KR102420046B1 - Forming method of composite material - Google Patents

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Abstract

복합소재의 성형방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 복합소재의 성형방법은 서로 다른 물성의 프리프레그를 이용한 복합소재의 성형방법에 있어서, 서로 다른 물성을 갖는 제1, 제2 프리프레그의 각 일단부를 따라 형성된 각 접합부 사이에 접착제를 개재하여 상호 접합부가 겹쳐진 상태로, 상기 제1, 제2 프리프레그를 준비하는 소재준비단계, 각 접합부를 상호 접합한 상기 제1, 제2 프리프레그를 가열금형의 하형 상에 로딩하는 로딩단계, 상기 가열금형의 상형과 하형의 합형에 의해 상기 제1, 제2 프리프레그를 상기 각 접합부와 함께 성형하는 성형단계, 및 상기 상형 및 하형의 각 내부에 상기 제1, 제2 프리프레그에 대응하여 구간별로 온도를 다르게 제어하는 발열원에 의해 상기 제1, 제2 프리프레그를 다른 온도로 가열하는 가열단계를 포함한다. A method for forming a composite material is disclosed. In the method for molding a composite material according to an embodiment of the present invention, in the method for molding a composite material using prepregs having different physical properties, each joint formed along each end of the first and second prepregs having different physical properties A material preparation step of preparing the first and second prepregs with an adhesive interposed therebetween in a state where the joint portions are overlapped, the first and second prepregs having each joint portion interconnected are loaded onto the lower mold of the heating mold a loading step of forming the first and second prepregs together with the respective joint parts by a combination of the upper and lower molds of the heating mold, and the first and second prepregs inside each of the upper and lower molds and a heating step of heating the first and second prepregs to different temperatures by a heat source that controls the temperature differently for each section corresponding to the legs.

Description

복합소재의 성형방법{FORMING METHOD OF COMPOSITE MATERIAL} Forming method of composite material {FORMING METHOD OF COMPOSITE MATERIAL}

본 발명은 복합소재의 성형방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 서로 다른 물성의 프리프레그를 성형함과 동시에, 접합할 수 있는 복합소재의 성형방법에 관한 것이다. The present invention relates to a molding method of a composite material, and more particularly, to a molding method of a composite material that can be bonded at the same time as molding prepregs having different physical properties.

최근 플라스틱 복합재료를 이용하여 금속재료를 대체하기 위한 연구 개발이 꾸준히 진행되고 있다. Recently, research and development for replacing metal materials by using plastic composite materials has been steadily progressing.

상기 금속재료는 내열특성이나 기계적 강도면에서 매우 우수한 소재이며, 자동차, 항공기, 건설 등 매우 많은 분야에서 사용되고 있다. The metal material is a very excellent material in terms of heat resistance and mechanical strength, and is used in many fields such as automobiles, aircraft, and construction.

하지만 상기 금속재료는 비중이 높기 때문에 무겁다는 단점이 있다. However, the metal material has a disadvantage in that it is heavy because of its high specific gravity.

반면, 플라스틱은 비중이 낮기 때문에 같은 크기의 제품을 만들 경우, 금속재료에 비해 몇 배나 가벼운 제품을 제조할 수 있다는 장점이 있어 이를 금속재료의 대체재로서 활용하려는 노력이 계속되고 있다. On the other hand, since plastic has a low specific gravity, if a product of the same size is made, it has the advantage of being able to manufacture a product that is several times lighter than a metal material.

현재까지 알려진 플라스틱들은 금속에 버금가는 성능을 구현하는 것이 매우 어렵다. It is very difficult for plastics known to date to achieve performance comparable to that of metals.

따라서 상기 플라스틱과 다른 재료를 결합하여 복합재료의 형태를 구현함으로써 금속을 대체하는 시도가 지속되고 있다. Therefore, attempts to replace metal by combining the plastic and other materials to implement the form of a composite material are continuing.

가장 많이 사용되는 복합재료로는 열경화성 플라스틱 복합재료를 들 수 있다. The most commonly used composite material is a thermosetting plastic composite material.

상기 열경화성 플라스틱 복합재료는 탄소 섬유나 유리 섬유를 에폭시 수지 등의 열경화성 수지에 분산시킨 후, 이를 일부 경화시켜 프리프레그를 제조한 다음, 상기 프리프레그를 원하는 형태로 가공해서 열경화를 완결하여 제품으로 제조된다. The thermosetting plastic composite material is obtained by dispersing carbon fiber or glass fiber in a thermosetting resin such as an epoxy resin, and partially curing it to prepare a prepreg, then processing the prepreg into a desired shape to complete the thermosetting to obtain a product. manufactured.

상기와 같은 열경화성 플라스틱 복합체의 장점은 한번 경화되면 내열특성 및 기계적 물성이 매우 뛰어나다는 것이다. The advantage of the thermosetting plastic composite as described above is that once cured, heat resistance and mechanical properties are very excellent.

반면, 상기 열경화성 플라스틱 복합체는 쉬트(sheet) 형태의 프리프레그를 이용하여 제조하므로 제품의 형상에 한계가 있으며, 열경화 과정을 거치기 때문에 생산성이 떨어지고, 리사이클이 되지 않는다는 단점이 있다. On the other hand, since the thermosetting plastic composite is manufactured using a prepreg in the form of a sheet, there is a limitation in the shape of the product, and there are disadvantages in that productivity is lowered because of the thermosetting process and it is not recycled.

한편, 다른 고분자 복합재료의 형태는 열가소성 고분자 복합재료이다. On the other hand, another type of polymer composite material is a thermoplastic polymer composite material.

상기 열가소성 고분자 복합재료를 용융 가공성이 뛰어나므로 다양한 형태의 제품 가공이 가능하며, 재활용도 가능하다는 장점이 있다. Since the thermoplastic polymer composite material has excellent melt processability, various types of products can be processed and recycled.

상기 열가소성 고분자 복합재료는 사출이나 압출 가공이 가능한 열가소성 고분자에 유리 섬유 또는 탄소 섬유로 된 단섬유를 혼합하여 복합화한다. The thermoplastic polymer composite material is composited by mixing short fibers made of glass fibers or carbon fibers with a thermoplastic polymer capable of injection or extrusion processing.

상기 열가소성 고분자 복합재료는 이미 분자량이 높은 고분자를 이용하므로 용융 점도가 높다. The thermoplastic polymer composite material already uses a high molecular weight polymer, so the melt viscosity is high.

따라서 상기 단섬유를 복합화할 경우, 용융 점도가 더욱 증가하게 되어 더욱 가공성이 떨어지므로 단섬유의 함량을 높일 수 없어 기계적 물성 보강에 한계가 있으며, 복합화된 단섬유들은 무질서하게 배향되어 있게 되므로 높은 강도를 요구하는 제품에는 사용할 수 없다는 단점이 있다. Therefore, when the single fibers are compounded, the melt viscosity is further increased and the processability is further deteriorated, so the content of the short fibers cannot be increased, so there is a limit in reinforcing mechanical properties. There is a disadvantage that it cannot be used for products that require .

상기와 같이 다른 물성의 열경화성 고분자 복합재료와 열가소성 고분자 복합재료를 차량에 있어서 요구되는 특성에 맞게 적절하게 적용할 수 있는 연구개발이 필요하다. As described above, there is a need for research and development that can appropriately apply thermosetting polymer composite materials and thermoplastic polymer composite materials with different physical properties to suit the characteristics required for vehicles.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다. Matters described in this background section are prepared to promote understanding of the background of the invention, and may include matters that are not already known to those of ordinary skill in the art to which this technology belongs.

본 발명의 실시 예는 하나의 금형에서 서로 다른 물성의 프리프레그를 성형함과 동시에, 접합할 수 있는 복합소재의 성형방법을 제공하고자 한다. An embodiment of the present invention is to provide a molding method of a composite material that can be bonded while molding prepregs having different physical properties in a single mold.

즉, 본 발명의 실시 예는 원하는 부분의 특성에 맞게 소재를 선택하여 성형함과 동시에, 접합할 수 있는 복합소재의 성형방법을 제공하고자 한다. That is, an embodiment of the present invention is to provide a molding method of a composite material that can be bonded while selecting and molding a material according to the characteristics of a desired part.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 서로 다른 물성의 프리프레그를 이용한 복합소재의 성형방법에 있어서, 서로 다른 물성을 갖는 제1, 제2 프리프레그의 각 일단부를 따라 형성된 각 접합부 사이에 접착제를 개재하여 상호 접합부가 겹쳐진 상태로, 상기 제1, 제2 프리프레그를 준비하는 소재준비단계, 각 접합부를 상호 접합한 상기 제1, 제2 프리프레그를 가열금형의 하형 상에 로딩하는 로딩단계, 상기 가열금형의 상형과 하형의 합형에 의해 상기 제1, 제2 프리프레그를 상기 각 접합부와 함께 성형하는 성형단계, 및 상기 상형 및 하형의 각 내부에 상기 제1, 제2 프리프레그에 대응하여 구간별로 온도를 다르게 제어하는 발열원에 의해 상기 제1, 제2 프리프레그를 다른 온도로 가열하는 가열단계를 포함하는 복합소재의 성형방법을 제공할 수 있다. In one or more embodiments of the present invention, in the molding method of a composite material using prepregs having different physical properties, an adhesive is applied between each joint formed along each end of the first and second prepregs having different physical properties. A material preparation step of preparing the first and second prepregs in a state where the joints are overlapped therebetween, a loading step of loading the first and second prepregs having each joint jointed to each other on the lower mold of the heating mold; A molding step of molding the first and second prepregs together with the respective joint parts by a combination of the upper and lower molds of the heating mold, and corresponding to the first and second prepregs inside each of the upper and lower molds It is possible to provide a molding method of a composite material comprising a heating step of heating the first and second prepregs to different temperatures by a heat source that controls the temperature differently for each section.

또한, 상기 소재준비단계에서, 상기 제1 프리프레그는 열가소성 프리프레그로 이루어지고, 상기 제2 프리프레그는 열경화성 프리프레그로 이루어질 수 있다. In addition, in the material preparation step, the first prepreg may be made of a thermoplastic prepreg, and the second prepreg may be made of a thermosetting prepreg.

또한, 상기 접합부는 상기 제1, 제2 프리프레그의 각 일단부가 단차진 단차면으로 형성될 수 있다. In addition, the junction portion may be formed as a stepped surface in which one end of each of the first and second prepregs is stepped.

또한, 상기 접착제는 경화제 및 접착주제가 필름타입의 2액형 접착제로 이루어지며, 상기 제1 프리프레그의 접합부에 경화제 필름이 부착되고, 상기 제2 프리프레그의 접합부에 접합주제 필름이 부착될 수 있다. In addition, the adhesive is made of a two-component adhesive having a curing agent and a film-type adhesive agent, a curing agent film is attached to a joint portion of the first prepreg, and a bonding-based film may be attached to a joint portion of the second prepreg.

또한, 상기 가열금형은 상기 상형 및 하형의 각 성형면에는 상기 제1 프리프레그에 대응하여 제1 가열 및 냉각구간이 형성되고, 상기 제2 프리프레그에 대응하여 제2 가열구간이 형성될 수 있다. In addition, in the heating mold, a first heating and cooling section may be formed in correspondence to the first prepreg on each molding surface of the upper and lower molds, and a second heating section may be formed in correspondence to the second prepreg. .

또한, 상기 제1 가열 및 냉각구간에 대응하는 상기 상형 및 하형의 내부에는 가열코일과 냉각채널이 구성되고, 상기 제2 가열구간에 대응하는 상기 상형 및 하형의 내부에는 가열코일이 구성될 수 있다. In addition, a heating coil and a cooling channel are configured inside the upper and lower molds corresponding to the first heating and cooling section, and a heating coil may be configured inside the upper and lower molds corresponding to the second heating section. .

또한, 상기 제1 가열 및 냉각구간은 250℃ ~ 300℃ 사이의 온도로 금형이 가열된 후, 100℃로 냉각되는 구간이며, 상기 제2 가열구간은 120℃ ~ 170℃ 사이의 온도로 금형이 가열되는 구간인 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the first heating and cooling section is a section in which the mold is heated to a temperature between 250°C and 300°C, and then cooled to 100°C, and the second heating section is a section where the mold is heated to a temperature between 120°C and 170°C. It may be characterized as a section to be heated.

또한, 상기 가열단계는 상기 제1 프리프레그를 270℃에서 2분간 가열한 후, 100℃에서 1분간 냉각함과 동시에, 상기 제2 프리프레그를 150℃에서 3분간 가열하는 단계인 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the heating step is a step of heating the first prepreg at 270 ° C. for 2 minutes, then cooling the first prepreg at 100 ° C. for 1 minute, and at the same time heating the second prepreg at 150 ° C. for 3 minutes. can

또한, 상기 가열단계에 이어, 서로 다른 물성의 프리프레그로 이루어진 성형품의 가장자리를 트림 성형하여 완성품으로 가공하는 트림단계를 더 포함할 수 있다. In addition, following the heating step, it may further include a trim step of trim-molding the edges of the molded article made of prepregs having different physical properties to process the finished product.

본 발명의 실시 예는 하나의 금형에서 서로 다른 물성의 프리프레그를 성형함과 동시에, 접합할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, prepregs having different physical properties can be molded and bonded at the same time in a single mold.

다시 말해, 본 발명의 실시 예는 원하는 부분의 특성에 맞게 소재를 선택하여 하나의 금형에서 성형함과 동시에, 상호 접합할 수 있어 공정수를 줄이고, 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. In other words, the embodiment of the present invention has the effect of reducing the number of steps and improving productivity by selecting a material according to the characteristics of a desired part and molding it in one mold, and at the same time, since they can be joined together.

그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.In addition, the effects obtainable or predicted by the embodiments of the present invention are to be disclosed directly or implicitly in the detailed description of the embodiments of the present invention. That is, various effects predicted according to an embodiment of the present invention will be disclosed in the detailed description to be described later.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 복합소재의 성형방법을 나타낸 공정도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 복합소재의 성형방법으로 제조된 완성품의 나타낸 도면이다. 1 is a process diagram showing a molding method of a composite material according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a finished product manufactured by the molding method of a composite material according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement them. However, the present invention may be embodied in various different forms and is not limited to the embodiments described herein.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 적용하여 설명한다. In order to clearly explain the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals are applied to the same or similar components throughout the specification.

또한, 하기의 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일하여 이를 구분하기 위한 것으로, 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다. In addition, in the following description, the names of the components are divided into the first, the second, and the like, because the names of the components are the same to distinguish them, and the order is not necessarily limited thereto.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 복합소재의 성형방법을 나타낸 공정도이다. 1 is a process diagram showing a molding method of a composite material according to an embodiment of the present invention.

먼저, 본 발명의 실시 예에 따른 복합소재의 성형방법에 적용되는 제1 프리프레그(1)는 열가소성 프리프레그이고, 제2 프리프레그(2)는 열경화성 프리프레그인 것을 예로 들어 설명한다. First, the first prepreg 1 applied to the molding method of a composite material according to an embodiment of the present invention is a thermoplastic prepreg, and the second prepreg 2 is a thermosetting prepreg as an example.

이때, 상기 프리프레그는 플라스틱 재료 중 하나이며, 섬유강화 복합재료 용의 중간기재로, 강화섬유에 메트릭스 수지를 예비 함침하여 반경화 상태로 성형한 재료이다. In this case, the prepreg is one of the plastic materials, and as an intermediate base material for a fiber-reinforced composite material, the reinforcing fiber is pre-impregnated with a matrix resin and molded into a semi-hardened state.

상기한 프리프레그의 복합소재로 형성된 완성품은 타제품에 비해 강도, 강성도, 내식성, 피로수명, 내마모성, 내충격성, 경량화 등의 다양한 특성을 개선할 수 있다. The finished product formed of the composite material of the prepreg can improve various properties such as strength, rigidity, corrosion resistance, fatigue life, abrasion resistance, impact resistance, and weight reduction compared to other products.

예를 들어, 상기 복합재료는 FRP(Fiber Reinforced Plastic), CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic), 및 GFRP(Glass Fiber Reinforced Plastic) 중, 적어도 하나를 포함할 수 있다. For example, the composite material may include at least one of Fiber Reinforced Plastic (FRP), Carbon Fiber Reinforced Plastic (CFRP), and Glass Fiber Reinforced Plastic (GFRP).

여기서 상기와 같은 복합재료에 열경화성 수지를 함침시킨 복합소재가 열경화성 프리프레그이며, 열가소성 수지를 함침시킨 복합소재가 열가소성 프리프레그이다. Here, the composite material impregnated with the thermosetting resin in the above composite material is a thermosetting prepreg, and the composite material impregnated with the thermoplastic resin is a thermoplastic prepreg.

상기 열경화성 수지는 내열성, 기계적 성질, 및 전기절연성이 좋으며, 그 종류로는 예를 들어, 페놀 수지, 요소 수지, 멜라민 수지, 폴리에스터 수지, 에폭시 수지 등이 있다. The thermosetting resin has good heat resistance, mechanical properties, and electrical insulation, and the types thereof include, for example, a phenol resin, a urea resin, a melamine resin, a polyester resin, an epoxy resin, and the like.

또한, 상기 열가소성 수지는 가열하면 물러졌다가, 냉각하면 다시 굳어지는 성질에 의해 가열에 의하여 여러가지 형태로 모양을 바꿀 수 있는 유연성이 뛰어나며, 종류로는 예를 들어, 폴리에틸렌 수지, 나일론 수지, 폴리아세틸렌 수지, 염화비닐 수지, 아크릴 수지 등이 있다. In addition, the thermoplastic resin has excellent flexibility to change its shape into various shapes by heating due to the property that it becomes soft when heated and hardens again when cooled, and the types include, for example, polyethylene resin, nylon resin, polyacetylene. resins, vinyl chloride resins, acrylic resins, and the like.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 복합소재의 성형방법은 열가소성 프리프레그로 이루어진 제1 프리프레그(1)의 일단부와, 열경화성 프리프레그로 이루어진 제2 프리프레그(2)의 일단부에 각각 접합부를 형성한다. Referring to FIG. 1 , in the method for molding a composite material according to an embodiment of the present invention, one end of a first prepreg 1 made of a thermoplastic prepreg and one end of a second prepreg 2 made of a thermosetting prepreg A junction is formed in each part.

상기 각 접합부는 상기 제1 프리프레그(1)의 상면을 기준으로 단차면(3a)을 형성하고, 상기 제2 프리프레그(2)의 일단부에 하면을 기준으로 단차면(3b)을 형성하여 이루어진다. Each of the joint portions forms a stepped surface 3a based on the upper surface of the first prepreg 1, and forms a stepped surface 3b based on the lower surface at one end of the second prepreg 2, is done

상기 제1 프리프레그(1)의 단차면(3a)과 제2 프리프레그(2)의 단차면(3b)을 상호 겹쳐지게 배치한 상태로, 접착제(10)를 개재하는 소재준비단계(S1)를 진행한다. In a state in which the stepped surface 3a of the first prepreg 1 and the stepped surface 3b of the second prepreg 2 are arranged to overlap each other, a material preparation step (S1) with the adhesive 10 interposed therebetween (S1) proceed with

이때, 상기 접착제(10)는 경화제와 접착주제가 필름타입의 2액형 접착제로 이루어진다. At this time, the adhesive 10 is made of a two-component adhesive having a curing agent and a film-type adhesive subject.

즉, 상기 제1 프리프레그(1)의 단차면(3a)에 경화제 필름(11)이 부착되고, 상기 제2 프리프레그(2)의 단차면(3b)에 접합주제 필름(13)이 부착된다. That is, the curing agent film 11 is attached to the step surface 3a of the first prepreg 1 , and the bonding subject film 13 is attached to the step surface 3b of the second prepreg 2 . .

상기 경화제 필름(11)과 접합주제 필름(13)이 상호 용융되어 접착제(10)가 되는 것이다. The curing agent film 11 and the bonding subject film 13 are mutually melted to form the adhesive 10 .

또한, 상기 경화제 필름(11)와 접합주제 필름(13)의 접착위치는 변경하여도 무방하다. In addition, the bonding position of the curing agent film 11 and the bonding main film 13 may be changed.

다시 말해, 상기 소재준비단계(S1)에서는 상기 제1 프리프레그(1)의 단차면(3a)에 접합주제 필름(13)이 부착되고, 상기 제2 프리프레그(2)의 단차면(3b)에 경화제 필름(11)이 부착되는 것도 가능하다. In other words, in the material preparation step (S1), the bonding subject film 13 is attached to the step surface 3a of the first prepreg 1, and the step surface 3b of the second prepreg 2 is It is also possible that the curing agent film 11 is attached to the.

또한, 상기 소재준비단계(S1)에서는 상기 제1 프리프레그(1)의 단차면(3a)이 상부에 위치하고, 상기 제2 프리프레그(2)의 단차면(3b)이 상기 제1 프리프레그(1)의 단차면(3a)의 하부에 위치하는 것을 예로 들어 설명하였지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 제1 프리프레그(1)와 제2 프리프레그(2)의 위치는 변경하여 적용할 수 있다. In addition, in the material preparation step (S1), the stepped surface 3a of the first prepreg 1 is located on the upper portion, and the stepped surface 3b of the second prepreg 2 is located on the first prepreg ( Although it has been described as an example that it is located under the step surface 3a of 1), it is not necessarily limited thereto, and the positions of the first prepreg 1 and the second prepreg 2 can be changed and applied. have.

다음으로, 각 접합부를 상호 접합한 상기 제1 프리프레그(1)와 제2 프리프레그(2)를 가열금형의 하형(21) 상에 로딩하는 로딩단계(S2)를 진행한다. Next, a loading step ( S2 ) of loading the first prepreg 1 and the second prepreg 2 , each joined to each other, on the lower mold 21 of the heating mold is performed.

상기 가열금형은 상형(20)과 하형(21)으로 이루어진다. The heating mold consists of an upper mold 20 and a lower mold 21 .

이러한 가열금형의 상형(20)과 하형(21)의 각 성형면(23)에는 상기 제1 프리프레그(1)에 대응하여 제1 가열 및 냉각구간(30)이 형성된다. A first heating and cooling section 30 is formed corresponding to the first prepreg 1 on each molding surface 23 of the upper mold 20 and the lower mold 21 of the heating mold.

상기 제1 가열 및 냉각구간(30)에 대응하는 상기 상형(20) 및 하형(21)의 내부에는 가열코일(25)과 냉각채널(27)이 구성된다. A heating coil 25 and a cooling channel 27 are configured in the upper mold 20 and the lower mold 21 corresponding to the first heating and cooling section 30 .

여기서 상기 제1 가열 및 냉각구간(30)은 상기 가열코일(25)에 의해 250℃ ~ 300℃ 사이의 온도로 가열금형이 가열된 후, 냉각채널(27)에 의해 100℃로 냉각되도록 구성된다. Here, the first heating and cooling section 30 is configured to be cooled to 100° C. by the cooling channel 27 after the heating mold is heated to a temperature between 250° C. and 300° C. by the heating coil 25 .

또한, 상기 가열금형의 상형(20)과 하형(21)의 각 성형면(23)에는 상기 제2 프리프레그(2)에 대응하여 제2 가열구간(31)이 형성된다. In addition, a second heating section 31 is formed in correspondence with the second prepreg 2 on each molding surface 23 of the upper mold 20 and the lower mold 21 of the heating mold.

상기 제2 가열구간(31)에 대응하는 상기 상형(20) 및 하형(21)의 내부에는 가열코일(25)이 구성된다. A heating coil 25 is configured inside the upper mold 20 and the lower mold 21 corresponding to the second heating section 31 .

여기서 상기 제2 가열구간(31)은 상기 가열코일(25)에 의해 120℃ ~ 170℃ 사이의 온도로 가열금형이 가열되도록 구성된다. Here, the second heating section 31 is configured to heat the heating mold to a temperature between 120° C. and 170° C. by the heating coil 25 .

상기 제1 가열 및 냉각구간(30)의 제1 가열구간과, 상기 제2 가열구간(31)은 자기장에 의해 발생하는 유도전류를 열원으로 이용한 인덕션 히터를 포함한다. The first heating section and the second heating section 31 of the first heating and cooling section 30 include an induction heater using an induced current generated by a magnetic field as a heat source.

상기 제1 가열구간과 제2 가열구간(31)은 전자기유도 현상에 의해 상기 가열코일(25)에 소용돌이 전류가 발생함과 동시에, 줄열에 의해 가열되는 구조로 이루어져 순간적으로 빠른 승온이 가능하며, 상기 성형면(23)에 대면적으로 고른 온도의 설정이 가능하다. The first heating section and the second heating section 31 have a structure in which a vortex current is generated in the heating coil 25 due to electromagnetic induction and is heated by Joule heat, so that an instantaneous rapid temperature rise is possible, It is possible to set a uniform temperature over a large area on the molding surface 23 .

또한, 상기 제1 가열 및 냉각구간에서의 냉각채널(27)은 파이프 형상의 냉각채널(27)을 배치하고, 상기 냉각채널(27)에 냉각수를 흘림으로써, 상기 가열금형의 온도를 하강시킨다. In addition, in the cooling channel 27 in the first heating and cooling section, a pipe-shaped cooling channel 27 is disposed, and cooling water flows through the cooling channel 27 to lower the temperature of the heating mold.

이어서, 상기 가열금형의 상형(20)과 하형(21)의 합형에 의해 상기 제1 프리프레그(1)와 제2 프리프레그(2)를 상기 각 접합부와 함께 성형하는 성형단계(S3)를 진행한다. Next, a molding step (S3) of molding the first prepreg 1 and the second prepreg 2 together with the respective joint parts by the combination of the upper mold 20 and the lower mold 21 of the heating mold is performed. do.

이때, 상기 제1 프리프레그(1)와 제2 프리프레그(2)는 상기 가열금형의 가압에 의해 그 두께가 초기의 상태보다 줄어든다. At this time, the thickness of the first prepreg 1 and the second prepreg 2 is reduced compared to the initial state by the pressing of the heating mold.

상기 성형단계(S3)와 동시에, 상기 상형(20) 및 하형(21)의 각 내부에 상기 제1 프리프레그(1)와 제2 프리프레그(2)에 구간별로 온도를 다르게 하여 제어하는 발열원에 의해 상기 제1 프리프레그(1)와 제2 프리프레그(2)를 다른 온도로 가열하는 가열단계(S3)를 진행한다. At the same time as the forming step (S3), the first prepreg (1) and the second prepreg (2) inside each of the upper mold 20 and the lower mold 21 by varying the temperature for each section to a heat source that controls A heating step (S3) of heating the first prepreg 1 and the second prepreg 2 to different temperatures is performed.

이때, 상기 발열원은 상기 가열코일(25)과 냉각채널을 말하는 것으로, 열가소성 프리프레그로 이루어진 제1 프리프레그(1)와, 열경화성 프리프레그로 이루어진 제2 프리프레그(2)의 물성에 따라 가열 및 냉각을 할 수 있도록 구성된 것이다. At this time, the heat source refers to the heating coil 25 and the cooling channel, depending on the physical properties of the first prepreg 1 made of a thermoplastic prepreg and the second prepreg 2 made of a thermosetting prepreg. It is designed for cooling.

이러한 가열단계(S3)에서는 상기 제1 프리프레그(1)를 270℃에서 2분간 가열한 후, 100℃에서 1분간 냉각함과 동시에, 상기 제2 프리프레그(2)를 150℃에서 3분간 가열한다. In this heating step (S3), the first prepreg 1 is heated at 270° C. for 2 minutes, cooled at 100° C. for 1 minute, and at the same time, the second prepreg 2 is heated at 150° C. for 3 minutes. do.

상기한 가열단계(S3)에 이어, 서로 다른 물성의 프리프레그로 이루어진 성형품의 가장자리를 트림 성형하여 완성품(40)으로 가공하는 트림단계(미도시)를 진행한다. Following the above-described heating step (S3), a trim step (not shown) of trim-molding the edges of the molded product made of prepregs with different physical properties to process the finished product 40 is performed.

상기 트림단계는 일반적인 트림공정을 이용하는 것으로, 자세한 설명은 생략하기로 한다. The trimming step uses a general trimming process, and a detailed description thereof will be omitted.

이때, 상기 완성품(40)은 전체적인 두께가 3t로 이루어질 수 있다. In this case, the finished product 40 may have an overall thickness of 3t.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 복합소재의 성형방법으로 제조된 완성품의 나타낸 도면이다. 2 is a view showing a finished product manufactured by the molding method of a composite material according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 상기 완성품(40)은 차량의 측면부에 장착되는 필러(Pillar)를 예로 들어 설명한다. Referring to FIG. 2 , the finished product 40 will be described using a pillar mounted on a side part of a vehicle as an example.

상기 필러의 하측에는 충돌 시, 강성을 유지할 수 있는 열가소성 프리프레그인 제1 프리프레그(1)로 형성된다. The lower side of the filler is formed of a first prepreg 1, which is a thermoplastic prepreg capable of maintaining rigidity in the event of a collision.

또한, 상기 필러의 상측에는 충돌 시, 탑승자의 어깨부의 보호를 위해 충돌 유연함을 가지는 열경화성 프리프레그로인 제2 프리프레그(2)로 형성된다. In addition, the second prepreg 2, which is a thermosetting prepreg having impact flexibility, is formed on the upper side of the pillar to protect the shoulder of an occupant in the event of a collision.

이때, 상기 제1 프리프레그(1)와 제2 프리프레그(2)의 중접되는 부분, 즉, 접합부에는 접착제(10)가 경화되어 접합강성을 향상시킨다. At this time, the adhesive 10 is cured at the overlapping portion of the first prepreg 1 and the second prepreg 2 , that is, at the joint portion to improve bonding rigidity.

따라서 본 발명의 실시 예에 따른 복합소재의 성형방법은 하나의 금형에서 원하는 부분의 특성에 맞도록 다른 물성의 프리프레그를 이용하여 성형과 동시에, 상호 접합할 수 있는 장점이 있다. Therefore, the method of molding a composite material according to an embodiment of the present invention has the advantage that it can be formed and bonded to each other at the same time as using prepregs having different physical properties to match the characteristics of a desired part in one mold.

이로 인해, 본 발명의 실시 예에 따른 복합소재의 성형방법은 기존의 단품으로 제작하여 접합하는 기술에 비하여 공정수가 줄어들고, 생산성이 향상될 수 있다. For this reason, the molding method of the composite material according to an embodiment of the present invention can reduce the number of steps and improve productivity compared to the conventional technique of manufacturing and bonding a single piece.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to the preferred embodiment of the present invention, those of ordinary skill in the art may change the present invention in various ways within the scope not departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below. It will be appreciated that modifications and variations are possible.

1: 제1 프리프레그
2: 제2 프리프레그
3: 단차면
10: 접착제
11: 경화제 필름
13: 접합주제 필름
20: 상형
21: 하형
23: 성형면
25: 가열코일
27: 냉각채널
30: 제1 가열 및 냉각구간
31: 제2 가열구간
40: 성형제품1: first prepreg
2: 2nd prepreg
3: Step surface
10: adhesive
11: curing agent film
13: bonding subject film
20: hieroglyph
21: Ha Hyung
23: forming surface
25: heating coil
27: cooling channel
30: first heating and cooling section
31: second heating section
40: molded product

Claims (9)

서로 다른 물성의 프리프레그를 이용한 복합소재의 성형방법에 있어서,
서로 다른 물성을 갖는 제1, 제2 프리프레그의 각 일단부를 따라 형성된 각 접합부 사이에 접착제를 개재하여 상호 접합부가 겹쳐진 상태로, 상기 제1, 제2 프리프레그를 준비하는 소재준비단계;
각 접합부를 상호 접합한 상기 제1, 제2 프리프레그를 가열금형의 하형 상에 로딩하는 로딩단계;
상기 가열금형의 상형과 하형의 합형에 의해 상기 제1, 제2 프리프레그를 상기 각 접합부와 함께 성형하는 성형단계; 및
상기 상형 및 하형의 각 내부에 상기 제1, 제2 프리프레그에 대응하여 구간별로 온도를 다르게 제어하는 발열원에 의해 상기 제1, 제2 프리프레그를 다른 온도로 가열하는 가열단계를 포함하며,
상기 접착제는 경화제 및 접착주제가 필름타입의 2액형 접착제로 이루어지며, 상기 제1 프리프레그의 접합부에 경화제 필름이 부착되고, 상기 제2 프리프레그의 접합부에 접합주제 필름이 부착되는 복합소재의 성형방법.In the molding method of a composite material using prepregs with different physical properties,
A material preparation step of preparing the first and second prepregs in a state in which the bonding portions are overlapped by interposing an adhesive between each bonding portion formed along each end of the first and second prepregs having different physical properties;
a loading step of loading the first and second prepregs each joined to each other on a lower mold of a heating mold;
a molding step of molding the first and second prepregs together with the respective joint parts by a combination of the upper and lower molds of the heating mold; and
A heating step of heating the first and second prepregs to different temperatures by a heat source that controls the temperature differently for each section corresponding to the first and second prepregs inside each of the upper and lower molds;
The adhesive consists of a two-component type adhesive having a curing agent and an adhesive agent, a curing agent film is attached to a joint portion of the first prepreg, and a bonding agent film is attached to a joint portion of the second prepreg. Method of molding a composite material . 제1항에 있어서,
상기 소재준비단계에서, 상기 제1 프리프레그는 열가소성 프리프레그로 이루어지고, 상기 제2 프리프레그는 열경화성 프리프레그로 이루어지는 복합소재의 성형방법.According to claim 1,
In the material preparation step, the first prepreg is made of a thermoplastic prepreg, and the second prepreg is a molding method of a composite material made of a thermosetting prepreg. 제1항에 있어서,
상기 접합부는
상기 제1, 제2 프리프레그의 각 일단부가 단차진 단차면으로 형성되는 복합소재의 성형방법.According to claim 1,
the junction
A molding method of a composite material in which one end of each of the first and second prepregs is formed as a stepped stepped surface. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 가열금형은
상기 상형 및 하형의 각 성형면에는 상기 제1 프리프레그에 대응하여 제1 가열 및 냉각구간이 형성되고, 상기 제2 프리프레그에 대응하여 제2 가열구간이 형성되는 복합소재의 성형방법. According to claim 1,
The heating mold
A molding method of a composite material in which a first heating and cooling section is formed in correspondence to the first prepreg on each molding surface of the upper and lower molds, and a second heating section is formed in correspondence to the second prepreg. 제5항에 있어서,
상기 제1 가열 및 냉각구간에 대응하는 상기 상형 및 하형의 내부에는 가열코일과 냉각채널이 구성되고,
상기 제2 가열구간에 대응하는 상기 상형 및 하형의 내부에는 가열코일이 구성되는 복합소재의 성형방법. 6. The method of claim 5,
A heating coil and a cooling channel are configured inside the upper and lower molds corresponding to the first heating and cooling section,
A method of molding a composite material in which a heating coil is configured inside the upper and lower molds corresponding to the second heating section. 제5항에 있어서,
상기 제1 가열 및 냉각구간은 250℃ ~ 300℃ 사이의 온도로 금형이 가열된 후, 100℃로 냉각되는 구간이며,
상기 제2 가열구간은 120℃ ~ 170℃ 사이의 온도로 금형이 가열되는 구간인 것을 특징으로 하는 복합소재의 성형방법.6. The method of claim 5,
The first heating and cooling section is a section in which the mold is heated to a temperature between 250 ° C and 300 ° C, and then cooled to 100 ° C,
The second heating section is a molding method of a composite material, characterized in that the mold is heated to a temperature between 120 ℃ ~ 170 ℃. 제7항에 있어서,
상기 가열단계는
상기 제1 프리프레그를 270℃에서 2분간 가열한 후, 100℃에서 1분간 냉각함과 동시에, 상기 제2 프리프레그를 150℃에서 3분간 가열하는 단계인 것을 특징으로 하는 복합소재의 성형방법. 8. The method of claim 7,
The heating step
After heating the first prepreg at 270° C. for 2 minutes, cooling the first prepreg at 100° C. for 1 minute, and heating the second prepreg at 150° C. for 3 minutes. 제1항에 있어서,
상기 가열단계에 이어, 서로 다른 물성의 프리프레그로 이루어진 성형품의 가장자리를 트림 성형하여 완성품으로 가공하는 트림단계를 더 포함하는 복합소재의 성형방법. According to claim 1,
Following the heating step, the molding method of a composite material further comprising a trim step of trim-molding the edges of the molded article made of prepregs with different physical properties to process it into a finished product.
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