의 강한 충격으로부터 충분히 견디지 못해 미세한 균열 등이 발생할 우려가 있고, 경화된 디스크의 두께가 상기에서 한정한 범위를 초과할 경우에는 디스크 허브(20)의 무게 증가로 인해 디스크 휠(10)의 경량화 효과를 줄어들게 할 뿐만아니라 두께 증가로 과도한 강성 증가는 스프링 효과를 저감하게 될 수 있다.

한편, 본 실시예에서 탄소섬유 직물을 다수 겹(ply)으로 적층하는 단 계(S100)는 탄소섬유 원사가 각 층간에 서로 직교배열 상태의 구조가 되도록 a) 탄소섬유 직물을 적층하고 수지를 도포하는 핸드레이업 또는 b) 프리프레그(prepreg)를 다수 겹으로 적층한다.

이때, 상기 a) 방법의 경우에는 에폭시 수지층에 도포하는 탄소섬유 직물은 에폭시 수지의 양 150~200 g/에 대하여 탄소섬유 직물의 양이 100~150g/ 의 비율로 도포시키는 것이 바람직하지만, 상기 범위내에서만 반드시 한정되는 것이 아니고, 수요자의 요구 또는 사용자의 필요에 따라 조정되어 질 수 있는 것이다. 이때 에폭시 수지의 양이 150g/ 미만이 되거나 또는 탄소섬유 직물의 양이 150g/를 초과할 경우에는 에폭시 수지의 양에 비해 상대적으로 탄소섬유 직물의 양이 너무 많아져서 탄소섬유 직물이 에폭시 수지층에 충분히 함침되지 아니하여 접착 불량이 발생할 우려가 있고, 그리고 에폭시 수지의 양이 200 g/를 초과하거나 또는 탄소섬유 직물의 양이 100g/ 미만이 될 경우에는 탄소섬유 직물 양의 부족으로 인해 기계적 물성이 저하될 우려가 있다.

그리고 상기 b)방법의 경우에는 탄소섬유에 에폭시 수지를 함침하여 반경화시킨 프리프레그(prepreg)는 에폭시 수지 35~40 중량%에 탄소섬유 60~65 중량%를 균일하게 분산시킨 것을 사용하는 것이 바람직하지만, 상기 범위내에서만 반드시 한정되는 것이 아니고, 수요자의 요구 또는 사용자의 필요에 따라 조정되어 질 수 있는 것이다. 상기에서 에폭시 수지의 양이 35중량% 미만이 되거나 또는 탄소섬유 의 양이 65중량%를 초과할 경우에는 에폭시 수지의 양에 비해 상대적으로 탄소섬유의 첨가량이 증대됨에 따라 디스크 허브(20)에 가해지는 충격에 대한 내충격성이 양호한 물성을 갖지만 무게 증가로 인해 사람의 몸무게, 힘, 푸시 방향 등을 전달받는 디스크 휠(10)이 디스크 허브(20, hub)로 인해서 휠의 느낌이 전혀 다르게 나올 수가 있다.

그리고 상기에서 탄소섬유 직물 또는 프리프레그(Prepreg) 적층 시, 디스크 휠 형상을 고려할 때 탄소섬유 직물의 두께는 0.1~0.2 mm(한 겹 건조기준)이 적당하며 층간의 접착은 추가 접착제 사용이 필요없이 적용된 에폭시 수지간의 접합으로 일체화 되어진다.

한편, 본 실시예에서 사용되는 디스크 성형용 금형(50)은 하형(52)과 상형(56)으로 분할되도록 구성된다. 그리고, 하형(52)은 하플레이트(52a)와 디스크(20a, 20b)의 중앙부(22)를 형성하기 위한 하코어(52b)로 이루어지고, 상형(56)은 상플레이트(56a)와 디스크(20a, 20b)의 중앙부(22)를 형성하기 위한 상코어(56b)와 디스크(20a, 20b)의 외측 둘레부(26)를 형성하기 위한 외측 코어(56c)로 이로 이루어진다. 그러나, 이와 같은 디스크 성형용 금형(50)은 통상 사출, 압축, 프레스가공을 위한 금형기술로부터 용이하게 적용할 수 있는 것으로, 금형기술자의 필요와 성형하고자 하는 디스크(20a, 20b)의 구체적인 구조에 따라 다양하게 공지된 기술을 적용하여 용이하게 구성할 수 있는 것이다.

이와 같이 탄소섬유 직물을 다수 겹(ply)으로 적층하는 단계(S100) 다음에, 도 7의 (c)에서 보는 바와 같이, 이형제로 처리한 상형(56)을 탄소섬유 직물층의 상부에 눌러준 후, 도 8a에서 보는 바와 같이, 가열장치가 내장된 프레스(60)에서 가합하여, 도 8b에서 보는 바와 같은, 탄소섬유 소재의 디스크(20a, 20b)를 성형한다(S110). 이때 경화조건은 탄소섬유 직물이 충분히 경화될 수 있도록 120~130의 온도에서 2~3kg/cm²의 압력을 120분간 가하여 성형시키는 것이 바람직하다.

한편, 이와 같이 성형된 디스크(20a, 20b)는 제조방법에 따라 절단, 관통공(27) 형성 등의 2차 가공단계(S120)를 진행할 수 있다. 물론, 이와 같은 2차 가공단계(S120)는 필요에 따라 진행되는 것으로, 특히 관통공(27)의 형성을 위한 2차 가공은, 도 9b에서 보는 바와 같이, 형성된 디스크 휠(10)에 적용될 수 있는 것이다. 또한, 본 실시예에서 적층되는 탄소섬유 직물은 성형되는 치수에 맞도록(이 경우, 수축률 등이 고려된다) 제단하여 사용할 수도 있지만, 이 경우 치수설정의 어려움이 따르므로 약간 큰 크기의 탄소섬유 직물을 사용하여 약간 큰 외경의 디스크를 성형한 후, 외측 둘레를 절단하여 설계된 크기의 디스크(20a, 20b)로 가공할 수 있는 것이다.

이와 같이 탄소섬유 소재 디스크(20a, 20b)가 형성된 후, 두 개의 디스 크(20a, 20b)를 리테이너(30)를 이용하여 겹치게 한 다음, 도 9a와 같은 융착용 금형(70)에 넣고 가압융착시켜, 도 9b와 같은 디스크 허브(20)를 성형(S130)한 후, 이와 같이 성형된 디스크 허브(20)를 휠 성형용 금형(도시 않음)에 넣고 디스크 허브(20)의 외측 둘레를 따라 타이어(40)를 사출성형하여 디스크 휠(10)을 제조하게 된다. 이때, 융착용 금형(70)과, 도시하지는 않았지만, 휠 성형용 금형은 일반적인 금형기술을 적용하여 구성할 수 있을 것이다. 예컨대, 본 실시예에서 융착용 금형(70)은, 도 9a에서 보는 바와 같이, 상형(72)과 하형(76)으로 이루어지는데, 이와 같은 상형(72)과 하형(76)은 본 실시예에 따라 이루어지는 디스크 허브(20a, 20b)를 정밀하게 가압융착이 가능하도록 구성된다. 물론, 이와 같은 융착용 금형(70)과 휠 성형용 금형은 이 분야의 종사자들이 필요에 따라 다양한 통상의 금형기술을 적용할 수 있는 것이다.

이와 같이 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 인라인 스케이트용 디스크 휠은 탄소섬유 원사가 각 층간에 서로 직교배열 상태의 구조가 되도록 탄소섬유 직물을 적층시킨 후 압축성형하여 제조한 한 쌍의 탄소섬유 소재 디스크의 한 쌍을 리테이너로 중심이 유지되도록 하여 일체형으로 유지되도록 열 융착시켜 디스크 허브를 제조함으로써, 사람의 하중을 수직으로 직접 힘을 받는 상태에서 허브에 가해지는 외부의 강한 충격에도 충분히 견딜 수 있고, 외부의 강한 충격에도 디스크 허브 부품의 결합상태가 양호한 것이 특징이다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 종래의 통상적인 인라인 스케이트를 나타낸 사시도,

도 2는 종래의 기본프레임들이 맞닿는 부분에 판상형의 카본시트로 이루어 보강이질부재를 적용시킨 것을 나타낸 인라인 스케이트 디스크 휠의 분해 사시도,

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인라인 스케이트용 디스크 휠을 나타낸 사시도,

도 4는 도 3의 인라인 스케이트용 디스크 휠의 A-A'선을 절단한 단면의 상태를 나타낸 단면도,

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인라인 스케이트용 디스크 허브(hub)의 부품이 분리된 상태를 나타낸 사시도.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인라인 스케이트용 디스크 휠의 제조공정을 나타낸 플로우 챠트,

도 7은 본 발명에 따른 인라인 스케이트용 디스크 휠의 제조공정 중 디스크를 형성하기 위해 탄소섬유 소재를 적층시키는 공정을 나타낸 단면도,

도 8a 및 도 8b은 도 7과 같은 공정 후 가열가압하여 탄소섬유 소재 디스크를 성형시키는 공정 및 완성품을 나타낸 단면도,

도 9a 및 도 9b는 8b와 같이 형성된 한 쌍의 탄소섬유 소재 디스크를 영 융착에 의해 일체형으로 결합시켜 디스크 허브를 성형시키는 공정 및 완성품을 나타낸 단면도를 나타낸 것이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 인라인 스케이트용 디스크 휠 20 : 디스크 허브

20a, 20b : 디스크 22 : 중앙부

24 : 연결부 26 : 외측 둘레부

27 : 관통공 30 : 리테이너

40 : 타이어 50 : 디스크 성형용 금형

52 : 하형 56 : 상형

70 : 융착용 금형

Claims (6)

1. 인라인 스케이트용 디스크 휠의 제조방법에 있어서,

   디스크 성형용 금형(50)을 이루는 하형(52) 표면에 이형제를 도포한 후 그 상부에 탄소섬유 직물을 다수 겹(ply)으로 적층하는 단계(S100)와;

   상기 하형(52)에 다수 겹으로 적층된 탄소섬유 직물의 상측으로 디스크 성형용 금형(50)을 이루는 상형(56)을 위치시킨 후 열을 가하면서 상기 하형(52)과 상형(56)을 가압하여 탄소섬유 소재 디스크(20a, 20b)를 성형하는 단계(S110)와;

   상기 탄소섬유 소재 디스크(20a, 20b)를 리테이너(30)를 이용하여 겹치게 한 다음 융착용 금형(70)에 넣고 가압융착시켜 디스크 허브(20)를 성형하는 단계(S130) 및;

   상기 성형된 디스크 허브(20)를 휠 성형용 금형에 넣고 상기 디스크 허브(20)의 외측 둘레를 따라 타이어(40)를 사출성형하여 디스크 휠(10)을 제조하는 단계(S140);

   를 거쳐 제조되어지는 것을 특징으로 하는 인라인 스케이트용 디스크 휠의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 탄소섬유 직물을 다수 겹(ply)으로 적층하는 단계(S100)는 a) 이형 처리한 상기 디스크 성형용 금형(50)의 하형(52)에 에폭시 수지를 도포한 후 탄소섬유 직물의 적층을 동일한 방법에 의해 다수 겹 적층시키거나 또는 b) 이형 처리한 상기 디스크 성형용 금형(50)의 하형(52)에 에폭시 수지를 탄소섬유에 함침하여 반경화시킨 프리프레그(prepreg)를 다수 겹 적층시키는 것을 특징으로 하는 인라인 스케이트용 디스크 휠의 제조방법.
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