KR101663142B1 - Z핀을 이용한 적층판재의 체결방법 - Google Patents
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Abstract
보다 상세하게는 적층판재의 결합시 기계적인 압력에 의한 체결부의 파손을 방지하고, 적층판재 간 결합력이 향상되도록, 본 발명은 섬유강화수지로 구비된 복수개의 결합대상판재가 경화 전의 상태에서 각각에 기설정된 체결부분이 상호 정렬되도록 적층되는 제1단계; 얇은 판상의 열가소성 섬유강화수지로 구비된 베이스보강판과, 상기 베이스보강판의 하면부를 따라 돌설된 복수개의 Z핀을 포함하는 체결보강부재가 상기 체결부분의 상부에 배치되는 제2단계; 상기 Z핀이 상기 결합대상판재의 내부로 삽입되도록 상기 베이스보강판이 하측으로 가압되는 제3단계; 및 상기 체결보강부재 및 상기 결합대상판재가 일체로 경화되는 제4단계를 포함하되, 상기 제3단계는, 상기 베이스보강판이 가소화되어 상기 체결부분의 상면을 따라 밀착 결합되도록 상기 베이스보강판이 가열되는 단계를 포함함을 특징으로 하는 Z핀을 이용한 적층판재의 체결방법을 제공한다.
Description
본 발명은 Z핀을 이용한 적층판재의 체결방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 적층판재의 결합시 기계적인 압력에 의한 체결부의 파손을 방지하고, 적층판재 간 결합력이 향상되는 Z핀을 이용한 적층판재의 체결방법에 관한 것이다.
일반적으로, 항공기나 자동차, 선박 등에서 여러 장의 판재를 결합하거나 판재 상에 부품을 결합시키기 위해서 볼트와 너트, 리벳팅 등 기계적인 체결 방법이 사용된다.
한편, 상기 리벳 및 상기 볼트, 너트 등의 체결 수단은 상하로 겹쳐진 결합대상판재를 관통하여 형성된 천공에 삽입되어 천공의 상단 및 하단 테두리를 구속함에 따라 상기 결합대상판재를 고정할 수 있다.
이때, 상기 리벳은 천공에 삽입된 후 리벳 가위 등을 통해 상하로 가압되면 상하단이 압축 변형되어 천공의 상/하단 테두리를 구속할 수 있으며, 상기 볼트는 상기 천공에 삽입된 후 볼드헤드가 천공의 상단 테두리를 구속한 상태에서 천공의 하부로 돌출된 볼트의 하부에 너트가 결합됨에 따라 천공의 하단 테두리를 구속할 수 있다.
그러나, 종래의 체결 수단은 판재와 체결 수단 사이가 완전하게 결합되지 못하고 미세한 간극이 발생하였으며, 체결 수단의 주변부 및 자유 단면에서 판재 사이, 판재의 내부에 층간 분리 현상이 발생되는 문제점이 있었다.
또한, 체결 수단의 유동/진동, 체결 수단의 결합에 따른 기계적인 압력으로 천공의 테두리를 따라 피로파괴가 발생되거나 응력에 의한 파손이 발생되었으며, 파손된 부분이 파단으로 확장되어 결합대상판재 간의 결합력이 저하되는 문제점이 있었다.
특히, 상기 결합대상판재는 구조물의 경량화와 강도 개선을 위해 섬유 강화 복합재료로 구비되는데, 섬유 강화 복합재료의 특성상 두께 방향으로 별도의 강화재가 없기 때문에 층간 분리 현상으로 인해 구조물 자체의 강도가 저하되거나 결합 부분의 결합력이 쉽게 저하되는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 보다 상세하게는 적층판재의 결합시 기계적인 압력에 의한 체결부의 파손을 방지하고, 적층판재 간 결합력이 향상되는 Z핀을 이용한 적층판재의 체결방법을 제공하는 것을 해결과제로 한다.
상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 섬유강화수지로 구비된 복수개의 결합대상판재가 경화 전의 상태에서 각각에 기설정된 체결부분이 상호 정렬되도록 적층되는 제1단계; 얇은 판상의 열가소성 섬유강화수지로 구비된 베이스보강판과, 상기 베이스보강판의 하면부를 따라 돌설된 복수개의 Z핀을 포함하는 체결보강부재가 상기 체결부분의 상부에 배치되는 제2단계; 상기 Z핀이 상기 결합대상판재의 내부로 삽입되도록 상기 베이스보강판이 하측으로 가압되는 제3단계; 및 상기 체결보강부재 및 상기 결합대상판재가 일체로 경화되는 제4단계를 포함하되, 상기 제3단계는, 상기 베이스보강판이 가소화되어 상기 체결부분의 상면을 따라 밀착 결합되도록 상기 베이스보강판이 가열되는 단계를 포함함을 특징으로 하는 Z핀을 이용한 적층판재의 체결방법을 제공한다.
여기서, 상기 제2단계에서, 상기 Z핀의 하단부는 쐐기 형상으로 구비되되, 상기 Z핀의 외주에는 요철부가 다단으로 구비됨이 바람직하다.
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더욱이, 상기 제2단계에서, 상기 Z핀의 외측면은 화학적으로 부식 처리됨이 바람직하다.
한편, 상기 제2단계에서, 상기 Z핀은 고강도의 소재로 구비되되, 상기 결합대상판재의 적층두께보다 짧은 길이로 구비됨이 바람직하다.
상기의 해결 수단을 통해서, 본 발명의 Z핀을 이용한 적층판재의 체결방법은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 상기 Z핀은 베이스보강판에 일체로 구비되어 베이스보강판의 가압과 함께 다수개의 Z핀이 미경화된 결합대상판재의 내부로 삽입되고 결합대상판재와 함께 경화될 수 있으므로 간소한 공정으로 결합대상판재 자체의 두께 방향 강도가 개선될 수 있으며, 리벳, 볼트/너트 등의 체결수단과 동시에 적용되어 결합대상판재 간 결합력이 현저히 개선될 수 있다.
둘째, 상기 베이스보강판은 열가소성 섬유강화수지로 구비되어 Z핀의 삽입과 함께 결합대상판재에 밀착되어 일체로 결합되므로 와셔 등의 체결보조수단 없이도 리벳, 볼트/너트 등의 체결수단이 안정적으로 결합될 수 있으며, 체결부분을 보강하여 체결수단에 인가된 하중으로 인한 체결부분의 손상 및 파단을 방지하여 결합대상판재의 내구성이 개선되고, 판재의 결합력이 안정적으로 유지될 수 있다.
셋째, 상기 Z핀은 결합대상판재의 적층두께보다 짧은 길이로 구비되어 판재 내부로의 삽입 후 별도의 분리 공정이 요구되지 않을 뿐만 아니라, Z핀의 잔여부분 제거시 발생될 수 있는 판재의 표면 손상이나 내부 기공 발생 등의 결함을 예방하여 결합대상판재의 내구성 및 결합력이 개선될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 Z핀을 이용한 적층판재의 체결방법을 나타낸 흐름도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 Z핀을 이용한 적층판재의 체결방법에 사용되는 체결보강부재를 나타낸 예시도.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일실시예 따른 Z핀을 이용한 적층판재의 체결방법을 나타낸 예시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 Z핀을 이용한 적층판재의 체결방법에 사용되는 체결보강부재를 나타낸 예시도.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일실시예 따른 Z핀을 이용한 적층판재의 체결방법을 나타낸 예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 Z핀을 이용한 적층판재의 체결방법을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 Z핀을 이용한 적층판재의 체결방법을 나타낸 흐름도이며, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 Z핀을 이용한 적층판재의 체결방법에 사용되는 체결보강부재를 나타낸 예시도이며, 도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일실시예 따른 Z핀을 이용한 적층판재의 체결방법을 나타낸 예시도이다.
도 1 내지 도 3b에서 보는 바와 같이, Z핀을 이용한 적층판재의 체결방법은 결합대상판재(a,b)의 적층(s10), 체결보강부재(100)의 배치(s20), 체결보강부재(100)의 가압(s30), 체결보강부재(100) 및 결합대상판재(a,b)의 경화 단계(s40)로 이루어질 수 있다.
여기서, 도 2를 참조하면, 상기 체결보강부재(100)는 열가소성 섬유강화수지로 구비된 베이스보강판(10)과 상기 베이스보강판(10)의 하부에 돌출되도록 결합된 복수개의 Z핀(20)을 포함한다.
이때, 상기 체결보강부재(100)는 Z핀을 이용한 적층판재의 체결방법에 사용되는 체결장치를 의미하며, 설명의 편의를 위해 부여된 명칭으로 이해함이 바람직하다. 즉, 상기 체결보강부재(100)는 Z핀을 이용한 적층판재의 체결장치와 동일한 개념으로 이해될 수 있다.
여기서, 상기 Z핀을 이용한 적층판재의 체결장치는 베이스보강판(10)과 Z핀(20)을 포함한다.
상세히, 상기 베이스보강판(10)은 얇은 판상의 열가소성 섬유강화수지로 구비된다.
그리고, 상기 Z핀(20)은 섬유강화수지로 구비되어 경화 전의 상태로 적층된 복수개의 결합대상판재(a,b)에 기설정된 체결부분을 따라 삽입되도록 상기 베이스보강판(10)의 하부로 돌설되며, 상단부가 상기 베이스보강판(10)의 내부에 삽입되어 결합되고, 외측면을 따라 요철부(22)가 다단으로 형성되며, 하단부(21)가 쐐기 형상으로 구비되고, 상기 결합대상판재(a,b)의 적층두께보다 짧은 길이의 고강도 소재로 구비된다.
이때, 상기 Z핀(20)은 상기 결합대상판재(a,b)의 내부로 삽입되어 상기 결합대상판재(a,b)의 경화시 보강재로 사용된 섬유층과 상이한 방향에서 상기 결합대상판재(a,b)의 기계적 특성을 개선할 수 있으며, 체결부분(c,d)에 체결되는 리벳, 볼트/너트 등의 체결수단과 함께 각 결합대상판재(a,b)간 결합을 지지함으로써 판재 간 결합력을 개선하되 체결부분(c,d)의 하중 집중을 방지하여 체결부분(c,d)의 손상을 방지할 수 있다.
그리고, 상기 베이스보강판(10)은 가소화되도록 가열되어 상기 Z핀(20)의 삽입을 위해 가압되며, 상기 체결부분(c,d)의 상부에 밀착되어 상기 결합대상판재(a)와 일체로 결합됨에 따라 체결부분(c,d)을 보강하되, 체결수단의 와셔 역할을 수행하여 체결부분(c,d)의 파손을 방지할 수 있다.
여기서, 상기 체결보강부재(100)는 지그 수단을 통해 복수개의 Z핀(20)을 일정한 간격으로 배치한 후 Z핀(20)의 쐐기형 단부의 반대측을 몰드의 내부에 배치한 후 몰드 내부에 보강재와 수지를 주입하여 제조될 수 있다.
이때, 상기 몰드의 내부에 배치된 Z핀(20)의 단부에는 상기 수지와의 결합력 향상을 위해 테두리를 따라 반경방향 외측으로 돌설된 결합날개부가 형성될 수 있다.
한편, Z핀을 이용한 적층판재의 체결방법을 상세히 살펴보면, 먼저 섬유강화수지로 구비된 복수개의 결합대상판재(a,b)가 경화 전의 상태에서 각각에 기설정된 체결부분(c,d)이 상호 정렬되도록 적층된다(s10).
여기서, 상기 결합대상판재(a,b)는 유리섬유(fiber glass), 탄소섬유 등을 보강재로 사용하고 에폭시(epoxy), 불포화폴리에스테르(unsaturated polyester), 페놀(phenol), 폴리아미드(polyamide) 등의 수지를 합침한 섬유강화수지(fiber reinforced resin)로 구비될 수 있다.
이때, 상기 각 결합대상판재(a,b)에는 리벳팅 결합 내지는 볼트 결합 등을 위한 체결부분(c,d)이 설정될 수 있다. 여기서, 상기 체결부분(c,d)은 리벳 내지는 볼트가 삽입되도록 기형성된 천공 내지는 추후 천공이 형성될 부분을 의미하는 것으로 이해함이 바람직하다.
예를 들어, 상기 각 결합대상판재(a,b)는 천공이 형성된 상태에서 각 천공이 서로 정렬되도록 적층될 수 있으며, 천공의 위치만 설정된 상태에서 천공의 예정 위치가 정렬되도록 결합대상판재(a,b)가 적층된 후 천공을 형성하는 것도 가능하다.
또한, 상기 결합대상판재(a,b)는 평탄한 형상의 섬유강화섬유 판을 의미하되, 조립시 선체의 형상을 형성하도록 블록으로 분할된 각 부품 중 상호 결합되는 두 부품 간의 접촉 부분을 포함하는 개념으로 이해하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 결합대상판재(a,b)의 경화 전 상태는 상기 결합대상판재(a,b)가 경화재 등의 적용으로 완전하게 경화된 상태의 이전 상태인 가경화 상태를 의미하며, 가경화 상태의 결합대상판재(a,b)는 소정의 강성으로 가져 형상을 유지할 수 있으면서도 일정한 힘이 가해지면 변형될 수 있는 상태로 구비된다.
한편, 도 1 내지 도 3a를 참조하면, 상기 각 결합대상판재(a,b)가 적층되면(s10), 체결보강부재(100)가 상기 체결부분(c,d)의 상부에 배치된다(s20). 여기서, 상기 체결보강부재(100)는 얇은 판상으로 구비된 베이스보강판(10)과, 상기 베이스보강판(10)의 하면부를 따라 돌설된 복수개의 Z핀(20)을 포함한다.
이때, 상기 Z핀(20)은 상기 베이스보강판(10)의 하부에 수직 방향 내지는 경사진 방향으로 구비될 수 있다. 여기서, 상기 각 Z핀(20)이 서로 다른 각도를 가지는 경우에 삽입시 결합력이 향상될 수 있으나, 결합대상판재(a,b) 내부로의 삽입이 어려울 수 있으며, 삽입시 보강재로 삽입된 섬유를 훼손할 우려가 있으므로 각 Z핀(20)은 동일한 각도를 가지도록 구비됨이 바람직하다.
또한, 상기 베이스보강판(10)은 상기 체결부분(c,d)의 형상에 대응되는 판상으로 구비될 수 있으며, 상기 체결부분(c,d)보다 큰 면적을 갖도록 구비됨이 바람직하다.
즉, 상기 체결부분(c,d)이 천공으로 구비된 경우에 상기 베이스보강판(10)은 상기 천공의 단면적보다 큰 면적을 갖는 원판으로 구비됨이 바람직하며, 중앙부에 상기 천공에 대응되는 홀이 형성된 도넛 형상으로 구비되는 것도 가능하다.
이때, 상기 Z핀(20)은 미세한 두께의 핀으로 구비될 수 있으며, 상기 베이스보강판(10)의 하면에 촘촘하게 배치되도록 구비됨이 바람직하다.
그리고, 상기 체결보강부재(100)는 상기 체결보강부재(100)의 중심부가 상기 체결부분(c,d)의 중심부와 정렬되되, 결합대상판재(a)의 상면에 상기 Z핀의 하단부가 접촉하도록 배치될 수 있다.
이때, 상기 체결보강부재(100)가 배치되는 단계(s20)에서, 상기 각 결합대상판재(a,b)는 천공이 형성되지 않는 상태, 천공이 형성되되 볼트/너트, 리벳 등의 체결수단으로 상호 결합된 상태, 천공만 형성된 상태 등 다양한 상태로 구비될 수 있다.
여기서, 상기 각 Z핀(20)은 각각의 돌출 높이가 동일하도록 상기 베이스보강판(10)에 결합되며, 상기 베이스보강판(10)의 하부를 따라 빽빽하게 구비되므로 자립성을 가지게 되어, 별도의 지지수단 없이도 유동되지 않고 상기 결합대상판재(a)의 상부에 안정적으로 배치될 수 있다.
이때, 상기 Z핀(20)은 상단부가 상기 베이스보강판(10)의 내부에 삽입된 상태로 고정되어, 상기 Z핀(20)과 상기 베이스보강판(10)이 하나의 부재로 구비된다.
이에 따라, 복수개의 Z핀(20)을 하나씩 결합대상판재(a,b)에 삽입하는 것이 아니라, 베이스보강판(10)을 가압함으로써 베이스보강판(10)에 결합된 다수의 Z핀(20)이 한번에 결합대상판재(a,b)에 삽입될 수 있다.
즉, 상기 복수개의 Z핀(20)이 상기 베이스보강판에 일체로 구비되므로, 상기 결합대상판재(a,b) 자체의 기계적 특성을 개선하고, 각 결합대상판재(a,b) 간의 결합력을 향상하기 위한 공정이 기제조된 체결보강부재(100)를 경화 전 결합대상판재(a,b)의 상부에 배치하고 베이스보강판(10)을 가압하는 간소한 공정으로 이루어질 수 있다.
그리고, 도 1 내지 도 3b를 참조하면, 상기 체결보강부재(100)가 상기 결합대상판재(a)의 상부에 배치되면(s20), 상기 Z핀(20)이 상기 결합대상판재(a,b)의 내부로 삽입되도록 상기 베이스보강판(10)의 상면이 하측으로 가압된다(s30).
이때, 상기 베이스보강판(10)은 하면부가 상기 결합대상판재(a)의 상면부에 접촉할 때까지 가압되며, 복수개의 Z핀(20)이 상기 결합대상판재(a,b)의 내부에 삽입될 수 있다. 여기서, 상기 Z핀(20)은 두 결합대상판재(a,b)를 관통하도록 삽입될 수 있으며, 상부측 결합대상판재(a)만을 관통하는 것도 가능하다.
즉, 상기 Z핀(20)은 하나의 결합대상판재(a)를 관통하도록 삽입되는 경우에 결합대상판재(a) 자체의 층간 분리를 방지할 수 있으며, 두 결합대상판재(a,b)를 관통하도록 삽입되는 경우에 각 결합대상판재(a,b) 자체의 층간 분리를 방지함과 더불어 두 결합대상판재(a,b) 간의 결합력을 증가시킬 수 있다.
그리고, 상기 Z핀(20)이 상기 결합대상판재(a,b)의 내부로 삽입되면, 상기 체결보강부재(100) 및 상기 결합대상판재(a,b)가 일체로 경화된다. 즉, 상기 Z핀(20)은 경화 전의 결합대상판재(a,b)에 삽입되어 상기 결합대상판재(a,b)의 수지층과 함께 경화된다.
이에 따라, 상기 각 Z핀(20)이 상기 결합대상판재(a,b)의 보강재인 섬유층과 상이한 방향으로 수지층으로 지지할 수 있으므로 각 결합대상판재(a,b) 자체의 층간 분리 현상이 방지되고 각 결합대상판재(a,b)의 두께방향 기계적 특성이 현저히 향상될 수 있다.
이때, 상기 Z핀(20)의 하단부(21)는 쐐기 형상으로 구비됨이 바람직하며, 상기 결합대상판재(a,b)의 내부로 용이하게 삽입될 수 있으며, 상기 Z핀(20)의 단부에 결합대상판재(a,b) 내부의 보강재가 접촉되더라도 쐐기형 단부가 보강재를 양측 방향으로 밀어 내며 손쉽게 삽입될 수 있다.
그리고, 상기 Z핀(20)의 외측면에는 요철부(22)가 다단으로 구비됨이 바람직하다. 이때, 상기 요철부(22)는 상기 Z핀(20)의 상하 방향을 따라 다단으로 구비될 수 있다.
이에 따라, 상기 Z핀(20)이 상기 결합대상판재(a,b)의 내부로 삽입되면 상기 요철부(22)의 내부로 미경화된 수지층이 삽입되어 상기 Z핀(20)과 수지층 간의 접촉면적이 증가될 수 있으며, 수지층의 경화시 Z핀(20)과 수지층의 결합력이 향상될 수 있다.
이때, 상기 Z핀(20)의 외측면은 화학적으로 부식 처리될 수 있으며, 화학적인 부식에 따라 상기 Z핀(20)의 외측면이 거칠기 가공되어 상기 수지층과의 결합력이 한층 향상될 수 있다.
그리고, 상기 결합대상판재(a,b)가 경화되면(s40), 각 결합대상판재(a,b)의 체결부분(c,d)에 리벳 내지는 볼트 등의 체결수단을 삽입하여 두 결합대상판재(a,b)를 결합한다.
이처럼, 상기 Z핀(20)을 통해 결합대상판재(a,b) 간의 결합력 내지는 결합대상판재(a,b) 자체의 구조력 개선이 개선되되, 리벳, 볼트/너트 등의 체결수단이 동시에 적용됨에 따라 결합대상판재(a,b) 간 결합력이 현저히 개선될 수 있다.
또한, 상기 적층된 결합대상판재(a,b)를 관통하는 Z핀(20)이 리벳, 볼트/너트 등의 체결수단과 함께 결합대상판재(a,b) 사이를 지지함에 따라 종래에 체결부분(c,d)에만 집중되던 인장, 압축 하중이 복수개의 Z핀(20)으로 분산되어 지지되므로 반복적인 하중에 따른 피로 파괴 현상이 현저히 감소될 수 있다.
그리고, 지지되는 하중의 분산으로 인해 체결부분(a,b)인 천공의 파손과 상기 파손 부분을 따라 발생되는 전단 파괴 현상이 방지될 수 있으므로, 고중량의 마스트가 설치되는 선체 갑판 체결부, 킬이 설치되는 선체하부 킬박스 등에 적용되는 경우에 선체의 내구성 및 안전성 개선에 기여할 수 있다.
이때, 상기 Z핀(20)은 탄소섬유 내지는 스테인리스 스틸 등의 고강도 소재로 구비됨이 바람직하며, 상기 결합대상판재(a,b)에 횡방향으로 분리되는 방향의 압력이 가해지는 경우에도 부러짐 없이 견고하게 지지할 수 있다.
한편, 상기 베이스보강판(10)은 열가소성 섬유강화수지로 구비되되, 상기 베이스보강판(10)을 하측으로 가압하는 단계(s30)는 상기 베이스보강판(10)이 가소화되어 상기 체결부분(c,d)의 상면을 따라 밀착 결합되도록 상기 베이스보강판(10)이 가열되는 단계를 포함함이 바람직하다.
상세히, 상기 베이스보강판(10)은 유리섬유(fiber glass), 탄소섬유 등을 보강재로 사용하고 폴리에테르이미드(PEI, polyetherimide), 폴리페닐렌 설파이드(PPS, polyphenylene sulfide), 폴리아미드 이미드(PAI, polyamide-imide), 폴리에테르 설폰(PES, polyether sulfone), 폴리에트르 에테르 케톤(PEEK, polyetherether ketone) 등의 수지를 합침한 섬유강화수지로 구비될 수 있다.
이때, 상기 베이스보강판(10)의 수지는 상기 나열된 수지 이외에도 일정한 온도 이상에서 가소화되는 다양한 종류의 수지로 구비될 수 있다.
여기서, 상기 베이스보강판(10)은 일정한 압력을 가할 수 있는 피스톤 장치를 통해 하측으로 가압되되, 상기 피스톤 장치에는 상기 베이스보강판(10)의 수지 종류에 대응되는 가소화 온도로 상기 베이스보강판(10)을 가열할 수 있는 가열 장치가 구비됨이 바람직하다.
즉, 상기 베이스보강판(10)은 Z핀(20)의 삽입을 위해 가압되되, 가소화 가능한 온도로 가열되어 결합대상판재(a)의 상면에 일체로 결합될 수 있다. 이때, 상기 가소화된 베이스보강판(10)은 미경화된 결합대상판재(a)와 밀착된 상태에서 경화됨에 따라 화학적인 결합을 이루어 견고하게 결합될 수 있다.
이때, 상기 베이스보강판(10)은 결합대상판재(a)에 결합되어 리벳, 볼트/너트 등의 체결수단이 결합되도록 체결부분(c,d)에 형성된 천공의 주변을 보강할 수 있으므로 와셔 등의 체결보조수단 없이도 체결수단을 통한 각 판재(a,b)의 결합이 안정적으로 이루어질 수 있으며, 체결수단에 인가된 하중으로 인한 체결부분(c,d)의 손상을 방지할 수 있다.
이에 따라, 결합대상판재(c,d)의 자체의 내구성이 개선될 수 있으며, 결합대상판재(c,d) 간 결합이 한층 안정적으로 유지될 수 있다.
여기서, 상기 Z핀(20)은 상기 결합대상판재(a,b)의 적층두께보다 짧은 길이로 구비됨이 바람직하다. 이때, 상기 결합대상판재(a,b)의 적층두께라는 말은 상부측 결합대상판재(a)의 상면으로부터 하부측 결합대상판재(b)의 하면까지의 두께를 의미하는 것으로 이해함이 바람직하다.
이에 따라, 상기 Z핀(20)이 상기 적층된 결합대상판재(a,b)의 내부로 삽입되고, 상기 베이스보강판(10)이 상기 결합대상판재(a)의 상부에 결합되면 별도로 잔여 Z핀(20)을 제거하는 공정이 요구되지 않으므로 공정이 간소화될 수 있다.
또한, 결합대상판재(a,b)의 하부 내지는 상부로 돌출된 Z핀(20)의 잔여부분 제거시 발생될 수 있는 결합대상판재(a,b)의 손상을 예방할 수 있다.
즉, 제거를 위해 가해진 압력으로 인해 Z핀(20)이 삽입된 주변부에서의 미경화된 결합대상판재(a,b)의 표면이 손상되거나 결합대상판재(a,b) 내부로 삽입된 Z핀(20)이 유동됨에 따라 결합대상판재(a,b) 내부에 기공 등의 결함이 발생되는 것을 방지하여 결합대상판재(a,b)의 손상 및 기계적 강도 저하를 예방할 수 있다.
이에 따라, 경화 후 결합대상판재(a,b) 자체의 내구성이 개선될 수 있으며, 각 결합대상판재(a,b) 간의 결합력이 개선될 수 있다.
한편, 상기 베이스보강판(10)에 상기 체결부분(c,d)에 대응되는 홀이 형성된 경우에는 상기 베이스보강판(10)의 가압 단계는 체결수단을 통한 각 판재(a,b)의 결합 후에 수행될 수 있다.
이때, 상기 베이스보강판(10)이 가열 및 가압되면, 상기 Z핀(20)은 상기 체결부분의 주변부로 삽입되되 상기 베이스보강판(10)의 열가소성 수지는 상기 결합대상판재(a)의 상면에 밀착 가압되어 상기 체결수단과 체결부분(c,d) 사이의 틈으로 삽입될 수 있다.
이에 따라, 상기 체결부분(c,d)의 체결수단이 유동이 방지될 수 있으며, 체결수단의 유동/진동으로 인한 피로파괴 등 체결부분(c,d) 손상이 방지될 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 각 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 청구항에서 청구한 범위를 벗어남 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형실시되는 것은 가능하며, 이러한 변형실시는 본 발명의 범위에 속한다.
100: 체결보강부재 10: 베이스보강판
20: Z핀 22: 요철부
a,b: 결합대상판재 c,d: 체결부분
20: Z핀 22: 요철부
a,b: 결합대상판재 c,d: 체결부분
Claims (5)
- 섬유강화수지로 구비된 복수개의 결합대상판재가 경화 전의 상태에서 각각에 기설정된 체결부분이 상호 정렬되도록 적층되는 제1단계;
얇은 판상의 열가소성 섬유강화수지로 구비된 베이스보강판과, 상기 베이스보강판의 하면부를 따라 돌설된 복수개의 Z핀을 포함하는 체결보강부재가 상기 체결부분의 상부에 배치되는 제2단계;
상기 Z핀이 상기 결합대상판재의 내부로 삽입되도록 상기 베이스보강판이 하측으로 가압되는 제3단계; 및
상기 체결보강부재 및 상기 결합대상판재가 일체로 경화되는 제4단계를 포함하되,
상기 제3단계는, 상기 베이스보강판이 가소화되어 상기 체결부분의 상면을 따라 밀착 결합되도록 상기 베이스보강판이 가열되는 단계를 포함함을 특징으로 하는 Z핀을 이용한 적층판재의 체결방법. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 제2단계에서, 상기 Z핀의 하단부는 쐐기 형상으로 구비되되, 상기 Z핀의 외주에는 요철부가 다단으로 구비됨을 특징으로 하는 Z핀을 이용한 적층판재의 체결방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제2단계에서, 상기 Z핀의 외측면은 화학적으로 부식 처리됨을 특징으로 하는 Z핀을 이용한 적층판재의 체결방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제2단계에서, 상기 Z핀은 고강도의 소재로 구비되되, 상기 결합대상판재의 적층두께보다 짧은 길이로 구비됨을 특징으로 하는 Z핀을 이용한 적층판재의 체결방법.
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200132503A (ko) * | 2019-05-17 | 2020-11-25 | 최진경 | 복합소재 패널 및 이의 제조방법 |
| CN112208118A (zh) * | 2019-07-10 | 2021-01-12 | 波音公司 | 与复合部件一起固化的纤丝紧固件 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008260142A (ja) * | 2007-04-10 | 2008-10-30 | Toyota Motor Corp | 繊維強化樹脂シートに貫通孔を形成する方法 |
| JP2011002069A (ja) * | 2009-06-22 | 2011-01-06 | Toyota Industries Corp | 樹脂成形体である被締結部材に形成された締結用の貫通孔に配置される繊維強化複合材である補強部材及び貫通孔に補強部材が配置された被締結部材の締結構造 |
| DE102009056580A1 (de) * | 2009-11-23 | 2011-05-26 | Technische Universität Dresden | Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden von thermoplastischen Faserverbundbauteilen mittels stiftförmiger Funktionselemente |
| KR101061774B1 (ko) | 2008-06-30 | 2011-09-05 | 윤민선 | 엠보싱 방법 및 엠보싱 장치 |
| JP2012035442A (ja) * | 2010-08-04 | 2012-02-23 | Toyota Motor Corp | 繊維強化樹脂部材及び締結構造 |
-
2015
- 2015-04-30 KR KR1020150061365A patent/KR101663142B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008260142A (ja) * | 2007-04-10 | 2008-10-30 | Toyota Motor Corp | 繊維強化樹脂シートに貫通孔を形成する方法 |
| KR101061774B1 (ko) | 2008-06-30 | 2011-09-05 | 윤민선 | 엠보싱 방법 및 엠보싱 장치 |
| JP2011002069A (ja) * | 2009-06-22 | 2011-01-06 | Toyota Industries Corp | 樹脂成形体である被締結部材に形成された締結用の貫通孔に配置される繊維強化複合材である補強部材及び貫通孔に補強部材が配置された被締結部材の締結構造 |
| DE102009056580A1 (de) * | 2009-11-23 | 2011-05-26 | Technische Universität Dresden | Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden von thermoplastischen Faserverbundbauteilen mittels stiftförmiger Funktionselemente |
| JP2012035442A (ja) * | 2010-08-04 | 2012-02-23 | Toyota Motor Corp | 繊維強化樹脂部材及び締結構造 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200132503A (ko) * | 2019-05-17 | 2020-11-25 | 최진경 | 복합소재 패널 및 이의 제조방법 |
| KR102208073B1 (ko) * | 2019-05-17 | 2021-01-26 | 최진경 | 복합소재 패널 및 이의 제조방법 |
| CN112208118A (zh) * | 2019-07-10 | 2021-01-12 | 波音公司 | 与复合部件一起固化的纤丝紧固件 |
| US20220305758A1 (en) * | 2019-07-10 | 2022-09-29 | The Boeing Company | Filament fastener that cures with composite part |
| US11772360B2 (en) * | 2019-07-10 | 2023-10-03 | The Boeing Company | Filament fastener that cures with composite part |
| CN112208118B (zh) * | 2019-07-10 | 2024-02-13 | 波音公司 | 与复合部件一起固化的纤丝紧固件 |
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