KR20110018707A - 용해성 고체 몰드를 이용한 자전거 부품의 제조방법 - Google Patents
용해성 고체 몰드를 이용한 자전거 부품의 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 용해성 고체 몰드의 표면에 고분자 복합재료를 입혀 성형물을 만든 후 이를 내부금형에 삽입하여 고정시킨 다음 그 외부에 외부금형을 장착하고, 프레스로 가압 및 가열시켜 내부금형 내의 성형물이 소성 후 탈거한 다음 상기 용해성 고체 몰드를 물에 녹여 제거함으로써 프레임, 핸들바, 싯포스트, 림과 같은 완성품을 얻을수 있도록 한 용해성 고체 몰드를 이용한 자전거 부품의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 용해성 고체 몰드의 표면에 고분자 복합재료를 부착시켜 성형물을 만드는 1단계; 상기 1단계의 성형물을 내부금형에 삽입하는 2단계; 상기 내부금형을 외부금형에 넣고 가압 및 가열시켜 성형품이 소성되도록 하는 3단계; 상기 내부금형과 외부금형을 분리하고, 내부금형 내의 성형품을 추출하는 4단계; 상기 4단계에서 추출된 성형품에 다수의 통공을 천공시키는 5단계; 상기 천공된 성형품을 용매에 담가 내부의 고체 몰드가 용해되어 배출되도록 하는 6단계; 상기 6단계를 통해 고체 몰드가 제거된 성형품을 건조시켜 완성된 림을 얻는 7단계를 포함하여 구성된다.
자전거, 부품, 성형, 몰드, 용해성
Description
본 발명은 용해성 고체 몰드를 이용한 자전거 부품의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 용해성 고체 몰드의 표면에 고분자 복합재료를 입혀 성형물을 만든 후 이를 내부금형에 삽입하여 고정시킨 다음 그 외부에 외부금형을 장착하고, 프레스로 가압 및 가열시켜 내부금형 내의 성형물이 소성 후 탈거한 다음 상기 용해성 고체 몰드를 물에 녹여 제거함으로써 프레임, 핸들바, 싯포스트, 림과 같은 완성품을 얻을수 있도록 한 용해성 고체 몰드를 이용한 자전거 부품의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 자전거의 림은 바퀴의 틀을 형성하는 구조물로서 둥근 형태를 유지시켜 주고, 타이어 및 타이어 내부를 구성하는 튜브를 고정시켜 주는 역할을 한다.
이러한 자전거의 림은 튜브형태와 클린처형태의 두 가지가 대표적이며, 상기 튜브형태의 경우는 타이어를 결합시킴에 있어 접착제를 이용하여 설치하게 된다.
반면에 클린처형태의 경우에는 림을 구성하는 중공형태의 몸체 단부에 클린처가 구비되어 이 부위에 타이어가 고정된다.
최근에는 품질 및 성능향상을 위해 자전거 림으로서 카본 림이 사용되고 있는 추세이다.
카본 림이라 함은 자전거의 림을 카본소재로 제작한 것을 일컫는데, 이러한 카본 림은 강성이 좋고, 무게가 가벼우며, 내구성이 뛰어난 이점을 갖는다.
이러한 카본 림을 제조하기 위한 종래의 카본 림 제조방법은 에어튜브 표면에 카본시트를 입히는 래핑작업을 실시하고, 상기 래핑작업된 에어튜브를 금형틀에 넣어 성형하게 된다.
이때 성형시의 압력을 최대 15kgf/㎠ , 온도를 최대 130℃로 유지하고 에어주입 마우스(Mouse)를 이용하여 고온의 예열된 에어를 에어튜브 내로 공급시켜 림(Rim)을 성형하게 된다.
그러나, 상기 종래 기술은 에어주입 마우스를 필요한 압력조절값에 따라 다수로 설치하여야 하므로 그 공정이 복잡해지고, 에어주입 도중에 에어튜브가 파열될 경우 불량품이 발생되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 에어주입 마우스를 사용하지 않고 용매에 녹는 용해성 고체 몰드를 사용함으로써 작업 공정이 간결해질 수 있어 비용 절감이 가능하고, 또한 불량율을 낮출 수 있고 고품질의 제품을 제조할 수 있는 용해성 고체 몰드를 이용한 자전거 부품의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 본 발명의 목적은, 용해성 고체 몰드의 표면에 고분자 복합재료를 부착시켜 성형물을 만드는 1단계; 상기 1단계의 성형물을 하부틀에 넣고 상부틀을 결합시켜 내부금형을 만드는 2단계; 상기 내부금형을 외부금형에 넣고 가압 및 가열시켜 성형품이 소성되도록 하는 3단계; 상기 내부금형과 외부금형을 분리하고, 내부금형 내의 성형품을 추출하는 4단계를 포함하는 용해성 고체 몰드를 이용한 자전거 부품의 제조방법에 의해 달성될 수 있다.
상기 4단계에서 추출된 성형품에 다수의 통공을 천공시키는 5단계; 상기 천공된 성형품을 용매에 담가 내부의 고체 몰드가 용해되어 배출되도록 하는 6단계; 상기 6단계를 통해 고체 몰드가 제거된 성형품을 건조시켜 완성된 림을 얻는 7단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 용해성 고체 몰드는 수용성 또는 지용성 소재로 제조된 것을 특징으로 한다.
상기 수용성 소재는 소금 또는 설탕인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 용매에 녹는 용해성 고체 몰드를 사용함으로써 작업 공정이 간결해질 수 있고, 성형 과정에 고압 주입공정이 생략되며, 이로인한 파열 위험을 예방할 수 있어 불량품의 발생을 현저히 절감시킬 수 있고, 이러한 불량품의 감소에 의해 비용 절감이 가능하고, 고품질의 프레임, 핸들바, 싯포스트, 림과 같은제품을 제조할 수 있는 효과가 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 토대로 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 용해성 고체 몰드를 이용한 자전거 부품의 제조방법을 나타낸 공정 흐름도, 도 2는 본 발명에 따른 용해성 고체 몰드를 이용한 자전거 부품의 제조방법을 예시적으로 나타낸 공정도이다.
도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 용해성 고체 몰드를 이용한 자전거 부품의 제조방법은, 용해성 고체 몰드(2)의 표면에 고분자 복합재료(C)를 부착시켜 성형물(R)을 만드는 1단계(S1); 상기 1단계(S1)의 성형물(R)을 내부금형(M1)에 삽입하는 2단계(S2); 상기 내부금형(M1)을 외부금형(M2)에 넣고 가압 및 가열시켜 성형품(R2)이 소성되도록 하는 3단계(S3); 상기 내부금형(M1)과 외부금형(M2)을 분리하고, 내부금형(M1) 내의 성형품(R2)을 추출하는 4단계(S4)를 포함하여 이루어진다.
이하 상기 각 단계에 대해 구체적으로 설명한다.
1단계(S1)
용해성 고체 몰드(2)는 수용성 또는 지용성 소재로 제작된 것으로, 튜브타입의 림의 형상과 동일하게 제작된다.
특히 상기 수용성 소재는 소금 또는 설탕으로 제작됨으로써 몰드로서 필요한 강도를 가질 수 있으며, 성형공정이 완료된 후 후술되는 용해 공정에 의해 완전히 제거될 수 있는 장점이 있다.
즉, 종래 에어 주입에 의한 에어튜브 방식의 경우 에어 주입 도중 에어튜브가 파열되는 경우가 자주 발생되며 이로 인해 불량품이 발생되는 경우가 많았고, 또한 성형이 완료된 후 림의 내부에 에어튜브의 잔재가 남아 있어 제품 상태가 좋지 않은 문제점이 유발되었다.
이에 반해 본 발명은 에어 주입 방식이 아닌 용해성 고체 몰드(2)를 사용함으로써 파열이나 변형 등의 문제를 해소할 수 있어 불량품 발생을 현저히 감소시킬 수 있다.
한편 스포크 결합구(미도시)를 견고하게 결합시킬 수 있고, 타이어의 장착이 견고해지도록 하기 위해 상기 용해성 고체 몰드(2)의 내주면과 외주면에 제1 및 제2보형물(3,4)을 미리 부착시킨다.
상기 제1 및 제2보형물(3,4)을 포함하는 용해성 고체 몰드(2)의 표면에는 수지에 함침된 고분자 복합재료(C)를 래핑시키게 되다.
상기 제1 및 제2보형물(3,4)은 알루미늄 알로이 재질로써 스포크 결합구(미 도시)와의 결합력이 향상될 수 있으며, 무게도 현저히 경감시킬 수 있게 된다.
상기 제1보형물(3)은 양측이 하방을 향하여 만곡되어 반원형으로 형성되며, 상면에는 스포크 결합구를 장착하기 위해 일정 간격으로 다수로 형성된 결합공이 형성된다.
상기 제2보형물(4)은 양측이 상방으로 절곡되고 그 중앙에 내입된 오목부가 형성된다.
고분자 복합재료(carbon composite)(C)는 결합재에 강화섬유를 함침시킨 시트형태의 프리프레그가 사용된다.
프리프레그는 결합재에 강화섬유를 미리 함침시킨 시트형태의 제품으로 복합재료 제품의 중간 재료이다.
강화섬유로는 주로 탄소섬유, 아라미드 섬유, 카본강화플라스틱(CFRP), 강화플라스틱(FRP) 등이 이용되고 있으며, 결합재로는 에폭시수지, 폴리에스테르수지, 열가소성 수지등이 사용된다.
프리프레그(Prepreg)를 이용하여 생산된 복합재료는 타 재료에 비해 강도, 내식성, 피로수명, 내마모성, 내충격성, 경량화 등의 다양한 특성을 개선할 수 있어 최그에는 우주항공산업, 일반산업, 스포츠, 레저용품 등의 다양하게 적용된다.
2단계(S2)
내부금형(M1)은 상기 1단계(S1)의 성형물(R)을 넣을 수 있도록 홈을 갖는 하 부틀(M1-2)과, 상기 하부틀(M1-2)의 상부에 맞결합되는 상부틀(M1-1)로 구성된다.
따라서 하부틀(M1-2)의 홈에 성형물(R)을 넣고 상부틀(M1-1)을 덮어 결합시킨다.
3단계(S3)
내부금형(M1)을 외부금형(M2)에 넣는다.
외부금형(M2)에는 프레스 장치가 구비되어 있고, 고온으로 가열될 수 있도록 가열부가 구비된다.
따라서 외부금형(M2)의 프레스 장치를 구동시켜 내부금형(M1)의 성형물(R)을 가압시키고, 아울러 가열시켜 성형품(R2)이 소성되도록 한다.
즉, 성형물(R)에 래핑된 고분자 복합재료(C)의 수지가 가압에 의해 짜냄으로써 일부는 외부금형(M2)으로 오버플로우되어 적정량의 수지만 남게 되며, 가열에 의해 경화시킴으로써 성형품(R2)이 완성된다.
4단계(S4)
3단계(S3)를 통해 경화가 완료되면 상기 내부금형(M1)과 외부금형(M2)을 분리하고, 내부금형(M1) 내의 성형품(R2)을 추출한다.
한편 본 발명은 상기 4단계(S4)에서 추출된 성형품(R2)에 다수의 통공(C10)을 천공시키는 5단계(S5);
상기 천공된 성형품(R2)을 용매(S)에 담가 내부의 용해성 고체 몰드(2)가 용해되어 배출되도록 하는 6단계(S6);
상기 6단계(S6)를 통해 용해성 고체 몰드(2)가 제거된 성형품(R2)을 건조시켜 완성된 림(R3)을 얻는 7단계(S7)를 더 포함한다.
5단계(S5)
추출된 성형품(R2)의 내부에는 여전히 용해성 고체 몰드(2)가 남아 있는데 이를 용해시키기 위해 용매가 투입될 수 있도록 핀으로 찔러 다수의 통공(C10)을 천공한다.
물론 천공하지 않더라도 소재 자체의 미세 기공을 통해 용매(S)가 스며들 수도 있을 것이다.
6단계(S6)
성형품(R2)을 용매(S)에 함침시켜 일정 시간 놓아두면 내부의 용해성 고체 몰드(2)가 녹아서 제거된다.
용매(S)는 용해성 고체 몰드(2)의 소재에 따라 정해지는데 용해성 고체 몰드가 수용성이라면 물을 용매로 하고, 지용성이라면 기름을 용매로 한다.
7단계(S7)
용해성 고체 몰드(2)가 제거된 성형품(R2)을 용매로부터 추출하여 건조시킴으로써 프레임, 핸들바, 싯포스트, 림과 같은 완성품이 얻어진다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 청구 의 범위에 속함은 자명하다.
도 1은 본 발명에 따른 용해성 고체 몰드를 이용한 자전거 부품의 제조방법을 나타낸 공정 흐름도.
도 2는 본 발명에 따른 용해성 고체 몰드를 이용한 자전거 부품의 제조방법을 예시적으로 나타낸 공정도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
2 : 용해성 고체 몰드 3 : 제1보형물
4 : 제2보형물 C : 고분자 복합재료
R : 성형물 M1 ; 내부금형
M2 : 외부금형 S ; 용매
Claims (8)
- 용해성 고체 몰드(2)의 표면에 고분자 복합재료(C)를 부착시켜 성형물(R)을 만드는 1단계(S1);상기 1단계(S1)의 성형물(R)을 내부금형(M1)에 삽입하는 2단계(S2);상기 내부금형(M1)을 외부금형(M2)에 삽입한 후 가압 및 가열시켜 성형품(R2)이 소성되도록 하는 3단계(S3);상기 내부금형(M1)과 외부금형(M2)을 분리하고, 내부금형(M1) 내의 성형품(R2)을 추출하는 4단계(S4)를 포함하는 것을 특징으로 하는 용해성 고체 몰드를 이용한 자전거 부품의 제조방법.
- 제 1항에 있어서,상기 4단계(S4)에서 추출된 성형품(R2)에 다수의 통공(C10)을 천공시키는 5단계(S5);상기 천공된 성형품(R2)을 용매(S)에 담가 내부의 용해성 고체 몰드(2)가 용해되어 배출되도록 하는 6단계(S6);상기 6단계(S6)를 통해 용해성 고체 몰드(2)가 제거된 성형품(R2)을 건조시켜 완성된 림(R3)을 얻는 7단계(S7)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용해성 고체 몰드를 이용한 자전거 부품 의 제조방법.
- 제 1항에 있어서,상기 용해성 고체 몰드(2)는 수용성 또는 지용성 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 용해성 고체 몰드를 이용한 자전거 부품의 제조방법.
- 제 3항에 있어서,상기 수용성 소재는 소금인 것을 특징으로 하는 용해성 고체 몰드를 이용한 자전거 부품의 제조방법.
- 제 1항에 있어서,상기 1단계는 고분자 복합재료(C)를 부착시키기 전에 용해성 고체 몰드(2)의 내주면과 외주면에 제1 및 제2보형물(3,4)을 부착시키는 단계가 선행되는 것을 특징으로 하는 용해성 고체 몰드를 이용한 자전거 부품의 제조방법.
- 제 5항에 있어서,상기 제1 및 제2보형물(3,4)은 알루미늄 알로이 재질이며,상기 제1보형물(3)은 양측이 하방을 향하여 만곡되어 반원형으로 형성되며, 상면에는 스포크 결합구를 장착하기 위해 일정 간격으로 다수로 형성된 결합공이 형성되고,상기 제2보형물(4)은 양측이 상방으로 절곡되고 중앙에 내입된 오목부가 형성된 것을 특징으로 하는 용해성 고체 몰드를 이용한 자전거 부품의 제조방법.
- 제 1항에 있어서,상기 고분자 복합재료(C)는 결합재에 강화섬유를 함침시킨 시트형태의 프리프레그인 것을 특징으로 하는 용해성 고체 몰드를 이용한 자전거 부품의 제조방법.
- 제 7항에 있어서,상기 강화섬유는 탄소섬유, 아라미드 섬유, 카본강화플라스틱(CFRP), 강화플라스틱(FRP) 중 선택된 어느 하나이며,상기 결합재는 에폭시수지, 폴리에스테르수지, 열가소성 수지 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 용해성 고체 몰드를 이용한 자전거 부품의 제조방법.
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