KR20150072178A - 차량용 백빔 - Google Patents

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Abstract

섬유가 함유된 고강도 복합플라스틱으로 형성된 프레임부; 및 프레임부의 외면을 두르도록 형성되며 프레임부가 인서트되어 사출된 외피부;를 포함하는 차량용 백빔이 소개된다.

Description

차량용 백빔 {BACK BEAM FOR VEHICLE}
본 발명은 성형성이 확보됨과 동시에 하이브리드 소재간의 계면접합력이 향상될 수 있는 차량용 백빔에 관한 것이다.
범퍼용 백빔은 플라스틱과 금속으로 개발되어진다. 플라스틱 백빔은 유리섬유 및 탄소 섬유가 보강된 고강도 플라스틱 복합재 백빔과 섬유가 보강되지 않은 일반 플라스틱 백빔으로 구분된다.
고강도 플라스틱 복합재 백빔은 고강도/고강성 SHEET 형태의 중간재 사용으로 일반적으로 열 프레스 성형 공법 적용되며 부품 디자인 자유도 제약으로 추가부재 조립이 요구되어 원가, 중량 상승 및 해체성이 불리한 단점이 있다.
일반 플라스틱 사출 백빔은 디자인 자유도가 우수하여 원가 절감 효과가 높은 장점을 갖고 있으나 고강도 플라스틱 백빔 대비 강성이 부족하여 낮은 충돌 성능이 요구되는 차량에 한정하여 적용될 수밖에 없다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2013-0048376 A
본 발명은 성형성이 확보됨과 동시에 하이브리드 소재간의 계면접합력이 향상될 수 있는 차량용 백빔을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 백빔은, 섬유가 함유된 고강도 복합플라스틱으로 형성된 프레임부; 및 프레임부의 외면을 두르도록 형성되며 프레임부가 인서트되어 사출된 외피부;를 포함한다.
프레임부는 장섬유가 함유된 장섬유재와 연속섬유가 함유된 연속섬유재가 층을 이루어 접합됨으로써 구성될 수 있다.
프레임부는 장섬유재가 외피부와 접하는 위치에 배치될 수 있다.
프레임부는 최상층의 장섬유재와 그 하부에 복수의 층으로 접합된 복수의 연속섬유재로 구성될 수 있다.
섬유는 유리섬유 또는 카본파이버 또는 아라미드섬유 중 어느 하나 이상으로 구성될 수 있다.
외피부는 프레임부의 전면, 상면, 하면을 외측에서 감싸는 형상으로 사출될 수 있다.
프레임부는 복수의 섬유재가 롤에 의해 압착되며 적층된 후 가열되어 제조될 수 있다.
외피부는 프레임부의 전면, 상면, 하면을 외측에서 감싸는 형상으로 사출되되 일부 부분에서 프레임부의 내측면을 함께 덮는 형상으로 사출될 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 차량용 백빔에 따르면, 성형성이 확보됨과 동시에 하이브리드 소재간의 계면접합력이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 백빔의 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 백빔의 상세도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 백빔의 프레임부의 단면을 나타낸 도면.
도 4는 도 1에 도시된 차량용 백빔의 A-A 단면을 나타낸 도면.
도 5 내지 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 백빔의 제조공정을 나타낸 도면.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 살펴본다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 백빔의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 백빔의 상세도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 백빔의 프레임부의 단면을 나타낸 도면이고, 도 4는 도 1에 도시된 차량용 백빔의 A-A 단면을 나타낸 도면이며, 도 5 내지 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 백빔의 제조공정을 나타낸 도면이다.
본 발명에 따른 차량용 백빔은, 섬유가 함유된 고강도 복합플라스틱으로 형성된 프레임부(100); 및 프레임부(100)의 외면을 두르도록 형성되며 프레임부(100)가 인서트되어 사출된 외피부(200);를 포함한다. 즉, 이종재질로서 하이브리드형으로 제조된 것이며, 메인 뼈대는 프레임부가 구성하고, 외부 표피는 외피재가 구성토록 하는 것이다.
구체적으로, 백빔 내부에 고강도 플라스틱을 삽입하여 백빔을 사출 성형하며 이때 성능과 관련된 주요 인자는 고강도 플라스틱과 일반 사출용 플라스틱간 접합부의 계면 결합력이다.
도 2와 같이 프레임부(100)는 장섬유가 함유된 장섬유재(120)와 연속섬유가 함유된 연속섬유재(140)가 층을 이루어 접합됨으로써 구성될 수 있다.
고강도 플라스틱은 장섬유와 수지가 혼합된 장섬유 복합 소재 또는 연속 섬유와 수지가 혼합된 연속 섬유 복합소재가 일반적이다. 연속 섬유 복합소재는 장섬유 복합소재 대비 강도 및 강성이 탁월하고 장섬유 복합소재는 연속 섬유 복합소재 대비 성형(디자인) 자유도가 우수하므로 연속 섬유와 장섬유의 하이브리드 복합소재를 이용한 것이다.
하이브리드 복합소재를 사용하는 목적은 일반 플라스틱과 고강도 플라스틱의 계면 결합력을 증가시키기 위함이며, 본 발명에서 고강도 플라스틱은 70% 이상의 연속 섬유 복합소재와 30% 수준의 장섬유로 구성되어 일반 플라스틱과의 접합부에 위치하여 소재간 결합력을 증가시킨다. 이에 따라 프레임부는 도 1 및 도 2와 같이 장섬유재가 외피부와 접하는 위치에 배치될 수 있다.
한편, 프레임부는 도 3과 같이 최상층의 장섬유재(120)와 그 하부에 복수의 층으로 접합된 복수의 연속섬유재(140)로 구성될 수 있다. 섬유는 유리섬유 또는 카본파이버 또는 아라미드섬유 중 어느 하나 이상으로 구성될 수 있다.
일반 플라스틱과 접하는 고강도 플라스틱 면을 장섬유 층으로 구성하는 방식은 고강도 플라스틱 원단 생산시 한쪽 면을 장섬유 층으로 구성하는 방식을 이용하는 것이다.
한편, 외피부(200)는 도 1과 같이 프레임부(100)의 전면, 상면, 하면을 외측에서 감싸는 형상으로 사출될 수 있다. 특히, 외피부(200)는 도 4와 같이 프레임부(100)의 전면, 상면, 하면을 외측에서 감싸는 형상으로 사출되되 일부 부분(220)에서 프레임부(100)의 내측면을 함께 덮는 형상으로 사출될 수 있다.
고강도 플라스틱 인서트 사출 백빔의 소재간 접합면 구성시 고강도 플라스틱을 일반 플라스틱 내측에 위치하도록 하는 것이 백빔 성능에 유리하며 특히 고강도 플라스틱의 전 구간이 모두 내측에 위치하는 경우보다는 고강도 플라스틱의 일부분은 전면이 일반 플라스틱에 의해 감싸지는 구조가 유리하며 이때 감싸는 면은 폭 5mm 이상, 두께 2mm 이상인 경우 효과를 발휘할 수 있다.
도 5 내지 6과 같이, 프레임부는 복수의 섬유재가 롤에 의해 압착되며 적층된 후 가열되어 제조될 수 있다.
즉, 도 5와 같이, 백빔내에서 고강도 플라스틱 층을 구성하는 방식 중의 하나는 연속 섬유 및 장섬유 원단은 각각이 롤(roll) 형태로 준비되어 더블 밸트 프레스 및 다단 프레스를 통하여 연속 섬유와 장섬유가 결합된 하나의 원단이 성형되고(a) 이종의 소재가 결합된 원단은 오븐에서 가열된 후(b) 사출 및 프레스 금형에 투입하는 방식이다(c).
백빔 내에서 고강도 플라스틱 층을 구성하는 다른 방식은 도 6과 같이, 각각의 연속 섬유 원단과 장섬유 원단을 오븐내에서 적층하여 가열한 후(d) 사출 및 프레스 금형에 투입하여 고강도 플라스틱 층(f,g)을 이룰 수 있다.(단, 원단이 금형내에 투입되기 전에 (e)단계와 같이 롤형태의 프레스로 원단을 가압하여 원단간의 결합력을 증가시킬 수도 있다.)
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 차량용 백빔에 따르면, 성형성이 확보됨과 동시에 하이브리드 소재간의 계면접합력이 향상될 수 있다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
100 : 프레임부 120 : 장섬유재
140 : 연속섬유재 200 : 외피부

Claims (8)

  1. 섬유가 함유된 고강도 복합플라스틱으로 형성된 프레임부; 및
    프레임부의 외면을 두르도록 형성되며 프레임부가 인서트되어 사출된 외피부;를 포함하는 차량용 백빔.
  2. 청구항 1에 있어서,
    프레임부는 장섬유가 함유된 장섬유재와 연속섬유가 함유된 연속섬유재가 층을 이루어 접합됨으로써 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 백빔.
  3. 청구항 2에 있어서,
    프레임부는 장섬유재가 외피부와 접하는 위치에 배치된 것을 특징으로 하는 차량용 백빔.
  4. 청구항 2에 있어서,
    프레임부는 최상층의 장섬유재와 그 하부에 복수의 층으로 접합된 복수의 연속섬유재로 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 백빔.
  5. 청구항 1에 있어서,
    섬유는 유리섬유 또는 카본파이버 또는 아라미드섬유 중 어느 하나 이상으로 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 백빔.
  6. 청구항 1에 있어서,
    외피부는 프레임부의 전면, 상면, 하면을 외측에서 감싸는 형상으로 사출된 것을 특징으로 하는 차량용 백빔.
  7. 청구항 2에 있어서,
    프레임부는 복수의 섬유재가 롤에 의해 압착되며 적층된 후 가열되어 제조된 것을 특징으로 하는 차량용 백빔.
  8. 청구항 1에 있어서,
    외피부는 프레임부의 전면, 상면, 하면을 외측에서 감싸는 형상으로 사출되되 일부 부분에서 프레임부의 내측면을 함께 덮는 형상으로 사출된 것을 특징으로 하는 차량용 백빔.
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