KR20200024396A - Integrated mold and method of manufacturing carbon fiber reinforced plastic using the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an integrated mold comprising a nip edge having a shape which protrudes inside a mold to control the flow of a resin, and capable of being attached to and detached from the mold or hydraulically adjustable in the length. Both a preform mold capable of forming a preform and a resin transfer mold (RTM) capable of forming a main form may be implemented.

Description

통합형 금형 및 이를 이용한 탄소섬유 강화 플라스틱의 제조방법{INTEGRATED MOLD AND METHOD OF MANUFACTURING CARBON FIBER REINFORCED PLASTIC USING THE SAME}INTEGRATED MOLD AND METHOD OF MANUFACTURING CARBON FIBER REINFORCED PLASTIC USING THE SAME}

본 발명은 통합형 금형 및 이를 이용한 탄소섬유 강화 플라스틱의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 RTM(Resin Transfer Molding) 공법을 적용할 수 있는 통합형 금형 및 이를 이용한 탄소섬유 강화 플라스틱의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to an integrated mold and a method for manufacturing a carbon fiber reinforced plastic using the same, and more particularly, to an integrated mold and a method for manufacturing a carbon fiber reinforced plastic using the Resin Transfer Molding (RTM) method. .

탄소섬유 강화 플라스틱은 일부 고성능 차량이나 럭셔리 차량 등에 소량 적용되었다. 예를 들어, 하중을 부담하지 않는 외판, 의장 부품 중심으로 적용되었다. 최근에는, 전기차나 하이브리드카에도 적용되고 있으며, 고급 대형차에도 적용을 시도하고 있다. 탄소섬유 강화 플라스틱의 우수한 물성을 활용하기 위해 외판재 뿐만 아니라 내판 구조체의 적용도 연구되고 있다. 외판재에 적용할 수 있는 탄소섬유 강화 플라스틱의 제조방법 중에서 RTM(Resin Transfer Molding) 공법이 생산성, 공정비용, 성형성 등을 고려할 때 가장 유리한 것으로 평가되고 있다. Carbon fiber reinforced plastics have been used in small quantities in some high-performance and luxury vehicles. For example, it was applied to the outer shell and design parts that do not bear a load. Recently, it has been applied to electric vehicles and hybrid cars, and is also attempting to apply to high-end large vehicles. In order to utilize the excellent physical properties of carbon fiber reinforced plastics, the application of not only the outer shell material but also the inner sheet structure has been studied. Resin Transfer Molding (RTM) method is considered to be the most advantageous in consideration of productivity, process cost, formability, etc. among the manufacturing methods of carbon fiber reinforced plastics that can be applied to outer plate materials.

관련 선행기술로는 대한민국 공개특허공보 제10-2004-0029073호, 발명의 명칭 : CFRP제 판재 및 그의 제조 방법)가 있다. Related prior arts include Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2004-0029073, title of the invention: CFRP plate and its manufacturing method).

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 제조 비용을 절감할 수 있는 통합형 금형 및 이를 이용한 탄소섬유 강화 플라스틱의 제조방법을 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide an integrated mold and a method for producing a carbon fiber reinforced plastic using the same to reduce the manufacturing cost.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 통합형 금형은 수지의 흐름을 제어하기 위하여 금형 내부에 돌출되는 형태를 가지되, 상기 금형에 탈부착이 가능하거나 유압으로 길이 조절이 가능한, 니프 에지(nip edge);를 구비하는 금형이며, 예비 성형체(preform)을 형성할 수 있는 프리폼 금형과 본 성형체를 형성할 수 있는 RTM(Resin Transfer Mold) 금형을 모두 구현할 수 있다. Integrated mold according to an embodiment of the present invention for achieving the above object has a form that protrudes inside the mold in order to control the flow of the resin, the removable edge or the length adjustable hydraulically, the nip edge (nip edge); and a preform mold capable of forming a preform and a Resin Transfer Mold (RTM) mold capable of forming the present molded body can be implemented.

상기 통합형 금형은, 상기 니프 에지를 상기 금형에 탈착하거나 유압으로 상기 니프 에지의 길이를 축소한 상태에서는 상기 금형 내에 섬유직물을 예열하고 프레스 성형함으로써 예비 성형체(preform)을 형성할 수 있는 프리폼 금형; 이며, 상기 니프 에지를 상기 금형에 부착하거나 유압으로 상기 니프 에지의 길이를 확대한 상태에서는 상기 금형 내에 배치된 상기 예비 성형체에 수지를 주입하고 경화시킴으로써 본 성형체를 형성할 수 있는 RTM(Resin Transfer Mold) 금형; 일 수 있다. The integrated mold may include: a preform mold capable of forming a preform by preheating and pressing a fiber fabric in the mold in a state in which the nip edge is detached from the mold or the length of the nip edge is reduced by hydraulic pressure; Resin Transfer Mold capable of forming the molded body by injecting and curing a resin into the preform placed in the mold in a state where the nip edge is attached to the mold or the length of the nip edge is hydraulically enlarged. ) mold; Can be.

상기 통합형 금형 내에서 상기 본 성형체의 외곽 라인은 상기 예비 성형체의 외곽 라인의 내측에 배치되며, 상기 니프 에지의 라인은 상기 본 성형체의 외곽 라인과 상기 예비 성형체의 외곽 라인 사이에 배치될 수 있다. In the integrated mold, the outer line of the main molded body may be disposed inside the outer line of the preform, and the line of the nip edge may be disposed between the outer line of the main molded body and the outer line of the preform.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 통합형 금형을 이용한 탄소섬유 강화 플라스틱의 제조방법은 수지의 흐름을 제어하기 위하여 금형 내부에 돌출되는 형태를 가지되, 상기 금형에 탈부착이 가능하거나 유압으로 길이 조절이 가능한, 니프 에지(nip edge);를 구비하는 통합형 금형을 준비하는 제 1 단계; 상기 니프 에지를 상기 통합형 금형에서 탈착하거나 유압으로 상기 니프 에지의 길이를 축소시키는 제 2 단계; 상기 통합형 금형 내에 섬유직물을 예열하고 프레스 성형함으로써 예비 성형체(preform)을 형성하는 제 3 단계; 상기 니프 에지를 상기 금형에 부착하거나 유압으로 상기 니프 에지의 길이를 확대하는 제 4 단계; 및 상기 통합형 금형 내에 배치된 상기 예비 성형체에 수지를 주입하고 경화시킴으로써 본 성형체를 형성하는 제 5 단계; 를 포함한다. Carbon fiber reinforced plastic manufacturing method using an integrated mold according to an embodiment of the present invention for achieving the above object has a form protruding inside the mold to control the flow of the resin, it is possible to detachable to the mold A first step of preparing an integrated mold having a nip edge, the length of which is hydraulically adjustable; A second step of detaching the nip edge from the integrated mold or reducing the length of the nip edge hydraulically; A third step of forming a preform by preheating and press molding a textile fabric in the integrated mold; Attaching the nip edge to the mold or expanding the length of the nip edge hydraulically; And a fifth step of forming the main molded body by injecting and curing a resin into the preform placed in the integrated mold. It includes.

상기 탄소섬유 강화 플라스틱의 제조방법에서, 상기 제 3 단계 내지 상기 제 5 단계 동안 상기 예비 성형체는 상기 통합형 금형 외부로 인출되지 않은 상태에서, 상기 제 3 단계 내지 상기 제 5 단계가 연속적으로 수행될 수 있다. In the method of manufacturing the carbon fiber reinforced plastic, the third to fifth steps may be continuously performed while the preform is not drawn out of the integrated mold during the third to fifth steps. have.

상기 탄소섬유 강화 플라스틱의 제조방법에서, 상기 통합형 금형 내에서 상기 본 성형체의 외곽 라인은 상기 예비 성형체의 외곽 라인의 내측에 배치되며, 상기 니프 에지의 라인은 상기 본 성형체의 외곽 라인과 상기 예비 성형체의 외곽 라인 사이에 배치될 수 있다. In the manufacturing method of the carbon fiber reinforced plastic, the outer line of the main body in the integrated mold is disposed inside the outer line of the preform, the line of the nip edge is the outer line of the main body and the preform It can be placed between the outer lines of.

본 발명의 실시예에 따르면, 제조 비용을 절감할 수 있는 통합형 금형 및 이를 이용한 탄소섬유 강화 플라스틱의 제조방법을 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.According to the embodiment of the present invention, it is possible to implement an integrated mold and a method of manufacturing carbon fiber reinforced plastic using the same to reduce the manufacturing cost. Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.

도 1은 HP-RTM(High Pressure Resin Transfer Molding) 공법 중 전단계에 해당하는 예비성형 공정을 도해하는 도면이다.
도 2는 HP-RTM(High Pressure Resin Transfer Molding) 공법 중 후단계에 해당하는 본성형 공정을 도해하는 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 통합형 금형 및 이를 이용한 탄소섬유 강화 플라스틱의 제조방법을 순차적으로 도해하는 도면들이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 통합형 금형에서 니프 에지가 탈착된 양태를 도해하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 통합형 금형에서 니프 에지가 부착된 양태를 도해하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 통합형 금형 및 이를 이용한 탄소섬유 강화 플라스틱의 제조방법에서 프리폼 성형 후 크기와 본 성형 후 크기를 비교한 평면도이다. 1 is a view illustrating a preforming process corresponding to the previous step of the HP-RTM (High Pressure Resin Transfer Molding) method.
FIG. 2 is a diagram illustrating a main molding process corresponding to a later step in a high pressure resin transfer molding (HP-RTM) method.
3 and 4 are views sequentially illustrating a method of manufacturing an integrated mold and a carbon fiber reinforced plastic using the same according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a state in which a nip edge is detached from the integrated mold according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 illustrates an embodiment in which a nip edge is attached in an integrated mold according to an embodiment of the present invention. FIG.
7 is a plan view comparing the size after the preform molding and the size after the main molding in the integrated mold according to an embodiment of the present invention and a method of manufacturing a carbon fiber reinforced plastic using the same.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 통합형 금형 및 이를 이용한 탄소섬유 강화 플라스틱의 제조방법을 상세하게 설명한다. 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 적절하게 선택된 용어들로서, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. Hereinafter, an integrated mold according to an embodiment of the present invention and a method of manufacturing carbon fiber reinforced plastic using the same will be described in detail. The terms to be described below are terms properly selected in consideration of functions in the present invention, and the definitions of these terms should be made based on the contents throughout the specification.

도 1은 HP-RTM(High Pressure Resin Transfer Molding) 공법 중 전단계에 해당하는 예비성형 공정을 도해하는 도면이다. 도 2는 HP-RTM(High Pressure Resin Transfer Molding) 공법 중 후단계에 해당하는 본성형 공정을 도해하는 도면이다.1 is a view illustrating a preforming process corresponding to the previous step of the HP-RTM (High Pressure Resin Transfer Molding) method. FIG. 2 is a diagram illustrating a main molding process corresponding to a later step in a high pressure resin transfer molding (HP-RTM) method.

도 1을 참조하면, 예비성형 공정은 섬유 재단 및 적층 공정(a), 섬유 가열 공정(b), 예비 성형 공정인 프리폼 공정(c), 프리폼 트리밍 공정(d)을 순차적으로 수행하여 예비 성형체(preform)를 구현하는 공정이다. Referring to FIG. 1, the preforming process is performed by sequentially performing a fiber cutting and laminating process (a), a fiber heating process (b), a preform process (c) and a preform trimming process (d) which are preforming processes ( preform) process.

도 2를 참조하면, 본성형 공정은 프리폼 로딩 공정(a), 수지 주입 및 경화 공정(b) 및 탈형 공정(c)을 순차적으로 수행하여 본 성형체를 구현하는 공정이다. Referring to FIG. 2, the main molding process is a process of implementing the present molding by sequentially performing a preform loading process (a), a resin injection and curing process (b), and a demolding process (c).

이러한 RTM 공법은 난성형을 용이하게 하기 위해 직물로 먼저 형상을 만드는 프리폼 공정(예비 성형)이 있는데 빠른 생산성을 위해 도 1과 같이 별도의 프리폼 설비를 두고 제작하고 있다. 하지만 양산 공정이 아니고 연구용으로 프리폼 공정을 하기 위해서 프리폼 설비를 도입하기는 높은 설비비가 부담이 되기 마련이다. 또한 양산의 경우도, 프리폼 설비에 대한 설비비가 원가에 반영되어 제품가가 높이 형성되기 마련이다. This RTM process is a preform process (preform) to first form the shape of the fabric in order to facilitate the easy molding, and is manufactured with a separate preform facility as shown in Figure 1 for fast productivity. However, a high facility cost will be burdensome to introduce a preform facility in order to conduct a preform process for research rather than a mass production process. In addition, in the case of mass production, the cost of the preform facility is reflected in the cost, resulting in higher product prices.

프리폼 공정의 세부 항목은 다음과 같다. Details of the preform process are as follows.

1) 스택(stacking) : 롤(roll) 형태의 탄소섬유 직물을 풀어서 테이블(table)에 올려 놓는 단계1) Stacking: Unrolling roll-shaped carbon fiber fabrics and placing them on a table

2) 커팅(cutting) : 여러장의 섬유 직물을 부품별 적합한 블랭크(blank) 모양으로 잘라 주는 단계2) cutting: cutting several textile fabrics into a suitable blank shape for each part

3) 예비가열(preheating) : 섬유의 비가교형 바인더(binder)를 예열시키는 단계3) preheating: preheating the non-crosslinkable binder of the fiber

4) 이동(moving) : 가열된 탄소섬유 블랭크를 프리폼 프레스 안으로 운반하는 단계4) moving: conveying the heated carbon fiber blank into the preform press

5) 드래핑 및 프레싱(draping & pressing) : 탄소섬유 블랭크를 프리폼 금형 안에 올리면서 프레스 성형하는 단계5) draping & pressing: step of press molding while raising the carbon fiber blank into the preform mold

6) 네트 셰이핑(net shaping) : 성형이 된 프리폼의 가장자리 부분을 트리밍하는 단계6) Net shaping: trimming the edges of the formed preform

본 발명의 일 실시예에 따른 통합형 금형 및 이를 이용한 탄소섬유 강화 플라스틱의 제조방법에서는 프리폼 공정을 별도의 설비 없이 RTM 제조 설비 만으로 프리폼 성형이 가능하게 구성한다. 이를 구현하기 위하여 고려하여야 할 중요한 기술적 항목은 예비가열 단계이다. In the integrated mold according to an embodiment of the present invention and a method of manufacturing a carbon fiber reinforced plastic using the same, the preform process is configured to enable preform molding using only an RTM manufacturing facility without a separate facility. An important technical item to consider in order to implement this is the preheating stage.

프리폼 공정에서는 직물 사이의 바인더를 녹여야 프리폼을 성형할 수 있는데, 녹았던 바인더가 성형 후 굳으면서 프리폼 형성이 유지될 수 있다. 일반적인 바인더는 상용온도가 90 ~ 110℃ 정도이고 이 사용온도 범위를 벗어나게 되면 바인더가 소재 아래의 층에 뭉쳐서 제품의 표면 불량이 야기된다. 이러한 바인더는 일반 오븐에서 가열 후 소재를 꺼내면 10초 이내에 80℃ 이하로 떨어지게 되고 그러면 바인더가 이미 굳어 사용 불가 상태가 된다. 이러한 현상을 감안하여 프리폼 공정에서는 단열판을 사용하여 금형에 적치하는 공정을 고려할 수 있으나, 단열판을 제거하는 작업이 필요하므로 시간이 소요되고 뜨거운 지그로 인해 위험성이 존재하는 문제가 발생할 수 있다. 만약, 단열판을 사용하지 않는다면 상온에서 10초 이내에 성형을 해야하는데 오븐에서 소재를 꺼내서 금형에 적치 후 프레싱 하기에는 10초는 너무 짧은 시간이라는 문제가 있다. In the preform process, the binder between the fabrics must be melted to form the preform, but the preform formation can be maintained while the melted binder hardens after molding. A typical binder has a commercial temperature of about 90 to 110 ° C. If the binder is out of this temperature range, the binder agglomerates in the layer below the material, causing surface defects of the product. These binders fall to 80 ° C. or less within 10 seconds when the material is taken out after heating in a general oven, and the binder is already hardened and becomes unusable. In consideration of this phenomenon, in the preform process, it is possible to consider a process of applying the insulation plate to a mold. However, since the operation of removing the insulation plate is necessary, a problem may occur due to the time-consuming and hot jig. If the insulation board is not used, the molding should be performed within 10 seconds at room temperature, but there is a problem that 10 seconds is too short for pressing after removing the material from the oven and placing it in the mold.

도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 통합형 금형 및 이를 이용한 탄소섬유 강화 플라스틱의 제조방법을 순차적으로 도해하는 도면들이다. 3 and 4 are views sequentially illustrating a method of manufacturing an integrated mold and a carbon fiber reinforced plastic using the same according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 통합형 금형 및 이를 이용한 탄소섬유 강화 플라스틱의 제조방법에서는 기본적으로 RTM 성형을 하기 위해서 프리폼 설비를 제외하고 프레스(1)와 금형(10a, 10b) 및 그 금형의 온도 조절하기 위한 온조기(5)와 칠러(4) 및 금형 교체를 위한 대차(2)가 있어야 한다. 상기 대차에 히팅(Heating) 설비(3)로서, IR 램프 설치판을 부착할 수 있다. In the integrated mold according to an embodiment of the present invention and a method of manufacturing carbon fiber reinforced plastic using the same, the temperature control of the press 1 and the mold 10a and 10b and the mold except for the preform facility is performed in order to basically perform RTM molding. There must be a thermostat (5), chiller (4) and bogie (2) for mold replacement. An IR lamp mounting plate can be attached to the trolley as a heating facility 3.

도 3을 참조하면, 탄소섬유 직물 스택인 소재(22)를 적절한 지그에 장착 후 금형(10a, 10b) 내에 적치한다. 계속하여, 도 4를 참조하면, 대차(2)에 설치된 히팅 설비(3)가 금형(10a, 10b) 사이로 들어가서 소재(22)를 가열한다. 온도는 바인더 사용 온도에 맞춘다. 소재(22)가 히팅된 이후에 대차(2)와 함께 히팅 설비(3)가 빠지면 프레스(1)로 가압하여 금형(10a, 10b)을 닫는다. 이때 압하력은, 예를 들어, 10 ~ 400톤일 수 있다. 금형(10a, 10b)을 닫은 후 소재(22)를 식히기 위해 칠러(4)를 돌려 금형(10a, 10b)을 식힌다. 소재(22)는 50℃ 이하로만 식으면 형상이 유지될 수 있다. 금형(10a, 10b)을 열고 성형된 소재를 꺼내면 예비성형체인 프리폼(20)이 완성된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 통합형 금형 및 이를 이용한 탄소섬유 강화 플라스틱의 제조방법에서는 프리폼(20)을 빼지 않고 바로 금형(10a, 10b)에 니프 에지(nip edge)를 설치하여 RTM 성형을 할 수 있다. 이로써 프리폼 공정에 대한 공정 비용을 줄일 수 있다. Referring to FIG. 3, a material 22, which is a stack of carbon fiber fabrics, is placed in molds 10a and 10b after mounting in an appropriate jig. 4, the heating installation 3 provided in the trolley | bogie 2 enters between the metal mold | die 10a, 10b, and heats the raw material 22. FIG. The temperature is matched to the binder temperature. After the material 22 is heated, when the heating installation 3 withdraws together with the trolley | bogie 2, it presses with the press 1, and closes metal mold 10a, 10b. In this case, the reduction force may be, for example, 10 to 400 tons. After closing the molds 10a and 10b, the chiller 4 is turned to cool the molds 10a and 10b in order to cool the material 22. The material 22 may be maintained in shape if it is cooled only to 50 ° C. or less. When the molds 10a and 10b are opened and the molded material is taken out, the preform 20 which is a preform is completed. In the integrated mold according to an embodiment of the present invention and a method of manufacturing carbon fiber reinforced plastic using the same, RTM molding may be performed by installing nip edges directly on molds 10a and 10b without removing the preform 20. have. This can reduce process costs for the preform process.

본 발명의 일 실시예에 따른 통합형 금형은 수지의 흐름을 제어하기 위하여 금형 내부에 돌출되는 형태를 가지되, 상기 금형에 탈부착이 가능하거나 유압으로 길이 조절이 가능한, 니프 에지(nip edge);를 구비하는 금형이며, 예비 성형체(preform)을 형성할 수 있는 프리폼 금형과 본 성형체를 형성할 수 있는 RTM(Resin Transfer Mold) 금형을 모두 구현할 수 있는 것을 특징으로 한다. Integrated mold according to an embodiment of the present invention has a form that protrudes inside the mold in order to control the flow of the resin, detachable to the mold or hydraulically adjustable length nip edge (nip edge); It is a mold provided, characterized in that both the preform mold to form a preform (preform) and the Resin Transfer Mold (RTM) mold to form the present molded body can be implemented.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 통합형 금형에서 니프 에지가 탈착된 양태를 도해하는 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 통합형 금형에서 니프 에지(12)가 부착된 양태를 도해하는 도면이다. 5 is a view illustrating a state in which a nip edge is detached from the integrated mold according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a view in which the nip edge 12 is attached to the integrated mold according to an embodiment of the present invention. It is a figure to illustrate.

도 5 및 도 6을 참조하면, 일반적으로 프리폼 금형과 RTM 금형은 형상은 같으나 주된 역할이 다르므로 약간의 차이가 있다. 프리폼 금형은 주름 없이 형상만 만들므로 특별한 니프 에지(nip edge; 12)와 같은 비드(bid) 등이 필요하지 않다. 이와 달리, RTM 금형은 프리폼에 수지를 함침시키는 것이 주 역할이므로 수지 흐름을 제어하기 위한 니프 에지(nip edge; 12)와 같은 비드(bid)가 필요하다. 즉, 니프 에지(12)는 수지의 흐름을 제어하기 위한 용도로 제공되는 구성요소이므로, 프리폼 금형에서는 불필요하다. 만약, 프리폼 금형에 니프 에지(nip edge)가 있다면 직물이 찢기는 현상이 유발될 수 있다. 5 and 6, in general, the preform mold and the RTM mold have the same shape but have a slight difference since their main roles are different. Since the preform mold only forms the shape without wrinkles, no special bid such as nip edge 12 is needed. In contrast, RTM molds require a bead, such as a nip edge 12, to control the resin flow since the primary role is to impregnate the resin in the preform. That is, since the nip edge 12 is a component provided for the purpose of controlling the flow of resin, it is unnecessary in a preform metal mold | die. If there is a nip edge in the preform mold, the fabric may be torn.

본 발명의 일 실시예에 따른 통합형 금형 및 이를 이용한 탄소섬유 강화 플라스틱의 제조방법에서는 금형의 니프 에지(nip edge)를 탈부착식의 블록(block)으로 끼우던지, 유압을 이용하여 니프 에지(nip edge)의 길이를 조절하거나 니프 에지(nip edge)를 이젝팅(ejecting) 되도록 바꿈으로써 금형을 공용화할 수 있다. In the integrated mold according to an embodiment of the present invention and a method of manufacturing carbon fiber reinforced plastic using the same, the nip edge of the mold is inserted into a removable block, or the nip edge using hydraulic pressure. The mold can be made common by adjusting the length of the c) or by changing the nip edges to eject.

한편, 금형(10a, 10b)의 외관 테두리 부분은 유입량 및 단차를 조절하기 위한 프레임(14)이 제공된다. 프레임(14)의 도입으로 성형체의 주름 발생을 억제할 수 있다. On the other hand, the outer edge portion of the mold (10a, 10b) is provided with a frame 14 for adjusting the flow rate and step. Introduction of the frame 14 can suppress generation of wrinkles in the molded body.

한편, 상술한 구성 및 기능에 의하면, RTM에 의한 성형품과 프리폼 제품의 크기(size)는 달라질 수 밖에 없다. On the other hand, according to the configuration and function described above, the size of the molded product and the preform product by the RTM is inevitably different.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 통합형 금형 및 이를 이용한 탄소섬유 강화 플라스틱의 제조방법에서 프리폼 성형 후 크기와 본 성형 후 크기를 비교한 평면도이다. 7 is a plan view comparing the size after the preform molding and the size after the main molding in the integrated mold according to an embodiment of the present invention and a method of manufacturing a carbon fiber reinforced plastic using the same.

도 7을 참조하면, 프리폼 성형 후 크기(S1)는 본 성형 후 크기(S2) 보다 큼을 이해할 수 있다. 도 7에 도시된 L1은 네트 셰이핑 라인(net shaping line)이고, L2는 니프 에지 라인(nip edge line)이고, L3은 트리밍 라인(trimming line)이다. Referring to FIG. 7, it can be understood that the size S1 after the preform molding is larger than the size S2 after the main molding. L1 shown in FIG. 7 is a net shaping line, L2 is a nip edge line, and L3 is a trimming line.

지금까지 본 발명의 일 실시예에 따른 통합형 금형 및 이를 이용한 탄소섬유 강화 플라스틱의 제조방법에 대하여 설명하였다. 이에 따르면, 프리폼 금형과 RTM 금형을 통합하여 사용할 수 있는 금형을 제공하는 것이 주요한 특징들 중의 하나임을 이해할 수 있다. So far, the integrated mold according to an embodiment of the present invention and a method of manufacturing the carbon fiber reinforced plastic using the same have been described. According to this, it can be understood that providing a mold that can be used by integrating the preform mold and the RTM mold is one of the main features.

도 3 내지 도 7을 참조하여 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 통합형 금형 및 이를 이용한 탄소섬유 강화 플라스틱의 제조방법의 구성을 정리하면 다음과 같다. The configuration of the integrated mold according to an embodiment of the present invention described above with reference to FIGS. 3 to 7 and a method of manufacturing a carbon fiber reinforced plastic using the same is as follows.

본 발명의 일 실시예에 따른 통합형 금형(10a, 10b)은 수지의 흐름을 제어하기 위하여 금형 내부에 돌출되는 형태를 가지되, 상기 금형에 탈부착이 가능하거나 유압으로 길이 조절이 가능한, 니프 에지(12);를 구비하는 금형이며, 예비 성형체(preform)을 형성할 수 있는 프리폼 금형과 본 성형체를 형성할 수 있는 RTM(Resin Transfer Mold) 금형을 모두 구현할 수 있다. Integrated molds (10a, 10b) according to an embodiment of the present invention has a form protruding inside the mold to control the flow of the resin, the removable edge or the length adjustable by hydraulic pressure, the nip edge ( 12); a mold having a preform mold capable of forming a preform and a Resin Transfer Mold (RTM) mold capable of forming the present molded body.

상기 통합형 금형(10a, 10b)은, 상기 니프 에지(12)를 상기 금형(10a, 10b)에 탈착하거나 유압으로 상기 니프 에지(12)의 길이를 축소한 상태에서는 상기 금형(10a, 10b) 내에 섬유직물(22)을 예열하고 프레스 성형함으로써 예비 성형체(20)를 형성할 수 있는 프리폼 금형; 이며, 상기 니프 에지(12)를 상기 금형(10a, 10b)에 부착하거나 유압으로 상기 니프 에지(12)의 길이를 확대한 상태에서는 상기 금형(10a, 10b) 내에 배치된 상기 예비 성형체(20)에 수지를 주입하고 경화시킴으로써 본 성형체를 형성할 수 있는 RTM(Resin Transfer Mold) 금형; 일 수 있다. The integrated molds 10a and 10b are inserted into the molds 10a and 10b in a state in which the nip edge 12 is detached from the molds 10a and 10b or the length of the nip edge 12 is reduced by hydraulic pressure. A preform mold capable of forming the preform 20 by preheating and press molding the fibrous fabric 22; The preform 20 disposed in the molds 10a and 10b in a state in which the nip edge 12 is attached to the molds 10a and 10b or the length of the nip edge 12 is enlarged by hydraulic pressure. Resin Transfer Mold (RTM) mold which can form this molded object by injecting and hardening resin into it; Can be.

상기 통합형 금형(10a, 10b) 내에서 상기 본 성형체의 외곽 라인(L3)은 상기 예비 성형체의 외곽 라인(L1)의 내측에 배치되며, 상기 니프 에지의 라인(L2)은 상기 본 성형체의 외곽 라인(L3)과 상기 예비 성형체의 외곽 라인(L1) 사이에 배치될 수 있다. In the integrated molds 10a and 10b, the outer line L3 of the main molded body is disposed inside the outer line L1 of the preform, and the line L2 of the nip edge is the outer line of the main molded body. It may be disposed between (L3) and the outer line (L1) of the preform.

본 발명의 일 실시예에 따른 통합형 금형(10a, 10b)을 이용한 탄소섬유 강화 플라스틱의 제조방법은 수지의 흐름을 제어하기 위하여 금형(10a, 10b) 내부에 돌출되는 형태를 가지되, 상기 금형(10a, 10b)에 탈부착이 가능하거나 유압으로 길이 조절이 가능한, 니프 에지(12);를 구비하는 통합형 금형을 준비하는 제 1 단계; 상기 니프 에지(12)를 상기 통합형 금형에서 탈착하거나 유압으로 상기 니프 에지(12)의 길이를 축소시키는 제 2 단계; 상기 통합형 금형 내에 섬유직물(22)을 예열하고 프레스 성형함으로써 예비 성형체(20)을 형성하는 제 3 단계; 상기 니프 에지(12)를 상기 금형(10a, 10b)에 부착하거나 유압으로 상기 니프 에지(12)의 길이를 확대하는 제 4 단계; 및 상기 통합형 금형 내에 배치된 상기 예비 성형체(20)에 수지를 주입하고 경화시킴으로써 본 성형체를 형성하는 제 5 단계; 를 포함한다. Carbon fiber reinforced plastic manufacturing method using the integrated mold (10a, 10b) according to an embodiment of the present invention has a form protruding inside the mold (10a, 10b) in order to control the flow of the resin, the mold ( A first step of preparing an integrated mold having a nip edge (12), which is detachable or hydraulically adjustable in length (10a, 10b); A second step of detaching the nip edge (12) from the integrated mold or reducing the length of the nip edge (12) hydraulically; A third step of forming a preform (20) by preheating and press molding the textile fabric (22) in the integrated mold; A fourth step of attaching the nip edge (12) to the mold (10a, 10b) or extending the length of the nip edge (12) hydraulically; And a fifth step of forming the main molded body by injecting and curing a resin into the preform 20 disposed in the integrated mold. It includes.

상기 탄소섬유 강화 플라스틱의 제조방법에서, 상기 제 3 단계 내지 상기 제 5 단계 동안 상기 예비 성형체(20)는 상기 통합형 금형(10a, 10b) 외부로 인출되지 않은 상태에서, 상기 제 3 단계 내지 상기 제 5 단계가 연속적으로 수행될 수 있다. In the method of manufacturing the carbon fiber reinforced plastic, the preform 20 is not drawn out of the integrated molds 10a and 10b during the third to fifth steps. Five steps may be performed continuously.

물론, 프리폼 공정에서 구현된 예비 성형체(20)를 상기 통합형 금형(10a, 10b)에서 추출하고 보관한 후에, 다시 통합형 금형(10a, 10b)에 장입한 후에 RTM 공정을 수행하여 본 성형체를 구현할 수도 있다. Of course, the preform 20 implemented in the preform process may be extracted and stored in the integrated molds 10a and 10b, and then charged into the integrated molds 10a and 10b, followed by an RTM process to implement the molded product. have.

지금까지 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 통합형 금형 및 이를 이용한 탄소섬유 강화 플라스틱의 제조방법에 따르면, 프리폼 설비비가 절감되고 금형비 절감 효과를 기대할 수 있으며 프리폼 공정 축소에 따른 제조비용 감소를 기대할 수 있다. According to the integrated mold according to an embodiment of the present invention and the method of manufacturing carbon fiber reinforced plastic using the same, the preform equipment cost can be reduced, the mold cost can be reduced, and the manufacturing cost can be reduced by reducing the preform process. .

이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.In the above description, the embodiment of the present invention has been described, but various changes and modifications can be made at the level of those skilled in the art. Such changes and modifications can be said to belong to the present invention without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention will be determined by the claims described below.

Claims (6)

수지의 흐름을 제어하기 위하여 금형 내부에 돌출되는 형태를 가지되, 상기 금형에 탈부착이 가능하거나 유압으로 길이 조절이 가능한, 니프 에지(nip edge);를 구비하는 금형이며,
예비 성형체(preform)을 형성할 수 있는 프리폼 금형과 본 성형체를 형성할 수 있는 RTM(Resin Transfer Mold) 금형을 모두 구현할 수 있는 것을 특징으로 하는,
통합형 금형.It has a form protruding inside the mold in order to control the flow of the resin, the mold having a nip edge (nip edge), which can be detachable to the mold or the length can be adjusted hydraulically,
Characterized in that it can implement both a preform mold capable of forming a preform and a Resin Transfer Mold (RTM) mold capable of forming the present molded body.
Integrated mold. 제 1 항에 있어서,
상기 금형은,
상기 니프 에지를 상기 금형에 탈착하거나 유압으로 상기 니프 에지의 길이를 축소한 상태에서는 상기 금형 내에 섬유직물을 예열하고 프레스 성형함으로써 예비 성형체(preform)을 형성할 수 있는 프리폼 금형; 이며,
상기 니프 에지를 상기 금형에 부착하거나 유압으로 상기 니프 에지의 길이를 확대한 상태에서는 상기 금형 내에 배치된 상기 예비 성형체에 수지를 주입하고 경화시킴으로써 본 성형체를 형성할 수 있는 RTM(Resin Transfer Mold) 금형; 인 것을 특징으로 하는,
통합형 금형.The method of claim 1,
The mold is
A preform mold capable of forming a preform by preheating and pressing a fiber fabric in the mold in a state in which the nip edge is detached from the mold or the length of the nip edge is reduced by hydraulic pressure; Is,
Resin Transfer Mold (RTM) mold capable of forming the main molded body by injecting and curing a resin into the preform placed in the mold in a state in which the nip edge is attached to the mold or the length of the nip edge is enlarged hydraulically. ; It is characterized by
Integrated mold. 제 2 항에 있어서,
상기 금형 내에서 상기 본 성형체의 외곽 라인은 상기 예비 성형체의 외곽 라인의 내측에 배치되며, 상기 니프 에지의 라인은 상기 본 성형체의 외곽 라인과 상기 예비 성형체의 외곽 라인 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는,
통합형 금형.The method of claim 2,
The outer line of the main body in the mold is disposed inside the outer line of the preform, the line of the nip edge is disposed between the outer line of the main body and the outer line of the preform ,
Integrated mold. 수지의 흐름을 제어하기 위하여 금형 내부에 돌출되는 형태를 가지되, 상기 금형에 탈부착이 가능하거나 유압으로 길이 조절이 가능한, 니프 에지(nip edge);를 구비하는 통합형 금형을 준비하는 제 1 단계;
상기 니프 에지를 상기 통합형 금형에서 탈착하거나 유압으로 상기 니프 에지의 길이를 축소시키는 제 2 단계;
상기 통합형 금형 내에 섬유직물을 예열하고 프레스 성형함으로써 예비 성형체(preform)을 형성하는 제 3 단계;
상기 니프 에지를 상기 금형에 부착하거나 유압으로 상기 니프 에지의 길이를 확대하는 제 4 단계; 및
상기 통합형 금형 내에 배치된 상기 예비 성형체에 수지를 주입하고 경화시킴으로써 본 성형체를 형성하는 제 5 단계; 를 포함하는,
탄소섬유 강화 플라스틱(CFRP)의 제조방법.A first step of preparing an integrated mold having a nip edge, which has a shape protruding inside the mold to control the flow of the resin, and which is detachable or hydraulically adjustable in the mold;
A second step of detaching the nip edge from the integrated mold or reducing the length of the nip edge hydraulically;
A third step of forming a preform by preheating and press molding a textile fabric in the integrated mold;
Attaching the nip edge to the mold or expanding the length of the nip edge hydraulically; And
A fifth step of forming the main molded body by injecting and curing a resin into the preform placed in the integrated mold; Containing,
Method for producing carbon fiber reinforced plastics (CFRP). 제 4 항에 있어서,
상기 제 3 단계 내지 상기 제 5 단계 동안 상기 예비 성형체는 상기 통합형 금형 외부로 인출되지 않은 상태에서, 상기 제 3 단계 내지 상기 제 5 단계가 연속적으로 수행되는 것을 특징으로 하는,
탄소섬유 강화 플라스틱의 제조방법.The method of claim 4, wherein
In the state that the preform is not drawn out of the integrated mold during the third to fifth step, the third to the fifth step is performed continuously,
Method for producing carbon fiber reinforced plastics. 제 4 항에 있어서,
상기 통합형 금형 내에서 상기 본 성형체의 외곽 라인은 상기 예비 성형체의 외곽 라인의 내측에 배치되며, 상기 니프 에지의 라인은 상기 본 성형체의 외곽 라인과 상기 예비 성형체의 외곽 라인 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는,
탄소섬유 강화 플라스틱의 제조방법.



The method of claim 4, wherein
In the integrated mold, the outer line of the main body is disposed inside the outer line of the preform, and the line of the nip edge is disposed between the outer line of the main body and the outer line of the preform. doing,
Method for producing carbon fiber reinforced plastics.



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