KR102383910B1 - 철도 차량용 복합 재료 제조 방법 - Google Patents

철도 차량용 복합 재료 제조 방법 Download PDF

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최재헌
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Abstract

본 발명은, 철도 차량용 복합 재료 제조 방법에 관한 것이다. 이러한 철도 차량용 복합 재료 제조 방법은, 몰드를 마련하는 준비 단계, 상기 몰드에 이형제를 도포하는 도포 단계, 상기 이형제가 도포된 상기 몰드에 유리섬유 적층체를 적층하는 적층 단계, 상기 유리섬유 적층체가 적층된 상기 몰드를 진공 필름으로 밀봉하는 밀봉 단계, 상기 진공 필름에 적어도 하나 이상의 주입관을 설치하는 설치 단계, 상기 몰드와 상기 진공 필름 사이의 공간 내부의 공기를 배출하여 상기 공간을 진공 상태로 만드는 공기 배출 단계, 상기 유리섬유 적층체에 페놀 수지가 함침되도록, 상기 공간 내부로 상기 주입관을 통해서 상기 페놀 수지를 주입하는 주입 단계, 상기 페놀 수지가 함침된 상기 유리섬유 적층체를 경화하는 경화 단계 및 경화된 상기 유리섬유 적층체를 몰드로부터 분리하는 탈형 단계를 포함하고, 상기 유리섬유 적층체는 얀클로스 및 로빙클로스가 소정의 순서로 적층되어 형성될 수 있다.

Description

철도 차량용 복합 재료 제조 방법{MANUFACTURING METHOD OF COMPOSITE MATERIAL FOR RAILWAY VEHICLES}
본 발명은, 철도 차량용 복합 재료 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기계적인 강성 및 화재 안전 성능이 우수한 철도 차량용 복합 재료 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 복합 재료는 유리섬유, 탄소섬유, 케블라와 같은 강화섬유로 메트릭스를 보강 할 수 있도록 제작된 재료로서, 메트릭스로 금속을 사용하면 강화섬유 금속 복합 재료가 제조되며 메트릭스로 플라스틱과 같은 수지를 사용하면 강화섬유 플라스틱 복합 재료가 제조된다.
한편, 철도 차량의 구성 부품은 통상 금속 등으로 형성되지만, 최근에는 철도 차량의 제조 비용을 절감하고 철도 차량을 경량화 하기 위해서, 철도 차량의 구성 부품을 복합 재료를 이용하여 제조하기도 한다.
예를 들어, 철도 차량의 전두부, 내장판 및 스커트 등을 탄소섬유나 유리섬유 등의 복합 재료로 제조하는 경우가 있다.
그러나, 일반적으로 복합 재료는 강도와 강성이 높지만 화재 안전 성능은 낮으므로, 철도 차량의 구성 부품을 복합 재료로 제조하는데 문제가 있다. 철도 차량은 승객 또는 화물을 수송하는 특성을 가지므로, 화재 안전 성능이 낮은 철도 차량에 화재가 발생하는 경우 막대한 인명 또는 물적 피해가 발생 할 수 있기 때문이다.
그러므로, 충분한 강도와 강성을 가지면서도 화재 안전 성능이 높은 철도 차량의 부품용(이하, 철도 차량용 이라 한다) 복합 재료를 합리적인 비용으로 제조하기 위한 방법을 모색할 필요가 있다.
본 발명의 일 과제는, 기계적 강도와 강성이 높으면서도 화재 안전 성능이 높은 철도 차량용 복합 재료의 제조 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 과제는, 합리적인 비용으로 철도 차량용 복합 재료를 제조 할 수 있는 철도 차량용 복합 재료 제조 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 과제는, 강도, 강성, 화재 안전 성능이 부분 별로 균일하도록 제조된 철도 차량용 복합 재료의 제조 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 과제는 이상에서 언급된 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 철도 차량용 복합 재료 제조 방법은, 몰드를 마련하는 준비 단계, 상기 몰드에 이형제를 도포하는 도포 단계, 상기 이형제가 도포된 상기 몰드에 유리섬유 적층체를 적층하는 적층 단계, 상기 유리섬유 적층체가 적층된 상기 몰드를 진공 필름으로 밀봉하는 밀봉 단계, 상기 진공 필름에 적어도 하나 이상의 주입관을 설치하는 설치 단계, 상기 몰드와 상기 진공 필름 사이의 공간 내부의 공기를 배출하여 상기 공간을 진공 상태로 만드는 공기 배출 단계, 상기 유리섬유 적층체에 페놀 수지가 함침되도록, 상기 공간 내부로 상기 주입관을 통해서 상기 페놀 수지를 주입하는 주입 단계, 상기 페놀 수지가 함침된 상기 유리섬유 적층체를 경화하는 경화 단계 및 경화된 상기 유리섬유 적층체를 몰드로부터 분리하는 탈형 단계를 포함하고, 상기 유리섬유 적층체는 얀클로스 및 로빙클로스가 소정의 순서로 적층되어 형성될 수 있다.
또한, 상기 유리섬유 적층체는, 적어도 하나 이상의 얀클로스가 적층된 얀클로스층 및 적어도 하나 이상의 로빙클로스가 적층된 로빙클로스층을 포함 할 수 있다.
또한, 상기 유리섬유 적층체는, 중앙에 배치된 중앙 얀클로스층 및 상기 중앙 얀클로스층의 양면에 각각 적층되는 제1 로빙클로스층 및 제2 로빙클로층을 포함 할 수 있다.
또한, 상기 유리섬유 적층체는, 상기 유리섬유 적층체의 표면을 형성하도록, 상기 제1 로빙클로스층 및 상기 제2 로빙클로스층의 일면에 각각 적층되는 제1 얀클로스층 및 제2 얀클로스층을 포함 할 수 있다.
또한, 상기 설치 단계는, 상기 몰드의 형상을 고려하는 형상 고려 단계, 상기 페놀 수지의 점도를 고려하는 점도 고려 단계 및 상기 몰드의 형상 및 상기 페놀 수지의 점도를 고려하여 상기 진공 필름에 상기 주입관이 설치되는 위치를 결정하는 위치 결정 단계를 포함 할 수 있다.
또한, 상기 페놀 수지는, 경화제를 기준으로 페놀의 비율이 10이 되도록 상기 경화제 및 상기 페놀이 혼합되어 형성될 수 있다.
또한, 상기 탈형 단계 이후에, 탈형된 상기 유리섬유 적층체의 표면을 가공하는 가공 단계를 포함 할 수 있다.
과제를 해결하기 위한 기타 실시예들의 구체적인 사항들은 발명의 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
전술한 본 발명의 과제의 해결 수단에 의하면, 본 발명에 따른 철도 차량용 복합 재료 제조 방법은, 얀클로스 및 로빙클로스가 소정의 순서로 적층된 유리섬유 적층체에 페놀 수지를 함침시켜서 철도 차량용 복합 재료를 제조하므로, 기계적 강도와 강성이 높으면서도 화재 안전 성능이 높은 철도 차량용 복합 재료를 제조하는 효과를 제공한다.
또한, 철도 차량용 복합 재료를 인퓨전 공법을 사용하여 제조하므로, 종래의 철도 차량용 복합 재료 제조 방법보다 합리적인 비용으로 철도 차량용 복합 재료를 제조 할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 유리섬유 적층체가 적층된 몰드의 형상 및 페놀 수지의 점도를 고려하여 몰드를 밀봉하는 진공 필름에 하나 이상의 주입관이 설치되는 위치가 결정되므로, 유리섬유 적층체에 페놀 수지가 골고루 함침될 수 있어 강도, 강성, 화재 안전 성능이 부분 별로 균일한 철도 차량용 복합 재료를 제조 할 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 철도 차량용 복합 재료 제조 방법에 사용되는 인퓨전 장치를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 철도 차량용 복합 재료 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 3a는 도 2의 철도 차량용 복합 재료 제조 방법에 사용되는 유리섬유 적층체의 일례를 도시한 도면이다.
도 3b는 도 2의 철도 차량용 복합 재료 제조 방법에 사용되는 유리섬유 적층체의 다른 일례를 도시한 도면이다.
도 4는 도 2의 철도 차량용 복합 재료 제조 방법의 설치 단계를 나타내는 순서도이다.
도 5a는 몰드의 형상 및 페놀 수지의 점도와 무관하게 설치된 주입관을 통해서 페놀 수지가 주입됨에 따라 제조된 철도 차량용 복합 재료를 도시한 도면이다.
도 5b는 몰드의 형상 및 페놀 수지의 점도를 고려하여 설치된 주입관을 통해서 페놀 수지가 주입됨에 따라 제조된 철도 차량용 복합 재료를 도시한 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 “상에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "~(하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~ 를 위한 단계"를 의미하지 않는다.
이하, 첨부한 도면들 및 후술되어 있는 내용을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
이하, 본 발명의 철도 차량용 복합 재료 제조 방법에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 철도 차량용 복합 재료 제조 방법에 사용되는 인퓨전 장치를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 철도 차량용 복합 재료 제조 방법은 인퓨전 장치(1)를 사용한 인퓨전 공법으로 철도 차량용 복합 재료를 제조 할 수 있다.
이러한 인퓨전 공법을 사용하여 복합 재료를 제조하는 경우, 종래의 진공 열성형 공법을 사용하여 복합 재료를 제조하는 경우와는 달리, 상온에서 복합 재료를 경화시킬 수 있으며, 복합 재료를 경화시키는데 소요되는 시간이 단축될 수 있다.
또한, 인퓨전 공법을 사용하여 복합 재료를 제조하는 경우, 종래의 진공 열성형 공법을 사용하여 복합 재료를 제조하는 경우보다 복합 재료 제조에 필요한 기자재가 적게 사용하므로 제조 비용이 절감될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 철도 차량용 복합 재료 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 철도 차량용 복합 재료 제조 방법은, 몰드(10)를 마련하는 준비 단계(S100), 몰드(10)에 이형제를 도포하는 도포 단계(S200), 몰드(10)에 유리섬유 적층체(20)를 적층하는 적층 단계(S300), 몰드(10)를 진공 필름(30)으로 밀봉하는 밀봉 단계(S400), 진공 필름(30)에 주입관(30)을 설치하는 설치 단계(S500), 몰드(10)와 진공 필름(30) 사이의 공간 내부의 공기를 배출하는 공기 배출 단계(S600), 진공이 형성된 공간 내부로 페놀 수지를 주입하는 주입 단계(S700), 유리섬유 적층체(20)를 경화하는 경화 단계(S800), 유리섬유 적층체(20)를 몰드(10)로부터 분리하는 탈형 단계(S900), 유리섬유 적층체(20)의 표면을 가공하는 가공 단계(S1000)를 포함 할 수 있다.
먼저, 준비 단계(S100)에 대하여 설명한다.
준비 단계(S100)는 몰드(10)를 마련하는 단계로서, 몰드(10)는 제조하기 위한 철도 차량용 복합 재료의 형상을 결정하는 틀이 되므로, 특정 철도 차량용 복합 재료를 제조하기 위해서는 이와 대응하는 형상을 가지는 몰드(10)를 마련해야 한다.
이어서, 도포 단계(S200)에 대하여 설명한다.
도포 단계(S200)는 몰드(10)에 이형제를 도포하는 단계다. 이형제는 몰드(10)에 적층된 유리섬유 적층체(20)가 몰드(10)로부터 원활하게 분리되도록 하기 위해서 사용되는 화합물로서, 본 발명의 철도 차량용 복합 재료 제조 방법에서는 종래의 이형제가 사용될 수 있다.
이어서, 적층 단계(S300)에 대하여 설명한다.
적층 단계(S300)는 이형제가 도포된 몰드(10)에 유리섬유 적층체(20)를 적층하는 단계로서, 유리섬유 적층체(20)는 적어도 하나 이상의 얀클로스(21)가 적층된 얀클로스층 및 적어도 하나 이상의 로빙클로스(22)가 적층된 로빙클로스층이 소정의 순서로 적층되어 형성될 수 있다.
도 3a는 도 2의 철도 차량용 복합 재료 제조 방법에 사용되는 유리섬유 적층체의 일례를 도시한 도면이다.
예를 들어, 도 3a를 참조하여 설명하면, 유리섬유 적층체(20)는 중앙에 배치된 중앙 얀클로스층(21-1)과 중앙 얀클로스층(21-1)의 양면에 각각 적층되는 제1 로빙클로스층(22-1) 및 제2 로빙클로스층(22-2)을 포함 할 수 있다. 그리고, 유리섬유 적층체(20)의 표면을 형성하도록, 제1 로빙클로스층(22-1) 및 제2 로빙클로스층(22-2)의 일면에 각각 적층되는 제1 얀클로스층(21-2) 및 제2 얀클로스층(21-3)을 포함 할 수 있다.
도 3a의 유리섬유 적층체(20)는 중앙 얀크로스층(21-1)이 하나의 얀클로스로 구성되고, 제1 로빙클로스층(22-1) 및 제2 로빙클로스층(22-2)이 각각 세 개의 로빙클로스로 구성되며, 제1 얀클로스층(21-2) 및 제2 얀클로스층(21-3)이 각각 하나의 얀클로스로 구성된다.
도 3b는 도 2의 철도 차량용 복합 재료 제조 방법에 사용되는 유리섬유 적층체의 다른 일례를 도시한 도면이다.
다른 예를 들어, 도 3b를 참조하여 설명하면, 도 3a와 마찬가지로 유리섬유 적층체(20)는 중앙에 배치된 중앙 얀클로스층(21-1)과 중앙 얀클로스층(21-1)의 양면에 각각 적층되는 제1 로빙클로스층(22-1) 및 제2 로빙클로스층(22-2)을 포함 할 수 있다. 그리고, 유리섬유 적층체(20)의 표면을 형성하도록, 제1 로빙클로스층(22-1) 및 제2 로빙클로스층(22-2)의 일면에 각각 적층되는 제1 얀클로스층(21-2) 및 제2 얀클로스층(21-3)을 포함 할 수 있다.
도 3b의 유리섬유 적층체(20)는 도 3a의 유리섬유 적층체(20)와는 달리, 중앙 얀크로스층(21-1)이 두 개의 얀클로스로 구성되고, 제1 로빙클로스층(22-1) 및 제2 로빙클로스층(22-2)이 각각 두 개의 로빙클로스로 구성되며, 제1 얀클로스층(21-2) 및 제2 얀클로스층(21-3)이 각각 두 개의 얀클로스로 구성된다.
이처럼, 유리섬유 적층체(20)를 구성하는 얀클로스(21) 및 로빙클로스(22)의 적층 개수 및 순서를 자유롭게 조절함으로써, 제조될 철도 차량용 복합 재료의 두께, 강도, 강성을 자유롭게 조절 할 수 있다.
이어서, 밀봉 단계(S400)에 대하여 설명한다.
밀봉 단계(S400)는 유리섬유 적층체(20)가 적층된 몰드(10)를 진공 필름(30)으로 밀봉하는 단계다.
밀봉 단계(S400)에서는 진공 필름(30)이 몰드(10)에 적층된 유리섬유 적층체(20)를 모두 덮도록 밀봉재 등을 이용하여 진공 필름(30)을 몰드에 결합시킬 수 있다.
이어서, 설치 단계(S500)에 대하여 설명한다.
설치 단계(S500)는 진공 필름(30)에 적어도 하나 이상의 주입관(40)을 설치하는 단계로서, 진공 필름(30)에 설치된 주입관(40)은 유리섬유 적층체(20)에 함침시킬 페놀 수지 등을 진공 필름(30) 내부로 공급하는 기능을 수행 할 수 있다.
한편, 유리섬유 적층체(20)에 함침될 페놀 수지는 주입관(40)을 통해서 공급되므로, 진공 필름(30)에 설치되는 주입관(40)의 위치를 조절함으로써 유리섬유 적층체(20)에 페놀 수지가 공급될 위치를 조절 할 수 있다.
도 4는 도 2의 철도 차량용 복합 재료 제조 방법의 설치 단계를 나타내는 순서도이다.
도 4를 참조하여 설명하면, 설치 단계(S500)는 몰드(10)의 형상을 고려하는 형상 고려 단계(S410), 페놀 수지의 점도를 고려하는 점도 고려 단계(S420), 주입관(40)이 설치될 위치를 결정하는 위치 결정 단계(S430)를 포함하여 진공 필름(30)에 설치되는 주입관(40)의 위치를 조절 할 수 있다.
형상 고려 단계(S410)는 몰드(10)에 공급되어 유리섬유 적층체(20)에 함침될 페놀 수지의 이동 방향 및 속도에 영향을 미치는 몰드(10)의 형상을 고려하는 단계다.
점도 고려 단계(S420)는 몰드(10)에 공급되어 유리섬유 적층체(20)에 함침될 페놀 수지의 이동 속도에 영향을 미치는 페놀 수지의 점도를 고려하는 단계다.
위치 결정 단계(S430)는 형상 고려 단계(S410)에서 고려한 몰드(10)의 형상 및 점도 고려 단계(S420)에서 고려한 페놀 수지의 점도를 기초로, 유리섬유 적층체(20)에 페놀 수지가 골고루 함침될 수 있도록 페놀 수지를 공급할 주입관(40)이 진공 필름(30)에 설치될 위치를 결정하는 단계다.
이어서, 공기 배출 단계(S600)에 대하여 설명한다.
공기 배출 단계(S600)는 몰드(10)와 진공 필름(30) 사이의 공간 내부의 공기를 배출하는 단계로서, 몰드(10)와 진공 필름(30) 사이의 공간을 진공 상태로 형성하기 위한 단계다.
예를 들어, 도 1을 참조하여 설명하면, 진공 필름(30)의 일측에 흡기관(64)이 연결될 수 있고, 흡기관(64)은 진공 펌프 밸브(62)를 거쳐서 진공 펌프(60)와 연결될 수 있다. 그리고, 진공 펌프 밸브(62)가 개방된 상태에서 진공 펌프(60)가 작동하면, 흡기관(64)을 통해서 몰드(10)와 진공 필름(30) 사이의 공간 내부의 공기를 흡입하여 몰드(10)와 진공 필름(30) 사이의 공간을 진공 상태로 만들 수 있다.
이어서, 주입 단계(S700)에 대하여 설명한다.
주입 단계(S700)는 주입관(40)을 통해서 페놀 수지를 몰드(10)와 진공 필름(30) 사이의 공간 내부로 주입하는 단계다.
예를 들어, 도 1을 참조하여 설명하면, 페놀 수지를 수용하는 수용부(70)가 수용부 밸브(72)를 거쳐서 공급관(74)을 통해서 주입관(40)과 연결될 수 있다. 한편, 몰드(10)와 진공 필름(30) 사이의 공간은 진공 상태이므로, 수용부 밸브(72)가 개방되면 페놀 수지가 수용부(70)로부터 몰드(10)와 진공 필름(30) 사이의 공간으로 주입관(40)을 통해서 주입되어 유리섬유 적층체(20)에 함침된다.
이 때, 설치 단계(S500)에서 몰드(10)의 형상 및 페놀 수지의 점도를 고려하여 페놀 수지를 유리섬유 적층체(20)에 공급하는 주입관(40)의 위치가 결정되었으므로, 페놀 수지는 유리섬유 적층체(20)에 골고루 함침되도록 주입관(40)을 통해서 공급될 수 있다.
한편, 페놀 수지는 다른 수지에 비하여 화재 안전 성능이 우수하며, 본 발명의 철도 차량용 복합 재료 제조 방법은 제조되는 철도 차량용 복합 재료의 화재 안전 성능을 향상시키기 위해서, 페놀 수지를 경화시키기 위한 촉매인 경화제를 기준으로 페놀의 비율이 10이 되도록 경화제와 페놀을 혼합한 페놀 수지를 사용 할 수 있다.
이어서, 경화 단계(S800)에 대하여 설명한다.
경화 단계(S800)는 페놀 수지가 함침된 유리섬유 적층체(20)를 경화하는 단계로서, 인퓨전 공법을 사용하는 본 발명의 철도 차량용 복합 재료 제조 방법은 유리섬유 적층체(20)를 상온에서 경화시킬 수 있다.
이어서, 탈형 단계(S900)에 대하여 설명한다.
탈형 단계(S900)는 경화된 유리섬유 적층체(20)를 몰드(10)로부터 분리하는 단계다. 유리섬유 적층체(20)가 몰드(10)에 적층되기 전에 몰드(10)에는 이형제가 도포되었으므로, 유리섬유 적층체(20)는 몰드(10)로부터 용이하게 분리될 수 있다.
이어서, 가공 단계(S1000)에 대하여 설명한다.
가공 단계(S1000)는 몰드(10)로부터 분리된 유리섬유 적층체(20)의 모서리를 다듬고 표면을 폴리싱 가공하는 단계다.
몰드(10)로부터 분리된 유리섬유 적층체(20)는 몰드(10)와 진공 필름(30)이 맞닿는 모서리 부위에서 거스러미가 자연적으로 형성되기 때문에 이러한 거스러미를 제거할 필요가 있으며, 경화된 유리섬유 적층체(20)의 표면의 광택도를 높이기 위해서 폴리싱 가공을 수행할 필요가 있다.
가공 단계(S1000)를 마친 유리섬유 적층체(20)는 철도 차량용 복합 재료를 형성하게 된다.
이하, 본 발명의 철도 차량용 복합 재료 제조 방법의 작용 및 효과에 대하여 설명한다.
우선, 몰드(10)를 마련하고, 마련된 몰드(10)에 이형제를 도포한 다음 몰드(10)에 유리섬유 적층체(20)를 적층한다. 이 때, 유리섬유 적층체(20)는 얀클로스(21) 및 로빙클로스(22)가 소정의 순서로 적층되어 형성될 수 있다.
다음으로, 유리섬유 적층체(20)가 적층된 몰드(10)를 진공 필름(30)으로 밀봉하고, 진공 필름(30)에 주입관(40)을 설치한다. 이 때, 몰드(10)의 형상 및 페놀 수지의 점도를 고려하여 주입관(40)이 진공 필름(30)에 설치되는 위치가 결정될 수 있다.
그리고, 몰드(10)와 진공 필름(30) 사이의 공간 내부의 공기를 진공 펌프(60) 등을 이용하여 배출하여, 몰드(10)와 진공 필름(30) 사이의 공간을 진공 상태로 형성한다.
이어서, 수용부 밸브(72)를 개방하면, 몰드(10)와 진공 필름(30) 사이의 공간의 흡인력에 의해서 수용부(70) 내부에 수용된 페놀 수지가 몰드(10)와 진공 필름(30) 사이의 공간으로 주입관(40)을 통해서 주입된다.
한편, 주입관(40)은 유리섬유 적층체(20)에 페놀 수지가 골고루 함침될 수 있도록 진공 필름(30)에 설치되는 위치가 결정되었으므로, 유리섬유 적층체(20)에는 페놀 수지가 고르게 함침될 수 있다.
도 5a는 몰드의 형상 및 페놀 수지의 점도와 무관하게 설치된 주입관을 통해서 페놀 수지가 주입됨에 따라 제조된 철도 차량용 복합 재료를 도시한 도면이고, 도 5b는 몰드의 형상 및 페놀 수지의 점도를 고려하여 설치된 주입관을 통해서 페놀 수지가 주입됨에 따라 제조된 철도 차량용 복합 재료를 도시한 도면이다.
도 5a를 참조하여 설명하면, 주입관(40)이 몰드(10)의 형상 및 페놀 수지의 점도와 무관하게 몰드(10)의 제1 부분(A)과 인접한 진공 필름(30)에 설치되어 철도 차량용 복합 재료가 제조되면, 철도 차량용 복합 재료의 제2 부분(B)은 제2 부분(B)을 제외한 다른 부분과는 달리 페놀 수지가 충분히 함침되지 않게 된다.
이와는 달리, 도 5b를 참조하여 설명하면, 주입관(40)이 몰드(10)의 형상 및 페놀 수지의 점도를 고려하여 몰드(10)의 제3 부분(C)과 인접한 진공 필름(30)에 설치되어 철도 차량용 복합 재료가 제조되면, 철도 차량용 복합 재료의 제2 부분(B)은 제2 부분(B)을 제외한 다른 부분들과 마찬가지로 페놀 수지가 충분히 함침되게 된다.
그러므로, 주입관(40)이 유리섬유 적층체(20)에 페놀 수지가 골고루 함침될 수 있도록 진공 필름(30)에 설치되는 위치가 결정된, 본 발명의 철도 차량용 복합 재료 제조 방법에 의해 제조된 철도 차량용 복합 재료는 강도, 강성, 화재 안전 성능이 부분 별로 균일하도록 제조될 수 있다.
마지막으로, 페놀 수지가 함침된 유리섬유 적층체(20)를 상온에서 경화시킨 다음, 몰드(10)로부터 분리하여 유리섬유 적층체(20)의 표면을 가공함으로써 철도 차량용 복합 재료를 제조 할 수 있다.
이처럼, 본 발명에 따른 철도 차량용 복합 재료 제조 방법은, 얀클로스 및 로빙클로스가 소정의 순서로 적층된 유리섬유 적층체에 페놀 수지를 함침시켜서 철도 차량용 복합 재료를 제조하므로, 기계적 강도와 강성이 높으면서도 화재 안전 성능이 높은 철도 차량용 복합 재료를 제조하는 효과를 제공한다.
또한, 철도 차량용 복합 재료를 인퓨전 공법을 사용하여 제조하므로, 종래의 철도 차량용 복합 재료 제조 방법보다 합리적인 비용으로 철도 차량용 복합 재료를 제조 할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 유리섬유 적층체가 적층된 몰드의 형상 및 페놀 수지의 점도를 고려하여 몰드를 밀봉하는 진공 필름에 하나 이상의 주입관이 설치되는 위치가 결정되므로, 유리섬유 적층체에 페놀 수지가 골고루 함침될 수 있어 강도, 강성, 화재 안전 성능이 부분 별로 균일한 철도 차량용 복합 재료를 제조 할 수 있는 효과를 제공한다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1 : 인퓨전 장치 10 : 몰드
20 : 유리섬유 적층체 21 : 얀클로스
22 : 로빙클로스 30 : 진공 필름
40 : 주입관 60 : 진공 펌프
62 : 진공 펌프 밸브 63 : 흡기관
70 : 수용부 72 : 수용부 밸브
74 : 공급관

Claims (7)

  1. 몰드를 마련하는 준비 단계;
    상기 몰드에 이형제를 도포하는 도포 단계;
    상기 이형제가 도포된 상기 몰드에 유리섬유 적층체를 적층하는 적층 단계;
    상기 유리섬유 적층체가 적층된 상기 몰드를 진공 필름으로 밀봉하는 밀봉 단계;
    상기 진공 필름에 적어도 하나 이상의 주입관을 설치하는 설치 단계;
    상기 몰드와 상기 진공 필름 사이의 공간 내부의 공기를 배출하여 상기 공간을 진공 상태로 만드는 공기 배출 단계;
    상기 유리섬유 적층체에 페놀 수지가 함침되도록, 상기 공간 내부로 상기 주입관을 통해서 상기 페놀 수지를 주입하는 주입 단계;
    상기 페놀 수지가 함침된 상기 유리섬유 적층체를 경화하는 경화 단계; 및
    경화된 상기 유리섬유 적층체를 몰드로부터 분리하는 탈형 단계를 포함하고,
    상기 유리섬유 적층체는 얀클로스 및 로빙클로스가 소정의 순서로 적층되어 형성되되,
    상기 유리섬유 적층체는,
    중앙에 배치된 중앙 얀클로스층;
    상기 중앙 얀클로스층의 양면에 각각 적층되는 제1 로빙클로스층 및 제2 로빙클로스층; 및
    상기 유리섬유 적층체의 표면을 형성하도록, 상기 제1 로빙클로스층 및 상기 제2 로빙클로스층의 일면에 각각 적층되는 제1 얀클로스층 및 제2 얀클로스층을 포함하되,
    상기 중앙 얀클로스층, 제1 얀클로스층 및 제2 얀클로스층은 하나의 얀클로스가 적층되고,
    상기 제1 로빙클로스층 및 제2 로빙클로스층은 각각 세 개의 로빙클로스가 적층된 것인, 철도 차량용 복합 재료 제조 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 설치 단계는,
    상기 몰드의 형상을 고려하는 형상 고려 단계;
    상기 페놀 수지의 점도를 고려하는 점도 고려 단계; 및
    상기 몰드의 형상 및 상기 페놀 수지의 점도를 고려하여 상기 진공 필름에 상기 주입관이 설치되는 위치를 결정하는 위치 결정 단계를 포함하는, 철도 차량용 복합 재료 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 페놀 수지는,
    경화제를 기준으로 페놀의 비율이 10이 되도록 상기 경화제 및 상기 페놀이 혼합되어 형성되는, 철도 차량용 복합 재료 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 탈형 단계 이후에,
    탈형된 상기 유리섬유 적층체의 표면을 가공하는 가공 단계를 포함하는, 철도 차량용 복합 재료 제조 방법.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20030088691A (ko) * 2002-05-14 2003-11-20 현대자동차주식회사 유리섬유 보강 열경화성 복합재료의 제조방법
KR20110069234A (ko) * 2009-12-17 2011-06-23 한국철도기술연구원 철도차량 대차프레임용 종축지지대 및 그 제조방법
KR101821695B1 (ko) * 2016-01-04 2018-03-08 (주)터보마린 인퓨전을 이용한 에프알피 선박 성형체 및 그 제조 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030088691A (ko) * 2002-05-14 2003-11-20 현대자동차주식회사 유리섬유 보강 열경화성 복합재료의 제조방법
KR20110069234A (ko) * 2009-12-17 2011-06-23 한국철도기술연구원 철도차량 대차프레임용 종축지지대 및 그 제조방법
KR101821695B1 (ko) * 2016-01-04 2018-03-08 (주)터보마린 인퓨전을 이용한 에프알피 선박 성형체 및 그 제조 방법

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