KR20150018729A - 차량용 범퍼 백빔 - Google Patents

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Abstract

섬유 강화 플라스틱층 및 스틸 와이어 메쉬(Steel Wire Mesh)층이 교대로 적층된 적층 시트가 성형되어 제조된 차랑용 범퍼 백빔을 제공한다.

Description

차량용 범퍼 백빔{BUMPER BACK-BEAM FOR VEHICLE}
차량용 범퍼 백빔에 관한 것이다.
차량용 범퍼 백빔은 차량의 충돌시 탄성적 변형에 의해 충격력을 흡수하여, 차량의 물리적인 파손을 최소화하고, 탑승자의 안전을 도모하는 완충 수단으로 이용되고 있다.
일반적으로 범퍼 백빔은 스틸을 주 소재로 하여 제작되었으나, 스틸은 차체 중량을 증가시켜 차량의 구동 성능이 저하되고 연비 효율이 저하된다.
본 발명의 일 구현예는 경량화를 실현하면서도, 저속 충돌시 범퍼 백빔의 변형이 방지되고 고속 충돌시 범퍼 백빔의 파단 및 분리 현상이 방지되는 차량용 범퍼 백빔을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에서, 섬유 강화 플라스틱층 및 스틸 와이어 메쉬(Steel Wire Mesh)층이 교대로 적층된 적층 시트가 성형되어 제조된 차랑용 범퍼 백빔을 제공한다.
상기 섬유 강화 플라스틱층은 섬유 강화 플라스틱을 포함하여 형성되고, 상기 스틸 와이어 메쉬층은 스틸 와이어 메쉬를 포함하여 형성되고, 상기 적층 시트는 압축 성형되어, 상기 스틸 와이어 메쉬의 내부 공간이 상기 섬유 강화 플라스틱으로 채워질 수 있다.
상기 섬유 강화 플라스틱층은 두께가 3mm 내지 20mm일 수 있다.
상기 스틸 와이어 메쉬층은 두께가 1mm 내지 6mm일 수 있다.
상기 적층 시트의 적어도 하나의 최외각층은 섬유 강화 플라스틱층일 수 있다.
상기 섬유 강화 플라스틱은 열가소성 수지 및 강화용 섬유를 포함할 수 있다.
상기 열가소성 수지는 폴리프로필렌 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리아미드 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리페닐렌설파이드 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 강화용 섬유는 장섬유 또는 연속섬유일 수 있다.
상기 강화용 섬유는 유리 섬유, 아라미드 섬유, 천연 섬유, 폴리에스테르 섬유, 폴리아미드 섬유 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 강화용 섬유는 유리 섬유이고, 상기 유리 섬유의 함량은 10wt% 내지 70wt%일 수 있다.
상기 스틸 와이어 메쉬는, 스테인리스 스틸 와이어(Stainless Steel Wire), 카본 스틸 와이어(Carbon Steel Wire) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 직조하여 형성할 수 있다.
상기 스틸 와이어 메쉬는, 선경이 50㎛ 내지 800㎛인 스틸 와이어를 직조하여 형성할 수 있다.
상기 적층 시트는 ASTM D 790에 따른 조건에서, 파단 신율이 20% 이상일 수 있다.
상기 범퍼 백빔은 외형틀 및 상기 외형틀 내측에 적어도 하나의 리브를 포함하고, 상기 외형틀은 상기 적층 시트가 성형되어 제조될 수 있다.
상기 리브는 열가소성 플라스틱, 섬유 강화 플라스틱 또는 이들 모두를 포함하는 재료로 형성될 수 있다.
상기 외형틀 및 리브는 일체로 형성될 수 있다.
상기 범퍼 백빔은 연결부에 의해 차체에 고정되거나, 상기 연결부와 일체로 형성될 수 있다.
상기 연결부는 스테이, 크래쉬박스, 사이드 멤버 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 범퍼 백빔은 포함되는 스틸의 양을 줄여 경량화를 실현하면서도, 저속 충돌시 높은 강성을 확보하여 범퍼 백빔의 변형을 방지하고, 고속 충돌시 높은 파단 신율을 확보하여 충격력을 효과적으로 흡수함으로써 범퍼 백빔의 파단 및 분리 현상을 방지하여 매우 우수한 안정성을 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 범퍼 백빔의 소재로 사용될 수 있는 적층 시트의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 구현예에 따른 범퍼 백빔의 소재로 사용될 수 있는 적층 시트의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 범퍼 백빔을 나타낸 모식도이다.
도 4는 도 3의 범퍼 백빔 내 스틸 와이어 메쉬층의 스틸 와이어 메쉬로 된 골격을 나타낸 모식도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 외형틀 및 리브를 포함하는 범퍼 백빔을 나타낸 모식도이다.
도 6는 본 발명의 실시예 1에서 제조된 범퍼 백빔에 대하여 특정 조건 하에서 측정한 굴곡 강도 및 굴곡 파단 신율을 나타낸 그래프이다.
도 7는 본 발명의 실시예 2에서 제조된 범퍼 백빔에 대하여 특정 조건 하에서 측정한 굴곡 강도 및 굴곡 파단 신율을 나타낸 그래프이다.
도 8는 본 발명의 실시예 3에서 제조된 범퍼 백빔에 대하여 특정 조건 하에서 측정한 굴곡 강도 및 굴곡 파단 신율을 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 비교예 1에서 제조된 범퍼 백빔에 대하여 특정 조건 하에서 측정한 굴곡 강도 및 굴곡 파단 신율을 나타낸 그래프이다.
도 10는 본 발명의 비교예 2에서 제조된 범퍼 백빔에 대하여 특정 조건 하에서 측정한 굴곡 강도 및 굴곡 파단 신율을 나타낸 그래프이다.
도 11는 본 발명의 비교예 3에서 제조된 범퍼 백빔에 대하여 특정 조건 하에서 측정한 굴곡 강도 및 굴곡 파단 신율을 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계 없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위해서 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
이하에서 기재의 "상부 (또는 하부)" 또는 기재의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 형성된다는 것은, 임의의 구성이 상기 기재의 상면 (또는 하면)에 접하여 형성되는 것을 의미할 뿐만 아니라, 상기 기재와 기재 상에 (또는 하에) 형성된 임의의 구성 사이에 다른 구성을 포함하지 않는 것으로 한정하는 것은 아니다.
본 발명의 일 구현예에서, 섬유 강화 플라스틱층 및 스틸 와이어 메쉬층이 교대로 적층된 적층시트가 성형되어 제조된 차량용 범퍼 백빔을 제공한다.
상기 적층시트를 성형하여 제조된 범퍼 백빔은 포함되는 스틸의 양을 줄여 경량화를 실현하면서도, 저속 충돌시 높은 강성을 확보하여 범퍼 백빔의 변형을 방지하고, 고속 충돌시 높은 파단 신율을 확보하여 충격력을 효과적으로 흡수함으로써 범퍼 백빔의 파단 및 분리 현상을 방지하여 매우 우수한 안정성을 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 범퍼 백빔의 소재로 사용될 수 있는 적층 시트(100)의 단면도이다.
상기 적층 시트(100)는 도 1에 나타난 바와 같이, 섬유 강화 플라스틱층(110)과 스틸 와이어 메쉬층(120)이 교대로 적층된 구조이다.
상기 섬유 강화 플라스틱층(110)은 섬유 강화 플라스틱을 포함하여 형성될 수 있고, 예를 들어 섬유 강화 플라스틱으로 성형된 시트 또는 매트일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
상기 스틸 와이어 메쉬층(120)은 스틸 와이어 메쉬를 포함하여 형성될 수 있고, 구체적으로 섬유 강화 플라스틱과 스틸 와이어 메쉬를 포함하여 형성될 수 있으며, 상기 스틸 와이어 메쉬는 상기 적층 시트(100)의 골격을 형성할 수 있다.
예를 들어, 상기 스틸 와이어 메쉬층(120)은 스틸 와이어 메쉬로 된 골격을 포함한 시트 또는 매트일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
구체적으로 상기 스틸 와이어 메쉬는, 그물처럼 스틸 와이어를 얽는 방법, 가로와 세로를 일정한 간격으로 하여 스틸 와이어를 교차하는 방법, 스틸 와이어를 직조하는 방법 등에 의해 형성한 망 형상의 부재 등을 의미하며, 이에 한정되지 않는다.
상기 스틸 와이어 메쉬로 된 골격 내 빈 공간은 섬유 강화 플라스틱으로 채워질 수 있고, 상기 공간에 섬유 강화 플라스틱이 채워지는 정도는 후술되는 상기 적층 시트(100)의 제조 방법에서의 공정 조건에 따라 달라질 수 있다.
일 구현예에서, 상기 적층 시트(100)는 섬유 강화 플라스틱층(110)과 스틸 와이어 메쉬층(120)을 교대로 적층하여 형성할 수 있고, 상기 적층 방법은 공지된 공정에 의해 제한없이 수행될 수 있다.
예를 들어, 상기 적층 시트(100)는 섬유 강화 플라스틱층(110)과 스틸 와이어 메쉬층(120)을 교대로 적층한 후 용융 압착하여 형성할 수 있고, 상기 용융 압착은 공지된 공정에 의해 제한 없이 수행될 수 있다.
또한, 예를 들어, 상기 적층 시트(100)는 몰드에 반용융되거나 용융된 상태의 섬유 강화 플라스틱을 채우고, 상기 채워진 섬유 강화 플라스틱 상부에 스틸 와이어 메쉬를 위치시키고, 상기 위치시킨 스틸 와이어 메쉬 상부에 반용융되거나 용융된 상태의 섬유 강화 플라스틱을 채운 후, 상기 몰드에서 압축 성형하여 형성할 수 있다.
상기 용융 압착 또는 압축 성형시, 섬유 강화 플라스틱이 스틸 와이어 메쉬로 된 골격 내 빈 공간에 채워질 수 있다.
상기 섬유 강화 플라스틱이 채워진다는 의미는 반용융되거나 용융된 상태의 섬유 강화 플라스틱이 상기 스틸 와이어 메쉬층(120)의 스틸 와이어 메쉬로 된 골격 내 빈 공간으로 흘러 들어 상기 빈 공간을 채우는 것을 의미한다.
이와 같이, 섬유 강화 플라스틱이 상기 스틸 와이어 메쉬로 된 골격 내 빈 공간에 채워진 적층 시트(100)는 섬유 강화 플라스틱층(110)과 스틸 와이어 메쉬층(120)의 결합력이 강화될 수 있다. 그 결과, 상기 적층 시트(100)가 성형되어 제조된 범퍼 백빔은 파단 및 분리 현상이 더욱 방지될 수 있는 장점이 있다.
구체적으로 압축 성형시, 섬유 강화 플라스틱(110)과 스틸 와이어 메쉬층(120)이 교대로 적층된 적층 시트(100)가 일체로 성형될 수 있어, 섬유 강화 플라스틱층(110)과 스틸 와이어 메쉬층(120)을 각각 제조하는 과정이 생략되어 제조 과정이 단순화되면서도 섬유 강화 플라스틱이 스틸 와이어 메쉬로 된 골격 내 빈 공간에 채워지는 정도를 높일 수 있다.
그 결과, 압축 성형에 의해 일체로 성형된 적층 시트(100)는 섬유 강화 플라스틱층(110)과 스틸 와이어 메쉬층(120)의 결합력이 더욱 강화되어, 상기 적층 시트(100)가 성형되어 제조된 범퍼 백빔은 파단 및 분리 현상이 더욱 방지됨으로써 우수한 안정성을 구현할 수 있다.
상기 섬유 강화 플라스틱이 채워지는 정도는 용융 압착시 또는 압축 성형시 온도 및 압력 등의 공정 조건에 따라 조절될 수 있다.
예를 들어, 스틸 와이어 메쉬로 된 골격 내 빈 공간이 섬유 강화 플라스틱에 의해 부분적으로 채워지거나, 전부 채워질 수 있으며, 또한 상기 스틸 와이어 메쉬로 된 골격 내 빈 공간을 포함한 스틸 와이어 메쉬층(120)의 빈 공간이 전부 채워질 수 있다.
상기 섬유 강화 플라스틱층(110)은 두께가 약 3mm 내지 약 20mm 일 수 있다. 상기 두께 범위 내의 섬유 강화 플라스틱층(110)을 사용하여, 전체적으로 범퍼 백빔의 두께를 심하게 높이지 않으면서, 강성과 파단 신율을 적정하게 조절하여, 경량화 및 안정성을 모두 확보할 수 있다.
상기 스틸 와이어 메쉬층(120)은 두께가 약 1mm 내지 약 6mm 일 수 있다. 상기 두께 범위 내의 스틸 와이어 메쉬층(120)을 사용하여, 전체적으로 범퍼 백빔의 두께를 심하게 높이지 않으면서, 강성과 파단 신율을 적정하게 조절하여, 경량화 및 안정성을 모두 확보할 수 있다.
상기 적층 시트(100)의 하나 이상의 최외각층은 섬유 강화 플라스틱층(110)일 수 있다. 예를 들어, 상기 적층 시트(100)의 하나의 최외각층이 섬유 강화 플라스틱층(110)일 수 있고, 양쪽의 최외각층 전부가 섬유 강화 플라스틱층(110)일 수 있다.
구체적으로, 양쪽의 최외각층이 섬유 강화 플라스틱층(110)인 적층 시트(100)를 성형하여 제조된 범퍼 백빔은 섬유 강화 플라스틱층(110)과 스틸 와이어 메쉬층(120)의 결합력이 더욱 강화되어 충돌시 각 층이 분리되는 현상을 효과적으로 방지할 수 있다.
상기 섬유 강화 플라스틱은 열가소성 수지 및 강화용 섬유를 포함한다.
상기 강화용 섬유는 가벼운 플라스틱의 장점을 유지하면서 플라스틱의 강성을 증가시켜 저속 충돌시 범퍼 백빔의 변형을 효과적으로 방지할 수 있는 장점이 있다.
상기 열가소성 수지는 범퍼 백빔에 사용되는 공지된 열가소성 수지를 제한 없이 사용할 수 있고, 원하는 용도에 따라 적절하게 선택할 수 있으며, 구체적으로 폴리프로필렌 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리아미드 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리페닐렌설파이드 수지 등과 이들의 조합에서 선택된 하나를 포함할 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
상기 강화용 섬유의 함량은 약 10wt% 내지 약 70wt% 일 수 있다.
상기 강화용 섬유는 장섬유 또는 연속섬유일 수 있다.
상기 장섬유는 길이가 약 1mm 내지 약 50mm일 수 있고, 평균 직경은 약 15㎛ 내지 약 17㎛일 수 있으며, 상기 연속섬유는 연속된 긴 섬유로서, 평균 직경은 약 15㎛ 내지 약 17㎛일 수 있다.
구체적으로, 강화용 섬유로 연속섬유를 포함한 섬유 강화 플라스틱을 사용한 적층 시트(100)가 성형되어 제조된 범퍼 백빔은 충돌시 충격력을 더욱 효과적으로 흡수할 수 있는 장점이 있다.
상기 강화용 섬유는 유리 섬유, 아라미드 섬유, 천연 섬유, 폴리에스테르 섬유, 폴리아미드 섬유 등과 이들의 조합에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 강화용 섬유는 유리 섬유일 수 있다. 상기 유리 섬유의 함량은 약 10wt% 내지 약 70wt%일 수 있다. 상기 범위의 함량으로 유리 섬유를 포함하는 섬유 강화 플라스틱은 강성이 향상되면서도 적정한 성형 속도를 구현하기에 적합하다.
상기 스틸 와이어 메쉬는 스테인리스 스틸 와이어(Stainless Steel Wire), 카본 스틸 와이어(Carbon Steel Wire) 등과 이들의 조합에서 선택된 적어도 하나를 직조하여 형성할 수 있다.
상기 스틸 와이어 메쉬는, 선경이 약 50㎛ 내지 약 800㎛인 스틸 와이어를 직조하여 형성할 수 있다. 상기 선경이란, 선의 직경을 의미하는 것으로 개별적인 와이어의 직경을 나타낸다.
상기 범위의 선경을 가지는 스틸 와이어를 직조하여 형성한 스틸 와이어 메쉬는 스틸의 양을 줄여 경량화를 실현하면서도, 높은 파단 신율을 확보하여 우수한 안정성을 구현할 수 있다.
상기 적층 시트(100)는 ASTM D 790에 따른 조건에서, 파단 신율이 약 20% 이상일 수 있다. 상기 파단 신율은 최대 굴곡 강도(Maximum stress) 값이 약 80% 떨어진 상태를 파단이 된 상태로 정하여 그 때의 신율(flexure strain)을 측정한 값이다.
일 구현예에서, 상기 적층 시트(100)가 성형되어 제조된 범퍼 백빔은 파단 신율이 20% 이상 향상되어 고속 충돌시 충격력을 효과적으로 흡수함으로써, 범퍼 백빔의 파단 및 분리 현상이 방지되어, 우수한 안정성을 구현할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 구현예에 따른 범퍼 백빔의 소재로 사용될 수 있는 적층 시트(200)의 단면도이다.
상기 적층 시트(200)는 도 2에 나타난 바와 같이, 섬유 강화 플라스틱층(210)과 스틸 와이어 메쉬층(220)을 복수로 포함하고, 상기 섬유 강화 플라스틱층(210)과 스틸 와이어 메쉬층(220)이 교대로 적층된 구조이다.
상기 적층 시트(200), 섬유 강화 플라스틱층(210) 및 스틸 와이어 메쉬층(220)은 본 발명의 일 구현예에서 전술한 바와 같다.
도 3은 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 범퍼 백빔(330)을 나타낸 모식도이다.
상기 범퍼 백빔(330)은 섬유 강화 플라스틱층(310)과 스틸 와이어 메쉬층(320)이 교대로 적층된 적층 시트를 성형하여 제조한 것으로, 상기 적층 시트, 상기 섬유 강화 플라스틱층(310) 및 스틸 와이어 메쉬층(320)은 본 발명의 일 구현예에서 전술한 바와 같다.
상기 범퍼 백빔(330)은 특별한 제한없이 범퍼 백빔의 공지된 형상으로 제조될 수 있고, 차량의 용도 및 기능에 따라 다양한 형상으로 변형될 수 있으며, 도 3에 나타낸 범퍼 백빔의 형상에 한정되지 않는다.
도 4는 도 3의 범퍼 백빔(330) 내 스틸 와이어 메쉬층의 스틸 와이어 메쉬로 된 골격(340)을 나타낸 모식도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 외형틀(450) 및 리브(rib)(460)를 포함하는 범퍼 백빔(430)의 모식도이다.
상기 범퍼 백빔(430)은 도 5에 나타난 바와 같이, 외형틀(450)과 상기 외형틀 내측에 하나 이상의 리브(460)를 포함한 구조이다.
상기 외형틀(450)은 섬유 강화 플라스틱층 및 스틸 와이어 메쉬층이 교대로 적층된 적층 시트가 성형되어 제조될 수 있고, 상기 적층 시트, 섬유 강화 플라스틱층 및 스틸 와이어 메쉬층은 본 발명의 일 구현예에서 전술한 바와 같다.
상기 외형틀(450)의 형상은 특별한 제한없이 판상, 곡면, 3차원의 입체 표면을 갖는 판상 또는 곡면 등의 공지의 형상으로 형성될 수 있고, 범퍼 백빔을 포함하는 차량의 용도 및 기능에 따라 다양한 형상으로 변형될 수 있으며, 도 5에 나타낸 범퍼 백빔의 형상에 한정되지 않는다.
상기 리브(460)는 외형틀(450)의 내측에 형성될 수 있고, 하나 이상이 포함될 수 있다. 예를 들어, 리브(460)는 복수 개가 포함될 수 있고, 그 결과 상기 외형틀(450) 내 섬유의 이탈을 제한하고, 충돌시 충격력을 흡수하여 범퍼 백빔의 파단 및 분리 현상을 더욱 방지할 수 있다.
상기 리브(460)는 열가소성 플라스틱, 섬유 강화 플라스틱 또는 이들 모두를 포함하는 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 리브(460)는 섬유 강화 플라스틱으로 형성될 수 있고, 그 결과 섬유의 이탈 방지 및 충격력 흡수 효과가 더욱 증가할 수 있다.
상기 섬유 강화 플라스틱은 본 발명의 일 구현예에서 전술한 바와 같다.
상기 외형틀(450)과 리브(460)는 특별한 제한 없이, 범퍼 백빔 제조시 사용되는 공지의 성형 방법에 의하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 외형틀(450)과 리브(460)는 단일 몰드 내에서 일체로 성형하여 형성될 수 있고, 그 결과 제조 과정이 단순화되면서도 범퍼 백빔의 파단 및 분리 현상이 더욱 방지되어 우수한 안정성을 구현할 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에서, 범퍼 백빔은 연결부에 의해 차체에 고정되거나 상기 연결부와 일체로 형성되어 차체에 고정될 수 있다.
상기 범퍼 백빔과 연결부는 특별한 제한없이 공지의 성형 방법에 의하여 제조될 수 있다.
상기 연결부는 범퍼 백빔과 차체에 연결되어, 범퍼 백빔을 차체에 연결하는 차량의 구성 요소로서, 예를 들어 스테이, 크래쉬 박스, 사이드 멤버 등과 이들의 조합에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
상기 범퍼 백빔과 연결부는 체결부에 의해 연결될 수 있다. 상기 체결부는 범퍼 백빔과 연결부를 체결하여 결합시키는 차량의 구성요소로서, 예를 들어 볼트, 너트, 리벳 등이 있으며, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 범퍼 백빔과 연결부는 단일 몰드 내에서 압축 성형에 의해 일체로 형성될 수 있다. 그 결과 제조 과정이 단순화되면서도 범퍼 백빔의 파단 및 분리 현상이 더욱 방지되어 우수한 안정성을 구현할 수 있다.
상기 범퍼 백빔과 연결부는 다양하게 구현될 수 있고, 예를 들어, 범퍼 백빔과 크래쉬 박스가 연결되거나, 범퍼 백빔, 스테이 및 크래쉬 박스가 순차적으로 연결되거나, 범퍼 백빔과 스테이가 연결되거나, 범퍼 백빔, 스테이 및 사이드 멤버가 순차적으로 연결되거나, 범퍼 백빔, 스테이, 크래쉬 박스 및 사이드 벰버가 순차적으로 연결될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로써 본 발명이 제한되어서는 아니된다.
실시예
실시예 1
폴리아미드 수지(PA, 75wt%) 및 장 유리섬유(long glass fiber, GF, 25wt%)가 포함된 용융 상태의 섬유 강화 플라스틱을 몰드에 채우고, 상기 채워진 섬유 강화 플라스틱 상부에, 선경이 각각 500㎛인 스테인리스 스틸 와이어 및 카본 스틸 와이어를 각각 위사와 경사로 하여 직조함으로써 형성한 두께 1mm의 스틸 와이어 메쉬를 위치시키고, 상기 위치시킨 스틸 와이어 메쉬 상부에 상기 섬유 강화 플라스틱을 채우고, 상기 몰드에서 80℃의 온도, 1.6ⅹ107N/m2의 압력 조건 하에서, 압축 성형하여 범퍼 백빔을 제작하였다.
상기 제작된 범퍼 백빔에서, 섬유 강화 플라스틱층의 두께는 10mm였다.
실시예 2
폴리프로필렌 수지(PP, 75wt%) 및 장 유리섬유(long glass fiber, GF, 25wt%)가 포함된 용융 상태의 섬유 강화 플라스틱을 몰드에 채우고, 상기 채워진 섬유 강화 플라스틱 상부에 선경이 각각 500㎛인 스테인리스 스틸 와이어 및 카본 스틸 와이어를 각각 위사와 경사로 하여 직조함으로써 형성한 두께 1mm의 스틸 와이어 메쉬를 위치시키고, 상기 위치시킨 스틸 와이어 메쉬 상부에 상기 섬유 강화 플라스틱을 채우고, 상기 몰드에서 80℃의 온도, 1.6ⅹ107N/m2의 압력 조건 하에서, 압축 성형하여 범퍼 백빔을 제작하였다.
상기 제작된 범퍼 백빔에서, 섬유 강화 플라스틱층의 두께는 10mm였다.
실시예 3
폴리프로필렌 수지(PP, 30wt%) 및 연속 유리섬유(continuous glass fiber, GF, 70wt%)가 포함된 용융 상태의 섬유 강화 플라스틱을 몰드에 채우고, 상기 채워진 섬유 강화 플라스틱 상부에 선경이 각각 500㎛인 스테인리스 스틸 와이어 및 카본 스틸 와이어를 각각 위사와 경사로 하여 직조함으로써 형성한 두께 1mm의 스틸 와이어 메쉬를 위치시키고, 상기 위치시킨 스틸 와이어 메쉬 상부에 상기 섬유 강화 플라스틱을 채우고, 상기 몰드에서 80℃의 온도, 1.6ⅹ107N/m2의 압력 조건 하에서, 압축 성형하여 범퍼 백빔을 제작하였다.
상기 제작된 범퍼 백빔에서, 섬유 강화 플라스틱층의 두께는 10mm였다.
비교예 1
폴리아미드 수지(PA, 75wt%) 및 장 유리섬유(25wt%)가 포함된 섬유 강화 플라스틱을 몰드에 채운 후, 상기 몰드에서 80℃의 온도, 1.6ⅹ107N/m2의 압력 조건 하에서, 압축 성형하여 범퍼 백빔을 제작하였다.
비교예 2
폴리프로필렌 수지(PP, 75wt%) 및 장 유리섬유(25wt%)가 포함된 섬유 강화 플라스틱을 몰드에 채운 후, 상기 몰드에서 80℃의 온도, 1.6ⅹ107N/m2의 압력 조건 하에서, 압축 성형하여 범퍼 백빔을 제작하였다.
비교예 3
폴리프로필렌 수지(PP, 30wt%) 및 연속 유리섬유(70wt%)가 포함된 섬유 강화 플라스틱을 몰드에 채운 후, 상기 몰드에서 80℃의 온도, 1.6ⅹ107N/m2의 압력 조건 하에서, 압축 성형하여 범퍼 백빔을 제작하였다.
실험예
실시예 1-3 및 비교예 1-3에서 제조된 범퍼 백빔에 대하여 굴곡 강성(GPa), 굴곡 강도(MPa), 흡수 에너지(J) 및 굴곡 파단 신율(%)를 측정하였다.
ASTM D790에 따라 Universal Testing Machine (모델명 5569A, 제작회사 Instron)을 사용하여 굴곡 강성(GPa)을 측정하였고, ASTM D790에 따라 Universal Testing Machine (5569A, Instron)을 사용하여 굴곡 강도(MPa)를 측정하였고, ASTM D790에 따라 Universal Testing Machine (5569A, Instron)을 사용하여 흡수 에너지(J)를 측정하였고, ASTM D790에 따라 Universal Testing Machine (5569A, Instron)을 사용하여 굴곡 파단 신율(%)을 측정하였다.
실시예 1 및 비교예 1에 따른 결과를 하기 표 1에 기재하였고, 굴곡 강도 및 굴곡 파단 신율을 나타낸 그래프를 도 6 및 도 9에 나타내었다. (도 6 및 도 9에서, 수회에 걸쳐 측정된 굴곡 강도 및 굴곡 파단 신율을 각각의 수 개의 라인으로 나타내었고, 편의상 상기 수 개의 라인을 대표하도록 임의로 굵은 선으로 재작성하여 표시하였다.)
구분 실시예 1 비교예 1
조성 SWT PA/GF(25wt%)/SWM LFT ONLY PA/GF(25wt%)
비중 1.8 1.33
굴곡강성
(GPa)		 8.4 7.6
굴곡강도
(MPa)		 202 222
흡수 에너지
(J)		 4.7 3.4
굴곡
파단신율
(%)		 20% 이상 3.6
SWM: 스틸 와이어 메쉬 (Steel Wire Mesh)
SWT: 스틸 와이어 메쉬 (Steel Wire Mesh Thermoplastic)
LFT: 장 유리섬유 플라스틱 (Long Glass Fiber Thermoplastic)
실시예 1에서 높은 굴곡 강성을 가지므로 저속 충돌시 범퍼 백빔의 변형이 효과적으로 방지될 것을 예상할 수 있고, 낮은 굴곡 강도를 가지면서 흡수 에너지 및 굴곡 파단 신율이 높으므로 고속 충돌시 충격력을 효과적으로 흡수하여 범퍼 백빔의 파단 및 분리 현상이 방지될 것을 예상할 수 있다.
실시예 2 및 비교예 2에 따른 결과를 하기 표 2에 기재하였고, 굴곡 강도 및 굴곡 파단 신율을 나타낸 그래프를 도 7 및 도 10에 나타내었다. (도 7 및 도 10에서, 수회에 걸쳐 측정된 굴곡 강도 및 굴곡 파단 신율을 각각의 수 개의 라인으로 나타내었고, 편의상 상기 수 개의 라인을 대표하도록 임의로 굵은 선으로 재작성하여 표시하였다.)
구분 실시예 2 비교예 2
조성 SWT PP/GF(25wt%)/SWM LFT ONLY PP/GF(25wt%)
비중 1.4674 1.0892
굴곡강성
(GPa)		 5.9 5.4
굴곡강도
(MPa)		 137 146
흡수 에너지
(J)		 4.26 3.95
굴곡
파단신율
(%)		 20% 이상 4.10
실시예 2에서 높은 굴곡 강성을 가지므로 저속 충돌시 범퍼 백빔의 변형이 효과적으로 방지될 것을 예상할 수 있고, 낮은 굴곡 강도를 가지면서 흡수 에너지 및 굴곡 파단 신율이 높으므로 고속 충돌시 충격력을 효과적으로 흡수하여 범퍼 백빔의 파단 및 분리 현상이 방지될 것을 예상할 수 있다.
실시예 3 및 비교예 3에 따른 결과를 하기 표 3에 기재하였고, 굴곡 강도 및 굴곡 파단 신율을 나타낸 그래프를 도 8 및 도 11에 나타내었다. (도 8 및 도 11에서, 수회에 걸쳐 측정된 굴곡 강도 및 굴곡 파단 신율을 각각의 수 개의 라인으로 나타내었고, 편의상 상기 수 개의 라인을 대표하도록 임의로 굵은 선으로 재작성하여 표시하였다.)
구분 실시예 3 비교예3
조성 SWT PP/GF(70wt%)/SWM CFT ONLY PP/GF(70wt%)
비중 1.95 1.65
굴곡강성
(GPa)		 11.3 25.69
굴곡강도
(MPa)		 191 416.12
흡수 에너지
(J)		 7.54 5.4
굴곡
파단신율
(%)		 50% 이상 2.05
CFT: 연속 유리섬유 플라스틱 (Continuous Glass Fiber Thermoplastic)
실시예 3에서 굴곡 강성이 비교예 3보다 감소되었으나, 여전히 높은 굴곡 강성을 가지므로 저속 충돌시 범퍼 백빔의 변형이 방지될 것을 예상할 수 있고, 낮은 굴곡 강도를 가지면서 흡수 에너지 및 굴곡 파단 신율이 높으므로 고속 충돌시 충격력을 효과적으로 흡수하여 범퍼 백빔의 파단 및 분리 현상이 방지될 것을 예상할 수 있다.
특히, 실시예 3에서는 연속 섬유를 사용하여 고속 충돌시 충격력을 보다 효과적으로 흡수하여 굴곡 파단 신율이 50% 이상으로 나타났고, 그 결과 범퍼 백빔의 파단 및 분리 현상이 더욱 효과적으로 방지될 것을 예상할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.
100, 200: 적층 시트
110, 210, 310: 섬유 강화 플라스틱층
120, 220, 320: 스틸 와이어 메쉬층
330, 430: 범퍼 백빔
340: 스틸 와이어 메쉬로 된 골격
450: 외형틀
460: 리브(rib)

Claims (18)

  1. 섬유 강화 플라스틱층 및 스틸 와이어 메쉬(Steel Wire Mesh)층이 교대로 적층된 적층 시트가 성형되어 제조된 차랑용 범퍼 백빔.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 섬유 강화 플라스틱층은 섬유 강화 플라스틱을 포함하여 형성되고,
    상기 스틸 와이어 메쉬층은 스틸 와이어 메쉬를 포함하여 형성되고,
    상기 적층 시트는 압축 성형되어 상기 스틸 와이어 메쉬의 내부 공간이 상기 섬유 강화 플라스틱으로 채워진
    차량용 범퍼 백빔.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 섬유 강화 플라스틱층은 두께가 3mm 내지 20mm인
    차량용 범퍼 백빔
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 스틸 와이어 메쉬층은 두께가 1mm 내지 6mm인
    차량용 범퍼 백빔
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 적층 시트의 적어도 하나의 최외각층은 섬유 강화 플라스틱층인
    차량용 범퍼 백빔.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 섬유 강화 플라스틱은 열가소성 수지 및 강화용 섬유를 포함하는
    차량용 범퍼 백빔.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 열가소성 수지는 폴리프로필렌 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리아미드 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리페닐렌설파이드 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는
    차량용 범퍼 백빔.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 강화용 섬유는 장섬유 또는 연속섬유인
    차량용 범퍼 백빔.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 강화용 섬유는 유리 섬유, 아라미드 섬유, 천연 섬유, 폴리에스테르 섬유, 폴리아미드 섬유 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는
    차량용 범퍼 백빔.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 강화용 섬유는 유리 섬유이고, 상기 유리 섬유의 함량은 10wt% 내지 70wt%인
    차량용 범퍼 백빔.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 스틸 와이어 메쉬는 스테인리스 스틸 와이어(Stainless Steel Wire), 카본 스틸 와이어(Carbon Steel Wire) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 직조하여 형성한
    차량용 범퍼 백빔.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 스틸 와이어 메쉬는 선경이 50㎛ 내지 800㎛인 스틸 와이어를 직조하여 형성한
    차량용 범퍼 백빔.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 적층 시트는 ASTM D 790에 따른 조건에서 파단 신율이 20% 이상인
    차량용 범퍼 백빔.
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 범퍼 백빔은 외형틀 및 상기 외형틀 내측에 적어도 하나의 리브를 포함하고,
    상기 외형틀은 상기 적층 시트가 성형되어 제조된
    차량용 범퍼 백빔.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 리브는 열가소성 플라스틱, 섬유 강화 플라스틱 또는 이들 모두를 포함하는 재료로 형성된
    차량용 범퍼 백빔.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 외형틀 및 리브는 일체로 형성된
    차량용 범퍼 백빔.
  17. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 범퍼 백빔은 연결부에 의해 차체에 고정되거나, 상기 연결부와 일체로 형성되어 차체에 고정되는
    차량용 범퍼 백빔.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 연결부는 스테이, 크래쉬박스, 사이드 멤버 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는
    차량용 범퍼 백빔.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160110648A (ko) * 2015-03-10 2016-09-22 (주)엘지하우시스 복합재 및 그 제조 방법
US11878642B2 (en) 2017-04-18 2024-01-23 Lg Hausys, Ltd. Vehicle back beam and vehicle including same
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