KR20210109586A - 복합 재료의 기계적 성형 - Google Patents

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리차드 홀리스
딘 라이트
리차드 러셀
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사이텍 인더스트리스 인코포레이티드
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Abstract

본원에는 직포 또는 부직포 베일(120)의 사용을 포함하는, 복합 재료(110)를 성형하는 방법이 개시되어 있다. 본원에는 유의한 주름 개선 효과를 나타내는, 이 같은 방법을 이용하여 형성된 성형 복합 재료가 또한 개시되어 있다.

Description

복합 재료의 기계적 성형
관련 출원
본 출원은 2018년 12월 31일자로 출원된 미국 가출원 제62/786,855호에 대한 우선권을 주장한다. 본 출원의 전문은 본원에서 참고로 명백하게 포함된다.
섬유-보강 중합체 복합 재료는 많은 산업(항공우주, 자동차, 해양, 공업, 건설 및 매우 다양한 소비자 제품을 포함함)에서 광범위하게 사용되고 있으며, 이들은 종종 경량이면서도 특히 가혹한 환경에서 여전히 높은 강도 및 내식성을 나타내기 때문에 바람직하다. 섬유-보강 중합체 복합 재료는 전형적으로 사전-함침된 재료로 만들어지거나, 수지 주입 공정으로부터 만들어진다.
사전-함침된 재료 또는 "프리프레그(prepreg)"는 일반적으로 경화성 매트릭스 수지(예를 들어, 에폭시)로 함침된 섬유(예를 들어, 탄소 섬유)를 지칭한다. 프리프레그 내의 수지 함량은 전형적으로 40 부피% 내지 65 부피%로 비교적 높다. 여려 겹의 프리프레그를 레이업(laying up)을 위한 크기로 절단한 후, 후속적으로 조립하고, 몰딩 공구에서 성형할 수 있다. 프리프레그가 몰딩 공구의 형상에 맞게 쉽게 조정될 수 없는 경우, 프리프레그를 몰딩 표면의 형상으로 점진적으로 변형시키기 위해 프리프레그에 열을 가할 수 있다.
또한, 섬유-보강 중합체 복합 재료는 수지 주입 기술을 수반하는 액체 몰딩 공정에 의해 만들어질 수 있다. 이들 공정으로는, 예를 들어, 수지 이송 몰딩(RTM), 액체 수지 주입(LRI), 진공-보조 수지 이송 몰딩(VARTM), 유연성 툴링에 의한 수지 주입(RIFT), 진공-보조 수지 주입(VARI), 수지 필름 주입(RFI), 제어 대기압 수지 주입(CAPRI), VAP(진공-보조 공정), 단일 라인 사출(SLI) 및 정압 주입(CPI)을 들 수 있다. 수지 주입 공정에서, 건조 결합제 섬유를 몰드 내에 예비 성형품으로서 배열한 후, 액체 매트릭스 수지를 이용하여 원 위치에서 직접 사출 또는 주입을 실시한다. 사출 또는 주입 이후, 수지가 주입된 예비 성형품을 경화하여 복합 완제품을 제공한다.
재료의 유형 둘 모두에 있어서, 복합 재료의 3차원 성형(또는 몰딩)을 위한 공정은 최종 몰딩 제품의 외관, 물성 및 성능에 중요하다. 예를 들어, 예비 성형품은, 종종 시간 소모적이며 종종 유의한 부품간 변화(part-to-part variation)를 초래하는 핸드 레이업 공정을 이용하여 세부 형상으로 종종 성형된다. 복합 재료를 성형하기 위한 기타 덜 수동적인 방법(예를 들어, 핀, 로봇 및/또는 작동장치를 이용하여 부품 형성에 도움을 줄 수 있는 진공 성형 방법)이 존재하지만, 이 같은 방법은 이들의 자체의 단점 및 결점을 갖는다. 예를 들어, 진공 방법은 형성 및 경화가 다양한 공정 단계에서 발생하기 때문에 "오프라인(offline)"으로 간주된다. 게다가, 이 같은 방법은 종종 시간 소모적이며, 복합 재료의 유동학적 거동 및 경화 특징을 고려하지 않는다. 그리고, 이 같은 공정의 제품은 여전히 주름 및 기타 결함이 발생하기 쉽다.
본원에는 복합 재료를 성형하기 위한 새로운 방법이 개시되어 있으며, 이때 상기 방법은 기존의 기반시설 및 장비의 자동화 및 활용의 부족 측면에서 당해 기술분야에 알려져 있는 기타 방법의 결점을 해결할 뿐만 아니라, 특히 내부 반경에서의 매우 낮은 부품간 변화 및 최소 주름을 제공한다.
따라서, 하나의 양태에서 본 교시는 복합 재료를 성형하기 위한 방법을 제공하며, 이때 상기 방법은 일반적으로,
(A) 복합 시스템을 프레스 공구 내에 위치시키되, 프레스 공구는 간극에 의해 분리되어 있는 수형 몰드(male mold) 및 상응하는 암형 몰드(female mold)를 포함하며, 이때 수형 몰드 및 암형 몰드는 각각 독립적으로 비평면 몰딩 표면을 갖는 단계;
(B) 수형 몰드와 암형 몰드 사이의 간극을 좁힘으로써 수형 몰드와 암형 몰드 사이에서 복합 시스템을 압축하는 단계; 및
(C) 복합 시스템의 점도가 몰딩 형상을 유지하기에 충분한 수준에 도달할 때까지 수형 몰드 및 암형 몰드를 폐쇄 위치에서 유지하는 단계를 포함한다.
복합 시스템은 상단 표면 및 하단 표면을 갖는 적어도 하나의 직포 또는 부직포 베일, 및 상단 표면 및 하단 표면을 갖는 실질적 평면 복합 재료를 포함하며, 이때 실질적 평면 복합 재료의 하단 표면은 제1 직포 또는 부직포 베일의 상단 표면과 접촉하고; 적어도 하나의 직포 또는 부직포 베일은 구조 프레임으로 고정된다.
일부 실시형태에서, 적어도 하나의 직포 또는 부직포 베일은 구조 프레임을 가로질러 펼쳐져 있다. 일부 실시형태에서, 구조 프레임은 상단 프레임 및 하단 프레임을 포함하며, 여기서 적어도 하나의 직포 또는 부직포 베일은 상단 프레임과 하단 프레임 사이에 유지된다.
일부 실시형태에서, 실질적 평면 복합 재료의 상단 표면은 또한 제2 직포 또는 부직포 베일의 하단 표면과 접촉하여 층상 구조를 형성한다. 본 실시형태에서, 복합 재료는 열 또는 힘이 층상 구조에 인가될 때까지 제1 직포 또는 부직포 베일과 제2 직포 또는 부직포 베일 사이에 정치 상태로 유지될 수 있다.
기타 실시형태에서, 실질적 평면 복합 재료의 상단 표면은 또한 하나 이상의 층을 포함하는 필름으로부터 선택되는 다이어프램(diaphragm)과 접촉하며, 이때 상기 층 각각은 독립적으로 고무층, 실리콘층 및 플라스틱 층으로부터 선택된다.
일부 실시형태에서, 직포 또는 부직포 베일은 약 5 g/㎡와 약 50 g/㎡ 사이의 중량을 갖는다. 일부 실시형태에서, 직포 또는 부직포 베일은 폴리에스테르 섬유, 탄소 섬유, 유리 섬유 또는 이들의 조합을 포함한다.
일부 실시형태에서, 단계 (B)는 수형 몰드와 암형 몰드 사이의 간극을 부분적으로 좁혀 몰드들 사이에 보다 작은 간극을 형성하는 단계를 포함하며, 이때 보다 작은 간극은 특정 시간 또는 점도에 도달한 이후에 후속적으로 폐쇄된다. 기타 실시형태에서, 단계 (B)는 수형 몰드 및 암형 몰드를 복합 재료의 연화점보다 높은 온도로 유지하면서 수형 몰드와 암형 몰드 사이의 간극을 약 0.7 ㎜/초와 약 400 ㎜/초 사이의 속도로 좁히는 단계를 포함한다.
일부 실시형태에서, 수형 몰드 및 암형 몰드는 주위 온도보다 높은 온도, 예를 들어 100℃보다 높은 온도로 유지된다.
일부 실시형태에서, 단계 (C)는 복합 재료의 점도가 1.0 x 108 mPa 미만이 될 때까지 실시된다.
일부 실시형태에서, 이 방법은 (D) 공구 상의 복합 시스템을 복합 재료의 연화 온도보다 낮은 온도까지 냉각시키는 단계를 추가로 포함한다. 기타 실시형태에서, 이 방법은 (D') 복합 시스템이 복합 재료의 연화 온도보다 높은 온도로 있는 동안에 복합 시스템을 공구로부터 제거하는 단계를 추가로 포함한다.
일부 실시형태에서, 수형 몰드 및 암형 몰드는 약 10초 내지 약 30분 동안 폐쇄 위치에서 유지된다.
일부 실시형태에서, 복합 시스템 내의 복합 재료는 패턴으로 기계 가공(machining)되어 있다.
일부 실시형태에서, 이 방법은 복합 시스템을 프레스 공구 내에 위치시키기 전에 가열 장치, 예를 들어 접촉 가열기 또는 IR 가열기 내에서 복합 시스템을 복합 재료의 점도를 낮추기에 충분한 온도로 예열하는 단계를 추가로 포함한다.
일부 실시형태에서, 복합 재료는 아라미드, 고탄성 폴리에틸렌(PE), 폴리에스테르, 폴리-p-페닐렌-벤조비스옥사졸(PBO), 탄소, 유리, 석영, 알루미나, 지르코니아, 탄화규소, 현무암, 천연 섬유 및 이들의 조합으로부터 선택되는 재료로 만들어진 구조용 섬유를 포함한다.
일부 실시형태에서, 복합 재료는 열가소성 중합체, 열경화성 수지 및 이들의 조합으로부터 선택되는 결합제 또는 매트릭스 재료를 포함한다. 특정 실시형태에서, 결합제 또는 매트릭스 재료는 복합 재료 내에 적어도 약 40%의 양으로 존재한다. 특정 실시형태에서, 결합제 또는 매트릭스 재료는 적어도 약 1 x 108 mPa의 점도를 갖는다. 특정 실시형태에서,
- (i) 결합제 또는 매트릭스 재료는 1 x 108 mPa 미만의 점도를 갖거나, (ii) 베일은 100 g/㎡ 미만의 중량을 갖고;
- 복합 재료의 표면은 수지가 풍부하다.
일부 실시형태에서, 이 방법은 이형제를 수형 몰드, 암형 몰드 또는 이들 둘 모두에 도포하는 단계를 추가로 포함한다.
일부 실시형태에서, 복합 시스템은 자동화 수단에 의해 선택적인 가열 장치 및 프레스 공구 내에 위치한다. 일부 실시형태에서, 프레스 공구의 임의의 일부에는 어떠한 진공 압력도 인가되지 않는다.
도 1은 본 교시에 따른 예시적인 복합 시스템을 보여준다.
도 2a 및 도 2b는 본 교시에 따른 예시적인 몰딩 공정을 보여준다.
도 3은 본원에 개시되어 있는 방법을 이용하여 형성된 예시적인 부품과 이중 다이어프램 기계적 열성형 방법을 이용하여 형성된 예시적인 부품을 사진 상에서 비교한 것이다.
복합 재료의 가공 처리의 잠재적인 단점(가공 처리 시간, 부품간 변화 및 시각적 결함을 포함함)의 측면에서, 보다 신속하고, 보다 신뢰 가능한 개선된 조립 및 공정을 개발할 필요성이 여전히 존재한다. 이는, 예를 들어 시각적 수용(visual acceptance)이 요구되는 자동차 부품을 도색하거나 커버하지 못할 수 있기 때문에 자동차 부품에 특히 적용된다. 시각적 완전성을 얻기 위해 노력하고 있을지라도, 기존의 장비(예를 들어, 금속 스탬프 또는 프레스)를 충분히 이용하는 것이 또한 바람직하다. 그러나, 통상의 금속 스탬핑 장비는 전형적으로 복합 재료에 대해 직접 사용하는 경우에 불완전하고 평탄하지 않은 표면을 초래한다. 본 개시내용은, 금속 스탬핑 공구를 사용하여 예를 들어 내부 반경에서 예상외로 우수한 표면 물성(현저한 주름 결핍)을 갖는 형성 부품을 생산할 수 있는 베일-보조 기계적 열성형 공정을 이용하여 복합 재료를 성형하기 위한 방법을 제공한다.
복합 재료를 성형하기 위한 공정
본 교시는 본원에 더욱 상세하게 기술되어 있는 재료를 이용하여 복합 재료를 성형하기 위한 방법을 포함한다. 따라서, 일부 양태에서 본 교시는 복합 재료를 성형하기 위한 방법을 제공하며, 이때 상기 방법은 일반적으로,
(A) 복합 시스템을 프레스 공구 내에 위치시키되, 프레스 공구는 간극에 의해 분리되어 있는 수형 몰드 및 상응하는 암형 몰드를 포함하며, 이때 수형 몰드 및 암형 몰드는 각각 독립적으로 비평면 몰딩 표면을 갖는 단계;
(B) 수형 몰드와 암형 몰드 사이의 간극을 좁힘으로써 수형 몰드와 암형 몰드 사이에서 복합 시스템을 압축하는 단계; 및
(C) 복합 시스템의 점도가 몰딩 형상을 유지하기에 충분한 수준에 도달할 때까지 수형 몰드 및 암형 몰드를 폐쇄 위치에서 유지하는 단계를 포함한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "복합 시스템"이란 용어는 복합 재료의 성형을 위해 사용되는 재료로 만들어진 조립체를 지칭하고, 상단 표면 및 하단 표면을 갖는 적어도 하나의 직포 또는 부직포 베일, 및 상단 표면 및 하단 표면을 갖는 실질적 평면 복합 재료를 포함한다. 복합 시스템에서, 실질적 평면 복합 재료의 하단 표면은 제1 직포 또는 부직포 베일의 상단 표면과 접촉하고, 적어도 하나의 직포 또는 부직포 베일은 구조 프레임으로 고정된다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "실질적 평면"이란 용어는 2개의 다른 평면보다 측정 가능하게 큰(예를 들어, 적어도 2배, 3배, 4배 또는 5배 또는 그 이상 큰) 하나의 평면을 갖는 재료를 지칭한다. 일부 실시형태에서, 실질적 평면 재료는 가장 큰 평면을 따라 두께 변화를 갖는다. 예를 들어, 복합 재료는 패드업(pad-up; 즉 플라이 양의 국부적 증가) 또는 플라이드롭(ply drop; 즉 플라이 양의 국부적 감소), 재료 변화 및/또는 복합물이 예를 들어 직물로 전이되는 영역과 같은 보강 재료를 포함할 수 있다. 기타 실시형태에서, 실질적 평면 재료는 복합 재료의 영역을 따라 최소 두께 변화를 나타낸다. 예를 들어, 실질적 평면이란 용어는 복합 재료가 영역의 90%에 대해 ±15% 이하의 전체 두께 변화를 갖는다는 것을 의미할 수 있다. 일부 실시형태에서, 두께 변화는 영역의 90%에 대해 ±10% 이하이다. 실질적 평면은 완전 평면 재료를 나타내기 위한 것이 아니라, 오목면 및/또는 볼록면에서의 약간의 변화를 갖는 재료를 또한 포함한다.
이제, 도 1을 참고하면, 특정 실시형태에서 실질적 평면 복합 재료(110)는 구조 프레임(150, 160)으로 고정되는 직포 또는 부직포 베일(120)의 상단 표면 상에 배치된다. 예를 들어, 직포 또는 부직포 베일은 하단 프레임(150)을 잡고 있는 베드(140) 상에 배치될 수 있다. 복합 재료(110)는 후속적으로 직포 또는 부직포 베일(120) 상부에 배치될 수 있고, 상단 프레임(160)은 하단 프레임(150) 상부에 배치될 수 있으며, 이때 직포 또는 부직포 베일은 2개의 프레임 사이에 개재된다. 일부 경우, 예를 들어 몰딩 부품의 주변부 둘레의 낭비를 최소화하는 것이 요구되는 경우, 복합 재료를 직포 또는 부직포 베일의 상단 표면 상에 배치하기 전에 이를 패턴으로 기계 가공할 수 있다. 직포 또는 부직포 베일은 구조 프레임을 가로질러 펼쳐져 있을 수 있다. 직포 또는 부직포 베일을 구조 프레임을 가로질러 펼치는 것이 복합 재료의 중량을 지지하는 역할을 한다. 따라서, 일부 실시형태에서 직포 또는 부직포 베일은 구조 프레임을 가로질러 펼쳐져 있어서 직포 또는 부직포 베일은 최소 처짐(sagging), 예를 들어 (구조 프레임의 평면으로부터) 2.0 ㎝ 미만의 처짐, 1.0 ㎝ 미만의 처짐, 0.5 ㎝ 미만의 처짐, 0.25 ㎝ 미만의 처짐 또는 심지어 0.1 ㎝ 미만의 처짐으로 복합 재료를 지지할 수 있다. 일부 실시형태에서, 상단 프레임의 배치 이전에 추가의 직포 또는 부직포 베일 또는 다이어프램이 복합 재료의 상단 표면에 부가된다. 추가의 직포 또는 부직포 베일 또는 다이어프램은 일부 상황에서 복합 재료를 보다 견고하게 고정시키는 작용을 할 수 있는 복합 재료와의 층상 구조를 형성한다(즉, 복합 재료를 개재함). 이 같은 추가의 직포 또는 부직포 베일 또는 다이어프램이 사용되는 경우, 상단 프레임(160)은 직포 또는 부직포 베일 및 추가의 직포 또는 부직포 베일 또는 다이어프램이 둘 모두 2개의 프레임 사이에 개재되도록 하단 프레임(150) 상부에 배치될 수 있다. 직포 또는 부직포 베일과 추가의 직포 또는 부직포 베일 또는 다이어프램 사이에 일부 분리를 제공하는 것이 유리한 경우에 중앙 프레임을 또한 이용할 수 있다. 상단, (선택적인) 중앙 및 하단 프레임은 지지 주변부(supported perimeter)를 통해, 예를 들어 주변부 둘레에 소정의 간격으로 클램프를 위치시킴으로써 목적하는 직포 또는 부직포 베일 형상을 유지한다. 이 같은 프레임은 몰딩될 복합 재료의 크기 및 형상에 기초하여 제작될 수 있다. 선택적으로, 통상적인 금속 또는 복합 프레스 공구(예를 들어, 랑자우너(Langzauner) 또는 슈베르트(Schubert)와 같은 제조사의 제품)와 함께 사용하기 위해 사전 제작된 구조 지지 프레임이 당해 기술분야에 알려져 있다.
일부 실시형태에서, 실질적 평면 복합 재료(110)는 단순히 직포 또는 부직포 베일(120)의 상단 표면 상에 놓여 있다. 기타 실시형태에서, 이는 복합 재료(또는 사용된다면 추가의 직포 또는 부직포 베일 또는 다이어프램)에 압력(예를 들어, 수동 또는 기계적 수단에 의한 압력)을 물리적으로 인가함으로써 달성될 수 있다. 일단 배치되면, 복합 재료는 인덱싱(indexing)되는 것으로 간주된다. 즉, 복합 재료는 베일 상의 X축 및 Y축을 따라 (예를 들어, 자동화 수단에 의해) 특정 위치에 배치될 수 있다. 이어서, 이러한 인덱싱된 복합 시스템은, 프레스 공구가 복합 재료의 소정의 영역과 지속적으로 맞물려 있도록 (이하에 더욱 상세하게 기술되어 있는 바와 같이) 프레스 공구 내에서 (예를 들어, 자동화 수단에 의해) 특정 위치에 배치될 수 있다. 따라서, 인덱싱된 복합 시스템은 각각의 복합 재료 블랭크(composite material blank)를 개별적으로 인덱싱할 필요 없이 많은 부수의 몰딩 제품을 생산하기 위해 신뢰 가능하게 사용될 수 있다.
추가의 직포 또는 부직포 베일 또는 다이어프램이 사용되는 경우, 예를 들어 몰딩 성능을 저해할 수 있는 잔류 공기를 추출하고/하거나, 복합 재료(또는 이의 성분)의 변형 또는 주름을 저해하고/하거나, 섬유의 정렬을 유지하는데 도움을 주고/주거나, 공정 또는 성형 동안에 재료를 지지하고/하거나, 승온에서 목적하는 두께를 유지하기 위해 진공 압력이 요구될 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같이, "진공 압력"이란 용어는 1기압 미만(또는 1,013 mbar 미만)의 진공 압력을 지칭한다. 이때, 진공에 의해서든 기계적 수단에 의해서든, 복합 재료는 베일(들)과 다이어프램 사이에서 견고하게 유지되어 이는 열 또는 힘이 인가될 때까지 정치 상태이다. 이 같은 정치 시스템은, 예를 들어 복합 재료가 이의 X축 및 Y축을 따라 충분한 장력으로 이의 위치에서 정치 상태로 유지될 뿐만 아니라, 이는 또한 (상술한 바와 같이) 인덱싱되기 때문에 유리할 수 있다.
이제, 도 2a를 참고하면, 복합 시스템 (210)은 일부 경우에 가열 장치(220) 내에서 예열될 수 있다. 복합 시스템은 가열 장치 내에 수동으로 또는 자동화 수단에 의해, 예를 들어 자동화 셔틀(225)을 이용하여 배치될 수 있다. 이러한 가열 장치는 금속 또는 복합 재료 제품의 형성 또는 몰딩에 사용될 수 있는 임의의 가열기, 예를 들어 접촉 가열기 또는 적외선(IR) 가열기 일 수 있다. 일부 경우, 이러한 예열은 복합 재료, 직포 또는 부직포 베일(들) 또는 임의의 선택적인 다이어프램을 연화시켜서, 예를 들어 이들이 최종 몰딩 제품의 형성 동안에 보다 유연하게 된다. 일부 경우, 이러한 예열에 의해 복합 시스템 내에 유지되는 복합 재료가 목적하는 점도 또는 온도에 도달하게 된다. 예열은 약 75℃, 100℃, 125℃, 150℃, 175℃, 200℃보다 높은 온도 또는 심지어 그 이상의 온도까지 가열된 가열 장치 내에서 일어날 수 있다. 이러한 온도는, 예를 들어 직포 또는 부직포 베일(들), 선택적인 다이어프램 및/또는 복합 재료 내의 성분의 정체성(identity)에 따라 조절될 수 있다. 예를 들어, 프레스 공구의 가열을 최소화 또는 제거하는 것이 필요하고/하거나, 복합 시스템이 프레스 공구 내에 잔류하는 시간의 양을 최소화하는 것이 필요한 경우에 이 같은 예열이 유리하다.
최종 몰딩 제품을 형성하기 위해, 복합 시스템을 프레스 공구 내에 위치시킨다. 일부 실시형태에서, 프레스 공구의 임의의 일부에는 어떠한 진공 압력도 인가되지 않는다. 기타 실시형태에서, 예를 들어 복합 시스템과 공구 사이에 갇힌 공기를 제거하기 위해 공구 표면에 국부적 진공을 인가한다. 그러나, 이 같은 실시형태에서 진공은 전형적으로 최종 몰딩 제품의 형상을 형성하기 위한 힘으로서 사용되지 않는다. 복합 시스템을 프레스 공구 내에 수동으로 또는 자동화 수단에 의해, 예를 들어 자동화 셔틀(225)을 이용하여 배치할 수 있다. 이러한 프레스 공구는 일반적으로 간극(250)에 의해 분리되어 있는 수형 몰드(230) 및 암형 몰드(240)를 포함한다. 각각의 몰드는 비평면 몰딩 표면(각각 260 및 270)을 갖는다. 또한, 수형 몰드, 암형 몰드 또는 이들 둘 모두에 이형제가 첨가될 수 있다. 이 같은 이형제는, 예를 들어 여전히 주위 온도보다 높은 온도로 유지하면서 몰드로부터 성형 부품을 제거하는데 도움이 될 수 있다. 몰딩 표면은 고정되어 있으며, 즉 재구성될 수 없다. 몰딩 표면들은 또한 전형적으로 부합된다. 즉, 수형 몰드는 대략적으로 암형 몰드의 맞은편에 상응하고; 일부 실시형태에서는 완전히 부합될 수 있다. 그러나, 일부 실시형태에서 수형 몰드 및 암형 몰드는 폐쇄되는 경우에 이들 사이의 두께가 변경되도록 이루어진다. 특정 실시형태에서, 복합 시스템은 간극 내에 수형 몰드와 암형 몰드 사이의 특정한 소정의 거리로 위치한다.
이어서, 도 2b를 참고하면, 간극(280)을 좁힘으로써 복합 시스템을 수형 몰드와 암형 몰드 사이에서 압축한다. 일부 실시형태에서, 이는 수형 몰드와 암형 몰드 사이의 간극을 부분적으로 좁혀 몰드들 사이에 보다 작은 간극을 형성함으로써 달성된다. 이러한 보다 작은 간극은 후속적으로 특정 시간 또는 점도에 도달한 이후에 폐쇄된다. "간극을 좁히기"는 Z축(290)을 따르는 소정의 최종 공동 두께가 몰드들 사이에서 수득되도록 몰드를 압축한다는 것을 지칭하는 것으로 이해된다. 예를 들어, 몰드들이 서로에 대해 정지하는 곳을 제어함으로써 최종 공동 두께를 조절할 수 있고, 두께의 선택은 몰드를 조작하는 사람에 의해 이루어질 수 있으며, 최종 몰딩 제품의 특성에 의존할 것이다. 일부 실시형태에서, 최종 공동 두께는 실질적으로 균일하다. 즉, 이 공정에 의해 두께가 5% 미만으로 변경되는 양면의 몰딩 최종 제품이 생산된다. 일부 실시형태에서, 이 공정에 의해 두께가 약 4% 미만, 예를 들어 약 3% 미만, 약 2% 미만 또는 심지어 약 1% 미만으로 변경되는 최종 몰딩 제품이 생산된다. 기타 실시형태에서, 수형 공구 및 암형 공구는 의도적으로 X축 및 Y축을 따라 변경되는 공동 두께를 제공하도록 구성될 수 있다.
특정 실시형태에서, 수형 몰드 및 암형 몰드는 주위 온도보다 높은 온도로 유지된다. 예를 들어, 이들은 약 75℃, 100℃, 125℃, 150℃, 175℃, 200℃보다 높은 온도 또는 심지어 그 이상의 온도로 유지될 수 있다. 이러한 온도는 복합 재료 내의 성분의 정체성(및 점도)에 따라 조절될 수 있다. 몰드는, 예를 들어 복합 재료에 사용되는 결합제 또는 매트릭스 재료의 연화점보다 높은 온도로 유지될 수 있다. 일부 실시형태에서, 복합 재료는 열경화성 재료를 포함하고, 몰드는 약 100℃와 200℃ 사이의 온도로 유지된다. 기타 실시형태에서, 복합 재료는 열가소성 재료를 포함하고, 몰드는 약 200℃보다 높은 온도로 유지된다. 전형적으로, 복합 시스템은 프레스 공구 내에서 어느 시점에, 예를 들어 예열 단계 동안 또는 몰딩 공정 동안, 또는 둘 모두에서 가열되어 복합 재료의 연화를 가능케 할 것이다. 복합 재료 내의 결합제 또는 매트릭스 재료는 주위 온도(20℃ 내지 25℃)에서 고체상이지만, 가열 시에 연화될 것이다. 이러한 연화에 의해 프레스 공구 내에서의 복합 재료의 몰딩이 가능하게 된다.
일부 실시형태에서, 수형 몰드 및 암형 몰드는 소정의 시간 동안 폐쇄 위치에서 유지된다. 예를 들어, 일부 실시형태에서 몰드는 목적하는 점도 또는 온도에 도달할 때까지 폐쇄 위치에서 가열 및 유지된다. 일부 실시형태에서, 몰드는 복합 재료의 점도가 약 1.0 x 108 mPa 미만이 될 때까지 폐쇄 위치에서 유지된다. 일부 실시형태에서, 몰드는 결합제 또는 매트릭스 재료가 가교 결합하기 시작할 때까지 폐쇄 위치에서 가열 및 유지된다. 기타 실시형태에서, 몰드는 가열되지 않지만, 재료가 몰딩 형상을 유지하기에 충분한 기간 동안 폐쇄 위치에서 유지된다. 몰드는, 예를 들어 약 5초와 약 60분 사이, 예를 들어 약 10초와 약 30분 사이 또는 약 15초와 약 15분 사이 동안 폐쇄 위치에서 유지될 수 있다. 몰드가 폐쇄 위치에서 유지되는 시간의 길이는 복합 재료의 정체성 및 몰드의 온도를 비롯한 다수의 인자에 의존할 것이다.
특정 실시형태에서, 수형 몰드는 복합 시스템을 통해 구동되는 반면, 암형 몰드는 정체된 상태로 남아 있다. 기타 실시형태에서, 암형 몰드는 정체된 상태로 남아 있지 않지만, (여전히 수형 몰드가 주로 형성 표면으로서 작용하도록) 수형 몰드보다 느린 속도로 움직인다. 또 다른 실시형태에서, 두 몰드는 모두 몰드들 사이의 간극을 좁히도록 대략적으로 동일한 속도로 움직인다. 몰드는 복합 재료를 변형/몰딩하기에 충분한 속도로 그리고 최종 압력까지 구동된다. 예를 들어, 몰드는 약 0.4 ㎜/초와 약 500 ㎜/초 사이, 예를 들어 약 0.7 ㎜/초와 약 400 ㎜/초 사이, 예를 들어 약 10 ㎜/초와 약 350 ㎜/초 사이 또는 약 50 ㎜/초와 300 ㎜/초 사이의 속도로 구동될 수 있다. 게다가, 몰드는 약 100 psi와 약 1,000 psi 사이, 예를 들어 약 250 psi와 약 750 psi 사이의 최종 압력까지 구동될 수 있다. 일부 실시형태에서, 몰드는 주름 형성 및 구조용 섬유의 비틀림을 피하면서 최종 몰딩 제품의 두께를 제어하도록 선택된 속도로 그리고 최종 압력까지 구동된다. 게다가, 몰드는 최종 몰딩 부품의 신속한 형성을 가능케 하도록 선택된 속도로 그리고 최종 압력까지 구동될 수 있다. 본 교시는 도 2a 및 도 2b에서 복합 시스템의 베일 표면과 접촉하고 있는 암형 몰드를 나타내는 것에 의해 제한되도록 의도된 것이 아님을 주지한다. 실제로, 일부 실시형태에서 수형 몰드는 복합 시스템의 베일 표면과 접촉하고 있다. 임의의 특정 이론과 결부되기를 원하지 않으면서, 이러한 구성은 내부 반경에서의 주름을 최소화할 수 있는 것으로 여겨진다.
이어서, 복합 시스템은 결합제 또는 매트릭스 재료의 연화 온도 미만까지 냉각된다. 이는, 복합 시스템이 프레스 공구 상에 남아 있는 동안 또는 복합 시스템이 프레스 공구로부터 제거된 이후에 발생할 수 있다. 이 시점에, 결합제 또는 매트릭스 재료는 고체상으로 되돌아가고, 복합 재료는 이의 새로 형성된 기하 구조를 유지한다. 복합 재료가 예비 성형품인 경우, 이 같은 예비 성형품은 후속적인 수지 주입을 위한 이의 목적하는 형상을 유지할 것이다.
우수한 표면 품질 이외에도, 본 발명의 방법은 구조 부품의 최종 기하 구조를 달성하기 위한 경화 후 기계 가공의 요건을 줄일 수 있다. 이러한 경화 후 가공 처리는 시간 소모적일 뿐만 아니라, 경화된 구조 부품이 다시 성형될 수 없기 때문에 매우 위험하다. 따라서, 경화 후 가공 처리 동안에 발생하는 손상으로 인해 부품이 폐기될 수 있다. 따라서, 일부 실시형태에서 본 발명의 공정은 복합 재료를 직포 또는 부직포 베일 상에 배치하기 전에 이를 기계 가공하는 단계를 포함한다. 이는 경화된 3차원 복합 재료를 프로그래밍하고, 위치 선정하고, 절단하는 복잡한 공정 대신에 복합 재료의 자동화되고, 효율적이며 용이한 기계 가공을 가능케 한다.
상술한 시스템은, 예를 들어 복합 재료를 이의 X축 및 Y축을 따라 충분한 장력으로 정치 위치에서 유지함으로써 복합 재료의 몰딩을 도울 뿐만 아니라, 우수한 표면 특징을 갖는 복잡한 3차원 복합 구조를 자동화 방식으로 생산하기 위한 효과적이고 효율적인 수단을 제공한다. 3차원 복합 구조는 신속하고 반복적으로 생산될 수 있으며, 대규모로 생산될 수 있다. 예를 들어, 3차원 복합 구조는 1분 내지 10분 주기로 실질적 평면 복합 재료 블랭크로부터 형성될 수 있다. 이 같은 신속하고 반복 가능한 공정은 후드, 트렁크, 도어 패널, 펜더(fender) 및 휠웰(wheel well)과 같은 자동차 부품 및 패널의 제조에 적합하다.
직포 또는 부직포 베일
본원에서 사용되는 바와 같이, "베일"이란 용어는 연속 또는 분쇄 중합체 섬유의 얇은 매트를 지칭한다. 섬유는 방사 가닥으로 이루어진 얀 또는 모노필라멘트일 수 있다. 전형적으로, 베일은 수지 용해성이며, 일반적으로 직포(예를 들어, 배열이 제어됨) 또는 부직포(예를 들어, 부분적으로 또는 완전하게 랜덤함)일 수 있다. 베일은, 예를 들어 일반적으로 이 같은 베일을 구조용 보강 섬유의 플라이들 사이에 삽입함으로써 액체 수지 주입 공정에 의해 제작된 복합 물품에서 인성을 증가시키기 위해 복합 재료에서 사용되어 왔다.
본 발명의 방법과 관련하여 사용되는 베일(들)의 중량은 달라질 수 있지만, 전형적으로 약 5 g/㎡와 약 100 g/㎡ 사이이다. 일부 실시형태에서, 직포 또는 부직포 베일은 약 75 g/㎡ 미만, 약 60 g/㎡ 미만 또는 약 50 g/㎡ 미만의 중량을 갖는다. 일부 실시형태에서, 직포 또는 부직포 베일은 약 5 g/㎡와 약 50 g/㎡ 사이의 중량을 갖는다. 예를 들어, 일부 실시형태에서 직포 또는 부직포 베일은 약 10 g/㎡와 약 40 g/㎡ 사이의 중량을 갖는다. 특정 실시형태에서, 직포 또는 부직포 베일은 약 15 g/㎡와 약 30 g/㎡ 사이의 중량; 예를 들어 약 15 g/㎡, 약 16 g/㎡, 약 17 g/㎡, 약 18 g/㎡, 약 19 g/㎡, 약 20 g/㎡, 약 21 g/㎡, 약 22 g/㎡, 약 23 g/㎡, 약 24 g/㎡, 약 25 g/㎡ 등의 중량을 갖는다.
베일 중량의 선택은 성형될 복합 재료의 속성에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 결합제 또는 매트릭스 재료가 점성이 높을수록 보다 무거운 베일(또는 하나 초과의 베일)이 요구될 수 있는 반면, 결합제가 점성이 낮을수록 보다 가벼운 베일이 이용될 수 있다. 유사하게, 복합 재료의 표면이 수지가 풍부하면 베일은 수지가 베일에 과잉 침투하지 않도록 선택될 수 있다. 특정 실시형태에서:
- (i) 결합제 또는 매트릭스 재료는 1 x 108 mPa 미만의 점도를 갖거나, (ii) 베일은 100 g/㎡ 미만의 중량을 갖고;
- 복합 재료의 표면은 수지가 풍부하다.
베일에 사용되는 재료는 특별히 제한되지 않으며, 복합 재료와 관련하여 사용하는 것이 알려져 있는 임의의 베일일 수 있다. 그러나, 일부 실시형태에서 직포 또는 부직포 베일은 폴리에스테르 섬유, 탄소 섬유, 아라미드 섬유, 유리 섬유 또는 이들의 조합을 포함한다. 기타 실시형태에서, 직포 또는 부직포 베일은 본원에서 참고로 포함된, 로파로(LoFaro) 등에게 허여된 US 2006/0252334에서 확인된 것과 같은 수지 용해성 중합체의 섬유를 포함한다. 일부 실시형태에서, 직포 또는 부직포 베일은 폴리에스테르 섬유를 포함한다. 일부 실시형태에서, 베일은 폴리에스테르 섬유를 포함하는 부직포 베일이다. 일부 실시형태에서, 베일은 폴리에스테르 섬유를 포함하는 직포 베일이다. 기타 실시형태에서, 직포 또는 부직포 베일은 탄소 섬유를 포함한다. 예를 들어, 일부 실시형태에서 베일은 탄소 섬유를 포함하는 부직포 베일이다. 일부 실시형태에서, 베일은 탄소 섬유를 포함하는 직포 베일이다. 또 다른 실시형태에서, 직포 또는 부직포 베일은 유리 섬유를 포함한다. 일부 실시형태에서, 베일은 유리 섬유를 포함하는 부직포 베일이다. 일부 실시형태에서, 베일은 유리 섬유를 포함하는 직포 베일이다.
복합 재료
본원에서 사용되는 바와 같이, "복합 재료"란 용어는 구조용 섬유와 결합제 또는 매트릭스 재료의 조립체를 지칭한다. 구조용 섬유는 유기 섬유, 무기 섬유 또는 이들의 혼합물일 수 있으며, 예를 들어 탄소 섬유, 유리 섬유, 아라미드 섬유(예를 들어, 케블러(Kevlar)), 고탄성 폴리에틸렌(PE) 섬유, 폴리에스테르 섬유, 폴리-p-페닐렌-벤조비스옥사졸(PBO) 섬유, 석영 섬유, 알루미나 섬유, 지르코니아 섬유, 탄화규소 섬유, 기타 세라믹 섬유, 현무암, 천연 섬유 및 이들의 혼합물과 같은 시판 중인 구조용 섬유를 포함한다. 고강도 복합 구조가 요구되는 최종 용도로 인해 전형적으로 높은 인장 강도(예를 들어, 3,500 MPa 이상 또는 500 ksi 이상)를 갖는 섬유가 이용된다는 것을 주지한다. 이 같은 구조용 섬유는 하나의 층 또는 다층의 섬유성 재료를 임의의 통상적인 구성으로 포함할 수 있으며, 이는 예를 들어 일방향성 테이프(유니-테이프(uni-tape)) 웹, 부직포 매트 또는 베일, 직물, 편직물, 비권취 직물, 섬유 토우(fiber tow) 및 이들의 조합을 포함한다. 복합 재료 전체 또는 일부를 가로질러 하나의 플라이 또는 다층 플라이로서 구조용 섬유가 포함될 수 있거나, 국부적인 두께의 증가/감소와 함께 패드업 또는 플라이드롭의 형태로 포함될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
섬유성 재료는 결합제 또는 매트릭스 재료에 의해 고정되고 안정화되어, 섬유성 재료의 정렬이 유지되며, 안정화된 재료는 섬유성 재료를 해지게 하지 않거나, 풀리게 하지 않거나, 찢어지게 하지 않거나, 찌그러지게 하지 않거나, 주름지게 하지 않거나, 또는 그렇지 않은 경우 섬유성 재료의 온전성을 줄이지 않으면서 저장, 수송 및 취급(예를 들어 성형 또는 그렇지 않으면 변형)될 수 있다. 소량(예를 들어, 전형적으로 약 10 중량% 미만)의 결합제에 의해 유지되는 섬유성 재료는 전형적으로 섬유성 예비 성형품으로서 지칭된다. 이 같은 예비 성형품은 RTM과 같은 수지 주입 응용에 적합할 수 있다. 섬유성 재료는 또한 보다 많은 양의 매트릭스 재료(매트릭스가 함침된 섬유를 지칭하는 경우에 일반적으로 "프리프레그"로 지칭됨)에 의해 유지될 수 있으며, 따라서 수지의 추가의 첨가 없이 최종 제품의 형성에 적합할 수 있다. 특정 실시형태에서, 결합제 또는 매트릭스 재료는 복합 재료 내에 적어도 약 30%, 적어도 약 45%, 적어도 약 40% 또는 적어도 약 45%의 양으로 존재한다.
결합제 또는 매트릭스 재료는 일반적으로 열가소성 중합체, 열경화성 수지 및 이들의 조합으로부터 선택된다. 예비 성형품을 형성하기 위해 사용되는 경우, 이 같은 열가소성 중합체 및 열경화성 수지는 분말, 스프레이, 액체, 페이스트, 필름, 섬유 및 부직포 베일과 같은 다양한 형태로 도입될 수 있다. 이들 다양한 형태를 이용하기 위한 수단은 일반적으로 당해 기술분야에 알려져 있다.
열가소성 재료로는, 예를 들어 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리카보네이트, 폴리(메틸 메타크릴레이트), 폴리방향족(polyaromatics), 폴리에스테르아미드, 폴리아미드이미드, 폴리에테르이미드, 폴리아라미드, 폴리아릴레이트, 폴리아릴에테르케톤, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르케톤케톤, 폴리아크릴레이트, 폴리(에스테르) 카보네이트, 폴리(메틸 메타크릴레이트/부틸 아크릴레이트), 폴리설폰, 폴리아릴설폰, 이들의 공중합체 및 이들의 조합을 들 수 있다. 일부 실시형태에서, 열가소성 재료는 또한 에폭시드 또는 경화제에 반응성이 있는 아민기 또는 하이드록실기와 같은 하나 이상의 반응성 말단기를 포함할 수 있다.
열경화성 재료로는, 예를 들어 에폭시 수지, 비스말레이미드 수지, 포름알데히드-응축물 수지(포름알데히드-페놀 수지를 포함함), 시아네이트 수지, 이소시아네이트 수지, 페놀 수지 및 이들의 혼합물을 들 수 있다. 에폭시 수지는 방향족 디아민, 방향족 모노1차 아민(monoprimary amine), 아미노페놀, 다가 페놀, 다가 알코올 및 폴리카복실산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물의 모노- 또는 폴리-글리시딜 유도체일 수 있다. 에폭시 수지는 또한 다기능성일 수 있다(예를 들어, 이기능성, 삼기능성 및 사기능성 에폭시).
일부 실시형태에서, 복합 재료에는 열가소성 중합체(들)와 열경화성 수지(들)의 조합이 사용된다. 예를 들어, 특정 조합은 흐름 제어 및 유연성에 관한 상승 효과로 운용될 수 있다. 이 같은 조합에서, 열가소성 중합체는 블렌드에 흐름 제어 및 유연성을 제공할 수 있으며, 이는 전형적으로 점도가 낮은 취성의 열경화성 수지보다 우세하다.
선택적인 다이어프램
본원에서 사용되는 바와 같이, "다이어프램"은 2개의 독특한 물리적 영역을 나누거나 분리하는 유연성 장벽을 지칭하며, 이는 재료의 탄성 시트 또는 비탄성적으로 변형 가능한 시트이다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "유연성"이란 용어는 유의한 복원력 없이 변형 가능한 재료를 지칭한다. 유연성 재료는 전형적으로 약 1,000 N/m과 약 2,500,000 N/m 사이의 유연성 계수(파스칼 단위로 측정되는 영률(Young's modulus)과 미터 단위로 측정되는 전체 두께의 곱)를 갖는다. 전형적으로, 다이어프램 두께는 약 10 미크론과 약 200 미크론 사이, 예를 들어 약 30 미크론과 약 100 미크론 사이의 범위이다.
다이어프램을 만들기 위해 사용되는 재료는, 예를 들어 고무, 실리콘, 플라스틱, 열가소재 또는 유사한 재료일 수 있다. 그러나, 특정 실시형태에서 다이어프램을 만들기 위해 사용되는 재료는 하나 이상의 층을 포함하는 필름을 포함하며, 이때 상기 층 각각은 독립적으로 플라스틱 층 또는 탄성 층으로부터 선택된다. 일부 실시형태에서, 다이어프램 재료는 최종 몰딩 부품 및/또는 공구로부터 용이하게 방출되도록 선택된다. 기타 실시형태에서, 다이어프램은 몰딩 복합 재료에 일시적으로 또는 영구적으로 부착하도록 설계되어 있다. 다이어프램 재료는 통상적인 캐스팅 또는 압출 과정을 이용하여 필름으로 형성될 수 있다.
실시예
하기 실시예는 단지 예시를 위한 것이며, 첨부된 청구범위의 범주를 제한하는 것으로 이해되어서는 안 된다.
비교예 1: 이중 다이어프램 기계적 열성형
플라스틱 필름으로 만들어진 하부 가요성 다이어프램(이전에는 사이텍 인더스트리즈(Cytec Industries)인 솔베이(Solvay); EMX045)을 하단 프레임을 잡고 있는 베드 상에 배치하였다. 탄소 섬유-보강 에폭시로 만들어진 복합 재료 블랭크를 하부 가요성 다이어프램 상부에 놓은 후, 진공 주입구를 갖는 중앙 프레임을 놓았다. 이어서, 하부 가요성 다이어프램과 동일한 필름으로 만들어진 상부 가요성 다이어프램을 중앙 프레임 및 복합 재료 블랭크를 덮도록 배치하였다. 상단, 중앙 및 하단 프레임을 함께 클램핑(clamping)하여, 하부 가요성 다이어프램, 상부 가요성 다이어프램 및 중앙 프레임으로 한정된 포켓을 생성하였다. 이어서, 진공을 인가하여 상부 가요성 다이어프램과 하부 가요성 다이어프램 사이의 공기를 제거하였다.
이어서, 프레임 장치를 접촉 가열 장치 내로 왕복시켰으며. 여기서 이를 110℃까지 가열하였다. 접촉 가열기를 이용한 가열 이후, 프레임 장치를 구조용 자동차 성분의 형상으로 구성되어 있는, 서로 부합된 수형 몰드 및 암형 몰드를 포함하는 프레스 공구 내로 왕복시켰다. 이어서, 수형 몰드를 대략 200 ㎜/초의 속도로 암형 몰드를 향해 구동시켰다. 암형 몰드는 정치 상태로 남아 있었으며, 몰드는 둘 다 가교 결합이 시작될 때까지 140℃로 유지하였다. 성형 구조는 여전히 고온일 때 프레스 공구로부터 제거하고, 제거 이후에는 냉각시켰다.
성형 구조의 일부는 도 3의 프레임 A에 나타나 있다. 이중 다이어프램 방법은 복합 재료를 기존의 금속 공구 상에 신속하게 형성하기 위한 뛰어난 수단을 제공한다. 그러나, 도 3의 프레임 A에 나타나 있는 바와 같이, 이러한 방법을 이용하여 형성된 부품은 종종 특히 내부 반경 상에 주름이 생기기 쉽다.
실시예 2: 베일을 이용한 기계적 열성형
직포 폴리에스테르 베일을 하단 프레임을 가로질러 펼치면서 베드 상에 배치하였다. 상단 구조 프레임을 하단 프레임 상부에 부가하였으며, 이때 폴리에스테르 베일을 2개의 구조 프레임 사이에 고정하였다. 이어서, 상단 및 하단 프레임을 함께 클램핑하여, 폴리에스테르 베일을 펼쳐진 위치에서 유지하였다. 이어서, 비교예 1에서 사용된 것과 동일한 탄소 섬유-보강 에폭시로 만들어진 복합 재료 블랭크를 폴리에스테르 베일 상부에 놓았다. 이어서, 이러한 프레임 장치를 비교예 1에서와 동일한 방식으로 가공 처리하였다.
성형된 구조의 일부가 도 3의 프레임 B에 나타나 있다. 도 3의 프레임 B에 나타나 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 방법은 기존의 금속 공구 상에 복합 재료를 신속하게 형성하기 위한 뛰어난 수단을 제공할 뿐만 아니라, 예상외로 특히 내부 반경 상에 유의하고 일관되게 적은 주름을 갖는 부품을 형성할 수 있다. 도 3의 프레임 B에 나타나 있는 일부는 일반적으로 벌크 형성 부품을 나타낸다.

Claims (27)

  1. 복합 재료를 성형하는 방법으로서,
    (A) 복합 시스템을 프레스 공구 내에 위치시키되, 상기 프레스 공구는 간극에 의해 분리되어 있는 수형 몰드(male mold) 및 상응하는 암형 몰드(female mold)를 포함하며, 이때 상기 수형 몰드 및 상기 암형 몰드는 각각 독립적으로 비평면 몰딩 표면을 갖는 단계;
    (B) 상기 수형 몰드와 상기 암형 몰드 사이의 간극을 좁힘으로써 상기 수형 몰드와 상기 암형 몰드 사이에서 상기 복합 시스템을 압축하는 단계; 및
    (C) 상기 복합 시스템의 점도가 몰딩 형상을 유지하기에 충분한 수준에 도달할 때까지 상기 수형 몰드 및 상기 암형 몰드를 폐쇄 위치에서 유지하는 단계를 포함하며,
    이때 상기 복합 시스템은 상단 표면 및 하단 표면을 갖는 적어도 하나의 직포 또는 부직포 베일(veil) 및 상단 표면 및 하단 표면을 갖는 실질적 평면 복합 재료를 포함하고;
    상기 실질적 평면 복합 재료의 하단 표면은 제1 직포 또는 부직포 베일의 상단 표면과 접촉하고;
    상기 적어도 하나의 직포 또는 부직포 베일은 구조 프레임으로 고정되는 것인, 복합 재료를 성형하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 직포 또는 부직포 베일은 상기 구조 프레임을 가로질러 펼쳐져 있는 것인 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 실질적 평면 복합 재료의 상단 표면은 또한 제2 직포 또는 부직포 베일의 하단 표면과 접촉하여 층상 구조를 형성하는 것인 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 복합 재료는 열 또는 힘이 상기 층상 구조에 인가될 때까지 상기 제1 직포 또는 부직포 베일과 상기 제2 직포 또는 부직포 베일 사이에 정치 상태로 유지되는 것인 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 실질적 평면 복합 재료의 상단 표면은 또한 하나 이상의 층을 포함하는 필름으로부터 선택되는 다이어프램(diaphragm)과 접촉하며, 이때 상기 층 각각은 독립적으로 고무층, 실리콘층 및 플라스틱 층으로부터 선택되는 것인 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구조 프레임은 상단 프레임 및 하단 프레임을 포함하며, 이때 상기 적어도 하나의 직포 또는 부직포 베일은 상기 상단 프레임과 상기 하단 프레임 사이에 유지되는 것인 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 직포 또는 부직포 베일은 약 5 g/㎡와 약 50 g/㎡ 사이의 중량을 갖는 것인 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 직포 또는 부직포 베일은 폴리에스테르 섬유, 탄소 섬유, 유리 섬유 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단계 (B)는 상기 수형 몰드와 상기 암형 몰드 사이의 간극을 부분적으로 좁혀 상기 몰드들 사이에 보다 작은 간극을 형성하는 단계를 포함하며, 이때 보다 작은 간극은 특정 시간 또는 점도에 도달한 이후에 후속적으로 폐쇄되는 것인 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단계 (B)는 상기 수형 몰드 및 상기 암형 몰드를 상기 복합 재료의 연화점보다 높은 온도로 유지하면서 상기 수형 몰드와 상기 암형 몰드 사이의 간극을 약 0.7 ㎜/초와 약 400 ㎜/초 사이의 속도로 좁히는 단계를 포함하는 것인 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수형 몰드 및 상기 암형 몰드는 주위 온도보다 높은 온도로 유지되는 것인 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 수형 몰드 및 상기 암형 몰드는 100℃보다 높은 온도로 유지되는 것인 방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단계 (C)는 상기 복합 재료의 점도가 1.0 x 108 mPa 미만이 될 때까지 실시되는 것인 방법.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, (D) 상기 공구 상의 상기 복합 시스템을 상기 복합 재료의 연화 온도보다 낮은 온도까지 냉각시키는 단계를 추가로 포함하는 것인 방법.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, (D') 상기 복합 시스템이 상기 복합 재료의 연화 온도보다 높은 온도로 있는 동안에 상기 복합 시스템을 상기 공구로부터 제거하는 단계를 추가로 포함하는 것인 방법.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수형 몰드 및 상기 암형 몰드는 약 10초 내지 약 30분 동안 폐쇄 위치에서 유지되는 것인 방법.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복합 시스템 내의 상기 복합 재료는 패턴으로 기계 가공(machining)되어 있는 것인 방법.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복합 시스템을 상기 프레스 공구 내에 위치시키기 전에 가열 장치 내에서 상기 복합 시스템을 상기 복합 재료의 점도를 낮추기에 충분한 온도로 예열하는 단계를 추가로 포함하는 것인 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 가열 장치는 접촉 가열기 또는 IR 가열기인 것인 방법.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복합 재료는 아라미드, 고탄성 폴리에틸렌(PE), 폴리에스테르, 폴리-p-페닐렌-벤조비스옥사졸(PBO), 탄소, 유리, 석영, 알루미나, 지르코니아, 탄화규소, 현무암, 천연 섬유 및 이들의 조합으로부터 선택되는 재료로 이루어진 구조용 섬유를 포함하는 것인 방법.
  21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복합 재료는 열가소성 중합체, 열경화성 수지 및 이들의 조합으로부터 선택되는 결합제 또는 매트릭스 재료를 포함하는 것인 방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 결합제 또는 매트릭스 재료는 상기 복합 재료 내에 적어도 약 40%의 양으로 존재하는 것인 방법.
  23. 제21항 또는 제22항에 있어서, 상기 결합제 또는 매트릭스 재료는 적어도 약 1 x 108 mPa의 점도를 갖는 것인 방법.
  24. 제21항에 있어서,
    - (i) 상기 결합제 또는 매트릭스 재료는 1 x 108 mPa 미만의 점도를 갖거나, (ii) 상기 베일은 100 g/㎡ 미만의 중량을 갖고;
    - 상기 복합 재료의 표면은 수지가 풍부한 것인 방법.
  25. 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 이형제를 상기 수형 몰드, 상기 암형 몰드 또는 이들 둘 모두에 도포하는 단계를 추가로 포함하는 것인 방법.
  26. 제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복합 시스템은 자동화 수단에 의해 상기 선택적인 가열 장치 및 상기 프레스 공구 내에 위치하는 것인 방법.
  27. 제1항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프레스 공구의 임의의 일부에는 어떠한 진공 압력도 인가되지 않는 것인 방법.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3141378A1 (fr) * 2022-10-26 2024-05-03 Safran Procede de fabrication d’une piece en materiau composite a matrice thermodurcissable renforcee par des fibres longues discontinues

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3210230A (en) * 1961-11-21 1965-10-05 Polystructures Inc Process for forming a laminated plastic structure
US4302499A (en) * 1978-06-01 1981-11-24 Armco Inc. Moldable composite
JP5081812B2 (ja) 2005-05-09 2012-11-28 サイテク・テクノロジー・コーポレーシヨン 複合材料用樹脂可溶熱可塑性ベール
US20070023975A1 (en) * 2005-08-01 2007-02-01 Buckley Daniel T Method for making three-dimensional preforms using anaerobic binders
US20080160122A1 (en) * 2006-12-28 2008-07-03 Lee Alan Blanton Continuous debulking systems
DE102008039869B4 (de) * 2008-08-27 2016-11-03 Benteler Sgl Gmbh & Co. Kg Verfahren zum Herstellen von Leichtbauteilen
EP2664445B1 (de) * 2012-05-14 2018-09-05 EDAG Werkzeug + Karosserie GmbH Mehrschichtverbundstruktur aus faserverstärktem Kunststoff und Verfahren zur Herstellung der Mehrschichtverbundstruktur
FR3047196B1 (fr) * 2016-02-02 2018-09-28 Coriolis Group Procede de realisation de preformes tridimensionnelles par formage de preformes initiales avec des voiles
US10828822B2 (en) 2016-08-04 2020-11-10 The Boeing Company Method for fabricating thermoplastic sandwich structural panel using thermoforming and compression molding
FR3056438B1 (fr) * 2016-09-27 2019-11-01 Coriolis Group Procede de realisation de pieces en materiau composite par impregnation d'une preforme particuliere.
JP7064084B2 (ja) * 2017-02-08 2022-05-10 サイテック エンジニアード マテリアルズ リミテッド 複合材料の二重ダイアフラム成形、そのような成形のためのアセンブリ、及び結果として得られる複合材料
WO2020102363A2 (en) * 2018-11-13 2020-05-22 Coats & Clark, Inc. Vehicle component based on selective commingled fiber bundle having integral electrical harness and embedded electronics

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