KR20210077345A - Method for manufacturing car door impact beam with high strength and lightweight - Google Patents

Method for manufacturing car door impact beam with high strength and lightweight Download PDF

Info

Publication number
KR20210077345A
KR20210077345A KR1020190168886A KR20190168886A KR20210077345A KR 20210077345 A KR20210077345 A KR 20210077345A KR 1020190168886 A KR1020190168886 A KR 1020190168886A KR 20190168886 A KR20190168886 A KR 20190168886A KR 20210077345 A KR20210077345 A KR 20210077345A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
impact beam
door impact
mixed solution
manufacturing
resin
Prior art date
Application number
KR1020190168886A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102291006B1 (en
Inventor
신영철
이종혁
심지현
유성훈
Original Assignee
다이텍연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 다이텍연구원 filed Critical 다이텍연구원
Priority to KR1020190168886A priority Critical patent/KR102291006B1/en
Publication of KR20210077345A publication Critical patent/KR20210077345A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102291006B1 publication Critical patent/KR102291006B1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/02Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor of articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C43/14Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor of articles of definite length, i.e. discrete articles in several steps
    • B29C43/146Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor of articles of definite length, i.e. discrete articles in several steps for making multilayered articles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/003Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor characterised by the choice of material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/02Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor of articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C43/20Making multilayered or multicoloured articles
    • B29C43/203Making multilayered articles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29KINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2101/00Use of unspecified macromolecular compounds as moulding material
    • B29K2101/12Thermoplastic materials
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29LINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00Other particular articles
    • B29L2031/30Vehicles, e.g. ships or aircraft, or body parts thereof
    • B29L2031/3055Cars

Abstract

The present invention relates to a method of manufacturing a vehicle door impact beam, in which the vehicle door impact beam is molded by using functional fibers and resins having excellent strength to have a lower specific gravity than a metal and high strength, so that an external impact is absorbed and buffered. According to the present invention, the method of manufacturing the vehicle door impact beam includes: preparing a mixed solution in which graphene oxide is dispersed in a thermoplastic resin; impregnating a plurality of fibers in the mixed solution, and arranging the mixed solution in one direction to form the mixed solution in a sheet shape; preparing a sheet laminate having a surface on which an elastic resin layer is formed by staking sheets in a vertical direction, forming an uppermost layer and a lowermost layer, which are stacked, by using resin powder or a resin film to have a predetermined thickness, and melting the resin powder or the resin film through thermocompression bonding using a heated flat press; and molding the sheet laminate by inserting the sheet laminate in a mold.

Description

고강도 경량 차량용 도어 임팩트 빔 제조방법{Method for manufacturing car door impact beam with high strength and lightweight}Method for manufacturing car door impact beam with high strength and lightweight

본 발명은 차량의 도어 임팩트 빔을 제조하는 방법으로, 보다 상세하게는 강도가 우수한 기능성 섬유와 수지를 이용하여 성형하여 금속보다 비중이 낮으면서도 높은 강도는 물론 외부 충격을 흡수 및 완충할 수 있는 차량용 도어 임팩트 빔의 제조방법에 관한 것이다. The present invention is a method of manufacturing a door impact beam for a vehicle, and more specifically, it is molded using functional fibers and resins having excellent strength, so that the specific gravity is lower than that of metal and high strength, as well as for vehicles capable of absorbing and buffering external shocks It relates to a method of manufacturing a door impact beam.

자동차는 사고 시 외부 충격으로부터 탑승자와 차체를 보호하도록 도어 내부에 일정한 강성을 가진 도어 임팩트 빔이 도어 아우터 패널과 도어 이너패널 사이에 차체의 길이방향으로 설치된다. In an automobile, a door impact beam having a certain rigidity is installed inside the door in the longitudinal direction of the vehicle body between the door outer panel and the door inner panel to protect the occupants and the vehicle body from external impact in the event of an accident.

도어 임팩트 빔은 자동차의 측면방향에서 가해지는 외부 충격을 충분하게 흡수할 수 있는 고강도이면서도 연비 성능을 저해하지 않도록 경량화가 필요하여, 이를 구현할 수 있는 다양한 기술이 개발되고 있다.The door impact beam has high strength that can sufficiently absorb external shocks applied from the side direction of the vehicle, but also needs to be lightweight so as not to impair fuel efficiency, and various technologies are being developed to implement this.

도어 임팩트 빔의 제조기술로 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0114208호"도어 임팩트 빔 및 그 제조방법"이 개시되어 있는데, 상기 특허기술은 강관을 절단하고 880~960℃로 유도가열한 후, 성형 시 강관의 내부로 냉각수를 공급하여 성형된 강관 내면이 냉각수와 직접 접촉하여 제조하고 있다. 이와 같은 제조방법은 중공이 형성되어 경량으로 구현하면서도, 강도를 보상하기 위하여 강재를 열간성형과 급냉 과정을 거쳐 강도를 향상시키고 있다.Korean Patent Publication No. 10-2011-0114208 "Door impact beam and manufacturing method therefor" is disclosed as a manufacturing technology of a door impact beam. The patented technology cuts a steel pipe and induction heating to 880 ~ 960 ℃, During molding, cooling water is supplied to the inside of the steel pipe, and the molded steel pipe inner surface is in direct contact with the cooling water. In this manufacturing method, a hollow is formed to realize light weight, and to compensate for strength, the steel material is subjected to hot forming and rapid cooling to improve strength.

다른 예로, 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0102314호 "2000㎫ 인장강도를 갖는 고강도 열간 성형 도어 빔 및 그 제조 방법"이 개시되어 있는데, 상기 특허기술은 전술한 특허기술과 마찬가지로 열간성형과 급냉 과정을 거치는 강관 소재를 탄소(C), 망간(Mn), 인(P), 황(S), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 보론(B)이 첨가된 합금 강재를 이용함으로써 2000㎫ 이상의 높은 강도를 가지는 도어 임팩트 빔을 제조하고 있다.As another example, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2012-0102314, "High-strength hot forming door beam having a tensile strength of 2000 MPa and a method for manufacturing the same" is disclosed. 2000 MPa by using alloy steel with carbon (C), manganese (Mn), phosphorus (P), sulfur (S), chromium (Cr), molybdenum (Mo) and boron (B) for the steel pipe material that undergoes the process The door impact beam having the above high strength is being manufactured.

하지만, 이와 같은 기술은 강재를 이용함에 따라 경량화를 구현하는데 한계가 있고, 금속재를 고온으로 열처리를 해야 함에 따라 많은 에너지가 필요하다.However, such a technique has a limit in realizing weight reduction by using steel, and requires a lot of energy as the metal material needs to be heat-treated at a high temperature.

대한민국 공개특허공보 제10-2011-0114208호(도어 임팩트 빔 및 그 제조방법)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2011-0114208 (Door impact beam and manufacturing method thereof) 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0102314호(2,000MPa 인장강도를 갖는 고강도 열간 성형 도어 빔 및 그 제조 방법)Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2012-0102314 (High-strength hot-formed door beam having 2,000 MPa tensile strength and manufacturing method thereof)

따라서, 본 발명은 경량이면서도 우수한 강도가 충분히 발현되면서도 에너지 소요량이 많지 않아 경제적으로 생산할 수 있는 차량용 도어 임팩트 빔의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a door impact beam for a vehicle that is lightweight and economically producible because it does not require much energy while sufficiently exhibiting excellent strength.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 열가소성 수지에 그래핀 옥사이드가 분산된 혼합액을 제조하는 단계와, 다수 가닥의 섬유를 혼합액에 함침한 후, 일방향으로 배열하여 시트형태로 형성하는 단계와, 시트를 수직방향으로 적층하고, 적층된 최상층과 최하층을 수지분말 또는 수지필름으로 소정 두께로 형성한 후, 가열된 평판 프레스로 열압착하여 상기 지분말 또는 수지필름을 용융시켜 표면에 탄성 수지층이 형성된 시트 적층체를 제조단계, 및 시트 적층체를 금형에 투입하여 성형하는 단계를 포함한다. In order to solve the above problems, the present invention comprises the steps of preparing a mixed solution in which graphene oxide is dispersed in a thermoplastic resin, impregnating a plurality of fibers in the mixed solution, arranging in one direction to form a sheet, and a sheet; is laminated in a vertical direction, and the uppermost and lowermost layers are formed to a predetermined thickness with resin powder or resin film, and then thermocompressed with a heated flat press to melt the powder or resin film to form an elastic resin layer on the surface. It includes a step of manufacturing the sheet laminate, and the step of putting the sheet laminate into a mold to mold it.

또한 본 발명에 있어서, 상기 혼합액은 열가소성 수지 89.5~94.9 중량%, 그래핀 옥사이드 0.1~0.5 중량%, 유기용매 5~10 중량%으로 이루어진다.In addition, in the present invention, the mixed solution consists of 89.5 to 94.9 wt% of a thermoplastic resin, 0.1 to 0.5 wt% of graphene oxide, and 5 to 10 wt% of an organic solvent.

또한, 본 발명에 있어서, 탄성 수지층은 상기 시트 적층체 두께의 10~20%로 형성된다.Further, in the present invention, the elastic resin layer is formed by 10 to 20% of the thickness of the sheet laminate.

본 발명은 금속보다 비중이 낮으면서 강도한 우수한 기능성 섬유를 수지에 함침하여 시트상으로 형성하고, 이를 다수개로 적층하여 차량용 도어 임팩트 빔을 성형함에 따라, 우수한 경량성과 강도가 발현되면서도 금속소재의 가공보다 보다 적은 에너지가 소요될 수 있어 생산비용이 절감되며, 표면에는 연질의 수지재로 이루어져 외부충격을 보다 효과적으로 흡수 및 완충할 수 있다. The present invention relates to the processing of metal materials while exhibiting excellent lightness and strength by impregnating an excellent functional fiber with a lower specific gravity and strength than metal into a resin, forming a sheet, and stacking a plurality of these to form a vehicle door impact beam. Less energy may be required to reduce production costs, and the surface is made of a soft resin material to absorb and buffer external shocks more effectively.

도 1은 본 발명에 따른 차량용 도어 임팩트 빔 제조방법의 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 차량용 도어 임팩트 빔 제조방법의 공정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 제조된 시트 적층체의 단면도이다.
도 4는 본 발명 실시예의 강도 및 인장 탄성률 시험성적서이다.
1 is a flowchart of a method for manufacturing a door impact beam for a vehicle according to the present invention.
Figure 2 is a view schematically showing the process of the vehicle door impact beam manufacturing method according to the present invention.
3 is a cross-sectional view of the sheet laminate manufactured in the present invention.
4 is a test report of strength and tensile modulus of an embodiment of the present invention.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것으로서, 실시예를 설명하는데 있어서 원칙적으로 관련된 공지의 기능이나 공지의 구성과 같이 이미 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 기술적 특징을 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.This embodiment is provided to more completely explain the present invention to those with ordinary knowledge in the art, and in principle, in explaining the embodiment, the related art function or known configuration is already in the art. If it is determined that the technical features of the present invention may be unnecessarily obscured as is obvious to those skilled in the art, the detailed description thereof will be omitted.

도 1은 본 발명에 따른 차량용 도어 임팩트 빔 제조방법의 순서도이고, 도 2는 이의 공정을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면 본 발명은 열가소성 수지에 그래핀 옥사이드가 분산된 혼합액을 제조하는 단계(S110), 다수 가닥의 섬유(10)를 상기 혼합액에 함침한 후 일 방향으로 배열하여 시트(20) 형태로 형성하는 단계(S120), 다수의 시트(20)를 적층하여 표면에 탄성 수지층이 형성된 시트 적층체(30)를 제조하는 단계(S130) 및, 시트 적층체(30)를 금형(50)에 투입하여 성형하는 단계(S140)를 거쳐 차량용 도어 임팩트 빔을 제조한다.1 is a flowchart of a method for manufacturing a door impact beam for a vehicle according to the present invention, and FIG. 2 is a view schematically illustrating a process thereof. Referring to FIG. 1 , the present invention comprises the steps of preparing a mixed solution in which graphene oxide is dispersed in a thermoplastic resin (S110), impregnating a plurality of fibers 10 in the mixed solution and arranging them in one direction to form a sheet 20 Forming with (S120), stacking a plurality of sheets 20 to prepare a sheet laminate 30 having an elastic resin layer formed on the surface (S130), and forming the sheet laminate 30 into a mold 50 A door impact beam for a vehicle is manufactured through a step (S140) of molding by putting it in the .

S110 단계에서 제조되는 혼합액은 후술하는 섬유(10)에 함침되어 섬유(10)의 강도를 향상하고 다수가닥의 섬유(10)를 일 방향으로 배향되도록 결합하는데, 열가소성 수지, 그래핀 옥사이드 및 유기용매가 혼합되어 소정 점도로 조성된다. The mixed solution prepared in step S110 is impregnated into the fibers 10 to be described later to improve the strength of the fibers 10 and combine the plurality of fibers 10 to be oriented in one direction, thermoplastic resin, graphene oxide and organic solvent. are mixed to form a predetermined viscosity.

열가소성 수지는 혼합액의 베이스로 유리 전이온도(glass transition temperature) 이상으로 가열 및 냉각되어 다수가닥의 섬유(10)를 일 방향으로 결합시켜 성형되는 도어 임팩트 빔의 강도를 향상한다. 열가소성 수지로는 폴리에스테르(PET), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 아크릴부타디엔스티렌(ABS), 폴리카보네이트(PC), 나일론(Nylon), 폴리염화비닐(PVC), 폴리스티렌(PS), 폴리우레탄(PU), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리락틱산(PLA), 테플론(polytetrafluoroethylene) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 열가소성 수지는 혼합액 전체 중량에 대하여 60~80 중량%가 첨가되는데, 60 중량% 미만이면 섬유(10) 간 접합력이 약해지고 후술하는 그래핀 옥사이드가 분산되기 어려우며, 80 중량%를 초과하면 유연성이 저하되어 취성이 강해지는 단점이 있다. The thermoplastic resin is heated and cooled above the glass transition temperature as the base of the mixed solution to improve the strength of the door impact beam formed by bonding a plurality of fibers 10 in one direction. Thermoplastic resins include polyester (PET), polypropylene (PP), polyethylene (PE), acrylic butadiene styrene (ABS), polycarbonate (PC), nylon (Nylon), polyvinyl chloride (PVC), and polystyrene (PS). , polyurethane (PU), polymethyl methacrylate (PMMA), polylactic acid (PLA), Teflon (polytetrafluoroethylene), and may include at least one selected from the group consisting of combinations thereof. The thermoplastic resin is added in an amount of 60 to 80% by weight based on the total weight of the mixed solution. If it is less than 60% by weight, the bonding force between the fibers 10 is weakened and graphene oxide to be described later is difficult to disperse, and when it exceeds 80% by weight, the flexibility is lowered. There is a disadvantage that the brittleness becomes stronger.

그래핀 옥사이드(Graphene Oxide)는 직경이 대략 1㎛ 내지 50㎛인 미세 분말로 열가소성 수지 내에 분산되어 섬유(10)의 강도를 보다 향상하도록 첨가된다. 그래핀 옥사이드는 혼합액 전체 중량에 대하여 0.1~0.5 중량% 첨가되는데, 0.1 중량% 미만이면 강도 상승효과를 기대하기 어렵고, 0.5 중량%를 초과하면 혼합액의 점도가 저하된다. Graphene oxide is dispersed in the thermoplastic resin as a fine powder having a diameter of approximately 1 μm to 50 μm and is added to further improve the strength of the fiber 10 . Graphene oxide is added in an amount of 0.1 to 0.5% by weight based on the total weight of the mixed solution. If it is less than 0.1% by weight, it is difficult to expect a strength-increasing effect, and if it exceeds 0.5% by weight, the viscosity of the mixed solution is lowered.

유기용매는 그래핀 옥사이드 분말을 열가소성 수지내에 균일하게 분산시키기 위한 것으로, 카비톨 아세테이트(Carbitol acetate), 부틸 카비톨 아세테이트(Butyl carbotol acetate; BCA), DBE(dibasic ester), 에틸카비톨, 에틸카비 톨아세테이트, 디프로필렌글리콜메틸에테르(Dipropylene glycol methyl ether; DPM), 셀로솔브아세테이트, 부틸 셀로솔브아세테이트, 부탄올(Butanol) 및 옥탄올(Octanol) 중에서 선택되는 2 이상의 혼합 용매일 수 있다. 유기용매는 혼합액 전체 중량에 대하여 5~10 중량% 첨가되며, 그래핀 옥사이드 분말의 균일한 분산을 위하여 초음파처리, 롤밀, 비드밀 또는 볼밀공정이 수행될 수도 있다. The organic solvent is for uniformly dispersing the graphene oxide powder in the thermoplastic resin. It may be a mixed solvent of two or more selected from tall acetate, dipropylene glycol methyl ether (DPM), cellosolve acetate, butyl cellosolve acetate, butanol, and octanol. The organic solvent is added in an amount of 5 to 10% by weight based on the total weight of the mixed solution, and sonication, roll mill, bead mill or ball mill process may be performed for uniform dispersion of the graphene oxide powder.

이와 같이 조성되는 혼합물은 섬유(10)에 효과적으로 함침되도록 20cps 내지 100cps의 점도로 조성되는데, 혼합물의 점도가 20cps 미만이면 섬유(10)에 점착되기 어렵고, 100cps를 초과하면 형성되는 시트(20)에 공극이 형성되어 강도가 저하될 수 있고 작업성이 나쁘게 된다. The mixture thus composed is composed of a viscosity of 20 cps to 100 cps to effectively impregnate the fiber 10. If the viscosity of the mixture is less than 20 cps, it is difficult to adhere to the fiber 10, and if it exceeds 100 cps, the sheet 20 is formed. Gaps may be formed, which may lower strength and deteriorate workability.

S120 단계는 S110 단계에서 조성된 혼합액에 다수 섬유(10)를 함침하여 시트(20) 형태로 형성하는 단계로, 여기서 섬유(10)는 일반 합성섬유보다 강도가 향상된 고강도 기능성 섬유(10)로, 유리섬유(Glass Fiber), 탄소섬유(Carbon Fiber), 아라미드 섬유(Aramid Fiber), 초고분자량 폴리에틸린 섬유 (UHMWPE Fiber) 또는 이들 섬유가 2이상이 포함된 복합사 섬유가 사용될 수 있다. 이와 같은 고강도 기능성 섬유(10)가 감겨진 크릴로부터 다수 가닥을 동일한 방향으로 인출한 후, 액조에 담겨진 상기 혼합액을 롤러를 이용하여 섬유(10)에 도포하고 와인딩하여 가열 건조함으로써 시트(20) 형태로 제조할 수 있다. 이와 같은 시트(20)는 혼합액으로 형성된 필름이 다수 가닥의 섬유(10)상에 적층되어 가열 및 가압되어 제조될 수도 있다. Step S120 is a step of impregnating a plurality of fibers 10 in the mixed solution prepared in step S110 to form a sheet 20, where the fibers 10 are high-strength functional fibers 10 with improved strength than general synthetic fibers, Glass fiber, carbon fiber, aramid fiber, ultra-high molecular weight polyethylene fiber (UHMWPE Fiber), or a composite yarn fiber containing two or more of these fibers may be used. After withdrawing a plurality of strands from the krill on which the high-strength functional fiber 10 is wound, in the same direction, the mixed solution contained in the liquid bath is applied to the fiber 10 using a roller, wound and dried by heating to form a sheet 20 can be manufactured with Such a sheet 20 may be manufactured by laminating a film formed of a mixed solution on a plurality of fibers 10 and heating and pressing.

S130 단계는 전 단계에서 제조된 일 방향 시트(20)를 다수개로 적층하고 표면에 탄성 수지층(31)이 형성하여 시트 적층체(30)를 제조하는 단계이다. 다수개로 적층되는 일 방향 시트(20)는 배열방향이 일치하도록 적층되며, 이때 적층된 시트(20)의 최상층과 최하층에는 열가소성 수지나 열경화성 수지로 이루어지는 수지분말 또는 수지필름이 소정 두께로 적층되어 형성된다. Step S130 is a step of manufacturing the sheet laminate 30 by laminating a plurality of unidirectional sheets 20 prepared in the previous step and forming an elastic resin layer 31 on the surface. The unidirectional sheets 20 stacked in plurality are stacked so that the arrangement directions coincide, and at this time, a resin powder or a resin film made of a thermoplastic resin or a thermosetting resin is laminated to a predetermined thickness on the uppermost layer and the lowermost layer of the stacked sheet 20. do.

이와 같이 수지분말 또는 수지필름이 표면에 적층된 다수개의 시트(20)는 가열된 평판 프레스(40)로 열 압착하는데, 이때 가열되는 온도는 상기 수지분말 또는 수지필름과 시트(20)를 형성하는 열가소성 수지의 유리전이온도 이상으로 가열된다. 이와 같은 시트(20) 열접착을 통하여 시트(20)를 형성하는 혼합액의 열가소성 수지를 용융시켜 이웃하게 적층되는 다른 시트(20)를 접합함과 동시에, 상기 수지분말 또는 수지필름을 용융시켜 표면에 탄성 수지층(31)이 형성되는 시트 적층체(30)가 제조된다. 시트 적층체(30)의 단면도가 도 3에 도시되어 있는데, 시트 적층체(30)의 표면에 탄성 수지층(31)은 연질의 수지재로 이루어져 외부 충격을 표면에서 효과적으로 흡수 및 완충할 수 있는데, 이를 위하여 상기 수지분말 또는 수지필름은 시트 적층체(30) 두께의 10~20%로 형성된다. In this way, a plurality of sheets 20 having a resin powder or resin film laminated on the surface are thermocompressed by a heated flat plate press 40, wherein the heated temperature is used to form the sheet 20 with the resin powder or resin film. It is heated above the glass transition temperature of the thermoplastic resin. Through the thermal bonding of the sheet 20, the thermoplastic resin of the mixed solution forming the sheet 20 is melted to bond the other sheets 20 stacked next to each other, and at the same time, the resin powder or resin film is melted to the surface. The sheet laminate 30 on which the elastic resin layer 31 is formed is manufactured. A cross-sectional view of the sheet laminate 30 is shown in FIG. 3 , and the elastic resin layer 31 on the surface of the sheet laminate 30 is made of a soft resin material to effectively absorb and buffer external impacts from the surface. , for this purpose, the resin powder or resin film is formed by 10 to 20% of the thickness of the sheet laminate 30 .

S140 단계는 전 단계에서 제조된 시트 적층체(30)를 금형(50) 내부로 투입하여 차량용 도어 임팩트 빔을 성형하는 단계이다. 상기 금형(50)은 내부에 도어 임팩트 빔의 형상에 따라 오목부와 돌출부가 각각 형성되는 상, 하 한 쌍으로 이루어져 프레스에 의해 가압되어 도어 임팩트 빔을 성형한다. 이때, 금형(50) 성형시 시트 적층체(30)의 표면에 형성되는 탄성 수지층(31)이 열가소성 수지로 이루어진 경우에는 열간금형이 사용되고, 열경화성 수지로 이루어진 경우에는 냉간금형이 사용될 수 있다. Step S140 is a step of molding the vehicle door impact beam by putting the sheet laminate 30 manufactured in the previous step into the mold 50 . The mold 50 consists of a pair of upper and lower portions each having a concave portion and a protruding portion formed therein according to the shape of the door impact beam, and is pressed by a press to form the door impact beam. In this case, when the elastic resin layer 31 formed on the surface of the sheet laminate 30 when the mold 50 is formed is made of a thermoplastic resin, a hot mold is used, and when it is made of a thermosetting resin, a cold mold can be used.

이와 같이 제조되는 차량용 도어 임팩트 빔의 내부는 강도가 우수한 기능성 섬유(10)가 일 방향으로 배열된 시트(20)가 다수 개 적층되어 우수한 강도가 발현되면서도, 시트 적층체(30)의 표면은 연질의 수지재로 이루어져 외부충격을 흡수 및 완충할 수 있다. In the interior of the vehicle door impact beam manufactured in this way, a plurality of sheets 20 in which the functional fibers 10 having excellent strength are arranged in one direction are laminated to express excellent strength, while the surface of the sheet laminate 30 is soft. It is made of a resin material and can absorb and buffer external shocks.

이와 같이 제조된 본 발명의 실시예와 비교예를 이하 비교 설명한다.Examples and comparative examples of the present invention prepared in this way will be described in comparison below.

<실시예><Example>

폴리에틸렌 수지 89.9중량%, 그래핀 옥사이드 분말 0.1중량%, 카비톨 아세테이트 10중량%으로 조성한 혼합액에 다수가닥의 유리섬유를 롤러를 이용하여 도포한 후, 권취롤에 시트상으로 와인딩하고 160℃로 가열하여 건조하여 시트형태로 제조하였다. 하면판 상에 펼쳐진 에폭시 수지필름 상에 제조된 15매 시트를 적층한 후, 최상층에 다시 에폭시 수지필름을 적층하고 상면판으로 압착하되, 상면판 및 하면판은 180℃로 가열하여 열압착하여 시트 적층체(30)를 제조하였다. 제조된 시트 적층체(30)를 한 쌍의 금형(50)에 투입 및 가압하여 차량용 도어 사이드 빔을 3개 제조하였다. A multi-stranded glass fiber is applied using a roller to a mixed solution composed of 89.9% by weight of polyethylene resin, 0.1% by weight of graphene oxide powder, and 10% by weight of carbitol acetate, and then wound in a sheet shape on a winding roll and heated to 160℃ and dried to prepare a sheet form. After laminating the 15 sheets prepared on the epoxy resin film spread on the bottom plate, the epoxy resin film is laminated again on the top layer and compressed with the top plate, but the top plate and the bottom plate are heated to 180° C. A laminate 30 was prepared. The manufactured sheet laminate 30 was put into and pressed into a pair of molds 50 to manufacture three door side beams for a vehicle.

이와 같이 제조된 실시예 3개에 대하여 강도(인장강도, 전단강도, 압축강도) 및 인장 탄성률을 아래와 같이 측정하였다. The strength (tensile strength, shear strength, compressive strength) and tensile modulus of the three thus prepared Examples were measured as follows.

1. One. 인장강도 측정Tensile strength measurement

실시예의 인장강도 및 인장 탄성률을 ASTM D3039에 따라 측정하였고, 도 4의 시험성적서에 나타나는 바와 같이 인장강도는 1,100~1,170Mpa, 인장 탄성률은 73~78GPa으로 측정되었다. The tensile strength and tensile modulus of Examples were measured according to ASTM D3039, and as shown in the test report of FIG. 4, the tensile strength was 1,100 to 1,170 Mpa, and the tensile modulus was measured to be 73 to 78 GPa.

2. 2. 전단강도 측정Shear strength measurement

실시예의 인장강도 및 인장 탄성률을 ASTM D3518에 따라 측정하였고, 도 4의 시험성적서에 나타나는 바와 같이 전단강도는 65~69MPa으로 측정되었다. The tensile strength and tensile modulus of Examples were measured according to ASTM D3518, and as shown in the test report of FIG. 4, the shear strength was measured to be 65 to 69 MPa.

3. 3. 압축강도 측정Compressive strength measurement

실시예의 인장강도 및 인장 탄성률을 ASTM D3518에 따라 측정하였고, 도 4의 시험성적서에 나타나는 바와 같이 압축강도는 750~1,075MPa으로 측정되었다. Tensile strength and tensile modulus of Example were measured according to ASTM D3518, and as shown in the test report of FIG. 4, the compressive strength was measured to be 750 to 1,075 MPa.

이와 같이 본 발명에 따라 제조되는 차량용 도어 사이드 빔의 내부는 금속보다 비중이 낮은 섬유가 일 방향으로 배열된 시트가 다수 개 적층되어 우수한 강도(인장강도, 전단강도 및 압축강도) 뿐만 아니라, 표면에 형성된 탄성 수지층으로 인하여 인장 탄성율이 우수하여 외부충격을 효과적으로 흡수 및 완충할 수 있다. As described above, in the interior of the door side beam for a vehicle manufactured according to the present invention, a plurality of sheets in which fibers having a lower specific gravity than metal are arranged in one direction are stacked so that not only excellent strength (tensile strength, shear strength, and compressive strength) but also the surface Due to the formed elastic resin layer, it is possible to effectively absorb and buffer external shocks due to excellent tensile modulus.

이상 설명한 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.The present invention described above is not limited to the described embodiments, and it is apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Accordingly, it should be said that such variations or modifications fall within the scope of the claims of the present invention.

10 : 섬유 20 : 시트
30 : 시트 적층체 31 : 탄성 수지층
40 : 평판 프레스 50 : 금형
10: fiber 20: sheet
30: sheet laminate 31: elastic resin layer
40: flat plate press 50: mold

Claims (3)

차량용 도어 임팩트 빔의 제조방법에 있어서,
열가소성 수지에 그래핀 옥사이드가 분산된 혼합액을 제조하는 단계;
다수 가닥의 섬유를 상기 혼합액에 함침한 후, 일방향으로 배열하여 시트형태로 형성하는 단계;
상기 시트를 수직방향으로 적층하고, 적층된 최상층과 최하층을 수지분말 또는 수지필름으로 소정 두께로 형성한 후, 가열된 평판 프레스로 열압착하여 상기 지분말 또는 수지필름을 용융시켜 표면에 탄성 수지층이 형성된 시트 적층체를 제조단계; 및
상기 시트 적층체를 금형에 투입하여 성형하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 도어 임팩트 빔의 제조방법.
A method for manufacturing a door impact beam for a vehicle, the method comprising:
preparing a mixed solution in which graphene oxide is dispersed in a thermoplastic resin;
impregnating a plurality of fibers in the mixed solution, arranging in one direction to form a sheet;
The sheets are laminated in a vertical direction, and the laminated top and bottom layers are formed to a predetermined thickness with resin powder or resin film, and then thermocompressed by a heated flat press to melt the powder or resin film to form an elastic resin layer on the surface. manufacturing the formed sheet laminate; and
A method of manufacturing a door impact beam for a vehicle, comprising: inserting the sheet laminate into a mold and molding the sheet.
제1항에 있어서,
상기 혼합액은,
열가소성 수지 89.5~94.9 중량%, 그래핀 옥사이드 0.1~0.5 중량%, 유기용매 5~10 중량%으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 도어 임팩트 빔의 제조방법.
According to claim 1,
The mixture is
89.5 to 94.9 wt% of a thermoplastic resin, 0.1 to 0.5 wt% of graphene oxide, and 5 to 10 wt% of an organic solvent.
제2항에 있어서,
상기 탄성 수지층은 상기 시트 적층체 두께의 10~20%로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 도어 임팩트 빔의 제조방법.
3. The method of claim 2,
The method of manufacturing a door impact beam for a vehicle, characterized in that the elastic resin layer is formed in 10 to 20% of the thickness of the sheet laminate.
KR1020190168886A 2019-12-17 2019-12-17 Method for manufacturing car door impact beam with high strength and lightweight KR102291006B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190168886A KR102291006B1 (en) 2019-12-17 2019-12-17 Method for manufacturing car door impact beam with high strength and lightweight

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190168886A KR102291006B1 (en) 2019-12-17 2019-12-17 Method for manufacturing car door impact beam with high strength and lightweight

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210077345A true KR20210077345A (en) 2021-06-25
KR102291006B1 KR102291006B1 (en) 2021-08-19

Family

ID=76629135

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190168886A KR102291006B1 (en) 2019-12-17 2019-12-17 Method for manufacturing car door impact beam with high strength and lightweight

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102291006B1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110114208A (en) 2010-04-13 2011-10-19 현대하이스코 주식회사 Door impact beam and it's manufacturing method
KR20120102314A (en) 2011-03-08 2012-09-18 현대하이스코 주식회사 Door beam with a function 2000mpa tensile strength and it's maufacturing method
JP2016094608A (en) * 2012-09-26 2016-05-26 東邦テナックス株式会社 Prepreg and method for producing the same
KR20180060504A (en) * 2016-11-29 2018-06-07 주식회사 서연이화 Door of vehicle and a method for producing the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110114208A (en) 2010-04-13 2011-10-19 현대하이스코 주식회사 Door impact beam and it's manufacturing method
KR20120102314A (en) 2011-03-08 2012-09-18 현대하이스코 주식회사 Door beam with a function 2000mpa tensile strength and it's maufacturing method
JP2016094608A (en) * 2012-09-26 2016-05-26 東邦テナックス株式会社 Prepreg and method for producing the same
KR20180060504A (en) * 2016-11-29 2018-06-07 주식회사 서연이화 Door of vehicle and a method for producing the same

Also Published As

Publication number Publication date
KR102291006B1 (en) 2021-08-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9643380B2 (en) Carbon fibre reinforced composite material and production method thereof
US11878642B2 (en) Vehicle back beam and vehicle including same
US11584835B2 (en) Laminated substrate and method for manufacturing the same
US10240017B2 (en) Composite panel
KR102206337B1 (en) Hollow structure body and component for vehicle
CN105473331A (en) Continuous fiber reinforced resin composite material and molded article thereof
JP2008179808A (en) Method for producing resin prepreg, fiber sheet for resin prepreg, resin prepreg, and composite material comprising the same
US20150266245A1 (en) Method for manufacturing fiber-reinforced resin materials
CN107264457A (en) With the I-beam for strengthening crust
JP2014505607A (en) High strength composite sheet manufacturing apparatus excellent in impregnation and high strength composite sheet manufacturing method using the same
JP6000497B1 (en) Fiber-reinforced composite material and method for producing the same
CN106184083B (en) Bumper beam for vehicle
KR102284616B1 (en) Hybrid fiber reinforced composite material for car parts
KR102267884B1 (en) Hybrid type fiber reinforced composite material
KR101328089B1 (en) A manufacturing method of sandwich panel
KR20180078819A (en) Method of manufacturing hybrid vehicle body part with different material
KR102291006B1 (en) Method for manufacturing car door impact beam with high strength and lightweight
JP2018183915A (en) Laminate panel
US20110297308A1 (en) Method of making automotive body parts
KR20170069747A (en) Thermoplastic composite containing thermoplastic polyurethane coating layer and its manufacturing method
KR101746026B1 (en) Multilayer hybrid prepreg and its manufacturing method
KR102003895B1 (en) Impact beam for car door
KR20200064759A (en) Method for preparing fiber reinforced plastic composite material and fiber reinforced plastic composite material using the same
KR102239093B1 (en) Composite material for reinforcement and articles comprising the same
KR101995386B1 (en) A Composite to prevent scattering of fragments

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant