KR20190055376A - Reinforcement member for car pillar and manufacturing method for the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 차량용 필러 보강재 및 이의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vehicle filler reinforcement and a method of manufacturing the same.
차량의 필러(pillar)는 일반적으로 A, B, C필러로 구성되며, 차량의 충돌 사고 시 탑승자를 보호하기 위한 것으로서 주로 금속으로 제조되고 있다. The pillar of the vehicle is generally composed of A, B, and C fillers, which are used mainly to protect the passenger in the event of a vehicle collision, and are mainly made of metal.
차량 필러는 탑승자의 보호를 위해 보강재의 비중이 늘어나고 있는데, 보강재가 많이 사용되면 차량의 중량이 증가하고, 차량의 전방부에 위치한 A필러의 경우 운전자의 시야 확보를 위해 작게 만들어질수록 좋은데 A필러가 작아질수록 A필러의 강도는 약해질 수 밖에 없다.The weight of the vehicle increases when the reinforcing material is used in a large amount and the size of the A filler located in the front part of the vehicle is made smaller in order to secure the visibility of the driver. The strength of the A filler is inevitably weakened.
이에 차량 필러를 작게 만들면서도 강도를 높이기 위해 경량화가 가능하면서도 강도가 확보될 수 있는 섬유강화복합재료를 보강재로 적용하기 위한 시도가 지속되고 있다.Accordingly, attempts have been made to apply fiber-reinforced composite materials, which can be made lighter in weight to increase the strength of the vehicle filler, while securing strength, as a reinforcing material.
섬유강화복합재료로 형성된 보강재를 제조하는 방법으로는 프레스 성형, RTM(resin transfer molding) 성형, FW(filament winding) 성형, 오토클레이브(autoclave molding) 성형, 사출 성형, 인발 성형, 브레이딩 성형 등의 여러 방법이 존재하는데, 차량용 필러 생산에는 주로 프리프레그를 이용한 프레스 성형이나 직조된 직물을 이용한 RTM 성형법이 사용되고, 원통형 성형품의 경우 브레이딩 방식과 RTM 성형법이 사용되고 있다.Examples of the method for producing a reinforcing material formed of a fiber reinforced composite material include press molding, RTM (resin transfer molding) molding, FW (filament winding) molding, autoclave molding, injection molding, drawing molding, There are various methods. In the production of automotive fillers, mainly press molding using a prepreg or RTM molding method using a woven fabric is used, and in the case of a cylindrical molded product, a braiding method and an RTM molding method are used.
하지만, 브레이딩 성형의 경우 프리프레그보다 필러가 뻗어가는 방향에 해당하는 0도 방향 재료 물성이 낮아 일정 수준 이상의 강도를 얻으려면 경량화율이 낮아질 수 있고, 프리프레그를 이용한 프레스 성형의 경우 강도는 높일 수 있으나 양산성이 떨어지는 문제점이 있다.However, in the case of the braiding molding, since the physical properties of the directional material corresponding to the direction in which the filler extends are lower than the prepreg, the light weighting rate may be lowered to obtain a certain level of strength or more, and in the case of press molding using prepreg, There is a problem in that the productivity is low.
특히, 필러의 좁은 단면과 꺾임 구조를 가지는 A필러 보강재의 경우 그 제작 과정이 복잡하고 어려운 문제점이 있어, 양산성이 높으면서도 경량화를 구현할 수 있고, 일정 수준 이상의 강도를 가질 수 있는 필러 보강재 개발이 요구되고 있다.Particularly, in the case of an A-pillar reinforcement having a narrow cross-section and a folded structure of a filler, the manufacturing process is complicated and difficult, and thus, Is required.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 양산성이 우수하면서도 경량화를 구현할 수 있고, 우수한 강도를 가지는 차량용 필러 보강재 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a filler reinforcing material for a vehicle having excellent mass productivity and light weight, and having excellent strength, and a method of manufacturing the same.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따르면, 필러 전방에 위치한 전방부, 필러 후방에 위치한 후방부, 및 상기 전방부 및 상기 후방부 사이를 이으며 꺾여 있는 중간부를 포함하고, 상기 전방부 및 상기 중간부는 탄소 섬유 강화 복합소재를 포함하는 제1 보강재 및 제2 보강재가 적층되어 있고, 상기 전방부에 위치하는 상기 제1 보강재에 포함된 탄소 섬유는 상기 전방부가 뻗어 있는 방향과 동일한 방향으로 배열되며, 상기 중간부에 위치하는 상기 제1 보강재에 포함된 탄소 섬유는 상기 전방부에 위치하는 탄소 섬유가 뻗어 있는 방향 대비 ±40~ 50도 방향으로 배열되어 있는 차량용 필러 보강재를 제공한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a pillar comprising: a front portion located forward of a pillar; a rear portion located behind the pillar; and a middle portion bent between the front portion and the rear portion, And the intermediate portion includes a first reinforcing member and a second reinforcing member stacked together, the first reinforcing member including a carbon fiber-reinforced composite material, and the carbon fibers contained in the first reinforcing member located at the front portion are in the same direction as the direction in which the front portion extends And the carbon fibers included in the first reinforcing member located in the middle portion are arranged in a direction of +/- 40 to 50 degrees with respect to a direction in which the carbon fibers positioned in the front portion extend.
상기 후방부는 상기 제2 보강재가 적층되어 있을 수 있다.The rear portion may have the second reinforcing material stacked.
상기 후방부는 상기 제1 보강재 및 상기 제2 보강재가 적층되어 있을 수 있다.The rear portion may have the first reinforcing member and the second reinforcing member stacked.
상기 전방부의 상기 제1 보강재는 1~ 5.5mm, 상기 제2 보강재는 1~ 17mm, 상기 후방부의 상기 제1 보강재는 1~ 4.2mm, 상기 제2 보강재는 1~ 7.8mm, 상기 중간부의 상기 제1 보강재는 1~ 8.8mm, 상기 제2 보강재는 1~20mm의 두께로 적층되어 있을 수 있다.The first stiffener of the front portion is 1 to 5.5 mm, the second stiffener is 1 to 17 mm, the first stiffener of the rear portion is 1 to 4.2 mm, the second stiffener is 1 to 7.8 mm, 1 stiffener may have a thickness of 1 to 8.8 mm, and the second stiffener may have a thickness of 1 to 20 mm.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 전방부, 후방부 및 상기 전방부 및 상기 후방부를 이으며 꺾여있는 중간부를 포함하는 금형 또는 맨드릴에 탄소 섬유 프리프레그를 적층 및 성형하여 제1 보강재를 형성하는 단계, 상기 제1 보강재 위에 브레이딩 공법으로 탄소 섬유를 적층하고 매트릭스 수지를 주입 및 경화시켜 제2 보강재를 형성하는 단계, 및 상기 금형 또는 상기 맨드릴을 제거하는 단계를 포함하며, 상기 전방부에 위치하는 상기 제1 보강재에 포함된 상기 탄소 섬유는 상기 전방부가 뻗어 있는 방향과 동일한 방향으로 배열하고, 상기 중간부에 위치하는 상기 제1 보강재에 포함된 상기 탄소 섬유는 상기 전방부에 위치하는 상기 탄소 섬유가 뻗어 있는 방향 대비 ±40~ 50도 방향으로 배열하는 차량용 필러 보강재의 제조방법을 제공한다.According to another embodiment of the present invention, a carbon fiber prepreg is laminated and formed on a mold or a mandrel including a front portion, a rear portion, and an intermediate portion bent from the front portion and the rear portion to form a first reinforcing material Forming a second reinforcing member by laminating carbon fibers on the first reinforcing member by braiding and injecting and hardening a matrix resin, and removing the mold or the mandrel, wherein the front portion Wherein the carbon fibers contained in the first reinforcing member are arranged in the same direction as the direction in which the front portion extends, and the carbon fibers contained in the first reinforcing member located in the middle portion are arranged in the front portion The present invention provides a method for manufacturing a vehicle filler reinforcement arranged in a direction of +/- 40 to 50 degrees with respect to a direction in which carbon fibers extend.
이상과 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 필러 보강재 및 이의 제조방법에 따르면, 양산성이 우수하면서도 경량화를 구현할 수 있고, 우수한 강도를 가질 수 있다.INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, according to the automotive pillar reinforcement according to one embodiment of the present invention and the method of manufacturing the same, it is possible to realize mass production with excellent mass productivity, and excellent strength.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 필러를 나타낸 측면도이다.
도 2는 도 1의 II-II선을 따라 자른 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 차량용 필러를 촬영한 사진이다.1 is a side view showing a vehicle pillar according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG.
3 is a photograph of a vehicle filler manufactured according to an embodiment of the present invention.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other features and advantages of the present invention will become more apparent by describing in detail exemplary embodiments thereof with reference to the attached drawings in which: FIG. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 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.In the drawings, the thickness is enlarged to clearly represent the layers and regions. Like parts are designated with like reference numerals throughout the specification. It will be understood that when an element such as a layer, film, region, plate, or the like is referred to as being "on" another portion, it includes not only the element directly over another element, Conversely, when a part is "directly over" another part, it means that there is no other part in the middle.
달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 갖는다. 상충되는 경우, 정의를 포함하는 본 명세서가 우선할 것이다. 또한 본 명세서에서 설명되는 것과 유사하거나 동등한 방법 및 재료가 본 발명의 실시 또는 시험에 사용될 수 있지만, 적합한 방법 및 재료가 본 명세서에 기재된다.Unless otherwise defined, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. In case of conflict, the present specification, including definitions, will control. Also, although methods and materials similar or equivalent to those described herein can be used in the practice or testing of the present invention, suitable methods and materials are described herein.
이하, 도 1 및 도 2를 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 차량용 필러 보강재 및 이의 제조방법에 대해서 상세하게 설명한다.Hereinafter, a vehicle filler reinforcement according to an embodiment of the present invention and a method of manufacturing the same will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2. FIG.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 필러를 나타낸 측면도이고, 도 2는 도 1의 II-II선을 따라 자른 단면도이다.FIG. 1 is a side view showing a vehicle pillar according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG.
먼저 본 발명의 실시예에 따른 차량용 필러 보강재를 설명한다.First, a vehicle filler reinforcement according to an embodiment of the present invention will be described.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 필러 보강재는 필러의 전방에 위치한 전방부(10), 필러의 후방에 위치한 후방부(20) 및 전방부(10)와 후방부(20) 사이를 이으며 소정 각도로 꺾여 있는 중간부(30)를 포함한다.The filler reinforcing material for a vehicle according to the embodiment of the present invention includes a front portion 10 positioned in front of a filler, a
필러 보강재는 탄소 섬유 강화 복합소재로 형성될 수 있으며, 탄소 섬유 강화 복합소재는 탄소 섬유 및 탄소 섬유에 함침된 매트릭스 수지를 포함할 수 있다.The filler reinforcement may be formed of a carbon fiber reinforced composite material, and the carbon fiber reinforced composite material may include a carbon fiber and a matrix resin impregnated in the carbon fiber.
매트릭스 수지는 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지, 비닐에스테르 수지 등을 포함할 수 있으며, 이에 한정되지 않고 다양한 수지를 포함할 수 있다.The matrix resin may include an epoxy resin, a polyester resin, a vinyl ester resin, and the like, but may not be limited thereto and may include various resins.
본 발명의 실시예에 따른 필러 보강재는 제1 보강재(50) 및 제2 보강재(55)가 적층된 형태일 수 있다.The filler reinforcement according to the embodiment of the present invention may be in the form of a laminate of the
전방부(10)의 제1 보강재(50)는 1~ 5.5mm의 두께로, 제2 보강재(55)는 1~ 17mm의 두께로 적층될 수 있고, 후방부(20)의 제1 보강재(50)는 1~ 4.2mm의 두께로, 제2 보강재(55)는 1~ 7.8mm의 두께로 적층될 수 있으며, 중간부(30)의 제1 보강재(50)는 1~ 8.8mm의 두께로, 제2 보강재(55)는 1~20mm의 두께로 적층될 수 있다.The
이러한 두께 범위에서 경량화를 구현하는 동시에 충분한 강도를 확보할 수 있기 때문이다.In this thickness range, it is possible to realize a light weight and secure sufficient strength.
필러 보강재의 전방부(10)에 위치하는 제1 보강재(50)에 포함된 탄소 섬유는 전방부(10)가 뻗어 있는 방향과 동일한 방향(이하, 0도 방향으로 표기함)으로 배열될 수 있다.The carbon fibers contained in the first reinforcing
필러 보강재의 후방부(20)에 위치하는 제1 보강재(50)에 포함된 탄소 섬유 역시 후방부(20)가 뻗어 있는 방향에 대해 0도 방향으로 배열될 수 있다.The carbon fibers included in the first reinforcing
또한, 필러 보강재의 중간부(30)에 위치하는 제1 보강재(50)에 포함된 탄소 섬유는 전방부(10)에 위치하는 제1 보강재(50)의 탄소 섬유가 뻗어 있는 방향 대비 ±40~ 50도 방향으로 배열될 수 있고, 바람직하게는 ±45도 방향으로 배열될 수 있다.The carbon fibers contained in the first reinforcing
본 발명의 실시예에 따른 차량용 필러 보강재는 전방부(10), 중간부(30) 및 후방부(20)에 모두 제1 보강재(50) 및 제2 보강재(55)가 적층된 구조로 설명하였으나, 이의 변형예로서 전방부(10) 및 중간부(30)는 제1 보강재(50) 및 제2 보강재(55)가 모두 적층되고, 후방부(20)는 제2 보강재(55)만 적층된 구조일 수도 있다.The vehicle pillar reinforcement according to the embodiment of the present invention has been described in which the first reinforcing
다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 필러 보강재의 제조방법에 대해서 설명한다.Next, a method for manufacturing a vehicle-use pillar reinforcement according to an embodiment of the present invention will be described.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 필러 보강재의 제조는 금형 또는 맨드릴(mandrel)에 탄소 섬유 프리프레그 적층 및 성형을 통해 제1 보강재(50)를 형성하는 단계, 제1 보강재(50) 위에 브레이딩(braiding) 공법으로 탄소 섬유를 적층하고 매트릭스 수지를 주입 및 경화시켜 제2 보강재(55)를 형성하는 단계 및 금형 또는 맨드릴을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.The manufacture of a vehicle pillar reinforcement according to an embodiment of the present invention includes the steps of forming a first reinforcing
이하 각 단계에 대해서 순서대로 설명한다.Hereinafter, each step will be described in order.
먼저, 금형 또는 맨드릴에 탄소 섬유 프리프레그 적층 및 성형을 통해 제1 보강재(50)를 형성한다.First, a first reinforcing
탄소 섬유 프리프레그는 단방향(UD; Unidirection) 프리프레그를 사용할 수 있으며, 금형 또는 맨드릴에 탄소 섬유 프리프레그를 적층한 후 열을 주어 제1 보강재(50)를 형성할 수 있다.The carbon fiber prepreg can be a unidirectional (UD) prepreg. The first reinforcing
이 때, 전방부(10)의 제1 보강재(50)는 1~ 5.5mm의 두께로, 후방부(20)의 제1 보강재(50)는 1~ 4.2mm의 두께로, 중간부(30)의 제1 보강재는 1~ 8.8mm의 두께로 적층할 수 있다.The
이러한 두께 범위에서 경량화를 구현하는 동시에 충분한 강도를 확보할 수 있기 때문이다.In this thickness range, it is possible to realize a light weight and secure sufficient strength.
필러 보강재의 전방부(10)는 탄소 섬유가 전방부(10)가 뻗어 있는 방향에 대해 0도 방향으로 배열되도록 형성할 수 있다.The front portion 10 of the filler reinforcing member can be formed such that the carbon fibers are arranged in the 0 degree direction with respect to the direction in which the front portion 10 extends.
필러 보강재의 후방부(20)는 탄소 섬유가 후방부(20)가 뻗어 있는 방향에 대해 0도 방향으로 배열되도록 형성할 수 있다.The
또한, 필러 보강재의 중간부(30)는 탄소 섬유가 전방부(10)에 위치하는 탄소 섬유가 뻗어 있는 방향 대비 ±40~ 50도 방향으로 배열되도록 형성할 수 있고, 바람직하게는 ±45도 방향으로 배열되도록 형성할 수 있다.The
다음으로, 형성된 제1 보강재(50) 위에 브레이딩(braiding) 공법으로 탄소 섬유를 적층하고 매트릭스 수지를 주입 및 경화시켜 제2 보강재(55)를 형성한다.Next, a carbon fiber is laminated on the formed
이 때, 전방부(10)의 제2 보강재(55)는 1~ 17mm의 두께로, 후방부(20)의 제2 보강재(55)는 1~ 7.8mm의 두께로, 중간부(30)의 제2 보강재(55)는 1~ 20mm의 두께로 적층할 수 있다.The
제2 보강재(55)는 탄소 섬유를 브레이딩 공법으로 3축 또는 2축으로 형성한 후 매트릭스 수지를 주입, 경화시켜 형성할 수 있다.The second reinforcing
그 후, 금형 또는 맨드릴을 제거하여 본 발명의 실시예에 따른 차량용 필러 보강재를 완성할 수 있다.Thereafter, the mold or mandrel is removed to complete the filler reinforcing material for a vehicle according to the embodiment of the present invention.
실제 제조된 차량용 필러 보강재를 도 3에 나타내었다.The actual manufactured vehicle filler reinforcement is shown in Fig.
이하, 실시예와 비교예를 통하여 본 발명의 구성 및 그에 따른 효과를 보다 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the structure and effect of the present invention will be described in more detail with reference to examples and comparative examples. However, this embodiment is intended to explain the present invention more specifically, and the scope of the present invention is not limited to these embodiments.
실시예 1Example 1
우레탄폼을 금형에서 압축 성형하여 맨드릴을 제조하고, 맨드릴 위에 탄소 섬유 프리프레그(CU150NS, 한국카본사)를 적층하였다. 이 때, 전방부는 탄소 섬유가 전방부가 뻗은 방향에 대해 0도 방향으로 배열되도록 적층하고, 중간부는 탄소 섬유가 전방부에 배치된 탄소 섬유가 뻗어 있는 방향 대비 ±45도 방향으로 배열되도록 적층하고, 후방부는 탄소 섬유가 후방부가 뻗은 방향에 대해 0도 방향으로 배열되도록 적층하였다. 전방부, 중간부, 후방부에 적층된 탄소 섬유 프리프레그는 모두 3.5mm 두께로 적층하였다.A mandrel was produced by compression molding of a urethane foam in a mold, and a carbon fiber prepreg (CU150NS, Korea Carbon Co., Ltd.) was laminated on the mandrel. At this time, the front part is laminated so that the carbon fibers are arranged in the direction of 0 degrees with respect to the direction in which the front part extends, and the middle part is laminated so that the carbon fibers are arranged in the direction of +/- 45 degrees with respect to the direction in which the carbon fibers arranged in the front part extend, The rear portion was laminated so that the carbon fibers were arranged in the 0 degree direction with respect to the direction in which the rear portion extended. The carbon fiber prepregs laminated on the front part, the middle part and the rear part were laminated to have a thickness of 3.5 mm.
핫프레스를 120도에서 예열하고 탄소 섬유 프리프레그가 적층된 맨드릴을 금형에 투입 후, 120℃에서 1MPa 압력으로 1시간동안 성형하여 제1 보강재를 제조하였다.A hot press was preheated at 120 deg. C and a mandrel having a carbon fiber prepreg laminated thereon was put into a mold, and then molded at 120 DEG C and 1 MPa pressure for 1 hour to prepare a first reinforcing material.
제1 보강재 위에 탄소 섬유(T700SC-12K-50C, 도레이첨단소재)를 브레이딩 기기(FAW360gsm)를 이용하여 0도/ +45도/ -45도 방향의 3축으로 두께 3.5mm로 브레이딩을 실시하였다.The carbon fiber (T700SC-12K-50C, Toray Hi-tech) is braided on the first stiffener with three axes of 0 degrees / +45 degrees / -45 degrees using a braiding machine (FAW360gsm) Respectively.
탄소 섬유를 브레이딩한 맨드릴을 금형에 투입하고 120℃에서 3MPa 압력으로 5분간 매트릭스 수지(SIC-500R/L, 신아 T&C사)를 주입 후, 30분간 경화하여 제2 보강재를 제조하였다.(SIC-500R / L, Shin-A T & C) was injected into the mold at 120 ° C under a pressure of 3 MPa for 5 minutes and cured for 30 minutes to prepare a second reinforcing material.
그 후, 맨드릴을 제거하여 중공형 A필러 보강재를 제조하였다.The mandrel was then removed to produce a hollow A filler reinforcement.
실시예 2Example 2
우레탄폼을 금형에서 압축 성형하여 맨드릴을 제조하고, 맨드릴 위에 탄소 섬유 프리프레그(CU150NS, 한국카본사)를 적층하였다. 이 때, 전방부는 탄소 섬유가 전방부가 뻗은 방향에 대해 0도 방향으로 배열되도록 적층하고, 중간부는 탄소 섬유가 전방부에 배치된 탄소 섬유가 뻗어 있는 방향 대비 ±45도 방향으로 배열되도록 적층하였다. 전방부, 중간부에 적층된 탄소 섬유 프리프레그는 모두 3.5mm 두께로 적층하였다.A mandrel was produced by compression molding of a urethane foam in a mold, and a carbon fiber prepreg (CU150NS, Korea Carbon Co., Ltd.) was laminated on the mandrel. At this time, the front portion was laminated such that the carbon fibers were arranged in the 0 degree direction with respect to the direction in which the front portion extended, and the middle portion was laminated such that the carbon fibers were arranged in the direction of +/- 45 degrees with respect to the direction in which the carbon fibers arranged in the front portion extended. The carbon fiber prepregs laminated on the front portion and the middle portion were all laminated to have a thickness of 3.5 mm.
핫프레스를 120도에서 예열하고 탄소 섬유 프리프레그가 적층된 맨드릴을 금형에 투입 후, 120℃에서 1MPa 압력으로 1시간동안 성형하여 제1 보강재를 제조하였다.A hot press was preheated at 120 deg. C and a mandrel having a carbon fiber prepreg laminated thereon was put into a mold, and then molded at 120 DEG C and 1 MPa pressure for 1 hour to prepare a first reinforcing material.
그 후, 후방부의 맨드릴을 연결하고 전방부, 중간부의 제1 보강재 및 후방부의 맨드릴 위에 탄소 섬유(T700SC-12K-50C, 도레이첨단소재)를 브레이딩 기기(FAW360gsm)를 이용하여 0도/ +45도/ -45도 방향의 3축으로 두께 3.5mm로 브레이딩을 실시하였다.Thereafter, a mandrel of the rear portion was connected, and carbon fibers (T700SC-12K-50C, Toray Advanced Material) were stuck to the first stiffener of the front portion and the middle portion of the rear portion and the mandrel of the rear portion using a braiding machine (FAW360gsm) / -45 degrees in three axes.
탄소 섬유를 브레이딩한 맨드릴을 금형에 투입하고 120℃에서 3MPa 압력으로 5분간 매트릭스 수지(SIC-500R/L, 신아 T&C사)를 주입 후, 30분간 경화하여 제2 보강재를 제조하였다.(SIC-500R / L, Shin-A T & C) was injected into the mold at 120 ° C under a pressure of 3 MPa for 5 minutes and cured for 30 minutes to prepare a second reinforcing material.
그 후, 맨드릴을 제거하여 중공형 A필러 보강재를 제조하였다.The mandrel was then removed to produce a hollow A filler reinforcement.
비교예 1Comparative Example 1
우레탄폼을 금형에서 압축 성형하여 맨드릴을 제조하고, 맨드릴 위에 탄소 섬유 프리프레그(CU150NS, 한국카본사)를 적층하였다. 이 때, 전방부는 탄소 섬유가 전방부가 뻗은 방향에 대해 0도 방향으로 배열되도록 적층하고, 중간부는 탄소 섬유가 전방부에 배치된 탄소 섬유가 뻗어 있는 방향 대비 ±45도 방향으로 배열되도록 적층하고, 후방부는 탄소 섬유가 후방부가 뻗은 방향에 대해 0도 방향으로 배열되도록 적층하였다. 전방부에 적층된 탄소 섬유 프리프레그는 5.5mm 두께로, 중간부에 적층된 탄소 섬유 프리프레그는 8.8mm 두께로, 후방부에 적층된 탄소 섬유 프리프레그는 4.2mm 두께로 적층하였다.A mandrel was produced by compression molding of a urethane foam in a mold, and a carbon fiber prepreg (CU150NS, Korea Carbon Co., Ltd.) was laminated on the mandrel. At this time, the front part is laminated so that the carbon fibers are arranged in the direction of 0 degrees with respect to the direction in which the front part extends, and the middle part is laminated so that the carbon fibers are arranged in the direction of +/- 45 degrees with respect to the direction in which the carbon fibers arranged in the front part extend, The rear portion was laminated so that the carbon fibers were arranged in the 0 degree direction with respect to the direction in which the rear portion extended. The carbon fiber prepregs stacked on the front side were laminated to a thickness of 5.5 mm, the carbon fiber prepregs laminated on the middle side were 8.8 mm thick, and the carbon fiber prepregs laminated on the rear side were 4.2 mm thick.
핫프레스를 120도에서 예열하고 탄소 섬유 프리프레그가 적층된 맨드릴을 금형에 투입 후, 120℃에서 1MPa 압력으로 1시간동안 성형하여 제1 보강재를 제조하였다.A hot press was preheated at 120 deg. C and a mandrel having a carbon fiber prepreg laminated thereon was put into a mold, and then molded at 120 DEG C and 1 MPa pressure for 1 hour to prepare a first reinforcing material.
그 후, 맨드릴을 제거하여 중공형 A필러 보강재를 제조하였다.The mandrel was then removed to produce a hollow A filler reinforcement.
비교예 2Comparative Example 2
우레탄폼을 금형에서 압축 성형하여 맨드릴을 제조하고, 맨드릴 위에 탄소 섬유(T700SC-12K-50C, 도레이첨단소재)를 브레이딩 기기(FAW360gsm)를 이용하여 0도/ +45도/ -45도 방향의 3축으로 브레이딩을 실시하였다.(T700SC-12K-50C, manufactured by Toray Advanced Material Co., Ltd.) was placed on a mandrel using a braiding machine (FAW360gsm) at a temperature of 0 degree / +45 degrees / -45 degrees Three-axis braiding was performed.
이 때, 전방부는 17mm 두께로, 중간부는 20mm 두께로, 후방부는 7.8mm 두께로 적층하였다.At this time, the front portion was laminated to a thickness of 17 mm, the middle portion to a thickness of 20 mm, and the rear portion to a thickness of 7.8 mm.
탄소 섬유를 브레이딩한 맨드릴을 금형에 투입하고 120℃에서 3MPa 압력으로 5분간 매트릭스 수지(SIC-500R/L, 신아 T&C사)를 주입 후, 30분간 경화하여 제2 보강재를 제조하였다.(SIC-500R / L, Shin-A T & C) was injected into the mold at 120 ° C under a pressure of 3 MPa for 5 minutes and cured for 30 minutes to prepare a second reinforcing material.
그 후, 맨드릴을 제거하여 중공형 A필러 보강재를 제조하였다.The mandrel was then removed to produce a hollow A filler reinforcement.
비교예 3Comparative Example 3
제1 보강재로서 탄소 섬유 프리프레그의 탄소 섬유 배열 방향을 전방부, 중간부, 후방부 모두 0도 방향으로 되도록 배열하고, 전방부는 3.5mm 두께, 중간부는 0.4mm 두께, 후방부는 1.1mm 두께로 적층하였으며, 제2 보강재로서 전방부는 5.3mm 두께, 중간부는 14mm 두께, 후방부는 4.5mm 두께로 적층한 것을 제외하고는 실시예와 동일한 방법으로 중공형 A필러 보강재를 제조하였다.The carbon fiber prepreg as the first reinforcing material was arranged such that the direction of arrangement of the carbon fibers was 0 degree in both the front part, the middle part and the rear part. The front part was 3.5 mm thick, the middle part was 0.4 mm thick, A hollow type A filler reinforcing material was prepared in the same manner as in Example except that the second reinforcing material was laminated with a front portion of 5.3 mm thick, a middle portion of 14 mm thick, and a rear portion of 4.5 mm thick.
비교예 4Comparative Example 4
제1 보강재의 중간부에 위치한 탄소 섬유 프리프레그의 탄소 섬유 배열 방향을 ±30도 방향이 되도록 배열한 것을 제외하고는 실시예와 동일한 방법으로 중공형 A필러 보강재를 제조하였다.A hollow A filler reinforcing material was prepared in the same manner as in Example except that carbon fiber prepregs located in the middle portion of the first reinforcing material were arranged so that the direction of arrangement of carbon fibers was ± 30 degrees.
비교예 5Comparative Example 5
제1 보강재의 중간부에 위치한 탄소 섬유 프리프레그의 탄소 섬유 배열 방향을 ±60도 방향이 되도록 배열한 것을 제외하고는 실시예와 동일한 방법으로 중공형 A필러 보강재를 제조하였다.A hollow A filler reinforcing material was prepared in the same manner as in Example except that carbon fiber prepregs located in the middle portion of the first reinforcing material were arranged so that the direction of arrangement of carbon fibers was ± 60 degrees.
실험예Experimental Example
(1) 중량 측정(1) Weighing
실시예 1~2 및 비교예 1~5에 따라 제조된 중공형 A필러 보강재의 중량을 측정하였다.The weight of the hollow A filler reinforcement prepared according to Examples 1 to 2 and Comparative Examples 1 to 5 was measured.
(2) A 필러 전방부 변형량 측정(2) A-pillar forward deflection measurement
A필러 전방부 변형량은 전방부 꼭대기 부분의 변형량으로서, FEM 해석으로 측정하였으며, Solver를 Nastran 프로그램을 이용하고, 최적화를 Genesis 프로그램을 이용하여 선형정적해석으로 결과 값을 도출하였다.The A-pillar frontal deformation was measured by FEM analysis, and the results were derived by linear static analysis using the Nastran program and the optimization using the Genesis program.
이의 결과를 하기 표 1에 나타내었다.The results are shown in Table 1 below.
표 1에 나타난 바와 같이 제1 보강재 및 제2 보강재가 함께 적층된 실시예 1 및 2이 경량화 효과를 얻는 동시에 A필러 전방부의 변형량이 가장 적은 것을 확인할 수 있었으며, 비교예 1~5의 경우 변형량이 실시예 1~2에 비해 큰 것을 확인할 수 있었다.As shown in Table 1, Examples 1 and 2, in which the first reinforcing material and the second reinforcing material were laminated together, showed the lightening effect and the least amount of deformation of the front portion of the A pillar. In Comparative Examples 1 to 5, Which is larger than those of Examples 1 and 2.
이상과 같이 본 발명의 실시예에 따른 차량용 필러 보강재 및 이의 제조방법에 따르면, 양산성이 우수하면서도 경량화를 구현할 수 있고, 우수한 강도를 가질 수 있다.INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, according to the automotive pillar reinforcement according to the embodiment of the present invention and its manufacturing method, it is possible to realize mass production with excellent mass productivity, and excellent strength.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.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, Of the right.
10: 전방부
20: 후방부
30: 중간부10: front portion 20: rear portion
30: Middle section
Claims (7)
필러 후방에 위치한 후방부, 및
상기 전방부 및 상기 후방부 사이를 이으며 꺾여 있는 중간부를 포함하고,
상기 전방부 및 상기 중간부는 탄소 섬유 강화 복합소재를 포함하는 제1 보강재 및 제2 보강재가 적층되어 있고,
상기 전방부에 위치하는 상기 제1 보강재에 포함된 탄소 섬유는 상기 전방부가 뻗어 있는 방향과 동일한 방향으로 배열되며,
상기 중간부에 위치하는 상기 제1 보강재에 포함된 탄소 섬유는 상기 전방부에 위치하는 탄소 섬유가 뻗어 있는 방향 대비 ±40~ 50도 방향으로 배열되어 있는 차량용 필러 보강재.A front portion located in front of the filler,
A rear portion located behind the pillar, and
And a middle portion bent between the front portion and the rear portion,
Wherein the front portion and the middle portion are laminated with a first reinforcing material and a second reinforcing material including a carbon fiber reinforced composite material,
The carbon fibers included in the first reinforcing member located in the front portion are arranged in the same direction as the direction in which the front portion extends,
Wherein the carbon fibers included in the first reinforcing member located at the intermediate portion are arranged in a direction of +/- 40 to 50 degrees with respect to a direction in which the carbon fibers positioned in the front portion extend.
상기 후방부는 상기 제2 보강재가 적층되어 있는 차량용 필러 보강재.The method of claim 1,
And the rear portion is formed by laminating the second reinforcing member.
상기 후방부는 상기 제1 보강재 및 상기 제2 보강재가 적층되어 있는 차량용 필러 보강재.The method of claim 1,
And the rear portion has the first reinforcing member and the second reinforcing member laminated.
상기 전방부의 상기 제1 보강재는 1~ 5.5mm, 상기 제2 보강재는 1~ 17mm, 상기 후방부의 상기 제1 보강재는 1~ 4.2mm, 상기 제2 보강재는 1~ 7.8mm, 상기 중간부의 상기 제1 보강재는 1~ 8.8mm, 상기 제2 보강재는 1~20mm의 두께로 적층되어 있는 차량용 필러 보강재.4. The method of claim 3,
The first stiffener of the front portion is 1 to 5.5 mm, the second stiffener is 1 to 17 mm, the first stiffener of the rear portion is 1 to 4.2 mm, the second stiffener is 1 to 7.8 mm, 1 reinforcing material is 1 to 8.8 mm, and the second reinforcing material is laminated to a thickness of 1 to 20 mm.
상기 제1 보강재 위에 브레이딩 공법으로 탄소 섬유를 적층하고 매트릭스 수지를 주입 및 경화시켜 제2 보강재를 형성하는 단계, 및
상기 금형 또는 상기 맨드릴을 제거하는 단계를 포함하며,
상기 전방부에 위치하는 상기 제1 보강재에 포함된 상기 탄소 섬유는 상기 전방부가 뻗어 있는 방향과 동일한 방향으로 배열하고,
상기 중간부에 위치하는 상기 제1 보강재에 포함된 상기 탄소 섬유는 상기 전방부에 위치하는 상기 탄소 섬유가 뻗어 있는 방향 대비 ±40~ 50도 방향으로 배열하는 차량용 필러 보강재의 제조방법.Forming a first reinforcing material by laminating and forming a carbon fiber prepreg on a mold or a mandrel including a front portion, a rear portion, and an intermediate portion bent to the front portion and the rear portion;
Stacking carbon fibers on the first stiffener by a braiding process, injecting and hardening a matrix resin to form a second stiffener, and
Removing the mold or the mandrel,
The carbon fibers included in the first reinforcing member located in the front portion are arranged in the same direction as the direction in which the front portion extends,
Wherein the carbon fibers contained in the first reinforcing member located at the intermediate portion are arranged in a direction of +/- 40 to 50 degrees with respect to a direction in which the carbon fibers positioned in the front portion extend.
상기 후방부에 위치하는 상기 제1 보강재에 포함된 상기 탄소 섬유는 상기 후방부가 뻗어 있는 방향과 동일하게 배열하는 차량용 필러 보강재의 제조방법.The method of claim 5,
And the carbon fibers included in the first reinforcing member located at the rear portion are arranged in the same direction as the extending direction of the rear portion.
상기 전방부의 상기 제1 보강재는 1~ 5.5mm, 상기 제2 보강재는 1~ 17mm, 상기 후방부의 상기 제1 보강재는 1~ 4.2mm, 상기 제2 보강재는 1~ 7.8mm, 상기 중간부의 상기 제1 보강재는 1~ 8.8mm, 상기 제2 보강재는 1~20mm의 두께로 적층하는 차량용 필러 보강재의 제조방법.
The method of claim 6,
The first stiffener of the front portion is 1 to 5.5 mm, the second stiffener is 1 to 17 mm, the first stiffener of the rear portion is 1 to 4.2 mm, the second stiffener is 1 to 7.8 mm, 1 reinforcing member is 1 to 8.8 mm, and the second reinforcing member is laminated to a thickness of 1 to 20 mm.
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KR20200067338A (en) * | 2018-12-04 | 2020-06-12 | (주)엘지하우시스 | Fiber reinforced composite material having a hollow section and methode for manufacturing the same |
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JP2009137062A (en) * | 2007-12-04 | 2009-06-25 | Toyota Motor Corp | Method for producing fiber-reinforced resin member |
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- 2017-11-15 KR KR1020170152031A patent/KR102044073B1/en active IP Right Grant
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