KR20180116963A - 차량용 백빔 및 이를 포함하는 차량 - Google Patents

차량용 백빔 및 이를 포함하는 차량 Download PDF

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오애리
박종성
김희준
최한나
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(주)엘지하우시스
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Abstract

충돌성능을 극대화하고 제품 경량화를 실현할 수 있는 차량용 백빔 및 이를 포함하는 차량에 관하여 개시한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 백빔 본체와, 백빔 본체의 적어도 하나의 구간부를 통해 형성되며, 대변형복합재로 이루어진 백빔 보강부를 포함하는 차량용 백빔을 제공한다.

Description

차량용 백빔 및 이를 포함하는 차량{BACK BEAM FOR VEHICLE AND VEHICLE COMPRISING THE SAME}
본 발명의 실시예들은 차량용 백빔 및 이를 포함하는 차량에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 신율 및 에너지 흡수율이 높은 보강 복합재를 이용하여 충돌성능을 극대화하고, 제품 경량화를 실현할 수 있는 차량용 백빔 및 이를 포함하는 차량에 관한 것이다.
근래에는 원유 가격의 상승 및 에너지 절약에 관한 관심이 크게 증대되고 있으며, 이에 상응하여 차량 등의 운송 수단에 있어서 연비를 향상시키고, 경량화를 도모하는 것이 중요한 요소 중 하나이다.
기존의 차량 등을 구성하는 부품들은 대부분이 금속을 주요 재질로 하여 높은 강도 및 강성을 확보하고자 하였다. 그런데, 금속을 소재로 부품을 제조하는 경우에는 가공 시 많은 비용이 소요되며, 중량이 커서 연비 향상 또는 경량화에 불리한 면이 있었다.
따라서, 최근에는 다양한 부품들이 경량화 도모 목적에 부합하도록 금속 대신 플라스틱을 주요 재질로 하여 제조되고 있다. 플라스틱은 일반적으로 금속에 비하여 비중이 약 1/4 내지 약 1/5 정도 수준이므로 경량화 효과를 얻을 수 있고, 연비를 향상시킬 수 있다. 다만, 금속은 파괴에 대한 저항이 높아서 외력에 의한 영구 변형을 통해 최대 강도 도달 후에도 재료의 완전한 파단을 지연시키고, 에너지를 저장하며, 변형도가 큰 장점이 있다. 이에 비해, 플라스틱 재료의 경우 매우 작은 신율에서 재료의 최대 강도를 보인 후 급격한 파단이 이루어지는 형태의 거동을 보이며, 외력이 가해졌을 때, 파단 전에 영구 변형이 이루어지지 않고, 변형도가 적은 단점이 있다.
한편, 차량용 부품 중 백빔(또는 '범퍼 백빔'이라 함)은 차량의 충돌시 탄성적 변형에 의해 충격력을 흡수하여 차량의 물리적인 파손을 최소화하고 탑승자의 안전을 도모하는 완충 수단으로 이용되고 있다.
종래의 백빔은 주로 고강성/강도의 스틸 소재로 제작되었다. 그러나 스틸의 경우 비강도/강성 측면에서 섬유강화 복합재에 대비하여 물성이 낮은 경우가 있다. 그럼에도 불구하고 높은 신율의 스틸은 충돌 흡수에너지가 높아 에너지를 흡수하는 부품, 예를 들면 백빔 등에 주로 사용되고 있다.
하지만, 스틸 재질의 백빔은 중량 증가로 인하여 차량의 구동 성능을 저하시키고 연비 효율을 저하시키는 문제가 있었다.
본 발명과 관련된 선행문헌으로는 대한민국 공개특허 제10-2015-0018729호(2015.02.24. 공개)가 있으며, 상기 선행문헌에는 차량용 범퍼 백빔에 관한 내용 개시된다.
본 발명의 목적은, 강도 및 강성 측면에서 필요한 수준의 기계적 물성을 확보하면서도 신율 및 에너지 흡수 성능이 높은 대변형복합재를 이용하여, 충돌성능을 극대화하고, 제품 경량화를 실현해 낼 수 있는 차량용 백빔을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 상기 대변형복합재를 이용하여 충돌성능을 극대화하고 경량화 실현이 가능한 백빔을 포함하는 차량을 제공함에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 백빔 본체; 및 상기 백빔 본체의 적어도 하나의 구간부를 통해 형성되며, 대변형복합재로 이루어진 백빔 보강부;를 포함하는 차량용 백빔을 제공한다.
바람직하게는, 상기 대변형복합재는, 상기 백빔 본체의 수평 구간부 및 수직 구간부 중 하나 이상에 형성될 수 있다.
여기서, 상기 대변형복합재는, 복수의 섬유 보강 시트의 적층체를 포함하고, 상기 섬유 보강 시트는, 배향성을 갖는 섬유 보강재; 및 수지 기지재;를 포함하며, 상기 복수의 섬유 보강 시트는, 보강 요구 방향(Reinforcement required direction)에 대해 +1° 내지 +45°의 각도를 갖는 제1 방향으로 배향성을 갖는 섬유 보강재를 포함하는 적어도 하나의 제1 섬유 보강 시트; 및 상기 보강 요구 방향에 대해 -1° 내지 -45°의 각도를 갖는 제2 방향으로 배향성을 갖는 섬유 보강재를 포함하는 적어도 하나의 제2 섬유 보강 시트를 포함할 수 있다.
또한, 상기 복수의 섬유 보강 시트에는, 상기 보강 요구 방향에 대해 0°또는 90°각도를 갖는 방향으로 배향성을 갖는 섬유 보강재를 포함하는 섬유 보강 시트가 함유되지 않는 것이 좋다.
또한, 상기 적층체는, 상기 제1 섬유 보강 시트와 상기 제2 섬유 보강 시트를 1:1, 1:2, 2:1 중 어느 하나의 적층비(lay-up ratio)로 포함할 수 있다.
또한, 상기 섬유 보강재는, 연속 섬유를 포함할 수 있다.
또한, 상기 섬유 보강재는, 유리 섬유, 탄소 섬유, 아라미드 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유, 폴리부틸렌테레프탈레이트 섬유, 폴리에틸렌 섬유, 천연 섬유 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 수지 기지재는, 열가소성 수지 또는 열경화성 수지를 포함할 수 있다.
또한, 상기 수지 기지재는, 폴리프로필렌(PP) 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 수지, 폴리에틸렌(PE)수지, 폴리아미드(PA) 수지, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 수지, 폴리스티렌(PS) 수지, 폴리페닐렌 옥사이드(PPO) 수지, 폴리염화비닐(PVC) 수지, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지, 요소 수지, 멜라민 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 섬유 보강 시트는, 상기 섬유 보강재를 10중량% 내지 90중량% 포함할 수 있다.
또한, 상기 대변형복합재는 표면재를 더 포함할 수 있다. 표면재는 역할에 따라 크게 2가지로 분류하여 가능한 소재가 이용될 수 있는데, 캐리어 역할(즉, 2차 가공시 열을 주었을 때, 섬유배향이 흐트러지지 않게 유지시키는 역할)의 경우 금속 망, 시트 또는 섬유배향이 0˚ 또는 90˚인 복합재를 이용할 수 있다. 그리고 대변형 복합재의 일부가 될 경우 금속 시트를 이용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항의 차량용 백빔을 포함하는 차량을 제공한다.
바람직하게는, 상기 차량용 백빔은, 프론트 백빔과 리어 백빔 중 적어도 하나일 수 있다. 예컨대, 일반 가솔린/디젤/LPG 차량의 전방에 설치되는 프론트 백빔에 적용될 수 있으며, 이와 다른 예로서, 전기 차량의 리어 백빔에 적용될 수 있다.
본 발명인 차량용 백빔에 의하면, 강도 및 강성 측면에서 필요한 수준의 기계적 물성을 확보하면서도 신율 및 에너지 흡수 성능이 높은 대변형복합재를 이용할 수 있어, 충돌성능을 확보하면서도 제품 경량화를 실현해 낼 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 백빔을 간략히 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 A-A′구간 단면을 확대 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 백빔에 이용되는 대변형복합재를 간략히 도시한 분해 조립도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 백빔에 이용되는 섬유 보강 시트를 간략히 도시한 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 후술하는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 본 명세서에서 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상부에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 아울러, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 또는 "하부에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 아래에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 백빔에 관하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 백빔을 간략히 도시한 도면이며, 도 2는 도 1의 A-A′구간 단면을 확대 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 차량용 백빔(1)은 백빔 본체(3), 연결 플레이트(5), 그리고 가이드 핀(7)을 포함한다.
백빔 본체(3)는 차량의 프론트 백빔 또는 리어 백빔을 구성하는 몸체로서, 차량의 충돌시 탄성적 변형에 의해 충격력을 흡수하여, 차량의 물리적인 파손을 최소화하고, 탑승자의 안전을 도모하는 완충 수단으로 이용된다.
연결 플레이트(5)는 백빔 본체(3)를 차체 부위에 연결시켜주는 부재이다.
가이드 핀(7)은 백빔 본체(3)의 조립 시 연결 플레이트(5)를 통해 돌출된 형상을 이용하여 조립 위치를 선정하거나 고정시켜주는 부재이다.
도 2에는 백빔 본체(3)의 단면 형상이 구체적으로 확대 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 백빔 본체(3)는 전체적으로 모자(cap) 형상의 단면 구조로 이루어지는데, 차량 충돌 시 Through Plane 방향 하중을 받는 수평 구간부(3a)와, In-Plane 방향 하중을 받는 수직 구간부(3b)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 백빔 본체(3)의 적어도 하나의 구간부, 예를 들어 수평 구간부(3a) 또는 수직 구간부(3b)에 대해 대변형복합재로 이루어지는 백빔 보강부가 형성될 수 있다.
이에 더하여, 백빔 본체(3)를 구성하는 수평 구간부(3a)와 수직 구간부(3b) 전부에 대해서도 대변형복합재로 이루어지는 백빔 보강부가 형성될 수 있다.
대변형복합재는, 신율 및 에너지 흡수율이 높아 차량용 백빔에 적용 시 충돌성능을 극대화하고, 제품 경량화를 실현시켜줄 수 있는 소재를 말한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 대변형복합재는, 복수의 섬유 보강 시트의 적층체를 포함할 수 있다.
이때, 섬유 보강 시트는 배향성을 갖는 섬유 보강재와, 수지 기지재를 포함할 수 있다.
여기서, 복수의 섬유 보강 시트는 적어도 하나의 제1 섬유 보강 시트 및 적어도 하나의 제2 섬유 보강 시트를 포함할 수 있다.
구체적으로는, 제1 섬유 보강 시트는 보강 요구 방향(Reinforcement required direction)에 대해 +1° 내지 +45°의 각도를 갖는 제1 방향으로 배향성을 갖는 섬유 보강재를 포함하는 섬유 보강 시트일 수 있다.
또한, 제2 섬유 보강 시트는 상기 보강 요구 방향에 대해 -1° 내지 -45°의 각도를 갖는 제2 방향으로 배향성을 갖는 섬유 보강재를 포함하는 섬유 보강 시트일 수 있다.
본 명세서에서 '보강 요구 방향(Reinforcement required direction)'이란 차량용 백빔에 대변형복합재로 이루어진 백빔 보강부가 포함된 경우, 외부에서 가해지는 외력 또는 하중을 고려하여 강도 및 강성을 보완시킬 필요가 있는 소정의 방향을 말한다.
대변형복합재는 보강 요구 방향에 대하여 전술한 범위의 각도를 갖는 2 종류의 섬유 보강 시트가 복수로 적층된 적층체를 포함하여 일정 수준의 강도 및 강성을 확보하면서, 향상된 신율 및 에너지 흡수 성능을 구현할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 백빔에 이용되는 대변형복합재를 간략히 도시한 분해 조립도이다.
도 3을 참조하면, 대변형복합재(100)는 복수의 섬유 보강 시트(10)를 적층한 적층체를 포함할 수 있다.
경우에 따라, 대변형복합재(100)는 표면재(40)를 더 포함할 수 있는데, 표면재(40)의 포함하지 않는 경우에 효율이 더 좋을 수 있으므로, 필요에 따라 적절히 표면재(40)의 포함 여부를 정하는 것이 좋다. 표면재(40)는 역할에 따라 크게 2가지로 분류하여 가능한 소재가 이용될 수 있는데, 캐리어 역할(즉, 2차 가공시 열을 주었을 때, 섬유배향이 흐트러지지 않게 유지시키는 역할)의 경우 금속 망, 시트 또는 섬유배향이 0˚ 또는 90˚인 복합재를 이용할 수 있다. 그리고 대변형 복합재의 일부가 될 경우 금속 시트를 이용하는 것이 바람직하다.
여기서, 섬유 보강 시트(10)는 배향성을 갖는 섬유 보강재(20)와 수지 기지재(30)를 포함할 수 있다. 이때, '배향성을 갖는다'는 것은 섬유 보강재(20)의 섬유 단일 가닥들이 어느 일 방향으로 나란히 배열된 것을 의미한다.
섬유 보강재(20)를 포함하는 섬유 보강 시트(10)는 UD 시트(unidirection sheet) 또는 UD 프리프레그(unidirection prepreg)라 지칭한다.
복수의 섬유 보강 시트(10)는 보강 요구 방향(X)에 대하여 +θ 각도를 갖는 제1 방향으로 배향성을 갖는 섬유 보강재(20)를 포함하는 제1 섬유 보강 시트(11)와 상기 보강 요구 방향(X)에 대하여 -θ 각도를 갖는 제2 방향으로 배향성을 갖는 섬유 보강재(20)를 포함하는 제2 섬유 보강 시트(12)를 포함할 수 있다.
여기서, θ는 1° 내지 45°일 수 있다. 예를 들어, θ는 대략 20°내지 40°일 수 있고, 이와 다른 예로서, θ는 대략 25°내지 40°일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
섬유 보강재(20)의 보강 요구 방향에 대한 배향 각도가 상기 θ 범위를 만족함으로써 신율 및 에너지 흡수 성능의 향상이 극대화될 수 있다.
또한, 제1 섬유 보강 시트(11)의 섬유 보강재의 보강 요구 방향에 대한 배향 각도(+θ)는 제2 섬유 보강 시트(12)의 섬유 보강재의 보강 요구 방향에 대한 배향 각도(-θ)와 절대값이 동일할 수 있다.
제1 섬유 보강 시트(11)와 상기 제2 섬유 보강 시트(12)가 물품의 보강 요구 방향에 대한 배향 각도의 절대값이 동일한 섬유 보강재를 포함함으로써 그 절대값이 상이한 경우에 비하여 후변형을 방지하는 효과를 가질 수 있다.
또한, 대변형복합재는 보강 요구 방향에 대해 0°또는 90°의 각도를 갖는 방향으로 배향성을 갖는 섬유 보강재를 포함하는 섬유 보강 시트를 함유하지 않을 수 있다. 다시 말해, 적층체를 이루는 섬유 보강 시트의 섬유 보강재는 보강 요구 방향과 일치하는 방향 또는 수직한 방향으로 배향성을 갖지 않을 수 있다.
만일, 섬유 보강재가 물품의 보강 요구 방향에 대하여 0°의 배향성을 갖는 경우, 강도 및 강성 측면에서 크게 향상될 수는 있으나, 요구되는 수준의 충격 흡수 성능을 확보할 수 없는 문제점이 있다. 그리고 만일 섬유 보강재가 물품의 보강 요구 방향에 대하여 90°의 배향성을 갖는 경우 강도 및 강성이 오히려 저하되는 문제점이 있다.
또한, 복수의 섬유 보강 시트의 적층체는 제1 섬유 보강 시트와 제2 섬유 보강 시트를 각각 1층 이상 포함할 수 있다.
또한, 복수의 섬유 보강 시트의 적층체는 제1 섬유 보강 시트와 제2 섬유 보강 시트를 약 1:2 내지 약 2:1의 적층비(lay-up ratio)로 포함할 수 있다. 이 외에도, 예를 들어 약 1:1의 적층비로 포함할 수 있으며, 이에 한정되지 않는다. 여기서, 적층비(lay-up ratio)란, 제1 섬유 보강 시트의 개수와 제2 섬유 보강 시트의 개수의 비를 말한다.
또한, 복수의 섬유 보강 시트의 적층체는 제1 섬유 보강 시트 및 제2 섬유 보강 시트가 교호 적층된 것이거나, 연속적으로 적층된 복수의 제1 섬유 보강 시트와 연속적으로 적층된 복수의 제2 섬유 보강 시트가 적층된 형태로 제공될 수 있다.
예컨대, 제1 섬유 보강 시트 및 상기 제2 섬유 보강 시트는 교호 적층될 수 있다. 이 경우, 대변형복합재는 전체적으로 모든 방향에 대해 고른 충격 흡수 성능을 가질 수 있으며, 제1 섬유 보강 시트와 제2 섬유 보강 시트 각각을 연속적으로 적층한 경우에 비해 적층체의 층간 계면 박리를 방지할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 백빔에 이용되는 섬유 보강 시트를 간략히 도시한 단면도이다.
도시된 바와 같이, 섬유 보강 시트(10)는 배향성을 갖는 섬유 보강재(20)와 수지 기지재(30)를 포함한다.
예를 들면, 섬유 보강 시트(10)는 수지 기지재(30)가 섬유 보강재(20)에 함침된 구조일 수 있다.
섬유 보강재(20)는 섬유 단일 가닥들이 일 방향으로 나란하게 배향된 것으로, 수지 기지재(30)는 섬유 단일 가닥들 사이로 침투되어 함침될 수 있다. 이와 같이 구성됨에 따라, 수지 기지재(30)는 섬유 보강재(20)의 배향성을 잘 유지시켜줄 수 있으며, 섬유 보강재(20)의 배향 각도를 보강 요구 방향에 대해 제어하기 쉬운 장점이 있다.
섬유 보강재(20)는 연속 섬유일 수 있다.
여기서, '연속 섬유'란, 구조적으로 절단되지 않고 길게 연속되어 있는 섬유를 의미하는데, 섬유 보강 시트의 전체 크기에 의존하여 그 내부에서 끊어지지 않고 연속적인 형태로 존재하는 섬유를 말한다.
섬유 보강재가 연속 섬유의 형태로 사용됨으로써, 장섬유 또는 단섬유와 같이 소정의 길이를 갖도록 절단된 비연속 섬유를 사용하는 경우에 비하여 배향성을 더 잘 형성하고 유지할 수 있다.
예컨대, 섬유 보강재는 유리 섬유, 탄소 섬유, 아라미드 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유, 폴리부틸렌테레프탈레이트 섬유, 폴리에틸렌 섬유, 천연 섬유 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다. 일 예로서, 섬유 보강재는 유리 섬유 또는 탄소 섬유를 포함할 수 있다. 이와 같이 구성되는 경우 설비 구축이 쉬우며, 기계적 물성 대비 가격 경쟁력 확보 측면에서 유리한 점이 있다.
섬유 보강재는 섬유 단일 가닥들의 집합체를 지칭하는 것인데, 섬유 단일 가닥들은 각각의 단면 직경이, 예를 들어, 약 1㎛ 내지 약 200㎛일 수 있고, 예를 들어, 약 1㎛ 내지 약 50㎛일 수 있고, 예를 들어, 약 1㎛ 내지 약 30㎛일 수 있고, 예를 들어, 약 1㎛ 내지 20㎛일 수 있다. 섬유 보강재의 섬유 단일 가닥들이 상기의 단면 직경 크기를 가짐으로써 배향성을 가지면서 한 겹 내지 다수 겹(예: 30 겹 등)으로 나란히 배열될 수 있고, 섬유 보강 시트의 제조 과정에서 수지 기지재의 함침 작업이 쉬워질 수 있다.
또한, 섬유 보강 시트가 적절한 두께로 형성될 수 있다. 도 4에 도시된 바로는, 섬유 단일 가닥들이 2겹으로 나란히 배열된 섬유 보강재(20)의 구조가 예시적으로 도시되어 있으나, 반드시 이러한 형상에 한정되지는 않는다.
수지 기지재(matrix)(30)는 수지를 포함하는 것으로, 다양한 종류의 열가소성 수지 또는 열경화성 수지를 선택하여 사용할 수 있다.
예를 들어, 수지 기지재(30)는 폴리프로필렌(PP) 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 수지, 폴리에틸렌(PE)수지, 폴리아미드(PA) 수지, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 수지, 폴리스티렌(PS) 수지, 폴리페닐렌 옥사이드(PPO) 수지, 폴리염화비닐(PVC) 수지, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지, 요소 수지, 멜라민 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.
섬유 보강 시트가 전술한 종류의 열가소성 수지 또는 열경화성 수지를 사용하는 경우, 차량의 백빔, 더 구체적으로는 백빔 본체부(3, 도 2 참조)의 수평 구간부(3a) 및 수직 구간부(3b)에 대변형복합재를 적용하기가 쉬워진다.
수지 기지재(30)는 수지가 주재료이면서, 필요에 따라 열안정제, 커플링제, 상용화제, 가소제, 가교제 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나의 첨가제를 포함하는 조성물을 이용하여 형성될 수 있다.
또한, 섬유 보강 시트는 섬유 보강재를 약 10중량% 내지 약 90중량% 포함할 수 있고, 예를 들어, 약 20중량% 내지 약 70중량% 포함할 수 있다.
섬유 보강 시트가 섬유 보강재를 상기의 범위 내의 함량으로 함유함으로써 대변형복합재의 강도 및 강성을 일정 수준 이상으로 보완할 수 있다. 그리고 적절한 층수로 섬유 보강 시트를 적층하여 신율 및 에너지 흡수율을 향상시킬 수 있다. 구체적인 예로서 보강 시트는 대략 50㎛ 내지 10000㎛의 두께를 가지는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기와 같이 백빔 본체, 그리고 대변형복합재로 이루어진 백빔 보강부를 갖는 차량용 백빔을 포함하는 차량이 제공될 수 있다. 특히, 이러한 차량용 백빔은 프론트 백빔과 리어 백빔 중 적어도 하나일 수 있는데, 예를 들어 일반 가솔린/디젤/LPG 차량의 전방에 설치되는 프론트 백빔에도 적용될 수 있으며, 이와 달리 전기 차량의 리어 백빔에 적용되어 배터리 팩을 보호하는 기능을 확보할 수 있다.
이와 같이, 대변형복합재로 이루어진 백빔 보강부를 백빔 본체의 적어도 하나의 구간부를 통해 형성할 경우, 스틸 재질의 백빔과 유사한 강도 및 강성을 확보할 수 있으며, 이와 함께 신율 및 에너지 흡수 성능을 대폭 향상시킬 수 있다.
만일, 대변형복합재로 이루어진 백빔 보강부가 백빔 본체의 수평 구간부(3a) 또는 수직 구간부(3b) 중 적어도 하나의 구간부를 통해 형성된다고 하면, 각각의 부위에 필요한 보강 요구 방향(X, 도3 참조)에 대해 대변형복합재(100)는 +θ 각도를 갖는 제1 방향으로 배향성을 갖는 섬유 보강재를 포함하는 섬유 보강 시트(즉, 제1 섬유 보강 시트)와, -θ 각도를 갖는 제2 방향으로 배향성을 갖는 섬유 보강재를 포함하는 섬유 보강 시트(즉, 제2 섬유 보강 시트)가 적층된 적층체를 포함할 수 있다. 이때, 상기 θ는 1° 내지 45°일 수 있다.
섬유 보강재의 보강 요구 방향(X)에 대한 배향 각도(±θ)가 1° 내지 45°의 범위를 만족함으로써, 신율 및 에너지 흡수 성능이 향상될 수 있으며, 차량용 백빔의 내충격성이 향상될 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 대변형복합재(100, 도 3 참조)의 실시예들을 제시한다.
<실시예들 및 비교예들>
실시예 1
단면의 직경이 17㎛인 유리 섬유가 폴리프로필렌 수지 기지재에 함침된 8장의 UD 시트를 준비하였다. UD 시트의 두께는 300㎛로 제조되었다. UD 시트들을 적층 및 합지하는데, 보강 요구 방향에 대해 +37°의 각도를 갖는 제1 방향으로 배향성을 갖는 섬유 보강재를 포함하는 제1 섬유 보강 시트(A)와 -37°의 각도를 갖는 제2 방향으로 배향성을 갖는 섬유 보강재를 포함하는 제2 섬유 보강 시트(B)를 1:1의 적층비로 교호 적층하여 A/B/A/B/A/B/A/B구조를 갖는 적층체를 제조하였다.
이어서, 220℃의 온도에서 7ton의 압력을 가해 적층된 UD 시트들을 합지하여 2.4mm 두께를 갖는 적층체를 제조하였다.
실시예 2
제1 섬유 보강 시트(A)가 물품의 보강 요구 방향에 대해 +30°의 각도를 갖는 제1 방향으로 배향성을 갖는 섬유 보강재를 포함하고, 제2 섬유 보강 시트(B)가 물품의 보강 요구 방향에 대해 -30°의 각도를 갖는 제2 방향으로 배향성을 갖는 섬유 보강재를 포함하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 동일한 두께의 대변형복합재를 제조하였다.
실시예 3
제1 섬유 보강 시트(A)가 물품의 보강 요구 방향에 대해 +15°의 각도를 갖는 제1 방향으로 배향성을 갖는 섬유 보강재를 포함하고, 제2 섬유 보강 시트(B)가 물품의 보강 요구 방향에 대해 -15°의 각도를 갖는 제2 방향으로 배향성을 갖는 섬유 보강재를 포함하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 동일한 두께의 대변형복합재를 제조하였다.
실시예 4
8장의 UD 시트들을 적층 및 합지하는데, 보강 요구 방향에 대해 +37°의 각도를 갖는 제1 방향으로 배향성을 갖는 섬유 보강재를 포함하는 제1 섬유 보강 시트(A)와 -37°의 각도를 갖는 제2 방향으로 배향성을 갖는 섬유 보강재를 포함하는 제2 섬유 보강 시트(B)를 1:1의 적층비로 연속 적층하여 A/A/A/A/B/B/B/B의 구조를 갖는 적층체를 제조한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 동일한 두께의 대변형복합재를 제조하였다.
실시예 5
제1 섬유 보강 시트(A)가 물품의 보강 요구 방향에 대해 +30°의 각도를 갖는 제1 방향으로 배향성을 갖는 섬유 보강재를 포함하고, 제2 섬유 보강 시트(B)가 물품의 보강 요구 방향에 대해 -30°의 각도를 갖는 제2 방향으로 배향성을 갖는 섬유 보강재를 포함하는 것을 제외하고는, 실시예 4와 동일한 방법으로 동일한 두께의 대변형복합재를 제조하였다.
실시예 6
제1 섬유 보강 시트(A)가 물품의 보강 요구 방향에 대해 +15°의 각도를 갖는 제1 방향으로 배향성을 갖는 섬유 보강재를 포함하고, 제2 섬유 보강 시트(B)가 물품의 보강 요구 방향에 대해 -15°의 각도를 갖는 제2 방향으로 배향성을 갖는 섬유 보강재를 포함하는 것을 제외하고는, 실시예 4와 동일한 방법으로 동일한 두께의 대변형복합재를 제조하였다.
비교예 1
UD 시트를 8장 준비하고, 물품의 보강 요구 방향에 대해 0°각도를 갖는 제1 방향으로 배향성을 갖는 섬유 보강재를 포함하는 제1 섬유 보강 시트(A)와, 90°각도를 갖는 제2 방향으로 배향성을 갖는 섬유 보강재를 포함하는 제2 섬유 보강 시트(B)를 1:1의 적층비로 교호 적층한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 동일한 두께의 대변형복합재를 제조하였다.
비교예 2
실시예 1과 동일한 방법으로 대변형복합재를 제조하였다.
비교예 3
실시예 1에 기재된 UD 시트와 동일한 UD 시트 한 장을, 이의 섬유 보강재가 보강 요구 방향에 대해 0°의 각도를 갖는 방향으로 배향성을 갖도록 적층한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 대변형복합재를 제조하였다.
<평가>
실험예 1: 인장 강도의 측정
실시예들 및 비교예들 각각의 대변형복합재에 대하여, 보강 요구 방향으로 인장시켜 강도를 측정하였다. 구체적으로, ASTM D3039 규격에 의거하여 강도를 측정하였고, 그 결과는 하기 표 1과 같다.
실험예 2: 신율의 측정
실시예들 및 비교예들 각각의 대변형복합재에 대하여, 보강 요구 방향으로 인장시켜 신율을 측정하였다. 구체적으로, ASTM D3039 규격에 의거하여 신율을 측정하였고, 그 결과는 하기 표 1과 같다.
실험예 3: 비에너지 흡수량의 측정
실시예들 및 비교예들 각각의 대변형복합재에 대하여, 보강 요구 방향으로 인장시켜 비에너지 흡수량을 측정하였다. 구체적으로, ASTM D3039규격에 의거하여 얻은 응력-변형률 곡선(S-S Curve, Stress-Strain Curve)의 면적(UT)을 구하여 하기 도출식에 의해 대변형복합재의 비에너지 흡수량(Specific Energy Absorption)을 측정하였다. 그 결과는 하기 표 1에 기재된 바와 같다.
UT = 응력-변형률 곡선의 하부 면적
= MPa × %
= (N·m-2·106) · (m·m-1·10-2)
= N·m·m-3·104
= J·m-3·104
Figure pat00001
표 1을 참조할 때, 본 발명인 차량용 백빔의 적어도 하나의 구간부를 통해 형성되는 대변형복합재는 일정 수준 이상의 강도 및 강성과 함께 향상된 신율 및 충격 흡수 성능을 구현함을 알 수 있다.
구체적으로는, 대변형복합재는 약 90MPa 내지 약 600MPa, 예를 들어, 약 150MPa 내지 약 600MPa, 예를 들어, 약 150MPa 내지 약 300MPa, 예를 들어, 약 170MPa 내지 약 300MPa의 강도를 구현할 수 있고, 이와 동시에 약 7GPa 내지 약 30GPa, 예를 들어, 약 7GPa 내지 약 15GPa의의 강성을 구현할 수 있다.
그리고 대변형복합재는 상기 범위의 강도 및 강성과 함께 약 1% 내지 약 15%, 예를 들어, 약 2% 내지 약 15%, 예를 들어, 약 5% 초과, 약 15% 이하의 신율을 구현할 수 있고, 약 140J·m-3·104 내지 약 1700·m-3·104, 예를 들어, 약 600J·m-3·104 내지 약 1700J·m-3·104, 예를 들어, 약 1200J·m-3·104 내지 약 1700J·m-3·104, 예를 들어, 약 1650J·m-3·104 내지 1700J·m-3·104의 비에너지 흡수량을 구현할 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 대변형복합재는 강도는 일정 수준 이상을 구현하면서, 특히 높은 신율과 높은 충격 흡수 성능을 구현하는바, 강도 및 강성의 보강 역할을 충실히 수행하면서, 이와 동시에 외력에 대한 변형도가 높고 향상된 충격 흡수 성능을 갖는 장점이 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명인 차량용 백빔 및 이를 포함하는 차량에 의하면 백빔 본체의 적어도 하나의 구간부, 예를 들면 차량 충돌 시 Through Plane 방향 하중을 받는 수평 구간부(3a, 도 2 참조)와, 차량 충돌 시 In-Plane 방향 하중을 받는 수직 구간부(3b, 도 2 참조) 중 적어도 하나에 대해 상기의 대변형복합재로 이루어지는 백빔 보강부를 형성하여, 강도 및 강성 측면에서 필요한 수준의 기계적 물성을 확보하면서도, 신율 및 에너지 흡수 성능이 향상되어,우수한 충돌성능과 차량 경량화를 실현해 낼 수 있는 유리한 기술적 효과가 있다.
1: 차량용 백빔
3: 백빔 본체
3a: 수평 구간부
3b: 수직 구간부
5: 연결 플레이트
7: 가이드 핀
100: 대변형복합재
10: 섬유 보강 시트
11: 제1 섬유 보강 시트
12: 제2 섬유 보강 시트
20: 섬유 보강재
30: 수지 기지재
40: 표면재
X: 보강 요구 방향

Claims (13)

  1. 백빔 본체; 및
    상기 백빔 본체의 적어도 하나의 구간부를 통해 형성되며, 대변형복합재로 이루어진 백빔 보강부;
    를 포함하는 차량용 백빔.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 대변형복합재는,
    상기 백빔 본체의 수평 구간부 및 수직 구간부 중 하나 이상에 형성되는
    차량용 백빔.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 대변형복합재는,
    복수의 섬유 보강 시트의 적층체를 포함하고,
    상기 섬유 보강 시트는,
    배향성을 갖는 섬유 보강재; 및
    수지 기지재;를 포함하며,
    상기 복수의 섬유 보강 시트는,
    보강 요구 방향(Reinforcement required direction)에 대해 +1° 내지 +45°의 각도를 갖는 제1 방향으로 배향성을 갖는 섬유 보강재를 포함하는 적어도 하나의 제1 섬유 보강 시트; 및
    상기 보강 요구 방향에 대해 -1° 내지 -45°의 각도를 갖는 제2 방향으로 배향성을 갖는 섬유 보강재를 포함하는 적어도 하나의 제2 섬유 보강 시트를 포함하는
    차량용 백빔.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 섬유 보강 시트에는,
    상기 보강 요구 방향에 대해 0°또는 90°각도를 갖는 방향으로 배향성을 갖는 섬유 보강재를 포함하는 섬유 보강 시트가 함유되지 않은
    차량용 백빔.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 적층체는,
    상기 제1 섬유 보강 시트와 상기 제2 섬유 보강 시트를 1:1, 1:2, 2:1 중 어느 하나의 적층비(lay-up ratio)로 포함하는
    차량용 백빔.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 섬유 보강재는,
    연속 섬유를 포함하는
    차량용 백빔.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 섬유 보강재는,
    유리 섬유, 탄소 섬유, 아라미드 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유, 폴리부틸렌테레프탈레이트 섬유, 폴리에틸렌 섬유, 천연 섬유 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는
    차량용 백빔.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 수지 기지재는,
    열가소성 수지 또는 열경화성 수지를 포함하는
    차량용 백빔.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 수지 기지재는,
    폴리프로필렌(PP) 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 수지, 폴리에틸렌(PE)수지, 폴리아미드(PA) 수지, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 수지, 폴리스티렌(PS) 수지, 폴리페닐렌 옥사이드(PPO) 수지, 폴리염화비닐(PVC) 수지, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지, 요소 수지, 멜라민 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는
    차량용 백빔.
  10. 제3항에 있어서,
    상기 섬유 보강 시트는,
    상기 섬유 보강재를 10중량% 내지 90중량% 포함하는
    차량용 백빔.
  11. 제3항에 있어서,
    상기 대변형복합재는
    표면재를 더 포함하는
    차량용 백빔.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 차량용 백빔을 포함하는
    차량.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 차량용 백빔은,
    프론트 백빔과 리어 백빔 중 적어도 하나인
    차량.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001508711A (ja) * 1996-12-31 2001-07-03 オウェンス コーニング ファイバーグラス エスパーナ ソシエダッド アノニマ ガラス繊維と薄葉紙とで作られた層を有する複合織物
JPWO2004068059A1 (ja) * 2003-01-30 2006-05-18 日鉄コンポジット株式会社 耐衝撃性繊維強化複合材
KR100814862B1 (ko) * 2006-11-07 2008-03-20 (주)삼박 범퍼 시스템
JP2010138953A (ja) 2008-12-10 2010-06-24 Honda Motor Co Ltd エネルギー吸収部材及びその製造方法
US9079549B2 (en) * 2009-11-12 2015-07-14 Magna Steyr Fahrzeugtechnik Ag & Co Kg Modular bumper arrangement for a vehicle
US20140302276A1 (en) * 2011-10-31 2014-10-09 Kurashiki Boseki Kabushiki Kaisha Multilayer structure
KR101752521B1 (ko) 2013-08-09 2017-07-12 (주)엘지하우시스 차량용 범퍼 백빔
KR20150044187A (ko) * 2013-10-16 2015-04-24 코오롱인더스트리 주식회사 자동차 범퍼용 하이브리드 프리프레그 및 이로 제조된 자동차 범퍼
JP6600942B2 (ja) 2014-12-26 2019-11-06 三菱ケミカル株式会社 車体用骨格部材の接合構造
KR20160133605A (ko) * 2015-05-12 2016-11-23 현대자동차주식회사 자동차 부품용 보강재 및 이를 포함하는 자동차 부품

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