KR102472506B1 - 복합재 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 복합재 제조 방법은 (a) 섬유에 수지가 함침된 복수 개의 프리프레그(prepreg)를 적층하여 복합재로 성형되는 블랭크(blank)를 형성하는 단계, (b) 프레임의 내부에 블랭크를 배치하고 프레임과 블랭크를 폴리이미드(polyimide) 재질의 필름과 테이프 중 적어도 어느 하나로 연결하여 프레임의 내부에 블랭크를 지지하는 단계, (c) 블랭크가 지지된 프레임을 상기 블랭크가 복합재로 성형되는 공간에 배치하고 블랭크를 적외선 히팅하는 단계 및 (d) (c) 단계에서 적외선 히팅된 블랭크를 가열된 금형에서 스탬프 포밍(stamp forming) 공법으로 복합재를 성형하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

복합재 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING COMPOSITE MATERIAL}
본 발명은 복합재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스탬프 포밍(stamp forming) 공법에 의해 복합재를 제조하는 복합재 제조 방법에 관한 것이다.
복합재는 항공, 자동차 및 기타 스포츠, 레저 및 방위 산업 등과 같이 전방위적으로 다양한 산업에서 사용된다. 예를 들어, 항공 및 자동차 산업 분야에서는 연료 효율 향상을 위해 금속재 대신 동일 강성 대비 중량을 효과적으로 절감한 클립, 브래킷 및 커버류 등에 복합재가 사용된다.
복합재를 제조하는 공정 방법은 수지가 함침된 섬유를 인발 성형하여 경화하는 펄트루젼(pultrusion) 및 회전 운동하는 맨드릴(mandrel) 또는 라이너(liner)의 표면에 수지가 함침된 섬유를 감싸서 경화하는 필라멘트 와인딩(filament winding) 공정 방법이 대표적으로 사용된다.
한편, 복합재를 제조하는 공정 방법은 상기한 펄트루젼 및 필라멘트 와인딩 공법 이외에도 스탬프 포밍(stamp forming) 공정 방법이 사용된다.
스탬프 포밍 공정 방법은 수지가 함침된 프리프레그(prepreg)를 적층하여 경화된 블랭크(blank)의 표면을 적외선 히팅한 후 요구되는 형상을 갖는 스탬프 금형으로 블랭크를 가압하고 경화하여 복합재를 성형하는 공정 방법이다. 이러한 스탬프 포밍 공정 방법은 스탬프 금형의 상하부 금형의 형상 변경에 다양한 형상을 갖는 복합재를 빠르게 제조할 수 있는 장점이 있다.
그런데, 종래의 스탬프 포밍 공정 방법으로 복합재를 제조할 때 도 1 및 도 2와 같은 문제점이 발생한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 블랭크(3)를 프레임(7)의 내부에 배치한 후 적외선 히터(9)로 블랭크(3)의 표면을 가열하면 블랭크(3)가 연화되면서 블랭크(3)의 중심부로부터 중력 방향으로 처지게 되어 복합재 성형 시 표면 주름 결함이 발생하는 문제점이 있다.
또한, 단방향으로 직조된 섬유가 기반인 복수 개의 프리프레그(1)로 경화된 블랭크(3)의 표면을 적외선 히터(9)로 가열하면 단방향의 섬유를 고정하고 있던 수지가 연화되면서 섬유 사이가 갈라지는 문제점도 발생한다.
일본 등록특허공보 제6761855호: 플라스틱 성형품의 제조 방법, 플라스틱 성형품 및 금형
본 발명의 목적은 스탬프 포밍 공정 방법을 이용하여 복합재를 제조할 때 블랭크의 처짐을 방지하여 복합재의 불량을 최소화할 수 있는 복합재 제조 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 단방향의 섬유로 구성된 복수 개의 프리프레그가 적층된 블랭크의 연화 시 섬유 사이의 갈라짐을 방지하여 복합재의 불량을 최소화할 수 있는 복합재 제조 방법도 제공하는 것이다.
상기 과제의 해결 수단은, 본 발명에 따라 (a) 섬유에 수지가 함침된 복수 개의 프리프레그(prepreg)를 적층하여 복합재로 성형되는 블랭크(blank)를 형성하는 단계와, (b) 프레임의 내부에 상기 블랭크를 배치하고 상기 프레임과 상기 블랭크를 폴리이미드(polyimide) 재질의 필름과 테이프 중 적어도 어느 하나로 연결하여 상기 프레임의 내부에 상기 블랭크를 지지하는 단계와, (c) 상기 블랭크가 지지된 상기 프레임을 상기 블랭크가 상기 복합재로 성형되는 공간에 배치하고 상기 블랭크를 적외선 히팅하는 단계와, (d) 상기 (c) 단계에서 적외선 히팅된 상기 블랭크를 가열된 금형에서 스탬프 포밍(stamp forming) 공법으로 상기 복합재를 성형하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합재 제조 방법에 의해 이루어진다.
상기 (a) 단계에서 상기 블랭크는 복수 개의 상기 프리프레그를 적층한 후 열 경화에 의해 성형될 수 있다.
상기 프리프레그는 단방향 섬유 다발 및 다중 방향 패브릭 중 어느 하나에 수지를 함침한 것이 바람직하다.
상기 블랭크가 단방향 섬유 다발에 수지가 함침된 복수 개의 상기 프리프레그가 적층되어 형성될 때 상기 (b) 단계에서 상기 블랭크의 외곽 둘레는 상기 폴리이미드 재질의 테이프에 의해 접착되어 상기 프레임에 지지될 수 있다.
상기 블랭크가 다중 방향 패브릭에 수지가 함침된 복수 개의 상기 프리프레그가 적층되어 형성될 때 상기 (b) 단계에서 상기 블랭크와 상기 프레임은 폴리이미드 재질의 필름에 의해 지지될 수 있다.
상기 폴리이미드 재질의 테이프는 상기 블랭크의 외곽 둘레에 접착되어, 상기 (c) 및 (d) 단계 중 적어도 어느 하나에서 단방향 섬유 프리프레그의 분리를 제한할 수 있다.
기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 따른 복합재 제조 방법의 효과는 다음과 같다.
첫째, 스탬프 포밍 공정 방법으로 복합재를 성형할 때 적외선 히팅에 의해 블랭크의 표면을 적외선 히팅 과정에서 발생되는 블랭크의 처짐을 방지하도록 적외선 히팅 온도에 대한 저항성을 갖는 폴리이미드 재질의 필름 또는 테이프를 사용함으로써, 복합재의 불량 발생률을 최소화할 수 있다.
둘째, 단방향의 섬유 다발로 구성된 복수 개의 프리프레그를 블랭크로 성형하여 복합재로 성형할 때 블랭크의 외곽 둘레를 폴리이미드 재질의 테이프로 접착하여 블랭크를 지지함으로써, 복합재 성형 시 단방향 섬유 프리프레그 사이에 벌어짐 또는 갈라짐 현상에 따른 복합재의 불량 발생을 저지할 수 있다.
도 1은 종래의 스탬프 포밍 공정에서 블랭크의 적외선 히팅 시 블랭크의 처짐이 발생하는 개략도,
도 2는 종래의 블랭크의 적외선 히팅 시 프리프레그의 섬유 간 분리되는 개략도,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 스탬프 포밍 공정으로 복합재를 제조하는 개략 구성도,
도 4는 본 발명의 제 1실시 예에 따른 프레임과 블랭크를 상호 폴리이미드 필름으로 연결한 평면도,
도 5는 본 발명의 제 1실시 예에 따른 스탬프 포밍 공정으로 복합재를 제조하는 복합재 제조 방법의 공정 흐름도,
도 6은 본 발명의 제 2실시 예에 따른 프레임과 블랭크를 상호 폴리이미드 테이프로 연결한 평면도,
도 7은 본 발명의 제 2실시 예에 따른 스탬프 포밍 공정의 복합재를 제조하는 복합재 제조 방법의 공정 흐름도이다.
이하, 본 발명의 실시 예들에 따른 복합재 제조 방법에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
설명하기에 앞서, 본 발명의 실시 예들에 따른 복합재 제조 방법은 스탬프 포밍(stamp forming) 공정 방법으로 복합재를 제조하는 복합재 제조 방법이며, 도 1에 스탬프 포밍 공정 방법으로 복합재를 제조하는 복합재 제조 방법은 본 발명의 제 1실시 예를 기본으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않고 본 발명의 제 2실시 예에 따른 복합재 제조 방법도 적용할 수 있음을 미리 밝혀둔다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 스탬프 포밍 공정으로 복합재를 제조하는 개략 구성도, 도 4는 본 발명의 제 1실시 예에 따른 프레임과 블랭크를 상호 폴리이미드 필름으로 연결한 평면도, 그리고 도 5는 본 발명의 제 1실시 예에 따른 스탬프 포밍 공정으로 복합재를 제조하는 복합재 제조 방법의 공정 흐름도이다.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예들에 따른 복합재 제조 방법은 스탬프 포밍 공정 방법을 사용한다.
본 발명의 실시 예들에 따른 복합재 제조 방법은 수지가 함침된 섬유, 즉 프리프레그(prepreg)(10)를 복수 개로 적층한다. 복수 개의 프리프레그(10)는 금형(50)에서 성형될 볼륨을 갖도록 상하 방향으로 적층된다. 여기서, 프리프레그(10)를 구성하는 섬유는 교차 방향으로 직조된 패브릭 또는 단방향 섬유 다발이 사용될 수 있다. 이하에서 설명되는 본 발명의 제 1실시 예에 따른 복합재 제조 방법은 교차 방향으로 직조된 패브릭에 수지가 함침된 프리프레그(10)가 사용되고, 본 발명의 제 2실시 예에 따른 복합재 제조 방법은 단방향 섬유 다발에 수지가 함침된 프리프레그(10)가 사용된다.
복수 개의 프리프레그(10)를 일정한 볼륨을 갖도록 적층한 후 금형 사이에서 열 경화, 즉 상하 방향으로 적층된 복수 개의 프리프레그(10)가 상호 결합되도록 열 경화한다. 금형(50) 사이에서 열 경화된 복수 개의 프리프레그(10)는 스탬프 금형(110)에서 성형될 복합재(C)의 전 단계인 블랭크(blank)(30)로 성형된다. 블랭크(30)는 적외선 히터(90)가 있는 성형 공간인 스탬프 금형(110)에서 성형될 공간에 인입되기 전 프레임(70)의 내부에 배치된다. 본 발명의 실시 예들에 따른 복합재 제조 방법은 프레임(70) 내부에 블랭크(30)를 배치하고 프레임(70)과 블랭크(30)를 상호 연결하도록 폴리이미드(polyimide) 재질의 필름(130)과 테이프(200; 도 6 참조) 중 적어도 어느 하나를 사용한다. 본 발명의 제 1실시 예에 따른 복합재 제조 방법에서는 폴리이미드 재질의 필름(130)이 사용되고, 본 발명의 제 2실시 예에 따른 복합재 제조 방법에서는 폴리이미드 재질의 테이프(200)가 사용된다.
본 발명의 제 1실시 예들에 따른 복합재 제조 방법은 프레임(70) 내부에 블랭크(30)를 배치한 후, 폴리이미드 재질의 필름(130)으로 프레임(70)과 블랭크(30)를 상호 연결한다. 폴리이미드 재질의 필름(130)은 최대 사용 가능 온도 426도를 가지고 있기 때문에 적외선 히터(90)에서 블랭크(30)의 표면을 315도 내지 380도 사이의 온도로 적외선 히팅할 때 끊어짐 또는 녹는 현상이 발생되지 않는다. 프레임(70)과 블랭크(30)를 연결하는 폴리이미드 재질의 필름(130) 표면에는 고온용 이형제를 도포한다. 이렇게 폴리이미드 재질의 필름(130) 표면에 고온용 이형제를 도포함으로써, 스탬프 금형(110)에서 블랭크(30)가 복합재(C)로 성형될 때 폴리이미드 재질의 필름(130)과 스탬프 금형(110)의 분리를 용이하게 한다.
폴리이미드 재질의 필름(130)은 적외선 히터(90)에 의해 블랭크(30)의 표면을 적외선 히팅할 때 블랭크(30)의 연화 과정에서 발생되는 블랭크(30)의 처짐 현상을 제한한다. 즉, 폴리이미드 재질의 필름(130)이 프레임(70) 내부에 블랭크(30)의 하부를 지지함으로써, 블랭크(30)의 연화 과정에서 발생되는 블랭크(30)의 처짐 현상을 방지한다. 폴리이미드 재질의 필름(130)은 블랭크(30)의 외부 방향으로 배치되어 스탬프 금형(110)으로 블랭크(30)를 복합재(C)로 제조할 때 복합재(C)의 제품 성형성에 영향을 주지 않는다. 본 발명의 제 1실시 예에 따른 복합재 제조 방법에서 프레임(70)과 블랭크(30)를 상호 연결할 때 폴리이미드 재질의 필름(130)과 연결되는 고리(150) 및 스프링(170)을 더 포함한다. 고리(150) 및 스프링(170)은 폴리이미드 재질의 필름(130)과 프레임(70) 사이의 연결성을 향상한다. 물론, 고리(150) 및 스프링(170)은 선택적으로 제거하여 폴리이미드 재질의 필름(130)으로만 프레임(70)과 블랭크(30)를 연결할 수 있다.
적외선 히터(90)가 배치된 공간에서 적외선 히팅에 의해 표면이 연화된 블랭크(30)는 요구되는 복합재(C)의 형상을 갖는 스탬프 금형(110)에서 가압되어 복합재(C)로 성형된다. 이때, 블랭크(30)는 폴리이미드 재질의 필름(130)에 의해 프레임(70) 내부에서 처짐이 발생하지 않은 상태에서 연화된 후 스탬프 금형(110)에서 복합재(C)로 성형됨에 따라 복합재(C)의 표면의 주름 등의 불량이 발생하지 않는 이점이 있다.
이러한 본 발명의 제 1실시 예에 따른 복합재의 제조 방법은 도 5를 참조하여 다음과 같다.
복수 개의 프리프레그(10)를 적층하여 블랭크(30)를 형성한다(S10). 복수 개의 프리프레그(10)는 교차 방향으로 직조된 패브릭에 수지를 함침하여 형성한 후, 상하 방향으로 적층한다. 상하 방향으로 적층되어 일정 볼륨을 갖는 복수 개의 프리프레그(10)는 금형(50)에 의해 블랭크(30)로 성형된다.
블랭크(30)의 표면을 적외선 히터(90)로 적외선 히팅 하기 전에 프레임(70) 내부에 블랭크(30)를 배치한다(S30). 프레임(70)과 프레임(70) 내부에 배치된 블랭크(30)를 폴리이미드 재질의 필름(130)으로 연결한다(S50). 이때, 폴리이미드 재질의 필름(130)은 블랭크(30) 하부를 지지하도록 프레임(70)과 블랭크(30)를 상호 연결한다. S30 단계에서 사용되는 폴리이미드 재질의 필름(130)은 본 발명의 일 실시 예로서 최대 사용 가능 온도 426도를 가지고 있으므로, 315도 내지 380도 사이의 온도로 블랭크(30)의 표면을 적외선 히팅할 때 끊어짐 또는 녹는 현상 발생 없이 블랭크(30)의 처짐 발생을 저지할 수 있다.
프레임(70)과 블랭크(30)를 복합재(C)로 성형하는 성형 공간에 인입하고 블랭크(30)를 적외선 히팅한다(S70). 적외선 히터(90)의 적외선 히팅에 의해 표면이 연화된 블랭크(30)는 가열된 스탬프 금형(110)에서 스탬프 포밍 공법에 의해 복합재(C)로 성형된다(S90). 블랭크(30)를 스탬프 금형(110)에서 복합재(C)로 성형할 때, 폴리이미드 재질의 필름(130)은 블랭크(30)의 성형성에 영향을 주지 않을 뿐만 아니라 고온용 이형제가 도포되어 스탬프 금형(110)과의 분리가 용이하다.
다음으로 도 6은 본 발명의 제 2실시 예에 따른 프레임과 블랭크를 상호 폴리이미드 테이프로 연결한 평면도이고, 도 7은 본 발명의 제 2실시 예에 따른 스탬프 포밍 공정의 복합재를 제조하는 복합재 제조 방법의 공정 흐름도이다.
본 발명의 제 2실시 예에 따른 복합재 제조 방법은 도 3에 도시된 바와 같이 스탬프 포밍 공정 방법에 의해 복합재(C)를 성형한다. 본 발명의 제 2실시 예에 따른 복합재 제조 방법은 본 발명의 제 1실시 예와 달리, 단방향 섬유 다발에 수지가 함침된 복수 개의 프리프레그(10)로 블랭크(30)를 성형하여 복합재(C)를 성형할 만 아니라 폴리이미드 재질의 필름(130) 대비 상이한 폴리이미드 재질의 테이프(200)를 사용한다.
프레임(70)과 블랭크(30)를 연결하는 본 발명의 제 2실시 예에 따른 복합재 제조 방법의 폴리이미드 재질의 테이프(200)는 최대 사용 가능 온도 399도이다. 즉, 폴리이미드 재질의 테이프(200)는 315도 내지 380도 사이의 온도로 블랭크(30)를 적외선 히팅할 때 폴리이미드 재질의 필름(130)과 같이 끊어짐 또는 녹는 현상이 발생하지 않는다.
폴리이미드 재질의 테이프(200)는 프레임(70)과 블랭크(30)를 연결할 때 단방향의 섬유 다발로 구성된 프리프레그(10)의 갈라짐 또는 벌어짐 현상이 발생하지 않도록 블랭크(30)의 외곽 둘레에 접착되어 프레임(70)에 대해 블랭크(30)를 지지한다. 즉, 폴리이미드 재질의 테이프(200)는 도 6에 도시된 바와 같이 블랭크(30)의 외곽 둘레에 접착됨에 따라 적외선 히터(90)에 의해 블랭크(30)의 적외선 히팅 시 단방향의 섬유 다발로 구성된 프리프레그(10)의 갈라짐 또는 벌어짐 현상을 방지한다.
이러한 본 발명의 제 2실시 예에 따른 복합재 제조 방법은 도 7를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
복수 개의 프리프레그(10)를 적층하여 블랭크(30)를 형성한다(S100). 복수 개의 프리프레그(10)는 단방향 섬유 다발에 수지를 함침하여 형성한 후, 상하 방향으로 적층한다. 상하 방향으로 적층되어 일정 볼륨을 갖는 복수 개의 프리프레그(10)는 금형(50)에 의해 블랭크(30)로 성형된다.
블랭크(30)의 표면을 적외선 히터(90)로 적외선 히팅 하기 전에 프레임(70) 내부에 블랭크(30)를 배치한다(S120). 폴리이미드 재질의 테이프(200)는 블랭크(30)의 표면을 적외선 히팅으로 연화할 때 단방향 섬유 프리프레그의 갈라짐 또는 벌어짐이 발생되지 않도록 블랭크(30)의 외곽 둘레를 접착한다(S140). 블랭크(30)의 외곽 둘레에 접착된 폴리이미드 재질의 테이프(200)와 프레임(70)을 상호 연결한다(S160). 폴리이미드 재질의 테이프(200)는 본 발명의 제 1실시 예의 폴리이미드 재질의 필름(130)과 같이 블랭크(30)가 적외선 히팅에 의해 연화될 때 처짐이 발생되지 않도록 블랭크(30)를 지지한다.
프레임(70)과 블랭크(30)를 복합재(C)로 성형하는 성형 공간에 인입하고 블랭크(30)를 적외선 히팅한다(S180). 적외선 히터(90)의 적외선 히팅에 의해 표면이 연화된 블랭크(30)는 가열된 스탬프 금형(110)에서 스탬프 포밍 공법에 의해 복합재(C)로 성형된다(S200). 블랭크(30)를 스탬프 금형(110)에서 복합재(C)로 성형할 때, 폴리이미드 재질의 테이프(200)는 블랭크(30)의 성형성에 영향을 주지 않을 뿐만 아니라 고온용 이형제가 도포되어 스탬프 금형(110)과의 분리가 용이하다.
이에, 스탬프 포밍 공정 방법으로 복합재를 성형할 때 적외선 히팅에 의해 블랭크의 표면을 적외선 히팅 과정에서 발생되는 블랭크의 처짐을 방지하도록 적외선 히팅 온도에 대한 저항성을 갖는 폴리이미드 재질의 필름 또는 테이프를 사용함으로써, 복합재의 불량 발생률을 최소화할 수 있다.
또한, 단방향의 섬유 다발로 구성된 복수 개의 프리프레그를 블랭크로 성형하여 복합재로 성형할 때 블랭크의 외곽 둘레를 폴리이미드 재질의 테이프로 접착하여 블랭크를 지지함으로써, 복합재 성형 시 단방향 섬유 프리프레그 사이에 벌어짐 또는 갈라짐 현상에 따른 복합재의 불량 발생을 저지할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징들이 변경되지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것으로 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 프리프레그(prepreg) 30: 블랭크(blank)
130: 폴리이미드(polyimide) 재질의 필름
200: 폴리이미드 재질의 테이프

Claims (6)

  1. (a) 단방향 섬유 다발 및 다중 방향 패브릭 중 어느 하나에 수지가 함침된 복수 개의 프리프레그(prepreg)를 적층하여, 복합재로 성형되는 블랭크(blank)를 형성하는 단계와;
    (b) 프레임의 내부에 상기 블랭크를 배치하고 상기 프레임과 상기 블랭크를 폴리이미드(polyimide) 재질의 필름과 테이프 중 적어도 어느 하나로 연결하여, 상기 프레임의 내부에 상기 블랭크를 지지하는 단계와;
    (c) 상기 블랭크가 지지된 상기 프레임을 상기 블랭크가 상기 복합재로 성형되는 공간에 배치하고, 상기 블랭크를 적외선 히팅하는 단계와;
    (d) 상기 (c) 단계에서 적외선 히팅된 상기 블랭크를 가열된 금형에서 스탬프 포밍(stamp forming) 공법으로 상기 복합재를 성형하는 단계를 포함하며,
    상기 블랭크가 다중 방향 패브릭에 수지가 함침된 복수 개의 상기 프리프레그가 적층되어 형성될 때, 상기 (b) 단계에서 상기 블랭크와 상기 프레임은 폴리이미드 재질의 필름에 의해 지지되어 상기 블랭크의 처짐이 제한되는 것을 특징으로 하는 복합재 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서 상기 블랭크는 복수 개의 상기 프리프레그를 적층한 후, 열 경화에 의해 성형되는 것을 특징으로 하는 복합재 제조 방법.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 블랭크가 단방향 섬유 다발에 수지가 함침된 복수 개의 상기 프리프레그가 적층되어 형성될 때, 상기 (b) 단계에서 상기 블랭크의 외곽 둘레는 상기 폴리이미드 재질의 테이프에 의해 접착되어 상기 프레임에 지지되는 것을 특징으로 하는 복합재 제조 방법
  5. 삭제
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 폴리이미드 재질의 테이프는 상기 블랭크의 외곽 둘레에 접착되어, 상기 (c) 및 (d) 단계 중 적어도 어느 하나에서 단방향 섬유 프리프레그의 분리를 제한하는 것을 특징으로 하는 복합재 제조 방법.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170127613A (ko) * 2016-05-12 2017-11-22 ㈜한국몰드김제 시트백 프레임 성형 방법 및 장치
JP2019199062A (ja) * 2018-05-18 2019-11-21 三菱重工業株式会社 複合材の製造方法および複合材
JP6722589B2 (ja) * 2013-12-24 2020-07-15 ダハー エアロスペイス 熱可塑性マトリックス中の一部に連続繊維補強材を有する複合部材のホットスタンピング方法
JP6761855B2 (ja) 2015-06-16 2020-09-30 レオンハード クルツ シュティフトゥング ウント コー. カーゲー プラスチック成形品の製造方法、プラスチック成形品、及び、金型
KR20210059665A (ko) * 2019-11-15 2021-05-25 (주)엘지하우시스 프리프레그를 이용한 탄소섬유 복합재 제조방법, 탄소섬유 복합재 제조장치 및 프리프레그를 이용한 탄소섬유 복합재 제조방법용 고정필름

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6722589B2 (ja) * 2013-12-24 2020-07-15 ダハー エアロスペイス 熱可塑性マトリックス中の一部に連続繊維補強材を有する複合部材のホットスタンピング方法
JP6761855B2 (ja) 2015-06-16 2020-09-30 レオンハード クルツ シュティフトゥング ウント コー. カーゲー プラスチック成形品の製造方法、プラスチック成形品、及び、金型
KR20170127613A (ko) * 2016-05-12 2017-11-22 ㈜한국몰드김제 시트백 프레임 성형 방법 및 장치
JP2019199062A (ja) * 2018-05-18 2019-11-21 三菱重工業株式会社 複合材の製造方法および複合材
KR20210059665A (ko) * 2019-11-15 2021-05-25 (주)엘지하우시스 프리프레그를 이용한 탄소섬유 복합재 제조방법, 탄소섬유 복합재 제조장치 및 프리프레그를 이용한 탄소섬유 복합재 제조방법용 고정필름

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