KR20200057317A - Compression mold model for laminated flat plate of fiber reinforced composite material - Google Patents

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Abstract

Provided is a compression molding mold for a laminated plate formed of a fiber-reinforced composite material, capable of suppressing distortion due to a deviation in thermal expansion of a fiber-reinforced plate and a mold. According to the present invention, a precise molding mold for a laminated plate formed of a fiber-reinforced composite material includes: an upper mold having a plurality of unit molds which are individually driven up and down; and a lower mold configured to support a fiber-reinforced plate supplied from a lower portion of the upper mold, wherein the upper mold includes a plurality of outer peripheral molds for pressing both upper sides of the fiber-reinforced plate and a center mold disposed between the outer peripheral molds so as to be driven independently, and outer peripheries of the fiber-reinforced plate are clamped through the outer peripheral molds to limit behavior of a reinforcing fiber disposed inside the fiber-reinforced plate located at a lower portion of the center mold, so that the outer peripheries of the fiber-reinforced plate are prevented from being spread and splayed.

Description

섬유강화 복합소재의 적층형 판재에 대한 압축 성형 금형{Compression mold model for laminated flat plate of fiber reinforced composite material}Compression mold model for laminated flat plate of fiber reinforced composite material}

본 발명은 섬유강화 복합소재의 적층형 판재에 대한 정밀 성형 금형 기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공급된 적층형 판재에 대한 부분적인 클램핑 및 가열압축 과정을 통한 함침 과정에서 상기 적층형 판재의 두께 및 강화 섬유 배향을 일정하게 제어하는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a precision molding mold technology for a laminated sheet of a fiber-reinforced composite material, and more specifically, the thickness and reinforcing fibers of the laminated sheet in the impregnation process through partial clamping and heat compression of the supplied laminated sheet. It relates to a technique for controlling the orientation constant.

종래의 보편화된 섬유강화 복합소재의 적층제조 기술은 수 ㎜의 강화섬유 프리프레그(prepreg)를 원하는 두께로 적층하고 진공포장 후 오토클레이브 (autoclave) 장비에서 고온 및 고압으로 경화시키는 기술이다.Conventional laminated fabrication technology of the generalized fiber-reinforced composite material is a technique of laminating reinforced fiber prepreg of several mm to a desired thickness and curing at high temperature and high pressure in an autoclave equipment after vacuum packaging.

강화섬유 프리프레그는 일반적으로 시트 형상을 하고 있고, 직물 형태의 보강섬유에 액체 수지를 함침시킨 후 건조 내지는 반경화하여 얻어진다. 보강섬유로는 유리섬유, 탄소섬유, 아라미드섬유, 슈퍼섬유 등이 원재료로 활용되고 있는데, 수지의 종류에 따라 에폭시 수지, 페닐 등의 열경화성수지와 Polyester, Polyolefin, Polyamide, TPU, PEEK 등의 열가소성수지로 분류된다.The reinforcing fiber prepreg generally has a sheet shape, and is obtained by impregnating a liquid resin with a reinforcing fiber in the form of a fabric, followed by drying or semi-curing. Glass fiber, carbon fiber, aramid fiber, super fiber, etc. are used as reinforcing fibers. Thermosetting resins such as epoxy resins and phenyls and thermoplastic resins such as polyester, polyolefin, polyamide, TPU, and PEEK are used depending on the type of resin. It is classified as.

최근에는 오토클레이브 공정의 높은 공정 단가와 자동화의 어려움을 극복하기 위해 프레스를 이용한 압축성형 공정으로 섬유강화 판재를 만들려고 진행 중이다.Recently, in order to overcome the high cost of the autoclave process and the difficulty of automation, a compression molding process using a press is in the process of making a fiber-reinforced sheet.

그러나, 일반적으로 사용되는 단방향의 UD(Uni-Direction) 프리프레그로 적층된 시트를 프레스 공정을 통한 압축성형 과정에서 강화섬유의 평면방향을 따라 퍼짐 불량이 심하게 발생하고, 공급된 프리프레그 외곽부에서의 높은 불량으로 가용면적이 현저하게 감소하고 강화섬유 프리프레그의 배향이 변경되어 설계와 달라지거나 위치별 함량이 달라지는 불량이 발생하는 문제점이 있다.However, in the compression molding process through a press process, a sheet laminated with a UD (Uni-Direction) prepreg, which is generally used, is badly spreading along the plane direction of the reinforcing fibers, and in the outer part of the supplied prepreg. There is a problem in that the usable area is remarkably reduced due to the high defect and the orientation of the reinforcing fiber prepreg is changed, so that the defect is different from the design or the content by location is different.

또한, 금형 내에 공급된 프리프레그는 함침된 수지의 녹는점(melting temperature) 이상으로 가열되기 때문에 소재가 유연하여 금형면과 완벽하게 접촉하기 어려우며, 이로 인해 표면에 공기주머니(air pocket)와 같은 불량이 발생하기도 한다.In addition, since the prepreg supplied in the mold is heated above the melting temperature of the impregnated resin, the material is flexible, making it difficult to make perfect contact with the mold surface, thereby causing defects such as air pockets on the surface. This may happen.

또한, 종래의 프레스 공정 상에서는 금형과 섬유강화 복합소재의 열팽창계수 편차 등에 의해 가열압축 공정에서 판재의 휨(warpage)이 지속적으로 발생하는 문제점이 발생한다.In addition, in the conventional press process, there is a problem in that warpage of the plate material continuously occurs in the heat compression process due to variations in thermal expansion coefficients of the mold and the fiber-reinforced composite material.

대한민국 등록특허공보 제10-1717414호 "프리프레그 기반의 섬유강화 복합재료 시트 제조장치 및 이를 이용한 그 제품" (2017.03.23.)Republic of Korea Patent Registration No. 10-1717414 "Prepreg-based fiber-reinforced composite material sheet manufacturing apparatus and its products using the same" (2017.03.23.)

본 발명의 목적은 분리 작동하는 압축 금형을 통해 공급된 적층형 판재에 대한 부분적인 클램핑을 수행한 상태에서 가열압축 과정을 통해 프리프레그 층간이 접합되는 과정인 함침 과정에서 상기 적층형 판재의 두께 및 강화섬유의 배향을 일정하게 제어하고, 금형의 가열 및 냉각을 통해 섬유강화 판재의 온도를 조절하여 함침된 수지의 결정화를 제어하는 기술적 특징을 제공하는 것이다.An object of the present invention is the thickness and reinforcing fibers of the laminated plate material during the impregnation process, which is a process in which prepreg interlayers are joined through a heat compression process in a state where partial clamping is performed on the laminated sheet material supplied through a compression mold that operates separately. It provides a technical feature to control the crystallization of the impregnated resin by controlling the orientation of the constant, and controlling the temperature of the fiber-reinforced plate through heating and cooling of the mold.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 관점에 따른 섬유강화 복합소재의 적층형 판재에 대한 정밀 성형 금형은, 개별적으로 상하 구동하는 복수의 단위 금형을 갖는 상부 금형 및 상기 상부 금형의 하부 상에서 공급된 섬유강화 판재를 지지하는 하부 금형;을 포함하고, 상기 상부 금형은 상기 섬유강화 판재의 상부 양측을 가압하는 복수의 외곽 금형 및 상기 복수의 외곽 금형 사이에 독립적으로 구동하게 배치된 중심 금형을 포함하고, 상기 복수의 외곽 금형을 통해 상기 섬유강화 판재의 외곽을 클램핑하여 상기 중심 금형의 하부에 위치한 섬유강화 판재의 내부에 있는 강화섬유의 거동을 제한하여 섬유강화 판재 외곽의 퍼짐 및 벌어짐 발생을 차단한다.The precision molding mold for the laminated plate material of the fiber-reinforced composite material according to one aspect of the present invention for achieving the above object is supplied on the upper mold and a lower portion of the upper mold having a plurality of unit molds individually driven up and down Including; a lower mold for supporting the fiber-reinforced plate material, the upper mold includes a plurality of outer molds pressing the upper both sides of the fiber-reinforced plate material and the center molds arranged to be driven independently between the plurality of outer molds And, by clamping the outer edge of the fiber-reinforced plate through the plurality of outer molds to limit the behavior of the reinforcing fibers inside the fiber-reinforced plate located in the lower portion of the center mold to block the spread and swelling of the outer edge of the fiber-reinforced plate. do.

상기 상부 금형 및 하부 금형은 섬유강화 판재의 온도를 제어하기 위한 가열 및 냉각 채널을 포함한다.The upper mold and the lower mold include heating and cooling channels for controlling the temperature of the fiber reinforced plate.

상기 복수의 외곽 금형을 통해 상기 섬유강화 판재의 외곽을 클램핑하고, 클램핑하는 압력을 조절하여 상기 중심 금형의 하부에 위치한 섬유강화 판재를 가압시 내부에 있는 강화섬유에 인장력을 작용시키고, 상기 인장력을 이용하여 강화섬유의 거동을 제한하여 섬유강화 판재 외곽의 퍼짐 및 벌어짐 발생을 차단한다. Clamping the outer periphery of the fiber-reinforced plate through the plurality of outer molds, and adjusting the clamping pressure to apply a tensile force to the reinforcing fibers in the interior when pressing the fiber-reinforced plate located at the bottom of the center mold and applying the tensile force. Using to limit the behavior of the reinforcing fibers to prevent the spread and flaking of the outer periphery of the fiber reinforced plate.

또한, 상하부 금형의 가열 및 냉각 채널을 이용하여 금형의 온도를 제어하고, 금형과 섬유강화 판재의 접촉에 의한 열전달을 통해 섬유강화 판재의 온도를 조절하고, 접합 작업 이후에 섬유강화 판재의 냉각속도를 조절하여 섬유강화 판재의 온도를 조절하여 함침된 수지의 결정화도를 제어한다.In addition, the temperature of the mold is controlled using the heating and cooling channels of the upper and lower molds, the temperature of the fiber-reinforced plate is controlled through heat transfer by contact between the mold and the fiber-reinforced plate, and the cooling rate of the fiber-reinforced plate after bonding is performed. By controlling the temperature of the fiber-reinforced plate to control the crystallinity of the impregnated resin.

상기 하부 금형의 중앙 상단부 상에는 판재 안착부가 형성된다.A plate seating portion is formed on a central upper portion of the lower mold.

상기 외곽 금형의 내측 및 상기 판재 안착부의 외측 사이에는 이격 간격(d)을 유지한다.The separation distance (d) is maintained between the inside of the outer mold and the outside of the plate seating portion.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 관점에 따른 압축 가공 방법은 프리프레그 층간 접합을 위해 온도를 높이는 예비가열 단계; 예비가열된 프리프레그가 금형 내로 이송시 프리프레그의 열손실 및 금형과 접촉에 의한 열손실을 방지하기 위해 금형을 가열하는 단계; 압축 성형 금형을 이루는 상부 금형 및 하부 금형 사이로 예비가열된 적층형 판재가 공급되어져 상기 하부 금형에 형성된 판재 안착부 상에 상기 적층형 판재를 배치하는 단계; 상기 상부 금형을 구성하는 외곽 금형의 1차 하강을 통해 상기 적층형 판재의 가장자리 부위에 대한 클램핑을 실시하는 단계; 및 상기 외곽 금형의 1차 하강 이후에, 상기 상부 금형을 구성하는 중심 금형이 2차적으로 하강한 상태에서 상기 적층형 판재의 중심 부위에 대한 가열 압축 및 사전 함침(Pre-consolidation, 프리프레그 층간접합) 작업을 실시하는 단계;를 포함한다.The compression processing method according to another aspect of the present invention for achieving the above object is a preheating step of raising the temperature for prepreg interlayer bonding; Heating the mold to prevent heat loss of the prepreg and heat loss due to contact with the mold when the preheated prepreg is transferred into the mold; Arranging the laminated plate on a plate seating portion formed in the lower mold by being supplied with a laminated plate material preheated between an upper mold and a lower mold constituting a compression molding mold; Clamping an edge portion of the laminated plate material through a first descending of an outer mold constituting the upper mold; And after the first lowering of the outer mold, heat compression and pre-impregnation (pre-consolidation, prepreg interlayer bonding) to the central portion of the laminated sheet in a state in which the central mold constituting the upper mold descends secondarily. And performing the operation.

상기 압축 가공 방법은 프리프레그 층간접합이 종료된 후 함침된 수지의 결정화를 높이기 위해 금형 냉각을 실시하는 단계를 더 포함한다.The compression processing method further includes performing mold cooling to increase crystallization of the impregnated resin after the prepreg interlayer bonding is completed.

본 발명에 의하면 앞서서 기재한 본 발명의 목적을 모두 달성할 수 있다.According to the present invention, it is possible to achieve all the objects of the present invention described above.

본 발명은 적층형 판재를 가열압축하는 과정에 있어 판재 이송시 및 금형과 접촉시 온도하락을 보상하기 위해 금형의 온도를 함침된 수지의 녹는점 이상으로 가열할 수 있으며, 이를 통해 가열압축 단계에서 프리프레그 층간접합이 완료될 때까지 판재의 온도를 유지할 수 있다. The present invention can heat the temperature of the mold above the melting point of the impregnated resin in order to compensate for the temperature drop when transferring the plate material and contacting the mold in the process of heating and compressing the laminated plate material, through which the pre-fly in the heat compression step The temperature of the plate material can be maintained until the leg interlayer bonding is completed.

본 발명은 가열압착 후 섬유강화 판재를 냉각하기 위해 금형내 냉각채널을 구비하고 있으며, 냉각채널을 통해 금형의 온도를 조절함으로써 수지의 결정화도를 확보하기 위한 섬유강화 판재의 냉각속도를 제어할 수 있다.The present invention is provided with a cooling channel in the mold to cool the fiber-reinforced plate after heat compression, and by controlling the temperature of the mold through the cooling channel, it is possible to control the cooling rate of the fiber-reinforced plate to secure the crystallinity of the resin. .

본 발명은 적층형 판재를 클램핑하는 단계에서 판재에 인장력이 작용하며, 인장력에 의해 적층형 판재가 가열압축 단계에서 금형면과 밀착하게 되는 효과를 얻게 된다.In the present invention, the tensile force acts on the plate material in the step of clamping the laminated plate material, and the effect of the laminated plate material being in close contact with the mold surface in the heat compression step is obtained by the tensile force.

본 발명은 종래의 섬유강화 판재를 적층제조하는 경우에 압축 금형과 상기 압축 금형 내에 투입된 섬유강화 판재 간의 열팽창계수 편차에 의해서 가열압축 공정에서 발생하는 판재의 휨 현상을 극복하게 한다.The present invention overcomes the bending phenomenon of the plate material generated in the heat compression process by the variation of the thermal expansion coefficient between the compression mold and the fiber-reinforced plate material introduced into the compression mold in the case of stacking a conventional fiber-reinforced plate material.

본 발명은 분리 작동하는 압축 금형을 구성하는 외곽 금형이 공급된 섬유강화 판재의 외곽을 클램핑하여 상기 섬유강화 판재의 중심부를 구성하는 강화섬유의 거동을 제한하여 부품 외곽의 퍼짐(spreading) 및 부품 내부의 벌어짐(gap) 발생을 차단한다.The present invention limits the behavior of reinforcing fibers constituting the center of the fiber-reinforced plate by clamping the outer side of the fiber-reinforced plate supplied with the outer mold constituting the compression mold for separating operation. It blocks the occurrence of gaps.

본 발명은 압축 금형 상에 섬유강화 판재가 공급된 상태에서 가열압축 및 함침을 시행하는 과정에서 상기 섬유강화 판재 외곽부의 깊이를 제어하여 섬유강화 판재와 금형의 열팽창 편차에 의한 뒤틀림을 억제한다.The present invention controls the depth of the outer portion of the fiber-reinforced plate in the process of performing heat compression and impregnation in a state where the fiber-reinforced plate is supplied onto the compression mold to suppress warpage due to thermal expansion deviation between the fiber-reinforced plate and the mold.

한편, 압축 금형을 이루는 중심 금형과 외곽 금형 간의 단차는 공급된 섬유강화 판재에 대한 부분 전단 기능을 수행하는 것 뿐만 아니라 후가공을 위한 트리밍 라인으로 사용한다.On the other hand, the step between the center mold and the outer mold constituting the compression mold is used as a trimming line for post-processing as well as performing a partial shear function for the supplied fiber reinforced sheet.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라서 섬유강화 복합소재의 적층형 판재에 대한 정밀 성형 금형을 보이는 도면이다.
도 2는 도 1의 정밀 성형 금형 상에서 상부 금형을 구성하는 외곽 금형의 1차 하강을 통해 적층형 판재의 가장자리 부위에 대한 클램핑 작업을 하는 것을 보인다.
도 3은 도 1의 정밀 성형 금형 상에서 외곽 금형의 1차 하강 이후에 상부 금형을 구성하는 중심 금형이 2차적으로 하강한 상태에서 적층형 판재의 중심 부위에 대한 가열 압축 및 사전 함침 작업을 하는 것을 보인다.
도 4는 정밀 성형 금형 상에서 가압 상태에서 섬유강화 판재를 냉각 작업을 수행하는 것을 보인다.1 is a view showing a precision molding mold for a laminated sheet of fiber-reinforced composite material according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 shows a clamping operation for the edge portion of the laminated plate material through the primary lowering of the outer mold constituting the upper mold on the precision molding mold of FIG. 1.
FIG. 3 shows that on the precision molding mold of FIG. 1, after the first lowering of the outer mold, the central mold constituting the upper mold is secondarily lowered, and heat compression and pre-impregnation work on the central portion of the laminated sheet material are performed. .
4 shows that the fiber-reinforced plate material is cooled in a pressurized state on a precision molding mold.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예의 구성 및 작용을 상세히 설명한다.Hereinafter, the configuration and operation of the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 섬유강화 복합소재의 적층형 판재에 대한 정밀 성형 금형은 개별적으로 상하 구동하는 복수의 단위 금형을 갖는 상태에서 상하부로 작동하는 상부 금형(10) 및 상부 금형(10)의 하부 상에 배치된 상태에서 공급되는 적층형 판재가 놓이는 판재 안착부(210)가 형성된 하부 금형(20)을 포함한다.Referring to FIG. 1, the precision molding mold for the laminated sheet of the fiber-reinforced composite material according to the present invention includes an upper mold 10 and an upper mold 10 that operate upward and downward while having a plurality of unit molds that individually drive up and down. ) Includes a lower mold 20 on which the plate seating portion 210 on which the stacked plate material is supplied is disposed, disposed on the lower portion.

상부 금형(10)을 구성하는 복수의 단위 금형들은 상하부로 구동하는 중심 금형(110), 중심 금형(110)의 외측 상에 분리된 상태에서 독립적으로 상하로 구동하는 외곽 금형(120), 상부 금형(10)을 가열하기 위한 제1 가열채널(130) 및 상부 금형(10)을 냉각하기 위한 제1 냉각채널(140)을 포함한다. 상기 중심 금형(110)과 외곽 금형(120)은 각각 독립적으로 구동하는 액추에이터에 연결된 상태에서 동력을 공급받게 된다. 구체적으로, 제1 가열채널(130)은 중심 금형(110) 상에 배치되는 것일 수 있다.The plurality of unit molds constituting the upper mold 10 are the center mold 110 driven up and down, the outer mold 120 driven up and down independently while being separated on the outside of the center mold 110, the upper mold It includes a first heating channel 130 for heating (10) and a first cooling channel 140 for cooling the upper mold 10. The center mold 110 and the outer mold 120 are respectively supplied with power while being connected to an actuator that is driven independently. Specifically, the first heating channel 130 may be disposed on the center mold 110.

상부 금형(10)을 가열하기 위한 열원은 제1 가열채널(130)을 통해 금형 내부로 공급되며, 열원 공급방식은 제1 가열채널과 동일한 직경을 가진 카트리지 히터 삽입방식과 고온의 유체를 공급하는 방식 등이 있다. 상부 금형(10)을 냉각하기 위한 냉매는 제1 냉각채널(140)을 통해 금형 내부로 공급되어진다.The heat source for heating the upper mold 10 is supplied into the mold through the first heating channel 130, and the heat source supply method is a cartridge heater inserting method having the same diameter as the first heating channel and supplying high temperature fluid. And the like. The refrigerant for cooling the upper mold 10 is supplied into the mold through the first cooling channel 140.

구체적으로, 본 발명에 따른 정밀 성형의 초기 상태에서는 중심 금형(110)과 외곽 금형(120)의 상단이 동일한 높이를 유지하게 되는데, 상기 상태에서 중심 금형(110)과 외곽 금형(120)의 하단은 단차를 갖게 된다. 구체적으로는, 외곽 금형(120)의 하단이 중심 금형(110)의 하단 보다는 더 하부 방향으로 돌출된 형태를갖는다.Specifically, in the initial state of the precision molding according to the present invention, the top of the center mold 110 and the outer mold 120 maintain the same height. In this state, the center mold 110 and the bottom of the outer mold 120 Will have a step. Specifically, the lower end of the outer mold 120 protrudes in a lower direction than the lower end of the central mold 110.

하부 금형(20)은 중앙 상단부 상에 소정의 높이(h)를 갖는 판재 안착부(210)가 형성된다. 판재 안착부(210)의 형상은 공급되는 적층형 판재의 형상에 부합하는 형상으로 구성된다. 구체적으로, 판재 안착부(210) 상에 적층형 판재가 놓여진 경우에, 적층형 판재의 외측 영역은 판재 안착부(210)를 벗어나 판재 안착부(210)에 의한 지지 없이 떠 있는 상태를 유지한다. 이는 향후 외곽 금형(120)의 하강에 의한 클램핑 작업을 위함이다.The lower mold 20 is formed with a plate seating portion 210 having a predetermined height (h) on the upper center portion. The shape of the plate seating portion 210 is configured to a shape that matches the shape of the laminated plate material to be supplied. Specifically, when the stacked plate member is placed on the plate seating portion 210, the outer region of the stacked plate member leaves the plate seating portion 210 and remains floating without support by the plate seating portion 210. This is for clamping work by the lowering of the outer mold 120 in the future.

하부 금형(20)을 가열하기 위한 열원은 제2 가열채널(220)을 통해 금형 내부로 공급되며, 열원 공급방식은 제2 가열채널(220)과 동일한 직경을 가진 카트리지 히터 삽입방식과 고온의 유체를 공급하는 방식 등이 있다. 하부 금형(20)을 냉각하기 위한 냉매는 제2 냉각채널(230)을 통해 금형 내부로 공급되어진다. 한편, 하부 금형(20)이 분할되는 경우에, 프레스의 다이 쿠션을 사용할 경우에 별도의 액추에이터 없이 작동이 가능할 수 있다.The heat source for heating the lower mold 20 is supplied into the mold through the second heating channel 220, and the heat source supply method is a cartridge heater insertion method having the same diameter as the second heating channel 220 and a high temperature fluid. And the like. The refrigerant for cooling the lower mold 20 is supplied into the mold through the second cooling channel 230. On the other hand, when the lower mold 20 is divided, when using the die cushion of the press, it may be possible to operate without a separate actuator.

도 2를 참조하면, 정밀 성형 금형 상에서 상부 금형을 구성하는 외곽 금형의 1차 하강을 통해 적층형 판재의 가장자리 부위에 대한 클램핑 작업을 하는 것을 보인다.Referring to FIG. 2, it is shown that the clamping operation is performed on the edge portion of the laminated plate material through the primary lowering of the outer mold constituting the upper mold on the precision molding mold.

중심 금형(110)과 외곽 금형(120) 사이에 적층형 판재의 공급이 이루어진 상태에서, 외곽 금형(120)의 1차적인 하강 작업이 이루어진다. 여기에서, 상기 외곽 금형(120)의 내측 및 판재 안착부(210)의 외측 사이에는 소정의 이격 간격(d)을 유지한다. 상기 이격 간격(d)은 공급된 적층형 판재의 두께(t)를 고려한 상태(1.0~1.2t)에서 적절하게 선정된다. 상하부 금형의 온도는 금형 내 가열채널(130, 220)을 통해 수지의 녹는점 이상으로 유지된다.In the state in which the laminated sheet material is supplied between the central mold 110 and the outer mold 120, the primary lowering operation of the outer mold 120 is performed. Here, a predetermined separation distance d is maintained between the inside of the outer mold 120 and the outside of the plate seating portion 210. The separation distance (d) is appropriately selected in a state (1.0 to 1.2 t) in consideration of the thickness (t) of the laminated sheet material supplied. The temperature of the upper and lower molds is maintained above the melting point of the resin through the heating channels 130 and 220 in the mold.

상기와 같이, 외곽 금형(120)을 통해 공급된 적층형 판재의 가장자리를 가압하는 경우에, 압축 공정 초기에 부품인 적층형 판재의 외곽을 클램핑하여 적층형 판재 내부 중심에서 외곽으로 인장력이 작용한다. 이를 통해 중심 금형(110) 하부에 위치한 적층판재 내부 강화섬유의 거동을 제한하는 것과 동시에 인장력에 의한 적층형 판재 외곽의 퍼짐(spreading) 및 부품 내부의 벌어짐(gap) 발생을 차단한다. 또한, 클램핑 힘에 의해 금형면과 적층형 판재가 밀착하여 적층형 판재 표면의 공기주머니 발생을 차단한다.As described above, when the edge of the laminated plate material supplied through the outer mold 120 is pressed, a tension force acts from the inner center of the laminated plate material to the outside by clamping the outer part of the laminated plate material, which is a component in the early stage of the compression process. Through this, the behavior of the reinforcing fibers inside the laminated plate located under the center mold 110 is restricted, and at the same time, the spreading of the outer layer of the laminated plate by the tensile force and the occurrence of gaps inside the part are prevented. In addition, the mold surface is in close contact with the laminated plate material by the clamping force to block the generation of air pockets on the surface of the laminated plate material.

중심 금형(110) 하부에 위치한 적층판재 내부 강화섬유의 거동을 제한하는 것과 동시에 적층형 판재 외곽의 퍼짐(spreading) 및 부품 내부의 벌어짐(gap) 발생을 차단한다.At the same time limiting the behavior of the reinforcing fibers inside the laminated plate located at the bottom of the center mold 110 and preventing the spreading of the outer layer of the laminated plate and the gap inside the part.

도 3을 참조하면, 정밀 성형 금형 상에서 외곽 금형의 1차 하강 이후에 상부 금형을 구성하는 중심 금형이 2차적으로 하강한 상태에서 적층형 판재의 중심 부위에 대한 가열 압축 및 사전 함침 작업을 하는 것을 보인다.Referring to FIG. 3, after the primary lowering of the outer mold on the precision molding mold, it is shown that the central mold constituting the upper mold is secondarily lowered and subjected to heat compression and pre-impregnation work on the central portion of the laminated sheet material. .

중심 금형(110)을 통해 적층형 판재에 대한 가압이 이루어진 후, 가열압축 과정을 통한 함침(preconsolidation) 과정에서, 외곽 금형(120)의 상하 운동에 따른 깊이를 제어하여 적층형 판재와 정밀 성형 금형의 열팽창에 의한 뒤틀림을 억제한다. 가열압축 과정에서 상하부 금형의 온도는 금형내 가열채널(130, 220)을 통해 수지의 녹는점 이상으로 유지된다.After the pressure is applied to the laminated sheet through the central mold 110, in the preconsolidation process through the heat compression process, the depth according to the vertical motion of the outer mold 120 is controlled to thermally expand the laminated sheet and the precision mold. Suppresses distortion caused by. In the heat compression process, the temperature of the upper and lower molds is maintained above the melting point of the resin through the heating channels 130 and 220 in the mold.

한편, 판재 안착부(210)의 높이(h) 및 외곽 금형(120)의 내측 및 판재 안착부(210)의 외측 사이의 간격(d)을 통해 형성되는 단차는 공급된 적층형 판재에 대한 부분 전단 기능을 수행한다. 또한, 후가공을 위한 트리밍 라인으로도 사용 가능할 수 있다.On the other hand, the step formed through the gap (d) between the height (h) of the plate seating portion 210 and the inside of the outer mold 120 and the outside of the plate seating portion 210 is partially sheared against the supplied stacked plate. Perform a function. Also, it may be used as a trimming line for post-processing.

도 4를 참조하면, 정밀 성형 금형 상에서 가압상태에서 섬유강화 판재를 냉각하는 작업을 하는 것을 보인다.Referring to Figure 4, it shows that the operation of cooling the fiber-reinforced plate in a pressurized state on a precision molding mold.

가열 압축 완료 후 섬유강화 판재는 상부 금형(10)과 하부 금형(20)에 의해 가압된 상태에 냉각된다. 냉각 과정에서 상하부 금형은 금형내 냉각채널(140, 230)을 통해 공급된 냉매에 의해 냉각된다. After completion of the heat compression, the fiber-reinforced plate material is cooled in a pressurized state by the upper mold 10 and the lower mold 20. In the cooling process, the upper and lower molds are cooled by the refrigerant supplied through the cooling channels 140 and 230 in the mold.

이 때. 수지의 결정화도를 확보하기 위해 섬유강화 판재의 냉각속도(5~20℃/sec)를 유지하여야 하며, 금형의 온도를 통해 판재의 냉각속도를 조절할 수 있다.At this time. In order to secure the crystallinity of the resin, the cooling rate (5 ~ 20 ℃ / sec) of the fiber-reinforced sheet material must be maintained, and the cooling rate of the sheet material can be controlled through the temperature of the mold.

상기와 같이, 상하부 금형의 가열 및 냉각 채널을 이용하여 금형의 온도를 제어하고, 금형과 섬유강화 판재의 접촉에 의한 열전달을 통해 섬유강화 판재의 온도를 조절하고, 접합 작업 이후에 섬유강화 판재의 냉각속도를 조절하여 섬유강화 판재의 온도를 조절하여 함침된 수지의 결정화도를 제어한다.As described above, the temperature of the mold is controlled using the heating and cooling channels of the upper and lower molds, and the temperature of the fiber-reinforced plate is controlled through heat transfer by contact between the mold and the fiber-reinforced plate, and after the bonding operation, By controlling the cooling rate, the temperature of the fiber-reinforced sheet is controlled to control the crystallinity of the impregnated resin.

이하, 본 발명에 따른 섬유강화 복합소재의 적층형 판재에 대한 압축 성형 금형을 이용한 압축 가공 방법을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a compression processing method using a compression molding mold for a laminated sheet of a fiber-reinforced composite material according to the present invention will be described.

먼저, 프리프레그 층간접합을 위해 온도를 높이는 예비가열 단계를 진행하고 예비가열된 프리프레그가 금형 내로 이송시 프리프레그의 열손실 및 금형과 접촉에 의한 열손실을 방지하기 위해 금형을 가열한다.First, a preheating step is performed to increase the temperature for the prepreg interlayer bonding, and when the preheated prepreg is transferred into the mold, the mold is heated to prevent heat loss of the prepreg and heat loss due to contact with the mold.

압축 성형 금형을 이루는 상부 금형 및 하부 금형 사이로 예비가열된 적층형 판재가 공급되어져 상기 하부 금형에 형성된 판재 안착부 상에 상기 적층형 판재를 배치한다.The laminated sheet is pre-heated between the upper mold and the lower mold constituting the compression-molding mold, so that the laminated sheet is disposed on the plate seating portion formed in the lower mold.

상부 금형을 구성하는 외곽 금형의 1차 하강을 통해 상기 적층형 판재의 가장자리 부위에 대한 클램핑을 실시한 후, 외곽 금형의 1차 하강 이후에, 상기 상부 금형을 구성하는 중심 금형이 2차적으로 하강한 상태에서 상기 적층형 판재의 중심 부위에 대한 가열 압축 및 사전 함침(Pre-consolidation, 프리프레그 층간접합) 작업을 실시한다.After clamping the edge portion of the laminated plate material through the primary lowering of the outer mold constituting the upper mold, after the primary lowering of the outer mold, the central mold constituting the upper mold descends secondarily In the heat-pressing and pre-consolidation (pre-consolidation, prepreg interlayer bonding) work on the central portion of the laminated sheet material.

프리프레그 층간접합이 종료된 후 함침된 수지의 결정화를 높이기 위해 금형 냉각을 실시한다.After the prepreg interlayer bonding is finished, mold cooling is performed to increase crystallization of the impregnated resin.

본 발명은 종래의 섬유강화 판재를 적층제조하는 경우에 압축 금형과 상기 압축 금형 내에 투입된 섬유강화 판재 간의 열팽창계수 편차에 의해서 가열압축 공정에서 발생하는 판재의 휨 현상을 극복하게 한다.The present invention overcomes the bending phenomenon of the plate material generated in the heat compression process by the variation of the thermal expansion coefficient between the compression mold and the fiber-reinforced plate material introduced into the compression mold in the case of stacking a conventional fiber-reinforced plate material.

이상 실시예를 통해 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 실시예는 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정되거나 변경될 수 있으며, 본 기술분야의 통상의 기술자는 이러한 수정과 변경도 본 발명에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.The present invention has been described through the above embodiments, but the present invention is not limited thereto. The above embodiments can be modified or changed without departing from the spirit and scope of the present invention, and those skilled in the art will recognize that such modifications and changes also belong to the present invention.

10 : 상부 금형
110 : 중심 금형
120 : 외곽 금형
130 : 상부금형 가열채널
140 : 하부금형 냉각채널
20 : 하부 금형
210 : 판재 안착부
220 : 하부금형 가열채널10: upper mold
110: center mold
120: outer mold
130: upper mold heating channel
140: lower mold cooling channel
20: lower mold
210: plate seating
220: lower mold heating channel

Claims (8)

공급된 섬유강화 판재에 대한 압축 가공을 행하는 압축 성형 금형에 있어서,
상기 압축 성형 금형은,
개별적으로 상하 구동하는 복수의 단위 금형을 갖는 상부 금형; 및
상기 상부 금형의 하부 상에서 공급된 섬유강화 판재를 지지하는 하부 금형;을 포함하고,
상기 상부 금형은 상기 섬유강화 판재의 상부 양측을 가압하는 복수의 외곽 금형 및 상기 복수의 외곽 금형 사이에 독립적으로 구동하게 배치된 중심 금형을 포함하고,
상기 복수의 외곽 금형을 통해 상기 섬유강화 판재의 외곽을 클램핑하여 상기 중심 금형의 하부에 위치한 섬유강화 판재의 내부에 있는 강화섬유의 거동을 제한하여 섬유강화 판재 외곽의 퍼짐 및 벌어짐 발생을 차단하는,
압축 금형.
In the compression molding mold for performing compression processing on the supplied fiber-reinforced plate material,
The compression molding mold,
An upper mold having a plurality of unit molds that are individually driven up and down; And
It includes; a lower mold for supporting the fiber reinforced plate material supplied on the lower portion of the upper mold;
The upper mold includes a plurality of outer molds for pressing both upper sides of the fiber-reinforced plate material and a center mold arranged to be driven independently between the plurality of outer molds,
Clamping the outer periphery of the fiber-reinforced plate through the plurality of outer molds to limit the behavior of the reinforcing fibers inside the fiber-reinforced plate located at the bottom of the center mold to block the spread and flaring of the outer periphery of the fiber-reinforced plate,
Compression mold.
제1항에 있어서,
상기 상부 금형 및 하부 금형은 각각 섬유강화 판재의 온도를 제어하기 위한 가열 및 냉각 채널을 포함하는,
압축 금형.According to claim 1,
The upper mold and the lower mold each include heating and cooling channels for controlling the temperature of the fiber reinforced plate,
Compression mold. 제1항에 있어서,
상기 상부 금형 및 하부 금형의 가열 채널을 이용하여 접합 작업 이후에, 상기 냉각 채널을 이용하여 섬유강화 판재의 냉각속도를 조절하여 섬유강화 판재의 온도를 조절하여 함침된 수지의 결정화도를 제어하는,
압축 금형.
According to claim 1,
After the bonding operation using the heating channels of the upper mold and the lower mold, by controlling the cooling rate of the fiber-reinforced plate using the cooling channel to control the temperature of the fiber-reinforced plate to control the crystallinity of the impregnated resin,
Compression mold.
제1항에 있어서,
상기 하부 금형의 중앙 상단부 상에는 판재 안착부가 형성되는,
압축 금형.
According to claim 1,
A plate seating portion is formed on a central upper portion of the lower mold,
Compression mold.
제 4 항에 있어서,
상기 외곽 금형의 내측 및 상기 판재 안착부의 외측 사이에는 이격 간격(d)을 유지하는,
압축 금형.
The method of claim 4,
Maintaining a separation distance (d) between the inside of the outer mold and the outside of the plate seating portion,
Compression mold.
제 1 항에 따른 압축 금형을 이용하여 공급된 적층형 판재에 대한 압축 가공 방법에 있어서,
압축 성형 금형을 이루는 상부 금형 및 하부 금형 사이로 적층형 판재가 공급되어져 상기 하부 금형에 형성된 판재 안착부 상에 상기 적층형 판재를 배치하는 단계;
상기 상부 금형을 구성하는 외곽 금형의 1차 하강을 통해 상기 적층형 판재의 가장자리 부위에 대한 클램핑을 실시하는 단계;
상기 외곽 금형의 1차 하강 이후에, 상기 상부 금형을 구성하는 중심 금형이 2차적으로 하강한 상태에서 상기 적층형 판재의 중심 부위에 대한 가열 압축 및 사전 함침 작업을 실시하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
적층형 판재에 대한 압축 가공 방법.
In the compression processing method for the laminated sheet material supplied using the compression mold according to claim 1,
Placing the laminated plate on the plate seating portion formed in the lower mold by supplying a laminated plate between the upper mold and the lower mold constituting the compression molding mold;
Clamping the edge portion of the laminated plate material through the first descending of the outer mold constituting the upper mold;
And after the first lowering of the outer mold, performing a heat compression and pre-impregnation operation on the central portion of the laminated sheet material in a state in which the center mold constituting the upper mold descends secondarily. Made with,
Compression processing method for laminated sheet materials.
제 6 항에 있어서,
상기 압축 가공 방법은,
상기 적층형 판재를 배치하는 단계 전에,
프리프레그 층간접합을 위해 온도를 높이는 예비가열 단계; 및
상기 예비가열된 프리프레그가 금형 내로 이송시 프리프레그의 열손실 및 금형과 접촉에 의한 열손실을 방지하기 위해 금형을 가열하는 단계;를 더 포함하는,
적층형 판재에 대한 압축 가공 방법.
The method of claim 6,
The compression processing method,
Before the step of placing the laminated sheet,
A preheating step of raising the temperature for the prepreg interlayer bonding; And
Further comprising the step of heating the mold to prevent heat loss of the prepreg when the preheated prepreg is transferred into the mold and heat loss due to contact with the mold.
Compression processing method for laminated sheet materials.
제 6 항에 있어서,
상기 압축 가공 방법은,
프리프레그 층간접합이 종료된 후 함침된 수지의 결정화를 높이기 위해 금형 냉각을 실시하는 단계;를 더 포함하는,
적층형 판재에 대한 압축 가공 방법.The method of claim 6,
The compression processing method,
After the prepreg interlayer bonding is finished, performing a mold cooling to increase the crystallization of the impregnated resin; further comprising,
Compression processing method for laminated sheet materials.
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