KR101884170B1 - Cfrp 루프레일 제조방법 - Google Patents
Cfrp 루프레일 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101884170B1 KR101884170B1 KR1020160154103A KR20160154103A KR101884170B1 KR 101884170 B1 KR101884170 B1 KR 101884170B1 KR 1020160154103 A KR1020160154103 A KR 1020160154103A KR 20160154103 A KR20160154103 A KR 20160154103A KR 101884170 B1 KR101884170 B1 KR 101884170B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- carbon fiber
- prepreg
- fiber fabric
- loop rail
- cfrp
- Prior art date
Links
- 239000004918 carbon fiber reinforced polymer Substances 0.000 title claims abstract description 53
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 11
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims abstract description 126
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims abstract description 126
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 103
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims abstract description 57
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 21
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 14
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 14
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 claims description 14
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims description 12
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims description 4
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 4
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims description 3
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 abstract description 20
- 239000007769 metal material Substances 0.000 abstract description 16
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 4
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 4
- 238000010030 laminating Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005452 bending Methods 0.000 abstract description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/28—Shaping operations therefor
- B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
- B29C70/42—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
- B29C70/46—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C35/00—Heating, cooling or curing, e.g. crosslinking or vulcanising; Apparatus therefor
- B29C35/02—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/28—Shaping operations therefor
- B29C70/54—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations, e.g. feeding or storage of prepregs or SMC after impregnation or during ageing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D25/00—Superstructure or monocoque structure sub-units; Parts or details thereof not otherwise provided for
- B62D25/06—Fixed roofs
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D29/00—Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof
- B62D29/04—Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof predominantly of synthetic material
- B62D29/043—Superstructures
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2063/00—Use of EP, i.e. epoxy resins or derivatives thereof, as moulding material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2307/00—Use of elements other than metals as reinforcement
- B29K2307/04—Carbon
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
- B29L2031/00—Other particular articles
- B29L2031/30—Vehicles, e.g. ships or aircraft, or body parts thereof
- B29L2031/3055—Cars
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Transportation (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Architecture (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
Abstract
본 발명에 따른 CFRP 루프레일 제조방법은,
고강도 금속재에 비해 프레싱 저항이 상대적으로 매우 작은 탄소섬유 직물 프리프레그와 일방향 탄소섬유 직물 프레그를 적층한 후 프레싱 및 가열하여 루프레일을 만든다. 따라서, 종래 프레싱 과정에서 고강도 금속재가 원활하게 구부러지지 못해, 루프레일이 제대로 만들어지지 않는 문제점을 해결할 수 있다.
또한, 탄소섬유 직물 프리프레그와 일방향 탄소섬유 직물 프레그를 적층한 후 프레싱 및 가열하여 루프레일을 만들므로, 고강도 금속재 루프레일에 비해 가볍고(20% 이상 경량), 내 부식성 및 피로수명이 우수한 루프레일을 만들 수 있다.
또한, 종래 금속재 루프레일보다 형상을 단순하게(굴곡 부분을 줄임) 만든다. 따라서, 탄소섬유 직물 프리프레그와 일방향 탄소섬유 직물 프레그를 적층한 후 프레싱하는 과정에서, 탄소섬유 직물 프리프레그의 종 방향 탄소섬유가 끊어져 버려는 현상을 줄일 수 있다. 이로 인해, CFRP로 루프레일을 만들더라도, 종래 금속재 루프레일에 버금가는(동등한) 강성을 가질 수 있다.
고강도 금속재에 비해 프레싱 저항이 상대적으로 매우 작은 탄소섬유 직물 프리프레그와 일방향 탄소섬유 직물 프레그를 적층한 후 프레싱 및 가열하여 루프레일을 만든다. 따라서, 종래 프레싱 과정에서 고강도 금속재가 원활하게 구부러지지 못해, 루프레일이 제대로 만들어지지 않는 문제점을 해결할 수 있다.
또한, 탄소섬유 직물 프리프레그와 일방향 탄소섬유 직물 프레그를 적층한 후 프레싱 및 가열하여 루프레일을 만들므로, 고강도 금속재 루프레일에 비해 가볍고(20% 이상 경량), 내 부식성 및 피로수명이 우수한 루프레일을 만들 수 있다.
또한, 종래 금속재 루프레일보다 형상을 단순하게(굴곡 부분을 줄임) 만든다. 따라서, 탄소섬유 직물 프리프레그와 일방향 탄소섬유 직물 프레그를 적층한 후 프레싱하는 과정에서, 탄소섬유 직물 프리프레그의 종 방향 탄소섬유가 끊어져 버려는 현상을 줄일 수 있다. 이로 인해, CFRP로 루프레일을 만들더라도, 종래 금속재 루프레일에 버금가는(동등한) 강성을 가질 수 있다.
Description
본 발명은 CFRP 루프레일 제조방법에 관한 것이다.
루프레일(Roof Rail)은 차량의 천장에 설치되어, 차체 프레임의 비틀림 강성과 횡강성을 유지시켜주는 부품이다.
루프레일은 차량의 모델, 썬루프(sun roof)의 유무 등에 따라 개수와 형상이 달라진다.
도 1에 도시된 바와 같이, 루프레일(10)은, 차량의 천장 프레임(F)에 횡방향(차량의 폭방향)으로 길게 설치된다. 차량 운행시, 차량은 폭방향으로 힘을 더 받기 때문에, 루프레일(10)은, 루프레일(10)의 폭방향 보다는 루프레일(10)의 길이방향으로 더 많은 힘을 받게 된다. 이를 화살표의 굵기 차이로 나타냈다.
도 2에 도시된 바와 같이, 루프레일(10)은, 좌측융기부(11), 중앙융기부(13), 우측융기부(15), 좌측융기부(11)와 중앙융기부(13)를 연결하는 제1평탄부(12), 중앙융기부(13)와 우측융기부(15)를 연결하는 제2평탄부(14)로 구성된다. 중앙융기부(13)의 전후측에는 일정간격으로 배치된 3개의 조립공(16)이 뚫린다. 조립공(16)은 루프레일(10)을 차량 프레임(F)에 설치할 때, 루프레일(10)을 잡아주는 지그에 결합되는 핀이 통과하는 구멍이다.
루프레일(10)은 고강도 금속재(980 Mpa급 steel)가 프레싱(pressing)되어 만들어진다. 루프레일(10)을 고강도 금속재를 프레싱하여 만들다 보니, 프레싱 과정에서 금속재가 원활하게 구부러지지 못해, 루프레일이 제대로 만들어지지 않는 경우가 있었다. 또한, 고강도 금속재로 루프레일(10)을 만들다 보니, 루프레일(10)이 무겁고, 부식에 약하고, 피로수명에 취약하다는 문제점을 가지고 있었다.
본 발명의 목적은, 고강도 금속재를 프레싱하여 루프레일을 만들기 어렵다는 문제점을 해결할 수 있는, CFRP 루프레일 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 종래 금속재 루프레일이 무겁고, 부식에 약하고, 피로수명에 취약하다는 문제점을 해결할 수 있는, CFRP 루프레일 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 CFRP 루프레일 제조방법은,
탄소섬유가 종횡으로 서로 얽혀진 탄소섬유 직물에 열경화성 수지가 함침되어 만들어진 탄소섬유 직물 프리프레그를 준비하고,
탄소섬유가 길이방향으로 배치된 후 열경화성 수지가 함침되어 서로 결합된 일방향 탄소섬유 프리프레그를 준비하고,
제조하고자 하는 CFRP 루프레일의 형상이 형성된, 하부프레스와 상부프레스를 준비하는 제1단계;
상기 하부프레스와 상부프레스 사이에, 상기 탄소섬유 직물 프리프레그와 상기 일방향 탄소섬유 프리프레그를 배치하되, 상기 탄소섬유 직물 프리프레그를 최외곽에 한 개씩 배치하고, 상기 일방향 탄소섬유 프리프레그를 상기 탄소섬유 직물 프리프레그 사이에 배치하고, 상기 일방향 탄소섬유 프리프레그에서 탄소섬유의 길이 방향이 상기 제조하고자 하는 CFRP 루프레일의 길이 방향으로 배치하는 제2단계;
상기 하부프레스와 상기 상부프레스가 상기 탄소섬유 직물 프리프레그와 상기 일방향 탄소섬유 프리프레그를 프레싱하고, 히터가 상기 탄소섬유 직물 프리프레그와 상기 일방향 탄소섬유 프리프레그를 가열하여, 상기 탄소섬유 직물 프리프레그와 상기 일방향 탄소섬유 프리프레그에 함침된 열경화성 수지를 경화시켜, 상기 제조하고자 하는 CFRP 루프레일의 예비체를 만드는 제3단계; 및
상기 하부프레스와 상기 상부프레스로부터 상기 루프레일 예비체를 꺼내고, 상기 루프레일 예비체에 조립공을 뚫는 제4단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 고강도 금속재에 비해 프레싱 저항이 상대적으로 매우 작은 탄소섬유 직물 프리프레그와 일방향 탄소섬유 직물 프레그를 적층한 후 프레싱 및 가열하여 루프레일을 만든다. 따라서, 종래 프레싱 과정에서 고강도 금속재가 원활하게 구부러지지 못해, 루프레일이 제대로 만들어지지 않는 문제점을 해결할 수 있다.
본 발명은 탄소섬유 직물 프리프레그와 일방향 탄소섬유 직물 프레그를 적층한 후 프레싱 및 가열하여 루프레일을 만들므로, 고강도 금속재 루프레일에 비해 가볍고(20% 이상 경량), 내 부식성 및 피로수명이 우수한 루프레일을 만들 수 있다.
본 발명은, 종래 금속재 루프레일보다 형상을 단순하게(굴곡 부분을 줄임) 만든다. 따라서, 탄소섬유 직물 프리프레그와 일방향 탄소섬유 직물 프레그를 적층한 후 프레싱하는 과정에서, 탄소섬유 직물 프리프레그의 종 방향 탄소섬유가 끊어져 버려는 현상을 줄일 수 있다. 이로 인해, CFRP로 루프레일을 만들더라도, 종래 금속재 루프레일에 버금가는(동등한) 강성을 가질 수 있다.
본 발명은, 금속 루프레일과 마찬가지로 조립공을 구비한다. 그러나 금속 루프레일과는 달리, 조립공을 CFRP 루프레일 예비체에 뚫는 과정에서 조립공의 내주면에 위치된 탄소섬유가 끊어져 버려, CFRP 루프레일의 강도가 떨어질 수 있다. 이를 방지하기 위하여, 조립공을 뚫은 후, 조립공의 내주면에 금속재나 탄소나노튜브를 부착시켜 강도를 보강하였다. 이로 인해, CFRP로 루프레일을 만들더라도, 종래 금속재 루프레일에 버금가는(동등한) 강성을 가질 수 있다.
도 1은 차량의 천장 프레임에 설치된 종래 금속재 루프레일을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 종래 금속재 루프레일을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 CFRP 루프레일 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 4는 상부프레스와 하부프레스 사이에 배치된 탄소섬유 직물 프리프레그와 일방향 탄소섬유 프리프레그를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 3에 도시된 CFRP 루프레일 제조방법으로 만들어진 CFRP 루프레일을 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 조립공의 내주면에 금속이 부착된 상태를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 5에 도시된 조립공의 내주면에 탄소나노튜브가 부착된 상태를 나타낸도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 종래 금속재 루프레일을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 CFRP 루프레일 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 4는 상부프레스와 하부프레스 사이에 배치된 탄소섬유 직물 프리프레그와 일방향 탄소섬유 프리프레그를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 3에 도시된 CFRP 루프레일 제조방법으로 만들어진 CFRP 루프레일을 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 조립공의 내주면에 금속이 부착된 상태를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 5에 도시된 조립공의 내주면에 탄소나노튜브가 부착된 상태를 나타낸도면이다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 CFRP 루프레일 제조방법을 설명한다.
도 3, 도 4, 도 5는 기본적으로 참조한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 CFRP 루프레일 제조방법은,
탄소섬유가 종횡으로 서로 얽혀진 탄소섬유 직물에 열경화성 수지가 함침되어 만들어진 탄소섬유 직물 프리프레그를 준비하고,
탄소섬유가 길이방향으로 배치된 후 열경화성 수지가 함침되어 서로 결합된 일방향 탄소섬유 프리프레그를 준비하고,
제조하고자 하는 CFRP 루프레일의 형상이 형성된, 하부프레스와 상부프레스를 준비하는 제1단계(S11);
상기 하부프레스와 상부프레스 사이에, 상기 탄소섬유 직물 프리프레그와 상기 일방향 탄소섬유 프리프레그를 배치하되, 상기 탄소섬유 직물 프리프레그를 최외곽에 한 개씩 배치하고, 상기 일방향 탄소섬유 프리프레그를 상기 탄소섬유 직물 프리프레그 사이에 배치하고, 상기 일방향 탄소섬유 프리프레그에서 탄소섬유의 길이 방향이 상기 제조하고자 하는 CFRP 루프레일의 길이 방향으로 배치하는 제2단계(S12);
상기 하부프레스와 상기 상부프레스가 상기 탄소섬유 직물 프리프레그와 상기 일방향 탄소섬유 프리프레그를 프레싱하고, 히터가 상기 탄소섬유 직물 프리프레그와 상기 일방향 탄소섬유 프리프레그를 가열하여, 상기 탄소섬유 직물 프리프레그와 상기 일방향 탄소섬유 프리프레그에 함침된 열경화성 수지를 경화시켜, 상기 제조하고자 하는 CFRP 루프레일의 예비체를 만드는 제3단계(S13); 및
상기 하부프레스와 상기 상부프레스로부터 상기 루프레일 예비체를 꺼내고, 상기 루프레일 예비체에 조립공을 뚫는 제4단계(S14);로 구성된다.
이하, 제1단계(S11)를 설명한다.
탄소섬유(CF1,CF2)가 종횡으로 서로 얽혀진 탄소섬유 직물에 열경화성 수지가 함침되어 만들어진 탄소섬유 직물 프리프레그(FP)를 준비한다.
탄소섬유(CF1)가 길이방향으로 배치된 후 열경화성 수지가 함침되어 서로 결합된 일방향 탄소섬유 프리프레그(UD)를 준비한다. 탄소섬유(CF1)는 열경화성 수지에 의해 횡방향으로 약하게 결합된다.
제1융설부(21)와, 제2융설부(23)와, 제1융설부(21)와 제2융설부(23)를 연결하는 평탄부(22)가 형성된 CFRP 루프레일(20)을, 프레싱하여 만들기 위한, 하부프레스(LP)와 상부프레스(HP)를 준비한다. 하부프레스(LP)와 상부프레임(HP)에는 제조하고자 하는 CFRP 루프레일(20)의 형상이 형성되어 있다.
이하, 제2단계(S12)를 설명한다.
하부프레스(LP)와 상부프레스(HP) 사이에, 탄소섬유 직물 프리프레그(FP)와 일방향 탄소섬유 프리프레그(UP)를 배치한다.
이때, 탄소섬유 직물 프리프레그(FP)를 최외곽에 반드시 한 개씩 배치한다.
그 이유는, CFRP 루프레일(20)의 최외곽은 외부로 노출되므로, 만약 최외곽에 탄소섬유 직물 프리프레그(FP)가 아닌 일방향 탄소섬유 프리프레그(UP)가 배치될 경우, 차량의 천장 프레임에 CFRP 루프레일(20)을 설치하는 과정에서, CFRP 루프레일(20)의 최외곽에 힘이 조금만 가해져도, 횡방향으로 약하게 결합된 탄소섬유들이 쉽게 분리될 수 있기 때문이다. 따라서, 루프레일의 최외곽은 반드시 탄소섬유가 종횡으로 서로 얽혀진 탄소섬유 직물 프리프레그(FP)이 배치되어야 한다.
일방향 탄소섬유 프리프레그(UD)는 탄소섬유 직물 프리프레그(FP) 사이에 배치한다. 일방향 탄소섬유 프리프레그(UD)에서 탄소섬유(CF1)의 길이 방향은 루프레일의 길이 방향이 되어야 한다. 그 이유는, 도 1에 도시된 바와 같이, 루프레일은 차량 운행시, 상대적으로 루프레일의 폭방향보다 루프레일의 길이방향으로 더 많은 힘을 받기 때문이다.
본 실시예에서 일방향 탄소섬유 프리프레그(UD)는 2개지만, 제조하고자 하는 CFRP 루프레일(20)의 두께에 따라, 일방향 탄소섬유 프리프레그(UD)의 개수는 조절될 수 있다.
이렇게 CFRP 루프레일(20)을 설치하는 과정에서 CFRP 루프레일(20)의 최외곽 부분이 손상되는 문제와, 차량 운행시 CFRP 루프레일(20)의 폭방향 보다는 길이방향으로 더 많은 견디는 힘이 필요하다는 문제를 모두 고려하여 CFRP 루프레일을 제조하는 기술은, 본 발명만의 핵심 기술이 된다.
이하. 제3단계(S13)를 설명한다.
하부프레스(LP)와 상부프레스(HP)는 탄소섬유 직물 프리프레그(FP)와 일방향 탄소섬유 프리프레그(UP)를 3~5MPa로 프레싱한다. 이를 위해, 상부프레스(HP)가 하부프레스(LP)로 하강시킨다. 프레싱력 3~5MPa은 종래 고강도 금속재를 프레싱하는 프레싱력 980MPa에 비교할 수 없을 만큼 작은 프레싱력이다. 따라서, 본 발명은 매우 작은 프레싱력만으로도 루프레일을 만들어낼 수 있다.
히터(미도시)는 하부프레스(LP) 및 상부프레스(HP)에 설치된다. 히터는 탄소섬유 직물 프리프레그(FB)와 일방향 탄소섬유 프리프레그(UP)를 120~180℃로 가열한다.
탄소섬유 직물 프리프레그(FB)와 일방향 탄소섬유 프리프레그(UP)가 가열되면, 탄소섬유 직물 프리프레그(FP)와 일방향 탄소섬유 프리프레그(UP)에 함침된 열경화성 수지가 경화된다.
탄소섬유 직물 프리프레그(FP)와 일방향 탄소섬유 프리프레그(UP)에 함침된 열경화성 수지가 경화되면, 서로 적층된 탄소섬유 직물 프리프레그(FP)와 일방향 탄소섬유 프리프레그(UP)가 결합되어, CFRP 루프레일 예비체가 만들어진다.
CFRP 루프레일 예비체는, 조립공(24)을 뚫기 전 CFRP 루프레일(20)을 말한다.
이하, 제4단계(S14)를 설명한다.
상부프레스(HP)를 상승시켜, 하부프레스(LP)와 상부프레스(HP)로부터 CFRP 루프레일 예비체를 꺼낸다. 루프레일 예비체에 조립공(24)을 뚫는다.
제1단계(S11) 내지 제4단계(S14)를 거쳐, 도 5에 도시된 CFRP 루프레일(20)이 만들어진다.
CFRP 루프레일(20)은, 제1융설부(21)와, 제2융설부(23)와, 제1융설부(21)와 제2융설부(23)를 연결하는 평탄부(22)로 구성된다. 따라서, 도 2에 도시된 종래 금속재 루프레일(10)에 비해 형상이 단순(굴곡 부분이 적음)하다.
이렇게 종래 금속재 루프레일(10) 보다 굴곡 부분을 줄임으로써, 프레싱 과정에서 탄소섬유 직물 프리프레그의 종방향 탄소섬유가 끊어지는 것이 방지된다. 이로 인해, CFRP로 루프레일을 만들더라도, 종래 금속재 루프레일에 버금가는(동등한) 강성을 가질 수 있다.
이렇게 프레싱 과정에서 탄소섬유 직물 프리프레그이 종방향 탄소섬유가 끊어질 수 있다는 점을 고려하여, 종래 금속재 루프레일(10) 보다 CFRP 루프레일(20)의 형상을 단순화시킨 것은, 본 발명만의 핵심 기술이 된다.
한편, 종래 금속재 CFRP 루프레일(10)과 달리, 탄소섬유(CF1, CF2)로 구성된 CFRP 루프레일(20)은, 조립공(24)를 뚫는 과정에서, 조립공(24)의 내주면에 위치된 탄소섬유(CF1, CF2)가 끊어질 수 밖에 없다. 이렇게 끊어져 버린 탄소섬유로 인해 CFRP 루프레일(20)의 강도가 떨어지게 된다.
이를 방지하기 위하여,
도 6에 도시된 바와 같이, 조립공(24)을 뚫은 후에, 금속(M)이 혼합된 에폭시 수지(R)를 조립공(24)의 내주면에 바른 후 경화시켜, 금속(M)을 조립공(24)의 내주면에 부착시킬 수도 있다. 금속(M)의 종류는 구리(Cu). 은(Ag). 금속실리콘(Si)이 될 수 있다.
이렇게 조립공(24)의 내주면에 부착된 금속(M)이 조립공(24)의 내주면을 강화시켜, CFRP 루프레일(20)의 강도가 떨어지는 것을 방지하는 기술은, 본 발명만의 핵심 기술이 된다.
또는, 도 7에 도시된 바와 같이, 조립공(24)을 뚫은 후에, 탄소나노튜브(CNT)가 혼합된 에폭시 수지(R)를 조립공(24)의 내주면에 바른 후 경화시켜, 탄소나노튜브(CNT)을 조립공(24)의 내주면에 부착시킬 수도 있다. 이렇게 조립공(24)의 내주면에 부착된 탄소나노튜브(CNT)가 조립공(24)의 내주면을 강화시켜, CFRP 루프레일(20)의 강도가 떨어지는 것을 방지하는 기술은, 본 발명만의 핵심 기술이 된다.
10: 금속재 루프레일 20: CFRP 루프레일
21: 제1융설부 22: 평탄부
23: 제2융설부 24: 조립공
FP: 탄소섬유 직물 프리프레그
UP: 일방향 탄소섬유 프리프레그
HP: 상부프레스 LP: 하부프레스
M: 금속 CNT: 탄소나노튜브
CF1,CF2: 탄소섬유 F: 프레임
21: 제1융설부 22: 평탄부
23: 제2융설부 24: 조립공
FP: 탄소섬유 직물 프리프레그
UP: 일방향 탄소섬유 프리프레그
HP: 상부프레스 LP: 하부프레스
M: 금속 CNT: 탄소나노튜브
CF1,CF2: 탄소섬유 F: 프레임
Claims (4)
- 탄소섬유가 종횡으로 서로 얽혀진 탄소섬유 직물에 열경화성 수지가 함침되어 만들어진 탄소섬유 직물 프리프레그를 준비하고,
탄소섬유가 길이방향으로 배치된 후 열경화성 수지가 함침되어 서로 결합된 일방향 탄소섬유 프리프레그를 준비하고,
상기 탄소섬유 직물 프리프레그와 상기 일방향 탄소섬유 프리프레그가 적층된한 후 프레싱 되는 과정에서, 상기 탄소섬유 직물 프레그의 종방향 탄소섬유가 끊어지는 것을 막기 위해, 중간에 위치된 평평한 평탄부와 상기 평탄부의 좌우측 각각에 위치된 볼록한 제1융설부와 제2융설부만으로 구성된 CFRP 루프레일의 형상이 형성된, 하부프레스와 상부프레스를 준비하는 제1단계;
상기 하부프레스와 상기 상부프레스 사이에, 상기 탄소섬유 직물 프리프레그와 상기 일방향 탄소섬유 프리프레그를 배치하되,
차량 운행시 상기 CFRP 루프레일의 길이방향에 가해지는 힘을 견디기 위해, 상기 일방향 탄소섬유 프리프레그의 횡방향으로 약하게 결합된 탄소섬유는 길이방향으로, 상기 제조하고자 하는 CFRP 루프레일의 길이 방향으로 배치되고,
차량의 천장 프레임에 상기 CFRP 루프레일을 설치하는 과정에서, 상기 일방향 탄소섬유 프리프레그의 횡방향으로 약하게 결합된 탄소섬유가 분리되는 것을 방지하기 위해, 상기 탄소섬유 직물 프리프레그는 최외곽에 배치되는 제2단계;
상기 하부프레스와 상기 상부프레스가 상기 탄소섬유 직물 프리프레그와 상기 일방향 탄소섬유 프리프레그를 프레싱하고, 히터가 상기 탄소섬유 직물 프리프레그와 상기 일방향 탄소섬유 프리프레그를 가열하여, 상기 탄소섬유 직물 프리프레그와 상기 일방향 탄소섬유 프리프레그에 함침된 열경화성 수지를 경화시켜, 상기 CFRP 루프레일의 예비체를 만드는 제3단계; 및
상기 하부프레스와 상기 상부프레스로부터 상기 루프레일 예비체를 꺼내고, 상기 루프레일 예비체에 조립공을 뚫는 제4단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 CFRP 루프레일 제조방법. - 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 제4단계에 있어서,
상기 조립공을 뚫은 후에, 금속이 혼합된 에폭시 수지를 상기 조립공의 내주면에 바른 후 경화시켜, 상기 금속을 상기 조립공의 내주면에 부착시키는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 CFRP 루프레일 제조방법. - 제1항에 있어서, 상기 제4단계에 있어서,
상기 조립공을 뚫은 후에, 탄소나노튜브가 혼합된 에폭시 수지를 상기 조립공의 내주면에 바른 후 경화시켜, 상기 탄소나노튜브를 상기 조립공의 내주면에 부착시키는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 CFRP 루프레일 제조방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160154103A KR101884170B1 (ko) | 2016-11-18 | 2016-11-18 | Cfrp 루프레일 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160154103A KR101884170B1 (ko) | 2016-11-18 | 2016-11-18 | Cfrp 루프레일 제조방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20180056454A KR20180056454A (ko) | 2018-05-29 |
| KR101884170B1 true KR101884170B1 (ko) | 2018-09-21 |
Family
ID=62452981
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020160154103A KR101884170B1 (ko) | 2016-11-18 | 2016-11-18 | Cfrp 루프레일 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101884170B1 (ko) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10661838B2 (en) * | 2017-05-31 | 2020-05-26 | Honda Motor Co., Ltd. | Multi-material vehicle roof stiffener |
| EP4298006A1 (en) * | 2021-02-26 | 2024-01-03 | Lotus Tech Innovation Centre GmbH | Hybrid roof cross member for a car body and method for e-coating a car body including a hybrid roof cross member |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003306166A (ja) | 2002-04-16 | 2003-10-28 | Mitsubishi Motors Corp | 車体構造 |
| JP2005126557A (ja) * | 2003-10-23 | 2005-05-19 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 繊維強化樹脂複合材料用成形材料および繊維強化樹脂複合材料の製造方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61113331U (ko) * | 1984-12-24 | 1986-07-17 | ||
| JPS62113331U (ko) * | 1986-01-07 | 1987-07-18 | ||
| KR100607260B1 (ko) * | 1999-06-03 | 2006-07-28 | 에스케이케미칼주식회사 | 신발용 복합재료 적층판 |
| KR101294134B1 (ko) * | 2006-12-19 | 2013-08-07 | 에스케이케미칼주식회사 | 복잡한 형상을 가진 섬유강화 플라스틱 성형방법 |
| KR20140043318A (ko) * | 2011-02-03 | 2014-04-09 | 데이진 가부시키가이샤 | 차량 골격부재 |
| JP5907150B2 (ja) * | 2013-11-28 | 2016-04-20 | 株式会社豊田自動織機 | 車両ルーフ構造および車両、ならびに車両ルーフユニットの製造方法 |
-
2016
- 2016-11-18 KR KR1020160154103A patent/KR101884170B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003306166A (ja) | 2002-04-16 | 2003-10-28 | Mitsubishi Motors Corp | 車体構造 |
| JP2005126557A (ja) * | 2003-10-23 | 2005-05-19 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 繊維強化樹脂複合材料用成形材料および繊維強化樹脂複合材料の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20180056454A (ko) | 2018-05-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2481569B1 (de) | Kraftfahrzeugbauteil und Verfahren zur Herstellung des Kraftfahrzeugbauteils | |
| JP4526698B2 (ja) | 複合材成形品及びその製造方法 | |
| JP5585069B2 (ja) | 連結部材の製造方法 | |
| KR101884170B1 (ko) | Cfrp 루프레일 제조방법 | |
| JP2013086798A (ja) | 繊維強化合成樹脂複合構造におけるスタビライザ及びその製造方法 | |
| DE102011076082A1 (de) | Rotorblatt für Windenergieanlagen aus textilverstärkten Thermoplast-Halbzeugen und Verfahren zur Herstellung | |
| CN106314545B (zh) | 用于车辆的纤维增强塑料构件及其制造方法和相关车辆 | |
| EP2625029A1 (en) | Structural component, aircraft or spacecraft, and method | |
| US20170028670A1 (en) | Composite structure | |
| DE102013109995B4 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus einem Faserverbundwerkstoff mit einem Loch | |
| JP2012035442A (ja) | 繊維強化樹脂部材及び締結構造 | |
| KR101646050B1 (ko) | 복합소재를 이용한 자전거 프레임 및 그 제조방법 | |
| WO2010031372A1 (de) | Verbindungen zwischen einem monolithischen metallbauteil und einem endlos faserverstärkten laminatbauteil sowie verfahren zur herstellung derselben | |
| EP2886321B1 (en) | A laminated composite structure and related method | |
| EP3228440A1 (de) | Metall-kunststoff-verbundteil | |
| DE102009010589A1 (de) | Hybrides Verbundprofil | |
| WO2017026355A1 (ja) | 防振部材及び防振部材の製造方法 | |
| DE102007039482A1 (de) | Kopplungseinrichtung | |
| JP5424549B2 (ja) | 繊維強化樹脂製構造体の製造方法 | |
| EP2889132B1 (en) | A Reinforcing Pin for a Laminated Composite Structure and Related Methods | |
| JP2007268941A (ja) | 複合材成形体及びその製造方法 | |
| JP2008137179A (ja) | 繊維強化プラスチックの製造方法 | |
| JP2020040362A (ja) | 繊維強化複合材料の製造方法及び締結部材を具備した繊維強化複合材料 | |
| JP2009126056A (ja) | 繊維強化複合材料 | |
| EP1972550B1 (de) | Flugzeugfahrwerk |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right |