KR20160024041A - Method of molding fiber-reinforced plastic product - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method for molding a fiber-reinforced plastic product, in which vacuum compression may be easily performed during molding using a vacuum infusion technique and a product having a uniform level of strength and a uniform surface is molded by preventing sagging of a material in the product. The method according to the present invention comprises the following steps: disposing an insert core having a curved part to be attached and detached with respect to an integrated single mold having a molded surface; sealing the mold and the insert core through a vacuum membrane; feeding a molding material in a gap between the molded surface of the mold and the insert core, and performing vacuum compression to mold a product; and demolding the vacuum membrane and the insert core from the mold. According to the present invention, an integrated single mold having a uniform level of strength and a uniform surface is applied, so a fiber-reinforced plastic material which is precise and has high strength may be molded. Also, the method is applied to molding work for a fiber-reinforced plastic product or the like, thereby remarkably improving productivity and product quality.

Description

섬유강화플라스틱 제품의 성형방법{Method of molding fiber-reinforced plastic product}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a method of molding a fiber-reinforced plastic product,

본 발명은 섬유강화플라스틱 제품의 성형방법에 관한 것으로서, 특히 진공 인퓨전 공법에 의한 성형시 진공 압착을 용이하게 하며 제품 내부의 소재가 처지는 것을 방지하여 균일한 강도와 표면을 갖는 제품을 성형하게 되는 섬유강화플라스틱 제품의 성형방법에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of molding a fiber-reinforced plastic product, and more particularly, to a method of molding a fiber-reinforced plastic product by a vacuum infusion method, To a method of forming a reinforced plastic product.

섬유강화플라스틱(Fiber Reinforced Plastic : FRP)은 매트릭스인 플라스틱에 유리섬유나 탄소섬유 등의 보강재를 혼합하여 기계적 강도와 내열성을 향상시킨 것으로서, 건축자재나 요트·소형선박의 선체, 자동차 부품 등에 두루 쓰이고 있다. 특히, 매트릭스로는 폴리에스테르와 같은 열경화성 수지가 많이 사용되고, 보강재로 유리섬유를 적용하면 높은 장력강도와 내충격성을 갖게 된다.Fiber Reinforced Plastic (FRP) improves mechanical strength and heat resistance by mixing reinforcing material such as glass fiber or carbon fiber with matrix plastic, and is used for construction materials, hull of yacht, small ship, and automobile parts. have. Particularly, a thermosetting resin such as polyester is widely used as a matrix, and a glass fiber as a reinforcing material has high tensile strength and impact resistance.

이러한 섬유강화플라스틱을 이용하여 제품을 성형하기 위한 방법의 하나로서 핸드 레이업 공법(Hand Lay-up : 수적층제작공법)이 소개되어 있는데, 이 방법은 제품의 외형 형상의 반쪽 형틀 위에 드라이 촙 스트랜드 매트를 한 장씩 놓고, 그 위에 액체로 된 수지를 부은 후 롤러를 이용하여 섬유매트에 수지를 함침시킨 후 경화시켜 성형하는 방법으로, 주로 수작업으로 이루어진다. 그러나, 핸드 레이업법은 수작업으로 이루어짐으로 인해 제품의 내구성 불량이나 표면 불량과 같은 품질 문제를 일으킬 수 있으며, 대량 생산의 어려움으로 인한 부품단가 상승문제를 유발한다. 또한 작업자의 숙련도에 따라 제품의 질이 좌우되므로, 균일한 품질의 확보가 어렵고, 생산량에 한계가 있다는 문제가 있다.A hand lay-up method (water lay-up method) is introduced as a method for forming a product using such a fiber reinforced plastic. This method is a method in which a dry strand A method in which a mat is placed one by one, a liquid resin is poured thereon, a resin is impregnated into the fiber mat using a roller, and then the resin is cured and molded. However, since the hand lay-up method is performed by hand, quality problems such as poor durability and surface defects of the product may be caused, and the problem of the increase of parts cost due to the difficulty of mass production is caused. Further, since the quality of the product depends on the skill level of the operator, it is difficult to obtain a uniform quality and there is a problem that the production amount is limited.

이와 같은 핸드 레이업 공법의 문제점을 개선하기 위해 수지 침투 몰딩법 또는 수지 이송 성형법(Resin Transfer Molding : RTM)이라고도 하는 방법이 개발되었는데, 이 방법은 제품의 외부 형상을 지닌 성형틀 사이의 공간 내에 강화섬유로 된 제품 형상의 예비 성형체를 위치시킨 후, 상하 성형틀을 닫고 수지 주입기를 이용하여 고압으로 수지를 주입함으로써, 예비 성형체에 액체 수지가 주입된 상태로 경화시켜 원하는 형상의 섬유강화 플라스틱을 제조하는 방법이다. 하기 선행기술문헌의 특허문헌에는 수지 이송 성형법의 개선된 공정이 설명되어 있다.In order to solve the problems of the hand layup method, a method called a resin penetration molding method or a resin transfer molding (RTM) method has been developed, After placing the preformed product in the form of a fiber product, the upper and lower forming molds are closed and the resin is injected at a high pressure using a resin injector to cure the preformed article in a state where the liquid resin is injected, . In the following prior art documents, improved processes of resin transfer molding are described.

한편, 수지 침투 몰딩법 또는 수지 이송 성형법(RTM)의 변형된 형태로서 진공 인퓨전 몰딩 공법(Vacuum Infusion Molding Process : VIMP)이 개발되어 있는데, 이것은 진공상태에서 진공압을 이용해 액상수지를 원재료에 채워 필요한 성질의 섬유강화플라스틱 제품을 만들게 된다. 이 공법은 RTM이 소형(1∼2m) 제품에 적합한 반면 수십 미터 크기의 대형 제품의 성형이 가능하다는 장점이 있다.
On the other hand, a vacuum infusion molding process (VIMP) has been developed as a modified form of the resin infiltration molding method or the resin transfer molding method (RTM), which uses a vacuum pressure in a vacuum to fill the raw material with the liquid resin Making fiber-reinforced plastic products. This method has the advantage that RTM is suitable for small (1 ~ 2m) products, but it can mold large size products of several tens of meters.

대한민국 등록특허 제10-1144008호(2012년 5월 9일 공고)Korean Patent No. 10-1144008 (issued on May 9, 2012)

섬유강화플라스틱을 이용하여 제품을 성형하기 위한 종래의 진공 인퓨전 몰딩 공법은 진공 압착되는 부위의 몰드를 상형과 하형으로 나누어 클램프를 이용하여 고정하게 된다. 그런데, 상형과 하형 간에 비어있는 접합 부위가 생겨 제품 내부의 소재가 처짐으로써 제품의 강도가 균일해지지 않으며, 표면에 대한 충격에 취약하고, 표면이 고르지 않아 후처리 작업을 해야하는 문제가 있다. 또한, 이에 따라 제품의 생산 공정 소요 시간이 증가하게 되고, 제품 제조 비용이 증가하게 되는 문제가 뒤따른다.In a conventional vacuum infusion molding method for molding a product using fiber reinforced plastic, the mold of the vacuum-pressed portion is divided into a top mold and a bottom mold, and is fixed using a clamp. However, since voids are formed between the upper and lower molds, the material inside the product is sagged, the strength of the product is not uniform, the product is vulnerable to impact on the surface, and the surface is uneven. Further, the time required for the production process of the product is increased, and the manufacturing cost of the product is increased.

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 개선하기 위해 개발된 것으로서, 성형 제품 내부의 소재가 처지는 것을 방지함으로써 성형 제품의 강도가 균일해지고 표면이 매끄럽게 형성되도록 하는 섬유강화플라스틱 제품의 성형방법을 제공하는 데에 목적이 있다.
The present invention has been developed in order to overcome such conventional problems, and it is an object of the present invention to provide a method of molding a fiber-reinforced plastic product in which the strength of the molded product is uniformized and the surface thereof is smoothly formed by preventing the material in the molded product from sagging There is a purpose.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 성형면을 구비한 일체형 단일 몰드에 대하여 만곡부를 구비한 인서트 코어를 탈부착 가능하게 위치시키는 단계와, 몰드와 인서트 코어를 진공용 멤브레인으로 실링하는 단계와, 몰드의 성형면과 인서트 코어 사이에 성형 소재를 주입하고 진공 압착하여 제품을 성형하는 단계와, 진공용 멤브레인과 인서트 코어를 몰드로부터 탈형하는 단계를 포함하여 이루어지는 섬유강화플라스틱 제품의 성형방법을 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a mold, comprising the steps of: detachably placing an insert core having a curved portion with respect to an integral single mold having a molding surface; sealing the mold and the insert core with a vacuum membrane; Forming a product by injecting a molding material between the molding surface of the molding die and the insert core and vacuum-pressing the molding material; and demolding the vacuum membrane and the insert core from the mold.

상기 구성에 있어서, 상기 진공용 멤브레인을 실링하는 단계에서는 인서트 코어의 만곡부에 대하여 진공용 멤브레인이 흡착 고정되도록 하는 것이 바람직하다.
In the above-described configuration, it is preferable that the vacuum membrane is adsorbed and fixed to the curved portion of the insert core in the step of sealing the vacuum membrane.

위와 같이 구성된 본 발명은, 기존의 몰드가 고르지 못한 표면을 가지면서 상형과 하형으로 나뉘어짐으로 인해 발생하는 틈에 의해 표면 균일도와 제품 강도의 균일도가 저하되는 데 비해, 균일한 강도와 표면을 갖는 일체형의 단일 몰드(10)를 적용하게 됨으로써 정밀하고 강도가 높은 섬유강화플라스틱 제품을 성형할 수 있게 된다. 따라서, 본 발명은 섬유강화플라스틱 제품 등의 성형 작업에 적용이 됨으로써 생산성과 제품 품질을 크게 향상시키게 되는 효과가 기대된다.
According to the present invention having the above-described structure, the uniformity of the surface and the uniformity of the product strength are lowered by the gaps caused by dividing the existing mold into the upper mold and the lower mold while having an uneven surface, It is possible to mold a fiber reinforced plastic product having high precision and high strength by applying the single mold 10 of the integral type. Therefore, the present invention is expected to have an effect of greatly improving productivity and product quality by being applied to molding operations of fiber-reinforced plastic products and the like.

도 1은 본 발명에 따른 성형방법이 적용되는 성형수단을 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 성형방법의 실시예에 대한 공정 순서도이다.1 is a sectional view showing a molding means to which a molding method according to the present invention is applied.
2 is a process flow diagram for an embodiment of a molding method according to the present invention.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, it should be understood that the following embodiments are provided so that those skilled in the art can understand the present invention without departing from the scope and spirit of the present invention. It is not.

도 1은 본 발명에 따른 성형방법이 적용되는 성형수단을 나타낸 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 성형방법의 실시예에 대한 공정 순서도이다.Fig. 1 is a sectional view showing a molding means to which a molding method according to the present invention is applied, and Fig. 2 is a process flow chart for an embodiment of a molding method according to the present invention.

상기 도면들에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 섬유강화플라스틱 제품의 성형방법은 다음과 같은 실시예로 이루어진다.As shown in the drawings, the method of forming a fiber-reinforced plastic product according to the present invention comprises the following embodiments.

먼저, 본 발명에서 적용되는 몰드(10)는 상형과 하형으로 구분되지 않고 일체형의 단일 몰드로 제작이 된다. 이 몰드(10)에는 성형하고자 하는 제품의 형상을 따른 성형면(11)을 구비하고 있으며, 상형과 하형으로 구분되지 않으므로 종래의 몰드와 달리 상형과 하형 사이에 발생하는 틈을 배제할 수가 있다.First, the mold 10 to be applied in the present invention is not divided into a top mold and a bottom mold, but is made into a single mold of an integral type. Since the mold 10 has the molding surface 11 according to the shape of the product to be molded and is not divided into the upper mold and the lower mold, it is possible to eliminate the gap between the upper mold and the lower mold unlike the conventional mold.

몰드(10)의 예로서 도 1에는 수회에 걸쳐 절곡된 단부가 형성된 몰드가 나타나 있다. 예시된 몰드(10)에는 세 개의 수평부가 형성되어 있는데, 이 중에 중앙부에 위치한 수평부에 성형 제품의 성형면(11)이 구비되어 있다.In Fig. 1, as an example of the mold 10, there is shown a mold in which an end portion bent over several times is formed. The illustrated mold 10 is provided with three horizontal sections, one of which is provided with a molding surface 11 of a molded product in the horizontal section located at the center.

이러한 몰드(10)에 대하여 탈부착이 가능한 인서트 코어(20)를 위치시킨다(S1). 인서트 코어(20)는 몰드(10)에 대해 탈부착이 가능하므로 제품 성형 이후에 탈형이 용이하게 이루어지게 된다. 인서트 코어(20)에는 성형면(11)의 반대쪽 부근에 만곡부(21)를 구비하고 있다.The insert core 20 is detachably attached to the mold 10 (S1). Since the insert core 20 can be detachably attached to the mold 10, demoulding can be easily performed after the product is molded. The insert core (20) is provided with a curved portion (21) near the opposite side of the forming surface (11).

다음 단계로, 몰드(10)와 인서트 코어(20)를 진공용 멤브레인(30)으로 실링한다(S2). 진공용 멤브레인(30)은 실리콘 시트 또는 플라스틱 비닐 필름 소재로 이루어지며, 몰드(10)와 인서트 코어(20) 사이로 성형 소재(M)인 섬유강화플라스틱이 주입되었을 때 성형 소재가 누출되지 않도록 실링하게 된다. 이러한 진공용 멤브레인(30)은 몰드(10)와 인서트 코어(20) 및 성형 소재의 외측을 충분히 감싸면서 실링할 수 있는 길이로 이루어지는 것이 바람직하며, 실링이 이루어진 다음에는 몰드(10)와 인서트 코어(20) 측에 진공 압착이 된다. In the next step, the mold 10 and the insert core 20 are sealed with the vacuum membrane 30 (S2). The vacuum membrane 30 is made of a silicon sheet or a plastic vinyl film material and is sealed between the mold 10 and the insert core 20 so as to prevent the molding material from leaking when the fiber reinforced plastic as the molding material M is injected do. The vacuum membrane 30 preferably has a length sufficient to seal and seal the mold 10, the insert core 20, and the outer side of the molding material. After the sealing, the mold 10 and the insert core (20) side.

다음 단계로, 몰드(10)의 성형면(11)과 인서트 코어(20) 사이에 성형 소재(M)를 주입하고 진공 압착을 함으로써 제품을 성형한다(S3). 이때, 인서트 코어(20)의 만곡부(21)와 접하는 부분에서는 진공용 멤브레인(30)이 진공압에 의해 완전히 밀착되면서 압착됨으로써 몰드(10)와 인서트 코어(20) 사이에 주입된 성형 소재(M)가 중력에 의해 처지는 현상을 방지하게 된다. 이렇게 제품의 성형이 이루어질 때, 기존의 인퓨전 몰드와 달리 상형과 하형으로 몰드가 구분되지 않으므로 상형과 하형 사이에 발생하는 틈이 배제되어, 성형되는 제품의 강도와 표면이 매우 균일하게 된다. 또한, 성형시 사용된 진공용 멤브레인이 인서트 코어(20)의 만곡부(21) 측으로 밀착되어 고정이 되므로 성형 제품이 보다 매끄럽게 형성되며 강도가 균일해진다.In the next step, the molding material M is injected between the molding surface 11 of the mold 10 and the insert core 20, and the product is molded by vacuum compression (S3). At this time, in the portion of the insert core 20 that is in contact with the curved portion 21, the vacuum membrane 30 is completely pressed by the vacuum pressure to be pressed, thereby forming the molding material M inserted between the mold 10 and the insert core 20 Is prevented from being sagged by gravity. When the product is molded, the mold is not distinguished from the upper mold and the lower mold unlike the conventional infusion mold, so that the gap between the upper mold and the lower mold is excluded, and the strength and surface of the molded product become very uniform. Further, since the vacuum membrane used in molding is closely attached to the side of the curved portion 21 of the insert core 20, the molded product is formed more smoothly and the strength becomes uniform.

마지막으로, 인공용 멤브레인(30)과 인서트 코어(20)를 몰드(10)로부터 탈형함으로써 공정을 마친다(S4). Finally, the process is completed by demolding the artificial membrane 30 and the insert core 20 from the mold 10 (S4).

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 섬유강화플라스틱 제품의 성형방법은, 기존의 몰드가 고르지 못한 표면을 가지면서 상형과 하형으로 나뉘어짐으로 인해 발생하는 틈에 의해 표면 균일도와 제품 강도의 균일도가 저하되는 데 비해, 균일한 강도와 표면을 갖는 일체형의 단일 몰드(10)를 적용하게 됨으로써 정밀하고 강도가 높은 섬유강화플라스틱 제품을 성형할 수 있게 된다.
As described above, in the method of molding a fiber-reinforced plastic product according to the present invention, the uniformity of the surface and the uniformity of the product strength are lowered due to the gaps generated by dividing the existing molds into the upper mold and the lower mold, A single mold 10 having a uniform strength and surface can be applied, so that a fiber reinforced plastic product having high precision and high strength can be molded.

이상에서는 본 발명을 바람직한 실시예에 의거하여 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, This is possible.

10 : 몰드 11 : 성형면
20 : 인서트 코어 21 : 만곡부
30 : 진공용 멤브레인 M : 성형 소재10: mold 11: molding surface
20: insert core 21:
30: Vacuum membrane M: Molded material

Claims (2)

성형면을 구비한 일체형 단일 몰드에 대하여 만곡부를 구비한 인서트 코어를 탈부착 가능하게 위치시키는 단계;
상기 몰드와 상기 인서트 코어를 진공용 멤브레인으로 실링하는 단계;
상기 몰드의 성형면과 상기 인서트 코어 사이에 성형 소재를 주입하고 진공 압착하여 제품을 성형하는 단계;
상기 진공용 멤브레인과 상기 인서트 코어를 상기 몰드로부터 탈형하는 단계를 포함하여 이루어지는 섬유강화플라스틱 제품의 성형방법.
Detachably positioning an insert core having a curved portion with respect to an integral single mold having a molding surface;
Sealing the mold and the insert core with a vacuum membrane;
Injecting a molding material between the molding surface of the mold and the insert core, and vacuum-pressing the molding material to mold the molding;
And a step of demolding the vacuum membrane and the insert core from the mold.
제1항에 있어서,
상기 진공용 멤브레인을 실링하는 단계에서는 상기 인서트 코어의 만곡부에 대하여 상기 진공용 멤브레인이 흡착 고정되도록 하는 것을 특징으로 하는 섬유강화플라스틱 제품의 성형방법.The method according to claim 1,
And the vacuum membrane is adsorbed and fixed to the curved portion of the insert core in the step of sealing the vacuum membrane.
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