KR20150097406A - 섬유 복합 부품의 개구부를 제조하는 방법 및 금형 - Google Patents

Abstract

본 발명은 섬유 복합 재료의 하나 이상의 부품(B) 상에 개구부를 도입하는 방법에 관한 것이다. 제1 단계에서, 금형(1; 20)에 배치된 부품(B) 내로 개구부(7)가 도입되고, 제2 단계에서, 개구부 주변의 동일한 금형(1; 20)에 형성된 폼(4; 27)이 플라스틱으로 충전되어서, 플라스틱은 개구부(7)를 형성하는 부품(B)의 주변 영역 주위의 주변부(5, 26)를 형성한다.

Description

섬유 복합 부품의 개구부를 제조하는 방법 및 금형{METHOD AND MOLD FOR PRODUCING AN OPENING IN A FIBER COMPOSITE COMPONENT}

본 발명은 제2의, 특히 금속인 부품에 연결하기 위한 섬유 복합 부품의 개구부를 제조하는 방법 및 금형에 관한 것이다.

특히, 차량 구조, 주로 양산형 자동차의 구조에 있어서, 한편으로는, 상응하게 얇거나 저중량의 시트형 부품들을 포함하는 경량 구조가 요구되고, 다른 한편으로는, 그러한 부품들은 적절한 안정성과는 별도로 높은 내식성도 가져야 한다. 따라서, 저 중량 및 고 안정성이 최고의 내식성과 함께 동시에 달성될 수 있도록 추가의 부분들을 그러한 시트형 부품, 예컨대, 금속 시트 또는 소위 유기 금속 시트, 예컨대, 차축 부품, 도어용 힌지 또는 록, 플랩 및 후드상에 결합하는 것은 비교적 어렵다. 특히, 예컨대, 하나의 부품이 유기 금속 시트로 구성되고 제2 부품이 알루미늄으로 구성되는, 차체 부품들 또는 차체 구조들 사이의 연결부도 의미한다.

따라서, 그러한 혼성 구조의 제조 및 구성에 관한 많은 제안들이 종래 기술로부터 알려져 왔다. DE 600 09 021 T2 호 및 EP 0 721 831 B1호는 사출 성형에 의해서 두개의 금속 시트들을 조립하거나 플라스틱 소재와 함께 오버 몰딩하는 방법 및 장치를 개시하고 있고, 사출 성형에서 시트들을 재 성형하는 것에 의해서 안정적인 연결을 달성하는 것을 동시에 요구하고 있다.

DE 10 2010 053 960 A1 호 및 US 2011/0031643 A1호는 섬유를 손상시키지 않고, 금속 시트, 예를 들면, 유기 금속 시트 내에 삽입체를 도입하는 방법을 개시하고 있다. 이 경우, 삽입체는 가열되면서 금형 코어 의해 차체 부품에 도입되어야 한다. DE 10 2010 053 960 A1 호에는, 삽입체가 플라스틱으로 추가로 오버 몰딩되어 있다.

US 4,860,425호는, 연결을 위해 펀치로 천공되고 천공 후에 플라스틱으로 완전히 오버 몰딩된 2개의 금속 시트를 연결하는 방법을 개시하고 있다.

US 4,956,139 호는, 시트를 변형시키는 코어에 의해서 금속 시트에 플라스틱 핀을 부착하고, 플라스틱에 의해서 변형된 위치의 후속 오버 몰딩을 행하는 것을 개시하고 있다.

GB 1,075,702 호, US 2,648,177 호, US 3,354,510 호, US 3,800,483 호 및 US 4,774,788 호는 슬리브 개구가 플라스틱으로 오버몰딩 되어있는, 슬리브형 부품을 제조하는 장치 및 방법을 개시하고 있다.

마지막으로, DE 693 15 172 T2호는 플라스틱 부품에 금속 인서트를 도입함으로써 전기 회로를 제조하는 방법을 개시하고 있다. 이 경우, 금형 내에 배치된 금속 부품들은 회로를 전기적으로 절연하기 위해 하나 이상의 펀치에 의해서 미리 천공되고, 그 후에, 펀치를 후퇴시켜서 플라스틱으로 오버 몰딩된다.

본 발명은, 제2의, 특히 금속인 부품에 연결하기 위한 섬유 복합 부품의 개구부의 간단하고 저렴한 제조에 적합한 방법 및 상응하는 금형을 제공하는 과제에 근거한 것이었다.

전술한 과제는, 본 발명에 따라 제1 단계에서 금형에 배치된 섬유 복합 부품에 개구부가 도입되는 것에 의해서 달성된다. 제2 단계에서는, 개구부 부근에서 동일한 금형에 형성된 폼(form)이 플라스틱으로 충전되어서, 플라스틱이 개구부를 형성하는 섬유 복합 부품의 주변 영역 주위에 층을 형성한다. 니들(needle)에 의해서 도입된 개구부의 소위 오버몰딩(overmolding) 또는 캡슐화(encapsulation)가 발생하여, 개구부의 주변 영역의 섬유의 마모(fraying)가 방지된다.

섬유 복합 부품이 펀치와 다이 사이의 금형 내에 배치되고 그리고 금형 내에서 개구부의 윤곽에 상응하고 섬유 복합 부품에 대해서 실질적으로 수직으로 정렬되어 있는 니들이 섬유 복합 부품 내로 이동하면, 전술한 방법을 실시하기 위한 특히 유리한 가능성이 달성된다. 그 결과, 섬유가 너무 큰 정도로 손상되는 일 없이, 주위의 섬유 구조체를 확대 또는 변위시킴으로써 개구부가 점차 형성된다.

니들은 바람직하게는 그 길이에 걸쳐 두개의 섹션들을 갖는데, 이 섹션들은 그 폭의 크기가 서로 상이하다. 크기가 작은 폭을 갖는 섹션은 궁극적으로 소망하는 개구부에 상응하고, 크기가 큰 폭을 갖는 섹션은 오버 몰딩된 플라스틱 층을 제조하기 위해 필요한 개구부에 상응한다. 니들의 두개의 섹션들 사이의 차이는 형성되어 제2 방법 단계에서 플라스틱으로 충전되는 간극에 상응한다.

이 경우에, 니들의 상기 섹션들을 작동 위치로 가져가기 위해서 가동 니들이 다이 또는 펀치에 변위 가능하게 장착될 수도 있다.

금형에 형성된 폼에 연결되고 플라스틱의 사출/주입을 위해 만들어진 하나 이상의 공급 구멍이 펀치에 제공될 수도 있다.

펀치 및/또는 다이 내의 니들에 상응하는 개구부에 의해서, 니들은 바람직하게는 니들 및 다이 또는 펀치가 동시에 밀봉 형태를 형성하도록 하는 치수로 형성된다.

개구부의 도입을 위해서, 펀치, 다이 및/또는 니들은 기계적 또는 유압식으로 이동 가능하게 될 수도 있다.

전술한 방법 또는 전술한 금형에 따라 제조되는 부품은 체결 수단을 수납하기에 적합한 정도의 개구부를 갖는다. 이 경우에, 개구부를 형성하는 주변 영역은 섬유 복합 부품의 섬유의 마모가 더 이상 생기지 않도록 플라스틱으로 둘러싸여 있다. 동시에, 그 결과 부식이 효과적으로 방지된다.

본 발명에 따른 방법이 원칙적으로 모든 공지된 열가소성 재료들 또는 고분자 화합물들을 이용하여 수행될 수도 있다는 것은 말할 것도 없다.

또한, 이 방법을 실행하기 위해서, 펀치와 다이 사이의 금형 내의 시트형 부품들의 정확한 고정이 제공되어야 한다는 것은 말할 것도 없다.

또한, 본 발명의 추가의 이점들, 특징들 및 세부 내용들은 도면을 참조하여 2 개의 예시적인 실시예들에 기초하여 하기에 보다 구체적으로 설명한다.

도 1은 제1 실시예에 있어서의 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 금형을 도시하고 있다.
도 2는 이 방법의 제2 위치에서의 도 1에 도시된 바와 같은 금형을 도시하고 있다.
도 3은 이 방법의 제3 위치에서의 도 1에 도시된 바와 같은 금형을 도시하고 있다.
도 4는 이 방법의 제1 위치에서의 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 금형의 제2 실시예를 도시하고 있다.
도 5는 이 방법의 제2 위치에서의 도 4에 도시된 바와 같은 금형을 도시하고 있다.
도 6은 이 방법의 제3 위치에서의 도 4에 도시된 바와 같은 금형을 도시하고 있다.

도 1 내지 도 3에 도시된 금형(1)은 펀치(2)와 다이(3)로 구성되어 있다. 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위해서, 도 1에 도시된 바와 같이, 섬유 복합 부품(B)이 금형(1) 내에 배치되고 거기에 고정되어 있다. 다이(3)에 대해서 이동 가능한 펀치(2)에는, 개구부(7)의 소망하는 주변부(5)의 윤곽에 상응하는 폼(4)이 형성되어 있다.

다이(3)에 대해서 실질적으로 수직으로 이동 가능한 펀치(2)에는, 시트형 섬유 복합 부품(B) 또는 다이(3)에 대해서 마찬가지로 실질적으로 수직으로 이동 가능한 니들(6)이 배치되어 있다.

이 니들(6)은 궁극적으로 소망하는 개구부 직경 또는 그 개구부의 윤곽, 다시 말해서, 주변 개구부(7.1)의 개구부 단면에 상응하는 제1 니들 섹션(6.1)을 갖는다. 이 니들 섹션(6.1)은 섹션(8)을 거쳐서 제2 니들 섹션(6.2)으로 지나가며, 따라서, 제2 니들 섹션(6.2)의 윤곽 및 직경은 다음 단계에서 플라스틱으로 충전되는 갭을 형성하는데 필요한 개구부(7.2)의 개구부 단면에 상응한다. 따라서, 2개의 니들 섹션들 사이의 차이는 개구부(7)의 주변 영역을 둘러싸는 플라스틱의 층에 상응한다. 니들(6) 상의 추가의 섹션(9)은 플라스틱이 도입될 때 밀봉하는 기능을 한다(도 3 참조).

도 2는 섹션(9)이 섬유 복합 부품(B)에 부딪칠 때까지 니들(6)이 이동한 방법 단계를 도시하고 있다. 개구부(7.2)가 이제 섬유 복합 부품(B)에 형성된다. 도 2에 도시된 바와 같이 이 방법 단계의 완료 후에, 니들이 도 3에 도시된 위치에서 펀치(2) 내로 기계식으로 또는 유압식으로 후퇴하고, 니들 섹션(6.1)은 이만큼 작동 위치로 이끌린다. 이제, 주변부(5)를 형성하기 위해서 섬유 복합 부품(B) 내에 니들 영역(6.2)에 의해서 형성된 개구부 및 폼(4)을 완전히 채우는 바람직하게는 가열된 플라스틱이 공급 구멍(10)을 통해서 펀치(2) 내에 도입(주입)될 수 있다. 이러한 방식으로, 개구부(7.2)의 주변 영역이 이를 테면 밀봉된다.

도 4, 도 5 및 도 6은 금형(20)의 대안적인 구성을 도시하고 있다. 이 금형도 펀치(21) 및 다이(22)로 구성되어 있다. 그러나, 도 1 내지 도 3에 도시된 예시적 실시예와의 차이점으로서는, 가동 니들(23)이 펀치(21)에 장착되지 않고 다이(22)에 장착되는 것이다. 도 1 내지 도 3에 도시된 예시적 실시예와의 추가의 차이점으로서는, 섬유 복합 부품(B)은 다이에 배치되어 고정되지는 않고, 다이(22)를 향해서 이동 가능한 펀치(21)에 의해서 다이(22) 상으로 이동하는 것이다. 그 외에는, 이 방법의 순서는 도 1 내지 도 3을 참조하여 상기 설명한 방법의 순서와 실질적으로 동일하다. 시트형 부품(B) 내의 개구부들이 니들(23)(도 5)에 의해서 형성되는 즉시, 이 니들은 구체적으로는 그의 섹션(24)이 개구부를 밀봉 격리하는 정도로만 시트형 부품(B)의 개구부로부터 후퇴하고, 그에 따라서, 공급 구멍(25)을 통해 가열된 플라스틱을 도입함으로써, 개구부의 벽의 피복을 포함하여, 펀치(21)에 형성된 폼(27) 내에 주변부(26)가 형성될 수 있도록 한다.

주변부(5 또는 26)와 함께 섬유 복합 부품(B)을 제거하기 위해서, 펀치(2 또는 21) 및 니들(6 또는 23)이 상응하여 후퇴한다.

폼(4 또는 27)과, 섹션(8 또는 24)에 의해서 형성된 확장된 개구부들이 구조적으로 필요한 각각 임의의 형태로 제공될 수 있다는 것은 당업자에게는 말할 것도 없다. 물론, 형성된 플라스틱 부품이 개구부 및 시트형 부품의 한 측면만을 덮을 뿐만 아니라 시트형 부품(B)에 대해서 개구부 주위의 양쪽에 형성부(formation)가 제공되도록, 플라스틱을 주입하기 위한 폼도 펀치 및 다이에 모두 제공될 수도 있다.

Claims (10)

1. 섬유 복합 재료의 하나 이상의 부품(B) 상에 개구부를 도입하는 방법에 있어서,
   제1 단계에서, 금형(1; 20)에 배치된 부품(B) 내로 개구부(7)가 도입되고, 제2 단계에서, 상기 개구부 주변의 동일한 금형(1; 20)에 형성된 폼(4; 27)이 플라스틱으로 충전되어서, 상기 플라스틱은 개구부(7)를 형성하는 부품(B)의 주변 영역 주위의 주변부(5, 26)를 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 부품(B)은 펀치(2; 21)와 다이(3; 22) 사이의 금형(1; 20) 내에 배치되고, 부품(B) 내로의 개구부(7)의 도입은, 시트형 부품(B)에 대해서 실질적으로 수직으로 이동 가능한 니들들(6; 23) 중 하나에 의해서 금형(1; 20) 내에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 따른 방법을 수행하기 위한 금형으로서, 니들(6, 23)은 폭의 크기가 서로 상이한 2개의 섹션들을 자신의 길이에 걸쳐서 갖는 것을 특징으로 하는 금형.
4. 제3항에 있어서, 가동 니들(6; 23)은 다이(22) 내에 변위 가능하게 장착되는 것을 특징으로 하는 금형.
5. 제3항에 있어서, 가동 니들(6)은 펀치(2) 내에 변위 가능하게 장착되는 것을 특징으로 하는 금형.
6. 제3항에 있어서, 하나 이상의 공급부(10; 25)가 펀치(2) 내에 제공되고, 상기 공급부는 금형 내에 형성된 폼(4; 27)에 연결되고 플라스틱의 사출/주입을 위해 의도되어 있는 것을 특징으로 하는 금형.
7. 제3항에 있어서, 펀치(2; 21) 및/또는 다이(3; 22) 내의 상응하는 개구부들에 의해서, 니들(6; 23) 및 다이(3; 22) 또는 펀치(2; 21)가 상기 플라스틱의 도입을 위한 밀봉 폼을 동시에 형성하도록 하는 치수로 니들(6; 23)이 형성되는 것을 특징으로 하는 금형.
8. 제3항에 있어서, 니들(6; 23) 또는 펀치(2; 21) 및/또는 다이(3; 22)가 기계식으로 이동 가능한 것을 특징으로 하는 금형.
9. 제3항에 있어서, 펀치(2; 21) 및/또는 다이(3; 22) 또는 니들(6; 23)이 유압식으로 이동 가능한 것을 특징으로 하는 금형.
10. 다른 부품에 고정하기 위한 개구부를 가지며, 개구부(7)를 형성하고 있는 주변 영역이 플라스틱 층으로 둘러싸인 섬유 복합 재료의 부품.

Images