KR102390556B1 - 프리프레그의 배열방향과 smc 시트의 유동방향을 고려한 smc 시트와 프리프레그의 일체 성형 방법 - Google Patents

프리프레그의 배열방향과 smc 시트의 유동방향을 고려한 smc 시트와 프리프레그의 일체 성형 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102390556B1
KR102390556B1 KR1020210160145A KR20210160145A KR102390556B1 KR 102390556 B1 KR102390556 B1 KR 102390556B1 KR 1020210160145 A KR1020210160145 A KR 1020210160145A KR 20210160145 A KR20210160145 A KR 20210160145A KR 102390556 B1 KR102390556 B1 KR 102390556B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
prepreg
smc sheet
mold
smc
fiber
Prior art date
Application number
KR1020210160145A
Other languages
English (en)
Inventor
김한수
정찬수
구자원
이건철
Original Assignee
(주)테라엔지니어링
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)테라엔지니어링 filed Critical (주)테라엔지니어링
Priority to KR1020210160145A priority Critical patent/KR102390556B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102390556B1 publication Critical patent/KR102390556B1/ko

Links

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
    • B29C70/68—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts by incorporating or moulding on preformed parts, e.g. inserts or layers, e.g. foam blocks
    • 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
    • B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B29C70/34—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core and shaping or impregnating by compression, i.e. combined with compressing after the lay-up operation
    • B29C70/345—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core and shaping or impregnating by compression, i.e. combined with compressing after the lay-up operation using matched moulds
    • 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
    • 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
    • B29C70/541—Positioning reinforcements in a mould, e.g. using clamping means for the reinforcement
    • 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
    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/06—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts
    • B29K2105/08—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts of continuous length, e.g. cords, rovings, mats, fabrics, strands or yarns
    • B29K2105/0854—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts of continuous length, e.g. cords, rovings, mats, fabrics, strands or yarns in the form of a non-woven mat
    • B29K2105/0863—SMC, i.e. sheet moulding compound
    • 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
    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/06—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts
    • B29K2105/08—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts of continuous length, e.g. cords, rovings, mats, fabrics, strands or yarns
    • B29K2105/0872—Prepregs

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)

Abstract

본 발명에 따른프리프레그의 배열방향과 SMC 시트의 유동방향을 고려한 SMC 시트와 프리프레그의 일체 성형 방법 상에서, 금형 조립체는 하부 금형 및 상기 하부 금형의 상부에 설치되어 승강하며 상기 하부 금형에 안치된 프리프레그와 SMC 시트를 가압하여 일체 성형하는 상부 금형을 포함하며, 상기 하부 금형에 프리프레그가 고정 배치된 상태로 상기 프리프레그 상측에 SMC 시트가 배치되며, 상기 상부 금형이 하강함에 따라 상기 SMC 시트가 가압되어 유동됨으로써 상기 SMC 시트 내측으로 상기 프리프레그가 삽입되게 일체 성형되며, 상기 하부 금형 상에 프리프레그를 배치하는 단계; 상기 프리프레그 상부에 SMC 시트를 배치하는 단계; 및 상기 상부 금형을 하부 금형으로 하강 가압하여 SMC 시트 및 프리프레그를 일체 성형하는 단계;를 포함하고, 상기 프리프레그의 섬유 배열방향과 일치하는 방향을 따라 SMC 시트를 배치하고, SMC 시트는 가압 성형 시에 프리프레그의 섬유 배열방향을 따라 유동하는 것을 특징으로 한다.

Description

프리프레그의 배열방향과 SMC 시트의 유동방향을 고려한 SMC 시트와 프리프레그의 일체 성형 방법{An integral molding method of SMC sheet and prepreg considering the arrangement direction of the prepreg and the flow direction of the SMC sheet}
본 발명은 상하부금형을 이용한 가압 성형 시에 프리프레그의 섬유 배열방향과 교차되는 방향으로 SMC 시트를 배치한 상태에서 SMC 시트 및 프리프레그를 일체 성형하는 차량 부품 제조 방안에 관한 것이다.
최근 자동차 환경 및 연비 관련 규제 강화로 인해 차체 부품 경량화가 가속화되면서 차세대 고강도 경량소재를 활용한 차량용 부품 제작 사례가 증가하고 있다. 온실가스 배출 규제 강화 정책에 대한 대응 및 친환경성 고연비 달성을 목적으로 주요 완성차업체들은 복합소재를 활용한 차량 경량화 기술개발을 지속적으로 진행 중인 상태이다.
미래 친환경차로서 전기자동차, 태양광자동차, 하이브리드자동차, 연료전지자동차(이하 수소전기차) 등 다양한 후보들이 거론되고 있으며, 친환경차 시장은 점차 확대될 것으로 예상된다. 수소전기차의 수소연료전지 파워트레인 시스템의 경량화가 필요하며, 기존 금속소재 부품이 채택되고 있는 스택 인클로저의 경량화 및 생산성 확보를 위한 기술을 확보해야 한다.
수소 전기차와 같은 친환경 자동차 시장이 성숙해지면서 이에 필요한 친환경차 전용부품들의 무거운 중량은 전체 차량의 중량을 증가시키는 요인으로 작용하기 때문에 연비향상 등과 같은 소비자의 요구를 충족시키기 위해서는 기존 부품에 대한 중량 절감이 절실한 상황이다.
차량 부품 수 감소를 위해 공정 개선을 통한 조립공정 간소화 및 CO2 규제 강화에 따라 자동차 연비 개선을 위해 부품 경량화 요구가 거세지는 추세이다.
섬유강화복합소재와 같은 경량화 소재를 사용하는 것이 중량절감 효과가 크지만 완성차 업체들은 경제성을 고려하여 기존 소재를 그대로 사용하면서 구조와 공법의 변경을 통한 소극적인 경량화 방법을 채택 중이나 안전규제 강화 및 편의성에 대한 소비자의 요구가 증가함에 따라 차량 중량이 오히려 증가하고 있음을 감안할 때, 획기적인 경량화를 추진하기 위해서는 소재 변경이 불가피할 것으로 예상된다.
차량 경량화 소재 중 가장 효과가 큰 소재는 섬유강화복합소재이지만 대량생산성이 부족하고 고가라는 이유로 완성차 업체에서 적극적으로 채택되지 못하고 있으나, 섬유강화복합소재관련 소재, 장비, 성형 업체들은 완성차 업체와 공동협력을 통해 자동차 부품에 적합한 소재, 성형공정 및 장비들을 개발하고 있기 때문에 빠른 시간 안에 적용될 것으로 기대되고 있다. 특히, 열가소성 섬유강화복합소재는 성형과정에서 화학반응이 필요 없기 때문에 성형시간이 1분 이내로 매우 짧아 제조비용도 저렴하고 가공하기 쉽다는 장점이 있다.
한편, 압축성형용 복합소재인 SMC 소재의 경우 표면품질 및 내후성이 우수하며 프레스 성형 공법을 활용하여 제품 양산성이 뛰어나기 때문에 다양한 고강도 경량 분야에 폭넓게 적용되고 있지만, 강화섬유로써 단섬유가 사용되기 때문에 구조용 부품에서 요구되는 고강도 경량 특성 극대화 과정에서 한계점이 있게 된다. SMC 공정기술은 자동차 내외장 부품 및 건축 자재의 용도로 사용되고 있으며, 고강도 내구성을 요하는 부품산업에 적극적으로 적용되고 있다.
대한민국 등록특허 10-2002137은 난연성 SMC 시트를 적층하여 성형품의 표면에 한지의 표면 질감이 유지되고 난연 특성이 우수한 난연성 한지융착형 SMC 성형품 제조 방안을 제안한다.
(특허문헌 1) KR 10-2002137 B
본 발명은 상하부금형을 이용한 가압 성형 시에 프리프레그의 섬유 배열방향과 교차되는 방향으로 SMC 시트를 배치한 상태에서 SMC 시트 및 프리프레그를 일체 성형하는 차량 부품 제조 방안을 제공하는 것이 목적이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른프리프레그의 배열방향과 SMC 시트의 유동방향을 고려한 SMC 시트와 프리프레그의 일체 성형 방법 상에서, 금형 조립체는 하부 금형 및 상기 하부 금형의 상부에 설치되어 승강하며 상기 하부 금형에 안치된 프리프레그와 SMC 시트를 가압하여 일체 성형하는 상부 금형을 포함하며, 상기 하부 금형에 프리프레그가 고정 배치된 상태로 상기 프리프레그 상측에 SMC 시트가 배치되며, 상기 상부 금형이 하강함에 따라 상기 SMC 시트가 가압되어 유동됨으로써 상기 SMC 시트 내측으로 상기 프리프레그가 삽입되게 일체 성형되며, 상기 하부 금형 상에 프리프레그를 배치하는 단계; 상기 프리프레그 상부에 SMC 시트를 배치하는 단계; 및 상기 상부 금형을 하부 금형으로 하강 가압하여 SMC 시트 및 프리프레그를 일체 성형하는 단계;를 포함하고, 상기 프리프레그의 섬유 배열방향과 일치하는 방향을 따라 SMC 시트를 배치하고, SMC 시트는 가압 성형 시에 프리프레그의 섬유 배열방향을 따라 유동하는 것을 특징으로 한다.
상기 SMC 시트와 접합되는 프리프레그의 일측은 굴곡진 형상으로 구성된다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 프리프레그의 배열방향과 SMC 시트의 유동방향을 고려한 SMC 시트와 프리프레그의 일체 성형 방법은 프리프레그를 이용한 프리폼 섬유 배열 방향을 SMC 섬유 유동 방향과 일치시키도록 배치한 상태에서, 상하부금형을 가압하여 SMC 시트 및 프리프레그를 일체 성형하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 SMC 시트와 프리프레그의 일체 성형을 이용한 금형 장치를 나타내는 구성도,
도 2는 도 1의 금형 장치의 작동 개념을 보인다.
도 3은 프리프레그의 배열방향과 SMC 시트의 유동방향을 고려한 SMC 시트와 프리프레그의 배치 구조를 보인다.
도 4는 도 3의 측면을 보인다.
도 5는 SMC 시트와 접합되는 프리프레그의 일측이 굴곡진 형상으로 구비된 것을 보인다.
도 6은 금형을 가압하여 프리프레그 상에 SMC 시트가 일체적으로 성형된 상태를 보인다.
도 7은 필름 사이에 수지 및 섬유층을 함침시켜 제조된 SMC 시트 단면을 보인다.
도 8은 섬유층을 이루는 장섬유 및 연속섬유 간의 배치 형상을 보인다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 SMC 시트 제조를 위한 성형장치를 나타내는 구성도,
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 SMC 시트 제조를 위한 성형장치의 개략적인 구성요소를 나타내는 예시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면 상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면 상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명에 따라 SMC 시트와 프리프레그의 일체 성형을 이용한 차량 부품 제조 방안에서 사용하는 SMC는 수지, 섬유 강화재, 충전제와 다양한 첨가제로 이루어진 sheet 상의 복합재료로서, 기본적으로 높은 부식 저항성, 강도, 강성, 충격 저항성 등의 우수한 기계적 특성을 가지며, 매우 복잡한 형상의 부품도 최종 요구 형상에 일치하도록 단일 공정으로 생산이 가능하며, 연간 생산량이 작은 경우 원가적 장점을 갖게 하는 것이 SMC를 적용하는 결정적인 이유가 되기도 한다.
SMC는 가벼운 부품 중량, 매우 높은 치수 안전성, 금속 소재와 비슷한 정도의 매우 효율적인 열팽창 특성, 우수한 내열성, 우수한 디자인, 형상 자유도, 높은 생산성, 낮은 성형압력 등에서의 우수한 생산성 등의 장점을 고루 갖추고 있어 가전제품, 건자재, 자동차용 내ㆍ외장재 등으로 점차 사용이 확대되고 있는 추세이다. SMC는 불포화 폴리에스테르 수지에 충진제, 첨가제 등을 혼합시킨 Compound에 약 1인치 크기로 절단한 보강재(Carbon Fiber)를 함침시켜 두께 1~3㎜의 Sheet상으로 만든 열경화성 복합성형재료로서, 기존 소재의 단점인 표면 평활도, 도장성능, 수축율, 치수안정성, 충격강도, 접착성능, 가공성능 등을 개선한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 금형 조립체는 메인 금형(110)과 상기 메인 금형(110)의 측면으로부터 돌출되어 프리프레그가 삽입ㅇ고정되는 고정부(122)를 형성하며 하부 측에 배치된 탄성체(130)에 의해 승강 가능하게 구동되는 승강 금형(120)으로 이루어진 하부 금형(100) 및 상기 하부 금형(100)의 상부에 설치되어 승강하며 하부 금형(100)에 안치된 프리프레그(150)와 SMC 시트(160)를 가압하여 일체 성형하는 상부 금형(200)을 포함하여 구성된다.
하부 금형(100)의 고정부(122)에 프리프레그(150)가 고정 배치된 상태로 상기 프리프레그(150)의 상측에 SMC 시트(160)가 배치되며, 상부 금형(200)이 하강함에 따라 상기 SMC 시트(160)가 가압되어 유동됨과 동시에 승강 금형(120)이 탄성체(130)에 의해 지지된 상태에서 하강함으로써 SMC 시트(160)의 내측으로 프리프레그(160)가 삽입되게 일체 성형되어진다.
승강 금형(120)에는 상부 금형(200)이 하강하여 상기 하부 금형(100)과 일정 거리가 될 때까지 승강 금형(120)의 승하강이 이루어지지 않도록 고정하는 고정 모듈(140)이 구비되어진다.
도 3 내지 도 4를 참조하여, SMC 시트가 프리프레그의 섬유 배열방향으로 유동할 수 있는 SMC 시트와 프리프레그의 일체 성형 방법을 설명한다.
상부 금형 및 하부 금형 사이에서 프리프레그를 이루는 섬유를 일렬로 배치한다. 프리프레그의 섬유 배열방향과 일치하는 방향을 따라 SMC 시트를 배치한다. 프리프레그의 섬유 배열방향은 프리프레그를 이루는 단섬유가 놓여지는 길이방향을 따른 배열 방향을 의미한다.
상하부금형을 가압하여 SMC 시트 및 프리프레그를 일체 성형한다.
SMC 시트는 가압 성형 시, 프리프레그의 섬유 배열방향을 따라 유동하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상부 금형 및 하부 금형 사이에서 프리프레그의 섬유 배열방향과 교차되는 방향으로 80% 이상이 차지되도록 SMC 시트를 배치하는 것일 수 있다.
상기 SMC 시트는 상기 프리프레그의 섬유 배열방향으로 부분차지될 수 있다.
프리프레그의 섬유 배열방향은, 상기 SMC 시트와 접촉되는 섬유일 수 있다.
프리프레그의 섬유는 단부로 갈수록 배열의 간격이 좁아지는 것일 수 있다.
도 5 내지 도 6을 참조하면, 성형품의 전체 형상으로 성형되는 SMC 시트 및 상기 SMC 시트와 일체 성형되어 성형체를 국부적으로 보강하는 프리프레그로 제조되는 차량 부품을 보인다.
SMC 시트와 접합되는 프리프레그의 일측은 굴곡진 형상으로 구성된다.
상기 프리프레그의 섬유배열 방향은 굴곡진 형상이 SMC 시트의 길이 방향을 따라 평행한 방향으로 형성되는 것일 수 있다.
상기 프리프레그 상에서 굴곡진 형상이 구성된 부분은 프리프레그의 최상단에 위치하는 섬유이다.
도 6에서 확인할 수 있는 바와 같이, 프리프레그의 굴곡진 형상은 곡선 또는 직선 형상이다.
SMC 시트 및 상기 SMC 시트와 일체 성형되어 성형체를 국부적으로 보강하는 프리프레그로 제조되는 차량 부품을 제조하는 방법은, 적어도 일측에 굴곡진 형상이 구비되도록 프리프레그를 이용하여 프리폼을 성형한다.
상기 프리폼을 금형에 배치한 후, 상기 굴곡진 부분에 SMC 시트를 배치한다.금형을 가압하여 프리폼과 SMC 시트를 일체 성형한다.
도 7 내지 도 8은 필름 사이에 수지 및 섬유층을 함침시켜 제조된 SMC 시트 단면을 보인다.
SMC 시트는 제일 양측 상에 이격 배치된 필름 사이에 수지 및 섬유층을 함침시켜 제조한다.
상기 섬유층은 장섬유와 연속섬유가 적층되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 섬유층은 상부에서 하부 방향을 따라 장섬유, 연속섬유, 장섬유 순으로 적층되는 것일 수 있다. 구체적으로는, 연속 섬유를 중심으로 하여 장섬유가 양측에 배치된 상태에서, 상기 장섬유의 외측으로 수지가 배치되며, 상기 수지의 외측으로 필름이 적층 형성되는 것일 수 있다.
한편, 연속섬유 간의 간격은 조절 가능하다.
도 8을 참조하면, 연속섬유는 토우 섬유 또는 직조 섬유 형태로 구비된다.
성형된 프리프레그 상에 SMC 판재를 올려놓은 상태에서 프레싱하여 SMC-프리프레그 복합물을 형성한다.
형개된 상하 금형 사이에 먼저 1차적으로 얇은 긴 판재 형상의 프리프레그를 인서트하여 프레싱을 한다. 프레싱된 프리프레그가 놓인 금형 상에 넓은 판재 형상의 SMC 판재를 둔 상태에서 안착시킨다. 상기 상태에서 2차적으로 프레싱을 한다.
상기 2차 프레싱 과정에서 분리된 SMC 판재는 넓게 펴지면서 연결된다.
결과적으로, SMC 판재 상에 프리프레그가 보강 결합되는 형상을 갖는다.
도 9 내지 도 10을 참조하여, 탄소섬유 기반의 SMC 시트 제조 방법을 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따라 SMC 시트 제조를 위한 성형장치는 이송부(20), 컨베이어부(30), 도포섬유공급부(40), 및 압착롤러부(60) 및 섬유분산 공급유닛(200)으로 구성된다.
이송부(20)는 하나이상의 이송롤러로 이루어질 수 있으며, 권취된 상태의 원필름(10)을 설비 내측으로 이송시키는 기능을 한다. 이때, 원필름(10)은 수지필름이나 데코필름이 선택적으로 채택될 수 있다.
컨베이어부(30)는 이송부(20)를 따라 이송되는 원필름(10)에 액상의 불포화 폴리에스테르 수지를 도포하도록 도포박스(32)가 마련된다. 또한 컨베이어부(30)에는 원필름(10)을 이송시키기 위해 컨베이어 벨트(33)와 작동롤러(31)가 설치되며, 상기 도포 박스(32)는 컨베이어 벨트(33)의 상부에 위치되도록 설치된다.
도포섬유공급부(40)는 상기 컨베이어 벨트(33)를 따라 이송되는 원필름(10)에 카본섬유(41)나 유리섬유를 도포하여 가공필름(100)을 형성하는 역할을 한다.
이를 위한 구성으로, 도포섬유공급부(40)는 복수의 이송롤러(42,43)가 설치됨으로써, 이동되는 원필름(10)에 카본섬유나 유리섬유가 내재되도록 한다. 이때 상기 카본섬유나 유리섬유는 별도로 장착된 재단설비에 의해 1~70mm로 재단된 상태로 공급될 수 있음은 물론이다.
압착롤(60)은 도포섬유공급부(40)에서 인출되는 가공필름(100)을 압착 및 함침시키는 구성이다. 즉, 압착롤(60)로 인입되는 가공필름(100)에는 카본섬유(41)나 유리섬유 등과 같은 다수의 필름이 적층된 상태로 인입되는데, 상기 압착롤(60)을 통과하면서 이 필름들은 고압으로 압착되어 상호간에 접착이 이루어진다.
한편, 도포섬유공급부(40)와 압착롤러부(60) 사이에 는 필름 공급부(50)가 설치될 수 있다. 이 필름 공급부(50)는 이송되는 가공필름(100)에 APP 필름(51)이나 데코 필름을 제공하는 역할을 한다.
이를 위한 구성으로, 필름 공급부(50)는 공급필름이 권취된 공급롤(52)과, 공급되는 필름을 이송시키기 위한 다수의 이송롤(55)로 이루어진다. 여기서 이송롤(55) 사이에는 상술한 도포박스(53)가 설치되어 있어, 이 도포박스(53)를 통해 이송되는 원필름(10)에 열경화성수지를 도포할 수도 있다.
상기와 같은 열경화성수지(불포화 폴리에스테르수지)는 필름과 필름 사이에서 접착매개로 작용한다.
성형롤러부(70)는 압착롤러(60)의 수평선 상에 설치되어져 압착롤러(60)에서 인출되는 가공필름(100)을 소정의 형상으로 가열압착시키는 역할을 한다. 구체적으로는 다수의 가압롤러가 각각 상하 한쌍의 가압롤을 갖도록 설치된다. 가열압착 과정에서, 성형롤러부(70)에 배치된 다수의 가열소자를 통해서 인입되는 가공필름을 가열시킨다. 상기 성형롤러부(70)는 필요에 따라 SMC 복합체 제조 공정 상에서 제거되어질 수 있다.
다수의 가압롤러는 인입되는 필름의 진행방향으로 배치되는데, 각각의 가압롤러는 필름의 진행방향으로 갈수록 상하 가압롤의 각 외주면에 형성된 패턴부의 굴곡이 보다 깊게 형성되어져, 가공필름의 성형시 갑작스런 변형으로 가공필름의 평판 상에 주름이 형성되는 것을 방지하고자 순차적으로 패턴형상이 이루어지도록 한다.
먼저, Paste를 제조한 후에 증점제를 투여한다.
Duct Box에 Compound를 공급한 다음에, Film 상에 Compound를 1차적으로 투입한다.
Carbon Fiber(C/F)를 1차적으로 공급한 후에, Carbon Fiber를 2차적으로 공급한다. 이는 잘려진 섬유들의 양을 조절하고 한번에 많은 양의 섬유를 공급할 수 없기 때문에 1,2차로 나뉘어서 탄소 섬유를 공급한다.
다음으로, Film에 Compound를 2차적으로 투입한다. 1차 Compound 투입은 잘려진 탄소섬유들을 공급하기 전에 하부에 미리 공급하기 위한 투입이고, 2차 Compound 투입은 탄소섬유 위에 공급하여 Compound-Carbon Fiber-Compound가 되기 위한 과정이다.
다음으로, Sheet를 1차적으로 함침하고, Sheet를 2차적으로 함침한다.
마지막으로, Sheet 포장을 실시한 후에 숙성 및 출하를 실시한다.
SMC 재료 종류는 수지(UP), 저수축제 및 첨가제 등을 사용한다.
첨가제로는 분산제, 방지제, 개시제(경화제), 지연제(개시지연제), 개선제, 충진제 및 내부이형제 등을 사용한다.
SMC 투입 중량은 가로 X 세로 X 높이 X 비중의 식을 사용한다.
SMC 성형압은 가로 X 세로 X 압력의 식을 사용한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (2)

  1. 금형 조립체를 이용하여 프리프레그의 배열방향과 SMC 시트의 유동방향을 고려한 SMC 시트와 프리프레그의 일체 성형 방법에 있어서,
    상기 금형 조립체는 하부 금형 및 상기 하부 금형의 상부에 설치되어 승강하며 상기 하부 금형에 안치된 프리프레그와 SMC 시트를 가압하여 일체 성형하는 상부 금형을 포함하며, 상기 하부 금형에 프리프레그가 고정 배치된 상태로 상기 프리프레그 상측에 SMC 시트가 배치되며, 상기 상부 금형이 하강함에 따라 상기 SMC 시트가 가압되어 유동됨으로써 상기 SMC 시트 내측으로 상기 프리프레그가 삽입되게 일체 성형되며,
    상기 하부 금형 상에 프리프레그를 배치하는 단계;
    상기 프리프레그 상부에 SMC 시트를 배치하는 단계; 및
    상기 상부 금형을 하부 금형으로 하강 가압하여 SMC 시트 및 프리프레그를 일체 성형하는 단계;를 포함하고,
    상기 SMC 시트는 양측 상에 이격 배치된 필름 사이에 수지 및 섬유층을 함침시켜 제조하고, 상기 섬유층은 상부에서 하부 방향을 따라 장섬유, 연속섬유, 장섬유 순으로 적층되며, 상기 연속 섬유를 중심으로 하여 장섬유가 양측에 배치된 상태에서, 상기 장섬유의 외측으로 수지가 배치되며, 상기 수지의 외측으로 필름이 적층 형성되며,
    상기 프리프레그의 섬유 배열방향과 일치하는 방향을 따라 SMC 시트를 배치하고, SMC 시트는 가압 성형 시에 프리프레그의 섬유 배열방향을 따라 유동하는 것을 특징으로 하는,
    프리프레그의 배열방향과 SMC 시트의 유동방향을 고려한 SMC 시트와 프리프레그의 일체 성형 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 SMC 시트와 접합되는 프리프레그의 일측은 굴곡진 형상으로 구성된,
    프리프레그의 배열방향과 SMC 시트의 유동방향을 고려한 SMC 시트와 프리프레그의 일체 성형 방법.
KR1020210160145A 2021-11-19 2021-11-19 프리프레그의 배열방향과 smc 시트의 유동방향을 고려한 smc 시트와 프리프레그의 일체 성형 방법 KR102390556B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210160145A KR102390556B1 (ko) 2021-11-19 2021-11-19 프리프레그의 배열방향과 smc 시트의 유동방향을 고려한 smc 시트와 프리프레그의 일체 성형 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210160145A KR102390556B1 (ko) 2021-11-19 2021-11-19 프리프레그의 배열방향과 smc 시트의 유동방향을 고려한 smc 시트와 프리프레그의 일체 성형 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102390556B1 true KR102390556B1 (ko) 2022-04-27

Family

ID=81390184

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210160145A KR102390556B1 (ko) 2021-11-19 2021-11-19 프리프레그의 배열방향과 smc 시트의 유동방향을 고려한 smc 시트와 프리프레그의 일체 성형 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102390556B1 (ko)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005058403A (ja) * 2003-08-11 2005-03-10 Gakukan Sha 層ごとの特定方向に整列された連続ストランドの織物層で組成されたトウキャップ
KR20180097499A (ko) * 2015-12-25 2018-08-31 도레이 카부시키가이샤 기재 적층체 및 섬유 강화 플라스틱의 제조 방법
JP6409964B2 (ja) * 2016-03-24 2018-10-24 三菱ケミカル株式会社 繊維強化樹脂材料の製造方法
KR102274682B1 (ko) * 2020-06-11 2021-07-09 (주)한국몰드김제 프리프레그 보강재가 선택적으로 적층된 하이브리드 smc를 활용한 센터 플로어 모듈 제조 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005058403A (ja) * 2003-08-11 2005-03-10 Gakukan Sha 層ごとの特定方向に整列された連続ストランドの織物層で組成されたトウキャップ
KR20180097499A (ko) * 2015-12-25 2018-08-31 도레이 카부시키가이샤 기재 적층체 및 섬유 강화 플라스틱의 제조 방법
JP6409964B2 (ja) * 2016-03-24 2018-10-24 三菱ケミカル株式会社 繊維強化樹脂材料の製造方法
KR102274682B1 (ko) * 2020-06-11 2021-07-09 (주)한국몰드김제 프리프레그 보강재가 선택적으로 적층된 하이브리드 smc를 활용한 센터 플로어 모듈 제조 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102274682B1 (ko) 프리프레그 보강재가 선택적으로 적층된 하이브리드 smc를 활용한 센터 플로어 모듈 제조 방법
CA2639485C (en) Process for forming curved thermoplastic composite material
EP2539134B1 (en) Continuous molding of thermoplastic laminates
KR102065845B1 (ko) 연속압축성형을 이용한 섬유강화 복합재료 제조 장치
CN105172216B (zh) 一种缠绕强化复合材料汽车板簧及其制备方法
KR102428539B1 (ko) Smc 시트와 프리프레그의 일체 성형을 이용한 차량 부품 제조 방법
US20230191724A1 (en) Die
KR102278373B1 (ko) 복합소재 적층 구조물 성형해석 기법을 활용하여 프리프레그가 선택적으로 보강적층된 하이브리드 복합 소재 구조물의 제조 방법
CN104602896A (zh) 用于快速模制出复合结构的方法和设备
CN109334180B (zh) 一种家装用蜂窝复合板及其生产线以及生产工艺
US10308003B2 (en) Method and apparatus for manufacturing a sandwich part
KR102390556B1 (ko) 프리프레그의 배열방향과 smc 시트의 유동방향을 고려한 smc 시트와 프리프레그의 일체 성형 방법
CN210100754U (zh) 一种热塑性连续纤维复合板材生产用成型设备
CN103072258B (zh) 一种防撞部件及其制备方法和用途
KR102390559B1 (ko) 보강 부재를 이용하여 smc 시트와 프리프레그 간의 일체 성형 방법
WO2020122260A1 (ja) 繊維強化樹脂成形品の製造方法
KR101149558B1 (ko) 수지복합강판의 제조장치 및 그 제조방법
KR20170057612A (ko) 플라스틱 복합소재의 프리폼 성형장치 및 방법
CN103010321A (zh) 一种轻量化平板半挂车车体及其制造方法
CN213138056U (zh) 一种用于车辆的轻型承重板
CN210820533U (zh) 电动车电池箱体上盖成型系统
CN211390221U (zh) 一种热塑性纤维复合材料的制板装置
KR102295794B1 (ko) 탄소섬유 smc 시트 제조 방법을 적용하여 차량용 일체형 루프박스를 형성하는 방법
KR102522484B1 (ko) 탄소섬유가 보강 적층된 하이브리드 smc를 활용한 리어판넬 제조방법
JP2002028944A (ja) 複合材ビームの成形方法

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant