KR20150034672A - 보강 리브를 구비하는 프레스 성형품 및 그 제조 방법 - Google Patents

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야스유키 도다
다쓰유키 이시우라
게이타 구라누키
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남바프레스고교 가부시키가이샤
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Abstract

판두께를 증가시키지 않고, 강도, 강성을 향상시키기 위해 보강재로서의 리브를 프레스 성형품에 용이하게 형성하는 방법 및 보강 리브를 구비하는 프레스 성형품을 제공한다. 본 발명에 관한 보강 리브를 구비하는 프레스 성형품을 제조하는 방법은, 프레스 성형형에 각각 배치된 보강 리브와 시트형 열가소성 기재를 동시에 프레스 성형하는 프레스 성형 단계를 포함하고, 보강 리브가, 리브용 열가소성 기재와 복수의 섬유가 집적되어 결합된 섬유 시트재가 적층되어, 보강 리브의 본체 부분과 시트형 열가소성 기재에 접합하는 접합 부분을 가지도록 일체로 성형되어 이루어지고, 섬유 시트재가, 섬유끼리의 사이의 공극을 가지고, 프레스 성형 단계에서, 가열 연화된 시트형 열가소성 기재의 일부가 접합 부분에 위치하는 섬유 시트재의 공극에 들어가서 고정되는 것을 특징으로 한다.

Description

보강 리브를 구비하는 프레스 성형품 및 그 제조 방법{PRESS MOLDING WITH REINFORCING RIB AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR}
본 발명은, 보강용의 리브(rib)가 차량용 내장(內裝) 부품, 외장(外裝) 부품 등 성형품의 프레스 성형 시에 접합되는 보강 리브를 구비하는 프레스 성형품 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
도어 트림(door trim)(도어 패널), 천정 패널, 트렁크용의 리어 셀프(rear shelf), 트렁크 트림(trunk trim) 등의 자동차용 내장 부품이나, 엔진 언더 커버(언더 트레이), 인너 휀더(inner fender) 등의 차량용 외장 부품은, 시트형(sheet type)[박판형(薄板形)]의 열가소성 재료로 이루어지는 기재(基材)를 프레스 성형함으로써 형성되므로, 전체가 균일한 판두께의 제품으로 된다. 이와 같은 내장 부품, 외장 부품의 강도, 강성(剛性)을 높이기 위해 충분한 판두께를 확보하면, 중량과 재료비의 증가를 초래하게 된다.
그래서, 판두께를 증가시키지 않고, 내장 부품, 외장 부품의 강도, 강성을 높이기 위해, 내장 부품, 외장 부품의 이면(裏面) 등에 보강재를 설치하는 것을 생각할 수 있다. 예를 들면, 내측에 리브 등의 보강재를 설치한 자동차용 내장 부품의 접합 구조가 알려져 있다(특허 문헌 1 참조).
일본 실용신안등록 제2514522호 공보
상기 특허 문헌 1에 기재되는 자동차용 내장 부품은, 센터 필러 어퍼(center pillar upper)와 센터 필러 로워(center pillar lower)의 랩 접합(lap joint)의 강성을 높이기 위해, 걸림부 및 걸림공을 구비한 보강 리브를 설치한 접합 구조의 것이며, 한쪽의 내장 부품에 변형이 생긴 경우라도 내장 부품 사이에 간극이 생기지 않도록 접합 부분을 서로 걸어맞춘 것이다.
상기 접합 부분에 훅형(hook type)으로 형성된, 걸림부로서의 보강 리브는, 사출 성형 금형을 사용함으로써 제작될 수 있다. 그러나, 예를 들면, 종래 행해지고 있는 열간(熱間) 프레스 성형에서는, 시트형 열가소성 기재의 유동성이 낮으므로, 상기와 같은 비교적 큰 사이즈를 가지는 보강 리브를 성형하는 것은 곤란하다.
또한, 인서트 부품으로서 리브를 제작하고, 시트형 열가소성 기재와 일체로 성형하여, 리브를 가지는 성형품을 제조하는 경우에는, 인서트 부품인 리브의 접합 부분을 미리 연화(軟化)시킬 필요가 있는 등, 성형 상의 번거로운 수고를 요한다.
본 발명의 목적은, 강도, 강성을 가지면서 경량화된 보강 리브를 구비하는 프레스 성형품을 용이하게 제조하는 방법을 제공하는 것이다. 특히 본 발명은, 시트형의 열가소성 기재를 가열 연화시키고, 냉간(冷間) 프레스하여 성형품을 제조하는 프레스 성형 시에, 보강 리브를 용이하게 형성하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한 본 발명은, 그와 같이 형성된 보강 리브를 구비하는 차량용 내장 부품, 외장 부품 등 프레스 성형품을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명이 제공하는 방법은, 보강 리브를 구비하는 프레스 성형품을 제조하는 방법으로서, 프레스 성형형(成形型)에 각각 배치된 보강 리브와 시트형 열가소성 기재를 동시에 프레스 성형하는 프레스 성형 단계를 포함하고, 보강 리브가, 리브용 열가소성 기재와 복수의 섬유가 집적되어 결합된 섬유 시트재가 적층되어, 보강 리브의 본체 부분과 상기 시트형 열가소성 기재에 접합하는 접합 부분을 가지도록 일체로 성형되어 이루어지고, 섬유 시트재가, 섬유끼리의 사이의 공극(空隙)을 가지고, 프레스 성형 단계에서, 가열 연화된 시트형 열가소성 기재의 일부가 접합 부분에 위치하는 섬유 시트재의 공극에 들어가서 고정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 제조 방법에 의해, 보강 리브를 구비하는 프레스 성형품을 용이하게 제조할 수 있다. 가열 연화된 시트형 열가소성 기재가 프레스에 의해 섬유 시트재를 구성하는 섬유끼리의 사이의 공극에 들어가, 앵커(기계적인 걸림)로 되는 것에 의해, 시트형 열가소성 기재와 보강 리브가 접합 부분에서 충분히 접착된다.
본 발명에 관한 섬유 시트재는, 복수의 섬유가 3차원 구조로 중첩되어 웹을 형성하고, 이들 집적된 복수의 섬유가, 열이나 접착에 의해, 또는 섬유끼리 얽힘으로써 결합된 부직포라도 된다. 상기 부직포를 구성하는 섬유는, 천연 섬유, 화학 섬유, 합성 섬유, 무기 섬유라도 되고, 이들의 혼합체라도 된다.
섬유 시트재는 다공질(포러스) 구조를 가지고, 바람직하게, 표면이 기모(起毛)되어 있다. 이와 같이 함으로써, 프레스 성형 시에, 가열 연화된 시트형 열가소성 기재는 섬유 시트재의 다공질의 구멍에 들어가고, 또한 섬유 시트재의 표면의 기모된 섬유는 시트형 열가소성 기재에 들어가(시트형 열가소성 기재가 기모된 섬유를 감싸), 보다 큰 앵커 효과(anchor effect)가 발휘되어, 시트형 열가소성 기재와 보강 리브가 견고하게 접착된다. 이와 같은 섬유 시트재의 다공질의 구멍은, 부직포를 구성하는 섬유끼리의 사이에 생기는 공극으로부터 이루어진다. 공극은 섬유 시트재 중 적어도 표면(이면)에 형성되고, 또한 섬유 시트재의 내부에 형성되어 있어도 된다. 또한, 섬유 시트재는, 니들 펀칭 가공에 의해 니들 펀칭공을 형성하여 이루어진다. 이들 공극 또는 구멍은, 섬유 시트재를 관통하는 것이라도 된다. 섬유 시트재의 표면(이면)의 기모는, 니들 펀칭 가공에 의해 형성된 것이라도 되고, 다른 기모 가공에 의해 형성된 것이라도 된다.
또한, 섬유 시트재의 융점이 시트형 열가소성 기재의 융점보다 높고, 프레스 성형 단계에서 섬유 시트재가 용융되지 않는 것이 바람직하다. 가열 연화된 시트형 열가소성 기재와 섬유 시트재를 압착(壓着)할 때, 섬유 시트재가 용융되지 않고, 공극(니들 펀칭공이나 기모된 섬유 사이의 공극 등)이 유지되는 것에 의해, 시트형 열가소성 기재가 섬유 시트재의 공극에 들어가서, 보강 리브와 견고하게 접착된다.
본 발명의 제조 방법에서의 프레스 성형은, 바람직하게, 냉간 프레스 성형이다. 열간 프레스와 같이 프레스 전의 산화 방지 처리 등을 필요로 하는 경우가 없어, 생산성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에서 사용되는 섬유 시트재는, 바람직하게, 니들 펀칭 부직포로 이루어진다. 보강 리브의 표면에 라미네이트되는 섬유 시트재로서 니들 펀칭 부직포를 사용함으로써, 프레스 성형 시에, 차량용 부품의 본체부를 형성하는 시트형 열가소성 기재와의 사이에서 큰 앵커 효과를 얻을 수 있다.
니들 펀칭 부직포는, 화학 섬유로 이루어지거나, 또는 천연 섬유로 이루어져도 된다. 본 발명에 관한 섬유 시트재로서, 폴리에스테르(PET)로 이루어지는 니들 펀칭 부직포를 사용하는 것이, 강도면에서 바람직하다.
보강 리브는, 리브용 열가소성 기재와 섬유 시트재를 적층하는 동시에 프레스 성형함으로써 형성된다. 상기 프레스 성형에 있어서, 프레스 성형품의 강도, 강성이 향상되도록 설계된 보강 리브가 성형되는 동시에, 리브용 열가소성 기재에 섬유 시트재가 압착된다. 프레스에 의해 가열 연화된 리브용 열가소성 기재가 유동하고, 섬유 시트재의 공극에 들어가서 고정되므로, 라미네이트 가공을 위한 핫멜트 필름 등의 접착 매체는 필요하게 되지 않는다.
프레스 성형 단계에서, 바람직하게는, 표피재(表皮材)가 시트형 열가소성 기재에 적층되어 동시에 프레스 성형된다. 표피재는, 제품의 기능이나 외관을 향상시키기 위해 적절히 선택 될 수 있다. 표피재로서, 니들 펀칭 부직포가 사용되어 이루어진다. 상기 니들 펀칭 부직포는, 보강 리브에 사용되는 것과 동일하게 해도 되고, 상이해도 된다.
시트형 열가소성 기재는, 목질계(木質系) 조성물로 이루어진다. 목질계 조성물은, 우드스톡(woodstock) 재료, 또는 우드플라스틱 재료라도 된다. 목분(木粉)과 폴리프로필렌(PP)을 주성분으로 하는 열가소성 재료인 우드스톡 재료는, 성형성이 우수한 재료이며, 보강 리브의 접합과 차량용 부품의 성형을 동시에 행하는 프레스 성형에 적합하다. 또한, 우드스톡 재료를 사용하는 것은, 비용면에서도 유리하다.
본 발명은 또한, 보강 리브를 구비하는 프레스 성형품을 제공한다. 본 발명에 관한 보강 리브를 구비하는 프레스 성형품은, 프레스 성형된 시트형 열가소성 기재와 보강 리브를 포함하고, 시트형 열가소성 기재와 보강 리브가 서로 접하는 접합 부분에서 고정되고, 보강 리브가, 리브용 열가소성 기재와 복수의 섬유가 집적되어 결합된 섬유 시트재가 적층되고 성형되어 이루어지고, 섬유 시트재가, 섬유끼리의 사이의 복수의 공극을 가지고, 접합 부분에서, 리브용 열가소성 기재가 섬유 시트재의 공극에 들어가서 고정되고, 시트형 열가소성 기재가 섬유 시트재의 공극에 들어가서 고정되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 프레스 성형품은, 바람직하게는, 차량용 내장 부품 또는 차량용 외장 부품이다.
또한, 본 발명은, 보강 리브를 구비하는 차량용 부품의 제조 방법을 제공한다. 상기 제조 방법은, 열가소성 기재의 표면을 섬유 시트재에 의해 라미네이트 가공하는 프레스 성형에 의해 형성된 보강 리브를 차량용 부품의 성형형에 배치하는 단계와, 가열 연화된 시트형의 열가소성 기재를 성형형에 의해 프레스 성형하여 차량용 부품을 형성할 때, 보강 리브를 차량용 부품에 접합시켜 보강 리브를 구비하는 차량용 부품을 형성하는 단계를 포함하고, 차량용 부품을 형성하는 단계에서는, 보강 리브의 섬유 시트재가, 차량용 부품을 형성하는 시트형의 열가소성 기재에 압착되어 접합되는 것을 특징으로 한다.
이와 같이, 열가소성 기재의 표면을 섬유 시트재에 의해 라미네이트 가공하여 프레스 성형하여 보강 리브를 형성하여 두고, 차량용 부품을 형성하는 시트형의 열가소성 기재에, 보강 리브의 섬유 시트재를 압착시켜 접합하도록 하면, 보강 리브의 접합을 차량용 내장의 프레스 성형과 동시에 프레스 성형으로 행할 수 있다.
본 발명에 의하면, 미리 성형된 보강 리브를, 차량용 부품 등 프레스 성형품의 본체의 성형 시에 일체로 접합 가능하므로, 판두께를 증가시키지 않고, 강도, 강성이 향상된 프레스 성형품을 용이하게 제조할 수 있어, 경량화와 비용 다운을 실현할 수 있다.
즉, 본 발명의 제조 방법에 의하면, 인서트 성형과 같이, 인서트 부품의 접합 부분을 미리 연화시키는 것을 요하지 않고, 또한 인젝션 성형과 같이, 고압으로 성형하기 위한 고가의 금형도 요하지 않고, 보강 리브를 구비하는 성형품을 용이하게 제조할 수 있다. 이와 같이 하여 제조되는 프레스 성형품은, 판두께를 증가시키지 않고 강도, 강성을 향상시킨 것이며, 또는 판두께를 얇게 하면서 강도, 강성을 유지, 향상시킬 수 있는 것이다. 본 발명은, 시트형 열가소성 기재를 프레스 성형함으로써 제조되는 다양한 제품을 위해 적용할 수 있다. 특히, 본 발명을 적용하여 차량용 내장 부품, 외장 부품을 제조함으로써, 큰 연비 지배 요인인 차체 중량의 경량화의 문제점을 해결할 수 있다.
도 1의 (a) 및 도 1의 (c)는 본 발명에 관한 보강 리브를 구비하는 차량용 부품 중 일실시형태인 리어 셀프를 나타낸 사시도이다. 도 1의 (b)는 도 1의 (a)의 A―A 단면도이다.
도 2의 (a)는 본 발명에 관한 보강 리브 중 일실시형태를 나타낸 사시도이다. 도 2의 (b)는 도 2의 (a)의 보강 리브의 중앙 부분의 단면(端面)을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 보강 리브의 제조 단계를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 프레스 성형형에 보강 리브를 배치하는 방법을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 5의 (a)는 보강 리브를 구비하는 차량용 부품의 프레스 성형 단계를 모식적으로 나타낸 도면이며, 도 5의 (b)는 도 5의 (a)의 일부 확대도이다.
도 6의 (a)는 본 발명에 관한 보강 리브를 구비하는 차량용 부품의 단면을 모식적으로 나타낸 도면이며, 도 6의 (b)는 보강 리브를 구비하는 차량용 부품의 일부를 나타낸 사시도이며, 도 6의 (c)는 도 6의 (a)의 일부 확대도이다.
도 7은 본 발명에 관한 보강 리브를 구비하는 차량용 부품의 다른 실시형태인 엔진 언더 트레이 및 보강 리브를 모식적으로 나타낸 사시도이다.
도 8은 보강 리브를 구비하는 프레스 성형품 및 보강 리브의 프레스 성형 단계를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명에 관한 프레스 성형품의 접합 부분을 확대한 SEM 사진이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 범위를 한정하는 것을 의도하지 않는, 바람직한 실시형태를 설명한다. 도면은 설명을 위해 간략화되어 척도(尺度)도 반드시 일치하지는 않는다.
도 1의 (a)에 본 발명의 일실시형태에 관한 보강 리브를 구비하는 차량용 내장 부품인 리어 셀프(11)가 표시되고, 도 1의 (b)에 리어 셀프(11)의 A―A 단면도가 나타나 있다.
리어 셀프(11)는, 차량의 트렁크부를 덮는 커버 부재이며, 리어 셀프 본체부(12)와 보강 리브(13)[13a, 13b, 13c, 13d 및 13e]로 이루어진다.
리어 셀프 본체부(12)는, 시트형(박판형) 열가소성 기재(15)에 표피재(16)가 적층되고 프레스 성형되어 이루어지고, 평면 형상이 대략 사각형으로서, 단면(斷面) 형상이 요철(凹凸)을 가진다.
리어 셀프 본체부(12)는, 시트형의 열가소성 재료로 이루어지는 기재(15)와, 시트형의 표피재(16)를 동시에 프레스 성형하여 이루어진다. 즉, 리어 셀프 본체부(12)는, 표피재(16)를 외측(위쪽)으로 하여 시트형 열가소성 기재(15)에 중첩된 상태에서, 이들을 프레스 성형의 형 체결에 의해, 평면형의 바닥부인 오목부(18)와 상기 오목부(18)를 에워싸는 정상부(頂部) 편평한 사다리꼴부로서 내측이 중공(中空)의 볼록부(17)를 가지도록 형성된 박육형의 부재이다.
이와 같은 박육형(薄肉形)의 리어 셀프 본체부(12)의 주위의 볼록부(17)의 내측의 중공부의 소정의 위치에, 리어 셀프(11)의 강도를 향상시키기 위해 보강 리브(13)[13a, 13b, 13c, 13d 및 13e]가 각각 접합되어 있다.
도 2의 (a)에 보강 리브(13)가 도시되어 있다. 보강 리브(13)는, 사각형상의 판형부인 리브 본체부(14a)와, 리브 본체부(14a)의 주위의 일부에 형성되는 벽 형상의 접합부(14b)로 이루어진다. 바람직하게, 리브 본체부(14a)에 대하여 3개의 접합부(14b)가 형성된다. 또한, 접합부(14b)는 1개라도 된다. 보강 리브(13)는, 프레스 성형품 본체부의 형상이나 보강 리브가 배치되는 위치에 따라서, 본체부에 적절히 접합하도록 형성된다.
도 2의 (b)에 보강 리브(13)의 중앙 부분의 단면이 나타나 있다. 보강 리브(13)는, 리브용 열가소성 기재(19)에 섬유 시트재(20)가 적층되어 형성된 것이다.
도 3을 참조하면, 보강 리브(13)는, 프레스 성형에 의해 우드스톡 재료 등으로 이루어지는 시트형의 열가소성 기재(19)와, 니들 펀칭 부직포 등으로 이루어지는 섬유 시트재(20)를 중첩시키고, 도 3에 단면이 도시되어 있는 보강 리브 성형형(23)[하형(下型)(23a), 상형(上型)(23b)]에 의해, 리브 본체부(14a)와 접합부(14b)를 가지는 판형 편부재에 프레스 성형된다. 열가소성 기재(19)는, 성형형(23)에 배치되기 전에, 원적외선 히터에 의해 성형 온도까지 가열하여 연화되어 섬유 시트재(20)와 중첩된 상태로 냉간 프레스 성형된다.
이와 같이 미리 성형된 보강 리브(13)가, 리어 셀프(11)를 프레스 성형하는 성형형에 배치된다. 프레스 성형형은, 도 1의 (a)에 나타낸 리어 셀프 본체부(12)에 대응한 형상을 가지는 상형과, 리어 셀프 본체부(12)에 대응한 형상을 가지고 또한 보강 리브를 소정 위치에 배치하기 위한 홈부를 가지는 하형으로 이루어진다.
도 4에, 보강 리브(13)가 배치되는 하형(33a)의 일부가 나타나 있다. 하형(33a)은, 리어 셀프 본체부(12)의 형상에 대응한 볼록부 및 오목부를 가지고, 볼록부에 홈부(32)가 형성되어 있다. 홈부(32)는, 보강 리브(13)에 대응한 형상을 가진다. 즉, 보강 리브(13)의 본체부(14a)가 홈부(32)의 슬릿(32b)에 삽입되고, 3개의 접합부(14b)가, 하형(33a)의 볼록부의 표면보다 낮게 형성된 하단부(32a)에 접촉 배치된다. 이와 같은 홈부(32)가, 하형(33a)의 소정의 위치에 형성되고, 보강 리브(13a, 13b, 13c, 13d 및 13e)가 각각 배치된다.
도 5의 (a)에, 도 1의 (a)의 B―B 단면의 리어 셀프(11)의 프레스 성형 단계가 모식적으로 도시되어 있다.
보강 리브(13a)가 배치된 하형(33a)의 위에, 미리 상부 히터와 하부 히터 등(도시하지 않음)에 의해 가열 연화된 시트형 열가소성 기재(15)와, 시트형 표피재(16)가 배치된다. 시트형 표피재(16)는 상형(33b) 측에, 시트형 열가소성 기재(15)는 하형(33a) 측에 배치된다. 이와 같이, 가열 연화된 우드스톡 재료 등으로 이루어지는 시트형의 열가소성 기재(15)는, 니들 펀칭 부직포 등으로 이루어지는 시트형의 표피재(16)과 중첩된 상태로, 프레스 금형(33)에 있어서, 상형(33b)과 하형(33a)과의 형 체결에 의해 동시 냉간 프레스 성형된다. 즉, 프레스 기계의 슬라이더 등(도시하지 않음)에 지지된 상형(33b)을 볼스터(bolster) 등(도시하지 않음)에 고정된 하형(33a) 측에 수하(垂下)시키고[화살표(35) 방향], 하형(33a)과 상형(33b)과의 형 체결에 의해 프레스 성형이 행해져, 리어 셀프(11)[도 1의 (a), 도 6의 (a) 참조]를 얻을 수 있다.
하형(33a)에 배치된 보강 리브(13a)[도 5의 (a)의 파선(破線)의 원으로 나타낸 부분]가, 도 5의 (b)에 나타나 있다. 보강 리브(13a)는, 접합 부분(14b)에 위치하는 섬유 시트재(20)를 외측면으로 하여[즉, 시트형 열가소성 기재(15)에 대향하도록 하여] 하형(33a)에 배치된다. 보강 리브(13a)의 열가소성 기재(19)는 내측면으로 된다.
하형(33a)의 표면과 하단부(32a)의 표면과의 단차(段差)(34)는, 바람직하게는, 보강 리브(13a)[보강 리브(13)]의 두께[열가소성 기재(19) 및 섬유 시트재(20)의 두께]보다 약간 작다. 예를 들면, 단차(34)는, 열가소성 기재(19)의 두께와 거의 같게 된다. 이와 같이 함으로써, 리어 셀프 본체부(12)를 형성하는 프레스 성형 시의 형 체결에 의해, 가열 연화된 열가소성 기재(15)의 일부가 유동하여 보강 리브(13)의 섬유 시트재(20)를 구성하는 섬유 사이의 공극에 들어가, 앵커 효과가 발휘되어, 보강 리브(13)[13a, 13b, 13c, 13d 및 13e]가 리어 셀프 본체부(12)에 견고하게 접합된다.
보강 리브(13)가, 리어 셀프 본체부(12)의 프레스 성형과 동시에, 리어 셀프 본체부(12)의 소정의 위치에 접합되므로, 성형품의 본체부에 높은 치수 정밀도로 보강 리브가 형성되어, 프레스 성형품에 설계의 강도가 부여된다.
리어 셀프 본체부(12)의 형성에 사용하는 시트형 열가소성 기재(15) 및 보강 리브(13)의 형성에 사용하는 열가소성 기재(19)로서, 목분과 폴리프로필렌을 주성분으로 하는 목질계 조성물인, 우드스톡 재료를 사용할 수 있다. 냉간 프레스 성형에는, 우드스톡 재료가 가공이 용이하므로 적합하다.
그 외에, 시트형 열가소성 기재(15) 또는 열가소성 기재(19)로서, 섬유 시트재(20)와 압착 성형할 수 있는 열가소성 시트재가 사용될 수 있다. 예를 들면, 주로 펠트(felt) 섬유의 폐재(廢材)와 폴리프로필렌 등의 열가소성 수지와의 복합 시트재, 밸브와 폴리프로필렌 등의 열가소성 수지와의 복합 시트재, 주로 하드보드의 폐재와 폴리프로필렌 등의 열가소성 수지와의 복합 시트재, 유리 섬유와 폴리프로필렌의 복합 시트재가 사용될 수 있다. 복합재에 한정되지 않고, 폴리프로필렌 등, 열가소성 수지 단체(單體)로 이루어지는 시트재가 사용되어도 된다.
도 6의 (a)에, 프레스 성형품인 리어 셀프(11)[단면(端面)]가 도시되고, 도 6의 (b)에, 이면으로부터 본 리어 셀프(11)의 일부가 도시되어 있다.
도 6의 (c)에, 도 6의 (a)의 일부(파선으로 나타낸 원의 부분)가 확대되어 도시되어 있다. 보강 리브(13)의 열가소성 기재(19)와 섬유 시트재(20)가 접합 부분(19a)에서 접합되고, 섬유 시트재(20)와 리어 셀프 본체부(12)의 열가소성 기재(15)가 접합 부분(15a)에서 접합되고, 열가소성 기재(15)와 표피재(16)가 접합 부분(15b)에서 접합되어 있다. 접합 부분(15a, 15b)은, 한 번의 프레스 성형으로 형성된다.
도 9는, 접합 부분(15a, 19a) 등의 확대 SEM 사진이다. 도 9의 (a)는, PET로 이루어지는 니들 펀칭 부직포(20)를 통하여, 각각 상하로 접합된 PP로 이루어지는 시트형 열가소성 기재(15, 19)이며, 도 9의 (b)는, PET로 이루어지는 니들 펀칭 부직포(20)를 통하여, 각각 상하로 접합된 우드스톡으로 이루어지는 시트형 열가소성 기재(15, 19)이다. 시트형 열가소성 기재(15, 19)의 일부가, 검게 비치고 있는 중앙 부근의 섬유 시트재(20)의 섬유 사이의 공극을 메우도록 들어가 고정되어 있는 것을 알 수 있다.
도 7에, 본 발명에 관한 다른 실시형태의 차량용 외장 부품인 보강 리브를 구비하는 엔진 언더 트레이(41)가 나타나 있다. 언더 트레이(41)는, 언더 트레이 본체부(42) 및 보강 리브(43’)로 이루어진다. 보강 리브(43)는 미리 성형되어 다른 언더 트레이를 제조할 때 프레스 성형형에 배치되는 것이다.
도 8에, 도 7의 C―C 단면의 언더 트레이(41)의 제조 단계가 도시되어 있다. 프레스 금형(53)에 의해, 별개로 사용할 수 있는 보강 리브(43)의 성형과 언더 트레이(41)의 성형이 동시에 행해진다. 가열 연화된 우드스톡 재료 등으로 이루어지는 시트형 열가소성 기재(49)와 니들 펀칭 부직포 등으로 이루어지는 섬유 시트재(50)가 프레스 금형(53)에 배치되고, 보강 리브(43’)가 배치된 하형(53a)과 상형(53b)의 형 체결에 의해, 별개로 사용되는 보강 리브(43)와, 보강 리브(43’)를 가지는 언더 트레이(41)(도 7)가 제조된다.
이와 같이, 본 발명에 관한 보강 리브를 구비하는 차량용 내장 부품, 외장 부품의 제조 방법에 의하면, 미리 프레스 성형에 의해 형성한 보강 리브를, 차량용 부품 본체의 프레스 성형과 동시에, 상기 본체의 소정 위치에 압착에 의해 접합시켜, 보강 리브를 구비하는 차량용 부품을 제조할 수 있다. 이와 같이 차량용 부품이 제조되므로, 차량용 부품 본체의 판두께를 증가시키지 않고 저비용으로, 경량 또한 강도, 강성이 향상된 보강 리브를 구비하는 차량용 부품을 제조할 수 있다.
이하에 나타내는 표 1은, 본 발명에 관한 보강 리브를 구비하는 차량용 부품과 종래의 제조 방법에 의한 차량용 부품과의, 강도 시험 및 강성 시험의 결과이다. 강도 시험 및 강성 시험은, 리어 셀프의 가중점(加重点) a1, a2 및 a3[도 1의 (c)]의 3점에서 계측한 결과에 의한 것이다.
Figure pct00001
측정 대상으로 사용한 것은, 자동차(마쓰다 가부시키가이샤 제조 「데미오(등록상표)」)의 리어 패키지 트레이인 리어 셀프이다.
종래품 및 본 발명품도, 기재로서, 목분과 폴리프로필렌(PP)이 50:50의 배합비로, 2축 압출기 및 T 다이(die)에 의해 시트형으로 성형된 우드스톡이 사용되었다. 본 발명품은, 전술한 바와 같이 미리 프레스 성형한 보강 리브가, 리어 셀프 본체부의 성형과 동시에 리어 셀프 본체부에 압착으로 접합된 것인데 대하여, 종래품은, 보강 리브가 없는, 리어 셀프 본체부만의 것이다.
리어 셀프 본체부는, 우드스톡 기재 시트의 판두께가, 종래품에서는 두께 2.6㎜로 되는 데 대하여, 보강 리브를 구비하는 본 발명품에서는 두께가 얇은 1.7㎜의 것으로 된다. 상기 판두께는 강도, 강성의 모든 허용 변형량을 만족시킬 때의 최소 판두께 치수로 되는 것이며, 종래품의 상기 두께 2.6㎜를 두께 2.5㎜로 얇게 하면, 가중점(a1, a2, a3)에서의 모든 허용 변형량을 만족시킬 수 없게 된다. 그리고, 허용 변형량은 강도 시험에서는 10㎜ 이하, 강성 시험에서는 17㎜ 이하이다.
측정 장치로서, 인장(引張) 시험, 압축 시험, 휨 시험 등의 폭넓은 측정을 할 수 있는 인스트론(instron) 만능 시험기가 사용되었다. 측정은, 실제의 자동차와 마찬가지의 시험 지그에 리어 패키지 트레이인 리어 셀프를 세팅하여 행해졌다.
강도 시험에서는, 가압반(加壓盤)(φ50㎜)에 의해 15kg의 하중을 1분간 걸친 후에 하중을 제거하고, 굴곡량(단위:㎜)이 측정되고, 강성 시험에서는, 가압반(φ50㎜)에서 5kg의 하중을 걸쳤을 때의 굴곡량(단위:㎜)이 측정되었다.
표 1의 측정 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 강도 시험에서는 a1점에서는 종래품이 2.0㎜의 굴곡에 대하여, 본 발명품이 4.0㎜의 굴곡이지만, a2 및 a3의 점에 있어서는 종래품에 대하여 굴곡량이 약간 증가한 정도였다.
강성 시험에서는, a2 및 a3의 점에 있어서 종래품보다 본 발명품은 굴곡량이 많지만, a1의 점에서는 종래품은 10.0㎜의 굴곡에 대하여, 본 발명품은 8.0㎜의 굴곡으로 되고, 종래품보다 우드스톡 기재의 두께가 얇은 본 발명품인 것에도 불구하고, 보강 리브의 효과가 가장 발휘되어 있는 것을 이해할 수 있다.
13(13a, 13b, 13c, 13d, 13e) 보강 리브
14a 보강 리브 본체부
14b 보강 리브 접합부
15 시트형 열가소성 기재
16 표피재
19 리브용 열가소성 기재
20 섬유 시트재
32a 슬릿부
32b 하단부
33 프레스 성형형
33a 프레스 성형 하형
33b 프레스 성형 상형
35 프레스 방향

Claims (13)

  1. 보강 리브(rib)를 가지는 프레스 성형품을 제조하는 프레스 성형품의 제조 방법으로서,
    프레스 성형형(成形型)에 각각 배치된 보강 리브와 시트형(sheet type) 열가소성 기재(基材)를 동시에 프레스 성형하는 프레스 성형 단계를 포함하고,
    상기 보강 리브가, 리브용 열가소성 기재와 복수의 섬유가 집적되어 결합된 섬유 시트재가 적층되어, 보강 리브의 본체 부분과 상기 시트형 열가소성 기재에 접합하는 접합 부분을 가지도록 일체로 성형되어 이루어지고,
    상기 섬유 시트재가, 상기 섬유끼리의 사이의 공극(空隙)을 가지고,
    상기 프레스 성형 단계에서, 가열 연화(軟化)된 상기 시트형 열가소성 기재의 일부가 상기 접합 부분에 위치하는 상기 섬유 시트재의 상기 공극에 들어가서 고정되는,
    프레스 성형품의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 섬유 시트재가 다공질 구조를 가지고, 표면이 기모(起毛)되어 있는, 프레스 성형품의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 섬유 시트재의 융점이 상기 시트형 열가소성 기재의 융점보다 높고, 상기 프레스 성형 단계에서 상기 섬유 시트재는 용융시키지 않는, 프레스 성형품의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 프레스 성형이 냉간(冷間) 프레스 성형인, 프레스 성형품의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 섬유 시트재가 니들 펀칭 부직포로 이루어지는, 프레스 성형품의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 보강 리브가, 상기 리브용 열가소성 기재와 상기 섬유 시트재를 적층하는 동시에 프레스 성형함으로써 형성되고, 상기 프레스 성형에 있어서, 가열 연화된 리브용 열가소성 기재의 일부가 상기 섬유 시트재의 상기 공극에 들어가 고정되어 이루어지는, 프레스 성형품의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 프레스 성형 단계에서, 표피재가 상기 시트형 열가소성 기재에 적층되어 동시에 프레스 성형되는 것을 더 포함하는, 프레스 성형품의 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 시트형 열가소성 기재가 목질계(木質系) 조성물로 이루어지는, 프레스 성형품의 제조 방법.
  9. 보강 리브를 구비하는 프레스 성형품으로서,
    프레스 성형된 시트형 열가소성 기재와 보강 리브를 포함하고,
    상기 시트형 열가소성 기재와 상기 보강 리브가 서로 접하는 접합 부분에서 고정되고,
    상기 보강 리브가, 리브용 열가소성 기재와 복수의 섬유가 집적되어 결합된 섬유 시트재가 적층되고 성형되어 이루어지고,
    상기 섬유 시트재가, 상기 섬유끼리의 사이의 공극을 가지고,
    상기 접합 부분에서, 상기 시트형 열가소성 기재의 일부가 상기 섬유 시트재의 공극에 들어가서 고정되어 있는,
    프레스 성형품.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 섬유 시트재가 니들 펀칭 부직포로 이루어지는, 프레스 성형품.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 시트형 열가소성 기재에 적층되어 프레스 성형된 표피재를 더 포함하는, 프레스 성형품.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 프레스 성형품이, 차량용 내장(內裝) 부품 또는 차량용 외장(外裝) 부품인, 프레스 성형품.
  13. 보강 리브를 구비하는 차량용 부품의 제조 방법으로서,
    열가소성 기재의 표면을 섬유 시트재에 의해 라미네이트 가공하는 프레스 성형에 의해 형성된 보강 리브를 상기 차량용 부품의 성형형에 배치하는 단계; 및
    가열 연화된 시트형의 열가소성 기재를 상기 성형형에 의해 프레스 성형하여 상기 차량용 부품을 형성할 때, 상기 보강 리브를 상기 차량용 부품에 접합시켜 보강 리브를 구비하는 차량용 부품을 형성하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 차량용 부품을 형성하는 단계에서는, 상기 보강 리브의 상기 섬유 시트재가, 차량용 부품을 형성하는 상기 시트형의 열가소성 기재에 압착(壓着)되어 접합되는 보강 리브를 구비하는,
    차량용 부품의 제조 방법.
KR20147005222A 2012-07-20 2012-12-14 보강 리브를 구비하는 프레스 성형품 및 그 제조 방법 KR20150034672A (ko)

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