KR102544748B1 - Smc를 이용한 캡 루프 페어링 제작 방법 및 이를 통해 제작된 캡 루프 페어링 - Google Patents

Smc를 이용한 캡 루프 페어링 제작 방법 및 이를 통해 제작된 캡 루프 페어링 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 특장차의 지붕에 설치되는 캡 루프 페어링 제작 방법에 관한 것으로, 레진 컴파운드에 유리 섬유 보강재를 함침하여 SMC를 생성하는 SMC 준비단계, 상기 SMC를 블록 코어를 적용한 금형에 충진하고, 열 압축 성형하여 캡 루프 페어링을 생성하는 열 압축 성형단계 및 상기 캡 루프 페어링에 도금액을 입히는 표면처리단계를 포함하여, 강도가 향상되고, 무게가 경량화된 SMC를 이용한 캡 루프 페어링을 제작할 수 있다.

Description

SMC를 이용한 캡 루프 페어링 제작 방법 및 이를 통해 제작된 캡 루프 페어링{Method of manufacturing cap loop fairing using SMC and cap loop fairing manufactured through this method}
본 발명은 SMC를 이용한 캡 루프 페어링 제작 방법 및 이를 통해 제작된 캡 루프 페어링에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 특장차의 운전석 캐빈 상단 지붕에 장착되어 컨테이너와 같은 적재함과의 단차를 줄여 공기저항 및 소음을 감소시켜 연비를 높이고 주행 안정성을 확보하는 캡 루프 페어링을 SMC를 사용하여 제작함으로써, 캡 루프 페어링을 경량화하고 강도를 향상시킨 SMC를 이용한 캡 루프 페어링 제작 방법 및 이를 통해 제작된 캡 루프 페어링에 관한 것이다.
일반적으로, 특장차는 운전자가 탑승하는 캐빈과 컨테이너와 같은 적재함을 포함하는데, 이때, 캐빈과 적재함의 단차로 인해 공기저항이 생기게 되고, 이로 인해, 연비가 줄어들고 주행 안정성이 크게 떨어지게 된다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 캐빈의 상단 지붕에 전방으로부터 후방으로 이동할수록 원만한 곡선 형태의 경사면을 가지는 캡 루프 페어링을 장착하고 있으며, 이로 인해, 캐빈과 적재함의 단차를 줄여 특장차의 주행시 발생하는 공기저항을 줄임과 동시에 공기의 역학적 흐름을 제어하여 연비를 높이고 주행 안정성을 확보할 수 있다.
최근에는 특장차에 대한 경량화, 에너지 절감, 생산성 등의 이슈가 승용차 못지않게 부응하고 있으며, 이 중 캡 루프 페어링의 경량화, 에너지 절감, 고강도화, 생산성 등에 대한 이슈 또한 적지 않은 비중을 포함하고 있다.
이러한 캡 루프 페어링에 관하여 종래에는 한국등록특허 제10-1445527(등록번호) "화물차량용 에어 스포일러"가 개시되어 있으나, 유리 섬유와 FRP 수지를 덧대어 경화된 강화 플라스틱을 사용하고 있어 바람, 물기, 진동, 열 등의 외부요인 대한 내구성이 떨어지며, 생산성이 낮다.
이에 따라 상기 문제를 해결함에 있어서, 캡 루프 페어링의 무게를 경량화하여 연비를 높이고, 고강도화 시켜 바람, 물기, 진동, 열 등의 외부요인에 대한 내구성을 높이며, 생산성을 향상시킨 캡 루프 페어링 기술 개발이 절실한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 실시 예에 따른 SMC를 이용한 캡 루프 페어링 제작 방법 및 이를 통해 제작된 캡 루프 페어링은, 무게를 경량화하여 연비를 높이고, 고강도화 시켜 바람, 물기, 진동, 열 등의 외부요인에 대한 내구성을 높이며, 생산성을 향상시킨 SMC를 이용한 캡 루프 페어링 제작 방법 및 이를 통해 제작된 캡 루프 페어링을 제공하는데 목적이 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 SMC를 이용한 캡 루프 페어링 제작 방법은 특장차의 지붕에 설치되는 캡 루프 페어링 제작 방법에 관한 것으로, 레진 컴파운드에 유리 섬유 보강재를 함침하여 SMC를 생성하는 SMC 준비단계, 상기 SMC를 블록 코어를 적용한 금형에 충진하고, 열 압축 성형하여 캡 루프 페어링을 생성하는 열 압축 성형단계 및 상기 캡 루프 페어링에 도금액을 입히는 표면처리단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 SMC 준비단계는, 불포화 폴리 에스테르 레진 10 내지 20 중량부, 저수축제 10 내지 20 중량부, 충진제 40 내지 50 중량부, 경화제 0.1 내지 2 중량부 및 이형제 0.1 내지 2 중량부를 혼합하여 상기 레진 컴파운드를 생성하는 레진 컴파운드 준비단계, 커터기를 사용하여 상기 유리 섬유 보강재를 35mm 내지 45mm 크기로 1차 절삭하고, 20mm 내지 30mm의 크기로 2차 절삭하는 유리 섬유 보강재 준비단계 및 상기 레진 컴파운드 100 중량부에 대하여 상기 유리 섬유 보강재 20 내지 40 중량부를 함침하여 SMC를 생성하는 함침단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 열 압축 성형단계는, 상기 금형에 형성된 블록코어를 이동시켜 금형의 형태를 형성하는 형태 형성단계, 상기 SMC를 상기 금형의 캐비티에 충진하는 충진단계, 상기 SMC가 충진된 금형을 150℃ 내지 160℃의 온도로 가열하는 가열단계, 상기 금형에 충진된 SMC를 80kgf/cm2 내지 120kgf/cm2의 압축 강도로 압축 성형하는 압축 성형단계, 상기 압축 성형단계를 통해 압축된 SMC를 보강 압축하는 보압단계 및 압축 성형된 상기 SMC를 응고시켜 캡 루프 페어링을 생성하는 응고단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 유리 섬유 보강재 준비단계는, 커터기를 사용하여 상기 유리 섬유 보강재를 35mm 내지 45mm의 크기로 1차 절삭하는 1차 절삭단계, 35mm 내지 45mm의 크기의 메쉬 망을 사용하여 상기 1차 절삭단계를 통해 1차 절삭된 상기 유리 섬유 보강재를 1차 여과하는 1차 여과단계, 커터기를 사용하여 상기 1차 여과단계를 통해 1차 여과된 상기 유리 섬유 보강재를 20mm 내지 30mm의 크기로 절삭하는 2차 절삭단계, 20mm 내지 30mm의 크기의 메쉬 망을 사용하여 상기 2차 절삭단계를 통해 2차 절삭된 상기 유리 섬유 보강재를 여과하는 2차 여과단계, 상기 2차 여과단계를 통해 2차 여과되지 못한 상기 유리 섬유 보강재에 함침제를 도포하고, 볼 연마기에 넣고 20mm 내지 30mm의 크기로 연마하는 연마단계 및 상기 2차 여과단계를 통해 2차 여과된 상기 유리 섬유 보강재 및 상기 연마단계를 통해 연마된 상기 유리 섬유 보강재를 혼합하는 유리 섬유 보강재 혼합단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 레진 컴파운드 준비단계는, 증점제 0.1 내지 3 중량부를 더 혼합하여 레진 컴파운드를 생성할 수 있다.
또한, 상기 SMC 준비단계는, 상기 레진 컴파운드 준비단계 이전에, 상기 증점제를 가공하여 다수의 홀이 형성된 캡슐 형태로 상기 증점제를 준비하는 증점제 준비단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 증점제 준비단계는, 상기 증점제를 20mm 내지 30mm 직경의 내부가 비어있는 캡슐 형태로 사출하는 증점제 사출단계, 캡슐 형태로 사출된 상기 증점제에 5mm 내지 10mm 직경의 다수의 홀을 천공하는 증점제 천공단계 및 다수의 홀이 형성된 캡슐 형태의 상기 증점제를 건조하여 상기 증점제의 형태를 유지시키는 형태유지단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 SMC를 이용한 캡 루프 페어링 제작 방법 및 이를 통해 제작된 캡 루프 페어링은, SMC를 사용하여 캡 루프 페어링의 무게를 경량화 함으로써, 특장차의 연비를 향상시킨 캡 루프 페어링을 제작할 수 있다.
또한, 불포화 폴리에스테르 레진, 저수축제, 충진제, 이형제, 경화제, 보강제 등을 혼합한 레진 컴파운드에 유리 섬유 보강제를 함침시킨 SMC를 사용하여 고강도화 시킨 캡 루프 페어링을 제작할 수 있다.
또한, 열 압축 성형을 통해 캡 루프 페어링의 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 하나의 금형으로 두 개의 캡 루프 페어링을 제작할 수 있다.
또한, 연마된 유리 섬유 보강재가 먼저 함침되고, 절삭된 유리 섬유 보강재가 후에 함침되어, 함침제 사용을 최소화하여 SMC의 물성 변화를 최소화 하여 캡 루프 페어링을 제작할 수 있다.
또한, 레진 컴파운드 생성 시 캡슐 형태의 증점제를 사용하여 각 재료를 점착함으로써, 레진 컴파운드의 입자 크기 및 입자 분포를 고르게 형성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 SMC를 이용한 캡 루프 페어링 제작 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
도 2는 도 1의 SMC 준비단계를 나타낸 흐름도이다.
도 3은 도 1의 열 압축 성형단계를 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 SMC를 이용한 캡 루프 페어링의 제 1형태를 개략적으로 나타낸 예시도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 SMC를 이용한 캡 루프 페어링의 제 2형태를 개략적으로 나타낸 예시도이다.
도 6은 도 2의 유리 섬유 보강재 준비단계를 계략적으로 나타낸 흐름도이다.
도 7은 도 1의 SMC 준비단계에 증점제 준비단계가 추가된 것을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
도 8은 도 7의 증점제 준비단계를 나타낸 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 캡슐 형태의 증점제를 개략적으로 나타낸 예시도이다.
이하, 도면을 참조한 본 발명의 설명은 특정한 실시 형태에 대해 한정되지 않으며, 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있다. 또한, 이하에서 설명하는 내용은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하의 설명에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되는 용어로서, 그 자체에 의미가 한정되지 아니하며, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 명세서 전체에 걸쳐 사용되는 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 이하에서 기재되는 "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로 해석되어야 하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 갖는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 도 1 내지 도 9를 참조로 하여 본 발명의 실시 예에 따른 SMC를 이용한 캡 루프 페어링 제작 방법을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 SMC를 이용한 캡 루프 페어링 제작 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이고, 도 2는 도 1의 SMC 준비단계를 나타낸 흐름도이며, 도 3은 도 1의 열 압축 성형단계를 나타낸 흐름도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 SMC를 이용한 캡 루프 페어링의 제 1형태를 개략적으로 나타낸 예시도이며, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 SMC를 이용한 캡 루프 페어링의 제 2형태를 개략적으로 나타낸 예시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 SMC를 이용한 캡 루프 페어링 제작 방법(S1)은, SMC 준비단계(S100), 열 압축 성형단계(S200) 및 표면처리단계(S300)를 포함할 수 있다.
먼저, SMC 준비단계(S100)는, 레진 컴파운드에 유리 섬유 보강재를 함침하여 SMC를 생성하는 단계이다.
이러한 SMC 준비단계(S100)에 대해서는 하기에서 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
다음으로, 열 압축 성형단계(S200)는 SMC를 블록 코어를 적용한 금형에 충진하고, 열 압축 성형하여 캡 루프 페어링을 생성하는 단계이다.
이러한 열 압축 성형단계(S200)에 대해서도 하기에서 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
다음으로, 표면처리단계(S300)는, 캡 루프 페어링에 도금액을 입히는 단계이다.
구체적으로, 표면처리단계(S300)는, 캡 루프 페어링의 표면을 연마하고, 산화물, 금속염 이외의 오염물을 탈지하며, 산(Acid)을 사용하여 표면에 있는 산화 피막을 제거하는 산세처리하고, 표면을 수세하여 씻어낼 수 있다.
이에, 캡 루프 페어링의 표면을 정리하여 도금 밀착성 및 평활성을 향상시킬 수 있다.
이후, 표면처리단계(S300)는, 구리, 니켈, 크롬 등으로 이루어진 도금액을 캡 루프 페어링에 입히고, 크롬 피막을 입히는 것으로 표면처리를 마무리할 수 있다.
이에, 캡 루프 페어링의 내구성, 내마모성, 내식성을 향상시킬 수 있다.
이하에서, 도 2를 참조하여 앞서 설명한 SMC 준비단계(S100)에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 2를 참조하면, SMC 준비단계(S100)는, 레진 컴파운드 준비단계(S110), 유리 섬유 보강재 준비단계(S120) 및 함침단계(S130)를 포함할 수 있다.
레진 컴파운드 준비단계(S110)는, 불포화 폴리 에스테르 레진 10 내지 20 중량부, 저수축제 10 내지 20 중량부, 충진제 40 내지 50 중량부, 경화제 0.1 내지 2 중량부, 이형제 0.1 내지 2 중량부를 혼합하여 레진 컴파운드를 생성하는 단계이다.
먼저, 불포화 폴리 에스테르 레진은, SMC 구조를 형성하는 재료로, 기본 물성을 유지하며, 다른 재료들과 결합할 수 있다.
여기서, 불포화 폴리 에스테르 레진은, 10 중량부 미만으로 혼합될 경우 SMC의 기본 물성이 저하될 수 있으며, 20 중량부 초과로 혼합될 경우 기본 물성이 강해져 다른 재료들의 특성이 저하될 수 있다.
다음으로, 저수축제는, 불포화 폴리 에스테르 레진의 경화수축율을 보완하고, 캡 루프 페어링의 표면 거칠기를 개선할 수 있다.
여기서, 저수축제는, 폴리스타이렌, 폴리에틸렌, 폴리비닐아세테이트, 폴리메틸 메타크릴레이트 등이 사용될 수 있으며, 이 중에서 폴리스타이렌, 폴리에틸렌을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 저수축제는, 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
또한, 저수축제는, 10 중량부 미만으로 혼합될 경우 불포화 폴리 에스테르 레진의 경화수축을 보완할 수 없으며, 20 중량부 초과로 혼합될 경우 불포화 폴리 에스테르 레진의 경화수축이 미미하여 공기층이 발생하고, 캡 루프 페어링에 공기층으로 인한 균열이 발생할 수 있다.
다음으로, 충진제는, 불포화 폴리 에스테르 레진의 경화수축율을 보완하고, 캡 루프 페어링의 강도를 증가시키며, 전기 절연 특성을 개선할 수 있다.
여기서, 충진제는, 탄산칼슘, 클레이, 수산화 알루미늄 등이 사용될 수 있으며, 이 중에서 탄산칼슘, 클레이를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 충진제는, 40 중량부 미만으로 혼합될 경우 불포화 폴리 에스테르 레진의 경화수축을 보완할 수 없으며, 50 중량부 초과로 혼합될 경우 불포화 폴리 에스테르 레진의 경화수축이 지나치게 진행되어 캡 루프 페어링의 부피가 수축함으로써, 전기 절연 특성을 저해할 수 있다.
다음으로, 경화제는, 충진제의 특성을 보완하여 불포화 폴리 에스테르 레진의 경화 수축이 안정적으로 진행될 수 있도록 할 수 있다.
여기서, 경화제는, T-부틸퍼옥시벤조에이트, 벤조일퍼옥시드, 큐멘히드로퍼옥시드, 메틸에틸케톤퍼옥시드 등의 유기 과산화물을 사용할 수 있다.
또한, 경화제는, 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
또한, 경화제는, 0.1 중량부 미만으로 혼합될 경우 충진제의 특성을 보완할 수 없으며, 2 중량부 초과로 혼합될 경우 충진제의 특성이 지나치게 향상되어 캡 루프 페어링의 부피가 수축함으로써, 전기 절연 특성을 저해할 수 있다.
다음으로, 이형제는, 금형과 금형으로부터 사출되는 캡 루프 페어링의 접착력을 감소시킬 수 있다.
이에, 이형제는, SMC가 용융되면서 체적 변화로 인해 금형에 과접착되어 탈형이 힘들어지고, 캡 루프 페어링의 형태가 훼손되는 것을 방지할 수 있다.
여기서, 이형제는, 스테아르산 아연, 스테아르산 칼슘, 등이 사용될 수 있으며, 스테아르산 아연을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 이형제는, 0.1 중량부 미만으로 혼합될 경우 금형과 캡 루프 페어링의 접착력을 감소시킬 수 없으며, 2 중량부 초과로 혼합될 경우 캡 루프 페어링 내부에 잔류하는 이형제가 탄화하여 이물질이 형성될 수 있다.
또한, 레진 컴파운드는 착색제 0.1 내지 3 중량부를 더 포함할 수 있다.
착색제는, 레진 컴파운드의 색상을 내는 것으로, 사용자는 캡 루프 페어링이 장착되는 특장차의 색상에 따라 다양한 색의 착색제를 사용할 수 있다.
또한, 레진 컴파운드는 증점제(TA) 0.1 내지 3 중량부를 더 포함할 수 있다.
증점제(TA)는, 레진 컴파운드의 각 재료간 점성을 조절하여 각 재료간 안정적인 점착을 이루게 할 수 있다.
여기서, 증점제(TA)는, 산화 마그네슘, 산화 칼슘, 수산화 마그네슘 등이 사용될 수 있으며, 산화 마그네슘을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 증점제(TA)는, 0.1 중량부 미만으로 혼합될 경우 재료간 원활한 점성을 발휘하지 못해 캡 루프 페어링의 성형성을 저하시키고, 3 중량부 초과로 혼합될 경우 점성이 높아져 캡 루프 페어링의 성형에 요구하는 압력의 크기 및 온도가 높아져, 생산성이 저하될 수 있다.
이때, 증점제(TA)의 형태는 고체, 액체, 가루 등 다양한 형태로 형성될 수 있다.
유리 섬유 보강재 준비단계(S120)는, 유리 섬유 보강재를 커터기에 의해 35mm 내지 45mm 크기로 1차 절삭하고, 20mm 내지 30mm의 크기로 2차 절삭하는 단계이다.
이는, 1차, 2차 절삭을 통해 유리 섬유 보강재의 크기와 함유량에 따라 물성이 크게 변화하는 SMC의 균일성을 보장하여, 캡 루프 페어링의 생산 품질을 균일하게 하기 위함이다.
여기서, 유리 섬유 보강재는, 20mm 크기 미만으로 절삭될 경우 생성된 캡 루프 페어링의 물성이 사용자가 요구하는 강도보다 저하된 강도로 형성될 수 있으며, 30mm 크기 초과로 절삭될 경우 사용자가 요구하는 캡 루프 페어링의 강도를 얻기 위해 캡 는 문제가 발생할 수 있다.
함침단계(S130)는, 레진 컴파운드 100 중량부에 대하여 유리 섬유 보강재 20 내지 40 중량부를 함침하여 SMC를 생성하는 단계이다.
이에, SMC는, 굴곡, 인장, 충격 등 레진 컴파운드의 기본 물성을 유지하면서, 유리 섬유 보강재를 함침하여 기본 물성의 강도가 향상될 수 있다.
여기서, 유리 섬유 보강재가 20 중량부 미만일 경우, 레진 컴파운드가 기본 물성을 유지하지 못하고 분해되어, SMC의 강도가 낮아질 수 있으며, 유리 섬유 보강재가 40 중량부를 초과할 경우, 레진 컴파운드의 기본 물성을 해칠 수 있다.
이하에서, 도 3을 참조하여 앞서 설명한 열 압축 성형단계(S200)에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 3을 참조하면, 열 압축 성형단계(S200)는, 형태형성단계(S210), 충진단계(S220), 가열단계(S230), 압축 성형단계(S240), 보압단계(S250) 및 응고단계(S260)를 포함할 수 있다.
먼저, 형태형성단계(S210)는, 금형에 형성된 블록코어를 이동시켜 금형의 형태를 형성하는 단계이다.
구체적으로, 형태형성단계(S210)는, 금형에서 블록코어를 인입 또는 인출하여 틀의 형태를 사용자의 요구에 따라 변형할 수 있다.
보다 더 구체적으로, 도 4 및 도 5를 참조하면, 형태형성단계(S210)는, 금형에서 블록코어를 인출시켜 도 4와 같은 제 1형태의 캡 루프 페어링(1a)을 생성할 수 있으며, 금형에서 블록코어를 인입시켜 도 5와 같은 제 2형태의 캡 루프 페어링(1b)을 생성할 수 있다.
이에 따라, 사용자는 하나의 금형으로 요구하는 형태의 캡 루프 페어링을 생성할 수 있다.
충진단계(S220)는, SMC를 금형의 캐비티에 충진하는 단계이다.
구체적으로, 충진단계(S220)는, 금형의 상형과 하형의 캐비티에 각각 SMC의 주입량을 조금씩 늘려 충진함으로써, 캐비티 내부에 SMC의 충진 균형을 맞춰 충진할 수 있다.
가열단계(S230)는 SMC가 충진된 금형을 140℃ 내지 160℃의 온도로 가열하는 단계이다.
여기서, 가열 온도가 140℃ 미만일 경우, SMC가 미성형 될 수 있으며, 가열온도 160℃ 초과일 경우, SMC의 레진 컴파운드와 유리 보강재가 분해되어 물성이 변형될 수 있다.
압축 성형단계(S240)는, 금형에 충진된 SMC를 80kgf/cm2 내지 120kgf/cm2의 압축 강도로 압축 성형하는 단계이다.
여기서, 압축 강도가 80kgf/cm2 미만일 경우, 낮은 압축 강도로 인해 SMC가 미성형 될 수 있으며, 압축 강도가 120kgf/cm2 초과일 경우, SMC가 과성형 되어 사용자가 원하는 캡 루프 페어링의 형태와 상이한 형태로 성형될 수 있다.
보압단계(S250)는, 압축단계를 통해 압축된 SMC를 40kgf/cm2 내지 80kgf/cm2의 압축 강도로 보강 압축하는 단계이다.
이에, 보압단계(S250)는, SMC가 용융 상태에서 고체 상태로 변화될 때 체적 변화가 생기게 되고, 이로 인해 성형된 캡 루프 페어링에 요철이 생기는데, 이때 보강 압축 함으로써, 요철을 압축하여 체적 변화를 방지할 수 있다.
이때, 보강 압축 강도가 40kgf/cm2 미만일 경우, 낮은 압축 강도로 인해 캡 루프 페어링에 요철이 형성될 수 있으며, 압축 강도가 80kgf/cm2 초과일 경우, SMC가 과성형 되어 사용자가 원하는 캡 루프 페어링의 형태와 상이한 형태로 성형될 수 있다.
응고단계(S260)는, 압축 성형된 SMC를 응고시켜 캡 루프 페어링을 생성하는 단계이다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 캡 루프 페어링 제작 방법(S1)은 불포화 폴리에스테르 레진, 저수축제, 충진제, 이형제, 경화제 등을 혼합한 레진 컴파운드에 유리 섬유 보강제를 함침시킨 SMC를 사용하여, 캡 루프 페어링의 강도가 향상되며, 무게가 경량화 되어 특장차의 연비를 향상시킬 수 있다.
또한, 열 압축 성형을 통해 캡 루프 페어링을 성형하여, 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 블록코어를 적용한 금형을 사용하여, 하나의 금형으로 서로 다른 형태의 캡 루프 페어링을 생산할 수 있다.
도 6은 도 2의 유리 섬유 보강재 준비단계를 계략적으로 나타낸 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 유리 섬유 보강재 준비단계(S120)는, 1차 절삭단계(S121), 1차 여과단계(S122), 2차 절삭단계(123), 2차 여과단계(S124), 연마단계(S125) 및 유리 섬유 보강재 혼합단계(S126)를 포함할 수 있다.
먼저, 1차 절삭단계(S121)는, 커터기를 사용하여 유리 섬유 보강재를 35mm 내지 45mm의 크기로 1차 절삭하는 단계이다.
다음으로, 1차 여과단계(S122)는, 35mm 내지 45mm의 크기의 메쉬 망을 사용하여 1차 절삭단계(S121)를 통해 1차 절삭된 유리 섬유 보강재를 1차 여과하는 단계이다.
여기서, 1차 여과단계(S122)는, 여과되지 못한 유리 섬유 보강재를 커터기에 넣어 1차 절삭단계(S121)를 반복할 수 있다.
또한, 반복된 과정에서 절삭된 유리 섬유 보강재는 1차 여과단계(S122)를 반복하여 1차 여과될 수 있다.
이러한 1차 절삭단계(S121) 및 1차 여과단계(S122)는, 1차 여과단계(S122)에서 유리 섬유 보강재가 모두 여과될 때까지 반복될 수 있다.
이에, 유리 섬유 보강재의 낭비를 최소화할 수 있다.
또한, 유리 섬유 보강재는, 1차 절삭되고 1차 여과되어, 20mm 내지 30mm의 크기로 절삭되기 위한 최적의 크기로 형성됨으로써, 유리 섬유 보강재의 균일성이 보장될 수 있다.
다음으로, 2차 절삭단계(S123)는, 커터기를 사용하여 1차 여과단계(S122)를 통해 1차 여과된 유리 섬유 보강재를 20mm 내지 30mm의 크기로 절삭하는 단계이다.
다음으로, 2차 여과단계(S124)는, 20mm 내지 30mm의 크기의 메쉬 망을 사용하여 2차 절삭단계(S123)를 통해 2차 절삭된 유리 섬유 보강재를 여과하는 단계이다.
이때, 2차 여과단계(S124)는, 20mm 내지 30mm의 크기의 메쉬 망으로 여과된 유리 섬유 보강재를 다시 20mm를 초과하는 크기의 메쉬 망으로 여과할 수 있다.
이에, 20mm 내지 30mm 크기의 유리 섬유 보강재를 걸러낼 수 있다.
또한, 1차 절삭단계(S121) 내지 2차 여과단계(S124)를 거쳐 20mm 내지 30mm의 유리 섬유 보강재 걸러내 사용함으로써, 캡 루프 페어링의 물성이 저하된 강도로 형성될 수 있으며, 캡 루프 페어링의 질량이 커지는 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
연마단계(S125)는, 2차 여과단계(S124)를 통해 2차 여과되지 못한 유리 섬유 보강재에 함침제를 도포하고, 볼 연마기에 넣고 20mm 내지 30mm의 크기로 연마하는 단계이다.
여기서, 연마된 유리 섬유 보강재는 연마되면서 유리 섬유 보강재에 함침제가 침투할 수 있다.
이에, 함침단계(S130)에서 함침제를 추가로 사용하지 않고 레진 컴파운드에 유리 섬유 보강재를 함침할 수 있다.
또한, 연마단계(S125)는, 연마된 유리 섬유 보강재를 앞서 설명한 2차 여과단계(S124)와 같은 과정을 통해 20mm 내지 30mm 크기의 유리 섬유 보강재를 걸러낼 수 있으며, 이에 동일한 효과를 가질 수 있다.
유리 섬유 보강재 혼합단계(S126)는 2차 여과단계(S124)를 통해 2차 여과된 유리 섬유 보강재 및 연마단계(S125)를 통해 연마된 유리 섬유 보강재를 혼합하는 단계이다.
여기서, 연마단계(S125)를 통해 함침제가 침투하여 연마된 유리 섬유 보강재가 먼저 함침되어 함침 환경을 형성하여 이후 절삭된 유리 섬유 보강재가 함침제 추가 없이 함침될 수 있다.
이에, 함침제 사용을 최소화하여 추가 재료로 인한 SMC의 물성 변화를 최소화 할 수 있다.
도 7은 도 1의 SMC 준비단계에 증점제 준비단계가 추가된 것을 개략적으로 나타낸 흐름도이고, 도 8은 도 7의 증점제 준비단계를 나타낸 흐름도이며, 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 캡슐 형태의 증점제를 개략적으로 나타낸 예시도이다.
도 7을 참조하면, SMC 준비단계(S100)는, 증점제 준비단계(S105)를 더 포함할 수 있다.
증점제 준비단계(S105)는, 레진 컴파운드 준비단계(S110) 이전에 증점제(TA)를 가공하여 다수의 홀이 형성된 캡슐 형태의 증점제(TA)를 준비하는 단계이다.
구체적으로 도 8을 참조하면, 캡슐 증점제 준비단계(S105)는, 증점제 사출단계(S105a), 증점제 천공단계(S105b)단계 및 형태유지단계(S105c)를 포함할 수 있다.
먼저, 증점제 사출단계(S105a)는, 증점제(TA)를 20mm 내지 30mm 직경의 내부가 비어있는 캡슐 형태로 사출하는 단계이다.
구체적으로, 증점제 사출단계(S105a)는, 고체 증점제(TA)를 사용하여 캡슐 형태로 사출할 수 있다.
이때, 고체 증점제(TA)는, 앞서 설명한 바와 같이 산화 마그네슘, 산화 칼슘, 수산화 마그네슘 등이 사용될 수 있으며, 산화 마그네슘을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 증점제(TA)는, 20mm 직경 크기 미만으로 사출될 경우 그 크기가 작아져, 천공되는 홀의 크기가 줄어들 수 있으며, 30mm 직경 크기 초과로 사출될 경우 두께가 얇아져, 형태가 유지되지 못하고 부서질 수 있다.
다음으로, 증점제 천공단계(S105b)는, 캡슐 형태로 사출된 증점제(TA)에 5mm 내지 10mm 직경의 다수의 홀을 천공하는 단계이다.
이때, 홀은, 5mm 직경 크기 미만으로 천공될 경우 그 크기가 작아져, 레진 컴파운드를 형성하는 각 재료들이 통과하지 못해 다수의 홀이 형성된 캡슐 형태의 증점제(TA)를 사용하는 효과가 발휘될 수 없으며, 10mm 직경 크기 초과로 천공될 경우, 홀과 홀 사이의 간격이 좁아져 형태가 유지되지 못하고 부서질 수 있다.
다음으로, 형태유지단계(S105c)는, 다수의 홀이 형성된 캡슐 형태의 증점제(TA)를 건조하여 증점제(TA)의 형태를 유지시키는 단계이다.
구체적으로, 형태유지단계(S105c)는, 상온에서 다수의 홀이 천공된 캡슐 형태의 증점제(TA)를 건조할 수 있다.
이때, 형태유지단계(S105c)를 거치지 않았을 경우, 증점제(TA)의 형태가 유지되지 못하고, 부서질 수 있다.
증점제 준비단계(S105)를 거쳐 생성된 증점제(TA)는, 도 9와 같은 형태로 형성될 수 있다.
이러한 증점제(TA)를 사용하여 레진 컴파운드를 생성할 때, 레진 컴파운드의 각 재료들이 증점제(TA)에 형성된 홀을 통해 유입, 배출됨으로써, 재료들의 혼합 흐름이 빨라져 혼합도가 높아질 수 있다.
이때, 증점제(TA)는, 각 재료들이 유입 배출되면서 마찰로 인해 깎여 내려가면서 혼합될 수 있으며, 이에, 각 재료들이 점착될 수 잇다.
이로 인해, 증점제(TA)가 편중되는 것을 방지하여 레진 컴파운드의 입자 크기 및 입자 분포를 고르게 형성할 수 있다.
나아가, 캡 루프 페어링은, 레진 컴파운드의 입자 크기 및 입자 분포가 고르게 형성됨으로써, 모서리 부분의 마모나, 입자가 응축되어 발생하는 요철 없이 표면 상태가 고르게 형성될 수 있다.
이에 따라, SMC를 이용한 캡 루프 페어링 제작 방법(S1)은 상기의 구성으로 생성된 SMC를 이용하여, 캡 루프 페어링을 제조할 수 있다.
이러한 캡 루프 페어링은 강도가 향상될 수 있으며, 무게가 경량화되어 특장차의 연비가 향상될 수 있다.
또한, 캡 루프 페어링은 열 압축 성형을 통해 성형되어, 생산성을 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위해 실시 예를 제시하나, 하기 실시 예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 권리범위가 하기 실시 예에 한정되는 것은 아니다.
[실시 예 1] 본 발명의 실시 예에 따른 SMC를 이용한 캡 루프 페어링
불포화 폴리 에스테르 레진 15 중량부, 폴리스타이렌 15 중량부, 탄산칼슘 45 중량부, T-부틸퍼옥시벤조에이트 1 중량부, 스테아르산 아연 1 중량부를 혼합하여 상기 레진 컴파운드를 생성하는 레진 컴파운드 준비단계, 25mm 크기의 유리 섬유 보강재 준비단계 및 레진 컴파운드 100 중량부에 대하여 유리 섬유 보강재 35 중량부를 함침하는 함침단계를 포함하는 SMC 준비단계를 통해 생성된 SMC를 사용하여 SMC를 블록 코어를 적용한 금형에 충진하고, 열 압축 성형하여 캡 루프 페어링을 생성하는 열 압축 성형단계 및 캡 루프 페어링에 도금액을 입히는 표면처리단계를 통해 캡 루프 페어링을 제작하였다.
[비교 예 1] BMC 소재를 이용한 캡 루프 페어링
유리 섬유 보강재가 35 중량부 첨가된 BMC 소재를 이용한 캡 루프 페어링 중 1가지를 무작위로 선발하였다.
이때, BMC 소재를 이용한 캡 루프 페어링은, SMC 준비단계 즉, 소재를 제외한 모든 과정 및 중량은 실시 예 1과 동일하게 제작되었다.
[비교 예 2] FRP 소재를 이용한 캡 루프 페어링
유리 섬유 보강재가 35 중량부 첨가된 FRP 소재를 이용한 캡 루프 페어링 중 1가지를 무작위로 선발하였다.
이때, FRP 소재를 이용한 캡 루프 페어링은, SMC 준비단계 즉, 소재를 제외한 모든 과정 및 중량은 실시 예 1과 동일하게 제작되었다.
[비교 예 3] PE 소재를 이용한 캡 루프 페어링
유리 섬유 보강재가 35 중량부 첨가된 PE 소재를 이용한 캡 루프 페어링 중 1가지를 무작위로 선발하였다.
이때, PE 소재를 이용한 캡 루프 페어링은, SMC 준비단계 즉, 소재를 제외한 모든 과정 및 중량은 실시 예 1과 동일하게 제작되었다.
[비교 예 4] ABS 소재를 이용한 캡 루프 페어링
유리 섬유 보강재가 35 중량부 첨가된 ABS 소재를 이용한 캡 루프 페어링 중 1가지를 무작위로 선발하였다.
이때, ABS 소재를 이용한 캡 루프 페어링은, SMC 준비단계 즉, 소재를 제외한 모든 과정 및 중량은 실시 예 1과 동일하게 제작되었다.
[실험 예 1] 물성 검사
본 실험에서는 굴곡강도 측정에 통상적으로 사용되는 ASTM D790으로 굴곡강도를 측정하였으며, 인장강도 측정에 통상적으로 사용되는 JIS B7721으로 인장강도를 측정하였으며, 충격강도 측정에 통상적으로 사용되는 ASTM D256으로 충격강도를 측정하였다.
그 검사에 따른 결과는 하기 표 1과 같다.
구 분 굴곡강도
(kgf/mm2)		 인장강도
(kgf/mm2)		 충격강도
(kgf/mm2)		 무게
(kg)
실시 예 1 20.4 12.3 90.9 16.8
비교 예 1 11.1 5.9 21.1 17.3
비교 예 2 18.2 11.4 83.6 17.5
비교 예 3 7.5 6.2 6.8 18.2
비교 예 4 14.7 10.0 10.3 14.5
상기 [표 1]에서 확인되는 바와 같이, 동일한 양의 유리 섬유 보강재가 첨가된 실시 예 1 및 비교 예 1 내지 비교 예 4를 비교한 결과 실시 예 1의 SMC를 이용한 캡 루프 페어링의 굴곡강도, 인장강도, 충격강도가 비교 예 1 내지 비교 예 4의 타재료를 이용한 캡 루프 페어링에 비해 우수한 것을 확인할 수 있다.
또한, 실시 예 1은 비교 예 1 내지 3은 실시 예 1에 비해 무게가 무거운 것을 확인할 수 있다.
여기서, 실시예 1은 비교 예 1에 비해 무게가 무거우나, 굴곡강도, 인장강도, 충격강도에 있어서 실시 예 1에 비해 현저히 우수한 것을 확인할 수 있다.
이에, 실시 예 1은 비교 예 1 내지 비교 예 4와 비교했을 때, 무게 대비 성능이 현저히 우수한 것을 확인할 수 있다.
[실시 예 2] 본 발명의 실시 예에 따른 유리 섬유 보강재 준비단계를 통해 생성된 SMC를 이용한 캡 루프 페어링
실시 예 1의 SMC 준비단계 중 유리 섬유 보강재 준비단계가 커터기를 사용하여 유리 섬유 보강재를 40mm의 크기로 1차 절삭하는 1차 절삭단계, 40mm의 크기의 메쉬 망을 사용하여1차 절삭단계를 통해 1차 절삭된 유리 섬유 보강재를 1차 여과하는 1차 여과단계, 커터기를 사용하여 1차 여과단계를 통해 1차 여과된 유리 섬유 보강재를 25mm의 크기로 절삭하는 2차 절삭단계, 25mm의 크기의 메쉬 망을 사용하여 2차 절삭단계를 통해 2차 절삭된 유리 섬유 보강재를 여과하는 2차 여과단계, 2차 여과단계를 통해 2차 여과되지 못한 유리 섬유 보강재에 함침제를 도포하고, 볼 연마기에 넣고 20mm 내지 30mm의 크기로 연마하는 연마단계 및 2차 여과단계를 통해 2차 여과된 유리 섬유 보강재 및 연마단계를 통해 연마된 유리 섬유 보강재를 혼합하는 유리 섬유 보강재 혼합단계를 통해 25mm 크기의 유리 섬유 보강재를 생성하였다.
이후, 상기 유리 섬유 보강재를 사용하여 SMC를 생성하고, 이 SMC를 사용하여 캡 루프 페어링을 제작하였다.
이때, 유리 섬유 보강재 준비단계를 제외한 모든 과정 및 중량은 실시 예 1과 동일하게 진행하여 캡 루프 페어링을 제작하였다.
[비교 예 5] 15mm 크기로 절삭한 유리 섬유 보강재를 사용하여 생성된 SMC를 이용한 캡 루프 페어링
커터기를 사용하여 유리 섬유 보강재를 15mm의 크기로 절삭하여 생성된 15mm 크기의 유리 섬유 보강재를 사용하여 SMC를 생성하고, 이 SMC를 사용하여 캡 루프 페어링을 제작하였다.
이때, 유리 섬유 보강재 준비단계를 제외한 모든 과정 및 중량은 실시 예 2와 동일하게 진행하였다.
[비교 예 6] 35mm 크기로 절삭한 유리 섬유 보강재를 사용하여 생성된 SMC를 이용한 캡 루프 페어링
커터기를 사용하여 유리 섬유 보강재를 35mm의 크기로 절삭하여 생성된 35mm 크기의 유리 섬유 보강재를 사용하여 SMC를 생성하고, 이 SMC를 사용하여 캡 루프 페어링을 제작하였다.
이때, 유리 섬유 보강재 준비단계를 제외한 모든 과정 및 중량은 실시 예 2와 동일하게 진행하였다.
[비교 예 7] 한번 절삭한 유리 섬유 보강재를 사용하여 생성된 SMC를 이용한 캡 루프 페어링
커터기를 사용하여 유리 섬유 보강재를 25mm의 크기로 한번 절삭하여 생성된 25mm 크기의 유리 섬유 보강재를 사용하여 SMC를 생성하고, 이 SMC를 사용하여 캡 루프 페어링을 제작하였다.
이때, 유리 섬유 보강재 준비단계를 제외한 모든 과정 및 중량은 실시 예 2와 동일하게 진행하였다.
[실험 예 2] 강도 균일성 검사
본 실험에서는 실시 예 2 및 비교 예 1 내지 비교 예 4를 5회 제작하여 각각의 굴곡강도, 인장강도, 충격강도를 측정하였다.
이때, 굴곡강도 측정에 통상적으로 사용되는 ASTM D790으로 굴곡강도를 측정하였으며, 인장강도 측정에 통상적으로 사용되는 JIS B7721으로 인장강도를 측정하였으며, 충격강도 측정에 통상적으로 사용되는 ASTM D256으로 충격강도를 측정하였다.
그 검사에 따른 결과는 하기 표 2 내지 표4와 같다.
구 분 1회차
굴곡강도
(kgf/mm2)		 2회차
굴곡강도
(kgf/mm2)		 3회차
굴곡강도
(kgf/mm2)		 4회차
굴곡강도
(kgf/mm2)		 5회차
굴곡강도
(kgf/mm2)
실시 예 2 20.4 19.9 20.2 20.9 20.3
비교 예 5 15.3 12.1 14.6 11.2 10.9
비교 예 6 22.4 19.3 24.8 16.9 17.5
비교 예 7 19.8 14.3 20.9 15.8 16.0
구 분 1회차
인장강도
(kgf/mm2)		 2회차
인장강도
(kgf/mm2)		 3회차
인장강도
(kgf/mm2)		 4회차
인장강도
(kgf/mm2)		 5회차
인장강도
(kgf/mm2)
실시 예 2 12.3 12.1 11.9 12.8 12.5
비교 예 5 10.1 8.3 7.5 6.9 9.4
비교 예 6 14.6 10.2 9.1 13.5 15.9
비교 예 7 12.1 12.8 8.3 15.1 9.4
구 분 1회차
충격강도
(kgf/mm2)		 2회차
충격강도
(kgf/mm2)		 3회차
충격강도
(kgf/mm2)		 4회차
충격강도
(kgf/mm2)		 5회차
충격강도
(kgf/mm2)
실시 예 2 90.9 90.5 90.6 91.3 91.1
비교 예 5 70.9 59.4 75.1 63.8 76.2
비교 예 6 98.4 100.2 80.5 87.1 95.4
비교 예 7 91.2 78.2 93.7 80.4 84.9
상기 [표 2] 내지 [표 4] 에서 확인되는 바와 같이, 실시 예 2 및 비교 예 5 내지 비교 예 7을 비교한 결과 실시 예 2의 유리 섬유 보강재 준비단계를 통해 생성된 유리 섬유 보강재를 사용하여 생성된 SMC를 이용한 캡 루프 페어링의 굴곡강도, 인장강도, 충격강도가 비교 예 5 내지 비교 예 7의 캡 루프 페어링에 비해 각 회차의 강도 균일성이 균일한 것을 확인할 수 있다.
이에 따라, 물성이 크게 변화하는 SMC의 균일성을 보장하여, 캡 루프 페어링의 생산 품질을 균일하게 할 수 있다.
또한, 실시 예 2는 비교 예 5에 비해 굴곡강도, 인장강도, 충격강도가 현저히 우수한 것을 확인할 수 있다.
또한, 실시 예 2는 비교 예 6에 비해 굴곡강도, 인장강도, 충격강도가 떨어질 때가 있으나, 비교 예 6에 비해 강도 균일성이 현저히 뛰어난 것을 확인할 수 있다.
또한, 실시 예 2는 비교 예 7와 굴곡강도, 인장강도, 충격강도가 비슷하거나 뛰어나고, 비교 예 7에 비해 강도 균일성이 현저히 뛰어난 것을 확인할 수 있다.
이에, 실시 예 2는 비교 예 5 내지 비교 예 7과 비교했을 때, 강도 대비 균일성이 현저히 우수한 것을 확인할 수 있다.
[실시 예 3] 본 발명의 실시 예에 따른 증점제 준비단계를 포함하여 생성된 SMC를 이용한 캡 루프 페어링
실시 예 1의 SMC 준비단계 중 레진 컴파운드 준비단계 이전에 증점제를 25mm 직경의 내부가 비어있는 캡슐 형태로 사출하는 증점제 사출단계, 캡슐 형태로 사출된 증점제에 8mm 직경의 다수의 홀을 천공하는 증점제 천공단계, 다수의 홀이 형성된 캡슐 형태의 증점제를 건조하여 증점제의 형태를 유지시키는 형태유지단계를 포함하여 다수의 홀이 형성된 캡슐 형태로 증점제를 준비하는 증점제 준비단계를 증점제를 준비하고, 이 증점제 3 중량부를 레진 컴파운드 준비단계에서 더 혼합하여 레진 컴파운드를 생성하였다.
이후, 상기 레진 컴파운드를 사용하여 SMC를 생성하고, 이 SMC를 사용하여 캡 루프 페어링을 제작하였다.
이때, 실시 예 1에서 표면처리단계는 진행하지 않되, 레진 컴파운드 준비단계를 제외한 모든 과정 및 중량은 동일하게 진행하여 캡 루프 페어링을 제작하였다.
[비교 예 8] 가루 형태의 증점제를 사용하여 생성된 SMC를 이용한 캡 루프 페어링
가루 형태의 증점제 3 중량부를 레진 컴파운드 준비단계에서 더 혼합하여 생성된 레진 컴파운드로 SMC를 생성하고, 이 SMC를 사용하여 캡 루프 페어링을 제작하였다.
이때, 증점제 준비단계 즉, 증점제의 형태를 제외한 모든 과정 및 중량은 실시 예 3과 동일하게 진행하였다.
[비교 예 9] 고체 형태의 증점제를 사용하여 생성된 SMC를 이용한 캡 루프 페어링
고체 형태의 증점제 3 중량부를 레진 컴파운드 준비단계에서 더 혼합하여 생성된 레진 컴파운드로 SMC를 생성하고, 이 SMC를 사용하여 캡 루프 페어링을 제작하였다.
이때, 증점제 준비단계 즉, 증점제의 형태를 제외한 모든 과정 및 중량은 실시 예 3과 동일하게 진행하였다.
[비교 예 10] 액체 형태의 증점제를 사용하여 생성된 SMC를 이용한 캡 루프 페어링
액체 형태의 증점제 3 중량부를 레진 컴파운드 준비단계에서 더 혼합하여 생성된 레진 컴파운드로 SMC를 생성하고, 이 SMC를 사용하여 캡 루프 페어링을 제작하였다.
이때, 증점제 준비단계 즉, 증점제의 형태를 제외한 모든 과정 및 중량은 실시 예 3과 동일하게 진행하였다.
[실험 예 3] 요철 발생 비율 및 모서리 마모도 검사
본 실험에서는 비파괴검사를 통해 캡 루프 페어링의 요철 발생 비율 및 모서리 마모도를 측정하였다.
이때, 비파괴검사에 통상적으로 사용되는 방사선 투과 검사 장치로 요철 발생 비율 및 모서리 마모도를 측정하였다.
여기서, 요철 발생 비율은, 캡 루프 페어링의 전체 면적에 대비하여, 요철이 차지하는 면적에 대한 비율이다.
또한, 모서리 마모도는, 캡 루프 페어링을 성형하는 금형의 치수와 성형된 캡 루프 페어링의 치수의 치수 차이에 대한 비율이다.
그 검사에 따른 결과는 하기 표 5와 같다.
구 분 요철 발생 비율(%) 모서리 마모도(%)
실시 예 3 0.6 1.2
비교 예 8 3.2 3.7
비교 예 9 5.8 6.3
비교 예 10 1.9 2.4
상기 [표 2] 내지 [표 4] 에서 확인되는 바와 같이, 실시 예 3 및 비교 예 8 내지 비교 예 10을 비교한 결과 실시 예 3의 증점제 준비단계를 통해 생성된 레진 컴파운드를 사용하여 생성된 SMC를 이용한 캡 루프 페어링의 요철 발생 비율 및 모서리 마모도가 비교 예 8 내지 비교 예 10의 캡 루프 페어링에 비해 현저히 우수한 것을 확인할 수 있다.
이에, 실시 예 3은 요철 발생 비율 및 모서리 마모도가 낮아, 생산 품질이 크게 상승할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
1a : 제 1형태의 캡 루프 페어링
1b : 제 2형태의 캡 루프 페어링
TA : 증점제

Claims (7)

  1. 특장차의 지붕에 설치되는 캡 루프 페어링 제작 방법에 관한 것으로,
    레진 컴파운드에 유리 섬유 보강재를 함침하여 SMC를 생성하는 SMC 준비단계;
    상기 SMC를 블록 코어를 적용한 금형에 충진하고, 열 압축 성형하여 캡 루프 페어링을 생성하는 열 압축 성형단계;
    상기 캡 루프 페어링에 도금액을 입히는 표면처리단계를 포함하고,
    상기 SMC 준비단계는, 불포화 폴리 에스테르 레진 10 내지 20 중량부, 저수축제 10 내지 20 중량부, 충진제 40 내지 50 중량부, 경화제 0.1 내지 2 중량부 및 이형제 0.1 내지 2 중량부를 혼합하여 상기 레진 컴파운드를 생성하는 레진 컴파운드 준비단계;
    커터기를 사용하여 상기 유리 섬유 보강재를 35mm 내지 45mm 크기로 1차 절삭하고, 20mm 내지 30mm의 크기로 2차 절삭하는 유리 섬유 보강재 준비단계 및
    상기 레진 컴파운드 100 중량부에 대하여 상기 유리 섬유 보강재 20 내지 40 중량부를 함침하여 SMC를 생성하는 함침단계를 포함하는 SMC를 이용한 캡 루프 페어링 제작 방법.



  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 열 압축 성형단계는,
    상기 금형에 형성된 블록코어를 이동시켜 금형의 형태를 형성하는 형태 형성단계;
    상기 SMC를 상기 금형의 캐비티에 충진하는 충진단계;
    상기 SMC가 충진된 금형을 150℃ 내지 160℃의 온도로 가열하는 가열단계;
    상기 금형에 충진된 SMC를 80kgf/cm2 내지 120kgf/cm2의 압축 강도로 압축 성형하는 압축 성형단계;
    상기 압축 성형단계를 통해 압축된 SMC를 보강 압축하는 보압단계 및
    압축 성형된 상기 SMC를 응고시켜 캡 루프 페어링을 생성하는 응고단계를 포함하는 SMC를 이용한 캡 루프 페어링 제작 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 유리 섬유 보강재 준비단계는,
    커터기를 사용하여 상기 유리 섬유 보강재를 35mm 내지 45mm의 크기로 1차 절삭하는 1차 절삭단계;
    35mm 내지 45mm의 크기의 메쉬 망을 사용하여 상기 1차 절삭단계를 통해 1차 절삭된 상기 유리 섬유 보강재를 1차 여과하는 1차 여과단계;
    커터기를 사용하여 상기 1차 여과단계를 통해 1차 여과된 상기 유리 섬유 보강재를 20mm 내지 30mm의 크기로 절삭하는 2차 절삭단계;
    20mm 내지 30mm의 크기의 메쉬 망을 사용하여 상기 2차 절삭단계를 통해 2차 절삭된 상기 유리 섬유 보강재를 여과하는 2차 여과단계;
    상기 2차 여과단계를 통해 2차 여과되지 못한 상기 유리 섬유 보강재에 함침제를 도포하고, 볼 연마기에 넣고 20mm 내지 30mm의 크기로 연마하는 연마단계 및
    상기 2차 여과단계를 통해 2차 여과된 상기 유리 섬유 보강재 및 상기 연마단계를 통해 연마된 상기 유리 섬유 보강재를 혼합하는 유리 섬유 보강재 혼합단계를 포함하는 SMC를 이용한 캡 루프 페어링 제작 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 레진 컴파운드 준비단계는,
    증점제 0.1 내지 3 중량부를 더 혼합하여 레진 컴파운드를 생성하는 것을 특징으로 하는 SMC를 이용한 캡 루프 페어링 제작 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 SMC 준비단계는,
    상기 레진 컴파운드 준비단계 이전에,
    상기 증점제를 가공하여 다수의 홀이 형성된 캡슐 형태로 상기 증점제를 준비하는 증점제 준비단계를 더 포함하고,
    상기 증점제 준비단계는,
    상기 증점제를 20mm 내지 30mm 직경의 내부가 비어있는 캡슐 형태로 사출하는 증점제 사출단계;
    캡슐 형태로 사출된 상기 증점제에 5mm 내지 10mm 직경의 다수의 홀을 천공하는 증점제 천공단계 및
    다수의 홀이 형성된 캡슐 형태의 상기 증점제를 건조하여 상기 증점제의 형태를 유지시키는 형태유지단계를 포함하는 SMC를 이용한 캡 루프 페어링 제작 방법.
  7. 제 1항 및 제 3항 내지 제 6항 중 어느 한 항의 제작 방법으로부터 제작되는 SMC를 이용한 캡 루프 페어링.
KR1020210153392A 2021-08-27 2021-11-09 Smc를 이용한 캡 루프 페어링 제작 방법 및 이를 통해 제작된 캡 루프 페어링 KR102544748B1 (ko)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012515667A (ja) * 2009-01-26 2012-07-12 ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフト 被覆層を備えた複合材部品

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3389724B2 (ja) * 1995-01-30 2003-03-24 いすゞ自動車株式会社 メッキ用ｓｍｃシート及びその製造装置
KR100482501B1 (ko) * 2002-05-14 2005-04-14 현대자동차주식회사 유리섬유 보강 열경화성 복합재료의 제조방법
KR101940115B1 (ko) * 2017-04-17 2019-01-18 한화큐셀앤드첨단소재 주식회사 코어 메티리얼을 포함하는 열경화성 소재를 적용한 썬루프 판넬

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012515667A (ja) * 2009-01-26 2012-07-12 ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフト 被覆層を備えた複合材部品

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