KR102428539B1 - Method of manufacturing vehicle parts using integral molding of SMC sheet and prepreg - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method for manufacturing vehicle parts using integral molding of an SMC sheet and a prepreg. A mold assembly comprises a lower mold and an upper mold which is installed on an upper part of the lower mold to lift and pressurizes a prepreg and a SMC sheet placed in the lower mold to integrally mold the same. The SMC sheet is disposed on an upper side of the prepreg in a state in which the prepreg is fixed to the lower mold, and the prepreg is integrally molded to be inserted into the SMC sheet by pressing and flowing the SMC sheet as the upper mold descends. The method for manufacturing vehicle parts comprises: a step of placing the prepreg on the lower mold in a state in which a fixing pin disposed to be able to enter into a fixing pin insertion groove formed in the lower mold in a state of protruding from the upper surface of the lower mold is coupled to a fixing hole formed through an upper part and a lower part of the prepreg; a step of disposing the SMC sheet on the upper part of the prepreg; and a step of pressing down the upper mold to the lower mold to integrally mold the SMC sheet and the prepreg. The present invention proposes a solution to solve a problem which the fiber arrangement of the prepreg flows due to a resin discharged from the SMC sheet during conventional compression molding.

Description

SMC 시트와 프리프레그의 일체 성형을 이용한 차량 부품 제조 방법{Method of manufacturing vehicle parts using integral molding of SMC sheet and prepreg}Method of manufacturing vehicle parts using integral molding of SMC sheet and prepreg

본 발명은 SMC 시트와 프리프레그 간의 결합 및 배치 구조를 이용하여 결합력이 향상된 SMC 시트와 프리프레그의 일체 성형을 이용한 차량 부품 제조 방안에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing vehicle parts using integral molding of an SMC sheet and a prepreg having improved bonding strength by using a bonding and arrangement structure between the SMC sheet and the prepreg.

최근 자동차 환경 및 연비 관련 규제 강화로 인해 차체 부품 경량화가 가속화되면서 차세대 고강도 경량소재를 활용한 차량용 부품 제작 사례가 증가하고 있다. 온실가스 배출 규제 강화 정책에 대한 대응 및 친환경성 고연비 달성을 목적으로 주요 완성차업체들은 복합소재를 활용한 차량 경량화 기술개발을 지속적으로 진행 중인 상태이다.Recently, as the weight reduction of body parts is accelerated due to the strengthening of regulations related to the automobile environment and fuel economy, the cases of manufacturing automobile parts using next-generation high-strength lightweight materials are increasing. In order to respond to the policy of strengthening greenhouse gas emission regulations and achieve eco-friendly and high fuel efficiency, major automakers are continuously developing technologies for reducing vehicle weight using composite materials.

미래 친환경차로서 전기자동차, 태양광자동차, 하이브리드자동차, 연료전지자동차(이하 수소전기차) 등 다양한 후보들이 거론되고 있으며, 친환경차 시장은 점차 확대될 것으로 예상된다. 수소전기차의 수소연료전지 파워트레인 시스템의 경량화가 필요하며, 기존 금속소재 부품이 채택되고 있는 스택 인클로저의 경량화 및 생산성 확보를 위한 기술을 확보해야 한다.Various candidates such as electric vehicles, solar vehicles, hybrid vehicles, and fuel cell vehicles (hereinafter referred to as hydrogen electric vehicles) are being discussed as future eco-friendly vehicles, and the eco-friendly vehicle market is expected to gradually expand. It is necessary to reduce the weight of the hydrogen fuel cell powertrain system of the hydrogen electric vehicle, and it is necessary to secure the technology to reduce the weight and secure the productivity of the stack enclosure in which the existing metal parts are adopted.

수소 전기차와 같은 친환경 자동차 시장이 성숙해지면서 이에 필요한 친환경차 전용부품들의 무거운 중량은 전체 차량의 중량을 증가시키는 요인으로 작용하기 때문에 연비향상 등과 같은 소비자의 요구를 충족시키기 위해서는 기존 부품에 대한 중량 절감이 절실한 상황이다.As the eco-friendly vehicle market such as hydrogen electric vehicles matures, the heavy weight of eco-friendly vehicle-specific parts required for this is a factor that increases the weight of the entire vehicle. desperate situation.

차량 부품 수 감소를 위해 공정 개선을 통한 조립공정 간소화 및 CO2 규제 강화에 따라 자동차 연비 개선을 위해 부품 경량화 요구가 거세지는 추세이다.With the simplification of the assembly process through process improvement to reduce the number of vehicle parts and the strengthening of CO2 regulations, there is a growing demand for weight reduction in automobiles to improve fuel efficiency.

섬유강화복합소재와 같은 경량화 소재를 사용하는 것이 중량절감 효과가 크지만 완성차 업체들은 경제성을 고려하여 기존 소재를 그대로 사용하면서 구조와 공법의 변경을 통한 소극적인 경량화 방법을 채택 중이나 안전규제 강화 및 편의성에 대한 소비자의 요구가 증가함에 따라 차량 중량이 오히려 증가하고 있음을 감안할 때, 획기적인 경량화를 추진하기 위해서는 소재 변경이 불가피할 것으로 예상된다.Although the use of lightweight materials such as fiber-reinforced composite materials has a great weight saving effect, automakers are adopting a passive method of reducing weight by changing the structure and construction method while using existing materials in consideration of economic feasibility, but it is difficult to strengthen safety regulations and improve convenience. Considering that vehicle weight is rather increasing as consumer demand for it increases, material changes are expected to be inevitable in order to promote epoch-making weight reduction.

차량 경량화 소재 중 가장 효과가 큰 소재는 섬유강화복합소재이지만 대량생산성이 부족하고 고가라는 이유로 완성차 업체에서 적극적으로 채택되지 못하고 있으나, 섬유강화복합소재관련 소재, 장비, 성형 업체들은 완성차 업체와 공동협력을 통해 자동차 부품에 적합한 소재, 성형공정 및 장비들을 개발하고 있기 때문에 빠른 시간 안에 적용될 것으로 기대되고 있다. 특히, 열가소성 섬유강화복합소재는 성형과정에서 화학반응이 필요 없기 때문에 성형시간이 1분 이내로 매우 짧아 제조비용도 저렴하고 가공하기 쉽다는 장점이 있다.Fiber-reinforced composite material is the most effective material for vehicle lightweighting, but it is not actively adopted by automakers due to lack of mass productivity and high price. It is developing materials, molding processes and equipment suitable for automobile parts, so it is expected to be applied in a short time. In particular, since the thermoplastic fiber-reinforced composite material does not require a chemical reaction in the molding process, the molding time is very short (less than 1 minute), so the manufacturing cost is low and it is easy to process.

한편, 압축성형용 복합소재인 SMC 소재의 경우 표면품질 및 내후성이 우수하며 프레스 성형 공법을 활용하여 제품 양산성이 뛰어나기 때문에 다양한 고강도 경량 분야에 폭넓게 적용되고 있지만, 강화섬유로써 단섬유가 사용되기 때문에 구조용 부품에서 요구되는 고강도 경량 특성 극대화 과정에서 한계점이 있게 된다. SMC 공정기술은 자동차 내외장 부품 및 건축 자재의 용도로 사용되고 있으며, 고강도 내구성을 요하는 부품산업에 적극적으로 적용되고 있다.On the other hand, in the case of SMC material, a composite material for compression molding, it has excellent surface quality and weather resistance and is widely applied in various high-strength and light-weight fields because it is excellent in mass production using the press molding method, but short fibers are used as reinforcing fibers. There is a limit in the process of maximizing the high strength and light weight properties required for structural parts. The SMC process technology is used for automotive interior and exterior parts and building materials, and is actively applied to the parts industry that requires high strength and durability.

대한민국 등록특허 10-2002137은 난연성 SMC 시트를 적층하여 성형품의 표면에 한지의 표면 질감이 유지되고 난연 특성이 우수한 난연성 한지융착형 SMC 성형품 제조 방안을 제안한다.Korean Patent Registration No. 10-2002137 proposes a method for manufacturing a flame retardant Korean paper fusion type SMC molded article with excellent flame retardant properties while maintaining the surface texture of Korean paper on the surface of the molded article by stacking flame retardant SMC sheets.

(특허문헌 1) KR 10-2002137 B(Patent Document 1) KR 10-2002137 B

본 발명은 SMC 시트와 프리프레그 간의 결합 및 배치 구조를 이용하여 결합력이 향상된 SMC 시트와 프리프레그의 일체 성형을 이용한 차량 부품 제조 방안을 제공하는 것이 목적이다.An object of the present invention is to provide a method for manufacturing vehicle parts using integral molding of an SMC sheet and a prepreg with improved bonding strength by using a bonding and arrangement structure between the SMC sheet and the prepreg.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 SMC 시트와 프리프레그의 일체 성형을 이용한 차량 부품 제조 방법에 있어서, 상기 금형 조립체는 하부 금형 및 상기 하부 금형의 상부에 설치되어 승강하며 상기 하부 금형에 안치된 프리프레그와 SMC 시트를 가압하여 일체 성형하는 상부 금형을 포함하며, 상기 하부 금형에 프리프레그가 고정 배치된 상태로 상기 프리프레그 상측에 SMC 시트가 배치되며, 상기 상부 금형이 하강함에 따라 상기 SMC 시트가 가압되어 유동됨으로써 상기 SMC 시트 내측으로 상기 프리프레그가 삽입되게 일체 성형되며, 상기 하부 금형의 상면 상에 돌출 형성된 상태에서 상기 하부 금형에 형성된 고정핀 삽입홈 상으로 진입 가능하게 배치된 고정핀에 프리프레그에 상하부 관통 형성된 고정홀을 결합한 상태에서 상기 하부 금형 상에 프리프레그를 배치하는 단계; 상기 프리프레그 상부에 SMC 시트를 배치하는 단계; 및 상기 상부 금형을 하부 금형으로 하강 가압하여 SMC 시트 및 프리프레그를 일체 성형하는 단계;를 포함하고, SMC 시트 및 프리프레그를 일체 성형하는 단계에서, 상부 금형의 하강 시 고정핀이 상기 하부 금형의 내부로 삽입되며, 상기 프리프레그의 고정홈에는 SMC 시트가 침투하여 경화됨으로써 상기 SMC 시트와 프리프레그의 결합력이 향상된 SMC 시트와 프리프레그의 일체 성형을 실시하는 것을 특징으로 한다.In the vehicle component manufacturing method using integral molding of the SMC sheet and the prepreg according to the present invention for achieving the above object, the mold assembly is installed on the lower mold and the upper part of the lower mold to ascend and descend, and to the lower mold and an upper mold integrally formed by pressing the seated prepreg and SMC sheet, wherein the SMC sheet is disposed on the upper side of the prepreg in a state where the prepreg is fixedly disposed in the lower mold, and as the upper mold descends, the As the SMC sheet is pressed and flowed, the prepreg is integrally formed to be inserted into the SMC sheet, and in a state in which the prepreg is protruded on the upper surface of the lower mold, it is fixed so as to be able to enter into the fixing pin insertion groove formed in the lower mold. arranging the prepreg on the lower mold in a state in which fixing holes formed through the upper and lower parts of the prepreg are coupled to a pin; placing an SMC sheet on top of the prepreg; and lowering and pressing the upper mold to the lower mold to integrally mold the SMC sheet and the prepreg. It is inserted into the fixing groove of the prepreg, and the SMC sheet penetrates and hardens, so that the SMC sheet and the prepreg are integrally formed with improved bonding strength between the SMC sheet and the prepreg.

상기 프리프레그 상부에 SMC 시트 및 프리프레그를 배치한 상태에서, 상기 프리프레그의 가장자리를 따라 SMC 시트가 복수 개 배치되어지게 하고, 복수의 SMC 시트는 프리프레그의 가장자리와 일부가 겹쳐지게 배치되어지게 한다.In a state in which the SMC sheet and the prepreg are disposed on the prepreg, a plurality of SMC sheets are disposed along the edge of the prepreg, and the plurality of SMC sheets are disposed to partially overlap the edge of the prepreg do.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 SMC 시트와 프리프레그의 일체 성형을 이용한 차량 부품 제조 방안은 하부 금형을 이루는 메인 금형의 상면 상에 돌출 형성되되 메인 금형에 형성된 고정핀 삽입홈 상으로 진입 가능하게 배치된 고정핀에 프리프레그의 상하부를 통해 관통 형성된 고정홀을 끼운 상태에서 하부 금형 상에 프리프레그를 배치하고, 상기 상태에서 프리프레그 상부에 SMC 시트를 배치한 다음으로, 상부 금형을 하부 금형 상으로 하강 가압하여 SMC 시트 및 프리프레그를 일체 성형하는 것을 특징으로 한다.The vehicle parts manufacturing method using the integral molding of the SMC sheet and the prepreg according to the present invention as described above is protruded on the upper surface of the main mold constituting the lower mold, and disposed so as to be able to enter into the fixing pin insertion groove formed in the main mold. The prepreg is placed on the lower mold in a state where the fixing hole formed through the upper and lower parts of the prepreg is inserted into the fixed pin, and the SMC sheet is placed on the upper part of the prepreg in this state, and then, the upper mold is placed on the lower mold. It is characterized in that the SMC sheet and the prepreg are integrally formed by pressing down.

본 발명은 기존 압축 성형시에 SMC시트에서 배출되는 수지로 인해 프리프레그의 섬유 배열이 유동되는 문제점이 도출된다는 것을 해결하기 위한 방안을 제시한다.The present invention proposes a method for solving the problem that the fiber arrangement of the prepreg flows due to the resin discharged from the SMC sheet during conventional compression molding.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 SMC 시트와 프리프레그의 일체 성형을 이용한 금형 장치를 나타내는 구성도,
도 2는 도 1의 금형 장치의 작동 개념을 보인다.
도 3은 도 1의 금형 장치 상에서 하부 금형에 형성된 고정핀을 이용하여 프리프레그를 고정한 상태에서 SMC 시트를 접합하는 상태를 나타내는 구성도,
도 4는 도 3의 SMC 시트와 프리프레그 간의 성형 과정을 보인다.
도 5는 하부 금형 상에 형성된 리브홈을 통해 SMC 시트와 프리프레그 간의 성형 과정을 설명하기 위한 도면을 보인다.
도 6은 도 5에서 하부 금형에 형성된 리브홈의 실시예를 보인다.
도 7 내지 도 8은 SMC 시트와 프리프레그 간의 배치 구조를 보인다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 SMC 시트 제조를 위한 성형장치를 나타내는 구성도,
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 SMC 시트 제조를 위한 성형장치의 개략적인 구성요소를 나타내는 예시도이다.1 is a configuration diagram showing a mold apparatus using integral molding of an SMC sheet and a prepreg according to an embodiment of the present invention;
FIG. 2 shows an operation concept of the mold apparatus of FIG. 1 .
3 is a configuration diagram showing a state in which the SMC sheet is bonded in a state in which the prepreg is fixed using the fixing pin formed in the lower mold on the mold apparatus of FIG. 1;
4 shows a molding process between the SMC sheet and the prepreg of FIG. 3 .
5 is a view for explaining a molding process between the SMC sheet and the prepreg through the rib groove formed on the lower mold.
6 shows an embodiment of the rib groove formed in the lower mold in FIG. 5 .
7 to 8 show the arrangement structure between the SMC sheet and the prepreg.
9 is a block diagram showing a molding apparatus for manufacturing an SMC sheet according to an embodiment of the present invention;
10 is an exemplary view showing schematic components of a molding apparatus for manufacturing an SMC sheet according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면 상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in a variety of different forms, and only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and the scope of the invention to those of ordinary skill in the art. It is provided for complete disclosure. In the drawings, like reference numerals refer to like elements.

각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면 상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.In adding reference numerals to components in each drawing, it should be noted that the same components are given the same reference numerals as much as possible even though they are indicated in different drawings. In addition, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

본 발명에 따라 SMC 시트와 프리프레그의 일체 성형을 이용한 차량 부품 제조 방안에서 사용하는 SMC는 수지, 섬유 강화재, 충전제와 다양한 첨가제로 이루어진 sheet 상의 복합재료로서, 기본적으로 높은 부식 저항성, 강도, 강성, 충격 저항성 등의 우수한 기계적 특성을 가지며, 매우 복잡한 형상의 부품도 최종 요구 형상에 일치하도록 단일 공정으로 생산이 가능하며, 연간 생산량이 작은 경우 원가적 장점을 갖게 하는 것이 SMC를 적용하는 결정적인 이유가 되기도 한다. According to the present invention, SMC used in the method of manufacturing vehicle parts using integral molding of SMC sheet and prepreg is a composite material on a sheet consisting of resin, fiber reinforcement, filler and various additives, and is basically a high corrosion resistance, strength, rigidity, It has excellent mechanical properties such as impact resistance, and it is possible to produce parts with very complex shapes in a single process to match the final required shape. do.

SMC는 가벼운 부품 중량, 매우 높은 치수 안전성, 금속 소재와 비슷한 정도의 매우 효율적인 열팽창 특성, 우수한 내열성, 우수한 디자인, 형상 자유도, 높은 생산성, 낮은 성형압력 등에서의 우수한 생산성 등의 장점을 고루 갖추고 있어 가전제품, 건자재, 자동차용 내ㆍ외장재 등으로 점차 사용이 확대되고 있는 추세이다. SMC는 불포화 폴리에스테르 수지에 충진제, 첨가제 등을 혼합시킨 Compound에 약 1인치 크기로 절단한 보강재(Carbon Fiber)를 함침시켜 두께 1~3㎜의 Sheet상으로 만든 열경화성 복합성형재료로서, 기존 소재의 단점인 표면 평활도, 도장성능, 수축율, 치수안정성, 충격강도, 접착성능, 가공성능 등을 개선한다.SMC has the advantages of light component weight, very high dimensional stability, very efficient thermal expansion properties comparable to metal materials, excellent heat resistance, excellent design, freedom of shape, high productivity, and excellent productivity at low molding pressure. Its use is gradually expanding to products, construction materials, and interior and exterior materials for automobiles. SMC is a thermosetting composite molding material made into a sheet with a thickness of 1 to 3 mm by impregnating a reinforcing material (carbon fiber) cut to about 1 inch in a compound mixed with fillers and additives in an unsaturated polyester resin. It improves surface smoothness, coating performance, shrinkage rate, dimensional stability, impact strength, adhesive performance, and processing performance, which are disadvantages.

도 1 및 도 2를 참조하면, 금형 조립체는 메인 금형(110)과 상기 메인 금형(110)의 측면으로부터 돌출되어 프리프레그가 삽입ㅇ고정되는 고정부(122)를 형성하며 하부 측에 배치된 탄성체(130)에 의해 승강 가능하게 구동되는 승강 금형(120)으로 이루어진 하부 금형(100) 및 상기 하부 금형(100)의 상부에 설치되어 승강하며 하부 금형(100)에 안치된 프리프레그(150)와 SMC 시트(160)를 가압하여 일체 성형하는 상부 금형(200)을 포함하여 구성된다.1 and 2, the mold assembly protrudes from the side of the main mold 110 and the main mold 110 to form a fixing part 122 into which the prepreg is inserted and fixed, and an elastic body disposed on the lower side. A lower mold 100 made of a lifting mold 120 driven so as to be lifted by 130 and a prepreg 150 installed on the upper part of the lower mold 100 and raised and placed in the lower mold 100 and It is configured to include an upper mold 200 integrally molded by pressing the SMC sheet 160 .

하부 금형(100)의 고정부(122)에 프리프레그(150)가 고정 배치된 상태로 상기 프리프레그(150)의 상측에 SMC 시트(160)가 배치되며, 상부 금형(200)이 하강함에 따라 상기 SMC 시트(160)가 가압되어 유동됨과 동시에 승강 금형(120)이 탄성체(130)에 의해 지지된 상태에서 하강함으로써 SMC 시트(160)의 내측으로 프리프레그(160)가 삽입되게 일체 성형되어진다. 금형 조립체에서 상부 금형의 초반부터의 하강하는 것을 막기 위해서 상부 금형과 하부 금형이 일정 범위에 들어올 때 탄성체(103)가 작동되도록 한다. 즉, 탄성체의 강도에 의해 상부 금형의 초기 급격한 하강을 방지한다.The SMC sheet 160 is disposed on the upper side of the prepreg 150 in a state in which the prepreg 150 is fixedly disposed on the fixing part 122 of the lower mold 100, and as the upper mold 200 descends The SMC sheet 160 is pressed and flowed and at the same time the lifting mold 120 is lowered in a state supported by the elastic body 130, so that the prepreg 160 is inserted into the SMC sheet 160 is integrally formed. . In order to prevent the lower mold from descending from the beginning of the upper mold in the mold assembly, the elastic body 103 is operated when the upper mold and the lower mold fall within a certain range. That is, the initial sudden drop of the upper mold is prevented by the strength of the elastic body.

승강 금형(120)에는 상부 금형(200)이 하강하여 상기 하부 금형(100)과 일정 거리가 될 때까지 승강 금형(120)의 승하강이 이루어지지 않도록 고정하는 고정 모듈(140)이 구비되어진다.The elevating mold 120 is provided with a fixing module 140 for fixing the elevating mold 120 so that elevating and lowering of the elevating mold 120 is not made until the upper mold 200 descends and becomes a predetermined distance from the lower mold 100 . .

도 3 내지 도 4를 참조하면, 금형 조립체를 이루는 상부 금형(200)과 하부 금형(100) 상에서 상기 하부 금형에 상하부 이동 가능하게 형성된 고정핀(112)을 이용하여 프리프레그(150)를 고정한 상태에서 SMC 시트(160)를 접합한다.3 to 4, the prepreg 150 is fixed using the fixing pins 112 formed to be movable up and down in the lower mold on the upper mold 200 and the lower mold 100 constituting the mold assembly. In the SMC sheet 160 is bonded.

먼저, 하부 금형을 이루는 메인 금형(110)의 상면 상에 돌출 형성되되 메인 금형(110)에 형성된 고정핀 삽입홈(111) 상으로 진입 가능하게 배치된 고정핀(112)에 프리프레그(150)의 상하부를 통해 관통 형성된 고정홀(152)을 끼운 상태에서 상기 하부 금형 상에 프리프레그를 배치한다. First, the prepreg 150 is protruded on the upper surface of the main mold 110 constituting the lower mold, and is placed on the fixing pin 112 so as to be able to enter into the fixing pin insertion groove 111 formed in the main mold 110 . A prepreg is placed on the lower mold in a state in which the fixing hole 152 that is formed through the upper and lower parts of the mold is inserted.

다음으로, 상기 프리프레그 상부에 SMC 시트를 배치한다.Next, an SMC sheet is placed on the prepreg.

다음으로, 상부 금형을 하부 금형 상으로 하강 가압하여 SMC 시트 및 프리프레그를 일체 성형한다. Next, the SMC sheet and the prepreg are integrally molded by lowering the upper mold onto the lower mold.

상기 단계에서, 상부 금형의 하강 시 고정핀(112)이 메인 금형(110)에 형성된 고정핀 삽입홈(111)의 내부로 삽입되며, 상기 프리프레그의 고정홀(152)에는 SMC 시트가 침투하여 경화됨으로써 상기 SMC 시트와 프리프레그의 결합력이 향상된 SMC 시트와 프리프레그의 일체 성형을 가능하게 한다.In this step, when the upper mold is lowered, the fixing pin 112 is inserted into the fixing pin insertion groove 111 formed in the main mold 110, and the SMC sheet penetrates into the fixing hole 152 of the prepreg. By curing, it is possible to integrally form the SMC sheet and the prepreg with improved bonding strength between the SMC sheet and the prepreg.

한편, 프리프레그의 고정홀(152)은 원형 또는 다각형의 형상을 갖는 것을 특징으로 하며, 프리프레그의 고정홀(152)은 슬릿의 형태로 구비되어진다.Meanwhile, the fixing hole 152 of the prepreg is characterized in that it has a circular or polygonal shape, and the fixing hole 152 of the prepreg is provided in the form of a slit.

도 5 내지 도 6을 참조하면, 하부 금형을 이루는 메인 금형(110) 상에 형성된 리브홈(114)을 통해 SMC 시트와 프리프레그 간의 성형 과정 및 하부 금형에 형성된 리브홈의 실시예를 보인다.5 to 6 , the molding process between the SMC sheet and the prepreg through the rib groove 114 formed on the main mold 110 constituting the lower mold and the embodiment of the rib groove formed in the lower mold are shown.

먼저, 리브 성형을 위한 리브홈(114)이 형성되어 있는 메인 금형(110)을 준비한다. 메인 금형(110)에 형성된 복수의 리브홈(114) 상에 고정홀(152)이 형성된 프리프레그(150)를 배치한다. 다음에 프리프레그(150) 상측에 SMC 시트(160)를 위치시킨다.First, the main mold 110 in which the rib groove 114 for rib molding is formed is prepared. The prepreg 150 in which the fixing hole 152 is formed is disposed on the plurality of rib grooves 114 formed in the main mold 110 . Next, the SMC sheet 160 is positioned above the prepreg 150 .

다음으로, 상부 금형을 하부 금형 방향으로 가압하여 상기 SMC 시트와 프리프레그를 일체 성형함과 동시에 SMC 시트가 프리프레그를 통과하여 상기 리브홈 내부에서 경화됨에 따라 리브가 성형되어진다.Next, the SMC sheet and the prepreg are integrally molded by pressing the upper mold in the direction of the lower mold, and at the same time, the SMC sheet passes through the prepreg and hardens in the rib groove, thereby forming ribs.

상기 과정에서 리브홈(114)에 대응되는 프리프레그(150)에는 SMC 시트가 통과할 수 있는 유출 공간인 고정홀(152)이 형성되어진다. In the above process, a fixing hole 152 that is an outlet space through which the SMC sheet can pass is formed in the prepreg 150 corresponding to the rib groove 114 .

이후, 프리프레그는 경화된 상태로 안치된 상태에서, 프리프레그의 상측에 접착필름을 배치할 수 있다.Thereafter, the prepreg may be placed in a cured state, and an adhesive film may be disposed on the upper side of the prepreg.

도 7 내지 도 8은 성형성 향상을 위한 SMC 시트와 프리프레그의 배치 구조를 보인다. 7 to 8 show the arrangement structure of the SMC sheet and the prepreg for improving the formability.

하부 금형(100) 상에 프리프레그(150)를 배치하고, 상기 프리프레그 상부에 SMC 시트(160)를 배치하는 단계에서, SMC 시트의 일측에 프리프레그를 용이하게 삽입하여 성형성을 향상시키기 위한 방안으로서 상기 프리프레그의 가장자리를 따라 SMC 시트가 복수개 배치되어지게 한다. In the step of arranging the prepreg 150 on the lower mold 100 and arranging the SMC sheet 160 on the prepreg upper part, the prepreg is easily inserted into one side of the SMC sheet to improve the moldability. As a solution, a plurality of SMC sheets are arranged along the edge of the prepreg.

구체적으로는, 복수의 SMC 시트(160)는 프리프레그(150)의 가장자리와 일부가 겹쳐지게 배치되어지게 한다.Specifically, the plurality of SMC sheets 160 are arranged to overlap the edge of the prepreg 150 and a part thereof.

한편으로, SMC 시트는 프리프레그를 기준으로 상하 좌우 대칭되도록 배치되어지게 한다.On the other hand, the SMC sheet is arranged so as to be vertically symmetrical with respect to the prepreg.

상기와 같이, 성형된 프리프레그 상에 SMC 판재를 올려놓은 상태에서 프레싱하여 SMC-프리프레그 복합물을 형성한다. As described above, an SMC-prepreg composite is formed by pressing while placing an SMC plate on the molded prepreg.

형개된 상하 금형 사이에 먼저 1차적으로 얇은 긴 판재 형상의 프리프레그를 인서트하여 프레싱을 한다. 프레싱된 프리프레그가 놓인 금형 상에 넓은 판재 형상의 SMC 판재를 둔 상태에서 안착시킨다. 상기 상태에서 2차적으로 프레싱을 한다.Pressing is performed by first inserting a prepreg in the shape of a thin long plate between the upper and lower molds. Place the SMC plate in the shape of a wide plate on the mold on which the pressed prepreg is placed. Secondary pressing is performed in the above state.

상기 2차 프레싱 과정에서 분리된 SMC 판재는 넓게 펴지면서 연결된다.The SMC plates separated in the secondary pressing process are connected while being spread widely.

결과적으로, SMC 판재 상에 프리프레그가 보강 결합되는 형상을 갖는다.As a result, the prepreg has a shape in which the prepreg is reinforced on the SMC plate.

도 9 내지 도 10을 참조하여, 탄소섬유 기반의 SMC 시트 제조 방법을 설명한다. 9 to 10, a carbon fiber-based SMC sheet manufacturing method will be described.

본 발명의 일 실시예에 따라 SMC 시트 제조를 위한 성형장치는 이송부(20), 컨베이어부(30), 도포섬유공급부(40), 및 압착롤러부(60) 및 섬유분산 공급유닛(200)으로 구성된다.A molding apparatus for manufacturing an SMC sheet according to an embodiment of the present invention includes a transfer unit 20 , a conveyor unit 30 , a coated fiber supply unit 40 , and a pressing roller unit 60 and a fiber dispersion supply unit 200 . is composed

이송부(20)는 하나이상의 이송롤러로 이루어질 수 있으며, 권취된 상태의 원필름(10)을 설비 내측으로 이송시키는 기능을 한다. 이때, 원필름(10)은 수지필름이나 데코필름이 선택적으로 채택될 수 있다.The transfer unit 20 may include one or more transfer rollers, and serves to transfer the original film 10 in a wound state to the inside of the equipment. At this time, the original film 10 may be a resin film or a decorative film can be selectively adopted.

컨베이어부(30)는 이송부(20)를 따라 이송되는 원필름(10)에 액상의 불포화 폴리에스테르 수지를 도포하도록 도포박스(32)가 마련된다. 또한 컨베이어부(30)에는 원필름(10)을 이송시키기 위해 컨베이어 벨트(33)와 작동롤러(31)가 설치되며, 상기 도포 박스(32)는 컨베이어 벨트(33)의 상부에 위치되도록 설치된다.The conveyor unit 30 is provided with an application box 32 to apply a liquid unsaturated polyester resin to the original film 10 transferred along the conveying unit 20 . In addition, a conveyor belt 33 and an operating roller 31 are installed in the conveyor unit 30 to transport the original film 10 , and the application box 32 is installed to be positioned on the conveyor belt 33 . .

도포섬유공급부(40)는 상기 컨베이어 벨트(33)를 따라 이송되는 원필름(10)에 카본섬유(41)나 유리섬유를 도포하여 가공필름(100)을 형성하는 역할을 한다.The coated fiber supply unit 40 serves to apply carbon fibers 41 or glass fibers to the original film 10 transferred along the conveyor belt 33 to form the processed film 100 .

이를 위한 구성으로, 도포섬유공급부(40)는 복수의 이송롤러(42,43)가 설치됨으로써, 이동되는 원필름(10)에 카본섬유나 유리섬유가 내재되도록 한다. 이때 상기 카본섬유나 유리섬유는 별도로 장착된 재단설비에 의해 1~70mm로 재단된 상태로 공급될 수 있음은 물론이다.As a configuration for this, the coated fiber supply unit 40 is provided with a plurality of conveying rollers 42 and 43 so that carbon fibers or glass fibers are embedded in the original film 10 to be moved. In this case, of course, the carbon fiber or glass fiber may be supplied in a state cut to 1 to 70 mm by a separately installed cutting facility.

압착롤(60)은 도포섬유공급부(40)에서 인출되는 가공필름(100)을 압착 및 함침시키는 구성이다. 즉, 압착롤(60)로 인입되는 가공필름(100)에는 카본섬유(41)나 유리섬유 등과 같은 다수의 필름이 적층된 상태로 인입되는데, 상기 압착롤(60)을 통과하면서 이 필름들은 고압으로 압착되어 상호간에 접착이 이루어진다.The compression roll 60 is configured to compress and impregnate the processed film 100 drawn out from the coated fiber supply unit 40 . That is, a plurality of films, such as carbon fiber 41 or glass fiber, are introduced in a laminated state in the processed film 100 drawn into the pressing roll 60 , and while passing through the pressing roll 60 , these films are subjected to high pressure It is pressed and adhered to each other.

한편, 도포섬유공급부(40)와 압착롤러부(60) 사이에 는 필름 공급부(50)가 설치될 수 있다. 이 필름 공급부(50)는 이송되는 가공필름(100)에 APP 필름(51)이나 데코 필름을 제공하는 역할을 한다.Meanwhile, a film supply unit 50 may be installed between the coated fiber supply unit 40 and the compression roller unit 60 . The film supply unit 50 serves to provide an APP film 51 or a decorative film to the processed film 100 to be transferred.

이를 위한 구성으로, 필름 공급부(50)는 공급필름이 권취된 공급롤(52)과, 공급되는 필름을 이송시키기 위한 다수의 이송롤(55)로 이루어진다. 여기서 이송롤(55) 사이에는 상술한 도포박스(53)가 설치되어 있어, 이 도포박스(53)를 통해 이송되는 원필름(10)에 열경화성수지를 도포할 수도 있다.For this purpose, the film supply unit 50 includes a supply roll 52 on which the supply film is wound, and a plurality of transfer rolls 55 for transferring the supplied film. Here, the above-described application box 53 is installed between the transfer rolls 55 , and a thermosetting resin may be applied to the original film 10 transferred through the application box 53 .

상기와 같은 열경화성수지(불포화 폴리에스테르수지)는 필름과 필름 사이에서 접착매개로 작용한다.The thermosetting resin (unsaturated polyester resin) as described above acts as an adhesive medium between the film and the film.

성형롤러부(70)는 압착롤러(60)의 수평선 상에 설치되어져 압착롤러(60)에서 인출되는 가공필름(100)을 소정의 형상으로 가열압착시키는 역할을 한다. 구체적으로는 다수의 가압롤러가 각각 상하 한쌍의 가압롤을 갖도록 설치된다. 가열압착 과정에서, 성형롤러부(70)에 배치된 다수의 가열소자를 통해서 인입되는 가공필름을 가열시킨다. 상기 성형롤러부(70)는 필요에 따라 SMC 복합체 제조 공정 상에서 제거되어질 수 있다.The forming roller unit 70 is installed on the horizontal line of the pressing roller 60 and serves to heat and compress the processed film 100 drawn out from the pressing roller 60 into a predetermined shape. Specifically, a plurality of pressure rollers are installed to have a pair of upper and lower pressure rollers, respectively. In the heat compression process, the processing film introduced through a plurality of heating elements disposed on the forming roller unit 70 is heated. The forming roller 70 may be removed during the SMC composite manufacturing process if necessary.

다수의 가압롤러는 인입되는 필름의 진행방향으로 배치되는데, 각각의 가압롤러는 필름의 진행방향으로 갈수록 상하 가압롤의 각 외주면에 형성된 패턴부의 굴곡이 보다 깊게 형성되어져, 가공필름의 성형시 갑작스런 변형으로 가공필름의 평판 상에 주름이 형성되는 것을 방지하고자 순차적으로 패턴형상이 이루어지도록 한다.A plurality of pressure rollers are arranged in the advancing direction of the incoming film, and each of the press rollers has a deeper curve formed on the outer circumferential surface of the upper and lower press rolls as the film moves in the advancing direction. In order to prevent the formation of wrinkles on the flat plate of the processed film, the pattern shape is sequentially formed.

먼저, Paste를 제조한 후에 증점제를 투여한다.First, a thickener is administered after the paste is prepared.

Duct Box에 Compound를 공급한 다음에, Film 상에 Compound를 1차적으로 투입한다.After supplying the compound to the duct box, the compound is first put on the film.

Carbon Fiber(C/F)를 1차적으로 공급한 후에, Carbon Fiber를 2차적으로 공급한다. 이는 잘려진 섬유들의 양을 조절하고 한번에 많은 양의 섬유를 공급할 수 없기 때문에 1,2차로 나뉘어서 탄소 섬유를 공급한다.After supplying carbon fiber (C/F) primarily, carbon fiber is supplied secondary. This controls the amount of cut fibers, and since it is impossible to supply a large amount of fibers at one time, carbon fibers are supplied in 1st and 2nd divisions.

다음으로, Film에 Compound를 2차적으로 투입한다. 1차 Compound 투입은 잘려진 탄소섬유들을 공급하기 전에 하부에 미리 공급하기 위한 투입이고, 2차 Compound 투입은 탄소섬유 위에 공급하여 Compound-Carbon Fiber-Compound가 되기 위한 과정이다.Next, the compound is added to the film secondarily. The primary compound input is to supply the cut carbon fibers to the lower part before supplying them, and the secondary compound input is a process for supplying the cut carbon fibers to the bottom to become a Compound-Carbon Fiber-Compound.

다음으로, Sheet를 1차적으로 함침하고, Sheet를 2차적으로 함침한다.Next, the sheet is first impregnated, and the sheet is impregnated secondarily.

마지막으로, Sheet 포장을 실시한 후에 숙성 및 출하를 실시한다.Finally, after sheet packaging, aging and shipping are carried out.

SMC 재료 종류는 수지(UP), 저수축제 및 첨가제 등을 사용한다.The type of SMC material uses resin (UP), low shrinkage agent and additives.

첨가제로는 분산제, 방지제, 개시제(경화제), 지연제(개시지연제), 개선제, 충진제 및 내부이형제 등을 사용한다.As additives, dispersants, inhibitors, initiators (curing agents), retarders (initiation delay agents), improvers, fillers and internal release agents are used.

SMC 투입 중량은 가로 X 세로 X 높이 X 비중의 식을 사용한다.SMC input weight uses the formula of width X length X height X specific gravity.

SMC 성형압은 가로 X 세로 X 압력의 식을 사용한다.SMC molding pressure uses the formula of width X length X pressure.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical spirit of the present invention, and various modifications and variations will be possible without departing from the essential characteristics of the present invention by those skilled in the art to which the present invention pertains. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to explain, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be construed by the following claims, and all technical ideas within the equivalent range should be construed as being included in the scope of the present invention.

Claims (2)

금형 조립체를 이용하여 SMC 시트와 프리프레그의 일체 성형을 이용한 차량 부품 제조 방법에 있어서,
상기 금형 조립체는 하부 금형 및 상기 하부 금형의 상부에 설치되어 승강하며 상기 하부 금형에 안치된 프리프레그와 SMC 시트를 가압하여 일체 성형하는 상부 금형을 포함하며, 상기 하부 금형에 프리프레그가 고정 배치된 상태로 상기 프리프레그 상측에 SMC 시트가 배치되며, 상기 상부 금형이 하강함에 따라 상기 SMC 시트가 가압되어 유동됨으로써 상기 SMC 시트 내측으로 상기 프리프레그가 삽입되게 일체 성형되며,
리브 성형을 위한 복수의 리브홈이 형성되어 있는 하부 금형을 준비하는 단계;
상기 하부 금형에 형성된 복수의 리브홈 상에 상기 리브홈에 대응되도록 SMC 시트가 통과할 수 있는 유출 공간인 고정홀이 형성된 프리프레그를 배치하는 단계;
상기 프리프레그 상측에 상기 SMC 시트를 위치시키는 단계;
상부 금형을 하부 금형 방향으로 가압하여 상기 SMC 시트와 프리프레그를 일체 성형함과 동시에 SMC 시트가 프리프레그를 통과하여 상기 리브홈 내부에서 경화됨에 따라 리브가 성형되는 단계; 및
프리프레그는 경화된 상태로 안치된 상태에서, 프리프레그의 상측에 접착필름을 배치하는 단계;를 포함하고,
SMC 시트는 프리프레그를 기준으로 상하 좌우 대칭되도록 배치되어지고,
SMC 시트 및 프리프레그를 일체 성형하는 단계에서, 상부 금형의 하강 시 SMC 시트가 프리프레그를 통과하여 상기 리브홈 내부에서 경화됨에 따라 리브가 성형되어 경화됨으로써 상기 SMC 시트와 프리프레그의 결합력이 향상된 SMC 시트와 프리프레그의 일체 성형을 실시하며,
상기 프리프레그 상부에 SMC 시트 및 프리프레그를 배치한 상태에서,
상기 프리프레그의 가장자리를 따라 SMC 시트가 복수 개 배치되어지게 하고, 복수의 SMC 시트는 프리프레그의 가장자리와 일부가 겹쳐지게 배치되어지게 하는 것을 특징으로 하는,
SMC 시트와 프리프레그의 일체 성형을 이용한 차량 부품 제조 방법In the method for manufacturing a vehicle part using integral molding of an SMC sheet and a prepreg using a mold assembly,
The mold assembly includes a lower mold and an upper mold installed on the upper part of the lower mold to elevate and press the prepreg and SMC sheet placed in the lower mold to integrally mold the prepreg to the lower mold. The SMC sheet is disposed on the upper side of the prepreg in a state of being, and as the upper mold is lowered, the SMC sheet is pressed and flowed, so that the prepreg is integrally formed to be inserted into the SMC sheet,
Preparing a lower mold in which a plurality of rib grooves are formed for rib molding;
disposing a prepreg having a fixing hole, which is an outlet space through which an SMC sheet can pass, to correspond to the rib grooves on the plurality of rib grooves formed in the lower mold;
positioning the SMC sheet above the prepreg;
forming the ribs as the SMC sheet passes through the prepreg and hardens inside the rib groove while integrally molding the SMC sheet and the prepreg by pressing the upper mold in the direction of the lower mold; and
In the state that the prepreg is placed in a cured state, disposing an adhesive film on the upper side of the prepreg;
The SMC sheet is arranged so as to be symmetrical up, down, left and right based on the prepreg,
In the step of integrally molding the SMC sheet and the prepreg, when the upper mold is lowered, the SMC sheet passes through the prepreg and hardens inside the rib groove, the ribs are molded and hardened, thereby improving the bonding force between the SMC sheet and the prepreg. and prepreg are integrally formed,
In a state in which the SMC sheet and the prepreg are disposed on the prepreg,
A plurality of SMC sheets are arranged along the edge of the prepreg, and the plurality of SMC sheets are arranged to partially overlap the edge of the prepreg,
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