KR102300520B1

KR102300520B1 - 탄소섬유 프리폼의 wcm용 금형장치

Info

Publication number: KR102300520B1
Application number: KR1020200064334A
Authority: KR
Inventors: 정호순; 금종원; 노재우
Original assignee: (주)탑아이엔디
Priority date: 2020-05-28
Filing date: 2020-05-28
Publication date: 2021-09-09

Abstract

탄소섬유 프리폼의 WCM용 금형장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 탄소섬유 프리폼의 WCM용 금형장치는 상부 금형에 설치되는 각 가스 배출관에 대응하여 하부 금형 상에 상향 돌출된 돌출단을 각각 형성하고, 각 돌출단의 내측면과 이에 대응하는 상부 금형의 외측면 사이의 간극을 미세하게 설계하여 캐비티 내부에 진공을 형성하는 과정에도 가스는 배출되면서도 수지는 점성에 의해 가스 배출관의 흡입단까지 유동되지 못하도록 하여 캐비티 내부의 진공형성이 안정적으로 이루어지도록 한다.

Description

탄소섬유 프리폼의 WCM용 금형장치{Molding device for wet compression molding of carbon fiber preform}

본 발명은 탄소섬유 프리폼의 WCM용 금형장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상부 금형에 설치되는 각 가스 배출관에 대응하여 하부 금형 상에 상향 돌출된 돌출단을 각각 형성하여 가스 배출관이 수지에 의해 막히는 것을 방지하면서 캐비티 내부에 안정적인 진공 형성을 이루도록 하는 탄소섬유 프리폼의 WCM용 금형장치에 관한 것이다.

일반적으로 강화 섬유와 매트릭스 수지로 이루어지는 섬유 강화 플라스틱(FRP : FIBER REINFORCED PLASTICS)은 기계적 특성, 경량성, 내부식성 등이 우수하기 때문에, 항공기, 자동차, 선박, 풍차, 스포츠용구 등, 다양한 용도를 대상으로 한 부재를 제조하는 재료로서 널리 사용되고 있다.

이러한 강화 섬유로는 아마리드 섬유, 고강도 폴리에틸렌 섬유 등의 유기 섬유, 그리고 탄소 섬유, 유리 섬유, 금속 섬유 등의 무기 섬유가 이용되며, 높은 기계 특성이 요구되는 용도로는 탄소 섬유가 이용되는 경우가 많다.

특히, 탄소섬유를 이용한 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP: CARBON FIBER REINFORCED PLASTICS, 이하, CFRP라고 칭함)은 강도, 탄성률, 경량성, 안정성이 우수하기 때문에, 높은 성능이 요구되는 항공이나 자동차 분야에서는 주요한 재료 중 하나로 각광받고 있으며, 경제적인 조건만 해결되면 향후 사용이 더욱 확대되고, CFRP의 제조량이 비약적으로 증가될 것으로 기대된다.

이러한 자동차 산업에서의 CFRP는 탄소섬유를 주로 에폭시나 플라스틱 등의 수지의 심으로 제조하여 많이 사용하는 추세이다.

즉, CFRP는 탄소섬유를 와인딩 모양이나 직물 모양으로 제조한 후, 수지류에 함침하여 경화시킨 것으로서, 고강도, 고탄성의 경량소재로 주목받고 있는 첨단 복합 재료이며, 비금속재이다.

이러한 CFRP는 수지류의 경도가 우수한 반면, 인장강도가 약해 쉽게 끊어지고, 탄소섬유는 인장강도가 높지만 굽힘 반발력이 없기 때문에 이 둘을 결합하는 것이다.

또한, 탄소섬유는 같은 부피의 스틸에 비해 대략 1/4의 무게로 경량화가 가능하고, 인장강도는 10배나 강하여 강성 확보에 유리하며, 성형성 역시 좋다는 장점이 있다.

이러한 탄소섬유와 수지류를 이용한 성형공법은 RTM(Resin Transfer molding) 공법과 WCM(Wet Compression Molding) 공법이 주로 적용된다.

상기 RTM(Resin Transfer molding) 공법은 탄소섬유 원단을 하부 금형에 위치시키고, 상부 금형을 합형한 후, 상부 금형에 형성된 수지 주입구를 통해 금형의 캐비티 내부로 폴리 우레탄, 에폭시과 같은 열경화성 수지를 주입하면, 수지가 탄소섬유 원단의 미세 섬유 사이로 고르게 퍼져서, 탄소섬유 원단에 수지가 함침되고, 일정 시간 경과 후, 탄소섬유 원단에 함침된 수지가 경화되어 소정의 플라스틱계 복합재료(탄소 섬유 강화 플라스틱)의 성형품이 완성된다.

상기 WCM(Wet Compression Molding) 공법은 상부 금형이 이형된 상태에서, 탄소섬유 원단 상에 수지를 직접 도포하고, 상부 금형을 합형하면서 캐비티 내부를 진공 상태로 만들면, 캐비티 내부의 진공 상태에서 수지가 탄소섬유 원단의 미세 섬유 사이로 고루 퍼지게 되어 탄소섬유 원단에 수지가 함침되고, 일정 시간 경과 후, 탄소섬유 원단에 함침된 수지가 경화되어 소정의 플라스틱계 복합재료(탄소 섬유 강화 플라스틱)의 성형품이 완성된다.

특히, 상기 WCM(Wet Compression Molding) 공법에 적용되는 섬유원단(예를 들어, 카본원단)을 수지 파우더를 도포하면서 여러 겹 적층하여 고온, 고압의 프리폼 금형 내에서 미리 설정된 형태로 프리폼 성형하여 사용되는 추세이다.

그러나 종래의 WCM용 금형장치는 가스 배출관이 캐비티 내부에 직접적으로 노출되어 있어 가스 배출관을 통하여 캐비티 내부에 진공을 형성하는 과정에 탄소섬유 프리폼에 직접 도포된 수지가 탄소섬유에 함침되면서 가스 배출관을 빈번하게 막게 되며, 이로 인해 캐비티 내부의 진공형성이 어려워지는 문제점을 내포하고 있다.

또한, 종래의 WCM용 금형장치는 상부 금형과 하부 금형 사이를 밀폐하는 시일링이 고온의 금형에 의해 상하방향으로 금형의 하중을 그대로 전받으며 압축되면서 변형 및 변질되어 내구성에 문제점이 있었다.

상기와 같은 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예는 상부 금형에 설치되는 각 가스 배출관에 대응하여 하부 금형 상에 상향 돌출된 돌출단을 각각 형성하고, 각 돌출단의 내측면과 이에 대응하는 상부 금형의 외측면 사이의 간극을 미세하게 설계하여 캐비티 내부에 진공을 형성하는 과정에 공기는 배출되면서도 수지는 점성에 의해 가스 배출관의 흡입단까지 유동되지 못하도록 하는 탄소섬유 프리폼의 WCM용 금형장치를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명의 실시 예는 상부 금형의 외측 둘레에 형성되는 링 홈을 통하여 시일링을 설치하고, 이에 대응하는 하부 금형의 내측 둘레에는 경사 안내면을 형성하여 시일링의 급격한 변형을 방지하여 밀폐성과 내구성을 동시에 높여주는 탄소섬유 프리폼의 WCM용 금형장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 내부에 가열원을 갖는 하부 금형이 하부의 볼스터에 장착되고, 상기 하부 금형의 상부에서 내부에 가열원을 갖는 상부 금형이 상부의 슬라이더에 장착되어 상부 금형과 하부 금형 사이에 투입된 수지가 도포된 탄소섬유 프리폼 소재를 진공상태에서 고온으로 가압 성형하는 탄소섬유 프리폼의 WCM용 금형장치에 있어서, 상기 상부 금형의 가장자리를 따라 상기 상부 금형을 관통하여 하부의 흡입단이 상기 하부 금형과의 사이에 형성되는 캐비티에 대응하도록 설치되는 복수의 가스 배출관; 및 상기 가스 배출관에 대응하여 상기 하부 금형의 가장자리 상에 상향 돌출되어 상면이 상기 가스 배출관의 흡입단에 대응하는 평평한 대응면을 형성하는 돌출단을 포함하는 탄소섬유 프리폼의 WCM용 금형장치가 제공될 수 있다.

상기 가스 배출관은 상기 상부 금형을 슬라이더 상에 고정하는 장착 플레이트 상에 상단이 고정되고, 상기 장착 플레이트 상에 고정된 연결 블록을 통하여 에어튜브와 연결된 가스 노즐이 연결될 수 있다.

상기 돌출단은 금형의 합형 시, 내측면과 이에 대응하는 상기 상부 금형의 외측면 사이에 일정한 미세 간극이 형성되도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 돌출단은 금형의 합형 시, 상기 대응면과 이에 대응하는 상기 가스 배출관의 흡입단 사이에 일정한 미세 간극이 형성되도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 탄소섬유 프리폼의 WCM용 금형장치는 상기 상부 금형의 외측 둘레에 형성되는 링 홈에 끼워져 설치되는 시일링; 및 상기 시일링에 대응하는 상기 하부 금형의 내측 둘레에 경사면으로 형성되어 상기 시일링을 안내하는 경사 안내면을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 탄소섬유 프리폼의 WCM용 금형장치는 상기 슬라이더 상의 내부 양측에 각각 하향 설치되는 실린더; 상기 슬라이더 상의 내부에 배치되어 상기 실린더의 로드와 연결되는 취출판; 상기 상부 금형의 내부를 관통하여 선단이 상부 성형면에 대하여 돌출 가능하게 설치되며, 상단이 상기 취출판의 하면에 고정되는 복수개의 취출핀; 및 상기 취출판과 슬라이더 사이에서 상기 취출핀에 끼워진 상태로 취출판에 복원력을 제공하는 스프링으로 구성되는 취출유닛을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 탄소섬유 프리폼의 WCM용 금형장치는 상기 슬라이더 상의 가장자리 하부에 고정 블록을 통하여 설치되는 스토퍼; 및 상기 볼스터 상의 가장자리 상부에 가이드 블록을 통하여 설치되어 상기 스토퍼의 측면을 승하강 안내하는 스토퍼 가이더로 이루어지는 가이드 유닛을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 탄소섬유 프리폼의 WCM용 금형장치에 의하면, 상부 금형에 설치되는 각 가스 배출관에 대응하여 하부 금형 상에 상향 돌출된 돌출단을 각각 형성하고, 각 돌출단의 내측면과 이에 대응하는 상부 금형의 외측면 사이의 간극을 미세하게 설계하여 캐비티 내부에 진공을 형성하는 과정에 가스(공기)는 배출되면서도 수지는 점성에 의해 가스 배출관의 흡입단까지 유동되지 못하도록 하여 가스 배출관이 막히는 문제점을 해소하며, 이로 인해 캐비티 내부의 진공 형성을 안정적으로 이룰 수 있다.

또한, 상부 금형의 외측 둘레에 링 홈을 통하여 설치되는 시일링이, 이에 대응하는 하부 금형의 내측 둘레에 형성되는 경사 안내면에 먼저 안착되면서 시일링의 급격한 변형을 방지하여 밀폐성과 내구성을 동시에 높여주는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 탄소섬유 프리폼의 WCM용 금형장치의 단면도 및 부분 확대 단면도이다.
도 2 내지 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 탄소섬유 프리폼의 WCM용 금형장치의 단계별 작동 상태도이다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

단, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

또한, 본 발명의 실시 예를 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 탄소섬유 프리폼의 WCM용 금형장치의 단면도 및 부분 확대 단면도이고, 도 2 내지 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 탄소섬유 프리폼의 WCM용 금형장치의 단계별 작동 상태도이다.

먼저, 본 발명의 실시 예에 따른 WCM용 금형장치에 사용되는 소재는 탄소섬유 프리폼으로, 이러한 탄소섬유 프리폼은 와인딩 모양이나 직물 모양으로 직조된 탄소섬유 원단을 수지 파우더(에폭시 파우더 등)를 도포하면서 여러 겹 적층하여 금형 내에서 약 100℃의 온도로 5분간 압착하여 미리 설정된 형태로 성형하여 냉각하면, 제조할 최종 제품형상의 약 70% ~ 90% 수준의 형상을 유지하게 된다.

이러한 탄소섬유 프리폼은 상면에 수지가 도포된 상태로, 본 발명의 실시 예에 따른 WCM용 금형장치에 공급되어 설정온도 조건의 진공 상태에서 특정 형상의 제품으로 성형된다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 WCM용 금형장치는 하부 금형(10)과 상부 금형(20)이 구비된다.

하부 금형(10)은 내부에 가열원(11)인 히팅 카트리지가 내설되어 하부의 볼스터(13) 상에 장착된다. 이때, 하부 금형(10)은 장착 플레이트(17)를 통하여 볼스터(13) 상에 장착되는데, 장착 플레이트(17)와 하부 금형(10) 사이에는 단열재(15)가 개재되어 설치된다.

상부 금형(20)은 내부에 가열원(21)인 히팅 카트리지가 내설되어 하부 금형(10)의 상부에 대응하여 상부의 슬라이더(23)에 장착된다. 이때, 상부 금형(20)은 장착 플레이트(27)를 통하여 슬라이더(23) 상에 장착되는데, 장착 플레이트(27)와 상부 금형(20) 사이에는 단열재(25)가 개재되어 설치된다.

이러한 하부 금형(10)과 상부 금형(20)은 상면에 수지가 도포된 탄소섬유 프리폼 소재(1, 도 2 참조)가 공급되면, 합형된 상태에서, 캐비티 내부에 진공을 형성하여 약 140℃ 정도의 고온으로 가압 성형하여 제품(3, 도 6 참조)을 형성하게 된다.

이러한 WCM용 금형장치는 상부 금형(20)의 가장자리를 따라 복수개의 가스 배출관(41)이 상부 금형(20)을 관통하여 설치되는데, 이때, 상기 가스 배출관(41) 하부의 흡입단(41a)이 상부 금형(20)과 하부 금형(10)과의 사이에 형성되는 캐비티에 대응하도록 설치된다.

즉, 상기 가스 배출관(41)은 상부 금형(20)을 슬라이더(23) 상에 고정하는 장착 플레이트(27) 상에 상단이 고정되며, 상기 장착 플레이트(27) 상에 고정된 연결 블록(45)을 통하여 가스 노즐(43)이 연결된다.

여기서, 상기 가스 노즐(43)은 내부가 벤추리 관으로 형성되며, 일측에 니플(47)을 통하여 에어튜브(49)가 연결되어 에어가 공급되면, 벤추리 효과에 의해 가스 배출관(41)을 통하여 캐비티 내부의 가스를 에어와 함께 외부로 배출하여 캐비티 내부에 진공을 형성하게 된다.

또한, 상기 가스 배출관(41)에 대응하여 상기 하부 금형(10)의 가장자리 상에 상향 돌출되어 돌출단(19)이 형성된다.

상기 돌출단(19)은 상면이 가스 배출관(41) 하부의 흡입단(41a)에 대응하는 평평한 대응면(LF)으로 형성된다.

이러한 돌출단(19)은 금형의 합형 시, 내측면(F1)과 이에 대응하는 상기 상부 금형(20)의 외측면(F2) 사이에 일정한 미세 간극(G1, 도 5 참조)이 형성되도록 설계된다.

또한, 상기 돌출단(19)은 금형의 합형 시, 상기 대응면(LF)과 이에 대응하는 상기 가스 배출관(41)의 흡입단(41a) 사이에도 일정한 미세 간극(G2, 도 5 참조)이 형성되도록 설계된다.

여기서, 도 5를 참조하면, 상기 돌출단(19)의 내측면(F1)과 이에 대응하는 상기 상부 금형(20)의 외측면(F2) 사이, 및 상기 돌출단(19)의 대응면(LF)과 이에 대응하는 상기 가스 배출관(41)의 흡입단(41a) 사이에 일정한 미세 간극(G1)(G2)은 0.5mm 이하의 미세한 간극을 의미하며, 소재인 탄소섬유 프리폼(1)에 도포되어 함께 금형 내부로 공급되는 수지의 점성에 따라 간극이 다르게 설계될 수 있으나, 통상 캐비티 내부에 진공을 형성하는 과정에 가스(공기)는 배출되면서도 수지는 점성에 의해 가스 배출관(41)의 흡입단(41a)까지 유동되지 못하도록 약 0.1mm 정도의 간극으로 설정될 수 있다.

또한, 상기 상부 금형(20)의 외측 둘레에는 링 홈이 형성되고, 상기 링 홈에는 시일링(SR)이 끼워져 설치된다. 상기 시일링(SR)에 대응하는 하부 금형(10)의 내측 둘레에는 경사면으로 형성되어 상기 시일링(SR)을 안내하는 경사 안내면(RF)이 형성된다.

즉, 상기 경사 안내면(RF)은 상부 금형(20)이 하부 금형(10)에 합형되는 과정에 시일링(SR)의 급격한 변형을 방지하여 밀폐성과 내구성을 동시에 높여주게 된다.

그리고 본 발명의 실시 예에 따른 WCM용 금형장치는 취출유닛(30)과 가이드 유닛(50)을 더 포함한다.

상기 취출유닛(30)은 슬라이더(23) 상의 내부 양측에 각각 하향하여 실린더(31)가 설치되고, 상기 슬라이더(23) 상의 내부에 취출판(33)이 배치되어 상기 실린더(31)의 로드와 연결된다.

또한, 상기 취출유닛(30)은 상기 상부 금형(20)의 내부에 복수개의 취출핀(35)이 관통하여 배치되며, 상기 취출핀(35)은 상단이 상기 취출판(33)의 하면에 고정된 상태로, 선단이 상부 성형면(20a)에 대하여 돌출 가능하게 설치된다.

또한, 상기 취출유닛(30)은 취출판(33)과 슬라이더(23) 사이에 스프링(37)이 구성되며, 상기 스프링(37)은 취출핀(35)에 끼워진 상태로 취출판(33)에 복원력을 제공한다.

상기 가이드 유닛(50)은 스토퍼(51)와 스토퍼 가이더(55)로 이루어진다.

상기 스토퍼(51)는 슬라이더(23) 상의 가장자리 하부에 고정 블록(53)을 통하여 설치되고, 상기 스토퍼 가이더(55)는 볼스터(13) 상의 가장자리 상부에 가이드 블록(57)을 통하여 설치되어 상기 스토퍼(51)의 측면을 승하강 안내한다.

여기서, 상기 가이드 유닛(50)은 금형의 합형 시, 돌출단(19)의 내측면(F1)과 이에 대응하는 상기 상부 금형(20)의 외측면(F2) 사이, 및 상기 돌출단(19)의 대응면(LF)과 이에 대응하는 상기 가스 배출관(41)의 흡입단(41a) 사이에 각각 형성되는 미세 간극(G1)(G2)을 일정하게 유지하도록 보조하게 된다.

또한, 상기 가이드 유닛(50)은 상부 금형(20)과 하부 금형(10)을 정확한 위치에서 합형되도록 하여 시일링(SR)에 작용하는 압력을 일정하며, 이에 따라 시일링(SR)의 내구성을 높여주게 된다.

상기한 바와 같은 구성을 갖는 WCM용 금형장치는 상부 금형(20)과 하부 금형(10) 사이에, 소재인 수지가 도포된 탄소섬유 프리폼(1)이 공급되면, 상부 금형(20)과 하부 금형(10)이 합형된 상태로 가스 배출관(41)을 통하여 캐비티 내부의 가스를 배출하여 진공 상태를 형성하며, 이후, 각각의 가열원(11)(21)인 히팅 카트리지를 통하여 설정온도까지 가열하여 최종 제품(3)을 성형하게 된다.

이하, 본 발명의 실시 예에 따른 탄소섬유 프리폼의 WCM용 금형장치의 작동을, 도 2 내지 도 6을 통하여 각 단계별로 설명한다.

도 2를 참조하면, 먼저, 상부 금형(20)이 상승된 상태로, 하부 금형(10) 상에 수지가 도포된 탄소섬유 프리폼(1)을 공급한다.

이러한 상태로, 도 3에서와 같이, 상부 금형(20)을 하강 구동시켜 하부 금형(10)에 합형시킨다. 이때, 슬라이더(23) 상의 스토퍼(51)가 볼스터(13) 상의 스토퍼 가이더(55)를 따라 안내되면서 상부 금형(20)이 하부 금형(10)의 정확한 합형 위치에서 합형되며, 상부 금형(20)과 하부 금형(10)의 밀폐를 위한 시일링(SR)이 하부 금형(10) 상의 경사 안내면(RF)에 안착된다.

도 4를 참조하면, 상부 금형(20)이 계속 하강 구동하여 시일링(SR)이 하부 금형(10) 상의 경사 안내면(RF)을 지나면서 상부 금형(20)과 하부 금형(10) 사이의 캐비티를 완전히 밀폐하면, 에어튜브(49)를 통하여 가스 노즐(43)에 에어를 공급하여 가스 배출관(41)을 통해 캐비티 내부의 가스를 에어와 함께 외부로 배출시킨다.

이후, 도 5에서와 같이, 상부 금형(20)과 하부 금형(10) 사이의 캐비티 내부에 진공 상태가 되면, 공급된 탄소섬유 프리폼(1)은 도포된 수지가 완전히 함침되면서 상부 성형면(20a)과 하부 성형면(10a)을 따라 형상이 형성되고, 상부 금형(20)과 하부 금형(10) 각각의 가열원(21)(11)인 히팅 카트리지를 통하여 설정온도까지 금형을 가열하면서 가압하여 최종 제품(3)을 성형하게 된다.

이어서, 도 6에서와 같이, 상부 금형(20)을 상승 구동시킨 후, 취출유닛(30)의 실린더(31)를 전진 구동시켜 각각의 취출핀(35)이 상부 성형면(20a)에 붙어 있는 제품(3)을 취출하게 된다.

따라서 본 발명의 실시 예에 따른 탄소섬유 프리폼의 WCM용 금형장치에 의하면, 상부 금형(20)에 설치되는 각 가스 배출관(41)에 대응하여 하부 금형(10) 상에 상향 돌출 형성된 돌출단(19)이 그 내측면(F1)과 상부 금형(20)의 외측면(F2) 사이에 미세 간극(G1)을 형성하여 캐비티 내부에 진공을 형성하는 과정에, 가스는 배출되면서도 점성이 있는 수지는 돌출단(19)의 내측면(F1)을 따라 유동이 억제되면서 미세 간극(G1)에 의해 가스 배출관(41)의 흡입단(41a)까지 유동되지 못하게 된다.

따라서 종래와 같이, 수지가 탄소섬유 프리폼에 함침되면서 가스 배출관을 막는 현상을 방지하며, 이로 인해 캐비티 내부에 진공형성이 안정적으로 이루어지게 된다.

또한, 상부 금형(20)의 외측 둘레에 형성되는 시일링(SR)이 하부 금형(10)의 내측 둘레 상의 경사 안내면(RF)을 따라 먼저 접촉된 상태로 시일링(SR)의 급격한 변형을 방지하면서도 밀폐성과 내구성을 높여주게 된다.

이상으로 본 발명의 하나의 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

1: 탄소섬유 프리폼(수지 도포 상태)
3: 제품
10: 하부 금형
11: 가열원
13: 볼스터
15: 단열재
17: 장착 플레이트
19: 돌출단
20: 상부 금형
21: 가열원
23: 슬라이더
25: 단열재
27: 장착 플레이트
10a: 하부 성형면
20a: 상부 성형면
30: 취출유닛
31: 실린더
33: 취출판
35: 취출핀
37: 스프링
41: 가스 배출관
41a: 흡입단
43: 가스 노즐
45: 연결 블록
47: 니플
49: 에어튜브
50: 가이드 유닛
51: 스토퍼
53: 고정 블록
55: 스토퍼 가이더
57: 가이드 블록
LF: 대응면
F1: 돌출단의 내측면
F2: 상부 금형의 외측면
G1,G2: 미세 간극

Claims

내부에 가열원을 갖는 하부 금형이 하부의 볼스터에 장착되고, 상기 하부 금형의 상부에서 내부에 가열원을 갖는 상부 금형이 상부의 슬라이더에 장착되어 상부 금형과 하부 금형 사이에 투입된 수지가 도포된 탄소섬유 프리폼 소재를 진공상태에서 고온으로 가압 성형하는 탄소섬유 프리폼의 WCM용 금형장치에 있어서,
상기 상부 금형의 가장자리를 따라 상기 상부 금형을 관통하여 하부의 흡입단이 상기 하부 금형과의 사이에 형성되는 캐비티에 대응하도록 설치되는 복수의 가스 배출관; 및
상기 가스 배출관에 대응하여 상기 하부 금형의 가장자리 상에 상향 돌출되어 상면이 상기 가스 배출관의 흡입단에 대응하는 평평한 대응면을 형성하는 돌출단;
을 포함하는 탄소섬유 프리폼의 WCM용 금형장치.
제1항에 있어서,
상기 가스 배출관은
상기 상부 금형을 슬라이더 상에 고정하는 장착 플레이트 상에 상단이 고정되고, 상기 장착 플레이트 상에 고정된 연결 블록을 통하여 에어튜브와 연결된 가스 노즐이 연결되는 탄소섬유 프리폼의 WCM용 금형장치.
제1항에 있어서,
상기 돌출단은
금형의 합형 시, 내측면과 이에 대응하는 상기 상부 금형의 외측면 사이에 일정한 미세 간극이 형성되도록 구성되는 탄소섬유 프리폼의 WCM용 금형장치.
제1항에 있어서,
상기 돌출단은
금형의 합형 시, 상기 대응면과 이에 대응하는 상기 가스 배출관의 흡입단 사이에 일정한 미세 간극이 형성되도록 구성되는 탄소섬유 프리폼의 WCM용 금형장치.
제1항에 있어서,
상기 상부 금형의 외측 둘레에 형성되는 링 홈에 끼워져 설치되는 시일링; 및
상기 시일링에 대응하는 상기 하부 금형의 내측 둘레에 경사면으로 형성되어 상기 시일링을 안내하는 경사 안내면;
을 더 포함하는 탄소섬유 프리폼의 WCM용 금형장치.
제1항에 있어서,
상기 슬라이더 상의 내부 양측에 각각 하향 설치되는 실린더;
상기 슬라이더 상의 내부에 배치되어 상기 실린더의 로드와 연결되는 취출판;
상기 상부 금형의 내부를 관통하여 선단이 상부 성형면에 대하여 돌출 가능하게 설치되며, 상단이 상기 취출판의 하면에 고정되는 복수개의 취출핀; 및
상기 취출판과 슬라이더 사이에서 상기 취출핀에 끼워진 상태로 취출판에 복원력을 제공하는 스프링;
으로 구성되는 취출유닛을 더 포함하는 탄소섬유 프리폼의 WCM용 금형장치.
제1항에 있어서,
상기 슬라이더 상의 가장자리 하부에 고정 블록을 통하여 설치되는 스토퍼; 및
상기 볼스터 상의 가장자리 상부에 가이드 블록을 통하여 설치되어 상기 스토퍼의 측면을 승하강 안내하는 스토퍼 가이더;
로 이루어지는 가이드 유닛을 더 포함하는 탄소섬유 프리폼의 WCM용 금형장치.
내부에 가열원을 갖는 하부 금형이 하부의 볼스터에 장착되고, 상기 하부 금형의 상부에서 내부에 가열원을 갖는 상부 금형이 상부의 슬라이더에 장착되어 상부 금형과 하부 금형 사이에 투입된 수지가 도포된 탄소섬유 프리폼 소재를 진공상태에서 고온으로 가압 성형하는 탄소섬유 프리폼의 WCM용 금형장치에 있어서,
상기 상부 금형의 가장자리를 따라 상기 상부 금형을 관통하여 하부의 흡입단이 상기 하부 금형과의 사이에 형성되는 캐비티에 대응하며, 상단이 상기 상부 금형을 슬라이더 상에 고정하는 장착 플레이트 상에 고정되고, 상기 장착 플레이트 상에 고정된 연결 블록을 통하여 에어튜브와 연결된 가스 노즐이 연결되는 복수의 가스 배출관;
상기 가스 배출관에 대응하여 상기 하부 금형의 가장자리 상에 상향 돌출되어 상면이 상기 가스 배출관의 흡입단에 대응하는 평평한 대응면을 형성하며, 금형의 합형 시, 내측면과 이에 대응하는 상기 상부 금형의 외측면 사이, 및 상기 대응면과 이에 대응하는 상기 가스 배출관의 흡입단 사이에 일정한 미세 간극이 형성되도록 구성되는 돌출단;
상기 상부 금형의 외측 둘레에 형성되는 링 홈에 끼워져 설치되는 시일링; 및
상기 시일링에 대응하는 상기 하부 금형의 내측 둘레에 경사면으로 형성되어 상기 시일링을 안내하는 경사 안내면;
을 포함하는 탄소섬유 프리폼의 WCM용 금형장치.