KR20160110027A - 차량용 하이브리드 사이드 실 및 이를 제조하는 방법 - Google Patents

차량용 하이브리드 사이드 실 및 이를 제조하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 적어도 200 ℃의 열 변형 온도를 갖는 연속 섬유 강화 열가소성 폴리머(512)를 포함하는 인발 성형된 프로필부(100), 및 상기 인발 성형된 프로필부(100)의 단부에 부착된 강철을 포함하는 터미널부(104)를 포함하는 차량용 하이브리드 사이드 실(102)을 제공한다. 추가적인 양상에서, 본 발명은 상기 하이브리드 사이드 실(102)을 포함하는 차체를 개시하고, 상기 차체는 적어도 190 ℃의 베이킹 온도에 의해 베이킹 되는 페인트 레이어에 의해 덮여지며, 차량용 하이브리드 사이드 실(102) 제조 방법을 개시한다. 상기 제조 방법은 적어도 200 ℃의 열 변형 온도를 갖는 연속 섬유 강화 열가소성 폴리머(512)를 포함하는 인발 성형된 프로필부(100)를 성형하는 단계, 및 강철을 포함하는 터미널부(104)를 상기 인발 성형된 프로필부(100)의 단부에 부착하는 단계를 포함한다.

Description

차량용 하이브리드 사이드 실 및 이를 제조하는 방법{HYBRID AUTOMOTIVE SIDE SILL AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 자동차용 하이브리드 사이드 실에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라스틱부와 금속부를 포함하는 하이브리드 사이드 실에 관한 것이다. 추가적인 양상에서, 본 발명은 하이브리드 사이드 실을 포함하는 차체와 하이브리드 사이드 실을 제작하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 차체의 두 개의 사이드부는 차체의 상부에 배치되는 루프 에지(roof edge), 차체의 하부에 배치되는 사이드 실(side sill), 그리고 상기 루프 에지와 상기 사이드 실을 연결하는 기둥을 포함하고, 이에 의해 운전석을 위한 뼈대가 형성된다. 따라서, 정상적인 사용, 사이드 실이 전반적으로 과부하를 받는 정면 추돌, 오프셋 추돌, 또는 측면 추돌을 포함하는 사고가 발생하는 경우 사이드 실은 운전석 뼈대를 형성하고 차체의 강성을 결정한다. 예를 들면, 다른 차량이 측면에 부딪혀 발생하는 차량의 운전석 뼈대의 변형은 최소한의 수준으로 억제될 필요가 있고, 사이드 실의 강화는 중요한 역할을 한다.
현재의 차량 제조에서, 사이드 실은 일반적으로 강철로 만들어지고, 충격 에너지를 흡수하기 위한 크래쉬 박스와 같은 추가적인 부품들과 함께 조립되고 있다. 강철은 요구되는 강도와 강성을 갖는 반면, 무겁기 때문에 차량의 전체 무게에 중요한 부분을 차지한다. 무게를 줄이기 위해, 최근에 시장에서 매매되는 몇몇 차량은 에폭시와 비닐 에스터와 같은 탄소 섬유 강화 플라스틱으로 만들어진 사이드 실을 포함한다. 그러나 강철과 비교하여 이러한 물질의 물리적 성질의 차이로 인해, 차체를 제작하기 위한 현재의 제작 라인은 더 이상 사용될 수 없거나 복잡한 방식으로 수정되어야 한다. ℃
예를 들면, 강철 사이드 실을 포함하는 종래의 차체 제작 방법은 처음에는 소위 화이트 보디(body in white)로 조립되고, 도색 공정과 약 190 ℃의 온도의 베이킹(baking) 공정이 이루어지고, 베이킹 공정이 끝난 후에 에폭시(epoxy) 또는 비닐 에스터(vinyl ester)를 포함하는 사이드 실은 약 120 ℃의 온도까지만 안정적으로 유지되어 별도의 조립 공정을 통해 차체에 장착될 수 있고, 일반적으로 낮은 내구성을 가진 구워지지 않은 페인트(non-baked paint)를 사용하는 별도의 페인팅 공정을 필요로 한다.
따라서, 유리한 강도 대 중량비(strength-to-weight ratio)를 갖고 일반적인 제작 공정에 쉽게 통합될 수 있는 사이드 실을 제공할 필요가 있다.
상기한 바와 같은 문제점은 청구항 제1항에 따른 하이브리드 사이드 실, 청구항 제7항에 따른 차체, 청구항 제8항에 따른 하이브리드 사이드 실의 제조 방법에 의해 해결될 수 있다.
본 발명에 의하면, 차량용 하이브리드 사이드 실은 적어도 200 ℃의 열 변형 온도를 갖는 연속 섬유 강화 열가소성 폴리머를 포함하는 인발 성형된 프로필부, 및 상기 인발 성형된 프로필부의 단부에 부착된 강철을 포함하는 터미널부를 포함한다. 강화 섬유는 탄소 섬유, 유리 섬유, 아라미드 섬유, 또는 그와 유사한 것을 포함할 수 있다. 열 변형 온도(heat deflection temperature: HDT)는 특정 부하에서 폴리머 또는 플라스틱 샘플이 변형하는 온도이다. 이것은 DIN EN ISO 75-1,-2,-3에 개설된 테스트 과정에 의해 결정된다.
상기 인발 성형된 프로필부는 본 발명의 기술 분야에서 알려진 적합한 인발 성형 공정에 의해 적어도 200 ℃의 열 변형 온도를 갖도록 제작될 수 있다. 예를 들면, 미국특허번호 제 US 2014 316063 A1은 복합 재료의 제작을 위한 적합한 공정을 개시한다. 상기 복합 재료는, 80 ℃ 이상의 유리 전이 온도(glass transition temperature)(Tg)를 갖는 적어도 하나의 열가소성 폴리머가 함유된, 하나 또는 그 이상의 합성 강화 섬유 집합체를 포함하고, i) 상기 공정은 용융 상태에서(용융 이후) 전구체 조성물을 포함하는 상기 집합체의 함침 단계, 상기 함침 단계는 상기 전구체 조성물의 점도가 용융 상태에서 100 Paㅇs을 초과하지 않는 온도에서 수행되고, 상기 전구체 조성물은 a) 상기 열가소성 폴리머의 적어도 하나의 전중합체(prepolymer)(P(X)n)는, 그 양단에, n개의 동일한 반응기(reactive functional group)(X)를 갖는 분자 사슬(P)를 포함하고, 상기 전중합체는 반방향성(semiaromatic) 및/또는 반지환식(semicycloaliphatic) 구조이며, X는 OH, NH2 또는 COOH로부터 반응기로 작동하며, n개는 1에서 3의 범위이고, b) Y-A-Y에 의해 표현될 수 있고, 적어도 하나의 상기 X 작용기와 반응하는 두 개의 동일한 Y 작용기를 포함하는 적어도 하나의 체인 익스텐더를 포함하고, ii) 상기 체인 익스텐더를 포함하는 상기 전중합체가 용융된 상태에서 (중)첨가에 의한 벌트 중합(bulk polymerization) 단계를 포함하고, 상기 열가소성 폴리머는 중첨가에 의한 상기 벌크 중합의 결과이다.
차량의 사이드 실은 일반적으로 길게 연장된 형상이기 때문에, 인발 성형된 프로필부를 포함하는 사이드 실의 성형은 대부분이 인발 성형된 프로필부로 성형되고, 일반적으로 연속 섬유 강화 열가소성 폴리머의 높은 강도 대 중량비로 인해 종래의 강철 사이드 실에 비해 전체 사이드 실은 작은 중량을 제공할 수 있다. 본 발명의 사이드 실은 강철을 포함하는 터미널부를 포함하기 때문에, 사이드 실을 차체에 장착하기 위한 홀, 나사산 등과 같은 장착 부분은 종래의 사이드 실과 같은 실질적으로 동일한 자유도(degree of freedom)를 제공하는 것이 가능하다. 이러한 점과 인발 성형된 프로필부의 열 변형 온도가 190 ℃보다 크기 때문에, 본 발명의 사이드 실은 차량의 화이트 보디와 조립될 수 있다. 즉, 차체가 페인팅 공정과 종래에 190 ℃의 베이킹 온도에서 수행되는 페인트 베이킹(paint-baking) 공정을 통과하기 전에 제조 단계에서 사이드 실이 도색되지 않은 차체와 조립될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 연속 섬유 강화 열가소성 폴리머는 적어도 220 ℃의 열 변형 온도를 갖기 때문에, 종래의 페인트 베이킹 공정을 수행하는 도중에 변형되지 않고 큰 부하를 견딜 수 있다. 바람직하게는, 연속 섬유 강화 열가소성 폴리머는 적어도 230 ℃의 열 변형 온도를 갖는다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 열가소성 폴리머는 반방향족 폴리아미드(semi-aromatic polyamide)를 포함한다. 반방향족 폴리아미드는 골격에 높은 기계적 강성과 열 저항을 제공하는 방향족 고리(aromatic rings)를 함유한다. 바람직하게는, 열가소성 폴리머는 중합체 사슬(polymer chain)에서 반복 단위의 카르복실산의 60% 또는 그 이상의 몰이 테레프탈산(TPA)과 아이소프탈산(IPA)의 조합으로 구성되는 폴리프탈아미드(polyphthalamide: PPA) 또는 고성능 폴리아미드(high-performance polyamide)이다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 터미널부는 인발 성형된 프로필부에 접착되기 때문에, 터미널부와 인발 성형된 프로필부는 단순하고 신뢰성 있는 연결이 가능하다. 바람직하게는, 터미널부는 페인트 베이킹 공정과 호환되면서 취급이 용이하고 높은 강성과 열 저항을 갖는 단일 성분 에폭시 접착제를 사용하여 인발 성형된 프로필부에 접착된다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 하이브리드 사이드 실은 인발 성형된 프로필부에 부착되는 적어도 하나의 금속 브라켓을 더 포함한다. 이것은 인발 성형된 프로필부가 높은 안정성을 갖게 하고 사이드 실을 차체에 연결할 수 있는 것과 같은 부가적인 기능을 제공한다. 바람직하게는, 적어도 하나의 금속 브라켓은 인발 성형된 프로필부의 볼록 프로필부내에 삽입되어, 안정성과 간편성이 향상된다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 강철 및/또는 연속 또는 짧은 길이의 강화 섬유를 포함하는 플라스틱 재료를 포함하는 적어도 하나의 크래쉬 캔은 인발 성형된 프로필부에 부착된다. 이것은 차량의 측면 추돌의 경우, 효과적으로 에너지를 흡수할 수 있도록 한다. 바람직하게는, 적어도 하나의 크래쉬 캔은 인발 성형된 프로필부의 볼록 프로필부내에 삽입되어, 충돌시에 사이드 실의 간편성과 특히 안정성이 향상된다.
위에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 차체는 적어도 하나의 사이드 실을 포함하고, 적어도 190 ℃의 베이킹 온도에서 구워진 도색층으로 덮여 있다. 이렇게 하여, 적어도 하나의 사이드 실을 포함하는 전체 차체를 덮는 고품질의 도색층을 제공할 수 있다.
본 발명의 제조 방법에 의하면, 인발 성형된 프로필부는 체인 익스텐더의 중첨가에 의한 반응성 인발 성형에 의해 성형된다. 즉, 인발 성형은 중첨가 반응에 의한 중합이 올리고머와 같은 체인 익스텐더와 함께 전중합체가 용융된 상태에서 수행되는 인발 성형 다이를 이용하여 수행된다. 이렇게 하여, 완성된 인발 성형된 프로필부는 큰 기계적 강성을 제공하는 긴 사슬을 갖는 열가소성 폴리머와 같이 성형될 수 있고, 인발 성형 동안 전중합체는 저점도의 용융된 상태가 되어, 강화 섬유가 적절한 습윤 상태가 되고, 따라서 열가소성 폴리머와 강화 섬유 사이의 강한 결합이 가능해진다. 바람직하게는, 체인 익스텐더는 적어도 하나의 방향족 고리를 포함한다. 이것은 분자 백본(molecule backbones)에서 열가소성 폴리머가 방향족 고리를 함유하도록 하여, 큰 기계적 강성과 열 저항을 갖는 열가소성 폴리머를 제공한다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 반응성 인발 성형을 수행하는 인발 성형 다이는 200 ℃와 340 ℃ 사이, 특히, 200 ℃와 340 ℃ 사이의 다이 온도로 가열된다. 이것은 함침(impregnation)과 중합(polymerization) 조건이 낮은 함침 점도(low impregnation viscosity)를 갖도록 제어되는 것이 가능하게 한다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 섬유 강화 열가소성 폴리머를 포함하는 적어도 하나의 크래쉬 캔은 인발 성형된 프로필부에 부착된다. 바람직하게는, 적어도 하나의 크래쉬 캔은 인발 성형, 특히, 풀와인딩(pullwinding) 또는 풀브레이딩(pullbraiding)에 의해 성형되어, 작은 중량에도 높은 충격 에너지 흡수 능력을 가능하게 한다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 연속 섬유 강화 열가소성 폴리머는 적어도 220 ℃의 열 변형 온도를 갖기 때문에, 종래의 페인트 베이킹 공정을 수행하는 도중에 변형되지 않고 큰 부하를 견딜 수 있다. 바람직하게는, 연속 섬유 강화 열가소성 폴리머는 적어도 230 ℃의 열 변형 온도를 갖는다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 열가소성 폴리머는 반방향족 폴리아미드(semi=aromatic polyamide)를 포함한다. 반방향족 폴리아미드는 골격에 높은 기계적 강성과 열 저항을 제공하는 방향족 고리(aromatic rings)를 함유한다. 바람직하게는, 열가소성 폴리머는 중합체 사슬(polymer chain)에서 반복 단위의 카르복실산의 60% 또는 그 이상의 몰이 테레프탈산(TPA)과 아이소프탈산(IPA)의 조합으로 구성되는 폴리프탈아미드(polyphthalamide: PPA) 또는 고성능 폴리아미드(high-performance polyamide)이다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 터미널부는 인발 성형된 프로필부에 접착되기 때문에, 터미널부와 인발 성형된 프로필부는 단순하고 신뢰성 있는 연결이 가능하다. 바람직하게는, 터미널부는 페인트 베이킹 공정과 호환되면서 취급이 용이하고 높은 강성과 열 저항을 갖는 단일 성분 에폭시 접착제를 사용하여 인발 성형된 프로필부에 접착된다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 하이브리드 사이드 실은 인발 성형된 프로필부에 부착되는 적어도 하나의 금속 브라켓을 더 포함한다. 이것은 인발 성형된 프로필부가 높은 안정성을 갖게 하고 사이드 실을 차체에 연결할 수 있는 것과 같은 부가적인 기능을 제공한다. 바람직하게는, 적어도 하나의 금속 브라켓은 인발 성형된 프로필부의 볼록 프로필부내에 삽입되어, 안정성과 간편성이 향상된다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 강철 및/또는 연속 또는 짧은 길이의 강화 섬유를 포함하는 플라스틱 재료를 포함하는 적어도 하나의 크래쉬 캔은 인발 성형된 프로필부에 부착된다. 이것은 차량의 측면 추돌의 경우, 효과적으로 에너지를 흡수할 수 있도록 한다. 바람직하게는, 적어도 하나의 크래쉬 캔은 인발 성형된 프로필부의 볼록 프로필부내에 삽입되어, 충돌시에 사이드 실의 간편성과 특히 안정성이 향상된다.
위에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 차체는 적어도 하나의 사이드 실을 포함하고, 적어도 190 ℃의 베이킹 온도에서 구워진 도색층으로 덮여 있다. 이렇게 하여, 적어도 하나의 사이드 실을 포함하는 전체 차체를 덮는 고품질의 도색층을 제공할 수 있다.
본 발명의 제조 방법에 의하면, 인발 성형된 프로필부는 체인 익스텐더의 중첨가에 의한 반응성 인발 성형에 의해 성형된다. 즉, 인발 성형은 중첨가 반응에 의한 중합이 올리고머와 같은 체인 익스텐더와 함께 전중합체가 용융된 상태에서 수행되는 인발 성형 다이를 이용하여 수행된다. 이렇게 하여, 완성된 인발 성형된 프로필부는 큰 기계적 강성을 제공하는 긴 사슬을 갖는 열가소성 폴리머와 같이 성형될 수 있고, 인발 성형 동안 전중합체는 저점도의 용융된 상태가 되어, 강화 섬유가 적절한 습윤 상태가 되고, 따라서 열가소성 폴리머와 강화 섬유 사이의 강한 결합이 가능해진다. 바람직하게는, 체인 익스텐더는 적어도 하나의 방향족 고리를 포함한다. 이것은 분자 백본(molecule backbones)에서 열가소성 폴리머가 방향족 고리를 함유하도록 하여, 큰 기계적 강성과 열 저항을 갖는 열가소성 폴리머를 제공한다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 반응성 인발 성형을 수행하는 인발 성형 다이는 200 ℃와 340 ℃ 사이, 특히, 200 ℃와 340 ℃ 사이의 다이 온도로 가열된다. 이것은 함침(impregnation)과 중합(polymerization) 조건이 낮은 함침 점도(low impregnation viscosity)를 갖도록 제어되는 것이 가능하게 한다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 섬유 강화 열가소성 폴리머를 포함하는 적어도 하나의 크래쉬 캔은 인발 성형된 프로필부에 부착된다. 바람직하게는, 적어도 하나의 크래쉬 캔은 인발 성형, 특히, 풀와인딩(pullwinding) 또는 풀브레이딩(pullbraiding)에 의해 성형되어, 작은 중량에도 높은 충격 에너지 흡수 능력을 가능하게 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 다른 제조 방법의 프로필 인발 성형 단계를 수행하는 인발 성형 장치의 정면도이다.
도 2는 상기 제조 방법의 조립 단계를 도시한 본 발명의 실시예에 따른 차량의 하이브리드 사이드 실의 분해도이다.
도 3은 도 2의 조립 단계의 결과에 의한 본 발명의 실시예에 따른 차량의 하이브리드 사이드 실의 사시도이다.
도 4는 상기 제조 방법의 페인트 담금 단계를 수행하는 동안, 도 3의 사이드 실을 포함하는 본 발명의 실시예에 따른 차체의 측면도이다.
도 5는 상기 제조 방법의 페인트 베이킹 단계를 수행하는 동안, 도 4의 차체의 측면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 제조 방법에서 차체의 부품으로 조립된 본 발명의 다른 실시예에 따른 사이드 실의 단면도이다.
다르게 지칭하지 않는 한, 도면 전체를 통해 유사한 도면 번호는 유사한 구성요소를 가리킨다.
도 3은 차량의 하이브리드 사이드 실(102)을 사시도로 도시한다. 상기 하이브리드 사이드 실(102)은 긴 모양(elongate shape)이고 하이브리드 사이드 실(102)의 전체 길이를 따라 연장되는 인발 성형된 프로필부(100)를 포함한다. 상기 프로필부(100)은 Ω 모양 또는 모자 모양의 프로필을 갖고 상기 프로필부(100)의 전체 길이를 따라 길이방향으로 연장된 탄소 섬유와 유리 섬유층(미도시)에 의해 강화된 열가소성 폴리머(thermoplastic polymer)를 포함한다. 본 발명의 실시예에서, 상기 열가소성 폴리머는 폴리프탈아미드(polyphthalamide: PPA) 또는 고성능 폴리아미드(high-performance polyamide)로 가정될 수 있다. 상기 인발 성형된 프로필부(100)의 재료는 220 ℃의 열 변형 온도를 갖는다.
상기 하이브리드 사이드 실(102)은 단일 성분 에폭시 접착제(미도시)를 사용하여 상기 인발 성형된 프로필부(100)의 단부(110)에 접착되는 강철을 포함하는 터미널부(104)를 더 포함한다. 상기 터미널부(104)에서, 상기 하이브리드 실(102)을 차체에 장착하기 위한 홀 및 슬릿과 같은 장착 부분들이 형성된다. 추가적으로, 상기 하이브리드 사이드 실(102)은 상기 프로필부(100)를 안정화시키고 측면 추돌시 에너지를 흡수하기 위해 상기 인발 성형된 프로필부(100)의 Ω 모양 프로필의 볼록 프로필부(111)에 접착되는 네 개의 금속 브라켓(106)을 포함한다.
다음으로, 도 1 내지 도 5를 참조하여, 도 3의 상기 하이브리드 사이드 실(102)을 포함하는 차체 및 상기 하이브리드 사이드 실(102)의 제조 방법에 대해 설명한다.
도 1은 상기 하이브리드 사이드 실(102)의 인발 성형된 프로필부(100)를 제조하기 위한 폴리아미드 고온의 인발 성형 장치(550)를 정면도로 도시한다. 상기 인발 성형 장치(550)는 강화 섬유 층을 위한 섬유 소재가 각 스풀(501)에 놓여진 섬유 소재 저장 기기(552), 제조될 인발 성형된 프로필부(100)의 내에서 강화 섬유를 의도한 상대적 위치에 따라 섬유 소재를 정렬하기 위한 정렬하기 위한 정렬 기기(554), 정렬된 섬유 소재를 예열하기 위한 예열 기기(520), 열가소성 폴리머(512)의 용융된 전구체(510)를 형성하는데 필요한 올리고머(606)의 고체 펠릿을 담고 있는 호퍼(601)의 내부에 정렬되면서 연결되는 스크류 샤프트(602)를 구비한 가열 압출기(604), 가열 기기(521)를 구비하고 제조될 인발 성형 프로필부(100)의 외곽 프로필에 대응하는 내부 프로필을 구비한 인발 성형 다이(522), 인발 성형 다이(522)로부터 섬유 재료와 열가소성 폴리머 레진으로 구성되는 합성 가닥(525)를 당기는 풀러 기기(524), 및 합성 가닥(525)을 제조될 인발 성형된 프로필부(100)의 요구되는 길이에 해당하는 세그먼트로 커팅하는 커터 기기(526)를 포함한다.
작업 준비과정에서, 상기 스풀(501)에 저장된 섬유 소재는 상기 정렬 기기(554), 상기 예열 기기(520), 상기 인발 성형 다이(522), 상기 풀러 기기(524), 그리고 상기 커터 기기(526)를 통해 연속적으로 가이드된다. 또한, 상기 호퍼(601)는 열가소성 폴리머(512)를 성형하는데 요구되는 올리고머 펠릿(606)으로 채워지고, 상기 열가소성 폴리머(512)는 각각의 올리고머(짧은 중합체)(606)가 적어도 하나의 방향족 고리를 포함하는 것과 같은 방법으로 선택되고 준비된다. 상기 압출기(604)는 액체 조건에서 상기 올리고머(606)을 제공하기 위한 충분히 높은 온도, 즉, 10 K 또는 올리고머(606) 펠릿의 용융 온도 이상의 온도로 가열된다.
상기 인발 성형된 프로필부(100)를 제작하기 위한 인발 성형 단계를 시작하기 위해, 상기 저장 기기(552)로부터 인발된 양에 대응하는 섬유 소재가 상기 풀러 기기(524)에 의해 상기 인발 성형 다이(522)로부터 연속적이거나 간헐적으로 인출된다. 상기 정렬 기기(554)에서 정렬된 이후, 섬유 소재는 상기 예열 기기(520)을 통과하여 예열되어, 과열 온도에서 상기 인발 성형 다이(522)로 진입된다. 이와 동시에, 올리고머(606) 펠릿은 상기 호퍼(601)로부터 상기 압출기(604)로 진입되어 용융된 전구체(510)를 형성하기 위해 용융되며, 용융된 전구체(510)는 상기 풀러 기기(524)의 동작에 의해 당겨진 섬유 재료가 진입하는 인발 성형 다이(522)의 입구(560)와 근접한 위치로 진입된다. 바람직하게는, 상기 용융된 전구체(510)는 상기 인발 성형 다이(522)로 진입되기 전에 용융되고 상기 올리고머(606)의 중합이 상당히 많은 정도로 발생하는 것을 방지하도록 충분히 낮은 온도로 상기 인발 성형 다이(522)로 전송되는데, 이때 상기 용융된 전구체(510)는 저점도를 유지하고, 본 발명의 실시예에서는 2 Paㅇs로 가정된다.
상기 인발 성형 다이(522)로 진입하자마자, 상기 용융된 전구체(510)는 저점도로 인해 완전히 젖은 섬유의 면과 섬유 사이의 미세한 공극으로 진입하면서, 섬유 소재로 함침된다. 상기 풀러 기기(524)가 상기 인발 성형 다이(522)를 통해 함침된 섬유를 가진 용융된 전구체(510)와 상기 섬유 소재를 함께 계속해서 끌어당기는 동안, 상기 가열 기기(521)는 상기 인발 성형 다이(522) 내의 온도 프로필을 유지하여, 상기 예열 기기(520)에서 예열된 섬유 소재로 인해 섬유의 표면과 가까운 곳에서 먼저 중합이 시작되어 상기 용융된 전구체(510)가 상기 인발 성형 다이(522)를 통해 함침된 섬유 소재의 경로를 따라 올리고머(606)의 중첨가에 의해 완전히 중합되도록 한다. 본 발명의 실시예에서, 30초의 중합 시간 내에 올리고머(606)의 중첨가에 의한 중합이 가능하도록 상기 인발 성형 다이(522)를 통해 함침된 섬유 소재의 경로를 따라서 350 ℃의 다이 온도가 유지되는 것으로 가정한다. 결과적으로, 조성물과 제조될 인발 성형된 프로필부의 프로필을 갖는 합성 가닥(525)은 상기 인발 성형 다이(522)의 출구(561)에서 연속적으로 배출되고, 그것은 상기 커터 기기(526)에 의해 절단되어 반복적으로 상기 인발 성형된 프로필부(100)를 제공한다.
만약, 적어도 200 ℃, 본 발명의 실시예에서는 220 ℃로 가정되는 열 변형 온도를 갖는 합성 가닥(525)을 생산하는 상기 인발 성형 다이(522)로 진입한 이후 용융된 전구체(510)가 원래 위치에서 열가소성 폴리머 레진 내로 올리고머(606)의 중첨가에 의해 중합을 수행할 수 있는 용융 조건에서 용융된 전구체(510) 형태로 전송되는 동안 중합 반응이 발생하지 않으면, 용융된 전구체(510)를 성형하기 위한 올리고머(606)는 다양한 방법으로 준비될 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 실시예에서 폴리프탈아미드(PPA) 또는 고성능 폴리아미드를 성형하기 위한 올리고머가 선택될 수 있다. 상기 제조 방법의 다른 실시예에서, 전중합체(prepolymer)와 상기 전중합체에 중첨가(polyadded)된 체인 익스텐더(chain extender)와 같은 두 개 이상의 조성물은 상기 용융된 전구체를 성형하기 위해 혼합될 수 있다.
도 2는 하이브리드 사이드 실(102)을 제작하기 위한 방법의 사이드 실 조립 단계를 도시한다. 조립 단계에서, 강철을 포함하는 상기 터미널부(104)는 단일 성분 에폭시 접착제(미도시)를 사용하여 상기 인발 성형된 프로필부(100)의 단부(110)에 접착된다. 또한, 상기 네 개의 금속 브라켓(106)은 상기 단일 성분 에폭시 접착제를 사용하여 상기 인발 성형된 프로필부의 프로필의 상기 볼록 프로필부(111) 내에 접착된다. 도 2의 조립 단계의 결과로 발생하는 하이브리드 사이드 실(102)은 도 3에 도시된다.
상기 하이브리드 사이드 실(102)의 제작이 완성된 이후에, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 하이브리드 사이드 실(102)은 상기 터미널부(104) 및/또는 하나 또는 그 이상의 금속 브라켓(106)내의 장착 부분들을 사용하여 추가 부품들과 함께 차체(108) 내에 조립된다. 예를 들면, 상기 터미널부(104) 및/또는 하나 또는 그 이상의 금속 브라켓(106)은 차체(180)의 다른 부품들과 용접되거나 볼트 체결될 수 있다. 도 4는 차체 제작을 위한 방법인 뒤따른 페인트 담금 단계를 수행하면서 차체 조립 단계의 결과로 발생하는 차체(108)를 도시한다. 상기 페인트 담금 단계에서, 상기 하이브리드 사이드 실(102)을 포함하는 상기 차체(108)는 페인트 탱크(700)에 담긴 액체 페인트(112)로 담가지도록 상기 페인트 탱크(700) 내로 가라앉는다. 완전히 담가진 이후에, 상기 차체(108)는 상기 페인트 탱크(700)에서 꺼내진다.
도 5는 상기 제조 방법의 뒤따른 페인트 베이킹 단계를 수행하는 동안, 도 4의 차체의 측면도이다. 상기 페인트 베이킹 단계에서, 페인트(112)로 덮인 상기 차체(108)는 베이킹 오븐(702)의 내에 위치되고, 설정된 베이킹 기간 동안 190 ℃의 설정된 베이킹 온도가 유지된다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 제조 방법에서 차량 도어(116)의 일부분과 함께, 차체(108)의 부품으로 조립된 본 발명의 다른 실시예에 따른 사이드 실의 단면도이다. 도 6은 상기 하이브리드 사이드 실(102)과 근접한 차체의 일부분만을 도시한다. 도 3의 실시예에서 상기 하이브리드 사이드 실(102)의 인발 성형된 프로필부(100)는 기본적으로 Ω 모양의 단면으로 구성되고, 추가로 내부의 사각 빈 공간(704)을 둘러싸고 외벽(103)으로부터 상기 볼록 프로필부(111)로 돌출된 중공 프로필부(706)가 단면에 형성된다. 본 발명의 실시예에서, 상기 중공 프로필부(706)의 밀집 형태(closed formation)는 큰 이너셔와 비틀림 저항을 갖는 하이브리드 사이드 실(100)을 제공하고, 상기 하이브리드 사이드 실(102)의 전체적인 성능을 증가시킨다.
상기 하이브리드 사이드 실(102)은 하이브리드 사이드 실(102)의 상기 인발 성형된 프로필부(100)의 발 부분(708)을 Ω 모양의 프로필 강철 브라켓(710)의 발 부분(709)에 단일 성분 에폭시 접착제 등을 사용하여 접착하여 차체(108)의 Ω 모양의 프로필 강철 브라켓(710)에 장착되고, 이러한 방법으로 상기 인발 성형된 프로필부(100)의 볼록 프로필부(111)는 반대쪽 Ω 모양의 프로필 강철 브라켓(710)의 볼록 프로필부(711)와 결합하여 내부 공간(111, 711)이 된다. Ω 모양의 프로필 강철 브라켓(710)은 용접에 의해 추가로 차체(108)의 강철부(712)에 부착된다. 상기 인발 성형된 프로필부(102)의 상부 측벽(716)은, 폐쇄된 조건하의 완성된 차량에서 차량 도어(116)의 바닥면과 마주하는 하이브리드 사이드 실(102)의 상부 면을 형성한다.
더 나아가, 적어도 200 ℃의 열 변형 온도를 갖는 연속 섬유 강화 열가소성 폴리머로부터 풀와인딩(pullwinding) 또는 풀브레이딩(pullbraiding)에 의해 분리 제작되는 원통 형상의 크래쉬 캔(114)은 상기 하이브리드 사이드 실(102)의 인발 성형된 프로필부(100)의 외벽(103)에서 거의 Ω 모양의 프로필 강철 브라켓(710)의 반대측 내벽(713)으로, 그 사이에 단지 작은 갭(714)만을 남긴 채 연장되도록 상기 중공 프로필부(706)와 상기 하이브리드 사이드 실(102)의 인발 성형된 프로필부(100)의 볼록 프로필부(111)의 외벽(103)에 접착된다. 차량의 측면 추돌이 발생한 경우, 상기 크래쉬 캔(114)은 상기 하이브리드 사이드 실(102)의 인발 성형된 프로필부(100)의 외벽(103)이 상기 Ω 모양의 프로필 강철 브라켓(710)의 내벽(713) 쪽으로 밀리면서 점차적으로 변형되면서 충돌 에너지를 흡수한다.
상기 원통 형상의 크래쉬 캔(114)은 원형의 단면, 사각형의 단면, 타원형의 단면, 또는 그와 유사한 형상을 가질 수 있다. 더 나아가, 상기 크래쉬 캔은 원통 형상으로 한정되지 않으며, 상기 내부 공간(111, 711)을 가로질러 복수의 구멍들이 병렬적으로 연장되도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 크래쉬 캔(114)의 다른 예는 강철과 같은 금속으로 제작될 수 있고, 짧은 길이의 유리 섬유를 포함하거나 유리 섬유를 포함하지 않는 열가소성 폴리머로부터 사출 성형(injection molding)될 수 있다. 사출 성형은 인발 성형된 프로필부(100)와 분리되어 수행될 수 있고, 또는 상기 크래쉬 캔(114)이 상기 인발 성형된 프로필부(100) 위의 오버몰딩된 요소(overmolded element)의 정위치에 부착되고 성형되는 오버몰딩 단계(overmolding step)에 의해 수행될 수 있다.
더욱이, 도 6의 하이브리드 사이드 실(102)의 구성 요소들은 위에서 언급한 실시예와 다른 요소들과 결합될 수 있다. 예를 들면, 크래쉬 캔(114)은 일반적인 Ω 모양의 단면을 갖는 인발 성형된 프로필부(100)에 장착될 수 있고, 또는 금속 브라켓(106)은, 도 6에 도시된 바와 같이, 인발 성형된 프로필부(100)에 장착될 수 있다.

Claims (15)

  1. 차량용 하이브리드 사이드 실(102)에 있어서,
    적어도 200 ℃의 열 변형 온도를 갖는 연속 섬유 강화 열가소성 폴리머(512)를 포함하는 인발 성형된 프로필부(100); 및
    상기 인발 성형된 프로필부(100)의 단부에 부착된 강철을 포함하는 터미널부(104);
    를 포함하는 차량용 하이브리드 사이드 실.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연속 섬유 강화 열가소성 폴리머(512)는 적어도 220 ℃, 특히 적어도 230 ℃의 열 변형 온도를 갖는 차량용 하이브리드 사이드 실.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 열가소성 폴리머(512)는 반방향족 폴리아미드, 특히 폴리프탈아미드(polyphthalamide)를 포함하는 차량용 하이브리드 사이드 실.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 터미널부(104)는 상기 인발 성형된 프로필부(100)에 접착되고, 특히 단일 성분 에폭시 접착제에 의해 접착되는 차량용 하이브리드 사이드 실.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 인발 성형된 프로필부(100), 특히 볼록 프로필부(111) 내에 부착되는 적어도 하나의 금속 브라켓(106)을 더 포함하는 차량용 하이브리드 사이드 실.
  6. 제1항에 있어서,
    강철 및/또는 열가소성 폴리머를 포함하는 적어도 하나의 크래쉬 캔(114)은 상기 인발 성형된 프로필부(100)에 부착되는 차량용 하이브리드 사이드 실.
  7. 제1항에 의한 하이브리드 사이드 실(102)을 포함하는 차체에 있어서,
    적어도 190 ℃의 베이킹 온도에서 베이킹 되는 페인트 레이어에 의해 덮여지는 차체.
  8. 차량용 하이브리드 사이드 실의 제조 방법에 있어서,
    적어도 200 ℃의 열 변형 온도를 갖는 연속 섬유 강화 열가소성 폴리머(512)를 포함하는 인발 성형된 프로필부(100)를 성형하는 단계; 및
    강철을 포함하는 터미널부(104)를 상기 인발 성형된 프로필부(100)의 단부에 부착하는 단계;
    를 포함하는 차량용 하이브리드 사이드 실의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 인발 성형된 프로필부(100)는 체인 익스텐더의 중첨가, 특히 올리고머에 의한 반응성 인발 성형에 의해 성형되는 차량용 하이브리드 사이드 실의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 체인 익스텐더는 적어도 하나의 방향족 고리를 포함하는 차량용 하이브리드 사이드 실의 제조 방법.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    반응성 인발 성형을 수행하는 인발 성형 다이(522)는 적어도 340 ℃의 다이 온도로 가열되는 차량용 하이브리드 사이드 실의 제조 방법.
  12. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 터미널부(104)는 상기 인발 성형된 프로필부(100)에 접착제, 특히 단일 성분 에폭시 접착제에 의해 부착되는 차량용 하이브리드 사이드 실의 제조 방법.
  13. 제8항 내지 제10항 중의 어느 한 항에 있어서,
    섬유 강화 열가소성 폴리머를 포함하는 적어도 하나의 크래쉬 캔(114)을 상기 인발 성형된 프로필부(100)에 부착하는 단계;
    를 더 포함하는 차량용 하이브리드 사이드 실의 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    적어도 하나의 크래쉬 캔(114)을 인발 성형, 특히 풀와인딩 또는 풀브레이딩에 의해 성형하는 단계를 더 포함하는 차량용 하이브리드 사이드 실의 제조 방법.
  15. 제8항 내지 제10항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 하이브리드 사이드 실(102)을 차체(108)에 장착하는 단계;
    상기 차체(108)에 페인트(112)를 적용하는 단계; 및
    상기 도색한 차체(108)를 적어도 190 ℃의 베이킹 온도로 굽는 단계;
    를 더 포함하는 차량용 하이브리드 사이드 실의 제조 방법.
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