WO2016182173A1 - 섬유강화복합소재를 이용한 인서트 사출 성형 방법 및 이를 이용한 사출 성형품 - Google Patents

섬유강화복합소재를 이용한 인서트 사출 성형 방법 및 이를 이용한 사출 성형품 Download PDF

Info

Publication number
WO2016182173A1
WO2016182173A1 PCT/KR2016/001544 KR2016001544W WO2016182173A1 WO 2016182173 A1 WO2016182173 A1 WO 2016182173A1 KR 2016001544 W KR2016001544 W KR 2016001544W WO 2016182173 A1 WO2016182173 A1 WO 2016182173A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
insert
injection
injection molding
reinforced composite
composite material
Prior art date
Application number
PCT/KR2016/001544
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
조상규
길용길
김동원
강용한
김희준
최현진
변계웅
Original Assignee
(주)엘지하우시스
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 (주)엘지하우시스 filed Critical (주)엘지하우시스
Priority to EP16792819.1A priority Critical patent/EP3296078B1/en
Priority to CN201680026884.5A priority patent/CN107567375B/zh
Priority to US15/572,559 priority patent/US10343315B2/en
Publication of WO2016182173A1 publication Critical patent/WO2016182173A1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/14—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles
    • B29C45/14778—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles the article consisting of a material with particular properties, e.g. porous, brittle
    • B29C45/14786—Fibrous material or fibre containing material, e.g. fibre mats or fibre reinforced material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/14—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles
    • B29C45/14065—Positioning or centering articles in the mould
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/14—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles
    • B29C45/1418—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles the inserts being deformed or preformed, e.g. by the injection pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R19/00—Wheel guards; Radiator guards, e.g. grilles; Obstruction removers; Fittings damping bouncing force in collisions
    • B60R19/02—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects
    • B60R19/03—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects characterised by material, e.g. composite
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R19/00—Wheel guards; Radiator guards, e.g. grilles; Obstruction removers; Fittings damping bouncing force in collisions
    • B60R19/02—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects
    • B60R19/18—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects characterised by the cross-section; Means within the bumper to absorb impact
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/14—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles
    • B29C45/14065—Positioning or centering articles in the mould
    • B29C2045/14147—Positioning or centering articles in the mould using pins or needles penetrating through the insert
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING 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
    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/06—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/30—Vehicles, e.g. ships or aircraft, or body parts thereof
    • B29L2031/3044—Bumpers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R19/00—Wheel guards; Radiator guards, e.g. grilles; Obstruction removers; Fittings damping bouncing force in collisions
    • B60R19/02—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects
    • B60R19/18—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects characterised by the cross-section; Means within the bumper to absorb impact
    • B60R2019/1806—Structural beams therefor, e.g. shock-absorbing
    • B60R2019/1833—Structural beams therefor, e.g. shock-absorbing made of plastic material
    • B60R2019/1853—Structural beams therefor, e.g. shock-absorbing made of plastic material of reinforced plastic material

Definitions

  • the present invention relates to an insert injection molding method and an injection molded article using the same, and more particularly, to an injection molding method and an injection molded article using a fiber-reinforced composite material as an insert.
  • Fiber-reinforced composite materials are high-performance materials that have improved strength by impregnating high-strength fibers such as glass fibers, carbon fibers, aramid, and Kevlar into polymer base materials such as plastic or epoxy.
  • Fiber-reinforced composite material has a great advantage in light weight and high strength, but has a disadvantage of low design freedom because the shape that can be implemented is limited.
  • the design freedom is excellent, the weight can be reduced and the cost can be reduced compared to the metal material, but the collision performance is insufficient due to the lack of rigidity.
  • the bumper back beam is made of fiber-reinforced composite material, the rigidity is secured and the collision performance is improved, but it is difficult to manufacture it as a single product due to the limitation of design freedom. Because of the cost increases and the weight reduction effect is lacking.
  • the present invention is to provide an insert injection molding method using a fiber-reinforced composite material having a high degree of freedom of design using the fiber-reinforced composite material as an insert, the strength is high in weight reduction, and an injection molded product using the same.
  • An object of the present invention is to provide an injection molding method using the fiber-reinforced composite material as an insert and an injection molded product using the same.
  • Another object of the present invention is to provide an injection molded article manufacturing method which is advantageous in high design freedom and high strength and light weight.
  • the support groove formed in the insert is preferably provided around the through hole formed in the insert, or in a portion where the injection pressure of the injection mold is concentrated.
  • the support groove may be formed as a through hole, and the support protrusion may be formed in multiple stages so that a part is inserted into the through hole.
  • the resin of the fiber reinforced composite material and the resin injected into the injection mold may use the same kind of resin.
  • the present invention provides an injection molded article characterized in that the fiber-reinforced composite material is embedded with an insert in a section where high strength is required in an injection molded article used as a bumper back beam.
  • a metal plate material having guide pins formed on a connection surface coupled to a vehicle body may be embedded with an insert.
  • the metal plate is preferably provided with a through hole so that the injection resin is filled in the through hole.
  • the insert injection molding method and the injection molded article using the same according to the present invention have an advantage of having excellent strength and high design freedom by using a fiber reinforced composite material as an insert material.
  • the bumper back beam manufactured by the insert injection molding method according to the present invention does not need to assemble an additional member, thereby reducing weight and reducing costs.
  • FIG. 1 is a process flow chart illustrating an insert injection molding method using a fiber reinforced composite material according to the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing a process of forming a fiber-reinforced composite material using an injection mold in the insert injection molding method according to the present invention.
  • FIG 3 is a view showing a fixing method of the fiber reinforced composite material which is the insert in the insert injection molding method according to the present invention.
  • Figure 4 is a view showing a fixing method of the fiber reinforced composite material which is an insert in the insert injection molding method according to the present invention.
  • FIG. 5 is a view showing a bumper back beam manufactured by the insert injection molding method according to the present invention.
  • FIG. 6 is a view showing a metal sheet insert used for the bumper back beam manufactured by the insert injection molding method according to the present invention.
  • FIG. 1 is a process flow chart illustrating an insert injection molding method using a fiber reinforced composite material according to the present invention.
  • Insert injection molding method is to ensure the strength of the molded article using the fiber-reinforced composite material as an insert, to improve the design freedom by allowing the complex shape to be implemented by injection molding.
  • the insert injection molding method according to the present invention includes the step of preparing a fiber-reinforced composite material (S110), the insert forming step (S120), and the injection molding step (S130).
  • Fiber reinforced composite material preparing step (S110) is a step of manufacturing a fiber reinforced composite material to be used as an insert.
  • Fiber-reinforced composite material is produced by impregnating a polymer resin as a base material in the reinforcing fibers.
  • Fiber-reinforced composite materials are generally manufactured in the form of plates or sheets, and excessive cost and effort are consumed to produce the special shapes.
  • the fiber-reinforced composite material preparing step (S110) is made of a method of preparing a plate- or sheet-like fiber-reinforced composite material, cut to the required size.
  • the insert forming step (S120) is a step of molding the prepared fiber-reinforced composite material into a preliminary shape. If the injection-molded article is in the form of a plate, a separate preliminary shape is not necessary. However, if the injection molded article has a predetermined three-dimensional shape, the fiber-reinforced composite material should be molded into a preliminary shape.
  • Forming into a preliminary shape may be made by heating the fiber-reinforced composite material and then pressing it with a mold.
  • a separate mold may be provided to mold the fiber-reinforced composite material, but the shape of the fiber-reinforced composite material may be molded by using an injection molding mold.
  • the injection molding step (S130) is a step of completing the injection molded product by placing the insert, which is a fiber-reinforced composite material molded into a preliminary shape, into the mold and injecting the injection resin. Since the complex shape is provided in the injection mold, the complex shape can be realized in a single part, and the degree of freedom in design is improved compared to the case of manufacturing using only fiber-reinforced composite materials, and the cost can be reduced.
  • FIG. 2 is a view showing a process of forming a fiber-reinforced composite material using an injection mold in the insert injection molding method according to the present invention.
  • the shape can be molded by heating and pressing the fiber reinforced composite material.
  • the fiber-reinforced composite material 10 may be heated and disposed on the lower mold 100 for injection molding, and the fiber-reinforced composite material 10 may be pressed by the upper mold 200 to shape the shape.
  • the lower mold 100 is preferably provided with a holder 110 that is elastically supported, so that the fiber-reinforced composite material 10 can be fixed between the upper mold 200 and the holder 110.
  • the injection molding resin is injected into the gate 152 of the upper mold 200 by using the resin injection device 150 and molded in the state where the upper mold 200 and the lower mold 100 are closed. You can finish it.
  • FIG 3 is a view showing a fixing method of the fiber reinforced composite material which is the insert in the insert injection molding method according to the present invention.
  • the injection-molded resin is manufactured by injecting the injection-molded resin in a state in which the fiber-reinforced composite material is placed inside the injection-molding mold as an insert, and the fiber-reinforced composite material around the gate (152 of FIG. Deformation such as being pushed back by the injection pressure of the resin 10 may occur.
  • a molding failure may occur as the fiber reinforced composite material around the through hole is pushed by the injection pressure of the resin.
  • the present invention forms a support groove 12 in the fiber reinforced composite material in the insert molding step, and inserts the support groove in the lower mold 100 in which the fiber reinforced composite material 10 is disposed. 12) by providing a support protrusion 120 to be inserted into the support groove 12 formed in the fiber reinforced composite material to the support protrusion 120 formed in the lower mold 100, the fiber reinforced composite material which is an insert material It is preferable that (10) be able to maintain a constant shape without changing shape by the pressure of resin.
  • the support groove 12 and the support protrusion 120 are preferably disposed around the gate portion into which the resin is injected or around the through hole formed in the molded article, so as to securely fix the portions where molding defects may occur. .
  • Figure 4 is a view showing a fixing method of the fiber reinforced composite material which is an insert in the insert injection molding method according to the present invention.
  • the support groove 14 formed in the fiber reinforced composite material 10 is formed as a through hole, and the support protrusion 130 is formed in multiple stages, thereby inserting the fiber reinforced composite material 10 into the lower mold. It is intended to have a gap.
  • the support groove 14 may be formed in the form of a groove rather than a through hole as in the previous embodiment.
  • the support protrusion 130 is formed to have a larger cross-sectional area than the small diameter portion 134 and the support groove 14, which is a portion inserted into the support groove 14 corresponding to the inner diameter of the support groove 14, and thus supports the support groove 14. It includes a large diameter portion 132 that is supported without being inserted.
  • the injection molded article may have a shape in which the insert is embedded without being exposed to the outside.
  • FIG. 5 is a view showing a bumper back beam manufactured by the insert injection molding method according to the present invention.
  • the bumper back beam is conventionally made of a metal material, but development of a bumper back beam made of plastic is being progressed for cost reduction and light weight.
  • the bumper back beam is manufactured by injection molding using a general plastic material
  • the design freedom of the bumper is high, and the bumper back beam having a complicated shape can be manufactured as a single part, thereby reducing the cost and reducing the weight.
  • general plastic materials have a limit in strength and thus have a weak limit in securing crash performance.
  • the insert injection molding method according to the present invention uses a fiber-reinforced composite material as an insert and implements a complicated shape through injection molding, thereby unifying complicated parts and securing required collision performance. have.
  • the fiber-reinforced composite material is embedded in the bumper back beam 300 as an insert, thereby ensuring the required strength, and complex external shapes can be integrated by injection molding.
  • the support groove 312 is formed around the through hole 310.
  • the shape of the fiber-reinforced composite material around the through hole 310 is to prevent deformation during the injection molding process.
  • a metal insert may be further provided in the subboom in which the bumper back beam is coupled to the vehicle body.
  • the guide pin 410 is required at the part where the bumper back beam is coupled to the vehicle body, and the guide pin 410 is integrally formed with a metal plate, and the guide pin 410 is integrally formed by embedding the metal plate with an insert.
  • the molded bumper back beam can be manufactured.
  • FIG. 6 is a view showing a metal sheet insert used for the bumper back beam manufactured by the insert injection molding method according to the present invention.
  • the guide plate 410 is integrally formed with the metal plate 400 inserted into the bumper back beam, and includes a plurality of through holes 420.
  • the metal plate 400 may be more firmly embedded, thereby solving the problem of separating an interface during a collision.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

본 발명은 섬유강화복합소재를 인서트로 사용하는 사출 성형 방법 및 사출 성형품에 관한 것으로, 인서트 재료인 고강도 섬유가 수지에 함침된 섬유강화복합소재를 마련하는 단계; 상기 섬유강화복합소재를 예비 형상으로 성형하여 인서트를 제조하는 인서트 형성 단계; 및 상기 인서트를 사출 금형에 배치하고 수지를 주입하여 사출품을 제조하는 사출 성형 단계;를 포함하는 사출 성형 방법을 제공한다.

Description

섬유강화복합소재를 이용한 인서트 사출 성형 방법 및 이를 이용한 사출 성형품
본 발명은 인서트 사출 성형 방법 및 이를 이용한 사출 성형품에 관한 것으로, 보다 상세하게는 섬유강화복합소재를 인서트로 사용하는 사출 성형 방법 및 사출 성형품에 관한 것이다.
섬유강화복합소재는 유리섬유, 탄소섬유, 아라미드, 케블러 등의 고강도 섬유를 플라스틱 또는 에폭시 등의 고분자 기지재료에 함침하여 강도를 향상시킨 고성능재료이다.
섬유강화복합소재는 경량화와 고강도화에 있어서 큰 장점이 있으나, 구현할 수 있는 형상이 제한적이어서 디자인 자유도가 낮은 단점을 가진다.
예를 들어, 범퍼 백빔을 일반 플라스틱 재질로 제조하면 디자인 자유도가 우수하고 금속 재질에 비하여 경량화가 가능하고 원가를 절감할 수 있으나, 강성이 부족하여 충돌 성능이 미흡하다.
그런데, 범퍼 백빔을 섬유강화복합소재로 제조하면 강성이 확보되어 충돌 성능은 향상되나, 디자인 자유도에 제약이 있어서 단일품으로 제조하기가 어려원 일부 부품을 별도로 형성하여 이들과 추가적으로 조립하는 방식으로 제조해야 하기 때문에 원가가 상승하고 경량화 효과가 부족한 단점을 가진다.
본 발명은 섬유강화복합소재를 인서트로 이용하여 디자인 자유도가 높으며, 고강도화가 경량화에 장점을 가지는 섬유강화복합소재를 이용한 인서트 사출 성형 방법 및 이를 이용한 사출 성형품을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 목적은 섬유강화복합소재를 인서트로 이용하는 사출 성형 방법 및 이를 이용한 사출 성형품을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 디자인 자유도가 높고 고강도화와 경량화에 유리한 사출성형품 제조방법을 제공함에 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 인서트 재료인 고강도 섬유가 수지에 함침된 섬유강화복합소재를 마련하는 단계; 상기 섬유강화복합소재를 예비 형상으로 성형하여 인서트를 제조하는 인서트 형성 단계; 및 상기 인서트를 사출 금형에 배치하고 수지를 주입하여 사출품을 제조하는 사출 성형 단계;를 포함하는 사출 성형 방법을 제공한다.
상기 인서트 형성 단계에서 상기 인서트에 지지홈을 형성하고, 상기 사출 성형 단계의 상기 사출 금형에 상기 지지홈에 삽입되는 지지돌기를 마련하여, 상기 사출 성형 단계에서 상기 인서트가 상기 지지돌기에 결합된 상태에서 수지를 주입하여 상기 인서트가 사출 성형시 변형되는 것을 방지하는 것이 바람직하다.
상기 인서트에 형성되는 지지홈은 상기 인서트에 형성되는 관통공 주변이나, 상기 사출 금형의 사출압력이 집중되는 부분에 구비되는 것이 바람직하다.
상기 지지홈은 관통홀로 형성되고, 상기 지지돌기는 상기 관통홀에 일부가 삽입되도록 다단으로 형성될 수 있다.
한편, 상기 섬유강화복합소재의 수지와, 상기 사출 금형에 주입되는 수지는 동종의 수지를 사용할 수 있다.
또한, 본 발명은 범퍼 백빔으로 사용되는 사출 성형품에 있어서, 고강도가 요구되는 구간에 섬유강화복합소재가 인서트로 매립 형성된 것을 특징으로 하는 사출 성형품을 제공한다.
상기 사출 성형품은 차체에 결합되는 연결면에 가이드핀이 형성된 금속판재가 인서트로 매립 형성되는 것이 바람직하다.
상기 금속판재는 관통공을 구비하여, 상기 관통공에 사출 수지가 채워지도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 인서트 사출 성형방법 및 이를 이용한 사출 성형품은 인서트 소재로 섬유강화복합소재를 사용함으로써, 우수한 강도를 가지며 디자인 자유도가 높은 장점을 가진다.
본 발명에 따른 인서트 사출 성형방법으로 제조되는 범퍼 백빔은 추가 부재의 조립이 필요치 않아 경량화와 원가 절감에 효과를 가진다.
도 1은 본 발명에 따른 섬유강화복합소재를 이용한 인서트 사출 성형 방법을 나타낸 공정순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 인서트 사출 성형 방법에 있어서 사출 금형을 이용하여 섬유강화복합소재를 형성하는 공정을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 인서트 사출 성형 방법에 있어서 인서트인 섬유강화복합소재의 고정 방법을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 인서트 사출 성형 방법에 있어서 인서트인 섬유강화복합소재의 고정 방법을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 인서트 사출 성형 방법으로 제조된 범퍼 백빔을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 인서트 사출 성형 방법으로 제조된 범퍼 백빔에 사용되는 금속 판재 인서트를 나타낸 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명 *
S110 : 섬유강화 복합소재 마련단계 S120 : 인서트 형성단계
S130 : 사출 성형단계 10 : 섬유강화복합소재
12, 14 : 지지홈 100 : 하부 금형
110 : 홀더 120, 130 : 지지돌기
132 : 대경부 134 : 소경부
200 : 상부 금형 300 : 범퍼 백빔
310 : 관통공 312 : 지지홈
400 : 금속 판재 인서트 410 : 가이드핀
420 : 관통홀
본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 또한, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 섬유강화복합소재를 이용한 인서트 사출 성형 방법을 나타낸 공정순서도이다.
본 발명에 따른 인서트 사출 성형 방법은 섬유강화복합소재를 인서트로 사용하여 성형품의 강도를 확보하고, 복잡한 형상은 사출 성형에 의하여 구현될 수 있도록 함으로써 디자인 자유도를 향상시킬 수 있도록 하기 위한 것이다.
도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 인서트 사출 성형 방법은 섬유강화복합소재를 마련하는 단계(S110)와, 인서트 형성 단계(S120)와, 사출 성형 단계(S130)을 포함한다.
섬유강화복합소재 마련 단계(S110)는 인서트로 사용될 섬유강화복합소재를 제조하는 단계이다. 섬유강화복합소재는 강화섬유에 기지재료인 고분자 수지를 함침하여 제조하는 것이다. 섬유강화복합소재는 일반적으로 판상이나 시트의 형상으로 제조되며, 특수한 형상으로 제조하기 위해서는 과도한 비용과 노력이 소모된다.
본 발명은 섬유강화복합소재를 인서트 재료로 사용하는 것으로, 섬유강화복합소재 마련 단계(S110)는 판상이나 시트 형상의 섬유강화복합소재를 마련하여, 필요한 크기로 재단하는 방법으로 이루어진다.
다음으로, 인서트 형성 단계(S120)는 마련된 섬유강화복합소재를 예비 형상으로 성형하는 단계이다. 사출 성형품이 판상의 형태인 경우에는 별도의 예비 형상이 필요치 않겠으나, 소정의 입체적 형상을 가지는 경우에는 섬유강화복합소재를 성형하여 예비 형상으로 성형해야 한다.
예비 형상으로의 성형은 섬유강화복합소재를 가열한 후 금형으로 가압하는 방법으로 이루어질 수 있다. 이 때, 별도의 금형을 마련하여 섬유강화복합소재를 성형할 수도 있으나, 사출성형용 금형을 이용하여 섬유강화복합소재의 형상을 성형할 수도 있다.
다음으로, 사출 성형 단계(S130)는 예비 형상으로 성형된 섬유강화복합소재인 인서트를 금형 내부에 배치하고, 사출 수지를 주입하여 사출 성형품을 완성하는 단계이다. 복잡한 형상은 사출 금형에 마련되어 있으므로 단일 부품으로 복잡한 형상을 구현할 수 있어서 설계의 자유도가 섬유강화복합소재만을 이용하여 제조하는 경우에 비하여 향상되며, 원가도 절감할 수 있는 효과를 가진다.
도 2는 본 발명에 따른 인서트 사출 성형 방법에 있어서 사출 금형을 이용하여 섬유강화복합소재를 형성하는 공정을 나타낸 도면이다.
섬유강화복합소재의 수지로 열가소성 수지를 사용하는 경우, 섬유강화복합소재를 가열하고 가압하는 것으로 형상을 성형할 수 있다.
따라서, 섬유강화복합소재(10)를 가열한 후 사출 성형용 하부 금형(100)에 배치하고, 상부 금형(200)으로 섬유강화복합소재(10)를 가압하여 형상을 성형할 수 있다.
하부 금형(100)에는 탄성지지 되는 홀더(110)가 구비되어, 상부 금형(200)과 상기 홀더(110) 사이에 섬유강화복합소재(10)가 고정될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
그리고, 상부 금형(200)과 하부 금형(100)이 닫힌 상태에서 사출 성형용 수지를 수지 주입장치(150)를 이용하여 상부 금형(200)의 게이트(152)로 주입하고 성형함으로써 성형품의 제조를 완료할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 인서트 사출 성형 방법에 있어서 인서트인 섬유강화복합소재의 고정 방법을 나타낸 도면이다.
섬유강화복합소재를 인서트로 사출 성형용 금형의 내부에 배치한 상태에서 사출 성형용 수지를 주입하여 사출 성형품을 제조하게 되는데, 수지 주입되는 부분인 게이트(도 2의 152) 주변에 섬유강화복합소재(10)는 수지의 주입 압력에 의하여 뒤로 밀리는 등의 변형이 발생할 수 있다.
또한, 사출 성형품이 관통홀을 구비하는 경우에 관통홀 주변의 섬유강화복합소재가 수지의 주입압력에 의하여 밀려나면서 성형 불량이 발생할 수도 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 인서트 성형 단계에서 섬유강화복재료에 지지홈(12)을 형성하고, 인서트인 섬유강화복합소재(10)가 배치되는 하부금형(100)에 상기 지지홈(12)에 삽입되는 지지돌기(120)를 마련하여, 섬유강화복합소재에 형성된 지지홈(12)이 하부 금형(100)에 형성된 지지돌기(120)에 결합되도록 함으로써, 인서트 재료인 섬유강화복합소재(10)가 수지의 압력에 의하여 형상이 변화하지 않고 일정한 형태를 유지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
이러한 지지홈(12)과 지지돌기(120)는 수지가 주입되는 게이트 부분이나, 성형품에 형성되는 관통홀의 주변에 배치되어, 성형 불량이 발생할 수 있는 부분들을 견고하게 고정할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
도 4는 본 발명에 따른 인서트 사출 성형 방법에 있어서 인서트인 섬유강화복합소재의 고정 방법을 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, 섬유강화복합소재(10)에 형성되는 지지홈(14)을 관통홀로 형성하고, 지지돌기(130)를 다단으로 형성하여 인서트인 섬유강화복합소재(10)가 하부금형과 일정간격을 가지도록 한 것이다.
물론 지지홈(14)은 앞선 실시예와 마찬가지로 관통공이 아닌 홈의 형태로 형성될 수도 있다.
지지돌기(130)는 지지홈(14)의 내경에 대응하여 지지홈(14)에 삽입되는 부분인 소경부(134)와 상기 지지홈(14)보다 큰 단면적을 가지게 형성되어 상기 지지홈(14)에 삽입되지 않고 지지하는 대경부(132)를 포함한다.
인서트 재료인 섬유강화복합소재(10) 하부 금형(100)의 사이에 유격을 형성하게 되면, 주입되는 수지가 그 유격을 채우게 되므로, 섬유강화복합소재(10)가 주입되는 수지에 양면이 감싸지면서, 인서트가 외부로 노출되지 않고 매립되는 형태를 가지는 사출 성형품을 제조할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 인서트 사출 성형 방법으로 제조된 범퍼 백빔을 나타낸 도면이다.
범퍼 백빔은 종래에는 금속 재질로 제조되었으나, 원가절감과 경량화를 위하여 플라스틱 재질의 범퍼 백빔의 개발이 진행되고 있다.
범퍼 백빔을 일반적인 플라스틱 재질을 이용하여 사출 성형으로 제조하는 경우에는 디자인 설계 자유도가 높아 복잡한 형상을 가지는 범퍼 백빔을 단일 부품으로 제조할 수 있어서 원가절감의 효과와 경량화의 효과가 크다. 그러나 일반 플라스틱 재질은 강도에 한계가 있어서 충돌 성능 확보가 미약한 한계를 가지고 있었다.
또한, 섬유강화 복합재료를 이용하여 범퍼 백빔을 제조하는 경우에는 고강도화가 가능하여 충돌 성능 확보의 측면에서는 장점을 가지나, 디자인 설계 자유도에 한계가 있어서 복잡한 형상을 단일 부품으로 제조하는 데 한계가 있어서 추가 부품을 별도로 조립해야하므로, 원가절감이나 경량화의 측면에서 불리하다.
그러나, 본 발명에 따른 인서트 사출 성형 방법은 섬유강화복합소재를 인서트로 사용하고, 복잡한 형상은 사출 성형을 통해서 구현하게 되므로, 복잡한 형상의 부품을 단일화할 수 있고, 요구되는 충돌 성능도 확보할 수 있다.
도시한 바와 같이, 범퍼 백빔(300)에 섬유강화복합소재가 인서트로 매립됨으로써, 필요한 강도를 확보할 수 있으며, 외부의 복잡한 형상들은 사출 성형에 의하여 일체화할 수 있게 된다.
도면에서, 관통공(310)의 주변에 지지홈(312)이 형성되어 있는 것을 확인할 수 있다. 상술한 바와 같이 관통공(310) 주변의 섬유강화복합소재의 형상이 사출 성형 과정에서 변형되는 것을 방지하기 위한 것이다.
한편, 범퍼 백빔이 차체와 결합되는 부붐에는 금속재 인서트를 추가로 구비할 수 있다.
범퍼 백빔이 차체와 결합되는 부분에는 가이드 핀(410)이 필요한데, 이 가이드 핀(410)을 금속 판재에 일체로 형성하고, 상기 금속 판재를 인서트로 매립하여 사출 성형함으로써 가이드 핀(410)이 일체로 성형된 범퍼 백빔을 제조할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 인서트 사출 성형 방법으로 제조된 범퍼 백빔에 사용되는 금속 판재 인서트를 나타낸 도면이다.
도시한 바와 같이, 범퍼 백빔에 인서트 되는 금속 판재(400)는 가이드핀(410)이 일체로 형성되며, 복수개의 관통홀(420)을 구비한다.
사출 성형시 관통홀(420)의 내부로 사출 성형 수지가 채워지게 되므로, 이로 인하여 금속 판재(400)가 보다 견고하게 매립되어 충돌시 계면이 분리되는 문제점을 해결할 수 있다.
전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의해 나타내어질 것이다. 그리고 후술될 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론, 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형 가능한 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (9)

  1. 인서트 재료인 고강도 섬유가 수지에 함침된 섬유강화복합소재를 마련하는 단계;
    상기 섬유강화복합소재를 예비 형상으로 성형하여 인서트를 제조하는 인서트 형성 단계; 및
    상기 인서트를 사출 금형에 배치하고 수지를 주입하여 사출품을 제조하는 사출 성형 단계;를 포함하는 사출 성형 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 인서트 형성 단계에서 상기 인서트에 지지홈을 형성하고,
    상기 사출 성형 단계의 상기 사출 금형에 상기 지지홈에 삽입되는 지지돌기를 마련하여, 상기 사출 성형 단계에서 상기 인서트가 상기 지지돌기에 결합된 상태에서 수지를 주입하여 상기 인서트가 사출 성형시 변형되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 사출 성형 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 금형에 형성되는 지지돌기는 상기 인서트에 형성되는 관통공 주변에 구비되는 것을 특징으로 하는 사출 성형 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 금형에 형성되는 지지돌기는 상기 사출 금형의 사출압력이 집중되는 부분에 구비되는 것을 특징으로 하는 사출 성형 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 지지돌기는 상기 지지홈에 일부가 삽입되도록 다단으로 형성되는 것을 특징으로 하는 사출 성형 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 섬유강화복합소재의 수지와, 상기 사출 금형에 주입되는 수지는 동종의 수지인 것을 특징으로 하는 사출 성형 방법.
  7. 범퍼 백빔으로 사용되는 사출 성형품에 있어서,
    고강도가 요구되는 구간에 섬유강화복합소재가 인서트로 매립 형성된 것을 특징으로 하는 사출 성형품.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 사출 성형품은 차체에 결합되는 연결면에 가이드핀이 형성된 금속판재가 인서트로 매립 형성된 것을 특징으로 하는 사출 성형품.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 금속판재는 관통공을 구비하여, 상기 관통공에 사출 수지가 채워진 것을 특징으로 하는 사출 성형품.
PCT/KR2016/001544 2015-05-08 2016-02-16 섬유강화복합소재를 이용한 인서트 사출 성형 방법 및 이를 이용한 사출 성형품 WO2016182173A1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP16792819.1A EP3296078B1 (en) 2015-05-08 2016-02-16 Insert injection molding method using fiber-reinforced composite material,
CN201680026884.5A CN107567375B (zh) 2015-05-08 2016-02-16 利用纤维增强复合材料的嵌件注塑成型方法及利用其的注塑成型品
US15/572,559 US10343315B2 (en) 2015-05-08 2016-02-16 Insert injection molding method using fiber-reinforced composite material, and injection molded product using same

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150064856A KR20160132294A (ko) 2015-05-08 2015-05-08 섬유강화복합소재를 이용한 인서트 사출 성형 방법 및 이를 이용한 사출 성형품
KR10-2015-0064856 2015-05-08

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016182173A1 true WO2016182173A1 (ko) 2016-11-17

Family

ID=57248335

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2016/001544 WO2016182173A1 (ko) 2015-05-08 2016-02-16 섬유강화복합소재를 이용한 인서트 사출 성형 방법 및 이를 이용한 사출 성형품

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10343315B2 (ko)
EP (1) EP3296078B1 (ko)
KR (1) KR20160132294A (ko)
CN (1) CN107567375B (ko)
TW (1) TWI689407B (ko)
WO (1) WO2016182173A1 (ko)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6745645B2 (ja) * 2016-05-25 2020-08-26 オリンパス株式会社 インサート成形方法
FR3062332B1 (fr) * 2017-01-30 2021-02-12 Automotive Exteriors Europe Procede de production d'une piece, et dispositif de prehension associe
KR101867365B1 (ko) * 2017-06-29 2018-06-15 (주)아시아덴탈 치아 인상용 바이트 트레이 제조방법 및 이에 따라 제조된 치아 인상용 바이트 트레이
US10507776B2 (en) * 2017-10-12 2019-12-17 GM Global Technology Operations LLC Fiber-reinforced composite bumper beam and crush members
WO2019235299A1 (ja) * 2018-06-07 2019-12-12 東レ株式会社 一体化成形体及びその製造方法
KR102077179B1 (ko) * 2018-10-19 2020-02-14 주식회사 서연이화 차량용 내장재의 성형장치 및 성형방법
CN109514795B (zh) * 2018-12-12 2020-10-13 中广核俊尔新材料有限公司 一种弧面制件及其翘曲度的控制方法与应用
KR102709719B1 (ko) 2019-11-29 2024-09-26 현대모비스 주식회사 하이브리드 카울크로스바 및 그 제조방법
FR3106773B1 (fr) * 2020-02-03 2022-02-11 Faurecia Interieur Ind Procédé de fabrication d’habillages de véhicule
CN111890636B (zh) * 2020-06-05 2024-09-24 长江水利委员会长江科学院 一种测量结构面起伏形态的注塑成型模具及方法
KR102497437B1 (ko) * 2020-11-05 2023-02-13 동해금속(주) 하이브리드 금형장치 및 하이브리드 성형방법
CN113370607A (zh) * 2021-05-31 2021-09-10 潍坊歌尔电子有限公司 智能穿戴设备外壳及其制作方法
KR20230136309A (ko) 2022-03-18 2023-09-26 재단법인 구미전자정보기술원 Frp성형체가 삽입된 금속제 인서트부재를 이용한 사출성형품 및 그 제조방법
KR20240086173A (ko) 2022-12-09 2024-06-18 한국생산기술연구원 사출성형을 이용한 직물강화 열가소성 복합소재 제조 방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110096859A (ko) * 2010-02-23 2011-08-31 현대모비스 주식회사 범퍼빔 제조용 금형, 범퍼빔의 제조방법 및 그 제조방법으로 제조된 범퍼빔
JP2013028159A (ja) * 2011-06-20 2013-02-07 Toray Ind Inc 複合成形体およびその製造方法
KR20130132420A (ko) * 2010-10-29 2013-12-04 사빅 이노베이티브 플라스틱스 아이피 비.브이. 크러시 로브를 갖는 강화 플라스틱 에너지 흡수체 시스템 및 그것의 제조방법
KR101372004B1 (ko) * 2011-12-21 2014-03-12 (주)엘지하우시스 중공단면을 갖는 섬유복합보강재가 내장되어 있는 범퍼백빔 및 이를 갖는 범퍼
US20150015005A1 (en) * 2013-07-09 2015-01-15 Hyundai Motor Company Hybrid bumper beam for vehicle, manufacturing method therefor and bumper beam unit thereof

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3219407B2 (ja) * 1990-11-26 2001-10-15 エクセル株式会社 多層プラスチック管及びその製造方法
JPH0592442A (ja) 1991-10-02 1993-04-16 Showa Jushi Kako Kk プラスチツク厚肉成形品の射出成形方法
JPH10286841A (ja) 1997-04-15 1998-10-27 Sumitomo Rubber Ind Ltd 繊維強化複合材
US20070077379A1 (en) * 2005-09-30 2007-04-05 Magna International Inc. Water-assist injection molded structural members
KR20080023791A (ko) 2006-09-12 2008-03-17 (주)삼박 강화 연속섬유 함침시트가 포함된 자동차 부품 및 그제조방법
KR20140138642A (ko) * 2012-01-26 2014-12-04 위어 미네랄즈 오스트레일리아 리미티드 고분자 합성물 물품
DE102012021493A1 (de) * 2012-10-31 2014-04-30 Daimler Ag Querträgeranordnung und Herstellungsverfahren
DE102013001442B3 (de) * 2013-01-29 2014-03-13 Thyssenkrupp Presta Aktiengesellschaft Lenksäule in Faserverbundtechnologie, basierend auf Pultrusion- und Flecht- und/oder Wickeltechnologie
WO2015104889A1 (ja) * 2014-01-10 2015-07-16 本田技研工業株式会社 自動車用バンパー

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110096859A (ko) * 2010-02-23 2011-08-31 현대모비스 주식회사 범퍼빔 제조용 금형, 범퍼빔의 제조방법 및 그 제조방법으로 제조된 범퍼빔
KR20130132420A (ko) * 2010-10-29 2013-12-04 사빅 이노베이티브 플라스틱스 아이피 비.브이. 크러시 로브를 갖는 강화 플라스틱 에너지 흡수체 시스템 및 그것의 제조방법
JP2013028159A (ja) * 2011-06-20 2013-02-07 Toray Ind Inc 複合成形体およびその製造方法
KR101372004B1 (ko) * 2011-12-21 2014-03-12 (주)엘지하우시스 중공단면을 갖는 섬유복합보강재가 내장되어 있는 범퍼백빔 및 이를 갖는 범퍼
US20150015005A1 (en) * 2013-07-09 2015-01-15 Hyundai Motor Company Hybrid bumper beam for vehicle, manufacturing method therefor and bumper beam unit thereof

Also Published As

Publication number Publication date
CN107567375B (zh) 2019-11-15
EP3296078B1 (en) 2019-04-03
TW201639692A (zh) 2016-11-16
EP3296078A4 (en) 2018-03-21
CN107567375A (zh) 2018-01-09
KR20160132294A (ko) 2016-11-17
EP3296078A1 (en) 2018-03-21
US20180117808A1 (en) 2018-05-03
TWI689407B (zh) 2020-04-01
US10343315B2 (en) 2019-07-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2016182173A1 (ko) 섬유강화복합소재를 이용한 인서트 사출 성형 방법 및 이를 이용한 사출 성형품
EP2253445B1 (en) Injection mold and injection molding method using the same
US7597836B2 (en) Mold apparatus and method for injection molding
CN101807713A (zh) 制造二次电池的方法和用此方法制造的二次电池
US8404193B2 (en) Microchip and process for producing microchip
US8459979B2 (en) Apparatus for molding optical fiber connector
WO2014181939A1 (ko) 투명부를 갖는 휴대폰 보호케이스 필름 및 그 제조방법
CN213198601U (zh) 一种四穴位简易换模芯镜片注塑模具
WO2017204558A1 (ko) 보강 복합재 및 이를 포함하는 물품
WO2019054784A1 (ko) 프리폼 및 이를 이용한 현가암 제조방법
US20210347427A1 (en) Bicycle saddle and method for making the same
JP2013252644A (ja) 樹脂複合体の製造方法
JPWO2019234968A1 (ja) 光コネクタフェルールの製造方法、及び光コネクタフェルール
GB2266680A (en) Moulding ferrules onto optical fibers
CN109397616A (zh) 具有包封在光导中的安装的发光二极管的印刷膜
WO2017061721A1 (ko) 자동차 인테리어 시트, 이를 이용한 자동차 내장재의 제조방법 및 이 제조방법에 의해 제조된 자동차 내장재
WO2020122296A1 (ko) 압축 성형용 금형 및 이를 이용한 차량용 부품의 제조 방법
CN113263664B (zh) 一种窗框固化成型模具及方法
US8246335B2 (en) Apparatus for molding optical fiber connector
WO2018169152A1 (ko) 휠 밸런스 웨이트
WO2020111612A1 (ko) 밀폐결합구조의 크래시패드 덕트조립체
WO2020122306A1 (ko) 시트프레임 어셈블리 및 그 제조방법
CN110510076B (zh) 一种水上平台用支架
WO2010074476A1 (en) Monolithic expanded polypropylene steering wheel, manufacturing apparatus and method thereof
WO2022154274A1 (ko) 폴리머 애자 사출금형 및 이를 이용한 폴리머 애자 성형방법

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16792819

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15572559

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2016792819

Country of ref document: EP