KR101436454B1 - Method for pressing a cfrtp - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 자동차의 외판 중 후드를 탄소섬유 열가소성수지 프리프레그로 성형 가공할 수 있게 하는 성형방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a molding method for molding a hood of an outer panel of an automobile into a carbon fiber thermoplastic resin prepreg.
일반적으로 자동차의 외판 중 후드는 엔진룸을 개폐하는 것으로서, 다른 자동차나 고정체와의 충돌시 충격도 흡수함으로서 탑승자의 안전도 도모할 수 있게 한다.In general, the hood of the outer panel of an automobile opens and closes the engine room, and absorbs shocks when colliding with another automobile or a fixed body, thereby enabling the safety of the passenger.
이러한, 후드는 강도를 높일 경우 중량과 비용이 급증하고, 중량 및 비용을 줄이게 되면 강도가 낮아져 안전 기능을 충분히 발휘할 수 없게 된다. 더불어, 상기 후드는 금속재로 이루어져 있는 바, 금속제는 그 가공처리 등에서나 경제성 면에서 수지에 비해 불리한 입장에 있으며, 특히 자동차의 경우 무거운 재질 특성으로 인해 경량화 대상으로 지목되고 있으나, 그동안 자동차 외판의 경우 플라스틱으로 제조하는 것이 물성면에서 매우 곤란한 기술로 인식되는 실정이다.When the strength of the hood is increased, the weight and the cost are increased, and when the weight and the cost are reduced, the strength is lowered and the safety function can not be sufficiently exhibited. In addition, since the hood is made of a metal material, the metal is inferior to the resin in terms of economic efficiency in terms of its processing and the like. Particularly in the case of automobiles, the hood is designated as a lightweight object due to its heavy material characteristics. It has been recognized that it is very difficult to manufacture a plastic in terms of physical properties.
이러한, 후드와 같은 자동차의 외판에 사용할 수 있는 수지조성으로서는 탄소섬유 열가소성수지 프리프레그(CFRTP)가 있는데, 탄소섬유 열가소성 프리프레그는 수지(PP)에 유리섬유를 길이방향으로 보강한 복합소재로서, 높은 인장강도를 지닐뿐 아니라 다층 적층을 통해 우수한 고속 충격강도를 가지게 할 수 있다.As a resin composition that can be used for the outer plate of a car such as a hood, there is a carbon fiber thermoplastic resin prepreg (CFRTP). The carbon fiber thermoplastic prepreg is a composite material reinforced with a glass fiber in a longitudinal direction to a resin (PP) Not only high tensile strength but also excellent high-speed impact strength can be obtained through multilayer lamination.
그러나, 탄소섬유 열가소성 프리프레그는, 성형성이 없어 단순한 평판 형상 외에 다른 형상 구현이 어려운 문제점이 있다.However, carbon fiber thermoplastic prepregs have a problem in that they are difficult to form other shapes other than a simple flat plate shape because they have no moldability.
여기서, 탄소섬유 열가소성 프리프레그에 대한 기술은 국내공개특허공보 제10-2013-0136164호(2013.12.12)에 제시된다.Here, the technique for the carbon fiber thermoplastic prepreg is disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2013-0136164 (December 13, 2013).
본 발명은, 탄소섬유 열가소성 프리프레그를 자동차의 후드와 같은 외판으로 가공 사용할 수 있도록 하는 탄소섬유 열가소성수지 프리프레그의 성형방법을 제공하는데 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a method of forming a carbon fiber thermoplastic resin prepreg which enables a carbon fiber thermoplastic prepreg to be used as an outer plate such as a hood of an automobile.
본 발명은, 탄소섬유 열가소성수지 프리프레그 시트를 고정지그 상에 펼침상태로 고정되게 하는 단계, 상기 고정지그에 고정된 상기 탄소섬유 열가소성수지 프리프레그 시트를 가열로에 투입하여 가열하는 단계, 상기 가열로에서 가열된 상기 탄소섬유 열가소성수지 프리프레그 시트를 프레스기로 이송한 후, 가압 성형하는 단계를 포함하는 탄소섬유 열가소성수지 프리프레그의 성형방법을 제공한다.The present invention relates to a method of manufacturing a carbon fiber-reinforced thermoplastic resin prepreg sheet, comprising the steps of: fixing a carbon fiber thermoplastic resin prepreg sheet on a fixing jig in a spread state; heating the carbon fiber- And transferring the carbon fiber thermoplastic resin prepreg sheet heated in the furnace to a press machine, followed by pressure molding. The present invention also provides a method for molding a carbon fiber thermoplastic resin prepreg.
또한, 상기 고정지그는, 사각링 형상의 지그몸체와, 상기 지그몸체 내측에 상호 대향되게 배치되도록 지지다리에 의해 상기 지그몸체에 연결 결합되며, 상기 탄소섬유 열가소성수지 프리프레그 시트의 양측 가장자리 부분을 각각 가압 고정하는 가압고정부를 포함할 수 있다. 더불어, 상기 가압고정부는, 상기 탄소섬유 열가소성수지 프리프레그 시트의 가장자리 부분이 내측으로 삽입 배치되도록 양단이 절곡된 'ㄷ'단면 형상을 가지며, 삽입된 상기 탄소섬유 열가소성수지 프리프레그 시트 부분을 가압하도록 절곡된 양단 부분은 가장자리 방향으로 갈수록 폭이 작아지도록 형성될 수 있다.The fixing jig may include a jig body having a rectangular ring shape and connected to the jig body by a support leg so as to be opposed to each other inside the jig body, And a pressure fixing part for pressure-fixing each of them. In addition, the pressurizing and fixing portion has a "C" cross-sectional shape in which both ends are bent so that the edge portion of the carbon fiber thermoplastic resin prepreg sheet is inserted and arranged inward, and presses the inserted carbon fiber thermoplastic resin prepreg sheet portion The bent end portions may be formed to have a smaller width toward the edge direction.
또한, 상기 가열로는 상기 탄소섬유 열가소성수지 프리프레그 시트를 265 내지 275℃로 가열할 수 있다.Further, the heating furnace may heat the carbon fiber thermoplastic prepreg sheet to 265 to 275 占 폚.
또한, 상기 가열로에서 가열된 상기 탄소섬유 열가소성수지 프리프레그 시트는 상기 프레스기에 4 내지 6초의 이송시간이 소요될 수 있다.Further, the carbon fiber thermoplastic prepreg sheet heated in the heating furnace may take a transportation time of 4 to 6 seconds to the press machine.
또한, 상기 프레스기에 의한 상기 탄소섬유 열가소성수지 프리프레그 시트의 가압시 하강속도는 4 내지 6mm/s이며, 성형압력은 50 내지 100bar이고, 30 내지 60초 동안 가압할 수 있다.The pressing speed of the carbon fiber thermoplastic resin prepreg sheet by the pressing machine is 4 to 6 mm / s, and the forming pressure is 50 to 100 bar, and the pressing can be performed for 30 to 60 seconds.
본 발명에 따른 탄소섬유 열가소성수지 프리프레그의 성형방법은, 탄소섬유 열가소성수지 프리프레그 시트를 고정지그에 펼침상태로 고정한 후, 탄소섬유 열가소성수지 프리프레그 시트를 가열로에 투입하여 가열한 상태에서 프레스기로 가압 성형함으로서, 탄소섬유 열가소성 프리프레그의 물성값은 변화없이 자동차의 외판인 후드 등의 성형작업도 안정적으로 수행할 수 있게 된다.The method for molding a carbon fiber thermoplastic resin prepreg according to the present invention is characterized in that a carbon fiber thermoplastic resin prepreg sheet is fixed on a fixing jig in an extended state and then the carbon fiber thermoplastic prepreg sheet is placed in a heating furnace, It is possible to stably carry out molding work such as hood which is the outer plate of an automobile without changing the physical property value of the carbon fiber thermoplastic prepreg.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 탄소섬유 열가소성수지 프리프레그의 성형방법을 나타낸 순서도이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 개략 작업상태도이다.
도 4는 도 2의 고정지그를 확대한 사시도이다.1 is a flowchart showing a method of forming a carbon fiber thermoplastic resin prepreg according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 and Fig. 3 are schematic operation state diagrams of Fig.
Fig. 4 is an enlarged perspective view of the fixing jig of Fig. 2;
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 탄소섬유 열가소성수지 프리프레그의 성형방법을 나타낸 순서도이며, 도 2 및 도 3은 도 1의 개략 작업상태도이다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 탄소섬유 열가소성수지 프리프레그의 성형방법은, 탄소섬유 열가소성수지 프리프레그 시트를 고정지그에 고정하는 단계(S110), 탄소섬유 열가소성수지 프리프레그 시트를 가열하는 단계(S120), 탄소섬유 열가소성수지 프리프레그 시트를 프레스 성형하는 단계(S130)를 포함하고 있다.FIG. 1 is a flowchart showing a molding method of a carbon fiber thermoplastic resin prepreg according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 and 3 are schematic operation state diagrams of FIG. Referring to FIGS. 1 to 3, the method for molding a carbon fiber thermoplastic resin prepreg includes the steps of fixing a carbon fiber thermoplastic resin prepreg sheet to a fixing jig (S110), heating the carbon fiber thermoplastic resin prepreg sheet (S120), and press molding the carbon fiber thermoplastic resin prepreg sheet (S130).
먼저, 성형 가공할 편평한 평판 형상의 탄소섬유 열가소성수지 프리프레그 시트(100)를 준비한다. 이때, 상기 탄소섬유 열가소성수지 프리프레그 시트(100)는 고정지그(200)에 고정 배치된다. 이러한, 상기 고정지그(200)는 가열로(10)로의 이송과 더불어 상기 가열로(10)로에 의한 가열 및 프레스기(20)로의 이송시 편평한 펼침상태를 유지되게 함과 더불어, 프레스 성형시 수축이나 찌그러짐과 같은 불량이 발생하는 것을 방지하여 정확한 성형작업을 가능하게 한다.First, a flat plate-like carbon fiber thermoplastic
여기서, 도 4를 참조하면, 상기 고정지그(200)는 지그몸체(210), 가압고정부(220)를 포함한다. 상기 지그몸체(210)는 사각링 형상을 가지는 부분이다. 이러한, 상기 지그몸체(210)의 내측에 상기 탄소섬유 열가소성수지 프리프레그 시트(100)를 배치하게 된다. 여기서, 상기 지그몸체(210)의 마주보는 양측 프레임에는 각각 지지다리(211)가 연결 결합된다. 이러한, 상기 지지다리(211)는 가압고정부(220)를 상기 지그몸체(210)에 연결 결합되도록 지지하는 부재로서, 길이방향 일단은 상기 지그몸체(210)에 연결 결합되며, 길이방향 타단은 가압고정부(220)에 연결 결합된다.Referring to FIG. 4, the
상기 가압고정부(220)는 상기 탄소섬유 열가소성수지 프리프레그 시트(100)를 상기 지그몸체(210) 내측에 배치되도록 상기 탄소섬유 열가소성수지 프리프레그 시트(100)의 양측 가장자리 부분을 각각 가압 고정하게 된다. 이러한, 상기 가압고정부(220)는 상기 지그몸체(210) 내측에 상호 대향되게 배치되도록 상기 지그몸체(210)의 지지다리(211)에 각각 연결 결합된다. 즉, 상기 가압고정부(220)는 상기 지지다리(211)의 길이방향 타단에 연결 결합된다. 여기서, 상기 가압고정부(220)는 상하 양단을 각각 절곡시켜 폭방향으로 'ㄷ'단면 형상을 가지게 된다. 이때, 상기 가압고정부(220)의 절곡된 양단은 길이방향에 대해 외측 가장자리로 갈수록 폭이 작아지도록 형성되어, 상기 가압고정부(220)의 양단 사이에 상기 탄소섬유 열가소성수지 프리프레그 시트(100)의 양측 가장자리 부분을 삽입 배치한 상태에서 가압 상태로 고정이 이루어지게 한다.The pressing and fixing
이같이, 상기 탄소섬유 열가소성수지 프리프레그 시트(100)를 상기 고정지그(200)에 펼침상태로 고정되게 한 후에는, 상기 고정지그(200)에 고정된 상기 탄소섬유 열가소성수지 프리프레그 시트(100)를 가열로(300)에 투입하여 가열한다(S120). 여기서, 상기 가열로(300)로의 상기 탄소섬유 열가소성수지 프리프레그 시트(100) 투입을 위한 이송은 이송레일(500)을 통해 이루어진다. 이렇게, 상기 가열로(300)에 투입된 상기 탄소섬유 열가소성수지 프리프레그 시트(100)는 상기 가열로(300)에 의해 265 내지 275℃로 가열된다. 이때, 상기 가열로(300)에 의한 상기 탄소섬유 열가소성수지 프리프레그 시트(100)의 가열온도가 265℃ 미만일 경우 이후 프레스기(400)에 의한 성형 가공이 안정적으로 이루어지지 않게 된다. 반면, 상기 가열로(300)에 의한 상기 탄소섬유 열가소성수지 프리프레그 시트(100)의 가열온도가 275℃를 초과할 경우에는 상기 탄소섬유 열가소성수지 프리프레그 시트(100)에 함침되어 있는 수지가 연소되면서 증발하여 상기 탄소섬유 열가소성수지 프리프레그 시트(100)의 물성값이 변화하게 되는 문제점이 있다.After the carbon fiber thermoplastic
상기 가열로(300)에서 가열된 상기 탄소섬유 열가소성수지 프리프레그 시트(100)는 프레스기(400)로 이송된 후, 상기 프레스기(400)에 의해 가압 성형된다(S120). 이때, 상기 가열로(300)에서 상기 프레스기(400)로의 이송은 이송레일(500)을 통해 이루어지며, 상기 가열로(400)에서 상기 프레스기(400)로의 상기 이송레일(500)을 통한 이송시, 이송시간은 4 내지 6초정도 걸리도록 한다. 이때, 상기 가열로(400)에서 상기 프레스기(400)로의 이송시간이 6초를 초과할 경우 상기 탄소섬유 열가소성수지 프리프레그 시트(100)가 냉각되면서 상기 프레스기(400)에 의한 성형성이 나빠지게 된다.The carbon fiber
그리고, 상기 프레스기(120)로 이송된 상기 탄소섬유 열가소성수지 프리프레그 시트(100)는 상기 프레스기(120)에 의한 가압 성형이 이루어지는데, 이때, 상기 프레스기(120)는 상기 탄소섬유 열가소성수지 프리프레그 시트(100)를 50 내지 100bar의 압력으로 30 내지 60초 동안 가압하게 된다. 그리고, 상기 프레스기(120)의 상기 탄소섬유 열가소성수지 프리프레그 시트(100)를 가압 성형할 때의 하강속도는 4 내지 6mm/s를 유지하게 된다.The carbon fiber thermoplastic
이같이, 상기 프레스기(120)가 상기 탄소섬유 열가소성수지 프리프레그 시트(100)를 가압하면, 상기 탄소섬유 열가소성수지 프리프레그 시트(100)로 이루어진 자동차의 후드와 같은 외판 성형이 완료된다.Thus, when the press machine 120 presses the carbon fiber
이와 같은, 일실시예의 상기 탄소섬유 열가소성수지 프리프레그의 성형방법은, 상기 탄소섬유 열가소성수지 프리프레그 시트(100)를 상기 고정지그(200)에 펼침상태로 고정한 후, 상기 탄소섬유 열가소성수지 프리프레그 시트(100)를 상기 가열로(300)에 투입하여 가열한 상태에서 상기 프레스기(400)로 가압 성형함으로서, 상기 탄소섬유 열가소성 프리프레그의 물성값은 변화없이 자동차의 외판인 후드 등의 성형작업도 안정적으로 수행할 수 있게 된다.The method of forming the carbon fiber thermoplastic resin prepreg according to an embodiment of the present invention is characterized in that the carbon fiber thermoplastic
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.
Claims (6)
상기 고정지그에 고정된 상기 탄소섬유 열가소성수지 프리프레그 시트를 가열로에 투입하여 가열하는 단계; 및,
상기 가열로에서 가열된 상기 탄소섬유 열가소성수지 프리프레그 시트를 프레스기로 이송한 후, 가압 성형하는 단계를 포함하며,
상기 고정지그는,
사각링 형상의 지그몸체와,
상기 지그몸체 내측에 상호 대향되게 배치되도록 지지다리에 의해 상기 지그몸체에 연결 결합되며, 상기 탄소섬유 열가소성수지 프리프레그 시트의 양측 가장자리 부분을 각각 가압 고정하는 가압고정부를 포함하는 탄소섬유 열가소성수지 프리프레그의 성형방법.Fixing the carbon fiber thermoplastic resin prepreg sheet in an unfolded state on the fixing jig;
Heating the carbon fiber thermoplastic prepreg sheet fixed on the fixing jig to a heating furnace and heating the carbon fiber thermoplastic prepreg sheet; And
And transferring the carbon fiber thermoplastic prepreg sheet heated in the heating furnace to a press machine, followed by press molding,
In the fixing jig,
A rectangular ring-shaped jig body,
A carbon fiber thermoplastic resin prepreg, which is connected to the jig body by a support leg so as to be opposed to the inside of the jig body and includes a pressure fixing part for pressing both side edges of the carbon fiber thermoplastic resin prepreg sheet, A method of forming a leg.
상기 가압고정부는,
상기 탄소섬유 열가소성수지 프리프레그 시트의 가장자리 부분이 내측으로 삽입 배치되도록 양단이 절곡된 'ㄷ'단면 형상을 가지며, 삽입된 상기 탄소섬유 열가소성수지 프리프레그 시트 부분을 가압하도록 절곡된 양단 부분은 외측 가장자리 방향으로 갈수록 폭이 작아지도록 형성된 탄소섬유 열가소성수지 프리프레그의 성형방법.The method of claim 2,
The pressure-
Sectional shape in which both ends of the carbon fiber thermoplastic resin prepreg sheet are folded so that the edge portions of the carbon fiber thermoplastic resin prepreg sheet are inserted and arranged inwardly. Both ends of the carbon fiber thermoplastic resin prepreg sheet, which are bent to press the inserted carbon fiber thermoplastic resin prepreg sheet portion, Wherein the width of the carbon fiber-reinforced thermoplastic resin prepreg is smaller than the width of the carbon fiber-reinforced thermoplastic resin prepreg.
상기 고정지그에 고정된 상기 탄소섬유 열가소성수지 프리프레그 시트를 가열로에 투입하여 가열하는 단계; 및,
상기 가열로에서 가열된 상기 탄소섬유 열가소성수지 프리프레그 시트를 프레스기로 이송한 후, 가압 성형하는 단계를 포함하며,
상기 가열로는 상기 탄소섬유 열가소성수지 프리프레그 시트를 265 내지 275℃로 가열하는 탄소섬유 열가소성수지 프리프레그의 성형방법.Fixing the carbon fiber thermoplastic resin prepreg sheet in an unfolded state on the fixing jig;
Heating the carbon fiber thermoplastic prepreg sheet fixed on the fixing jig to a heating furnace and heating the carbon fiber thermoplastic prepreg sheet; And
And transferring the carbon fiber thermoplastic prepreg sheet heated in the heating furnace to a press machine, followed by press molding,
Wherein the heating furnace heats the carbon fiber thermoplastic prepreg sheet at 265 to 275 占 폚.
상기 고정지그에 고정된 상기 탄소섬유 열가소성수지 프리프레그 시트를 가열로에 투입하여 가열하는 단계; 및,
상기 가열로에서 가열된 상기 탄소섬유 열가소성수지 프리프레그 시트를 프레스기로 이송한 후, 가압 성형하는 단계를 포함하며,
상기 가열로에서 가열된 상기 탄소섬유 열가소성수지 프리프레그 시트는 상기 프레스기에 4 내지 6초의 이송시간이 소요되는 탄소섬유 열가소성수지 프리프레그의 성형방법.Fixing the carbon fiber thermoplastic resin prepreg sheet in an unfolded state on the fixing jig;
Heating the carbon fiber thermoplastic prepreg sheet fixed on the fixing jig to a heating furnace and heating the carbon fiber thermoplastic prepreg sheet; And
And transferring the carbon fiber thermoplastic prepreg sheet heated in the heating furnace to a press machine, followed by press molding,
Wherein the carbon fiber thermoplastic prepreg sheet heated in the heating furnace takes a feeding time of 4 to 6 seconds to the press machine.
상기 고정지그에 고정된 상기 탄소섬유 열가소성수지 프리프레그 시트를 가열로에 투입하여 가열하는 단계; 및,
상기 가열로에서 가열된 상기 탄소섬유 열가소성수지 프리프레그 시트를 프레스기로 이송한 후, 가압 성형하는 단계를 포함하며,
상기 프레스기에 의한 상기 탄소섬유 열가소성수지 프리프레그 시트의 가압시 하강속도는 4 내지 6mm/s이며, 성형압력은 50 내지 100bar이고, 30 내지 60초 동안 가압하게 되는 탄소섬유 열가소성수지 프리프레그의 성형방법.Fixing the carbon fiber thermoplastic resin prepreg sheet in an unfolded state on the fixing jig;
Heating the carbon fiber thermoplastic prepreg sheet fixed on the fixing jig to a heating furnace and heating the carbon fiber thermoplastic prepreg sheet; And
And transferring the carbon fiber thermoplastic prepreg sheet heated in the heating furnace to a press machine, followed by press molding,
The method for molding a carbon fiber thermoplastic resin prepreg in which the descending speed of the carbon fiber thermoplastic resin prepreg sheet by the press machine is 4 to 6 mm / s at a pressing speed, the molding pressure is 50 to 100 bar, and the pressing speed is 30 to 60 seconds .
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