KR20130088985A

KR20130088985A - 복합재료 성형체와 그 성형방법

Info

Publication number: KR20130088985A
Application number: KR1020120010280A
Authority: KR
Inventors: 김희준; 정기훈
Original assignee: (주)엘지하우시스
Priority date: 2012-02-01
Filing date: 2012-02-01
Publication date: 2013-08-09
Also published as: KR101438266B1

Abstract

본 발명은 섬유와 수지로 이루어진 전도성 복합재료가 서로 교차하는 구조를 가지며, 인덕션 웰딩을 통해 성형된 복합재료 포머성형체와; 상기 복합재료 포머성형체의 교차지점에 대해 설정된 주파수로 고주파유도가열을 실행하여 그 교차지점의 수지를 용융시키므로 그 손상된 고탄성부재의 수리를 완료시키는 인덕션성형장치를 포함하여 구성되는 복합재료 성형체와 그 성형방법을 제공한다.
상기와 같은 본 발명은 복합재료로 구성된 고탄성부재를 임의제품의 초기제작시 그 내피로 삽입설치한후 해당 부재를 성형할 필요가 있을 경우 또 다른 고탄성 복합재료 포머성형체를 교차되게 안치시킨 다음 해당 교차부위를 인덕션웰딩을 통해 접합시켜 성형하므로 써, 전도성이 전혀 없는 제품의 부분품에 결합이 발생되거나 혹은 수리를 할 부위가 발생된 경우에도 해당 부위에 또 다른 복합재료 포머성형체를 교차 안치시킨 후 인덕션의 가열온도를 조절하면서 해당부위를 미려하게 성형할 수 있기 때문에 원하는 형태로 제품의 성형을 용이하게 실행할 수 있으므로 그에 따라 제품의 성형공정을 극대화시키는 효과가 있다.

Description

복합재료 성형체와 그 성형방법{composite materials moulded body and reformming method therefore}

본 발명은 복합재료 성형체와 그 성형방법에 관한 것으로, 특히 복합재료로 구성된 고탄성부재를 임의제품의 초기제작시 삽입설치한후 해당 성형체의 구조물을 성형할 필요가 있을 경우 또 다른 복합재료 포머성형체를 교차되게 안치시킨 다음 해당 교차부위를 인덕션 웰딩을 통해 접합시켜 성형하므로 써, 제품의 성형공정을 극대화시키는 복합재료 성형체와 그 성형방법에 관한 것이다.

일반적으로 가방이나 그와 유사한 다른 제품들은 대개의 경우 소비자가 원하는 형상을 그대로 유지하고 제품을 돋보이게 하기위해 그 내부에 외형을 유지하기위한 성형장치 예컨대, 종이나 기타 철제구조물로 채워지게 된다. 그런대, 상기와 같이 종이를 이용하여 제품의 외형을 성형하는 데는 종이를 일일이 제품 내에 넣어 성형해야 하기 때문에 상당한 시간이 소요될 뿐 아니라 가방이 일반적으로 충분히 팽창하지 못하기 때문에, 적절한 형상으로 유지되지 못하였다. 그래서 최근에는 제품 내에 적절한 외형을 형성할 수 있도록 철재구조물을 그 제품의 내부에 넣어 적절한 외형을 형성한 후 진열시키게 되고 판매시에는 그 내부의 철재구조물인 성형자치를 제거한 상태로 구매자에게 넘겨진다.

여기서 상기와 같은 종래 제품성형장치와 관련된 선행기술로는 주식회사 진웅에 의해 출원된 한국특허출원 제 1996-040788호가 공지되어 있다.

그러면, 상기와 같은 종래 제품의 성형장치의 일례를 도 1을 참고로 살펴보면, 그 몸체가 일정형상의 판형태로 형성되어 제품(74)의 외형이 평평하도록 지지하는 제1판지(70)와; 상기 제1판지(70)와 대체로 평행하게 배치된 제2판지(71)와; 상기 제1판지(70)와 제2판지(71) 사이에 배치, 고정되어 상기 판지(70,71)에 탄성력을 제공하는 코일 스프링(72)을 포함하여 구성된다.

여기서 상기 제1판지(70)와 제2판지(71)의 각각은 대체로 평평하며 골판지, 플라스틱이나 합판으로 만들어질 수 있다.

한편 상기와 같은 제품성형장치(73)는 가방 같은 제품(74)의 내부에 배치되어 적어도 가방의 표면을 팽창시킨다. 이러한 목적으로, 상기 제1판지(70)는 가방(74)의 일표면의 윤곽에 일치하는 윤곽을 가지도록 형성되어 있고, 상기 제2판지(71)도 반대 표면의 윤곽과 일치하는 윤곽을 가지도록 형성되어 있다.

그러나 상기와 같은 종래 제품성형장치는 제품의 외형을 외부에서 미려하게 보이기 위해 내부에서 성형장치를 통해 패창시키게되나 그 제품이 판매될 경우 그 외형을 유지하던 성형장치는 제품에서 빼내어지게 되므로 그에 따라 제품의 외형이 지속적으로 유지되기는 어려웠으며, 설령 제품 내에 영구적으로 성형장치가 장착된다하더라도 그러한 성형장치는 대개의 경우 천과 같은 비전도성 재질로 되어있기 때문에 일정부위가 손상되어 수리가 필요할 경우 부분수리가 어렵고 전체를 모두 교체해야 하는 문제점을 야기했다.

더 나아가 상기와 같은 종래 성형장치는 가방과 같은 제품일 경우 범죄자가 그 가방의 내용물을 절취하기위해 칼로 가방의 외피를 그을 경우 그 손상된 부분만을 선별적으로 수리를 할 수 없어 제품전체를 폐기해야하므로 그에 따라 사용자의 편의성을 상당히 저하시킨다는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기위해 발명된 것으로, 전도성이 전혀 없는 제품의 부분품에 결합이 발생되거나 혹은 수리를 할 부위가 발생된 경우에 해당 부위에 또 다른 전도성의 고탄성 성형체를 교차 안치시킨 후 인덕션코일의 가열온도를 조절하면서 해당부위를 미려하게 성형할 수 있는 복합재료 성형체와 그 성형방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 임의제품의 내부에 전도성의 고탄성 성형체에 검출센서 역할을 하도록 배터리용 경보장치부도 함께 설치한 후에 범죄자가 해당 제품의 내용물을 절취할 목적으로 외부에서 칼로 그어 고탄성 성형체의 일부를 절단할 경우 그 사실을 경보장치부를 통해 외부로 경보해주는 복합재료 성형체와 그 제어방법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 섬유와 수지로 이루어진 전도성 복합재료가 서로 교차하는 구조를 가지며, 인덕션 웰딩을 통해 성형된 복합재료 성형체를 제공한다.

상기와 같은 본 발명의 또 다른 특징은 제품 외형의 강도를 보강하기위해 제품의 고탄성 망부재의 브랜치의 상부측으로 고탄성 복합재료 포머성형체를 서로 교차되게 쌓아 교차점을 형성하는 교차점형성과정과;

상기 교차점형성과정후에 고탄성 복합재료 포머성형체가 안치된 그 교차점에 임시로 인덕션성형장치를 통해 유도가열시작한 후 보정절차를 통해 재가열을 실행하는 유도가열과정과;

상기 유도가열과정후에 그 교차점의 복합재료 포머성형체의 수지들이 용융되어 서로 일체가 되도록 적정가열온도로 조절하여 고탄성 망부재에 고탄성 복합재료 포머성형체를 완전히 접착시키므로 제품의 성형을 완료시키는 성형완료과정을 포함하여 구성되는 복합재료 성형체의 성형방법을 제공한다.

상기와 같은 본 발명에 의하면, 복합재료로 구성된 전도성 고탄성부재를 제품의 초기제작시 삽입설치한후 해당 고탄성부재를 성형할 필요가 있을 경우 또 다른 전도성의 복합재료 포머성형체를 교차되게 안치시킨 다음 해당 교차부위를 인덕션 가열을 통해 접합시켜 성형하므로 써, 전도성이 전혀 없는 제품의 부분품에 결합이 발생되거나 혹은 수리를 할 부위가 발생된 경우에 해당 부위에 또 다른 복합재료 포머성형체를 교차 안치시킨 후 인덕션코일의 가열온도를 조절하면서 해당부위를 미려하게 성형할 수 있기 때문에 원하는 형태로 제품의 성형을 용이하게 실행할 수 있으므로 그에 따라 제품의 성형공정을 극대화시키는 효과가 있다.

상기와 같은 본 발명은 임의제품의 내부에 전도성의 고탄성부재에 검출센서 역할을 하도록 배터리용 경보장치부도 함께 설치한 후에 범죄자가 해당 제품의 내용물을 절취할 목적으로 외부에서 칼로 그어 전도성의 복합재료 성형체의 일부를 절단할 경우 그 사실을 경보장치부를 통해 외부로 경보해줌므로써, 제품 사용자로 하여금 제품의 내부에 들어있는 중요물품들을 범죄로부터 용이하게 보호할 수 있는 효과도 있다.

도 1은 종래 성형장치를 설명하는 설명도.
도 2는 본 발명의 복합재료 성형장치의 일례를 설명하는 설명도.
도 3은 본 발명의 복합재료 성형장치에 의해 구체적으로 인덕션웰딩되는 상태를 설명하는 설명도.
도 4는 본 발명의 플로우차트.
도 5는 본 발명의 실시예들이 실제 제품에 구현된 상태를 보여주는 설명도.

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

본 발명은 도 2에 도시된 바와 같이 제품(1)의 내부에 몸체의 외형이 지속적으로 유지되도록 기삽입 설치된 전도성이면서 고탄성부재(2)의 브랜치(3)에 대응하여 교차되게 덧 되어져 그 맞접촉부위에서의 교차지점(4)이 형성되고, 전도성이면서 고탄성으로 된 복합재료 포머성형체(5)를 제공한다.

즉, 상기 복합재료 포머성형체(5)는 섬유와 수지로 이루어진 전도성 복합재료가 서로 교차하는 구조를 가지며, 인덕션 웰딩을 통해 성형되는 구조를 가진다.

여기서, 상기 전도성의 고탄성부재(2)와 복합재료 포머성형체(5)에 사용되는 복합재료는 일방향 프리프레그(prepreg) 테이프의 형태로 된 탄소섬유 열가소성 수지로 구성하되, 상기 복합재료에 포함되는 섬유는 전기전도성을 가지는 탄소섬유이고, 이중 상기 탄소섬유의 체적분율은 복합재료 내에서 40% 내지 75 %로 구성된다. 이때 상기 열가소성 수지의 종류는 PA6, PA66, PEI, PP, PPS, PC 등이 사용될 수 있다.

그리고, 상기와 같은 복합재료 포머성형체(5)는 탄소섬유 열가소성 수지의 복합재료로 된 일방향 프리프레그(prepreg) 테이프를 이용하여 격자구조를 형성하므로 써, 망형태의 포머성형체를 구성할 수 있는데, 그 교차지점은 통전성을 가지고 있기 때문에 인덕션코일의 유도전류를 인가할 경우 전기회로가 구성되어 그 교차지점이 인덕션 웰딩의 열에 의해 성형된다.

여기서 상기와 복합재료 포머성형체(5)는 또 다른 실시예로, 전도성의 실로 직조된 형태로, 혹은 전도성의 실과 같은 브랜치(3)가 메쉬(mash)형태로 형성될 수 있다.

따라서 상기 복합재료 포머성형체(5)는 그 일실시예로서, 전도성 실로 직조된 복합재료 포머성형체(5)를 가방(14)의 내부 예컨대, 내피로 삽입 설치할 수도 있다.

한편, 상기와 같은 복합재료 성형체를 성형하는 인덕션성형장치(6)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 동심원형상으로 구성되고 인가된 교류전류에 의해 전자기장을 만들어 하부의 위치한 고탄성 복합재료 포머성형체(5)의 브랜치(3)가 서로 맞접촉되는 그 교차지점에 인덕션 웰딩형태의 유도가열을 실행하는 인덕션코일부(7)와;

상기 인덕션코일부(7)로 인가되는 교류전류의 량을 제어하고 인덕션성형장치(6)의 기능을 전반적으로 제어하는 제어모듈(8)과;

상기 제어모듈(8)의 기능제어에 따라 인덕션코일부(7)로 인가하는 교류전류의 량을 조절하는 전원공급부(9)와;

상기 제어모듈(8)로 인덕션성형장치(6)를 제어하기위한 명령신호를 입력시키고 그 처리되는 작업 상태를 외부로 표시하는 제어패널부(10)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 고탄성 망부재(2)와 복합재료 포머성형체(5)의 복합재료는 일방향 프리프레그(prepreg) 테이프의 형태로 된 탄소섬유 열가소성 수지로 구성하되, 상기 복합재료에 포함되는 섬유는 전기전도성을 가지는 탄소섬유이고, 이중 상기 탄소섬유의 체적분율은 복합재료 내에서 40% 내지 75 %로 구성된다. 이때 상기 열가소성 수지의 종류는 PA6, PA66, PEI, PP, PPS, PC 등이 사용될 수 있다.

그리고, 상기와 같은 복합재료 포머성형체(5)는 탄소섬유 열가소성 수지의 복합재료로 된 일방향 프리프레그(prepreg) 테이프를 이용하여 격자구조를 형성하므로 써, 망형태의 성형체를 구성할 수 있는데, 그 교차지점은 통전성을 가지고 있기 때문에 인덕션코일의 유도전류를 인가할 경우 전기회로가 구성되어 그 교차지점이 인덕션 웰딩에 의한 열에 의해 성형된다.

또한 상기 인덕션성형장치(6)에는 그 몸체 일 측에 설치되어 가열부위를 촬상한 후 그 촬상된 영상신호를 제어모듈(8)로 출력시키는 열발생 패턴 촬영카메라(12)가 더 설치될 수 있다.

그리고 상기 복합재료 포머성형체(5)에는 전도성의 실을 이용하여 메쉬 혹은 직조된 형태로 브랜치(3)를 형성한 후 이 전도성의 실로 구성된 복합재료 포머성형체(5)의 브랜치(3)의 일측에 배터리(도시안됨)를 연결하여 인체에 무해한 미세검출전류를 흐르게 한 다음 상기 메쉬 혹은 직조된 형태로 구성된 복합재료 포머성형체(5)의 브랜치(3)의 일부가 손상될 시 예컨대, 범죄자가 복합재료 성형체가 그 내피로 설치한 가방과 같은 제품(1)의 측면을 칼로 절단할 때 상기 메쉬 혹은 직조된 형태로 된 복합재료 포머성형체(5)의 구조물(3)의 일측이 끊어지게 될 경우 그 끊어짐에 따른 전류차를 검출한 후 그 사실을 음성 혹은 램프점멸방식으로 하여 외부로 알람해주는 경보장치부(13)를 더 포함한다.

더 나아가, 상기 인덕션성형장치(6)에는 그 몸체 일측에 설치되어 가열부위로부터 방출되는 적외선을 검출하여 그 가열부위의 온도를 측정하여 출력시키는 열감지센서(11)를 더 포함한다.

여기서, 상기 제어모듈(8)은 열감지센서(11)로부터 검출된 현재 유도가열부위의 온도데이터와 열발생패턴 촬영카메라(12)에 의해 촬상된 열발생 패턴 영상신호를 각 공정변수에 따른 기준데이터를 근거로 하여 수치해석을 통해 분석한 후 해당 가열부위에 대한 균일 공정온도를 산출하고 그 산출된 결과에 따라 인덕션코일부(7)의 모양과 복합재료 포머성형체(5)의 적층각도 등을 보정하여 유도가열을 실행시키고 그 가열온도를 음성 혹은 숫자로 하여 외부로 표시되도록 제어할 수 있다.

그리고 상기 공정변수에는 인덕션코일부의 형상, 복합재료 시트의 적층각도, 인덕션 코일부에 인가되는 전류와 주파수, 복합재료와 코일부의 기하학적 관계를 포함한다.

다음에는 상기와 같은 구성으로 된 본 발명장치의 제어방법을 설명한다.

본 발명의 방법은 도 4에 도시된 바와 같이 초기상태(S1)에서 제품 외형의 강도를 보강하기위해 제품이 메쉬형태로 된 고탄성부재의 상부 측으로 고탄성 복합재료 포머성형체를 서로 교차되게 쌓아 교차점을 형성하는 교차점형성과정(S2)과;

상기 교차점형성과정(S2)후에 고탄성 복합재료 포머성형체가 안치된 그 교차점에 임시로 인덕션장치를 통해 인덕션웰딩형태의 유도가열을 시작한 후 보정절차를 통해 재가열을 실행하는 유도가열과정(S3)과;

상기 유도가열과정(S3)후에 그 교차점의 복합재료 성형체의 수지들이 용융되어 서로 일체가 되도록 적정가열온도로 조절하여 고탄성 망부재에 고탄성 복합재료 포머성형체를 완전히 접착시키므로 제품의 성형을 완료시키는 성형완료과정(S4)을 포함하여 구성된다.

그리고 상기 유도가열과정(S3)에는 제어모듈이 임시가열후에 열감지센서로부터 검출된 현재 유도가열부위의 온도데이터와 열발생 패턴 촬영카메라에 의해 촬상된 열발생 패턴 영상신호를 각 공정변수에 따른 기준데이터를 근거로 하여 수치해석을 통해 분석한 후 해당 가열부위에 대한 균일 공정온도를 산출하고 그 산출된 결과에 따라 인덕션코일부의 모양과 고탄성 복합재료 포머성형체의 적층각도 등을 보정하여 유도가열을 실행시키는 공정변수이용 가열보정단계를 더 포함한다.

더 나아가 상기 유도가열과정(S3)에는 제품 외형의 강도를 보강할 경우 제품의 내부에 기삽입 설치된 전도성의 고탄성부재의 상부측으로 고탄성 복합재료 포머성형체를 서로 교차되게 여러층을 쌓은 후 그 교차점에 인덕션장치로 인덕션웰딩형태의 유도가열하여 전체를 한 번에 접착시키는 탄성강도 보강단계를 더 포함한다.

다시 말해서, 본 발명의 성형방법은 먼저 제품(1) 예컨대, 고가의 명품가방일 경우 그 가방의 외형의 강도를 보강하기위해 통상 그 내부에 탄소섬유 복합재료로 된 전도성의 고탄성부재(2)를 그 내피로 넣게 되는데, 이때, 상기와 같은 전도성의 고탄성부재(2)는 전도성의 실과 같은 브랜치(3)가 메쉬형태를 형성한 후 이 전도성의 브랜치(3)로 구성된 복합재료 포머성형체(5)의 일측 몸체에 배터리(도시안됨)를 연결하여 인체에 무해한 미세검출전류를 흐르게 한 다음 경보장치부(13)가 이 미세검출전류의 총량이 일정 값 이하로 저하되는 지를 계속 체킹한다. 이 과정에서 상기와 같은 메쉬형태로 구성된 복합재료 포머성형체(5)의 일부가 손상될 시 예컨대, 범죄자가 복합재료 성형체가 그 내피로 설치한 가방과 같은 제품(1)의 측면을 칼로 절단할 때 상기 메쉬형태로 된 복합재료 포머성형체(5)의 일측이 끊어지게 될 경우 경보장치부(13)가 그 끊어짐에 따른 전류차를 검출한 후 그 사실을 음성 혹은 램프점멸방식으로 하여 외부로 알람해주게된다.

그리고 상기와 같이 메쉬형태로 된 복합재료 포머성형체(5)가 손상될 경우 이를 수리하여 재성형하게되는데, 이 과정에서 상기 가방(14)에 설치된 고탄성부재(2)의 메쉬형태의 브랜치(3)의 상부측으로 복합재료 포머성형체(5)를 서로 교차되게 쌓아 교차점을 형성한다. 그리고 상기와 같이 교차점형성과정후에 복합재료 포머성형체(5)가 안치된 그 교차점에 제어패널부(10)를 통해 인덕션성형장치(6)의 제어모듈(8)로 유도가열기능을 실행시킬 경우 상기 제어모듈(8)은 임시로 전원공급부(9)를 통해 인덕션코일부(7)로 교류전류를 인가하여 유도가열을 시작한다. 그 후 상기 제어모듈(8)은 열감지센서(11)로부터 현재 유도가열부위의 온도데이터를 검출하고 열발생패턴 촬영카메라(12)에 의해 그 가열부위의 열발생 패턴 영상신호를 촬상한 후 그렇게 취합한 검출데이터들을 각 공정변수에 따른 기준데이터를 근거로 하여 수치해석을 통해 분석한 다음 해당 가열부위에 대한 균일 공정온도를 산출하고 그 산출된 결과에 따라 인덕션코일부(7)의 모양과 복합재료 포머성형체(5)의 적층각도 등을 보정하여 유도가열을 실행시킨다.

그리고 상기 제어모듈(8)은 유도가열중에 그 교차점의 복합재료 포머성형체(5)의 수지들이 용융되어 서로 일체가 되도록 적정가열온도로 조절하여 고탄성부재에 고탄성 복합재료 성형체를 완전히 접착시켜 제품의 성형을 완료시킨다.

여기서 상기 제어모듈(8)은 본 발명이 성형장치에 의해서 처리되는 작업 상태를 제어패널부(10)를 통해 외부로 표시시킨다.

1 : 제품 2 : 고탄성 망부재
3 : 브랜치 4 : 교차지점
5 : 고탄성 보조망부재 6 : 인덕션장치부
7 : 인덕션코일부 8 : 제어모듈
9 : 전원공급부 10: 제어패널부
11: 열감지센서 12: 열발생패턴 촬영카메라
13: 경보장치부

Claims

섬유와 수지로 이루어진 전도성 복합재료가 서로 교차하는 구조를 가지며, 인덕션 웰딩을 통해 성형된 복합재료 성형체.
제1항에 있어서, 상기 복합재료 성형체의 복합재료는 일방향 프리프레그(prepreg) 테이프의 형태로 된 탄소섬유 열가소성 수지로 구성되고, 상기 복합재료는 전기전도성을 가지는 탄소섬유의 체적분율이 복합재료 내에서 40% 내지 75 %로 구성되는 것을 특징으로 하는 복합재료 성형체.
제2항에 있어서, 상기 열가소성 수지는 PA6, PA66, PEI, PP, PPS, PC중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 복합재료 성형체.
제1항에 있어서, 상기 교차하는 구조는 복합재료가 서로 직조된 구조 또는 메쉬형 복합재료 시트가 2층 이상 적층된 구조인 것을 특징으로 하는 복합재료 성형체.
제1항에 있어서, 상기 복합재료 성형체는 가방 내부에 사용되는 것을 특징으로 하는 복합재료 성형체.
제1항에 있어서, 상기 복합재료 성형체는 전도성 실로 직조된 혹은 메쉬형태로 구성되어 가방의 내부에 삽입 설치되는 것을 특징으로 하는 복합재료 성형체.
제품 외형의 강도를 보강하기위해 제품의 고탄성 망부재의 브랜치의 상부측으로 고탄성 복합재료 포머성형체를 서로 교차되게 쌓아 교차점을 형성하는 교차점형성과정과;
상기 교차점형성과정후에 고탄성 복합재료 포머성형체가 안치된 그 교차점에 임시로 인덕션성형장치를 통해 유도가열시작한 후 보정절차를 통해 재가열을 실행하는 유도가열과정과;
상기 유도가열과정후에 그 교차점의 복합재료 포머성형체의 수지들이 용융되어 서로 일체가 되도록 적정가열온도로 조절하여 고탄성 망부재에 고탄성 복합재료 포머성형체를 완전히 접착시키므로 제품의 성형을 완료시키는 성형완료과정을 포함하여 구성되는 복합재료 성형체의 성형방법.
제7항에 있어서, 상기 유도가열과정에는 제어모듈이 임시가열후에 열감지센서로부터 검출된 현재 유도가열부위의 온도데이터와 열발생패턴 촬영카메라에 의해 촬상된 열발생 패턴 영상신호를 각 공정변수에 따른 기준데이터를 근거로 하여 수치해석을 통해 분석한 후 해당 가열부위에 대한 균일 공정온도를 산출하고 그 산출된 결과에 따라 인덕션코일부의 모양과 고탄성 복합재료 포머성형체의 적층각도 등을 보정하여 유도가열을 실행시키는 공정변수이용 가열보정단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합재료 성형체의 성형방법.