KR20180056454A - Method for manufacturing carbon fiber reinforced plastic roof rail - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 CFRP 루프레일 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing CFRP loop rails.
루프레일(Roof Rail)은 차량의 천장에 설치되어, 차체 프레임의 비틀림 강성과 횡강성을 유지시켜주는 부품이다.Roof rail is a part installed on the ceiling of a vehicle to maintain the torsional stiffness and lateral stiffness of the body frame.
루프레일은 차량의 모델, 썬루프(sun roof)의 유무 등에 따라 개수와 형상이 달라진다.The number and shape of the roof rail varies depending on the model of the vehicle, the presence of a sun roof, and the like.
도 1에 도시된 바와 같이, 루프레일(10)은, 차량의 천장 프레임(F)에 횡방향(차량의 폭방향)으로 길게 설치된다. 차량 운행시, 차량은 폭방향으로 힘을 더 받기 때문에, 루프레일(10)은, 루프레일(10)의 폭방향 보다는 루프레일(10)의 길이방향으로 더 많은 힘을 받게 된다. 이를 화살표의 굵기 차이로 나타냈다.As shown in Fig. 1, the
도 2에 도시된 바와 같이, 루프레일(10)은, 좌측융기부(11), 중앙융기부(13), 우측융기부(15), 좌측융기부(11)와 중앙융기부(13)를 연결하는 제1평탄부(12), 중앙융기부(13)와 우측융기부(15)를 연결하는 제2평탄부(14)로 구성된다. 중앙융기부(13)의 전후측에는 일정간격으로 배치된 3개의 조립공(16)이 뚫린다. 조립공(16)은 루프레일(10)을 차량 프레임(F)에 설치할 때, 루프레일(10)을 잡아주는 지그에 결합되는 핀이 통과하는 구멍이다.2, the
루프레일(10)은 고강도 금속재(980 Mpa급 steel)가 프레싱(pressing)되어 만들어진다. 루프레일(10)을 고강도 금속재를 프레싱하여 만들다 보니, 프레싱 과정에서 금속재가 원활하게 구부러지지 못해, 루프레일이 제대로 만들어지지 않는 경우가 있었다. 또한, 고강도 금속재로 루프레일(10)을 만들다 보니, 루프레일(10)이 무겁고, 부식에 약하고, 피로수명에 취약하다는 문제점을 가지고 있었다.The
본 발명의 목적은, 고강도 금속재를 프레싱하여 루프레일을 만들기 어렵다는 문제점을 해결할 수 있는, CFRP 루프레일 제조방법을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a CFRP loop rail manufacturing method which can solve the problem of difficulty in making a loop rail by pressing a high strength metal material.
본 발명의 다른 목적은, 종래 금속재 루프레일이 무겁고, 부식에 약하고, 피로수명에 취약하다는 문제점을 해결할 수 있는, CFRP 루프레일 제조방법을 제공하는 데 있다.It is another object of the present invention to provide a CFRP loop rail manufacturing method which can solve the problem that the conventional metal loop rail is heavy, weak in corrosion, and weak in fatigue life.
상기 목적을 달성하기 위한 CFRP 루프레일 제조방법은,According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a CFRP loop rail,
탄소섬유가 종횡으로 서로 얽혀진 탄소섬유 직물에 열경화성 수지가 함침되어 만들어진 탄소섬유 직물 프리프레그를 준비하고,A carbon fiber fabric prepreg made by impregnating a carbon fiber fabric entangled with a carbon fiber longitudinally and transversely in a thermosetting resin is prepared,
탄소섬유가 길이방향으로 배치된 후 열경화성 수지가 함침되어 서로 결합된 일방향 탄소섬유 프리프레그를 준비하고,After the carbon fibers are arranged in the longitudinal direction, a unidirectional carbon fiber prepreg in which the thermosetting resin is impregnated and bonded to each other is prepared,
제조하고자 하는 CFRP 루프레일의 형상이 형성된, 하부프레스와 상부프레스를 준비하는 제1단계;A first step of preparing a lower press and an upper press with a shape of a CFRP loop rail to be manufactured;
상기 하부프레스와 상부프레스 사이에, 상기 탄소섬유 직물 프리프레그와 상기 일방향 탄소섬유 프리프레그를 배치하되, 상기 탄소섬유 직물 프리프레그를 최외곽에 한 개씩 배치하고, 상기 일방향 탄소섬유 프리프레그를 상기 탄소섬유 직물 프리프레그 사이에 배치하고, 상기 일방향 탄소섬유 프리프레그에서 탄소섬유의 길이 방향이 상기 제조하고자 하는 CFRP 루프레일의 길이 방향으로 배치하는 제2단계;Wherein the carbon fiber fabric prepreg and the unidirectional carbon fiber prepreg are disposed between the lower press and the upper press, the carbon fiber fabric prepreg is disposed on the outermost one of the carbon fiber fabric prepregs and the unidirectional carbon fiber prepreg, A second step of arranging the carbon fiber prepreg in the longitudinal direction of the CFRP loop rail to be produced in the unidirectional carbon fiber prepreg;
상기 하부프레스와 상기 상부프레스가 상기 탄소섬유 직물 프리프레그와 상기 일방향 탄소섬유 프리프레그를 프레싱하고, 히터가 상기 탄소섬유 직물 프리프레그와 상기 일방향 탄소섬유 프리프레그를 가열하여, 상기 탄소섬유 직물 프리프레그와 상기 일방향 탄소섬유 프리프레그에 함침된 열경화성 수지를 경화시켜, 상기 제조하고자 하는 CFRP 루프레일의 예비체를 만드는 제3단계; 및Wherein the lower press and the upper press press the carbon fiber fabric prepreg and the unidirectional carbon fiber prepreg and the heater heats the carbon fiber fabric prepreg and the unidirectional carbon fiber prepreg to form the carbon fiber fabric prepreg, And a third step of curing the thermosetting resin impregnated in the unidirectional carbon fiber prepreg to form a preform of the CFRP loop rail to be manufactured; And
상기 하부프레스와 상기 상부프레스로부터 상기 루프레일 예비체를 꺼내고, 상기 루프레일 예비체에 조립공을 뚫는 제4단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.And a fourth step of taking out the loop rail preliminary body from the lower press and the upper press and drilling an assembler into the loop rail preliminary body.
본 발명은 고강도 금속재에 비해 프레싱 저항이 상대적으로 매우 작은 탄소섬유 직물 프리프레그와 일방향 탄소섬유 직물 프레그를 적층한 후 프레싱 및 가열하여 루프레일을 만든다. 따라서, 종래 프레싱 과정에서 고강도 금속재가 원활하게 구부러지지 못해, 루프레일이 제대로 만들어지지 않는 문제점을 해결할 수 있다.The present invention stacks carbon fiber fabric prepregs and unidirectional carbon fiber fabric prepregs with relatively low pressing resistance as compared with high strength metal materials, presses and heats them to produce loop rails. Accordingly, it is possible to solve the problem that the high-strength metal material can not be smoothly bent in the conventional pressing process, and the loop rail is not formed properly.
본 발명은 탄소섬유 직물 프리프레그와 일방향 탄소섬유 직물 프레그를 적층한 후 프레싱 및 가열하여 루프레일을 만들므로, 고강도 금속재 루프레일에 비해 가볍고(20% 이상 경량), 내 부식성 및 피로수명이 우수한 루프레일을 만들 수 있다.Since the loop rail is made by laminating the carbon fiber fabric prepreg and the unidirectional carbon fiber fabric prepreg and then pressing and heating the roof loop, the present invention provides a loop which is lighter (20% or more lighter) than the high strength metal material loop rail and has excellent corrosion resistance and fatigue life You can make rails.
본 발명은, 종래 금속재 루프레일보다 형상을 단순하게(굴곡 부분을 줄임) 만든다. 따라서, 탄소섬유 직물 프리프레그와 일방향 탄소섬유 직물 프레그를 적층한 후 프레싱하는 과정에서, 탄소섬유 직물 프리프레그의 종 방향 탄소섬유가 끊어져 버려는 현상을 줄일 수 있다. 이로 인해, CFRP로 루프레일을 만들더라도, 종래 금속재 루프레일에 버금가는(동등한) 강성을 가질 수 있다.The present invention makes the shape simpler (reduces the bending portion) than the conventional metal material loop rail. Accordingly, in the process of laminating and pressing the carbon fiber fabric prepreg and the unidirectional carbon fiber fabric prepreg, the phenomenon that the longitudinal carbon fibers of the carbon fiber fabric prepreg are cut off can be reduced. For this reason, even if a loop rail is made with CFRP, it can have a stiffness equal to (equivalent to) conventional metal roof rails.
본 발명은, 금속 루프레일과 마찬가지로 조립공을 구비한다. 그러나 금속 루프레일과는 달리, 조립공을 CFRP 루프레일 예비체에 뚫는 과정에서 조립공의 내주면에 위치된 탄소섬유가 끊어져 버려, CFRP 루프레일의 강도가 떨어질 수 있다. 이를 방지하기 위하여, 조립공을 뚫은 후, 조립공의 내주면에 금속재나 탄소나노튜브를 부착시켜 강도를 보강하였다. 이로 인해, CFRP로 루프레일을 만들더라도, 종래 금속재 루프레일에 버금가는(동등한) 강성을 가질 수 있다.The present invention includes an assembly hole as well as a metal roof rail. However, unlike metal roof rails, CFRP loop rail preforms can break the carbon fibers located on the inner circumferential surface of the assembly, which may reduce the strength of the CFRP roof rails. In order to prevent this, reinforcing strength was obtained by attaching metallic material or carbon nanotube to the inner peripheral surface of the assembler after punching the assembler. For this reason, even if a loop rail is made with CFRP, it can have a stiffness equal to (equivalent to) conventional metal roof rails.
도 1은 차량의 천장 프레임에 설치된 종래 금속재 루프레일을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 종래 금속재 루프레일을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 CFRP 루프레일 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 4는 상부프레스와 하부프레스 사이에 배치된 탄소섬유 직물 프리프레그와 일방향 탄소섬유 프리프레그를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 3에 도시된 CFRP 루프레일 제조방법으로 만들어진 CFRP 루프레일을 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 조립공의 내주면에 금속이 부착된 상태를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 5에 도시된 조립공의 내주면에 탄소나노튜브가 부착된 상태를 나타낸도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 is a view of a conventional metallic roof rail installed in a ceiling frame of a vehicle.
FIG. 2 is a view of the conventional metal loop rail shown in FIG. 1. FIG.
3 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a CFRP loop rail according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing a carbon fiber fabric prepreg and a unidirectional carbon fiber prepreg disposed between an upper press and a lower press.
5 is a view showing a CFRP loop rail made by the CFRP loop rail manufacturing method shown in FIG.
FIG. 6 is a view showing a state where metal is attached to the inner circumferential surface of the assembler shown in FIG.
7 is a view showing a state in which carbon nanotubes are attached to the inner circumferential surface of the assembler shown in FIG.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 CFRP 루프레일 제조방법을 설명한다.Hereinafter, a CFRP loop rail manufacturing method according to an embodiment of the present invention will be described.
도 3, 도 4, 도 5는 기본적으로 참조한다.3, 4, and 5 are basically referred to.
본 발명의 일 실시예에 따른 CFRP 루프레일 제조방법은,A method of manufacturing a CFRP loop rail according to an embodiment of the present invention includes:
탄소섬유가 종횡으로 서로 얽혀진 탄소섬유 직물에 열경화성 수지가 함침되어 만들어진 탄소섬유 직물 프리프레그를 준비하고,A carbon fiber fabric prepreg made by impregnating a carbon fiber fabric entangled with a carbon fiber longitudinally and transversely in a thermosetting resin is prepared,
탄소섬유가 길이방향으로 배치된 후 열경화성 수지가 함침되어 서로 결합된 일방향 탄소섬유 프리프레그를 준비하고,After the carbon fibers are arranged in the longitudinal direction, a unidirectional carbon fiber prepreg in which the thermosetting resin is impregnated and bonded to each other is prepared,
제조하고자 하는 CFRP 루프레일의 형상이 형성된, 하부프레스와 상부프레스를 준비하는 제1단계(S11);A first step (S11) of preparing a lower press and an upper press in which a shape of a CFRP loop rail to be manufactured is formed;
상기 하부프레스와 상부프레스 사이에, 상기 탄소섬유 직물 프리프레그와 상기 일방향 탄소섬유 프리프레그를 배치하되, 상기 탄소섬유 직물 프리프레그를 최외곽에 한 개씩 배치하고, 상기 일방향 탄소섬유 프리프레그를 상기 탄소섬유 직물 프리프레그 사이에 배치하고, 상기 일방향 탄소섬유 프리프레그에서 탄소섬유의 길이 방향이 상기 제조하고자 하는 CFRP 루프레일의 길이 방향으로 배치하는 제2단계(S12);Wherein the carbon fiber fabric prepreg and the unidirectional carbon fiber prepreg are disposed between the lower press and the upper press, the carbon fiber fabric prepreg is disposed on the outermost one of the carbon fiber fabric prepregs and the unidirectional carbon fiber prepreg, A second step (S12) of arranging the longitudinal direction of the carbon fibers in the unidirectional carbon fiber prepreg in the longitudinal direction of the CFRP loop rail to be manufactured, disposed between the textile fabric prepregs;
상기 하부프레스와 상기 상부프레스가 상기 탄소섬유 직물 프리프레그와 상기 일방향 탄소섬유 프리프레그를 프레싱하고, 히터가 상기 탄소섬유 직물 프리프레그와 상기 일방향 탄소섬유 프리프레그를 가열하여, 상기 탄소섬유 직물 프리프레그와 상기 일방향 탄소섬유 프리프레그에 함침된 열경화성 수지를 경화시켜, 상기 제조하고자 하는 CFRP 루프레일의 예비체를 만드는 제3단계(S13); 및Wherein the lower press and the upper press press the carbon fiber fabric prepreg and the unidirectional carbon fiber prepreg and the heater heats the carbon fiber fabric prepreg and the unidirectional carbon fiber prepreg to form the carbon fiber fabric prepreg, And a third step (S13) of curing the thermosetting resin impregnated in the unidirectional carbon fiber prepreg to form a preform of the CFRP loop rail to be manufactured; And
상기 하부프레스와 상기 상부프레스로부터 상기 루프레일 예비체를 꺼내고, 상기 루프레일 예비체에 조립공을 뚫는 제4단계(S14);로 구성된다.And a fourth step (S14) of taking out the loop rail preliminary body from the lower press and the upper press and drilling an assembler into the loop rail preliminary body.
이하, 제1단계(S11)를 설명한다.The first step S11 will be described below.
탄소섬유(CF1,CF2)가 종횡으로 서로 얽혀진 탄소섬유 직물에 열경화성 수지가 함침되어 만들어진 탄소섬유 직물 프리프레그(FP)를 준비한다.A carbon fiber fabric prepreg (FP) made by impregnating a carbon fiber cloth, in which carbon fibers (CF1, CF2) are entangled with each other longitudinally and transversely, into a thermosetting resin is prepared.
탄소섬유(CF1)가 길이방향으로 배치된 후 열경화성 수지가 함침되어 서로 결합된 일방향 탄소섬유 프리프레그(UD)를 준비한다. 탄소섬유(CF1)는 열경화성 수지에 의해 횡방향으로 약하게 결합된다.After the carbon fibers (CF1) are arranged in the longitudinal direction, a unidirectional carbon fiber prepreg (UD) in which the thermosetting resin is impregnated and bonded to each other is prepared. The carbon fiber (CF1) is weakly bonded in the transverse direction by the thermosetting resin.
제1융설부(21)와, 제2융설부(23)와, 제1융설부(21)와 제2융설부(23)를 연결하는 평탄부(22)가 형성된 CFRP 루프레일(20)을, 프레싱하여 만들기 위한, 하부프레스(LP)와 상부프레스(HP)를 준비한다. 하부프레스(LP)와 상부프레임(HP)에는 제조하고자 하는 CFRP 루프레일(20)의 형상이 형성되어 있다.A CFRP loop rail 20 having a
이하, 제2단계(S12)를 설명한다.The second step S12 will be described below.
하부프레스(LP)와 상부프레스(HP) 사이에, 탄소섬유 직물 프리프레그(FP)와 일방향 탄소섬유 프리프레그(UP)를 배치한다.A carbon fiber fabric prepreg (FP) and a unidirectional carbon fiber prepreg (UP) are disposed between the lower press (LP) and the upper press (HP).
이때, 탄소섬유 직물 프리프레그(FP)를 최외곽에 반드시 한 개씩 배치한다.At this time, the carbon fiber fabric prepregs (FP) are necessarily arranged one at the outermost position.
그 이유는, CFRP 루프레일(20)의 최외곽은 외부로 노출되므로, 만약 최외곽에 탄소섬유 직물 프리프레그(FP)가 아닌 일방향 탄소섬유 프리프레그(UP)가 배치될 경우, 차량의 천장 프레임에 CFRP 루프레일(20)을 설치하는 과정에서, CFRP 루프레일(20)의 최외곽에 힘이 조금만 가해져도, 횡방향으로 약하게 결합된 탄소섬유들이 쉽게 분리될 수 있기 때문이다. 따라서, 루프레일의 최외곽은 반드시 탄소섬유가 종횡으로 서로 얽혀진 탄소섬유 직물 프리프레그(FP)이 배치되어야 한다.This is because the outermost portion of the CFRP roof rail 20 is exposed to the outside, so that when a unidirectional carbon fiber prepreg (UP) other than the carbon fiber fabric prepreg (FP) is disposed at the outermost portion, In the process of installing the CFRP loop rail 20 on the CFRP roof rail 20, the weakly bonded carbon fibers in the lateral direction can be easily separated even if a slight amount of force is applied to the outermost portion of the CFRP roof rail 20. Therefore, the outermost portion of the loop rail must be provided with a carbon fiber fabric prepreg (FP) in which carbon fibers are entangled with each other longitudinally and laterally.
일방향 탄소섬유 프리프레그(UD)는 탄소섬유 직물 프리프레그(FP) 사이에 배치한다. 일방향 탄소섬유 프리프레그(UD)에서 탄소섬유(CF1)의 길이 방향은 루프레일의 길이 방향이 되어야 한다. 그 이유는, 도 1에 도시된 바와 같이, 루프레일은 차량 운행시, 상대적으로 루프레일의 폭방향보다 루프레일의 길이방향으로 더 많은 힘을 받기 때문이다.A unidirectional carbon fiber prepreg (UD) is disposed between carbon fiber fabric prepregs (FP). In the unidirectional carbon fiber prepreg (UD), the longitudinal direction of the carbon fiber (CF1) should be the lengthwise direction of the roof rail. This is because, as shown in Fig. 1, the roof rail receives more force in the longitudinal direction of the roof rail than in the width direction of the roof rail relatively when the vehicle travels.
본 실시예에서 일방향 탄소섬유 프리프레그(UD)는 2개지만, 제조하고자 하는 CFRP 루프레일(20)의 두께에 따라, 일방향 탄소섬유 프리프레그(UD)의 개수는 조절될 수 있다.In this embodiment, there are two unidirectional carbon fiber prepregs (UD), but the number of unidirectional carbon fiber prepregs (UD) can be adjusted according to the thickness of the CFRP loop rail (20) to be manufactured.
이렇게 CFRP 루프레일(20)을 설치하는 과정에서 CFRP 루프레일(20)의 최외곽 부분이 손상되는 문제와, 차량 운행시 CFRP 루프레일(20)의 폭방향 보다는 길이방향으로 더 많은 견디는 힘이 필요하다는 문제를 모두 고려하여 CFRP 루프레일을 제조하는 기술은, 본 발명만의 핵심 기술이 된다.In this way, the outermost portion of the CFRP roof rail 20 is damaged during the installation of the CFRP roof rail 20, and the CFRP roof rail 20 is required to bear more force in the longitudinal direction than the width direction of the CFRP roof rail 20 The technology of manufacturing a CFRP loop rail is a core technology of the present invention only.
이하. 제3단계(S13)를 설명한다.Below. The third step S13 will be described.
하부프레스(LP)와 상부프레스(HP)는 탄소섬유 직물 프리프레그(FP)와 일방향 탄소섬유 프리프레그(UP)를 3~5MPa로 프레싱한다. 이를 위해, 상부프레스(HP)가 하부프레스(LP)로 하강시킨다. 프레싱력 3~5MPa은 종래 고강도 금속재를 프레싱하는 프레싱력 980MPa에 비교할 수 없을 만큼 작은 프레싱력이다. 따라서, 본 발명은 매우 작은 프레싱력만으로도 루프레일을 만들어낼 수 있다.The lower press (LP) and the upper press (HP) press the carbon fiber fabric prepreg (FP) and unidirectional carbon fiber prepreg (UP) at 3 to 5 MPa. To this end, the upper press HP descends to the lower press LP. The pressing force of 3 to 5 MPa is a pressing force which is incomparably smaller than the pressing force 980 MPa for pressing the conventional high strength metal material. Therefore, the present invention can produce a loop rail with only a very small pressing force.
히터(미도시)는 하부프레스(LP) 및 상부프레스(HP)에 설치된다. 히터는 탄소섬유 직물 프리프레그(FB)와 일방향 탄소섬유 프리프레그(UP)를 120~180℃로 가열한다. A heater (not shown) is installed in the lower press (LP) and the upper press (HP). The heater heats the carbon fiber fabric prepreg (FB) and the unidirectional carbon fiber prepreg (UP) at 120 to 180 ° C.
탄소섬유 직물 프리프레그(FB)와 일방향 탄소섬유 프리프레그(UP)가 가열되면, 탄소섬유 직물 프리프레그(FP)와 일방향 탄소섬유 프리프레그(UP)에 함침된 열경화성 수지가 경화된다.When the carbon fiber fabric prepreg FB and the unidirectional carbon fiber prepreg UP are heated, the thermosetting resin impregnated in the carbon fiber fabric prepreg FP and the unidirectional carbon fiber prepreg UP is cured.
탄소섬유 직물 프리프레그(FP)와 일방향 탄소섬유 프리프레그(UP)에 함침된 열경화성 수지가 경화되면, 서로 적층된 탄소섬유 직물 프리프레그(FP)와 일방향 탄소섬유 프리프레그(UP)가 결합되어, CFRP 루프레일 예비체가 만들어진다.When the thermosetting resin impregnated in the carbon fiber fabric prepreg (FP) and the unidirectional carbon fiber prepreg (UP) are cured, the carbon fiber fabric prepreg (FP) laminated with each other and the unidirectional carbon fiber prepreg (UP) A CFRP loop rail preamble is created.
CFRP 루프레일 예비체는, 조립공(24)을 뚫기 전 CFRP 루프레일(20)을 말한다. The CFRP loop rail preassembly refers to the CFRP roof rail 20 prior to piercing the
이하, 제4단계(S14)를 설명한다.The fourth step S14 will be described below.
상부프레스(HP)를 상승시켜, 하부프레스(LP)와 상부프레스(HP)로부터 CFRP 루프레일 예비체를 꺼낸다. 루프레일 예비체에 조립공(24)을 뚫는다.The upper press HP is raised to take out the CFRP loop rail preliminary from the lower press LP and the upper press HP. Drill an assembly hole (24) in the roof rail preliminary body.
제1단계(S11) 내지 제4단계(S14)를 거쳐, 도 5에 도시된 CFRP 루프레일(20)이 만들어진다.Through the first step (S11) to the fourth step (S14), the CFRP loop rail 20 shown in Fig. 5 is produced.
CFRP 루프레일(20)은, 제1융설부(21)와, 제2융설부(23)와, 제1융설부(21)와 제2융설부(23)를 연결하는 평탄부(22)로 구성된다. 따라서, 도 2에 도시된 종래 금속재 루프레일(10)에 비해 형상이 단순(굴곡 부분이 적음)하다.The CFRP loop rail 20 includes a
이렇게 종래 금속재 루프레일(10) 보다 굴곡 부분을 줄임으로써, 프레싱 과정에서 탄소섬유 직물 프리프레그의 종방향 탄소섬유가 끊어지는 것이 방지된다. 이로 인해, CFRP로 루프레일을 만들더라도, 종래 금속재 루프레일에 버금가는(동등한) 강성을 가질 수 있다.By reducing the bent portion of the conventional
이렇게 프레싱 과정에서 탄소섬유 직물 프리프레그이 종방향 탄소섬유가 끊어질 수 있다는 점을 고려하여, 종래 금속재 루프레일(10) 보다 CFRP 루프레일(20)의 형상을 단순화시킨 것은, 본 발명만의 핵심 기술이 된다.Considering that the carbon fiber fabric prepreg can be cut off in the longitudinal carbon fiber during the pressing process, the shape of the CFRP loop rail 20 is simpler than that of the
한편, 종래 금속재 CFRP 루프레일(10)과 달리, 탄소섬유(CF1, CF2)로 구성된 CFRP 루프레일(20)은, 조립공(24)를 뚫는 과정에서, 조립공(24)의 내주면에 위치된 탄소섬유(CF1, CF2)가 끊어질 수 밖에 없다. 이렇게 끊어져 버린 탄소섬유로 인해 CFRP 루프레일(20)의 강도가 떨어지게 된다.The CFRP loop rail 20 composed of the carbon fibers CF1 and CF2 differs from the conventional
이를 방지하기 위하여,To prevent this,
도 6에 도시된 바와 같이, 조립공(24)을 뚫은 후에, 금속(M)이 혼합된 에폭시 수지(R)를 조립공(24)의 내주면에 바른 후 경화시켜, 금속(M)을 조립공(24)의 내주면에 부착시킬 수도 있다. 금속(M)의 종류는 구리(Cu). 은(Ag). 금속실리콘(Si)이 될 수 있다.6, the epoxy resin R mixed with the metal M is applied to the inner circumferential surface of the
이렇게 조립공(24)의 내주면에 부착된 금속(M)이 조립공(24)의 내주면을 강화시켜, CFRP 루프레일(20)의 강도가 떨어지는 것을 방지하는 기술은, 본 발명만의 핵심 기술이 된다.The technique of preventing the metal M attached to the inner circumferential surface of the
또는, 도 7에 도시된 바와 같이, 조립공(24)을 뚫은 후에, 탄소나노튜브(CNT)가 혼합된 에폭시 수지(R)를 조립공(24)의 내주면에 바른 후 경화시켜, 탄소나노튜브(CNT)을 조립공(24)의 내주면에 부착시킬 수도 있다. 이렇게 조립공(24)의 내주면에 부착된 탄소나노튜브(CNT)가 조립공(24)의 내주면을 강화시켜, CFRP 루프레일(20)의 강도가 떨어지는 것을 방지하는 기술은, 본 발명만의 핵심 기술이 된다.7, an epoxy resin (R) mixed with carbon nanotubes (CNT) is applied to the inner peripheral surface of the assembly hole (24) and then cured to form a carbon nanotube (CNT May be attached to the inner peripheral surface of the
10: 금속재 루프레일 20: CFRP 루프레일
21: 제1융설부 22: 평탄부
23: 제2융설부 24: 조립공
FP: 탄소섬유 직물 프리프레그
UP: 일방향 탄소섬유 프리프레그
HP: 상부프레스 LP: 하부프레스
M: 금속 CNT: 탄소나노튜브
CF1,CF2: 탄소섬유 F: 프레임10: Metal roof rail 20: CFRP roof rail
21: first tongue portion 22: flat portion
23: 2nd jug tug 24:
FP: Carbon fiber fabric prepreg
UP: Unidirectional carbon fiber prepreg
HP: Upper press LP: Lower press
M: metal CNT: carbon nanotube
CF1, CF2: carbon fiber F: frame
Claims (4)
탄소섬유가 길이방향으로 배치된 후 열경화성 수지가 함침되어 서로 결합된 일방향 탄소섬유 프리프레그를 준비하고,
제조하고자 하는 CFRP 루프레일의 형상이 형성된, 하부프레스와 상부프레스를 준비하는 제1단계;
상기 하부프레스와 상부프레스 사이에, 상기 탄소섬유 직물 프리프레그와 상기 일방향 탄소섬유 프리프레그를 배치하되, 상기 탄소섬유 직물 프리프레그를 최외곽에 한 개씩 배치하고, 상기 일방향 탄소섬유 프리프레그를 상기 탄소섬유 직물 프리프레그 사이에 배치하고, 상기 일방향 탄소섬유 프리프레그에서 탄소섬유의 길이 방향이 상기 제조하고자 하는 CFRP 루프레일의 길이 방향으로 배치하는 제2단계;
상기 하부프레스와 상기 상부프레스가 상기 탄소섬유 직물 프리프레그와 상기 일방향 탄소섬유 프리프레그를 프레싱하고, 히터가 상기 탄소섬유 직물 프리프레그와 상기 일방향 탄소섬유 프리프레그를 가열하여, 상기 탄소섬유 직물 프리프레그와 상기 일방향 탄소섬유 프리프레그에 함침된 열경화성 수지를 경화시켜, 상기 제조하고자 하는 CFRP 루프레일의 예비체를 만드는 제3단계; 및
상기 하부프레스와 상기 상부프레스로부터 상기 루프레일 예비체를 꺼내고, 상기 루프레일 예비체에 조립공을 뚫는 제4단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 CFRP 루프레일 제조방법.A carbon fiber fabric prepreg made by impregnating a carbon fiber fabric entangled with a carbon fiber longitudinally and transversely in a thermosetting resin is prepared,
After the carbon fibers are arranged in the longitudinal direction, a unidirectional carbon fiber prepreg in which the thermosetting resin is impregnated and bonded to each other is prepared,
A first step of preparing a lower press and an upper press with a shape of a CFRP loop rail to be manufactured;
Wherein the carbon fiber fabric prepreg and the unidirectional carbon fiber prepreg are disposed between the lower press and the upper press, the carbon fiber fabric prepreg is disposed on the outermost one of the carbon fiber fabric prepregs and the unidirectional carbon fiber prepreg, A second step of arranging the carbon fiber prepreg in the longitudinal direction of the CFRP loop rail to be produced in the unidirectional carbon fiber prepreg;
Wherein the lower press and the upper press press the carbon fiber fabric prepreg and the unidirectional carbon fiber prepreg and the heater heats the carbon fiber fabric prepreg and the unidirectional carbon fiber prepreg to form the carbon fiber fabric prepreg, And a third step of curing the thermosetting resin impregnated in the unidirectional carbon fiber prepreg to form a preform of the CFRP loop rail to be manufactured; And
And a fourth step of removing the loop rail preliminary body from the lower press and the upper press and drilling an assembler into the loop rail preliminary body.
상기 제조하고자 하는 CFRP 루프레일은, 제1융설부와 제2융설부와 상기 제1융설부와 상기 제2융설부를 연결하는 평탄부로 구성된 것을 특징을 하는 CFRP 루프레일 제조방법.2. The method according to claim 1, wherein, in the first step,
Wherein the CFRP loop rail to be manufactured comprises a flat portion connecting the first tongue portion and the second tongue portion and connecting the first tongue portion and the second tongue portion.
상기 조립공을 뚫은 후에, 금속이 혼합된 에폭시 수지를 상기 조립공의 내주면에 바른 후 경화시켜, 상기 금속을 상기 조립공의 내주면에 부착시키는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 CFRP 루프레일 제조방법.The method according to claim 1, wherein, in the fourth step,
Further comprising the step of applying an epoxy resin mixed with a metal to the inner circumferential surface of the assembling hole and then hardening the metal, thereby attaching the metal to the inner circumferential surface of the assembling hole.
상기 조립공을 뚫은 후에, 탄소나노튜브가 혼합된 에폭시 수지를 상기 조립공의 내주면에 바른 후 경화시켜, 상기 탄소나노튜브를 상기 조립공의 내주면에 부착시키는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 CFRP 루프레일 제조방법.The method according to claim 1, wherein, in the fourth step,
Further comprising the step of applying an epoxy resin mixed with carbon nanotubes to the inner circumferential surface of the assembling hole and then curing the adhered carbon nanotube to attach the carbon nanotube to the inner circumferential surface of the assembling hole. Way.
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